JP5854892B2 - ワーク加工用治具、ワーク自動加工装置、ワーク加工方法、ワーク加工プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Description
そこで、地板に形成された案内孔に挿通可能な案内ピンを治具盤側に設け、この案内ピンをガイドとして地板を治具盤にセットする方法が知られている(特許文献1参照)。
しかしながら、この場合には、加工時にワークを受ける受け治具を具備していないので、加工負荷によりワークが変形し易く、加工深さばらつきが生じてしまい、精度の良い加工が行えない。
更には、上記ワーク加工用治具を備えるワーク自動加工装置、そのワーク加工方法、ワーク加工プログラム、及び該プログラムが記録された記録媒体を提供することである。
(1)本発明に係るワーク加工用治具は、ワークの加工時に該ワークを固定するワーク加工用治具であって、前記ワークの被加工面を外部に露出させた状態で前記ワークを着脱自在に保持すると共に、軸線回りに回転自在に支持され、且つ前記ワークの第1加工位置から軸線回りに回転させられる回転治具体と、前記第1加工位置で前記ワークを支持する受け治具と、を備え、前記軸線は、前記回転治具体が回転時において前記受け治具と干渉しない位置に配置されていることを特徴とする。
また、回転治具体の回転に伴って受け治具を退避させる必要がないので、退避ストロークを考慮しなくて済み、回転治具体の位置を設置面に近い低位置に配置し易い。従って、ワーク加工用治具全体の高さを低く抑えることができ、高剛性な設計にし易い。
特に、第2加工位置に反転受け治具が具備されているので、第2加工位置においてもワークを支持することができる。従って、ワークの表面及び裏面のいずれを加工する場合であっても、ワークの変形を抑制でき、加工深さばらつきを生じさせることなく精度良く加工させることができる。
なお、ワークの厚み変化に対応する程度に反転受け治具を移動させるだけであるので、反転受け治具を大きく動作させる必要がない。
しかも、従来のような治具盤側の案内ピンとワーク側の案内孔との組み合わせによるセット方法とは異なり、ワーク押さえを利用した押さえ込みによるセット方法であるので、ワークのセット時にがたつきが生じ難く、この点においても高精度な加工に繋げることができる。また、クランプ部の開閉動作によって、ワークの保持及びその解除を容易且つスムーズに行えるので、ワークのセットや交換等をスムーズに行える。
<ワーク自動加工装置>
図1に示すように、本実施形態のワーク自動加工装置1は、ワークWにおける異なる複数の被加工面を自動的に加工する装置であって、ワーク加工用治具1と、複数のワークWが収納されたパレット1(収納トレー)201と、パレット201内に収納されている加工前のワークWをワーク加工用治具1に搬送すると共に、加工終了後に、そのワークWを再度パレット201内に搬送する搬送ロボット202と、ワーク加工用治具1に固定されたワークWに対して加工を行う加工機構203と、これら各構成品を総合的に制御する制御部95と、を備えている。
なお、ワーク加工用治具1には、ワークWの加工中に加え、任意のタイミングで切削液が供給される。これにより、加工屑の除去やワークWの洗浄、加工中におけるワークWの冷却等が可能とされている。
この制御部95は、その動作の一例として、例えばCPUが記録媒体95aに記憶される本発明におけるワーク加工プログラムを読み出し実行することにより、後述する本発明における第1加工工程及び第2加工工程を実行している。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、上記可搬媒体に限られず、コンピュータシステム(OSや周辺機器等のハードウェアを含むものをいう)に内蔵されるハードディスク等の記憶部であっても良い。
更に、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでも良い。
以下、上記したワーク加工用治具1の構成について詳細に説明する。
ワーク加工用治具1は、ワークWの加工時に該ワークWを固定するための治具であって、図2〜図6に示すように、ワーク加工用治具1は、ワークWを着脱自在に保持すると共に、軸線O1回りに回転自在に支持された回転治具体2と、回転治具体2を回転自在に支持する支持体3と、回転治具体2を軸線O1回りに回転させると共に、選択された複数の回転角度で該回転治具体2を停止可能なモータ部(回転駆動部)4と、を備えている。
また、左右方向L1のうち、ワークWに向かう方向を左右方向L1の内方といい、その反対を左右方向L1の外方という。更に、上下方向L2のうち、底壁部81から載置リング20に向かう方向を上方、その反対を下方とする。
