JP2003311594A

JP2003311594A - ドロス除去方法およびこれに用いるドロス除去装置

Info

Publication number: JP2003311594A
Application number: JP2002116445A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Ishizaki; 和則石崎; Masaki Uchiyama; 雅樹内山
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2003-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマ切断などによりワークの切断面に沿っ
て付着するドロスを過不足なく除去するドロス除去方法
およびこれに用いるドロス除去装置を提供する。【解決手段】円盤形の本体３の周辺５に沿ってダイヤモ
ンド砥粒を含む複数の研削チップ６を配置した回転する
ホイール２と、係るホイール６を軸心方向に沿って移動
可能に弾性的に支持する支持手段１０と、係る支持手段
１０を先端に取り付け且つ上記ホイール６と共に３次元
方向に旋回および移動可能とする多関節ロボット３０
と、を備えている、ドロス除去装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプラズマ切
断やガス切断などによりワークの切断面に沿って付着す
るドロスを除去する除去方法およびこれに用いる除去装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属製ワークを複雑な形状に切断した
り、あるいは金属製ワークの周辺をトリミングするた
め、プラズマ(アーク)切断やガス切断などが広く用いら
れている。例えば、厚肉の金属板をプレス加工などによ
り、断面が半円形のワークを成形した場合、図４(Ａ)に
示すように、ワークＷの端面８０をトリミングするた
め、係る端面８０に沿って、プラズマトーチ８４を移動
させる。この結果、係るトーチ８４から噴射されるプラ
ズマアーク８６またはプラズマジェット８６により、当
該ワークＷの端面８０付近は、溶断されて所定の切断面
８１となる。

【０００３】ところで、上記プラズマジェット８６など
による溶断に伴って、ドロスｄがワークＷの端面８０に
おける上記ジェット８６の下流側に発生する。係るドロ
スｄは、溶融酸化鉄であって凝固することにより、図４
(Ｂ)に示すように、ワークＷの切断面８１に沿って連続
した帯状または間欠的な帯状の形態で付着する。上記ド
ロスｄを除去するため、これまで、ワークＷの切断面８
１付近を治具でハンマーリングしたり、手持ち式グライ
ンダー(サンダー)により研磨していた。しかし、ハンマ
ーリングによる剥離や上記グラインダーによる研磨は、
作業者に多大の労力を必要とする、という問題があっ
た。また、グラインダーの研磨によると削り過ぎる場合
があり、図４(Ｃ)に示すように、ワークＷの切断面８１
の内側のコーナーが欠落して傾斜面８２を生じる。

【０００４】図４(Ｄ)に示すように、上記傾斜面８２を
有する一対のワークＷ１，Ｗ２を、両者の切断面８１で
突き合わせ溶接して、断面円形の製品を形成する場合、
突き合わせ面(切断面)８１の内側に、カーボン製の裏当
て８８が配置される。係るワーク裏当て８８は、Ｗ１，
Ｗ２の内周面８３に倣ったアール面８９を有するが、一
対の傾斜面８２との間に隙間Ｓが生じる。係る隙間Ｓが
あると、ワークＷ１，Ｗ２を突き合わせ面８１に沿って
アーク溶接などを施した場合、図４(Ｄ)中の破線で示す
溶融部９０から溶融金属が流出する。このため、健全な
溶融部９０にならないため、所定の溶接強度を有する製
品が得られない、という問題があった。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】本発明は、以上に説明した従
来の技術における問題点を解決し、プラズマ切断などに
よりワークの切断面に沿って付着するドロスを過不足な
く除去するドロス除去方法およびこれに用いるドロス除
去装置を提供する、ことを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、次述する研削手段をドロスに弾性的に押し
付けると共に、係る研削手段を３次元方向に旋回および
移動可能とする、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明のドロス除去方法(請求項１)は、プラズマ
切断などによりワークの切断面に沿って付着するドロス
を除去する方法であって、周辺に複数の研削チップを有
するホイールを回転し、係る研削チップをドロスに弾性
的に押し付け且つ摺動させて上記ドロスを除去すると共
に、回転する上記ホイールを３次元方向に旋回可能に支
持し且つ上記ドロスの付着方向に沿って移動する、こと
を特徴とする。

