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技術 六面連続自動加工機および該加工機を用いた加工方法

出願人 山陽マシン株式会社深江特殊鋼株式会社
発明者 小川信昭
出願日 1998年6月15日 (22年0ヶ月経過) 出願番号 1998-166806
公開日 2000年1月7日 (20年5ヶ月経過) 公開番号 2000-000741
状態 特許登録済
技術分野 工作機械の治具 フライス加工 研削盤の構成部分、駆動、検出、制御 多工程加工の機械及びシステム 金属の他の加工と複合作業
主要キーワード 二次素材 無人操業 幅方向軸線 クランプ用油圧シリンダ 水平シャフト 水平並進 フレーム脚 可動治具
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重要な関連分野

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図面 (13)

課題

一台で直方体工作物の六面を連続加工することの可能な六面加工機を実現することを目的とする。

解決手段

六面フライス加工機は、インデックステーブル(22)と上下クランプ装置(26)を備えた両頭フライスユニット(14)に加えて、ワークピース(40)を水平方側方からクランプする水平クランプ装置(76)と、水平クランプ装置を上下させる昇降装置(78)と、ワークピースを回転させる90゜割り出し装置(120)を有する。ワークピースを上下クランプ装置(26)でクランプし、インデックステーブル(22)を回転させることにより、四面を加工する。他の二面を加工するには、ワークピースを水平クランプ装置(76)でクランプして持ち上げ、水平軸線を中心として90゜回転させた後、再び上下クランプ装置(26)でクランプする。

概要

背景

金属加工の分野においては、いわゆる黒皮材と呼ばれるブロック状金属圧延素材の六面を仕上げ加工することにより、精密な寸法をもった直方体状の二次素材製作することが行われている。このように精密加工された素材は、例えば、金型製造母材として使用される。従来、直方体状の工作物自動加工には、インデックステーブルを備えた数値制御両頭フライス盤が使用されている。両頭フライス盤は、対向する一対のフライスユニットを備え、一回のパスで工作物の対向する二面を同時に加工することができるようになっている。両頭フライス盤は工作物の四面自動加工に使用することができ、そのためには、先ず最初のパスで対向する二面を加工する。次にメインクランパーを釈放してインデックステーブルを回転させることにより工作物を垂直軸線を中心として90゜回転させた上で工作物を再びメインクランパーでクランプし、次のパスで対向する他の二面を加工する。

概要

一台で直方体状工作物の六面を連続加工することの可能な六面加工機を実現することを目的とする。

六面フライス加工機は、インデックステーブル(22)と上下クランプ装置(26)を備えた両頭フライスユニット(14)に加えて、ワークピース(40)を水平方側方からクランプする水平クランプ装置(76)と、水平クランプ装置を上下させる昇降装置(78)と、ワークピースを回転させる90゜割り出し装置(120)を有する。ワークピースを上下クランプ装置(26)でクランプし、インデックステーブル(22)を回転させることにより、四面を加工する。他の二面を加工するには、ワークピースを水平クランプ装置(76)でクランプして持ち上げ、水平軸線を中心として90゜回転させた後、再び上下クランプ装置(26)でクランプする。

目的

本発明の目的は、一台で工作物の六面を加工することの可能な六面加工機を提供することにある。本発明の他の目的は、工作物の六面を連続自動加工することの可能な六面加工機を提供することにある。本発明の他の目的は、人手又はロボットの最小限の介入のみで工作物の六面を加工することの可能な六面加工機を提供することにある。他の観点において、本発明の目的は、工作物の六面を連続自動加工することの可能な方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
5件

