JP4097218B2 - 金型の自動清掃装置 - Google Patents

Description

本発明は、へミングマシン等における金型に付着した異物を自動的に除去するための金型の自動清掃装置に関する。

板金をプレス加工又は折り曲げ加工するためのヘミングマシンには加工部としての金型が設けられている。該金型の表面状態は加工精度に影響するためその表面に付着する異物は除去することが望ましく、金型に異物が付着したことが確認された際には、ヘミングマシンを停止して人手により異物を除去している。この作業は、金型を傷つけることなく細心の注意を払いながら、しかも異物を確実に除去しなければならず、作業者の負担が大きい。このため、金型に付着した異物の除去作業の自動化が望まれている。

このような背景から、金型の型面に沿って前進しつつ異物を剥離させた後、後退しつつ集塵を行うという金型用の清掃装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、異物を清掃するためにエジェクタを用いて集塵する負圧発生装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平０７−２７５９６６号公報 特開平１０−２７７３３６号公報

前記特許文献１に記載された清掃装置は、金型に沿って設けられたレール上をホイールを有する所定の進退機構が走行しながら清掃を行うことから、金型が交換され又は形状が変更されたときには、新しい金型に応じてレールや進退機構を交換しなければならない。また、進退機構の動作経路はレールに沿った直線的な経路となることから、金型が複雑な形状であったり、表面形状が微妙なカーブを有する面である場合には異物を充分に除去することが困難である。つまり、異物の剥離手段と金型の表面との間に隙間が発生したり、又は剥離手段が金型を過度に押圧してしまうおそれがある。結局、特許文献１に記載された清掃装置における進退機構は２次元的な面の金型を清掃することはできても、３次元的な曲面の金型に対して適用することは困難である。また、プレス加工を行う際にレールは不要であって、加工の支障となることがある。

前記特許文献２に記載された負圧発生装置はエジェクタの作用によって異物を吸引、収納することができるが、吸引のためのホースは人手により直接的に操作されるものであり、自動化のための手段については提案されていない。

また、ヘミングマシンの近傍には、プレス加工する板金を搬送するためのロボットが設けられている場合があって、金型の清掃装置とロボットとの両方を設置することはスペース的に困難な場合がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡便な構成であって、金型に付着した異物を自動的且つ確実に除去、収納することができ、しかも種々の形状の金型に適用することのできる金型の自動清掃装置を提供することを目的とする。

本発明に係る金型の自動清掃装置は、
金型の表面を摺動して付着した異物を剥離させる異物除去部と、
剥離された異物を、エジェクタの負圧作用により吸引する吸引部と、
前記エジェクタに接続され、吸引された異物を収納する異物収納部と、
を有し、
前記異物除去部及び前記吸引部は、ティーチング動作可能なロボットに接続され、前記異物除去部は前記ロボットのティーチング動作にともない、前記金型の表面を摺動して前記異物を自動的に剥離させ、
前記異物除去部、前記吸引部及び前記異物収納部は清掃ユニットとして前記ロボットの先端部に着脱自在に設けられ、
前記ロボットは、前記金型により加工されるワークを搬送するための搬送ユニットと前記清掃ユニットとを交換自在に着脱することを特徴とする。

このようにティーチング動作可能なロボットにより異物除去部及び吸引部を移動させながら異物を除去、吸引することにより、金型に付着した異物を自動的且つ確実に除去、収納することができる。ロボットの動作は自由度が大きいことから、複雑な形状や微妙な表面形状が微妙なカーブを有する面の金型に対しても適用可能である。

また、ティーチングのデータを変更することにより種々の形状の金型に適用することができ、金型が交換され又は形状が変更されたときにも、新しい金型に簡便に適用可能である。吸引された異物は異物収納部に収納されることから、散乱することなく、しかも処分しやすい。

この場合、エジェクタを用いることにより、専用のアクチュエータや動力を用いることなく異物を吸引することができる。従って、前記異物除去部、前記吸引部及び前記異物収納部からなる清掃ユニットを小型、軽量且つ廉価に構成することができる。

前記異物除去部及び前記吸引部は、弾性体を介して前記ロボットに接続されていると、金型に対して弾性的に適度な押圧力で接することとなり、異物除去部が金型から離間したり過度に押圧することがない。

