特許 7581283 被加工物保持具および加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-01

(45)【発行日】2024-11-12

(54)【発明の名称】被加工物保持具および加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23B 31/02 20060101AFI20241105BHJP

   B23B 15/00 20060101ALI20241105BHJP

   B23B 31/10 20060101ALI20241105BHJP

   B23Q 7/10 20060101ALI20241105BHJP

   A61F 2/28 20060101ALI20241105BHJP

【ＦＩ】

B23B31/02 C

B23B15/00 A

B23B31/10 Z

B23Q7/10

A61F2/28

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022096912

(22)【出願日】2022-06-15

(65)【公開番号】P2023183344

(43)【公開日】2023-12-27

【審査請求日】2024-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】510109822

【氏名又は名称】株式会社日進ＦＵＬＦＩＬ

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100174388

【弁理士】

【氏名又は名称】龍竹 史朗

(72)【発明者】

【氏名】田中 浩次

(72)【発明者】

【氏名】望月 千織

(72)【発明者】

【氏名】船井 慎互

(72)【発明者】

【氏名】井上 健二

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１３８０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－０７４９２３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特表２００５－５３５４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５３－０４３５８３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－１２０２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２９３７４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ３１／０２、３１／１０

Ｂ２３Ｂ １５／００

Ｂ２３Ｂ ３１／１１３、３１／１６３

Ｂ２３Ｑ ７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を保持するチャックユニットと、前記チャックユニットを支持する支持台と、前記支持台における前記チャックユニット側とは反対側へ延在するアームと、前記アームの先端部から前記アームの延在方向と直交する方向へ延在するフックと、を有する保持具ヘッドと、
筒状であり筒軸方向の一端部が前記支持台の周部に当接した状態で前記保持具ヘッドを支持する本体部と、前記本体部の内側に配置され前記本体部の筒軸周りに回転されることにより、前記フックに当接し且つ前記チャックユニットから離れる方向へ付勢されて前記フックにより前記チャックユニット側とは反対側で係止された係止状態と、前記筒軸方向において前記フックと重ならず前記フックによる係止が解除された解除状態と、をとりうる被係止部と、前記被係止部を前記チャックユニットから離れる方向へ付勢する付勢部材と、を有する保持具本体と、を備え、
前記チャックユニットは、
前記被加工物を保持し互いに同一方向へ突出する突起を有する複数のチャック爪と、
平面視で前記被加工物を保持する保持位置から放射状に延在し前記複数のチャック爪それぞれを案内する複数のスリットが設けられ、前記複数のスリットそれぞれの内側に前記複数のチャック爪のうちのいずれか１つが配置されたベースと、
螺旋状に延在し前記複数のチャック爪それぞれの前記突起が延在方向へ移動自在に嵌入される溝が形成されたカムと、を有し、
前記カムは、
円板状であり厚さ方向における一面側に前記溝が形成されたカム本体と、
円筒状であり筒軸方向の一端部が前記カム本体の周部に連続するとともに、他端部の内側に前記他端部の全周に亘って前記筒軸方向に沿って延在する内歯が形成された円筒状部と、を有し、
前記ベースには、前記内歯に噛合する歯車と、前記歯車が固定されたシャフトと、を有し前記複数のチャック爪の位置を調整する位置調整用治具の前記シャフトの先端部が嵌入された状態で、前記歯車の歯が前記内歯に噛合した状態となる凹部が形成されている、
被加工物保持具。

【請求項2】

前記アームは、円筒状であり、
前記フックは、板状であり前記アームの筒軸方向における前記支持台側の一端部とは反対側の他端部から前記アームの筒軸方向と直交し且つ前記アームの筒軸に近づく方向へ延在し、
前記被係止部は、板状であり厚さ方向における前記チャックユニット側とは反対側に前記本体部の筒軸周りに回転する方向における前記フックに対向する一方の端面から他方の端面に向かって前記チャックユニットから離れるように傾斜した傾斜面が形成され、
前記付勢部材は、前記本体部の内側に配置されたバネであり、
前記フックが前記傾斜面に当接した状態で、前記被係止部を前記本体部の筒軸周りに回転させることにより、前記フックにおける前記傾斜面に当接する位置の前記傾斜面における前記被係止部の前記一方の端面側から他方の端面側へ移動し、前記バネが圧縮または伸張され、前記被係止部の前記チャックユニットから離れる方向への付勢力が増大する、
請求項１に記載の被加工物保持具。

【請求項3】

前記保持具本体の前記保持具ヘッドに対する回転を規制する回転規制部を更に備える、
請求項１または２に記載の被加工物保持具。

【請求項4】

前記位置調整用治具は、
前記シャフトを回転させる際に利用者により把持される把持部と、
前記シャフトと前記把持部とを連結し、前記把持部に加わるトルクが予め設定された基準トルク以上になると、前記把持部から前記シャフトへの回転の伝達を遮断するクラッチと、を更に有する、
請求項１または２に記載の被加工物保持具。

