JP4860168B2 - 面取装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、工作機械により加工された均質な工業製品（以下、ワークという）、ダイキャスト、射出成形、プレス打抜、ロストワックス鋳造、型鍛造等の方法により製造されたワークに対して、例えば、面取加工を施す面取装置に係り、特に、薄肉部位に対してもスタイラスによってその形状を倣いながら所望の面取加工を容易に施すことができるように工夫したものに関する。

例えば、工作機械による加工、ダイキャスト、射出成形、プレス打抜、ロストワックス鋳造、型鍛造等の方法により製造されたワークとしては、例えば、図８に示すようなものがある。図８に示すワーク２０１は、その二次元輪郭が直線と曲線との接続により比較的複雑な形状になっている。又、上記ワーク２０１はフランジ状をなしていて、中心部に図示しないシャフトが貫通する貫通孔２０３が形成されていると共に、四隅には図示しない締結ボルトが貫通する貫通孔２０５が形成されている。又、上記貫通孔２０３の外周部には、環状凹部２０７が形成されている。この環状凹部２０７には凸部２０９が複数箇所にわたって突設されている。このような構成をなすワーク２０１は、図示しない別のワークと共に締結・固定されて所定の機器として完成される。

ところで、図８に示したようなワーク２０１の場合には、貫通孔２０５、２０５間のピッチ（Ｐ₁ ）、（Ｐ₂ ）等については高い寸法精度が要求されるが、その輪郭形状の絶対的寸法精度はそれ程重要ではない。一方、製造過程においてはその外周縁部にいわゆる「バリ」が生じる。ワーク２０１を仕上げるためにはそのような「バリ」を除去する必要がある。

又、ワーク２０１の輪郭形状に応じて面取加工を施す必要があると共に、ワーク２０１の端面を一定の加工面精度に仕上げる必要がある。単なるバリ取りだけを行う場合には、ブラッシングホイール、ワイヤーホイール等の可撓性工具を使用して行えばよいが、輪郭形状に応じて面取を施したり、端面を一定の加工面精度に仕上げる場合には、エンドミル、ロータリーバ、チャンファーカッタ等の切削工具を使用することになる。

上記切削工具を使用して仕上加工を施す切削装置としては様々なものがある。しかしながら、従来のこの種の装置は、何れもモデルワーク等に基づいて予め設定された軌道情報に基づいて切削工具を移動させていくものであって、全てのワークに対して画一的な切削を施す構成になっており、よって、ワークの輪郭形状にバラツキが有った場合には（モデルワークの輪郭形状に対してバラツキを持っている）、切削の深さにバラツキが発生してしまい、そのため、場所によっては、切削の深さが深過ぎて面取幅が必要以上に大きくなってしまったり、場所によっては工具が破損してしまうという問題があった。

又、別の問題として、予め軌道情報を入力・記憶させておく作業が困難であるという問題があった。すなわち、軌道情報を入力する場合には、まず、モデルワークの輪郭形状に沿って多数のプログラミングポイントを設定し、それらプログラミングポイントの座標値を設定する必要があり、そのようにして得られた座標値をティーチングボックスを使用して入力・記憶させるものである。これらの作業は決して容易なものではなく、多くの労力と長い作業時間を要してしまうことになる。

そこで、本件特許出願人は、「追従加工装置」なる発明を提案している。その詳細は、特許文献１に開示されている。

特開平５−２００６５５号公報

しかしながら、特許文献１に記されている追従加工装置においては、加工工具をワークに圧接させるときの押圧力をロードセンサによって検出する構成になっていて、全体としては構成も簡略化され作業も容易になってはいるものの、該ロードセンサの検出値に基づくサーボモータによるプログラム制御のための構成が複雑であり、それが原因して装置が高価になってしまうという問題があった。
そこで、本件特許出願人は、そのような高価な装置や複雑な制御を要することなく、所望の加工を行う「加工装置」を提案している。それを開示するのが特許文献２である。

