JP2009023075A - ワーク把持装置と加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークの加工位置への搬入・搬出を高速化して加工に要する時間を短縮することが可能なワーク把持装置とそのようなワーク把持装置を組み込んだ加工装置を提供すること。
【解決手段】 ワークを把持するワーク把持爪部を開閉自在に備えたワーク把持手段と、上記ワーク把持手段に対して選択的に連結され上記ワーク把持爪部を開閉駆動する駆動手段と、を具備したものであり、それによって、ワークの搬入・搬出動作が迅速化されることになり、加工に要する時間を大幅に短縮される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば、工作機械による切削加工、ダイキャスト、射出成形、プレス打抜、ロストワックス鋳造、型鍛造等の方法により製造されたギヤ等の工業部品（以下、ワークという）に対してバリ取りや面取加工等を施す加工装置に組み込まれるワーク把持装置とそのワーク把持装置を組み込んだ加工装置に係り、特に、ワークの搬入・搬出動作を高速化して加工に要する時間の短縮化を図ることができるように工夫したものに関する。

工作機械による切削加工、ダイキャスト、射出成形、プレス打抜、ロストワックス鋳造、型鍛造等の方法により製造されたワークには外周縁部に「バリ」と称されている余計な部分が生じており、製造後に、例えば、ブラッシングホイールやワイヤーホイール等の可撓性工具を使用して上記バリ取り加工を実行して製品に仕上げるようにしている。
又、ワーク表面に対してワークの輪郭形状に応じて面取加工を施したり、ワークの端面等を一定の加工面精度に仕上げる必要がある場合には、エンドミル、ロータリーバ、チャンファーカッタ等の切削工具を使用して上記面取加工や仕上加工が実行されている。

しかしながら、従来のこの種の装置は、何れもモデルワーク等に基づいて予め設定された軌道情報に沿って切削工具を移動させて行くものであって、全てのワークに対して画一的な切削を施す構成になっていた。
又、上記軌道情報の設定に際しては上記モデルワークの輪郭形状に沿って多数のプログラミングポイントを設定し、それらの座標値を求めなければならず、多くの労力と長い作業時間とを要していた。
そこで、本件特許出願人は、下記の特許文献１に開示されている「追従加工装置」及び下記の特許文献２に開示されている「加工装置」を提案し出願に及んでいる。てそして、ワークの輪郭形状のバラツキ等に影響を受けることなく、複雑な軌道情報の入力・記憶作業が不要で安価であり、複雑な制御を要することなく所望の加工を実行することができる加工装置の開発に成功している。

特開平５−２００６５５号公報

特開平１１−１９７９３０号公報

しかし、上記従来の加工装置の構成によると次のような問題が生じていた。すなわち、加工時には加工対象のワークを所定の過去位置に搬入してセットする必要があるとともに、加工が完了した後にそれを搬出しなければならず、このようなワーク搬入・搬出作業を多数のワークに対して施す必要があるが、この作業が面倒であるとともに時間が掛かってしまい、結局、加工に要する時間が長くなってしまうという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、ワークの加工位置への搬入・搬出を高速化して加工に要する時間を短縮することが可能なワーク把持装置とそのようなワーク把持装置を組み込んだ加工装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるワーク把持装置は、ワークを把持するワーク把持爪部を開閉自在に備えたワーク把持手段と、上記ワーク把持手段に対して選択的に連結され上記ワーク把持爪部を開閉駆動する駆動手段と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２によるワーク把持装置は、請求項１記載のワーク把持装置において、上記ワーク把持手段は回転ねじ軸を備えていて、この回転ねじ軸を適宜の方向に回転させることにより上記ワーク把持爪部を開閉するものであることを特徴とするものである。
又、請求項３によるワーク把持装置は、請求項２記載のワーク把持装置において、上記駆動手段は、回転駆動モータと、この回転駆動モータに連結され開閉自在なカップリング部と、から構成されていて、上記カップリング部を介して上記ワーク把持手段の回転ねじ軸に連結され、上記回転駆動モータを回転させることによって上記回転ねじ軸を回転させて上記ワーク把持爪部を開閉するものであることを特徴とするものである。
又、請求項４によるワーク把持装置は、請求項３記載のワーク把持装置において、上記駆動手段は上記ワーク把持手段に対して進退自在に構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項５による加工装置は、基台と、上記基台に取り付けられた請求項１〜請求項４の何れかに記載のワーク把持装置と、上記基台に取り付けられ上記ワーク把持装置に把持されたワークに対して加工を施す加工手段と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項６による加工装置は、請求項５記載の加工装置において、上記加工手段は、上記ワーク把持装置方向に進退自在に設置された移動台と、上記移動台を進退させる移動台駆動手段と、上記移動台の先端に弾性手段を介して取り付けられた加工ユニット、とから構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項７による加工装置は、請求項６記載の加工装置において、上記加工ユニットは、加工工具と、上記ワーク把持装置に把持されているワークの外形を倣う倣い機構と、を備えていることを特徴とするものである。
又、請求項８による加工装置は、請求項７記載の加工装置において、面取装置であることを特徴とするものである。

