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技術 異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置

出願人 株式会社朋栄
発明者 楠田喜宏石橋靜田中洋一
出願日 2000年2月18日 (20年4ヶ月経過) 出願番号 2000-042068
公開日 2001年8月24日 (18年10ヶ月経過) 公開番号 2001-228907
状態 未査定
技術分野 工作機械の自動制御 旋削加工 数値制御 数値制御
主要キーワード 切削面積 最大設定値 カツタ 労働コスト 鋳物部品 補修時期 切削断面積 カメラ制御器
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この項目の情報は公開日時点(2001年8月24日)のものです。
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課題

成形された要修正加工成型品修正加工装置において、要修正加工成型品のバリ、湯口等の除去作業人手作業が中心で、修正加工装置で行った場合も異形突出部の形状の範囲と大きさを作業者がいちいち確認しながら加工速度をその都度制御するなど、自動化が困難であった。

解決手段

修正加工装置の一部に突設された切削手段と該切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサと要修正加工成型品と切削手段とを相対的に移動させる移動手段と前記要修正加工成型品の異形突出部判別手段と前記〜の制御手段を備えて、異形突出部の範囲と大きさを判別し、要修正加工成型品を切削加工する加工速度を自動的に制御することによって、効率的で、正確に異形突出部を自動切削加工できる異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置を提供する。

概要

背景

鋳造による鋳物部品射出成型機によるプラスチックモールド部品成型品生産工程では、金型の合わせ面の隙間によって生ずるバリ、湯口等の異形突出部の除去作業が必要である。この作業はバリ、湯口等異形突出部の範囲と大きさが不定で、ロボット修正加工装置に置き換えるのが難しく、人手作業が中心である。この異形突出部の除去作業は、粉塵騒音振動などの悪環境で行われており、いわゆる3K職場の典型例でもある。この異形突出部の除去作業を修正加工装置に行わせた場合は、その異形突出部の形状の範囲と大きさを作業者がいちいち確認しながら修正加工装置の加工速度をその都度制御して行っている。もし、作業の効率化のため異形突出部の範囲と大きさに拘わらず修正加工装置の加工速度を一定にして行った場合は、要修正加工成型品を損傷したり、切削手段の摩耗を促進するだけでなく、むりが掛かり切削手段を損傷する場合もある。また、この修正加工作業をロボットに置き換える方法としては、ロボットのアーム先端の切削手段に近接して、バネを利用した前後左右上下のいずれの方向にも力が加われば逃げることのできる伸縮自在な継ぎ手を介してカッターバリ取り工具を接続し、バネの締め付け長さを調節してバネによる逃げが始まる切削反力の大きさを決める。したがって、逃げが始まると、逃げの分だけ、バリが切削されずに残るので、残ったバリは再度切削しなおす必要がある。しかし加工物のどの部分にバリが残っているかはロボットでは判別できず、きれいに異形突出部を取り去るためには、再度人手作業で修正加工をすることになり、バネ利用の方式では時間もかかり完全自動化も望めないという悩みがあった。さらに、この種の産業労働コストの安い海外へ流出する一因にもなっている。

概要

成形された要修正加工成型品の修正加工装置において、要修正加工成型品のバリ、湯口等の除去作業は人手作業が中心で、修正加工装置で行った場合も異形突出部の形状の範囲と大きさを作業者がいちいち確認しながら加工速度をその都度制御するなど、自動化が困難であった。

修正加工装置の一部に突設された切削手段と該切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサと要修正加工成型品と切削手段とを相対的に移動させる移動手段と前記要修正加工成型品の異形突出部判別手段と前記〜の制御手段を備えて、異形突出部の範囲と大きさを判別し、要修正加工成型品を切削加工する加工速度を自動的に制御することによって、効率的で、正確に異形突出部を自動切削加工できる異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置を提供する。

目的

以上説明した現状に鑑み、異形突出部の範囲と大きさを判別し、要修正加工成型品を切削加工する加工速度を自動的に制御することによって、効率的で、正確に異形突出部を切削加工できる異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置を提供する。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

