JP6695978B2 - ワーク保持装置及びワーク保持方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを保持するワーク保持装置及びワーク保持方法に関するものである。

航空機の構造部品のひとつにフレームがある。フレーム製造において、フレームを所定形状に仕上げるためには切削加工及び穴あけ加工等が必要である。フレームは、薄板部品であることから、加工時の振動を抑制すべく、加工箇所の近傍をクランプする必要がある。しかしながら、フレームは、曲率、断面形状の異なるワーク種が多数あり、各々に対応したクランプ治具を用意することは困難である。そこで、特許文献１に示すような航空機の機体部品等の部品をクランプするクランプ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このクランプ装置は、作業台上に設置された対象部品の曲面形状に合わせて、スライド面上を前後に摺動する複数個のスライドブロックを有している。また、各スライドブロックには、スライドシリンダーが内蔵され、スライドシリンダーの先端部には、対象部品の側面及び底面をクランプするクランプシリンダーが設けられている。クランプ装置は、クランプしている部品のクランプ部への機械加工時において、クランプシリンダーによるクランプを解除すると共に、スライドシリンダーを後退させている。

実開平５−３１８３６号公報

しかしながら、特許文献１のクランプ装置は、部品等のワークの機械加工時において、クランプを解除することから、機械加工時におけるクランプの脱着作業が必要となる。このため、ワークの機械加工時における作業効率が低下してしまう。また、特許文献１では、クランプを解除した状態でワークに対し機械加工を行うため、機械加工時においてワークが振動する恐れがあり、この振動により加工が好適に実施できない可能性がある。

そこで、本発明は、加工時において、ワークを脱着することなく、ワークを好適に保持することができるワーク保持装置及びワーク保持方法を提供することを課題とする。

本発明は、ワークを保持するワーク保持装置であって、前記ワークは、長手方向に延在して設けられると共に、前記長手方向に直交する断面において、高さ方向に延在するワーク本体部と、前記ワーク本体部の前記高さ方向の一方側に設けられる第１フランジと、前記ワーク本体部の前記高さ方向の他方側に設けられる第２フランジとを有し、前記第１フランジは、高さ方向に直交する幅方向の一方側に突出して設けられ、前記第２フランジは、前記幅方向の他方側に突出して設けられており、前記ワークの長手方向に並べて設けられる複数のグリッパと、前記ワークの設計形状に倣って複数の前記グリッパを移動させるグリッパ移動機構と、を備え、前記グリッパは、前記グリッパ移動機構に接続されるベースブロックと、前記ベースブロックに設けられ、前記ワークの前記第２フランジを受けて支持するワーク受け部材と、前記ベースブロックと前記ワークの前記第１フランジとの間に設けられ、前記ワーク受け部材に支持された前記ワークの前記第１フランジに向かって移動可能な移動ブロックと、前記ベースブロックに対して前記移動ブロックを移動させるブロック移動機構と、前記移動ブロックに設けられ、前記第１フランジ側の前記ワーク本体部を吸着する吸着機構と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、上記のワーク保持装置に、前記ワークを保持させるワーク保持方法であって、複数の前記グリッパを、前記ワークの設計形状に倣って、前記グリッパ移動機構により移動させる準備工程と、複数の前記グリッパのそれぞれの前記ワーク受け部材に、前記ワークを設置するワーク取付工程と、前記ワーク受け部材に支持された前記ワークの前記第１フランジに向かって、前記ブロック移動機構により前記ベースブロックに対して前記移動ブロックを移動させるグリッパ移動工程と、前記移動ブロックに設けられる前記吸着機構により、前記第１フランジ側の前記ワーク本体部を吸着する吸着工程と、を備えることを特徴とする。

これらの構成によれば、ワークごとに異なる、第１フランジと第２フランジ間の距離に応じて移動ブロックを第１フランジ側に移動させた状態で、吸着機構により第１フランジ側のワーク本体部を吸着することができる。このため、ワークを加工する場合、吸着機構により吸着されていない側からワークを加工することができるため、ワークの吸着を解除することなく、ワークを好適に保持して、ワークの加工を好適に行うことができ、加工作業の効率低下を抑制することができる。また、第１フランジへの加工時において、第１フランジ側のワーク本体部を吸着することで、吸着位置から第１フランジへの加工点までの距離を短くできることから、第１フランジの振動を抑制できるため、ワークの第１フランジへの加工を好適に行うことができる。

また、前記ワークの前記第２フランジをクランプするクランプ機構を、さらに備えることが好ましい。

また、前記ワーク保持装置が、前記ワークの前記第２フランジをクランプするクランプ機構を備える場合、前記吸着工程後、前記ベースブロックに設けられる前記クランプ機構により、前記第２フランジをクランプするクランプ工程を、さらに備えることが好ましい。

この構成によれば、クランプ機構により第２フランジをクランプできることから、第２フランジへの加工時において、第２フランジの振動を抑制できるため、第２フランジの加工を好適に行うことができる。また、ワークの設計形状において、ワーク本体部及び第２フランジにより形成される角度が直角となる場合、クランプ機構により第２フランジをクランプすることで、ワーク本体部及び第２フランジの直角度誤差を矯正することができる。

