JP2008213099A - ブローチ盤 - Google Patents

Abstract

【課題】ブローチツールに残留する切り屑を速やかに除去でき、しかも、清掃時に切り屑が飛散して被加工物等に付着することがないブローチ盤を得る。
【解決手段】 ブローチ盤３１において、ツール保持装置の位置を加工軸線７上の待機位置Ｐ１と加工軸線７上から外れた待避位置Ｐ２とのいずれかに選択切り替えするツール保持位置切り替え機構１８と、待避位置Ｐ２に移動したブローチツールを清掃するツール清掃手段３３と、ブローチツールから落ちた切り屑を飛散させずに所定の切り屑回収場所Ｑ１に誘導する切り屑誘導壁３５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、切刃を軸方向に多段に配置したブローチツールにより自動車部品や機械部品等の被加工物に対して切削加工を行うブローチ盤に関し、特に、切り屑の残留によって加工精度が低下することを防止し、且つ、切り屑の除去処理のために加工のサイクルタイムが増加することを防止して、高能率で高精度なブローチ加工を実現するための改良に関する。

切刃を軸方向に多段に配置したブローチツールにより被加工物に対して切削加工を行うブローチ盤は、複雑な切り欠き構造を高精度且つ高能率に加工できるため、自動車部品や機械部品等の切削加工装置として、普及している。

図３はこのようなブローチ盤の一般的な構成と、加工方法を示している。
このブローチ盤１は、所謂縦型ブローチ盤で、図３（ａ）に示すように、被加工物３をブローチツール５による垂直な加工軸線７上に位置決めするテーブル上治具９が装備された装置テーブル１１と、該装置テーブル１１の表面側（図では、上面側）でブローチツール５の後柄部５ａを保持するツール保持装置（リトリービングヘッド）１３と、該ツール保持装置１３を加工軸線７に沿って進退（昇降）移動させる不図示のツール軸方向移動機構と、装置テーブル１１の裏面（図では下面）側に装備され、ツール保持装置１３によって装置テーブル１１の裏面側に送られて来たブローチツール５の前柄部５ｂを把持して該ブローチツール５を加工軸線７に沿って進退（昇降）移動可能なツールチャック１７と、以上の各部を所定の位置関係に支持する装置筐体１９とを備えている。

従来の一般的なブローチ盤１では、図示のように、一つのテーブル上治具９に対して、一つのツール保持装置１３が対向装備されていて、図３（ａ）〜（ｄ）に示すサイクルで、加工を行う。
即ち、まず、図３（ａ）に示すようにテーブル上治具９に被加工物３をセットした後、図３（ｂ）に矢印Ａで示すようにブローチツール５を保持しているツール保持装置１３を不図示のツール軸方向移動機構により降下させて、ブローチツール５の前柄部５ｂをツールチャック１７に把持させる。

次いで、図３（ｃ）に矢印Ｂで示すようにブローチツール５を把持しているツールチャック１７を降下させ、このときに被加工物３に接触するブローチツール５の切刃により所定の加工を行う。なお、ツール保持装置１３は、ツールチャック１７が降下して加工を実施している加工途中、又は加工終了時に、ブローチツール５の後柄部５ａを解放する。

そして、ツールチャック１７が下限位置まで降下して加工が終了したら、被加工物３をテーブル上治具９から取り外した後、図３（ｄ）に矢印Ｃで示したように、ブローチツール５を把持しているツールチャック１７が初期位置まで上昇して、ブローチツール５の後柄部５ａをツール保持装置１３に保持させる。次いで、ツールチャック１７がブローチツール５の前柄部５ｂを解放すると、ツール保持装置１３が図の矢印Ｄ方向に上昇して初期位置に戻ると、一連の加工サイクルが終了する。

ところで、従来のブローチ加工では、切削部に冷却液を吹き付ける湿式加工が一般的であったが、切削の高精度化や高速化の需要から、ブローチツールの切刃の素材が改良され、改良されたブローチツールを使って、冷却液の代わりに冷却液のミストを切削部に吹き付けるようにしたセミドライ加工や、冷却液を一切使わないドライ加工を実施することで、加工能率を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、セミドライ加工やドライ加工では、従来の湿式加工の場合と比較して、図４に示すように、ブローチツール５の切刃５ｃにカール状切り屑２１が残留し易い。
そこで、ブローチツール５に残留する切り屑２１を、エアー噴射やブラシによる払拭によって除去するツール清掃手段を、加工軸線７上の被加工物３の上側又は下側に配置したブローチ盤が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。

