JP2016187839A - ワーク振れ止め装置及び該ワーク振れ止め装置を有する工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの加工精度を向上させ得る上に、ビビリ振動を抑制することで加工に要する時間を短縮することができる技術を提供する。【解決手段】ワーク振れ止め装置２００は、ワークＷに対して工具２０２と対向する側に設けられ、ワークＷの表面に所定の押圧力で摺動自在に当接する摺動当接部としてのローラ２０４Ｒを有し、このローラ２０４Ｒを介してワークＷを支持するワーク支持手段としてのピンチローラ２０４と、ピンチローラ２０４のローラ２０４ＲがワークＷの形状変化に追従することを可能にするダンパ手段としてのダンパシリンダ２０６と、ピンチローラ２０４のローラ２０４ＲによるワークＷ表面に対する押圧力を可変に調整する調整手段としてのノブ２０８と、ワークＷの交換時等に、ピンチローラ２０４のローラ２０４ＲをワークＷ表面への当接位置から退避させる退避機構としてのアクチュエータ２１０を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、ワーク振れ止め装置及び該ワーク振れ止め装置を有する工作機械に関し、例えば、工作機械のワーク加工における加工精度の向上と加工時間の短縮が可能なワーク振れ止め装置に関する。

従来、工作機械を用いた加工において、加工中にワークが変形しＮＣ装置等からの指令よりも少なく削る現象（以下、「アンダーカット」と称する）、或いは、切削中にワークが振動する、いわゆるビビリと呼ぶ現象（以下、「ビビリ振動」と称する）を生じる場合がある。加工精度の向上のためには、これらの現象を防止し或いは解消する必要があり、ビビリ振動等の防止のためにワークを支持又はクランプし、或いはワークの動きを規制する装置等（例えば、特許文献１、２、３参照）が提案されている。また、ワークに対する加工精度を確保するためにワークの姿勢を制御するようにした工作機械（例えば、特許文献４参照）も知られている。

近年、いわゆる５軸制御により、主軸に工具を装着した工具により加工対象物（以下、「ワーク」と称する）に対して切削加工を行うマシニングセンタ等の工作機械が普及している。ここで、５軸というのは、工具のワークに対する、３次元空間の互いに直交する方向の移動を規定する直進移動軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の３軸と、工具に対する、ワーク自体の回転とワークの旋回を規定する回転中心軸（Ａ，Ｃ）の２軸である。このような５軸の各軸と工具の動作をＮＣ装置等からの指令で制御することにより、例えば航空機エンジンのブレードのような複雑に湾曲する形状のワークも加工できる。

特開平１０−１０００１２号公報 特開２００３−１３６３２４号公報 特開２００６−３２６７９６号公報 特開２００７−２１９９５１号公報

しかしながら、上述した特許文献１、２及び３記載の技術は、上述した５軸制御の工作機械等により複雑に湾曲する形状のワークを加工する場合にアンダーカットやビビリ振動を有効に防止することは困難である。また、上述した５軸制御の工作機械等においては、いわゆるチャック装置等の本来のワーク把持手段の構造的改良や特許文献４記載の従来例のようなワークの姿勢制御に関するもの以外には、アンダーカットやビビリ振動を有効に防止する提案はなされていないのが実情であった。従って、かかる工作機械を用いて複雑に湾曲する形状等のワークを加工する場合にもアンダーカットやビビリ振動を有効に防止することで、ワークの加工精度を向上させると共に加工時間を短縮することのできる技術の開発が待たれていた。

本発明は上述のような事情から為されたものであり、その目的は、ワークの加工精度を向上させ得る上に、ビビリ振動を抑制することで加工に要する時間を短縮することができる技術を提供することにある。

本発明者は、通常の、例えば、平板上のワークを加工する場合はもとより、複雑に湾曲する形状等のワークを加工する場合にも振動を抑制することで、ワークの加工精度を向上させると共に加工時間を短縮することのできる技術について鋭意研究した結果、基本構成として、複雑に湾曲するワーク表面に滑らかに摺動当接しつつ追従していくワーク支持手段（ワークの振動抑制手段）をワークに対して工具と対向する側に設けることで、アンダーカットやビビリ振動を有効に防止することで、ワークの加工精度を向上させると共に加工時間を短縮し得ることを見出した。即ち、上記目的を達成するため、本発明のワーク振れ止め装置は、ワークを所定のワーク把持機構により把持しつつ、主軸に回転可能に設けられた工具により加工する工作機械において用いられるワーク振れ止め装置であって、ワークに対して工具と対向する側に設けられ、ワークの表面に所定の押圧力で摺動自在に当接する摺動当接部を有し該摺動当接部を介して前記ワークを支持するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段の摺動当接部がワークの形状変化に追従することを可能にするダンパ手段と、前記ワーク支持手段による前記ワーク表面に対する押圧力を可変に調整する調整手段と、前記ワーク支持手段の摺動当接部をワーク表面への当接位置から退避させる退避機構と、を備えることを特徴とする。

