JPH0615540A - ５軸制御方式の多面加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １度の取付けでワークの多面を正確に連続し
て加工できるようにする。 【構成】 ５軸制御方式の多面加工方法において、ワ―
クが、ワ−クホルダによって保持された状態でワ−ク供
給手段により第２ロ―タリテ―ブルのテ−パ−状穴に常
に所定の初期設定位置に自動的にロ―ドされる工程と、
その初期設定位置から所定の角度だけ第２ロ−タリテ−
ブルによって回転される工程と、ワ−クがスピンドルに
設けた工具によって加工される工程と、加工されたワ―
クが、ワ−クホルダと一緒にワ−ク供給手段により第２
ロ−タリ−テ−ブルからアンロ−ドされる工程を含む多
面加工方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一度ワ―クを取付け
るだけでワ―クの多面を連続して加工できる５軸制御方
式の多面加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば直方体状のワ―クの５面を切削加
工することがある。この場合、工作機械のインデックス
装置にワ―クの取付面を取付けて、ワ―クを９０°ずつ
所定角度インデックスすることで、第１〜第４面を順次
工具に対面させて、第１〜第４面の加工を行なう。しか
しながら、ワ―クの取付面に対して反対側にある第５面
をさらに加工するには、ワ―クをインデックス装置から
外して別の工作機械のテ―ブルに取付けて第５面を工具
に対面させて、第５面の加工を行なわなければならな
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、ワ―クの取
付けを２回必要とし、時間がかかり生産性向上の妨げと
なっている。

【０００４】この発明は上記欠点を解消して一度のワ―
クの取付けでワ―クを第１〜第５面まで正確に加工する
ことができる多面加工方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】したがって、この発明
は、５軸制御方式の多面加工方法において、ワ―クが、
ワ−クホルダによって保持された状態でワ−ク供給手段
により第２ロ―タリテ―ブルのテ−パ−状穴に常に所定
の初期設定位置に自動的にロ―ドされる工程と、その初
期設定位置から所定の角度だけ第２ロ−タリテ−ブルに
よってワークが回転される工程と、ワ−クがスピンドル
に設けた工具によって加工される工程と、加工されたワ
―クが、ワ−クホルダと一緒にワ−ク供給手段により第
２ロ−タリ−テ−ブルからアンロ−ドされる工程を含む
多面加工方法を要旨としている。

【０００６】

【実施例】図１と図２はこの発明の好適な実施例による
多面加工方法を実行する装置の全体を示しており、横型
マシニングセンタに適用したものである。

【０００７】本体１には、操作パネル２、ＮＣ装置３お
よびワ―ク供給手段４が設定されている。本体１はチッ
プガ―ド７で囲まれている。チップガ―ド７はドア５、
６を有している。本体１は図３と図４に示すように自動
工具交換装置１３（図面の簡単化のために図４において
一部のみ示してある。）、工具マガジン８、スピンドル
９およびベッド１０がある。

【０００８】スピンドル９の工具１１は、工具マガジン
８の工具と自動工具交換装置１３により交換できる。工
具１１はたとえばドリルである。

【０００９】図３と図４に示すようにスピンドル９は、
コラム１２の上下方向、すなわちＹ軸方向に沿って内蔵
のモ―タと送り機構により下限レベルＬＬから上限レベ
ルＯＬ（Ｙ軸機械原点位置）までのＹ軸ストロ―クＳ１
上下動可能である。なお、工具１１の交換時には、スピ
ンドル９はＹ軸工具交換位置ＹＬまでさらに上昇でき
る。

【００１０】ベッド１０のレ―ル１０a には、第１テ―
ブル１４が内蔵の駆動源と送り機構によりＺ軸方向に水
平往復移動自在に設置してある。この第１テ―ブル１４
は工具１１側へ移動できる。すなわち、第１テ―ブル１
４は、図４で示すようにＺ軸機械原点位置ＺＰから最終
端位置ＯＴまでＺ軸ストロ―クＳ２移動できる。

【００１１】第１テ―ブル１４の上には、第２テ―ブル
１５がＸ軸方向、すなわちＺ軸方向と直交する水平方向
に、内蔵のモ―タと送り機構により往復移動自在に設置
してある。この第２テ―ブル１５は図５に示すようにＸ
―Ｚ軸機械原点位置Ｘ―Ｚから最終端位置ＯＭまでＸ軸
ストロ―クＳ３移動できる。

