JPH0796432A - シャルピー試験片加工用マシニングセンタ及び加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平板状のブロック材から複数のシャルピー試
験片を製造する工程を１台のマシニングセンタによって
実施可能とする。 【構成】 マシニングセンタのワーク用主軸の先端に、
角筒部４８を備えたワーク保持治具４６を取り付け、そ
の角筒部４８の外周に第一取付面４８ａ、第二取付面４
８ｂ、第三取付面４８ｃ、第四取付面４８ｄを形成し、
各取付面にブロック３材又は試験片４をそれぞれ所望の
姿勢でクランプするクランプ装置を設けておき、第一取
付面にブロック材を保持させて工具５０による一次工程
の加工を行い、次いでそのブロック材を第二取付面に移
して二次工程の加工を行い、次いで第三取付面に移して
三次工程の加工を行い、その後、第四取付面に移して四
次工程の加工を行うという動作によってシャルピー試験
片を製造することができる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製鉄所等で生産した鉄
鋼材料の品質試験に用いるシャルピー試験片を製造する
ための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、製鉄所で製造した鉄鋼材料の
品質保証を行うため、製造した鉄鋼材料から試験片を採
取し、その試験片を用いて機械的性質を材料試験によっ
て計測しており、その試験片の一つとして、シャルピー
試験片が知られている。図５に示すように、このシャル
ピー試験片１は、幅１０ｍｍ×高さ１０ｍｍ×長さ５５
ｍｍの角柱の１側面の中央にノッチ２を入れたものであ
る。

【０００３】通常、シャルピー試験片１を作るには、ま
ず、図６に示す平板状のブロック材３を製造し、次いで
このブロック材３を工作機械によって切削加工し、所定
サイズの且つ所定の仕上げ精度の複数の試験片４を切り
出し、ノッチ加工を施してシャルピー試験片としてい
た。このように、ブロック材３から複数のシャルピー試
験片１を製造するには、ブロック材３の表裏面３ａ、３
ｂ、両側面３ｃ、３ｄ、両端面３ｅ、３ｆをそれぞれ所
定サイズに且つ所定の精度に切削加工し、各試験片４間
を切断加工するとともにその切断面を所定の精度に切削
加工し、ノッチ加工を施すという複数の加工工程が必要
であり、従来は、この複数の加工を行うため、複数の工
作機械を用意しておき、それぞれの工作機械で所定の加
工を施していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
方法では、複数の工作機械を準備しなければならず、設
備費が大きいという問題があった。

【０００５】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて為
されたもので、１台の工作機械でありながら平板状のブ
ロック材からシャルピー試験片を製造することの可能な
シャルピー試験片加工用マシニングセンタを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】また、本発明はそのシャルピー試験片加工
用マシニングセンタを用い、シャルピー試験片の製造を
自動的に行うことの可能なシャルピー試験片加工装置を
提供することも目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記目的を
達成すべく検討の結果、工作機械としてマシニングセン
タを用いれば種々な加工が可能であり、そのマシニング
センタのワーク用主軸に、ワーク（ブロック材）を複数
の姿勢で保持させる機能を持たせることにより、１台の
マシニングセンタによって、１個の平板状のブロック材
から複数のシャルピー試験片を削り出すことが出来るこ
とに着目し、本発明を完成した。

【０００８】すなわち、本発明のシャルピー試験片加工
用マシニングセンタは、ワーク用主軸に、該ワーク用主
軸の軸線に平行な第一取付面、第二取付面、第三取付
面、第四取付面を有するワーク保持治具を取り付けたも
のであり、そのワーク保持治具の前記第一取付面には、
前記ワーク用主軸の軸線方向に開閉し、ワークであるブ
ロック材を前記ワーク用主軸の軸線に対して直角に立て
た状態で且つ前記ブロック材の表裏面をはさみ付けて保
持する第一クランプ装置を設け、前記第二取付面には、
前記ワーク用主軸の軸線方向に開閉し、前記ブロック材
を前記ワーク用主軸の軸線に対して平行に且つ前記ブロ
ック材の両側面をはさみ付けて保持する第二クランプ装
置を設け、前記第三取付面には、前記ワーク用主軸の軸
線方向に開閉し、前記ブロック材を前記ワーク用主軸の
軸線に対して平行に且つ前記ブロック材の両端面をはさ
み付けて保持する第三クランプ装置を設け、前記第四取
付面には、前記ワーク用主軸の軸線に直角方向に並べて
配置される、前記ブロック材から切り出された複数の試
験片の両端近傍を押さえ付けて保持する第四クランプ装
置を設けたことを特徴とする。

【０００９】また、本発明のシャルピー試験片加工装置
は、上記したシャルピー試験片加工用マシニングセンタ
と、シャルピー試験片を製造するための平板状のブロッ
ク材を多数、ストックしておく素材ストッカと、製造し
たシャルピー試験片をストックする完成品ストッカと、
前記素材ストッカからブロック材を取り出して前記マシ
ニングセンタに供給し、前記マシニングセンタの第一取
付面、第二取付面、第三取付面、第四取付面間でブロッ
ク材の移載を行い、且つ前記マシニングセンタで製造し
たシャルピー試験片を完成品ストッカへ搬出するための
ＮＣローダを有することを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】上記した本発明のシャルピー試験片加工用マシ
ニングセンタでは、ワーク保持治具の第一取付面に図７
に示すようにブロック材３を立てた状態で供給すること
により、そのブロック材３を、その表裏面３ａ、３ｂを
第一クランプ装置を用いて矢印で示すクランプ方向には
さみ付けて保持でき、この状態でそのブロック材３の両
側面３ｃ、３ｄを所定の寸法、精度に切削加工し且つ必
要なバリ取り加工を行うことができる（一次工程）。次
に、両側面３ｃ、３ｄを切削加工した後のブロック材３
をワーク保持治具の第二取付面に図８に示す姿勢で供給
することにより、そのブロック材３を、その両端面３
ｃ、３ｄを第二クランプ装置を用いて矢印で示すクラン
プ方向にはさみ付けて保持でき、この状態でそのブロッ
ク材３の表面３ａと両端面３ｅ、３ｆを所定の精度に切
削加工し、必要なバリ取り加工を行い、且つ仕上げた端
面３ｅに所望の文字、記号等５を刻印できる（二次工
程）。

