专利名称：超声修整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声修整装置，该装置用于有效地切削工件，例如由塑料、织物、或者橡胶等软性材料、合成材料、或者包含玻璃纤维的材料构成的薄板材料，即使这种工件具有三维的外形。
背景技术：
当切削由上述软性材料构成的薄板时，传统上是使用削边刀具、超声切削机、喷水式推进器(water jet)等等。使用削边刀具或者超声切削机的优点在于产生的灰尘量少，并且不需要例如废水处理等相关处理步骤。但是，必须将边缘方向对准移动方向。此外，当工件具有三维的弯曲表面时，必须向控制设备输入更复杂的数据来移动削边刀具或者超声切削机。此外，对于满足诸如工件厚度、切削表面特性等不同要求方面，在控制上存在着局限。
同时，如果使用喷水式推进器，那么可简化输入控制设备的加工数据，但是仍存在各种问题。例如，需要进行废水处理，并且工件被弄湿。此外，水在工件周围飞溅使得加工环境恶化，并且噪声大。此外，如果工件重叠，那么就难以仅仅切削其中的一个工件。此外，最初成本和运行成本高。
因此，为了解决上述问题，曾设想过在多关节型机器人(articulated robot)上安装超声切削机。利用这种结构，有望降低运行成本，并且有望减缓对切削位置的限制。此外，能够在切削质量方面获得灵活性，并且能够在排出物、灰尘、振动以及噪声方面对环境给予考虑。
然而，对于在多关节型机器人上安装超声切削机这样的超声修整装置，当刀片变钝时，就不得不经常中断操作来更换刀片。因此，出现这样的问题除非能有效地更换刀片，否则就不能进行有效的修整。
此外，可能并非公知的是，可以通过将带有旋转磨石的磨具靠近夹持在机器人上的刀片，来研磨刀片。但是，当磨具靠近刀片并且磨石旋转时，结构变得复杂，因此不能期望进行快速研磨。
此外，当切削由软性材料构成的工件时，特别是当切削大面积的工件时，需要大量机械夹具，以用夹具固定工件，这样就会降低效率。此外，当修整工件的外周时，夹具处在刀片的活动范围内。这样，刀片和夹具会相互影响，从而导致不能完成作业的问题。
同时，当工件形成三维的外形时，在切削工件时保持工件的三维外形很重要。因此，采用了这样的结构，在切削工件时用一对垂直的模治具来夹持工件，这一对模治具被加工为与工件具有相同的外形。但是，在这种结构中，需要两个模具或者上模和下模，从而导致成本增加的问题。
此外，由于六轴多关节型机器人具有六个自由度，所以能够在三维空间上随意控制刀片的位置和姿态。但是，在机器人的构造中存在着奇点，在奇点上运动的自由度减少，使机器人的运动受限。有多种类型的机器人，包括在奇点停止的机器人；在奇点不停止，但是通过奇点时操作不稳定的机器人；以及不通过奇点，而是受控通过奇点附近的机器人。但是，对于每一种机器人，都需要指示来避开奇点，因此，机器人的操作速度下降和指示复杂化是不可避免的。此外，对于具有最小自由度的机器人，即使在正常的指示中，机器人的轴也常常全部利用，这样就需要大量的时间用于指示。
发明内容
因此，本发明的第一目的是提供一种超声修整装置，其能够通过有效地研磨刀片而有效地进行修整。
本发明的另一目的是提供一种超声修整装置，其能够通过稳定地保持模制为具有三维外形的工件而有效地进行需要的修整。
本发明的再一目的是提供一种超声修整装置，其中，自由度得到增加，从而消除了所有奇点，由此能够有效地指示机器人并获得满意的操作速度。
总之，通过本发明的以下实施例，实现了上述目的。
(1)一种超声修整装置，包括多关节型机器人；超声振动器，由所述多关节型机器人的端臂支撑；刀片，由所述超声振动器支撑；工件固定部件，用于固定工件；以及研磨部件，设置在由所述多关节型机器人驱动的所述刀片的活动范围内，并能够与所述刀片形成压力接触。
