JP3821909B2 - 自動切削装置および自動切削・研磨装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融接合したワークの接合部に発生する、溶接ビードや鋳バリ等の突起物を切削する自動切削装置および該突起物を切削し、この後該切削部近傍を研磨する自動切削・研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所望とする製品を得るために、溶融接合したワークの接合部に発生する、溶接ビードや鋳バリ等の突起物を切削する切削作業や、該突起物を切削し、この後該切削部近傍を研磨する切削・研磨作業が行なわれている。
【０００３】
このうち、切削・研磨作業を説明するために、例えば自動二輪車に使用されている、いわゆるオートバイのマフラの製作工程について説明する。
【０００４】
図２１に示されるごとく、まず第１工程において、円筒形の部材Ｗ1 と、２種類の円錐形の部材Ｗ2 ，Ｗ3 とが適宜に作成される。
第２工程において、円筒形および円錐形の部材Ｗ1 〜Ｗ3 の内部にオートバイのマフラの機能を果すための適宜の消音機器が取付けられる。
第３工程において、消音機器を内蔵した円筒形および円錐形の部材の当接部が外側から全周に亘って溶接される。
この場合、図２２に示されるごとく、溶融接合された接合部に突起物，すなわち溶接ビードＷB が形成される。
勿論、溶接ビードＷB の形状は、ワークの材質やワークの板厚などにより異なるため一義的には断言できないが、例えばワークがステンレス材であって、板厚が０．８mm程度の場合には、通常高さが１．０〜１．５mm、幅が２．５〜３．５mmくらいの溶接ビードＷB が形成される。
【０００５】
第４工程は、製品として高級感を有するように、オートバイのマフラの接合相当部を切削・研磨する工程であって、この第４工程として、まず溶接ビードＷB を所望の状態まで切削する切削作業と、続いて溶接時の熱影響により変色した接合相当部を除去する研磨作業とが施される。
【０００６】
ところで、切削作業においては、図２３に示されるごとく、溶接ビードＷB の切削量が所望の状態に対して少ない場合には、この後の研磨作業が面倒となる。すなわち、研磨作業は、本質的にはミクロ的にワーク表面を滑かにする作業であるため、単位時間当りの研磨代は、上記切削作業の切削代に比べて格段に少なく、このため、上記のごとく切削不足の溶接ビードを含めて所望の状態に研磨するには、多大の作業時間を必要とするばかりでなく、研磨具の早期摩耗により不経済である。
【０００７】
他方、図２４に示されるごとく、所望の切削状態に対して溶接ビードを切削し過ぎた場合、ワーク表面を連続的とするために、ワークのコーナ部を含めて研磨しなくてはならないから、多大の研磨時間を必要とする。
勿論、この場合、ワークの接合部の接合強度が低下するに加えて、外観品質も低下するため、上記に加えて、過度に切削し過ぎると製品として不合格となる。
上記の理由により、第４工程の切削作業においては、図２５に示されるごとく、一般に溶接ビードの残量Ｅが１０〜１００μmmの範囲内の所定の値となるように切削を行なう必要がある。
この後、研磨作業により、上記残量の溶接ビードおよび該切削部近傍の研磨が行なわれる。
【０００８】
一般的に図２６に示されるように、例えばロボットマニピュレータ３９の自由端部にワークＷを取付け、このワークＷを切削具、例えばグラインダＧにより切削することが考えられる。
ところで、回転するグラインダＧによりワークＷの溶接ビードを切削する場合、グラインダの切削点に作用する切削時の反力が大きく、しかも溶接ビードは高さが１．０〜１．５mm、幅が２．５〜３．５mmとバラツキがあるため、次々と切削される切削点の相違により切削負荷量が異なり、グラインダへの反力が異なる。
このグラインダへの反力が大きくなった状態は、正しくグラインダとワークとが噛み込んだ状態であって、このようにグラインダへの反力が過大となった際には、過負荷検出器が作動して電動機を停止させて、グラインダ回転用電動機の破損が防止されている。
このように、グラインダとワークとが噛込んだ後は切削を行なうことができない。
【０００９】
これに対処するために、グラインダとワークとの押圧状態を一定とするために、ストレンゲージ等の「力センサ」を使用し、この「力センサ」をにより反力を検出しつつ、一定の押圧力となるようグラインダとワークとの押圧力を制御する、いわゆる「力センサによるフィードバック制御」が考えられる。
このように「力センサによるフィードバック制御」により溶接ビードを切削した場合、溶接ビードは一定量切削される。
【００１０】
ところで、ワークに形成される溶接ビードは、高さがワークの円周方向に１．０〜１．５mm、幅が２．５〜３．５mmとバラツキがあるため、上記のごとく、「力センサによるフィードバック制御」により溶接ビードを切削した場合には、図２７に示されるごとく、溶接ビード高さの変動相当分が残った状態で切削されることとなる。勿論、このように溶接ビード高さの変動相当分が残った切削状態のワークは、いわゆる荒切削作業を行なった状態に他ならず、切削作業として不充分である。
さらに、この切削作業の後に研磨作業を行なう場合には、既に述べたように、溶接ビードの切削量少足時の研磨作業となるため、作業上好ましくない。
このため、上記荒切削作業を行なった後は、いわゆる熟練した作業者により仕上切削作業を実施する必要がある。
【００１１】
ところで、製品としての板厚が比較的薄い、例えばオートバイのマフラを溶接した場合、溶接熱によりワークが歪むため、ワーク表面が結果として円周方向に真円でないケースが殆んどである。
このため、仕上切削作業において、例え熟練者といえども、歪んだワーク表面に対して、溶接ビードの残量がワークの円周方向に亘って均一となるように仕上切削を施すことは至難であり、このため熟練した仕上切削作業が行なわれたとしても、仕上切削作業後の溶接ビードの残量は、歪んだワークの円周方向の各部が、不均一であることが殆んどである。
【００１２】
この後、研磨作業が行なわれるが、上記したごとく、熟練者による仕上切削作業によっても仕上切削作業後の溶接ビードの残量は、歪んだワークの円周方向の各部において不均一であることが殆んどであり、しかも大半のワークの表面は真円でなく歪んでいるため、例え熟練した作業者であっても、歪んだワークの円周方向に亘って均一な状態の研磨作業を施すことは困難である。
勿論、今日どの分野においても、熟練した作業者が激減する傾向にあり、装置の自動化が嘱望されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、溶融接合したワークの接合部に発生する、溶接ビードや鋳バリ等の突起物を切削する自動切削装置および該突起物を切削し、この後該切削部近傍を研磨する自動切削・研磨装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１の発明は、ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置に適用される。
その特徴とするところは、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持し、切削時にワークを回転させると共にワークの回転方向と直交する方向にワークを揺動させるロボットマニピュレータと
を具備してなることである。
【００１５】
さらに、本第２の発明は、ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置に適用される。
その特徴とするところは、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）前記切削工具の回転用駆動装置を自由端部に支持したマニピュレータであって、切削時に、固定されたワークの円周方向に前記回転用駆動装置を回転させると共に、ワークの円周方向と直交する方向に前記回転用駆動装置を揺動させるロボットマニピュレータと
を具備してなることである。
【００１６】
さらに、本第３の発明は、ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置に適用される。
その特徴とするところは、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持したロボットマニピュレータと、
（３）ワークの突起物を跨いだワークの表面高さおよびワークの突起物の高さをワークの円周部の複数点に亘って測定する測定装置と、
（４）理想形状のワークを切削するために、ロボットマニピュレータを制御するための切削用基本プログラムと、
（５）切削後におけるワーク表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、前記複数組の測定データに基いて前記突起物の最大値を演算し、該最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数組の測定データのワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成される切削作業プログラムと、
（６）切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラムと、
（７）前記切削作業プログラムおよび切削用揺動プログラムに接続されて前記ロボットマニピュレータと切削工具の回転用駆動装置とを作動させる切削制御装置と
を具備してなることである。
【００１７】
本第４の発明は、本第３の発明において、前記ワークは突起物を跨いで円筒部とテーパ部とに形成され、該円筒部の切削時には前記（５）項による円筒部用の切削作業プログラムが作成され、かつ前記円筒部の切削後に前記テーパ部の切削用として、切削後におけるテーパ表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、仮想の最大突起物が前記円筒部の切削により切削されたものとして仮想突起物の残部の最大値を演算し、該仮想の残部最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数個の測定データのテーパ部のワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の仮想最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更してテーパ部用の切削作業プログラムが自動生成されてなることを特徴としている。
【００１８】
さらに、本第５の発明は、本第３または本第４の発明において、前記測定装置は、測定ステーションの所定位置に配置され、かつ該測定ステーションには、複数個のワークを載置して回動されるターンテーブルと、測定位置でワークをターンテーブルに対して昇降動させる昇降機構と、ワークの昇動時に所定の測定角度毎に回動させるワーク回転機構とよりなるワーク取扱装置が配設されていることを特徴としている。
【００１９】
本第６の発明は、ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置に適用される。
その特徴とするところは、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持したロボットマニピュレータと、
（３）ワークの突起物を跨いだワークの表面高さおよびワークの突起物の高さをワークの円周部の複数点に亘って測定する測定装置と、
（４）理想形状のワークを切削するために、ロボットマニピュレータを制御するための切削用基本プログラムと、
（５Ａ）円筒部の突起物の切削を行うために、切削後における円筒部のワーク表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、前記複数組の測定データに基いて前記突起物の最大値を演算し、該最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数組の測定データのワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成される円筒部の切削作業プログラムと、
（５Ｂ）テーパ部の突起物の切削を行うために、切削後におけるテーパ表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、仮想の最大突起物が前記円筒部の切削により切削されたものとして仮想突起物の残部の最大値を演算し、該仮想の残部最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数個の測定データのテーパ部のワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の仮想最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成されるテーパ部の切削作業プログラムと、
（６）切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラムと、
