JP2011131325A

JP2011131325A - 切削装置

Info

Publication number: JP2011131325A
Application number: JP2009292784A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Wada; 徳男和田
Original assignee: WADA KIKAI KK; WADA MACHINERY
Current assignee: WADA KIKAI KK; WADA MACHINERY
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-07-07

Abstract

【課題】ワークの重量や大きさに関係なく、種々のワークを効率よく連続して切削加工することができるようにする。
【解決手段】回転テーブル３の径方向に沿って設けられ、先端部６ｂが回転テーブル３の回転軸上に位置するように、基端部６ａが固定されたクランプアーム６と、回転テーブル３上のワークＷを押圧するように、クランプアーム６の先端部６ｂに設けられたクランプ軸７と、ワークＷを回転させつつ、ワークＷの被加工部位を切削加工する工具２６，３３が先端部１７に回動自在に設けられ、基端部１６が旋回自在に設けられたアーム１５とを備えた切削装置において、回転テーブル３の側方に先端部６ｂを配置できるように、クランプアーム６の基端部６ａを旋回自在に構成し、先端部６ｂを回転テーブル３の回転軸上に位置固定できるように、クランプアーム６の基端部６ａを構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、搬送されてきたワークをクランプして切削加工を行う切削装置に関する。

従来のこの種の切削装置としては、直立して設けられた支柱と、該支柱の上端部に回動自在に設けられた回動ロッドとを備え、搬送されてきたワークを、回動ロッドの先端部でクランプするものが公知になっている（例えば、特許文献１）。

特許登録２９３３６２９号

しかしながら、従来の前記切削装置は、支柱および回動ロッドが固定された状態であるため、ワークの重量や大きさによっては、支柱および回動ロッドが邪魔になる場合があり、作業性が低下するという問題がある。

本願発明は、上記問題に鑑み、ワークの重量や大きさに関係なく、種々のワークを効率よく連続して切削加工することができる切削装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の切削装置は、回転テーブル３の径方向に沿って設けられ、先端部６ｂが回転テーブル３の回転軸上に位置するように、基端部６ａが固定されたクランプアーム６と、回転テーブル３に載置されたワークＷを押圧するように、クランプアーム６の先端部６ｂに往復動自在に設けられたクランプ軸７と、ワークＷを回転させつつ、ワークＷの被加工部位を切削加工する工具２６，３３が先端部１７に回動自在に設けられるとともに、基端部１６が旋回自在に設けられたアーム１５とを備えた切削装置において、前記クランプアーム６の基端部６ａは、先端部６ｂを回転テーブル３の側方に配置できるように旋回自在に構成されるとともに、先端部６ｂを回転テーブル３の回転軸上に位置固定できるように構成されることを特徴とする。

この場合、クランプアーム６の先端部６ｂを回転テーブル３の側方に配置できるので、回転テーブル３の周囲が解放された状態になり、ワークＷをクレーンなどを用いて機械的に搬送しやすくなる。また、クランプアーム６の先端部を、回転テーブル３の回転軸上に位置固定できるので、ワークＷをクランプ軸７で押圧できるようになる。

本発明によれば、クランプアームの基端部は、先端部を回転テーブルの側方に配置できるように旋回自在に構成されるとともに、先端部を回転テーブルの回転軸上に位置固定できるように構成されるので、ワークを回転テーブルに固定する作業、および回転テーブルに搬送して載置する作業が円滑かつ迅速に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る切削装置全体の正面図。図１の側面図。図１の平面図。（ａ）は、クランプアームと、該クランプ軸の昇降機構部を示す断面図、（ｂ）は、クランプアームの旋回機構部を示す断面図。フライスアームと、フライスの回動機構部と、フライスアームの旋回部とを示す図。図５の平面図。切削加工を示す図であり、（ａ）は、フライスの切削刃がワークの短辺の角部を面取りする状態を示す平面図。（ｂ）は、フライスの切削刃がワークの長辺の角部を面取りする状態を示す平面図。クランプアームの旋回機構部の変形例を示す図。

