JP6578386B2 - ワーク加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工具を回転駆動してワークを加工するワーク加工装置に関する。

材料などを加工して部品を製造する際に、ワークに加工具を当接させて所定の加工処理を行うワーク加工装置がある。このうち、切断等によって生じる湯口やバリを除去するため、バリ取り加工が鋳物を製造する際には不可欠であり、バリなどを自動研削するバリ取り用の自動機が種々開発されている。第１の加工具と、第１の加工具よりも小径に形成されている第２の加工具とを設けたワーク加工装置が特許文献１：特開２０１２−１４３８３２号公報に記載されている。

特開２０１２−１４３８３２号公報

特許文献１には、ワークを加工する工具が鉛直面内で旋回する加工装置が記載されている。特許文献１に記載のような加工装置では、工具の位置を鉛直方向移動や水平方向移動（Ｘ軸方向、Ｚ軸方向）に直線移動させる他に、工具が配置されたテーブルを回動させることも可能である。そして、ワーク研削する場合は、ワークの研削したい箇所に工具を当接させる。しかし、特許文献１に記載のような加工装置の構成では、ワークに工具を当接させるとき、工具が鉛直面内で回動してワークに対する角度が変わると、空間上の工具の加工位置（加工点）が変わる。工具をワークに当接させて加工するために、工具の位置を鉛直方向や水平方向に直線移動させなくてはならない。そして、工具の鉛直方向や水平方向に直線移動が伴うことで工具の移動時間が長くなると、ワーク１つを加工する加工時間が長くなる。また、ワークを移動させることができる加工装置であったとしても、工具の加工位置が変わる度にワークを移動させて工具に当接させるので、ワークの移動時間が生じる。

そこで本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、複数の加工具を用い、ワークに対して様々な角度で当接させて加工でき、ワークの加工時間を短縮することができるワーク加工装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のワーク加工装置は次の構成を備える。すなわち本発明は、加工対象であるワークを保持するワーク保持手段と、加工具とを具備し、該加工具を回転駆動し、ワークに当接する前記加工具における加工点をワーク保持手段に保持されたワークに当接させてワークを加工するワーク加工装置において、第１の加工具と、前記第１の加工具を回転駆動させる第１のモータと、第２の加工具と、前記第２の加工具を回転駆動させる第２のモータと、前記第１の加工具、前記第１のモータ、前記第２の加工具および前記第２のモータが設けられている第１の回動ベース部と、水平方向に向く第１の軸線を有し、該第１の軸線を中心にして、前記第１の回動ベース部を鉛直面内で回動させる第１の回動手段と、前記第１の回動ベース部および前記第１の回動手段が設けられている第２の回動ベース部と、水平方向に向く第２の軸線を有し、該第２の軸線を中心にして、前記第２の回動ベース部を鉛直面内で回動させる第２の回動手段と、を具備し、前記第１の加工具における加工点から前記第１の軸線までの距離と、前記第２の加工具における加工点から前記第１の軸線までの距離と、前記第１の軸線と前記第２の軸線との距離とがいずれも同じであり、前記第１の回動ベース部が前記第１の軸線を中心にして回転することで、前記第１の加工具における加工点と前記第２の加工具における加工点とが共に第２の軸線上の位置に設定可能であることを特徴とする。この構成によれば、ワークに対して様々な角度で当接して加工でき、適切な加工が行え、ワークの加工時間を短縮することができる。

また、本発明において、前記ワーク加工装置を覆うカバーと、正面側に設けられた前記カバーの開口部を開閉するための開閉扉とを具備し、前記第１の軸線と、前記第２の軸線とが正面方向を向いている。これによれば、ワークと加工具との当接位置が確認しやすく、ティーチング作業がしやすい。

