(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バリまたは面取り部が存在するワーク表面に沿って移動可能に設けられた工具保持手段と、工具保持手段に回転駆動可能に設けられた切削工具と、前記切削工具を嵌挿し切削工具の一部を露出しバリまたは面取り部に沿って移動できる倣いガイド部材と、この倣いガイド部材をバリまたは面取り部近傍のワーク倣い基準面に所定圧力で押圧する押圧手段と、ワークに形成されているバリまたは面取り部に対して略直角に切削工具を当てるように工具保持手段の向きを調節する姿勢制御手段とを備え、さらに、前記倣いガイド部材は、ホルダ固定部材に切削工具の回転軸と平行に立設したガイド支柱と、ガイド支柱を摺動自在に保持する支持部材と、前記ガイド支柱の周囲にガイド支柱を支持部材に対して弾力的に保持するスプリングとからなる倣いガイド部材の移動手段を備え、前記倣いガイド部材の倣い部がワークのワーク倣い基準面に押圧された状態で、工具保持手段が向き調節されつつワーク表面のバリまたは面取り部に沿って移動した場合に、倣いガイド部材がバリまたは面取り部のうねりに追従しながら移動し、切削工具がバリまたは面取り部を設定位置まで切削するように構成したことを特徴とする自動バリ取り装置。
【請求項２】
前記倣いガイド部材には切粉を吸引する吸引ダクトを配置したことを特徴とする請求項１に記載の自動バリ取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークのバリを自動的に切削する自動バリ取り装置に関するものであり、さらに詳細には、ワークのバリ部分に多少のウネリがあっても、そのウネリに追従してバリを確実に切削できる自動バリ取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ブロー成形等によりプラスチック製のワーク（自動車のエアスポイラー等）を成形した場合、使用した型の合わせ目からプラスチック材料がはみだすことにより、ワーク表面には不必要な出っ張り（バリ）が発生する。通常、バリは、先端部が尖っており取扱い上危険であるとともに外観美観上からも問題があり、除去する必要がある。
【０００３】
従来、バリは、ワークを治具にセットした後、作業者がナイフやカッターなどを用いてトリミング（荒削り、ナラシ）し、その後サンドペーパーやグラインダーを用いて荒取り・仕上げ作業を行って除去している。しかしながら、上記バリ取り方法では、荒取り・仕上げ作業に多大の時間を要し作業効率が非常に悪い。特に、トリミングによるバリの除去量が場所によってばらつきがあると、荒取り・仕上げ作業において当該ばらつきを解消しつつバリを除去していかなければならず、一段と時間がかかる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうした不都合を解消するために、プレス金型を用いてバリをカットしてトリミングするバリ取り方法が採られることがある。このようなバリ取り方法によると、バリの除去量が場所によってばらつくことがなく、荒取り・仕上げ作業に要する時間をある程度短縮することができる。しかし、プレス金型の価格が高く、バリ取りコストの増大を招いてしまう欠点を有する。また、トリミング後、サンドペーパーやグラインダーを用いて荒取り・仕上げ作業を行うため、大量に粉塵（プラスチック微粒子、サンドペーパ微粒子）が発生し、作業者の身体に甚大な悪影響を及ぼす。このような作業者への悪影響は、ナイフ等を用いてトリミングする上記バリ取り方法を実施した場合にも当然生じる。
【０００５】
また、上記したバリ取り方法の他に、ロボットにバリ取り用の切削工具を装着し、当該ロボットをティーチングした位置データ等に基づき駆動制御して、ワーク表面のバリを切削工具で除去するバリ取り方法がある。このバリ取り方法を採用すれば、粉塵の発生を大幅に減少させることができる。しかし、ワークの熱収縮の度合いやワークに対する治具の取付誤差などによって、バリが存在するワーク表面部分の位置（座標）はばらつくことがあり、そのため、ロボットをティーチングした位置データ等に基づき駆動制御しても、バリが存在するワーク表面部分を正確に切削するのは困難で、切削し過ぎたり、あるいは逆に切削不足でバリの除去が不十分となるなどの不具合が発生しやすい。
