JP4491041B1

JP4491041B1 - 樹脂製品製造システム及び製造方法

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Publication number: JP4491041B1
Application number: JP2009114728A
Authority: JP
Inventors: 章夫田中; 義康堀内
Original assignee: NIHON SHORYOKU CO., LTD.
Current assignee: NIHON SHORYOKU CO., LTD.
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2029-05-11
Also published as: EP2322334A1; ES2733960T3; KR20110043706A; EP2322334A4; CN102066071A; US20110193258A1; US9321193B2; KR101311645B1; JP2010260313A; EP2322334B1; CN102066071B; WO2010131308A1

Abstract

【課題】射出成形等において、バリの無い完成品を簡単に製造できる樹脂製品製造システム、製造方法、樹脂成形装置、及び金型を提供する。
【解決手段】樹脂成形機１０１で中間製品を成形し、該中間製品のバリをバリ除去装置で除去して完成品を製造する樹脂製品製造システムにおいて、前記樹脂成形機１０１が、合わせ面１５３Ａにオーバーフロー樹脂１３０Ａを収容する収容部１５３Ｂを有した金型１５５を備え、該金型１５５により前記オーバーフロー樹脂１３０Ａを一体化した中間製品を成形すると共に、前記バリ除去装置が、前記中間製品と一体化した該オーバーフロー樹脂１３０Ａを前記バリと共に切除して完成品を製造する。
【選択図】図６

Description

本発明は、射出成形や、圧縮成形等により製造する樹脂製品製造システム及び製造方法に関する。

一般に、金型内に溶融した樹脂を高い圧力で射出して樹脂成形品を成形する射出成形技術が知られている。この種の射出成形技術では、金型内に溶解した樹脂を高圧で射出するので、その圧力によって例えば金型が開いて、固定金型と可動金型の合わせ面（パーティング面）に薄いバリが生じやすい。
従来、固定金型又は可動金型のパーティング面に移動部材を設け、該移動部材をパーティング面に押しつけることで、パーティング面へのバリの発生を抑制した技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、従来、バリの根元に対応した切れ刃部と、製品の面部に対応した切れ刃を構成しない倣い部とを有するカッター刃を備え、該カッター刃を振動させながら、バリの根元に沿ってカッター刃を送って、該バリを、効率よく除去するバリ取り装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、倣いガイド部材にエンドミルを貫装し、倣いガイド部材をワークに押圧し、追従させた状態で、エンドミルでバリを切除する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平７−２４１８９０号公報特開２００８−３０２５１号公報特開２００２−２３９８２４号公報

しかしながら、特許文献１では、樹脂の成形時に金型と移動部材とが強く接触してスライドするので、ガラス繊維、カーボン繊維等の硬い補強剤の入った樹脂を成形する場合、金型と移動部材とのスライド面での痛みが激しくなり、金型の修理間隔が著しく短くなるという問題があった。また、バリの発生を完全に除去するまでには至らず、必ず、バリ取りの二次加工が必要になっていた。これらは、上記の硬い補強剤の入らない、一般樹脂成形品であっても、同様に問題となっていた。
特許文献２，３では、製品面からのバリの突出高さが、ある程度の高さを有したときに、該バリを、効率よく除去できるものであって、仮に突出量があまりに少ないときには、バリを効率よく除去できない恐れがあった。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、射出成形等において、バリの無い完成品を簡単に製造できる樹脂製品製造システム及び製造方法を提供することにある。

本発明は、樹脂成形機で中間製品を成形し、該中間製品のバリをバリ除去装置で除去して完成品を製造する樹脂製品製造システムにおいて、前記バリ除去装置が、ロボットのアームに支持され、該アームの移動経路に相当する経路情報に従い、中間製品の面部に倣い部を所定の圧力で押し当てて倣い制御して、該中間製品のバリを除去する機能を備え、前記樹脂成形機が、開方向に沿う合わせ面において中間製品の全周囲に対応する部位に亘って形成される全体が薄板状のオーバーフロー樹脂を収容する収容部を有した金型を備え、該金型のキャビティ内に溶融樹脂材料を注入して圧縮成形することにより、縦バリの発生方向に一体化した前記薄板状のオーバーフロー樹脂を前記全周囲に許容した中間製品を成形すると共に、前記バリ除去装置が、前記倣い部を前記中間製品の面部に所定の圧力で押し当てて倣い制御しながら、中間製品の前記全周囲に発生を許容した前記オーバーフロー樹脂を前記バリと共に切除して完成品を製造する。
本明細書では、樹脂成形機で製造したバリの除去されていない段階の製品を、中間製品と定義し、バリを除去した後の製品を、完成品と定義する。
この場合、前記バリ除去装置が、オーバーフロー樹脂の根元に対応した切れ刃部と、中間製品の面部に対応した切れ刃を構成しない倣い部とを有するカッター刃を備え、カッター刃を振動させながら、オーバーフロー樹脂の根元に沿ってカッター刃を送って該中間製品と一体化した該オーバーフロー樹脂を前記バリと共に切除してもよい。