（７）理想形状の円筒部とテーパ部のワークを複数の測定点毎に、円筒部の軸線とテーパ線とを垂直となるように反転させるように、ロボットマニピュレータを制御するための研磨用基本プログラムと、
（８）前記円筒部の軸線とテーパ線とが垂直となるように反転させる際に、前記複数の測定データに基いて、円筒部およびテーパ部の夫々のワーク表面高さの研磨用基本プログラムの相当値を変更して自動生成される研磨作業プログラムと、
（９）前記切削作業プログラムおよび切削用揺動プログラムと、研磨作業プログラムとに接続されて、前記ロボットマニピュレータと切削工具および研磨工具の夫々の回転用駆動装置とを順次に作動させる切削・研磨制御装置と
を具備してなることである。
【００２０】
本第７の発明は、本第６の発明において、前記測定装置は、測定ステーションの所定位置に配置され、かつ該測定ステーションには、複数個のワークを載置して回動されるターンテーブルと、測定位置でワークをターンテーブルに対して昇降動させる昇降機構と、ワークの昇動時に所定の測定角度毎に回動させるワーク回転機構とよりなるワーク取扱装置が配設されていることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。
まず、本発明に係る自動切削装置および自動切削・研磨装置に好適な切削工具および研磨工具の回転用駆動装置について説明する。
図１および図２において、１は枠体２に取付けられた高速回転用モーター、３は回転用軸受４，４を介して枠体２に回転自在に取付けられた回転軸、５および６は、モーター１および回転軸３に夫々一体的に取付けられた第１および第２の回転伝達部材、例えばプーリー５，６で、これらの回転伝達部材５，６は第１の連結具，例えばベルト７により連結されて、回転力が伝達される。
８は回転軸３のＹ2 方向の端部に一体的に支持された偏心部材で、この偏心部材８には回転軸の軸芯Ｏ1 に対して軸芯Ｏ2 がδだけ偏心した係合用孔８０１が形成されている。
【００２２】
９は回転用軸受１０，１０を介して係合用孔８０１と同軸に回転自在に支持されたスピンドル、１１は回転軸３のＹ2 方向の端部に、回転用軸受１２，１２を介して回転軸３と同軸に回転自在に支持された回転部材で、この回転部材１１には第３の伝達部材，例えばプーリー１３が一体的に形成されている。
【００２３】
１４は低速回転用モーター１６に一体的に取付けられた第４の回転伝達部材，例えばプーリーで、この第４および第３の回転伝達部材１４，１３は第２の連結具，例えばベルト１５により連結されて回転力が伝達される。
１７はスピンドル９に固定されて、スピンドル９の半径方向の外方に突出する突出ピン、１８は、図１における紙面と直交方向、すなわちＸ方向に間隔を設けて、回転部材１１の張出部１１１に支持された案内ローラーで、この対向する案内ローラー１８，１８間に突出ピン１７がＸ方向に少しの間隙を設けて配置される。
【００２４】
１９はスピンドル９に取付けられる適宜の工具，例えば切削工具あるいは研磨工具である。
上記１乃至１９により工具の回転用駆動装置２０が構成される。
上記構成において、今、モーター１６が停止されているものとする。この場合、モーター１６が停止されているため、プーリー１３，１４間に巻掛されたベルト１５により、回転部材１１が静止された状態に保たれている。
この状態でモーター１が回転されると、プーリー５，６間に巻掛されたベルト７により回転軸３が回転される。
【００２５】
このように回転軸３が軸芯Ｏ1 を中心として回転されると、回転軸３の軸芯Ｏ1 と偏心量δだけ軸芯Ｏ2 が偏心されたスピンドル９は、軸芯Ｏ1 を中心として偏心量δの半径で回動される。
【００２６】
ところで、上記したごとく、回転部材１１が静止状態にあるため、この回転部材１１に支持された案内ローラ１８，１８も静止されている。
このため、図２に示されるごとく、スピンドル９の軸芯Ｏ2 が、点Ｏ1 を中心として半径δで回転される場合、スピンドル９に取付けられた突出ピン１７は、静止されている案内ローラ１８，１８とＸ方向に少しの間隙を設けて配置されているため、例えば図２において、スピンドル９の軸芯Ｏ2 が、点Ｏ1 を中心として反時計方向に回動されると、突出ピン１７が案内ローラ１８，１８に当接し、この後は突出ピン１７が案内ローラ１８，１８により拘束されるため、突出ピン１７が点Ｏ2 を中心として傾動しつつスピンドル９が回転される。
【００２７】
すなわち、スピンドル９の軸芯Ｏ2 が点Ｏ1 を中心として半径δで回転されると、スピンドル９は点Ｏ2 を中心として傾動しつつ、点Ｏ1 を中心として回転される。
このため、高速回転用モーター１が回転されると、スピンドル９と一体的に支持された工具１９は、点Ｏ2 を中心として傾動しつつ点Ｏ1 を中心として半径δで高速回転される。
【００２８】
この状態で、低速回転用モーター１６が回転されると、プーリー１３，１４間に巻掛されたベルト１５により回転部材１１が回転され、回転部材１１と共に案内ローラ１８，１８が点Ｏ1 を中心として回転される。
この案内ローラ１８，１８の回転により、突出ピン１７が点Ｏ2 を中心として回転される。結局、低速回転用モーター１６が回転されると、回転部材１１，案内ローラー１８，１８および突出ピン１７を介して工具１９が点Ｏ2 を中心として低速で回転される。
【００２９】
例えば、工具１９が切削工具である場合、高速回転用モーター１により工具１９が半径δの微量高速回転によりワークが切削されるため、微量高速回転により切削力を分散させて高能力で切削され、かつ工具自体が回転軸廻りに高速回転するものに比べて、切削層が周囲に飛散する状態が激減する。
【００３０】
さらに、低速回転用モーター１６により工具１９が回転されると、ワークを切削する工具１９の切削当接部が低速で位置変位されて、工具１９の広い面の部分で切削することとなり、工具１９の発熱および摩耗が分散されて、結果として工具寿命を長くすることができる。
【００３１】
図３は、本発明に係る自動切削・研磨装置の概略構成図であって、ワークが溶接ビードを有する溶接物であるものとして説明する。
【００３２】
詳細な説明は後述するが、概略構成について説明すると、図３において、３５はワークの表面および溶接ビードの状態を測定するためワーク測定装置３４とワーク取扱装置２５とを備えたワーク測定ステーション、３６は上記した回転用駆動装置２０に切削工具１９１を取付けた切削ステーション、３７は上記した回転用駆動装置２０に研磨工具１９２を取付けた研磨ステーション、３８はワークの搬出ステーション、３９は各ステーション間に位置変位されるロボットマニピュレータである
４０は切削・研磨制御装置で、この切削・研磨制御装置４０には、基本プログラム４１と、基本プログラム４１により作動されてワーク計測装置３４の測定データを受信する機能と、基本プログラム４１および測定データにより自動生成される作業プログラム４２と、切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラム４３と、ロボットマニピュレータ３９に電気的に接続されたモーションコントローラ４４と、切削および研磨ステーションの夫々の回転駆動装置２０，２０とが電気的に接続されている。
【００３３】
さて、図４および図５に示されるごとく、ワーク測定ステーション３５においては、例えば、複数のワークを所定の状態に、すなわち基準点に合わせて設置するターンテーブル２１と、ターンテーブル２１を回転させてワークを計測位置まで移動させる回転機構２２と、計測位置のワークを昇降動させる昇降機構２３と、昇降機構２３に載置されてワークを回転させるワーク回転機構２４とによりワーク取扱装置２５が構成されている。
【００３４】
さらに、ワーク取扱装置２５により測定状態におかれたワークの溶接ビードＷB の高さＨを測定するための第１の測定器３１と、円筒部を有する第１のワークＷ1 の表面高さＬを測定するための第２の測定器３２と、テーパ部を有する第２のワークＷ2 の表面高さＭを測定するための第３の測定器３３とによりワーク測定装置３４が構成されている。
【００３５】
なお、測定器３１，３２はＹ方向の値を測定するに対して、第３の測定器３３はワークＷ2 の傾面と直交する方向の値を測定するものである。
また、第２および第３の測定器３２，３３は理想とするワークが測定状態に置かれた場合を基準，すなわち測定値をゼロとするものであり、第２の測定器３２は、ワークＷ1 の表面が理想の位置よりもＹ2 方向に位置する場合にはプラスの測定値を測定する。
さらに第３の測定器３３は、ワークＷ2 の表面が、理想のワークの傾斜面に対して該傾斜面と直交するＹ2 方向側に位置する場合には、プラスの測定値を測定する。
【００３６】
なお、ワーク測定装置３４はワークの全周に亘って所定角度、例えば１度毎に上記Ｈ，ＬおよびＭの値が測定される。
この場合、第１の測定箇所における上記の値が測定された後、ワーク取扱装置２５のワーク回転機構２４によりワークが所定角度回転されて第２回目の上記の値が測定される。
続いて、ワークの回転→測定が繰返されて、ワークの全周に亘って複数回の測定が行なわれて、例えば表１に示される測定結果が切削・研磨制御装置４０へと送信される。
【００３７】
【表１】
【００３８】
さて、基本プログラム４１は、基本的にはロボットマニピュレータ３９の動作内容を記述したもので、例えばＮＣ工作機械でよく使用されるＮＣ言語であるＧコードにより、理想形状のワークを想定して所望の切削および研磨を行なう場合のワークのＸ，ＹおよびＺ方向の設定値などが記述されている。
この基本プログラム４１としては、図６，図１１および図１４に示されるごとく、円筒部用，テーパ部用および研磨用の夫々の基本プログラム４１１〜４１３が準備されている。例えば、ワークが理想形状の表面状態で、かつ真円の場合には、円筒部切削用基本プログラム４１１通りにワークが位置決めされたときに、図８（Ｂ）に示されるごとく、ワークの表面と切削工具面とが一致するものとされている。
【００３９】
ところで、上記表１に示される測定結果が切削・研磨制御装置４０に受信されると、各測定位置毎に、溶接ビードの高さＨとワークＷ1 の表面高さＬとにより、真の溶接ビード高さｈが計算されて、真の溶接ビード高さｈの最大値が計算されて特定される。
例えば、ワークＷ1 の全周方向の測定値において、例えば測定点Ｐj での溶接ビード高さＨj ，ワークＷ1 の表面高さＬj の差が最大であったとする。
すなわち真の溶接ビードの高さの最大値ｈMAX は次式で表わされる。
ｈMAX ＝Ｈj −Ｌj ………（１）
【００４０】
この場合、切削工具１９１による１回の設定切削代Ａ、複数回の切削作業後における溶接ビードの設定残量Ｅとすれば、切削回数ｎは次式で計算される。
ｎ＝（ｈMAX −Ｅ）／Ａ ………（２）
【００４１】
ところで、ワークＷ1 に対する切削作業は、図８に示される座標系において、ワークＷ1 の表面位置を基準として行なわれる。
勿論、表１に示されるごとく、ワークＷ1 の表面位置は理想とするワークの表面位置に対してＹ方向に位置変位するため、表１に示される測定データと設定切削代との円筒部の切削用基本プログラムの相当値を変更して円筒部用の切削作業プログラム４２１が自動生成される。
【００４２】
すなわち、ワークの測定状態と切削状態とは、図５および図８に示されるごとく１８０度反転されるため、第１回目の切削作業用として、ワークＷ1 の表面高さのプラスの値および（ｈMAX −Ａ）の合計値が、円筒部切削用基準プログラム４１１におけるワークＷ1 の全周に亘る複数の測定相当点のＹ座標値を減算するように、すなわち上記合計値分だけ図８におけるＹ2 方向の値となるように円筒部の切削用基本プログラム４１１の相当Ｙ座標値が変更される。
更に、第２回目の切削作業用として、第１回目における測定相当点のＹ座標値が更にＹ1 方向に設定切削代Ａ相当分加算、すなわち積算される。
以下、第ｎ−１回目の切削作業用として、Ｙ座標値が設定切削代Ａ相当分だけ順次に積算されて切削用基本プログラム４１１の相当Ｙ座標値が変更される。
最後の第ｎ回目の切削作業時には、ワークＷ1 の表面高さＬと溶接ビードの設定残量Ｅとの加算値に相当する切削用プログラム４１１のＹ座標値が変更される。
上記により、ワークＷ1 の溶接ビードをｎ回に亘って切削するための、円筒部用の切削作業プログラム４２１（図９参照）が自動生成される。
【００４３】
この後、テーパ部を有するワークＷ2 側の溶接ビードは、図１０に示されるごとく、ワークＷ2 のテーパ線がＸ−Ｚ面と平行となる状態で切削が行なわれる。このテーパ部の溶接ビードは、例えば図１１に示されるテーパ部の切削用基本プログラム４１２および表１に示される測定データによりテーパ部用の切削作業プログラム４２２が後述のごとく自動生成される。
【００４４】
この場合、テーパ部の溶接ビード高さは、円筒部の場合と同様にして求めることができる。
しかし、上記したようにワークＷ1 表面よりの溶接ビードの残量が所望の値となるように、円筒部の溶接ビードが切削された後、テーパ部の溶接ビードが切削される。このため、テーパ部の溶接ビードを切削する際には、図１２に示されるごとく、大半の溶接ビードが切削されている状態である。したがって上記のような面倒な演算を行なうよりも幾何学的に求められる簡易値として取扱うことができる。
