(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転台を有するロボットアーム台座と、
前記ロボットアーム台座の前記回転台上に設置され、複数のアームと複数の関節とを有するロボットアームと、
前記複数のアームのうちの最先端のアームに取付けられたロボットハンドと、
制御部と、
を備え、
前記ロボットハンドは、
クランプを把持するクランプ把持部と、
ワークに挟力を付与するように、前記クランプの螺合部を締め付ける締付け部と、
前記クランプの所定部材の位置データを収集する計測部と、
を備え、
前記制御部は、
前記クランプを把持するように前記クランプ把持部を制御し、
前記クランプが把持されている状態で、前記ワークが置かれたワーク台座の第１の所定の位置に前記クランプが搬送され、前記クランプの結合部が前記ワーク台座の結合部に結合されるように、前記回転台と、前記ロボットアームの前記複数の関節と、前記ロボットハンドとを制御し、
前記クランプと前記ワーク台座とが結合されている状態で、前記計測部から取得される前記位置データに基づいて前記挟力を計算し、前記計算された挟力が所定の値になるように、前記締付け部を制御する
クランプ取付け装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクランプ取付け装置において、
前記クランプは、
フレームと、
前記フレームと螺合して延びるネジ部と、
前記ネジ部に接続され、前記ワークに前記挟力を付与する弾性部と、
を備え、
前記制御部は、前記クランプと前記ワーク台座とが結合されている状態で、前記計算された挟力が所定の値になるように、前記締付け部が前記ネジ部を締め付けるように前記締付け部を制御する
クランプ取付け装置。
【請求項３】
請求項２に記載のクランプ取付け装置において、
前記弾性部は、
バネと、
前記バネの一端に前記ネジ部に接続されるように設けられたバネ上板と、
前記バネの他端に設けられたバネ下板と、
を備え、
前記バネ下板が前記ワークに弾性挟力を付与する
クランプ取付け装置。
【請求項４】
請求項３に記載のクランプ取付け装置において、
前記計測部は、前記バネ上板と前記バネ下板の前記位置データを計測するレーザーセンサ部を有する
クランプ取付け装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一項に記載のクランプ取付け装置において、
前記ネジ部の上端には頭部が形成され、
前記締付け部は、前記頭部を駆動するナットランナを有する、
クランプ取付け装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のクランプ取付け装置において、
前記クランプ把持部は、前記クランプを把持する平行チャックを備えている
クランプ取付け装置。
【請求項７】
請求項２乃至５のいずれか一項に記載のクランプ取付け装置において、
前記ワーク台座は、複数の突起を有し、
前記クランプは、前記フレームに取付けられ、前記複数の突起にそれぞれ係合される複数のフックを有する、
クランプ取付け装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のクランプ取付け装置と、
前記ワークの長手方向である第１方向に延びる第１レールと、
前記第１方向に直交する第２方向に延びる第２レールと、
を備え、
前記ロボットアーム台座は、
前記第１レール上を走行するための第１移動機構と、
前記第２レール上を走行するための第２移動機構と、
を備え、
前記制御部は、前記第１移動機構と前記第２移動機構を駆動して前記ロボットアーム台座を所定の位置に移動させられる
クランプ取付けシステム。
【請求項９】
回転台を有するロボットアーム台座と、
前記ロボットアーム台座の前記回転台上に設置され、複数のアームと複数の関節とを有するロボットアームと、
前記複数のアームのうちの最先端のアームに取付けられたロボットハンドと、
を備え、
前記ロボットハンドは、
クランプを把持するクランプ把持部と、
ワークに挟力を付与するように、前記クランプの螺合部を締め付ける締付け部と、
前記クランプの所定部材の位置データを収集する計測部と、
を備えるクランプ取付けシステムにおいて、
クランプ取付け方法は、
前記回転台と前記複数の関節とを駆動して、前記ロボットハンドを第１クランプとしての前記クランプの上方に移動することと、
前記ロボットハンドを下げて、前記クランプ把持部により前記第１クランプを把持することと、
前記第１クランプが把持されている状態で、前記第１クランプを持ち上げることと、
前記ワークが置かれたワーク台座の第１の所定の位置まで前記第１クランプを搬送することと、
前記ロボットハンドを下げて、前記第１クランプの結合部が前記ワーク台座の結合部に結合されるように、前記ロボットハンドを水平面内で動かすことと、
前記第１クランプと前記ワーク台座とが結合されている状態で、前記計測部から取得される前記位置データに基づいて前記挟力を計算することと、
前記計算された挟力が所定の値になるように、前記締付け部を駆動すること、
を備える
クランプ取付け方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のクランプ取付け方法において、
前記ワークの長手方向である第１方向に延びる第１レールと、
前記第１方向に直交する第２方向に延びる第２レールと、
を更に備え、
前記ロボットアーム台座は、
前記第１レール上を走行するための第１移動機構と、
前記第２レール上を走行するための第２移動機構と、
を備え、
前記ワーク台座の第１の所定の位置に前記第１クランプを搬送することは、前記第２移動機構を駆動することを含む
クランプ取付けシステムにおいて、
前記クランプ取付け方法は、
前記第１クランプの取付けが終了したとき、前記第１クランプを放すように前記クランプ把持部を制御することと、
前記第２移動機構を駆動して前記ロボットアーム台座を前記第１クランプの取り出し前の位置に移動させることと、
