JP6100449B1 - 複合加工装置及び複合加工方法 - Google Patents

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Abstract

加工領域でワークにエネルギを照射して付加製造を行う付加製造部と、前記加工領域で前記ワークに切削加工を行う切削加工部と、前記加工領域を覆うカバー部と、前記カバー部の少なくとも一つの面に配設され、前記加工領域から受け取った光に応じて遮光の度合いを変更する遮光フィルタと、を備える。

Description

本発明は、複合加工装置及び複合加工方法に関する。
従来、金属製のワークに溶接等による三次元の積層造形(以下、「付加製造」と称する)を行い、当該付加製造による造形物に切削加工等による仕上げ加工を行う複合加工技術が知られている。
ここで、アーク放電やレーザを利用してワークを溶接する加工装置は、溶接時に照射部から発せられた光から作業者を保護するために周囲を覆う遮光壁面を備える。さらに、遮光壁面の一部にはワークを搬入および搬出するためのワーク搬入出口が設けられ、その搬入出口は遮蔽壁で塞ぐことができるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2008−43973号公報
特許文献1に記載されている遮蔽壁をそのまま切削加工とアーク放電等を利用した加工の両加工を同じ加工領域で行う複合加工装置に適用すると、遮蔽壁によって、作業者は切削加工時に加工領域の状況を視認することができない。
そこで、本発明の目的は、付加製造時の光から作業者を保護し、かつ、切削加工時に加工領域を容易に視認可能となる複合加工装置及び複合加工方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明に係る複合加工装置は、加工領域でワークにエネルギを照射して付加製造を行う付加製造部と、前記加工領域で前記ワークに切削加工を行う切削加工部と、前記加工領域を覆うカバー部と、前記カバー部の少なくとも一つの面に配設され、前記加工領域から受け取った光に応じて遮光の度合いを変更する遮光フィルタと、を備える。
本発明に係る複合加工方法は、加工領域でワークにエネルギを照射して付加製造を行う付加製造部と、前記加工領域で前記ワークに切削加工を行う切削加工部と、前記加工領域を覆うカバー部と、前記加工領域から受け取った光に応じて遮光の度合いを変更する遮光フィルタと、前記遮光フィルタを前記加工領域から隔絶する保護板と、を備え、前記カバー部は、少なくとも一つの面に開閉可能に配設された第1のドア部及び第2のドア部と、前記第1のドア部の開閉を検知する第1のセンサと、前記第2のドア部の開閉を検知する第2のセンサを含み、前記第1のドア部は、一部に前記遮光フィルタが配設され、前記第2のドア部は、一部に前記保護板が配設された複合加工装置の複合加工方法であって、前記第1のドア部が閉じている状態および前記第2のドア部が閉じている状態を検知している間は、前記ワークに前記付加製造を行い、前記第2のドア部が閉じている状態を検知している間は、前記ワークに前記切削加工を行う。
本発明の複合加工装置及び複合加工方法は、以上の構成及び方法を備えることにより、付加製造時の光から作業者を保護し、かつ、切削加工時に加工領域を容易に視認可能となる。
本発明の第1実施形態に係る複合加工装置の斜視図であって、複合加工装置全体の外観を示す。 本発明の第1実施形態に係る複合加工装置の斜視図であって、カバーを除いた内部の概要を示す。 本発明の第1実施形態に係る複合加工装置の構成を示す斜視断面図であって、切削加工を行っている状態を示す。 本発明の第1実施形態に係る複合加工装置の構成を示す断面図であって、切削加工を行っている状態を示す。 本発明の第1実施形態に係る複合加工装置の構成を示す斜視断面図であって、付加製造を行っている状態を示す。 本発明の第1実施形態に係る複合加工装置の構成を示す断面図であって、付加製造を行っている状態を示す。 本発明の第1実施形態に係る遮光フィルタを示す概要図である。 本発明の第1実施形態に係る正面カバーを示す概要図である。 本発明の第1実施形態に係る正面カバーの概要図であって、図5AのA−A断面を矢印VP1方向からみた断面図を示す。 本発明の第1実施形態に係る正面カバーの概要図であって、図5Bにおける正面カバーの遮光フィルタ下部周辺の拡大図を示す。 本発明の第2実施形態に係る複合加工装置の斜視図であって、複合加工装置全体の外観を示す。 本発明の第2実施形態に係る複合加工装置の斜視図であって、付加製造を行っている状態を示す断面図である。 本発明の第3実施形態に係る複合加工装置の斜視図であって、複合加工装置全体の外観を示す。 本発明の第3実施形態に係る複合加工装置の斜視断面図であって、付加製造を行っている状態を示す。 本発明の第3実施形態に係る遮光フィルタを示す概要図である。 本発明の第3実施形態に係るドア部を示す概要図である。 本発明の第3実施形態に係るドア部の概要図であって、図9AのA−A断面を矢印VP1方向からみた断面図を示す。 本発明の第3実施形態に係る複合加工装置の斜視図であって、付加製造時における遮光フィルタの変化の状態を示す断面図である。 本発明の第4実施形態に係る複合加工装置の斜視図であって、複合加工装置全体の外観を示す。 本発明の第5実施形態に係る複合加工装置の一例を示す斜視図であって、第1のドア部と第2のドア部が閉じている状態を示す。 本発明の第5実施形態に係る複合加工装置の一例を示す正面図であって、第1のドア部と第2のドア部が閉じている状態を示す。 本発明の第5実施形態に係る複合加工装置の一例を示す斜視図であって、第1のドア部が開いており、第2のドア部が閉じている状態を示す。 本発明の第5実施形態に係る複合加工装置の一例を示す正面図であって、第1のドア部が開いており、第2のドア部が閉じている状態を示す。 本発明の第5実施形態に係る第1のドア部および第2のドア部の構成を示す断面図である。 本発明の第5実施形態に係る複合加工装置の他の例を示す斜視図であって、第1のドア部と第2のドア部が閉じている状態を示す。 本発明の第5実施形態に係る複合加工装置の他の例を示す正面図であって、第1のドア部と第2のドア部が閉じている状態を示す。 本発明の第5実施形態に係る複合加工装置の他の例を示す斜視図であって、第1のドア部が開いており、第2のドア部が閉じている状態を示す。 本発明の第5実施形態に係る複合加工装置の他の例を示す正面図であって、第1のドア部が開いており、第2のドア部が閉じている状態を示す。 本発明の第5実施形態に係る複合加工装置による複合加工方法のフローチャートである。
