(57)【要約】【課題】ワークを変形させることなくワークをクランプすることのできるワーククランプ装置を提供する。【解決手段】ワークＷを保持する吸着パッド１と、吸着パッド１を先端に有し、ワークＷを保持した状態で該ワークＷを移動させるピストン２と、このピストン２をスライド自在に保持する筐体３と、ワークＷを保持する前は前記ピストン２が前記筐体３から所定量突出しており、前記ピストン２がワークＷに当接して該ワークＷを保持した後は前記ピストン２を前記筐体３内方向へと前記ワークＷと共に引き込む引込み手段４と、からなるワーククランプ手段を備える。引込み手段は、吸着パッド１とピストン２とに亘って貫通するエアー吸入孔１３と、吸着パッド１がワークＷを吸着したときに前記筐体内を負圧状態として前記ピストン２を当該筐体内方向へと引き込む真空発生器１４とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持するワーク保持手段と、
前記ワーク保持手段を先端に有し、前記ワークを保持した状態で該ワークを移動させるワーク移動部材と、
前記ワーク移動部材をスライド自在に保持する筐体と、
前記ワークを保持する前は前記ワーク移動部材が前記筐体から所定量突出しており、前記ワーク保持手段が前記ワークに当接して該ワークを保持した後は前記ワーク移動部材を前記筐体内方向へと前記ワークと共に引き込む引込み手段と、からなるワーククランプ手段を
備えたことを特徴とするワーククランプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワーククランプ装置であって、
前記引込み手段は、
前記ワーク保持手段と前記ワーク移動部材とに亘って貫通するエアー吸入孔と、
前記ワーク保持手段の先端部が前記ワークに当接して該ワークを吸着したときに前記筐体内を負圧状態として前記ワーク移動部材を当該筐体内方向へと引き込む真空発生手段とからなる
ことを特徴とするワーククランプ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のワーククランプ装置であって、
前記ワーク移動部材のスライドを所定位置で停止させるスライドロック機構部を有する
ことを特徴とするワーククランプ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のワーククランプ装置であって、
前記筐体内を正圧として前記ワーク移動部材のスライドロックを解除するスライドロック解除手段を有する
ことを特徴とするワーククランプ装置。
【請求項５】
請求項２〜請求項４の何れか一つに記載のワーククランプ装置であって、
前記ワーククランプ手段を複数有し、
前記ワークの形状に応じてクランプする各部位に対応して設けられた全てのワーククランプ手段で前記ワークを吸着した後、全てのワーク移動部材の前記筐体内方向への引き込みを同時に停止させるロック制御部を有した
ことを特徴とするワーククランプ装置。
【請求項６】
ワークを保持するワーク保持手段を先端に有するワーク移動部材が筐体内にスライド自在に設けられると共に、そのワーク保持手段を前記筐体から所定量突出させたワーククランプ手段を備え、前記ワーク保持手段と前記ワーク移動部材とに亘って貫通するエアー吸入孔からエアーを吸い込ませながら前記ワーククランプ手段を前記ワークに接近させる工程と、
前記ワーク保持手段が前記ワークと当接して該ワークを吸着したときに前記筐体内を負圧状態として前記ワーク移動部材を当該筐体内方向へと引き込む引込み工程と、
を備えたことを特徴とするワーククランプ方法。
【請求項７】
請求項６に記載のワーククランプ方法であって、
前記ワーク移動部材のスライドを所定位置で停止させてロックするロック工程を備えた
ことを特徴とするワーククランプ方法。
【請求項８】
請求項７に記載のワーククランプ方法であって、
前記筐体内を正圧として前記ワーク移動部材のスライドロックを解除するスライドロック解除工程を備えた
ことを特徴とするワーククランプ方法。
【請求項９】
請求項６〜請求項８の何れか一つに記載のワーククランプ方法であって、
前記ワーククランプ手段を複数設け、
前記引込み工程及び前記ロック工程では、前記ワークの形状に応じてクランプする各部位に対応して設けられた全てのワーククランプ手段で前記ワークを吸着した後、全てのワーク移動部材の前記筐体内への引き込みを同時に停止させる
