JP7606902B2 - Workpiece machining device, workpiece machining system, and workpiece machining method - Google Patents
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Description
本発明は、ワークに切削等の加工を施すワーク加工装置と、これを用いたワーク加工システムとワーク加工方法とに関する。 The present invention relates to a workpiece processing device that performs cutting or other processing on a workpiece, and a workpiece processing system and workpiece processing method that use the same.
マシニングセンタ等のワーク加工装置では、ワークを加工する際に、ワークの切粉が生ずる。この切粉がワークやその周辺に堆積すると、ワークの加工精度が低下するだけでなく、ワーク加工装置の故障を招くおそれがある。加えて、木製のワークは、クーラントを用いない環境で加工(ドライ加工)されるため、その加工時に切粉が舞いやすく、周辺環境の悪化を招くおそれもある。このような実状に鑑みて、これまでには、ワークの切粉を回収するための機構をワーク加工装置に組み込むことが行われている。 In workpiece processing equipment such as machining centers, chips are generated when a workpiece is processed. If these chips accumulate on or around the workpiece, not only does this reduce the machining accuracy of the workpiece, but it can also lead to breakdowns in the workpiece processing equipment. In addition, because wooden workpieces are processed in an environment without the use of coolant (dry processing), chips are likely to fly around during processing, which can lead to deterioration of the surrounding environment. In light of this situation, mechanisms for collecting chips from the workpiece have been incorporated into workpiece processing equipment.
例えば、特許文献1には、工作機械に組み込み可能な切粉清掃装置(同文献の請求項2)であって、切粉を吸引するためのノズルを先端に有する清掃ロボット(同文献の請求項1)を備えたものが開示されている。特許文献1の切粉清掃装置において、清掃ロボットは、清掃動作情報記憶部に記憶された清掃動作情報に基づいて制御される。特許文献1には、上記の清掃動作情報として、ティーチング手段を使用して求めたティーチングデータや、画像処理によって得られた画像処理データを用いること(同文献の段落0033)が記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses a chip cleaning device (claim 2 of the same document) that can be incorporated into a machine tool, which is equipped with a cleaning robot (claim 1 of the same document) having a nozzle at its tip for sucking up chips. In the chip cleaning device of Patent Document 1, the cleaning robot is controlled based on cleaning operation information stored in a cleaning operation information storage unit. Patent Document 1 describes that the above-mentioned cleaning operation information is based on teaching data obtained using a teaching means and image processing data obtained by image processing (paragraph 0033 of the same document).
また、特許文献2には、ワークを固定する加工テーブル上に堆積した切粉を回収するための切粉回収ハンドを備えたロボットと、加工テーブル上に堆積する切粉の堆積量及び堆積領域を取得するための視覚センサとを備えた加工機システム(同文献の請求項1及び請求項3)が開示されている。特許文献2の加工機システムでは、取得された切粉の堆積量から、切粉の回収が必要であると判定された場合に、切粉回収ハンドを動作させるようになっている。 Patent Document 2 also discloses a processing machine system (claims 1 and 3 of the same document) that includes a robot equipped with a chip collection hand for collecting chips accumulated on a processing table to which a workpiece is fixed, and a visual sensor for acquiring the amount and area of chips accumulated on the processing table. In the processing machine system of Patent Document 2, the chip collection hand is operated when it is determined that chip collection is necessary based on the acquired amount of chip accumulation.
ところが、特許文献1の切粉清掃装置では、清掃ロボットを制御する清掃動作情報を生成するために、ティーチングや画像処理を行う必要がある。このため、その清掃動作情報の生成に時間を要し、生産性を高めにくいという欠点がある。 However, the chip cleaning device in Patent Document 1 requires teaching and image processing to generate cleaning operation information to control the cleaning robot. This means that generating the cleaning operation information takes time, which makes it difficult to increase productivity.
また、特許文献2のワーク加工機システムでは、切粉の回収効率を高めようとすると、精度の高い視覚センサを用いる必要や、複数台の視覚センサを用いる必要がある。このため、コストが高くなるという欠点がある。加えて、特許文献2のワーク加工機システムにおいて、切粉は、切粉回収ハンドに把持動作や掬い上げ動作をさせることによって回収(同文献の段落0029)される。このため、細かい切粉の回収をしにくいという欠点もある。 In addition, in the workpiece processing machine system of Patent Document 2, in order to increase the chip collection efficiency, it is necessary to use a highly accurate visual sensor or multiple visual sensors. This has the disadvantage of increasing costs. In addition, in the workpiece processing machine system of Patent Document 2, chips are collected by having the chip collection hand perform a gripping or scooping action (paragraph 0029 of the same document). This has the disadvantage of making it difficult to collect fine chips.
