【引进案例】不断进步的机器人加工。将大型铸件的切割和磨削加工自动化

～机器人×接触式探头×自动仿形控制，改变重体力劳动的未来～

采访对象介绍：爱知产业株式会社

本次我们采访了位于东京都品川区的爱知产业株式会社。（以下公司名称使用简称）
该公司主要从事工业产品的进口业务，除了销售外，还通过技术开发和技术支持，为客户提供解决方案。
公司开展着各种业务，我们本次采访的是负责机器人系统集成商业务的工程总部——相模原事业所。该事业所作为一家进口贸易公司，经营焊接机、机床、金属3D打印机等产品，其最大优势是将先进产品与机器人相结合的自动化方案的提案。　

体现该公司优势的案例之一就是采用美国博思高（PushCorp）公司生产的“自动仿形控制装置”通过将博思高自动仿形控制装置配备在工业机器人上，并安装研磨材料、切削刀具、立铣刀等，可以加工金属等材料。　

博思高自动仿形控制装置由可以在任何姿态下进行恒定压力调节的滑动机构和标配有BT刀柄的伺服主轴构成。
滑动机构内置有力传感器、加速度传感器和位置传感器，当主轴前端的刀具接触到工件表面时，会反馈来自各种传感器的输入，吸收由于方向不同而引起的负载变化，并保持具有一致性的恒定压力。

プッシュコープ自動倣い装置研削・研磨風景 — PushCorp公司的“自动仿形控制装置”可在恒定压力下进行研削研磨

因此，即使机器人动作时的轨迹精度或各工件的外形尺寸存在差异，也能通过博思高自动仿形控制装置灵活进行调整、加工。博思高自动仿形控制装置的另一个特点是主体结构紧凑，但刚性很高。

　不过要想熟练使用博思高自动仿形控制装置，需要进行机器人示教和使用外围设备。
作为构建机器人系统的系统集成商，爱知产业公司设有工程总部系统制造部，在交付集成系统方面有着丰富的业绩。

该部门设计课机械设计组组长岳本孝太郎组长说：“我们一直在根据客户需求和加工工件灵活地进行应对。最近我们承接的工作中，大型工件加工和涉及危险作业的自动化工作较多”。

愛知産業の嶽本孝太朗リーダーとプッシュコープ — 爱知产业的领导者岳本孝太朗与PushCorp

难题：大型铸件的切割和磨削加工

最近，我们接到了关于大型铸件的切割和磨削加工自动化的咨询。
每个铸件的规格都不同。由于工件的形状和位置每次都不同，因此对位作业全部依靠经验熟练工的观察和直觉。

这项工作将给工作人员带来沉重的负担，具体如下：

作业人员直接操作切割机，非常危险
人工操作容易出错，导致质量不稳定
加工的工件又大又重，处理起来耗时
更换刀具和示教需要时间
无法进行多品种小批量生产

由于熟练工人数的减少，无法再用以往的方式来开展工作。

通过采用了接触式探头×自动仿形控制的创新机器人加工系统来解决难题

为了解决这一难题，公司引进了将博思高自动仿形控制装置与美德龙的无线3D接触式探头“RC-K3X”相结合的机器人加工系统。

1. 将以前安装在BT刀柄上的接触式探头安装到博思高自动仿形控制装置上。

要切割的工件很重，需要通过工厂的天车搬运，因此很难进行高精度定位。由于是形状因规格而异的多品种小批量产品，因此逐一制作定位夹具并不现实。

于是采用了这样的方式：在加工前将工件放在工作台上后，将接触式探头RC-K3X安装到机械臂前端的博思高自动仿形控制装置上，通过测量工件确定固定位置后，根据位置来修正加工程序。

