JP2001062666A - 加工及び洗浄の複合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルの本数が少なくても最適な条件で洗浄
を行うことができ、また全体としての作業時間の短縮を
図ることができるような、加工及び洗浄の複合装置を提
供する。 【解決手段】 タレット台２０に、ワーク５０の加工を
行う工具２５と、液体３１を噴射してワーク５０の洗浄
を行うノズル３０と、を備える工作機械１０であって、
／ノズル３０を自転させるとともに、ノズル３０とワー
ク５０とが一定の距離を保って相対的に移動するように
制御する制御手段４０を有することを特徴とする、／加
工及び洗浄の複合装置を構成する。またタレット台２０
に、ワーク５０の加工又は洗浄の状況を検査するチェッ
ク手段３５をさらに備え、さらに液体３１は、研磨剤３
２を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物（以下
「ワーク」と称する）の加工及び洗浄を行う工作機械で
ある、複合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記の複合装置としては、特開平８−９
０３６５号公報に開示されるような、タレット式工作機
械に洗浄技術を組み合わせたものが知られている。これ
は、タレット台に備えられた工具によりワークの加工を
行うと共に、同じくタレット台に備えられたノズルから
噴射する高圧の液体によりワークの洗浄を行うものであ
る。ここで、洗浄について詳細に説明する。例えば深穴
に対し交差穴が穿設されたワークの穴内を洗浄する場
合、まず深穴にノズルを挿入し、次に噴射口から高圧の
液体を噴射しつつノズルをその軸線周りに回転し、さら
にノズルを深穴の深さ方向に移動させることにより、深
穴内にある切粉を除去する、という手順を経て洗浄が行
われる。なお、液体の噴射圧力や噴射径などの設定によ
っては、加工の際に発生したバリの除去も可能である。
この洗浄の後には、別作業として、作業者による目視又
はスコープなどによる測定によりワークの加工又は洗浄
の状況が検査され、ワークの合否判定が行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来の複合装置には、以下のような問題点があった。 （１）大径穴と小径穴とが連続する段差穴や傾斜穴のよ
うな、径が異なる穴を有するワークの穴内を洗浄する場
合、穴径が異なると洗浄の条件も異なるので、軸線周り
にのみ回転するノズルでは、最適な条件で洗浄を行うこ
とができない。ここで、多数の穴径に対応するように多
数のノズルを用意することも考えられるが、タレット台
の軸の数は６軸程度に限られているため、タレット台に
多数のノズルを装着すると他の工具などの装着が制限さ
れ、装置の汎用性が低くなる。 （２）ワークの外周面を洗浄する場合、液体の飛散を防
止するためにノズルではなくワークを回転させる必要が
あるので、インデックス装置などの付加によるコストが
かかり、また、最適な条件で洗浄を行うための制御が煩
雑になるため、洗浄作業時間が長くかかっていた。 （３）洗浄後のワークの合否判定が別作業として行われ
ているため、全体としての作業時間が長くかかってい
た。

【０００４】そこで、本発明は、ノズルの本数が少なく
ても最適な条件で洗浄を行うことができ、また全体とし
ての作業時間の短縮を図ることができるような、加工及
び洗浄の複合装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を達
成すべく提供されるものであり、その請求項１に係る発
明は（例えば図１及び図２（ａ）（ｂ）（ｃ）参照）、
『タレット台２０に、ワーク５０の加工を行う工具２５
と、液体３１を噴射してワーク５０の洗浄を行うノズル
３０と、を備える工作機械１０であって、／前記ノズル
３０を自転させるとともに、該ノズル３０と前記ワーク
５０とが一定の距離を保って相対的に移動するように制
御する制御手段４０を有することを特徴とする、／加工
及び洗浄の複合装置』である。ここで、「ノズルとワー
クとが一定の距離を保って」とは、例えば円弧補間，円
筒補間，円錐補間又はＣｓ輪郭制御（主軸割出輪郭制
御）を行いながら、ノズルが旋回して移動すること、を
意味する。また、「相対的に移動」には、ノズルが移
動しワークが固定される態様と、ノズルが固定されワ
ークが移動する態様と、ノズルとワークとが共に移動
する態様と、が含まれる。この発明によれば、ワークの
被洗浄部の形状に対応してノズルが移動するので、多数
のノズルを用意する必要がなく、ノズルの本数が少なく
ても最適な条件で洗浄を行うことができる。

