JPH06114553A - 自動ガウジング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳鋼品の仕上げを行うガウジング工程を目的
化して省力化をはかり、仕上げ状態を均一化する。 【構成】 基盤上に、被作業物を取付ける定盤が設置さ
れた回転ポジショナと、多軸多関節ロボット装置とを備
え、多軸多関節ロボット装置に放電トーチが把持され、
放電トーチと被作業物との間に放電プラズマを発生させ
る電圧を印加する電源装置と、多軸多関節ロボット装置
および回転ポジショナを連動して制御する動作制御手段
と、電源装置を多軸多関節ロボット装置および回転ボジ
ショナの動きに連動して制御する電源制御手段とを備え
る。 【効果】 鋳鋼品の品質の安定および製造コストを逓減
することができる。悪い環境化での作業を省力化でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳鋼品の仕上げ処理に利
用する。本発明は、鋳鋼品の湯口、押湯、湯道、堰など
を切断した後にその表面の凹凸をさらに取り除くための
ガウジング工程に利用する。本発明の対象となる鋳鋼品
は、例示すると、自動車の車軸ケース、ギヤ・ケース、
内燃機関の部品、鉄道車両の台車、列車の連結器などで
あるが、一般に表面仕上げを行う鋳鋼品に広く利用でき
る。本発明は、鋳鋼品の仕上げ工程の自動化に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳鋼品の仕上げ処理工程では、湯口、押
湯、湯道、堰などをガスバーナを利用して取り除いてか
ら、さらに細かい表面の凹凸を取り除くガウジング工程
が必要である。従来、鋳鋼品の仕上げ処理工程では未だ
ロボット装置の導入が遅れ、作業者がガスバーナその他
工具を用いて手作業により行う形態が一般的である。そ
の作業は熟練を要する作業であるとともに、その作業環
境は熱気、粉塵、騒音などを伴いかなり劣悪になる。こ
のため若い作業者を得ることは困難になり自動化が望ま
れている。

【０００３】本願出願人は、鋳鋼品の仕上げ工程に利用
するに適するロボット装置を提案し特許出願した（特願
平３−１０１９２９、特願平３−１７８５１５、特願平
３−１８７９０９、いずれも本願出願時に未公開）。こ
れらは多軸多関節ロボット装置にガスバーナを把持させ
て、被作業物を回転ポジショナに載置し、ロボット装置
および回転ポジショナをコンピュータ制御により連動制
御させるものである。この装置により、均一な被作業物
について均一な動作を実行させて、ガスバーナによる鋳
鋼品の仕上げ処理工程の自動化を行うことができるよう
になった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のガスバーナによ
る仕上げ処理を行った被作業物は、手作業の場合には大
部分について、自動作業の場合には凹凸が大きいものに
ついて、これらをそのまま利用することはできず、さら
に表面を滑らかにするために、この表面にある凹凸をグ
ラインダその他の工具を利用して手作業により処理を行
うことが必要であった。これをガウジングという。この
手作業によるガウジングの工数は大きい。またこの手作
業によるガウジングは、ガスバーナによる処理に比べさ
らに細かい処理が必要であることからロボット装置によ
る自動化がむつかしいとされている。

【０００５】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、ガウジング工程を自動化しその作業工数を小さ
くし、作業を均一化することを目的とする。本発明はさ
らに、鋳鋼品の品質の向上およびそのコスト逓減をはか
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、被作業物を回
転ポジショナに載置し、放電プラズマを利用してガウジ
ングを行う放電トーチを多軸多関節ロボット装置に把持
させて、この回転ポジショナの動きと、この多軸多関節
ロボット装置の動きと、この放電トーチの電圧とを関連
させてコンピュータ制御することを特徴とする。

【０００７】すなわち本発明は自動ガウジング装置であ
って、この装置は、基盤と、この基盤に取付けられ被作
業物を取付ける定盤を備えた回転ポジショナと、前記基
盤に取付けられた多軸多関節ロボット装置とを備え、前
記ロボット装置には放電トーチが把持され、この放電ト
ーチと前記被作業物との間に放電プラズマ電圧を印加す
る電源装置を備え、このロボット装置および前記回転ポ
ジショナを連動して制御する動作制御手段と、前記電源
装置を前記ロボット装置および前記回転ポジショナの動
きに連動して制御する電源制御手段とを備えたことを特
徴とする。