2. 接触式探头四点接触工件，确定原点

タ安装接触式探头后，四点接触工件进行测量，并根据测量数据确定原点。

3. 将接触式探头更换为圆盘锯，切割铸件浇口

然后将接触式探头更换为圆盘锯，切断装有LNG泵叶轮的部分铁制壳体。

该壳体由两个半圆形铸件组合而成，每个铸件的宽度、深度和高度约为1米。铸件留有浇注熔融金属时使用的浇口等，这次就使用机器人系统切除了这些多余的部分。

丸のこ切断機で鋳物を切断 — 利用安装在博思高自动仿形控制装置上的圆盘锯切除铸件的浇口部分

4. 将圆盘锯更换为偏置砂轮，对切割部位进行磨削

留出10mm的余量，以免损坏工件的必要部分。最后，将圆盘锯更换为偏置砂轮，对切割部位进行磨削精加工。

博思高公司的自动仿形控制装置能以恒定的压力对各种工具进行顶压控制，可在吸收工件的形状差异和凹凸不平的同时，实现安全稳定的切割和磨削加工。

传统的“人工操作、测量、切割、研磨”作业流程已转变为使用接触式探头定位，由机器人进行自动切割和磨削的工序。

【视频讲解】接触式探头和自动仿形控制装置助力机器人加工创新

选择美德龙RC-K3X接触式探头的理由

兼容BT刀柄

博思高自动仿形控制装置的伺服主轴采用安装刀具的夹持刀柄标准“BT刀柄”，可安装各种刀具。例如，在本次的系统中，刀柄为主轴锥度BT40。RC-K3X也兼容BT刀柄，因此可在购买后直接使用，这就是选择RC-K3X的决定性因素。

無線式タッチプローブRC-K3XはBTシャンク対応 — 无线式接触式探头RC-K3X可轻松安装到BT刀柄上

ロボットハンドに丸のこ切断機装着 — 通过将各种刀具安装到BT刀柄上事先存放，可实现刀具的自动更换

无线式方便引进無線式

无线式设计也是一个重要因素。由于机器人运动部的自由度高，如果是有线式，电缆的布线作业会很困难。

即使是存在Wi-Fi/蓝牙等干扰或被障碍物遮蔽而影响定位精度的场所，也能通过独特的通信方式确保可靠的无线性能，实现1µm (2σ)的稳定重复精度。

接触式测量不受表面粗糙度或金属光泽的影响

另一个决定性因素是测量方法为接触式。虽然也曾考虑过激光式测量仪，但考虑到可能会受到铸件表面粗糙度、金属光泽以及工厂内亮度等外部环境因素的影响，最终选择了接触式测量方法。

　在实际操作机器人的同时对运行程序进行微调时，接触式测量方法也很给力。由于是在安全围栏外进行观察，因此需要使用示教器进行远距离微调。
即使在这种情况下，接触式探头RC-K3X也能轻松目视确认已实际接触到工件。

价格实惠以及日本制造带来的放心感

日本制造产品特有的实惠价格以及可靠的支持服务，也是促使该系统被采用的一个主要原因。

“我们在展会上接受了美德龙员工的提案，进行评估后结果非常令人满意。价格也实惠，而且是日本本土厂商，支持服务也能让人放心，所以我们毫不犹豫地做出了选择”。客人的这种评价让我们很开心（岳本组长）。

有不少用户遇到过接触式探头因碰撞而发生故障的情况。因此，从运用角度来看，价格实惠也是一个非常重要的因素。

引进后的预期效果如何

引进由接触式探头和自动仿形控制装置实现的机器人加工系统后，会有以下预期效果。

最大的预期效果是安全性的大幅提升！！

除了安全性之外，还有望实现各种生产率提升。

准备工作：通过传感器进行可靠测量，消除人为失误，缩短准备工作时间
加工精度：消除人为差异，实现稳定的加工精度
灵活性：通过工件原点定位、刀具更换和加工的自动化，可灵活应对多品种小批量生产
技术传承：解决依靠熟练工和没有接班人的问题

【今后的拓展应用】也将应用于焊道精加工、大型零部件的精密研磨

预计RC-K3X与博思高自动仿形控制装置的组合今后会有更多的拓展应用。

例如，

焊道的精加工：用RC-K3X测量隆起部分，以最佳研磨压力进行处理
飞机部件及航空航天相关部件：可用于无法进行机械加工的超大型部件
已在各种材料的精磨和去除氧化皮方面有应用业绩

问：今后打算进行什么样的开发？

爱知产业株式会社岳本组长
“在这次的案例中，我们还没有把RC-K3X的1μm (2σ)的重复精度这一性能发挥到极致。我们想构建一个也能充分利用这一特点的系统。”

“我们的设想之一是在焊接后进行研磨精加工。”使用接合用的填充金属进行焊接时，会产生半圆柱形的隆起“焊道”。研磨并消除该焊道，进行镜面加工时也会使用博思高自动仿形控制装置。

　但为了不损坏隆起部分以外的部位，必须在保证安全的情况下调整推压力度。

因此，我们认为，通过事先用RC-K3X测量焊道高度和宽度后再进行研磨，可以优化推压力度，提升生产效率和加工精度。通过本次的系统开发，我们认为博思高自动仿形控制装置和接触式探头RC-K3X的组合还有可能应用到各种各样的用途。尤其可用于由于精度问题而难以实现自动化的切割、铣削、研磨的机器人系统中。如果您有类似项目，欢迎与我们联系。