JP4622309B2 - 材料の除去方法、材料除去装置、および加工機 - Google Patents

Description

本発明は、機械加工により加工される材料の除去方法、材料除去装置、および材料除去装置を備えた加工機に関するものである。

加工機で機械加工される棒材などの材料を除去する方法としては、例えば材料を機械加工側の前方に押し出す方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。この材料の除去方法では、棒状の材料において機械加工される側とは反対側に送り矢が設けられている。この送り矢をコレットチャックで保持して主軸を移動させると、送り矢によって材料の端部が前方（バイトが設けられた側）に押し出される。送り矢を保持し直して材料をさらに前方に押し出す動作を適宜な回数繰り返すことによって、材料を前方から押し出して除去する。

特開２００３−２００３０４号公報（第４頁、第１図）

しかしながら、このような方法による材料の除去方法では、主軸を所定回数前後させ、かつコレットチャックで送り矢を保持、開放させる動作を繰り返すため、除材作業が煩雑となる。また、材料の残量、つまり残った材料の長さによって押出動作の回数や主軸の移動量を変更しなければならないため、作業者が材料の様子を監視しながら作業する必要がある。したがって、加工機の自動化を促進することが困難である。

本発明の目的は、作業が簡単で材料の機械加工の自動化に適した材料の除去方法、材料除去装置、および加工機を提供することにある。

本発明の材料の除去方法は、機械加工される棒状に形成された材料を保持する保持手段を有するとともに、前記材料を回転可能に構成されたテーブルから前記材料を除去する材料の除去方法であって、 前記保持手段によって前記材料を保持した状態で前記材料の機械加工される側とは反対側の端部が鉛直方向下方側となるように、前記テーブルを前記材料の回転軸に直交する方向を軸として旋回させて水平面に対して傾斜させる傾斜工程と、 前記テーブルを前記材料の回転軸に対して鉛直方向下方側に傾斜させた状態で前記保持手段による前記材料の保持を解除し、前記材料を鉛直方向下方側にその自重で落下させる保持解除工程とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、傾斜工程では、テーブルが水平面に対して傾斜することにより、材料はその回転軸が鉛直方向下方側に傾斜した状態となる。この状態で、保持解除工程において、保持手段による材料の保持を解除すると、材料はその自重によって下方に落下し、テーブルから除去される。なお、傾斜工程では材料が機械加工される側とは反対側の端部が鉛直方向下方側となるようにテーブルが傾斜するので、材料は当該端部側に落下して除去される。したがって、従来のように機械加工が施される側に除去する場合に比べて、機械加工側に設けられる加工工具などに干渉する可能性が除去され、材料が損傷なく除去される。また、機械加工側に多数存在する切屑などによる材料の損傷が良好に防止される。
傾斜工程および保持解除工程を行うことによって材料が自重によって落下し除去されるので、従来とは異なり、材料を複数回にわたって一方向に送る必要がなく、除材作業が簡便となる。また、傾斜工程および保持解除工程を行う本発明は、従来とは異なり材料が除去されるまで繰り返し行う必要がないので、除材作業の内容が材料の大きさ、長さなどの寸法に左右されず、材料の除去作業の自動化に適している。
ここで、保持解除工程では、例えば材料が塊状の部材であってテーブルの端部に保持手段によって保持されている場合などでは、保持手段による保持を解除すると材料が下方に落下して除去される。また例えば、材料が棒状の部材であって、テーブル内に形成されたガイドなどで回転軸に沿ってガイドされている場合などでは、保持手段による保持を解除すると、材料がガイドに沿って、つまり回転軸に沿って滑り自重によって落下する。
なお、材料としては、加工される前の原料はもちろん、機械加工されて最終形状になった後の部品も含まれる。

本発明では、保持解除工程の後、落下した材料の衝撃を吸収する衝撃吸収工程を備えたことが望ましい。
この発明によれば、衝撃吸収工程が設けられているので、落下した材料の衝撃を吸収することにより、材料の損傷が防止される。これは特に、材料を途中まで使用した状態で別の材料に交換する際に、材料の損傷が防止されるので、除去した材料を再び使用することが可能となるから、有用である。また、例えば材料が、機械加工が終了した最終形状の部品である場合には、部品の損傷が防止されるので、部品の外観を損ねることがなく、特に有用である。

本発明では、材料は棒状に形成され、保持解除工程は、棒状の材料の端部がテーブル端部から突出する位置まで材料を落下させ、保持解除工程の後、テーブルを略水平に旋回する旋回工程を備えたことが望ましい。
この発明によれば、保持解除工程では、棒状の材料がテーブル端部に突出する位置まで材料を落下させるので、その後旋回工程においてテーブルを略水平に旋回すると、テーブルに伴って材料が略水平の方向に旋回する。
材料がテーブルから完全に離れて落ちることがないので、材料の落下による材料の損傷が防止される。また、テーブルを略水平にした状態で、材料がテーブル端部から突出しているので、この突出した部分を引き抜くなどすることにより簡単に材料が除去される。これにより、材料の除去作業がより簡単となる。

本発明の材料除去装置は、前述の材料の除去方法を用いて材料を除去する材料除去装置であって、機械加工される材料を保持する保持手段を有するとともに、材料を回転可能に構成されたテーブルを備え、テーブルは、材料の回転軸に直交する方向を軸として旋回させることにより回転軸を水平面に対して傾斜可能に構成されていることを特徴とする。
この発明によれば、保持手段によって材料を保持した状態で、テーブルを水平面に対して傾斜させ、保持手段による材料の保持を解除すると、材料が鉛直方向下方に落下してテーブルから除去される。テーブルが水平面に対して傾斜可能に構成されているので、傾斜させて保持手段を解除するのみで材料が除去されるから、従来とは異なり作業者によって複数回材料を一方向に送るなどの作業が不要となり、材料の除去作業が簡便となる。