本発明に係るワーク加工装置によれば、複数の加工具を用い、ワークに対して様々な角度で当接させて加工でき、ワークの加工時間を短縮することができるワーク加工装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るワーク加工装置の正面図であり、カバー、開閉扉、操作盤も示す。 本発明の実施形態に係るワーク加工装置の平面図であり、カバー、開閉扉、ワーク加工装置を操作する操作盤も示す。 本発明の実施形態に係るワーク加工装置の右側面図であり、カバー、開閉扉、操作盤も示す。 本発明の実施形態に係るワーク加工装置の正面図である。ただしカバー、開閉扉、操作盤は除く。 本発明の実施形態に係るワーク加工装置の平面図である。ただしカバー、開閉扉、操作盤は除く。 本発明の実施形態に係るワーク加工装置の右側面図である。ただしカバー、開閉扉、操作盤は除く。 ワーク保持手段であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図である。

以下、図面を参照して、本実施形態に係るワーク加工装置１０を詳細に説明する。図１に本実施形態のワーク加工装置１０の正面図を示す。図１は、ワーク加工装置１０を示し、箱型のカバー１２、カバー１２の開口部を開閉し、カバー１２内を開放、遮断するための開閉扉１４、ワーク加工装置１０等を操作する操作盤１６を示す。図２に本実施形態のワーク加工装置１０の平面図を示す。図３に本実施形態のワーク加工装置１０の右側面図を示す。本実施形態のワーク加工装置１０は一例として、鋳物を製造する際に生じるバリを取るバリ取り装置である。カバーは、装置全体の外側に設けられ、後述する第１の加工具２０、第１のモータ２２、第２の加工具２４、第２のモータ２６、第１の回動ベース部３２、第２の回動ベース部４２、基台３４、ワーク保持手段５０、上下動機構６６を覆う。カバー１２の側面のうち、開閉扉１４が設けられている側面を正面側とする。開閉扉１４が左右方向に開くことによって、ワークの設置や取り外しができ、加工具２０、２４の交換が容易にできる。

図４に本実施形態のワーク加工装置１０の正面図を示す。図５に本実施形態のワーク加工装置１０の平面図を示す。図６に本実施形態のワーク加工装置１０の右側面図を示す。

本実施形態のワーク加工装置１０は、複数の加工具２０、２４を有している。そして、本実施形態のワーク加工装置１０は、第１の加工具２０と、第１の加工具２０を回転駆動させる第１のモータ２２と、第２の加工具２４と、第２の加工具２４を回転駆動させる第２のモータ２６とを具備する。第１の加工具２０と第２の加工具２４は、それぞれの形状、径、種類は異なっていてもよく、同一であってもよい。第１の加工具２０と第２の加工具２４はバリを取るための研削工具であり、ドリル、エンドミル、フライスを用いることができる。

加工具２０、２４がワークに当接して加工する加工具２０、２４上の位置を加工点とする。加工具２０、２４は、加工点を含む加工面によってワークを加工する。加工具２０、２４として切削工具であるエンドミルを用いた場合、刃の側面や先端面が加工面（切削面）である。

第１の加工具２０は、第１のモータ２２の回転軸２８に取り付けられ、モータ２２によって回転駆動される。第２の加工具２４は、第２のモータ２６の回転軸３０に取り付けられ、モータ２６によって回転駆動される。

第１の加工具２０、第１のモータ２２、第２の加工具２４および第２のモータ２６は、第１の回動ベース部３２に取り付けられている。第１の回動ベース部３２は箱型のカバー１２内に位置し、正面から見て基台３４の右側に位置する。第１の回動ベース部３２は、水平方向に延びる第１の軸線３６（回動軸３６）を中心に、第１の回動手段３８によって鉛直面内で回動可能である。また、第１の軸線３６の軸線の向きは正面側に向かい、各図に示すように、本実施形態のワーク加工装置１０では左右方向に開く開閉扉１４に対して直角となるように設定されている。第１の軸線３６は正面方向を向いている。このため、ワークと加工具２０、２４との当接位置を加工自体やその他の部材などの遮るものがなく確認することができるので、ティーチング作業がしやすい。

