JP2016112644A - ロボットによる洗浄システムを有する放電加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】放電加工機と同期した加工槽内の洗浄を行うロボットシステムにより、洗浄作業を自動化した放電加工機を提供する。【解決手段】ワイヤ放電加工機は、加工物を加工液で浸漬させるための加工槽１内に、加工を行うワイヤ電極を支持する電極支持部２，３、加工物を固定する加工物置き台４を備え、制御装置５による位置決め制御で駆動される位置駆動部６，７，８，９，１０によってワイヤ電極と、加工物置き台４に載置された加工物の位置が制御される。洗浄装置は加工液を貯めておくタンク１１からポンプ１２で加工液を汲み上げ洗浄液射出口１３から噴出させ、制御装置５によりポンプ１２を制御することで噴出を制御可能であり、ロボット装置は、ロボット駆動部１５を駆動させることによってロボットアームを自在に稼動させることができ、ロボット制御装置１６がロボット駆動部１５に位置指令することにより、洗浄液出射口１３を洗浄箇所に移動させる。【選択図】図１

Description

本発明は放電加工機に関し、特に、加工槽内の洗浄機能を有する放電加工機に関する。

放電加工機は、ワイヤ電極などの工具電極と工作物との間に放電を生じさせることで、工作物の加工を行う工作機械である。放電加工は、工作物を加工液で浸漬した状態、または噴出させた状態で加工を行うため、加工槽内で行われる。

放電加工を行うと、加工屑が発生し、加工液は汚れ、加工槽内の各部に付着する。加工槽に付着してしまった加工屑を放置しておくと、例えば、工作物置き台に固着し工作物の固定精度が悪化することや、加工槽シール部に固着した際には、シール部の負荷上昇や水もれの原因となるなど、様々な精度悪化や機械の故障原因となりうる。そのため、加工槽内の洗浄作業は、放電加工機を継続して使用していくうえで不可欠な作業となる。

特許文献１には、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工で共通の加工槽を有する複合加工装置において、加工槽に水路を設け、該水路に開口を設けて水路に水を供給し、該水路の水を加工槽の槽壁の内壁面に沿って流下させ、加工屑の洗浄を行う技術が開示されている。これは、加工槽に水路を設ける必要があり装置が複雑化、大型化してしまう。

従来、加工槽内の洗浄は、放電加工機に備えられた加工液タンクから加工液をポンプで汲み上げ、洗浄用のガンから噴出させる洗浄装置を用いて行われる。放電加工機のユーザは、洗浄用のガンを操作し、噴出させた加工液により加工槽内の各部に付着した加工屑などの汚れを、洗浄することで、加工槽の汚れによる故障や精度の悪化を防いでいる。

特開２００９−２５５２２３号公報

しかし、これでは洗浄作業に必ず人の手がかかってしまい、ユーザに作業負担をかけている。また、近年放電加工は自動化が進められているが、加工槽内の洗浄に人の手が係るままでは、継続的に自動加工を行うことはできない。そのため、放電加工機の洗浄作業を自動化することは、放電加工の自動化における課題の一つとなっている。ゆえに、この加工槽内の洗浄作業を自動化することができれば、作業者の作業負担が軽減され、放電加工の自動化が進むことになる。

そこで、本発明の目的はこれらの問題を鑑み、放電加工機と同期した加工槽内の洗浄を行うロボットシステムを有することで、洗浄作業を自動化した放電加工機を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、加工物を加工液に浸漬、または加工液を噴出させて加工を行う放電加工機において、加工液または洗浄液を射出する洗浄装置と、前記洗浄装置の射出口を移動させるロボット装置と、前記ロボット装置を制御するロボット制御装置と、前記洗浄装置を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする放電加工機である。
請求項２に係る発明は、前記制御装置は、前記ロボット制御装置から前記ロボット装置の動作または位置情報を取得して認識するロボット動作認識部と、前記ロボット装置の動作または位置情報に対応した加工液または洗浄液の液圧または流量の条件を記憶した記憶装置と、前記ロボット装置の動作または位置情報と前記記憶装置に記憶された条件に基づいて、加工液または洗浄液の液圧または流量を決定する洗浄液圧決定部と、前記洗浄液圧決定部が決定した加工液または洗浄液の液圧または流量に、前記洗浄装置が射出する洗浄液を調整する洗浄液圧調整装置と、を備え、洗浄箇所によって、洗浄液の液圧または流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の放電加工機である。
請求項３に係る発明は、前記制御装置は、放電加工を行う電極を支持する電極支持部の位置を駆動可能な位置駆動部と、前記ロボット動作認識部と、前記ロボット装置の動作における電極支持部の位置条件を記憶した記憶装置と、前記ロボット動作認識部より得たロボット動作情報と、前記記憶装置から読み出した条件に基づいて電極支持部の位置を決定し、前記位置駆動部を制御する制御装置に設けられる位置決定部と、を備え、前記ロボット装置の動作と同期して、前記加工槽または前記電極支持部を移動させることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機である。
請求項４に係る発明は、前記ロボット制御装置は、加工槽内の加工液の水位を検出する水位検出装置から得た情報から加工槽内の状態を認識する加工槽内認識部と、該加工槽内認識部より得た情報から、自動洗浄を開始するか否かを決定する洗浄決定部と、該洗浄決定部で決定した内容から加工槽内から加工液を排出することを前記制御装置に指令する洗浄準備指令部と、を備え、自動洗浄作業前に加工槽内に加工液が溜まっているかを判断し、溜まっている場合、排出させてから自動洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の放電加工機である。

