JP5905179B1

JP5905179B1 - ワーク加工装置

Info

Publication number: JP5905179B1
Application number: JP2016003991A
Authority: JP
Inventors: 辰巳菱川
Original assignee: Startechno Co Ltd
Current assignee: Startechno Co Ltd
Priority date: 2016-01-13
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2036-01-13
Also published as: JP2017124456A

Abstract

【課題】ワーク加工時にワークが位置ずれするのを有効に防止しながら切削屑を効率的に回収することができるワーク加工装置を提供する。【解決手段】ワーク支持手段により支持（保持）されたワーク裏面に対し、移動手段により吸着手段を加工箇所周縁に位置するように三次元移動して吸着保持させると共に上記吸着部材と一体に三次元方向へ移動する第１切削屑吸引手段を加工箇所周縁に相対させてワーク加工に伴って排出される切削屑を負圧吸引する。【選択図】図４

Description

本発明は、合成樹脂製及び金属材製のワークの所定箇所に穴開けする穿孔加工や、ワークのバリを切削除去したりするトリミング加工、所定の肉厚に研磨する研磨加工等の切削加工を行うワーク加工装置、詳しくはワークの切削加工時に切削抵抗や振動等によりワークが位置ずれするのを防止しながら切削屑（本発明において「切削屑」とは、ワークの切削粉や研磨粉、加工時にワーク加工具を冷却する切削油から発生する油煙等をも含む。）を効率的に回収する切削屑回収手段を備えたワーク加工装置に関する。

ワークに対して回転するワーク加工具を使用して各種の切削加工する際には、回転駆動される切削加工具による振動や切削抵抗等によりワークが位置ずれし易く、ワークの加工精度が悪くなる恐れがある。また、ワーク加工に伴って排出される切削屑は、ワークや加工装置に付着して次位のワークに対する加工精度を悪くしたり、また加工装置が設置された雰囲気のクリーン度を低下させたり、更に次工程において切削加工されたワークを加工するに先立って付着した切削屑を除去したりしなければならず、作業効率を悪くする要因になっている。

上記問題を解決するため、ワーク加工時に発生する切削屑を除去回収する装置として、例えば特許文献１，２に示す切削屑の回収除去手段が知られている。特許文献１は、本体の下部及び側部にかけてボール盤の作業テーブル上に固定された試料固定用器具と嵌合・固定するための嵌合用開口部が設けられ、本体の側部に試料を本体の作業空間内に挿入するための試料挿入用開口部及び切削屑を排出するための排出用開口部が設けられ、本体の上部にボール盤に取り付けられたドリルを覆うための安全カバー体を接続・固定するための上部開口部を設けたボール盤の安全集塵カバーに関する。

しかし、特許文献１の集塵カバーは、本体の側部に切削屑を排出するための排出用開口部を設ける構成のため、ワークの側端部を穿孔する際には、切削屑を排出可能にするが、ワークの中央部を穿孔する際には、排出用開口部が試料固定用器具に干渉して移動させることができず、切削屑を排出できない問題を有している。

また、特許文献２は、ＦＲＰ成型品からなるワークの加工ラインの下流側に設けられ、ワーク加工時の切削屑を排除するための切削屑除去装置の前後が可撓性シートによって覆われた切削屑除去室の上部で加工ラインに交叉する方向に複数のエアーブローノズルを配置すると共に切削屑除去室の上部に集塵フードを設け、エアーブローノズルによって除去された切削屑をダストバケット内に回収する切削屑除去装置に関する。

しかし、特許文献２の切削屑除去装置は、加工ライン上において切削加工されるワーク全体にエアーブローノズルから圧縮空気を噴射して切削屑を吹き飛ばしてダストバケット内に回収するため、圧縮空気圧によるワークの位置ずれを回避するため、加工ラインに対してワークを予め固定しておかなければならず、加工作業効率が悪くなる問題を有している。また、ワーク全体に圧縮空気を噴射する必要があり、切削屑を有効に除去回収するには、大容量の圧縮空気を必要とするため、圧縮空気の消費量が多くなって切削屑の除去回収コストが増大する問題を有している。

特開２００８−１６８４１５号公報特開２０００−２８８８６５号公報

解決しようとする問題点は、ワークに対する加工精度を維持しながら切削屑を効率的に除去回収するには、ワークを予め固定しておく必要があり、そのための作業により加工作業効率が悪くなる点にある。また、切削屑を有効に除去回収するには、大容量の圧縮空気を必要とするため、圧縮空気の消費量が多くなって切削屑の除去回収コストが増大する点にある。

