JPH0647638A - 加工機の補助加工装置およびこれを使用した加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マシニングセンタなどの加工機のワークテー
ブルの移動力を利用して補助加工ができるようにする。 【構成】 マシニングセンタ１のワークテーブル２は、
制御装置９のプログラム制御によりＸ−Ｙ座標内にて駆
動される。ワークテーブル２が駆動されると、このワー
クテーブル２に取り付けられた補助加工アーム１１およ
びこれに支持された補助加工具としてのガス溶断トーチ
１２が一緒に移動する。そしてこのガス溶断トーチ１２
の火炎により、マシニングセンタ１の外に設けられたワ
ーク設置部１４上の平板材Ｗ0が溶断され、分離ワーク
Ｗ1が切り出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタなど
の加工機におけるワークテーブルの移動力を利用し、こ
の加工機の外部にて他の補助加工を行えるようにした加
工機の補助加工装置およびこれを使用した加工方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば板状の製品を製造する場合、従来
は、まずガス溶断装置などを用いて平板材からワークが
切り出され、このワークがマシニングセンタなどの加工
機に設置され、ＮＣプログラムなどを使用した加工制御
により、切り出されたワークに対するミーリング加工や
ドリル加工などが行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の加工工程では、平板材からワークを切り出すとき
に、前記ガス溶断装置が必要で、次の切削加工にて前記
マシニングセンタなどの加工機が必要になるため、加工
に使用される設備が数多くなる。また平板材からワーク
を溶断する際に溶断形状を制御するための加工プログラ
ムが必要で、またマシニングセンタなどの加工機におい
ても加工プログラムが必要になるため、このプログラム
の設計、入力などの各加工装置のセッティング作業が多
くなる。このような従来の加工工程は、少品種大量生産
の場合には適しているが、多品種少量生産の場合には、
加工装置のセッティング作業などが多くなる分、生産効
率の悪いものとなる。

【０００４】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、マシニングセンタなどの加工機のワークテーブル
動作を利用してワークの溶断作業などが行えるように
し、最少の設備で多工程の加工作業が行えるようにし
て、効率的な加工作業ができるようにした加工機の補助
加工装置およびこれを使用した加工方法を提供すること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による加工機の補
助加工装置は、平面座標内にて移動制御されるワークテ
ーブルが設けられた加工機の外部に、ワーク設置部およ
びこれに対向する補助加工具が設けられ、前記ワークテ
ーブルの移動力により、前記ワーク設置部と補助加工具
とが相対移動させられることを特徴とするものである。

【０００６】また本発明による加工方法は、上記の補助
加工装置を使用し、ＮＣプログラムなどの制御により加
工機のワークテーブルを移動させ、このワークテーブル
の移動に倣って相対移動する補助加工具によりワーク設
置部に設置されたワークの加工を行うものである。

【０００７】

【作用】上記手段では、加工機の外部に設けられた溶断
装置や溶接装置などの補助加工具とこの補助加工具が対
向するワーク設置部との相対移動が、加工機に設けられ
たワークテーブルの移動に倣うようになっている。加工
機のワークテーブルはＮＣプログラムなどにより駆動さ
れ、補助加工具による溶断または溶接などの補助加工動
作は、このワークテーブルの移動力に倣う。よって加工
機の駆動系統を補助加工具の相対移動の駆動力として兼
用でき、また加工機の加工制御を行うＮＣプログラムな
どを利用して補助加工が行えるようになる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１は本発明による加工機の補助加工装置の概略構
造を示す斜視図である。図１の左部分には、加工機とし
ての縦型マシニングセンタ１の一部分が示されている。
符号２はこの縦型マシニングセンタ１のワークテーブル
である。ワークテーブル２はスライダ３上にてガイドレ
ール３ａまたはリニアガイドなどによりＸ方向へ移動自
在に支持されている。またスライダ３は、マシニングセ
ンタのベースに設置された固定ガイド４上にてガイドレ
ール４ａまたはリニアガイドなどによりＹ方向へ移動自
在に支持されている。

【０００９】ワークテーブル２は、Ｘ方向駆動スクリュ
ー軸５によりＸ方向へ駆動され、またこのスクリュー軸
５はＸ軸駆動用のサーボモータＭｘにより回転駆動され
る。スライダ３はＹ方向駆動スクリュー軸６によりＹ方
向へ駆動され、このスクリュー軸６はＹ軸駆動用のサー
ボモータＭｙにより回転駆動される。ワークテーブル２
の上方には、加工ヘッド７が対向している。この加工ヘ
ッド７には、加工主軸８が設けられ、加工ヘッド７内に
はこの加工主軸８を回転駆動する主軸モータが設けられ
ている。図示しない工具マガジンから選択された工具Ｔ
は加工主軸８の先端にクランプされる。加工ヘッド７は
図示しないコラムに対してＺ方向へ移動自在となってお
り、コラムに設けられたＺ軸駆動用のサーボモータＭｚ
によりＹ方向に移動させられる。

