JP2014121421A

JP2014121421A - 加工装置

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Publication number: JP2014121421A
Application number: JP2012278987A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Suyama; 晃裕須山; Yuji Sakata; 祐司坂田
Original assignee: Roland DG Corp
Current assignee: Roland DG Corp
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: JP5978120B2

Abstract

【課題】２つの加工工具によりワークを加工する加工装置において、加工部分に割れなどの不具合が生じることのない加工装置を提供する。
【解決手段】第１の方向から第１の加工工具によりワークを加工するとともに、第１の方向と対向する第２の方向から第２の加工工具によりワークを加工する加工装置であって、ワークを保持し、ワークをＸＹＺ軸直交座標系のＹ軸周りで回転するとともにＹ軸方向に移動することが可能なワーク保持手段と、第１の加工工具が取り付けられるとともに、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能な第１の加工手段と、第２の加工工具が取り付けられるとともに、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能な第２の加工手段と、ワークを加工する際に第１の加工工具と第２の加工工具とが同軸線上に位置することなくワーク保持手段、第１の加工手段および第２の加工手段を制御する制御手段とを有するようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、加工装置に関し、さらに詳細には、対向する２つの加工工具によりワークを加工処理する加工装置に関する。

従来より、マイクロコンピューターなどによる数値制御により、所定のデータに基づいて、ワークに対して加工処理を行う加工装置において、加工工具を備えた２つの加工ヘッドによりワークに対して、例えば、切削加工を行うようにした加工装置が知られている。

そして、こうした加工装置としては、例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。以下、図１を参照しながら、特許文献１に開示された加工装置について説明する。

図１には、従来の技術による加工装置の要部を示す説明図が示されている。

この加工装置１００は、ＸＹＺ直交座標におけるＹ軸方向に移動可能であるとともにＹ軸周りに回転可能なワーク保持部１０２にワーク２００が保持されている。

また、ワーク２００の左方側においては、加工工具１０４を着脱可能な加工ヘッド１０６が支軸１０８に配設されている。また、ワーク２００の右方側においては、加工工具１１４を着脱可能な加工ヘッド１１６が支軸１１８に配設されている。

支軸１０８は、支軸１０８の軸線がワーク保持部１０２の軸線と直交するように配設されており、また、支軸１１８は、支軸１１８の軸線がワーク保持部１０２の軸線と直交するとともに支軸１０８の軸線と平行となるように配設されている。

さらに、支軸１０８に取り付けられた加工工具１０４と支軸１１８に取り付けられた加工工具１１４とは、加工ヘッド１６、１８がワーク保持部１０２の軸線と平行な状態となったときに、互いに同軸線上に位置するようになされている。

また、支軸１０８はＸ軸方向に移動可能となっており、支軸１０８がＸ軸方向に移動することにより、加工ヘッド１０６もＸ軸方向に移動することとなる。さらに、支軸１１８もＸ軸方向に移動可能となっており、支軸１１８がＸ軸方向に移動することにより、加工ヘッド１１６もＸ軸方向に移動することとなる。

なお、支軸１０８、１１８は、Ｘ軸周りに所定の角度だけ回動可能となっている。

そして、加工工具１０４は、支軸１０８のＸ軸周りの回動により曲率半径Ｒ１の円軌道上を移動し、加工工具１１４は、支軸１１８のＸ軸周りの回転により、曲率半径Ｒ１とは、曲率の異なる曲率半径Ｒ２の円軌道上を移動する（図２を参照する。）。

このとき、加工工具１０４、１１４は、ワーク保持部１０２が移動するＹ軸方向において、等しい位置に位置するように、支軸１０８、１１８の回動が制御されている。

以上の構成において、ワーク２００を加工する場合には、作業者が、ワーク２００の加工後の形状を表す加工データをマイクロコンピューター（図示せず。）に入力し、加工装置１００を操作して加工処理を開始する。