本発明では、落下する材料の衝撃を吸収する衝撃吸収手段が設けられたことが望ましい。
この発明によれば、衝撃吸収手段が設けられているので、材料の損傷が防止される。

本発明の加工機は、前述の材料除去装置を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、加工機が前述の材料除去装置を備えているので、前述の材料除去装置の効果と同様の効果が得られ、材料の除去作業が簡便となる。また材料除去装置が自動化に適しているので、加工機の自動化が促進される。

本発明では、当該加工機は、時計用部品を機械加工する時計用部品加工機であって、テーブルは、材料を保持する第１保持手段を有する第１テーブルとされ、材料を保持する第２保持手段を有するとともに、材料の軸中心に回転可能で、かつ軸に直交する軸を中心に旋回可能な第２テーブルと、互いに直交する三軸に関して位置決め可能に構成されるとともに、材料を機械加工する工具を取り付け可能な加工主軸とを備え、第１テーブルおよび第２テーブルの少なくともいずれか一方は、いずれか他方に対して近接離間可能に構成されていることが望ましい。
この発明によれば、第１テーブルが材料除去装置のテーブルとされているので、機械加工で使用する第１テーブルの機構を流用して材料除去装置が構成可能となり、加工機の構成が簡略化される。
また、第１テーブルおよび第２テーブルがそれぞれ母材の軸を中心に回転可能に設けられ、かつそれぞれ旋回可能に設けられている。また第１テーブルおよび第２テーブルの少なくともいずれか一方が、いずれか他方に対して近接離間可能に構成されているので、第１テーブルおよび第２テーブルは、合計５軸の駆動系を有することとなる。これに加えて、加工主軸が互いに直交する３軸に関して位置決め可能に構成されているので、当該製造装置は、第１テーブルおよび第２テーブルの駆動系を合わせて合計８軸の駆動系を有する。したがって、第１テーブルを回転または旋回させながら加工主軸を３軸に沿って移動させることで、第１保持手段で保持した材料を２次元または３次元で機械加工することが可能となる。また、第２テーブルについても回転および旋回が可能に構成されているので、第２テーブルを用いても加工主軸を３軸に沿って移動させながら加工することで２次元または３次元の機械加工が可能となる。さらに、第１テーブルおよび第２テーブルの少なくともいずれか一方がいずれか他方に対して近接離間可能となっているので、第１テーブル側で機械加工された材料を第２保持手段に受け渡して移動させて第２テーブル側でさらに機械加工を行えば、第１保持手段で保持されていた材料の部分にも機械加工を施すことが可能となり、材料の全面にわたって２次元または３次元の機械加工が可能となる。これにより、時計用部品の完成形状を機械加工のみで形成することが可能となり、金型が不要となる。よって金型の初期投資やメンテナンスなども不要となり、時計用部品の製造が効率的となる。
また、加工主軸、第１テーブル、および第２テーブルが合計８軸の駆動系を有するので、材料に２次元または３次元の加工を施すことが可能となり、複雑な形状の時計用部品の形成が一台の製造装置で一貫して容易に形成される。

本発明の材料の除去方法、材料除去装置、および加工機によれば、材料の除去作業を簡便にでき、材料の機械加工の自動化を促進できるという効果が得られる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施形態にかかる加工機としての時計用部品の製造装置１００が示されている。製造装置１００は、加工主軸としてのミーリング主軸１０１と、材料としての母材１０を保持する第１テーブル（テーブル）としての第１旋回テーブル１０２と、母材１０の一部に形成された対象部位１３（図２参照）を保持する第２テーブルとしての第２旋回テーブル１０３と、第１旋回テーブル１０２に母材１０を供給するバーフィーダ１０４と、製造装置１００の動作を制御する制御部１０５と、完成形状の時計用部品を第２旋回テーブル１０３から取り外す除材ロボット１２０と、母材１０を除去する材料除去装置１２１とを備えている。
図２には、本実施形態の製造装置１００で製造する時計用部品としてのケース胴のブランク１７の製造過程が示されている。この図２に示されるように、ケース胴の完成形状は、製造装置１００により、母材１０が加工されてケース胴の部分である対象部位１３が形成され、この対象部位１３が母材１０から分離されてブランク１７が形成され、このブランク１７がさらに加工されて形成される。

図１に戻って、ミーリング主軸１０１は、工具を保持する工具ホルダ１０６を有している。この工具ホルダ１０６は、チャック１２５、研削工具１２６、研磨工具１２７、旋削工具１２８、ミーリング工具１２９、穴明工具１３０などの適宜な加工工具（工具）のいずれか１つを、着脱可能に取り付けられるように構成されている。
また、ミーリング主軸１０１は、工具ホルダ１０６を駆動する回転用モータ１０７、Ｘ軸用モータ１０８、Ｙ軸用モータ１０９、およびＺ軸用モータ１１０を有している。回転用モータ１０７は、工具ホルダ１０６を連続回転させる。これにより、工具ホルダ１０６に研削工具１２６や穴明け工具１３０などを取り付ければ、母材１０に穴明け加工や切削加工が可能となる。
Ｘ軸用モータ１０８は、ミーリング主軸１０１をＸ方向に移動して位置決めする。Ｙ軸用モータ１０９は、ミーリング主軸１０１をＹ方向に沿って移動して位置決めする。Ｚ軸用モータ１１０は、ミーリング主軸１０１をＺ方向に沿って移動して位置決めする。したがって、ミーリング主軸１０１は、互いに直交する３軸であるＸ，Ｙ，Ｚ方向にそれぞれ移動、位置決め可能に設けられているとともに、加工工具の軸を中心に回転可能に設けられている。

