JP4766475B2

JP4766475B2 - バリ除去装置

Info

Publication number: JP4766475B2
Application number: JP2001118847A
Authority: JP
Inventors: 宰黙林
Original assignee: Kia Motors Corp
Current assignee: Kia Corp
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: US6572458B2; KR100391200B1; EP1177857A2; JP2002046056A; EP1177857A3; KR20020011460A; US20020016141A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工物のバリ（ｂｕｒｒ）を除去するバリ除去装置に関するものであり、特に自動変速機用クラッチドラムのように高精密度が要求される加工物のバリ除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、一つの装置を構成する多数の部品は、所定の加工方法により加工される金属または非金属材料で作られる。金属部品は鋳造や鍛造などのような非切削加工で製作されることによりバリを発生させない部品もあるが、旋削やドリリングなどのように切削加工により製作される部品は、必然的に加工によるバリが発生する。このようなバリは、それほど高い精密度が要求されない部品である場合には大きい問題にはならないが、高い精密度が要求される部品では装置の動作に悪い影響を与えることがあり、部品のバリを除去する必要が出てくる。
【０００３】
例えば、自動変速機用クラッチドラム（Ｗ）の場合、図１に示したようにまず鋳造により所定形態に成型され、その次に、内周及び外周面に歯形部（ｔｅｅｔｈ）Ｇとオイル穴Ｈなどが切削加工される。歯形部Ｇとオイル穴Ｈが切削加工によって加工される時発生するバリは、自動変速機の動作時に相対部品に損傷を負わせたり、高温により固着されて自動変速機に故障を誘発することがあるので除去しなければならない。
【０００４】
図２には、加工物である自動変速機用クラッチドラムからバリを除去するための従来の装置を概略的に図示した。図２に示したように、加工物Ｗは、スピンドル１の端部に装着されたチャック２にチャッキングされ、Ｘ−Ｙテーブル３上のブラッシングユニット４に固定された円盤型のブラシ５が駆動される。加工物Ｗとブラシ５は、互いに反対方向に回転して、ブラシ５が、Ｘ−Ｙテーブル３により昇降及び前後進する。ブラシ５のこのような動作によって、加工物Ｗのバリが除去される。
【０００５】
しかし、前記したような構造を有する従来のバリ除去装置は、通常のワイヤブラシ５によりバリを除去する構成であって、次のような問題点を有する。
１）装置の使用頻度が増加するほど、ブラシ５の外形が次第に変化して、ブラシのブラッシング機能が低下し、バリを効果的に除去できなくなる。
２）バリが効果的に除去されないために、完成された加工物Ｗの積載工程で手作業で残っているバリを除去しなければならない。したがって、労働力の増加による労務費が増加する。
３）ブラッシングユニット４の昇降及び前後進の位置移動が不正確で、加工物Ｗとブラシ５との間に衝突が頻繁に起きて、これによる設備の稼動中断が頻繁に発生して全体的な装置の稼動率が低下する。
４）ブラシ５の寿命が非常に短いために、頻繁なブラシ交替が要求されるだけでなく、それにともなう装置の稼動率低下を招くことになる。
５）チップ（ｃｈｉｐ）除去手段がないために、除去されたバリが設備内にそのまま堆積するので、作業者が堆積したバリを周期的に清掃しなければならない煩雑さが伴ってくる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、作業者による追加のバリ除去作業の必要がなく、使用頻度が高くなっても工具が変形することがなく、加工物のバリを確実に除去することができるバリ除去装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、工具を交換する必要がないことはもちろん、作業時に工具の衝突によって設備の中断することがなく、このことにより、設備の稼動率を増加させることができるバリ除去装置を提供することにある。
