JP2008284677A - Machining tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットアームの先端などに取り付けられ、内蔵したモータにより超硬ロータリーバー、軸付砥石などの刃具を高速回転させて、ワークの面取り、バリ取り、ラッピングなどの加工を行う加工工具に関する。 The present invention relates to a processing tool that is attached to the tip of a robot arm or the like and rotates a cutting tool such as a carbide rotary bar or a shaft-type grinding wheel at a high speed by a built-in motor to perform processing such as chamfering, deburring, and lapping of a workpiece. .
従来、マシニングセンター等の工作機械の主軸に着脱可能に取り付けられ、バリ取りなどの加工を行う加工工具として、下記の特許文献1に記載されるようなバリ取り装置が知られている。このバリ取り装置は、本体ユニットを工作機械の主軸に装着可能に形成され、本体ユニットの下部にエアーモータを斜め下方に傾斜した状態で取り付け、その駆動軸の先端にバリ取り工具を取り付けて構成され、エアーモータによってバリ取り工具を回転駆動して、ワークの加工面に工具を押し当て、ワークのバリ取りを行うものである。
しかし、上記のバリ取り装置は、エアーモータによりバリ取り工具を回転駆動するため、エアーモータに供給する圧力空気の供給源を必要とする問題があり、さらに、本体ユニットに対しエアーモータが上下方向に傾斜して装着され、そのエアーモータの傾斜角度により、その回転軸に装着されたバリ取り工具の傾斜方向が決まるため、各種の方向を向くワークの加工面に対し、バリ取り工具の刃先の方向を、常に適正な方向とするように、本体ユニットの角度(向き)を制御する必要があり、そのための制御機構や制御プログラムが複雑化する問題があった。 However, the deburring device described above has a problem in that it requires a supply source of pressurized air to be supplied to the air motor because the deburring tool is driven to rotate by the air motor. Since the inclination direction of the deburring tool attached to the rotating shaft is determined by the inclination angle of the air motor, the cutting edge of the deburring tool is against the workpiece surface facing various directions. It is necessary to control the angle (orientation) of the main unit so that the direction is always appropriate, and there is a problem that the control mechanism and control program for that purpose are complicated.
また、エアーモータとその回転軸先端のバリ取り工具が予め傾斜して装着されるため、各種の傾斜角度を持ったワークの加工面に対し、工具を円滑に傾動制御することができない場合があり、加工面の角度によっては、ワークのエッジ部のバリ取りなどの加工を良好に且つ円滑に行うことが難しいという問題があった。 In addition, since the air motor and the deburring tool at the tip of its rotating shaft are mounted in an inclined state, the tool may not be able to smoothly tilt control over the work surface of the workpiece with various inclination angles. Depending on the angle of the processed surface, there is a problem that it is difficult to perform processing such as deburring of the edge portion of the workpiece satisfactorily and smoothly.
そこで、本発明者らは、上記特許文献2により、工作機械の主軸にシャンクを着脱自在に取り付け、主軸の回転によりシャンク及びホルダーに装着した刃具を回転駆動しながら、シャンクに対し刃具のホルダーを傾動可能とし、刃具を高速回転させてワークのバリ取りなどを行なう加工工具を提案した。
In view of the above, according to the above-mentioned
この加工工具は、高速回転する刃具がワークに接触して側方から荷重を受けると、その荷重に応じてホルダーが傾動し、荷重が消失した際にはホルダーが円滑に直線状態に復帰するように動作して、ティーチング時の座標入力値とワーク形状との間に誤差がある場合でも、安定してスムーズにバリ取り加工などを行なうことができるものの、回転駆動源として工作機械の主軸の回転を使用するため、ロボットアームなど回転駆動源を有しない機器には、使用することができない。このため、ロボットアームなど回転駆動源を有しない機器に簡単に装着して使用可能となり、高速回転する刃具がワークから受ける荷重に応じてスムーズに傾動して、バリ取りなどの加工を安定して行うことができる加工工具が要望されていた。 In this machining tool, when the cutting tool that rotates at high speed contacts the workpiece and receives a load from the side, the holder tilts according to the load, and when the load disappears, the holder smoothly returns to the linear state. Even if there is an error between the coordinate input value at teaching and the workpiece shape, the deburring process can be performed stably and smoothly, but the spindle of the machine tool rotates as a rotational drive source. Therefore, it cannot be used for equipment that does not have a rotational drive source such as a robot arm. For this reason, it can be easily mounted on a device that does not have a rotational drive source, such as a robot arm, and the cutting tool that rotates at high speed can be tilted smoothly according to the load received from the workpiece, which ensures stable processing such as deburring. There has been a demand for a working tool that can be performed.
本発明は、上述の課題を解決するものであり、ロボットアームなど回転駆動源や圧力空気の供給源を有しない機器に装着して使用することができ、刃具を傾動可能に高速回転させて、バリ取りなどの加工などを良好に行うことができる加工工具を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, can be used by mounting on a device such as a robot arm that does not have a rotational drive source or a pressure air supply source, and rotates the cutting tool at a high speed so that it can tilt, An object of the present invention is to provide a processing tool that can perform processing such as deburring and the like satisfactorily.
上記目的を達成するために、本発明の加工工具は、固定ケースに対し傾動ケースを傾動可能に配設し、刃具回転駆動用のモータを該傾動ケース内に取り付け、該モータの回転軸先端に設けられたチャック部に刃具を取り付けて、該刃具を該モータにより回転駆動する加工工具であって、
該固定ケース内に荷重を吸収するための荷重吸収部材が吸収ばねを介して軸方向に摺動可能に配設されると共に、多数の傾動支持ピンを有した傾動支持ピン装置が配設され、該多数の傾動支持ピンは環状に配置される一方、軸方向に向けて且つピン用ばね部材により先端側に付勢して配設され、該傾動支持ピン装置の先端側の該固定ケース内に前記傾動ケースが軸線に対し傾動可能に配設され、該傾動ケース内には摺動ケースがばね部材に抗して軸方向に摺動可能に配設され、該摺動ケース内に前記モータが回転軸を先端側に向けて取り付けられ、該回転軸の先端にチャック部が取り付けられ、該傾動ケースの基部に前記傾動支持ピン装置の多数の傾動支持ピンの先端を当接させて支持する受圧板が取り付けられ、該受圧板と前記荷重吸収部材との間に傾動支持部材が該傾動支持ピン装置の中央開口部を貫通して配設され、該傾動支持部材は、該傾動ケースが荷重を受けて傾動する際、従動して傾動し、該荷重の消失時に該傾動ケースと共に軸線位置に復帰することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the machining tool of the present invention is provided with a tilting case that can be tilted with respect to a fixed case, a blade rotation driving motor is mounted in the tilting case, and the rotation shaft tip of the motor is attached. A processing tool for attaching a cutting tool to a provided chuck portion and rotating the cutting tool by the motor,
A load absorbing member for absorbing a load is disposed in the fixed case so as to be slidable in the axial direction via an absorption spring, and a tilt support pin device having a large number of tilt support pins is disposed. The many tilting support pins are arranged in an annular shape, and are arranged in an axial direction and biased toward the distal end side by a pin spring member, and are disposed in the fixed case on the distal end side of the tilting support pin device. The tilt case is disposed so as to be tiltable with respect to an axis, and a sliding case is disposed in the tilt case so as to be slidable in an axial direction against a spring member, and the motor is disposed in the sliding case. A pressure receiving pressure that is attached with the rotating shaft facing the distal end, a chuck portion is attached to the distal end of the rotating shaft, and the tips of the tilting support pins of the tilting support pin device are brought into contact with and supported by the base of the tilting case. A plate is attached, the pressure receiving plate and the load absorbing portion A tilting support member is disposed through the central opening of the tilting support pin device, and the tilting support member is driven and tilted when the tilting case tilts under a load, When the load disappears, it returns to the axial position together with the tilting case.
ここで、請求項2のように、上記加工工具の傾動支持ピン装置は、円環状に形成されたピンケース内に多数の傾動支持ピンがその先端を突出させて円周上に配設され、該各傾動支持ピンを先端側に付勢するピン用ばね部材が装着され、傾動支持ピン装置を回動自在のフリー状態で前記固定ケース内に配設することができる。
Here, as in
また、請求項3のように、上記傾動支持ピン装置は、上記固定ケース内でボールベアリングを介して回転自在に配設することが好ましい。 According to a third aspect of the present invention, it is preferable that the tilt support pin device is rotatably disposed in the fixed case via a ball bearing.
また、請求項4のように、上記摺動ケースを付勢するばね部材として、前記傾動ケース内に大径ばね部材と小径ばね部材が同軸上に重なり合って配設され、前記摺動ケース及びモータを上方に向けたとき、それらの自重と動作中に刃具がワークから受ける押上荷重を大径ばね部材と小径ばね部材が共に受けるようにし、該摺動ケース及びモータを下方に向けての動作中に、刃具がワークからの押し上げ荷重を小径ばね部材が受けように、設けられた構成とすることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, as the spring member for biasing the sliding case, a large-diameter spring member and a small-diameter spring member are coaxially overlapped in the tilting case, and the sliding case and the motor The large-diameter spring member and the small-diameter spring member receive both the weight and the upward load that the cutting tool receives from the workpiece during operation, and the sliding case and the motor are operating downward. In addition, the cutting tool can be provided so that the small-diameter spring member receives the pushing load from the workpiece.
