JP6694643B2 - ワークの加工方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、多種類の受けゴマを選択して、形状が異なるワークを位置決めすることが記載されている。
例えば、コンピュータにより、各種工具の経路が制御される多軸工作機械などの工作機械、さらには、複数の工程毎に個別の工作機械を使用する生産システムにおいては、CAD等の設計データを入力すれば、ワークを切断加工、切削加工、研磨工程に到るまで自動的に加工を行うことができる(CAD/CAM)。
このため、専用保持具を製作するために多額なコストを要するばかりでなく、加工する製品が変更になるたびに、専用工具の交換作業が必要となることから、熟練作業者の専従が必要となり、さらに、専用保持具交換作業に伴って、工作機械の稼働率の低下を招いていた。これが加工工程における自動化のボトルネックの一つの大きな要因ともなっている。
また、専用形状部を種々変更して、工具に対する保持位置を変更することにより、例えば、少数軸工作機械を用いても、多軸工作機械の動作に近い加工を実現することができる。
さらに、加工装置変更に伴う加工装置設置の段取りを、搬送ロボットやロボットアームと組み合わせて使用することにより、生産工程の自動化を最大限に高めることが可能となる。
ワークホルダ1は、フレーム部2と専用形状部3とからなり、フレーム部2は、例えばステンレスのように、高剛性、高精度の材料で製作される。
そして、例えば、1対のフレーム部2の左右を2本のボールねじ4に螺合させ、これを回転駆動することで、対向面が互いに接近したり、離隔するように組み合わせる。また、両フレーム部2の対向面には凹凸部が形成されている。
一方、専用形状部3の対向面は、加工時にワークWの保持位置が変動しないよう、ワークWとの接触面の形状に合わせた専用設計とする。
専用形状部3の両側面には、それぞれガイド5が水平方向に延出するように形成され、各裏面に形成された凹部が両ボールねじ4の上面にそれぞれ摺動可能に支持されるようになっている。
なお、専用形状部3は、後述するように、3Dプリンタによりワーク保持位置の立体形状に合わせて製造するもので、必ずしも高い精度は要求されないが、3Dプリンタに使用可能な造形素材のうち、強度、剛性の高いものが好ましい。
そして、ワークWを、一方の専用形状部3から他方の専用形状部3の対向面に向けて延びる支持部6に載置し、対向面間に支持させる。
なお、姿勢マーカ7、IDマーカ8は、専用の読み取り機、あるいは、後述するワークWの姿勢、位置を計測するカメラによって、読み取られる。
このID毎に、ワークWの向き、表裏、加工の進行度等の加工物状態データを記録媒体に記録する。なお、IDマーカ8は、一対のフレーム部毎にユニークなものであり、その保持位置での加工がすべて終了した際にリセットされる。
なお、記録媒体は、工作機械を制御する制御装置に接続されたものでもよいし、制御装置にネットワーク上で接続された別個の記録媒体でもよい。
さらに、IDマーカ8自体をデータの書き換えが可能なRFID素子としてもよい。
加工物状態データを格納する記録媒体には、ワークWのフレーム部2に対する位置、姿勢に加え、材質、形状、加工工程、工具経路、最終加工形状など加工に必要な情報が格納され、各工程が終了した段階で、データ更新が行われる。
このデータと各工作機械による加工データ(工具経路)を用いて、新たに補正された工具経路を算出し加工することで、専用形状部3によるワーク保持誤差を補正する。これにより、専用形状部3の精度、剛性に起因する保持誤差が解消される。
フレーム部2に設置されているARマーカ等の姿勢マーカ7やエッジなどの特徴点を画像処理することにより、位置や姿勢を測定する。
一方、ワークWはカメラによる計測結果、及び、必要に応じて加工物状態格納媒体から読み出したワークWの形状等の設計データと比較することで、ワークWの位置姿勢を算出する。両位置姿勢の差を導出し、位置、姿勢の位置決め誤差を加工物状態格納媒体に格納する。