<第1実施形態>
図1〜図5を用いて、本発明の第1実施形態に係る複合加工装置10を説明する。
図1は、第1実施形態に係る複合加工装置10の外観図であり、図2は複合加工装置10のカバーを除いた内部を示す概要図である。図1及び図2に示すように、本発明の第1実施形態に係る複合加工装置10は、加工領域でワークWにエネルギを照射して付加製造を行う付加製造部12と、加工領域でワークWに切削加工を行う切削加工部14と、加工領域を覆うカバー部30と、カバー部30の正面に配設された後述する遮光フィルタ50を備える。ここで、加工領域は、複合加工装置10によってワークWに対して付加製造もしくは切削加工を行う領域を示す。
カバー部30は、ドア部40と、複合加工装置10の正面に配設された正面カバー32と、複合加工装置10の正面の一部と側面および後面に配設された側面カバー34と、加工領域の上面を覆う上面カバー36を含む。ドア部40は、複合加工装置10の正面で開閉可能に設けられ、ドア部40を開いた状態で、作業者は、たとえば切削加工部14へ加工工具18の取り付けおよび取り外しや、加工領域へワークWの搬入および搬出を行う。
また、ドア部40が閉じた状態では、作業者は、遮光フィルタ50を通じて加工領域を含む複合加工装置10の内部を視認する。遮光フィルタ50の近傍には操作盤90が配設され、作業者は、操作盤90を通じて複合加工装置10を操作したり、加工プログラムを作成したりする。操作盤90は、複合加工装置10の動作を制御する制御手段と、当該制御装置が実行する加工制御における加工条件等を作業者が入力するための入力手段と、作業者に加工条件や各種センサによる検出結果等を表示する表示手段と、を備える。
複合加工装置10は、ベース20と、ベース20に対して左右方向に移動自在に支持されたサドル22と、サドル22に対して前後方向に移動自在に支持されたコラム24と、コラム24に対して上下方向に移動自在に支持された切削加工部14と、切削加工部14に固定された付加製造部12を備える。すなわち、切削加工部14および付加製造部12は、ベース20に対して3方向に移動自在に支持されている。切削加工部14は、加工工具18を保持する工具保持手段と、保持した加工工具18を回転する工具回転手段として機能する。付加製造部12は、トーチ16でワークWに対して付加製造を行う際に付加材料を供給する付加材料供給手段と、エネルギ線を供給するエネルギ線供給手段として機能する。また、切削加工部14に保持した加工工具18を自動交換する自動工具交換機構(不図示)を備えていてもよい。
複合加工装置10は、ベース20に対して前後方向に水平な軸および当該軸と直交する軸とを中心に回転自在に支持された載置台26を備える。冶具28に保持されたワークWは、冶具28を載置台26に固定することにより、ベース20に対して2方向に回転自在に保持される。
図3は、本発明の第1実施形態に係る複合加工装置10の断面図である。図3Aおよび図3Bは切削加工部14が切削加工を行っている状態を示し、図3Cおよび図3Dは付加製造部12が付加製造を行っている状態を示す。
第1実施形態に係る複合加工装置10は、ドア部40が閉じている状態で、ワークWに対して付加製造もしくは切削加工を行う加工領域が、遮光フィルタ50が配設された正面カバー32と、側面カバー34と、上面カバー36と、ドア部40とによって覆われており、加工領域で発生する強い光が複合加工装置10の外部に漏れることを防いでいる。
ここで、「付加製造」とは、ワークに対して、付加製造部からワイヤや金属粉末等の付加材料を供給しつつ、アーク放電やプラズマ等のエネルギ線を集中させることによって熱の発生位置を制御し、付加材料を選択的にワークに溶融・結合させる技術を意味するものとする。また「切削加工」には、その代表的な例として、ワークを冶具に取り付けて固定あるいは角度割出した状態で、切削加工部に取り付けたミーリング用工具を回転させながらワークに接触させて加工する「ミーリング加工」や、ワークを治具に取り付けて回転させながら、切削加工部に取り付けた旋削用工具をワークに接触させて加工する「旋削加工」等が含まれる。
図4は、第1実施形態に係る遮光フィルタ50の概要図である。遮光フィルタ50は、液晶板60と、複数の受光素子62a〜62hを備え、加工領域側の光を受光するように配設される。液晶板60の周囲に配設した受光素子62a〜62hによって感知した光に応じて、液晶板60の遮光の度合いを切換えて保持する。この切換及び保持は、外部からの制御信号によって、遮光の度合いの切換及び保持が制御される。また、遮光フィルタ50は外部電源や電池などの電流供給部(不図示)から電流を供給されている。
遮光フィルタ50の仕様は次の通りである。遮光フィルタ50の遮光の度合いを示すものに、いわゆる遮光度がある。付加製造を行っていない「明状態」(すなわち、アーク放電等による強い光を検知していないとき)の遮光度の番号は#3、付加製造を行っている「暗状態」(すなわち、アーク放電等による強い光を検知しているとき)の遮光度の番号は#11である。
ここで、ISO4850では、遮光フィルタの遮光度番号が#3の場合、視感(可視光)透過率は標準13.9%であり、遮光度番号が#11の場合、視感(可視光)透過率は標準0.0042%である。付加製造部12のエネルギ線を出力する能力が異なる場合には、明状態および暗状態における遮光度番号が#3及び#11とは異なる遮光フィルタを配設する。また、加工領域から受けた光の強さに応じて遮光フィルタの遮光度を3段階以上で段階的に変更するよう制御してもよい。
図3Aおよび図3Bは切削加工を行っている状態の複合加工装置10を示す。切削加工部14が載置台26に保持されたワークWに対して切削加工している状態では、遮光フィルタ50は明状態となる。明状態では、作業者が遮光フィルタ50の外側から複合加工装置10内の加工領域全体を視認できる。なお、この時の遮光度の番号は#3であり、視感(可視光)透過率は13.9%程度であり、複合加工装置10内は少し暗く見えるが、複合加工装置10の加工領域全体を視認できる程度である。また、複合加工装置10の内部に照明(不図示)を設けることで、視認性を改善できる。