【００１２】第２テ―ブル１５の上には、第１ロ―タリ
テ―ブル１６が上下方向回転軸ＲＯを中心に回転方向Ｒ
に沿ってインデックス可能に設けてある。なお、Ｘ―Ｚ
軸機械原点位置Ｘ―Ｚは回転軸ＲＯと一致できる。

【００１３】この第１ロ―タリテ―ブル１６は、たとえ
ば１°ごとの角度で内蔵モ―タとインデックス機構によ
りインデックス可能となっている。

【００１４】この第１ロ―タリテ―ブル１６には延長部
１７が上方に延長して設けてある。延長部１７の側面１
８に第２ロ―タリテ―ブル１９が水平方向回転軸ＱＯを
中心に回転方向Ｑに沿ってインデックス可能に設けてあ
る。

【００１５】この第２ロ―タリテ―ブル１９は、モ―タ
１７a と内蔵のインデックス機構によりたとえば角度１
°ごとにインデックス可能である。

【００１６】第２ロ―タリテ―ブル１９はたとえばコレ
ットチャック式や電磁チャック式のものが採用できる。
そして第２ロ―タリテ―ブル１９の中心には、後述する
ワ―クホルダ２３が挿入されるテ―パ状の穴２０を有し
ている（図４と図５参照）。第２ロ―タリテ―ブル１９
は、電流供給をオンオフすることで、ワ―クホルダ２３
をコレットチャックの皿バネのバネ力や電磁チャックの
電磁力、いわゆる装着力で装着したり、この装着力を解
除してワ―クホルダ―２３を取りはずしたりすることが
できる。

【００１７】なお、第１と第２テ―ブル１４、１５の各
モ―タの配線は、ＮＣ装置３に接続されている。第１と
第２テ―ブル１４、１５のＺ軸、Ｘ軸におけるそれぞれ
の移動量と移動方向の選択の制御は、ＮＣ装置３のプロ
グラムにより設定される。また、第１と第２のロ―タリ
テ―ブル１６、１９の各モ―タの配線は、ＮＣ装置３に
接続されている。第１と第２ロ―タリテ―ブル１６、１
９のそれぞれのインデックス角度および回転方向の選択
の制御もＮＣ装置３のプログラムにより設定される。

【００１８】さらに、スピンドル９をＹ軸方向に上下動
させるモ―タの配線は、ＮＣ装置３に電気的に接続され
ている。スピンドル９のＹ軸方向の移動量と移動方向の
選択の制御もＮＣ装置３のプログラムにより設定され
る。また、第２ロ―タリテ―ブル１９の装着力のオンオ
フ操作のタイミングもＮＣ装置３のプログラムにより行
なえる。

【００１９】次に、前記ワ―ク供給手段４を説明する。
ワ―ク供給手段４は、図１と図２に示すように、ワ―ク
ステ―ション２１と自動ワ―クチェンジャ２２を有して
いる。このワ―ク供給手段４は、ワ―クステ―ション２
１に多数配置されたワ―クＷを１つづつ前記第２ロ―タ
リテ―ブル１９にロ―ドし、加工後同ワ―クＷを第２ロ
―タリテ―ブル１９からアンロ―ドするためのものであ
る。

【００２０】ワ―クステ―ション２１の回転コンベア２
５は、図４と図６に示す設定用穴２４を４０有してい
る。図７と図８に示すように、ワ―クホルダ２３の上部
にはたとえば鉄製のディスク２６を有している。

【００２１】ディスク２６の上面には、四隅の位置にワ
―ク固定片２６a が設けてある。この固定片２６a はワ
―クＷの第１〜第４面f １〜f ４に押し付けられて、ワ
―クＷをディスク２６に固定するためのものである。

【００２２】またワ―クホルダ２３の中間部には、アー
ム３６で挾持される溝２７や初期設定位置を決める溝２
３ｂ、２３ｃが形成してある。さらにワ―クホルダ２３
の下部にはプルスタッド２８が取付けてある。このプル
スタッド２８は上記穴２４および第２ロ―タリテ―ブル
１９の穴２０に差込むためにある。

【００２３】図２に示すように、ワ―クステ―ション２
１の各ディスク２６の上にはワ―クＷが装着してある。
このワ―クステ―ション２１のコンベア２５は図示しな
い駆動手段で作動される。コンベア２５の回転タイミン
グはＮＣ装置３のプログラムにより与えられる。また、
次に説明する自動ワ―クチェンジャ２２の各動作は、Ｎ
Ｃ装置３のプログラムにしたがって行なわれる。