これらの構成では、中間製品のパーティング面に、オーバーフロー樹脂の発生を許容したため、後行程のバリ取り装置が、オーバーフロー樹脂を除去することで、効率のよいバリ取りが行える。すなわち、仮にバリが発生すれば、該バリは、オーバーフロー樹脂の先端に発生するため、バリ除去装置が、オーバーフロー樹脂を、バリと共に切除することで、バリの無い完成品を容易に製造できる。
この場合、樹脂成形機としては、射出成形機等の一般成形機のほか、低圧圧縮成形機、高圧圧縮成形機、発泡成形機、炭素繊維射出成型機等であってよい。発泡成型機に適用すれば、射出発泡成形時にオーバーフロー樹脂を設けることで、このオーバーフロー樹脂と共にバリを完全に切除できるという効果が得られる。また、炭素繊維の射出成型機でオーバーフロー樹脂を設けることで、例えば超音波により振動されるカッターによってバリをオーバーフロー樹脂と共に完全に除去できるという効果が得られる。
樹脂成形機等による樹脂成形では、成形機の構造や、それに使用する金型や、樹脂成分などにばらつきがあり、特に、金型のキャビティ内への最適な樹脂量の供給が難しく、樹脂量が多くても少なくても成形が不安定となる。
この発明では、金型にオーバーフロー樹脂の収容部を形成したため、樹脂量が多いときや少ないときには、収容部内のオーバーフロー樹脂量で自動調整されるため、キャビティ内の樹脂量は安定し、安定成形できる。

前記オーバーフロー樹脂の収容部を通してガス抜きしてもよい。
オーバーフロー樹脂を、縦バリの発生方向に一体化すれば、金型は、該金型の合わせ面にオーバーフロー樹脂を収容する収容部を形成するだけでよく、金型の製作が容易になると共に、オーバーフロー樹脂の収容部を通してガス抜きすれば、ガス抜きによるバリの発生や、樹脂焼け等の欠損が、オーバーフロー樹脂部分から先に集中し、これをバリと共に除去することで、完成品に欠点を残すことなく、樹脂製品を製造できる。
中間製品に生じたバリは、バリ取り装置で除去することになるため、バリ取り装置の工具の届く範囲に、バリを発生させることが望ましい。
上述した中間製品に生じるバリは、予め定めた位置、例えばパーティングラインの全周囲に計画された範囲に設定され、このバリをバリ取り装置で除去するため、例えば顕微鏡等により上記計画された範囲にバリの除去跡を追認できる。

また、樹脂成形機で中間製品を成形し、該中間製品のバリを除去して完成品を製造する樹脂製品製造方法において、前記バリ除去装置が、ロボットのアームに支持され、該アームの移動経路に相当する経路情報に従い、中間製品の面部に倣い部を所定の圧力で押し当てて倣い制御して、該中間製品のバリを除去する機能を備え、開方向に沿う合わせ面において中間製品の全周囲に対応する部位に亘って形成される全体が薄板状のオーバーフロー樹脂を収容する収容部を有した金型のキャビティ内に溶融樹脂材料を注入して圧縮成形することにより、縦バリの発生方向に一体化した前記薄板状のオーバーフロー樹脂を前記全周囲に許容した中間製品を成形する過程と、前記倣い部を前記中間製品の面部に所定の圧力で押し当てて倣い制御しながら、中間製品の前記全周囲に発生を許容した前記オーバーフロー樹脂を前記バリと共に切除して前記完成品を製造する過程とを備えてもよい。

本発明では、中間製品のパーティング面に、オーバーフロー樹脂の発生を許容したため、バリ取り装置が、オーバーフロー樹脂を除去することで、バリ除去面が一定の外観形状のきれいな仕上がりで、効率のよいバリ取りが行える。すなわち、仮にバリが発生すれば、該バリは、オーバーフロー樹脂の先端に発生するため、バリ除去装置が、オーバーフロー樹脂を、バリと共に切除することで、バリの無い完成品を簡単に製造できる。

バリ取りシステムの一実施の形態を示す斜視図である。ワークのバリ取り動作を示す斜視図である。ワーク受け治具の部分を示す斜視図である。バリ取り前のワーク形状の一例を示す斜視図である。バリ取り後のワーク形状の一例を示す斜視図である。金型の断面図である。Ａは金型の一部拡大図、Ｂは金型を開いた状態を示す断面図である。Ａは金型の断面図、Ｂは同じく金型の一部拡大図、Ｃは同じく金型を開いた状態を示す断面図である。Ａは金型の断面図、Ｂは金型の合わせ面を示す平面図である。別の実施の形態を示す金型の断面図である。バリ取り装置の一実施の形態を示す正面図である。カッター刃の取り付け部分を示す側面図である。ワークのバリ取り動作を拡大して示す斜視図である。カッター刃の先端部分の断面図である。バリ取り装置の別実施の形態を示す正面図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、１００は樹脂製品製造システムを示す。該樹脂製品製造システム１００は、樹脂成形機１０１と、ワーク把持装置及びバリ取り装置をアーム先端部に有した多関節ロボット１０３と、バリ取り前の中間製品としてのワーク１３０（図４参照）を載せるワーク受け機構１０５と、除去されたバリ１３２をシステム外に排出するバリ排出コンベア１０７と、バリ取り後の完成品としてのワーク１３１（図５参照）をシステム外に排出する完成品排出コンベア１０９とを有する。なお、図示は省略したが、完成品排出コンベア１０９の代わりに、完成品を収納する収納ラックを備えても良い。

