クランプ装置
【課題】クランプ支持ツールのクランプ位置が種々に異なる各種ワークに対応できるようにして汎用性を高めることができるクランプ装置の提供。
【解決手段】長手方向へ移動自在に設けた各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃにクランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを設ける。各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃはワーク１０の各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと対応するよう位置決めする。このとき、ワーク１０の３つの基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを通る１２０°間隔の直線ａ，ｂ，ｃの交点であるクランプ中心点Ｏ２を計算により求め、このクランプ中心点Ｏ２と、クランプ支持ツール１のツール中心点Ｏ１を一致させ、さらにスライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃを移動させて、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの各ツール中心点Ｏ１からの位置を、線分ａ，ｂ，ｃの長さと一致させることにより、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと一致させる。
【解決手段】長手方向へ移動自在に設けた各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃにクランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを設ける。各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃはワーク１０の各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと対応するよう位置決めする。このとき、ワーク１０の３つの基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを通る１２０°間隔の直線ａ，ｂ，ｃの交点であるクランプ中心点Ｏ２を計算により求め、このクランプ中心点Ｏ２と、クランプ支持ツール１のツール中心点Ｏ１を一致させ、さらにスライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃを移動させて、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの各ツール中心点Ｏ１からの位置を、線分ａ，ｂ，ｃの長さと一致させることにより、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと一致させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種重量物等を搬送する際におけるクランプ方法及びその装置に係り、特に異なるワーク間に対してクランプ位置を自由に変更できるようにして汎用性を高めたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
クランプ位置を調節可能にしたクランプ装置は公知であり、例えば、直線状の支持部材両端に設けたクランプの間隔を自在に調節可能にしたもの（特許文献１参照）や、径の異なる複数の円板状ワークに対処するため、円板状治具を複数に分割して径方向のクランプ位置を可変にしたものがある（同２）。
【特許文献１】特開２０００−１７６７５７号公報
【特許文献２】特開２０００−０１５５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記各従来技術では、クランプ点が２点に限定されたワークや、円形状のワークに対するクランプに限定される。しかし、複雑形状等の不定形であり、かつクランプ点が３以上の複数であるワークに対しては、このようなクランプは適用できず、各ワーク毎にクランプ位置を固定した専用のクランプ装置を設ける必要があり、汎用性に乏しく、かつ多品種少量生産の量産形態においては、設備投資が増大した。
そこで、このような不定形をなしてクランプ点が３以上のワークに対しても、自由にクランプ位置を変更できるようにして汎用性を高めることが求められていた。本願発明は、このような要請の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため本願のクランプ方法に係る請求項１の発明は、クランプ支持ツールに支持された複数のクランプを位置調整してクランプ点が異なる複数のワークに対してクランプ可能に適応できるようにしたクランプ方法において、
前記クランプ支持ツールは、その中心であるツール中心点から放射状に延びるスライダアームをクランプ点の数だけ設け、これらのスライダアーム上にスライダを長手方向へ調節移動自在に設け、各スライダにクランプを設けるとともに、
前記ワークの各クランプ点を通り、隣り合うスライダアームの開き角に一致する開き角をなす複数の直線の交点であるクランプ中心点を、前記各クランプ点の位置情報及び前記開き角に基づいてクランプ中心点決定手段により計算によって求め、
前記各クランプの前記ツール中心点間距離が、前記クランプ中心点から対応するクランプ点までの距離と一致するように、前記各スライダを位置調節手段により前記スライダアーム上で長手方向へ調節移動させてクランプ位置を調整することを特徴とする。
【０００５】
請求項２の発明は上記請求項１において、前記各クランプ点の少なくとも一つが、前記クランプ中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないことを特徴とする。
【０００６】
請求項３の発明は上記請求項１において、前記各クランプ中心点決定手段によるクランプ中心点の計算及び前記位置調節手段による前記各スライダの位置調整を自動化したことを特徴とする。
【０００７】
本願のクランプ装置に係る発明請求項４の発明は、クランプ支持ツールに支持されたクランプを位置調整してクランプ点が異なる複数のワークに対してクランプ可能に適応できるようにしたクランプ装置において、
前記クランプ支持ツールは、その中心であるツール中心点から放射状に延びるスライダアームをクランプ点の数だけ設け、これらのスライダアーム上にスライダを長手方向へ調節移動自在に設け、各スライダにクランプを設けるとともに、
前記ワークの各クランプ点を通り、隣り合うスライダアームの開き角に一致する開き角をなす複数の直線の交点であるクランプ中心点上に前記ツール中心点を一致させ、かつ前記各スライダアームを対応する前記直線と一致もしくは所定の関係付けを行い、前記各スライダを対応する前記スライダアームの長手方向へ調節移動させることにより、前記クランプを対応する前記クランプ点上へ位置させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、各スライダアームを対応する前記直線と一致するとは、平面視で各スライダアームが対応する前記直線と重なる状態を意味し、所定の関係付けを行うとは、各スライダアームと対応する前記直線とが平面視で重ならず平行になったり、所定の開き角をなす状態を意味する。
【０００９】
請求項５の発明は上記請求項４において、前記スライダを調節移動させるための位置調節手段がクランプ支持ツール１と別体に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は上記請求項４において、前記調節移動された各クランプの少なくとも一つが、前記ツール中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないことを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は上記請求項４において、前記クランプ点が予めワークに設けられた穴であることを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は上記請求項４において、前記スライダアーム３が１２０°間隔で３本設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、クランプ中心点決定手段により、実測等により既知のクランプ点に関する位置情報と、隣り合うスライダアームの開き角に基づいて計算により求めることができる。そこで、位置調節手段により各クランプのツール中心点間距離が、クランプ中心点から対応するクランプ点までの距離と一致するようにスライダを調整移動させると、クランプ支持ツール１のツール中心点をクランプ中心点と一致させたとき、各クランプが対応する各クランプ点と一致するよう容易に位置調整できる。
【００１４】
