JPH1133883A - 倣い方式二軸加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際の製作品あるいはそれと同等の模型なし
に倣い方式二軸加工を可能にする。 【解決手段】 ベース２上に、Ｘ方向ガイド機構３Ａ，
３ＢとＹ方向ガイド機構１１を配置する。Ｙ方向ガイド
機構１１にＹ方向に移動可能な砥石１５を取り付ける。
Ｘ方向ガイド機構３Ａ，３Ｂの可撓性ガイド部材４は、
Ｘ方向に沿う湾曲した第１案内路を形成する。Ｙ方向ガ
イド機構１１の剛性ガイド部材１２は、Ｙ方向に沿う直
線状第２案内路を形成する。第１案内路と第２案内路に
沿って砥石１５を移動させ、被加工物２０の表面を研磨
加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、二軸加工装置に
関し、さらに言えば、二軸制御の倣い方式で被加工物
（ワークピース）を任意の曲面に加工できる二軸加工装
置に関する。この装置は、例えば自動車用フロントガラ
スの製造に使用される煉瓦を加工するのに好適に適用で
きる。

【０００２】

【従来の技術】セラミック板の一面を所望の曲面（例え
ば円筒面）に研磨加工する場合、従来は五軸研磨装置を
用いて行うか、手作業で行うのが一般的である。

【０００３】また、従来より、倣い方式の二軸加工装置
としては種々の構成のものが開発され、実用化されてい
る。例えば、特開昭５２−４０８８９号公報には、模型
接触板に常時圧接させた模型にならって、荒仕上げ用の
被加工物と精密仕上げ用の被加工物を研磨するようにし
た「自動ならい研磨機械」が開示されている。

【０００４】特開昭５４−１５４８９１号公報には、被
加工物をある回転軸まわりに揺動させると共に切削装置
を前記回転軸を通る平面上に前記回転軸に沿って往復直
線移動させながら円形面削りする「鞍形面削り方法」
と、その方法を実施するための装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、五軸研磨装置
で研磨加工する場合、精密な加工ができる利点はある
が、五軸研磨装置自体が極めて高価であるという問題が
ある。また、手作業で行う場合は、所望の加工精度が得
られ難いという問題がある。

【０００６】特開昭５２−４０８８９号公報や特開昭５
４−１５４８９１号公報に開示された従来の二軸加工装
置は、上述した五軸研磨装置よりは廉価であるが、構成
が複雑であるため、ある程度高価にならざるを得ないと
いう問題がある。さらに、倣い加工の際に、所望の仕上
がり曲面を持つ実際の製作品あるいはそれと同等の模型
が必要であるという問題もある。

【０００７】そこで、この発明の目的は、簡単な構成で
被加工物を所望の曲面に加工できる倣い方式二軸加工装
置を提供することにある。

【０００８】この発明の他の目的は、低コストで製造で
きる倣い方式二軸加工装置を提供することにある。

【０００９】この発明のさらに他の目的は、所望の仕上
がり曲面を持つ実際の製作品あるいはそれと同等の模型
が不要である倣い方式二軸加工装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（１） この発明の倣い方式二軸加工装置は、被加工物
の載置面を有するベースと、前記ベース上に固定され
た、第１方向に沿って延在する第１案内路を形成する一
対の第１ガイド機構と、前記一対の第１ガイド機構によ
り前記第１案内路に沿って移動可能に支持された、前記
第１方向に直交する第２方向に沿って延在する第２案内
路を形成する第２ガイド機構と、前記第２ガイド機構に
より前記第２案内路に沿って移動可能に支持された加工
工具とを備え、加工時には、被加工物を前記一対の第１
ガイド機構の間において前記ベースの載置面上に固定す
る一方、前記第１案内路と前記第２案内路とを前記被加
工物の所望の仕上がり曲面に対応した形状にそれぞれ設
定し、その状態で前記第２ガイド機構を前記第１案内路
に沿って移動させると共に、前記加工工具を前記第２案
内路に沿って移動させることにより前記被加工物を加工
し、もって前記被加工物に前記仕上がり曲面を生成する
ことを特徴とする。