樹脂成形機１０１は、基台１０１Ｇの上に、駆動機構１０１Ａ、樹脂材料を貯留したホッパ部１０１Ｂ、樹脂供給用のスクリュー部１０１Ｃ、成形部１０１Ｆを有し、成形部１０１Ｆは、固定部１０１Ｄと可動部１０１Ｅを備えている。ホッパ部１０１Ｂ側からスクリュー部１０１Ｃを経て供給される溶融樹脂は、成形部１０１Ｆにおいて成形されて樹脂製品（後に詳述する中間製品）となる。成形部１０１Ｆでは、固定部１０１Ｄを基準として、可動部１０１Ｅが後退すると、各部１０１Ｄ，１０１Ｅに設けた金型（不図示）が開いて、該金型内にゲートを通じて溶融樹脂が供給される。溶融樹脂は、可動部１０１Ｅが前進して金型間で圧縮され、中間製品が成形される。

多関節ロボット１０３は、関節１０３Ａ〜１０３Ｆを持ち、最先端の関節１０３Ｆのアーム先端部１０３Ｇには、ワーク把持装置、及びバリ取り装置を一体化した機構部１４０が取り付けられている。
この機構部１４０は、図２に示すように、アーム先端部１０３Ｇに装着される円柱状の基部１４１と、この基部１４１に連なる略コ字形のホルダ１４２と、このホルダ１４２の第１の面に配置されたワーク把持用のハンド部１４３と、該ホルダ１４２の第２の面に配置されたワーク吸着用の吸着パッド部１４４とを備え、吸着パッド部１４４は接続ホース（図示せず）を介して真空源に接続されている。ワーク把持用のハンド部１４３は、エアシリンダ（図示せず）で動作する。
ホルダ１４２の第３の面（図中下面）にはバリ取り装置１が取り付けられ、その先端には平刃のカッター刃１０が固定され、カッター刃１０でワーク受け機構１０５上のワーク１３０のバリ１３２が除去される。

ワーク受け機構１０５は、機構台１１０と、機構台１１０に複数のボルト１１１で連結したワーク受け治具１１２とを備えており、図３に示すように、ワーク受け治具１１２の上部のワーク載置部１１２Ａには、例えば、ワーク１３０の突部を嵌合する受け溝が形成されている。該ワーク１３０は、実線から想像線の位置まで落とし込むようにしてワーク１３０の凸部を受け溝に嵌合してワーク載置部１１２Ａに載置される。
ワーク載置部１１２Ａには吸着用の吸気口１１２Ｂが形成され、吸気口１１２Ｂは接続ホース１１２Ｃを介して真空源に接続され、ワーク載置部１１２Ａにワーク１３０が載置されると吸引によってワーク１３０が固定される。ワーク載置部１１２Ａの形状は、ワーク１３０の凸部形状や、ワークに生じたバリ形状等に応じて決定され、少なくともワーク１３０に生じたバリをカッター刃１０で除去可能な形状に、即ちカッター刃１０によるバリ除去動作を阻害しない形状に設定されている。
ワーク載置部１１２Ａは支持台１１２Ｄを備え、樹脂成形機１０１の型換え等により成形するワーク形状が変更された場合には、支持台１１２Ｄから上を一体に、ワーク形状に対応したワーク載置部１１２Ａを備える別のワーク受け治具１１２に交換される。本バリ取りシステム１００では、ワーク受け治具１１２の交換で段取り変えとなり、段取り時間の短縮が図られる。

図６は、樹脂成形機１０１の断面図である。また、図７Ａは、図６のワーク１３０の一部拡大図（圧縮完了時）であり、図７Ｂは、図７Ａの金型を開いた状態を示す断面図（射出時）である。なお、図６および図７のワークは、図１ないし図５のワークと形態を異にするが、説明の便宜上、以下、同種形態として説明する。
上述した樹脂成形機１０１は、図６に示すように、固定部１０１Ｄ（図１参照）に設けた固定金型１５１と、可動部１０１Ｅに設けた可動金型１５３とからなる金型１５５を備え、可動金型１５３は可動部１０１Ｅを油圧による直圧式ないしトグル式の構造である駆動機構（或いはサーボモータ駆動機構）によって、固定部１０１Ｄの固定金型１５１に向けて移動し、ワーク１３０を圧縮成形する。

本実施の形態では、図７Ａ、図７Ｂに示すように、可動金型１５３が該金型１５３の合わせ面１５３Ａに、いわゆる縦バリに対応するオーバーフロー樹脂１３０Ａを収容する収容部１５３Ｂを備える。この収容部１５３Ｂは凹状であり、可動金型１５３の合わせ面１５３Ａにおいて、ワーク１３０の全周囲に対応する部位に亘って形成される。その深さＴは０．０５ｍｍ以上、長さＬは０．０５ｍｍ以上が好適である。樹脂材料の性質や製品の大きさなどにより各寸法は適宜に決定される。

