JPH0418978B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、主に大型の鋼材や機械部品に対し
て切削又は研磨加工を行うための機械加工装置に
関する。

〈従来の技術〉 従来、金属機械加工に使用されている一般的な
ボール盤、フライス盤等においては、片持方式又
は門型方式で工具を回転させる主軸を支持してい
る。これらの工作機械の構成は周知であり、例え
ば機械工学便覧（日本機械学会発行改訂第６版）
第17編機械工作の第３４６図、第３４５図、第３
５６図、第３５９図等に見られる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の工作機械の構成では、特に大きい寸法の
被加工物を加工できるように形成しようとする
と、片持方式でアームの長さを長くすることや、
門型方式で横げたを長くすることが必要になり、
これに応じて切削等に必要な剛性を確保するため
にはアームや横げたを非常に大きなものとする必
要がある。剛性の確保は、加工中のびびりを抑制
するために必要なことである。従つて、被加工物
が非常に大きいものである場合に対応するように
した、例えば片持方式のフライス盤を考えると、
そのコラム及びアームは非常に大きなものとな
り、製造コストがきかめて高く、実用性に欠ける
ものとなる問題がある。第４図は片持方式のアー
ム１に主軸２を支持させた工作機械３を例示した
ものであるが、この種の工作機械３においては、
加工中に工具の受ける反力、反抗トルクに打勝つ
と共にびびりの発生を防止できる剛性を必要と
し、そのためにはアーム１のたわみが一応の目安
となる。そのたわみ量Ｖは、工具ヘツドの重量
Ｗ、材料の縦弾性係数Ｅ、アーム長Ｌ、断面２次
モーメントＩとすると、次式(1)で表わされる。

Ｖ＝WL³／3EL ……(1) 被加工物が大きいとすればアーム長Ｌの長いもの
を必要とすることになり、たわみ量Ｖはそのアー
ム長Ｌの３乗に比例するから、それに応じて断面
２次モーメントＩを大きくする必要があり、この
ためにアーム１が巨大なものとなる。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明の手段は、起立部から略水平方向に伸
延したアームと、そのアームの先端に昇降移動可
能に案内部を介して結合されるとともに下方へ伸
延してその下側に設置される被加工物あるいは他
の部材と当接可能に設けられる１又は複数の脚部
を有し回転切削工具または研磨工具による加工を
行うように構成された加工用ヘツドと、その加工
用ヘツドと前記アームとに跨がつて設けられアー
ム先端部に対して加工用ヘツドを前記案内部に沿
つて昇降駆動する駆動部とからなり、この駆動部
により前記加工用ヘツドを前記アームに対して下
降させて前記脚部を前記被加工物あるいは他の部
材の上面に押しつけることにより加工用ヘツドの
脚部側を固定するようにしたことを特徴とする。

〈作用〉 加工用ヘツドの回転切削工具が被加工物の加工
位置上方に位置するような位置関係で加工用ヘツ
ドを下降させて脚部の下端を例えば被加工物上面
に当接させ、さらに加工用ヘツドをアームの先端
部に対して相対的に下方へ移動させるように駆動
部を作動させると、アーム先端部が脚部を支えに
して上方へ持上げられることになる。このときア
ームがそれほど強力なものでなければ上方へたわ
むことになるが、その反力が加工用ヘツドに作用
し、加工用ヘツドは自重に前記アームの反力を加
えた作用力で脚部を介して被加工物に押しつけら
れて固定された状態となる。従つて、アームは相
当に大きなたわみを生じるように形成されていて
も必要な反力が得られる強度を有するものであれ
ばよい。なお、加工用ヘツドは、使用する回転工
具に応じて主軸を垂直あるいは水平に設けて、こ
れに対し適当な送り装置を設けたものとすれば、
きわめて大きい被加工物の部分的な機械加工が可
能となる。

また、前記した加工用ヘツドを下降させたとき
に脚部の下端が被加工物上面から外れる場合が考
えられるが、そのような場合には適切な他の部材
に当接させればよい。

〈実施例〉 第１図は第１実施例を示し、同図において、１
１はアーム、１２は加工用ヘツド、１３は駆動部
である。

アーム１１は、基端部を所定位置に起立したコ
ラム１４に旋回可能に結合され、他方が水平に延
伸している。その先端部には上下方向の縦溝１５
を設けてその溝部のアーム先端側の両内側面に上
下方向の案内溝１６ａを設けてある。

加工用ヘツド１２は、前記アーム１１の先端の
案内溝に係合して上下方向に案内される案内凸条
１６ｂを有し、その案内凸条１６ｂの夫々の略下
方位置に対応して２本の脚部１７を下方へ伸延形
成されており、別に独立した切削ユニツト部１８
を設けたものである。切削ユニツト部１８は、エ
ンドミルや正面フライス等を適宜取付けて使用す
る主軸１９が垂直なもので、その主軸方向と図の
紙面に直角な方向との送り装置及び主軸回転駆動
装置を内蔵している。前記主軸方向の送り装置及
び紙面に直角な方向（水平方向）の送り装置は、
周知の手段により構成されるものであるが、例え
ばサーボモータ等（図示せず）を切削ユニツト部
１８に内蔵し、このサーボモータにより切削ユニ
ツト部１８を脚部側に対して相対的に主軸方向に
移動させ、また別にサーボモータ等（図示せず）
を切削ユニツト部１８に内蔵し、切削ユニツト部
１８を紙面に直角な方向にも移動させる構成とさ
れている。図中２０は水平移動用のあり及びあり
溝部であり、切削ユニツト部１８の主軸方向移動
用の案内溝はその図示を省略している。