【０００８】
本発明のまた別の目的は、加工物から除去されたバリを設備の外部に確実に排出させることができる加工物からバリ除去装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべくなされた本発明は、切削加工により発生したバリを加工物から除去するための装置であり、装置本体を構成するフレームと、フレーム内に位置して、研磨メディアと冷却剤が供給されて加工物からのバリ除去操作が行われるバレルと、フレームからバレルに向けて延長され、下端部に加工物をクランピングするためのチャックが装備されたスピンドルと、スピンドルとスプライン結合され、スピンドルを正逆方向に回転させる回転ユニットと、フレームに設置されて、スピンドルを昇降させる昇降ユニットと、バレルを水平方向に移動させる水平移動ユニットと、を含んで構成されていて、
バレルが、フレームに固定され、冷却剤供給ノズルと冷却剤ドレーンダクトが装備された外部バレルと、外部バレル内に位置して、周面に複数の貫通孔を有する内部バレルとの二重構造で、外部バレルの上部開口を開閉するドアが具備された形態であり、ドアが、互いに対称な形状で、加工物が安着される安置部材からなるジグが形成され、フレームに設置されたドアシリンダーの作動で互いに連動する一対のドア部材を有してなっている。
【００１０】
前記で、ドア部材は、互いに向かい合う面に前記スピンドルの半径より大きい半径を有する半円型溝が形成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態を示して詳細に説明する。図３及び図４には、本発明による加工物からバリを除去するための装置を図示しており、フレーム１０と、フレーム１０内に設置され、内部に所定形状を有する多数の研磨メディア９１と冷却剤９２を受け入れるバレル２０と、バリ取りされる加工物Ｗを把持して、バレル２０内で回転及び昇降するスピンドル３０と、スピンドル３０を一定時間の間隔で正方向と逆方向に反転回転させる回転ユニット４０と、スピンドル３０を一定ストロークで昇降させる昇降ユニット５０と、及びバレル２０を水平方向に移動させる水平移動ユニット６０とから構成される。
【００１２】
バレル２０は、冷却剤９２が満たされる外部バレル２１、外部バレル２１の内部にあって冷却剤９２とともに多量の研磨メディア９１が満たされる内部バレル２２、そして外部バレル２１と内部バレル２２の上部開口を開閉するドア２３とから構成される。内部バレル２２は、図１１に図示したように、その周面に多数の貫通孔２２ａが形成され、外部バレル２１に満たされた冷却剤９２は貫通孔２２ａを通じて内部バレル２２の内部に流入する。したがって、内部バレル２２では、多数の研磨メディア９１が冷却剤９２に入れられている状態になる。
【００１３】
このような多数の貫通孔２２ａは、内部バレル２２内に満たされた研磨メディア９１を内部バレル２２から抜け出ない程度の範囲内で大きく形成されることが望ましい。外部バレル２１は、フレーム１０に固定され、内部バレル２２は、図４に図示したような水平移動ユニット６０により外部バレル２１内で水平方向に往復移動される。外部バレル２１と内部バレル２２は、約８：２の体積比を有する。
【００１４】
水平移動ユニット６０は、その一例を図９に詳細に図示しており、フレーム１０の両側に設けられた支持台６１，６２と、支持台６１，６２に支持されて水平方向に移動可能な一対のガイドロッド６３（図面には単に一つのみを図示している。）と、フレーム１０の一側支持台６２に設置されたシェーカ６４を含んで構成され、シェーカ６４から外部バレル２１に向けて水平に延長するロッド６５がガイドロッド６３に連結されて、シェーカ６４の作動によってガイドロッド６３を水平方向に往復移動させている。内部バレル２２は、図９に示すようにガイドロッド６３に連結され、ガイドロッド６３がシェーカ６４の作動で往復運動をする時、内部バレル２２も左右に往復運動する。
