JP7298521B2

JP7298521B2 - バリ取り装置

Info

Publication number: JP7298521B2
Application number: JP2020040762A
Authority: JP
Inventors: 重行芳賀
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2040-03-10
Also published as: JP2021142577A

Description

本発明は、筒状のワークの外面からバリを除去するバリ取り装置に関する。

従来、回転可能なホイールブラシを用いてワークの外面からバリを除去する技術が知られている。例えば、特許文献１には、エンジンのシリンダブロックを複数のバリ取り位置に搬送し、各位置で異なる種類のホイールブラシを用いてバリ取りを行う装置が記載されている。特許文献２には、複数のバリ取りヘッドにそれぞれ２つのホイールブラシを旋回可能に設け、各ヘッドのホイールブラシを旋回してオーバラップ領域で交互にバリ取りを行う装置が記載されている。

特開２０００－８４６５９号公報特開２０１０－５８２４１号公報

ところが、従来のバリ取り装置によると、装置全体が大型であるうえ、ホイールブラシによる研磨時間に加えて、ワークを加工位置に位置決め時間が必要であり、バリ取り作業の能率が低下するという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型の構成で能率よくバリ取りを行うことができるバリ取り装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のバリ取り装置（１０）は、筒状のワーク（１）を円運動により受取位置（Ｐ１）から加工位置（Ｐ２）に搬送する中空筒状の回転体（２０）と、加工位置に搬送されたワークの外面（２）に回転体の内側から接触し、摩擦力によりワークを回転させる駆動ローラ（２３）と、駆動ローラにより回転されたワークの外面を回転体の外側から研磨するブラシ（２２２）を有するホイールブラシ（２２）と、を備える。ホイールブラシは、ワークの軸線（Ａｘ１）に関して駆動ローラの軸線（Ａｘ２３）よりも高い位置の軸線（Ａｘ２２）を回転中心軸として、駆動ローラよりも高速に回転する。

本発明のバリ取り装置によれば、回転体の内外に駆動ローラおよびホイールブラシを配置し、装置全体を小型に構成することができる。また、回転体は、円運動によりワークを加工位置に搬送し、同時に位置決めするので、位置決め専用の動作時間を省略し、バリ取り作業の能率を高めることができる。

本発明による一実施形態のバリ取り装置を示す全体図である。図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。図２のＩＶ部拡大図である。図３のＶ部拡大図である。加工部位の拡大図である。図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図である。本発明による他の実施形態（１）を示す図２相当図である。本発明による他の実施形態（２）を示す図１相当図である。本発明による他の実施形態（３）を示す図１相当図である。本発明による他の実施形態（４）を示す図１相当図である。本発明が適用されるワークの一例を示す参考図である。比較例のバリ取り装置を示す概略図である。

＜一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のバリ取り装置は、図１２に例示した研削加工後のワーク１（金属製ニードルバルブ部品）の外面に含まれる円筒面および円錐面（以下、円筒面２と総称する）をホイールブラシ２２で研磨し、バリ取り加工を行うように構成されている。ただし、バリ取り装置の用途は、特定のワークに限定されず、ワークの外面に円筒面を備えた各種の中空または中実のワーク、例えば、パイプ、カラー、リング、シャフト等のバリ取り加工に用いることができる。

図１、図２に示すように、バリ取り装置１０の基体１１には横長のハウジング１２が設けられ、ハウジング１２の下側に集塵器１３が設置されている。ハウジング１２は、下カバー１２１と上カバー１２２とを備え、上カバー１２２が施錠部材１４で下カバー１２１に取り外し可能に組み付けられている。そして、組付状態でハウジング１２内側の加工室１５がベース部１１１の連通口１６を介して集塵器１３に接続されている。

上カバー１２２にはチャック出入口１７が形成され、ここを出入りするエアチャック１８によってワーク１が加工室１５の内外に搬入出される。加工室１５の内側には、ワーク１を円運動により受取位置Ｐ１と加工位置Ｐ２とに搬送する回転体２０と、回転体２０の周囲でワーク１を案内するガイド２１と、ガイド２１の外側でワーク１の円筒面２を研磨するホイールブラシ２２と、回転体２０の内側でワーク１をそれ自身の軸線Ａｘ１（図１２参照）を回転中心軸として回転させる駆動ローラ２３と、が設けられている。

