JP4688891B2 - 超硬チップを有する切削工具用シャフトの製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、超硬チップを有する切削工具用シャフトの製造装置に関する。
一般的に切削工具としては各種バイトとカッターなどがあり、これらの工具は旋盤やミーリングマシンまたはボーリングマシンなどの切削加工用工作機械に装着して使用する。バイトやカッター、ドリル、リーマー、タブ、ホブなどの切削工具は使用目的によってその種類や形態が多様である。
このような切削工具において、ドリルやリーマー、タブなどは円柱状のシャフトになっている。切削工具の材料として初期には炭素鋼を主に使用したが、以後優れた物理的強度を有する高速度鋼に代替された。また、最近は高速度鋼材の切削工具を超硬合金に代替している実情である。超硬合金は加工が難しく高価であるので、通常は炭素鋼などのメーンシャフトの先端部に超硬チップを溶接して使用する。
このような超硬チップを有する切削工具を使用することにより、切削が難しかったマンガン鋼やチル鋳鉄のようなワークも容易に切削できる。また、１、０００℃の高温加工においても先が鈍くならないので、炭素鋼に比べて２０倍、高速度鋼に比べて４倍速い切削速度で使用することができる。
このような超硬チップを有する切削工具を製作するためには、まず超硬チップより軟らかい材質の炭素鋼のような材質で作られたシャフトを準備する。次に、そのシャフトの一端に超硬チップを溶接して付着した後、超硬チップを所要の切削工具の形状に合わせて加工して切削工具を完成する。
すなわち、前述したような切削工具用シャフトは手作業または機械装置により生産する。手作業で生産する場合はジグを用いてシャフトと超硬チップを固定させた状態で、これらの端部を互いに近接させながら当該面接触部分を溶接して互いに溶着させる。一方、機械装置により生産する場合は作業者が個別的にシャフトと超硬チップを供給すると、機械装置で該当シャフトと超硬チップの先端部を電気的に加熱して溶接させる。これらの溶接チップは、通常銀（Ａｇ）を使用している。
しかし、前述したような切削工具用シャフトの製造過程は、原始的な方式の手作業や半自動方式、すなわち作業者が素材の供給及び段階別装置の動作を制御及び操作しなければならないので、非常に生産性が低下し、品質を安定的に維持できない結果を招く。すなわち、手作業に依存する場合には作業者がいちいちバラのシャフトと超硬チップを手で握って互いに溶接しなければならないので、生産性は非常に低い反面、人件費は非常に高いので非経済的である。
また、作業者の肉眼や溶接技術のみによって製作するシャフトは、品質の安全性側面で非常に不利であり、持続的に高品質の超硬チップを有する切削工具用シャフトを生産することが難しい。また、機械装置を利用したシャフトはやはり溶接などの単純工程だけを機械装置により行うので、作業者は相変らずシャフトと超硬チップを個別的に投入または供給しなければならない。
さらに、溶接を行うための溶接チップやフラックス塗布工程もやはり、作業者により先行しなければ機械装置を利用した溶接を行うことができないので、作業が非常に面倒であり、非能率的である短所がある。
特に、前述したように製造した超硬チップ付着シャフト（以下、超硬バイトと略称する）は溶接外観が不良で商品性が低下し、溶接部位を検査するための別のロードセルテスト工程を行わなければならないので、多くの工程と素材の移動及び運搬によって生産性及び品質が低下する原因になる。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、大量に超硬バイトを製造できる超硬チップを有する、新規かつ改良された切削工具用シャフトの製造装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、装置本体と、前記装置本体の一側に装着され、装置本体の中央溶接区域に向けてシャフトを順次に供給するシャフト供給手段と、前記装置本体の他側に装着され、装置本体の中央溶接区域に向けて超硬チップを順次供給する超硬チップ供給手段と、前記装置本体の中央溶接区域に装着され、超硬チップをチップ装着部位であるシャフトの先端に溶接する溶接手段と、シャフトの先端に１次にフラックスを塗布する第１フラックス供給手段と、フラックス上に溶接チップを供給する溶接チップ供給手段と、溶接チップの上部に２次にフラックスを供給する第２フラックス供給手段と、前記シャフト供給手段により運搬されたシャフトを把持して前記溶接手段に移送する第１クランプ装置と、前記超硬チップ供給手段により運搬された超硬チップを把持して前記溶接手段に移送してシャフトの先端に溶接されるようにする第２クランプ装置と、前記溶接手段により超硬チップが溶接された超硬チップ付着シャフトである超硬バイトを引き出して溶接状態を検査し、検査済みの超硬バイトを装置本体から排出させる検査排出手段と、を含むことを特徴とする切削工具用シャフトの製造装置が提供される。
前記シャフト供給手段は、シャフトが挿入されて移動する第１螺旋溝が形成された第１振動排出装置と、前記第１振動排出装置の第１螺旋溝の排出端部から所定の間隔をおいて離間して配設され、前記第１振動排出装置の駆動により第１螺旋溝から送られたシャフトを装置本体の中央溶接区域に向かって一列に漸進移動させる第１トラックガイドと、前記第１トラックガイドを通じて移動するシャフトを下方に落下させるため、直角に回動可能に第１トラックガイドの一端に装着される回動ユニットを含み、前記回動ユニットは前記第１トラックガイドを通じて移動するシャフトと対応する位置に形成された案内孔を備え、前記第１トラックガイドに沿って移動するシャフトが回動ユニットの案内孔に挿入されると、前記回動ユニットは直角に回動しながら案内孔内に挿入されたシャフトを垂直下方に落下させてもよい。