【００２４】次に自動ワ―クチェンジャ２２は、図４〜
図６に示すように、本体２９とこの本体２９に装着され
た操作部３０からなる。本体２９は、垂直支点軸３１を
中心に１８０°回転可能である。本体２９が１８０°回
転すると、図５ストロ―ク分Ｊだけロッド３２、３２が
後退位置に移動する。

【００２５】操作部３０は、本体２９に内蔵された駆動
手段によりロッド３２、３２を介して本体２９からスト
ロ―クＳ４伸長可能である。（図４参照）。操作部３０
のプレ―ト３３は、ロッド３２の先端に固定されてい
る。このプレ―ト３３にはサポ―ト３４を介してア―ム
サポ―ト３５が取付けてある。

【００２６】ア―ムサポ―ト３５の下端にはア―ム３６
が水平方向に向けて取付けてある。ア―ム３６は、前記
ワ―クホルダ２３の溝２７にはまる形状である。ア―ム
サポ―ト３５は、駆動手段（図示せず）を介してサポ―
ト３４のレ―ル３７に沿ってストロ―クＳ５上下動でき
る。（図４参照） さらに、サポ―ト３４、ア―ムサポ―ト３５およびア―
ム３６は、図６の２点鎖線で示すようにプレ―ト３３に
対して駆動手段と回転機構（図示せず）により反時計方
向に９０°回転可能である。

【００２７】次に図９に示す直方体のワ―クＷを加工す
る場合を考える。このワ―クＷの第５面f ５は正方形で
ある。最終的にＮＣ装置３のプログラムにしたがって、
ワ―クＷは、第１〜第５面f １〜f ５が工具１１により
ドリル加工される。

【００２８】まず、第１テ―ブル１４を、図５に示すよ
うにＸ―Ｚ軸機械原点位置Ｘ―Ｚから所定距離ｌだけ工
具１１側（Ｚ軸方向）に移動させる。次に第２テ―ブル
１５を、図５に示すようにＸ軸方向に沿ってＸ軸ストロ
―クＳ３だけ移動し最終端ＯＭ位置に位置させる。

【００２９】さらに、第１ロ―タリテ―ブル１６を図３
に示す状態から９０°時計方向にインデックスして、第
２ロ―タリテ―ブル１９の回転軸ＱＯがＸ軸と平行とな
るようにする。

【００３０】このようにすることで第１と第２ロ―タリ
テ―ブル１６、１９は、図４と図５に示す状態に設定さ
れる（以下、これを初期設定位置という）。

【００３１】次に、自動ワ―クチェンジャ２２の動作を
図６の矢印Ａ１〜Ａ１１を参照して説明する。

【００３２】図４〜図６に示す自動ワ―クチェンジャ２
２のロッド３２をストロ―クＳ４伸長して（矢印Ａ１方
向）、ア―ム３６を対面するワ―クステ―ション２１の
ワ―クホルダ２３の溝２７にはめこむ。そして、ア―ム
サポ―ト３５をストロ―クＳ５上昇して、ワ―クホルダ
２３をコンベア２５の穴２４から強制的に抜き上げ（矢
印Ａ２）、ワ―クホルダ２３とワ―クＷをア―ム３６に
保持したままロッド３２をストロ―クＳ４収縮する（矢
印Ａ３方向）。

【００３３】次に、本体２９は矢印Ａ４、Ａ６方向に１
８０°回転する。この回転途中に、サポ―ト３４とア―
ムサポ―ト３５は、９０°反時計方向に回転（図６の位
置Ｐ５における２点鎖線で９０°回転した状態を示す。
簡単化のためにワ―クＷとワ―クホルダ３２は示してい
ない。）して、ワ―クＷは横に向けられる。本体２９が
矢印Ａ６方向に回転し終ると、ア―ム３６とワ―クホル
ダ２３は第２ロ―タリテ―ブル１９の近くに位置され
る。再びロッド３２がストロ―クＳ４に伸長して（矢印
Ａ７方向）、ア―ム３６に保持されたワ―クホルダ２
３、ワ―クＷは、図４と図５に示すように第２ロ―タリ
テ―ブル２０の直前に位置される。すなわち、ワ―クホ
ルダ２３の中心軸と穴２０の中心とが一致される。

【００３４】つづいて、ア―ムサポ―ト３５はストロ―
クＳ５移動（矢印Ａ８方向）して、ワ―クホルダ２３の
プルスタッド２８が穴２０に挿入される。そして、ロッ
ド３２をストロ―クＳ４収縮して、ア―ム３６をワ―ク
ホルダ２３からはずす（矢印Ａ９方向）。第２ロ―タリ
テ―ブル１９に装着力を発生させて、ワ―クホルダ２３
を第２ロ―タリテ―ブル１９に確実に装着させる。そし
て、ア―ムサポ―ト３５は再びストロ―クＳ５移動（矢
印Ａ１０方向）したあと、本体２９を１８０°逆回転
（矢印Ａ１１方向）させて、ア―ム３６をワ―クステ―
ション２１側にもどしておく。