上記のように、搬送ユニット及び清掃ユニットの双方を同じロボットで稼動させることによりスペースが有効利用される。また、清掃ユニット用の既存のロボットを兼用することができ、金型の自動清掃装置を廉価に構成することができる。

前記異物除去部は板部材及びブラシを有し、前記吸引部は前記ブラシに接続されているとよい。これにより、異物の種類又は付着具合によらず板部材かブラシかの何れかにより、該異物を剥離させることができる。また、ブラシによって剥離された異物は吸引部により直ちに吸引され、散乱することがない。

前記異物除去部に、ウレタン製の板部材を用いると異物を剥離させやすく、しかも金型を損傷させることがない。

前記異物収納部は、異物をためるフィルタを備えると、異物を一層確実に収容することができるとともに、フィルタを交換し又は廃棄することによって容易に処分することができる。

本発明に係る金型の自動清掃装置によれば、金型に付着した異物を自動的且つ確実に除去、収納することができる。また、ロボットのティーチングのデータを変更することにより種々の形状の金型に対して容易に適用することができる。

本発明に係る金型の自動清掃装置は簡便な構成であって信頼性が高く、しかもメンテナンスが容易である。

以下、本発明に係る金型の自動清掃装置について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図６を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る金型の自動清掃装置１０は、板金をプレス加工又は折り曲げ加工するためのへミングマシン１２に設けられた金型１４の清掃を行うものである。へミングマシン１２を稼動させることにより、金型１４には切り粉、シーラ及びスパッタ等の異物１５が付着することがあるが、このような異物１５を自動清掃装置１０により清掃、除去する。自動清掃装置１０は、ティーチング動作可能なロボット１６と、該ロボット１６の先端部に着脱自在に設けられた清掃ユニット１８とを有する。

ロボット１６は産業用の多関節型であり、清掃ユニット１８を稼動範囲内の任意の位置において任意の姿勢となるように移動可能である。また、ロボット１６は、図示しないティーチングペンダントの操作により、実際に動作を行わせながら動作ティーチングを行うことができる。さらに、３次元ＣＡＤ(Computer Aided Design)等を用いたオフライン処理によって、実際のロボット１６を動作させることなく動作ティーチングを行うことも可能である。オフラインティーチングによって動作ティーチングを行う場合、金型１４の３次元ＣＡＤデータを用いて清掃ユニット１８が金型１４に対して適当な距離及び姿勢となるように動作ティーチングを行うとよい。

図２及び図３に示すように、清掃ユニット１８は、ベース軸２０と、該ベース軸２０の一方（図２における矢印Ａ方向で、以下後方と表記し、反対方向を前方と表記する）の端部に設けられたチャック２２と、後方の端部に設けられた作業部２４と、ベース軸２０の略中央に設けられたエジェクタ２６と、チャック２２とエジェクタ２６との中間部に設けられた集塵箱（異物収納部）２８とを有する。また、清掃ユニット１８は、集塵箱２８を支持する箱載置台３０と、該箱載置台３０から左右方向に延在する第１アーム３２と、チャック２２の下方部から左右に延在する第２アーム３４とを有する。第１アーム３２及び第２アーム３４の両端部には、それぞれやや下方に延在する脚部３６が設けられ、各脚部３６の下端部からは同じ横方向に突出する先端三角状の突起３８が設けられている。各突起３８は、先端に向かって高さ方向の幅が狭くなるような三角形状となっている。

各突起３８は、床から上方に向けて延在する第１支柱４０及び第２支柱４２ａ、４２ｂの先端部に設けられた４つの三角凹部４４に対して横方向から挿入され、これにより清掃ユニット１８が所定の位置に位置決めされて、載置される。清掃ユニット１８の重心位置は、上面からみて第１支柱、第２支柱４２ａ、４２ｂで囲まれる範囲内にあって、安定的に載置可能である。

エジェクタ２６の下側の接続部９０ａ（図５参照）と作業部が第１ホース５０で接続され、上側の接続部９０ｂと集塵箱２８が第２ホース５２で接続されている。エジェクタ２６の側面には空気配管接続口５４が設けられており、該空気配管接続口５４とチャック２２が圧縮空気供給管路５８で接続されている。

