(57)【要約】【課題】加工反力が発生しても、加工対象物の加工面に対し、精度良く加工を行うための保持装置及び加工機械を提供する。【解決手段】翼体５の外表面と、外表面に対して加工を行う加工装置との相対位置を固定可能な保持装置３４であって、外表面に対して着脱可能に当接する吸着部４２と、予め設定された原点位置から外表面に倣う倣い位置となるように、吸着部４２を搖動可能に支持する搖動機構４３と、搖動機構４３によって搖動した吸着部４２を制動する制動部４４と、を備え、搖動機構４３は、制動部４４による制動解除時において、吸着部４２を原点位置に復帰させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物の加工面と、前記加工面に対して加工を行う加工装置との相対位置を固定可能な保持装置であって、
前記加工面に対して着脱可能に当接する着脱部と、
予め設定された原点位置から前記加工面に倣う倣い位置となるように、前記着脱部を搖動可能に支持する搖動機構と、
前記搖動機構によって搖動した前記着脱部を制動する制動部と、を備え、
前記搖動機構は、前記制動部による制動解除時において、前記着脱部を前記原点位置に復帰させることを特徴とする保持装置。
【請求項２】
前記着脱部は、前記加工面に当接する当接面を有し、
前記搖動機構は、所定の中心点回りに、前記着脱部を搖動させ、
前記中心点は、前記当接面の中心となっていることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記当接面は、矩形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の保持装置。
【請求項４】
前記搖動機構は、
前記倣い位置へ搖動する前記着脱部に抗して、前記着脱部を前記原点位置へ向けて押圧する戻りばねと、
前記着脱部の搖動を案内するガイド部と、を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項５】
前記着脱部は、前記加工面に対して当接する吸着パッドを有しており、前記吸着パッドと前記加工面との間に形成される空間を、前記着脱部に接続される吸引装置によって吸引することにより、前記吸着パッドを前記加工面に吸着させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項６】
加工対象物に加工を行う加工ユニットと、前記加工対象物に対して前記加工ユニットを移動させるユニット移動機構と、前記加工ユニット及び前記ユニット移動機構を制御する制御装置と、を備える加工機械であって、
前記加工ユニットは、
前記ユニット移動機構によって移動させられるユニットフレームと、
前記加工対象物の加工面に対して加工を行う前記加工装置と、
前記ユニットフレームに対して前記加工装置を移動させる装置移動機構と、
前記加工面と前記加工装置との相対位置を固定可能な、請求項１から５のいずれか１項に記載の保持装置と、を備えることを特徴とする加工機械。
【請求項７】
前記保持装置は、前記ユニットフレームに取り付けられると共に、前記加工装置の周囲に、相互に等しい間隔で複数設けられることを特徴とする請求項６に記載の加工機械。
【請求項８】
前記加工ユニットを移動させる移動部と、
前記移動部に取り付けられ、前記ユニット移動機構を介して前記加工ユニットを支持する機械フレームと、をさらに備え、
前記保持装置は、前記機械フレームに複数設けられることを特徴とする請求項６に記載の加工機械。
【請求項９】
複数の前記保持装置の前記着脱部に接続される吸引装置を、さらに備え、
複数の前記保持装置は、前記着脱部に接続される前記吸引装置によって吸引されることで、前記加工面に吸着し、
前記制御装置は、前記吸引装置を制御して、前記吸引装置による吸引を、複数の前記保持装置に対して同時に行うことを特徴とする請求項７または８に記載の加工機械。
【請求項１０】
前記吸引装置による空気圧を検出する空気圧センサを、さらに備え、
前記制御装置は、前記空気圧センサにより検出された空気圧が、予め設定された設定空気圧よりも小さくなったら、前記保持装置の前記制動部によって前記着脱部を制動し、前記加工装置による加工を可能とすることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の加工機械。
【請求項１１】
前記制御装置は、
前記ユニット移動機構を制御して、前記加工装置が前記加工面に対して面直となるように前記加工ユニットを移動させると共に、前記保持装置を前記加工面に対して当接させ、前記保持装置を前記加工面に取り付けた後、前記装置移動機構を制御して、前記加工装置を前記加工面に当接させ、前記加工装置を制御して、前記加工面に加工を行うことを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の加工機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物と加工装置との相対位置を固定するための保持装置及びこれを備える加工機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工物を保持した状態で、加工物をプロセス流経路に沿って輸送しながら、加工物に対して加工を行う生産システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この生産システムは、材料取扱システムと、位置合せ装置と、Ｏフレーム機械とを備えている。材料取扱システムは、加工物である翼桁を支持しながら、プロセス流経路に沿って翼桁を輸送している。