前記第１振動排出装置と前記第１トラックガイドとの間に、シャフト挿入用ガイド溝が前記第１振動排出装置の前記第１螺旋溝の排出端部と一直線になる第１位置と、シャフト挿入用ガイド溝が前記第１トラックガイドの進入端部と一直線になる第２位置との間を往復移動するように配設される可動ブロックと、前記可動ブロックを第１位置と第２位置との間に往復移動させる第１シリンダーと、第１振動排出装置の一側に装着される第２シリンダーと、前記第２シリンダーのロードの先端に装着され、上下作動軸を有する第３シリンダーと、ガイド溝内のシャフトの正逆方向を検出する方向検知センサーＳをさらに含み、
前記方向検知センサーＳにより検出した前記ガイド溝内のシャフトが正方向に配列されていると、第１シリンダーを駆動して前記可動ブロックをガイド溝と第１トラックガイドの溝が一致する第２位置に移動させた状態で、前記第３シリンダーの上下作動軸を下降させて前記第２シリンダーを作動させることにより、ガイド溝内に位置したシャフトを第１トラックガイドの溝内に供給し、前記方向検知センサーＳにより検出した前記ガイド溝内のシャフトが逆方向に配列されていると、第３シリンダーの作動により上下作動軸を下降させて先端をシャフトに密着させた後、第２シリンダーの作動により第３シリンダーを後進させることにより、ガイド溝内にある逆方向のシャフトを第１振動排出装置側に排出させてもよい。
前記方向検知センサーＳにより検出した前記ガイド溝内のシャフトが正方向に配列されていると、第１シリンダーを駆動して前記可動ブロックをガイド溝と第１トラックガイドの溝が一致する第２位置に移動させた状態で、前記第３シリンダーの上下作動軸を下降させて前記第２シリンダーを作動させることにより、ガイド溝内に位置したシャフトを第１トラックガイドの溝内に供給し、前記方向検知センサーＳにより検出した前記ガイド溝内のシャフトが逆方向に配列されていると、第３シリンダーの作動により上下作動軸を下降させて先端をシャフトに密着させた後、第２シリンダーの作動により第３シリンダーを後進させることにより、ガイド溝内にある逆方向のシャフトを第１振動排出装置側に排出させてもよい。
前記超硬チップ供給手段は、超硬チップが挿入されて移動する第２螺旋溝が形成された第２振動排出装置と、前記第２振動排出装置の排出端部に連結されて前記第２螺旋溝に沿って移動する超硬チップを装置本体の中央溶接区域に供給する第２トラックガイドを含み、前記第２振動排出装置の駆動により超硬チップが第２螺旋溝と第２トラックガイドの溝を通じて一列に漸進移動してもよい。
前記超硬チップ供給手段は前記第２トラックガイドの一端に下向折曲誘導管をさらに含み、前記第２トラックガイドに沿って移動する超硬チップは前記誘導管内に進入し、その誘導管を通じて落下してもよい。
前記溶接手段は平面から見て円状に巻回された溶接リングを有する加熱線からなり、前記シャフト供給手段から提供されたシャフトが前記溶接リングの下側に位置されると共に、前記超硬チップ供給手段から提供された超硬チップが溶接リングの上側に位置すると、前記溶接リングから発散した高温の熱により鎔融されるシャフト先端のフラックスと溶接チップによって前記超硬チップを垂直の前記シャフトの先端に溶着させてもよい。
前記シャフト供給手段からシャフトを把持してフラックス塗布及び溶接チップ付着済みのシャフトを把持する第１クランプ装置と前記溶接手段との間に第３クランプ装置が配設され、前記第３クランプ装置はシャフトを把持するクランパーと、クランパーを上下に移動させるシリンダーと、第３クランプ装置を水平移動させるアクチュエーターを含み、前記第１クランプ装置により移動したシャフトは前記第３クランプ装置のクランパーに移動された後、前記シリンダーとアクチュエーターによって溶接手段の下側に位置してもよい。
前記溶接手段の下側に上下昇降可能に第４クランプ装置が配設され、前記第４クランプ装置１はシャフトを把持するクランパーと、クランパーを昇降させるシリンダーを含み、前記第３クランプ装置により供給されたシャフトは第４クランプ装置のクランパーにより把持された状態で溶接可能な待機位置に維持してもよい。
前記第４クランプ装置１の下側には第４クランプ装置から溶接済みの超硬バイトを受ける昇降手段が配設され、前記昇降手段は先端の一側が開放された収容溝を有する出没軸と、その出没軸を上下に移動させる下部昇降シリンダーを含み、前記出没軸の上部一側には固定シリンダーが配設されて、超硬バイトの落下と同時に、固定シリンダーのロードが突出しながら収容溝内の超硬バイトを固定させてもよい。
前記溶接チップ供給手段は、帯状の溶接チップバンドが巻回されている巻回ロールと、溶接チップバンドを一定サイズに切断して溶接チップを作るパンチと、前記パンチを上下に移動させる下部シリンダーと、切断した溶接チップをシャフト側に水平移動させる横移送シリンダーと、切断した溶接チップを吸着する吸着台と、吸着台を下降させて溶接チップがシャフトの先端に載置させる昇降シリンダーを含んでもよい。
前記第１フラックス供給手段と前記第２フラックス供給手段は昇降シリンダーにより上下に昇降してもよい。
前記第１クランプ装置はシャフト供給手段から排出されるシャフトの下段を把持するクランパーと、前記クランパーを装置本体の中央溶接区域に向けて水平移動させるサーボモーターを含んでもよい。
前記シャフト供給手段と第１クランプ装置との間に配設される垂直の案内管と、一端は前記第１トラックガイドに連結され、他端は前記案内管の下側に配設されて前記案内管を通じて落下するシャフトのこれ以上の落下を阻止するように支持する基台をさらに含んでもよい。
前記第２クランプ装置は、超硬チップ供給手段から排出される超硬チップの下段を把持するクランパーと、前記クランパーを水平移動させるアクチュエーターを含んでもよい。
前記第２クランプ装置が移動する先端部には超硬チップを上下に昇降させるための第５クランプ装置が配設され、前記第５クランプ装置は超硬チップを把持するクランパーと、前記クランパーを上下に移動させて超硬チップを前記溶接手段側に移動させる昇降シリンダーを含んでもよい。
前記検査排出手段は、溶接済みの超硬バイトを出没軸の収容溝から取り出す第６クランプ装置と、前記第６クランプ装置のクランプ解除時に超硬バイトの下段を把持するように第６クランプ装置の下部に配設される第７クランプ装置と、前記第７クランプ装置により固定した超硬バイトの溶接状態を検査する検査装置と、前記検査装置による検査済みの超硬バイトを前記第７クランプ装置から取り出す取出装置と、前記取出装置により排出される超硬バイトを良品と不良品に選別回収する回収装置を含んでもよい。
