JP7342617B2

JP7342617B2 - バリ取り装置

Info

Publication number: JP7342617B2
Application number: JP2019196835A
Authority: JP
Inventors: 正紀西澤; 学澁田; 健太郎亀井; 学押領司; 航平
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2023-09-12
Anticipated expiration: 2039-10-30
Also published as: JP2021070079A

Description

本発明は、バリ取り装置に関し、特に、樹脂成形品に形成されたバリを検出して除去することができるバリ取り装置に関する。

従来、成形品に生じるバリを除去する加工装置として、例えば特許文献１に記載されたものが提案されている。特許文献１に記載の加工装置は、バリ取り工具を進行して成形品のバリを取ろうとする場合、リニアイメージセンサを用いてバリ取り工具の直前のバリの高さを検出する。そして、検出したバリの高さに反比例してバリ取り工具の移動速度を制御することで、バリ取り工具に無理がかからず加工し、バリ取りの精度を高めている。

特開２００１－２２８９０７号公報

成形品に生じるバリにあっては、バリ取り工具の進行方向の位置が変わると垂直方向の高さが変化するだけでなく、厚み（該進行方向及び該垂直方向それぞれに直交する方向の寸法）も変化する場合がある。この場合、特許文献１のリニアイメージセンサでは、バリの厚みを検出していないので、該厚みが変化するとバリ取り工具への負荷が大きくなって加工精度が低下する、という問題がある。

また、特許文献１では、バリ取り工具に無理がかからないようにバリ取り工具の移動速度を変えているが、バリ取り中にバリ取り工具とバリとが接触されたままとなる。このため、例えば上記のようにバリ取り中にバリ取り工具への負荷が大きくなると、バリ取り工具の回転速度が遅くなり、これによっても加工精度の低下を引き起こす、という問題がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、バリを除去する加工具に大きな負荷がかかることを防止でき、加工精度を良好に保つことができるバリ取り装置を提供することを目的とする。

本発明における一態様のバリ取り装置にあっては、樹脂成形品に形成されて所定方向に延出するバリを除去するバリ取り装置であって、前記樹脂成形品における前記バリの立体形状を検出して立体形状情報を出力する検出部と、回転しつつ前記バリに接触することで該バリを切削又は研削する加工具と、前記加工具を保持及び移動するロボットと、前記ロボットの動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出部で検出した前記バリの立体形状情報に基づき、前記バリの延出方向と平行に前記加工具が移動して前記バリを切削又は研削可能な該加工具の移動座標情報を演算する移動座標演算部と、前記移動座標演算部で演算した前記加工具の移動座標情報と、前記検出部で検出した前記バリの立体形状情報と、前記加工具の特性情報とに基づき、前記バリの加工断面情報を求める断面情報演算部と、前記移動座標演算部で演算した前記加工具の移動座標情報と、前記断面情報演算部で演算した前記バリの加工断面情報とに基づき、該バリの加工中途段階で該バリから前記加工具に無負荷となる該加工具の補正移動座標情報を演算する補正移動座標演算部と、前記補正移動座標演算部で演算した前記補正移動座標情報に基づき、前記ロボットの動作を制御する移動制御部とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、バリの加工断面情報を求め、かかる加工断面情報に基づきバリ取りの加工中に加工具が無負荷状態となるように該加工具を移動制御する。これにより、上述したバリの高さ及び厚みを含む断面積が大きくなり、加工具に加わる過大な負荷で加工具の回転速度が遅くなる場合、加工具を無負荷として加工具の回転速度を所定速度に戻すことができる。これにより、加工具の回転速度が低下したままバリ取りが継続されることを回避でき、バリを除去する加工精度を良好に維持することができる。

実施の形態に係るバリ取り装置の概略構成図である。実施の形態に係るバリ取り装置の機能ブロック図である。図３Ａ～図３Ｄは、バリ除去時のグラインダにおける砥石の移動の流れを示す説明図である。