【００４５】
例えば、板厚０．８mmの溶接における溶接ビードは高さが１．０〜１．５mm，幅が２．５〜３．５mmであるため、ワークの傾斜角度が３０度の場合、最大の溶接ビードの形状が図１２に示されるごとく、幅３．５mm，高さが１．５mmであると仮定すれば、幾何学的にテーパ部の切削すべき溶接ビードの高さｈMAX は、最大で０．７mm程度である。
【００４６】
したがって、１回の設定切削代Ａと、切削作業後の溶接ビードの設定残量Ｅとを設定すれば切削回数ｎは上記の（２）式として求められる。
例えばＡ＝０．５mm，Ｅ＝０．１とすればｎ＝１．２となり切削は２回で行なわれる。
【００４７】
この場合、第１回目はワークＷ2 の表面高さＬj と設定切削代Ａとの加算値に相当するテーパ部の切削用基本プログラム４１２のＹ座標値が変更され、第２回目、すなわち最終回の切削時には、ワークＷ2 の表面高さＬj と溶接ビードの設定残量Ｅとの加算値に相当するテーパ部の切削用基本プログラム４１２のＹ座標値が変更されて、テーパ部用の切削作業プログラム４２２が自動生成される。
【００４８】
次に、切削用揺動プログラム４３は円筒部およびテーパ部の溶接ビードを切削するときに、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるために使用されるものであって、例えば、ワークがＺ方向に５０mm昇降動される場合、図１６に示されるごとくの切削用揺動プログラム４３が採用される。
【００４９】
上記において、円筒部の溶接ビード切削時には、図９に示される円筒部の切削作業プログラム４２１と図１６に示される切削用揺動プログラム４３とがモーションコントローラ４４を介して実行されてロボットマニピュレータ３９が作動されると共に切削用の回転駆動装置２０が作動されて、円筒部の溶接ビードがｎ回に亘って切削される。この円筒部の溶接ビード切削時のフローを図１７に示す。
【００５０】
上記において、円筒部の切削作業においては、ワークの全周に亘る複数の測定位置が理想とするワークの表面位置となる状態で切削されるため、第１回目の切削時には最大高さの溶接ビードが設定切削代Ａ，例えば０．５mm切削される。勿論、最大高さの溶接ビードよりも低い高さの部分では０．５mm未満だけ切削される。
第２回目から第（ｎ−１）回目の切削時に、ワークの全周に亘って０．５mmだけ切削される。
【００５１】
勿論、最後の第ｎ回目の切削時には、設定残量Ｅとなるように、例えば０．１９５mmだけワークの全周に亘って切削される。
【００５２】
次に、テーパ部の溶接ビード切削時には、図１３に示されるテーパ部の切削作業プログラム４２２と図１６に示される切削用揺動プログラム４３とがモーションコントローラ４４を介して実行されてロボットマニピュレータ３９が作動されると共に切削用の回転駆動装置２０が作動されて、テーパ部の溶接ビードがｎ回に亘って切削される。この円筒部の溶接ビード切削時のフローを図１８に示す。
【００５３】
このテーパ部の切削作業においても、ワークの全周に亘る複数の測定位置が理想とするワークの表面位置となる状態で切削されるが、第１回目の切削時における設定切削代Ａ，例えば０．５mmは仮定の最大ビードを０．５mm切削することを前提としているため、実際の切削量は０．５mm未満となるかもしれない。
しかし、第２回目から第（ｎ−１）回目の切削時に、ワークの全周に亘って０．５mm切削される。
勿論、最後の第ｎ回目の切削時には、設定残量Ｅとなるように、例えば０．１mmだけワークの全周に亘って切削される。
なお、図１２に示されるワークにおいては、第２回目の切削が最後の切削作業となっている。
【００５４】
なお、最終回の切削時には、ワークと切削工具との相対位置 EＳ1 は、
EＳ1 ＝（理想のワーク位置）−Ｌ（ OR Ｍ）−Ｅ
とすることにより、設定残量Ｅとなるように切削される。
しかし、計算が面倒となるが、（ｎ−１）回目の位置 n-1Ｓ1 を用いて下記（３）式とすることができる。
nＳ1 ＝ n-1Ｓ1 ＋（ｈMAX −（ｎ−１）Ａ−Ｅ） ………（３）
勿論、上記（３）式を展開すれば、
となり、上記 EＳ1 と nＳ1 とは同じ値であることが分かる。
【００５５】
図１４は研磨用基本プログラム４１３で、理想形状の円筒部とテーパ部のワークを複数の測定点毎に、円筒部の軸線とテーパ線とを垂直となるように反転させるもので、例えばワークのテーパ角度が３０度の場合に、ワークが３０度反転される。
複数の測点毎に円筒部の軸線とテーパ線とが垂直となるように反転させる際に、図１５に示されるごとく、複数の測定データに基いて、円筒部およびテーパ部の夫々のワーク表面高さの研磨用基本プログラムの相当値を変更して研磨作業プログラム４２３が自動生成される。
【００５６】
さて、研磨作業時には、図１５に示される研磨用作業プログラム４２３がモーションコントローラ４４を介して実行されてロボットマニピュレータ３９が作動されると共に研磨用の回転駆動装置２０が作動されて、例えばワークが３０度反転されつつ、ワークの全周に亘って研磨作業が施される。この研磨作業のフローを図１９に示す。
【００５７】
なお、例えば切削工具１９１としては、いわゆる８０番のサンダーが使用されるに対して、研磨工具１９２としては、例えば１８０番のサンダーが用いられる。
この場合、図２０に示されるごとく、回転される研磨工具１９２の回転面に対してワークが、例えば３０度反転されつつ溶接ビード部近傍が研磨されるが、研磨用のサンダー５２と面板５０との間に、ウレタン樹脂や石綿等のクッション材５１を挿入しておけば、研磨用のサンダーと被研磨部とがなじむため、良好な研磨面を得ることができる。
【００５８】
切削および切削・研磨作業終了後、ワークは搬出ステーション３８へと移送される。
【００５９】
上記において、溶接ビードの高さを定性的に把握すると共に、ワークの表面位置を測定して、実際のワークの表面が理想とするワーク表面位置となるように制御しつつ切削作業が行なわれるため、実際のワークの表面に対する溶接ビードの残量Ｅが所望とする値となるように、ワークの全周に亘って切削される。
【００６０】
勿論、実際のワークの表面を基準として溶接ビードが切削されているため、仮に円周方向に対して歪んだワークであってもワークの全周に亘って均一な状態で切削される。
このため所望とする上質の切削結果を得ることができる。
【００６１】
勿論、上記のごとく溶接ビードの残量が所望の値に切削されたワークであって、回転される研磨工具の回転面とワークとを相対的に反転されつつ研磨されるため、上質の研磨部を得ることができる。
【００６２】
さらに、ワークを把持するロボットマニピュレータを用いれば、ワーク自体が比較的軽量であることと相俟ってワークの取扱いが自在に行なえるため、小形のロボットマニピュレータとして高能率に切削および切削・研磨作業を行なうことができる。
【００６３】
上記に拘わらず、ワークを固定とし、切削および研磨用の回転用駆動装置を比較的大形のロボットマニピュレータに取付けて適宜に切削および研磨作業を行なうことができる。この場合、切削あるいは研磨時に切削工具あるいは研磨工具を回転用駆動装置に取替えて作業することができる。
【００６４】
上記において、切削時には、高速回転用モーター１により切削工具１９が半径δの微量高速回転によりワークが切削されるため、微量高速回転により切削力を分散させて高能力で切削され、かつ工具自体が回転軸廻りに高速回転するものに比べて、切削層が周囲に飛散する状態が激減する。
【００６５】
さらに、低速回転用モーター１６により工具１９が回転されると、ワークを切削する工具１９の切削当接部が低速で位置変位されて、工具１９を有効利用することとなり、工具１９の発熱および摩耗が分散されて、結果として工具寿命を長くすることができる。
【００６６】
さらに、上記に加えて、切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるため、回転している切削工具の切削点は、切削工具の半径方向に次々と移動して、結果として冷えている切削工具部分で切削が行なわれるため、切削性がよく、しかも切削工具の全面を確実に有効利用するため、切削工具の発熱および摩耗が可及的に分散されて、工具寿命を著しく長くすることができる。
【００６７】
勿論、測定ステーションにおいて、複数個のワークを予じめ測定するものとすれば、ワークの切削および切削・研磨作業と平行してワークの測定作業が行なえるため作業性がよい。
【００６８】
これにも拘わらず、切削または切削・研磨作業を行なう寸前にワークの測定作業を適宜に行なうことができる。
【００６９】
なお、請求項１記載のごとく、高速および低速用モーターに連動連結されてなる切削工具の回転用駆動装置と、ワークを把持し、切削時にワークを回転させると共にワークの回転方向と直交する方向にワークを揺動させるロボットマニピュレータとを具備してなる自動切削装置とすれば、高速回転用モーターにより切削工具が微量高速回転によりワークが切削され、かつ低速回転用モーターにより切削工具が回転されて切削工具の切削当接部が低速で位置変位されることと相候って、切削工具の全面を切削当接部として有効利用することができるため、切削力を分散させて均一の切削力で切削が行なわれる。
【００７０】
すなわち、切削時の反力が小さいため、従来のごとく切削工具とワークとが噛み合うことなく、均一の切削力で切削が行なわれる。
【００７１】
さらに、請求項２記載のごとく、高速および低速用モーターに連動連結されてなる切削工具の回転用駆動装置と、前記切削工具の回転用駆動装置を自由端部に支持したマニピュレータであって、切削時に、回転用駆動装置を固定されたワークの円周方向に回転させると共に、ワークの円周方向と直交する方向に回転用駆動装置を揺動させるロボットマニピュレータとを具備してなる自動切削装置とすれば、請求項１に記載の装置と同等の効果を得ることができる。しかしこの場合、比較的重い回転用駆動装置を支持するため、ロボットマニピュレータが幾分大形化する。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本第１の発明に係る自動切削装置は、
ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置であって、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持し、切削時にワークを回転させると共にワークの回転方向と直交する方向にワークを揺動させるロボットマニピュレータと
を具備してなるため、
高速回転用モーターにより切削工具が微量高速回転によりワークが切削され、かつ低速回転用モーターにより切削工具が回転されて切削工具の切削当接部が低速で位置変位されることと相候って、切削工具の全面を切削当接部として有効利用することができるため、切削力を分散させて均一の切削力で切削が行なわれる。
すなわち、切削時の反力が小さいため、従来のごとく切削工具とワークとが噛み合うことなく、均一の切削力で切削が行なわれる。
【００７３】
本第３の発明は、ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置において、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持したロボットマニピュレータと、
（３）ワークの突起物を跨いだワークの表面高さおよびワークの突起物の高さをワークの円周部の複数点に亘って測定する測定装置と、
（４）理想形状のワークを切削するために、ロボットマニピュレータを制御するための切削用基本プログラムと、
（５）切削後におけるワーク表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、前記複数組の測定データに基いて前記突起物の最大値を演算し、該最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数組の測定データのワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成される切削作業プログラムと、
（６）切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラムと、
（７）前記切削作業プログラムおよび切削用揺動プログラムに接続されて前記ロボットマニピュレータと切削工具の回転用駆動装置とを作動させる切削制御装置と
を具備してなるため、
本第１の発明の効果に加えて、溶接ビードの高さを定性的に把握すると共に、ワークの表面位置を測定して、実際のワークの表面が理想とするワーク表面位置となるように制御しつつ切削作業が行なわれるため、実際のワークの表面に対する溶接ビードの残量Ｅが所望とする値となるように、ワークの全周に亘って切削される。
勿論、実際のワークの表面を基準として溶接ビードが切削されているため、仮に円周方向に対して歪んだワークであってもワークの全周に亘って均一な状態で切削される。
したがって、所望とする上質の切削結果を得ることができる。
【００７４】