本発明により、放電加工機と同期した加工槽内の洗浄を行うロボットシステムを有することで、洗浄作業を自動化した放電加工機を提供できる。

ロボットによる洗浄システムを有する放電加工機を示す図である。 洗浄装置の射出口を装着したロボット装置の実施形態の一例を示した図である。 ロボットによる洗浄システムを有する放電加工機のブロック図である。 ロボットによる洗浄システムを有する放電加工機における制御のフローを示す図である。 ロボットによる洗浄システムを有する放電加工機における制御の機能ブロック図である。 実施例の動作を説明するフローチャートである。 制御の機能ブロック図である。 実施例の動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、本発明にかかる放電加工機の実施形態を説明する図である。図２は洗浄装置の射出口を装着したロボット装置の実施形態の一例を示した図である。図１は、ロボットによる洗浄システムを有する放電加工機を示す図である。なお、この実施形態１ではワイヤ放電加工機を例に挙げて説明するが、放電加工機であればどのような加工機に対しても適用することができる。他の実施形態も同様である。

放電加工機は、加工物を加工液で浸漬させるための加工槽１を備えている。加工槽１内には、加工を行うワイヤ電極を支持する電極支持部２，３や加工物を固定する加工物置き台４が備えられている。制御装置５による位置決め制御で駆動される位置駆動部６，７，８，９，１０によってワイヤ電極と、加工物置き台４に載置された加工物の位置が制御される。なお、放電加工機には、加工液を加工部分に対して噴出させて加工を行う構成のものもある。

位置駆動部６はＹ軸駆動部であり、Ｘ軸駆動部とともに紙面に平行かつ横方向に加工槽１を移動させる。位置駆動部７はＸ軸駆動部であり、紙面に垂直方向に加工槽１を移動させる。位置駆動部８はＶ軸駆動部であり、上部電極支持部２を、Ｕ軸駆動部、Ｚ軸駆動部とともにＹ軸に平行に移動させる。位置駆動部９はＵ軸駆動部であり、上部電極支持部２を、Ｚ軸駆動部とともにＸ軸に平行に移動させる。位置駆動部１０はＺ軸駆動部であり、上部電極支持部２を紙面に平行かつ縦方向に移動させる。

洗浄装置は加工液を貯めておくタンク１１からポンプ１２で加工液を汲み上げ洗浄液射出口１３から噴出させる装置であり、制御装置５によりポンプ１２を制御することで噴出を制御可能である。なお、加工液に替えて、より洗浄効果の高い液体を洗浄液として用いてもよい。

ロボット装置は、ロボット駆動部１５を備えており、ロボット駆動部１５を駆動させることによってロボットアームを自在に稼動させることができる。ロボット装置の動作は、ロボット制御装置１６がロボット駆動部１５に位置指令することにより動作制御されている。ロボット装置は、洗浄装置の射出口１３を備えることができる。

図２は洗浄装置の射出口を装着したロボット装置の実施形態の一例を示した図である。図２のようにロボット装置先端には、射出口１３を装着するためのロボットハンド２５を持つ。ロボット制御装置１６から指令を与えると、洗浄液射出口１３の位置や向きを動かすことができるようになる。

これにより、制御されたロボット装置により自在に洗浄液射出口１３を移動させ、加工液を加工槽１内に噴出させることができるようになるため、加工槽１内の洗浄作業を自動化することが可能となる。

＜実施形態２＞
ところで、洗浄装置から噴出される加工液は、液圧を調整しないまま洗浄作業を行うと問題が発生する場合がある。例えば、加工槽１の上部を洗浄する際に、液圧を高いままにしておくと、加工液が加工槽１の外に飛散してしまう。また、加工物置き台４を洗浄する際に、液圧が低すぎると汚れが取れないという場合も起こりうる。それらの問題を解消するためには、洗浄箇所によって、適切な洗浄液の液圧に調整する機能が必要となる。