以下、本発明の実施形態に係る切削装置について図１〜図７を参照しつつ説明する。なお、図３、図６及び図７において、下側を前側、上側を後側とする。

本実施形態に係る切削装置の全体構成は、図１〜図３及び図６に示すように、移動可能に構成される箱状の装置本体１と、該装置本体１の上面に取り付けられた作業テーブル２と、該作業テーブル２に回転自在に設けられる回転テーブル３と、装置本体１に内装され、回転テーブル３を回転させる回転機構部（図示せず）と、クランプアーム６の基端部６ａを旋回自在にするための旋回機構部Ａ１と、回転テーブル３に載置されたワークＷを位置固定するためのクランプ軸７が先端部側に昇降自在に設けられるとともに、クランプ軸７を昇降させる昇降機構部Ａ２が内装されるクランプアーム６と、クランプアーム６に対して略平行するように配置されるフライスアーム１５と、装置本体１に内装され、フライスアーム１５を旋回させる旋回部Ｄと、フライスアーム１５の先端部側に回動自在に支持される上下方向のフライス回動軸２１と、フライス回動軸２１の上部および下部に対向配置されるとともに、フライス回動軸２１に沿って接離自在に設けられた工具としての下フライス２６および上フライス３３と、フライス回動軸２１を介して下フライス２６および上フライス３３を回動させる回動機構部と、ワークＷの厚さに応じて、下フライス２６および上フライス３３の位置を調整する位置調整部２２，３１（図６参照）と、両フライス２６，３３によって、ワークＷの上下の角部を面取りするように、前記各部材および各機構部を制御する制御部（図示せず）とを備えている。

そして、図３に示すように、平面視すると、装置本体１の上面の左側後部に、右下がりの状態で停止しているクランプアーム６と、クランプアーム６の旋回機構部Ａ１とが配置されている。また、上面の右側後部に、クランプアーム６に平行する位置から少しずれた位置で、右下がりの状態、即ちスタンバイ位置Ｓで停止しているフライスアーム１５と、フライスアーム１５の旋回部Ｄと、フライス１５のフライス回動軸２１の回動機構部とが配置されている。また、上面の前側中央部に、ワークＷが載置される回転テーブル３が設けられた作業テーブル２が配置されている。装置本体１の底部に、装置本体１を移動させるための複数のキャスタ５，…が取り付けられている。

ここで、クランプアーム６、フライスアーム１５、回転テーブル３の位置関係について説明すると、クランプアーム６の基端部の中心とクランプ軸７の中心を結ぶ長さと、フライスアーム１５の旋回中心からフライスアーム１５の先端部までの長さが略等しくなっている。換言すれば、フライスアーム１５の回動軌跡上にクランプ軸７の中心が位置していることになる。そして、クランプアーム６の基端部の中心に対して、フライスアーム１５の旋回中心は、やや後方に位置している。また、フライスアーム１５の旋回中心を通る前後方向の中心線上に、クランプ軸７の軸心が位置している。フライスアーム１５の先端部の回動軌跡はクランプ軸７の後方を通るようになる。但し、この位置関係は、図示に限定されるものではなく、適宜設計変更可能である。要は、円形、非円形のワークＷの加工面を連続して加工できるように各部材が配置されてあればよい。

作業テーブル２は、平面視略扇形状を呈しており、右側後部が切除されている。そして、円弧面部２ａが装置本体１の上面の右側前部に位置している。この作業テーブル２において、面取り可能なワークＷの大きさとしては、辺の長さが１５ｃｍ〜５０ｃｍとなっている。そして、辺の長さが５０ｃｍのワークＷを回転テーブル３で回転させた場合の回動軌跡が、作業テーブル２の円弧面部２ａの周縁部よりも外側に出ないようになっている。

