JP7014484B1

JP7014484B1 - バリ取り工具及びバリ取り装置

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Publication number: JP7014484B1
Application number: JP2021573264A
Authority: JP
Inventors: 章夫田中
Original assignee: NIHON SHORYOKU CO., LTD.
Current assignee: NIHON SHORYOKU CO., LTD.
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2021-01-27
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2041-01-27
Also published as: EP4063052A4; US20230130718A1; EP4063052A1; TWI826903B; TW202245943A; CN117222489A; JPWO2022162799A1; WO2022162799A1

Abstract

バリ取り工具とワークとの接触角度が変化してもバリ取り部に追従でき、樹脂製品の収縮、変形、ひずみに対して、常に一定なバリ取りを可能とした、バリ取り工具及びバリ取り装置を提供する。切削工具７が嵌挿され、当該切削工具７の刃部を露出させる開口部４１を有するナビツール９を備え、開口部４１の開口縁部４２、４３が、ナビツール９の中心軸を中心に周方向に扇状に広がる倣いガイド部４５を備え、倣いガイド部４５が側面視で円錐状に形成される。

Description

本発明は、ワークのバリを切除するバリ取り工具及びバリ取り装置に関する。

一般に、樹脂製品は、射出成形やブロー成形などで製造される。この場合には、金型によりワークを成形するため、ワーク表面に不必要な出っ張り（バリ）が発生する。
従来、バリを除去し、または面取り（以下、バリ取りという。）するバリ取り装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３５８７１７１号明細書

しかしながら、従来のバリ取り装置では、バリ取り工具とワークとの接触角度が変化すると、バリ取り工具が追従できず、均一なバリ取りができなくなる。そのために、バリ取り工具の角度を変化させて、バリ取りを継続しなければならない。また、樹脂製品の収縮、変形、ひずみに対して、一定のバリ取りが困難になる。

本発明の目的は、バリ取り工具とワークとの接触角度が変化してもバリ取り部に追従でき、樹脂製品の収縮、変形、ひずみに対して、常に一定なバリ取りを可能とした、バリ取り工具及びバリ取り装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、本発明は、切削工具が嵌挿され、当該切削工具の刃部を露出させる開口部を有する倣いガイド部材を備え、前記開口部の開口縁部が、前記倣いガイド部材の中心軸を中心に周方向に扇状に広がる倣いガイド部と、前記倣いガイド部の両側にそれぞれ前記中心軸を中心に周方向に所定角度で広がる逃がし部と、を備え、前記逃がし部は、前記倣いガイド部の外側端点と前記開口部の外側の端点とを結ぶように前記開口縁部を切削して設けられ、前記倣いガイド部が側面視で円錐状に形成される、ことを特徴とする。
本発明は、切削工具が嵌挿され、当該切削工具の刃部を露出させる開口部を有する倣いガイド部材を備え、前記開口部の開口縁部が、前記倣いガイド部材の中心軸を中心に周方向に扇状に広がる倣いガイド部と、前記倣いガイド部の両側にそれぞれ前記中心軸を中心に周方向に所定角度で広がる逃がし部と、を備え、前記逃がし部は、前記倣いガイド部の内側端点の少なくとも接線方向に沿って前記開口縁部を切削して設けられ、前記開口縁部をつなぐように前記開口部の両端に補助の逃がし部を設け、前記倣いガイド部が側面視で円錐状に形成される、ことを特徴とする。

また本発明は、多関節ロボットのアーム先端部に、請求項１ないし４の何れかに記載のバリ取り工具を備え、ワーク受け治具に配置されたワークに、前記バリ取り工具を押し当てて、ワークのバリを切除する、ことを特徴とする。

また本発明は、多関節ロボットの近くに、請求項１ないし４の何れかに記載のバリ取り工具を固定し、多関節ロボットのアーム先端部に把持されたワークを、前記バリ取り工具に押し当てて、ワークのバリを切除する、ことを特徴とする。

