JP2010064191A

JP2010064191A - 加工装置

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Publication number: JP2010064191A
Application number: JP2008232985A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Tokuda; 泰昭徳田
Original assignee: TOKUDA INDUSTRY Ltd
Current assignee: TOKUDA INDUSTRY Ltd
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-09-11
Also published as: JP5399668B2

Abstract

【課題】断面略矩形で断面積が大きな長尺のワークであっても堅固に把持できると共に、把持したワークを自在に回動させることができ、金属材料の無駄を低減して大型の金属部品をＮＣ加工することができる加工装置を提供する。
【解決手段】加工装置１は、ワークＷを挿通させる貫通孔部１５ａ，１５ｂを有し外歯が周設されたリング状歯車１１ａ，１１ｂ、外歯と噛合する複数の歯車１７、同一方向に同期して回転し歯車を介してリング状歯車を回動させる複数のモータ１８を備える回動装置１０ａ，１０ｂと、直交する二つの支持面を有するワーク支持部２１ａ，２１ｂ、二つの支持面にそれぞれ垂直な方向に押圧体を進退させる押圧体駆動装置２６を備えリング状歯車と一体回動する把持装置２０ａ，２０ｂと、前端を突出させた状態で把持装置に把持されたワークを回転工具４１により加工するＮＣ切削装置４０と、ワークの後端を押すワーク送り装置５０とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工装置に関するものであり、特に、金属部品をＮＣ加工する加工装置に関するものである。

従来、製造しようとする金属部品の大きさに合わせて金属角材を切り出し、その金属角材の端部を爪状の把持部を有するチャックに把持させた上で、チャックを所定角度回動させ、その角度位置を保持した状態で、複数の軸に沿って移動可能な回転工具によって切削するＮＣ加工が行われている。このように、ワークを把持したまま所定角度の回動と切削とを繰り返すことにより、治具を用いることなく複雑な形状の部品を削り出すことができる。ところが、航空機部品など大型の金属部品を製造する場合は、金属角材は断面積が大きなものとなるため、従来の加工装置のチャックでは把持することが困難である。

加えて、上記のような従来の加工装置では、チャックの把持代は加工することができないため、その部分の金属材料は廃棄対象となる。従って、大型の金属角材をチャックで把持することができたとしても、金属角材が大型となれば把持代となる部分も大きくなるため、金属資源としての無駄、及び、経済的な無駄が著しいものとなる。

そこで、本発明者は、ネジやボルト等の小型の金属部品を製造するために従来から実施されている技術（例えば、特許文献１参照）に着目した。これは、細長いバー材を中空のチャックに挿通し、チャックから突出した部分を旋盤加工した後に切り落とし、更にバー材を先送りして、新たにチャックから突出させた部分で次の部品の加工を行うものである。この技術によれば、チャックの把持代は、バー材の先送りによって次に加工される部分となるため、金属材料の無駄を低減して金属部品を製造することができる。

特開昭６３−２７２４０５号公報

しかしながら、上記の長尺バー材を加工する従来装置は、大きくても直径が数ｃｍ程度のごく細い丸棒状のバー材を加工するものである。これに対し、大型の金属部品を製造するためには断面積の大きな材料が必要である。また、航空機部品などに一般的な形状を考慮すると、バー材から製造する場合、丸棒状のバー材より断面が矩形の角棒状のバー材の方が適している。そのため、細い丸棒状の長尺バー材を加工する従来装置をそのまま大型化したとしても、断面積の大きな角棒状のワークは加工することができないという問題があった。

すなわち、重量は長さの三乗に比例して増大するため、長尺であることに加えて断面積が大きい金属材料の重量はかなり大きなものとなり、これを把持するチャックには極めて大きな負荷がかかる。そのため、細いバー材を対象とした従来の加工装置の構成では、断面積が大きい長尺の金属材料をしっかりと把持することはできず、まして把持した金属材料を自在に回動させることはできない。また、丸棒状のバー材用の従来装置をそのまま大型化したとしても、断面積が大きいことに加えて角棒状であるワークを、良好なバランスで堅固に把持することは困難である。

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、断面略矩形で断面積が大きな長尺のワークであっても堅固に把持できると共に、把持したワークを自在に回動させることができ、金属材料の無駄を低減して大型の金属部品をＮＣ加工することができる加工装置の提供を課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかる加工装置は、「長尺のワークを挿通させる貫通孔部を有すると共に外歯が周設されたリング状歯車、該リング状歯車の外歯とそれぞれ噛合する複数の歯車、及び、同一方向に同期して回転し複数の前記歯車を介して前記リング状歯車を任意の角度回動させる複数のモータを備える回動装置と、直交する二つの支持面を有し前記貫通孔部に挿通したワークを支持するワーク支持部、及び、二つの前記支持面の一方に垂直な方向と他方に垂直な方向に沿ってそれぞれ押圧体を進退させる押圧体駆動装置を備え、前記押圧体の前記支持面に向かう前進により前記ワーク支持部に支持されたワークを前記支持面に押圧し把持すると共に、前記リング状歯車と一体回動する把持装置と、該把持装置から前端を突出させた状態で前記把持装置に把持されたワークを回転工具によりＮＣ加工するＮＣ切削装置と、前記把持装置による把持が解除されている状態で前記ワーク支持部に支持されているワークの後端を押し、ワークを長軸方向に沿って前進させるワーク送り装置とを」具備するものである。

