特許 7554489 突起切除装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-11

(45)【発行日】2024-09-20

(54)【発明の名称】突起切除装置

(51)【国際特許分類】

   B23C 3/12 20060101AFI20240912BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20240912BHJP

   B23Q 35/00 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

B23C3/12 Z

B25J13/00 Z

B23Q35/00 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022088855

(22)【出願日】2022-05-31

(65)【公開番号】P2023176528

(43)【公開日】2023-12-13

【審査請求日】2023-11-04

(73)【特許権者】

【識別番号】390020477

【氏名又は名称】トライエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003373

【氏名又は名称】弁理士法人石黒国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡 丈晴

(72)【発明者】

【氏名】東 和也

【審査官】野口 絢子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１６２６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０１４９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２４９２３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｃ ３／１２

Ｂ２３Ｑ３３／００

Ｂ２４Ｂ １／００－ １／０４

Ｂ２４Ｂ ９／００－１９／２８

Ｂ２４Ｂ ３／００－ ３／６０

Ｂ２４Ｂ２１／００－３９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の対象物の表面に生じた突起を切除する突起切除装置において、
前記突起を切除する刃部と、
この刃部により前記突起を切除するときに、前記刃部に対する相対的な配置が固定されて前記突起の周辺の表面に着地している補助部と、
前記補助部を前記突起の周辺の表面に押し付ける加圧部と、
前記刃部、前記補助部および前記加圧部をマニピュレータとして保持するロボットとを備え、
前記補助部は、前記刃部を挟んで対称となるように２つ組み付けられており、
一方の補助部と他方の補助部との距離は、前記突起の幅よりも大きく、
前記一方、他方の補助部を両方とも、前記突起の周辺の表面に着地させた状態で、前記突起に乗り上げさせることなく、前記刃部を移動させて前記突起を切除することを特徴とする突起切除装置。

【請求項2】

請求項１に記載の突起切除装置において、
前記補助部は、前記刃部の先端よりも先端側に突き出ていることを特徴とする突起切除装置。

【請求項3】

請求項２に記載の突起切除装置において、
前記刃部は所定の電動モータにより回転駆動され、
前記補助部は、この電動モータに取り付けられた組付部に組み付けられており、
前記突起切除装置は、前記補助部の前記刃部の先端からの突出量を変化させる補助部突出可変部を備え、
この補助部突出可変部は、前記電動モータに対する前記組付部の相対的な位置を操作することで、前記突出量を変化させることを特徴とする突起切除装置。

【請求項4】

所定の対象物の表面に生じた突起を切除する突起切除装置において、
前記突起を切除する刃部と、
この刃部により前記突起を切除するときに、前記刃部に対する相対的な配置が固定されて前記突起の周辺の表面に着地している補助部と、
前記補助部を前記突起の周辺の表面に押し付ける加圧部と、
前記刃部、前記補助部および前記加圧部をマニピュレータとして保持するロボットとを備え、
前記補助部を前記突起の周辺の表面に着地させた状態で、前記刃部を移動させて前記突起を切除し、
前記補助部は、前記刃部の先端よりも先端側に突き出ており、
前記刃部は所定の電動モータにより回転駆動され、
前記補助部は、この電動モータに取り付けられた組付部に組み付けられており、
この組付部と前記電動モータとの間に挟まるシムにより、前記補助部の前記刃部の先端からの突出量が定まっていることを特徴とする突起切除装置。