采用这种构造，通过由多关节型机器人移动刀片使得刀片与研磨部件形成接触，并且通过驱动超声振动器来振动刀片，能够有效地研磨刀片。在本申请中，除了常规的研磨之外，所述研磨还包括在工件的修整过程中，去除粘附在刀片的刀刃上的粘附材料，例如树脂和玻璃粉末。
(2)根据(1)所述的超声修整装置，还包括液压缸，用于朝着所述刀片推动所述研磨部件。
采用这种构造，利用液压缸，能够使研磨部件与刀片形成压力接触。
(3)根据(1)或(2)所述的超声修整装置，其中所述研磨部件以能够旋转或振动的方式而被支撑，并且旋转或振动的方向设定为使得与所述刀片的超声振动合成后的振动的方向与所述刀片的刀刃垂直。
(4)根据(1)、(2)或(3)所述的超声修整装置，其中所述工件固定部件具有工件安装模治具，所述模治具形成为具有所述工件的三维阴模的外形；在所述模治具中，形成有用于吸附所述工件的多个吸孔；并且各个吸孔与空气抽吸装置相连通。
采用这种构造，通过将工件放置在模治具上，然后在各个吸孔中产生负压力，就能够保持工件。
(5)根据(4)所述的超声修整装置，其中在所述模治具中形成有与各个吸孔相连通的密封空间，所述空气抽吸装置与所述密封空间相连通。
采用这种构造，通过从密封空间中抽取空气，就能够在各个吸孔中产生负压力。
(6)根据(1)至(5)任一项所述的超声修整装置，其中，所述多关节型机器人的所述端臂上可旋转地连接有附加臂，所述附加臂支撑所述超声振动器以及所述刀片，并且控制所述刀片使其总是指向切削方向。
采用这种构造，能够增加机器人的自由度从而消除奇点。
(7)根据(1)至(6)任一项所述的超声修整装置，其中所述多关节型机器人为六轴型，并且所述多关节型机器人的所述端臂上可旋转地连接有附加臂，从而将关节数目增至七个。
采用这种构造，能够增加机器人的自由度从而消除奇点。
(8)根据(1)至(7)任一项所述的超声修整装置，其中在由所述多关节型机器人驱动的所述刀片的活动范围内设置有备用刀片夹持器；并且通过驱动所述多关节型机器人，所述刀片能够从所述多关节型机器人上取下或者装到所述多关节型机器人上。
(9)一种超声修整装置，包括多关节型机器人，通过将附加臂可旋转地连接到六轴型机器人的端臂而构成，从而将关节数目增至七个；超声振动器，由所述多关节型机器人的所述附加臂支撑，从而在所述附加臂的旋转轴方向上振动；刀片，具有平板外形，并且由所述超声振动器支撑；以及工件固定部件，用于固定工件；其中，所述附加臂能够旋转，使得所述刀片总是指向切削方向。
(10)根据(9)所述的超声修整装置，其中所述端臂的轴线与所述附加臂的轴线互相平行。
(11)根据(9)所述的超声修整装置，还包括连接臂，所述连接臂具有弯曲部分，并设置在所述端臂与所述附加臂之间，其中所述端臂与位于所述端臂的基部侧的臂之间的交叉角为15度或更大。
(12)根据(9)至(11)任一项所述的超声修整装置，还包括研磨部件，设置在由所述多关节型机器人驱动的所述刀片的活动范围内，并能够与所述刀片形成压力接触；以及液压缸，用于在所述刀片的方向上推动所述研磨部件。
(13)根据(12)所述的超声修整装置，其中所述研磨部件以能够旋转或振动的方式而被支撑，并且旋转或振动的方向设定为使得与所述刀片的超声振动合成后的振动的方向与所述刀片的刀刃垂直。
(14)根据(9)至(13)任一项所述的超声修整装置，其中所述工件固定部件具有工件安装模治具，所述模治具形成为具有所述工件的三维阴模的外形；在所述模治具中，形成有用于吸附所述工件的多个吸孔；并且各个吸孔与空气抽吸装置相连通。
(15)根据(14)所述的超声修整装置，其中在所述模治具中形成有与各个吸孔相连通的密封空间，所述空气抽吸装置与所述密封空间相连通。
