JP3622570B2 - Spinning method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、照明器具(反射笠)のスピニング加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
スピニング加工においては、円板材料を金型にセンタリングした状態でクランプし、加工ローラにより加工を行っている。従来では、雰囲気温度、加工による発熱などにより金型と加工ローラの成形時のギャップ(相対位置)が変動し成形した製品に不具合が発生するのを回避するため以下の手段が取られている。
【0003】
すなわち、第1の手段として、作業者が不具合が発生する前に加工時の状態やワークの成形状態を見て人手により加工ローラの位置を補正する。第2の手段として、金型及び加工ローラの温度を一定に保つために金型及び加工ローラを加熱、冷却する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、人手による補正では作業者によって異なり、また作業に時間がかかるとともに正確に補正できず不良となることもある。
【0005】
また、金型及び加工ローラの温度を一定にする方法は技術的に難しい。例えば、金型は回転体であるため中に流体を通して温度調整することは難しく、外側から温風、冷風を吹き付ける程度では金型の熱容量が大きいため短時間に温度変化させることは難しい。
【0006】
また、加工ローラは移動するので、温風、冷風の吹き出し口を加工ローラに追従させて吹き付けることが難しい。また、金型及び加工ローラの温度を一定にする方法は温度コントロールの設備費用が高く、また設備スペースが大きくなるという問題がある。
【0007】
したがって、この発明の目的は、金型と加工ローラの成形時のギャップの変動による製品の不具合を回避でき、かつ低コスト、省スペースを図ることができるスピニング加工方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにこの発明の請求項1記載のスピニング加工方法は、ワークを金型にセンタリングした状態で加工ローラにより成形するスピニング加工方法であって、前記金型および前記加工ローラの熱膨張により金型の各ポイントの変位量、および加工ローラの半径の変位量を各々変位センサで計測し、その計測値に基づいて前記加工ローラの軌跡データを制御部で自動補正し、補正された軌跡データにより前記加工ローラを駆動させることを特徴とする。
【0011】
このように、金型および加工ローラの熱膨張により金型の各ポイントの変位量、および加工ローラの半径の変位量を各々変位センサで計測し、その計測値に基づいて加工ローラの軌跡データを制御部で自動補正し、補正された軌跡データにより加工ローラを駆動させるので、金型と加工ローラの成形時のギャップの変動が自動的に補正される。このため、補正作業が不要になり、自動化を可能にしたことで生産性が向上する。また、製品の品質が向上し不良が少なくなり、比較的安価で、大きな設置スペースも不要である。また、変位量を計測するため温度フィードバックによる方法より補正量の信頼性が高く、また特別な駆動装置を付加することなく各ポイントについて細かい補正量の算出が可能になる。さらに、加工ローラの半径の変位量を計測するので、コンパクトな渦電流式変位センサを使用できる。このセンサは小さいため取付けが簡単である。
【0015】
請求項記載のスピニング加工方法は、ワークを金型にセンタリングした状態で加工ローラにより成形するスピニング加工方法であって、成形時の前記加工ローラに加わる力を計測用ロードセルで計測し、その計測値に基づいて前記加工ローラの軌跡データを制御部で自動補正するときに、計測値を複数点平均化するとともに、その平均化の範囲に境界を設けて補正量を算出し、補正された軌跡データにより前記加工ローラを駆動させることを特徴とする。
【0016】
圧力フィードバックにより自動補正を行う請求項3に記載したスピニング加工方法においては、計測値を狙いの力に近づけることにより品質の良い成形ができるが、計測ポイントとその計測値から補正値を算出して次の加工で補正するポイントにずれが生じることがあり、このようなずれがある場合、発生する力の変動がしだいに大きくなり、製品の内面に凹凸が生じ不良になってしまう。そのため、上記のように計測値を複数点平均化するとともに、その平均化の範囲に境界を設けて補正量を算出するので、ずれによって発生する力の変動をなくすことができる。また、計測値と狙いの力との圧力差を単純に平均化して圧力フィードバックする方法では、圧力差が大きい部分において、平均化による弊害が生じて狙いの力に近づかないためその部分において成形異常が発生する場合があるが、加工状態が変化する部分を境界として平均化する範囲を分離することにより自動補正して成形した計測値は狙いの力に近いものとなり安定した加工が可能になる。
【0017】
【発明の実施の形態】
この発明の参考例1のスピニング加工方法を図1〜図3に基づいて説明する。
【0018】
図1はこの発明の参考例1において温度フィードバックによる方法を示す概念図、図2はこの発明の参考例1において金型温度計測方法を示す説明図、図3はこの発明の参考例1において加工ローラ温度計測方法を示す説明図である。
【0019】
図1〜図3において、1はスピニングマシンの金型、2はワーク、3はテール、4は加工ローラ、5,6は放射温度計、7はA/D変換器、8は制御部(コンピュータ)、9は駆動装置である。ワーク2は金型1にセンタリングした状態でテール3によりクランプされる。金型1のワーク2を成形しても材料と接触しない部分に黒色塗料が塗ってあり、その黒色塗料塗布部10を放射温度計5で測定する。同様に、加工ローラ4のワーク2を成形しても材料と接触しない部分に黒色塗料が塗ってあり、加工ローラ4が定位置で止まっている時にその黒色塗料塗布部11を放射温度計6で測定する。12は仕上げローラであり、加工ローラ4と切り替えて使用されワーク2の内面を滑らかにする。
【0020】
つぎに、温度フィードバックによるスピニング加工方法について説明する。成形前に金型温度、加工ローラ温度、設備温度を測定し、その計測値をA/D変換器7によりA/D変換してその温度データを制御部8のコンピュータに入力する。制御部8は、事前に実験により求めた補正量算出の演算式に温度データを代入して補正量を求め、これに基づいて加工ローラ4の軌跡データを自動補正する。この補正された軌跡データにより駆動装置9は加工ローラ4を駆動させる。以上のことを毎回繰り返すことにより安定した成形が実現できる。
【0021】
図12(a)〜(d)はデータモデルの補正量、温度、変位量、加工力のグラフを示す。ここでは補正量と温度のグラフを参照する。同グラフに示すように温度変化に伴って補正量が段階的に変化する。
【0022】
以上のようにこの参考例1によれば、金型1および加工ローラ4の回転する金属面に黒色塗料を塗り、その黒色塗料塗布部10,11を放射温度計5,6で非接触で温度計測し、その計測値に基づいて加工ローラ4の軌跡データを制御部8で自動補正し、補正された軌跡データにより加工ローラ4を駆動させるので、金型1と加工ローラ4の成形時のギャップの変動が自動的に補正される。このため、補正作業が不要になり、自動化を可能にしたことで生産性が向上する。また、製品の品質が向上し不良が少なくなり、比較的安価で、大きな設置スペースも不要である。また、一般に金型のような鏡面は放射温度計で正確に計測できないが黒色塗料を塗った部分は正確な温度測定が可能となり、かつ放射温度計は非接触で離れたところに設置すればよいので取付けが簡単にできる。また、比較的環境の良い場所に取付けができるので故障し難い。
【0023】
この発明の第の実施の形態のスピニング加工方法を図4〜図6に基づいて説明する。
【0024】
図4はこの発明の実施の形態において変位量フィードバックによる方法を示す概念図、図5はこの発明の実施の形態において金型の変位量計測方法を示す説明図、図6はこの発明の実施の形態において加工ローラの変位量計測方法を示す説明図である。
【0025】
図4〜図6において、13はA/D変換器、14は制御部(コンピュータ)、15は駆動装置、16,17は変位センサである。変位センサ16,17は、加工ローラ4のホルダ4aに取付けてある。一方の変位センサ16はレーザー式変位センサであり、図5に示すように金型1の変位量を計測する。変位センサ16と金型1の距離が測定範囲内になるようにセンサ16を金型1の曲面に沿った軌跡で動かすことで金型1の各ポイントの変位量を測定可能とする。他方の変位センサ17は渦電流式変位センサであり、図6に示すように加工ローラ4の変位量を計測する。ただし、加工ローラ4が鉄の場合に限る。この変位センサ17の取付位置は、加工時に金型1及びワーク2に当たらない部分を選ぶ。その他、参考例1と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。