したがって、３点以上の複数のクランプ点を備え、不定形等のクランプ点が種々に異なる各種ワークに対しても容易に適用できるようになり、クランプ支持ツールの汎用性を向上させることができ、ワーク毎に専用化しないで済むので、設備投資を少なくすることができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、３点以上の複数のクランプ点のうち少なくとも一つがクランプ中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないような、クランプをツール中心点から等距離に配置できないようなワークに対しても容易にクランプ可能になる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、クランプ中心点の決定と、クランプの位置決めをクランプ中心点決定手段及び位置調整手段により、それぞれ自動化できるので、クランプ支持ツールのクランプ位置調整が容易・迅速になる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、クランプ支持ツール１のツール中心点をクランプ中心点と一致させることにより、各スライダアームが各クランプ点の上又はこれと所定関係を有する位置へ通し、各スライダアーム上のスライダを調節移動させて各クランプを対応する各クランプ点へ一致させることができる。
【００１８】
したがって、３点以上の複数のクランプ点を備え、不定形等のクランプ点が種々に異なる各種ワークに対しても容易に適用できるようになり、クランプ支持ツールの汎用性を向上させることができ、ワーク毎に専用化しないで済むので、設備投資を少なくすることができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、位置調節手段をクランプ支持ツールと別体にしたので、クランプ支持ツールを軽量化でき、その取扱いを容易にすることができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、３以上の複数のクランプのうち少なくとも一つがツール中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないような、クランプをツール中心点から等距離に配置できないようなワークに対しても容易にクランプ可能になる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、クランプ点としてワークに設けた穴を利用することにより、装置全体をコンパクト化できる。また、予め別用途の穴を利用すれば特別な基準穴を設ける必要がない。
【００２２】
請求項８の発明によれば、各スライダアームが１２０°間隔で３本設けられるので、クランプ点が３点となり、少ない数でバランスよくワークを支持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて一実施例を説明する。図１は実施例に係るクランプ支持ツール１の斜視図であり、このクランプ支持ツール１は、中央基部２から放射状に配設された３本のスライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃと、それぞれの上を軸方向へ移動自在である３個のスライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃと、このスライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃにそれぞれ設けられたクランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを備える。
【００２４】
隣り合うスライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ間における開き角度をα、β、γとするとき、本実施例では等角度（１２０°）である。また、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの長手方向における中心軸線をＣ１、Ｃ２、Ｃ３とする。各中心軸線をＣ１、Ｃ２、Ｃ３はツール中心点Ｏ１にて交わる。
【００２５】
中央基部２にはツール中心点Ｏ１と同心の支持軸６が相対回動自在設けられ、角度位置ロック７により、支持軸６に対して中央基部２の回動をロック又はアンロック自在になっている。支持軸６の上端はロボットアーム８に取付けられ、図示省略のロボットによりクランプ支持ツール１全体を自由に３次元方向へ移動するようになっている。
【００２６】
棒状をなす３つの各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、その先端のクランプ部（後述）がワーク１０に設けられた３つの基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃへ嵌合することにより、各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの内側からクランプしてワーク１０を移動することができるようになっている。
【００２７】
各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、ワーク１０に予め設けられたボスの通し穴等、組立時の締結等予めクランプ以外の他の用途が決まっている穴のうち、任意に３つを選択して利用できる。クランプ支持ツール１側の各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの位置は、この基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの位置に応じて随時自由に決定される。
【００２８】
すなわち、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの中心軸線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が、それぞれ対応する各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの上を通過するように、クランプ支持ツール１をワーク１０上に配置し、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃが対応する各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの上に来るように各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃをスライドさせて位置調整すればよい。
【００２９】
このとき、ワーク１０上において、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの中心軸線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に平行して対応する各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの上を通過する３つの直線をａ、ｂ、ｃとすれば、これらの直線は１点で交わり、この点をクランプ中心点Ｏ２とする。また、各直線をａ、ｂ、ｃのなす角は開き角度α、β、γであり、互いに等角度（１２０°）となる。
【００３０】
本実施例におけるクランプ中心点Ｏ２は、３つの直線をａ、ｂ、ｃの交点であり、それぞれの直線は対応する基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの上を通るが、クランプ中心点Ｏ２を中心とする一つの同心円を想定したとき、この同心円上に各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃが位置していないという特徴がある。
【００３１】
すなわち、一つの同心円上に各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃが位置する場合は、極めて限定された特別なケースであって、このような場合には各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ上に中心から等距離で各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを配置することにより容易にクランプできることは明らかである。しかし本願発明は、このような特別なケースに限らず、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの中心からの距離が個々に異なる一般化されたケースをも対象としていることを明瞭に示す。
【００３２】
また、このクランプ中心点Ｏ２は、ツール中心点Ｏ１に対応するから、ツール中心点Ｏ１がクランプ中心点Ｏ２上にあり、かつ中心軸線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を対応する直線ａ，ｂ，ｃ上に重なるように、クランプ支持ツール１を位置させることが必要である。したがって、各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及びクランプ中心点Ｏ２の位置を求めなければならないが、これらは実測や計算等で求められる。
【００３３】
すなわち、ワーク１０は、セット基準点１２、１３を備え、この点で作業テーブル１４（図２参照）上へ位置決めされてセットされる。そこで、これらのセット基準点１２、１３もしくは任意の他の点を座標原点とすれば、各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの座標点を予め設計図又は実測により求めることができる。また、３直線ａ，ｂ，ｃの開き角度α、β、γ（各１２０°）も既知であるから、計算により簡単に定まる。
【００３４】