以上詳述したように本願発明の請求項１によるワーク把持装置は、ワークを把持するワーク把持爪部を開閉自在に備えたワーク把持手段と、上記ワーク把持手段に対して選択的に連結され上記ワーク把持爪部を開閉駆動する駆動手段と、を具備した構成になっているので、まず、ワークの搬入・搬出動作が迅速化されることになり、それによって、加工に要する時間を大幅に短縮させることができる。特に、多数のワークに対して加工を施す場合には顕著である。
又、ワークを把持する構成も比較的簡単であり、装置の構成を複雑化・大型化させることなく所望の効果を奏することができる。
又、請求項２によるワーク把持装置は、請求項１記載のワーク把持装置において、上記ワーク把持手段は回転ねじ軸を備えていて、この回転ねじ軸を適宜の方向に回転させることにより上記ワーク把持爪部を開閉するものとして構成されているので、比較的簡単な構成によって所望の効果を奏することができる。
又、請求項３によるワーク把持装置は、請求項２記載のワーク把持装置において、上記駆動手段は、回転駆動モータと、この回転駆動モータに連結され開閉自在なカップリング部と、から構成されていて、上記カップリング部を介して上記ワーク把持手段の回転ねじ軸に連結され、上記回転駆動モータを回転させることによって上記回転ねじ軸を回転させて上記ワーク把持爪部を開閉するものとして構成されているので、比較的簡単な構成によって所望の効果を奏することができる。
又、請求項４によるワーク把持装置は、請求項３記載のワーク把持装置において、上記駆動手段は上記ワーク把持手段に対して進退自在に構成されている場合には、比較的簡単な構成によって所望の効果を奏することができる。
又、請求項５による加工装置は、基台と、上記基台に取り付けられた請求項１〜請求項４の何れかに記載のワーク把持装置と、上記基台に取り付けられ上記ワーク把持装置に把持されたワークに対して加工を施す加工手段と、を具備した構成になっているので、まず、ワークの搬入・搬出動作が迅速化されることになり、それによって、加工に要する時間を大幅に短縮させることができる。特に、多数のワークに対して加工を施す場合には顕著である。又、ワークを把持する構成も比較的簡単であり、装置の構成を複雑化・大型化させることなく所望の効果を奏することができる。
又、請求項６による加工装置は、請求項５記載の加工装置において、上記加工手段は、上記ワーク把持装置方向に進退自在に設置された移動台と、上記移動台を進退させる移動台駆動手段と、上記移動台の先端に弾性手段を介して取り付けられた加工ユニット、とから構成されている場合は、比較的簡単な構成によって所望の効果を奏することができる。
又、請求項７による加工装置は、請求項６記載の加工装置において、上記加工ユニットは、加工工具と、上記ワーク把持装置に把持されているワークの外形を倣う倣い機構と、を備えている場合には、ワークの外形を倣いながら加工を施す装置において所望の効果を得ることができる。
又、請求項８による加工装置は、請求項７記載の加工装置において、面取装置を想定したものであり、そのような面取装置において所望の効果を奏することができる。

