JP2009028824A - 自動面取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸状の切削工具を回転させその切削工具周面の刃部でワークを切削する切削機を使用し、ワークを保持回転手段で保持して回転させると共に、ワークの回転軸に対して前記切削工具の回転軸を傾けてワークの被面取り部に前記刃部を斜めに接触させ、面取りするようにした自動面取り装置において面取り寸法にばらつきが生じにくい装置を提供する。
【解決手段】上記自動面取り装置１において、前記切削機５をワークＷの回転軸Ｙと直交する面内で移動可能なように保持する切削機保持手段４と、前記切削機５をワークＷ側に向けて付勢する付勢手段６とを備え、前記付勢手段６による付勢によって切削工具５ｂをワークＷに接触させると共にワークＷの回転により切削工具５ｂを切削機５ごとカムフォロア的に移動させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属や合成樹脂の機械部品などのワークの角部を切削工具で切削して面取りをする自動面取り装置に関する。なお、本発明の「面取り」の概念には「バリ取り」の概念を含み、また、「切削」の概念には「研削」の概念を含む。

図７（ａ），（ｂ）に示したように、軸状の切削工具１００を回転させ、その切削工具１００周面の刃部１０１でワークＷを切削する切削機１０２を使用し、ワークＷを保持回転手段１０３で保持して回転させると共に、ワークＷの回転軸Ｙに対して前記切削工具１００の回転軸Ｚを傾けてワークＷの被面取り部に前記刃部１０１を斜めに接触させ、そうしてワークＷの被面取り部を面取りするようにした自動面取り装置が、例えば特許文献１に記載されている。

この自動面取り装置は、固定的な切削機保持部１０４に前記切削機１０２を揺動軸１０５で揺動自在に支持させ、さらに前記切削工具１００がワークＷ側に向かうように切削機１０２をバネ等で付勢し、その付勢力で切削工具１００がワークＷの被面取り部に押し付けられるようにしたものである。
実用新案登録第２５８４１２９号公報

なお、特許文献１の自動面取り装置は、ワークＷの側方に切削機１０２を配置して切削工具１００をワークＷにもたせ掛けるようにした程度の簡単な構造であるため、図７（ｂ）想像線に示したように逆さにしてワークＷの下方も面取りでき、従って一個のワークＷの異なる箇所を複数台で同時に面取りできる優位性がある。
ちなみに、倣い方式の他の自動面取り装置は、大掛かりな機構で切削機を移動させるものであって、ワークの上方に広いスペースを必要とするため、保持回転手段１０３があるワークの下方に対して切削機が配置できないから、一個のワークに対して二台以上の切削機を使うことが困難であった。

特許文献１の自動面取り装置は、揺動自在な切削機１０２の切削工具１００をワークＷに押し付けて面取りする構造であるため、面取り寸法にばらつきが生じやすい。また、ワークＷの形状に従って切削機１０２が傾動するため、図７（ａ）と図７（ｂ）の比較から明らかなように、切削工具１００の刃部１０１とワークＷの接触ポイントが変化する。このことは、起伏の大きなワークＷに対して刃部１０１の長い切削工具１００が必要であることを意味する。従って、対応可能なワークＷの形状が切削工具１００の刃部１０１の長さで決まってしまう問題点があった。

請求項１に記載したように、軸状の切削工具を回転させその切削工具周面の刃部でワークを切削する切削機を使用し、ワークを保持回転手段で保持して回転させると共に、ワークの回転軸に対して前記切削工具の回転軸を傾けてワークの被面取り部に前記刃部を斜めに接触させ、面取りするようにした自動面取り装置において、
前記切削機をワークの回転軸と直交する面内で移動可能なように保持する切削機保持手段と、
前記切削機をワーク側に向けて付勢する付勢手段と、を備え、
前記付勢手段による付勢によって切削工具をワークに接触させると共にワークの回転により切削工具を切削機ごとカムフォロア的に移動させるようにした自動面取り装置を提供する。

また、請求項２に記載したように、軸状の切削工具を回転させその切削工具周面の刃部でワークを切削する切削機を使用し、ワークを保持回転手段で保持して回転させると共に、ワークの回転軸に対して前記切削工具の回転軸を傾けてワークの被面取り部に前記刃部を斜めに接触させ、面取りするようにした自動面取り装置において、
前記切削機をワークの回転軸と直交する面内で移動可能なように保持する切削機保持手段と、
先端をワークに向かわせて前記切削機保持手段又は切削機の胴部に固着した接触子と、
前記切削機をワーク側に向けて付勢する付勢手段と、を備え、
前記付勢手段による付勢によって切削工具と接触子とをワークに接触させ、さらにワークの回転により接触子を切削機ごとカムフォロア的に移動させるようにした自動面取り装置を提供する。