【０００７】これによれば、ドロスは、上記研削チップ
により過不足なく確実にワークから除去されると共に、
ドロスが付着しているワークの切断面が３次元の任意方
向に傾斜したりカーブしてても、これに倣って上記ホイ
ールを旋回させたり移動させて、その研削チップを常に
ドロスに対し適正な圧力を伴って押し付けることができ
る。従って、ワークの切断面に沿ったドロスのみを除去
し易くなるため、たとえば係る切断面に追って施す溶接
などの加工を正確に行うことが可能となる。尚、上記研
削チップは、ダイヤモンド砥粒などの高硬度砥粒を含む
ものが望ましい。また、上記ホイールを３次元方向に旋
回可能支持し且つドロスの付着方向に沿って移動させる
には、例えば後述する多関節ロボットが用いられる。

【０００８】一方、本発明のドロス除去装置(請求項２)
は、プラズマ切断などによりワークの切断面に沿って付
着するドロスを除去する装置であって、周辺に沿って複
数の研削チップを配置した回転するホイールと、係るホ
イールを軸心方向に沿って移動可能に弾性的に支持する
支持手段と、上記支持手段を先端に取り付け且つ上記ホ
イールと共に３次元方向に旋回および移動可能とする多
関節ロボットと、を含む、ことを特徴とする。これによ
れば、複数の研削チップを有するホイールは、その軸心
方向に沿って移動可能に弾性的に支持されるため、ワー
クの切断面に沿って付着するドロスのみを、当該ホイー
ルと共に回転する複数の研削チップの摺動により過不足
なく自動的に除去できる。しかも、ワークの切断面が３
次元の任意方向に傾斜したりカーブしてても、これに倣
って上記ホイールを支持し且つその研削チップを常にド
ロスに対して適正な圧力を伴って押し付けることでき
る。従って、少ない労力でドロスのみを確実に除去する
ことができる。尚、上記多関節ロボットは、上記支持手
段の位置を数値制御する制御手段を含んでいる。

【０００９】また、本発明には、前記ホイールの研削チ
ップは、ダイヤモンド砥粒などの高硬度砥粒を含む、ド
ロス除去装置(請求項３)も含まれる。これによれば、極
めて硬質の研削チップとなるため、前記支持手段の弾性
的なホイールの支持と相まって、ドロスに対して適正な
圧力を伴って押し付けることで、ドロスのみを確実に除
去できる。しかも、ドロスの除去に伴う研削チップの消
耗を抑制できるため、その耐久性も向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下において、本発明の実施に好
適な形態を図面と共に説明する。図１(Ａ)は、本発明に
おけるドロス除去装置１の概略を示す側面図である。係
るドロス除去装置１は、図１(Ａ)に示すように、周辺５
に複数の研削チップ６を有するホイール２と、係るホイ
ール２を軸心方向に沿って移動可能に弾性的に支持する
支持手段１０と、係る手段１０を３次元方向に旋回およ
び移動可能に支持する多関節ロボット３０と、を備えて
いる。また、上記ホイール２は、その研削チップ６を断
面半円形のワークＷの切断面ｓ，ｓの内側に沿って付着
するドロスｄに押し付けられつつ回転され、図１(Ａ)の
奥行き方向に沿って移動する。尚、ワークＷは、図示し
ない治具に拘束され且つ係る治具を含む移動手段によっ
て、図１(Ａ)の奥行き方向に沿って移動可能とされてい
る。

【００１１】ホイール２は、図２(Ａ)，(Ｂ)に示すよう
に、断面が緩くカーブする円盤形の本体３、係る本体３
の中心を貫通する取付孔４、および本体２の周辺５に沿
って等間隔に配置された複数の研削チップ６を有する。
上記本体２は、厚肉の金属板からなり、中心の取付孔４
と各研削チップ６との間には、通し孔７が形成してあ
る。また、研削チップ６は、多数のダイヤモンド砥粒を
バインダにより結合したものである。尚、係るホイール
２には、例えばコンクリート研削用として市販されてい
るもの(商品名：ダイヤモンドカップホイール)を用いる
ことができる。