特開２００１−１５７９１０号公報 特開２００２−１０３１３３号公報 特開２０００−１１７５３１号公報

ところが、加工軸線７上の被加工物３の上側にツール清掃手段を配置したブローチ盤では、ブローチツール５から落ちた切り屑やその微粉が落下して、テーブル上治具９の上に堆積したり、被加工物３に付着したりして、その後の加工精度に影響を及ぼす虞があった。
また、加工軸線７上の被加工物３の下側にツール清掃手段を配置したブローチ盤の場合も、エアー噴射やブラシの払拭で跳ね上がった切り屑が、ブローチツール５の挿通する貫通孔から周囲に飛散して、被加工物３やテーブル上治具９に付着して、その後の加工精度に影響を及ぼす虞があった。
また、切り屑が付着する可能性がある従来のブローチ盤１では、加工後の被加工物３に対して、付着している切り屑を洗い落とす洗浄処理や、切り屑の付着の有無をチェックする検査が不可欠になり、これらの洗浄処理や検査のために後処理工程が増えるという問題があった。

また、加工軸線７上の被加工物３の上側又は下側にツール清掃手段を配置したブローチ盤では、ツール清掃手段による清掃時に飛散した切り屑が被加工物３等に再付着する不都合を防止するための対応として、清掃作業時におけるブローチツール５の移動速度を低速化したり、あるいはツール清掃手段による清掃処理を被加工物３が取り外された状態で単独に行うことが有効であるが、このような対応では、一連のサイクルタイムが増大して、加工能率の低下を招くという問題が生じた。

本発明の目的は上記課題を解消することに係り、例えば切り屑がブローチツールに残り易いセミドライ加工やドライ加工を実施した場合でも、加工精度が低下することを防止でき、また切り屑が飛散して被加工物に付着することがなく、高能率で高精度なブローチ加工を実現することのできるブローチ盤を提供することにある。

（１）本発明の上記課題の解決は、ツール保持装置によって送られて来たブローチツールを把持して該ブローチツールを加工軸線に沿って進退移動可能なブローチ盤であって、
前記ツール保持装置の位置を前記加工軸線上の待機位置と前記加工軸線上から外れた待避位置とに択一的に切り替えするツール保持位置切り替え機構と、前記ツール保持装置の移動によって待避位置に移動した前記ブローチツールに付着している切り屑を除去するツール清掃手段と、前記ツール清掃手段の周囲を囲って前記ブローチツールから除去された切り屑を切り屑回収場所に誘導する切り屑誘導壁とを備えたことを特徴とするブローチ盤により達成される。

上記構成によれば、例えばカール状切り屑がブローチツールに残り易いセミドライ加工やドライ加工を実施した場合でも、切り屑が付着したブローチツールは、ツール保持位置切り替え機構によって待避位置に移動させ、待避位置に装備されているツール清掃手段による清掃を実施することで、付着している切り屑を除去することができる。一方、ツール保持位置切り替え機構が清浄されたブローチツールを通常の待機位置に戻すことにより、切り屑の残留によって加工精度が低下することを防止できる。
また、ツール清掃手段の装備位置は、被加工物がセットされる加工軸線上から外れた待避位置であり、更にツール清掃手段の周囲が切り屑誘導壁によって囲われているため、ブローチツールから落ちた切り屑が被加工物やテーブル上治具の上に飛散して付着することを確実に防止できるため、高精度なブローチ加工を維持することができる。

（２）なお、好ましくは、上記（１）に記載のブローチ盤において、一つのテーブル上治具に対して複数のツール保持装置が装備され、
前記ツール保持位置切り替え機構は、待機位置に位置したツール保持装置を待避位置に移動させると共に、待避位置に位置した他のツール保持装置を待機位置に移動させる構成とすると良い。
このような構成にすると、例えば、一つの被加工物を複数種のブローチツールで順番に加工する際、ツール保持位置切り替え機構によるブローチツールの位置切り替えにより、次に使用するブローチツールへの切り替えが簡単にできる。

（３）また、好ましくは、上記（２）に記載のブローチ盤において、前記ツール清掃手段による清掃作業は、他のブローチツールによる加工工程中に実施され、
前記ツール保持位置切り替え機構は、一つのブローチ加工が終了する毎に、加工を終えたブローチツールを保持している前記待機位置のツール保持装置と、前記ツール清掃手段による切り屑の除去が終了しているブローチツールを保持している前記待避位置のツール保持装置とを入れ替える構成とすると良い。
このような構成にすると、切り屑が付着したブローチツールの清掃処理は、他のブローチツールによる切削加工中に実施されるため、ブローチ加工のサイクルタイム内に、清掃処理のための専用時間を組み込む必要が無くなり、切り屑の除去処理のために加工のサイクルタイムが増加することを防止することができる。