本発明によれば、倣いガイド部材の開口部の開口縁部が、円錐状に形成された倣いガイド部を備えるために、バリ取り工具とワークとの接触角度が変化してもバリ取り部に追従でき、簡単にバリ取りできる。また、樹脂製品の収縮、変形、ひずみに対して、常に一定なバリ取りを行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態によるバリ取り装置の側面図である。図２は、同バリ取り工具の拡大側面図である。図３（Ａ）は、ナビゲーションツール（倣いガイド部材）の斜視図、図３（Ｂ）は、ナビゲーションツールの側面図である。図４（Ａ）は、ナビツール９の下面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。図５は、ワークの面取り（バリ取り）の説明図であり、図５（Ａ）～（Ｅ）は、図４（Ａ）相当図、図５（Ｆ）は、ワークの面取り部の形状を示す図である。図６は、第１の比較例を示す図であり、図６（Ａ）は、ナビゲーションツールの側面図、図６（Ｂ）は、ワークの面取り部の形状を示す図である。図７は、ワークの面取り（バリ取り）の説明図である。図８は、第２の比較例を示す図である。図９は、ナビゲーションツールの第２の実施形態を示し、図９（Ａ）は、同斜視図、図９（Ｂ）は、同側面図、図９（Ｃ）は、図９（Ｂ）のＣ－Ｃ線断面図である。図１０（Ａ）（Ｂ）は、ナビゲーションツールの第３の実施形態を示しており、図１０（Ｃ）は、図１０（Ｂ）のＴ－Ｔ線断面図である。図１１は、バリ取り装置の第４の実施形態を示す図である。

以下図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係るバリ取り装置１の側面図である。
バリ取り装置１は、多関節ロボット３を備える。多関節ロボット３は、アーム型のロボットであり、６軸（Ｊ１～Ｊ６）方向に移動可能とされる。多関節ロボット３のアーム１７の先端部１８には、バリ取り工具５が取り付けられる。
多関節ロボット３の近くには、ワーク受け治具９３が固定され、ワーク受け治具９３には加工対象のワークＷが載置される。

図２は、バリ取り工具５を示す。
バリ取り工具５は、支持具５１を備える。支持具５１の一端は、アーム１７の先端部１８に固定される。支持具５１の他端には、フローティング機構５３が取り付けられる。フローティング機構５３はフレーム５４を備え、フレーム５４の下端には、スライド機構５５を介して、断面Ｌ字型の第１スライダー５６が支持される。

フレーム５４にはエアーシリンダ５７が支持される。エアーシリンダ５７のロッド５７Ａの先端には、第１スライダー５６が連結される。第１スライダー５６は、エアーシリンダ１７のロッド１７Ａの伸縮により、矢印Ｘの方向に往復動する。エア圧力の調整により第１スライダー５６の付勢力が調整可能である。

第１スライダー５６には、モータ１９が取り付けられる。モータ１９の出力軸には、チャック２１を介して、切削工具７が取り付けられる。切削工具７は、例えば、エンドミルである。切削工具７は、モータ１９の駆動により、高速で回転される。切削工具７はエンドミルに限らず、周面に刃部が形成された工具であればよい。切削工具７は、フローティング機構５３により、適切な付勢力でワークＷに向けて付勢される。

第１スライダー５６の下面には、Ｌ字状の部材５８を介して、第２スライダー５９が取り付けられる。第２スライダー５９には不図示のばねが内蔵される。第２スライダー５９は、不図示のばねに支持されて、矢印Ｙの方向に所定寸法の範囲で往復動する。
第２スライダー５９には、円筒状のナビゲーションツール（以下、ナビツール、倣いガイド部材）９が取り付けられる。ナビツール９は、第２スライダー５９により支持されて、第２スライダー５９と同様に矢印Ｙの方向に往復動自在である。

図３（Ａ）は、ナビツール９の斜視図、図３（Ｂ）は、ナビツール９の側面図である。ナビツール９には、切削工具７が同芯軸で嵌挿される。
ナビツール９には、切削工具７の周面の刃部を露出させる開口部４１が形成される。開口部４１は一対の開口縁部４２、４３を備える。
ナビツール９は、図３（Ｂ）に示すように、開口部４１の反対側に、切粉を排出するための適宜の大きさの排出孔９５が形成される。ナビツール９は、樹脂などを成形後に発生するエッジ部を面取りするのに適している。

開口縁部４２、４３は、図３（Ａ）に示すように、切削工具７の周方向に延びる。開口縁部４２、４３は、中央部に周方向に延びる倣いガイド部４５を備え、倣いガイド部４５の両側には、周方向に延びる逃がし部４６、４７を備える。

図４（Ａ）は、ナビツール９の上面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。倣いガイド部４５は、図４（Ａ）に示すように、ナビツール９（切削工具７）の中心軸Ｐを中心に、９０°の角度θ１で扇状に広がる。角度θ１は、６０°≦θ１≦１２０°が望ましい。図４（Ｂ）に示すように、倣いガイド部４５は、ナビツール９の開口縁部４２、４３を側面視で円錐状に切削して形成される。倣いガイド部４５の形状は円錐形の一部であり、倣いガイド部４５は側面視で円錐状に形成される。

