JPH08323578A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】吸引ノズルと加工面の隙間を適正に保ち、加工
時に発生する加工屑を、加工と同時に吸引できる加工装
置を提供する。 【構成】飛散防止カバー４で周囲を囲まれた工具３の近
くに設けられた吸引ノズル１０と加工面６との隙間を制
御するための近接センサ１８と、吸引ノズル駆動部７
と、位置決め制御装置４０とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工作業と同時に加工
屑を除去回収する加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】加工屑を吸引する装置については、例え
ば、特開昭57−20234 号公報及び特開平5−245454 号公
報に記述されている。また、加工装置については、機械
工学便覧に記述されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の加工面上の加工
屑を除去する装置及び方法は、特開昭57−20234 号公報
及び特開平5−245454 号公報に記載されているように、
加工後に吸引ノズルを加工屑の溜っている場所まで降下
させ加工屑の吸引を行い、フィルタを通し加工屑の回収
を行っていた。あるいは、加工後はけ等により人手で加
工屑の除去作業を行っていた。また、機械工学便覧等に
紹介されている従来の加工装置では、切削油による加工
屑の流し出し、エアブローによる加工屑の排除等により
加工個所から加工屑を除去する手段は設けていたが、特
に加工屑を回収する装置は設けられてはいなかった。

【０００４】しかし、例えば、放射性廃棄物質等の毒性
の強い物質の切断，切削等の形状加工のように、加工時
に発生する加工屑を加工装置周辺に残留物として残すこ
とが許されない場合は、上記の従来例では加工個所周辺
に広範囲に飛散する加工屑を回収することが困難となる
問題がある。

【０００５】本発明の目的は、加工屑を広範囲に飛散さ
せることなく加工と同時に加工屑の吸引作業を行うこと
が可能な加工装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ため、本発明は加工装置を、機械加工に伴い発生する加
工屑を吸引し工具の近くに配置される吸引ノズル、吸引
のための負圧を発生するための吸引ポンプ及び吸引した
加工屑を蓄積する少なくとも一つの蓄積部とからなる吸
引機構を具備し、吸引ノズルを工具に対し相対的に位置
決め可能な自由度を有し、加工面に対して吸引ノズル先
端を接触させるかもしくは所定の隙間を保ち加工面に沿
って吸引ノズルの先端位置を位置決めする位置決め手段
を具備する。

【０００７】さらに、本発明は、工具の周囲を囲み、加
工面との間に所定の隙間を保つかもしくは可撓体を介し
て加工面と接する構造をもつ飛散防止カバーを工具駆動
部に設けるように構成する。

【０００８】

【作用】加工対象の加工面に沿って移動する工具の運動
に伴い、工具の近くに設置した吸引ノズル先端と加工面
との間の隙間を適正に保ち、吸引ノズルと加工面との接
触が工具の移動の妨げにならないようにし、かつ吸引ノ
ズル先端と加工面との間の空間を限定し加工屑の吸引能
力を確保する。

【０００９】さらに、飛散防止カバーにより工具からの
加工屑の飛散範囲を限定し、吸引ノズル先端へ加工屑を
誘導する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１１】図１は本実施例の全体構成を表す側面図で
ある。

【００１２】本実施例は、加工対象物５を加工する工具
３と、加工対象物５に対する工具３の相対位置を制御す
る移動機構１と、移動機構１に設置され工具３を駆動す
る工具駆動部２と、工具３を囲むように工具駆動部２に
取り付けられ、加工面６との間の隙間を塞ぐための、例
えば、ゴム等の可撓体からなるスカート２２を設けた飛
散防止カバー４と、工具３の近くに設置され、加工屑１
１を吸引する吸引ノズル１０と、吸引ノズル１０を工具
駆動部２に対し垂直方向に摺動支持する直動軸受８と、
吸引ノズル１０の先端に取り付けられ吸引ノズル１０と
加工面６との隙間に比例した値を出力する近接センサ１
８と、工具駆動部２に取り付けられ吸引ノズル１０を垂
直方向に駆動する吸引ノズル駆動部７と、吸引ノズル１
０とエアチューブ１３で接続された吸引負圧を発生する
ための吸引ポンプ１４と、吸引ポンプ１４の排気側に設
けられているエアチューブ１５で接続された加工屑１１
を蓄積し内部にフィルタ１２１を取り付けた加工屑蓄積
部１２と、近接センサ１８によって検出した吸引ノズル
１０の先端と加工対象物５の加工面６との間の隙間に基
づき吸引ノズル駆動部７に動作指令を出し、吸引ノズル
１０を加工面６に対して位置決めをする位置決め制御装
置４０と、吸引ノズル１０の上限位置を検出する上限セ
ンサ４１と、移動機構１の位置決めを制御し、かつ位置
決め制御装置４０に対し吸引ノズル１０と加工面６との
間の隙間制御のための目標値を与えるための主制御装置
４２とから構成される。

