WO2007039978A1 - 超音波トリム装置 - Google Patents

Abstract

　超音波トリム装置は、多関節型ロボットと、切断装置と、砥石とからなり、切断装置は、多関節型ロボットの先端部に支持された超音波発振子と、超音波発振子に支持されたカッタ刃と、ワークを固定するワーク固定部と、ロボットの駆動によるカッタ刃の移動可動範囲に配設され、研磨部材である砥石は、カッタ刃に圧接しうる位置に設けられ、カッタ刃は、多関節型ロボットにより砥石に押し付けられた状態で、超音波発振子により超音波振動されて研磨される構成であり、プラスチック、布、ゴム等の軟質材料からなるシート材や複合材、あるいはガラス繊維入り等の材料を、３次元曲面であっても、効率的にかつ環境に配慮した工法で切断加工をする。

Description

明 細 書

超音波トリム装置

技術分野

[0001] 本発明は、プラスチック、布、ゴムなどの軟質材料からなるシート材ゃ複合材あるい はガラス繊維入り材料などのワークを、このワークが 3次元形状を有するものであって も効率的に切断加工をするための超音波トリム装置に関する。 背景技術

[0002] 前述した軟質材のシートを切断する場合、従来から刃物、超音波カツタ、ウォーター ジェットなどが用いられてきた。このうち刃物や超音波カツタを用いた場合、粉塵発生 が少ないし、廃水処理などの付随工程が不要であるなどの利点はあるが、刃の向き を進行方向にそろえたりしなければならないし、また、ワークが 3次元曲面を有するも のである場合には、刃物や超音波カツタを移動させる制御装置に対して、さらに複雑 なデータ入力が必要になったり、また、ワークの厚さ、切断面の性状などに対するさま ざまな要求に応えるには、制御に限界がでてくる。

[0003] 一方、ウォータージェットを用いた場合、制御装置に入力する加工データは簡単に なるものの、廃水処理が必要であるばかりでな ワークがぬれるし、周囲に水が飛散 して作業環境を悪化させるし、騒音が大であるし、さらには、ワークが重なった状態で は一方だけを切断するのが困難であるし、イニシャルコストならびにランニングコスト が高レ、などの種々の課題がある。

[0004] このため、前述した課題を解決するため超音波カツタを多関節型ロボットに搭載す ることが考えられており、このように構成すると、ランニングコストの低減及び切断箇所 の制限の緩和を図ることができると共に、切断品質に対する融通性、排水 '粉塵'振 動騒音面での環境への配慮などを達成することができる。

[0005] し力しながら、多関節型ロボットに超音波カツタを搭載した超音波トリム装置におい ては、カツタ刃が鈍ったときには、カツタ刃の交換のために作業を頻繁に中断しなけ ればならなレ、。このため、カツタ刃の交換を効率よく行わないと効率的なトリミング加 ェを行うことができないという問題点があった。 [0006] 更に、公知ではないと推定される力 回転砥石を有する研磨装置を、ロボットに取り 付けられたままのカツタ刃に接近させて、カツタ刃の研磨をすることも考えられる。しか し、研磨装置をカツタ刃に対して接近させ、且つ、砥石を回転させる構成は複雑であ り、迅速な研磨を期待できない。

[0007] また、柔軟な素材からなるワークを切断する場合、特に、大面積のワークである場合 には、ワークの固定を機械式クランプで行うためには多数のクランプが必要であり、効 率的でない。また、ワーク外周のトリミング加工においては、クランプがカツタ刃の移動 範囲に存在していて、カツタ刃とクランプの干渉が生じ不完全な加工になってしまうと レ、う問題点があった。

[0008] ところで、これらのワークが 3次元形状に成形されている場合、ワークの 3次元形状 を保持した状態で切断することが肝要である。このため、ワークと同形状に加工した 上下 1対の型治具によりワークを挟持して切断する構成も採用されているが、この構 成においては、上下 2つの型が必要になり、高価となる問題点があった。

[0009] 一方、例えば 6軸多関節型ロボットは 6自由度を有しているので、 3次元空間におい て、カツタ刃の位置、姿勢の両者に対し自由な制御を行うことができる力 ロボットに は、その構造上、運動の自由度が減少して動きが取れなくなる点である特異点が存 在している。そして、ロボットによっては、特異点において停止するもの、特異点にお いて停止はしないが不安定な動作で特異点を通過するもの、あるいは、特異点を通 過せず特異点の近傍を通過するように制御されているものなどがある力 これらの口 ボットにおいては、いずれも特異点を避けた教示が必要になり、ロボットの動作速度 の低下や教示の複雑化は避けられない。また、最低限の自由度のロボットでは、通常 の教示においても多軸を総動員することが多ぐ教示に多大の時間を要することにな る。

発明の開示

[0010] そこで、本発明は、まず、カツタ刃の研磨を効率よく行って効率的なトリミング力卩ェを 行うことができる超音波トリム装置を提供することを目的とする。

[0011] また、本発明は、 3次元形状に成形されているワークを安定的に保持して所望のトリ ミング加工を効率的に行うことができる超音波トリム装置を提供することを目的とする。 [0012] さらに、本発明は、 自由度を増して特異点をなくしロボットに対し効率的教示を行う こと力できるとともに、良好な動作速度を得ることができる超音波トリム装置を提供する ことを目的としている。

