特開 2024-98296 ワーク保持具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098296

(43)【公開日】2024-07-23

(54)【発明の名称】ワーク保持具

(51)【国際特許分類】

   B23Q 7/00 20060101AFI20240716BHJP

【ＦＩ】

B23Q7/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023001710

(22)【出願日】2023-01-10

(71)【出願人】

【識別番号】393025725

【氏名又は名称】株式会社ラインワークス

(74)【代理人】

【識別番号】100144749

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 正英

(74)【代理人】

【識別番号】100076369

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 正治

(72)【発明者】

【氏名】田村 修二

【テーマコード（参考）】

3C033

【Ｆターム（参考）】

3C033AA22

(57)【要約】

【課題】 従来のワーク保持具に比べて、各嵌合体の取付け位置の調整が容易なワーク保持具を提供する。
【解決手段】 本発明のワーク保持具は、ワーク側治具とマスタ側治具を備えている。ワーク側治具はマスタ側治具に対向する面にワーク側嵌合体を備え、マスタ側治具は、ワーク側治具に対向する面にワーク側嵌合体に嵌合するマスタ側嵌合体と、マスタ側嵌合体に嵌合したワーク側嵌合体に当接してワーク側嵌合体をマスタ側治具側に押圧する押圧体と、押圧体を動作させるアクチュエータを備えている。押圧体は嵌合する一組のワーク側嵌合体及びマスタ側嵌合体毎に設けられている。アクチュエータによって押圧体が動作すると、押圧体がワーク側嵌合体に当接して、ワーク側嵌合体がマスタ側治具側に押圧される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワーク側治具とマスタ側治具を備えたワーク保持具において、
前記ワーク側治具は、前記マスタ側治具に対向する面にワーク側嵌合体を備え、
前記マスタ側治具は、前記ワーク側治具に対向する面に前記ワーク側嵌合体に嵌合するマスタ側嵌合体と、当該マスタ側嵌合体に嵌合したワーク側嵌合体に当接して当該ワーク側嵌合体をマスタ側治具側に押圧する押圧体と、当該押圧体を動作させるアクチュエータを備え、
前記押圧体が嵌合する一組のワーク側嵌合体及びマスタ側嵌合体毎に設けられ、
前記アクチュエータによって押圧体が動作すると、当該押圧体が前記ワーク側嵌合体に当接して、当該ワーク側嵌合体がマスタ側治具側に押圧される、
ことを特徴とするワーク保持具。

【請求項2】

請求項１記載のワーク保持具において、
嵌合するマスタ側嵌合体及びワーク側嵌合体が二組以上設けられ、
押圧体が嵌合する一組のマスタ側嵌合体及びワーク側嵌合体毎に設けられた、
ことを特徴とするワーク保持具。

【請求項3】

請求項２記載のワーク保持具において、
二以上の押圧体が異なる向きに設けられた、
ことを特徴とするワーク保持具。

【請求項4】

請求項１記載のワーク保持具において、
アクチュエータが、押圧体を押圧位置で保持するロック機構を備えた、
ことを特徴とするワーク保持具。

【請求項5】

請求項１記載のワーク保持具において、
押圧体をガイドするガイドブロックを備えた、
ことを特徴とするワーク保持具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接機械や工作機械、組立機械といった各種機械（以下、これらをまとめて「加工機械」という）でのワークの加工に際し、加工対象であるワークを当該加工機械に着脱するのに用いるワーク保持具に関する。

【背景技術】

【0002】

ワークに対して、溶接や孔開け、切削、組立等の各種加工（作業）を行う場合、各種加工機械が用いられる。例えば、大型のワークの加工に際しては、加工対象物であるワークを保持して所定位置に位置決めすることのできるポジショナーが用いられる。従来、ポジショナーへのワークの着脱に用いる装置として、本件出願人が開発したワーク保持具がある（特許文献１）。

