JP6615643B2 - 被加工部材の加工方法及び加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、被加工部材の加工方法及び加工装置に関する。さらに詳しくは、例えばハニカム状部材など通気性のある被加工部材を加工する被加工部材の加工方法及び加工装置に関する。

従来より、ワイヤソーなどの加工装置にて、サファイア、シリコンカーバイド、シリコンなどの各種の被加工部材が切断されている。これらの被加工部材を切断するに当たって、予め被加工部材をダミー部材（例えば、カーボン、ガラス、セラミックス）に接着固定し、このダミー部材を、ベース部材に取り付け、該ベース部材を装置に取り付けて保持することが行なわれている。

また、最近では、被加工部材を直線状に切断するだけではなく、曲線状に切断するなど各種の形状に自在に切断する要請もある。

また、航空機材料として、ハニカム状部材などの構造部材もワイヤソーで切断されるようになってきている（例えば、特許文献１）。
特開２０１４−７３５４９号公報

ところで、特許文献１に開示されるようなハニカム状部材は、六角形状の筒体がハニカム状の配置で集合することで形成されている。しかし、当該ハニカム状部材は、筒体長手方向が空間になっており、筒体の長手方向に通気性を有する。

ここで、前記ハニカム状部材を加工しようとした場合、ハニカム状部材を保持することになるが、ハニカム状部材の側面部は、保持面積が狭く、加工装置で負荷を掛けると保持し切れない問題がある。また、加工装置で加工を終えた後、次の被加工物に交換するためには、容易に保持部材から着脱する必要がある。

そこで、ハニカム状部材を平面方向から保持することが好ましく、また容易に着脱するために吸着固定が適している。しかしながら、ハニカム状部材は平面方向には通気性があるため、単純に吸着保持することができない。

また、加工装置によっては、加工時に加工装置と干渉しないようにしながら、被加工部材を保持する必要があるが、従来の固定テーブルでは干渉を回避できない問題がある。そこで本発明は、通気性のある被加工部材を、加工装置の負荷に耐えうるように保持しつつ、加工装置と干渉しないように加工する加工方法及び加工装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、被加工部材をテーブルに保持し、保持した前記被加工部材を加工装置で加工する被加工部材の加工方法において、
前記テーブルの前記被加工部材の保持面に、複数の吸着孔を設けて構成しておき、
前記テーブルに通気性のある被加工部材を載置し、前記テーブルの吸着孔と対向する位置の前記被加工部材上を非通気性部材で覆うことにより、前記保持面に吸着力を発生させて前記被加工部材を吸着保持しておき、
前記被加工部材を加工ユニットで加工するようにした構成を採用する被加工部材の加工方法である。

請求項２の発明は、前記加工ユニットが、ワイヤソーまたはバンドソーであり、前記ワイヤソーまたはバンドソーが移動自在なロボットアームに着脱自在に搭載されるようにした構成を採用する請求項１記載の被加工部材の加工方法である。

請求項３の発明は、前記テーブルの保持面が、テーブル表面及びテーブル側面に設けられ、
前記非通気性部材が前記被加工部材の前記吸着孔と対向する表面及び側面部を覆うと共に前記テーブル側面を覆う大きさに形成され、
前記テーブル側面で前記非通気性部材の前記被加工部材の側面からはみ出した部分を吸着保持しておき、
前記被加工部材を加工装置で加工するようにした構成を採用する請求項１または２のいずれかに記載の被加工部材の加工方法である。

請求項４の発明は、前記テーブルは複数の吸着領域に分離形成され、それぞれの吸着領域が独立に吸着ラインに接続され、前記吸着領域をそれぞれ独立に吸着制御するようにした構成を採用する請求項１または２のいずれかに記載の被加工部材の加工方法である。

請求項５の発明は、前記テーブルは、複数のテーブルに分離形成されると共に水平方向に分離独立して移動自在に形成され、前記被加工部材を加工する際に前記分離独立したテーブル間の間隙を加工装置が通過するようにして加工するようにした構成を採用する請求項１または２のいずれかに記載の被加工部材の加工方法である。

請求項６の発明は、前記テーブルは、水平動及び回動自在に形成され、前記被加工部材を加工する際に水平動及び／または回動することで、自由形状に加工するようにした構成を採用する請求項１または２のいずれかに記載の被加工部材の加工方法である。

請求項７の発明は、前記テーブルは、複数に分離形成されると共に上下動可能に構成され、前記被加工部材を保持し、加工する際に、分離形成されたテーブルのそれぞれを独立に上下動させることで、各テーブルが加工装置と干渉しないように被加工部材を加工するようにした構成を採用する請求項１または２のいずれかに記載の被加工部材の加工方法である。