【００１１】次に、二次工程を終了したブロック材３を
ワーク保持治具の第三取付面に図９に示す姿勢で供給す
ることにより、そのブロック材３を、裏面３ｂを上向き
とし且つ両側面３ｅ、３ｆを第三クランプ装置を用いて
矢印で示すクランプ方向にはさみ付けて保持でき、この
状態でそのブロック材３の裏面３ｂを所定の精度に切削
加工し、次いでそのブロック材３を切断して複数の試験
片４に分割すると共に各試験片４の側面（切断面）を所
定の精度に切削加工し、必要なバリ取り加工を行うこと
ができる（三次工程）。次に、三次工程で作られた複数
の試験片４を、図１０に矢印で示すように９０°回転さ
せ且つ密着させた後、図１１に示すようにワーク保持治
具の第四取付面に供給することにより、その試験片４を
第四クランプ装置を用いて矢印で示すクランプ方向に締
め付けて保持でき、この状態でその試験片４の上面中央
にノッチ加工を行い、必要に応じバリ取り加工を行い、
シャルピー試験片を形成することができる（四次工
程）。かくして、１台のマシニングセンタを用いてブロ
ック材３から複数のシャルピー試験片１を製造できる。
なお、四次工程のノッチ加工する際の工具の移動方向の
最下流側の試験片４をダミー材としておくと、バリ取り
加工を省略できる。

【００１２】上記構成のシャルピー試験片加工装置で
は、ＮＣローダが、素材ストッカからブロック材を取り
出して前記マシニングセンタに供給し、マシニングセン
タによる加工の進展に伴い、マシニングセンタに設けて
いるワーク保持治具の第一取付面、第二取付面、第三取
付面、第四取付面間でブロック材の移載を行い、加工終
了後は、出来上がったシャルピー試験片をマシニングセ
ンタから完成品ストッカへ搬出することができ、シャル
ピー試験片を自動的に製造できる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に示す本発明の好適な実施例を説
明する。図２は本発明の１実施例によるシャルピー試験
片加工装置全体を概略的に示す平面図であり、１０はシ
ャルピー試験片加工用マシニングセンタ、１２は、シャ
ルピー試験片を製造するための平板状のブロック材を多
数、ストックしておく素材ストッカ、１４は、製造した
シャルピー試験片をストックする完成品ストッカ、１６
は、素材ストッカ１２からブロック材を取り出してマシ
ニングセンタ１０に供給し、マシニングセンタ１０に設
けているワーク保持治具の第一取付面、第二取付面、第
三取付面、第四取付面間でブロック材の移載を行い、且
つマシニングセンタ１０で製造したシャルピー試験片を
完成品ストッカ１４へ搬出するためのＮＣローダ、１８
はそのＮＣローダ１６を走行させるよう保持したレール
であり、マシニングセンタ１０、素材ストッカ１２、完
成品ストッカ１４の上方若しくはその近傍に配置されて
いる。

【００１４】ＮＣローダ１６は、レール１８に支持され
て走行する走行台１９と、その走行台１９に、レール１
８に対してほぼ直角に且つ水平になるように設けられた
支持ガイド２０等を備えている。その支持ガイド２０に
は、図４に示すように、その支持ガイド２０に支持され
て走行するようキャリア２１が保持されており、そのキ
ャリア２１には垂直な支持軸２２を介して把持具２３
が、上下動可能に且つ垂直な軸線を中心として回転可能
に保持されている。この把持具２３はその下面に、ワー
クを掴む一対の把持爪２４を備えている。かくして、把
持具２３を下降させて、下方に置かれているブロック材
３を一対の把持爪２４でつかんで持上げ、所望の位置に
運んで降ろすことができ、また、その際把持具２３を回
転させることにより、ブロック材３の向きを変えること
もできる。

【００１５】図２において、シャルピー試験片加工用マ
シニングセンタ１０に近接した位置には、把持具２３に
保持したブロック材を持ち替えるために、ブロック材を
一時的に乗せるための持ち替え用置台２６と、水平に置
かれたブロック材の上下を反転させる反転台２７と、把
持具２３に間隔をあけて平行に保持された複数の試験片
を受け取り、各試験片を９０°回転させ且つ互いに密着
させる試験片回転台２８が配置されている。

【００１６】図３はシャルピー試験片加工用マシニング
センタ１０の概略構成を示す斜視図である。図３におい
て、３１は垂直に設けられたベッド、３２は工具を保持
して回転する工具用主軸、３３はその工具用主軸３２を
水平に保持した主軸台である。この主軸台３３はベッド
３１の側面に、工具用主軸３２の軸線方向（即ちＺ軸方
向）に移動可能に設けられており、サーボモータ（図示
せず）によってＺ軸方向に往復動させられる構成となっ
ている。３５は主軸台３３の上方に設けられた自動工具
交換装置、３６は工具交換アームである。この自動工具
交換装置３５は、その上方に設けられている工具マガジ
ン（図示せず）と工具用主軸３２との間で交互交換を行
うものであり、これにより、所望の工具を工具用主軸３
２に取り付けることができる。

