JP5679566B2 - ワーク支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに対して所要の加工を行うワーク加工装置において加工されるワークを支持して保持するワーク支持装置に関する。

例えば特許文献1に示す固定装置にあっては、ベッドの後方にベッドの下端と同じ位置から上方に延した支柱と、全体として山形の呈する樹脂部材の突部を支持するシリンダー手段の中央支持部と、この中央支持部の上方に中央支持部を挟んで配置する一対の弾性部と、これらの弾性部を下降させることで中央支持部に載せた樹脂部材を抑える弾性部昇降手段と、バンパーの断面方向の位置決めするバンパー位置決め機構を備え、バンパー位置決め機構により樹脂部材のコ字断面を構成する一対のフランジを挟持して位置決めして固定する。

しかし、上記の固定装置により樹脂部材を固定するには、該樹脂部材に予めフラン時部を形成しておく必要があり、固定可能な樹脂部材が限定される問題を有している。また、該固定装置のバンパー位置決め機構は、樹脂部材のフランジに対応して固定板金を互いに近づく方向及び遠ざかる方向へ移動して位置決めする構造であるが、樹脂部材のフランジに対する挟持力を変更できず、大きさや重量が異なる各種樹脂部材に対応できない問題を有している。

特開２００５−６６７９１号公報

解決しようとする問題点は、ワークに予めフランジを形成しておく必要があり、固定可能なワークが限定され、各種ワークを有効に支持して固定できない点にある。また、ワークの大きさや重量に応じて固定力を変更できず、各種ワークを最適条件で支持して固定できない点にある。

本発明は、ワークを支持して保持するワーク支持装置において、所要の間隔をおいて相対する第１及び第２固定板と、第１固定板における少なくとも３分割位置にて一方端部が揺動可能にそれぞれ軸支される支持ロッドと、第２固定板に対して上記各支持ロッドの軸支端を結ぶ仮想線中心に一致して回転可能に軸支される回動盤と、該回動盤を所要の角度で回動する回動部材と、上記回動盤における回動中心の少なくとも３分割位置にてそれぞれの支持ロッドの他端部側を挿通して傾動可能に軸支する軸受とを備え、回動部材により回動盤を回動して各支持ロッドを、他端部が互いに近づく縮径側及び互いに離間する拡径側に位置するように傾動してワークに対する各支持ロッドによる支持面を可変可能にしたことを最も主要な特徴とする。

本発明は、支持可能なワークに限定されず、各種ワークを有効に支持して保持することができる。また、ワークの大きさや重量に応じて支持面の大きさを変更することができ、各種ワークを最適条件で支持して保持することができる。

本発明に係るワーク支持装置が設けられたワーク加工装置の概略を示す斜視図である。 ワーク支持装置の概略を示す斜視図である。 ワーク支持装置の中央縦断面図である。 支持ロッドを縮径した状態を示す平面説明図である。 支持ロッドを拡径した状態を示す斜視説明図である。 支持ロッドを拡径した状態を示す平面説明図である。

回動部材により回動盤を回動して各支持ロッドを、他端部が互いに近づく縮径側及び互いに離間する拡径側に位置するように傾動してワークに対する各支持ロッドによる支持面を可変可能にしたことを最適の実施形態とする。

以下、実施例を示す図に従って本発明を説明する。
図１乃至図３に示すように、ワーク加工装置１の本体（図示せず）には、長手方向（図示する左右方向）がワーク５（図１に一点鎖線で示す。）の長手方向に応じた長さからなる前後一対の第１及び第２支持フレーム７・９が、図示する前後方向へワーク５の奥行き幅に応じた間隔をおいて平行して設けられる。各第１及び第２支持フレーム７・９には、左右一対の第１及び第２走行体１１・１３が、長手方向に対して往復移動するように支持される。なお、図中の符号４は、第１及び第２支持フレーム７・９を連結する固定バーである。

左右一対の第１及び第２走行体１１・１３は、対応する第１及び第２支持フレーム７・９に回転可能に支持され、かつ数値制御可能なサーボモータ等の第１及び第２電動モータ１５・１７に連結された第１及び第２送りねじ（図示せず）に噛合わされ、各第１及び第２電動モータ１５・１７の駆動に伴って対応する左右一対の第１及び第２走行体１１・１３は、互いに近づく方向及び遠ざかる方向へ往復移動される。