【００１３】位置決め制御装置４０は、主制御装置４２
から出力される目標値と近接センサ１８からの検出値と
の偏差を演算する加算器４０１と、上限センサ４１が吸
引ノズル１０の上限位置到達を検出し、偏差が吸引ノズ
ル１０の上昇方向への駆動を指示する極性の場合偏差を
０として出力し、他の場合では加算器４０１の出力を偏
差として出力する上限制御部４０２と、上限制御部４０
２の出力を増幅し吸引ノズル駆動部７を駆動する増幅装
置４０３とで構成される。

【００１４】次に本実施例の動作を説明する。

【００１５】上記の構成において、加工作業開始前に主
制御装置４２は位置決め制御装置４０に対し近接センサ
１８の出力上限値以上の目標値を伝達する。この操作に
より吸引ノズル１０は上昇し、上限センサ４１により吸
引ノズル１０が上限位置に到達したことが検出された時
点で、上限制御部４０２の出力が０となり吸引ノズル駆
動部７の駆動が停止し、吸引ノズル１０が停止位置に保
持される。

【００１６】次に、主制御装置４２は、工具３を加工対
象物５に対し接近位置決めすると同時に位置決め制御装
置４０に対し、所定の隙間設定のための目標値を伝達す
る。

【００１７】この操作により吸引ノズル駆動部７は吸引
ノズル１０を降下させ、吸引ノズル１０の先端と加工面
６の間の隙間が目標値に一致した時点で吸引ノズル１０
が停止する。

【００１８】次に、主制御装置４２の制御により移動機
構１及び工具駆動部２による移動を伴う加工が開始され
ると、吸引ノズル１０の先端と加工面６の間の隙間が目
標値に対してずれた場合、隙間を目標値に接近するよ
う、位置決め制御装置４０により吸引ノズル駆動部７が
昇降制御される。

【００１９】さらに加工作業を終了する場合は、主制御
装置４２より位置決め制御装置４０に対し近接センサ１
８の出力上限値以上の目標値を伝達する。この操作によ
り吸引ノズル１０は上昇し、上限センサ４１により吸引
ノズル１０が上限位置に到達したことが検出された時点
で、上限制御部４０２の出力が０となり吸引ノズル駆動
部７の駆動が停止し、吸引ノズル１０が停止位置に保持
される。

【００２０】この加工過程において、吸引ノズル１０の
先端は工具３の近くで常に加工面６に対し一定の隙間を
保ちながら位置決めされ、工具３による加工対象物５の
加工に伴い発生し工具３の周辺に飛散する加工屑１１
は、工具３を囲む飛散防止カバー４により飛散を止めら
れ吸引ノズル１０の先端に誘導され、吸引ノズル１０に
より吸引後、加工屑蓄積部１２に蓄積される。

【００２１】本実施例によれば、吸引ノズル１０の先端
と加工面６との隙間の値が位置決め制御装置４０に随時
フィードバックされるため、加工面６が曲面でも吸引ノ
ズル１０を加工面６にならって位置決めすることができ
る。また、工具３を囲むように飛散防止カバー４を取り
付けてあるため、加工時に加工屑１１が発生しても広範
囲に飛散せず、加工屑１１を吸引ノズル１０方向に誘導
する働きをするため、加工屑１１が確実に吸引回収され
る。

【００２２】次に本発明の他の実施例の構成及び動作を
図面を用いて説明する。

【００２３】図２は本発明の他の実施例の側面図を示
し、図３は位置決め制御装置４４の動作を表すフローチ
ャートを示している。

【００２４】本実施例では、吸引ノズル１０の先端と加
工面６との間の隙間を検出する接触スイッチ２３が吸引
ノズル１０の先端に取り付けられ、接触スイッチ２３に
よって検出した吸引ノズル１０の先端と加工面６との間
の隙間に基づき吸引ノズル駆動部７に動作指令を出し、
吸引ノズル１０を加工面６に対して位置決めをする位置
決め制御装置４４と、移動機構１の位置決めを制御し、
かつ位置決め制御装置４４に対し吸引ノズル１０と加工
面６との間の隙間制御の開始及び終了を指示する制御指
令を与えるための主制御装置４５を設けている。

