(57)【要約】【課題】比較的剛性の低いワークであっても歪みを発生させることなく、該ワークを保持固定する装置であって、複雑な制御を必要としない簡易な構成のものを提案する。【解決手段】ワーク１０を保持台２１に保持固定する保持装置２０において、ワーク１０を保持台側に押圧可能である少なくとも三本のアーム３１・３１・３１と、各アーム３１をワーク１０に対して進退する方向に移動させる電動シリンダ３３と、アーム３１がワーク１０に当接することを検出する手段と、シリンダ３３の動作を制御する制御装置４０とを備え、いずれかのアーム３１がワーク１０に近付き当接したことが検出されれば、当該アーム３１の移動を停止し、全てのアーム３１・３１・３１がワーク１０に当接したことが検出されれば、全てのアーム３１・３１・３１を略同期させて略同一速度且つ略同一幅だけ移動させるとともに、ワーク１０に対する押圧力を略同時且つ略同程度に上昇させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持台に保持固定する保持装置において、
前記ワークを保持台側に押圧可能である少なくとも三本のアームと、
前記各アームをワークに対して進退する方向に移動させる電動シリンダと、
前記アームがワークに当接したことを検出する手段と、
前記アームの動作状態に基づいて電動シリンダの動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
いずれかのアームがワークに当接したことが検出されれば、当該アームの移動を停止し、
保持装置に具備される全てのアームがワークに当接したことが検出された後に、全てのアームを同期して保持台側へ移動するように、
電動シリンダを動作させる、
ことを特徴とするワークの保持装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記アームがワークに当接するまでは、各アームのワークに対する押圧力を所定の大きさで略一定に保持し、
保持装置に具備される全てのアームがワークに当接してからは、全てのアームのワークに対する押圧力を略同時且つ略同程度に上昇するように、
電動シリンダの推力の制限値を変化させる、
請求項１に記載のワークの保持装置。
【請求項３】
前記制御手段に、アームの当接によりワークに変形が生じない大きさの押圧力を、電動シリンダの上昇後の推力の制限値として、ワークに応じて予め設定する、
請求項２に記載のワークの保持装置。
【請求項４】
保持台と、ワークを保持台側に押圧可能である少なくとも三本のアームと、前記各アームをワークに対して進退する方向に移動させる電動シリンダと、前記アームがワークに当接したことを検出する手段と、前記アームの動作状態に基づいて電動シリンダの動作を制御する制御手段とを備えた保持装置により、ワークを保持する方法であって、
全てのアームを保持台の所定の位置に配置されたワークに対して近づける方向に移動させる過程と、
各アームにおいて、アームがワークに当接すれば当該アームの移動を停止させる過程と、
全てのアームがワークに当接したのち、全てのアームを略同期させて略同一速度で略同一幅だけワークを押圧する方向へ移動させる過程とを、
含むことを特徴とするワークの保持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンロッド等の比較的剛性が低く且つ長尺であるワークを保持するために適した保持方法及びこれを実現する保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、自動車の内燃機関の構成部材であるコンロッド１０は、小貫通孔１２が形成された第一端部１１と、大貫通孔１４が形成された第二端部１３と、第一端部１１と第二端部１３とを連結する胴部１５とを有する長尺物である。なお、前記第一端部１１の小貫通孔１２にはコンロッド１０をピストンに連結するためのピンが挿通され、第二端部１３の大貫通孔１４には、クランクシャフトが挿通される。
【０００３】
上記コンロッドの製作においては、ワーク（コンロッドとなる成形品）に対して、端部を圧潰して拡張する圧潰加工や、拡張された端部に対して貫通孔を穿設する穿設加工などが施される。圧潰加工の作業ステージと穿設加工のステージとの間はベルトコンベヤで接続され、ベルトコンベヤで穿設加工のステージに搬送されたワークは、ロボットにより把持されてベルトコンベヤから穿設加工を行う装置まで移送される。
【０００４】
上記搬送過程において、一般に、ベルトコンベヤに直接ワークがランダムに載置されるが、特許文献１では、直接成形品をベルトコンベヤに載置するのではなく、治具に起立した姿勢で保持された状態で載置して、搬送するための搬送車が提案されている。
【０００５】