この計算は、例えば適当なコンピュータへ、各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの位置情報及び開き角度α、β、γに関する数値を入力することにより、予め設定された計算プログラムにより、簡単に自動計算できる。図中の１５はこのような計算を行うクランプ中心点決定手段である。
【００３５】
クランプ中心点決定手段１５により決定されたクランプ中心点等のデータ（座標データ）は、クランプ装置全体のコントローラ１６及びロボットのコントローラ１７へ入力される。コントローラ１５は、後述する角度調整機構１８，位置調節ユニット２０，位置決めロック機構３０（いずれも図４等参照），クランプ部３３の作動（図６）等を制御する。 ロボットのコントローラ１７はロボットアーム８を制御する。なおクランプ中心点決定手段１５はコントローラ１６と一体化させてよい。
【００３６】
図２はクランプ装置全体の平面図であり、クランプ支持ツール１は、位置調節ユニット２０の配置された位置調整エリヤ９と、作業テーブル１４が置かれた作業エリヤ間を移動する。すなわち、クランプ支持ツール１は位置調節ユニット２０上にて各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの位置を設定され、かつ角度を調節されてから、ロボットアーム８により作業テーブル１４へ移動し、ワーク１０を実線位置から仮想位置への移動等を行う。
【００３７】
位置調節ユニット２０は１２０°間隔で放射状に配置された３つの位置調整手段２１を有する。位置調整手段２１の配置はクランプ支持ツール１に対応するものであり、それぞれ長手方向軸線を対応する各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの軸線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と平行するように配置してある。クランプ支持ツール１を位置調節原点Ｏ３（図３参照）へ一致させると、位置調節原点Ｏ３がクランプ中心点Ｏ１と重なり、かつ支持軸６の軸線回りに所定の初期角度に調整されると、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃがそれぞれ対応する位置調整手段２１と一部で重なるようになっている。
【００３８】
図３はクランプ支持ツール１と位置調節ユニット２０の関係を示す斜視図、図４はその平面図である。図３に示すように、位置調整手段２１は略直線状の基部ケース２２と、その長手方向に配置されたボールネジ２３を備える。隣り合う位置調整手段２１における各ボールネジ２３の軸線間に形成される開き角度は、スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ間における開き角度と一致する。
【００３９】
ボールネジ２３には、その上を軸方向へ移動するナット２４と、このナット２４に下端を固定されて上下方向へ延びる位置決めポール２５を備える。ボールネジ２３の一端は、基部ケース２２の一端に設けられたステップモータ２６により正逆回転され、ナット２４並びにこれと一体の位置決めポール２５を所定の任意位置へ移動させることができる。
【００４０】
図示の位置調整状態では、クランプ支持ツール１が位置調節原点Ｏ３よりも下降しており、例えば、スライダ４Ｃ（他のスライダも同様）の一部に設けられた押し当て部３２ａへ位置決めポール２５の上端が押し当てられ、位置決めポール２５が中心方向へ移動することにより、スライダ４Ｃをツール中心点Ｏ１側へ移動させるようになっている。
【００４１】
調整後にクランプ支持ツール１が上昇してツール中心点Ｏ１が位置調節原点Ｏ３に一致すると、各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃから外れ、位置調整手段２１により軸方向位置の調整が不可となり、代わりにクランプ支持ツール１の角度調整が可能な状態になる。
【００４２】
図４に示すように、各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃはスライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの上に跨がってその軸方向へスライド自在であり、かつ位置決めロック機構３０を内蔵し、所定位置にてロック及びアンロックが自在となっている。位置決めロック機構３０は電磁式等公知の種々な形式を採用できる。
【００４３】
クランプ支持ツール１の中央基部２は、ツール中心点Ｏ１と同心でかつ一体のギヤ２ａが設けられ、これに角度調整機構１８の駆動ギヤ１８ａが噛み合うことにより、クランプ支持ツール１を支持軸６の軸線回りに回動させて角度調整が可能である。この角度調整は角度位置ロック７をアンロック状態にして行う。アンロック状態ではクランプ支持ツール１が初期角度へ戻って角度調かのうであり、ロックすると調整した角度に固定される。整角度調整機構１８は駆動ギヤ１８ａを所定角度回転させるためのステップモータ１８ｂとこれらをツール中心点Ｏ１方向へ進退するシリンダ１８ｃを備える。
【００４４】
図５はスライダ４Ａ部分を拡大した図である（他のスライダも同様）。スライダアーム３Ａの端部には戻し機構３１を備え、位置決めロック機構３０によりロック解除したとき、スライダ４Ａをスライダアーム３Ａの端部である所定ホーム位置まで戻すようになっている。戻し機構３１は、例えばぜんまい機構であり、スライダ４Ａがぜんまい３１ａを引き出して中心方向へ移動するため、この状態のスライダ４Ａを戻し方向へばね付勢する。そこでスライダ４Ａをアンロックすると、ぜんまい３１ａの巻き取りにより戻る。この戻りは瞬時であって、かつ戻り機構を軽量・安価に構成できる。但し、このような戻し機構３１は種々のものが可能である。
【００４５】
スライダ４Ａはスライダアーム３Ａより下方へ延出するステー３２を有し、その下端にクランプ５Ａの上端部が取付けられている。クランプ５Ａの先端は径方向に拡縮変化するクランプ部３３をなし、このクランプ部３３の拡縮変化はワイヤ３４を介してステー３２と一体のシリンダ３５により行われる。ワイヤ３４の一端はシリンダ３５に設けられた伸縮部材３６にプーリー３７を介して接続されている。
【００４６】
この部分を拡大して示す図６に明らかなように、ワイヤ３４の他端はパイプ状をなすクランプ５Ａの内部を通ってクランプ部３３の底部３８へ連結されている。クランプ部３３は、ゴムやウレタンなどの弾性部材からなる筒状をなし、ワイヤ３４で底部３８を上方へ引っ張ると、長さ方向が圧縮され、中間部が径方向外方へ膨らみ、ワイヤ３４を弛めるとクランプ部３３は自己の弾性で復元し、膨らんだ部分が収縮して当初状態に戻る。
【００４７】
そこで、シリンダ３５が伸縮部材３６をプーリー３７側へ突出すると、ワイヤ３４を弛めてクランプ部３３を当初状態とし、基準穴１１Ａの穴径よりも小さく収縮させ、クランプ部３３の外周が基準穴１１Ａの内壁と非接触のアンクランプ状態とする。逆に伸縮部材３６を後退させるとワイヤ３４を引っ張り上げて底部３８を上方へ引っ張り上げ、クランプ部３３の長さ方向中間部を外方へ膨らませて基準穴１１Ａの内壁へ密着させたクランプ状態となる。
【００４８】
なお、このクランプ部構造は一例であって、同効のものは種々公知であり、これらを適宜選択できる。例えば、一般的な機械式のものとして、先端が開閉するフック状とし、と所他状態で基準穴内に挿入し、その後、先端を基準穴から出たところで開くことにより係合するようなものがある。
また、クランプ部を長さ方向にスリットを設けて開閉自在のコレットチャック状のものとし、この開閉部を開閉させるための作動部材をロッドで連結されたモータやソレノイド等の駆動部材で操作するようにしてもよい。
さらに、クランプ部部分を弾性体からなる袋状とし、この内部へ流体を注入又は排出させることにより拡縮させてもよい。
また、ワークが比較的軽量の場合は、クランプ部をゴムやウレタン等の単純な弾性ブロック状に形成し、これを上記ロッドで連結されたモータやソレノイド等の駆動部材で基準穴内へ出入させることにより強制的に弾性変形させ、圧入持に基準穴内でクランプ部を圧接させるようにしたものでもよい。
【００４９】
次に、クランプ動作について説明する。図７は、クランプの位置制御時におけるフローチャートであり、図８〜１０は、クランプ支持ツール１の面図における動きを線図で示したものである。
【００５０】
まず、クランプ支持ツール１をロボットアーム８により位置調節ユニット２０上へ移動させて、ツール中心点Ｏ１を位置調節原点Ｏ３に位置させ（Ｓ・１）、この状態からクランプ支持ツール１を下降させ（Ｓ・２）、位置調節ユニット２０における各位置決めポール２５の上端と各スライダの一部が重なる高さ位置とし（Ｓ・３）、角度位置ロック７を解除し（Ｓ・４）、位置決めロック機構３０を外す（Ｓ・５）。
【００５１】
この状態が図８に示す状態であり、スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃはスライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの一端であるホームポジションに復帰し、各位置決めポール２５の上端が当接する。
【００５２】
そこで、各位置決めポール２５をそれぞれツール中心点Ｏ１方向へ移動させて、スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃをツール中心点Ｏ１方向へ押して所定位置へ移動させ（Ｓ・６）、位置決めロック機構３０を再びロックして位置決めする（Ｓ・７）。各位置決めポール２５の移動は、予めクランプ中心点決定手段１５により計算された出力データに基づいてコントローラ１６がステップモータ２６を所定量回転させることにより適正に制御される。
