CN1232735A - 金属研磨装置的研磨工具自动替换机构和自动替换方法 - Google Patents

金属研磨装置的研磨工具自动替换机构和自动替换方法 Download PDF

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Abstract

一种金属研磨装置的研磨工具自动替换机构和自动替换方法。在把装于机械手的臂的心轴上的研磨工具压在金属模的被研磨面上、使其沿被研磨面行进地研磨被研磨面的研磨装置中,在心轴的前端部设置T字形工具夹,在研磨工具上设一对切口,在金属模放置区域附近,设有工具存放处(台)和工具脱离台,使臂上升,并使研磨工具与夹脱离之后,让臂(夹)从工具存放处的研磨工具上方下降,将研磨工具装在夹上,从而自动地替换研磨工具。

Description

金属研磨装置的研磨工 具自动替换机构和 自动替换方法
作为汽车用的灯具构件的灯具本体和前面透镜等合成树脂制品一般都是用金属模成形，本发明涉及金属研磨装置的研磨工具自动替换机构和自动替换方法，而上述这种研磨装置正是用来对成形灯具本体和前面透镜等合成树脂制品的金属模(它的成形面和衬垫面)进行研磨的。
在制造用于成形灯具本体或前面透镜等合成树脂制品的金属模时，先用切削或锻造工艺把金属模加工成规定的形状；接着用电火花加工对金属模的成形面或衬垫面进行加工；最后用研磨工具把成形面或衬垫面精加工成镜面。虽然用研磨工具的研磨工序有时是用人手进行的，但是要把被加工面精加工成平滑面则需要熟练的技艺，而且作业的时间会变得相当长，因此最近企图通过引入研磨加工用的机械手来得到高精度的研磨和缩短研磨工序时间。
即、把研磨工具装在研磨加工用的机械手臂(它的前端心轴)上，将正在回转的研磨工具按压在金属模的被研磨面上，同时沿被研磨面行进，由此对被研磨面进行研磨。
预先准备多种研磨工具，这些研磨工具的颗粒表面粗糙度是从粗目到细目各不相同的，按照从粗目到细目的顺序依次替换装在臂(前端的心轴)上的研磨工具而进行研磨作业。
但是，由于在上述以前的研磨工序中是用手工把研磨工具装到研磨加工用的机械手前端部所设置的心轴上或从其上卸下的(即用手工进行研磨工具的替换)，因为在替换研磨工具时就将研磨工序中断，仅此就会使工序的时间加长。
而且，由于在研磨工具替换中必需进行这样的作业，即用紧固件(弹簧筒夹机构)把研磨工具连接到研磨加工用的机械手的臂前端部(心轴)上，在替换研磨工具时，使用板手将紧固件(弹簧筒夹机构)放松、将用过的研磨工具从臂前端部(心轴)卸下后，把新的研磨工具安装到臂前端部(心轴)上，将紧固件(弹簧筒夹机构)紧固，因而在研磨工具的替换中所花费的时间较长，而且使研磨工序拉长。
为了替换研磨工具，作业人员必须中断其他还在继续中的作业，而且进行研磨工具替换的主要人员不在场就不能进行研磨工序，用手工替换研磨工具是使金属模制造中生产效率降低的主要原因。
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而作出的，其目的是提供一种能自动进行研磨工具替换的金属模研磨装置的研磨工具自动替换机构和自动替换方法。
为了达到上述目的而作出的本发明第一方面的金属模研磨装置是使装在心轴上并与心轴成一体地回转的研磨工具一边压在金属模的被研磨面上、一边沿被研磨面行进地研磨被研磨面的，上述心轴是设置在金属模研磨加工用的多轴机械手的臂上的，所述金属模研模装置的研磨工具自动替换机构的结构为：在上述心轴的前端部设置有左右一对水平系紧销从垂直杆突出的T字形的工具夹，这垂直杆是与心轴同轴地形成一体的；在上述研磨工具上设置着一对能容许上述水平系紧销从上方压入结合并能向上方强行拉出的切口；在固定被研磨的金属模的金属模放置区域附近设有将多个研磨工具切口向上地按规定间隔配置的工具存放处和具有水平狭缝的工具脱离台，该狭缝的幅度比上述工具夹的垂直杆的外径大，但是比研磨工具的外径小；通过将水平系紧销从上方压入到工具存放处上的现定的研磨工具的切口里，将研磨工具装到工具夹上，通过使水平系紧销从工具脱离台的水平狭缝的下方向上方地通过而使研磨工具与工具夹脱离。
通过使多轴机械手的臂从工具存放处的规定的研磨工具上方降下，将工具夹的水平系紧销压入到研磨工具的切口里面将研磨工具装到工具夹上；为使工具夹的水平系紧销从工具脱离台的水平狭缝的下方向上方地通过而使多轴机械手的臂上升，由此将水平系紧销从切口强行拉出，使研磨工具与工具夹脱离，因而能用简单的结构自动地将研磨工具装到工具夹上、和使其自动地与工具夹脱离。
