JP2016137540A - Machining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転体としてのワークを加工するための加工装置に関する。 The present invention relates to a machining apparatus for machining a workpiece as a rotating body.
近年、ターボ機器などに使用されるインペラは、高効率、高性能化の要求に応じて、その形状が複雑化・多様化する傾向にあり、ブレード(翼)の形状が三次元的にねじれた構造を有したものも提案されている。このようなインペラは、例えば、直交3軸と、ワークを載置するテーブルを回転させる回転1軸と、これらの各軸を駆動制御する数値制御装置とを備える加工装置による切削加工によって形成される(例えば特許文献1参照)。 In recent years, impellers used in turbo equipment and the like tend to be complicated and diversified in response to demands for high efficiency and high performance, and the shape of blades (wings) is twisted three-dimensionally. Those having a structure have also been proposed. Such an impeller is formed by, for example, cutting by a processing device that includes three orthogonal axes, one rotation axis that rotates a table on which a workpiece is placed, and a numerical control device that drives and controls these axes. (For example, refer to Patent Document 1).
ところで、インペラを機器等に組み付ける際には、その心出し作業が必要となる。この際、インペラにおける重量のバランスを調整する、いわゆるバランス取りの作業も実施される。このバランス取りの作業は、インペラの一部を削ったり、又はインペラの一部に錘を取り付けたりすることにより行われる。 By the way, when the impeller is assembled to a device or the like, the centering work is required. At this time, a so-called balancing operation for adjusting the weight balance of the impeller is also performed. This balancing operation is performed by shaving a part of the impeller or attaching a weight to a part of the impeller.
このように、インペラ等の回転体に対するバランス取りは、従来、加工装置による加工後に行われており、インペラの形状が複雑であることも相俟って、機器への組み付け作業(心出し作業及びバランス取り作業)が非常に煩雑なものとなってしまっていた。 As described above, balancing with respect to a rotating body such as an impeller has been conventionally performed after processing by a processing apparatus, and in combination with the complicated shape of the impeller, assembly work (centering work and Balancing work) has become very complicated.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものあり、回転体としてのワークのバランス取りを行った上で加工を行うことが可能な加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a processing apparatus capable of performing processing after balancing a workpiece as a rotating body.
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、回転体としてのワークを加工する加工装置において、前記ワークに固定されて前記ワークを支持する第1支持体と、前記第1支持体に対して相対的に位置変更可能に構成されるとともに、前記第1支持体に接触することにより前記第1支持体を支持する第2支持体と、前記第1支持体を前記第2支持体から非接触で離間させるとともに、前記ワークを非接触で回転させることにより前記ワークのバランス取りを行うバランス取り装置と、前記バランス取り装置5による前記バランス取りが行なわれた前記ワークを固定して保持可能な保持装置と、前記保持装置によって保持された前記ワークを加工する加工部と、を備えることを特徴とする。 The present invention is for solving the above-described problem, and in a processing apparatus for processing a workpiece as a rotating body, a first support that is fixed to the workpiece and supports the workpiece, and the first support A second support that supports the first support by contacting the first support, and the first support from the second support. A balancer that balances the workpiece by rotating the workpiece in a non-contact manner, and a workpiece that has been balanced by the balancer 5 can be fixedly held. And a processing unit for processing the workpiece held by the holding device.
かかる構成によれば、バランス取り装置によって第1支持体を第2支持体から離間させることにより、ワーク及びこれに固定される第1支持体は、他の固体物に接触することのない、非接触状態となる。この状態で、ワーク及び第1支持体を非接触で回転させるようにすれば、この回転作用によってワークのバランス取りが自動的に行われることなる。このようにパランス取りが行なわれた後に、保持装置によってこのワークを保持することにより、ワークは、重量バランスが調整された状態のままで、加工部によって加工されることになる。このように、加工部による加工の際に、ワークのバランス取りを事前に行うことにより、重量バランスが良く、精度の高いワークの加工が可能になることから、ワークの心出し作業を従来よりも容易かつ簡便に行うことが可能になる。 According to such a configuration, by separating the first support from the second support by the balancing device, the workpiece and the first support fixed to the workpiece do not come into contact with other solid objects. It becomes a contact state. In this state, if the work and the first support are rotated in a non-contact manner, the work is automatically balanced by this rotating action. After the balance is removed in this manner, the workpiece is held by the holding device, so that the workpiece is processed by the processing portion while the weight balance is adjusted. In this way, when the workpiece is machined in advance, the workpiece is balanced in advance, so that the workpiece can be machined with good weight balance and high accuracy. It becomes possible to carry out easily and simply.