位置合せ装置は、翼桁に対して位置合せされて固定される。Ｏフレーム機械は、加工物に加工を行うドリル等の加工装置を支持しており、位置合せ装置に位置合せされて取り付けられる。そして、加工装置により翼桁に対して加工が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４９７４９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の生産システムでは、例えば、穴明け加工等のように、加工対象物の加工面に対して、加工装置により押圧しながら加工を行う場合、加工反力が発生する。加工反力が発生すると、加工装置によって加工対象物が押圧されることで加工対象物を支持する支持フレームが歪んでしまったり、または、加工対象物からの反力によって加工装置自身が歪んでしまったりすることで、加工面に対して加工装置により精度良く加工することは困難となる。特に、加工対象物の加工面は曲面となる場合があり、曲面となる加工面を加工装置により捉えて精度良く加工を行うことはより困難となる。
【０００５】
そこで、本発明は、加工反力が発生しても、加工対象物の加工面に対し、精度良く加工を行うための保持装置及び加工機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の保持装置は、加工対象物の加工面と、前記加工面に対して加工を行う加工装置との相対位置を固定可能な保持装置であって、前記加工面に対して着脱可能に当接する着脱部と、予め設定された原点位置から前記加工面に倣う倣い位置となるように、前記着脱部を搖動可能に支持する搖動機構と、前記搖動機構によって搖動した前記着脱部を制動する制動部と、を備え、前記搖動機構は、前記制動部による制動解除時において、前記着脱部を前記原点位置に復帰させることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、加工対象物の加工面が曲面である場合であっても、搖動機構によって着脱部を搖動させることにより、加工面に倣って着脱部を当接させて取り付けることができる。このため、加工面に倣って着脱部を取り付けることができるため、加工対象物の加工面と加工装置との相対位置を強固に固定することができ、加工反力が発生する場合であっても、加工対象物及び加工装置への加工反力の伝播を抑制することができる。また、加工面から着脱部が取り外された場合には、制動部による制動が解除されることで、着脱部を原点位置に復帰させることができる。このため、着脱部が倣い位置となった状態で、再び加工面に当接することがなく、着脱部を原点位置とした状態で、加工面に当接させることができ、これにより、着脱部を加工面に倣って安定的に搖動させることができる。なお、着脱部は、加工面に対して吸着するものであってもよいし、加工面に対して磁着するものであってもよいし、加工面に対して接着（貼着）するものであってもよい。
【０００８】
また、前記着脱部は、前記加工面に当接する当接面を有し、前記搖動機構は、所定の中心点回りに、前記着脱部を搖動させ、前記中心点は、前記当接面の中心となっていることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、搖動機構の中心点を、着脱部の当接面の中心とすることができるため、加工面に倣って着脱部を好適に搖動させることができる。
【００１０】
また、前記当接面は、矩形状に形成されていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、矩形状の当接面は、矩形状の当接面に内接する内接円形状の当接面に比して、加工面に当接する当接面積が大きくなる。このため、当接面積を大きくできる分、加工面に対する着脱部の取付力を大きくすることができるため、加工反力が発生しても、加工対象物の加工面と加工装置との相対位置をより強固に固定することができる。
【００１２】
また、前記搖動機構は、前記倣い位置へ搖動する前記着脱部に抗して、前記着脱部を前記原点位置へ向けて押圧する戻りばねと、前記着脱部の搖動を案内するガイド部と、を有することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、ガイド部により着脱部を案内しながら、戻りばねを用いて着脱部を原点位置に復帰させることができ、また、簡易な構成で搖動機構を構成することができる。
【００１４】
また、前記着脱部は、前記加工面に対して当接する吸着パッドを有しており、前記吸着パッドと前記加工面との間に形成される空間を、前記着脱部に接続される吸引装置によって吸引することにより、前記吸着パッドを前記加工面に吸着させることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、加工面に対し吸着パッドを当接させて、吸引装置により吸引を行うことで、吸着パッドを加工面に吸着させることができる。このため、吸引装置による吸引を行うことで、着脱部を加工面に取り付けることができる一方で、吸引装置による吸引を解除することで、着脱部を加工面から取り外すことができる。
【００１６】