(16)根据(9)至(15)任一项所述的超声修整装置，其中在由所述多关节型机器人驱动的所述刀片的活动范围内设置有备用刀片夹持器；并且通过驱动所述多关节型机器人，所述刀片能够从所述多关节型机器人上取下或者装到所述多关节型机器人上。
图1为机器人的前视图，示出根据本发明的超声修整装置的实施例。
图2为透视图，示意性地示出超声修整装置中刀片的姿态与预定切削线之间的关系。
图3为平面图，示意性地示出超声修整装置中刀片的姿态与预定切削线之间的关系。
图4为前视图，示出与图1中不同的端臂的连接结构。
图5为前视图，示出图1所示实施例中在磨石周围的构造。
图6为待由图1所示超声修整装置进行修整的工件的透视图。
图7为透视图，示出用于通过吸力来保持图6所示工件的模治具的实施例。
图8为透视图，示出在底板上设置两个模治具的实施例。
图9为透视图，示出模治具的另一实施例。
图10为透视图，示出模治具的又一实施例。
图11为透视图，示意性地示出研磨部件的另一实施例。
图12为透视图，示意性地示出研磨部件的又一实施例。
图13为剖视图，示出在超声修整装置中用于自动更换刀片的装置的主要部分。
图14为图13的平面图。
图15为平面图，示出在刀片自动更换机构中用于备用刀片的夹持器。
图16为前视图，示出用于自动更换刀片的装置的另一实施例的主要部分。
具体实施例方式
如图1所示，本发明的超声修整装置10包括多关节型机器人12(以下称为机器人12)、切削装置14以及磨石30。
本实施例的机器人12包括通用六轴垂直多关节型机器人，其具有由六个关节提供的六个自由度，这六个关节如箭头A、B、C、D、E以及F所示。附加臂18通过连接臂20连接到位于机器人12端部的臂16，其中附加臂18的轴线与臂16的轴线(第六轴12F)平行。由于上述六轴垂直多关节型机器人为通用型，所以省略其详细描述。在图1中，标记12A、12B、12C、12D、12E以及12F分别表示所述六轴垂直多关节型机器人的第一至第六关节。
通过连接到附加臂18的马达22，附加臂18可以绕着第七轴12G旋转运动，如箭头G所示。由于附加臂18能够旋转运动，机器人12的自由度增至七，因此下文所述的刀片24总是能够保持其姿态以对准切削方向。
上述切削装置14支撑在附加臂18的端面上。切削装置14包括支撑块25，附接在附加臂18的端部上；超声振动器26，附接在支撑块25上；振子27和支撑套(horn)28，附接在超声振动器26上；以及上述刀片24，由支撑套28支撑。
超声振动器26设置为在附加臂18的转轴方向上，即第七轴12G的方向上振动。因此，刀片24在第七轴12G的方向上振动。
利用具有弹性的超硬材料，使上述刀片24形成平板外形。在增加上述附加臂18从而具有七个自由度的多关节型机器人12中，可以通过马达22来旋转附加臂18从而控制其姿态。因此，能够保持具有平板外形的刀片24的姿态，使得刀片24的刀刃与预定切削线CL交叉，并且包含所述刀刃的平板(平面)用作接触面，由此，刀片24能够沿着预定切削线CL运动，并且刀刃总是指向切削方向。
图2和图3中的标记24-1、24-2以及24-3表示在预定切削线CL上的不同位置处刀片24的姿态。在每一个位置，刀片24的刀刃都指向运动方向，并且包含刀刃的平面(如图2中的点划线所示)用作与预定切削线CL的接触面。图2和图3中的标记40A表示待修整的开口。刀片24可以是双刃刀片，也可以是单刃刀片。
预定切削线是基于通过指示或者程序预先输入机器人12的控制装置(未示出)的数据来确定的。机器人12沿着所述预定切削线移动刀片24。
此外，切削时刀片24的姿态、下文所述研磨的定时、刀片24朝向研磨部件的运动以及研磨时刀片24的姿态都是基于通过指示或者程序预先输入的数据来确定的。