本発明によれば、回転体としてのワークに対してバランス取りを行った上で加工することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to perform processing after balancing a work as a rotating body.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図1及び図2は、本発明に係る加工装置(以下、単に「加工装置」という)の一実施形態を示す。加工装置によって加工されるワークWは、例えば自動車部品としてのインペラやアルミホイールのように、自動車の所定の部位に組み付けられて回転する回転体として加工されるものであり、この組み付けの際に心出しや重量のバランス取りを必要とするものである。ワークWは、図1に示すように、所定の方向に沿って貫通する貫通孔THを有する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show an embodiment of a processing apparatus (hereinafter simply referred to as “processing apparatus”) according to the present invention. The workpiece W to be processed by the processing apparatus is processed as a rotating body that is assembled and rotated at a predetermined part of an automobile, such as an impeller or an aluminum wheel as an automobile part. It is necessary to balance out weight and weight. As shown in FIG. 1, the workpiece W has a through hole TH that penetrates along a predetermined direction.
図1及び図2に示すように、加工装置1は ワークWを加工する加工部2と、ワークWを支持する第1支持体3と、第1支持体3を支持する第2支持体4と、ワークWのバランス取りを行うバランス取り装置5と、ワークWを加工できるように保持する保持装置6と、加工部2、バランス取り装置5、および保持装置6を制御する制御装置7と、を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the processing apparatus 1 includes a processing unit 2 that processes the workpiece W, a
加工部2は、切削工具8を回転駆動可能に保持するとともに、ワークWに対して所定の切削加工(例えばエンドミル加工)を行うものである。この加工部2は、鉛直方向及び水平方向に移動可能に構成される。なお、加工部2は、切削加工が可能なものの他、例えばワークWに対してレーザを照射して加工を施すものであってもよい。 The processing unit 2 holds the cutting tool 8 so as to be rotationally driven, and performs predetermined cutting processing (for example, end mill processing) on the workpiece W. The processing unit 2 is configured to be movable in the vertical direction and the horizontal direction. The processing unit 2 may be one that can be machined, or may be one that performs processing by irradiating the workpiece W with a laser.
第1支持体3は、図1及び図2に示すように、ワークWが圧入される筒状部9と、この筒状部9の一端部に構成されるつば部(フランジ部)10とを備える。筒状部9は、金属製で円筒状に構成される。筒状部9は、その長手方向(筒心方向)が上下方向に一致するように配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
筒状部9の内径は、筒状部9に圧入されるワークWの一端部の外径よりも若干小さくなるように設定されている。ワークWは、しまり嵌めによって筒状部9に固定され得るが、筒状部9を貫通するねじ孔を形成するとともに、このねじ孔にねじ部材を螺合して、ねじ部材の先端部を、筒状部9に挿入されたワークWの一部(上部)に当接させることにより、第1支持部材3をワークWに固定するようにしてもよい。
