JPH03142135A - 機械加工ロボット用のフライス加工ヘッド及び該フライス加工ヘッドを使用するロボットで機械加工を行うための方法 - Google Patents

機械加工ロボット用のフライス加工ヘッド及び該フライス加工ヘッドを使用するロボットで機械加工を行うための方法

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JPH03142135A
JPH03142135A JP2266167A JP26616790A JPH03142135A JP H03142135 A JPH03142135 A JP H03142135A JP 2266167 A JP2266167 A JP 2266167A JP 26616790 A JP26616790 A JP 26616790A JP H03142135 A JPH03142135 A JP H03142135A
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ジヤツク・ドウラバル
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ギイ・リエンハール
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ジヤン―イブ・マリ・ニオシユ
Jean-Marie Pontier
ジヤン―マリ・ポンテイエ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械上に、特に可動ロボットアーム端部に
固定用支持体により取り付けられる機械加工アセンブリ
からなる、特に部品上の面取り加工用カッタヘッドに関
する。
フランス特許公開第２６３９５７３号は、ロボットアー
ムへのツールホルダの取り付け、特に機械加工部品とし
ては複数の自由度を有する硬質又は軟質結合部に関して
本発明に関係する分野での技術の状態を引用している。
フランス特許公開第２６３９５７３号は、２つのフラン
ジからなり且つロボットアームの端部に対するツールホ
ルダの移動に関して単一の自由度を有する可撓支持体を
説明していた。この公知の方法により、特に一定応力で
機械加工用工具を作動させるように応力調整することが
できた。これにより部品上の機械加工された縁部（ａｒ
ａｔｅ）の幾何学的外形への適合が決定される。
ロボットによる自動加工への適用としては更に、ロボッ
トの操作アーム上に固定された送り台へのカルダン継手
式ボール盤（ｐｅｒｃｅｕｓｅ　５ｕｓｐｅｎｄｕｅ　
ｈａ　Ｃａｒｄａｎ）の装着例がフランス特許公開第２
５５５０８３号により知られている。
本発明の目的の１つは、特に異なる手段を使用すること
により、フランス特許公開第２６３９５７３号により知
られている方法の代替方法を提起することである。該方
法は更に以下の利点を有する。
自由関節接合による回転式結合部がないこと。
質量配分が改良され、機械加工用ヘッドアセンブリの可
動部分の重心の位置が応力の通過する軸上にあり、その
結果動的寄生作用のない高速機械加工及び機械加工用ヘ
ッドの複数位置加工の新たな可能性が生じる。
これらの条件に適合する前述した型のカッタ＝６ ヘッドは、固定用支持体がロボットアームの端部上に固
定され得且つヨーク型全体形状を有する第１部分からな
り、該第１部分内には機械加工アセンブリを嵌合し、少
なくとも１つの捩り棒ばね要素により該第１部分に接続
され且つ該第１部分に対して１つの自由度を有する第２
部分が配置されていることを特徴とする。
有利には、各捩り棒ばね要素は、それぞれが各支持体部
分上に設けられた収納部内に配置され且つ固定される２
つの第１端部部分と、該第を部分より短く、２つの該第
１部分を結合し且つ断面がより小さい第３部分とを備え
、このようにして支持体の可動部分を担持する軸の混合
した２つの捩り棒ばねを形成している。
