JP2015071215A - モデリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属等を直接三次元切削することを前提として、その段取り等の作業性を向上させる構成を採ることにより、操作を簡易化することのできる新規なモデリング装置の開発を試みたものである。【解決手段】 本発明のモデリング装置Ａは、少なくとも、Ｘ、Ｙ、Ｚの三次元方向に移動自在としたスピンドルチャック４５に適宜の刃物ユニット４６を取り付けるとともに、ワークＷをワークホルダ５により保持し、制御プログラムに対応した刃物ユニット４６の選択とその移動を行うことにより、目的とする三次元形状に切研削加工を行う装置において、前記ワークホルダ５は、ワークＷの上下面が刃物ユニット４６に臨むように反転自在に保持することを特徴として成るものである。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばアルミニウム等の金属素材、プラスチック素材、更には木質素材等を加工対象としたモデリング装置に関するものである。

例えばいわゆるＮＣマシンにより金属素材をＣＡＤ／ＣＡＭデータに基づき三次元形状に切削したり、更に最近では「３Ｄプリンタ」と称される装置により、溶融材料を積層させて立体形状を出現させる各種のモデリング装置が普及しつつある。
このような装置は、自動的に立体形状を作り出す点で、金属加工や樹脂形成の分野で多いなる評価を得ている。しかしながら、いわゆる数値制御のＮＣマシンについては、その制御データの扱いにかなりの熟練が要求され、一方いわゆる３Ｄプリンタについては、加工素材が限定され、また積層加工に因み、加工形状によっては、長時間の工程を必要とする。

特開２００５−２５４３７０号公報

本発明は、これらの種々のモデリング装置による加工の手法を考慮し、更にこれらの加工手法を改善する手法を提案するものであって、金属等を直接三次元切削することを前提として、その段取り等の作業性を向上させる構成を採ることにより、操作を簡易化することのできる新規なモデリング装置の開発を試みたものである。

請求項１記載のモデリング装置は、少なくとも、Ｘ、Ｙ、Ｚの三次元方向に移動自在としたスピンドルチャックに適宜の刃物を取り付けるとともに、ワークをワークホルダにより保持し、制御プログラムに対応した刃物の選択とその移動を行うことにより、目的とする三次元形状に切研削加工を行う装置において、前記ワークホルダは、ワークを、その上下面が刃物に臨むように反転自在に保持することを特徴として成るものである。

請求項２記載のモデリング装置は、前記請求項１記載の要件に加え、前記ワークホルダについては、保持基枠とこれに重ねられるように取り付けられる押え枠とを具え、それぞれ加工用開口部を中央に開口させるとともに保持基枠の側枠部に反転軸を設け、前記保持基枠とを押え枠との間にワークを挟んで保持することを特徴として成るものである。

請求項３記載のモデリング装置は、前記請求項２記載の要件に加え、前記ワークホルダにおける保持基枠と押え枠とは、弾性的に接近圧接状態を付与されており、且つ両者の間には、接近圧接状態を拡開させる偏心レリーズ機構が設けられ、偏心レリーズ機構を作用させることによって、前記保持基枠と押え枠とを離反させてワークが両者の間に挿入できるようにし、一方偏心レリーズ機構の機能を解除させることによって、ワークを保持基枠と押え枠との間に弾性的に保持することを特徴として成るものである。

請求項４記載のモデリング装置は、前記請求項１、２または３記載の要件に加え、前記ワークホルダにおける反転軸の軸心については、ワークスペースのＸ、Ｙ、Ｚ方向のそれぞれの中心を通りＸ方向に伸びる中心線上に配置されていることを特徴として成るものである。

請求項５記載のモデリング装置は、前記請求項１、２、３または４記載の要件に加え、前記ワークについては、平板状のブランク素材を出発素材とするものであり、加工にあたっては、製品部を他の部位に対し、ブリッジ接続させて完成させるようにしたことを特徴として成るものである。