【請求項5】

被加工物を保持するチャックユニット、前記チャックユニットを支持する支持台、前記支持台における前記チャックユニット側とは反対側へ延在するアーム、および、前記アームの先端部から前記アームの延在方向と直交する方向へ延在するフックを有する保持具ヘッドと、筒状であり筒軸方向の一端部が前記支持台の周部に当接した状態で前記保持具ヘッドを支持する本体部、前記本体部の内側に配置され前記本体部の筒軸周りに回転されることにより、前記フックに当接し且つ前記チャックユニットから離れる方向へ付勢されて前記フックにより前記チャックユニット側とは反対側で係止された係止状態または前記筒軸方向において前記フックと重ならず前記フックによる係止が解除された解除状態をとりうる被係止部、および、前記被係止部を前記チャックユニットから離れる方向へ付勢する付勢部材を有する保持具本体と、を有する被加工物保持具の、前記保持具ヘッドを複数保持する保持具マガジンと、
前記被加工物保持具の前記保持具本体と、前記保持具本体を支持し前記保持具本体を前記本体部の筒軸周りに回転駆動する回転駆動部と、を有する保持ユニットと、
前記保持具マガジンが保持する複数の前記保持具ヘッドのうちのいずれか１つを保持して、前記保持具本体へ移載する移載ユニットと、を備え、
前記移載ユニットは、前記保持具ヘッドを、前記本体部の筒軸方向の一端部が前記支持台の周部に当接した状態で保持し、
前記回転駆動部は、前記保持具ヘッドが前記移載ユニットに保持された状態で、前記保持具本体を前記本体部の筒軸周りに回転させることにより、前記保持具ヘッドを前記保持具本体に固定する、
加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物保持具および加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

骨部材を支持する骨部材支持部を備えた骨部材用ＮＣ加工装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この骨部材用ＮＣ加工装置では、加工対象である骨部材が複数存在する場合、１つの骨部材の加工が終了する毎に、加工が終了した骨部材を骨部材支持部から取り外してから新たな骨部材を骨部材支持部に装着してから再び加工を開始する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７―１７３０３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、骨部材は一般的に脆いため、骨部材の骨部材支持部からの取り外しまたは骨部材支持部への装着は慎重に行う必要があり、これらの作業にはある程度の時間を要する。そして、複数の骨部材を加工する場合、この骨部材の脱着作業を行う間加工を停止せざるをえず、その分、スループットが低下してしまう。

【0005】

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、複数の被加工物を加工する際のスループットを向上させることができる被加工物保持具および加工装置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】

上記目的を達成するために、本発明に係る被加工物保持具は、
被加工物を保持するチャックユニットと、前記チャックユニットを支持する支持台と、前記支持台における前記チャックユニット側とは反対側へ延在するアームと、前記アームの先端部から前記アームの延在方向と直交する方向へ延在するフックと、を有する保持具ヘッドと、
筒状であり筒軸方向の一端部が前記支持台の周部に当接した状態で前記保持具ヘッドを支持する本体部と、前記本体部の内側に配置され前記本体部の筒軸周りに回転されることにより、前記フックに当接し且つ前記チャックユニットから離れる方向へ付勢されて前記フックにより前記チャックユニット側とは反対側で係止された係止状態と、前記筒軸方向において前記フックと重ならず前記フックによる係止が解除された解除状態と、をとりうる被係止部と、前記被係止部を前記チャックユニットから離れる方向へ付勢する付勢部材と、を有する保持具本体と、を備え、
前記チャックユニットは、
前記被加工物を保持し互いに同一方向へ突出する突起を有する複数のチャック爪と、
平面視で前記被加工物を保持する保持位置から放射状に延在し前記複数のチャック爪それぞれを案内する複数のスリットが設けられ、前記複数のスリットそれぞれの内側に前記複数のチャック爪のうちのいずれか１つが配置されたベースと、
螺旋状に延在し前記複数のチャック爪それぞれの前記突起が延在方向へ移動自在に嵌入される溝が形成されたカムと、を有し、
前記カムは、
円板状であり厚さ方向における一面側に前記溝が形成されたカム本体と、
円筒状であり筒軸方向の一端部が前記カム本体の周部に連続するとともに、他端部の内側に前記他端部の全周に亘って前記筒軸方向に沿って延在する内歯が形成された円筒状部と、を有し、
前記ベースには、前記内歯に噛合する歯車と、前記歯車が固定されたシャフトと、を有し前記複数のチャック爪の位置を調整する位置調整用治具の前記シャフトの先端部が嵌入された状態で、前記歯車の歯が前記内歯に噛合した状態となる凹部が形成されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、被加工物を保持するチャックユニットと、チャックユニットを支持する支持台と、フックと、を有する保持具ヘッドと、本体部の筒軸周りに回転されることにより、フックにより係止された係止状態と、フックによる係止が解除された解除状態と、をとりうる被係止部を有する保持具本体と、を備える。これにより、複数の被加工物を加工する際、予め保持具ヘッドを複数準備し、加工装置に設けられた保持具本体に複数の保持具ヘッドを順次保持させながら複数の被加工物を順次加工しつつ、これと並行して、保持具ヘッドへ被加工物を保持させる作業または保持具ヘッドから被加工物を回収する作業を行うことができる。従って、複数の被加工物を加工する際のスループットを向上させることができる

