(57)【要約】【課題】超音波振動しつつワークを切断するカッタ刃の研磨を効率良く行なって効率的なトリミング加工を行なうことができる超音波トリム方法を提供する。【解決手段】本方法を実施するための超音波トリム装置１０を構成する多関節型ロボット１２の先端のアーム１６に超音波発振子２６を介して支持された平板状のカッタ刃２４を、超音波振動させつつ、アーム１６により駆動し、ワーク固定部に固定されたワーク４０を切断し、この切断作業の途中に、多関節型ロボット１２の駆動によるカッタ刃２４の移動可能範囲に配設された研磨部材３０に対して、カッタ刃２４を多関節型ロボット１２に装着したまま刃先を含む平面を研磨部材３０に接触する姿勢とし、研磨部材３０が圧接された状態で、カッタ刃２４を超音波振動させつつ、前記アーム１６により押し付けて研磨する超音波トリム方法。【選択図】図５
2012143864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節型ロボットの先端のアームに超音波発振子を介して支持された平板状のカッタ刃を、超音波発振させつつ、前記アームにより駆動し、
ワーク固定部に固定されたワークを切断し、
この切断作業の途中に、前記多関節型ロボットの駆動によるカッタ刃の移動可能範囲に配設された研磨部材に対して、前記カッタ刃を前記多関節型ロボットに装着したままで刃先を前記研磨部材に接触する位置に移動し、カッタ刃の刃先を含む平面を前記研磨部材に接触する姿勢とし、前記研磨部材が圧接された状態で、カッタ刃を超音波振動させつつ、前記アームにより押し付けて研磨することを特徴とする超音波トリム方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記カッタ刃の研磨の際に、前記研磨部材を前記カッタ刃方向に流体圧シリンダにより付勢することを特徴とする超音波トリム方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記多関節型ロボットの先端のアームに回転可能に連結された追加アームにより、前記超音波発振子及びカッタ刃を支持すると共に、カッタ刃を常時切断進行方向に向くように制御することを特徴とする超音波トリム方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記発振子と前記追加アームとの間に設けられ、前記先端のアーム側に取り付けられたロボットアダプタと、これに対して着脱自在とされたツールアダプタとから構成されるオートツールチェンジャにおける、前記ツールアダプタに、前記超音波発振子及びこれに支持された前記カッタ刃を取り付け、
前記多関節型ロボットの駆動によるカッタ刃の移動可能範囲に、予備の超音波発振子及び予備カッタ刃が取り付けられた予備のツールアダプタが準備された予備ツール置き場を設け、前記多関節型ロボットに対して、前記ツールアダプタ、超音波発振子及びカッタ刃のセットを、前記多関節型ロボットの駆動により着脱自在とし、カッタ刃が摩耗したとき、多関節型ロボットの駆動により、前記予備ツール置場に配置された予備のツールアダプタと前記ツールアダプタ、超音波発振子及び摩耗したカッタ刃のセットとを交換することを特徴とする超音波トリム方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記先端のアームに、回転可能に連結された追加アームに、超音波発振子を介して支持された前記カッタ刃を、前記超音波振動子により、追加アームの回転軸方向に振動させ、且つ、カッタ刃が常時切断進行方向に向くように前記追加アームを回転させつつ、ワークを切断することを特徴とする超音波トリム方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記追加アームを前記先端のアーム軸線と平行な回転軸の廻りに回転させて、前記カッタ刃を常時切断進行方向に向けることを特徴とする超音波トリム方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック、布、ゴムなどの軟質材料からなるシート材や複合材あるいはガラス繊維入り材料などのワークを、このワークが３次元形状を有するものであっても効率的に切断加工をするための超音波トリム方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前述した軟質材のシートを切断する場合、従来から刃物、超音波カッタ、ウォータージェットなどが用いられてきた。このうち刃物や超音波カッタを用いた場合、粉塵発生が少ないし、廃水処理などの付随工程が不要であるなどの利点はあるが、刃の向きを進行方向にそろえたりしなければならないし、また、ワークが３次元曲面を有するものである場合には、刃物や超音波カッタを移動させる制御装置に対して、さらに複雑なデータ入力が必要になったり、また、ワークの厚さ、切断面の性状などに対するさまざまな要求に応えるには、制御に限界がでてくる。