【0003】

前記ワーク保持具は、加工機械でのワークの加工に際し、ワークを加工機械に着脱するのに用いる装置であって、ワークが固定されるワーク側治具と、加工機械側に固定されるマスタ側治具を備えている。

【0004】

ワーク側治具にはマスタ側治具に対向する面にワーク側嵌合体が、マスタ側治具にはワーク側治具に対向する面にワーク側嵌合体に嵌合するマスタ側嵌合体と、マスタ側嵌合体に嵌合したワーク側嵌合体に当接してワーク側嵌合体をマスタ側治具側に押圧する回転押圧体と、回転押圧体を回転させる回転駆動源が設けられている。

【0005】

前記ワーク保持具は、回転駆動源によって回転押圧体が回転すると、回転押圧体がワーク側嵌合体に当接して、ワーク側嵌合体がマスタ側治具側に押圧されるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２０－１２４７７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

前記ワーク保持具は、一つの回転押圧体で複数のワーク側嵌合体を押圧する構造であり、複数のワーク側嵌合体の高さが揃わないと回転押圧体がうまく嵌らないため、各嵌合体の取付け位置の調整が難しく、この点に改善の余地があった。

【0008】

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、従来のワーク保持具に比べて、各嵌合体の取付け位置の調整が容易なワーク保持具を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のワーク保持具は、ワーク側治具とマスタ側治具を備えている。ワーク側治具はマスタ側治具に対向する面にワーク側嵌合体を備え、マスタ側治具は、ワーク側治具に対向する面にワーク側嵌合体に嵌合するマスタ側嵌合体と、マスタ側嵌合体に嵌合したワーク側嵌合体に当接してワーク側嵌合体をマスタ側治具側に押圧する押圧体と、押圧体を動作させるアクチュエータを備えている。押圧体は嵌合する一組のワーク側嵌合体及びマスタ側嵌合体毎に設けられている。アクチュエータによって押圧体が動作すると、押圧体がワーク側嵌合体に当接して、ワーク側嵌合体がマスタ側治具側に押圧される。

【発明の効果】

【0010】

本発明のワーク保持具は、嵌合する一組のワーク側嵌合体及びマスタ側嵌合体毎に押圧体が設けられているため、他のワーク側嵌合体やマスタ側嵌合体との位置調整の必要がなく、従来のワーク保持具に比べて各嵌合体の取付け位置の調整が容易である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明のワーク保持具の使用状態の一例を示す斜視図。

【図2】本発明のワーク保持具の一例を示す説明図。

【図3】（ａ）は押圧体を移動させる前の平面図、（ｂ）は押圧体を押圧方向に移動させた状態の平面図。

【図4】本発明のワーク保持具の他例を示す平面図。

【図5】（ａ）は図３（ａ）のＶａ－Ｖａ断面図、（ｂ）は図３（ｂ）のＶｂ－Ｖｂ断面図。

【図6】（ａ）はワーク側治具とマスタ側治具を離した状態の斜視図、（ｂ）はワーク側嵌合体とマスタ側嵌合体を嵌合させた状態の斜視図、（ｃ）はマスタ側嵌合体に嵌合したワーク側嵌合体を押圧体で押圧した状態の斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施形態）
本発明のワーク保持具の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。本発明のワーク保持具は、加工機械でのワークＷの加工に際し、当該ワークＷを当該加工機械に着脱するのに用いる装置である。以下では、加工機械がポジショナーＰの場合を一例として説明する。

【0013】

図１に示すように、この実施形態のワーク保持具は、加工対象であるワークＷが固定されるワーク側治具１と、ポジショナーＰ側に固定されるマスタ側治具２を備えている。

【0014】

前記ワーク側治具１は、図２に示すように、正方形状のベース体（以下「ワーク側ベース」という）１１と、ワーク側ベース１１のマスタ側治具２に対向する面（図２中下側の面）に設けられた嵌合体（以下「ワーク側嵌合体」という）１２を備えている。ワーク側ベース１１の四辺には平板状のガイド体（以下「ワーク側ガイド」という）１３が下向きに突設されている。