ここで、好適には、前記ワーク支持手段は、棒状のピンチローラ本体と該棒状のピンチローラ本体の先端に取り付けられたローラを含むピンチローラにより構成され、前記摺動当接部がそのローラであるようにしても良い。但し、前記摺動当接部は、ローラ以外の構成にしても良く、例えば、棒状のピンチローラ本体の先端にテフロン（登録商標）テープを取り付けて構成しても良い。摺動当接部をローラにより構成する場合も、金属、熱可塑性樹脂、ゴム等、その材質は問わない。また、ローラの数も１個又は複数個設けることができ、手動により数を可変できるようにしても良いし、一部のローラを後退させる等の制御により自動で数を可変できるようにしても良い。また、ワークへの当接の方法や形態も、例えばワークの片側をローラにより支持し、或いはワークの両側を挟み込む等、様々な方法や形態を適用可能である。

また、好適には、前記ダンパ手段は、前記棒状のピンチローラ本体を枢支するピストンとシリンダとを有し、該ピストンが該シリンダ内を反発・減衰可能に往復移動するダンパシリンダにより構成されるようにしても良い。但し、前記ダンパ手段は、ダンパシリンダ以外の構成にしても良い。また、前記棒状のピンチローラ本体を反発・減衰可能とする作動機構としては、ばね等の固体、油圧、空圧、ガス、水等の流体等、様々なものを適用可能である。また、ばね定数、圧力等のパラメータは、手動により可変できるようにしても良いし、ＮＣによる自動制御で可変できるようにしても良い。

例えば、前記調整手段は、前記ダンパシリンダのシリンダ内圧を調整するノブにより構成され、ノブを手動で回すことにより可変できるようにしても良い。

更に、前記退避機構は、前記棒状のピンチローラ本体の他端側を枢支するアクチュエータにより構成されるようにしても良い。但し、前記退避機構は、アクチュエータ以外の構成にしても良い。ワーク支持手段の摺動当接部をワーク表面への当接位置から手動で退避させる機構でも良いし、この退避をＮＣによる自動制御にしても良い。尚、好適には、前記ピンチローラ本体とアクチュエータとはリンク機構を介して連結されているのが望ましい。

一方また、上記目的を達成するため、本発明の工作機械は、第１回転動作軸（Ａ軸）についてワークを回転させると共に、その第１回転動作軸（Ａ軸）に直交する第２回転動作軸（Ｂ軸）についてベッド部に対して前記ワークを回転させつつ、また、その１つが前記第２回転動作軸（Ｂ軸）と同方向の互いに直交する第１、第２、及び第３直進動作軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）について工具を前記ベッド部に対して三次元的に移動させつつ、前記工具により前記ワークを加工する５軸制御工作機械であって、前記第２回転動作軸（Ｂ軸）について回転可能なように、その軸方向の一端が、前記ベッド部に枢支される回転体と、前記回転体の、前記第１回転動作軸（Ａ軸）方向の両端にあって、前記ワークを、前記第１回転動作軸（Ａ軸）について回転可能なように前記第１回転動作軸方向から挟持する一対の挟持部材とを備える５軸制御工作機械であって、前記ワーク振れ止め装置を有し、前記主軸が前記第１、第２、及び第３直進動作軸のうち前記第２回転動作軸（Ｂ軸）と同方向の直進動作軸であり、前記ワーク把持機構が前記一対の挟持部材であることを特徴とする。ここで、前記ワーク振れ止め装置は、工作機械とは別体のユニットとして構成され、後付けできるようにしても良いし、工作機械の一部として構成され、予め工作機械に組み付けられるようにしても良い。工作機械に組み付ける場合は、Ａ軸、Ｂ軸、本体（のベッド等）に直接組み付ける等、その組み付け方法や形態を問わない。

本発明のワーク振れ止め装置及び該ワーク振れ止め装置を有する工作機械によれば、複雑に湾曲する形状等のワークを加工する場合にもアンダーカットやビビリ振動を有効に防止することができる。従って、ワークの加工精度を向上させ得る上に、ビビリ振動を抑制することで加工に要する時間を短縮することができる。

本発明の実施形態に係る５軸制御工作機械の斜視図である。 本発明の実施形態に係る５軸制御工作機械におけるＡ軸回転体としてのワークテーブル及びワーク振れ止め装置としてのピンチローラユニットの正面図である。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の側面図であり、ワークへのセット時を示す。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の側面図であり、ワークへの非セット時を示す。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）のピンチローラ本体の側面図である。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の他の実施例の側面図であり、ワークへのセット時にアクチュエータの手動が必要とされる実施例である。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の他の実施例の側面図であり、ワークへのセット時に、第１にエア等の流体によりアクチュエータが駆動されると共に、第２にダンパシリンダ内のエア等の流体が制御され押圧力が調整される実施例である。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の他の実施例の側面図であり、ローラが２本直列に設けられている実施例である。 本発明の実施形態に係る５軸制御工作機械におけるＡ軸回転体としてのワークテーブル及びワーク振れ止め装置としてのピンチローラユニットの他の実施例の正面図であり、ローラが２本並列に設けられている実施例である。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の他の実施例の側面図であり、ワークへの非セット時を示し、ＮＣ制御部からの指令によりエア等の流体が制御されてアクチュエータが駆動される実施例である。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の他の実施例の側面図であり、ワークへの非セット時を示し、ＮＣ制御部からの第１の指令によりエア等の流体が制御されてアクチュエータが駆動されると共に、ＮＣ制御部からの第２の指令によりダンパシリンダ内のエア等の流体が制御され押圧力が調整される実施例である。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の他の実施例の側面図であり、ワークへのセット時を示し、ワーク表面に摺動自在に当接する摺動当接部がローラ以外の構成とした実施例である。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の他の実施例の側面図であり、ワークへのセット時を示し、ダンパシリンダのピストン先端とピンチローラ本体とのリンク機構をピンチローラ本体の２箇所間でスライド可能に形成した実施例である。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の他の実施例の側面図であり、ワークへのセット時を示し、直動式、即ち、ダンパシリンダリンクとピンチローラ本体のリンクは不要とした実施例である。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の他の実施例の側面図であり、ワークへのセット時を示し、直動式、即ち、ダンパシリンダリンクとピンチローラ本体のリンクは不要とした第２の実施例である。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の一実施例の動作を制御する第１のフローチャートである。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の他の実施例の動作を制御する第２のフローチャートである。 本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）の更に他の実施例の動作を制御する第３のフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 図１は、本発明の実施形態に係る５軸制御工作機械の斜視図である。

