JP2021053759A - Blast processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラスト加工装置に関する。 The present invention relates to a blasting apparatus.
素形材の表面に付着した鋳物砂やスケール（酸化被膜）等の異物を除去するブラスト加工装置として、従来、インペラの回転に伴う遠心力を利用して研掃材をワークに向けて投射することにより、当該ワークをブラスト加工するショットブラスト装置が知られている（例えば特許文献１参照）。ショットブラスト装置では、ワークが治具に所定の姿勢で保持されており、ワークの姿勢を変更することなく当該ワークに対して、投射口から所定の投射角度で広範囲に研掃材が投射される。 As a blasting device that removes foreign matter such as casting sand and scale (oxide film) adhering to the surface of the material, the cleaning material is conventionally projected toward the work using the centrifugal force associated with the rotation of the impeller. Therefore, a shot blasting apparatus for blasting the work is known (see, for example, Patent Document 1). In the shot blasting device, the work is held by the jig in a predetermined posture, and the cleaning material is projected over a wide range from the projection port to the work at a predetermined projection angle without changing the posture of the work. ..
上記ショットブラスト装置によるブラスト加工では、ワークの形状によっては、研掃材が当たりやすい箇所と研掃材が当たりづらい箇所とが生じる。それでも、姿勢が固定されたワークに対して広範囲に研掃材が投射されるため、後者における研掃品質を確保すべく投射時間や研掃材の投射密度等を調整すると、前者において過剰なブラスト加工がなされる。また、ワークによっては、表面に除去対象の異物が付着する程度が不均一となっている場合もある。その場合、異物の付着程度が高い部分に合わせて投射時間や研掃材の投射密度等を調整すると、広範囲に高い加工程度でブラスト加工されるため、異物の付着程度が低い部分で過剰なブラスト加工がなされる。 In the blasting process by the shot blasting device, depending on the shape of the work, there are places where the polishing material is easy to hit and places where the polishing material is hard to hit. Even so, since the cleaning material is projected over a wide area on the work whose posture is fixed, if the projection time and the projection density of the cleaning material are adjusted to ensure the cleaning quality in the latter, excessive blasting in the former Processing is done. Further, depending on the work, the degree to which foreign matter to be removed adheres to the surface may be uneven. In that case, if the projection time and the projection density of the cleaning material are adjusted according to the part where the degree of foreign matter adhesion is high, the blasting process is performed in a wide range with a high degree of processing, so excessive blasting is performed in the part where the degree of foreign matter adhesion is low. Processing is done.
このように、ブラスト加工の程度が不均一となると、ブラスト加工によってワークに生じた残留応力も不均一となってしまい、その不均一な残留応力が開放されて変形が生じやすくなる。特に、ワークが自動車部品である場合、近年では燃費改善を得るべく部品の軽量化をもたらす薄肉化が求められている。また、部品形状も複雑化しつつあり、その形状複雑化によって研掃材が当たりやすい箇所と研掃材が当たりづらい箇所とが形成される。そのため、残留応力の不均一化によって変形が生じやすくなることの問題は、より顕著なものとなっている。 As described above, when the degree of blasting becomes non-uniform, the residual stress generated in the work by the blasting also becomes non-uniform, and the non-uniform residual stress is released and deformation is likely to occur. In particular, when the work is an automobile part, in recent years, there has been a demand for thinning the part to reduce the weight in order to improve fuel efficiency. In addition, the shape of parts is becoming more complicated, and due to the complicated shape, a part where the cleaning material is easy to hit and a part where the cleaning material is hard to hit are formed. Therefore, the problem that deformation is likely to occur due to non-uniformity of residual stress becomes more remarkable.
そこで、本発明は、ワークに対して均一なブラスト加工を施して、残留応力による変形量を低減できるブラスト加工装置を得ることを主たる目的とする。 Therefore, it is a main object of the present invention to obtain a blasting apparatus capable of uniformly blasting a work to reduce the amount of deformation due to residual stress.
上記課題を解決すべく、第１の発明のブラスト加工装置では、
複数の回転軸を有する多軸ロボットと、
前記多軸ロボットのツール取付け部に設けられ、ワークを保持するチャック部と、
研掃材を前方に向かって噴出する噴出口と、
前記チャック部に保持された前記ワークが前記噴出口の前方に配置されるように前記多軸ロボットの駆動を制御するロボット制御部と、
を備え、
前記ロボット制御部は、前記ワークの姿勢及び三次元位置を変えることにより、前記噴出口と対峙して前記研掃材が投射される被投射領域が変更されるようにし、さらに、前記被投射領域ごとに所定の被投射条件で前記研掃材が当たるように、前記多軸ロボットの駆動を制御することを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the blasting apparatus of the first invention,
A multi-axis robot with multiple axes of rotation and
A chuck portion provided in the tool mounting portion of the multi-axis robot to hold the work, and a chuck portion.
A spout that ejects the polishing material forward and
A robot control unit that controls the drive of the multi-axis robot so that the work held by the chuck unit is arranged in front of the spout.
With
By changing the posture and the three-dimensional position of the work, the robot control unit changes the projected area on which the cleaning material is projected facing the ejection port, and further, the projected area is changed. It is characterized in that the drive of the multi-axis robot is controlled so that the cleaning material hits each of them under predetermined projection conditions.
第２の発明では、前記被投射条件は、前記噴出口と前記被投射領域との距離、前記被投射領域に研掃材が当たる角度、前記被投射領域に研掃材が当たる時間の各要素を少なくとも一つ含む条件であることを特徴とする。 In the second invention, the projection condition is each element of the distance between the ejection port and the projection area, the angle at which the cleaning material hits the projection area, and the time when the cleaning material hits the projection area. It is a feature that the condition includes at least one of.
第３の発明では、前記噴出口は、前記多軸ロボットの設置面よりも下方において、水平方向に向けて前記研掃材が噴出するように設けられていることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is characterized in that the ejection port is provided so as to eject the polishing material in the horizontal direction below the installation surface of the multi-axis robot.