上記特許文献１に記載の搬送車では、搬送されるワークの下側にあたる一側端部を収容して該端部を保持するポケット部と、該ワークの胴部を把持する把持機構とが備えられ、ワークが起立した姿勢で搬送される。これにより、ワークを傷つけることなくベルトコンベヤにて搬送することができると共に、ワークが起立した姿勢に保持されるので、搬送された後の次工程でロボットが該ワークの所定部位を確実に把持することができ、穿設加工で形成する貫通孔の精度を高めることができる。
【特許文献１】特開２００４−１９６５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コンロッド等の剛性の低いワークを保持する治具により該ワークが把持される際に、該ワークが偏った荷重を受けると、ワークが変形する虞がある。そこで、ワークを把持する機構には、ワークに均一に荷重を与えるための工夫が必要となる。
【０００７】
なお、上記特許文献１に記載の技術では、ワークを把持する一組のクランプ爪を連動して開閉動作するように構成すると共に、該クランプ爪にてワークを把持する際にクランプ爪に付勢力を与える部材としてコイルスプリングを採用している。このように、ワークを二点で接して把持する際には、荷重の偏りが発生しにくく、構成が簡易である。
【０００８】
しかし、ワークに対して多点で接する場合には、ワークに掛かる荷重に偏りが生じやすく、把持タイミングの同期させたり、把持力のバランスを調整したりしなければ、ワークを歪ませてしまい、精度不良の原因となる。
【０００９】
例えば、ワークを多点で把持する把持機構の駆動源として油圧シリンダを採用することが考え得るが、ワークに接する各部材より該ワークに与える荷重を調整するために、油圧回路の二段階圧力制御、流量調整制御、減圧制御などの複雑な制御が必要となる。このために、制御の具合を調整するための作業は繁雑であり、作業時間がかかってしまったり、油圧回路が複雑化したりするなどの不都合が発生する。
【００１０】
そこで、本発明では、比較的剛性の低いワークであっても歪みを発生させることなく、該ワークを保持固定する装置であって、油圧回路の二段階圧力制御、流量調整制御、減圧制御などの複雑な制御を必要としない簡易な構成のものを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１２】
即ち、請求項１においては、ワークを保持台に保持固定する保持装置において、前記ワークを保持台側に押圧可能である少なくとも三本のアームと、前記各アームをワークに対して進退する方向に移動させる電動シリンダと、前記アームがワークに当接したことを検出する手段と、前記アームの動作状態に基づいて電動シリンダの動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、いずれかのアームがワークに当接したことが検出されれば、当該アームの移動を停止し、保持装置に具備される全てのアームがワークに当接したことが検出された後に、全てのアームを同期して保持台側へ移動するように、電動シリンダを動作させるものである。
【００１３】
請求項２においては、前記制御手段は、前記アームがワークに当接するまでは、各アームのワークに対する押圧力を所定の大きさで略一定に保持し、保持装置に具備される全てのアームがワークに当接してからは、全てのアームのワークに対する押圧力を略同時且つ略同程度に上昇するように、電動シリンダの推力の制限値を変化させるものである。
【００１４】
請求項３においては、前記制御手段に、アームの当接によりワークに変形が生じない大きさの押圧力を、電動シリンダの上昇後の推力の制限値として、ワークに応じて予め設定するものである。
【００１５】
請求項４においては、保持台と、ワークを保持台側に押圧可能である少なくとも三本のアームと、前記各アームをワークに対して進退する方向に移動させる電動シリンダと、前記アームがワークに当接したことを検出する手段と、前記アームの動作状態に基づいて電動シリンダの動作を制御する制御手段とを備えた保持装置により、ワークを保持する方法であって、全てのアームを保持台の所定の位置に配置されたワークに対して近づける方向に移動させる過程と、各アームにおいて、アームがワークに当接すれば当該アームの移動を停止させる過程と、全てのアームがワークに当接したのち、全てのアームを略同期させて略同一速度で略同一幅だけワークを押圧する方向へ移動させる過程とを、含むものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、各アームよりワークに対して、略同一の荷重で保持台側へ押圧することとなり、該ワークに偏って荷重が掛からないので、ワークを保持台に固定することにより生じるワークの歪みを低減することができる。ワークに歪みが生じないので、保持装置に保持されたワークに対して施される加工において位置精度を高めることができ、加工精度の向上に寄与することができる。
