JP6109055B2 - 機械加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、機械加工装置に関し、特に旋削加工と切削加工とができる機械加工装置に関するものである。

タブレットパソコン、携帯電話等の電子装置は金具を使用してケースを製造する場合がある。一般的に、該金具は上部及びその上部の縁から垂直に延伸する側壁を有する。前記金具の上部の上面は非回転面であり、その上面の面積は側壁よりも比較的大きい。側壁は４つの側面及び４つの角を有し、４つの側面は順に連接され、角は１つずつ左右に近接した２つの側面に接続されている。機械加工領域において、通常、切削バイトによって金具加工を行う。しかし、切削バイトは金具の上部を連続して加工することができず、上面に亀裂等が発生するため金具の平滑度が低い。従って、引き続き一連の表面処理を行って、上面の平滑度を高めなければならず金具の加工効率は低い。もしくは、旋削を採用して金具を加工する。しかしこの金具は４つの角を備えるため、旋削はその４つの角を加工することができない。

以上の問題点に鑑みて、本発明は、金具加工の効率及び金具の平滑度を高めることができる機械加工装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る機械加工装置は、台座と、該台座に装着されている作業台と、前記台座に第一方向に沿って移動可能に装着され、且つ前記作業台の上方に位置する移動装置と、を備える。前記機械加工装置は、更に前記移動装置に前記第一方向に垂直である第二方向に沿ってスライド可能に装着される送り駆動装置と、前記送り駆動装置によって前記第一方向及び前記第二方向に垂直である第三方向に沿って移動する旋削バイトを備える旋削送り装置と、前記移動装置に前記第一方向に垂直である前記第二方向に沿ってスライド可能に装着され、且つ前記第三方向に沿って移動可能に設置された切削バイトと、を備える。

本発明に係る機械加工装置は、旋削送り装置及び切削送り装置を備え、旋削送り装置の旋削バイトがＺ軸方向に沿って高速で往復運動して、金具の上部を連続加工して、一連の表面処理を行わないため、上面の平滑度を高めることができる。また、金具を連続加工する際、金具を何回も取り外したり、取り付けたりする必要がないため、金具の定位の精度、加工効率、及び加工の質を向上させることができる。

本発明に係る第一実施形態の機械加工装置の斜視図である。 図１に示した機械加工装置の分解図である。 図２に示した機械加工装置の旋削送り装置及び切削送り装置の斜視図である。 図３に示した機械加工装置の旋削送り装置の分解図である。 本発明に係る加工された金具の斜視図である。 図５に示した加工された金具のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 本発明に係る第二実施形態の機械加工装置の一部の断面図である。

以下、図面に基づいて、本発明に係る金具加工方法について詳細に説明する。

図１及び図２を参照すると、本発明に係る第一実施形態の機械加工装置１００は、金具３００を複合加工することに用いられる。機械加工装置１００は、台座１０と、台座１０に装着され、且つ金具３００を固定するための作業台２０と、台座１０に移動可能に装着され、且つ作業台２０の上方に位置する移動装置３０と、移動装置３０にスライド可能に装着されている旋削送り装置４０及び切削送り装置５０と、作業台２０、移動装置３０、旋削送り装置４０及び切削送り装置５０に電気的に接続されている制御装置６０と、を備える。移動装置３０は、この制御装置６０の命令に基づいて、旋削送り装置４０及び切削送り装置５０を連動してＸ軸方向（第一方向）／Ｙ軸方向（第二方向）に沿って移動させる。

台座１０は、基底部１１及び基底部１１上に互いに間隔をあけて、且つ互いに平行に設置されている２つの支持体１３を備える。各支持体１３の前記基底部１１から離れている端面には、平行に、且つ間隔をあけて２つの第一レール１３１が設置されている。本実施形態において、この２つの第一レール１３１はＸ軸方向に沿って延伸している。