第４の発明では、前記多軸ロボットが前記ワークを持ち替える際に、当該ワークを仮置きする仮置き台をさらに備えていることを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is characterized in that the multi-axis robot further includes a temporary stand for temporarily placing the work when the work is changed.
第５の発明では、前記チャック部は、
当該チャック部を貫通する貫通孔と、
前記貫通孔を形成する内面において前記貫通孔の延びる方向に対して直交方向に移動可能に設けられ、ワークを把持する把持位置と当該把持位置から退避した退避位置とに配置される複数のチャック爪と、
前記内面に設けられ、前記チャック爪を収容する爪収容孔と、
前記チャック爪と前記爪収容孔との間の隙間にエアを供給して前記貫通孔へ排出させるエア流通路と、
を備えたことを特徴とする。
In the fifth invention, the chuck portion is
A through hole that penetrates the chuck portion and
A plurality of chuck claws provided so as to be movable in a direction orthogonal to the extending direction of the through hole on the inner surface forming the through hole, and arranged at a gripping position for gripping the work and a retracting position retracted from the gripping position. When,
A claw accommodating hole provided on the inner surface and accommodating the chuck claw,
An air flow passage that supplies air to the gap between the chuck claw and the claw accommodating hole and discharges the air to the through hole.
It is characterized by being equipped with.
第１の発明によれば、噴出口の前方において、噴出口から噴出する研掃材が投射されるワーク上の被投射領域が、多軸ロボットにより自由に変更されるため、ブラスト加工を所望する部位を被投射領域とすることができる。また、被投射領域ごとに所定の被投射条件で研掃材が当たるように多軸ロボットの駆動が制御されるため、除去対象の異物の付着状況に応じた研掃材の当て方で異物を除去することができる。そのため、従来のショットブラスト装置と異なり、ワークに対して均一なブラスト加工を施し、残留応力による変形量を低減できる。 According to the first invention, in front of the spout, the projected area on the work on which the cleaning material ejected from the spout is projected is freely changed by the multi-axis robot, and therefore blasting is desired. The site can be the projected area. In addition, since the drive of the multi-axis robot is controlled so that the cleaning material hits each projected area under predetermined projection conditions, foreign matter can be applied by applying the cleaning material according to the adhesion status of the foreign matter to be removed. Can be removed. Therefore, unlike the conventional shot blasting apparatus, the work can be uniformly blasted and the amount of deformation due to residual stress can be reduced.
第２の発明によれば、ワーク上において被投射領域が存在する箇所の状況（表面か、孔や凹部の内面か等）、被投射領域における異物の付着状態に応じて、距離、角度及び当たる時間の少なくともいずれかの要素によって研掃材の当たり方を変えることができる。これにより、多彩なブラスト加工が行える。 According to the second invention, the distance, the angle, and the hitting are depending on the situation of the place where the projected area exists on the work (the surface, the inner surface of the hole or the recess, etc.) and the state of attachment of foreign matter in the projected area. The way the cleaning material hits can be changed depending on at least one factor of time. As a result, various blasting processes can be performed.
第３の発明によれば、噴出口から噴出する研掃材が多軸ロボットに降りかかり、多軸ロボットが損傷することを抑制できる。 According to the third invention, it is possible to prevent the polishing material ejected from the ejection port from falling on the multi-axis robot and damaging the multi-axis robot.
第４の発明によれば、仮置き台にワークを仮置きし、多軸ロボットがワークを把持する箇所を変えて、当該ワークを持ち替えることが可能となる。ワーク上の被投射領域を多軸ロボットによって自由に変更できるとしても、チャック部によるワークの把持部分やチャック部と対峙する箇所等、研掃材が当たりづらい箇所が存在し得る。その場合に、ワークが持ち替えられることにより、当初、研掃材が当たりづらかった箇所も被投射領域としてブラスト加工を施すことできる。これにより、ワーク全体にブラスト加工を施すことができる。 According to the fourth invention, the work can be temporarily placed on the temporary storage table, the position where the multi-axis robot grips the work can be changed, and the work can be changed. Even if the projected area on the work can be freely changed by the multi-axis robot, there may be places where it is difficult for the polishing material to hit, such as a part where the work is gripped by the chuck part and a part facing the chuck part. In that case, by changing the work, it is possible to perform blasting on the portion where the polishing material was initially difficult to hit as the projected region. As a result, the entire work can be blasted.
第５の発明によれば、チャック部は、貫通孔の内面からチャック爪が出入りすることにより、当該貫通孔に挿入されたワークの被把持部がチャック爪によって把持されたり、解放されたりする。少なくとも研掃材の投射時には、チャック爪の周囲から貫通孔に向けてエアが常時排出されるようにすれば、研掃材や除去された異物等がチャック爪の可動部分に入り込んで、当該可動部分が摩耗したり劣化したりすることを抑制できる。 According to the fifth invention, in the chuck portion, when the chuck claw moves in and out from the inner surface of the through hole, the gripped portion of the work inserted in the through hole is gripped or released by the chuck claw. At least when the cleaning material is projected, if air is constantly discharged from the periphery of the chuck claw toward the through hole, the cleaning material and the removed foreign matter will enter the movable part of the chuck claw and move. It is possible to prevent the portion from being worn or deteriorated.