ことを特徴とするワーククランプ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークをクランプするワーククランプ装置及びワーククランプ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複雑な形状をした薄板を変形させないように支持し保持するようにした技術が開示されている。
【０００３】
かかる特許文献１では、ハウジング内に複数のストッパーピンをスプリングによって上下動するように組み込み、そのストッパーピンの周囲にゴム製の薄肉チューブを設け、ハウジング内に形成した給排気口より加圧することで薄肉チューブを軸方向に引っ張り且つ径方向に圧縮してストッパーピンをその摩擦力で固定させ、一方、給排気口から排気し前記摩擦力を解放させてストッパーピンの固定を解除することで、薄板の形状に倣った位置で前記ストッパーピンを固定させて当該ワークを支持保持するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−３２７９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術では、ストッパーピンを薄板の形状に倣う際にスプリングによる押し付け力、若しくは、フリクションによる押し付け力が発生するので、薄板を変形させ易いという課題が残る。
【０００５】
そこで、本発明は、ワークを変形させることなくワークをクランプすることのできるワーククランプ装置及びワーククランプ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のワーククランプ装置は、ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワーク保持手段を先端に有し、前記ワークを保持した状態で該ワークを移動させるワーク移動部材と、前記ワーク移動部材をスライド自在に保持する筐体と、前記ワークを保持する前は前記ワーク移動部材が前記筐体から所定量突出しており、前記ワーク保持手段が前記ワークに当接して該ワークを保持した後は前記ワーク移動部材を前記筐体内方向へと前記ワークと共に引き込む引込み手段と、からなるワーククランプ手段を備える。
【０００７】
本発明のワーククランプ方法は、ワークを保持するワーク保持手段を先端に有するワーク移動部材が筐体内にスライド自在に設けれると共に、そのワーク保持手段を前記筐体から所定量突出させたワーククランプ手段を備え、前記ワーク保持手段と前記ワーク移動部材とに亘って貫通するエアー吸入孔からエアーを吸い込ませながら前記ワーククランプ手段を前記ワークに接近させる工程と、前記ワーク保持手段が前記ワークと当接して該ワークを吸着したときに前記筐体内を負圧状態として前記ワーク移動部材を当該筐体内方向へと引き込む引込み工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のワーククランプ装置によれば、筐体内にスライド自在とされたワーク移動部材の先端に設けたワーク保持手段がワークと当接したときに、ワーク移動部材を筐体内方向へと引込み手段により引き込むので、ワークへの押し付け力がワークには作用し難いことから、当該ワークを変形させずにクランプすることができる。
【０００９】
本発明のワーククランプ方法によれば、筐体内にスライド自在とされたワーク移動部材の先端に設けたワーク保持手段がエアーでワークを吸着したときに筐体内を負圧状態として前記ワーク移動部材を筐体内方向へと引き込むようにしているので、ワークを変形させずに吸引力によってクランプすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
「ワーククランプ装置の構成」
図１は本実施の形態のワーククランプ装置を示す全体図、図２は本実施の形態のワーククランプ装置におけるスライドロック機構部の要部拡大断面図、図３〜図５は本実施の形態のワーククランプ装置を使用してワークをクランプする一連の工程を示す動作図である。
【００１２】
