JP3231434U

JP3231434U - ワーク加工装置

Info

Publication number: JP3231434U
Application number: JP2021000138U
Authority: JP
Inventors: 俊次林
Original assignee: 俊次林
Priority date: 2021-01-17
Filing date: 2021-01-17
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2028-02-07

Abstract

【課題】ワークの自動交換を迅速に行なうことができ、トータルの加工時間を短縮することが可能なワーク加工装置を提供する。【解決手段】ワーク加工装置としてのＮＣ（数値制御）ルータ１００は、加工すべきワークＷを載せたパレットＰを複数枚立てた状態でＡＰＣ装置３０２から加工部２００内に供給し、立てた状態のワークＷを工具により加工する横型マシン構成を有し、Ｙ軸ユニットに設置した複数の押えローラ２０６ｃを有し、押えローラ２０６ｃをワークＷの表面に押し当て、ビビリを防止しつつ、ワークＷを横方向からスピンドルヘッド２０２ｈに取り付けた工具２０５により加工する。【選択図】図１

Description

本考案は、ワーク加工装置に関し、特に、樹脂プレート・アルミプレート等のいわゆる薄物ワークに対する加工装置に関する。

ワークと工具との三次元的な相対移動によって、切り抜き、穴あけ等の加工を行うワーク加工装置があり、その中で、いわゆる薄物ワークの加工、即ち、木材・樹脂加工のみならず自動車のモデル加工や航空機の部品加工等、主に薄物或いは鉄よりも軽い素材を切削加工等する分野で数値制御ルータ（ここで言うルータは「くり抜き機」に近い意味である）が広く用いられている。特に、ワーク（及びそのパレット）を取りつけたテーブルを固定側とし、工具を備える主軸ヘッド側をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動制御するガントリー型のものが多用されている（例えば、特許文献１参照）。

かかる従来のガントリー型等の機械における薄物ワークの加工装置は、例えば、１２００ｍｍ×２４００ｍｍ等、長尺の元板を立型のワーク加工装置のテーブル上に水平に載置し、ワークを下方からバキュームで吸着させる等により加工していた。

特開２００３−１４５３８４号公報

上述した従来のワーク加工装置は、立型であるため、比較的大きな設置スペースが必要であり、省スペースの点で問題があった。また、元板を１枚セットし、加工が終了すれば取り外し、加工する対象物の大きさにより吸着する箇所を変更しながら、次のワークの加工を行っていたため、ワークの交換に時間が掛かるという問題があった。特に、ワーク交換中、主軸は、交換動作の最初から最後までその作業に占有され、加工を行なうことができないので、トータル加工時間が長くなってしまうという問題も生じる。

本考案は上述のような事情から為されたものであり、その目的は、省スペースで設置が可能であり、ワークの自動交換を迅速に行なうことができ、トータルの加工時間を短縮することが可能なワーク加工装置を提供することにある。

本考案者は、ワーク加工装置において、省スペースで設置が可能であり、ワークの自動交換を迅速に行なうことができ、トータルの加工時間を短縮することが可能な構造に関して、種々の構造を鋭意研究した結果、薄物ワークの新規加工装置に関し、ワーク加工装置を「横型」マシンで省スペースに構築し、元板をパレットにクランプし、複数枚のパレットを自動交換し、スピンドルのＸ軸方向の移動に伴い、ローラをワーク表面に押し当てビビリを防止する構成とすることで、省スペース化が可能な上に、ワークの自動交換を迅速に行なうことができ、トータルの加工時間を短縮することができることを見出した。

即ち、本考案のワーク加工装置は、加工すべきワークを載せたパレットを複数枚立てた状態でＡＰＣ装置から加工部内に供給し、前記立てた状態のワークを工具により加工する横型マシン構成を有し、Ｙ軸ユニットに設置した複数の押えローラを有し、該押えローラを前記ワークの表面に押し当てビビリを防止しつつ、前記ワークを横方向からスピンドル先端に取り付けた工具により加工することを特徴とする。

また、本考案のワーク加工装置は、更に、ワーク裏面からバキュームによる吸着を行う複数の吸着パッドを有し、前記ワークに前記吸着パッドをエアシリンダで押し付けたり、離したりすることで、吸着のＯＮ・ＯＦＦ制御を自動で行うことを特徴とする。

