(57)【要約】【課題】パイプの穴切断作業に引き続き、パイプの旋回機構から穴加工のされたパイプを外すことなく、一連の作業として、仕上作業を行うことで作業効率を向上できるパイプ穴切断仕上装置を提供することにある。【解決手段】シース１を旋回できる旋回機構１８と、旋回機構１８に固定されたシース１に分岐管取付け用穴を切断加工する切断機構７と、切断機構７により切断加工された穴の切断部の溶断面バリ取りするグラインダ２２が取り付けられたロボット２０と、旋回機構７及びロボット２０を制御するパソコン８とを備える。穴切断軌跡座標計算処理部１０は、切断する穴のデータに基づいて、穴切断軌跡座標データを作成する。ロボット仕上座標データ変換部１４は、穴切断軌跡座標データに基づいて、ロボットの仕上軌跡座標データに変換する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプを積載固定するとともに、固定したパイプを旋回できる旋回機構と、
この旋回機構に固定された上記パイプに分岐管取付け用穴を切断加工する切断機構と、
この切断機構により切断加工された穴の切断部の溶断面バリ取りするグラインダが取り付けられたロボットと、
上記旋回機構及び上記ロボットを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするパイプ穴切断仕上装置。
【請求項２】
請求項１記載のパイプ穴切断仕上装置において、
上記制御手段は、
切断する穴のデータに基づいて、穴切断軌跡座標データを作成する穴切断軌跡座標計算処理部と、
この穴切断軌跡座標計算処理部によって作成された穴切断軌跡座標データに基づいて、ロボットの仕上軌跡座標データに変換するロボット仕上座標データ変換部とを備え、
上記穴切断軌跡座標データに基づいて、上記旋回機構及び上記切断機構を制御して、穴切断するとともに、
上記仕上軌跡座標データに基づいて、上記ロボットを制御して、切断穴の仕上加工を行うことを特徴とするパイプ穴切断仕上装置。
【請求項３】
請求項２記載のパイプ穴切断仕上装置において、
上記制御手段は、仕上対象となる切断穴の穴径の大きさによって、仕上ツールを選択することを特徴とするパイプ穴切断仕上装置。
【請求項４】
請求項３記載のパイプ穴切断仕上装置において、さらに、
上記制御手段は、仕上対象となる切断穴の穴径とパイプ径の比率によって、仕上ツールを選択することを特徴とするパイプ穴切断仕上装置。
【請求項５】
請求項４記載のパイプ穴切断仕上装置において、
上記制御手段は、
仕上対象となる切断穴の穴径が所定の穴径より大きい時は、ディスク形グラインダを選択し、
仕上対象となる切断穴の穴径が所定の穴径より大きくない時は、仕上対象となる切断穴の穴径とパイプ径の比率が所定の比率より大きい時は、カップ形グラインダを選択し、
所定の比率より大きくない時は、ディスク形グラインダを選択することを特徴とするパイプ穴切断仕上装置。
【請求項６】
請求項４記載のパイプ穴切断仕上装置において、
上記制御手段は、ディスク形グラインダを選択するとともに、
仕上対象となる切断穴の穴径が所定の穴径より大きくなく、かつ、仕上対象となる切断穴の穴径とパイプ径の比率が所定の比率より大きい時は、パイプを旋回しながら、仕上加工を行うことを特徴とするパイプ穴切断仕上装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイプ穴切断仕上装置に係り、特に、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）用シースの製作時のように、パイプに分岐管取付け用の穴を切断加工するに好適なパイプ穴切断仕上装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＧＩＳを構成するシースの製作時には、金属製のシース（パイプ）に、プラズマ切断機を用いて、人手および機械にて、分岐管取付け用の穴を溶切断している。シースに穴を溶切断した際に、金属製シースの溶けた屑が溶断面周囲にバリ状に付着する。そこで、従来は、次製作工程の溶接品質確保とＧＩＳ製品における異物，バリ等による地絡事故を防ぐ品質確保のため、人手作業にてグラインダ等を使用し、バリ取り等の仕上作業を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、旋回機構にシースを積載固定し、切断機構にて、分岐管取付け用の穴を切断し、その後、段取り作業により積載固定されたシースを旋回機構より外し、外した後に、穴切断部を人手により仕上作業を行うという工程が必要であるため、人手による手間を多大に要するという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、パイプの穴切断作業に引き続き、パイプの旋回機構から穴加工のされたパイプを外すことなく、一連の作業として、仕上作業を行うことで作業効率を向上