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の形態に係る加工装置の概略図である。

【図2】実施の形態に係るワーク保持具の断面図である。

【図3】（Ａ）は実施の形態に係るワーク保持具の一部の断面図であり、（Ｂ）は実施の形態に係る被加工物保持具の他の一部の断面図である。

【図4】実施の形態に係るチャックユニットを示し、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は一部破断した斜視図である。

【図5】実施の形態に係る移載ユニットの動作を示し、（Ａ）は保持具マガジンから保持具ヘッドを受け取る様子を示す側面図であり、（Ｂ）は保持具ヘッドを装置本体へ搬送する様子を示す側面図である。

【図6】（Ａ）は実施の形態に係る保持具ヘッドを保持具本体の内側へ挿入する様子を示す断面図であり、（Ｂ）は実施の形態に係る保持具ヘッドを保持具本体の内側に配置した状態を示す断面図である。

【図7】（Ａ）は実施の形態に係るワーク保持具の一部の断面図であり、（Ｂ）は実施の形態に係る保持具ヘッドを保持具本体の内側に配置した状態を示す断面図である。

【図8】実施の形態に係るワーク保持具に位置調整用治具が装着された状態を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態に係る被加工物保持具および加工装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係る被加工物保持具は、被加工物を保持する保持具ヘッドと、保持具本体と、を備える。保持具ヘッドは、チャックユニットと、チャックユニットを支持する支持台と、支持台におけるチャックユニット側とは反対側へ延在するアームと、アームの先端部からアームの延在方向と直交する方向へ延在するフックと、を有する。保持具本体は、筒状であり筒軸方向の一端部が支持台の周部に当接した状態でチャック支持部を保持する本体部と、本体部の内側に配置され本体部の筒軸周りに回転されることにより、フックに当接し且つチャックユニットから離れる方向へ付勢されることにより、フックによりチャックユニット側とは反対側で係止された係止状態と、筒軸方向においてフックと重ならずフックによる係止が解除された解除状態と、をとりうる被係止部と、被係止部をチャックユニットから離れる方向へ付勢する付勢部材と、を有する。本実施の形態に係る被加工物保持具は、寸法が比較的小さく複数種類の形状を有する複数の被加工物を、保持具ヘッドに頻繁に脱着させながら加工する場合に被加工物の脱着作業の効率化を図ることができるものである。また、医療分野において生体組織を加工する加工装置に装着して使用する場合、１つの加工が終了する毎に保持具ヘッドの洗浄または滅菌処理を行うことができるため、加工装置の加工環境を清浄に維持できる。

【0010】

図１に示すように、本実施の形態に係る加工装置１００は、装置本体１０１と、保持具マガジン１０２と、移載ユニット１０３と、を備える。装置本体１０１は、ワークＷおよびワーク保持具１を纏めて保持する保持ユニット１０１１と、保持ユニット１０１１を覆うカバー１７と、保持ユニット１０１１の内側に配置されワーク保持具１を回転駆動する回転駆動部１０１２と、ワーク保持具１に保持されたワークＷを切削加工する工具（図示せず）が装着されたヘッド（図示せず）と、を備える。ここで、ワーク保持具１は、保持具ヘッド１１と、保持具ヘッド１１を保持する保持具本体１２と、保持具本体１２の保持具ヘッド１１に対する回転を規制する回転規制部１６と、を備える。保持具本体１２は、装置本体１０１の回転駆動部１０１２に連結されており、回転駆動部１０１２は、保持具本体１２を回転軸Ｊ０周りに回転させる。カバー１７は、ゴム、エラストマ等の軟性材料から形成されており、保持ユニット１０１１における保持具本体１２に対応する位置に平面視円形の開口部１７ｂが形成されている。また、カバー１７の開口部１７ｂの外周部には、図２に示すように、開口部１７ｂを囲繞し且つ＋Ｚ方向側へ突出した環状のリブ１７ａが形成されている。

【0011】

図１に戻って、保持具マガジン１０２は、複数の保持具ヘッド１１それぞれを保持する搬送キャリア（図示せず）と、複数の搬送キャリアを１つの周回軌道ＯＢに沿って移動させるキャリア駆動部（図示せず）と、を備える。移載ユニット１０３は、１つの保持具ヘッド１１を把持する一対の把持部１０３２が先端部に設けられた搬送アーム１０３１を備える。また、搬送アーム１０３１における一対の把持部１０３２の間には、保持具本体１２に設けられた後述する係止ピン１６１を押圧する押圧機構１０３３が設けられている。移載ユニット１０３は、更に、搬送アーム１０３１を矢印ＡＲ１に示すようにＹ軸方向へ駆動する水平駆動部（図示せず）と、搬送アーム１０３１をＺ軸方向へ駆動する昇降駆動部（図示せず）と、把持部１０３２を開閉させる開閉駆動部（図示せず）と、を備える。ここで、水平駆動部は、搬送アーム１０３１を移動させることにより、搬送アーム１０３１の先端部が保持具マガジン１０２の周回軌道ＯＢとＺ軸方向で重なる第１位置Ｐｏｓ１と、搬送アーム１０３１の先端部が保持ユニット１０１１に固定された保持具本体１２とＺ軸方向で重なる第２位置Ｐｏｓ２と、のいずれかに配置する。