モータが、「リング状歯車の外歯とそれぞれ噛合する複数の歯車を介して」「リング状歯車を任意の角度回動させる」構成としては、モータの回転軸に周設された歯車が「リング状歯車の外歯とそれぞれ噛合する複数の歯車」である構成、モータの回転軸に周設された歯車が「リング状歯車の外歯とそれぞれ噛合する複数の歯車」と噛合している構成を例示することができる。従って、「複数の歯車」の個数と「複数のモータ」の個数は、同一の場合も異なる場合もあり得る。

「押圧体」及び「押圧体駆動装置」は、支持面に対して進退するピストンロッドと、ピストンロッドを駆動する油圧シリンダまたはエアシリンダによって構成させることができる。また、カム機構によって進退するロッドとカムを回転させるモータ、或いは、ラックとピニオン機構によって進退するロッドとピニオンを正逆回転させるモータによって、「押圧体」及び「押圧体駆動装置」を構成させても良い。なお、「押圧体」は、直交する二つの支持面の一方に垂直な方向に進退する押圧体と、他方の支持面に垂直な方向に進退する押圧体との二種類があることから、一つの把持装置について少なくとも二個以上が設けられる。

「把持装置」が「リング状歯車と一体回動する」構成としては、ワーク支持部や押圧体駆動装置がリング状歯車に直接的に固着されている構成や、リング状歯車と一体化された別部材あるいはリング状歯車と一体的に形成されている部分に、ワーク支持部や押圧体駆動装置が固着されている構成を例示することができる。なお、部材と部材とを固着する、あるいは一体化する態様としては、螺子留め、ボルトとナットによる締結、溶接を例示することができる。

ワーク送り装置が「ワークの後端を押し、ワークを長軸方向に沿って前進させる」態様としては、ワーク送り装置が直接ワークの後端に当接してワークを押す態様の他、ワークの後端に当接させた他の部材を押す態様であっても良い。例えば、次に加工されるワークをワーク送り装置が押すことによって、加工中のワークを前方に押し出す態様、或いは、ワーク押し用の棒材（プッシャ）をワーク送り装置が押すことによって、加工中のワークを前方に押し出す態様とすることができる。

本発明の把持装置は、直交する二つの支持面でワークを載置して支持し、それぞれの支持面に対して垂直な方向にワークを押圧して把持する構成である。ここで、従来の加工装置では、三つまたは四つの爪状の把持部をワークの回転中心に向かって移動させることによって、ワークの中心をワークの回転中心に一致させて（センタリングして）、ワークを把持しているのが通常であるが、このような爪状の構成では、かなりの重量を有するワークを把持することは困難である。加えて、断面が矩形のワークで断面の縦横の長さが異なるワークを把持する場合は、センタリングしつつワークをバランスよく把持することは困難であり、ワークの重量が大きい場合は尚更に困難となる。本発明では、回転工具によってワークをＮＣ加工するに当たっては、ワークをしっかりと把持することができさえすれば、ワークをセンタリングする必要はないとの考えに基づき、上記構成を採用したものである。

上記構成の本発明の把持装置は、断面が略矩形で断面積が大きな長尺のワークの把持に優れている。すなわち、直交する二つの支持面でワークを載置するため、断面が略矩形のワークの直交する二側面が、把持装置の直交する二つの支持面に面的に当接して支持される。そして、その状態でそれぞれの支持面に対して垂直な二方向にワークが押圧されるため、その反力によりワークの四つの側面がそれぞれ垂直に押圧されることとなる。これにより、長尺かつ断面積が大きく、かなりの重量を有するワークであっても、本発明の把持装置によって堅固に把持することができる。なお、本発明の把持装置では、断面がほぼ矩形のワークであれば、角部が欠けたワークや、角部が丸みを帯びているワークであっても、問題なく堅固に把持することができる。

また、本発明の回動装置は、把持装置と一体回動するリング状歯車という構成を備えており、リング状歯車と噛合する複数の歯車を介し、同期して回転する複数のモータの協働によってリング状歯車を回動させる構成である。そのため、複数のモータによってリング状歯車に大きな回転力を付与することができ、リング状歯車を介して、ワークを把持する把持装置に大きな回転力を付与することができる。これにより、長尺かつ断面積が大きく、かなりの重量を有するワークであっても、本発明の回動装置によって自在に回動させることができる。