第１旋回テーブル１０２は、母材１０を保持する第１保持手段（保持手段）としての第１チャック１４０と、モータ１４１，１４２とを備えている。第１チャック１４０は、母材１０の外周部分を機械的に着脱可能に押さえて保持するための３爪の外径チャックである。モータ１４１は、この第１チャック１４０を母材１０の軸周りに回転駆動し、第１旋回テーブル１０２を図１中の第２軸Ｌ２に沿って回転させる。モータ１４２は、第１旋回テーブル１０２を母材１０の軸に直交しかつＹ軸に平行な軸を中心に回転駆動してＸＺ平面内で旋回させることにより、図１中の第４軸Ｌ４に沿って所定角度旋回させる。以上より、第１旋回テーブル１０２は、第２軸Ｌ２および第４軸Ｌ４の２軸に関して駆動される２軸駆動系となっている。
ここで、第１旋回テーブル１０２は、第４軸Ｌ４に沿って旋回可能であることにより、三つの加工姿勢Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５を有する。加工姿勢Ｐ１は、母材１０の軸がＸ軸に平行となる状態の第１旋回テーブル１０２の姿勢を意味し、図１中の実線で示される姿勢である。加工姿勢Ｐ３は、母材１０の軸がＺ軸に平行となる状態の第１旋回テーブル１０２の姿勢を意味し、図１中の二点鎖線で示される姿勢である。さらに、加工姿勢Ｐ５は、加工姿勢Ｐ１および加工姿勢Ｐ２の間の任意の角度で停止される状態の姿勢を意味する。
バーフィーダ１０４は、母材１０を、第１旋回テーブル１０２において母材１０の軸方向に沿って、つまり第１旋回テーブル１０２が加工姿勢Ｐ１の状態でＸ軸に平行な方向（図１中の第１軸Ｌ１）に沿って送り込む装置である。

第２旋回テーブル１０３は、対象部位１３またはブランク１７を保持する第２保持手段としての第２チャック１５０と、第２旋回テーブル１０２を駆動するモータ１５１，１５２，１５３とを備えている。
第２チャック１５０は、２つまたは３つ以上の爪を備え、これらの爪が互いに近接離間可能に取り付けられることにより、対象部位１３またはブランク１７の内径または外径を保持可能に構成されている。つまり、第２チャック１５０は、爪を半径方向外側に移動させれば爪が対象部位１３の内径に押しつけられて対象部位１３を保持することが可能であり、また爪を半径方向内側に移動させれば爪が対象部位１３の外径に押しつけられて対象部位１３を保持することが可能となる。ここで、爪は、対象部位１３の軸に対して平行移動するように構成されていることが望ましい。このような構成であれば、例えば第２チャック１５０としてコレットチャックの構造のチャックを用いた場合とは異なり、爪が第２チャック１５０の内径または外径が対象部位１３に良好に密着し、第２チャック１５０の保持精度が向上する。また反対に、第２チャック１５０の保持精度を良好にするためには、第２チャック１５０の内径または外径を対象部位１３またはブランク１７の外径形状または内径形状に対応した形状に形成すればよいので、第２チャック１５０の形成が容易となる。

モータ１５１は、第２チャック１５０を対象部位１３の軸を中心に回転駆動し、つまり第２旋回テーブル１０３を第３軸Ｌ３に沿って回転させる。モータ１５２は、第２旋回テーブル１０３を第３軸Ｌ３の回転軸に直交し、かつＹ軸に平行な軸を中心に回転駆動してＸＺ平面内で旋回させることにより、第２旋回テーブル１０３を第５軸Ｌ５に沿って所定角度旋回させる。モータ１５３は、第２旋回テーブル１０３をＵ軸（第１軸Ｌ１）に沿って直線移動させる。したがって、第２旋回テーブル１０３は、第１軸Ｌ１、第３軸Ｌ３、および第５軸Ｌ５の３軸に関して駆動される３軸駆動系となっている。
ここで、第２旋回テーブル１０３は、第５軸Ｌ５に沿って旋回可能であることにより、三つの加工姿勢Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６を有する。加工姿勢Ｐ２は、対象部位１３の軸がＸ軸に平行となる状態の第２旋回テーブル１０３の姿勢を意味し、図１中の実線で示される姿勢である。加工姿勢Ｐ４は、対象部位１３の軸がＺ軸に平行となる状態の第２旋回テーブル１０３の姿勢を意味し、図１中の二点鎖線で示される姿勢である。さらに、加工姿勢Ｐ６は、加工姿勢Ｐ２および加工姿勢Ｐ４の間の任意の角度で停止される状態の姿勢を意味する。
このように、この製造装置１００は、第１軸Ｌ１から第５軸Ｌ５までを有する５軸同時制御機能を有しており、ミーリング主軸１０１についてのＸＹＺ軸の３軸の駆動系を合わせると、８軸同時制御機能を有することとなる。この８軸同時制御機能により、図２に示す母材１０の対象部位１３および第２加工部分１２に対して２次元または３次元の切削加工が可能である。

制御部１０５は、各モータ１０７，１０８，１０９，１１０，１４１，１４２，１５１，１５２，１５３、バーフィーダ１０４、除材ロボット１２０などの動作を制御する。
図３は、図２のブランク１７を切削により加工するための加工プログラムの例を示している。この加工プログラムは、図１に示す制御部１０５に与えられるプログラムであり、製品の２次元または３次元加工データを活用することが望ましい。こうすることにより、製品設計段階の２次元または３次元加工データがＣＡＭ（コンピュータ支援加工）活用でき、効率的に加工プログラムを作成することができるからである。図３のステップＳＴ１では、製品の３次元加工データに基づいて、旋削ツールパスが生成される。ステップＳＴ２では、旋削ツールパスの検証が行われ、ステップＳＴ６においてＮＣ（数値制御）データが出力される。

ステップＳＴ２において旋削ツールパスの検証が行われた後に、ステップＳＴ３ではファセット（旋削加工からミーリング加工への移行）が行われる。ステップＳＴ４では、ミーリングツールパス生成が行われ、ステップＳＴ４ａでは、ミーリングツールパスの検証が行われ、ステップＳＴ５ではこれにより、ＮＣデータが出力される。
ステップＳＴ７では、ステップＳＴ６におけるＮＣデータ出力とステップＳＴ５におけるＮＣデータが１つのデータにファイル化される。ステップＳＴ８では、ＮＣデータが、１データファイルに基づいて出力されて、ステップＳＴ９においてＮＣデータ入力が図１の制御部１０５に供給される。

