JP2008149328A - 鋳物用仕上げ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】教示作業が容易でかつ、関節軸強度の高い多関節構造の仕上げ加工装置を提供する。
【解決手段】複雑な形状を有する鋳造品Wに付着される鋳物砂、湯口、押し湯、鋳物バリ等の不用物を多関節構造のＮＣ制御機構により除去して仕上げ加工する装置において、仕上げ加工すべき鋳造品Ｗを加工しやすい姿勢に位置決めする治具ユニットＡと、上記位置決めされた鋳造品Ｗをツール動作により必要な加工を施す工具ユニットＢと前記治具ユニットＡと前記工具ユニットＢとを総合的に補間制御する制御ユニットＣを備える。
【選択図】図１

Description

本発明はアルミや鉄を鋳造加工して複雑な形状の各種鋳造品（ワーク）を製造する際、ワークに付着される鋳物砂、湯口、押し湯、鋳物バリ等の不用物を多関節構造のＮＣ制御機構により除去して仕上げ加工する装置に係り、特に多関節構造の関節軸強度を高くするとともに、コンパクトにした複雑な形状を有する鋳造品の仕上げ加工装置に関する。

自動車の各種部品、例えば、シリンダーヘッド、シリンダーブロック、インテークマニホールド等はアルミや鉄を鋳造加工して製造される。この製造によって得られる鋳造品（ワーク）は複雑な形状を有するとともに、鋳物砂、湯口、押し湯、鋳物バリ等の不用物が付着しているため、この不用物をワークから除去して仕上げを施す必要がある。

一般に、鋳造品は複雑な形状を有するものが多く、これら仕上げ加工する際、ツールに複雑な動作をさせる必要があり、このためＮＣ制御による加工が要求される。

凡用の鋳造品の仕上げ装置としては従来、６軸の垂直多関節ロボットが多用されている。６軸の垂直多関節ロボットであれば、位置と姿勢を自由に設定する事ができるので、このロボットにワークである鋳物を把持させ、固定側に設置した加工用工具でワークに必要な仕上げを施すことが出来る。

ロボット側に加工用工具を持たせ、鋳物ワークを固定側にすることも可能である。鋳物仕上げ工程のうち特に、鋳物バリ取工程ではワーク各面に任意の方向でバリが発生しているため、任意の位置と姿勢を設定できる６軸垂直多関節ロボットは非常に有効である。

しかし、鋳物ワークには鋳物砂、鋳物バリ、鋳造のための湯口が付着しており、この付着物は形状にばらつきがあるため、ロボットで加工する場合や搬送する場合に鋳物ワークの異常バリなどにより工具や治具などの機械構成部材に干渉衝突することが頻繁に発生する。

この場合、一般の６軸垂直多関節ロボットは関節強度が弱いため、関節軸のズレを起こして長時間の生産ラインの停止を発生させ、生産ラインの稼動率を上げることができなかった。また関節部に使用している減速機のバックラッシュは加工精度を低下させている。

通常、ＮＣ制御機構として６軸の自由度を持たせて多関節機構とした場合、任意の動作が可能であり、複雑な形状を有する鋳造品の仕上げ加工に適するが、これを１ユニットで構成すると、４、５、６軸目の関節は強度を低く抑えなければ大きな機構構成となり、装置が大型化されてしまう。

関節強度を上げるための方法としては、各関節に大きな減速機を使用して衝突時に関節に作用する力に打ち勝てる強度を持たせれば良い。しかし、必要な強度をもたせた場合、各関節のサイズが大きなものとなり、装置の大きさが非常に大きなものとなり、重量も増加し、高速に移動することができなくなるため仕上げ加工の時間が長くなる。この結果、設置スペースが大きく、コストが高く、生産能力が低い装置になる、また関節部に使用している減速機のバックラッシュがあり加工精度を低下させていた。

各関節に大きな減速機を使用して衝突時に関節に作用する力に打ち勝てる強度を持たせた装置としては治具部分と工具部分に分離して設置した装置があるが、治具部と工具部との間で連結された補間制御がなされていないため、ワークに対する加工プログラムの教示が困難である。
特開平７−２０４９５２号公報 登録実用新案弟３０８５８２８号公報

そこで、本発明の解決しようとする課題は複雑な形状を有する鋳造品に付着される鋳物砂、湯口、押し湯、鋳物バリ等の不用物を多関節機構のＮＣ制御機構により除去して仕上げ加工するに当たり、装置を治具ユニットと工具ユニットに分割し、それぞれのユニットを同時に一台の制御ユニットで補間制御することにより、多関節構造の関節軸強度を高くし、上述の公知技術に存する欠点を改良した複雑な形状を有する鋳造品の仕上げ加工装置を提供することにある。

必要な関節強度をもたせた減速機を使用してもコンパクトなサイズにするために、６軸垂直多関節構成を２つに分割し、ワークを必要な位置と姿勢に位置決めする複数軸多関節構成の治具ユニットと、工具に加工に必要な軌跡を動作させる複数軸多関節構成の工具ユニットとを組み合わせ、この治具ユニットと工具ユニットの両方を一台の制御ユニットで制御し、それぞれのユニットを補間動作可能とすることを特徴とする。また、関節部に使用している減速機のバックラッシュを防止することにより加工精度を向上させる。