本发明第二方面的装置在本发明第一方面所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换机构中，使上述T字形工具夹的设有水平系紧销的T字横棒状部借助销能相对于垂直杆倾斜地连接，在上述水平系紧销和研磨工具的切口相结合的状态下，工具来和切口协动而构成万向接头。
由于研磨工具是借助由工具夹和切口构成的万向接头而与心轴相连接，因而能总是追随被研磨面的形状。
本发明第三方面的装置是在本发明第一或第二方面所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换机构中，使上述研磨工具由圆筒形合成树脂制研磨构件保持环构成，它把研磨构件保持在下端部、并在侧壁上相对向地形成上述切口；在上述切口的系紧销被压入侧形成幅度比系紧销的外径还狭窄的捆紧部，而且将上述捆紧部的系紧销导入部形成V字形。
在合成树脂制的研磨构件保持环中，捆紧部能随着水平系紧销压入到切口里或者从切口强行地拉出而沿扩张方向弹性变形，从而能使水平系紧销平滑地压入到切口里，并能平滑地从切口脱出。
V字形的系紧销导入部能容易地使水平系紧销沿着导向切口的方向滑动，从而能容易地将水平系紧销压入到切口里，而且能容易地使水平系紧销沿着从切口逸脱方向滑动，从而能容易地将水平系紧销与切口脱离。
本发明第四方面的装置是在本发明第一～第三方面之任意一项所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换机构中，上述工具夹是用紧固件与心轴连接成一体的，在上述紧固件的外筒部的外周面上设置着一对与水平系紧销相对应的倒角部，它们是用于检测工具夹的周向定位的。
由于设置在紧固件外筒部的外周面上的倒角部是和水平系紧销对应的，因而通过使这倒角部与工具脱离台的水平狭缝和工具存放处上的研磨工具的切口相对应地将工具夹定位，就能使水平系紧销处于与工具脱离台的水平狭缝和工具存放处上的研磨工具的切口相对应的位置。
本发明第五方面的装置是在本发明第一～第四方面之任意一项所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换机构中，使上述工具脱离台的水平狭缝沿着狭缝纵长方向地倾斜，以便在水平系紧销从水平狭缝的下方向上方通过时，一对水平系紧销具有时间差地通过水平狭缝。
由于水平系紧销与研磨工具的切口相啮合，当其向上方通过水平狭缝时，宽度比水平狭缝大的研磨工具与狭缝侧缘部相碰而不能向上方移动，因而就将水平系紧销从切口强行拉出，使研磨工具和工具夹脱离。特别是由于水平狭缝是沿狭缝纵长方向倾斜地延伸的，因而一对水平系紧销是一个一个地依次通过水平狭缝，即，水平系紧销是一个一个地从切口被强行地拉出。这样，作用在左右各个水平系紧销上的强行拉力就比水平狭缝是水平地延伸、而且将一对水平系紧销同时从切口强行拉出时作用在左右各个水平系紧销上的强行拉力大，因此各个水平系紧销的强行拉出能平滑地进行。
本发明第六方面的金属模研磨装置的研磨工具自动替换方法，在使装在金属模研磨加工用多轴机械手的臂前端上并与臂内的心轴成一体地回转的研磨工具一边压在金属模的被研磨面上、一边沿被研磨面行进地研磨被研磨面的金属模研磨装置中。
上述心轴的前端部设置具有左右一对水平系紧销从垂直杆突出的T字形工具夹，这垂直杆是与心轴同轴地形成一体的；在上述研磨工具上设置一对能容许上术水平系紧销从上方压入结合并能向上方强行拉出的切口；在固定被研磨的金属模的金属模放置区域附近、设置使多个研磨工具切口向上地按规定间隔配置的工具存放处和具有水平狭缝的工具脱离台，其中水平狭缝的宽度比所述工具夹的垂直杆的外径大而比研磨工具的外径小；使水平系紧销从上述工具脱离台的水平狭缝的下方向上方地通过，由此把使用过的研磨工具与工具夹脱离，此后把水平系紧销从上述工具存放处的规定的研磨工具的上方压入到切口里，由此把新的研磨工具装到工具夹上。
由于在工具脱离台上使臂上升、将使用过的研磨工具与工具夹脱离之后，在工具存放处使臂下降而将新的研磨工具装到工具夹上，因而研磨工具的替换能自动地进行。
本发明第七方面的方法是在本发明第六方面所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换方法中，用紧固件将上述工具夹与心轴连接成一体，在上述紧固件的外筒部的外周面上设置一对与水平系紧销相对应的工具夹周向定位检测用的倒角部，在上述研磨工具脱离工序之前，以上述紧固件的外筒部切断定位检测用的光传感器的光路之规定方式使心轴间歇地转动，将工具夹周向定位成倒角不切断上述光路的规定位置(水平系紧销处于与工具脱离台的水平狭缝和工具存放处的研磨工具的切口相对应的位置)。