除材ロボット１２０は、第２旋回テーブル１０３の第２チャック１５０から完成形状のケース胴のブランク１７を取外し（除材）して、図示しない収納容器に収納する除材手段である。
図４には、材料除去装置１２１の概略図が示されている。この図４に示されるように、材料除去装置１２１は、第４軸Ｌ４に沿って旋回可能な第１旋回テーブル１０２と、母材１０を保持する第１チャック１４０と、製造装置１００の壁部１２３と、落下する母材１０の衝撃を吸収する衝撃吸収手段としてのダンパ１２４とを備えて構成されている。
第１旋回テーブル１０２には、母材１０の回転軸に沿って円筒形の孔が形成され、当該孔内部に母材１０が収納されることにより、当該孔部分は母材１０を回転軸に沿ってガイドしながら収納する収納部１０２Ａとなっている。
壁部１２３において、第１旋回テーブル１０２の第１チャック１４０が設けられた側とは反対側の端部に対向する位置、つまりバーフィーダ１０４が設けられた側には、バーフィーダ１０４から供給される母材１０を製造装置１００内に導入する導入口１２３Ａが形成されている。この導入口１２３Ａは、第１旋回テーブル１０２を略水平にしたときに収納部１０２Ａ開口が当該導入口１２３Ａに一致する位置に形成されており、第１旋回テーブル１０２を略水平にした状態でバーフィーダ１０４から母材１０（二点鎖線参照）が収納部１０２Ａに供給される。なお、この導入口１２３Ａは、製造装置１００が作動する間は蓋部材１２２（二点鎖線参照）によって覆われている。また、壁部１２３において、導入口１２３Ａから鉛直方向下方側には、落下した母材１０を所定位置で保持し、導入口１２３Ａまでガイドするガイド部１２３Ｂが形成されている。このガイド部１２３Ｂは、第４軸Ｌ４に沿って、第１旋回テーブル１０２の旋回中心を中心とする略円弧状に形成されており、その端部が導入口１２３Ａに連続している。
ダンパ１２４は、ガイド部１２３Ｂの途中に設けられ、落下してくる母材１０に当接されて衝撃を受ける当接部１２４Ａを備えている。この当接部１２４Ａの表面は、ガイド部１２３Ｂ表面に一致するまたはガイド部１２３Ｂ表面よりやや突出した位置に配置されている。

次に、この製造装置１００を用いてケース胴のブランク１７を製造する製造方法について説明する。
前述の図２において、本発明の時計用部品の製造方法は、第１チャック１４０で母材１０を保持し、図２(Ａ)、図２(Ｂ)および図２(Ｃ)に示されるように母材１０の第１加工部分１１を機械加工して対象部位１３を形成する第１加工ステップと、図２(Ｄ)に示されるように対象部位１３を母材１０から分離してブランク１７を形成し、このブランク１７を第２チャック１５０で保持する第２加工ステップと、図２(Ｅ)および図２(Ｆ)に示されるようにブランク１７の第２加工部分１２をさらに機械加工してケース胴の完成形状を形成する第３加工ステップとを備えている。
ここで、母材１０は、本実施形態では断面円形の棒状部材（丸棒）が採用されており、この母材１０の材質は、製造しようとするケース胴の材質に応じて採用され、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、黄銅などが採用できる。
なお、母材１０の材料としては、ＪＩＳ（日本工業規格）の規格品を用いることが好ましい。母材１０は、たとえば、ステンレス鋼としてはＪＩＳＧ４３０３、或いは４３１８、チタン、チタン合金としてはＪＩＳＨ４６５０、アルミニウム、アルミニウム合金としてはＪＩＳＨ４０４０、黄銅としてはＪＩＳＨ３２５０に規定されているものなどが挙げられる。

母材１０の端面の平面サイズは、ケース胴等の部品を１つだけ成形するのに適したサイズであることが好ましい。たとえば、ケース胴を製造する場合には、母材１０は、通常１００ｍｍ以下の円形、或いは一辺が１００ｍｍ以下の正方形、もしくは長方形状の平面形状、または部品の平面形状に近似の形状に成形された形状とすればよい。これらのような形状であれば、母材１０の無駄を最小限に抑えた加工ができる。なお、母材１０の形状は、中心部分が中抜きされた棒状の引き抜き材であってもよい。

図５から図７には、第１加工ステップにおける製造工程が示されている。
まず、第１加工ステップにおいては、図２(Ａ)、図２(Ｂ)、および図２(Ｃ)にも示すように、母材１０を第１旋回テーブル１０２に設定して機械加工により第１加工部分１１を切削することで、対象部位１３を形成する。
図５には、第１加工ステップにおいて母材１０に対象部位１３を形成する際の製造装置１００の設定が示されている。この図５において、母材１０は、バーフィーダ１０４によりＸ軸方向に沿って第１軸Ｌ１上を送られる。母材１０先端の第１加工部分１１は、第１チャック１４０から外側に突出して保持される。なお、ミーリング主軸１０１の工具ホルダ１０６には予め、図１に示すチャック１２５が装着されることにより、バーフィーダ１０４と図１に示すチャック１２５とを用いて母材１０の第１軸Ｌ１に沿った位置を自動的に変えることにより、第１チャック１４０が母材１０をクランプする位置を自動的に連続的に変えることができる。
また、第１旋回テーブル１０２は加工姿勢Ｐ１により設定され、第２旋回テーブル１０３は加工姿勢Ｐ２に設定されている。したがって第１チャック１４０と第２チャック１５０とは対面した状態にある。
図５では、工具ホルダ１０６には旋削工具１２８が装着されている。ミーリング主軸１０１をＸＹＺ軸方向に移動させることにより、旋削工具１２８を母材１０の第１加工部分１１外周面に対面した位置に配置する。