本第４の発明は、本第３の発明において、前記ワークは突起物を跨いで円筒部とテーパ部とに形成され、該円筒部の切削時には前記（５）項による円筒部用の切削作業プログラムが作成され、かつ前記円筒部の切削後に前記テーパ部の切削用として、切削後におけるテーパ表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、仮想の最大突起物が前記円筒部の切削により切削されたものとして仮想突起物の残部の最大値を演算し、該仮想の残部最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数個の測定データのテーパ部のワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の仮想最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更してテーパ部用の切削作業プログラムが自動生成されてなるため、本第３の発明の効果に加えて、
ワークの円筒部とテーパ部との接合部に形成される突起部を、円筒面とテーパ面に対する突起部の残量が所望の値となるようにワークの全周に亘って均一な状態で切削することができる。
【００７５】
さらに、本第５の発明は、本第３または本第４の発明において、前記測定装置は、測定ステーションの所定位置に配置され、かつ該測定ステーションには、複数個のワークを載置して回動されるターンテーブルと、測定位置でワークをターンテーブルに対して昇降動させる昇降機構と、ワークの昇動時に所定の測定角度毎に回動させるワーク回転機構とよりなるワーク取扱装置が配設されてるため、本第３の発明の効果に加えて、ワークの切削作業と平行してワークの測定作業が行なえるため、能率的に作業を行なうことができる。
【００７６】
さらに、本第６の発明は、ワークの円筒部とテーパ部との接合部の突起物を切削し、この後該切削部近傍を研磨する自動切削・研磨装置において、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具及び研磨工具用の２組の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持したロボットマニピュレータと、
（３）ワークの突起物を跨いだワークの表面高さおよびワークの突起物の高さをワークの円周部の複数点に亘って測定する測定装置と、
（４）理想形状のワークを切削するために、ロボットマニピュレータを制御するための切削用基本プログラムと、
（５Ａ）円筒部の突起物の切削を行うために、切削後における円筒部のワーク表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、前記複数組の測定データに基いて前記突起物の最大値を演算し、該最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数組の測定データのワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成される円筒部の切削作業プログラムと、
（５Ｂ）テーパ部の突起物の切削を行うために、切削後におけるテーパ表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、仮想の最大突起物が前記円筒部の切削により切削されたものとして仮想突起物の残部の最大値を演算し、該仮想の残部最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数個の測定データのテーパ部のワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の仮想最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成されるテーパ部の切削作業プログラムと、
（６）切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラムと、
（７）理想形状の円筒部とテーパ部のワークを複数の測定点毎に、円筒部の軸線とテーパ線とを垂直となるように反転させるように、ロボットマニピュレータを制御するための研磨用基本プログラムと、
（８）前記円筒部の軸線とテーパ線とが垂直となるように反転させる際に、前記複数の測定データに基いて、円筒部およびテーパ部の夫々のワーク表面高さの研磨用基本プログラムの相当値を変更して自動生成される研磨作業プログラムと、
（９）前記切削作業プログラムおよび切削用揺動プログラムと、研磨作業プログラムとに接続されて、前記ロボットマニピュレータと切削工具および研磨工具の夫々の回転用駆動装置とを順次に作動させる切削・研磨制御装置と
を具備してなるため、本第３の発明の効果に加えて、
研磨時には、前作業である切断作業において、突起物の残量は研磨作業に好適な値に切断されており、かつ回転される研磨工具の回転面とワークとが相対的に、例えば３０度反転されつつ研磨工具とワークとがワークの円周方向に相対的に回転されつつ研磨されるため、極めて良好な上質の研磨部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動切削装置および自動切削・研磨装置に好適な切削工具および研磨工具の回転用駆動装置を説明するための縦断面正面図
【図２】図１におけるII−II線断面矢視図
【図３】本発明の実施例の要部を示す概略構成図
【図４】本発明の実施例の要部である測定ステーションの要部を示す概略構成図
【図５】図４における要部拡大説明図
【図６】本発明で用いられる切削用基本プログラムの一部であって、理想形状のワークを切削するためにロボットマニピュレータを制御するための円筒部の切削用基本プログラムを示す図
【図７】円筒部の切削用基本プログラムを変更するために、測定データを用いて演算される演算例
【図８】図３での切削作業における配置状況説明図
【図９】円筒部の切削作業プログラムの生成状況説明図
【図１０】図３におけるワークのテーパ部の切削状況説明図
【図１１】図１０の切削作業で用いられる切削用基本プログラムであって、理想形状のワークを切削するためにロボットマニピュレータを制御するためのテーパ部の切削用基本プログラムを示す図
【図１２】ワークのテーパ部の切削を行なうに当って、円筒部の切削作業が行なわれた状態における、理想のワークに最大の溶接ビードが形成されると仮定して示す溶接ビードの幾何学的説明図
【図１３】テーパ部の切削作業プログラムの生成状況説明図
【図１４】本発明で用いられる研磨用基本プログラムを示す図
【図１５】研磨作業プログラムの生成状況説明図
【図１６】本発明で用いられる切削用揺動プログラムを示す図
【図１７】円筒部の切削作業の流れを示す図
【図１８】テーパ部の切削作業の流れを示す図
【図１９】研磨作業の流れを示す図
【図２０】研磨作業の状況説明図
【図２１】本発明の対象とするワークの製作工程説明図
【図２２】図２１に示されるワークの製作工程で形成される溶接ビードの説明図
【図２３】図２１に示されるワークの製作工程において、溶接ビードの切削量が少ない状況を説明するための拡大図
【図２４】図２１に示されるワークの製作工程において、溶接ビードが必要以上に切削された状況を説明するための拡大図
【図２５】図２１に示されるワークの製作工程において、溶接ビードの切削量が好適である状況を説明するための拡大図
【図２６】従来例の要部を示す斜視図
【図２７】従来の切削作業による切削不良状況を説明するための拡大図
【符号の説明】
１ 高速回転用モーター
３ 回転軸
８ 回転軸３の端部に一体的に支持された偏心部材
８０１ 偏心部材に形成されて、回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔
９ 係合用孔８０１と同軸に回転自在に支持されたスピンドル
１１ 回転軸３と同軸に回転軸３に回転自在に支持された回転部材
１６ 低速回転用モーター
１７ スピンドル９に固定された、スピンドル９の半径方向の外方に突出する突出ピン
１８ 案内ローラー
１９ スピンドルと同軸に固定された工具
２０ 工具の回転用駆動装置
２５ ワーク取扱装置
３４ ワーク測定装置
３５ ワーク測定ステーション
３６ 回転用駆動装置２０に切削工具１９１を取付けた切削ステーション
３７ 回転用駆動装置２０に研磨工具１９２を取付けた研磨ステーション
３９ ロボットマニピュレータ
４０ 切削・研磨制御装置
４１ 理想形状のワークの切削および研磨を行なわせる基本プログラム
４１１ 理想形状のワークの円筒部の切削を行なわせる円筒部の切削基本プログラム
４１２ 理想形状のワークのテーパ部の切削を行なわせるテーパ部の切削基本プログラム
４１３ 理想形状の円筒部とテーパ部のワークの研磨を行なわせる研磨用基本プログラム
４２ 測定データおよび設定値に基いて、基本プログラムの相当値を変更して自動生成される切削および研磨作業プログラム
４２１ 測定データおよび設定値に基いて、基本プログラムの相当値を変更して自動生成される円筒部用の切削作業プログラム
４２２ 測定データおよび設定値に基いて、基本プログラムの相当値を変更して自動生成されるテーパ部用の切削作業プログラム
４２３ 測定データおよび設定値に基いて、基本プログラムの相当値を変更して自動生成される研磨作業プログラム
４３ 円筒部およびテーパ部の溶接ビードを切削するときに、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラム
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融接合したワークの接合部に発生する、溶接ビードや鋳バリ等の突起物を切削する自動切削装置および該突起物を切削し、この後該切削部近傍を研磨する自動切削・研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所望とする製品を得るために、溶融接合したワークの接合部に発生する、溶接ビードや鋳バリ等の突起物を切削する切削作業や、該突起物を切削し、この後該切削部近傍を研磨する切削・研磨作業が行なわれている。
【０００３】
このうち、切削・研磨作業を説明するために、例えば自動二輪車に使用されている、いわゆるオートバイのマフラの製作工程について説明する。
【０００４】
図２１に示されるごとく、まず第１工程において、円筒形の部材Ｗ1 と、２種類の円錐形の部材Ｗ2 ，Ｗ3 とが適宜に作成される。
第２工程において、円筒形および円錐形の部材Ｗ1 〜Ｗ3 の内部にオートバイのマフラの機能を果すための適宜の消音機器が取付けられる。
第３工程において、消音機器を内蔵した円筒形および円錐形の部材の当接部が外側から全周に亘って溶接される。
この場合、図２２に示されるごとく、溶融接合された接合部に突起物，すなわち溶接ビードＷB が形成される。
勿論、溶接ビードＷB の形状は、ワークの材質やワークの板厚などにより異なるため一義的には断言できないが、例えばワークがステンレス材であって、板厚が０．８mm程度の場合には、通常高さが１．０〜１．５mm、幅が２．５〜３．５mmくらいの溶接ビードＷB が形成される。
【０００５】
第４工程は、製品として高級感を有するように、オートバイのマフラの接合相当部を切削・研磨する工程であって、この第４工程として、まず溶接ビードＷB を所望の状態まで切削する切削作業と、続いて溶接時の熱影響により変色した接合相当部を除去する研磨作業とが施される。
【０００６】
ところで、切削作業においては、図２３に示されるごとく、溶接ビードＷB の切削量が所望の状態に対して少ない場合には、この後の研磨作業が面倒となる。すなわち、研磨作業は、本質的にはミクロ的にワーク表面を滑かにする作業であるため、単位時間当りの研磨代は、上記切削作業の切削代に比べて格段に少なく、このため、上記のごとく切削不足の溶接ビードを含めて所望の状態に研磨するには、多大の作業時間を必要とするばかりでなく、研磨具の早期摩耗により不経済である。
【０００７】
他方、図２４に示されるごとく、所望の切削状態に対して溶接ビードを切削し過ぎた場合、ワーク表面を連続的とするために、ワークのコーナ部を含めて研磨しなくてはならないから、多大の研磨時間を必要とする。
勿論、この場合、ワークの接合部の接合強度が低下するに加えて、外観品質も低下するため、上記に加えて、過度に切削し過ぎると製品として不合格となる。
上記の理由により、第４工程の切削作業においては、図２５に示されるごとく、一般に溶接ビードの残量Ｅが１０〜１００μmmの範囲内の所定の値となるように切削を行なう必要がある。
この後、研磨作業により、上記残量の溶接ビードおよび該切削部近傍の研磨が行なわれる。
【０００８】
一般的に図２６に示されるように、例えばロボットマニピュレータ３９の自由端部にワークＷを取付け、このワークＷを切削具、例えばグラインダＧにより切削することが考えられる。
ところで、回転するグラインダＧによりワークＷの溶接ビードを切削する場合、グラインダの切削点に作用する切削時の反力が大きく、しかも溶接ビードは高さが１．０〜１．５mm、幅が２．５〜３．５mmとバラツキがあるため、次々と切削される切削点の相違により切削負荷量が異なり、グラインダへの反力が異なる。
