JP2013039631A - Machining apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワーク保持部に保持した被加工物に対して加工工具を相対変位させることにより被加工物に切削加工や塑性加工などの加工を行う加工装置に関する。 The present invention relates to a processing apparatus that performs processing such as cutting or plastic processing on a workpiece by relatively displacing a processing tool with respect to the workpiece held by a workpiece holding unit.
従来から、ワーク保持部に保持した被加工物に対して加工工具を相対変位させることにより被加工物に切削加工や塑性加工などの加工を行う加工装置がある。例えば、下記特許文献1には、金,プラチナ,真鍮,アルミニウム,ステンレス鋼などの比較的塑性変形し易い被加工物の表面に点状の加工痕を複数形成して、これら複数の加工痕の集合によって所望する画像を被加工物の表面に形成する加工装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a processing apparatus that performs processing such as cutting or plastic processing on a workpiece by relatively displacing a processing tool with respect to the workpiece held on a workpiece holding unit. For example, in Patent Document 1 below, a plurality of point-shaped processing marks are formed on the surface of a workpiece that is relatively plastically deformable, such as gold, platinum, brass, aluminum, and stainless steel. A processing apparatus for forming a desired image on a surface of a workpiece by gathering is disclosed.
この加工装置は、被加工物の表面に加工痕を形成する打刻工具に対して被加工物を着脱自在に保持するワーク保持部が互いに直交する3軸方向に相対変位するように構成されている。より具体的には、加工装置は、打刻工具を保持する加工ヘッドおよびワーク保持部が送りネジ機構によって互いに直交する2軸方向にそれぞれ変位されるとともに、打刻工具がソレノイドによって前記2軸方向に直交する軸方向に変位されるように構成されている。この場合、送りネジ機構とは、軸状体の外周面に雄ネジが形成されたネジ軸を回転させることにより、筒状体の内周面にネジ軸の雄ネジに噛み合う雌ネジが形成された可動体を直線的に駆動させる機構である。 This processing apparatus is configured such that a workpiece holding portion that detachably holds a workpiece with respect to a cutting tool that forms a machining mark on the surface of the workpiece is relatively displaced in three orthogonal directions. Yes. More specifically, in the machining apparatus, the machining head for holding the cutting tool and the workpiece holding part are respectively displaced in two axial directions orthogonal to each other by a feed screw mechanism, and the cutting tool is moved in the two axial directions by a solenoid. It is comprised so that it may be displaced to the axial direction orthogonal to. In this case, the feed screw mechanism is formed by rotating a screw shaft having a male screw formed on the outer peripheral surface of the shaft-like body, thereby forming a female screw that meshes with the male screw of the screw shaft on the inner peripheral surface of the cylindrical body. This is a mechanism for driving the movable body linearly.
しかしながら、このような加工装置に採用される送りネジ機構おいては、ネジ軸の雄ネジおよびナットの雌ネジにおける互いの接触面が摩耗することにより雄ネジと雌ネジとの間の摩擦抵抗を低減するためのバックラッシが長時間の使用によって増大してワーク保持部と加工工具との位置決め精度が低下するという問題があった。 However, in the feed screw mechanism employed in such a processing apparatus, the frictional resistance between the male screw and the female screw is reduced by wear of the contact surfaces of the male screw of the screw shaft and the female screw of the nut. There has been a problem that the backlash for reduction increases with long-term use, and the positioning accuracy between the work holding part and the processing tool is lowered.
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、加工工具とワーク保持部とを位置決めする送りネジ機構における雄ネジと雌ネジとの接触面が摩耗した場合であっても両者の位置決め精度の低下を防止することができる加工装置を提供することにある。 The present invention has been made to cope with the above-described problems, and the purpose thereof is to provide both the case where the contact surface between the male screw and the female screw in the feed screw mechanism for positioning the processing tool and the work holding portion is worn. It is in providing the processing apparatus which can prevent the fall of positioning accuracy of.
上記目的を達成するため、請求項1に係る本発明の特徴は、被加工物を着脱自在に保持するワーク保持部と、被加工物を加工する加工工具を保持する加工ヘッドと、ワーク保持部と加工工具とを互いに直交する3軸方向に相対的に変位させる変位手段とを備え、変位手段による被加工物と加工工具との相対変位によって被加工物に3次元形状を形成する加工装置において、変位手段は、前記3軸方向のうちの少なくとも1軸方向が鉛直方向に対して傾斜する方向に沿って設けられた送りネジ機構によって構成されていることにある。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention according to claim 1 is that a workpiece holding unit that detachably holds a workpiece, a machining head that holds a machining tool for machining the workpiece, and a workpiece holding unit. And a processing tool that relatively displaces the processing tool in three axial directions orthogonal to each other, and forms a three-dimensional shape on the workpiece by relative displacement between the workpiece and the processing tool by the displacing means. The displacement means is constituted by a feed screw mechanism provided along a direction in which at least one of the three axial directions is inclined with respect to the vertical direction.
