JP2007015028A - ワーク処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークと工具を三次元方向に相対変位させるために、高価なロボットアームを使用したり、ワークを移動させるテーブルのために大きなスペースを確保したりしなくても済むワーク処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 工具とワークを接触させた状態で、前記工具とワークを三次元方向に相対変位させて、ワークを加工処理するワーク処理装置において、前記工具を保持して、第一方向及びこれと直交する第二方向に往復移動可能な工具ホルダーと、ワークを保持して、前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向に往復移動可能なワーク移動テーブルと、を備えてなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ワークと工具を三次元方向に相対変位させて、ワークを加工処理するワーク処理装置に関する。

本発明の発明者は、ワークに形成される切削穴の周縁部等を面取りする面取り工具として、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるような面取り工具を提案している（特許文献１参照）。この面取り工具Ｔは、その周方向に間隔をおいて、根元側（シャンク側）へ切削屑を排出するように傾斜する第一刃部Ｂ１と、先端側へ切削屑を排出するように傾斜する第二刃部Ｂ２と、を有してなり、各刃部が他方の刃部が排出する切削屑を互いに反対側へせん断することにより、２次バリの残存を防止する。ここで、面取り工具ＴをワークＷに形成される切削穴Ｈの周縁部に沿わせるためには、図４（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、ワークＷと面取り工具Ｔを三次元方向に相対変位させる必要がある。
特開２００５−１４１９４号公報

ワークＷと面取り工具Ｔを三次元方向に相対変位させる方法としては、例えば、ロボットアームの先端に面取り工具を保持することが考えられるが、ロボットは大変高価であるうえに、例えば、複数の面取り対象部位が長手方向に分散している長尺ワーク等を処理する場合には、それに応じてロボットアームを長くする必要がある。しかし、ロボットアームが長くすると、ワークＷに対する工具Ｔの押付力が弱くなる。また、同じロボットアームで小さいワークを加工する場合には、長いロボットアームが却って邪魔になる。

ロボットアームを使用する方法以外では、ワークＷをＸ−Ｙテーブルで二次元方向（前後左右方向）に移動させ、それらの移動方向と直交する一方向（上下方向）に工具Ｔを移動させることで、三次元方向に相対変位させることが考えられる。しかし、面取り対象部位が長手方向に分散している長尺ワーク等を処理する場合には、ワークＷを載置するＸ−Ｙテーブルが大型化するうえに、その大型テーブルが前後左右の二方向に移動するため、装置回りに大きなテーブル移動スペースを確保する必要がある。また、Ｘ−Ｙテーブルは、各々一方向に移動するテーブルを上下二段に積み重ねて構成するが、大型テーブルの場合には、下段テーブルの駆動源として大容量のモーターを採用する必要がある。さらに、同じ装置を使って小さいワークを加工する場合には、大型テーブルの設置スペースや装置回りに確保したテーブル移動スペースが無駄となってしまう。

本発明は、上記のような事情に鑑みて、ワークと工具を三次元方向に相対変位させるために、高価なロボットアームを使用したり、ワークを移動させるテーブルのために大きなスペースを確保したりしなくても済むワーク処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載される発明は、工具とワークを接触させた状態で、前記工具と前記ワークを三次元方向に相対変位させて、前記ワークを加工処理するワーク処理装置において、
前記工具を保持して、第一方向及びこれと直交する第二方向に往復移動可能な工具ホルダーと、前記ワークを保持して、前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向に往復移動可能なワーク移動テーブルと、備えてなることを特徴とするワーク処理装置を提供する。

請求項２に記載される発明は、請求項１に記載のワーク処理装置において、前記ワークは、長手方向に分散する複数位置に前記工具による加工対象部位を有する長尺物であって、前記ワーク移動テーブルは、前記長手方向と前記第三方向が一致するように前記ワークを保持することを特徴とするワーク処理装置を提供する。

請求項３に記載される発明は、請求項１又は２に記載のワーク処理装置において、前記ワーク移動テーブルは、サイズの異なるものに交換可能であることを特徴とするワーク処理装置を提供する。

請求項４に記載される発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のワーク処理装置において、前記工具は、前記ワークに形成される切削穴の周縁部を面取りする面取り工具であることを特徴とするワーク処理装置を提供する。

請求項１に記載のワーク処理装置によれば、以下の優れた効果を奏する。本発明に係るワーク処理装置は、直交する二方向に移動する工具ホルダーと、前記二方向に直交する一方向に移動するワーク移動テーブルとを組み合わせることで、三次元方向の相対変位を、ロボットアームを使用する場合よりも安価に実現できる。また、ワーク移動テーブルは一方向に移動するだけであるから、その一方向にのみのテーブル移動スペースを確保しておけばよく、ワーク移動テーブルが大型化した場合でも、装置の設置スペースを小さくすることができる。