一旦使心轴(紧固件)间歇地转动则每次使心轴(紧固件)静止时，紧固件的倒角部的位置就沿周向变化。这样，在光传感器的光路被紧固件的外筒部外周面切断的形态(光传感器的光束被紧固件的外筒部外周面挡开的形态)下，使心轴(紧固件)间歇地转动，将工具夹(水平系紧销)周向定位成倒角部处于不会切断光传感器的光路的位置(不会挡开光传感器的光束的位置)，由此就能把水平系紧销定位在与工具脱离台的水平狭缝和工具存放处上的研磨工具的切口相对应的位置上。
附图的简要说明如下：
图1是表示作为本发明一个实施例的金属模研磨装置的整体结构的立体图；
图2是表示用在上述装置中的金属模研磨加工用的多轴机械手的立体图；
图3是设置在上述机械手臂上的心轴周边结构的断面图；
图4是说明金属模研磨工序中的研磨工具的动作的图；
图5是表示被研磨面(曲面)上的相对于金属模研磨加工用的多轴机械手的指示点的立体图；
图6A、图6B是表示研磨工具在被研磨面(曲面)上的动作的立体图；
图7是表示被研磨(平面)上的相对于金属模研磨加工用的多轴机械手的指示点的立体图；
图8A、图8B是表示研磨工具在被研磨面(平面)上的动作的立体图；
图9是工具夹和研磨工具的立体图；
图10是表示设置在研磨工具上的切口的图；
图11是表示研磨工具自动替换机构的整体结构的立体图；
图12A是研磨工具脱离工序的说明图(表示研磨工具的一侧就要碰到水平切缝侧缘部之前的状态的断面图)；
图12B是研磨工具脱离工序的说明图(表示研磨工具的一侧碰到水平切缝侧缘部、研磨工具倾斜到水平杆最大倾斜位置的状态的断面图)；
图12C是研磨工具脱离工序的说明图(表示一侧的水平系紧销从切口脱离、另一系紧销也要从切口脱离之前的状态的断面图)；
图13是说明水平系紧销的周向定位检测机构的作用的图；
图14是说明机械手的臂前端的环形夹的动作的立体图；
图15是表示研磨工具自动替换机构的从研磨工具脱离工序直到安装工序的流程图。
下面，参照着附图来说明本发明的实施例。
图1～图15示出了本发明的一实施例，图1是表示作为本发明一个实施例的金属模研磨装置的整体结构的立体图；图2是表示用在上述装置中的金属模研磨加工用的多轴机械手的立体图；图3是设置在上述机械手臂上的心轴周边结构的断面图；图4是说明金属模研磨工序中的研磨工具的动作的图；图5是表示被研磨面(曲面)上的相对于金属模研磨加工用的多轴机械手的指示点的立体图；图6A、图6B是表示研磨工具在被研磨面(曲面)上的动作的立体图；图7是表示被研磨(平面)上的相对于金属模研磨加工用的多轴机械手的指示点的立体图；图8A、图8B是表示研磨工具在被研磨面(平面)上的动作的立体图；图9是工具夹和研磨工具的立体图；图10是表示设置在研磨工具上的切口的图；图11是表示研磨工具自动替换机构的整体结构的立体图；图12A是研磨工具脱离工序的说明图(表示研磨工具的一侧就要碰到水平切缝侧缘部之前的状态的断面图)；图12B是研磨工具脱离工序的说明图(表示研磨工具的一侧碰到水平切缝侧缘部、研磨工具倾斜到水平杆最大倾斜位置的状态的断面图)；图12C是研磨工具脱离工序的说明图(表示一侧的水平系紧销从切口脱离、另一系紧销也要从切口脱离之前的状态的断面图)；图13是说明水平系紧销的周向定位检测机构的作用的图；图14是说明机械手的臂前端的环形夹的动作的立体图；图15是表示研磨工具自动替换机构的从研磨工具脱离工序直到安装工序的流程图。
在这些附图中，金属模研磨装置的整体结构如图1所示，主要由下列构件组成：上面设置着金属模放置区域12的机架10、将基端部固定在机架10上的金属模研磨加工用的多轴机械手20、固定在机架10的前面侧并设有电源开关、起动开关、停止开关、复位开关等的机械手控制用的控制器13、设置在机架10上的金属模放置区域12附近的研磨工具自动替换机构40。
如图2所示，机械手20由额定输出功率为譬如80W以下的6轴控制机械手构成，其臂的前腕22能分别围绕着第一肘节间轴(P轴)、第二肘节间轴(T轴)T、肘弯轴(E)轴，肩轴(S轴)和腰轴(W轴)而转动，而且与臂的前腕22成一体的气动轴24的心轴25能围绕着肘滚轴(R轴)回转。
而且气动轴24的心轴25能由装在其中的气动马达的作用而回转驱动，并且由气缸26的作用使心轴25靠向轴向前方，由此使装在心轴25上的研磨工具35以一定压力压接在金属模的被研磨面上，对被研磨面进行研磨。另外，心轴25的转速和沿轴向的靠接力可分别由设置在机械手20附近的气动马达用的调节器14、气缸用的调节器16加以调整。
即、在控制器13，如图5、图6A、图6B中的符号A～F和图7、图8A、图8B中的符号A～D所示，金属模60的被研磨面62(参照图4)上，作为机械手20的臂的前腕22行进基准点的指示点由小型计算机18输入，支承在臂前腕22上的研磨工具35在压接在金属模60的被研磨面62上的状态下，被控制成让该研磨工具35依次通过指示点。