本発明の加工機械は、加工対象物に加工を行う加工ユニットと、前記加工対象物に対して前記加工ユニットを移動させるユニット移動機構と、前記加工ユニット及び前記ユニット移動機構を制御する制御装置と、を備える加工機械であって、前記加工ユニットは、前記ユニット移動機構によって移動させられるユニットフレームと、前記加工対象物の加工面に対して加工を行う前記加工装置と、前記ユニットフレームに対して前記加工装置を移動させる装置移動機構と、前記加工面と前記加工装置との相対位置を固定可能な、上記の保持装置と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、保持装置によって、加工対象物の加工面と加工装置との相対位置を固定することができるため、加工反力が発生する場合であっても、加工対象物及び加工装置への加工反力の伝播を抑制することができる。このため、加工反力による影響を抑制することができるため、加工装置による加工を精度良く行うことができる。なお、加工装置としては、穴明けを行うスピンドル装置、またはエアハンマーを用いた打鋲装置等がある。
【００１８】
また、前記保持装置は、前記ユニットフレームに取り付けられると共に、前記加工装置の周囲に、相互に等しい間隔で複数設けられることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、加工装置の周囲に等間隔で、複数の保持装置を設けることができるため、加工装置の加工時に発生する加工反力を、複数の保持装置によって偏ることなく均等に分散させることができる。
【００２０】
また、前記加工ユニットを移動させる移動部と、前記移動部に取り付けられ、前記ユニット移動機構を介して前記加工ユニットを支持する機械フレームと、をさらに備え、前記保持装置は、前記機械フレームに複数設けられることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、ユニットフレームに保持装置を取り付けることが困難である場合、保持装置を機械フレームに取り付けることができる。
【００２２】
また、複数の前記保持装置の前記着脱部に接続される吸引装置を、さらに備え、複数の前記保持装置は、前記着脱部に接続される前記吸引装置によって吸引されることで、前記加工面に吸着し、前記制御装置は、前記吸引装置を制御して、前記吸引装置による吸引を、複数の前記保持装置に対して同時に行うことが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、複数の着脱部を加工面に対して同時に吸着させることができるため、複数の着脱部による吸着が偏ることなく、安定的に吸着を行うことができる。
【００２４】
また、前記吸引装置による空気圧を検出する空気圧センサを、さらに備え、前記制御装置は、前記空気圧センサにより検出された空気圧が、予め設定された設定空気圧よりも小さくなったら、前記保持装置の前記制動部によって前記着脱部を制動し、前記加工装置による加工を可能とすることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、着脱部による吸着を確実に行った後、制動部による着脱部の制動と、加工装置による加工とを行うことができる。
【００２６】
また、前記制御装置は、前記ユニット移動機構を制御して、前記加工装置が前記加工面に対して面直となるように前記加工ユニットを移動させると共に、前記保持装置を前記加工面に対して当接させ、前記保持装置を前記加工面に取り付けた後、前記装置移動機構を制御して、前記加工装置を前記加工面に当接させ、前記加工装置を制御して、前記加工面に加工を行うことが好ましい。
【００２７】
この構成によれば、保持装置を加工面に取り付けて、加工対象物の加工面と加工装置との相対位置を固定した後、加工装置によって加工面に加工を行うことができる。このため、加工反力による影響を抑制した状態で、加工装置による加工を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、実施例１に係る加工機械を備える生産システムの概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１に係る加工機械を部分的に拡大した破断図である。
【図３】図３は、実施例１に係る保持装置の断面図である。
【図４】図４は、実施例１に係る保持装置の吸着パッドの正面図である。
【図５】図５は、実施例１に係る加工機械の制御ブロック図である。
【図６】図６は、実施例１に係る加工機械の動作に関するフローチャートである。
【図７】図７は、実施例２に係る加工機械を部分的に拡大した模式図である。
【図８】図８は、実施例３に係る保持装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせることも可能である。
【実施例１】
【００３０】
図１は、実施例１に係る加工機械を備える生産システムの概略構成図である。図２は、実施例１に係る加工機械を部分的に拡大した破断図である。図３は、実施例１に係る保持装置の断面図である。図４は、実施例１に係る保持装置の吸着パッドの正面図である。図５は、実施例１に係る加工機械の制御ブロック図である。図６は、実施例１に係る加工機械の動作に関するフローチャートである。
【００３１】
実施例１の加工機械２０は、加工対象物の加工面に加工を行う機械であり、生産システム１の一部として組み込まれている。加工対象物としては、例えば、航空機の部品であり、航空機の部品としては、例えば、主翼または尾翼等の翼体である。加工対象物としての翼体５は、所定のプロセスに沿って移動可能な可動支持台１０に固定されている。つまり、生産システム１は、翼体５を支持する可動支持台１０と、可動支持台１０によって支持された翼体５の外表面（加工面）に加工を行う加工機械２０とを含む構成となっている。
【００３２】