図3Cおよび図3Dは付加製造を行っている状態の複合加工装置10を示す。付加製造部12が載置台26に保持されたワークWに対してアーク放電による溶接を利用した付加製造を行っている状態では、遮光フィルタ50は遮光の度合いが変化し暗状態となることで、強い光から作業者を保護する。暗状態では、作業者が複合加工装置10の外側から遮光フィルタ50を通して、付加製造されている部分を遮光された状態で視認できる。これによって、加工状態を見ながら、付加製造の条件を変更することや、溶接不良等を早期に発見することができる。また、付加製造されている部分を除く他の加工領域はほとんど視認できない。
図5は第1実施形態に係る正面カバー32の概要図である。図5Aは正面カバー32の正面図である。図5Bは、図5AにおけるA−A断面を矢印VP1方向からみた断面図である。図5Cは図5Bにおける正面カバー32の遮光フィルタ50下部周辺の拡大図である。複合加工装置10は窓ガラス70を備え、正面カバー32は遮光フィルタ50と窓ガラス70を重ねて配設してもよい。正面カバー32は、窓ガラス70と、複合加工装置10の外側(すなわち、作業者が見る側)に設けられた遮光フィルタ50と、遮光フィルタ50の位置決めを行う板金78と、遮光フィルタ用パッキン72と、窓ガラス用パッキン74と、窓ガラス70を複合加工装置10の内側から押さえるガラス押さえ76が配設される。このように第1実施形態の正面カバー32に配設された窓ガラス70は、遮光フィルタ50に対して複合加工装置10の内側(すなわち、加工領域側)に配設されている。そして、ガラス押さえ76は、光を透過しない板金でできており、窓ガラス70の外周部分を複合加工装置10の内側から押さえることによって、窓ガラス70及び遮光フィルタ50を固定する。
第1実施形態の複合加工装置10は、カバー部30の少なくとも一つの面(例えば正面)に遮光フィルタ50を配設することができればよい。カバー部30は、遮光フィルタ50を通して、作業者が複合加工装置10の外側から加工領域を視認できるよう構成されてあればよい。また、遮光フィルタ50の加工領域側に、加工領域から遮光フィルタ50を隔絶する窓ガラス70を備え、遮光フィルタ50及び窓ガラス70を通して、作業者が複合加工装置10の外側から加工領域を視認できるよう構成されてもよい。ここで、遮光フィルタ50の明状態における遮光の度合いは、窓ガラス70の遮光の度合いと同一又は窓ガラス70の遮光の度合いより高くてもよい。また、遮光フィルタ50と加工領域との距離が近い場合には、切削型の工作機械で一般的に用いられる、硬質の強化ガラス等を樹脂膜等で接着して一体化した合わせガラスが望ましい。この合わせガラスは、切削加工時に飛散する切屑やクーラント等に対する耐衝撃性が優れるとともに、ガラス等が破損した場合にガラス等の破片の飛散を防止し、遮光フィルタ50を保護する保護板として機能する。上述した通り、窓ガラス70は遮光フィルタ50を加工領域から隔絶し保護する保護板としての機能と、複合加工装置10の外部から加工領域を視認できる機能を有すれば、合わせガラスに限定される必要はなく、一般的に用いられるガラス板や樹脂板等でもよい。このように、窓ガラス70、ガラス押さえ76及び窓ガラス用パッキン74の構造により、切屑やクーラント等が遮光フィルタ50へ飛散することを防いでいる。
(作用効果)
第1実施形態に係る複合加工装置10によれば、遮光フィルタ50が加工領域から受け取った光に応じて遮光の度合いを変更するため、付加製造部12や切削加工部14の早送り移動時やワークWの切削加工時等の、アーク光などの強い光を発していない場合には、加工領域を含む複合加工装置10の内部全体の状況を容易に目視確認することができる。一方、付加製造している場合、遮光フィルタ50の遮光の度合いが暗状態に変更し、ワークWをアーク光等による溶接を利用した付加製造を行っている状態を視認しながら加工条件を変更することや、溶接不良等を早期に発見することができる。すなわち、付加製造時の光から作業者を保護し、かつ、切削加工時に加工領域を容易に視認可能となる。
さらに、窓ガラス70に合わせガラスを用いることで、切屑やクーラント等の加工領域からの飛散物が遮光フィルタ50を通って加工領域外へ漏れることを防ぎながら、付加製造時および切削加工時に加工領域を視認する場所を確保できる。
また、遮光フィルタ50を組み込んだヘルメットやゴーグルを作業者が装着する場合は、強い光が発生することのない切削加工時に加工領域を視認したり、操作盤90の表示手段を見たり、複合加工装置10の外側で作業したりする際、ヘルメットやゴーグルを都度外す手間がある。第1実施形態に係る複合加工装置10によれば、カバー部30に遮光フィルタ50が配設されているため、強い光が発生する加工領域を確認するときのみ遮光フィルタ50を通して見ることになり、ヘルメット等を脱着せず容易に加工領域や複合加工装置10の外部を視認できる。
<第2実施形態>
図6を用いて、本発明の第2実施形態に係る複合加工装置110を説明する。第1実施形態では複合加工装置10に固定された正面カバー32に遮光フィルタ50が配設されている。これに対し、第2実施形態では、開閉可能に配設されたドア部140に、遮光フィルタ150が一つずつ配設されている点が異なる。
なお、付加製造や切削加工するために必要な機械構成自体は、図2に示すような第1実施形態で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る複合加工装置110の概要図である。図6Aはドア部140が閉じている状態の複合加工装置110の外観図であり、図6Bは斜視断面図である。
図6Aおよび図6Bに示すように、本発明の第2実施形態に係る複合加工装置110は、加工領域でワークWにエネルギを照射して付加製造を行う付加製造部12と、加工領域でワークWに切削加工を行う切削加工部14と、加工領域を覆うカバー部130と、を備える。カバー部130は正面で開閉可能なドア部140を含み、ドア部140はそれぞれ遮光フィルタ150が一つずつ配設される。
カバー部130は、ドア部140と、複合加工装置110の正面の一部と側面および後面に配設された側面カバー134と、加工領域の上面を覆う上面カバー136を含む。ドア部140は、複合加工装置110の正面で開閉可能に設けられ、ドア部140を開いた状態で、作業者は、たとえば付加製造部12および切削加工部14の保守や、ワークWの搬入および搬出を行う。