逃がし部４６、４７は、図４（Ａ）に示すように、倣いガイド部４５の両側に、各９０°の角度θ２、θ３で広がる。
一対の開口縁部４２、４３は、倣いガイド部４５と逃がし部４６、４７を合わせ、２７０°で広がる。角度θ１、θ２、θ３の大きさは適宜変更することができる。ただし、剛性を考慮すると、角度θ１、θ２、θ３は、３００°を超えないことが望ましい。逃がし部４６、４７は、円錐状でなくてもよい。逃がし部４６、４７は、図４（Ｂ）に示すように、平面に近い曲面であってもよい。

図４（Ａ）において、仮想線Ｌ１０は、倣いガイド部４５の内端Ｐ１０の接線を示す。仮想線Ｌ２０は、倣いガイド部４５の内端Ｐ２０の接線を示す。仮想線Ｌ１１、仮想線Ｌ２１は、切削工具７より内側に、仮想線Ｌ１０、仮想線Ｌ２０と平行に延びる。
逃がし部４６は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、ナビツール９の開口縁部４２、４３を、倣いガイド部４５の外側端点４５Ｂと、開口部４１の端点４１Ｂと、を結ぶように切削して設けられる。開口部４１の端点４１Ｂは、仮想線Ｌ１１の延長線上に位置させている。ただし、端点４１Ｂは、仮想線Ｌ１０の延長線上に位置させてもよい。
逃がし部４７は、図示は省略したが、ナビツール９の開口縁部４２、４３を、倣いガイド部４５の外側端点４５Ａと、開口部４１の端点４１Ａと、を結ぶように切削して設けられる。開口部４１の端点４１Ａは、仮想線Ｌ２１の延長線上に位置させている。ただし、端点４１Ａは、仮想線Ｌ２０の延長線上に位置させてもよい。

バリ取り装置１は、図１に示すように、制御ユニット４を備える。制御ユニット４は、切削工具７（図２）の姿勢制御を行う。制御ユニット４は、ワークの位置データ等をティーチング可能に構成される。バリや面取り加工時には、ティーチングデータに基づいて、切削工具７の姿勢制御が実行される。

つぎに、ワークＷの面取り（バリ取り）を説明する。
まず、多関節ロボット３の姿勢制御により、図３（Ｂ）に示すように、切削工具７がワークＷのバリ取りされる被加工面Ｍに配置される。ワークＷの被加工面Ｍは、ナビツール９の開口縁部４２、４３の間に進入する。バリ取り或いは面取り加工時には、切削工具７がフローティング機構５３によりワークＷの被加工面Ｍに押し付けられる。また、ナビツール９が第２スライダー５９により回転軸の方向に移動される。
したがって、倣いガイド部４５が、ワークＷの倣い基準面Ｍ１から離れずに、ワークＷの倣い基準面Ｍ１に当接したまま移動される。

本実施形態では、フローティング機構５３によってナビツール９がワークＷの倣い基準面Ｍ１に所定圧力で押圧され続けるので、ワークＷの曲面形状などに左右されず、かつ、ワークＷの熱収縮量が大きい場合でも、バリや面取り部分を正確に除去できる。
また、ナビツール９が第２スライダー５９により回転軸の方向に移動されることから、ワークＷの形状が湾曲又は屈曲した曲面形状を成している場合でも、当該曲面形状に追従し、バリや面取り部分を正確に除去できる。

ナビツール９がワークＷと接触を開始すると、ナビツール９の開口部４１には、切削工具７の周面の刃部が露出しているため、切削工具７によりワークＷの被加工面Ｍが切削され、バリが切除される。

本実施形態では、バリ取り或いは面取り加工時に、切削工具７とワークＷとの接触角度が変化しても、切削工具７が、ワークＷの被加工面Ｍに追従する。

図５（Ｆ）は、ワークＷの被加工面Ｍが、ラインＬ１に沿って変化する場合を例示する。矢印Ｑは、加工時の進行方向を示す。
位置Ａでは、図５（Ａ）に示すように、倣いガイド部４５の中央Ｔ１がワークＷの被加工面Ｍに当接する。位置Ｂでは、図５（Ｂ）に示すように、倣いガイド部４５の右端側Ｔ２がワークＷの被加工面Ｍに当接する。この場合、ワークＷの被加工面Ｍの延長部分は、逃がし部４６に進入する。
位置Ｃでは、図５（Ｃ）に示すように、倣いガイド部４５の中央Ｔ１がワークＷの被加工面Ｍに当接する。位置Ｄでは、図５（Ｄ）に示すように、倣いガイド部４５の左端側Ｔ３がワークＷの被加工面Ｍに当接する。この場合、ワークＷの被加工面Ｍの延長部分は、逃がし部４７に進入する。
位置Ｅでは、図５（Ｅ）に示すように、倣いガイド部４５の中央Ｔ１がワークＷの被加工面Ｍに当接する。