樹脂成形時には、図６を参照し、パーティングラインＰ・Ｌを境に、固定金型１５１から所定寸法分だけ可動金型１５３を開方向に離し（図７Ｂ参照）、成形品空間（キャビティ）１３５に所定量の溶融樹脂材料を注入する。その後、該可動金型１５３を、固定金型１５１に向けて移動し、パーティングラインＰ・Ｌを合わせ、固定金型１５１及び可動金型１５３間を型締めして（図７Ａ参照）、ワーク１３０を圧縮成形する。

図７Ｂに示すように、金型の型開き量を「ｔ」（例えばｔ＝０．５ｍｍ以上）とした場合、固定金型１５１及び可動金型１５３間には、抜き勾配θ（図７Ａ参照）に起因した隙間δが生じる。従って、固定金型１５１及び可動金型１５３による型締め行程では、各金型の傾きθ（例えば１°〜３°）のテーパ面（合わせ面）からガス抜きされる。このガス抜きは、樹脂成形時において、収容部１５３Ｂに収容したオーバーフロー樹脂１３０Ａの樹脂部分を通して行われるため、仮に、樹脂焼け等が発生するとすれば、オーバーフロー樹脂１３０Ａの樹脂部分に発生し、該オーバーフロー樹脂１３０Ａは、後述のバリ取り行程で除去されるため、完成品に対して、樹脂焼け等が残ることがない。
上記構成では、溶融樹脂材料を低い圧力で、成形品空間１３５に注入し、その後、固定金型１５１及び可動金型１５３間を、低い圧力で型締めしても良い。この場合、樹脂成形機１０１は、上記構成に限定されず、溶融樹脂を金型内に高圧注入し、高圧型締めする通常の射出成形機であっても良い。

上述した収容部１５３Ｂで形成されるオーバーフロー樹脂１３０Ａは、後述のバリ取り行程で切除される部位であり、その深さＴ及び長さＬは、上記各寸法に限定されず、樹脂材料の材質等に応じた、或いはバリ取り装置で切除に適した、適宜の深さＴ及び長さＬに設定される。深さＴ及び長さＬは、大き過ぎると、樹脂が無駄になり、あまり小さいと、バリ取りが困難になる。ところで、樹脂成形機１０１による樹脂成形では、成形機性能や、それに使用する金型や、樹脂成分などにばらつきがあり、特に、金型のキャビティ内への最適な樹脂量の供給が難しく、樹脂量が多くても少なくても成形が不安定となる。この構成では、金型にオーバーフロー樹脂の収容部１５３Ｂを形成したため、金型内に注入される樹脂量が多い方にばらついた場合、オーバーフロー樹脂が収容部１５３Ｂ内一杯に満たされ、少ない方にばらついた場合、オーバーフロー樹脂の収容部１５３Ｂへの進入量が少なくなり、樹脂注入量のバラツキは、オーバーフロー樹脂量で自動調整されるため、キャビティ内の樹脂量が安定し、安定成形できる。

また、本構成では、オーバーフロー樹脂を許容しているため、成形時にバリの発生を抑制する必要がなく、上述したように、溶融樹脂材料を低圧力で成形品空間１３５に注入し、その後、固定金型１５１及び可動金型１５３間を低圧力で型締めする、いわば低圧圧縮成形を行った場合に、より品質の高い樹脂成形品を製造できる。
しかも、各金型１５１，１５３間を低圧力で型締めする成形機を用いれば、該成形機の所要型締め力を、従来比１／４〜１／５に抑制できる。
なお、本構成において、オーバーフロー樹脂１３０Ａは従来のいわゆるバリに相当するものであり、バリ１３２と同義である。ただし、このオーバーフロー樹脂１３０Ａを許容したことにより、その後のバリ除去がほぼ完全になり、樹脂成形品の仕上がりがきれいになり、その目的には大きな差異がある。

図８は、樹脂成形機の別実施の形態を示す。
この樹脂成形機１０１は、図８Ａに示すように、固定部１０１Ｄ（図１参照）に設けた固定金型１５９と、可動部１０１Ｅに設けた可動金型１５８および可動金型１５７からなる金型１５５を備えて構成されている。１８１は、可動金型１５７に連結された油圧シリンダのシャフトであり、シャフト１８１を介して、可動金型１５７が開かれ、または、圧縮方向に移動される。ＰＷは、圧縮代である。本実施の形態では、図８Ｂ（圧縮完了時）、図８Ｃ（射出時）に示すように、ワーク１５０が、玉縁１５０Ｂ付き製品となっており、可動金型１５７が、該金型１５７の合わせ面１５７Ａに、いわゆる縦バリに対応するオーバーフロー樹脂１５０Ａを収容する収容部１５７Ｂを備える。
この収容部１５７Ｂは凹状であり、可動金型１５７の合わせ面１５７Ａにおいて、ワーク１５０の全周囲に対応する部位に亘って形成される。その深さＴは、上記の形態と同様に、例えば０．０５ｍｍ以上、長さＬは０．０５ｍｍ以上が好適である。樹脂材料の性質や製品の大きさなどにより各寸法は適宜に決定される。