成型された要修正加工成型品修正加工装置において、同装置の一部に突設された切削手段と、該切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサと、 要修正加工成型品と切削手段とを相対的に移動させる移動手段と、前記要修正加工成型品の異形突出部判別手段と、前記〜の制御手段を備えて成ることを特徴とする異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

請求項2

前記切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサが、要修正加工成型品を切削加工する部位の直前形状を画像認識できる位置に連接されてなることを特徴とする請求項1に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

請求項3

前記切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサが、切削手段の移動方向に対し、任意角度電気的走査を行う手段を有してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

請求項4

前記切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサが、切削手段の移動方向に対し、垂直角度で電気的走査を行う手段を有してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

請求項5

前記制御手段が、要修正加工成型品を所定送り速度で走行させることにより、又は切削手段を所定送り速度で可動させることにより、要修正加工成型品の切削加工する部位の直前形状をリニアイメージセンサで画像認識し、その直前画像の異形突出部の形状の範囲と大きさの計測値と、前記制御手段に予め設定された複数の異形突出部の形状の範囲と大きさの設定値とを、異形突出部判別手段で判別し、前記所定送り速度を制御する手段を有してなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

請求項6

前記制御手段が、要修正加工成型品を所定送り速度で走行させることにより、又は切削手段を所定送り速度で可動させることにより、要修正加工成型品の切削加工する部位の直前形状をリニアイメージセンサで画像認識し、その直前画像の異形突出部の形状の範囲と大きさの計測値と、前記制御手段に予め設定された複数の異形突出部の形状の範囲と大きさの設定値とを、異形突出部判別手段で判別し、切削手段の切削速度を制御する手段を有してなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

請求項7

前記制御手段が、要修正加工成型品を所定送り速度で走行させることにより、又は切削手段を所定送り速度で可動させることにより、要修正加工成型品の切削加工する部位の直前形状をリニアイメージセンサで画像認識し、その直前画像の異形突出部の形状の範囲と大きさの計測値と、前記制御手段に予め設定された複数の異形突出部の形状の範囲と大きさの設定値とを、異形突出部判別手段で判別し、前記所定送り速度を制御する手段及び切削手段の切削速度を制御する手段を有してなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

請求項8

前記制御手段が、要修正加工成型品を所定送り速度で走行させることにより、又は切削手段を所定送り速度で可動させることにより、要修正加工成型品の切削加工する部位の直前形状をリニアイメージセンサで画像認識し、その直前画像の異形突出部の形状の範囲と大きさの計測値と、前記制御手段に予め設定された複数の異形突出部の形状の範囲と大きさの設定値とを、異形突出部判別手段で判別し、前記計測値が前記設定値を超えた場合、警報を発する手段を有してなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

技術分野

0001

本発明は、鋳造による鋳物部品射出成型機によるプラスチックモールド部品成型品修正加工装置に係わり、要修正加工成型品の切削加工する部位の直前形状をリニアイメージセンサ装置で画像認識し、その直前画像異形突出部の形状の範囲と大きさの計測値と、修正加工装置の制御手段に予め設定された複数の異形突出部の形状の範囲と大きさの設定値とを、異形突出部判別手段で判別し、修正加工速度を制御して、高効率で正確な、バリ等の異形突出部を修正加工する異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置に関する。

背景技術

0002

鋳造による鋳物部品や射出成型機によるプラスチックモールド部品等成型品の生産工程では、金型の合わせ面の隙間によって生ずるバリ、湯口等の異形突出部の除去作業が必要である。この作業はバリ、湯口等異形突出部の範囲と大きさが不定で、ロボット等修正加工装置に置き換えるのが難しく、人手作業が中心である。この異形突出部の除去作業は、粉塵騒音振動などの悪環境で行われており、いわゆる3K職場の典型例でもある。この異形突出部の除去作業を修正加工装置に行わせた場合は、その異形突出部の形状の範囲と大きさを作業者がいちいち確認しながら修正加工装置の加工速度をその都度制御して行っている。もし、作業の効率化のため異形突出部の範囲と大きさに拘わらず修正加工装置の加工速度を一定にして行った場合は、要修正加工成型品を損傷したり、切削手段の摩耗を促進するだけでなく、むりが掛かり切削手段を損傷する場合もある。また、この修正加工作業をロボットに置き換える方法としては、ロボットのアーム先端の切削手段に近接して、バネを利用した前後左右上下のいずれの方向にも力が加われば逃げることのできる伸縮自在な継ぎ手を介してカッターバリ取り工具を接続し、バネの締め付け長さを調節してバネによる逃げが始まる切削反力の大きさを決める。したがって、逃げが始まると、逃げの分だけ、バリが切削されずに残るので、残ったバリは再度切削しなおす必要がある。しかし加工物のどの部分にバリが残っているかはロボットでは判別できず、きれいに異形突出部を取り去るためには、再度人手作業で修正加工をすることになり、バネ利用の方式では時間もかかり完全自動化も望めないという悩みがあった。さらに、この種の産業労働コストの安い海外へ流出する一因にもなっている。