前記第１移動機構を駆動して前記ロボットアームを第２クランプの取り出し位置に移動させること、
を更に備える
クランプ取付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランプ取付け装置、クランプ取付けシステム及びクランプ取付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）製の細長い製品の製造工程には、所望の形状で硬化させるため、製品を加圧しながら熱硬化を行う工程が存在する。この熱硬化には、高温高圧に対応するオートクレーブなどが用いられる。航空機の翼に使用されるストリンガの場合、このＣＦＲＰ製品は、１０ｍ以上の長さを有し、複雑な曲面に形成される。このため、熱硬化中に、このＣＦＲＰ製品を複数個所で加圧する必要がある。この製品を加圧するために、クランプ等で締め付ける方法が考えられる。  【０００３】
特許文献１にロボットアームを用いて製品を固定する装置が開示されている。この装置は製品に開けられた孔と嵌合するロケールピンを備える。この装置は、この製品の孔にロケールピンを貫通させることで、ロケールピンの先端からクランプアームが突出し製品を固定する。  【０００４】
特許文献１に記載の装置では製品に孔をあける必要があるほか、締め付けた状態を維持したまま、熱硬化を施すのは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特許第３４２８４７３号公報
【発明の概要】
【０００６】
上記状況に鑑み、本発明はクランプ取付け装置、クランプ取付けシステム及びクランプ取付け方法を提供することを目的とする。他の目的・効果は、以下の説明から明らかになるであろう。  
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係るクランプ取付け装置は、回転台を有するロボットアーム台座と、ロボットアーム台座の回転台上に設置され、複数のアームと複数の関節を有するロボットアームと、複数のアームのうちの最先端のアームに取付けられたロボットハンドと、制御部とを備える。ロボットハンドは、クランプを把持するクランプ把持部と、ワークに挟力を付与するように、クランプの螺合部を締め付ける締付け部と、クランプの所定部材の位置データを収集する計測部とを備える。制御部は、クランプを把持するようにクランプ把持部を制御する。  
【０００８】
また、クランプが把持されている状態で、ワークが置かれたワーク台座の第１の所定の位置にクランプが搬送されるように、クランプの結合部がワーク台座の結合部に結合されるように、回転台と、ロボットアームの複数の関節と、ロボットハンドとを制御する。さらに、クランプとワーク台座とが結合されている状態で、計測部から取得される位置データに基づいて挟力を計算し、計算された挟力が所定の値になるように、締付け部を制御する。  
【０００９】
クランプが、フレームと、フレームと螺合して延びるネジ部と、ネジ部に接続され、ワークに挟力を付与する弾性部とを備えている場合、制御部は、クランプとワーク台座とが結合されている状態で、計算された挟力が所定の値になるように、締付け部がネジ部を締め付けるように締付け部を制御してもよい。  
【００１０】
弾性部が、バネと、バネの一端にネジ部に接続されるように設けられたバネ上板と、バネの他端に設けられたバネ下板とを備えている場合、バネ下板がワークに弾性挟力を付与してもよい。  
【００１１】
計測部は、バネ上板とバネ下板の位置データを計測するレーザーセンサ部を有してもよい。  
【００１２】
ネジ部の上端には頭部が形成されている場合、締付け部は、頭部を駆動するナットランナを有してもよい。  
【００１３】
クランプ把持部は、クランプを把持する平行チャックを備えていてもよい。  
【００１４】
ワーク台座が複数の突起を有し、クランプがフレームに取付けられ、複数の突起にそれぞれ係合される複数のフックを有してもよい。  
【００１５】
本発明の第２の態様に係るクランプ取付けシステムは、前述のクランプ取付け装置と、ワークの長手方向である第1方向に延びる第１レールと、第１方向に直交する第２方向に延びる第２レールとを備える。ロボットアーム台座は、第１レール上を走行するための第１移動機構と、第２レール上を走行するための第２移動機構とを備える。制御部は、第１移動機構と第２移動機構を駆動してロボットアーム台座を所定の位置に移動させる。  
【００１６】
本発明の第３の態様に係るクランプ取付け方法は、前述のクレーム取付け装置において、回転台と、複数の関節とを駆動してロボットハンドを第１クランプとしてのクランプの上方に移動させる。次に、ロボットハンドを下げて、クランプ把持部により第１クランプを把持する。第１クランプが把持されている状態で、第１クランプを持ち上げ、ワークが置かれたワーク台座の第１の所定の位置に第１クランプを搬送する。ロボットハンドを下げて、第１クランプの結合部がワーク台座の結合部に結合されるように、ロボットハンドを水平面内で動かす。第１クランプとワーク台座とが結合されている状態で、計測部から取得される位置データに基づいて挟力を計算する。計算された挟力が所定の値になるように、締付け部を駆動する。  
【００１７】
前述のクランプ取付け方法は、前述のクランプ取付けシステムにおいて、さらに、第１クランプの取付けが終了したとき、第１クランプを放すようにクランプ把持部を制御してもよい。また、第２移動機構を駆動してロボットアーム台座を第１クランプ取出し前の位置に移動させてもよい。また、第１移動機構を駆動してロボットアームを第２クランプの取り出し位置に移動させてもよい。  
【００１８】
本発明によれば、クランプを自動で取付け、取り外すことができるとともに、クランプを取り付けた状態で熱硬化等を行えるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るクランプ取付け装置の正面図である。
【図２】クランプ取付け装置の第２レールに沿って移動するロボットアームを示した説明図である。
