JP2024046196A - 溝加工機および溝加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工ツールを用いた切削加工により溝加工を行う際に、加工速度の低下または加工ツールの損耗を低減することができる溝加工機および溝加工方法を提供する。【解決手段】溝加工機は、ワークの溶接部の裏側に溝を形成するための溝加工を行う。溝加工機は、ワークに対して切削加工を行う加工ツールと、ワークの溶接線方向に移動する台車と、加工ツールを台車に保持する保持器と、を備え、加工ツールは、回転軸回りに回転する回転刃を含み、切削加工時において回転刃が回転軸回りに回転しながら回転軸に平行な周回軸回りに周回移動し、保持器は、加工ツールを、台車の進行方向を基準として回転刃の回転軸方向先端が回転軸方向基端より後方に位置するように回転軸が傾斜した状態で保持する。【選択図】図１

Description

本開示は、溶接に関する溝加工を行う溝加工機および溝加工方法に関する。

溶接作業には、実際に溶接を行う工程だけでなく、Ｖ形やＸ形の開先部を表面側から溶接した後、ワークの裏面に溝を形成する溝加工工程が含まれる。このような溝加工工程で用いられる技術としては、例えばエアーガウジングまたはプラズマガウジング等のアーク放電を利用した加工方法が知られている。

例えば、下記特許文献１には、プラズマガウジングのトーチに転動輪を備えた案内治具が装着された構成が開示されている。

実開平５－３９７６２号公報

しかし、アーク放電を利用した加工方法では溝加工後に、当該溝にアークによる酸化被膜が形成される。また、アーク放電を利用した加工方法では形状精度が高くない。そのため、溝加工後に、グラインダを用いて手作業で酸化被膜の除去および形状修正を行う必要がある。溝加工の方法として、加工ツールを用いた切削加工による方法も考えられる。切削加工であれば酸化被膜は形成されないし、形状精度も高くすることができる。しかし、切削加工の場合はワークを切削する際の反力により、加工速度が遅くなる、または、加工ツールが損耗する恐れがある。特に、ワークがステンレス等の難削材である場合、この問題は顕著になる。

そこで、本開示は、加工ツールを用いた切削加工により溝加工を行う際に、加工速度の低下または加工ツールの損耗を低減することができる溝加工機および溝加工方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る溝加工機は、ワークの溶接部の裏側に溝を形成するための溝加工を行う溝加工機であって、前記ワークに対して切削加工を行う加工ツールと、前記ワークの溶接線方向に移動する台車と、前記加工ツールを前記台車に保持する保持器と、を備え、前記加工ツールは、回転軸回りに回転する回転刃を含み、前記切削加工時において前記回転刃が前記回転軸回りに回転しながら前記回転軸に平行な周回軸回りに周回移動し、前記保持器は、前記加工ツールを、前記台車の進行方向を基準として前記回転刃の前記回転軸方向先端が回転軸方向基端より後方に位置するように前記回転軸が傾斜した状態で保持する。

本開示の他の態様に係る溝加工方法は、ワークの溶接部の裏側に溝を形成するための溝加工を行う溝加工方法であって、回転軸回りに回転する回転刃を含み、前記回転刃が前記回転軸回りに自転しながら前記回転軸に平行な周回軸回りに周回移動する加工ツールを用いて、溶接線の延伸方向に移動しながら前記ワークに対して切削加工を行い、前記切削加工を行う際、前記加工ツールを、前記溶接線の延伸方向を基準として前記回転刃の前記回転軸方向先端が回転軸方向基端より移動方向に対して後方に位置するように前記回転軸が傾斜した状態で保持する。

本開示によれば、加工ツールを用いた切削加工により溝加工を行う際に、加工速度の低下または加工ツールの損耗を低減することができる。

図１は、本開示の一実施の形態に係る溝加工機の概略構成を示す正面図である。 図２は、図１に示す溝加工機の側面図である。 図３は、図１に示す保持器のガイド構造を模式的に示した図である。 図４は、一般的な溝加工における通常切削およびトロコイド切削を模式的に対比した図である。 図５は、本実施の形態における溝加工機により切削された後の溝の断面形状を示す拡大図である。