【0012】

本実施の形態に係るワーク保持具１は、図２に示すように、保持具ヘッド１１と、保持具本体１２と、を備える被加工物保持具である。保持具ヘッド１１は、ワークＷを保持するチャックユニット１３と、円板状であり＋Ｚ方向側でチャックユニット１３を支持する支持台１１１と、円筒状のアーム１１２と、フック１１３と、を有する。ここで、保持具ヘッドは、例えばオートクレーブのような滅菌洗浄を行っても腐食しない材料で形成されており、繰返し使用が可能なものである。支持台１１１の－Ｚ方向側における周部には、支持台１１１の周部に沿って延在する環状の溝１１１ｃが形成されている。ここで、保持具本体１２の＋Ｚ方向側に保持具ヘッド１１が当接した状態で、溝１１１ｃの内側には、カバー１７のリブ１７ａが嵌入された状態となる。これにより、保持具ヘッド１１と保持具本体１２との境界部分のワーク保持具１の内側からワーク保持部１の外側に至るまでの長さを長くすることができるので、その分、ワーク保持具１の内側に存在する異物がワーク保持具１の外側へ流出することを抑制できるという利点がある。また、支持台１１１の－Ｚ方向側における、保持具ヘッド１１が保持具本体１２に固定された状態で回転規制部１６に対向する位置には、後述の回転規制部１６の係止ピン１６１の先端部を係合する係合凹部１１１ａが穿設されている。また、支持台１１１には、係合凹部１１１ａの底部から支持台１１１の＋Ｚ方向側まで連通する連通孔１１１ｂが穿設されている。アーム１１２は、支持台１１１における－Ｚ方向側へ延在している。フック１１３は、平面視扇形の板状であり、図３（Ａ）に示すように、アーム１１２の－Ｚ方向側の先端部の３箇所からアーム１１２の延在方向、即ち、Ｚ軸方向と直交する方向へ延在している。３つのフック１１３は、アーム１１２の先端部の周方向に沿って等間隔に並んでいる。

【0013】

図２に戻って、保持具本体１２は、有底円筒状の本体部１２１と、本体部１２１の内側に配置され保持具ヘッド１１のフック１１３に係止される被係止部１２３と、本体部１２１の内側に配置されたシャフト１２４、皿バネ１２６およびバネ保持部１２５と、を有する。本体部１２１は、筒軸Ｊ１方向における略中央部の内壁から筒軸Ｊ１と直交し且つ筒軸Ｊ１に近づく方向へ延出する内鍔部１２２を有する。本体部１２１の外径寸法は、カバー１７の開口部１７ｂの内径寸法よりも大きく、本体部１２１の内径寸法は、カバー１７の開口部１７ｂの内径寸法よりも小さく設定されている。そして、本体部１２１の＋Ｚ方向側の端面上に、カバー１７のリブ１７ａが配置されている。また、本体部１２１の＋Ｚ方向側の端部には、後述するコイルバネ１６２が内側に配置されるバネ収納部１２１ａと、バネ収納部１２１ａから本体部１２１の＋Ｚ方向側の端面に連通する連通孔１２１ｂと、が形成されている。

【0014】

被係止部１２３は、図３（Ａ）に示すように、平面視円形の主片１２３１と、平面視扇形であり主片１２３１の周縁の３箇所それぞれから放射状に延在する３つの被係止片１２３２と、を有する。被係止片１２３２の先端側におけるチャックユニット１３側とは反対側、即ち、－Ｚ方向側には、傾斜面１２３２ａが形成されている。この傾斜面１２３２ａは、図３（Ｂ）に示すように、本体部１２１の筒軸Ｊ１周りに回転する方向におけるフック１１３に対向する一方の端面１２３２ｂから他方の端面１２３２ｃに向かうほど－Ｚ方向側に位置するように傾斜している。そして、被係止片１２３２が矢印ＡＲ３１に示す方向へ回転されると、これに伴い、被係止片１２３２の傾斜面１２３２ａにおけるフック１１３との当接部分Ｐ１が、端面１２３２ｃ側へ移動し、フック１１３が矢印ＡＲ３２に示す方向へ押し下げられる。ここで、フック１１３が傾斜面１２３２ａに当接した状態で、被係止部１２３を本体部１２１の筒軸Ｊ１周りに回転させて、フック１１３における傾斜面１２３２ａに当接する当接部分Ｐ１が傾斜面１２３２ａにおける被係止部１２３の被係止片１２３２の一方の端面１２３２ｂ側から他方の端面１２３２ｃ側へ移動し、これに伴い、皿バネ１２６が圧縮される。これにより、被係止部１２３の－Ｚ方向への付勢力が増大する。