前記第６クランプ装置は前記溶接手段に向けて前後に摺動可能に装置本体の全面中央部に装着され、第６クランプ装置は溶接した超硬バイトを把持するためのクランパーと、前記クランパーを前後に摺動させるためのアクチュエーターを含んでもよい。
前記第７クランプ装置は前記第６クランプ装置の下側に配設されて超硬バイトの下段を把持するクランパーと、前記クランパーを上下に移動させる昇降シリンダー１を含んでもよい。
前記検査装置は第７クランプ装置の一側に装着されて超硬バイトを押圧するロードセルと、ロードセルを作動させる検査シリンダーを含み、第７クランプ装置上に固定された超硬バイトの側部をロードセルで押圧し、前記ロードセルに作用する圧力を基準値と比較して超硬バイトの溶接状態を検査してもよい。
前記取出装置は前記検査装置による検査完了時に、第７クランプ装置から超硬バイトが解除されると同時に、高圧のエアーを吐出させて第７クランプ装置上の超硬バイトを一側に排出させてもよい。
前記回収装置は前記取出装置の一側に近接して先端が位置する排出管を備え、排出される超硬バイトは排出管の内部に投入されて落下し、前記排出管の下段には螺旋管が連結されており、前記螺旋管の下段一側には超硬バイトを区分して回収箱に供給するための選別シリンダーが装着されており、選別シリンダーの作動によって前記螺旋管の下段位置を可変させることによって、排出管及び螺旋管を通じて落下する超硬バイトを良品と不良品に選別して回収箱内に回収してもよい。
以上説明したように本発明にかかる切削工具用シャフトの製造装置によれば、先端部に超硬チップが溶接された超硬バイトを大量に自動生産できる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１は本実施形態に係る切削工具用シャフト製造装置の全体を示す正面図であり、図２は本実施形態に係る切削工具用シャフト製造装置の全体を示す平面図である。
本実施形態の切削工具用シャフト製造装置は、装置本体１と、装置本体１の一側に装着され、装置本体１の中央溶接区域に向けてシャフト２を順次に供給するシャフト供給手段１０と、装置本体１の他側に装着され、装置本体１の中央溶接区域に向けて超硬チップ３を順次供給する超硬チップ供給手段２０と、装置本体１の中央溶接区域に装着され、超硬チップ３をチップ装着部位であるシャフト２の先端に溶接する溶接手段３０と、シャフト２の先端に１次にフラックスを塗布する第１フラックス供給手段５０と、フラックス上に溶接チップ４を供給する溶接チップ供給手段４０と、溶接チップ４の上部に２次にフラックスを供給する第２フラックス供給手段６０と、シャフト供給手段１０により運搬されたシャフト２を把持して溶接手段３０に移送する第１クランプ装置７０と、超硬チップ供給手段２０により運搬された超硬チップ３を把持して溶接手段３０に移送してシャフト２の先端に溶接されるようにする第２クランプ装置８０と、溶接手段３０により超硬チップ３が溶接された超硬チップ付着シャフトである超硬バイト５を引き出して溶接状態を検査し、検査済みの超硬バイト５を装置本体１から排出させる検査排出手段９０と、を含む。
これをより詳細に説明すれば、装置本体１の一側には一定サイズのワークであるシャフト２を連続的に供給するためのシャフト供給手段１０が設けられている。シャフト供給手段１０はシャフト２を排出するための排出路の役割をする第１螺旋溝１１を有する第１振動排出装置１２を備えている。第１振動排出装置１２に電源が印加されると、作動が開始されながら振動が生じ、その振動により第１振動排出装置１２内のシャフト２は第１螺旋溝１１に沿って漸進的に移動しながら排出される。
第１螺旋溝１１の排出端部には装置本体１の中央溶接区域に向けて第１トラックガイド１３が装着されている。第１トラックガイド１３を下方に傾斜して配設された状態で、第１振動排出装置１２から伝えられる振動により、第１トラックガイド１３内に一列に位置するシャフト２を漸進的に第１トラックガイド１３に沿って移動して排出する。
この時、図３Ａに示すように、第１螺旋溝１１と第１トラックガイド１３が接する境界区域にはシャフト２挿入用ガイド溝１６を有する可動ブロック１７が装着されている。第１螺旋溝１１の端部と第１トラックガイド１３の端部は互いに位置がずれた状態で配設されている。可動ブロック１７が長手方向に沿って第１振動排出装置１２側に前進すると、第１振動排出装置１２にあるシャフト２は第１螺旋溝１１を通じて可動ブロック１７のガイド溝１６内に進入する。次に、シャフト２が搭載された可動ブロック１７が第１トラックガイド１３側に後退すると、ガイド溝１６と第１トラックガイド１３に形成された溝が一致しながら、ガイド溝１６内のシャフト２は第１トラックガイド１３の溝内に進入してシャフト２の供給が行われる。
可動ブロック１７の前後方向への移動は第１シリンダー１８によって行われる。また、本実施形態のシャフト製造装置は第１シリンダー１８以外に、第１振動排出装置１２の一側に装着される第２シリンダー１８'と、この第２シリンダー１８'のロードの先端に装着される第３シリンダー１８"をさらに含む。これらの第２及び第３シリンダー１８'及び１８”はシャフト２の逆方向進入、すなわち可動ブロック１７のガイド溝１６内に搭載されたシャフト２が第１螺旋溝１１に戻すことを検出し、これを排出して除去する役割をする。
すなわち、図３Ｂに示すように、第１螺旋溝１１から移送されたシャフト２が可動ブロック１７のガイド溝１６内に位置すると、可動ブロック１７に設けられた別の方向検知センサーＳによりシャフト２が正方向に配列されているか、逆方向に配列されているかを検出した後、これをコントローラ（不図示）に伝達する。以下の説明において、正方向配列とはシャフト２が溶接区域に供給される時、先端のチップ装着部位が上方に向けてシャフト２の先端が第１トラックガイド１３方に向いている状態をいい、逆方向配列とはその反対に、シャフト２の先端が第１振動排出装置１２方に向いている状態をいう。また、前進とはシャフト２が溶接区域に向けて移動することをいい、後進とはその反対に、溶接区域から離れて移動することをいう。