また、請求項5のように、上記荷重吸収部材の下部に、上支持凹部が設けられ、前記受圧板の上部に下支持凹部が設けられ、該荷重吸収部材の上支持凹部と該受圧板の下支持凹部との間に、前記傾動支持部材がその上部と下部を該上支持凹部と下支持凹部に摺動可能に嵌合され、該傾動支持部材の上部と下部の周囲の表面が凸状曲面として形成され、該上支持凹部と下支持凹部の内周面には該凸状曲面に摺接可能な凹状曲面が形成され、該該上支持凹部と下支持凹部の中央部分及び該傾動支持部材の上部と下部の中央部分に、相互に接触可能な平坦部が形成された構成とすることができる。 According to a fifth aspect of the present invention, an upper support recess is provided at a lower portion of the load absorbing member, a lower support recess is provided at an upper portion of the pressure receiving plate, and the upper support recess of the load absorbing member and the pressure receiving plate are The tilt support member is slidably fitted between the upper support recess and the lower support recess between the lower support recess and the upper and lower surfaces of the tilt support member are convex. A concave curved surface is formed on the inner peripheral surface of the upper support concave portion and the lower support concave portion so as to be in sliding contact with the convex curved surface, and a central portion of the upper support concave portion and the lower support concave portion and the tilt support. It can be set as the structure by which the flat part which can mutually contact was formed in the center part of the upper part and lower part of a member.
また、請求項6のように、上記上支持凹部及び下支持凹部の凹状曲面として凹状球面を形成し、上記傾動支持部材の上部と下部の凸状曲面として凸状球面を形成することができる。 According to a sixth aspect of the present invention, a concave spherical surface can be formed as the concave curved surface of the upper support concave portion and the lower support concave portion, and a convex spherical surface can be formed as the convex curved surfaces of the upper and lower portions of the tilt support member.
また、請求項7のように、上記傾動ケースは前記固定ケース内に設けた球面滑り軸受と該傾動ケースに設けた球面滑り部材の嵌合により所定の角度範囲内で傾動可能に配設することができる。 According to a seventh aspect of the present invention, the tilting case is disposed so as to be tiltable within a predetermined angle range by fitting a spherical sliding bearing provided in the fixed case and a spherical sliding member provided in the tilting case. Can do.
また、請求項8のように、上記固定ケース内における前記傾動ケースの元部近傍に、複数のガイドピンが固定され、該ガイドピンは該傾動ケースが前記傾動支持部材と受圧板を介して傾動する際にその傾動をガイドし且つ該傾動ケースの回転を阻止するように構成することができる。 According to another aspect of the present invention, a plurality of guide pins are fixed near the base of the tilt case in the fixed case, and the guide pins are tilted via the tilt support member and the pressure receiving plate. In this case, the tilting can be guided and the rotation of the tilting case can be prevented.
さらに、請求項9のように、上記傾動支持ピン装置の傾動支持ピンを付勢するばね部材のばね力を調整するために、ばね力調整リングナットが前記固定ケースの外周部に嵌合され、該ばね力調整リングナットの回転により該ばね部材の圧縮荷重を変えて該傾動支持ピンの付勢力を調整するように構成することができる。
Further, as in
上記構成の加工工具は、固定ケースの基部がロボットアームの先端部などに固定され、刃具として超硬ロータリーバー、軸付砥石などがチャック部に装着される。モータの回転駆動により刃具が高速回転し、刃具をワークに接触させて、バリ取りなどの加工が行われる。 In the processing tool having the above-described configuration, the base of the fixed case is fixed to the tip of the robot arm and the like, and a carbide rotary bar, a grindstone with a shaft, and the like are attached to the chuck as a cutting tool. The cutting tool is rotated at a high speed by the rotation of the motor, and the cutting tool is brought into contact with the workpiece to perform deburring and other processing.
高速回転する刃具の先端側面が、例えばワークのエッジ部に接触し、刃具が側方からの荷重を受けると、傾動ケースがその荷重に応じて固定ケースに対し軸心の軸線上から傾動する。チャック部先端の刃具は傾動した状態で、高速回転し、ワークのエッジ部などに生じたバリに刃具が接触しバリが除去されるが、このときの刃具がワークの加工面を押圧する押圧力は、傾動支持ピン装置の多数の傾動支持ピンが傾動ケースの基部の受圧板を押す力によって生じ、且つ傾動支持部材の作用により傾動ケースの傾動動作が安定して行われる。このため、高速回転する刃具のワーク加工面への押圧動作がスムーズとなり、バリ取りなどの加工を良好に行うことができる。 When the tip side surface of the blade that rotates at high speed comes into contact with, for example, the edge portion of the workpiece and the blade receives a load from the side, the tilting case tilts from the axis of the shaft center relative to the fixed case according to the load. The cutting tool at the tip of the chuck rotates at a high speed in a tilted state, and the cutting tool comes into contact with the burr generated on the edge part of the workpiece and the burr is removed. At this time, the pressing force by which the cutting tool presses the work surface of the workpiece The tilting support pin device is caused by the force of a large number of tilting support pins pressing the pressure receiving plate at the base of the tilting case, and the tilting operation of the tilting case is stably performed by the action of the tilting support member. For this reason, the pressing operation to the workpiece processing surface of the cutting tool rotating at high speed becomes smooth, and processing such as deburring can be performed satisfactorily.
また、固定ケースに対する傾動ケースの傾動時、傾動支持ピン装置内の傾動支持部材の傾動によって傾動支持部材に上下方向の荷重が印加されるが、この荷重は荷重吸収部材に設けた吸収ばねにより良好に吸収される。さらに、加工時に刃具がワークから軸方向の押上力を受ける場合があるが、このような刃具の押上力は傾動ケース内の摺動ケースを軸方向に付勢するばね部材により吸収され、高速回転する刃具に無理な荷重をかけずに安定して動作させることができる。 Further, when the tilting case is tilted with respect to the fixed case, a vertical load is applied to the tilting support member due to the tilting of the tilting support member in the tilting support pin device, and this load is better by the absorption spring provided on the load absorbing member. To be absorbed. In addition, the cutting tool may receive an axial push-up force from the workpiece during processing, but such a push-up force of the blade is absorbed by the spring member that urges the sliding case in the tilting case in the axial direction and rotates at high speed. The blade can be operated stably without applying an excessive load to the cutting tool.
一方、刃具がワークから離れるとき、刃具の回転負荷が急激に減少し、傾動ケースが傾動状態から軸線位置に戻る際、傾動ケースに反動が生じ、傾動ケースや刃具が暴れる(ランダムに振られる)現象が生じやすい。しかし、本加工工具では、傾動支持ピン装置の多数の傾動支持ピンがピン用ばね部材を介してその先端を傾動ケース上部の受圧板を押えるように作用し、且つ吸収ばねが荷重吸収部材を介して傾動支持部材を押えるように作用するため、傾動の復帰動作が安定化して行なわれる。また、傾動支持ピン装置がボールベアリングを介して回動自在にフリー状態で固定ケース内に収容されているため、刃具がワークから離れてその回転負荷が急激に減少し、傾動ケースが軸線位置に戻る際、傾動支持ピン装置が円周方向にスムーズに動き、傾動ケースや刃具の暴れを効果的に防止することができる。 On the other hand, when the cutting tool moves away from the workpiece, the rotational load of the cutting tool decreases rapidly, and when the tilting case returns from the tilted state to the axial position, the tilting case reacts and the tilting case and the cutting tool are violated (randomly shaken). The phenomenon tends to occur. However, in this machining tool, a large number of tilting support pins of the tilting support pin device act so as to press the tip of the pressure receiving plate at the upper part of the tilting case via the pin spring member, and the absorption spring via the load absorbing member. Therefore, the tilt returning operation is stabilized. In addition, since the tilting support pin device is rotatably accommodated in the fixed case via the ball bearing, the cutting tool moves away from the workpiece, and its rotational load decreases rapidly, and the tilting case is moved to the axial position. When returning, the tilting support pin device moves smoothly in the circumferential direction, and it is possible to effectively prevent the tilting case and the blade from moving up.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は加工工具の正面図を示し、図2はその縦断面図を示し、図3,4はその横断面図を示している。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a front view of the machining tool, FIG. 2 shows a longitudinal sectional view thereof, and FIGS. 3 and 4 show transverse sectional views thereof.