图4～图6A、图6B和图7、图8A、图8B分别表示金属模的被研磨面是曲面的情况和金属模的被研磨面是平面的情况，图6A、图8A表示使研磨工具沿纵向行进的状态，图6B、图8B表示使研磨工具沿横向行走的状态。而且如图4所示、装在气动轴24的心轴25上的研磨工具35是将心轴25保持成与被研磨面62垂直的状态下，在曲面状的被研磨面62上、从点A到点B沿直线移动，但是，由气缸26的作用而靠向轴向前方的研磨工具35总是保持在与被研磨面62压接的状态下而行进的。
气动轴24的心轴25的前端部如图3所放大显示地从支承在臂的前腕22上的心轴壳体24a呈中空圆筒状地向前方突出，楔形弹簧筒夹27被容纳在向前方突出的圆筒部25a内，圆筒部25a的外周面上形成有阳螺纹25b，而且与内周面形成有阴螺纹28a的圆筒状系紧螺母28拧紧，把构成研磨工具夹的环形夹30(的垂直杆31)把持成一体。即、心轴25的向前方突出圆筒部25a和楔形弹簧筒夹27以及系紧螺母28做成作为结合件的弹簧筒夹机构26，由它将环形夹30(的垂直杆31)与心轴25连接成一体。
环形夹30如图3、图9、图10、图12A、图12B、图12C所示，圆形断面的细长垂直杆31的前端部被形成叉形，在这叉形前端31a上、矩形断面的短的水平杆32被做成相对垂直杆31能倾斜地由销连接的T字形(参照图12A、图12B、图12C)。在水平杆32的两端分别设置着圆形断面的水平系紧销33、33。图12A、图12B、图12C中的符号34表示将水平杆32连接到垂直杆的前端部31a上的连接销，水平杆32(水平系紧销33)能相对于垂直杆31倾斜±θ2角。
在作为紧固件的紧固螺母28的外周面上，如图9、图13所示，形成一对相对向的倒角部28a、28a，它们用于检测环形夹的周向定位，使水平杆32(水平系紧销33、33)沿周向处于与倒角部28a、28a相对应的位置地用弹簧筒夹机构26将环形夹30与心轴25连接成一体。
另一方面，研磨工具35的结构则如图9、图10、图12A、图12B、图12C所示，借助合成树脂制的基板39a将圆盘状的研磨构件39与做成圆筒形的合成树脂制的研磨构件保持环36的下端部粘接成一体，在保持环36的侧壁上设置着一对切口37，它们允许环形夹30的水平系紧销33从上方压入结合，并允许将其强行向上拉拔。
即，在切口37上的系紧销被压入侧形成捆紧部38，它的幅度d2比系紧销33的外径d1狭窄(即d2＜d1)，由这捆紧部38防止与切口37结合的系紧销33的脱出，使研磨工具35处于装在环形夹30上的状态。但做成随着水平系紧销33压入到切口37里或者从切口37强行拨出，捆紧部38能向扩大方向弹性变形，使水平系紧销38能平滑地压入到切口37里或从切口37平滑地脱出。
捆紧部38的系紧销导入部38a做成V字形，这个V字形的系紧销导入部38a能使压入的水平系紧销33沿着导引到切口37里的方向滑动，使水平系紧销3容易压入到切口37里；而且能使从切口37中拔出的水平系紧销33沿着逃脱方向滑动，具有使水平系紧销33容易从切口37脱出的作用。
由于在水平系紧销33处于与研磨工具35的切口37相结合的状态下，水平杆32(系紧销33)能相对于垂直杆31上下地倾斜，而且能相对于切口37相对转动，因而环形夹30和切口37就协同地构成万向接头J(参照图3)。
研磨工具自动替换机构40主要由下列构件组成：设置在金属模研磨装置的机架10的右侧角、如图11所示地使切口37朝上、将多个研磨工具35沿左右方向(从机架10的正面侧看到的左右方向)等间隔地配置的作为工具存放处的工具台41；具有幅度做成比环形夹30的垂直杆31(的叉状前端部31a)的外径大但比研磨工具35(保持环36)的外径小的水平缝隙47的工具脱离台45；作为检测环形夹30在周向上定位的定位检测机构的一对发光、受光传感器48、49。
在工具台41上沿左右方向等间隔地设有13个工具容纳孔42，除了左右方向中央(从左起第7个孔)的孔42外，在左右各6个孔42中分别容纳着研磨工具35(35A～35F,35A′～35F′)。这时，右边一半的研磨工具35(35A′～35F′)是备用的研磨工具，它在左边一半的研磨工具35(35A～35F)不能装到环形夹30上的场合下的使用。
在各个工具容纳孔42的周缘部都附设着一对标记43、43，用来表示被容纳在孔42中的研磨工具35的一对切口37、37的位置，使切口37和上述标记43一致地将所有的研磨工具35容纳在孔里。
