JP4809023B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、工作機械により加工された均質な工業部品（以下、ワークという）、ダイキャスト、射出成形、プレス打抜、ロストワックス鋳造、型鍛造等の方法により製造されたワークであって被加工部を備えたものに対して面取加工等の加工を施す加工装置に係り、特に、ワーク外周面の基端側の縁部やワーク外周面に形成されている溝の縁部に対する加工、例えば、面取加工を容易に施すことができるように工夫したものに関する。

工作機械による加工、ダイキャスト、射出成形、プレス打抜、ロストワックス鋳造、型鍛造等の方法により製造されたワークとしては、例えば、図９に示すようなものがある。図９に示すワーク２０１は、図９（ａ）に示すようにその二次元輪郭が直線と曲線との接続により構成される比較的複雑な形状になっている。又、上記ワーク２０１はフランジ状をなしていて、中心部に図示しないシャフトが貫通する貫通孔２０３が形成されていると共に、四隅には図示しない締結ボルトが貫通する貫通孔２０５が形成されている。又、上記貫通孔２０５の外周部には、環状凹部２０７が形成されており、この環状凹部２０７には環状凹部２０７と連続するように凸部２０９が複数個所にわたって突設されている。そしてこのような構成をなすワーク２０１は、図示しない別のワークと共に締結・固定されて所定の機器或いは機器の部品として完成される。

ところで、図９に示したようなワーク２０１の場合には、貫通孔２０５、２０５間のピッチ（Ｐ１）、（Ｐ２）等については高い寸法精度が要求されるが、その輪郭形状の絶対的寸法精度はそれ程重要ではない。一方、製造過程において、その外周縁部に生じている「バリ」と称される部分を除去する必要がある。又、輪郭形状に応じて面取加工を施したり、端面を一定の加工面精度に仕上げる必要がある。
その際、単なるバリ取りだけを行う場合には、ブラッシングホイール、ワイヤーホイール等の可撓性工具を使用して行えばよいが、輪郭形状に応じて面取加工を施したり、端面を一定の加工面精度に仕上げる場合には、エンドミル、ロータリーバ、チャンファーカッタ等の切削工具を使用することになる。

上記切削工具を使用して所望の仕上加工を施す切削装置としては様々なものがある。しかしながら、従来のこの種の装置は、何れもモデルワーク等に基づいて予め設定された軌道情報に沿って切削工具を移動させて行くものであって、全てのワークに対して画一的な切削を施す構成になっていた。
よって、ワークの輪郭形状にバラツキがあった場合には（モデルワークの輪郭形状に対してワークはバラツキを持っている）、切削の深さにバラツキが発生してしまい、そのため、場所によっては切削の深さが深過ぎて面取幅が大きくなってしまったり、場所によっては工具が破損してしまうという問題があった。
又、別の問題として、予め軌道情報を入力・記憶させておく作業が困難であるという問題があった。すなわち、軌道情報を入力する場合には、まず、モデルワークの輪郭形状に沿って多数のプログラミングポイントを設定し、それらプログラミングポイントの座標値を設定する必要があり、そのようにして得られた座標値をティーチングボックスを使用して入力・記憶させるものである。これらの作業は決して容易なものではなく、多くの労力と長い作業時間を要してしまうことになる。

そこで、本件特許出願人は、「追従加工装置」なる発明を提案している。その詳細は特許文献１に開示されている。

特開平５−２００６５５号公報

しかしながら、特許文献１に記されている追従加工装置においては、加工工具をワークに圧接させるときの押圧力をロードセンサによって検出する構成になっていて、全体としては構成も簡略化され作業も容易になってはいるものの、該ロードセンサの検出値に基づくサーボモータによるプログラム制御のための構成が複雑であり、それが原因して装置が高価になってしまうという問題があった。
そこで、本件特許出願人は、そのような高価な装置や複雑な制御を要することなく、所望の加工を施すことができる「加工装置」を提案し出願に及んでおり、それを開示するのが特許文献２である。

特開平１１−１９７９３０号公報

上記特許文献２には次のような加工装置が開示されている。すなわち、基台と、上記基台に設けられワークを保持して回転させるワーク保持・回転手段と、上記基台に設けられスライダ機構を介してワークに向かう方向に進退自在に構成され加工工具を備えた加工用工具ユニットと、上記加工用工具ユニットを介して加工工具をワークに向かう方向に常時一定の押圧力で押圧する押圧手段と、上記加工用工具ユニットに設けられワークに当接することによりワークの形状に倣って進退し、それによって、上記加工用工具ユニット全体を進退させる倣い手段と、を具備した加工装置が開示されている。
そして上記加工装置はこのように比較的簡単な構成で、且つ、複雑な制御を要することなく、例えば、ワークに対して面取加工等の所望の加工を施すことができるようになっている。

