JP2005040921A - 倣いガイド部材を備えた工具、その工具を使用したバリ取り加工機、およびそれらを使用したバリ取り方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属あるいは樹脂成形品の外周に生じるバリを、効率的に取り除くことができる倣いガイド部材を備えたバリ取り加工機を提供する。
【解決手段】ワークと接する倣いガイド部を一体に形成したことを特徴とする倣いガイド部材を備えたバリ取り工具１６を加工機本体のアーム部に取り付けワークのバリ取り加工を行うバリ取り加工機であって、前記加工機本体のアーム部に、アームの軸線に対して直角方向に移動可能なフローティンブ部材１１を取り付け、さらにフローティング部材には、アームの軸線方向に移動可能な工具保持部１２を取り付け、この工具保持部に前記工具の工具駆動部１３を取り付け、さらにこの工具駆動部に焼きばめにより倣いガイド部材を備えたバリ取り工具を取り付けたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、金属あるいは樹脂成形品の外周に生じるバリを、効率的に取り除くことができる倣いガイド部材を備えた工具、バリ取り加工機およびそれらを使用したバリ取り方法に関するものである。

簡単な樹脂成形品は、下金型と上金型とを合わせて形成される閉じたキャビティ内に、例えば、熱硬化性樹脂等の溶融樹脂を注入し、この樹脂がキャビティ内で硬化するのを待って上記上下の金型を開いて成形品を取り出すという手法によって製造される。より複雑な形状の成形を行う場合には、金型の割り数を増やし、たとえば、３個以上の金型を用いて複雑な形状の成形を行うようにすることもあるが、基本的には、主たる下金型と、主たる上金型とを合わせることによって所定形状の閉じたキャビティ空間を形成することには変わりはない。

ところで、このような複数個の金型を用いて成形を行う場合、その成形品には、金型の分割部と対応する部位に必然的にバリが生じる。すなわち、互いに金型を閉じて形成されるキャビティ空間内に、すみずみまで成形樹脂をゆきわたらせて成形品位を高めるため、かかるキャビティに注入するべき樹脂の量を、キャビティ空間の容積よりもやや多く設定している。したがって、閉じられた金型内に形成されるキャビティ内に注入される樹脂の一部は、行き場を失って必然的に金型の合わせ面の間に入り込み、これが型開き後において成形品の周囲にバリとして残る。

熱硬化性樹脂（あるいは熱可塑性樹脂材料等）の樹脂，成形材料，ガラス，セラミックス、金属等を各種の成形方法により成形した場合、型同志の分離部にバリが発生する。こうした成形品のバリは従来は、人手により手作業により取り除いていた。
しかも、このようにして生じるバリは、成形品の外周に生じるのであり、また、このようなバリは、金型それ自体の磨耗により、経時的により厚いものとなってゆくという特性をもっている。このような成形品を製品として完成させるには、当然のことながら、上記のように周囲に生じた金型合わせ面に起因するバリを取り除く必要がある。しかし、従来、このようなバリを効率的に取り除く装置は存在せず、手作業によって取り除かざるを得なかった。そのために、人件費が高騰して製品コストを押し上げるのみならず、バリ取り作業の熟練の程度によって最終製品の品位がまちまちとなるという問題もあった。

このような背景の中、本発明者等は、バリ取り作業中の粉塵の発生を防止しつつ、またバリのうねりに追従しつつワークのバリを迅速かつ正確に除去できる自動バリ取り装置を提案している。
特開２０００−２８８８１７ 特開２００２−２３９８２４

ところで、上記それぞれのバリ取り装置は、バリ取り作業に対して極めて有効ではあるが、特許文献１のものは、回転工具の近傍に倣いガイド部材を取り付ける必要があり構成が複雑になる。また特許文献２のものは、刃物の一部が露出する特別な形状をした倣いガイド部材を刃物に装着する必要があり、やはり構造が複雑になる等の問題がある。さらには、特別な形状をした倣いガイド部材を成形するために手間がかかる等、改善すべき余地がある。
また、前述のような特別なガイド部材を使用せずに図１４に示すように刃１６ｂによってバリを除去しようとすると、刃１６ｂをバリに押しつける力、角度等によって刃が振れることがあり、精度のよいバリ取りを実現することが難しい。