図２、図３に示すように、回転体２０は、中空円筒状に形成され、同じく中空円筒状の割出軸２４の前端に取り付けられている。割出軸２４は、ギヤ列２５および減速機２６を介して割出モータ２７に連結され、割出モータ２７によって回転体２０がワーク１の軸線Ａｘ１と平行な軸線Ａｘ２０（図６参照）を回転中心軸として往復回転される。回転体２０の周壁部２０１には、ワーク１を位置決めする位置決め孔２８が形成され、回転体２０の円運動に伴い、エアチャック１８に相対する位置と、ホイールブラシ２２に相対する位置とに割り出される。

ガイド２１は、回転体２０を取り囲む中空円筒状に形成され、基端の鍔部２１１にて基体１１に固定的に取り付けられている。ガイド２１の周壁部２１２には、ワーク１を把持したエアチャック１８の爪先部１８１が進入する長孔２９と、ホイールブラシ２２の一部が進入するブラシ進入口３０とが、それぞれ、受取位置Ｐ１および加工位置Ｐ２に割り出された位置決め孔２８と重なる（図６参照）ように形成されるとともに、長孔２９の両側にワーク検知センサ１９（図１参照）が設けられている。

図４、図５は、回転体２０が受取位置Ｐ１に回動したときに、回転体２０の位置決め孔２８がガイド２１の長孔２９に重なった状態を示す。位置決め孔２８は、ワーク１の軸線方向長さと略等しい幅で回転体２０の円周方向に長い矩形に形成されている。位置決め孔２８の周縁部には、ワーク１を回転体２０の円周方向に位置決めする４つの周方向位置決め部２８１と、ワーク１を回転体２０の軸線方向に位置決めする２つの軸方向位置決め部２８２とが形成されている。

ガイド２１の長孔２９は、位置決め孔２８と略同じ幅で、位置決め孔２８よりも円周方向に長く形成されている。長孔２９の周縁には、ワーク１を位置決め孔２８に案内する相対向する一対の傾斜面２９１が設けられている。なお、ガイド２１のブラシ進入口３０は、長孔２９と略同じ大きさの長孔状に形成されている。

図２、図６に示すように、ホイールブラシ２２は、研磨軸３１の前端に取り付けられたホイール部２２１と、ホイール部２２１の外周に装着されたブラシ２２２とからなっている。研磨軸３１の後端は研磨モータ３２に連結され、研磨モータ３２によってホイールブラシ２２がワーク１の軸線Ａｘ１と平行な軸線Ａｘ２２の周りで一方向に回転される。

駆動ローラ２３は、回転体２０の内側に収容可能な大きさに形成され、駆動軸３３の前端に取り付けられている。駆動軸３３の後端には駆動モータ３４が連結され、駆動モータ３４によって駆動ローラ２３が回転体２０の軸線Ａｘ２０と異なる軸線Ａｘ２３を回転中心軸としてホイールブラシ２２と反対の方向へ、ホイールブラシ２２よりも低速で回転される。

図６、図７に示すように、駆動ローラ２３の周囲には、ゴム等からなる柔軟リング３５が装着されている。柔軟リング３５の外周には、ブラシ２２２の摩擦係数よりも高い摩擦係数の接触面３５１が設けられている。ワーク１が加工位置に搬送されたときには、接触面３５１がワーク１の円筒面２に接触し、駆動ローラ２３がブラシ２２２の摩擦力よりも大きな摩擦力でワーク１をホイールブラシ２２と反対の方向に回転させる。

ホイールブラシ２２は、ワーク１に関して駆動ローラ２３よりも高い位置（図６においてｈ１＜ｈ２）に配置されている。そのために、図示例では、ワーク１に対するホイールブラシ２２および駆動ローラ２３の配置角度θが約１６０°に設定されている。また、ホイールブラシ２２は、駆動ローラ２３よりも高速に回転され、ブラシ２２２がワーク１を接触面３５１に押し付けた状態で円筒面２を研磨するように構成されている。

次に、バリ取り装置１０の作用効果について説明する。本実施形態では、図１に示すように、バリ取り装置１０の運転中、ホイールブラシ２２および駆動ローラ２３が常時回転し、回転体２０がエアチャック１８から受け取った未加工のワーク１を受取位置Ｐ１から加工位置Ｐ２に搬送し、加工済みのワーク１を加工位置Ｐ２から受取位置Ｐ１に戻してエアチャック１８に引き渡す。このとき、回転体２０は、略９０°の円運動によりワーク１を受取位置Ｐ１と加工位置Ｐ２とに搬送するので、回転体２０の直径を小さくし、バリ取り装置１０を小型に構成することができる。