発明が解決しようとする課題

0003

以上説明した現状に鑑み、異形突出部の範囲と大きさを判別し、要修正加工成型品を切削加工する加工速度を自動的に制御することによって、効率的で、正確に異形突出部を切削加工できる異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置を提供する。

課題を解決するための手段

0004

本発明者は,上記に鑑み鋭意研究の結果,次の手段によりこの課題を解決した。
(1)成型された要修正加工成型品の修正加工装置において、同装置の一部に突設された切削手段と、該切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサと、 要修正加工成型品と切削手段とを相対的に移動させる移動手段と、前記要修正加工成型品の異形突出部判別手段と、前記〜の制御手段を備えて成ることを特徴とする異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。
(2)前記切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサが、要修正加工成型品を切削加工する部位の直前形状を画像認識できる位置に連接されてなることを特徴とする(1)項に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。
(3)前記切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサが、切削手段の移動方向に対し、任意角度電気的走査を行う手段を有してなることを特徴とする(1)又は(2)項に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。
(4)前記切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサが、切削手段の移動方向に対し、垂直角度で電気的走査を行う手段を有してなることを特徴とする(1)又は(2)項に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

0005

(5)前記制御手段が、要修正加工成型品を所定送り速度で走行させることにより、又は切削手段を所定送り速度で可動させることにより、要修正加工成型品の切削加工する部位の直前形状をリニアイメージセンサで画像認識し、その直前画像の異形突出部の形状の範囲と大きさの計測値と、前記制御手段に予め設定された複数の異形突出部の形状の範囲と大きさの設定値とを、異形突出部判別手段で判別し、前記所定送り速度を制御する手段を有してなることを特徴とする(1)〜(4)項のいずれか1項に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

0006

(6)前記制御手段が、要修正加工成型品を所定送り速度で走行させることにより、又は切削手段を所定送り速度で可動させることにより、要修正加工成型品の切削加工する部位の直前形状をリニアイメージセンサで画像認識し、その直前画像の異形突出部の形状の範囲と大きさの計測値と、前記制御手段に予め設定された複数の異形突出部の形状の範囲と大きさの設定値とを、異形突出部判別手段で判別し、切削手段の切削速度を制御する手段を有してなることを特徴とする(1)〜(4)項のいずれか1項に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。
(7)前記制御手段が、要修正加工成型品を所定送り速度で走行させることにより、及び切削手段を所定送り速度で可動させることにより、要修正加工成型品の切削加工する部位の直前形状をリニアイメージセンサで画像認識し、その直前画像の異形突出部の形状の範囲と大きさの計測値と、前記制御手段に予め設定された複数の異形突出部の形状の範囲と大きさの設定値とを、異形突出部判別手段で判別し、前記所定送り速度を制御する手段及び切削手段の切削速度を制御する手段を有してなることを特徴とする(1)〜(4)項のいずれか1項に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

0007

(8)前記制御手段が、要修正加工成型品を所定送り速度で走行させることにより、又は切削手段を所定送り速度で可動させることにより、要修正加工成型品の切削加工する部位の直前形状をリニアイメージセンサで画像認識し、その直前画像の異形突出部の形状の範囲と大きさの計測値と、前記制御手段に予め設定された複数の異形突出部の形状の範囲と大きさの設定値とを、異形突出部判別手段で判別し、前記計測値が前記設定値を超えた場合、警報を発する手段を有してなることを特徴とする(1)〜(7)項のいずれか1項に記載の異形突出部を有する要修正加工成型品の修正加工装置。