この加工工具1は、概略的には、ロボットアームなどの先端に、その固定ケース2の上部(基部)を固定して装着され、固定ケース2内の下部に傾動支持ピン装置20と傾動支持部材5が配設され、固定ケース2の下部に取り付けられる下固定ケース3内に、球面滑り軸受30を介して傾動ケース4の基部を傾動可能に配設し、傾動ケース4内に摺動可能に設けた摺動ケース41内にモータ6を取り付け、モータ6から下方(先端側)に突出する回転軸の先端に刃具のチャック部35を取り付け、チャック部35に装着した刃具39をモータ6により高速回転してバリ取り加工などを行うように構成される。
The machining tool 1 is generally mounted by fixing the upper portion (base) of a fixed
ここで、加工工具の上部とは図1における加工工具の上部であり、下部は図1における下部を示し、加工工具の基部はその上部を意味し、工具の先端部はその下部に位置する。 Here, the upper part of the machining tool is the upper part of the machining tool in FIG. 1, the lower part shows the lower part in FIG. 1, the base part of the machining tool means the upper part, and the tip part of the tool is located in the lower part.
固定ケース2は略円筒形に形成され、その上面(基部)に、ロボットアームなどに固定するための固定ねじ孔2aが穿設され、固定ケース2内に、荷重吸収部材8が吸収ばね9を介挿し所定の範囲で上下動可能に嵌入される。荷重吸収部材8は略円筒形に形成され、下部に大径フランジ部が設けられ、その下部中央に、上支持凹部8aが形成されている。この上支持凹部8aは、略円錐台凹部状に形成され、その内周面に凹状曲面8bが形成され、中央部には円形の平坦部8cが形成されている。
The
円筒状の荷重吸収部材8の上部内には、吸収ばね(コイルばね)9が配設され、荷重吸収部材8を下方に付勢している。この吸収ばね9は、基本的には、固定ケース2に対する傾動ケース4の傾動時、傾動支持ピン装置20内の傾動支持部材5の傾動によって傾動支持部材5に上下方向の荷重が印加されるが、この荷重を吸収ばね9により吸収する。また、吸収ばね9は、運転時に傾動支持部材5、荷重吸収部材8、傾動ケース4を介して印加される下からの衝撃力を吸収し、さらに、傾動ケース4の傾動時または軸線の復帰時に生じる荷重吸収部材8の振動荷重などを吸収し、傾動支持ピン装置20と協働して傾動ケース4などの傾動復帰時の振動や不安点な揺動を防止する機能を有している。
An absorption spring (coil spring) 9 is disposed in the upper portion of the cylindrical
荷重吸収部材8の上支持凹部8aの下側に、傾動支持部材5が配設され、傾動支持部材5の上端部がこの荷重吸収部材8の上支持凹部8aに嵌入される。傾動支持部材5は、肉厚の円筒体形状に形成され、図5に示すように、その上端部と下端部は各々、略円錐台形状に形成されている。
The
傾動支持部材5の略円錐台形状部分の円周面には、凸状曲面5a,5cが形成され、その中央部には、各々平坦部5b、5dが軸方向と直交する平面を有して形成されている。この凸状曲面5a,5cは球面の一部から形成されている。さらに、傾動支持部材5の下側に受圧板16が配設され、受圧板16の中央に下支持凹部16aが傾動支持部材5の下端部に嵌合可能な形態を持って形成されている。受圧板16は傾動ケース4の上部のフランジ部45上に嵌着される。
Convex curved surfaces 5a and 5c are formed on the circumferential surface of the substantially frustoconical portion of the tilting
図5に示すように、受圧板16の下支持凹部16aは、上記の上支持凹部8aと同様、略円錐台凹部状に形成され、その内周面に凹状曲面16bが形成され、その中央部には円形の平坦部16cが形成されている。傾動支持部材5は、荷重吸収部材8と受圧板16との間に傾動可能に配設され、その上端部は荷重吸収部材8の上支持凹部8aに回動自在に嵌合され、その下端部は受圧板16の下支持凹部16aに回動自在に嵌合されている。
As shown in FIG. 5, the
図8に示すように、傾動ケース4の傾動時に、傾動支持部材5がその上端部と下端部を上支持凹部8aと下支持凹部16aに対して摺動させて傾動するが、傾動支持部材5の上端部の凸状曲面5aが荷重吸収部材8の上支持凹部8aの凹状曲面8bに対応して形成されて密に接触し、且つその平坦部5bがその平坦部8cに対応して形成されて密に接触可能である。したがって、傾動ケース4の傾動時、図8のように、凸状曲面5aと凹状曲面8bの嵌合と平坦部5bと平坦部8cの嵌合状態が所定の角度範囲内でずれた場合、後述の傾動支持ピン22のピン用ばね部材23などの付勢力により、自動的に安定した嵌合状態つまり傾動支持部材5が荷重吸収部材8に対し中立の軸線位置に、復帰可能な構造となっている。
As shown in FIG. 8, when the
また、同様に、傾動支持部材5の下端部の凸状曲面5cが受圧板16の下支持凹部16aの凹状曲面16bに対応して形成されて密に接触し、且つその平坦部5dがその平坦部16cに対応して形成されて密に接触可能である。このため、図8のように、傾動ケース4の傾動時、傾動支持部材5が傾動して、凸状曲面5cと凹状曲面16bの嵌合と平坦部5dと平坦部16cの嵌合が所定の角度範囲内でずれた場合、下記傾動支持ピン22のピン用ばね部材23などの付勢力により、傾動支持部材5が受圧板16に対し中立の軸線位置に、自動的に安定して復帰可能である。これにより、後述の傾動ケース4の傾動動作及び軸線位置への復帰動作が円滑に行なわれるようになっている。
Similarly, the convex
なお、傾動支持部材5は、上記の如く厚肉円筒状の部材として形成されるが、その上端部と下端部において厚肉部を必要とするため、傾動支持部材5の中間外周部また中間内周部の肉厚を薄く形成し、軽量化を図ることもできる。
The tilting
傾動支持部材5の周囲に、円環状の傾動支持ピン装置20が配設され、当該装置の各傾動支持ピン22はその下側の受圧板16上に押し当てられる。この傾動支持ピン装置20は、下記傾動ケース4の上部を、全ての方向に傾動可能に且つ軸線位置に復帰可能に支持するための装置であり、円環状のピンケース21内に多数の傾動支持ピン22を下側(先端側)に突出させ、且つピン用ばね部材23により付勢して構成される。
An annular tilt
傾動支持ピン装置20のピンケース21は、固定ケース2内の下部に配設されたボールベアリング15の下側に取り付けられ、ボールベアリング15を介して回動自在に固定ケース2の下部内に配設されている。傾動支持ピン装置20の下部は円環状の押え板17によって支持され、押え板17は固定ケース2の下端のフランジ部内側に嵌め込まれている。押え板17は1枚または2枚重ねて使用することができる。
The
傾動支持ピン装置20は、上記の構成により、傾動ケース4が下固定ケース3内で傾動したとき、或は刃具39の回転負荷が急激に減少し、傾動状態から軸線位置に戻るときなどに、傾動支持ピン装置20に回動力が作用したとき、ピンケース21がボールベアリング15を介して任意の方向に回動する。これによって、傾動ケース4およびモータ6の直線戻り動作がスムーズに行われるようにしている。ボールベアリング15は、環状で且つ板状の2枚のボールレースを上下に重ねて構成され、ボールレースの内側に形成された環状溝に、多数の金属球が収容されている。
When the tilting
ボールベアリング15を介して固定ケース2内に装着された傾動支持ピン装置20のピンケース21は、図3に示すように、略円環状に形成され、ピンケース21内には、例えば24本の傾動支持ピン22が15度の間隔で円周上に、先端を下側に突出した状態で配設されている。これらの傾動支持ピン22は、その下側(先端側)に配設される傾動ケース4の受圧板16の円周上を、上から均一に押えて支持するために配設される。各傾動支持ピン22には、ピン用ばね部材(コイルばね)23が傾動支持ピン22を下方に付勢するように装着され、各傾動支持ピン22は、ピンケース21内に配設した各々のピン用ばね部材23により、下方に付勢され、その先端を下方に突出させている。
As shown in FIG. 3, the
各ピン用ばね部材23は各傾動支持ピン22の外周部に外嵌されて装着され、傾動支持ピン22の中間部に設けたフランジ部と円環状の移動ばね座24との間で、ばね力を生じた状態で装着される。移動ばね座24は、ピンケース21内で上下方向(軸方向)に移動可能に配設され、24本のピン用ばね部材23を収容する孔が対応位置に形成され、各孔には傾動支持ピン22が嵌挿されると共に、ピン用ばね部材23の上端が係止される。
Each
この移動ばね座24は、ばね圧調整機構10のばね力調整リングナット11の回転操作により、そのばね力を調整可能としている。ばね圧調整機構10は、回転操作に応じて上下するばね力調整リングナット11と、ばね力調整リングナット11の下側に配設されて回動を阻止された状態で上下動可能な移動リング12と、移動リング12の内側に突設されて移動ばね座24の外周部に連結される複数の連結ピン13とから構成される。
The moving
ばね力調整リングナット11は内側にめねじ部を有し、固定ケース2の大径部に設けたおねじ部に螺合し、回動操作されることにより上下動する。移動リング12は、固定ケース2の下部を覆うカバー円筒14の内側で上下に移動可能に配設されている。ばね力調整リングナット11と移動リング12間にボールベアリング12aが介在され、ばね力調整リングナット11の回転操作が円滑になるようにしている。
The spring force adjusting
また、図示は省略されているが、1個の鋼球を移動リング12内の穴内に配設し、ばね部材によって鋼球をばね力調整リングナット11側の凹部に押し付け付勢することにより、回転操作時の節度感とストッパ機能を持たせることができる。移動リング12の内側に突設された連結ピン13は、固定ケース2の下外周部に形成された長孔に挿入され、固定ケース2に対し円周方向への移動を阻止され、上下に移動可能となっている。なお、連結ピン13と移動ばね座24の係合は、傾動支持ピン装置20がボールベアリング15を介して自在に円周方向に動き得る程度に緩く係合されている。