すると、マイクロコンピューター（図示せず。）は、加工データに基づいて、ワーク保持部１０２および支軸１０８、１１８を作動して、加工工具１０４、１１４をそれぞれワーク２００の左右の側面に当接し、加工工具１０４、１１４により、ワーク２００の加工を行う。

ここで、ワーク２００を加工する際には、加工工具１０４、１１４は、Ｙ軸方向において等しい位置に位置するように支軸１０８、１１８が制御されているため、Ｙ軸と平行なワーク保持部１０２の軸線上においては、加工工具１０４、１１４が同軸線上に位置した状態となってしまう。

つまり、ワーク保持部１０２の軸線上の各部分においては、当該加工部分に左右両方から同時に加工がなされることとなり、当該加工部分に加工応力が集中してしまう。

このため、当該加工部分において細い形状を成形する場合などには、当該加工部分が割れてしまうなどの不具合を生じることが問題点として指摘されていた。

特許第４１９７８３１号公報

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２つの加工工具によりワークを加工する加工装置において、加工部分に割れなどの不具合が生じることのない加工装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、第１の方向から第１の加工工具によりワークを加工するとともに、上記第１の方向と対向する第２の方向から第２の加工工具により上記ワークを加工する加工装置であって、上記ワークを保持し、上記ワークをＸＹＺ軸直交座標系のＹ軸周りで回転するとともにＹ軸方向に移動することが可能なワーク保持手段と、上記第１の加工工具が取り付けられるとともに、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能な第１の加工手段と、上記第２の加工工具が取り付けられるとともに、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能な第２の加工手段と、上記ワークを加工する際に上記第１の加工工具と上記第２の加工工具とが同軸線上に位置することなく上記ワーク保持手段、上記第１の加工手段および上記第２の加工手段を制御する制御手段とを有するようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記制御手段は、ワーク保持手段に保持されたワークを、上方領域、中央領域および下方領域の３つの領域に分割して認識し、上記第１の加工工具により上記第１の方向から上記ワークの上方領域を加工するときは、上記第２の加工工具により上記第２の方向から前記ワークの下方領域を加工し、上記第１の加工工具により上記第１の方向から上記ワークの下方領域を加工するときは、上記第２の加工工具により上記第２の方向から上記ワークの上方領域を加工し、上記第１の加工工具により上記第１の方向から上記ワークの中央領域を加工するときは、上記第２の加工工具により上記ワークに対する加工を行わず、上記第２の加工工具により上記第２の方向から上記ワークの中央領域を加工するときは、上記第１の加工工具により上記ワークに対する加工を行わないようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記ワークはデンタル用セラミックであり、上記第１の加工工具および上記第２の加工工具により、上記ワーク保持手段に保持された上記デンタル用セラミックを加工処理するようにしたものである。

本発明は、以上説明したように構成されているので、２つの加工工具によりワークを加工する加工装置において、加工部分に割れなどの不具合が生じることのないという優れた効果を奏する。

図１は、従来の技術による加工装置の要部を示す概略構成斜視説明図である。図２は、従来の技術による加工装置の加工工具の軌道を示す説明図である。図３は、本発明による加工装置の概略構成斜視説明図である。図４（ａ）は、ワークをワーク保持部に保持した状態を示す説明図であり、また、図４（ｂ）は、ワーク保持部に保持されたワークを３つの領域に分割した状態を示す説明図である。図５は、各加工工具が加工する領域を示す説明図であり、図５（ａ）は、一方の加工工具が上方領域を加工する際に他の加工工具が下方領域を加工する状態を示す説明図であり、また、図５（ｂ）は、一方の加工工具が下方領域を加工する際に他の加工工具が上方領域を加工する状態を示す説明図であり、また、図５（ｃ）は、一方の加工工具が中央領域を加工する際に他の加工工具が加工を行わない状態を示す説明図であり、また、図５（ｄ）は、他方の加工工具が中央領域を加工する際に一方の加工工具が加工を行わない状態を示す説明図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による加工装置の実施の形態の一例を詳細に説明することとする。