【図３】図１のＡの部分拡大図である。
【図４】図３の平行チャックの右側面図である。
【図５】本発明に係るクランプの正面図である。
【図６】図５の第１腕部の下端部における左側面の拡大図である。
【図７】クランプを取り付けるワークをワーク台座に置いた図である。
【図８】ワークにクランプを取り付けた状態を示す図である。
【図９】ワークにクランプを取り付けた時の第１腕部の下端部における左側面の拡大図である。
【図１０】本発明に係るクランプ取付け装置でクランプをワークに取付ける方法を説明するための図である。
【図１１】クランプ取付け装置を用いてクランプを取り付ける方法の処理の流れを示した図である。
【図１２】クランプ取付け装置を用いてクランプを取り外す方法の処理の流れを示した図である。
【図１３】バネ下板の変系例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（クランプの構造）  本発明に係るクランプ５０の構造を、図５を用いて説明する。クランプ５０の構造を説明するにあたり、図５の紙面右方向をｙ方向、紙面上方向をｚ方向、紙面に直交する手前方向をｘ方向として説明する。また、＋ｚ方向を上、−ｚ方向を下として説明する。他の図面においても、図５のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を基準に、各図面のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向として説明する。なお、下方向は、あくまでも−ｚ方向を示すもので、重力方向を示すものではない。  
【００２１】
図５に示されるように、クランプ５０は、横板部５１と、第１腕部５２と、第２腕部５３と、締め付けネジ５４と、バネ上板５５と、バネ５６と、バネ下板５７と、接続板５８とを備えている。  
【００２２】
横板部５１は、ｙ方向に延伸する平板状に形成されており、ｙ方向の中心位置にネジ穴６０を備えている。  
【００２３】
締め付けネジ５４は、ネジ山を有し、横板部５１のネジ穴６０に螺合するように設けられている。締め付けネジ５４を回転させることで、締め付けネジ５４は横板部５１に対して上下方向（ｚ方向）に移動する。また、締め付けネジ５４は上端に６角状の頭部５９を備えている。  
【００２４】
バネ上板５５は、平板状に形成され、その上面が締め付けネジ５４の下端に接続されている。このため、締め付けネジ５４を回転させることで、バネ上板５５は横板部５１に対して相対的に上下方向に移動する。また、バネ上板５５は、締め付けネジ５４に対してｘ−ｙ平面で回転できるように設けられている。  
【００２５】
バネ５６の上端は、バネ上板５５の下面に接続されている。  
【００２６】
バネ下板５７は、平板状に形成され、その上面がバネ５６の下端に接続されている。  
【００２７】
第１腕部５２の上端は横板部５１の−ｙ方向端部に接続されている。第２腕部５３の上端は横板部５１の＋ｙ方向端部に接続されている。図６に示されるように、第１腕部５２、第２腕部５３の下端にはフック６１が形成されている。このフック６１を引っ掛けることによりクランプ５０が支持されることができる。  
【００２８】
図５に示されるように、接続板５８は、平板状に形成され、＋ｙ方向端部がバネ下板５７に接続されている。接続板５８の−ｙ方向端部で第１腕部５２が貫通し、接続板５８は、第１腕部５２に対して上下にスライドするように形成されている。これにより、締め付けネジ５４を回転させた場合に上下方向へのバネ下板５７の移動にあわせて、接続板５８も上下方向に移動する。また、接続板５８の端部を第１腕部５２が貫通しているので、バネ下板５７は回転しない。つまり、締め付けネジ５４の回転が、バネ上板５５とバネ５６を介して、バネ下板５７を回転させようとしても、接続板５８により、バネ下板５７の回転は防止される。  
【００２９】
（クランプの使用方法）  図７に示されるように、クランプ５０は、ワーク台座７０の上に置かれているワーク８０を加圧するために使用される。  
【００３０】
ここで、ワーク台座７０は、結合部７１と、台側板７２と、台７３とを備えている。  
【００３１】
台７３はワーク８０が置かれる場所である。このため、ワーク８０の長さに合わせて、台７３はｘ方向に延伸している。  
【００３２】
台側板７２は台７３の両側に固定されている。台７３と同様に、ワーク８０の長さに合わせて、台側板７２もｘ方向に延伸している。また、台側板７２の上端は台７３よりも上方に位置する。  
【００３３】
結合部７１は、円柱形状を有し、台側板７２の上端部で台側板７２を貫通するように設けられている。結合部７１は、クランプ５０を取り付ける位置に合わせて設けられている。  
【００３４】
クランプ５０は、図８に示されるように、ワーク台座７０に置かれているワーク８０に取付けられる。  
【００３５】
クランプ５０をワーク８０に取付けるためには、まず、クランプ５０の第１腕部と第２腕部との下端に設けられたフック６１が、図９に示されるように、ワーク台座７０の結合部７１に引っ掛けられる。  
【００３６】
その後、頭部５９に回転力を加えることで、締め付けネジ５４が回転させられる。これにより、バネ上板５５、バネ５６、バネ下板５７は下方に移動する。ワーク８０とバネ下板５７が接触すると、バネ下板５７は下方に移動できなくなる。このため、さらに締め付けネジ５４が回転させられると、横板部５１と締め付けネジ５４との螺合部は締め付けられる。その結果、バネ上板５５は下方に移動し、バネ５６が縮む。このため、バネ５６は、バネ下板５７を介してワーク８０を押し付けることになる。つまり、ワーク８０は、ワーク台座７０とバネ下板５７とにより挟まれている。  
【００３７】
このようにして、クランプ５０がワーク８０に取付けられ、ワーク８０は加圧される。  
【００３８】
（クランプ取付け装置の構造）  クランプ５０の取り付け、取外しに用いられるクランプ取付け装置１の構造を、図１を用いて説明する。  
【００３９】