【０００８】さらに、前記電源装置には前記放電トーチ
に異常電流が発生したことを検出する警報回路を含み、
前記動作制御手段には、この警報回路の出力にしたがっ
て前記ロボット装置および前記回転ポジショナの動きを
停止させる手段を含む構成とすることが望ましい。

【０００９】本発明の別の観点は、鋳鋼品の処理装置で
あって、上記のような自動ガウジング装置が、ガスバー
ナを利用して鋳鋼品の湯口を切断する自動切断装置の下
流側工程に配置されたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】動作制御手段および電源制御手段は共にプログ
ラム制御回路を含み、これはあらかじめプログラムされ
ている。このプログラム制御回路には、少なくともティ
ーチングモードと実行モードとがあり、ティーチングモ
ードではその動きおよびその動きに連動する電圧のオン
オフもしくは電圧値を被作業物の規格毎にティーチイン
する。

【００１１】回転ポジショナの定盤には被作業物を取付
ける治具が配置され、この治具を用いて被作業物、すな
わちガスバーナにより湯口が切断された鋳鋼品を取付け
る。電源装置の出力は一端は基盤に接地電位として接続
され、他端は放電トーチに接続される。動作制御手段の
実行モードの制御にしたがって、多軸多関節ロボット装
置に把持された放電トーチはこの被作業物の処理位置に
接近するように移動され、工作開始位置で電源制御手段
の制御にしたがって、電源装置が起動されて放電トーチ
と被作業物との間にティーチインされた通りの電圧が印
加される。放電トーチと被作業物との間に発生する放電
プラズマにより、被作業物の表面凹凸が溶融され飛ばさ
れる。

【００１２】放電トーチと被作業物との相対位置を正確
に制御することにより、被作業物に生じている表面凹凸
の形状に応じて放電プラズマが発生する。放電プラズマ
によるガウジングはガスバーナによる火焔に比べてその
有効面積が小さく、しかもそのエネルギの集中密度が高
い。したがって本発明の装置により均一な制御に基づく
放電プラズマによりガウジング処理が行われると、鋳鋼
品の表面は凹凸のあった部分が細い溝状にえぐりとられ
たような形状になる。その表面は製品規格毎に一様にな
り均一性が高い。

【００１３】ガスバーナを用いた湯口の切断工程および
このプラズマガウジングによる処理工程とをうまく調節
することにより、鋳鋼品の仕上げ処理にはほとんど人手
による処理を必要としない程度に品質を向上させること
ができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明実施例の全体構成を示す図である。

【００１５】本発明実施例は、基盤４と、この基盤４に
取付けられ被作業物を取付ける定盤６を備えた回転傾斜
ポジショナ５と、基盤４に取付けられた多軸多関節ロボ
ット装置２とを備え、多軸多関節ロボット装置２には放
電トーチ１が把持され、この放電トーチ１と前記被作業
物との間に放電プラズマを発生させる電圧を印加する電
源装置８を備え、多軸多関節ロボット装置２および回転
傾斜ポジショナ５を連動して制御する動作制御手段３ａ
と、電源装置８を多軸多関節ロボット装置２および回転
傾斜ポジショナ５の動きに連動して制御する電源制御手
段３ｂとを含むプログラム制御装置３を備える。

【００１６】また、電源装置８には放電トーチ１に異常
電流が発生したことを検出する警報回路を含み、動作制
御手段３ａには、この警報回路の出力にしたがって多軸
多関節ロボット装置２および回転傾斜ポジショナ５の動
きを停止させる手段を含む。

【００１７】本装置は、ガスバーナを利用して鋳鋼品の
湯口を切断する自動ガス切断装置の下流側工程に配置さ
れる。

【００１８】さらに、プログラム制御装置３には操作に
より転換されるティーチングモードおよび実行モードを
含む複数の動作モードを含み、ティーチングモードにお
いて入力された連動の動作を操作入力により起動される
実行モードで繰り返し実行する制御手段が実装される。

【００１９】多軸多関節ロボット装置２とプログラム制
御装置３とはインタフェース盤（シーケンス制御盤）１
０を介して接続され、インタフェース盤１０には操作盤
１１と電源装置８とが接続される。