また、ドア部140が閉じた状態では、作業者は、ドア部140に配設された遮光フィルタ150を通じて加工領域を含む複合加工装置110の内部を視認する。遮光フィルタ150の近傍には操作盤90が配設され、作業者は、操作盤90を通じて複合加工装置110を操作したり、加工プログラムを作成したりする。
第2実施形態に係る複合加工装置110は、ドア部140が閉じている状態で、ワークWに対して付加製造又は切削加工を行う加工領域が、側面カバー134と、上面カバー136と、遮光フィルタ150が配設されたドア部140とによって覆われており、加工領域で発生する強い光が複合加工装置110の外部に漏れることを防いでいる。
本実施例の遮光フィルタ150の仕様は、第1実施形態の遮光フィルタ50と同様でよい。
また、複合加工装置110のドア部140は、遮光フィルタ150と窓ガラス170(不図示)を重ねて配設してもよい。ドア部140に配設された遮光フィルタ150と窓ガラス170の構成は、図5BにおけるA−A断面図に示すような第1実施形態で説明した正面カバー32に配設された遮光フィルタ50と窓ガラス70の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
第2実施形態の複合加工装置110は、カバー部130の少なくとも一つの面(例えば正面)に開閉可能にドア部140を備えればよい。ドア部140は遮光フィルタ150を配設し、配設した遮光フィルタ150を通して、作業者が複合加工装置110の外側から加工領域を視認できるよう構成されてあればよい。ドア部140は、両開きでも片開きでもよい。また、遮光フィルタ150の加工領域側に、加工領域から遮光フィルタ150を隔絶する窓ガラス170を備え、遮光フィルタ150及び窓ガラス170を通して、作業者が複合加工装置110の外側から加工領域を視認できるよう構成されてもよい。ここで、遮光フィルタ150の明状態における遮光の度合いは、窓ガラス170の遮光の度合いと同一又は窓ガラス170の遮光の度合いより高くてもよい。また、遮光フィルタ150と加工領域との距離が近い場合には、硬質の強化ガラス等を樹脂膜等で接着して一体化した合わせガラスが望ましい。この合わせガラスは、遮光フィルタ150を保護する保護板として機能する。上述した通り、窓ガラス170は遮光フィルタ150を加工領域から隔絶し保護する保護板としての機能と、装置の外部から加工領域を視認できる機能を有すれば、合わせガラスに限定される必要はなく、一般的に用いられるガラス板や樹脂板等でもよい。
図6Aに示すように、複合加工装置110の内部で付加製造を行っていない状態では、遮光フィルタ150は、加工領域から強い光を受けておらず明状態になっている。一方、図6Bに示すように、複合加工装置110の内部の加工領域で、付加製造部12がワークWに対しアーク放電による溶接を利用した付加製造を行っている状態では、遮光フィルタ150は、加工領域から強い光を受けて暗状態になっている。
(作用効果)
第2実施形態に係る複合加工装置110によれば、ドア部140に遮光フィルタ150を設けているため、加工中はドア部140に配設された遮光フィルタ150から加工領域を含む複合加工装置110の内部を確認し、加工後はドア部140を開けることで、加工中に確認したときと同じ目線からワークW等を確認することができる。
<第3実施形態>
図7〜図9を用いて、本発明の第3実施形態に係る複合加工装置210を説明する。第2実施形態では、両開きのドア部140に、遮光フィルタ150が一つずつ配設されている。これに対し、第3実施形態では、両開きのドア部240のそれぞれに複数の遮光フィルタ250が配設されている点が異なる。
なお、付加製造や切削加工するために必要な機械構成自体は、図2に示すような第1実施形態で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
図7は、本発明の第3実施形態に係る複合加工装置210の概要図である。図7Aはドア部240が閉じている状態の複合加工装置210の外観図であり、図7Bは斜視断面図である。
図7Aおよび図7Bに示すように、本発明の第3実施形態に係る複合加工装置210は、加工領域でワークWにエネルギを照射して付加製造を行う付加製造部12と、加工領域でワークWに切削加工を行う切削加工部14と、加工領域を覆うカバー部230と、を備える。カバー部230は正面で開閉可能なドア部240を含み、ドア部240は正面に遮光フィルタ250が複数並べて配設される。遮光フィルタ250は、後述する受光素子262を含む。
カバー部230は、ドア部240と、複合加工装置210の正面の一部と側面および後面に配設された側面カバー234と、加工領域の上面を覆う上面カバー236を含む。ドア部240は、複合加工装置210の正面で開閉可能に設けられ、ドア部240を開いた状態で、作業者は、たとえば付加製造部12および切削加工部14の保守や、ワークWの搬入および搬出を行う。
また、ドア部240が閉じた状態では、作業者は、ドア部240に並べて配設された複数の遮光フィルタ250を通じて加工領域を含む複合加工装置210の内部を視認する。遮光フィルタ250の近傍には操作盤90が配設され、作業者は、操作盤90を通じて複合加工装置210を操作したり、加工プログラムを作成したりする。
第3実施形態に係る複合加工装置210は、ドア部240が閉じている状態で、ワークWに対して付加製造もしくは切削加工を行う加工領域が、側面カバー234と、上面カバー236と、複数の遮光フィルタ250が並べて配設されたドア部240とによって覆われており、加工領域で発生する強い光が複合加工装置210の外部に漏れることを防いでいる。
図8は、本発明の第3実施形態に係る遮光フィルタ250の概要図である。遮光フィルタ250は、液晶板260と、複数の受光素子262a、262bと、ソーラーセル264を備え、加工領域側の光を受光するように配設される。液晶板260の上部左右に配設した受光素子262a、262bによって感知したアーク放電による光に応じて、液晶板260の遮光の度合いを切換えて保持する。この切換及び保持は、ソーラーセル264の裏側に埋め込まれた電子基板である制御部(不図示)により制御される。