第１加工ステップは、第１旋回テーブル１０２を加工姿勢Ｐ１と加工姿勢Ｐ３に変更しながら、旋削工具１２８もしくはミーリング工具１２９を用いて、母材１０の第１加工部分１１に対象部位１３を形成する対象部位形成工程を備える。すなわち、対象部位形成工程では、図２(Ｂ)および図２(Ｃ)に示されるように、母材１０先端の第１加工部分１１に、端面部分や、内径部分１５５、外径部分１５５ａの輪郭形状などを切削加工により形成し、また第１加工部分１１と母材１０との分離部位である細径部分９０をも形成することにより、対象部位１３を形成する。
図６には、母材１０に細径部分９０などを形成する工程が示されている。この図６に示されるように、細径部分９０を形成する場合には、第１旋回テーブル１０２を加工姿勢Ｐ１とし、工具ホルダ１０６に旋削工具１２８を装着し、母材１０の半径方向に沿って溝加工することで形成すればよい。
図７には、対象部位１３に輪郭部分１６０（図２(Ｃ)参照）などを形成する工程が示されている。この図７に示されるように、輪郭部分１６０などの傾斜面や円弧面を形成する場合には、第１旋回テーブル１０２を加工姿勢Ｐ１，Ｐ３に変更したり、第４軸Ｌ４に沿って旋回させたりしながら、加工姿勢Ｐ５を併用することによりコンタリング加工（円弧加工、ヘリカル加工等）などの３次元切削加工を行うことで形成すればよい。この場合に用いる工具は、例えば旋削工具１２８や、ミーリング工具１２９などが採用できる。
この第１加工ステップによって、図２(Ｃ)に示されるように、対象部位１３および細径部分９０が切削加工のみにより形成される。この場合の対象部位１３の軸方向の厚みは、たとえば２ｍｍ〜３０ｍｍである。

次に、第２加工ステップについて説明する。
第２加工ステップは、図２(Ｄ)に示されるように、第１加工ステップにおいて切削加工された対象部位１３を、第２旋回テーブル１０３に移動させるステップであり、対象部位１３を母材１０から切削加工により分離する対象部位分離工程を含む。また、この第２加工ステップにおいて、対象部位１３の側面に、巻真が取り付けられる穴１３Ｈを形成する。
図８には、第２加工ステップでの穴明け工程が示されている。この図８に示されるように、工具ホルダ１０６には穴明け工具１３０が装着され、第１旋回テーブル１０２は、加工姿勢Ｐ１に設定されている。穴明け工具１３０を回転してミーリング主軸１０１を下げていくことにより、対象部位１３の側面に対して穴１３Ｈを形成する。
図９には、対象部位１３を第１旋回テーブル１０２から第２旋回テーブル１０３に移動させる工程が示されている。この図９に示されるように、切削による穴明け加工が終了すると、第２加工ステップでは、第１旋回テーブル１０２および第２旋回テーブル１０３はそれぞれ加工姿勢Ｐ１および加工姿勢Ｐ２に設定される。そして、第２旋回テーブル１０３が第１軸Ｌ１に沿って第１旋回テーブル１０２側に移動して近接し、第２チャック１５０が対象部位１３を母材１０の端面側から保持する。この場合には、第２チャック１５０が例えば対象部位１３の内径部分１５５や、外径部分１５５ａなどをクランプして保持する。
これによって、対象部位１３および細径部分９０は、第１チャック１４０と第２チャック１５０との間に位置されることになる。

図９において、ミーリング主軸１０１の工具ホルダ１０６には、旋削工具１２８が装着されている。第１チャック１４０および第２チャック１５０が、母材１０および対象部位１３を両側から保持しながら同期して回転するとともに、ミーリング主軸１０１がＺ軸方向に移動すると、旋削工具１２８が細径部分９０にはまり込んで、母材１０を径方向に沿って切削する突っ切り切削加工による対象部位分離工程を行う。この対象部位分離工程により、母材１０と対象部位１３とは完全に分離され、母材１０は第１旋回テーブル１０２に保持され、対象部位１３は第２旋回テーブル１０３に保持される。この状態において対象部位１３は、第２チャック１５０側に内径部分１５５や外径部分１５５ａなどを押さえた状態で確実に保持されているので、第２チャック１５０から対象部位１３は落下してしまうことがない。
このようにして対象部位１３は、母材１０から機械的に完全に分離され、ケース胴であるブランク１７が図２（Ｄ）のように得られる。

次に第３加工ステップについて説明する。
第３加工ステップは、母材１０から分離された対象部位１３に対して、さらに機械加工により切削することで対象部位１３に第２加工部分１２を形成するステップである。
図１０には、第３加工ステップの加工工程が示されている。この図１０において、第３加工ステップでは、第２旋回テーブル１０３の加工姿勢Ｐ２，Ｐ４およびＰ６を用いて、ブランク１７に対して突っ切り切削した側の面に２次元および３次元切削加工を行うことにより、図２(Ｅ)および図２(Ｆ)に示されるように、端面部分、内径部分１５５、外径部分１５５ａなどの第２加工部分１２を形成する。この場合に用いる工具は、たとえば旋削工具１２８、ミーリング工具１２９、穴明け工具１３０などである。

