JP2013184260A - ワーク加工用治具、ワーク自動加工装置、ワーク加工方法、ワーク加工プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワークWの加工時に該ワークを固定する治具であって、ワークを着脱自在に保持すると共に、軸線回りに回転自在に支持された回転治具体2を備え、回転治具体は、複数の回転角度で停止させられると共に各回転角度で加工に供されるワークの被加工面W1を外部に露出させた状態で該ワークを保持しているワーク加工用治具1を提供する。
【選択図】図4
Description
そこで、地板に形成された案内孔に挿通可能な案内ピンを治具盤側に設け、この案内ピンをガイドとして地板を治具盤にセットする方法が知られている(特許文献1参照)。
従って、この保持換えに手間がかかってしまうものであった。しかも、この保持換えは、マニュアルで行うため、上記加工を無人で連続して行うといったことは実際上難しい。これらのことにより、1枚の地板を仕上げるにあたって、多大な手間と時間がかかってしまい、製品のコストUPに繋がってしまうものであった。
更には、上記ワーク加工用治具を備えるワーク自動加工装置、そのワーク加工方法、ワーク加工プログラム、及び該プログラムが記録された記録媒体を提供することである。
(1)本発明に係るワーク加工用治具は、ワークの加工時に該ワークを固定するワーク加工用治具であって、前記ワークを着脱自在に保持すると共に、軸線回りに回転自在に支持された回転治具体を備え、前記回転治具体は、複数の回転角度で停止させられると共に、各回転角度で加工に供される前記ワークの被加工面を外部に露出させた状態で該ワークを保持していることを特徴とする。
従って、ワークの保持換えを行うことなく、ワークの異なる複数の被加工面を一連の流れ中で連続加工させることができる。特に、ワークの保持換えを行う必要がないので、従来のような保持換えに伴う加工精度の低下を招くことがなく、高精度な加工を行える。また、保持換えを行うことなく効率良く連続加工できるので、加工品質の向上化及び製品コストの低減を図ることができる。
しかも、従来のような治具盤側の案内ピンとワーク側の案内孔との組み合わせによるセット方法とは異なり、ワーク押さえを利用した押さえ込みによるセット方法であるので、ワークのセット時にがたつきが生じ難く、この点においても高精度な加工に繋げることができる。また、クランプ部の開閉動作によって、ワークの保持及びその解除を容易且つスムーズに行えるので、ワークのセットや交換等をスムーズに行える。
<ワーク自動加工装置>
図1に示すように、本実施形態のワーク自動加工装置200は、ワークWにおける異なる複数の被加工面を自動的に加工する装置であって、ワーク加工用治具1と、複数のワークWが収納されたパレット(収納トレー)201と、パレット201内に収納されている加工前のワークWをワーク加工用治具1に搬送すると共に、加工終了後に、そのワークWを再度パレット201内に搬送する搬送ロボット202と、ワーク加工用治具1に固定されたワークWに対して加工を行う加工機構203と、これら各構成品を総合的に制御する制御部95と、を備えている。
なお、ワーク加工用治具1には、ワークWの加工中に加え、任意のタイミングで切削液が供給される。これにより、加工屑の除去やワークWの洗浄、加工中におけるワークWの冷却等が可能とされている。
この制御部95は、その動作の一例として、例えばCPUが記録媒体95bに記憶される本発明におけるワーク加工プログラムを読み出し実行することにより、後述する本発明における第1加工工程及び第2加工工程を実行している。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、上記可搬媒体に限られず、コンピュータシステム(OSや周辺機器等のハードウェアを含むものをいう)に内蔵されるハードディスク等の記憶部であっても良い。
更に、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでも良い。
以下、上記したワーク加工用治具1の構成について詳細に説明する。
ワーク加工用治具1は、ワークWの加工時に該ワークWを固定するための治具であって、図2〜図5に示すように、ワークWを着脱自在に保持すると共に、軸線O1回りに回転自在に支持された回転治具体2と、回転治具体2を回転自在に支持する支持体3と、回転治具体2を軸線O1回りに回転させると共に、選択された複数の回転角度で該回転治具体2を停止可能なモータ部(回転駆動部)4と、を備えている。
また、左右方向L1のうち、ワークWに向かう方向を左右方向L1の内方といい、その反対を左右方向L1の外方という。更に、上下方向L2のうち、底壁部81から載置リング20に向かう方向を上方、その反対を下方とする。
なお、図示の例では、ワークWの外周縁部の一部に直線状に切り欠かれたオリフラ部W4(orientation flat )が形成されており、これによりワークWの向きを判断することが可能とされている。