請求項６記載のモデリング装置は、前記請求項１、２、３、４または５記載の要件に加え、前記ワークに対する刃物による切削にあたっては、加工すべき形状のデータを装置に付設した制御部ないしはコンピュータにＳＴＬ（スタンダード・トライアンギュレイテッド・ランゲージ）形式のファイルを入力して処理することを特徴として成るものである。

まず請求項１記載の発明によれば、三次元方向に移動自在とした刃物にワークを対向させ、ワークを加工するにあたり、一旦ワークホルダにセットしたワークを、そのセット状態を変えることなく上下反転させることにより、ワークの上面下面の両方を段取り替えすることなく切削加工する。この加工形態に因み、結果的に効率的かつ、正確な加工ができる。

また請求項２又は３記載の発明によれば、ワークをワークホルダに保持する形態が極めてシンプルであり、ほぼワンタッチ操作でワークの出発材料をワークホルダにセットすることができ、加工にあたってのいわゆる段取り作業が効率的に行える。

また請求項４記載の発明によれば、ワークホルダを反転させる場合であっても、ワーク素材を完全に軸対称状態に反転でき、加工にあたっての数値処理が合理的に行える。

また請求項５記載の発明によれば、ワークの出発素材は、平板状のブランク素材であり、且つ加工にあたっては、製品部は他の部位にブリッジ接続させてワーク素材に対して分離させない状態とするものであり、あたかもプラスチックモデルを再現したような金属製品が得られる。

また請求項６記載の発明によれば、極めて簡単な指令入力のみで装置内部でいわゆるＣＡＤ／ＣＡＭデータを作成するものであり、作業者が多くの入力作業を必要としていた従来の数値制御機器に比べて極めて容易に装置を稼動させることができる。

本発明のモデリング装置並びにこれによって作成されたワークの一例を示す説明図である。 本発明のモデリング装置の分解斜視図である。 同上装置におけるワークホルダの分解斜視図である。 同上ワークホルダの縦断正面図である。 同上ワークホルダのワーククランプに関与する部材を示す縦断正面図である。 同上ワークホルダのワーククランプに関与する部材を示す縦断側面図である。 同上ワークホルダの反転機構を示す側面図であり、併せワークの加工状態を示す。 本発明のモデリング装置の加工ステップを示すフロー図である。

本発明を実施するための形態は、以下述べる実施例をその一つとするものであるとともに、この技術思想に基づく種々の改良した実施例も含むものである。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて具体的に説明する。
まず図１において本発明のモデリング装置Ａの概略と、その加工対象物の特徴を示す。モデリング装置Ａは、その刃物ヘッドＨを三次元方向に移動させて切削研削作用を行わせ、これに臨んだワークＷから製品部Ｗ１を形成する。なおこの装置にあっては、ワークＷは、比較的平板状のブランク素材Ｗ０を適用することが好ましい。これによって例えば図１に示すようなスマートフォンＰのケースＣ等をユーザのオリジナルデザインの下、構成し得る。そして、製品部Ｗ１は、それぞれブリッジ部Ｂを介してブランク素材Ｗ０の一部として一体化しているものであり、その形態は、いわゆるプラスチックモデルに類したものである。
なお刃物ヘッドＨは、回転軸方向を縦型配置して加工するものであり、その加工作用位置は、Ｘ、Ｙ、Ｚの三次元方向に自在に移動できるように構成されている。
ここで明細書中のＸ方向とは、モデリング装置Ａの操作側から視て幅方向とし、一方奥行の前後方向をＹ方向とし、更に上下方向をＺ方向として説明する。なおそれぞれの動きの表現としては、Ｘ方向の動きを「横行」とし、Ｙ方向の動きを「前後動」とし、Ｚ方向の動きを「昇降」とし、更に理解を助けるためにこれらの用語を必要に応じて付加して種々の部材やその動きを説明する。