このように構成した請求項1に係る本発明の特徴によれば、加工装置は、ワーク保持部と加工工具とを互いに直交する3軸方向に変位させる変位手段が同3軸方向のうちの少なくとも1つの軸線方向に相対変位させる送りネジ機構で構成されるとともに、この送りネジ機構が鉛直方向に対して傾斜した状態で設けられている。この場合、送りネジ機構は、軸状体の外周面に雄ネジが形成されたネジ軸と筒状体の内周面にネジ軸の雄ネジに噛み合う雌ネジが形成された可動体とで構成されており、ネジ軸を回転することにより可動体を直線的に駆動させる機構である。これにより、加工装置における送りネジ機構は、可動体の雌ネジが可動体の自重によってネジ軸の雄ネジ上に載った状態で常に噛み合うようになる。すなわち、傾斜した状態で設けられた送りネジ機構は、ネジ軸における雄ネジの各山の上側(換言すれば、可動体における雌ネジの各山の下側)のバックラッシが常にない状態で噛み合う。この結果、送りネジ機構の長時間の使用によって雄ネジおよび雌ネジにおける各接触面が摩耗した場合であっても、ネジ軸の雄ネジと可動体の雌ネジとは常に接触し合っているため、ワーク保持部と加工工具との位置決め精度の低下を防止することができる。すなわち、本発明は、簡単な構成によってワーク保持部と加工工具との位置決め精度の低下を防止することができる。 According to the characteristic of the present invention according to claim 1 configured as described above, the machining device includes a displacement means for displacing the workpiece holding portion and the machining tool in the three axial directions orthogonal to each other. The feed screw mechanism is configured to be relatively displaced in one axial direction, and the feed screw mechanism is provided in an inclined state with respect to the vertical direction. In this case, the feed screw mechanism is composed of a screw shaft in which a male screw is formed on the outer peripheral surface of the shaft-shaped body and a movable body in which a female screw that meshes with the male screw of the screw shaft is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical body. It is a mechanism that drives the movable body linearly by rotating the screw shaft. As a result, the feed screw mechanism in the processing apparatus always meshes with the female screw of the movable body being placed on the male screw of the screw shaft by the weight of the movable body. That is, the feed screw mechanism provided in an inclined state meshes in a state where there is always no backlash on the upper side of each thread of the male screw on the screw shaft (in other words, on the lower side of each thread on the movable body). As a result, the male screw of the screw shaft and the female screw of the movable body are always in contact with each other even when the contact surfaces of the male screw and the female screw are worn by long-term use of the feed screw mechanism. Thus, it is possible to prevent a decrease in positioning accuracy between the workpiece holding part and the processing tool. That is, according to the present invention, it is possible to prevent a decrease in positioning accuracy between the workpiece holding portion and the processing tool with a simple configuration.
また、請求項2に係る本発明の他の特徴は、前記加工装置において、変位手段は、前記傾斜した送りネジ機構がワーク保持部を変位させることにある。 According to another aspect of the present invention according to claim 2, in the processing apparatus, the displacement means is that the inclined feed screw mechanism displaces the work holding portion.
このように構成した請求項2に係る本発明の他の特徴によれば、加工装置は、変位手段が前記傾斜した送りネジ機構によってワーク保持部を変位させる。このため、加工工具に対してワーク保持部を変位させる場合、ワーク保持部の位置決め精度の低下を防止することができる。また、ワーク保持部を送りネジ機構の傾斜方向に沿って傾斜させて設けることにより、被加工物の加工時に生じる切削粉や被加工物に供給する加工油などの飛散物を被加工物上から自然落下させて除去することができる。 According to another feature of the present invention according to claim 2 configured as described above, in the machining apparatus, the displacement means displaces the workpiece holding portion by the inclined feed screw mechanism. For this reason, when displacing a workpiece holding part with respect to a processing tool, the fall of the positioning accuracy of a workpiece holding part can be prevented. In addition, by providing the work holding part with an inclination along the direction of inclination of the feed screw mechanism, scattered matter such as cutting powder generated during processing of the work piece or processing oil supplied to the work piece can be seen from above the work piece. It can be removed by dropping naturally.
また、請求項3に係る本発明の他の特徴は、前記加工装置において、変位手段は、ユーザが被加工物をワーク保持部に着脱操作する側に対してワーク保持部を接近および離隔する方向に変位させることにある。 In another aspect of the present invention according to claim 3, in the processing apparatus, the displacing means is a direction in which the work holding portion approaches and separates from a side on which the user operates the workpiece to be attached to or detached from the work holding portion. It is to be displaced.