発明を実施するための最良の形態

0008

本発明では、成型された要修正加工成型品の修正加工装置において、同装置の一部に突設された切削手段と、該切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサと、 要修正加工成型品と切削手段とを相対的に移動させる移動手段と、前記要修正加工成型品の異形突出部判別手段と、前記〜の制御手段を備え、前記リニアイメージセンサが、要修正加工成型品を切削加工する部位の直前形状を画像認識できる位置に連接され、かつ切削手段の移動方向に対し、任意角度又は垂直角度で電気的走査を行う。また、前記制御手段が、要修正加工成型品を所定送り速度で走行させ、又は切削手段を所定送り速度で可動させ、要修正加工成型品の切削加工する部位の直前形状をリニアイメージセンサで画像認識し、その直前画像の異形突出部の形状の範囲と大きさの計測値と、前記制御手段に予め設定された複数の異形突出部の形状の範囲と大きさの設定値とを、異形突出部判別手段で判別し、前記所定送り速度を制御する手段と、又は切削手段の切削速度を制御する手段と、あるいは前記所定送り速度を制御する手段及び切削手段の切削速度を制御する手段を有している。さらに、前記計測値が前記設定値の最大値を超えた場合、警報を発する手段を有している。

0009

本発明実施例のリニアイメージセンサを使用する異形突出部修正加工装置について、図に基づき構成と手段について説明する。図1(a)は、本発明実施例のシステム構成図。図1(b)は、同実施例のシステム構成図のA矢視図。図2は、同実施例のバリの高さを検出し、高さの情報をロボットに伝送するリニアイメージセンサ装置のブロック図。図3は、同実施例の切削加工状況の拡大図。図4は、同実施例のバリ高さに合わせた送り速度で切削断面積を一定にする説明図、である。図において、1はバリ取りロボット、2はバリ取り工具、3はリニアイメージセンサカメラ、4は要修正加工成型品、5は成型品支持台、6はカメラ制御器、7は異形突出部判別手段、8はロボット制御手段、9はレンズ、10はリニアイメージセンサ、11は走査回路、12はバリ高さ計測回路、13はデイジタル数値回路、14は通信端末回路、15はカツター、16はバリ、17はリニアイメージセンサ出力波形、を示す。

0010

図1において、バリ取りロボット1はロボット制御手段8によって制御され、切削手段としてバリ取りロボット1のバリ取り工具2の先端に取り付けられたカツター15は、ロボット制御手段8からの制御信号によって成型品支持台5に支持された要修正加工成型品4のバリ、湯口等(以後、バリ等と記述)異形突出部を修正加工する。バリ取り工具2に取り付けられたリニアイメージセンサカメラ3は、常にバリ取り工具2の進向方向側に位置するように制御される。リニアイメージセンサカメラ3は常に進行方向側に位置しているため、バリ取り工具2が要修正加工成型品4の切削加工する部位の直前形状を撮像することができ、バリ取り工具2が作動し、進行方向へ進むことによって、リニアイメージセンサカメラ3の電気的走査と相俟って、バリ等の異形突出部が2次元画像信号としてカメラ制御器6を介して数値化され計測値として出力される。カメラ制御器6から出力されたバリ等の計測値は、異形突出部判別手段7へ入力される。異形突出部判別手段7では、ロボット制御手段8に予め複数の異形突出部の範囲と高さの設定・記憶された設定値と、カメラ制御器6から入力された計測値とを比較判定し、ロボット制御手段8によってバリ取りロボットを制御する。

0011

図2において、バリ16等の高さを検出し、高さの情報をバリ取りロボット1に伝送するリニアイメージセンサ装置の構成と手段について説明する。要修正加工成型品4の金型の合わせ面の隙間等によって発生するバリ16等の形状を、リニアイメージセンサカメラ3の前面に配設された光学レンズ9でリニアイメージセンサ10に結像する。リニアイメージセンサ10はカメラ制御器6の走査回路11によって一定周期で電気的走査を行い、バリ16等の形状を光電変換する。リニアイメージセンサ出力波形17に示すように、バリ16等の高さの映像信号として出力され、バリ高さ計測回路12で2値化される。2値化信号は、デイジタル数値化回路13でデイジタル信号に変換され、シリアル又はパラレル通信端末回路14から出力される。