以下、本発明を具体化した一実施形態のブラスト加工装置（エアブラスト装置）について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a blasting apparatus (air blasting apparatus) according to an embodiment embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
図１に示すように、ブラスト加工装置１０は、多軸ロボット２０と、チャック部３０とを備えている。これらは、キャビネット１１内部のブラスト加工室１２に設けられている。キャビネット１１には、ワークＷ（図５及び図６参照）をブラスト加工室１２に取り込むためのワーク取込口１３が設けられている。ワーク取込口１３は、シャッタ１４によって開閉される。シャッタ１４は、モータ等の開閉駆動部５２によって駆動される。
As shown in FIG. 1, the
多軸ロボット２０は垂直多関節型のロボットであり、より具体的には、６つの関節Ｋ１〜Ｋ６を有する６軸ロボットである。各関節Ｋ１〜Ｋ６は、その回転軸（関節軸）として、第１軸〜第６軸Ａ１〜Ａ６を有している。本実施形態では、第１軸Ａ１が鉛直方向に延び、多軸ロボット２０がブラスト加工室１２に設けられた基台１５の設置面１５ａに設置されている。
The
多軸ロボット２０の回動基部２１は、第１軸Ａ１を回動中心として回動可能とされ、基台１５に設置されている。回動基部２１には、第１アーム２２が連結されている。第１アーム２２は、水平方向に延びる第２軸Ａ２（図１では点として示されている。）を回動中心として回動基部２１に対して回動可能とされている。第１アーム２２には、第２アーム２３が連結されている。第２アーム２３は、水平方向に延びる第３軸Ａ３（図１では点として示されている。）を回動中心として、第１アーム２２に対して回動可能とされている。第２アーム２３には、第３アーム２４が連結されている。第３アーム２４は、第２アーム２３との連結方向に延びる第４軸Ａ４を回動中心として第２アーム２３に対して回動可能とされている。
The
第３アーム２４の先端部には、手首部２５が設けられている。手首部２５は、水平方向に延びる第５軸Ａ５（図１では点として示されている。）を回動中心として、第３アーム２４に対して回動可能とされている。手首部２５には、ツール等を取り付けるためのハンド部２６が設けられている。ハンド部２６は、ツール取付け部に相当する。ハンド部２６は、その中心線である第６軸Ａ６を回動中心として手首部２５に対してねじり方向に回動可能とされている。
A
各関節Ｋ１〜Ｋ６には、それぞれモータ（サーボモータ、図示略）が設けられている。モータは正逆両方向の回転が可能であり、モータの駆動により原点位置を基準として各関節Ｋ１〜Ｋ６が回転駆動され、それにより６つの各構成要素（回動基部２１、第１アーム２２、第２アーム２３、第３アーム２４、手首部２５、ハンド部２６）が回動する。
Each joint K1 to K6 is provided with a motor (servo motor, not shown). The motor can rotate in both forward and reverse directions, and the joints K1 to K6 are rotationally driven with reference to the origin position by driving the motor, whereby the six components (
チャック部３０は、ブラスト加工対象となるワークＷ（後述する図６参照）をチャックして保持するものである。チャック部３０は、図２に示すように、多軸ロボット２０のハンド部２６に設けられている。
The
チャック部３０は、チャック支持板部３１と、チャック装置４０とを備えている。チャック支持板部３１は、多軸ロボット２０のハンド部２６に設けられている。チャック支持板部３１は、ハンド部２６の先端面２６ａに対し垂直に起立している。チャック支持板部３１が有する一対の平面３１ａ，３１ｂのうち一方の平面３１ａに、チャック装置４０が取付けられている。
The
チャック装置４０は、筒状をなすチャック本体部４１を有している。チャック本体部４１の内側は、本体貫通孔４２とされている。本体貫通孔４２は、チャック支持板部３１においてチャック本体部４１が取付けられた平面３１ａに対して直交する方向に延び、チャック本体部４１の全体を貫通している。本体貫通孔４２を形成する内面は、研掃材に対する耐摩耗性を有する素材によって形成されたり、当該素材によって保護層が設けられたりして、耐摩耗性能が付与されている。なお、以下では、本体貫通孔４２が延びる方向のうち、チャック支持板部３１の側を奥側とし、その反対側を入口側とする。
The
チャック本体部４１の奥側には、環状をなすピストン室４３が設けられている。図３に拡大して示すように、ピストン室４３は、本体貫通孔４２が延びる方向に沿って延び、当該方向へ移動可能な環状ピストン４４が収容されている。環状ピストン４４が収容されることにより、ピストン室４３は、第１室４３ａと第２室４３ｂとに区画されている。第１室４３ａは奥側に配置され、第２室４３ｂは入口側に配置されている。
An
図２及び図３に示すように、チャック本体部４１には、第１室４３ａ及び第２室４３ｂにそれぞれエアを給排する給排通路Ｐａ，Ｐｂが設けられている。給排通路Ｐａ，Ｐｂは、チャック支持板部３１に設けられたエア通路（図示略）を介してエア給排装置５１と接続され、エア給排装置５１によってエアが給排される。エア給排装置５１は、エア供給とエア排出とを切り換える切換弁やコンプレッサ等のエア供給源とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the chuck
環状ピストン４４とピストン室４３の内面との間はシールリングＳによってシールされ、第１室４３ａ及び第２室４３ｂの一方から他方へエアが漏れることが防止されている。そのため、第１室４３ａ及び第２室４３ｂへのエア給排が切り替えられることにより、環状ピストン４４が本体貫通孔４２の延びる方向に沿って奥側へ移動したり、入口側へ移動したりする。
A seal ring S seals between the
図２に戻り、ピストン室４３の入口側には、環状をなす収容空間４５が設けられている。収容空間４５には、環状をなすリング部材４６が設けられている。収容空間４５は、本体貫通孔４２が延びる方向に沿って延び、リング部材４６は同方向に沿って移動可能とされている。リング部材４６は、環状ピストン４４から収容空間４５の側へ突出する環状突出部４４ａを介して、当該環状ピストン４４と連結されている。そのため、環状ピストン４４の移動に伴って、リング部材４６も本体貫通孔４２が延びる方向に沿って移動する。環状突出部４４ａの周囲もシールリングＳによってシールされて、エアが漏れることが防止されている。
Returning to FIG. 2, an