従って、断面が略矩形で断面積が大きな長尺のワークであっても、堅固に把持できる把持装置と、自在に回動させられる回動装置とを備える本発明の加工装置によれば、次のような加工が可能となる。すなわち、リング状歯車の貫通孔部を大径として、断面略矩形で断面積の大きな長尺のワークを挿通し、ワークの前端が把持装置から突出した状態で把持装置によってワークを把持する。そして、回動装置によって把持装置を回動させることによりワークを任意角度回動させた後、ワークが静止している状態で、把持装置から突出している部分のワークを回転工具によって加工する。このようなワークの任意角度の回動と静止状態での回転工具による加工を繰り返し、所望形状へのワークの加工が終了したら、加工済みのワークを切断する。そして、把持装置によるワークの把持を解除し、ワーク送り装置でワークの後端を押してワークを更に前進させ、新たにワークの前端が把持装置から突出した状態で、把持装置によりワークを把持する。以降は、上記の動作を繰り返すことにより、把持装置による把持代を無駄にすることなく、大型の金属部品を長尺のワークから連続的に製造することができる。

本発明にかかる加工装置は、「二つの前記支持面は、鉛直方向に対して４５度傾斜した状態で前記把持装置による把持が解除されているワークを支持する」ものとすることができる。

上記構成により、本発明の把持装置は、断面が略矩形で断面積が大きな長尺のワークの把持により優れるものとなる。すなわち、ワークは重力によって支持面に沿って滑り落ちるため、断面がほぼ矩形のワークの場合は、自ずと二つの支持面が交差する角部にワークの角部が一致するように収まる。これにより、断面積が大きくかなりの重量を有する長尺ワークに外力を加えて移動させなくても、自ずとワークの二側面とワーク支持部の二つの支持面とが最も当接した状態でワーク支持部にワークを支持させることができ、ひいては、この状態でワークを支持面に押圧することよって、しっかりと確実にワークを把持することができる。

本発明にかかる加工装置は、「前記リング状歯車と一体回動する長尺の筒体を更に具備し、該筒体の内部には、二つの前記支持面と同一の高さで同一角度傾斜している二つの筒体内平面が形成されている」ものとすることができる。

「筒体」が「リング状歯車と一体回動」する構成としては、筒体の端部がリング状歯車に直接的に固着されている構成、リング状歯車と一体化された別部材あるいはリング状歯車と一体的に形成されている部分に、筒体の端部が固着されている構成を例示することができる。

上記構成により、長尺のワークにおいて把持装置に把持されている部分以外の残部は、長尺の筒体に挿通しておくことができるため、長尺のワークのたわみを低減することができる。特に、断面積が大きくかなりの重量を有する長尺ワークの場合は、把持されていない部分にたわみが生じ易いが、筒体による支持によって有効にたわみを低減することができる。

また、筒体はリング状歯車と一体回動する構成であり、筒体の内部には把持装置の二つの支持面と同一高さで同一角度に傾斜している二つの筒体内平面が形成されている。これにより、断面が略矩形の長尺のワークは、支持面と同一高さで同一傾斜角度の筒体内平面にワークの二側面が当接した状態で筒体によって支持されるため、ワークを常に水平に保持し易い。加えて、二つの筒体内平面にワークの二側面が当接した状態でワークが回動させられるため、把持装置の回転によってワークを回動させる際のワークのねじれを、有効に低減することができる。

従って、上記構成の本発明によれば、断面が略矩形で長尺のワークの支持に優れており、断面積が大きくかなりの重量を有する長尺ワークの場合に生じ易いたわみやねじれを有効に低減して、精度の高いＮＣ加工をすることが可能となる。

以上のように、本発明の効果として、断面略矩形で断面積が大きな長尺のワークであっても堅固に把持できると共に、把持したワークを自在に回動させることができ、金属材料の無駄を低減して大型の金属部品をＮＣ加工することができる加工装置を提供することができる。

以下、本発明の最良の一実施形態である加工装置について、図１乃至図５に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の加工装置の要部縦断面図であり、図２は図１における（ａ）Ａ−Ａ線断面図、及び（ｂ）Ｂ−Ｂ線断面図であり、図３は図１の加工装置の全体構成を示す平面図であり、図４及び図５は図１の加工装置におけるワークの供給を説明する説明図である。なお、図４及び図５は図３におけるＣ−Ｃ線方向視で図示している。