【０００３】
一方、ウォータージェットを用いた場合、制御装置に入力する加工データは簡単になるものの、廃水処理が必要であるばかりでなく、ワークがぬれるし、周囲に水が飛散して作業環境を悪化させるし、騒音が大であるし、さらには、ワークが重なった状態では一方だけを切断するのが困難であるし、イニシャルコストならびにランニングコストが高いなどの種々の課題がある。
【０００４】
このため、前述した課題を解決するため超音波カッタを多関節型ロボットに搭載することが考えられており、このように構成すると、ランニングコストの低減及び切断箇所の制限の緩和を図ることができると共に、切断品質に対する融通性、排水・粉塵・振動騒音面での環境への配慮などを達成することができる。
【０００５】
しかしながら、多関節型ロボットに超音波カッタを搭載した超音波トリム装置においては、カッタ刃が鈍ったときには、カッタ刃の交換のために作業を頻繁に中断しなければならない。このため、カッタ刃の交換を効率よく行わないと効率的なトリミング加工を行うことができないという問題点があった。
【０００６】
更に、公知ではないと推定されるが、回転砥石を有する研磨装置を、ロボットに取り付けられたままのカッタ刃に接近させて、カッタ刃の研磨をすることも考えられる。しかし、研磨装置をカッタ刃に対して接近させ、且つ、砥石を回転させる構成は複雑であり、迅速な研磨を期待できない。
【０００７】
また、柔軟な素材からなるワークを切断する場合、特に、大面積のワークである場合には、ワークの固定を機械式クランプで行うためには多数のクランプが必要であり、効率的でない。また、ワーク外周のトリミング加工においては、クランプがカッタ刃の移動範囲に存在していて、カッタ刃とクランプの干渉が生じ不完全な加工になってしまうという問題点があった。
【０００８】
ところで、これらのワークが３次元形状に成形されている場合、ワークの３次元形状を保持した状態で切断することが肝要である。このため、ワークと同形状に加工した上下１対の型治具によりワークを挟持して切断する構成も採用されているが、この構成においては、上下２つの型が必要になり、高価となる問題点があった。
【０００９】
一方、例えば６軸多関節型ロボットは６自由度を有しているので、３次元空間において、カッタ刃の位置、姿勢の両者に対し自由な制御を行うことができるが、ロボットには、その構造上、運動の自由度が減少して動きが取れなくなる点である特異点が存在している。そして、ロボットによっては、特異点において停止するもの、特異点において停止はしないが不安定な動作で特異点を通過するもの、あるいは、特異点を通過せず特異点の近傍を通過するように制御されているものなどがあるが、これらのロボットにおいては、いずれも特異点を避けた教示が必要になり、ロボットの動作速度の低下や教示の複雑化は避けられない。また、最低限の自由度のロボットでは、通常の教示においても多軸を総動員することが多く、教示に多大の時間を要することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開平１−１４３３９３号公報
【特許文献２】実開平４−５１３９６号公報
【特許文献３】実開平５−５３８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、まず、カッタ刃の研磨を効率よく行って効率的なトリミング加工を行うことができる超音波トリム方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、３次元形状に成形されているワークを安定的に保持して所望のトリミング加工を効率的に行うことができる超音波トリム方法を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、自由度を増して特異点をなくしロボットに対し効率的教示を行うことができるとともに、良好な動作速度を得ることができる超音波トリム方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
即ち、以下の実施例により上記目的を達成することができる。
【００１５】