【0015】

なお、ワーク側ベース１１の裏面（ワーク側嵌合体１２等が設けられた面と反対側の面）は、各種ワークＷを取り付けるワーク取付け面である（図１参照）。

【0016】

この実施形態では、ワーク側嵌合体１２が四つ設けられている。四つのワーク側嵌合体１２は、ワーク側ベース１１の各辺の中央部であって、ワーク側ベース１１の中心から等距離の位置（同一円周上）に設けられている。具体的には、図３（ａ）（ｂ）において上側の辺の中央部に一つ、下側の辺の中央部に一つ、左側の辺の中央部に一つ、右側の辺の中央部に一つ設けられている。

【0017】

換言すれば、図３（ａ）（ｂ）の上下二つのワーク側嵌合体１２の中心を結ぶ直線が上側の辺と下側の辺の双方の中点と交差し、左右二つのワーク側嵌合体１２の中心を結ぶ直線が左側の辺と右側の辺の双方の中点と交差する位置に設けられている。

【0018】

ワーク側嵌合体１２は、マスタ側治具２に設けられた嵌合体（以下「マスタ側嵌合体」という）２２に嵌合する位置であれば、これ以外の位置に設けることもできる。また、ワーク側嵌合体１２の数はマスタ側嵌合体２２に対応する数であれば、四つより多くすることも少なくすることもできる。

【0019】

この実施形態のワーク側嵌合体１２は、ワーク側ベース１１にねじ止めされたワーク側台座部１２ａと、ワーク側台座部１２ａに下向きに突設された円筒状の胴体部１２ｂと、胴体部１２ｂの下端側周縁に外向きに突設された係止鍔１２ｃを備え、胴体部１２ｂの中心にはマスタ側嵌合体２２が嵌合する凹部１２ｄが設けられている。

【0020】

ワーク側嵌合体１２の係止鍔１２ｃは、後述する押圧体２４が当接する部分である。この実施形態の係止鍔１２ｃは円形リング状であり、本体の全周に設けられている。係止鍔１２ｃは一部に切欠き部を設けておくこともできる。

【0021】

前記マスタ側治具２は、正方形状のベース体（以下「マスタ側ベース」という）２１と、マスタ側ベース２１のワーク側治具１に対向する面（図２中上側の面）に設けられたマスタ側嵌合体２２を備えている。

【0022】

マスタ側ベース２１の中心部には、各種ケーブルを引き出すための引出し孔２１ａが設けられている。マスタ側ベース２１の四辺には平板状のガイド体（以下「マスタ側ガイド」という）２３が上向きに突設されている。

【0023】

この実施形態のマスタ側ガイド２３は、ワーク側ガイド１３をガイドしやすいように、上端側を内向きに屈折（屈曲）させてある。なお、マスタ側ガイド２３の上端側を内向きに屈折させる代わりに、ワーク側ガイド１３を内向きに屈折させることもできる。

【0024】

この実施形態のように、ワーク側治具１にワーク側ガイド１３を設け、マスタ側治具２にマスタ側ガイド２３を設けることによって、両治具の位置合わせが容易になり、結果として、ワークＷの位置決めや固定にかかる時間を短縮することができる。

【0025】

この実施形態では、マスタ側嵌合体２２が四つ設けられている。マスタ側嵌合体２２は、ワーク側嵌合体１２と対向する位置（各辺の中央部）に設けられている。マスタ側嵌合体２２は、ワーク側嵌合体１２に嵌合する位置であれば、これ以外の位置に設けることもできる。また、マスタ側嵌合体２２の数はワーク側嵌合体１２に対応する数であれば、四つより多くすることも少なくすることもできる。

【0026】

この実施形態のマスタ側嵌合体２２は、マスタ側ベース２１にねじ止めされたマスタ側台座部２２ａと、マスタ側台座部２２ａに上向きに突設された円柱状の凸状部２２ｂを備えている。

