JPH0356856B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気加工用マシニングセンタ、特に、
多関節アームを有するロボツト装置を用いた電気
加工用マシニングセンタに関する。

〔従来の技術〕

電極により被加工体を加工処理する放電加工装
置や電解加工装置、導電性砥石を用いて被加工体
を研削する電解研削装置等の電気加工装置と、工
具マガジンと、工具マガジンからの電極等の取り
出し及び再収納や加工ヘツドへの電極等の着脱を
自動的に行う自動工具交換装置、並びにそれらを
制御する制御装置から成る電気加工用マシニング
センタは公知である。

又、加工ヘツドを電気加工装置のコラムに取り
付けるのではなく、多関節アームを有するロボツ
ト装置を設け、この多関節アームの先端部にメカ
ニカルハンドを有する加工ヘツドを取り付けてメ
カニカルハンドに電極を把持させて加工を行う電
気加工用マシニングセンタも開発され用いられつ
つある。

一般に、多関節アームは直交座標形、円筒座標
形、極座標形等の他のマニユプレータに比べてア
ームの動作が人間の腕の動きに最も近く、柔軟な
動作ができるので、一つのワークに対して様々な
向きから作業を行うことができるという利点を持
つ反面、旋回部位を多く有するため、アームの先
端部では各アームを駆動するサーボ機構の誤差が
累積されて動作精度が低くなるという問題点があ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕 従つて、多関節アームの先端部にメカニカルハ
ンドを有する加工ヘツドを設けたロボツト装置を
用い、メカニカルハンドによつて電極等を把持し
て加工を行う電気加工用マシニングセンタは任意
の形状のワークに対して、又、その複数の面に対
して加工を行うことが可能であるという反面、電
極等と被加工体との相対位置を高精度で保つこと
及び電極等に加工送りを与える際にこれを完全に
平行移動させることが困難であるため、短絡等の
事故発生が不可避であつた。特に放電加工では被
加工体に対する電極の中心角度の精度が加工精度
を左右する重要な要素であるが、この角度誤差を
低く抑えることが困難であるという問題点があつ
た。

本発明は叙上の観点に立つてなされたものであ
り、本発明の目的とするところは、多関節アーム
の先端部に設けられた加工ヘツドのメカニカルハ
ンドに把持された電極と被加工体との相対的な角
度を含めた位置関係を高精度で保ちつつ加工送り
を行い得るよう構成し、加工精度を高めることに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、多関節ア
ームの各関節部に於て回動軸により旋回自在に連
結される隣合うアームの一方のアームの関節部位
に於ける上記回動軸の軸芯を中心とする円周上に
所望の間隔を置いて複数の基準穴を設けると共
に、他方のアームの関節部位の上記回動軸による
旋回運動により上記基準穴に対向し得る部位に軸
方向の位置が制御されるピンと該ピンを軸方向に
駆動して基準穴に嵌合及び難問させる駆動手段と
を設け、更に上記ピンを上記基準穴のうちの所望
の基準穴に嵌合させて隣合うアーム間の角度を所
定基準値に固定保持し、この固定状態に於てアー
ム先端側関節部を次の基準位置として次の隣接ア
ームを旋回させる駆動装置を設けた構成としたも
のである。

〔作用〕

以上の構成によりピンを複数の基準穴のうちの
所望の基準穴に嵌合させて隣合うアーム間の角度
を所定値に固定し、この固定された状態に於ける
アームの先端関節部の回動軸芯を基準位置とし
て、連接アームの先端関節部を次々に所定の角度
位置関係に旋回位置決めし、多関節アームを有す
るロボツト装置の最先端部に設けたメカニカルハ
ンドを所望の位置に移動保持させることができ
る。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の詳細を説明す
る。