【請求項5】

所定の対象物の表面に生じた突起を切除する突起切除装置において、
前記突起を切除する刃部と、
この刃部により前記突起を切除するときに、前記刃部に対する相対的な配置が固定されて前記突起の周辺の表面に着地している補助部と、
前記補助部を前記突起の周辺の表面に押し付ける加圧部と、
前記刃部、前記補助部および前記加圧部をマニピュレータとして保持するロボットとを備え、
前記補助部を前記突起の周辺の表面に着地させた状態で、前記刃部を移動させて前記突起を切除し、
前記補助部は、前記刃部の先端よりも先端側に突き出ており、
前記刃部は所定の電動モータにより回転駆動され、
前記補助部は、この電動モータに取り付けられた組付部に組み付けられており、
この組付部は、前記先端側に伸びる複数本の脚部を有し、この複数本の脚部の少なくとも一部のそれぞれに前記補助部が組み付けられ、
前記補助部が組み付けられる脚部では、前記先端側の部分であって前記補助部が組み付けられる被組付部と、この被組付部よりも前記電動モータの側の部分である根本部との間にシムが挟まっており
このシムにより、前記補助部の前記刃部の先端からの突出量が定まっていることを特徴とする突起切除装置。

【請求項6】

請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の突起切除装置において、
前記ロボットの動作を制御する制御部と、
前記補助部が前記突起の周辺の表面に着地したことを検知する検知部とを備え、
この制御部は、
前記検知部により、前記補助部が前記突起の周辺の表面に着地したことを把握してから、前記刃部を移動させて前記突起を切除させることを特徴とする突起切除装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所定の対象物の表面に生じた突起を切除する突起切除装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、いわゆるＮＣ旋盤等では、ロボットに刃部を保持させるとともに、保持させた刃部を移動させながら金属表面を加工する技術が周知である（例えば、特許文献１参照。）。ところで、このようなＮＣ旋盤により、所定の対象物の表面に生じた突起を切除する加工を行う場合、次のような問題がある（以下、突起が存在する表面を対象表面と呼ぶことがある。）。

【0003】

すなわち、このよう加工を行う場合、所定の基準面に対象物を載せ、基準面から対象表面までの高さを記憶させる。そして、この高さに基づいて刃部の位置を制御する。
このため、対象物の寸法のばらつきにより、高さが対象物ごとに変動すると、突起を適切に切除することができなくなる。つまり、高さが大きい場合、突起の切除が過剰になってしまい、突起以外の本体の部分まで削ってしまう。逆に、高さが小さい場合、突起の切除が不十分になり、突起の根本の部分が残ってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特表２０２１－５１６６２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、所定の対象物の表面に生じた突起を切除する加工を行うときに、突起を適切に切除することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１の態様によれば、突起切除装置は、所定の対象物の表面に生じた突起を切除するものであり、次の刃部、補助部、加圧部およびロボットを備える。まず、刃部は、突起を切除するものであり、補助部は、刃部により突起を切除するときに、突起の周辺の表面に着地しているものである。また、加圧部は、補助部を突起の周辺の表面に押し付けるものであり、ロボットは、刃部、補助部および加圧部をマニピュレータとして保持する。

【0007】

また、補助部は、刃部を挟んで対称となるように２つ組み付けられており、一方の補助部と他方の補助部との距離は、突起の幅よりも大きい。
そして、一方、他方の補助部を両方とも、突起の周辺の表面に着地させた状態で、突起に乗り上げさせることなく、刃部を移動させて突起を切除する。
次に、本開示の第２の態様の突起切除装置によれば、補助部を突起の周辺の表面に着地させた状態で、刃部を移動させて突起を切除する。また、補助部は、刃部の先端よりも先端側に突き出ている。さらに、刃部は所定の電動モータにより回転駆動され、補助部は、電動モータに取り付けられた組付部に組み付けられている。そして、組付部と電動モータとの間に挟まるシムにより、補助部の刃部の先端からの突出量が定まっている。
次に、本開示の第３の態様の突起切除装置によれば、組付部は、先端側に伸びる複数本の脚部を有し、複数本の脚部の少なくとも一部のそれぞれに補助部が組み付けられている。そして、補助部が組み付けられる脚部では、先端側の部分であって補助部が組み付けられる被組付部と、被組付部よりも電動モータの側の部分である根本部との間にシムが挟まっており、シムにより、補助部の刃部の先端からの突出量が定まっている。
これにより、所定の対象物の表面に生じた突起を切除する加工を行うときに、突起を適切に切除する、という課題を潜在的に解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】（ａ）は突起切除装置の全体構成図であり、（ｂ）は突起切除装置の要部を示す正面図である（実施例）。