請求項２に記載のワーク処理装置によれば、請求項１に記載のワーク処理装置が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏する。加工対象部位が長手方向に分散する長尺ワークを処理する場合において、その長手方向の移動をワーク移動テーブルにより行なわせるので、安定的な相対変位が可能となる。

請求項３に記載のワーク処理装置によれば、請求項１又は２に記載のワーク処理装置が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏する。ワーク移動テーブルをサイズの異なるものに交換可能であるため、処理するワークの大きさに応じて装置回りのスペースを無駄なく利用できる。

請求項４に記載のワーク処理装置によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載のワーク処理装置が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏する。高価なロボットアームを使用したり、ワークを移動させるテーブルのために大きなスペースを確保したりすることなく、切削穴の周縁部を面取りすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を実施するワーク処理装置の一例を示す側面断面図であって、図２のＡ−Ａ断面に相当する図である。図２は、ワーク処理装置の正面図である。図３は、ワーク処理装置の正面図であって、ワーク移動テーブルをサイズの異なるものに交換した状態を示す図である。

（本実施形態に係るワーク処理装置）
本実施形態に係るワーク処理装置１は、工具ＴとワークＷを接触させた状態で、工具Ｔとワークを三次元方向に相対変位させることにより、ワークＷを加工処理する。工具Ｔは、軸体の先端に刃部を備え、その中心軸線回りで回転させられる回転工具であって、ワークＷに形成される切削穴Ｈの周縁部を面取りする。ワークＷは、中空の長尺物であって、外側から内側の空洞に向けて貫通する切削穴Ｈ、すなわち加工対象部位が、長手方向に分散して複数個形成されている。

ワーク処理装置１は、工具Ｔを保持して第一方向（矢印Ｘで示される上下方向）及び、第一方向と直交する第二方向（矢印Ｙで示される前後方向）に往復移動可能な工具ホルダー２と、ワークＷを保持して、第一方向及び第二方向と直交する第三方向（矢印Ｚで示される左右方向）に往復移動可能なワーク移動テーブル３と、を備えてなる。工具ホルダー２は、工具Ｔの中心軸線方向が第一方向と同じ上下方向となるように工具Ｔを保持して、上方に備えられる回転駆動モーター２１で工具Ｔを回転させる。また、ワーク移動テーブル３は、ワークＷの長手方向が第三方向と同じ左右方向となるようにワークＷを保持する。

上記のとおりであるから、工具ＴとワークＷは、工具ホルダー２の二軸方向の往復移動と、ワーク移動テーブル３の一軸方向の往復移動とを組み合わせることによって、工具Ｔの刃部を切削穴Ｈの周縁部に接触させた状態を保ちながら三次元方向に相対変位させて、切削穴Ｈの周縁部全体の面取り加工を実施することができる。また、主にワーク移動テーブル３の第三方向の往復移動を利用して、工具Ｔを、ワークＷに長手方向に分散して形成される切削穴Ｈの間を移動させることができる。なお、この移動時には、工具ＴをワークＷから上方に退避させておく。工具ＴとワークＷの相対変位は、工具ホルダー２及びワーク移動テーブル３を往復移動させる駆動源となるサーボモーターで制御される。

（工具ホルダー２）
工具ホルダー２の前後方向及び上下方向の往復移動は、装置本体１１に対して上下方向に往復移動可能に設けられる上下スライド体４と、上下スライド体４に対して前後方向に往復移動可能に設けられるとともに工具ホルダー２と連結される前後スライド体５と、で行なわれる。上下スライド体４は、装置本体１１側に設けられる上下スライドレール１２にスライド自在に係合するレール支持体４１と、装置本体１１側に設けられるボールねじ１３に螺合するボールブッシュ４２とを備えてなり、サーボモーター１４で駆動されるボールねじ１３の回転に応じて上下方向に往復移動する。

前後スライド体５は、上下スライド体４に設けられる前後スライドレール４３に対してスライド自在に係合するレール支持体５１と、上下スライド体４に設けられるボールねじ４４に螺合するボールブッシュ５２とを備えてなり、サーボモーター４５で駆動されるボールねじ４４の回転に応じて前後方向に往復移動する。工具ホルダー２は、前後スライド体５に設けられており、連結されるモーター２１で工具Ｔを回転駆動する。以上により、工具Ｔを回転駆動させながら上下方向及び前後方向に往復移動させることができる。