【0015】

図２に戻って、シャフト１２４は、長尺の円柱状であり長手方向における＋Ｚ方向側の一端部が被係止部１２３に接続されている。皿バネ１２６は、円筒状であり筒軸方向に沿った一方向に向かって縮径する形状を有し、シャフト１２４に複数（図２では６つ）挿通され、被係止部１２３をチャックユニット１３から離れる方向、即ち、－Ｚ方向へ付勢する付勢部材である。バネ保持部１２５は、円板状であり、シャフト１２４の長手方向における－Ｚ方向側の他端部に接続されている。被係止部１２３、シャフト１２４およびバネ保持部１２５は、金属、樹脂等により連続一体に形成されている。複数の皿バネ１２６は、それぞれ、筒軸方向における内径が小さい方の端部同士、内径が大きい方の端部同士が互いに当接するように配置されている。そして、複数の皿バネ１２６のうち最も－Ｚ方向側に配置された皿バネ１２６は、筒軸方向における内径が大きい方の端部がバネ保持部１２５に当接している。また、複数の皿バネ１２６のうち最も＋Ｚ方向側に配置された皿バネ１２６は、筒軸方向における内径が大きい方の端部が内鍔部１２２の－Ｚ方向側に当接している。これにより、皿バネ１２６は、被係止部１２３、シャフト１２４およびバネ保持部１２５を－Ｚ方向側へ付勢している。

【0016】

また、保持具本体１２は、回転駆動部１０１２により矢印ＡＲ２に示すように筒軸Ｊ１周りに回転駆動される。そして、被係止部１２３は、本体部１２１に対して本体部１２１の筒軸Ｊ１周りに予め設定された第１回転方向（図３（Ａ）における右回り方向）へ６０度程度回転されることにより、フック１１３に当接した状態で複数の皿バネ１２６により－Ｚ方向へ付勢された状態となり、－Ｚ方向側でフック１１３により係止された係止状態となる。また、被係止部１２３は、係止状態から、本体部１２１に対して前述の第１回転方向とは反対方向の第２回転方向（図３（Ａ）における左回り方向）へ回転されることにより、筒軸Ｊ１方向においてフック１１３と重ならずフック１１３による係止が解除された解除状態となる。

【0017】

回転規制部１６は、保持具本体１２の本体部１２１のバネ収納部１２１ａの内側に伸縮方向がＺ軸方向に沿う姿勢で収納されたコイルバネ１６２と、本体部１２１の連通孔１２１ｂに挿通され－Ｚ方向側の端部がコイルバネ１６２に当接しコイルバネ１６２により＋Ｚ方向へ付勢されている係止ピン１６１と、を有する。回転規制部１６は、被係止部１２３が解除状態の場合において、被係止部１２３を保持具ヘッド１１に対して本体部１２１の筒軸Ｊ１周りに予め設定された回転角度だけ回転させることにより、被係止部１２３が係止状態となったときに、係止ピン１６１の＋Ｚ方向側の端部が保持具ヘッド１１の支持台１１１の係合凹部１１１ａに嵌入されることにより、被係止部１２３の筒軸Ｊ１回りの回転を規制する。ここで、予め設定された回転角度は、例えば６０度に設定される。

【0018】

チャックユニット１３は、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ワークＷを保持する複数（図４（Ａ）および（Ｂ）では３つ）のチャック爪１３２と、ベース１３１と、カム１３３と、を有する。３つのチャック爪１３２は、それぞれ、図４（Ｂ）に示すように、長尺であり、長手方向に沿った底壁に、互いに同一方向、即ち、－Ｚ方向へ突出する複数（図４（Ｂ）では４つ）の突起１３２ａを有する。また、チャック爪１３２の底壁と直交し且つ短手方向で対向する一対の側壁それぞれには、長手方向に沿って延在しチャック爪１３２の移動を案内する案内溝１３２ｂが形成されている。ベース１３１は、平面視円形であり、平面視でワークＷを保持する保持位置Ｐ２から放射状に延在し３つのチャック爪１３２それぞれを案内する複数のスリット１３１ｃが設けられている。３つのスリット１３１ｃそれぞれの内側には、３つのチャック爪１３２のうちのいずれか１つが配置されている。また、各スリット１３１ｃの内壁には、スリット１３１ｃの延在方向に沿って延在し、チャック爪１３２それぞれの案内溝１３２ｂに嵌入される突条１３１ｂが形成されている。更に、ベース１３１には、チャック爪１３２の位置を調整してワークＷをチャックユニット１３から着脱する際に、後述する位置調整用治具２のシャフト２３の先端部が嵌入される凹部１３１ａが穿設されている。