請求項８の発明は、前記加工ユニットが、被加工部材の加工進行方向に沿って揺動円弧運動するように構成される請求項１乃至７のいずれかに記載の被加工部材の加工方法である。

請求項９の発明は、被加工部材の保持面に複数の吸着部が設けられたテーブルと、該テーブルに保持された被加工部材を加工する加工ユニットとを備える加工装置において、
前記被加工部材は、前記保持面に対して通気性を有し、
前記加工ユニットは、移動自在な多関節ロボットと、多関節ロボット先端に設けられたツールチェンジャーと、を備え、
前記テーブルは、前記被加工部材を保持面に載置し、前記テーブルの吸着孔と対向する位置の前記被加工部材上を非通気性部材で覆うことにより、前記テーブルの保持面に吸着力を発生させて前記被加工部材を吸着保持するように構成され、
前記テーブルに前記被加工部材を保持した状態で、該被加工部材を加工するようにした構成を採用する被加工部材の加工装置である。

請求項１０の発明は、前記加工ユニットが、ワイヤソーまたはバンドソーであり、前記ワイヤソーまたはバンドソーが移動自在な前記多関節ロボットにツールチェンジャーを介して着脱自在に搭載されるようにした構成を採用する請求項９記載の被加工部材の加工装置である。

請求項１１の発明は、前記テーブルが、複数のテーブルに分離形成されると共に水平方向に分離独立して移動自在にした構成を採用する請求項９または１０のいずれかに記載の被加工部材の加工装置である。

請求項１２の発明は、前記テーブルが、水平動及び回動自在に形成され、前記被加工部材を加工する際に水平動及び／または回動するようにした構成を採用する請求項９または１０のいずれかに記載の被加工部材の加工装置である。

請求項１３の発明は、前記テーブルが、複数に分離形成されると共に上下動可能に構成され、前記被加工部材を保持し、加工する際に、分離形成されたテーブルのそれぞれを独立に上下動させるようにした構成を採用する請求項９または１０のいずれかに記載の被加工部材の加工装置である。

請求項１４の発明は、前記加工ユニットが、被加工部材の加工進行方向に沿って揺動円弧運動するようにした構成を採用する請求項９乃至１３のいずれかに記載の被加工部材の加工装置である。

本発明によれば、被加工部材が通気性のある部材であっても、少なくとも上面を非通気性部材が覆っているので、被加工部材を吸着保持でき、被加工部材を効率的に加工できる。また、接着固定ではないので、加工後の被加工部材を容易に脱着できる。

本発明によれば、加工装置がロボットアームに着脱自在なワイヤソーまたはバンドソーであるので、ロボットアームの移動により曲線、直線等の自由形状に被加工部材を加工できる。

また、本発明によれば、テーブルの吸着ラインを分離独立に制御できるようにしたので、多様な形状の被加工部材を自在に保持して加工できる。

さらに、本発明によれば、テーブルを分離独立に形成し、水平動及び／または昇降動を自在に形成したので、加工装置が干渉しないようにそれぞれのテーブルを移動させることにより、自由形状に被加工部材を効率的に加工できる。

また、本発明によれば、前記テーブルが、水平動及び回動自在に形成され、前記被加工部材を加工する際に水平動及び／または回動するように構成したので、加工装置側を固定しておいてもテーブルの移動、回動によって、被加工部材を自由な形状に加工できる。また、加工装置の移動が困難であっても被加工部材を自由な形状に加工できる。

また、本発明によれば、前記加工ユニットが、被加工部材の加工進行方向に沿って揺動円弧運動するように構成されるので、加工時の切断負荷が軽減されるので、加工速度が向上したり、負荷が掛かり過ぎることにより起こるワイヤのブレが少なくなって加工精度が向上したりする効果がある。また、加工屑の排出も容易になり、加工速度の向上と、加工精度の向上が図れる。

