JP2017185588A - Wire saw device - Google Patents

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Hisashi Yoshida
寿 吉田
隆明 吉村
Takaaki Yoshimura
隆明 吉村
裕一 井上
Yuichi Inoue
裕一 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To flexibly cope with even a variety of processing methods when processing and cutting a workpiece by using a wire saw.SOLUTION: A wire saw device 1 includes: one robot arm 2 which can be freely moved under multi-axial control; a wire saw unit 3 connected to the robot arm 2; a wire 8 stretched over a plurality of pulleys supported pivotally in the wire saw unit 3; and a workpiece cutting/processing region 20 set between the pulleys. While the robot arm 2 is moved in a preset direction, the wire 8 of the wire saw unit 3 is run, and a workpiece is cut into a predetermined shape by pressing the wire against the held workpiece. The robot arm 2 or the wire saw unit 3 can be vibrated to process and cut the workpiece depending on the type of the workpiece.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、多関節で多軸制御可能なロボットアームを利用して、被加工物を切断加工するワイヤソー装置に関する。 The present invention relates to a wire saw device that cuts a workpiece by using a robot arm that can be controlled in multiple axes with multiple joints.

従来より、一本のワイヤを複数本の溝ローラー間に巻回して形成されたワイヤ列にシリコンやサファイア等のワークを押し付けて切断するワイヤソー装置であって、ワイヤに、鋼線で形成された芯線にダイヤモンド等の砥粒が電着、レジン等で固定された固定砥粒ワイヤを用いた、固定砥粒方式のワイヤソー装置が知られている。 Conventionally, it is a wire saw device that presses and cuts a work such as silicon or sapphire on a wire row formed by winding a single wire between a plurality of groove rollers, and the wire is formed of a steel wire. A fixed abrasive type wire saw apparatus using a fixed abrasive wire in which abrasive grains such as diamond are fixed to a core wire by electrodeposition, resin or the like is known.

通常のワイヤソー装置の加工では、被加工物が加工送り装置によって、走行中のワイヤに対して加工送りされる。この加工送り方向は、一軸方向となっているので、多種の被加工物や多様な加工態様、例えば曲面形状への加工に柔軟に対応できない。 In processing of a normal wire saw device, a workpiece is processed and fed to a running wire by a processing feeding device. Since this processing feed direction is a uniaxial direction, it cannot flexibly cope with various workpieces and various processing modes, for example, processing into curved shapes.

上記問題を解決するために、多種の被加工物の切断加工や、多様な加工態様を可能にする装置として、次のような各種のワイヤソー装置が提案されている。 In order to solve the above problems, the following various wire saw devices have been proposed as devices capable of cutting various workpieces and various processing modes.

2つの切断用ローラの間に懸架されたワイヤに対して、切断用ローラーの回転の中心線を、加工しようとする曲面に対して、垂直な状態で維持する。切断用ローラーの回転の中心線を加工方向において、仰角・俯角の方向に変化させ、切断用ローラーが曲面の仰角・俯角の変化に追従する。それに合わせて、ローラーに懸架されたワイヤを被加工物に押し付け、被加工物に曲面を形成する切断加工方法が行われている(例えば特許文献1)。 For the wire suspended between the two cutting rollers, the center line of rotation of the cutting roller is maintained in a state perpendicular to the curved surface to be processed. The center line of rotation of the cutting roller is changed in the direction of elevation and depression in the processing direction, and the cutting roller follows the change in elevation and depression of the curved surface. In accordance with this, a cutting method has been performed in which a wire suspended on a roller is pressed against a workpiece to form a curved surface on the workpiece (for example, Patent Document 1).

また、ロボットアームの先端に、被加工物を保持するチャックを備え、多軸制御可能なロボットアームが動くことで、被加工物を保持しつつ、ロボットアームの作業範囲内に設けられた、ワイヤの切断加工域に被加工物を移動させ、走行するワイヤに押し付け切断するワイヤソー装置もある(例えば特許文献2)。 In addition, the robot arm is equipped with a chuck that holds the workpiece, and a multi-axis controllable robot arm moves to hold the workpiece while maintaining the workpiece within the working range of the robot arm. There is also a wire saw device that moves a workpiece to the cutting processing area and presses and cuts the workpiece against a traveling wire (for example, Patent Document 2).

さらには、2台の産業用ロボットのロボットアームの先端部にワイヤ案内ヘッドを備えたワイヤソー装置もある。両ワイヤ案内ヘッド間にワイヤが懸架され、ワイヤ案内ヘッドの動作範囲内に設置された被加工物にワイヤを押し付け、ロボットアームの動きに合わせ、切断加工していく(例えば特許文献3)。 Furthermore, there is also a wire saw device having a wire guide head at the tip of the robot arm of two industrial robots. A wire is suspended between the two wire guide heads, and the wire is pressed against a workpiece placed within the operation range of the wire guide head, and cutting is performed in accordance with the movement of the robot arm (for example, Patent Document 3).