（１）多関節型ロボットの先端のアームに超音波発振子を介して支持された平板状のカッタ刃を、超音波発振させつつ、前記アームにより駆動し、ワーク固定部に固定されたワークを切断し、この切断作業の途中に、前記多関節型ロボットの駆動によるカッタ刃の移動可能範囲に配設された研磨部材に対して、前記カッタ刃を前記多関節型ロボットに装着したままで刃先を前記研磨部材に接触する位置に移動し、カッタ刃の刃先を含む平面を前記研磨部材に接触する姿勢とし、前記研磨部材が圧接された状態で、カッタ刃を超音波振動させつつ、前記アームにより押し付けて研磨することを特徴とする超音波トリム方法。
【００１６】
このような方法を採用したことにより、多関節型ロボットによりカッタ刃を研磨部材と接触するように移動させ、超音波発振子を駆動してカッタ刃を振動させることにより効率良くカッタ刃を研磨することができる。なお、この出願において、研磨とは、通常の研ぎの他に、ワークのトリムによりカッタ刃の刃先に付着した樹脂やガラス粉等の付着物を除去する場合も含むものとする。
【００１７】
（２）前記カッタ刃の研磨の際に、前記研磨部材を前記カッタ刃方向に流体圧シリンダにより付勢することを特徴とする（１）に記載の超音波トリム方法。
【００１８】
（３）前記多関節型ロボットの先端のアームに回転可能に連結された追加アームにより、前記超音波発振子及びカッタ刃を支持すると共に、カッタ刃を常時切断進行方向に向くように制御することを特徴とする（１）または（２）に記載の超音波トリム方法。
【００１９】
（４）前記発振子と前記追加アームとの間に設けられ、前記先端のアーム側に取り付けられたロボットアダプタと、これに対して着脱自在とされたツールアダプタとから構成されるオートツールチェンジャにおける、前記ツールアダプタに、前記超音波発振子及びこれに支持された前記カッタ刃を取り付け、前記多関節型ロボットの駆動によるカッタ刃の移動可能範囲に、予備の超音波発振子及び予備カッタ刃が取り付けられた予備のツールアダプタが準備された予備ツール置き場を設け、前記多関節型ロボットに対して、前記ツールアダプタ、超音波発振子及びカッタ刃のセットを、前記多関節型ロボットの駆動により着脱自在とし、カッタ刃が摩耗したとき、多関節型ロボットの駆動により、前記予備ツール置場に配置された予備のツールアダプタと前記ツールアダプタ、超音波発振子及び摩耗したカッタ刃のセットとを交換することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の超音波トリム方法。
【００２０】
（５）前記先端のアームに、回転可能に連結された追加アームに、超音波発振子を介して支持された前記カッタ刃を、前記超音波振動子により、追加アームの回転軸方向に振動させ、且つ、カッタ刃が常時切断進行方向に向くように前記追加アームを回転させつつ、ワークを切断することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の超音波トリム方法。
【００２１】
（６）前記追加アームを前記先端のアーム軸線と平行な回転軸の廻りに回転させて、前記カッタ刃を常時切断進行方向に向けることを特徴とする（５）に記載の超音波トリム方法。
【００２２】
このような方法を採用したことにより、ロボットの自由度を増して、特異点を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る超音波トリム方法を実施するための超音波トリム装置におけるロボットを示す正面図
【図２】同超音波トリム方法におけるカッタ刃の姿勢と切断予定線との関係を模式的に示す斜視図
【図３】同超音波トリム方法におけるカッタ刃の姿勢と切断予定線との関係を模式的に示す平面図
【図４】図１と異なる先端アームの接続構造を示す正面図
【図５】図１の実施形態における砥石近傍の構成を示す正面図
【図６】図１の超音波トリム装置によりトリミング加工されるワークの斜視図
【図７】図６のワークを吸着するための型治具の実施形態を示す斜視図
【図８】基板上に２個の型治具を設置した実施形態を示す斜視図
【図９】型治具の他の実施形態を示す斜視図
【図１０】型治具のさらに他の実施形態を示す斜視図
【図１１】研磨部材の他の実施形態を模式的に示す斜視図
【図１２】研磨部材のさらに他の実施形態を模式的に示す斜視図
【図１３】超音波トリム装置において、カッタ刃を自動交換する装置の要部を示す断面図
【図１４】同平面図
【図１５】同カッタ刃自動交換機構における予備カッタ刃のフォルダを示す平面図
【図１６】カッタ刃を自動交換する装置の他の実施例の要部を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に示されるように、本実施形態の超音波トリム方法を実施するための超音波トリム装置１０は、多関節型ロボット１２（以下、ロボット１２）と、切断装置１４と、砥石３０とから構成されている。