は、本発明の一実施形態に係る加工装置の全体斜視図である。 は、本発明の加工ユニットにワイヤソーを用いた場合の加工ユニット部の一部切欠き平面図である。 は、図２の正面方向の説明図である。 は、本発明の加工ユニットにバンドソーを用いた場合の加工ユニット部の一部切欠き平面図である。 は、図４の正面方向の一部切欠き説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る加工方法の説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る加工方法の説明図である。 は、本発明の第２実施形態に係るテーブルの説明図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態に係る加工方法の説明図である。 （ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第３実施形態に係る加工方法の説明図である。 （ｄ）は、本発明の第３実施形態に係る加工方法の説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る加工方法の説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る別の加工方法の説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５実施形態に係る加工方法の説明図である。 （ａ）は、本発明の第６実施形態に係る加工方法の説明図である。 （ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第６実施形態に係る加工方法の説明図である。 （ａ）は、本発明の第７実施形態に係る加工方法の説明図である。 （ｂ）は、本発明の第７実施形態に係る加工方法の説明図である。 は、本発明の加工ユニットにバンドソーを用いた場合の加工方法の説明図である。 は、本発明の加工ユニットにバンドソーを用いた場合の別の加工方法の説明図である。

本発明の加工装置の一実施形態について図１乃至図３に基づいて以下に説明する。

図１のように本発明の加工装置１は、機台２と、機台２上に立設された移動自在な多関節ロボット３と、多関節ロボット３のアーム先端に設けられたツールチェンジャー４と、ツールチェンジャー４を介して着脱自在に設けられた加工ユニット５と、加工する被加工部材Ｗを載置して固定するテーブル２０等を備えて構成されている。

前記機台２は、適宜な床面や壁面等に固定されている。前記機台２上には、多関節ロボット３が設けられ、図示しない制御機構で移動自在に制御されるようになっている。また、多関節ロボット３の先端軸３ａは、図示しない適宜の駆動源により、回動自在になっている。

前記先端軸３ａの先端には、ツールチェンジャー４が設けられている。前記ツールチェンジャー４は、例えばボールプランジャーを備え、加工ユニット５が着脱自在に支持されるようになっている。なお、ツールチェンジャー４は、係合自在な係合ピンなど、適宜の手段を用いることができる。

前記加工ユニット５は、本実施形態においてはワイヤソーが用いられている。前記加工ユニット５は、コの字型のフレーム８と、前記フレーム８に収納される複数のガイドプーリ９と、前記ガイドプーリ９に懸架される無端状のワイヤ６と、前記ワイヤ６の近傍に設けられ、ワイヤ６を冷却すると共に加工屑を吹き飛ばす気体の噴射ノズル７等を備えて構成されている。

前記ガイドプーリ９は、フレーム８内に軸支され、少なくとも１つのガイドプーリ９には、適宜の駆動源（図示しない）が設けられている。また、被加工部材Ｗを加工する部分のワイヤ６は、両側のガイドプーリ９ａの軸が被加工部材Ｗの加工方向と垂直となるように設けられ、被加工部材Ｗを加工する際の抵抗をガイドプーリ９ａの溝で受け止めるようになっている。従って、前記多関節ロボット３の先端軸３ａが回動することで切断領域のワイヤ６が被加工部材Ｗの加工方向に沿って揺動円弧運動するようになっている。ワイヤ６を揺動円弧運動させることで、ワイヤ６と被加工部材Ｗの接触が点接触に近くなり、切断負荷が軽減されるので、加工速度が向上すると共に無理な負荷によるワイヤ６のブレが少なくなり加工精度が向上する。さらに、加工屑の排出も容易になり、加工速度が向上すると共に加工精度が向上する。

また、上記のように両側のガイドプーリ９ａの軸が被加工部材Ｗの加工方向と垂直となるように設けられ、被加工部材Ｗを加工する際の抵抗をガイドプーリ９ａの溝で受け止めるようになっているので、加工ユニット５のフレーム８の懐に依存しない。すなわち、加工ユニット５のテーブル等への干渉を低減できるので、被加工部材Ｗの自由形状の加工が容易に行なえる。

なお、本実施形態においては多関節ロボット３の先端軸３ａの回動だけでワイヤ６を揺動円弧運動させるように構成したが、多関節ロボット３自体でワイヤ６を所定方向に揺動させるようにすることもできる。ただし、多関節ロボット３の先端軸３ａの回動だけで揺動円弧運動させるように構成することが、制御の容易さや多関節ロボット３の可動範囲を狭くする点で好ましい。

前記ワイヤ６は、本実施形態においては無端状でワイヤ６の芯線にダイヤモンド砥粒が電着、レジン等で固定された固定砥粒ワイヤが用いられている。なお、砥粒は、加工する材質に応じてシリコンカーバイドやボロン、アルミナ等適宜のものを使用すれば良い。また、無端状ではなく長尺のワイヤを用いる場合は、供給リールと回収リールを搭載するようにしても良い。また、前記ワイヤ６はガイドプーリ９に設けられた図示しない駆動源により走行駆動され、一方向走行または往復走行が可能になっている。また、ワイヤ６に所定の張力を付与する張力機構を設けても良い。