また、前記ワークは、前記長手方向の両端部に形成される少なくとも２つの位置決め孔を有し、保持される前記ワークの前記長手方向の両端部に設けられ、前記ワークを位置決め固定する少なくとも２つのワーク固定部を、さらに備え、前記ワーク固定部のそれぞれは、固定用ブロックと、前記固定用ブロックに設けられ、前記ワークの前記位置決め孔に挿通される位置決め部材と、を有することが好ましい。

この構成によれば、ワークのそれぞれの位置決め孔に、ワーク固定部の位置決め部材をそれぞれ挿通することで、ワークの長手方向の両端部を固定することができる。

また、前記グリッパは、前記第１フランジに当接する前記移動ブロックの当接部位に設けられ、前記第１フランジの振動を抑制する防振材を、さらに有することが好ましい。

この構成によれば、防振材により第１フランジの振動をさらに抑制できるため、ワークの第１フランジへの加工をより好適に行うことができる。なお、防振材としては、例えば、防振ゴム等がある。

また、前記グリッパ移動機構は、前記グリッパを水平移動させる水平移動機構と、前記グリッパを鉛直移動させる鉛直移動機構と、を有することが好ましい。

この構成によれば、水平移動機構及び鉛直移動機構により、グリッパを水平方向及び鉛直方向に移動させることができる。

また、前記グリッパ移動機構は、前記ワークの前記長手方向及び前記高さ方向を含む面内において、前記ベースブロックを旋回移動させる旋回機構を、さらに有することが好ましい。

この構成によれば、長手方向及び高さ方向を含む面内において、旋回機構により、グリッパを旋回移動させることができる。このため、ワークが長手方向において湾曲する場合であっても、ワークの形状に倣って、グリッパを適切に移動させ、グリッパによりワークを確実に把持することができる。

また、前記グリッパ移動機構は、複数の前記グリッパを放射状に移動させる放射移動機構を有することが好ましい。

この構成によれば、ワークが長手方向において湾曲するものである場合、放射移動機構により複数のグリッパを放射状に移動させることで、湾曲するワークの長手方向に倣って複数のグリッパを移動させることができる。

また、前記ワーク受け部材は、前記ワークの前記長手方向に沿って複数設けられることが好ましい。

この構成によれば、ベースブロックに設けられるワーク受け部材を、長手方向に並べて設けることで、ワークの長手方向に隣接するグリッパによる支持点同士の間を狭くすることができる。つまり、ワーク受け部材が１つである場合、グリッパ同士の間と、ワーク受け部材同士の間とは、ほぼ同じ長さとなる。一方で、ワーク受け部材を複数並べて設けることで、例えば、左側のグリッパに設けられる右側のワーク受け部材と、右側のグリッパに設けられる左側のワーク受け部材との間が、ワーク受け部材が１つである場合に比べて狭くなる。このため、ワークの支持点同士の間の距離を短くできることから、ワークへの負荷を軽減することができるワーク加工時の振動を抑制することができる。

図１は、実施形態１に係るワーク保持装置に保持されるワークとしてのフレームを含む胴体の斜視図である。 図２は、フレームの正面図である。 図３は、フレームの断面図である。 図４は、実施形態１に係るワーク保持装置を模式的に示す概略図である。 図５は、実施形態１に係るワーク保持装置を側面から見たときの概略図である。 図６は、グリッパの側面図である。 図７は、グリッパの断面図である。 図８は、実施形態１に係るワーク保持方法に関する動作の一例を示す説明図である。 図９は、実施形態１に係るワーク保持方法に関する動作の一例を示すフローチャートである。 図１０は、実施形態２に係るワーク保持装置を側面から見たときの概略図である。 図１１は、実施形態３に係るワーク保持装置のグリッパの一部を示す断面図である。 図１２は、実施形態４に係るワーク保持装置のグリッパの一部を示す側面図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態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、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るワーク保持装置に保持されるワークとしてのフレームを含む胴体の斜視図である。図２は、フレームの正面図である。図３は、フレームの断面図である。図４は、実施形態１に係るワーク保持装置を模式的に示す概略図である。図５は、実施形態１に係るワーク保持装置を側面から見たときの概略図である。図６は、グリッパの側面図である。図７は、グリッパの断面図である。図８は、実施形態１に係るワーク保持方法に関する動作の一例を示す説明図である。図９は、実施形態１に係るワーク保持方法に関する動作の一例を示すフローチャートである。

本実施形態に係るワーク保持装置１は、加工対象となるワークを保持する装置である。ワークとしては、例えば、航空機に設けられる航空部品であり、具体的に、航空機の機体の構造材となるアーチ状のフレーム１０である。なお、本実施形態では、ワークとして、フレーム１０に適用して説明するが、これに限定されない。ワークは、例えば、航空機の航空部品に限らず、加工対象となるいずれのワークに適用してもよい。ワーク保持装置１の説明に先立ち、先ず、加工対象となるフレーム１０について説明する。