例えば、方向検知センサーＳにより検出したガイド溝１６内のシャフト２が正方向に配列されていると、第１シリンダー１８を駆動して可動ブロック１７をガイド溝１６と第１トラックガイド１３の溝が一致する第２位置に移動させた状態で、第３シリンダー１８"の上下作動軸１９を下降させる。続いて、第２シリンダー１８'を作動させて、ガイド溝１６内に位置したシャフト２を第１トラックガイド１３の溝内に供給する。
その反対に、方向検知センサーＳにより検出したガイド溝１６内のシャフト２が逆方向に配列されていると、第３シリンダー１８"の作動により上下作動軸１９を下降させて先端をシャフト２に密着させた後、第２シリンダー１８'の作動により第３シリンダー１８"を後進させて、ガイド溝１６内にある逆方向のシャフト２を第１振動排出装置１２側に排出させる。
これによって可動ブロック１７と方向検知センサーＳ及びこれらと共に有機的に作動する第１シリンダーないし第３シリンダーにより常に正方向に位置したシャフト２だけを連続供給するので、作業の効率が向上する。
また、図４Ａと４Ｂに示すように、第１トラックガイド１３を通じて移動するシャフト２を下方に落下させるための回動ユニット１４が第１トラックガイド１３の一端に直角に回動可能に設けられている。回動ユニット１４には第１トラックガイド１３を通じて移動するシャフト２と対応する位置に案内孔１５が貫設されているので、第１トラックガイド１３に沿って移動するシャフト２は回動ユニット１４の案内孔１５に挿入される。案内孔１５にシャフト２が挿入されると、回動ユニット１４は直角に回動しながら案内孔１５内に挿入されたシャフト２が垂直下方に一定高さぐらい落下する。
この時、回動ユニット１４の案内孔１５から落下するシャフト２は回動ユニット１４の下方に垂直に設けられた案内管７４に沿って自由落下する。この時、案内管７４の下部には別の基台７５が設けられていて、案内管７４を通じて下方に落下するシャフト２は図４Ｂに示すように、基台７５上に止めて立設するようになる。
また、本実施形態の装置はシャフト供給手段１０から提供されるシャフト２を装置本体１の中央溶接区域に配設された溶接手段に移動させるための第１クランプ装置７０を備える。第１クランプ装置７０は基台７５上に載置されたシャフト２をクランプできるクランパー７１を有する。クランパー７１はサーボモーター７２により装置本体１の中央に向けて水平に移動する。すなわち、図４Ａに示すように、シャフト供給手段１０の回動ユニット１４から垂直の案内管７４を通じて一定の高さぐらい自由落下するシャフト２はサーボモーター７２により第１トラックガイド１３側に移動していた第１クランプ装置７０のクランパー７１内に挿入されると共に、シャフト２の下段は基台７５上に支持されてこれ以上の落下を阻止する。
このように第１クランプ装置７０のクランパー７１内に挿入されたシャフト２をクランプすると、第１クランプ装置７０はサーボモーター７２により装置本体１の中央部に配設された溶接手段に向けて移動する。この時、移動経路上にはフラックス塗布手段と溶接チップ供給手段が配設されていて、これらの手段によりシャフト２の先端にはフラックスと溶接チップがそれぞれ塗布及び付着される。
すなわち、装置本体１には所定の間隔をおいて互いに離れて第１フラックス塗布手段５０と第２フラックス塗布手段６０が配設されており、これらのフラックス塗布手段５０、６０は昇降シリンダー５１により上下方向に移動できる。
したがって、第１クランプ装置７０によりクランプした状態で移動するシャフト２が図５Ａに示すように、まず第１フラックス塗布手段５０の下方に位置すると、昇降シリンダー５１によって第１フラックス塗布手段５０が下降しながら、シャフト２の先端に粘液状のフラックスを一次的に塗布するようになる。
このような１次フラックス塗布工程が終わった後、第１クランプ装置７０は第１フラックス塗布手段５０と第２フラックス塗布手段６０との間に位置して止まる。このように第１クランプ装置７０が止まると、図６Ａに示すように、溶接チップ供給手段４０が第１クランプ装置７０に接近して、１次にフラックスが塗布されたシャフト２の先端に溶接チップ４を載置する。
溶接チップ供給手段４０は帯状の溶接チップバンド４１が巻回されている巻回ロール４２と、溶接チップバンド４１を一定サイズに切断して溶接チップ４を作るパンチ４４と、このパンチ４４を上下に移動させる下部シリンダー４３と、切断した溶接チップ４をシャフト２側に水平移動させる横移送シリンダー４８と、切断した溶接チップ４を吸着する吸着台４７と、吸着台４７を下降させて溶接チップ４をシャフト２の先端に載置させる昇降シリンダー４６を含む。
したがって、巻回ロール４２から帯状になった溶接チップバンド４１が所定位置に供給されると、下部シリンダー４３が上昇しながらその先端のパンチ４４が上昇するようになる。パンチ４４の上昇によってパンチ４４の上部面に突出した状態の溶接チップバンド４１は所定のサイズに切断されて溶接チップ４になる。
このように切断した溶接チップ４は吸入空気によって溶接チップ供給手段４０の吸着台４７の下部に付着する。すなわち、吸着台４７はパンチ４４の上部に位置した昇降シリンダー４６に結合されているので、パンチ４４の上昇により溶接チップ４が形成されると、昇降シリンダー４６の下降と同時に吸入空気により溶接チップ４は吸着台４７の下段に付着される。
このような状態で図６Ｂに示すように、昇降シリンダー４６及び吸着台４７が固定された横移送シリンダー４８が作動して、吸着台４７の下段がフラックスが１次塗布されたシャフト２の先端に移動する。次に、吸着台４７の真空力を解除すると、吸着台４７から溶接チップ４が分離しながら、シャフト２の先端上の１次フラックス塗布層に付着される。
この時、１次塗布したフラックスは粘性を持っているので、溶接チップ４が容易に付着されると共に、粘性により離脱しない一方、溶接チップ４は比較的底点でも鎔融できる銀（Ａg）などの素材を使用することが好ましい。