上記回転治具体2は、図2〜図5に示すようにモータ部4によって複数の回転角度で停止させられると共に、各回転角度で加工に供されるワークWの被加工面(即ち、第1主面W1、第2主面W2及び外周面W3)を外部に露出させた状態で該ワークWを保持する部材である。
具体的には、この回転治具体2は、回転ブロック10と、回転ブロック10の左右方向L1の両端部にそれぞれ連結され、左右方向L1の外方に向けて延びた第1回転軸部11及び第2回転軸部12と、を備えている。
上記ブロック本体50は、左右方向L1に延在すると共に、軸線O1を中心に所定の直径で概略円柱状に形成されている。このブロック本体50における左右方向L1の中央部は、例えば上下方向L2から切削加工されることで所定の厚みに形成されたベース板51とされている。よって、このベース板51における上面51a及び下面51b(図17参照)は、上下方向L2に直交する水平面に対して平行な平坦面とされている。
上記載置リング20は、ブロック本体50における環状鍔部55に対して下方側から固定される部材であって、貫通軸O2を中心としてリング状に形成されている。
この載置リング20は、図8〜図10に示すように、環状鍔部55の下面に当接する第1リング21と、この第1リング21に対して一体的に形成され、貫通孔52内に進入すると共に環状鍔部55の径方向内側に配設される第2リング22と、を備えている。
なお、この載置面22aは、上記したように環状鍔部55の上面に対して面一とされているので、該載置面22aに沿って軸線O1が左右方向L1に延在している。
なお、図3及び図8では、上記したエア流路26を示した状態で図示している。
上記ワーク押さえ30は、図7及び図8に示すように、載置リング20の載置面22aに載置されたワークWの第1主面W1側に重ねられ、上記したクランプ部40による押圧力によって、載置面22aとの間で該ワークWを押さえ込んで保持する部材であって、貫通軸O2を中心とした環状に形成されている。
なお、第2段差部33の深さは、ワークWが第2段差部33内に収納された際に該ワークWを押さえ本体31の下面側に突出させる程度の深さとされている。これにより、クランプ部40の押圧力に応じて確実にワークWだけを押さえ付けて保持することが可能とされている。
具体的には、図1に示すように、ワーク加工用治具1へのワークWのセット時やワークWの回収時等、搬送ロボット202は、ワーク押さえ30をワーク加工用治具1から仮置き場205に一旦搬送する作業を行う。その際、搬送ロボット202におけるハンド部の爪部が係合する図示しない係合孔が、例えば第1段差部32の側壁に形成されている。
図7及び図8に示すように、上記クランプ部40は、ブロック本体50に開閉自在に取付けられており、その開閉動作に伴って、ワーク押さえ30の押圧及びその解除を切り替えることが可能とされている。
本実施形態のクランプ部40は、ワーク押さえ30を挟んで左右方向L1の反対側に向かい合うように一組設けられている。なお、クランプ部40の構成は同じであるので、以下では一方のクランプ部40について説明し、他方のクランプ部40の説明は省略する。
なお、押さえアーム41の先端部には、ゴム等の弾性部材41aが取付けられており、ワーク押さえ30に対して傷等を付けることなく接することが可能とされている。
つまり、クランプ部40は、ピストンロッド70の上下方向L2の往復移動に伴ってクランプ軸43回りに回転し、押さえアーム41の先端部を開閉させることが可能とされている。これにより、ワーク押さえ30の押さえ付け及びその解除を切り替えがなされる。
以上のように構成された回転ブロック10には、先に述べたように第1回転軸部11及び第2回転軸部12が図3に示すように連結されている。
第1回転筒部11aは、第1支持筒75内に略全長に亘って挿入されており、第1軸受部76を介してこの第1支持筒75に回転自在に支持されている。
なお、ブロック本体50と第2フランジ部12bとの間には、円板状の中間板77が介在されており、該中間板77を介してブロック本体50と第2フランジ部12bとは連結されている。
次に、上述した回転ブロック10、第1回転軸部11及び第2回転軸部12を具備する回転治具体2を回転自在に支持する上記支持体3について説明する。
この支持体3は、図2〜図5に示すように、上記した第1支持筒75及び第2支持筒78と、これら第1支持筒75及び第2支持筒78を互いに連結した状態で支持する支持台80と、を備えている。
次に、回転治具体2を回転させる上記モータ部4について説明する。
このモータ部4は、例えばハーモニック減速機付きのサーボモータであって、図3に示すように、第2支持筒78内に他方の開口側から挿入されることで取付けられている。この際、モータ部4の出力軸部4aの一部は、第2回転筒部12a内に挿入されており、セットねじ90を介して第2回転筒部12aに対して連結されている。これにより、モータ部4の駆動に伴って回転治具体2を軸線O1回りに回転させることが可能とされている。