[0013] 即ち、以下の実施例により上記目的を達成することができる。

[0014] (1)多関節型ロボットと、前記多関節型ロボットの先端のアームに支持された超音波 発振子と、前記超音波発振子に支持されたカツタ刃と、ワークを固定するワーク固定 部と、前記多関節型ロボットの駆動によるカツタ刃の移動可能範囲に配設され、前記 カツタ刃に圧接しうる研磨部材とを有することを特徴とする超音波トリム装置。

[0015] このような構成を採用したことにより、多関節型ロボットによりカツタ刃を研磨部材と 接触するように移動させ、超音波発振子を駆動してカツタ刃を振動させることにより効 率良くカツタ刃を研磨することができる。なお、この出願において、研磨とは、通常の 研ぎの他に、ワークのトリムによりカツタ刃の刃先に付着した樹脂やガラス粉等の付着 物を除去する場合も含むものとする。

[0016] (2)前記研磨部材を前記カツタ刃方向に付勢する流体圧シリンダを設けたことを特 徴とする（1)に記載の超音波トリム装置。

[0017] このような構成を採用したことにより、流体圧シリンダにより研磨部材をカツタ刃に圧 接すること力 Sできる。

[0018] (3)前記研磨部材は、回転又は振動自在に支持され、この回転又は振動の方向は 、前記カツタ刃の超音波振動との合成振動方向が、カツタ刃の刃先と直交するように 設定されてレ、ることを特徴とする（1)又は（2)に記載の超音波トリム装置。

[0019] (4)前記ワーク固定部は、ワークの三次元形状の雌型となる形状に形成されたヮー ク載置用型治具を有しており、この型治具には、ワーク吸引用の複数の吸引孔が形 成されており、各吸引孔は、空気吸引手段と連通されていることを特徴とする（1)、 (2 )又は（3)に記載の超音波トリム装置。

[0020] このような構成を採用したことにより、ワークを型治具上に載置して、各吸引孔を負 圧にしてワークを保持することができる。

[0021] (5)前記型治具には、前記各吸引孔に連通する密閉空間が形成されており、この 密閉空間に前記空気吸引手段が連通されてレ、ることを特徴とする（4)に記載の超音 波トリム装置。

[0022] このような構成を採用したことにより、密閉空間から空気を吸引することにより各吸引 孔を負圧にすることができる。

[0023] (6)前記多関節型ロボットの先端のアームは、前記超音波発振子及びカツタ刃を支 持すると共に、カツタ刃が常時切断進行方向に向くように制御する追加アームを回転 可能に連結したことを特徴とする（1 )乃至（5)のいずれかに記載の超音波トリム装置

[0024] このような構成を採用したことにより、ロボットの自由度を増して、特異点を解消する こと力 Sできる。

[0025] (7)前記多関節型ロボットは、 6軸型であり、その先端のアームに、追加アームを回 転可能に連結して 7関節としたことを特徴とする（1 )乃至（6)のいずれかに記載の超 音波トリム装置。

[0026] このような構成を採用したことにより、ロボットの自由度を増して、特異点を解消する こと力 Sできる。

[0027] (8)前記多関節型ロボットの駆動によるカツタ刃の移動可能範囲、予備カツタ刃フォ ルダを配置するとともに、前記多関節型ロボットに対して、前記カツタ刃を、前記多関 節型ロボットの駆動により着脱自在としたことを特徴とする（1 )乃至（7)のいずれかに 記載の超音波トリム装置。

[0028] (9) 6軸型ロボットの先端のアームに、追カ卩アームを回転可能に連結して 7関節とし た多関節型ロボットと、前記多関節型ロボットの前記追カ卩アームに、その回転軸方向 に振動するように支持された超音波発振子と、前記超音波発振子に支持された平板 状のカツタ刃と、ワークを固定するワーク固定部と、を有してなり、前記追加アームは、 前記カツタ刃が常時切断進行方向に向くように回転可能とされたことを特徴とする超 音波トリム装置。

[0029] ( 10)前記先端のアームと追加アームの軸線は相互に平行とされたことを特徴とす る（9)に記載の超音波トリム装置。

[0030] ( 1 1 )前記先端のアームと追加アームとの間に、屈曲部を有する接続アームを設け て、前記先端のアームと、このアームの基部側のアームとの交差角度が 15度以上と なるようにしたことを特徴とする（9)に記載の超音波トリム装置。

[0031] (12)前記多関節型ロボットの駆動によるカツタ刃の移動可能範囲に配設され、前 記力ッタ刃に圧接しうる研磨部材と、前記研磨部材を前記力ッタ刃方向に付勢する流 体圧シリンダと、を設けたことを特徴とする（9)乃至（11)のレ、ずれかに記載の超音波 トリム装置。

[0032] (13)前記研磨部材は、回転又は振動自在に支持され、この回転又振動の方向は 、前記カツタ刃の超音波振動との合成振動方向が、カツタ刃の刃先と直交するように 設定されてレ、ることを特徴とする（12)記載の超音波トリム装置。

