ロボット加工環境の設計

4.3.3.1 切削ロボットの選定

産業用ロボットは、安川電機、ファナック、川崎重工、ABB（スイス）、KUKA（ドイツ）な ど、国内外様々なメーカーが挙げられるが、本プロジェクトでは KUKA 社製のロボットを使 用している。その大きな理由が、反復精度、軌跡精度、機械剛性が高い点である。とりわ け、位置繰り返し精度が 100 分台以上の反復精度を実現している。

位置繰り返し精度とは、最初にスタート点を正確に決定し、ロボット作業が終わり再び 同じ教示点へ戻ってきた際の位置再現精度を表したものである。また、軌跡精度とは、速 度などの変化による軌跡線の精度を表したものである。これらの数値が小さいほど、より 正確な切削が行えるのである。

4.3.3.2 次世代型のロボット切削機の開発

今回の加工に使用したロボット切削機は、筆者らが開発を手がけている次世代型のロボ ット切削機をベースに行った。全長 12m に及ぶ LVL の大断面の材を加工できるよう、240kg 可搬に対応した KUKA 社の 6 軸垂直多関節ロボットに外部 1 軸のリニアレール（8m）を加 え、レール上を自在に稼働するロボットの特性を活かした仕様だ。マニピュレータの最大 加工範囲は、3m（幅）×12m（長）とした。

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4.3.3.2-1 筆者らが開発を手がけている次世代型のロボット切削機

4.3.3.3 治具の開発

切削加工において、把持計画はもっとも重要な事項のひとつである。大型の LVL 材料の 搬入、ワーク固定、切削加工、搬出の一連の作業工程の計画を検討しながら、治具開発を 行った。治具とは、材料を固定し、刃物の作業位置を誘導するために用いる器具の総称で ある。とりわけ 3m 以上の大判 LVL パネルは、重量が増加するため、加工後の製品を破損し ないよう、リフターとフォークリフトを活用した運搬計画を設計した。

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4.3.3.3-1 開発した治具の図面

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4.3.3.3-2 治具設置の様子

4.3.3.4 エンドミルの開発

木切削工程では、刃物の適性が加工に大きな影響を与える。加工品質として良い結果を 導くためには、このエンドミルの開発が大きな鍵を握っている。LVL の素材特性や削りだ す形状に合わせ、切削精度、加工能力を加味しながら刃物を最適化することによって、正 確に、そして美しく切削できるようになる。しかしながら、先に述べたように、日本にお ける木加工用のエンドミルの開発はあまり進んでいない。木の文化が発達しているはずの 日本で、木加工の機械化が大きく遅れているのが実状だ。そのため、ドイツ製の木加工専 用エンドミルを使用することとした。

とりわけ本プロジェクトにおいては、最終的な木層パネルの厚みが 150mm であるため、

刃物の径は、全長の約 1/3 ほどの大きさを目標に選定を行った。最終的に刃長 160mm、刃 径は、40mm の耐久性の高いチッピング刃を採用した。刃長が非常に長く、切削時に不安定 であるため、スピンドル回転数 18000（RPM）で刃物のバランス調整を行った。

また、側面形状の輪郭加工には、刃径 125 の大型カッターを採用し、同様にスピンドル 回転数 12000（RPM）での最適化を行った。

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4.3.3.4-1 LVL に最適化された刃物（左：大型カッター、右：エンドミル）

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4.3.3.4-2