【0019】

カム１３３は、円板状であり厚さ方向における一面側に溝１３３１ａが形成されたカム本体１３３１と、円筒状であり筒軸方向の一端部、即ち、－Ｚ方向側の端部がカム本体１３３１の周部に連続する円筒状部１３３２と、を有する。溝１３３１ａは、螺旋状に延在し、３つのチャック爪１３２それぞれの突起１３２ａがその延在方向へ移動自在に嵌入されている。円筒状部１３３２の筒軸方向の他端部、即ち、＋Ｚ方向側の端部の内側には、その全周に亘って円筒状部１３３２の筒軸方向に沿って延在する内歯１３３２ａが形成されている。

【0020】

本実施の形態に係る加工装置１００を利用する利用者は、まず、保持具ヘッド１１にワークＷを保持させた後、ワークＷを保持した保持具ヘッド１１を保持具マガジン１０２の搬送キャリアに載置する。次に、加工装置１００は、保持具マガジン１０２の搬送キャリアに載置された保持具ヘッド１１を、保持具マガジン１０２から装置本体１０１へ移載してから、装置本体１０１でワークＷの加工を実行する。続いて、加工装置１００は、加工後のワークＷを保持する保持具ヘッド１１を再び保持具マガジン１０２の搬送キャリアへ移載する。その後、利用者は、保持具マガジン１０２の搬送キャリアに載置された保持具ヘッド１１を取り出して保持具ヘッド１１に保持された加工後のワークＷを回収する。ここで、保持具マガジン１０２には、複数の保持具ヘッド１１が蓄積されており、加工装置１００は、複数の保持具ヘッド１１を順次装置本体１０１へ移載することにより複数の保持具ヘッド１１に保持されたワークＷを１つずつ加工していく。そして、利用者は、加工装置１００が複数の保持具ヘッド１１それぞれに保持されたワークＷが連続して加工されている間に、保持具ヘッド１１にワークＷを保持させる作業および加工後のワークＷを保持する保持具ヘッド１１からワークＷを回収する作業を並行して行うことができる。

【0021】

ここで、本実施の形態に係る加工装置１００が、保持具ヘッド１１に保持されたワークＷを加工するために、保持具ヘッド１１を保持具マガジン１０２から装置本体１０１へ移載する場合の動作について説明する。移載ユニット１０３は、まず、搬送アーム１０３１を第１位置Ｐｏｓ１へ移動させてから－Ｚ方向へ移動させた後、１つの保持具ヘッド１１を把持部１０３２に把持させる。次に、移載ユニット１０３は、図５（Ａ）の矢印ＡＲ４１に示すように、搬送アーム１０３１を＋Ｚ方向へ移動させてから、図５（Ｂ）の矢印ＡＲ４２に示すように、搬送アーム１０３１を第２位置Ｐｏｓ２へ移動させる。続いて、移載ユニット１０３は、図６（Ａ）の矢印ＡＲ４３に示すように、搬送アーム１０３１を－Ｚ方向へ移動させて、図６（Ｂ）に示すように、保持具ヘッド１１を保持ユニット１０１１に装着された保持具本体１２に当接させる。このとき、カバー１７のリブ１７ａが、保持具ヘッド１１の溝１１１ｃ内に嵌入される。また、被係止部１２３の被係止片１２３２は、図７（Ａ）に示すように、アーム１１２の周方向において隣接する２つのフック１１３の間に配置された状態となる。その後、保持具ヘッド１１が把持部１０３２に把持された状態を維持しながら、保持ユニット１０１１の回転駆動部１０１２が、保持具本体１２を本体部１２１の筒軸Ｊ１周りに回転させることにより、矢印ＡＲ４４に示すように被係止部１２３を筒軸Ｊ１回りに回転させる。このとき、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、被係止部１２３の被係止片１２３２の一部が、フック１１３の＋Ｚ方向側からフック１１３に当接した状態となり、保持具ヘッド１１が保持具本体１２に固定される。同時に、回転規制部１６の係止ピン１６１が、保持具ヘッド１１の係合凹部１１１ａに嵌入され、保持具本体１２の保持具ヘッド１１に対する回転が規制された状態となる。その後、移載ユニット１０３は、把持部１０３２の把持を解除してから搬送アーム１０３１を＋Ｚ方向へ移動させる。