まずモデリング装置Ａの概略は、適宜のベースフレーム１に対し、基部前後動基台２を支持し、更にこの基部前後動基台２に対し、横行中継架台３を横行方向、すなわちＸ方向に移動できるように支持し、更にまたこの横行中継架台３に対し、昇降スピンドル架台４を昇降方向、すなわち上下動するＺ方向に移動自在に組み付け、このものに、刃物ユニット４６を支持させる。なお前記刃物ヘッドＨとは、実質的に前記基部前後動基台２、横行中継架台３、昇降スピンドル架台４と、更に後述するスピンドルチャック４５とそれに取り付けられる刃物ユニット４６を中心とした機材を総称するものであり、これらのすべての動きが総合され刃物４６ａによるＸＹＺ方向の加工がなされる。このような刃物ヘッドＨに対向するようにワークＷを臨ませるものであって、更にワークＷは、ワークホルダ５に取り付けられた状態で上下面反転自在に支持される。従って、ワークＷに対して刃物ヘッドＨによる加工は、その上面と下面との両面に亘り行うようにしている。以下各構成部材について説明する。

まずベースフレーム１について説明する。このものは、変形箱状と表現するような形状を有するものであり、ほぼ矩形の基板１０に対し、その両脇に側枠１１が形成され、更に奥方向に後台部１２が形成され、その前方には、上方と前面が開放されるようなワーク収め部１３が形成されている。前記側枠１１は、側板部１１ａと、その上端を水平方向に幾分か外側に張り出して成る上面張出部１１ｂとを具える。更に上面張出部１１ｂのそれぞれの上面には基部レール１４が設けられ、ここに基部前後動基台２を摺動自在に支持する。
前記上面張出部１１ｂの一方には、基部シフトモータＭ１と、この出力軸たる前後動ボールシャフト１５とが搭載されている。また前記後台部１２の手前側位置には、幾分か下がった位置に刃物ストッカ１６を設け、ここに形状の異なる刃物４６ａを複数基、一例として三基保持する。
更に前記側板部１１ａの一方には、側板部１１ａの外側であって、上面張出部１１ｂの下方にワーク反転シリンダＭ５が取り付けられるとともに、このワーク反転シリンダＭ５の出力軸に接続されたラック１７が、ラックガイド１８により保持された状態で取り付けられる。

次にベースフレーム１に直接搭載される基部前後動基台２について説明する。このものは、一例として側面視でほぼ逆Ｔ字状で、正面視では幅方向に矩形状に拡がった部材であり、脚部２１に対し、その上方に幅方向に立ち上げられた板状の横行支持部２２が形成される。脚部２１の下面には、前後動スライドブロック２３が取り付けられ、このものが、前記ベースフレーム１における基部レール１４に外嵌状態に組み合わされ、前後に摺動を可能としている。実質的に基部レール１４と前後動スライドブロック２３とは、いわゆるリニアベアリングで構成されている。
更に前記横行支持部２２の幅方向における一方の端部には、前後動ボールネジブロック２４が取り付けられ、このものが前記ベースフレーム１における前後動ボールシャフト１５とボールねじ状に噛み合う。この結果前後動ボールシャフト１５の回転により、基部前後動基台２が前後に摺動する。
一方横行支持部２２の前面には、一例として上下に並行する一対の横行レール２５が配置され、更にその間に横行ボールネジシャフト２６が配置される。この横行ボールネジシャフト２６は、その一端が横行シフトモータＭ２に接続され、これにより回転駆動され、横行中継架台３の横行すなわちＸ方向の移動を行わせる。

次に横行中継架台３について説明する。
このものは、一例として、平板状の横行基板３１を基礎部材とし、このものに設けられた横行スライドブロック３２が前記横行レール２５に対し、外嵌状態に組み合わされる。この結果、横行基板３１は、前記横行支持部２２に添うように立ち上げ姿勢で組み付けられる。更に、前記一対の横行スライドブロック３２に挟まれる位置に横行ボールネジブロック３３が設けられ、このものが、前記横行ボールネジシャフト２６と噛み合い、ボールネジ機構を構成して、横行スライドブロック３２を横行方向に左右へシフトする。そしてこの横行基板３１に対しては、上下に延びた横行ポスト３４が取り付けられ、この横行ポスト３４に対し、その左右両側に上下に延びる一対の昇降レール３５を取り付ける。更にこの横行ポスト３４の上方であって、前記一対の昇降レール３５に挟まれた位置に昇降シフトモータＭ３を軸を縦方向に配置して取り付ける。
この昇降シフトモータＭ３の出力軸に昇降ボールネジシャフト３６が接続されるものであり、昇降ボールネジシャフト３６は、下方に垂下するような状態で前記一対の昇降レール３５に挟まれる位置に設けられる。そして、この横行ポスト３４に対し、昇降スピンドル架台４が昇降自在に支持されるものである。