第１の回動手段３８の一例としてモータ３８を示す。モータ３８の回転運動を伝える動力伝達手段の一例としてベルト（図示しない）がある。第１の軸線３６にはベルトを介してモータ３８が接続されている。モータ３８が駆動することにより、ベルトを介して第１の回動ベース部３２が第１の軸線３６を中心に回動し、第１の加工具２０と第２の加工具２４の加工点は、図４に示す軌跡Ａ（点線）に沿って矢印方向に鉛直面内で回動可能である。第１の回動ベース部３２は、鉛直面内で両方向に１回転可能である。

各図より、２つの加工具２０、２４は、加工具２０、２４の先端がそれぞれ反対方向を向いて取り付けられている。第１の加工具２０の加工点と第２の加工具２４加工点とは、第１の軸線３６を挟み、第１の軸線３６に対して線対称になる位置に配置され、正面から見た場合は点対称になる位置に配置されてもよい。２つの加工具２０、２４のうち、一方の加工具（例えば第１の加工具２０）がワークを加工しているときには、他方の加工具（例えば第２の加工具２４）はワークに対する方向とは反対方向を向いていて、加工工程には何ら関与しない。ただし、他方の加工具２４によってワークを加工する際には、モータ３８を回転駆動させて他方の加工具２４をワークに当接させ、一方の加工具２０をワークとは反対方向を向くようにする。このとき、一方の加工具２０はワークとは反対方向を向いていて、加工工程には何ら関与しない。このように、加工具２０、２４によってワークを加工する場合に、いずれか一方の加工具２０のみを使用して加工できるので、加工作業中に他方の加工具２４が加工作業の邪魔にならないようにできる。また、３つの加工具が第１の回動ベース部３２に取り付けられている場合は、１つの加工具がワークを加工しているときにその他の加工具が加工工程に関与せず、邪魔にならないよう間隔を空けて取り付けられる。

第１の回動ベース部３２および第１の回動手段３８が、第２の回動ベース部４２に取り付けられている。すなわち、第１の回動ベース部３２に取り付けられた第１の加工具２０、第１のモータ２２、第２の加工具２４、第２のモータ２６も第２の回動ベース部４２に取り付けられている。第２の回動ベース部４２は、第１の回動ベース部３２とは別部材であり、箱型のカバー１２内に正面から見て基台３４の右側に位置し、第１の回動ベース部３２に対して後方に位置して、基台３４と第１の回動ベース部３２を連結する。第２の回動ベース部４２は、水平方向に延びる第２の軸線４４（回動軸４４）を中心に、第２の回動手段４６によって鉛直面内で回動可能である。また、第２の軸線４４の線の向きは正面側に向かい、各図に示すように、本実施形態のワーク加工装置１０では左右方向に開く開閉扉１４に対して直角となるように設定されている。第２の軸線４４は正面方向を向いている。

第２の回動手段４６の一例としてモータ４６を示し、第２の軸線４４にはモータ４６が接続されている。モータ４６が駆動することにより、第２の回動ベース部４２が第２の軸線４４を中心に回動する。なお、第１の回動ベース部３２に対する第１の軸線３６と、第２の回動ベース部４２に対する第２の軸線４４とは平行であり、ねじれの位置関係にはない。

第２の回動ベース部４２は、正面側に突出する屈曲部または湾曲部を有する形状である。正面側に突出する屈曲部または湾曲部を設けることで第２の回動ベース部４２が回動してもワークに第２の回動ベース部４２自体が接触することがない。図５に示す本実施形態のワーク加工装置１０では、第２の回動ベース部４２はＬ字状のアームであり、正面側に突出するように屈曲部を有する。第２の回動ベース部４２の一方の端部付近に第２の軸線４４、モータ４６があり、第２の回動ベース部４２のもう一方の端部付近に第１の回動ベース部３２および第１の回動手段３８が取り付けられ、第１の軸線３６がある。