【００５３】
この状態が図９に示す状態であり、各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ並びにクランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃはツール中心点Ｏ１からの距離が、対応する基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの各クランプ中心点Ｏ２からの距離（線分ａ、ｂ、ｃの各長さ）と同じくなるように位置決めされる。
【００５４】
次に、位置決めポール２５を後退させ（Ｓ・８）、角度調整ユニット１８を前進させて、角度調整し（Ｓ・９及びＳ・１０）、この状態で再び角度位置ロック９により調整角度位置をロックする（Ｓ・１１）。この調整角度θは、、予めクランプ中心点決定手段１５により計算された出力データに基づいて、コントローラ１６が調節位置原点Ｏ３におけるクランプ支持ツール１の初期角度から必要な回転角度を計算し、ステップモータ１８ｂを所定角度分回転させることにより適正に制御される。
【００５５】
この状態が図１０であり、ツール中心点Ｏ１をクランプ中心点Ｏ２上に一致させれば、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの中心軸線をＣ１、Ｃ２、Ｃ３が対応する各直線ａ、ｂ、ｃと重なり、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃが、それぞれ対応する基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと重なる位置関係になる。
【００５６】
その後、角度位置ロック７を後退させ（Ｓ・１２）、クランプ支持ツール１を所定高さの位置まで上昇させて原点へ復帰させる（Ｓ・１３及びＳ・１４）。
これにてクランプ支持ツール１における各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの位置合わせが終了するので、その後、ロボットアーム８によりクランプ支持ツール１を中央基部２上へ前進させてツール中心点Ｏ１をクランプ中心点Ｏ２上へ一致させれば、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの先端が対応する基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１ＣのＡ，Ｂ，Ｃと一致するので、クランプ作業を行うことができる。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、同一円周上にない３つの基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃに対して、そのクランプ中心点Ｏ２を割り出すことにより、各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃを調整してクランプ作業をすることができる。したがって、ワーク１０毎に専用のクランプ支持ツール１を設けなくても、ワーク１０に３つの基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃがありさえすれば容易に適用可能になるので、汎用性が向上し、設備費用を削減できる。
【００５８】
しかも、スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃの位置を計算して、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの軸方向位置並びにクランプ支持ツール１のか回動角度Ｗ自動設定できるので、ワーク１０の変更に対するクランプ支持ツール１の設定変更も極めて容易になる。
【００５９】
しかも、位置調節ユニット２０を設けることにより、スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ側にステップモータやシリンダ等のアクチュエータを設けなくても済むので、クランプ支持ツール１を軽量化でき、ロボットによる操作を容易にする。また、クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃは基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ内にてクランプするので、ワーク１０の外側をクランプするものと異なり、全体をコンパクト化できる。
【００６０】
また、スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの数は３以上の複数であれば任意であり、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ間の開き角度は等角度のみならず、任意角度でもよい。但し、スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃを１２０°間隔で３本とすることにより、少ないスライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの数でバランスよくワーク１０を搬送できる。
【００６１】
図１１は別実施例に係る図１に対応する図である。この例では、角度調節機構１８を中央基部２の上へ一体に設け、かつ各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ上にそれぞれ位置調節ユニット２０をなすボールネジ２３及びステップモータ２６を直接設け、各ボールネジ２３の上を調節移動されるシリンダ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの下部にそれぞれ対応するクランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを一体化して、それぞれを上下方向へ伸縮自在にしている。このようにすると、４軸構成により自在に調節でき、かつ角度調節機構１８及び位置調節部材２１を一体化できる。
【００６２】
なお、本願発明は上記実施例に限定されず種々に変形や応用が可能である。例えば、上記実施例では、スライダアームを、３Ａ、３Ｂ、３Ｃの３本とし、それぞれを１２０°間隔で放射状に配置してあるが、この本数は自由であり、３本以上の複数を用いることができる。また、開き角を等角度にすれば構造を簡単にできるが、必ずしも等間隔にする必要はなく、開き角を自由に設定できる。また、実施例におけるワーク１０は例示であり、形状及びクランプ点の位置が種々のワークに対してもクランプ位置を容易かつ尋敷くに調整して適用できる。さらにクランプ点を穴とせず、ワークの外形部とし、ワークの外側からクランプしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例に係るクランプ支持ツールの斜視図
【図２】クランプ支持ツールの使用状態を示す平面図
【図３】位置調節ユニットとクランプ支持ツールの斜視図
【図４】その平面図
【図５】スライダの一部を拡大して示す図
【図６】クランプ部構造を示す断面図
【図７】位置制御のフローチャート
【図８】クランプ支持ツールの動作説明図
【図９】同上
【図１０】同上
【図１１】別実施例に係るクランプ支持ツールの斜視図
【符号の説明】
【００６４】
１：クランプ支持ツール１、２：中央基部、３Ａ・３Ｂ・３Ｃ：スライダアーム、４Ａ・４Ｂ・４Ｃ：スライダ、５Ａ・５Ｂ・５Ｃ：クランプ、１０：ワーク、１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃ：基準穴、１４：作業テーブル、１５：クランプ中心点決定手段、１６：コントローラ、１８：角度調整機構、２０：位置調節ユニット、２５：位置決めポール、３３：クランプ部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種重量物等を搬送する際におけるクランプ方法及びその装置に係り、特に異なるワーク間に対してクランプ位置を自由に変更できるようにして汎用性を高めたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
クランプ位置を調節可能にしたクランプ装置は公知であり、例えば、直線状の支持部材両端に設けたクランプの間隔を自在に調節可能にしたもの（特許文献１参照）や、径の異なる複数の円板状ワークに対処するため、円板状治具を複数に分割して径方向のクランプ位置を可変にしたものがある（同２）。
【特許文献１】特開２０００−１７６７５７号公報
【特許文献２】特開２０００−０１５５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記各従来技術では、クランプ点が２点に限定されたワークや、円形状のワークに対するクランプに限定される。しかし、複雑形状等の不定形であり、かつクランプ点が３以上の複数であるワークに対しては、このようなクランプは適用できず、各ワーク毎にクランプ位置を固定した専用のクランプ装置を設ける必要があり、汎用性に乏しく、かつ多品種少量生産の量産形態においては、設備投資が増大した。