図１を参照しつつ、本実施形態の５軸制御工作機械１００は、基礎であるベッド２０と、そのベッド２０に対してＹ軸方向に摺動可能なＹ軸移動体（コラム）３０と、そのＹ軸移動体３０に対してＸ軸方向に摺動可能なＸ軸移動体４０と、そのＸ軸移動体４０に対してＺ軸方向に摺動可能なＺ軸移動体５０とを備えている。また、Ｚ軸移動体５０の下部には、Ｚ軸と同方向の軸を有する主軸５１が設けられ、その主軸５１の下端に、図示しない工具ホルダを介して工具（図１には示さず）が取り付け可能となっている。主軸５１に取り付けられた工具は、その主軸５１に内蔵された主軸モータ（図示せず）により主軸周りに回転可能となる。

ここで、Ｙ軸移動体３０、Ｘ軸移動体４０、及びＺ軸移動体５０は、それぞれ、Ｙ軸駆動モータ（図示せず）、Ｘ軸駆動モータ（図示せず）及びＺ軸駆動モータ（図示せず）により駆動されて、それぞれの軸方向に移動する。以上の構造により、主軸モータにより回転状態にある工具が、ベッド２０に対して３次元的に相対移動が可能となり、この動作により、後述するワークＷ（図３以下参照）に対する３次元的な接近／離反動作を実現している。

尚、５軸制御工作機械１００は、図示しない工具自動交換装置を備え、その工具把持交換機構が、複数の工具から所望の工具を選択して、把持、移動し、主軸５１に取り付けると共に、加工後の工具を撤退させるようにしても良い。また、上述及び後述の機械的動作の制御は、図１には示さないＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御部（図１０及び図１１参照）により行われる。更に、５軸制御工作機械１００は、操作／表示パネル（図示せず）を備えているようにしても良い。尚、５軸制御工作機械１００は、他に様々な構成を有しているが、ここでは省略する。

次に、図１を参照することにより、Ａ軸及びＢ軸動作に係る構造体であるワークテーブル９０について説明する。ワークテーブル９０により規定されるＡ軸は、図１に示すように、Ｘ軸に平行な軸であり、同様にワークテーブル９０により規定されるＢ軸は、図１に示すように、Ａ軸に対して直交する軸であると共に、後に詳述するように、ワークテーブル９０のＡ軸回転に伴ってＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸で画定される平面内を回動可能な軸である。

図１に示すように、ベッド２０内の加工動作可能領域ＭＳの左側壁に、略四角柱縦長形状であり、その中央部がＡ軸周りに回転可能に枢支されたＡ軸回転体としてのワークテーブル９０が備わっている。ワークテーブル９０は、図示しないＡ軸回転駆動モータにより回転駆動される。また、ワークテーブル９０の一端にはＢ軸回転駆動体１２、他端にはＢ軸回転駆動体１３が備わっている。また、Ｂ軸回転駆動体１２、１３には、それぞれワークＷ（図２等参照）を把持可能なものであって、そのＢ軸回転駆動体１２、１３によりＢ軸周りに回転駆動されるチャック１４Ａ、１４Ｂが取り付けられている。尚、５軸制御工作機械１００には、段取り用テーブル１６が設けられている。また、段取り用テーブル１６の横には、加工部位に向けてクーラントを供給するクーラント供給機構（全体は図示せず）のクーラントノズル１７が覗き見えている。尚、図１に示す例とは異なり、ワークテーブル９０の他端側には心押し台（１３）を備えるようにしても良く、この場合には、チャック１４Ｂは設けられない。

５軸制御工作機械１００の動作としては、ワークＷの両端をチャック１４Ａ、１４Ｂで把持した状態で、Ｂ軸回転駆動体１２、１３によりチャック１４Ａ、１４Ｂを回転させると、ワークＷがＢ軸周りに回転することになる。従って、チャック１４Ａ、１４ＢがＢ軸回転し、かつ、Ａ軸回転体としてのワークテーブル９０がＡ軸回転駆動モータによりＡ軸について回転すると、ワークＷは、Ｂ軸について自転しつつ、Ａ軸について回転するような動作となる。このワークＷの、Ｂ軸及びＡ軸に関する回転によるベッド２０に対する相対動作と、工具のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に関する移動によるベッド２０に対する相対動作により、工具によるワークＷへの５軸制御加工が実現できる。

