JP2015208850A - ワークピース加工機、及び当該加工機でワークピースの寸法を自動的に制御するための方法 - Google Patents

ワークピース加工機、及び当該加工機でワークピースの寸法を自動的に制御するための方法 Download PDF

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Abstract

【課題】加工されるワークピースの新たなタイプごとに変更される必要があるポカヨケデバイスを使用する必要がない、異なるワークピースを扱うことができる新たな機械を提供する。【解決手段】加工されるワークピース(500)を機械の作業ステーションに装填するための操作ツール(106)を備え、レーザー検出セル(650)とワークピースが操作ツールによって第1方向(D1)に移動させられる間にレーザー検出セル(650)のレーザービーム(B650)と交差するときの操作ツールの位置に基づいて、ワークピース(500)の少なくとも1つの第1寸法(D500A,D500B,D500C,L500)を計算するように構成された計算手段と、を含む。【選択図】図5

Description

本発明は、ワークピース加工機であって、例えば軸受リングの研磨のために使用することができ、且つ特に、加工されるワークピースを加工機の作業ステーションに装填するための操作ツールを含むワークピース加工機に関する。本発明は、当該加工機の作業ステーション内で加工されるワークピースの寸法を自動的に制御するための方法にも関する。
当該製造分野では、機械上で加工されるワークピースの寸法は、機械の誤ったパラメータでワークピースを加工することを回避するために検査されなければならないことが公知である。いくつかの機械では、これは、機械的部分を含むポカヨケデバイスを介して実施され、機械的部分は、機械の供給ライン上に据え付けられ、且つ加工されるワークピースの公称寸法よりも大きい一寸法を有するワークピースをブロックするように構成されている。このようなポカヨケデバイスは、加工されるワークピースの各タイプに対して、機械上に据え付けられなければならず、このことは、時間がかかり、且つ機械上で現在使用されていないポカヨケデバイスを保管する必要がある。さらに、このようなポカヨケデバイスは、通常、ワークピースの一寸法のみを制御することを可能にし、このことは、2つのタイプのワークピースを区別するのに十分ではない可能性がある。
これは、特に、軸受リングのための研磨機、例えば、同じ直径を有する一方で異なる軸方向長さを有するいくつかの軸受リングが加工される、特許文献1から公知のものの場合である。
この問題は、異なるタイプのワークピースを扱うことができる他の加工機でも生じる。
国際公開第2008/080240号パンフレット
本発明は、加工されるワークピースの新たなタイプごとに変更される必要があるポカヨケデバイスを使用する必要がない、異なるワークピースを扱うことができる新たな機械により、これらの問題を解決することを目的とする。
このために、本発明は、加工されるワークピースを機械の作業ステーションに装填するための操作ツールを備えるワークピース加工機であって、レーザー検出セルと、ワークピースが操作ツールによって第1方向に移動させられる間にレーザー検出セルのレーザービームと交差するときの操作ツールの位置に基づいて、ワークピースの少なくとも1つの第1寸法を計算するように構成された計算手段と、を含むことを特徴とする機械に関する。
本発明により、レーザー検出セルのレーザービームは、参照用に使用され、計算手段は、あるタイプのワークピースから別のタイプに変更する必要なくワークピースの寸法を決定することができる。
有利であるが必須ではない本発明のさらなる側面によれば、この機械は、任意の許容可能な形態で得られる以下の特徴の1つ以上を含んでもよい:
− 計算手段が、ワークピースが操作ツールによって第2方向に移動させられる間にレーザービームと交差するときの操作ツールの位置に基づいて、ワークピースの第2寸法も計算するように構成されている、
− 操作ツールが、多軸ロボット、好ましくは6軸ロボットに取り付けられている、
− 操作ツールが、ワークピースを把持するための手段が設けられたクランプである、
− 機械が、軸受リングのための研磨機であり、計算手段によって計算された寸法が、軸受リングの直径又は軸方向長さである。
本発明は、この機械の作業ステーション内で加工されるいくつかのワークピースの寸法を自動的に制御するために上述された機械で実施することができる方法にも関する。この方法は、少なくとも、
a) 機械の入口ステーションにおいてワークピースを掴むステップと、
b) 固定されたレーザー検出セルのレーザービームに向かう第1方向に、操作ツールによりワークピースを移動させるステップと、
c) ワークピースが第1方向に沿ってレーザービームと交差するときに操作ツールの位置を検出するステップと、
d) ステップc)で検出された操作ツールの位置に基づいて、ワークピースの寸法を計算するステップと、
を含む。