チャック本体部４１の入口側端部には、複数（本実施形態では３つ）のチャック爪４７が設けられている。各チャック爪４７は、周方向において等間隔に設けられている。なお、図２は断面図であるため、１つのチャック爪４７が図示されていない。各チャック爪４７は、隙間が１ｍｍ以下となるような状態で、爪収容孔４８に収容されている。爪収容孔４８は、本体貫通孔４２を形成する内面に設けられ、本体貫通孔４２と収容空間４５との間を本体貫通孔４２が延びる方向と直交する方向に貫通している。爪収容孔４８に収容されたチャック爪４７は、当該直交方向に移動可能とされている。
A plurality of (three in this embodiment) chuck
各チャック爪４７には、その移動方向における反内面側（本体貫通孔４２の内面側とは反対側）に、傾斜面４７ａが形成されている。傾斜面４７ａは入口側から奥側へ向かって広がるように傾斜している。リング部材４６には、当該傾斜面４７ａと当接する傾斜面４６ａが形成されている。リング部材４６が本体貫通孔４２の延びる方向に沿って移動すると、リング部材４６の傾斜面４６ａとチャック爪４７の傾斜面４７ａとの当接作用により、チャック爪４７は当該方向に直交する方向に沿って移動する。環状ピストン４４が奥側の移動端まで移動すると、チャック爪４７は本体貫通孔４２の内面から突出する位置に配置される。環状ピストン４４が入口側の移動端まで移動すると、チャック爪４７は突出位置から内面側へ退避した位置に配置される。
Each
図２には、エア給排装置５１により、第１室４３ａ（図３参照）にエアが供給されるとともに第２室４３ｂ（図３参照）からエアが排出される状態に切り換えられ、環状ピストン４４が入口側の移動端に移動して各チャック爪４７が退避位置に配置された状態を示している。チャック部３０によってブラスト加工対象のワークＷをチャックする場合には、この状態で、本体貫通孔４２にその入口側からワークＷの被把持部を挿入する。図６に示すように、ワークＷに筒状部Ｗａ，Ｗｂが設けられている場合では、その筒状部Ｗａ，Ｗｂが被把持部とされる。
In FIG. 2, the air supply /
ワークＷの被把持部を本体貫通孔４２に挿入した後、エアの給排を切り換え、第１室４３ａからエアが排出され、第２室４３ｂにエアを供給する。すると、図６に示すように、環状ピストン４４は奥側の移動端に移動し、各チャック爪４７が突出位置に配置される。これにより、ワークＷの被把持部（第１筒状部Ｗａ）が各チャック爪４７によって把持される。チャック爪４７の突出位置は把持位置に相当する。
After inserting the gripped portion of the work W into the main body through
図２に戻り、チャック本体部４１には、収容空間４５にエアを供給するエア供給通路Ｐｃが設けられている。エア供給通路Ｐｃには、ブラスト加工中において、チャック支持板部３１に設けられたエア通路（図示略）を介して、エア給排装置５１によってエアが常時供給される。収容空間４５にエアが供給されると、収容空間４５に開口する爪収容孔４８とチャック爪４７との間の隙間から本体貫通孔４２に向けてエアが排出される。エア流通路は、エア供給通路Ｐｃ、チャック支持板部３１に設けられたエア通路（図示略）及び収容空間４５を含んで構成されている。
Returning to FIG. 2, the chuck
チャック部３０において、チャック支持板部３１には、本体貫通孔４２の奥側と対峙する箇所に、板部貫通孔３２が設けられている。板部貫通孔３２は、本体貫通孔４２が延びる方向に沿って形成され、一対の平面３１ａ，３１ｂを貫通している。板部貫通孔３２は、本体貫通孔４２と連通している。本体貫通孔４２には、研掃材による摩耗防止用の保護筒体３３が設けられている。保護筒体３３は、チャック支持板部３１においてチャック装置４０が設けられた平面３１ａとは反対側の平面３１ｂから突出している。
In the
チャック装置４０、チャック支持板部３１及び保護筒体３３は、多軸ロボット２０のハンド部２６とともに、耐摩耗用の保護カバー３４によって覆われている。保護カバー３４は、一対の開口部３５，３６を有している。第１開口部３５は、チャック装置４０の本体貫通孔４２の入口側開口と対峙する箇所で開口している。第１開口部３５には、図６に示すように、チャック部３０がワークＷを把持すべく被把持部（第１筒状部Ｗａ）が本体貫通孔４２に挿入される際に、当該被把持部が挿入される。第２開口部３６は、本体貫通孔４２の延びる方向において第１開口部３５とは反対側に設けられ、保護筒体３３の開口と対峙する箇所で開口している。そのため、チャック部３０には、第１開口部３５、本体貫通孔４２、保護筒体３３の筒内及び第２開口部３６の各要素によって、一方向に沿ったチャック部貫通孔３７が形成されている。
The
図１に戻り、ブラスト加工装置１０は、多軸ロボット２０及びチャック部３０の他に、研掃材噴出ノズル１６と、研掃材搬出装置１７と、仮置き台１８とを備えている。これらは、キャビネット１１内のブラスト加工室１２に設けられている。
Returning to FIG. 1, the blasting
研掃材噴出ノズル１６は、供給管Ｔを介して研掃材供給装置５３と接続されている。研掃材供給装置５３から排出され、圧縮エアによって輸送された研掃材は、研掃材噴出ノズル１６の開口部である噴出口１６ａから噴出する。研掃材は、例えば、鉄、ステンレス、アルミナ等の金属粒、ガラス粒、砂、合成樹脂やクルミ等を粉砕した粒等を素材としており、その種類を問わない。研掃材には、水等の液体を混合させてもよい（湿式ブラスト）。研掃材噴出ノズル１６は、多軸ロボット２０を設置する基台１５において、多軸ロボット２０の設置面１５ａよりも下方の所定位置に設けられている。研掃材噴出ノズル１６は、多軸ロボット２０の基本姿勢（図１に示す状態）において、第６軸Ａ６が伸びる方向であって、かつ水平方向に向けて研掃材が噴出するように、位置決めされた状態で固定されている。そのため、噴出口１６ａから噴出する研掃材は、水平方向にのみ噴出するようになっている。
The cleaning
研掃材搬出装置１７は、例えばスクリュー式コンベア等である。ただ、研掃材を搬出する機能を有するものであればその構成は任意である。研掃材搬出装置１７は、ブラスト加工室１２の下端部に設けられ、噴出口１６ａから噴出してブラスト加工室１２の下端部に溜まった研掃材を室外に搬出する。
The cleaning
仮置き台１８は、ブラスト加工時に、ワークＷの持ち替えのために当該ワークＷが仮置きされる。例えば、図６に示すように、チャック部３０によって把持された場合において、チャック部３０と対峙する平面Ｗｃを有するワークＷは、当該平面Ｗｃに研掃材を当てることが困難となる。チャック部貫通孔３７に挿入されてチャック爪４７によって把持されている第１筒状部Ｗａの表面についても、同様に研掃材を当てることは困難である。そのような場合に、チャック部３０によって把持する被把持部を、当初の被把持部（第１筒状部Ｗａ）と異なる箇所に持ち替えるために、ワークＷが仮置き台１８に仮置きされる。
At the time of blasting, the temporary storage table 18 is temporarily placed with the work W in order to change the holding of the work W. For example, as shown in FIG. 6, when gripped by the