特開2014−73549号公報JP 2014-73549 A 特開2014−133273号公報JP 2014-133273 A 特開2014−136300号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-136300

特許文献1に開示されたワイヤソー装置は、大きな被加工物の曲面形状への加工を特徴としている。それ故、ワイヤが懸架された左右の切断用ローラーが被加工物に干渉しないようにするためには、左右の切断用ローラーを、ある一定の距離以上をもって配置する必要がある。その結果、装置が大型になるという問題点がある。 The wire saw device disclosed in Patent Document 1 is characterized by processing a large workpiece into a curved shape. Therefore, in order to prevent the left and right cutting rollers on which the wire is suspended from interfering with the workpiece, it is necessary to dispose the left and right cutting rollers with a certain distance or more. As a result, there is a problem that the apparatus becomes large.

特許文献2に開示されたワイヤソー装置は、ロボットアームが多軸制御可能で、回転自在なため、自由な動きが出来る。しかし、ロボットアームの基端がベースに取り付けられており、その先端に取り付けられたチャックの開閉で被加工物を保持しているだけなので、被加工物の大きさと重量によっては、被加工物の保持力に安定性を欠く。そのため、被加工物の切断加工時の負荷により、被加工物がチャックから脱落することがある。 The wire saw device disclosed in Patent Document 2 can freely move because the robot arm can be controlled in multiple axes and can rotate freely. However, since the base end of the robot arm is attached to the base and the workpiece is only held by opening and closing the chuck attached to the tip, depending on the size and weight of the workpiece, Lack of stability in holding power. For this reason, the workpiece may fall off the chuck due to a load when the workpiece is cut.

特許文献3に開示されたワイヤソー装置は、2体のロボットアームがベース上に固定されている点と、各ワイヤーヘッドから懸架されるワイヤによって、一方のロボットアームがもう一方のロボットアームの動きに同期せざるおえない点を考慮すると、ロボットアームの可動範囲が限定される。その結果、被加工物を配置する場所が限定される。また、ロボットアーム同士の同期をとることが困難であり、制御が複雑になる問題がある。 In the wire saw device disclosed in Patent Document 3, one robot arm moves to the other robot arm by the point that two robot arms are fixed on the base and the wire suspended from each wire head. Considering the points that must be synchronized, the movable range of the robot arm is limited. As a result, the place where the workpiece is arranged is limited. Further, there is a problem that it is difficult to synchronize the robot arms and the control becomes complicated.

したがって、本発明の課題は、ワイヤソー装置の被加工物の切断加工に際して、ロボットアームの可動範囲を広く確保し、その可動範囲であれば、被加工物の方位、方向に関係なく、多様な切断加工ができ、また、被加工物の種類やサイズに対しても、柔軟に対応出来るような、ワイヤソー装置を提供することである。 Accordingly, the object of the present invention is to secure a wide movable range of the robot arm when cutting the workpiece of the wire saw device, and within this range, various cutting can be performed regardless of the orientation and direction of the workpiece. An object of the present invention is to provide a wire saw device that can be processed and that can flexibly cope with the type and size of a workpiece.

上記の課題のもと、本発明は、ロボットアーム、ワイヤ、ワイヤソーユニット、ノズル、およびロボットの制御装置を有機的に組み合わせて、装置を構成し、被加工物の多種多様な加工態様に、対応が出来るようにしている。 Based on the above problems, the present invention organically combines a robot arm, a wire, a wire saw unit, a nozzle, and a robot control device to configure the device, and supports a wide variety of workpiece processing modes. Is made possible.

すなわち、上述の課題を解決するために、請求項1の発明は、多軸制御により、自在に移動可能な1台のロボットアームと、前記ロボットアームに接続されたワイヤソーユニットと、ワイヤソーユニット内に軸支された複数のプーリに掛け渡されたワイヤと、前記プーリ間に設定された被加工物切断加工域とを有し、前記ロボットアームを予め設定された方向に移動させながら、前記ワイヤソーユニットのワイヤを走行させて、前記ワイヤを保持された被加工物に押し付けることにより前記被加工物を所定形状に切断するワイヤソー装置において、前記ワイヤソーユニットは、少なくとも1つのエアーを噴射するノズルを有し、前記ノズルが前記被加工物切断加工域のワイヤ及び被加工物の切断加工面にエアーを噴射することにより、切断屑を除去するようにしたことを特徴とするワイヤソー装置である。 That is, in order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 includes a robot arm that can be freely moved by multi-axis control, a wire saw unit connected to the robot arm, and a wire saw unit. The wire saw unit having a wire stretched over a plurality of pulleys supported on a shaft and a workpiece cutting region set between the pulleys, while moving the robot arm in a preset direction In a wire saw apparatus that cuts the workpiece into a predetermined shape by pressing the wire against the workpiece to be held, the wire saw unit has a nozzle that injects at least one air. The nozzles inject air into the wire in the workpiece cutting area and the cutting surface of the workpiece, thereby A wire saw apparatus is characterized in that so as to remove.

また、請求項2の発明は、前記ロボットアームの先端にツールチェンジャーを設け、前記ツールチェンジャーを介して前記ロボットアームとワイヤソーユニットとを脱着自在に構成したことを特徴とする請求項1に記載のワイヤソー装置である。 According to a second aspect of the present invention, a tool changer is provided at the tip of the robot arm, and the robot arm and the wire saw unit are detachable via the tool changer. Wire saw device.