【０００６】また、その請求項２に係る発明は（例えば
図１（ａ）（ｂ）参照）、『前記タレット台２０に、前
記ワーク５０の加工又は洗浄の状況を検査するチェック
手段３５をさらに備えることを特徴とする、／請求項１
に記載の加工及び洗浄の複合装置』である。この発明に
よれば、タレット台の回転によりチェック手段をセット
することができるので、加工→洗浄→チェックという一
連の作業の中でワークの合否判定を行うことができ、全
体としての作業時間の短縮を図ることができる。

【０００７】さらに、その請求項３に係る発明は（例え
ば図１（ｃ）参照）、『前記液体３１は、研磨剤３２を
含むことを特徴とする、／請求項１又は請求項２に記載
の加工及び洗浄の複合装置』である。この発明によれ
ば、研磨剤を含む液体により洗浄が行われるので、バリ
取りをも容易に行うことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る加工及び洗浄
の複合装置（以下単に「複合装置」と称する）における
好適な実施の形態に関し、図面を参照しつつ詳細に説明
する。なお、ここでは、前記の「相対的に移動」の態様
のうち、ノズルが移動しワークが固定されるタイプの複
合装置について説明する。

【０００９】１．複合装置の構成 複合装置は、図１（ａ）に示すように、タレット台２０
に工具２５とノズル３０とを備える工作機械１０であっ
て、制御手段４０を有するものである。以下、（１）工
作機械１０と（２）制御手段４０とに大別して説明す
る。

【００１０】（１）工作機械１０ 工作機械１０は、コンピュータ数値制御方式（ＣＮＣ）
の工作機械である。この工作機械１０は、例えば図１
（ａ）に示すように、制御手段４０や移動機構４５など
の各種の機器が装備されるフレーム１０ａを有し、その
フレーム１０ａの正面下部に、ワーク５０が載置される
テーブル１５を備え、そのテーブル１５の上方であるフ
レーム１０ａの正面中央部に、工具２５やノズル３０が
装着されるタレット台２０を備える。なお、ここでの工
作機械１０は、テーブル１５が不動（即ちワーク５０が
固定される）であり、タレット台２０が可動（即ちノズ
ル３０が移動する）である、いわゆるコラム移動タイプ
である。

【００１１】タレット台２０は、工具２５，ノズル３
０，チェック手段３５など（以下「ノズル類」と称す
る）を備え、ノズル類をワーク５０に対してセットし移
動するものである。このタレット台２０は、例えば図１
（ａ）（ｂ）に示すように、正六角柱形状の本体２０ａ
を有し、その本体２０ａの各側面に、回転可能な６軸の
スピンドル２１を備え、各スピンドル２１の先端に、ノ
ズル類を備える。なお、ノズル類を構成する各要素の本
数や配置は任意である。タレット台２０は、フレーム１
０ａの正面において回転可能であり、その回転によっ
て、ワーク５０に対する所定の位置にノズル類をセット
する。また、タレット台２０は、移動機構４５によって
ＸＹＺの各方向に移動可能であり、その移動によって、
ワーク５０に対して各作業を行うノズル類を移動する。

【００１２】工具２５は、ワーク５０の加工を行うもの
である。この工具２５は、例えば図１（ａ）（ｂ）に示
すように、穴あけやネジ立てなどを行う本加工工具２６
や、バリ取りを行うバリ取り補助工具２７などを含む。