作業台２０は、基底部１１に回転可能に装着され、且つ２つの取り付け部２１と、第一駆動部材２３と、回転軸２５と、第二駆動部材２７と、を備える。２つの取り付け部２１は基底部１１の略中央にそれぞれ位置し、且つ２つの支持体１３の間に間隔をあけて設置されている。第一駆動部材２３は一方の取り付け部２１に設置されている。回転軸２５は第一駆動部材２３と他方の取り付け部２１とに接続されている。第一駆動部材２３は回転軸２５をＹ軸方向と平行なα軸（つまり、第二方向と平行な方向）回りに回転させる。第二駆動部材２７は回転軸２５上の略中央に設置され、且つ金具３００を連動してＺ軸方向（第一方向と第二方向とに垂直な第三方向）と平行なβ軸回りに回転させる。第一駆動部材２３と第二駆動部材２７とは、制御装置６０にそれぞれ電気的に接続されている。本実施形態において、第一駆動部材２３及び第二駆動部材２７は、ダイレクトドライブモータ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｒｉｖｅ Ｍｏｔｏｒ）である。

移動装置３０は、２つの支持体１３上にスライド可能に装着されている。該移動装置３０は、その長手方向が２つの支持体１３の長手方向に垂直になるように作業台２０の上方に位置している。移動装置３０は、横梁３１と、横梁３１の両端に形成され、且つ２つの支持体１３にスライド可能にそれぞれ結合されるスライド台３３と、スライド台３３に装着されている第一駆動アセンブリ３５と、横梁３１に装着されている第二駆動アセンブリ３７と、を備える。横梁３１は、Ｙ軸方向に沿って延伸している。また、横梁３１には、互いに平行な２つの第二レール３１１が形成されている。各スライド台３３は第一レール１３１にスライド可能にそれぞれ結合される。第一駆動アセンブリ３５はスライド台３３の横梁３１から離れる側の端面に設けられ、且つ支持体１３に結合される。第一駆動アセンブリ３５は第一レール１３１の一端に近接し、且つ横梁３１を支持体１３に対してＸ軸方向に沿って移動させることができる。第二駆動アセンブリ３７は、横梁３１の２つの第二レール３１１の間に固定され、且つ旋削送り装置４０及び切削送り装置５０を駆動して第二レール３１１の長手方向（即ち、Ｙ軸方向）に沿って移動させる。第一駆動アセンブリ３５と第二駆動アセンブリ３７とは制御装置６０にそれぞれ電気的に接続されている。本実施形態において、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７は、全て高性能のリニアモータである。また、他の実施形態において、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７は、他の駆動部材でも良い。また、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７の数は、実際の必要性に応じて設定することができる。

図３及び図４を併せて参照すると、旋削送り装置４０は、滑動板４１と、固定座４３と、バイトホルダ４５と、送り駆動装置４７と、旋削バイト４９と、を備える。滑動板４１は横梁３１の第二レール３１１にスライド可能に結合される。滑動板４１は第二駆動アセンブリ３７によってＹ軸方向に沿って旋削送り装置４０及び切削送り装置５０を移動させる。滑動板４１の横梁３１から離れている側の端面には４つのガイド部４１３がＺ軸方向に沿って設置されている。４つのガイド部４１３は２つのグループに分けられており、１つのグループがＺ軸方向に沿って設置される２つのガイド部４１３を有し、且つその２つのグループはＹ軸方向において互いに間隔をあけて設置されている。滑動板４１は基底部１１に近い部分に突設された取り付けブロック４１５をさらに備える。取り付けブロック４１５は２つのグループのガイド部４１３の間に位置する。固定座４３は滑動板４１のガイド部４１３から離れている一側に固定される。固定座４３は、両側に開口が設けられている筐体４３１及び該筐体４３１の両側に装着された２つの装着板４３３を備える。筐体４３１における滑動板４１に近接する側板の内側面には、Ｚ軸方向に沿って２つの第一ガイドレール４３１７が設置されている。また、筐体４３１における滑動板４１から離れている側の外側面には、第一ガイドレール４３１７と対応する位置に、ガイド凹部４３１８が設けられている。ガイド凹部４３１８の両側には、２つの第二ガイドレール４３１９が設置されている。２つの装着板４３３は、筐体４３１を封鎖するように筐体４３１の両側に固定された後、滑動板４１に設置される。