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、ティーチング等を要することなく、ワークの切粉を効率よく回収することができるワーク加工装置を提供するものである。また、高価な視覚センサを用いなくても切粉を回収することができるワーク加工装置を提供することも本発明の目的である。さらに、細かい切粉を効率的に回収することができるワーク加工装置を提供することも本発明の目的である。加えて、このワーク加工装置を用いたワーク加工システムやワーク加工方法を提供することも本発明の目的である。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a workpiece processing device that can efficiently collect chips from a workpiece without requiring teaching or the like. Another object of the present invention is to provide a workpiece processing device that can collect chips without using an expensive visual sensor. Furthermore, it is also an object of the present invention to provide a workpiece processing device that can efficiently collect fine chips. In addition, it is also an object of the present invention to provide a workpiece processing system and a workpiece processing method that use this workpiece processing device.
上記課題は、
ワークを加工するワーク加工部と、
ワーク加工部をワーク加工用の経路データに従って三次元的に移動させるワーク加工用移動手段と、
ワークの加工により発生する切粉を吸引する切粉吸引部と、
切粉吸引部を切粉吸引用の経路データに従って三次元的に移動させる切粉吸引用移動手段と
を備え、
切粉吸引用の経路データとして、ワーク加工用の経路データを所定の距離だけオフセットしたものが用いられ、
ワークの加工時に切粉吸引部がワーク加工部に追従しながら切粉を吸引するようにした
ことを特徴とするワーク加工装置
を提供することによって解決される。
The above issues are:
a workpiece processing unit that processes a workpiece;
a workpiece machining moving means for three-dimensionally moving the workpiece machining unit in accordance with path data for machining the workpiece;
A chip suction unit that sucks up chips generated by machining the workpiece;
a chip suction moving means for three-dimensionally moving the chip suction unit in accordance with path data for chip suction,
The path data for chip suction is obtained by offsetting the path data for workpiece machining by a predetermined distance.
This problem is solved by providing a workpiece machining device characterized in that, when the workpiece is machined, a chip suction section sucks in chips while following the workpiece machining section.
本発明のワーク加工装置では、ワーク加工用の経路データをオフセットすることで切粉吸引用の経路データを得るようにしている。このオフセット処理は、ティーチング等の操作を要さず、コンピュータで自動的に行うことができる。また、切粉吸引部がワーク加工部に追従しながら切粉を吸引するため、高価な視覚センサ等を用いなくても、切粉を効率よく回収することができる。さらに、吸引により切粉を回収するため、細かな切粉でも効率的に回収することができる。 In the workpiece machining device of the present invention, path data for chip suction is obtained by offsetting path data for workpiece machining. This offset process can be performed automatically by a computer without the need for operations such as teaching. In addition, because the chip suction section sucks in chips while following the workpiece machining section, chips can be efficiently collected without using expensive visual sensors, etc. Furthermore, because chips are collected by suction, even small chips can be efficiently collected.
本発明のワーク加工装置において、切粉吸引用移動手段は、切粉吸引部を三次元的に移動できるものであれば、その種類を特に限定されない。このような切粉吸引用移動手段としては、多関節ロボットやガントリーローダーが例示される。 In the workpiece machining device of the present invention, the type of the moving means for suctioning chips is not particularly limited as long as it can move the chip suction section three-dimensionally. Examples of such moving means for suctioning chips include an articulated robot and a gantry loader.
本発明のワーク加工装置においては、切粉吸引用移動手段が、それに取り付けられた切粉吸引部を、ワークを把持可能なワーク把持部に切り替え可能なものとされ、切粉吸引部から切り替えたワーク把持部にワークを把持させて切粉吸引用移動手段を動作させることにより、ワークの向きを変える、又は、ワークの搬入若しくは搬出をできるようにすることも好ましい。これにより、切粉吸引用移動手段を、ワークの向きを変える手段(ワーク変向用移動手段)としても利用することができる。 In the workpiece machining device of the present invention, it is also preferable that the moving means for suctioning chips is capable of switching the chip suction section attached thereto to a workpiece gripping section capable of gripping the workpiece, and that the orientation of the workpiece can be changed or the workpiece can be loaded or unloaded by gripping the workpiece with the workpiece gripping section switched from the chip suction section and operating the moving means for suctioning chips. This allows the moving means for suctioning chips to be used as a means for changing the orientation of the workpiece (moving means for changing the orientation of the workpiece).