【００１１】（２） この発明の倣い方式二軸加工装置
では、一対の第１ガイド機構によって形成される第１案
内路と第２ガイド機構によって形成される第２案内路と
を、前記被加工物の所望の仕上がり曲面に対応した形状
にそれぞれ設定し、その状態で前記第２ガイド機構を前
記第１案内路に沿って移動させると共に、前記加工工具
を前記第２案内路に沿って移動させることにより前記被
加工物を加工し、もって前記被加工物に前記仕上がり曲
面を生成する。よって、構成が簡単であり、しかも低コ
ストで製造できる。

【００１２】また、この発明の倣い方式二軸加工装置で
は、前記第１案内路および前記第２案内路によって形成
される模型（あるいはそれに相当する物）に倣って前記
被加工物を加工し、所望の仕上り曲面を得ている。よっ
て、所望の仕上がり曲面を持つ実際の製作品あるいはそ
れと同等の模型が不要である。

【００１３】（３） この発明の倣い方式二軸加工装置
では、前記第１案内路および前記第２案内路の少なくと
も一方が、変形可能なガイド部材を用いて形成されてお
り、その変形可能なガイド部材を変形させることによっ
て前記被加工物の所望の仕上がり曲面に対応させるよう
に構成されているのが好ましい。こうすれば、所望の仕
上がり曲面に応じて前記第１案内路および前記第２案内
路の少なくとも一方の形状を簡単に調整できる利点が生
じる。

【００１４】この場合、前記変形可能なガイド部材が、
可撓性の板材により形成されており、その可撓性板材の
曲率を変えることによって前記被加工物の所望の仕上が
り曲面に対応させるように構成されているのが好まし
い。こうすると、構成がいっそう簡単になり、便宜であ
る。

【００１５】また、前記第１案内路および前記第２案内
路の少なくとも一方が、交換可能なガイド部材を用いて
形成されており、その交換可能なガイド部材を交換する
ことによって前記被加工物の所望の仕上がり曲面に対応
させるように構成されていてもよい。この場合、前記一
対の第１ガイド機構および前記第２ガイド機構の少なく
とも一方の構成をいっそう簡単にできる利点がある。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。

【００１７】［第１実施形態］図１〜図３は、この発明
の第１実施形態の倣い方式二軸加工装置１を示す。

【００１８】この装置１は、図１に示すように、表面に
主平面２ａを有する略矩形のベース２を有している。こ
こでは、主平面２ａは、被加工物２０が載置される載置
面を兼ねている。主平面２ａ上において、互いに直交す
るＸ方向（Ｘ軸）およびＹ方向（Ｙ軸）を図１に示すよ
うに定義する。

【００１９】主平面２ａの上には、Ｙ方向の両端部付近
に一対のＸ方向ガイド機構３Ａ、３Ｂがそれぞれ配置さ
れ、それらＸ方向ガイド機構３Ａ、３Ｂの間に架橋する
ように一つのＹ方向ガイド機構１１が配置されている。
被加工物（ワークピース）２０は、一対のＸ方向ガイド
機構３Ａ、３Ｂの間において、主平面２ａ上に固定され
る。

【００２０】この実施形態では、一対のＸ方向ガイド機
構３Ａ、３Ｂは、互いに同じ構成を持っている。そこ
で、ここではＸ方向ガイド機構３Ａについてのみ説明す
る。

【００２１】Ｘ方向ガイド機構３Ａは、図２及び図３に
明瞭に示すように、ベース２の主平面２ａ上に固定され
た固定片５と、主平面２ａ上に形成されたガイド溝１０
内でＸ方向に移動可能とされた可動片６と、それら固定
片５と可動片６の間に架橋するように取り付けられた可
撓性ガイド部材４とを有している。

【００２２】可撓性ガイド部材４の両端には、円柱形の
揺動部４ａ、４ｂがそれぞれ固着してある。これら揺動
部４ａ、４ｂはそれぞれ、固定片５および可動片６の上
部に形成された略円柱形の断面を持つ溝に揺動可能に嵌
合されている。固定片５と可動片６との間の距離、換言
すれば、可撓性ガイド部材４の両端の揺動部４ａ、４ｂ
の間の距離を変えることにより、可撓性ガイド部材４の
湾曲度すなわち曲率を変化させることができる。