【０００６】
そこで、ロボットに装着された切削工具をバネやエア圧などを用いてワーク表面のバリ近傍に押し付けつつ当該バリを切削するバリ取り装置が開発されている。この装置によれば、上記した改良前のバリ取り方法に比べて、バリが存在するワーク表面部分を切削し過ぎたりバリの除去が不十分となる度合いは減少する。
【０００７】
しかし、バリ切削時に切削工具にかかる抵抗の変動の影響を受けやすく、バリを正確に設定位置まで切削できないことが多い。例えば、バリの先端部が波打つような形状である場合、この波打ち形状に倣って切削工具がバリを切削してしまい、切削後の箇所が波打つことになる。また、切削工具の姿勢によっては当該工具重量の影響を受けて、当該切削工具がバリと接触する圧力が過度に増大し、切削工具のワーク表面への食い込み等が発生する。
【０００８】
このような問題を解消するために、本発明者は粉塵の発生を防止しつつワークに存在するバリを迅速かつ正確に除去できる自動バリ取り装置を提案した（特許第３０２００６０号）。
この自動バリ取り装置は、「バリが存在するワーク表面に沿って移動可能に設けられた工具保持手段と、工具保持手段に軸線を中心として回転駆動可能に設けられた回転工具と、工具保持手段に回転工具と所定の位置関係をもってワーク表面側へ突出するように設けられた倣いガイド部材と、この倣いガイド部材をバリ近傍のワーク倣い基準面に所定圧力で押圧する押圧手段と、倣いガイド部材とワーク倣い基準面との接触点と回転工具の軸線とを結ぶ連結線が当該接触点におけるワーク倣い基準面の法線と合致するように工具保持手段の向きを調節する姿勢制御手段とを備え、倣いガイド部材がワーク倣い基準面に接触した状態で、工具保持手段が向き調節されつつワーク表面のバリに沿って移動した場合に、回転工具がバリを設定位置まで切削するように構成したこと」を特徴とするものであり、この装置によれば、ワーク倣い基準面に倣いつつ回転工具によってバリを切削することができる。この際、バリの切削は、倣いガイド部材とワーク倣い基準面との接触点と回転工具の軸線とを結ぶ連結線が当該接触点におけるワーク倣い基準面の法線と合致した状態で行われるので、当該ワーク倣い基準面と回転工具との距離を常に一定とした状態でバリを設定位置まで切削できる。したがって、バリを、その形状に左右されず、かつワークの熱変形が大きい場合でも迅速かつ正確に除去できる。また、粉塵の発生も防止することができ作業者への悪影響も一掃できるという効果を奏する。
【０００９】
しかしながら、その後本発明者等のさらなる研究の結果、上記自動バリ取り装置では、倣いガイド部材がワーク倣い基準面に押圧されるように、即ち、ワーク倣い基準面に対して垂直方向に移動できるだけの構成であるために、バリ部分あるいは面取り部が上下方向にウネっているような場合には、倣いガイドがバリあるいは面取り部のウネリに追従することができず、バリあるいは面取り部を正確に切削することができず、バリあるいは面取り部がワークに残ってしまうという不都合が発生することが判明した。そこで、本発明では、倣いガイド部材がワーク倣い基準面に対して押圧されながら、かつ、バリあるいは面取り部のウネリに追従できるようバリあるいは面取り部の面に対して上下方向にも移動できるように構成した自動バリ取り装置を提供し、これによって上記問題点を解決することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