これらの第１加工ステップ、第２加工ステップ、および第３加工ステップによって、図２（Ｆ）に示すような完成形状のケース胴であるブランク１７を製造装置１００による切削加工のみで製造することができる。その後ブランク１７には、研磨加工、表面処理加工が施される。
なお、第１旋回テーブル１０２に設定された母材１０を、チャック１２５を用いて引き出し、第１チャック１４０から突出させて新たな第１加工部分を作成し、この第１加工部分に上述の第１加工ステップ〜第３加工ステップを繰り返すことで、複数のブランク１７が切削加工で形成できる。
ブランク１７を複数個製造するにしたがって、母材１０の寸法が短くなっていくが、この母材１０が第１チャック１４０で保持できる長さ、または新しいブランク１７を製造するために必要な長さに満たない場合には、この母材１０を残材として製造装置１００から除去する。また、加工する時計用部品の種類を変更する場合などにも、母材１０の交換を行うため、母材１０を製造装置１００から除去する。
図１１から図１３には、製造装置１００の材料除去装置１２１による母材１０の除去方法が示されている。まず、図１１において、第３加工ステップが終了した後、第１旋回テーブル１０２を加工姿勢Ｐ５を用いて旋回させ、第１旋回テーブル１０２の回転軸を水平面に対して傾斜させる傾斜工程を行う。この傾斜工程では、第１旋回テーブル１０２において導入口１２３Ａに対向する側の端部が鉛直方向下方側となるように、第１旋回テーブル１０２を旋回させる。これにより、第１旋回テーブル１０２は、水平面に対して所定角度を有して傾斜して配置される。ここで、第１旋回テーブル１０２の所定の傾斜角度は、母材１０の材質や、寸法、収納部１０２Ａとの寸法差などを勘案して適宜設定され、母材１０が収納部１０２Ａ内を良好に滑って落下する角度に設定されている。

次に、図１２に示されるように、第１チャック１４０による母材１０の保持を解除する保持解除工程を行う。すると、母材１０は、その自重によって収納部１０２Ａを滑って落下し、第１旋回テーブル１０２の第１チャック１４０とは反対の端部側に移動する。その後、ダンパ１２４によって母材１０の落下による衝撃を吸収する衝撃吸収工程を行う。衝撃吸収工程では、母材１０が第１旋回テーブル１０２の端部から突出して、先端がガイド部１２３Ｂに近接すると、ダンパ１２４の当接部１２４Ａが母材１０の先端部を受けて、その落下による衝撃を吸収する。ダンパ１２４で衝撃を吸収し母材１０の先端部が当接部１２４Ａに当接される状態で、母材１０の先端部は、ガイド部１２３Ｂの面にほぼ一致する位置となる。したがって、母材１０は、第１旋回テーブル１０２の端部からガイド部１２３Ｂまでの距離にほぼ等しい寸法だけ、第１旋回テーブル１０２の端部から突出した状態となる。
そして、図１３に示されるように、第１旋回テーブル１０２を加工姿勢Ｐ５を用いて再び第４軸Ｌ４に沿って旋回させ、母材１０の回転軸が略水平となる位置に設定する旋回工程を行う。旋回工程では、母材１０の一部は、第１旋回テーブル１０２の収納部１０２Ａに収納されているため、母材１０が第１旋回テーブル１０２とともに旋回する。このとき、母材１０の先端部は、ガイド部１２３Ｂに当接されながら旋回するので、母材１０の第１旋回テーブル１０２端部からの突出量は、ほぼ一定に保持される。
その後、蓋部材１２２を外して、外部装置により、あるいは作業者の手作業により、第１旋回テーブル１０２から突出した母材１０を導入口１２３Ａから外部に排出する。そして次の母材１０をバーフィーダ１０４により供給すれば、時計用部品の加工を再開することができる。

ここで、上述したようなケース胴の切削による製造工程においては、単にケース胴の部品が輪郭部品を形成するだけでなく、対象部位１３に対して切削加工することにより、たとえば文字や模様などを形成してもよい。
また、ブランク１７の表面粗さは、たとえば（最大粗さＲｍａｘは、）１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下である。特に、表面粗さが０．５〜３．５μｍの範囲であることが、その後の工程にあまり配慮することなく、部品の表面状態を良好にする上で望ましい。そのために、旋削加工においては旋回主軸は５０〜５，０００ｍｉｎ−１、ミーリング主軸は３５〜１００，０００ｍｉｎ−１の回転範囲を装備していることが望ましい。

このような実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(１) 製造装置１００に材料除去装置１２１が設けられているので、傾斜工程および保持解除工程を行うことにより母材１０がその自重によって落下して移動する。したがって、従来母材の長さに応じて所定回数に分けて一定方向に母材を移動させていた場合に比べて、傾斜工程および保持解除工程を一度行うだけで母材１０の除去ができるので、除去作業を簡便にできる。また、母材１０の除去作業の内容が、母材１０の長さや寸法に左右されず一定となるから、製造装置１００の自動化を促進できる。
(２) 傾斜工程では、第１旋回テーブル１０２を第１チャック１４０が設けられた側とは反対の端部側が鉛直方向下側となるように傾斜させるので、母材１０を第１チャック１４０とは反対側の端部から除去できる。第１旋回テーブル１０２において第１チャック１４０側には、第１旋回テーブル１０３やミーリング主軸１０１が設けられており、通常機械加工による切屑などが多量に存在するが、この第１チャック１４０側とは反対側から母材１０を除去するので、母材１０に切屑などが付着するのを防止できる。これは特に、母材１０を除去した後、再び製造装置１００に設定して使用する場合などでは、母材１０に切屑が付着しないため、有用である。またこの場合には、切屑による母材１０の損傷を防止できるので、有用である。また、第２旋回テーブル１０３やミーリング主軸１０１が設けられていない側の端部から母材１０を除去するので、除去作業の際これらの第２旋回テーブル１０３やミーリング主軸１０１が邪魔にならず、より一層簡便に除去作業を行うことができる。

(３) 衝撃吸収工程では、材料除去装置１２１に設けられたダンパ１２４が母材１０の落下による衝撃を吸収するので、母材１０の落下時に、母材１０の先端部がガイド部１２３Ｂに直接衝突することがなく、母材１０の損傷を防止できる。これは特に、母材１０を除去した後、再び製造装置１００に設定して使用する場合などに有用である。
また、ダンパ１２４の当接部１２４Ａに母材１０の先端部が当接され、母材１０の落下が停止するので、母材１０の第１旋回テーブル１０２から所定量突出させた状態で停止させることができる。したがって、母材１０が第１旋回テーブル１０２から完全に落下してしまうことがなく、その後の旋回工程で第１旋回テーブル１０２が母材１０の一部を収納したまま旋回するので、バーフィーダ１０４での母材１０の供給に使われる導入口１２３Ａを用いて簡単に母材１０を取り出すことができる。これによっても、母材１０の除去作業を簡単にできる。

