JP2019013986A - Processing system - Google Patents

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Abstract

To suppress detachment of thermal sprayed coating and automatically remove burrs of the thermal sprayed coating.SOLUTION: A processing system includes: a robot including a polishing tool; and a control device for controlling the robot to polish an object to be polished. The polishing tool has anisotropic polishing force.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、加工装置に関する。   The present invention relates to a processing apparatus.

一般に、ワーク表面の被溶射面にのみ溶射被膜を形成するために、溶射材を塗布しない領域（非塗布領域）にマスキングテープを貼付して溶射剤を塗布する。ただし、マスキングテープが剥がされると、溶射被膜の縁に溶射材の「ささくれ」のようなバリが発生する。そこで、現状では、下記特許文献１に記載の研磨パット等の研磨用工具を用いてそのバリを除去している。   In general, in order to form a sprayed coating only on the surface to be sprayed of the workpiece, a masking tape is applied to a region where the spraying material is not applied (non-applied region) and a spraying agent is applied. However, when the masking tape is peeled off, burrs such as “spread” of the thermal spray material occur on the edge of the thermal spray coating. Therefore, at present, the burrs are removed using a polishing tool such as a polishing pad described in Patent Document 1 below.

特開２００２−５７１３０号公報JP 2002-57130 A

ところで、一般的には、研磨用工具でバリを除去する場合には、研磨用工具をバリに接触させながら往復運動させる。しかしながら、研磨用工具を往復運動させると溶射被膜を剥がす方向にも力がかかるため、溶射被膜を剥がしてしまう場合がある。   By the way, generally, when removing burrs with a polishing tool, the polishing tool is reciprocated while contacting the burrs. However, when the polishing tool is reciprocated, a force is also applied in the direction in which the sprayed coating is peeled off, so that the sprayed coating may be peeled off.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、溶射被膜が剥がれることを抑制し、溶射被膜のバリを自動で除去することを目的とするものである。   This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and it aims at suppressing that the sprayed coating peels off and removing the burr | flash of a sprayed coating automatically.

上記目的を達成するために、本発明では、加工装置に係る第１の解決手段として、研磨用工具を備えるロボットと、前記ロボットを制御することで被研磨対象物に研磨を施す制御装置と、を備える加工装置であって、前記研磨用工具は、研磨力の異方性を有することを特徴とする加工装置、という手段を採用する。   In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solving means related to a processing apparatus, a robot including a polishing tool, a control apparatus that polishes an object to be polished by controlling the robot, The polishing tool employs a means called a processing apparatus having anisotropy of polishing force.

本発明では、加工装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記研磨力の異方性とは、前記制御装置が前記被研磨対象物に対して前記研磨用工具の研磨面を接触させて動かすことで研磨力を発生させる場合に、一方向に動かした場合の研磨力が他の方向に動かした場合よりも高い、という手段を採用する。   In the present invention, as the second solving means relating to the processing apparatus, in the first solving means, the anisotropy of the polishing force is defined as the anisotropy of the polishing force applied by the control device to the object to be polished. When the polishing force is generated by bringing the polishing surface into contact with each other, a means is adopted in which the polishing force when moved in one direction is higher than that when moved in the other direction.

本発明では、加工装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記研磨面は、前記一方向の動摩擦係数が他の方向と比較して高い表面形状を有する、という手段を採用する。   In the present invention, as a third solving means relating to the processing apparatus, in the second solving means, the polishing surface has a surface shape having a higher dynamic friction coefficient in one direction than in the other direction. Is adopted.

本発明では、加工装置に係る第４の解決手段として、上記第２又は上記第３の解決手段において、記制御装置は、予め教示された目標軌道に基づいて前記ロボットを制御することで、前記研磨用工具を移動させながら前記一方向に沿って往復動作させる、という手段を採用する。   In the present invention, as a fourth solving means related to the processing apparatus, in the second or third solving means, the control device controls the robot based on a pre-taught target trajectory, thereby A means of reciprocating along the one direction while moving the polishing tool is employed.

本発明では、加工装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記研磨用工具は、基材と、前記基材の表面に複数の砥粒が固定された砥粒層と、を有する、という手段を採用する。   In the present invention, as a fifth solving means relating to the processing apparatus, in any of the first to fourth solving means, the polishing tool has a base material and a plurality of abrasive grains on the surface of the base material. A means of having a fixed abrasive layer is employed.