以下、図１乃至図５を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による加工装置の全体の構成を示す正面図、図２は同上の側面図である。まず、基台１があり、この基台１上にはワーク把持装置３が設置されている。又、上記基台１上には加工手段５が設置されている。又、上記基台１上には操作盤７が設置されている。上記ワーク把持装置によってワーク９を把持し、そのワーク９に対して上記加工手段５によって所定の加工を施すように構成されている。

以下、順次詳細に説明する。まず、加工手段５の構成から説明する。図３に拡大して示すように、まず、駆動モータ１１があり、この駆動モータ１１の回転軸にはネジ１３が連結されている。上記ネジ１３にはナット１５が螺合・配置されていて、このナット１５には移動台１７が固着されている。この移動台１７の先端にはヘッド部１９が取り付けられている。そして、このヘッド部１９には、加工ユニット２１が弾性手段としての複数個（この実施の形態の場合には２個）のコイルスプリング２３を介して設置されている。又、基台１側であって上記移動台１７の近傍には、原点センサ２４、前進端センサ２６、後端側ストッパ２８が設置されている。

上記加工ユニット２１は次のような構成になっている。まず、加工工具ユニット２５が取り付けられていて、この加工工具ユニット２５は先端に加工工具２７を備えている。又、倣い装置２９が取り付けられている。この倣い装置２９は倣いスタイラス３１を備えていて、この倣いスタイラス３１を回転しているワーク９の外形部に当接させることによりワーク９の外形を倣うようにしたものである。すなわち、回転しているワーク９の外形に対して倣いスタイラス３１を当接させる。ワーク９の外形変化によって加工ユニット２１全体がコイルスプリング２３のスプリング力に抗して或いはスプリング力によって進退することになり、それによって、ワーク９の外形を倣うものである。又、それと同時に上記加工工具２７によってワーク９の縁部に一定量の面取加工を施すものである。

次に、ワーク把持装置３の構成について説明する。図４に拡大して示すように、まず、テーブル３１があり、このテーブル３１は回転駆動モータ３３（図２に示す）によって回転駆動されるように構成されている。上記テーブル３１上にはねじ軸３５が一対の軸受け部材３７、３９によって回転可能な状態で支持されている。上記ねじ軸３５は、図４中左右両側において逆ねじになっている。

上記ねじ軸３５には一対のナット４１、４３が螺合・配置されている。上記ナット４１には一対の把持爪部材４５、４７が取り付けられている。同様に、上記ナット４３にも一対の把持爪部材４９、５１が取り付けられている。そして、上記ねじ軸３５を適宜の方向に回転させることにより、上記一対のナット４１、４３が離接する。一対のナット４１、４３が離接することにより、把持爪部材４５、４７と把持爪部材４９、５１が離接することになり、それによって、ワークを９を把持したり把持を解除するものである。又、上記ねじ軸３５の一端には被把持部材５３が取り付けられている。

一方、上記ねじ軸３５を適宜の方向に回転・駆動するための駆動手段６１が設置されている。以下、この駆動手段６１の構成について説明する。図４に拡大して示すように、まず、支持台６３が設置されていて、この支持台６３上には、移動台６５が図４中左右方向に移動可能な状態で設置されている。すなわち、支持台６３上には一対のガイドレール６７、６７が敷設されている。一方、移動台６５の下面側には左右２個ずつのガイド部材６９、６９が設置されている。上記ガイド部材６９、６９は上記一対のガイドレール６７、６７に対して移動可能な状態で係合している。