前記噴射ノズル７は、ワイヤ６の被加工部材Ｗを切断する切断領域の近傍に設けられている。前記噴射ノズル７には、図示しない適宜のポンプから冷却風が通気され、噴射ノズル７の先端から噴射される。従って、ドライな環境で切断することができ、加工液に弱い（例えば化学変化を起こすようなものや液体に溶解するもの）被加工部材Ｗにも好ましく適用できる。なお、加工液をかけても問題ない被加工部材Ｗを加工する場合は、冷却風に代え加工液を用いることも可能である。

前記テーブル２０は前記加工ユニット５の近傍に設けられ、図示しないベース上に立設されている。前記テーブル２０は、上面に多数の吸着孔２１が穿設されている。前記吸着孔２１には、図示しない吸引ポンプが接続され、前記テーブル２０の保持面２０ａに負圧を発生させるようになっている。

本発明の実施形態においては、被加工部材Ｗとして、前記テーブル２０での保持方向に通気性を有する部材が用いられる。前記被加工部材Ｗは、六角形状の筒体が保持方向に沿って多数ハニカム形状に配置されたものが用いられる。前記被加工部材Ｗは、例えば航空機の構造部材として用いられている。前記被加工部材Ｗは通気性を有するので、そのままテーブル２０に保持しようとしても、吸着漏れが発生し、保持できない。そこで、本発明の実施形態においては、テーブル２０に前記被加工部材Ｗを載置し、その上面に非通気性シートＳを被せるようにする。なお、非通気性シートＳは、少なくとも前記テーブル２０の吸着孔２１と対向する位置を覆い隠す大きさであれば良い。この後、前記吸着孔２１に真空ポンプを作用させて負圧を発生させることで、前記被加工部材Ｗがテーブル２０の保持面２０ａ上に吸着保持されるようになっている。

前記加工ユニット５の別の実施形態について図４及び図５に基づいて以下に説明する。
なお、前述と共通する部材には同一の符号を用いている。

図４及び図５のように、本実施形態における加工ユニット５は、ワイヤソーに代えてバンドソーが用いられている。前記加工ユニット５は、ワイヤソーのときと同様にコの字型のフレーム８と、前記フレーム８内に収納され、軸支された複数のガイドプーリ１０と、ガイドプーリ１０に懸架された無端状のバンドソー１１と、前記バンドソー１１に張力を付与するシリンダ１２等を備えて構成されている。

前記バンドソー１１は、無端状の樹脂や金属からなるベルトの表面にダイヤモンド砥粒が電着やレジン等で固定されて形成されている。また、前記ガイドプーリ１０の少なくとも一つには図示しない駆動源が設けられている。前記ガイドプーリ１０を駆動することで、前記バンドソー１１は、一方向走行または往復走行が可能になっている。また、前記バンドソー１１は、使用する加工領域をベルトの表面としたり、ベルトの側面としたりすることができる。

前記噴射ノズル７は、前述と同様であるので説明を省略する。

次に加工装置１の各種の実施形態について図６乃至図２０に基づいて以下に説明する。なお、各実施形態について共通する部材には同一の符号が付してある。また、加工ユニット５における噴射ノズル７は便宜上、省略して描いてある。

図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る加工装置１に用いるテーブル２０での被加工部材Ｗの保持方法である。図６（ａ）のように、テーブル２０は、被加工部材Ｗの保持面２０ａに吸着孔２１が多数穿設されている。保持面２０ａと垂直方向に通気性を有するハニカム形状の被加工部材Ｗが保持面２０ａ上に載置される。なお、前記被加工部材Ｗは、ハニカム形状の部材を炭素繊維強化樹脂（以下、ＣＦＲＰという）で挟持したものであっても良い。また、ハニカム形状でない各種の通気性部材も加工できる。また、被加工部材Ｗは、テーブル２０よりも大きく形成され、テーブル２０より加工する部分がはみ出している方が、加工時に加工装置１と干渉し難くなる。

続いて、非通気性シートＳが被加工部材Ｗの通気性部分を覆うように被せられる。非通気性シートＳは、少なくともテーブル２０の吸着孔２１と対向する部分のみを覆う大きさであれば良い。

次に図６（ｂ）のように吸着孔２１に負圧を発生させることで被加工部材Ｗがテーブル２０に保持される。続いて、加工ユニット５を、多関節ロボット３を制御して、被加工部材Ｗの加工部分に接近させる。本実施形態においては、加工ユニット５にワイヤソーを用いている。