駆動部１３は、加工用ヘツド１２とアーム１１
の先端部とに跨つて往復作動式空気圧（又は油
圧）シリンダ２１を設けたもので、シリンダ本体
がアーム１１に固定され、ロツド端が加工用ヘツ
ド１２に設けたブラケツト２２に結合されてい
る。シリンダ２１が短縮状態でアーム１１に加工
用ヘツド１２が支持されており、シリンダ２１が
伸長すると加工用ヘツド１２が下降する。また、
別に案内溝１６ａと案内凸条１６ｂとによる案内
部１６に対してロツク装置２３を設けてある。ロ
ツク装置２３は、例えば案内溝１６ａ側から案内
凸条１６ｂへシユーをエヤ（又は油圧）シリンダ
で押圧するようにしたものである。

この機械加工装置は、例えば大型の圧延用鋼材
２４の傷取りを切削加工によつて行う場合に、正
面フライス又はエンドミルを工具として取付けて
使用する。アーム１１の旋回により工具の描く軌
跡の下方に所定の加工位置を位置させて鋼材２４
を固定し、例えば鋼材２４の移送路上の適所に停
止させて固定し、アーム１１を旋回させて加工用
ヘツド１２をその加工位置上方に位置させ、駆動
部１３により加工用ヘツド１２を下降させると、
まず脚部１７が鋼材２４の上面に当接し、さらに
駆動部１３を作動させ続けると脚部１７が鋼材２
４から反力を受けるのでアーム１１がたわみその
先端側が上方へ変位する。この時の駆動部１３に
よる作用力を空気圧（又は油圧）の選択で所定の
適切な値に決めておけば、その作用力が加工用ヘ
ツド１２の自重に加わつた状態で加工用ヘツド１
２が脚立した状態が得られる。この状態でロツク
装置２３を作用させてから、加工用ヘツド１２に
組込まれた装置で所定の加工を行う。

第２図は第２実施例を示し、第１実施例と異な
る主な点は、駆動部１３ａとして２個のシリンダ
３０を両側に設け、そのシリンダ部を加工用ヘツ
ド１２側に取付けた点であり、他は第１実施例と
略同じであるから同等部分を同一図面符号で示し
て説明を省略する。

第３図は第３実施例を示し、第１実施例と異な
る主な点は、駆動部１３ｂとしてシリンダ４０を
そのシリンダ部を加工用ヘツド１２の上端部に取
付けロツド側をアーム１１に結合した点であり、
他は第１実施例と略同じであるから同等部分を同
一図面符号で示して説明を省略する。

上記各実施例において、駆動部１３，１３ａ，
１３ｂをシリンダで構成したものを示したが、電
動機を用いたねじ送り装置でアーム１１に対し加
工用ヘツドを昇降駆動する構成であつてもよい。

上記各実施例において、加工用ヘツド１２が１
軸方向の水平送りのできるものを示したが、場合
によつては直交する２軸方向の水平送りのできる
構成としてもよく、また局部研磨のみを行うよう
な場合は水平送り装置を省略したものであつても
よい。また、主軸の方向が垂直なものを説明した
が、場合によつては水平なものあるいは角度を変
更可能なものとしてもよい。

上記実施例において、アーム１１が旋回できる
ものについて説明したが、場合によつては伸縮構
造を採用することもできる。要はアーム１１のた
わみ量が、加工用ヘツド側へ必要な作用力を与え
る状態で駆動部の適当なストローク範囲内に納ま
れば実用可能である。

〈発明の効果〉 この発明によれば、加工用ヘツドの剛性は必要
であるが、アームはある程度以下のたわみが生じ
ても全く加工に影響しないから、アームを長く形
成しても従来の工作機械におけるような剛性を必
要とせず、従つて被加工物が大きなものに対応で
きる長いアームの機械加工装置が得られ、そのア
ームを軽量化できて、安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の概略側面図、
第２図はこの発明の第２実施例の概略側面図、第
３図はこの発明の第３実施例の概略側面図、第４
図は従来の片持支持方式の工作機械の１例を示す
概略側面図である。 １１…アーム、１２…加工用ヘツド、１３，１
３ａ，１３ｂ…駆動部、１４…コラム（起立部）、
１６…案内部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 起立部から略水平方向に伸延したアームと、
   そのアームの先端に昇降移動可能に案内部を介し
   て結合されるとともに下方へ伸延してその下側に
   設置される被加工物あるいは他の部材と当接可能
   に設けられる１又は複数の脚部を有し回転切削工
   具または研磨工具による加工を行うように構成さ
   れた加工用ヘツドと、その加工用ヘツドと前記ア
   ームとに跨がつて設けられアーム先端部に対して
   加工用ヘツドを前記案内部に沿つて昇降駆動する
   駆動部とからなり、この駆動部により前記加工用
   ヘツドを前記アームに対して下降させて前記脚部
   を前記被加工物あるいは他の部材の上面に押しつ
   けることにより加工用ヘツドの脚部側を固定する
   ようにしたことを特徴とする機械加工装置。