そして、加工物状態格納媒体から得た位置決め誤差から、工作機械で想定されている座標系に対する加工物の位置姿勢を導出し、導出した位置姿勢と加工物状態格納媒体から得た工具経路を用いて、保持誤差を解消した工具経路を導出し、加工を実行する。
(ステップ1)
発注された加工製品の種類、数量、生産タイミングなどの加工発注データベースに基づいて、加工データベースから、今回加工を行うワークWの種類、加工形状・寸法(CADデータ)、加工工程などの加工データを決定する。
ロボットアームなどにより、ワークストッカから加工対象のワークを選択し、ワーク形状と加工データに基づいて、工具の経路に対し、ワークを最適位置に保持するためのワーク保持位置の立体形状、保持断面を決定する。
ステップ2で決定した、ワーク保持位置の立体形状、保持断面に合わせて、例えば、CADデータから3次元プリンタで専用形状部3を製作する。
ただし、既に作成済みの専用形状部3については、専用形状部3に付与されたID等により、ロボットアームなどにより、専用形状部ストッカから対応する専用形状部3を抽出する。
フレーム部2と専用形状部3の形状データを関連付け、ワークホルダ1としての統合データを作成した上で、フレーム部2を駆動してワークを固定し、ワークホルダ1と一体化する。
なお、ステップ2で決定した保持部での加工がすべて終了し、ワークWの持ち替えを行うまで、ワークWは、ワークホルダ1と一体化した状態のまま、同一保持部での加工がすべて終了するまで、順次、次の工作機械に搬送される。
専用形状部3に対する位置決め誤差を姿勢計測装置により測定し、フレーム部基準面(姿勢マーカ)に対するワークWの相対位置を測定し、記録する。
今回の工作機械による加工データ(工具経路)を、記録したワークWの相対位置により補正した上で、加工を行う。
ステップ5で計測したワークWの相対位置は、ワークWの持ち替えを行うまで、各加工機で共通して使用することができる。
なお、ひとつの工作機械での加工が終了したら、加工物状態データ格納媒体8のデータを更新し、次の工作機械に引き渡される。
ただし、持ち替え前後のワーク保持部、保持位置の関係が予め分かっている場合には、(2)の工程を省略できる。
なお、ひとつの工作機械での加工が終了したら、加工物状態データ格納媒体8のデータを更新し、次の工作機械に引き渡される。
2:フレーム部
3:専用形状部
4:ボールねじ
5:ガイド
6:支持部
7:姿勢マーカ
8:IDマーカ
Claims (3)
- 加工データベースに基づいて、今回加工を行うワークWの種類、加工形状、寸法及び加工工程を含む加工データを決定する第1の工程、
ワークストッカから加工対象のワークを選択し、そのワーク形状及び前記加工データに基づいて工具の経路に対し、ワークを最適位置に保持するためのワーク保持位置の立体形状及び保持断面を決定する第2の工程、
前記第2の工程により決定したワークの保持位置の立体形状及び保持断面に合わせた特殊形状部と、フレーム部に係合される共通の係合構造とを有する専用形状部を選定する第3の工程、
前記フレーム部と前記専用形状部の形状データを関連付け、ワークホルダとしての統合データを作成するとともに、前記フレーム部を駆動してワークを固定し、前記ワークホルダと一体化する第4の工程、
位置・姿勢計測装置により、前記フレーム部に装着された姿勢マーカに対するワークの相対位置及び姿勢を計測し、加工物状態格納媒体に格納する第5の工程、
今回の工作機械による工具経路を、前記ワークホルダの位置姿勢と、第5の工程で記録したワークの相対位置及び姿勢により補正する第6の工程とからなるワークの加工方法。 - 前記加工物状態格納媒体にワークの材質、形状、加工工程及び工具経路が記録されていることを特徴とする請求項1に記載されたワークの加工方法。
- 前記第5の工程において、前記フレーム部の基準面に対するワークの相対位置及び姿勢を、前記フレーム部に装着されるとともに、ワーク毎に設定されたIDマーカから読み取ったIDに関連付けて、前記加工物状態格納媒体に格納することを特徴とする請求項1または2に記載されたワークの加工方法。
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