図１に示されるように、クランプ取付け装置１は、支持台１０と、第１レール１１と、第２レール支持台１２と、第２レール１３と、ロボットアーム１４と、ロボットハンド１５とを備えている。  
【００４０】
支持台１０は、クランプ取
付け装置１を支える。支持台１０はｘ方向に延伸し、クランプが取り付けられるワーク８０より長い。  
【００４１】
第１レール１１は支持台１０の上側に固定されている。第１レール１１はｘ方向に延伸し、支持台１０と同様に、クランプが取り付けられるワーク８０より長い。  
【００４２】
第２レール支持台１２は、第１レール１１の上側に配置され、第１レール１１に沿って移動できる構造を有する。このため、第２レール支持台１２は、第１レール１１の長さ、つまりクランプが取り付けられるワーク８０の長さを超えて、ｘ方向に移動することができる。  
【００４３】
第２レール１３は第２レール支持台１２の上側に固定されている。第２レール１３は第１レール１１と直交するｙ方向に延伸されている。第２レール１３のｙ方向の長さは、ワーク８０の幅と、ワーク８０を横に並べる数とを基準に決定されている。  
【００４４】
ロボットアーム台座２０は、第２レール１３の上側に配置され、ロボットアーム１４を支える。このため、ロボットアーム１４は、図２に示されるように、第２レール１３に沿ってｙ方向に移動できる構造を有する。これにより、ワーク８０を横に複数並べても、第２レール１３がｙ方向に十分な長さを有することで、並べられた各ワークにクランプを取り付けることができる。また、第２レール支持台１２が第１レール１１に沿ってｘ方向に移動するため、ロボットアームも同様にｘ方向に移動することができる。これにより、細長いワークの任意の位置にクランプを取り付けることができる。  
【００４５】
ロボットアーム１４は、第１アーム２１と、第２アーム２２と、第３アーム２３と、第４アーム２４と、第５アーム２５とを備えている。  
【００４６】
図１に示されるように、第１アーム２１は、ロボットアーム台座２０の上側に配置されている。第１アーム２１は、ロボットアーム台座２０との接続部分である第１関節２０１を中心に、図１の矢印１０１の方向、つまりｘ−ｙ平面において回転可能なように設けられている。  
【００４７】
図１に示されるように、第２アーム２２は一方向に延伸する形状である。第２アーム２２の端部は、第１アーム２１に接続され、他端部は第３アーム２３に接続されている。図１の状態で、第２アーム２２は、第１アーム２１との接続部分である第２関節２０２を中心に、図１の矢印１０２の方向、つまりｚ−ｘ平面において回転可能なように設けられている。つまり、図１の状態から第１アーム２１がロボットアーム台座２０に対して９０°回転すると、第２アーム２２の回転面はｙ−ｚ平面になる。これにより、第２アーム２２の延伸方向は、少なくとも上方（＋ｚ方向）であれば、ｘ−ｙ平面との成す角を任意に調整することができる。  
【００４８】
第３アーム２３は、図１の状態で、第２アーム２２との接続部分である第３関節２０３を中心に、図１の矢印１０３の方向、つまりｚ−ｘ平面において回転可能なように設けられている。  
【００４９】
図１に示されるように、第４アーム２４は一方向に延伸する形状である。第４アーム２４の端部は、第３アーム２３に接続され、他端部は第５アーム２５に接続されている。第４アーム２４の延伸方向は、第２アーム２２の回転面内の方向である。つまり、第３アーム２３と第２アーム２２との接続部分である第３関節２０３が回転することで、第２アーム２２と第４アーム２４との成す角が変化する。また、第４アーム２４は、図１の状態で、第３アーム２３との接続部分である第４関節２０４を中心に、図１の矢印１０４の方向、つまりｙ−ｚ平面において回転可能なように設けられている。  
【００５０】
図３の状態で、第５アーム２５は、第４アーム２４との接続部分である第５関節２０５を中心に、図３の矢印１０６の方向、つまりｚ−ｘ平面において回転可能なように設けられている。こうして、第５アーム２５と第４アーム２４との接続部分を回転させることで、第５アーム２５と第４アーム２４との成す角が変化する。また、第３アーム２３と第４アーム２４との接続部分である第４関節２０４を、図３の状態から９０°回転させることで、第５アーム２５はｘ−ｙ平面において回転可能になる。つまり、図３に示されるように、第５アーム２５の先端部が第４アーム２４との接続部分である第５関節２０５に対して下側にある状態から、−ｙ方向、又は、＋ｙ方向に移動する。  
【００５１】
このように、ロボットアーム１４の各関節の回転を制御することにより、ロボットアーム１４の最先端、つまり第５アーム２５の先端部は、ロボットアーム台座２０に対する位置、角度を制御することができる。また、図３の状態で、第５アーム２５の先端部は、端面の中心である第６関節２０６を軸に、図３の矢印１０７の方向、つまりｘ−ｙ平面において回転可能なように設けられている。  
【００５２】
図３に示されるように、ロボットハンド１５は、横板３０、３４と、縦板３１、３３、３５と、ナットランナ支持部３２と、平行チャック１６と、ナットランナ１７、第１レーザーセンサ１８、第２レーザーセンサ１９とを備える。  
【００５３】
横板３０はｘ方向に延伸された平板状に形成されている。横板３０の−ｘ方向の端部の上面は、ロボットアーム１４の第５アーム２５の先端に固定されている。つまり、ロボットアーム１４の各アームの接続箇所の回転を制御することで、ロボットハンド１５は、ロボットアーム台座２０に対する位置、角度を制御することができる。また、第６関節２０６を軸に第５アーム２５の先端部を回転させることで、図３の状態で、横板３０は、図３の矢印１０７の方向、つまりｘ−ｙ平面において回転することができる。  
【００５４】
縦板３１はｚ方向に延伸する平板状に形成されている。縦板３１の下端は、横板３０と直交するように、横板３０の＋ｘ方向の端に固定されている。  
【００５５】
縦板３１の＋ｘ方向側面に、ナットランナ支持部３２が配置されている。ナットランナ支持部３２は、縦板３１に対して上下方向にスライドする構造を有する。  