以下この昇降スピンドル架台４について説明する。
この昇降スピンドル架台４は、ほぼ矩形状とした昇降基板４１を具え、このものに対し、昇降スライドブロック４２を取り付け、この昇降スライドブロック４２を前記昇降レール３５と組み合わせて、リニアベアリングとし、昇降スピンドル架台４の昇降移動を円滑に行わせる。更に昇降基板４１の背面側には、昇降ボールネジブロック４３が設けられ、このものが、前記横行中継架台３における昇降ボールネジシャフト３６と噛み合いボールネジ機構を構成して、昇降スピンドル架台４の昇降シフトが行われるように構成されている。
この昇降基板４１の手前側の面にブロック状のスピンドルホルダ４４を固定するものであり、このスピンドルホルダ４４は、その上方にスピンドルモータＭ４を搭載するとともに、その下方に適宜のテーパー嵌合機構を具えたスピンドルチャック４５を設ける。
このようなスピンドルチャック４５に対し、嵌合自在の刃物ユニット４６が用意されるものであり、刃物ユニット４６は、刃物４６ａとこれを保持し、なおかつスピンドルチャック４５と嵌合するテーパー軸形状を有するホルダ４６ｂを具える。そして、種々の加工に対応するように前記ベースフレーム１における刃物ストッカ１６に対し、複数の刃物ユニット４６が用意される。

このような研削・切削のための刃物、ならびにこれらをＸＹＺ方向に移動させるための機構を総称した刃物ヘッドＨに対し、ワークホルダ５が設けられる。
このワークホルダ５は、前記ベースフレーム１におけるワーク収め部１３に取り付けられるものであり、このものは、図３、４、５、６、７に拡大して示すようにワークホルダ５によって保持したワークＷが、上面と下面とを反転自在となるように保持する。その結果、ワークＷは刃物４６ａによる加工を上下両面から受けることができる。
先ずワークホルダ５は、保持基枠５０を有するものであり、これを基礎部材とする。このものは、全体的には矩形枠状を構成しており、内側の開口部分を加工用開口部５０ａとする。更に保持基枠５０は、一例として、４隅部近くにセット軸軸受部５１を具え、更にこれに隣接して側枠部５２が形成されているこの側枠部５２は、その中央部位に反転軸固定部５２ａがほぼ円形板状に形成される。

一方このような保持基枠５０に対し、別体の押え枠５３が設けられる。このものも、中央に加工用開口部５３ａを具えた矩形枠状の部材であり、両者はクランプスプリング５４を介してセットボルト５５により組み付けられ、常時は押え枠５３が保持基枠５０に対して弾性的に接近する構成としている。実質的にはワークＷを保持する関係で、このクランプスプリング５４の強度はかなり強いものであり、むしろ強く圧着されている状態である。
そしてクランプスプリング５４は、セットボルト５５を前記保持基枠５０側に捻じ込むことにより押し込まれるような状態となっており、セットボルト５５の捻じ込み加減により、押え枠５３と保持基枠５０とによるワークＷの保持強さが設定できるものである。