【００２５】
本実施形態のロボット１２は、それぞれ矢印Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆで示す６つの関節により６自由度を有する一般的な６軸垂直多関節型ロボットを含むものであり、その先端のアーム１６に、このアーム１６の軸線（第６軸１２Ｆ）と平行な軸線を有する追加アーム１８を接続アーム２０を介して接続したものである。なお、前記６軸垂直多関節型ロボットは一般的なものであるため、その詳細な説明は省略する。図１において、符号１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆは６軸垂直多関節型ロボットにおける第１〜第６軸を示す。
【００２６】
追加アーム１８は、この追加アーム１８に接続されているモータ２２により矢印Ｇで示すように、第７軸１２Ｇ廻りに回動可能にされている。この追加アーム１８が回動されることにより、ロボット１２は自由度が７となり後述するカッタ刃２４を、常時、切断進行方向に向かう姿勢とすることができる。
【００２７】
追加アーム１８の先端側には、前記切断装置１４が支持されている。この切断装置１４は、追加アーム１８の先端に取り付けられた支持ブロック２５と、この支持ブロック２５に装着された超音波発振子２６と、この超音波発振子２６に装着されている振動子２７および支持ホーン２８と、この支持ホーン２８に支持された前記カッタ刃２４とから構成されている。
【００２８】
超音波発振子２６は、追加アーム１８の回転軸方向すなわち第７軸１２Ｇの方向に振動するようにされている。従って、カッタ刃２４も第７軸１２Ｇの方向に振動される。
【００２９】
なお、前記カッタ刃２４は弾性を有する超硬材料により平板状に形成されている。そして、前記追加アーム１８が付加されて自由度が７になった多関節型のロボット１２では、追加アーム１８をモータ２２により回転させて、その姿勢を制御できるので、平板状のカッタ刃２４を、切断予定線ＣＬに対して、刃先が交叉し、且つ、刃先を含む平板（平面）が接面となる姿勢で切断予定線ＣＬに沿って、刃先を常時切断進行方向に向けて移動させることができる。
【００３０】
図２、図３における符号２４−１、２４−２、２４−３は切断予定線ＣＬ上の異なる位置でのカッタ刃２４の姿勢を示す。いずれの位置でも、カッタ刃２４の刃先は進行方向に向けられ、且つ、刃先を含む平面（図２では一点鎖線で示されている）が切断予定線ＣＬの接面となっている。また、図２、図３の符号４０Ａは、トリミング加工される開口を示す。カッタ刃２４は両刃であるが、片刃であってもよい。
【００３１】
ここで、切断予定線は、ロボット１２の制御装置（図示省略）に、ティーチングあるいはプログラムにより、予め入力されるデータにより決定され、ロボット１２は、カッタ刃２４を、この切断予定線に沿って移動させる。
【００３２】
又、切断時のカッタ刃２４の姿勢、後述の研磨のタイミング、研磨部材へのカッタ刃２４の移動、研磨時のカッタ刃２４の姿勢は、いずれもティーチング又はプログラムにより予め入力されるデータにより決定される。
【００３３】
なお、図１において、アーム１６と追加アーム１８の相互の軸線は平行にされているが、図４に示すように、接続アーム２０に屈曲部２１を設けることによりアーム１６と追加アーム１８とを相互の軸線が交差するように構成することができる。この図４の構成においては、アーム１６とこのアーム１６より基部側のアーム１７との交差角度θが１５度未満であると特異点が生じることになるので、交差角度θは１５度以上にする必要がある。
【００３４】
図５は、前記カッタ刃２４を研磨する研磨部材としての前記砥石３０近傍の構成を示すものである。砥石３０は、ロボット１２の駆動によるカッタ刃２４の移動範囲内に位置されている。前記砥石３０は、流体圧シリンダの一例としての空気圧シリンダ３２により可動に支持されている可動ブロック３４に固定されている。そして、前記空気圧シリンダ３２の駆動により図５に矢印Ｈで示すように、カッタ刃２４に圧接される方向に付勢されるようになっている。
【００３５】
したがって、砥石３０をカッタ刃２４に圧接させた状態において、超音波発振子２６を駆動することによりカッタ刃２４が振動して、砥石３０によりカッタ刃２４を研磨することができる。ここで、砥石３０は、ダイヤモンド砥粒を有するダイヤモンド砥石を用いる。
【００３６】