ワイヤソーは、図示しない駆動源でガイドプーリ９を駆動することでワイヤ６が一方向走行または往復走行されている。また、多関節ロボット３の先端軸３ａを適宜の駆動源（図示しない）で正逆方向に所定の角度で回転駆動することで加工ユニット５が揺動円弧運動される。前記加工ユニット５のワイヤ６を、被加工部材Ｗに押し付けていくことで、被加工部材Ｗが切断される。このとき、多関節ロボット３を適宜の方向に駆動制御することで、曲面加工等が自在に行えるようになっている。

次に本発明の第２実施形態について図７（ａ）、（ｂ）及び図８に基づいて説明する。

図７（ａ）のように、本実施形態においては、テーブル２０の保持面２０ａが複数の吸着領域２２に区画分けされている。また、前記吸着領域２２には、複数の吸着孔２１が穿設されている。各吸着領域２２は、それぞれ切替バルブ２３を介して真空ポンプ２４に接続されている（図８参照）。従って、吸着領域２２毎に独立に負圧を発生させることができる。

また、本実施形態においては、被加工部材Ｗの一部が切欠かれたハニカム形状部材を加工する。このように被加工部材Ｗの一部が切欠かれたハニカム形状部材にあっては、第１実施形態のような全面に負圧を発生させるテーブル２０を用いることができない。そこで、前記切替バルブ２３を開閉させ、被加工部材Ｗが存在する吸着領域２２の吸着孔２１のみ作用させるようにする。これにより不規則な形状の被加工部材Ｗであっても保持力を保つことができる。この状態で加工装置１を作用させることで被加工部材Ｗが所定の形状に切断される。

次に本発明の第３実施形態について図９乃至図１１に基づいて説明する。

図９（ａ）のように、テーブル２０は上面の保持面２０ａだけでなくテーブル２０の側面にも吸着孔２１が穿設され、側面保持部２０ｂを形成している。なお、必要に応じて、第２実施形態と同様に吸着領域毎に切替バルブを設け、吸着領域を切替えるようにしても良い。

本実施形態においては、被加工部材Ｗの大きさがテーブル２０の大きさとほぼ同じになっている。また、被加工部材Ｗに通気性部材が用いられる。非通気性シートＳは、被加工部材Ｗよりも大きく形成され、被加工部材Ｗの側面及びテーブル２０の側面にまで達する大きさに形成されている。

図１０（ｂ）のように、非通気性シートＳを被加工部材Ｗに被せ、被加工部材Ｗからはみ出した非通気性シートＳは、被加工部材Ｗで折り曲げられて、テーブル２０の側面保持部２０ｂに吸着保持される。

図１０（ｃ）のように、本実施形態においては加工ユニット５としてワイヤソーが用いられている。前記加工ユニット５が被加工部材Ｗに接近し、ワイヤ６を走行させながら、被加工部材Ｗにワイヤ６を揺動させながら押し付けることで被加工部材Ｗが所定形状に切断される。このとき、図１１（ｄ）のように前記非通気性シートＳが側面保持部２０ａに吸着保持されているので、非通気性シートＳがワイヤ６に絡まったり干渉したりすることがない。なお、ワイヤ６の揺動は、切断する材質等に応じて揺動角度、揺動速度、揺動の有無を適宜選択すれば良い。

次に第４実施形態について図１２（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。本実施形態においては、加工ユニット５に例えばワイヤソーを用いた場合を表す。

図１２（ａ）のように、テーブルユニット２５は、一方側に水平方向に沿って開口が設けられた支持枠２６と、支持枠２６の開口部に移動可能に支持された複数の移動軸２７と、移動軸２７の先端に固定されたテーブル２８等から構成されている。

前記複数のテーブル２８の表面には、それぞれ多数の吸着孔２１が穿設されている。また、それぞれのテーブル２８の保持面２８ａは、独立に負圧が作用するように切替バルブ（図示しない）を介して真空ポンプ（図示しない）が接続されている。

前記移動軸２７は、テーブル２８の接続された他端側が図示しないレールに移動可能に支持されており、適宜の駆動源（図示しない）及び制御装置（図示しない）によって、それぞれ独立に移動自在に制御されるようになっている。

本実施形態においては、それぞれのテーブル２８を併せた幅の被加工部材Ｗを加工する状態を表している。なお、被加工部材Ｗは、テーブル２８の長手方向からはみ出る大きさのものを加工する。

まず、それぞれのテーブル２８を接近させ、当接させる。なお、幅が大きい被加工部材Ｗを加工する場合は、適宜、複数のテーブル２８を離間させるようにしても良い。この状態で被加工部材Ｗをテーブル２８上に載置し、被加工部材Ｗが通気性を有する場合は、被加工部材Ｗの上面に非通気性シートＳを被せ、テーブル２８の吸着孔２１と対向する領域を非通気性シートＳで覆う。