本発明によれば、溶射被膜が剥がれることを抑制し、溶射被膜のバリを自動で除去するができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the sprayed coating from being peeled off and to automatically remove burrs from the sprayed coating.

本発明の一実施形態に係る加工装置Ａの概要構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the processing apparatus A which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る研磨用工具５の概要構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the grinding | polishing tool 5 which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る加工装置Ａの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the processing apparatus A which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る加工装置Ａは、ワークＷの表面に形成された溶射被膜Ｃを仕上げ加工する。加工装置Ａは、図１に示すようにロボット１及び制御装置２を備える。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The processing apparatus A according to the present embodiment finishes the sprayed coating C formed on the surface of the workpiece W. The processing apparatus A includes a robot 1 and a control device 2 as shown in FIG.

ロボット１は、ロボットアーム３、ハンド部４、及び研磨用工具５を備える。
ロボットアーム３は、複数の多関節機構を有する。ロボットアーム３の各関節には、各関節を各々駆動するモータが設けられている。ロボットアーム３は、制御装置２によりモータが駆動されることで、例えば、三次元空間を６軸方向に移動することができる。また、各関節には、モータの回転角度を検知するエンコーダが設けられている。 The robot 1 includes a robot arm 3, a hand unit 4, and a polishing tool 5.
The robot arm 3 has a plurality of multi-joint mechanisms. Each joint of the robot arm 3 is provided with a motor that drives each joint. The robot arm 3 can move in, for example, a three-dimensional space in six axis directions by driving a motor by the control device 2. Each joint is provided with an encoder for detecting the rotation angle of the motor.

ハンド部４は、研磨用工具５をロボットアーム３に対して着脱可能に接続する。
研磨用工具５は、ハンド部４によりロボットアーム３の先端に取り付けられる。研磨用工具５は、ロボットアーム３の駆動により、三次元空間内で位置と姿勢を移動可能である。 The hand unit 4 detachably connects the polishing tool 5 to the robot arm 3.
The polishing tool 5 is attached to the tip of the robot arm 3 by the hand unit 4. The polishing tool 5 can move its position and posture in the three-dimensional space by driving the robot arm 3.

研磨用工具５は、研磨面を被研磨対象物に接触させて往復運動することで、該被研磨対象物を除去する。本実施形態では、被研磨対象物とは、ワークＷの表面に形成された溶射被膜ＣのバリＣｒである。
この研磨用工具５は、動かされる方向によって異なる研磨力を有する。すなわち、研磨用工具５は、研磨力の異方性を有する。この研磨力とは、被研磨対象物の表面を削り取り、平滑にする力である。 The polishing tool 5 removes the object to be polished by reciprocating with the polishing surface in contact with the object to be polished. In the present embodiment, the object to be polished is the burrs Cr of the sprayed coating C formed on the surface of the workpiece W.
This polishing tool 5 has different polishing force depending on the direction in which it is moved. That is, the polishing tool 5 has polishing force anisotropy. This polishing force is a force that removes and smoothes the surface of the object to be polished.

以下に、研磨部５１の構成について、図２をも参照して詳しく説明する。
研磨用工具５は、研磨部５１及び支持部５２を備える。 Below, the structure of the grinding | polishing part 51 is demonstrated in detail with reference also to FIG.
The polishing tool 5 includes a polishing part 51 and a support part 52.

研磨部５１は、基材５１１及び砥粒層５１２を備える。
基材５１１の表面には砥粒層５１２が形成されている。基材５１１は、例えば、スチール、ＳＵＳ鋼、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金等の金属、又は機械的強度、耐熱性等に優れた性質を有するプラスチックが使用される。 The polishing unit 51 includes a base material 511 and an abrasive layer 512.
An abrasive layer 512 is formed on the surface of the substrate 511. As the base material 511, for example, a metal such as steel, SUS steel, copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, or plastic having excellent properties such as mechanical strength and heat resistance is used.

砥粒層５１２は、基材５１１の表面に砥粒５１３が電着されることで形成される。例えば、砥粒層５１２は、砥粒５１３を結合剤５１４で固着した、いわゆる砥石である。
この砥粒層５１２の表面は、研磨用工具５の研磨面であって、研磨力の異方性を有する。 The abrasive grain layer 512 is formed by electrodepositing abrasive grains 513 on the surface of the substrate 511. For example, the abrasive grain layer 512 is a so-called grindstone in which the abrasive grains 513 are fixed with a binder 514.
The surface of the abrasive grain layer 512 is a polishing surface of the polishing tool 5 and has anisotropy in polishing power.