また、上記課題は、上記のワーク加工装置と、このワーク加工装置が利用するワーク加工用の経路データと切粉吸引用の経路データとを、ワークの三次元形状データに基づいて生成するCAM装置とを備えたワーク加工システムを提供することによっても解決される。さらに、上記課題は、上記のワーク加工装置を用いてワークを加工するワークの加工方法を提供することによっても解決される。 The above problem can also be solved by providing a workpiece machining system including the above workpiece machining device and a CAM device that generates path data for workpiece machining and path data for chip suction used by the workpiece machining device based on three-dimensional shape data of the workpiece. The above problem can also be solved by providing a workpiece machining method that uses the above workpiece machining device to machine a workpiece.
以上のように、本発明によって、ティーチング等を要することなく、ワークの切粉を効率よく回収することができるワーク加工装置を提供することが可能になる。また、高価な視覚センサを用いなくても切粉を回収することができるワーク加工装置を提供することも可能になる。さらに、細かい切粉を効率的に回収することができるワーク加工装置を提供することも可能になる。加えて、このワーク加工装置を用いたワーク加工システムやワーク加工方法を提供することも可能になる。 As described above, the present invention makes it possible to provide a workpiece processing device that can efficiently collect chips from a workpiece without the need for teaching or the like. It also makes it possible to provide a workpiece processing device that can collect chips without using an expensive visual sensor. It also makes it possible to provide a workpiece processing device that can efficiently collect fine chips. In addition, it makes it possible to provide a workpiece processing system and a workpiece processing method that use this workpiece processing device.
本発明のワーク加工装置について、図面を用いてより具体的に説明する。以下で述べる構成は、飽くまで好適な実施形態に過ぎず、本発明のワーク加工装置の技術的範囲は、以下で述べる構成に限定されない。本発明のワーク加工装置には、発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更を施すことができる。 The workpiece processing device of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The configuration described below is merely a preferred embodiment, and the technical scope of the workpiece processing device of the present invention is not limited to the configuration described below. The workpiece processing device of the present invention can be modified as appropriate within the scope that does not impair the spirit of the invention.
図1は、本発明のワーク加工装置10の正面図であり、図2は、本発明のワーク加工装置10の側面図である。図1及び図2には、x軸、y軸及びz軸からなる直交座標を表わしている。これらの直交座標の向きは、図1と図2、及び、後掲する図3で共通している。以下においては、説明の便宜上、x軸方向正側を「右」側と呼び、x軸方向負側を「左」側と呼び、y軸方向正側を「後」側と呼び、y軸方向負側を「前」側と呼び、z軸方向正側を「上」側と呼び、z軸方向負側を「下」側と呼ぶことがある。
Figure 1 is a front view of the
本発明のワーク加工装置10は、図1及び図2に示すように、ワークWを加工するためのワーク加工部11と、ワーク加工部11を三次元的(x軸方向、y軸方向及びz軸方向)に移動させるワーク加工用移動手段12と、ワークWの加工により発生する切粉を吸引により回収する切粉吸引部13と、切粉吸引部13を三次元的(x軸方向、y軸方向及びz軸方向)に移動させる切粉吸引用移動手段14とを備えている。
As shown in Figures 1 and 2, the
ワーク加工装置10は、床面に設置されるベース15を有しており、このベース15には、ワークWを保持するためのワーク保持手段16が設けられている。ワーク保持手段16は、ワークWの加工時にワークWを安定して保持できるものであれば、その構造を特に限定されない。本実施形態においては、図2に示すように、ワーク保持手段16として、下爪16aと上爪16bとでワークWを挟持するクランプ装置を採用している。このクランプ装置(ワーク保持手段16)は、図1に示すように、左右方向(x軸方向)に所定間隔を隔てた複数個所(同図の例では3箇所)に設けられている。
The