他の有利な配置は、寸法測定センサと、予応力ストツバ
と、固定第１部分に対する支持体の可動第２部分の移動
を制限する少なくとも１つの機械的ストッパとの装着に
関する。更には、可動部分７ である支持体の第２部分と機械加工アセンブリとの質量
は、これらの部分の重心が前記捩り棒ばねの軸線に来る
ように配分されている。
添付図面を参照して本発明の実施例に関する説明を読め
ば、本発明の他の特徴及び利点がよりよく理解されよう
。
特に航空機に使用される機械部品上に寸法形状の正確な
面取り部をフライス削りにより加工するために特に使用
されている公知の型のロボット（図示せず）は可動アー
ムを備えており、該アームの端部には本発明の目的であ
り且つ第１図に概略的に示すカッタヘッドが取り付けら
れている。該カッタヘッドは主に、２つの部分からなる
固定用支持体２により担持される機械加工アセンブリ１
からなっている。公知の型の機械加工アセンブリ１（該
アセンブリの定義は本発明の目的ではない）は、第２図
に概略的に示す如く、特に切削工具、例えばフライス５
を担持する主軸４の回転駆動モータを備えた本体３を含
み得る。該本体３は該工具５とは反対側の端部が接続・
給電要素３ａに連接されている。
機械加工アセンブリ１をロボットの可動アームに固定・
接続するための支持体２は主に、結合された２つの部分
からなっている。第１部分６は開口したヨーク型の全体
形状を有する。図示する実施例では、ヨークの各翼部７
は、支持体の剛性及び要求される機能のための質量の適
切な配分並びに特に固定第１部分６の軽量化を可能とす
る正面凹部８又は第３図に示すような側方凹部９により
穿孔された部分を含んでいる。支持体の該第１部分６の
上部ＩＯは特に傾斜した上面１１を備え、該面上には公
知の規定を有する、ロボットの可動アームの端部へのカ
ッタヘッドの接続及び固定用部品１２が固定されている
。支持体の固定第１部分６は、ヨークの翼部７と前記上
部１０との間に軽量化用凹部１３を備えている。
前記接続用部品１２は、ロボットアーム上への固定待機
中にカッタヘッドを貯蔵用ラック又はマガジン上で支持
するための溝部１２ａをその周辺部に備えている。機械
加工設備のこれらの付属品は図示していない。
該固定用支持体２の第２部分１４は支持体の第１部分６
の翼部７の間に配置されている。該第２部分１４は、機
械加工アセンブリ１の本体３が嵌合される穴１５を含む
閉鎖されたヨーク型の全体形状を有する。該ヨーク１４
は例えば該ヨークの翼部１８の下方縁部１７を結合する
ボルト１６を使用して閉鎖されている。
固定用支持体２の第１部分６の各翼部７には貫通穴１９
が穿孔されており、第２部分１４の各翼部１８では同一
直径の盲穴２０がこの貫通穴に対応している。
捩り棒ばね型の接続要素２１がこれらの穴１９．２０に
係合されている。第４図に詳細に示す該要素２１は、そ
の収納部を構成する支持体の第１部分６の穴１９内に配
置される第１円筒形部分２２ど、同一直径Ｄ０− を有し且つ支持体の第２部分１４の穴２０内に配置され
る第２円筒形部分２３とを備えている。これら２つの部
分２２．２３は、該部分より短く且つ直径ｄの小さい第
３円筒形部分２４により結合されている。
ｄの値は特にＤ／７〜Ｄ／１０であり、また前記結合要
素２１の材料は、該要素２１が捩り棒ばねを構成し得る
ような剛性及び弾性変形の機械的特性を示すように選択
される。各要素２】はそれぞれ支持体の第】一部分６及
び支持体の第２部分１４に対して、例えば少なくとも１
つの固定ねじ２５により収納部１９２０内に固定されて
いる。このようにして、ロボットアームの端部と連動す
る支持体の第１部分６は該ロボットアームに対して固定
されておる。機械加工アセンブリ１を担持し且つ前記捩
り棒ばね２１により担持されている支持体の第２部分１
４は単一の移動自由度に従って、特に機械加工中の切削
工具５への応力作用下で、該捩り棒ばね２１の捩りによ