このように溶接チップ４がシャフト２の先端に載置されると、第１クランプ装置７０は図５Ｂに示すように、第２フラックス塗布手段６０の下側に移動して、溶接チップ４の上部面に２次フラックス塗布作業が行われる。
このようにフラックス塗布工程及び溶接チップ付着工程が終了した後、図５Ｂに示すように、シャフト２は第１クランプ装置７０を溶接手段３０の下側に移動させるため、第３クランプ装置１１０に移動する。第３クランプ装置１１０はシャフト２を把持するクランパー１１１と、クランパー１１１を上下に移動させるシリンダー１１２と、第３クランプ装置１１０を水平移動させるアクチュエーター１１３を含む。
すなわち、フラックス塗布工程及び溶接チップ付着工程が終了した後、シャフト２は第１クランプ装置７０によって第３クランプ装置１１０が配設された位置に移動すると、第３クランプ装置１１０のシリンダー１１２が下降しながらクランパー１１１によりシャフト２を把持する。これと同時に第１クランプ装置７０の固定力が解除されながら、クランパー７１のクランプが解除される。
以後、第１クランプ装置７０は新しいシャフトをクランプするためにシャフト供給手段１０側に後進移動し、第３クランプ装置１１０はアクチュエーター１１３により溶接手段３０に向けて移動する。
図８Ａと８Ｂに示すように、溶接手段３０の下側には第４クランプ装置１８０が配設されていて、第３クランプ装置１１０により供給されたシャフト２は第４クランプ装置１４０により把持された状態で溶接可能な待機位置に維持する。第４クランプ装置１８０はシャフト２を把持するクランパー１８１と、クランパー１８１を昇降させるシリンダー１８２を含む。
以上の説明においては装置本体１の一側から提供されるシャフト２の先端にフラックスと溶接チップを付着した後、溶接手段３０の下部にシャフト２を位置させる過程について説明した。以下では装置本体１の他側から提供される超硬チップ３を移動させて溶接手段３０の上部に位置させる過程について説明する。
装置本体１のもう一側には図７Ａに示すように、超硬チップ供給手段２０が装着されている。超硬チップ供給手段２０は一定サイズを有する超硬チップ３を整列排出して前述したシャフト２の先端に溶接させるための供給装置である。超硬チップ３が受容された第２振動排出装置２２には第２螺旋溝２１が形成されていて、第２振動排出装置２２の振動により超硬チップ３は第２螺旋溝２１を通じて整列状態で漸進的に排出される。
このような第２螺旋溝２１の排出端部には装置本体１の中央部に向かって第２トラックガイド２３が形成されており、第２トラックガイド２３は先端が下方に傾斜した形態で設けられる。これによって、第２振動排出装置２２から排出される超硬チップ３は第２振動排出装置２２の振動と第２トラックガイド２３の傾斜により自然に下方に移動するようになる。
第２トラックガイド２３の端部には挿入された超硬チップ３を垂直下方に案内する誘導管２４が連結されている。誘導管２４の一端は第２トラックガイド２３に連結されており、他端は垂直下方に向けるように湾曲されている。したがって、第２トラックガイド２３に沿って水平に移動して誘導管２４に流入した超硬チップ３は湾曲された誘導管２４に沿って垂直下方に落下する。
また、超硬チップ供給手段２０の誘導管２４の下段には落下する超硬チップ３をクランプするための第２クランプ装置８０が配設されている。図７Ｂに示すように、第２クランプ装置８０は超硬チップの下段を把持するクランパー８１と、クランパー８１を水平移動させるアクチュエーター８２を含む。したがって、誘導管２４を通じて落下した超硬チップ３はクランパー８１により把持した後、アクチュエーター８２により装置本体１の中央に配設された溶接手段３０に運搬してシャフトの先端に供給する。
この時、第２クランプ装置８０が移動する端部には図８Ａに示すように、超硬チップ３を上下に昇降させるための第５クランプ装置１２０が配設されている。第５クランプ装置１２０は超硬チップ３を把持するクランパー１２１と、クランパー１２１を上下に移動させる昇降シリンダー１２２を含む。したがって、第２クランプ装置８０により移動した超硬チップ３は第５クランプ装置１２０のクランパー１２１により把持した後、昇降シリンダー１２２によりクランパー１２１を下降させて超硬チップ３をシャフト２の先端に供給する。
前述したように第４クランプ装置１８０によりシャフト２が垂直に溶接手段３０の下部に位置され、溶接手段３０の上部には第５クランプ装置１２０により超硬チップ３が位置した状態で、図８Ｂに示すように、その中間に配設された溶接手段３０を通じてシャフト２と超硬チップ３を互いに固く溶着するようになる。溶接手段３０はコイル状の溶接リング３１を有する加熱線３２からなっている。
超硬チップの溶接のために、第４クランプ装置１８０を上昇させると同時に第５クランプ装置１２０を下降させると、これらのクランパー１８１、１２１によりそれぞれ把持したシャフト２の先端と超硬チップ３の下段が互いに接近する。この状態で、加熱線３２を通じて溶接リング３１に電源が印加されると、高温で発熱する溶接リング３１によりシャフト２先端の付着された溶接チップ４が鎔融しながら上側から下降する超硬チップ３の底面がシャフト２の先端に溶着される。
ここで、フラックスは溶接チップ４を付着して運搬する際離脱を防止する役割をすると共に、シャフト２と超硬チップ３との溶接時シャフト２の先端に超硬チップ３をより速くて安定的に接合させる役割をする。
また、このような溶接工程において、シャフト２の先端と超硬チップ３の下段を互いに密着して溶接する場合には、溶融状態の溶接チップ４が外面に突出したり流れる恐れがある。これを防止するために、溶融状態の溶接チップ４によりシャフト２と超硬チップ３が溶接された状態で溶融状態の溶接チップ４がこれらの素材の外径と一致できる程度の離隔間隔を有するように調節して溶接する。これによって、溶接チップ４が外部に流れ出ないようになって、溶接部位の外観がより滑らかで優れた溶接品質を有する。