又、上記支持台６３と移動台６５との間にはシリンダー機構７１が設置されている。上記シリンダー機構７１は、支持台６３上に設置されたシリンダ７３と、このシリンダ７３に対して出没可能に取り付けられたピストンロッド７５とから構成されている。上記シリンダーロッド７５の先端は上記移動台６５に連結されている。よって、シリンダー機構７１が動作することによりピストンロッド７５を介して移動台６５が図４中左右方向に移動するものである。

上記移動台６５にはねじ軸把持・回転駆動部８１が取り付けられている。まず、駆動モータ８３があり、この駆動モータ８３の回転軸には駆動シャフト８５が連結されている。この駆動シャフト８５の先端には把持部８７が取り付けられている。この把持部８７は２個の把持部材８９、８９を備えている。これら２個の把持部材８９、８９によってねじ軸３５側の被把持部材５３を把持するものである。すなわち、上記把持部８７にはエアー供給ポート９０、エアー排出ポート９２が設けられている。上記エアー供給ポート９０を介して作動エアーを供給することにより上記把持部材８９、８９を閉成させて被把持部材５３を把持する。逆に、エアー排出ポート９２を介して作動エアーを排出させることにより、上記把持部材８９、８９を開放させて被把持部材５３の把持を解除するものである。

以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、ワーク９の把持であるが、図示しないワーク搬入・搬出ロボットによって、ワーク９をワーク把持装置３の開放されているワーク把持爪部材４５、４７、４９、５１の間に搬入する。次に、シリンダー機構７１が起動して移動台６５を上記ねじ軸３５側の被把持部材５３側に前進させる。それによって、上記被把持部材５３が２個の把持部材８９、８９の間に挿入される。次に、エアー供給ポート９０を介して作動エアーを供給することにより上記把持部材８９、８９を閉成させて被把持部材５３を把持する。その状態で駆動モータ８３を回転する。それによって、ねじ軸３５が一方向に回転して一対のナット４１、４３が接近し、それによって、ワーク把持爪部材４５、４７、４９、５１が接近してワーク９を把持することになる。
尚、ワーク把持爪部材４５、４７、４９、５１によってワーク９を把持することによりトルクが発生し、その発生トルクが予め設定されたトルクに達したことを検出して上記駆動モータ８３の回転を停止するものである。

次に、エアー排出ポート９２を介して作動エアーを排出させることにより、上記把持部材８９、８９を開放させて被把持部材５３の把持を解除する。次に、開放された上記一対の把持部材８９、８９が、図４に示すように、上下に位置するように駆動モータ８３を回転させる。
次に、回転駆動モータ３３によってテーブル３１を回転させる。その状態で加工装置５のヘッド１９が前進することにより、倣いスタイラス３１がワーク９の外形に当接する。その際、ワーク９はテーブル３１とともに回転しているので、倣いスタイラス３１がワーク９の外形を倣うことになる。同時に、加工工具２７によってワーク９の縁部に一定量の面取加工を施すものである。
その際、上記一対の把持部材８９、８９が上下に位置しているので、テーブル３１が回転しても被把持部材５３は上記一対の把持部材８９、８９の間を通過することになり上記一対の把持部材８９、８９に干渉することはない。

次に、所定の面取加工が完了したら、テーブル３１の回転を停止する。次に、エアー供給ポート９０を介して作動エアーを供給することにより上記把持部材８９、８９を閉成させて被把持部材５３を把持する。その状態で駆動モータ８３を逆方向に回転する。それによって、ねじ軸３５が他方向に回転して一対のナット４１、４３が離間し、それによって、ワーク把持爪部材４５、４７、４９、５１が離間してワーク９の把持が解除される。