【００２３】固定片５と可動片６との間には、主平面２
ａとほぼ平行に回転シャフト７が掛け渡されている。回
転シャフト７は、可撓性ガイド部材４の下方でそれに平
行に延在している。回転シャフト７はまた、その先端が
固定片５の側面に回動可能に係合され、その基端寄りの
箇所においてシャフト押さえ９によって回転可能に支持
されている。回転シャフト７のガイド溝１０に対応する
箇所、換言すれば、回転シャフト７の略中央より基端寄
りの箇所には、螺子部７ａが形成され、その螺子部７ａ
が可動片６の螺子孔（図示せず）に螺合されている。回
転シャフト７の基端には、調整ノブ７ｂが固着されてい
る。

【００２４】調整ノブ７ｂを掴んで回転させると、回転
シャフト７の螺子部７ａと螺合している可動片６がガイ
ド溝１０に沿ってＸ方向に変位する。その変位により、
固定片５と可動片６との距離が変わり、それによって可
撓性ガイド部材４の両端の揺動部４ａ、４ｂが揺動し、
可撓性ガイド部材４の曲率が増加または減少する。

【００２５】こうして、一対の可撓性ガイド部材４は、
湾曲したＸ方向の案内路を形成している。

【００２６】Ｙ方向ガイド機構１１は、一対の可撓性ガ
イド部材４の延在方向（すなわちＸ方向）に対して直交
して配置された直線状の剛性ガイド部材１２を備えてい
る。よって、剛性ガイド部材１２はＹ方向に延在してい
る。剛性ガイド部材１２の両端には、下方に突出する一
対の支持ピン１２ａがそれぞれ取り付けてある。

【００２７】支持ピン１２ａには、図３に明瞭に示すよ
うに、糸巻き状のサイドローラ８がそれぞれ回転可能に
取り付けられている。各サイドローラ８は、上下両端部
の直径がその中央部の直径よりも大きくなっている。各
サイドローラ８は、対応する可撓性ガイド部材４の両側
端に係合されていて、そのガイド部材４を挟むようにし
て係合している。剛性ガイド部材１２すなわちＹ方向ガ
イド機構１１は、サイドローラ８の回転により、一対の
可撓性ガイド部材４に沿って円滑にＸ方向に移動するこ
とができる。

【００２８】剛性ガイド部材１２には、スライダ１３が
移動可能に取り付けられている。このスライダ１３は、
剛性ガイド部材１２に沿って（すなわちＹ方向に）摺動
可能である。

【００２９】スライダ１３には、駆動用のモータ１４が
取り付けられている。そのモータ１４の主軸１６の先端
には、研削加工用の円形砥石１５が固定されている。砥
石１５は、モータ１４によって所定速度で回転せしめら
れる。スライダ１３すなわち砥石１５は、制御装置（図
示せず）の制御下において、Ｙ方向の一定距離の範囲内
で一定速度で往復移動する。

【００３０】こうして、剛性ガイド部材１２は、Ｙ方向
の直線状の案内路を形成している。

【００３１】略板状の被加工物２０は、一対の可撓性ガ
イド部材４の間において主平面２ａ上に載置されてい
る。その被加工物２０の四隅には、被加工物押さえ１７
が当接せしめてあり、それら被加工物押さえ１７をボル
ト１８によって固定することにより、主平面２ａ上に固
定されている。

【００３２】なお、可撓性ガイド部材４は、Ｙ方向ガイ
ド機構１１、剛性ガイド部材１２、スライダ１３、モー
タ１４および砥石１６の合計重量によって変形が実質的
に生じないような機械的強度を持つ適当な板材を用いて
容易に形成できる。例えば、厚さ１０ｍｍ程度のＭＣナ
イロン、厚さ１０ｍｍ程度のテフロン、厚さ２ｍｍ程度
のばね鋼などによって形成できる。

