JP2017222008A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テーブル上で加工作業に使用できないエリアを極力少なくし、且つより多くのツールを配置することが可能な加工装置を提供する。【解決手段】ワークを加工するためのツールを保持し、Ｘ軸方向に移動可能なヘッド部と、前記ワークをＸ軸周りに回転させる回転軸を有し、Ｙ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブル上に設けられ、複数の前記ツールをＸ軸方向に並べて配置するツールマガジンと、を有する加工装置。【選択図】図３

Description

本発明は加工装置に関する。

コンピュータ制御により、予め設定された加工データに基づいて加工対象物（ワーク）を切削加工し、所望の形状に成形する加工装置が知られている。

加工データに基づいた加工を行うためには、エンドミルやカッター等、様々なツールを使用する。このような複数のツールを装置に備え付けるためにツールマガジンが用いられる。

たとえば、加工装置に取り付け可能なツールマガジンとして、４つのツールを配置できるＡＴＣ（Ａｕｔｏ Ｔｏｏｌ Ｃｈａｎｇｅｒ）ユニット（ＺＡＴ−５４０）がある（非特許文献１参照）。また、加工装置に取り付け可能なオプション品として、加工時にワークを回転させるための回転軸ユニット（ＺＣＬ−５４０）がある（非特許文献１参照）。

図５は、非特許文献１に記載のＡＴＣユニットおよび回転ユニットを加工装置のテーブルに取り付けた状態を上側から見た模式図である（図５では、ツールを保持するヘッド部等、加工装置の一部の記載を省略している）。図５に示すように、回転軸ユニットは装置の手前方向でテーブルに取り付けられる。また、ＡＴＣユニットは、装置の奥行き方向にツールが並んで配置されるよう、テーブルの側面に取り付けられる。

"ＭＤＸ−５４０／ＭＤＸ−５４０Ｓ オプション品・取次ぎ品"、［ｏｎｌｉｎｅ］、ローランドディー．ジー．株式会社、［平成２８年６月８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.rolanddg.co.jp/product/3d/3d/mdx-540/mdx-540option.html＞

ここで、装置の奥行き方向の幅には制限があることから、図５に示す構成では、配置できるツールは少数に限定される。このような限定は、装置を小型化したい場合に顕著である。また、テーブルに回転ユニットを取り付けた場合には、加工作業に使用できないエリア（図５において破線で示すエリア）がテーブルの奥行き方向に生じる。なお、より多くのツールを配置するために装置の奥行き方向の幅を広げることも考えられるが、この場合、図５に示した加工作業に使用できないエリアが更に広がることとなる（また、装置の大型化にも繋がる）。

本発明の目的は、テーブル上で加工作業に使用できないエリアを極力少なくし、且つより多くのツールを配置することが可能な加工装置を提供することにある。

上記目的を達成するための主たる発明は、ワークを加工するためのツールを保持し、Ｘ軸方向に移動可能なヘッド部と、前記ワークをＸ軸周りに回転させる回転軸を有し、Ｙ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブル上に設けられ、複数の前記ツールをＸ軸方向に並べて配置するツールマガジンと、を有する加工装置である。本発明の他の特徴については、本明細書の記載により明らかにする。

本発明によれば、テーブル上で加工作業に使用できないエリアを極力少なくし、且つより多くのツールを配置することができる。

実施形態に係る加工装置の斜視図である。 実施形態に係る加工装置の正面図である。 実施形態に係る加工装置の上面図である。 実施形態に係る加工装置を上側から見た模式図である。 実施形態に係る加工装置を上側から見た模式図である。 実施形態に係る加工装置を上側から見た模式図である。 実施形態に係る加工装置を上側から見た模式図である。 従来の加工装置の構成を示す模式図である。

後述する明細書及び図面の記載から、上記の主たる発明の他、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

すなわち、作業者が前記加工装置に対してアクセスするアクセス面から見て、前記回転軸は前記作業者の左右方向に位置する加工装置が明らかとなる。このような加工装置によれば、作業者が回転軸にワークを取り付ける作業等を容易に行うことができる。