そこで、このような不定形をなしてクランプ点が３以上のワークに対しても、自由にクランプ位置を変更できるようにして汎用性を高めることが求められていた。本願発明は、このような要請の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため本願のクランプ方法に係る請求項１の発明は、クランプ支持ツールに支持された複数のクランプを位置調整してクランプ点が異なる複数のワークに対してクランプ可能に適応できるようにしたクランプ方法において、
前記クランプ支持ツールは、その中心であるツール中心点から放射状に延びるスライダアームをクランプ点の数だけ設け、これらのスライダアーム上にスライダを長手方向へ調節移動自在に設け、各スライダにクランプを設けるとともに、
前記ワークの各クランプ点を通り、隣り合うスライダアームの開き角に一致する開き角をなす複数の直線の交点であるクランプ中心点を、前記各クランプ点の位置情報及び前記開き角に基づいてクランプ中心点決定手段により計算によって求め、
前記各クランプの前記ツール中心点間距離が、前記クランプ中心点から対応するクランプ点までの距離と一致するように、前記各スライダを位置調節手段により前記スライダアーム上で長手方向へ調節移動させてクランプ位置を調整することを特徴とする。
【０００５】
請求項２の発明は上記請求項１において、前記各クランプ点の少なくとも一つが、前記クランプ中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないことを特徴とする。
【０００６】
請求項３の発明は上記請求項１において、前記各クランプ中心点決定手段によるクランプ中心点の計算及び前記位置調節手段による前記各スライダの位置調整を自動化したことを特徴とする。
【０００７】
本願のクランプ装置に係る発明請求項４の発明は、クランプ支持ツールに支持されたクランプを位置調整してクランプ点が異なる複数のワークに対してクランプ可能に適応できるようにしたクランプ装置において、
前記クランプ支持ツールは、その中心であるツール中心点から放射状に延びるスライダアームをクランプ点の数だけ設け、これらのスライダアーム上にスライダを長手方向へ調節移動自在に設け、各スライダにクランプを設けるとともに、
前記ワークの各クランプ点を通り、隣り合うスライダアームの開き角に一致する開き角をなす複数の直線の交点であるクランプ中心点上に前記ツール中心点を一致させ、かつ前記各スライダアームを対応する前記直線と一致もしくは所定の関係付けを行い、前記各スライダを対応する前記スライダアームの長手方向へ調節移動させることにより、前記クランプを対応する前記クランプ点上へ位置させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、各スライダアームを対応する前記直線と一致するとは、平面視で各スライダアームが対応する前記直線と重なる状態を意味し、所定の関係付けを行うとは、各スライダアームと対応する前記直線とが平面視で重ならず平行になったり、所定の開き角をなす状態を意味する。
【０００９】
請求項５の発明は上記請求項４において、前記スライダを調節移動させるための位置調節手段がクランプ支持ツール１と別体に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は上記請求項４において、前記調節移動された各クランプの少なくとも一つが、前記ツール中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないことを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は上記請求項４において、前記クランプ点が予めワークに設けられた穴であることを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は上記請求項４において、前記スライダアーム３が１２０°間隔で３本設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、クランプ中心点決定手段により、実測等により既知のクランプ点に関する位置情報と、隣り合うスライダアームの開き角に基づいて計算により求めることができる。そこで、位置調節手段により各クランプのツール中心点間距離が、クランプ中心点から対応するクランプ点までの距離と一致するようにスライダを調整移動させると、クランプ支持ツール１のツール中心点をクランプ中心点と一致させたとき、各クランプが対応する各クランプ点と一致するよう容易に位置調整できる。
【００１４】
したがって、３点以上の複数のクランプ点を備え、不定形等のクランプ点が種々に異なる各種ワークに対しても容易に適用できるようになり、クランプ支持ツールの汎用性を向上させることができ、ワーク毎に専用化しないで済むので、設備投資を少なくすることができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、３点以上の複数のクランプ点のうち少なくとも一つがクランプ中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないような、クランプをツール中心点から等距離に配置できないようなワークに対しても容易にクランプ可能になる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、クランプ中心点の決定と、クランプの位置決めをクランプ中心点決定手段及び位置調整手段により、それぞれ自動化できるので、クランプ支持ツールのクランプ位置調整が容易・迅速になる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、クランプ支持ツール１のツール中心点をクランプ中心点と一致させることにより、各スライダアームが各クランプ点の上又はこれと所定関係を有する位置へ通し、各スライダアーム上のスライダを調節移動させて各クランプを対応する各クランプ点へ一致させることができる。
【００１８】
したがって、３点以上の複数のクランプ点を備え、不定形等のクランプ点が種々に異なる各種ワークに対しても容易に適用できるようになり、クランプ支持ツールの汎用性を向上させることができ、ワーク毎に専用化しないで済むので、設備投資を少なくすることができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、位置調節手段をクランプ支持ツールと別体にしたので、クランプ支持ツールを軽量化でき、その取扱いを容易にすることができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、３以上の複数のクランプのうち少なくとも一つがツール中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないような、クランプをツール中心点から等距離に配置できないようなワークに対しても容易にクランプ可能になる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、クランプ点としてワークに設けた穴を利用することにより、装置全体をコンパクト化できる。また、予め別用途の穴を利用すれば特別な基準穴を設ける必要がない。
【００２２】
請求項８の発明によれば、各スライダアームが１２０°間隔で３本設けられるので、クランプ点が３点となり、少ない数でバランスよくワークを支持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて一実施例を説明する。図１は実施例に係るクランプ支持ツール１の斜視図であり、このクランプ支持ツール１は、中央基部２から放射状に配設された３本のスライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃと、それぞれの上を軸方向へ移動自在である３個のスライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃと、このスライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃにそれぞれ設けられたクランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを備える。
【００２４】
隣り合うスライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ間における開き角度をα、β、γとするとき、本実施例では等角度（１２０°）である。また、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの長手方向における中心軸線をＣ１、Ｃ２、Ｃ３とする。各中心軸線をＣ１、Ｃ２、Ｃ３はツール中心点Ｏ１にて交わる。
【００２５】
中央基部２にはツール中心点Ｏ１と同心の支持軸６が相対回動自在設けられ、角度位置ロック７により、支持軸６に対して中央基部２の回動をロック又はアンロック自在になっている。支持軸６の上端はロボットアーム８に取付けられ、図示省略のロボットによりクランプ支持ツール１全体を自由に３次元方向へ移動するようになっている。
【００２６】
棒状をなす３つの各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、その先端のクランプ部（後述）がワーク１０に設けられた３つの基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃへ嵌合することにより、各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの内側からクランプしてワーク１０を移動することができるようになっている。
【００２７】