接着用发光、受光传感器48、49将水平系紧销33定位成与标记43(切口37)相对应，使这样定位了的环形夹30从规定的研磨工具5的上方降下，经过将水平系紧销33压入并结合到切口37里，就能把研磨工具35装到环形夹30上。
虽然研磨工具35无论哪一个都是同样大小，但其研磨作用各自不同，在研磨工具组35A～35F和研磨工具组35A′～35F′中，越往左侧的研磨工具，其研磨构件39的目越粗，越往右侧的研磨工具，其研磨构件39的目越细。即、从左侧到右侧依次地使研磨作用减小地排列研磨工具35，在研磨工具35A和35A′、35B和35B′、35C和35C′……等各组具有相同的研磨作用情况下，研磨工具组35A～35F和备用研磨工具组35A′～35F′相对应。把工具台41上的研磨工具35A～35F从左侧依次装到环形夹30上而加以使用，就能由此将金属模的被研磨面一直磨削成镜面。
工具脱离台45由设有水平狭缝47的梯形状箱形座46构成，上述狭缝47是与工具台41的纵长方向相垂直地延伸(与一对标记43、43的连接线的方向L1相平行地延伸)的；装有研磨工具35的环形夹30在水平狭缝47向上方横切地通过时，由狭缝侧缘部47a将研磨工具35摘落。即，使装着研磨工具35的将水平系紧销33与水平狭缝47平行地定位的环形夹30从水平狭缝47向上方通过时，由于幅度比水平狭缝47的狭缝幅度大的研磨工具35碰到狭缝侧缘部47a而不能向上方移动，因而使水平系紧销33从切口37处被强行拉拔，能使研磨工具35从环形夹30脱离。
另外，水平狭缝47是前方较低、后方较高地倾斜，如图12A、图12B、图12C所示，这个倾斜角θ1比水平杆32相对于垂直杆31的最大倾斜角θ2还大。因此在环形夹30向上方横切过水平狭缝47地通过时，一对水平系紧销33中的每一个依次通过水平狭缝47，将水平系紧销33中的每一个从切口37中强行地拉出。这样，作用在各个水平系紧销35上的强行拉力比水平狭缝水平地延伸、而且一对水平系紧销同时从切口强行拉出时作用在各个水平系紧销上作用的强行拉力大，因此用较小的力就可将研磨工具35与环形夹30脱开，研磨工具脱开时作用在机械手上的反作用力也就较小。
下面，参照图12A、图12B、图12C来说明装着研磨工具35的环形夹30通过水平狭缝47时，从环形夹30脱离的情况。
当环形夹30从水平狭缝47的下方向上方上升时，如图12A所示，研磨工具35(保持环36)的一侧与水平狭缝侧缘部47a相碰。接着，随着环形夹30的上升，如图12A的空白拉拔箭头所示，由水平狭缝侧缘部47a的作用，将研磨工具35(保持环36)的一侧压向下方，如图12B所示地将研磨工具35化斜到相对于垂直杆31而言、水平杆32的倾斜变得困难的万向接头J的最大倾斜位置。当环形夹30进一步上升时，如图12C所示，随着环形环30的上升，一侧的水平系紧销33从切口37中被强行地拉出，接着，另一侧的水平系紧销33也从切口37被强行拉出，使研磨工具35与环形夹30脱开。
作为环形夹定位检测机构一对发光、受光传感器48、49左右对向地配置在工具脱离台45和工具台41的附近，发光、受光传感器48、49之间的光束的光路L与工具脱离台45的水平狭缝47的延伸方向以及工具台41的一对标记43、43形成方向(与容纳在工具台41上的研磨工具35的一对切口37、37相对应的方向)L1相垂直。
而且如图13所示，使紧固螺母28的外周面切断发光、受光传感器48、49的光束的光路L地使环形夹30处于铅直位置，使气动轴24(心轴25)间歇地转动，如图13的虚线所示，可使倒角部28a与光路L平行而处于不切断光束的周向一定位置(即水平系紧销33的延伸方向与工具脱离台45的水平狭缝47的延伸方向及对应于工具台41的工具容纳孔42周缘的标记43的方向L1相平行的位置)地将环形夹30(水平系紧销33)定位在周方向上。
即、如图13的实线所示，在紧固螺母28的外周面切断发光传感器48的光束的光路L的状态(即紧固螺母28的外周面挡开发光传感器48的光束的状态)下，在使心轴25(紧固螺母28)间歇转动时，每当心轴25静止时，紧固螺母28的倒角部28a的位置就沿周向发生变化。而且如图13虚线所示，在倒角部28a处在不切断光路L的位置时(即紧固螺母28的外周面不挡开发光传感器48的光束时)，水平系紧销33处于与工具脱离台45的水平狭缝47及工具台41的工具容纳孔42周缘的标记43相对应的位置。
因此，通过使心轴25(紧固螺母28)间歇转动到受光传感器49能接收到从发光传感器48发出的光束为止，就能将环形夹30(水平系紧销33)周向定位，从而把水平系紧销33定位在与工具脱离台45的水平狭缝47或工具台41的研磨工具的切口37相对应的位置上。