また、作業者が前記加工装置に対してアクセスするアクセス面から見て、前記ツールマガジンは前記回転軸よりも奥側に位置する加工装置が明らかとなる。このような加工装置によれば、作業者による作業の効率化を図ることができる。

また、前記テーブル上で前記ツールマガジンと前記回転軸との間に形成され、前記ワークの加工により発生する粉塵が前記ツールマガジン側に飛散することを防止するための防塵用カバーを有する加工装置が明らかとなる。このような加工装置によれば、粉塵がツールマガジン側に飛散することを防止できる。

また、前記ワークを加工する加工位置と前記ツールマガジンの位置との間を前記ヘッド部が移動する際に、前記防塵用カバーを迂回し、Ｘ軸方向から前記ツールマガジンの位置に移動するよう制御する制御部を有する加工装置が明らかとなる。このような加工装置によれば、防塵用カバーを設けた場合であってもツール交換を行うことができる。

＜実施形態＞
＝＝加工装置の構成＝＝
図１〜図３を参照して、本実施形態に係る加工装置１の構成について説明を行う。図１は、加工装置１の斜視図である。図２は、加工装置１の正面図である。図３は、加工装置１の上面図である。

本実施形態において、加工装置１の左右方向をＸ軸方向とし、加工装置１の手前方向及び奥行き方向をＹ軸方向とし、加工装置１の上下方向をＺ軸方向とする。また、ワークの取り付けや加工装置１に対する操作入力等の作業を行うために、作業者が加工装置１に対してアクセスする面をアクセス面（装置正面に相当）とする。なお、従来の加工装置と同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。

加工装置１は、ワークとツールとの相対的な位置関係を三次元で変化させ、ツールによりワークに対して切削処理を行う。加工装置１における加工作業は、他のコンピュータ等で予め設定された加工データに基づいて自動で行われる。加工装置１における各種制御は、制御部１００により実行される。なお、図１〜図３では、制御部１００を加工装置１外に記載しているが、加工装置１内部に制御部１００を設ける構成であってもよい。

本実施形態に係る加工装置１は、外枠を構成する筐体１０００内にワークＷを加工するための加工空間が設けられている。筐体１０００の手前側上部は、作業者が加工空間にアクセスできるよう開口されている。また、筐体１０００の開口部分を覆うカバー部材が設けられていてもよい。この際、透明な材質のカバー部材を用いることにより、加工装置１（加工空間）で実行されている加工作業を装置外部から視認することができる。なお、図３では、加工空間内の構成を把握し易くするため、筐体１０００の天井部分の一部記載を省略している。

筐体１０００の手前側下部には、加工装置１に対する指示入力を行うための操作パネル１００１が形成されている（図１参照）。制御部１００は、操作パネル１００１からの指示入力に基づいて各種制御を行う。なお、加工空間内の構成を把握し易くするため、図２及び図３では操作パネル１００１の記載を省略している。

加工装置１の加工空間内には、ヘッド部１０、ガイドレール１１、テーブル２０、ガイドレール２１、回転軸ユニット３０、ツールマガジン４０、防塵用カバー５０等が配置されている。

ヘッド部１０は、ワークＷを加工するためのツール（図示なし）を保持し、Ｘ軸方向に移動可能に構成されている。ガイドレール１１は、筐体１０００内にＸ軸方向に沿って設けられている。

具体的に、ヘッド部１０は、その内部に設けられたキャリッジ駆動用モータ（図示なし）の駆動により、ガイドレール１１に沿ってＸ軸方向に移動できる。また、ヘッド部１０はスピンドル１０ａを有する。スピンドル１０ａは、ツールを把持する部分であり、モータ（図示なし）の駆動によりＺ軸方向に移動できる。

テーブル２０は、筐体１０００の底部に設けられる。テーブル２０は、ワークＷを載せ置くための平坦な部材である。ガイドレール２１は、筐体１０００内にＹ軸方向に沿って設けられている。テーブル２０は、テーブル駆動用モータ（図示なし）の駆動により、ガイドレール２１に沿ってＹ軸方向に移動できる。