【図2】（ａ）は補助部が表面の上側に配置された状態を示す正面図であり、（ｂ）は補助部が表面に着地した状態を示す正面図である（実施例）。

【図3】（ａ）は補助部が表面の上側に配置された状態を示す側面図であり、（ｂ）は補助部が表面に着地した状態を示す側面図である（実施例）。

【図4】突起切除装置の動作を示すフローチャートである（実施例）。

【図5】（ａ）は突起切除装置の要部を示す正面図であり、（ｂ）は突起切除装置の要部を示す側面図である（変形例）。

【図6】突起切除装置の要部を示す側面図である（変形例）。

【図7】突起切除装置の要部を示す側面図である（変形例）。

【図8】突起切除装置の要部を示す側面図である（変形例）。

【図9】突起切除装置の要部を示す側面図である（変形例）。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施形態の突起切除装置を、以下の実施例に基づき説明する。

【実施例】

【0010】

〔実施例の構成〕
実施例の突起切除装置１の構成を、図１～図３を用いて説明する。
突起切除装置１は、所定の対象物Ｘの表面２に生じた突起３を切除するものであり、以下に説明する刃部４、補助部５、加圧部６、ロボット７、制御部８および検知部９等を備える。そして、突起除去装置１は、例えば、所定の基準面１０に載せた対象物Ｘに対して、突起３を除去するための動作をする。
ここで、ロボット７は、例えば、周知の多関節型ロボットであり、上記の刃部４、補助部５および加圧部６をマニピュレータとして、自身の先端に保持する。

【0011】

また、制御部８は、マイコン、各種の記憶装置やインバータ回路等を具備するユニットとして設けられ、ロボット７の動作を制御する。すなわち、制御部８は、例えば、各関節に位置するモータを通電制御することにより、マニピュレータとしての刃部４、補助部５および加圧部６を３次元的に移動させたり、刃部４、補助部５および加圧部６の姿勢を変えたりする。
以下、刃部４、補助部５、加圧部６、ロボット７、制御部８および検知部９等を、順次、説明する。

【0012】

まず、刃部４は、例えば、外周刃と底刃を有する周知構造のエンドミルであり、所定の電動モータ１１により回転駆動されて突起３を切除する（以下、刃部４をエンドミル４と呼ぶことがある。また、電動モータ１１の回転軸、つまり、エンドミル４の回転軸を回転軸αと呼ぶことがある）。なお、電動モータ１１は、制御部８により通電制御されて回転駆動される。

【0013】

次に、補助部５は、エンドミル４により突起３を切除するときに、突起３の周辺の表面２に着地しているものであり（図２（ｂ）および図３（ｂ）等参照。）。より具体的には、例えば、同一形状の円筒形の２つのローラである（以下、補助部５をローラ５と呼ぶことがある。）。

【0014】

ここで、電動モータ１１の外郭体１１ａの底部には、２つのローラ５を組み付ける組付部１２が、例えば、ネジ締結により取り付けられており、それぞれのローラ５は、組付部１２が有する２つの脚部１３に個別に組み付けられている。また、外郭体１１ａは、エンドミル４と同軸の円柱形であり、エンドミル４および２つの脚部１３は、外郭体１１ａの一方の底部から回転軸αと同方向に伸びている。さらに、２つの脚部１３は、エンドミル４を挟んで対称となる位置に組み付けられている。