【0027】

この実施形態の凸状部２２ｂは、上方側に先細りのテーパーガイド面２２ｃを備えている。凸状部２２ｂにテーパーガイド面２２ｃを設けることによって、ワーク側嵌合体１２とマスタ側嵌合体２２に若干のずれ（水平方向のずれ）が生じても、凸状部２２ｂをワーク側嵌合体１２の凹部１２ｄに確実に嵌合させることができる。

【0028】

マスタ側ベース２１の中央（四つのマスタ側嵌合体２２の内側）には、マスタ側嵌合体２２に嵌合したワーク側嵌合体１２に当接して、当該ワーク側嵌合体１２をマスタ側治具２の方向に押圧する押圧体２４が、嵌合する一組のマスタ側嵌合体２２とワーク側嵌合体１２につき一つずつ設けられている。

【0029】

この実施形態の押圧体２４は、平面視長方形状のブロックに半円状の切欠き部２４ａが形成された門型の部材である。マスタ側嵌合体２２に嵌合したワーク側嵌合体１２を抑える際には、押圧体２４の弧状の第一当接部２４ｂがワーク側嵌合体１２の胴体部１２ｂに、押圧体２４の底面の第二当接部２４ｃがワーク側嵌合体１２の係止鍔１２ｃに当接する。

【0030】

従来のワーク保持具では、回転押圧体の底面がテーパー面としてあったが、本実施形態では、押圧体２４の底面（第二当接部２４ｃ）を水平面とし、ワーク側嵌合体１２の係止鍔１２ｃと面接触するようにしてある。

【0031】

第二当接部２４ｃを水平面とすることで、押圧力がワーク側嵌合体１２の一部に集中しないようになり、操作ミスなどによってワークＷに衝撃が加わっても、押圧体２４が不用意に外れにくくなる。これにより、ワークＷの不用意な脱落を防止することができる。

【0032】

この実施形態では、各押圧体２４の側方であって各マスタ側嵌合体２２の側方に、間隔をあけて対向配置された一対のガイドブロック２５が立設されている。各ガイドブロック２５は直方体状であり、対をなす相手方のガイドブロック２５と対向する面には、水平方向に延びる凹陥状のガイド溝２５ａが設けられている。押圧体２４は一対のガイドブロック２５のガイド溝２５ａに嵌って、当該ガイド溝２５ａに沿って移動するようにしてある。

【0033】

各押圧体２４には、各押圧体２４を移動（前進及び後退）させるためのアクチュエータ（駆動源）２６が設けられている。複数（この実施形態では四つ）のアクチュエータ２６は、同期して動作するようにしてある。アクチュエータ２６には、エアシリンダ等を用いることができる。

【0034】

この実施形態では、アクチュエータ２６として、ワーク側嵌合体１２を押圧する位置まで移動した押圧体２４をその位置で固定するロック機構付きのエアシリンダを用いている。ロック機構付きのエアシリンダを用いる場合、操作ミスなどによってワークＷに衝撃が加わっても、その衝撃によってロッド２６ａが後退することがなく、ワーク側嵌合体１２とマスタ側嵌合体２２の嵌合状態を維持することができる。

【0035】

この実施形態では、各アクチュエータ２６のロック解除部（図示しない）が部品を取り外すことなく外から見える位置に設けてあり、外部からドライバー等の道具を差し込み、ロック解除部を操作することで、ロックを解除できるようにしてある。

【0036】

各アクチュエータ２６にはシリンダスイッチが実装され、ロック及びアンロックを検知できるようにしてある。各アクチュエータ２６にシリンダスイッチを設けることで、異常発生時にどのアクチュエータ２６に異常が発生したかを即座に特定することができ、生産管理（例えば、ＩｏＴ技術を用いた管理等）が容易になる。

【0037】

図２に示すように、この実施形態では四つのアクチュエータ２６が異なる向きに設けられている。具体的には、四つのアクチュエータ２６は、それぞれのアクチュエータ２６のロッド２６ａが、マスタ側ベース２１の異なる辺の中央部に向けて進退する向き、換言すれば、アクチュエータ２６によって移動する押圧体２４がマスタ側ベース２１の各外周辺に向けて（内側から外側に向けて）移動する向きで設けられている。