できるパイプ穴切断仕上装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、パイプを積載固定するとともに、固定したパイプを旋回できる旋回機構と、この旋回機構に固定された上記パイプに分岐管取付け用穴を切断加工する切断機構と、この切断機構により切断加工された穴の切断部の溶断面バリ取りするグラインダが取り付けられたロボットと、上記旋回機構及び上記ロボットを制御する制御手段とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、パイプの穴切断作業に引き続き、パイプの旋回機構から穴加工のされたパイプを外すことなく、一連の作業として、仕上作業を行うことで作業効率を向上できるものとなる。
【０００６】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記制御手段は、切断する穴のデータに基づいて、穴切断軌跡座標データを作成する穴切断軌跡座標計算処理部と、この穴切断軌跡座標計算処理部によって作成された穴切断軌跡座標データに基づいて、ロボットの仕上軌跡座標データに変換するロボット仕上座標データ変換部とを備え、上記穴切断軌跡座標データに基づいて、上記旋回機構及び上記切断機構を制御して、穴切断するとともに、上記仕上軌跡座標データに基づいて、上記ロボットを制御して、切断穴の仕上加工を行うようにしたものである。
【０００７】
（３）上記（２）において、好ましくは、上記制御手段は、仕上対象となる切断穴の穴径の大きさによって、仕上ツールを選択するようにしたものである。
【０００８】
（４）上記（３）において、好ましくは、さらに、上記制御手段は、仕上対象となる切断穴の穴径とパイプ径の比率によって、仕上ツールを選択するようにしたものである。
【０００９】
（５）上記（４）において、好ましくは、上記制御手段は、仕上対象となる切断穴の穴径が所定の穴径より大きい時は、ディスク形グラインダを選択し、仕上対象となる切断穴の穴径が所定の穴径より大きくない時は、仕上対象となる切断穴の穴径とパイプ径の比率が所定の比率より大きい時は、カップ形グラインダを選択し、所定の比率より大きくない時は、ディスク形グラインダを選択するようにしたものである。
【００１０】
（６）上記（４）において、好ましくは、上記制御手段は、ディスク形グラインダを選択するとともに、仕上対象となる切断穴の穴径が所定の穴径より大きくなく、かつ、仕上対象となる切断穴の穴径とパイプ径の比率が所定の比率より大きい時は、パイプを旋回しながら、仕上加工を行うようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を用いて、本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態によるパイプ穴切断仕上装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置の全体構成を示す斜視図である。
【００１２】
ベース１７には、旋回機構１８の移動用ガイドレール１９が設置されている。旋回機構１８は、シース１の長さに応じて、ガイドレール１９の上を移動可能である。また、ベース１７には、切断機構７とロボット２０が横行できるガイドレール２１が設置されている。ロボット２０は、その先端部にグラインダーツール２２を備えている。グラインダーツール２２は、後述するように、ディスク形グラインドツールや、カップ形グラインダツールのような複数のツールが交換可能に保持されている。
【００１３】
切断機構７およびロボット２０は、それぞれ、ガイドレール２１の上を移動可能であり、シース１の任意の位置に穴切断を行え、また、穴仕上の動作が可能である。切断機構７は、ＮＣ制御装置１１により制御される。ロボット２０は、ロボット制御装置１５により制御される。パソコン８は、ＮＣ制御装置１１およびロボット制御装置１５に、穴切断用データや、溶切断面の仕上作業用のデータを供給して、所定の位置における穴の切断および、溶断面のバリ除去を可能としている。
【００１４】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態によるパイプ穴切断仕上装置のシステム構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置のシステム構成図である。図３は、本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置を用いた穴切断加工の説明図である。
【００１５】
パソコン８は、穴切断データ入力部９と、穴切断軌跡座標計算処理部１０と、ロボット仕上座標データ変換処理部１４とを備えている。穴切断軌跡座標計算処理部１０は、穴切断データ入力部９から入力された穴切断に係る必要なデータに基づいて、切断する穴のθ軸，Ｘ軸の座標計算を行う。
【００１６】