ワーククランプ装置は、ワークＷをクランプする複数個のワーククランプ手段を有し、エアー吸着によってワークＷを吸着し、その吸着したワークをワーク移動部材と共にスライドさせ、ワークＷの吸着すべき全ての部位が吸着されたときにワーク移動部材のスライドを停止させてロックすることで、複雑な形状のワークＷに対してもワーク形状に倣って変形を生じさせることなくクランプ可能とする。
【００１３】
なお、ワーククランプ装置は、ロボットのハンド等に取り付けられ、ワークＷが設けられる位置にアクセスするようになっている。
【００１４】
具体的には、ワーククランプ手段は、図１に示すように、ワークＷを保持するワーク保持手段である吸着パッド１と、その吸着パッド１を先端に有し、ワークＷを吸着保持した状態で該ワークＷを移動させるワーク移動部材であるピストン２と、このピストン２をスライド自在に保持する筐体３と、ワークＷを保持する前は前記吸着パッド１が筐体３から所定量突出しており、前記吸着パッド１がワークＷに当接して該ワークＷを保持した後は前記ピストン２を筐体３内方向へと前記ワークＷと共に引き込む引込み手段４と、ピストン２のスライドを所定位置で停止させるスライドロック機構部５と、筐体３内を正圧として前記ピストン２のスライドロックを解除するスライドロック解除手段６と、全ての吸着パッド１でワークＷを吸着した後、全てのピストン２の筐体３内方向への引き込みを同時に停止させるロック制御部７とから構成される。
【００１５】
ワークＷは、例えば自動車部品として使用される金属板、合金板或いは樹脂板などからなり、その大ききや厚みなどにおいて多様化した形状とされている。その部品によっては、折り曲げ加工された部位を何カ所にも有する複雑な形状とされたものから簡単な形状のものまで多種多様あり、その板厚も厚いものから薄いものまである。特に、厚みの薄いワークＷをクランプする場合、ワークを押し付けてクランプするとその押し付け力によってワークＷを変形させてしまう恐れがある。本実施の形態では、この問題を解決する。
【００１６】
吸着パッド１は、図１及び図２に示すように、ピストン２の先端に取り付けられており、ワークＷに損傷を与えないようにゴムなどの材料により形成されている。この吸着パッド１は、截頭円錐形状とされ、その吸着面１ａでワークＷに当接しエアー吸引によって当該ワークＷを吸着保持する。なお、前記吸着パッド１は、円柱形状であってもよい。
【００１７】
ピストン２は、図１に示すように、筐体３の内部にスライド自在に設けられている。かかるピストン２には、先端部２Ａに吸着パッド１が取り付けられ、後端部２Ｂにスライドガイドが設けられている。前記ピストン２の後端部２Ｂを、以下スライドガイドと言う。スライドガイド２Ｂは、筐体３の内壁面３ａに接触して前記ピストン２の軸方向へのスライドをガイドする。
【００１８】
筐体３には、図１に示すように、前記ワークＷの形状を検知するワーク形状検知センサー８が設けられている。このワーク形状検知センサー８によれば、筐体３内をスライドするピストン２のスライド量を、ワークＷの形状と照合することにより、当該ワークＷの誤投入と変形が判る。そして、筐体３の内部空間は、スライドガイド２Ｂを挟んで前方空間１７Ａと後方空間１７Ｂとに分かれている。前記ワーク形状検知センサー８は、後方空間１７Ｂに設けられている。
【００１９】
引込み手段４は、吸着パッド１とピストン２とに亘って貫通するエアー吸入孔１３と、吸着パッド１の先端部がワークＷに当接して該ワークＷを吸着したときに前記筐体３内（後方空間１７Ｂ）を負圧状態として前記ピストン２を当該筐体３内方向へと引き込む真空発生手段である真空発生器１４と、からなる。
【００２０】
エアー吸入孔１３は、ピストン２の先端部２Ａから基端部（スライドガイド２Ｂ）に渡ってその軸方向に貫通して形成されると共に吸着パッド１の開口と繋がっている。真空発生器１４は、筐体３の後方位置に接続され前記した後方空間１７Ｂに接続されている。この真空発生器１４でエアーを吸引すると、吸着パッド１、エアー吸入孔１３、後方空間１７Ｂの順にエアーが吸い込まれる。
【００２１】
スライドロック機構部５は、図２に示すように、筐体３の前方寄りの位置に設けられており、エアー供給によりピストン２の周面を握り締めるように径方向に伸縮自在なゴムなどの弾性材料からなるロック部材９と、このロック部材９にエアーを供給するエアー供給路１０と、このエアー供給路１０にエアーを供給するエアー供給源（図示は省略する）と、からなる。