第２ホース５２は、集塵箱２８の上面の接続口２８ａに接続されており、作業部２４で金型１４から剥離し吸引した異物１５は、第１ホース５０、エジェクタ２６及び第２ホース５２を通って集塵箱２８に収納される。集塵箱２８には異物１５をためるための交換可能な布製の集塵袋（フィルタ）５５が備えられており、該集塵袋５５は接続口２８ａの下端部を包むようにバンドで固定されている。集塵箱２８の上面は開閉可能な構造となっており、集塵袋５５を交換しやすい。集塵箱２８は、いわゆるパンチングメタルで形成されており、多数の孔が設けられている。集塵袋５５としては異物１５よりも目の細かい孔を有するものを適用することができ、例えば、スポンジや掃除機等に用いられるフィルタを用いてもよい。

チャック２２はロボット１６の先端部が着脱自在なように構成されている。また、所定の着脱構造によってロボット１６に設けられた圧縮空気供給管路５８と圧縮空気供給管路５８が自動的に接続又は離脱される。圧縮空気供給管路５８には図示しない電磁開閉弁が設けられており、ロボット１６の動作に同期して、圧縮空気供給管路５８に対して圧縮空気が供給又は遮断される。圧縮空気は図示しないコンプレッサから供給されている。

第１支柱４０の後方近傍には、該第１支柱４０及び第２支柱４２ａ，４２ｂ上に載置された清掃ユニット１８を固定するロック機構６０が設けられている。ロック機構６０は、架台６２と、該架台６２の軸６２ａに下端部が回動自在に軸支されたロックプレート６４と、該ロックプレート６４を回動させるシリンダ６６とを有する。

ロックプレート６４は長尺であって、シリンダ６６の作用下に垂直平面上で回動する。シリンダ６６のロッドが延出したとき、ロックプレート６４は鉛直上方に向けられ、固定部６４ａが前記チャック２２に係合して清掃ユニット１８をロックすることができる。このとき、ロックプレート６４の一部が架台６２に設けられたストッパ６２ｂに当接して位置決めされる。シリンダ６６のロッドが縮退したとき（図６参照）ロックプレート６４は略水平となって、固定部６４ａは下降する。これにより、チャック２２が露呈し、ロボット１６の先端部が挿入することによって清掃ユニット１８を装着することができる。

図４に示すように、作業部２４は、ベース軸２０の前方部分に接続される接続具７０と、該接続具７０から斜め下方に延在する板ばね（弾性体）７２と、該板ばね７２の先端部にブラケット７４を介して設けられた異物除去部としてのスクレーパ（板部材）７６及びブラシ７８とを有する。

板ばね７２は、ブラケット７４の先端部に左右横長となる向きに設けられている。ブラシ７８はスクレーパ７６の後方近傍に設けられており、スクレーパ７６の下面とブラシ７８の下面は同一面上になるように設定されている。

ブラシ７８は円筒形であって、その上部が第１ホース５０の先端吸引部５０ａに接続されており、ブラシ７８は異物１５の吸引部としても機能する。ブラシ７８は、先端吸引部５０ａの空気の吸引作用によって回転する構造としてもよい。

ブラケット７４、スクレーパ７６、ブラシ７８及び先端吸引部５０ａは、板ばね７２の作用により略上下方向に弾性的に揺動可能であり、いわゆるフローティング構造となっている。後述するように、エジェクタ２６も揺動自在に構成されていることから第１ホース５０は自由な形状にたわみ可能であって、ブラケット７４、スクレーパ７６及びブラシ７８の向きが制限されない。

ブラケット７４は、板ばね７２の先端部からブラシ７８の一方の側方を通って前方に延在している。ブラシ７８の反対側側方は露呈していることからメンテナンスを行いやすい。スクレーパ７６及びブラシ７８はそれぞれ交換可能である。ブラケット７４は、断面Ｌ字形状であってたわみにくい。

スクレーパ７６は、ウレタン製の板部材であって、異物１５を剥離させやすく、しかも金型１４を損傷させることがない。スクレーパ７６は、下面が広い断面台形であって、前方部及び後方部が鋭角となっていることから異物１５を剥離させやすい。

