立型3軸MC機内用両手首型ロボット
ORIGAMIオリガミ

世界初の自動ワーク持ち替えロボットで
お手持ちの3軸マシニングセンタで全自動での6面加工が可能。
ワーク素材を固定する「冶具」を作成し、その冶具を使ってワークを移動・固定。
1辺が100マイクロメートルのサイコロなど超微細加工品を量産できます。

ORIGAMI概要


自動化システム「CMX 600 V+ORIGAMI + MATRIS mini」


 

ORIGAMIによるマイクロ鉗子部品製作例


活用シーン例

  • ハンドリングが難しく職人頼みだった5㎜以下のサイズのワーク加工を自動化したい。
  • 0.1㎜以下のサイズの部品を高い工程能力指数を保ったまま製造したい。
  • 積層型3Dプリンターでは加工できなかった素材の切削加工を自社で試したい。
  • 人材確保が難しい少人数の現場でも安定した切削加工を行いたい。
  • 現在使用しているマシニングセンタをより高度に活用したい。

加工サンプル

蝶型ロボット


世界最小のユニバーサルジョイントを使用。
剛性を保ちながらの軽量化を実現し、超小型飛行ロボットの実現を支えました。
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1mm角キューブ他の精度検証


ORIGAMIで作成した1mm角キューブ、円形部品および関し部品の測定データの解析を実施しました。全面で0.008mm以下と非常に高い精度が実証されました。
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小物部品サンプル一覧


遊星ギア、シャフトホルダ、ネジブロック、ボルトなどの微細部品の加工事例を掲載しています。
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技術背景
人の手による持ち替え作業が微細切削加工の最大の障壁

持ち代え時のブレによる破損や変形の危険は微細領域で増大

立形マシニングセンタではX軸(縦)・Y軸(横)・Z軸(高さ)の3軸の加工を行います。これまでの切削加工では、加工対象物(ワーク)の切削を行う際の持ち替え移動は人の手によって行われてきました。
数ミリの小さなワークの持ち替えには必ず目に見えないブレが生まれ、扱う製品が小さいほど、ブレによる破損や変形の危険は大きくなります。
超微細加工では、この繰り返し精度を高めることが最大の課題です。

微細領域の加工は限られた職人が支えている

ワーク持ち替えの精度は作業を行う職人の経験によって左右されてきました。熟練した職人の有無によって加工する製品の質に差が生まれているのが現状。練度の低い職人の手で持ち替えを行うと、精密な加工を行なうどころか、ワークを破損させてしまう恐れもあります。
このため、現在、微細領域の切削加工は限られた職人のみが行える状況にあります。

全自動での6面加工は不可能

マシニングセンタでワークを加工できるのは通常の3軸に加え、最高でも5軸。サイコロ状の製品を切削加工する際に、可能なのは5面の加工まででした。
複数面の方向から加工をする場合は通常、ワークを切り離し、切削加工を行なう向きを変えるために製品の形状にあった冶具をその都度作成し、向きを変更し、MC機での位置セッティングの作業が発生します。
壊れやすく小さな部品であるほど、冶具での固定と位置変更は難しく工数もかさみ、微細な切削加工を行う際の大きなハードルでした。

ORIGAMIが解決する課題

ポイント1
ワークの持ち替えを自動化し、手作業の工程をカットすることで
工程能力指数を向上させます

ORIGAMI/オリガミは世界初のマシニングセンタ内のワーク持ち替えロボットです。
マシニングセンタ内に配置したワークを人の手を介さず、自動で持ち替えることができます。職人の手による持ち替えの技術ノウハウに頼ることなく、数値制御できるという革新的なシステムを確立しました。

20㎜角以下のワークに対応し、特に1㎜角以下の部品加工に威力を発揮します。ハンドリングが難しい1㎜以下の部品の段取り取り替えの工程も全てに自動化し、従来の加工で生じていた細かなブレの発生を防ぎます。
これまで0.3㎜の小さなワークの持ち替えに一時間かかっていた工程が、一瞬のうちに完了。ワークの配置に失敗する危険も解消します。
ワークのひずみを数値化して、冶具を職人の手ではなく自動で作ることができる点も大きな特徴です。人の手が介在することで生じていた製品の精度のばらつきも最小限に抑え、安定した質を保って量産することができます。

