JP2003220422A - Method and device for spinning process - Google Patents

Method and device for spinning process

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JP2003220422A JP2002015070A JP2002015070A JP2003220422A JP 2003220422 A JP2003220422 A JP 2003220422A JP 2002015070 A JP2002015070 A JP 2002015070A JP 2002015070 A JP2002015070 A JP 2002015070A JP 2003220422 A JP2003220422 A JP 2003220422A
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spinning
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Hirohiko Arai
裕彦 荒井
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device being compact compared with a processed product in size which can perform spinning process of a complex-shaped product and improve accuracy in processing and aspects of a product surface. <P>SOLUTION: In the method, a polyarticular robot 9 allows a processing roller 5 to translationally move and pivot, achieving the spinning process of a work 1 rotated by a spindle motor 4. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スピニング加工方
法および装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spinning method and apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】スピニング加工は成形型に板材または管
材のワークをセンタリングして成形型とともに回転さ
せ、それを加工ローラで押し付けて成形加工を行う方法
である。金属を素材とする製品の成形加工法として、家
庭用容器、装飾工芸品、照明器具、通信(パラボラアン
テナなど)、ボイラ、タンク、ノズル、エンジン部品、
タイヤホイールなどの部品・製品の製造に広く用いられ
ている。
2. Description of the Related Art Spinning is a method in which a work of a plate material or a pipe material is centered on a molding die, rotated together with the molding die, and pressed by a machining roller to perform the molding work. Household containers, decorative crafts, lighting fixtures, communications (parabolic antennas, etc.), boilers, tanks, nozzles, engine parts,
Widely used for manufacturing parts and products such as tires and wheels.

【0003】従来のスピニング加工装置において、加工
ローラの移動は主に油圧シリンダなどの直動アクチュエ
ータによって行われている。典型的な加工ローラの移動
機構は、ワーク回転軸に平行な直動アクチュエータと、
それと交差する直動アクチュエータから構成され、前者
の直動アクチュエータにより加工ローラをワーク回転軸
に平行に送りながら、後者の直動アクチュエータを前進
または後退させて加工ローラをワークに押し付け、成形
加工を行う。
In a conventional spinning processing apparatus, the processing rollers are mainly moved by a linear actuator such as a hydraulic cylinder. A typical machining roller moving mechanism is a linear actuator parallel to the workpiece rotation axis,
It is composed of a linear motion actuator that intersects with it, while the former linear motion actuator feeds the machining roller parallel to the workpiece rotation axis, while the latter linear motion actuator is moved forward or backward to press the machining roller against the workpiece to perform molding. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、シリンダ長な
どによってストロークがアクチュエータ寸法よりも短く
制限される直動アクチュエータを用いるため、加工ロー
ラの可動範囲に対して一般に装置全体の寸法が大きくな
る。したがって、成型可能な製品のサイズと比較すると
きわめて大きな加工装置が必要である。
However, since the linear motion actuator whose stroke is limited by the cylinder length and the like is shorter than the actuator size is used, the size of the entire apparatus is generally large with respect to the movable range of the processing roller. Therefore, a very large processing device is required in comparison with the size of the product that can be molded.

【0005】また、直動アクチュエータのみから構成さ
れるため、加工ローラはその方向を変えることができず
並進移動するのみである。そのため加工ローラの回り込
みを要する複雑な形状の製品を加工するには、加工途中
で異なる角度の加工ローラに交換することなどが必要で
ある。
Further, since it is composed of only a linear actuator, the processing roller cannot change its direction but only moves in translation. Therefore, in order to process a product having a complicated shape that requires the processing roller to wrap around, it is necessary to replace the processing roller with a different angle during processing.

【0006】また、ワーク表面の回転軸に対する傾きが
変化する製品の場合、ワーク表面に対する加工ローラの
角度が変動するため、加工精度や製品表面の性状にも影
響を及ぼす可能性がある。
Further, in the case of a product in which the inclination of the work surface with respect to the rotational axis changes, the angle of the processing roller with respect to the work surface changes, which may affect the processing accuracy and the property of the product surface.