【0026】
つぎに、変位量フィードバックによるスピニング加工方法について説明する。成形前に加工ローラ4のホルダ4aに取付けた変位センサ16を金型1の曲面に沿った軌跡で動かし金型1の各ポイントの変位量を測定する。また、変位センサ17で加工ローラ4の半径の変位量を測定する。その計測値をA/D変換器13によりA/D変換してその変位量データを制御部14のコンピュータに入力する。上記の計測により各ポイントにおける金型1と加工ローラ4の先端の距離(ギャップ)の変位量が計算できる。制御部14は、事前に実験により求めた補正量算出の演算式に変位量データを代入して補正量を求め、これに基づいて加工ローラ4の軌跡データを自動補正する。この補正された軌跡データにより駆動装置15は加工ローラ4を駆動させる。以上のことを毎回繰り返すことにより安定した成形が実現できる。
【0027】
ここでは図12において、補正量と変位量のグラフを参照する。同グラフに示すように変位量の変化に伴って補正量が段階的に変化する。
【0028】
以上のようにこの実施の形態によれば、金型1および加工ローラ4の熱膨張により金型1の各ポイントの変位量、および加工ローラ4の半径の変位量を各々変位センサ16,17で計測し、その計測値に基づいて加工ローラ4の軌跡データを制御部で自動補正し、補正された軌跡データにより加工ローラ4を駆動させるので、金型1と加工ローラ4の成形時のギャップの変動が自動的に補正される。このため、補正作業が不要になり、自動化を可能にしたことで生産性が向上する。また、製品の品質が向上し不良が少なくなり、比較的安価で、大きな設置スペースも不要である。また、変位量を計測するため第1の実施の形態の温度フィードバックによる方法より補正量の信頼性が高く、また特別な駆動装置を付加することなく各ポイントについて細かい補正量の算出が可能になる。さらに、加工ローラ4の半径の変位量を計測するので、コンパクトな渦電流式変位センサを使用できる。このセンサは小さいため取付けが簡単である。
【0029】
この発明の参考例2のスピニング加工方法を図7〜図11に基づいて説明する。
【0030】
図7はこの発明の参考例2において力フィードバックによる方法を示す概念図、図8はこの発明の参考例2において力フィードバックによる方法を示す全体図、図9はこの発明の参考例2に用いる計測用ロードセルの拡大図、図10はこの発明の参考例2の別の例で校正用ロードセルを設けた場合の全体図、図11は図10のA方向矢視図である。
【0031】
図7〜図9において、18は加工ローラのホルダ、19は計測用ロードセル、20はA/D変換器、21は制御部(コンピュータ)、22は駆動装置である。加工ローラのホルダ18は、図9に示すようなU字形であり、加工ローラ4を取付けた側に計測用ロードセル19を取付けている。また、計測用ロードセル19の破損対策として反対側に調整ボルト23が取付けてあり、計測用ロードセル19の片側は調整ボルト23と点接触にし、計測用ロードセル19に曲げモーメントが加わらないようにする。点接触部26は離れないように調整ボルト23で加圧しておく。加圧ローラ4に力が加わると計測用ロードセル19が圧縮される。予め加圧ローラ4に加わる力と計測用ロードセル19に加わる力の関係を実験により求めておく。以上により計測用ロードセル19にかかる圧縮力を測定することにより加工ローラ4に加わる力が求められる。その他、参考例1と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。
【0032】
つぎに、力フィードバックによるスピニング加工方法について説明する。事前に最適加工時の加工ローラ4に加わる各ポイントの力を測定しデータとして制御部21に記憶させておく。成形時に加工ローラ4に加わる各ポイントの力を計測用ロードセル19で測定する。その計測値をA/D変換器20によりA/D変換して制御部21に入力する。測定した力と最適な力との差から各ポイントにおける加工ローラ4の位置補正量を算出し、これに基づいて加工ローラ4の軌跡データを自動補正する。つぎに補正された軌跡データで加工ローラ4を駆動装置22により駆動し成形を行う。以上のことを毎回繰り返すことにより2回目以降は安定した成形が実現できる。
【0033】
ここでは図12において、補正量と加工力のグラフを参照する。同グラフに示すように加工力の変化に伴って補正量が段階的に変化する。
【0034】
以上のようにこの参考例2によれば、成形時の加工ローラ4に加わる力を計測用ロードセル19で計測し、その計測値に基づいて加工ローラ4の軌跡データを制御部で自動補正し、補正された軌跡データにより加工ローラ4を駆動させるので、金型1と加工ローラ4の成形時のギャップの変動が自動的に補正される。このため、補正作業が不要になり、自動化を可能にしたことで生産性が向上する。また、製品の品質が向上し不良が少なくなり、比較的安価で、大きな設置スペースも不要である。また、第2の実施の形態の変位量フィードバックによる方法ではミクロン単位の測定が必要になり精度良く計測するのが難しいが、力を測定することで変位量測定よも測定が簡単になる。さらに、参考例1の温度フィードバックによる方法では温度と補正量の関係を求めるために多くの実験を要するが、力を測定することで温度測定よりも補正量の算出が簡単ある。また、ロードセルは市販品であり、ひずみゲージを貼り付ける方法に比べて精度、耐久性、取扱性が良い。
【0035】
また、参考例2において、加工ローラのホルダ18の熱膨張などにより、加工ローラ4に加わる力と計測用ロードセル19に加わる力の関係が変動するおそれがある。加工ローラ4に加わる力を正確に測定するためには定期的に力の校正が必要となる。そのため、参考例2の別の例として図10および図11に示すように、校正用ロードセル24をシリンダ25の先端に取付ける。
【0036】
この場合、加工ローラ4を校正用ロードセル24の前面に動かす。シリンダ25を前進させ校正用ロードセル24を加工ローラ4に押し付ける。校正用ロードセル24に加わる力と加工ローラのホルダ18に付けられた計測用ロードセル19に加わる力を同時に計測することにより、加工ローラ4に加わる力と計測用ロードセル19に加わる力の関係が求められる。以上により計測用ロードセル19の校正ができる。このような校正を自動で定期的に実施させる。
【0037】
以上のように、校正用ロードセル24を加工ローラ4に押し付けて校正用ロードセル24と計測用ロードセル19に加わる力をそれぞれ計測し、その計測結果に基づいて計測用ロードセル19の校正を行うので、自動的に計測用ロードセル19の校正ができる。また、測定する力の信頼性が高くなる。
【0038】
また、参考例2に示すように圧力フィードバックにより自動補正を行う場合、計測ポイントとその計測値から補正を算出して次の加工で補正するポイントには通常ずれが生ずることがある。その理由は通常の安価な制御システムでは同時に2つの処理を実行できないめ、ある加工ポイントにおける圧力を計測すべき時間に別の処理(たとえば次のポイントに移動する処理)をしている可能性があるため、本来計測すべき時間より遅れて圧力を計測する場合が発生する。その場合その計測した圧力の計測ポイントは次に補正をかけるポイントがずれてしまうからである。
【0039】
計測ポイントと補正するポイントにずれがある場合、加工を繰り返すとそのずれによって発生する力の変動がしだいに大きくなり、製品の内面に凹凸が生じ不良になってしまう。
【0040】
また、ずれによって発生する力の変動を無くすために計測ポイントの前後の複数点で計測値と狙いの力との圧力差を単純に平均化して圧力フィードバックをする方法では、圧力差の変化が大きい部分において、平均化による弊害が生じ狙いの力に近づかないためその部分において成形異常が発生する場合がある。
【0041】
この発明の第の実施の形態のスピニング加工方法は上記課題を解決するものであり以下に示す。図13は圧力フィードバックにより自動補正を行うスピニング加工の概念図、図14はワークの一例を示す正面図、図15は各加工ポイントにおける加工ローラにかかる力の計測値と狙いの力を表すグラフ、図16は図15から算出した各加工ポイントにおける圧力差(狙いの力と計測値の差)を表すグラフ、図17は図16の圧力差を計測ポイントの前後の複数点で単純に平均化したグラフ、図18は図17の圧力差をポイントAに境界を設けて計測ポイントの前後の複数点で平均化したグラフ、図19は図17の圧力差を単純に平均化して補正量を算出し、自動補正加工した場合に圧力が部分的に狙いの力から外れることを表したグラフ、図20は図15〜17におけるポイントAの位置を示した説明図である。
【0042】