なお、図示の例では、ワークWの外周縁部の一部に直線状に切り欠かれたオリフラ部W4(orientation flat )が形成されており、これによりワークWの向きを判断することが可能とされている。
上記回転治具体2は、図2〜図6に示すようにモータ部4によって複数の回転角度で停止させられると共に、各回転角度で加工に供されるワークWの被加工面(即ち、第1主面W1、第2主面W2及び外周面W3)を外部に露出させた状態で該ワークWを保持する部材である。
具体的には、この回転治具体2は、回転ブロック10と、回転ブロック10の左右方向L1の両端部にそれぞれ連結され、左右方向L1の外方に向けて延びた第1回転軸部11及び第2回転軸部12と、を備えている。
これにより、回転治具体2は、ブロック軸O3に対して偏心した軸線O1回りに回転させられる。より具体的には、図4に示すように、ワークWの第1主面W1が加工させられる第1加工位置P1と、ワークWが表裏反転させられて第2主面W2が加工させられる第2加工位置P2と、の間で軸線O1回りに往復回転させられる。
上記ブロック本体50は、左右方向L1に延在すると共に、上記ブロック軸O3を中心に所定の直径で概略円柱状に形成されている。このブロック本体50における左右方向L1の中央部は、例えば上下方向L2から切削加工されることで所定の厚みに形成されたベース板51とされている。よって、このベース板51における上面51a及び下面51b(図16及び図17参照)は、上下方向L2に直交する水平面に対して平行な平坦面とされている。
上記載置リング20は、ブロック本体50における環状鍔部55に対して下方側から固定される部材であって、貫通軸O2を中心としてリング状に形成されている。
この載置リング20は、図9〜図11に示すように、環状鍔部55の下面に当接する第1リング21と、この第1リング21に対して一体的に形成され、貫通孔52内に進入すると共に環状鍔部55の径方向内側に配設される第2リング22と、を備えている。
なお、この載置面22aは、上記したように環状鍔部55の上面に対して面一とされているので、該載置面22aに沿ってブロック軸O3が左右方向L1に延在している。
上記ワーク押さえ30は、図8及び図9に示すように、載置リング20の載置面22aに載置されたワークWの第1主面W1側に重ねられ、上記したクランプ部40による押圧力によって、載置面22aとの間で該ワークWを押さえ込んで保持する部材であって、貫通軸O2を中心とした環状に形成されている。
なお、第2段差部33の深さは、ワークWが第2段差部33内に収納された際に該ワークWを押さえ本体31の下面側に突出させる程度の深さとされている。これにより、クランプ部40の押圧力に応じて確実にワークWだけを押さえ付けて保持することが可能とされている。
具体的には、図1に示すように、ワーク加工用治具1へのワークWのセット時やワークWの回収時等、搬送ロボット202は、ワーク押さえ30をワーク加工用治具1から仮置き場205に一旦搬送する作業を行う。その際、搬送ロボット202におけるハンド部の爪部が係合する図示しない係合孔が、例えば第1段差部32の側壁に形成されている。
これら位置決め孔38は、押さえ本体31を貫通する貫通孔とされ、一対の加工孔37よりもさらに左右方向L1の外方に位置した部分に形成されている。この際、一方の位置決め孔38は平面視円形状とされ、他方の位置決め孔38は平面視楕円形状とされており、その形状の違いによってワーク押さえ30の向きを規制することが可能とされている。
図8及び図9に示すように、上記クランプ部40は、ブロック本体50に開閉自在に取付けられており、その開閉動作に伴って、ワーク押さえ30の押圧及びその解除を切り替えることが可能とされている。
本実施形態のクランプ部40は、ワーク押さえ30を挟んで左右方向L1の反対側に向かい合うように一組設けられている。なお、クランプ部40の構成は同じであるので、以下では一方のクランプ部40について説明し、他方のクランプ部40の説明は省略する。
なお、押さえアーム41の先端部には、ゴム等の弾性部材41aが取付けられており、ワーク押さえ30に対して傷等を付けることなく接することが可能とされている。
つまり、クランプ部40は、ピストンロッド70の上下方向L2の往復移動に伴ってクランプ軸43回りに回転し、押さえアーム41の先端部を開閉させることが可能とされている。これにより、ワーク押さえ30の押さえ付け及びその解除を切り替えがなされる。
以上のように構成された回転ブロック10には、先に述べたように、軸線O1と同軸に配設された第1回転軸部11及び第2回転軸部12が図3に示すように連結されている。