図９は、いわゆる横バリの形態を示している。図９において、図７と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
この場合、固定金型１５１が、該金型１５１の合わせ面１５１Ａに、いわゆる横バリに対応するオーバーフロー樹脂１３０Ａを収容する収容部１５１Ｂを備える。この収容部１５１Ｂは凹状であり、固定金型１５１の合わせ面１５１Ａにおいて、ワーク１３０の全周囲に対応する部位に亘って形成されている。その深さＴは、例えば０．０５ｍｍ以上であり、長さＬは、例えば０．０５ｍｍ以上である。樹脂材料の性質や、製品の大きさなどにより上記寸法は適宜に決定される。すなわち、収容部１５１Ｂで形成されるオーバーフロー樹脂１３０Ａは、後述のバリ取り行程で切除される部位であり、その深さＴ及び長さＬは、上記各寸法に限定されず、バリ取り装置で切除に適した、適宜の深さＴ及び長さＬに設定される。深さＴ及び長さＬは、大き過ぎると、樹脂が無駄になり、あまり小さいと、バリ取りが困難になる。

また、図９Ｂに示すように、固定金型１５１の合わせ面１５１Ａには、収容部１５１Ｂが延びる方向に直交して複数のガス抜き孔１６０が形成されている。このガス抜き孔１６０は、キャビティ１３５内のガスを排出するためのガス抜き孔であり、合わせ面１５１Ａの全面に周方向に適宜間隔で形成されている。
本実施の形態では、樹脂成形時において、収容部１５１Ｂに収容したオーバーフロー樹脂１３０Ａを通してガス抜きされている。
従って、仮に、樹脂焼け等が発生するとすれば、オーバーフロー樹脂１３０Ａの部位に発生し、該オーバーフロー樹脂１３０Ａは、後述のバリ取り行程で除去されるため、完成品に対して、樹脂焼け等が残ることがない。
この場合、図１０に示すように、ワーク１５０が、玉縁１５０Ｂ付き製品となっており、可動金型１５３の合わせ面１５３Ａに、横バリに対応するオーバーフロー樹脂１５０Ａを収容する収容部１５３Ｂを備えても良い。

この樹脂成形機１０１では、上述したいずれの金型１５５を用いても、樹脂成形時には、成形品空間（キャビティ）１３５に溶融樹脂材料を低圧又は高圧で注入した後、固定金型及び可動金型間が、低圧又は高圧で型締めされる。
この段階を経て、ワーク１３０，１５０が樹脂成形されると、ワーク１３０，１５０のパーティング面に対し、オーバーフロー樹脂１３０Ａ，１５０Ａが一体化された中間製品が成形される。この場合、いわゆる従来のバリは、オーバーフロー樹脂１３０Ａ，１５０Ａの先端周縁部に発生する。

図１１は、バリ取り装置１を示す。
バリ取り装置１は、上述したように、ホルダ１４２の第３の面（図中下面）に取り付けられている。バリ取り装置１は、第３の面に固定される支持体３を有し、支持体３にはエア駆動タイプのスライドテーブル装置４が固定されている。スライドテーブル装置４は支持体３に固定される固定部４ａと、固定部４ａの両端に固定される支持部４ｂ，４ｃと、各支持部４ｂ，４ｃ間に設けた軸４ｄと、軸４ｄ上を摺動自在なスライド部５とを備えている。該スライド部５は所定の直線方向（矢印Ｘ方向）に往復動自在であり、該直線方向はいわゆる平刃のカッター刃１０の下面をワークに対し押し付け可能な方向である。４ｅはストッパである。一方の支持部４ｂにはエア供給口４ｆが設けられ、他方の支持部４ｃにはエア排出口４ｇが設けられ、エア供給口４ｆには供給エアの圧力を調整する圧力調整器（図示せず）が接続されている。

スライド部５には、超音波振動子ホルダ６の一端が取り付けられる。超音波振動子ホルダ６の他端には、半環状に形成したホルダ部６ａが形成され、このホルダ部６ａと、別の半環状のホルダ部６ｂとの間に、超音波振動子７の円柱部７ａが挟持され、各ホルダ部６ａ、６ｂ間をボルトで連結することにより、超音波振動子ホルダ６の他端に超音波振動子７が取り付けられている。超音波振動子７の先端には、図１２に示すように、カッター刃１０が固定される。超音波振動子７にはコード７ｂ（図１１参照）を介して超音波ユニット（図示せず）が接続され、該超音波ユニットで駆動されて、超音波振動子７の振動に応じ、カッター刃１０は、カッター刃１０の送り方向（矢印Ｂ方向）とほぼ直交する方向（矢印Ｃ方向）に超音波振動する。本構成では、上記スライド部５が、常時、エア供給口４ｆからのエア圧力で、図１１中右のストッパ４ｅに当接するまで右に付勢されており、カッター刃１０がワークに当接し、反力による荷重が作用した場合には、その荷重の程度に応じ、上記エア圧力に抗し、スライド部５が軸４ｄ上を図中左方に摺動することで、ワークに対しカッター刃１０が浮動状態となる。摺動範囲は図中左のストッパ４ｅで規制される。スライドテーブル装置４はフローティング機構を構成し、バリ取り装置１先端のカッター刃１０は、矢印Ａ方向に移動自在、すなわち、後述するワーク（樹脂成形品）に対し浮動状態におかれる。