図５に示すように、エジェクタ２６は、メインチューブ９０の内部にサブチューブ９２が同軸状に設けられた構造であり、第１ホース５０が接続される下側の接続部９０ａと、第２ホース５２が接続される上側の接続部９０ｂと、前記空気配管接続口５４と、該空気配管接続口５４の反対側側面に設けられた支軸リブ９０ｃとを有する。支軸リブ９０ｃは、箱載置台３０の前方端部における支軸９４に対して回動可能に接続されており、これによりエジェクタ２６は垂直平面上で揺動可能である。

メインチューブ９０の内部には下方の大径室９６ａ及び上方の小径部９６ｂが縮径部９６ｃによって接続されており、サブチューブ９２が縮径部９６ｃよりもやや上方まで延在している。サブチューブ９２の外径は小径部９６ｂの内径よりもやや小径であり、サブチューブ９２と小径部９６ｂとの間に狭い環状通路９８が形成されている。下方の接続部９０ａの内面はサブチューブ９２の内面と連続的につながっており、上方の接続部９０ｂの内面はメインチューブ９０の内面と連続的につながっている。

圧縮空気供給管路５８から空気配管接続口５４を介して大径室９６ａに供給された圧縮空気は、縮径部９６ｃで増速されて環状通路９８を通って上方の小径部９６ｂ内へ吐出される。このとき、空気の巻き込み作用によってサブチューブ９２内の空気が小径部９６ｂへと吸い込まれ、結果として負圧作用を奏し、第１ホース５０内の空気が吸引される。大径室９６ａ及び第１ホース５０から小径部９６ｂに入った空気は、第２ホース５２を通り集塵箱２８に導かれ、異物１５が集塵袋５５で除去された後に集塵箱２８に設けられた多数の孔から排出される。なお、エジェクタ２６はこれ以外にも種々の型式のものを用いることができる。

図６に示すように、ロボット１６は、ワークを搬送するための搬送ユニット１００を載置する支持台１０２の近傍に配置されている。搬送ユニット１００は、前記チャック２２と同様のチャック１０４を備えており、ロボット１６は、搬送ユニット１００と、清掃ユニット１８とを選択的に交換、着脱することができる。搬送ユニット１００は、空気圧の作用によって駆動されるアクチュエータ又は吸着部を有し、ワークを把持、搬送することができる。該アクチュエータ又は吸着部は前記圧縮空気供給管路５８と自動的に接続、離脱される。つまり、へミングマシン１２を用いてワークのプレス加工を行うときには、ロボット１６は、搬送ユニット１００を装着してサイクルタイム毎にワークを搬入、搬出することができ、所定のメンテナンス時においては、搬送ユニット１００を外して支持台１０２に載置した後に清掃ユニット１８を装着して金型１４の清掃を行うことができる。

このように、清掃ユニット１８及び搬送ユニット１００の双方を同じロボット１６で稼動させることによりスペースが有効利用される。また、ロボット１６が搬送ユニット１００用としてすでに設けられている場合には、この既存のロボット１６を清掃ユニット１８を駆動する手段として兼用することができ、自動清掃装置１０を廉価に構成することができる。

金型１４の清掃を行う際には、ロボット１６は予め設定されたティーチングデータに基づいて動作し、スクレーパ７６及びブラシ７８を金型１４の表面に当接、摺動させて異物１５を除去することができる。このとき、エジェクタ２６の作用によって、除去された異物１５は先端吸引部５０ａから直ちに吸引して集塵箱２８内の集塵袋５５に収納することができ処分しやすい。また、異物１５の散乱を防止して作業環境の向上を図ることができる。

スクレーパ７６、ブラシ７８及び先端吸引部５０ａは、板ばね７２を介してロボット１６に接続されていることから、金型１４に対して弾性的に接触することとなり、適度な押圧力で接する。従って、複雑、微妙なカーブを有する金型１４に対しても、スクレーパ７６及びブラシ７８は金型１４から離間したり、金型１４を過度に押圧することがなく、適切に清掃を行うことができる。

また、スクレーパ７６、ブラシ７８及び先端吸引部５０ａは板ばね７２を介して金型１４に接触することから、ベース軸２０と金型１４との離間距離は板ばね７２の弾性作用の範囲内で比較的自由に設定可能であり、ロボット１６の動作ティーチングが容易である。