図１２（ｂ）のように加工ユニット５を被加工部材Ｗに接近させ、被加工部材Ｗがテーブル２８からはみ出した部分に作用させる。これにより、被加工部材Ｗが切断される。このとき、被加工部材Ｗがテーブル２８からはみ出した部分に加工ユニット５が作用するので、加工ユニット５とテーブル２８とが干渉することがない。なお、必要に応じて切断後の被加工部材Ｗの端材を適宜な固定手段で保持しても良い。

図１３（ａ）及び（ｂ）は、第４実施形態において、被加工部材Ｗの中間部分を加工する場合の実施形態である。本実施形態においては、加工ユニット５に例えばワイヤソーを用いた状態を表す。

図１３（ａ）のように、それぞれのテーブル２８が所定の間隔となるように移動軸２７を駆動する。続いて、それぞれのテーブル２８の保持面２８ａ上に被加工部材Ｗを懸架するように載置する。次に被加工部材Ｗが通気性を有する場合は、被加工部材Ｗ上に非通気性シートＳを被せ、テーブル２８の吸着孔２１と対向する領域を非通気性シートＳで覆う。

図１３（ｂ）のように、本実施形態においては、加工ユニット５の加工領域がそれぞれのテーブル２８の間隙を通過するように加工する。また、本実施形態においては、被加工部材Ｗが傾斜状態で切断される。この場合も、加工ユニット５がそれぞれのテーブル２８間を通過するので、加工ユニット５とテーブル２８が干渉することがない。

次に本発明の第５実施形態を図１４（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。本発明の実施形態においては、加工ユニット５に例えばワイヤソーを用いた場合を表す。

図１４（ａ）のように、本実施形態の加工装置１のテーブルユニット３０は、支持台３１と、支持台３１上に敷設されたレール３２と、レール３２に沿って移動する移動枠３３と、移動枠３３上に軸支された回転軸３５と、回転軸３５上に固定されたテーブル３６等を備える。

前記移動枠３３は、下面に設けられたスライダ３４がレール３２に摺動可能に嵌合し、図示しない駆動源によりレール３２に沿って移動可能になっている。また、移動枠３３は、図示しないモータが設けられ、前記回転軸３５に接続されている。従って、モータを駆動することで、回転軸３５が回動し、テーブル３６が自在に回動するようになっている。

また、テーブル３６上には、複数の吸着孔２１が設けられ、図示しない真空ポンプと接続されている。

前記テーブル３６上に被加工部材Ｗが載置され、被加工部材Ｗが通気性部材である場合には、非通気性シートＳが他の実施形態と同様に被加工部材Ｗに被せられる。

図１４（ｂ）のように図示しない制御装置によってテーブル３６が水平動及び／または、回動することで、被加工部材Ｗが自在な形状に加工される。なお、本実施形態は、多関節ロボット３の移動が困難な場合に好ましく使用できる。本実施形態においては、加工ユニット５を所定位置に固定しておき、テーブル３６を水平動及び／または回動させることによって、被加工部材Ｗを自由形状に加工することができる。また、多関節ロボット３の移動による加工ユニット５の移動と、テーブル３６の水平動及び／または回動させることで、より複雑な形状の加工も容易に行える。

図１５（ａ）、図１６（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の第６実施形態を表す説明図である。本実施形態においても加工ユニット５にワイヤソーを用いた場合を表す。

図１５（ａ）のように、テーブルユニット４０は、図示しない機台上に複数配置されたシリンダ４１と、シリンダ４１のシリンダ軸上端に固定されたテーブル４２等から構成される。

テーブル４２は、上面に複数の吸着孔２１が設けられ、それぞれのテーブル４２毎に独立した吸着ラインが設けられ、前記吸着ラインに図示しない真空ポンプが接続されている。本実施形態において、加工装置１で加工するに当たり、それぞれのテーブル４２の上面が水平となるようにシリンダ４１を制御する。

加工に当たり、まずテーブル４２上に被加工部材Ｗを載置する。被加工部材Ｗは例えば通気性のある部材であり、表面に非通気性シートＳが被せられる。続いて、真空ポンプを作動させて被加工部材Ｗをテーブル４２に被加工部材Ｗを吸着保持する。