そこで、図１，図３，図４を用いて本発明の実施形態２を説明する。図３は本発明の実施形態２に係る制御の機能ブロック図である。図４は実施形態２の動作を説明するフローチャートである。なお、図１と同じ、または類似する構成は同じ符号を用いて説明する。

ロボット制御装置１６よりロボット装置の動作情報が制御装置５内のロボット動作認識部１８に伝えられることで、ロボット動作認識部１８はロボット装置の位置、動作情報を取得する（Ｓ１０１）。記憶装置２０に記憶されている加工液圧の条件を読み出し（Ｓ１０２）、Ｓ１０１で取得したロボット装置の動作情報を基に、洗浄液圧決定部１９が洗浄液の液圧を決定する（Ｓ１０３）。洗浄液圧決定部は洗浄液圧調整装置１９へ指令を与え、決定した液圧になるよう調整する（Ｓ１０４）。

これにより、例えば、洗浄液が加工槽１の外に飛散してしまうことを防ぐ場合、洗浄液噴出位置が、加工槽１の一定の高さを超えた場合には、洗浄液圧決定部１９が、噴出させる液圧を弱めるよう、洗浄液圧調整装置１４に指令させることで飛散を防ぐことができるようになる。

よって、このシステムを活用すれば、例に出した、加工槽１の外に加工液が飛散することを防ぐだけでなく、記憶装置２０に条件を記憶させることで例えばワーク置き台４を洗浄する際には強い液圧で洗浄するようにするなども可能となるため、ロボット装置が洗浄する洗浄箇所によって、洗浄装置から噴出される加工液の液圧を調整することが可能となる。

＜実施形態３＞
加工槽１内は、単純な箱形状ではなく、ワーク置き台４や、電極支持部２，３など、ロボット装置を加工槽内で作業させる上で障害となるものが多く配置されている。そのため、ロボット装置だけを動かして作業を行うと、洗浄し難い箇所や、洗浄できない箇所がでる。また、効率よく洗浄作業が行えない場合がでてくる。この問題を解消するためには、ロボット装置の洗浄時、ロボット装置の動き、洗浄箇所にあわせて、電極支持部２，３や加工槽位置を移動させることが必要になってくる。

図１、図５、図６とともに説明する。なお図１、図３と同じまたは類似する構成は同じ符号を用いて説明する。図５は本発明の実施形態３に係る制御の機能ブロック図である。図６は実施形態３の動作を説明するフローチャートである。ロボット制御装置１６よりロボット装置の動作情報が制御装置５内のロボット動作認識部１８に伝えられることで、ロボット動作認識部１８はロボット装置の位置、動作情報を取得する（Ｓ１０５）。放電加工機の位置駆動部６，７，８，９，１０を制御装置５より得ることで、位置決定部２１は電極支持部２，３を取得する（Ｓ１０６）。

記憶装置２０に記憶されているロボット装置と電極支持部２，３の位置関係の条件を読み出し（Ｓ１０７）、位置決定部２１は、取得したロボット装置の位置、動作情報と電極支持部の位置と位置関係の条件に基づいて電極支持部２，３の位置を決定する（Ｓ１０８）。位置決定部２１が決定した結果は位置駆動部６，７，８，９へ伝えられ、電極支持部２，３の位置を決定した位置になるように制御する（Ｓ１０９）。

例えば加工物置き台４を洗浄する際に、上部の電極支持部２が邪魔になる場合、加工物置き台を洗浄する際は、上部の電極支持部を上に避けさせる条件を制御装置５の記憶装置２０に入力しておく。そうすると、ロボット制御装置１６からワーク置き台４を洗浄するという指令を行うことをロボット動作認識部１８が認識した場合は、上部の電極支持部２を上に避けさせるよう、位置駆動部１０へ指令を出し、移動させることができるようになる。

このように、記憶装置２０に条件を入力することで、例に挙げた上部の電極支持部２だけでなく、ワーク置き台４と下部の電極支持部３との隙間が狭くなっている箇所でも、駆動部６，７を動かすことでロボット装置が自由に動けるだけのスペースをつくるようにするなど、ロボット装置の洗浄時、ロボット装置の動き、洗浄箇所にあわせて、電極支持部２や加工槽位置を移動させることができるようになるため、効率よく自動洗浄作業を行うことが可能となる。

＜実施形態４＞
加工槽１内に、加工液が溜まったままになっている状態で、ロボット装置が洗浄作業を行おうとすればロボット装置が加工液に浸かってしまい故障の原因となる。そのため、ロボット装置が自動洗浄作業を実行する前に、加工槽内に加工液が溜まっているかどうかを判断し、溜まっている場合は制御装置に排出指示を行う機能が必要となる。