Although not shown, one steel ball is disposed in the hole in the moving
上記構成のばね圧調整機構10は、ばね力調整リングナット11を回すと、固定ケース2に対しばね力調整リングナット11と移動リング12が図2から図6のように上下(軸方向)に移動し、これに伴い、連結ピン13を介して連結された移動ばね座24が同方向に移動する。これにより、移動ばね座24が下に移動したとき、ピン用ばね部材23のばね力(傾動支持ピン22を下方に付勢する付勢力)が増大し、移動ばね座24が上に移動したとき、ピン用ばね部材23のばね力は減少する。
In the spring
固定ケース2の下側(先端側)に下固定ケース3がねじ止め或いは嵌着により固定される。下固定ケース3内には後述のように傾動ケース4が傾動可能に収容され、傾動ケース4における傾動ケース本体40の上部(基部)に受圧板16が固定される。傾動ケース4は、傾動ケース本体40とその傾動ケース本体40の外周を覆うカバー42を有している。
The
受圧板16はピンケース21の下側(先端側)に位置し、上面中央に下支持凹部16aが形成されている。下支持凹部16aは円形凹部として形成され、内周面に凹状曲面16bが形成されると共に中央底部に平坦部16cが形成される。
The
上記のように、傾動支持部材5の下端部の凸状曲面5cがこの下支持凹部16aの凹状曲面16bに対応して形成されて密に接触し、且つその平坦部5dがその平坦部16cに対応して形成されて密に接触して嵌入される。したがって、図8のように、傾動ケース4の傾動時、凸状曲面5cと凹状曲面16bの嵌合と平坦部5dと平坦部16cの嵌合が所定の角度範囲内でずれた場合、自動的に安定した嵌合状態つまり傾動支持部材5が受圧板16に対し中立の軸線位置に、復帰可能である。
As described above, the convex
傾動ケース4と受圧板16は下固定ケース3内で軸心に沿った垂直姿勢から全方向に傾動可能に配設されている。その傾動ケース4と受圧板16の全方向の傾動時に、24本の傾動支持ピン22とピン用ばね部材23は、傾動ケース4と受圧板16を垂直姿勢に復帰させる方向に、均一に付勢するように作用する。
The
つまり、モータ6の回転軸先端のチャック部35に取着した刃具39がワークの加工面に接触したとき、刃具39が傾動方向に押されて傾動ケース4、モータ6、刃具39が傾動するが、このとき、刃具39が加工面に与える押圧力が、各傾動支持ピン22のピン用ばね部材23によって全円周方向に均一に生じ、且つその押圧力がゼロになったとき、その傾きがスムーズに直線状態に戻ることになる。このように、傾動支持ピン22のピン用ばね部材23のばね力が、刃具39の加工面への押圧力として作用するため、このピン用ばね部材23のばね力は、上記ばね圧調整機構10によって、ワークWがスチールのように硬質の場合は強く、アルミニウムのような軟質の場合は弱く調整される。
That is, when the
傾動ケース本体40は上部(基部)にフランジ部45を有した略円筒形に形成され、下固定ケース3の上部内の軸心位置に、球面滑り軸受け30と球面滑り部材43を介して所定の角度で傾動可能に配設されている。下固定ケース3の内側に円環状の球面滑り軸受け30が固定され、その球面滑り軸受け30の内側に、傾動ケース本体40の外周部に固定した球面滑り部材43が回動可能にはめ込まれている。これにより、図8に示すように、傾動ケース本体40は、その軸心Sが球面滑り軸受け30、球面滑り部材43の中心点を軸に、固定ケース2、下固定ケース3の中心軸線(軸心)Oから、所定の角度範囲θ(例えば約5°)で全円周方向に傾動可能である。
The tilting case
傾動ケース4に傾動ケース本体40の上部(基部)にフランジ部45が形成され、図4に示すように、そのフランジ部45にはガイド溝46が円周上の60度の間隔で6個形成されている。下固定ケース3の内側には、そのガイド溝46に対応した円周位置に、図4に示す如く、6本のガイドピン31が立設され、それらのガイドピン31は各ガイド溝46に係合し、傾動ケース4の傾動は、ガイドピン31によりガイドされる。
A flange portion 45 is formed in the upper portion (base portion) of the
これらのガイドピン31とガイド溝46との係合により、傾動ケース4の傾動はガイドされるが、それらの係合には僅かではあるが隙間があるため、傾動支持部材5の傾斜角度や傾斜方向が変化した場合、傾動ケース4がその際の反動や振動を受けて円周方向などに僅かにがたつくことがある。このとき、その傾動ケース4の動きは傾動支持ピン装置20に伝わるが、上記のように傾動支持ピン装置20がボールベアリング15を介して回転自在に配設されているので、その傾動ケース4の円周方向のがたつきなどに起因したモータ6の傾動時或は復帰時の振動や暴れは、ボールベアリング15などの作用により、効果的に防止される。
Although the tilting of the tilting
さらに上記の如く、傾動ケース本体40上部のフランジ部45上に受圧板16が取り付けられ、ピンケース21の12本の傾動支持ピン22は、図8に示すように傾動ケース4の傾動方向又は傾斜角度に関わらず、常に全てのピンが受圧板16に当接している。傾動ケース本体40の中間部から下部にかけて、カバー42が覆うように取り付けられ、傾動ケース本体40内に円筒状の摺動ケース41が軸方向に上下摺動可能に挿入される。
Further, as described above, the
図2に示すように、内側の摺動ケース41の外周面の一部に係合溝41aが形成され、その対応位置の傾動ケース本体40に係合孔40aが形成され、その係合溝41aと係合孔40aに1個の係合鋼球44が嵌合しており、係合溝41aの範囲内で摺動ケース41は傾動ケース本体40に対し上下に摺動可能となっている。摺動ケース41内にはモータ6がその回転軸を下側(先端側)に向けて同軸上に取り付けられる。
As shown in FIG. 2, an
モータ6の回転軸の軸心は、傾動ケース4が非傾動の垂直状態つまり軸線O上にあって、固定ケース2,3の軸心と一致している。モータ6には例えば約60000rpm前後で高速回転可能なブラシレスDCモータが使用され、モータ6の回転軸先端は下側に突出し、その回転軸先端に刃具用のチャック部35が取り付けられる。チャック部35は、例えばコレットチャックの外側にチャックナットを螺合させており、チャックナットを回して刃具39を締付固定する。
The axis of the rotation shaft of the
モータ6を内部に装着した摺動ケース41の上端部(基部)と傾動ケース本体40の基部との間に、押上力吸収用のばね部材(コイルばね)36が摺動ケース41を下方に付勢して装着される。これにより、モータ6と摺動ケース41は刃具39を介して上方向に押上荷重を受けたとき、ばね部材36の付勢力に抗して上方に係合溝41aの範囲内で移動し、刃具39から伝達される軸方向の押上力や衝撃力を吸収する構造となっている。
Between the upper end (base) of the sliding
一方、ワークの穴の裏側のバリなどを切除する場合、図10に示すように、傘型の軸付砥石などの刃具39aを使用し、この軸付砥石の刃具39aの上面(肩の部分)でワークの穴の裏バリを切削する。この場合、刃具39aは加工時に先端方向(下方向)への荷重を受ける。このため、加工時に刃具39aが先端方向に荷重を受ける場合には、図10に示すように、摺動ケース41の下端部(先端部)とカバー42の先端部内側との間に、下荷重吸収用のばね部材(コイルばね)37が摺動ケース41を上方に付勢して装着される。
On the other hand, when cutting off the burrs on the back side of the hole of the workpiece, as shown in FIG. 10, a
摺動ケース41内に挿入されて傾動ケース本体40内に収容されるモータ6の電源線は、傾動ケース本体40に内側空間から傾動支持部材5の内側空間を通り、荷重吸収部材8の内側空間を通過して、固定ケース2の上部(基部)の開口部から上方に引き出される。また、モータ6に空冷用の圧力空気チューブが接続される場合、その圧力空気チューブも電源線に沿って引き出される。
The power line of the
次に、上記構成の加工工具1の動作を説明する。加工工具1は、図9に示すように、ロボットアームRAの先端に、固定ケース2の基部を当て、固定ねじ孔2aを用いて取り付けられる。モータ6の回転軸先端のチャック部35には、実施される加工(例えば、バリ取り、鋭角角部の切削加工または研磨加工など)に応じて、例えば、超硬ロータリーバー、軸付砥石などの刃具39が取り付けられる。被加工物のワークWは加工テーブル上に固定される。
Next, operation | movement of the processing tool 1 of the said structure is demonstrated. As shown in FIG. 9, the processing tool 1 is attached to the tip of the robot arm RA with the base of the fixing
なお、ワークWが小形の場合、ワークWをロボットアームRAの先端に固定し、加工工具1を加工テーブル上に固定して使用することもできる。この場合は、チャック部35を上向きに或いは横向きにして加工工具1を加工テーブル上に固定し、ワークWをロボットにより移動させながら、加工工具1の刃具39に接触させて、バリ取り加工などを行なう。
When the workpiece W is small, the workpiece W can be fixed to the tip of the robot arm RA and the processing tool 1 can be fixed on the processing table. In this case, the machining tool 1 is fixed on the machining table with the