このグラインダへの反力が大きくなった状態は、正しくグラインダとワークとが噛み込んだ状態であって、このようにグラインダへの反力が過大となった際には、過負荷検出器が作動して電動機を停止させて、グラインダ回転用電動機の破損が防止されている。
このように、グラインダとワークとが噛込んだ後は切削を行なうことができない。
【０００９】
これに対処するために、グラインダとワークとの押圧状態を一定とするために、ストレンゲージ等の「力センサ」を使用し、この「力センサ」をにより反力を検出しつつ、一定の押圧力となるようグラインダとワークとの押圧力を制御する、いわゆる「力センサによるフィードバック制御」が考えられる。
このように「力センサによるフィードバック制御」により溶接ビードを切削した場合、溶接ビードは一定量切削される。
【００１０】
ところで、ワークに形成される溶接ビードは、高さがワークの円周方向に１．０〜１．５mm、幅が２．５〜３．５mmとバラツキがあるため、上記のごとく、「力センサによるフィードバック制御」により溶接ビードを切削した場合には、図２７に示されるごとく、溶接ビード高さの変動相当分が残った状態で切削されることとなる。勿論、このように溶接ビード高さの変動相当分が残った切削状態のワークは、いわゆる荒切削作業を行なった状態に他ならず、切削作業として不充分である。
さらに、この切削作業の後に研磨作業を行なう場合には、既に述べたように、溶接ビードの切削量少足時の研磨作業となるため、作業上好ましくない。
このため、上記荒切削作業を行なった後は、いわゆる熟練した作業者により仕上切削作業を実施する必要がある。
【００１１】
ところで、製品としての板厚が比較的薄い、例えばオートバイのマフラを溶接した場合、溶接熱によりワークが歪むため、ワーク表面が結果として円周方向に真円でないケースが殆んどである。
このため、仕上切削作業において、例え熟練者といえども、歪んだワーク表面に対して、溶接ビードの残量がワークの円周方向に亘って均一となるように仕上切削を施すことは至難であり、このため熟練した仕上切削作業が行なわれたとしても、仕上切削作業後の溶接ビードの残量は、歪んだワークの円周方向の各部が、不均一であることが殆んどである。
【００１２】
この後、研磨作業が行なわれるが、上記したごとく、熟練者による仕上切削作業によっても仕上切削作業後の溶接ビードの残量は、歪んだワークの円周方向の各部において不均一であることが殆んどであり、しかも大半のワークの表面は真円でなく歪んでいるため、例え熟練した作業者であっても、歪んだワークの円周方向に亘って均一な状態の研磨作業を施すことは困難である。
勿論、今日どの分野においても、熟練した作業者が激減する傾向にあり、装置の自動化が嘱望されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、溶融接合したワークの接合部に発生する、溶接ビードや鋳バリ等の突起物を切削する自動切削装置および該突起物を切削し、この後該切削部近傍を研磨する自動切削・研磨装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１の発明は、ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置に適用される。
その特徴とするところは、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持し、切削時にワークを回転させると共にワークの回転方向と直交する方向にワークを揺動させるロボットマニピュレータと
を具備してなることである。
【００１５】
さらに、本第２の発明は、ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置に適用される。
その特徴とするところは、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）前記切削工具の回転用駆動装置を自由端部に支持したマニピュレータであって、切削時に、固定されたワークの円周方向に前記回転用駆動装置を回転させると共に、ワークの円周方向と直交する方向に前記回転用駆動装置を揺動させるロボットマニピュレータと
を具備してなることである。
【００１６】
さらに、本第３の発明は、ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置に適用される。
その特徴とするところは、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持したロボットマニピュレータと、
（３）ワークの突起物を跨いだワークの表面高さおよびワークの突起物の高さをワークの円周部の複数点に亘って測定する測定装置と、
（４）理想形状のワークを切削するために、ロボットマニピュレータを制御するための切削用基本プログラムと、
（５）切削後におけるワーク表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、前記複数組の測定データに基いて前記突起物の最大値を演算し、該最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数組の測定データのワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成される切削作業プログラムと、
（６）切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラムと、
（７）前記切削作業プログラムおよび切削用揺動プログラムに接続されて前記ロボットマニピュレータと切削工具の回転用駆動装置とを作動させる切削制御装置と
を具備してなることである。
【００１７】
本第４の発明は、本第３の発明において、前記ワークは突起物を跨いで円筒部とテーパ部とに形成され、該円筒部の切削時には前記（５）項による円筒部用の切削作業プログラムが作成され、かつ前記円筒部の切削後に前記テーパ部の切削用として、切削後におけるテーパ表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、仮想の最大突起物が前記円筒部の切削により切削されたものとして仮想突起物の残部の最大値を演算し、該仮想の残部最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数個の測定データのテーパ部のワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の仮想最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更してテーパ部用の切削作業プログラムが自動生成されてなることを特徴としている。
【００１８】
さらに、本第５の発明は、本第３または本第４の発明において、前記測定装置は、測定ステーションの所定位置に配置され、かつ該測定ステーションには、複数個のワークを載置して回動されるターンテーブルと、測定位置でワークをターンテーブルに対して昇降動させる昇降機構と、ワークの昇動時に所定の測定角度毎に回動させるワーク回転機構とよりなるワーク取扱装置が配設されていることを特徴としている。
【００１９】
本第６の発明は、ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置に適用される。
その特徴とするところは、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持したロボットマニピュレータと、
（３）ワークの突起物を跨いだワークの表面高さおよびワークの突起物の高さをワークの円周部の複数点に亘って測定する測定装置と、
（４）理想形状のワークを切削するために、ロボットマニピュレータを制御するための切削用基本プログラムと、
（５Ａ）円筒部の突起物の切削を行うために、切削後における円筒部のワーク表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、前記複数組の測定データに基いて前記突起物の最大値を演算し、該最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数組の測定データのワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成される円筒部の切削作業プログラムと、
（５Ｂ）テーパ部の突起物の切削を行うために、切削後におけるテーパ表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、仮想の最大突起物が前記円筒部の切削により切削されたものとして仮想突起物の残部の最大値を演算し、該仮想の残部最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数個の測定データのテーパ部のワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の仮想最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成されるテーパ部の切削作業プログラムと、
（６）切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラムと、
（７）理想形状の円筒部とテーパ部のワークを複数の測定点毎に、円筒部の軸線とテーパ線とを垂直となるように反転させるように、ロボットマニピュレータを制御するための研磨用基本プログラムと、
（８）前記円筒部の軸線とテーパ線とが垂直となるように反転させる際に、前記複数の測定データに基いて、円筒部およびテーパ部の夫々のワーク表面高さの研磨用基本プログラムの相当値を変更して自動生成される研磨作業プログラムと、
（９）前記切削作業プログラムおよび切削用揺動プログラムと、研磨作業プログラムとに接続されて、前記ロボットマニピュレータと切削工具および研磨工具の夫々の回転用駆動装置とを順次に作動させる切削・研磨制御装置と
を具備してなることである。
【００２０】
本第７の発明は、本第６の発明において、前記測定装置は、測定ステーションの所定位置に配置され、かつ該測定ステーションには、複数個のワークを載置して回動されるターンテーブルと、測定位置でワークをターンテーブルに対して昇降動させる昇降機構と、ワークの昇動時に所定の測定角度毎に回動させるワーク回転機構とよりなるワーク取扱装置が配設されていることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。
まず、本発明に係る自動切削装置および自動切削・研磨装置に好適な切削工具および研磨工具の回転用駆動装置について説明する。
図１および図２において、１は枠体２に取付けられた高速回転用モーター、３は回転用軸受４，４を介して枠体２に回転自在に取付けられた回転軸、５および６は、モーター１および回転軸３に夫々一体的に取付けられた第１および第２の回転伝達部材、例えばプーリー５，６で、これらの回転伝達部材５，６は第１の連結具，例えばベルト７により連結されて、回転力が伝達される。
８は回転軸３のＹ2 方向の端部に一体的に支持された偏心部材で、この偏心部材８には回転軸の軸芯Ｏ1 に対して軸芯Ｏ2 がδだけ偏心した係合用孔８０１が形成されている。
【００２２】
９は回転用軸受１０，１０を介して係合用孔８０１と同軸に回転自在に支持されたスピンドル、１１は回転軸３のＹ2 方向の端部に、回転用軸受１２，１２を介して回転軸３と同軸に回転自在に支持された回転部材で、この回転部材１１には第３の伝達部材，例えばプーリー１３が一体的に形成されている。
【００２３】
１４は低速回転用モーター１６に一体的に取付けられた第４の回転伝達部材，例えばプーリーで、この第４および第３の回転伝達部材１４，１３は第２の連結具，例えばベルト１５により連結されて回転力が伝達される。
１７はスピンドル９に固定されて、スピンドル９の半径方向の外方に突出する突出ピン、１８は、図１における紙面と直交方向、すなわちＸ方向に間隔を設けて、回転部材１１の張出部１１１に支持された案内ローラーで、この対向する案内ローラー１８，１８間に突出ピン１７がＸ方向に少しの間隙を設けて配置される。
【００２４】
１９はスピンドル９に取付けられる適宜の工具，例えば切削工具あるいは研磨工具である。
上記１乃至１９により工具の回転用駆動装置２０が構成される。
上記構成において、今、モーター１６が停止されているものとする。この場合、モーター１６が停止されているため、プーリー１３，１４間に巻掛されたベルト１５により、回転部材１１が静止された状態に保たれている。
この状態でモーター１が回転されると、プーリー５，６間に巻掛されたベルト７により回転軸３が回転される。
【００２５】
このように回転軸３が軸芯Ｏ1 を中心として回転されると、回転軸３の軸芯Ｏ1 と偏心量δだけ軸芯Ｏ2 が偏心されたスピンドル９は、軸芯Ｏ1 を中心として偏心量δの半径で回動される。
【００２６】
ところで、上記したごとく、回転部材１１が静止状態にあるため、この回転部材１１に支持された案内ローラ１８，１８も静止されている。