【００２２】
ロック部材９は、薄いゴムチューブとして形成され、筐体３に形成された収納溝部１１に嵌め込まれて固定されている。このロック部材９の中央部９Ａは、他の部位に比べて厚みが薄くされ、前記収納溝部１１との間に空間を形成することで前記エアーを導入させ径方向に伸縮自在となる。
【００２３】
エアー供給源からエアー供給路１０にエアーが供給されると、図２（Ａ）に示すエアー導入前の状態から図２（Ｂ）に示すように、薄肉されたロック部材９の中央部９Ａがエアー圧により押されてその径を縮少しピストン２を把持する。ピストン２がロック部材９によって把持されることで、当該ピストン２を所定位置で停止させることができる。一方、エアー供給源からのエアー供給が停止されると、ロック部材９の中央部９Ａは元の状態に弾性復帰し、ピストン２との接触が回避されて当該ピストン２がスライド自在な状態となる。
【００２４】
ロック制御部７は、図１に示すように、各ワーククランプ手段に設けられたスライドロック機構部５を駆動制御し、全ての吸着パッド１でワークＷを吸着した後、全てのピストン２の筐体３内方向への引き込みを同時に停止させるように制御する。かかるロック制御部７としては、例えば電磁弁が使用される。
【００２５】
スライドロック解除手段６は、筐体３の前方空間１７Ａを正圧として前記ピストン２のスライドロックを解除するバルブ１２からなる。正圧をかけるには、バルブ１２を開くことで前記筐体３の前方空間１７Ａ内の空気を筐体３外へと逃がす。これにより、前方空間１７Ａ内が正圧とされ、ピストン２のスライドロックが解除される。
【００２６】
このように構成されたワーククランプ装置によれば、筐体３内にスライド自在とされたピストン２の先端に設けた吸着パッド１がワークＷと当接したときに、このワークＷと共にピストン２を筐体３内方向へと引込み手段４により引き込むので、ワークＷへの押し付け力がワークＷには作用しないことから、当該ワークＷを変形させずにクランプすることが可能となる。
【００２７】
また、本実施の形態のワーククランプ装置によれば、引込み手段４を、吸着パッド１とピストン２とに亘って貫通するエアー吸入孔１３と、真空発生器１４と、により構成したので、カム機構などの機械的手段を使用することなく装置構成を簡略化することができ、装置コストを下げることができる。
【００２８】
また、本実施の形態のワーククランプ装置によれば、ピストン２のスライドを所定位置で停止させるスライドロック機構部５を有しているので、ワークＷの形状に応じた位置でピストン２を停止させることができる。
【００２９】
本実施の形態のワーククランプ装置によれば、筐体３内を正圧としてピストン２のスライドロックを解除するスライドロック解除手段６を有しているので、負圧で引き込んだピストン２のロックを解除できる。
【００３０】
「ワーククランプ方法」
次に、上述のように構成されたワーククランプ装置を使用してワークＷをクランプする方法について説明する。
【００３１】
前記ワーククランプ装置では、ワーククランプ手段を１００個有しており、そのうちの５０個を使用してワークＷをクランプするものとする。ワーククランプ手段を使用する数は、ワークＷの大きさや形状に応じて決められる。図１では、ワークＷの一部分のみを示し、その段差を持つ第１部位１５と第２部位１６をクランプする部分のみを図示している。
【００３２】
先ず、ワークＷの形状に応じて各ワーククランプ手段のピストン２の突き出し量を決める。ピストン２の突き出し量は、通常、汎用性を考えて一定量とするが、特に段差の大きなワークＷに対応する時のみ、その段差に合わせるようにする。前記ワークＷの第１部位１５と第２部位１６とでは段差Ｈがあるため、各部位に対応するワーククランプ手段のピストン２の突き出し量が同じであると、ピストン２はワークＷの重量を受け、一部のピストン２のみに大きな荷重が掛かる。その結果、ワークＷが変形し、当該ワークＷを十分に保持することができなくなる。本実施の形態の構造では、前記したようにピストン２の突き出し量が同じでも、ワークＷの一部に大きな反力が作用しない構造になっている。
【００３３】