以下、本開示の一実施の形態に係る溝加工機について説明する。

図１は、本開示の一実施の形態に係る溝加工機の概略構成を示す正面図である。溝加工機１は、ワークＷの溶接部Ｂの裏側に溝Ｇｒを形成するための溝加工を行う作業機械である。図１においては、溶接対象であるワークＷを水平に設置した状態で、当該ワークＷの表面に溝加工機１が設置された状態を示す。したがって、以下の説明において、ワークＷの表面に遠い方が溝加工機１における上方となり、近い方が下方となる。また、ワークＷの表面は、溝加工機１が当接する面を意味し、ワークＷの溶接部Ｂ、すなわち、溶接ビードが形成された第１面とは反対側の第２面を意味する。

本実施の形態において、溝加工機１は、加工機本体２と、台車３と、を備えている。台車３は、台車本体４と、台車本体４に支持される車輪５と、を備えている。台車本体４は、加工機本体２を固定する固定面６を含んでいる。台車本体４は、直方体形状の筐体７を含む。筐体７の上面が固定面６となる。車輪５は、ワークＷの表面に接する。

台車３は、台車本体４をワークＷの表面上において移動させるためのモータ８を備えている。モータ８は、筐体７内に設置される。モータ８への電力供給は、外部から電力ケーブル４０を介して行われる。これに代えて、台車３にバッテリが搭載されてもよい。

本実施の形態において、ワークＷの表面には、溶接線に沿ってレールＲが固定される。レールＲの固定方法は特に限定されない。例えば、レールＲは、ワークＷに、溶接により固定されてもよいし、磁石により固定されてもよいし、真空パッドにより固定されてもよい。レールＲは、断面が円形のレールである。例えば、レールＲは、パイプレールである。台車本体４は、レールＲを保持するレール保持器９を含む。筐体７は、下面すなわち固定面６とは反対側の面にレールＲが挿通される凹部１０を有する。凹部１０は、円弧状の断面を有する。レール保持器９は、凹部１０の周囲に配設される。

レール保持器９は、レールＲを両側から挟持するような一対のローラを含む。一対のローラは、モータ８により駆動される駆動側ローラ１１と、駆動側ローラ１１に対向配置される従動側ローラ１２と、を含む。台車本体４は、モータ８の駆動力を駆動側ローラ１１に伝えて駆動側ローラ１１を回転させるリンク１３を有している。リンク１３は、例えばギヤボックス等を含む。なお、レール保持器９の構成は、これに限られない。例えば、レール保持器９は、一対のローラに加えて補助ローラを備えてもよい。

上記のように、本実施の形態においては、一対のローラ１１，１２でレールＲを挟持した状態で駆動側ローラ１１がモータ８の駆動力により回転することにより、台車３がレールＲに沿って移動する。これにより、台車３は、ワークＷの溶接線方向に移動する。この際、車輪５がワークＷに接しながら回転する。台車３がレール保持器９によってレールＲに保持されるため、ワークＷの表面が上を向く場合だけでなく、横を向く場合および下を向く場合等であっても、台車３をレールＲに沿って移動させ、台車３に搭載された加工機本体２によるワークＷへの切削加工を行うことができる。また、ワークＷの表面は平面だけでなく曲面を有していてもよい。

台車本体４の固定面６の一部には、台車制御器５１が搭載されたケース５２が固定されている。台車３は、ケース５２の上面に配置され、台車３を操作するための操作盤５３を有している。台車制御器５１は、モータ８を制御する。

図２は、図１に示す溝加工機の側面図である。加工機本体２は、ワークＷに対して切削加工を行う加工ツール２１と、加工ツール２１を台車３に保持する保持器２２と、を備えている。加工ツール２１は、回転軸Ｓ１回りに回転する回転刃２３を含んでいる。回転刃２３は、スピンドル２４に固定される。スピンドル２４は、先端に回転刃２３が固定される第１回転体２５と、第１回転体２５を回転軸Ｓ１回りに回転可能に支持するハウジング２６と、第１回転体２５を回転させる第１モータ２７と、を有する。第１モータ２７は、ハウジング２６内に固定される。