【0022】

次に、本実施の形態に係る加工装置１００が、加工が終了したワークＷを保持する保持具ヘッド１１を装置本体１０１から保持具マガジン１０２へ戻す場合の動作について説明する。移載ユニット１０３は、まず、搬送アーム１０３１を第２位置Ｐｏｓ２へ移動させてから－Ｚ方向へ移動させた後、保持具本体１２に固定された保持具ヘッド１１を把持部１０３２に把持させる。次に、保持具ヘッド１１が把持部１０３２に把持された状態を維持しながら、押圧機構１０３３が、図７（Ｂ）の矢印ＡＲ４５に示すようにニードル１０３３ａを保持具ヘッド１１の連通孔１１１ｂに挿通させて係止ピン１６１を－Ｚ方向へ押圧することにより、係止ピン１６１を係合凹部１１１ａから離脱させて保持具本体１２が保持具ヘッド１１に対して回転可能な状態とする。続いて、保持ユニット１０１１の回転駆動部１０１２が、保持具本体１２を本体部１２１の筒軸Ｊ１周りに回転させることにより再び図７（Ａ）に示すように、被係止部１２３の被係止片１２３２がアーム１１２の周方向において隣接する２つのフック１１３の間に配置された状態にする。これにより、保持具ヘッド１１が保持具本体１２から離脱可能な状態になる。その後、移載ユニット１０３は、搬送アーム１０３１を＋Ｚ方向へ移動させてから第１位置Ｐｏｓ１へ移動させた後、搬送アーム１０３１を－Ｚ方向へ移動させて保持具ヘッド１１を保持具マガジン１０２の搬送キャリアに載置する。そして、移載ユニット１０３は、把持部１０３２の把持を解除してから搬送アーム１０３１を＋Ｚ方向へ移動させる。

【0023】

次に、本実施の形態に係る加工装置１００の利用者が、保持具ヘッド１１にワークＷを保持させる、或いは、保持具ヘッド１１に保持されたワークＷを回収する際のチャックユニット１３のチャック爪１３２の位置調整方法について説明する。チャック爪１３２の位置調整には、図８に示すような位置調整用治具２を使用する。位置調整用治具２は、カム１３３の内歯１３３２ａに噛合する複数の歯２１ａを有する歯車２１と、歯車２１が固定された長尺のシャフト２３と、長尺でありその長手方向がシャフト２３の長手方向と直交する姿勢でシャフト２３に固定され利用者により把持される把持棒２２と、を有する。ここで、歯車２１は、シャフト２３の先端部がベース１３１の凹部１３１ａに嵌入された状態で、その歯がカム１３３の内歯１３３２ａに噛合するように設定されている。そして、利用者は、シャフト２３の先端部をベース１３１に穿設された凹部１３１ａに嵌入させて歯車２１をカム１３３の内歯１３３２ａに噛合させた状態で、シャフト２３を回転させることにより、カム１３３を回転させて、チャック爪１３２をベース１３１のスリット１３１ｃに沿って移動させることができる。ここで、保持具ヘッド１１にワークＷを保持させる場合、ワークＷを保持位置Ｐ２に配置した状態で、チャック爪１３２を保持位置Ｐ２に近づく方向へ移動させてチャック爪１３２の先端部をワークＷに当接させる。一方、保持具ヘッド１１からワークＷを回収する場合、チャック爪１３２をベース１３１の周部に向かって移動させて、チャック爪１３２をワークＷから離脱させる。

【0024】

以上説明したように、本実施の形態に係るワーク保持具１によれば、ワークＷを保持するチャックユニット１３と、チャックユニット１３を支持する支持台１１１と、フック１１３と、を有する保持具ヘッド１１と、本体部１２１の筒軸Ｊ１周りに回転されることにより、フック１１３により係止された係止状態と、フック１１３による係止が解除された解除状態と、をとりうる被係止部１２３を有する保持具本体１２と、を備える。これにより、複数のワークＷを加工する際、予め保持具ヘッド１１を複数準備し、加工装置１００に設けられた保持具本体１２に複数の保持具ヘッド１１を順次保持させながら複数のワークＷを順次加工しつつ、これと並行して、保持具ヘッド１１へワークＷを保持させる作業または保持具ヘッド１１からワークＷを回収する作業を行うことができる。従って、複数のワークＷを加工する際のスループットを向上させることができる。

【0025】

また、本実施の形態に係る被係止部１２３の被係止片１２３２には、－Ｚ方向側に本体部１２１の筒軸Ｊ１周りに回転する方向における保持具ヘッド１１のフック１１３に対向する一方の端面１２３２ｂから他方の端面１２３２ｃに向かうほど－Ｚ方向側に位置するように傾斜した傾斜面１２３２ａが形成されている。そして、保持具ヘッド１１のフック１１３が被係止片１２３２の傾斜面１２３２ａに当接した状態で、被係止部１２３を本体部１２１の筒軸Ｊ１周りに回転させることにより、フック１１３における傾斜面１２３２ａに当接する当接部分Ｐ１が被係止片１２３２の一方の端面１２３２ｂ側から他方の端面１２３２ｃ側へ移動する。そして、これに伴い皿バネ１２６が圧縮され、被係止部１２３の－Ｚ方向への付勢力が増大する。これにより、保持具本体１２を比較的小さいトルクで回転させても、複数の皿バネ１２６を比較的強い力で圧縮させることができる。従って、皿バネ１２６として圧縮されたときの復元力が比較的大きいものを採用することができるので、保持具ヘッド１１を保持具本体１２に比較的強い力で密着させることができる。

【0026】

更に、本実施の形態に係るワーク保持具１は、保持具本体１２の保持具ヘッド１１に対する回転を規制する回転規制部１６を備える。これにより、保持具本体１２が保持具ヘッド１１に対して必要以上の回転角度まで回転されることを防止できるので、保持具本体１２が保持具ヘッド１１に対して過剰に回転されることによるフック１１３、被係止片１２３２の破損を抑制できる。