また、請求項３に記載したように、前記切削機保持手段は、ワークの回転軸と平行な揺動中心軸を有する揺動支持部材と、該揺動支持部材から突設され前記揺動中心軸を中心に揺動可能な作動腕と、前記切削機を保持するために前記作動腕の自由端側に設けた切削機保持部と、を備えてなる請求項１又は２に記載の自動面取り装置を提供する。

また、請求項４に記載したように、前記切削機保持手段の揺動支持部材をワークの回転軸と直交する面内で移動可能に構成し、該揺動支持部材のワークに対する位置を調節可能にした請求項３記載の自動面取り装置を提供する。

また、請求項５に記載したように、前記切削機保持手段の揺動支持部材に、作動腕全体を上下動させるための昇降手段を設けてなる請求項３又は４に記載の自動面取り装置を提供する。

本発明の自動面取り装置は、切削機が、ワークの回転軸と直交する面内で移動可能なように切削機保持手段で保持され且つ切削機が付勢手段によりワーク側に向けて付勢されているため、ワークに接触する切削工具（又は接触子）がワークの回転力を受け、あたかもカムに接して従動するカムフォロアのごとく、切削機自体がワークの形状をなぞるように動きつつ切削工具がワークの縁を面取りする。このとき切削機は、切削機保持手段で保持されたまま切削工具の回転軸の傾きを変えることなく、ワークの回転軸と直交する面内で動く、つまり上下方向の動きがない状態で動くため、面取り寸法のばらつきが生じにくい。また、切削工具の回転軸の傾きを保ったままワークの形状に沿って切削機自体が移動するため、切削工具の刃部の長さとは無関係に様々な形状のワークに幅広く対応できる。

また、請求項３に記載の自動面取り装置は、揺動中心軸を中心とする揺動運動、すなわち抵抗の小さい回り対偶を使って切削機を移動させるようにしたため、切削機の重量等に拘わらず切削機を軽い力で動かすことができる。従って、切削機をワーク側に付勢する付勢手段の負担が軽くなり、また、ワークの形状を倣う切削機の応答性も向上する。

また、請求項４に記載の自動面取り装置は、揺動支持部材のワークに対する位置を調節可能にしたため、ワークの形状に応じて切削工具を最適なポジションに設定することができる。

また、請求項５に記載の自動面取り装置は、昇降手段により作動腕全体を上下動させ得るようにしたため、厚さの異なるワークに対する上下方向の調整が簡単に行え、なおかつ、例えばリング状のワークに対して、外周を面取りするポジションから内周を面取りするポジションへの移行が、比較的簡単に行える。

以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図１は自動面取り装置の斜視図、図２−１は自動面取り装置の正面図、図２−２はワークが若干回転した状態を示す自動面取り装置の正面図、図３は自動面取り装置の横断平面図である。

自動面取り装置１は、固定的な装置基台２と、その装置基台２に設置したワークＷ用の保持回転手段３と、同じく装置基台２に設置した切削機保持手段４と、その切削機保持手段４で保持される切削機５と、前記切削機保持手段４に作用して切削機５をワークＷ側に向けて付勢する付勢手段６と、から概略構成される。

［保持回転手段３］
前記ワークＷ用の保持回転手段３は、装置基台２の上面に対し垂直である回転軸線Ｘを中心として回転可能なチャック部材３ａと、そのチャック部材３ａを低速で回転させるモータ等の駆動手段（図示せず）と、で構成される。チャック部材３ａは、前記回転軸線Ｘに向けて摺動可能な三本の可動爪３ｂにより、その中心にワークＷを固定するものであり、従ってチャック部材３ａで保持されたワークＷの回転軸Ｙと、チャック部材３ａの回転軸線Ｘとは一致する。

［切削機保持手段４］
前記切削機保持手段４は、前記ワークＷの回転軸Ｙと平行な縦の揺動中心軸４ａを有する揺動支持部材４ｂと、該揺動支持部材４ｂの揺動中心軸４ａの途中に取付ブロック４ｃを介して水平方向に突設された作動腕４ｄと、前記切削機５を保持するため作動腕４ｄの自由端側に設けた切削機保持部４ｅと、からなる。