【0007】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
ることを目的とするものであり、成型可能な製品サイズ
と比較してコンパクトな装置によりスピニング加工を行
う方法および装置を実現することである。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems of the prior art, and realizes a method and an apparatus for performing a spinning process with a compact device as compared with the size of a product that can be molded. is there.

【0008】さらに、本発明は、加工中のワークの形状
に合わせて加工ローラを旋回させることによって、複雑
な形状の製品が成形可能なスピニング加工方法および装
置を実現することである。
Further, the present invention is to realize a spinning method and apparatus capable of forming a product having a complicated shape by rotating a processing roller according to the shape of a workpiece being processed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、複数の回転関節から構成される多関節ロボ
ットで加工ローラの並進移動および旋回を行うことによ
りスピニング加工を行うことを特徴とするスピニング加
工方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized in that a multi-joint robot composed of a plurality of rotary joints carries out a spinning process by translating and rotating a machining roller. The spinning processing method is provided.

【0010】本発明は上記課題を解決するために、ワー
クを回転させる主軸モータと、複数の回転関節を有し、
先端部に加工ローラを装着した多関節ロボットとを備
え、上記多関節ロボットは、上記加工ローラの並進移動
および旋回を行わせてスピニング加工を行うことを特徴
とするスピニング加工装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention has a spindle motor for rotating a work and a plurality of rotary joints,
A multi-joint robot having a processing roller attached to a tip end thereof is provided, and the multi-joint robot provides a spinning processing device characterized by performing translational movement and rotation of the processing roller to perform spinning processing.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明のスピニング加工方
法および装置の実施の形態を実施例に基づいて図面を参
照して説明する。図1は、本発明のスピニング加工方法
および装置の実施例を説明する図である。ワーク1は、
芯押棒2によって成形型3にセンタリングされ、主軸モ
ータ4によって成形型3とともに回転する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a spinning method and apparatus of the present invention will be described below based on embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a spinning method and apparatus of the present invention. Work 1 is
It is centered on the mold 3 by the core push rod 2 and is rotated together with the mold 3 by the spindle motor 4.

【0012】加工ローラ5は、回転関節6〜8を有する
リンク機構の多関節ロボット9の先端に装着され、ワー
ク回転軸10を含む平面内で並進移動かつ旋回可能であ
る。多関節ロボット9の回転関節6〜8は、回転角を検
出するエンコーダなどの角度センサ11〜13を備える
ものとする。加工ローラ5によりワーク1を成形型3に
押し付け、初期形状である平板1aから最終的には成形
型に沿った形状1bにワーク1を加工する。
The processing roller 5 is attached to the tip of a multi-joint robot 9 of a link mechanism having rotary joints 6 to 8 and is capable of translational movement and turning in a plane including the work rotation shaft 10. The rotary joints 6 to 8 of the articulated robot 9 are provided with angle sensors 11 to 13 such as encoders for detecting the rotation angle. The work 1 is pressed against the forming die 3 by the processing roller 5, and the work 1 is finally processed from the flat plate 1a having the initial shape to the shape 1b along the forming die.

【0013】図2に、本発明の成形加工における制御方
法、装置およびその作用を示す。多関節ロボット9の回
転関節6〜8を動作させる制御装置が設けられており、
この制御装置は、加工中の加工ローラ5の軌跡データを
記憶する記憶部14と、この軌跡データを回転関節6〜
8の目標関節角θ1〜θ3に変換する演算処理部15と、
回転関節6〜8を具体的に制御する関節コントローラ1
6〜18とを有する。これらをさらに詳細に説明する。
FIG. 2 shows a control method, a device and its operation in the molding process of the present invention. A control device for operating the rotary joints 6 to 8 of the articulated robot 9 is provided,
This control device stores a locus data of the machining roller 5 being machined and a locomotive joint 6 to the locus data.
An arithmetic processing unit 15 for converting the target joint angles θ1 to θ3 of 8;
Joint controller 1 that specifically controls the rotary joints 6 to 8
6-18. These will be described in more detail.