在图1中，臂16的轴线与附加臂18的轴线互相平行。但是，如图2所示，通过在连接臂20中设置弯曲部分21，臂16和附加臂18可设置成其轴线相互交叉。在图2所示的构造中，当臂16与臂17之间的交叉角θ小于15度时，形成奇点，其中臂17比臂16更靠近基部。因此，必须将交叉角θ设定为15度或更大。
图5示出上述用作研磨部件来研磨上述刀片24的磨石30周围的构造。磨石30位于由机器人12驱动的刀片24的活动范围内。上述磨石30固定在活动块34上，活动块34由气压缸32可活动地支撑，气压缸32为液压缸的一个实例。所述磨石30由上述气压缸32驱动，并且在使得磨石30与刀片24形成压力接触的方向上受到推动，如图5中的箭头H所示。
因此，在使得磨石30与刀片24形成压力接触的状态下，刀片24随着超声振动器26的驱动而振动，从而通过磨石30研磨刀片24。在此，采用包含金刚石磨粒的金刚石磨石作为磨石30。
刀片24根据上述指示或者程序来定位，使得包含其刀刃的平面与磨石30平行。在此，由于上述气压缸32为通用型，所以省略其详细描述。
图6示出待由本实施例的超声修整装置10进行修整的具有三维外形的工件40。该工件40由塑料、织物、或者橡胶等软性材料、合成材料、或者包含玻璃纤维的材料构成的薄板材料形成。工件40的开口40A以及外周40B通过本实施例的超声修整装置10进行修整。
图7示出用于固定工件40的一个模治具50。
模治具50通过用于防止空气泄漏的包装53固定在底板51上。此外，模治具50通过多个在底板51上突起的定位销54而固定在底板51上的正常位置。
模治具50的上表面50A形成为具有与上述工件40在其产品状态下使用的三维阴模一致的外形。此外，在上表面50A上形成有大量小口径吸孔55。在模治具50内部形成有与各个吸孔55连通的内部密封空间56。同时，在底板51的上表面51A上设置有与模治具50的内部密封空间56连通的多个吸附部分57。用于在内部密封空间56内产生负压力的抽吸装置(未示出)，例如风扇、吹风机、或者泵通过管道58连接到各个吸附部分57。
因此，将工件40放置在模治具50的上表面50A上后，通过驱动抽吸装置，在内部密封空间56和各个吸孔55内产生负压力，这样，工件40就通过吸力而保持在模治具50的上表面50A上。
同时，在底板51上设置多个模治具50，使得多个模治具50与底板51的上表面51A上各自的吸附部分57相对。
图8示出在底板51的上表面51A上两个模治具50设置为彼此分开一定距离的状态。
如上所述，在底板51上可设置多个模治具50。因此，可设置数目与工件数目相同、各自的尺寸与工件的外形相对应的多个模治具50。此外，由于各个模治具50的下部为空的内部密封空间56，因此这种结构有利于改变外形并且有利于维护。
此外，图9所示模治具50的下表面50B可以密封，并且用于连接到抽吸装置(未示出)的管道58可通过侧部连接到上述内部密封空间56。
此外，如图10所示，模治具50下面可设置具有内部密封空间59的底板60。在这种情况下，模治具50的各个吸孔55与内部密封空间59连通，并且用于连接到抽吸装置(未示出)的管道58可通过侧部连接到上述内部密封空间59。
以下，描述根据本实施例并具有上述构造的超声修整装置10的动作。
将工件40放置在模治具50的上表面50A上之后，驱动抽吸装置，从而工件40通过吸力而保持在模治具50的上表面50A上。
在上述状态下，驱动机器人12并驱动超声振动器26，随后刀片24在超声振动的同时运动。具有平板外形的刀片24保持其沿着预定切削线提供接触面的姿态，并且刀片24的刀刃总是指向运动方向。此外，刀片24在与预定切削线垂直的方向上超声振动。因此，能够容易地切削工件40。此外，能够稳定地修整具有三维外形的工件的开口40A和外周40B而不会受到夹具等等的任何影响。