なお、上記セットねじ90は、第2支持筒78及び支持枠82を連続して形成された連結孔91を通じて取付けることが可能である。なお、この連結孔91は、ねじ部材91a(図4及び図5参照)によって塞がれている。
ところで、図2及び図3に示すように、第1回転筒部11aには、ロータリージョイント等を介して上記作動油を供給及び排出する作動油配管100が接続されている。一方の作動油配管100は、シリンダ室71内におけるピストン部70aの上部空間側に作動油を供給すると共に、この上部空間側から作動油を排出するための管路である。また、他方の作動油配管100は、シリンダ室71内におけるピストン部70aの下部空間側に作動油を供給すると共に、この下部空間側から作動油を排出するための管路である。
なお、これら作動油配管100は、例えば図示しないソレノイドバルブに接続され、該ソレノイドバルブによる開閉操作に伴って上記油圧差を逆転させることが可能とされている。
一方、第2回転筒部12a内には、図3に示すように、先端部にロータリージョイント101が接続されたエア配管路102が配設入されている。ロータリージョイント101は中間板77に固定されており、エア配管路102はモータ部4を通じて外部に引き出されている。エア配管路102の基端部にはエア供給源103が接続されており、エア配管路102内にエアを所定の圧力で供給している。なお、エア供給源103は、制御部95によって制御されており、指示を受けたときだけエアを供給する。
従って、エアの供給圧力値をモニタすることで、載置面22aとワークWとの隙間を検出することが可能とされている。
次に、上記のように構成されたワーク加工用治具1を具備するワーク自動加工装置200を利用して、複数枚のワークWを連続的且つ自動で加工する場合について説明する。
なお、初期状態としては、ワーク加工用治具1にワークWがまだ保持されていないものとする。また、ワーク加工用治具1は、ワークWの着脱が行われるセットポジションS1に移動しているものとする。
つまり、ソレノイドバルブを閉操作して、ピストン部70aよりも下方に位置する下部空間側の油圧が高くなるように作動油の油圧差を調整し、ピストンロッド70を上方移動させる。これにより、図7に示すように、押さえアーム41の先端部が下方移動するようにクランプ部40をクランプ軸43回りに回転させることができ、ワーク押さえ30を載置リング20側に押圧することができる。これにより、押さえリング34と載置面22aとの間でワークWを押さえ込んで保持することができる。
なお、ワークWを交換したにも関わらず、ワークWの保持状態が異常であると再び判断した場合には、ワークW側の問題ではなく、装置側の問題であるとして機械停止を行うと共に、例えばアラーム音等を報知して作業者等に対して点検等の必要な作業を行うように警告を促す。
ここでは、その一例として第1主面W1、外周面W3及び第2主面W2の順に加工する場合を例に挙げて説明する。なお、加工具203aは、ワーク加工用治具1の上方に位置しており、上方側からワークWにアプローチして加工を行うように構成されている。
換言すれば、回転治具体2を第1の回転角度で停止させて、ワークWを加工に供することができる(本発明の第1の加工工程の一例)。
なお、この位置決め孔は、ワーク自動加工装置200による加工が終了した後に行われるワークWの各種後工程において、該ワークWを位置決めするための孔として利用される。また、この一対の位置決め孔を形成する際、加工具203aがワークWを貫通したとしても載置リング20側に一対の逃げし孔24が形成されているので、加工具203aの干渉を防止できる。
これにより、ブロック本体50に形成された連通孔56を上方に向けることができ、ワークWの外周面W3をこの連通孔56を通じて上方に露出させることができる。従って、この連通孔56内に加工具203aを進入させることで、該加工具203aをワークWの外周面W3にアプローチさせることができ、外周面W3を加工することができる。
換言すれば、回転治具体2を第1の回転角度とは異なる回転角度(第2の回転角度)で停止させて、ワークWを加工に供することができる(本発明の第2の加工工程の一例)。
これにより、載置リング20における第1リング21の開口部及び第2リング22の開口部を通じて、ワークWの第2主面W2を上方に露出させることができる。従って、加工具203aを利用して、ワークWの第2主面W2を加工することができる。
換言すれば、回転治具体2を第1の回転角度とは異なる回転角度(第3の回転角度)で停止させて、ワークWを加工に供することができる(本発明の第2の加工工程の別の一例)。
なお、加工途中の切粉(加工屑)は、切削液を適宜供給することで洗い流すことができる。この際、例えば加工具203aの交換タイミング等を利用して、回転治具体2を回転させることで切粉を効率良く洗い流すこともできる。