ソーラーセル264は、アーク放電等による光を受けて発電し、遮光の度合いの切換及び保持のための電流を上述した制御部に供給するため、電源供給のための配線や、制御用の信号線を通す必要が無い。そして、ドア部240の構造がシンプルになり、製造コストを抑えることができ、かつ、故障しにくくなる。また、遮光フィルタ250や後述する窓ガラス270の交換も容易になる。
本実施例の遮光フィルタ250の仕様は、第1実施形態の遮光フィルタ50と同様でよい。
図9は第3実施形態に係るドア部240の概要図である。図9Aはドア部240の正面図であって、図9Bは、図9AにおけるA−A断面を矢印VP1方向からみた断面図である。複合加工装置210は、ドア部240の少なくとも一面(例えば正面)に複数の遮光フィルタ250a〜250oを並べて配設し、さらに遮光フィルタ250a〜250oに窓ガラス270を重ねて配設してもよい。ドア部240は、窓ガラス270と、複合加工装置210の外側(すなわち、作業者が見る側)に設けられた遮光フィルタ250a〜250oと、遮光フィルタ250の位置決めを行う板金278と、遮光フィルタ用パッキン272と、窓ガラス用パッキン274と、窓ガラス270を複合加工装置210の内側から押さえるガラス押さえ276が配設される。このように第3実施形態のドア部240に配設された窓ガラス270は、遮光フィルタ250に対して複合加工装置210の内側(すなわち、加工領域側)に配設されている。そして、ガラス押さえ276は、光を透過しない板金でできており、窓ガラス270の外周部分を複合加工装置210の内側から押さえることによって、窓ガラス270及び遮光フィルタ250を固定するものである。
第3実施形態の複合加工装置210は、カバー部230の少なくとも一つの面(例えば正面)に開閉可能にドア部240を備えればよい。ドア部240は、両開きでも片開きでもよい。ドア部240は遮光フィルタ250を複数並べて配設し、配設した遮光フィルタ250を通して、作業者が複合加工装置210の外側から加工領域を視認できるよう構成されてあればよい。また、遮光フィルタ250の加工領域側に、加工領域から遮光フィルタ250を隔絶する窓ガラス270を備え、遮光フィルタ250及び窓ガラス270を通して、作業者が複合加工装置210の外側から加工領域を視認できるよう構成されてもよい。ここで、遮光フィルタ250の明状態における遮光の度合いは、窓ガラス270の遮光の度合いと同一又は窓ガラス270の遮光の度合いより高くてもよい。また、遮光フィルタ250と加工領域との距離が近い場合には、硬質の強化ガラス等を樹脂膜等で接着して一体化した合わせガラスが望ましい。この合わせガラスは、遮光フィルタ250を保護する保護板として機能する。上述した通り、窓ガラス270は遮光フィルタ250を加工領域から隔絶し保護する保護板としての機能と、複合加工装置210の外部から加工領域を視認できる機能を有すれば、合わせガラスに限定される必要はなく、一般的に用いられるガラス板や樹脂板等でもよい。
図7Bは、ドア部240が閉じている状態の複合加工装置10の斜視断面図である。複合加工装置210は、ベース20に対して2方向に回転自在に保持されたワークWを傾斜させる。そして、複合加工装置10は、付加製造部12をベース20に対して3方向に直線移動することによって、付加製造部12に取り付けられているトーチ16を、傾斜したワークWに近づけて付加製造を行うことが可能である。
図10は、複数の遮光フィルタ250の変化を示す図である。上述の通り傾斜したワークWに対して付加製造を行った場合に遮光フィルタ250の変化を表す。二点鎖線で囲んだ領域256は、付加製造部12からアーク放電による強い光が届く領域である。領域256内にいる部分の遮光フィルタ250は暗状態になるが、領域256外にいる部分の遮光フィルタ250は明状態を保持する。
(作用効果)
このように、第3実施形態によれば、アーク放電による強い光が届く領域にいる遮光フィルタ250の受光素子262によって感知した光に応じて、液晶板260の遮光の度合いを高い状態に切換えて保持することができる。
また、強い光が発せられている部分のみ遮光されるため、ワークWのその他の部分(すなわち、視認しても問題無い部分)は遮光の度合いが低いままであり、複合加工装置210の内部を視認することができる。例えば、ワークWの付加製造が完了した部分やこれから付加製造又は切削加工を行う部分を確認して、加工条件を変更すること、または溶接不良を早期に発見することができる。
なお、ワークWを傾斜させない場合であっても、例えば、円筒形状のワークWの内径部を付加製造する場合などにはワークW形状によって強い光を発する領域が変わる場合に本実施例を適用してもよい。
<第4実施形態>
図11を用いて、本発明の第4実施形態に係る複合加工装置310を説明する。第1実施形態では、複合加工装置10の正面に遮光フィルタ50が配設されている。これに対し、第4実施形態では、さらに複合加工装置310の側面にも遮光フィルタ352が配設されている点が異なる。
なお、付加製造や切削加工するために必要な機械構成自体は、図2に示すような第1実施形態で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
図11は、本発明の第4実施形態に係る複合加工装置310の概要図である。
図11に示すように、本発明の第4実施形態に係る複合加工装置310は、加工領域でワークWにエネルギを照射して付加製造を行う付加製造部12と、加工領域でワークWに切削加工を行う切削加工部14と、加工領域を覆うカバー部330と、カバー部330の正面に配設された遮光フィルタ350と、カバー部330の側面に配設された遮光フィルタ352を備える。
カバー部330は、ドア部340と、複合加工装置310の正面に配設された正面カバー332と、複合加工装置310の正面の一部と側面および後面に配設された側面カバー334と、加工領域の上面を覆う上面カバー336を含む。ドア部340は、複合加工装置310の正面で開閉可能に設けられ、ドア部340を開いた状態で、作業者は、たとえば付加製造部12および切削加工部14の保守や、ワークWの搬入および搬出を行う。