本実施形態の加工装置１は、図１乃至図３に示すように、長尺のワークＷを挿通させる貫通孔部１５を有すると共に外歯が周設されたリング状歯車１１、リング状歯車１１の外歯とそれぞれ噛合する複数の歯車１７、及び、同一方向に同期して回転し複数の歯車１７を介してリング状歯車１１を任意の角度回動させる複数のモータ１８を備える回動装置１０と、直交する二つの支持面２２を有し貫通孔部１５に挿通したワークＷを支持するワーク支持部２１、及び、二つの支持面２２の一方に垂直な方向と他方に垂直な方向に沿ってそれぞれ押圧体を進退させる押圧体駆動装置を備え、押圧体の支持面２２に向かう前進によりワーク支持部２１に支持されたワークＷを支持面２２に押圧し把持すると共に、リング状歯車１１と一体回動する把持装置２０と、把持装置２０から前端を突出させた状態で把持装置２０に把持されたワークＷを回転工具４１によりＮＣ加工するＮＣ切削装置４０と、把持装置２０による把持が解除されている状態でワーク支持部２１に支持されているワークＷの後端を押し、ワークＷを長軸方向に沿って前進させるワーク送り装置５０とを、主に具備している。また、本実施形態の加工装置１は、リング状歯車１１と一体回動する長尺の筒体３０を、更に具備している。なお、図１乃至図３では、各構成を被覆するカバーや各構成を載置する架台の図示は省略している。

より詳細に説明すると、リング状歯車１１は同一の直径の貫通孔部１５を有する大径リング部１２と、それより小径の小径リング部１３とが一体化されて形成されており、小径リング部１３の外周に沿って外歯（図示しない）が形成されている。リング状歯車１１の外歯にはリング状歯車１１の回動中心に対して等角度間隔に複数の歯車１７が噛合しており、これらの歯車１７はそれぞれモータ１８によって回転駆動される。また、これらの複数のモータ１８は、回転軸を正逆方向に回転可能であり、床面に対して固定されているケーシング１９内に収容されると共に、床面に対して固定されている。

更に、加工装置１は図示しないコンピュータを備えており、コンピュータの記憶装置には、モータ１８に対して電気信号を送出し、複数のモータ１８を同一方向に同期して回転させることにより、リング状歯車１１の回動と静止を制御する回動制御手段としてコンピュータを機能させるプログラムが記憶されている。

リング状歯車１１の大径リング部１２には、リング状の把持装置支持体３４が固着されており、把持装置支持体３４にはリング状歯車１１の貫通孔部１５と直径の等しい貫通孔部３５が設けられている。また、把持装置支持体３４において大径リング部１２に固着されている面とは反対側の面には、断面Ｌ字形のワーク支持部２１が、直交する二つの支持面２２を貫通孔部３５に臨ませて取り付けられている（図２（ａ）参照）。

また、本実施形態では、支持面２２に対して垂直方向に進退する押圧体及び押圧体を駆動する押圧体駆動装置として、ピストンロッド２５（押圧体）とこれを駆動する油圧シリンダ２６（押圧体駆動装置）を使用している。また、断面Ｌ字状のワーク支持部２１において、二つの支持面２２のうち、互いの交差線に直交する方向の幅が長い方の支持面２２に対しては、それぞれピストンロッド２５を駆動する油圧シリンダ２６が二つ取り付けられており、前記幅が短い方の支持面２２に対してはピストンロッド２５を駆動する油圧シリンダ２６が一つ取り付けられている。従って、本実施形態では、一つの把持装置２０について、ピストンロッド２５及び油圧シリンダ２６が三対設けられている。そして、それぞれの油圧シリンダ２６は、取付部２９を介して把持装置支持体３４に取り付けられている。

上記のように、リング状歯車１１に固着された把持装置支持体３４に、ワーク支持部２１及び油圧シリンダ２６が取り付けられていることにより、把持装置支持体３４を介して把持装置２０と回動装置１０とが一体化されている。本実施形態では、把持装置２０及び回動装置１０は、それぞれ一対が把持装置２０を外側にして設けられている。そのため、本実施形態では、回動装置１０及び把持装置２０に関する構成について、一対のうちの一方と他方とを区別する必要がある場合は、各構成に付す符号について、ワークＷが送られる上流側の構成についてはａを、下流側の構成についてはｂを付加して区別し、両者を区別する必要がない場合は数字のみの符号で総称して説明している。

本実施形態の筒体３０は、貫通孔部１５，３５とほぼ同一の内径を有する円筒状であり、その両端はそれぞれリング状歯車１１ａ及びリング状歯車１１ｂに固着されている。これにより、上流側の貫通孔部１５ａ，３５ａと下流側の貫通孔部１５ｂ、３５ｂは、筒体３０の内部空間を介して連通している。そして、筒体３０の内部には、二つの支持面２２と同一の高さで同一角度傾斜している二つの筒体内平面３１が形成されている。