更にこのようなほぼ密着状態にある保持基枠５０と押え枠５３とを充分に離反させ、その間にワークＷをセットできるようにするために、セット軸５７が設けられる。このセット軸５７は、特許請求の範囲における「偏心レリーズ機構」を構成する部材の一つであり、セット軸５７は、前記セット軸軸受部５１により、その前後を回転自在に支持される。更にセット軸５７は、セット軸軸受部５１の内側近くにセット軸５７一本当たりに２基、合計４基のカム駒５７ａが取り付けられるとともに、セット軸５７の手前側端部には、セットハンドル５７ｂが取り付けられる。この結果、セット軸５７のセットハンドル５７ｂの扛伏操作により、前記カム駒５７ａによる偏心レリーズ作用で押え枠５３を前記クランプスプリング５４の弾力に抗して持ち上げるようにし、保持基枠５０と押え枠５３との間に、一例として板状のワークＷをセットするに充分な間隔を確保する。そして、この間にワークＷを挿入した後には、セットハンドル５７ｂを始発状態に戻し、カム駒５７ａによる押え枠５３の持ち上げを解除して、押え枠５３と保持基枠５０によりワークＷを正確に保持する。なお保持基枠５０と押え枠５３には、ワークＷを規定寸法の形状とした場合に、そのセット治具となるべく、適宜ノックピン５０ｂが配置されている。

更に前記反転軸固定部５２ａには、左右一対の反転軸５８が設けられるものであり、このものが前記ベースフレーム１における両側板部１１ａに適宜に設けた軸受に支持される。このうち一方の反転軸５８には、ピニオンギヤ５９が設けられ、このものが、前記ベースフレーム１側に設けられたラック１７と噛み合い、ラック１７の進退に伴い反転シフトがなされる。

更に詳細な図示を省略するが、適宜マイクロコンピュータ等の処理システムを含んだ制御装置６が搭載され、これにより形状の基礎データが入力された後は、いわゆるＣＡＤ／ＣＡＭ操作に類する操作・処理を自動的に行い、刃物４６ａの動き並びにワークＷの反転制御シフト等を自動的に行うものである。

以下、本発明のモデリング装置Ａの作動態様を工程に従い説明する。
先ず加工ステップは、図８に示すフロー図のように行われる。
＜ステップｉ：加工データの作成＞
まず加工データは、適宜加工すべきワークＷ、すなわちワークの製品部Ｗ１の形態等をデータとして有する３Ｄデータを既存のＣＡＤデータ等として作成する。もちろんこのようなデータで作成するほか、製品部Ｗ１の母形となる部材がある場合は、これをいわゆる三次元撮像してデータを作成しても良い。なおこのステップｉにおける加工データの作成は、ユーザの有するパソコン等の入力手段あるいは本モデリング装置が装備するキーボード操作により行われる。また前記３Ｄデータの形式は、一例として多くのＣＡＤソフトウェアで読込・出力可能なＳＴＬ（Ｓｔｅｒｅｏ ＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙまたはＳｔａｎｄａｒｄ Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｌａｎｇｕａｇｅの略）形式を使用する。このＳＴＬ形式は物体の表面を多数の三角形の集合で表現したものであり、ＳＴＬファイル内にはこれらの三角形の面法線ベクトルと３つの頂点の座標値が書き込まれたものである。

＜ステップii：加工データの転送＞
次にステップiiで上記作成された加工データをパソコン等や記録媒体等を介してモデリング装置Ａに付設された制御装置６に転送して入力する。

＜ステップiii ：ワークのセット＞
ステップiii において、ワークＷをモデリング装置Ａのワークホルダ５にセットする。本発明のモデリング装置Ａは、適宜のブランク素材Ｗ０を受け入れることもできるが、極めて簡易な操作で削出製品を、いわゆるワンオフ製作することができることを考慮すると、ワークＷのブランク素材Ｗ０を一定の規格化したものとして供給することが好ましい。例えば、縦２００ｍｍ〜３００ｍｍ×横１５０ｍｍ〜２００ｍｍ×厚み１５ｍｍ〜２５ｍｍの板状素材を定型形状として提供することが好ましい。従ってこれに応じてワークホルダ５についてもノックピン５０ｂの配置を決定し、常時ワークＷのブランク素材Ｗ０が定位置に正確にセットされるように案内されることが好ましい。