【００３３】この実施例では、モータ１４および砥石１
６がスライダ１３の片側に偏在しているので、任意の錘
などをバランサとして、スライダ１３のモータ１４およ
び砥石１６とは反対側に配置し、モータ１４および砥石
１６の重量を平衡させるようにしてもよい。

【００３４】次に、以上の構成を持つ二軸曲面加工装置
１の動作について説明する。

【００３５】まず最初に、図１に示すように、被加工物
押さえ１７を用いて被加工物２０を主平面２ａ上に固定
する。次に、一対のＸ方向ガイド機構３Ａおよび３Ｂに
おいて、調整ノブ７ｂを動かして固定片５と可動片６と
の距離を調整し、一対の可撓性ガイド部材４が被加工物
２０の所望の仕上がり面２１のＸ方向の曲率に一致する
ように設定する。

【００３６】その後、Ｙ方向ガイド機構１１を被加工物
２０の加工開始側端に移動し、砥石１５をＹ方向ガイド
機構１１の剛性ガイド部材１２に沿ってＹ方向に往復移
動させ、被加工物２０の表面の直線状領域を研磨する。
この工程は、スライダに搭載された制御装置によって自
動的に行われる。

【００３７】続いて、Ｙ方向ガイド機構１１を一対のＸ
方向ガイド機構３Ａおよび３Ｂの可撓性ガイド部材４に
沿って、Ｘ方向に所定距離だけ移動させてから、砥石１
５をＹ方向ガイド機構１１の剛性ガイド部材１２に沿っ
てＹ方向に往復移動させ、先の工程と同様にして、被加
工物２０の表面の次の直線状領域を研磨する。

【００３８】以下、これらの工程を繰り返し、被加工物
２０の全表面を研磨加工する。こうして、被加工物２０
の表面は、可撓性ガイド部材４の湾曲度すなわち曲率と
同一の曲率を持つ円筒面となる。

【００３９】Ｙ方向ガイド機構１１のＸ方向への移動
は、手動で行ってもよいし、ギア（ラック）などを使用
して自動的に行ってもよい。前者の方が構成は簡単にな
るが、移動量などの精度は十分でなくなる可能性があ
る。そのため、後者のように自動的に移動するように構
成するのが好ましい。

【００４０】たとえば、剛性ガイド部材１２のサイドロ
ーラ８に代えて、あるいはそれに追加して剛性ガイド部
材１２に歯車を取り付ける。そして、剛性ガイド部材１
２の歯車に噛み合うラックを可撓性部材４の上面または
下面、あるいは端面に直接形成し、あるいは別個に形成
して取り付ける。こうすれば、一対のＸ方向ガイド機構
３Ａ、３Ｂを同期して動作させることが容易に実現でき
る。このような制御機構は、公知の技術を用いて容易に
実現できる。

【００４１】以上述べたように、この第１実施形態の倣
い方式二軸曲面加工装置１では、研磨手段である砥石１
５を、一対のＸ方向ガイド機構３Ａおよび３Ｂの一対の
可撓性ガイド部材４により形成される第１案内路と、Ｙ
方向ガイド機構１１の剛性ガイド部材１２により形成さ
れる第２案内路に沿って案内・移動しながら、ベース２
の主平面２ａ上に固定された被加工物２０の表面を研磨
することにより、所望の仕上がり曲面が得られる。換言
すれば、前記第１案内路および前記第２案内路によって
形成される模型に倣って被加工物２０を研磨し、所望の
仕上り曲面を得ている。よって、前記第１案内路および
前記第２案内路の形状を適宜調整することにより、所望
の仕上がり曲面を持つ実際の製作品あるいはそれと同等
の模型を使用することなく被加工物２０を所望の曲面に
加工できる。

【００４２】また、この装置１は、一対のＸ方向ガイド
機構３Ａ、３Ｂ、それら一対のガイド機構３Ａ、３Ｂに
移動可能に支持されたＹ方向ガイド機構１１と、そのＹ
方向ガイド機構１１に移動可能に保持された砥石１５と
を備えていればよいので、構成が簡単であり、しかも廉
価に製造できる。