さらに、加工ツール２１は、スピンドル２４に接続され、回転軸Ｓ１に平行な周回軸Ｓ２回りに回転する第２回転体２８と、第２回転体２８を回転させる第２モータ２９と、を含む。第２回転体２８は、回転軸Ｓ１が周回軸Ｓ２から偏心した位置に位置するようにスピンドル２４に接続される。第２モータ２９の駆動力によって第２回転体２８が周回軸Ｓ２回りに回転すると、スピンドル２４は、周回軸Ｓ２回りに周回移動する。したがって、スピンドル２４に保持された第１回転体２５および回転刃２３も周回軸Ｓ２回りに周回移動する。このように、加工ツール２１は、切削加工時において回転刃２３が回転軸Ｓ１回りに回転しながら回転軸Ｓ１に平行な周回軸Ｓ２回りに周回移動するトロコイド切削器として構成される。

加工機本体２は、固定面６に、着脱可能に固定される。固定面６は、固定穴６ａを有する。加工機本体２は、固定穴６ａに挿通される固定ねじ５４により固定面６に固定される。固定ねじ５４を緩めることにより、加工機本体２は、台車本体４の固定面６から取り外すことができる。これにより、保持器２２は、台車３に対して着脱可能である。

固定面６には、加工機本体２に代えて、他の作業機械を固定可能である。これにより、溝加工機１として構成される加工機本体２を含む複数の作業機械において、台車３を共通化することができる。他の作業機械は、例えば、溶接トーチを移動させながら溶接を行う溶接機、溶接または加工前後の検査を行う検査機、溝加工以外の加工を行う加工機等を含み得る。例えば、溝加工機１において溝Ｇｒの切削加工を行った後、加工機本体２を固定面６から取り外し、固定面６に検査機を固定して台車３をレールＲに沿って移動させることにより、溝加工機１により形成された溝Ｇｒの検査を行ってもよい。加工機本体２から検査機への取り換えは、台車３がレールＲを保持した状態で行うことができる。

加工機本体２は、加工ツール２１を駆動するためのドライバ４１を備えている。ドライバ４１は、電源から供給される電力を所定の電圧または電流に変換して第１モータ２７および第２モータ２９に出力する。電源は、加工機本体２に搭載されたバッテリであってもよいし、外部電源から電力ケーブルを介して加工機本体２に電力が供給されてもよい。また、台車３の電源と加工機本体２の電源とが共通化されてもよい。ドライバ４１は、インバータ等を含む処理回路を備えている。さらに、加工機本体２は、操作盤４２を備えている。ドライバ４１は、操作盤４２の操作に基づいて、加工ツール２１を駆動する。

保持器２２は、加工ツール２１を、台車３の進行方向Ｆを基準として回転刃２３の回転軸方向先端が回転軸方向基端より後方に位置するように回転軸Ｓ１が傾斜した状態で保持する。回転軸Ｓ１の傾斜角θは、ワークＷに垂直な仮想の鉛直軸線Ｓ３に対して進行方向Ｆ側に前傾する角度として定義されるリード角（θ＞０）で表される。

保持器２２は、加工ツール２１の第２回転体２８を周回軸Ｓ２回りに回転可能に支持するケーシング３０を含む。加工機本体２は、ベース３１と、ベース３１に支持される車輪３８と、を備えている。保持器２２のケーシング３０は、ベース３１に対して傾斜した状態でベース３１に保持される。このように、本実施の形態においては、保持器２２がベース３１に対して傾斜した状態で固定されることにより、ケーシング３０に支持される加工ツール２１に固定される回転刃２３の回転軸Ｓ１が仮想の鉛直軸線Ｓ３に対して傾斜する。