このように構成した請求項3に係る本発明の他の特徴によれば、加工装置の変位手段は、ユーザが被加工物をワーク保持部に着脱操作する側に対してワーク保持部を接近および離隔する方向に変位させる。これにより、ワーク保持部をユーザによる被加工物の着脱操作側に位置させることができ、被加工物のワーク保持部への着脱作業が行い易くなる。 According to the other feature of the present invention according to claim 3 configured as described above, the displacement means of the machining apparatus may be configured such that the work holding unit is moved closer to the side on which the user operates the workpiece to be attached to or detached from the work holding unit. Displace in the direction of separation. Thereby, the workpiece holding part can be positioned on the side of the workpiece attaching / detaching operation by the user, and the attaching / detaching work of the workpiece to / from the workpiece holding part becomes easy.
また、請求項4に係る本発明の他の特徴は、前記加工装置において、変位手段は、ワーク保持部をユーザによる着脱操作側から離隔する方向に向って下方に下がる方向に変位させることにある。 According to another aspect of the present invention according to claim 4, in the processing apparatus, the displacing means displaces the work holding portion in a direction that is lowered downward toward a direction away from the attachment / detachment operation side by the user. .
このように構成した請求項4に係る本発明の他の特徴によれば、加工装置は、傾斜した状態で設けられた送りネジ機構がワーク保持部をユーザによる着脱操作側から離隔する方向に向って下方に下がる方向に変位させる。これにより、加工工具を保持する加工ヘッドがワーク保持部より奥側に配置されるようになってワーク保持部に対する被加工物の着脱作業が行い易くなる。また、被加工物の加工時に生じる切削粉や被加工物に供給する加工油などの飛散物がユーザ側に飛散することを防止することができ、開口部を介した被加工物の着脱作業が行い易くなる。 According to another aspect of the present invention according to claim 4 configured as described above, the machining apparatus is directed in a direction in which the feed screw mechanism provided in an inclined state separates the workpiece holding unit from the side of the user's attachment / detachment operation. To move downward. As a result, the machining head that holds the machining tool is arranged on the back side of the workpiece holding portion, and the workpiece can be easily attached to and detached from the workpiece holding portion. Moreover, it is possible to prevent the scattered matter such as the cutting powder generated when processing the workpiece and the processing oil supplied to the workpiece from being scattered to the user side, and the workpiece can be attached and detached through the opening. It becomes easy to do.
また、請求項5に係る本発明の他の特徴は、前記加工装置において、変位手段は、さらに、加工ヘッドを前記傾斜した送りネジ機構によって変位させることにある。 According to still another aspect of the present invention according to claim 5, in the processing apparatus, the displacing means further displaces the processing head by the inclined feed screw mechanism.
このように構成した請求項5に係る本発明の他の特徴によれば、加工装置は、ワーク保持部に加えて加工ヘッドを変位させる変位手段が、傾斜した状態で設けられる送りネジ機構で構成される。これにより、ワーク保持部および加工ヘッドがそれぞれ傾斜した状態の送りネジ機構によって変位されるようになり、加工工具とワーク保持部との位置決め精度の低下をより効果的に防止することができる。 According to the other characteristic of the present invention according to claim 5 configured as described above, the machining apparatus is constituted by a feed screw mechanism in which the displacement means for displacing the machining head in addition to the workpiece holding portion is provided in an inclined state. Is done. Thereby, the workpiece holding part and the machining head are displaced by the inclined feed screw mechanism, respectively, and it is possible to more effectively prevent the positioning accuracy between the machining tool and the workpiece holding part from being lowered.