図１６（ｂ）のように、被加工部材Ｗに加工ユニット５を接近させる。本実施形態においては、矩形状の被加工部材Ｗの短辺側中央付近にワイヤソーのワイヤ６を位置させる。図１６（ｃ）のごとく、順次、テーブル４２が吸着を解きながら下降することで、加工ユニット５のフレーム８の懐部分が、下降したテーブル４２上を通過する。フレーム８がテーブル４２を通過する毎にテーブル４２が上昇して被加工部材Ｗを再び吸着保持する。従って、加工装置１で加工中に被加工部材Ｗを継続的に保持することができる。

次に本発明の第７実施形態について図１７（ａ）及び図１８（ｂ）に基づいて説明する。本実施形態においても、加工ユニット５にワイヤソーを用いた場合を表す。

本実施形態のテーブルユニット５０は、支持台５１と、支持台５１上をＹ方向に移動自在な２つの移動台５４、５４と、移動台５４上をＸ方向に移動自在な複数の支持枠５６と、支持枠５６上に設けられたテーブル５８等から構成される。

前記支持台５１は、上面にＹ方向に沿って２本のレール５２、５２が敷設されている。前記レール５２、５２上には、Ｘ方向に沿って２つの移動台５４、５４が並設され、それぞれの移動台５４、５４の下面に設けられたスライダ５３、５３は、前記レール５２、５２にそれぞれ嵌合している。前記移動台５４は、図示しない駆動源により、Ｙ方向に移動可能になっている。

前記移動台５４上には、レール５５がＸ方向に沿って敷設されている。前記移動台５４上には、２連の支持枠５６、５６が設けられている。前記支持枠５６の下面にはスライダ５７が設けられ、前記レール５５に嵌合している。前記支持枠５６は、図示しない駆動源により、Ｘ方向に沿って移動可能になっている。

前記支持枠５６は、シリンダを備え、シリンダ軸上方にテーブル５８が固定されている。前記シリンダを駆動することでテーブル５８が昇降動可能になっている。従って、前記テーブル５８は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動自在になっている。

図１８（ｂ）のように、被加工部材Ｗの大きさに合わせて、各テーブル５８がＸ、Ｙ方向に移動することで、各種大きさの被加工部材Ｗに対応できる。また、テーブル５８のそれぞれが、適宜の間隔を開けて被加工部材Ｗを吸着保持することで、加工ユニット５と干渉せずに被加工部材Ｗを様々な形状に加工することができる。

次に本発明の加工ユニット５としてバンドソーを用いる場合の加工例について図１９及び図２０に基づいて説明する。

図１９は、加工ユニット５のバンドソー１１のベルト表面を用いて、被加工部材Ｗの角部を研磨加工する状態を表す。このとき、バンドソー１１を一方向走行または往復走行させながら、バンドソー１１の加工領域を被加工部材Ｗに押し付ける。また、噴射ノズル７（図４及び図５参照）によって冷却風を吹き付けることで効率的に精度の良い加工が行なえる。

図２０は、加工ユニット５のバンドソー１１のベルト側面を用いて、被加工部材Ｗを切断加工する状態を表す。このとき、バンドソー１１を一方向走行または往復走行させながら、バンドソー１１の加工領域を被加工部材Ｗに押し付ける。また、噴射ノズル７によって冷却風を吹き付けることで効率的に精度の良い加工が行なえる。なお、噴射ノズル７からは、冷却風だけでなく、例えば窒素ガスやアルゴン等の不活性なガス等も被加工部材Ｗの材質に合わせて適宜選択できる。

以上が本発明の実施形態であるが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、発明の範囲内で適宜の変更ができる。例えば、多関節ロボットだけでなく、各種の産業用ロボットを使用できる。被加工部材も航空機用のハニカム部材だけでなく、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）や、各種の樹脂、セラミックス、各種のポーラス体等に広く適用できる。加工装置もワイヤソーやバンドソーだけでなく、各種の刃物、研磨砥石等、各種のものが使用できる。

Ｗ 被加工部材
Ｓ 非通気性シート
１ 加工装置
２ 機台
３ 多関節ロボット
３ａ 先端軸
４ ツールチェンジャー
５ 加工ユニット
５ａ 軸
６ ワイヤ
７ 噴射ノズル
８ フレーム
９ ガイドプーリ
９ａ ガイドプーリ
１０ ガイドプーリ
１１ バンドソー
１２ シリンダ
２０ テーブル
２０ａ 保持面
２０ｂ 側面保持部
２１ 吸着孔
２２ 吸着領域
２３ 切替バルブ
２４ 真空ポンプ
２５ テーブル
２６ 支持枠
２７ 移動軸
２８ テーブル
２８ａ 保持面
３０ テーブルユニット
３１ 支持台
３２ レール
３３ 移動枠
３４ スライダ
３５ 回転軸
３６ テーブル
４０ テーブルユニット
４１ シリンダ
４２ テーブル
５０ テーブルユニット
５１ 支持台
５２ レール
５３ スライダ
５４ 移動枠
５５ レール
５６ 支持枠
５７ スライダ
５８ テーブル