また、ドア部340が閉じた状態では、作業者は、カバー部330の正面カバー332に配設された遮光フィルタ350または側面カバー334の側面に配設された遮光フィルタ352を通じて、加工領域を含む複合加工装置310の内部を視認する。遮光フィルタ350の近傍には操作盤90が配設され、作業者は、操作盤90を通じて複合加工装置310を操作したり、加工プログラムを作成したりする。
第4実施形態に係る複合加工装置310は、ドア部340が閉じている状態で、ワークWに対して付加製造もしくは切削加工を行う加工領域が、遮光フィルタ350が配設された正面カバー332と、遮光フィルタ352が配設された側面カバー334と、上面カバー336と、ドア部340とによって覆われており、加工領域で発生する強い光が複合加工装置310の外部に漏れることを防いでいる。
本実施例の遮光フィルタ350、352の仕様は、第1実施形態の遮光フィルタ50と同様でよい。
また、複合加工装置310のカバー部330は、遮光フィルタ350、352のそれぞれと窓ガラス370(不図示)を重ねて配設してもよい。正面カバー332、側面カバー334にそれぞれ配設された遮光フィルタ350、352と窓ガラス370との構成は、図5BにおけるA−A断面図に示すような第1実施形態で説明した正面カバー32に配設された遮光フィルタ50と窓ガラス70の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
第4実施形態の複合加工装置310は、カバー部330の複数の面(例えば正面と側面)にそれぞれ遮光フィルタ350を配設することができればよい。カバー部330は、遮光フィルタ350又は352を通して、作業者が複合加工装置310の外側から加工領域を視認できるよう構成されてあればよい。また、遮光フィルタ350の加工領域側に、加工領域から遮光フィルタ350を隔絶する窓ガラス370を備え、遮光フィルタ350及び窓ガラス370を通して、作業者が複合加工装置310の外側から加工領域を視認できるよう構成されてもよい。ここで、遮光フィルタ350の明状態における遮光の度合いは、窓ガラス370の遮光の度合いと同一又は窓ガラス370の遮光の度合いより高くてもよい。また、遮光フィルタ350と加工領域との距離が近い場合には、硬質の強化ガラス等を樹脂膜等で接着して一体化した合わせガラスが望ましい。この合わせガラスは、遮光フィルタ350を保護する保護板として機能する。上述した通り、窓ガラス370は遮光フィルタ350を加工領域から隔絶し保護する保護板としての機能と、装置の外部から加工領域を視認できる機能を有すれば、合わせガラスに限定される必要はなく、一般的に用いられるガラス板や樹脂板等でもよい。
(作用効果)
第4実施形態に係る複合加工装置310によれば、カバー部330の正面及び側面に遮光フィルタ350及び352が設けられており、アーク放電等による強い光から作業者を保護しながら、複合加工装置の内部を2方向から見ることができる。遮光フィルタ350では、強い光が発せられている部分のみ遮光されるため、強い光が届いていない方向から複合加工装置310の内部を視認することができる。また、ワークWの付加製造が完了した部分やこれから付加製造又は切削加工を行う部分を確認して、次のパスの干渉をチェックしたり、加工条件の変更を行ったり、加工不良を早期に発見したりすることができる。
<第5実施形態>
図12〜図14を用いて、本発明の第5実施形態に係る複合加工装置410を説明する。第2実施形態ではドア部140に遮光フィルタ150と窓ガラス170が配設されているが、第5実施形態では第1のドア部440に遮光フィルタ450が配設され、第2のドア部442に窓ガラス470が配設され、第1、第2のドア部が別々に開閉できる点が異なる。
なお、付加製造や切削加工するために必要な機械構成自体は、図2に示すような第1実施形態で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
図12は、第5実施形態に係る複合加工装置410の一例を示す図であって、左右に設けられた第1のドア部440が、第2のドア部442とは独立して左右に開閉する例を示す。
図12A及び図12Bは第1のドア部440及び第2のドア部442共に閉じている状態を示し、図12C及び図12Dは第1のドア部440が開いており、第2のドア部442が閉じている状態を示す。なお、図12A及び図12Cは複合加工装置410を斜め上方から見た図であり、図12B及び図12Dは正面から見た図である。
図12Aに示すように、本発明の第5実施形態に係る複合加工装置410は、加工領域でワークWにエネルギを照射して付加製造を行う付加製造部12と、加工領域でワークWに切削加工を行う切削加工部14と、加工領域を覆うカバー部430と、を備える。カバー部430は、カバー部430の正面で開閉可能な第1のドア部440と第2のドア部442を含む。第2のドア部442は第1のドア部440に対して複合加工装置410の内側(すなわち、加工領域側)に配設され、第1のドア部440は正面に遮光フィルタ450が配設され、第2のドア部442は正面に窓ガラス470が配設される。また、第1のドア部440および第2のドア部442は、互いに閉じた状態で、遮光フィルタ450と窓ガラス470が重なるように配設される。すなわち、窓ガラス470は、遮光フィルタ450の加工領域側に配設される。
カバー部430は、第1のドア部440と、第2のドア部442と、複合加工装置410の正面の一部と側面および後面に配設された側面カバー434と、加工領域の上面を覆う上面カバー436を含む。第1のドア部440と第2のドア部442は、複合加工装置410の正面で別々に開閉可能に設けられ、第1のドア部440と第2のドア部442の両方を開いた状態で、作業者は、たとえば付加製造部12および切削加工部14の保守や、ワークWの搬入および搬出を行う。
ここで、図12Aおよび図12Bに示すように、第1のドア部440及び第2のドア部442が閉じた状態では、作業者は、遮光フィルタ450と窓ガラス470を通じて加工領域を含む複合加工装置410の内部を視認する。一方、図12Cおよび図12Dに示すように、第1のドア部440が開いて第2のドア部442が閉じた状態では、作業者は、窓ガラス470を通じて加工領域を含む複合加工装置410の内部を視認する。第2のドア部442の近傍には操作盤90が配設され、作業者は、操作盤90を通じて複合加工装置10を操作したり、加工プログラムを作成したりする。