本発明は、ワーク支持手段により支持（保持）されたワークの所定箇所に対してワーク加工手段により所要の加工を施すワーク加工装置において、上記ワーク支持手段により支持（保持）されたワーク裏面の加工箇所周縁を吸着する複数個の吸着手段と、上記吸着手段を三次元方向へ移動する移動手段と、上記吸着手段と一体に三次元方向へ移動して加工箇所に相対し、ワーク加工に伴って排出される切削屑を負圧吸引する第１切削屑吸引手段と、を備えたことを最も主要な特徴とする。

本発明は、ワーク加工時にワークが位置ずれするのを有効に防止しながら切削屑を効率的に回収することができる。

ワーク加工装置の概略を示す斜視図である。図１の略体平面図である。ワーク加工手段におけるワーク加工具回りを示す一部破断斜視図である。第１切削屑吸引手段を示す拡大斜視図である。ワークの切削箇所に第１及び第２切削屑吸引手段を位置させた状態を示す断面説明図である。第１及び第２切削屑吸引手段による切削屑除去作用を示す断面説明図である。

ワーク支持手段により支持（保持）されたワーク裏面に対し、移動手段により吸着手段を加工箇所周縁に位置するように三次元移動して吸着保持させると共に上記吸着部材と一体に三次元方向へ移動する第１切削屑吸引手段を加工箇所周縁に相対させてワーク加工に伴って排出される切削屑を負圧吸引することを最適の実施形態とする。
を備えた

以下、本発明の実施例を図に従って説明する。
図１乃至図４に示すようにワーク加工装置１のワーク加工手段３は複数本のアーム５が互いに揺動及び回動するように連結され、先端側のアーム５の先端部にワーク加工具７が設けられた多関節ロボットにより構成される。該ワーク加工手段３はアーム５の揺動軸数及び回動軸数に応じた軸数でワーク加工具７を揺動及び回動して合成樹脂製ワークや金属製ワーク、具体的には合成樹脂製の車両バンパー、車両内装パネルの各種ワークＷに所定の加工を行う。

先端側のアーム５の先端部に取付けられた取付け板９には加工具７の一部を構成する電動モータ１１が取り付けられ、該電動モータ１１の出力軸に連結されたスピンドル１３には上記ワーク加工具７が着脱可能に取り付けられる。上記ワーク加工具７としては、ワークＷの所定箇所に穴開けする穿孔加工を行う場合にはスピンドル１３に回転刃（ドリル）を、またワークＷに一体成形されたバリを切削除去する場合には電動モータのスピンドルにエンドミルを交換可能に取り付ける。

なお、ワーク加工具７としては上記の他にレーザ光の熱エネルギーによりワークＷを切断加工するレーザ光出力ヘッドとしてもよい。

上記取付け板９には図示する下端が開放し、上記加工具７の周囲に対して間隙を有して覆い、図示しない吸引集塵装置に集塵パイプ１７を介して接続された第２切削屑吸引手段を構成する集塵フード１５の基端部が取り付けられる。該集塵フード１５としては加工時にワークＷ表面に対する圧接により伸縮してワークＷの表面とワーク加工具７の周囲に閉鎖空間を形成する蛇腹ブーツ等が適している。

ワーク加工装置１のワーク支持手段１９は、上記ワーク加工手段３により加工されるワークＷを位置決め状態で支持（保持）するもので、本体２１の図示する後側（ワーク加工手段３側）において左右方向へ加工されるワークＷの長手方向幅に応じた間隔をおいて立設される左右一対の第１支持部材２３、本体２１の図示する前側において左右方向へ加工されるワークＷの長手方向幅に応じた間隔をおいて立設される左右一対の第２支持部材２５及び図示する前後方向及び左右方向の中間部に立設される中央支持部材２７により構成される。

これら第１及び第２支持部材２３，２５と中央支持部材２７はワークＷの裏面に対して支持部２３ａ、２５ａ、２７ａを当接して支持したり、先端部に設けられた吸着パッドによりワークＷの裏面を吸着したりして保持する。