保持器２２は、ケーシング３０内にスピンドル２４の周回移動をガイドする第１ガイド３２および第２ガイド３３を含む。図３は、図１に示す保持器のガイド構造を模式的に示した図である。第１ガイド３２は、回転軸Ｓ１に垂直な平面内の第１方向Ｘにおけるスピンドル２４の移動をガイドする。第２ガイド３３は、回転軸Ｓ１に垂直は平面内において第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙにおける第１ガイド３２の移動をガイドする。第１ガイド３２および第２ガイド３３は、例えばスライドレール等を含む。

第１ガイド３２は、第２ガイド３３によりケーシング３０に対して第２方向Ｙに摺動する。スピンドル２４は、第１ガイド３２に対して第１方向Ｘに摺動する。これにより、スピンドル２４における回転軸Ｓ１に垂直な平面内の移動、すなわち、周回軸Ｓ２回りの周回移動をガイドすることができる。これにより、加工ツール２１における加工精度を向上させることができる。

加工機本体２は、加工ツール２１の先端のワークＷに対する高さを調節可能な高さ調節器３４を備えている。高さ調節器３４は、車輪３８の加工機本体２に対する高さ方向Ｈの位置を調節可能に構成される。同様に、台車３は、車輪５の台車本体４に対する高さ方向Ｈの位置を調節可能な高さ調節器３５を備えている。これに代えて、高さ調節器３４は、加工機本体２に対する保持器２２の高さ方向の固定位置を変更可能に構成されてもよい。高さ調節器３４により、加工ツール２１の先端の高さ位置を、ワークＷに形成する溝Ｇｒの深さに応じて適切な高さ位置にすることができる。

さらに、加工機本体２は、台車３に対する加工ツール２１の先端における台車３の幅方向Ｌの位置を調整可能な溝位置調節器３６を備えている。溝位置調節器３６は、加工機本体２に対して保持器２２を幅方向Ｌに移動させる。例えば、溝位置調節器３６は、リニアステージ等を含む。これにより、レールＲを保持する台車３に対する加工ツール２１の先端の幅方向Ｌの位置調節を実際のワークＷの溶接線の位置に合わせることができる。

さらに、加工機本体２は、回転軸Ｓ１の傾斜角θを調節可能な傾斜角調節器３７を備えている。これにより、ワークＷに形成する溝Ｇｒの深さ、ワークＷの材質等に応じて適切な傾斜角θとすることができる。

ここで、加工ツール２１をトロコイド切削器とすることの利点について説明する。図４は、一般的な溝加工における通常切削およびトロコイド切削を模式的に対比した図である。通常切削においては、回転軸Ｓ０が溝Ｇｒの延伸方向すなわち加工ツールの送り方向Ｕに直線的に移動し、回転刃Ｔ２の径Ｒ２が溝Ｇｒの幅Ｐとなる。トロコイド切削においては、周回軸Ｓ２が加工ツールの送り方向Ｕに直線的に移動し、回転軸Ｓ１が周回軸Ｓ２回りに周回する。これにより、回転刃Ｔ１は回転軸Ｓ１回りに回転しながら周回軸Ｓ２回りに周回する。回転刃Ｔ１の周回による最大径が溝Ｇｒの幅Ｐとなる。なお、図４の例において、何れの切削においても、回転軸Ｓ０，Ｓ１は送り方向Ｕに対して直交配置される。

回転刃Ｔ１，Ｔ２は、同じ刃数、図４の例では４枚刃とする。各切削により形成する溝Ｇｒの幅Ｐが互いに同じ幅である場合、トロコイド切削における回転刃Ｔ１の径Ｒ１は、通常切削における回転刃Ｔ２の径Ｒ２より小さくなる。このため、トロコイド切削における回転刃Ｔ１の１つの刃あたりのワークへの切込量Ｑ１は、通常切削における切込量Ｑ２に比べて小さくなる。このため、トロコイド切削において回転刃Ｔ１が受ける反力は、通常切削において回転刃Ｔ２が受ける反力より低くなる。これにより、トロコイド切削における加工ツールの送り速度すなわち周回軸Ｓ２の送り速度Ｖ１は、通常切削における加工ツールの送り速度すなわち回転軸Ｓ０の送り速度Ｖ２より速くすることができる。また、トロコイド切削においては通常切削の場合に比べて回転刃Ｔ１に被削材が溶着することが抑制される。したがって、切削を継続することによる切削力の悪化や反力の上昇を防止することができる。