このため、図２に示されるごとく、スピンドル９の軸芯Ｏ2 が、点Ｏ1 を中心として半径δで回転される場合、スピンドル９に取付けられた突出ピン１７は、静止されている案内ローラ１８，１８とＸ方向に少しの間隙を設けて配置されているため、例えば図２において、スピンドル９の軸芯Ｏ2 が、点Ｏ1 を中心として反時計方向に回動されると、突出ピン１７が案内ローラ１８，１８に当接し、この後は突出ピン１７が案内ローラ１８，１８により拘束されるため、突出ピン１７が点Ｏ2 を中心として傾動しつつスピンドル９が回転される。
【００２７】
すなわち、スピンドル９の軸芯Ｏ2 が点Ｏ1 を中心として半径δで回転されると、スピンドル９は点Ｏ2 を中心として傾動しつつ、点Ｏ1 を中心として回転される。
このため、高速回転用モーター１が回転されると、スピンドル９と一体的に支持された工具１９は、点Ｏ2 を中心として傾動しつつ点Ｏ1 を中心として半径δで高速回転される。
【００２８】
この状態で、低速回転用モーター１６が回転されると、プーリー１３，１４間に巻掛されたベルト１５により回転部材１１が回転され、回転部材１１と共に案内ローラ１８，１８が点Ｏ1 を中心として回転される。
この案内ローラ１８，１８の回転により、突出ピン１７が点Ｏ2 を中心として回転される。結局、低速回転用モーター１６が回転されると、回転部材１１，案内ローラー１８，１８および突出ピン１７を介して工具１９が点Ｏ2 を中心として低速で回転される。
【００２９】
例えば、工具１９が切削工具である場合、高速回転用モーター１により工具１９が半径δの微量高速回転によりワークが切削されるため、微量高速回転により切削力を分散させて高能力で切削され、かつ工具自体が回転軸廻りに高速回転するものに比べて、切削層が周囲に飛散する状態が激減する。
【００３０】
さらに、低速回転用モーター１６により工具１９が回転されると、ワークを切削する工具１９の切削当接部が低速で位置変位されて、工具１９の広い面の部分で切削することとなり、工具１９の発熱および摩耗が分散されて、結果として工具寿命を長くすることができる。
【００３１】
図３は、本発明に係る自動切削・研磨装置の概略構成図であって、ワークが溶接ビードを有する溶接物であるものとして説明する。
【００３２】
詳細な説明は後述するが、概略構成について説明すると、図３において、３５はワークの表面および溶接ビードの状態を測定するためワーク測定装置３４とワーク取扱装置２５とを備えたワーク測定ステーション、３６は上記した回転用駆動装置２０に切削工具１９１を取付けた切削ステーション、３７は上記した回転用駆動装置２０に研磨工具１９２を取付けた研磨ステーション、３８はワークの搬出ステーション、３９は各ステーション間に位置変位されるロボットマニピュレータである
４０は切削・研磨制御装置で、この切削・研磨制御装置４０には、基本プログラム４１と、基本プログラム４１により作動されてワーク計測装置３４の測定データを受信する機能と、基本プログラム４１および測定データにより自動生成される作業プログラム４２と、切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラム４３と、ロボットマニピュレータ３９に電気的に接続されたモーションコントローラ４４と、切削および研磨ステーションの夫々の回転駆動装置２０，２０とが電気的に接続されている。
【００３３】
さて、図４および図５に示されるごとく、ワーク測定ステーション３５においては、例えば、複数のワークを所定の状態に、すなわち基準点に合わせて設置するターンテーブル２１と、ターンテーブル２１を回転させてワークを計測位置まで移動させる回転機構２２と、計測位置のワークを昇降動させる昇降機構２３と、昇降機構２３に載置されてワークを回転させるワーク回転機構２４とによりワーク取扱装置２５が構成されている。
【００３４】
さらに、ワーク取扱装置２５により測定状態におかれたワークの溶接ビードＷB の高さＨを測定するための第１の測定器３１と、円筒部を有する第１のワークＷ1 の表面高さＬを測定するための第２の測定器３２と、テーパ部を有する第２のワークＷ2 の表面高さＭを測定するための第３の測定器３３とによりワーク測定装置３４が構成されている。
【００３５】
なお、測定器３１，３２はＹ方向の値を測定するに対して、第３の測定器３３はワークＷ2 の傾面と直交する方向の値を測定するものである。
また、第２および第３の測定器３２，３３は理想とするワークが測定状態に置かれた場合を基準，すなわち測定値をゼロとするものであり、第２の測定器３２は、ワークＷ1 の表面が理想の位置よりもＹ2 方向に位置する場合にはプラスの測定値を測定する。
さらに第３の測定器３３は、ワークＷ2 の表面が、理想のワークの傾斜面に対して該傾斜面と直交するＹ2 方向側に位置する場合には、プラスの測定値を測定する。
【００３６】
なお、ワーク測定装置３４はワークの全周に亘って所定角度、例えば１度毎に上記Ｈ，ＬおよびＭの値が測定される。
この場合、第１の測定箇所における上記の値が測定された後、ワーク取扱装置２５のワーク回転機構２４によりワークが所定角度回転されて第２回目の上記の値が測定される。
続いて、ワークの回転→測定が繰返されて、ワークの全周に亘って複数回の測定が行なわれて、例えば表１に示される測定結果が切削・研磨制御装置４０へと送信される。
【００３７】
【表１】
さて、基本プログラム４１は、基本的にはロボットマニピュレータ３９の動作内容を記述したもので、例えばＮＣ工作機械でよく使用されるＮＣ言語であるＧコードにより、理想形状のワークを想定して所望の切削および研磨を行なう場合のワークのＸ，ＹおよびＺ方向の設定値などが記述されている。
この基本プログラム４１としては、図６，図１１および図１４に示されるごとく、円筒部用，テーパ部用および研磨用の夫々の基本プログラム４１１〜４１３が準備されている。例えば、ワークが理想形状の表面状態で、かつ真円の場合には、円筒部切削用基本プログラム４１１通りにワークが位置決めされたときに、図８（Ｂ）に示されるごとく、ワークの表面と切削工具面とが一致するものとされている。
【００３９】
ところで、上記表１に示される測定結果が切削・研磨制御装置４０に受信されると、各測定位置毎に、溶接ビードの高さＨとワークＷ1 の表面高さＬとにより、真の溶接ビード高さｈが計算されて、真の溶接ビード高さｈの最大値が計算されて特定される。
例えば、ワークＷ1 の全周方向の測定値において、例えば測定点Ｐj での溶接ビード高さＨj ，ワークＷ1 の表面高さＬj の差が最大であったとする。
すなわち真の溶接ビードの高さの最大値ｈMAX は次式で表わされる。
ｈMAX ＝Ｈj −Ｌj ………（１）
【００４０】
この場合、切削工具１９１による１回の設定切削代Ａ、複数回の切削作業後における溶接ビードの設定残量Ｅとすれば、切削回数ｎは次式で計算される。
ｎ＝（ｈMAX −Ｅ）／Ａ ………（２）
【００４１】
ところで、ワークＷ1 に対する切削作業は、図８に示される座標系において、ワークＷ1 の表面位置を基準として行なわれる。
勿論、表１に示されるごとく、ワークＷ1 の表面位置は理想とするワークの表面位置に対してＹ方向に位置変位するため、表１に示される測定データと設定切削代との円筒部の切削用基本プログラムの相当値を変更して円筒部用の切削作業プログラム４２１が自動生成される。
【００４２】
すなわち、ワークの測定状態と切削状態とは、図５および図８に示されるごとく１８０度反転されるため、第１回目の切削作業用として、ワークＷ1 の表面高さのプラスの値および（ｈMAX −Ａ）の合計値が、円筒部切削用基準プログラム４１１におけるワークＷ1 の全周に亘る複数の測定相当点のＹ座標値を減算するように、すなわち上記合計値分だけ図８におけるＹ2 方向の値となるように円筒部の切削用基本プログラム４１１の相当Ｙ座標値が変更される。
更に、第２回目の切削作業用として、第１回目における測定相当点のＹ座標値が更にＹ1 方向に設定切削代Ａ相当分加算、すなわち積算される。
以下、第ｎ−１回目の切削作業用として、Ｙ座標値が設定切削代Ａ相当分だけ順次に積算されて切削用基本プログラム４１１の相当Ｙ座標値が変更される。
最後の第ｎ回目の切削作業時には、ワークＷ1 の表面高さＬと溶接ビードの設定残量Ｅとの加算値に相当する切削用プログラム４１１のＹ座標値が変更される。
上記により、ワークＷ1 の溶接ビードをｎ回に亘って切削するための、円筒部用の切削作業プログラム４２１（図９参照）が自動生成される。
【００４３】
この後、テーパ部を有するワークＷ2 側の溶接ビードは、図１０に示されるごとく、ワークＷ2 のテーパ線がＸ−Ｚ面と平行となる状態で切削が行なわれる。このテーパ部の溶接ビードは、例えば図１１に示されるテーパ部の切削用基本プログラム４１２および表１に示される測定データによりテーパ部用の切削作業プログラム４２２が後述のごとく自動生成される。
【００４４】
この場合、テーパ部の溶接ビード高さは、円筒部の場合と同様にして求めることができる。
しかし、上記したようにワークＷ1 表面よりの溶接ビードの残量が所望の値となるように、円筒部の溶接ビードが切削された後、テーパ部の溶接ビードが切削される。このため、テーパ部の溶接ビードを切削する際には、図１２に示されるごとく、大半の溶接ビードが切削されている状態である。したがって上記のような面倒な演算を行なうよりも幾何学的に求められる簡易値として取扱うことができる。
【００４５】
例えば、板厚０．８mmの溶接における溶接ビードは高さが１．０〜１．５mm，幅が２．５〜３．５mmであるため、ワークの傾斜角度が３０度の場合、最大の溶接ビードの形状が図１２に示されるごとく、幅３．５mm，高さが１．５mmであると仮定すれば、幾何学的にテーパ部の切削すべき溶接ビードの高さｈMAX は、最大で０．７mm程度である。
【００４６】
したがって、１回の設定切削代Ａと、切削作業後の溶接ビードの設定残量Ｅとを設定すれば切削回数ｎは上記の（２）式として求められる。
例えばＡ＝０．５mm，Ｅ＝０．１とすればｎ＝１．２となり切削は２回で行なわれる。
【００４７】
この場合、第１回目はワークＷ2 の表面高さＬj と設定切削代Ａとの加算値に相当するテーパ部の切削用基本プログラム４１２のＹ座標値が変更され、第２回目、すなわち最終回の切削時には、ワークＷ2 の表面高さＬj と溶接ビードの設定残量Ｅとの加算値に相当するテーパ部の切削用基本プログラム４１２のＹ座標値が変更されて、テーパ部用の切削作業プログラム４２２が自動生成される。
【００４８】
次に、切削用揺動プログラム４３は円筒部およびテーパ部の溶接ビードを切削するときに、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるために使用されるものであって、例えば、ワークがＺ方向に５０mm昇降動される場合、図１６に示されるごとくの切削用揺動プログラム４３が採用される。
【００４９】
上記において、円筒部の溶接ビード切削時には、図９に示される円筒部の切削作業プログラム４２１と図１６に示される切削用揺動プログラム４３とがモーションコントローラ４４を介して実行されてロボットマニピュレータ３９が作動されると共に切削用の回転駆動装置２０が作動されて、円筒部の溶接ビードがｎ回に亘って切削される。この円筒部の溶接ビード切削時のフローを図１７に示す。
【００５０】
上記において、円筒部の切削作業においては、ワークの全周に亘る複数の測定位置が理想とするワークの表面位置となる状態で切削されるため、第１回目の切削時には最大高さの溶接ビードが設定切削代Ａ，例えば０．５mm切削される。勿論、最大高さの溶接ビードよりも低い高さの部分では０．５mm未満だけ切削される。
第２回目から第（ｎ−１）回目の切削時に、ワークの全周に亘って０．５mmだけ切削される。
【００５１】
勿論、最後の第ｎ回目の切削時には、設定残量Ｅとなるように、例えば０．１９５mmだけワークの全周に亘って切削される。
【００５２】
次に、テーパ部の溶接ビード切削時には、図１３に示されるテーパ部の切削作業プログラム４２２と図１６に示される切削用揺動プログラム４３とがモーションコントローラ４４を介して実行されてロボットマニピュレータ３９が作動されると共に切削用の回転駆動装置２０が作動されて、テーパ部の溶接ビードがｎ回に亘って切削される。この円筒部の溶接ビード切削時のフローを図１８に示す。
【００５３】
このテーパ部の切削作業においても、ワークの全周に亘る複数の測定位置が理想とするワークの表面位置となる状態で切削されるが、第１回目の切削時における設定切削代Ａ，例えば０．５mmは仮定の最大ビードを０．５mm切削することを前提としているため、実際の切削量は０．５mm未満となるかもしれない。
しかし、第２回目から第（ｎ−１）回目の切削時に、ワークの全周に亘って０．５mm切削される。
勿論、最後の第ｎ回目の切削時には、設定残量Ｅとなるように、例えば０．１mmだけワークの全周に亘って切削される。
なお、図１２に示されるワークにおいては、第２回目の切削が最後の切削作業となっている。
【００５４】
なお、最終回の切削時には、ワークと切削工具との相対位置 EＳ1 は、