バリまたは面取り部が存在するワーク表面に沿って移動可能に設けられた工具保持手段と、工具保持手段に回転駆動可能に設けられた切削工具と、前記切削工具を嵌挿し切削工具の一部を露出しバリまたは面取り部に沿って移動できる倣いガイド部材と、この倣いガ０ド部材をバリまたは面取り部近傍のワーク倣い基準面に所定圧力で押圧する押圧手段と、ワークに形成されているバリまたは面取り部に対して略直角に切削工具を当てるように工具保持手段の向きを調節する姿勢制御手段とを備え、さらに、前記倣いガイド部材は、ホルダ固定部材に切削工具の回転軸と平行に立設したガイド支柱と、ガイド支柱を摺動自在に保持する支持部材と、前記ガイド支柱の周囲にガイド支柱を支持部材に対して弾力的に保持するスプリングとからなる倣いガイド部材の移動手段を備え、前記倣いガイド部材の倣い部がワークのワーク倣い基準面に押圧された状態で、工具保持手段が向き調節されつつワーク表面のバリまたは面取り部に沿って移動した場合に、倣いガイド部材がバリまたは面取り部のうねりに追従しながら移動し、切削工具がバリまたは面取り部を設定位置まで切削するように構成したことを特徴とする自動バリ取り装置である。
また、前記倣いガイド部材には切粉を吸引する吸引ダクトを配置したことを特徴とする自動バリ取り装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明すると、図１は、工具保持手段（工具保持装置）を装着する６軸多関節ロボットの側面図、図２は同ロボットに工具保持手段を装着した状態の要部拡大側面図、図３は図２中のＡ−Ａ断面図、図４は同工具保持手段の正面図である。また、図５は工具保持手段とワークとの位置関係を説明する図であり、図中左側にあるツールホルダは後述する図７に対応するもの、図中右側にあるツールホルダは後述する図８に対応するものである。また、図６は切削工具の説明図であり、切削工具として、図６（イ）、（ロ）に示すようなエンドミル及びルータービットを、また、エンドミルの代わりに同（ハ）に示すようなＴスロットカッターなどを使用した例である。
【００１２】
本発明に係る自動バリ取り装置は、工具保持手段の向きを調節する姿勢制御手段を備えた６軸多関節ロボットＲと、このロボットに装着される工具保持手段ＴＨを備えている。
【００１３】
６軸多関節ロボットＲは図１に示すような外観を有する公知のロボットであり、６軸多関節ロボットのアームは、６軸（Ｓ軸，Ｌ軸，Ｕ軸，Ｒ軸，Ｂ軸，Ｔ軸）方向に移動可能とされている。この６軸多関節ロボットは、その本体内に工具保持手段の姿勢制御手段を内蔵しており、ワークＷの位置データ等をティーチング可能であり、倣いガイド部材（後述する）内に嵌挿されている切削工具をバリが存在するワーク表面からの距離を一定に保ちつつ移動可能とされている。より詳細には、姿勢制御手段は、図５に示すように、倣いガイド部材としてのツールホルダ４の倣い部Ｔｇがワークの倣い基準面Ｗｓに当接するように、またワークのバリが逃げ部４ｂに入るように工具保持手段ＴＨの向きを調節する手段であり、ここでは６軸多関節ロボットの制御部が、ティーチングによって読み取ったワーク倣い基準面Ｗｓの位置データ等に基き工具保持手段の向きを調節する。なお、この実施形態では、姿勢制御手段は、上記した６軸多関節ロボットの制御部から形成されているが、バリ取り或いは面取りを行うワークの形状によっては他の形態の多関節ロボットを使用することもでき、さらには専用機を使用することも可能である。
【００１４】
図２〜図４において、６軸多関節ロボットに取付られる工具保持手段ＴＨは、切削工具３と、切削工具を嵌挿しその一部を露出するとともにワークのバリあるいは面取り部に沿って移動する倣いガイド部材４と、倣いガイド部材４に形成した倣い部Ｔｇをワーク倣い基準面Ｗｓに押圧する押圧手段３１とを備えており、前記６軸多関節ロボットに装着された状態で前記姿勢制御手段により、バリあるいは面取り部をワーク倣い基準面Ｗｓにそって切削する。即ち、図５に示すように倣いガイド部材４の倣い部Ｔｇがワーク倣い基準面Ｗｓに所定の押圧力で当接しつづけるように工具保持手段の向きを調節し、ワーク表面の面取り部あるいはバリＷｂに沿って移動した場合に、切削工具３がバリＷｂあるいは面取り部を切削して除去する（この切削状況についての詳細は後述する）。
【００１５】
以下、工具保持手段等の各構成要素について説明する。
工具保持手段ＴＨは、図１に示す６軸多関節ロボットのアーム２１の先端部に着脱自在に装着される。