り該捩り棒ばね２１の共通幾何学的軸Ａの周りに移動さ
せられる。
第１図〜第４図を参照して説明した本発明のカッタヘッ
ドの製造は、以下で説明する複数の補足要素をカッタヘ
ッドに付加するときには後述する原理に従う。
カッタヘッドの質量配分は、ロボットアームによる許容
最大質量に対してかなりの部分がアセンブリの寸法決定
応力を考慮して可動第２部分１４により所有されるよう
に実施され、それにより固定第１部分６が軽量化される
。更には、可動部分である支持体の第２部分１４と機械
加工アセンブリ１との重心は、捩り棒ばね２１に共通な
幾何学的軸Ａ上に置かれている。これらの質量配分によ
り、機械加工中に切削面の高さで条痕（ｓｔｒｉｅｓ）
を引き起こす振動作用が避けられ得る。捩り棒ばね２１
の特徴を示す応答曲線は、本発明のカッタヘッド使用時
にワーク上に加工すべき面取り部の値及びワーク縁部の
位置の精度に応じて決定される。
第５図に詳しく示すように、支持体の固定第１部分６の
前面及び背面上には、プレート２６がねじ２６ａにより
固定されている。該プレート２６は、方では支持体の可
動第２部分１４に当接し且つ捩り棒ばね２１に予圧をか
け得る機械的ストッパ２７を、他方では工具５の変動に
対応する支持体の固定第１部分６と可動第２部分１４と
の相対位置の変動を応力測定の照合により（ｐａｒ　６
ｔａｌｏｎｎａｇｅ　Ａ　ｕｎｅｍｅｓｕｒｅ　ｄｅ　
Ｉ’ｅｆｆｏｒｔ）チエツクし得る寸法測定センサ２７
ａを担持している。該センサ２７ａは実習による経路プ
ログラミング操作時にも使用されている。
ストッパ２７により加えられるべき予圧の値も、加工す
べき面取り部の寸法及び面取り部が加工されるワーク縁
部の位置の精度に応じて決定される。
前述した構造上の規定及び適用される調整上の特性は、
特に以下の技術面を考慮の上得られる。
捩り棒ばね２１に予応力ｐを加えると、第６図に示す工
具への応力ｆ対工具移動ａの特性曲線Ｃが９ 得られる。予応力ｐにより、低い移動値ａでも高い応力
ｆでの作動が可能となる。高値の応力ｆにより、工具５
の作動が安定する。
第７図に示す工具への応力ｆ対面取り部の値Ｃ及び送り
速度Ｖ　１　、　Ｖ　２　、　Ｖ　３の特性曲線により
以下の２つの事実が導かれる。
面取り部の寸法Ｃは応力ｆの小さな変動にはほとんど影
響を受けない。
高い応力ｆの選択はより高い送り速度Ｖの適用を包含し
ている。
その結果、以下の操作上の規定が得られる。
ばね２１の剛性は一般に、応力ｆの小さな変動を生じる
ように決定される。
“はとんど一定の″応力ｆでの作業により、°゛プロフ
イール追随ｓｕｉｖｉ　ｄｅ　ｐｒｏｆｉｌ）”型工具
経路が得られる。この作業方法によりワークの寸法形状
及びプログラミングされた経路に関して大きな公差を認
めることができる。
４ 経路のプログラミングは、パ項目毎の実習（ａｐｐｒｅ
ｎｔｉｓｓａ）（ｅ　ｐｏｉｎｔ　ｈ　ｐａｉｎｔ）”
モードを使用して簡略化され、また測定センサ２７ａに
より、各実習項目で工具の移動値ａを正確に調整するこ
とができる。
測定センサ２７ａは更に、ロボットの経路の制御装置と
して工具５の応力ｆで使用され得る。
第８図はプログラミングされた移動ａ１内での工具５の
作動範囲ｅを明示している。
特に捩り棒ばね２１の偶発的損傷を避けるために、支持
体の固定第１部分６と可動第２部分１４との間にも機械
的ストッパが配置されている。ストッパの実施例を第１
図に示す。それぞれ支持体の第１部分６及び第２部分１
４にある翼部７．１８は、対応する穴を備えている。一
方の穴２８は翼部７を貫通し且つねし立てされており、
他方の穴２９は翼部１８のねし立てされていない盲穴で
ある。これらの穴に取り付けられる止めねしくｖｉｓ　
ｈ　ｅｒＨｏｔ）３０は、支持体の固定第１部分６に対
する可動第２部分１４の遊隙を限定し、従って支持体の
２つの部分６と１４との間の接続用捩り棒ばね２１に及