磨石30设置在由机器人12驱动的刀片24的活动范围内。因此，当刀片24的刀刃变钝时，将夹持在机器人12上的刀片24移动到磨石30的位置，并使得刀刃与磨石30形成接触，如图5所示。此时，根据上述指示或者程序，刀片24保持其姿态，使得包含其刀刃的平面接触磨石30，如上所述。
接着，通过驱动气压缸32，使得磨石30与刀片24形成压力接触。在这种状态下，通过驱动超声振动器26，使刀片24超声振动，从而可以利用磨石30来研磨刀片24。
在这种方式下，能够迅速地研磨刀片24而不需将刀片24从机器人12上取下，然后将研磨好的刀片24装到机器人12上。这样就减少了操作的中断时间，从而能够有效地进行修整。此外，与将普通的研磨装置靠近刀片24并使用旋转的磨石来研磨刀片24的情况相比，能够以更低的成本、更短的时间来研磨刀片24。
此外，在本实施例的超声修整装置10中，工件固定部件具有用于放置工件的模治具50，并且模治具50形成为具有与工件40的外形相对应的外形(阴模外形)。在模治具50中形成有多个用于吸附工件的吸孔55，并且各个吸孔55与空气抽吸装置连通。这样，将工件40放置在模治具50上后，能够通过在各个吸孔55中产生负压力来保持工件40。因此，即使是具有三维外形的工件40也能够通过一个模治具50稳定地保持，从而修整工件40的所有部分。
此外，在模治具50内形成有与各个吸孔55相连通的内部密封空间56，并且空气抽吸装置与内部密封空间56相连通。因此，通过从内部密封空间56抽取空气以在各个吸孔55内产生负压力，就可以稳定地保持具有三维外形的工件40。
此外，支撑上述超声振动器26以及刀片24并且控制刀片24使刀片24总是指向切削方向的附加臂18可旋转地连接到多关节型机器人12的端臂。因此，能够增加机器人12的自由度从而消除奇点。这样，不需要用于避开奇点的指示，并且不会降低机器人12的操作速度。此外，能够简化指示，从而减少指示所需的时间。
在上述实施例中，磨石30为静止，并且刀片24在超声振动的同时压在磨石30上。然而，磨石30可以构造为旋转或者振动。
例如，可采用旋转磨石70作为磨石，如图11所示。
在这种情况下，优选地，旋转磨石70的旋转方向与刀片24的超声振动方向合成后的合成振动方向与刀片24的刀刃垂直。也就是说，优选地，是在与刀片24的刀刃垂直的方向上进行研磨。在这种方式下，刀片24的切削性能得到改善。
在图12中，磨石30由用于超声振动磨石30的超声振动装置72支撑。
即使在此实施例中，优选地，磨石30的超声振动方向与刀片24的超声振动方向的合成振动方向也设定为与刀片的刀刃垂直。
此外，在上述实施例中，是在修整操作过程中在超声修整装置中研磨刀片24。但是，在研磨刀片24时，可以用备用刀片代替刀片24，备用刀片预先研磨并准备好，从而将修整操作的中断时间减少相当于(研磨时间—更换时间)的量。在这种情况下，对刀片24的研磨在多关节型机器人的活动范围之外独立于修整操作而进行。此外，当刀片磨损到无法再研磨时也进行上述刀片的更换。或者，仅当无法再研磨时进行刀片24的更换。
上述自动更换通过图13至图15所示的刀片自动更换装置80进行。
在刀片自动更换装置80中，在上述支撑套28中设置有刀片取出-装入机构，并且刀片24制成为能够通过附加臂18的旋转而装到支撑套28上以及从支撑套28上取下。此外，预先研磨好的备用刀片24A预先放入如图15所示的备用刀片夹持器82中。当经过修整操作后刀片24磨损时，磨损的刀片24落入空的备用刀片夹持器82中，并且备用刀片24A被装到支撑套28上。
以下给出上述刀片自动更换装置80的详细描述。