砥粒５１３は、ダイヤモンド砥粒やｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒などの硬質粒子である。例えば、砥粒５１３は、図２に示すように、直角三角形状であり、底面が基材５１１の表面に固定されている。これにより、砥粒層５１２を砥粒５１３の斜辺と反対方向にのみ動かすことで、他の方向に動かす場合と比較して高い研磨力が発生させることができる。これにより、砥粒５１３の斜辺と反対方向、すなわち高い研磨力を発生させることができる移動方向が研磨用工具５の研磨方向となる。   The abrasive grains 513 are hard particles such as diamond abrasive grains and cBN (cubic boron nitride) abrasive grains. For example, as shown in FIG. 2, the abrasive grains 513 have a right triangle shape, and the bottom surface is fixed to the surface of the base material 511. Accordingly, by moving the abrasive layer 512 only in the direction opposite to the oblique side of the abrasive 513, a higher polishing force can be generated compared to the case of moving in the other direction. Thereby, the direction opposite to the hypotenuse of the abrasive grains 513, that is, the moving direction capable of generating a high polishing force is the polishing direction of the polishing tool 5.

したがって、上記研磨力の異方性とは、被研磨対象物に対して砥粒層５１２の研磨面を接触させて動かすことで研磨力を発生させる場合に、一方向に動かした場合の研磨力が他の方向に動かした場合よりも高いことである。   Therefore, the anisotropy of the polishing force refers to the polishing force when moved in one direction when the polishing force is generated by bringing the polishing surface of the abrasive layer 512 into contact with the object to be polished and moving it. Is higher than when moved in the other direction.

支持部５２は、一端に研磨部５１が固定されることで研磨部５１を支持する。そして、支持部５２の他端がハンド部４に取り付けられることで、研磨用工具５がロボットアーム３の先端に固定される。   The support unit 52 supports the polishing unit 51 by fixing the polishing unit 51 to one end. Then, the other end of the support portion 52 is attached to the hand portion 4, whereby the polishing tool 5 is fixed to the tip of the robot arm 3.

制御装置２は、ロボット制御部２１及び記憶部２２を備える。
ロボット制御部２１は、例えば、事前に作業者により手動で教示された目標軌道に沿って研磨用工具５を移動させる、いわゆるティーチングプレイバック制御を行う。そして、ロボット制御部２１は、教示された移動経路に沿って研磨用工具５を移動させながら、研磨方向に沿って往復動作させることでワークに研磨を施す。 The control device 2 includes a robot control unit 21 and a storage unit 22.
For example, the robot control unit 21 performs so-called teaching playback control in which the polishing tool 5 is moved along a target trajectory manually taught by an operator in advance. Then, the robot controller 21 polishes the workpiece by reciprocating along the polishing direction while moving the polishing tool 5 along the taught movement path.

記憶部２２には、加工データが予め記憶されている。この加工データは、加工軌道データテーブル及び加工条件データを含む。
加工軌道データテーブルは、研磨用工具５を移動させる軌道（目標軌道）を示すデータであり、一定距離間隔における空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）からなる。この加工軌道データテーブルは、例えば、ワークＷの３ＤＣＡＤモデルから自動的に生成する。
加工条件データは、研磨用工具５の移動方向、及び往復動作の振幅及び周期等のデータである。 The storage unit 22 stores machining data in advance. This machining data includes a machining trajectory data table and machining condition data.
The processing trajectory data table is data indicating a trajectory (target trajectory) for moving the polishing tool 5, and is composed of spatial coordinates (X, Y, Z) at a constant distance interval. This machining trajectory data table is automatically generated from a 3D CAD model of the workpiece W, for example.
The processing condition data is data such as the moving direction of the polishing tool 5 and the amplitude and period of the reciprocating operation.

次に、加工装置Ａの動作について、図３をも参照して詳しく説明する。   Next, operation | movement of the processing apparatus A is demonstrated in detail with reference also to FIG.