次に、ブラスト加工装置１０の電気的構成を、図４を参照して説明する。図４に示すように、ブラスト加工装置１０は、コントローラ５４を有している。コントローラ５４は、ＣＰＵ等を有する周知のマイクロコンピュータを主体に構成され、動作プログラムを記憶する記憶部５５を備えている。コントローラ５４は、予め設定された動作プログラムによって、ブラスト加工装置１０の全体を制御する。
Next, the electrical configuration of the blasting
コントローラ５４は、多軸ロボット２０の動作を制御するロボット制御部５６を有している。ロボット制御部５６は、動作プログラムに基づいて、多軸ロボット２０の各関節Ｋ１〜Ｋ６に設けられたモータ（図示略）の駆動を制御する。これにより、多軸ロボット２０は、ワークＷに対するブラスト加工を施すために必要な各種ハンドリング動作を行う。例えば、ブラスト加工室１２にワークＷを取り込んだり、取り込んだワークＷにおける研掃材の被投射領域（例えば図６に示す被投射領域Ｒ参照）を様々に変更したり、ワークＷを持ち替えたり、ブラスト加工が終了したワークＷをブラスト加工室１２の外へ排出したりする。被投射領域Ｒを変更する場合は、ワークＷの姿勢や三次元位置が多軸ロボット２０によって変えられることによって行われる。
The
なお、被投射領域Ｒとは、ワークＷ上のブラスト加工対象部位（例えば表面全域、表面の一部領域、筒状部分や凹部等の内面）のうち、噴出口１６ａから水平方向に噴出する研掃材が当たる局所領域を意味する。被投射領域Ｒは、基本的には、ブラスト加工対象部位よりも狭いが、所望するブラスト加工の内容によっては、両者が同じとなる場合もある。 The projected region R is a laboratory that ejects horizontally from the ejection port 16a in the blasting target portion (for example, the entire surface, a partial region of the surface, the inner surface such as a tubular portion or a concave portion) on the work W. It means the local area where the sweeping material hits. The projected region R is basically narrower than the blasting target portion, but both may be the same depending on the desired blasting content.
多軸ロボット２０の動作プログラムは、上記の各種動作を行うものとして予め設定されたり、ロボット制御部５６に接続されたティーチングペンダント（図示略）を用いて設定されたりする。この場合、ワークＷの形状、ブラスト加工対象部位における個々の被投射領域Ｒにおける異物Ｉ（図６参照）の堆積状態（厚さのばらつき度合い等）を踏まえ、所望するブラスト加工がされるような研掃材の被投射条件で研掃材が当たるように設定される。
The operation program of the
被投射条件とは、例えば、噴出口１６ａとワークＷ上の想定された被投射領域Ｒとの距離、被投射領域Ｒに研掃材が当たる角度、被投射領域Ｒに研掃材が当たる時間の各要素を少なくとも一つ含む条件である。距離が短ければその分だけ被投射領域Ｒは狭くかつ研掃材が強く当たり、距離が長ければその分だけ被投射領域Ｒは広範囲となりかつ研掃材が弱く当たる。高い角度で研掃材が被投射領域Ｒに当たることは、より厚い層の異物Ｉを除去したり、平面部分に付着した異物Ｉを除去したりすることに適している。低角度で研掃材が被投射領域Ｒに当たることは、より薄い層の異物Ｉを除去したり、筒状部分や凹部等の内面に付着した異物Ｉを除去したりすることに適している。研掃材が被投射領域Ｒに当たる時間が長ければ、その分だけ異物Ｉが除去される程度も高まり、当たる時間が短ければ、その分だけ異物Ｉが除去される程度も低減する。 The projection conditions include, for example, the distance between the ejection port 16a and the assumed projection area R on the work W, the angle at which the cleaning material hits the projection area R, and the time when the cleaning material hits the projection area R. It is a condition that includes at least one of each element of. The shorter the distance, the narrower the projected area R and the stronger the cleaning material hits, and the longer the distance, the wider the projected area R and the weaker the cleaning material. The fact that the cleaning material hits the projected region R at a high angle is suitable for removing the foreign matter I in the thicker layer and the foreign matter I adhering to the flat surface portion. The fact that the cleaning material hits the projected region R at a low angle is suitable for removing foreign matter I in a thinner layer and removing foreign matter I adhering to the inner surface such as a tubular portion or a recess. The longer the time it takes for the cleaning material to hit the projected area R, the higher the degree to which the foreign matter I is removed, and the shorter the time it hits, the less the degree to which the foreign matter I is removed.