本考案によれば、ワーク加工装置を横型に構成することで省スペース化が可能になる上に、パレットの自動交換により、ワーク加工装置の自動運転が可能になる。

本考案に係るワーク加工装置の一実施形態としてのＮＣ（数値制御）ルータの構成を示す第１の図であり、（Ａ）は、その正面図、（Ｂ）は、その平面図、（Ｃ）は、その右側面図である。図１（Ａ）におけるパレット収容・交換部とワーク段取り替え部（ワーク段取りステーション）の拡大図である。図１（Ｂ）における加工部（加工ステーション）の拡大図である。図１（Ａ）における加工部（加工ステーション）の拡大図である。（Ａ）は、図１（Ｃ）の右側面図における加工部（加工ステーション）の拡大図であり、（Ｂ）は、更に、図５（Ａ）の部分拡大図であり、（Ｃ）は、図３におけるＹ軸送りユニット等の部分拡大図である。（Ａ）は、更に、図５（Ａ）の第２の部分拡大図であり、（Ｂ）は、更に、そのパレットクランプ部の拡大説明図であり、（Ｃ）は、図１（Ｃ）の部分拡大説明図である。本実施形態のＮＣルータの要部の構成を示す概略図であり、そのワーク及びパレットのクランプ構造（側面構成）、押えローラ及びツールを先端に備えた主軸ヘッド（移動側）とワーク（固定側）の関係を説明するための図である。

本考案では、ワーク加工装置を横型マシンで省スペースに構築し、元板をパレットにクランプし、複数枚のパレットを自動交換し、スピンドルのＸ軸方向の移動に伴い、ローラをワーク表面に押し当てビビリを防止しつつ、前記ワークを横方向から前記スピンドル先端に取り付けた工具により加工する構成とすることで、省スペース化が可能な上に、ワークの自動交換を迅速に行なうことができ、トータルの加工時間を短縮することができるワーク加工装置を実現した。以下、図１乃至図７を参照して、本考案に係るワーク加工装置の一実施形態としてのＮＣルータ及びそのＮＣルータによる薄物のワーク（例えば、樹脂プレート）に対する加工方法について説明する。本実施形態のＮＣ（ＮｕｍｅｒｏｕｓＣｏｎｔｒｏｌ＝数値制御）ルータは、例えば、長さ２４００ｍｍ×幅１２００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ等の樹脂板、即ち合成樹脂（プラスチック）製のプレートを元板（ワーク）として、該元板（ワーク）から各種の形状の加工品を切り出すワーク加工装置であり、樹脂板以外にもアルミ板・複合板等、いわゆる薄物のワークの加工に用いられるワーク加工装置である。尚、元板材料の大きさとしては、パレットの収容範囲内で対応可能であり、長さ１８００ｍｍ×幅９００ｍｍ×厚さ３ｍｍ又は５ｍｍ等の樹脂板等の加工も可能である。

図１は、本考案に係るワーク加工装置の一実施形態としてのＮＣ（数値制御）ルータの構成を示す第１の図であり、（Ａ）は、その正面図、（Ｂ）は、その平面図、（Ｃ）は、その右側面図である。図２は、図１（Ａ）におけるパレット収容・交換部とワーク段取り替え部（ワーク段取りステーション）の拡大図である。図３は、図１（Ｂ）における加工部（加工ステーション）の拡大図である。図４は、図１（Ａ）における加工部（加工ステーション）の拡大図である。図５（Ａ）は、図１（Ｃ）の右側面図における加工部（加工ステーション）の拡大図であり、図５（Ｂ）は、更に、図５（Ａ）の部分拡大図であり、図５（Ｃ）は、図３におけるＹ軸送りユニット等の部分拡大図である。図６（Ａ）は、更に、図５（Ａ）の第２の部分拡大図であり、図６（Ｂ）は、更に、そのパレットクランプ部の拡大説明図であり、図６（Ｃ）は、図１（Ｃ）の部分拡大説明図である。図１乃至図６に示すように、本実施形態のＮＣルータ１００は、主な構成として、加工部（加工ステーション）２００と、パレット収容・交換部３００と、ワーク段取り替え部（ワーク段取りステーション）４００を備えている。パレット収容・交換部３００は、自動パレット交換装置（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰａｌｌｅｔＣｈａｎｇｅｒ、以下、ＡＰＣ装置と呼ぶ）３０２を有している。ワーク段取り替え部４００は、パレットアンローダ４０２及びその駆動モータ４０４を有しており、駆動モータ４０４の回転によりパレットアンローダ４０２が駆動されて、パレットがアンロードされることで、ワーク段取り替えポジション４０６において、作業員がワークの段取りを交換等することができる。尚、パレットアンローダ４０２は、パレットＰのワーク段取り替え部４００への搬入出を行う装置であり、サーボモータにより駆動され、センサの機能により、パレットＰを自動で搬入出可能である。加工部２００は、ワークＷ（及びそのパレットＰ）がセットされて一時的に固定され、工具（ツール）２０５を備える主軸ヘッド側をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動制御する構成を有している。即ち、加工部２００は、加工ヘッド２０２を備えるＺユニット２０７と、ワーク押えローラ２０６ｃ及びワーク押えシリンダ２０６ｂを備えるＹユニット２０６を、下部ベース部のＸ１ユニット２０３と上部のＸ２ユニット２０４で、Ｘ１軸サーボモータ２０３ａとＸ２軸サーボモータ２０４ｂを同期運転させてＸ軸の制御を行い、Ｙ軸サーボモータ２０６ａとＺ軸サーボモータ２０７ａで３軸制御を行う。尚、ツールチェンジャ２０９は、装置の固定部分から数本、ツール交換ポジションに取付けられており、ツール交換位置でＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置決め制御を行い、ツールの交換を行う。加工ヘッド２０２は、ツールクランプシリンダ２０２ｃと、スピンドルヘッド２０２ｈを有し、スピンドルヘッド２０２ｈの先端に工具（ツール）２０５が装着されている。加工部２００は、パレットローダー２０８と、その駆動モータ２０８ａを有している。尚、パレットローダー２０８は、パレットＰの加工部（加工ステーション）２００への搬入出を行う装置であり、サーボモータにより駆動され、センサの機能により、パレットＰを自動で搬入出可能である。また、加工部２００は、図１（Ａ）に示すように、複数のパレットクランプ２５０を有している。また、加工部２００には、図１（Ａ）に示すように、複数のパレット搬入ガイド２１２が設けられており、これらレット搬入ガイド２１２に案内されつつ、次に加工すべきワークを載せたパレットがＡＰＣ装置３０２から加工部２００に搬入される。