刀片自动更换装置80位于多关节型机器人12侧的部分包括支撑套28，构成为可分离地支撑刀片24；以及备用刀片夹持器82，设置在由多关节型机器人12驱动的刀片24的活动范围内。上述支撑套28具有在其端部内侧为两个相对表面的锥形表面82A。此外，支撑套28设置有螺栓83B，在螺栓83B的外周上螺接螺母84A。螺母84A形成在紧固环84的内周上，而外周齿轮84B形成在紧固环84的外周上。
在一对锥形表面82A之间设置有一对具有相同的楔状外形并且插入在上述一对锥形表面82A之间的刀片夹合部件85。此外，在一对锥形表面82A之间还设置有挤压弹簧86，其将一对刀片夹合部件85推向图13中向下的方向(尖端的方向)。
支撑套28构成如下。当具有平板外形的刀片24的基端插入在上述一对刀片夹合部件85之间，并且螺母84螺接到螺栓83B上时，一对锥形表面83A挤压刀片夹合部件85。然后，刀片夹合部件85紧紧地夹住刀片24的基端从而夹紧并固定基端。
当取下刀片24时，紧固环84沿着使其从螺栓83B松开的方向旋转，从而松开一对刀片夹合部件85的夹持。因此，使得刀片24可以被挤压弹簧86向下挤压并因此可以通过自身的重量而被拉下。
如图15所示，备用刀片夹持器82具有壳体92，壳体92构成为容置刀片夹持部分87、旋转制动器88、支架89、压缩弹簧90以及传感器机构91。
刀片夹持部分87设置有一对夹合部件87A和87B。备用刀片24A被夹住并且可释放地夹持在位于夹合部件87A与87B之间的刀片容置槽87C中。此处，在刀片夹持部分87中，上述夹合部件87A与87B之间的刀片容置槽87C的宽度可由驱动机构(未示出)任意调节，并且刀片容置槽87C的位置可以在旋转方向上调节。
如图15所示，上述旋转制动器88构成为仅当刀片容置槽87C的位置与用于更换刀片的位置相同时，能够在旋转方向上锁定夹合部件87A和87B。
在图15中，上述支架89对称地设置在将刀部夹持部分87夹在中间的位置。但是，在轴线方向上，各支架89设置在这样的位置，即使得支架89沿着刀片24或者支撑套28的中心轴线方向从刀片夹持部分87向图13中的紧固环84侧移动。
位移量设定为使得当刀片24进入刀片容置槽87C时，支架89能够与形成在紧固环84外周的外周齿轮84A啮合。
上述一对支架89由与它们平行设置的一对导杆89A和89B可滑动地支撑，并且导杆89A轴向地固定在上述壳体82内。
在支架89与所附接的壳体52之间为上述一对压缩弹簧90，当支架89与上述外周齿轮84B啮合时，上述压缩弹簧90沿着使啮合松开的方向推动支架89。此外，导杆89B的端部89C从壳体92向外突出，所述端部89C位于压缩弹簧90所附接的一侧。此外，端部89C可沿着导杆89B靠近传感器机构91或者从传感器机构91分离。
传感器机构91包括例如接近开关或者下落型光束传感器(dropping-typebeam sensor)，并且设计用于当导杆89B的端部靠近传感器机构91达到一定距离或以上，或者进入检测区时来检测所述端部。
当自动更换刀片时，通过机器人12，刀片24从上方靠近空的夹持器，空的夹持器与没有夹持备用刀片的备用刀片夹持器82相似。然后，外周齿轮84B与支架89A以及89B形成啮合，并且刀片24插入刀片容置槽87C中。在这种状态下，支撑套28沿着使螺栓83B从螺母84A松开的方向，通过机器人12的驱动力而旋转。此时，当与外周齿轮84B啮合的一对支架89沿着使它们从压缩弹簧90分离的方向移动预定距离时，所述一对支架89紧靠壳体82的内壁并被制动。因此，外周齿轮84B不再旋转。
当螺母84A从螺栓83B松开时，刀片夹合部件85之间的距离变大。此外，刀片夹合部件85被挤压弹簧86向下压，从而使夹合的刀片24落入空的刀片容置槽87C中。
然后，将外周齿轮84A从支架89向上拉，因而从上方靠近夹持有备用刀片24A的备用刀片夹持器82。此外，刀片夹合部件85与备用刀片夹持器82夹持的备用刀片24A之间的槽设置为与备用刀片24A的平面对齐。