本発明に係るブローチ盤では、待避位置に装備されているツール清掃手段による清掃を実施することで、付着している切り屑を除去することができ、清浄されたブローチツールをツール保持位置切り替え機構により通常の待機位置に戻すことにより、ブローチツールへの切り屑の残留によって加工精度が低下することを防止できる。
また、ツール清掃手段の周囲が切り屑誘導壁によって囲われているため、ブローチツールから落ちた切り屑が被加工物やテーブル上治具の上に飛散して付着することがなく、高精度なブローチ加工を維持することができる。

以下、本発明に係るブローチ盤の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るブローチ盤の一実施の形態の概略構成図、図２は図１に示したブローチ盤におけるブローチ加工のサイクル図である。
なお、本発明の一実施の形態において、先に図３において説明したブローチ盤１と同一の構成については、図中に同一符号を付している。

この一実施の形態のブローチ盤３１は、所謂縦型ブローチ盤で、被加工物３をブローチツール５又はブローチツール６による垂直な加工軸線７上に位置決めするテーブル上治具９が装備された装置テーブル１１と、該装置テーブル１１の表面側（図では、上面側）でブローチツール５，６の後柄部５ａ，６ａを保持する２つのツール保持装置（リトリービングヘッド）１３，１４と、これらのツール保持装置１３，１４を支持している保持装置支持フレーム１５を加工軸線７に沿ってストロークｓだけ進退（昇降）移動させるツール軸方向移動機構１６と、装置テーブル１１の裏面（図では下面）側に装備されて、ツール保持装置１３又はツール保持装置１４の降下によって装置テーブル１１の裏面側に送られて来たブローチツール５又はブローチツール６の前柄部５ｂ，６ｂを把持してこれらのブローチツール５，６を加工軸線７に沿って進退（昇降）移動可能なツールチャック１７と、を備えている。

更に、ブローチ盤３１は、保持装置支持フレーム１５を図１に矢印Ｅで示す水平方向に進退移動させることによりそれぞれのツール保持装置１３，１４の位置を加工軸線７上の待機位置Ｐ１と加工軸線７上から所定距離だけ外れた２つの待避位置Ｐ２，Ｐ３とに択一的に切り替えするツール保持位置切り替え機構１８と、ツール保持装置１３又はツール保持装置１４の移動によって待避位置Ｐ２，Ｐ３に移動したブローチツール５又はブローチツール６に付着している切り屑を除去する２つのツール清掃手段３３と、各ツール清掃手段３３の周囲を囲ってブローチツール５又はブローチツール６から除去された切り屑を飛散させずに所定の切り屑回収場所Ｑ１に誘導する２つの切り屑誘導壁３５と、以上の各部を所定の位置関係に支持する装置筐体３７とを備えている。

本実施の形態のブローチ盤３１は、一つのテーブル上治具９に対して、２つのツール保持装置１３，１４を装備すると共に、加工軸線７上に設定された待機位置Ｐ１の両側にそれぞれ待避位置Ｐ２，Ｐ３を配置して、ブローチツール５を保持したツール保持装置１３が待機位置Ｐ１に有る時には、もう一つのブローチツール６を保持したツール保持装置１４は待避位置Ｐ２に位置し、逆に、ツール保持装置１４が待機位置Ｐ１に移動した時には、もう一方のツール保持装置１３は待避位置Ｐ３に位置するようにしたものである。
それぞれの待避位置Ｐ２，Ｐ３は、加工軸線７上の被加工物３の上方又は下方の領域に重ならずにツール清掃手段３３が配置できるように、加工軸線７からの離間距離が設定されている。

本実施の形態の場合、ツール保持位置切り替え機構１８は、例えば、ラックとピニオンなどを利用した直線移動機構を想定しているが、保持装置支持フレーム１５を円板状にして該保持装置支持フレーム１５の回転により各ツール保持装置１３，１４を待機位置Ｐ１から待避位置Ｐ２，Ｐ３に入れ替える構成としても良い。

本実施の形態のツール軸方向移動機構１６は、２つのツール保持装置１３，１４を保持している保持装置支持フレーム１５を昇降させるため、２つのツール保持装置１３，１４は一緒に昇降制御される。

各待避位置Ｐ２，Ｐ３に配置されたツール清掃手段３３は、ブローチツール５やブローチツール６に付着している切り屑を、エアー噴射やブラシによる払拭、クーラントの噴射によって落とす。