回転テーブル３は、円板からなり、その回転機構部は、図示していないが、回転用モータの回転軸に減速機を介して回転軸が連結され、回転軸の先端部が回転テーブル３の下面の中央部に固着される。なお、回転テーブル３の上面には、ワークＷを載置するための、回転テーブル３と同形状（平面視円形）または平面視矩形のの治具４が設けられている。

クランプアーム６は、図４（ａ）に示すように、作業テーブル２の左側後部に取り付けられる角筒状の直立筒部６ａと、直立筒部６ａの上端部から水平方向に延出された角筒状の水平筒部６ｂとを有している。

そして、図４（ｂ）に示すように、直立筒部６ａの端部の外周面にフランジ６０が形成され、フランジ６０の開口周縁部に筒状の回動軸６１がねじ止めされている。この回動軸６１は、クランプ軸７を昇降させるためのクランプ軸昇降用シリンダ８が取り付けられる軸受け部６５に挿入されている。即ち、直立筒部６ａは、軸受け部６５に回動軸６１が挿入されることによって旋回自在に支持されている一方、前記クランプ軸昇降用シリンダ８のロッド８ａの先端部が導入され、該ロッド８ａが昇降できるように内挿されている。

また、フランジ６０には、クランプアーム旋回位置決めシリンダ７０が上下方向に取り付けられ、ロッド７０ａが上下方向に進退するように構成されている。このロッド７０ａの進出位置に対応して、軸受け部６５の上側開口部の外周縁部に位置決め孔６５ａが形成されている。そして、クランプアーム旋回位置決めシリンダ７０のロッド７０ａが進出して位置決め孔６５ａに挿入されると、クランプアーム６の基端部６ａは固定された状態になり、先端部６ｂが回転テーブル３の回転中心に位置するようになる。また、クランプアーム旋回位置決めシリンダ７０のロッド７０ａが後退して位置決め孔６５ａから離脱した状態では、クランプアーム６は旋回可能な状態であり、クランプアーム６の先端部６ｂを回転テーブル３の外側に配置させることができる。即ち、ワークＷの搬送に際して、クランプアーム６が邪魔になれば、クランプアーム旋回位置決めシリンダ７０を作動させて、ロッド７０ａを位置決め孔６５ａから離脱させて、クランプアーム６の先端部６ｂを回転テーブル３の外側に配置するように旋回すればよい。

また、水平筒部６ｂは、内部において、上述した連結杆９の基端部がロッド８ａの先端部に連結されるとともに、連結杆９の中途部が軸９ａによって回動自在に支持されている。また、水平筒部６ｂの先端部は、クランプ軸７がガイド体１０によって上下動自在に設けられて、連結杆９の先端部に連結されている。そして、ロッド８ａが後退した状態では、連結杆９は先端部が上向きに移動して、クランプ軸７が上昇位置（スタンバイ位置）にあり、ロッド８ａが進出した状態では、連結杆９は下向きに移動して、クランプ軸７が下降位置（ワークＷの固定位置）にある。

クランプ軸７は、図４に示すように、回転テーブル３の上方に、回転テーブル３の中心を通る軸線に沿って昇降するように設けられている。また、回転するワークＷを位置固定するための、クランプ軸７の外径よりも大径の押圧面を有する押圧体１１が、クランプ軸７の下端部に同心状に回動自在に支持されている。

クランプ軸７の昇降機構部Ａは、上述した昇降用シリンダ８と、連結杆９とを備えている。

フライスアーム１５は、図５に示すように、フライスアーム１５の支軸１５ａが直立した状態で内装された支持筒１６と、支持筒１６に水平に設けられた上下一対の支持フレーム１７，１７と、支持筒１６の上端部に取り付けられた角度センサとしてのエンコーダ１８と、支持フレーム１７，１７に固設された回動モータ１９とを有している。そして、エンコーダ１８は、フライスアーム１５がスタンバイ位置ＳからワークＷへ旋回する角度θ１を検出する（図７（ａ）、（ｂ）参照）。