ポイント2
3軸のマシニングセンタで全自動の6面加工が可能に

マシニングセンタに装着することで、性能を大幅に上げます。ワークの持ち替えによって3軸マシニングセンタでも最終面の切削加工を行うことが可能に。ワークの位置決めの方法を転換することで、シンプルな操作のまま行える多面加工を実現しました。
操作にはNCプログラムを用いるため、既存の3軸マシニングセンタを操作する感覚で機械を動かせます。ORIGAMIの活用にあらたな技術の習得は不要です。
お手持ちの機械とORIGAMIの組み合わせで3軸マシニングセンタで全方面からの切削を行い3Dプリンターのように活用することができます。これまで不可能だといわれ敬遠されてきた複雑形状、微細形状の加工もORIGAMIなら実現可能に。新規のマシニングセンタを購入せずとも、今ある機械の性能を飛躍的に進化させます。
今ある機械にORIGAMIを後付けして簡単に使用できます。工場の温度管理の必要もなく、インフラ設備の投資をせずとも現在の環境で微細な切削加工が行えます。お手持ちのマシニングセンタの性能を最大限引き出し、試作から大量生産まで、用途の幅を広げます。

導入方法・使い方

導入に必要な環境

  • 15年前に作られたマシニングセンタにも対応しています。
  • 立形3軸マシニングセンタ本体があれば、そのまま後付けで装着して使用できます。
  • 3軸マシニングセンタを動かすNCプログラムを用いている環境であれば、新たなプログラミング言語の習得や複雑な設定をせずとも操作可能です。
  • 室内の温度管理の必要がないため、特別な環境設備は必要ありません。

システム構成例

  • NV5000(DMG森精機製) 2002年導入、回転数12,000 r/min
  • ※低い回転数のマシンにも搭載が可能です。

  • 5軸システムを検討中の場合、立型3軸+ORIGAMIで置き換えすることでコストダウンも可能です。

※新たに購入する場合はCMX 600 V(DMG森精機製)を推奨しています。

使い方

ORIGAMIではワーク素材を固定する「冶具」を作成し、その冶具を使ってワークを移動・固定させます。
※治具素材は製品に付随します。
※冶具の素材は加工ワークの形状に合わせて複数テンプレートを用意しています。
–準備

ORIGAMI概要

    取り付け
  1. 手順に従ってORIGAMIをマシニングセンタに取り付ける
  2. 加工モデルを確認し、切削する第一基準面を決定した後にORIGAMIの専用冶具データを作成します。
  3. ORIGAMIの第一ユニットにワーク素材、第二ユニットに冶具用素材を取り付け
  4. 自動切削加工
  5. 第二ユニットがまず90度回転し、素材固定にに必要な治具を加工します
  6. 治具の加工
  7. 素材の第一加工面を切削
  8. 第一ユニットが回転、切削の繰り返しで第二加工群(垂直にある面)を加工
  9. 第二ユニットが回転接近し、生成した治具で素材を固定
  10. 第一ユニットからの切り離し加工の開始
  11. 冶具で素材を固定した第二ユニットで最終面をの仕上げ加工し切削
ORIGAMI取扱動画


ORIGAMI スペック詳細

機材の構成

システム構成 寸法・重量
ORIGAMI本体(MC接続ケーブルを除く)
軸構成(5軸構成)
・第一ユニット主軸
・第一ユニット傾斜軸
・第二ユニット主軸(回転軸)
・第二ユニット傾斜軸
・第二ユニット水平移動軸
横幅600㎜×奥行260㎜×高さ219.5㎜
ORIGAMI制御タブレット 横幅600㎜×縦219㎜.3×厚み9.1㎜
ORIGAMI制御BOX 横幅600㎜×奥行210㎜×高さ700㎜(重量85kg)
MC接続ケーブル 直径45mm、長さ6m
電源ケーブル(3相、200V/16V) 10m

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