【００５６】
ナットランナ１７は、ナットランナ支持部３２に支持されている。ナットランナ支持部３２が縦板３１に対して上下にスライドすることで、ナットランナ１７も上下方向に移動する。また、ナットランナ１７のソケット４１が下側になるように配置されている。ナットランナ１７はソケット４１の回転を制御する。つまり、ナットランナ１７はソケット４１にボルトなどを嵌合させ、そのボルトなどを回すことができる。  
【００５７】
縦板３３はｚ方向に延伸した平板状に形成されている。縦板３３の上端は、横板３０と直交するように、横板３０の下面の中央に固定されている。  
【００５８】
横板３４はｘ方向に延伸する平板状に形成されている。横板３４の−ｘ方向の端部は、縦板３３と直交するように、縦板３３の下端に固定されている。
【００５９】
縦板３５はｚ方向に延伸する平板状に形成されている。縦板３５の上端は、横板３４と直交するように、横板３４の下面の中央に固定されている。  
【００６０】
平行チャック１６は、縦板３５の下端部に支持されている。図４に示されるように、平行チャック１６は、可動部がｙ方向に伸縮することで、平行チャック１６の下端を開閉する。平行チャック１６は下端にクランプを挟み把持する。  
【００６１】
図３に示されるように、第１レーザーセンサ１８、第２レーザーセンサ１９は横板３４の＋ｘ方向の端部に配置されている。ここで、横板３４の＋ｘ方向端部は、ナットランナ１７が下方に移動しても接触しないように、ナットランナ１７の位置よりも−ｙ方向、つまり紙面手前方向にずれている。横板３４の＋ｘ方向の端部から−ｘ方向に向かい、第２レーザーセンサ１９、第１レーザーセンサ１８の順番で配置されている。  
【００６２】
図１０に示されるように、第１レーザーセンサ１８、第２レーザーセンサ１９は、クランプ５０を取り付ける作業時、又は取り外し作業時に使用される。第１レーザーセンサ１８はバネ上板５５の位置データ、つまりバネ上板５５までの距離を計測する。また、第２レーザーセンサ１９はバネ下板５７の位置データ、つまりバネ下板５７までの距離を計測する。それぞれの計測値の差から、バネ５６の長さを算出する。計算された長さに基づいて、挟力を知ることができる。  
【００６３】
また、クランプ取付け装置１は制御装置１０００を備える。制御装置１０００は、第１レール１１における第２レール支持台１２の位置、第２レール１３におけるロボットアーム１４の位置、ロボットアーム１４の各アームの接続部分の角度、ナットランナ支持部３２のスライド位置、ナットランナ１７の回転、平行チャック１６の開閉を制御する。  
【００６４】
制御装置１０００は、中央処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置、メモリを備える。  
【００６５】
記憶装置に、クランプ取付け装置１への命令が格納されている。  
【００６６】
ＣＰＵは記憶装置からクランプ取付け装置1への命令を読み出す。ＣＰＵは、読み出した命令に従い、クランプ取付け装置1の各部の制御を行う。  
【００６７】
メモリは、ＣＰＵが記憶装置から読み出した命令に基づきクランプ取付け装置1の各部を制御する際に、一時的なデータを格納するために利用される。  
【００６８】
（クランプの取付け方法）  図7に示されるように、ワーク台座７０に置かれているワーク８０に、クランプ取付け装置1を用いて、クランプ５０を取り付ける方法を説明する。  
【００６９】
クランプ５０を取り付けるには、ロボットアーム１４がクランプ５０を持ち上げ、取り付ける位置に移動し、その後、クランプ５０をワーク８０に取り付ける。これらは、制御装置１０００のＣＰＵが、クランプ取付け装置１への命令を記憶装置から読み出し、クランプ取付け装置1の各部を制御することにより実現される。  
【００７０】
具体的には、図１１に示されるように、ステップＳ１１において、制御装置１０００は、第１レール１１における第２レール支持台１２の位置と、第２レール１３におけるロボットアーム１４の位置とを制御し、クランプ５０の所定位置にロボットアーム１４を移動する。このときの移動距離は記憶装置に格納されている命令に予め設定されている。次に、ステップＳ１２において、制御装置は、ロボットアーム１４の各部を制御し、平行チャック１６でクランプ５０を把持できる位置に、ロボットハンド１５を移動する。続いて、ステップＳ１３において、制御装置は、平行チャック１６を閉じるように制御して、クランプ５０を把持する。ステップＳ１４に進み、制御装置は、ロボットアーム１４の各部を制御し、ロボットアーム１４を移動させても、ロボットハンド１５とクランプ５０とが他と干渉しないように、ロボットハンド１５を上方に移動する。  
【００７１】
ステップＳ１５において、制御装置は、第１レール１１における第２レール支持台１２の位置と、第２レール１３におけるロボットアーム１４の位置とを制御し、クランプ５０を取り付ける位置にロボットアーム１４を移動することでクランプ５０を搬送する。  
【００７２】
ステップＳ１６において、制御装置は、ロボットアーム１４の各部を制御し、平行チャック１６が把持しているクランプ５０を、上方から取り付ける位置まで下げる。次に、制御装置は、ロボットアーム１４の各部を制御し、図９に示されるように、クランプの第１腕部５２と第２腕部５３との下部に設けられたフック６１がワーク台座７０の結合部７１に引っ掛けられて結合されるように、クランプ５０が−ｘ方向に移動させられる。  
【００７３】
ステップＳ１７において、制御装置は、ナットランナ支持部３２が下方に移動するように制御する。下方に一定以上の力を加えてもナットランナ支持部３２が移動しない場合、下方への移動を停止するように制御を行う。つまり、図１０に示されるように、ナットランナ１７のソケット４１がクランプ５０の締め付けネジ５４の頭部５９に嵌合するまで、ナットランナ支持部３２が移動させられる。  
【００７４】