第１図は本発明に係る電気加工用マシニングセ
ンタの一実施例を示す説明図、第２図はロツキン
グ機構の詳細を示す正面図、第３図はその側面図
である。

第１図、第２図及び第３図中、１は機台、２は
ロボツト装置基台、３〜５はアーム、３ａ，４ａ
は関節部位、４ｂ，４ｄは基準穴、６は加工ヘツ
ド、７はアーム３を回転せしめるサーボモータ、
８はアーム４をアーム３に対して旋回せしめるサ
ーボモータ、９はアーム５をアーム４に対して旋
回せしめるサーボモータ、１０は加工ヘツド６を
旋回せしめるサーボモータ、１１は加工ヘツド６
を回動せしめるサーボモータ、１２は加工ヘツド
６に摺動及び回動自在に挿通された主軸、１３は
軸１２を回動せしめるサーボモータ、１４は軸１
２を伸縮せしめるサーボモータ、１５は軸１２の
先端に取り付けられたチヤツク、把持等を行う電
極チヤツクを含むメカニカルハンド、１６は回動
軸、１７，２７，２８はソレノイド、１８はソレ
ノイドホルダ、１９は制御ピン、２０は電極、２
０ａは電極ホルダ、２１は被加工体、２２は加工
槽、２３は電気加工装置基台、２４はクロススラ
イドテーブル、２５は工具マガジン、２６は制御
装置である。

アーム３は、機台１に固定されたロボツト装置
基台２に回動自在に取り付けられ、基台２に取り
付けられたサーボモータ７の駆動によつてアーム
の中心軸（図示の場合の鉛直軸）の廻りに回動せ
しめられる。

アーム４は、アーム３とアーム４との間の関節
部に設けられたサーボモータ８によつてアーム３
の軸と該軸と直角な一軸とが為す平面内に旋回せ
しめられる。

アーム５は、アーム４とアーム５との間の関節
部に設けられたサーボモータ９によつてアーム４
と同様にアーム４に対して旋回せしめられる。

アーム３〜５の動作によつて自由度３が与えら
れ、アーム５の先端部に取り付けられた加工ヘツ
ド６は動作領域内の三次元空間で任意の位置をと
ることができる。

加工ヘツド６は、サーボモータ１０によつてア
ーム５に対して軸１２を含む一平面内で旋回せし
められると共に、サーボモター１１につて前記一
平面と直交する平面内に於て回転せしめられる。

主軸１２は、加工ヘツド６に挿通され、必要に
応じてサーボモータ１３によつて回転せしめられ
ると共に、サーボモータ１４によつて軸方向に移
動せしめられる。

加工ヘツド６及び主軸１２の動作によつて、主
軸１２の先端部に取り付けられたメカニカルハン
ド１５は任意の姿勢をとることができる。

次に、第２図が及び第３図を参照して本発明の
要旨であるロツキング機構について説明する。

第２図及び第３図はアーム３とアーム４との間
の関節部の構成の詳細を示したものであるが、他
の関節部の構成もこれと同様である。

アーム３の一端部には適宜の間隔を隔てて対向
する一対の関節部位３ａ，３ａが形成されてお
り、この関節部位３ａ，３ａにはアーム３の中心
軸に対して垂直な方向に挿通孔が設けられてい
る。

アーム４の一端部には関節部位４ａが形成され
ており、この関節部位４ａはアーム３に設けられ
た挿通抗と略同径の挿通孔を有し、その厚さはア
ーム３の対向する関節部位３ａ，３ａ間の間隔と
略等しく設定され、その外径は関節部位３ａ，３
ａの外径より適宜大きく設定されている。

アーム４の関節部位４ａとアーム３の一対の関
節部位３ａ，３ａに設けた挿通孔には回動軸１６
が挿入され、この回動軸１６はアーム３の一対の
関節部位３ａ，３ａによつて回動自在に支承され
ており、アーム４の関節部位４ａとはキーとキー
溝により回動不能に結合され、関節部位３ａに取
り付けた減速装置付サーボモータ８によつて駆動
される。

関節部位４ａの関節部位３ａ，３ａから張り出
した部分の側面には、回動軸１６の軸芯を中心と
する円周上にアーム４の中心軸と所定の角度をな
す位置に基準穴４ｂ，４ｂが設けられている。

アーム３の関節部位３ａにはスプリングを内臓
したソレノイド１７がホルダ１８によつて取り付
けられ、ソレノイド１７に摺動自在に挿通された
制御ピン１９はその先端がテーパ状に形成され、
ソレノイド１７が非導通状態のときには、スプリ
ングの弾性力によりアーム４の関節部位４ａ方向
に突出し、基準穴４ｂ，４ｂに嵌合してアーム３
とアーム４を相対的に固定する位置を取り、ソレ
ノイド１７が導通状態のときはソレノイド１７内
部に引き込まれ、関節部位４ａから離間してアー
ム４とアーム３との相対位置固定を解除する。