図１に示すように、フレーム１０は、航空機の機体の胴体５に設けられている。すなわち、胴体５は、フレーム１０と、ストリンガ１１と、スキンパネル１２と、を含んで構成されている。この胴体５は、軸方向に長い円筒形状に形成されている。アーチ状のフレーム１０は、胴体５の軸方向を中心とする周方向に沿って複数並べて設けられることで、円環状のフレームとなっている。円環状のフレームは、胴体５の軸方向に所定の間隔を空けて並べて設けられている。ストリンガ１１は、軸方向に隣接して並ぶフレーム１０同士の間に設けられ、胴体５の軸方向に延在して設けられている。ストリンガ１１は、胴体５の周方向に所定の間隔を空けて並べて設けられている。スキンパネル１２は、胴体５の外板となるものであり、フレーム１０及びストリンガ１１の外側に設けられ、円筒形状となる胴体５の外周面に沿って湾曲して設けられている。

次に、図２及び図３を参照して、フレーム１０について説明する。図２に示すように、フレーム１０は、長手方向（胴体５の周方向）に延在して形成されており、長手方向が、所定の胴体各部の形状に応じて異なる曲率半径となるを持った弓形の形状となっている。フレーム１０は、ワーク保持装置１に保持される場合、長手方向の中央部が、鉛直方向の上方側に位置し、長手方向の両端部を、鉛直方向の下方側に位置する。このため、フレーム１０は、その外周側が鉛直方向の上方側に位置し、その内周側が鉛直方向の下方側に位置する。フレーム１０には、後述するワーク保持装置１を用いた機械加工にて長手方向の中央部数か所に、キーホール１５が形成されている。また、フレーム１０には、長手方向の両端部に、それぞれツールホール１６が予め形成されている。ツールホール１６は、後述するワーク保持装置１に取り付けるときに使用される位置決め孔である。

図３に示すように、フレーム１０は、フレーム本体部（ワーク本体部）２１と、フレーム本体部２１の内周側（図３の下側）に設けられるリップフランジ（第２フランジ）２２と、フレーム本体部２１の外周側（図３の上側）に設けられるベースフランジ（第１フランジ）２３と、を有している。フレーム本体部２１、リップフランジ２２及びベースフランジ２３は、一体となっている。

フレーム本体部２１は、フレーム１０の内周側から外周側に亘って設けられる板状の部位となっている。上記のキーホール１５及びツールホール１６は、フレーム本体部２１の厚さ方向に貫通形成されている。

リップフランジ２２は、フレーム本体部２１の内周側の端部から、フレーム本体部２１が延在する高さ方向に直交する幅方向の一方側（図３の左側）に突出して設けられている。図３に示す断面において、リップフランジ２２は、フレーム本体部２１と直交して設けられている。このリップフランジ２２は、フレーム本体部２１から突出する部位２２ａと、部位２２ａの突出方向の先端部からフレーム１０の外周側へ突出する部位２２ｂと、を含んでおり、Ｌ字状に屈曲して形成されている。

ベースフランジ２３は、フレーム本体部２１の外周側の端部から、フレーム本体部２１の高さ方向に直交する幅方向の他方側（図３の右側）に突出して設けられている。図３に示す断面において、ベースフランジ２３は、フレーム本体部２１と直交して設けられている。

このように、上記のフレーム１０は、その断面が、フレーム本体部２１、リップフランジ２２及びベースフランジ２３により、Ｚ字状に形成されている。そして、このフレーム１０には、リップフランジ２２及びベースフランジ２３に対して、トリム加工が行われたり、フレーム本体部２１に対して、穴あけ加工が行われたりする。リップフランジ２２、ベースフランジ２３、フレーム本体部２１の幅、及びフレーム本体部２１の板厚は、ワークごとに異なり、多数のワーク種がある。なお、加工は、トリム加工及び穴あけ加工に、特に限定されない。

次に、図４から図９を参照して、図２及び図３のフレーム１０を保持するワーク保持装置１について説明する。

図４及び図５に示すように、ワーク保持装置１は、装置フレーム３１と、水平移動機構３２と、鉛直移動機構３３と、２つのワーク固定部３４と、複数のグリッパ３５と、制御部３６とを備えている。装置フレーム３１は、設置面上に設置されており、各機構が取り付けられている。

水平移動機構３２は、装置フレーム１の下部に取り付けられ、後述の鉛直移動機構３３が水平方向（Ｘ方向）に移動可能に設置されている。水平移動機構３２は、制御部３６に接続され、制御部３６は、水平移動機構３２による鉛直移動機構３３の水平方向への移動を制御している。

鉛直移動機構３３は、水平移動機構３２上に設置され、水平方向に複数並べて設けられている。複数の鉛直移動機構３３のうち、水平方向の両側の２つの鉛直移動機構３３が、２つのワーク固定部３４が設けられるものとなっている。また、複数の鉛直移動機構３３のうち、ワーク固定部３４が設けられる２つの鉛直移動機構３３の間の残りの複数の鉛直移動機構３３が、複数のグリッパ３５が設けられるものとなっている。なお、グリッパ３５の部品交換等により、グリッパ３５がワーク固定部３４を兼ねても良い。各鉛直移動機構３３は、ワーク固定部３４またはグリッパ３５が鉛直方向（Ｚ方向）に移動可能に設置されている。ここで、複数の鉛直移動機構３３は、水平方向の中央に設けられるものが固定されており、この固定される鉛直移動機構３３が基準となっている。そして、固定される鉛直移動機構３３の両側の鉛直移動機構３３が、固定される鉛直移動機構３３を基準として、水平方向に移動する。