なお、ブロック本体50と第2フランジ部12bとの間には、平面視楕円状に形成された中間板77が介在されており、該中間板77を介して、第2フランジ部12bと、軸線O1に対して偏心しているブロック軸O3を中心に配設されたブロック本体50とは連結されている。
次に、上述した回転ブロック10、第1回転軸部11及び第2回転軸部12を具備する回転治具体2を回転自在に支持する上記支持体3について説明する。
この支持体3は、図2〜図6に示すように、上記した第1支持筒75及び第2支持筒78と、これら第1支持筒75及び第2支持筒78を互いに連結した状態で支持する支持台80と、を備えている。
次に、回転治具体2を回転させる上記モータ部4について説明する。
このモータ部4は、例えばハーモニック減速機付きのサーボモータであって、図3に示すように、第2支持筒78内に他方の開口側から挿入されることで取付けられている。この際、モータ部4の出力軸部4aの一部は、第2回転筒部12a内に挿入されており、セットねじ90を介して第2回転筒部12aに対して連結されている。これにより、モータ部4の駆動に伴って回転治具体2を軸線O1回りに回転させることが可能とされている。
なお、上記セットねじ90は、第2支持筒78及び支持枠82を連続して形成された連結孔91を通じて取付けることが可能である。なお、この連結孔91は、ねじ部材91a(図5及び図6参照)によって塞がれている。
ところで、図2及び図3に示すように、第1回転筒部11aには、ロータリージョイント等を介して上記作動油を供給及び排出する作動油配管100が接続されている。一方の作動油配管100は、シリンダ室71内におけるピストン部70aの上部空間側に作動油を供給すると共に、この上部空間側から作動油を排出するための管路である。また、他方の作動油配管100は、シリンダ室71内におけるピストン部70aの下部空間側に作動油を供給すると共に、この下部空間側から作動油を排出するための管路である。
なお、これら作動油配管100は、例えば図示しないソレノイドバルブに接続され、該ソレノイドバルブによる開閉操作に伴って上記油圧差を逆転させることが可能とされている。
また、本実施形態のワーク加工用治具1は、図2〜図6に示すように、第1加工位置P1でワークWを支持する第1受け治具(受け治具)110と、第2加工位置P2でワークWを支持する第2受け治具(反転受け治具)111と、を備えている。
この第1受け治具110は、上端面が支持面とされた円柱状に形成されており、その直径は載置リング20における第2リング22の開口部よりも縮径している。そして、この第1受け治具110は、支持面の高さがブロック軸O3に一致した状態で、貫通軸O2と同軸に配置されるように第1土台部115によって支持されている。
なお、支持面は、ワークWの第1主面W1側を加工する際のワーク受け面として機能し、その加工に応じた凹凸形状とされている。
この第2受け治具111は、第1受け治具110と同様に、上端面が支持面とされた円柱状に形成されており、その直径は第1受け治具110と同径で、且つワーク押さえ30の開口部よりも縮径している。そして、この第2受け治具111は、支持面の高さがブロック軸O3よりもワークWの厚み分だけ下方に位置した状態で、貫通軸O2と同軸に配置されるように第2土台部120によって支持されている。
なお、支持面は、ワークWの第2主面W2側を加工する際のワーク受け面として機能し、その加工に応じた凹凸形状とされている。
具体的には、第1受け治具110の支持面に亘って上下方向L2に通過する第1投影領域E1、及び第2受け治具111の支持面に亘って上下方向L2に通過する第2投影領域E2に対してそれぞれ非交差となるように軸線O1が配置されている。そのうえで、この軸線O1は、ブロック軸O3に対して上下方向L2の高さを一致させた状態で平行に配置されている。
この押し込みピン126は、その先端部がブロック軸O3と同じ高さに位置しており、ワークWの第1主面W1によって図4に示す如く押し込まれるピンとされている。つまり、押し込みピン126は、ワークWの厚み分だけ押し込まれる。よって、その押し込み量に基づいて、ワークWの第1主面W1の高さを正確に検出することが可能とされている。
具体的には、回転治具体2が第2加工位置P2に配置される前段階では、第2受け治具111を下方に退避させ、回転治具体2が第2加工位置P2に配置された後に、第2受け治具111をワークWに対して接近移動させるように制御している。この際、制御部95は、押し込みピン126の押し込み量に基づいて、第2受け治具111をワークWに対して接近移動させている。
次に、上記のように構成されたワーク加工用治具1を具備するワーク自動加工装置1を利用して、複数枚のワークWを連続的且つ自動で加工する場合について説明する。
