JP5959603B2 - 加工材料および把持機構 - Google Patents
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Description
加工材料の位置決めは、一つの加工が完了するごとに材料を繰り出して、端部を位置決め用のストッパに当接させ、その位置で材料を把持することによって行われる(例えば特許文献1等参照)。
さらに、切削による材料除去部分509が多いことで1個当たりの加工時間が長くなり、加工工具や加工装置にかかる負荷も大きく、消費動力も大きくなるとともに、工具や装置の寿命も低下するという問題があった。
本請求項3に係る発明の加工材料によれば、各素形材が棒材に固定されて一体に形成されていることにより、素形材の材質に無関係に加工材料を剛体の棒材化することができ、種々の材質からなる素形材により、本加工材料を容易に製造することができる。
本請求項5に係る発明の加工材料によれば、製品の形状が異なるものが存在しても、全体の所要時間を延ばすことなく連続的に加工を行うことができる。
このことで、材料除去部分を少なくすることが可能となり、材料の無駄を少なくし、排出される切粉処理の負担も軽くなるとともに、寸法誤差の蓄積による加工不能部分の発生を防止でき、複数の製品を得る際の全体としての所要時間を短縮することができる。
本請求項11に係る発明の把持機構によれば、把持部と位置決め部を簡単な構造で一体的に構成でき、把持動作を行いながら位置決めを行うことができる。
加工材料100は、図1、図2に示すように、複数の素形材101が、それぞれの間に切離し代108を設けて1列に整列されて単一の材料で一体に形成されて構成されている。
なお該製品は、加工が完全に完了した完成品の他、他に2次加工等の必要がある半完成品であっても良い。
また、複数の金属材料を接合する等、素形材の形成時に他の加工処理を同時に行っても良い。
また、樹脂材料、セラミックや焼結金属などであれば、金型などによるモールド成形、射出成形、プレス成形によって一体に成形されても良い。
個々の素形材同士を溶着、接着、圧入、カシメ、圧接、圧着などの各種作業により一体化成形したものでも良い。
それぞれの素形材201の外形は、前記の第1実施例と同様に、必要とする材料除去部分209を外周に有し、図3に示す製品250の外形に相似した形状を呈している。
特に素形材が樹脂等の剛性の低い材料で形成されている場合、貫通棒203の剛性によって加工材料200全体としての剛性を高くすることができ、材料除去加工時の精度が向上するとともにハンドリングも容易となる。
なお、前記貫通棒203は、製品の一部として心金としたり、または材料除去加工の完了後に貫通棒203を貫通孔202から除去する工程を設けて抜き取っても良い。
この場合、切離し加工が行えず、加工材料200のすべての素形材201の材料除去加工が完了した後にも複数の製品250が一体になった状態でハンドリングする必要はあるものの、切離し加工を省略することで加工時間が短縮されるとともに、貫通棒203を一度に貫通孔202から除去することができ、個々の製品250から個別に切り離された貫通棒203を除去するよりも時間が短縮される。
このことで、それぞれの素形材301は、テーパ面が把持面315を形成して被把持部を構成し、主軸111の前面に設けられた把持部112(共に詳細は後述)に把持される。
前記把持用ボス404は、それぞれの素形材401に隣接して切離し代408に一体的に設けられている。
把持用ボス404の外形は、軸方向前後にテーパ面を有する断面凹形状に形成されている。
このことで、それぞれの把持用ボス404は、被把持部を構成し、前記把持部112に把持される。
なお、図6では、把持用ボス404がテーパ状の溝で説明しているが、この形状に限らず突起状のボスであっても良い。
まず、図7に示すように、加工材料100が自動旋盤の主軸111に図面右方向から挿入され、先端部の素形材101aが前記主軸111側に設けられた把持部112より前方(図面左方向)の加工位置に突出した状態で、その後方(図面右方向)位置で前記把持部112により把持固定される。
工作機械の基台140には、ボールねじ軸132が設けられている。
該ボールねじ軸132は、基台140に設けられたモータ131によって回転駆動される。前記ボールねじ軸132には、ボールナット133が装着されている。
該ボールナット133は、ボールねじ軸132の回転駆動によって往復駆動される。
該スライドテーブル121は、前記ボールナット133の往復駆動によって前記ボールねじ軸132に沿って往復移動する。
スライドテーブル121の位置は図示しない制御手段により制御される。
前記スライドテーブル121の上面には、ボールねじ軸132の軸線方向と同一方向に延出するレール125が取り付けられている。
該主軸台116に、主軸111が回転駆動自在に支持されている。
該主軸111は、軸線方向がボールねじ軸132および前記レール125の延出方向に一致するように支持されている。
前記スライドテーブル121側には、前記レール125の一端側に、主軸台116の一端側と当接可能なストッパ122が取り付けられ、前記レール125の他端側に、シリンダ123が取り付けられている。
該シリンダ123には、主軸台116に当接可能なピストン124が設けられている。
該主軸台116の挟持によって、前記主軸台116がスライドテーブル121に対して所定の位置に固定的に位置決めされる。
前記ピストン124を縮作動させ、前記ピストン124による前記主軸台116のストッパ122への押圧を解除することによって、主軸台116は、ピストン124とストッパ122との間を、自由にスライド移動することができる。
前記自由移動手段120は、ピストン124の伸縮作動により、前記主軸111の前記スライドテーブル121に対する位置決め固定と自由移動とを切り換えることができる。
該把持部112は、主軸111と軸方向が固定され径方向に進退移動する複数の把持爪から構成されている。
該把持爪の先端は、凹部117を形成している。
該凹部117の軸線方向前後は、テーパ面からなる把持面115が形成されている。
該把持面115は、素形材301側の把持面315と、互いに当接して係合するように設定されている。