このワークＷのセットは、通常の工作機械の場合、セッティングの段取り作業が極めて熟練が必要となる。しかしながら本モデリング装置Ａにあっては、先に述べたようにワークＷのブランク素材Ｗ０を定型とし、且つワークホルダ５も治具状にこれを案内する構造をとっていれば、セットそのものは極めて容易に行える。加えてクランプにあたっても、ワークホルダ５における保持基枠５０と押え枠５３との圧接状態の切り替えをセット軸５７の回転操作で行うものであり、極めて容易に行うことができる。
具体的には、特許請求の範囲でいう「偏心レリーズ機構」としてのセット軸５７をワークホルダ５の前面に設けられた左右一対のセットハンドル５７ｂを操作して回転させるだけの操作である。すなわちセットハンドル５７ｂをそれぞれ上方に起すようにほぼ９０度回転させ、セット軸５７に設けられていたカム駒５７ａにより押え枠５３を上方にずらして、押え枠５３と保持基枠５０との間にワークＷのブランク素材Ｗ０が十分入り得る間隔を設定する。この状態にした後、ワークＷのブランク素材Ｗ０をワークホルダ５の前方からその間に挿し込むようにセットする。この際、例えば奥行方向、幅方向のセッティングは、ノックピン５０ｂに当接するまで押し込めば、自動的にワークＷのブランク素材Ｗ０のセット位置が決定される。

このようにした後、セット軸５７を操作するためにセットハンドル５７ｂを再びほぼ水平に倒伏させるように操作すれば、カム駒５７ａによる押え枠５３の浮き上がり支持が解除され、クランプスプリング５４によって押え枠５３が保持基枠５０側に強く圧着される状態となり、この圧着作用によりワークＷのブランク素材Ｗ０が保持基枠５０と押え枠５３との間に強く保持される。
なおこのようなワークホルダ５にブランク素材Ｗ０がセットされた状態では、保持基枠５０及び押え枠５３は、ともに加工用開口部５０ａと加工用開口部５３ａが具えられており、ここから刃物ユニット４６の刃物４６ａを受け入れ、その加工が行われる。

＜ステップiv：加工処理データの創出＞
このステップivにおいて、入力されたデータ等によって内部処理が行われる。すなわち制御装置６によって指示された３Ｄデータに基づき、ワークＷのブランク素材Ｗ０の上面からと下面からとの間のそれぞれの加工時のワーキング面を特定する。次いで、入力された３Ｄデータの形状により、加工時の最適な刃物４６ａを選定し、その途中での刃物４６ａの交換選定も行う。次に合理的な刃物４６ａの移動経路等を計算する。このような情報処理工程で加工処理データが決定された後、制御装置６からは、計算完了並びに加工準備が整った旨の表示を行う。この表示は、もちろんパイロットランプ、あるいはブザー等のそれぞれ、あるいは併せて行うことができる。

＜ステップｖ：加工開始＞
次にステップｖにおいてスタートマニュアル指令が行われる。これは準備完了を作業者が確認してスタートボタンを押す操作である。この指令を受けて切削加工が行われるものであるが、もちろんスタートボタンによるマニュアル操作ではなく、自動的な始動を行うことももとより差し支えない。しかしながら作業の安全性、あるいは操作確認等の意味から、本実施例では、スタートボタンのマニュアル指令によって加工開始が行われる設定している。

この操作によってステップivにおいて設定された加工処理データに応じた加工がなされる。
まず、既にステップivで制御装置６によって選定された加工手順、並びに加工に応じた刃物４６ａが選択されてスピンドルチャック４５に保持された状態となった後、前記昇降スピンドル架台４、すなわち実質的には、刃物ユニット４６がＸＹＺ方向に移動制御され、所定の指示された軌跡を移動しながら、ブランク素材Ｗ０の研削切削加工を行う。
このようなブランク素材Ｗ０の加工が開始され、製品部Ｗ１の削り出しが徐々に行われると、それに応じて適宜工具の作業位置を測定していく。そして前工程の工具位置との差が大きい場合、刃物４６ａに対する負荷が過剰になることも想定されるので、異常のアラームを出力して、作業者に告知する。