【００４３】この実施形態では、被加工物２０の表面を
円筒面状に研磨加工するため、一対のＸ方向ガイド機構
３Ａおよび３Ｂの可撓性ガイド部材４を凸円弧状とし、
Ｙ方向ガイド機構１１の剛性ガイド部材１２を直線状と
している。しかし、これらのガイド部材４、１２の形状
は、所望の表面形状に応じて任意に変更可能であること
は言うまでもない。例えば、一対のＸ方向ガイド機構３
Ａおよび３Ｂの可撓性ガイド部材４を直線状とし、Ｙ方
向ガイド機構１１の剛性ガイド部材１２を凸円弧状とし
てもよい。また、一対のＸ方向ガイド機構３Ａおよび３
Ｂの可撓性ガイド部材４の形状も同一である必要はな
く、所望の表面形状に応じて任意に変更できる。こうす
れば、円筒面以外の仕上がり面も得られる。

【００４４】この第１実施形態の装置１を使用すれば、
例えば、被加工物２０の材質が耐火煉瓦の場合、０．２
〜０．３ｍｍ程度の加工精度が得られる。

【００４５】［第２実施形態］図４〜図６は、この発明
の第２実施形態の二軸加工装置の要部を示す。この第２
実施形態の装置は、一対のＸ方向ガイド機構３Ａおよび
３Ｂが、一対の可撓性ガイド部材４に代えて一対の固定
ガイド部材３４を備えている点を除いて、第１実施形態
の装置１と同じ構成を持っている。よって、同一または
対応する構成要素には同じ符号を付して、同じ構成の部
分に関する説明は省略する。また、一対の固定ガイド部
材３４は同じ構成を持っているので、ここではＸ方向ガ
イド機構３Ａのガイド部材３４についてのみ説明する。

【００４６】図４および図５に明瞭に示すように、固定
ガイド部材３４は、その上端に凸状に湾曲したガイド面
３４ａを有し、下端に嵌合突起３４ｂを有している。こ
の嵌合突起３４ｂは、ベース２の主平面２ａに設けられ
た嵌合溝４０に嵌合するように形成されている。使用時
には、嵌合溝４０に上方より嵌合せしめられ、その位置
に固定される。交換時には、嵌合溝４０より引き抜か
れ、ガイド面３４ａの形状の異なる他の固定ガイド部材
３４に交換される。

【００４７】剛性ガイド部材１２は、その両端に図６に
示すような一対のサイドローラ３８を備えている。この
サイドローラ３８は、第１実施形態のもののとは異な
り、上端の直径が下端の直径よりも大きくなっていて、
その上端の大径部分で固定ガイド部材３４のガイド面３
４ａの両端縁にそれぞれ係合せしめられている。サイド
ローラ３８の回転により、剛性ガイド部材１２はガイド
面３４ａに沿ってＸ方向に円滑に移動可能である。

【００４８】第１実施形態の場合と異なり、固定ガイド
部材３４のガイド面３４ａは固定されたままであり、変
更ができないので、異なる曲率のガイド面３４ａが必要
な場合には、異なる曲率のガイド面３４ａを持つ他の固
定ガイド部材３４に交換してから研磨加工を行う。

【００４９】［変形例］上記の第1および第2の実施形態
では、モータ１４によって回転駆動される砥石１５を設
けて、被加工物２０の表面を研磨加工しているが、この
発明はこれに限定されず、砥石１５などの研磨手段を他
の機械加工手段に代えれば、切削加工などの他の加工方
法も使用可能である。

【００５０】上記の第1および第2の実施形態では、一対
のＸ方向ガイド機構３Ａおよび３ＢとＹ方向ガイド機構
１１がベース２の主平面２ａ上に配置されているが、こ
の発明はこれに限定されない。一対のＸ方向ガイド機構
３Ａおよび３ＢとＹ方向ガイド機構１１は、ベース２上
であれば、主平面２ａ以外の箇所に配置されていてもよ
い。要は、任意の構成のＸ方向ガイド機構とＹ方向ガイ
ド機構が、倣い加工における「模型」の機能を果たすこ
とができ、その「模型」を利用して、主平面２ａに置か
れた被加工物２０を倣い加工できるものであれば足り
る。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した通り、この発明の倣い方式
二軸曲面加工装置は、簡単な構成で被加工物を所望の曲
面に加工できる。また、低コストで製造できる。さら
に、加工時に、所望の仕上がり曲面を持つ実際の製作品
あるいはそれと同等の模型が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態の倣い方式二軸加工装
置の斜視図である。