このスピニング加工方法は、図13に示すようにワーク(材料)2を金型1にセンタリングした状態で加工ローラ4により成形し、参考例2と同様に成形時の加工ローラ4に加わる力をロードセル19で計測し、その計測値に基づいて加工ローラ4の軌跡データを制御部21で自動補正し、補正された軌跡データにより加工ローラ4を駆動させる。
【0043】
このような方法で図14のようなワーク2を加工すると図15に示すような計測値Sが得られる。これを狙いの力Tに近づけることにより品質の良い成形ができる。この狙いの力Tは実験により良品になる力の範囲を求めその範囲の中央の値を採用することで通常は設定する。
【0044】
次に計測値Sと狙いの力T(圧力差)を求めると図16に示すような細かいうねりのある曲線になる。またポイントAでは急激に圧力差が増大している。このポイントAは図20に示すように直線移動から曲線移動に変わる屈曲点であり加圧状態が大きく変化する部分である。
【0045】
この細かいうねりのある状態で補正量を算出し自動補正したスピニング加工を繰り返すとしだいにこの細かいうねりが大きなうねりになって成形不良が発生する。これは計測ポイントと補正ポイントのずれによる圧力差が毎回増幅されるためである。
【0046】
上記の問題を防止するため図16で求めた圧力差を計測ポイントを中心に前後の複数ポイントで単純に平均化すると図17に示すような滑らかな曲線になる。しかしながら、ポイントAで急激に圧力差が増大する部分を平均化するとポイントAの手前は本来の圧力差より大きくなり、ポイントAの直後は本来の圧力差より小さくなってしまう。この場合この圧力差から補正量を算出し、自動補正したスピニング加工を繰り返しても計測値Sは図19のようにポイントAの近くで狙いの力Tから外れ、その部分において成形異常が発生する場合がある。
【0047】
そこでポイントAを境界として圧力差を平均化する範囲を分離すると図18の実線のようになり本来の圧力差に近いものになる。そして、この圧力差から補正量を算出し、自動補正した場合、計測値SはポイントAの前後を含めて狙いの力Tに近いものとなる。
【0048】
以上のようにこの実施の形態によれば、計測値Sと狙いの力Tの圧力差を複数点で平均化し、加工状態が変化する部分を境界として平均化する範囲を分離することにより自動補正して成形した計測値Sは狙いの力Tに近いものとなり安定した加工が可能になる。
【0049】
また、圧力フィードバックにより自動補正を行うことによりスピニング加工そのものは自動化が可能になるが、スピニング加工に付帯する作業も自動化する必要があり、その構成を第3〜5の実施の形態として説明する。すなわち、従来では作業者が天穴カット時に発生する切粉を油塗布治具で拭き取っており、油塗布治具に付着した切粉は作業者が取り除いてている。また、万一、金型に切粉が残り、成形後ワーク内面に傷が発生した場合は作業者がすぐに金型に付着した切粉を取り除いている。しかしながら、スピニング加工を自動化した場合に天穴カット時に発生する切粉を油塗布治具で拭き取っても完全に拭き取ることができず、また油塗布治具に付着した切粉を除去しない油塗布治具に付着した切粉が油塗布時に金型に付着することがある。このように金型に切粉が残った状態でスピニング成形するとワーク内面に傷が発生する問題があった。また、一度金型に付着した切粉は容易に取れないので人が取り除かないかぎりワーク内面に傷のある不良品を作り続けることになる。
【0050】
したがって、第の実施の形態ではスピニング加工を自動化した時に天穴カット時に発生する切粉が金型に残らないようにした。図21は天穴カット後に発生する切粉の金型への付着状態を示した概念図、図22はロボットを使い油塗布治具で金型に油を塗布しながら金型に付着した切粉を拭き取る手順を示した概念図、図23は油塗布治具に付着した切粉を吸引装置で吸い取る概念図である。図21〜23において、30は突っ切りローラ、31は切粉、32は油塗布治具、33はロボット、34はエアーチャック、35は吸引口、36は吸引装置である。
【0051】
図21に示すように、天穴カット後に発生した切粉31は金型1へ付着する。図22に示すように、ロボット33に油塗布治具32をつかませ、矢印の順に金型1に油を塗布する。このとき、金型1に付着していた切粉31が油塗布治具32により拭き取られる。矢印の順に油を塗布すれば油塗布治具32に付着した切粉31が再び金型1に転移しても傷が残ってはいけない曲面部に転移する確率は小さくなる(直線部は小さな傷が残っても良い)。
【0052】
次に図23に示すように油塗布治具32に付着した切粉31を吸引装置36で吸引し、切粉31を除去する。これにより、油塗布治具32に付着した切粉31が次に油塗布する時に金型1に転移する心配がない。また、この吸引動作に時間がかかっても金型1への油塗布が終わっており、スピニング成形中に吸引動作を実施すれば生産時間が長くなることはない。
【0053】
以上のようにスピニング加工を自動化しても天穴カット時に発生する切粉31が金型1に残らないスピニング加工が可能になり、ワーク内面に不良が発生することはない。
【0054】
また、従来では第1の方法として図24のようにトリミングカット時に発生する切粉42をシュート37により箱38に落とし、ある程度溜まったところで作業者がその箱38から切粉42をスクラップボックスに捨てていた。また、第2の方法として図25にようにシュート37から落ちてきた切粉42をコンベア39によりクラッシャ40にて切粉42を細かく砕いてスクラップボックス41に捨てている。
【0055】
しかしながら、第1の方法ではトリミングカットした切粉42は、細長く箱の中に多くストックするためにはシュート37と箱38の落差を大きくする必要があり、段差を大きくできない場合は頻繁に箱38に溜まった切粉42を作業者が排出する必要がある。また、第2の方法ではコンベア39とクラッシャ40が必要となり大きなスペースと設備費用が必要になる。また、金型交換や設備のメンテナンス時にコンベアが邪魔になる。
【0056】
したがって、第の実施の形態ではトリミングカットした切粉を長時間、自動で、大きな設備スペースと費用をかけずに、また金型交換や設備メンテナンスの邪魔にならないように、スクラップボックスに排出するようにした。図26はトリミングカットした切粉を当て板でカールさせる方法の説明図、図27は当て板でカールした切粉をロボットでスクラップボックスに排出する説明図である。図26および図27において、43はトリミングカッター、44は当て板、45はシュート、46は箱、47はロボット、48はエアーチャック、49はスクラップボックスである。図26に示すようにトリミングカットした切粉42をカッター43から出たところで当て板44にあてカールさせる。そして、図27のようにカールされた切粉42をシュート45により箱46に落とし、その箱46をロボット47につかませスクラップボックス49に切粉42を排出する。排出後空になったその箱46を元の位置に戻す。ロボット47は1回加工するたびに切粉42を排出するので箱46の大きさは1回分の切粉42を受けるだけの容量で良い。この作業は生産時間に影響がでない時間に実行可能であり、生産時間が長くなる心配がない。
【0057】
以上のようにトリミングカット時に発生する切粉42を当て板44でカールさせ、シュート45により箱46に落とし、その箱46をロボット47につかませてスクラップボックス49に切粉42を排出することにより、トリミングカットした切粉42を長時間、自動で、大きな設備スペースと費用をかけずに、また、金型交換や設備メンテナンスの邪魔にならないように、スクラップボックス49に排出することができる。
【0058】
また、従来ではロボットハンドを複数準備し、作業によりハンドを交換して仕事をさせている。しかしながら、ロボットハンドを交換して作業させる場合、交換時間が必要であり、生産時間が長くなる。また、ハンドを交換するためにロボットハンドの費用が高くなる問題がある。
【0059】
したがって、第の実施の形態では一つのロボットハンドで複数の仕事を行い自動生産できるようにした。図28は複数の仕事ができるロボットハンドの構造図である。同図において、50は材料、51は完成品、52は吸着パッド(材料用)、53は吸着パッド(天穴カットした廃材用)、54は爪、55はエアーチャック、56はペンシルシリンダ(材料高さ検知用)、57は前進限センサである。図28に示すように外側の4つの吸着パッド52により積載された材料50を吸着し、スピニング加工機に供給する。積載された材料50を吸着する時、ペンシルシリンダ56を前進させ、ペンシルシリンダ56の先端部が材料50にぶつかったときにペンシルシリンダ56の前進限センサ57が切れるので積載された材料50の高さが検知できる。次に図22に示した油塗布治具を三つ爪のエアーチャック55の爪54の内側でチャックし(チャック閉)、金型に油塗布する。次にスピニング成形終了後、エアーチャックの横にある3つの吸着パッド52により天穴カットした廃材を吸着してスクラップボックスに排出する。次に三つ爪の外側で完成品をチャックし(チャック開)、完成品積載装置に積載する。また、図27に示したようにトリミングの切粉を入れた箱を三つ爪の内側でチャックし(チャック閉)、スクラップボックスに切粉を排出する。