また、請求項3の発明は、前記ワイヤソーユニットに回転軸を設け、前記回転軸を中心に、所定角度で前記ワイヤソーユニットを揺動させながら被加工物の切断加工を進めていくことを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載のワイヤソー装置である。 The invention of claim 3 is characterized in that the wire saw unit is provided with a rotation shaft, and the workpiece is cut while the wire saw unit is swung at a predetermined angle around the rotation shaft. The wire saw device according to any one of claims 1 and 2.

また、請求項4の発明は、前記ロボットアームを揺動させながら被加工物の切断加工を進めていくことを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載のワイヤソー装置である。 The invention according to claim 4 is the wire saw device according to any one of claims 1 and 2, wherein the workpiece is cut while the robot arm is swung.

本発明に関するワイヤソー装置では、回転自在な運動機能を備えたツールチェンジャーを介して、ロボットアームとワイヤソーユニットが接続されている。また、一体のロボットアームのため、被加工物の形状、大きさに合わせて、ロボットアームの交換が容易であり、装置の設置スペースもそれほど必要がない。さらには、ノズルから噴出されるエアーにより切断屑を除去する方式(乾式)を採用するので、洗浄目的で加工部に向けて放出される洗浄液を使わずに済み、コスト削減が可能となるし、洗浄液を廃棄する必要もなく、環境に配慮するものである。ロボットアームの動作で、ワイヤソーユニットが自由に移動出来るので、ワイヤソーユニットに懸架されたワイヤを被加工物に押し付け、被加工物を平面形状に切断加工するだけでなく、曲面形状に切断加工するといった多様な加工形態を実現できる。 In the wire saw apparatus according to the present invention, the robot arm and the wire saw unit are connected via a tool changer having a rotatable motion function. Further, since the robot arm is integrated, the robot arm can be easily exchanged according to the shape and size of the workpiece, and the installation space for the apparatus is not so much required. Furthermore, since a method (dry type) that removes cutting waste with air blown from the nozzle is adopted, it is not necessary to use cleaning liquid discharged toward the processing part for cleaning purposes, and cost can be reduced. There is no need to dispose of the cleaning solution and it is environmentally friendly. Since the wire saw unit can be moved freely by the operation of the robot arm, the wire suspended on the wire saw unit is pressed against the workpiece, and not only the workpiece is cut into a flat shape but also cut into a curved shape. Various processing forms can be realized.

加えて、ロボットアームの先端に設けられているワイヤソーユニットは、ロボットアームとワイヤソーユニット間を連結するツールチェンジャーを介しているため、脱着可能である。ワイヤ及びプーリを交換する際には、前記ワイヤソーユニットをロボットアーム本体から外すので、作業者が自身とより近い距離で細かい作業を行いやすい。そのため、メンテナンス性に優れている。 In addition, the wire saw unit provided at the tip of the robot arm is detachable because it is connected to a tool changer that connects the robot arm and the wire saw unit. When exchanging the wire and pulley, the wire saw unit is removed from the robot arm body, so that an operator can easily perform fine work at a distance closer to himself / herself. Therefore, it is excellent in maintainability.

また、被加工物の種類、サイズによって、選択的にワイヤソーユニットや、ワイヤを容易に交換することが出来る。 Moreover, the wire saw unit and the wire can be easily exchanged selectively depending on the type and size of the workpiece.

特に、被加工物の種類によっては、単に、走行するワイヤを被加工物表面に押し付けるだけでは加工切断が困難な場合がある。そのような場合、ロボットアームもしくは、ワイヤソーユニットを揺動させた方が、容易に切断加工が可能となる。一般的に、被加工物のサイズにより被加工物の接触長さが大きくなると、ワイヤの負荷が増加し加工精度が低下する。しかし、ワイヤの接触を点接触に近づけるようにすることで、加工点に集中的に圧力がかかり、ワイヤの負荷が減少し、加工精度の低下を抑制する。また、揺動するワイヤソーの動作により切断屑も溜まりにくくなる。 In particular, depending on the type of workpiece, machining and cutting may be difficult by simply pressing a traveling wire against the workpiece surface. In such a case, the cutting can be easily performed by swinging the robot arm or the wire saw unit. Generally, when the contact length of the workpiece increases due to the size of the workpiece, the load on the wire increases and the processing accuracy decreases. However, by bringing the contact of the wire closer to the point contact, pressure is applied intensively to the processing point, the load on the wire is reduced, and a reduction in processing accuracy is suppressed. In addition, the operation of the swinging wire saw makes it difficult to collect cutting waste.

本発明に係る、ワイヤソー装置の一部破断全体図である。1 is a partially broken overall view of a wire saw device according to the present invention. 本発明に係る、ワイヤソーユニットの拡大平面図である。It is an enlarged plan view of a wire saw unit according to the present invention. 本発明に係る、図2のA-A方向拡大正面図である。It is an AA direction enlarged front view of FIG. 2 based on this invention. 本発明に係る、図2のA-A方向拡大正面図の揺動動作である。FIG. 3 is a swing motion of the enlarged front view in the AA direction of FIG. 2 according to the present invention. 本発明に係る、ツールチェンジャーの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the tool changer based on this invention. (a)は、本発明に係る、被加工物である通気性部材の保持方法を表す説明図であり、(b)は、本発明に係る、ワイヤソーユニットを揺動させながら、ハニカム部材の被加工物を切断加工する方法を表す説明図である。(A) is explanatory drawing showing the holding | maintenance method of the air permeable member which is a workpiece based on this invention, (b) is covering the honeycomb member, swinging the wire saw unit based on this invention. It is explanatory drawing showing the method of cutting a workpiece.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.