ロボット制御部２１は、作業者により、ロボットアーム３の先端に研磨用工具５を取り付けられると、記憶部２２から加工軌道データテーブル及び加工条件データを読み出す。そして、ロボット制御部２１は、記憶部２２から読み出した往復動作の振幅及び周期のデータから往復動作の成分を作成し、目標軌道に重ね合わせる。したがって、ロボット制御部２１は、研磨用工具５が、往復動作の成分が重ね合わされた目標軌道に沿って移動するように制御することで、研磨用工具５を研磨方向に沿って往復動作させ、溶射被膜ＣのバリＣｒを研磨することができる。   When the operator attaches the polishing tool 5 to the tip of the robot arm 3, the robot control unit 21 reads the processing trajectory data table and the processing condition data from the storage unit 22. Then, the robot control unit 21 creates a component of the reciprocating motion from the data of the amplitude and period of the reciprocating motion read from the storage unit 22 and superimposes it on the target trajectory. Therefore, the robot controller 21 controls the polishing tool 5 to move along the target trajectory on which the components of the reciprocating motion are superimposed, thereby causing the polishing tool 5 to reciprocate along the polishing direction. The flash Cr of the thermal spray coating C can be polished.

ここで、研磨用工具５は、研磨特性の異方性を有し、例えば、研磨面が一方向（研磨方向）にのみ動摩擦係数が高い表面形状を有する。したがって、研磨方向にのみ研磨用工具５を動かすことでワークＷに対して研磨することができる。そのため、研磨用工具５の研磨方向を、溶射被膜Ｃを剥がす方向とは反対方向、例えば、溶射被膜Ｃの縁に向かう方向に設定することで、溶射被膜Ｃを剥がす方向に力がかからなくなり、溶射被膜Ｃを剥がすことなく、バリＣｒを削り取ることができる。   Here, the polishing tool 5 has anisotropy of polishing characteristics, and for example, the polishing surface has a surface shape with a high dynamic friction coefficient only in one direction (polishing direction). Therefore, the workpiece W can be polished by moving the polishing tool 5 only in the polishing direction. Therefore, by setting the polishing direction of the polishing tool 5 in the direction opposite to the direction in which the thermal spray coating C is peeled off, for example, in the direction toward the edge of the thermal spray coating C, no force is applied in the direction in which the thermal spray coating C is peeled off. The burr Cr can be removed without peeling off the sprayed coating C.

本実施形態によれば、本発明の一実施形態に係る加工装置Ａは、研磨用工具５を備えるロボット１と、ロボット１を制御することで被研磨対象物に研磨を施す制御装置２と、を備え、その研磨用工具５は研磨力の異方性を有する。これにより、溶射被膜Ｃが剥がれることを抑制し、溶射被膜ＣのバリＣｒを自動で除去するができる。   According to the present embodiment, a processing apparatus A according to an embodiment of the present invention includes a robot 1 including a polishing tool 5, a control device 2 that polishes an object to be polished by controlling the robot 1, And the polishing tool 5 has anisotropy of polishing force. Thereby, it can suppress that the thermal spray coating C peels off, and can remove the burr | flash Cr of the thermal spray coating C automatically.

また、研磨用工具５の研磨面は、一方向の動摩擦係数が他の方向と比較して高い表面形状を有することで、上記研磨力の異方性が発現することになる。例えば、研磨用工具５の研磨面は、直角三角形状の砥粒５１３の底面が基材５１１の表面に固定されることで、上記研磨力の異方性が発現することになる。   In addition, the polishing surface of the polishing tool 5 has a surface shape having a higher dynamic friction coefficient in one direction than that in the other direction, so that the anisotropy of the polishing force appears. For example, the polishing surface of the polishing tool 5 exhibits the anisotropy of the polishing force by fixing the bottom surface of the right-angled triangular abrasive grains 513 to the surface of the base material 511.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、位置制御することで研磨用工具５を目標軌道に沿って移動させるように制御したが、本発明はこれに限定されない。例えば、加工装置Ａは、研磨用工具５に作用する外力Ｆを検出する力センサを備え、ロボット制御部２１が、取得した外力Ｆが一定値になるように、ロボットアーム３に設けられたモータの駆動を制御する、いわゆる力制御することで、ワークＷに対して研磨を施してもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) In the embodiment described above, the polishing tool 5 is controlled to move along the target path by controlling the position, but the present invention is not limited to this. For example, the processing apparatus A includes a force sensor that detects an external force F acting on the polishing tool 5, and the robot control unit 21 has a motor provided in the robot arm 3 so that the acquired external force F becomes a constant value. The workpiece W may be polished by controlling so-called force control, that is, so-called force control.