【００１５】
ドア２３は、互いに連動する一対のドア部材２３ａ，２３ｂとからなり、フレーム１０に設置されたドアシリンダー２４の作動と連動して外部バレル２１の上部開口を開閉する。ドア部材２３ａ，２３ｂは、互いに向かい合う部分に半円型溝が各々形成される。したがってドアシリンダー２４のピストンが後退するように作動する時、ドア部材２３ａ，２３ｂは互いに離れる方向に移動し、スピンドル３０は、半円型溝によって形成された円形の穴を貫通して内部バレル２２内に進入することができる。
【００１６】
また、ドア２３の上面には、図９に示したように加工物Ｗを一時的に安着するジグ２５が設置される。ジグ２５は、ドア２３と一体になって、ドア部材２３ａ，２３ｂの移動に連動する一対の安置部材２５ａ，２５ｂとからなっている。そして、ジグ２５には、加工物Ｗの定着可否を感知する加工物感知センサー（図示せず）が設置される。この加工物感知センサーは、ジグ２５上の加工物Ｗを感知して昇降ユニット５０の駆動を制御するためのものである。
【００１７】
フレーム１０の一側には、図９で２点鎖線で図示した位置にローダー７０が設置されている。ローダー７０は、図１０に図示したようにコンベヤー８０により所定の位置に移送された加工物Ｗを把持してジグ２５上に安置させ、また逆にバリが除去された加工物Ｗを搬出コンベヤーに載せて搬出できるように作動する。これにより、加工物感知センサーがジグ２５に加工物Ｗがないことを感知した時に、ローダー７０は、加工物Ｗをジグ２５に安置させることができる。
【００１８】
一方、外部バレル２１の内面上部には、外部にある冷却剤供給タンク（図示せず）に連結されて外部バレル２１内に冷却剤９２を供給する複数の冷却剤供給ノズル２６（図１３参照）が設置され、同時に、外部バレル２１での冷却剤９２の水位を検出して冷却剤供給ノズル２６を制御するための水位感知センサー（図示せず）が設置される。また、外部バレル２１の底には、冷却剤９２をドレーンするための冷却剤ドレーンダクト２７が連結される（図４参照）。冷却剤ドレーンダクト２７は、外部バレル２１の下部に設置されるドレーンバルブ２８によって選択的に開閉される。また、外部バレル２１は、冷却剤９２をオーバーフローさせたとき、オーバーフローした冷却剤９２を外部にバイパスするための冷却剤オーバーフロー管２９が設置される（図４参照）。
【００１９】
加工物Ｗを把持するためのスピンドル３０は、バレル２０の上部に垂直に設置され、スピンドル３０の下端には、ジグ２５に安置された加工物Ｗをクランピングするためのチャック３１が、中間部分にはフランジ３３がそれぞれ設けられる（図８参照）。また、スピンドル３０の上部外周面にはスプライン３２（図７参照）が形成されて回転ユニット４０から回転力が伝えられて、回転によりスピンドル３０を上下に移動可能にしている。
【００２０】
回転ユニット４０は、図５及び図６に図示しているように、フレーム１０の上部に設置された正逆駆動モーター４３と、正逆駆動モーター４３に設置された駆動プーリ４４と、駆動プーリ４４の回転により動く電動ベルト４５と、及び電動ベルト４５により回転する被動プーリ４１とで構成されている。正逆駆動モーター４３は、一定時間の正回転と一定時間の逆回転をそれぞれ繰返す。
【００２１】
図６に示すように、被動プーリ４１は、中央を上下に貫通するスリーブ４６とキー部材４７ａを通じて一体で固定されて、フレーム１０に回転可能に支持されている。
スリーブ４６は、スプライン４２を有していて、スピンドル３０に形成されたスプライン３２と互いにスプライン結合される（図７参照）。また、スリーブ４６の外周面は、フレーム１０に固定された支持ボス４７に軸受け４８を通じて回転可能に支持される。したがって、正逆駆動モーター４３の回転駆動力は、被動プーリ４１とスリーブ４６を通じてスピンドル３０を回転させる。
【００２２】
一方、昇降ユニット５０は、図１３〜１６に図示したように、フレーム１０に上下方向に設置された一対のガイドレール５１と、ガイドレール５１にスライド結合されてガイドレール５１に沿って移動する昇降板５２と、一対のガイドレール５１との間に設けられて昇降板５２と螺合されるボールスクリュー５５と、及びボールスクリュー５５を回転駆動させる昇降モーター５６とを含んで構成されている。ボールスクリュー５５の下端部は、昇降板５２の下にあってフレーム１０に設置された支持ブロック５７に回転可能に支持される。