【0015】

また、２つのローラ５は、それぞれの脚部１３の先端近傍に設けた支軸に回転自在に組み付けられており、エンドミル４を挟んで対称となるように組み付けられている。なお、ローラ５の回転軸βは、回転軸αに直交している。
そして、ローラ５の先端、つまり、外周面の内、先端側に位置する部位は、回転軸αの方向に関して、エンドミル４の先端よりも、僅かに先端側に突き出ている。

【0016】

このため、ローラ５の外周面は、エンドミル４の先端が突起３の周辺の表面２に着地していない状態で、突起３の周辺の表面２に着地することができる。
ここで、ローラ５のエンドミル４の先端からの突出量は、組付部１２と外郭体１１ａとの間に挟まるシム１２ａにより定まっている。

【0017】

次に、加圧部６は、ローラ５の外周面を突起３の周辺の表面２に押し付けるものであり、例えば、次の電動モータ１５およびボールネジ１６により構成されている。
まず、電動モータ１５は、ローラ５の外周面を突起３の周辺の表面２に押し付けるための押し付け力を発生するものであり、固定子、回転子それぞれに３相のコイル、永久磁石を装備した周知のブラシレス構造を有し、制御部８により通電制御される。また、電動モータ１５には、回転子の回転角を検出するエンコーダ１７が装備されている。また、ボールネジ１６は、例えば、外郭体１１ａに設けたナット部１８と、電動モータ１５の出力軸と同軸に設けた軸部１９とから構成されている。

【0018】

そして、制御部８は、電動モータ１５を通電制御して軸部１９を回転駆動する。これにより、電動モータ１１とともにローラ５が回転軸αの方向に、表面２の方に向かって移動して、ローラ５の外周面が突起３の周辺の表面２に押し付けられる。このとき、エンドミル４も、ローラ５とともに、ローラ５と同じ側に移動する。

【0019】

そして、ローラ５が突起３の周辺の表面２に着地した状態で、マニピュレータの全体を、表面２に平行に、つまり、回転軸α、βの両方に垂直な方向に移動させる。これにより、エンドミル４によって突起３が切除される。なお、エンドミル４は、例えば、ローラ５が表面２に着地する前に回転駆動されている。

【0020】

次に、検知部９は、ローラ５が表面２に着地したことを検知するものであり、例えば、エンコーダ１７が、検知部９としての機能を有する。すなわち、ローラ５が着地することにより、電動モータ１５の回転子において、回転角の時間的な変化率が大幅に小さくなる。このため、制御部８は、エンコーダ１７からの出力を監視することで、ローラ５が表面２に着地したことを把握することができ、さらに、ローラ５が表面２に着地したことを把握してから、マニピュレータ全体を移動させてエンドミル４に突起３を切除させることができる。

【0021】

続いて、突起切除装置１による突起３の切除方法を、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図４のフローチャートは、突起３の周辺の上空に設定された目標位置に、マニピュレータとしてのエンドミル４、ローラ５および加圧部６が到達することによりスタートする。

【0022】

まず、ステップＳ１で、刃部４を回転駆動する。より具体的には、電動モータ１１の通電制御を開始してエンドミル４を回転駆動する。次に、ステップＳ２で、加圧部６を駆動する。より具体的には、電動モータ１５の通電制御を開始する。これにより、エンドミル４およびローラ５は、ボールネジ１６により表面２に向かって移動する。

【0023】

次に、ステップＳ３で、補助部５としてのローラ５が表面２に着地したか否かを、検知部９（エンコーダ１７）からの信号に基づき判断する。この結果、ローラ５が表面２に着地したと判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、ローラ５が表面２に着地していないと判定すれば（ＮＯ）、ステップＳ３に戻る。
そして、ステップＳ４では、マニピュレータ全体を、表面２に平行に移動させる。これにより、エンドミル４によって突起３が切除される。