ぼされ得る応力を限定する両側のストッパを構成してい
る。
約０．５間の面取り部の加工を含んでいる航空部品、特
にエンジン用超合金部品の加工作業への本発明のカッタ
ヘッドの適用例では、工具に加えられる１〜４Ｎの応力
が得られ、その結果加工用ロボットに適用されるパラメ
ータ、特に固定第１部分６に対する支持体２の可動第２
部分１４の所定値の偏倚が得られる。ｌＯ〜１００ａｕ
ａ／秒の工具５の移動速度が使用される。工具５の軸は
常に部品縁部の二等分面に垂直な位置にあり、支持体の
可動第２部分１４の幾何学的回転軸Ａは工具端部により
描かれる経路の接線に常に平行である。得られた面取り
部の値は、各場合について測定され且つ所定工具及び所
定材料について、使用パラメータ、送り速度及び加えら
れる応力を選択して得られる。面取り部の所定値に対す
るこれらのパラメータの選択により、約±０．ＩＩの良
好な精度及び値が３．２μｍｃＬ八未満の良好な表面状
態が得られ得る。第９図は第１図〜第５図を参照して説
明した本発明の固定用支持体２上に装着された機械加工
アセンブリ１を含んでいるカッタヘッドの使用例を示し
ている。該カッタヘッドを使用する加工方法は第９図に
示す予備調整段階を必要とする。これらの調整を実施す
るには、工具５を装着した機械加工アセンブリ１を担持
する固定用支持体２が、定着用支持体３３を担持するフ
レーム３２を備える調整ベンチ３１上に配置されている
。支持体２はローレット付き保持装置３５を用いて、支
持板３４を介して前記定着用支持体３３上に固定されて
いる。前記ベンチ３１は更に可動送り台３６を備えてお
り、該送り台の位置は例えば調節シム３７又は副尺によ
る公知の滑動・位置調整手段により固定されている。該
送り台３６は締付けねじ４０を備えた保持環３９に結合
された心出し用支持体３８を担持している。第１０図に
詳しく示すように、心出し部分４１の支持体３８は穴４
２を備えており、工具５の端部が該穴に当接している。
それにより、ロボットアームの端部上の固定用支持体２
の接続及び固定用部品１２の幾何学的軸に対する工具５
の縁部の幾何学的位置を調整し、更には該固定用支持体
２の捩り棒ばね２１に加えられる予応力を調整して工具
の圧力調整を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は機械加工アセンブリの軸に垂直な面での本発明
のカッタヘッドの平面断面図、第２図は厳密な意味で第
１図に示すカッタヘッドと一体化されている機械加工ア
センブリの水平位置での図、第３図は第１図に示すカッ
タヘッドの支持体の固定部分の側面図、第４図は第１図
及び第３図に示すカッタヘッド内に貫入する捩り棒ばね
の詳細図、第５図は第１図及び第３図に示すカッタヘッ
ド上に装着される追加要素を示す詳細図、第６図〜第８
図は工具への応力を示す機能曲線を概略的に示す図、第
９図は本発明のカッタヘッドによる加工方法に使用され
る調整ベンチの概略図、第１０図は第９図のＸの部分の
詳細図である。 １０１１機械加機械上ンブリ、６．、、第１部分、７．
１８．、．３部、１４．、、第２部分、２１．、、接続
要素、２７ａ、、、寸法測定センサ、３１．、、調整ベ
ンチ。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）工作機械上に、特に機械加工ロボットの可動アー
    ムの端部に固定用支持体により結合されている公知の型
    の機械加工アセンブリを含んでいるカッタヘッドであっ
    て、該支持体が、ロボットアームの端部上に固定され得
    且つ２つの翼部からなるヨーク型の全体形状を有する第
    １部分からなり、該第１部分内には、機械加工アセンブ
    リを嵌合し、少なくとも１つの捩り棒ばね要素により該
    第１部分に接続され且つ該第１部分に対して１つの自由
    度を有する第２部分が配置されていることを特徴とする