このように、水平移動機構３２及び鉛直移動機構３３は、複数のグリッパ３５を移動させるグリッパ移動機構として機能している。

２つのワーク固定部３４は、水平方向の両側の鉛直移動機構３３に設けられることから、フレーム１０の長手方向の両端部に位置するように設けられる。ワーク固定部３４は、鉛直移動機構３３上に設置される固定用ブロック４１と、固定用ブロック４１に設けられるロケートピン（位置決め部材）４２とを有している。固定用ブロック４１は、鉛直移動機構３３上を鉛直方向に移動可能となっている。ロケートピン４２は、固定用ブロック４１の水平方向及び鉛直方向を含む面内からＹ方向に突出して設けられている。ロケートピン４２は、フレーム１０のツールホール１６にそれぞれ挿入されることで、フレーム１０の両端部が位置決めされている。

図６及び図７に示すように、複数のグリッパ３５は、２つのワーク固定部３４の間に位置して設けられている。各グリッパ３５は、下部ブロック５１と、上部ブロック５２と、ブロック移動機構５３と、ワーク受けピン（ワーク受け部材）５４と、吸着機構５５と、クランプ機構５６と、旋回機構５７と、防振ゴム（防振材）５８と、を有している。

下部ブロック５１は、鉛直移動機構３３上に設置されるベースブロックとなっており、鉛直移動機構３３上を鉛直方向に移動可能となっている。下部ブロック５１は、フレーム１０が設置されるＹ方向の一方側の面が、フレーム１０のフレーム本体部２１が接触する当接面となっている。

上部ブロック５２は、下部ブロック５１に対して上方側に設けられており、下部ブロック５１に対して、鉛直方向に移動可能な移動ブロックとなっている。上部ブロック５２は、フレーム１０が設置されるＹ方向の一方側の面が、フレーム１０のフレーム本体部２１が接触する当接面となっている。そして、下部ブロック５１の当接面と、上部ブロック５２の当接面とは、同じ面内となっている。

ブロック移動機構５３は、下部ブロック５１及び上部ブロック５２の側面に設けられており、例えば、シリンダ等の直動機構を用いて構成されている。ブロック移動機構５３は、下部ブロック５１及び上部ブロック５２にそれぞれ接続されると共に、下部ブロック５１に対して上部ブロック５２を鉛直方向に進退させることで、上部ブロック５２を移動させている。また、下部ブロック５１と上部ブロック５２との間には、ガイドロッド６１が鉛直方向に延在して設けられており、ガイドロッド６１は、上部ブロック５２に接続され、下部ブロック５１に対して鉛直方向に移動自在に設けられている。このため、上部ブロック５２は、ガイドロッド６１に案内されつつ、下部ブロック５１に対して鉛直方向に移動する。

ワーク受けピン５４は、下部ブロック５１に設けられ、設置されるフレーム１０の長手方向に複数並べて設けられている。ワーク受けピン５４は、円柱形状に形成されている。、実施形態１において２つ設けられている。２つのワーク受けピン５４は、その上部において、フレーム１０のリップフランジ２２を受けて支持している。ワーク受けピン５４は、下部ブロック５１の当接面内からＹ方向に突出して設けられている。

吸着機構５５は、上部ブロック５２の当接面に対向して設置されるフレーム１０を吸着して、フレーム１０を上部ブロック５２の当接面に接触させて、フレーム１０を上部ブロック５２に吸着固定している。吸着機構５５は、複数の吸引ノズル６３と、複数の吸引ノズル６３の先端にそれぞれ取り付けられる複数の吸着パッド６４と、を有している。実施形態１において、吸引ノズル６３及び吸着パッド６４は、例えば、３つずつ設けられ、３つの吸引ノズル６３及び吸着パッド６４は、下部ブロック５１のワーク受けピン５４に設置されるフレーム１０の長手方向に沿って並べて設けられている。各吸引ノズル６３は、その先端が上部ブロック５２の内部に達して設けられている。各吸着パッド６４は、吸引ノズル６３の先端に取り付けられることで、上部ブロック５２の内部から上部ブロック５２の当接面まで設けられている。このとき、吸着パッド６４は、上部ブロック５２の当接面から僅かに突出させて設けられている。