なお、以下の説明においては、図１乃至図２を参照しながら説明した従来の技術による加工装置と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その詳細な構成ならびに作用効果の説明は適宜に省略することとする。

図３には、本発明による加工装置の概略構成説明図が示されている。なお、この図３に示す加工装置１０においては、前方側の開口部１２ｃにおいて、加工装置１０の内部空間と外部空間とを隔てる開閉可能なカバー部材を省略して示している。

この図３に示す加工装置１０は、ワーク２００を保持するワーク保持部１４と、着脱可能に配設された加工工具１０４によりワーク保持部１４に保持されたワーク２００に加工処理を行う加工ヘッド１６と、着脱可能に配設された加工工具１１４によりワーク保持部１４に保持されたワーク２００に加工処理を行う加工ヘッド１８と、ワーク保持部１４および加工ヘッド１６、１８を含む加工装置１０全体の動作の制御を行うマイクロコンピューター５０とを有して構成されている。

加工ヘッド１６は、筐体１２内の下面１２ｂの左方側において、基台部２２、一対のシャフト２４、摺動部材２８により構成される昇降部材２０により昇降可能に配設されている。

具体的には、筐体１２内の下面１２ｂの左方側において、基台部２２が配設されており、この基台部２２の上面２２ａに一対のシャフト２４が筐体１２内の上面までＺ軸方向に沿って延設されている。

この基台部２２の上面２２ａには、一対のシャフト２４の各シャフトの間に、ネジ溝が形成されたネジ軸がＺ軸方向に沿って延長する形状のＺ軸方向送りネジ２６が設けられている。なお、このＺ軸方向送りネジ２６は、基台部２２内部に設けられたモーターなどの駆動部材（図示せず。）によりそのネジ軸が軸線周りに回転する。

そして、一対のシャフト２４に摺動自在に摺動部材２８が配設されており、この摺動部材２８には、その下面２８ｂにおいて、Ｚ軸方向送りネジ２６とネジ結合可能なネジ溝が形成された孔部（図示せず。）が穿設されており、当該孔部にＺ軸方向送りネジ２６がネジ結合している。

これにより、基台部２２内部に設けられたモーターなどの駆動部材（図示せず。）によってＺ軸方向送りネジが回転し、摺動部材２８が一対のシャフト２４上をＺ軸方向で移動することが可能となっている。

また、摺動部材２８の右側面２８ａには、加工ヘッド１６が配設されており、この加工ヘッド１６は、摺動部材２８においてＸ軸方向に移動可能に配設されている。なお、加工ヘッド１６は、取り付けられた加工工具１０４をＸ軸周りに回転する。

また、加工ヘッド１８は、筐体１２内の下面１２ｂの右方側において、基台部３２、一対のシャフト３４、摺動部材３８により構成される昇降部材３０により昇降可能に配設されている。

具体的には、筐体１２内の下面１２ｂの右方側において、基台部３２が配設されており、この基台部３２の上面３２ａに一対のシャフト３４が筐体１２内の上面までＺ軸方向に沿って延設されている。

この基台部３２の上面３２ａには、一対のシャフト３４の各シャフトの間に、ネジ溝が形成されたネジ軸がＺ軸方向に度って延長する形状のＺ軸方向送りネジ３６が設けられている。なお、このＺ軸方向送りネジ３６は、基台部３２内部に設けられたモーターなどの駆動部材（図示せず。）によりそのネジ軸が軸線周りに回転する。

そして、一対のシャフト３４に摺動自在に摺動部材３８が配設されており、この摺動部材３８には、その下面３８ｂにおいて、Ｚ軸方向送りネジ３６とネジ結合可能なネジ溝が形成された孔部（図示せず。）が穿設されており、当該孔部にＺ軸方向送りネジ３６がネジ結合している。