各待避位置Ｐ２，Ｐ３のツール清掃手段３３は、ツール軸方向移動機構１６の動作で保持装置支持フレーム１５が初期位置から下降限まで降下動作するときに、又は下降限から初期位置に復帰する上昇動作するとき、各ブローチツール５，６の切刃が順に清掃位置を通過して、全ての切刃が順に清掃されるように、各待避位置Ｐ２，Ｐ３におけるブローチツール５，６の移動経路の途中に固定装備されている。

本実施の形態の場合、切り屑誘導壁３５は、一部は装置筐体３７の外壁を利用して、ツール清掃手段３３の周囲を囲うダクト状に形成され、その下端部は、装置テーブル１１の下側を囲っている装置筐体３７の下部に連通した構造になっている。このような構造によって、切り屑誘導壁３５は、ツール清掃手段３３が落とした切り屑を図１に矢印Ｆに示すように、装置テーブル１１の下方に設定された切り屑回収場所Ｑ１に誘導する。

以上のブローチ盤３１では、図２（ａ）〜（ｃ）に示すサイクルでブローチ加工を行う。
即ち、まず、図２（ａ）に示すようにブローチツール５を保持したツール保持装置１３が待機位置Ｐ１に位置し、ブローチツール６を保持したツール保持装置１４が待避位置Ｐ２に位置した状態で、テーブル上治具９に被加工物３をセットする。次いで、図２（ｂ）に矢印Ｇで示すように、ツール軸方向移動機構１６により保持装置支持フレーム１５を降下させる。

この保持装置支持フレーム１５の降下によって、ツール保持装置１４に保持されているブローチツール６はツール清掃手段３３を通過して、切り屑の除去が実施される。一方、ツール保持装置１３に保持されていたブローチツール５は、テーブル上治具９の下方の初期位置に待機していたツールチャック１７に把持されて、ツールチャック１７と共に降下することで、被加工物３を切削する。

ブローチツール５による被加工物３への加工が終了したら、被加工物３がテーブル上治具９上から取り外された後、ツールチャック１７が上昇して初期位置に戻り、ツールチャック１７に保持されていたブローチツール５が再びツール保持装置１３に戻される。

ブローチツール５が戻されたら、ツール軸方向移動機構１６による上昇動作によって保持装置支持フレーム１５が初期位置に戻される。その後、図２（ｃ）に矢印Ｈで示されるように、保持装置支持フレーム１５がツール保持位置切り替え機構１８によって水平移動されて、加工を終えたブローチツール５を保持しているツール保持装置１３が待機位置Ｐ１から待避位置Ｐ３に移動すると共に、それまで待避位置Ｐ２に位置していたツール保持装置１４が待機位置Ｐ１に移動する。
これにより、待避位置Ｐ２のツール清掃手段３３により清掃されたブローチツール６が加工軸線７上に配置されたことになる。

以後、ツール保持位置切り替え機構１８は、一つのブローチ加工が終了する毎に、加工を終えたブローチツールを保持した待機位置Ｐ１のツール保持装置と、ツール清掃手段３３による切り屑の除去が終了したブローチツールを保持している待避位置Ｐ３又は待避位置Ｐ２のツール保持装置とを入れ替える。
また、各待避位置Ｐ２，Ｐ３におけるツール清掃手段３３による清掃作業は、待機位置Ｐ１に位置しているブローチツールによる加工工程中に実施される。

以上に説明したブローチ盤３１では、例えばカール状切り屑がブローチツールに残り易いセミドライ加工やドライ加工を実施した場合でも、カール状切り屑が付着したブローチツールは、ツール保持位置切り替え機構１８によって待避位置Ｐ２、又は待避位置Ｐ３に移動させ、それらの待避位置Ｐ２，Ｐ３に装備されているツール清掃手段３３による清掃を実施することで、付着している切り屑を除去することができ、いずれかの待避位置Ｐ２，Ｐ３で清浄化されたブローチツールをツール保持位置切り替え機構１８により通常の待機位置Ｐ１に戻すことで、ブローチツールへの切り屑の残留によって加工精度が低下することを防止できる。

また、ブローチツールから切り屑を除去するツール清掃手段３３の装備位置は、被加工物３がセットされる加工軸線７上から外れた待避位置Ｐ２，Ｐ３であり、更にツール清掃手段３３の周囲が切り屑の飛散を防止する切り屑誘導壁３５によって囲われているため、ブローチツールから落ちた切り屑が被加工物３やテーブル上治具の上に飛散して付着することがなく、高精度なブローチ加工を維持することができる。