【００２３】
図１６に示すように昇降板５２は、一側がガイドレール５１とスライド結合され、他側がフレーム１０に設けられたスライド面１０ａにスライド結合される。また、ボールスクリュー５５は、昇降板５２の中央部分に連結される。また、一対のガイドレール５１は、図１３に図示したように昇降板５２の左右側でスライド結合され、スピンドル３０は一対のガイドレール５１間の中央部分で昇降板５２と図８に図示したように結合される。したがって、昇降板５２は、昇降モーター５６によって上下に移動できるが、前後及び左右方向への移動はない。
【００２４】
また、図８に示したように、昇降板５２は、スピンドル３０が貫通する部分に支持ブッシュ５３が固定され、支持ブッシュ５３は、スピンドル３０に固定されたフランジ３３を回転可能に受け入れ、スピンドル３０と支持ブッシュ５３との間には軸受け５４が設けられる。したがって、昇降板５２がボールスクリュー５５の回転によって上下に移動する時、昇降板５２に固定された支持ブッシュ５３も上下に移動する。支持ブッシュ５３が上下に移動すると、フランジ３３が支持ブッシュ５３によって上下に移動するので、フランジ３３が固定されるスピンドル３０も上下に移動する。
【００２５】
研磨メディア９１は、多様な形態が可能であるが、望ましくはバリの除去効果を高めるために、超硬合金などの高い硬度を有する材料を用いて、図１２に示したように多角形または略星形形状にする。そして、本発明者の実験によれば、研磨メディア９１と冷却剤９２を体積比で約８：２の割合で混合することが望ましいことが実証された。
【００２６】
上記したような本発明による各種の部品は、コントローラ１００（図３参照）によって制御することができる。
【００２７】
次に、このように構成された本発明による加工物からバリを除去する装置の作動について説明する。
【００２８】
まず、冷却剤９２が、冷却剤供給ノズル２６を通してバレル２０の外部バレル２１内に供給される。冷却剤９２が外部バレル２１内で適正水位に達すると、水位センサー（図示せず）がこれを感知してコントローラ１００に信号を出力して、これにより冷却剤供給ノズル２６からの冷却剤９２供給を止める。この時、外部バレル２１に供給された冷却剤９２は、内部バレル２２の貫通孔２２ａを通じて内部バレル２２内に流入する。
【００２９】
内部バレル２２に冷却剤９２が流入されてから、コンベヤー８０に搭載されたバリ取りされる加工物Ｗを、ローダー７０によってコンベヤー８０からバレル２０上に位置するジグ２５に移されて安着される。加工物Ｗがジグ２５に安着されると、加工物Ｗは、加工物感知センサー（図示してない）によって感知され、感知信号をコントローラ１００に送る。コントローラ１００は、加工物感知センサーからの感知信号を受けて、昇降ユニット５０に動作信号を送って昇降ユニット５０を制御する。
【００３０】
昇降ユニット５０は、コントローラ１００の信号を受けて、昇降モーター５６を駆動してボールスクリュー５５を正方向に回転させ、ボールスクリュー５５に螺合された昇降板５２を一定距離だけ下降させ、さらにフランジ３３を通じて昇降板５２に連結したスピンドル３０を下降させる。次いで、スピンドル３０の下部に設置されたチャック３１により、ジグ２５に安置された加工物Ｗをクランピングする。チャック３１によって加工物Ｗがクランピングされると、図１４に図示したように昇降モーター５６は逆方向に回転させてスピンドル３０を若干上昇させる。
【００３１】
次いで、ドアシリンダー２４のピストンを後退させ、ドアシリンダー２４のピストンに連結されたドア部材２３ａ，２３ｂを後退させてドア２３を開け、バレル２０の上部を開放する。バレル２０の上部を開放した後、昇降モーター５６は、正方向に駆動してスピンドル３０を下降させ、図１５に図示したようにスピンドル３０のチャック３１にクランピングされた加工物Ｗを、バレル２０の内部バレル２２内に位置させる。加工物Ｗが内部バレル２２内に位置するようにしてから、ドアシリンダー２４のピストンを前進作動させてバレル２０のドア２３を閉める。