コントローラ５４は、エア給排装置５１と接続されている。コントローラ５４により、給排通路Ｐａ，Ｐｂへのエア給排が制御される。コントローラ５４は、チャック爪４７を退避位置に配置してワークＷを非把持状態とする場合は、ピストン室４３の第１室４３ａにエアが供給されるように、給排通路Ｐａ，Ｐｂへのエア給排を切り換える。逆に、チャック爪４７を把持位置に配置してワークＷを把持する場合は、第２室４３ｂにエアが供給されるように、給排通路Ｐａ，Ｐｂへのエア給排を切り換える。
The
コントローラ５４は、シャッタ１４の開閉駆動部５２と接続されている。コントローラ５４により、シャッタ１４の開閉が制御される。コントローラ５４は、ブラスト加工開始時にワークＷをブラスト加工室１２に取り込んだり、加工終了時にワークＷをブラスト加工室１２から排出したりする場合には、シャッタ１４が開く。また、噴出口１６ａから研掃材を噴出してワークＷをブラスト加工する際には、シャッタ１４を閉じる。
The
コントローラ５４は、研掃材供給装置５３と接続されている。コントローラ５４により、研掃材供給装置５３からの研掃材の供給の開始、停止が制御される。コントローラ５４は、ワークＷがブラスト加工室１２に取り込まれ、シャッタ１４が閉じられた後、当該ワークＷにブラスト加工を施すべく、研掃材供給装置５３を駆動して研掃材の供給を開始する。これにより、研掃材噴出ノズル１６の噴出口１６ａから研掃材が噴出する。ワークＷに対してブラスト加工が終了すると、研掃材供給装置５３の駆動を停止して、研掃材の噴出を停止する。
The
次に、以上のように構成されたブラスト加工装置１０を使用してワークＷに対してブラスト加工を行う場合の動作について、図５及び図６を参照して説明する。ブラスト加工装置１０の動作制御の主体は、特に説明しない限りコントローラ５４である。
Next, the operation when blasting the work W using the
ここでは、ブラスト加工の対象となるワークＷの一例として、鋳造によって形成され、脱型（型ばらし）後の素形材を想定する。その形状は、図６に示すように、互いに反対方向へ突出する一対の筒状部Ｗａ，Ｗｂを有し、両筒状部Ｗａ，Ｗｂの筒内部が連通しているものとする。このワークＷでは、表面全域及び筒内面に鋳物砂やスケール（酸化被膜）等の異物Ｉが存在しているため、表面全域及び筒内面がブラスト加工対象部位とされ、当該部位の異物Ｉを除去する。 Here, as an example of the work W to be blasted, it is assumed that the raw material is formed by casting and has been demolded (disassembled). As shown in FIG. 6, it is assumed that the shape has a pair of tubular portions Wa and Wb protruding in opposite directions, and the insides of the cylinders of both tubular portions Wa and Wb communicate with each other. In this work W, since foreign matter I such as casting sand and scale (oxide film) is present on the entire surface and the inner surface of the cylinder, the entire surface and the inner surface of the cylinder are designated as blasting target parts, and the foreign matter I in the portion is removed. To do.
図５に示すように、作業員は、脱型後のワークＷを、ブラスト加工室１２の外に設置されたワーク載置台１９に載置する。その後、作業員がブラスト加工装置１０に対して動作開始を指令する操作を行うと、キャビネット１１のシャッタ１４が開かれ、ワーク取込工程を実行する。ワーク取込工程では、基本姿勢で待機中の多軸ロボット２０Ａは、図５に多軸ロボット２０Ｂとして示すように、チャック部３０をワーク取込口１３から外に出し、ワークＷを把持して持ち上げる。その後、多軸ロボット２０がワークＷをブラスト加工室１２に取り込むみ、シャッタ１４を閉じる。
As shown in FIG. 5, the worker places the demolded work W on the work mounting table 19 installed outside the blasting
続いて、ワーク研掃工程を実行する。ワーク研掃工程では、研掃材を噴出口１６ａから噴出させる。それと合わせて、多軸ロボット２０は、図５に多軸ロボット２０Ｃとして示すように、ワークＷを噴出口１６ａの前方に配置し、そのハンドリングにより、噴出する研掃材を予め設定された被投射領域Ｒを変更しつつ、個々の被投射領域Ｒについてそれぞれの被投射条件にしたがってワークＷに当てる。ワークＷの筒内に研掃材を当てる場合には、図６に示すように、噴出口１６ａから噴出する研掃材が、ワークＷの筒状部Ｗａ，Ｗｂに入り込み、想定した被投射領域Ｒに、設定された被投射条件で当たるように多軸ロボット２０が駆動する。これにより、ワークＷの表面や筒内に研掃材が当たって異物Ｉが除去される。ワークＷの筒状部Ｗａ，Ｗｂ内に入り込んだ研掃材は、チャック部貫通孔３７を通過して、第２開口部３６から排出される。
Subsequently, the work cleaning process is executed. In the work cleaning step, the cleaning material is ejected from the ejection port 16a. At the same time, the
この時、チャック部３０は保護カバー３４によって覆われているため、チャック部３０が研掃材による摩耗から保護される。筒内に入り込んだ研掃材は、チャック部貫通孔３７を通過してチャック部３０から排出される。本体貫通孔４２を形成する内面には耐摩耗性が付与され、チャック部貫通孔３７の第２開口部３６の側には保護筒体３３が設けられている。そのため、チャック部貫通孔３７の内面が研掃材による摩耗から保護され、また、保護カバー３４内に研掃材が入り込むことも防止されている。
At this time, since the
また、ワーク研掃工程において、チャック部貫通孔３７に挿入されてチャック爪４７によって把持された第１筒状部Ｗａ、チャック部３０と対峙する平面Ｗｃに研掃材を当てることは、投射条件を調整しても困難である。そのため、これらの部位にもブラスト加工を施す場合には、チャック部３０によって把持する被把持部を、当初の第１筒状部Ｗａから第２筒状部Ｗｂへ変更して持ち替える。多軸ロボット２０は、その持ち替え時に、図５に多軸ロボット２０Ｄとして示すように、ワークＷをいったん仮置き台１８に仮置きする。その後、仮置き台１８の下方に突出した第２筒状部Ｗｂを把持することで、ワークＷを持ち替え、当該ワークＷを噴出口１６ａの前方に配置して、噴出する研掃材をワークＷに当てる。
Further, in the work cleaning step, it is a projection condition that the cleaning material is applied to the first tubular portion Wa inserted into the chuck portion through