(４) 壁部１２３にガイド部１２３Ｂが形成されているので、衝撃吸収工程の後、第１旋回テーブル１０２を略水平に旋回させる際に、母材１０がガイド部１２３Ｂに沿って移動する。したがって、旋回中に母材１０が第１旋回テーブル１０２から落下してしまうことがなく、良好に旋回できる。また、ガイド部１２３Ｂによって母材１０の第１旋回テーブル１０２からの突出量を一定に維持できるので、導入口１２３Ａから母材１０を取り出す際に、母材１０の先端部の位置が一定となるから、外部装置、あるいは手作業による除去作業をより簡単にできる。
(５) 完成形状に形成されたブランク１７を、第２チャック１５０から除材する除材手段としての除材ロボット１２０を備えたことにより、製造装置１００を無人稼動して複数のブランク１７を得ることができる。
(６) 母材１０が棒状部材であるので、一つずつ第１旋回テーブル１０２に設定することなく、複数のブランク１７を連続して製造できる。したがって、母材の設定の手間が省略され、これによっても製造効率を向上させることができる。
また、母材１０が棒状部材であるので、傾斜工程において母材１０の一部を第１旋回テーブル１０２内に収納でき、その後の旋回工程で第１旋回テーブル１０２とともに母材１０を旋回させることができる。したがって、導入口１２３Ａから簡単に母材１０を取り出すことができ、母材１０の除去作業を簡単にできる。

(７) 製造装置１００が、第１旋回テーブル１０２および第２旋回テーブル１０３を第１軸Ｌ１から第５軸Ｌ５の５軸で駆動する５軸同時制御機能を有し、ミーリング主軸１０１のＸＹＺ軸の駆動系を合わせて合計８軸同時制御機能を有するので、第１旋回テーブル１０２の駆動によって傾斜工程および旋回工程を行うことができる。第１旋回テーブル１０２にもともと設けられた機構を用いて材料除去装置１２１を構成しているので、製造装置１００全体の構成を簡単にできる。
また、製造装置１００が合計８軸同時制御機能を有するので、ケース胴のブランク１７を全て削り出し加工により製造することができる。したがって、金型を要する成形加工に頼らずに部品の完成形状を成形することができるため、金型代などの初期投資費用、長期間の金型維持管理費用などが不要になることから、製造コストの低減が可能になる。また、時計用部品の完成形状までを一台の製造装置１００で一貫加工できることから、工程の複合化が可能となり、生産設備を最小限に減らすことが可能になる。また、加工時の危険性、騒音の低減、排煙の抑制等による作業環境の向上を図ることができる。
さらに、合計８軸同時制御機能を有するので、時計のあらゆる意匠デザインに対応した形状、質感、光沢、重量感等を表面することが可能となった。例えば新しい意匠デザインの試作品を作成する場合などでは、金型を作成すると長期間を要するため、従来ではプラスチックなどの加工が容易な代替材料で形状を形成していたが、金属の質感や光沢、重量感等が再現できず、試作品の良否を判断することが困難であった。本実施形態の製造方法によれば、外装部品を全て削り出し加工により製造することができるので、試作品の形状を金属で形成することができ、より再現性を向上させることができる。また、試作品の形状の修正を行う場合でも、加工プログラムを修正するのみで、短期間で新たな形状の試作品を製造することができる。さらに、加工プログラムを変更するのみで様々な形状を形成できるので、多品種小ロットのニーズに容易に対応できる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
母材の材質は、前述の実施形態に記載されたものに限らず、その他金、プラチナなどの貴金属あるいは、金属ガラス（ナノメタル）など、任意の金属材料が採用できる。
また、母材の材質は、金属材料に限らず、プラスチック等任意の材料を採用でき、切削、研磨等の機械加工が可能な材料であれば、任意に選択できる。
また、母材の形状は、板及び鍛造、射出成形などにより機械的に成形された形状の母材であっても良いし、時計用部品の平面形状に成形されたもの、例えば部品の平面形状に近似の引き抜き材などを用いても良い。こうすることで、加工工程において平面形状の加工（２次元加工）を簡略化できる。さらに、母材は、例えばＪＩＳ（日本工業規格）の規格品を用いることが望ましい。こうすることで、棒材の場合には形状、サイズなどの種類が豊富であり、安価で容易に入手することができる。
母材の形状は、棒状部材に限らず、例えばブロック状部材や、平板状部材、環状部材、異径形状など、任意の形状のものを採用できる。また、母材は、予め鍛造や切削など適宜な加工が施されある程度の形状が形成された任意の形状のブランク材などを使用してもよい。

第１保持手段（保持手段）は、棒状の母材の外径を保持する構造に限らず、母材の形状に応じて任意に構成できる。
図１４には、母材の第１保持手段の変形例が示されている。この図１４において、母材１０は、大径部分および小径部分を有する異径形状に形成されており、第１保持手段１４０Ａは、この母材１０の小径部分を外側からチャックする構造となっている。
また、図１５には、母材の第１保持手段の別の変形例が示されている。この図１５において、母材１０は、環状に形成されており、第１保持手段１４０Ｂは、この母材１０の内径部分を内側からチャックする構造となっている。これらのように、母材の第１保持手段は、母材の形状に応じて適宜設定できる。このような保持方法による場合では、傾斜工程および保持解除工程によって、母材が落下するので、例えば落下方向下方に母材の収容手段を設けておけば、製造装置内床面に母材が落下することがない。また、この場合に収容手段に液体などの衝撃吸収手段を収納しておけば、母材が落下した際の衝撃による損傷を防止でき、また、複数の母材を収容したときにも母材同士が衝突して損傷するのを良好に防止できる。なお、この場合には、傾斜工程では、第１旋回テーブル１０２を機械加工される側、つまりミーリング主軸１０１側が鉛直方向下方となるように傾斜させる。
さらに、第１保持手段は、３つの爪を有する３爪チャックに限らず、母材の形状に応じて２爪チャックあるいは４爪チャック等の複数爪チャックであっても良い。