図1は、本発明のワイヤソー装置1の一部破断全体図である。 FIG. 1 is a partially broken overall view of a wire saw device 1 of the present invention.

ワイヤソー装置1は、ロボットアーム2の先端部に連結されたツールチェンジャー7を介して、脱着自在に接続されたワイヤソーユニット3を有する。 The wire saw device 1 has a wire saw unit 3 that is detachably connected via a tool changer 7 that is coupled to the tip of the robot arm 2.

図2、図3、図4によって示されるワイヤソーユニット3は、ロボットアーム2側のツールチェンジャー7(図5に示す)のオス部18と、ワイヤソーユニット3側のツールチェンジャー7のメス部19が図示しないプランジャー等の適宜の手段で係合し、ロボットアーム2に脱着可能に装着される。ロボットアーム2の内部モーター(図示せず)の稼働で、回転軸15を駆動し、駆動制御装置(図示せず)により回転体12の回転は適宜制御され、これにより、ツールチェンジャー7は回転可能となる。回転体12の動きに合わせて、ツールチェンジャー7を介して、ワイヤソーユニット3も360度回転可能だが、実際、切断加工する場合は、駆動制御装置によって、回転角度が制御される。ワイヤソーユニット3の内部は、2つのガイドプーリ4a、4bと、複数の回転プーリ5と、回転プーリ5を回転させる駆動源(図示せず)が設けられている。ここでは、複数の回転プーリ5のうち少なくとも一つは、張力調整用のテンションプーリである。また、ワイヤソーユニット3の先端部に設けられるガイドプーリ4a、4bのV溝上を、ワイヤ8が通過し、ガイドプーリ4aと4b間に、切断加工域20を形成する。ワイヤソーユニット3全体は、軽量で耐久性に優れた部材(例えば炭素繊維)のカバーで覆うことも出来る。 The wire saw unit 3 shown in FIGS. 2, 3, and 4 shows a male part 18 of the tool changer 7 (shown in FIG. 5) on the robot arm 2 side and a female part 19 of the tool changer 7 on the wire saw unit 3 side. The robot arm 2 is detachably mounted by being engaged by an appropriate means such as a plunger that does not. When the internal motor (not shown) of the robot arm 2 is operated, the rotary shaft 15 is driven, and the rotation of the rotating body 12 is appropriately controlled by a drive control device (not shown), whereby the tool changer 7 can be rotated. It becomes. Although the wire saw unit 3 can also be rotated 360 degrees through the tool changer 7 in accordance with the movement of the rotating body 12, the rotation angle is controlled by the drive control device when actually cutting. Inside the wire saw unit 3, two guide pulleys 4a and 4b, a plurality of rotating pulleys 5, and a drive source (not shown) for rotating the rotating pulley 5 are provided. Here, at least one of the plurality of rotating pulleys 5 is a tension pulley for tension adjustment. Further, the wire 8 passes through the V grooves of the guide pulleys 4a and 4b provided at the tip of the wire saw unit 3, and a cutting region 20 is formed between the guide pulleys 4a and 4b. The entire wire saw unit 3 can be covered with a cover made of a lightweight member having excellent durability (for example, carbon fiber).

ワイヤソーユニット3内部の回転プーリ5に巻回されているワイヤ8は、無端状に形成される。ワイヤ表面にダイヤモンド等の砥粒が電着やレジン等で固定された固定砥粒方式のワイヤを用いることが好ましい。 The wire 8 wound around the rotary pulley 5 inside the wire saw unit 3 is formed in an endless shape. It is preferable to use a wire of a fixed abrasive method in which abrasive grains such as diamond are fixed on the wire surface by electrodeposition or resin.

ロボットアーム2は、基端がベース9上に取り付けられている。ロボットアーム2は、多軸制御可能で昇降、回転、移動自在の多関節である。ベース9を支点とし、ロボットアーム2の内部モーター(図示せず)によって稼働し、駆動制御装置(図示せず)により、ロボットアーム2の移動経路が制御される。制御されたロボットアーム2の動きによって、ワイヤ8はガイドプーリ4a、4bのV溝のスラスト方向ではなく、ラジアル方向に押し当てられ、被加工物6を切断加工していく。 The robot arm 2 has a proximal end attached to the base 9. The robot arm 2 is a multi-joint multi-joint that can be controlled in multiple axes and can freely move up and down, rotate, and move. Using the base 9 as a fulcrum, the robot 9 is operated by an internal motor (not shown) of the robot arm 2, and the movement path of the robot arm 2 is controlled by a drive control device (not shown). By the controlled movement of the robot arm 2, the wire 8 is pressed not in the thrust direction of the V grooves of the guide pulleys 4a and 4b but in the radial direction, and the workpiece 6 is cut.