（ワーク移動テーブル３）
ワーク移動テーブル３は、上面にワークＷを固定可能な冶具３１を備えてなり、テーブル台３２の上面に着脱可能に固定されている。テーブル台３２は、装置本体１１側に設けられるレール支持体１５に対してスライド自在に係合する左右スライドレール３３を備え、装置本体１１に設けられるボールねじ１７に螺合するボールブッシュ（不図示）に対してブラケット１８で連結されている。これにより、ワーク移動テーブル３は、サーボモーター１９で駆動されるボールねじの回転に応じて左右方向に往復移動する。なお、図１に示されるように、工具ホルダー２及び前後スライド体５を支持する上下スライド体４は、ワーク移動テーブル３の後方に設けられているので、ワーク移動テーブル３の往復移動量は、特に制限されることが無い。

（ワーク処理装置１の作動）
上述したワーク処理装置１でワークＷの面取り加工を行なう場合、まず、ワークＷを冶具３１でワーク移動テーブル３の所定位置に固定する。次に、ワークＷを固定した後、工具ＴとワークＷに複数箇所形成される切削穴Ｈの一つとが対向する位置まで、ワーク移動テーブル３が移動する。さらに、工具Ｔが移動して、面取り対象部位である切削穴Ｈの周縁部に接触させられる。そこで、工具Ｔをモーター２１で回転させるとともに、サーボモーター１４，１９，４５で切削穴Ｈの周縁部に接触させながら、三次元方向に相対変位させる。周縁部全体の面取りを終了すると、工具Ｔが退避し、工具Ｔと次に面取り加工する切削穴Ｈが対向する位置まで、ワーク移動テーブル３が移動する。このようにしてすべての切削穴Ｈについて、工具Ｔによる面取り加工が行なわれる。

(ワーク移動テーブル３の交換）
ワーク処理装置１は、上述したように、ワーク移動テーブル３が、テーブル台３２に着脱可能に固定されており、ワークＷの大きさに応じてサイズの異なるものに交換可能とされている。特に、ワーク移動テーブル３は、その左右方向（往復移動方向）に障害物が設けられていないため、往復移動方向の寸法を制限なく拡大できる。したがって、図３に示されるように、長手方向の寸法が大きいワークＷにも対応することができ、逆に、小さいワークを処理する場合には、テーブルサイズを小さくして装置回りのスペースを有効活用することができる。なお、ワーク移動テーブル３は、加工対象部位が長手方向に分散する長尺ワークを処理する場合に、工具ＴとワークＷの相対変位をロボットアーム等の場合よりも安定させることができる。

（上記実施形態の変形例）
上記実施形態では、左右スライドレール３３を備えるテーブル台３２の上面にワーク移動テーブル３が固定させたが、ワーク移動テーブル３に左右スライドレール３３を設けるようにしても良い。かかる場合でも、ワーク移動テーブル３をボールブッシュに対して切り離し可能に連結しておくことで、ワーク移動テーブル３を寸法の異なるものに変更することが可能である。また、ワーク移動テーブル３のみならず、これを支持するレール支持体やサーボモーター及びボールねじも併せて交換することとしても良い。

上記実施形態では、工具Ｔを、ワークＷに形成される切削穴Ｈの周縁部を面取りする面取り工具としたが、本発明のワーク処理装置は、ワークＷと工具Ｔを接触させながら三次元方向に相対変位させて、ワークＷを加工処理する工具であれば、面取り工具以外にも適用することができる。

その他、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施するワーク処理装置の一例を示す側面断面図であって、図２のＡ−Ａ断面に相当する図。 ワーク処理装置の正面図。 ワーク処理装置の正面図であって、ワーク移動テーブルをサイズの異なるものに交換した状態を示す図。 本発明を実施するワーク処理装置に適用される工具の例を示す図。（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ），（ｄ）は切削穴の周縁部の面取りをする様子を説明する図。

符号の説明

１ ワーク処理装置
２ 工具ホルダー
３ ワーク移動テーブル
Ｈ 切削穴（加工対象部位）
Ｔ 工具
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 工具とワークを接触させた状態で、前記工具と前記ワークを三次元方向に相対変位させて、前記ワークを加工処理するワーク処理装置において、
   前記工具を保持して、第一方向及びこれと直交する第二方向に往復移動可能な工具ホルダーと、
   前記ワークを保持して、前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向に往復移動可能なワーク移動テーブルと、
   を備えてなることを特徴とするワーク処理装置。
2. 請求項１に記載のワーク処理装置において、
   前記ワークは、長手方向に分散する複数位置に前記工具による加工対象部位を有する長尺物であって、
   前記ワーク移動テーブルは、前記長手方向と前記第三方向が一致するように前記ワークを保持することを特徴とするワーク処理装置。
3. 請求項１又は２に記載のワーク処理装置において、
   前記ワーク移動テーブルは、サイズの異なるものに交換可能であることを特徴とするワーク処理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のワーク処理装置において、
   前記工具は、前記ワークに形成される切削穴の周縁部を面取りする面取り工具であることを特徴とするワーク処理装置。

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