材料除去装置および材料除去方法は、第１テーブルでの母材の除去に使用するものに限らず、例えば第２テーブルにおいて、完成形状に加工された時計用部品を材料として除去する材料除去装置および材料除去方法として適用してもよい。この場合には、前述の実施形態のような除材ロボットを備えた構成および除材ロボットによる方法に代えて、例えば材料除去装置は、完成形状に加工された時計用部品を収納する収納容器と、少なくとも回転軸に直交する方向を軸に旋回可能な第２テーブルとを備える。時計用部品を加工したのち、第２テーブルを旋回して時計用部品の保持部分が鉛直方向下方となる位置に移動させ、時計用部品の保持を解除することによって時計用部品を自由落下させ、収納容器に収納する。この場合に、製造装置にもともと設けられている切削油を時計用部品にかけることにより、時計用部品に付着した切削くずを除去するとともに、保持部分から離脱しやすくして収納容器に収納しやすいようにしてもよい。また、収納容器には水などの液体を収容するなど、緩衝手段を設け、収納された複数の時計用部品が互いに衝突して損傷するのを防止することが望ましい。このような材料除去装置の構成および材料除去方法によれば、もともと設けられている製造装置の構成を利用しながら自動的に時計用部品の除材を行えるので、簡単な構造で加工工程の自動化を図れ、複数の時計用部品を連続して一貫加工できる。

時計用部品は、前述の実施形態で述べられた外装部品に限らず、その他例えば地板や、輪列受け、文字板等、任意の部品を採用できる。 本発明において、図２のバーフィーダ１０４とチャック１２５を用いて、加工領域の棒状の母材長が自動的に変えられることが望ましい。これにより、複数の時計用部品を製造する場合において、部品の生産効率の良い、連続加工が可能である。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の時計用部品の製造装置を示す図。 本発明の一実施形態にかかる時計用部品の加工工程を示す図。 ＮＣデータの作成手順の例を示す図。 本発明の材料除去装置を示す概略図。 第１加工ステップを示す図。 第１加工ステップを示す図。 第１加工ステップを示す図。 第２加工ステップを示す図。 第２加工ステップを示す図。 第３加工ステップを示す図。 材料の除去方法の傾斜工程を示す図。 材料の除去方法の保持解除工程および衝撃吸収工程を示す図。 材料の除去方法の旋回工程を示す図。 第１保持手段の変形例を示す図。 第１保持手段の別の変形例を示す図。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…母材（材料）、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ…第１加工部分、１２…第２加工部分、１３…対象部位、１００…製造装置（加工機）、１０１…ミーリング主軸（加工主軸）、１０２…第１旋回テーブル（第１テーブル、テーブル）、１０３…第２旋回テーブル（第２テーブル）、１２１…材料除去装置、１２３Ｂ…ガイド部、１２４…ダンパ（衝撃吸収手段）、１４０…第１チャック（第１保持手段、保持手段）、１５０…第２チャック（第２保持手段）。

Claims (7)

1. 機械加工される棒状に形成された材料を保持する保持手段を有するとともに、前記材料を回転可能に構成されたテーブルから前記材料を除去する材料の除去方法であって、
   前記保持手段によって前記材料を保持した状態で前記材料の機械加工される側とは反対側の端部が鉛直方向下方側となるように、前記テーブルを前記材料の回転軸に直交する方向を軸として旋回させて水平面に対して傾斜させる傾斜工程と、
   前記テーブルを前記材料の回転軸に対して鉛直方向下方側に傾斜させた状態で前記保持手段による前記材料の保持を解除し、前記材料を鉛直方向下方側にその自重で落下させる保持解除工程とを備えた
   ことを特徴とする材料の除去方法。
2. 請求項１に記載の材料の除去方法において、
   前記保持解除工程の後、落下した前記材料の衝撃を吸収する衝撃吸収工程を備えた
   ことを特徴とする材料の除去方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の材料の除去方法において、
   前記材料は棒状に形成され、
   前記保持解除工程は、棒状の前記材料の端部が前記テーブル端部から突出する位置まで前記材料を落下させ、
   前記保持解除工程の後、前記テーブルを略水平に旋回する旋回工程を備えた
   ことを特徴とする材料の除去方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の材料の除去方法を用いて材料を除去する材料除去装置であって、
   機械加工される前記材料を保持する保持手段を有するとともに、前記材料を回転可能に構成されたテーブルを備え、
   前記テーブルは、前記材料の回転軸に直交する方向を軸として旋回させることにより前記回転軸を水平面に対して傾斜可能に構成されている
   ことを特徴とする材料除去装置。
5. 請求項４に記載の材料除去装置において、
   落下する前記材料の衝撃を吸収する衝撃吸収手段が設けられた
   ことを特徴とする材料除去装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の材料除去装置を備えたことを特徴とする加工機。
7. 請求項６に記載の加工機において、
   当該加工機は、時計用部品を機械加工する時計用部品加工機であって、
   前記テーブルは、前記材料を保持する第１保持手段を有する第１テーブルとされ、
   前記材料を保持する第２保持手段を有するとともに、前記材料の軸中心に回転可能で、かつ前記軸に直交する軸を中心に旋回可能な第２テーブルと、
   互いに直交する三軸に関して位置決め可能に構成されるとともに、前記材料を機械加工する工具を取り付け可能な加工主軸とを備え、
   前記第１テーブルおよび前記第２テーブルの少なくともいずれか一方は、いずれか他方に対して近接離間可能に構成されている
   ことを特徴とする加工機。

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