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請求項1

直方体状の工作物の六面を加工するための六面加工機(10)であって、工作物(40)を加工するべく工作物に対して水平方向に進退可能な互いに対向する一対の加工ユニット(14)と、前記加工ユニットの軸線(16)に垂直な水平軸線(18)に平行に並進移動可能な治具テーブル(20)と、前記治具テーブルに搭載され基準金(24)を備えたインデックスユニット(22)と、工作物を前記基準金に対して上からクランプするための上下クランプ装置(26)と、水平方向に互いに対向する一対の水平クランパー(80)を備え工作物を前記水平軸線(18)に沿って側方からクランプするための水平クランプ装置(76)と、前記水平クランプ装置を昇降させるための昇降装置(78)と、前記水平クランプ装置の各水平クランパーを前記水平軸線(18)を中心として90゜回転させるための90゜割り出し装置(120)、とを備えてなる六面加工機。

請求項2

前記水平クランプ装置は前記一対の水平クランパーを同時に駆動する単一の駆動源を備え、前記一対の水平クランパーは互いに等しい送り前進されることを特徴とする請求項1に基づく六面加工機。

請求項3

前記単一の駆動源は油圧シリンダからなることを特徴とする請求項2に基づく六面加工機。

請求項4

前記水平クランプ装置は、前記各水平クランパー毎に、前記昇降装置に昇降可能に支持された水平ハウジングと、前記ハウジングに摺動可能に支持されたクイルと、前記クイルを前記ハウジングに対して摺動させるクイル駆動機構と、前記クイルに回転可能に支持され水平クランパーに連結されたスピンドルを備えていることを特徴とする請求項1から3のいづれかに基づく六面加工機。

請求項5

前記90゜割り出し装置は水平クランプ装置の前記スピンドルに作用することを特徴とする請求項4に基づく六面加工機。

請求項6

前記昇降装置は、前記各水平クランパー毎に、前記治具テーブルに支持された垂直なスライドベースと、前記スライドベースに上下方向摺動可能に装着されたスライド板と、前記スライド板を摺動させる駆動手段を備えていることを特徴とする請求項1から5のいづれかに基づく六面加工機。

請求項7

前記昇降装置は、前記各水平クランパー毎に、前記治具テーブルに支持された垂直なスライドベースと、前記スライドベースに上下方向摺動可能に装着されたスライド板と、前記スライド板を摺動させる駆動手段を備え、水平クランプ装置の前記水平ハウジングは前記スライド板に支持されていることを特徴とする請求項4に基づく六面加工機。

請求項8

前記昇降装置は夫々のスライド板を同時に駆動する単一の駆動源を備え、夫々のスライド板を互いに同期して昇降させることを特徴とする請求項6又は7に基づく六面加工機。

請求項9

昇降装置の前記単一の駆動源はサーボモータからなることを特徴とする請求項8に基づく六面加工機。

請求項10

前記加工ユニットはフライスユニットからなり、前記加工機は工作物をフライス削りするためのフライス盤であることを特徴とする請求項1から9のいづれかに基づく六面加工機。

請求項11

前記加工ユニットは研削ユニットからなり、前記加工機は工作物を研削するための研削盤であることを特徴とする請求項1から9のいづれかに基づく六面加工機。

請求項12

前記加工ユニットはラッピングユニットからなり、前記加工機は工作物を研磨するための研磨盤であることを特徴とする請求項1から9のいづれかに基づく六面加工機。

請求項13

直方体状の工作物の六面を自動加工するための六面連続自動加工機であって、工作物を加工するべく工作物に対して水平方向に進退可能な互いに対向する一対の加工ユニットと、前記加工ユニットの軸線に垂直な水平軸線に平行に並進移動可能な治具テーブルと、前記治具テーブルに搭載され基準金を備えたインデックスユニットと、工作物を前記基準金に対して上からクランプするための上下クランプ装置と、水平方向に互いに対向する一対の水平クランパーを備え工作物を前記水平軸線に沿って側方からクランプするための水平クランプ装置と、前記水平クランプ装置を昇降させるための昇降装置と、前記水平クランプ装置の各水平クランパーを前記水平軸線を中心として90゜回転させるための90゜割り出し装置と、直方体状の工作物の六面を順次に自動加工するべく前記加工ユニット、治具テーブル、インデックスユニット、上下クランプ装置、水平クランプ装置、昇降装置、および90゜割り出し装置を制御するための制御装置(200)、とを備えてなる六面連続自動加工機。