【００３２】
この時、ドア部材２３ａ，２３ｂが互いに向かい合う面に半円型溝を形成させておくと、ドアシリンダー２４の前進作動によってドア部材２３ａ，２３ｂが互いに当たる時、半円型溝による穴が形成されて、スピンドル３０がその穴を通ることができる。したがって、半円型溝により形成される穴の直径は、スピンドル３０の直径より若干大きく形成されることが望ましい。
【００３３】
一方、加工物Ｗは、内部バレル２２内に挿入されると、内部バレル２２内に満たされた研磨メディア９１の中に埋められる。正逆駆動モーター４３の駆動によってスピンドル３０が一定間隔で正逆方向に回転駆動され、昇降モーター５６の一定間隔の正逆駆動によって一定ストロークだけ昇降され、水平移動ユニット６０のシェーカ６４の往復運動によって、内部バレル２２が水平往復移動される。
【００３４】
したがって、上記したようなスピンドル３０の回転及び昇降運動と共に内部バレル２２の水平方向の往復運動によって、内部バレル２２内に位置した加工物Ｗは、研磨メディア９１と摩擦接触される。研磨メディア９１を、上記したような高い硬度の材料を用い、多角形または概略星形形状としているために、加工物Ｗの切削加工時に発生したバリは、研磨メディア９１と加工物Ｗとの摩擦接触によって加工物Ｗから効果的に除去される。
【００３５】
加工物Ｗから除去されたバリは、研磨メディア９１と加工物Ｗとの摩擦で発生した静電気により加工物Ｗに付着することがあり得るが、研磨メディア９１を適当量の冷却剤９２と混合した状態とすることで、バリが静電気によって加工物Ｗに付着するのを防止できる。冷却剤９２は、上記したように静電気によってバリが加工物Ｗに付着することを防止する一方、研磨メディア９１を冷却して、摩擦による研磨メディア９１のバリ除去効果が減少することを防止する。冷却剤９２が満たされる外部バレル２１と研磨メディア９１が満たされる内部バレル２２は、体積比を約８：２とすることにより、冷却剤９２は、加工物Ｗとの摩擦接触によって温度が高くなった研磨メディア９１を効果的に冷却させるに適切な量となる。
【００３６】
上記したような加工物Ｗと研磨メディア９１との摩擦接触による加工物Ｗのバリ除去作業が終了した後、回転ユニット４０、昇降ユニット５０及び水平移動ユニット６０の駆動を停止し、ドア２３の作動でバレル２０の上部が開放される。バレル２０の上部が開放されてから、昇降モーター５６を駆動してスピンドル３０を上昇させる。バリが除去された加工物Ｗは、スピンドル３０の上昇でバレル２０から出て、ローダー７０によって搬出コンベヤーに搬出される。
【００３７】
一方、加工物Ｗを一定数量バリ取り作業を行った後、バレル２０の下部に設けられたドレーンバルブ２８を開放すれば、加工物Ｗから除去されたバリを含む冷却剤９２が、バレル２０から冷却剤ドレーンダクト２７を通じて外部に排出される。この時、バリが含まれた冷却剤９２をバレル２０から排出させた後、ドレーンバルブ２８が閉鎖して、バレル２０に一定量の新しい冷却剤９２を供給し、再度ドレーンバルブ２８を開放することによって、バレル２０内に残るバリをより確実に排出することができる。
【００３８】
そして、本発明の装置に使用される研磨メディア９１は、超硬合金材料を用いることによって、頻繁に使用して生じる摩耗や変形を少なくすることができ、半永久的に使用することができ、硬度が高いためにバリの除去が確実にされてさらなる別の手作業を要求しない。
【００３９】
以上、本発明を実施例によって詳細に説明したが、本発明は実施例によって限定されることはない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、使用頻度が多くなっても工具の変形がなく、加工物のバリを常時確実に除去することができ、これにより従来のような別工程での残存バリ除去人力の必要がなくなる。また、工具を交換する必要がなく半永久的に使用することができることから、工具交換による設備の稼動中断現象を最小限度にできる。さらに、加工物から除去されたバリも確実に設備の外部に排出させることができる。
【００４１】