この方法のさらなる側面によれば、方法は、任意の許容可能な形態で得られる以下の特徴の1つ以上を含んでもよい:
− ステップd)の計算が、レーザービームと、ワークピースと接触する操作ツールの一部と、の間の距離に基づいている、
− 方法が、e)レーザービームに向かう第2方向に、操作ツールによりワークピースを移動させるステップと、f)ワークピースが第2方向に沿ってレーザービームと交差するときに操作ツールの位置を検出するステップと、の、ステップd)の前に実施されるさらなるステップを含み、ステップd)の計算が、ステップc)及びf)でそれぞれ検出された操作ツールの位置の間の距離に基づいている、
− 方法が研磨機で実施され、ワークピースが軸受リングであり、ステップd)で計算された寸法が軸受リングの直径又は軸方向長さである、
− 軸受リングの直径が、レーザービームと、ワークピースと接触する操作ツールの一部と、の間の距離に基づいて、ステップd)で計算される、
− 軸受リングのいくつかの直径が、軸受リングが異なる方向に沿ってレーザービームと交差するときの操作ツールのいくつかの位置に基づいて計算される、
− 軸受リングの軸方向長さが、2つの位置の間の距離がステップc)及びf)でそれぞれ検出されると、ステップd)で計算される、
− 操作ツールの位置が、操作ツールの駆動アクチュエータに結合されたセンサによって検出される。
本発明は、本発明の目的を限定することのない、添付の図面と対応し且つ実例となる例として与えられる以下の説明に基づいてよりよく理解されるであろう。
本発明による研磨機の正面図である。 図1の細部IIに対応する部分的な斜視図である。 簡略化するために多軸ロボットのアームが表されていない、図1及び図2の機械の部分的な平面図である。 多軸ロボットのアームが表されていない、機械が第1作業形態にあるときの図3の線IV−IVに沿う部分的な切断図である。 機械が他の作業形態にあるときの図4と同様の切断図である。 機械が他の作業形態にあるときの図4と同様の切断図である。 機械が他の作業形態にあるときの図4と同様の切断図である。 機械が他の作業形態にあるときの図4と同様の切断図である。 機械が他の作業形態にあるときの図4と同様の切断図である。
図1から図9に表される研磨機2は、フレーム4と、第1回転軸X6周りで回転する回転研磨ホイール6と、を含んでいる。電気モータ8が、軸X6周りでホイール6を回転駆動するために使用される。符号D6は、研磨ホイール6の外径を示す。
研磨ホイール6及びモータ8は、図1において二重の矢印A9によって示されるように軸X6と垂直な2つの両方向においてフレーム4に対して移動可能である補助フレーム9によって支持されている。軸X6は、補助フレーム9に対して固定されている。
研磨ホイール6の外周面10は、必要とされるときにナール12によって成形され、且つさらに表されていない軸受の内側リング500の外面を研磨するために使用される。また、時に“ディアマントローラ”と称されるナール12が、補助フレーム9によって支持されている。図示される実施例では、外面10は、それが凹形溝を有するリング500の径方向外面502を研磨するために使用されるように、中央突起を有している。
研磨機2には、各リング500が研磨工程中に研磨ホイール6に対して適切な位置に継続的に保持される作業ステーション又は領域14が設けられている。
作業ステーション14は、それぞれ付属品20,22がそれぞれ設けられた2つの支持シュー16及び18を含む。付属品20は、磁気クランプ24の径方向外面に対して当接するように構成される一方で、付属品22は、2つの部分から形成され、且つリング500の外周面502に対して当接するように構成されている。各支持シュー16及び18は、それぞれスライダ26,28に取り付けられる。別のスライダ30が、リング500の離脱を回避するために使用される。
図1及び図2に示されるようにリング500が作業ステーション14に装填されるときに、各リング500は、軸X6と平行又は実質的に平行な磁気クランプ24の中心軸X24を中心とされる。この形態では、リング500の中心孔504が空とされ、且つ表面10及び502の間の摩擦に起因してリング500が軸X6周りの研磨ホイール6の回転運動によって軸X24周りに回転駆動される。図4では、矢印R6は、研磨ホイール6の回転を表し、矢印R500は、リング500の回転を表す。
2つのタイプの装置が、作業ステーション14にリング500を供給するため且つリングが加工されたときにこの作業ステーションからリングを排除するために使用される。この説明では、いまだ加工されていないリングは、“未仕上げのリング(black ring)”と称される一方で、研磨ホイール6によって加工されたリングは、“研磨されたリング”と称される。
6自由度を有する多軸ロボット100が、搬送手段に属する。多軸ロボット100は、そのベース102によって研磨機2のフレーム4に取り付けられ、且つ多関節アーム104を含み、多関節アーム104の自由端は、ロボット100の適切なプログラミングを介して異なるタイプのリング500を握持又は把持するように構成されているクランプ106を備えている。