請求項14

前記加工機は、工作物の二面を加工した後、水平クランプ装置により工作物を側方からクランプし、次に昇降装置により工作物を上昇させた後に90゜割り出し装置により工作物を90゜回転させ、次いで工作物が基準金に当接するまで昇降装置により工作物を下降させて上下クランプ装置により工作物を基準金に対してクランプし、他の二面の加工を行うことを特徴とする請求項13に基づく六面連続自動加工機。

請求項15

請求項1から14のいづれかに基づく加工機を用いて工作物の六面を連続自動加工する方法であって:工作物の第1方向端面を粗加工した後、斯く粗加工された第1方向端面により工作物をクランプしながら工作物の第2方向端面を仕上げ加工し、斯く仕上げ加工された第2方向端面又は粗加工された第1方向端面により工作物をクランプしながら工作物の第1方向端面又は第3方向端面を仕上げ加工し、第2方向端面又は第1方向端面により工作物をクランプしながら工作物の残る第3方向端面又は第1方向端面の仕上げ加工を行うことを特徴とする加工方法

技術分野

0001

本発明は、直方体状の工作物ワークピース)の六面を順次連続的にフライス削り研削、又は研磨することの可能な六面連続自動加工機に関する。本発明はまた該加工機を用いた加工方法に関する。

背景技術

0002

金属加工の分野においては、いわゆる黒皮材と呼ばれるブロック状金属圧延素材の六面を仕上げ加工することにより、精密な寸法をもった直方体状の二次素材製作することが行われている。このように精密加工された素材は、例えば、金型製造母材として使用される。従来、直方体状の工作物の自動加工には、インデックステーブルを備えた数値制御両頭フライス盤が使用されている。両頭フライス盤は、対向する一対のフライスユニットを備え、一回のパスで工作物の対向する二面を同時に加工することができるようになっている。両頭フライス盤は工作物の四面自動加工に使用することができ、そのためには、先ず最初のパスで対向する二面を加工する。次にメインクランパーを釈放してインデックステーブルを回転させることにより工作物を垂直軸線を中心として90゜回転させた上で工作物を再びメインクランパーでクランプし、次のパスで対向する他の二面を加工する。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、両頭フライス盤では、工作物の四面までしか連続自動加工することができない。このため、従来技術においては、金型製造などのための直方体素材を製造するにあたり工作物の全六面をフライス加工するためには、両頭フライス盤の外に、少なくとも1台の立て形フライス盤が必要とされていた。即ち、工作物を六面加工するためには、先ず立て形フライス盤を用いて工作物の例えば厚さ方向両端面を順次に加工し、次にこのように加工された厚さ方向両端面により工作物をクランプすることによりこの工作物を両頭フライス盤にセットして、残る四面の加工を行っていた。

0004

このように、工作物の六面全部を加工するためには、先ず立て形フライス盤によって二面を加工した後に、人手により工作物を両頭フライス盤に移してセットし、残る四面を加工しなければならないので、生産性が充分でなかった。また、両頭フライス盤の外に立て形フライス盤を必要とするので、多大な設備費を要していた。立て形フライス盤への工作物のセット、立て形フライス盤から両頭フライス盤への工作物の移送、両頭フライス盤への工作物のセットにロボットを使用すれば、人手を省略することはできるが、ロボットや工作物ストッカーの設置や全体システム構築に厖大な費用を要する。