【００２５】位置決め制御装置４４は、吸引ノズル１０
の垂直方向の動きを制御する例えばマイコンから構成さ
れる主制御部４４１と、吸引ノズル駆動部７を駆動する
速度制御部４４２で構成される。

【００２６】この構成で、主制御装置４５より作業開始
の制御指令が発生されると、主制御部４４１は吸引ノズ
ルの降下を開始し、接触スイッチ２３が接触を検出する
と、タイマ設定値τだけ吸引ノズル１０を上昇し、吸引
ノズル１０と加工面との間に所定の隙間が設定され、吸
引ノズル１０が位置決めされる。

【００２７】さらに加工作業を終了する場合は、主制御
装置４５より作業終了の制御指令が発生され、主制御部
４４１は上限センサ４１が吸引ノズル１０の上限到達を
検出するまで吸引ノズル１０を上昇させる。

【００２８】本実施例によれば、切削作業開始前に吸引
ノズル１０と加工面６との隙間を設定し、加工作業時に
は吸引ノズル駆動部７の駆動を停止状態に保つため、図
１に示す実施例のようにサーボ系で隙間制御をする構成
に比べサーボ系の乱調による吸引ノズル１０と加工面６
の異常接触を避けることができる。

【００２９】なお、本実施例では、接触スイッチ２３に
より加工面６と吸引ノズル１０の先端との距離を測定し
ていたが、所定のしきい値を境に隙間の有無を判別出力
する近接センサを用いても同様の効果を得られることは
明白である。

【００３０】次に図２に示す実施例の変形例を図面を用
いて説明する。

【００３１】図４は図２に示す位置決め制御装置４４で
実行される処理の変形例を表すフローチャートである。

【００３２】主制御装置４５より作業開始の制御指令が
発生されると、主制御部４４１は吸引ノズル１０の降下
を開始し、接触スイッチ２３が吸引ノズル１０と加工面
６との接触を検出すると吸引ノズル１０を上昇させ、接
触スイッチ２３が吸引ノズル１０の加工面６からの離脱
を検出すると、吸引ノズル１０を降下させる。加工作業
中、以上の操作を反復することにより、吸引ノズル１０
の接触位置を逐次更新し、吸引ノズル１０の上昇及び降
下のリミットサイクルにより決定される吸引ノズル１０
と加工面６の間の隙間を離散的に維持する。

【００３３】さらに、主制御装置４５より作業終了の制
御指令が発生されると、処理を中断し上限センサにより
吸引ノズル１０の上限到達を検出するまで吸引ノズル１
０を上昇させる。

【００３４】本変形例によれば、吸引ノズル１０の降下
と上昇を繰り返すことにより吸引ノズル１０の接触位置
が更新される。すなわち、加工面６が曲面でも吸引ノズ
ル１０を加工面６にならって位置決めをすることができ
る。さらに、制御系を単純化できる。

【００３５】次に本発明の他の実施例を図面を用いて説
明する。

【００３６】図５は本発明の吸引ノズル１０の位置決め
手段の他の実施例を表す側面図である。

【００３７】本実施例では、吸引ノズル１０の先端にガ
イドローラ１９を取り付け、工具駆動部２に固定した支
持ばね２１で吸引ノズル１０の上端を支持している。

【００３８】本構成では移動機構１により吸引ノズル１
０を加工面６に押し付けることで吸引ノズル１０先端と
加工面６との隙間がガイドローラ１９により所定の隙間
に保たれ位置決めされる。

【００３９】本実施例によれば、吸引ノズル１０を加工
面６に押し付けるだけで特別な制御系を用いずに加工面
６に対してならい位置決めできるため、装置構成を簡略
化できる。

【００４０】次に、図５に示す実施例の変形例の構成を
図面を用いて説明する。

【００４１】図６は本発明の変形例の構成を示す側面図
である。

【００４２】本変形例では、吸引ノズル２５を工具駆動
部２に固定される固定部２６と、ガイドローラ１９を取
り付けた先端部２８と、固定部２６と先端部２８を結合
する弾性構造の蛇腹部２７とから構成している。