前記揺動支持部材４ｂは、装置基台２上に第１のボルト４ｆで固定した下座板４ｇと、その下座板４ｇの上に第２のボルト４ｈで固定した上座板４ｉと、その上座板４ｉの上面に立設した縦材４ｊと、その縦材４ｊの上端に横向きに突設した軸受板４ｋと、前記上座板４ｉと軸受板４ｋの間に立設した回転自在な揺動中心軸４ａと、で構成される。揺動支持部材４ｂの下座板４ｇは、装置基台２上を該下座板４ｇに設けた長孔４ｍ分だけ直線摺動可能であり、また、上座板４ｉは、下座板４ｇ上を該下座板４ｇに設けた長孔４ｎ分だけ直線摺動可能である。この上座板４ｉと前記下座板４ｇとは、互いに直交する方向に摺動可能な設定であり、よってそれらを台座とする揺動支持部材４ｂは、ワークＷの前記回転軸Ｙと直交する面内たる装置基台２上で長孔４ｍ，４ｎの範囲を上限として自由な方向に移動できる。

［切削機５］
前記切削機５は、モータ（図示せず）を内蔵した胴部５ａと、その胴部５ａの先端に装着した軸状の切削工具５ｂと、からなり、胴部５ａのモータで切削工具５ｂを回転させ、該切削工具５ｂの周面の刃部５ｃでワークＷを切削する公知のものである。

切削機５は、胴部５ａの中間に設けた角形ブロック形態のアタッチメント５ｄを介して前記作動腕４ｄの先の切削機保持部４ｅに連結されている。この切削機保持部４ｅは短い丸棒形態であって、作動腕４ｄの端のカップリング４ｐに回転可能な状態に嵌め込まれており、これにより切削機５は、作動腕４ｄの中心軸を中心として傾動可能である。なお、作動腕４ｄのカップリング４ｐの周面には、切削機保持部４ｅの回転を止める止めネジ４ｑが設けられており、この止めネジ４ｑを締め外しすることによって、切削機５を任意の角度に傾けて固定することができる。

［付勢手段６］
切削機５をワークＷ側に向けて付勢する付勢手段６は、前記揺動支持部材４ｂの揺動中心軸４ａの上端に連結されるもので、軸受板４ｋの上面に固定したホイール６ａと、そのホイール６ａ内に内蔵した渦巻きバネ（図示せず）と、を備え、渦巻きバネの渦の中心に前記揺動中心軸４ａの上端を連結すると共に、渦巻きバネの渦の外端にホイール６ａの内壁を連結してなる。従って揺動中心軸４ａは、外からの回転力を受けたとき渦巻きバネを巻き込みつつ回転し、その回転力から開放されたとき渦巻きバネの復元弾性で逆向きに回転する。
なお、実施形態のホイール６ａは、単純に軸受板４ｋに固定したものとして説明したが、好ましくは、軸受板４ｋに対してホイール６ａを回転可能にすると共に前記カップリング４ｐの止めネジ４ｑのごとき角度調節手段を設けてホイールの角度を調節可能にするとよい。そうすることにより、揺動中心軸４ａに作用する付勢力が任意に調節できる。

［使用方法］
先ず、作動腕４ｄのカップリング４ｐにある止めネジ４ｑを緩め、切削機保持部４ｅを回転させて切削機５の傾きを設定し、前記止めネジ４ｑを締めて切削機５の角度を固定する。なお、この切削機５の傾きが面取り角に相当する。
次に、保持回転手段３に金属製又は合成樹脂製のワークＷをセットし、三本の可動爪３ｂでワークＷを固定する。
次に、揺動支持部材４ｂの揺動中心軸４ａに対し、取付ブロック４ｃの位置を上下に移動させ、切削工具５ｂの刃部５ｃが前記ワークＷの面取り位置に当たるよう切削機５の高さを決める。
次に、下座板４ｇと上座板４ｉのボルト４ｍ，４ｎを緩めて切削機保持手段４の揺動支持部材４ｂを装置基台２上で移動させ、ワークＷの回転軸Ｙに切削工具５ｂの傾いた回転軸Ｚが向かい且つ切削工具５ｂが最もワークＷに接近した状態でなお付勢手段６の付勢力が作用するように位置を決める。
これで自動面取り装置１の初期設定とワークＷのセットが完了する。なお、上記手順は、任意に入れ替え可能である。