各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、ワーク１０に予め設けられたボスの通し穴等、組立時の締結等予めクランプ以外の他の用途が決まっている穴のうち、任意に３つを選択して利用できる。クランプ支持ツール１側の各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの位置は、この基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの位置に応じて随時自由に決定される。
【００２８】
すなわち、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの中心軸線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が、それぞれ対応する各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの上を通過するように、クランプ支持ツール１をワーク１０上に配置し、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃが対応する各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの上に来るように各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃをスライドさせて位置調整すればよい。
【００２９】
このとき、ワーク１０上において、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの中心軸線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に平行して対応する各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの上を通過する３つの直線をａ、ｂ、ｃとすれば、これらの直線は１点で交わり、この点をクランプ中心点Ｏ２とする。また、各直線をａ、ｂ、ｃのなす角は開き角度α、β、γであり、互いに等角度（１２０°）となる。
【００３０】
本実施例におけるクランプ中心点Ｏ２は、３つの直線をａ、ｂ、ｃの交点であり、それぞれの直線は対応する基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの上を通るが、クランプ中心点Ｏ２を中心とする一つの同心円を想定したとき、この同心円上に各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃが位置していないという特徴がある。
【００３１】
すなわち、一つの同心円上に各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃが位置する場合は、極めて限定された特別なケースであって、このような場合には各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ上に中心から等距離で各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを配置することにより容易にクランプできることは明らかである。しかし本願発明は、このような特別なケースに限らず、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの中心からの距離が個々に異なる一般化されたケースをも対象としていることを明瞭に示す。
【００３２】
また、このクランプ中心点Ｏ２は、ツール中心点Ｏ１に対応するから、ツール中心点Ｏ１がクランプ中心点Ｏ２上にあり、かつ中心軸線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を対応する直線ａ，ｂ，ｃ上に重なるように、クランプ支持ツール１を位置させることが必要である。したがって、各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及びクランプ中心点Ｏ２の位置を求めなければならないが、これらは実測や計算等で求められる。
【００３３】
すなわち、ワーク１０は、セット基準点１２、１３を備え、この点で作業テーブル１４（図２参照）上へ位置決めされてセットされる。そこで、これらのセット基準点１２、１３もしくは任意の他の点を座標原点とすれば、各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの座標点を予め設計図又は実測により求めることができる。また、３直線ａ，ｂ，ｃの開き角度α、β、γ（各１２０°）も既知であるから、計算により簡単に定まる。
【００３４】
この計算は、例えば適当なコンピュータへ、各基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの位置情報及び開き角度α、β、γに関する数値を入力することにより、予め設定された計算プログラムにより、簡単に自動計算できる。図中の１５はこのような計算を行うクランプ中心点決定手段である。
【００３５】
クランプ中心点決定手段１５により決定されたクランプ中心点等のデータ（座標データ）は、クランプ装置全体のコントローラ１６及びロボットのコントローラ１７へ入力される。コントローラ１５は、後述する角度調整機構１８，位置調節ユニット２０，位置決めロック機構３０（いずれも図４等参照），クランプ部３３の作動（図６）等を制御する。 ロボットのコントローラ１７はロボットアーム８を制御する。なおクランプ中心点決定手段１５はコントローラ１６と一体化させてよい。
【００３６】
図２はクランプ装置全体の平面図であり、クランプ支持ツール１は、位置調節ユニット２０の配置された位置調整エリヤ９と、作業テーブル１４が置かれた作業エリヤ間を移動する。すなわち、クランプ支持ツール１は位置調節ユニット２０上にて各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの位置を設定され、かつ角度を調節されてから、ロボットアーム８により作業テーブル１４へ移動し、ワーク１０を実線位置から仮想位置への移動等を行う。
【００３７】
位置調節ユニット２０は１２０°間隔で放射状に配置された３つの位置調整手段２１を有する。位置調整手段２１の配置はクランプ支持ツール１に対応するものであり、それぞれ長手方向軸線を対応する各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの軸線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と平行するように配置してある。クランプ支持ツール１を位置調節原点Ｏ３（図３参照）へ一致させると、位置調節原点Ｏ３がクランプ中心点Ｏ１と重なり、かつ支持軸６の軸線回りに所定の初期角度に調整されると、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃがそれぞれ対応する位置調整手段２１と一部で重なるようになっている。
【００３８】
図３はクランプ支持ツール１と位置調節ユニット２０の関係を示す斜視図、図４はその平面図である。図３に示すように、位置調整手段２１は略直線状の基部ケース２２と、その長手方向に配置されたボールネジ２３を備える。隣り合う位置調整手段２１における各ボールネジ２３の軸線間に形成される開き角度は、スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ間における開き角度と一致する。
【００３９】
ボールネジ２３には、その上を軸方向へ移動するナット２４と、このナット２４に下端を固定されて上下方向へ延びる位置決めポール２５を備える。ボールネジ２３の一端は、基部ケース２２の一端に設けられたステップモータ２６により正逆回転され、ナット２４並びにこれと一体の位置決めポール２５を所定の任意位置へ移動させることができる。
【００４０】
図示の位置調整状態では、クランプ支持ツール１が位置調節原点Ｏ３よりも下降しており、例えば、スライダ４Ｃ（他のスライダも同様）の一部に設けられた押し当て部３２ａへ位置決めポール２５の上端が押し当てられ、位置決めポール２５が中心方向へ移動することにより、スライダ４Ｃをツール中心点Ｏ１側へ移動させるようになっている。
【００４１】
調整後にクランプ支持ツール１が上昇してツール中心点Ｏ１が位置調節原点Ｏ３に一致すると、各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃから外れ、位置調整手段２１により軸方向位置の調整が不可となり、代わりにクランプ支持ツール１の角度調整が可能な状態になる。
【００４２】
図４に示すように、各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃはスライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの上に跨がってその軸方向へスライド自在であり、かつ位置決めロック機構３０を内蔵し、所定位置にてロック及びアンロックが自在となっている。位置決めロック機構３０は電磁式等公知の種々な形式を採用できる。
【００４３】