ここで、フライスアーム１５について詳細に説明する。このフライスアーム１５は、下フライス駆動部Ｂと、上フライス駆動部Ｃと、フライスアーム旋回部Ｄとを備えている。下フライス駆動部Ｂは、支持フレーム１７，１７の先端部の下側に設けられ、フライス回動軸２１の下端部を回動自在に支持する下軸受け部が内装された下筒２０と、下筒２０の側面に配置された位置調整部としての下フライス面取り量調整ノブ２２と、フライス回動軸２１の下端部に一体化されるとともに、下筒２０の側面に昇降自在に設けられた下フライス上限ストッパ２３と、下筒２０から下方（外部）に導出されたフライス回動軸２１の端部と、上述した回動モータ１９の駆動軸１９ａとに巻回されたベルト（無端帯状体）２４と、ロッド２５ａの先端部がフライス回動軸２１の端部に連結された下フライス昇降用シリンダ２５と、下筒２０から上方（外部）に導出されたフライス回動軸２１の部位に固着された工具としての下フライス２６と、下フライス２６の上面に配置され、下フライス２６およびフライス回動軸２１に対して回転自在に設けられた環状のガイドローラ２７とを備えている。なお、回動モータ１９、ベルト２４、フライス回動軸２１とで、フライス回動機構部が構成されている。

そして、下フライス２６の上周縁部に複数の切削刃２６ａが配置されている。また、ガイドローラ２７の周面の中央部に突縁部２７ａが形成されている。そして、下フライス昇降用シリンダ２５の作動によって、下フライス上限ストッパ２３、下フライス２６、ガイドローラ２７が上方に進出して、ワークＷの被加工部位、即ち下側の角部に対して適正な位置で下フライス２６の切削刃２６ａが当接することになる。

上フライス駆動部Ｃは、フライス回動軸２１の上端部を回動自在に支持する上軸受け部（図示せず）が内装された上筒３０と、上筒３０の側面に配置された位置調整部としての上フライス面取り量調整ノブ３１と、フライス回動軸２１の上部に一体化されるとともに、上筒３０の側面に昇降自在に設けられた上フライス位置決めローラ３２と、上筒３０から下方（外部）に導出されたフライス回動軸２１の部位に固着された工具としての上フライス３３と、上筒３０の上面に立設され、上フライス３３を昇降させる上フライス昇降用シリンダ３４とを備えている。

上フライス位置決めローラ３２は、水平に設けられた車軸３２ａに、複数のローラ３２ｂが回動支持され、車軸３２ａの中央部に、該車軸３２ａを回転自在に支持する支軸３２ｃが設けられている。また、上フライス３３は、下周縁部に複数の切削刃３３ａが配置され、フライス回動軸２１の回動に連動して回動する一方、上フライス昇降用シリンダ３４の作動によって下降するように構成されている。そして、位置決めローラ３２の下側の周面がワークＷの上面に当接することで、上フライス３３の切削刃３３ａがワークＷの被加工部位、即ちワークＷの上側の角部に当接することになる。

フライスアーム１５の旋回部Ｄは、図６に示すように、フライスアーム１５を旋回させるための旋回用シリンダ４０を主要部としており、進退自在のロッド４０ａの先端部が、支持フレーム１７，１７に連結されるとともに、旋回用シリンダ本体４０ａの基端部が、装置本体１の内壁に回動自在に支持されている。

つぎにワークＷを切削加工する手順について、図３、図４、および図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお、本実施形態においては、切削方法を理解しやすいようにするために、平面視矩形状の平板からなるワークＷを使用する。

まず、図３および図４の状態は、スタンバイ状態を示している。即ち、図３に示すように、クランプアーム６およびフライスアーム１５が略平行して各先端部が右下がりの状態になっている。また、フライスアーム１５の先端部が回転テーブル３から右側方（スタンバイ位置Ｓ）に位置している。そして、図４に示すように、クランプ軸７が回転テーブル３から離間して上昇位置に停止し、回転テーブル３には、ワークＷは載置されていない状態となっている。