[0033] (14)前記ワーク固定部は、ワークの三次元形状の雌型となる形状に形成されたヮ 一ク載置用型治具を有しており、この型治具には、ワーク吸引用の複数の吸引孔が 形成されており、各吸引孔は、空気吸引手段と連通されていることを特徴とする（9) 乃至（13)のいずれかに記載の超音波トリム装置。

[0034] (15)前記型治具には、前記各吸引孔に連通する密閉空間が形成されており、この 密閉空間に前記空気吸引手段が連通されてレ、ることを特徴とする（14)に記載の超 音波トリム装置。

[0035] (16)前記多関節型ロボットの駆動によるカツタ刃の移動可能範囲、予備カツタ刃フ オルダを配置するとともに、前記多関節型ロボットに対して、前記カツタ刃を、前記多 関節型ロボットの駆動により着脱自在としたことを特徴とする（9)乃至（15)のいずれ かに記載の超音波トリム装置。

図面の簡単な説明

[0036] [図 1]本発明に係る超音波トリム装置の実施形態を示すロボットの正面図

[図 2]同超音波トリム装置におけるカツタ刃の姿勢と切断予定線との関係を模式的に 示す斜視図

[図 3]同超音波トリム装置におけるカツタ刃の姿勢と切断予定線との関係を模式的に 示す平面図

[図 4]図 1と異なる先端アームの接続構造を示す正面図

[図 5]図 1の実施形態における砥石近傍の構成を示す正面図

[図 6]図 1の超音波トリム装置によりトリミングカ卩ェされるワークの斜視図 [図 7]図 6のワークを吸着するための型治具の実施形態を示す斜視図

[図 8]基板上に 2個の型治具を設置した実施形態を示す斜視図

[図 9]型治具の他の実施形態を示す斜視図

[図 10]型治具のさらに他の実施形態を示す斜視図

[図 11]研磨部材の他の実施形態を模式的に示す斜視図

[図 12]研磨部材のさらに他の実施形態を模式的に示す斜視図

[図 13]超音波トリム装置において、カツタ刃を自動交換する装置の要部を示す断面 図

[図 14]同平面図

[図 15]同カツタ刃自動交換機構における予備カツタ刃のフォルダを示す平面図

[図 16]カツタ刃を自動交換する装置の他の実施例の要部を示す正面図

発明を実施するための最良の形態

[0037] 図 1に示されるように、本実施形態の超音波トリム装置 10は、多関節型ロボット 12 ( 以下、ロボット 12)と、切断装置 14と、砥石 30とから構成されている。

[0038] 本実施形態のロボット 12は、それぞれ矢印 A, B, C, D, E, Fで示す 6つの関節に より 6自由度を有する一般的な 6軸垂直多関節型ロボットを含むものであり、その先端 のアーム 16に、このアーム 16の軸線（第 6軸 12F)と平行な軸線を有する追加アーム 18を接続アーム 20を介して接続したものである。なお、前記 6軸垂直多関節型ロボッ トは一般的なものであるため、その詳細な説明は省略する。図 1において、符号 12A 、 12B、 12C、 12D、 12E、 12Fは 6軸垂直多関節型ロボットにおける第 1〜第 6軸を 示す。

[0039] 追加アーム 18は、この追加アーム 18に接続されているモータ 22により矢印 Gで示 すように、第 7軸 12G廻りに回動可能にされている。この追カ卩アーム 18が回動される ことにより、ロボット 12は自由度が 7となり後述するカツタ刃 24を、常時、切断進行方 向に向力う姿勢とすることができる。

[0040] 追カ卩アーム 18の先端側には、前記切断装置 14が支持されている。この切断装置 1 4は、追加アーム 18の先端に取り付けられた支持ブロック 25と、この支持ブロック 25 に装着された超音波発振子 26と、この超音波発振子 26に装着されている振動子 27 および支持ホーン 28と、この支持ホーン 28に支持された前記カツタ刃 24とから構成 されている。

[0041] 超音波発振子 26は、追カ卩アーム 18の回転軸方向すなわち第 7軸 12Gの方向に振 動するようにされている。従って、カツタ刃 24も第 7軸 12Gの方向に振動される。

[0042] なお、前記カツタ刃 24は弾性を有する超硬材料により平板状に形成されている。そ して、前記追カ卩アーム 18が付加されて自由度が 7になった多関節型のロボット 12で は、追加アーム 18をモータ 22により回転させて、その姿勢を制御できるので、平板状 のカツタ刃 24を、切断予定線 CLに対して、刃先が交叉し、且つ、刃先を含む平板（ 平面）が接面となる姿勢で切断予定線 CLに沿って、刃先を常時切断進行方向に向 けて移動させることができる。

[0043] 図 2、図 3における符号 24— 1、 24— 2、 24— 3は切断予定線 CL上の異なる位置 でのカツタ刃 24の姿勢を示す。いずれの位置でも、カツタ刃 24の刃先は進行方向に 向けられ、且つ、刃先を含む平面（図 2では一点鎖線で示されている）が切断予定線 CLの接面となっている。また、図 2、図 3の符号 40Aは、トリミング加工される開口を 示す。カツタ刃 24は両刃であるが、片刃であってもよい。