【００４３】本変形例によれば、図５に示す実施例と同
様の効果を得られることは明白である。

【００４４】次に本発明の他の実施例を図面を用いて説
明する。

【００４５】図７は、本発明の飛散防止カバー５０の実
施例を表す側面図である。

【００４６】本実施例では、工具３を囲むように設置さ
れ、加工面との間の隙間を塞ぐための例えばゴム等の可
撓体からなるスカート３０を設けた飛散防止カバー５０
を工具駆動部２に対して直動軸受１７を介し摺動支持
し、飛散防止カバー５０と加工面６との隙間を測定する
近接センサ３１を設け、工具駆動部２に飛散防止カバー
５０を垂直方向に駆動する。飛散防止カバー駆動部５１
を設け、飛散防止カバー５０を加工面６に対して位置決
めを行う位置決め制御装置６０を備えている。

【００４７】位置決め制御装置６０は、主制御装置４２
から出力される目標値と近接センサ３１からの検出値と
の偏差を演算する加算器６０１と、上限センサ６１が飛
散防止カバー５０の上限位置到達を検出し、偏差が飛散
防止カバー５０の上昇方向への駆動を支持する極性の場
合偏差を０として出力し、他の場合では加算器６０１の
出力を偏差として出力する上限制御部６０２と、上限制
御部６０２の出力を増幅し飛散防止カバー駆動部５１を
駆動する増幅装置６０３とで構成される。

【００４８】本構成では、加工作業開始前に主制御装置
４２は位置決め制御装置６０に対し近接センサ３１の出
力上限値以上の目標値を伝達する。この操作により飛散
防止カバー５０は上昇し、上限センサ６１により飛散防
止カバー５０が上限位置に到達したことが検出された時
点で、上限制御部６０２の出力が０となり飛散防止カバ
ー駆動部５１の駆動が停止し、飛散防止カバー５０が停
止位置に保持される。

【００４９】次に、主制御装置４２は、工具３を加工対
象物５に対し接近位置決めすると同時に位置決め制御装
置６０に対し、所定の隙間設定のための目標値を伝達す
る。この操作により飛散防止カバー駆動部５１は飛散防
止カバー５０を降下させ、飛散防止カバー５０の先端と
加工面６の間の隙間が目標値に一致した時点で飛散防止
カバー５０が停止する。

【００５０】次に、主制御装置４２の制御により移動機
構１及び工具駆動部２による移動を伴う加工が開始され
ると、飛散防止カバー５０の先端と加工面６の間の隙間
が目標値に対してずれた場合、隙間を目標値に接近する
よう、位置決め制御装置６０により飛散防止カバー駆動
部５１が昇降制御される。

【００５１】さらに加工作業を終了する場合は、主制御
装置４２より位置決め制御装置６０に対し近接センサ３
１の出力上限値以上の目標値を伝達する。この操作によ
り飛散防止カバー５０は上昇し、上限センサ６１により
飛散防止カバー５０が上限位置に到達したことが検出さ
れた時点で、上限制御部６０２の出力が０となり飛散防
止カバー駆動部５１の駆動が停止し、飛散防止カバー５
０が停止位置に保持される。

【００５２】本実施例によれば、加工対象物５に対し工
具３が深く加工しても、加工時にできる段差にひっかか
らず、加工時に発生する加工屑１１を広範囲に飛散させ
ることなく加工を進めることができる。さらに、加工面
６が凹凸の大きな曲面であっても、吸引ノズル１０と飛
散防止カバー５０を各々独立に加工面６に対する隙間を
適正に設定できるので、加工屑１１の回収率を高めるこ
とができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、吸引ノズルと加工面と
の隙間を適正に位置決めができ、飛散防止カバーにより
加工屑が広範囲に飛散することなく吸引ノズル方向に誘
導することができ、加工作業と同時に加工面上に溜った
加工屑を確実に吸引回収できる。したがって、例えば、
放射性物質等の毒性の強い物を加工する場合は、加工個
所周辺に加工屑を飛散させることなく安全な作業を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体構成を示す側面図。