このように本実施形態の５軸制御工作機械１００にあっては、ワークＷのベッド２０に対する相対的Ａ軸回転を実現する部材としてのワークテーブル９０を、ワークＷについてＡ軸方向一端でベッド２０に対して枢支するように構成している。簡単に言えば、いわゆる片持ち構造としている。また、それに伴って、ワークのＢ軸回転を規定する構造としては、Ａ軸回転体としてのワークテーブル９０にそれぞれ固定されたＢ軸回転駆動体１２、１３によりワークＷを挟持する構造を採用している。尚、本実施形態の５軸制御工作機械１００は、ワークＷとして、例えば航空機エンジンのブレードを加工することができ、以下に詳述するワーク振れ止め装置を適用することにより、ワークＷが、ブレードのような複雑に湾曲する形状のものであっても、加工中に振動するのを抑制することで上述したアンダーカットの防止を含む加工精度の向上を図ることができると共に、ビビリ振動を抑えて加工時間の短縮も可能になる。

そこで、図２乃至図１５を参照して、本実施形態の５軸制御工作機械におけるワーク振れ止め装置の基本構造や各種の実施例について詳しく説明する。図２は、５軸制御工作機械１００におけるＡ軸回転体としてのワークテーブル９０の正面図であり、ワーク振れ止め装置２００が取り付けられている。図３は、ワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の側面図であり、ワークＷへのセット時を示す。図２及び図３に示すように、ワーク振れ止め装置２００は、Ａ軸回転体としてのワークテーブル９０の幅方向の片側（Ｂ軸回転駆動体１２、１３により挟持されるワークＷに対して工具２０２と対向する側）に設けられている。ワーク振れ止め装置２００は、５軸制御工作機械１００のワークテーブル９０に取り付けられたピンチローラユニット（２００）として構成されている。即ち、このワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００は、ワークＷ（図２等参照）をチャック１４Ａ、１４Ｂ（図１参照）等から成る所定のワーク把持機構により把持しつつ、主軸５１（図１参照）に回転可能に設けられた工具２０２（図２等参照）により加工する５軸制御工作機械１００（図１参照）において用いられる。

図４は、ワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の側面図であり、ワークへの非セット時を示す。図５は、ワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００のピンチローラ２０４の本体２０４Ｂの側面図である。図２乃至図５に示すように、ワーク振れ止め装置２００は、ワークＷに対して工具２０２と対向する側に設けられ、ワークＷの表面に所定の押圧力で摺動自在に当接する摺動当接部としてのローラ２０４Ｒを有し、このローラ２０４Ｒを介してワークＷを支持するワーク支持手段としてのピンチローラ２０４と、ピンチローラ２０４のローラ２０４ＲがワークＷの形状変化に追従することを可能にするダンパ手段としてのダンパシリンダ２０６と、ピンチローラ２０４のローラ２０４ＲによるワークＷ表面に対する押圧力を可変に調整する調整手段としてのノブ２０８と、ワークＷの交換時等に、ピンチローラ２０４のローラ２０４ＲをワークＷ表面への当接位置から退避させる退避機構としてのアクチュエータ２１０を備えている。ピンチローラ２０４は、棒状のピンチローラ本体２０４Ｂと、棒状のピンチローラ本体２０４Ｂの先端に取り付けられたローラ２０４Ｒを含み、そのローラ２０４ＲがワークＷの表面にダンパシリンダ２０６とノブ２０８により調整された上記所定の押圧力で摺動自在に当接する。ダンパシリンダ２０６は、ピンチローラ２０４の棒状のピンチローラ本体２０４Ｂの長さ方向の略中央を枢支するピストン２０６Ｐとシリンダ２０６Ｓとを有し、ピストン２０６Ｐがシリンダ２０６Ｓ内を反発・減衰可能に往復移動するように構成されており、ダンパシリンダ２０６のシリンダ２０６Ｓの内圧は、ノブ２０６を手動で回すことにより調整できるように構成されている。アクチュエータ２１０は、棒状のピンチローラ本体２０４Ｂの略中央のピストン２０６Ｐによる枢支箇所を回動中心としてローラ２０４Ｒとは他端側を枢支するリンク機構ＬＭを有しており、ピンチローラ本体２０４Ｂとアクチュエータ２１０とはリンク機構ＬＭを介して連結されている。このアクチュエータ２１０を駆動することにより、ワークＷの交換時等に、リンク機構ＬＭ等を介して棒状のピンチローラ本体２０４Ｂをピストン２０６Ｐによる枢支箇所（リンク機構ＬＭ２）を回動中心として回動させることで、図４に示すように、ローラ２０４ＲをワークＷ表面への当接位置から退避させることができる。