クランプ支持ツール１の中央基部２は、ツール中心点Ｏ１と同心でかつ一体のギヤ２ａが設けられ、これに角度調整機構１８の駆動ギヤ１８ａが噛み合うことにより、クランプ支持ツール１を支持軸６の軸線回りに回動させて角度調整が可能である。この角度調整は角度位置ロック７をアンロック状態にして行う。アンロック状態ではクランプ支持ツール１が初期角度へ戻って角度調かのうであり、ロックすると調整した角度に固定される。整角度調整機構１８は駆動ギヤ１８ａを所定角度回転させるためのステップモータ１８ｂとこれらをツール中心点Ｏ１方向へ進退するシリンダ１８ｃを備える。
【００４４】
図５はスライダ４Ａ部分を拡大した図である（他のスライダも同様）。スライダアーム３Ａの端部には戻し機構３１を備え、位置決めロック機構３０によりロック解除したとき、スライダ４Ａをスライダアーム３Ａの端部である所定ホーム位置まで戻すようになっている。戻し機構３１は、例えばぜんまい機構であり、スライダ４Ａがぜんまい３１ａを引き出して中心方向へ移動するため、この状態のスライダ４Ａを戻し方向へばね付勢する。そこでスライダ４Ａをアンロックすると、ぜんまい３１ａの巻き取りにより戻る。この戻りは瞬時であって、かつ戻り機構を軽量・安価に構成できる。但し、このような戻し機構３１は種々のものが可能である。
【００４５】
スライダ４Ａはスライダアーム３Ａより下方へ延出するステー３２を有し、その下端にクランプ５Ａの上端部が取付けられている。クランプ５Ａの先端は径方向に拡縮変化するクランプ部３３をなし、このクランプ部３３の拡縮変化はワイヤ３４を介してステー３２と一体のシリンダ３５により行われる。ワイヤ３４の一端はシリンダ３５に設けられた伸縮部材３６にプーリー３７を介して接続されている。
【００４６】
この部分を拡大して示す図６に明らかなように、ワイヤ３４の他端はパイプ状をなすクランプ５Ａの内部を通ってクランプ部３３の底部３８へ連結されている。クランプ部３３は、ゴムやウレタンなどの弾性部材からなる筒状をなし、ワイヤ３４で底部３８を上方へ引っ張ると、長さ方向が圧縮され、中間部が径方向外方へ膨らみ、ワイヤ３４を弛めるとクランプ部３３は自己の弾性で復元し、膨らんだ部分が収縮して当初状態に戻る。
【００４７】
そこで、シリンダ３５が伸縮部材３６をプーリー３７側へ突出すると、ワイヤ３４を弛めてクランプ部３３を当初状態とし、基準穴１１Ａの穴径よりも小さく収縮させ、クランプ部３３の外周が基準穴１１Ａの内壁と非接触のアンクランプ状態とする。逆に伸縮部材３６を後退させるとワイヤ３４を引っ張り上げて底部３８を上方へ引っ張り上げ、クランプ部３３の長さ方向中間部を外方へ膨らませて基準穴１１Ａの内壁へ密着させたクランプ状態となる。
【００４８】
なお、このクランプ部構造は一例であって、同効のものは種々公知であり、これらを適宜選択できる。例えば、一般的な機械式のものとして、先端が開閉するフック状とし、と所他状態で基準穴内に挿入し、その後、先端を基準穴から出たところで開くことにより係合するようなものがある。
また、クランプ部を長さ方向にスリットを設けて開閉自在のコレットチャック状のものとし、この開閉部を開閉させるための作動部材をロッドで連結されたモータやソレノイド等の駆動部材で操作するようにしてもよい。
さらに、クランプ部部分を弾性体からなる袋状とし、この内部へ流体を注入又は排出させることにより拡縮させてもよい。
また、ワークが比較的軽量の場合は、クランプ部をゴムやウレタン等の単純な弾性ブロック状に形成し、これを上記ロッドで連結されたモータやソレノイド等の駆動部材で基準穴内へ出入させることにより強制的に弾性変形させ、圧入持に基準穴内でクランプ部を圧接させるようにしたものでもよい。
【００４９】
次に、クランプ動作について説明する。図７は、クランプの位置制御時におけるフローチャートであり、図８〜１０は、クランプ支持ツール１の面図における動きを線図で示したものである。
【００５０】
まず、クランプ支持ツール１をロボットアーム８により位置調節ユニット２０上へ移動させて、ツール中心点Ｏ１を位置調節原点Ｏ３に位置させ（Ｓ・１）、この状態からクランプ支持ツール１を下降させ（Ｓ・２）、位置調節ユニット２０における各位置決めポール２５の上端と各スライダの一部が重なる高さ位置とし（Ｓ・３）、角度位置ロック７を解除し（Ｓ・４）、位置決めロック機構３０を外す（Ｓ・５）。
【００５１】
この状態が図８に示す状態であり、スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃはスライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの一端であるホームポジションに復帰し、各位置決めポール２５の上端が当接する。
【００５２】
そこで、各位置決めポール２５をそれぞれツール中心点Ｏ１方向へ移動させて、スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃをツール中心点Ｏ１方向へ押して所定位置へ移動させ（Ｓ・６）、位置決めロック機構３０を再びロックして位置決めする（Ｓ・７）。各位置決めポール２５の移動は、予めクランプ中心点決定手段１５により計算された出力データに基づいてコントローラ１６がステップモータ２６を所定量回転させることにより適正に制御される。
【００５３】
この状態が図９に示す状態であり、各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ並びにクランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃはツール中心点Ｏ１からの距離が、対応する基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの各クランプ中心点Ｏ２からの距離（線分ａ、ｂ、ｃの各長さ）と同じくなるように位置決めされる。
【００５４】
次に、位置決めポール２５を後退させ（Ｓ・８）、角度調整ユニット１８を前進させて、角度調整し（Ｓ・９及びＳ・１０）、この状態で再び角度位置ロック９により調整角度位置をロックする（Ｓ・１１）。この調整角度θは、、予めクランプ中心点決定手段１５により計算された出力データに基づいて、コントローラ１６が調節位置原点Ｏ３におけるクランプ支持ツール１の初期角度から必要な回転角度を計算し、ステップモータ１８ｂを所定角度分回転させることにより適正に制御される。
【００５５】
この状態が図１０であり、ツール中心点Ｏ１をクランプ中心点Ｏ２上に一致させれば、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの中心軸線をＣ１、Ｃ２、Ｃ３が対応する各直線ａ、ｂ、ｃと重なり、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃが、それぞれ対応する基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと重なる位置関係になる。
【００５６】
その後、角度位置ロック７を後退させ（Ｓ・１２）、クランプ支持ツール１を所定高さの位置まで上昇させて原点へ復帰させる（Ｓ・１３及びＳ・１４）。
これにてクランプ支持ツール１における各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの位置合わせが終了するので、その後、ロボットアーム８によりクランプ支持ツール１を中央基部２上へ前進させてツール中心点Ｏ１をクランプ中心点Ｏ２上へ一致させれば、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの先端が対応する基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１ＣのＡ，Ｂ，Ｃと一致するので、クランプ作業を行うことができる。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、同一円周上にない３つの基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃに対して、そのクランプ中心点Ｏ２を割り出すことにより、各スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃを調整してクランプ作業をすることができる。したがって、ワーク１０毎に専用のクランプ支持ツール１を設けなくても、ワーク１０に３つの基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃがありさえすれば容易に適用可能になるので、汎用性が向上し、設備費用を削減できる。
【００５８】
しかも、スライダ４Ａ、４Ｂ、４Ｃの位置を計算して、各クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの軸方向位置並びにクランプ支持ツール１のか回動角度Ｗ自動設定できるので、ワーク１０の変更に対するクランプ支持ツール１の設定変更も極めて容易になる。
【００５９】
しかも、位置調節ユニット２０を設けることにより、スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ側にステップモータやシリンダ等のアクチュエータを設けなくても済むので、クランプ支持ツール１を軽量化でき、ロボットによる操作を容易にする。また、クランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃは基準穴１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ内にてクランプするので、ワーク１０の外側をクランプするものと異なり、全体をコンパクト化できる。
【００６０】