また、アームを駆動する手段を電動シリンダとしたので、油圧シリンダとするときと比較して、装置構成の簡素化を図ることができ、また、シリンダの油圧動作のタイムラグを考慮する必要がないので、制御構成を簡易とすることができる。
【００１８】
請求項２においては、全てのアームがワークに当接したことを確認してから、全てのアームのワークに対する押圧力を略同一且つ同時に増大させていくので、ワークに偏って荷重が掛かることを防止することができ、ワークの歪み発生を防止することができる。
【００１９】
請求項３においては、アームのワークに対する押圧力の最大値がワークが変形しない程度の値となり、ワークを変形させることなく保持装置に保持させることができる。
【００２０】
請求項４においては、各アームよりワークに対して、略同一の荷重で保持台側へ押圧することとなり、該ワークに偏って荷重が掛からないので、ワークを保持台に固定することにより生じるワークの歪みを低減することができる。ワークに歪みが生じないので、保持装置に保持されたワークに対して施される加工において位置精度を高めることができ、加工精度の向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は保持装置に保持されるワークの一例としてのコンロッドを示す図である。
図２は本発明の実施例に係る保持装置の正面図、図３は同じく保持装置の側面図、図４は保持具の拡大図である。
図５は保持装置の制御構成を示すブロック図、図６は保持装置における制御の流れを示す図、図７はロッドの移動幅と時間の関係を説明する図である。
【００２２】
本発明の実施例に係る保持装置２０について説明する。
保持装置２０は、コンロッド等の比較的剛性の低い軽量なワーク１０を保持する装置であって、ワーク１０を支持するために必要とされる力が比較的小さく（例えば、一支持点あたり１０００Ｎ以下程度の、電動シリンダにて発生可能な大きさの力）且つワーク１０における加工部の位置精度が要求される場合に適したものである。なお、本実施例においては、保持装置２０にて保持するワーク１０をコンロッドとしているが、ワーク１０はコンロッドに限定されるものではない。
【００２３】
図１に示すように、本実施例において保持装置２０の保持対象物であるワーク１０は、自動車の内燃機関の構成部材であるコンロッドとなる成形品であり、該成形品は第一端部１１と第二端部１３を有し、これら第一端部１１と第二端部１３との間にこれらの端部よりも細い胴部１５が形成された長尺物である。この成形品の第一端部１１に小貫通孔１２が形成され、第二端部１３に大貫通孔１４が形成され、コンロッドとして機能する部材となる。
【００２４】
図２及び図３に示すように、保持装置２０は、上記ワーク１０の第一端部１１に小貫通孔１２を、同じく第二端部１３に大貫通孔１４を穿設するために、ワーク１０を該保持装置２０に対して相対移動不能に保持する治具として機能するものである。
【００２５】
但し、上記保持装置２０は、穿設加工のための治具として利用されるだけでなく、例えば、ワーク１０をベルトコンベヤ等で搬送する際に姿勢を保持するための搬送用治具として、また、切削加工などの加工時に使用する加工用治具として、さらに、他の部品との組立時にワーク１０を所定の位置に保持するための組立用治具などとして利用することができる。
【００２６】
保持装置２０は、主に、該保持装置２０の基部となりワーク１０を保持する保持台２１と、該保持台２１に設けられた複数の保持具２２とで構成される。
本実施例においては、保持装置２０はワーク１０に対して三点で接して支持するため、三組の保持具２２が備えられる。ワーク１０は、第一端部１１において保持具２２（２２Ａ）により一点が押圧・支持され、第二端部１３において保持具２２（２２Ｂ・２２Ｃ）により二点が押圧・支持され、この三点により保持台２１に対して相対移動不能に保持される。
【００２７】
また、保持台２１には、ワーク１０が当接する複数の当接座２６・２６・・・が備えられる。当接座２６は保持台２１に対して着脱可能に構成されており、該当接座２６の数や配置は、ワーク１０の形状に応じて適宜調整される。また、当接座２６は少なくともその当接部分を幾分弾性変形可能な素材（例えば、樹脂やゴムなど）で構成することが好ましい。
前記当接座２６にワーク１０の一側面が当接し、該ワーク１０を保持具２２にて他側面から当接座２６側へ押さえ込むことにより、当接座２６と保持具２２との間で、ワーク１０が挟持される。
なお、前記当接座２６は、保持台２１よりワーク１０に対して進退可能な可動ノックとすることもできる。
【００２８】