さらに、通常切削において回転刃Ｔ２の回転軸Ｓ０における移動軌跡が直線移動成分のみであるのに対して、トロコイド切削においては、回転刃Ｔ１の回転軸Ｓ１における移動軌跡が、直線移動成分に加えて円運動成分を含む。そのため、トロコイド切削における移動軌跡の距離、すなわち、加工長さは、通常切削の場合に比べて長くなる。しかし、トロコイド切削においては、円運動成分により、ワークを切削しない、すなわち、ワークに接触しない区間が生じる。このため、回転刃Ｔ２がワークに接触し続ける通常切削に比べて、トロコイド切削は、切削加工時に生じる熱による摩耗が抑制される。このように、トロコイド切削は、通常切削に比べて切削時の反力が小さく、かつ、ワークとの連続的な接触による回転刃Ｔ１への熱影響が小さい。したがって、トロコイド切削における回転刃Ｔ１の寿命は、通常切削の回転刃Ｔ２に比べて長くなる。

以上のように、トロコイド切削は、通常切削に比べて低反力で切削できる利点を有する。しかし、トロコイド切削に用いられる回転刃は、エンドミルである。エンドミルは、図４の例のように、通常送り方向Ｕに対して周回軸Ｓ２および回転軸Ｓ１が直交する方向に配置される。このような配置で切削した場合、形成される底面は平面となる。一方、溶接工程において溶接材とワークＷとを溶融させ易くするために、溝加工機１により形成される溝Ｇｒの底面は曲面を有する必要がある。

そこで、本実施の形態における溝加工機１においては、図２に示すように、回転軸Ｓ１が傾斜した状態で加工ツール２１が保持器２２により保持される。上述したように、エンドミルは、回転軸方向に切削することが想定されていないため、回転刃の先端における中心部の耐摩耗性は高くない。そのため、回転軸Ｓ１の傾斜方向が、台車３の進行方向Ｆを基準として回転刃２３の回転軸Ｓ１方向先端が回転軸Ｓ１方向基端より後方に位置するように、設定される。すなわち、溶接線の延伸方向に移動しながら加工ツール２１による切削加工を行う際、加工ツール２１が、溶接線の延伸方向を基準として回転刃２３の回転軸Ｓ１方向先端が回転軸Ｓ１方向基端より移動方向に対して後方に位置するように回転軸Ｓ１が傾斜した状態で保持される。

これにより、回転刃２３の先端における中心部、すなわち周速が０となる部分でワークＷを切削することが防止される。したがって、加工ツール２１を用いた切削加工により溝加工を行う際に、加工ツール２１の損耗を防止することができ、加工ツール２１の寿命を長くすることができる。また、従来のプラズマガウジング等に比べて加工速度が低下することを防止することができる。これにより、ワークＷがステンレス等の難削材に対しても、切削加工による溝加工を容易に実現することができる。

また、回転刃２３による切削加工であるため、アーク放電を利用した加工方法のように、酸化被膜が形成されることがなく、形状精度も高くすることができる。さらに、アーク放電を利用した加工方法に比べて切削加工時に発生する熱量が少ないため、ワークＷへの熱影響を低減させることができる。このため、溶接機でワークＷの表面を溶接しながら、同時並行的に、本実施の形態における溝加工機１を用いて、ワークＷの裏面における溝加工を行うこともできる。

図５は、本実施の形態における溝加工機により切削された後の溝の断面形状を示す拡大図である。図５に示すように、溝加工機１により形成される溝Ｇｒの形状は、ワークＷの表面から溝Ｇｒの底に向かうほど幅が狭くなり、溝Ｇｒの底面が曲面となるような形状であることが望ましい。このような溝Ｇｒの形状とすることにより、溝Ｇｒの形成後に当該溝Ｇｒに対して溶接作業を実施する際にワークＷ同士を溶着し易くし、適切な溶接ビードを形成することができる。