【００１０】符号９は、縦型マシニングセンタ１の制御
装置である。この制御装置９には各サーボモータＭｘ，
Ｍｙ，Ｍｚを駆動制御するためのモータ駆動回路、主軸
モータなどの他のモータを駆動制御するモータ駆動回
路、およびＣＰＵやメモリを使用した中央制御部が設け
られ、この中央制御部のＮＣプログラムの実行により、
前記各サーボモータＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚおよび主軸モータ
さらには工具交換アームの駆動モータなどが制御され
て、各種加工作業が行えるようになっている。

【００１１】符号１０は、補助加工装置である。この補
助加工装置１０は、前記マシニングセンタ１の外部に設
けられている。この補助加工装置１０には補助加工アー
ム１１が設けられ、この補助加工アーム１１の先部に補
助加工具が保持される。図１の実施例では、この補助加
工具の一例として、ガス溶断トーチ１２が示されてい
る。前記補助加工アーム１１の基部は、前記ワークテー
ブル２のＹ側側面に、ブラケット１３を介して固定され
ている。補助加工アーム１１はこのブラケット１３に着
脱自在に支持されており、不要なときは補助加工アーム
１１をワークテーブル２から取り外すことができるよう
になっている。またブラケット１３は、異なる種類の補
助加工アーム１１に共通して使用できるようになってお
り、選択された所望の補助加工アーム１１をワークテー
ブル２に取り付けることができるようになっている。

【００１２】前記補助加工アーム１１は、ワークテーブ
ル２を基点として、縦型マシニングセンタ１の外部まで
延びている。すなわち補助加工アーム１１は、マシニン
グセンタ１のベース上を通過し、マシニングセンタ１の
外周カバーに形成された穴、またはこの外周カバーの下
側を通過して外部に延び、この外部に延びた先端に前記
ガス溶断トーチ１２などの補助加工具が支持されてい
る。前記ガス溶断トーチ１２の下側には、ワーク設置部
１４が設けられ、図１の実施例では、このワーク設置部
１４に、ワーク基材として平板材Ｗ0が設置されて固定
されている。

【００１３】次に加工動作について説明する。加工機と
しての縦型マシニングセンタ１により通常の切削加工が
行われるときには、ワークテーブル２上に治具を介して
所定のワークが固定される。そして制御装置９内の中央
制御部でのＮＣプログラムの実行により、サーボモータ
Ｍｘ，Ｍｙによりワークテーブル２がＸ−Ｙ平面座標内
で駆動され、ワークテーブル２上のワークの被加工位置
の割出しが行われる。そして加工ヘッド７内の主軸モー
タにより主軸８に保持された所定の工具Ｔが回転させら
れ、サーボモータＭｚにより加工ヘッド７が下降させら
れて、ワークの被加工位置が工具Ｔにより加工される。

【００１４】上記のマシニングセンタ１の通常の切削加
工動作の際には、補助加工具であるガス溶断トーチ１２
による補助加工は行われず、補助加工アーム１１および
ガス溶断トーチ１２はワークテーブル２に追従してＸ−
Ｙ座標内で移動するだけである。または上記のマシニン
グセンタ１の通常の切削加工作業のときに、補助加工ア
ーム１１からガス溶断トーチ１２を取り外しておき、あ
るいは補助加工アーム１１をブラケット１３から取り外
しておいてもよい。

【００１５】補助加工装置１０による加工は、マシニン
グセンタ１による通常の切削加工動作が行われていない
ときに実行される。この補助加工動作では、制御装置９
内の中央制御部にて実行されるＮＣプログラムにより、
サーボモータＭｘ，Ｍｙが駆動されてワークテーブル２
がＸ−Ｙ座標内にて駆動される。なおこのときサーボモ
ータＭｚはロックしておく。ワークテーブル２が移動す
ると、補助加工アーム１１およびガス溶断トーチ１２が
このワークテーブル２に追従してＸ−Ｙ平面内で移動す
る。このときガス溶断トーチ１２を点火すれば、ワーク
設置部１４に設置された平板材Ｗ0がガス溶断され、ワ
ークテーブル２の移動軌跡に応じた分離ワークＷ1が切
り出される。このように、加工機であるマシニングセン
タ１のワークテーブル２の移動軌跡を利用して、ガス溶
断トーチ１２により、平板材Ｗ0からの切り出し作業が
行われるため、別のガス溶断装置を使用する必要がなく
なる。