このように溶接が終了すると、上側の第５クランプ装置１２０は固定力が解除されてクランパー１２１で把持していた超硬チップ３が自由な状態になると同時に、第４クランプ装置１８０の固定力も解除されてクランパー１８１で把持しているシャフト２が自由な状態になる。この時、第４クランプ装置１８０の下側に位置している昇降手段１００が上昇して第４クランプ装置１８０から溶接済みの超硬バイト５を受ける。
昇降手段１００は先端一側が開放された収容溝１０１を有する出没軸１０２と、その出没軸１０２を上下に移動させる下部昇降シリンダー１０３を含む。上側の第４クランプ装置１８０の固定力が解除されると、超硬バイト５は自由落下しながらその下段が出没軸１０２の収容溝１０１に挿入される。この時、出没軸１０２の上部一側には別の固定シリンダー１０４が結合されていて、超硬バイト５の落下と同時に、固定シリンダー１０４のロードが突出しながら収容溝１０１内の超硬バイト５を固定させるようになる。
このように超硬バイト５を固定した状態で、昇降シリンダー１０３により上昇状態の出没軸１０２を下降させて、これを検査及び排出できる待機状態で維持する。
溶接が終了した状態の超硬バイト５を排出及び検査するための検査排出手段９０は、大きく第６クランプ装置１３０、第７クランプ装置１４０、検査装置１５０、取出装置１６０、及び回収装置１７０からなっている。
第６クランプ装置１３０は昇降手段１００の出没軸１０２の収容溝１０１内に受容された超硬バイト５を把持して検査排出手段９０に運搬する。第６クランプ装置１３０は超硬バイト５を把持するためのクランパー１３１と、そのクランパー１３１を摺動させるためのアクチュエーター１３２を含む。第６クランプ装置１３０は図９Ａに示すように、溶接済みの超硬バイト５を検査及び排出して回収手段に運搬する役割をする。
このように第６クランプ装置１３０により装置本体１の前面に向かって移動した超硬バイト５は第６クランプ装置１３０のクランプ解除によりクランパー１３１から下方に落下する。この時、超硬バイト５の落下位置には別の第７クランプ装置１４０が装着されていて、第７クランプ装置１４０のクランパー１４１を通じて超硬バイト５の下段を固く把持する。第７クランプ装置１４０は超硬バイト５の下段を把持するクランパー１４１と、クランパー１４１を上下に移動させる昇降シリンダー１４２を含む。すなわち、図９Ｂに示すように、第７クランプ装置１４０はクランパー１４１により第６クランプ装置１３０のクランパー１３１から超硬バイト５を容易に受けて把持した後、昇降シリンダー１４２の昇降動作を通じて別の検査装置１５０に運搬する。
検査装置１５０は第７クランプ装置１４０の一側に装着されている。検査装置１５０は超硬バイト５を押圧するロードセル１５１と、ロードセル１５１を作動させる検査シリンダー１５２を含む。検査シリンダー１５２を作動させると、ロードセル１５１は前進しながら第７クランプ装置１４０内の超硬バイト５を側面から押圧する。この時、ロードセル１５１に作用する圧力が基準値を安定的に維持する場合には溶接状態が適合であると判断し、ロードセル１５１に作用する圧力が基準値以下の場合には溶接状態が不良であると判断して、これを選別回収するようになる。
このような検査工程が終了すると、第７クランプ装置１４０のクランパー１４１固定力が解除されて超硬バイト５を分離できる自由な状態になり、高圧のエアーを吐出するエアー管を備える取出装置１６０を通じて超硬バイト５は第７クランプ装置１４０から分離されてその一側に排出される。
また、第７クランプ装置１４０の排出側には図１０に示すように、超硬バイト５を回収するための回収装置１７０が配設されている。回収装置１７０は取出装置１６０の一側に近接してその先端が位置した排出管１７１を備え、高圧のエアーにより排出される超硬バイト５は落下して排出管１７１の内部に投入される。
この時、排出管１７１の下段には螺旋管１７２が連結されており、その螺旋管１７２の下段一側には超硬バイト５を区分して回収箱１７４に供給するための選別シリンダー１７３が装着されている。したがって、装置本体１に固設された選別シリンダー１７３が作動すると、選別シリンダー１７３のロードが前進及び後進しながら螺旋管１７２の下段位置を可変させることによって、排出管１７１及び螺旋管１７２を通じて落下する超硬バイト５は区画された回収箱１７４内に選別して回収する。
すなわち、螺旋管１７２及び選別シリンダー１７３は前述した検査装置１５０による測定データに基づいて、例えば良品の場合には選別シリンダー１７３のロードを前進させて良品を回収するための回収箱１７４の区画空間に投入する一方、不良品の場合には選別シリンダー１７３を逆転させて不良品を回収するための区画空間に選別して回収する。
以上説明したように、本実施形態によれば、先端部に超硬チップが溶接された超硬バイト５を大量に自動生産できる。また、シャフト２と超硬チップ５を整列した状態で供給し、これらの溶接工程を含めて溶接済みの超硬バイト５の排出と共に溶接手段３０の検査工程、検査済みの超硬バイト５の選別回収工程まで全工程を自動化システムにより順次に進行する。したがって、大量の超硬バイト５を高速に生産でき、少数の作業者またはたった一人の作業者でも生産が可能で非常に経済的であり、超硬バイトの溶接部分をロードセルによる強度テストを介して良質の完成品だけを選別して出荷するので、優れた品質安全性を維持できる。
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明によれば、単一の機械装置だけでもシャフトと超硬チップの供給と溶接が完了し、溶接済みの状態の超硬バイトを検査して不良品または良品を自動で選別回収するので、生産性が高く、高度な品質安全性を維持して高速生産が可能な特徴を有する。従って、本発明の産業利用性はきわめて高いものといえる。
１ 装置本体
２ シャフト
３ 超硬チップ
４ 溶接チップ
５ 超硬バイト
１０ シャフト供給手段
２０ 超硬チップ供給手段
３０ 溶接手段
４０ 溶接チップ供給手段
５０ 第１フラックス供給手段
６０ 第２フラックス供給手段
７０ 第１クランプ装置
８０ 第２クランプ装置
９０ 検査排出手段
１００ 昇降手段
１１０ 第３クランプ装置
１２０ 第５クランプ装置
１３０ 第６クランプ装置
１４０ 第７クランプ装置