溝加工機１において、形成される溝Ｇｒの形状は、回転刃２３の周回半径と回転刃２３の形状と回転刃２３の傾斜角θとにより定められる。そのため、本実施の形態において、回転刃２３は、回転軸Ｓ１方向において先端に向かうほど外径が小さくなるテーパ形状を有し、かつ、回転軸Ｓ１先端に曲面を有する。このような形状を有する回転刃２３を用いることにより、ワークＷにおける溝Ｇｒの形状を適切な形状に容易に切削することができる。例えば、回転刃２３は、テーパボールエンドミルである。このような回転刃２３により、溶接ビードが形成されたワークＷの裏面においてワークＷおよび溶接ビードの一部が切削される。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。

例えば、上記実施の形態では、レールＲを台車３が保持する態様を例示したが、台車３はレールＲを保持しなくてもよい。例えば、台車３が自走式の車両として構成されてもよい。また、台車３がレールＲを保持する場合、レールＲの断面形状は、円形に限られない。また、例えば、鉄道のレールのように、左右一対のレール上に台車３が支持されるようにしてもよい。

また、台車３はなくてもよい。例えば、基台に接続され、複数の関節を有するアームを備えたロボットにおいて、アームの先端に保持器２２が保持されてもよい。この場合、ロボットを制御するロボットコントローラは、保持器２２が、加工ツール２１を、溝加工の進行方向を基準として回転刃２３の回転軸Ｓ１方向先端が回転軸Ｓ１方向基端より後方に位置するように回転軸Ｓ１が傾斜した状態で保持するように、アームを制御する。

また、上記実施の形態では、台車３は、台車制御器５１により制御され、加工ツール２１は、ドライバ４１により駆動される態様について例示したが、これに限られない。例えば、台車制御器５１とドライバ４１とが通信可能に接続されてもよい。さらに、ドライバ４１は、台車制御器５１から送られる指令信号に基づいて加工ツール２１の駆動を制御してもよい。例えば、台車３の走行位置に基づいて加工ツール２１の駆動のオンまたはオフが切り替えられてもよい。

また、上記実施の形態では、台車３の操作盤５３が台車３に備えられ、加工機本体２の操作盤４２が加工機本体２に備えられる例を示したが、これに限られない。例えば、台車３または加工機本体２が、台車３および加工ツール２１を操作する共通の操作盤を備えていてもよい。また、台車３または加工機本体２、台車３または加工機本体２を遠隔操作するための遠隔操作端末を溝加工機１の本体とは別に有していてもよい。遠隔操作端末は、溝加工機１の本体に有線または無線により接続される。無線により接続される場合には、遠隔操作端末は、インターネット等のネットワークを介して通信可能なスマートフォン等の通信端末でもよい。

また、上記実施の形態では、保持器２２が台車３に対して着脱可能である例を示したが、溝加工機１は、保持器２２を台車３に対して着脱可能に構成されていなくてもよい。

また、上記実施の形態では、溝加工機１が、高さ調節器３４、溝位置調節器３６および傾斜角調節器３７の何れも備える例を示したが、これらはそれぞれなくてもよい。すなわち、加工ツール２１の高さ、幅方向位置または傾斜角は、固定でもよい。また、高さ調節器３４、溝位置調節器３６および傾斜角調節器３７は、それぞれ、ねじやばね等を含む手動調節器を備えた手動調節可能な構成であってもよいし、油圧等で動作する自動調節可能な構成であってもよい。

例えば、溝加工機１は、自動調節可能な高さ調節器３４および当該高さ調節器３４に信号出力する加工機制御器を備えてもよい。さらに、溝加工機１は、ワークＷの表面と加工ツール２１の先端との距離を検出する高さ検出器を備えてもよい。加工機制御器は、高さ検出器が検出する距離が所定の値になるように高さ調節器３４に高さ指令値信号を出力してもよい。所定の値は、操作盤４２から設定入力可能としてもよい。