ここで、図３を用いて、穴切断軌跡座標計算処理部１０の計算内容について説明する。
【００１７】
図３に示すように、シース１に、分岐管取り付け用の穴２を切断加工する際、穴の位置，大きさは、穴２の中心位置が、シース１のθ軸における傾きθ１と、シール１の端部からのＸ軸の距離Ｌ１で与えられる。また、穴の大きさは、半径ｒ１で与えられる。
【００１８】
それに対して、切断装置７によって切断する位置は、穴２の円周位置を３６０等分した位置として求められる。すなわち、穴２の中心位置から半径ｒ１の位置を、角度δを１度毎にずらした位置が求められる。そして、穴２の切断位置の座標は、シース１のθ軸における傾きθ２と、シール１の端部からのＸ軸の距離Ｌ２で与えられる。穴切断軌跡座標計算処理部１０は、この座標データが、３６０個計算し、穴切断軌跡座標として、図２のＮＣ制御装置１１に出力する。
【００１９】
図２のＮＣ制御装置１１は、パソコン８から指令された穴切断軌跡座標に基づいて、旋回機構モータ１２を角度θ２に位置決めし、また、切断機構モータ１３を距離Ｌ２の位置に位置決めする。そして、切断装置７の先端に取り付けられたプラズマ切断機構によって、穴の溶切断を行う。１箇所の穴の切断が完了すると、隣接する穴切断軌跡座標データが、ＮＣ制御装置１１に出力され、ＮＣ制御装置１１は、この穴切断軌跡座標に基づいて、旋回機構モータ１２及び切断機構モータ１３を位置決めし、切断装置７の先端に取り付けられたプラズマ切断機構によって、隣接する穴の溶切断を行う。このようにして、３６０個の穴を切断することにより、穴２が切断形成される。
【００２０】
穴２の切断が完了すると、パソコン８内のロボット仕上座標データ変換処理１４は、穴切断軌跡座標計算処理部１によって計算された穴切断軌跡座標から、ロボット仕上用ティーチングポイントの座標に変換する。上述したように、穴２の切断位置の座標は、シース１のθ軸における傾きθ２と、シール１の端部からのＸ軸の距離Ｌ２として与えられる。一方、穴の仕上げ加工に用いられるロボット制御装置１５は、先端にグラインダを備えており、このグラインダの位置は、Ｘ−Ｙ−Ｚの３軸座標の位置として与えられる。そこで、ロボット仕上座標データ変換処理部１４は、穴切断軌跡座標（θ２，Ｌｓ）から、ロボット仕上用ティーチングポイントの座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）に変換する。
【００２１】
変換された仕上用ティーチングポイントの座標値は、ロボット制御装置１５に転送される。ロボット制御装置１５は、ロボットモータ１６を駆動して、指定された仕上座標の位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）にグラインダを位置付け、穴２の周辺のバリを取り、仕上げ作業を実行する。
【００２２】
以上のようにして、本実施形態では、穴切断軌跡座標計算処理部１０が求めた穴切断軌跡座標により、ＮＣ制御装置１１を用いて、穴の溶接断加工を行うとともに、ロボット仕上座標データ変換処理１４は、穴切断軌跡座標計算処理部１によって計算された穴切断軌跡座標（θ２，Ｌｓ）から、ロボット仕上用ティーチングポイントの座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）に変換し、ロボット制御装置１５は、この座標を用いて、穴２の周辺のバリを取り、仕上げ作業を実行する。したがって、穴切断処理から、穴仕上げ加工処理に至るまで、旋回機構１８によりシース１を保持したままの状態で行えるため、作業を効率的に行うことができる。
【００２３】
さらに、本実施形態では、穴の条件に応じて、仕上作業で使用するグラインダの種類（ディスク形，カップ形）を交換するようにしている。この処理内容について、図４〜図７を用いて、後述する。
【００２４】
次に、図４〜図７を用いて、本実施形態によるパイプ穴切断仕上装置による仕上げ加工の処理内容について説明する。
図４は、本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置による仕上げ加工の処理内容を示すフローチャートであり、図５〜図７は、本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置による仕上げ加工の説明図である。
【００２５】
図２に示したロボット仕上座標データ変換処理部１４は、穴切断データ入力部９から入力された切断対象の穴径ｄのデータや、穴が切断されるシースの径Ｄのデータに基づいて、仕上げ加工に用いるグラインダ２２を、ディスク形とするか、カップ形とするかを判定する。ディスク形グラインダは、例えば、ディスクの直径が１８０φであり、比較的大きな穴のバリ取り作業を行うに好適である。カップ形グラインダは、例えば、カップの直径が９０φであり、比較的小さな穴のバリ取り作業を行うに好適である。
【００２６】