図６（Ａ）（Ｂ）は、第１の比較例を示す。
第１の比較例では、図６（Ａ）に示すように、ナビツール１０９の開口部１４１が、倣いガイド部４５を備えず、Ｖ字溝１４５である。
図６（Ｂ）に示すように、ナビツール１０９で、ワークＷの面取り部を切削加工する場合、位置Ａ、位置Ｃ、位置Ｅの辺りでは、ナビツール１０９の向きが、被加工面Ｍに垂直になるため、図５で説明したように、加工が可能である。
しかしながら、位置Ｂ、位置Ｄの辺りでは、ナビツール１０９の向きが、ワークＷの被加工面Ｍに垂直にならないため、垂直になるように、ナビツール１０９の向きを、図示のように、姿勢制御しなければならない。

本実施形態では、第１の比較例と比較した場合、ナビツール９の倣いガイド部４５が、周方向に延び、かつ円錐状に形成されているため、バリ取り或いは面取り加工時に、切削工具７とワークＷとの接触角度が変化しても、図５に示すように、倣いガイド部４５のいずれかの部位（例えば、中央Ｔ１、右端側Ｔ２、左端側Ｔ３など）が、ワークＷの被加工面Ｍに当接し、切削工具７を、被加工面Ｍに追従させることができる。
したがって、ナビツール９の向きを、ほとんど姿勢制御することなく、ワークＷの被加工面Ｍを容易に加工できる。

図７は、本実施形態において、ワークＷの被加工面Ｍが、ラインＬ２に沿って変化する場合を例示している。ラインＬ２は、点Ｏを中心とする略円弧である。矢印Ｑは、加工時の進行方向を示す。図８は、第２の比較例であり、ナビツール１０９の開口部１４１が、第１の比較例と同様に、Ｖ字溝１４５である。

第２の比較例（Ｖ字溝１４５）では、図８に示すように、いずれの位置Ｓ１～Ｓ６においても、ナビツール１０９の向きがラインＬ２の接線方向になるように、ナビツール１０９の向きを調整しなければならない。

本実施形態では、倣いガイド部４５が周方向に延び、かつ円錐状に形成されている。そのため、バリ取り或いは面取り加工時に、図７に示すように、切削工具７とワークＷとの接触角度が変化しても、すべての位置（例えば、位置Ｒ１、位置Ｒ２、位置Ｒ３など）において、倣いガイド部４５の中央Ｔ１の近傍が、ワークＷの被加工面Ｍに当接する。したがって、加工の継続中に、ナビツール９の向きを調整することなく、ワークＷの被加工面Ｍを加工できる。

図９は、ナビツール９の第２の実施形態を示し、図９（Ａ）は、ナビツール９の斜視図、図９（Ｂ）は、ナビツール９の側面図、図９（Ｃ）は、図９（Ｂ）のＣ－Ｃ線断面図である。図９では、図３、図４と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
ナビツール９には、切削工具７の周面の刃部を露出させる開口部５４１が形成される。開口部５４１は一対の開口縁部５４２、５４３を備える。
開口縁部５４２、５４３は、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、中央部に周方向に延びる倣いガイド部１４５を備え、倣いガイド部１４５の両側には、周方向に延びる逃がし部１４６、１４７を備える。

逃がし部１４６は、図９（Ｃ）に示すように、倣いガイド部１４５の内側端点１４５Ｂの接線方向に沿って、開口縁部５４２、５４３を切削して設けられる。また、逃がし部１４７は、倣いガイド部１４５の内側端点１４５Ａの接線方向に沿って、開口縁部５４２、５４３を切削して設けられる。また、開口縁部５４２、５４３をつなぐように、開口部５４１の両端に、側面視で矩形状の補助の逃がし部１４８が設けられる。
補助の逃がし部１４８の形状は、開口縁部５４２、５４３の両端をつなぐ形状であればよく、矩形状に限定されず、例えば、円弧状、楕円状などでもよい。
第２の実施形態では、矩形状の補助の逃がし部１４８が設けられるため、ワークＷの被加工面Ｍを広く逃がせる。