バイトホルダ４５は、主体４５１及び該主体４５１の長手方向に沿って、且つ短手方向の略中央部から垂直に突設しているスライド板４５３を備える。主体４５１のスライド板４５３が位置する面には、スライダー４５１１が設置されている。スライド板４５３は、ガイド凹部４３１８から筐体４３１内に挿入されて、第一ガイドレール４３１７にスライド可能に設置される。この時、主体４５１は筐体４３１の外部に位置し、スライダー４５１１は、第二ガイドレール４３１９にスライド可能に設置される。

２つの送り駆動装置４７は、固定座４３内にそれぞれ装着され、且つ制御装置６０にそれぞれ電気的に接続される。送り駆動装置４７は２つの駆動モジュール４７１を備える。２つの駆動モジュール４７１は、バイトホルダ４５を第一ガイドレール４３１７及び第二ガイドレール４３１９に沿って高速で駆動させる。本実施形態において、駆動モジュール４７１は、高性能のリニアモータである。各駆動モジュール４７１は、可動子４７１１及び固定子４７１３を備える。可動子４７１１は、装着板４３３の筐体４３１の内部に向かう面に固定される。また、駆動モジュール４７１の数は２つに限定されず、必要性に応じて選択できる。例えば、送り駆動モジュール４７１は、１つの駆動モジュール４７１或いは３つの駆動モジュール４７１を採用することができる。旋削バイト４９は、主体４５１における基底部１１に近い一端に固定される。この旋削バイト４９は金具３００の上部３０１を加工する。

切削送り装置５０は、リニア駆動機構５３と、連接板５４と、固定板５５と、取り付け板５６と、回転駆動部材５７と、切削バイト５９と、を備える。リニア駆動機構５３は、駆動部材５３１と、ウォーム５３３と、ナット５３５と、を備える。駆動部材５３１は横梁３１の上方に位置するように滑動板４１に装着されている。ウォーム５３３の両端は駆動部材５３１と取り付けブロック４１５とにそれぞれ回転可能に接続される。ナット５３５はウォーム５３３と組み合わせられ、且つ連接板５４に固定される。連接板５４は、ガイド部４１３にスライド可能に設置されるように滑動板４１に装着される。
固定板５５は、連接板５４の基底部１１に近い一端に設置され、取り付け板５６は連接板５４の基底部１１の他端に設置され、且つ固定板５５と対向する。回転駆動部材５７は、固定板５５と取り付け板５６とを通過し、固定板５５に固定される。切削バイト５９は、回転駆動部材５７の基底部１１に近い一端に設置される。駆動部材５３１はウォーム５３３によって、連接板５４、回転駆動部材５７及び切削バイト５９をガイド部４１３に対してＺ軸と平行な方向に沿って駆動させる。回転駆動部材５７は切削バイト５９をＺ軸と平行な軸線回りに回転させる。切削バイト５９は滑動板４１によって、Ｘ軸及びＹ軸と平行な方向に沿って移動することができ、且つリニア駆動機構５３によってＺ軸と平行な方向に沿って往復移動することができる。制御装置６０は台座１０に装着される。

機械加工装置１００を組み立てる際、先ず、作業台２０を２つの支持体１３の間に装着した後、横梁３１をスライド台３３を介して２つの支持体１３にスライド可能に設置する。次に、第一駆動アセンブリ３５をスライド台３３と支持体１３とに装着し、第二駆動アセンブリ３７を横梁３１に装着する。次に、旋削送り装置４０及び切削送り装置５０を横梁３１上に並列して装着する。制御装置６０を台座１０に装着して、作業台２０と、第一駆動アセンブリ３５と、第二駆動アセンブリ３７と、旋削送り装置４０と、切削送り装置５０と、に電気的に接続する。

図５及び図６を参照すると、金具３００はタブレットパソコン、携帯電話等の電子装置のケースであり、略矩形のブロック状を呈している。金具３００は、上部３０１と、上部３０１の縁から垂直に延伸している側壁３０３と、を有する。上部３０１の面積は側壁３０３よりも大きい。本実施形態において、上部３０１の上面は湾曲面である。側壁３０３の上部３０１から離れる側の端面は略平面であり、且つ４つの側面３０３１及び４つの角３０３３を有する。４つの側面３０３１は順に連接され、角３０３３は１つずつ左右に近接する２つの側面３０３１に接続されている。