しかし、上記従来の加工装置の構成によると次のような問題が生じていた。すなわち、図９（ｂ）に示すように加工工具２１１の軸芯はＺ方向、加工工具２１１を備えた図示しない加工用工具ユニットの進退方向はＹ方向であり、互いに直交した位置に設定されていた。したがって図９（ａ）、（ｂ）に示すように環状凹部２０７及び凸部２０９を含むワーク外周面２１３を加工する場合、図９（ｂ）において、ワーク外周面２１３の対面側の縁部Ａについては面取加工が可能であるが、ワーク外周面２１３の基部側の縁部Ｂや、ワーク外周面２１３に設けられている図示しない溝の縁部等に面取加工を施すことは困難であった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、ワーク外周面の対面側の縁部に加え、ワーク外周面の基端側の縁部やワーク外周面に設けられている溝の縁部等、従来加工が困難とされていた部位の加工を容易に精度良く行うことができる加工装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による加工装置は、基台と、上記基台上に設けられワークを保持して回転させるワーク保持・回転手段と、上記基台に設けられスライダ機構を介して上記ワークに向かう方向に進退自在に構成され加工工具を備えた加工用工具ユニットと、上記加工用工具ユニットを介して加工工具を上記ワークに向かう方向に押圧する押圧手段と、上記加工工具ユニットに設けられ上記ワークに当接することにより上記ワークの形状に倣って進退し、それによって、上記加工用工具ユニット全体を進退させる倣い手段と、を具備し、上記加工工具の軸芯は上記ワークの回転中心軸に対して直交又は傾斜しており、且つ、上記加工用工具ユニットの進退方向に対して平行であり、上記倣い手段は上記加工工具の軸心に直交する方向に沿って上記加工工具を挟んだ両側位置の何れか一方に選択的に近接・配置されるように構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項２による加工装置は、請求項１記載の加工装置において、上記加工工具は上記ワークの外周面に設けられた溝の縁部に対して面取加工を施すものであり、上記倣い手段の倣い位置が上記溝の縁部付近になるように構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項３による加工装置は、請求項１又は請求項２記載の加工装置において、上記加工工具の軸芯と上記加工用工具ユニットの進退方向は水平方向に設定されていることを特徴とするものである。

以上詳述したように上記目的を達成するべく本願発明による加工装置によると、基台と、上記基台上に設けられワークを保持して回転させるワーク保持・回転手段と、上記基台に設けられスライダ機構を介して上記ワークに向かう方向に進退自在に構成され加工工具を備えた加工用工具ユニットと、上記加工用工具ユニットを介して加工工具をワークに向かう方向に押圧する押圧手段と、上記加工用工具ユニットに設けられワークに当接することによりワークの形状に倣って進退し、それによって、上記加工用工具ユニット全体を進退させる倣い手段と、を具備してなる加工装置において、上記加工工具の軸芯は上記ワークの回転中心軸に対して平行ではなく、且つ、上記加工用工具ユニットの進退方向に対して平行である構成になっているので、従来、例えば、面取加工を施すことができなかった部位に対しても容易に面取加工を施すことができるようになった。
又、加工工具の軸芯をワークの回転軸に対して直交する方向に設定した場合には、ワークの外周面に対して加工工具の加工端面が一様に作用することになり、それによって、加工精度の向上を図ることができる。
又、ワーク、倣い手段、加工工具の位置調整が容易になると共に加工装置の構造を簡単にすることが可能となる。
又、加工工具の軸芯と加工用工具ユニットの進退方向を水平方向に設定した場合には、加工装置の高さ寸法を小さくすることが可能となる。
尚、加工装置としては面取装置が考えられ、その場合には顕著な効果を奏することができる。
但し、面取装置以外にも様々な加工を実行する加工装置が考えられる。

以下、図１乃至図８を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１、図２、図３は加工装置としての面取装置の構成を示す側面図、正面図、平面図である。
まず基台１がある。この基台１の底面には６個（図１では３個のみ、図２では２個のみ示す）の移動用キャスタ２とストッパ４が取り付けられている。上記基台１にはワーク保持・回転手段３が設置されている。上記ワーク保持・回転手段３は駆動モータ５によってワークグリッパ７を回転させるように構成されている。そして、ワークグリッパ７によってワーク９を保持するものである。