以下、本発明に係る加工装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る加工装置100の外観構成を概略的に示す斜視図である。また、図2は、同加工装置100の作動を制御するための制御システムのブロック図である。また、図3は、図1に示すA−Aから見た加工装置100の要部の構成を模式的に示す断面図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この加工装置100は、軽金属材、石膏材、樹脂材およびセラミック材などからなる被加工物WKに対してドリルやエンドミルなどの切削工具を用いて3次元切削加工を行う所謂工作機械である。例えば、本実施形態に係る加工装置100は、セラミック材(例えば、酸化ジルコニウム)を切削加工にして人の骨や歯などの3次元形状を成形する。
Hereinafter, an embodiment of a processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing an external configuration of a
(加工装置100の構成)
この加工装置100は、筐体101を備えている。筐体101は、加工装置100の機械的および電気的な構成要素をそれぞれ収める収容体であり、前面が開放された中空の箱型に形成されている。筐体101の前面における開放された部分である開口部102には、同開口部102を開放および閉塞するための前面カバー103が開閉自在に設けられている。この前面カバー103は、透明な樹脂製の板状体で形成されており、筺体101での加工状態が外部から視認できるようになっている。また、筐体101の前面における前面カバー103の図示右側には、加工装置100の作動を制御する制御装置である後述するコントローラ130に指示を与えるための操作パネル104が設けられている。
(Configuration of processing apparatus 100)
The
この筐体101の内部における底部には、ベース105が設けられている。ベース105は、ワーク変位機構106を介してワーク保持部112を支持する金属製の支持部材であり、加工装置100の開口部102から加工装置100の後方(図示Y軸方向)に向って下り傾斜した傾斜面105aを備えている。本実施形態においては、ベース105の傾斜面105aは、水平線に対して30°(鉛直線に対して60°)の角度で傾斜して形成されている。このベース105の傾斜面105aには、ワーク変位機構106が設けられている。ワーク変位機構106は、ワーク保持部112をベース105の傾斜面105aに平行な図示Y’軸方向に沿って変位させるための機械装置であり、主として、送りネジ機構107とガイドシャフト113とで構成されている。
A
なお、本実施形態においては、加工装置100の前後方向をY軸方向とし、加工装置100の左右方向をX軸方向とし、加工装置100の上下方向をZ軸方向とする。また、前記Y軸方向に対して30°傾斜した軸方向、すなわち、ベース105の傾斜面105aと平行な軸線方向をY’軸方向とし、前記Z軸方向に対して30°傾斜してY’軸方向に直交する軸線方向をZ’軸方向とする。
In the present embodiment, the front-rear direction of the
送りネジ機構107は、詳しくは図4に示すように、軸状体の外周面に雄ネジ108aが形成されたネジ軸108と同雄ネジ108aに噛み合う雌ネジ109aが形成された筒状部を有した可動体109とで構成されており、ネジ軸108を回転駆動(図4において矢印参照)させることにより可動体109をネジ軸108の軸線方向に沿って直線的に駆動させる。この送りネジ機構107を構成するネジ軸108は、ベース105の傾斜面105aに沿って支持されている。より具体的には、ネジ軸108は、一方の端部がY軸方向駆動モータ110に連結されるとともに、他方の端部がベース105上に固定された支持ベアリング111に回転自在に支持されている。すなわち、ワーク保持部112を変位させる送りネジ機構107は、鉛直方向に対して傾斜した状態で設けられている。Y軸方向駆動モータ110は、コントローラ130によって作動が制御されてネジ軸108を回転駆動するアクチュエータであり、筐体101の内部に固定的に設けられている。
As shown in detail in FIG. 4, the
可動体109は、ネジ軸108の軸線方向に沿って変位可能に支持された金属製のブロック体であり、図示上面にワーク保持部112を固定的に支持している。ワーク保持部112は、加工装置100の加工対象である被加工物WKを着脱自在に保持する載置台であり、平板状の金属板によって構成されているとともに同金属板上に被加工物WKのクランプ装置(図示せず)を備えて構成されている。このワーク保持部112の図示下面には、可動体109の両側に図示しない摺動ブロックがそれぞれ設けられており、これらの各摺動ブロックにガイドシャフト113がそれぞれ貫通している。ガイドシャフト113は、ネジ軸108に支持されたワーク保持部112をネジ軸108の軸線方向に案内するための丸棒体であり、前記図示しない摺動ブロックを摺動可能に貫通した状態でベース105上に固定的に支持されている。なお、ワーク保持部112は、被加工物WKを着脱自在に保持できる構成であればよく、例えば、チャックにより把持する構成であってもよい。
The
ワーク保持部112の上方には、加工ヘッド114が設けられている。加工ヘッド114は、加工工具115を着脱自在に保持するとともに保持した加工工具115を回転駆動する機械装置であり、主として、加工工具115を着脱自在に保持するチャック114aと保持した加工工具115を回転駆動するスピンドル駆動モータ114bとを備えて構成されている。スピンドル駆動モータ114bは、コントローラ130によって作動が制御されて加工工具115を回転駆動するアクチュエータであり、加工ヘッド114の図示上面に固定的に設けられている。加工工具115は、被加工物WKを切削加工するための刃物であり、ドリルやエンドミルなどの切削工具によって構成されている。