【００１３】ノズル３０は、液体３１を噴射してワーク
５０の洗浄を行うものである。このノズル３０は、例え
ば図１（ｃ）に示すように、円筒形状のノズル軸３０ａ
を有し、そのノズル軸３０ａの周面に、液体３１を水平
方向に噴射する複数の噴射口３０ｂを備える。なお噴射
口３０ｂは、ノズル軸３０ａの端面に備えられ、液体３
１を垂直方向に噴射するものであっても良い。また噴射
口３０ｂの数や噴射径や噴射形状は任意である。ノズル
３０は、スピンドル２１と共に、ノズル３０の軸線３０
Ｚ周りに回転（自転）可能であり、かつＸＹＺの各方向
に移動（旋回）可能である。なお、旋回と自転は、同期
する（ノズルが１旋回する毎に１自転する）場合と、同
期しない場合がある。液体３１は、ワーク５０に対して
噴射されてワーク５０の洗浄を行うものである。この液
体３１は、一般に１５０〜５００kgf/cm² 程度の高圧で
噴射される水である。なお液体３１の噴射圧力や噴射径
などの設定によっては、加工の際に発生したバリの除去
も可能である。また研磨剤３２を含む液体３１であれ
ば、バリ取りを一層容易に行うことができる。

【００１４】チェック手段３５は、ワーク５０の加工又
は洗浄の状況を検査するものである。このチェック手段
３５は、例えば図１（ａ）（ｂ）に示すように、検査状
況を信号に変えて伝達する測定装置３６や、検査状況を
そのまま伝達するスコープ３７などを含む。

【００１５】（２）制御手段４０ 制御手段４０は、ノズル３０を自転させるとともに、ノ
ズル３０とワーク５０とが一定の距離を保って相対的に
移動するように制御するものであり、具体的には、例え
ばＣＮＣにより円弧補間，円筒補間，円錐補間又はＣｓ
輪郭制御（主軸割出輪郭制御）を行いながら、ノズル３
０が自転するとともに旋回して移動するように制御する
ものである。なお、ここでの制御手段４０は、固定され
たワーク５０に対してノズル３０（タレット台２０）を
自転させながら旋回させて移動するように制御するタイ
プであり、その他タレット台２０の回転やスピンドル２
１の回転なども制御する。この制御手段４０は、例えば
図１（ａ）に示すように、フレーム１０ａの内部に内蔵
される制御部４０ａと、フレーム１０ｂの外部に露出す
る操作部４０ｂと、を有し、移動機構４５を介してタレ
ット台２０に接続されている。

【００１６】２．複合装置の作用 複合装置による一連の作業を、（１）加工工程と（２）
洗浄工程と（３）チェック工程とに大別して説明する。

【００１７】（１）加工工程（図１参照） 加工工程では、以下の手順を経てワーク５０の加工が行
われる。 タレット台２０を回転し、ワーク５０に対する所定
の位置に本加工工具２６をセットする。 スピンドル２１を回転して本加工工具２６を回転し
つつ、タレット台２０を移動して本加工工具２６を移動
し、ワーク５０に対して加工作業（穴あけやネジ立てな
ど）を行う。このときタレット台２０（本加工工具２
６）は、制御手段４０によって制御された移動機構４５
により、ＸＹＺの各方向に移動される。

【００１８】（２）洗浄工程（図１及び図２（ａ）
（ｂ）（ｃ）参照） 洗浄工程では、以下の手順を経てワーク５０の洗浄（バ
リ取り）が行われる。 タレット台２０を回転し、ワーク５０に対する所定
の位置にノズル３０をセットする。 噴射口３０ｂから高圧の液体３１（研磨剤３２入
り）を噴射し、スピンドル２１を回転してノズル３０を
その軸線３０Ｚ周りに回転しつつ、タレット台２０を移
動してノズル３０を移動し、ワーク５０に対して洗浄
（バリ取り）作業を行う。このときタレット台２０（ノ
ズル３０）は、制御手段４０によって制御された移動機
構４５により、円弧補間，円筒補間，円錐補間又はＣｓ
輪郭制御（主軸割出輪郭制御）を行いながら、ワーク５
０に対し一定の距離を保って相対的に移動される。具体
的には、ワーク５０の被洗浄部の形状に対応して、ノズ
ル３０が以下のように移動する。