図２〜図５において、工具保持手段ＴＨに設けたモータ１の出力軸のチャック２に、切削工具３が取付られて、切削工具３はその軸線を中心に回転駆動可能に構成されている。ここでは切削工具３はエンドミルであり、モータ１により高速で回転可能になっており、エンドミル周囲に形成した刃によりバリを切削することができる。なお、上記切削工具としては図６（イ）、（ロ）に示すようなエンドミル及びルータービットを、また、エンドミルの代わりに同（ハ）に示すようなＴスロットカッターなどを使用することができる。
【００１６】
前記切削工具３は図５、図６に示すように倣いガイド部材としてのツールホルダ４内に嵌挿されている。ツールホルダ４は円筒状をしており、その端部に鍔５が形成され、その鍔５がホルダ固定部材６に固定される（図４参照）。ホルダ固定部材６は図４に示すようにホルダ固定部材６の両端に立設した２本のガイト支柱７、８を備えており、ガイド支柱７、８は支持部材９、１０に対して図中上下方向に摺動自在に保持されている。ガイド支柱７、８は切削工具３の回転軸線と平行に立設されており、またガイド支柱７、８の周囲には、ガイド支柱７、８を支持部材９、１０に対して弾力的に保持する上下スプリング１１、１２が設けられ、これらによって倣いガイド部材の移動手段が構成されている。そしてこの構成により、切削工具に対してツールホルダ４が上下に位置を変えることができる。なお、ガイド支柱は２本に限定することなく、切削工具３を正確に出力軸に対して平行に上下にガイドできるものであれば、場合によっては１本または複数本で構成することが可能である。またスプリングも倣いガイド部材が切削工具に軸にそって移動できるように弾力支持できるものであれば、上記例に限定されない。
【００１７】
つづいてツールホルダの構成を説明するとツールホルダ４には切削工具を露出させるために、また、ワークに形成されたバリに対応して、露出部としての切欠凹部が形成されており、その切欠凹部の形状によって種々の形態が考えられる。以下、図７〜図１１を参照して種々のツールホルダ４の構成について説明する。
図７に示すツールホルダはＶカットツールホルダであり、Ｖカットツールホルダでは、切削工具３はこのツールホルダに形成した倣い部Ｔｇを形成するテーパーカット部（露出部）４ａから一部が露出するようになっている。テーパーカット部４ａの最奥部にはバリを削りとるための面取り逃げ部４ｂが形成されている。このＶカットツールホルダでは図に示す面取り前のワークに対して面取りを行う場合、ツールホルダの倣い部Ｔｇがワークの倣い基準面Ｗｓに当接するように押し付けながら面取りを行い、最終的には図に示すような面取り形状とする。面取り時には、ワークの倣い基準面Ｗｓにツールホルダの倣い部Ｔｇが当接することで、面取り深さが制御される。このＶカットツールホルダは、樹脂、アルミ、銅、鉄等のプレス後、成形後に発生するエッジ部を面取りするのに適している。次に図８はスリットツールホルダである。スリットツールホルダは軸方向に所定長さに渡って、かつ、端部まで連続して形成した切削工具の露出部を備え、その露出部に切削工具軸と平行な倣い部Ｔｇを備えている。また、所定高さ位置に倣い部Ｔｇから奥にむかってスリット状のバリの逃げ部４ｂが形成されている。このスリットツールホルダでは図に示すようなワーク側面に立設しているバリを切削する際に、このバリ部分を前記スリット状のバリの逃げ部４ｂに入れながら切削工具で切削する。この時バリを切削したワークの倣い基準面Ｗｓにツールホルダの倣い部Ｔｇが当たり、これによって、切削工具によって必要以上にワーク側面を切削することを防止している。このスリットホルダは、樹脂、アルミ等の成形後に発生するバリに適している。
次に図９は深部ツールホルダである。深部ツールホルダは先端部に切削工具露出部を備えており、この露出部に倣い部Ｔｇが形成されており、さらにこの倣い部にはワークの面取り部に形成されるスリット状のバリの逃げ部４ｂが形成されている。この深部ツールホルダは図に示すような深さのある部位の面取りを行うのに適しており、バリ部分を前記スリット状のバリの逃げ部４ｂに入れながら切削工具の端面で切削する。バリ切削時には図に示すようにワークの倣い基準面Ｗｓにツールホルダの倣い部Ｔｇが当たり、これによって、切削工具によって必要以上にワーク面取りを行うことを防止している。この深部ツールホルダは深部の面取り及びバリ取りに適しており、ホルダを垂直にして刃物のＶカット部で切削を行う。