【００１７】３８は、水平に且つ工具用主軸３２に直角
に配置されたワーク用主軸、３９はそのワーク用主軸３
８を回転可能に且つ軸線方向（Ｙ軸方向）に移動可能に
保持したＸ軸スライドである。このＸ軸スライド３９は
ベッド３１の側面に垂直方向（Ｘ軸方向）に移動可能に
設けられており、且つＸ軸サーボモータ４０によって上
下動させられる構成となっている。前記したワーク用主
軸３８には、そのワーク用主軸３８をＹ軸方向に往復動
させるサーボモータ（図示せず）及び割出し回転させる
割出用サーボモータ４２が連結されている。ワーク用主
軸３８の先端にはパレット４４が取り付けられている。
かくして、このパレット４４に加工すべきワークを取り
付けることにより、そのワークをワーク用主軸３８で割
出し回転させ且つＸ軸及びＹ軸方向に移動させることが
でき、また、工具用主軸３２に取り付けた工具を回転さ
せ且つＺ軸方向に移動させることができ、ワークに対す
る各種の加工を行うことができる。なお、マシニングセ
ンタ１０の図３に示した部分の構成は従来公知であるの
で、詳細な説明は省略する。

【００１８】従来のマシニングセンタでは図３に示した
パレット４４に直接ワークを取り付けて加工を行ってい
るが、本実施例のシャルピー試験片加工用マシニングセ
ンタ１０では、そのパレット４４にワーク保持治具（図
３では図示せず）を固定し、そのワーク保持治具に加工
すべきワークを取り付ける構成としている。以下、その
ワーク保持治具を詳細に説明する。

【００１９】図１はワーク用主軸に取り付けているパレ
ット４４に取り付けたワーク保持治具４６及びそのワー
ク保持治具４６に設けている各部品を概略的に示す正面
図である。ワーク保持治具４６は、パレット４４に取り
付けるためのフランジ部４７とそのフランジ部４７に直
角に形成された角筒部４８を有している。この角筒部４
８の外面には、ワーク用主軸の軸線（Ｙ軸）に平行な第
一取付面４８ａ、第二取付面４８ｂ、第三取付面４８
ｃ、第四取付面４８ｄが形成され、各取付面にはそれぞ
れワークを保持するためのクランプ装置が設けられてい
る。なお、５０は工具用主軸（図示せず）に取り付けら
れた正面フライス等の工具である。

【００２０】図１２はワーク保持治具４６の第一取付面
４８ａ及びそれに取り付けている部品を上面から見た概
略平面図、図１３はその概略断面図である。なお、図１
２においてワーク保持治具４６の他の取付面に取り付け
ている部品は図示を省略している。この第一取付面４８
ａはブロック材３を図７に示す状態で保持し、一次加工
を施すためのものであり、角筒部４８の先端に固定して
設けられたストッパ５２と、それにブロック材３を押し
付けるように設けられたプッシャ５３及び油圧又は空圧
シリンダ機構５４と、ブロック材３の下端を支持するベ
ース板５５を備えている。このストッパ５２、プッシャ
５３、シリンダ機構５４等は、ワーク用主軸の軸線方向
（Ｙ軸方向）に開閉し、ブロック材３をワーク用主軸の
軸線に対して直角に立てた状態で且つブロック材の表裏
面３ａ、３ｂをはさみ付けて保持する第一クランプ装置
を構成する。

【００２１】ここで、図１２から良く分かるように、ブ
ロック材３をはさみ付けるストッパ５２及びプッシャ５
３の幅は、ブロック材３の幅（両側面３ｃ、３ｄ間）よ
りも小さくなっており、従って、図１４（ａ）に示すよ
うに、そのブロック材３の側面３ｄを工具５０によって
切削加工することができ、また、ブロック材３を保持し
た角筒部４８をパレット４４と共に１８０°回転させ、
図１４（ｂ）に示すようにブロック材３を下向きとする
ことにより、そのブロック材３の側面３ｃを工具５０に
よって切削加工することができる。

【００２２】図１５は、ワーク保持治具４６を第二取付
面４８ｂが上向きとなる位置に回転させた状態で、その
第二取付面４８ｂ及びそれに取り付けている部品を上面
から見た概略平面図、図１６はその概略断面図である。
なお、図１５においてもワーク保持治具４６の他の取付
面に取り付けている部品は図示を省略している。この第
二取付面４８ｂは、ブロック材３の両側面３ｃ、３ｄを
所定サイズ、所定精度に加工した後、そのブロック材３
を図８に示す状態で保持し、二次加工を施すためのもの
であり、角筒部４８の先端に固定して設けられたストッ
パ５７と、それにブロック材３を押し付けるように設け
られたプッシャ５８及び油圧又は空圧シリンダ機構５９
と、ブロック材３の裏面３ｂを支持するベース６０を備
えている。このストッパ５７、プッシャ５８、シリンダ
機構５９等は、ワーク用主軸の軸線方向（Ｙ軸方向）に
開閉し、ブロック材３をワーク用主軸の軸線に対して平
行に且つブロック材３の両側面３ｃ、３ｄをはさみ付け
て保持する第二クランプ装置を構成する。