なお、カッタ刃２４は、前述のティーチング又はプログラムによりその刃先を含む平面が、砥石３０と平行になるようにされている。又、前記空気圧シリンダ３２は通常のものなので、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
図６は、本実施形態の超音波トリム装置１０によりトリミング加工される３次元形状を有するワーク４０を示すものである。このワーク４０は、プラスチック、布、ゴムなどの軟質材料からなるシート材や複合材あるいはガラス繊維入り材料などにより形成されている。そして、このワーク４０の、開口４０Ａや外周縁４０Ｂのトリミング加工を本実施形態の超音波トリム装置１０によりおこなうようになっている。
【００３８】
また、図７は、ワーク４０を固定する１個の型治具５０を示すものである。
【００３９】
型治具５０は、基板５１上に空気の漏洩を防止するためのパッキン５３を介して固定されている。また、型治具５０は、基板５１上に突設した複数本の位置決めピン５４、５４…により基板５１上の正規の位置に固定されるようになっている。
【００４０】
型治具５０は、その上面５０Ａが前記ワーク４０の製品状態での３次元形状の雌型をなす形状に形成されており、この上面５０Ａには、多数の小径の吸引孔５５、５５…が形成されている。また、型治具５０の内部には、各吸引孔５５に連通する内部密閉空間５６が形成されている。一方、基板５１の上面５１Ａには、型治具５０の内部密閉空間５６に連通する複数の吸引口５７、５７…が開口しており、各吸引口５７には、内部密閉空間５６内を負圧にするファン、ブロア、ポンプなどの吸引手段（図示せず）がパイプ５８を介して接続されている。
【００４１】
したがって、型治具５０の上面５０Ａにワーク４０を載置して吸引手段を駆動することにより、内部密閉空間５６ならびに各吸引孔５５内が負圧になり、ワーク４０が型治具５０の上面５０Ａに吸引保持される。
【００４２】
ところで、基板５１上には、複数個の型治具５０をそれぞれ基板５１の上面５１Ａの各吸引口５７に対向するようにして配置することも可能である。
【００４３】
図８は、基板５１の上面５１Ａに２個の型治具５０、５０を相互に間隔を隔てて設置した状態を示すものである。
【００４４】
このように基板５１上に複数の型治具５０を設置することができるので、ワークの形状に対応する大きさならびに数の型治具５０を設置できるし、また、型治具５０下部は内部密閉空間５６により開放されているため、形状変更やメンテナンスに有利な構造であるといえる。
【００４５】
なお、図９に示される型治具５０の下面５０Ｂを密閉して前記内部密閉空間５６にパイプ５８を側方から接続して、吸引手段（図示せず）と接続するようにしてもよい。
【００４６】
また、図１０に示すように、型治具５０の下方に内部密閉空間５９を有する基板６０を設け、型治具５０の各吸引孔５５を内部密閉空間５９に連通し、この内部密閉空間５９にパイプ５８を側方から接続して、吸引手段（図示せず）と接続するようにしてもよい。
【００４７】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態に係る超音波トリム装置１０の作用について説明する。
【００４８】
型治具５０の上面５０Ａ上にワーク４０を載置し、吸引手段を駆動することにより、型治具５０の上面５０Ａにワーク４０を吸着することができる。
【００４９】
この状態において、ロボット１２を駆動するとともに、超音波発振子２６を駆動することにより、カッタ刃２４を超音波振動させながら移動させる。平板状のカッタ刃２４は、切断予定線に沿って、その接面となる姿勢で、カッタ刃２４の刃先が常に進行方向に向けられ、且つ、切断予定線に対して直交して超音波振動するので、容易にワーク４０を切断することができる。又、３次元形状のワークの開口４０Ａや外周４０Ｂのトリミング加工をクランプなどの干渉を受けることなく、安定的に行うことができる。
【００５０】
カッタ刃２４の刃先が鈍ったときは、ロボット１２の駆動によるカッタ刃２４の移動可能範囲に砥石３０が配設されているので、この砥石３０の位置に、ロボット１２に装着したままでカッタ刃２４を移動させ、図５に示されるように、刃先を砥石３０に接触させる。このとき、前述のように、予めのティーチング又はプログラムにより、カッタ刃２４はその刃先を含む平面が砥石３０に接触する姿勢とされる。
【００５１】
次に、空気圧シリンダ３２を駆動して砥石３０をカッタ刃２４に圧接させた状態で、超音波発振子２６を駆動することによりカッタ刃２４を超音波振動させて砥石３０によりカッタ刃２４を研磨することができる。
【００５２】