【００１６】また、ガス溶断トーチ１２は、マシニング
センタ１の制御装置９におけるＮＣプログラムの実行に
より倣い動作を行うことができる。例えばこのＮＣプロ
グラムの同じワーク座標系のデータを使用してワークテ
ーブル２を移動させ、まずガス溶断トーチ１２により平
板材Ｗ0から分離ワークＷ1を切り出し、次に切り出され
た分離ワークＷ1をワークテーブル２の上に固定し、マ
シニングセンタ１の加工動作により、分離ワークＷ1に
対するミーリング加工やドリル加工を行うことができ
る。

【００１７】図４は、このように共通のワーク座標系の
データを使用して補助加工装置１０による溶断作業、そ
の後のマシニングセンタ１による切削加工を行う場合の
プログラム制御の一例を示している。制御装置９内の中
央制御部の記憶部には、マスターコンピュータからダウ
ンロードされた種々のプログラムが記憶されている。図
４は、このプログラムのうち、マシニングセンタ１での
一連の加工プログラムとなるメインプログラムＰ1、補
助加工装置１０を使用した補助加工用のマクロプログラ
ムＰ2、およびこれから加工しようとするワークの座標
系のデータなどが記憶された変数記憶領域Ｐ3を示して
いる。この変数記憶領域Ｐ3は、メインプログラムＰ1お
よびマクロプログラムＰ2の双方から呼び出し可能な領
域に設定されている。

【００１８】まずメインプログラムＰ1にて、マシニン
グセンタ１が制御されて所定のワークの加工作業Ｓ1が
完了したときなどに、このメインプログラムＰ1により
補助加工指令信号Ｓ2が出される。これにより、マクロ
プログラムＰ2が立ち上がる。このマクロプログラムＰ2
では、これから加工しようとするワークの座標系のデー
タＳｘに基づき加工制御処理が行なわれる。

【００１９】このマクロプログラムＰ2では、与えられ
たワーク座標系のデータＳｘに対しミラーイメージ処理
Ｓａが行われ、ワーク座標系が対称の座標データに変換
される。すなわち前記ワーク座標系のデータＳｘは、マ
シニングセンタ１による加工動作のためのものであり、
その被加工位置の割出しでは、ワークテーブル２をＸ−
Ｙ座標で移動させるものであるが、補助加工装置１０で
は、ワークとなる平板材Ｗ0が固定され、補助加工具で
あるガス溶断トーチ１２がワークテーブル２に倣って移
動するものであるから、前記のように補助加工装置１０
の加工動作では、前記ワーク座標系のデータＳｘを対称
座標に変換する必要がある。

【００２０】ミラーイメージ処理Ｓａが完了すると、Ｚ
軸ロック指令Ｓｂが出され、マシニングセンタ１の加工
ヘッド７が所定の待避位置まで上昇させられてロックさ
れる。そして前記座標に基づいて加工動作処理Ｓｃが実
行される。この加工動作処理では、メインプログラムの
加工形状プログラムＳ3によりサーボモータＭｘとＭｙ
が制御され、ワークテーブル２がＸ−Ｙ座標内で移動
し、これに追従してガス溶断トーチ１２が移動して、平
板材Ｗ0から分離ワークＷ1が切り出される。また、Ｓｃ
ではワークの厚さ、材質により送り速度が自動算出され
る。

【００２１】平板材Ｗ0から多数の分離ワークＷ1が切り
出されるときには、上記のマクロプログラムＰ2による
処理が繰返えされ、補助加工装置１０の加工作業が完了
したときにはデータセーブＳｄ後に終了指令Ｓｅが出さ
れて、メインプログラムＰ1に戻る。次にメインプログ
ラムＰ1では、前記と同様のワーク座標系のデータＳｘ
に基づいて切り出された分離ワークＷ1に対する切削加
工処理Ｓ4が実行される。この処理動作では、分離ワー
クＷ1に対するミーリング加工やドリル加工のための座
標算出が行われる。そして、溶断された前記分離ワーク
Ｗ1がワークテーブル２上に設置され、サーボモータＭ
ｘ，Ｍｙ，Ｍｚのそれぞれが制御され、分離ワークＷ1
に対してミーリング加工やドリル加工などが行われる。
このようにマクロプログラムＰ2により補助加工装置１
０による加工動作を制御することにより、同じワーク座
標系のデータＳｘを使用して、補助加工装置１０による
溶断作業と、マシニングセンタ１による切削加工の制御
とが、同じメインプログラムＰ1により実行できるよう
になる。