なお、初期状態としては、ワーク加工用治具1にワークWがまだ保持されていないものとする。また、ワーク加工用治具1は、ワークWの着脱が行われるセットポジションS1に移動しているものとする。更に、回転治具体2は、第1加工位置P1に配置されているものとする。
つまり、ソレノイドバルブを閉操作して、ピストン部70aよりも下方に位置する下部空間側の油圧が高くなるように作動油の油圧差を調整し、ピストンロッド70を上方移動させる。これにより、図9に示すように、押さえアーム41の先端部が下方移動するようにクランプ部40をクランプ軸43回りに回転させることができ、ワーク押さえ30を載置リング20側に押圧することができる。これにより、押さえリング34と載置面22aとの間でワークWを押さえ込んで保持することができる。
ここでは、その一例として第1主面W1、外周面W3及び第2主面W2の順に加工する場合を例に挙げて説明する。なお、加工具203aは、ワーク加工用治具1の上方に位置しており、上方側からワークWにアプローチして加工を行うように構成されている。
換言すれば、回転治具体2を第1回転位置P1停止させて、ワークWを加工に供することができる(本発明の第1の加工工程の一例)。
なお、この位置決め孔は、ワーク自動加工装置1による加工が終了した後に行われるワークWの各種後工程において、該ワークWを位置決めするための孔として利用される。また、この一対の位置決め孔を形成する際、加工具203aがワークWを貫通したとしても載置リング20側に一対の逃げし孔24が形成されているので、加工具203aの干渉を防止できる。
換言すれば、回転治具体2を第1回転位置P1とは異なる位置(第3加工位置P3)で停止させて、ワークWを加工に供することができる(本発明の第2の加工工程の一例)。
換言すれば、回転治具体2を第1回転位置P1とは異なる位置(第2加工位置P2)で停止させて、ワークWを加工に供することができる(本発明の第2の加工工程の別の一例)。
なお、加工途中の切粉(加工屑)は、切削液を適宜供給することで洗い流すことができる。この際、例えば加工具203aの交換タイミング等を利用して、回転治具体2を回転させることで切粉を効率良く洗い流すこともできる。
次いで、クランプ部40を開操作してアンクランプ作業に移行する。つまり、ソレノイドバルブを開操作してピストンロッド70を下方移動させる。これにより、クランプ部40を、押さえアーム41の先端部が上方移動するようにクランプ軸43回りに回転させることができ、ワーク押さえ30の押圧を解除できる。
その結果、複数のワークWの連続的で且つ自動的な加工を行うことができる。
なお、ワークWの厚み変化に対応する程度に第2受け治具111を移動させるだけであるので、第2受け治具111を大きく動作させる必要性がない。
加えて、位置検出部125による検出結果に基づいて第2受け治具111を移動させるので、この点においても精度良く第2受け治具111をワークWに対して当接させ易い。
また、油圧を利用したクランプ部40の開閉動作によって、ワークWの保持及びその解除を容易且つスムーズに行えるので、ワークWのセットや交換等をスムーズに行える。
特に、第2受け治具111を具備している場合には、例えば第2加工位置P2にて、載置リング20における第2リング22の開口部の内周縁の全周に沿ってワークWを切断加工しても良い。こうすることで、第1主面W1、第2主面W2及び外周面W3への加工が全て完了したワークWの切り離しを行うことができ、切り離したワークWを第2受け治具111上にそのまま載置しておくことができる。従って、回転治具体2を第1加工位置P1に回転させた後、切り離したワークWを第2受け治具111から回収することも可能である。
P1…第1加工位置
P2…第2加工位置
W…ワーク
W1…第1主面(ワークの被加工面)
W2…第2主面(ワークの被加工面)
W3…外周面(ワークの被加工面)
1…ワーク加工用治具
2…回転治具体
20…載置リング(載置部材)
30…ワーク押さえ
40…クランプ部
95…制御部
95a…記録媒体
110…第1受け治具(受け治具)
111…第2受け治具(反転受け治具)
120…第2土台部(移動機構)
123…圧電アクチュエータ(圧電体)
125…位置検出部
200…ワーク自動加工装置
203…加工機構
Claims (10)
- ワークの加工時に該ワークを固定するワーク加工用治具であって、
前記ワークの被加工面を外部に露出させた状態で前記ワークを着脱自在に保持すると共に、軸線回りに回転自在に支持され、且つ前記ワークの第1加工位置から軸線回りに回転させられる回転治具体と、
前記第1加工位置で前記ワークを支持する受け治具と、を備え、