EＳ1 ＝（理想のワーク位置）−Ｌ（ OR Ｍ）−Ｅ
とすることにより、設定残量Ｅとなるように切削される。
しかし、計算が面倒となるが、（ｎ−１）回目の位置 n-1Ｓ1 を用いて下記（３）式とすることができる。
nＳ1 ＝ n-1Ｓ1 ＋（ｈMAX −（ｎ−１）Ａ−Ｅ） ………（３）
勿論、上記（３）式を展開すれば、
【００５５】
図１４は研磨用基本プログラム４１３で、理想形状の円筒部とテーパ部のワークを複数の測定点毎に、円筒部の軸線とテーパ線とを垂直となるように反転させるもので、例えばワークのテーパ角度が３０度の場合に、ワークが３０度反転される。
複数の測点毎に円筒部の軸線とテーパ線とが垂直となるように反転させる際に、図１５に示されるごとく、複数の測定データに基いて、円筒部およびテーパ部の夫々のワーク表面高さの研磨用基本プログラムの相当値を変更して研磨作業プログラム４２３が自動生成される。
【００５６】
さて、研磨作業時には、図１５に示される研磨用作業プログラム４２３がモーションコントローラ４４を介して実行されてロボットマニピュレータ３９が作動されると共に研磨用の回転駆動装置２０が作動されて、例えばワークが３０度反転されつつ、ワークの全周に亘って研磨作業が施される。この研磨作業のフローを図１９に示す。
【００５７】
なお、例えば切削工具１９１としては、いわゆる８０番のサンダーが使用されるに対して、研磨工具１９２としては、例えば１８０番のサンダーが用いられる。
この場合、図２０に示されるごとく、回転される研磨工具１９２の回転面に対してワークが、例えば３０度反転されつつ溶接ビード部近傍が研磨されるが、研磨用のサンダー５２と面板５０との間に、ウレタン樹脂や石綿等のクッション材５１を挿入しておけば、研磨用のサンダーと被研磨部とがなじむため、良好な研磨面を得ることができる。
【００５８】
切削および切削・研磨作業終了後、ワークは搬出ステーション３８へと移送される。
【００５９】
上記において、溶接ビードの高さを定性的に把握すると共に、ワークの表面位置を測定して、実際のワークの表面が理想とするワーク表面位置となるように制御しつつ切削作業が行なわれるため、実際のワークの表面に対する溶接ビードの残量Ｅが所望とする値となるように、ワークの全周に亘って切削される。
【００６０】
勿論、実際のワークの表面を基準として溶接ビードが切削されているため、仮に円周方向に対して歪んだワークであってもワークの全周に亘って均一な状態で切削される。
このため所望とする上質の切削結果を得ることができる。
【００６１】
勿論、上記のごとく溶接ビードの残量が所望の値に切削されたワークであって、回転される研磨工具の回転面とワークとを相対的に反転されつつ研磨されるため、上質の研磨部を得ることができる。
【００６２】
さらに、ワークを把持するロボットマニピュレータを用いれば、ワーク自体が比較的軽量であることと相俟ってワークの取扱いが自在に行なえるため、小形のロボットマニピュレータとして高能率に切削および切削・研磨作業を行なうことができる。
【００６３】
上記に拘わらず、ワークを固定とし、切削および研磨用の回転用駆動装置を比較的大形のロボットマニピュレータに取付けて適宜に切削および研磨作業を行なうことができる。この場合、切削あるいは研磨時に切削工具あるいは研磨工具を回転用駆動装置に取替えて作業することができる。
【００６４】
上記において、切削時には、高速回転用モーター１により切削工具１９が半径δの微量高速回転によりワークが切削されるため、微量高速回転により切削力を分散させて高能力で切削され、かつ工具自体が回転軸廻りに高速回転するものに比べて、切削層が周囲に飛散する状態が激減する。
【００６５】
さらに、低速回転用モーター１６により工具１９が回転されると、ワークを切削する工具１９の切削当接部が低速で位置変位されて、工具１９を有効利用することとなり、工具１９の発熱および摩耗が分散されて、結果として工具寿命を長くすることができる。
【００６６】
さらに、上記に加えて、切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるため、回転している切削工具の切削点は、切削工具の半径方向に次々と移動して、結果として冷えている切削工具部分で切削が行なわれるため、切削性がよく、しかも切削工具の全面を確実に有効利用するため、切削工具の発熱および摩耗が可及的に分散されて、工具寿命を著しく長くすることができる。
【００６７】
勿論、測定ステーションにおいて、複数個のワークを予じめ測定するものとすれば、ワークの切削および切削・研磨作業と平行してワークの測定作業が行なえるため作業性がよい。
【００６８】
これにも拘わらず、切削または切削・研磨作業を行なう寸前にワークの測定作業を適宜に行なうことができる。
【００６９】
なお、請求項１記載のごとく、高速および低速用モーターに連動連結されてなる切削工具の回転用駆動装置と、ワークを把持し、切削時にワークを回転させると共にワークの回転方向と直交する方向にワークを揺動させるロボットマニピュレータとを具備してなる自動切削装置とすれば、高速回転用モーターにより切削工具が微量高速回転によりワークが切削され、かつ低速回転用モーターにより切削工具が回転されて切削工具の切削当接部が低速で位置変位されることと相候って、切削工具の全面を切削当接部として有効利用することができるため、切削力を分散させて均一の切削力で切削が行なわれる。
【００７０】
すなわち、切削時の反力が小さいため、従来のごとく切削工具とワークとが噛み合うことなく、均一の切削力で切削が行なわれる。
【００７１】
さらに、請求項２記載のごとく、高速および低速用モーターに連動連結されてなる切削工具の回転用駆動装置と、前記切削工具の回転用駆動装置を自由端部に支持したマニピュレータであって、切削時に、回転用駆動装置を固定されたワークの円周方向に回転させると共に、ワークの円周方向と直交する方向に回転用駆動装置を揺動させるロボットマニピュレータとを具備してなる自動切削装置とすれば、請求項１に記載の装置と同等の効果を得ることができる。しかしこの場合、比較的重い回転用駆動装置を支持するため、ロボットマニピュレータが幾分大形化する。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本第１の発明に係る自動切削装置は、
ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置であって、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持し、切削時にワークを回転させると共にワークの回転方向と直交する方向にワークを揺動させるロボットマニピュレータと
を具備してなるため、
高速回転用モーターにより切削工具が微量高速回転によりワークが切削され、かつ低速回転用モーターにより切削工具が回転されて切削工具の切削当接部が低速で位置変位されることと相候って、切削工具の全面を切削当接部として有効利用することができるため、切削力を分散させて均一の切削力で切削が行なわれる。
すなわち、切削時の反力が小さいため、従来のごとく切削工具とワークとが噛み合うことなく、均一の切削力で切削が行なわれる。
【００７３】
本第３の発明は、ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置において、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持したロボットマニピュレータと、
（３）ワークの突起物を跨いだワークの表面高さおよびワークの突起物の高さをワークの円周部の複数点に亘って測定する測定装置と、
（４）理想形状のワークを切削するために、ロボットマニピュレータを制御するための切削用基本プログラムと、
（５）切削後におけるワーク表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、前記複数組の測定データに基いて前記突起物の最大値を演算し、該最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数組の測定データのワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成される切削作業プログラムと、
（６）切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラムと、
（７）前記切削作業プログラムおよび切削用揺動プログラムに接続されて前記ロボットマニピュレータと切削工具の回転用駆動装置とを作動させる切削制御装置と
を具備してなるため、
本第１の発明の効果に加えて、溶接ビードの高さを定性的に把握すると共に、ワークの表面位置を測定して、実際のワークの表面が理想とするワーク表面位置となるように制御しつつ切削作業が行なわれるため、実際のワークの表面に対する溶接ビードの残量Ｅが所望とする値となるように、ワークの全周に亘って切削される。
勿論、実際のワークの表面を基準として溶接ビードが切削されているため、仮に円周方向に対して歪んだワークであってもワークの全周に亘って均一な状態で切削される。
したがって、所望とする上質の切削結果を得ることができる。
【００７４】
本第４の発明は、本第３の発明において、前記ワークは突起物を跨いで円筒部とテーパ部とに形成され、該円筒部の切削時には前記（５）項による円筒部用の切削作業プログラムが作成され、かつ前記円筒部の切削後に前記テーパ部の切削用として、切削後におけるテーパ表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、仮想の最大突起物が前記円筒部の切削により切削されたものとして仮想突起物の残部の最大値を演算し、該仮想の残部最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数個の測定データのテーパ部のワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の仮想最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更してテーパ部用の切削作業プログラムが自動生成されてなるため、本第３の発明の効果に加えて、
ワークの円筒部とテーパ部との接合部に形成される突起部を、円筒面とテーパ面に対する突起部の残量が所望の値となるようにワークの全周に亘って均一な状態で切削することができる。
【００７５】
さらに、本第５の発明は、本第３または本第４の発明において、前記測定装置は、測定ステーションの所定位置に配置され、かつ該測定ステーションには、複数個のワークを載置して回動されるターンテーブルと、測定位置でワークをターンテーブルに対して昇降動させる昇降機構と、ワークの昇動時に所定の測定角度毎に回動させるワーク回転機構とよりなるワーク取扱装置が配設されてるため、本第３の発明の効果に加えて、ワークの切削作業と平行してワークの測定作業が行なえるため、能率的に作業を行なうことができる。
【００７６】
さらに、本第６の発明は、ワークの円筒部とテーパ部との接合部の突起物を切削し、この後該切削部近傍を研磨する自動切削・研磨装置において、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具及び研磨工具用の２組の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持したロボットマニピュレータと、
（３）ワークの突起物を跨いだワークの表面高さおよびワークの突起物の高さをワークの円周部の複数点に亘って測定する測定装置と、
（４）理想形状のワークを切削するために、ロボットマニピュレータを制御するための切削用基本プログラムと、
（５Ａ）円筒部の突起物の切削を行うために、切削後における円筒部のワーク表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、前記複数組の測定データに基いて前記突起物の最大値を演算し、該最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数組の測定データのワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成される円筒部の切削作業プログラムと、
（５Ｂ）テーパ部の突起物の切削を行うために、切削後におけるテーパ表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、仮想の最大突起物が前記円筒部の切削により切削されたものとして仮想突起物の残部の最大値を演算し、該仮想の残部最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数個の測定データのテーパ部のワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の仮想最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成されるテーパ部の切削作業プログラムと、