さらに、保持台２１には、ワーク１０の第二端部１３を側部から挟み込む位置に配置された規制体２８・２８が着脱可能に設けられる。ワーク１０の側部が、これらの規制体２８・２８に当接することによって、ワーク１０の保持台２１上での振れが規制され、該保持台２１上での左右方向の位置が定められる。
【００２９】
前記保持具２２は、主にアーム３１と、ロッド３２と、シリンダ３３とで構成される。アーム３１は、ワーク１０に当接し、保持台２１に設けられた当接座２６側へ該ワーク１０を加圧するものである。シリンダ３３には、ロッド３２が伸縮可能且つ所定角だけ回動可能に内挿されており、該ロッド３２に前記アーム３１が固設されている。これにより、アーム３１は、ワーク１０に対して進退する方向に移動することができ、また、ロッド３２を中心として回動することができる。
【００３０】
図４にも示すように、前記保持台２１には、長孔２７が設けられており、該長孔２７には、前記ロッド３２を回動可能かつロッド３２の伸縮方向へ摺動可能に内挿した筒体３４が嵌入される。該筒体３４は、長孔２７内を自在に移動することができる。
【００３１】
また、前記シリンダ３３は保持台２１を介してアーム３１と反対側に設けられており、該保持台２１に設けられた保持装置２０に、スライド機構３５を介して支持される。スライド機構３５は、例えば、スライダとレール等で構成される。シリンダ３３は該スライド機構３５により、保持台２１に設けられた長孔２７の長尺方向に移動することができる。
【００３２】
前記保持台２１に形成した長孔２７と、シリンダ３３を移動可能とするスライド機構３５とにより、ワーク１０の形状に合わせてアーム３１の位置を変更することが可能となる。
【００３３】
図５にも示すように、ロッド３２・３２・３２を回動したり伸縮したりするシリンダ３３・３３・３３は、それぞれ一つの制御装置４０に電気的に接続され、該制御装置４０の制御を受けて動作する。各シリンダ３３と制御装置４０との間にはアンプ３９が備えられ、シリンダ３３が作動してロッド３２を伸縮駆動する際に該シリンダ３３にかかる負荷が、該アンプ３９にて拡大されて制御装置４０に検出される。
【００３４】
制御装置４０には、ロッド３２の伸縮動作によりアーム３１がワーク１０に当接した場合に、シリンダ３３にかかる負荷値が予め設定されており、ロッド３２の伸縮動作時に制御装置４０にて検出される負荷値が、その設定された負荷値となれば、アーム３１がワーク１０に当接したと制御装置４０により判断される。
従って、アンプ３９と制御装置４０とで、アーム３１がワーク１０に当接したことを検出する手段が構成されている。
【００３５】
なお、上記シリンダ３３は、電動シリンダである。すなわち、制御装置４０からの電気信号を受けて図示せぬサーボモータが動作し、ロッド３２を伸縮したり、また、ロッド３２を回転したりする。シリンダ３３を電動シリンダとしたので、油圧シリンダとするときと比較して、装置構成の簡素化を図ることができ、また、シリンダの油圧動作のタイムラグを考慮する必要がないので、制御構成を簡易とすることができる。
【００３６】
続いて、図６の流れ図及び図７を用いて、上記保持装置２０の制御装置４０による保持具２２の制御について説明する。なお、図７ではシリンダ３３による伸縮されるロッド３２の移動幅と時間の関係を示している。
【００３７】
待機状態の保持装置２０では、スライド機構３５によって各保持具２２はワーク１０に対して適当な位置となるように予め調整されており、各保持具２２のアーム３１はワーク１０と掛からない（ロッド３２の伸縮方向から見て重複しない）待機位相（図２に二点鎖線で示す回転位相）にある。また、各ロッド３２は伸長状態にある。
この待機状態の保持装置２０に、左右の規制体２８・２８にてワーク１０の左右位置を位置決めしながら、該ワーク１０を、当接座２６にその一面が接するようにセットする。このワーク１０をセットした位置が、該ワーク１０の保持位置となる。
【００３８】
上記のように、ワーク１０が保持位置にセットされた状態において、まず、制御装置４０にて、ロッド３２を伸縮動作させずに伸長状態を保持したまま（図７に示すａ点〜ｂ点）、各保持具２２のアーム３１がワーク１０に掛かる保持位相（図２に実線で示す回転位相）となるまで所定角度だけ回転させるように各ロッド３２を回転駆動すべく、各シリンダ３３が動作制御される（Ｓ１０）。このときの各ロッド３２の回転角度は予め設定されており、本実施例においては略４５度である。
【００３９】
上記のように、保持位相まで回転した各アーム３１は、ワーク１０から離れている。続いて、制御装置４０にて、各ロッド３２を短縮動作するように各シリンダ３３が動作制御され（Ｓ１１）、各ロッド３２は略一定の速度で移動する（図７に示すｂ点〜ｃ点）。