また、スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの数は３以上の複数であれば任意であり、各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ間の開き角度は等角度のみならず、任意角度でもよい。但し、スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃを１２０°間隔で３本とすることにより、少ないスライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃの数でバランスよくワーク１０を搬送できる。
【００６１】
図１１は別実施例に係る図１に対応する図である。この例では、角度調節機構１８を中央基部２の上へ一体に設け、かつ各スライダアーム３Ａ、３Ｂ、３Ｃ上にそれぞれ位置調節ユニット２０をなすボールネジ２３及びステップモータ２６を直接設け、各ボールネジ２３の上を調節移動されるシリンダ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃの下部にそれぞれ対応するクランプ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを一体化して、それぞれを上下方向へ伸縮自在にしている。このようにすると、４軸構成により自在に調節でき、かつ角度調節機構１８及び位置調節部材２１を一体化できる。
【００６２】
なお、本願発明は上記実施例に限定されず種々に変形や応用が可能である。例えば、上記実施例では、スライダアームを、３Ａ、３Ｂ、３Ｃの３本とし、それぞれを１２０°間隔で放射状に配置してあるが、この本数は自由であり、３本以上の複数を用いることができる。また、開き角を等角度にすれば構造を簡単にできるが、必ずしも等間隔にする必要はなく、開き角を自由に設定できる。また、実施例におけるワーク１０は例示であり、形状及びクランプ点の位置が種々のワークに対してもクランプ位置を容易かつ尋敷くに調整して適用できる。さらにクランプ点を穴とせず、ワークの外形部とし、ワークの外側からクランプしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例に係るクランプ支持ツールの斜視図
【図２】クランプ支持ツールの使用状態を示す平面図
【図３】位置調節ユニットとクランプ支持ツールの斜視図
【図４】その平面図
【図５】スライダの一部を拡大して示す図
【図６】クランプ部構造を示す断面図
【図７】位置制御のフローチャート
【図８】クランプ支持ツールの動作説明図
【図９】同上
【図１０】同上
【図１１】別実施例に係るクランプ支持ツールの斜視図
【符号の説明】
【００６４】
１：クランプ支持ツール１、２：中央基部、３Ａ・３Ｂ・３Ｃ：スライダアーム、４Ａ・４Ｂ・４Ｃ：スライダ、５Ａ・５Ｂ・５Ｃ：クランプ、１０：ワーク、１１Ａ・１１Ｂ・１１Ｃ：基準穴、１４：作業テーブル、１５：クランプ中心点決定手段、１６：コントローラ、１８：角度調整機構、２０：位置調節ユニット、２５：位置決めポール、３３：クランプ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランプ支持ツールに支持された複数のクランプを位置調整してクランプ点が異なる複数のワークに対してクランプ可能に適応できるようにしたクランプ方法において、
前記クランプ支持ツールは、その中心であるツール中心点から放射状に延びるスライダアームをクランプ点の数だけ設け、これらのスライダアーム上にスライダを長手方向へ調節移動自在に設け、各スライダにクランプを設けるとともに、
前記ワークの各クランプ点を通り、隣り合うスライダアームの開き角に一致する開き角をなす複数の直線の交点であるクランプ中心点を、前記各クランプ点の位置情報及び前記開き角に基づいてクランプ中心点決定手段により計算によって求め、
前記各クランプの前記ツール中心点間距離が、前記クランプ中心点から対応するクランプ点までの距離と一致するように、前記各スライダを位置調節手段により前記スライダアーム上で長手方向へ調節移動させてクランプ位置を調整することを特徴とするクランプ方法。
【請求項２】
前記各クランプ点の少なくとも一つが、前記クランプ中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないことを特徴とする請求項１のクランプ方法。
【請求項３】
前記各クランプ中心点決定手段によるクランプ中心点の計算及び前記位置調節手段による前記各スライダの位置調整を自動化したことを特徴とする請求項１のクランプ方法。
【請求項４】
クランプ支持ツールに支持されたクランプを位置調整してクランプ点が異なる複数のワークに対してクランプ可能に適応できるようにしたクランプ装置において、
前記クランプ支持ツールは、その中心であるツール中心点から放射状に延びるスライダアームをクランプ点の数だけ設け、これらのスライダアーム上にスライダを長手方向へ調節移動自在に設け、各スライダにクランプを設けるとともに、
前記ワークの各クランプ点を通り、隣り合うスライダアームの開き角に一致する開き角をなす複数の直線の交点であるクランプ中心点上に前記ツール中心点を一致させ、かつ前記各スライダアームを対応する前記直線と一致もしくは所定の関係付けを行い、前記各スライダを対応する前記スライダアームの長手方向へ調節移動させることにより、前記クランプを対応する前記クランプ点上へ位置させるようにしたことを特徴とするクランプ装置。
【請求項５】
前記スライダを調節移動させるための位置調節手段がクランプ支持ツール１と別体に設けられていることを特徴とする請求項４のクランプ装置。
【請求項６】
前記調節移動された各クランプの少なくとも一つが、前記ツール中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないことを特徴とする請求項４のクランプ装置。
【請求項７】
前記クランプ点が予めワークに設けられた穴であることを特徴とする請求項４のクランプ装置。
【請求項８】
前記スライダアーム３が１２０°間隔で３本設けられていることを特徴とする請求項４のクランプ装置。
【請求項１】
クランプ支持ツールに支持された複数のクランプを位置調整してクランプ点が異なる複数のワークに対してクランプ可能に適応できるようにしたクランプ方法において、
前記クランプ支持ツールは、その中心であるツール中心点から放射状に延びるスライダアームをクランプ点の数だけ設け、これらのスライダアーム上にスライダを長手方向へ調節移動自在に設け、各スライダにクランプを設けるとともに、
前記ワークの各クランプ点を通り、隣り合うスライダアームの開き角に一致する開き角をなす複数の直線の交点であるクランプ中心点を、前記各クランプ点の位置情報及び前記開き角に基づいてクランプ中心点決定手段により計算によって求め、
前記各クランプの前記ツール中心点間距離が、前記クランプ中心点から対応するクランプ点までの距離と一致するように、前記各スライダを位置調節手段により前記スライダアーム上で長手方向へ調節移動させてクランプ位置を調整することを特徴とするクランプ方法。
【請求項２】
前記各クランプ点の少なくとも一つが、前記クランプ中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないことを特徴とする請求項１のクランプ方法。
【請求項３】
前記各クランプ中心点決定手段によるクランプ中心点の計算及び前記位置調節手段による前記各スライダの位置調整を自動化したことを特徴とする請求項１のクランプ方法。
【請求項４】
クランプ支持ツールに支持されたクランプを位置調整してクランプ点が異なる複数のワークに対してクランプ可能に適応できるようにしたクランプ装置において、
前記クランプ支持ツールは、その中心であるツール中心点から放射状に延びるスライダアームをクランプ点の数だけ設け、これらのスライダアーム上にスライダを長手方向へ調節移動自在に設け、各スライダにクランプを設けるとともに、
前記ワークの各クランプ点を通り、隣り合うスライダアームの開き角に一致する開き角をなす複数の直線の交点であるクランプ中心点上に前記ツール中心点を一致させ、かつ前記各スライダアームを対応する前記直線と一致もしくは所定の関係付けを行い、前記各スライダを対応する前記スライダアームの長手方向へ調節移動させることにより、前記クランプを対応する前記クランプ点上へ位置させるようにしたことを特徴とするクランプ装置。
【請求項５】
前記スライダを調節移動させるための位置調節手段がクランプ支持ツール１と別体に設けられていることを特徴とする請求項４のクランプ装置。
【請求項６】
前記調節移動された各クランプの少なくとも一つが、前記ツール中心点を中心とする一つの同心円上に位置しないことを特徴とする請求項４のクランプ装置。
【請求項７】
前記クランプ点が予めワークに設けられた穴であることを特徴とする請求項４のクランプ装置。
【請求項８】
前記スライダアーム３が１２０°間隔で３本設けられていることを特徴とする請求項４のクランプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−３２６７９９（Ｐ２００６−３２６７９９Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５７０５４（Ｐ２００５−１５７０５４）
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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