上述したように、本発明の作用効果を奏するためには、ワーク振れ止め装置２００は、基本構成として、複雑に湾曲するワークの表面にも滑らかに摺動当接しつつ追従していくワーク支持手段（ワークの振動抑制手段）をワークに対して工具と対向する側に設けることが必要であり、そのためには、（１）ワークＷに対して工具２０２と対向する側に設けられ、ワークＷの表面に所定の押圧力で摺動自在に当接する摺動当接部（としてのローラ２０４Ｒ）を有し、この摺動当接部（としてのローラ２０４Ｒ）を介してワークＷを支持するワーク支持手段（としてのピンチローラ２０４）と、（２）ワーク支持手段（としてのピンチローラ２０４）の摺動当接部（としてのローラ２０４Ｒ）がワークＷの形状変化に追従することを可能にするダンパ手段（としてのダンパシリンダ２０６）と、（３）ワーク支持手段（としてのピンチローラ２０４）の摺動当接部（としてのローラ２０４Ｒ）によるワークＷ表面に対する押圧力を可変に調整する調整手段（としてのノブ２０８）と、（４）ワークＷの交換時等に、ワーク支持手段（としてのピンチローラ２０４）の摺動当接部（としてのローラ２０４Ｒ）をワークＷ表面への当接位置から退避させる退避機構（としてのアクチュエータ２１０）を備えるという４つの構成を有することが必要である。これにより、（１）ワークの変形及び振動をワーク支持手段（としてのピンチローラ２０４）で抑えることができ、（２）ワークＷの形状変化に追従する機構であるダンパ手段（ダンパシリンダ２０６）を有し、（３）調整手段（としてのノブ２０８）を調整することでワークへ当接する力を可変でき、（４）ワークＷの交換時等に、ワーク支持手段（としてのピンチローラ２０４）をワークＷ表面への当接位置から逃がすことができる。しかしながら、以上の（１）から（４）の構成要件は、括弧書きで示した具体的構成（図２乃至図５のもの）に替えて、他の構成に置き換えることが可能である。また、手動方式による駆動や調整を自動方式に置き換え、或いは反対に、自動方式による駆動や調整を手動方式に置き換えることもできる。そこで以下に、考え得る他の構成（実施例）について、各々述べることとする。尚、以下の代替実施例の基本的構成は、上述した実施形態のものと略同様であり、同様の部分には同様の参照符号を付して、その詳しい説明は省略する。

図６は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の他の実施例の側面図であり、ワークＷへのセット時にアクチュエータ２１０２の手動が必要とされる実施例である。図６に示すように、本実施例では、アクチュエータ２１０２は、コイルばね２１０２ａを有しており、ピンチローラ２０４の棒状のピンチローラ本体２０４Ｂを矢印方向に手動で旋回させることで、アクチュエータ２１０２内のコイルばね２１０２ａが引っ張られ、ピンチローラ２０４の棒状のピンチローラ本体２０４ＢをワークＷから退避させることができる。尚、ワークＷを交換するまで、上述したピンチローラ本体２０４Ｂの旋回状態（手動で押し下げた状態）をロックしておく機構があるのが望ましい。ワークＷを交換したら、ピンチローラ本体２０４Ｂのロックを解除すれば、コイルばね２１０２ａの復元力によりピンチローラ本体２０４Ｂが上記矢印方向と逆方向に旋回して、セットされる。本実施例では、アクチュエータ２１０２により、（４）ワークＷの交換時等に、ワーク支持手段（としてのピンチローラ２０４）の摺動当接部（としてのローラ２０４Ｒ）をワークＷ表面への当接位置から退避させる退避機構が構成されている。

図７は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の他の実施例の側面図であり、ワークＷへのセット時に、第１にエア等の流体（以下、エア等と称する）によりアクチュエータ２１０３が駆動されると共に、第２にダンパシリンダ２０６２内のエア等が制御され押圧力が調整される実施例である。図７に示すように、本実施例では、アクチュエータ２１０３は、エア（空気圧）等により駆動される構成を有し、また、ダンパシリンダ２０６２は、そのシリンダ内のエア等が制御され押圧力が調整される構成を有している。このように、本実施例では、アクチュエータ２１０３の駆動も、ダンパシリンダ２０６２による押圧力の調整もエア（空気圧）等により制御されるようになっている。本実施例では、ダンパシリンダ２０６２より（３）ワーク支持手段（としてのピンチローラ２０４）の摺動当接部（としてのローラ２０４Ｒ）によるワークＷ表面に対する押圧力を可変に調整する調整手段が構成され、アクチュエータ２１０３により（４）ワークＷの交換時等に、ワーク支持手段（としてのピンチローラ２０４）の摺動当接部（としてのローラ２０４Ｒ）をワークＷ表面への当接位置から退避させる退避機構が構成されている。

図８は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の他の実施例の側面図であり、ローラが２本直列に設けられている実施例である。図８に示すように、本実施例では、ワーク振れ止め装置２００は、ピンチローラ２０４２を備え、このピンチローラ２０４２は、棒状のピンチローラ本体２０４２Ａと、ピンチローラ本体２０４２Ａの先端に枢支されるローラバー２０４２Ｂを有し、ローラバー２０４２Ｂの両端には、ローラ２０４２Ｒ１と２０４２Ｒ２の２本のローラが直列に設けられている。本実施例では、ピンチローラ２０４２により（１）ワーク支持手段が構成され、２本のローラ２０４２Ｒ１と２０４２Ｒ２により、その摺動当接部が構成されている。本実施例では、工具と対向する側から２点でワークＷを当接支持するので、ワークＷの加工中に工具からの圧力でワークＷが撓んでしまうのをより防止し易いというメリットがある。反面、曲率の小さい湾曲面に滑らかに追従していくのは困難になるので、比較的大きいワークの加工時に適用するのが好適である。