ワークＷに対してあらかじめ設定されたブラスト加工が終了すると、研掃材供給装置５３の駆動を停止し、研掃材の噴出を停止する。次いで、ワーク排出工程を実行する。ワーク排出工程では、シャッタ１４を開き、多軸ロボット２０は、ブラスト加工済みのワークＷを把持したチャック部３０をワーク取込口１３から外に出し、ワーク載置台１９に置く。これら一連の工程（ワーク取込工程、ワーク研掃工程、ワーク排出工程）を経ることにより、ワークＷに対するブラスト加工が実施される。
When the blasting process preset for the work W is completed, the driving of the cleaning
以上詳述したように、本実施形態のブラスト加工装置１０によれば、次のような作用効果を得ることができる。
As described in detail above, according to the
（１）噴出口１６ａの前方において、噴出口１６ａから噴出する研掃材が投射されるワークＷ上の被投射領域Ｒが、多軸ロボット２０により自由に変更されるため、ブラスト加工を所望する部位を被投射領域Ｒとすることができる。また、被投射領域Ｒごとに所定の被投射条件で研掃材が投射されるため、除去対象の異物Ｉの付着状況に応じた研掃材の当て方で異物Ｉを除去することができる。例えば、ブラスト加工対象部位における異物Ｉの堆積状況が不均一な場合は、異物Ｉの堆積が多い箇所では、投射距離を短くしたり投射時間を長くしたりしてより強く研掃材が当たるようにし、異物Ｉの堆積が少ない箇所は、逆に、研掃材がより弱く当たるように投射を調整できる。そのため、従来のショットブラスト装置と異なり、ワークＷに対して均一なブラスト加工を施し、残留応力による変形量を低減できる。
(1) Since the projected area R on the work W on which the cleaning material ejected from the ejection port 16a is projected is freely changed by the
（２）ワークＷ上において被投射領域Ｒが存在する箇所の状況（表面か、孔や凹部の内面か等）、被投射領域Ｒにおける異物Ｉの付着状態に応じて、被投射条件の要素を変えることによって研掃材の当たり方を変えることができる。噴出口１６ａとの距離によって被投射領域Ｒの範囲や当たる強度を変えたり、研掃材が当たる角度によって孔の奥に研掃材を当てたり、研掃材が当たる時間によって異物除去の程度を変えたりして、多彩なブラスト加工を行うことができる。 (2) Depending on the condition of the location where the projected region R exists on the work W (surface, inner surface of holes or recesses, etc.) and the state of adhesion of foreign matter I in the projected region R, the elements of the projected condition are set. By changing it, the way the cleaning material hits can be changed. The range of the projected area R and the contact strength are changed depending on the distance from the ejection port 16a, the polishing material is applied to the back of the hole depending on the angle at which the cleaning material is applied, and the degree of foreign matter removal is determined by the time the cleaning material is applied. You can change it to perform various blasting processes.
（３）研掃材噴出ノズル１６を多軸ロボット２０の上に配置したり、多軸ロボット２０の側に向けて噴出するように配置したりすると、噴出した研掃材が多軸ロボット２０に降りかかり、多軸ロボット２０を損傷するおそれがある。多軸ロボット２０の設置面１５ａよりも下方において、水平方向に向けて研掃材が噴出することにより、多軸ロボット２０に研掃材が降りかかることが防止され、その損傷を抑制できる。
(3) When the cleaning
（４）ブラスト加工において、仮置き台１８にワークＷを仮置きし、多軸ロボット２０がワークＷを把持する箇所を変えて、当該ワークＷを持ち替えることが可能となる。ワークＷ上の被投射領域Ｒを多軸ロボット２０によって自由に変更できるとしても、チャック部３０によるワークＷの把持部分やチャック部３０と対峙する平面Ｗｃ等、ワークＷには研掃材が当たりづらい箇所が存在し得る。その場合に、ワークＷが持ち替えられることにより、当初、研掃材が当たりづらかった箇所も被投射領域Ｒとしてブラスト加工を施すことできる。これにより、ワークＷ全体にブラスト加工を施すことができる。
(4) In the blasting process, the work W can be temporarily placed on the temporary storage table 18, the position where the
（５）チャック部３０は、本体貫通孔４２の内面からチャック爪４７が出入りすることにより、当該本体貫通孔４２に挿入されたワークＷの被把持部（第１筒状部Ｗａ）がチャック爪４７によって把持されたり、解放されたりする。研掃材の投射時には、チャック爪４７の周囲から本体貫通孔４２に向けてエアが常時排出されている。そのため、研掃材や除去された異物等がチャック爪４７の可動部分（チャック爪４７と爪収容孔４８との間の隙間）に入り込んで、当該可動部分が摩耗したり劣化したりすることを抑制できる。
(5) In the
（６）チャック部３０では、チャック装置４０、チャック支持板部３１及び保護筒体３３が、多軸ロボット２０のハンド部２６とともに、保護カバー３４によって覆われている。これにより、ブラスト加工時に、これら各部位に研掃材が当たることから保護され、損傷したり劣化したりすることを抑制できる。
(6) In the
（７）多軸ロボット２０により、ワークＷ上のブラスト加工を所望する部位を被投射領域Ｒとすることができるため、チャック部３０のチャック爪４７によって把持可能な箇所があるワークＷであれば、その形状を問わず、ブラスト加工することができる。従来のショットブラスト装置では、ワークＷの形状に応じた治具を準備し、異なる形状のワークＷをブラスト加工する場合には、治具も交換する必要があった。本実施形態のブラスト加工装置１０では、ワークＷの形状に応じた治具は不要であるし、治具の交換も不要であるため、構成部品の数を減らすことができるとともに、治具交換という作業も不要となって作業効率も高まる。
(7) Since the portion desired to be blasted on the work W can be set as the projected region R by the
なお、本発明のブラスト加工装置は、上記実施形態のブラスト加工装置１０の他、例えば次のような別の構成を採用することもできる。
In addition to the
（ａ）上記実施の形態では、チャック部３０として、チャック爪４７が本体貫通孔４２の内面において出入りすることによりワークＷを把持したり、解放したりする構成を採用した。これに代えて、例えば、複数指のグリッパでワークＷを掴んだり、吸着グリッパでワークＷを吸着したりして、ワークＷをチャックする構成としてもよい。