【００１９】まず、図２（ａ）に示すような、深穴５０
ａに対し交差穴５０ｂが穿設されたワーク５０Ａの穴内
を洗浄する場合、制御手段４０は円弧補間を行いながら
ノズル３０が移動するような制御を行い、その結果、ノ
ズル３０は、ワーク５０Ａの穴内において軌跡Ｌ１を辿
るように円弧状に移動する。即ち、ノズル３０は、ノズ
ルの軸線３０Ｚ周りに自転しながら、ワークの軸線５０
Ｚ周りに平面的な円弧状の軌跡Ｌ１を描いて公転（旋
回）し、ワーク５０Ａの穴内を洗浄する。

【００２０】また、図２（ｂ）に示すような、円筒形状
のワーク５０Ｂの外周面を洗浄する場合、制御手段４０
は円弧補間及びＣｓ輪郭制御（主軸割出輪郭制御）を行
いながらノズル３０が移動するような制御を行い、その
結果、ノズル３０は、１旋回する毎に１自転しながら、
ワーク５０Ｂの外周において軌跡Ｌ１′を辿るように円
弧状に移動する。即ち、ノズル３０は、ノズルの軸線３
０Ｚ周りに、一の噴射口３０ｂから噴射される液体３１
が常にワーク５０の表面に垂直に当たるように、液体３
１の噴射方向を常にワークの軸線５０Ｚに向けて自転し
ながら、ワークの軸線５０Ｚ周りに平面的な円弧状の軌
跡Ｌ１′を描いて公転（旋回）し、ワーク５０Ｂの外周
面を洗浄する。

【００２１】さらに、図２（ｃ）に示すような、大径穴
と小径穴とが傾斜穴５０ｄを介して連続する段差穴５０
ｃを有するワーク５０Ｃの穴内を洗浄する場合、制御手
段４０は円筒補間又は円錐補間を行いながらノズル３０
が移動するような制御を行い、その結果、ノズル３０
は、ワーク５０Ｃの穴内において、軌跡Ｌ２を辿るよう
に円筒状に移動し、または軌跡Ｌ３を辿るように円錐状
に移動する。即ち、ノズル３０は、ノズルの軸線３０Ｚ
周りに自転しながら、大径穴部及び小径穴部においては
ワークの軸線５０Ｚ周りに立体的な円筒状の軌跡Ｌ２を
描いて公転（旋回）し、傾斜穴５０ｄ部においてはワー
クの軸線５０Ｚ周りに立体的な円錐状の軌跡Ｌ３を描い
て公転（旋回）し、ワーク５０Ｃの穴内を洗浄する。

【００２２】なお、ノズル３０が１旋回する毎に１自転
するようなＣｓ輪郭制御（主軸割出輪郭制御）を組み合
わせた洗浄は、ワークを回転させる必要がなく、制御が
簡易であるため、特に図２（ｂ）に示すようなワーク５
０Ｂの外周面を洗浄する場合に効果的であるが、図２
（ａ）に示すようなワーク５０Ａの穴内を洗浄する場合
や、図２（ｃ）に示すようなワーク５０Ｃの穴内を洗浄
する場合にも、それぞれ効果的である。

【００２３】（３）チェック工程（図１及び図２（ｄ）
参照） チェック工程では、以下の手順を経てワーク５０の加工
又は洗浄の状況の検査が行われる。 タレット台２０を回転し、ワーク５０に対する所定
の位置にチェック手段３５をセットする。 タレット台２０を移動してチェック手段３５を移動
し、ワーク５０に対して検査作業を行う。ここで、チェ
ック手段３５が測定装置３６である場合には、検査状況
が信号に変換されて判定手段に伝達され、判定手段によ
り合否判定がなされて、その結果が制御手段４０に伝達
される。また、チェック手段３５がスコープ３７である
場合には、検査状況がそのまま伝達されて表示モニタに
表示され、作業者により合否判定がなされて、その結果
が制御手段４０に伝達される。 合否判定が伝達された制御手段４０は、判定の程度
に応じて、バリ取り補助工具２７によるバリ取りを行う
ように、またはノズル３０により再洗浄を行うように、
あるいは次なるワーク５０に対する加工作業を行うよう
に、移動機構４５を制御する。