The inner diameter of the cylindrical portion 9 is set to be slightly smaller than the outer diameter of one end portion of the workpiece W press-fitted into the cylindrical portion 9. The workpiece W can be fixed to the cylindrical portion 9 by an interference fit, and while forming a screw hole penetrating the cylindrical portion 9, a screw member is screwed into this screw hole, and the tip end portion of the screw member is The
第1支持体3は、筒状部9の下端部における開口部9aにワークWの一部が圧入(固定)された状態で、ワークWのバランス取りの際に、このワークWとともに移動する。つば部10は、筒状部9における上端部の周囲にわたって円板状に構成されている。第1支持体3は、つば部10が第2支持体4の一部に接触することによって、第2支持体4に支持され得る。
The
第2支持体4は、第1支持体3の上部を収容する収容空間11と、第1支持体3のつば部10を掛止する掛止部12とを備える。
The
収容空間11は、ワークWにおけるバランス取りの際に、第1支持体3が収容空間11の壁面13に接触せずに移動できるように、十分な容積を有する。この収容空間11の第1支持体3の筒状部9が挿通される開口部14が形成されている。この開口部14は、円形状に構成されるが、この形状に限定されるものではない。開口部14は、ワークWのバランス取りが行なわれる際に、第1支持体3の筒状部9がこの開口部14の縁部に接触することのないように、第1支持体3の筒状部9の外径よりも大きな直径を有する。また、この開口部14の直径は、掛止部12が第1支持体3のつば部10を掛止できるように、このつば部10の外径よりも小さく設定されている。
The
掛止部12は、収容空間11の壁面13から水平方向に延びる壁部として成り、第1支持体3のつば部10に対して上下方向で対向するように構成される。この掛止部12の中央位置には、前述の開口部14が形成されている。図2に示すように、第2支持体4は、掛止部12に第1支持体3のつば部10が接触することにより、第1支持体3を支持し得る。
The
第2支持体4は、第1支持体3に対して相対的に位置変更可能に構成される。すなわち、ワークWのバランス取りを行う場合において、ワークWはその位置を変更することになるが、この位置変更に応じて第1支持体3もその位置を変更する。第1支持体3の筒状部9は、第2支持体4の開口部14に接触しないように挿通されていることから、上下方向及び水平方向に位置変更可能である。このような筒状部9と開口部14との関係により、第1支持体3と第2支持体4とは、互いにその相対的な位置が変更されることになるのである。
The
また、この関係から、第1支持体3のつば部10と第2支持体4の掛止部12とは、相互に接近・離反可能に構成されることになる。換言すれば、加工装置1は、第1支持体3のつば部10と第2支持体4の掛止部12とが接触する接触状態と、つば部10と掛止部12とが離間する離間状態とに状態を変更することができるように構成されている。なお、第2支持体4は、図示しない駆動機構により、上下方向及び水平方向に対して移動可能(位置変更可能)に構成される。
Further, from this relationship, the
バランス取り装置5は、基台15と、この基台15と一体に構成されるマンドレル(心棒部)16と、ワークWを回転させるための回転操作部17と、基台15及び回転操作部17に空気を圧送するコンプレッサ18とを備える。
The balancing device 5 includes a
基台15は、コンプレッサ18により圧送される空気をワークWに向かって案内する流路19と、この流路19を通る空気をワークWに向かって噴出する噴出口20とを有する。噴出口20は、空気を上方に向けて噴出するように構成されており、噴出した空気をワークWの下部に当てることができる。
The
マンドレル16は、基台15の上面に一体に形成されている。このマンドレル16は、円柱状又は円筒状に構成されており、上下方向に沿って形成されている。マンドレル16の外径は、ワークWに形成される貫通孔THの径よりも小さく設定されている。マンドレル16は、基台15の流路19に連通する流路21と、この流路21を通る空気をワークWに向けて噴出する噴出口22とを有する。噴出口22は、マンドレル16の中途部において複数箇所に形成されている。各噴出口22は、水平方向、すなわちマンドレル16の半径方向に沿って形成されている。マンドレル16は、ワークWの貫通孔THに挿通された状態で、噴出口22から空気を噴出することにより、水平方向におけるワークWの位置決めを行うことができる。
The
回転操作部17は、空気をワークWに向けて噴射する噴射ノズル23を備える。噴射ノズル23は、コンプレッサ18に接続されており、コンプレッサ18の動作により空気をワークWに向けて噴出させ、これによってワークWを所定の方向に回転させることができる。
The
コンプレッサ18は、接続配管を介して基台15及び回転操作部17に接続されている。コンプレッサ18は、制御装置7の制御により、所定のタイミングで動作して、空気を基台15及び回転操作部17に圧送する。