図１は、実施の形態に係るバリ取り装置の概略構成図である。図１に示すように、バリ取り装置１は、樹脂成形品Ｍに形成されたバリＢを除去する装置である。樹脂成形品Ｍは、特に限定されるものでないが、本実施の形態では変圧器の巻線をモールドする比較的大型の成形品とされ、治具２に載置されて位置決めされる。本実施の形態において、バリＢは、治具２によって位置決めされた樹脂成形品Ｍの上方コーナー部にて図１の紙面直交方向（所定方向）に延出して形成される。

バリ取り装置１は、ロボット１０に保持される加工具としてのグラインダ２０を備えている。グラインダ２０は円板状の砥石２１を備え、該砥石２１がモータ等（不図示）によって回転駆動される。かかる回転駆動中の砥石２１における厚さ方向一方の面にバリＢが接触することで、バリＢが切削又は研削されて樹脂成形品Ｍから除去される。

ロボット１０は、例えば、複数のリンクを連結したアーム１１を有する６軸多関節ロボットで構成され、治具２と同じ作業スペースに配設される。アーム１１の先端にグラインダ２０が保持され、アーム１１の駆動によってグラインダ２０が三次元における任意の方向に移動される。

また、バリ取り装置１は、バリＢの立体形状を検出して立体形状情報を出力する検出部３０を備えている。検出部３０は三次元センサによって構成され、バリＢを撮像したデータから該バリＢの直交三軸方向の座標を立体形状情報として出力する。なお、検出部３０は、後述する検知に関する制御手段４０の制御系を含むものとしてもよい。

バリ取り装置１は、ロボット１０、グラインダ２０及び検出部３０を含むバリ取り装置１の各部を制御する制御手段４０を備えている。

図２は、実施の形態に係るバリ取り装置の機能ブロック図である。図２に示すように、本実施の形態に係る制御手段４０は、バリ取り装置１の各部を統括制御するものであり、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等を含んで構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。制御手段４０は、検出制御部４１、移動座標演算部４２、断面情報演算部４３、補正移動座標演算部４４、移動制御部４５及び記憶部４６として機能する。なお、図２に示す制御手段４０の機能ブロックは、本発明に関連する構成のみを示しており、それ以外の構成については省略している。

ここで、制御手段４０には、入力部５１が接続されている。入力部５１は、砥石２１の切削領域又は研削領域等を含むグラインダ２０の特性情報等を取得する。入力部５１は、例えば、キーボード、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイク等を含み、オペレータ等からの操作によるデータを取得して記憶部４６に出力する。また、入力部５１は、通信インターフェースとしてパソコン等の外部装置から有線又は無線通信によってデータを取得するようにしたり、データを内蔵するメモリーカード等の記憶媒体を接続可能なスロット等のインターフェースとしたりしてもよい。

検出制御部４１は、検出部３０における検出のタイミングや検出条件等を制御する他、検出部３０から出力されたバリＢの立体形状情報を入力して記憶部４６等に出力する。かかる立体形状情報には、バリＢの三次元での形状情報として、バリＢの位置（座標）、大きさ、範囲等を例示できる。

移動座標演算部４２は、検出部３０で検出されたバリＢの立体形状情報に基づき、バリＢを除去する際のグラインダ２０の移動軌跡を移動座標情報として演算する。かかる移動座標情報は、バリＢの延出方向と平行にグラインダ２０が移動してバリＢを切削又は研削可能な移動軌跡とされる。

断面情報演算部４３は、移動座標演算部４２で演算されたグラインダ２０の移動座標情報と、検出部３０で検出されたバリＢの立体形状情報と、記憶部４６に記憶されたグラインダ２０の特性情報とに基づき、バリＢの加工断面情報を演算する。かかる加工断面情報は、バリＢの延出方向における形状変化に応じた積分値（体積値）としたり、バリＢの延出方向における所定間隔毎に該延出方向に交差する断面の面積値としたりすることが例示できる。