ワークWの種類は、加工対象の製品の種類等に応じて適宜決定される。ワークWとしては、木材や、金属材や、樹脂材等が例示される。後述するように、本発明のワーク加工装置10は、ワークWを加工した際の切粉の回収方法に特徴を有するものであるところ、木材を加工(切削等)する際には、細かくて軽い切粉が大量に発生するため、切粉が飛散しやすい。このため、本発明のワーク加工装置10は、木材を加工するものとして好適である。本実施形態において、ワークWは、板状の木材(木板)となっており、ワーク加工装置10は、この板の縁部を所定の曲線状に加工するものとなっている。
The type of workpiece W is appropriately determined depending on the type of product to be processed. Examples of workpiece W include wood, metal, and resin materials. As described below, the
ワーク加工部11は、ワークWに所定の加工を行うことができるものであればよい。ワーク加工部11としては、エンドミルやドリルや回転鋸刃等の切削工具が例示される。本実施形態においては、ワーク加工部11として、エンドミルを用いている。ワーク加工部11は、ワーク加工用移動手段12の作動端に対して着脱可能な状態で装着される。このため、ワークWの種類や加工態様等に応じて、ワーク加工部11の種類を切り替えることが可能である。
The
ワーク加工用移動手段12は、ワーク加工部11を、ワークWに対して相対的にx軸方向、y軸方向及びz軸方向に移動できるものであればよい。本実施形態においては、ワーク加工用移動手段12を門型マシニングセンタとしている。
The workpiece machining movement means 12 may be any means capable of moving the
具体的には、図2に示すように、ワーク加工用移動手段12を、ワークWの走行台12aと、門型構造材の梁部分に設けられたスライダー12bと、スライダー12bに取り付けられた上下動機構12cと、上下動機構12cに取り付けられた回動機構12dとで構成している。走行台12aは、ワークWを左右方向(x軸方向)に移動させるものとなっており、スライダー12bは、走行台12aの梁部分に対して前後方向(y軸方向)に移動可能となっており、上下動機構12cは、上下方向(z軸方向)に伸縮可能となっている。回動機構12dは、図1に示す鉛直軸L1及び水平軸L2を中心として回動可能となっている。このため、ワーク加工部11をワークWに対して相対的にx軸方向、y軸方向及びz軸方向に移動できだけでなく、ワーク加工部11の向きを制御することも可能となっている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the workpiece machining moving means 12 is composed of a running
切粉吸引部13は、通常、ノズルとされる。このノズル(切粉吸引部13)は、可撓管(コルゲートチューブ等)からなるダクト(図示省略)を介して吸引ポンプ(図示省略)と回収タンク(図示省略)に接続される。ノズル(切粉吸引部13)に吸引された切粉は、ダクト内を通って回収タンクに移送される。本実施形態において、切粉吸引部13は、切粉吸引用移動手段14の作動端に対して着脱可能な状態で装着されている。このため、ワークWの加工態様等に応じて、切粉吸引部13の種類を切り替えることができる。
The
切粉吸引用移動手段14は、切粉吸引部13を、x軸方向、y軸方向及びz軸方向に移動できるものであればよい。切粉吸引用移動手段14としては、ガントリーローダーを用いることもできる。しかし、切粉吸引用移動手段14をガントリーローダーとすると、ワーク加工用移動手段12と切粉吸引用移動手段14の干渉を避けにくくなる。このため、本実施形態においては、切粉吸引用移動手段14を多関節ロボットとしている。多関節ロボットは、ガントリーローダーよりも小回りが利きやすいため、ワーク加工用移動手段12との干渉を避けながら、切粉吸引部13を適切な場所に移動させることができる。
The chip suction moving means 14 may be any means capable of moving the
多関節ロボットとしては、主に、4~7軸のものが知られているが、切粉吸引用移動手段14としては、6軸以上のものが好適である。6軸の多関節ロボットとしては、それを人間の身体に例えた場合に、腰の回転動作に相当する「S軸」回りの回転と、上体を前後に動かす動作に相当する「L軸」回りの回転と、腕を上下に動かす動作に相当する「U軸」回りの回転と、腕の回転動作に相当する「R軸」回りの回転と、腕の先を上下に動かす動作に相当する「B軸」回りの回転と、腕先の回転動作に相当する「T軸」回りの回転とを行うものが例示される。また、7軸の多関節ロボットとしては、上記の6軸(S軸、L軸、U軸、R軸、B軸及びT軸)に加えて、腕を捩じる動作に相当する「E軸」回りの回転を追加したものが例示される。多関節ロボットの軸数を増やすことによって、多関節ロボットがより高い自由度で動作できるようになる。
Although 4-7 axes are known as articulated robots, 6 axes or more are suitable for the chip
この切粉吸引用移動手段14を制御することによって、図3に示すように、ワークWの加工時において、切粉吸引部13がワーク加工部11に追従しながら切粉Cを吸引する。図3は、ワーク加工時におけるワーク加工部11と切粉吸引部13とを示した図であって、図3(a)は、ワーク加工部11及び切粉吸引部13を上側(z軸方向正側)から見た状態を、図3(b)は、ワーク加工部11及び切粉吸引部13を側方(y軸方向正側)から見た状態を、それぞれ示している。
By controlling this chip suction moving means 14, as shown in Figure 3, when the workpiece W is being machined, the
図3に示すように、切粉吸引部13は、ワーク加工部12の進行方向後側に所定の間隔を隔てた箇所に位置される。換言すると、ワーク加工部12が位置する点PA(その座標を(x,y,z)とする。)から、所定の距離(x軸方向に距離δx、y軸方向に距離δy、z軸方向に距離δz)だけオフセットした点PB(x-δx,y-δy,z-δz)に、切粉吸引部13が位置するように制御を行っている。切粉吸引部13の吸引口は、常にワーク加工部12に向けられている。これにより、ワーク加工部12による加工で生じたワークWの切粉Cを切粉吸引部13でそのまま吸引し、切粉CがワークWの周辺に堆積しないようにすることができる。