図5は、ロボットアーム2とワイヤソーユニット3の脱着について、実施例の一つを示している。ロボットアーム2側に配置された回転可能な回転体12の上には、ツールチェンジャー7の基板17aが取り付けられる。一方、ワイヤソーユニット3側に配置された接続ブラケット11の上には、ツールチェンジャー7の基板17bが取り付けられる。基板17aはオス部18を、基板17bはメス部19をそれぞれ有しており、基板17aと基板17bの当接時に、オス部18がメス部19と係合する。結果、ロボットアーム2と、ワイヤソーユニット3が脱着可能となる。ワイヤソーユニット3側のツールチェンジャー7の接続部は、接続ブラケット11に形成される。すなわち、ツールチェンジャー7の接続が、接続ブラケット11内で行われることとなり、ロボットアーム2とワイヤソーユニット3とは当接して係合されるので、ワイヤソーユニットが回転自在に移動してもツールチェンジャー7の接続部に掛かる負荷は少なくなる。 FIG. 5 shows one of the embodiments for attaching and detaching the robot arm 2 and the wire saw unit 3. A substrate 17a of the tool changer 7 is attached on the rotatable rotator 12 arranged on the robot arm 2 side. On the other hand, the board 17b of the tool changer 7 is attached on the connection bracket 11 arranged on the wire saw unit 3 side. The board 17a has a male part 18 and the board 17b has a female part 19, and the male part 18 engages with the female part 19 when the board 17a and the board 17b come into contact with each other. As a result, the robot arm 2 and the wire saw unit 3 can be detached. A connection portion of the tool changer 7 on the wire saw unit 3 side is formed in the connection bracket 11. That is, the tool changer 7 is connected in the connection bracket 11, and the robot arm 2 and the wire saw unit 3 are brought into contact with each other, so that the tool changer 7 can be rotated even if the wire saw unit moves freely. The load applied to the connecting portion of is reduced.

また、ツールチェンジャー7の基板17a、17bは、相互に対向する複数のコネクタを備えている。そのうち、コネクタ13a、13bはワイヤソーユニット3への給電用コネクタであり、コネクタ14a、14bはノズルへのエアー供給用コネクタである。オス部18とメス部19の係合と同時に、対向するコネクタ14a、14b同士も係合する。 Moreover, the board | substrates 17a and 17b of the tool changer 7 are provided with the some connector which mutually opposes. Among them, the connectors 13a and 13b are connectors for supplying power to the wire saw unit 3, and the connectors 14a and 14b are connectors for supplying air to the nozzle. Simultaneously with the engagement of the male part 18 and the female part 19, the opposing connectors 14a, 14b are also engaged.

ノズル10はワイヤソーユニット3本体上面に配置されており、被加工物の切断加工面にエアーを吹きつけ、切断屑を吹き飛ばし除去する。エアーを排出する範囲の偏り防止のためには、ワイヤソーユニット3の中心線をはさんでほぼ対称に、1対のノズルを設けることが望ましい。ノズル10の好適な配置位置としては、被加工物を切断する際に、被加工物に接触しないように、ワイヤソーユニット3の切断加工域に懸架されたワイヤ8よりも、ノズル10のエアー吐出口が突出しない程度に設け、併せて、エアーが被加工物の切断加工面に十分に達する範囲内、すなわちワイヤソーユニット3の先端近くに設けることが望ましい。また、ノズル10へのエアーの供給は、ロボットアーム2内部のエアー供給源(図示しない)がエアーを排出して行う。エアー供給源から排出されたエアーは、ロボットアーム2内のエアー供給用ホース16を通過し、ツールチェンジャー7のエアー供給用コネクタ14a、14bを介して、前記コネクタに接続されたワイヤソーユニット3本体上部に配置された、エアー供給用ホース16から、ノズル10へ到達する。この場合において、好適な冷却機構をワイヤソー装置1に設けて、被加工物の切断加工面を冷却するエアーを排出しても良い。また、別途、切断屑を集塵する機能を備えても良い。例えば、図示しない吸引源をワイヤソー装置1内に配し、ノズル10のうち一方を、切断屑を吸引可能としたり、ワイヤソー装置1にノズル10とは別に、吸引ブロア装置を組み合わせることとする。そうすることで、切断屑の周辺への飛散を抑制し、汚染を減じることが可能となる。 The nozzle 10 is disposed on the upper surface of the main body of the wire saw unit 3 and blows air to the cutting surface of the workpiece to blow off and remove the cutting waste. In order to prevent the deviation of the air discharge range, it is desirable to provide a pair of nozzles approximately symmetrically across the center line of the wire saw unit 3. As a preferable arrangement position of the nozzle 10, the air discharge port of the nozzle 10 is more preferable than the wire 8 suspended in the cutting processing area of the wire saw unit 3 so as not to contact the workpiece when cutting the workpiece. In addition, it is desirable to provide the air so that it does not protrude, and at the same time, within the range where the air sufficiently reaches the cut surface of the workpiece, that is, near the tip of the wire saw unit 3. Air is supplied to the nozzle 10 by discharging air from an air supply source (not shown) inside the robot arm 2. The air discharged from the air supply source passes through the air supply hose 16 in the robot arm 2 and is connected to the connector via the air supply connectors 14 a and 14 b of the tool changer 7. The nozzle 10 is reached from the air supply hose 16 disposed in the nozzle. In this case, a suitable cooling mechanism may be provided in the wire saw device 1 to discharge air that cools the cut surface of the workpiece. Moreover, you may provide the function which collects cutting waste separately. For example, a suction source (not shown) is arranged in the wire saw device 1, and one of the nozzles 10 can suck cutting waste, or the wire saw device 1 is combined with a suction blower device separately from the nozzle 10. By doing so, it becomes possible to suppress scattering of the cutting waste to the periphery and reduce contamination.