即ち、第１支持フレーム７内には、軸線長さが該第１支持フレーム７の長手方向長さの１／２からなる２本の第１送りねじが第１支持フレーム７の長手方向に対して軸線を一致させて回転可能に支持され、各第１送りねじにそれぞれの第１走行体１１のナット部（図示せず）が噛合わされる。そして各第１送りねじに連結された第１電動モータ１５を互いに異なる方向へ同期して回転制御することにより各第１走行体１１を互いに近づく方向及び遠ざかる方向へ往復移動させる。

同様に第２支持フレーム９には、軸線長さが該第２支持フレーム９の長手方向長さの１／２からなる２本の第２送りねじが第２支持フレーム９の長手方向に対して軸線を一致させて回転可能に支持され、各第２送りねじにそれぞれの第２走行体１３のナット部（図示せず）が噛合わされる。そして各第２送りねじに連結された第２電動モータ１７を互いに異なる方向へ同期して回転制御することにより各第２走行体１３を互いに近づく方向及び遠ざかる方向へ往復移動させる。

各第１走行体１１には、ワーク５の裏面に当接して吸着支持する支持アーム１９がそれぞれ固定される。各支持アーム１９の上端部には、負圧発生源（図示せず）に接続され、吸着面を上方に向けた吸着部材２３がそれぞれ取付けられ、吸着部材２３によりセットされたワーク５の裏面を吸着して保持させる。

一方、各第２走行体１３には、本発明に係り、後述するワーク支持装置２５がそれぞれ設けられる。また、本体の後方または側方には、ワーク加工装置１にセットされた車輛用バンパー、車輛用ダッシュパネル等のように長手方向が長尺状で奥行き幅があるワーク５に対して孔開け加工、バリ取り加工、塗装処理等の所望の加工処理を行う産業ロボット等の各種加工機（図示せず）が配置される。

なお、上記第２支持フレーム９は、図示する前後方向及び上下方向へ移動可能な構成であってもよい。即ち、本体の図示する前側には、前後方向へ延出する左右一対の前後フレーム（図示せず）を図示する左右方向へ所要の間隔をおいて配置し、各前後フレームに対して前後走行体（図示せず）を図示する前後方向へ移動可能に支持する。各前後走行体のナット部（図示せず）は、それぞれの前後フレームに回転可能に軸支され、数値制御可能サーボモータ等の前後電動モータ（図示せず）に連結された前後送りねじ（図示せず）に噛合わされ、各前後電動モータの駆動に伴って回転する前後送りねじによりそれぞれの前後走行体が前後方向へ移動される。

また、各前後走行体には、昇降フレーム（図示せず）がそれぞれ設けられ、各昇降フレームには、昇降体（図示せず）がそれぞれ上下方向へ移動可能に支持され。各昇降体のナット部（図示せず）は、それぞれの昇降フレームに回転可能に軸支され、数値制御可能サーボモータ等の上下電動モータ（図示せず）に連結された上下送りねじ（図示せず）に噛合わされ、各上下電動モータの駆動に伴って回転する上下送りねじによりそれぞれの昇降体が上下方向へ移動される。そして各昇降体には、第２支持フレーム９の長手方向両端部が固定され、前後電動モータ及び上下電動モータの駆動に伴って前後方向及び上下方向へ移動して位置調整される。

上記ワーク支持装置２５は、第２走行体１３に対して取付けアーム２７を介して取付けられる。該取付けアーム２７は、上下方向に所要間隔をおいた第１及び第２固定板２９・３１を有し、第１固定板２９の中心部には、貫通孔２９ａが設けられ、該第１固定板２９の下面に固定された回動部材としての数値制御可能サーボモータ等の電動モータ３４の出力軸３４ａが上記貫通孔２９ａを挿通して上方へ突出される。また、上記第１固定板２９には、上記貫通孔２９ａを中心とする少なくとも３分割位置に軸支孔２９ｂ（図示の例では、３個とする。）が形成され、各軸支孔２９ｂには、自在軸受３３がそれぞれ軸支される。