上記の状態で、自動面取り装置１の切削機５と保持回転手段３を作動させると、保持回転手段３の回転でワークＷが低速にて回転（ワークＷの周面が揺動支持部材４ｂの揺動中心軸４ａから離れる方向に移動する回転方向）し、一方、付勢手段６による付勢で切削工具５ｂがワークＷと接触し、その結果、切削工具５ｂがワークＷとの接触を保ちつつカムフォロア的に移動してワークＷの被面取り部の輪郭をなぞり、その際、刃部５ｃで面取りする。このとき切削機５は、揺動中心軸４ａを中心とし且つワークＷの回転軸Ｙと直交する面内で揺動するため、ワークＷの被面取り部に対する刃部５ｃの角度と上下位置がほぼ一定で変わらないから、面取りした角度がほぼ一定になる。

上記のままワークＷが一回転すると面取りが完了するから、切削機５と保持回転手段３を停止させ、保持回転手段３のワークＷを付け替えて、上記操作を繰り返す。もちろん同形状のワークＷを連続して面取りする場合には、前記の初期設定は省略できる。

［他の実施形態］
図４は他の実施形態を示す自動面取り装置の正面図、図５（ａ），（ｂ）はワークと接触子の関係を示す拡大平面図である。本実施形態は、図示したように、切削機５の胴部５ａにワークＷと接触する接触子７を設けたことを特徴とする。この接触子７は、棒材の先端両側面に、先に向かって縮幅する形状のテーパ面７ａを形成したものであり、前記切削工具５ｂの真下、つまり棒材の中心軸を含む垂直面が、切削工具５ｂの回転軸Ｚを含む垂直面と一致する位置に取り付けられている。なお、本実施形態では、接触子７を切削機５の胴部５ａに固着したが、切削機保持部４ｅに接触子７を固着するようにしてもよい。

前記接触子７は、図５（ａ），（ｂ）に示したように、先端がワークＷの周面に擦れてカムフォロア的に移動し、或いは図示したワークＷのように起伏が激しいものではテーパ面７ａがワークＷの周面に擦れてカムフォロア的に移動して切削機５を移動させ、その際、ワークＷの被面取り部に接する切削工具５ｂでワークＷを面取りする。

本実施形態は、切削機５による面取り寸法が、接触子７の接触によって規定（制御）され、ワークＷの回転軸Ｙ方向にほぼ一定になるから、例えばワークＷが柔らかい合成樹脂のような場合でも過切削のおそれがない。ちなみに、先の実施形態では、ワークＷが柔らかい合成樹脂で、しかも付勢手段６による付勢力が強すぎる、というような条件が重なった場合に、切削工具５ｂによる過切削の可能性が生じ得る。従って、この点において本実施形態は、先の実施形態より面取り寸法の精度が高められる優位性がある。もちろん先の実施形態でも、従来技術たる特許文献１に記載の自動面取り装置との比較では、面取り寸法の精度は高く、また、柔らかい合成樹脂のワークＷにも対応可能な点で優れている。

図６は、さらに別の実施形態を示す自動面取り装置の斜視図であり、前記切削機保持手段４の揺動支持部材４ｂに、作動腕４ｄ全体を上下動させるための昇降手段８を設けたものである。具体的には、図６に示したように、揺動中心軸４ａを角軸にして付勢手段６のホイール６ａを貫通させ、一方、揺動中心軸４ａの下端と上座板４ｉの間に流体圧シリンダ８ａを設置し、流体圧シリンダ８ａのロッド８ｂを伸縮させることにより揺動中心軸４ａを昇降させ、もって揺動中心軸４ａと一緒に作動腕４ｄ全体を上下動させるようにしたものである。これにより例えばリング状のワークに対して、外周を面取りするポジションから内周を面取りするポジションへの移行が、比較的簡単に行える。なお、前記昇降手段８は、図示した流体圧シリンダ８ａに限定されず、ラックギヤとピニオンギヤを組み合わせたり、ねじ式のものにするなど、どのような方式であってもよい。

以上、本発明を実施の形態について説明したが、もちろん本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では、切削機５を揺動中心軸４ａを中心に揺動させるようにしたが、切削機５を装置基台２上で直線方向に摺動させるようにしてもよい。
また、実施形態では、保持回転手段３の回転軸線Ｘ（＝ワークＷの回転軸Ｙ）を装置基台２の上面に対し垂直方向のものとして、すなわち鉛直方向のものとして説明したが、回転軸線Ｘ（回転軸Ｙ）は鉛直方向に限定されない。