そこで、本発明は、上記のような諸問題を解決するために、刃物自身に倣いガイド部材を備えたバリ取り工具を提供するとともに、その工具を装着したバリ取り加工機およびバリ取り加工方法を提供することを目的とする。

このため、本発明が採用した技術解決手段は、
工具本体に、ワークと接する倣いガイド部を一体に形成したことを特徴とする倣いガイド部材を備えたバリ取り工具である。
また、切削刃を備えた工具本体のシャフト先端端面を倣いガイド部として構成したことを特徴とする倣いガイド部材を備えたバリ取り工具である。
また、切削刃を備えた工具本体のシャフト部を倣いガイド部として構成したことを特徴とする倣いガイド部材を備えたバリ取り工具である。
また、切削刃を備えた工具本体に焼バメにより倣いガイド部材を取り付けたことを特徴とする倣いガイド部材を備えたバリ取り工具である。
また、前記倣いガイド部材は工具の刃またはシャフト部に少なくとも１個取り付けたことを特徴とする倣いガイド部材を備えたバリ取り工具である。
また、前記倣いガイド部材はベアリングにより回転自在に保持されていることを特徴とする倣いガイド部材を備えたバリ取り工具である。
また、前述に記載の倣いガイド部材を備えたバリ取り工具を加工機本体のアーム部に取り付けワークのバリ取り加工を行うバリ取り加工機であって、前記加工機本体のアーム部に、アームの軸線に対して直角方向に移動可能なフローティング部材を取り付け、さらにフローティング部材には、アームの軸線方向に移動可能な工具保持部を取り付け、この工具保持部に前記工具の工具駆動部を取り付け、さらにこの工具駆動部に焼きばめにより倣いガイド部材を備えたバリ取り工具を取り付けたことを特徴とするバリ取り加工機である。
また、前記アームは多関節ロボットのアームであることを特徴とするバリ取り加工機である。
また、前記バリ取り加工機によるワークの加工方法であって、前記加工機本体のアーム部の工具駆動部に取り付けられたバリ取り工具は、ワークの被切削部の近傍のワーク表面に工具本体に設けた倣いガイド部材を当接し、前記倣いガイド部材によりワークの表面を倣いながら、被切削部を切削することを特徴とする倣いガイド部材を備えた工具を使用したバリ取り加工方法である。

以上詳細に述べた如く本発明によれば、刃物自身に倣いガイド部材を備えた工具とすることにより、従来のような特殊形状をした専用の倣いガイド部材を不要とし、加工機の構成の簡略化を図ることができる。
また、上記のような工具を多関節ロボットに装着することで、複雑な形状の成形品に発生しているバリを確実に、また綺麗に除去することができ、製品の品質を高めることができる、等の優れた効果を奏することができる。

本発明は、バリ取り工具本体と倣いガイド部材を一体化することにより、特別な形状、機構を必要とする倣いガイドを不要とし、正確なバリ取り作業を実現できる。またガイド部材を工具に焼きばめによって固定できるため、種々の工具に対して簡単に倣いガイド部材を装着することができる。またバリ取り工具本体も焼きばめによりロボットアーム側のシャンク部に取り付ける構造としたため、工具装着部のガタが解消され、精度のよいバリ取り加工を実現できる。

以下本発明に係る実施例を図面を参照して説明すると、
図１はバリ取り工具を装着する６軸多関節ロボットの側面図、図２は本発明に係るバリ取り工具を６軸多関節ロボットのアーム先端に取り付けた状態の詳細拡大側面図、図３は倣いガイド部材を装着したバリ取り工具の拡大図および倣いガイド部材の断面図である。

６軸多関節ロボットＲは、図１に示すような外観を有する公知のロボットであり、６軸多関節ロボットのアームＡは６軸（Ｓ軸、Ｌ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸、Ｔ軸）方向に移動可能とされている。この６軸多関節ロボットは、その本体内にバリ取り工具を保持するアームＡの姿勢制御手段を内蔵しており、ワークＷの位置データ、バリ取り工具の移動等をティーチング可能であり、バリ取り工具に装着した倣いガイド部材をワーク面に当接しつつ、移動可能とされている。