ワークWの材質に応じて、ばね圧調整機構10のばね力調整リングナット11を回動操作し、傾動支持ピン装置20のピン用ばね部材23のばね力を調整する。例えば、スチールのようにワークが硬質の場合、傾動支持ピン22のピン用ばね部材23のばね力は傾動支持ピン22の押圧力を増大させ、刃具39の傾動時の加工面への押圧力を大きく調整し、ワークがアルミニウムのような軟質の場合はばね圧調整機構10のばね力調整リングナット11を左に回して移動リング12を上側(基部側)に移動させ、ピン用ばね部材23のばね力つまり傾動支持ピン22の押圧力を小さくして、刃具39の傾動時の加工面への押圧力を小さく調整する。一方、ワークがスチールのように硬質の場合はばね圧調整機構10のばね力調整リングナット11を右に回して移動リング12を下側(先端側)に移動させ、ピン用ばね部材23のばね力つまり傾動支持ピン22の押圧力を大きくして、刃具39の傾動時の加工面への押圧力を大きく調整する。
Depending on the material of the workpiece W, the spring force adjusting
ロボットを使用してバリ取り加工を行なう場合、通常のロボット動作と同様に、予めティーチングモードにてロボットをティーチング動作させ、動作に必要な座標データを取得する。このようなティーチングモードでは、ロボットアームRAの姿勢と動きを制御しながら、刃具39の切削面をワークWのバリに適正に接触するように、ワークWの加工線に沿って移動させ、その移動軌跡に従って座標データを取り込み、記憶させる。
When performing deburring using a robot, the robot is taught in advance in the teaching mode in the same way as normal robot operation, and coordinate data necessary for the operation is acquired. In such a teaching mode, while controlling the posture and movement of the robot arm RA, the cutting surface of the
実際のバリ取り加工などでは、ティーチング時に記憶した座標データを読み出し、ロボットアームRAを運転制御して、加工を行なう。バリ取りなどの加工運転に入り、モータ6が起動されると、その回転軸、チャック部35、及び刃具39が例えば約30000rpmの高速回転で回転駆動される。
In actual deburring and the like, the coordinate data stored at the time of teaching is read out, and the robot arm RA is operated and processed. When a processing operation such as deburring is started and the
図9のように、ワークWが加工テーブル上に固定され、加工工具1がロボットアームRAに取着される場合、ロボットアームRAの動作により、高速回転する刃具39を動かしてワークWのエッジ部に接触させ、刃具39を座標データに基づき移動させながら、高速回転する刃具39によりワークWのエッジ部のバリを削り取るように、バリ取りが行われる。
As shown in FIG. 9, when the workpiece W is fixed on the machining table and the machining tool 1 is attached to the robot arm RA, the cutting
加工中、高速回転する刃具39の先端側面がワークWのエッジ部に接触し、刃具39が側方からの荷重を受けると、図8に示すように、傾動ケース4がその外側の下固定ケース3に対しその荷重に応じた角度だけ、工具の軸心Oの軸線上から、最大傾斜角度約5度の角度範囲内で、傾動する。このとき、傾動ケース4は下固定ケース3に対し球面滑り軸受け43を介してその球面の中心点の周りで回動し、この回動に伴い、図8のように、傾動ケース4と荷重吸収部材8間に介装される傾動支持部材5は、その中間点近傍を軸に傾動ケース4とは逆方向に傾動する。
During processing, when the tip side surface of the
この傾動ケース4と傾動支持部材5の傾動は、受圧板16を押圧する多数の傾動支持ピン22のピン用ばね部材23の付勢力に抗して行われ、この際、傾動ケース4内のモータ6の高速回転動作の影響もあって、傾動ケース4には振動や揺動が発生しやすい。しかしながら、荷重吸収部材8が吸収ばね9により先端の刃具39側に付勢されるため、傾動支持部材5の振動や揺動は、傾動支持ピン22のピン用ばね部材23と荷重吸収部材8内の吸収ばね9の協働により良好に吸収される。
The tilting of the tilting
このように、モータ6、刃具39を含む傾動ケース4が傾動する際の荷重吸収部材8、傾動支持部材5の振動や揺動は、吸収ばね9とピン用ばね部材23により吸収されるため、刃具39がワークWに接触し刃具39が傾動ケース4と共に傾動する際、スムーズに傾動すると共に、傾動荷重の消失時には傾動ケース4をスムーズに軸心位置に復帰させることができる。
Thus, since the vibration and swinging of the
また、高速回転する刃具39の先端側部にワークWの縁部に接触したとき、刃具39がワークから受ける軸方向の押上力などは、摺動ケース41上のばね部材36より吸収され、安定して加工を行うことができる。さらに、図8のように、刃具39、モータ6を含む傾動ケース4が傾動し、刃具39の先端側部が適度な接触荷重をワークWのバリの部分に付与しながら、バリを除去するところ、このワークWを刃具39の先端側部が押圧する際の押圧荷重は、傾動ケース本体40上の受圧板16に印加され、傾動支持ピン装置20内のピン用ばね部材23を有する多数の傾動支持ピン22によって吸収される。これらの傾動支持ピン22は円周上に多数本が配置されるため、何れの方向に刃具39、モータ6を含む傾動ケース4が傾動した際にも、同様な荷重を安定して付与することができ、ワークWのバリ取りを良好に行うことができる。
Further, when the edge of the workpiece W comes into contact with the tip side of the
このように、傾動支持ピン装置20内における24本の傾動支持ピン22のピン用ばね部材23のばね力が、刃具39のワークWに対する押圧荷重として作用するが、このワークWの押圧荷重を作用させる力は、上記のようにモータ6や傾動支持部材5の軸方向の力を吸収する吸収ばね9またはばね部材36とは別個のばねであって、円周上に配置された多数のピン用ばね部材23によって付与されるため、刃具39がワークWを押圧する力を安定して生じさせることができる。
As described above, the spring force of the
さらに、刃具39がワークWから離れた際、刃具39及びモータ6を含む傾動ケース4の傾動状態を、工具の軸心の軸線上までスムーズに戻すことができる。特に、刃具39がワークWから離れ、モータ6の回転負荷が急速に減少し、傾動荷重を外されて軸心位置に戻る際、高速回転する刃具39及びモータ6を含む傾動ケース4の戻り動作が不安定となって暴れ、刃具39及びモータ6を含む傾動ケース4がランダムに振れるように動作して、軸心位置に戻りにくい状態が発生しやすい。
Furthermore, when the
しかし、本加工工具では、上記のように、荷重吸収部材8や傾動支持部材5に生じる軸方向の衝撃力や振動は吸収ばね9により吸収され、刃具39がワークWから受ける押上荷重は、傾動ケース本体40内のばね部材36により吸収され、さらに、傾動ケース4が傾動状態から軸心位置に復帰する力は、独立した傾動支持ピン装置20内のピン用ばね部材23によって吸収されるため、刃具39がワークWから離れる際、刃具39及びモータ6を含む傾動ケース4が暴れることなく極めてスムーズに直線状に戻ることができる。
However, in the present machining tool, as described above, the axial impact force and vibration generated in the
また、傾動支持ピン装置20がフリー状態で配設され、且つフリー状態のボールベアリング15を介して装着されているため、傾動時に傾動支持ピン装置20が円周方向に自在に動いて傾動ケース4の反動などを吸収し、モータ6及び刃具39を含む傾動ケース4をスムーズに直線状態に戻すことができる。
Further, since the tilting
なお、上記実施形態では、刃具39として、バリ取り用の工具を使用したが、ラッピング用の砥石または研削用の工具を使用して、ラッピング加工或は面取りなどの研削加工を行うこともできる。
In the above embodiment, a deburring tool is used as the cutting
図11、図12は上記ばね圧調整機構を設けない実施形態の加工工具を示している。この加工工具は、ばね圧調整機構を設けずに、傾動支持ピン装置のピン用ばね部材を、ワークの種類や硬度に応じて、別のばね力のばね部材と交換して、対応するものである。 11 and 12 show a working tool according to an embodiment in which the spring pressure adjusting mechanism is not provided. This machining tool is not provided with a spring pressure adjustment mechanism, and the pin spring member of the tilting support pin device is replaced with a spring member having a different spring force according to the type and hardness of the workpiece. is there.