各第１及び第２支持部材２３，２５及び中央支持部材２７としては、本出願人が所有する、例えば特許５７８７４２３号発明のようにワークＷの大きさや形状等に対応して各第１支持部材２３を図示する左右方向及び上下方向へ、また各第２支持部材２５を図示する前後方向、左右方向及び上下方向へ、更に中央支持部材２７を上下方向へそれぞれ位置調整可能に構成したものであってもよい。ワークＷの大きさや形状等に対応して各第１及び第２支持部材２３，２５及び中央支持部材２７を上記した方向へそれぞれ移動する機構に付いては上記した特許５７８７４２３号発明に記載されているため、その詳細な説明を省略する。

上記中央支持部材２７の左右両側で第１支持部材２３寄りの本体２１には、移動手段２９がそれぞれ設けられる。各移動手段２９は、上記ワーク加工手段３と同様に複数本のアーム３３が互いに揺動及び回動するように連結され、先端側のアーム３３先端部に設けられた後述する吸着手段を構成する複数個の吸着部材３５を三次元移動してワークＷ裏面における複数の加工箇所周縁に位置するように駆動制御される。

先端側のアーム３３先端部に取付けられた取付け板３９には、図示しない吸引集塵装置に接続され、ワークＷ裏面における各加工箇所に圧接して負圧吸着する吸着パッド３５ａが設けられた複数個（図は３個の場合を示す）の吸着部材３５が周方向の等分割位置にそれぞれ取付けられる。

また、上記取付け板３９の中央部には、図示しない吸引集塵装置に吸引パイプ３７ａを介して接続され．図示する上面が開放した第１切削屑吸引手段３７を構成する吸引フード３７ｂが取り付けられる。該吸引フード３７ｂは上面開口が各吸着部材３７の吸着パッド３５ａを結ぶ仮想円より若干小径で、その吸引口が吸着パッド３５ａの吸着孔より若干下方に位置するように取り付けられる。

なお、図中の符号４１は各吸着部材３５に取付けられ、それぞれの吸着パッド３５ａがワークＷ裏面に圧接して所定の縮小幅で弾性変形した際にワークＷ裏面に対する吸着を検知する吸着センサである。また、上記吸引フード３７ｂはワークＷ裏面に対して各吸着パッド３５ａが吸着して縮小方向へ弾性変形した際にその上面開口がワークＷ裏面の加工箇所周縁に近接または当接させられる。該吸引フード３７ｂとしては上記した集塵フード１５と同様に弾性変形可能なゴム等又は蛇腹ブーツとしてもよい。

次に、上記のように構成されたワーク加工装置１によるワーク加工作用を説明すると、先ずワーク支持手段１９における各第１及び第２支持部材２３，２５と中央支持部材２７の各支持部２３ａ、２５ａ、２７ａに対してワークＷにおける所定の支持箇所が位置して所望の姿勢となるように載置して支持させる。

なお、特許５７８７４２３号発明のように左右方向、前後方向及び上下方向へそれぞれ移動可能な各第１及び第２支持部材２３，２５と中央支持部材２７を設けたワーク支持手段１９にあっては、加工しようとするワークＷの形状や大きさ、支持姿勢等に応じて各第１及び第２支持部材２３，２５と中央支持部材２７をそれぞれの方向へ移動してそれぞれの支持部２３ａ、２５ａ、２７ａをワークＷ裏面におけるそれぞれの支持箇所に一致させた後にワークＷを載置して支持させる。

また、上記支持状態にて各移動手段２９をそれぞれ駆動制御してそれぞれの吸着部材３５をワークＷ裏面の加工箇所周縁に位置するように移動させた後に負圧作動される各吸着部材３５を各加工箇所周縁に吸着させてワークＷの加工箇所周縁を保持させる。（図５参照）

なお、各吸着部材３５はワークＷの図示する右領域及び左領域に位置する各加工箇所周縁を吸着して保持するように設定される。

次に、上記状態にてワーク加工手段３を駆動制御してワーク加工具７を、例えばワークＷにおける右領域の加工箇所へ移動した後に、更にワーク加工具７を、例えば孔開け加工する場合にはワークＷの表面に対してワーク加工具７を面直方向へ移動制御しながら駆動される電動モータ１１によりワーク加工具７を回転駆動して上記加工箇所を穿孔加工する。