生産システム１で生産される翼体５は、その外表面がコンター面と呼ばれる外側に凸となる曲面の部位を含んで形成されている。そして、この翼体５の外表面に対し、加工機械２０によって、穴明け加工が行われたり、打鋲作業が行われたりする。なお、実施例１では、加工対象物として、翼体５に適用して説明するが、加工対象物は、いずれであってもよく、特に、曲面を有する加工対象物に有用である。
【００３３】
続いて、図１を参照して、生産システム１について説明する。実施例１の生産システム１は、可動支持台１０によって支持された翼体５を移動させながら、加工機械２０を含む複数の加工機械を用いて、複数の加工工程を順に行う、いわゆるムービングラインのシステムとなっている。
【００３４】
可動支持台１０は、翼体５の周囲に設けられる枠部１１と、枠部１１から翼体５に向かって延びる腕部１２と、枠部１１の下方側に設けられる走行部１３と、を有している。枠部１１は、方形状に形成されると共に、鉛直方向に立てて設けられ、その内部に翼体５が収められている。腕部１２は、翼体５の両側を上下から支持している。つまり、腕部１２は複数設けられ、枠部１１の上部から下方側へ延びて翼体５の両側における上部を支持する２つの上方側の腕部１２と、枠部１１の下部から上方側へ延びて翼体５の両側の下部を支持する２つの下方側の腕部１２（図１では不図示、図２では図示）と、を含んで構成されている。走行部１３は、回転可能な複数の車輪を含んで構成され、枠部１１を移動自在に支持している。従って、翼体５は、可動支持台１０によって支持された状態で移動可能となっている。
【００３５】
加工機械２０は、可動支持台１０に支持された翼体５の外表面に対し、加工を行うものである。加工機械２０は、移動部２１と、機械フレーム２２と、加工ユニット２３と、ユニット移動機構２４と、吸引装置２５と、圧力センサ２６と、制御装置２７と、を備えている。
【００３６】
移動部２１は、加工機械２０全体を移動させるものであり、可動支持台１０に支持された翼体５に対して、近づく方向及び離れる方向に移動可能となっている。移動部２１は、駆動輪を含んで構成され、制御装置２７に接続されている（図５参照）。このため、移動部２１は、制御装置２７によって駆動輪が制御されることで、所定の位置に自動で移動可能となっている。なお、移動部２１は、オペレータによる操作によって移動可能に構成してもよく、特に限定されない。
【００３７】
機械フレーム２２は、移動部２１の上部に設けられ、鉛直方向に立てて設けられる鉛直部２２ａと、鉛直部２２ａの上方側から可動支持台１０側へ向かって延びて設けられる水平部２２ｂとを有している。鉛直部２２ａには、ユニット移動機構２４を介して加工ユニット２３が取り付けられている。水平部２２ｂは、その先端が、可動支持台１０の枠部１１の上部に対して、位置決め可能となっている。このため、機械フレーム２２は、移動部２１によって移動されながら、水平部２２ｂの先端が、可動支持台１０の枠部１１の上部に位置決めされることで、可動支持台１０と加工機械２０とが所定の位置関係、つまり、加工機械２０による翼体５への加工が可能となる位置関係となるように位置決めされる。
【００３８】
ユニット移動機構２４は、機械フレーム２２に取り付けられ、加工ユニット２３を機械フレーム２２に対し移動自在に支持している。ユニット移動機構２４は、制御装置２７に接続され（図５参照）、加工ユニット２３が翼体５に対して所定の位置となるように移動させる。このユニット移動機構２４は、例えば、鉛直方向、水平方向、回転方向のいずれか１つの方向を含む方向に、加工ユニット２３を移動可能な機構となっている。
【００３９】
加工ユニット２３は、ユニット移動機構２４を介して機械フレーム２２に支持されており、可動支持台１０に支持された翼体５に加工を行っている。なお、加工ユニット２３の詳細については、後述する。
【００４０】
吸引装置２５は、例えば、真空ポンプであり、後述する加工ユニット２３の保持装置３４に接続され、保持装置３４の吸着動作を行うために用いられる。吸引装置２５は、制御装置２７に接続され（図５参照）、制御装置２７によって適宜制御される。
【００４１】
圧力センサ２６は、吸引装置２５によって吸引されることで発生する負圧を検出する空気圧センサであり、後述する保持装置３４による吸着が、適切に行われているか否かを判定するために用いられる。
【００４２】
図５に示すように、制御装置２７は、移動部２１、加工ユニット２３、ユニット移動機構２４、吸引装置２５、圧力センサ２６にそれぞれ接続されており、加工機械２０の各部を制御して、所定の動作を行わせている。
【００４３】
次に、図２を参照して、加工ユニット２３について説明する。加工ユニット２３は、ユニットフレーム３１と、加工装置３２と、装置移動機構３３と、保持装置３４と、を備えている。ユニットフレーム３１は、ユニット移動機構２４によって支持されており、ユニット移動機構２４により所定の位置まで移動させられる。
【００４４】
装置移動機構３３は、ユニットフレーム３１に取り付けられ、加工装置３２をユニットフレーム３１に対し移動自在に支持している。装置移動機構３３は、制御装置２７に接続され（図５参照）、加工装置３２が翼体５に対して所定の位置となるように移動させる。この装置移動機構３３は、例えば、翼体５に近づいたり、離れたりする方向に、加工装置３２を移動可能な機構となっている。
【００４５】