第２固定板３１の中央部には、軸支孔３１ａが上記軸支孔２９ａと同心状に形成され、該軸支孔３１ａには、回動盤３５が軸受を介して回転可能に軸支される。該回動盤３５の中心には、上記電動モータ３４の出力軸３４ａの軸端部が固定され、該電動モータ３４の駆動により所要の角度（本例では、４０度とするが、該角度に限定されるものではない。）で往復回動される。

また、上記回動盤３５には、上記軸支孔３１ａを中心とする少なくとも３分割位置に軸支孔３５ａ（図示の例では、３個とする。）が形成され、各軸支孔３５ａには、自在軸受３７がそれぞれ軸支される。上記各自在軸受３３には、支持ロッド３９の軸端部が抜け止めされた状態でそれぞれ固定されると共に上記各軸受３７には、それぞれの支持ロッド３９の上部が軸線方向へ摺動するようにそれぞれ支持される。そして各支持ロッド３９の上端部には、負圧発生源に接続され、吸着面を上方に向けた吸着部材４１がボールジョイントを介してそれぞれ取付けられる。

上記各支持ロッド３９は、第１固定板２９の各自在軸受３３に対して第２固定板３１の各自在軸受３７が同角度位置に位置するように回動盤３５が回動された際に、上端部の吸着部材４１が互いに近接し合う縮径側に位置するように揺動される。

また、上記各支持ロッド３９は、第１固定板２９の各自在軸受３３に対して第２固定板３１の各自在軸受３７が上記所要の角度で変位するように回動盤３５が回動された際に、上端部の吸着部材４１が互いに離間し合う拡径側に位置するように揺動される。

次に、上記のように構成されたワーク加工装置１及びワーク支持装置２５の作用を説明する。
先ず、ワーク加工装置１によるワークの加工作用を説明すると、第１及び第２電動モータ１５・１７を駆動制御して各第１及び第２走行体１１・１２をワーク５の長手方向幅に応じて移動し、それぞれの吸着部材２３・４１をワーク５下面における所定の支持位置へ位置させる。

上記状態にて各吸着部材２３・４１に対してワーク５を載置した状態で負圧吸引して吸着保持させることにより固定させる。そして上記状態にて固定されたワーク５に対して加工機を駆動制御し、ワーク５に対して所要の加工を行う。

上記したワーク５を加工する際に、例えばワーク５が小形で軽量の場合には、吸着部材４１によるワーク５の吸着面（吸着幅）を狭くして行う。この場合、電動モータ３４を駆動制御して回動盤３５を、軸支孔３５ａが第１固定板２９の軸支孔２９ｂに一致する角度になるように回動させる。

該動作により軸受部材３３に対して下端部が揺動するように支持された各支持ロッド３９を、その上部に設けられた各吸着部材４１が互いに近接し合う縮径側に位置するように傾動させる。これにより各吸着部材４１により想定されるワーク５の吸着面（吸着幅）を縮小させ、該状態にてワーク５の裏面を吸着して保持する。（図２及び図４参照）

反対に、大形で重量のあるワーク５を加工する際には、吸着部材４１によるワークの吸着面（吸着幅）を広くして保持状態を安定化させる必要がある。この場合には、電動モータ３４を駆動制御して回動盤３５を、軸支孔３５ａが第１固定板２９の軸支孔２９ｂに対して所要の角度で変位した位置へ回動させる。

該動作により軸受部材３３に対して下端部が揺動するように支持された各支持ロッド３９を、その上部に設けられた各吸着部材４１が互いに離間し合う拡径側に位置するように傾動させる。これにより各吸着部材４１により想定されるワーク５の吸着面（吸着幅）を拡大し、該状態にてワーク５の裏面を吸着して保持する。（図５及び図６参照）

本実施例は、ワーク５の大きさ、重量等に応じてワーク５に対する吸着面を可変し、安定的に保持させることができる。

上記説明は、第２走行体１３にワーク支持装置２５を取付ける構成としたが、セットされるワーク５の下面側に配置された多関節ロボットのアームにワーク支持装置２５を取付け、ワーク５に対する支持個所を最適位置へ変更可能にした構成であってもよい。