【００２２】図２と図３は、本発明による補助加工装置
１０の変形例を示している。図２に示す変形例では、前
記ワークテーブル２に取付けられた補助加工アーム１１
の途中部分がガイド支持されるようになっている。この
ガイド支持の構造は、補助加工アーム１１が第１のスラ
イドガイド２１によりＸ方向へ摺動自在に支持され、ま
たこの第２のスライドガイド２１が第２のスライドガイ
ド２２に対してＹ方向へ摺動自在に支持されている。こ
の構造により補助加工アーム１１が長くまた重量が大き
い場合、または補助加工アーム１１の先部に支持される
補助加工具の重量が大きい場合などであっても、ワーク
テーブル２の移動に追従して補助加工具を安定して移動
させることができる。

【００２３】また図２では、補助加工アーム１１の先端
に昇降ガイド部２３が設けられ、ガス溶断トーチ１２な
どの補助加工具を支持した支持部２４が、この昇降ガイ
ド部２３に対しＺ軸方向へ昇降自在に支持される。よっ
てガス溶断トーチ１２などの補助加工具のＺ軸方向の位
置が変えられるようになっている。支持部２４は昇降ガ
イド部２３に対しモータなどの駆動力により昇降駆動さ
れ、または手動により昇降させられる。これによりガス
溶断トーチ１２などの補助加工具とその下に位置する平
板材などのワーク基材との対向間隔の調整などができ
る。また図２に示すように、補助加工具が、ガス溶断ト
ーチ１２などのような火炎を使用するもの、あるいは火
花が飛散するものである場合には、補助加工装置１０と
マシニングセンタ１などの加工機との間に防火板２５を
配置することが好ましい。この防火板２５には長穴２５
ａが形成され、補助加工アーム１１は、この長穴２５ａ
内にてＹ方向へ移動できるようになっている。

【００２４】図３の変形例では、補助加工アーム１１の
先部にガス溶断トーチ１２などの補助加工具が複数個支
持されている。この構造にすれば、ワークテーブル２の
１度の移動動作により、複数の分離ワークＷ1を同時に
切り出すことが可能である。なお、本発明は上記実施例
に限られるものではない。まず補助加工アーム１１の先
部に支持される補助加工具は、レーザ、プラズマなどを
用いた溶断具または溶接具でもよく、または電気溶接を
行う電極であってもよい。

【００２５】また図の実施例では補助加工アーム１１に
より補助加工具を移動させているが、補助加工具を固定
し、補助加工アーム１１によりワーク側を移動させても
よい。この場合には、図４に示すミラーイメージ処理Ｓ
ａは不要である。また図の実施例では、ワークテーブル
２から補助加工アーム１１を延ばし、この補助加工アー
ム１１に直接補助加工具を支持させているが、例えば、
補助加工具またはワーク設置部を移動自在に設け、ワー
クテーブルの移動力を歯付ベルトやチェーンのようなタ
イミングをとることのできる伝達手段により、補助加工
具やワーク設置部の移動機構に伝達し、ワークテーブル
の移動力により補助加工具またはワークが追従して移動
させられるようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、加工機
のワークテーブルの移動力を利用して補助加工装置の補
助加工具とワークとを相対移動させているので、加工機
により補助加工が可能になる。

【００２７】また加工機を制御するプログラムにより補
助加工装置を制御できるため、プログラムの設計や、加
工作業の設定作業を効率よくできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による加工機の補助加工装置の概略構造
を示す部分斜視図、

【図２】補助加工装置の変形例を示す斜視図、

【図３】補助加工装置の変形例を示す斜視図、

【図４】加工機と補助加工装置を制御するプログラムの
一例を示す説明図である、

【符号の説明】

１ 加工機としての縦型マシニングセンタ ２ ワークテーブル ７ 加工ヘッド ９ 制御装置 １０ 補助加工装置 １１ 補助加工アーム １２ 補助加工具としてのガス溶断トーチ １４ ワーク設置部 Ｗ0 平板材 Ｗ1 分離ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面座標内にて移動制御されるワークテ
   ーブルが設けられた加工機の外部に、ワーク設置部およ
   びこれに対向する補助加工具が設けられ、前記ワークテ
   ーブルの移動力により、前記ワーク設置部と補助加工具
   とが相対移動することを特徴とする加工機の補助加工装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置を使用し、プログラ
   ム制御により加工機のワークテーブルを移動させ、この
   ワークテーブルの移動に倣って相対移動する補助加工具
   によりワーク設置部に設置されたワークを加工すること
   を特徴とする補助加工装置を使用した加工方法。