補正移動座標演算部４４は、移動座標演算部４２で演算されたグラインダ２０の移動座標情報と、断面情報演算部４３で演算されたバリＢの加工断面情報とに基づき、グラインダ２０の補正移動座標情報を演算する。かかる補正移動座標情報は、グラインダ２０によるバリＢの加工中途段階で、該バリＢからグラインダ２０に負荷が加わらない無負荷状態とする移動軌跡とされる。例えば、補正移動座標情報は、移動座標情報に応じて移動するグラインダ２０の移動の中途で、バリＢからグラインダ２０を離す方向（バリＢの突出方向）に移動する移動座標とされる。このとき、バリＢからグラインダ２０を離す移動位置が、バリＢの加工断面情報にてバリＢの断面積が所定の閾値より大きくなる位置であったり、所定の移動範囲でのバリＢの積分値が所定の閾値より大きくなる位置であったりすることが例示できる。

また、補正移動座標演算部４４は、補正移動座標情報として、バリＢからグラインダ２０を離してから所定時間経過後、グラインダ２０の砥石２１がバリＢに接触する位置に復帰する移動座標も演算する。

移動制御部４５は、補正移動座標演算部４４によって演算された補正移動座標情報に基づき、ロボット１０におけるアーム１１の角度及び変位量等の動作を制御する。移動制御部４５によるロボット１０の制御によって、グラインダ２０を移動して回転する砥石２１をバリＢに接触させてバリＢが除去される。

記憶部４６には、入力部５１によって取得されるグラインダ２０の特性情報、及び、検出制御部４１から出力されるバリＢの立体形状情報が記憶される。また、記憶部４６には、移動座標演算部４２から出力されるグラインダ２０の移動座標情報、及び、補正移動座標演算部４４から出力されるグラインダ２０の補正移動座標情報も記憶される。更に、記憶部４６には、移動座標演算部４２、断面情報演算部４３、補正移動座標演算部４４が各種の演算、制御を行うための関係式やプログラム、アプリケーションとして機能するためのプログラム、データ等が記憶される。

記憶部４６には、バリＢの加工断面情報と比較される上述した閾値が基準データとして予め記憶される。基準データは、複数種となる樹脂成形品Ｍ毎に記憶され、同一の樹脂成形品ＭであってもバリＢの形成位置等が相違する場合には、該相違に応じて他の基準データが記憶されるようにしてもよい。

次に、実施の形態に係るバリ取り装置１を用いたバリ取り方法の流れについて説明する。ここでは、バリ取り装置１によってバリＢを除去する前に、グラインダ２０の特性情報が予め記憶部４６に記憶されているものとする。

先ず、バリＢが上方に位置するように樹脂成形品Ｍが治具２にセットされた後、検出部３０によってバリＢの立体形状が検出されて立体検出情報が出力される。出力されたバリＢの立体検出情報は記憶部４６に記憶される。

その後、移動座標演算部４２にて、バリＢの立体形状情報に基づき、バリＢの延出方向と平行に砥石２１が移動してバリＢを切削又は研削により除去するグラインダ２０の移動座標情報が演算される。演算されたグラインダ２０の移動座標情報は記憶部４６に記憶される。

続いて、断面情報演算部４３にて、演算されたグラインダ２０の移動座標情報と、バリＢの立体形状情報と、記憶部４６に記憶されたグラインダ２０の特性情報とに基づき、バリＢの加工断面情報が演算される。加工断面情報は、バリＢの延出方向における形状変化に応じた積分値や、グラインダ２０がバリＢの加工中に接触する領域の面積値としたりすることが例示できる。演算されたグラインダ２０のバリＢの加工断面情報は記憶部４６に記憶される。

次いで、補正移動座標演算部４４にて、グラインダ２０の移動座標情報と、バリＢの加工断面情報とに基づき、グラインダ２０の補正移動座標情報が演算される。補正移動座標情報は、移動座標情報に基づいてグラインダ２０が移動すると仮定した場合、バリＢの除去中にて該バリＢからグラインダ２０に大きな負荷が加わる前に、グラインダ２０がバリＢから一旦離れてから、その離れた位置に復帰する移動軌跡とされる。かかる移動軌跡の具体例は後述する。演算されたグラインダ２０の補正移動座標情報は記憶部４６に記憶される。