［本開示のまとめ］
［項目１］
本開示の一態様に係る溝加工機は、ワークの溶接部の裏側に溝を形成するための溝加工を行う溝加工機であって、前記ワークに対して切削加工を行う加工ツールと、前記ワークの溶接線方向に移動する台車と、前記加工ツールを前記台車に保持する保持器と、を備え、前記加工ツールは、回転軸回りに回転する回転刃を含み、前記切削加工時において前記回転刃が前記回転軸回りに回転しながら前記回転軸に平行な周回軸回りに周回移動し、前記保持器は、前記加工ツールを、前記台車の進行方向を基準として前記回転刃の前記回転軸方向先端が回転軸方向基端より後方に位置するように前記回転軸が傾斜した状態で保持する。

上記構成によれば、回転刃が回転軸回りに回転しながら回転軸に平行な周回軸回りに周回移動することによりワークが切削加工されるため、低反力でワークを加工することができる。また、当該切削加工が、台車の移動方向に対して回転刃の回転軸方向先端が回転軸方向基端より後方に位置するように傾斜した状態で行われるため、回転刃の先端での切削が回避され、回転刃の損耗を抑えつつ溶接のための溝形状に適切な形状にワークを切削することができる。したがって、加工ツールを用いた切削加工により溝加工を行う際に、加工速度の低下または加工ツールの損耗を低減することができる。

また、回転刃による切削加工であるため、アーク放電を利用した加工方法のように、酸化被膜が形成されることがなく、形状精度も高くすることができる。さらに、アーク放電を利用した加工方法に比べて切削加工時に発生する熱量が少ないため、ワークへの熱影響を低減させることができる。このため、ワークの表面を溶接しながら、同時並行的にワークの裏面における溝加工を行うこともできる。

［項目２］
項目１の溝加工機において、前記回転刃は、回転軸方向において先端に向かうほど外径が小さくなるテーパ形状を有し、かつ、回転軸先端に曲面を有してもよい。

上記構成によれば、回転刃がテーパ形状を有することによりワークの側面形状を溶接に適切な形状に容易に整形することができる。また、回転刃における回転軸の先端に曲面を有するため、ワークの底面形状を溶接に適切な形状に容易に整形することができる。

［項目３］
項目１または２の溝加工機において、前記加工ツールは、前記回転刃と、先端に前記回転刃が固定される第１回転体および前記第１回転体を前記回転軸回りに回転可能に支持するハウジングを有するスピンドルと、前記回転軸が前記周回軸から偏心した位置に位置するように前記スピンドルに接続され、前記周回軸回りに回転する第２回転体と、を含み、前記保持器は、前記回転軸に垂直な平面内の第１方向における前記スピンドルの移動をガイドする第１ガイドと、前記平面内において前記第１方向に直交する第２方向における前記第１ガイドの移動をガイドする第２ガイドと、を含んでもよい。

これにより、スピンドルにおける回転軸に垂直な平面内の移動、すなわち、周回軸回りの周回移動をガイドすることができる。これにより、加工ツールにおける加工精度を向上させることができる。