加工装置３２は、装置移動機構３３を介してユニットフレーム３１に取り付けられている。加工装置３２は、翼体５の外表面（加工面）に加工を行う装置であり、例えば、穴明け加工を行う回転軸を有するスピンドル装置、翼体５の外表面に打鋲を行うエアハンマーを有する打鋲装置の他、シーリング、トリム等がある。なお、打鋲装置においては、エアハンマーを有する打鋲装置の他に、油圧シリンダまたはサーボシリンダを有する打鋲装置がある。加工装置３２として、例えば、スピンドル装置が用いられる場合、その回転軸が翼体５の外表面に面直となる加工姿勢で、スピンドル装置により穴明け加工が行われる。つまり、加工装置３２は、翼体５の外表面に対して加工に適した加工姿勢で加工を行っている。そして、加工装置３２は、装置移動機構３３によって移動させられる。
【００４６】
保持装置３４は、ユニットフレーム３１に取り付けられ、ユニット移動機構２４によって移動させられる。つまり、加工装置３２と保持装置３４とは、異なる移動機構によって移動可能となっている。保持装置３４は、翼体５の外表面に吸着することで、翼体５の外表面と、加工装置３２との相対位置を固定している。この保持装置３４は、加工装置３２の周囲に沿って等間隔に複数設けられている。具体的に、保持装置３４は、例えば、４つ設けられ、加工装置３２を挟んで鉛直方向に２つ並べて配置され、また、加工装置３２を挟んで水平方向に２つ並べて配置されている。
【００４７】
次に、図３を参照して、保持装置３４について説明する。保持装置３４は、装置フレーム４１と、吸着部（着脱部）４２と、搖動機構４３と、制動部４４と、を含んで構成されている。装置フレーム４１は、ユニットフレーム３１に取り付けられ、開口部が形成されている。装置フレーム４１は、内部に制動部４４を収容すると共に、開口部に搖動機構４３が配置されている。
【００４８】
吸着部４２は、翼体５の外表面に対して着脱可能に吸着しており、外表面に当接する吸着パッド５１と、吸着パッド５１が取り付けられる箱状の取付部５２と、吸着パッド５１の反対側の取付部５２に取り付けられる制動部材５３と、を含んで構成されている。そして、この吸着部４２に吸引装置２５が接続されている。
【００４９】
図４に示すように、吸着パッド５１は、翼体５の外表面に当接する当接面が、矩形状に形成されている。この吸着パッド５１は、翼体５の曲面に対して、当接して吸着可能な面積となっている。吸着パッド５１は、中央に設けられる矩形状のパッド部５５と、パッド部５５の周囲に設けられる矩形状の剛性枠体５６と、剛性枠体５６の周囲に設けられる矩形状のリップ部５７とを有している。
【００５０】
パッド部５５は、ゴム等の樹脂材を用いた弾性を有する部材である。パッド部５５は、複数の突起部５８が形成され、この複数の突起部５８が翼体５の外表面に接触する。また、パッド部５５の中央には、吸引口５９が形成されており、吸引装置２５に接続されている。
【００５１】
剛性枠体５６は、金属材を用いて構成された剛性を有する枠状の部材であり、パッド部５５及びリップ部５７よりも高い剛性となっている。剛性枠体５６は、吸着パッド５１の過剰な変形を抑制するものである。
【００５２】
リップ部５７は、ゴム等の樹脂材を用いた弾性を有する部材であり、パッド部５５と同じ材料を用いて構成されている。リップ部５７は、最も外部に突出する部材となっていることから、吸着パッド５１を翼体５に当接させる場合には、最初にリップ部５７が翼体５に当接する。
【００５３】
このため、吸着パッド５１を翼体５の外表面に当接させる（押し当てる）と、先ず、リップ部５７が翼体５の外表面に接触すると共に、パッド部５５の複数の突起部５８が翼体５の外表面に接触することで、吸着パッド５１と翼体５の外表面との間に空間を形成する。この後、形成された空間に対し、吸引口５９を介して吸引装置２５によって吸引が行われることで、吸着パッド５１が翼体５の外表面に吸着する。一方で、吸着パッド５１による吸着を解除する場合には、吸引装置２５の吸引を停止し、形成された空間を大気開放する。
【００５４】
ここで、吸着パッド５１による吸着の完了は、制御装置２７が、圧力センサ２６の検出結果に基づいて、吸着完了の可否を判定している。具体的に、制御装置２７は、予め設定された設定空気圧よりも、圧力センサ２６により検出された検出空気圧が小さいか否かを判定し、検出空気圧が設定空気圧よりも小さければ、吸着パッド５１による吸着が完了したと判定する一方で、検出空気圧が設定空気圧以上であれば、吸着パッド５１による吸着が完了していないと判定する。なお、実施例１では、圧力センサ２６を用いて、制御装置２７により吸着完了の可否を判定したが、圧力センサ２６に代えて空気圧計を配置し、空気圧計の空気圧をオペレータによって判断することで、吸着パッド５１による吸着完了の可否を判定してもよい。
【００５５】
取付部５２は、方形の箱状に形成され、翼体５側に吸着パッド５１が取り付けられ、翼体５の反対側に制動部材５３が取り付けられている。また、取付部５２には、後述する搖動機構４３の戻りばね６１が取り付けられている。
【００５６】
制動部材５３は、搖動機構４３による搖動の中心点Ｐ（詳細は後述）を半径とする曲面に形成されている。そして、この制動部材５３に制動部４４が当接することで、吸着部４２の位置を固定可能となっている。
【００５７】
搖動機構４３は、所定の中心点Ｐ周りにおいて、吸着部４２を原点位置と倣い位置との間で搖動可能に支持するものである。この搖動機構４３は、直交する２方向に搖動可能なように、吸着部４２を支持しており、２方向としては、例えば、鉛直方向と水平方向である。このとき、原点位置としては、所定の垂直面に対して、吸着パッド５１の当接面が平行となる位置であり、倣い位置としては、翼体５の外表面に倣う位置である。また、中心点Ｐは、吸着パッド５１の当接面の中心となっている。つまり、中心点Ｐは、方形状となる吸着パッド５１の当接面において、対角線上に交わる交点となっている。よって、搖動機構４３は、吸着パッド５１の当接面が垂直面となる原点位置から、鉛直方向及び水平方向に、中心点Ｐを中心として吸着部４２を搖動させることで、翼体５の外周面に倣う倣い位置に移動させることが可能となっている。