下流側の把持装置２０ｂの近傍には、ＮＣ切削装置４０が設けられている。すなわち、回動装置１０ａ，１０ｂによってそれぞれ回動させられる一対の把持装置２０ａ，２０ｂは、ＮＣ切削装置４０に対して同じ側に設けられている。ここで、ＮＣ切削装置４０は、ワークＷの長軸方向に平行な図示Ｘ方向、Ｘ方向に直交する高さ方向の図示Ｚ方向、Ｘ方向及びＺ方向に直交するＹ方向に沿って、回転工具４１を移動可能に構成されていると共に、Ｙ方向に平行な軸周りに回転工具４１を回動可能（図示Ｒ方向）に構成されている。そして、ＮＣ切削装置４０は、図示しないコンピュータに記憶されたＮＣプログラムに基づいて回転工具４１の回転及び移動を制御し、ワークＷのＮＣ加工を行う。

また、下流側の把持装置２０ｂの近傍には、貫通孔部１５ｂ，３５ｂに向けて進退し、ワークＷの前端の位置決めを行うワークストッパ５９が設けられている。なお、ＮＣ切削装置４０は、切削屑やクーラント液の飛散を防止するために、ケーシング４９で囲まれた空間内で切削加工を行う構成とされている。

一方、把持装置２０ａの上流側には、固定配管（図示しない）から油圧シリンダ２６にオイルを供給するに当たり、把持装置２０の回動に伴ってオイルの配管にねじれが生じることを防止するために、ロータリージョイント３８が設けられている。また、ロータリージョイント３８には、ワークＷを挿通可能な貫通孔部３９が形成されている。

また、図３に示すように、把持装置２０ａ及びロータリージョイント３８の更に上流側には、リング状歯車１１ａ，１１ｂの回動中心軸の延長線上を、把持装置２０ａに対して離隔接近可能なワーク送り装置５０が設けられている。ここで、ワーク送り装置５０は、正逆回転可能なモータ（図示しない）の駆動によって二本のレール５２上を移動することにより、把持装置２０ａに対して離隔接近する構成とされている。また、ワーク送り装置５０には、図４（ｄ）に示すように、二つの直交する平面を有する断面ｙ字形のワーク載置部５１が設けられており、この二つの平面は鉛直方向に対して４５度傾斜している。

二本のレール５２の間には、昇降可能な二つの昇降支持装置６０ａ，６０ｂが設けられており、それぞれの昇降支持装置６０ａ，６０ｂの上端にはＶ字形のワーク載置部６１が形成されている（図４参照）。ここで、ワーク載置部６１のＶ字を形成する二辺は、共に鉛直方向に対して４５度傾斜している。また、二つの昇降支持装置６０ａ，６０ｂのうち、把持装置２０ａに近い側の昇降支持装置６０ｂのワーク載置部６１には、載置したワークＷを滑らかに摺動させるためのローラ（図示しない）が取り付けられている。

また、加工装置１は、レール５２に平行に複数のワークＷをストックすると共に、ワーク送り装置５０にワークＷを一本ずつ供給するワーク供給装置７０を具備している。本実施形態のワーク供給装置７０は、Ｖ字形のワーク載置部が複数連設されているワーク載置台を主な構成としており、ワーク載置台として、ワークＷの幅方向にのみ移動可能な一対のワーク載置台７１と、幅方向及び上下方向に移動可能な一対のワーク載置台７２とを備えている。

更に、加工装置１は、加工済みのワークＷをＮＣ切削装置４０から受け取るワーク受取装置８０と、ワークＷを種類ごとに排出するワーク排出装置９０を具備している。ここで、ワーク受取装置８０は、ＮＣ切削装置４０の下方に向かって進退する平板状の可動板８１と、可動板８１の上面に設けられた二本のレール８２に沿って移動可能なワーク受け台８５とを備えている。

一方、ワーク排出装置９０は、ワーク受け台８５より低い位置に設けられ、それぞれ軸心周りに回転する複数の円筒状ローラ９５が平行に列設されていることにより、レール８２とほぼ直交する方向にワークＷを搬送可能な二本のワーク排出路９１，９２と、ワークＷの種類に応じて、二つのワーク排出路９１，９２の何れかとワーク受け台８５とを、傾斜して架け渡す滑り板９７とを備えている。

次に、本実施形態の加工装置１の動作及び加工装置１を用いたワークＷの加工について説明する。ここでは、断面が長方形の長尺のワークＷを加工する場合を説明する。まず、ワークＷの導入に先立ち、リング状歯車１１を回動させて、ワーク支持部２１の二つの支持面２２が鉛直方向に対して４５度傾斜した状態となるまで把持装置２０を回動させる。これにより、リング状歯車１１を介して把持装置２０と一体化されている筒体３０の二つの筒体内平面３１も、鉛直方向に対して４５度傾斜した状態となる。なお、この時点で、把持装置２０においてピストンロッド２５は後退した状態にある。