[0044] ここで、切断予定線は、ロボット 12の制御装置（図示省略）に、ティーチングあるい はプログラムにより、予め入力されるデータにより決定され、ロボット 12は、カツタ刃 24 を、この切断予定線に沿って移動させる。

[0045] 又、切断時のカツタ刃 24の姿勢、後述の研磨のタイミング、研磨部材へのカツタ刃 24の移動、研磨時のカツタ刃 24の姿勢は、いずれもティーチング又はプログラムによ り予め入力されるデータにより決定される。

[0046] なお、図 1において、アーム 16と追加アーム 18の相互の軸線は平行にされている 力 図 2に示すように、接続アーム 20に屈曲部 21を設けることによりアーム 16と追加 アーム 18とを相互の軸線が交差するように構成することができる。この図 2の構成に おいては、アーム 16とこのアーム 16より基部側のアーム 17との交差角度 Θ力 15度 未満であると特異点が生じることになるので、交差角度 Θは 15度以上にする必要が ある。

[0047] 図 5は、前記カツタ刃 24を研磨する研磨部材としての前記砥石 30近傍の構成を示 すものである。砥石 30は、ロボット 12の駆動によるカツタ刃 24の移動範囲内に位置さ れている。前記砥石 30は、流体圧シリンダの一例としての空気圧シリンダ 32により可 動に支持されている可動ブロック 34に固定されている。そして、前記空気圧シリンダ 3 2の駆動により図 5に矢印 Hで示すように、カツタ刃 24に圧接される方向に付勢される ようになつている。

[0048] したがって、砥石 30をカツタ刃 24に圧接させた状態において、超音波発振子 26を 駆動することによりカツタ刃 24が振動して、砥石 30によりカツタ刃 24を研磨することが できる。ここで、砥石 30は、ダイヤモンド砥粒を有するダイヤモンド砥石を用いる。

[0049] なお、カツタ刃 24は、前述のティーチング又はプログラムによりその刃先を含む平 面力 砥石 30と平行になるようにされている。又、前記空気圧シリンダ 32は通常のも のなので、その詳細な説明は省略する。

[0050] 図 6は、本実施形態の超音波トリム装置 10によりトリミング加工される 3次元形状を 有するワーク 40を示すものである。このワーク 40は、プラスチック、布、ゴムなどの軟 質材料からなるシート材ゃ複合材あるいはガラス繊維入り材料などにより形成されて いる。そして、このワーク 40の、開口 40Aや外周縁 40Bのトリミング加工を本実施形 態の超音波トリム装置 10によりおこなうようになっている。

[0051] また、図 7は、ワーク 40を固定する 1個の型治具 50を示すものである。

[0052] 型治具 50は、基板 51上に空気の漏洩を防止するためのパッキン 53を介して固定 されている。また、型治具 50は、基板 51上に突設した複数本の位置決めピン 54、 54 …により基板 51上の正規の位置に固定されるようになっている。

[0053] 型治具 50は、その上面 50Aが前記ワーク 40の製品状態での 3次元形状の雌型を なす形状に形成されており、この上面 50Aには、多数の小径の吸引孔 55、 55…が 形成されている。また、型治具 50の内部には、各吸引孔 55に連通する内部密閉空 間 56が形成されている。一方、基板 51の上面 51Aには、型治具 50の内部密閉空間 56に連通する複数の吸引口 57、 57…が開口しており、各吸引口 57には、内部密閉 空間 56内を負圧にするファン、ブロア、ポンプなどの吸引手段（図示せず）がパイプ 5 8を介して接続されている。

[0054] したがって、型治具 50の上面 50Aにワーク 40を載置して吸引手段を駆動すること により、内部密閉空間 56ならびに各吸引孔 55内が負圧になり、ワーク 40が型治具 5

0の上面 50Aに吸引保持される。

[0055] ところで、基板 51上には、複数個の型治具 50をそれぞれ基板 51の上面 51Aの各 吸引口 57に対向するようにして配置することも可能である。

[0056] 図 8は、基板 51の上面 51Aに 2個の型治具 50、 50を相互に間隔を隔てて設置し た状態を示すものである。

[0057] このように基板 51上に複数の型治具 50を設置することができるので、ワークの形状 に対応する大ききならび数の型治具 50を設置できるし、また、型治具 50下部は内部 密閉空間 56により開放されているため、形状変更やメンテナンスに有利な構造であ るといえる。

[0058] なお、図 9に示される型治具 50の下面 50Bを密閉して前記内部密閉空間 56にパイ プ 58を側方から接続して、吸引手段（図示せず）と接続するようにしてもょレ、。

[0059] また、図 10に示すように、型治具 50の下方に内部密閉空間 59を有する基板 60を 設け、型治具 50の各吸引孔 55を内部密閉空間 59に連通し、この内部密閉空間 59 にパイプ 58を側方から接続して、吸引手段（図示せず）と接続するようにしてもよい。