後は、図示しないワーク搬入・搬出ロボットによって把持を解除されたワーク９を搬出する。そして、新しいワーク９を搬入する。以下、同様の作用を繰り返すものである。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、ワーク９の搬入・搬出動作が迅速化されることになり、それによって、加工に要する時間を大幅に短縮させることができる。特に、多数のワーク９に対して面取加工を施す場合には顕著である。
又、ワーク９を把持する構成も比較的簡単であり、装置の構成を複雑化・大型化させることなく所望の効果を奏することができる。
又、対象となるワーク９の径についてはこれを特に限定するものではなく、様々な径のワーク９に対して同様に適用可能である。
又、テーブル３１を回転させて加工を施す場合には、一対の把持部材８９、８９が上下に位置させるように制御しているので、移動台６５を後退させなくても、被把持部材５３と一対の把持部材８９、８９の干渉を防止することができる。又、後退動作が不要になるので動作の簡略化と加工時間の短縮化を図ることができる。

尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
前記一実施の形態では面取装置を例に挙げて説明しているが、その他の加工を行なう装置に対しても同様に適用可能である。

本発明は、工作機械による切削加工、ダイキャスト、射出成形、プレス打抜、ロストワックス鋳造、型鍛造等の方法により製造されたギヤ等の工業部品（以下、ワークという）に対してバリ取りや面取加工等を施す加工装置に係り、特に、ワークの搬入・搬出動作を高速化して加工に要する時間の短縮を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、複雑な形状をなすギヤの面取加工を行なう場合に好適である。

本発明の一実施の形態を示す図で、加工装置の全体の構成を示す正面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、加工装置の全体の構成を示す側面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、加工装置の要部の構成を示す正面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、加工装置の要部の構成を示す側面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、加工装置の要部の構成を示す平面図である。

符号の説明

１ 基台
３ ワーク把持装置
５ 加工手段
７ 操作盤
９ ワーク
３１ テーブル
３５ ねじ軸
３７ 軸受部材
３９ 軸受部材
４１ ナット
４３ ナット
４５ 把持爪部材
４７ 把持爪部材
４９ 把持爪部材
５１ 把持爪部材
６１ 駆動手段
６３ 支持台
６５ 移動台
７１ シリンダー機構
８１ ねじ軸把持・回転駆動部

Claims (8)

1. ワークを把持するワーク把持爪部を開閉自在に備えたワーク把持手段と、
   上記ワーク把持手段に対して選択的に連結され上記ワーク把持爪部を開閉駆動する駆動手段と、
   を具備したことを特徴とするワーク把持装置。
2. 請求項１記載のワーク把持装置において、
   上記ワーク把持手段は回転ねじ軸を備えていて、この回転ねじ軸を適宜の方向に回転させることにより上記ワーク把持爪部を開閉するものであることを特徴とするワーク把持装置。
3. 請求項２記載のワーク把持装置において、
   上記駆動手段は、回転駆動モータと、この回転駆動モータに連結され開閉自在なカップリング部と、から構成されていて、上記カップリング部を介して上記ワーク把持手段の回転ねじ軸に連結され、上記回転駆動モータを回転させることによって上記回転ねじ軸を回転させて上記ワーク把持爪部を開閉するものであることを特徴とするワーク把持装置。
4. 請求項３記載のワーク把持装置において、
   上記駆動手段は上記ワーク把持手段に対して進退自在に構成されていることを特徴とするワーク把持装置。
5. 基台と、
   上記基台に取り付けられた請求項１〜請求項４の何れかに記載のワーク把持装置と、
   上記基台に取り付けられ上記ワーク把持装置に把持されたワークに対して加工を施す加工手段と、
   を具備したことを特徴とする加工装置。
6. 請求項５記載の加工装置において、
   上記加工手段は、上記ワーク把持装置方向に進退自在に設置された移動台と、上記移動台を進退させる移動台駆動手段と、上記移動台の先端に弾性手段を介して取り付けられた加工ユニット、とから構成されていることを特徴とする加工装置。
7. 請求項６記載の加工装置において、
   上記加工ユニットは、加工工具と、上記ワーク把持装置に把持されているワークの外形を倣う倣い機構と、を備えていることを特徴とする加工装置。
8. 請求項７記載の加工装置において、
   面取装置であることを特徴とする加工装置。

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