受取位置Ｐ１および加工位置Ｐ２では、図５、図７に示すように、ワーク１が位置決め孔２８の内側に位置決めされ、円筒面２を回転体２０の内外に露出させた状態で、複数の位置決め部２８１により回転可能に支持されている。そして、駆動ローラ２３が回転体２０の内側から円筒面２に接触してワーク１を回転させ、ホイールブラシ２２が回転体２０の外側から円筒面２を研磨してバリ取りを行う。したがって、回転体２０の内外に駆動ローラ２３とホイールブラシ２２とを配置し、バリ取り装置１０の全体を小型化することができる。

また、回転体２０は、ワーク１を加工位置Ｐ２に搬送し、同時に位置決めするので、従来と比較し、アクチュエータの数を削減できるとともに、位置決め専用の動作時間を省略し、バリ取り作業の能率を高めることができる。しかも、ワーク１の加工部位が回転体２０およびガイド２１により覆われているため、従来のような可動カバーを設けなくても、ハウジング１２の上カバー１２２によって周辺環境を研磨屑等の塵埃から保護することが可能であり、上カバー１２２を取り外せば、ブラシ交換作業を容易に実施できる。

バリ取り加工中は、円筒面２が回転体２０の位置決め孔２８から露出する状態でワーク１が加工位置Ｐ２に支持されているので、ワーク１を回転体２０上の定位置で回転させ、円筒面２の全周をブラシ２２２で均一に研磨することができる。また、ホイールブラシ２２は、駆動ローラ２３よりも高い位置で高速回転するので、ワーク１を駆動ローラ２３の接触面３５１に押し付けた状態で、ブラシ２２２によって円筒面２を精度良く研磨することができる。

一方、駆動ローラ２３は、回転体２０の軸線Ａｘ１と異なる軸線Ａｘ２０の周りで回転するので、柔軟リング３５の接触面３５１を受取位置Ｐ１で円筒面２から退避させ（図５参照）、加工位置Ｐ２で円筒面２に押し付け（図７参照）、ワーク１を的確に回転させることができる。また、駆動ローラ２３は、ブラシ２２２よりも高い摩擦係数の接触面３５１を備えているため、ワーク１を空転させることなく、ブラシ２２２との摩擦力の差分に基づくトルクでワーク１を回転させることが可能である。

＜他の実施形態＞
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
（１）図８に示す実施形態では、研磨軸３１の軸受部材３６がＬＭガイド３７を介して研磨ベース３８に前後動可能に設けられ、シリンダ３９によってホイールブラシ２２をワーク１の軸線方向へ位置調整できるように構成されている。この構成によれば、回転中のブラシ２２２の位置を周期的に変化させることにより、円筒面２の軸線方向の各部を均一に研磨することができる。

（２）図９に示す実施形態では、搬出用エアチャック４０によってワーク１を取り出す取出位置Ｐ３が受取位置Ｐ１に隣接して設定され、回転体２０が加工位置Ｐ２を含む３つの位置にワーク１を搬送して位置決めするように構成されている。このように、本発明によれば、回転体２０の円運動によりワーク１を搬送するので、バリ取り装置１０を大形化することなく、ワーク１の搬入出位置を回転体２０の任意位相に設定することが可能である。

（３）図１０に示す実施形態では、受取位置Ｐ１の右側に第１加工位置Ｐ２が設定され、受取位置Ｐ１の左側に第２加工位置Ｐ４が設定されている。第１加工位置Ｐ２に対応して、第１のホイールブラシ２２および第１の駆動ローラ２３が設けられ、第２加工位置Ｐ４に対応して、第２のホイールブラシ４２および第２の駆動ローラ４３が設けられている。第１の駆動ローラ２３および第２の駆動ローラ４３は、ギヤ列４４，４５，４６を介して共通の駆動軸３３に連結されている。

この構成によれば、バリ取り加工にサイクルタイムよりも長い研磨時間が指定されている場合、２つのワーク１を別々の加工位置Ｐ２，Ｐ３で研磨することで、バリ取り装置１０を多数個取り仕様に変更しなくても、指定されたサイクルタイム中に２つのワーク１を所定の精度で仕上げることができる。