クランプ機構５６は、下部ブロック５１のワーク受けピン５４に設置されたフレーム１０のリップフランジ２２をクランプしている。クランプ機構５６は、下部ブロック５１の下方側に設けられている。クランプ機構５６は、爪部６７と、爪部６７をフレーム１０の幅方向に移動させるクランプ移動機構６８と、を有している。爪部６７は、ワーク受けピン５４に設置されたフレーム１０の長手方向に複数並べて設けられている。実施形態１において、複数の爪部６７は、例えば２つ設けられている。２つの爪部６７は、フレーム１０の高さ方向の上方側に向かって先細りとなるように形成されている。爪部６７の高さ方向における長さは、ワーク受けピン５４に設置されたフレーム１０のリップフランジ２２の部位２２ｂが突出するような長さとなっている。クランプ移動機構６８は、下部ブロック５１の下方側に設けられており、例えば、シリンダ等の直動機構を用いて構成されている。クランプ移動機構６８は、下部ブロック５１及び爪部６７にそれぞれ接続されると共に、下部ブロック５１に対して爪部６７を、フレーム１０の幅方向に進退させることで、フレーム１０のリップフランジ２２のクランプと、クランプ解除とを行っている。

旋回機構５７は、鉛直移動機構３３と下部ブロック５１との間に設けられ、グリッパ３５全体を、鉛直移動機構３３に対して旋回させている。旋回機構５７は、フレーム１０の長手方向及び高さ方向を含む面内、すなわち、ワーク保持装置１のＸ方向及びＺ方向を含む面内において、Ｙ方向に伸びる旋回軸を中心に、下部ブロック５１を旋回移動させている。旋回機構５７は、アーチ状のフレーム１０に対して、複数のワーク受けピン５４及び複数の爪部６７が、フレーム１０の形状に倣うように、グリッパ３５を旋回移動させている。

防振ゴム５８は、上部ブロック５２のベースフランジ２３に当接する当接部位に設けられている。当接部位は、上部ブロック５２の鉛直方向の上面である。防振ゴム５８は、ベースフランジ２３への加工時において、加工による振動を吸収するために設けられている。防振ゴム５８は、例えば、矩形状に形成されており、フレーム１０の長手方向に複数並べて設けられている。防振ゴム５８は、複数並べて設けられることで、上部ブロック５２の上面の全面に設ける場合に比して、つぶれ易くなることから、振動を好適に吸収することができる。

制御部３６は、水平移動機構３２、鉛直移動機構３３及びグリッパ３５に接続され、各部の動作を制御する。制御部３６は、水平移動機構３２を制御することで、複数の鉛直移動機構３３を、水平方向における所定の位置にそれぞれ移動させる。また、制御部３６は、各鉛直移動機構３３を制御することで、２つのワーク固定部３４及び複数のグリッパ３５を、鉛直方向における所定の位置にそれぞれ移動させる。さらに、制御部３６は、グリッパ３５のブロック移動機構５３、吸着機構５５、クランプ移動機構６８及び旋回機構５７をそれぞれ制御することで、グリッパ３５を動作させる。つまり、制御部３６は、ブロック移動機構５３を制御することで、下部ブロック５１に対して上部ブロック５２を鉛直方向に移動させる。また、制御部３６は、吸着機構５５を制御することで、上部ブロック５２にフレーム１０を吸着させる。また、制御部３６は、クランプ移動機構６８を制御することで、下部ブロック５１にフレーム１０をクランプする。また、制御部３６は、旋回機構５７を制御することで、鉛直移動機構３３に対してグリッパ３５全体を旋回移動させる。

次に、図８及び図９を参照して、上記のワーク保持装置１に、ワークとしてのフレーム１０を取り付ける一連の動作について説明する。先ず、ワーク保持装置１にフレーム１０を取り付ける前の準備を行う（ステップＳ１：準備工程）。準備工程Ｓ１では、制御部３６が、フレーム１０が予め設計された設計形状となるように、設計形状に基づいて、水平移動機構３２及び鉛直移動機構３３の移動を制御すると共に、旋回機構５７の旋回移動を制御する。つまり、準備工程Ｓ１では、複数のグリッパ３５のワーク受けピン５４が、フレーム１０の設計形状に倣う位置となるように、水平移動機構３２、鉛直移動機構３３及び旋回機構５７によりグリッパ３５を移動させる。具体的に、準備工程Ｓ１では、固定された中央の鉛直移動機構３３を基準として、水平方向の両側の複数の鉛直移動機構３３を水平方向にそれぞれ移動させる。

続いて、フレーム１０の長手方向の両端部を、２つのワーク固定部３４に取り付けると共に、２つのワーク固定部３４の間のフレーム１０を、複数のグリッパ３５上に設置させる（ステップＳ２：フレーム取付工程（ワーク取付工程））。具体的に、フレーム取付工程Ｓ２では、フレーム１０の長手方向の一方側のツールホール１６をロケートピン４２に挿入して、フレーム１０の一方側を位置決めする。そして、フレーム１０のリップフランジ２２長手方向の中央部を、複数のグリッパ３５のワーク受けピン５４上に設置しつつ、フレーム１０の長手方向の他方側のツールホール１６をロケートピン４２に挿入することで、フレーム１０をワーク保持装置１に取り付ける。