第２の回動ベース部４２が第２の軸線４４を中心に回動することで、第１の回動ベース部３２の第１の軸線３６は、図４に示す軌跡Ａとは異なる軌跡である軌跡Ｂ（点線）に沿って矢印方向に鉛直面内で回動する。ただし、第２の回動ベース部４２が回動することで、第２の回動ベース部４２自体や第１の加工具２０、第１のモータ２２、第２の加工具２４、第２のモータ２６、第１の回動ベース部３２が基台３４に接触することを防がなくてはならない。このために、第２の回動ベース部４２には鉛直面内で回動範囲が設けられ、鉛直面内で１回転はしない。

本実施形態のワーク加工装置１０の第１の加工具２０および第２の加工具２４は、第１の回動ベース部３２と第２の回動ベース部４２との回転により、可動範囲が広がる。すなわち、第１の回動手段３８による第１の軸線３６を中心にした回動による軌跡Ａと、第２の回動手段４６による第２の軸線４４を中心とした回動による軌跡Ｂとが合わさることにより、第１の加工具２０と第２の加工具２４の可動範囲が広がる。第１の軸線３６を中心にした回動と第２の軸線４４を中心とした回動とを組み合わせることにより、第１の加工具２０と第２の加工具２４の加工点は、図１の鎖線で示す可動範囲Ｃ内で位置を変えて動く。これにより、加工具２０、２４は、正面から見て、第２の軸線４４の右方、上方、左方、下方に移動可能である。加工具２０、２４が左方、右方に移動可能であるため、ワークの一方の面からだけではなく、ワークのもう一方の面の裏側から加工具２０、２４を当接させることができ、ワークを加工することができる。第１の加工具２０および第２の加工具２４のどちらか一方がワークに当接しているとき、ワークに当接している方の加工具のモータの回転軸が、水平面に対して−３０°〜１００°の範囲で傾けることができる。すなわち、第１のモータ２２の回転軸２８または第２のモータ２６の回転軸３０は、水平面に対して−３０°〜１００°の範囲で傾けることができる。

本実施形態のワーク加工装置１０において、第１の加工具２０の加工点から第１の軸線３６までの距離ｄ１と、第２の加工具２４の加工点から第１の軸線３６までの距離ｄ２と、第１の軸線３６と第２の軸線４４との距離ｄ３とがいずれも同じになるよう設定されている。このため、ワーク加工装置１０が、第１の回動ベース部３２と第２の回動ベース部４２との回動を制御することで、第１の加工具２０と第２の加工具２４のいずれか一方の加工点は、常に第２の軸線４４上の位置に設定できる。そして、第２の回動ベース部４２の回動範囲で、加工対象のワークの加工したい箇所を第２の軸線４４の位置に移動させることで、鉛直面内で加工具２０、２４を好適な角度でワークに当接させ、加工することができる。

第２の回動ベース部４２の回動による加工具２０、２４の回動に伴って加工点の位置が変わらないので、加工具２０、２４を当接させたいワーク上の位置が変わらなければ、ワークはそのままの位置で移動させなくてもよい。すなわち、加工点の位置に合わせるために、加工具２０、２４自体またはワークを鉛直方向、水平方向に移動させなくて済み、加工具２０、２４回動による移動のみで済む。そして、加工具２０、２４回動による移動のみでワークを加工することができる。このように、加工具２０、２４を当接させたいワーク上の位置が変わらなければ、加工具２０、２４の移動時間、ワークの移動時間がなくなるため、ワークの加工に要する時間が短くなる。また、第１の回動ベース部３２が回動し、当接する第１の加工具２０、第２の加工具２４が変わってもそれぞれの加工具の加工点が第２の軸線４４の位置にあるので、加工具２０、２４に合わせてワークを鉛直方向や水平方向に移動させる必要がない。このため、加工具２０、２４が変わる度に加工点へワークの鉛直方向移動や水平方向移動が伴わないので、加工時間が短くなる。また、加工具２０、２４を当接させたいワーク上の位置を変えるときでも、後述するように、ワーク保持手段５０を動かしてワークも第２の軸線４４の位置に移動させることができる。このため、加工具の回動と同時にワークも移動させられるので、ワークが固定されて移動できない場合と比べて加工時間を短縮することができる。その他、加工したい箇所を第２の軸線４４の位置に移動させるだけであるので、ティーチング作業が容易である。また、第１の軸線３６と、第２の軸線４４による加工であるため、制御対象の軸の数が少なく、加工の自由度が高い。