【0060】
以上のように図27のようなロボットハンドの構造にすることにより以下の複数の仕事ができるようになり、ロボットを使用してスピニング加工が自動化できる。
【0061】
1.積載された材料を吸着し、スピニング加工機に供給する仕事
2.金型に成形油を塗る仕事
3.天穴カットした廃材を吸着しスクラップボックスに排出する仕事
4.完成品をつかみ完成品積載装置に積載する仕事
5.トリミングの切粉をスクラップボックスに排出する仕事
【0063】
【発明の効果】
この発明の請求項1記載のスピニング加工方法によれば、金型および加工ローラの熱膨張により金型の各ポイントの変位量、および加工ローラの半径の変位量を各々変位センサで計測し、その計測値に基づいて加工ローラの軌跡データを制御部で自動補正し、補正された軌跡データにより加工ローラを駆動させるので、金型と加工ローラの成形時のギャップの変動が自動的に補正される。このため、補正作業が不要になり、自動化を可能にしたことで生産性が向上する。また、製品の品質が向上し不良が少なくなり、比較的安価で、大きな設置スペースも不要である。また、変位量を計測するため温度フィードバックによる方法より補正量の信頼性が高く、また特別な駆動装置を付加することなく各ポイントについて細かい補正量の算出が可能になる。さらに、加工ローラの半径の変位量を計測するので、コンパクトな渦電流式変位センサを使用できる。このセンサは小さいため取付けが簡単である。
【0066】
請求項記載のスピニング加工方法によれば、計測値を複数点平均化するとともに、その平均化の範囲に境界を設けて補正量を算出するので、計測ポイントと補正するポイントのずれによって発生する力の変動をなくすことができる。また、計測値と狙いの力との圧力差を単純に平均化して圧力フィードバックする方法では、圧力差が大きい部分において、平均化による弊害が生じて狙いの力に近づかないためその部分において成形異常が発生する場合があるが、加工状態が変化する部分を境界として平均化する範囲を分離することにより自動補正して成形した計測値は狙いの力に近いものとなり安定した加工が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の参考例1において温度フィードバックによる方法を示す概念図である。
【図2】この発明の参考例1において金型温度計測方法を示す説明図である。
【図3】この発明の参考例1において加工ローラ温度計測方法を示す説明図である。
【図4】この発明の第の実施の形態において変位量フィードバックによる方法を示す概念図である。
【図5】この発明の第の実施の形態において金型の変位量計測方法を示す説明図である。
【図6】この発明の第の実施の形態において加工ローラの変位量計測方法を示す説明図である。
【図7】この発明の参考例2において力フィードバックによる方法を示す概念図である。
【図8】この発明の参考例2において力フィードバックによる方法を示す全体図である。
【図9】この発明の参考例2に用いる計測用ロードセルの拡大図である。
【図10】この発明の参考例2の別の例で校正用ロードセルを設けた場合の全体図である。
【図11】図10のA方向矢視図である。
【図12】(a)はデータモデルの補正量、(b)は温度、(c)は変位量、(d)は加工力のグラフである。
【図13】この発明の第2の実施の形態において圧力フィードバックにより自動補正を行うスピニング加工の概念図である。
【図14】ワークの一例を示す正面図である。
【図15】各加工ポイントにおける加工ローラにかかる力の計測値と狙いの力を表すグラフである。
【図16】図15から算出した各加工ポイントにおける圧力差(狙いの力と計測値の差)を表すグラフである。
【図17】図16の圧力差を計測ポイントの前後の複数点で単純に平均化したグラフである。
【図18】図17の圧力差をポイントAに境界を設けて計測ポイントの前後の複数点で平均化したグラフである。
【図19】図17の圧力差を単純に平均化して補正量を算出し、自動補正加工した場合に圧力が部分的に狙いの力から外れることを表したグラフである。
【図20】図15〜17におけるポイントAの位置を示した説明図である。
【図21】天穴カット後に発生する切粉の金型への付着状態を示した概念図である。
【図22】ロボットを使い油塗布治具で金型に油を塗布しながら金型に付着した切粉を拭き取る手順を示した概念図である。
【図23】油塗布治具に付着した切粉を吸引装置で吸い取る概念図である。
【図24】トリミングカットした切粉をシュートで箱に入れる従来の方法の説明図である。
【図25】トリミングカットした切粉をコンベアで運搬し、クラッシャで砕いてスクラップボックスに入れる従来の方法の説明図である。
【図26】トリミングカットした切粉を当て板でカールさせる方法の説明図である。
【図27】当て板でカールした切粉をロボットでスクラップボックスに排出する説明図である。
【図28】複数の仕事ができるロボットハンドの構造図である。
【符号の説明】
1 金型
2 ワーク
3 テール
4 加工ローラ
5,6 放射温度計
7,13,20 A/D変換器
8,14,21 制御部
9,15,22 駆動装置
10,11 黒色塗料塗布部
16,17 変位センサ
19 計測用ロードセル
24 校正用ロードセル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spinning method for a lighting fixture (reflective shade).
[0002]
[Prior art]
In the spinning process, the disk material is clamped in a state of being centered on a mold, and is processed by a processing roller. Conventionally, the following measures have been taken in order to avoid the occurrence of defects in the molded product due to fluctuations in the gap (relative position) during molding between the mold and the processing roller due to atmospheric temperature, heat generated by processing, and the like.
[0003]
That is, as a first means, the position of the processing roller is corrected manually by looking at the state during processing or the forming state of the work before the operator has a problem. As a second means, the mold and the processing roller are heated and cooled in order to keep the temperature of the mold and the processing roller constant.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, manual correction differs depending on the worker, and the work takes time and cannot be corrected accurately, resulting in failure.
[0005]
Further, it is technically difficult to make the temperature of the mold and the processing roller constant. For example, since the mold is a rotating body, it is difficult to adjust the temperature through the fluid, and it is difficult to change the temperature in a short time because the heat capacity of the mold is large enough to blow warm air and cold air from the outside.