在这种方式下，外周齿轮84A进入支架89之间，从而与支架89啮合。此时，备用刀片24A的基端侧进入一对刀片夹合部件85之间的槽。
在这种状态下，驱动机器人12以旋转支撑套28使得螺母84A夹紧螺栓83B。然后，由于外周齿轮84B与支架89形成啮合而不能旋转，所以刀片夹合部件85相对地旋转。
在此，上述旋转制动器88进行的锁定被解除，因此使得夹合部件87A和87B能够相对于备用刀片24A旋转。此外，使一对夹合部件87A与87B之间的距离增大，从而使得备用刀片24A能够被拉出。
外周齿轮84B和螺母84A相对于螺栓83B旋转，由此刀片夹合部件85紧紧地夹合并固定备用刀片24A。
将此时夹紧力矩的界限设定为如下情况下的力矩值外周齿轮84B驱动支架89抵抗压缩弹簧90的弹力，然后传感器机构91检测到导杆89B的端部。
通过利用螺母84A充分地夹紧刀片夹合部件85，备用刀片24A被夹合并紧紧地固定在一对刀片夹合部件85之间。
螺母84A在旋转时，沿着图13中向上的方向挤压刀片夹合部件85抵抗挤压弹簧86的弹力。因此，刀片夹合部件85楔入锥形表面83A之间，从而夹住并固定备用刀片24A。
如上所述，在本实施例的备用刀片自动更换装置中，刀片24可从支撑套28上取下或者装到支撑套28上，但是本发明不限于此。刀片自动更换装置可具有其它构造。
例如，如图16所示的实施例中，可采用商用自动工具更换器(commercialautomatic tool changer)94。
在这种情况下，采用自动工具更换器(Exchange XC系列，NITTA公司的产品)作为自动工具更换器94。
自动工具更换器94设置在振动器95与附加臂18之间，刀片24和振动器95一起可从附加臂18上取下或者装到附加臂18上。
特别地，自动工具更换器94包括机器人适配器94A以及工具适配器94B，其中工具适配器94B可以直接(through air)从机器人适配器94A上取下或者装到机器人适配器94A上。工具适配器94B附接上述振动器95、振子27、支撑套28以及刀片24。
在此实施例中，工具适配器94B、振动器95…以及刀片24预先装配好并预备在备用工具储存空间96中。在更换时，从机器人12上取下一套工具适配器94B、振动器95…以及刀片24并放入备用工具储存空间96中的空余位置，然后通过自动工具更换器94将置于旁边的一套备用工具适配器94B、振动器95…以及刀片24安装到机器人上，从而完成刀片的更换。
本发明不限于上述实施例，根据需要可以进行不同的改型。例如，本发明适用于采用具有5个或者更少关节的多关节型机器人的情况。
工业实用性本发明的超声修整装置设置有研磨部件，该研磨部件设置在刀片的活动范围内，并能够与刀片形成压力接触。通过机器人可以移动刀片以接触研磨部件，然后驱动超声振动器以超声振动刀片，从而能够有效地研磨刀片。因此，可以改善用于汽车等等的内部薄板、用于椅子的薄板、装饰工业中的织物的修整效率。
权利要求
1.一种超声修整装置，包括多关节型机器人；超声振动器，由所述多关节型机器人的端臂支撑；刀片，由所述超声振动器支撑；工件固定部件，用于固定工件；以及研磨部件，设置在由所述多关节型机器人驱动的所述刀片的活动范围内，并能够与所述刀片形成压力接触。
2.如权利要求1所述的超声修整装置，还包括液压缸，用于朝着所述刀片推动所述研磨部件。
3.如权利要求1或2所述的超声修整装置，其中所述研磨部件以能够旋转或振动的方式而被支撑，并且旋转或振动的方向设定为使得与所述刀片的超声振动合成后的振动的方向与所述刀片的刀刃垂直。