上記の一連の構成により、本発明のワイヤソー装置1では、多様な加工態様に柔軟に対応出来る。ロボットアーム2の所定方向への動作によりワイヤソーユニット3が、適宜手段で保持されている被加工物6の位置まで移動する。ワイヤソーユニット3に懸架されているワイヤ8は、回転プーリ5の回転に合わせて循環走行する。ロボットアーム2の動きにより、ワイヤ8の切断加工域20が、被加工物6の下面に押し付けられ(図4に示す)、回転可能なワイヤソーユニット3が、適宜、揺動角度を調整し、ノズル10から排出されるエアーで切断屑を除去しながら、所望の形状に被加工物6を切断していく。 With the above-described series of configurations, the wire saw device 1 of the present invention can flexibly cope with various processing modes. As the robot arm 2 moves in a predetermined direction, the wire saw unit 3 moves to the position of the workpiece 6 appropriately held by means. The wire 8 suspended on the wire saw unit 3 circulates along with the rotation of the rotary pulley 5. Due to the movement of the robot arm 2, the cutting area 20 of the wire 8 is pressed against the lower surface of the workpiece 6 (shown in FIG. 4), and the rotatable wire saw unit 3 adjusts the swing angle as appropriate, The workpiece 6 is cut into a desired shape while removing cutting waste with the air discharged from 10.

本発明のワイヤソー装置1では、昇降、回転、移動自在の多関節のロボットアーム2は自在な動きが可能であり、回転自在なワイヤソーユニット3との動きと連動して、被加工物を平面形状だけでなく、曲面形状に切断加工することが出来る。このような、柔軟な切断加工性能だけでなく、外部装置との連携性においても優れた面を有している。ロボットアーム2の可動範囲内であれば、方位方向を問わず、可動範囲内にある外部装置のサポートを受けることが可能である。それ故、本装置に余分な機構を付ける必要が無く、その機動性を落とすこともない。例えば、ロボットアーム2の可動範囲内に、ワイヤ8の線径を高速で検出可能な装置を設置する。ロボットアーム2の動きによって、ワイヤ8を前記装置のところまで、定期的に移動させれば、本発明のワイヤソー装置1自身が、ワイヤ8の摩耗を検知する機構を有さなくても、外部装置の検出データにより、ワイヤ8が摩耗によって断線する前に、自発的にワイヤ交換が可能となる。 In the wire saw device 1 of the present invention, the articulated robot arm 2 that can move up and down, rotate, and move freely can move freely, and in conjunction with the movement of the wire saw unit 3 that can rotate, the workpiece is planarly shaped. Not only can it be cut into a curved surface. In addition to such flexible cutting performance, it has an excellent aspect in terms of cooperation with external devices. If it is within the movable range of the robot arm 2, it is possible to receive support from an external device within the movable range regardless of the azimuth direction. Therefore, it is not necessary to attach an extra mechanism to the apparatus, and the mobility is not deteriorated. For example, a device capable of detecting the wire diameter of the wire 8 at a high speed is installed in the movable range of the robot arm 2. If the wire 8 is periodically moved to the position of the device by the movement of the robot arm 2, the wire saw device 1 of the present invention itself does not have a mechanism for detecting the wear of the wire 8, but the external device. According to the detected data, the wire can be replaced spontaneously before the wire 8 is disconnected due to wear.

また、本発明のワイヤソー装置1に余分な機構を付けないことにより、装置本体が簡素化され、大型化を防ぎ、設置場所の余分なスペースが不要となる。例えば、本装置を2台並べて同時に可動させ、その2台の間に、ワイヤ8の寸法検出装置を設置する。そうすることで、2台の本発明の装置で1台の前記検出装置を共有することも可能であり、限られた設置スペースでの作業効率が上がる。 Further, by not attaching an extra mechanism to the wire saw device 1 of the present invention, the main body of the device is simplified, an increase in size is prevented, and an extra space for installation is not required. For example, two devices are arranged side by side and moved simultaneously, and a wire 8 dimension detection device is installed between the two devices. By doing so, it is also possible to share one detection device by two devices of the present invention, and work efficiency in a limited installation space is increased.

次に、被加工物の種類に応じた切断加工の一態様として、図6(a)、(b)を参照し、本発明の実施形態を示す。例えば、軽量かつ高強度、衝撃吸収性に優れたハニカム部材の切断方法について言及する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b) as one mode of cutting according to the type of workpiece. For example, mention will be made of a method for cutting a honeycomb member that is lightweight, high in strength, and excellent in shock absorption.