[0060] つぎに、前述した構成からなる本実施形態に係る超音波トリム装置 10の作用につ いて説明する。

[0061] 型治具 50の上面 50A上にワーク 40を載置し、吸引手段を駆動することにより、型 治具 50の上面 50Aにワーク 40を吸着することができる。

[0062] この状態において、ロボット 12を駆動するとともに、超音波発振子 26を駆動すること により、カツタ刃 24を超音波振動させながら移動させる。平板状のカツタ刃 24は、切 断予定線に沿って、その接面となる姿勢で、カツタ刃 24の刃先が常に進行方向に向 けられ、且つ、切断予定線に対して直交して超音波振動するので、容易にワーク 40 を切断することができる。又、 3次元形状のワークの開口 40Aや外周 40Bのトリミング 加工をクランプなどの干渉を受けることな 安定的に行うことができる。

[0063] カツタ刃 24の刃先が鈍ったときは、ロボット 12の駆動によるカツタ刃 24の移動可能 範囲に砥石 30が配設されているので、この砥石 30の位置に、ロボット 12に装着した ままでカツタ刃 24を移動させ、図 5に示されるように、刃先を砥石 30に接触させる。こ のとき、前述のように、予めのティーチング又はプログラムにより、カツタ刃 24はその 刃先を含む平面が砥石 30に接触する姿勢とされる。

[0064] 次に、空気圧シリンダ 32を駆動して砥石 30をカツタ刃 24に圧接させた状態で、超 音波発振子 26を駆動することによりカツタ刃 24を超音波振動させて砥石 30により力 ッタ刃 24を研磨することができる。

[0065] このようにすると、ロボット 12からカツタ刃 24を取脱したり、研磨したカツタ刃 24を取 付けたりする必要がなぐ迅速にカツタ刃 24を研磨することができ、作業の中断時間 を低減させて、効率的にトリミング加工を行うことができる。又、通常の研磨装置をカツ タ刃 24に接近させて、回転砥石により研磨する場合と比較して、低コストで、且つ、 短時間でカツタ刃 24を研磨することができる。

[0066] 更に、この実施形態の超音波トリム装置 10では、ワーク固定部が、ワーク 40に対応 する形状 (雌型形状）に形成されたワーク載置用の型治具 50を有しており、この型治 具 50には、ワーク吸引用の複数の吸引孔 55が形成されており、各吸引孔 55は、空 気吸引手段と連通されており、ワーク 40を型治具 50上に載置して、各吸引孔 55を負 圧にしてワーク 40を保持することができるので、 1つの型治具 50により 3次元形状の ワーク 40でも安定的に保持して、ワーク 40の全ての部位に対しトリミング加工を行な うことができる。

[0067] 更に又、型治具 50に、各吸引孔 55に連通する内部密閉空間 56が形成されており 、この内部密閉空間 56に空気吸引手段が連通されているので、内部密閉空間 56か ら空気を吸引して各吸引孔 55を負圧にすることにより、 3次元形状のワーク 40を安定 的に保持することができる。

[0068] 又、多関節型ロボット 12の先端のアームに前記超音波発振子 26及びカツタ刃 24を 支持すると共にカツタ刃 24が、常時切断進行方向に向くように制御する追加アーム 1 8を回転可能に連結したことにより、ロボット 12の自由度を増して、特異点をなくすこと ができ、特異点を避けた教示が必要でなくなり、ロボット 12の動作速度の低下させる こともないし、教示を単純化して教示の所要時間を短縮することができる。

[0069] 上記実施例において、砥石 30は静止されていて、これにカツタ刃 24を超音波振動 させつつ押し付けるようにされている力 S、砥石 30を回転あるいは振動させる構成であ つてもよい。

[0070] 例えば、図 11に示されるように、砥石を回転砥石 70としてもよい。

[0071] この場合、回転砥石 70の回転方向とカツタ刃 24の超音波振動との方向との組み合 せによる合成振動方向が、カツタ刃 24の刃先に対して直交する方向になり、即ち、力 ッタ刃 24の刃先が直交する方向に研磨するようにするとよい。このようにすると、カツ タ刃 24の切断性能が向上される。

[0072] 図 12は、砥石 30を超音波振動させるための超音波振動装置 72により、砥石 30を 支持したものである。

[0073] この実施例の場合も、砥石 30の超音波振動の方向とカツタ刃 24の超音波振動の 方向との合成振動方向が、カツタ刃の刃先と直交するように設定するとよい。

[0074] 更に、上記実施例において、超音波トリム装置は、トリム作業中に、カツタ刃 24を研 磨するものである力 これは、カツタ刃 24の研磨のタイミングで、予め研磨されて、準 備されている予備カツタ刃と交換して、トリム作業の中断時間を、（研磨時間 交換時 間）だけ短縮できるようにしてもよい。この場合、カツタ刃 24の研磨は、多関節型ロボ ットの移動範囲外で、トリム作業とは無関係に行われることになる。上記カツタ刃の交 換は、カツタ刃が研磨不可能になるまで磨耗した場合にもなされるし、また、カツタ刃 24の交換は、研磨不可能のときのみとしてもよい。