【００２３】ここで、図１５から良く分かるように、ブ
ロック材３をはさみ付けるストッパ５７及びプッシャ５
８の幅は、ブロック材３の幅（両端面３ｅ、３ｆ間）よ
りも小さくなっており、図１７（ａ）、（ｃ）に示すよ
うにそのブロック材３の両端面３ｅ、３ｆのいずれをも
工具５０によって切削加工することができ、且つその加
工後の端面に必要な刻印を行うことができる。また、図
１６から良く分かるように、ストッパ５７及びプッシャ
５８は、ブロック材３の表面３ａよりも低い位置をはさ
み付けており、このため、図１７（ｂ）に示すようにそ
のブロック材３の表面３ａを工具５０によって切削加工
することができる。なお、第二取付面４８ｂには２組の
ストッパ５７及びプッシャ５８を設けているが、本発明
はこの構成に限らず、１組のみとしてもよい。

【００２４】図１８は、ワーク保持治具４６を第三取付
面４８ｃが上向きとなる位置に回転させた状態で、その
第三取付面４８ｃ及びそれに取り付けている部品を上面
から見た概略平面図、図１９はその概略断面図である。
なお、図１８においてもワーク保持治具４６の他の取付
面に取り付けている部品は図示を省略している。この第
三取付面４８ｃは、ブロック材３の表面３ａ、両側面３
ｃ、３ｄ、両端面３ｅ、３ｆを所定サイズ、所定精度に
加工し、端面に刻印を施した後、そのブロック材３を図
９（ａ）に示す状態で保持し、三次加工を施すためのも
のであり、角筒部４８の先端に固定して設けられたスト
ッパ６３と、それにブロック材３を押し付けるように設
けられたプッシャ６４及び油圧又は空圧シリンダ機構６
５と、ブロック材３の表面３ａを支持するベース６６を
備えている。このストッパ６３、プッシャ６４、シリン
ダ機構６５等は、ワーク用主軸の軸線方向（Ｙ軸方向）
に開閉し、ブロック材３をワーク用主軸の軸線に対して
平行に且つブロック材３の両端面３ｅ、３ｆをはさみ付
けて保持する第三クランプ装置を構成する。

【００２５】ここで、図１９から良く分かるように、ス
トッパ６３及びプッシャ６４は、ブロック材３の裏面３
ｂよりも低い位置をはさみ付けており、このため、図２
０（ｂ）に示すようにそのブロック材３の裏面３ｂを工
具５０によって切削加工することができる。また、図１
８〜図２０から良く分かるように、ストッパ６３及びプ
ッシャ６４の、ブロック材３の切断すべき部分に対応す
る位置には、それぞれ溝６７、６８が形成されており、
またベース６６にも溝６９が形成されている。かくし
て、これらの溝６７〜６９を利用して、図２０（ｃ）に
示すように、エンドミル等の工具５０をブロック材３に
切込み、ブロック材３を切断して複数の試験片４（図９
参照）に切り離し、且つその切断面を所定のサイズ、精
度に切削加工することができる。

【００２６】図２１は、ワーク保持治具４６を第四取付
面４８ｄが上向きとなる位置に回転させた状態で、その
第四取付面４８ｄ及びそれに取り付けている部品を上面
から見た概略平面図、図２２はその概略断面図、図２３
は図２１の装置でノッチ加工を行う状態を、図２１の矢
印Ｄ−Ｄ方向に見た概略断面図である。なお、図２１に
おいてもワーク保持治具４６の他の取付面に取り付けて
いる部品は図示を省略している。この第四取付面４８ｄ
は、複数の試験片４を密着させた状態で、図１１（ａ）
に示す状態で保持し、四次加工を施すためのものであ
り、角筒部４８の先端に固定して設けられたストッパ７
１と、複数の試験片４を支持するベース７２と、試験片
４をストッパ７１に軽く押し付け、複数の試験片間を密
着状態に保つように設けられたプッシャ７３及び油圧又
は空圧シリンダ機構７４と、ベース７２の両側に設けら
れ試験片４の両端位置を規制するガイド７５と、複数の
試験片の両端近傍を押さえ付けて保持する第四クランプ
装置７７等を有している。

【００２７】この第四クランプ装置７７は、回転軸７８
に取り付けられたクランプ爪７９と、その回転軸７８及
びクランプ爪７９を回転及び昇降させる油圧或いは空圧
式の駆動機構８０を備えており、クランプ爪７９を図２
１、図２２に示す待機位置と、図２３に示す作動位置に
移動可能としている。従って、クランプ爪７９を図２
１、図２２に示す待機位置とした状態で、複数の試験片
４をベース７２の上に乗せ、プッシャ７３でストッパ７
１に押し付けた後、クランプ爪７９を９０°回転させて
その先端を試験片４の端部上方に移動させ、次いでその
クランプ爪７９を下降させることにより、図２３に示す
ように、そのクランプ爪７９の先端で複数の試験片４の
両端近傍を押さえ付けて保持することができ、その逆の
手順で試験片４を解放できる。また、図２３に示すよう
に複数の試験片４を保持した状態で、その上面に、ノッ
チ加工用の回転刃である工具５０を切り込ませることに
より、ノッチ加工を行うことができる。

【００２８】図２４は、マシニングセンタ１０（図２参
照）の近接位置に配置された反転台２７の動作を説明す
る概略側面図である。この反転台２７は、適当な間隔を
開けて配置された支持板８３と、その支持板８３に対し
て支点８４を中心として回転可能な回転板８５と、その
回転板８５を回転させる回転装置（図示せず）とを有し
ており、図２４（ａ）に示すように回転板８５の上にブ
ロック材３を乗せた後、回転板８５を図２４（ｂ）、
（ｃ）に示すように回転させることによって、そのブロ
ック材３の上下を反転させることができるものである。