上記説明は、各支持ロッド３９の上部に吸着部材４１をそれぞれ取付け、ワーク５の裏面を吸着して支持保持する構成としたが、本発明は、各支持ロッド３９の上端面にてワーク５の裏面に当接して支持する構成としてもよい。また、各支持ロッド３９の上端部にエアーシリンダ、電動モータ等の作動部材により開閉する爪を有したハンド（グリッパ）によりワーク５の裏面に予め設けられた被把持部を把持して支持する構成としてもよい。更に、各支持ロッド３９の上端部を縮径してワーク５の裏面に予め設けられた被把持部を直接把持して支持する構成としてもよい。

第１及び第２支持フレーム７・９における第１及び第２走行体１１・１３の移動機構として電動モータに連結された送りねじとしたが、移動機構としては、第１及び第２支持フレームの長手方向両端部に歯付きプーリ等の回転体をそれぞれ回転可能に軸支すると共に一方端部の回転体に電動モータを連結する。そして両端部の回転体に歯付きベルト等の走行帯を掛渡すと共に上側走行帯に一方側の走行体を、また下側走行帯に他方側の走行体を取付け、電動モータの駆動に伴って走行帯を一定方向へ走行させることにより支持フレームに対して各走行体を、互いに近づく方向及び離間する方向へ移動させる構成であってもよい。

また、本例にあっては、支持ロッド３９が拡径側へ傾動した際には、縮径側へ傾動した場合に比べて吸着部材４１における吸着面の高さが若干下がるため、上記したように取付けアーム２７自体を高さ調整可能な構成とするか、取付けアーム２７に対してワーク支持装置２５を高さ調節可能に取付ける構成とする。具体的には、取付けアーム２７の先端部に正面コ字形の上下フレームを取付け、該上下フレームに対して上下方向に軸線を有し、一端部に電動モータが連結された送りねじを回転可能に軸支し、該送りねじにワーク支持装置２５に設けられたナット部材を噛合わせ、電動モータの駆動により回転する送りねじによりワーク支持装置２５を上下方向へ位置調整可能にする。

１ ワーク加工装置
４ 固定バー
５ ワーク
７ 第１支持フレーム
９ 第２支持フレーム
１１ 第１走行体
１３ 第２走行体
１５ 第１電動モータ
１７ 第２電動モータ
１９ 支持アーム
２３ 吸着部材
２５ ワーク支持装置
２７ 取付けアーム
２９ 第１固定板
２９ａ 貫通孔
２９ｂ 軸支孔
３１ 第２固定板
３１ａ 軸支孔
３３ 自在軸受
３４ 回動部材としての電動モータ
３４ａ 出力軸
３５ 回動盤
３５ａ 軸支孔
３７ 自在軸受
３９ 支持ロッド
４１ 吸着部材

Claims (5)

1. ワークを支持して保持するワーク支持装置において、
   所要の間隔をおいて相対する第１及び第２固定板と、
   第１固定板における少なくとも３分割位置にて一方端部が揺動可能にそれぞれ軸支される支持ロッドと、
   第２固定板に対して上記各支持ロッドの軸支端を結ぶ仮想線中心に一致して回転可能に軸支される回動盤と、
   該回動盤を所要の角度で回動する回動部材と、
   上記回動盤における回動中心の少なくとも３分割位置にてそれぞれの支持ロッドの他端部側を挿通して揺動可能に軸支する軸受と、
   を備え、回動部材により回動盤を回動して各支持ロッドを、他端部が互いに近づく縮径側及び互いに離間する拡径側に位置するように傾動してワークに対する各支持ロッドによる支持面を可変可能にしたワーク支持装置。
2. 請求項１において、第１及び第２固定板は、ワークに対して少なくとも二次元方向へ移動可能に設け、ワークを任意個所にて支持可能としたワーク支持装置。
3. 請求項１において、第１固定板には、少なくとも３分割位置に形成された軸支孔内に自在軸受をそれぞれ設け、各自在軸受に対して各支持ロッドの一方端部を抜け止めした状態で固定し、各支持ロッドを傾動可能にしたワーク支持装置。
4. 請求項１において、回動盤には、回動中心の少なくとも３分割位置に形成された軸支孔内に自在軸受をそれぞれ設け、各自在軸受を挿通して他端部が突出する各支持ロッドを軸線方向に対して摺動可能で、かつ傾動可能に支持したワーク支持装置。
5. 請求項１において、各支持ロッドの他端部には、吸着部材をそれぞれ設け、ワークを吸着保持するワーク支持装置。

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