【図２】図１の倣い方式二軸加工装置の側面図である。

【図３】図１の倣い方式二軸加工装置における剛性ガイ
ド部材と可撓性ガイド部材との係合構成を示す、図２の
Ａ−Ａ線に沿った部分拡大断面図である。

【図４】この発明の第２実施形態の倣い方式二軸加工装
置の側面図である。

【図５】図６の倣い方式二軸加工装置におけるストレー
トガイドの斜視図である。

【図６】図４の倣い方式二軸曲面加工装置における剛性
ガイド部材と可撓性ガイド部材との係合構成を示す、図
４のＢ−Ｂ線に沿った部分拡大図である。

【符号の説明】

１ 二軸加工装置 ２ ベース ２ａ ベースの主平面 ３Ａ、３Ｂ Ｘ方向ガイド機構 ４ 可撓性ガイド部材 ４ａ 可撓性ガイド部材の揺動部 ５ 固定片 ６ 可動片 ７ 回転シャフト ７ａ 回転シャフトの螺子部 ７ｂ 回転シャフトの調整ノブ ８ サイドローラ ９ シャフト押さえ １０ ベースのガイド溝 １１ Ｙ方向ガイド機構 １２ 剛性ガイド部材 １２ａ 剛性ガイド部材の支持ピン １３ スライダ １４ モータ １５ 砥石 １６ モータの主軸 １７ 被加工物押さえ １８ ボルト ２０ 被加工物 ２１ 被加工物の仕上り面 ３３Ａ Ｘ方向ガイド機構 ３４ 固定ガイド部材 ３４ａ 固定ガイド部材のガイド面 ３４ｂ 固定ガイド部材の嵌合突起 ３８ サイドローラ ４０ ベースの嵌合溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物の載置面を有するベースと、 前記ベース上に固定された、第１方向に沿って延在する
   第１案内路を形成する一対の第１ガイド機構と、 前記一対の第１ガイド機構により前記第１案内路に沿っ
   て移動可能に支持された、前記第１方向に直交する第２
   方向に沿って延在する第２案内路を形成する第２ガイド
   機構と、 前記第２ガイド機構により前記第２案内路に沿って移動
   可能に支持された加工工具とを備え、 加工時には、被加工物を前記一対の第１ガイド機構の間
   において前記ベースの載置面上に固定する一方、前記第
   １案内路と前記第２案内路とを前記被加工物の所望の仕
   上がり曲面に対応した形状にそれぞれ設定し、その状態
   で前記第２ガイド機構を前記第１案内路に沿って移動さ
   せると共に、前記加工工具を前記第２案内路に沿って移
   動させることにより前記被加工物を加工し、もって前記
   被加工物に前記仕上がり曲面を生成することを特徴とす
   る倣い方式二軸加工装置。
2. 【請求項２】 前記第１案内路および前記第２案内路の
   少なくとも一方が、変形可能なガイド部材を用いて形成
   されており、その変形可能なガイド部材を変形させるこ
   とによって前記被加工物の所望の仕上がり曲面に対応さ
   せるように構成されている請求項１に記載の倣い方式二
   軸加工装置。
3. 【請求項３】 前記変形可能なガイド部材が、可撓性の
   板材により形成されており、その可撓性板材の曲率を変
   えることによって前記被加工物の所望の仕上がり曲面に
   対応させるように構成されている請求項２に記載の倣い
   方式二軸加工装置。
4. 【請求項４】 前記第１案内路および前記第２案内路の
   少なくとも一方が、交換可能なガイド部材を用いて形成
   されており、その交換可能なガイド部材を交換すること
   によって前記被加工物の所望の仕上がり曲面に対応させ
   るように構成されている請求項１に記載の倣い方式二軸
   加工装置。