【００２９】図２５は、マシニングセンタ１０（図２参
照）の近接位置に配置された試験片回転台２８の動作を
説明する概略側面図、図２６は図２５（ｂ）に示す状態
の試験片回転台２８の概略平面図である。この試験片回
転台２８は、水平な支持面９０ａとそれに直角なストッ
パ９０ｂを備えた支持板９０と、上面に鋸刃状の支持面
９１ａを備えた昇降板９１及びその駆動装置（図示せ
ず）と、支持板９０に支持された試験片４をストッパ９
０ｂに押し付けるプッシャ９２及びその駆動装置（図示
せず）等を備えている。

【００３０】この構成の試験片回転台２８の動作は次の
ように行われる。すなわち、図２５（ａ）に示すよう
に、ＮＣローダの一対の把持爪２４で互いに間隔をあけ
た状態で保持して運んで来た複数の試験片４を、水平な
支持面９０ａよりも上方に位置した鋸刃状の支持面９１
ａに降ろすと、その試験片４は図２５（ｂ）に示すよう
に４５°よりも大きい角度回転した状態に保持される。
次いで、昇降板９１が図２５（ｃ）に示す位置に降下
し、試験片４は水平の支持面９０ａ上に保持される。こ
の際、試験片４が回転し、把持爪２４で保持された状態
から９０°回転した状態となる。その後、図２５（ｄ）
に示すようにプッシャ９２が前進することにより、複数
の試験片４をストッパ９０ｂに押し付け、試験片４同志
を密着させることができる。

【００３１】次に、上記構成のシャルピー試験片加工装
置全体及びシャルピー試験片加工用マシニングセンタ１
０の動作を説明する。なお、図示は省略しているが、こ
のシャルピー試験片加工装置には制御装置が設けられて
おり、以下に示す動作を自動制御する構成となってい
る。

【００３２】図２において、素材ストッカ１２には予め
多数のブロック材３（図６参照）が立てた状態で保管さ
れている。先ず、ＮＣローダ１６が素材ストッカ１２の
上方に移動し、把持具２３の把持爪２４（図４参照）で
一つのブロック材３の上端をつかんで取り出し、その
後、そのＮＣローダ１６がマシニングセンタ１０の上方
に移動する。この時、マシニングセンタ１０のワーク用
主軸３８に取り付けられているワーク保持治具４６（図
１、図１２、図１３参照）は第一取付面４８ａを上側と
し、且つプッシャ５３を引っ込めた状態で待機してお
り、ＮＣローダ１６はブロック材３をその第一取付面４
８ａのプッシャ５３とストッパ５２の間に供給する。そ
の後、プッシャ５３が前進し、ストッパ５２と協働して
ブロック材３の表裏面３ａ、３ｂをはさみ付けて固定す
る。従って、ブロック材３は図７に示すように表裏面３
ａ、３ｂをクランプされて保持される。

【００３３】その後、マシニングセンタ１０は第一取付
面４８ａに保持しているブロック材３に対して一次工程
の加工を行う。すなわち、図１４（ａ）に示すように、
第一取付面４８ａを上向きとした状態で、ブロック材３
の側面３ｄを工具５０によって所定のサイズ、精度に切
削加工し（必要に応じ、工具を変えて粗加工、仕上げ加
工を行い）、必要に応じバリ取り加工を行う。次いで、
ワーク用主軸を１８０°回転させて、図１４（ｂ）に示
すように、第一取付面４８ａを下向きとし、その状態
で、ブロック材３の反対側の側面３ｃを工具５０によっ
て所定のサイズ、精度に切削加工し、必要に応じバリ取
り加工を行う。以上により一次工程が終了し、図７にお
いてブロック材３の両側面３ｃ、３ｄの二点鎖線で示す
部分が除去され、両側面３ｃ、３ｄが所定サイズ、所定
精度に加工される。

【００３４】一次工程終了後、ワーク用主軸が回転して
再び第一取付面４８ａを上向きとし、その第一取付面４
８ａからＮＣローダ１６が一次工程終了後のブロック材
３を取り出し、マシニングセンタ１０の近傍に設けてい
る持ち替え用置台２６に、水平に且つ裏面３ｂが下にな
るように乗せる。次いで、そのブロック材３を水平に保
った状態でＮＣローダ１６で持上げ、再びマシニングセ
ンタ１０に運ぶ。この時までに、ワーク保持治具４６は
第二取付面４８ｂが上向きとなるように回転しており、
ＮＣローダ１６は保持しているブロック材３を第二取付
面４８ｂに、図１５に示す姿勢で供給し、プッシャ５８
とストッパ５７はそのブロック材３の両側面３ｃ、３ｄ
をはさみ付けて固定する。従って、ブロック材３は図８
（ａ）に示すように両側面３ｃ、３ｄをクランプされて
保持される。

【００３５】その後、マシニングセンタ１０は第二取付
面４８ｂに保持しているブロック材３に対して二次工程
の加工を行う。すなわち、図１７（ａ）に示すように、
第二取付面４８ｂを上向きとした状態で、ブロック材３
の端面３ｆを工具５０によって所定のサイズ、精度に切
削加工し（必要に応じ、工具を変えて粗加工、仕上げ加
工を行い）、必要に応じバリ取り加工を行う。次いで、
ワーク用主軸を９０°回転させて、図１７（ｂ）に示す
ように、第二取付面４８ｂを横向きとし、その状態で、
ブロック材３の表面３ａを工具５０によって所定のサイ
ズ、精度に折角加工し、必要に応じバリ取り加工を行
う。次いで、ワーク用主軸を更に９０°回転させて、図
１７（ｃ）に示すように、第二取付面４８ｂを下向きと
し、他の端面３ｅを工具５０によって所定のサイズ、精
度に切削加工し、必要に応じバリ取り加工を行う。その
後、その端面３ｅの所定位置に所望の文字、記号等５を
刻印する。以上により二次工程が終了し、図８（ｂ）に
おいてブロック材３の上面３ａ、両端面３ｅ、３ｆの二
点鎖線で示す部分が除去され、これらの面が所定サイ
ズ、所定精度に加工される。