【図２】本発明の第二の実施例の全体構成を示す側面
図。

【図３】本発明の第二の実施例の位置決め制御系のフロ
ーチャート。

【図４】本発明の第三の実施例の位置決め制御系のフロ
ーチャート。

【図５】本発明の第三の実施例の位置決め手段の側面
図。

【図６】本発明の第四の実施例の位置決め手段の変形例
の側面図。

【図７】本発明の第五の実施例の飛散防止カバーの構成
を示す側面図。

【符号の説明】

１…移動機構、２…工具駆動部、３…工具、４，５０…
飛散防止カバー、５…加工対象物、６…加工面、７…吸
引ノズル駆動部、８，１７…直動軸受、１０，２５…吸
引ノズル、１１…加工屑、１２…加工屑蓄積部、１３，
１５…エアチューブ、１４…吸引ポンプ、１８…近接セ
ンサ、２２，３０…スカート、４０，４４…位置決め制
御装置、４１…上限センサ、４２…主制御装置、１２１
…フィルタ、４０１…加算器、４０２…上限制御部、４
０３…増幅装置。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工対象を機械加工する工具と加工対象に
   対して工具を位置決めする移動機構と工具を駆動し前記
   移動機構に接続される工具駆動部を具備し、加工対象の
   加工面に沿って工具を移動し加工面を機械加工する加工
   装置において、機械加工に伴い発生する加工屑を吸引し
   工具の近くに配置される吸引ノズル、吸引のための負圧
   を発生するための吸引ポンプ及び吸引した加工屑を蓄積
   する少なくとも一つの蓄積部とからなる吸引機構を具備
   し、吸引ノズルを工具に対し相対的に位置決め可能な自
   由度を有し、加工面に対して前記吸引ノズルの先端を接
   触させるかもしくは所定の隙間を保ち加工面に沿って前
   記吸引ノズルの先端位置を位置決めする位置決め手段を
   具備したことを特徴とする加工装置。
2. 【請求項２】前記工具の周囲を囲み、前記加工面との間
   に所定の隙間をもつか、もしくは可撓体を介して加工面
   と接する構造をもつ飛散防止カバーを前記工具駆動部に
   設けた請求項１に記載の加工装置。
3. 【請求項３】前記飛散防止カバーの前記加工面に対向す
   る開口端部に沿って可撓体からなるカバーを設けた請求
   項２に記載の加工装置。
4. 【請求項４】前記飛散防止カバーを前記工具に対して相
   対位置決め可能な自由度を有し、前記加工面に対して前
   記飛散防止カバーの前記加工面に対向する前記開口端部
   を接触させるか、もしくは所定の隙間を保ち前記加工面
   に沿って前記飛散防止カバーの前記開口端部を位置決め
   する位置決め手段を具備した請求項２に記載の加工装
   置。
5. 【請求項５】前記工具駆動部に対し前記吸引ノズルを少
   なくとも一自由度をもって保持し、前記工具駆動部に設
   置された吸引ノズルの位置決めを行う吸引ノズル駆動部
   と、前記加工面と前記吸引ノズル先端との相対位置を検
   出する検出手段と前記検出手段の情報に基づき前記加工
   面と前記吸引ノズル先端との間の隙間を所定の値に維持
   制御する制御装置とから前記位置決め手段を構成した請
   求項１に記載の加工装置。
6. 【請求項６】前記工具駆動部に対し前記吸引ノズルを少
   なくとも一自由度をもって保持し、前記工具駆動部に対
   し前記吸引ノズルを前記加工面に対し押し出す弾性体
   と、前記吸引ノズル先端に設けられ、前記加工面に直接
   接触することで前記加工面と前記吸引ノズル先端との隙
   間を所定の値に維持する回転体もしくは低摩擦摺動体か
   らなるガイド部とから前記位置決め手段を構成した請求
   項１に記載の加工装置。
7. 【請求項７】前記吸引ノズルを固定部とノズル先端部の
   間を結合する弾性体からなる伸縮部から構成し、固定部
   を前記工具駆動部に固定し、ノズル先端部に前記加工面
   に直接接触することで前記加工面と前記吸引ノズル先端
   との隙間を所定の値に維持する回転体もしくは低摩擦摺
   動体からなるガイド部を具備して前記位置決め手段を構
   成した請求項１に記載の加工装置。
8. 【請求項８】前記吸引ノズル先端の吸引開口部に沿って
   可撓体からなるカバーを設けた請求項１に記載の加工装
   置。