これにより、基台部３２内部に設けられたモーターなどの駆動部材（図示せず。）によってＺ軸方向送りネジが回転し、摺動部材３８が一対のシャフト３４上をＺ軸方向で移動することが可能となっている。

また、摺動部材３８の左方面３８ａには、加工ヘッド１８が配設されており、この加工ヘッド１８は、摺動部材３８においてＸ軸方向に移動可能に配設されている。なお、加工ヘッド１８は、取り付けられた加工工具１１４をＸ軸周りに回転する。

この加工工具１１４の直径は、加工工具１０４の直径と同じ長さとなっている。

ワーク保持部１４は、筐体１２内の後面１２ａの上方側略中央部分に配設されており、保持したワーク２００をＹ軸周りで回転するとともに、Ｙ軸方向に移動することが可能となっている。

このワーク保持部１４においては、略直方体状のワーク２００の所定の面の略中央部が棒状部材１４−１に固定される。なお、この棒状部材１４−１の軸線Ｏ１はＸ軸と平行であり、ワーク保持部１４は、棒状部材１４−１の軸線をＯ１中心にして回転することとなる。

具体的には、例えば、図４（ａ）に示すように、ワーク２００の後面２００ａの略中央部にワーク保持部１４の棒状部材１４−１が固定される。

ワーク２００がワーク保持部１４に固定されると、マイクロコンピューター５０においては、ワーク保持部１４に保持されたワーク２００を、ワーク保持部１４の軸線Ｏ１を基準として、上方領域Ｓ１、中央領域Ｓ２、下方領域Ｓ３の３つの領域に分割して認識する（図４（ｂ）を参照する。）。

即ち、マイクロコンピューター５０おいては、棒状部材１４−１の軸線Ｏ１を中心として加工工具１０４、１１４の直径２つ分の幅Ｗ１を備えた領域を中央領域Ｓ２とし、この中央領域Ｓ２より、上方側の領域を上方領域Ｓ１とするとともに下方側の領域を下方領域Ｓ３とするものである。

つまり、棒状部材１４−１の軸線Ｏ１および加工工具１０４、１１４の直径を基準として中央領域Ｓ２を決定するものである。そして、この中央領域Ｓ２を基準として、上方側の領域を上方領域Ｓ１、下方側の領域を下方領域Ｓ３としている。

このため、ワーク保持部１４がＹ軸周りに回転した際には、中央領域Ｓ２の幅Ｗ１は変化することはないが、上方領域Ｓ１の幅Ｗ２および下方領域Ｓ３の幅Ｗ３は変化することになる。

なお、加工装置１０においては、ワーク保持部１４のＹ軸周りの回転、ワーク保持部１４でのＹ軸方向の移動、Ｚ軸方向送りネジ２６、３６の駆動、加工ヘッド１６、１８のＸ軸方向での移動、加工ヘッド１６における加工工具１０４のＸ軸周りの回転、加工ヘッド１８における加工ヘッド１１４のＸ軸周りの回転を含むすべての動作がマイクロコンピューター５０により制御されている。

以上の構成において、加工装置１０によりワーク２００に対して加工処理を行う場合には、作業者が加工ヘッド１６に加工工具１０４を取り付けるとともに、加工ヘッド１８に加工工具１１４を取り付ける。さらに、作業者は、ワーク保持部１４にワークを保持させ、マイクロコンピューター５０に加工データを入力する。

その後、加工装置１０において、作業者が操作子（図示せず。）を操作して切削処理の開始を指示すると、加工データに基づいて、ワーク２００のＹ軸周りの回転、ワーク２００のＹ軸方向の移動、摺動部材２６、３６のＺ軸方向の移動、加工ヘッド１６、１８のＸ軸方向での移動および加工工具１０４、１１４のＺ軸周りの回転が制御される。