以下、図４を用いて、ロボット仕上座標データ変換処理部１４における使用グラインダの判定方法について説明する。
【００２７】
図４のステップｓ１０において、ロボット仕上座標データ変換処理部１４は、穴切断データ入力部９から入力された切断対象の穴径ｄが、所定の穴径値Ａ１よりも大きいか否かを判断する。穴径ｄが、所定の穴径値Ａ１より大きい場合には、ステップｓ３０に進み、そうでない場合には、ステップｓ２０に進む。所定の穴径値Ａ１とは、例えば、４００φとしている。
【００２８】
図５（Ｂ）に示すように、シース１に形成する分岐管の穴２Ａの穴径ｄ１が、例えば、４００φよりも大きくない場合には、ディスク形グラインダツールで仕上げ加工しようとすると、ロボット２０のアームがシース１に干渉する。そこで、図５（Ａ）に示すように、ステップｓ２０において、カップ形グラインダを用いて、仕上加工するものと判定する。
【００２９】
図５（Ｂ）に示すように、シース１に形成する分岐管の穴２Ａの穴径ｄ１が、例えば、４００φよりも大きい場合には、ステップｓ３０において、ロボット仕上座標データ変換処理部１４は、切断対象の穴径ｄと、穴が切断されるシースの径Ｄの比（ｄ／Ｄ）が、所定の穴径比値Ｂ１よりも大きいか否かを判断する。穴径比ｄ／Ｄが、所定の穴径比値Ｂ１より小さい場合には、ステップｓ４０に進み、そうでない場合には、ステップｓ５０に進む。所定の穴径比値Ｂ１とは、例えば、０．８としている。
【００３０】
図６（Ｂ）に示すように、シース１に形成する分岐管の穴２Ｂの穴径ｄ２が、例えば、３００φの場合であって、このとき、シース１の穴径Ｄ１が、例えば、１０００φの場合、分岐管の穴２Ｂの穴径ｄ２は、シース１の穴径Ｄ１に比べて小さいものである。このような場合には、図６（Ａ）に示すように、ロボット２０のアームがシース１に干渉することがなく、ディスク形グラインダツール２２Ａでも仕上加工ができるので、ステップｓ４０において、ディスク形グラインダを用いて、仕上加工するものと判定する。
【００３１】
一方、図７（Ｂ）に示すように、シース１に形成する分岐管の穴２Ｃの穴径ｄ３が、例えば、３００φの場合であっても、このとき、シース１の穴径Ｄ２が、例えば、３００φの場合、分岐管の穴２Ｃの穴径ｄ３は、シース１の穴径Ｄ２とほぼ等しいものである。このような場合には、ディスク形グラインダを用いると、ロボット２０のアームがシース１に干渉して、ディスク形グラインダツール２２Ａでも仕上加工ができないので、図７（Ｂ）に示すように、カップ形グラインダ２２Ｂを仕上げ加工に用いるものとして、ステップｓ５０において、カップ形グラインダを用いて、仕上加工するものと判定する。
【００３２】
仕上げ加工時には、ロボット仕上座標データ変換処理部１４は、切断対象穴径ｄや、シースの径Ｄのデータに基づいて、仕上げ加工に用いるグラインダ２２を、ディスク形とするか、カップ形とするかの判定を行い、ロボット制御装置１５にいずれのグラインダを使用するかの指令を出力する。この指令に基づいて、ロボット制御装置１５は、ディスク形，カップ形のいずれかのグラインダを、ロボット先端に保持するように、グラインダの交換を実行する。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、穴切断処理から、穴仕上げ加工処理に至るまで、旋回機構１８によりシース１を保持したままの状態で行えるため、作業を効率的に行うことができる。
【００３４】
また、穴の条件に応じて、仕上作業で使用するグラインダの種類（ディスク形，カップ形）を交換して、仕上げ加工を容易に行うことができる。
【００３５】
さらに、１つのベース上に旋回機構，切断機構，ロボットを積載することにより、穴切断のために積載し自動切断したシースを、段取り替えなしに、自動仕上を行うことができるため、人手による段取り替えの手間を省くことができる。
【００３６】
また、仕上作業をロボットで行うことにより、均一でムラのない仕上が得られるため、製品の品質を向上することができる。
【００３７】
次に、図８及び図９を用いて、本発明の他の実施形態によるパイプ穴切断仕上装置の構成及び動作について説明する。本実施形態によるパイプ穴切断仕上装置の全体構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態によるパイプ穴切断仕上装置のシステム構成も、図２，図３に示したものと同様である。
【００３８】
図８は、本発明の他の実施形態によるパイプ穴切断仕上装置による仕上げ加工の処理内容を示すフローチャートであり、図９は、本発明の他の実施形態によるパイプ穴切断仕上装置による仕上げ加工の説明図である。
【００３９】