【００５８】
この搖動機構４３は、装置フレーム４１に対して水平方向に搖動可能な搖動フレーム６０と、吸着部４２の鉛直方向への搖動に抗して付勢する一対の戻りばね６２と、吸着部４２の鉛直方向への搖動をガイドする搖動ガイド部（不図示）と、吸着部４２の水平方向への搖動に抗して付勢する一対の戻りばね６２と、吸着部４２の水平方向への搖動をガイドする搖動ガイド部６６と、を含んで構成されている。
【００５９】
搖動フレーム６０は、装置フレーム４１の開口部に設けられ、方形の枠状に形成されている。この搖動フレーム６０は、その内部に吸着部４２が収容され、吸着部４２と一体となって水平方向に搖動可能となっている。
【００６０】
水平方向における一対の戻りばね６２は、その一端が搖動フレーム６０に取り付けられ、その他端が装置フレーム４１に取り付けられている。また、一対の戻りばね６２は、搖動フレーム６０の水平方向（図３の前後方向）における両側に設けられている。各戻りばね６２は、搖動フレーム６０が水平方向において原点位置から倣い位置に搖動すると、倣い位置への搖動に抗して、吸着部４２が原点位置に復帰するように押圧する。
【００６１】
水平方向における搖動ガイド部６６は、装置フレーム４１と搖動フレーム６０との間に設けられており、吸着部４２が中心点Ｐ周りに搖動することから、中心点Ｐを半径とする曲線に沿ったＲ状のガイド部となっている。具体的に、この搖動ガイド部６６は、ガイド溝とガイド溝と係合するガイド突起とを有し、装置フレーム４１及び搖動フレーム６０の一方にガイド溝を形成し、装置フレーム４１及び搖動フレーム６０の他方にガイド突起を形成することで構成される。
【００６２】
鉛直方向における一対の戻りばね６１は、その一端が吸着部４２の取付部５２に取り付けられ、その他端が搖動フレーム６０に取り付けられている。また、一対の戻りばね６１は、取付部５２の鉛直方向（図３の上下方向）における両側に設けられている。各戻りばね６１は、戻りばね６２と同様に、吸着部４２が鉛直方向において原点位置から倣い位置に搖動すると、倣い位置への搖動に抗して、吸着部４２が原点位置に復帰するように押圧する。
【００６３】
鉛直方向における不図示の搖動ガイド部は、搖動フレーム６０と吸着部４２との間に設けられており、搖動ガイド部６６と同様に、吸着部４２が中心点Ｐ周りに搖動することから、中心点Ｐを半径とする曲線に沿ったＲ状のガイド部となっている。なお、この搖動ガイド部は、搖動ガイド部６６と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００６４】
制動部４４は、装置フレーム４１に固定されるアクチュエータ７１と、アクチュエータ７１によって、吸着部４２の制動部材５３に対して離接する進退方向に移動するブレーキパッド７２とを含んで構成されている。
【００６５】
アクチュエータ７１は、例えば、エアーにより進退移動するエアーシリンダであり、吸引装置２５に接続され、吸引装置２５による吸引によって作動可能となっている。ブレーキパッド７２は、アクチュエータ７１によって進退方向に移動させられており、前進させられることで制動部材５３に当接し、後退させられることで制動部材５３から離れる。ブレーキパッド７２は、制動部材５３に当接することで、吸着部４２の位置を固定する（搖動を規制する）一方で、制動部材５３から離れることで、吸着部４２の搖動を可能とする。
【００６６】
上記のように構成された保持装置３４は、翼体５の外表面に対して吸着部４２の吸着パッド５１が当接すると、吸着部４２は、翼体５の外表面に倣って原点位置から倣い位置に、中心点Ｐを中心に搖動する。この後、吸着パッド５１の吸引口５９を介して吸引装置２５によって吸引されることで、吸着パッド５１が翼体５の外表面に吸着する。続いて、制動部４４は、翼体５の外表面に吸着した吸着部４２の位置を固定すべく、アクチュエータ７１によりブレーキパッド７２を前進させる。これにより、保持装置３４は、翼体５の外表面に吸着することで、翼体５の外表面と加工装置３２との相対位置を固定する。一方で、保持装置３４は、翼体５の外表面と加工装置３２との相対位置の固定を解除する場合、吸引装置２５による吸引を停止して吸着を解除すると共に、アクチュエータ７１によりブレーキパッド７２を後退させる。
【００６７】
次に、図６を参照して、可動支持台１０に支持された翼体５に対する加工機械２０による加工動作のフローについて説明する。なお、可動支持台１０と加工機械２０とは、すでに位置決めされた状態となっている。この状態において、制御装置２７は、ユニット移動機構２４を制御して、可動支持台１０に支持された翼体５の外表面に対して、加工ユニット２３の加工装置３２が所定の加工姿勢となるように、加工ユニット２３を移動させた後、加工ユニット２３を翼体５の外表面に近づける。制御装置２７は、加工ユニット２３を翼体５の外表面へ向けて移動させることで、加工ユニット２３に設けられた複数の保持装置３４は、翼体５の外表面（加工面）へ向けて移動する（ステップＳ１１）。
【００６８】