【0027】

ところで、スクロールチャックは、通常、ベースを固定して、カムを回転させることにより、チャック爪の開閉動作をさせる。この場合、カムを比較的大きなトルクで回転させる必要がある。このため、スクロールチャックは、カムの外壁に把持棒の先端部を固定して把持棒の基端部に力を作用させることでカムを回転させる構造を有するものが多い。しかしながら、この構造の場合、把持棒の固定部分に力が集中してしまい、カムに歪みが生じてします虞がある。これに対して、本実施の形態に係るカム１３３は、円筒状であり内側に筒軸方向に沿って延在する内歯１３３２ａが形成された円筒状部１３３２を有し、ベース１３１に穿設された凹部１３１ａに位置調整用治具２のシャフト２３の先端部を嵌入すると、位置調整用治具２の歯車２１の歯２１ａが内歯１３３２ａに噛合した状態となる。そして、位置調整用治具２の歯車２１の歯数が円筒状部１３３２の内歯１３３２ａの歯数よりも少ないため、カム１３３を回転させてチャック爪１３２の位置を調整するためにシャフト２３を回転させる際に必要なトルクを比較的小さくすることができる。また、位置調整用治具２は、ベース１３１に穿設された凹部１３１ａに嵌入されたシャフト２３の先端部を支点として歯車２１を回転させることにより歯車２１が噛合する内歯車１３３２ａを有するカム１３３を回転させるので、回転軸Ｊ０方向に作用する力が発生せず回転軸Ｊ０方向への負荷を０にできる。このため、ワークＷをチャック爪１３２に保持させる際にベース１３１に対して回転軸Ｊ０方向へ加わる力を０にすることができるので、チャックユニット１３に過剰な負荷が加わることによるチャックユニット１３へのダメージを抑制できる。

【0028】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば位置調整用治具が、シャフト２３を回転させる際に利用者により把持される把持部と、シャフト２３と把持部とを連結し、把持部に加わるトルクを予め設定された基準トルク以上になると、把持部からシャフト２３への回転の伝達を遮断するクラッチと、を有するものであってもよい。

【0029】

本構成によれば、シャフト２３に過度のトルクが加わることを抑制できるので、チャック爪１３２でワークＷを過度の力で押圧することによるワークＷの破損が抑制できる。

【0030】

実施の形態では、複数の皿バネ１２６により被係止部１２３を－Ｚ方向へ付勢する例について説明したが、被係止部１２３を－Ｚ方向へ付勢する付勢部材はこれに限定されるものではない。例えば保持具本体が、シャフト１２４の－Ｚ方向側の端部と本体部１２１の底壁との間に連結されたコイルバネを備えるものであってもよい。

【0031】

実施の形態では、保持具マガジン１０２が、複数の保持具ヘッド１１を搬送キャリアに載置された状態で図１に示す周回軌道ＯＢを描くように配置する例について説明した。但し、保持具マガジン１０２における複数の保持具ヘッド１１の配置は特に限定されるものではなく、例えば複数の保持具ヘッド１１が、円軌道、楕円軌道を描くように配置されてもよいし、或いは、格子状に配置されてもよい。

【0032】

以上、本発明の実施の形態および変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態および変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。

【産業上の利用可能性】

【0033】

本発明は、骨の切削加工を行う切削加工装置として好適である。

【符号の説明】

【0034】

１：ワーク保持具、２：位置調整用治具、１１：保持具ヘッド、１２：保持具本体、１３：チャックユニット、１６：回転規制部、１７：カバー、１７ａ：リブ、１７ｂ：開口部、２１：歯車、２２：把持棒、２３，１２４：シャフト、１００：加工装置、１０１：装置本体、１０２：保持具マガジン、１０３：移載ユニット、１１１：支持台、１１１ａ：係合凹部、１１１ｂ：連通孔、１１１ｃ，１３３１ａ：溝、１１２：アーム、１１３：フック、１２１：本体部、１２１ａ：バネ収納部、１２１ｂ：連通孔、１２２：内鍔部、１２３：被係止部、１２５：バネ保持部、１２６：皿バネ、１３１：ベース、１３１ａ：凹部、１３１ｂ：突条、１３１ｃ：スリット、１３２：チャック爪、１３２ａ：突起、１３２ｂ：案内溝、１３３：カム、１６１：係止ピン、１６２：コイルバネ、１０１１：保持ユニット、１０１２：回転駆動部、１０３１：搬送アーム、１０３２：把持部、１０３３：押圧機構、１０３３ａ：ニードル、１２３１：主片、１２３２：被係止片、１２３２ａ：傾斜面、１２３２ｂ，１２３２ｃ：端面、１３３１：カム本体、１３３２：円筒状部、１３３２ａ：内歯、Ｊ０：回転軸、Ｊ１：筒軸、ＯＢ：周回軌道、Ｐｏｓ１：第１位置、Ｐｏｓ２：第２位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】