本実施形態のＮＣルータ１００では、特に図１（Ｂ）に示すように、加工すべきワークＷを載せたパレットＰを複数枚立てた状態でＡＰＣ装置３０２内に収容しており、このＡＰＣ装置３０２から加工部２００内に自動的にパレットＰが供給される。

図７は、本実施形態のＮＣルータの要部の構成を示す概略図であり、そのワーク及びパレットのクランプ構造（側面構成）、押えローラ及びツールを先端に備えた主軸ヘッド（移動側）とワーク（固定側）の関係を説明するための図である。図７に示すように、パレットＰは、パレット搬入ガイド２１２ａと２１２ｂに案内されつつ、パレットクランプ２５０によりクランプ（把持）される。尚、パレットクランプ２５０として、図１（Ａ）、図４及び図７に示すように、Ｘ軸方向のパレットクランプＸと、Ｚ軸方向のパレットクランプＺとを有している。尚、Ｘ軸方向のパレットクランプ及びアンクランプ、Ｚ軸方向のパレットクランプ及びアンクランプは、後述するエア機器により実行される。また、ワークＷは、パレットＰの内側面ＩＳに装着された状態でワーククランプ２６０によりクランプ（把持）され、その表面をワーク押えローラ２０６ｃによりパレットＰ側に押えられる。ワーク押えローラ２０６ｃは、エアシリンダ２０６ｂに連結されており、このエアシリンダ２０６ｂの伸縮動作によりワークＷは厚さ方向に押え付けられるようになっている。このように、ワーク押えローラ２０６ｃでワークＷを押えつつ加工することにより、ツール２０５によりワークＷを加工する際の反動によるビビリを防止し、ワークＷに対する加工ムラを無くすことができる。尚、ワーク押えローラ２０６ｃは、Ｙ軸ユニットに固定され、加工位置でローラが下降し、ワークＷをその厚み方向に押えて、Ｘ軸の動作と連動して移動するようになっている。

特に図１（Ａ）（Ｃ）から明らかなように、本実施形態のＮＣルータ１００は、「横型」マシンで構築され、ツール２０５によりワークＷを加工する際に生じる切粉・切り屑等を機械内部に溜めることなく、下方に落下させるので、切粉・切り屑等の掃除や除去が容易である。尚、本実施形態のＮＣルータ１００は、図示しないＮＣ装置、制御盤、操作盤等を備えており、また、エアシリンダ２０６ｂの他にもエアフィルタ・レギュレータ等図示しない各種エア機器を備えており、ツールのクランプ及びアンクランプ、ツールに付着する粉塵等のエアブロー、上述したＸ軸方向のパレットクランプ及びアンクランプ、Ｚ軸方向のパレットクランプ及びアンクランプ等を実行する。