移動アーム200も搬送手段に属する。この移動アームは、フレーム4に対して固定され且つ軸X6と平行な軸X200周りで回転可能である。軸X200と反対の移動アームの自由端204の近くにおいて、移動アーム200には、作業ステーション14から離れるように移動させられるリング500を把持するための手段が設けられている。このグリッパ206は、リング500を一時的に把持することを可能にする。
研磨機2は、入口シュート300を含み、入口シュート300では、未仕上げのリング500が矢印A300の方向に重力によって移動する。簡略化するために、1つのリング500のみが、図2において入口シュート300内に表される。入口シュート300は、必要とされるときに入口シュート300内にあるリング500をピックアップすることができるロボット100に近い。
他方で、研磨機2は、出口シュート310も含み、出口シュート310では、研磨されたリング500が順々に放出される。出口シュート310では、研磨されたリング500が、矢印A310の方向に重力によって移動する。出口シュート310におけるアーム200に向かって方向づけられた側において、出口シュート310は、解放器312を備え、解放器312には、移動アーム200の把持手段を収容するのに十分なサイズのノッチ314が設けられるが、解放器312は、このノッチの2つの側縁部の間で測定された横寸法が、リング500の外径よりも小さい。
研磨機2は、電気的制御ユニット又はECU600を含み、電気的制御ユニット又はECU600は、図1においてのみ概略的に表され、制御信号を送信し、且つ研磨機2の異なる部分からのフィードバック信号を受信するように構成されている。簡略化するために、ECU600と、研磨機2の他の部分と、の間の電線は、図1には表されない。ECU600は、多軸ロボット100を操縦することができ、且つ多軸ロボット100の各駆動モータに結合された回転センサによって送信されるフィードバック信号により、各時点でクランプ106の配置を知ることもできる。また、ECU600は、クランプ106の作動、特にこのクランプに属する3つの指の相対移動を制御するように構成され、これら3つの指の2つが図4から図9において参照符号106A及び106Bにより見ることができる。また、ECU600は、クランプ106の基礎ブロックに対する指106A,106B及び同等のものの位置に関するフィードバック信号を受信する。従って、ECU600は、多軸ロボット100及びクランプ106を完全に制御し、且つ各時点で指106A及び106Bの配置を知ることができる。ECU600は、それが計算工程を行うことができるようにマイクロコントローラを含む。
レーザー検出セル650が、入口シュート300に取り付けられ、且つU字状のフレーム652と、入口シュート300の2つの側壁に対してフレーム652を保持するための2つの柱654A,654Bと、を含む。レーザービームB650は、フレーム652の2つの側脚の間で延在する。レーザー検出セル650は、ECU600に接続され、且つレーザービームB650が障害物によって遮断されるときにECU600へ出力信号S650を送信することができ、このため、ECU600が、レーザービーム650が遮断されているときを知る。
図4に示されるように未仕上げの軸受リング500が入口シュート300内でピックアップされるときに、指106Bは、軸受リング500の中心孔504内に導入され、指106Aは、軸受リング500の径方向外面502と接触する。
実際には、図4から図9に示されるように、外面502は、外側溝502Aと、軸受リング500の中心軸X500に沿って溝502Aの両側に配置された2つの円筒面502B及び502Cと、を規定する。他方で、符号506A及び506Bが、軸X500と垂直なリング500の2つの軸方向面を示している。
符号D500Aが、溝502Aの底部のレベルでのリング500の外径を示す。符号D500B及びD500Cが、表面502B及び502Cのレベルでのリング500の外径をそれぞれ示している。符号L500は、軸X500に沿って表面506A及び506Bの間で測定されたリング500の軸方向長さを示している。
多軸ロボット100が、機械2の作業ステーション14内で加工される未仕上げの軸受リング500をピックアップすると、寸法D500A、D500B、D500C及びL500が、研磨機2の作業パラメータがセットアップされたものに対応することは、必須である。従って、多軸ロボット100及びレーザー検出セル650は、これらのパラメータが正しいことを確認するために使用される。このために、軸受リング500は、リング500の軸方向面506BがレーザービームB650と交差する図5の形態に達するまで方向D1に沿って移動させられる。
これが生じると、対応する信号S650が、ECU600へセル650によって送信され、ECU600は、多軸ロボット100及びクランプ106のセンサによって送信されたフィードバック信号によりクランプ106の瞬間的な位置及び形態を知る。