また、実施形態では、切削機保持部４ｅと切削機５とを相対運動のない状態に結合させたが、切削機保持部４ｅに対し切削機５を、切削工具５ｂ側が上昇する跳ね上げ方向に揺動可能に形成すると共に、切削機５をバネ等の保護付勢手段で反跳ね上げ方向に付勢するようにしてもよい。その際、保護付勢手段の付勢力を、通常の面取り時に切削機５に作用する跳ね上げ方向の力（前記付勢手段６の付勢力と、ワークＷの回転力と、切削工具５ｂの傾きと、の総合作用により、切削機５に作用する上向きの力）より大きく設定しておく。そうすることにより、通常の面取り時に切削機５が跳ね上がるおそれがなく、一方、切削工具５ｂに異常な跳ね上げ方向の力が作用した場合には切削工具５ｂ側が上向きに揺動して逃げるため、切削工具５ｂが破損しない。このように切削機５と切削機保持部４ｅと保護付勢手段の組合せは、切削工具５ｂの保護手段として有効に機能する。

自動面取り装置の斜視図である。 自動面取り装置の正面図である。 ワークが若干回転した状態を示す自動面取り装置の正面図である。 自動面取り装置の横断平面図である。 他の実施形態を示す自動面取り装置の正面図である。 （ａ），（ｂ）はワークと接触子の関係を示す拡大平面図である。 さらに別の実施形態を示す自動面取り装置の斜視図である。 （ａ），（ｂ）は従来の自動面取り装置を示す要部正面図である。

符号の説明

１ …自動面取り装置
３ …保持回転手段
４ …切削機保持手段
４ａ…揺動中心軸
４ｂ…揺動支持部材
４ｄ…作動腕
４ｅ…切削機保持部
５ …切削機
５ａ…胴部
５ｂ…切削工具
５ｃ…刃部
６ …付勢手段
７ …接触子
８ …昇降手段
Ｗ …ワーク
Ｙ …ワークの回転軸
Ｚ …切削工具の回転軸

Claims (5)

1. 軸状の切削工具を回転させその切削工具周面の刃部でワークを切削する切削機を使用し、ワークを保持回転手段で保持して回転させると共に、ワークの回転軸に対して前記切削工具の回転軸を傾けてワークの被面取り部に前記刃部を斜めに接触させ、面取りするようにした自動面取り装置において、
   前記切削機をワークの回転軸と直交する面内で移動可能なように保持する切削機保持手段と、
   前記切削機をワーク側に向けて付勢する付勢手段と、を備え、
   前記付勢手段による付勢によって切削工具をワークに接触させると共にワークの回転により切削工具を切削機ごとカムフォロア的に移動させるようにしたものであることを特徴とする自動面取り装置。
2. 軸状の切削工具を回転させその切削工具周面の刃部でワークを切削する切削機を使用し、ワークを保持回転手段で保持して回転させると共に、ワークの回転軸に対して前記切削工具の回転軸を傾けてワークの被面取り部に前記刃部を斜めに接触させ、面取りするようにした自動面取り装置において、
   前記切削機をワークの回転軸と直交する面内で移動可能なように保持する切削機保持手段と、
   先端をワークに向かわせて前記切削機保持手段又は切削機の胴部に固着した接触子と、
   前記切削機をワーク側に向けて付勢する付勢手段と、を備え、
   前記付勢手段による付勢によって切削工具と接触子とをワークに接触させ、さらにワークの回転により接触子を切削機ごとカムフォロア的に移動させるようにしたものであることを特徴とする自動面取り装置。
3. 前記切削機保持手段は、
   ワークの回転軸と平行な揺動中心軸を有する揺動支持部材と、
   該揺動支持部材から突設され前記揺動中心軸を中心に揺動可能な作動腕と、
   前記切削機を保持するために前記作動腕の自由端側に設けた切削機保持部と、
   を備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動面取り装置。
4. 前記切削機保持手段の揺動支持部材をワークの回転軸と直交する面内で移動可能に構成し、該揺動支持部材のワークに対する位置を調節可能にした請求項３記載の自動面取り装置。
5. 前記切削機保持手段の揺動支持部材に、作動腕全体を上下動させるための昇降手段を設けてなることを特徴とする請求項３又は４に記載の自動面取り装置。

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