上記基台１上にはベース部１１が設置されていて、このベース部１１上にはＹ方向スライド台１３が、ガイド機構１５を介して、図１、３中左右方向（Ｙ方向）に移動可能に搭載されている。上記ガイド機構１５は、上記ベース部１１側に敷設された一対（図１では片側のみ示す）のレール１７、１７と、上記Ｙ方向スライド台１３側に設けられ上記レール１７、１７に移動可能に係合するガイド部材１９、１９とから構成されている。上記ガイド部材１９は上記レール１７、１７に対して夫々２個ずつ設けられている。

又、上記ベース部１１には押圧手段２１が設置されている。この押圧手段２１は上記ベース部１１側に取り付けられた回転体２３と、上記Ｙ方向スライド台１３側に取り付けられた回転体２５と、これら回転体２３、２５に巻回されその一端を上記Ｙ方向スライド台１３に連結された紐体２７と、この紐体２７の他端に連結された錘２９とから構成されている。上記構成をなす押圧手段２１によってＹ方向スライド台１３を、ワーク９側（図１中左側）に常時付勢しているものである。

上記Ｙ方向スライド台１３の上面前方寄り（図１、３中左側）には、加工用工具ユニット３１が、Ｚ方向スライド台３２を介して図１、図３中上下方向（Ｚ方向）に移動可能に取り付けられている。又、上記加工用工具ユニット３１は駆動モータ３３を備えていて、この駆動モータ３３によってスピンドル３４を介して加工工具３５を回転駆動させ、それによって、ワーク９のワーク外周面５１の所定の部位に対して所定の面取加工を施すものである。

又、上記Ｚ方向スライド台３２とＹ方向スライド台1３との間には図示しないガイド機構（例えば、一対のレールと該一対のレールに移動可能に係合するガイド部材等から構成されたもの）が設けられていて、Ｚ方向スライド台３２はこのガイド機構を介して図１、図２中上下方向（Ｚ方向）に移動し得るように構成されている。すなわち、操作ハンドル３７を回転操作することにより、操作ハンドル３７の下方に延びているボールネジ３９、Ｚ方向スライド台３２に固着された図示しないボールナット、上記ガイド機構を介して、Ｚ方向スライド台３２ひいては加工工具ユニット３１が図１、図２中上下方向（Ｚ方向）に移動するものである。
尚、上記加工用工具ユニット３１はブラケット３６を介して上記Ｚ方向スライド台３２に取り付けられている。

上記加工工具３５の上方には加工工具３５と平行に倣い用スライラス４１が着脱可能に取り付けられている。すなわち、図４に拡大して示すように、加工用工具ユニット３１の先端寄りには一例としてスピンドル３４と平行に前方に張り出すように取付けアーム４２が取り付けられていて、この取付けアーム４２の先端には倣い用スライラス取付台４３が設置されている。そして上記倣い用スライラス４１はこの倣い用スライラス取付台４３に対して着脱可能に取り付けられている。又、倣い用スライラス４１は前方に水平に延びるスタイラス本体４５の先端に回転可能に倣い用ローラ４７を取り付けることによって一例として構成されている。

このように、本実施の形態では、加工工具３５の軸芯がワーク９の回転中心軸に対して直交する方向に指向していると共に、加工用工具ユニット３１の進退方向と平行になっている。その結果、従来面取加工を施すことができなかったワーク９の種々の部位に対して面取加工を施すことができるようになっているものである。
又、ワーク９に対して図６（ａ）に示すように側方から加工工具３５を作用させることができ、図６（ｂ）に示すようにワーク外周面５１の対面側の縁部Ａだけでなく、ワーク外周面５１の基端側の縁部Ｂに対しても容易に面取加工を施すことができるようになっている。

又、図７に示すように、ワーク外周面５１に刻設されている溝部５２の上下の縁部Ｃ、Ｃ等に対しても容易に面取加工を施すことができるようになっている。

又、加工工具３５の軸芯がワーク９の回転中心軸に対して直交する方向に指向していて、ワーク９の外周面５１に対して加工工具３５の加工端面４９が直角に臨むように設定されている。これによりワーク外周面５１に対して加工工具３５の加工端面４９が一様に作用するから加工精度の向上を図ることができる。又、ワーク９、倣い用スライラス４１及び加工工具３５の位置調整が容易になり加工装置の構造を簡単にすることが可能となる。