【００２０】また、放電トーチ１には衝撃検出装置９が
備えられ、プログラム制御装置３にはこの衝撃検出装置
９の検出出力により多軸多関節ロボット装置２および回
転傾斜ポジショナ５の運動を停止させるとともに警報出
力を送出する手段を含み、前記制御手段は、前記ティー
チングモードで複数の形状の異なる被作業物に対応して
前記一連の動作を複数入力することができ、前記実行モ
ードの起動時にその被作業物の形状に対応してその一連
の動作が選択されるように構成される。

【００２１】回転傾斜ポジショナ５は図２〜図４に示す
ように、脚５ａと、水平軸まわりに回動自在にこの脚５
ａに取付けられたブラケット５ｂと、このブラケット５
ｂに回転自在に取付けられた定盤６と、この定盤６に被
作業物を取付ける治具７とを備え、プログラム制御装置
３によって制御されるブラケット５ｂの水平軸まわりの
回動角度を変更し固定する電動手段５ｃ、および定盤６
のブラケット５ｂに対する回転角度を変更し固定する電
動の駆動手段５ｄとを備え、さらに、治具７は、定盤６
に対して突起状に形成された被作業物の位置決め基準ブ
ロック７ａと、この位置決め基準ブロック７ａに設定さ
れた被作業物を定盤６に固定する固定具７ｂとを含み、
プログラム制御装置３は、被作業物を定盤６に取付ける
取付けモードでは位置決め基準ブロック７ａが下流にな
るように定盤６を小さい角度に傾斜させて停止させる手
段を含み、作業モードでは定盤６をその定盤６に取付け
られた被作業物からの離脱物がころげ落ちるに十分な大
きい角度に傾斜させて停止させる手段を含む。

【００２２】取付けモードでの小さい角度は水平に対し
て２°〜５°であり、プログラム制御装置３には、作業
モードでは操作盤１１上の確認ボタンが押されるまで定
盤６を大きい角度に傾斜させた状態で待機させる手段を
含み、また、大きい角度に傾斜させた状態の下流には離
脱物を運ぶコンベアが設置される。

【００２３】図５は本発明実施例装置に用いられる放電
トーチの一例を示す図である。

【００２４】次に、このように構成された本発明実施例
の動作について説明する。図６は本発明実施例における
動作の流れを示す流れ図、図７は本発明実施例における
定盤の傾斜状態を示す図、図８は本発明実施例における
仕上げ加工動作を説明する図である。

【００２５】作業者により図１に示す操作盤１１から取
付けモードが指定されると、プログラム制御装置３がそ
の指定にしたがって、図２〜図４に示す電動手段５ｃを
駆動し図７に示すように位置決め基準ブロック７ａが下
側になるように定盤６を傾斜させ停止状態にする。

【００２６】作業者が停止した定盤６上に被作業物（鋳
鋼品）を載置すると、傾斜による滑りによって被作業物
の位置決め端部が位置決め基準ブロック７ａに当接して
位置決めされ、固定具７ｂによって固定される。

【００２７】被作業物が固定され操作盤１１から仕上げ
加工の指示が入力されると、プログラム制御装置３の制
御により多軸多関節ロボット装置２が保持する放電トー
チ１に放電プラズマを発生させる電圧を印加する電源装
置８がスタンバイ状態となり、放電トーチ１が仕上げ加
工個所に移動し、電源装置８が起動してあらかじめ仕上
げ加工個所に対しティーチングにより設定されたプログ
ラムにしたがって仕上げ加工が実行される。

【００２８】この仕上げ加工は被作業物の切断個所の形
状によって、例えば図８のＡ部に示すような直線および
ゆるやかな円弧に沿って加工する場合には定盤６は停止
状態となり、放電トーチ１のみが移動する。また同図Ｂ
部に示すように小さい円弧に沿って加工する場合には定
盤６および放電トーチ１は同時に移動し、さらに、平面
上を加工する場合には放電トーチ１は停止状態となり定
盤６のみが回転および傾斜動作を行う。