図11に示すように、固定ケース52は略円筒形に形成され、その上面(基部)に、ロボットアームなどに固定するための固定ねじ孔52aが穿設され、固定ケース52内に、荷重吸収部材58が吸収ばね59を介挿し所定の範囲で上下動可能に嵌入される。荷重吸収部材58は略円筒形に形成され、その下部中央に、上支持凹部58aが形成されている。この上支持凹部58aは、略円錐台凹部状に形成され、その内周面に凹状曲面58bが形成され、中央部には円形の平坦部58cが形成されている。この凹状曲面58bは球面の一部を構成する凹状球面となっている。
As shown in FIG. 11, the fixing
円筒状の荷重吸収部材58の上部内には、吸収ばね(コイルばね)59が配設され、荷重吸収部材58を下方に付勢している。この吸収ばね59は、基本的には、固定ケース52に対する傾動ケース54の傾動時、傾動支持ピン装置50内の傾動支持部材55の傾動によって傾動支持部材55に上下方向の荷重が印加されるが、この荷重を吸収ばね59により吸収する。また、吸収ばね59は、運転時に傾動支持部材55、荷重吸収部材58、傾動ケース54を介して印加される下からの衝撃力を吸収し、さらに、傾動ケース54の傾動時または軸線の復帰時に生じる荷重吸収部材58の振動荷重などを吸収し、傾動支持ピン装置50と協働して傾動ケース54などの傾動復帰時の振動や不安点な揺動を防止する機能を有している。
An absorption spring (coil spring) 59 is disposed in the upper portion of the cylindrical
荷重吸収部材58の上支持凹部58aの下側に、傾動支持部材55が配設され、傾動支持部材55の上端部がこの荷重吸収部材58の上支持凹部58aに嵌入される。傾動支持部材55は、中間部の肉厚を薄くして細くした円筒体形状に形成され、図11に示すように、その上端部と下端部は各々、略円錐台形状に形成されている。
The
傾動支持部材55の略円錐台形状部分の円周面には、凸状曲面55a,55bが形成され、その中央部には、各々平坦部55c、55dが軸方向と直交する平面を有して形成されている。この凸状曲面55a,55bは球面の一部から形成され、凸状球面となっている。さらに、傾動支持部材55の下側に受圧板66が配設され、受圧板66の中央に下支持凹部66aが傾動支持部材55の下端部に嵌合可能な形態を持って形成されている。受圧板66は傾動ケース54の上部のフランジ部85上に嵌着される。
Convex curved surfaces 55a and 55b are formed on the circumferential surface of the substantially frustoconical portion of the tilting
図11に示すように、受圧板66の下支持凹部66aは、上記の上支持凹部58aと同様、略円錐台凹部状に形成され、その内周面に凹状曲面66bが形成され、球面の一部から形成され、凸状球面となっている。その中央部には円形の平坦部66cが形成されている。凹状曲面66bは、傾動支持部材55は、荷重吸収部材58と受圧板66との間に傾動可能に配設され、その上端部は荷重吸収部材58の上支持凹部58aに回動自在に嵌合され、その下端部は受圧板66の下支持凹部66aに回動自在に嵌合されている。
As shown in FIG. 11, the
図11のように、傾動ケース54の傾動時に、傾動支持部材55がその上端部と下端部を上支持凹部58aと下支持凹部66aに対して摺動させて傾動するが、傾動支持部材55の上端部の凸状曲面55aが荷重吸収部材58の上支持凹部58aの凹状曲面58bに対応して形成されて密に接触し、且つその平坦部55cがその平坦部58cに対応して形成されて密に接触可能である。したがって、傾動ケース54の傾動時、図12のように、凸状曲面55aと凹状曲面58bの嵌合と平坦部55cと平坦部58cの嵌合状態が所定の角度範囲内でずれた場合、後述の傾動支持ピン62のピン用ばね部材63などの付勢力により、自動的に安定した嵌合状態つまり傾動支持部材55が荷重吸収部材8に対し中立の軸線位置に、復帰可能な構造となっている。
As shown in FIG. 11, when the
また、同様に、傾動支持部材55の下端部の凸状曲面55bが受圧板66の下支持凹部66aの凹状曲面66bに対応して形成されて密に接触し、且つその平坦部55dがその平坦部66cに対応して形成されて密に接触可能である。このため、図12のように、傾動ケース54の傾動時、傾動支持部材5が傾動して、凸状曲面55bと凹状曲面66bの嵌合と平坦部55dと平坦部66cの嵌合が所定の角度範囲内でずれた場合、下記傾動支持ピン62のピン用ばね部材63などの付勢力により、傾動支持部材55が受圧板66に対し中立の軸線位置に、自動的に安定して復帰可能である。これにより、後述の傾動ケース54の傾動動作及び軸線位置への復帰動作が円滑に行なわれるようになっている。
Similarly, the convex
傾動支持部材55は、上記の如く厚肉円筒状の部材として形成されるが、その上端部と下端部において厚肉部を必要とするため、傾動支持部材55の中間外周部また中間内周部の肉厚を薄く形成し、軽量化を図っている。
Although the tilting
傾動支持部材55の周囲に、円環状の傾動支持ピン装置50が配設され、当該装置の各傾動支持ピン62はその下側の受圧板66上に押し当てられる。この傾動支持ピン装置50は、下記傾動ケース54の上部を、全ての方向に傾動可能に且つ軸線位置に復帰可能に支持するための装置であり、円環状のピンケース61内に多数の傾動支持ピン62を下側(先端側)に突出させ、且つピン用ばね部材63により付勢して構成される。
An annular tilt
傾動支持ピン装置50のピンケース61は、固定ケース52内の下部に配設されたボールベアリング65の下側に取り付けられ、ボールベアリング65を介して回動自在に固定ケース52の下部内に配設されている。傾動支持ピン装置50の下部は円環状の押え板57によって支持され、押え板57は固定ケース2の下端のフランジ部内側に嵌め込まれている。押え板57は1枚または2枚重ねて使用することができる。
The
傾動支持ピン装置50は、上記構成により、傾動ケース54が下固定ケース53内で傾動したとき、或は刃具79の回転負荷が急激に減少し、傾動状態から軸線位置に戻るときなどに、傾動支持ピン装置50に回動力が作用したとき、ピンケース61がボールベアリング65を介して任意の方向に回動する。これによって、傾動ケース54およびモータ56の直線戻り動作がスムーズに行われるようにしている。ボールベアリング65は、環状で且つ板状の2枚のボールレースを上下に重ねて構成され、ボールレースの内側に形成された環状溝に、多数の金属球が収容されている。
With the above-described configuration, the tilt
ボールベアリング65を介して固定ケース52内に装着された傾動支持ピン装置50のピンケース61は、略円環状に形成され、ピンケース61内には、例えば24本の傾動支持ピン62が15度の間隔で円周上に、先端を下側に突出した状態で配設されている。これらの傾動支持ピン62は、その下側(先端側)に配設される傾動ケース54の受圧板66の円周上を、上から均一に押えて支持するために配設される。各傾動支持ピン62には、ピン用ばね部材(コイルばね)63が傾動支持ピン62を下方に付勢するように装着され、各傾動支持ピン62は、ピンケース61内に配設した各々のピン用ばね部材63により、下方に付勢され、その先端を下方に突出させている。
The
各ピン用ばね部材63は各傾動支持ピン62の外周部に外嵌されて装着され、傾動支持ピン62の中間部に設けたフランジ部とピンケース61の上部間で、ばね力を生じさせ、傾動支持ピン62を下方に付勢した状態で装着される。これにより、ピンケース61内には、24本の傾動支持ピン62が15度の間隔で円周上に、先端を下側に突出した状態で、ピン用ばね部材63により下方に付勢されて配設される。
Each
ピンケース61はボールベアリング65を介して回転自在に、固定ケース52内に装着され、その固定ケース52内における上下位置は、24本の傾動支持ピン62の支持動作に大きく影響するため、各部品の寸法誤差(寸法のばらつき)に応じて、微妙に調整して位置決めする必要がある。このため、ボールベアリング65の固定ケース52内における上下位置を調整するために、ボールベアリング65の上部に、外周部にねじを設けた調整用リングねじ64が回動により上下動するように螺合して装着されている。調整用リングねじ64には軸方向に固定ねじが設けられ、調整用リングねじ64の回動により、ボールベアリング65を介してピンケース61の上下位置を調整した後、調整用リングねじ64を固定ねじにより固定するようになっている。
The
固定ケース52の下側(先端側)に下固定ケース53がねじ止め或いは嵌着により固定される。下固定ケース53内には後述のように傾動ケース54が傾動可能に収容され、傾動ケース54における傾動ケース本体80の上部(基部)に受圧板66が固定される。傾動ケース54は、傾動ケース本体80とその傾動ケース本体80の外周を覆うケースカバー87及び先端カバー82を有している。
The
受圧板66はピンケース61の下側(先端側)に位置し、上面中央に下支持凹部66aが形成されている。下支持凹部66aは円形凹部として形成され、内周面に凹状曲面66bが形成されると共に中央底部に平坦部66cが形成される。この凹状曲面66bは、球面の一部を形成する凹状球面を構成している。
The
上記のように、傾動支持部材55の下端部の凸状曲面55bがこの下支持凹部66aの凹状曲面66bに対応して形成されて密に接触し、且つその平坦部55dがその平坦部66cに対応して形成されて密に接触して嵌入される。したがって、図12のように、傾動ケース54の傾動時、凸状曲面55bと凹状曲面66bの嵌合と平坦部55dと平坦部66cの嵌合が所定の角度範囲内でずれた場合、自動的に安定した嵌合状態つまり傾動支持部材55が受圧板66に対し中立の軸線位置に、復帰可能である。
As described above, the convex
傾動ケース54と受圧板66は下固定ケース53内で軸心に沿った垂直姿勢から全方向に傾動可能に配設されている。その傾動ケース54と受圧板66の全方向の傾動時に、24本の傾動支持ピン62とピン用ばね部材63は、傾動ケース54と受圧板66を垂直姿勢に復帰させる方向に、均一に付勢するように作用する。
The
つまり、モータ56の回転軸先端のチャック部75に取着した刃具79がワークの加工面に接触したとき、刃具79が傾動方向に押されて傾動ケース54、モータ56、刃具79が傾動するが、このとき、刃具79が加工面に与える押圧力が、各傾動支持ピン62のピン用ばね部材63によって全円周方向に均一に生じ、且つその押圧力がゼロになったとき、その傾きがスムーズに直線状態に戻ることになる。このように、傾動支持ピン62のピン用ばね部材63のばね力が、刃具79の加工面への押圧力として作用する。
That is, when the