Claims (14)

1. 被加工部材をテーブルに保持し、保持した前記被加工部材を加工装置で加工する被加工部材の加工方法において、
   前記テーブルの前記被加工部材の保持面に、複数の吸着孔を設けて構成しておき、
   前記テーブルに通気性のある被加工部材を載置し、前記テーブルの吸着孔と対向する位置の前記被加工部材上を非通気性部材で覆うことにより、前記保持面に吸着力を発生させて前記被加工部材を吸着保持しておき、
   前記被加工部材を加工ユニットで加工するようにしたことを特徴とする被加工部材の加工方法。
2. 前記加工ユニットが、ワイヤソーまたはバンドソーであり、前記ワイヤソーまたはバンドソーが移動自在なロボットアームに着脱自在に搭載されるように構成される請求項１記載の被加工部材の加工方法。
3. 前記テーブルの保持面が、テーブル表面及びテーブル側面に設けられ、
   前記非通気性部材が前記被加工部材の前記吸着孔と対向する表面及び側面部を覆うと共に前記テーブル側面を覆う大きさに形成され、
   前記テーブル側面で前記非通気性部材の前記被加工部材の側面からはみ出した部分を吸着保持しておき、
   前記被加工部材を加工装置で加工するようにしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の被加工部材の加工方法。
4. 前記テーブルは複数の吸着領域に分離形成され、それぞれの吸着領域が独立に吸着ラインに接続され、前記吸着領域をそれぞれ独立に吸着制御するようにしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の被加工部材の加工方法。
5. 前記テーブルは、複数のテーブルに分離形成されると共に水平方向に分離独立して移動自在に形成され、前記被加工部材を加工する際に前記分離独立したテーブル間の間隙を加工装置が通過するようにして加工するようにしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の被加工部材の加工方法。
6. 前記テーブルは、水平動及び回動自在に形成され、前記被加工部材を加工する際に水平動及び／または回動することで、自由形状に加工するようにしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の被加工部材の加工方法。
7. 前記テーブルは、複数に分離形成されると共に上下動可能に構成され、前記被加工部材を保持し、加工する際に、分離形成されたテーブルのそれぞれを独立に上下動させることで、各テーブルが加工装置と干渉しないように被加工部材を加工するようにしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の被加工部材の加工方法。
8. 前記加工ユニットは、被加工部材の加工進行方向に沿って揺動円弧運動するように構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の被加工部材の加工方法。
9. 被加工部材の保持面に複数の吸着部が設けられたテーブルと、該テーブルに保持された被加工部材を加工する加工ユニットとを備える加工装置において、
   前記被加工部材は、前記保持面に対して通気性を有し、
   前記加工ユニットは、移動自在な多関節ロボットと、多関節ロボット先端に設けられたツールチェンジャーと、を備え、
   前記テーブルは、前記被加工部材を保持面に載置し、前記テーブルの吸着孔と対向する位置の前記被加工部材上を非通気性部材で覆うことにより、前記テーブルの保持面に吸着力を発生させて前記被加工部材を吸着保持するように構成され、
   前記テーブルに前記被加工部材を保持した状態で、該被加工部材を加工するようにしたことを特徴とする被加工部材の加工装置。
10. 前記加工ユニットは、ワイヤソーまたはバンドソーであり、前記ワイヤソーまたはバンドソーが移動自在な前記多関節ロボットにツールチェンジャーを介して着脱自在に搭載されるように構成される請求項９記載の被加工部材の加工装置。
11. 前記テーブルは、複数のテーブルに分離形成されると共に水平方向に分離独立して移動自在に構成されたことを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載の被加工部材の加工装置。
12. 前記テーブルは、水平動及び回動自在に形成され、前記被加工部材を加工する際に水平動及び／または回動するように構成したことを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載の被加工部材の加工装置。
13. 前記テーブルは、複数に分離形成されると共に上下動可能に構成され、前記被加工部材を保持し、加工する際に、分離形成されたテーブルのそれぞれを独立に上下動させるように構成したことを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載の被加工部材の加工装置。
14. 前記加工ユニットは、被加工部材の加工進行方向に沿って揺動円弧運動するように構成されることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の被加工部材の加工装置。

Images