【0038】

各アクチュエータ２６を異なる向きで設けることで、ワークＷの一方向から衝撃が加わった場合に、その衝撃によって一部の押圧体２４が緩んでも、他の押圧体２４は影響を受けにくく、全体としての押圧力が緩みにくいというメリットがある。

【0039】

たとえば、操作ミスによってワークＷが床にぶつかって衝撃が加わった場合、衝撃による外力が働く方向に位置する押圧体２４はその力によって可能性がある一方で、外力が働きにくい方向に位置する他の押圧体２４は緩みにくく、ワーク側嵌合体１２とマスタ側嵌合体２２の嵌合の不用意な解除のリスクを低減することができる。

【0040】

なお、ここで説明したアクチュエータ２６の向きは一例であり、アクチュエータ２６の向きはアクチュエータの設置数等に応じて適宜変更することができる。

【0041】

（その他の実施形態）
前記実施形態では、四つのワーク側嵌合体１２がワーク側ベース１１の各辺の中央位置に、四つのマスタ側嵌合体２２がマスタ側ベース２１の各辺の中央位置に設けられた場合を一例としているが、ワーク側嵌合体１２及びマスタ側嵌合体２２は、図４に示すように、ワーク側ベース１１やマスタ側ベース２１の四隅の位置に設けることもできる。

【0042】

この場合、四つのアクチュエータ２６を、それぞれのロッド２６ａが、マスタ側ベース２１の異なる隅に向けて進退する（押圧体２４が内側から外側に向けて移動する）ように設置し、各アクチュエータ２６に接続された押圧体２４によって、マスタ側嵌合体２２に嵌合したワーク側嵌合体１２を押圧できるようにする。

【0043】

前記実施形態では、ワーク側嵌合体１２、マスタ側嵌合体２２及び押圧体２４が四つの場合を一例としているが、ワーク側嵌合体１２、マスタ側嵌合体２２及び押圧体２４は四つより多くても少なくてもよい。

【0044】

前記実施形態では、四つのアクチュエータ２６及び押圧体２４が同期して動作するようにしているが、各アクチュエータ２６及び押圧体２４は個別に動作するようにしてもよい。アクチュエータ２６及び押圧体２４の数が四つより多い場合や少ない場合も同様である。

【0045】

前記実施形態では、アクチュエータ２６としてロック機構付きのエアシリンダを用いる場合を一例としているが、アクチュエータ２６はロック機構のないエアシリンダを用いることもできる。そのほか、アクチュエータ２６には、油圧シリンダなど、エアシリンダ以外のものを用いることもできる。

【0046】

前記実施形態では説明を省略しているが、マスタ側ベース２１には、図４に示すような在荷センサ２７やガイド突起２８などを設置することもできる。在荷センサ２７は、ワーク側ベース１１とマスタ側ベース２１が近接位置にあることを検知するものであり、近接センサ等で構成することができる。ガイド突起２８はワーク側ベース１１とマスタ側ベース２１が位置ずれすることなく重なるように案内するためのガイドである。

【0047】

前記実施形態では、ワーク側治具１とマスタ側治具２の双方にガイド体１３、２３を設ける場合を一例としているが、ガイド体１３、２３は、ワーク側治具１とマスタ側治具２のいずれか一方にのみ設けることもできる。場合によっては、ガイド体１３、２３は省略することもできる。

【0048】

前記実施形態はあくまで一例であり、本発明のワーク保持具の構成は前記実施形態の構成に限定されるものではない。本発明のワーク保持具の構成は、本発明の所期の目的を達成できる限り、適宜変更を加えることができる。