【００３５】次に図４と図５において説明すれば、第１
テ―ブル１４を工具１１側に移動し、かつ第２テ―ブル
１５も最終端位置ＯＭからＸ軸方向にそって前方へ移動
する。すなわち、ワ―クＷの第１面f １（図９と図１０
参照）を工具１１に対面するようにする。なお工具１１
は、すでにＹ軸方向に移動してワ―クＷの第１面f １の
所定位置に加工できる位置に設定してある。

【００３６】ワ―クＷは次のようにして第１〜第５面f
１〜f ５が加工される。（図３と図１０を参照） 第１テ―ブル１４を工具１１側にさらに移動して、第１
面f １に所定深さのドリル加工をする。次に加工後第１
テ―ブル１４を後退移動する。第２ロ―タリテ―ブル１
９を時計方向に９０°インディックスして、第２面f ２
を割出す。再び第１テ―ブル１４を工具１１側に前進移
動して第２面f ２に所定深さのドリル加工をする。以下
同じ要領で第３面f ３、第４面f ４にドリル加工をす
る。

【００３７】第１〜第４面f １〜f ４の加工が終ったら
第１テ―ブル１４を後退移動しておく。

【００３８】次に、第１ロ―タリテ―ブル１６を回転軸
ＲＯを中心に反時計方向に９０°インデックスして、図
１０の状態から図３の状態にワ―クＷの向きを変えて第
５面f ５を工具１１に対面させる。そして再び第１テ―
ブル１４を前進して、第５面f ５に所定深さのドリル加
工をする。このように、ワ―クＷを第２ロ―タリテ―ブ
ル１９に一度取付ければ、ワ―クＷの第１〜第５面まで
加工が行なえる。

【００３９】加工が終ったら、第１、第２テ―ブル１
４、１５を移動して上述した初期設定位置（図４と図５
参照）にもどす。

【００４０】次に、図６と図１１を参照して、加工ずみ
のワ―クＷをワ―クステ―ション２１にアンロ―ドする
手順を説明する。

【００４１】前述のように、ア―ム３６は、矢印Ａ１１
方向に１８０°回転してワ―クステ―ション２１側にも
どっている。まず、本体２９は矢印Ｂ１方向にそって反
時計方向に１８０°回転する。そして、ア―ムサポ―ト
３５を第２ロ―タリテ―ブル１９側にストロ―クＳ５移
動（矢印Ｂ２方向）する。さらにロッド３２を矢印Ｂ３
方向に伸長する。

【００４２】これにより、ア―ム３６はワ―クホルダ２
３の溝２７にはまりこむ。この状態で第２ロ―タリテ―
ブル１９の装着力の発生を止める。さらにア―ムサポ―
ト３５をストロ―クＳ５移動（矢印Ｂ４方向）させる
と、ワ―クホルダ２３は第２ロ―タリテ―ブル１９から
抜けて図５に示す状態になる。

【００４３】このあと、ロッド３２を矢印Ｂ５方向に収
縮して、矢印Ｂ６、Ｂ８に沿って本体２９を時計回りに
１８０°回転させる。ただし、この回転途中において、
位置Ｐ７ではサポ―ト３４とア―ムサポ―ト３５はプレ
―ト３４に対して９０°時計方向に回転して、ワ―クＷ
は正立状態にもどる。

【００４４】再びロッド３２が矢印Ｂ９方向に伸長し
て、ワ―クホルダ２３をコンベア２５の元の穴２４の上
方に位置させる。

【００４５】つづいて、ア―ムサポ―ト３５をストロ―
クＳ５下げると（矢印Ｂ１０方向）、ワ―クホルダ２３
のプルスタッド２８は穴２４に差し込まれる。このあ
と、ロッド３２を矢印Ｂ１１方向に収縮させて、ア―ム
３６をワ―クホルダ２３からはずす。

【００４６】このようにして、一つのワ―クＷのロ―
ド、加工およびアンロ―ドが終了する。

【００４７】次に加工するべきワ―クＷは、コンベア２
５を図６の矢印Ｈ方向に送ることで、ア―ム３６と対面
する位置まで送られる。順次送られてくるワ―クＷは、
上述した手順で順次第２ロ―タリテ―ブル１９にロ―ド
され、加工後第２ロ―タリテ―ブル１９からアンロ―ド
されてワ―クステ―ション２１にもどされる。