0012

図3において、バリ取り工具2が矢印で示す左方向へ進行しバリ16等を取ろうとする場合、バリ取り工具2の直前のバリ16等の高さを知ることができれば、その高さに反比例してロボットの移動速度を制御することができる。そのために、リニアイメージセンサカメラ3をバリ取り工具2の移動方向側に取り付け、バリ取り工具2の移動方向に対し、垂直角度で電気的走査を行いバリ高さを検出できるように設置する。要修正加工成型品4の形状に合わせて連続的に切削加工を行うためには、リニアイメージセンサカメラ3が、常にバリ取り工具2の進行方向側に位置するようロボット制御手段8の動作プログラムを作成する。

0013

図4において、バリ16等の高さが低い場合は図4(b)に示すように、カツター15の1回転当たりの移動距離を大きくし、バリ16等の高さが高い場合は図4(a)に示すように、カツター15の1回転当たりの移動距離を小さくして、いずれの場合も斜線で示す切削面積が等しくなるようにすれば、無理のないバリ取り加工ができる。

0014

バリ16等の異形突出部の形状の範囲と大きさの計測値と、ロボット制御手段8に予め設定された複数の異形突出部の形状の範囲と大きさの最大設定値とを、異形突出部判別手段7で判別し、計測値が最大設定値を超えた場合、警報を発する手段を有しているので、鋳型や金型の補修時期を知らせることができる。

0015

以上、実施例として要修正加工成型品4を固定しバリ取りロボット1が作動して切削加工を行う手段について説明したが、他の例として、バリ取りロボット1等の修正加工装置を固定し、要修正加工成型品4を一定方向へ走行させて切削加工を行うこともできる。また、無理のないバリ取り加工を行うために、単位時間当たりの切削面積が等しくなるようにカツター15の回転速度を制御してもよい。さらに、バリ取り工具2の送り速度を制御する手段と、カツター15の切削速度を制御する手段とを併用して、単位時間当たりの作業性を向上することもできる。さらにまた、リニアイメージセンサはライン状に配列された電荷蓄積撮像デバイスのため回路構成が単純でコスト的に安価で小型なリニアイメージセンサカメラとして提供でき、小型であるためロボット等従来の修正加工装置に簡単に取り付け可能である。

発明の効果

0016

本発明によれば、次のような効果が発揮される。
1.本願の請求項1〜4の発明によれば、切削手段に近接して連接されたリニアイメージセンサが、要修正加工成型品を切削加工する部位の直前形状を画像認識できる位置に連接されているため、振動等があっても制御手段に対して正確な制御情報を送ることができる。

0017

2.本願の請求項5〜7の発明によれば、制御手段が、要修正加工成型品と切削手段の所定送り速度、又は切削手段の切削速度、あるいは送り速度及び切削速度を、異形突出部の形状によって制御できるので、効率よく、切削工具に無理がかからず、また精度の高いバリ取りの自動化を実現できる。

0018

3.本願の請求項8の発明によれば、リニアイメージセンサによる計測値が制御手段の設定値を超えた場合、警報を発する手段を有するので、鋳型や金型の補修時期を適確に知ることができる。

図面の簡単な説明

0019

図1(a)本発明実施例のシステム構成図。
(b)同実施例のシステム構成図のA矢視図。
図2同実施例のバリの高さを検出し、高さの情報をロボットに伝送するリニアイメージセンサ装置のブロック図。
図3同実施例の切削加工状況の拡大図。
図4同実施例のバリ高さに合わせた送り速度で切削断面積を一定にする説明図。

--

0020

1:バリ取りロボット2:バリ取り工具
3:リニアイメージセンサカメラ4:要修正加工成型品
5:成型品支持台6:カメラ制御器
7:異形突出部判別手段 8:ロボット制御手段
9:レンズ10:リニアイメージセンサ
11:走査回路12:バリ高さ計測回路
13:デイジタル数値化回路14:通信端末回路
15:カツター 16:バリ
17:リニアイメージセンサ出力波形

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