また、ブローチツールから落とした切り屑が被加工物３に付着することを確実に防止できるため、被加工物３に付着した切り屑を洗い落とす洗浄処理や、切り屑の付着の有無をチェックする検査等の後処理が不要になり、これらの処理の省略によって、高能率で生産性の高いブローチ加工を実現することができる。

また、本実施の形態のブローチ盤３１の場合は、一つのテーブル上治具９に対して２つのツール保持装置１３，１４が選択切り替え可能に装備されているため、例えば、一つの被加工物３を２種のブローチツール５，６で順番に加工する際、ツール保持位置切り替え機構１８によるブローチツール５，６の位置切り替えにより、次に使用するブローチツール５，６への切り替えが簡単にできる。

また、本実施の形態のブローチ盤３１の場合は、ツール清掃手段３３による清掃作業は、他のブローチツールによる加工工程中に実施され、ツール保持位置切り替え機構１８は、一つのブローチ加工が終了する毎に、加工を終えたブローチツールを保持した待機位置Ｐ１のツール保持装置と、ツール清掃手段３３による切り屑の除去が終了したブローチツールを保持している待避位置Ｐ２又は待避位置Ｐ３のツール保持装置とを入れ替える。

即ち、切り屑が付着したブローチツールの清掃処理は、他のブローチツールによる切削加工中に実施されるため、ブローチ加工のサイクルタイム内に、清掃処理のための専用時間を組み込む必要が無くなり、切り屑の除去処理のために加工のサイクルタイムが増加することを防止することができ、より高能率で高精度なブローチ加工を実現することができる。

また、上記実施の形態のブローチ盤３１では、各待避位置Ｐ２，Ｐ３のツール清掃手段３３でブローチツールから落とされた切り屑は、切り屑誘導壁３５によって、装置テーブル１１の下方の切り屑回収場所Ｑ１に回収される。
従って、ツール清掃手段３３を複数装備していても、それぞれのツール清掃手段３３毎に切り屑回収箱を装備する必要が無く、ブローチ盤３１としての設置スペースの増大を抑えることができる。

なお、本発明のブローチ盤において、一つのテーブル上治具に対するツール保持装置の装備数や、ツール清掃手段を装備した待避位置の装備数は、上記実施の形態に限定するものではない。一つのテーブル上治具に対するツール保持装置の装備数やツール清掃手段を装備した待避位置の装備数は、３つ以上の複数個に設定することも可能である。

本発明に係るブローチ盤の一実施の形態の概略構成図である。 図１に示したブローチ盤におけるブローチ加工のサイクル図である。 通常のブローチ盤におけるブローチ加工のサイクル図である。 ブローチ加工によってカール状切り屑が付着したブローチツールの拡大縦断面図である。

符号の説明

３ 被加工物
５，６ ブローチツール
５ａ，６ａ 後柄部
５ｂ，６ｂ 前柄部
７ 加工軸線
９ テーブル上治具
１１ 装置テーブル
１３ ツール保持装置
１４ ツール保持装置
１５ 保持装置支持フレーム
１６ ツール軸方向移動機構
１７ ツールチャック
１８ ツール保持位置切り替え機構
２１ 切り屑
３１ ブローチ盤
３３ ツール清掃手段
Ｐ１ 待機位置
Ｐ２，Ｐ３ 待避位置
３５ 切り屑誘導壁
３７ 装置筐体

Claims (3)

1. ツール保持装置によって送られて来たブローチツールを把持して該ブローチツールを加工軸線に沿って進退移動可能なブローチ盤であって、
   前記ツール保持装置の位置を前記加工軸線上の待機位置と前記加工軸線上から外れた待避位置とに択一的に切り替えするツール保持位置切り替え機構と、前記ツール保持装置の移動によって待避位置に移動した前記ブローチツールに付着している切り屑を除去するツール清掃手段と、前記ツール清掃手段の周囲を囲って前記ブローチツールから除去された切り屑を切り屑回収場所に誘導する切り屑誘導壁とを備えたことを特徴とするブローチ盤。
2. 一つのテーブル上治具に対して複数のツール保持装置が装備され、
   前記ツール保持位置切り替え機構は、待機位置に位置したツール保持装置を待避位置に移動させると共に、待避位置に位置した他のツール保持装置を待機位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載のブローチ盤。
3. 前記ツール清掃手段による清掃作業は、他のブローチツールによる加工工程中に実施され、
   前記ツール保持位置切り替え機構は、一つのブローチ加工が終了する毎に、加工を終えたブローチツールを保持している前記待機位置のツール保持装置と、前記ツール清掃手段による切り屑の除去が終了しているブローチツールを保持している前記待避位置のツール保持装置とを入れ替えることを特徴とする請求項２に記載のブローチ盤。

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