A
この加工ヘッド114は、工具昇降機構116によって支持されている。工具昇降機構116は、加工ヘッド114をワーク保持部112に接近および離隔する方向、すなわち、図示Z’軸方向に変位させるための機械装置であり、金属製の箱体からなるカバーケース117内に設けられている。この工具昇降機構116は、前記ワーク変位機構106と同様に、主として、送りネジ機構118とガイドシャフト123とで構成されている。
The
送りネジ機構118は、詳しくは図5に示すように、前記送りネジ機構107と同様に、軸状体の外周面に雄ネジ119aが形成されたネジ軸119と同雄ネジ119aに噛み合う雌ネジ120aが形成された筒状部を有した可動体120とで構成されており、ネジ軸119を回転駆動(図5において矢印参照)させることにより可動体120をネジ軸119の軸線方向に沿って直線的に駆動させる。この送りネジ機構118を構成するネジ軸119は、ワーク保持部112の変位方向に直交する図示Z’軸方向に沿って支持されている。より具体的には、ネジ軸119は、一方の端部がコントローラ130によって作動が制御されるZ軸方向駆動モータ121に連結されるとともに、他方の端部がカバーケース117内に固定された支持ベアリング122に回転自在に支持されている。すなわち、加工ヘッド114を変位させる送りネジ機構118は、鉛直方向に対して傾斜した状態で設けられている。Z軸方向駆動モータ121は、コントローラ130によって作動が制御されてネジ軸119を回転駆動するアクチュエータであり、カバーケース117の図示上面に固定的に設けられている。
As shown in FIG. 5 in detail, the
可動体120は、前記可動体109と同様に、ネジ軸119の軸線方向に沿って変位可能に支持された金属製のブロック体であり、加工ヘッド114を固定的に支持している。また、加工ヘッド114には、可動体120の両側に図示しない摺動ブロックがそれぞれ設けられており、これらの各摺動ブロックにガイドシャフト123がそれぞれ貫通している。これらのガイドシャフト123は、前記ガイドシャフト113と同様に、ネジ軸119に支持された加工ヘッド114をネジ軸119の軸線方向に案内するための丸棒体であり、前記図示しない摺動ブロックを摺動可能に貫通した状態でカバーケース117内に固定的に支持されている。
Similar to the
加工ヘッド114を保持した工具昇降機構116は、工具変位機構124によって支持されている。工具変位機構124は、工具昇降機構116を加工装置100の左右方向である図示X軸方向に変位させるための機械装置であり、前記ワーク変位機構106と同様に、主として、送りネジ機構125とガイドシャフト129とで構成されている。
The
送りネジ機構125は、前記送りネジ機構107と同様に、軸状体の外周面に雄ネジ126aが形成されたネジ軸126と同雄ネジ126aに噛み合う雌ネジ127aが形成された筒状部を有した可動体127とで構成されており、ネジ軸126を回転駆動させることにより可動体127をネジ軸126の軸線方向に沿って直線的に駆動させる。この送りネジ機構125を構成するネジ軸126は、水平状態で筺体101の両側に支持されている。より具体的には、送りネジ機構125を構成するネジ軸126は、一方の端部がコントローラ130によって作動が制御されるX軸方向駆動モータ128に連結されるとともに、他方の端部が筐体101内に固定された図示しない支持ベアリングに回転自在に支持されている。X軸方向駆動モータ128は、コントローラ130によって作動が制御されてネジ軸126を回転駆動するアクチュエータであり、筐体101内に固定的に設けられている。
Similarly to the
可動体127は、前記可動体109と同様に、ネジ軸126の軸線方向に沿って変位可能に支持された金属製のブロック体であり、カバーケース117を介して工具昇降機構116を固定的に支持している。また、可動体127は、雌ネジ127aの両側にそれぞれ貫通孔127bが形成されておりガイドシャフト129がそれぞれ摺動可能な状態で貫通している。このガイドシャフト129は、前記ガイドシャフト113と同様に、ネジ軸126に支持された可動体127を図示X軸方向に案内するための丸棒体であり、可動体127を摺動可能に貫通した状態で筐体101内に固定的に支持されている。
Similar to the
コントローラ130は、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、インターフェース131を介して接続される外部コンピュータ装置200からの指示および筐体101の前面に設けられる操作パネル104からの入力操作に従って加工装置100の全体の作動を総合的に制御する。本実施形態においては、コントローラ130は、少なくともY軸方向駆動モータ110、スピンドル駆動モータ114b、Z軸方向駆動モータ121およびX軸方向駆動モータ128の作動をそれぞれ制御する。
The
外部コンピュータ装置200は、CPU、ROM、RAM、ハードディスクなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、キーボードおよびマウスからなる入力装置201および液晶ディスプレイからなる表示装置202を備えるパーソナルコンピュータ(所謂パソコン)であり、図示しない加工プログラムを実行することにより加工装置100の作動を制御する。この場合、加工プログラムは、ユーザにより予め前記ハードディスクに記憶されている。なお、外部コンピュータ装置200は、加工装置100の作動を制御することができれば、どのような形式のコンピュータ装置であってもよい。
The
(加工装置100の作動)
次に、このように構成した加工装置100の作動について説明する。まず、ユーザは、外部コンピュータ装置200と加工装置100とをインターフェース131を介して接続し、外部コンピュータ装置200および加工装置100の電源をそれぞれONにする。これにより、外部コンピュータ装置200は、図示しない所定の制御プログラムを実行することによりユーザからの指令の入力を待つ待機状態となる。