この状態において、切削加工しようとするワークＷの面取り量に応じて、上面取り調整ノブ３１および下面取り調整ノブ２２によって、ワークＷの面取り量を設定する。つぎに、回転テーブル３にワークＷを載置するための治具４を回転テーブル３の上面にセットし、治具４の上面にワークＷを載置する。

この際、ワークＷの重量または大きさによっては、クレーンなどを用いてワークＷを搬送する場合がある。この場合、クランプアーム旋回位置決めシリンダ７０を作動させて、ロッド７０ａを位置決め孔６５ａから離脱させて、クランプアーム６の基端部６ａを旋回可能にして、クランプアーム６の先端部６ｂを回転テーブル３の回転中心から回転テーブル３の外側に配置させ、回転テーブル３の上方を解放する。そうすれば、回転テーブル３の上方に邪魔するものはなく、クレーンなどで搬送してきたワークＷを回転テーブル３に載置しやすくなる。そして、載置作業が完了すると、クランプアーム旋回位置決めシリンダ７０の通電を停止して、ロッド７０ａを位置決め孔６５ａに挿入する。即ち、クランプアーム６の基端部６ａが固定された状態になり、クランプアーム６の先端部６ｂを回転テーブル３の中心、即ちワークＷの回転中心の上方にクランプアーム６の先端部６ｂを再度配置させることができる。

その後、クランプ軸昇降用シリンダ８を作動させて、クランプ軸７を下降させ、ワークＷの回転中心にクランプ軸７の押圧体１１の押圧面を圧接し、ワークＷを回転テーブル３に位置固定する。この際、ワークＷとクランプ軸７とが同一直線上に位置する。即ち、ワークＷの回転中心とクランプ軸７の軸心が一致していることになる。

この状態で、旋回用シリンダ４０を作動させて、フライスアーム１５の基端部を旋回支点にして、フライスアーム１５の先端部を回転テーブル３側に回動させて、図５に示すように、ガイドローラ２７の突縁部２７ａの外周面をワークＷの被加工部位、即ちワークＷの下側の角部近傍に当接させる。

そして、回動モータ１９を回動させて、下フライス２６および上フライス３３を回動させる。その後、上下の両フライス昇降用シリンダ２５，３４を作動させて、下フライス２６の切削刃２６ａを、ワークＷの被加工部位の下側の角部に当接させるとともに、上フライス３３の切削刃３３ａを、ワークＷの被加工部位の上側の角部に当接させる一方、回転テーブル３を低速回転させる。

つぎに、上フライス昇降用シリンダ３４を作動させて、上フライス位置決めローラ３２がワークＷの上面に当接するまで下降させる。この当接によって、上フライス３３の位置決めがなされる。この際、回転テーブル３を設定速度で回転させる。

そして、回転テーブル３のワークＷの中心から加工位置までの距離Ｌに応じて、回転テーブル３の速度を変化させ、切削加工速度が一定になるように制御する。この制御は、エンコーダ１８によりフライスアーム１５がスタンバイ位置からワークＷへ旋回する角度θ１を検出し、図７（ａ）に示すように、角度θ１が大きくなると、回転テーブル３の回転数を遅くし、図７（ｂ）に示すように、角度θ１が小さくなると、回転テーブル３の回転数を速くなるように制御する。そうすることで、切削速度が一定になり、ワークＷの被加工部位が均一に加工されるようになる。