なお、このとき（アーム３１がワーク１０に当接するまで）の、アーム３１のワーク１０に対する押圧力が略一定となるように、シリンダ３３の推力の制限値は、歪ませない程度の値としてワーク１０に応じて予め制御装置４０に設定された所定の値に、略一定に保持される。
【００４０】
各ロッド３２が短縮して各アーム３１がワーク１０に近付き、やがて、アーム３１がワーク１０に当接すると、シリンダ３３に負荷が掛かり、この負荷がアンプ３９を介して制御装置４０に検出される（Ｓ１２）。ワーク１０に当接したことが検出されたアーム３１のロッド３２の駆動を停止するように、該制御装置４０にてシリンダ３３が動作制御される（Ｓ１３）。
前述の通り、この場合、制御装置４０には、ロッド３２の伸縮動作によりアーム３１がワーク１０に当接した場合に、シリンダ３３にかかる負荷値が予め設定されており、制御装置４０にて検出された負荷値が、その設定された負荷値となった場合に、アーム３１がワーク１０に当接したと制御装置４０が判断してロッド３２の駆動を停止する。
【００４１】
各アーム３１・３１・３１がそれぞれワーク１０に当接するまでの時間は通常異なり、全てのアーム３１・３１・３１がワーク１０に当接するまで、ワーク１０に当接しているアーム３１の動作は停止される（図７に示すｃ点〜ｄ点）。
【００４２】
そして、全てのアーム３１・３１・３１がワーク１０に当接したことが検出されると（Ｓ１４）、続いて、全てのアーム３１を同期して略同一の速度で略同一の幅だけ当接座２６側へ移動させるようにロッド３２を短縮駆動すべく、制御装置４０にてシリンダ３３が動作制御され（Ｓ１５）、各ロッド３２は略一定の速度で略一定の幅Ｌαだけ移動する（図７に示すｄ点〜ｅ点）。
【００４３】
このときの、ロッド３２の移動速度、及び、移動幅Ｌαは、予め制御装置４０に設定されている。但し、ロッド３２の移動幅は設定せずにアーム３１が受ける負荷が所定の値となったときにロッド３２の短縮駆動を停止するように制御することもできる。
なお、保持装置２０では、アーム３１の駆動手段として電動シリンダを採用しているため、各アーム３１・３１・３１の動作に相対的な遅れの低減が実現される。
【００４４】
また、全てのアーム３１・３１・３１がワーク１０に当接したことを確認した後は、全てのアーム３１・３１・３１のワーク１０に対する押圧力が略同期して略同程度に上昇するように、全てのシリンダ３３・３３・３３の推力の制限値が略同時且つ略同程度に上昇変化するように、シリンダ３３・３３・３３の駆動が制御される。
【００４５】
なお、シリンダ３３の上昇後の推力の制限値は、アームの当接によりワークに変形が生じない大きさの値であって、ワーク１０に応じて予め制御装置４０に値が設定される。本実施例のようにワーク１０がコンロッドである場合、各シリンダ３３あたりの上昇後の推力の制限値を８００Ｎ程度とすれば、コンロッドに歪みを発生させることなく保持装置２０に保持することができる。
【００４６】
上記のように、ワーク１０を当接座２６・２６・・・とアーム３１・３１・・・とで挟持し、保持台２１に対して相対移動不能に支持することで、該ワーク１０を保持装置２０に保持している。このワーク１０が保持装置２０に保持されるまでの過程において、ワーク１０は各アーム３１・３１・３１より略同一の荷重にて保持台２１側へ押圧されることとなり、該ワーク１０に偏って荷重が掛からないので、ワークを把持することにより生じる歪みを低減することができる。
【００４７】
保持装置２０に保持されたワーク１０に歪みが生じないので、保持装置２０に保持されたワーク１０に対して施される加工の位置精度を高めることができ、加工精度の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】保持装置に保持されるワークの一例としてのコンロッドを示す図。
【図２】本発明の実施例に係る保持装置の正面図。
【図３】同じく保持装置の側面図。
【図４】保持具の拡大図。
【図５】保持装置の制御構成を示すブロック図。
【図６】保持装置における制御の流れを示す図。
【図７】ロッドの移動幅と時間の関係を説明する図。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ワーク
２０  保持装置
２１  保持台
２２  保持具
２６  当接座
２７  長孔
２８  規制体
３１  アーム
３２  ロッド
３３  シリンダ
３５  スライド機構
【図１】
2006341323.tif 000003
【図２】
2006341323.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006341323.tif 000006
【図５】
2006341323.tif 000007
【図６】
2006341323.tif 000008
【図７】
2006341323.tif 000009