第5実施形態に係る複合加工装置410は、第1のドア部440と第2のドア部442の両方を閉じている状態で、ワークWに対して付加製造もしくは切削加工を行う加工領域が、側面カバー434と、上面カバー436と、遮光フィルタ450が配設された第1のドア部440とによって覆われており、加工領域で発生する強い光が複合加工装置410の外部に漏れることを防いでいる。
本実施例の遮光フィルタ450の仕様は、第1実施形態の遮光フィルタ50と同様でよい。
図13は第5実施形態に係る第1のドア部440および第2のドア部442の概要を示す断面図である。第1のドア部440は、複合加工装置410の外側(すなわち、作業者が見る側)に設けられた遮光フィルタ450と、遮光フィルタ450の位置決めを行う板金478と、遮光フィルタ用パッキン472と、遮光フィルタ450を第2のドア部442側から押さえるフィルタ押さえ480が配設される。第2のドア部442は、複合加工装置410の外側(すなわち、作業者が見る側)に設けられた窓ガラス470と、窓ガラス用パッキン474と、窓ガラ4ス70を複合加工装置10の内側から押さえるガラス押さえ476が配設される。このように第5実施形態の第2のドア部442に配設された窓ガラス470は、第1のドア部440に配設された遮光フィルタ450に対して複合加工装置410の内側(すなわち、加工領域側)に配設されている。
また、第1のドア部440に配設された遮光フィルタ450は、第3実施形態の遮光フィルタ250と同様に、遮光の度合いの切換及び保持を制御する制御部と、前記付加製造により生じた光を受けて発電し前記制御部に電流を供給するソーラーセル264を含んでもよい。また、第3実施形態の遮光フィルタ250と同様に、第1のドア部440に複数並べて配設してもよい。
第5実施形態の複合加工装置410は、カバー部430の少なくとも一つの面(例えば正面)に開閉可能に第1のドア部440および第2のドア部442を配設することができればよい。第1のドア部440および第2のドア部442は、両開きでも片開きでもよい。第1のドア部440は遮光フィルタ450を配設し、遮光フィルタ450を通して、作業者が複合加工装置410の外側から加工領域を視認できるよう構成されてあればよい。また、第2のドア部442は、第1のドア部440の加工領域側に、加工領域から遮光フィルタ450を隔絶する窓ガラス470を配設し、遮光フィルタ450及び窓ガラス470を通して、作業者が複合加工装置410の外側から加工領域を視認できるよう構成される。ここで、遮光フィルタ450の明状態における遮光の度合いは、窓ガラス470の遮光の度合いと同一又は窓ガラス470の遮光の度合いより高くてもよい。また、窓ガラス470と加工領域との距離が近い場合には、硬質の強化ガラス等を樹脂膜等で接着して一体化した合わせガラスが望ましい。この合わせガラスは、遮光フィルタ450を保護する保護板として機能する。上述した通り、窓ガラス470は遮光フィルタ450を加工領域から隔絶し保護する保護板としての機能と、複合加工装置410の外部から加工領域を視認できる機能を有すれば、合わせガラスに限定される必要はなく、一般的に用いられるガラス板や樹脂板等でもよい。
また、カバー部430には第1のドア部440の開閉を検知する第1のセンサ(不図示)と、第2のドア部442の開閉を検知する第2のセンサ(不図示)がそれぞれ設けられている。
図14は、第5実施形態の他の例を示す複合加工装置510の概要図であって、左右に設けられた第1のドア部540及び第2のドア部542が複合加工装置510の内側にスライドして開く例を示す。
図14A及び図14Bは第1のドア部540及び第2のドア部542共に閉じている状態を示し、図14C及び図14Dは第1のドア部540が開いており、第2のドア部542が閉じている状態を示す。なお、図14A及び図14Cは複合加工装置510を斜め上方から見た図であり、図14B及び図14Dは正面から見た図である。
第1のドア部540及び第2のドア部542は、左右に開く際に、カバー部530の正面より複合加工装置510の内側に収まるようにスライドする。
図15は、第5実施形態に係る複合加工方法のフローチャートである。図12に示すように、第5実施形態の場合、複合加工装置410により付加製造が行なわれる際には、遮光フィルタ450が配設されている第1のドア部440と、窓ガラス470が配設されている第2のドア部442の両方が閉じている必要がある。一方、複合加工装置410により切削加工が行なわれる際には、窓ガラス470が配設されている第2のドア部442が閉じている必要があるものの、アーク放電等による強い光が発生しないことから遮光フィルタ450が配設されている第1のドア部440は開いていてもよい。
そこで、第1のドア部440と第2のドア部442の両方が閉じている場合にのみ付加製造を行う、安全制御(いわゆるインターロック)を行う。
まず、上述した第2のセンサを用いて第2のドア部442が閉じているかを検知する(S110)。第2のドア部442が閉じている場合(S110のYes)は、切削加工部14に切削加工を実行可能であると第1の制御信号を出力し(S120)、切削加工部14はワークに切削加工を行うことができる。
次に、上述した第1のセンサを用いて第1のドア部440が閉じているかを検知する(S130)。第1のドア部440が閉じている場合(S130のYes)は、付加製造部12に付加製造を実行可能であると第2の制御信号を出力し(S140)、付加製造部12はワークに付加製造を行うことができる。
一方、第1のドア部440が閉じていない場合(S110のNo)、または第2のドア部442が閉じていない場合(S130のNo)は処理を終了する。
ここで、第1のドア部440及び第2のドア部442の開閉を検知し、上記制御指令を出すためには既存のドアセンサを用いればよい。そして、このドアセンサの開閉信号を複合加工装置410へ入力することによって、作業者の安全を確保することができる。
(作用効果)
切削加工時等の一定の時間、アーク光等による強い光を発しない場合には、遮光フィルタ450を介さず、保護板としての窓ガラス470から(すなわちほぼ透明な合わせガラスのみを通して)複合加工装置410の内部の加工領域を視認することができる。すなわち、遮光フィルタ450より視認性の良い(遮光の度合いが低い)状態で、視認可能になる。