このとき、ワーク加工具７の周囲を覆う集塵フード１５は、その下端がワークＷ表面の加工箇所周縁に圧接して弾性変形することにより閉鎖空間を形成している。

上記穿孔加工の初期においては、ワーク加工具７の回転に伴ってワークＷの表面側が切削されて切削屑として排出されるが、排出される切削屑は加工箇所周縁に圧接して負圧形成される集塵フード１５内に吸引された後に集塵パイプ１７を介して吸引集塵装置に回収される。

また、穿孔加工終期においては、穿孔加工に伴って切削屑の多くがワークＷの裏面側へ排出されるが、裏面側へ排出される切削屑は加工箇所周縁に位置して負圧形成される吸引フード３７ｂ内に吸引された後、吸引パイプ３７ａを介して吸引集塵装置に回収される。（図６参照）

ワークＷにおける予め設定された加工箇所に対応してワーク加工手段３を駆動制御してワーク加工具７をワークＷ表面の加工箇所へ順次移動させると共に移動手段２９を駆動制御して吸着部材３５及び吸引フード３７ｂをワークＷ裏面における加工箇所周縁へ順次移動させた後にワーク加工手段３を駆動制御しながら電動モータ１１の駆動により回転するワーク加工具７により穿孔加工を行う。

本実施例は、ワークＷの穿孔加工に伴って表面側から排出される切削屑を負圧形成された集塵フード１５内に吸引して、また裏面側から排出される切削屑を負圧形成された吸引フード３７ｂ内に吸引して回収除去することによりワークＷが切削屑で汚れるのを防止し、後工程における作業効率を向上させることができる。

また、切削屑が第１及び第２支持部材２３，２５や中央支持部材２７の各支持部２３ａ、２５ａ、２７ａに付着してワークＷの支持姿勢がワーク加工具７による振動や切削抵抗等により位置ずれするのを防止することによりワークＷの加工精度を安定化させることができる。

上記説明は、ワーク加工手段３及び各第１切削屑吸引手段の移動手段を多関節型ロボットにより構成したが、本発明においては切削加工具や第１切削屑吸引手段を三次元方向へ移動する直交３軸構造としても実施可能である。

１ワーク加工装置
３ワーク加工手段
５アーム
７ワーク加工具
９取付け板
１１電動モータ
１３スピンドル
１５集塵フード
１７第２切削屑吸引手段の一部を構成する集塵パイプ
１９ワーク支持手段
２１本体
２３第１支持部材
２３ａ支持部
２５第２支持部材
２５ａ支持部
２７中央支持部材
２７ａ支持部
２９移動手段
３１アーム
３５吸着手段を構成する吸着部材
３５ａ吸着パッド
３７第１切削屑吸引手段
３７ａ吸引パイプ
３７ｂ吸引フード
３９取付け板
４１吸着センサ
Ｗワーク

Claims

ワーク支持手段により支持（保持）されたワークの所定箇所に対してワーク加工手段により所要の加工を施すワーク加工装置において、
上記ワーク支持手段により支持（保持）されたワーク裏面の加工箇所周縁を吸着する複数個の吸着手段と、
上記吸着手段を三次元方向へ移動する移動手段と、
上記吸着手段と一体に三次元方向へ移動して加工箇所に相対し、ワーク加工に伴って排出される切削屑を負圧吸引する第１切削屑吸引手段と、
を備えたワーク加工装置。
請求項１において、
ワーク支持手段は、ワークの長手直交方向の両側にて少なくともワークの長手方向及び上下方向へそれぞれ移動してワークを支持（保持）する側部側のワーク支持部材及びワークの長手方向及び長手直交方向の中央部にてワークを支持（保持す）する中央部支持部材を備えたワーク加工装置。
請求項２において、
ワークの長手直交方向の一方側に位置するワーク支持部材は、ワークの長手方向及び上下方向へそれぞれ移動してワークを支持（保持）すると共に他方側に位置するワーク支持部材は、ワークの長手方向、長手直交方向及び上下方向へそれぞれ移動してワークを支持（保持）するワーク加工装置。
請求項１において、
ワーク加工手段は、ワーク加工具の周囲を覆い、ワーク加工に伴ってワーク表面側から排出される切削屑を負圧吸引する第２切削屑吸引手段を設けたワーク加工装置。
請求項４において、
第２切削屑吸引手段は、負圧発生源に接続され、ワーク表面に対する圧接に伴って伸縮してワーク表面との間に閉鎖空間を形成可能な蛇腹ブーツとしたワーク加工装置。