(Operation of the processing apparatus 100)
Next, the operation of the
また、加工装置100は、コントローラ130内のROMに予め記憶されている図示しない所定の制御プログラムを実行することにより、加工ヘッド114を原点復帰させた後、外部コンピュータ装置200からの指示を待つ待機状態となる。なお、この場合、加工ヘッド114における原点とは、加工ヘッド114の図示X軸方向、図示Y’軸方向および図示Z’軸方向における各移動可能範囲内の一方の移動可能限界位置(図示最右端、図示最奥端、図示最上端)である。
In addition, the
次に、ユーザは、加工装置100のワーク保持部112上に被加工物WKをセットするとともに、加工ヘッド114に加工工具115を保持させる。この場合、ユーザは、加工装置100の前面カバー103を開くことにより、開口部102を介して被加工物WKおよび加工工具115をセットする。次に、ユーザは、外部コンピュータ装置200の入力装置201を操作して、外部コンピュータ装置200に図示しない加工プログラムの実行を指示する。この加工プログラムは、ユーザが所望する3次元形状を被加工物WKに形成するために、同3次元形状を表す3次元形状データに基づいて加工工具115の移動経路を表す加工データ(NCデータ)を生成して加工装置100に出力するプログラムである。
Next, the user sets the workpiece WK on the
この指示に応答して、外部コンピュータ装置200は、加工プログラムの実行を開始して加工データを生成する。この場合、外部コンピュータ装置200は、ユーザによって入力された3次元形状を表わす3次元形状データに基づいて加工データを生成する。そして、外部コンピュータ装置200は、生成した加工データを加工装置100のコントローラ130に出力する。加工データを入力した加工装置100のコントローラ130は、スピンドル駆動モータ114bの作動を制御して加工工具115を所定の回転数で回転させた状態で、Y軸方向駆動モータ110、Z軸方向駆動モータ121およびX軸方向駆動モータ128の各作動を制御することにより被加工物WKに対する加工ヘッド114が保持する加工工具115の先端部(刃先)の位置を変化させる。これにより、ワーク保持部112上に保持された被加工物WKは、加工工具115によって3次元的に切削加工される。
In response to this instruction, the
この場合、ワーク変位機構106および工具昇降機構116における各送りネジ機構107,118は、図4,5に示すように、鉛直方向に対して傾斜した状態で設けられている。このため、各送りネジ機構107,118における可動体109,120の各雌ネジ109a,120aは、可動体109,120の自重によってネジ軸108,119の各雄ネジ108a,119a上に常に載った状態で噛み合っている。すなわち、送りネジ機構107,118は、ネジ軸108,119における雄ネジ108a,119aの各山の上側(換言すれば、可動体109,120における雌ネジ109a,120aの各山の下側)のバックラッシが常にない状態で噛み合う。これにより、各送りネジ機構107,118は、ワーク保持部112および加工ヘッド114を図示Y’軸方向および図示Z’軸方向にそれぞれ往復変位させる際、常にバックラッシがない接触し合った状態で変位させる。
In this case, the
また、各送りネジ機構107,118は、ネジ軸108,119の各雄ネジ108a,119aと可動体109,120の各雌ネジ109a,120aとの互いの接触面が摩擦により摩耗した場合であっても、送りネジ機構107,118が鉛直方向に対して傾斜した状態で設けられているため、前記互いに接触し合った状態を維持することができる。これらにより、ワーク保持部112および加工ヘッド114の位置決め精度を長期間に亘って維持することができる。
The
したがって、加工装置100は、このようなワーク変位機構106および工具昇降機構116によるワーク保持部112および加工ヘッド114の位置決めを介して被加工物WKに対して切削加工を行う。そして、加工装置100のコントローラ130は、加工データに基づく加工がすべて終了した場合には、加工ヘッド114を原点復帰させる。
Therefore, the
一方、外部コンピュータ装置200は、この加工プログラムの実行を終了して再び待機状態となる。これにより、加工装置100も再び待機状態となる。次いで、ユーザは、ワーク保持部112上から被加工物WKを取り外して加工装置100による被加工物WKの切削加工を終了する。そして、ユーザは、他の被加工物WKに対して切削加工を行う場合には、前記と同様にして他の被加工物WKをワーク保持部112上にセットした後、加工プログラムを実行する。一方、ユーザは、他の被加工物WKの切削加工を行わない場合には、外部コンピュータ装置200および加工装置100の電源をそれぞれOFFにする。これにより、ユーザは、被加工物WKの切削加工作業を終了する。
On the other hand, the
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、加工装置100は、ワーク保持部112および加工工具115を互いに直交する3軸方向のうちの2つの軸線方向である図示Y’軸方向および図示Z’軸方向に変位させる変位手段を送りネジ機構107,118で構成するとともに、これらの送りネジ機構107,118を鉛直方向に対して傾斜した状態で設けている。これにより、加工装置100における送りネジ機構107,118は、可動体109,120の雌ネジ109a,120aが可動体109,120の自重によってネジ軸108,119の雄ネジ108a,119a上に載った状態で常に噛み合うようになる。すなわち、傾斜した状態で設けられた送りネジ機構107、118は、ネジ軸108,119における雄ネジ109a,120aの各山の上側(換言すれば、可動体109,120における雌ネジ109a,120aの各山の下側)のバックラッシが常にない状態で噛み合う。この結果、送りネジ機構107,118における雄ネジ108a,119aと雌ネジ109a,120aとの接触面が摩耗した場合であっても、ネジ軸108,119の雄ネジ108a,119aと可動体109,120の雌ネジ109a,120aとは常に接触し合った状態を維持するため、ワーク保持部112と加工工具115との位置決め精度の低下を防止することができる。すなわち、本発明に係る加工装置100は、簡単な構成によってワーク保持部112と加工工具115との位置決め精度の低下を防止することができる。