本実施形態において、テーブル２０上の手前側には、回転軸ユニット３０が固定されている。回転軸ユニット３０は、加工時にワークＷを回転させるためのユニットである。

本実施形態に係る回転軸ユニット３０は、ベース３０ａ、駆動部３０ｂ、移動台３０ｃ、スライド軸３０ｄ、軸受部３０ｅ、第１のバイス機構３０ｆ、第２のバイス機構３０ｇを含んで構成される。

ベース３０ａは、テーブル２０に対して固定される部分である。テーブル２０に固定された回転軸ユニット３０は、テーブル２０の移動に伴ってＹ軸方向に移動できる。

駆動部３０ｂは、ベース３０ａの一端に固定され、その内部に設けられた第１の回転軸（図示なし）を回転させる。移動台３０ｃは、Ｘ軸方向と平行に配置されたスライド軸３０ｄに沿ってＸ軸方向に移動できる。軸受部３０ｅは、移動台３０ｃ上に設けられ、第１の回転軸の軸心の延長上に位置する第２の回転軸（図示なし）を保持する。

第１のバイス機構３０ｆは、第１の回転軸の先端に設けられ、ワークＷの一端を挟み込んで固定する。第２のバイス機構３０ｇは、第２の回転軸の先端に設けられ、ワークＷの他端を挟み込んで固定する。

第１のバイス機構３０ｆ及び第２のバイス機構３０ｇでワークＷを挟み込んで固定した状態（図１等の状態）において、駆動部３０ｂが第１の回転軸を回転させることにより、ワークＷを所望の角度で回転させることができる（第２の回転軸は第１の回転軸の回転に伴って回転する）。なお、回転軸ユニット３０の構成は一例であり、ワークＷをＸ軸周りに回転させる回転軸を有する構成であればこの例に限られない。たとえば、回転軸ユニットとして、ＺＣＬ−４０Ａ（ローランドディー．ジー．株式会社製）を用いることも可能である。

このような回転軸ユニット３０が固定されたテーブル２０は、ワークＷをＸ軸周りに回転させる回転軸を有することとなる。本実施形態において、回転軸（第１の回転軸及び第２の回転軸）は、アクセス面から見て作業者の左右方向（Ｘ軸方向）に位置する。この場合、アクセス面から見て回転軸がＹ軸方向に位置する場合に比べ、作業者が回転軸ユニット３０にワークＷを取り付ける作業等を容易に行うことができる。

ツールマガジン４０は、テーブル２０上の奥側に設けられ、複数のツールをＸ軸方向に並べて配置する。本実施形態に係るツールマガジン４０は、６本のツールをセットすることができる。ツールはエンドミルやカッター等、加工対象に応じて様々なものが選択される。ツールは、加工作業を開始する前に作業者によりツールマガジン４０にセットされる。

本実施形態において、ツールマガジン４０は、アクセス面から見て回転軸（回転軸ユニット３０）よりも装置の奥側に位置する。上述の通り、加工装置１における加工作業は、ツールの交換を含め自動で行われる。従って、作業者がツールマガジン４０へツールをセットする作業は加工作業を開始する前に行えば足りる。一方、作業者が回転軸ユニット３０にワークＷを取り付ける作業は、頻繁に行われる場合もありうる（たとえば、同じ形状の加工物を複数成形する場合）。そこで、使用頻度の低いツールマガジン４０を装置の奥側に配置することにより、作業者が行う作業の効率化を図ることができる。

防塵用カバー５０は、テーブル２０上でツールマガジン４０と回転軸ユニット３０との間に形成される。防塵用カバー５０は、ワークＷの加工により発生する粉塵がツールマガジン４０側に飛散することを防止するための部材である。そのため、防塵用カバー５０は、ツールマガジン４０よりも上方向に突出している。また、本実施形態では、板状の防塵用カバー５０がツールマガジン４０の手前方向の側面に直接固定されている（図３参照）。なお、防塵用カバー５０は、テーブル２０上に直接固定されていてもよい。

このように、本実施形態に係る加工装置１によれば、複数のツールをＸ軸方向に並べて配置することができるため、ツールの収容本数を増やすことができる。よって、加工作業の効率化を図ることができる。また、ツールをＸ軸方向に並べて配置するため、図５の場合に比べ、テーブル２０上で加工作業に使用できないエリアを極力少なくすることができる。