As shown in Fig. 3, the
このように、本発明のワーク加工装置10では、切粉吸引部13をワーク加工部11に追従させながら切粉Cを吸引するところ、以下のような制御を行うことで、その追従動作を実現している。すなわち、本発明のワーク加工装置10では、図4に示すように、ワーク加工用移動手段12を、ワーク加工用の経路データD1に基づいて制御し、切粉吸引用移動手段14を、切粉吸引用の経路データD2に基づいて制御するとともに、切粉吸引用の経路データD2として、ワーク加工用の経路データD1を所定の距離だけオフセットしたものを用いている。図4は、本発明のワーク加工装置10を用いたワーク加工システムを示したブロック図である。
In this way, in the
ワーク加工用の経路データD1や、切粉吸引用の経路データD2の生成方法は、特に限定されない。本実施形態においては、図4に示すように、ワーク加工装置10の前段にCAM装置20を設けており、このCAM措置20によって、ワーク加工用の経路データD1及び切粉吸引用の経路データD2をコンピュータ上で自動的に生成するようにしている。これにより、ワーク加工用の経路データD1や切粉吸引用の経路データD2を生成する手間を軽減することができる。CAM装置20は、ワーク加工用経路データ生成手段21と、ワーク加工用プログラム生成手段22と、切粉吸引用経路データ生成手段23と、切粉吸引用プログラム生成手段24とを備えている。これらの生成手段21,22,23,24は、通常、CAM装置20(コンピュータ)にプログラムとして実装される。
The method of generating the path data D1 for machining the workpiece and the path data D2 for chip suction is not particularly limited. In this embodiment, as shown in FIG. 4, a CAM device 20 is provided in front of the
ワーク加工用経路データ生成手段21は、ワークWの三次元形状データD0を受け取り、三次元形状データD0で定義されるワークWの形状と、ワーク加工部11の形状とを照らし合わせるとともに、その三次元形状データD0で定義される形状のようにワークWを加工するためには、ワークWに対してワーク加工部11をどのように移動させればよいのか(ワーク加工部11の経路)について自動的に演算する。このため、ワーク加工用経路データ生成手段21には、ワーク加工部11の形状等に関するデータも予め記憶されている。
The workpiece machining path data generating means 21 receives the three-dimensional shape data D0 of the workpiece W, compares the shape of the workpiece W defined by the three-dimensional shape data D0 with the shape of the
上記の演算結果は、ワーク加工用の経路データD1として、ワーク加工用経路データ生成手段21から出力される。ワーク加工部11のとり得る経路として複数パターンが存在する場合には、そのうち最も効率的にワークWを加工することができる経路(例えば、ワーク加工部11の移動距離が最短となる経路)が、ワーク加工用経路データ生成手段21によって自動的に選択される。
The above calculation results are output as workpiece machining path data D1 from the workpiece machining path data generating means 21. When there are multiple patterns of paths that the
ワーク加工用経路データ生成手段21が生成するワーク加工用の経路データD1は、ワーク加工部11の位置(図3における点PAの三次元座標)の時系列パラメータのほか、ワーク加工部11の回転速度や向き等のパラメータも含んでいる。このワーク加工用の経路データD1は、コンピュータが扱えるデジタルデータとして表現されている。ワーク加工用の経路データD1は、例えば、「JIS 6315-2」で規格化されているGコードやMコード等の形で表現される。
The workpiece machining path data D1 generated by the workpiece machining path data generating means 21 includes time-series parameters of the position of the workpiece machining unit 11 (three-dimensional coordinates of point P- A in FIG. 3), as well as parameters such as the rotational speed and orientation of the
また、ワーク加工用経路データ生成手段21に入力されるワークWの三次元形状データD0も、CAM装置20等のコンピュータが扱えるように、デジタルデータとして表現されたものが用いられる。本実施形態においては、三次元形状データD0として、三次元CADから出力されたParasоlidデータを、三次元形状データD0として用いている。 The three-dimensional shape data D0 of the workpiece W input to the workpiece machining path data generating means 21 is also expressed as digital data so that it can be handled by a computer such as the CAM device 20. In this embodiment, parasolid data output from a three-dimensional CAD is used as the three-dimensional shape data D0 .