前記軸線は、前記回転治具体が回転時において前記受け治具と干渉しない位置に配置されていることを特徴とするワーク加工用治具。 - 請求項1に記載のワーク加工用治具において、
前記回転治具体は、前記第1加工位置と、前記ワークが表裏反転させられる第2加工位置と、の間で往復回転させられ、
前記第2加工位置で前記ワークを支持する反転受け治具を備え、
前記軸線は、前記回転治具体が回転時において前記反転受け治具と干渉しない位置に配置されていることを特徴とするワーク加工用治具。 - 請求項2に記載のワーク加工用治具において、
前記反転受け治具を前記ワークに対して接近離間する方向に往復移動させる移動機構を備え、
前記移動機構は、前記回転治具体が前記第2加工位置に配置された後、前記反転受け治具を前記ワークに対して接近移動させ、該反転受け治具を前記ワークに対して当接させることを特徴とするワーク加工用治具。 - 請求項3に記載のワーク加工用治具において、
前記移動機構は、電圧印加による変形により前記反転受け治具を往復移動させる圧電体を具備していることを特徴とするワーク加工用治具。 - 請求項3又は4に記載のワーク加工用治具において、
前記回転治具体が前記第2加工位置に配置された際、前記ワークの位置を検出する位置検出部を備え、
前記移動機構は、前記位置検出部による検出結果に基づいて前記反転受け治具を前記ワークに対して接近移動させることを特徴とするワーク加工用治具。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載のワーク加工用治具において、
前記回転治具体は、
前記ワークが載置される載置部材と、
該載置部材との間で前記ワークを押さえ込むワーク押さえと、
該ワーク押さえを前記載置部材側に押圧して、前記ワークを押さえ込みによって保持させるクランプ部と、を備え、
前記クランプ部は、開閉自在とされ、開閉動作に伴って前記押圧及びその解除が切り替わることを特徴とするワーク加工用治具。 - 請求項1に記載のワーク加工用治具と、
該ワーク加工用治具に固定された前記ワークの前記被加工面を加工する加工機構と、を備えることを特徴とするワーク自動加工装置。 - ワークの被加工面を外部に露出させた状態で前記ワークを着脱自在に保持すると共に、軸線回りに回転自在に支持され、且つ前記ワークの第1加工位置から軸線回りに回転させられる回転治具体と、前記第1加工位置で前記ワークを支持する受け治具と、を備え、前記軸線が、前記回転治具体が回転時において前記受け治具と干渉しない位置に配置されているワーク加工用治具と、
前記ワークの前記被加工面を加工する加工機構と、を具備するワーク自動加工装置を利用したワーク加工方法であって、
前記回転治具体を第1加工位置で停止させて、前記加工機構により前記ワークを加工に供する第1の加工工程と、
前記回転治具体を軸線回りに回転させて前記第1加工位置とは異なる位置で停止させ、前記加工機構により前記ワークを加工に供する第2の加工工程と、
を備えることを特徴とするワーク加工方法。 - ワークの被加工面を外部に露出させた状態で前記ワークを着脱自在に保持すると共に、軸線回りに回転自在に支持され、且つ前記ワークの第1加工位置から軸線回りに回転させられる回転治具体と、前記第1加工位置で前記ワークを支持する受け治具と、を備え、前記軸線が、前記回転治具体が回転時において前記受け治具と干渉しない位置に配置されているワーク加工用治具と、
前記ワークの前記被加工面を加工する加工機構と、を具備するワーク自動加工装置のコンピュータに、
前記回転治具体を第1加工位置で停止させて、前記加工機構により前記ワークを加工に供する第1の加工工程と、
前記回転治具体を軸線回りに回転させて前記第1加工位置とは異なる位置で停止させ、前記加工機構により前記ワークを加工に供する第2の加工工程と、
を実行させることを特徴とするワーク加工プログラム。 - コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、請求項9に記載のワーク加工プログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。
Priority Applications (1)
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JP2012051844A JP5854892B2 (ja) | 2012-03-08 | 2012-03-08 | ワーク加工用治具、ワーク自動加工装置、ワーク加工方法、ワーク加工プログラム及び記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
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