[0006]
Further, since the processing roller moves, it is difficult to blow the hot and cold air blowout ports following the processing roller. Further, the method of keeping the temperature of the mold and the processing roller constant has a problem that the equipment cost for temperature control is high and the equipment space is increased.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a spinning processing method that can avoid a product defect due to a change in gap between molding of a mold and a processing roller, and that can achieve low cost and space saving.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the spinning processing method according to claim 1 of the present invention is a spinning processing method in which a workpiece is formed by a processing roller in a state of being centered on a mold,The displacement amount of each point of the mold and the displacement amount of the radius of the processing roller are measured by a displacement sensor by the thermal expansion of the mold and the processing roller, respectively.The trajectory data of the processing roller is automatically corrected by the control unit based on the measured value, and the processing roller is driven by the corrected trajectory data.
[0011]
As described above, the displacement amount of each point of the mold and the displacement amount of the radius of the processing roller are measured by the displacement sensor due to the thermal expansion of the mold and the processing roller, and the locus data of the processing roller is obtained based on the measured value. Since the control unit automatically corrects and drives the processing roller based on the corrected trajectory data, the fluctuation of the gap between the mold and the processing roller is automatically corrected. This eliminates the need for correction work and improves automation by enabling automation. In addition, the quality of the product is improved, the number of defects is reduced, it is relatively inexpensive, and a large installation space is not required. Also for measuring displacementWarmThe correction amount is more reliable than the degree feedback method, and a fine correction amount can be calculated for each point without adding a special driving device. Further, since the displacement amount of the radius of the processing roller is measured, a compact eddy current displacement sensor can be used. This sensor is small and easy to install.
[0015]
Claim2The spinning processing method described is a spinning processing method in which a workpiece is formed by a processing roller while being centered on a mold, and a force applied to the processing roller at the time of forming is measured with a measurement load cell, and based on the measured value. When the locus data of the processing roller is automatically corrected by the control unit, the measurement values are averaged at a plurality of points, a correction amount is calculated by providing a boundary in the averaging range, and the corrected locus data is used to calculate the correction amount. The processing roller is driven.
[0016]
In the spinning processing method according to claim 3, wherein the correction is automatically performed by pressure feedback, the molding can be performed with good quality by bringing the measurement value close to the target force, but the correction value is calculated from the measurement point and the measurement value. Deviations may occur in the points to be corrected in the next processing. When such deviations occur, fluctuations in the generated force gradually increase, resulting in irregularities on the inner surface of the product, resulting in defects. For this reason, the measurement values are averaged at a plurality of points as described above, and the correction amount is calculated by providing a boundary in the range of the averaging. Therefore, it is possible to eliminate the fluctuation of the force caused by the deviation. In addition, in the method where the pressure difference between the measured value and the target force is simply averaged and the pressure is fed back, in the part where the pressure difference is large, the average force causes a negative effect and the target force is not approached. However, the measured value formed by automatic correction by separating the range to be averaged with the portion where the machining state is changed as a boundary is close to the target force, and stable machining is possible.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Of this inventionReference example 1The spinning method will be described with reference to FIGS.
[0018]
FIG. 1 illustrates the present invention.Reference example 1FIG. 2 is a conceptual diagram showing a method by temperature feedback in FIG.Reference example 1FIG. 3 is an explanatory view showing a mold temperature measuring method in FIG.Reference example 1FIG. 3 is an explanatory view showing a processing roller temperature measuring method.
[0019]
1 to 3, 1 is a spinning machine mold, 2 is a workpiece, 3 is a tail, 4 is a processing roller, 5 and 6 are radiation thermometers, 7 is an A / D converter, and 8 is a control unit (computer). ), 9 is a driving device. The workpiece 2 is clamped by the tail 3 while being centered on the mold 1. Even if the workpiece 2 of the mold 1 is molded, a black paint is applied to a portion that does not come into contact with the material, and the black paint application portion 10 is measured with a radiation thermometer 5. Similarly, even if the workpiece 2 of the processing roller 4 is molded, a portion of the processing roller 4 that does not come into contact with the material is coated with black paint, and when the processing roller 4 is stopped at a fixed position, the black paint application portion 11 is moved by the radiation thermometer 6. taking measurement. A finishing roller 12 is used by switching to the processing roller 4 and smoothes the inner surface of the work 2.
[0020]
Next, a spinning method using temperature feedback will be described. The mold temperature, processing roller temperature, and equipment temperature are measured before molding, and the measured values are A / D converted by the A / D converter 7 and the temperature data is input to the computer of the control unit 8. The control unit 8 substitutes the temperature data into the calculation formula for calculating the correction amount obtained in advance by experiment to obtain the correction amount, and automatically corrects the trajectory data of the processing roller 4 based on this. The driving device 9 drives the processing roller 4 based on the corrected trajectory data. By repeating the above every time, stable molding can be realized.
[0021]
12A to 12D show graphs of the correction amount, temperature, displacement amount, and machining force of the data model. Here, reference is made to a graph of correction amount and temperature. As shown in the graph, the correction amount changes stepwise as the temperature changes.
[0022]
As aboveReference example 1According to the above, black paint is applied to the rotating metal surfaces of the mold 1 and the processing roller 4, and the black paint application portions 10 and 11 are temperature-measured in a non-contact manner by the radiation thermometers 5 and 6, and based on the measured values. Then, the locus data of the processing roller 4 is automatically corrected by the control unit 8 and the processing roller 4 is driven by the corrected locus data, so that the variation in the gap between the mold 1 and the processing roller 4 is automatically corrected. The This eliminates the need for correction work and improves automation by enabling automation. In addition, the quality of the product is improved, the number of defects is reduced, it is relatively inexpensive, and a large installation space is not required. In general, mirror surfaces such as molds cannot be accurately measured with a radiation thermometer, but the temperature of a part painted with black paint can be measured accurately, and the radiation thermometer can be installed in a non-contact location. So installation is easy. Moreover, since it can be installed in a relatively good environment, it is difficult to break down.
[0023]
First of this invention1The spinning method according to the embodiment will be described with reference to FIGS.
[0024]
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a method based on displacement amount feedback in the embodiment of the present invention, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method for measuring a displacement amount of a mold in the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows the displacement amount measuring method of a processing roller in a form.
[0025]
4 to 6, 13 is an A / D converter, 14 is a control unit (computer), 15 is a driving device, and 16 and 17 are displacement sensors. The displacement sensors 16 and 17 are attached to the holder 4 a of the processing roller 4. One displacement sensor 16 is a laser displacement sensor, and measures the amount of displacement of the mold 1 as shown in FIG. By moving the sensor 16 along the locus along the curved surface of the mold 1 so that the distance between the displacement sensor 16 and the mold 1 is within the measurement range, the displacement amount of each point of the mold 1 can be measured. The other displacement sensor 17 is an eddy current displacement sensor and measures the amount of displacement of the processing roller 4 as shown in FIG. However, this is limited to the case where the processing roller 4 is iron. As the mounting position of the displacement sensor 17, a portion that does not contact the mold 1 and the workpiece 2 during processing is selected. Other,Reference example 1The same components as those in FIG.
[0026]
Next, a spinning method using displacement amount feedback will be described. Before the molding, the displacement sensor 16 attached to the holder 4a of the processing roller 4 is moved along a locus along the curved surface of the mold 1, and the displacement amount of each point of the mold 1 is measured. Further, the displacement sensor 17 measures the amount of displacement of the radius of the processing roller 4. The measured value is A / D converted by the A / D converter 13 and the displacement data is input to the computer of the control unit 14. By the above measurement, the displacement amount of the distance (gap) between the die 1 and the tip of the processing roller 4 at each point can be calculated. The control unit 14 substitutes the displacement amount data into the calculation formula for calculating the correction amount obtained in advance by experiment to obtain the correction amount, and automatically corrects the trajectory data of the processing roller 4 based on this. The driving device 15 drives the processing roller 4 based on the corrected trajectory data. By repeating the above every time, stable molding can be realized.