ワーク加工用経路データ生成手段21から出力されたワーク加工用の経路データD1は、ワーク加工用プログラム生成手段22に入力される。このワーク加工用プログラム生成手段22によって、ワーク加工用の経路データD1がワーク加工用のプログラムP1に変換される。ワーク加工用プログラム生成手段22から出力されたワーク加工用のプログラムP1は、ワーク加工装置10におけるワーク加工用移動手段12の制御部に入力される。ワーク加工用移動手段12は、このワーク加工用のプログラムP1に基づいて、ワーク加工部11を所定の経路に従って移動させる。これにより、ワークWが目的の三次元形状へと加工される。
The path data D1 for workpiece machining output from the workpiece machining path data generating means 21 is input to the workpiece machining program generating means 22. The path data D1 for workpiece machining is converted into a workpiece machining program P1 by the workpiece machining program generating means 22. The workpiece machining program P1 output from the workpiece machining program generating means 22 is input to a control unit of the workpiece machining moving means 12 in the workpiece machining device 10. The workpiece machining moving means 12 moves the
ワーク加工用経路データ生成手段21から出力されたワーク加工用の経路データD1は、ワーク加工用プログラム生成手段22だけでなく、切粉吸引用経路データ生成手段23にも入力される。切粉吸引用経路データ生成手段23は、受け取ったワーク加工用の経路データD1を構成する座標パラメータを所定の距離(上記の距離δx,δy,δz)だけオフセットし、これを切粉吸引用の経路データD2として出力する。ワーク加工用の経路データD1を単純にオフセットしただけでは、切粉吸引部13がワークW等に干渉する場合には、それが干渉しないように、オフセットする距離δx,δy,δzを自動的に調整する。このため、切粉吸引用経路データ生成手段23には、切粉吸引部13の形状やワークWの形状に関するデータも予め記憶されている。
The path data D1 for workpiece machining output from the path data generating means 21 is input not only to the workpiece machining program generating means 22 but also to the path data generating means 23 for chip suction. The path data generating means 23 for chip suction offsets the coordinate parameters constituting the received path data D1 for workpiece machining by a predetermined distance (the above-mentioned distances δx, δy, δz) and outputs this as path data D2 for chip suction. If the path data D1 for workpiece machining is simply offset such that the
切粉吸引用経路データ生成手段23が生成する切粉吸引用の経路データD2は、切粉吸引部13の位置(図3における点PBの三次元座標)の時系列パラメータのほか、切粉吸引部13の向き等のパラメータも含んでいる。この切粉吸引用の経路データD2は、上述したワーク加工用の経路データD1と同様、デジタルデータとして表現され、例えば、「JIS 6315-2」で規格化されているGコードやMコード等の形で表現される。
The path data D2 for chip suction generated by the chip suction path
切粉吸引用経路データ生成手段23から出力された切粉吸引用の経路データD2は、切粉吸引用プログラム生成手段24に入力される。この切粉吸引用プログラム生成手段24によって、切粉吸引用の経路データD2が切粉吸引用のプログラムP2に変換される。切粉吸引用プログラム生成手段24から出力された切粉吸引用のプログラムP2は、ワーク加工装置10における切粉吸引用移動手段14の制御部に入力される。切粉吸引用移動手段14は、この切粉吸引用のプログラムP2に基づいて、切粉吸引部13を所定の経路に従って移動させる。これにより、切粉吸引部13をワーク加工部11に追従させながら、ワークWの切粉Cを吸引することが可能になる。
The path data D2 for chip suction output from the chip suction path
以上のように、本発明のワーク加工装置10では、ワーク加工用の経路データD1をオフセットした切粉吸引用の経路データD2に基づいて、切粉吸引用移動手段14を制御する。このため、切粉吸引用移動手段14を動作させるためにティーチング等を実行する必要がない。また、切粉Cを検知するために高価な視覚センサ等を用いる必要もない。加えて、切粉吸引用の経路データD1は、ワークWの三次元形状データD0をCAM装置20に入力すると自動的に生成される。このため、切粉吸引用の経路データD1の生成に特別な手間を要しない。したがって、ワークWを用いた製品の生産性を高めることもできる。
As described above, in the
ところで、本実施形態においては、既に述べたように、ワーク加工部11としてエンドミルを用いたところ、このエンドミルのように、回転しながらワークWの切削を行うワーク加工部11を用いる場合には、ワークWをダウンカットすることが好ましい。すなわち、エンドミル等の回転切削具(ワーク加工部11)を用いた切削加工には、回転切削具(ワーク加工部11)の回転方向とワークWに対する回転切削具(ワーク加工部11)の進行方向とが同じ向きになる「アップカット」と、逆の向きになる「ダウンカット」とがあるところ、このうち、ダウンカットを採用するとよい。
As already mentioned, in this embodiment, an end mill is used as the