【００２４】（４）その他 チェック工程が終了したワーク５０に対しては、図示し
ないブロー機構から温風または冷風を噴射して、洗浄後
のワーク５０を乾燥する最終仕上げ工程がなされる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように構成される本発明に係る加
工又は洗浄の複合装置によれば、以下のような顕著な効
果を奏する。

【００２６】（１）請求項１に係る発明によれば、ワー
クの被洗浄部の形状に対応してノズルを移動することが
できるので、段差穴や傾斜穴のような径が異なる穴を有
するワークの穴内を洗浄するような場合や、ワークの外
周面を洗浄するような場合であっても、最適な条件で洗
浄を行うことができる。また、ノズルの本数が少なくて
も最適な条件で洗浄を行うことができるので、多数のノ
ズルを用意する必要がなく、その分だけ他の工具やチェ
ック手段などを装着でき、装置の汎用性を高めることが
できる。

【００２７】（２）請求項２に係る発明によれば、タレ
ット台の回転によりチェック手段をセットすることがで
きるので、加工→洗浄→チェックという一連の作業の中
でワークの検査・合否判定が行われ、洗浄後のワークの
検査・合否判定が別作業として行われている従来と比べ
て、全体としての作業時間の短縮を図ることができる。

【００２８】（３）請求項３に係る発明によれば、研磨
剤を含む液体により洗浄が行われるので、バリ取りをも
容易に行うことができる。

【００２９】（４）即ち、本発明によれば、ノズルの本
数が少なくても最適な条件で洗浄を行うことができ、ま
た全体としての作業時間の短縮を図ることができるよう
な、加工及び洗浄の複合装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る複合装置の全体を表す斜
視図であり、（ｂ）はタレット台を表す正面図であり、
（ｃ）はノズルの詳細を表す斜視図である。

【図２】（ａ）は洗浄工程における円弧補間によるノズ
ルの移動を表す横断面図であり、（ｂ）は洗浄工程にお
ける円弧補間及びＣｓ輪郭制御（主軸割出輪郭制御）に
よるノズルの移動を表す横断面図であり、（ｃ）は洗浄
工程における円筒補間又は円錐補間によるノズルの移動
を表す縦断面図であり、（ｄ）はチェック工程における
検査の手順を表すフロー図である。

【符号の説明】

１０ 工作機械 １０ａ フレーム １５ テーブル ２０ タレット台 ２０ａ 本体 ２１ スピンドル ２５ 工具 ２６ 本加工工具 ２７ バリ取り補助工具 ３０ ノズル ３０Ｚ 軸線 ３０ａ ノズル軸 ３０ｂ 噴射口 ３１ 液体 ３２ 研磨剤 ３５ チェック手段 ３６ 測定装置 ３７ スコープ ４０ 制御手段 ４０ａ 制御部 ４０ｂ 操作部 ４５ 移動機構 ５０ ワーク（被加工物） ５０Ｚ 軸線 ５０ａ 深穴 ５０ｂ 交差穴 ５０ｃ 段差穴 ５０ｄ 傾斜穴 Ｌ１ 軌跡（円弧補間） Ｌ１′ 軌跡（円弧補間及びＣｓ輪郭制御） Ｌ２ 軌跡（円筒補間） Ｌ３ 軌跡（円錐補間）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 専光 直樹 富山県魚津市本江2410 株式会社スギノマ シン内 Ｆターム(参考） 3B201 AA46 AB23 BB23 BB43 BB52 BB90 BB92 CC12 3C011 BB11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タレット台に、被加工物の加工を行う工具
   と、液体を噴射して被加工物の洗浄を行うノズルと、を
   備える工作機械であって、 前記ノズルを自転させるとともに、該ノズルと前記被加
   工物とが一定の距離を保って相対的に移動するように制
   御する制御手段を有することを特徴とする、加工及び洗
   浄の複合装置。
2. 【請求項２】前記タレット台に、前記被加工物の加工又
   は洗浄の状況を検査するチェック手段をさらに備えるこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の加工及び洗浄の複合
   装置。
3. 【請求項３】前記液体は、研磨剤を含むことを特徴とす
   る、請求項１又は請求項２に記載の加工及び洗浄の複合
   装置。