図９は、本発明の実施形態に係る５軸制御工作機械におけるＡ軸回転体としてのワークテーブル９０２及びワーク振れ止め装置としてのピンチローラユニット２００の他の実施例の正面図であり、ローラが２本並列に設けられている実施例である。図９に示すように、本実施例では、ワーク振れ止め装置２００は、ピンチローラ２０４３を備え、このピンチローラ２０４３は、棒状のピンチローラ本体２０４３Ｂの先端部が二股に分岐し、それぞれローラ２０４３Ｒ１、２０４３Ｒ２が設けられている。このように本実施例では、ピンチローラ２０４３を備え、このピンチローラ２０４３は、ローラ２０４３Ｒ１、２０４３Ｒ２の２本のローラが並列に設けられている。本実施例では、ピンチローラ２０４３により（１）ワーク支持手段が構成され、２本のローラ２０４３Ｒ１と２０４３Ｒ２により、その摺動当接部が構成されている。尚、本実施例では、ローラ２０４３Ｒ１、２０４３Ｒ２をそれぞれ車輪状よりも球状に近い形状に構成し、二股に分岐したピンチローラ本体２０４３の先端部間にワークの一部を挟持するようにしても良い。即ち、ワークのその挟持される箇所の両側からローラ２０４３Ｒ１と２０４３Ｒ２が摺動当接するようにしても良い。湾曲度の大きいワークの縁部分を挟持するようにして加工できるというメリットがある。

図１０は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の他の実施例の側面図であり、ワークへの非セット時を示し、ＮＣ制御部からの指令によりエア等が制御されてアクチュエータが駆動される実施例である。図１０に示すように、本実施例では、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御部７０Ａからの指令によりエア（空気圧）等が制御されてアクチュエータ２１０が駆動される。ＮＣ制御部７０Ａは、図１に関して述べた５軸制御工作機械１００全体の動作を制御するＮＣ制御部内に構成しても良いし、それとは別個に構成しても良い。５軸制御工作機械１００全体の動作を制御するＮＣ制御部内に構成すれば、ワークの交換時の判定が容易になるので、ピンチローラ２０４をワークへの当接位置から退避させるために、アクチュエータ２１０の駆動信号を適時に送信することができるので便宜である。本実施例では、アクチュエータ２１０とＮＣ制御部７０Ａにより、（４）ワークＷの交換時等に、ピンチローラ２０４をワークＷへの当接位置から退避させる退避機構が構成されている。

図１１は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の他の実施例の側面図であり、ワークへの非セット時を示し、ＮＣ制御部からの第１の指令によりエア等が制御されてアクチュエータが駆動されると共に、ＮＣ制御部からの第２の指令によりダンパシリンダ内のエア等が制御され押圧力が調整される実施例である。図１１に示すように、本実施例では、ＮＣ制御部７０Ｂからの第１の指令７０Ｂ１によりエア（空気圧）等が制御されてアクチュエータ２１０３が駆動され、ＮＣ制御部７０Ｂからの第２の指令７０Ｂ２によりダンパシリンダ２０６２内のエア等が制御され押圧力が調整される。ＮＣ制御部７０Ｂは、図１に関して述べた５軸制御工作機械１００全体の動作を制御するＮＣ制御部内に構成しても良いし、それとは別個に構成しても良い。５軸制御工作機械１００全体の動作を制御するＮＣ制御部内に構成すれば、ワークの交換時の判定が容易になるので、ピンチローラ２０４をワークへの当接位置から退避させるために、アクチュエータ２１０３の駆動信号を適時に送信することができるので便宜である。また、５軸制御工作機械１００全体の動作を制御するＮＣ制御部内に構成すれば、ワークの加工部位をリアルタイムで判断・認識できるので、ワークの加工部位に応じてダンパシリンダ２０６２による押圧力を調整し易いという大きなメリットがある。本実施例では、ダンパシリンダ２０６２とＮＣ制御部７０Ｂにより、（３）ワーク支持手段（としてのピンチローラ２０４の摺動当接部（としてのローラ２０４Ｒ）によるワークＷ表面に対する押圧力を可変に調整する調整手段が構成され、アクチュエータ２１０３とＮＣ制御部７０Ｂにより、（４）ワークＷの交換時等に、ピンチローラ２０４をワークＷへの当接位置から退避させる退避機構が構成されている。

図１２は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の他の実施例の側面図であり、ワークへのセット時を示し、ワーク表面に摺動自在に当接する摺動当接部がローラ以外の構成とした実施例である。図１２に示すように、本実施例では、ピンチローラ２０４４の摺動当接部は、棒状のピンチローラ本体２０４４Ｂの先端部２０４４ＢＨにテフロン（登録商標）テープＴＰを取り付けて（巻いて）構成されている。テフロン（登録商標）テープＴＰにより摺動当接部である先端部２０４４ＢＨは、通常は金属であることが多いワークＷの表面を滑らかに追従することが可能である。先端部２０４４ＢＨがワークＷの表面を滑らかに追従することが可能であれば、先端部２０４４ＢＨに取り付ける材質は問わない。また、先端部２０４４ＢＨ自体をそのような材質で形成しても良い。本実施例では、ピンチローラ２０４４により（１）ワーク支持手段が構成され、その先端部２０４４ＢＨ及びそれに巻いたテフロン（登録商標）テープＴＰにより、その摺動当接部が構成されている。本実施例では、ローラ及びその回転機構を設ける必要が無く、ピンチローラ本体２０４４Ｂの先端部２０４４ＢＨにテフロン（登録商標）テープＴＰを取り付ける（巻く）だけで摺動当接部を構成できるので、部品点数、コストの面でメリットがある。