関節部位４ａに設ける基準穴４ｂ，４ｂの位置
はアーム４とアーム３が加工の際及び電極等の取
り付け、取り外しの際に夫々適した角度を成す状
態で夫々の穴の中心がソレノイド１７の制御ピン
１９の中心と一致するように設定する。

メカニカルハンド１５は、例えば電極ホルダ２
０ａの軸を把持し得る爪１５ａ，１５ａを有し、
この爪１５ａ，１５ａはメカニカルハンド１５内
部に設けられたサーボモータ（図示せず）によつ
て駆動される。

尚、本実施例に於ては、アーム３〜５、加工ヘ
ツド６、軸１２及びメカニカルハンド１５の爪１
５ａ，１５ａを移動せしめるサーボ機構のアクチ
ユエータとしてサーボモータを用いているが、こ
れらのアクチユエータは必要に応じてステツピン
グモータ、油圧シリンダ、油圧モータ等の駆動装
置を用いることができる。

図示する状態では電極２０はメカニカルハンド
１５の爪１５ａ，１５ａに把持されており、被加
工体２１の加工すべき部位と対向している。

被加工体２１は加工液が貯えられた加工屑２２
内に適宜取付具により取り付けられている。

加工槽２２は電気加工装置基台２３上に取り付
けられたクロススライドテーブル２４に取り付け
られ、XY平面上で任意に移動する。

加工の際には図示しない加工用パルス電源によ
り電極２０と被加工体２１との対向する加工間隙
に加工電圧パルスが印加される。

工具マガジン２５には加工の目的に応じた種々
の電極或いは導電性砥石等が納められており、こ
れらはベルト駆動されて工具マガジン２５の外周
に沿つて設けた軌道上を移動し、或一つの所望と
する電極或いは導電性砥石等が所定の取り出し位
置（この位置は加工ヘツド６の動作範囲内に設定
されている。）に移動し得るよう構成されている。

制御装置２６は予め定められたプログラムに従
いアーム３〜５、加工ヘツド６及び軸１２を駆動
するサーボモータ７〜１１，１３，１４、ソレノ
イド１７，２７，２８及びメカニカルハンド１５
を駆動するサーボモータ（図示せず）を制御す
る。

而して、始動時には各関節部に設けられたロツ
キング装置のソレノイド１７，２７，２８は非通
電状態であり、夫々の制御ピンは関節部位に設け
た穴に嵌合しており、各アーム間及びアームと加
工ヘツド間の相対位置は固定されている。

この状態で制御装置２６の指令によつて移動せ
しめようとする所望のアーム又は加工ヘツドの関
節部に設けられたロツキング機構のソレノイドが
作動し、その制御ピンが関節部位に設けた穴から
離間して隣合うアーム間或いはアームと加工ヘツ
ド間の相対位置の固定が解除される。

然る後、制御装置２６の指令によつて上記関節
部に設けられたサーボモータの駆動によつて所望
のアームが移動を開始する。所望のアームが移動
を終了すると制御装置２６の指令によつてソレノ
イドの作動が停止し、その制御ピンはソレノイド
に内蔵されたスプリングの弾性力により関節部位
に押し付けられ所定の位置に設けられた穴に嵌合
し、移動を終了したアーム間及びアームと加工ヘ
ツド間の相対位置は再び固定される。

上記の如く、隣合うアーム間或いはアームと加
工ヘツド間の角度は各関節部に設けたロツキング
機構により所定の角度に固定されるから、各アー
ム間の角度誤差は極めて低く抑えられる。

上記のような構成によりアーム３〜５及び加工
ヘツド６が夫々を駆動するサーボモータによつて
移動せしめられ、主軸１２の先端部に取り付けら
れたメカニカルハンド１５が工具マガジン２５の
工具取り出し位置に移動すると同時に、工具マガ
ジン２５に納められた所望の電極等がベルト駆動
されて工具取り出し位置に移動し、メカニカルハ
ンド１５と所望の電極とが対向する。

この位置で主軸１２が繰り出し伸長してメカニ
カルハンド１５が所望の電極に接近する位置で停
止し、メカニカルハンド１５の爪１５ａ，１５ａ
が電極を把持して、主軸１２が収縮し、電極を工
具マガジン２５から取り出した後、アーム３〜５
及びヘツド部６が夫々を駆動するサーボモータに
より移動せしめられ、メカニカルハンド１５に把
持された所望の電極２０が被加工体２１の所望の
加工面と対向する位置に移動する。