このとき、マイクロコンピューター５０は、加工工具１０４が左方側からワーク２００の上方領域Ｓ１を加工する際には、加工工具１１４が右方側からワーク２００の下方領域Ｓ３を加工するように制御する（図５（ａ）を参照する。）。

また、加工工具１０４が左方側からワーク２００の下方領域Ｓ３を加工する際には、加工工具１１４が右方側からワーク２００の上方領域Ｓ１を加工するように制御する（図５（ｂ）を参照する。）。

さらに、加工工具１０４が左方側からワーク２００の中央領域Ｓ２を加工する際には、加工工具１１４をワーク２００と接触しない位置まで退避させ、ワーク２００への加工を行わないように制御する（図５（ｃ）を参照する。）。

さらにまた、加工工具１１４が右方側からワーク２００の中央領域Ｓ２を加工する際には、加工工具１０４をワーク２００と接触しない位置まで退避させ、ワーク２００への加工を行わないように制御する（図５（ｄ）を参照する。）。

これにより、加工装置１０においては、マイクロコンピューター５０により、ワーク保持部１４、加工ヘッド１６、１８を制御して、ワーク保持部１４に保持されたワーク２００に対して、加工ヘッド１６、１８に取り付けられた加工工具１０４、１１４により、加工データに基づいた加工処理がなされる。

なお、加工ヘッド１６、１８は、加工開始前や加工終了後などの所定のタイミングで位置する原点位置においては、加工工具１０４と加工工具１１４とが同軸となってもよく、さらに、加工ヘッド１６、１８が原点位置に戻る工程において、加工工具１０４と加工工具１１４とが同軸となってもよい。

以上において説明したように、本発明による加工装置１０は、ワーク保持部１４に保持したワーク２００をＹ軸周りに回転するとともにＹ軸方向に移動するようにし、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動する加工ヘッド１６に取り付けられた加工工具１０４によりワーク２００を左方側から加工し、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動する加工ヘッド１８により付けられた加工工具１１４によりワーク２００を右方側から加工するようにしたものである。

このとき、加工装置１０の動作を制御するマイクロコンピューター５０においては、ワーク保持部１４が保持するワーク２００を上方領域Ｓ１、中央領域Ｓ２および下方領域Ｓ３の３つの領域に分割して認識するようにした。

そして、ワーク２００に対して、加工工具１０４により上方領域Ｓ１を加工するときには、加工工具１１４により下方領域Ｓ３を加工し、加工工具１０４により下方領域Ｓ３を加工するときには、加工工具１１４により上方領域Ｓ３を加工するようにした。

また、ワーク２００に対して、加工工具１０４により中央領域Ｓ２を加工するときには、加工工具１１４による加工を行わず、加工工具１１４により中央領域Ｓ２を加工するときには、加工工具１０４による加工を行わないようにした。

これにより、本発明による加工装置１０においては、２つの加工工具１０４、１１４が同軸線上に位置した状態でワーク２００に対して加工することがなくなる。

このため、本発明による加工装置１０によれば、ワーク２００を加工する際に、加工部分に左右両方から同時に加工されることがなくなり、細い加工部分などにおいて、割れなどの不具合を生じることがなくなるようになる。

なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に示すように変形するようにしてもよい。

（１）上記した実施の形態においては、摺動部材２８の下面２８ｂにネジ溝が形成された孔部（図示せず。）を穿設し、この孔部にＺ軸方向送りネジ２６をネジ結合するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。

即ち、摺動部材２８の下面２８ｂに形成された孔部にネジ溝が形成されたナット（図示せず。）などを配設するようにし、当該ナットとＺ軸方向送りネジ２６とをネジ結合するようにしてもよいし、ボールネジの構成を用いるようにしてもよい。

同様に、上記した実施の形態においては、摺動部材３８の下面３８ｂにネジ溝が形成された孔部（図示せず。）を穿設し、この孔部にＺ軸方向送りネジ３６をネジ結合するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。