図１３は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の他の実施例の側面図であり、ワークへのセット時を示し、ダンパシリンダのピストン先端とピンチローラ本体とのリンク機構をピンチローラ本体の２箇所間でスライド可能に形成した実施例である。図１３に示すように、本実施例では、ピンチローラ２０４５を有し、ダンパシリンダ２０６３のピストン２０６３Ｐの先端とピンチローラ本体２０４５Ｂとのリンク機構ＬＭ２をピンチローラ本体２０４５Ｂの２箇所Ｘ１とＸ２間でスライド可能に形成している。ピンチローラ本体２０４５Ｂの２箇所Ｘ１とＸ２間でスライド可能に形成する形態は問わないが、例えば、Ｘ１とＸ２間の空洞部をピン２０６３ＰＩＮで連結されたピストン２０６３Ｐの先端が摺動する等の構成が考えられる。本実施例では、ピンチローラ２０４５により（１）ワーク支持手段が構成され、リンク機構ＬＭ２は、（３）ワーク支持手段（としてのピンチローラ２０４５の摺動当接部（としてのローラ２０４５Ｒ）によるワークＷ表面に対する押圧力を可変に調整する調整手段の一部を構成している。本実施例では、ダンパシリンダ２０６３のピストン２０６３Ｐの先端とピンチローラ本体２０４５Ｂとのリンク機構ＬＭ２をピンチローラ本体２０４５Ｂの２箇所Ｘ１とＸ２間でスライド可能に形成したので、同図に二点鎖線で示すように、ピンチローラ本体２０４５Ｂがリンク機構ＬＭを介して回動し易くなるので、例えば工具５１による加工部位がワークＷの上側面から下側面まで遷移する場合にも、これに応じてローラ２０４５Ｒによる摺動当接部がワークＷの表面を追従し易くなるので、より滑らかな当接支持が可能である。

図１４は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の他の実施例の側面図であり、ワークへのセット時を示し、直動式、即ち、ダンパシリンダとピンチローラ本体のリンクは不要とした実施例である。図１４に示すように、本実施例では、ダンパシリンダ２０６４とピンチローラ本体２０４６Ｂとが直動式、即ち、同一直線状を動くように構成されている。例えば、ピンチローラ本体２０４６Ｂとダンパシリンダ２０６４とをテレスコピック状に連結することで構成しても良い。工具２０２に対してもワークＷの反対側を直状に支持するので、支持力は大きくなるが、その反面、工具２０２に対する反力が大きくなる可能性が残る。

図１５は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の他の実施例の側面図であり、ワークへのセット時を示し、図１４に示した実施例と同様に、直動式、即ち、ダンパシリンダとピンチローラ本体のリンクは不要とした実施例である。図１５に示すように、本実施例でも、ダンパシリンダ２０６５とピンチローラ本体２０４７Ｂとが直動式、即ち、同一直線状を動くように構成されている。例えば、ピンチローラ本体２０４７Ｂとダンパシリンダ２０６５とをテレスコピック状に連結することで構成しても良い。工具２０２に対してもワークＷの反対側を直状に支持するので、支持力は大きくなるが、その反面、工具２０２に対する反力が大きくなる可能性が残る。しかしながら、図１５に示すように、本実施例では、ピンチローラ２０４７のピンチローラ本体２０４７Ｂの後端部がリンク機構ＬＭ３を介してアクチュエータ２１０４と連結されている。そして、アクチュエータ２１０４がエア等により駆動されることで、ピンチローラ本体２０４７Ｂのダンパシリンダ２０６５からの出し入れが制御される。かかる制御により、ローラ２０４７Ｒによる摺動当接部がワークＷの表面を追従し易くなるので、より滑らかな当接支持が可能である。

次に、図１６乃至図１８を参照して、上述した実施例に係るワークＷの加工工程及びこれに対応するワーク振れ止め装置の操作（動作）及び制御の流れについて、手動操作と自動制御のいずれによるかに留意しつつ説明する。

図１６は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の一実施例の動作を制御する第１のフローチャートである。図１６に示すように、本実施例では、それぞれダンパシリンダ手動−アクチュエータ自動の制御の実施例のフローチャートである。まず、ワークがセットされる（ステップ１）、続いて、手動でノブを回すことでダンパシリンダを調整しピンチローラがワークに接触する力を設定する（ステップ２）。次に、ＮＣ装置によりアクチュエータが作用し、ピンチローラがワークにセットされる（ステップ３）。そして、切削が開始され（ステップ４）、切削が終了する（ステップ５）。次に、ＮＣ装置によりアクチュエータが作用し、ピンチローラがワークからはずされる（ステップ６）。そして、ワークが外される（交換される）こと（ステップ７）で、この加工工程は終了し、ステップ１に戻って次の加工工程による。