未加工の複数のワークＷは、図４（ａ）に示すように、一対のワーク載置台７１によって支持され、ストックされている。このとき、それぞれのワークＷは、それぞれ鉛直方向に対して４５度傾斜している二辺で形成されたＶ字形のワーク載置部７１ｓ，７１ｅに、安定して載置されている。なお、この時点では、もう一対のワーク載置台７２は、ワークＷに当接しない高さまで下降している。

一対のワーク載置台７１において最もワーク送り装置５０側のワーク載置部７１ｅは、他のワーク載置部７１ｓとは独立してワーク送り装置５０側に水平移動可能に構成されており、図４（ｂ）に示すように、ワークＷを昇降支持装置６０ａ，６０ｂの真上まで移動させることができる。そうすると、一対の昇降支持装置６０ａ，６０ｂが上昇し、図４（ｃ）に示すように、ワーク載置台７１のワーク載置部７１ｅからワークＷを受け取ってワーク載置部６１に載置し、更にワーク載置部６１の高さが把持装置２０のワーク支持部２１と同じ高さになるまで上昇する。一方、ワークＷを昇降支持装置６０ａ，６０ｂに受け渡した後のワーク載置部７１ｅは、逆方向に水平移動し、図５（ａ）に示すように再び元の位置に復帰する。

一対の昇降支持装置６０ａ，６０ｂに支持されているワークＷに対しては、ワーク支持部２１と同じ高さにあるワーク送り装置５０がレール５２上を移動して接近し、図４（ｄ）に示すように、断面ｙ字形のワーク載置部５１にワークＷの後端を載置する。この状態で、上流側の昇降支持装置６０ａが下降し、ワークＷはワーク送り装置５０と下流側の昇降支持装置６０ｂによって支持される。

次に、ワーク送り装置５０がレール５２上を更に前進して、把持装置２０ａに接近する。これにより、ワークＷはその後端をワーク送り装置５０に押され、昇降支持装置６０ｂのワーク載置部６１上を滑るように移動する。このとき、昇降支持装置６０ｂのワーク載置部６１にはローラが設けられているため、ワーク送り装置５０に押されたワークＷを滑らかに前方に移動させることができる。そして、ワークＷの前端が把持装置２０ａのワーク支持部２１ａに達し、ワークＷが二つの支持面２２ａ上に支持されると、昇降支持装置６０ｂが下降する。これにより、ワークＷはワーク送り装置５０とワーク支持部２１ａによってその両端を支持される。

この状態で、ワーク送り装置５０が更に前進して把持装置２０ａに接近すると、ワークＷはその後端をワーク送り装置５０に押され、二つの支持面２２ａ及び二つの筒体内平面３１に沿って摺動し、下流側のリング状歯車１１ｂの貫通孔部１５ｂ及び把持装置支持体３４ｂの貫通孔部３５ｂを通過する。このとき、ワークストッパ５９は、ワークＷの前端の位置決めをするために把持装置２０ｂに近づくように移動させられており、ワークＷの前端がワークストッパ５９に当接すると、ワーク送り装置５０によるワークＷの送りが停止され、ワーク送り装置５０は元の位置に復帰する。これにより、ワークＷは、把持装置２０ｂから前端を突出させた状態で、把持装置２０ａの二つの支持面２２ａ、二つの筒体内平面３１、及び、把持装置２０ｂの二つの支持面２２ｂによって支持される。

このとき、二つの支持面２２ａ及び二つの支持面２２ｂは、何れも鉛直方向に対して４５度傾斜した状態にあるため、ワークＷは重力によって支持面２２ａ，２２ｂに沿って滑り落ち、自ずと支持面の交差部にワークの角部が一致するように収まる。これにより、ワークＷの側面と支持面２２ａ，２２ｂとが、最も当接した状態となる。また、二つの筒体内平面３１も、同じく鉛直方向に対して４５度傾斜した状態にあるため、両端をワーク支持部２１ａ，２１ｂに支持されたワークＷの中間部分に、たわみが生じることが有効に防止される。

次に、上流側及び下流側の把持装置２０ａ，２０ｂにおいて、油圧シリンダ２６の駆動によってピストンロッド２５が前進し、ワークＷをそれぞれ支持面２２ａ，２２ｂに対して押圧する。本実施形態では、断面長方形のワークＷの長辺側の側面を二個のピストンロッド２５で押圧し、短辺側の側面を一個のピストンロッド２５で押圧する構成であるため、ワークＷのほぼ全周面積に近い面積が支持面２２とピストンロッド２５によって押圧され、把持装置２０によるワークＷの把持がより堅固なものとなっている。