というのも、アップカットでは、ワークWの切粉Cが回転切削具(ワーク加工部11)の進行方向前方に飛散するため、回転切削具(ワーク加工部11)の進行方向後方を追従する切粉吸引部13では、その切粉Cを吸引しにくいのに対して、ダウンカットでは、図3に示すように、ワークWの切粉Cが回転切削具(ワーク加工部11)の進行方向後方に飛散するため、回転切削具(ワーク加工部11)の進行方向後方を追従する切粉吸引部13で、その切粉Cを吸引しやすくなるからである。
This is because in up-cutting, chips C from the workpiece W scatter in the forward direction of the rotating cutting tool (workpiece processing section 11), making it difficult for the
また、図3(a)に示すように、ワークWの両側の側縁(x軸方向に略平行な方向に沿った一対の側縁)を曲線状に加工する場合等、ワークWの両側の側縁に加工を施す場合には、一方の側縁に加工を施した後、他方の側縁に加工を施すようになる。この場合には、ワークWの他方の側縁を保持していたワーク保持手段16を解除して、ワークWの向きを反転(ワークWを図3(a)のx軸に平行な軸回りに180°回転)し、既に加工を終えた方の側縁(前記一方の側縁)をワーク保持手段16で保持しなおせばよい。これにより、ワーク保持手段16の位置等を大きく変えることなく、ワークWの他方の側縁をワーク加工部11で加工することが可能な状態となる。
As shown in FIG. 3(a), when processing both side edges of the workpiece W (a pair of side edges along a direction approximately parallel to the x-axis direction) into a curved shape, for example, one side edge is processed first, and then the other side edge is processed. In this case, the workpiece holding means 16 that has been holding the other side edge of the workpiece W is released, the orientation of the workpiece W is reversed (the workpiece W is rotated 180° around an axis parallel to the x-axis in FIG. 3(a)), and the side edge that has already been processed (the one side edge) is held again by the workpiece holding means 16. This makes it possible to process the other side edge of the workpiece W with the
ただし、ワークWの向きを反転する操作を人手により行うと、手間であるだけでなく、反転後のワークWが正確に位置決めされないおそれもある。このため、ワークWの向きを反転する操作は、ロボット等を用いて機械的に行うことが好ましい。しかし、ワークWの向きを反転させるためだけに、多関節ロボット等のロボットを別途設けることは、コスト的にも、スペース的にも不利である。このため、本実施形態においては、ワークWの加工箇所の切り替えに伴うワークWの向きを反転する操作を、切粉吸引用移動手段14を利用して行うようにしている。
However, if the operation of reversing the orientation of the workpiece W is performed manually, not only is it time-consuming, but there is also a risk that the workpiece W may not be positioned accurately after being reversed. For this reason, it is preferable to perform the operation of reversing the orientation of the workpiece W mechanically using a robot or the like. However, providing a separate robot such as an articulated robot just for the purpose of reversing the orientation of the workpiece W is disadvantageous in terms of cost and space. For this reason, in this embodiment, the operation of reversing the orientation of the workpiece W associated with switching the machining location of the workpiece W is performed using the chip
すなわち、本実施形態においては、既に述べたように、切粉吸引用移動手段14の作動端に対して切粉吸引部13を着脱可能な状態で装着しているところ、この切粉吸引部13を取り外して、ワークWを把持可能なワーク把持部(図示省略)に切り替えることで、そのワーク把持部でワークWを掴んで反転できるようにしている。このときの切粉吸引用移動手段14は、ワーク加工用移動手段12とは独立して制御される(ワーク加工用の経路データD1をオフセットした切粉吸引用の経路データD2に基づいては制御されない。)。ワーク把持部としては、チャック爪を備えたチャック装置(グリッパ等)や、複数の可動指を備えた多指ハンド装置等が例示される。
That is, in this embodiment, as already described, the
ワークWの反転を終えると、ワーク保持手段16によってワークWの側縁(既に加工を終えた側の側縁(前記一方の側縁))を保持するとともに、切粉吸引用移動手段14の作動端に装着されているワーク把持部を取り外して切粉吸引部13に切り替える。これにより、ワークWの残りの側縁(前記他方の側縁)を加工することが可能な状態となる。切粉吸引部13からワーク把持部への切り替えや、ワーク把持部から切粉吸引部13への切り替えは、人手によって行ってもよいが、本実施形態においては、ワーク加工装置10に併設又は組み込んだロボットハンドチェンジャーを用いて自動的に行われるようにしている。