図１０は、第３の実施形態を示す。
図１０（Ａ）では、ナビツール９が、軸方向に間隔をあけて、図３（Ａ）と同一態様の開口部４１と、開口部４１よりも大きい開口部３４１とを備える。ワークＷの被加工面Ｍの大きさに応じて、２つの開口部４１、３４１を選択使用できる。２つの開口部４１、３４１以外に、図９（Ｃ）の開口部５４１などを組み合わせてもよい。

図１０（Ｂ）では、ナビツール９が、図３（Ａ）と同一態様の開口部４１を備える。また、ナビツール９の先端側に、切削工具７の刃部を露出させる切欠き部２４１を備える。切欠き部２４１は、先端側が解放されているが、これに限定されるものではない。ナビツール９の軸方向の中央部分に形成されていてもよい。
切欠き部２４１は、図１０（Ｃ）に示すように、切削工具７の刃部の接線方向に延びる倣い面２４２を備える。切欠き部２４１は、樹脂成形品などのパーティング・ラインに出現するバリの除去に用いて好適である。開口部４１、切欠き部２４１以外に、図９（Ｃ）の開口部５４１などを組み合わせてもよい。

上記実施形態のバリ取り装置１は、多関節ロボット３のアーム１７の先端部１８に、バリ取り工具５を備える。ワーク受け治具９３に配置されたワークＷに、バリ取り工具５の切削工具７を押し当てて、ワークＷのバリを切除する形態を示した。

図１１は、第４の実施形態を示す。
第４の実施形態では、多関節ロボット３の近くに、バリ取り工具５が設置される。バリ取り工具５は、固定部９１に固定されている。その他の詳細な構成は、説明は省略するが、上記実施形態と略同一である。多関節ロボット３のアーム１７の先端部１８には、チャック９０が取り付けられ、チャック９０には、ワークＷが把持される。
第４の実施形態では、多関節ロボット３のアーム１７の先端部１８に把持されたワークＷを、バリ取り工具５に押し当てて、ワークＷのバリが切除される。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。

１バリ取り装置
３多関節ロボット
４制御ユニット
５バリ取り工具
７切削工具
９ナビツール（ナビゲーションツール、倣いガイド部材）
４１、３４１開口部
４２、４３開口縁部
４５倣いガイド部
４６、４７逃がし部
５３フローティング機構
２４１切欠き部

Claims

切削工具が嵌挿され、当該切削工具の刃部を露出させる開口部を有する倣いガイド部材を備え、前記開口部の開口縁部が、前記倣いガイド部材の中心軸を中心に周方向に扇状に広がる倣いガイド部と、前記倣いガイド部の両側にそれぞれ前記中心軸を中心に周方向に所定角度で広がる逃がし部と、を備え、前記逃がし部は、前記倣いガイド部の外側端点と前記開口部の外側の端点とを結ぶように前記開口縁部を切削して設けられ、前記倣いガイド部が側面視で円錐状に形成される、
ことを特徴とするバリ取り工具。
切削工具が嵌挿され、当該切削工具の刃部を露出させる開口部を有する倣いガイド部材を備え、前記開口部の開口縁部が、前記倣いガイド部材の中心軸を中心に周方向に扇状に広がる倣いガイド部と、前記倣いガイド部の両側にそれぞれ前記中心軸を中心に周方向に所定角度で広がる逃がし部と、を備え、前記逃がし部は、前記倣いガイド部の内側端点の少なくとも接線方向に沿って前記開口縁部を切削して設けられ、前記開口縁部をつなぐように前記開口部の両端に補助の逃がし部を設け、前記倣いガイド部が側面視で円錐状に形成される、
ことを特徴とするバリ取り工具。
前記倣いガイド部材が、軸方向に間隔をあけて前記開口部を複数備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載のバリ取り工具。
前記倣いガイド部材が、前記切削工具の刃部を露出させる切欠き部を備え、前記切欠き部は前記刃部の接線方向に延びる倣い面を備える、ことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のバリ取り工具。
多関節ロボットのアーム先端部に、請求項１ないし４の何れかに記載のバリ取り工具を備え、ワーク受け治具に配置されたワークに、前記バリ取り工具を押し当てて、ワークのバリを切除する、ことを特徴とするバリ取り装置。
多関節ロボットの近くに、請求項１ないし４の何れかに記載のバリ取り工具を固定し、多関節ロボットのアーム先端部に把持されたワークを、前記バリ取り工具に押し当てて、ワークのバリを切除する、ことを特徴とするバリ取り装置。