使用する際、先ず、金具３００を作業台２０に固定し、制御装置６０は第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７を制御して、第一駆動アセンブリ３５は横梁３１をＸ軸方向に沿って移動させ、第二駆動アセンブリ３７は旋削送り装置４０をＹ軸方向に沿って移動させ、旋削バイト４９は金具３００に対して初期位置に達する。続いて、第二駆動部材２７は金具３００を連動してβ軸回りに回転し、同時に、送り駆動装置４７は旋削バイト４９を駆動してＺ軸方向に沿って高速で往復運動させる。この際、旋削バイト４９の高速で往復運動する際の幅及び速度と、第二駆動部材２７の回転速度と、は金具３００の加工部分の切削量に基づいてプログラムを設定し、金具３００の上部３０１を加工する。旋削バイト４９の平面運動の軌道は、螺旋状を呈す。旋削バイト４９の加工が終わると、旋削送り装置４０は作動を停止する。

第二駆動アセンブリ３７は滑動板４１を移動させて、切削送り装置５０を金具３００の上方に位置させる。リニア駆動機構５３は、切削バイト(スクレーピングカッター)５９をガイド部４１３に沿って下方に移動させて、金具３００の側壁３０３の、ある予定の位置まで到達させる。次いで、移動装置３０は切削バイト５９を駆動して金具３００に対して特定の経路で金具３００の側壁３０３に沿って移動して、金具３００の側壁３０３に対する切削加工を行う。金具３００の１つの側面３０３１を加工した後、金具３００の角３０３３に達すると、回転駆動部材５７は切削バイト５９を適する角度に回転させて、切削バイト５９に対して金具３００の次の側壁３０３に対する直線の切削加工を行わせる。金具３００の切削加工が終わると、リニア駆動機構５３は切削バイト５９を駆動して上昇し、移動装置３０は初期位置に戻り、作業台２０から金具３００を取り外す。また、金具３００のある特定の位置を加工する際、回転軸２５は金具３００を連動してα軸回りを一定の角度に回転させ、第二駆動部材２７は金具３００を駆動してβ軸回りを回転させ、金具３００を特定の位置に動かすことができる。

本発明の機械加工装置１００は、旋削送り装置４０及び切削送り装置５０を備える。旋削送り装置４０の旋削バイト４９がＺ軸方向に沿って高速で往復運動して、金具３００の上部３０１を連続加工し、一連の表面処理を行わないため、上面の平滑度を高めることができる。切削送り装置５０の切削バイト５９は、移動装置３０の連動によって、金具３００の側壁３０３に移動し、回転駆動部材５７は金具３００の角３０３３を一定の角度に回転させて、切削バイト５９に対して次の金具３００の側面３０３１に対する直線の切削加工を行わせる。故に加工の効率を高め、且つ加工精度も保証できる。また、機械加工装置１００が金具３００を加工する際、金具３００を何回も取り外したり、取り付けたりする必要はない。従って、金具３００の定位の精度、加工効率、及び加工の質を高める。さらに、移動装置３０は旋削送り装置４０と切削送り装置５０とをＸ軸或いはＹ軸方向に沿って移動させ、旋削送り装置４０と切削送り装置５０とはそれぞれＺ軸と平行な方向に沿って移動することができ、作業台２０は金具３００を駆動してα軸及びβ軸回りを回転して、容易に金具３００を加工することができるため、加工効率を高めることができる。

機械加工装置１００は、旋削加工或いは切削バイト加工の１つの加工を単独で行うこともできる。旋削送り装置４０は、金具３００の上部３０１の旋削加工に限らず、別の形状の金具３００も旋削加工ができる。また、切削送り装置５０は、金具３００の側壁３０３の切削バイトの加工に限らず、金具３００の孔、溝等も切削バイト加工できる。勿論、曲面の平滑度の要求が高くない金具３００は、金具３００の加工面を切削送り装置５０によって加工することもできる。