特開平１０−１９３２３９号公報

又、それ以外にも同種の加工装置を開示するものとして、例えば、特許文献３、特許文献４等がある。

特開平１１−１６５２４２号公報 特開平１１−１９７９３０号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。すなわち、上記加工装置の場合には、倣い手段としてのスタイラスによって回転するワークの形状を倣い、それによって、加工工具ユニットを搭載している
ヘッド部を進退させながら回転工具によってワークの所定部位に所望の面取加工を施していくものである。しかしながら、面取加工を施す部位が薄肉であるような場合には、スタイラスによって倣う部位と面取加工を施す部位が近接しているために、そのままでは上記したような加工装置を適用することができないことがあった。すなわち、狭隘な空間内に回転工具とスタイラスを近接配置させることが難しいからである。その場合には、従来通りのプログラム制御による加工を行なうことになってしまう。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、面取加工を施す部位が薄肉状であって狭隘な場所であっても、スタイラスによってワークの形状を倣いながら工具によって所望の面取加工を施すことが可能な面取装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による面取装置は、基台と、上記基台に設けられワークを保持して回転させるワーク保持・回転手段と、上記基台に設けられ上記ワークに向かう方向に進退自在に構成されるとともにスピンドルを回転自在に備えた加工工具ユニットと、上記加工工具ユニットのスピンドルの先端部に着脱可能に取り付けられその一つの辺が上記ワークの角部に対して傾斜した状態で当接する薄肉状であって三角形の切削用チップと、上記加工工具ユニットのスピンドルの下端に上記切削用チップに近接した状態で同軸上に取り付けられ上記ワークの形状を倣い上記切削用チップによる面取量を所定の量に規制するスタイラスと、を具備し、上記切削用チップの一個の角部を三角形の一辺の半分以上の長さ分上記スタイラスの内側に食い込ませることにより上記切削用チップによる切削位置とスタイラスによる倣い位置とを軸方向に沿って近接させるようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項２による面取装置は、請求項１記載の面取装置において、上記切削用チップは複数取り付けられていることを特徴とするものである。
又、請求項３による面取装置は、請求項１記載の面取装置において、上記スタイラスはベアリングタイプのものであることを特徴とするものである。

以上詳述したように本発明による加工装置によると、基台と、上記基台に設けられワークを保持して回転させるワーク保持・回転手段と、上記基台に設けられ上記ワークに向かう方向に進退自在に構成されると共にスピンドルを回転自在に備えた加工工具ユニットと、上記加工工具ユニットのスピンドルの先端部に取り付けられた切削用チップと、上記加工工具ユニットのスピンドルの下端に上記切削用チップに近接した状態で同軸状に取り付けられ上記ワークの形状を倣うスタイラスと、を具備した構成になっているので、切削用チップをスタイラスに近接した任意の位置に取付・固定し易くなる。そして、例えば、ワークが薄肉状であってスタイラスによって倣う部位と加工を施す部位が近接したような状態であっても、上記切削用チップとスタイラスを近接配置させて所望の加工を施すことが可能になる。

又、上記切削用チップと上記スタイラスとを軸方向に一部重合する用に配置し、それによって、切削用チップによる切削位置とスタイラスによる倣い位置とを軸方向に沿って近接させるようにした場合には、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、上記切削用チップを上記スピンドルに着脱可能に取り付けるようにした場合には、切削用チップが経年変化によって消耗しても、これを適宜交換することができる。
又、上記切削用チップを多角形形状として何れの面でも切削が可能に構成した場合には、切削用チップの取付角度を適宜調整することにより複数箇所を使用して加工を行なうことができるものである。
又、切削用チップを複数箇所に取り付けて構成することも考えられる。
又、上記スタイラスをベアリングタイプのものとした場合には、円滑な倣い動作が可能になる。

以下、図１乃至図４を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は加工装置としての面取装置の構成を示す側面図であり、まず、基台１がある。この基台１の底面には４個（図１では２個のみ示す）の移動用キャスタ２とストッパ４が取り付けられている。上記基台１にはワーク保持・回転手段３が設置されている。上記ワーク保持・回転手段３は駆動モータ５によってワークグリッパ７を回転させるように構成されている。そして、上記ワークグリッパ７によってワーク９を保持するものである。