保持装置３４が翼体５の外表面へ向けて移動すると、加工装置３２よりも先に保持装置３４（の吸着部４２）が翼体５の外表面に当接する。吸着部４２が翼体５の外表面に当接すると、吸着部４２は、搖動機構４３によって翼体５の外表面に倣って移動することで、原点位置から倣い位置へ向かって搖動する（ステップＳ１２）。この後、制御装置２７は、吸引装置２５を制御して、吸引装置２５による吸引を行うことで、吸着部４２を翼体５の外表面に吸着させる（ステップＳ１３）。このとき、保持装置３４は、複数設けられていることから、制御装置２７は、吸引装置２５による吸引を、複数の保持装置３４の吸着部４２に対して同時に行っている。なお、吸着完了の可否については、上記したように、圧力センサ２６の検出結果に基づいて制御装置２７が判定している。
【００６９】
制御装置２７は、吸着部４２の吸着後、制動部４４のアクチュエータ７１を制御して、ブレーキパッド７２を前進させ、吸着部４２の搖動を規制することで、吸着部４２の位置を固定する（ステップＳ１４）。これにより、制御装置２７は、複数の保持装置３４によって、翼体５の外表面と、加工装置３２との相対位置を固定する。
【００７０】
そして、制御装置２７は、装置移動機構３３を制御して、加工装置３２を翼体５の外表面に当接させ、また、加工装置３２を制御して、翼体５に対し所定の加工姿勢で加工を行う（ステップＳ１５）。加工装置３２による加工が終了すると、制御装置２７は、装置移動機構３３を制御して、加工装置３２を翼体５の外表面から離れるように移動させる。そして、制御装置２７は、翼体５の外表面と加工装置３２との相対位置の固定を解除すべく、吸引装置２５を制御して、吸引装置２５による吸引を解除する（ステップＳ１６）ことで、吸着部４２の吸着を解除する。この後、制御装置２７は、制動部４４のアクチュエータ７１を制御して、ブレーキパッド７２を後退させ、吸着部４２の搖動を許容することで、吸着部４２の固定（制動）を解除する（ステップＳ１７）。
【００７１】
続いて、制御装置２７は、ユニット移動機構２４を制御して、可動支持台１０に支持された翼体５の外表面に対して、加工ユニット２３が離れるように移動させる。制御装置２７は、加工ユニット２３を翼体５の外表面から離れるように移動させることで、加工ユニット２３に設けられた複数の保持装置３４は、翼体５の外表面（加工面）から離れるように移動する（ステップＳ１８）。
【００７２】
保持装置３４が翼体５の外表面から離れるように移動すると、吸着部４２は、搖動機構４３によって倣い位置から原点位置に復帰するように搖動することで（ステップＳ１９）、加工機械２０による一連の加工動作が終了する。このとき、ステップＳ１８とステップＳ１９は、並行作動している。
【００７３】
以上のように、実施例１によれば、翼体５の外表面が曲面である場合であっても、搖動機構４３によって吸着部４２を搖動させることにより、外表面に倣って吸着部４２を当接させて取り付けることができる。このため、外表面に倣って吸着部４２を取り付けることができるため、翼体５の外表面と加工装置３２との相対位置を強固に固定することができ、加工反力が発生する場合であっても、翼体５及び加工装置３２への加工反力の伝播を抑制することができる。また、翼体５の外表面から吸着部４２が取り外された場合には、制動部４４による制動が解除されることで、吸着部４２を原点位置に復帰させることができる。このため、吸着部４２が倣い位置となった状態で、再び翼体５の外表面に当接することがなく、吸着部４２を原点位置とした状態で、翼体５の外表面に当接させることができ、これにより、吸着部４２を翼体５の外表面に倣って安定的に搖動させることができる。
【００７４】
また、実施例１によれば、搖動機構４３の中心点Ｐを、吸着部４２の吸着パッド５１の当接面の中心とすることができるため、翼体５の外表面に倣って吸着部４２を好適に搖動させることができる。
【００７５】
また、実施例１によれば、吸着パッド５１の当接面を矩形状に形成することができるため、矩形状の当接面に内接する内接円形状の当接面に比して、翼体５の外表面に当接する当接面積を大きくすることができる。このため、吸着パッド５１は、当接面積を大きくできる分、翼体５の外表面に対する吸着部４２の吸着力を大きくすることができるため、加工反力が発生しても、翼体５の外表面と加工装置３２との相対位置をより強固に固定することができる。
【００７６】
また、実施例１によれば、搖動機構４３を、戻りばね６１，６２と、搖動ガイド部６６とを用いて構成することができるため、簡易な構成で、吸着部４２を倣い位置から原点位置に復帰させることができる。
【００７７】
また、実施例１によれば、吸着パッド５１を用いて、翼体５の外表面に吸着部４２を吸着させることができる。このため、吸引装置２５による吸引を行うことで、吸着部４２を翼体５の外表面に吸着させることができる一方で、吸引装置２５による吸引を解除することで、吸着部４２を翼体５の外表面から取り外すことができる。
【００７８】
また、実施例１によれば、保持装置３４を用いて、翼体５の外表面と加工装置３２との相対位置を固定することができるため、加工反力が発生する場合であっても、翼体５及び加工装置３２への加工反力の伝播を抑制することができる。このため、加工機械２０は、加工反力による影響を抑制することができるため、加工装置３２による加工を精度良く行うことができる。
【００７９】
また、実施例１によれば、加工装置３２の周囲に等間隔で、複数の保持装置３４を設けることができるため、加工装置３２の加工時に発生する加工反力を、複数の保持装置３４によって偏ることなく均等に分散させることができる。
【００８０】
また、実施例１によれば、吸引装置２５による吸引を、複数の保持装置３４に対して同時に行うことで、複数の吸着部４２を翼体５の外表面に対して同時に吸着することができるため、複数の吸着部４２による吸着が偏ることなく、安定的に吸着を行うことができる。
【００８１】