１５０ 検査装置
１６０ 取出装置
１７０ 回収装置
１８０ 第４クランプ装置
２ シャフト
３ 超硬チップ
４ 溶接チップ
５ 超硬バイト
１０ シャフト供給手段
２０ 超硬チップ供給手段
３０ 溶接手段
４０ 溶接チップ供給手段
５０ 第１フラックス供給手段
６０ 第２フラックス供給手段
７０ 第１クランプ装置
８０ 第２クランプ装置
９０ 検査排出手段
１００ 昇降手段
１１０ 第３クランプ装置
１２０ 第５クランプ装置
１３０ 第６クランプ装置
１４０ 第７クランプ装置
１５０ 検査装置
１６０ 取出装置
１７０ 回収装置
１８０ 第４クランプ装置
Claims (21)
- 装置本体と；
前記装置本体の一側に装着され、前記装置本体の中央溶接区域に向けてシャフトを順次に供給するシャフト供給手段と；
前記装置本体の他側に装着され、前記装置本体の中央溶接区域に向けて超硬チップを順次供給する超硬チップ供給手段と；
前記装置本体の中央溶接区域に装着され、超硬チップをチップ装着部位であるシャフトの先端に溶接する溶接手段と；
シャフトの先端に１次にフラックスを塗布する第１フラックス供給手段と；
フラックス上に溶接チップを供給する溶接チップ供給手段と；
溶接チップの上部に２次にフラックスを供給する第２フラックス供給手段と；
前記シャフト供給手段により運搬されたシャフトを把持して前記溶接手段に移送する第１クランプ装置と；
前記超硬チップ供給手段により運搬された超硬チップを把持して前記溶接手段に移送してシャフトの先端に溶接されるようにする第２クランプ装置と；
前記溶接手段により超硬チップが溶接された超硬チップ付着シャフトである超硬バイトを引き出して溶接状態を検査し、検査済みの超硬バイトを装置本体から排出させる検査排出手段と；
を含むことを特徴とする切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記シャフト供給手段は、シャフトが挿入されて移動する第１螺旋溝が形成された第１振動排出装置と；
前記第１振動排出装置の第１螺旋溝の排出端部から所定の間隔をおいて離間して配設され、前記第１振動排出装置の駆動により第１螺旋溝から送られたシャフトを装置本体の中央溶接区域に向かって一列に漸進移動させる第１トラックガイドと；
前記第１トラックガイドを通じて移動するシャフトを下方に落下させるため、直角に回動可能に第１トラックガイドの一端に装着される回動ユニットと；
を含み、
前記回動ユニットは前記第１トラックガイドを通じて移動するシャフトと対応する位置に形成された案内孔を備え、前記第１トラックガイドに沿って移動するシャフトが回動ユニットの案内孔に挿入されると、前記回動ユニットは直角に回動しながら案内孔内に挿入されたシャフトを垂直下方に落下させることを特徴とする、請求項１に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記第１振動排出装置と前記第１トラックガイドとの間に、シャフト挿入用ガイド溝が前記第１振動排出装置の前記第１螺旋溝の排出端部と一直線になる第１位置と、シャフト挿入用ガイド溝が前記第１トラックガイドの進入端部と一直線になる第２位置との間を往復移動するように配設される可動ブロックと；
前記可動ブロックを第１位置と第２位置との間に往復移動させる第１シリンダーと；
第１振動排出装置の一側に装着される第２シリンダーと；
前記第２シリンダーのロードの先端に装着され、上下作動軸を有する第３シリンダーと；
ガイド溝内のシャフトの正逆方向を検出する方向検知センサーＳと；
をさらに含み、
前記方向検知センサーＳにより検出した前記ガイド溝内のシャフトが正方向に配列されていると、第１シリンダーを駆動して前記可動ブロックをガイド溝と第１トラックガイドの溝が一致する第２位置に移動させた状態で、前記第３シリンダーの上下作動軸を下降させて前記第２シリンダーを作動させることにより、ガイド溝内に位置したシャフトを第１トラックガイドの溝内に供給し、前記方向検知センサーＳにより検出した前記ガイド溝内のシャフトが逆方向に配列されていると、第３シリンダーの作動により上下作動軸を下降させて先端をシャフトに密着させた後、第２シリンダーの作動により第３シリンダーを後進させることにより、ガイド溝内にある逆方向のシャフトを第１振動排出装置側に排出させることを特徴とする、請求項２に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記超硬チップ供給手段は、超硬チップが挿入されて移動する第２螺旋溝が形成された第２振動排出装置と；
前記第２振動排出装置の排出端部に連結されて前記第２螺旋溝に沿って移動する超硬チップを装置本体の中央溶接区域に供給する第２トラックガイドを含み、前記第２振動排出装置の駆動により超硬チップが第２螺旋溝と第２トラックガイドの溝を通じて一列に漸進移動することを特徴とする、請求項１に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記超硬チップ供給手段は前記第２トラックガイドの一端に下向折曲誘導管をさらに含み、前記第２トラックガイドに沿って移動する超硬チップは前記誘導管内に進入し、その誘導管を通じて落下することを特徴とする、請求項４に記載の切削工具用シャフトの製造装置。
- 前記溶接手段は平面から見て円状に巻回された溶接リングを有する加熱線からなり、前記シャフト供給手段から提供されたシャフトが前記溶接リングの下側に位置されると共に、前記超硬チップ供給手段から提供された超硬チップが溶接リングの上側に位置すると、前記溶接リングから発散した高温の熱により鎔融されるシャフト先端のフラックスと溶接チップによって前記超硬チップを垂直の前記シャフトの先端に溶着させることを特徴とする、請求項１に記載の切削工具用シャフトの製造装置。