The
保持装置6は、ワークWを第1支持体3に固定する際、及び、バランス取り装置5によるバランス取りが行なわれた後に、第1支持体3を固定することによりワークWを保持するためのものである。保持装置6は、第1支持体3のつば部10に設けられる第1の磁石24と、第2支持体4の掛止部12に設けられる第2の磁石25とを有する。
The holding
本実施形態において、第1の磁石24は永久磁石により構成され、第2の磁石25は電磁石により構成され得る。第1の磁石24は、第1支持体3におけるつば部10の円形状に対応して、環状(円環状)に構成される。第2の磁石25は、第1の磁石24の形状に対応して、ほぼ同形の環状(円環状)に構成されている。また、第2の磁石25は、制御装置7に接続されており、その制御により、その磁極が変更されるように構成される。図1及び図2に示すように、第1の磁石24と第2の磁石25とは上下方向において対向(対面)するように配置されている。
In the present embodiment, the
制御装置7は、加工部2の動作、第2支持体4の位置変更動作、バランス取り装置5及び保持装置6についての制御を行う。制御装置7は、このような各種の制御を行うためのプログラムを演算処理する演算部(CPU)と、このプログラムを記憶する記憶部(RAM、ROM)等を含む。
The control device 7 controls the operation of the processing unit 2, the position changing operation of the
以下、上記構成の加工装置1による、ワークWのバランス取り方法及び加工方法について説明する。ワークWの加工に際し、まず、ワークWを加工装置1に取り付ける必要がある。制御装置7は、保持装置6の第2の磁石25をオンにし、磁力を発生させる。この場合において、制御装置7は、第1の磁石24と第2の磁石25とが引き合うように(N極とS極とが向き合うように)、第2の磁石25の磁極を設定する。
Hereinafter, a balancing method and a machining method for the workpiece W by the machining apparatus 1 having the above-described configuration will be described. When processing the workpiece W, it is first necessary to attach the workpiece W to the processing apparatus 1. The control device 7 turns on the
そうすると、第1の磁石24と第2の磁石25とが磁着し、その磁力によって、第1支持体3のつば部10と第2支持体4の掛止部12とが接触した状態で固定される。このようにして、第1支持体3は保持装置6によって第2支持体4に固定される。この状態において、ワークWは、その上部が第1支持体3における筒状部9の開口部9aに圧入される。これにより、第1支持体3はワークWに固定されて一体となり、ワークWは、保持装置6を介して第1支持体3及び第2支持体4に支持(保持)される。
As a result, the
次に制御装置7は、駆動機構によって第2支持体4を移動させ、ワークWの貫通孔THに下方からマンドレル16を挿入させる。以上によって、ワークWの加工装置1への取り付けが完了する。
Next, the control device 7 moves the
次に、制御装置7は、バランス取り装置5のコンプレッサ18を作動させる。コンプレッサ18の始動により、空気が基台15及びマンドレル16の各流路19,21を流れ、各噴出口20,22から噴出する。基台15の噴出口20から噴出される空気は、ワークWの下面に当たり、これによってワークWを上方に押し上げる。マンドレル16の噴出口22から噴出される空気は、水平方向に噴出されてワークWの貫通孔THを構成する壁面に当たる。これにより、マンドレル16の外面と、貫通孔THの壁面との間隔が一定に維持される。
Next, the control device 7 operates the
また、制御装置7は、保持装置6の第2の磁石25における磁極を反転させる。これにより、第1の磁石24と第2の磁石25とは、同じ磁極が上下方向において向き合う状態となり、第1の磁石24と第2の磁石25との間に磁力による反発力が生じる。この反発力の作用によって第1支持体3は、上方に押し上げられる。
Further, the control device 7 reverses the magnetic poles in the
以上により、図2に示すように、第1支持体3のつば部10と第2支持体4の掛止部12とが離間した状態となり、この状態のままで第1支持体3に対して上下方向における位置決めが為される。この位置決めは、上記のようにバランス取り装置5による空気の噴出と、第1の磁石24と第2の磁石25との磁力の反発力とによって為されるものであり、このとき、第2支持体4を駆動する駆動機構は作動していない。すなわち、この位置決めは、第2支持体4が移動することなく固定された状態で、第1支持体3がこの第2支持体4に対する位置を変更することによって為されるものである。