As can be understood from the above description of the operation, according to the above embodiment, the
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.
例えば、上記実施形態においては、加工装置100は、送りネジ機構107,118を鉛直方向に対して傾斜した状態で設けている。すなわち、上記実施形態における加工装置100においては、ワーク保持部112と加工工具115とを互いに直交する3軸方向に相対変位させるための変位手段を構成するワーク変位機構106、工具昇降機構116および工具変位機構124のうち、ワーク変位機構106および工具昇降機構116を構成する送りネジ機構107,118を鉛直方向に対して傾斜した状態で設けた。しかし、本発明の変位手段を構成する送りネジ機構は、前記3軸方向のうちの少なくとも1軸方向に沿ってワーク保持部112と加工ホルダ114とを互いに相対変位させるように構成されていればよい。すなわち、送りネジ機構107、118、125のうちの少なくとも1つの送りネジ機構が鉛直方向に対して傾斜した状態で設けられていればよい。また、この場合、送りネジ機構107、118、125のすべての送りネジ機構を鉛直方向に対して傾斜した状態で設けるようにしてもよい。これによれば、前記3軸方向のすべてにおいて、ワーク保持部112と加工工具115との位置決め精度の低下を防止することができる。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態においては、送りネジ機構107,118を鉛直方向に対して30°傾斜した状態で設けている。しかし、本発明に係る変位手段を構成する送りネジ機構を傾斜させる角度は、鉛直方向から水平方向までの範囲の傾斜角であればよく、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。この場合、送りネジ機構を傾斜させる角度は、鉛直方向に対して30〜60°の範囲が好適である。
Moreover, in the said embodiment, the
また、上記実施形態においては、ワーク保持部112を図示Y’軸方向に変位させる送りネジ機構107を開口部102から離隔する方向に向かって下方に下がる姿勢で設けた。すなわち、送りネジ機構107は、ユーザが被加工物WKをワーク保持部112に着脱操作する側に対して離隔する方向に向かって下方に下がる姿勢で設けられている。これにより、加工工具115を保持する加工ヘッド114がワーク保持部112より奥側に配置されるようになってワーク保持部112に対する被加工物WKの着脱作業が行い易くなる。また、被加工物WKの加工時に生じる切削粉や被加工物WKに供給する加工油などの飛散物が開口部102側に飛散することを防止することができ、開口部102を介した被加工物WKの着脱作業が行い易くなる。しかし、送りネジ機構107は、ユーザによる着脱作業を行う側から離隔する方向に向かって上方に上がる姿勢で設けることもできる。これによれば、ワーク保持部112における被加工物WKの載置面がユーザ側に面するようになるため、開口部102を介した被加工物WKの着脱作業が行い易くなる。また、送りネジ機構125を図示左右方向のいずれかに傾斜させて設けるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態においては、ワーク変位機構106、工具昇降機構116および工具変位機構124を送りネジ機構107,118,125とガイドシャフト113,123,129とで構成した。この場合、工具昇降機構116および工具変位機構124を構成する各ガイドシャフト113,123,129は、ワーク保持部112および加工ヘッド114を各変位方向に精度良く案内するためのものである。したがって、ワーク保持部112および加工ヘッド114を各変位方向に精度良く案内することができれば、各ガイドシャフト113,123,129を省略してワーク変位機構106、工具昇降機構116および工具変位機構124を構成することもできる。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態においては、加工装置100は、切削工具からなる加工工具115を保持することにより、被加工物WKに対して切削加工を行うように構成した。しかし、加工装置100は、被加工物WKに対して除去加工および塑性加工を行う加工工具115を保持して構成されていれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。例えば
加工装置100は、切削工具に代えてまたは加えて打刻工具を保持するように構成することもできる。このような打刻工具を保持した加工装置100においては、金,プラチナ,真鍮,アルミニウム,ステンレス鋼などの比較的塑性変形し易い被加工物の表面に点状の加工痕を複数形成して、これら複数の加工痕の集合によって所望する画像を被加工物WKの表面に形成することができる。
Moreover, in the said embodiment, the
WK…被加工物、