図１７は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の他の実施例の動作を制御する第２のフローチャートである。図１７に示すように、本実施例では、それぞれダンパシリンダ自動−アクチュエータ自動の制御の実施例のフローチャートである。まず、ワークがセットされる（ステップ１）、続いて、ＮＣ装置によりダンパシリンダを調整しピンチローラがワークに接触する力を設定する（ステップ２）。次に、ＮＣ装置によりアクチュエータが作用し、ピンチローラがワークにセットされる（ステップ３）。そして、切削が開始され（ステップ４）、切削が終了する（ステップ５）。次に、ＮＣ装置によりアクチュエータが作用し、ピンチローラがワークからはずされる（ステップ６）。そして、ワークが外される（交換される）こと（ステップ７）で、この加工工程は終了し、ステップ１に戻って次の加工工程による。

図１８は、本発明の実施形態に係るワーク振れ止め装置（ピンチローラユニット）２００の更に他の実施例の動作を制御する第３のフローチャートである。図１８に示すように、本実施例では、それぞれダンパシリンダ手動−アクチュエータ手動の制御の実施例のフローチャートである。まず、ワークがセットされる（ステップ１）、続いて、手動でノブを回すことでダンパシリンダを調整しピンチローラがワークに接触する力を設定する（ステップ２）。次に、手動でアクチュエータ部のノブを回し、ピンチローラをワークにセットする（ステップ３）。そして、切削が開始され（ステップ４）、切削が終了する（ステップ５）。次に、手動でアクチュエータ部のノブを回し、ピンチローラをワークから外す（ステップ６）。そして、ワークが外される（交換される）こと（ステップ７）で、この加工工程は終了し、ステップ１に戻って次の加工工程による。

以上のように、本発明のワーク振れ止め装置及び該ワーク振れ止め装置を有する工作機械における上述の実施形態によれば、複雑に湾曲する形状等のワークを加工する場合にもアンダーカットやビビリ振動を有効に防止することができる。従って、ワークの加工精度を向上させ得る上に、ビビリ振動を抑制することで加工に要する時間を短縮することができる。尚、上述した実施形態の各実施例では、

本発明の（５軸制御）工作機械は、マシニングセンタ、特にブレード加工機として使用できる。

１００ ５軸制御工作機械１１ Ａ軸回転体１２ Ｂ軸回転駆動体１３ Ｂ軸回転駆動体（心押し台）１４Ａ、１４Ｂ チャック１６ 段取りテーブル２０ ベッド３０ Ｙ軸移動体４０ Ｘ軸移動体５０ Ｚ軸移動体５１ 主軸７０ ＮＣ制御部Ｗ ワークＭＳ 加工動作可能領域

Claims (7)

1. ワークを所定のワーク把持機構により把持しつつ、主軸に回転可能に設けられた工具により加工する工作機械において用いられるワーク振れ止め装置であって、ワークに対して工具と対向する側に設けられ、ワークの表面に所定の押圧力で摺動自在に当接する摺動当接部を有し該摺動当接部を介して前記ワークを支持するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段の摺動当接部がワークの形状変化に追従することを可能にするダンパ手段と、前記ワーク支持手段による前記ワーク表面に対する押圧力を可変に調整する調整手段と、前記ワーク支持手段の摺動当接部をワーク表面への当接位置から退避させる退避機構と、を備えることを特徴とするワーク振れ止め装置。
2. 前記ワーク支持手段は、棒状のピンチローラ本体と該棒状のピンチローラ本体の先端に取り付けられたローラを含むピンチローラにより構成され、前記摺動当接部がそのローラであることを特徴とする請求項１に記載のワーク振れ止め装置。
3. 前記ダンパ手段は、前記棒状のピンチローラ本体を枢支するピストンとシリンダとを有し、該ピストンが該シリンダ内を反発・減衰可能に往復移動するダンパシリンダにより構成されることを特徴とする請求項２に記載のワーク振れ止め装置。
4. 前記調整手段は、前記ダンパシリンダのシリンダ内圧を調整するノブにより構成されることを特徴とする請求項３に記載のワーク振れ止め装置。
5. 前記退避機構は、前記棒状のピンチローラ本体の他端側を枢支するアクチュエータにより構成されることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のワーク振れ止め装置。
6. 前記ピンチローラ本体とアクチュエータとはリンク機構を介して連結されていることを特徴とする請求項５に記載のワーク振れ止め装置。
7. 第１回転動作軸（Ａ軸）についてワークを回転させると共に、その第１回転動作軸（Ａ軸）に直交する第２回転動作軸（Ｂ軸）についてベッド部に対して前記ワークを回転させつつ、また、その１つが前記第２回転動作軸（Ｂ軸）と同方向の互いに直交する第１、第２、及び第３直進動作軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）について工具を前記ベッド部に対して三次元的に移動させつつ、前記工具により前記ワークを加工する５軸制御工作機械であって、前記第２回転動作軸（Ｂ軸）について回転可能なように、その軸方向の一端が、前記ベッド部に枢支される回転体と、前記回転体の、前記第１回転動作軸（Ａ軸）方向の両端にあって、前記ワークを、前記第１回転動作軸（Ａ軸）について回転可能なように前記第１回転動作軸方向から挟持する一対の挟持部材とを備える５軸制御工作機械であって、請求項１乃至６の何れか一項に記載のワーク振れ止め装置を有し、前記主軸が前記第１、第２、及び第３直進動作軸のうち前記第２回転動作軸（Ｂ軸）と同方向の直進動作軸であり、前記ワーク把持機構が前記一対の挟持部材であることを特徴とする５軸制御工作機械。

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