[0027]
Here, the graph of the correction amount and the displacement amount is referred to in FIG. As shown in the graph, the correction amount changes stepwise as the displacement amount changes.
[0028]
As described above, according to this embodiment, the displacement amount of each point of the mold 1 and the displacement amount of the radius of the processing roller 4 are respectively measured by the displacement sensors 16 and 17 due to the thermal expansion of the mold 1 and the processing roller 4. Based on the measured value, the trajectory data of the processing roller 4 is automatically corrected by the control unit, and the processing roller 4 is driven by the corrected trajectory data. Variations are automatically corrected. This eliminates the need for correction work and improves automation by enabling automation. In addition, the quality of the product is improved, the number of defects is reduced, it is relatively inexpensive, and a large installation space is not required. Further, since the displacement amount is measured, the correction amount is more reliable than the method using the temperature feedback of the first embodiment, and a fine correction amount can be calculated for each point without adding a special driving device. . Furthermore, since the displacement amount of the radius of the processing roller 4 is measured, a compact eddy current displacement sensor can be used. This sensor is small and easy to install.
[0029]
Of this inventionReference example 2The spinning method will be described with reference to FIGS.
[0030]
FIG. 7 shows the present invention.Reference example 2FIG. 8 is a conceptual diagram showing a method using force feedback in FIG.Reference example 2FIG. 9 is a general view showing a method by force feedback in FIG.Reference example 2FIG. 10 is an enlarged view of a measurement load cell used in the present invention.Reference example 2FIG. 11 is an overall view when a calibration load cell is provided in another example of FIG.
[0031]
7 to 9, reference numeral 18 denotes a processing roller holder, 19 denotes a measurement load cell, 20 denotes an A / D converter, 21 denotes a control unit (computer), and 22 denotes a driving device. The holder 18 of the processing roller has a U shape as shown in FIG. 9, and a measurement load cell 19 is attached to the side on which the processing roller 4 is attached. Further, as a measure against damage to the measurement load cell 19, an adjustment bolt 23 is attached on the opposite side, and one side of the measurement load cell 19 is in point contact with the adjustment bolt 23 so that no bending moment is applied to the measurement load cell 19. The point contact part 26 is pressurized with the adjusting bolt 23 so as not to leave. When force is applied to the pressure roller 4, the measurement load cell 19 is compressed. The relationship between the force applied to the pressure roller 4 and the force applied to the measurement load cell 19 is obtained in advance by experiments. The force applied to the processing roller 4 is determined by measuring the compressive force applied to the measurement load cell 19 as described above. Other,Reference example 1The same components as those in FIG.
[0032]
Next, a spinning method using force feedback will be described. The force at each point applied to the processing roller 4 at the time of optimal processing is measured in advance and stored in the control unit 21 as data. The force at each point applied to the processing roller 4 at the time of molding is measured by the measurement load cell 19. The measured value is A / D converted by the A / D converter 20 and input to the control unit 21. The position correction amount of the processing roller 4 at each point is calculated from the difference between the measured force and the optimum force, and the locus data of the processing roller 4 is automatically corrected based on this. Next, the processing roller 4 is driven by the driving device 22 with the corrected trajectory data to perform molding. By repeating the above every time, stable molding can be realized after the second time.
[0033]
Here, in FIG. 12, a graph of the correction amount and the processing force is referred to. As shown in the graph, the correction amount changes stepwise as the machining force changes.
[0034]
As aboveReference example 2According to the above, the force applied to the processing roller 4 at the time of molding is measured by the measurement load cell 19, the locus data of the processing roller 4 is automatically corrected by the control unit based on the measured value, and the processing roller is calculated based on the corrected locus data. 4 is driven, the gap variation during molding of the mold 1 and the processing roller 4 is automatically corrected. This eliminates the need for correction work and improves automation by enabling automation. In addition, the quality of the product is improved, the number of defects is reduced, it is relatively inexpensive, and a large installation space is not required. In addition, the method using displacement amount feedback according to the second embodiment requires measurement in units of microns and is difficult to measure with high accuracy. However, measurement of force makes measurement easier than measurement of displacement. further,Reference example 1The temperature feedback method requires many experiments to find the relationship between temperature and correction amount, but it is easier to calculate the correction amount than temperature measurement by measuring force.sois there. Moreover, the load cell is a commercial product, and has better accuracy, durability, and handleability than the method of attaching a strain gauge.
[0035]
Also,Reference example 2In this case, the relationship between the force applied to the processing roller 4 and the force applied to the measurement load cell 19 may fluctuate due to thermal expansion of the holder 18 of the processing roller. In order to accurately measure the force applied to the processing roller 4, it is necessary to periodically calibrate the force. for that reason,Reference example 2As another example, a calibration load cell 24 is attached to the tip of a cylinder 25 as shown in FIGS.
[0036]
In this case, the processing roller 4 is moved to the front surface of the calibration load cell 24. The cylinder 25 is advanced to press the calibration load cell 24 against the processing roller 4. By simultaneously measuring the force applied to the calibration load cell 24 and the force applied to the measurement load cell 19 attached to the holder 18 of the processing roller, the relationship between the force applied to the processing roller 4 and the force applied to the measurement load cell 19 is required. . The measurement load cell 19 can be calibrated as described above. Such calibration is automatically and periodically performed.
[0037]
As described above, the calibration load cell 24 is pressed against the processing roller 4 to measure the force applied to the calibration load cell 24 and the measurement load cell 19, and the measurement load cell 19 is calibrated based on the measurement result. Thus, the measurement load cell 19 can be calibrated. In addition, the reliability of the measuring force is increased.
[0038]
Also,Reference example 2When automatic correction is performed by pressure feedback as shown in FIG. 4, there is a normal deviation between a measurement point and a point that is corrected from the measurement value and corrected in the next processing. The reason is that a normal inexpensive control system cannot execute two processes at the same time, and there is a possibility that another process (for example, a process to move to the next point) is performed at the time when the pressure at a certain processing point should be measured. For this reason, there is a case where the pressure is measured later than the time that should be measured. In this case, the measurement point of the measured pressure is shifted from the point to be corrected next.
[0039]
If there is a difference between the measurement point and the point to be corrected, if the processing is repeated, the fluctuation of the force generated by the difference gradually increases, resulting in unevenness on the inner surface of the product, resulting in a defect.
[0040]
In addition, in order to eliminate the force fluctuation caused by the deviation, the method of simply averaging the pressure difference between the measured value and the target force at multiple points before and after the measurement point and performing pressure feedback greatly changes the pressure difference. In some parts, an adverse effect due to averaging occurs and the target force is not approached, and thus molding abnormality may occur in that part.
[0041]
First of this invention2The spinning method according to the embodiment solves the above-described problem and is described below. FIG. 13 is a conceptual diagram of a spinning process in which automatic correction is performed by pressure feedback, FIG. 14 is a front view showing an example of a workpiece, and FIG. 15 is a graph showing a measured value of a force applied to a processing roller at each processing point and a target force. 16 is a graph showing the pressure difference (difference between the target force and the measured value) at each machining point calculated from FIG. 15, and FIG. 17 is simply averaged over a plurality of points before and after the measurement point in FIG. FIG. 18 is a graph in which the pressure difference in FIG. 17 is provided at a point A and is averaged at a plurality of points before and after the measurement point. FIG. 19 is a simple average of the pressure difference in FIG. 17 to calculate a correction amount. FIG. 20 is an explanatory diagram showing the position of the point A in FIGS. 15 to 17. FIG. 20 is a graph showing that the pressure partially deviates from the target force when automatic correction processing is performed.
[0042]
In this spinning method, as shown in FIG. 13, the workpiece (material) 2 is formed by the processing roller 4 while being centered on the mold 1,Reference example 2Similarly, the force applied to the processing roller 4 at the time of molding is measured by the load cell 19, and the locus data of the processing roller 4 is automatically corrected by the control unit 21 based on the measured value, and the processing roller 4 is moved by the corrected locus data. Drive.