然后，由发光、受光传感器48、49定位了的环形夹30在工具脱离台45上，让使用过的研磨工具35脱离，接着在工具台41上把新的研磨工具35装上。
符号50是设置在工具脱离台45附近的水平杆调整台，在工具脱离工序之后、工具安装工序之前，将环形夹30的前端部从上方压紧在水平杆调整台50的上端面52上，由此就能将水平杆32(水平系紧销33)矫正成水平。
即，在工具脱离工序，有时因强行拉拔水平系紧销33，使水平杆32(水平系紧销33)保持在相对于水平而倾斜的状态，当在达样状态下进行工具安装工序时，就有不能使水平系紧销33与研磨工具的切口37很好结合的可能。因此，使用水平杆调整台50将水平杆32(水平系紧销33)矫正成水平，从而能将水平系紧销33在工具安装工序顺利地压入到研磨工具35的切口37里。
图14表示机械手的臂前端的环形夹之动作，图中的P1～P14表示机械手的臂的移动点。这各个移动点P1～P14由计算机18输入，记忆在控制器13里。
P1是作为研磨工具替换工序开始或结束的基准点的工具替换开始·结束点，P2是光传感器检测接近点、处在光传感器48、49的光束的光路L的正上方。P3是在光传感器检测接近点P2正下方的工具接近确认点，用于确认紧固螺母28的中心到达光传感器48、49的光束的光路L上、机械手的臂(环形夹)正确地进入到工具替换工序的规定位置。
P4是从工具接近确认点P3向前方水平移动规定量(约相当于紧固螺母28的半径)、形成紧固螺母28的外周面切断光传感器48、49的光束的光路L之状态(参照图13)的工具定位点，可间歇地转动气动轴24(心轴25)而使环形夹30(水平系紧销33)周向定位。
P5是位于工具定位点P4前方的工具脱离第一接近点，P6是与工具脱离台45的水平狭缝47的入口正对的工具脱离第二接近点，环形夹30的垂直杆31和水平狭缝47正对。P7是与工具脱离台45的水平狭缝47的入口相对应的点，装在环形夹30上的研磨工具35处于水平狭缝47下方的位置。P8是与水平狭缝47的出口相对应的点、通过将环形夹30从这位置向正上方上升，就能借助水平狭缝侧缘部47a将研磨工具35摘下，使其与环形夹30脱开。
P9是水平杆修正第一接近点，P10是水平杆调整台50正上方的水平杆修正第二接近点，从这第二接近点P10开始使臂下降到水平杆修正点P11，将环形夹30前端部压接在水平杆调整台50上、将水平杆32(水平系紧销33)矫正成水平。
P12是与工具台41相接近的工具安装接近点，P13(P13a、P13b、P13c、P13d、P13e、P13f)是工具安装点，P13(P13a、P13b、P13c、P13d、P13e、P13f′)是备用工具安装点。
P14是处于光传感器检测接近点P2的正下方的工具安装确认点，用来确认环形夹30上所装的研磨工具35进入到光传感器48、49的光束的光路L上、确实装有研磨工具35。这个工具安装确认点P14是处在工具接近确认点P2稍稍上方的位置上。
这样，按照从P1→P2→P3→…P11→P12→P13→P2→P14→P2→P1的顺序依次移动机械手的臂(上所支承的环形夹30)，就能使装在环形夹30上的使用过的工具脱离，而且能将新的工具装到环形夹30上。
下面，参照图15说明研磨工具自动替换机构40的工具替换处理的流程。
首先，在步骤S1，使将使用过的研磨工具装在环形夹30上的臂移动到工具替换开始·结束点P1。接着，在步骤S2使臂经过光传感器检测接近点P2而移动到工具接近确认点P3、由光传感器48、49判别臂(环形夹)是否正确地进入到工具替换工序的规定位置，若是YES，则进行步骤S3、使臂移动到工具定位点P4，此后进行步骤S4。
另一方面，在步骤S2若判别为NO(即在光传感器48、49不能确认臂存在时)，则进行步骤S16，临时停止臂的驱动。然后在步骤S17使臂的姿势沿前后、上下、左右移动规定量，在步骤S18使臂再开始驱动，经步骤S2而进行步骤S4。
在步骤S4，使气动轴24(心轴25)转动规定量，在步骤S5，由光传感器48、49判别紧固件28的倒角部28a是否处在合适位置上。即在步骤S4和S5、使气动轴24间歇地转动到受光传感器49成为接受从发光传感器48发出的光束的状态，由此将环形夹30(的水平系紧销33)沿周向定位。在步骤S5若判别为YES(定位好)，则进行步骤S6，使臂经过工具脱离第一接近点P5而到工具脱离第二接近点P6。接着，进行步骤S7，在工具脱离台41上使研磨工具35脱离。即、使装着研磨工具35的环形夹30从入口对应点P7进入工具脱离台41内，从水平狭缝出口对应点P8向正上方上升，由此使研磨工具35与环形夹30脱离。