そして前記主軸111に加工材料300が把持された状態で、図13に示すように、主軸台116(主軸111)をスライドテーブル121に対して位置決め固定し、前記送り移動手段130によって加工送りすることにより、主軸111に把持された加工材料300を加工することができる。
まず、図14Aに示すように、加工材料300の先端をストッパに当接させる等によって位置決めし、先端部の素形材301aが把持部112より前方(図面左方向)の加工位置に突出するように、加工材料300が自動旋盤の主軸111に図面右方向から挿入される。
これにより、その後方(図面右方向)に隣接する素形材301bと前記把持部112とが概ね対向して加工材料300が位置決め固定される。
なお本実施例において前記ストッパは、切離し工具(突っ切りバイト)114を兼用して使用している。
ただし該素形材301と凹部117との係合過程で、両把持面115、315が当接することによって、把持部112側の把持面115が、加工材料300側の把持面315に倣うように、主軸111(主軸台116)が軸線方向にgだけ僅かに自由移動する。
本実施例の場合、把持面115、315によって、把持部112による加工材料300の把持に際して、加工材料300を主軸111に対して所定の位置に位置決めする位置決め手段が構成され、該位置決め手段が把持部112および加工材料300に一体的に設けられている。
ただし加工材料300をストッパによって位置決めした後、ストッパを退避させることによって、加工材料300が主軸111から突出する方向に移動して把持されても加工材料300とストッパとが衝突することはない。
また、把持面を間隙の少ない凹凸嵌合形状とするなど、テーパ面以外の形状で軸方向相対位置を規定しても良い。
この場合も加工する素形材301bに隣接する素形材301cの把持に際して、主軸または加工材料300の少なくとも一方を主軸の軸心方向に自由移動可能とすることによって、上記同様に主軸と加工材料300とを位置決めして、加工材料300を把持することができる。
なお、位置決め手段を構成する把持用ボス404と把持面115の係合形状は、上記実施例1と同様に隣接する素形材と主軸との軸方向相対位置が規定されるものであればいかなる形状であっても良い。
また、送り移動手段130に、例えばリニアモータタイプのスライド移動機構等の駆動・固定・自由運動が自在で位置制御可能な直線駆動手段を採用して直接主軸台116を駆動し、該送り移動手段を自由運動状態とすることで自由移動手段を兼ねても良い。
101、201、301、401、501・・・素形材
202・・・貫通孔
203・・・貫通棒
404・・・把持用ボス
108、208、308、408・・・切離し代
109、209、309、409、509・・・材料除去部分
110・・・把持機構
111・・・主軸
112・・・把持部
113・・・切削工具
114・・・切離し工具
115・・・把持面
116・・・主軸台
117・・・凹部
120・・・自由移動手段
121・・・スライドテーブル
122・・・ストッパ
123・・・シリンダ
124・・・ピストン
125・・・レール
130・・・送り移動手段
131・・・モータ
132・・・ボールねじ軸
133・・・ボールナット
140・・・基台
150、250、350、450、550・・・製品
Claims (11)
- 材料除去部分を材料除去加工によって加工して複数の製品を得るための加工材料において、
該加工材料が、前記製品の形状に相似した材料除去部分を外周に備えるとともに前記材料除去部分を製品ごとに材料除去加工した状態で切り離して1つの製品に加工される未加工状態の素形材を複数一体的に成形した形状を有し、
前記素形材が、前記材料除去加工の際に把持される被把持部を前記素形材ごとに備えていることを特徴とする加工材料。 - それぞれの素形材の間に切離し代を設けて、前記各素形材が、1列に整列するように一体に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の加工材料。
- 前記各素形材が、貫通孔を有し該貫通孔を貫通する棒材に固定することで一体に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の加工材料。
- 前記材料除去加工が、切離し加工を含めて各素形材に対して連続的に順次行われる切削加工であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の加工材料。
- 前記各素形材が、異なる形状の製品を得るものを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の加工材料。
- 前記複数の素形材の各々に対応して、各素形材の軸方向の把持位置を規定する被把持部がそれぞれ一体的に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の加工材料。
- 前記被把持部が、各素形材からなることを特徴とする請求項6に記載の加工材料。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか1つに記載の加工材料を把持する把持部が主軸に設けられた把持機構であって、
前記主軸と加工材料とを、軸線方向に相対的に自由移動させる自由移動手段を備え、
前記加工材料と前記主軸との相対位置を予め定められた軸線方向の所定位置に位置決めする位置決め手段を備え、
該位置決め手段が、加工材料の把持に際して、前記主軸と加工材料とを前記自由移動手段によって相対的に自由移動させ、前記主軸と加工材料とが位置決めされた状態で加工材料を把持部に把持させるように構成されていることを特徴とする把持機構。 - 前記位置決め手段が、前記主軸または加工材料の一方の固定状態で、他方を軸線方向に自由移動させるものであることを特徴とする請求項8記載の把持機構。
- 前記主軸を軸線方向に加工送りする送り移動手段を備え、
該送り移動手段が、把持部の把持動作の際に駆動および固定を解除されることで前記自由移動手段を兼ねることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の把持機構。 - 前記位置決め手段が、前記把持部および加工材料の被把持部の少なくとも一方に設けられたテーパ面で構成されていることを特徴とする請求項8乃至請求項10のいずれかに記載の把持機構。
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