さらに、第5実施形態に係る複合加工装置410によれば、第1のドア部440と第2のドア部442を別々に製造することができる。遮光フィルタ450を交換する場合には、窓ガラス470が配設された第2のドア部442を取り外すことなく、第1のドア部440を取り外すのみで容易に遮光フィルタ450を交換することができる。
また、第5実施形態に係る複合加工方法によれば、付加製造時の光から作業者を保護し、かつ、切削加工時に加工領域を容易に視認可能な状態で、付加製造と切削加工による複合加工を行うことができる。
なお、本発明は、上記した実施例の構成に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上述した複合加工装置において、5軸駆動のマシニングセンタに付加製造機構を適用した場合を例示したが、切削加工機構として立形マシニングセンタ、横形マシニングセンタ、旋盤等の他の切削装置を適用した構成としてもよい。
また、上述した複合加工装置において、付加製造部と切削加工部は同一の移動機構で駆動されているが、別々に移動するよう別の移動機構を備えていてもよい。
好ましい実施形態に関連して本発明を説明してきたが、本発明の原理および範囲内で、本発明の性質を説明するために記載および図示されている部品および構成要素の詳細、材料、および配列の様々な変更を、当業者が行うことは当然にできる。
10、110、210、310、410、510 複合加工装置
12 付加製造部
14 切削加工部
16 トーチ
18 加工工具
30、130、230、330、430、530 カバー部
40、140、240、340 ドア部
50、150、250、350、352、450 遮光フィルタ
70、170、270、370、470 窓ガラス
90 操作盤
W ワーク

Claims (13)

  1. 加工領域でワークにエネルギを照射して付加製造を行う付加製造部と、
    前記加工領域で前記ワークに切削加工を行う切削加工部と、
    前記加工領域を覆うカバー部と、
    該カバー部の少なくとも一つの面に配設され、前記加工領域から受け取った光に応じて遮光の度合いを変更する遮光フィルタと、
    を備えることを特徴とする複合加工装置。
  2. 前記遮光フィルタの加工領域側に配設される保護板
    をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の複合加工装置。
  3. 前記遮光フィルタは、前記カバー部の少なくとも一つの面に複数並べて配設され、
    複数の前記遮光フィルタは、それぞれ前記加工領域側の光を受光する受光素子
    を含むことを特徴とする請求項2に記載の複合加工装置。
  4. 前記遮光フィルタは、前記付加製造により生じた光を受光していない明状態と、前記付加製造により生じた光を受光している暗状態で、前記遮光の度合いを変更し、
    前記暗状態の遮光の度合いは、前記明状態の遮光の度合いより高い
    ことを特徴とする請求項3に記載の複合加工装置。
  5. 前記遮光フィルタの前記明状態の遮光の度合いは、前記保護板の遮光の度合いと同一又は前記保護板の遮光の度合いより高い
    ことを特徴とする請求項4に記載の複合加工装置。
  6. 前記カバー部は、該カバー部の少なくとも一つの面で開閉可能であって、前記遮光フィルタと、前記保護板を重ねて配設されたドア部
    を含むことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の複合加工装置。
  7. 前記遮光フィルタは、前記遮光の度合いの切換及び保持を制御する制御部と、前記付加製造により生じた光を受けて発電し前記制御部に電流を供給するソーラーセル
    を含むことを特徴とする請求項6に記載の複合加工装置。
  8. 前記カバー部は、該カバー部の少なくとも一つの面で開閉可能な第1のドア部と第2のドア部を含み、
    前記第1のドア部は、一部に前記遮光フィルタが配設され、
    前記第2のドア部は、一部に前記保護板が配設され、
    前記第1のドア部および前記第2のドア部は、互いに閉じた状態で、前記遮光フィルタと前記保護板が重なるように配設される
    ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の複合加工装置。
  9. 前記カバー部の一部に配設され、前記第1のドア部の開閉を検知する第1のセンサと、前記第2のドア部の開閉を検知する第2のセンサ
    を備えることを特徴とする請求項8に記載の複合加工装置。
  10. 前記遮光フィルタは、前記遮光の度合いの切換及び保持を制御する制御部と、前記付加製造により生じた光を受けて発電し前記制御部に電流を供給するソーラーセル
    を含むことを特徴とする請求項8に記載の複合加工装置。
  11. 前記遮光フィルタは、前記カバー部の複数の面に配設される
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の複合加工装置。
  12. 前記付加製造部は、アーク放電による溶接を利用した付加製造を行う
    ことを特徴とする請求項1に記載の複合加工装置。
  13. 加工領域でワークにエネルギを照射して付加製造を行う付加製造部と、
    前記加工領域で前記ワークに切削加工を行う付加製造部と、
    前記加工領域を覆うカバー部と、
    前記加工領域から受け取った光に応じて遮光の度合いを変更する遮光フィルタと、
    前記遮光フィルタを前記加工領域から隔絶する保護板と、を備え、
    前記カバー部は、少なくとも一つの面に開閉可能に配設された第1のドア部及び第2のドア部と、前記第1のドア部の開閉を検知する第1のセンサと、前記第2のドア部の開閉を検知する第2のセンサを含み、
    前記第1のドア部は、一部に前記遮光フィルタが配設され、
    前記第2のドア部は、一部に前記保護板が配設された複合加工装置の複合加工方法であって、
    前記第1のドア部が閉じている状態および前記第2のドア部が閉じている状態を検知している間は、前記ワークに前記付加製造を行い、
    前記第2のドア部が閉じている状態を検知している間は、前記ワークに前記切削加工を行うことを特徴とする複合加工方法。
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