この後、制御部３６は、グリッパ３５のブロック移動機構５３を制御して、グリッパ３５の下部ブロック５１に対して、上部ブロック５２を鉛直方向の上方側に上昇させ、上部ブロック５２をフレーム１０のベースフランジ２３に当接させる（ステップＳ３：グリッパ移動工程）。これにより、制御部３６は、上部ブロック５２を、フレーム１０のベースフランジ２３の近傍に位置させ、また、ベースフランジ２３の下面に、上部ブロック５２の防振ゴム５８を突き当てる。

このように、ステップＳ１からステップＳ３を経てワーク保持装置１に取り付けられたフレーム１０は、図８の左側の図に示すように、ベースフランジ２３側のフレーム本体部２１が、上部ブロック５２から僅かに浮いた状態となる場合がある。なお、図８では、フレーム１０の浮きを誇張して図示している。

制御部３６は、グリッパ３５の吸着機構５５を制御して、各グリッパ３５のワーク受けピン５４上に設置されたフレーム１０のフレーム本体部２１を、上部ブロック５２に吸着する（ステップＳ４：吸着工程）。ステップＳ４を実行すると、フレーム１０は、図８の左側の図に示す状態から、図８の中央の図に示す状態となる場合がある。つまり、フレーム１０は、上部ブロック５２に吸着されて、上部ブロック５２に対するフレーム本体部２１の浮きが解消されると、フレーム１０のリップフランジ２２が、ワーク受けピン５４から僅かに浮いた状態となる場合がある。

制御部３６は、グリッパ３５のクランプ移動機構６８を制御して、爪部６７を下部ブロック５１側に引き込むように移動させることで、ワーク受けピン５４上に設置されたフレーム１０のリップフランジ２２を、下部ブロック５１にクランプする（ステップＳ５：クランプ工程）。ステップＳ５を実行すると、フレーム１０は、図８の中央の図に示す状態から、図８の右側の図に示す状態となる。つまり、フレーム１０は、下部ブロック５１にクランプされることで、ワーク受けピン５４に対するリップフランジ２２の浮きが解消される。このとき、フレーム１０は、クランプ機構５６によりリップフランジ２２がクランプされることで、フレーム本体部２１及びリップフランジ２２により形成される角度が直角となるように、直角度誤差が矯正される。

このように、上記のステップＳ１からステップＳ５の工程を実行することで、ワーク保持装置１に対してフレーム１０が設計形状に倣うように保持される。ワーク保持装置１に保持されたフレーム１０は、フレーム本体部２１、リップフランジ２２及びベースフランジ２３に適宜加工が行われる。

以上のように、実施形態１によれば、上部ブロック５２をベースフランジ２３側に移動させた状態で、グリッパ３５の吸着機構５５によりベースフランジ２３側のワーク本体部２１を吸着することができる。このため、フレーム１０を加工する場合、吸着機構５５により吸着されていない側からフレーム１０を加工することができるため、フレーム１０の吸着を解除することなく、フレーム１０を好適に保持して、フレーム１０の加工を好適に行うことができ、加工作業の効率低下を抑制することができる。また、ベースフランジ２３への加工時において、ベースフランジ２３側のワーク本体部２１を吸着することで、吸着位置からベースフランジ２３への加工点までの距離を短くできることから、ベースフランジ２３の振動を抑制できるため、ベースフランジ２３への加工を好適に行うことができる。

また、実施形態１によれば、クランプ機構５６によりリップフランジ２２をクランプできることから、リップフランジ２２への加工時において、リップフランジ２２の振動を抑制できるため、リップフランジ２２の加工を好適に行うことができる。また、クランプ機構５６によりリップフランジ２２をクランプすることで、フレーム本体部２１及びリップフランジ２２の直角度誤差を矯正することができる。

また、実施形態１によれば、フレーム１０のそれぞれのツールホール１６に、ワーク固定部３４のロケートピン４２をそれぞれ挿通することで、フレーム１０の長手方向の両端部を固定することができる。

また、実施形態１によれば、防振ゴム５８によりベースフランジ２３の振動をさらに抑制できるため、フレーム１０のベースフランジ２３への加工をより好適に行うことができる。なお、実施形態１では、防振ゴム５８を適用したが、振動を抑制可能な防振材であればいずれであってもよい。

また、実施形態１によれば、水平移動機構３２及び鉛直移動機構３３により、グリッパ３５を水平方向及び鉛直方向に移動させつつ、旋回機構５７により、グリッパ３５を旋回移動させることができる。このため、ワークが長手方向において湾曲する場合であっても、フレーム１０の形状に倣って、グリッパを適切に移動させ、グリッパ３５によりフレーム１０を確実に把持することができる。

また、実施形態１によれば、ワーク受けピン５４を、フレーム１０の長手方向に沿って、下部ブロック５１に複数並べて設けることで、フレーム１０の長手方向に隣接するグリッパ３５による支持点同士の間を狭くすることができる。つまり、一方のグリッパ３５に設けられるワーク受けピン５４と、隣接する他方のグリッパ３５に設けられるワーク受けピン５４との間の距離を短くできることから、フレーム１０への負荷を軽減への加工による振動を抑制することができる。