また、加工具のモータの回転軸２８、３０が水平面に対して−３０°〜１００°の範囲で傾けることができるので、加工具がワークに対して当接する加工位置に対する自由度が高く、ワークを所望の形状に加工しやすい。ワークの側面の場合、加工具と向かい合って加工具が当接可能な方の側面を表側とすれば、ワークの裏側の方も加工具が当接することができる。

第２の回動ベース部４２は、固定部材４８に接続し、固定部材４８を介して基台３４に接続、固定されている。

図７にワーク保持手段５０を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図である。本実施形態のワーク加工装置１０には、加工対象であるワークを保持するワーク保持手段５０を有する。ワーク保持手段５０は、複数本のアームが連結されて構成されており、ワーク保持手段５０は水平面内で移動可能に設けられている。ワーク保持手段５０は、ワークを回転可能に載置する下側挟持部５２を具備している。ワーク保持手段５０の一端は基台３４に上下動可能に取り付けられ、もう一端に下側挟持部５２が設けられている。このようなワーク保持手段５０は、関節部分で連結された２本のアーム５４、５６によって、基台３４から正面側に向けて設けられている。２本のアームはそれぞれ、先端側アーム５４、基台側アーム５６である。

基台側アーム５６は、基台３４の下方において取り付けられている固定部材５８と連結し、基台３４の前方の正面側における水平面内にて回動可能に設けられている。基台側アーム５６は、モータ６０の回転運動を伝える動力伝達手段であるベルト６２を介し、モータ６０の駆動により回動軸６４を中心として水平面内で回動する。また、固定部材５８は上下動機構６６に取り付けられている。上下動機構６６には図示しないボールネジ等と、基台３４で上下方向に沿って延びるガイド６８（図４）に上下動自在に把持するガイド把持部とからなる。上下動機構６６は、モータ７２が駆動（図示しないボールネジ等が駆動）することによってガイド６８に沿って上下動する。モータ６０を含めた基台側アーム５６が上下動することで、ワーク保持手段５０は、保持しているワークを上下動させることができる。

また、基台側アーム５６の先端側には、回転軸７６が鉛直方向に向くようにして、モータ７４が設けられている。このモータ７４の回転軸７６が、基台側アーム５６を貫通して先端側アーム５４に固定されている。このため、先端側アーム５４はモータ７４の駆動により水平面内で回動する。

先端側アーム５４の先端側にはモータ７８が設けられている。モータ７８は下側挟持部５２の下部に設けられている。モータ７８の駆動によって回転軸８０を中心にしてワークを水平面内で回転できるように下側挟持部５２を回転させる。先端側アーム５４と基台側アーム５６との回転により、下側挟持部５２の可動範囲が広がり、下側挟持部５２は図２の鎖線で示す可動範囲Ｄ内で位置を変えて動く。

下側挟持部５２が水平面内で動くので、下側挟持部５２によって下側から挟持されたワークの加工したい箇所を、加工具２０、２４が当接する第２の軸線４４の位置に移動させることができ、加工することができる。以上のことから、ワークの加工したい箇所を移動させ、第２の軸線４４と重なる位置に加工具２０、２４を鉛直面内で様々な角度でワークに当接させることができるので、所望する位置のバリ取り、所望する形状への加工ができる。