ハニカム部材は、多数の貫通孔がセル壁を隔てて長手方向に並設されている。貫通孔形状のため、通気性を有する。ハニカム部材の被加工物を切断加工する際には図6(a)のようなテーブル21を用いる。テーブル21は吸着孔23を有しており、その保持面21a上に、被加工物6が垂直方向に載置される。尚、被加工物6は、ハニカム部材の材質としては、例えば、アラミド繊維、アルミニウム等で構成されている。また、ハニカム形状の部材を炭素繊維強化樹脂(CFRP)で挟持したものであって良いし、ハニカム形状でなく、各種の通気性部材であっても良い。被加工物6は、テーブル21よりも大きく形成される。テーブル21より加工する部分がはみ出している方が、加工切断時にテーブル21がワイヤソーユニット3と干渉しない。 In the honeycomb member, a large number of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with a cell wall therebetween. Due to the shape of the through hole, it has air permeability. When cutting the workpiece of the honeycomb member, a table 21 as shown in FIG. 6A is used. The table 21 has a suction hole 23, and the workpiece 6 is placed in the vertical direction on the holding surface 21a. The workpiece 6 is made of, for example, aramid fiber, aluminum or the like as the material of the honeycomb member. Further, a honeycomb-shaped member may be sandwiched between carbon fiber reinforced resins (CFRP), and various breathable members may be used instead of the honeycomb-shaped member. The workpiece 6 is formed larger than the table 21. If the portion to be processed protrudes from the table 21, the table 21 does not interfere with the wire saw unit 3 during processing and cutting.

当該テーブル21では、被加工物6をテーブル21上に載置した後、その上面を非通気性部材22で覆う。その際、非通気性部材22は、ナイロンシート、樹脂板等が用いられる。テーブル21内部の吸引機構(図示しない)を稼働させると、テーブル21の吸着孔23を介して、非通気性部材22が吸引され、テーブル21に吸着する。被加工物6は通気性を有しているので、被加工物6上面を覆っている非通気性部材22に働いている吸引力が被加工物6全体をテーブル21に押し付ける。このように、テーブル21に固定された被加工物6は、安定して切断加工出来る。 In the table 21, after the workpiece 6 is placed on the table 21, the upper surface is covered with a non-breathable member 22. At this time, the non-breathable member 22 is made of a nylon sheet, a resin plate, or the like. When a suction mechanism (not shown) inside the table 21 is operated, the non-breathable member 22 is sucked through the suction hole 23 of the table 21 and sucked onto the table 21. Since the workpiece 6 has air permeability, the suction force acting on the non-breathable member 22 covering the upper surface of the workpiece 6 presses the entire workpiece 6 against the table 21. Thus, the workpiece 6 fixed to the table 21 can be stably cut.

図4では、ガイドプーリ―4a、4bの正面が走行するワイヤ8を、被加工物6の下側表面に対向するよう、押し付けて切る態様が示されている。切断加工を進めると、ハニカム部材である被加工物6特有の中空形状のセル壁に、負荷がかかる。過度の負荷をかけ、中空形状を変形させないようにするためには、ワイヤソーユニット3を所定角度に揺動させながら、切断加工していくことが好ましい。別の切断加工条件によっては、ワイヤソーユニット3を揺動させずに、ロボットアーム2を揺動させてもよい。これら揺動加工切断を行うことで、バリの発生を抑制することが出来る。 FIG. 4 shows a mode in which the wire 8 traveling in front of the guide pulleys 4 a and 4 b is pressed and cut so as to face the lower surface of the workpiece 6. As the cutting process proceeds, a load is applied to the hollow cell wall unique to the workpiece 6 that is a honeycomb member. In order to prevent excessive deformation and deformation of the hollow shape, it is preferable that the wire saw unit 3 is cut while being swung at a predetermined angle. Depending on other cutting conditions, the robot arm 2 may be swung without rocking the wire saw unit 3. By performing these swing machining cuts, it is possible to suppress the occurrence of burrs.

ワイヤソーユニット3を揺動させる場合、例えば図4に示すように、ワイヤソーユニット3先端、正面に対して、ガイドプーリ4a、4bを縦置きに配し、駆動源(図示せず)はワイヤソーユニット3に設ける。このようにすれば、回転軸15を支点に揺動出来るので、制御が簡素化できる。揺動角度は、駆動制御装置(図示せず)により制御可能である。図4では、ワイヤソーユニット3のコの字型の先端を上下に揺動させている。ガイドプーリ4a、4bが縦置きにされているので、V溝の垂直方向に負荷がかかるので断線しにくくなる。一方で、回転軸15を支点として、ワイヤソーユニット3を左右平行方向に往復揺動させる場合は、ガイドプーリ4a、4bのV溝の垂直方向に負荷がかかるよう、ワイヤソーユニット3先端、正面に対して、ガイドプーリ4a、4bは横置きに設けた方が好ましい。ガイドプーリ4a、4bの置き方向は、揺動のさせ方によって適宜調整可能とする。それに合わせ、ガイドプーリ4a、4b近くに設けられる回転プーリ5の配置態様も、適宜調整すれば良い。 When swinging the wire saw unit 3, for example, as shown in FIG. 4, guide pulleys 4 a and 4 b are arranged vertically with respect to the front and front of the wire saw unit 3, and the drive source (not shown) is the wire saw unit 3. Provided. In this way, since the rotating shaft 15 can be swung around the fulcrum, the control can be simplified. The swing angle can be controlled by a drive control device (not shown). In FIG. 4, the U-shaped tip of the wire saw unit 3 is swung up and down. Since the guide pulleys 4a and 4b are placed vertically, a load is applied in the vertical direction of the V-groove, so that it is difficult to disconnect. On the other hand, when the wire saw unit 3 is reciprocally swung in the left-right parallel direction with the rotary shaft 15 as a fulcrum, the wire saw unit 3 tip and front face are loaded so that a load is applied in the vertical direction of the V groove of the guide pulleys 4a and 4b. The guide pulleys 4a and 4b are preferably provided horizontally. The direction in which the guide pulleys 4a and 4b are placed can be adjusted as appropriate depending on how the guide pulleys 4a and 4b are swung. Accordingly, the arrangement of the rotary pulley 5 provided near the guide pulleys 4a and 4b may be adjusted as appropriate.