また、実施形態１によれば、グリッパ３５を、フレーム１０の長手方向に沿って、複数並べて設けることで、フレーム１０の長手方向に隣接するグリッパ３５同士の間を狭くすることができ、フレーム１０への加工による振動を抑制することができる。

なお、実施形態１では、準備工程Ｓ１において、グリッパ３５を所定の位置に移動させた後、フレーム取付工程Ｓ２において、フレーム１０をワーク保持装置１に取り付けたが、ワーク保持装置１のフレーム固定部３４にフレーム１０を取り付けた後、グリッパ３５を所定の位置に移動させてもよい。

また、実施形態１では、ワーク受けピン５４にフレーム１０のリップフランジ２２を設置させたが、ワーク受けピン５４にフレーム１０のベースフランジ２３を設置させてもよい。

［実施形態２］
次に、図１０を参照して、実施形態２に係るワーク保持装置１００について説明する。図１０は、実施形態２に係るワーク保持装置を側面から見たときの概略図である。なお、実施形態２では、実施形態１と重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明し、同一の構成については、同一の符号を付して説明する。

実施形態２のワーク保持装置１００は、実施形態１の水平移動機構３２及び鉛直移動機構３３に代えて、放射移動機構１０１を設けている。放射移動機構１０１は、装置フレーム１に取り付けられ、複数のグリッパ３５を放射状に移動させるように、複数設けられている。複数の放射移動機構１０１は、設置されるフレーム１０の曲率半径の中心として、周方向に所定の角度を空けて（位相を異ならせて）並べて設けられている。そして、複数の放射移動機構１０１は、フレーム１０の曲率半径の中心から、径方向に延在して放射状に設けられている。複数の放射移動機構１０１は、制御部３６に接続され、制御部３６は、放射移動機構１０１によるグリッパ３５の径方向への移動を制御している。

実施形態２において、準備工程Ｓ１では、制御部３６が、フレーム１０が予め設計された設計形状となるように、設計形状に基づいて、複数の放射移動機構１０１の移動を制御し、複数のグリッパ３５のワーク受けピン５４が、フレーム１０の設計形状に倣う位置となるように、複数の放射移動機構１０１によりグリッパ３５を移動させる。

以上のように、実施形態２によれば、フレーム１０が長手方向に湾曲する場合、複数の放射移動機構１０１により複数のグリッパ３５を放射状に移動させることで、湾曲するフレーム１０の長手方向に倣って複数のグリッパ３５を移動させることができる。

［実施形態３］
次に、図１１を参照して、実施形態３に係るワーク保持装置１１０について説明する。図１１は、実施形態３に係るワーク保持装置のグリッパの一部を示す断面図である。なお、実施形態３では、実施形態１及び２と重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明し、同一の構成については、同一の符号を付して説明する。

実施形態３のワーク保持装置１１０は、実施形態１のグリッパ３５の上部ブロック５２の一部に、退避空間１１１を形成したものである。退避空間１１１は、グリッパ３５に保持されるフレーム１０の部位に対して加工を行う場合に、加工に用いられる加工工具が上部ブロック５２と物理的に干渉しないように、加工工具が退避可能な空間となっている。退避空間１１１は、吸着機構５５によるフレーム１０の吸着が阻害されない箇所であれば、いずれの箇所に形成してもよい。また、退避空間１１１は、上部ブロック５２に限定されず、下部ブロック５１に形成されていてもよい。

以上のように、実施形態３によれば、フレーム１０の加工時において、加工工具がグリッパ３５の退避空間１１１に逃げることができるため、加工工具とグリッパ３５とが物理的に干渉せず、フレーム１０に対して、好適に加工を行うことができる。

［実施形態４］
次に、図１２を参照して、実施形態４に係るワーク保持装置１２０について説明する。図１２は、実施形態４に係るワーク保持装置のグリッパの一部を示す側面図である。なお、実施形態４では、実施形態１から３と重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明し、同一の構成については、同一の符号を付して説明する。

実施形態４のワーク保持装置１２０は、実施形態１のグリッパ３５に、上部吸着機構１２１をさらに設けたものとなっている。上部吸着機構１２１は、上部ブロック５２のＹＸ方向（フレーム１０の長手方向）の両側面にそれぞれ設けられ、フレーム１０のベースフランジ２３を吸着して、ベースフランジ２３を上部ブロック５２の上面に吸着固定している。各上部吸着機構１２１は、吸引ノズル１２３と、吸引ノズル１２３の先端にそれぞれ取り付けられる吸着パッド１２４と、を有している。吸引ノズル１２３は、上部ブロック５２に対して、鉛直方向の上方側に向けて配置され、吸引ノズル１２３の先端は、上部ブロック５２の上面よりも下方側に位置して設けられている。吸着パッド１２４は、吸引ノズル１２３の先端に取り付けられており、上部ブロック５２の上面から僅かに突出させて設けられている。

以上のように、実施形態４によれば、吸着機構５５の他、上部吸着機構１２１によりフレーム１０のベースフランジ２３を吸着固定することができる。このため、防振ゴム５８をベースフランジ２３に確実に当接させ、ベースフランジ２３への加工による振動をより好適に抑制することができ、ベースフランジ２３への加工をより好適に行うことができる。