【００３６】二次工程終了後、ワーク用主軸が回転して
再び第二取付面４８ｂを上向きとし、その第二取付面４
８ｂからＮＣローダ１６が二次工程終了後のブロック材
３を取り出し、マシニングセンタ１０の近傍に設けてい
る反転台２７に乗せる。反転台２７では図２４（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示す工程により、ブロック材３を１８
０°回転させ、表面３ａを下向きとする。次いで、その
ブロック材３をＮＣローダ１６が持上げ、ブロック材３
を水平面内で９０°回転させ、再びマシニングセンタ１
０に運ぶ。この時までに、ワーク保持治具４６は第三取
付面４８ｃが上向きとなるように回転しており、ＮＣロ
ーダ１６は保持しているブロック材３を第三取付面４８
ｃに、図１８に示す姿勢で供給し、プッシャ６４とスト
ッパ６３はそのブロック材３の両端面３ｅ、３ｆをはさ
み付けて固定する。従って、ブロック材３は図９（ａ）
に示すように両端面３ｅ、３ｆをクランプされて保持さ
れる。

【００３７】その後、マシニングセンタ１０は第三取付
面４８ｃに保持しているブロック材３に対して三次工程
の加工を行う。すなわち、図２０（ｂ）に示すように、
第三取付面４８ｃを横向きとした状態で、ブロック材３
の裏面３ｂを工具５０によって所定のサイズ、精度に切
削加工し（必要に応じ、工具を変えて粗加工、仕上げ加
工を行い）、必要に応じバリ取り加工を行う。これによ
り、図９（ｂ）に示すように、ブロック材３の裏面３ｂ
の二点鎖線で示す部分が除去され、この裏面が所定サイ
ズ、所定精度に加工され、結局、ブロック材３の６面全
部が加工されたこととなる。次いで、図２０（ｃ）に示
すように、工具５０としてエンドミルを使用し、この工
具５０をブロック材３に切込み、且つブロック材３をＹ
軸方向に送ることにより、ブロック材３を切断して複数
の試験片４〔図９（ｃ）参照〕に分離し、次いで、その
切断面を再度仕上げ切削して所定のサイズ、精度に加工
し、必要に応じバリ取り加工を行う。以上により三次工
程が終了し、所定サイズ、所定精度の４本の試験片４が
形成される。

【００３８】三次工程終了後、ワーク用主軸が回転して
再び第三取付面４８ｃを上向きとし、その第三取付面４
８ｃからＮＣローダ１６が三次工程によって形成された
４本の試験片４を、その両端面をはさみ付けて保持し、
従って間隔をあけた状態で保持して取り出す。次いで、
ＮＣローダ１６はその試験片４をマシニングセンタ１０
の近傍に設けている試験片回転台２８に乗せる。試験片
回転台２８では、図２５（ａ）に示すように、ＮＣロー
ダの一対の把持爪２４で互いに間隔をあけた状態で保持
して運んで来た複数の試験片４が、水平な支持面９０ａ
よりも上方に位置した鋸刃状の支持面９１ａに降ろされ
ると、図２５（ｂ）に示すようにその支持面９１ａが試
験片４を或る角度回転した状態で支持し、次いで昇降板
９１が図２５（ｃ）に示す位置に降下し、試験片４を水
平の支持面９０ａ上に乗せる。これにより、試験片４が
把持爪２４で保持された状態から９０°回転した状態と
なる（図１０参照）。その後、図２５（ｄ）に示すよう
にプッシャ９２が前進して、複数の試験片４をストッパ
９０ｂに押し付け、試験片４同志を密着させる。

【００３９】次いで、互いに密着させた状態の試験片４
をＮＣローダ１６が持上げ、再びマシニングセンタ１０
に運ぶ。この時までに、ワーク保持治具４６は第四取付
面４８ｄが上向きとなるように回転しており、ＮＣロー
ダ１６は保持している試験片４を第四取付面４８ｄに、
図２１に示す姿勢で供給し、プッシャ７３とストッパ７
１はその試験片４を密着した状態に保つ。次いで、第四
クランプ装置７７が作動し、クランプ爪７９を９０°回
転させてその先端を試験片４の端部上方に移動させ、次
いでそのクランプ爪７９を下降させて、図２３に示すよ
うに、そのクランプ爪７９の先端で複数の試験片４の両
端近傍を押さえ付けて保持する。従って、試験片４は図
１１（ａ）に示すように、その両端近傍の上面をクラン
プされて保持される。

【００４０】その後、マシニングセンタ１０は第四取付
面４８ｄに保持している試験片４に対して四次工程の加
工を行う。すなわち、図２３に示すように、試験片４の
上面中央にノッチ加工用の回転刃である工具５０を切り
込ませ、試験片４をＹ軸方向に送ることにより、試験片
４の上面にノッチ５〔図１１（ｂ）参照〕を形成し、必
要に応じバリ取り加工を行う。以上で四次工程が終了
し、４個のシャルピー試験片が製造される。なお、四次
工程のノッチ加工する際の工具５０の移動方向の最下流
側の試験片４をダミー材としておくと、バリ取り加工は
省略可能である。但し、その場合、得られるシャルピー
試験片は３個となる。

【００４１】四次工程終了後、その位置にて、その第四
取付面４８ｄからＮＣローダ１６が四次工程によって形
成された４本のシャルピー試験片を取り出し、次いで、
そのシャルピー試験片を完成品ストッカ１４（図２参
照）に排出する。以上により、ブロック材３からシャル
ピー試験片１を製造する１サイクルが終了する。