把持装置２０によるワークＷの把持が完了すると、回動制御手段の制御により複数のモータ１８が同期して同一方向に回転し、ワークＷが所望の角度だけ回動させられる。そして、モータ１８の停止によりワークＷが静止している状態で、ＮＣ切削装置４０の回転工具４１によってワークＷがＮＣ加工される。回転工具４１は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動可能であると共にＲ方向に回動可能であるため、把持装置２０によるワークＷの回動と回転工具４１による切削を繰り返すことにより、ワークを複雑な形状に加工することができる。

所望形状に加工されたワークＷが、未加工部分と僅かな接合部分（ミクロジョイント）のみでつながった状態となると、ＮＣ切削装置４０からワーク受取装置８０に加工終了信号が送出される。この信号を受け、ケーシング４９の図示しない扉が開放され、ワーク受取装置８０の可動板８１がＮＣ切削装置４０側に移動する。これと共に、レール８２上をワーク受け台８５が移動し、ＮＣ切削装置４０のほぼ真下にワーク受け台８５が位置すると、ワーク受取装置８０からＮＣ切削装置４０に受取り準備完了信号が送出される。この信号を受け、ＮＣ切削装置４０によってミクロジョイントが切断され、加工済みのワークはワーク受け台８５の上に落下する。

一方、ワーク排出装置９０側では、加工されたワークＷの種類に応じて、ワーク搬出路９１，９２のうちの一方、例えば、ワーク搬出路９１側に滑り板９７が移動する。そして、可動板８１が元の位置に復帰すると共に、ワーク受け台８５がレール８２上を移動し、滑り板９７と並ぶ位置にワーク受け台８５が到達すると、ワーク排出路９１側を下向きとしてワーク受け台８５が傾けられる。これにより、加工済みのワークＷはワーク受け台８５から滑り落ち、滑り板９７を介してワーク搬出路９１に落下し、更に円筒状ローラ９５の回転に伴ってワーク排出路９１上を搬送される。

また、ＮＣ切削装置４０では、加工済みのワークが切断された後のワークＷの端面が回転工具４１によって整形されると共に、ワークストッパ５９が前進して、次の加工のために送られるワークＷの前端の位置決めを行う。

上記のようにワークＷの加工及び加工済みワークの排出が行われている間に、ワーク供給装置７０では次に加工するワークＷの準備が行われる。すなわち、先に一本のワークＷをワーク送り装置５０へ供給したことにより、図５（ａ）に示すように、ワーク載置台７１において最もワーク送り装置５０側のワーク載置部７１ｅにはワークＷが載置されていない状態となっているため、ここに、次に加工されるワークＷを供給する。

そのために、まず、それまでワークＷに当接しない高さまで下降していた一対のワーク載置台７２が上昇する。これにより、図５（ｂ）に示すように、ワークＷはワーク載置台７１のワーク載置部７１ｓからワーク載置台７２のワーク載置部７２ｓに受け渡される。次に、ワーク載置台７２は、図５（ｃ）に示すように、上昇した高さ位置のまま、ワークＷ一つ分だけワーク送り装置５０側に水平移動する。この状態でワーク載置台７２が下降すると、図５（ｄ）に示すように、一対のワーク載置台７１にワークＷが受け渡され、ワーク載置部７１ｅにもワークＷが載置された状態となる。

以降は、図４（ａ）〜図４（ｄ）を用いて上述した動作を行うことにより、ワーク載置部７１ｅのワークＷが昇降支持装置６０ａ，６０ｂに受け渡され、更にワーク送り装置５０によってワークＷの後端が押されて、ワークＷの前端が貫通孔部１５ａ，３５ａを通過して筒体３０内に導入される。その結果、新たに導入されたワークＷによって先のワークＷの後端が押され、先のワークＷの前端を再び下流側の貫通孔部１５ｂ，３５ｂから突出させ、前のワークの加工時に把持代であった部分をＮＣ加工することができる。

上記のように、本実施形態の加工装置１によれば、把持装置２０による把持代を無駄にすることなく、長尺のワークＷから複数の金属部品を連続的に製造することができる。

また、本実施形態の把持装置２０を上記構成としたことにより、断面が長方形であって、かつ、断面積が大きく長尺でかなりの重量を有するワークＷであっても、把持装置２０によって堅固に把持することができる。加えて、本実施形態の回動装置１０を上記構成としたことにより、断面積が大きく長尺でかなりの重量を有するワークＷであっても、これを把持している把持装置２０に大きな回転力を付与し、自在に回動させることができる。