そしてこのような工程でワークＷの最初の面（表面）の加工が終了した場合には、裏面の加工に移る。この工程はワークホルダ５をワークＷのブランク素材Ｗ０を保持したまま、１８０度反転させ裏面を刃物ユニット４６側に向けることによって行う。すなわち、この操作は、ワーク反転シリンダＭ５の出力軸となっているラック１７を駆動し、これに噛み合うピニオンギヤ５９を回転させ、反転軸５８を１８０度回転させる。なお当然ながらこのような機構は、ピニオンギヤ５９とラック１７とのバックラッシュにより正確に行われないことも予想されるが、１８０度反転させた状態において、適宜のノックピン等の治具作用を行う部材により、ワークホルダ５を正確に完全な反転状態とすることが可能である。このように反転させた後、更に裏面側の加工を継続する。
因みにワークホルダ５を反転させて、ブランク素材Ｗ０を反転させることができる場合には、刃物４６ａのＺ方向への移動寸法を少なくすることができ、結果的に刃物４６ａの剛性を損なうことなく、正確な加工が行えること意味する。すなわち、ブランク素材Ｗ０の厚さ方向の半分の寸法で加工が行える。

このような工程により加工が終了すると、ブザー、パイロットランプ等により加工終了を告知する。このとき、ワークＷは、製品部Ｗ１が削り出されたのち、この製品部Ｗ１は、ワークＷから切り離されることなく、適宜何箇所かブリッジ部Ｂを残して、ブランク素材Ｗ０と一体とされた状態で仕上げられることが好ましい。その結果、製品部Ｗ１は、ブランク素材Ｗ０に対し、すべてのパーツがつながった状態として一体として構成される。結果的にあたかも、いわゆるプラスチックモデルの素材のような形態を採る。
従って、更に製品部Ｗ１をユーザーが取り出すには、いくつかのブリッジ部Ｂをニッパーあるいは金鋸等の工具により切り取り、製品部Ｗ１を取り出すものである。

＜ステップvi：加工終了＞
上述のステップｖの加工終了が告知された後には、加工済みのワークＷをワークホルダ５から取り外す。この操作は、セット軸５７を操作するセットハンドル５７ｂを９０度起こすように操作して、カム駒５７ａにより押え枠５３を上方に持ち上げる。これによりワークホルダ５における保持基枠５０と押え枠５３とによるワークＷの保持を解除して、ワークＷを引き出して、製品を得る。
本発明は、以上述べた手順によりモデリング加工を行うものであり、実質的には操作者は、製品の３Ｄデータを送信した後は、単にブランク素材Ｗ０をワークホルダ５にセットした後に、適宜の切削加工開始の指令を行うだけでその加工製品を得ることができる。

なお、機械内に組み込まれた制御装置６については、一般的なパーソナルコンピュータに制御用ソフトウェアをインストールしたものを制御装置６として用いることも可能である。この場合には、制御装置６に入力する３Ｄデータを作成するＣＡＤ／ＣＡＭソフトを同じパーソナルコンピュータにインストールしておくことで、シームレスにデータの作成及びモデリング装置Ａへの入力とが行える。
またこの種の金属加工においては、刃物４６ａに対し、その潤滑、冷却のために切削液を供給するが、この切削液タンクをカートリッジ式として、カートリッジを交換することによって、切削作業で大量に発生する切子をこのカートリッジ内に回収することも可能である。そのための構成の一例としてワークホルダ５の下方におけるベースフレーム１を漏斗状に形成し（この部位を符号１０ａで示す）、切削液と切削金属粉たる切子をその下方に配置するカートリッジ（図示略）内に回収することができる。

＜他の実施例＞
以上述べた実施例では、ワークＷを刃物４６ａに対し直角面に配し、且つこれを１８０°反転させてワークＷの表面、裏面から加工するようにしたが、ノックピン等の支持を受けながらワークＷを水平よりやや傾けた任意の角度に設定することも可能である。