【００４２】なお、上記実施例では、マシニングセンタ
１０のワーク用主軸３８にパレット４４を取り付け、そ
のパレット４４にワーク保持治具４６を取り付ける構成
としている。しかしながら、本発明はこの構成に限ら
ず、ワーク保持治具４６を直接ワーク用主軸３８に取り
付ける構成としてもよい。また、上記実施例のマシニン
グセンタ１０では、ワーク用主軸３８がＸ軸方向、Ｙ軸
方向に移動し、工具用主軸３２がＺ軸方向に移動するこ
とにより、ワークと工具とを相対的に３次元方向に移動
させる構成としているが、本発明はこの構成に限らず、
ワークと工具とが相対的に３次元方向に移動できれば、
ワーク用主軸３８と工具用主軸３２の移動方向を適宜変
更させてもよい。例えば、ワーク用主軸３８はＹ軸方向
にのみ移動させ、工具用主軸３２をＸ軸方向、Ｚ軸方向
に移動させる構成としてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のシャル
ピー試験片加工用マシニングセンタは、ワーク用主軸
に、第一取付面、第二取付面、第三取付面、第四取付面
を備えたワーク保持治具を取り付け、その第一〜第四取
付面にそれぞれ、ブロック材、試験片等のワークをそれ
ぞれ異なる姿勢で保持可能としたことにより、第一取付
面にブロック材を保持させて一次工程の加工を行い、次
いでそのブロック材を第二取付面に保持させて二次工程
の加工を行い、そのブロック材を第三取付面に保持させ
て三次工程の加工を行って複数の試験片とし、最後にそ
の試験片を第四取付面に保持させて四次工程の加工を行
うことが可能となり、１台のマシニングセンタによっ
て、平板状のブロック材から複数のシャルピー試験片を
製造でき、従来のように複数の工作機械を用いる場合に
比べて、設備の設置スペースを小さくすると共に設備費
を削減できるという効果を有している。

【００４４】また、本発明のシャルピー試験片加工装置
は、シャルピー試験片加工用マシニングセンタに加え
て、素材ストッカ、完成品ストッカを設け、且つこれら
の間でワーク（ブロック材、試験片等）を搬送するＮＣ
ローダを設けたことにより、そのＮＣローダで、素材ス
トッカからブロック材を取り出してシャルピー試験片加
工用マシニングセンタに供給し、マシニングセンタによ
る加工の進展に伴い、マシニングセンタに設けているワ
ーク保持治具の第一取付面、第二取付面、第三取付面、
第四取付面間でブロック材の移載を行い、加工終了後
は、出来上がったシャルピー試験片をマシニングセンタ
から完成品ストッカへ搬出することができ、シャルピー
試験片の加工工程を自動化できるという効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるシャルピー試験片加工用
マシニングセンタのワーク用主軸に取り付けたワーク保
持治具の概略正面図

【図２】本発明の１実施例によるシャルピー試験片加工
装置全体の概略平面図

【図３】上記実施例のシャルピー試験片加工用マシニン
グセンタの要部の概略斜視図

【図４】ＮＣローダの要部の概略側面図

【図５】シャルピー試験片の概略斜視図

【図６】シャルピー試験片を製造するための素材である
ブロック材の概略斜視図

【図７】ブロック材への加工の一次工程におけるクラン
プ方向及び切削領域を示すブロック材の概略斜視図

【図８】（ａ）はブロック材への加工の二次工程におけ
るクランプ方向を示すブロック材の概略斜視図 （ｂ）はブロック材への加工の二次工程における切削領
域を示すブロック材の概略斜視図

【図９】（ａ）はブロック材への加工の三次工程におけ
るクランプ方向を示すブロック材の概略斜視図 （ｂ）はブロック材への加工の三次工程の前期における
切削領域を示すブロック材の概略斜視図 （ｃ）はブロック材への加工の三次工程の後期における
切削領域を示すブロック材の概略斜視図

【図１０】三次工程によって製造した複数の試験片を、
次の工程のために回転させる状態を示す概略斜視図

【図１１】（ａ）は試験片への加工の四次工程における
クランプ方向を示す試験片の概略斜視図 （ｂ）は試験片への加工の四次工程における切削領域を
示す試験片の概略斜視図

【図１２】上記実施例におけるワーク保持治具４６の第
一取付面４８ａ及びそれに取り付けている部品を上面か
ら見た概略平面図

【図１３】図１２に示す部分の概略断面図

【図１４】（ａ）は図１３のＡ−Ａ矢視概略断面図 （ｂ）はワーク保持治具４６を上記（ａ）に示す位置よ
り１８０°回転させた状態で示す（ａ）と同様な概略断
面図

【図１５】上記実施例におけるワーク保持治具４６を第
二取付面４８ｂが上向きとなる位置に回転させた状態
で、その第二取付面４８ｂ及びそれに取り付けている部
品を上面から見た概略平面図

【図１６】図１５に示す部分の概略断面図

【図１７】（ａ）は図１６のＢ−Ｂ矢視概略断面図 （ｂ）はワーク保持治具４６を上記（ａ）に示す位置よ
り９０°回転させた状態で示す（ａ）と同様な概略断面
図 （ｃ）はワーク保持治具４６を上記（ａ）に示す位置よ
り１８０°回転させた状態で示す（ａ）と同様な概略断
面図

【図１８】上記実施例におけるワーク保持治具４６を第
三取付面４８ｃが上向きとなる位置に回転させた状態
で、その第三取付面４８ｃ及びそれに取り付けている部
品を上面から見た概略平面図