このようにすると、ロボット１２からカッタ刃２４を取脱したり、研磨したカッタ刃２４を取付けたりする必要がなく、迅速にカッタ刃２４を研磨することができ、作業の中断時間を低減させて、効率的にトリミング加工を行うことができる。又、通常の研磨装置をカッタ刃２４に接近させて、回転砥石により研磨する場合と比較して、低コストで、且つ、短時間でカッタ刃２４を研磨することができる。
【００５３】
更に、この実施形態の超音波トリム装置１０では、ワーク固定部が、ワーク４０に対応する形状（雌型形状）に形成されたワーク載置用の型治具５０を有しており、この型治具５０には、ワーク吸引用の複数の吸引孔５５が形成されており、各吸引孔５５は、空気吸引手段と連通されており、ワーク４０を型治具５０上に載置して、各吸引孔５５を負圧にしてワーク４０を保持することができるので、１つの型治具５０により３次元形状のワーク４０でも安定的に保持して、ワーク４０の全ての部位に対しトリミング加工を行なうことができる。
【００５４】
更に又、型治具５０に、各吸引孔５５に連通する内部密閉空間５６が形成されており、この内部密閉空間５６に空気吸引手段が連通されているので、内部密閉空間５６から空気を吸引して各吸引孔５５を負圧にすることにより、３次元形状のワーク４０を安定的に保持することができる。
【００５５】
又、多関節型ロボット１２の先端のアームに前記超音波発振子２６及びカッタ刃２４を支持すると共にカッタ刃２４が、常時切断進行方向に向くように制御する追加アーム１８を回転可能に連結したことにより、ロボット１２の自由度を増して、特異点をなくすことができ、特異点を避けた教示が必要でなくなり、ロボット１２の動作速度の低下させることもないし、教示を単純化して教示の所要時間を短縮することができる。
【００５６】
上記実施例において、砥石３０は静止されていて、これにカッタ刃２４を超音波振動させつつ押し付けるようにされているが、砥石３０を回転あるいは振動させる構成であってもよい。
【００５７】
例えば、図１１に示されるように、砥石を回転砥石７０としてもよい。
【００５８】
この場合、回転砥石７０の回転方向とカッタ刃２４の超音波振動との方向との組み合せによる合成振動方向が、カッタ刃２４の刃先に対して直交する方向になり、即ち、カッタ刃２４の刃先が直交する方向に研磨するようにするとよい。このようにすると、カッタ刃２４の切断性能が向上される。
【００５９】
図１２は、砥石３０を超音波振動させるための超音波振動装置７２により、砥石３０を支持したものである。
【００６０】
この実施例の場合も、砥石３０の超音波振動の方向とカッタ刃２４の超音波振動の方向との合成振動方向が、カッタ刃の刃先と直交するように設定するとよい。
【００６１】
更に、上記実施例において、超音波トリム装置は、トリム作業中に、カッタ刃２４を研磨するものであるが、これは、カッタ刃２４の研磨のタイミングで、予め研磨されて、準備されている予備カッタ刃と交換して、トリム作業の中断時間を、（研磨時間−交換時間）だけ短縮できるようにしてもよい。この場合、カッタ刃２４の研磨は、多関節型ロボットの移動範囲外で、トリム作業とは無関係に行われることになる。上記カッタ刃の交換は、カッタ刃が研磨不可能になるまで磨耗した場合にもなされるし、また、カッタ刃２４の交換は、研磨不可能のときのみとしてもよい。
【００６２】
このような自動交換は、図１３〜１５に示されるカッタ刃自動交換装置８０を用いる。
【００６３】
カッタ刃自動交換装置８０は、前記支持ホーン２８にカッタ刃着脱機構を設け、追加アーム１８の回転によりカッタ刃２４を支持ホーン２８に着脱自在とし、一方、図１５に示される予備カッタ刃フォルダ８２に、予め研磨されている予備カッタ刃２４Ａを保持しておき、カッタ刃２４がトリミング作業によって磨耗したとき、空きの予備カッタ刃フォルダ８２に磨耗したカッタ刃２４を落とし込み、且つ、予備カッタ刃２４Ａを支持ホーン２８に取り付けるようにしたものである。
【００６４】
上記カッタ刃自動交換装置８０について詳細に説明する。
【００６５】
このカッタ刃自動交換装置８０の、多関節ロボット１２側部分は、カッタ刃２４を着脱自在に支持する構成とされた支持ホーン２８と、多関節型ロボット１２の駆動によるカッタ刃２４の移動範囲内に配置された予備カッタ刃フォルダ８２とから構成されている。前記支持ホーン２８は、先端内側の対向する２平面がテーパ面８３Ａとなっていて、且つ、外周にめねじ８４Ａが螺合可能なおねじ８３Ｂを備えている。めねじ８４Ａは締付リング８４の内周に形成されていて、この締付リング８４の外周には外周ギア８４Ｂが形成されている。
【００６６】