（２）上記実施形態では、研磨用工具５をワークＷに接触させないように制御しながが、本発明はこれに限定されない。例えば、加工装置Ａは、研磨用工具５の支持部５２に装着され、研磨部５１の研磨面に対して突出した倣い面を備える補助部材を備えてもよい。この倣い面は、例えば、補助部材の端面である。この場合には、ロボット制御部２１は、力センサから取得した外力Ｆが一定値になるように、ロボットアーム３に設けられたモータの駆動を制御することで、上記補助部材の倣い面をワークＷの表面に押し付けながら移動させる。これにより、マスキングテープが剥がされることで発生したバリＣｒにのみ研磨部５１の研磨面が接触し、そのバリＣｒを削り取ることができる。これにより、ワークＷや溶射被膜Ｃを研磨部５１で不必要に傷つけることなくバリＣｒのみを取り除くことができる。   (2) In the above embodiment, the polishing tool 5 is controlled so as not to contact the workpiece W, but the present invention is not limited to this. For example, the processing apparatus A may include an auxiliary member that is attached to the support portion 52 of the polishing tool 5 and includes a copying surface that protrudes from the polishing surface of the polishing portion 51. This copying surface is, for example, an end surface of the auxiliary member. In this case, the robot control unit 21 controls the driving of the motor provided in the robot arm 3 so that the external force F acquired from the force sensor becomes a constant value, so that the copying surface of the auxiliary member is moved to the workpiece. Move while pressing against the surface of W. As a result, the polishing surface of the polishing portion 51 comes into contact only with the burr Cr generated by peeling off the masking tape, and the burr Cr can be scraped off. Thereby, only the burrs Cr can be removed without unnecessarily damaging the workpiece W or the sprayed coating C with the polishing portion 51.

（３）上記実施形態では、研磨用工具５は、電着により基材の表面に砥粒が固定される、いわゆる電着工具である場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、研磨用工具５は、樹脂等の接着により基材５１１の表面に砥粒５１３を固定されていてもよい。  (3) In the above embodiment, the case where the polishing tool 5 is a so-called electrodeposition tool in which abrasive grains are fixed to the surface of the substrate by electrodeposition has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the polishing tool 5 may have abrasive grains 513 fixed to the surface of the substrate 511 by adhesion of resin or the like.

１ ロボット
２ 制御装置
３ ロボットアーム
４ ハンド部
５ 研磨用工具
２１ ロボット制御部
２２ 記憶部
５１ 研磨部
５２ 支持部
５１１ 基材
５１２ 砥粒層
５１３ 砥粒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot 2 Control apparatus 3 Robot arm 4 Hand part 5 Polishing tool 21 Robot control part 22 Memory | storage part 51 Polishing part 52 Support part 511 Base material 512 Abrasive grain layer 513 Abrasive grain

Claims (5)

研磨用工具を備えるロボットと、前記ロボットを制御することで被研磨対象物に研磨を施す制御装置と、を備える加工装置であって、
前記研磨用工具は、研磨力の異方性を有することを特徴とする加工装置。 A processing apparatus comprising: a robot provided with a polishing tool; and a control device that polishes an object to be polished by controlling the robot,
The processing apparatus, wherein the polishing tool has anisotropy of polishing force. 前記研磨力の異方性とは、前記制御装置が前記被研磨対象物に対して前記研磨用工具の研磨面を接触させて動かすことで研磨力を発生させる場合に、一方向に動かした場合の研磨力が他の方向に動かした場合よりも高いことであることを特徴とする請求項１記載の加工装置。   The anisotropy of the polishing force is when the controller moves in one direction when generating the polishing force by bringing the polishing surface of the polishing tool into contact with the object to be polished and moving it. The processing apparatus according to claim 1, wherein the polishing force is higher than that when the polishing force is moved in another direction. 前記研磨面は、前記一方向の動摩擦係数が他の方向と比較して高い表面形状を有することを特徴とする請求項２記載の加工装置。   The processing apparatus according to claim 2, wherein the polishing surface has a surface shape having a higher dynamic friction coefficient in the one direction than in the other direction. 前記制御装置は、予め教示された目標軌道に基づいて前記ロボットを制御することで、前記研磨用工具を移動させながら前記一方向に沿って往復動作させることを特徴とする請求項２または３記載の加工装置。   4. The control device according to claim 2, wherein the control device controls the robot to reciprocate along the one direction while moving the polishing tool by controlling the robot based on a target trajectory taught in advance. Processing equipment. 前記研磨用工具は、
基材と、
前記基材の表面に複数の砥粒が固定された砥粒層と、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の加工装置。 The polishing tool is:
A substrate;
An abrasive layer in which a plurality of abrasive grains are fixed to the surface of the substrate;
The processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
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