(A) In the above embodiment, as the
（ｂ）上記実施の形態では、筒状部Ｗａ，Ｗｂを有するワークＷの筒内面をブラスト加工の対象部位とすべく、チャック部３０にチャック部貫通孔３７が形成され、研掃材の導入側とは反対側から研掃材が排出される構成を採用している。これに代えて、チャック装置４０の本体貫通孔４２を有底の孔としてもよい。
(B) In the above embodiment, a chuck portion through
（ｃ）上記実施の形態では、多軸ロボット２０として６軸ロボットが用いられている。多軸ロボット２０が有する回転軸（関節Ｋ）の数は任意であり、例えば、５軸ロボット、７軸ロボット等であってもよい。
(C) In the above embodiment, a 6-axis robot is used as the
（ｄ）上記実施の形態では、ブラスト加工装置１０によってブラスト加工される対象となるワークＷは、互いに反対方向へ突出する一対の筒状部Ｗａ，Ｗｂを有し、両筒状部Ｗａ，Ｗｂの筒内部が連通しているものとした。ワークＷの種類や形状はこれに限定されるものではなく任意である。例えば、筒状部Ｗａ，Ｗｂが一つであったり、筒状部Ｗａ，Ｗｂを有していなかったりする形状の素形材、プレス加工された素形材などであってもよい。
(D) In the above embodiment, the work W to be blasted by the blasting
１０…ブラスト加工装置、１５ａ…設置面、１６ａ…噴出口、１８…仮置き台、２０…多軸ロボット、２６…ハンド部（ツール取付け部）、３０…チャック部、４２…本体貫通孔（貫通孔）、４５…収容空間（エア流通路）、４７…チャック爪、４８…爪収容孔、５６…ロボット制御部、Ａ１〜Ａ６…回転軸、Ｐｃ…エア供給通路（エア流通路）、Ｒ…被投射領域、Ｗ…ワーク。 10 ... Blasting device, 15a ... Installation surface, 16a ... Spout, 18 ... Temporary stand, 20 ... Multi-axis robot, 26 ... Hand part (tool mounting part), 30 ... Chuck part, 42 ... Main body through hole (penetration) Hole), 45 ... Accommodating space (air flow passage), 47 ... Chuck claw, 48 ... Claw accommodating hole, 56 ... Robot control unit, A1 to A6 ... Rotating shaft, Pc ... Air supply passage (air flow passage), R ... Projected area, W ... Work.
Claims (5)
前記多軸ロボットのツール取付け部に設けられ、ワークを保持するチャック部と、
研掃材を前方に向かって噴出する噴出口と、
前記チャック部に保持された前記ワークが前記噴出口の前方に配置されるように前記多軸ロボットの駆動を制御するロボット制御部と、
を備え、
前記ロボット制御部は、前記ワークの姿勢及び三次元位置を変えることにより、前記噴出口と対峙して前記研掃材が投射される被投射領域が変更されるようにし、さらに、前記被投射領域ごとに所定の被投射条件で前記研掃材が当たるように、前記多軸ロボットの駆動を制御することを特徴とするブラスト加工装置。 A multi-axis robot with multiple axes of rotation and
A chuck portion provided in the tool mounting portion of the multi-axis robot to hold the work, and a chuck portion.
A spout that ejects the polishing material forward and
A robot control unit that controls the drive of the multi-axis robot so that the work held by the chuck unit is arranged in front of the spout.
With
By changing the posture and the three-dimensional position of the work, the robot control unit changes the projected area on which the cleaning material is projected facing the ejection port, and further, the projected area is changed. A blasting apparatus characterized in that the drive of the multi-axis robot is controlled so that the cleaning material hits each of them under predetermined projection conditions.
当該チャック部を貫通する貫通孔と、
前記貫通孔を形成する内面において前記貫通孔の延びる方向に対して直交方向に移動可能に設けられ、ワークを把持する把持位置と当該把持位置から退避した退避位置とに配置される複数のチャック爪と、
前記内面に設けられ、前記チャック爪を収容する爪収容孔と、
前記チャック爪と前記爪収容孔との間の隙間にエアを供給して前記貫通孔へ排出させるエア流通路と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のブラスト加工装置。 The chuck portion is
A through hole that penetrates the chuck portion and
A plurality of chuck claws provided so as to be movable in a direction orthogonal to the extending direction of the through hole on the inner surface forming the through hole, and arranged at a gripping position for gripping the work and a retracting position retracted from the gripping position. When,
A claw accommodating hole provided on the inner surface and accommodating the chuck claw,
An air flow passage that supplies air to the gap between the chuck claw and the claw accommodating hole and discharges the air to the through hole.
The blasting apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the blasting apparatus is provided.
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