［項目４］
項目１から３の何れかの溝加工機は、前記加工ツールの先端の前記ワークに対する高さを調節可能な高さ調節器を備えてもよい。

これにより、加工ツールの先端の高さ位置を、ワークに形成する溝の深さに応じて適切な高さ位置にすることができる。

［項目５］
項目１から４の何れかの溝加工機は、前記台車に対する前記加工ツールの先端における前記台車の幅方向の位置を調節可能な溝位置調節器を備えてもよい。

これにより、台車に対する加工ツールの先端の幅方向の位置調節を実際のワークの溶接線の位置に容易に合わせることができる。

［項目６］
項目１から５の何れかの溝加工機は、前記回転軸の傾斜角を調節可能な傾斜角調節器を備えてもよい。

これにより、ワークに形成する溝の深さ、ワークの材質等に応じて適切な傾斜角とすることができる。

［項目７］
項目１から６の何れかの溝加工機において、前記保持器は、前記台車に対して着脱可能であってもよい。

これにより、溝加工を行う溝加工機と、溶接機等の他の作業機械とで台車を共通化することができる。

［項目８］
本開示の他の態様に係る溝加工方法は、ワークの溶接部の裏側に溝を形成するための溝加工を行う溝加工方法であって、回転軸回りに回転する回転刃を含み、前記回転刃が前記回転軸回りに自転しながら前記回転軸に平行な周回軸回りに周回移動する加工ツールとして用いて、溶接線の延伸方向に移動しながら前記ワークに対して切削加工を行い、前記切削加工を行う際、前記加工ツールを、前記溶接線の延伸方向を基準として前記回転刃の前記回転軸方向先端が回転軸方向基端より移動方向に対して後方に位置するように前記回転軸が傾斜した状態で保持する。

１ 溝加工機
３ 台車
２１ 加工ツール
２２ 保持器
２３ 回転刃
２４ スピンドル
２５ 第１回転体
２６ ハウジング
２８ 第２回転体
３２ 第１ガイド
３３ 第２ガイド
３４ 高さ調節器
３６ 溝位置調節器
３７ 傾斜角調節器
Ｆ 進行方向
Ｇｒ 溝
Ｓ１ 回転軸
Ｓ２ 周回軸
Ｗ ワーク

Claims (8)

1. ワークの溶接部の裏側に溝を形成するための溝加工を行う溝加工機であって、
   前記ワークに対して切削加工を行う加工ツールと、
   前記ワークの溶接線方向に移動する台車と、
   前記加工ツールを前記台車に保持する保持器と、を備え、
   前記加工ツールは、回転軸回りに回転する回転刃を含み、前記切削加工時において前記回転刃が前記回転軸回りに回転しながら前記回転軸に平行な周回軸回りに周回移動し、
   前記保持器は、前記加工ツールを、前記台車の進行方向を基準として前記回転刃の前記回転軸方向先端が回転軸方向基端より後方に位置するように前記回転軸が傾斜した状態で保持する、溝加工機。
2. 前記回転刃は、回転軸方向において先端に向かうほど外径が小さくなるテーパ形状を有し、かつ、回転軸先端に曲面を有する、請求項１に記載の溝加工機。
3. 前記加工ツールは、
   前記回転刃と、
   先端に前記回転刃が固定される第１回転体および前記第１回転体を前記回転軸回りに回転可能に支持するハウジングを有するスピンドルと、
   前記回転軸が前記周回軸から偏心した位置に位置するように前記スピンドルに接続され、前記周回軸回りに回転する第２回転体と、を含み、
   前記保持器は、
   前記回転軸に垂直な平面内の第１方向における前記スピンドルの移動をガイドする第１ガイドと、
   前記平面内において前記第１方向に直交する第２方向における前記第１ガイドの移動をガイドする第２ガイドと、を含む、請求項１または２に記載の溝加工機。
4. 前記加工ツールの先端の前記ワークに対する高さを調節可能な高さ調節器を備えた、請求項１または２に記載の溝加工機。
5. 前記台車に対する前記加工ツールの先端における前記台車の幅方向の位置を調節可能な溝位置調節器を備えた、請求項１または２に記載の溝加工機。
6. 前記回転軸の傾斜角を調節可能な傾斜角調節器を備えた、請求項１または２に記載の溝加工機。
7. 前記保持器は、前記台車に対して着脱可能である、請求項１または２に記載の溝加工機。
8. ワークの溶接部の裏側に溝を形成するための溝加工を行う溝加工方法であって、
   回転軸回りに回転する回転刃を含み、前記回転刃が前記回転軸回りに自転しながら前記回転軸に平行な周回軸回りに周回移動する加工ツールを用いて、溶接線の延伸方向に移動しながら前記ワークに対して切削加工を行い、
   前記切削加工を行う際、前記加工ツールを、前記溶接線の延伸方向を基準として前記回転刃の前記回転軸方向先端が回転軸方向基端より移動方向に対して後方に位置するように前記回転軸が傾斜した状態で保持する、溝加工方法。
   

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