上記基台１の上方であって上記ワーク保持・回転手段３の外周側にはクーラント受皿１０が設置されている。このクーラント受皿１０の内周上端部には図示しないクーラント配管が設置されていて、このクーラント配管に設けられた複数個のクーラント噴出孔より冷却油を加工部位に噴出するものである。

上記基台１上にはベース部１１が設置されていて、このベース部１１上にはＹ方向スライド台１３がＹ方向ガイド機構１５を介して図１中左右方向（Ｙ方向）に移動可能に搭載されている。上記Ｙ方向ガイド機構１５は、上記ベース部１１側に敷設された一対（図１では片側のみ示す）のレール１７、１７と、上記Ｙ方向スライド台１３側に設けられ上記レール１７、１７に移動可能に係合するガイド部材１９、１９とから構成されている。又、図３に示すように、上記ガイド部材１９は上記各レール１７に対して２個ずつ設けられている。

又、上記ベース部１１には押圧手段２１が設置されている。この押圧手段２１は上記ベース部１１側に取り付けられた回転体２３と、上記スライド台１３側に取り付けられた回転体２５と、これら回転体２３、２５に巻回されその一端を上記スライド台１３に連結された紐体２７と、この紐体２７の他端に連結された錘２９とから構成されている。上記構成をなす押圧手段２１によってスライド台１３をワーク９側に常時付勢しているものである。

上記スライド台１３の前面側（図１中左側）には、加工用工具ユニット３１が図１中上下方向（Ｚ方向）に移動可能に取り付けられている。上記加工工具ユニット３１は駆動モータ３３を備えていて、この駆動モータ３３によってスピンドル３５を回転駆動させる。又、上記加工工具ユニット３１は、図示しないＺ方向ガイド機構を介して、図１中上下方向（Ｚ方向）に移動可能に構成されている。すなわち、操作ハンドル３７を回転操作することにより、ボールネジ３９、加工工具ユニット３１のＺ方向スライド台３２に固着された図示しないボールナット、上記Ｚ方向ガイド機構を介して、加工工具ユニット３１が図１中上下方向（Ｚ方向）に移動するものである。又、上記加工工具ユニット３１はカバー４０によって覆われている。

又、図２に示すように、上記カバー４０の側部には、操作盤４２が設置されている。又、操作盤４２の後方にはシグナルタワー４４が立設されている。

又、図４に示すように、上記スピンドル３５の先端部には２個の切削用チップ４１、４１が１８０°離間した位置に夫々着脱可能に取り付けられている。上記切削用チップ４１は、薄肉状であって三角形の形状をなすものであり、固定ねじ部材４３によって、上記スピンドル３５の所定位置に着脱可能な状態で取付・固定されている。上記切削用チップ４１は三面の夫々に切削部４１ａを備えており、例えば、ある一面側の切削部４１ａが経年変化によって消耗した場合には、その他の二面の何れかの切削部４１ａを選択・使用すればよい。そして、３箇所全ての切削部４１ａを使用した後に新規の切削用チップ４１と交換することになる。
尚、スピンドル３５の先端に切削用チップ４１を何個取り付けるかについては任意に設定すればよく、１個、本実施例のように２個、或いは３個以上の場合も想定される。

上記スピンドル３５の下端にはスタイラス５１が取り付けられている。このスタイラス５１はベアリングタイプをなしていて、
内輪部材５３と、外輪部材５５と、これら内輪部材５３と外輪部材５５との間に介挿された複数個のボール５７と、上記外輪部材５５の外周側に取り付けられたリング状部材５６とから構成されている。そして、上記内輪部材５３を固定ねじ部材５９によって上記スピンドル３５の先端面に取付・固定しているものである。