次に、ステップＳ１８において、制御装置は、第１レーザーセンサ１８はクランプ５０のバネ上板５５までの距離を計測し、第２レーザーセンサ１９はクランプ５０のバネ下板５７までの距離を計測するように制御され、計測値は制御装置に送信される。  
【００７５】
制御装置は、第１レーザーセンサ１８と第２レーザーセンサ１９とから受信される計測値に基づいてバネ上板５５とバネ下板５７との間の長さ、つまりバネ５６の長さを算出する。例えば、第１レーザーセンサ１８と第２レーザーセンサ１９とが同じ高さにある場合、バネ５６の長さは第２レーザーセンサ１９の計測値から第１レーザーセンサ１８の計測値を引くことで算出できる。  
【００７６】
次に、ステップＳ１９において、制御装置は、ナットランナ１７を制御してソケット４１を回転させ、クランプ５０の締め付けネジ５４を回転させる。これにより、締め付けネジ５４が下方に移動させられる。つまり、クランプ５０のバネ上板５５が下方に移動する。同様にバネ下板５７も、ワーク８０に接触するまで下方に移動する。バネ下板５７がワーク８０に接触した後、バネ下板５７は下方に移動できなくなる。さらに、締め付けネジ５４を回転させて横板部５１と締め付けネジ５４との螺合部を締め付けると、バネ上板５５が下方に移動するに従いバネ５６が縮む。これにより、バネ５６の弾性力は増加し、バネ下板５７を介して、押付ける力も増加する。  
【００７７】
ステップＳ２０において、ナットランナ１７のソケット４１を回転させている間も、第１レーザーセンサ１８と第２レーザーセンサ１９は、それぞれ、バネ上板５５、バネ下板５７との距離を計測し続ける。つまり、バネ５６の長さを計測し続ける。制御装置は、第１レーザーセンサ１８と第２レーザーセンサ１８との計測値に基づいてナットランナ１７のソケット４１を回転させる前と現時点とにおけるバネ５６の長さを比較することで、バネ５６の縮んだ長さを算出する。弾性力Ｆは、バネ５６の縮んだ長さｈとバネ定数ｋから、Ｆ＝ｋ×ｈで算出できる。これにより、制御装置は現時点でのバネ５６の弾性力を算出できる。制御装置は、バネ５６の弾性力が所望の値となるまで、ナットランナ１７のソケット４１を回転し続ける。  
【００７８】
バネ５６の弾性力が所望の値となった場合、制御装置は、処理をステップＳ２１に移行する。つまり、ナットランナの回転を停止し、ナットランナ支持部３２が上方に移動させられ、平行チャック１６を開く。  
【００７９】
最後に、ステップＳ２２において、制御装置は、ロボットアーム１４の各部を制御して、ロボットハンド１５を上方に移動する。  
【００８０】
このように、ワーク８０にクランプ５０を取る付けることで、クランプ５０のバネ５６の弾性力により、ワーク８０はワーク台座７０とバネ下板５７に挟まれ、挟力がかけられた状態になる。また、熱硬化等によりワーク８０が縮んだとしても、バネ５６の弾性力によりバネ下板５７が下方に移動する。このため、ワーク８０はワーク台座７０とバネ下板５７に挟まれ、挟力がかけられた状態を維持する。  
【００８１】
（クランプの取外し方法）  クランプ取付け装置１を用いて、取り付けられたクランプ５０を取り外す方法を説明する。  
【００８２】
まず、図１２に示されるように、ステップＳ３１において、制御装置は、第１レール１１における第２レール支持台１２の位置と、第２レール１３におけるロボットアーム１４の位置とを制御し、取り外すクランプ５０にロボットアーム１４を移動する。  
【００８３】
次に、ステップＳ３２において、制御装置は、ロボットアーム１４の各部を制御し、取り外すクランプ５０の位置にロボットハンド１５を移動する。平行チャック１６は、閉じるように制御され、クランプ５０を把持する。  
【００８４】
ステップＳ３３に移行し、制御装置は、ナットランナ１７のソケット４１をクランプ５０の締め付けネジ５４の頭部５９に嵌合するように、ナットランナ支持部３２を下方に移動する、第２レーザーセンサ１９は、クランプ５０のバネ下板５７との距離を計測し、制御装置に計測値を送信する。  
【００８５】
ステップＳ３４において、制御装置は、ナットランナ１７を制御し、ソケット４１を回転させ、クランプ５０の締め付けネジ５４を上方に移動させる。これにより、クランプ５０のバネ上板５５が上方に移動する。締め付けネジ５４が上方に移動し続けると、バネ５６の弾性力がなくなり、バネ下板５７も上方に移動する。つまり、バネ下板５７がワーク８０から離れる。このように、バネ下板５７がワーク８０から離れるまで、制御装置は、ナットランナ１７のソケット４１を回転し続ける。  
【００８６】
ここでバネ下板５７が離れたかを判断するために、第２レーザーセンサ１９はクランプ５０のバネ下板５７との距離を計測し続ける。ステップＳ３５において、制御装置は、第２レーザーセンサ１９の計測値が、ナットランナ１７のソケット４１を回転させる前よりも一定以上小さくなった場合、バネ下板５７がワーク８０から離れたと判断する。  
【００８７】
最後に、ステップＳ３６において、バネ下板５７がワーク８０から離れたら、制御装置は、ロボットアーム１４の各部を制御し、クランプ５０をｘ方向に移動し、第１腕部と第２腕部とのフック６１をワーク台座７０の拘束部７１から外す。その後、制御装置は、ロボットアーム１４の各部を制御し、クランプ５０を上方に移動させる。  
【００８８】
このように、クランプ取付け装置１を制御することで、ワーク台座７０からクランプ５０を取り外すことができる。  
【００８９】
（航空機のストリンガ製造方法）  クランプ取付け装置１を用いて、具体的なワーク８０として、航空機のストリンガの製造方法を説明する。  
【００９０】
まず、プリプレグを積層し、航空機のストリンガの形状に成形する。次に、成形したプリプレグをシートで覆い、ワーク台座７０の上に置く。前述のとおり、制御装置が、クランプ取付け装置１を制御し、このワーク８０の所望の位置にクランプ５０を取り付けていく。この際、クランプ５０のバネ５６の弾性力を、それぞれ所望の値になるように制御する。  
【００９１】
クランプ５０を取り付けたワーク８０を、ワーク台座７０ごと、オートクレーブに入れ、高温処理を施し、プリプレグを硬化させる。  