１ ワーク保持装置
５ 胴体
１０ フレーム
１１ ストリンガ
１２ スキンパネル
１５ キーホール
１６ ツールホール
２１ フレーム本体部
２２ リップフランジ
２３ ベースフランジ
３１ 装置フレーム
３２ 水平移動機構
３３ 鉛直移動機構
３４ ワーク固定部
３５ グリッパ
３６ 制御部
４１ 固定用ブロック
４２ ロケートピン
５１ 下部ブロック
５２ 上部ブロック
５３ ブロック移動機構
５４ ワーク受けピン
５５ 吸着機構
５６ クランプ機構
５７ 旋回機構
５８ 防振ゴム
６１ ガイドロッド
６３ 吸引ノズル
６４ 吸着パッド
６７ 爪部
６８ クランプ移動機構
１００ ワーク保持装置（実施形態２）
１０１ 放射移動機構
１１０ ワーク保持装置（実施形態３）
１１１ 退避空間
１２０ ワーク保持装置（実施形態４）
１２１ 上部吸着機構
１２３ 吸引ノズル
１２４ 吸着パッド

Claims (10)

1. ワークを保持するワーク保持装置であって、
   前記ワークは、長手方向に延在して設けられると共に、前記長手方向に直交する断面において、高さ方向に延在するワーク本体部と、前記ワーク本体部の前記高さ方向の上方側に設けられる第１フランジと、前記ワーク本体部の前記高さ方向の下方側に設けられる第２フランジとを有し、前記第１フランジは、高さ方向に直交する幅方向の一方側に突出して設けられ、前記第２フランジは、前記幅方向の他方側に突出して設けられており、
   前記ワークの長手方向に並べて設けられる複数のグリッパと、
   前記ワークの設計形状に倣って複数の前記グリッパを移動させるグリッパ移動機構と、を備え、
   前記グリッパは、
   前記グリッパ移動機構に接続されるベースブロックと、
   前記ベースブロックに設けられ、前記ワークの前記第２フランジを上部において受けて支持するワーク受け部材と、
   前記ベースブロックの上方側に設けられると共に、前記ベースブロックと前記ワークの前記第１フランジとの間に設けられ、前記ワーク受け部材に支持された前記ワークの前記第１フランジに向かって移動可能な移動ブロックと、
   前記ベースブロックに対して前記移動ブロックを移動させるブロック移動機構と、
   前記移動ブロックに設けられ、前記第１フランジ側の前記ワーク本体部を吸着する吸着機構と、を有することを特徴とするワーク保持装置。
2. 前記ワークの前記第２フランジをクランプするクランプ機構を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。
3. 前記ワークは、前記長手方向の両端部に形成される少なくとも２つの位置決め孔を有し、
   保持される前記ワークの前記長手方向の両端部に設けられ、前記ワークを位置決め固定する少なくとも２つのワーク固定部を、さらに備え、
   前記ワーク固定部のそれぞれは、
   固定用ブロックと、
   前記固定用ブロックに設けられ、前記ワークの前記位置決め孔に挿通される位置決め部材と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のワーク保持装置。
4. 前記グリッパは、
   前記第１フランジに当接する前記移動ブロックの当接部位に設けられ、前記第１フランジの振動を抑制する防振材を、さらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のワーク保持装置。
5. 前記グリッパ移動機構は、
   前記グリッパを水平移動させる水平移動機構と、
   前記グリッパを鉛直移動させる鉛直移動機構と、を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のワーク保持装置。
6. 前記グリッパ移動機構は、
   前記ワークの前記長手方向及び前記高さ方向を含む面内において、前記ベースブロックを旋回移動させる旋回機構を、さらに有することを特徴とする請求項５に記載のワーク保持装置。
7. 前記グリッパ移動機構は、
   複数の前記グリッパを放射状に移動させる放射移動機構を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のワーク保持装置。
8. 前記ワーク受け部材は、前記ワークの前記長手方向に沿って複数設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のワーク保持装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のワーク保持装置に、前記ワークを保持させるワーク保持方法であって、
   複数の前記グリッパを、前記ワークの設計形状に倣って、前記グリッパ移動機構により移動させる準備工程と、
   複数の前記グリッパのそれぞれの前記ワーク受け部材に、前記ワークを設置するワーク取付工程と、
   前記ワーク受け部材に支持された前記ワークの前記第１フランジに向かって、前記ブロック移動機構により前記ベースブロックに対して前記移動ブロックを移動させるグリッパ移動工程と、
   前記移動ブロックに設けられる前記吸着機構により、前記第１フランジ側の前記ワーク本体部を吸着する吸着工程と、を備えることを特徴とするワーク保持方法。
10. 前記ワーク保持装置が、前記ワークの前記第２フランジをクランプするクランプ機構を備える場合、
    前記吸着工程後、前記ベースブロックに設けられる前記クランプ機構により、前記第２フランジをクランプするクランプ工程を、さらに備えることを特徴とする請求項９に記載のワーク保持方法。

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