接着进行步骤S8，使臂经水平杆修正第一接近点P9而移动到水平杆修正第二接近点P10。进而在步骤S9，借助使臂下降，使环形夹30的前端部压接在水平杆调整台50上，将水平杆32(水平系紧销33)矫正成水平。
接着，在步骤S10使臂移动到工具安装接近点P12，在步骤S11从位于工具台41的最左侧的研磨工具35A上方降下、在工具安装点P13处将研磨工具35a装在环形夹30上。
接着，在步骤S12使臂经过光传感器检测接近点P2而到达下方的工具安装确认点P14。然后在步骤S13，使气动轴24(心轴25)间歇地转动几圈之后，在步骤S14，由光传感器48、49判别是否装有研磨工具35。若是YES(即如果确认装有)，则在步骤S15使臂回归到工具替换开始·结束点P1，结束研磨工具的替换。
另一方面，在步骤S14判别为NO的场合(不能用光传感器48、49确认装有研磨工具35的场合)下，进行步骤S19，使臂再次移动到工具定位点P4。接着在步骤S20使气动轴24(心轴25)间歇地转动，在步骤S21、与步骤S5同样地用光传感器48、49将环形夹30(水平系紧销33)周向定位。若定位完好，则进行步骤S22、使臂移动到水平杆修正第二接近点P10，在步骤S23、使臂下降，由此将环形夹30的前端部压接在水平杆调整台50上，将水平杆32(水平系紧销33)矫正成水平。
接着，在步骤S24使臂移动到备用工具安装接近点(图中没表示)，在步骤S25，将臂(环形夹30)从研磨工具35A′的上方下降，在工具安装点P13 ′将研磨工具35A′装到环形夹30上。然后在步骤S26使臂经过光传感器检测接近点P2而到达工具安装确认点P14。然后在步骤S27使气动轴24(心轴25)间歇地转动几圈之后，在步骤S28由光传感器48、49判别研磨工具35A′是否装上。
在步骤S28若判别为YES(即确认备用研磨工具35A′已装上的场合)，则在步骤S29使臂回归到工具替换开始·结束点P1，使研磨工具的替换结束。另一方面，在判别为NO(即在不能确认备用研磨工具35A′已装上的场合)，则进行步骤S29，临时停止臂的驱动，然后进行步骤S30，由手工作业将研磨工具装上。接着，在步骤S31用手动再次使臂驱动，这时进行步骤S15，使臂回归到工具替换开始·结束点P1，结束研磨工具的替换。
这样，就能在每次结束使用研磨工具35而进行的研磨作业时，自动地依次替换研磨工具35，完成使用研磨工具35A(35A′)～35F(35F′)的研磨。
在上述实施例中，金属模研磨加工用的多轴机械手20由6轴控制机械手构成，以心轴25与被研磨面相垂直的方式沿曲面状被研磨面62行进，但是，即使利用不会改变心轴25相对于被研磨面的姿势的5轴控制机械手构成金属模研磨加工用的多轴机械手20，在被研磨面是平面的场合下当然没问题，即使被研磨面有些弯曲，由于借助万向接头而与心轴25相连接的研磨工具35能追随倾斜面(被研磨面)而移动，因而也不会有任何问题。
另外，上述实施例的环形夹30的结构是水平杆32(水平系紧销33)能相对于垂直杆31倾斜的，但在金属模的被研磨面是平面的场合下，即使水平杆32(水平系紧销33)的结构是与垂直杆31形成一体而不能倾斜的也没问题。
此外，在上述实施例中、工具脱离台41的水平狭缝47是倾斜地构成的，但只要能忍受在研磨工具的脱离中需要较大的力这一点，也可把水平狭缝47做成水平的。
由上述说明可见，若采用本发明第一方面所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换机构，则由于能以简单的结构，把研磨工具自动地装到工具夹上并能自动地卸下，因而能缩短金属模研磨工序。
若采用本发明第二方面所述的装置，由于研磨工具能确实地追随被研磨面的形状，因而即使被研磨面有些弯曲也可进行高精度研磨。
若采用本发明第三方面所述的装置，由于能把水平系紧销平滑地压入切口并能平滑地从切口强行拉出，因而能确实地将研磨工具装到环形夹上并能确实地使其脱离，能无故障地完成金属模研磨工序。
若采用本发明第四方面所述的装置，由于使紧固件与心轴成一体地间歇转动、利用使用例如发光、受光传感器的位置检测机构对设置在紧固件外筒部的外周面上的倒角进行检测，使倒角部(水平系紧销)和工具存放处上的研磨工具之切口及工具脱离台上的水平狭缝相对应地将工具夹定位，因而能平滑地将水平系紧销压入到切口里，并能平滑地从切口强行拉出，能确实地完成研磨工具的安装和卸脱。
若采用本发明第五方面所述的装置，由于能随着臂(环形夹)的上升，确实地把水平系紧销一个个地从切口强行拉出，因而用稍许力就能确实地将研磨工具脱离。