ロボットＲのアームＡの先端には後述するバリ取り工具を装着する装着部１０が形成されている。装着部１０は、図２に示すように平行タイプ（軸に対して直角方向への移動のみを許容するタイプ）のフローティング部材（フローティング軸受）１１、工具の軸方向への移動を可能にするシリンダを内蔵した工具保持部１２を備えており、工具保持部１２に例えばモータＭ等を備えた工具駆動部１３がボルト等の固定手段を使用して保持固定されている。

工具駆動部１３にはシャンク１５がコレット１４あるいは焼きばめによって着脱自在に固定されており、さらにシャンク１５には倣いガイド部材（後述する）を備えたバリ取り工具（エンドミルなど）１６のシャフト（後述する）が焼きばめによってシャンク１５に形成した孔１８に固定されている。そして、バリ取り工具１６に備えた倣いガイド部材が最適な接触圧でワークの倣い面に当接できるようになっている。

なお装着部１０内に使用するフローティング軸受１１、および押圧用のシリンダ等を有する工具保持部１２は設計時に適宜構成のものを選択して使用する。また、ロボットは６軸に限定することなく、専用ロボット、あるいは、他の形態の多関節ロボットも使用可能である。また、上述した焼きばめによるシャンクと工具駆動部との固定、およびシャンク１５とバリ取り工具１６との固定は、例えば装着側に熱膨張の大きな材料で構成した保持部を設け、その保持部をドライヤー等によって加熱して膨張させ、膨張して内径が大きくなった軸孔内にシャンクあるいはバリ取り工具のシャフト部を挿入し、今度は保持部を冷却し収縮させる公知の焼きばめの原理を採用している。このような焼きばめによるバリ取り工具の保持は、保持部によるガタが全くなくなり、コレット等によって工具を保持する場合に比較してバリ取り加工の精度が格段によくなる。

バリ取り工具１６は例えばエンドミルであり、シャンク１５に焼きばめ固定されるシャフト１６ａと刃１６ｂとによって構成されている。具体的には、シャンク１５の下端にバリ取り工具１６のシャフト１６ａを挿入できる孔１８を形成しておき、刃物のシャフト１６ａをシャンク１５に装着する際にはシャンク１５の下端を加熱して孔１８を膨張させ、シャフト１６ａを挿入し、その後、シャンク１５下端を冷却して、孔１８を収縮させ、所謂焼きばめにより固定する。

また刃１６ｂには図３に示すように倣いガイド部材１７ａ、１７ｂが焼きばめにより固定されている。具体的には刃１６ａの外径よりも僅かに小さい径を有する円筒状の倣いガイド部材１７ａ、１７ｂを用意しておき、倣いガイド部材１７ａ、１７ｂを熱膨張させてから刃１６ｂの適宜位置（バリ取り位置に対応）に嵌め込み、その後冷却して固定する。図３ではワークＷのバリ取り部（リブ１９の先端に形成されたバリ）の上下に倣いガイド部材１７ａ、１７ｂが位置するように、２個の倣いガイド部材が刃１６ｂに固定されている。そして、ワークＷに形成されたリブ１９の先端にあるバリをロボットのアームを制御しながら、刃に固定した倣いガイド部材１７ｂをワークの面に当接して、精度良くバリり加工を行う。このように倣いガイド部材１７ａ、１７ｂを刃に一体に装着することにより、刃の押圧力が変化しても、その力は倣いガイド部材で受け止められることになって刃が振れることがなくなり、さらに倣いガイド部材１７ａ、１７ｂによりバリの削り過ぎを確実に防止できるとともに、精度のよいバリ取り作業を実現できる。また、この倣いガイド部材１７ａ、１７ｂは現在使用されている種々の工具に焼きばめにより簡単に装着することが可能となり、種々の工具によるバリ取り作業を正確に行うことができる。また倣いガイド部材も焼きばめにてきした種々の材料を選択使用することができる。