After the workpiece W has been turned over, the workpiece W side edge (the side edge that has already been machined (the one side edge)) is held by the workpiece holding means 16, and the workpiece gripping part attached to the operating end of the chip suction moving means 14 is removed and switched to the
このように、切粉吸引用移動手段14を、ワークWの向きを変える手段(ワーク変向用移動手段)として利用することによって、そのための機構をワーク加工装置10に別途設ける必要がなくなる。このため、ワーク加工装置10のコストを抑えることが可能になる。また、切粉吸引用移動手段14を移動させるスペースを十分に確保しやすくなる。加えて、ワーク把持部を装着したときの切粉吸引用移動手段14は、ワーク加工装置10にワークWを搬入又は搬出する際にも利用することができる。
In this way, by using the moving means for suctioning
10 ワーク加工装置
11 ワーク加工部
12 ワーク加工用移動手段
13 切粉吸引部
14 切粉吸引用移動手段
20 CAM装置
C 切粉
D0 ワークの三次元形状データ
D1 ワーク加工用の経路データ
D2 切粉吸引用の経路データ
W ワーク
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
ワーク加工用の経路データに従って、ワーク加工部をワークに対して相対的に三次元的に移動させるとともに、ワーク加工部の向きを制御するワーク加工用移動手段と、
ワークの加工により発生する切粉を吸引する切粉吸引部と、
切粉吸引部を切粉吸引用の経路データに従って三次元的に移動させる切粉吸引用移動手段と
を備え、
切粉吸引用の経路データとして、切粉吸引部の向きのパラメータを含み、且つ、ワーク加工用の経路データを、ワーク加工部の進行方向後側に所定の距離だけオフセットしたものが用いられ、
ワークの加工時に切粉吸引部がワーク加工部に追従しながら切粉を吸引するようにした
ことを特徴とするワーク加工装置。
a workpiece processing unit that processes a workpiece;
a workpiece machining movement means for three-dimensionally moving the workpiece machining unit relative to the workpiece and controlling the orientation of the workpiece machining unit in accordance with path data for machining the workpiece;
A chip suction unit that sucks up chips generated by machining the workpiece;
a chip suction moving means for three-dimensionally moving the chip suction unit in accordance with path data for chip suction,
The path data for chip suction includes a parameter for the direction of the chip suction unit, and the path data for workpiece machining is offset a predetermined distance backward in the direction of travel of the workpiece machining unit .
A workpiece machining device characterized in that, when the workpiece is machined, a chip suction section sucks in chips while following a workpiece machining section.
請求項1記載のワーク加工装置。
2. The workpiece machining apparatus according to claim 1, wherein the chip suction moving means is an articulated robot or a gantry loader.
切粉吸引部から切り替えたワーク把持部にワークを把持させて切粉吸引用移動手段を動作させることにより、ワークの向きを変える、又は、ワークの搬入若しくは搬出をすることができるようにした
請求項1又は2記載のワーク加工装置。
The chip suction moving means is capable of switching the chip suction unit attached thereto to a workpiece gripping unit capable of gripping a workpiece,
A workpiece machining device as described in claim 1 or 2, in which the orientation of the workpiece can be changed or the workpiece can be loaded or unloaded by gripping the workpiece with the workpiece gripping section switched from the chip suction section and operating the chip suction moving means.
ワーク加工装置が利用するワーク加工用の経路データと切粉吸引用の経路データとを、ワークの三次元形状データに基づいて生成するCAM装置と
を備えたワーク加工システム。
A workpiece machining device according to any one of claims 1 to 3,
A workpiece machining system including a CAM device that generates path data for workpiece machining and path data for chip suction used by a workpiece machining device based on three-dimensional shape data of the workpiece.
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