その後、多軸ロボット100は、レーザービームB650から離れるようにリング500を移動させ、そして、多軸ロボット100は、今回は図6に示されるように第2方向D2に沿ってレーザービームB650に向かって再度、軸受リング500を移動させる。軸方向面506AがレーザービームB650と交差すると、これは、図5の形態のように、レーザー検出セル650によって検出され、レーザー検出セル650は、別の出力信号S650を介してECU600に通知する。ECU600は、上述したように、これが生じるときにクランプ106の位置及び形態を知る。
従って、ECU600は、図5の形態及び図6の形態におけるクランプ106の2つの位置、すなわち軸受リング500が2つの異なる方向D1及びD2に沿ってレーザービームB650と交差するときのクランプ106の2つの位置を比較することができる。そして、ECU600は、クランプ106によって支持されたリング500の軸X500と平行な軸に沿うこれら2つの位置の間の差を計算することが可能であり、この差は、実際には長さL500と等しい。従って、図5及び図6の位置におけるクランプ106の経路は、軸受リング500の軸方向長さL500を決定することを可能とする。
他方で、多軸ロボット100は、クランプ106を図7の位置に移動させるために使用することができ、図7では、軸受リング100が、別の方向Dに沿って移動させられ、このため、溝502Aの底部がレーザービームB650と交差する。これが生じると、レーザー検出セル650は、ECU600に通知するために出力信号S650を送信し、ECU600は、この瞬間のクランプ106の配置及び形態を知る。特に、ECU600は、指106Aの配置を知る。他方で、クランプ106の周囲でのレーザービームB650の配置は、ECU600に知られている。従って、ECU600は、図7の位置においてレーザービーム650と指106Aとの間の距離を計算することができ、このことは、ECU600が直径D500Aを計算することを可能にする。
同じアプローチが、軸受リング500が方向D4及びD5に沿って移動させられる図8及び図9の形態で使用され、このことは、寸法D500B及びD500Cそれぞれを計算することを可能にする。
図5から図9では、未仕上げの第1軸受リングがレーザー検出セル650とロボット100の相互作用によって検査されているときに、未仕上げの第2軸受リング500がシュート300内に表されている。実際には、いくつかの未仕上げの第2軸受リングが、シュート300内にあり、クランプ106によっていつでもピックアップされるようになっていてもよい。
本発明により、軸受リング500のいくつかの寸法D500A、D500B、D500C及びL500は、このリングが研磨機2の作業ステーション14に供給される前に検査することができる。図5から図9の形態に対応するステップで実施される連続的な検査が、別の軸受リングが作業ステーション14内で加工される間に、同時の工程時間で行われてもよい。
図5から図9の形態によって表されたステップの順序は、変更可能である。
上述したように寸法D500A、D500B、D500C及びL500がECU600によって決定されると、それらの寸法は、その現在のセッティングで機械2において加工される軸受リングを表す参照値と比較される。比較の結果に応じて、検査された軸受リング500は、作業ステーション14へ移動させられるか、又は作業ステーション14へは移動させられない。
異なる寸法の軸受リングの対処が電気的制御ユニット600においてなされる計算を介して完全に実施される場合、異なるタイプのワークピースを扱うために要素600及び650を変更する必要がない。
本発明は、軸受リングのための研磨機のために使用される場合において本明細書で説明され且つ図面に表され、これは、本発明の特に重要な実施形態である。しかしながら、本発明は、異なるタイプのワークピースを加工する必要がある他のタイプのワークピース加工機で実施されてもよい。
2 ワークピース加工機、14 作業ステーション、100 多軸ロボット、106 操作ツール、106a 一部、106A,106B 手段、300 入口ステーション、500 ワークピース、600 計算手段、650 レーザー検出セル、B650 レーザービーム、D1,D2,D3,D4,D5 第1方向,第2方向、D500A,D500B,D500C 直径、L500 軸方向長さ

Claims (13)

  1. 加工されるワークピースを機械の作業ステーション(14)に装填するための操作ツール(106)を備えるワークピース加工機(2)であって、
    − レーザー検出セル(650)と、
    − ワークピースが前記操作ツールによって第1方向(D1,D2,D3,D4,D5)に移動させられる間に前記レーザー検出セル(650)のレーザービーム(B650)と交差するときの前記操作ツールの位置に基づいて、ワークピース(500)の少なくとも1つの第1寸法(D500A,D500B,D500C,L500)を計算するように構成された計算手段(600)と、