その後、移動制御部４５にて、演算された補正移動座標情報に基づき、ロボット１０の動作が制御され、この制御によってグラインダ２０を移動し、砥石２１をバリＢに接触させてバリＢが除去される。

続いて、補正移動座標情報に基づくグラインダ２０の移動の具体例について図３を参照して説明する。図３Ａ～図３Ｄは、バリ除去時のグラインダにおける砥石の移動の流れを示す説明図である。

ここでは、図３Ａに示すように、樹脂成形品Ｍの所定の成形面からバリＢが同図中左右方向に延出して形成され、バリＢの延出方向中央領域にてバリＢの突出高さが大きくなっている。そして、バリＢの延出方向中央領域は、左方に向かって次第にバリＢの突出高さが大きい傾斜形状となっている。また、バリＢの延出方向として右側から左方向に向かってバリＢを除去するものとする。

図３Ａに示すバリＢを回転する砥石２１によって切削する場合、バリＢの右端側にてバリＢと樹脂成形品Ｍとの境界位置すなわちバリＢの下端に砥石２１の下端が一致するようロボット１０（図１参照）を介して砥石２１を移動させる。その後、砥石２１を左方向に移動することで、バリＢの右端側から左方向に向かってバリＢが除去される。

そして、バリＢの中央領域にてバリＢの突出高さが大きくなるに従い、バリＢと砥石２１との接触面積も大きくなり、バリＢから砥石２１に加わる負荷も次第に大きくなる。従って、例えば、図３Ａの二点鎖線で示す位置にて、バリＢから砥石２１に加わる負荷が大きくなることで砥石２１の回転速度が低下する。この状態で、更に高くなるバリＢを除去しようとすると、砥石２１の回転速度が低下したまま、或いは砥石２１の回転速度が更に低下して砥石２１でバリＢを十分に切削できなくなり、加工精度が低下する。

そこで、本実施の形態においては、砥石２１の回転速度低下が予測される位置にて、図３Ｂに示すように、バリＢから砥石２１を離す方向に移動する。言い換えると、図３Ｂに示す位置にてバリＢから砥石２１を離す補正移動座標情報に基づき、ロボット１０による砥石２１（グラインダ２０）の移動を制御する。これにより、図３Ｂの二点鎖線で示す砥石２１の位置にて、バリＢから砥石２１に負荷が加わらなくなり、砥石２１の回転速度を初期状態に戻すことができる。

バリＢから砥石２１を離してから所定時間経過後、図３Ｃに示すように、砥石２１をバリＢに接近する方向に移動し、図３ＢにてバリＢから砥石２１が離れた位置に回転速度が所定速度に戻った砥石２１を復帰する。言い換えると、砥石２１をバリＢから離れた図３Ｃにて実線で示す位置から二点鎖線で示すバリＢに接触する位置に復帰させる補正移動座標情報に基づき、ロボット１０による砥石２１（グラインダ２０）の移動を制御する。図３Ｃの二点鎖線で示す位置では、バリＢの切削に十分な砥石２１の回転速度となり、この状態で、砥石２１を左方向に移動することで、図３Ｄに示すように、バリＢの突出高さが大きくなる位置及び左側領域が除去される。

ここで、バリＢから砥石２１を離す位置の基準としては、検出部３０で検出した立体形状情報からバリＢの延出方向における所定範囲Ａ１（図３Ａ参照）でのバリＢの体積値を演算し、該体積値が所定の閾値を超えた位置とすることが例示できる。また、かかる基準の他の例としては、切削加工中の砥石２１がバリＢに接触する接触面Ａ２（図３Ｂ参照）の面積値を演算し、該面積値が所定の閾値を超えた位置とすることが例示できる。