図１３は、バリ取り動作時のカッター刃１０を示す。
なお、図１３においては、説明の便宜のため、上記のワーク１３０（図２参照）とは異なる形状のワーク１３０を図示している。
カッター刃１０は先端側にカッター刃本体部１０Ｃを有し、このカッター刃本体部１０Ｃは、前端面１０Ｆおよび後端面１０Ｒを備える。後端面１０Ｒは、超音波振動子７の延長線とほぼ平行に延出し、前端面１０Ｆは、送り方向Ｂに対して直角に交わる超音波振動子７の延長線から、後退角φで後退する。カッター刃１０は超音波振動子７にロウ付け、或いはねじ止めの何れかにより固定される。

カッター刃１０は、上述した金型１５５等を用いて成形したワーク１３０，１５０のオーバーフロー樹脂１３０Ａ，１５０Ａを切除可能である。例えば図１０であれば、カットラインＬ１に沿って切除し、図７であれば、カットラインＬ２に沿って切除し、図８であれば、カットラインＬ３に沿って切除等すればよい。
ワーク１３０である樹脂成形品は、例えば介護用ベッド部品、コピー機部品、ツールボックス、保温樹脂ボックス、自動車用エアスポイラー、自動車用バイザー、自動車用センターピラー、自動車用内装シートなど、多種多様である。カッター刃１０は、例えばパーテーションライン１２１に形成されたオーバーフロー樹脂１３０Ａ（バリ１３２）の基部（根元）に当接する。カッター刃１０の前端面１０Ｆには、オーバーフロー樹脂１３０Ａの根元に対応した、例えば幅Ｗが数ｍｍ程度の切れ刃部１０Ａと、ワーク１３０の各面部１２３Ａ，１２３Ｂに対応した切れ刃を構成しない曲面状の倣い部１０Ｂと、を備える。切れ刃部１０Ａの幅Ｗは、０．６〜１ｍｍ程度が一般的であるが、ワークに形成されたバリの形状などに応じて適宜変更が可能である。

図１４は、カッター刃の切れ刃部１０Ａを含む断面図である。
この構成では、切れ刃部１０Ａ（ハッチングで示す部分。）の最先端部に形成された刃１０Ａ１の先端部が、カッター刃１０の前端面１０Ｆに形成された倣い部１０ＢのＲ曲面部１０Ｂ１と、カッター刃本体部１０Ｃの下面とが交わる位置に延出して終端する。すなわち、倣い部１０ＢのＲ曲面部１０Ｂ１と、カッター刃本体部１０Ｃの下面とが交わる位置まで、刃１０Ａ１の先端部が、カッター刃１０の送り方向（矢印Ｂ方向）とは逆方向に後退している。本構成の切れ刃部１０Ａでは、刃１０Ａ１の先端部の位置が、カッター刃本体部１０Ｃの下面と一致するため、該刃１０Ａ１の先端部が、オーバーフロー樹脂１３０Ａの根元に深く入り、オーバーフロー樹脂１３０Ａを根元から除去できる。
また、倣い部１０Ｂがワークにどのように当接している状態であっても、さらに、樹脂部品のように形状が不安定な場合や、曲面形状に形成されたバリを切除する場合であっても、カッター刃１０が材料に食い込みすぎることがなく、刃折れ等の不具合の発生を抑制することができる。

切れ刃部１０Ａの刃１０Ａ１の下面は、カッター刃本体部１０Ｃの下面と一致して延出し、当該下面には均し部１０Ａ２が形成されている。均し部１０Ａ２は、スライド部５におけるエア圧力のバランスに依存したほぼ一定の圧力でワーク１３０に接する状態とされている。これにより均し部１０Ａ２は、切れ刃部１０Ａにより切り残されたオーバーフロー樹脂１３０Ａの基部をワーク１３０側に押しつけて、ワーク１３０のパーテーションライン１２１近傍を平滑に均すようにされている。
また、カッター刃本体部１０Ｃの均し部１０Ａ２よりもさらに奥まった部分として構成されるカッター刃本体部１０Ｃの下面１０Ｃ１は、若干の角度θをつけられて、ワーク１３０から離間するようにされており、カッター刃１０の後端面１０Ｒは、ワーク１３０から完全に離間した状態となっている。
この結果、カッター刃１０のうち、ワーク１３０に接触しているのは、均し部１０Ａ２に相当する部分だけとなり、切れ刃部１０Ａや倣い部１０Ｂが他の部分の当たりにより浮き上がるのを防止することができる。