【００９２】
その後、ワーク台座７０をオートクレーブから取り出し、制御装置がクランプ取付け装置１を制御し、各クランプ５０を取り外す。  
【００９３】
最後にシートを外すことで、航空機のストリンガを製造することができる。
【００９４】
（効果）  前述のように、本発明によれば、クランプを自動で取付け、取り外すことができるとともに、クランプを取り付けた状態で熱硬化等を行えるという利点がある。また、バネ上板からバネ下板までの距離を用いて弾性力を計測することは、ワークの板厚（ｚ方向）に関係なく、ワークへの挟力を計測することができるという利点も有する。  
【００９５】
また、計測部として、レーザーセンサの例を示したが、計測部をナットランナに含めてナットランナにおけるトルク値を計測し、バネの弾性力を調整してもよい。この場合、締め付けネジと横板部との接合部分の引っかかりをなくすため、潤滑油等を使用する必要が生じる。  
【００９６】
ここで、ストリンガを製造する場合は、プリプレグを硬化させるため、オートクレーブ内を１００℃以上に加熱する必要がある。このため、ワークに取付けるクランプにオイルなどを使用すると、オートクレーブ内でオイル漏れなどにより製品の品質低下を生じる可能性がある。よって、クランプには潤滑油も含めて、オイルなどは使用しないことが望ましい。  
【００９７】
つまり、前述のクランプ取付け装置1とクランプ５０を用いて、レーザーセンサでバネの弾性力を計測することで、製品の品質低下を防止する利点がある。  
【００９８】
また、クランプのバネを用いてワークに挟力をかける代わりに、ワークの上に重量物を載せることで挟力をかけることも考えられる。上記の航空機のストリンガを製造する際には、２００ｋｇ以上の挟力を必要とする。このため、挟力をかけている状態で加熱するため、重量物を含めてオートクレーブに入れる必要がある。この場合、ワークを加熱するためにオートクレーブ内の温度を上げるが、この際に重量物の温度も上昇する。つまり、オートクレーブ内を高温にするためには、重量物も高温にする必要がある。このため、重量物の温度を上げるのに時間を要し、熱硬化に長い時間を要する。一方、一般に前述のクランプ５０は、重量物よりも熱容量が小さいため、短い時間で温度が上昇する。つまり、前述のクランプ取付け装置１とクランプ５０を用いることで、熱硬化の時間が短いという利点がある。  
【００９９】
また、ワークに挟力をかけるためにバネを用いる例を示したが、バネを用いずに締め付けネジで直接挟力をかけてもよい。この場合、ワークを押す力の計測には、ナットランナのトルク値を用いて計測する方法などが挙げられる。しかし、熱硬化中にワークが縮むと、締め付けネジとワークとに隙間が生じ、ワークに挟力をかけられなくなる。つまり、処理中にワークが縮まない場合に採用できる構成である。例えば、前述のストリンガの製造においては、熱硬化中にワークを覆うシートが縮んでしまうため、この構成は採用できない。言い換えると、クランプにバネを備えることは、ワークが縮むような工程があったとしても、ワークに挟力をかけ続けることができる利点を有する。  
【０１００】
（変形例）  計測部として、２台のレーザーセンサの例を示したが、クランプがワークを押す力を計測できればよく、これに限定されない。例えば、１台のレーザーセンサで、バネ上板、バネ下板との距離を計測してもよい。具体的には、周波数などの異なる２種類のレーザを用いて計測できるレーザーセンサで、同時にバネ上板、バネ下板との距離を計測してもよい。さらに、ワークの厚さなどから、バネ下板の位置が予め決められている場合、レーザーセンサからバネ上板までの距離のみを計測し、バネの縮む長さを算出してもよい。  
【０１０１】
また、ワークの厚さなどから、バネ下板の位置が予め決められている場合、ナットランナにより締め付けネジを回転させた回数を計測してもよい。締め付けネジを回転させた回数により、バネ上板が下に移動する距離は決定される。このため、この回転数を計測することで、バネの縮む長さを算出してもよい。  
【０１０２】
また、計測部の他の例として、バネ上板とバネ下板が所望の長さ以上縮まらないように、バネ下板の上に所望の厚さの硬材を配置してもよい。この場合、ナットランナのトルク値を計測し、一定以上のトルク値になった場合にソケットの回転を停止することで実現できる。この構成では、締め付けネジが引っかかり滑らかに回転しない場合であっても、閾値となるトルク値を十分大きくすることで、バネに所望の弾性力を与えることができる。つまり、締め付けネジと横板部との間に潤滑油などを使用する必要はない。  
【０１０３】
計測部を配置する位置も、ロボットハンドの横板に限定されず、クランプの形状、構造に合わせて、任意の位置に配置することができる。  
【０１０４】
締付け部として、ナットランナの例を示したが、クランプの挟力を制御できる形状であればよく、クランプの形状に合わせた任意の形状、構造にすることができる。また、締付け部を配置する位置も、支持部の上部に限定されず、クランプの形状に合わせて、任意の位置に配置することができる。  
【０１０５】
クランプ把持部として、平行チャックの例を示したが、これに限定されない。クランプを把持できればよく、コレットチャック、真空チャック、マグネットチャックなど、クランプの形状に合わせて任意に選択することができる。  
【０１０６】
横板３０、３４と、縦板３１、３３、３５と、ナットランナ支持部３２とを備えるロボットハンドを例に示したが、これに限定されない。ロボットハンドは、計測部を所望の位置に配置し、締付け部、クランプ把持部の形状に合わせて可動できるように配置できる構成であれば、任意の構成を選択できる。  
【０１０７】
５つのアームを備えるロボットアームの例を示したが、取り付けるクランプの形状、位置に合わせて、任意のロボットアームを選択することができる。
【０１０８】
ロボットアームの移動機構として、支持台の上に固定された第１レールと第２レールを利用する例を示したが、ロボットアームの位置を制御できればよく、これに限定されない。例えば、車輪、足などを備え、予め指定された経路を自走する構成など、任意の構成を選択できる。  