図１０はオープンツールホルダである。オープンツールホルダはツールホルダの進行方向に対して斜めに大きく切りとった切削工具露出用の開口部を形成しており、この開口部の後部にはスリット状のバリ逃げ部４ｂが形成されている。このオープンツールホルダはバリを切削しながら倣い部Ｔｇがワークの倣い基準面Ｗｓに当接することになり、ワーク側面を削りとることを防止している。このオープンツールホルダは樹脂、アルミ、等の成形後に発生するバリ取り加工に適している。
図１１はテーパーツールホルダである。テーパーツールホルダは下方に向けて斜めに大きく切りとった切削工具露出用の開口部（露出部）を有している。このオープンツールホルダは切削工具の高さを変えることにより、面取り幅を調整することが可能である。
ところで、上記図７〜図１０に示したツールホルダは、面取り部やバリがうねっていいても、ツールホルダに形成した倣い部Ｔｇあるいは逃げ部４ｂの作用によってそのうねりに追従して（詳細は後述する）ツールホルダが上下することで、常に安定してバリ取り、面取りを行うことができる。
なお、ツールホルダは上記形状に限定されることなく、バリに合わせて種々の形状に変更できることは当然である。さらに、バリ逃げ部４ｂの形状もテーパー状、スリット状に限定されることなく他の形状とすることも可能である。
【００１８】
上記したモータ１、切削工具３、ホルダ固定部材６、ガイト支柱７、８、支持部材９、１０および倣いガイド部材（ツールホルダ）４等は、図２に示すように工具保持手段ＴＨの本体１５に押圧手段３１を介して装着されている。
【００１９】
押圧手段３１は、倣いガイド部材４をバリＷｂ端部およびワーク倣い基準面に対して所定圧力で押圧する手段である。この実施形態では、押圧手段３１は、エア圧を利用して図２中左右方向に移動自在かつワーク表面に倣いガイド部材４を押圧可能なエアスライドテーブル３２と、エアスライドテーブル３２にエアを供給するエア供給手段（図示省略）等とから形成されている。
【００２０】
次に、図８に示すスリットツールホルダを使用してワーク面にウネッて形成されているバリを切削する状況について説明する。
まず、工具保持手段ＴＨは、バリＷｂが存在するワーク表面に沿って移動可能に６軸多関節ロボットに支持されている。
この実施形態では、ワークＷは、図１２に示すように、型１６を用いてブロー成形されたプラスチック製の自動車用エアスポイラとされている。バリＷｂはワークの周囲に形成され、また（Ｂ）に示すように上下にうねって形成されている。このワークＷは、本装置により、後述する態様でバリ取りがなされる。
【００２１】
図８に示すように、倣いガイド部材を構成するツールホルダの逃げ部４ｂに入れられ、この状態で工具保持手段ＴＨが向き調節されつつワーク表面のバリＷｂに沿って移動し、切削工具がバリＷｂを設定位置まで切削する。
【００２２】
この際、ツールホルダ４の倣い部Ｔｇは常に押圧手段３１によりワーク倣い基準面Ｗｓに押圧され、さらにスリット状の逃げ部４ｂの上下面とバリの上下面とが当接することで、図１３に示すようにツールホルダ４がバリＷｂのウネリにそってスプリング１１、１２を撓めながら切削工具３に対して上下方向に移動する。即ち、ワークに形成されているバリＷｂにウネリが有る場合、ツールホルダ４に形成したスリット４ｂの上下面がバリＷｂの上下面に当接しながら、バリＷｂのウネリに沿って上下方向に移動する。またツールホルダ４の倣い部Ｔｇは押圧手段３１により常にワーク倣い基準面に所定の力で押圧されるため（図８参照）、バリＷｂにウネリがあっても、常に正確にバリＷｂを切削することができる。したがって、バリＷｂを、その形状、ウネリに左右されず、かつワークＷの熱収縮量が大きい場合でも迅速かつ正確に除去できる。
なお、他のツールホルダも倣い部がワークの倣い基準面に当接されるので、上記と同様に面取り部あるいはバリにウネリがあっても確実にバリ、面取りを行うことができる。
【００２３】
つづいて、第２実施形態の説明をする。
上述した実施形態では、切削工具により切削した切粉はそのまま周囲に飛散させていたが、第２実施形態ではこの切粉を吸引手段で吸引し、切粉が飛散せぬ対策をとっている。