一対のテーパ面８３Ａの間には、同形状であって、前記一対のテーパ面８３Ａの間に楔状に入り込んでいる一対のカッタ刃挟持部材８５と、これら一対のカッタ刃挟持部材８５を、図において下方（先端方向）に付勢する押し出しばね８６とを備えて構成されている。
【００６７】
この支持ホーン２８は、前記一対のカッタ刃挟持部材８５の間に平板状のカッタ刃２４の基端を挿入した状態で、めねじ８４Ａをおねじ８３Ｂに対して締め付けると、一対のテーパ面８３Ａがカッタ刃挟持部材８５を押して、このカッタ刃挟持部材８５が、カッタ刃２４の基端部分を強く挟み込んで締め付け固定する構成となっている。
【００６８】
カッタ刃２４を取り外す場合は、締付リング８４を、おねじ８３Ｂから緩める方向に回転させ、一対のカッタ刃挟持部材８５による締め付けを緩めて、押し出しばね８６によって下方への押出が可能とさせると、カッタ刃２４は自重により下方に抜け出すようにされている。
【００６９】
前記予備カッタ刃フォルダ８２は、図１５に示されるように、カッタ刃保持部８７と回転ストッパ８８と、ラック８９と、圧縮ばね９０と、センサ機構９１とをケーシング９２内に収納して構成したものである。
【００７０】
カッタ刃保持部８７は、一対の挟持部材８７Ａ、８７Ｂを備え、これらの間のカッタ刃収納溝８７Ｃに、予備カッタ刃２４Ａを締め付け且つ、開放自在に保持するようにされている。ここで、カッタ刃保持部８７は、駆動機構（図示省略）により、前記挟持部材８７Ａ、８７Ｂの間のカッタ刃収納溝８７Ｃの幅を任意に調整できるようにされると共に、このカッタ刃収納溝８７Ｃの回転方向の位置も調整できるようにされている。
【００７１】
前記回転ストッパ８８は、図１５に示されるように、カッタ刃収納溝８７Ｃの位置がカッタ刃交換位置のときのみ、挟持部材８７Ａ、８７Ｂを回転方向にロックできるようにされている。
【００７２】
前記ラック８９は、図１５においては、カッタ刃保持部８７を挟み込む位置に対称的に配置されているが、軸線方向では、カッタ刃２４あるいは支持ホーン２８の中心軸線の方向に且つ、カッタ刃保持部８７よりも図１３において締付リング８４側にずれた位置に設けられている。
【００７３】
このずれ量は、カッタ刃２４がカッタ刃収納溝８７Ｃ内に入り込んだ時、締付リング８４の外周に形成された外周ギア８４Ｂと噛み合うことができるように設定されている。
【００７４】
前記一対のラック８９は、これと平行に設けられた一対のガイド棒８９Ａ、８９Ｂに摺動自在に支持され、ガイド棒８９Ａは、前記ケーシング９２の内側に軸方向に固定されている。
【００７５】
ラック８９とケーシング９２との間には、ラック８９が、前記外周ギア８４Ｂと噛み合っている時に、これを緩める方向に付勢するように一対の前記圧縮ばね９０が取付けられている。また、一方のガイド棒８９Ｂの圧縮ばね９０が取り付けられている側の先端８９Ｃは、ケーシング９２から外方に突出され、センサ機構９１に対して、ガイド棒８９Ｂと共に接近あるいは離間するようにされている。
【００７６】
このセンサ機構９１は、例えば近接スイッチや透過型ビームセンサからなり、ガイド棒８９Ｂの先端が一定以上接近したり、あるいは検出領域内に入り込んだ時に、これを検出するようにされている。
【００７７】
カッタ刃自動交換の際は、ロボット１２によりカッタ刃２４を、予備カッタ刃を保持していない予備カッタ刃フォルダ８２と同様の空きフォルダに上方から接近して、外周ギア８４Ｂをラック８９と噛み合いさせ、且つ、カッタ刃収納溝８７Ｃ内にカッタ刃２４を差し込む。この状態で、ロボット１２の駆動力によって、支持ホーン２８を、めねじ８４Ａに対しておねじ８３Ｂが緩められる方向に回転させる。この時、外周ギア８４Ｂと噛み合っている一対のラック８９は、圧縮ばね９０から離間する方向には一定距離移動するとケーシング９２の内壁に当接して停止するので、これ以上外周ギア８４Ｂが回転されることはない。
【００７８】
めねじ８４Ａがおねじ８３Ｂに対して緩められると、カッタ刃挟持部材８５の間が開き、且つ、カッタ刃挟持部材８５が押し出しばね８６によって下方に押し出されることにより、挟持されていたカッタ刃２４は空いているカッタ刃収納溝８７Ｃ内に落下する。
【００７９】
次に、外周ギア８４Ｂをラック８９から上方に抜き出し、予備カッタ刃２４Ａが保持されている予備カッタ刃フォルダ８２に上方から接近し、且つ、カッタ刃挟持部材８５の間の溝が、予備カッタ刃フォルダ８２に保持された予備カッタ刃２４Ａの平面と一致するようにしておく。
【００８０】
これにより、外周ギア８４Ｂはラック８９の間に入り込んで、且つ、これらと噛み合い可能になる。この時、予備カッタ刃２４Ａは、一対のカッタ刃挟持部材８５の間の溝に、その基端側が入り込む。