0005

本発明の目的は、一台で工作物の六面を加工することの可能な六面加工機を提供することにある。本発明の他の目的は、工作物の六面を連続自動加工することの可能な六面加工機を提供することにある。本発明の他の目的は、人手又はロボットの最小限の介入のみで工作物の六面を加工することの可能な六面加工機を提供することにある。他の観点において、本発明の目的は、工作物の六面を連続自動加工することの可能な方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一観点に従えば、本発明の六面加工機は、工作物を加工するべく工作物に対して水平方向に進退可能な互いに対向する一対の加工ユニットと、前記加工ユニットの軸線に垂直な水平軸線に平行に並進移動可能な治具テーブルと、前記治具テーブルに搭載され基準金を備えたインデックスユニットと、工作物を前記基準金に対して上からクランプするための上下クランプ装置と、水平方向に互いに対向する一対の水平クランパーを備え工作物を前記水平軸線に沿って側方からクランプするための水平クランプ装置と、前記水平クランプ装置を昇降させるための昇降装置と、前記水平クランプ装置の各水平クランパーを前記水平軸線を中心として90゜回転させるための90゜割り出し装置、を備えてなる。

0007

本発明の六面加工機は、このように、水平クランプ装置により工作物を側方からクランプし、昇降装置により工作物を上昇させ、90゜割り出し装置により工作物を90゜回転させた上で、対向する一対の加工ユニットにより工作物を加工できるように構成したので、従来技術の両頭フライス盤と同様に工作物の四面を加工することに加えて、他の二面の加工を連続的に行うことができる。

0008

好ましい実施態様においては、水平クランプ装置は一対の水平クランパーを同時に駆動する油圧シリンダのような単一の駆動源を備え、これら一対の水平クランパーはこの単一の駆動源から互いに等しい送り前進される。このようにしたので、互いに対向する2つの水平クランパーは自動調心される。

0009

具体的実施態様においては、水平クランプ装置は、各水平クランパー毎に、昇降装置に昇降可能に支持された水平ハウジングと、このハウジングに摺動可能に支持されたクイルと、クイルをハウジングに対して摺動させるクイル駆動機構と、クイルに回転可能に支持され水平クランパーに連結されたスピンドルを備えている。好ましくは、90゜割り出し装置は水平クランプ装置のスピンドルに作用するようになっている。

0010

具体的実施態様においては、昇降装置は、各水平クランパー毎に、治具テーブルに支持された垂直なスライドベースと、このスライドベースに上下方向摺動可能に装着されたスライド板と、このスライド板を摺動させる駆動手段で構成することができ、水平クランプ装置の水平ハウジングはスライド板に支持することができる。

0011

好ましい実施態様においては、昇降装置は夫々のスライド板を同時に駆動するサーボモータのような単一の駆動源を備え、夫々のスライド板を互いに同期して昇降させるようになっている。

0012

本発明の六面加工機は、加工ユニットとしてフライスユニットを装着した場合には工作物をフライス削りするためのフライス盤となり、加工ユニットとして研削ユニットを使用した場合には工作物を研削するための研削盤となり、或いは、加工ユニットをラッピングユニットで構成した場合には工作物を研磨するための研磨盤として使用することができる。

0013

本発明の他の観点に従えば、本発明は直方体状の工作物の六面を自動加工するための六面連続自動加工機を提供するもので、この加工機は、工作物を加工するべく工作物に対して水平方向に進退可能な互いに対向する一対の加工ユニットと、前記加工ユニットの軸線に垂直な水平軸線に平行に並進移動可能な治具テーブルと、前記治具テーブルに搭載され基準金を備えたインデックスユニットと、工作物を前記基準金に対して上からクランプするための上下クランプ装置と、水平方向に互いに対向する一対の水平クランパーを備え工作物を前記水平軸線に沿って側方からクランプするための水平クランプ装置と、前記水平クランプ装置を昇降させるための昇降装置と、前記水平クランプ装置の各水平クランパーを前記水平軸線を中心として90゜回転させるための90゜割り出し装置と、直方体状の工作物の六面を順次に自動加工するべく前記加工ユニット、治具テーブル、インデックスユニット、上下クランプ装置、水平クランプ装置、昇降装置、および90゜割り出し装置を制御するための制御装置、とを備えてなる。