即ち、摺動部材３８の下面３８ｂに形成された孔部にネジ溝が形成されたナット（図示せず。）などを配設するようにし、当該ナットとＺ軸方向送りネジ３６とをネジ結合するようにしてもよいし、ボールネジの構成を用いるようにしてもよい。

（２）上記した実施の形態においては、特に記載しなかったが、本発明による加工装置１０は、例えば、ワーク２００として、歯の補綴材料となるジルコニアなどのデンタル用セラミックを用い、デンタル用セラミックを所望の形状に成形する義歯加工装置として使用することができる。

（３）上記した実施の形態においては、中央領域Ｓ２を、棒状部材１４−１の軸線Ｏ１を中心として加工工具１０４、１１４の直径２つ分の幅Ｗ１としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、軸線Ｏ１を中心として加工工具１０４、１１４の直径１つ分の幅となるようにしてもよい。即ち、中央領域Ｓ２の幅と加工工具１０４、１１４の直径とが一致することとなるようにしてもよい。

あるいは、軸線Ｏ１を中心として、加工工具１０４、１１４の直径２つ分より大きい幅となるようにしてもよい。

（４）上記した実施の形態においては、ワーク２００を直方体形状としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ワークの形状としては、立方体形状、円柱形状などの直方体形状以外の各種の形状でもよい。

なお、このときには、ワーク保持部１４に取り付けられたワーク２００は、棒状部材１４−１の軸線Ｏ１を中心として、加工工具１０４、１１４の直径２つ分の幅Ｗ１を備えた領域を中央領域Ｓ２とし、この中央領域Ｓ２より、上方側の領域を上方領域、下方側の領域を下方領域Ｓ３となる。

（５）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（４）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、２つの加工工具を用いてワークに対して加工を行う加工装置に用いて好適である。

１０、１００加工装置、１４、１０２ワーク保持部、１６、１８、１０８、１１８加工ヘッド、２０、３０昇降部材、１０４、１１４加工工具、２００ワーク

Claims

第１の方向から第１の加工工具によりワークを加工するとともに、前記第１の方向と対向する第２の方向から第２の加工工具により前記ワークを加工する加工装置であって、
前記ワークを保持し、前記ワークをＸＹＺ軸直交座標系のＹ軸周りで回転するとともにＹ軸方向に移動することが可能なワーク保持手段と、
前記第１の加工工具が取り付けられるとともに、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能な第１の加工手段と、
前記第２の加工工具が取り付けられるとともに、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能な第２の加工手段と、
前記ワークを加工する際に、前記第１の加工工具と前記第２の加工工具とが同軸線上に位置することなく、前記ワーク保持手段、前記第１の加工手段および前記第２の加工手段を制御する制御手段と
を有することを特徴とする加工装置。
請求項１に記載の加工装置において、
前記制御手段は、
ワーク保持手段に保持されたワークを、上方領域、中央領域および下方領域の３つの領域に分割して認識し、
前記第１の加工工具により前記第１の方向から前記ワークの上方領域を加工するときは、前記第２の加工工具により前記第２の方向から前記ワークの下方領域を加工し、
前記第１の加工工具により前記第１の方向から前記ワークの下方領域を加工するときは、前記第２の加工工具により前記第２の方向から前記ワークの上方領域を加工し、
前記第１の加工工具により前記第１の方向から前記ワークの中央領域を加工するときは、前記第２の加工工具により前記ワークに対する加工を行わず、
前記第２の加工工具により前記第２の方向から前記ワークの中央領域を加工するときは、前記第１の加工工具により前記ワークに対する加工を行わない
ことを特徴とする加工装置。
請求項１または２のいずれか１項に記載の加工装置において、
前記ワークはデンタル用セラミックであり、
前記第１の加工工具および前記第２の加工工具により、前記ワーク保持手段に保持された前記デンタル用セラミックを加工処理する
ことを特徴とする加工装置。