つづいて本発明に係る種々の形態を図を参照して説明する。
図４はワークＷの側面に発生しているバリ(被切削部）を除去する場合、刃１６ｂのシャフト１６ａをワークの側面に押し当ててバリを除去するものである。この場合には、前述した倣いガイド部材の役割をシャフト１６ａが果すことになり、別体で構成した倣いガイド部材を焼きばめによって刃に取り付ける必要がなくなる。なお図ではシャフト１６ａは刃１６ｂの部分とストレートで構成してあるが、シャフト１６ａに後述する図５に対応する倣いガイド部材に相当する凸部を形成することも可能である。

図５は図４と同様にワークＷの側面のリブの先端のバリを除去する例であり、刃１６ｂのシャフト１６ａに倣いガイド部材１７ａを焼きばめにより取り付け、倣いガイド部材１７ａをワークＷの側面（倣い面）に押しつけながらバリ取り作業を行う例である。
図６、図７はワークＷの角に形成されたバリを削る場合の例であり、刃の先端部に倣いガイド部材１７ａを焼きばめにより取り付け、倣いガイド部材１７ａをワークの側面あるいは上面に押しつけながらバリ取り作業を行う例である。この場合には倣いガイド部材１７ａ、１７ｂの側面を刃の傾きに合わせた傾斜面としておくとよい。

図８は前述した図６と図７を組み合わせた例であり、バリを削る刃の部分を挟んで二個の倣いガイド部材１７ａ、１７ｂを配置したことにより、精度のよいバリ取り作業を実現できる。
図９は倣いガイド部材１７ａの側面を曲面とし、刃の傾きに自由に対応できるようにしている。
図１０は刃の下端面を倣いガイドとして構成した例の側面図および平面図であり、刃の下端面１６ｃをワークの倣い面に押し当てながら図中矢印方向に刃を移動させ、側面の刃１６ｂによってバリを除去する例である。
また図示しないが、前述した倣いガイド部材１７ａ、１７ｂをベアリングを介して工具に取り付けることも可能であり、この場合にはベアリングの外輪そのものを倣いガイド部材とすることもできる。

図１１、図１２、図１３は前述した図４、図５、図７に対応した図であり、バリ取り工具をエンドミルから公知のカッタ２０に変更したものである。このカッタ２０は軸部の先端に軸方向に尖った刃が形成されており、軸周囲に形成した刃によって図に示すようにバリ除去を行う。これらの例もカッタに設けた倣いガイド部材を、前述した夫々の例と同様にワークの面にあててカッタ２０の刃２０ａによってバリを削除する。

以上のように構成されたバリ取り工具は、図１、図１２に示す６軸多関節ロボットのアームの先端の工具保持部１２に保持された工具駆動部１３に対してコレット１４あるいは焼きばめによって装着され、被加工物を加工する。
被加工物は例えば、例えばアルミ製のエンジンシリンダブロックであり、同ブロックに発生したバリを除去する場合、たとえばブロック側面に発生したバリについては、図４、図５に示す倣いガイド部材を装着した刃を使用し、又底面に発生したバリについては図１０に示すように刃の下端面を倣いガイド部材とした工具の下端面をワークの倣い面に当て、プログラムされた移動順序に従って、被加工物上を移動し、バリ取り作業を行う。なお、バリ取り工具１６のシャフト部は焼きばめによりシャンク１５に固定され、さらにシャンク１５は焼きばめあるいはコレット１４により工具駆動部１３に固定することで、刃の振れがなくなり、また加工中にシャンク部の緩みが生ずる事態がなくなり、精度のよいバリ取り作業を行うことができる。

以上、本発明に係るバリ取り工具、バリ取り加工機、バリ取り加工法について説明したが、倣いガイド部材の形状、個数、刃への取り付け位置等は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採用することができる。またバリ取り工具として、上記説明では、エンドミル、カッタを例にとって説明したが、これらに限定されることなく、例えば、軸の先端部に砥石を有する、軸付き砥石などの工具を使用することができる。また、ロボットも専用ロボット、他の形態の多関節ロボット等を使用することができる。また、当然のことながら、焼きばめ固定を採用した部位には、焼きばめ固定に適した材料を使用する必要がある。また、図２ではシャンク１５を介してバリ取り工具１６を工具駆動部１３に固定しているが、バリ取り工具を直接工具駆動部に焼きばめにより固定することも可能である。さらにフローティング部材等も本発明の機能を達成することができるものであれば、現在公知の軸受け等採用することができる。
また本発明はその精神また主要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施することができる。そのため前述の実施例は単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。更に特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、種々の成形品に発生するバリを精度良く、正確に除去できるため、自動車産業、電気産業など多種類の産業分野において利用できる。