    カッタヘッド。
  2. （２）各捩り棒ばね要素が、一方が支持体の第１部分上
    に、他方が支持体の第２部分上に設けられている収納部
    内にそれぞれが配置され且つ固定される２つの第１端部
    部分と、支持体のこれら２つの部分の間に共通幾何学的
    軸Ａを通る２つの捩り棒ばねを形成するような該第１部
    分より短く、２つの該第１部分を結合し且つ断面がより
    小さい第３部分とを備えていることを特徴とする請求項
    １に記載のカッタヘッド。
  3. （３）各捩り棒ばね要素の２つの第１円筒形端部部分が
    同一直径Ｄを有し、また第３円筒形部分がＤ／７〜Ｄ／
    １０の直径ｄを有することを特徴とする請求項２に記載
    のカッタヘッド。
  4. （４）支持体の前記第１部分が空洞部分及び翼部の凹部
    を備え、支持体の第２部分が、それぞれ第１部分の翼部
    の内面に対向して配置されている側方対向翼部の２つの
    外面を備えており、また支持体と機械加工アセンブリと
    のアセンブリ質量が、ロボットアームによる許容最大質
    量に対してかなりの部分がアセンブリの寸法決定応力を
    考慮して可動第２部分により所有されるように配分され
    ていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項
    に記載のカッタヘッド。
  5. （５）可動部分である支持体の第２部分と機械加工アセ
    ンブリとの質量が、これらの部分の重心が前記捩り棒ば
    ねの軸線Ａ上に来るように配分されていることを特徴と
    する請求項４に記載のカッタヘッド。
  6. （６）少なくとも１つの機械的ストッパが第１部分に対
    する支持体の可動第２部分の移動幅を制限し、また機械
    加工中の切削工具への応力の不在下でばねの予応力を導
    入するように、支持体の２つの部分の間に更にストッパ
    が配置されていることを特徴とする請求項１から５のい
    ずれか一項に記載のカッタヘッド。
  7. （７）寸法測定センサが、前記支持体の固定第１部分と
    可動第２部分との間に配置されていることを特徴とする
    請求項１から６のいずれか一項に記載のカッタヘッド。
  8. （８）支持体の第１部分が、貯蔵用ラック上でのカッタ
    ヘッドの支持を可能とする溝部を周辺に備えているロボ
    ットアームへの接続用部品を備えていることを特徴とす
    る請求項１から７のいずれか一項に記載のカッタヘッド
    。
  9. （９）固定用支持体上に装着された工具を備える機械加
    工アセンブリを含んでいる請求項１から８のいずれか一
    項に記載のカッタヘッドを使用するロボット上での加工
    方法であって、加工段階の前に、固定用支持体のロボッ
    トアーム端部上への接続及び固定用部品の位置に対する
    工具位置の調整段階並びに工具圧力調整段階が実施され
    、またその支持体上に固定されているカッタヘッドのア
    センブリを、定着用支持体を担持するフレームを備える
    調整ベンチ上に設置し、次に該定着用支持体に対して位
    置調整の可能な可動送り台により担持されている心出し
    用要素上に設けられた穴に前記工具を当接させることに
    より調整が実施され、該調整により捩り棒ばねに加えら
    れる予応力を調整することができることを特徴とする方
    法。
JP2266167A 1989-10-04 1990-10-03 機械加工ロボット用のフライス加工ヘッド及び該フライス加工ヘッドを使用するロボットで機械加工を行うための方法 Expired - Fee Related JP2611037B2 (ja)

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