【0014】加工中の加工ローラ5の軌跡データは、ワ
ーク回転軸10を含む平面内における回転軸方向の送り
量x、回転半径方向の送り量y、および加工ローラの旋
回角αで表される。x、y、αの各成分は、多関節ロボ
ット9の先端の位置・姿勢と関節角の間の運動学的関係
に基づいて、逆運動学変換により回転関節6〜8の目標
関節角θ1〜θ3に変換される。
The trajectory data of the processing roller 5 during processing is represented by a feed amount x in the rotation axis direction, a feed amount y in the rotation radius direction, and a turning angle α of the processing roller in a plane including the work rotation axis 10. . Each component of x, y and α is based on the kinematic relationship between the position / posture of the tip of the articulated robot 9 and the joint angle, and the target joint angle θ1 to Converted to θ3.

【0015】関節コントローラ16〜18は回転関節6
〜8に装着された角度センサ11〜13から角度信号を
取得し、目標関節角θ1〜θ3との偏差に基づいて回転関
節6〜8をそれぞれサーボ制御する。以上により加工ロ
ーラ5はワーク1の目標形状に沿って制御され、最終的
に成形型3に密着する形状に成形加工される。
The joint controllers 16 to 18 are rotary joints 6
The angle signals are acquired from the angle sensors 11 to 13 attached to 8 to 8, and the rotary joints 6 to 8 are servo-controlled based on the deviations from the target joint angles θ 1 to θ 3, respectively. As described above, the processing roller 5 is controlled along the target shape of the work 1 and is finally processed into a shape that comes into close contact with the molding die 3.

【0016】図3に従来のスピニング加工装置と本発明
の装置における加工ローラの可動範囲の比較を示す。図
3(a)は、従来の装置の可動範囲の例である。加工ロ
ーラ19を駆動する直動アクチュエータ20、21のス
トロークを辺とする平行四辺形となる。直動アクチュエ
ータのストロークはアクチュエータ寸法よりも小さく制
限されるため、装置の設置面積と比べてかなり狭くな
る。
FIG. 3 shows a comparison of the movable range of the processing roller between the conventional spinning processing apparatus and the apparatus of the present invention. FIG. 3A is an example of a movable range of a conventional device. It becomes a parallelogram whose side is the stroke of the linear motion actuators 20 and 21 which drive the processing roller 19. Since the stroke of the linear motion actuator is limited to be smaller than the actuator size, it is considerably smaller than the installation area of the device.

【0017】図3(b)は、本発明の装置における関節
8の可動範囲の例である。関節角度制限を0〜180°
とした。関節7を中心とする半円を、関節6を中心とし
て掃引した領域が可動範囲となるため、装置の寸法と比
べて広く取ることができる。
FIG. 3B is an example of the movable range of the joint 8 in the device of the present invention. Limit joint angle from 0 to 180 °
And A semi-circle centered on the joint 7 is swept around the joint 6 to form a movable range, and thus can be wider than the size of the apparatus.

【0018】図4は、加工ローラの旋回を必要とする製
品の例である。図4(a)に示す従来の加工方法および
装置による加工では、加工ローラ19の姿勢が一定のた
めAの部分では加工ローラ19をワーク1に押し付ける
ことができない。加工途中でワークを反転したり、異な
る角度の加工ローラに交換することが必要である。また
加工可能な部分もワーク表面に対する加工ローラの角度
が変動するため、加工精度や製品表面の性状にも影響を
及ぼす可能性がある。
FIG. 4 shows an example of a product that requires turning of the processing roller. In the processing by the conventional processing method and apparatus shown in FIG. 4A, the processing roller 19 cannot be pressed against the work 1 at the portion A because the posture of the processing roller 19 is constant. It is necessary to reverse the work during processing or replace it with a processing roller having a different angle. In addition, since the angle of the processing roller with respect to the surface of the work also fluctuates in the processable portion, the processing accuracy and the property of the product surface may be affected.