- 前記シャフト供給手段からシャフトを把持してフラックス塗布及び溶接チップ付着済みのシャフトを把持する第１クランプ装置と前記溶接手段との間に第３クランプ装置が配設され、前記第３クランプ装置はシャフトを把持するクランパーと、クランパーを上下に移動させるシリンダーと、第３クランプ装置を水平移動させるアクチュエーターを含み、前記第１クランプ装置により移動したシャフトは前記第３クランプ装置のクランパーに移動された後、前記シリンダーとアクチュエーターによって溶接手段の下側に位置することを特徴とする、請求項１に記載の切削工具用シャフトの製造装置。
- 前記溶接手段の下側に上下昇降可能に第４クランプ装置が配設され、前記第４クランプ装置１はシャフトを把持するクランパーと、クランパーを昇降させるシリンダーを含み、前記第３クランプ装置により供給されたシャフトは第４クランプ装置のクランパーにより把持された状態で溶接可能な待機位置に維持することを特徴とする、請求項７に記載の切削工具用シャフトの製造装置。
- 前記第４クランプ装置の下側には第４クランプ装置から溶接済みの超硬バイトを受ける昇降手段が配設され、前記昇降手段は先端の一側が開放された収容溝を有する出没軸と、その出没軸を上下に移動させる下部昇降シリンダーを含み、前記出没軸の上部一側には固定シリンダーが配設されて、超硬バイトの落下と同時に、固定シリンダーのロードが突出しながら収容溝内の超硬バイトを固定させることを特徴とする、請求項８に記載の切削工具用シャフトの製造装置。
- 前記溶接チップ供給手段は、帯状の溶接チップバンドが巻回されている巻回ロールと；
溶接チップバンドを一定サイズに切断して溶接チップを作るパンチと；
前記パンチを上下に移動させる下部シリンダーと；
切断した溶接チップをシャフト側に水平移動させる横移送シリンダーと；
切断した溶接チップを吸着する吸着台と；
吸着台を下降させて溶接チップがシャフトの先端に載置させる昇降シリンダーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記第１フラックス供給手段と前記第２フラックス供給手段は昇降シリンダーにより上下に昇降することを特徴とする、請求項１に記載の切削工具用シャフトの製造装置。
- 前記第１クランプ装置はシャフト供給手段から排出されるシャフトの下段を把持するクランパーと；
前記クランパーを装置本体の中央溶接区域に向けて水平移動させるサーボモーターを含むことを特徴とする、請求項１に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記シャフト供給手段と第１クランプ装置との間に配設される垂直の案内管と；
一端は前記第１トラックガイドに連結され、他端は前記案内管の下側に配設されて前記案内管を通じて落下するシャフトのこれ以上の落下を阻止するように支持する基台をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記第２クランプ装置は、超硬チップ供給手段から排出される超硬チップの下段を把持するクランパーと；
前記クランパーを水平移動させるアクチュエーターを含むことを特徴とする、請求項１に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記第２クランプ装置が移動する先端部には超硬チップを上下に昇降させるための第５クランプ装置が配設され、前記第５クランプ装置は超硬チップを把持するクランパーと；
前記クランパーを上下に移動させて超硬チップを前記溶接手段側に移動させる昇降シリンダーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記検査排出手段は、溶接済みの超硬バイトを出没軸の収容溝から取り出す第６クランプ装置と；
前記第６クランプ装置のクランプ解除時に超硬バイトの下段を把持するように第６クランプ装置の下部に配設される第７クランプ装置と；
前記第７クランプ装置により固定した超硬バイトの溶接状態を検査する検査装置と；
前記検査装置による検査済みの超硬バイトを前記第７クランプ装置から取り出す取出装置と；
前記取出装置により排出される超硬バイトを良品と不良品に選別回収する回収装置を含むことを特徴とする、請求項１に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記第６クランプ装置は前記溶接手段に向けて前後に摺動可能に装置本体の全面中央部に装着され、第６クランプ装置は溶接した超硬バイトを把持するためのクランパーと；
前記クランパーを前後に摺動させるためのアクチュエーターを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記第７クランプ装置は前記第６クランプ装置の下側に配設されて超硬バイトの下段を把持するクランパーと；
前記クランパーを上下に移動させる昇降シリンダーを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記検査装置は第７クランプ装置の一側に装着されて超硬バイトを押圧するロードセルと；
ロードセルを作動させる検査シリンダーを含み、
第７クランプ装置上に固定された超硬バイトの側部をロードセルで押圧し、前記ロードセルに作用する圧力を基準値と比較して超硬バイトの溶接状態を検査することを特徴とする、請求項１６に記載の切削工具用シャフトの製造装置。 - 前記取出装置は前記検査装置による検査完了時に、第７クランプ装置から超硬バイトが解除されると同時に、高圧のエアーを吐出させて第７クランプ装置上の超硬バイトを一側に排出させることを特徴とする、請求項１６に記載の切削工具用シャフトの製造装置。
- 前記回収装置は前記取出装置の一側に近接して先端が位置する排出管を備え、排出される超硬バイトは排出管の内部に投入されて落下し、前記排出管の下段には螺旋管が連結されており、前記螺旋管の下段一側には超硬バイトを区分して回収箱に供給するための選別シリンダーが装着されており、選別シリンダーの作動によって前記螺旋管の下段位置を可変させることによって、排出管及び螺旋管を通じて落下する超硬バイトを良品と不良品に選別して回収箱内に回収することを特徴とする、請求項１６に記載の切削工具用シャフトの製造装置。
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