【００１２】また、支持手段１０は、図１(Ａ)，(Ｂ)に
示すように、上記ホイール２を軸支する先端部９を含み
且つ図示しないモータを内蔵するサンダー８を保持する
箱部１２と、係る箱部１２をコイルバネ２８を介して弾
性的に支持する取付部２０とを有する。箱部１２は、図
１(Ｂ)に示すように、その本体１３の内側に上記サンダ
ー８を垂直に固定し、係る本体１３の両側面から一対の
フランジ１４が突出している。取付部２０は、上端の水
平片２２、その一端から垂下する垂直片２４、および係
る垂直片２４の下端から両側に突出し且つ上記フランジ
１４と個別に対向するフランジ２６を有する。箱部１２
と取付部２０の両側で対向する一対のフランジ１４，２
６間には、コイルバネ２８が配置され且つその内側を貫
通するボルト１６がフランジ１４，２６を貫通し且つナ
ット１８とネジ結合している。

【００１３】更に、多関節ロボット３０は、図１(Ａ)に
示すように、床Ｆ上に固定したベース３１、その上で水
平方向に回転(図１(Ａ)右下の実線の矢印で示す)するタ
ーンテーブル３２、係るテーブル３２上に立設する一対
のブラケット３３、および係るブラケット３３に下端の
回転部３５を介して図１(Ａ)で紙面と平行な方向に回転
(図１(Ａ)中の一点鎖線の矢印で示す)するアーム３４を
備えている。係るアーム３４の上端の回転部３６には、
一対のブラケット３７の下端が図１(Ａ)で紙面と平行な
方向に回転可能(図１(Ａ)右上の二点鎖線の矢印で示す)
に支持されると共に、各ブラケット３７の上端間には、
ほぼ水平姿勢に保たれ且つ図示しないモータを内蔵する
円柱部３８が回転可能に支持されている。

【００１４】図１(Ａ)に示すように、円柱部３８の先端
３９には、テーパアーム４２の基端部４０が、図１(Ａ)
で紙面と直交する方向に回転可能(図１(Ａ)上方の実線
の矢印で示す)に支持される。係るアーム４２の先端に
は、ロータ４４が図１(Ａ)で紙面と平行な方向に回転可
能(図１(Ａ)左上の破線の矢印で示す)に取り付けられ
る。また、係るロータ４４の外側には、取付アーム４６
が固定され、その先端から図１(Ａ)で紙面と直交する方
向に回転(図１(Ａ)左方の実線の矢印で示す)する回転軸
４８が突出している。この回転軸４８の先端には、前記
支持手段１０の取付部２０の水平片２２が取り付けられ
る。即ち、前記ホイール２は、コイルバネ２８を介して
支持手段１０の取付部２０に支持されると共に、多関節
ロボット３０の先端(取付アーム４６)において３次元方
向に旋回可能にして支持されている。尚、上述した多関
節ロボット３０は、動作自由度が６軸のいわゆる垂直多
関節形であるが、本発明の多関節ロボットは係る形態に
限定されるものではない。

【００１５】ここで、前述したドロス除去装置１を用い
たドロス除去方法について、図３により説明する。図３
で示すワークＷは、アクスルハウジングを形成するため
のハウジング半体５０である。係るハウジング半体５０
は、例えば高張力鋼(ＨＴ５０〜７０)からなり厚さ約８
ｍｍの鋼板を、その周辺の一部を切り欠き加工した後に
プレス加工することにより、断面ほぼ半円形に成形した
ものである。そして、上記プレス後に所定の形状とする
ため、ハウジング半体５０は、その長手方向の両側に位
置する一対の切断面ｓなどに沿って、前記プラズマ切断
またはガス切断が施されている。このため、切断面ｓな
どの内側に沿って前記同様のドロスｄが付着する。

【００１６】ハウジング半体５０は、図３に示すよう
に、断面が半円形の凹溝５４，５５を有する左右対称の
Ｕ形部５２，５３と、これらの間に位置し且つ断面ほぼ
チャンネル形で左右対称のアール部６０，６１と、これ
らアール部６０，６１間で且つ長手方向の中央に位置且
つ断面ほぼチャンネル形の突出部７０とを備えている。
図３に示すように、Ｕ形部５２，５３は、切断面(上端
面)ｓ，ｓの内側に沿ってドロスｄが連続的または間欠
的に付着している。また、アール部６２，６３の上端で
ある傾斜した切断面６２，６３と円弧形の切断面６４，
６５との内側にも、これらに沿ってドロスｄが付着して
いる。更に、突出部７０の上端である左右のカーブした
切断面６６，６７および中央の凹形の切断面７２の内側
にも、これらに沿ってドロスｄが上記同様に付着してい
る。