ここで、本実施形態の加工装置１は、リング状歯車１１の貫通孔部１５及び把持装置支持体３４の貫通孔部３５の直径を３５ｃｍ〜４５ｃｍとすることにより、航空機部品等として一般的な大きさの大型金属部品を歩留まりよく製造し易い、長辺２０ｃｍ〜３５ｃｍ，短辺１０ｃｍ〜２０ｃｍの長方形断面のワークの加工に適した構成とされているが、構造としては貫通孔部の直径を少なくとも１５ｃｍ〜１００ｃｍの範囲とし、おおよそ長辺１０ｃｍ〜７５ｃｍ，短辺７ｃｍ〜４５ｃｍの長方形断面のワークを挿通して、把持装置２０によって堅固に把持しつつ、回動装置１０で自在に回動させることができる。

なお、本実施形態では、長尺のワークＷの長さを、定尺の板状の金属材料を一方向にのみカットすることで用意し易い３５０ｃｍ〜４００ｃｍとしているが、これに限定されるものではない。

更に、本実施形態の加工装置１は、把持装置２０、回動装置１０、ＮＣ切削装置４０に加え、ワーク供給装置７０、昇降支持装置６０，ワーク送り装置５０、ワーク受取装置８０、及び、ワーク排出装置９０を具備し、未加工ワークの供給から加工済みワークの排出までが自動化されているため、極めて効率良くワークの加工を行うことができる。

加えて、本実施形態のワーク供給装置７０を、二対のワーク載置台７１，７２を備えた上記構成としたことにより、長尺かつ断面積が大きいためにかなりの重量を有するワークであっても、安定的に移動させて、ワーク送り装置５０に供給することができる。また、昇降支持装置６０ａ，６０ｂのＶ字形のワーク載置部６１、ワーク載置台７１のＶ字形のワーク載置部７１ｓ，７１ｅ、及び、ワーク載置台７２のＶ字形のワーク載置部７２ｓのそれぞれにおいて、Ｖ字を形成する二辺は共に鉛直方向に対して４５度傾斜しているため、長尺かつ断面積が大きいためにかなりの重量を有するワークであっても、断面長方形のワークの二側面にワーク載置部が良好に当接し、ワークを安定的に支持することができる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、上記では、把持装置２０及び回動装置１０がそれぞれ一対設けられる場合を例示したがこれに限定されず、筒体３０内でワークＷを把持する第三の把持装置を設けることもできる。これにより、切削加工に伴う長尺のワークＷの振動をより有効に抑制できると共に、筒体内平面３１がワークＷに対して上方側となるまで把持装置２０を回動させた場合であっても、長尺のワークＷのたわみをより有効に抑制することができる。

本実施形態の加工装置の要部縦断面図である。図１における（ａ）Ａ−Ａ線断面図、及び（ｂ）Ｂ−Ｂ線断面図である。図１の加工装置の全体構成を示す平面図である。図１の加工装置におけるワークの供給を説明する説明図である。図１の加工装置におけるワークの供給を説明する説明図である。

符号の説明

１加工装置
１０，１０ａ，１０ｂ回動装置
１１，１１ａ，１１ｂリング状歯車
１５，１５ａ，１５ｂ貫通孔部
１７歯車
１８モータ
２０，２０ａ，２０ｂ把持装置
２１，２１ａ，２１ｂワーク支持部
２２，２２ａ，２２ｂ支持面
２５ピストンロッド（押圧体）
２６油圧シリンダ（押圧体駆動装置）
３０筒体
３１筒体内平面
４０ＮＣ切削装置
４１回転工具
５０ワーク送り装置

Claims

長尺のワークを挿通させる貫通孔部を有すると共に外歯が周設されたリング状歯車、該リング状歯車の外歯とそれぞれ噛合する複数の歯車、及び、同一方向に同期して回転し複数の前記歯車を介して前記リング状歯車を任意の角度回動させる複数のモータを備える回動装置と、
直交する二つの支持面を有し前記貫通孔部に挿通したワークを支持するワーク支持部、及び、二つの前記支持面の一方に垂直な方向と他方に垂直な方向に沿ってそれぞれ押圧体を進退させる押圧体駆動装置を備え、前記押圧体の前記支持面に向かう前進により前記ワーク支持部に支持されたワークを前記支持面に押圧し把持すると共に、前記リング状歯車と一体回動する把持装置と、
該把持装置から前端を突出させた状態で前記把持装置に把持されたワークを回転工具によりＮＣ加工するＮＣ切削装置と、
前記把持装置による把持が解除されている状態で前記ワーク支持部に支持されているワークの後端を押し、ワークを長軸方向に沿って前進させるワーク送り装置と
を具備することを特徴とする加工装置。
二つの前記支持面は、鉛直方向に対して４５度傾斜した状態で前記把持装置による把持が解除されているワークを支持する
ことを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
前記リング状歯車と一体回動する長尺の筒体を更に具備し、
該筒体の内部には、二つの前記支持面と同一の高さで同一角度傾斜している二つの筒体内平面が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工装置。