[0075] このような自動交換は、図 13〜： 15に示されるカツタ刃自動交換装置 80を用いる。

[0076] カツタ刃自動交換装置 80は、前記支持ホーン 28にカツタ刃着脱機構を設け、追カロ アーム 18の回転によりカツタ刃 24を支持ホーン 28に着脱自在とし、一方、図 15に示 される予備カツタ刃フォルダ 82に、予め研磨されている予備カツタ刃 24Aを保持して おき、カツタ刃 24がトリミング作業によって磨耗したとき、空きの予備カツタ刃フォルダ 82に磨耗したカツタ刃 24を落とし込み、且つ、予備カツタ刃 24Aを支持ホーン 28に 取り付けるようにしたものである。

[0077] 上記カツタ刃自動交換装置 80について詳細に説明する。

[0078] このカツタ刃自動交換装置 80の、多関節ロボット 12側部分は、カツタ刃 24を着脱 自在に支持する構成とされた支持ホーン 28と、多関節型ロボット 12の駆動によるカツ タ刃 24の移動範囲内に配置された予備カツタ刃フォルダ 82とから構成されている。 前記支持ホーン 28は、先端内側の対向する 2平面がテーパ面 82Aとなっていて、且 つ、外周にめねじ 84Aが螺合可能なおねじ 83Bを備えている。めねじ 84Aは締付リ ング 84の内周に形成されてレ、て、この締付リング 84の外周には外周ギア 84Bが形成 されている。

[0079] 一対のテーパ面 82Aの間には、同形状であって、前記一対のテーパ面 82Aの間 に楔状に入り込んでいる一対のカツタ刃挟持部材 85と、これら一対のカツタ刃挟持 部材 85を、図において下方 (先端方向）に付勢する押し出しばね 86とを備えて構成 されている。

[0080] この支持ホーン 28は、前記一対のカツタ刃挟持部材 85の間に平板状のカツタ刃 2 4の基端を挿入した状態で、めねじ 84をおねじ 83Bに対して締め付けると、一対のテ ーパ面 83Aがカツタ刃挟持部材 85を押して、このカツタ刃挟持部材 85が、カツタ刃 2 4の基端部分を強く挟み込んで締め付け固定する構成となっている。

[0081] カツタ刃 24を取り外す場合は、締付リング 84を、おねじ 83Bから緩める方向に回転 させ、一対のカツタ刃挟持部材 85による締め付けを緩めて、押し出しばね 86によつ て下方への押出が可能とさせると、カツタ刃 24は自重により下方に抜け出すようにさ れている。

[0082] 前記予備カツタ刃フォルダ 82は、図 15に示されるように、カツタ刃保持部 87と回転 ストッノ 88と、ラック 89と、圧縮ばね 90と、センサ機構 91とをケーシング 92内に収糸内 して構成したものである。

[0083] カッター刃保持部 87は、一対の挟持部材 87A、 87Bを備え、これらの間のカツタ刃 収納溝 87Cに、予備カツタ刃 24Aを締め付け且つ、開放自在に保持するようにされ ている。ここで、カツタ刃保持部 87は、駆動機構（図示省略）により、前記挟持部材 8 7A、 87Bの間のカツタ刃収納溝 87Cの幅を任意に調整できるようにされると共に、こ のカツタ刃収納溝 87Cの回転方向の位置も調整できるようにされている。

[0084] 前記回転ストッパ 88は、図 15に示されるように、カツタ刃収納溝 87Cの位置がカツ タ刃交換位置のときのみ、挟持部材 87A、 87Bを回転方向にロックできるようにされ ている。

[0085] 前記ラック 89は、図 15においては、カツタ部保持部 87を挟み込む位置に対称的に 配置されている力 軸線方向では、カツタ刃 24あるいは支持ホーン 28の中心軸線の 方向に且つ、カツタ刃保持部 87よりも図 13において締付リング 84側にずれた位置に 設けられている。

[0086] このずれ量は、カツタ刃 24がカツタ刃収納溝 87C内に入り込んだ時、締付リング 84 の外周に形成された外周ギア 84Aと嚙み合うことができるように設定されている。

[0087] 前記一対のラック 89は、これと平行に設けられた一対のガイド棒 89A、 89Bに摺動 自在に支持され、ガイド棒 89Aは、前記ケーシング 82の内側に軸方向に固定されて いる。

[0088] ラック 89とケーシング 52との間には、ラック 89力 前記外周ギア 84Bと嚙み合って いる時に、これを緩める方向に付勢するように一対の前記圧縮ばね 90が取付けられ ている。また、一方のガイド棒 89Bの圧縮ばね 90が取り付けられている側の先端 89 Cは、ケーシング 92から外方の突出され、センサ機構 91に対して、ガイド棒 89Bと共 に接近あるいは離間するようにされてレ、る。

[0089] このセンサ機構 91は、例えば近接スィッチや投下型ビームセンサからなり、ガイド 棒 89Bの先端が一定以上接近したり、あるいは検出領域内に入り込んだ時に、これ を検出するようにされている。