As described above, as shown in FIG. 2, the
この状態では、第1支持体3と第2支持体4とは非接触の状態となる。また、ワークWと第1支持体3とは、基台15及びマンドレル16に接触しない、非接触状態となる。ここで、本明細書における「非接触」の語は、上記のように流体(空気等の気体、又は液体)の接触を許容するとともに、他の固体物(第1支持体3を除く)がワークWに接触しない状態を意味する。また、この「非接触」の状態は、流体の接触によるものの他、上記のような磁力による反発力を利用して実現され得る。
In this state, the
このようにして位置決めが為されたワークWは、回転操作部17の噴射ノズル23から噴出される空気を受けることで、第1支持体3とともに所定の方向に回転する。このように、ワークWの回転についても、ワークW及び第1支持体3に対して非接触による回転操作が行われる。このように、ワークWが第1支持体3とともに数回転する間に、ワークWにおける重量のバランス調整が行なわれるとともに、マンドレル16に対するワークWの心出しが自動的に行われる。
The work W thus positioned is rotated in a predetermined direction together with the
ワークWのバランス取りが完了すると、制御装置7は、保持装置6の第2の磁石25における磁極を反転させ、バランス取り装置5におけるコンプレッサ18をオフにする。第2の磁石25の磁極が反転することにより、第1の磁石24と第2の磁石25との間には、その磁力によってこれらを引き寄せる力が発生する。これにより、第1の磁石24と第2の磁石25が接触し、第1支持体3のつば部10と第2支持体4の掛止部12とを接触させる。このようにして、第1支持体3は、ワークWのバランス取りが反映された状態で第2支持体4に固定されることになる。
When the balancing of the workpiece W is completed, the control device 7 reverses the magnetic poles in the
このようにワークWが保持された状態において、制御装置7は、加工部2を駆動してワークWに所定の加工を施す。ワークWは、保持装置6によって強固に保持されているため、位置ずれを生じることなく加工部2によって加工される。この加工が終了すると、ワークWは第1支持体3から取り外され、次工程(組立工程)へと移送される。
In the state where the workpiece W is held in this manner, the control device 7 drives the machining unit 2 to perform predetermined machining on the workpiece W. Since the workpiece W is firmly held by the holding
以上説明した加工装置1によれば、バランス取り装置5によって第1支持体3のつば部10を第2支持体4の掛止部12から離間させることにより、ワークW及びこれに固定される第1支持体3は非接触状態となって保持される。この状態において、回転操作部17による空気の吹き付けによってワークWを非接触で回転させることで、その回転作用によりワークWのバランス取りが自動的に行われることになる。このようにパランス取りが行なわれた後に、保持装置6によってこのワークWを固定して保持することにより、ワークWは、重量バランスが調整された状態のままで加工部2によって加工されることになる。
According to the processing apparatus 1 described above, the work W and the first fixed to the work W are secured by separating the
このように、加工装置1の加工の際に、ワークWのバランス取りを事前に行うことにより、ワークWを機器に組み付ける際の心出し作業を従来よりも容易かつ簡便に行うことが可能になる。これによって、このワークWに係る回転体を含む製品を効率よく製造できるようになり、その製造コストを大幅に低減することが可能になる。 As described above, when the workpiece W is balanced in advance when the machining apparatus 1 is machined, the centering operation when the workpiece W is assembled to the device can be performed more easily and simply than before. . As a result, a product including the rotating body related to the workpiece W can be efficiently manufactured, and the manufacturing cost can be greatly reduced.