若采用本发明第六方面所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换方法，由于研模工具的替换是自动进行的，因而能缩短金属模研磨工序所需要的时间，而且直到金属模研磨工序结束，作业人员都可以不在研磨现场，能提高作业人员的工作效率和金属模的生产效率。特别是在通宵而且无人在场地进行金属模研磨工序时，能显著提高金属模的生产效率。
若采用本发明第七方面所述的方法，由于在研磨工具脱离工序之前就能把水平系紧销定位在与工具脱离台的水平狭缝或工具存放处上的研磨工具的切口相对应的位置上，因而能无故障地完成研磨工具的自动替换，能提高金属模的生产效率。

Claims (7)

1．一种金属模研磨装置的研磨工具自动替换机构，它是使装在心轴上并与心轴成一体地回转的研磨工具一边压在金属模的被研磨面上、一边沿被研磨面行进地研磨被研磨面的，所述心轴是设置在金属模研磨加工用的多轴机械手的臂上的，其特征在于：在所述心轴的前端部设置有左右一对水平系紧销从垂直杆突出的T字形的工具夹，这垂直杆与所述心轴同轴地形成一体；在所述研磨工具上设置着一对能容许所述水平系紧销从上方压入结合并能向上方强行拉出的切口；在固定被研磨的金属模的金属模放置区域附近设有将多个研磨工具切口向上地按规定间隔配置的工具存放处和具有水平狭缝的工具脱离台，所述水平狭缝的宽度比所述工具夹的垂直杆的外径大，但是比研磨工具的外径小；通过将水平系销从上方压入到工具存放处的规定的研磨工具的切口里，将研磨工具装到工具夹上，通过使水平系紧销从工具脱离台的水平狭缝的下方向上方地通过而使研磨工具与工具夹脱离。
2．如权利要求1所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换机构，其特征在于：所述T字形工具夹的设有所述水平系紧销的T字横棒状部借助销相对于垂直杆可倾斜地被连接，在所述水平系紧销和所述研磨工具的切口相结合的状态下，工具夹和切口协动构成万向接头。
3．如权利要求1或2所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换机构，其特征在于：所述研磨工具由圆筒形合成树脂制研磨构件保持环构成，该保持环把研磨构件保持在下端部、侧壁上相对向地形成有所述切口；在所述切口的系紧销被压入侧形成宽度比系紧销的外径还狭窄的捆紧部，而且将所述捆紧部的系紧销导入部做成V字形。
4．如权利要求1～3中任意一项所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换机构，其特征在于：所述工具夹是用紧固件与所述心轴连接成一体的，在所述紧固件的外筒部的外周面上设置着一对与所述水平系紧销相对应的倒角部，所述倒角部是用于检测所述工具夹的周向定位的。
5．如权利要求1～4中任意一项所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换机构，其特征在于：所述工具脱离台的水平狭缝是沿着狭缝纵长方向倾斜的，以便在所述水平系紧销从水平狭缝的下方向上方通过时，一对水平系紧销具有时间差地通过水平狭缝。
6．一种金属模研磨装置的研磨工具自动替换方法，它是使装在心轴上并与心轴成一体地回转的研磨工具一边压在金属模的被研磨面上、一边沿被研磨面行进地研磨被研磨面的，所述心轴是设置在金属模研磨加工用的多轴机械手的臂上的，其特征在于：在所述心轴的前端部设置有左右一对水平系紧销从垂直杆突出的T字形工具夹，这垂直杆与所述心轴同轴地形成一体；在所述研磨工具上设置一对能容许所述水平系紧销从上方压入结合并能向上方强行拉出的切口；在固定被研磨的金属模的金属模放置区域附近、设置使多个研磨工具切口向上地按规定间隔配置的工具存放处和具有水平狭缝的工具脱离台，该水平狭缝的宽度比所述工具夹的垂直杆的外径大，但比所述研磨工具的外径小；使所述水平系紧销从所述工具脱离台的水平狭缝的下方向上方地通过，由此把使用过的研磨工具与所述工具夹脱离，此后把所述水平系紧销从所述工具存放处的规定的研磨工具的上方压入到切口里，由此把新的研磨工具装到所述工具夹上。
7．如权利要求6所述的金属模研磨装置的研磨工具自动替换方法，其特征在于：所述工具夹利用紧固件与心轴连接成一体，在所述紧固件的外筒部的外周面上设置一对与所述水平系紧销相对应的工具夹周向定位检测用的倒角部，在所述研磨工具脱离工序之前，以所述紧固件的外筒部切断定位检测用的光传感器的光路之规定方式使心轴间歇地转动，将所述工具夹周向定位成所述倒角部不切断所述光路的规定位置(水平系紧销处于与工具脱离台的水平狭缝和工具存放处的研磨工具的切口相对应的位置)。
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