Ａ モデリング装置
Ｍ１ 基部シフトモータ
Ｍ２ 横行シフトモータ
Ｍ３ 昇降シフトモータ
Ｍ４ スピンドルモータ
Ｍ５ ワーク反転シリンダ
Ｈ 刃物ヘッド
Ｗ ワーク
Ｗ０ ブランク素材
Ｗ１ 製品部
Ｂ ブリッジ部
Ｐ スマートフォン
Ｃ （スマートフォンの）ケース

１ ベースフレーム
１０ 基板
１１ 側枠
１１ａ 側板部
１１ｂ 上面張出部
１２ 後台部
１３ ワーク収め部
１４ 基部レール
１５ 前後動ボールシャフト
１６ 刃物ストッカ
１７ ラック
１８ ラックガイド

２ 基部前後動基台
２１ 脚部
２２ 横行支持部
２３ 前後動スライドブロック
２４ 前後動ボールネジブロック
２５ 横行レール
２６ 横行ボールネジシャフト

３ 横行中継架台
３１ 横行基板
３２ 横行スライドブロック
３３ 横行ボールネジブロック
３４ 横行ポスト
３５ 昇降レール
３６ 昇降ボールネジシャフト

４ 昇降スピンドル架台
４１ 昇降基板
４２ 昇降スライドブロック
４３ 昇降ボールネジブロック
４４ スピンドルホルダ
４５ スピンドルチャック
４６ 刃物ユニット
４６ａ 刃物
４６ｂ ホルダ

５ ワークホルダ
５０ 保持基枠
５０ａ 加工用開口部
５０ｂ ノックピン
５１ セット軸軸受部
５２ 側枠部
５２ａ 反転軸固定部
５３ 押え枠
５３ａ 加工用開口部
５４ クランプスプリング
５５ セットボルト
５７ セット軸
５７ａ カム駒
５７ｂ セットハンドル
５８ 反転軸
５９ ピニオンギヤ

６ 制御装置

Claims (6)

1. 少なくとも、Ｘ、Ｙ、Ｚの三次元方向に移動自在としたスピンドルチャックに適宜の刃物を取り付けるとともに、ワークをワークホルダにより保持し、制御プログラムに対応した刃物の選択とその移動を行うことにより、目的とする三次元形状に切研削加工を行う装置において、前記ワークホルダは、ワークを、その上下面が刃物に臨むように反転自在に保持することを特徴とするモデリング装置。
   
2. 前記ワークホルダは、保持基枠とこれに重ねられるように取り付けられる押え枠とを具え、それぞれ加工用開口部を中央に開口させるとともに保持基枠の側枠部に反転軸を設け、前記保持基枠とを押え枠との間にワークを挟んで保持することを特徴とする請求項１記載のモデリング装置。
   
3. 前記ワークホルダにおける保持基枠と押え枠とは、弾性的に接近圧接状態を付与されており、且つ両者の間には、接近圧接状態を拡開させる偏心レリーズ機構が設けられ、偏心レリーズ機構を作用させることによって、前記保持基枠と押え枠とを離反させてワークから両者の間に挿入できるようにし、一方偏心レリーズ機構の機能を解除させることによって、ワークを保持基枠と押え枠との間に弾性的に保持することを特徴とする請求項２記載のモデリング装置。
   
4. 前記ワークホルダにおける反転軸の軸心は、ワークスペースのＸ、Ｙ、Ｚ方向のそれぞれの中心を通り、Ｘ方向に伸びる中心線上に配置されていることを特徴とする請求項１、２または３記載のモデリング装置。
   
5. 前記ワークは、平板状のブランク素材を出発素材とするものであり、加工にあたっては、製品部を他の部位に対し、ブリッジ接続させて完成させるようにしたことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のモデリング装置。
   
6. 前記ワークに対する刃物による切削にあたっては、加工すべき形状のデータを装置に付設した制御部ないしはコンピュータにＳＴＬ（スタンダード・トライアンギュレイテッド・ランゲージ）形式のファイルを入力して処理することを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のモデリング装置。

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