次いで、クランプ部40を開操作してアンクランプ作業に移行する。つまり、ソレノイドバルブを開操作してピストンロッド70を下方移動させる。これにより、クランプ部40を、押さえアーム41の先端部が上方移動するようにクランプ軸43回りに回転させることができ、ワーク押さえ30の押圧を解除できる。
その結果、複数のワークWの連続的で且つ自動的な加工を行うことができる。
また、油圧を利用したクランプ部40の開閉動作によって、ワークWの保持及びその解除を容易且つスムーズに行えるので、ワークWのセットや交換等をスムーズに行える。
また、ワークWが載置される載置面22aと、回転治具体2の回転中心線である軸線O1とが一致しているので、回転治具体2を180度回転させたとしても、載置面22aの高さを同じ高さに維持できる。従って、ワークWを加工する際の加工基準点として載置面22aを利用することができ、ワークWの加工を容易にさせ易い。
W…ワーク
W1…第1主面(ワークの被加工面)
W2…第2主面(ワークの被加工面)
W3…外周面(ワークの被加工面)
1…ワーク加工用治具
2…回転治具体
20…載置リング(載置部材)
30…ワーク押さえ
40…クランプ部
95…制御部
95a…判別部
95b…記録媒体
105…エアギャップセンサ(ギャップ検出部)
200…ワーク自動加工装置
203…加工機構
Claims (9)
- ワークの加工時に該ワークを固定するワーク加工用治具であって、
前記ワークを着脱自在に保持すると共に、軸線回りに回転自在に支持された回転治具体を備え、
前記回転治具体は、複数の回転角度で停止させられると共に、各回転角度で加工に供される前記ワークの被加工面を外部に露出させた状態で該ワークを保持していることを特徴とするワーク加工用治具。 - 請求項1に記載のワーク加工用治具において、
前記回転治具体は、
前記ワークが載置される載置部材と、
該載置部材との間で前記ワークを押さえ込むワーク押さえと、
該ワーク押さえを前記載置部材側に押圧して、前記ワークを押さえ込みによって保持させるクランプ部と、を備え、
前記クランプ部は、開閉自在とされ、開閉動作に伴って前記押圧及びその解除が切り替わることを特徴とするワーク加工用治具。 - 請求項2に記載のワーク加工用治具において、
前記載置部材と前記ワークとの間の隙間を検出するギャップ検出部と、
該ギャップ検出部による検出結果に基づいて、前記ワークの保持状態を判別する判別部と、を備えていることを特徴とするワーク加工用治具。 - 請求項2又は3に記載のワーク加工用治具において、
前記載置部材は、その載置面に沿って前記軸線が延在するように配置されていることを特徴とするワーク加工用治具。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載のワーク加工用治具において、
前記ワークは、前記被加工面が表面、裏面及び外周面とされた板状のワークとされ、
前記回転治具体は、前記ワークの表面、裏面及び外周面のそれぞれが外部に露出するように、前記ワークを保持していることを特徴とするワーク加工用治具。 - 請求項1に記載のワーク加工用治具と、
該ワーク加工用治具に固定された前記ワークの前記被加工面を加工する加工機構と、を備えることを特徴とするワーク自動加工装置。 - ワークを着脱自在に保持すると共に軸線回りに回転自在に支持され、且つ複数の回転角度で停止させられると共に、各回転角度で加工に供される前記ワークの被加工面を外部に露出させた状態で該ワークを保持する回転治具体を備えるワーク加工用治具と、
前記ワークの前記被加工面を加工する加工機構と、を具備するワーク自動加工装置を利用したワーク加工方法であって、
前記回転治具体を第1の回転角度で停止させて、前記加工機構により前記ワークを加工に供する第1の加工工程と、
前記回転治具体を前記第1の回転角度とは異なる回転角度で停止させて、前記加工機構により前記ワークを加工に供する第2の加工工程と、
を備えることを特徴とするワーク加工方法。 - ワークを着脱自在に保持すると共に軸線回りに回転自在に支持され、且つ複数の回転角度で停止させられると共に、各回転角度で加工に供される前記ワークの被加工面を外部に露出させた状態で該ワークを保持する回転治具体を備えるワーク加工用治具と、
前記ワークの前記被加工面を加工する加工機構と、を具備するワーク自動加工装置のコンピュータに、
前記回転治具体を第1の回転角度で停止させて、前記加工機構により前記ワークを加工に供する第1の加工工程と、
前記回転治具体を前記第1の回転角度とは異なる回転角度で停止させて、前記加工機構により前記ワークを加工に供する第2の加工工程と、
を実行させることを特徴とするワーク加工プログラム。 - コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、請求項8に記載のワーク加工プログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。
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