この他、本発明の加工装置には基台１の上方にフレーム５３が立ち上げられており、フレーム５３の前面にスイッチボックス５５、フレーム５３の前面寄りの上面には自動扉用のエンドロックシリンダ５７、フレーム５３の側面には図示しない透明アクリル製の安全カバーと操作盤５９、操作盤５９の上面にシグナルタワー６１等がそれぞれ設けられている。

以上の構成を基にその作用を説明する。例えば、図６に示すような形状のワーク９を例に挙げて、当該ワーク９のワーク外周面５１における対面側の縁部Ａ、基部側の縁部Ｂ、図７に示すようなワーク外周面５１に刻設されている溝５２の上下の縁部Ｃ、Ｃに対して、夫々面取加工を施す場合について説明する。
（１）対面側の縁部Ａを面取加工する場合｛図６（ｂ）参照｝
この場合には、図６（ｂ）中仮想線で示すように、加工工具３５の加工端面４９の下部がワーク９の対面側の縁部Ａに当接するように操作ハンドル３７を介して加工用工具ユニット３１の高さ調整を行う。又、スピンドル３４の上方に位置していた取付アーム４２をスピンドル３４の下方に位置するように取付位置を変更し、倣い用スライラス４１を加工工具３５の下方に位置させてワーク９の外周面５１に倣い用スライラス４１の先端の倣い用ローラ４７を当接させる。そして駆動モータ５と駆動モータ３３を起動させてワーク９と加工工具３５を夫々所定の速度で所定の方向に回転させて所望の面取加工を実行する。

（２）基部側の縁部Ｂを面取加工する場合｛図６（ｂ）参照｝
この場合には図６（ｂ）中実線で示すように加工工具３５の加工端面４９の上部がワーク９の基端側の縁部Ｂに当接するように操作ハンドル３７を介して加工用工具ユニット３１の高さ調整を行う。又、取付アーム４２を、図４に示すように、スピンドル３４の上方に位置するように取り付け、倣い用スライラス４１を加工工具３５の上方に位置させてワーク９のワーク外周面５１に倣い用スライラス４１の先端の倣い用ローラ４７を当接させる。そして上記対面側の縁部Ａを面取加工する場合と同様、駆動モータ５と駆動モータ３３を起動させてワーク９と加工工具３５をそれぞれ所定の速度で所定の方向に回転させ、所望の面取加工を実行する。

（３）ワーク外周面に刻設されている溝部５２の上下の縁部Ｃ、Ｃを面取加工する場合（図７参照）。
ワーク９の外周面５１に刻設されている溝部５２の下縁Ｃを面取加工する場合には、図７中仮想線で示すように、加工工具３５の加工端面４９の下部を溝部５２の下縁Ｃに当接させる。又、倣い用スライラス４１は加工工具３５の下方に位置させて当該溝部５２の下縁Ｃの下方のワーク９の外周面５１に当接させる。
一方、ワーク外周面５１に刻設されている溝部５２の上縁Ｃを面取加工する場合には、図７中実線で示すように、加工工具３５の加工端面４９の上部を溝部５２の上縁Ｃに当接させる。又、倣い用スライラス４１は加工工具３５の上方に位置させて当該溝部５２の上縁Ｃの上方のワーク外周面５１に当接させる。
そして上記対面側の縁部Ａを面取加工する場合と、基部側の縁部Ｂを面取加工する場合と同様、駆動モータ５と駆動モータ３３を起動させてワーク９と加工工具３５をそれぞれ所定の速度で所定の方向に回転させ、所望の面取加工を実行する。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、従来、例えば、面取加工を施すことができなかった部位に対しても容易に面取加工を施すことができるようになった。具体的には、ワーク９の基端側の縁部Ｂに対する面取加工、ワーク９の溝部５２の上下の縁部Ｃ、Ｃに対する面取加工等である。
又、加工工具３５の軸芯をワーク９の回転軸に対して直交する方向に設定しているので、ワーク９の外周面５１に対して加工工具３５の加工端面４９が一様に作用することになり、それによって、加工精度の向上を図ることができる。
又、ワーク９、倣い用スタイラス４１、加工工具３５の位置調整が容易になると共に加工装置の構造を簡単にすることが可能となる。
又、加工工具３５の軸芯と加工用工具ユニット３１の進退方向を水平方向に設定しているので、水平にセットしたワーク９に対して側方から加工工具３５を作用させることができ、ワーク９の外周面５１の基部側縁部やワーク９の外周面５１に刻設されている溝部５２等の面取加工等が容易になることはもとより、加工装置の高さ寸法を小さくすることが可能となる。