【００１７】予め、ハウジング半体５０をその長手方向
を水平姿勢にして図示しない治具に拘束すると共に、係
る治具を含む移動手段(例えば、テーブル)によって、当
該ハウジング半体５０の長手方向(図３中のＸ方向)に沿
って移動可能としておく。係る移動手段の移動方向の一
方の側には、前記多関節ロボット３０を含むドロス除去
装置１が配置されている。先ず、図３に示すように、ハ
ウジング半体５０のＵ形部５２の手前側の切断面Ｓにお
ける端面５６付近に、前記多関節ロボット３０を駆動し
且つ数値制御により各関節で旋回して、その先端の取付
アーム４６などを配置する。取付アーム４６から突出す
る回転軸４８に支持され、取付部２０と箱部１２との間
にコイルバネ２８を介在させた支持手段１０に支持され
たホイール２を、Ｕ形部５２の切断面ｓに沿って凹溝５
４側に付着するドロスｄに近付け、且つ係るドロスｄに
研削チップ６を押し付けた状態で、当該ホイール２を回
転させる。

【００１８】この結果、回転するホイール２の複数の研
削チップ６は、上記ドロスｄに弾性的に押し付けられつ
つ摺動するため、係るドロスｄを研削しつつＵ形部５２
から除去する。引き続き、図３中の実線で示す複数の矢
印のように、ハウジング半体５０の手前側の切断面ｓ，
６２，６４，６６，７２，６７，６５，６３，ｓに沿っ
て(図３中のＸ方向：ドロスの付着方向)、支持手段１０
および回転するホイール２を、取付アーム４６などを介
して前記多関節ロボット３０の数値制御により移動させ
る。即ち、ホイール２は、図３のハウジング半体５０に
おける手前側の各切断面の全長に沿って且つこれらの形
状に倣いつつ、ハウジング半体５０の長手方向(水平方
向、即ち図３中のＸ方向)および垂直方向(図３中のＹ方
向)の何れかまたは双方(図３中のＸおよびＹ方向)に沿
って移動し、必要によりハウジング半体５０の長手方向
と直交する方向(図３中のＺ方向)に沿って旋回する。

【００１９】ホイール２の各研削チップ６がＵ形部５３
の端面５７を通過した際、多関節ロボット３０の数値制
御により、当該ホイール６や支持手段１０と共に取付ア
ーム４６などを、図３で奥行き方向(図３中のＺ方向)に
移動させる。平行して、例えば回転軸４８を１８０度回
転させ、ホイール２の各研削チップ６を、Ｕ形部５３の
奥側の切断面Ｓにおける端面５７付近に接近させた後、
係る切断面Ｓの内側で且つ凹溝５５の上端に沿って付着
するドロスｄに押し付け且つこれを除去する。引き続
き、図３中の破線で示す複数の矢印のように、ハウジン
グ半体５０の奥側における切断面ｓ，６３，６５，６
７，７２，６６，６４，６２，ｓに沿って(図３中のＸ
方向：即ちドロス付着方向)、支持手段１０および回転
するホイール２を、取付アーム４６などを介して前記同
様に移動(図３中のＸおよびＹ方向)させ、これらの付近
に付着するドロスｄを順次除去する。

【００２０】この結果、ハウジング半体５０の長手方向
に沿って付着した２列のドロスｄを前記多関節ロボット
３０およびこれに数値制御にされるホイール２によって
自動的に除去することができる。また、ホイール２の各
研削チップ６は、硬質のダイヤモンド砥粒を含むと共
に、当該ホイール２は、支持手段１０のコイルバネ２８
により軸心方向に沿って移動可能に弾性的に支持されて
いるため、ドロスｄのみを除去しハウジング半体５０自
体を研削する削り過ぎを防ぐことも容易である。しか
も、前記ハウジング半体５０の複雑な形状の切断面ｓ，
６２，６４などに沿って、ホイール２を旋回させつつ正
確に移動することもできる。

【００２１】従って、ドロス除去装置１によれば、ハウ
ジング半体５０のような複雑な形状の切断面に沿って付
着するドロスｄを、少ない労力で過不足なく確実且つ迅
速にして自動的に除去することができる。また、ホイー
ル２の研削チップ６は、ダイヤモンド砥粒を含むため、
ドロスｄの研削に伴う磨耗も少なく、長期間使用するこ
とができる。尚、一対のハウジング半体５０を切断面
ｓ，ｓなどに沿って突き合わせ溶接することで、健全な
溶接部を有するアクスルハウジングを得ることができ
る。