上述の構造からなる本発明装置は治具ユニットと、工具ユニットとをそれぞれ別ユニットとして分割して設置し制御ユニットで補間制御をするから、多関節構造の関節軸強度を高くし、教示を容易に行い、かつコンパクトとすることができ加工精度も向上する。

以下、本発明の添付図面を用いて詳述する。

図１において、Ｗは仕上げ加工すべき鋳造品（ワーク）であって、具体的には、一例を示せば、自動車の各種部品、例えば、シリンダーヘッド、シリンダーブロック、インテークマニホールド等であり、通常、アルミや鉄を鋳造加工して製造される。

この製造によって得られる鋳造品（ワーク）Ｗは複雑な形状を有するとともに、鋳物砂、湯口、押し湯、鋳物バリ等の不用物が付着しているため、この不用物を多関節構造のＮＣ制御機構によりワークＷから取り除き、仕上げ加工を施す。

この多関節構造は８軸、すなわち、矢視方向に旋回する旋回軸１、矢視方向に揺動する揺動軸２、矢視方向に揺動する揺動軸３、矢視方向に揺動する揺動軸４、矢視方向に旋回する旋回軸５、矢視方向に旋回する旋回軸６、矢視方向に揺動する揺動軸７、矢視方向に移動する移動軸８を備える。

この多関節構造は加工すべき内容に応じて治具ユニットＡと工具ユニットＢとも任意の軸数で構成される。

本発明の特徴は仕上げ加工すべき鋳造品（ワーク）Ｗを旋回軸１、揺動軸２、３、４を揺動し、旋回軸５で旋回して加工し易い姿勢にワーククランプ治具８によりクランプする治具ユニットＡと、位置決めされ、ワーククランプ治具９でクランプされたワークＷを、揺動軸６、７で揺動し、移動軸８で移動して、エンドミル、チップソー、チッパー等の加工ツール１０でツール動作により必要な加工を施す工具ユニットＢとを備え、かつこれら治具ユニットＡおよび工具ユニットＢをそれぞれ別ユニットとして分割して設置し、治具ユニットＡと工具ユニットＢを同時に補間制御する制御ユニットＣで制御することにある。

図２は治具ユニットＡと工具ユニットＢを作動制御する制御ユニットＣのフローシートであって、治具ユニットユニットＡの駆動モーターＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４と工具ユニットＢの駆動モーターＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４が図２のように制御される。

図３は減速機バックラッシュ除去ユニット１１の代表的関節軸として旋回軸１を示す。関節軸を構成する減速機は内部にバックラッシュを持っているためサーボモーター１２の回転角度位置を正確には再現することができない。このバックラッシュの分出力軸の角度は変動し、角度位置の精度が低下する。

このバックラッシュを除去するために、出力軸にトルク伝達用ギヤ１３を取付け、出力軸に対する固定側のトルクアクチュエータ１５先端にピニオン１６を取り付け、このピニオン１６から出力軸１４に取りつけたトルク伝達用ギヤを介して減速機に予圧を与え、この減速機が持っているバックラッシュを除去する。この結果バックラッシュに基づいて精度の低下が防止できるので、加工精度が向上する。図１の実施例では１、３、４、５、７軸にバックラッシュ除去ユニット１１を取り付けている。

本発明装置は多関節構造の関節強度を高くし、補間動作が可能であるので教示を容易に行うことができ、かつコンパクトとすることができるので、複雑な形状を有するワークＡの仕上げ加工として適用される。また、関節軸に使用している減速機バックラッシュを防止することにより加工精度を向上させることが可能になる。このようにして本発明鋳物用仕上げ装置は産業上の利用可能性が高い。

本発明にかかる仕上げ加工装置の一具体例の斜視図である。 本発明にかかる仕上げ加工装置のブロック線図である。 本発明にかかる関節軸用減速機のバックラッシュ除去ユニット要領図である。

符号の説明

Ｗ ワーク
１ 旋回軸
２ 揺動軸
３ 揺動軸
４ 揺動軸
５ 旋回軸
６ 揺動軸
７ 揺動軸
８ 移動軸
９ ワーククランプ治具
１０ 加工ツール
１１ 減速機バックラッシュ除去ユニット
１２ サーボモーター
１３ トルク伝達用ギャ
１４ 出力軸
１５ トルクアクチュエータ
１６ ピニオン
Ａ 治具ユニット
Ｂ 工具ユニット
Ｃ 制御ユニット

Claims (2)

1. ワークを位置決めする治具を端部に持たせた複数軸多関節構成の治具ユニットと、端部に鋳物仕上げに必要な工具を持たせた複数軸多関節構成の工具ユニットと、前記二つのユニットを補間制御する制御ユニットとから構成される鋳物用仕上げ装置。
2. 関節軸の一部または全部に減速機のバックラッシュ除去機構を取り付けた請求項１に記載の鋳物用仕上げ装置。
   

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