【0019】図4(b)に示す本発明の加工方法および
装置による加工では、関節8により加工ローラ5をワー
ク1の形状に合わせて旋回することができるため、すべ
ての部分が加工できる。また、加工ローラ5がワーク1
に接する点でのワーク表面に対する加工ローラの角度を
一定に保つことができる。
In the processing by the processing method and apparatus of the present invention shown in FIG. 4 (b), since the processing roller 5 can be swung in accordance with the shape of the work 1 by the joint 8, all parts can be processed. Further, the processing roller 5 is the work 1
The angle of the processing roller with respect to the work surface at the point of contact with can be kept constant.

【0020】以上、本発明に係るスピニング加工方法の
実施の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は、
このような実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例がある
ことは言うまでもない。
The embodiment of the spinning method according to the present invention has been described above with reference to the examples.
It is needless to say that the present invention is not limited to such an embodiment, and there are various embodiments within the technical scope of the claims.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の構成による本発明によれば次のよ
うな効果が生じる。 (1)加工装置の寸法と比較して、従来よりも大きなサ
イズの製品のスピニング加工が可能となる。 (2)加工中のワークの形状に合わせて加工ローラを旋
回させることによって、加工ローラの回り込みを要する
複雑な形状の製品のスピニング加工が可能となる。 (3)ワーク表面に対する加工ローラの角度を一定に保
つことにより、加工精度や製品表面の性状を向上するこ
とができる。
According to the present invention having the above configuration, the following effects are produced. (1) Spinning of a product having a size larger than the conventional size can be performed as compared with the size of the processing device. (2) By rotating the processing roller according to the shape of the workpiece being processed, it is possible to perform spinning of a product having a complicated shape that requires the processing roller to wrap around. (3) By keeping the angle of the processing roller with respect to the surface of the work constant, the processing accuracy and the properties of the product surface can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るスピニング加工方法および装置の
実施例を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a spinning method and device according to the present invention.

【図2】本発明に係るスピニング加工方法および装置に
よる成形加工中における制御方法、制御装置およびその
作用を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a control method, a control device, and its function during forming processing by the spinning method and device according to the present invention.

【図3】従来の装置と本発明の装置との加工ローラの可
動範囲を比較する図である。
FIG. 3 is a diagram comparing a movable range of a processing roller between a conventional device and a device of the present invention.

【図4】加工ローラの旋回を必要とする製品の例を従来
の装置と本発明の装置により加工する状態を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a state in which an example of a product requiring turning of a processing roller is processed by a conventional apparatus and an apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ワーク 1a ワーク初期形状 1b ワーク最終形状 2 成形型 3 芯押棒 4 主軸モータ 5 加工ローラ 6〜8 回転関節 9 多関節ロボット 10 ワーク回転軸 11〜13 角度センサ 14 記憶部 15 演算処理部 16〜18 関節コントローラ 19 加工ローラ 20〜21 直動アクチュエータ 1 work 1a Work initial shape 1b Work final shape 2 Mold 3 core push rod 4 Spindle motor 5 Processing roller 6-8 rotary joint 9 Articulated robot 10 Work rotation axis 11-13 Angle sensor 14 Memory 15 Arithmetic processing unit 16-18 Joint controller 19 Processing roller 20-21 Direct acting actuator

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の回転関節から構成される多関節
ロボットで加工ローラの並進移動および旋回を行うこと
によりスピニング加工を行うことを特徴とするスピニン
グ加工方法。
1. A spinning processing method, wherein a spinning process is performed by translating and rotating a processing roller with a multi-joint robot composed of a plurality of rotary joints.
【請求項2】 ワークを回転させる主軸モータと、複
数の回転関節を有し、先端部に加工ローラを装着した多
関節ロボットとを備え、 上記多関節ロボットは、上記加工ローラの並進移動およ
び旋回を行わせてスピニング加工を行うことを特徴とす
るスピニング加工装置。
2. A spindle motor for rotating a work, and an articulated robot having a plurality of rotary joints and having a processing roller attached to a tip end thereof, wherein the articulated robot translates and rotates the processing roller. Spinning processing device characterized by performing spinning processing by performing.
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