    を含むことを特徴とする機械。
  2. 前記計算手段(600)が、前記ワークピースが前記操作ツール(106)によって第2方向(D2,D3,D4,D5,D1)に移動させられる間に前記レーザービーム(B650)と交差するときの前記操作ツール(106)の位置に基づいて、前記ワークピース(500)の第2寸法(D500B,D500C,L500,D500A)も計算するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の機械。
  3. 前記操作ツール(106)が、多軸ロボット(100)、好ましくは6軸ロボットに取り付けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の機械。
  4. 前記操作ツールが、前記ワークピース(500)を把持するための手段(106A,106B)が設けられたクランプ(106)であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の機械。
  5. 前記機械が、軸受リング(500)のための研磨機(2)であり、前記計算手段によって計算された寸法が、軸受リングの直径(D500A,D500B,D500C)又は軸方向長さ(L500)であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の機械。
  6. 機械(2)の作業ステーション(14)内で加工されるワークピース(500)のいくつかの寸法(D500A,D500B,D500C,L500)を自動的に制御するための方法において、少なくとも、
    a) 前記機械の入口ステーション(300)においてワークピース(500)を掴むステップ(図4)と、
    b) 固定されたレーザー検出セル(650)のレーザービーム(B650)に向かう第1方向(D1−D5)に、操作ツール(106)により前記ワークピースを移動させるステップ(図5−図9)と、
    c) 前記ワークピースが前記第1方向に沿って前記レーザービームと交差するときに前記操作ツール(106)の位置を検出するステップと、
    d) ステップc)で検出された前記操作ツールの位置に基づいて、前記ワークピースの寸法(D500A,D500B,D500C,L500)を計算するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  7. ステップd)の計算が、前記レーザービーム(B650)と、前記ワークピース(500)と接触する前記操作ツール(106)の一部(106a)と、の間の距離に基づいていることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. e) 前記レーザービーム(B650)に向かう第2方向(D2)に、前記操作ツールにより前記ワークピース(500)を移動させるステップ(図6)と、
    f) 前記ワークピースが前記第2方向に沿って前記レーザービームと交差するときに前記操作ツールの位置を検出するステップと、
    の、ステップd)の前に実施されるさらなるステップを含み、
    ステップd)の計算が、ステップc)及びf)でそれぞれ検出された前記操作ツールの位置の間の距離に基づいていることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  9. 前記方法が研磨機(2)で実施され、前記ワークピースが軸受リング(500)であり、ステップd)で計算された寸法が軸受リングの直径(D500A,D500B,D500C)又は軸方向長さ(L500)であることを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記軸受リングの直径(D500A,D500B,D500C)が、前記レーザービーム(B650)と、前記ワークピースと接触する前記操作ツール(106)の前記一部(106A)と、の間の距離に基づいて、ステップd)で計算されることを特徴とする請求項7又は9に記載の方法。
  11. 前記軸受リング(500)のいくつかの直径(D500A,D500B,D500C)が、前記軸受リングが異なる方向(D3−D5)に沿って前記レーザービーム(B650)と交差するときの前記操作ツール(106)のいくつかの位置(図7−図9)に基づいて計算されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記軸受リング(500)の軸方向長さ(L500)が、前記2つの位置(図5及び図6)の間の距離がステップc)及びf)でそれぞれ検出されると、ステップd)で計算されることを特徴とする請求項8又は9に記載の方法。
  13. 前記操作ツールの位置が、前記操作ツールの駆動アクチュエータに結合されたセンサによって検出されることを特徴とする請求項6から12のいずれか一項に記載の方法。
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