メカニカルハンド１５が上記の位置に移動を終
了すると、サーボモータ１４の駆動によつて主軸
１２が繰り出し伸長し、メカニカルハンド１５に
把持された電極２０は被加工体２１に対して所定
の方向を保ちつつ微小距離宛平行移動して被加工
体２１に接近し、電極２０と被加工体２１との加
工間隙に加工電圧パルスが印加されて加工が行わ
れる。

加工が終了すると、上記の過程が逆に繰り返さ
れ、メカニカルハンド１５に把持された電極２０
は工具マガジン２５の所定の位置に再び収納され
る。

このように多関節アームの各関接部に於て、一
方のアームの関節部位に設けた基準穴に他方のア
ームの関節部位に設けた制御ピンを挿通嵌合させ
て各関節部をロツクするようにしたことにより、
両アーム間の角度を所定の基準値に正確に保持す
ることが可能となり、この固定された状態に於け
るアームの先端関節部の回動軸芯を基準位置とし
て、連接アームの先端関節部を次々に所定の角度
関係に旋回位置決めすることにより、加工ヘツド
を所望の位置に移動させ、その位置決めを精度良
く行うことができると共に、電極と被加工体との
相対的な位置関係を高精度に保ちつつ加工送りを
行うことができ、加工精度を向上させることがで
きる。

尚、本発明の構成は叙上の実施例に限定される
ものではなく、例えばロツキング機構の構成はソ
レノイドを用いたものだけでなく、電磁石等を用
いたものでも良い。

尚、叙上の実施例に於ては、被加工体の一つの
面にのみに加工を施すものとしたが、本発明は大
型の被加工体の複数の加工面若しくは加工部位に
加工を施す際に特に有用であり、その場合には加
工面若しくは加工部位に応じた所定の電極が電極
マガジンから選択され、メカニカルハンドに把持
されて夫々対応する加工部位に対向し、加工送り
されるよう構成される。

又、アーム及びハンドの自由度の設定及びこれ
らを駆動せしめるサーボ機構の構成は本発明の目
的の範囲内で自由に設計変更できるものであり、
本発明はそれらの一切を包摂するものである。

〔発明の効果〕

本発明は叙上の如く構成されるから本発明によ
るときは、多関節アームを有するロボツト装置を
用いて電気加工用マシニングセンタを構成した場
合に、電極等と被加工体との相対的な位置関係を
高精度で保ちつつ加工送りを行うことができ、加
工精度が高い電気加工装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気加工用マシニングセ
ンタの一実施例を示す説明図、第２図は各関節部
位に設けられたロツキング機構の詳細を示す正面
図、第３図はその側面図である。 １…機台、３〜５…アーム、６…ヘツド部、８
〜１１，１３，１４…サーボモータ、１２…主
軸、１５…メカニカルハンド、１７，２７，２８
…ソレノイド、１９…制御ピン、２０…電極、２
１…被加工体、２２…加工槽、２４…クロススラ
イドテーブル、２５…工具マガジン、２６…制御
装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電極或いは導電性砥石等の工具を把持し得る
   メカニカルハンドを先端部に設けた多関節アーム
   を有するロボツト装置と、複数の電極或いは導電
   性砥石等を格納する工具マガジンと、上記電極或
   いは導電性砥石等を用いて加工する電気加工装置
   とを具備する電気加工用マシニングセンタに於
   て、 上記多関節アームの各関節部に於て回動軸によ
   り旋回自在に連結される隣合うアームの一方のア
   ームの関節部位に於ける上記回動軸の軸芯を中心
   とする円周上に所望の間隔を置いて複数の基準穴
   を設けると共に、他方のアームの関節部位の上記
   回動軸による旋回運動により上記基準穴に対向し
   得る部位に軸方向の位置が制御されるピンと該ピ
   ンを軸方向に駆動して基準穴に嵌合及び離間させ
   る駆動手段とを設け、更に上記ピンを上記基準穴
   のうちの所望の基準穴に嵌合させて隣合うアーム
   間の角度を所定基準値に固定保持し、この固定状
   態に於てアーム先端側関節部を次の基準位置とし
   て次の隣接アームを旋回させる駆動装置を設けて
   なることを特徴とする電気加工用マシニングセン
   タ。