一方、ロボットアーム2を揺動させる場合においては、揺動可能な機構であれば、特に限定されず、例えば、複数のリンクを互いに連結する多関節のうち、少なくとも1つの関節にアクチュエータを備え、揺動を実現してもよい。 On the other hand, in the case of swinging the robot arm 2, it is not particularly limited as long as it is a swingable mechanism. For example, at least one joint among a plurality of joints connecting a plurality of links to each other includes an actuator, Oscillation may be realized.

結果として、ワイヤ8の揺動を発生させ、被加工物6に対するワイヤ8の接触長さが短くなり、被加工物6及びワイヤ8への双方の負荷が軽減され、被加工物6の中空形状のセル壁への負担が少なくなり、加工精度が安定する。 As a result, the swing of the wire 8 is generated, the contact length of the wire 8 with the workpiece 6 is shortened, the load on both the workpiece 6 and the wire 8 is reduced, and the hollow shape of the workpiece 6 is reduced. This reduces the burden on the cell wall and stabilizes the machining accuracy.

尚、本発明は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、各請求項に示した範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術範囲に含まれる。 It should be noted that the present invention is not limited to the illustrated examples described above, and various modifications can be made within the scope shown in the claims without departing from the gist of the present invention. In other words, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

1 ワイヤソー装置
2 ロボットアーム
3 ワイヤソーユニット
4a ガイドプーリ
4b ガイドプーリ
5 回転プーリ
6 被加工物
7 ツールチェンジャー
8 ワイヤ
9 ベース
10 ノズル
11 接続ブラケット
12 回転体
13a 給電用コネクタ
13b 給電用コネクタ
14a エアー供給用コネクタ
14b エアー供給用コネクタ
15 回転軸
16 エアー供給用ホース
17a 基板
17b 基板
18 オス部
19 メス部
20 切断加工域
21 テーブル
21a 保持面
22 非通気性部材
23 吸着孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wire saw apparatus 2 Robot arm 3 Wire saw unit 4a Guide pulley 4b Guide pulley 5 Rotating pulley 6 Work piece 7 Tool changer 8 Wire 9 Base 10 Nozzle 11 Connection bracket 12 Rotating body 13a Power supply connector 13b Power supply connector 14a Air supply connector 14b Air supply connector 15 Rotating shaft 16 Air supply hose 17a Substrate 17b Substrate 18 Male part 19 Female part 20 Cutting area 21 Table 21a Holding surface 22 Non-breathable member 23 Adsorption hole

Claims (4)

多軸制御により、自在に移動可能な1台のロボットアームと、前記ロボットアームに接続されたワイヤソーユニットと、前記ワイヤソーユニット内に軸支された複数のプーリに掛け渡されたワイヤと、前記プーリ間に設定された被加工物切断加工域とを有し、前記ロボットアームを予め設定された方向に移動させながら、前記ワイヤソーユニットのワイヤを走行させて、前記ワイヤを保持された被加工物に押し付けることにより前記被加工物を所定形状に切断するワイヤソー装置において、前記ワイヤソーユニットは、少なくとも1つのエアーを噴射するノズルを有し、前記ノズルが前記被加工物切断加工域のワイヤ及び被加工物の切断加工面にエアーを噴射することにより、切断屑を除去するようにしたことを特徴とするワイヤソー装置。 One robot arm that can be freely moved by multi-axis control, a wire saw unit connected to the robot arm, wires hung on a plurality of pulleys pivotally supported in the wire saw unit, and the pulley A workpiece cutting machining area set in between, and moving the wire of the wire saw unit while moving the robot arm in a preset direction, to the workpiece holding the wire In a wire saw apparatus for cutting the workpiece into a predetermined shape by pressing, the wire saw unit has a nozzle for injecting at least one air, and the nozzle is a wire and a workpiece in the workpiece cutting area. A wire saw device characterized in that cutting waste is removed by injecting air onto the cut surface of the wire. 前記ロボットアームの先端にツールチェンジャーを設け、前記ツールチェンジャーを介して前記ロボットアームとワイヤソーユニットとを脱着自在に構成したことを特徴とする請求項1に記載のワイヤソー装置。 The wire saw device according to claim 1, wherein a tool changer is provided at a tip of the robot arm, and the robot arm and the wire saw unit are detachable through the tool changer. 前記ワイヤソーユニットに回転軸を設け、前記回転軸を中心に、所定角度で前記ワイヤソーユニットを揺動させながら被加工物の切断加工を進めていくことを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載のワイヤソー装置。 3. The workpiece according to claim 1, wherein the wire saw unit is provided with a rotation shaft, and the workpiece is cut while the wire saw unit is swung at a predetermined angle around the rotation shaft. A wire saw device according to claim 1. 前記ロボットアームを揺動させながら被加工物の切断加工を進めていくことを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載のワイヤソー装置。





The wire saw device according to claim 1, wherein the workpiece is cut while the robot arm is swung.





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