上記切削用チップ４１と上記スタイラス５１との関係を詳しく説明する。これら切削用チップ４１とスタイラス５１は、ワーク９の薄肉部に対してこれを
倣いながら所定の面取加工を施すことができるように配置されている。すなわち、この実施の形態の場合には、ワーク９のフランジ部９ａの角部に面取加工を施すことになるが、フランジ部９ａが薄肉であるために、小さな厚み寸法の中にスタイラス５１と加工具を配置する必要がある。

そこで、上記構成の切削用チップ４１とスタイラス５１を使用することにより、そのような小さな厚み寸法の中においても、ワーク９の外形を倣って所定の面取加工を施すことができるものである。すなわち、切削用チップ４１の形状、取付位置を適宜選択・設定することにより、スタイラス５１に対して近接 した状態で配置することが可能になるからである。

より具体的に説明すると、切削用チップ４１を三角形として、その下方に向かっている１個の角部を上記リング状部材５６の内側に一部くい込ませるように配置している。それによって、切削用チップ４１の切削部４１ａによる切削位置とリング状部材５６による倣い位置が軸方向に近接した状態となる。それによって、薄肉のフランジ部９ａに対しても所望の面取加工を行なうことができるものである。
因みに、スピンドル３５の下端に回転工具を同軸に取り付けるような場合には、回転工具の切削部とスタイラスとの間隔を狭めることについては限界があるものである。

以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、ワーク９をワーク保持・回転手段３のワークグリッパ７に保持させる。そして、駆動モータ５を駆動してワークグリッパ７を回転させる。一方、Ｙ方向スライド台１３を押圧手段２１によって上記ワーク９方向に付勢する。それによって、切削用チップ４１とスタイラス５１の外輪部材５５がワーク９のフランジ部９ａの所定箇所に圧接される。又、切削用チップ４１とスタイラス５１が取り付けられているスピンドル３５は駆動モータ３３によって回転せられている。

そして、ワーク９が回転することによりそのフランジ部９ａの外形がスタイラス５１によって倣われ、それによって、ヘッド部１３がＹ方向に進退する。その際、切削用チップ４１によって、ワーク９の薄肉状のフランジ部９ａの角部に対して所定の面取加工が施されることになる。
以下、ワーク９を適宜交換しながら同様の処理を実行するものである。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、ワーク９の薄肉状のフランジ部９ａに対しても、その外形を正確に倣いながら所定の面取加工を施すことができるものである。これは、切削用チップ４１を三角形として、その下方に向かっている１個の角部を上記リング状部材５６の内側に一部くい込ませるように配置し、それによって、切削用チップ４１の切削部４１ａによる切削位置とリング状部材５６による倣い位置が軸方向に近接した状態となっているからである。
又、上記スタイラス５１はベアリングタイプのものであり、よって、ワーク９の所定箇所に対して外輪部材５５の上端部が僅かに当接しているだけであるが、安定した倣い動作を行なうことができるものである。
又、上記切削用チップ４１は、スピンドル３５に対して着脱可能に取り付けられており、よって、切削部位の変更、切削用チップの交換等の作業を容易に実行することができる。

次に、図５を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態の場合には、スタイラスの構成が前記第１の実施の形態の場合とは若干異なっているものである。
すなわち、この第２の実施の形態におけるスタイラス７１もベアリングタイプをなしていて、
内輪部材７３と、外輪部材７５と、これら内輪部材７３と外輪部材７５との間に介挿された複数個のボール７７と、上記外輪部材７５に取り付けられたリング状部材７９とから構成されている。そして、上記内輪部材７３を固定ねじ部材７９、座金８１、押付部材８３によって上記スピンドル３５の先端面に取付・固定しているものである。
又、上記リング状部材７９の外周部が上方に向かってより延長されていて、切削用チップ４１の角部がより内側にくい込んだ状態になっている。
その他の構成は前記第１の実施の形態と同じであり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
よって、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができると共に、切削用チップ４１の切削部４１ａによる切削位置とリング状部材７９による倣い位置が軸方向により近接した状態となり、それによって、さらに薄肉状部材に対しても効果的に対応することができるようになる。