0014

この六面連続自動加工機は、工作物の二面を加工した後、水平クランプ装置により工作物を側方からクランプし、次に昇降装置により工作物を上昇させた後に90゜割り出し装置により工作物を90゜回転させ、次いで工作物が基準金に当接するまで昇降装置により工作物を下降させて上下クランプ装置により工作物を基準金に対してクランプし、他の二面の加工を行うようにプログラムすることができる。

0015

他の観点においては、本発明は、本発明の加工機を用いて工作物の六面を連続自動加工する方法を提供するもので、この方法は:工作物の第1方向端面(例えば、幅方向端面)を粗加工した後、斯く粗加工された第1方向端面により工作物をクランプしながら工作物の第2方向端面(例えば、厚さ方向端面)を仕上げ加工し、斯く仕上げ加工された第2方向端面(例えば、厚さ方向端面)又は粗加工された第1方向端面(例えば、幅方向端面)により工作物をクランプしながら工作物の第1方向端面(例えば、幅方向端面)又は第3方向端面(例えば、長さ方向端面)を仕上げ加工し、第2方向端面(例えば、厚さ方向端面)又は第1方向端面(例えば、幅方向端面)により工作物をクランプしながら工作物の残る第3方向端面(例えば、長さ方向端面)又は第1方向端面(例えば、幅方向端面)の仕上げ加工を行うことを特徴とするものである。

0016

この方法によれば、工作物の仕上げ加工は少なくとも予め粗加工された端面(場合によっては、仕上げ加工された端面)をクランプすることにより行われるので、高精度の面平行度直角度を実現することができる。

0017

本発明の上記特徴や効果並びに他の特徴や効果は以下の実施例の記載につれて更に明らかにする。

発明を実施するための最良の形態

0018

以下の記載と添付図面には、本発明を非限定的な一例として自動フライス盤に適用した実施例を示す。概略的に言えば、本発明を具現したこの六面連続自動フライス加工機は、従来の数値制御のインデックステーブル付き両頭フライス盤に、後述する水平クランプ装置と昇降装置と水平クランパー用90゜割り出し装置を付加することにより実現することができる。

0019

図1を参照するに、本発明の六面連続自動フライス加工機10は例えばT字形機台12を有する。従来の両頭フライス盤と同様に、この機台12には、互いに対向する一対のフライスユニット14と、これらのフライスユニット14の軸線16に対して垂直な軸線18に平行に並進移動可能な治具テーブルユニット20が搭載してある。治具テーブルユニット20には、従来同様に、インデックスユニット22と、工作物をインデックスユニット22の基準金(データムプレート)装置24に対して上からクランプするための上下クランプ装置26が搭載してある。

0020

フライスユニット14と治具テーブルユニット20とインデックスユニット22と上下クランプ装置26は基本的に従来の両頭フライス盤のものと相違ないので、簡単に説明するに止める。また、一般の工作機械と同様の工具潤滑冷却機構チップ排除機構については説明を要しないであろう。左右一対のフライスユニット14は互いに同一の構造を有する。夫々のフライスユニット14は、機台12にボルト等で固定されたスライドベース28と、このスライドベース28に摺動可能に装着されたスライドテーブル30を有する。スライドテーブル30は数値制御のサーボモータ32によって駆動される公知の形式ボールスクリュー機構(図示省略)によって軸線16に平行にスライドベース28に対して摺動するようになっている。

0021

夫々のフライスユニット14は、従来の両頭フライス盤について周知のように、スライドテーブル30に搭載されたスピンドルユニット34を備え、スピンドルユニット34のスピンドルに装着されたフライスカッター36は伝動装置減速歯車装置(図示せず)を介して切削用モータ38によって回転駆動される。対向する2つのフライスユニット14の回転する2つのフライスカッター36は、数値制御のフライスユニット駆動用サーボモータ32によってフライスユニットのスライドテーブル30を前後に駆動することにより、基準金装置24と上下クランプ装置26との間にクランプされたワークピース(工作物)40に対して軸線16に沿って前後に移動する。