【００４８】ところで、ワ―クＷの第１〜第５面f １〜
f ５の他にワ―クＷ１の角部Ｃを加工する場合がある。
この場合、たとえば、図１２で示すように、第２ロ―タ
リテ―ブル１９をインデックスして、第１面f １を工具
１１に対面させた状態にする。さらに第２ロ―タリテ―
ブル１９をたとえば４５°時計回りにインデックスし
て、角部Ｃを工具１１に対面させる。そしてワ―クＷ１
を工具１１側に移動させれば、角部Ｃのドリル加工がで
きる。

【００４９】ところで、この発明は上述した実施例に限
定されるものではない。たとえば、ベッドの長手方向
は、スピンドルの軸方向と直交する方向であってもよ
い。

【００５０】また、ディスク２６は永久磁石で作って、
たとえば鉄製のワ―クＷをディスク２６に装着するよう
にしてもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、５軸制御の加工が全自動で実行できる。たとえば、
ワークが横断面四角形の柱状（直方体）であっても、そ
のワ―クの５面加工が一度のワ―ク取付けで容易にでき
る。

【００５２】５軸制御方式にあって、ワ−ク供給手段に
よって第２ロ−タリテ−ブルに対して自動的にワ−クの
交換を行うことができる。したがって、５軸制御方式の
多面加工を無人化して稼動することができる。それによ
って、ワークの生産性を向上できる。

【００５３】さらに、ワ−ク供給手段によって、ワ−ク
ホルダをテ−パ−状穴に自動的に装着して、しかもワ−
クホルダをテ−パ状穴に装着した状態で５軸制御加工で
きる。

【００５４】しかも、ワ−クを所定の初期設定位置に自
動的にロ−ドするので、第２ロ−タリテ−ブルの回転方
向において自動的にワ−クの各面をそれぞれ正確に位置
決めすることができる。

【００５５】ワ−クを初期設定位置から所定の角度だけ
回転させることによって、ワ−クの各面を順に工具に対
面させてから加工できる。また、回転の角度を適当に設
定することによって、ワ−クの角部を工具に対面させて
その角部を加工することもできる。

【００５６】したがって、ワ−クの多面加工を正確にか
つ効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の好適な実施例による多面加工方法を
実行する装置を示す正面図である。

【図２】図１に示した多面加工装置の平面図である。

【図３】図１に示した多面加工装置の要部を示す斜視
図、

【図４】スピンドルと第１ロ―タリテ―ブルおよびワ―
ク供給手段の位置関係を示す正面図である。

【図５】スピンドルと第１ロ―タリテ―ブルおよびワ―
ク供給手段の位置関係を示す平面図である。

【図６】ワ―ク供給手段および第１と第２ロ―タリテ―
ブルを示す斜視図である。

【図７】ワ―クホルダとディスクの平面図である。

【図８】ワ―クホルダとディスクを示す一部切欠正面図
である。

【図９】ワ―クを示す斜視図である。

【図１０】ワ―クの第１面を加工しようとする状態を示
す図である。

【図１１】ワ―クを第２ロ―タリテ―ブルからアンロ―
ドする手順を示す図である。

【図１２】ワ―クの角部の加工を説明するための図であ
る。

【図１３】ワ―クの角部の加工を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１ 本体 ３ ＮＣ装置 ４ ワ―ク供給手段 ９ スピンドル １０ ベッド １１ 工具 １４ 第１テ―ブル １５ 第２テ―ブル １６ 第１ロ―タリテ―ブル １９ 第２ロ―タリテ―ブル ２０ 穴 ２１ ワ―クステ―ション ２２ 自動ワ―クチェンジャ ２３ ワ―クホルダ ３６ ア―ム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ５軸制御方式の多面加工方法において、
   ワ―クが、ワ−クホルダによって保持された状態でワ−
   ク供給手段により第２ロ―タリテ―ブルのテ−パ−状穴
   に常に所定の初期設定位置に自動的にロ―ドされる工程
   と、その初期設定位置から所定の角度だけ第２ロ−タリ
   テ−ブルによってワークが回転される工程と、ワ−クが
   スピンドルに設けた工具によって加工される工程と、加
   工されたワ―クが、ワ−クホルダと一緒にワ−ク供給手
   段により第２ロ−タリ−テ−ブルからアンロ−ドされる
   工程を含むことを特徴とする多面加工方法。