旋削送り装置４０は、滑動板４１、固定座４３、及びバイトホルダ４５を省略することができる。この際、送り駆動装置４７を別の高速で往復運動する駆動機構に置換する。これにより、送り駆動装置４７はスライド可能に横梁３１の第二レール３１１に設置されて、送り駆動装置４７は旋削バイト４９を駆動してＺ軸方向に沿って高速で往復運動するように制御する。

また、切削送り装置５０は滑動板４１に設置しなくても良い。この際、独立した滑動板を設置し、該滑動板は横梁３１の第二レール３１１に設置され、且つ切削送り装置５０を第二レール３１１に取り付けて、切削送り装置５０と旋削送り装置４０とは横梁３１における移動を制御することもできる。

リニア駆動機構５３の駆動部材５３１とウォーム５３３とは、別の駆動機構に置換することもできる。例えば、直線運動するシリンダーに置換し、シリンダーをスライド可能に第二レール３１１に設置し、回転駆動部材５７はシリンダーの駆動軸に固定される。従って、切削送り装置５０は、連接板５４を省略することができる。

作業台２０は、１つの回転駆動部材を基底部１１に設置して、β軸回りのみに回転することができる。

また、作業台２０を多軸の作業台に設置し、金具３００を連動して多軸移動を行うことで、容易に金具３００の多方面を加工することができる。

図７を参照すると、第二実施形態の機械加工装置は第一実施形態の金具加工方法を採用する。第二実施形態の機械加工装置は前記機械加工装置１００の構造に類似するが、異なる部分は、旋削送り装置（図示せず）が更にリニア駆動機構（図示せず）に隣接し、且つ滑動板４１ａに固定された旋削駆動機構（図示せず）を備えることである。滑動板４１ａは、スライド可能に横梁３１ａに設置され、固定座４３ａはスライド可能に横梁３１ａに設置される。旋削駆動機構は、固定座４３ａを駆動して、バイトホルダ及び旋削バイト４９ａは、連動してＺ軸のＺ１方向と平行な方向に沿って移動して、旋削送り装置４０はＺ１方向に沿って定位する。これにより、異なる形状の金具３００も加工できる。金具３００は回転軸（図示せず）の第二駆動部材２７ａに回転可能に定位される。

１００ 機械加工装置
１０ 台座
１１ 基底部
１３ 支持体
１３１ 第一レール
２０ 作業台
２１ 取り付け部
２３ 第一駆動部材
２５ 回転軸
２７、２７ａ 第二駆動部材
３００ 金具
３０１ 上部
３０３ 側壁
３０３１ 側面
３０３３ 角
３０ 移動装置
３１、３１ａ 横梁
３１１ 第二レール
３３ スライド台
３５ 第一駆動アセンブリ
３７ 第二駆動アセンブリ
４０ 旋削送り装置
４１、４１ａ 滑動板
４１３ ガイド部
４１５ 取り付けブロック
４３、４３ａ 固定座
４３１ 筐体
４３１７ 第一ガイドレール
４３１８ ガイド凹部
４３１９ 第二ガイドレール
４３３ 装着板
４５ バイトホルダ
４５１ 主体
４５１１ スライダー
４５３ スライド板
４５３１ ガイド部
４７ 送り駆動装置
４７１ 駆動モジュール
４７１１ 可動子
４７１３ 固定子
４９、４９ａ 旋削バイト
５０ 切削送り装置
５３ リニア駆動機構
５３１ 駆動部材
５３３ ウォーム
５３５ ナット
５４ 連接板
５５ 固定板
５６ 取り付け板
５７ 回転駆動部材
５９ 切削バイト
６０ 制御装置

Claims (7)

1. 台座と、該台座に装着されている作業台と、前記台座に第一方向に沿って移動可能に装着され、且つ前記作業台の上方に位置する移動装置と、旋削送り装置と、を備える機械加工装置において、
   