【００８１】
この状態で、ロボット１２を駆動して、めねじ８４Ａがおねじ８３Ｂに締め付けるように支持ホーン２８を回転させると、外周ギア８４Ｂはラック８９と噛み合って回転が止められている状態であるので、カッタ刃挟持部材８５が相対的に回転されることになる。
【００８２】
なお、前記回転ストッパ８８によるロックを解除しておき、挟持部材８７Ａ、８７Ｂの予備カッタ刃２４Ａと共に回転可能にしておくとともに、一対の挟持部材８７Ａ、８７Ｂ間を開いておき、予備カッタ刃２４Ａが抜け出ることが可能なようにしておく。
【００８３】
おねじ８３Ｂに対する外周ギア８４Ｂ及びめねじ８４Ａの相対的な回転によって、カッタ刃挟持部材８５が予備カッタ刃２４Ａを強く挟み込んで固定する。
【００８４】
この時の締め付けトルクの限界は、外周ギア８４Ｂが、ラック８９を、圧縮ばね９０のばね力に抗して駆動し、且つ、ガイド棒８９Ｂの先端が、センサ機構９１によって検出されたときとしておく。
【００８５】
めねじ８４Ａにより、カッタ刃挟持部材８５を十分に締め付けることによって、予備カッタ刃２４Ａは、一対のカッタ刃挟持部材８５の間に強固に挟まれて固定される。
【００８６】
なお、めねじ８４Ａは、その回転とともにカッタ刃挟持部材８５を図１３において上方に、押し出しばね８６のばね力に抗して押し上げるので、カッタ刃挟持部材８５は、テーパ面８３Ａの間に楔状に押し込まれて、予備カッタ刃２４Ａを締め付け固定することになる。
【００８７】
この実施例における予備カッタ刃自動交換装置は、上記のように、支持ホーン２８側にカッタ刃２４を着脱自在としたものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、カッタ刃自動交換装置は他の構成であってもよい。
【００８８】
例えば、図１６に示される実施例のように市販のオートツールチェンジャ９４を用いたものであってもよい。
【００８９】
この場合、オートツールチェンジャ９４は、例えば、ニッタ株式会社製の自動工具交換装置エクスチェンジＸＣシリーズを用いる。
【００９０】
このオートツールチェンジャ９４は、発振子２６と追加アーム１８との間に設けられ、カッタ刃２４は発振子２６と共に、追加アーム１８に着脱されることになる。
【００９１】
詳細には、オートツールチェンジャ９４は、ロボットアダプタ９４Ａと、これに対して、エアにより着脱自在とされたツールアダプタ９４Ｂとからなり、ツールアダプタ９４Ｂに、前記発振子２６、振動子２７及び支持ホーン２８、更にはカッタ刃２４が取り付けられている。
【００９２】
この実施例の場合、ツールアダプタ９４Ｂ、発振子２６・・・カッタ刃２４は、予めセットされ、予備ツール置場９６に準備されていて、交換時には、予備ツール置場９６における空きスペースにツールアダプタ９４Ｂ、超音波発振子２６・・・カッタ刃２４のセットをロボット１２から外し、且つ、隣接した位置に設けられた予備のセットをオートツールチェンジャ９４によってロボットに取り付けて、カッタ刃の交換を終了するようになっている。
【００９３】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能であり、例えば５軸以下の多関節型ロボットを用いる場合にも適用される。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明に係る超音波トリム方法によれば、カッタ刃の移動可能範囲に配設され、カッタ刃に圧接し得る研磨部材を有することにより、ロボットによりカッタ刃を研磨部材と接触するように移動させて超音波発振子を駆動してカッタ刃を超音波振動させることによりカッタ刃を効率よく研磨することができ、自動車等の室内のシート、いす用のシート、アパレル産業における布地等のトリミング加工の効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１０…ロボット
１２…多関節型ロボット
１６…アーム
１８…追加アーム
２０…接続アーム
２４…カッタ刃
２４Ａ…予備カッタ刃
２６…超音波発振子
２７…振動子
２８…支持ホーン
３０…砥石
３２…空気圧シリンダ
４０…ワーク
５０…型治具
８０…カッタ刃自動交換装置
８２…予備カッタ刃ホルダ
９４…オートツールチェンジャ
９４Ａ…ロボットアダプタ
９４Ｂ…ツールアダプタ
９６…予備ツール置場
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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