【0024】

〔実施例の効果〕
実施例の突起切除装置１は、所定の対象物Ｘの表面２に生じた突起３を切除するものであり、次の刃部４、補助部５、加圧部６およびロボット７を備える。まず、刃部４としてのエンドミル４は、突起３を切除するものであり、補助部５としてのローラ５は、エンドミル４により突起３を切除するときに、突起３の周辺の表面２に着地しているものである。また、加圧部６は、ローラ５を突起３の周辺の表面２に押し付けるものであり、ロボット７は、エンドミル４、ローラ５および加圧部６をマニピュレータとして保持する。そして、ローラ５を突起３の周辺の表面２に着地させた状態で、エンドミル４を移動させて突起３を切除する。

【0025】

これにより、対象物Ｘの表面２に生じた突起３を切除する加工を行うときに、突起３を適切に切除する、という課題を解決することができる。
すなわち、加圧部６によりローラ５を突起３の周辺の表面２に押し付けることで、基準面１０から表面２までの高さｈを利用しなくても、エンドミル４を突起３に対して適切な位置に配置することができる。これにより、突起３の切除が過剰になったり、突起３の切除が不十分になったりするのを防止することができるので、突起３を適切に切除することができる。

【0026】

また、突起切除装置１は、次の制御部８および検知部９を備える。すなわち、制御部８は、ロボット７の動作を制御するものであり、検知部９は、補助部５としてのローラ５が突起３の周辺の表面２に着地したことを検知する。そして、制御部８は、検知部９により、補助部５が表面２に着地したことを把握してから、刃部４を移動させて突起３を切除させる。
これにより、より一層、適切に突起３を切除することができる。

【0027】

また、ローラ５は、エンドミル４の先端よりも先端側に突き出ている。
これにより、突起切除装置１は、エンドミル４によって表面２を傷つけることなく、突起３を切除することができる。

【0028】

さらに、エンドミル４は電動モータ１１により回転駆動され、ローラ５は、電動モータ１１に取り付けられた組付部１２に組み付けられている。そして、電動モータ１１と組付部１２との間に挟まるシム１２ａにより、ローラ５のエンドミル４の先端からの突出量が定まっている。
これにより、シム１２ａの交換等により突出量を変えることができる。このため、突起３の除去の程度を変えることができる。

【0029】

〔変形例〕
実施例は具体的な一例を開示するものであり、突起除去装置１の態様は、実施例に限定されない。
例えば、実施例の補助部５は、ローラ５であったが、反り２１を補助部５として採用することもできる（図５参照。）。この場合、補助部５としての反り２１を表面２に着地させるとき、マニピュレータの進行の側、つまり、突起３が存在する側が反り上がっているように、反り２１を着地させることで、補助部５を円滑に表面２に沿って移動させることができる。

【0030】

また、実施例の加圧部６は、電動モータ１５およびボールネジ１６により構成され、電動モータ１５を通電制御してローラ５を回転軸αの方向に移動させるものであったが、加圧部６の態様は、このような態様に限定されない。例えば、コイルスプリング２３やエアシリンダ２４を加圧部６として作用してもよい（図６および図７参照。）。

【0031】

コイルスプリング２３を加圧部６として採用する場合、例えば、ロボット７の先端側と電動モータ１１の側とにバネ座を設け、これらバネ座の間にコイルスプリング２３をセットする。また、ロボット７、電動モータ１１それぞれの側に係合部を設けて互いに係合させる。
それぞれの係合部には、次のような態様を考えることができる。例えば、ロボット７、電動モータ１１それぞれの係合部として、ピン２６、長孔２７を設けてこれら係合部が互いに回転軸αの方向に相対的に移動することができるようする。

【0032】

これにより、ローラ５が表面２に着地すると、コイルスプリング２３は、自ら撓んでローラ５を表面２に押し付けるので、加圧部６として機能することができる。また、コイルスプリング２３を加圧部６として採用する場合、ローラ５が表面２に着地すると、コイルスプリング２３のバネ力が増加するので、バネ力を検出するセンサ２８を、例えば、ロボット７の側のバネ座に装着することで検知部９として機能させることができる。