[0090] カツタ刃自動交換の際は、ロボット 12によりカツタ刃 24を、予備カツタ刃を保持して いない予備カツタ刃フォルダ 82と同様の空きフォルダに上方から接近して、外周ギア 84Bをラック 89A、 89Bと嚙み合いさせ、且つ、カツタ刃収納溝 87C内にカツタ刃 24 を差し込む。この状態で、ロボット 12の駆動力によって、支持ホーン 28を、めねじ 84 Aに対しておねじ 83Bが緩められる方向に回転させる。この時、外周ギア 84Bと嚙み 合っている一対のラック 89は、圧縮ばね 90から離間する方向には一定距離移動す るとケーシング 82の内壁に当接して停止するので、これ以上外周ギア 84Bが回転さ れることはない。

[0091] めねじ 84Aがおねじ 83Bに対して緩められると、カツタ刃挟持部材 85の間が開き、 且つ、カツタ刃挟持部材 85が押し出しばね 86によって下方に押し出されることにより 、挟持されていたカツタ刃 24は空いているカツタ刃収納溝 87C内に落下する。

[0092] 次に、外周ギア 84Aをラック 89から上方に抜き出し、予備カツタ刃 24Aが保持され ている予備カツタ刃フォルダ 82に上方から接近し、且つ、カツタ刃挟持部材 85の間 の溝が、予備カツタ刃フォルダ 82に保持された予備カツタ刃 24Aの平面と一致する ようにしておく。

[0093] これにより、外周ギア 84Aはラック 89の間に入り込んで、且つ、これらと嚙み合い可 能になる。この時、予備カツタ刃 24Aは、一対のカツタ刃挟持部材 85の間の溝に、そ の基端側が入り込む。

[0094] この状態で、ロボット 12を駆動して、めねじ 84Aがおねじ 83Bに締め付けるように支 持ホーン 28を回転させると、外周ギア 84Bはラック 89と嚙み合って回転が止められ ている状態であるので、カツタ刃挟持部材 85が相対的に回転されることになる。

[0095] なお、前記回転ストッパ 88によるロックを解除しておき、挟持部材 87A、 87Bの予 備カツタ刃 24Aと共に回転可能にしておくとともに、一対の挟持部材 87A、 87B間を 開いておき、予備カツタ刃 24Aが抜け出ることが可能なようにしておく。

[0096] おねじ 83Bに対する外周ギア 84B及びめねじ 84Aの相対的な回転によって、カツ タ刃挟持部材 85が予備カツタ刃 24Aを強く挟み込んで固定する。

[0097] この時の締め付けトルクの限界は、外周ギア 84B力 ラック 89を、圧縮ばね 90のば ね力に杭して駆動し、且つ、ガイド棒 89Bの先端力 センサ機構 91によって検出され たときとしておく。

[0098] めねじ 84Aにより、カツタ刃挟持部材 85を十分に締め付けることによって、予備カツ タ刃 24Aは、一対のカツタ刃挟持部材 85の間に強固に挟まれて固定される。

[0099] なお、めねじ 84Aは、その回転とともにカツタ刃挟持部材 85を図 13において上方 に、押し出しばね 86のばね力に杭して押し上げるので、カツタ刃挟持部材 85は、テ ーパ面 83Aの間に楔状に押し込まれて、予備カツタ刃 24Aを締め付け固定すること になる。

[0100] この実施例における予備カツタ刃自動交換装置は、上記のように、支持ホーン 28 側にカツタ刃 24を着脱自在としたものであるが、本発明はこれに限定されるものでな ぐカツタ刃自動交換装置は他の構成であってもよい。

[0101] 例えば、図 16に示される実施例のように市販のオートツールチェンジャ 94を用いた ものであってもよレ、。 [0102] この場合、オートツールチェンジャ 94は、例えば、ユッタ株式会社製の自動工具交 換装置エクスチェンジ XCシリーズを用いる。

[0103] このオートツールチェンジャ 94は、発振子 95と追加アーム 18との間に設けられ、力 ッタ刃 24は発振子 95とともに、追加アーム 18に着脱されることになる。

[0104] 詳細には、オートツールチェンジャ 94は、ロボットアダプタ 94Aと、これに対して、ェ ァにより着脱自在とされたツールアダプタ 94Bとからなり、ツールアダプタ 94Bに、前 記発振子 95、振動子 27及び支持ホーン 28、更にはカツタ刃 24が取り付けられてい る。

[0105] この実施例の場合、ツールアダプタ 94B、発振子 95 · · ·カツタ刃 24は、予めセットさ れ、予備ツール置場 96に準備されていて、交換時には、予備ツール置場 96におけ る空きスペースにツールアダプタ 94B、超音波発振子 95 · · 'カツタ刃 24のセットを口 ボット 12から外し、且つ、隣接した位置に設けられた予備のセットをオートツールチヱ ンジャ 94によってロボットに取り付けて、カツタ刃の交換を終了するようになっている。

[0106] なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなぐ必要に応じて種 々の変更が可能であり、例えば 5軸以下の多関節型ロボットを用いる場合にも適用さ れる。