[0043]
When the workpiece 2 as shown in FIG. 14 is machined by such a method, a measurement value S as shown in FIG. 15 is obtained. By bringing this close to the target force T, molding with good quality can be performed. The target force T is usually set by obtaining a range of force that becomes a non-defective product through an experiment and adopting the center value of the range.
[0044]
Next, when the measured value S and the target force T (pressure difference) are obtained, a curve having a fine undulation as shown in FIG. 16 is obtained. At point A, the pressure difference increases rapidly. This point A is a bending point that changes from linear movement to curved movement as shown in FIG.
[0045]
When the correction amount is calculated and the automatically corrected spinning process is repeated in the state where the fine undulation is present, the fine undulation becomes a large undulation and a molding defect occurs. This is because the pressure difference due to the difference between the measurement point and the correction point is amplified each time.
[0046]
In order to prevent the above problem, when the pressure difference obtained in FIG. 16 is simply averaged at a plurality of points before and after the measurement point, a smooth curve as shown in FIG. 17 is obtained. However, if the portion where the pressure difference suddenly increases at point A is averaged, the point before point A becomes larger than the original pressure difference, and immediately after point A becomes smaller than the original pressure difference. In this case, even if the correction amount is calculated from the pressure difference and the automatically corrected spinning process is repeated, the measured value S deviates from the target force T near the point A as shown in FIG. There is a case.
[0047]
Therefore, if the range in which the pressure difference is averaged is separated with the point A as a boundary, it becomes like the solid line in FIG. 18 and is close to the original pressure difference. When the correction amount is calculated from the pressure difference and automatically corrected, the measured value S is close to the target force T including before and after the point A.
[0048]
As described above, according to this embodiment, the pressure difference between the measured value S and the target force T is averaged at a plurality of points, and automatic correction is performed by separating a range to be averaged with a portion where the machining state is changed as a boundary. The measured value S thus formed is close to the target force T, and stable machining is possible.
[0049]
In addition, although the spinning process itself can be automated by performing automatic correction by pressure feedback, the work incidental to the spinning process also needs to be automated.3-5This will be described as an embodiment. That is, conventionally, an operator wipes off chips generated when cutting the top hole with an oil application jig, and the operator removes the chips adhering to the oil application jig. In the unlikely event that chips remain in the mold and scratches occur on the inner surface of the workpiece after molding, the operator immediately removes the chips adhering to the mold. However, if the spinning process is automated, even if the chips generated when cutting the top hole are wiped with an oil application jig, they cannot be completely wiped off, and the oil application treatment that does not remove the chips adhering to the oil application jig. Chips adhering to the tool may adhere to the mold during oil application. Thus, there is a problem in that scratching occurs on the inner surface of the workpiece when spinning molding is performed with chips remaining on the mold. In addition, the chips once attached to the mold cannot be easily removed, so that unless the person removes the chips, a defective product having scratches on the inner surface of the workpiece will continue to be produced.
[0050]
Therefore, the second3In the embodiment of the present invention, when the spinning process is automated, the chips generated when the top hole is cut are not left in the mold. FIG. 21 is a conceptual diagram showing the state of adhesion of chips generated after cutting the top hole to the mold, and FIG. 22 is a diagram of chips adhering to the mold while applying oil to the mold with an oil application jig using a robot. FIG. 23 is a conceptual diagram illustrating a procedure for wiping off chips, and FIG. 23 is a conceptual diagram for sucking chips adhering to an oil application jig with a suction device. 21 to 23, 30 is a parting roller, 31 is chips, 32 is an oil application jig, 33 is a robot, 34 is an air chuck, 35 is a suction port, and 36 is a suction device.
[0051]
As shown in FIG. 21, the chips 31 generated after the top hole cut adheres to the mold 1. As shown in FIG. 22, the oil application jig 32 is held by the robot 33 and the oil is applied to the mold 1 in the order of the arrows. At this time, the chips 31 adhering to the mold 1 are wiped off by the oil application jig 32. If the oils are applied in the order of the arrows, the probability that the chips 31 adhering to the oil application jig 32 will transfer to the curved surface portion where the scratches should not remain even if the chips 31 transfer again to the mold 1 is reduced (the straight portions are small scratches). May remain).
[0052]
Next, as shown in FIG. 23, the chips 31 adhering to the oil application jig 32 are sucked by the suction device 36, and the chips 31 are removed. Thereby, there is no fear that the chips 31 adhering to the oil application jig 32 are transferred to the mold 1 when the oil is applied next. Even if this suction operation takes time, the application of oil to the mold 1 is finished, and if the suction operation is performed during the spinning molding, the production time will not be prolonged.
[0053]
As described above, even if the spinning process is automated, the spinning process in which the chips 31 generated when the top hole is cut does not remain in the mold 1 is possible, and no defect occurs on the inner surface of the workpiece.
[0054]
Conventionally, as a first method, as shown in FIG. 24, chips 42 generated at the time of trimming are dropped into a box 38 by a chute 37, and when a certain amount of the chips are accumulated, an operator discards the chips 42 from the box 38 into a scrap box. It was. As a second method, as shown in FIG. 25, the chips 42 that have fallen from the chute 37 are finely crushed with a crusher 40 by a conveyor 39 and discarded into a scrap box 41.
[0055]
However, in the first method, it is necessary to increase the drop between the chute 37 and the box 38 in order to stock a large amount of the trimmed cut chips 42 in the box, and if the step cannot be increased, the box 38 is frequently used. It is necessary for the operator to discharge the chips 42 accumulated in In the second method, the conveyor 39 and the crusher 40 are required, and a large space and equipment cost are required. In addition, the conveyor becomes an obstacle during mold replacement and equipment maintenance.
[0056]
Therefore, the second4In this embodiment, the trimmed and cut chips are automatically discharged for a long time without waste of large equipment space and cost, and are discharged into a scrap box so as not to obstruct mold replacement and equipment maintenance. FIG. 26 is an explanatory view of a method for curling the trimmed cut chips with a backing plate, and FIG. 27 is an explanatory view for discharging the chips curled with the backing plate to a scrap box by a robot. 26 and 27, 43 is a trimming cutter, 44 is a backing plate, 45 is a chute, 46 is a box, 47 is a robot, 48 is an air chuck, and 49 is a scrap box. As shown in FIG. 26, the trimmed and cut chips 42 are curled against the abutting plate 44 when they come out of the cutter 43. 27, the curled chips 42 are dropped into a box 46 by a chute 45, the box 46 is held by a robot 47, and the chips 42 are discharged into a scrap box 49. The box 46 emptied after discharge is returned to its original position. Since the robot 47 discharges the chips 42 each time it is processed, the size of the box 46 may be sufficient to receive the chips 42 for one time. This operation can be performed at a time when the production time is not affected, and there is no fear that the production time becomes long.
[0057]
As described above, the chip 42 generated at the time of trimming cut is curled by the contact plate 44, dropped into the box 46 by the chute 45, the box 46 is held by the robot 47, and the chip 42 is discharged to the scrap box 49, The trimmed cut chips 42 can be discharged into the scrap box 49 automatically for a long time without taking a large facility space and cost, and without interfering with mold replacement and facility maintenance.
[0058]
Further, conventionally, a plurality of robot hands are prepared, and the hands are exchanged by work to perform work. However, when the robot hand is exchanged for work, the exchange time is required and the production time becomes long. In addition, there is a problem that the cost of the robot hand is high for exchanging the hand.