次に、バリ取り加工動作について説明する。
バリ取り装置１の作動時には、例えばオペレータが実際に一度ないし数度、多関節ロボット１０３のアームを動かしてアームの移動経路に相当する経路情報を記憶させるダイレクトティーチングを行う。或いは、経路自動生成システムを利用して、ＣＡＤシステムなどの設計システムで作成した形状情報を利用して自動的に経路情報を生成する手法等が採用される。ただし、ダイレクトティーチングあるいは経路自動生成システムにより得られる経路情報は、実際のバリ取り対象のワーク１３０にバラツキが大きい場合、バリ取り動作において、各ワーク１３０に対し必ずしも正しい経路とはならない。
これに対し、本構成のバリ取り装置１は、上記フローティング機構を有し、予定よりも少し高い押圧力でカッター刃１０をワークに押しつけてバリ取りでき、かつ倣い制御を行っているため、教示位置の修正に対する作業がほとんど発生しない。したがって、実質的な加工時間の短縮が図られる。

本構成では、図１に示すように、多関節ロボット１０３が、ダイレクトティーチングに従って、樹脂成形機１０１からバリ取り前のワーク（樹脂成形品）１３０を、図２に示すハンド部１４３を用いて取り出し、ワークをワーク受け治具１０５に移載する。バリ取り前の中間製品のワーク１３０には、オーバーフロー樹脂１３０Ａが許容されている。ついで多関節ロボット１０３が、ワーク受け治具１０５上のワーク１３０のオーバーフロー樹脂１３０Ａを、図２に示すバリ取り装置１のカッター刃１０を用いて除去する。この場合、ワーク１３０としては、例えば、樹脂製ツールボックス、樹脂製保温ボックス、コピー機用樹脂部品、自動車用樹脂部品などが挙げられる。
このようなワークに対し、多関節ロボット１０３においては、オーバーフロー樹脂１３０Ａの除去経路に沿って、アーム先端部１０３Ｇのカッター刃１０の向き、駆動方向が最適となるように、６軸関節１０３Ａ〜１０３Ｆの動作を制御する。
この場合において、アーム先端部１０３Ｇのスライド部５は、云うまでもなく、ワーク１３０に対して浮動状態である。

本構成では、ダイレクトティーチング等により得られる経路情報に基づいてアーム先端部１０３Ｇを駆動するに際し、エア供給口４ｆに印可される圧力を制御し、カッター刃１０が所定の圧力でワーク１３０に対して押し当てられている。そして、エア供給口に印可される圧力は、カッター刃１０の姿勢に応じて自動切り換え可能となっており、カッター刃１０の姿勢に拘わらず、常に一定である。
この状態で、超音波振動子ホルダ６に取り付けられた超音波振動子７が駆動され、カッター刃１０を、例えば振幅３０〜５０μｍ程度で振動させながら、倣い部１０Ｂをワーク１３０の各面部１２３Ａ，１２３Ｂに沿わせて移動し、ワーク１３０のパーテーションラインに形成されたオーバーフロー樹脂１３０Ａの根元に沿ってカッター刃１０を送ってバリを切除し、同時に切除後の面を均す。なお、超音波に限定せず、例えば振幅１０〜１５０μｍ程度の振動付与でも良い。最後に、多関節ロボット１０３が、オーバーフロー樹脂１３０Ａの除去後の完成品としてのワーク１３１をワーク受け治具１０５から、図２に示す吸着パッド部１４４を用いて取り出し、完成品排出コンベア１０９上に排出し、該コンベア１０９を通じてシステム外に排出する。また、バリ取り装置１が除去したオーバーフロー樹脂１３０Ａは、傾斜したホッパ１３３を経て、バリ排出コンベア１０７上に排出して、システム外に排出される。

本構成では、バリ取り装置１において、オーバーフロー樹脂１３０Ａの除去後に２次バリのまったく無い完成品１３１を作り出すことができる。
よって、従来行っていた手作業での２次バリ除去の作業が不要になり、バリ取りシステムにおける完全自動化が可能になり、成形品コスト低減が図られる。また、完全自動化を図った上で、樹脂成形機１０１の金型にはオーバーフロー樹脂１３０Ａの発生が許容されることになるため、バリの発生をきつく抑制した高価な成形機が不要になり、これによっても、成形品コストを低減できる。

この樹脂製品製造システム１００では、中間製品の段階で、オーバーフロー樹脂１３０Ａを許容し、いわゆるバリは、オーバーフロー樹脂１３０Ａの先端に発生させ、バリ取り装置１が、オーバーフロー樹脂１３０Ａの根元に対応した切れ刃部１０Ａと、中間製品の面部に対応した切れ刃を構成しない倣い部１０Ｂとを有するカッター刃１０を備え、カッター刃１０を振動させながら、オーバーフロー樹脂１３０Ａの根元に沿ってカッター刃１０を送って該中間製品と一体化したオーバーフロー樹脂１３０Ａをバリと共に切除するため、バリの無い完成品を簡単に製造できる。