100…加工装置、101…筺体、102…開口部、103…前面カバー、104…操作パネル、105…ベース、105a…傾斜面、106…ワーク変位機構、107…送りネジ機構、108…ネジ軸、108a…雄ネジ、109…可動体、109a…雌ネジ、110…Y軸方向駆動モータ、111…支持ベアリング、112…ワーク保持部、113…ガイドシャフト、114…加工ヘッド、114a…チャック、114b…スピンドル駆動モータ、115…加工工具、116…工具昇降機構、117…カバーケース、118…送りネジ機構、119…ネジ軸、119a…雄ネジ、120…可動体、120a…雌ネジ、121…Z軸方向駆動モータ、122…支持ベアリング、123…ガイドシャフト、124…工具変位機構、125…送りネジ機構、126…ネジ軸、126a…雄ネジ、127…可動体、127a…雌ネジ、127b…貫通孔、128…X軸方向駆動モータ、129…ガイドシャフト、
130…コントローラ、131…インターフェース、
200…外部コンピュータ装置、201…入力装置、202…表示装置。
WK ... Workpiece,
DESCRIPTION OF
130 ... Controller, 131 ... Interface,
200: external computer device, 201: input device, 202: display device.
Claims (5)
前記被加工物を加工する加工工具を保持する加工ヘッドと、
前記ワーク保持部と前記加工工具とを互いに直交する3軸方向に相対的に変位させる変位手段とを備え、前記変位手段による前記被加工物と前記加工工具との相対変位によって前記被加工物に3次元形状を形成する加工装置において、
前記変位手段は、
前記3軸方向のうちの少なくとも1軸方向が鉛直方向に対して傾斜する方向に沿って設けられた送りネジ機構によって構成されていることを特徴とする加工装置。 A workpiece holding section for detachably holding a workpiece;
A processing head for holding a processing tool for processing the workpiece;
Displacement means for relatively displacing the workpiece holding portion and the machining tool in three axial directions orthogonal to each other, and the workpiece is moved by the relative displacement between the workpiece and the machining tool by the displacement means. In a processing apparatus for forming a three-dimensional shape,
The displacement means is
A processing apparatus comprising: a feed screw mechanism provided along a direction in which at least one of the three axial directions is inclined with respect to a vertical direction.
前記変位手段は、
前記傾斜した送りネジ機構が前記ワーク保持部を変位させることを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 1,
The displacement means is
The processing apparatus, wherein the inclined feed screw mechanism displaces the work holding part.
前記変位手段は、
ユーザが前記被加工物を前記ワーク保持部に着脱操作する側に対して前記ワーク保持部を接近および離隔する方向に変位させることを特徴とする加工装置。 In the processing apparatus according to claim 2,
The displacement means is
A machining apparatus, wherein a user displaces the workpiece holding portion in a direction in which the workpiece is moved toward and away from a side on which the workpiece is attached to or detached from the workpiece holding portion.
前記変位手段は、
前記ワーク保持部を前記ユーザによる着脱操作側から離隔する方向に向って下方に下がる方向に変位させることを特徴とする加工装置。 In the processing apparatus according to claim 3,
The displacement means is
A processing apparatus, wherein the work holding portion is displaced in a direction of lowering toward a direction away from a side of the user's attaching / detaching operation.
前記変位手段は、さらに、
前記加工ヘッドを前記傾斜した送りネジ機構によって変位させることを特徴とする加工装置。
In the processing apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The displacement means further includes
A machining apparatus, wherein the machining head is displaced by the inclined feed screw mechanism.
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