【００２９】仕上げ加工時に定盤６を傾斜状態に維持し
ておけば、仕上げ加工中に発生するノロがその斜面に沿
って自然落下するため、被作業物と離脱物との間にノロ
が溶着することを防ぐことができる。また、定盤６の傾
斜方向を作業者側に傾斜させて仕上げ加工を行えば、作
業者が仕上げ状況を容易に把握することができる。さら
に、定盤６の回転を有効に利用することにより、被作業
物を取付けたときに放電トーチ１に対してその仕上げ個
所が遠い位置にあっても接近させることが可能であり、
多軸多関節ロボット装置２に無理な姿勢を要求すること
なく仕上げ作業を容易に行うことができる。

【００３０】定盤６上に固定された被作業物のすべての
仕上げ加工が終了するまで前述の動作が繰り返される。
この繰返し動作のために放電トーチ１を移動させるとき
には、定盤６を適宜回転、傾斜させながら移動させるこ
とにより、被作業物の表面が凹凸した形状の場合に突出
部に接触しないようにすることができる。

【００３１】すべての加工仕上げが終了すると放電トー
チ１への電力の供給が解除され、定盤６が停止した状態
で被作業物の仕上げ状態の確認を受け、確認終了の指示
がなされると、放電トーチ１を待機位置に移動させると
ともに、定盤６を待機状態にする。

【００３２】次に、放電トーチ１に異常電流が発生した
ときの動作について説明する。図９は本発明実施例にお
ける異常電流発生時の動作の流れを示す流れ図である。

【００３３】電源装置８の警報回路が放電トーチ１に異
常電流が発生したことを検出し、その検出出力がプログ
ラム制御装置３の動作制御手段３ａに送出されると、動
作制御手段３ａは割込制御を実行し、電源装置８から放
電トーチ１への電源供給を遮断するとともに、放電トー
チ１および定盤６の移動を停止する。操作盤１１から操
作者によるリセット操作が行われると、動作制御手段３
ａが初期設定を行い以降仕上げ加工が継続される。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋳
鋼品の仕上げを行うガウジング工程を自動化することが
でき、この自動化に伴って省力化をはかり製造コストを
逓減することができ、さらに、仕上げ状態を均一化して
バラツキのない品質を維持することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の全体構成を示す図。

【図２】本発明実施例における回転傾斜ポジショナの構
成を示す正面図。

【図３】本発明実施例における回転傾斜ポジショナの構
成を示す側面図。

【図４】本発明実施例における回転傾斜ポジショナの構
成を示す平面図。

【図５】本発明実施例装置に用いられる放電トーチの一
例を示す図。

【図６】本発明実施例における動作の流れを示す流れ
図。

【図７】本発明実施例における定盤の傾斜状態を示す
図。

【図８】本発明実施例における仕上げ動作を説明する
図。

【図９】本発明実施例における異常電流発生時の動作の
流れを示す流れ図。

【符号の説明】

１ 放電トーチ ２ 多軸多関節ロボット装置 ３ プログラム制御装置 ３ａ 動作制御手段 ３ｂ 電源制御手段 ４ 基盤 ５ 回転傾斜ポジショナ ５ａ 脚 ５ｂ ブラケット ５ｃ 電動手段 ５ｄ 駆動手段 ６ 定盤 ７ 治具 ７ａ 位置決め基準ブロック ７ｂ 固定具 ８ 電源装置 ９ 衝撃検出装置 １０ インタフェース盤（シーケンス制御盤） １１ 操作盤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基盤と、この基盤に取付けられ被作業物
   を取付ける定盤を備えた回転ポジショナと、前記基盤に
   取付けられた多軸多関節ロボット装置とを備え、 前記ロボット装置には放電トーチが把持され、 この放電トーチと前記被作業物との間に放電プラズマを
   発生させる電圧を印加する電源装置を備え、 このロボット装置および前記回転ポジショナを連動して
   制御する動作制御手段と、前記電源装置を前記ロボット
   装置および前記回転ポジショナの動きに連動して制御す
   る電源制御手段とを備えたことを特徴とする自動ガウジ
   ング装置。
2. 【請求項２】 前記電源装置には前記放電トーチに異常
   電流が発生したことを検出する警報回路を含み、 前記動作制御手段には、この警報回路の出力にしたがっ
   て前記ロボット装置および前記回転ポジショナの動きを
   停止させる手段を含む請求項１記載の自動ガウジング装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の自動ガウジング
   装置が、ガスバーナを利用して鋳鋼品の湯口を切断する
   自動切断装置の下流側工程に配置された鋳鋼品の処理装
   置。