   前記旋削送り装置は、前記第一方向に垂直である第二方向に沿ってスライド可能なように、前記移動装置に装着され、且つ送り駆動装置及び旋削バイトを備え、前記旋削バイトは、前記移動装置の連動によって前記第一方向及び前記第二方向に沿って移動し、前記送り駆動装置は前記旋削バイトを前記第一方向及び前記第二方向に垂直である第三方向に沿って往復移動させ、
   
   前記機械加工装置は、更に前記移動装置に設置され且つ前記旋削送り装置の旋削バイトと隣接する切削送り装置を備え、前記切削送り装置は、複数の側壁を有する金具を加工するための切削バイトを備え、前記移動装置は前記切削バイトを前記第一方向及び前記第二方向に沿って移動させ、前記切削送り装置は前記切削バイトを前記第三方向に沿って運動し、且つ前記第三方向と平行な軸の回りを回転し、
   
   前記機械加工装置は、リニア駆動機構及び回転駆動部材を備え、前記リニア駆動機構が前記回転駆動部材と前記切削バイトとを駆動することによって、前記切削バイトが前記第三方向に沿って移動し、且つ前記金具の１つの側壁まで到達し、前記移動装置は前記切削バイトを駆動して前記金具の側壁に沿って移動して、前記切削バイトが前記金具の側壁に対する切削加工を行い、前記回転駆動部材は前記切削バイトを駆動して回転させて、前記切削バイトが前記金具の次の側壁に到達し、且つ前記金具の次の側壁に対する切削加工を行い、
   
   前記作業台は、前記第三方向と平行な軸回りを回転でき、前記作業台は、２つの取り付け部、第一駆動部材、回転軸及び第二駆動部材を備え、前記第一駆動部材は一方の前記取り付け部に設置され、前記回転軸は前記第一駆動部材と他方の前記取り付け部とに接続され、前記第二駆動部材は前記回転軸に設置され、且つ前記第三方向と平行な軸回りを回転し、前記第一駆動部材は前記回転軸を駆動させて、前記第二方向と平行な軸回りを回転させ、前記旋削送り装置は、滑動板及び固定座をさらに備え、前記滑動板は前記移動装置に前記第二方向に沿って装着され、前記固定座は前記滑動板に装着され、前記送り駆動装置及び前記旋削バイトは前記固定座に装着され、前記旋削送り装置は、前記滑動板の前記固定座に隣接するように設置され、前記第三方向に沿ってスライドすることを特徴とする機械加工装置。
2. 前記リニア駆動機構は前記滑動板にスライド可能に設置されることを特徴とする請求項１に記載の機械加工装置。
3. 前記リニア駆動機構は、駆動部材と、ウォームと、ナットと、を備え、前記駆動部材は横梁の上方に位置するように前記滑動板に装着されて、前記切削送り装置は、連接板を備え、前記滑動板は取り付けブロックを備え、前記ウォームの両端は、前記駆動部材と前記取り付けブロックとにそれぞれ回転可能に接続され、前記ナットは前記ウォームと組み合わせられ、且つ前記連接板に固定され、前記回転駆動部材は、前記連接板に固定されることを特徴とする請求項２に記載の機械加工装置。
4. 前記滑動板には、前記第三方向に沿って形成されたガイド部が設けられ、前記連接板はスライド可能に前記ガイド部に設置されることを特徴とする請求項３に記載の機械加工装置。
5. 前記旋削送り装置は、バイトホルダを備え、前記固定座には、前記第三方向に沿って第一ガイドレールが設置され、前記バイトホルダが前記第一ガイドレールにスライド可能に設置され、前記旋削バイトは前記固定座及び前記バイトホルダと接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の機械加工装置。
6. 前記バイトホルダは、主体及び前記主体に突設しているスライド板を備え、前記スライド板の主体と離れている一端は、前記固定座に挿入されて、前記第一ガイドレールとスライド可能に接続され、前記主体は前記固定座の外側に設置され、且つ前記旋削バイトと固定されることを特徴とする請求項５に記載の機械加工装置。
7. 前記送り駆動装置は、１つの可動子及び１つの固定子を備え、前記可動子は前記固定座に設置され、前記固定子は前記スライド板に設置されることを特徴とする請求項６に記載の機械加工装置。