＝＝加工装置の動作＝＝
図４Ａ〜図４Ｄを参照して、ツール交換時のヘッド部１０の動作例について説明する。図４Ａ〜図４Ｄは、加工装置１を上側から見た模式図である。なお、図４Ａ〜図４Ｄにおいては、動作の説明に必要な構成以外は記載を省略している。

制御部１００は、ワークＷを加工する加工位置とツールマガジン４０の位置との間をヘッド部１０が移動する際に、防塵用カバー５０を迂回し、Ｘ軸方向からツールマガジン４０の位置に移動するようキャリッジモータやテーブル駆動用モータを制御する。

具体例として、図４Ａに示すように、ヘッド部１０が加工位置にあり、回転軸ユニット３０に固定されたワークＷに対して切削処理を行っているとする。ここで、ツールを交換する場合、ヘッド部１０を加工位置からツールマガジン４０の位置まで移動させる必要がある。

一方、上述の通り、防塵用カバー５０は、ツールマガジン４０よりも上方向に突出している。更に、ヘッド部１０からはツールが下方向に突出している。従って、図４Ａの例で加工位置から最短距離でツールマガジン４０の位置までヘッド部１０を移動させようとしてＹ軸方向にテーブル２０を移動させると、防塵用カバー５０が障害となりツールマガジン４０にアクセスすることができない。

そこで、制御部１００は、まずヘッド部１０を左方向に移動させる（図４Ｂ参照）。次に、制御部１００は、ツールマガジン４０とヘッド部１０とがＹ軸方向で同じ位置となるまでテーブル２０を手前方向に移動させる（図４Ｃ参照）。その後、制御部１００は、ヘッド部１０がツールマガジン４０上に配置されるよう、ヘッド部１０を右方向に移動させる（図４Ｄ参照）。

このように、制御部１００は、ヘッド部１０が防塵用カバー５０を迂回してＸ軸方向からツールマガジン４０の位置に移動するよう、ヘッド部１０及びテーブル２０を相対的に移動させる。従って、ツールマガジン４０の手前側に防塵用カバーを設けた場合であっても、ツール交換を容易に行うことができる。なお、制御部１００による制御は、ヘッド部１０が防塵用カバー５０を迂回し、Ｘ軸方向からツールマガジン４０の位置に移動するような軌跡を描くものであれば、上記例には限られない。

＝＝その他＝＝
上記実施形態では、防塵用カバー５０を設ける例について述べたが、本実施形態に係る加工装置１において防塵用カバー５０は必須の構成ではない。

上記実施形態は、発明の例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。上記の構成は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 加工装置
１０ ヘッド部
２０ テーブル
３０ 回転軸ユニット
４０ ツールマガジン
５０ 防塵用カバー

Claims (5)

1. ワークを加工するためのツールを保持し、Ｘ軸方向に移動可能なヘッド部と、
   前記ワークをＸ軸周りに回転させる回転軸を有し、Ｙ軸方向に移動可能なテーブルと、
   前記テーブル上に設けられ、複数の前記ツールをＸ軸方向に並べて配置するツールマガジンと、
   を有する加工装置。
2. 作業者が前記加工装置に対してアクセスするアクセス面から見て、前記回転軸は前記作業者の左右方向に位置することを特徴とする請求項１記載の加工装置。
3. 作業者が前記加工装置に対してアクセスするアクセス面から見て、前記ツールマガジンは前記回転軸よりも奥側に位置することを特徴とする請求項１または２記載の加工装置。
4. 前記テーブル上で前記ツールマガジンと前記回転軸との間に形成され、前記ワークの加工により発生する粉塵が前記ツールマガジン側に飛散することを防止するための防塵用カバーを有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の加工装置。
5. 前記ワークを加工する加工位置と前記ツールマガジンの位置との間を前記ヘッド部が移動する際に、前記防塵用カバーを迂回し、Ｘ軸方向から前記ツールマガジンの位置に移動するよう制御する制御部を有することを特徴とする請求項４記載の加工装置。

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