以上説明したように、上記バリ取り装置１によれば、バリＢの立体形状情報に基づき砥石２１によるバリＢの加工断面情報を求め、かかる加工断面情報等からバリＢの除去にてバリＢから砥石２１に負荷が一時的に加わらない状態にする補正移動座標を求めている。これにより、バリＢの高さや厚みが大きくなって断面積が増大することで砥石２１に過大な負荷が加わり砥石２１の回転速度が遅くなっても、砥石２１の回転速度を所定速度に戻すことができる。この結果、砥石２１の回転速度が低下したままバリＢを除去する加工が継続されることを防止でき、バリＢを除去する加工精度を良好に維持することができる。

特に、大型の樹脂成形品Ｍにあっては、硬化時の樹脂収縮、金型の変形等の影響を受け易くなるため、樹脂成形品Ｍの形状情報をＣＡＤデータ等によって予め入力してバリＢを除去する加工具の移動座標を設定することが困難となる。この点、本実施の形態では、検出部３０によってバリＢの立体形状情報を取得し、バリＢの形状変化に応じてグラインダ２０の補正移動座標を求めているので、複数の樹脂成形品Ｍにて形状に個体差があっても、精度良くバリＢの除去を実施することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状、方向などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。

ロボット１０は、グラインダ２０を直交三軸方向及び回転方向を含む三次元空間の任意の位置に移動できる種々の構成に変更でき、例えば、３軸タイプのロボットで構成されてもよい。

また、上記実施の形態では、加工具をグラインダ２０としたが、バリＢを切削又は研削加工できるエンドミル等を用いた他の加工具としてもよい。

また、検出部３０は、複数個所に設けてバリＢを検出したり、ロボット１０におけるアーム１１の先端に設ける等、種々の変更が可能である。

以上説明したように、本発明は、バリを除去する加工具に大きな負荷がかかることを防止でき、加工精度を良好に保つことができるという効果を有する。

１バリ取り装置
１０ロボット
２０グラインダ（加工具）
３０検出部
４０制御手段
４２移動座標演算部
４３断面情報演算部
４４補正移動座標演算部
４５移動制御部
Ｂバリ
Ｍ樹脂成形品

Claims

樹脂成形品に形成されて所定方向に延出するバリを除去するバリ取り装置であって、
前記樹脂成形品における前記バリの立体形状を検出して立体形状情報を出力する検出部と、
回転しつつ前記バリに接触することで該バリを切削又は研削する加工具と、
前記加工具を保持及び移動するロボットと、
前記ロボットの動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出部で検出した前記バリの立体形状情報に基づき、前記バリの延出方向と平行に前記加工具が移動して前記バリを切削又は研削可能な該加工具の移動座標情報を演算する移動座標演算部と、
前記移動座標演算部で演算した前記加工具の移動座標情報と、前記検出部で検出した前記バリの立体形状情報と、前記加工具の特性情報とに基づき、前記バリの加工断面情報を求める断面情報演算部と、
前記移動座標演算部で演算した前記加工具の移動座標情報と、前記断面情報演算部で演算した前記バリの加工断面情報とに基づき、該バリの加工中途段階で該バリから前記加工具に無負荷となる該加工具の補正移動座標情報を演算する補正移動座標演算部と、
前記補正移動座標演算部で演算した前記補正移動座標情報に基づき、前記ロボットの動作を制御する移動制御部とを備えていることを特徴とするバリ取り装置。
前記補正移動座標演算部は、前記補正移動座標情報の演算にて、前記バリから前記加工具を離す方向に移動する移動座標として前記バリから前記加工具に無負荷とすることを特徴とする請求項１に記載のバリ取り装置。
前記補正移動座標演算部は、前記補正移動座標情報の演算にて、前記バリから前記加工具を離してから所定時間経過後、該加工具が該バリに接触する位置に復帰する移動座標とすることを特徴とする請求項２に記載のバリ取り装置。