次に、図６を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。 前記第１、第２の実施の形態の場合には切削用チップ４１が２個の場合を例に挙げて説明したが、この第３の実施の形態の場合には切削用チップ４１の数を４個にしたものである。又、スタイラスの構成を若干変更している。すなわち、スタイラス８１は、ローラ８３と、このローラ８３を回転可能に取り付けている取付ねじ部材８５とから構成されている。その他の構成は前記第１、第２の実施の形態と同じであるので同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
このような構成によっても、前記第１、第２の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。

次に、図７を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態の場合には、切削用チップ４１を２個とすると共に、スタイラスを前記第３の実施の形態の場合と同じ構成にしたものである。図中同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
このような構成であっても前記第１乃至第３の実施の形態と同様の効果を奏することができるものである。

尚、本発明は前記第１〜第４の実施の形態に限定されるものではない。
まず、切削用チップの形状については三角形以外にも様々な形状のものが想定される。
又、スタイラスの構成としては、ベアリングタイプ以外にも様々な構成のものが考えられる。

本発明は、例えば、工作機械により加工された均質な工業製品（以下、ワークという）、ダイキャスト、射出成形、プレス打抜、ロストワックス鋳造、型鍛造等の方法により製造されたワークに対して、例えば、面取加工を施す面取装置に係り、特に、薄肉部位に対してもスタイラスによってその形状を倣いながら所望の面取加工を容易に施すことができるように工夫したものに関し、例えば、薄肉フランジ部を備えたワークの面取加工装置として好適である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、面取装置の構成を一部切り欠いて示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、面取装置の構成を示す正面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、面取装置の平面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１のＩＶ部を拡大して示す図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、切削用チップとスタイラスの部分の構成を一部切り欠いて示す正面図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、図６（ａ）は切削用チップとスタイラスの部分の構成を示す平面図、図６（ｂ）は切削用チップとスタイラスの部分の構成を一部切り欠いて示す正面図、図６（ｃ）は切削用チップとスタイラスの部分の構成を示す底面図である。 本発明の第４の実施の形態を示す図で、図７（ａ）は切削用チップとスタイラスの部分の構成を示す平面図、図７（ｂ）は切削用チップとスタイラスの部分の構成を一部切り欠いて示す正面図、図７（ｃ）は切削用チップとスタイラスの部分の構成を示す底面図である。 従来例の説明に使用した図で、ワークの形状を示す平面図である。

符号の説明

１ 基台
３ ワーク保持・回転手段
７ ワークグリッパ
９ ワーク
１１ ベース部
１３ Ｙ方向スライド台
１５ Ｙ方向ガイド機構
２１ 押圧手段
３１ 加工工具ユニット
３５ スピンドル
４１ 切削用チップ
４１ａ 切削部
５１ スタイラス
５３ 内輪部材
５５ 外輪部材
５７ ボール

Claims (3)

1. 基台と、
   上記基台に設けられワークを保持して回転させるワーク保持・回転手段と、
   上記基台に設けられ上記ワークに向かう方向に進退自在に構成されるとともにスピンドルを回転自在に備えた加工工具ユニットと、
   上記加工工具ユニットのスピンドルの先端部に着脱可能に取り付けられその一つの辺が上記ワークの角部に対して傾斜した状態で当接する薄肉状であって三角形の切削用チップと、
   上記加工工具ユニットのスピンドルの下端に上記切削用チップに近接した状態で同軸上に取り付けられ上記ワークの形状を倣い上記切削用チップによる面取量を所定の量に規制するスタイラスと、
   を具備し、
   上記切削用チップの一個の角部を三角形の一辺の半分以上の長さ分上記スタイラスの内側に食い込ませることにより上記切削用チップによる切削位置とスタイラスによる倣い位置とを軸方向に沿って近接させるようにしたことを特徴とする面取装置。
2. 請求項１記載の面取装置において、
   上記切削用チップは複数取り付けられていることを特徴とする面取装置。
3. 請求項１記載の面取装置において、
   上記スタイラスはベアリングタイプのものであることを特徴とする面取装置。

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