切削加工終了後、回転テーブル３の回転を停止させて、両フライス昇降用シリンダ２５，３４を作動させて、ワークＷの被加工部位から、各フライス２６，３３の切削刃２６ａ，３３ａを離間させる一方、旋回用シリンダ４０を作動させて、フライスアーム１５をスタンバイ位置Ｓに移動させ、クランプ軸昇降用シリンダ８を作動させて、クランプ軸７を上昇させて、ワークＷの上面から離間させ、クランプ軸７をスタンバイ位置に停止させる。即ち、図３および図４の状態に戻す。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、前記実施形態の場合、クランプアーム６の旋回機構部Ａ１として、クランプアーム位置決めシリンダ７０を用いるようにしたが、ボルトやピンを用いて位置決めするようにしてもよい。この場合、図８に示すように、軸受け部６５の端面に円弧状の凸部６５０を形成するとともに、凸部６５０に対応するように、凹部６００を形成し、クランプアーム６の開口端部の周面全体に形成したフランジ６０を半周分にして、クランプアーム６を実線の位置から破線の位置まで旋回するようにしてもよい。そして、軸受け部６５の端面に形成された位置決め孔６５ａに対応するフランジ６０の位置にも位置決め孔６００ａを形成し、各位置決め孔６５ａ，６００ａにボルト（図示せず）を螺着して、クランプアーム６の先端部６ｂを回転テーブル３の回転中心の上方に位置させるようにしてもよい。

また、前記実施形態の場合、面取り加工することを例にとって説明しているが、研削加工も含む。この場合、工具は、フライスといった切削工具ではなく、砥石といった切削工具を使用する。

また、前記実施形態の場合、面取り可能なワークＷの大きさとしては、辺の長さが１５ｃｍ〜５０ｃｍとしているが、これに限るものではなく、適宜設計変更可能である。

１…装置本体、２…作業テーブル、２ａ…円弧面部、３…回転テーブル、４…治具、５…キャスタ、６…クランプアーム、６ａ…直立筒部、６ｂ…水平筒部、７…クランプ軸、８…クランプ軸昇降用シリンダ、８ａ…ロッド、９…連結杆、９ａ…軸、１０…ガイド体、１１…押圧体、１５…フライスアーム、１５ａ…支軸、１６…支持筒、１７…支持フレーム、１８…角度センサ（エンコーダ）、１９…回動モータ、１９ａ…駆動軸、２０…下筒、２１…フライス回動軸、２２，３１…位置決め量調整ノブ、２３…下フライス上限ストッパ、２４…ベルト、２５…下フライス昇降用シリンダ、２５ａ…ロッド、２６…下フライス、２６ａ…切削刃、２７…ガイドローラ、２７ａ…突縁部、３０…上筒、３２…位置決めローラ、３２ａ…車軸、３２ｂ…ローラ、３２ｃ…支軸、３３…上フライス、３３ａ…切削刃、３４…上フライス昇降用シリンダ、３５…ハンドル、４０…旋回用シリンダ、４０ａ…ロッド、６０…フランジ、６１…回動軸、６５…軸受け部、６５ａ，６００ａ…位置決め孔、７０…クランプアーム旋回位置決めシリンダ、７０ａ…ロッド、Ａ…昇降機構部、Ｂ…下フライス駆動部、Ｃ…上フライス駆動部、Ｄ…フライスアーム旋回部、Ｌ…距離、Ｓ…スタンバイ位置、Ｗ…ワーク、θ１…角度

Claims

回転テーブル（３）の径方向に沿って設けられ、先端部（６ｂ）が回転テーブル（３）の回転軸上に位置するように、基端部（６ａ）が固定されたクランプアーム（６）と、回転テーブル（３）に載置されたワーク（Ｗ）を押圧するように、クランプアーム（６）の先端部（６ｂ）に往復動自在に設けられたクランプ軸（７）と、ワーク（Ｗ）を回転させつつ、ワーク（Ｗ）の被加工部位を切削加工する工具（２６，３３）が先端部（１７）に回動自在に設けられるとともに、基端部（１６）が旋回自在に設けられたアーム（１５）とを備えた切削装置において、
前記クランプアーム（６）の基端部（６ａ）は、先端部（６ｂ）を回転テーブル（３）の側方に配置できるように旋回自在に構成されるとともに、先端部（６ｂ）を回転テーブル（３）の回転軸上に位置固定できるように構成されることを特徴とする切削装置。