（４）図１１に示す実施形態では、ベース部１１１の連通口１６がクーラントタンク４９に接続され、クーラント液Ｃがポンプ４７により配管４８を介してワーク１の加工部位に供給される。この場合も、加工部位が回転体２０とガイド２１とで覆われているので、クーラント液Ｃの周辺への飛散を抑えることができる。

その他、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば、駆動ローラの接触面を平目ローレット加工して摩擦力を加減したり、未加工ワークをパーツフィーダによって回転体上に供給したり、加工済みワークを重力により加工室の外に放出したりするなど、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の形状および構成を適宜に変更して実施することも可能である。

＜比較例＞
図１３は、上記各実施形態のバリ取り装置１０の比較例を示す。比較例のバリ取り装置５０には、上記バリ取り装置１０と同じワーク１（金属製ニードルバルブ部品）を位置決めする固定位置決め部材５２および可動位置決め部材５３がホイールブラシ５１の軸線と平行な軸線周りで回転可能に設けられている。ホイールブラシ５１、固定位置決め部材５２、可動位置決め部材５３は、それぞれ別々のモータ５４，５５，５６によって回転される。可動位置決め部材５３は、シリンダ５７によって軸線方向へ駆動され、前進位置で固定位置決め部材５２との間にワーク１を保持する。

バリ取りに際して、エアチャック５８が下降してワーク１を加工位置に搬入し、固定位置決め部材５２および可動位置決め部材５３がワーク１を保持したのち、エアチャック５８が上昇する。そして、固定位置決め部材５２、可動位置決め部材５３およびホイールブラシ５１がそれぞれ回転し、ホイールブラシ５１がワーク１の円筒面２を研磨する。その後、エアチャック５８が下降してワーク１を把持し、可動位置決め部材５３が後退してワーク１を解放し、エアチャック５８が上昇してワーク１を取り出す。

比較例のバリ取り装置５０には、次のような課題があった。
（イ）固定位置決め部材５２および可動位置決め部材５３が同一軸線上に配置され、該軸線と直交する面内でホイールブラシ５１が回転するので、装置全体が大型化する。
（ロ）１つのワーク１のバリ取りに、エアチャック５８が２回昇降し、それとは別の時間で可動位置決め部材５３が１往復するため、研磨時間に加えて位置決め時間が必要となり、バリ取り作業の能率が低下する。

（ハ）このため、例えば、５秒のサイクルタイムで４秒の研磨時間が必要な場合、位置決め時間が不足するので、多数個取り仕様の装置を導入する必要があるが、当然、装置が大型化し、設備費も高額になる。
（ニ）ホイールブラシ５１の周囲が開放しているため、研磨屑またはクーラント液が飛散しないように、エアチャック５８の出入口５９を可動カバー６０で開閉可能に覆う必要があり、構造が複雑化する。
（ホ）ホイールブラシ５１が加工部位の下側に設置されているので、ブラシ交換に多くの時間を要する。

１・・・ワーク、２・・・円筒面（外面）、１０・・・バリ取り装置、
２０・・・回転体、２２・・・ホイールブラシ、２２２・・・ブラシ、
２３・・・駆動ローラ、Ｐ１・・・受取位置、Ｐ２・・・加工位置。

Claims

筒状のワーク（１）を円運動により受取位置（Ｐ１）から加工位置（Ｐ２）に搬送する中空筒状の回転体（２０）と、
前記加工位置に搬送された前記ワークの外面（２）に前記回転体の内側から接触し、摩擦力により前記ワークを回転させる駆動ローラ（２３）と、
前記駆動ローラにより回転された前記ワークの前記外面を前記回転体の外側から研磨するブラシ（２２２）を有するホイールブラシ（２２）と、を備え、
前記ホイールブラシは、前記ワークの軸線（Ａｘ１）に関して前記駆動ローラの軸線（Ａｘ２３）よりも高い位置の軸線（Ａｘ２２）を回転中心軸として、前記駆動ローラよりも高速に回転するバリ取り装置（１０）。
前記駆動ローラは、前記ブラシの摩擦係数よりも高い摩擦係数の接触面（３５１）を有する請求項１に記載のバリ取り装置。
前記回転体は、前記ワークの前記外面を前記回転体の内側および外側に露出させた状態で、前記ワークを回転可能に位置決めする位置決め孔（２８）を有する請求項１または２に記載のバリ取り装置。
前記駆動ローラは、前記回転体の内側に該回転体の軸線（Ａｘ２０）と異なる軸線を回転中心軸として回転する請求項１～３の何れか一項に記載のバリ取り装置。