また、下側挟持部５２にはワークを挟持することができる治具を固定できる。ワークは下側のみが下側挟持部５２に治具を介して固定されている。従来の加工装置は、ワークの下側とワークの上側との両方から挟持可能な挟持部材で挟持されていたため、特にワークを上側から加工する際に、挟持部材が障害となっていた。しかし本実施形態のワーク加工装置１０では、ワークの上側は、空間的にワークを加工するために障害となるものがなく空いていて、ワークの上側からも加工具２０、２４による加工がしやすい。

本実施形態のワーク加工装置１０は制御部を有し、第１の回動ベース部３２、第２の回動ベース部４２による加工具の位置（ワークへの当接角度）の制御や、先端側アーム５４、基台側アーム５６、上下動機構６６等の制御は、制御部９０（図２）によって制御される。

本実施形態のワーク加工装置１０は、鋳物を製造する際に生じるバリを取るバリ取り装置として利用でき、対象となる金属はアルミニウムなどの柔らかい金属の加工に好適であるが、鉄などの金属加工も可能であり種類は限定されない。また、乾式、湿式によるいずれの加工も可能である。

１０ ワーク加工装置
１２ カバー
１４ 開閉扉
１６ 操作盤
２０ 加工具（第１の加工具）
２２ 第１のモータ
２４ 加工具（第２の加工具）
２６ 第２のモータ
２８ 回転軸
３０ 回転軸
３２ 第１の回動ベース部
３４ 基台
３６ 第１の軸線（回動軸）
３８ モータ（第１の回動手段）
４２ 第２の回動ベース部
４４ 第２の軸線（回動軸）
４６ モータ（第２の回動手段）
４８ 固定部材
５０ ワーク保持手段
５２ 下側挟持部
５４ 先端側アーム（アーム）
５６ 基台側アーム（アーム）
５８ 固定部材
６０ モータ
６２ ベルト
６４ 回動軸
６６ 上下動機構
６８ ガイド
７２ モータ
７４ モータ
７６ 回転軸
７８ モータ
８０ 回転軸
９０ 制御部
Ａ 軌跡
Ｂ 軌跡
Ｃ 可動範囲
Ｄ 可動範囲
ｄ１ 距離
ｄ２ 距離
ｄ３ 距離

Claims (2)

1. 加工対象であるワークを保持するワーク保持手段と、加工具とを具備し、該加工具を回転駆動し、ワークに当接する前記加工具における加工点をワーク保持手段に保持されたワークに当接させてワークを加工するワーク加工装置において、
   第１の加工具と、
   前記第１の加工具を回転駆動させる第１のモータと、
   第２の加工具と、
   前記第２の加工具を回転駆動させる第２のモータと、
   前記第１の加工具、前記第１のモータ、前記第２の加工具および前記第２のモータが設けられている第１の回動ベース部と、
   水平方向に向く第１の軸線を有し、該第１の軸線を中心にして、前記第１の回動ベース部を鉛直面内で回動させる第１の回動手段と、
   前記第１の回動ベース部および前記第１の回動手段が設けられている第２の回動ベース部と、
   水平方向に向く第２の軸線を有し、該第２の軸線を中心にして、前記第２の回動ベース部を鉛直面内で回動させる第２の回動手段と、を具備し、
   前記第１の加工具における加工点から前記第１の軸線までの距離と、前記第２の加工具における加工点から前記第１の軸線までの距離と、前記第１の軸線と前記第２の軸線との距離とがいずれも同じであり、
   前記第１の回動ベース部が前記第１の軸線を中心にして回転することで、前記第１の加工具における加工点と前記第２の加工具における加工点とが共に第２の軸線上の位置に設定可能であることを特徴とするワーク加工装置。
2. 前記ワーク加工装置を覆うカバーと、正面側に設けられた前記カバーの開口部を開閉するための開閉扉とを具備し、前記第１の軸線と、前記第２の軸線とが正面方向を向いていることを特徴とする請求項１に記載のワーク加工装置。

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