傾動ケース本体80は上部(基部)にフランジ部85を有した略円筒形に形成され、下固定ケース53の上部内の軸心位置に、球面滑り軸受け70と球面滑り部材83を介して所定の角度で傾動可能に配設されている。下固定ケース53の内側に円環状の球面滑り軸受け70が固定され、その球面滑り軸受け70の内側に、傾動ケース本体80の外周部に固定した球面滑り部材83が回動可能にはめ込まれている。これにより、図12に示すように、傾動ケース本体80は、その軸心Sが球面滑り軸受け70、球面滑り部材83の中心点を軸に、固定ケース52、下固定ケース53の中心軸線O(軸心)から、所定の角度範囲(例えば約5°)で全円周方向に傾動可能である。
The tilting case
傾動ケース54に傾動ケース本体80の上部(基部)にフランジ部85が形成され、そのフランジ部85にはガイド溝86が円周上の60度の間隔で6個形成されている。下固定ケース53の内側には、そのガイド溝86に対応した円周位置に、ガイドピン取付リング72が取り付けられ、6本のガイドピン71がそのガイドピン取付リング72上に60度の間隔で立設され、それらのガイドピン71は各ガイド溝86に係合し、傾動ケース54の傾動は、ガイドピン71によりガイドされる。
A
これらのガイドピン71とガイド溝86との係合により、傾動ケース54の傾動はガイドされるが、それらの係合には僅かではあるが隙間があるため、傾動支持部材55の傾斜角度や傾斜方向が変化した場合、傾動ケース54がその際の反動や振動を受けて円周方向などに僅かにがたつくことがある。このとき、その傾動ケース54の動きは傾動支持ピン装置50に伝わるが、上記のように傾動支持ピン装置50がボールベアリング65を介して回転自在に配設されているので、その傾動ケース54の円周方向のがたつきなどに起因したモータ56の傾動時或は復帰時の振動や暴れは、ボールベアリング65などの作用により、効果的に防止される。
Although the tilting of the tilting
傾動ケース本体80上部のフランジ部85上に受圧板66が取り付けられ、ピンケース61の24本の傾動支持ピン62は、傾動ケース54の傾動方向又は傾斜角度に関わらず、常に全てのピンが受圧板66に当接している。傾動ケース本体80の中間部から下部にかけて、先端カバー82とケースカバー87が覆うように取り付けられ、傾動ケース本体80内に円筒状の摺動ケース81が軸方向に上下摺動可能に挿入される。
A
傾動ケース本体80内に小径ばね部材76(小線径で且つ小巻き径のコイルばね)と大径ばね部材(大線径で且つ大巻き径のコイルばね)77が摺動ケース81を先端側に付勢するように配設される。この小径ばね部材76と大径ばね部材77は同軸上に重なり合って配設される。大径ばね部材77は、そのばね力がより強力に設定され、小径ばね部材76は、そのばね力が大径ばね部材77のばね力より弱く設定され、小径ばね部材76のフリー状態の長さは大径ばね部材77より長く形成されている。
A small-diameter spring member 76 (a coil spring having a small wire diameter and a small winding diameter) and a large-diameter spring member (a coil spring having a large wire diameter and a large winding diameter) 77 are disposed in the tilting case
摺動ケース81及びモータ56を下方に向けたとき、図11のように、摺動ケース81は係合溝81a内の係合鋼球84により係止された状態となり、小径ばね部材76のみに圧縮荷重が僅かにかかる状態となる。そして、このような下向き状態での動作中、刃具79がワークから押し上げ荷重を受けた場合、小径ばね部材76がその荷重を受けて、摺動ケース81及びモータ56が適正幅だけ上昇するようになっている。
When the sliding
一方、摺動ケース81及びモータ56を上方に向けたとき、摺動ケース81及びモータ56がその自重により、僅かな長さだけ小径ばね部材76と大径ばね部材77を圧縮する。このような上向き状態での動作中に、刃具79がワークから押下げ荷重を受けた場合、摺動ケース81及びモータ56が適正幅だけ下降し、この荷重を大径ばね部材77と小径ばね部材76が受けて吸収するようになっている。また、図11に示すように、内側の摺動ケース81の外周面の一部に係合溝81aが形成され、その対応位置の傾動ケース本体80に係合孔80aが形成され、その係合溝81aと係合孔80aに1個の係合鋼球84が嵌合しており、係合溝81aの範囲内で摺動ケース81は傾動ケース本体80に対し上下に摺動可能となっている。摺動ケース81内にはモータ56がその回転軸を下側(先端側)に向けて同軸上に取り付けられる。
On the other hand, when the sliding
モータ56の回転軸の軸心は、傾動ケース54が非傾動の垂直状態つまり軸線O上にあって、固定ケース52,53の軸心と一致している。モータ56には高速回転可能なブラシレスDCモータが使用され、モータ6の回転軸先端は下側に突出し、その回転軸先端に刃具用のチャック部75が取り付けられる。チャック部75は、例えばコレットチャックの外側にチャックナットを螺合させており、チャックナットを回して刃具79を締付固定する。
The axis of the rotation axis of the
摺動ケース81内に挿入されて傾動ケース本体80内に収容されるモータ56の電源線は、傾動ケース本体80に内側空間から傾動支持部材55の内側空間を通り、荷重吸収部材58の内側空間を通過して、固定ケース52の上部(基部)の開口部から上方に引き出される。また、モータ56に空冷用の圧力空気チューブが接続される場合、その圧力空気チューブも電源線に沿って引き出される。
The power line of the
次に、上記構成の加工工具の動作を説明する。加工工具は、上記と同様に、ロボットアームの先端に、固定ケース52の基部を当て、固定ねじ孔2aを用いて取り付けられる。モータ56の回転軸先端のチャック部75には、実施される加工(例えば、バリ取り、鋭角角部の切削加工または研磨加工など)に応じて、超硬ロータリーバー、軸付砥石などの刃具79が取り付けられる。被加工物のワークは加工テーブル上に固定される。
Next, the operation of the processing tool having the above configuration will be described. In the same manner as described above, the processing tool is attached using the fixing
ワークWが小形の場合、図13のように、ワークWをロボットアームRAの先端に固定し、加工工具1を加工テーブル上に固定して使用することもできる。この場合は、チャック部75の刃具79を上向きに或いは横向きにして加工工具1を加工テーブル上に固定し、ワークWをロボットにより移動させながら、加工工具1の刃具79に接触させて、バリ取り加工などを行なう。
When the workpiece W is small, the workpiece W can be fixed to the tip of the robot arm RA and the processing tool 1 can be fixed on the processing table as shown in FIG. In this case, the cutting tool 1 of the
ワークWが加工テーブル上に固定され、加工工具1がロボットアームRAに取着される場合、加工工具1ではモータ56の回転により刃具79が高速で回転駆動される間、ロボットアームの動作により、加工工具1を動かしてその刃具79をワークWのエッジ部に接触させ、刃具79を座標データに基づき移動させながら、高速回転する刃具79をワークのエッジ部に沿って移動させ、エッジ部のバリを削り取るように動作して、バリ取りが行われる。
When the workpiece W is fixed on the machining table and the machining tool 1 is attached to the robot arm RA, in the machining tool 1, while the
加工中、高速回転する刃具79の先端側面がワークWのエッジ部に接触し、刃具79が側方からの荷重を受けると、図12に示すように、傾動ケース54がその外側の下固定ケース53に対しその荷重に応じた角度θだけ、工具の軸心Oの軸線上から、最大傾斜角度約5度の角度範囲内で、傾動する。このとき、傾動ケース54は下固定ケース53に対し球面滑り軸受け83を介してその球面の中心点の周りで回動し、この回動に伴い、図12のように、傾動ケース54と荷重吸収部材58間に介装される傾動支持部材55は、その中間点近傍を軸に傾動ケース54とは逆方向に傾動する。
During the processing, when the tip side surface of the
この傾動ケース54と傾動支持部材55の傾動は、受圧板66を押圧する多数の傾動支持ピン62のピン用ばね部材63の付勢力に抗して行われ、この際、傾動ケース54内のモータ56の高速回転動作の影響もあって、傾動ケース54には振動や揺動が発生しやすい。しかしながら、荷重吸収部材58が吸収ばね59により先端の刃具79側に付勢されるため、傾動支持部材55の振動や揺動は、傾動支持ピン62のピン用ばね部材63と荷重吸収部材58内の吸収ばね59の協働により良好に吸収される。
The tilting of the tilting
このように、モータ56、刃具79を含む傾動ケース54が傾動する際の荷重吸収部材58、傾動支持部材55の振動や揺動は、吸収ばね59とピン用ばね部材63により吸収されるため、刃具79がワークに接触し刃具79が傾動ケース54と共に傾動する際、スムーズに傾動すると共に、傾動荷重の消失時には傾動ケース54をスムーズに軸心位置に復帰させることができる。
Thus, since the vibration and swinging of the
また、高速回転する刃具79の先端側部にワークの縁部に接触したとき、刃具79がワークから受ける軸方向の押上力などは、摺動ケース81上の小径ばね部材76より吸収され、安定して加工を行うことができる。さらに、図12のように、刃具79、モータ56を含む傾動ケース54が傾動し、刃具79の先端側部が適度な接触荷重をワークのバリの部分に付与しながら、バリを除去するところ、このワークを刃具79の先端側部が押圧する際の押圧荷重は、傾動ケース本体80上の受圧板66に印加され、傾動支持ピン装置50内のピン用ばね部材63を有する多数の傾動支持ピン62によって吸収される。これらの傾動支持ピン62は円周上に多数本が配置されるため、何れの方向に刃具79、モータ56を含む傾動ケース54が傾動した際にも、同様な荷重を安定して付与することができ、ワークのバリ取りを良好に行うことができる。
Further, when the edge of the workpiece comes into contact with the tip side of the