0022

治具テーブルユニット20は、機台12にボルトなどで固定されたスライドベース42と、このスライドベース42に摺動可能に装着された可動治具テーブル44を有する。治具テーブルユニット20は、数値制御の治具テーブル駆動用サーボモータ46によって駆動される従来型のボール・スクリュー機構(図示省略)を備えており、サーボモータ46を回転させてボール・スクリュー機構を介して治具テーブル44を駆動することにより、基準金装置24と上下クランプ装置26との間にクランプされたワークピース40を軸線18に平行に移動させるようになっている。

0023

インデックスユニット22も従来型のもので、ボルトなどで治具テーブル44に固定されたベース48と、このベース48に回転可能に支持されたインデックステーブル50を備え、ベース48に内蔵された従来型の油圧シリンダとラックピニオン機構(いづれも図示省略)によりインデックステーブル50を所望の角度に回転させるようになっている。

0024

上下クランプ装置26は、可動治具テーブル44に一体的に搭載された例えば鋼板製の中空門型フレームコラムとも言う)52の頂部52Hに装着してある。上下クランプ装置26は、従来装置と同様に、板状のメインクランパー54と円柱形の中央クランパー56を有する。周知のように、メインクランパー54にはそれを上下方向に貫通する中央孔(図示せず)が設けてあり、この中央孔に中央クランパー56が摺動可能かつ回転自在に挿入してある。メインクランパー54は門型フレーム52の頂部52Hに取り付けた一対の油圧シリンダ58により作動され、中央クランパー56は一対の油圧シリンダ58の間に配置された中央油圧シリンダ60によって作動される。周知のように、メインクランパー54はフライスカッター36によりワークピース40を加工する最中に基準金装置24に対してワークピース40をクランプするためのものであり、これに対して中央クランパー56はインデックステーブル50の回転時にワークピース40を一時的にクランプするために使用される。

0025

図示した実施例では、基準金装置24は厚さ(軸線16方向の厚さ。以下同じ)の小さなワークピースでもクランプすることができるように支持面積可変に構成してある。

0026

より詳しくは、図2を参照するに、基準金装置24は、中央の固定基準金62とその両側に配置された一対の可動基準金64とで構成された3分割型の基準金(データムプレート)を有する。固定基準金62は基準金装置24のベース66に固定してあり、後者66はインデックステーブル50にボルトなどにより固定してある。固定基準金62の両側の可動基準金64はベース66に対して上下動可能に支持してあり、可動基準金64を持ち上げた時にはその上面64Aは固定基準金62の上面62Aと同一面に持ち来され、可動基準金64を降した時には図2に示したようにその上面64Aは固定基準金62の上面62Aに対し段違いになるようになっている。

0027

2つの可動基準金64の上下動機構は互いに同一であるから、一方のみについて説明するに、可動基準金64は下方に開口した長手方向溝によって画定されたコ字形断面を備え、その長手方向溝には油圧シリンダ68によって並進駆動されるカムロッド70が摺動自在に嵌合してある。油圧シリンダ68の出力軸(図示省略)はカムロッド70に連結してあり、油圧シリンダ68を作動させることによりカムロッド70が可動基準金64に対して摺動するようになっている。カムロッド70には、円弧状の底部カム面72Aと傾斜カム面72Bと平坦な頂部カム面72Cからなるカム面が例えば3組形成してある。可動基準金64にはカムロッド70の3組のカム面に夫々係合する3つのピン74が固定してある。

0028

従って、カムロッド70が図2に示した休止位置にある時には、可動基準金64のピン74はカムロッド70の円弧状底部カム面72A内に安息しており、可動基準金64の上面64Aは図2に示したように固定基準金62の上面62Aよりも低いレベルに位置する。この状態で固定基準金62と上下クランプ装置26のメインクランパー54との間にワークピースをクランプすれば、可動基準金64に干渉することなく、対向する2つのフライスカッター36を互いに最も接近させることができる。従って、固定基準金62の厚さ(軸線16方向の厚さ)はこのフライス加工機10によって加工可能なワークピースの最小加工厚さを決定する。