（６）切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラムと、
（７）理想形状の円筒部とテーパ部のワークを複数の測定点毎に、円筒部の軸線とテーパ線とを垂直となるように反転させるように、ロボットマニピュレータを制御するための研磨用基本プログラムと、
（８）前記円筒部の軸線とテーパ線とが垂直となるように反転させる際に、前記複数の測定データに基いて、円筒部およびテーパ部の夫々のワーク表面高さの研磨用基本プログラムの相当値を変更して自動生成される研磨作業プログラムと、
（９）前記切削作業プログラムおよび切削用揺動プログラムと、研磨作業プログラムとに接続されて、前記ロボットマニピュレータと切削工具および研磨工具の夫々の回転用駆動装置とを順次に作動させる切削・研磨制御装置と
を具備してなるため、本第３の発明の効果に加えて、
研磨時には、前作業である切断作業において、突起物の残量は研磨作業に好適な値に切断されており、かつ回転される研磨工具の回転面とワークとが相対的に、例えば３０度反転されつつ研磨工具とワークとがワークの円周方向に相対的に回転されつつ研磨されるため、極めて良好な上質の研磨部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動切削装置および自動切削・研磨装置に好適な切削工具および研磨工具の回転用駆動装置を説明するための縦断面正面図
【図２】図１におけるII−II線断面矢視図
【図３】本発明の実施例の要部を示す概略構成図
【図４】本発明の実施例の要部である測定ステーションの要部を示す概略構成図
【図５】図４における要部拡大説明図
【図６】本発明で用いられる切削用基本プログラムの一部であって、理想形状のワークを切削するためにロボットマニピュレータを制御するための円筒部の切削用基本プログラムを示す図
【図７】円筒部の切削用基本プログラムを変更するために、測定データを用いて演算される演算例
【図８】図３での切削作業における配置状況説明図
【図９】円筒部の切削作業プログラムの生成状況説明図
【図１０】図３におけるワークのテーパ部の切削状況説明図
【図１１】図１０の切削作業で用いられる切削用基本プログラムであって、理想形状のワークを切削するためにロボットマニピュレータを制御するためのテーパ部の切削用基本プログラムを示す図
【図１２】ワークのテーパ部の切削を行なうに当って、円筒部の切削作業が行なわれた状態における、理想のワークに最大の溶接ビードが形成されると仮定して示す溶接ビードの幾何学的説明図
【図１３】テーパ部の切削作業プログラムの生成状況説明図
【図１４】本発明で用いられる研磨用基本プログラムを示す図
【図１５】研磨作業プログラムの生成状況説明図
【図１６】本発明で用いられる切削用揺動プログラムを示す図
【図１７】円筒部の切削作業の流れを示す図
【図１８】テーパ部の切削作業の流れを示す図
【図１９】研磨作業の流れを示す図
【図２０】研磨作業の状況説明図
【図２１】本発明の対象とするワークの製作工程説明図
【図２２】図２１に示されるワークの製作工程で形成される溶接ビードの説明図
【図２３】図２１に示されるワークの製作工程において、溶接ビードの切削量が少ない状況を説明するための拡大図
【図２４】図２１に示されるワークの製作工程において、溶接ビードが必要以上に切削された状況を説明するための拡大図
【図２５】図２１に示されるワークの製作工程において、溶接ビードの切削量が好適である状況を説明するための拡大図
【図２６】従来例の要部を示す斜視図
【図２７】従来の切削作業による切削不良状況を説明するための拡大図
【符号の説明】
１ 高速回転用モーター
３ 回転軸
８ 回転軸３の端部に一体的に支持された偏心部材
８０１ 偏心部材に形成されて、回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔
９ 係合用孔８０１と同軸に回転自在に支持されたスピンドル
１１ 回転軸３と同軸に回転軸３に回転自在に支持された回転部材
１６ 低速回転用モーター
１７ スピンドル９に固定された、スピンドル９の半径方向の外方に突出する突出ピン
１８ 案内ローラー
１９ スピンドルと同軸に固定された工具
２０ 工具の回転用駆動装置
２５ ワーク取扱装置
３４ ワーク測定装置
３５ ワーク測定ステーション
３６ 回転用駆動装置２０に切削工具１９１を取付けた切削ステーション
３７ 回転用駆動装置２０に研磨工具１９２を取付けた研磨ステーション
３９ ロボットマニピュレータ
４０ 切削・研磨制御装置
４１ 理想形状のワークの切削および研磨を行なわせる基本プログラム
４１１ 理想形状のワークの円筒部の切削を行なわせる円筒部の切削基本プログラム
４１２ 理想形状のワークのテーパ部の切削を行なわせるテーパ部の切削基本プログラム
４１３ 理想形状の円筒部とテーパ部のワークの研磨を行なわせる研磨用基本プログラム
４２ 測定データおよび設定値に基いて、基本プログラムの相当値を変更して自動生成される切削および研磨作業プログラム
４２１ 測定データおよび設定値に基いて、基本プログラムの相当値を変更して自動生成される円筒部用の切削作業プログラム
４２２ 測定データおよび設定値に基いて、基本プログラムの相当値を変更して自動生成されるテーパ部用の切削作業プログラム
４２３ 測定データおよび設定値に基いて、基本プログラムの相当値を変更して自動生成される研磨作業プログラム
４３ 円筒部およびテーパ部の溶接ビードを切削するときに、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラム
Claims (7)
- ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置において、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持し、切削時にワークを回転させると共にワークの回転方向と直交する方向にワークを揺動させるロボットマニピュレータと
を具備してなる自動切削装置。 - ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置において、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）前記切削工具の回転用駆動装置を自由端部に支持したマニピュレータであって、切削時に、固定されたワークの円周方向に前記回転用駆動装置を回転させると共に、ワークの円周方向と直交する方向に前記回転用駆動装置を揺動させるロボットマニピュレータと
を具備してなる自動切削装置。 - ワークの円周状の突起物を切削する自動切削装置において、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに切削工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持したロボットマニピュレータと、
（３）ワークの突起物を跨いだワークの表面高さおよびワークの突起物の高さをワークの円周部の複数点に亘って測定する測定装置と、
（４）理想形状のワークを切削するために、ロボットマニピュレータを制御するための切削用基本プログラムと、
（５）切削後におけるワーク表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、前記複数組の測定データに基いて前記突起物の最大値を演算し、該最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数組の測定データのワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成される切削作業プログラムと、
（６）切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラムと、
（７）前記切削作業プログラムおよび切削用揺動プログラムに接続されて前記ロボットマニピュレータと切削工具の回転用駆動装置とを作動させる切削制御装置と
を具備してなる自動切削装置。 - 前記ワークは突起物を跨いで円筒部とテーパ部とに形成され、該円筒部の切削時には前記（５）項による円筒部用の切削作業プログラムが作成され、かつ前記円筒部の切削後に前記テーパ部の切削用として、切削後におけるテーパ表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、仮想の最大突起物が前記円筒部の切削により切削されたものとして仮想突起物の残部の最大値を演算し、該仮想の残部最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数個の測定データのテーパ部のワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の仮想最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更してテーパ部用の切削作業プログラムが自動生成されてなる請求項３に記載の自動切削装置。
- 前記測定装置は、測定ステーションの所定位置に配置され、かつ該測定ステーションには、複数個のワークを載置して回動されるターンテーブルと、測定位置でワークをターンテーブルに対して昇降動させる昇降機構と、ワークの昇動時に所定の測定角度毎に回動させるワーク回転機構とよりなるワーク取扱装置が配設されていることを特徴とする請求項３または４に記載の自動切削装置。
- ワークの円筒部とテーパ部との接合部の突起物を切削し、この後該切削部近傍を研磨する自動切削・研磨装置において、
（１）高速回転用モーターにより回転される回転軸と、該回転軸の軸芯に対して軸芯が偏心した係合用孔を有する偏心部材とを一体的に取付け、前記係合用孔に回転自在に支持されたスピンドルに半径方向に突出する突出ピンを取付け、前記スピンドルに工具を取付け、前記回転軸と同軸に回転自在に支持された回転部材に相対向する案内ローラを取付けて、該案内ローラにより前記突出ピンをスピンドルの円周方向に間隙を設けて拘束すると共に、前記回転部材を低速回転用モーターに連動連結してなる切削工具及び研磨工具用の２組の回転用駆動装置と、
（２）ワークを把持したロボットマニピュレータと、
（３）ワークの突起物を跨いだワークの表面高さおよびワークの突起物の高さをワークの円周部の複数点に亘って測定する測定装置と、
（４）理想形状のワークを切削するために、ロボットマニピュレータを制御するための切削用基本プログラムと、
（５Ａ）円筒部の突起物の切削を行うために、切削後における円筒部のワーク表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、前記複数組の測定データに基いて前記突起物の最大値を演算し、該最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数組の測定データのワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成される円筒部の切削作業プログラムと、
（５Ｂ）テーパ部の突起物の切削を行うために、切削後におけるテーパ表面よりの突起物の残量値と、１回の設定切削代とを設定した際に、仮想の最大突起物が前記円筒部の切削により切削されたものとして仮想突起物の残部の最大値を演算し、該仮想の残部最大値と設定切削代とより切削回数ｎを演算すると共に、複数個の測定データのテーパ部のワーク表面高さと、第１回乃至第（ｎ−１）回目用の前記突起物の仮想最大値から順次に積算して減算される設定切削代および第ｎ回目用の前記突起物の残量値とに相当する切削用基本プログラムの値を変更して自動生成されるテーパ部の切削作業プログラムと、
（６）切削時に、円周切削方向と直交する方向にワークと切削工具とを相対的に所定量揺動させるための切削用揺動プログラムと、
（７）理想形状の円筒部とテーパ部のワークを複数の測定点毎に、円筒部の軸線とテーパ線とを垂直となるように反転させるように、ロボットマニピュレータを制御するための研磨用基本プログラムと、
（８）前記円筒部の軸線とテーパ線とが垂直となるように反転させる際に、前記複数の測定データに基いて、円筒部およびテーパ部の夫々のワーク表面高さの研磨用基本プログラムの相当値を変更して自動生成される研磨作業プログラムと、（９）前記切削作業プログラムおよび切削用揺動プログラムと、研磨作業プログラムとに接続されて、前記ロボットマニピュレータと切削工具および研磨工具の夫々の回転用駆動装置とを順次に作動させる切削・研磨制御装置と
を具備してなる自動切削・研磨装置。 - 前記測定装置は、測定ステーションの所定位置に配置され、かつ該測定ステーションには、複数個のワークを載置して回動されるターンテーブルと、測定位置でワークをターンテーブルに対して昇降動させる昇降機構と、ワークの昇動時に所定の測定角度毎に回動させるワーク回転機構とよりなるワーク取扱装置が配設されていることを特徴とする請求項６に記載の自動切削・研磨装置。
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