【0033】

エアシリンダ２４を加圧部６として採用する場合、例えば、エアシリンダ２４のピストンロッド３０の軸の方向が回転軸αの方向を指向するように、電動モータ１１をピストンロッド３０の先端に固定する。また、エアシリンダ２４の本体３１、つまり、シリンダ３２を形成する部分をロボット７の先端に固定する。

【0034】

そして、ローラ５を表面２に着地させるときに、シリンダ３２内にエアを供給することで、エアシリンダ２４を加圧部６として機能させることができる。また、エアシリンダ２４を加圧部６として採用する場合、ローラ５が表面２に着地すると、シリンダ３２内の空気圧の変化率が急激に大きくなるので、シリンダ２４内の空気圧を検出するセンサ３３を装備して検知部９として機能させることができる。

【0035】

また、実施例の突起切除装置１によれば、電動モータ１１と組付部１２との間に挟まるシム１２ａにより、ローラ５のエンドミル４の先端からの突出量が定まっていたが、突出量の設定は、このような態様に限定されない。例えば、脚部１３を、直接、外郭体１１ａから回転軸αの方向に伸びるように設ける。

【0036】

そして、脚部１３の内、先端側の部分を、補助部５を組み付ける被組付部１３ａとして、電動モータ１１の側の部分である根本部１３ｂから切り離し、被組付部１３ａと根本部１３ｂとの間にシム１２ａを挟んで被組付部１３ａと根本部１３ｂとを、例えば、ネジ締結するようにしてもよい（図８参照。）。
この場合、組付部１２の全体よりも、組付部１２の一部である被組付部１３ａの方が軽量なので、シム１２ａの交換の作業を容易に行うことができる。

【0037】

また、実施例の突起切除装置１によれば、シム１２ａの交換により突出量を調節することができたが、突出量の調節は、このような態様に限定されない。例えば、突起切除装置１に、次のような補助部突出可変部３５を装備してもよい（以下、補助部突出可変部３５を突出可変部３５と呼ぶことがある。）。

【0038】

ここで、突出可変部３５は突出量を変化させるものであり、例えば、電動モータ１１に対する組付部１２の相対的な位置を操作することで、突出量を変化させる。
より具体的には、外郭体１１ａと組付部１２との間に、次のような電動モータ３６およびボールネジ３７を組み付けて突出可変部３５として機能させてもよい（図９参照。）。

【0039】

ここで、電動モータ３６は、組付部１２を電動モータ１１に対して相対移動させる力を発生するものであり、外郭体１１ａに固定されている。また、電動モータ３６は、例えば、固定子、回転子それぞれに３相のコイル、永久磁石を装備した周知のブラシレス構造を有し、制御部８により通電制御される。さらに、電動モータ３６には、回転子の回転角を検出するエンコーダ３６ａが装備されている。

【0040】

また、ボールネジ３７は、例えば、組付部１２に設けたナット部３７ａと、電動モータ３６の出力軸と同軸に設けた軸部３７ｂとから構成されている。
そして、制御部８は、電動モータ３６を通電制御して軸部３７ｂを回転駆動する。これにより、組付部１２が回転軸αの方向に、電動モータ１１に対して相対的に移動し、突出量が変化する。

【0041】

さらに、実施例の突起切除装置１は、多関節型のロボット７が刃部４、補助部５および加圧部６をマニピュレータとして保持し、刃部４、補助部５および加圧部６は、ロボット７によって３次元的に位置を変えるものであったが、例えば、汎用的なＮＣ旋盤のように、刃部４を２次元的に変位させるものに、本願発明を採用してもよい。

【符号の説明】

【0042】

１ 突起切除装置 ２ 表面 ３ 突起 ４ 刃部 ５ ローラ（補助部） ６ 加圧部 ７ ロボット Ｘ 対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】