本実施形態のＮＣルータ１００による樹脂板から成るワークＷの加工方法について述べる。まず、長尺の元板をパレットＰに手動で取り付け、加工対象物たるワークＷの外周をクランプし、ローダーユニットでＮＣルータ１００のマシン内に搬入する。ＮＣルータ１００は、横型のマシンであり、複数本のツールチェンジャ２０９を有し、元板から効率よく多数個の製品が取れるように、ネスティングプログラムを作成し、プログラム運転を行う。そのパレットＰの元板からの加工が完了すると、ＡＰＣ装置３０２により次の元板を載せたパレットＰと交換される。また、加工が完了したパレットＰは、駆動モータ４０４の回転によりパレットアンローダ４０２が駆動されて、パレットＰがワーク段取り替え部４００にアンロードされることで、ワーク段取り替えポジション４０６において、作業員が手動でワークＷをアンクランプにし、元板を取り出す。尚、加工完了したワークＷには、部品ごとに完全にカットされていない部分が数箇所ある場合があり、その場合には、ジグソー等で切断し、製品を取り出せば良い。ここで、ワークＷの吸着保持について述べる。ワークＷの表側を押えて加工する方法に加え、様々なワークの材質・厚さによりワークＷの裏面を吸着する方法が図５（Ａ）及び図６（Ａ）で、ワークＷの裏面に吸着パッドをエアシリンダ２７０により押付け吸引する。この吸着パッドは、加工位置に応じてエアシリンダ２７０でワークＷから離したり、押し付けたり、吸引したり、自動で制御を行う。

本考案によれば、ワーク加工装置を「横型」マシンで省スペースに構築し、加工すべき元板（ワークＷ）をパレットＰにクランプし、複数枚のパレットＰを自動交換し、スピンドルのＸ軸方向の移動に伴い、押えローラ２０６ｃをワークＷ表面に押し当てビビリを防止しつつ、前記ワークを横方向から前記スピンドル先端に取り付けた工具により加工する構成とすることで、ワークＷの自動交換を迅速に行なうことができ、トータルの加工時間を短縮することができる。また、「横型」マシンであり、加工すべきワークＷを載せたパレットＰを複数枚立てた状態でＡＰＣ装置３０２から加工部２００内に供給し、この立てた状態のワークＷをツール２０５により加工することで、省スペースの加工が可能になる上に、ツール２０５によりワークＷを加工する際に生じる切粉・切り屑等をワークＷの上に溜めることなく、下方に落下させるので、切粉・切り屑等の掃除や除去が容易である。また、このような横型マシン構成において、ワーク押えローラ２０６ｃによりＺ軸方向からワークＷを押えることにより、ツール２０５によりワークＷを加工する際の反動によるビビリを防止し、ワークＷに対する加工ムラを無くすことができる。また、ワークの種類・形状によっては、裏面からのバキュームによる吸着も、ワークＷに吸着パッドをエアシリンダ２７０で押し付けたり、離したり、吸着のＯＮ・ＯＦＦ制御により自動で行えるので、精度良く加工が行える。尚、従来の長尺の元板を立型のワーク加工装置のテーブル上に水平に載置し、ワークを下方からバキュームで吸着させる等により加工していた機械とは異なり、本発明ではワークを下方からバキュームで吸着させる必要は無くなる。

尚、上述した実施形態では、本考案を樹脂板・アルミ板等の薄物ワークを加工するＮＣルータに適用したが、これに限られず、ワーク加工装置一般に広く適用することができる。

Ｐパレット、Ｗワーク、２００加工部、３００パレット収容・交換部、４００ワーク段取り替え部、１００ＮＣルータ（ワーク加工装置）、２０６ａワーク押えローラ、２０５ツール（工具）

Claims

加工すべきワークを載せたパレットを複数枚立てた状態でＡＰＣ装置から加工部内に供給し、前記立てた状態のワークを工具により加工する横型マシン構成を有し、Ｙ軸ユニットに設置した複数の押えローラを有し、該押えローラを前記ワークの表面に押し当てビビリを防止しつつ、前記ワークを横方向からスピンドル先端に取り付けた工具により加工することを特徴とするワーク加工装置。
請求項１に記載のワーク加工装置において、更に、ワーク裏面からバキュームによる吸着を行う複数の吸着パッドを有し、前記ワークに前記吸着パッドをエアシリンダで押し付けたり、離したりすることで、吸着のＯＮ・ＯＦＦ制御を自動で行うことを特徴とするワーク加工装置。