図８において、ステップｓ１０〜ｓ４０の処理内容は、図４に示したものと同様である。本実施形態においては、ステップｓ６０の処理内容が異なっている。すなわち、図６（Ｂ）に示したように、シース１に形成する分岐管の穴２Ｂの穴径ｄ２が、例えば、３００φの場合であって、このとき、シース１の穴径Ｄ１が、例えば、１０００φの場合、分岐管の穴２Ｂの穴径ｄ２は、シース１の穴径Ｄ１に比べて小さいものである。このような場合には、図６（Ａ）に示すように、ロボット２０のアームがシース１に干渉することがなく、ディスク形グラインダツール２２Ａでも仕上加工ができるので、ステップｓ４０において、ディスク形グラインダを用いて、仕上加工するものと判定する。また、このとき、シース１は、回転することなく、固定したままである。
【００４０】
一方、図９（Ｂ）に示すように、シース１に形成する分岐管の穴２Ｃの穴径ｄ３が、例えば、３００φの場合であっても、このとき、シース１の穴径Ｄ２が、例えば、３００φの場合、分岐管の穴２Ｃの穴径ｄ３は、シース１の穴径Ｄ２とほぼ等しいものである。このような場合には、普通に、ディスク形グラインダを用いると、ロボット２０のアームがシース１に干渉して、ディスク形グラインダツール２２Ａでも仕上加工ができないので、図９（Ａ）に示すように、ディスク形グラインダ２２Ａを用いるとともに、仕上げ加工の位置に応じて、シース１を回転させて、仕上げ加工するものとして、ステップｓ５０において、ディスク形グラインダを用い、シース１を回転させながら、仕上加工するものと判定する。
【００４１】
ロボット仕上座標データ変換処理部１４は、仕上げ加工をする穴の座標データをロボット制御装置１５に出力するとともに、図１に破線で示すように、ＮＣ制御装置１１に、シース１の回転のためのデータを出力する。ＮＣ制御装置１１は、旋回機構モータ１２を制御して、シース１を適宜回転させる。
【００４２】
本実施形態では、カップ形グラインダに比べて、ディスク形グラインダは、仕上げ精度が高いため、分岐管用穴の仕上げ精度を高くすることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、穴切断処理から、穴仕上げ加工処理に至るまで、旋回機構１８によりシース１を保持したままの状態で行えるため、作業を効率的に行うことができる。
【００４４】
また、仕上げ精度を向上できる。
【００４５】
さらに、１つのベース上に旋回機構，切断機構，ロボットを積載することにより、穴切断のために積載し自動切断したシースを、段取り替えなしに、自動仕上を行うことができるため、人手による段取り替えの手間を省くことができる。
【００４６】
また、仕上作業をロボットで行うことにより、均一でムラのない仕上が得られるため、製品の品質を向上することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、パイプの穴切断作業に引き続き、パイプの旋回機構から穴加工のされたパイプを外すことなく、一連の作業として、仕上作業を行うことで作業効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置のシステム構成図である。
【図３】本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置を用いた穴切断加工の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置による仕上げ加工の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置による仕上げ加工の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置による仕上げ加工の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態によるパイプ穴切断仕上装置による仕上げ加工の説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるパイプ穴切断仕上装置による仕上げ加工の処理内容を示すフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施形態によるパイプ穴切断仕上装置による仕上げ加工の説明図である。
【符号の説明】
１…シース
２…分岐用穴
７…切断機構
８…パソコン
９…穴切断データ入力手段
１０…穴切断軌跡座標計算処理部
１１…ＮＣ制御装置
１２…旋回機構モータ
１３…切断機構モータ
１４…ロボット仕上座標データ変換処理部
１５…ロボット制御装置
１６…ロボットモータ
１７…ベース
１８…旋回機構モータ
１９…移動用ガイドレール
２０…ロボット
２１…ガイドレール
２２…グラインダ
２２Ａ…ディスク形グラインダツール
２２Ｂ…カップ形グラインダツール
【図１】
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【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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