このように、傾動支持ピン装置50内における24本の傾動支持ピン62のピン用ばね部材63のばね力が、刃具79のワークに対する押圧荷重として作用するが、このワークの押圧荷重を作用させる力は、モータ56や傾動支持部材55の軸方向の力を吸収する吸収ばね59または小径ばね部材76、大径ばね部材77とは別個のばねで、円周上に配置された多数のピン用ばね部材63によって付与されるため、刃具79がワークを押圧する力を安定して生じさせることができる。さらに、刃具79がワークから離れた際、刃具79及びモータ56を含む傾動ケース54の傾動状態を、工具の軸心の軸線O上までスムーズに戻すことができる。
As described above, the spring force of the
また、刃具79がワークから離れ、モータ56の回転負荷が急速に減少し、傾動荷重を外されて軸心位置に戻る際、高速回転する刃具79及びモータ56を含む傾動ケース54の戻り動作が不安定となって暴れ、刃具79及びモータ56を含む傾動ケース54がランダムに振れるように動作して、軸心位置に戻りにくい状態が発生しやすい。しかし、この加工工具では、荷重吸収部材58や傾動支持部材55に生じる軸方向の衝撃力や振動は吸収ばね59により吸収され、刃具79がワークから受ける押上荷重は、傾動ケース本体80内の小径ばね部材76、大径ばね部材77により吸収され、さらに、傾動ケース54が傾動状態から軸心位置に復帰する力は、独立した傾動支持ピン装置50内のピン用ばね部材63によって吸収されるため、刃具79がワークから離れる際、刃具79及びモータ56を含む傾動ケース54が暴れることなく極めてスムーズに直線状に戻ることができる。
Further, when the
また、傾動支持ピン装置50がフリー状態で配設され、且つフリー状態のボールベアリング65を介して装着されているため、傾動時に傾動支持ピン装置50が円周方向に自在に動いて傾動ケース54の反動などを吸収し、モータ56及び刃具79を含む傾動ケース54をスムーズに直線状態に戻すことができる。
Further, since the tilt
また、この加工工具では、傾動支持ピン装置50に、ばね圧調整機構を設けていないため、ピン用ばね部材63をワークの硬度などに応じて、別のばね力のばね部材と交換して対応することとなるが、ばね圧調整機構を設けないことにより、傾動支持ピン装置50の周辺部の構造が簡単化され、さらに、傾動支持ピン装置50がボールベアリング65を介して円周方向に、より自在に動き得る状態となる。
Further, in this processing tool, since the tilting
以上説明したように、本発明の加工工具によれば、傾動支持ピン装置の多数の傾動支持ピンがばね部材を介してその先端を傾動ケース上部の受圧板を押えるように作用し、且つ傾動支持部材が荷重吸収部材と共に傾動時及び復帰時の動作を安定化し、さらに、傾動支持ピン装置がボールベアリングを介して回動自在にフリー状態で固定ケース内に収容されているため、刃具の回転負荷が変化し傾動ケースが直線姿勢に戻る際、傾動支持ピン装置の円周方向への動きをスムーズにして、傾動ケースや刃具の暴れを効果的に防止することができる。 As described above, according to the processing tool of the present invention, the many tilting support pins of the tilting support pin device act so that the tip of the tilting support pin is pressed against the pressure receiving plate above the tilting case via the spring member, and the tilting support is provided. Since the member stabilizes the operation at the time of tilting and returning together with the load absorbing member, and the tilting support pin device is rotatably accommodated in a fixed case via a ball bearing, the rotational load of the cutting tool When the tilting case is changed and the tilting case returns to the linear posture, the tilting support pin device can be smoothly moved in the circumferential direction, and the tilting case and the blade can be effectively prevented from being ramped up.
1 加工工具
2 固定ケース
3 下固定ケース
4 傾動ケース
5 傾動支持部材
5a 凸状曲面
5b 平坦部
5c 凸状曲面
5d 平坦部
6 モータ
8 荷重吸収部材
8a 上支持凹部
8b 凹状曲面
8c 平坦部
15 ボールベアリング
16 受圧板
16a 下支持凹部
16b 凹状曲面
16c 平坦部
20 傾動支持ピン装置
21 ピンケース
22 傾動支持ピン
31 ガイドピン
35 チャック部
39 刃具
40 傾動ケース本体
41 摺動ケース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
該固定ケース内に荷重を吸収するための荷重吸収部材が吸収ばねを介して軸方向に摺動可能に配設されると共に、多数の傾動支持ピンを有した傾動支持ピン装置が配設され、該多数の傾動支持ピンは環状に配置される一方、軸方向に向けて且つピン用ばね部材により先端側に付勢して配設され、該傾動支持ピン装置の先端側の該固定ケース内に前記傾動ケースが軸線に対し傾動可能に配設され、該傾動ケース内には摺動ケースがばね部材に抗して軸方向に摺動可能に配設され、該摺動ケース内に前記モータが回転軸を先端側に向けて取り付けられ、該回転軸の先端にチャック部が取り付けられ、該傾動ケースの基部に前記傾動支持ピン装置の多数の傾動支持ピンの先端を当接させて支持する受圧板が取り付けられ、該受圧板と前記荷重吸収部材との間に傾動支持部材が該傾動支持ピン装置の中央開口部を貫通して配設され、該傾動支持部材は、該傾動ケースが荷重を受けて傾動する際、従動して傾動し、該荷重の消失時に該傾動ケースと共に軸線位置に復帰することを特徴とする加工工具。 The tilting case is disposed so as to be tiltable with respect to the fixed case, a motor for driving the blade rotation is mounted in the tilting case, the blade is mounted on the chuck portion provided at the tip of the rotating shaft of the motor, and the blade is A machining tool that is rotationally driven by a motor,
A load absorbing member for absorbing a load is disposed in the fixed case so as to be slidable in the axial direction via an absorption spring, and a tilt support pin device having a large number of tilt support pins is disposed. The many tilting support pins are arranged in an annular shape, and are arranged in an axial direction and biased toward the distal end side by a pin spring member, and are disposed in the fixed case on the distal end side of the tilting support pin device. The tilt case is disposed so as to be tiltable with respect to an axis, and a sliding case is disposed in the tilt case so as to be slidable in an axial direction against a spring member, and the motor is disposed in the sliding case. A pressure receiving pressure that is attached with the rotating shaft facing the tip side, a chuck portion is attached to the tip of the rotating shaft, and the tips of the tilting support pins of the tilting support pin device are brought into contact with and supported by the base of the tilting case A plate is attached, the pressure receiving plate and the load absorbing portion And a tilting support member is disposed through the central opening of the tilting support pin device. A machining tool that returns to the axial position together with the tilting case when the load disappears.
Priority Applications (1)
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JP6363773B1 (en) * | 2017-07-26 | 2018-07-25 | カトウ工機株式会社 | Machining tools |
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2008
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KR101570233B1 (en) * | 2014-05-26 | 2015-12-21 | (주)우진하이텍 | Surface machining apparatus with shock absorbing part |
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