4.如权利要求1、2或3所述的超声修整装置，其中所述工件固定部件具有工件安装模治具，所述模治具形成为具有所述工件的三维阴模的外形；在所述模治具中，形成有用于吸附所述工件的多个吸孔；并且各个吸孔与空气抽吸装置相连通。
5.如权利要求4所述的超声修整装置，其中在所述模治具中形成有与各个吸孔相连通的密封空间，所述空气抽吸装置与所述密封空间相连通。
6.如权利要求1-5中任一项所述的超声修整装置，其中所述多关节型机器人的所述端臂上可旋转地连接有附加臂，所述附加臂支撑所述超声振动器以及所述刀片，并且控制所述刀片使其总是指向切削方向。
7.如权利要求1-6中任一项所述的超声修整装置，其中所述多关节型机器人为六轴型，并且所述多关节型机器人的所述端臂上可旋转地连接有附加臂，从而将关节数目增至七个。
8.如权利要求1-7中任一项所述的超声修整装置，其中在由所述多关节型机器人驱动的所述刀片的活动范围内设置有备用刀片夹持器；并且通过驱动所述多关节型机器人，所述刀片能够从所述多关节型机器人上取下或者装到所述多关节型机器人上。
9.一种超声修整装置，包括多关节型机器人，通过将附加臂可旋转地连接到六轴型机器人的端臂而构成，从而将关节数目增至七个；超声振动器，由所述多关节型机器人的所述附加臂支撑，从而在所述附加臂的旋转轴方向上振动；刀片，具有平板外形，并且由所述超声振动器支撑；以及工件固定部件，用于固定工件；其中，所述附加臂能够旋转，使得所述刀片总是指向切削方向。
10.如权利要求9所述的超声修整装置，其中所述端臂的轴线与所述附加臂的轴线互相平行。
11.如权利要求9所述的超声修整装置，还包括连接臂，所述连接臂具有弯曲部分，并设置在所述端臂与所述附加臂之间，其中所述端臂与位于所述端臂的基部侧的臂之间的交叉角为15度或更大。
12.如权利要求9-11中任一项所述的超声修整装置，还包括研磨部件，设置在由所述多关节型机器人驱动的所述刀片的活动范围内，并能够与所述刀片形成压力接触；以及液压缸，用于在所述刀片的方向上推动所述研磨部件。
13.如权利要求12所述的超声修整装置，其中所述研磨部件以能够旋转或振动的方式而被支撑，并且旋转或振动的方向设定为使得与所述刀片的超声振动合成后的振动的方向与所述刀片的刀刃垂直。
14.如权利要求9-13中任一项所述的超声修整装置，其中所述工件固定部件具有工件安装模治具，所述模治具形成为具有所述工件的三维阴模的外形；在所述模治具中，形成有用于吸附所述工件的多个吸孔；并且各个吸孔与空气抽吸装置相连通。
15.如权利要求14所述的超声修整装置，其中在所述模治具中形成有与各个吸孔相连通的密封空间，所述空气抽吸装置与所述密封空间相连通。
16.如权利要求9-15中任一项所述的超声修整装置，其中在由所述多关节型机器人驱动的所述刀片的活动范围内设置有备用刀片夹持器；并且通过驱动所述多关节型机器人，所述刀片能够从所述多关节型机器人上取下或者装到所述多关节型机器人上。
全文摘要
一种超声修整装置，包括多关节型机器人、切削装置以及磨石。所述切削装置包括超声振动器，由所述多关节型机器人的端部支撑；刀片，由所述超声振动器支撑；以及工件固定部件，用于固定工件。所述磨石用作研磨部件，设置在由所述多关节型机器人驱动的所述刀片的活动范围内，并且放置在能够与所述刀片形成压力接触的位置。所述刀片通过所述超声振动器超声地振动，并且当通过所述多关节型机器人而被压在所述磨石上时得到研磨。所述超声修整装置通过对环境加以考虑的方法，有效地切削由塑料、织物、或者橡胶等软性材料、合成材料、或者包含玻璃纤维的材料构成的薄板材料，即使所述材料具有三维外形。
文档编号B26D7/02GK101052502SQ20068000106
公开日2007年10月10日 申请日期2006年7月26日 优先权日2005年10月4日
发明者田中章夫 申请人:日本省力机械株式会社