なお、本発明に係る加工装置1は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明に係る加工装置1は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明に係る加工装置1は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 In addition, the processing apparatus 1 which concerns on this invention is not limited to the structure of the said embodiment. Moreover, the processing apparatus 1 which concerns on this invention is not limited to an above-described effect. The processing apparatus 1 according to the present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
上記の実施形態では、空気(気体)の噴出により第1支持体3を第2支持体4から離間させる例を示したが、これに限らず、空気に代えてオイル等の液体をポンプにより圧送することにより、これらを離間させてもよい。
In the above embodiment, the example in which the
上記の実施形態では、保持装置6における第1の磁石24を永久磁石とし、第2の磁石25を電磁石とした例を示したが、これに限定されない。例えば、第1の磁石24を電磁石とし、第2の磁石25を永久磁石としてもよく、両方の磁石24,25を電磁石としてもよい。
In the above embodiment, the example in which the
上記の実施形態において、保持装置6が第1の磁石24と第2の磁石25とで構成された例を示したが、これに限定されない。例えば、保持装置6は、磁石を用いることなく、例えばシリンダのピストンによって第1支持体3を下方に押さえることによって、ワークWを保持するようにしてもよい。また、バランス取り装置5における基台15を鉛直方向に移動(位置変更)可能に構成するとともに、バランス取りが完了した後に、基台15をワークWの下部に接触させ、保持装置6とこの基台15とによってワークWを挟持するようにしてもよい。
In said embodiment, although the holding
上記の実施形態において、第1支持体3は、バランス取り装置5における基台15の噴出口20からの空気の噴出と、保持装置6による第1の磁石24と第2の磁石25との間の反発力の作用とによって押し上げられていたが、これに限定されない。例えば、バランス取り装置5における基台15の噴出口20からの空気の噴出のみによってワークWを押し上げてもよく、また、第1磁石24と第2磁石25との間の磁力による反発力のみによってワークWを押し上げるようにしてもよい。
In said embodiment, the
上記の実施形態では、回転操作部17の噴射ノズル23から空気を噴射することにより、ワークWを非接触で回転させる例を示したが、これに限定されない。例えば、保持装置6における第1の磁石24と第2の磁石25とを電磁石により構成するとともに、各磁石24,25の磁極の制御によって、ワークWに対して非接触による回転力を付与するようにしてもよい。
In the above embodiment, the example in which the workpiece W is rotated in a non-contact manner by ejecting air from the
1 加工装置
2 加工部
3 第1支持体
4 第2支持体
5 パランス取り装置
6 保持装置
W ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing apparatus 2
Claims (1)
前記ワークに固定されて前記ワークを支持する第1支持体と、
前記第1支持体に対して相対的に位置変更可能に構成されるとともに、前記第1支持体に接触することにより前記第1支持体を支持する第2支持体と、
前記第1支持体を前記第2支持体から非接触で離間させるとともに、前記ワークを非接触で回転させることにより前記ワークのバランス取りを行うバランス取り装置と、
前記バランス取り装置による前記バランス取りが行なわれた前記ワークを固定して保持可能な保持装置と、
前記保持装置によって保持された前記ワークを加工する加工部と、を備えることを特徴とする加工装置。
In a processing device that processes a workpiece as a rotating body,
A first support that is fixed to the workpiece and supports the workpiece;
A second support for supporting the first support by being in contact with the first support and being configured to be capable of changing the position relative to the first support;
A balancer for separating the first support from the second support in a non-contact manner and for balancing the workpiece by rotating the workpiece in a non-contact manner;
A holding device capable of fixing and holding the workpiece that has been balanced by the balancing device;
And a processing unit that processes the workpiece held by the holding device.
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Cited By (1)
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CN107552813A (en) * | 2017-10-18 | 2018-01-09 | 惠州市永晖兴数控科技有限公司 | A kind of machine tool chief axis for being conveniently replaceable blade |
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2015
- 2015-01-27 JP JP2015013328A patent/JP2016137540A/en active Pending
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