[0059]
Therefore, the second5In the embodiment of the present invention, a plurality of tasks can be performed with a single robot hand so that automatic production is possible. FIG. 28 is a structural diagram of a robot hand capable of performing a plurality of tasks. In the figure, 50 is a material, 51 is a finished product, 52 is a suction pad (for material), 53 is a suction pad (for waste material cut from the top hole), 54 is a claw, 55 is an air chuck, 56 is a pencil cylinder (material) 57 is a forward limit sensor. As shown in FIG. 28, the material 50 loaded by the four outer suction pads 52 is sucked and supplied to the spinning machine. When adsorbing the loaded material 50, the pencil cylinder 56 is advanced, and when the tip of the pencil cylinder 56 hits the material 50, the advance limit sensor 57 of the pencil cylinder 56 is cut off, so the height of the loaded material 50 is increased. Can be detected. Next, the oil application jig shown in FIG. 22 is chucked inside the claw 54 of the three-jaw air chuck 55 (chuck closed), and oil is applied to the mold. Next, after the spinning molding is finished, the waste material cut by the top hole is sucked by the three suction pads 52 beside the air chuck and discharged into the scrap box. Next, the finished product is chucked on the outside of the three claws (chuck open) and loaded on the finished product loading device. Also, as shown in FIG. 27, the box containing the trimming chips is chucked inside the three claws (chuck closed), and the chips are discharged into the scrap box.
[0060]
As described above, the structure of the robot hand as shown in FIG. 27 makes it possible to perform the following plural tasks, and the spinning process can be automated using the robot.
[0061]
1. Work to adsorb the loaded material and supply it to the spinning machine
2. Work to apply molding oil to the mold
3. Work to adsorb waste material cut from the top hole and discharge it to a scrap box
4). Work to grab the finished product and load it on the finished product loading device
5). Work to discharge trimming chips into scrap box
[0063]
【The invention's effect】
Claim 1 of the present inventionAccording to the spinning method described above, the displacement amount of each point of the die and the displacement amount of the radius of the processing roller are measured by the displacement sensor due to the thermal expansion of the die and the processing roller, and processing is performed based on the measured value. The roller trajectory data is automatically corrected by the control unit, and the machining roller is driven by the corrected trajectory data, so that fluctuations in the gap between the mold and the molding roller are automatically corrected. This eliminates the need for correction work and improves automation by enabling automation. In addition, the quality of the product is improved, the number of defects is reduced, it is relatively inexpensive, and a large installation space is not required. Also for measuring displacementWarmThe correction amount is more reliable than the degree feedback method, and a fine correction amount can be calculated for each point without adding a special driving device. Further, since the displacement amount of the radius of the processing roller is measured, a compact eddy current displacement sensor can be used. This sensor is small and easy to install.
[0066]
Claim2According to the spinning method described above, the measurement values are averaged at a plurality of points, and the correction amount is calculated by setting a boundary in the range of the averaging. Can be eliminated. In addition, in the method where the pressure difference between the measured value and the target force is simply averaged and the pressure is fed back, in the part where the pressure difference is large, the average force causes a negative effect and the target force is not approached. However, the measured value formed by automatic correction by separating the range to be averaged with the portion where the machining state is changed as a boundary is close to the target force, and stable machining is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionReference example 1It is a conceptual diagram which shows the method by temperature feedback in FIG.
FIG. 2 of the present inventionReference example 1It is explanatory drawing which shows the metal mold | die temperature measuring method.
FIG. 3 shows the present invention.Reference example 1FIG. 3 is an explanatory view showing a processing roller temperature measuring method.
FIG. 4 shows the first aspect of the present invention.1It is a conceptual diagram which shows the method by displacement amount feedback in embodiment of this.
FIG. 5 shows the first aspect of the present invention.1It is explanatory drawing which shows the displacement amount measuring method of a metal mold | die in this embodiment.
FIG. 6 shows the first aspect of the present invention.1It is explanatory drawing which shows the displacement amount measuring method of a processing roller in the embodiment.
FIG. 7 shows the present invention.Reference example 2It is a conceptual diagram which shows the method by force feedback in FIG.
FIG. 8 shows the present invention.Reference example 2It is a general view which shows the method by force feedback in FIG.
FIG. 9 shows the present invention.Reference example 2It is an enlarged view of the load cell for measurement used for.
FIG. 10 shows the present invention.Reference example 2It is a whole view at the time of providing a load cell for calibration in another example of.
11 is a view taken in the direction of arrow A in FIG.
12A is a graph of the correction amount of the data model, FIG. 12B is a temperature, FIG. 12C is a displacement amount, and FIG.
FIG. 13In the second embodiment of the present inventionIt is a conceptual diagram of the spinning process which performs automatic correction | amendment by pressure feedback.
FIG. 14 is a front view showing an example of a workpiece.
FIG. 15 is a graph showing a measured value of a force applied to a processing roller at each processing point and a target force.
16 is a graph showing the pressure difference (difference between the target force and the measured value) at each processing point calculated from FIG.
17 is a graph obtained by simply averaging the pressure difference in FIG. 16 at a plurality of points before and after the measurement point.
18 is a graph in which the pressure difference in FIG. 17 is averaged at a plurality of points before and after a measurement point with a boundary at point A. FIG.
FIG. 19 is a graph showing that the pressure partially deviates from the target force when the correction amount is calculated by simply averaging the pressure difference of FIG. 17 and automatic correction processing is performed.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing the position of point A in FIGS.
FIG. 21 is a conceptual diagram showing a state where chips generated after the top hole is cut are attached to the mold.
FIG. 22 is a conceptual diagram showing a procedure for wiping off chips adhering to a mold while applying oil to the mold with an oil application jig using a robot.
FIG. 23 is a conceptual diagram of sucking off chips adhering to an oil application jig with a suction device.
FIG. 24 is an explanatory view of a conventional method for putting trimmed cut chips into a box with a chute.
FIG. 25 is an explanatory diagram of a conventional method of transporting trimmed cut chips on a conveyor, crushing them with a crusher, and putting them in a scrap box.
FIG. 26 is an explanatory diagram of a method for curling trimmed cut chips with a contact plate.
FIG. 27 is an explanatory diagram for discharging chips curled by a contact plate to a scrap box by a robot.
FIG. 28 is a structural diagram of a robot hand capable of performing a plurality of tasks.
[Explanation of symbols]
1 Mold
2 Work
3 Tail
4 Processing roller
5,6 Radiation thermometer
7, 13, 20 A / D converter
8, 14, 21 Control unit
9, 15, 22 Driving device
10,11 Black paint application part
16, 17 Displacement sensor
19 Measurement load cell
24 Calibration load cell

Claims (2)

ワークを金型にセンタリングした状態で加工ローラにより成形するスピニング加工方法であって、前記金型および前記加工ローラの熱膨張により金型の各ポイントの変位量、および加工ローラの半径の変位量を各々変位センサで計測し、その計測値に基づいて前記加工ローラの軌跡データを制御部で自動補正し、補正された軌跡データにより前記加工ローラを駆動させることを特徴とするスピニング加工方法。A spinning method in which a workpiece is formed by a processing roller in a state where the workpiece is centered on the die , and the amount of displacement of each point of the die and the amount of displacement of the radius of the processing roller are determined by thermal expansion of the die and the processing roller. A spinning method comprising: measuring each with a displacement sensor; automatically correcting the locus data of the processing roller by a control unit based on the measured value; and driving the processing roller with the corrected locus data. ワークを金型にセンタリングした状態で加工ローラにより成形するスピニング加工方法であって、成形時の前記加工ローラに加わる力を計測用ロードセルで計測し、その計測値に基づいて前記加工ローラの軌跡データを制御部で自動補正するときに、計測値を複数点平均化するとともに、その平均化の範囲に境界を設けて補正量を算出し、補正された軌跡データにより前記加工ローラを駆動させることを特徴とするスピニング加工方法。A spinning method in which a workpiece is formed by a processing roller while being centered on a mold, and a force applied to the processing roller during molding is measured by a measurement load cell, and locus data of the processing roller is based on the measured value. When the control unit automatically corrects the measured values, the measured values are averaged at a plurality of points, a correction amount is calculated by providing a boundary in the averaging range, and the processing roller is driven by the corrected trajectory data. A characteristic spinning method.
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