図１５は、バリ取り装置１の他の実施の形態を示す。
本実施の形態では、多関節ロボット１０３のアーム先端部１０３Ｇに、工具保持手段ＴＨの本体２１５が取り付けられ、本体２１５には、押圧手段２３１が取り付けられている。押圧手段２３１は、エアスライドテーブル２３２を含み、エアスライドテーブル２３２の先端には、工具ホルダ２００が取り付けられている。工具ホルダ２００は、モータ２０１、支持部材２１０、スプリング２１２、支持部材２０９、ガイド支柱２０７、２０８、スプリング２１１、及びホルダ固定部材２０６を備え、ホルダ固定部材２０６には、ツールホルダ２０４の鍔２０５が固定されている。ツールホルダ２０４の内側には、エンドミル２０３が貫通し、エンドミル２０３は、モータ２０１の出力軸のチャック２０２に固定されている。ツールホルダ２０４の外周には、エンドミル２０３が臨むＶ字形状の開口２０４Ａが形成されている。このバリ取り装置１では、多関節ロボット１０３に製品形態をティーチィングして、エアスライドテーブル２３２の動作により、ツールホルダ２０４をワークに押圧しながら、ツールホルダ２０４のＶ字形状の開口２０４Ａに臨む、エンドミル２０３によって、該ワークのバリを除去する。この場合、ツールホルダ２０４は、スプリング２１１，２１２によりフローティング支持されると共に、開口２０４ＡのＶ字壁面は、倣い部として機能している。

本実施の形態では、上述したように、中間製品のパーティング面に、オーバーフロー樹脂１３０Ａが一体に形成されるため、該オーバーフロー樹脂１３０Ａをエンドミル２０３で効率よく切削することができる。

このバリ取り装置１は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、任意のバリ取り装置の適用が可能なことは云うまでもない。上記実施の形態では、切削工具をロボットのアーム先端に支持し、ワークを固定した状態で、ワークのバリ取りをおこなっているが、これに限定されず、例えばロボットのアーム先端にワークを支持して、ロボットにティーチィングをおこない、切削工具を固定した状態で、ティーチィングした通りに、ワークのバリ取りをおこなってもよい。切削工具を固定する場合、工具は、フローティング支持が望ましい。この場合、ロボットはワークを支持し、工具は、架台の一部に設けてロボットの教示どおりの加工をおこなう。

１バリ取り装置
１０カッター刃
１００樹脂製品製造システム
１０１樹脂成形機
１３０，１５０ワーク
１３０Ａ，１５０Ａオーバーフロー樹脂
１５１固定金型
１５３可動金型
１５５金型
１５１Ａ，１５３Ａ合わせ面
１５１Ｂ，１５３Ｂ収容部
１６０ガス抜き孔

Claims

樹脂成形機で中間製品を成形し、該中間製品のバリをバリ除去装置で除去して完成品を製造する樹脂製品製造システムにおいて、
前記バリ除去装置が、ロボットのアームに支持され、該アームの移動経路に相当する経路情報に従い、中間製品の面部に倣い部を所定の圧力で押し当てて倣い制御して、該中間製品のバリを除去する機能を備え、
前記樹脂成形機が、開方向に沿う合わせ面において中間製品の全周囲に対応する部位に亘って形成される全体が薄板状のオーバーフロー樹脂を収容する収容部を有した金型を備え、該金型のキャビティ内に溶融樹脂材料を注入して圧縮成形することにより、縦バリの発生方向に一体化した前記薄板状のオーバーフロー樹脂を前記全周囲に許容した中間製品を成形すると共に、
前記バリ除去装置が、前記倣い部を前記中間製品の面部に所定の圧力で押し当てて倣い制御しながら、中間製品の前記全周囲に発生を許容した前記オーバーフロー樹脂を前記バリと共に切除して完成品を製造する
ことを特徴とする樹脂製品製造システム。
前記オーバーフロー樹脂の収容部を通してガス抜きすることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製品製造システム。
樹脂成形機で中間製品を成形し、該中間製品のバリを除去して完成品を製造する樹脂製品製造方法において、
前記バリ除去装置が、ロボットのアームに支持され、該アームの移動経路に相当する経路情報に従い、中間製品の面部に倣い部を所定の圧力で押し当てて倣い制御して、該中間製品のバリを除去する機能を備え、
開方向に沿う合わせ面において中間製品の全周囲に対応する部位に亘って形成される全体が薄板状のオーバーフロー樹脂を収容する収容部を有した金型のキャビティ内に溶融樹脂材料を注入して圧縮成形することにより、縦バリの発生方向に一体化した前記薄板状のオーバーフロー樹脂を前記全周囲に許容した中間製品を成形する過程と、
前記倣い部を前記中間製品の面部に所定の圧力で押し当てて倣い制御しながら、中間製品の前記全周囲に発生を許容した前記オーバーフロー樹脂を前記バリと共に切除して前記完成品を製造する過程と
を備えたことを特徴とする樹脂製品製造方法。
前記オーバーフロー樹脂の収容部を通してガス抜きすることを特徴とする請求項３に記載の樹脂製品製造方法。