産業上の利用の可能性

[0107] 本発明に係る超音波トリム装置によれば、カツタ刃の移動可能範囲に配設され、力 ッタ刃に圧接しうる研磨部材を有することにより、ロボットによりカツタ刃を研磨部材と 接触するように移動させて超音波発振子を駆動してカツタ刃を超音波振動させること によりカツタ刃を効率よく研磨することができ、 自動車等の室内のシート、いす用のシ ート、ァパレル産業における布地等のトリミング力卩ェの効率を高めることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 多関節型ロボットと、

前記多関節型ロボットの先端のアームに支持された超音波発振子と、

前記超音波発振子に支持されたカツタ刃と、

ワークを固定するワーク固定部と、

前記多関節型ロボットの駆動によるカツタ刃の移動可能範囲に配設され、前記カツ タ刃に圧接しうる研磨部材と、

を有することを特徴とする超音波トリム装置。

[2] 請求項 1において、

前記研磨部材を前記カツタ刃方向に付勢する流体圧シリンダを設けたことを特徴と する超音波トリム装置。

[3] 請求項 1又は 2において、

前記研磨部材は、回転又は振動自在に支持され、この回転又は振動の方向は、前 記カツタ刃の超音波振動との合成振動方向が、カツタ刃の刃先と直交するように設定 されてレ、ることを特徴とする超音波トリム装置。

[4] 請求項 1、 2又は 3において、

前記ワーク固定部は、ワークの三次元形状の雌型となる形状に形成されたワーク載 置用型治具を有しており、この型治具には、ワーク吸引用の複数の吸引孔が形成さ れており、各吸引孔は、空気吸引手段と連通されていることを特徴とする超音波トリム 装置。

[5] 請求項 4において、

前記型治具には、前記各吸引孔に連通する密閉空間が形成されており、この密閉 空間に前記空気吸弓 [手段が連通されてレ、ることを特徴とする超音波トリム装置。

[6] 請求項 1乃至 5のいずれかにおいて、

前記多関節型ロボットの先端のアームに、前記超音波発振子及びカツタ刃を支持 するとともに、カツタ刃が常時切断進行方向に向くように制御する追加アームを回転 可能に連結したことを特徴とする超音波トリム装置。

[7] 請求項 1乃至請求項 6のいずれかにおいて、 前記多関節型ロボットは、 6軸型であり、その先端のアームに、追加アームを回転可 能に連結して 7関節としたことを特徴とする超音波トリム装置。

[8] 請求項 1乃至 7のいずれかにおいて、

前記多関節型ロボットの駆動によるカツタ刃の移動可能範囲、予備カツタ刃フオル ダを配置するとともに、前記多関節型ロボットに対して、前記カツタ刃を、前記多関節 型ロボットの駆動により着脱自在としたことを特徴とする超音波トリム装置。

[9] 6軸型ロボットの先端のアームに、追カ卩アームを回転可能に連結して 7関節とした多 関節型ロボットと、

前記多関節型ロボットの前記追加アームに、その回転軸方向に振動するように支 持された超音波発振子と、

前記超音波発振子に支持された平板状のカツタ刃と、

ワークを固定するワーク固定部と、

を有してなり、前記追加アームは、前記カツタ刃が常時切断進行方向に向くように 回転可能とされたことを特徴とする超音波トリム装置。

[10] 請求項 9において、前記先端のアームと追加アームの軸線は相互に平行とされたこ とを特徴とする超音波トリム装置。

[11] 請求項 9において、

前記先端のアームと追加アームとの間に、屈曲部を有する接続アームを設けて、前 記先端のアームと、このアームの基部側のアームとの交差角度が 15度以上となるよう にしたことを特徴とする超音波トリム装置。

[12] 請求項 9乃至 11のいずれかにおいて、

前記多関節型ロボットの駆動によるカツタ刃の移動可能範囲に配設され、前記カツ タ刃に圧接しうる研磨部材と、

前記研磨部材を前記カツタ刃方向に付勢する流体圧シリンダと、

を設けたことを特徴とする超音波トリム装置。

[13] 請求項 12において、

前記研磨部材は、回転又は振動自在に支持され、この回転又は振動の方向は、前 記カツタ刃の超音波振動との合成振動方向が、カツタ刃の刃先と直交するように設定 されてレ、ることを特徴とする超音波トリム装置。

[14] 請求項 9乃至 13のいずれかにおいて、

前記ワーク固定部は、ワークの三次元形状の雌型となる形状に形成されたワーク載 置用型治具を有しており、この型治具には、ワーク吸引用の複数の吸引孔が形成さ れており、各吸引孔は、空気吸引手段と連通されていることを特徴とする超音波トリム 装置。

[15] 請求項 14において、

前記型治具には、前記各吸引孔に連通する密閉空間が形成されており、この密閉 空間に前記空気吸弓 [手段が連通されてレ、ることを特徴とする超音波トリム装置。

[16] 請求項 9乃至 15のいずれかにおいて、

前記多関節型ロボットの駆動によるカツタ刃の移動可能範囲、予備カツタ刃フオル ダを配置するとともに、前記多関節型ロボットに対して、前記カツタ刃を、前記多関節 型ロボットの駆動により着脱自在としたことを特徴とする超音波トリム装置。