次に、図８を参照して本発明の第２、第３の実施の形態を説明する。まず、図８（ａ）に示す第２の実施の形態の場合には、ワーク９の回転軸を水平方向に指向させると共に、加工工具３５の軸心と加工工具ユニット３１の進退方向を垂直方向に設定した例を示すものである。この場合にも前記第１の実施の形態の場合と略同様の効果を奏することができる。

次に、図８（ｂ）に示す第３の実施の形態の場合には、ワーク９の回転軸を水平方向に対して４５°だけ傾斜させた方向に指向させると共に、加工工具３５の軸心と加工工具ユニット３１の進退方向を水平方向に設定した例を示すものである。このような構成でも、前記第１、第２の実施の形態の場合と略同様の効果を奏することができる。

尚、本発明は前記第１〜第３の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、前記第１〜第３の実施の形態においては、面取装置を例に挙げて説明したが、その他の加工装置にも適用可能である。
又、倣い手段の構成としては、説明したものに限定されず、様々な構成のものが考えられる。

本発明は、例えば、工作機械により加工された均質な工業部品（以下、ワークという）、ダイキャスト、射出成形、プレス打抜、ロストワックス鋳造、型鍛造等の方法により製造されたワークであって被加工部を備えたものに対して面取加工等の加工を施す加工装置に係り、特に、ワーク外周面の基部側の縁部やワーク外周面に刻設されている溝部の面取加工を容易に施すことができるように工夫したものに関し、複雑なワーク外周面を有するワークやワーク外周面の種々の部位の面取加工に好適である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、加工装置としての面取装置の側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、加工装置としての面取装置の正面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、加工装置としての面取装置の平面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１のＩＶ部を拡大して示す側断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図４の矢視Ｖ部を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図６（ａ）はワーク外周面の加工部位の違いによる加工工具の作用位置を示す平面図、図６（ｂ）はワーク外周面の加工部位の違いによる加工工具の作用位置を示す側面図（ｂ）である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、ワーク外周面に設けられた溝の上下の縁部に面取加工を施す様子を示す側面図である。 本発明の第２、第３の実施の形態を示す図で、図８（ａ）は加工工具の軸芯と加工用工具ユニットの進退方向を垂直方向に設定した第２の実施の形態を示す図、図８（ｂ）はワークを傾斜させた状態で保持するようにした第３の実施の形態を示す側面図である。 従来例の説明に使用した図で、図９（ａ）はワークの形状を示す平面図、図９（ｂ）はワーク外周面に対する加工工具の作用位置に関する問題点を示す側面図である。

符号の説明

１ 基台
３ ワーク保持・回転手段
７ ワークグリッパ
９ ワーク
２１ 押圧手段
３１ 加工用工具ユニット
３５ 加工工具
４１ 倣い用スタイラス

Claims (3)

1. 基台と、
   上記基台上に設けられワークを保持して回転させるワーク保持・回転手段と、
   上記基台に設けられスライダ機構を介して上記ワークに向かう方向に進退自在に構成され加工工具を備えた加工用工具ユニットと、
   上記加工用工具ユニットを介して加工工具を上記ワークに向かう方向に押圧する押圧手段と、
   上記加工工具ユニットに設けられ上記ワークに当接することにより上記ワークの形状に倣って進退し、それによって、上記加工用工具ユニット全体を進退させる倣い手段と、を具備し、
   上記加工工具の軸芯は上記ワークの回転中心軸に対して直交又は傾斜しており、且つ、上記加工用工具ユニットの進退方向に対して平行であり、
   上記倣い手段は上記加工工具の軸心に直交する方向に沿って上記加工工具を挟んだ両側位置の何れか一方に選択的に近接・配置されるように構成されていることを特徴とする加工装置。
2. 請求項１記載の加工装置において、
   上記加工工具は上記ワークの外周面に設けられた溝の縁部に対して面取加工を施すものであり、
   上記倣い手段の倣い位置が上記溝の縁部付近になるように構成されていることを特徴とする加工装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の加工装置において、
   上記加工工具の軸芯と上記加工用工具ユニットの進退方向は水平方向に設定されていることを特徴とする加工装置。

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