【０１０９】
移動機構による移動距離を、記憶装置に格納している命令に予め設定されている例を示したが、これに限定されない。例えば、ロボットアームから、取り付けるクランプ又はクランプの取付け位置までの方向と距離を計測するセンサを用いて、第１レール、第２レール上の移動距離を決定してもよい。この場合、ロボットアームにセンサを取り付けることが好ましい。  
【０１１０】
クランプの弾性部として、バネと、バネ上板と、バネ下板とで構成する例を示したが、弾性力を有するものであればよく、クランプを取り付けた後の工程に合わせて任意に選択できる。例えば、ゴム、油圧シリンダなどを用いてもよい。  
【０１１１】
バネ下板は、平板状の例を示したが、ワークを押せればよく、任意の形状を選択できる。例えば、図１３に示されるように、ワークの形状に合わせてバネ下板の下面を凹状に形成することもできる。  
【０１１２】
また、バネ下板がバネに接続されている例を示したが、バネの弾性力がバネ下板を介してワークに伝わればよく、これに限定されない。例えば、バネとバネ下板とが接する面内で回転可能な部材を介して接続されていてもよい。
【０１１３】
第１腕部と第２腕部の２つの腕部を備える例を示したが、一方の腕部だけ備える構造であってもよい。  
【０１１４】
腕部の上端が、横板部の両端に接続されている例を示したが、締め付けネジの回転により力が加えられるバネの弾性力が、ワークを押す力になればよく、腕部と横板部との接続位置は任意に選択でき、横板部と腕部との角度も任意に選択できる。  
【０１１５】
また、腕部の下端の結合部が、フック状に形成されている例を示したが、これに限定されるものではない。腕部の下端の結合部は、ワーク台座の下部を抑えるようにＬ字型の形状であってもよい。  
【０１１６】
クランプのフレームとして、平板状の横板部と腕部で構成する例に示したが、これに限定されない。フレームの一部である横板部は、第１腕部、第２腕部に接続され、締め付けネジを回転させることで、バネ上板を押すことができればよく、円柱状などの任意の形状を選択することができる。  
【０１１７】
クランプのネジ部として、締め付けネジを例にし、この締め付けネジが横板部のｘ方向の中心に螺合されている例を示したが、締め付けネジの回転により弾性部に力が加えられればよく、任意の位置に設けることができる。また、締め付けネジの頭部が６角状の例を示したが、ナットランナのソケットに嵌合すればよく、任意の形状を選択することができる。  
【０１１８】
接続板を介して、バネ下板が第１腕部と接続される例を示したが、これに限定されない。バネ下板の回転を防止できればよく、バネ下板が第２腕部と接続されていてもよく、第１腕部、第２腕部の両方と接続されていてもよい。また、接続板の形状も任意の形状を選択できる。さらに、バネ下板が第１腕部又は第２腕部に直接接続されていてもよい。  
【０１１９】
クランプ取付け装置で使用するクランプとして、クランプ５０を例に示したが、これに限定されない。例えば、Ｃ型クランプ、Ｆ型クランプなどを用いてもよい。この場合、クランプの形状に合わせて、クランプ取付け装置の支持部におけるクランプ把持部、締付け部、計測部の配置を決定する。  
【０１２０】
支持台の上にロボットアームを配置する例を示したが、天井から吊るしたレールにロボットアームを設置してもよい。また、クランプとワーク台座とで上下方向に挟む例を示したが、これに限定されない。例えば、クランプを水平方向に取付け、ワークを側面とクランプとで水平方向に挟む構成にしてもよい。  
【０１２１】
制御装置として、クランプ取付け装置が備える制御装置１０００の例を示したが、これに限定されない。制御装置をクランプ取付け装置の外部に設けてもよく、制御内容に応じて、クランプ取付け装置と外部とで複数個所に分散して設けてもよい。また、分散させた制御装置、クランプ取付け装置に通信装置を備え、有線通信又は無線通信を用いて制御信号を送受信してもよい。
【０１２２】
ワーク台座は、左右端部に結合部を有する例を示したが、これに限定されない。複数のワークを同時に熱硬化できるように、左右端部のほか、中部に設けてもよい。また、ワーク台座には、オートクレーブに運びやすいように、車輪を備えていてもよい。さらに、ワーク台座を複数並べて使用してもよい。  
【０１２３】
また、ワーク台座の結合部は、円柱状の突起を例に示したが、これに限定されない。クランプの結合部に合わせて、任意の形状を選択してもよい。  
【０１２４】
以上、実施の形態や実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態及び実施例に限定されるのもではない。本発明の構成や詳細には、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想の範囲内において、当業者が適宜、様々な変形または変更を加えることが可能である。  
【０１２５】
尚、この出願は２０１６年１１月９日に出願された日本特許出願２０１６−２１９１８５号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てを引用によりここに組み込む。
【図１】
0006678765.tif 000002
【図２】
0006678765.tif 000003
【図３】
0006678765.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0006678765.tif 000007
【図７】
0006678765.tif 000008
【図８】
0006678765.tif 000009
【図９】
0006678765.tif 000010
【図１０】
0006678765.tif 000011
【図１１】
0006678765.tif 000012
【図１２】
0006678765.tif 000013
【図１３】
0006678765.tif 000014