本発明の実施形態４について図１、図７、図８とともに説明する。なお、図１、図３、図５と同じまたは類似する構成は同じ符号を用いて説明する。図７は本発明の実施形態４に係る制御の機能ブロック図である。図８は実施形態４の動作を説明するフローチャートである。

ロボット装置に自動洗浄を開始する指令がされた際（Ｓ１１０），ロボット制御装置に設けられた加工槽内認識部２２は、放電加工機の水位検出装置１７から得た加工槽内の加工液水位情報を制御装置５から受け取り、加工槽に加工液が溜まっているかどうかを判断する（Ｓ１１１）。加工槽内認識部２３が加工槽に加工液が溜まっていないと判断した場合は、そのまま自動洗浄が開始され（Ｓ１１５）、加工液が溜まっている場合には、洗浄決定部２３がロボット制御装置５に洗浄開始指令をストップさせる（Ｓ１１２）。洗浄決定部２３が洗浄開始を一時的にストップしたのち、洗浄準備指令部２４は制御装置５に加工槽内の加工液を排出させる（Ｓ１１４）。加工槽内の加工液が排出され、加工槽内認識部２２が加工槽内に加工液がなくなったと判断されると、ロボット制御装置１６へ自動洗浄の開始を許可する（Ｓ１１５）。

このシステムを活用すれば、加工槽１内に加工液が貯まった状態で、ロボット制御装置１６へ洗浄の指令が送られたとしても、ロボット制御装置１６が自動洗浄作業を実行する前に、加工槽内に加工液が溜まっているかどうかを判断し、溜まっている場合は放電加工機の制御装置５に排出指示を行うことができるようになる。

以上のように、本発明にかかるロボット装置による洗浄システムを有することによって、加工槽内の洗浄を自動化することが可能となり、ユーザの作業負担を軽減される。

１ 加工槽
２ 上部電極支持部
３ 下部電極支持部
４ 加工物置き台
５ 制御装置
６ Ｙ軸駆動部
７ Ｘ軸駆動部
８ Ｖ軸駆動部
９ Ｕ軸駆動部
１０ Ｚ軸駆動部
１１ タンク
１２ ポンプ
１３ 洗浄液射出口
１４ 洗浄液圧調整装置
１５ ロボット駆動部
１６ ロボット制御装置
１７ 水位検出装置
１８ ロボット動作認識部
１９ 洗浄液圧決定部
２０ 記憶装置
２１ 位置決定部
２２ 加工槽内認識部
２３ 洗浄決定部
２４ 洗浄準備指令部
２５ ロボットハンド

Claims (4)

1. 加工物を加工液に浸漬、または加工液を噴出させて加工を行う放電加工機において、
   加工液または洗浄液を射出する洗浄装置と、
   前記洗浄装置の射出口を移動させるロボット装置と、
   前記ロボット装置を制御するロボット制御装置と、
   前記洗浄装置を制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする放電加工機。
2. 前記制御装置は、
   前記ロボット制御装置から前記ロボット装置の動作または位置情報を取得して認識するロボット動作認識部と、
   前記ロボット装置の動作または位置情報に対応した加工液または洗浄液の液圧または流量の条件を記憶した記憶装置と、
   前記ロボット装置の動作または位置情報と前記記憶装置に記憶された条件に基づいて、
   加工液または洗浄液の液圧または流量を決定する洗浄液圧決定部と、
   前記洗浄液圧決定部が決定した加工液または洗浄液の液圧または流量に、前記洗浄装置が射出する洗浄液を調整する洗浄液圧調整装置と、
   を備え、
   洗浄箇所によって、洗浄液の液圧または流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の放電加工機。
3. 前記制御装置は、
   放電加工を行う電極を支持する電極支持部の位置を駆動可能な位置駆動部と、
   前記ロボット動作認識部と、
   前記ロボット装置の動作における電極支持部の位置条件を記憶した記憶装置と、
   前記ロボット動作認識部より得たロボット動作情報と、
   前記記憶装置から読み出した条件に基づいて電極支持部の位置を決定し、前記位置駆動部を制御する制御装置に設けられる位置決定部と、
   を備え、
   前記ロボット装置の動作と同期して、前記加工槽または前記電極支持部を移動させることを特徴とする請求項１に記載の放電加工機。
4. 前記ロボット制御装置は、
   加工槽内の加工液の水位を検出する水位検出装置から得た情報から加工槽内の状態を認識する加工槽内認識部と、
   該加工槽内認識部より得た情報から、自動洗浄を開始するか否かを決定する洗浄決定部と、
   該洗浄決定部で決定した内容から加工槽内から加工液を排出することを前記制御装置に指令する洗浄準備指令部と、
   を備え、
   自動洗浄作業前に加工槽内に加工液が溜まっているかを判断し、溜まっている場合、排出させてから自動洗浄を行うことを特徴とする請求項１に記載の放電加工機。

Images