バリ取り工具を装着する６軸多関節ロボットの側面図である。 本発明に係るバリ取り工具を６軸多関節ロボットのアーム先端に取り付けた状態の詳細拡大側面図である。 倣いガイド部材を装着したバリ取り工具の拡大図および倣いガイド部材の断面図である。 ワークＷの側面に発生しているバリを除去する場合の説明図である。 ワークＷの側面に発生しているバリを除去する場合の他の例の説明図である。 ワークＷの角に発生しているバリを除去する場合の例の説明図である。 ワークＷの角に発生しているバリを除去する場合の他の例の説明図である。 ワークＷの角に発生しているバリを除去する場合の他の例の説明図である。 ワークＷの角に発生しているバリを除去する場合の他の例の説明図である。 ワークＷの平面部に発生しているバリを除去する場合の説明図である。 ワークＷの側面に発生しているバリをカッタにより除去する場合の説明図である。 ワークＷの側面に発生しているバリを倣いガイド部材でワーク面を倣いながらカッタにより除去する場合の他の例の説明図である。 ワークＷの角に発生しているバリをカッタにより除去する場合の例の説明図である。 従来のワークＷのバリ取り状況の説明図である。

符号の説明

１０ 装着部
１１ フローティング軸受
１２ 工具保持部
１３ 工具駆動部
１４ コレット
１５ シャンク
１６ バリ取り工具
１６ａ シャフト
１６ｂ 刃
１７ａ、１７ｂ 倣いガイド部材
１８ 孔
１９ リブ
２０ バリ取り工具（カッタ）
２０ａ 刃

Claims (9)

1. 工具本体に、ワークと接する倣いガイド部を一体に形成したことを特徴とする倣いガイド部材を備えたバリ取り工具。
2. 切削刃を備えた工具本体のシャフト先端端面を倣いガイド部として構成したことを特徴とする請求項１に記載の倣いガイド部材を備えたバリ取り工具。
3. 切削刃を備えた工具本体のシャフト部を倣いガイド部として構成したことを特徴とする請求項１に記載の倣いガイド部材を備えたバリ取り工具。
4. 切削刃を備えた工具本体に焼バメにより倣いガイド部材を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の倣いガイド部材を備えたバリ取り工具。
5. 前記倣いガイド部材は工具の刃またはシャフト部に少なくとも１個取り付けたことを特徴とする請求項４に記載の倣いガイド部材を備えたバリ取り工具。
6. 前記倣いガイド部材はベアリングにより回転自在に保持されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の倣いガイド部材を備えたバリ取り工具。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の倣いガイド部材を備えたバリ取り工具を加工機本体のアーム部に取り付けワークのバリ取り加工を行うバリ取り加工機であって、前記加工機本体のアーム部に、アームの軸線に対して直角方向に移動可能なフローティング部材を取り付け、さらにフローティング部材には、アームの軸線方向に移動可能な工具保持部を取り付け、この工具保持部に前記工具の工具駆動部を取り付け、さらにこの工具駆動部に焼きばめにより倣いガイド部材を備えたバリ取り工具を取り付けたことを特徴とするバリ取り加工機。
8. 前記アームは多関節ロボットのアームであることを特徴とする請求項７に記載のバリ取り加工機。
9. 請求項７または請求項８に記載のバリ取り加工機によるワークの加工方法であって、前記加工機本体のアーム部の工具駆動部に取り付けられたバリ取り工具は、ワークの被切削部の近傍のワーク表面に工具本体に設けた倣いガイド部材を当接し、前記倣いガイド部材によりワークの表面を倣いながら、被切削部を切削することを特徴とする倣いガイド部材を備えた工具を使用したバリ取り加工方法。
   

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