図１４において、倣いガイド部材４の後方（バリＷｂと反対側）には切粉吸引ダクト１７の吸引口１７ａが配置され、切削と同時に発生した切粉を吸引できるようにしている。このようにすることで、切粉が作業場に飛散することがなくなり作業場の環境悪化を防止することができる。なお切粉吸引ダクト、吸引手段は公知の部材を使用して適宜構成することができる。
【００２４】
以上本発明に係る自動バリ取り装置を説明してきたが、ワークＷとしてプラスチック製の自動車用エアスポイラを選定したが、これに限定されるものではなく、例えば金属材料製のワークのバリ取りにも使用できる。
また、ツールホルダ、ツールホルダの固定構造、押圧手段等は設計時において同様の機能を達成できる他の構成を採用できることは当然である。また工具保持手段の形状も図に示したものに限定することなく、同様の機能を達成できる形状であれば設計時において任意に形状を変更することもできる。
また、本発明の精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、切削工具と倣いガイド部材とが装着された工具保持手段ＴＨと、倣いガイド部材をワーク倣い基準面に押圧する押圧手段と、ワーク表面のバリを切削できるように工具保持手段ＴＨの向きを調節する姿勢制御手段とを備えているので、倣いガイド部材がワークのバリに沿って移動し常に一定の状態でバリを切削できる。したがって、バリを、その形状に左右されず、かつワークの熱収縮量が大きい場合でも迅速かつ正確に除去できる。また、バリを切削して除去するので切粉の発生も防止することができ、作業者への悪影響も一掃できる。
特に、バリに上下方向のウネリがあってもバリに沿って倣いガイド部材がバリに対して上下に移動するため、ウネリに関わらずバリを正確に切削することができる。また、ツールホルダニ形成した倣い部の作用によりワークの倣い基準面を切削する等の不都合が解消される。さらに、バリ切削時に発生する切粉を吸引することにより、作業場の環境悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】工具保持手段（工具保持装置）を装着する６軸多関節ロボットの側面図である。。
【図２】同ロボットに工具保持手段を装着した状態の要部拡大側面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同工具保持手段の正面図である。
【図５】工具保持手段とワークとの位置関係を説明する図である。
【図６】ツールホルダ内に収納する切削工具の説明図である。
【図７】Ｖカットツールホルダの側断面図、Ａ−Ａ断面図である。
【図８】スリットツールホルダの側断面図、Ａ−Ａ断面図である。
【図９】深部ツールホルダの側断面図、Ａ−Ａ断面図である。
【図１０】オープンツールホルダの側断面図、Ａ−Ａ断面図である。
【図１１】テーパーツールホルダの側断面図、Ａ−Ａ断面図である。
【図１２】ウネリのあるバリを有するワークの説明図である。
【図１３】ウネリのあるバリを切削する状況の説明図である。
【図１４】第２実施形態に係る自動バリ取り装置の要部側面図である。
【符号の説明】
１            モータ
２            チャック
３            切削工具
４            倣いガイド部材
４ｂ          逃げ部
５            鍔
６            ホルダ固定部材
７、８        ガイド支柱
９、１０      支持部材
１１、１２      上下スプリング
１７            吸引ダクト
２１            アーム
３１            押圧手段
３２            エアスライドテーブル
Ｒ            ６軸多関節ロボット
ＴＨ            工具保持手段
【図１】
0003587171.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003587171.tif 000014
【図１４】
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