清掃ユニット１８は、スクレーパ７６及びブラシ７８の２種類の異物除去部を備える。従って、金型１４に対する異物１５の種類又は付着具合によってスクレーパ７６で除去されなかった異物１５はブラシ７８による除去が図られ、またブラシ７８によって除去されなかた異物１５はスクレーパ７６による除去が図られる。

このように本実施の形態に係る自動清掃装置１０によれば、ティーチング動作可能なロボット１６により清掃ユニット１８を移動させながら異物１５を除去、吸引することにより、金型１４に付着した異物１５を自動的且つ確実に除去、収納することができる。ロボット１６の動作は自由度が大きいことから、３次元的な種々の形状の金型１４に対しても適用可能である。また、金型１４の形状が変更され、又は交換された場合にもロボット１６のプログラムを変更することにより容易に対応可能である。

さらに、金型１４は自動清掃装置１０によって清掃されて清浄な状態に保たれ、ワークである板金の表面を損傷することがなく、プレス加工の歩留まりが向上するとともに加工精度が向上する。さらに、人手による清掃が不要となり作業員の負担が軽減されるとともに、より確実な清掃を行うことができる。

清掃ユニット１８はエジェクタ２６を用いることにより、専用のアクチュエータや動力を用いることなく異物１５を吸引することができ小型、軽量且つ廉価である。さらに、清掃ユニット１８は簡便な構成であることから信頼性が高く、しかもメンテナンスが容易である。

清掃ユニット１８においては、集塵箱２８はエジェクタ２６からみて下流側に設けられているが、該集塵箱２８に相当するフィルタを先端吸引部５０ａとエジェクタ２６との間に設けてもよい。

本発明に係る金型の自動清掃装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本実施の形態に係る金型の自動清掃装置とへミングマシンとを示す斜視図である。 支柱に載置された清掃ユニット及びロック機構の側面図である。 支柱に載置された清掃ユニットの後面図である。 作業部及び金型の斜視図である。 エジェクタの一部断面側面図である。 ロボットが清掃ユニットと搬送ユニットとを選択的に着脱する様子を示す模式説明図である。

符号の説明

１０…自動清掃装置 １２…ヘミングマシン
１４…金型 １５…異物
１６…ロボット １８…清掃ユニット
２０…ベース軸 ２２…チャック
２４…作業部 ２６…エジェクタ
２８…集塵箱 ５０…第１ホース
５０ａ…先端吸引部 ５２…第２ホース
５５…集塵袋 ５８…圧縮空気供給管路
６０…ロック機構 ６４…ロックプレート
７０…接続具 ７２…板ばね
７４…ブラケット ７６…スクレーパ
７８…ブラシ

Claims (5)

1. 金型の表面を摺動して付着した異物を剥離させる異物除去部と、
   剥離された異物を、エジェクタの負圧作用により吸引する吸引部と、
   前記エジェクタに接続され、吸引された異物を収納する異物収納部と、
   を有し、
   前記異物除去部及び前記吸引部は、ティーチング動作可能なロボットに接続され、前記異物除去部は前記ロボットのティーチング動作にともない、前記金型の表面を摺動して前記異物を自動的に剥離させ、
   前記異物除去部、前記吸引部及び前記異物収納部は清掃ユニットとして前記ロボットの先端部に着脱自在に設けられ、
   前記ロボットは、前記金型により加工されるワークを搬送するための搬送ユニットと前記清掃ユニットとを交換自在に着脱することを特徴とする金型の自動清掃装置。
2. 請求項１記載の金型の自動清掃装置において、
   前記異物除去部及び前記吸引部は、弾性体を介して前記ロボットに接続されていることを特徴とする金型の自動清掃装置。
3. 請求項１記載の金型の自動清掃装置において、
   前記異物除去部は板部材及びブラシを有し、前記吸引部は前記ブラシに接続されていることを特徴とする金型の自動清掃装置。
4. 請求項１記載の金型の自動清掃装置において、
   前記異物除去部は、ウレタン製の板部材であることを特徴とする金型の自動清掃装置。
5. 請求項１記載の金型の自動清掃装置において、
   前記異物収納部は、異物をためるフィルタを備えることを特徴とする金型の自動清掃装置。

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