ワークＷの形状に応じて各ワーククランプ手段のピストン２の突き出し量を決定したら、今度は、真空発生器１４を作動させながら前記ワークＷに、全てのワーククランプ手段を接近させて行く。ワーククランプ手段のワークＷへのアプローチは、ロボット等により行う。真空発生器１４を作動させると、吸着パッド１の先端から常にエアーが吸引される。すると、図３に示すように、ワークＷのうち一番高い部位（この実施の形態では第１部位１５）に、この部位に対応するワーククランプ手段の吸着パッド１が当たる。吸着パッド１の先端からは常にエアーが吸引されているので、前記第１部位１５がこの吸着パッド１によって吸着される。
【００３４】
第１部位１５が吸着パッド１によって吸着されると、後方空間１７Ｂが負圧状態となる。この後方空間１７Ｂが負圧状態となることで、吸着パッド１で吸着した第１部位１５と共にピストン２が、図４に示すように、前記筐体３内方向（負圧側）へと引き込まれて行く。
【００３５】
一方、図５に示すように、ワークＷの第２部位１６にこの第２部位１６をクランプするワーククランプ手段の吸着パッド１が当接すると、同様に後方空間１７Ｂに負圧が発生し、この第２部位１６と共にピストン２が筐体３内方向へと引き込まれて行く。
【００３６】
そして、ワークＷの全ての部位に各ワーククランプ手段（５０個のワーククランプ手段）の吸着パッド１が当接してピストン２が負圧方向にスライドすると、各ワーククランプ手段の筐体３内に設けられたワーク形状検知センサー８により、ワークＷの誤投入及び変形の有無をチェックする。投入されたワークＷが正しければ、ロボットの教示位置に到達した時点でロック制御部７を作動させ、全てのピストン２の引き込み動作（スライド）を停止し、当該ピストン２のスライドをロックする。これにより、ワークＷは、全てのワーククランプ手段によってそれぞれの部位がクランプされて保持されることになる。
【００３７】
ワークＷのクランプ状態を解除するには、真空発生器１４を停止し且つロック制御部７でピストン２のスライドロック状態を解除した後、前記スライドロック解除手段６を作動させて前記筐体３の前方空間１７Ａに接続されるバルブ１２を開く。すると、前方空間１７Ａが正圧状態となり、ピストン２が自ずと正圧方向（筐体３から突出する方向）へスライドする。
【００３８】
本実施の形態のワーククランプ方法によれば、筐体３内にスライド自在とされたピストン２の先端に設けた吸着パッド１がエアーでワークＷを吸着したときに筐体３内を負圧状態として前記ピストン２を筐体３内方向へと引き込むようにしているので、ワークＷを変形させずに吸引力によってクランプすることができる。
【００３９】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、上述の実施の形態は、本発明の一例に過ぎないからこれら実施の形態に、本発明が限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施の形態のワーククランプ装置を示す全体図である。
【図２】本実施の形態のワーククランプ装置におけるスライドロック機構部の要部拡大断面図である。
【図３】本実施の形態のワーククランプ装置を使用してワークをクランプする一連の工程を示す動作図であり、第１部位に一方のワーククランプ手段の吸着パッドが当接した状態を示す図である。
【図４】本実施の形態のワーククランプ装置を使用してワークをクランプする一連の工程を示す動作図であり、第１部位を吸着した一方のワーククランプ手段のピストンが筐体内方向へ引き込まれて行く状態を示す図である。
【図５】本実施の形態のワーククランプ装置を使用してワークをクランプする一連の工程を示す動作図であり、第２部位に他方のワーククランプ手段の吸着パッドが当接した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…吸着パッド（ワーク保持手段）
２…ピストン（ワーク移動部材）
３…筐体
４…引込み手段
５…スライドロック機構部
６…スライドロック解除手段
７…ロック制御部
８…ワーク形状検知センサー
９…ロック部材
１３…エアー吸入孔
１４…真空発生器（真空発生手段）
１５…ワークの第１部位
１６…ワークの第２部位
１７Ａ…前方空間
１７Ｂ…後方空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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