【図１９】図１８に示す部分の概略断面図

【図２０】（ａ）は図１９のＣ−Ｃ矢視概略断面図 （ｂ）はワーク保持治具４６を上記（ａ）に示す位置よ
り９０°回転させた状態で示す（ａ）と同様な概略断面
図 （ｃ）はブロック材３を切断加工する状態を示す上記
（ｂ）と同様な概略断面図

【図２１】上記実施例におけるワーク保持治具４６を第
四取付面４８ｄが上向きとなる位置に回転させた状態
で、その第四取付面４８ｄ及びそれに取り付けている部
品を上面から見た概略平面図

【図２２】図２１に示す部分の概略断面図

【図２３】図２１、図２２に示す装置を、試験片４をク
ランプし且つノッチ加工する状態で、且つ図２１の矢印
Ｄ−Ｄ方向に見て示す概略断面図

【図２４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、反転台２７の動
作を説明する概略側面図

【図２５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、試験片
回転台２８の動作を説明する概略側面図

【図２６】図２５（ｂ）に示す状態の試験片回転台２８
の概略平面図

【符号の説明】

１ シャルピー試験片 ２ ノッチ ３ ブロック材 ４ 試験片 １０ シャルピー試験片加工用マシニングセンタ １２ 素材ストッカ １４ 完成品ストッカ １６ ＮＣローダ １８ レール ２３ 把持具 ２４ 把持爪 ２６ 持ち替え用置台 ２７ 反転台 ２８ 試験片回転台 ３１ ベッド ３２ 工具用主軸 ３８ ワーク用主軸 ４４ パレット ４６ ワーク保持治具 ４７ フランジ部 ４８ 角筒部 ４８ａ 第一取付面 ４８ｂ 第二取付面 ４８ｃ 第三取付面 ４８ｄ 第四取付面 ５０ 工具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嘉瀬 隆栄 新潟県長岡市東蔵王１丁目１番１号 株式 会社ツガミ長岡工場内 (72)発明者 本間 与典 新潟県長岡市東蔵王１丁目１番１号 株式 会社ツガミ長岡工場内 (72)発明者 酒井 忠司 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地 住友金 属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 及川 ひろかず 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地 住友金 属工業株式会社鹿島製鉄所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個の平板状のブロック材から複数のシ
   ャルピー試験片を削り出すためのマシニングセンタであ
   って、工具用主軸と、該工具用主軸に直角方向に配置さ
   れたワーク用主軸と、該ワーク用主軸に取り付けられた
   ワーク保持治具を備え、該ワーク保持治具が、ワーク用
   主軸の軸線に平行な第一取付面、第二取付面、第三取付
   面、第四取付面を有しており、前記第一取付面には、前
   記ワーク用主軸の軸線方向に開閉し、ワークであるブロ
   ック材を前記ワーク用主軸の軸線に対して直角に立てた
   状態で且つ前記ブロック材の表裏面をはさみ付けて保持
   する第一クランプ装置が設けられ、前記第二取付面に
   は、前記ワーク用主軸の軸線方向に開閉し、前記ブロッ
   ク材を前記ワーク用主軸の軸線に対して平行に且つ前記
   ブロック材の両側面をはさみ付けて保持する第二クラン
   プ装置が設けられ、前記第三取付面には、前記ワーク用
   主軸の軸線方向に開閉し、前記ブロック材を前記ワーク
   用主軸の軸線に対して平行に且つ前記ブロック材の両端
   面をはさみ付けて保持する第三クランプ装置が設けら
   れ、前記第四取付面には、前記ワーク用主軸の軸線に直
   角方向に並べて配置される、前記ブロック材から切り出
   された複数の試験片の両端近傍を押さえ付けて保持する
   第四クランプ装置が設けられていることを特徴とするシ
   ャルピー試験片加工用マシニングセンタ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のシャルピー試験片加工
   用マシニングセンタと、シャルピー試験片を製造するた
   めの平板状のブロック材を多数、ストックしておく素材
   ストッカと、製造したシャルピー試験片をストックする
   完成品ストッカと、前記素材ストッカからブロック材を
   取り出して前記マシニングセンタに供給し、前記マシニ
   ングセンタの第一取付面、第二取付面、第三取付面、第
   四取付面間でブロック材の移載を行い、且つ前記マシニ
   ングセンタで製造したシャルピー試験片を完成品ストッ
   カへ搬出するためのＮＣローダを有することを特徴とす
   るシャルピー試験片加工装置。
3. 【請求項３】 前記ＮＣローダが、前記マシニングセン
   タ、素材ストッカ、完成品ストッカの上方若しくはその
   近傍に配置されたレールに支持されて走行する走行台
   と、該走行台に、前記レールに対してほぼ直角に且つ水
   平になるように設けられた支持ガイドと、該支持ガイド
   に支持されて走行するキャリアと、該キャリアに上下動
   可能に且つ垂直な軸線を中心として回転可能に保持さ
   れ、ワークを掴む一対の把持爪を備えた把持具とを有す
   ることを特徴とする請求項２記載のシャルピー試験片加
   工装置。
4. 【請求項４】 更に、前記シャルピー試験片加工用マシ
   ニングセンタに近接した位置に、前記把持具に保持した
   ブロック材を持ち替えるために、ブロック材を一時的に
   乗せるための持ち替え用置台と、水平に置かれたブロッ
   ク材の上下を反転させる反転台と、前記把持具に間隔を
   あけて平行に保持された複数の試験片を受け取り、各試
   験片を９０°回転させ且つ互いに密着させる試験片回転
   台とを配置していることを特徴とする請求項３記載のシ
   ャルピー試験片加工装置。