【0049】

なお、前記実施形態では、加工機械がポジショナーＰの場合を一例としているが、加工機械は溶接機械や工作機械、組立機械等であってもよい。

【0050】

（作用）
本発明のワーク保持具は、図６（ａ）のように対向させたワーク側治具１とマスタ側治具２を接近させ、ワーク側治具１のワーク側嵌合体１２とマスタ側治具２のマスタ側嵌合体２２を嵌合させたのち（図５（ａ）及び図６（ｂ））、両者が嵌合した状態で押圧体２４が嵌合したワーク側嵌合体１２とマスタ側嵌合体２２に向けて移動すると、当該押圧体２４の第一当接部２４ｂ及び第二当接部２４ｃがワーク側嵌合体１２の胴体部１２ｂ及び係止鍔１２ｃに当接して、当該ワーク側治具１がマスタ側治具２の方向に押圧される（図５（ｂ）及び図６（ｃ））。

【0051】

反対に、押圧体２４によってワーク側治具１がマスタ側治具２の方向に押圧された状態で、押圧体２４が嵌合したワーク側嵌合体１２とマスタ側嵌合体２２から離れる方向に移動すると、押圧体２４の第一当接部２４ｂ及び第二当接部２４ｃがワーク側嵌合体１２の胴体部１２ｂ及び係止鍔１２ｃから離れて、ワーク側治具１のマスタ側治具２方向への押圧が解除される。

【0052】

（使用例）
本発明のワーク保持具の使用例について説明する。ここでは、一つ目のワークＷに対する加工が終了したのち、二つ目のワークＷの加工を行う場合を一例とする。
（１）ワーク側治具１のワーク取付け面に一つ目のワークＷを取り付ける。
（２）一つ目のワークＷを取り付けたワーク側治具１をマスタ側治具２に固定する。具体的には、ワーク側嵌合体１２とマスタ側嵌合体２２を嵌合させ、そのワーク側嵌合体１２を押圧体２４で押圧してマスタ側治具２と接続する。
（３）上記（２）の状態で、ワーク取付け面に取り付けた一つ目のワークＷの加工を行う。
（４）一つ目のワークＷの加工終了後、ワーク側治具１とマスタ側治具２を分離する。具体的には、押圧体２４によるワーク側嵌合体１２の押圧を解除し、両者の接続を解除する。
（５）一つ目のワークＷを取り付けたワーク側治具１とは別のワーク側治具１のワーク取付け面に二つ目のワークＷを取り付ける。二つ目のワークＷの取付けは、一つ目のワークＷへの加工中に別工程で行っておく。
（６）二つ目のワークＷを取り付けたワーク側治具１を、上記（２）と同様の手順でマスタ側治具２に固定する。
（７）上記（６）の状態で、ワーク取付け面に取り付けた二つ目のワークＷの加工を行う。
（８）二つ目のワークＷの加工終了後、上記（４）と同様の手順でワーク側治具１とマスタ側治具２を分離する。
（９）以降、上記（５）から（８）を必要回数繰り返すことで、ワークＷの加工を無駄なく連続的に行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明のワーク保持具は、各種ワークＷ、とりわけ、人手によって位置決めや交換等を行うことが困難な大型なワークＷや高重量のワークＷの保持具として特に好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0054】

１ ワーク側治具
２ マスタ側治具
１１ ベース体（ワーク側ベース）
１２ 嵌合体（ワーク側嵌合体）
１２ａ ワーク側台座部
１２ｂ 胴体部
１２ｃ 係止鍔
１２ｄ 凹部
１３ ガイド体（ワーク側ガイド）
２１ ベース体（マスタ側ベース）
２１ａ 引出し孔
２２ 嵌合体（マスタ側嵌合体）
２２ａ マスタ側台座部
２２ｂ 凸状部
２２ｃ テーパーガイド面
２３ ガイド体（マスタ側ガイド）
２４ 押圧体
２４ａ 切欠き部
２４ｂ 第一当接部
２４ｃ 第二当接部
２５ ガイドブロック
２５ａ ガイド溝
２６ アクチュエータ
２６ａ ロッド
２７ 在荷センサ
２８ ガイド突起
Ｐ ポジショナー
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】