したがって、本発明は製品の生産性と信頼性及び設備の稼動率を大きく向上させることができることはもちろん、工程短縮と部品数減少による原価節減を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加工物の一例で自動変速機用クラッチドラムの断面図である。
【図２】従来の加工物からバリを除去するための装置を概略的に示す側面図である。
【図３】本発明による加工物からバリを除去するための装置を概略的に示す切断正面図である。
【図４】本発明による加工物からバリを除去するための装置を概略的に図示した側断面図である。
【図５】図３の加工物駆動部を抜萃して示す部分切断側面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図６のＶＩＩに沿って取った腰部平面図である。
【図８】スピンドルの昇降構造を説明するための断面図である。
【図９】ドア開閉構造を説明するための断面図である。
【図１０】図３の加工物ローディング構造を概略的に図示した平面図である。
【図１１】内部バレルの斜視図である。
【図１２】本発明装置に使用されるメディアの一例を示す斜視図である。
【図１３】メディアボックスに対する加工物の受け入れ過程を順に示した抜粋断面図である。
【図１４】同じく、メディアボックスに対する加工物の受け入れ過程を順に示した抜粋断面図である。
【図１５】同じく、メディアボックスに対する加工物の受け入れ過程を順に示した抜粋断面図である。
【図１６】メディアにより加工物をバリ取り（ｄｅｂｕｒｒｉｎｇ）する状態を示した部分拡大断面図である。
【符号の説明】
Ｇ；歯形部
Ｈ；オイル穴
Ｗ；加工物
１；スピンドル
２；チャック
３；Ｘ−Ｙテーブル
４；ブラッシングユニット
５；ブラシ
１０；フレーム
１０ａ；スライド面
２０；バレル
２１；外部バレル
２２；内部バレル
２２ａ；貫通孔
２３；ドア
２３ａ，２３ｂ；ドア部材
２４；ドアシリンダー
２５；ジグ
２５ａ，２５ｂ；安置部材
２６；冷却剤供給ノズル
２７；冷却剤ドレーンダクト
２８；ドレーンバルブ
２９；冷却剤オーバーフロー管
３０；スピンドル
３１；チャック
３２；（スピンドルにある）スプライン
３３；フランジ
４０；回転ユニット
４１；被動プーリ
４２；（スリーブにある）スプライン
４３；正逆駆動モーター
４４；駆動プーリ
４５；電動ベルト
４６；スリーブ
４７；支持ボス
４７ａ；キー部材
４８；軸受け
５０；昇降ユニット
５１；ガイドレール
５２；昇降板
５３；支持ブッシュ
５４；軸受け
５５；ボールスクリュー
５６；昇降モーター
５７；支持ブロック
６０；水平移動ユニット
６１；支持台
６２；支持台
６３；ガイドロッド
６４；シェーカ
６５；ロッド
７０；ローダー
８０；コンベヤー
９１；研磨メディア
９２；冷却剤
１００；コントローラ

Claims

装置本体を構成するフレームと、
前記フレーム内に位置して、研磨メディアと冷却剤が供給されて加工物からのバリ除去操作が行われるバレルと、
前記フレームから前記バレルに向けて延長され、下端部に前記加工物をクランピングするためのチャックが装備されたスピンドルと、
前記スピンドルとスプライン結合され、前記スピンドルを正逆方向に回転させる回転ユニットと、
前記フレームに設置されて、前記スピンドルを昇降させる昇降ユニットと、
前記バレルを水平方向に移動させる水平移動ユニットと、を含んで構成された切削加工による加工物のバリ除去装置であって、
前記バレルが、前記フレームに固定され、冷却剤供給ノズルと冷却剤ドレーンダクトが装備された外部バレルと、前記外部バレル内に位置して、周面に複数の貫通孔を有する内部バレルとの二重構造で、前記外部バレルの上部開口を開閉するドアが具備された形態であり、
前記ドアが、互いに対称な形状で、前記加工物が安着される安置部材からなるジグが形成され、前記フレームに設置されたドアシリンダーの作動で互いに連動する一対のドア部材を有してなることを特徴とするバリ除去装置。
前記ドア部材は、互いに向かい合う面に前記スピンドルの半径より大きい半径を有する半円型溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバリ除去装置。