また、実施例１によれば、制御装置２７は、圧力センサ２６の検出結果に基づいて、吸着部４２の吸着完了を判定することができるため、吸着部４２による吸着を確実に行った後、制動部４４による吸着部４２の制動と、加工装置３２による加工とを行うことができる。
【００８２】
なお、実施例１では、複数の保持装置３４による翼体５の外表面への吸着位置について、特に限定しなかったが、翼体５の外表面が吸着に適さない外表面である場合、ユニット移動機構２４により複数の保持装置３４を、吸着に適さない外表面を回避するように移動させてもよい。このとき、吸着に適さない外表面の検出は、翼体５の外表面を撮像するカメラを用いてもよい。また、吸着に適さない外表面が既知である場合には、ユニット移動機構２４による複数の保持装置３４の移動を、吸着に適さない外表面を回避するような移動となるように移動制御してもよい。なお、翼体５の外表面が吸着に適さない外表面としては、例えば、穴明け加工によって貫通穴が形成されている場合等である。
【実施例２】
【００８３】
次に、図７を参照して、実施例２に係る加工機械１００について説明する。図７は、実施例２に係る加工機械を部分的に拡大した模式図である。なお、実施例２では、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明し、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例１に係る加工機械２０は、複数の保持装置３４を、ユニットフレーム３１に取り付けた。これに対し、実施例２に係る加工機械１００は、複数の保持装置３４を、機械フレーム２２に取り付けている。以下、実施例２に係る加工機械１００について説明する。
【００８４】
図７に示すように、実施例２に係る加工機械１００において、複数の保持装置３４は、機械フレーム２２の鉛直部２２ａに設けられ、鉛直方向に並べて複数設けられている。複数の保持装置３４は、翼体５と対向する鉛直部２２ａの面に取り付けられている。また、複数の保持装置３４は、１つの保持装置３４と他の１つの保持装置３４とが鉛直方向において離れるように設けられている。
【００８５】
以上のように、実施例２によれば、ユニットフレーム３１に保持装置３４を取り付けることが困難である場合、保持装置３４を機械フレーム２２に取り付けることができる。
【実施例３】
【００８６】
次に、図８を参照して、実施例３に係る保持装置１１０について説明する。図８は、実施例３に係る保持装置の断面図である。なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明し、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付す。実施例１では、吸着部４２による吸着によって、保持装置３４を、翼体５の外表面に取り付けた。これに対し、実施例３に係る保持装置１１０では、電磁石１１１によって、保持装置１１０を、翼体５の外表面に取り付けている。以下、実施例３に係る保持装置１１０について説明する。
【００８７】
図８に示すように、実施例３に係る保持装置１１０において、吸着部４２の取付部５２の内部には、電磁石１１１が設けられている。この電磁石１１１は、制御装置２７に接続されており、制御装置２７は、電磁石１１１を制御することで、電磁石１１１を励磁させたり、消磁させたりする。また、翼体５の外表面の裏側には、磁性材１１２が設けられている。なお、実施例３では、吸着パッド５１を当接パッドに代えてもよいし、吸着パッド５１を省いた構成であってもよい。
【００８８】
このため、吸着部４２を翼体５の外表面に当接させる（押し当てる）と、制御装置２７は、電磁石１１１を励磁させることで、吸着部４２を磁性材１１２に磁着させ、これにより、吸着部４２を翼体５の外表面に磁着させる。一方で、吸着部４２の磁着を解除する場合には、制御装置２７は、電磁石１１１を消磁させる。
【００８９】
以上のように、実施例３によれば、電磁石１１１を用いて、翼体５の外表面に吸着部４２を磁着させることができる。このため、電磁石１１１を励磁させることで、吸着部４２を翼体５の外表面に磁着させることができる一方で、電磁石１１１を消磁させることで吸着部４２を翼体５の外表面から取り外すことができる。
【符号の説明】
【００９０】
１  生産システム
５  翼体
１０  可動支持台
１１  枠部
１２  腕部
１３  走行部
２０  加工機械
２１  移動部
２２  機械フレーム
２３  加工ユニット
２４  ユニット移動機構
２５  吸引装置
２６  圧力センサ
２７  制御装置
３１  ユニットフレーム
３２  加工装置
３３  装置移動機構
３４  保持装置
４１  装置フレーム
４２  吸着部
４３  搖動機構
４４  制動部
５１  吸着パッド
５２  取付部
５３  制動部材
５５  パッド部
５６  剛性枠体
５７  リップ部
５８  突起部
５９  吸引口
６０  搖動フレーム
６１  戻りばね
６２  戻りばね
６６  搖動ガイド部
７１  アクチュエータ
７２  ブレーキパッド
１００  加工機械（実施例２）
１１０  保持装置（実施例３）
１１１  電磁石
１１２  磁性材
【図１】
2015145044.tif 000003
【図２】
2015145044.tif 000004
【図３】
2015145044.tif 000005
【図４】
2015145044.tif 000006
【図５】
2015145044.tif 000007
【図６】
2015145044.tif 000008
【図７】
2015145044.tif 000009
【図８】
2015145044.tif 000010