【００２２】本発明は、以上に説明した実施の形態に限
定されるものではない。例えば、前記ホイールの研削チ
ップは、ダイヤモンド砥粒飯貝の高硬度砥粒を含むもの
や、硬質金属またはセラミック製の形態とすることも可
能である。また、前記支持手段において、前記ホイール
をその軸心方向に沿って弾性的に移動可能に支持する手
段は、前記コイルバネに限らず、板バネや空気バネ、あ
るいは水または油を密閉した緩衝器を用いることも可能
である。更に、多関節ロボットには、前記の形態と異な
る形式のロボットや異なる動作自由度のものを用いるこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明のドロス除去方法(請求項１)によ
れば、ドロスは、研削チップにより過不足なく確実にワ
ークから除去され、ドロスが付着しているワークの切断
面が３次元の任意方向に傾斜などしてても、これに倣っ
てホイールを旋回および移動させ且つその研削チップを
常にドロスに対し適正な圧力を伴って押し付けられる。
従って、ワークの切断面に沿ったドロスのみを除去し易
くなるため、例えば係る切断面に追って施す溶接などを
正確に行うことが可能となる。

【００２４】一方、本発明のドロス除去装置(請求項２)
によれば、前記ホイールは、その軸心方向に沿って移動
可能に弾性的に支持されるため、ワークの切断面に沿っ
て付着するドロスのみを、当該ホイールと共に回転する
複数の研削チップにより過不足なく自動的に除去でき
る。また、ワークの切断面が任意方向に傾むくなどして
も、これに倣って上記ホイールを支持し且つその研削チ
ップを常にドロスに対して適正な圧力を伴って押し付け
ることができる。従って、少ない労力でドロスのみを確
実に除去できる。また、請求項３のドロス除去装置によ
れば、上記に加えて、研削チップの寿命を長くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(Ａ)は本発明のドロス除去装置の概略を示す側
面図、(Ｂ)はその支持手段の付近を示す斜視図。

【図２】(Ａ)は図１のドロス除去装置に用いるホイール
の正面図、(Ｂ)は(Ａ)中のＢ−Ｂ線に沿った矢視におけ
る端面図。

【図３】上記ドロス除去装置を用いた本発明のドロス除
去方法の一形態を示す概略図。

【図４】(Ａ)はプラズマ切断の概略図、(Ｂ)はワークに
付着したドロスを示す概略図、(Ｃ)は従来の方法により
ドロスを除去した上記ワークを示す概略図、(Ｄ)は係る
一対のワークを突き合わせ溶接する状態を示す概略図。

【符号の説明】

１………………………ドロス除去装置２………………………ホイール５………………………周辺６………………………研削チップ１０……………………支持手段３０……………………多関節ロボット５０……………………ハウジング半体(ワーク) ６２〜６７,７２,ｓ…切断面ｄ………………………ドロスＷ………………………ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C049 AA04 AA09 AA11 AA14 AA16 CB01 3C058 AA04 AA09 AA11 AA14 AA16 CB01 3C063 AB05 BA12 BB02 BG10 EE40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマ切断などによりワークの切断面に
沿って付着するドロスを除去する方法であって、周辺に複数の研削チップを有するホイールを回転し、係
る研削チップをドロスに弾性的に押し付け且つ摺動させ
て上記ドロスを除去すると共に、回転する上記ホイールを３次元方向に旋回可能に支持し
且つ上記ドロスの付着方向に沿って移動する、ことを特
徴とするドロス除去方法。
【請求項２】プラズマ切断などによりワークの切断面に
沿って付着するドロスを除去する装置であって、周辺に沿って複数の研削チップを配置した回転するホイ
ールと、上記ホイールを軸心方向に沿って移動可能に弾性的に支
持する支持手段と、上記支持手段を先端に取り付け且つ上記ホイールと共に
３次元方向に旋回および移動可能とする多関節ロボット
と、を含む、ことを特徴とするドロス除去装置。
【請求項３】前記ホイールの研削チップは、ダイヤモン
ド砥粒などの高硬度砥粒を含む、ことを特徴とする請求
項２に記載のドロス除去装置。