0029

油圧シリンダ68を作動させてカムロッド70を図2において左方に摺動させると、可動基準金64のピン74はカムロッド70の傾斜カム面72Bを滑動して平坦な頂部カム面72Cに乗り上げ、可動基準金64の上面64Aは固定基準金62の上面62Aと同一面に持ち来される。この状態では、ワークピースは固定基準金62と2つの可動基準金64の三者によって支持され、基準金装置24の支持面積は最大となるので、ワークピースを軸線16方向の寸法が大きくなる姿勢で安定にクランプすることができる。

0030

本発明に従い、門型フレーム52には、ワークピースを軸線18に沿って側方からクランプするための水平クランプ装置76と、この水平クランプ装置76を昇降させるための昇降装置78が取付けてある(図1)。水平クランプ装置76は軸線18に平行にワークピースに向かって進退可能な互いに対向する一対の水平クランパー80を備えている。

0031

図3から図6を参照しながら水平クランプ装置76と昇降装置78をより詳しく説明する。図4から最も良く分かるように、夫々の水平クランパー80は、クイル82に回転可能に支持されたスピンドル84の内側フランジにボルトなどにより取り付けてあり、スピンドル84と一体に運動するようになっている。勿論、水平クランパー80とスピンドル84を一体形成してもよい。他方、夫々のクイル82は、軸線18に平行な水平軸線を有するフランジ付き円筒形ハウジング86に摺動可能に但しスプライン機構(図示省略)などにより相対回転不能に支持されている。

0032

図5から最も良く分かるように、昇降装置78は、各クランパー80毎に、門型フレーム52の脚部52Lに固定されたスライドベース88と、このスライドベース88にあり溝嵌合により上下方向摺動可能に装着されたスライド板90とを備えている。前述した水平クランプ装置76の各ハウジング86は、スライド板90とスライドベース88とフレーム脚部52Lを貫通して延長しており、ハウジング86のフランジをスライド板90に例えばボルト止めすることによりハウジング86はスライド板90に固定されている。

0033

このような構成であるから、ハウジング86に対してクイル82を水平に並進移動させれば、水平クランパー80はワークピースに対して前後(軸線18に平行な方向)に進退するであろう。また、クイル82内でスピンドル84を回転させれば、水平クランパー80はその軸線を中心として回転するであろう。更に、昇降装置78のスライド板90をそれに固定されたハウジング86ごと上下させれば、水平クランパー80は垂直方向平行移動するであろう。次に、水平クランパー80にこのような水平並進運動と回転運動と垂直上下運動を与える夫々の機構を説明する。

0034

水平クランパー80の水平並進運動は、クイル駆動機構(図6に参照番号92で示す)により行われるもので、このクイル駆動機構92は対向する2つの水平クランパー80を互いに等しい送りで駆動するべく自動調心構造を備えている。より詳しくは、図5に示したように、夫々のハウジング86の側部には長穴状の切欠き94が形成してあり、その内部に収容されたクイル82の外周壁の一部を露出させるようになっている。クイル82の外周壁の側部には、切欠き94に臨む領域において、ラック96が形成してある。このラック96にはハウジング86に回転可能に支持されたピニオン98が切欠き94を経て噛み合っており、ピニオン98の回転に伴いハウジング86に対してクイル82(ひいては、クイル82に支持された水平クランパー80)が並進移動するようになっている。

0035

図6から良く分かるように、クイル駆動機構92は2つのピニオン98に共通の駆動源として1つの油圧シリンダ100を備え、2つの水平クランパー80に対応する2つのピニオン98を互いに同期して駆動するようになっている。油圧シリンダ100は、例えば図1に示したように、門型フレーム52の頂部52H内に配置することができる。

0036

図6を参照するに、油圧シリンダ100の出力軸102はフレーム頂部52H内を延長する第1ラック104に連結してあり、このラック104には第1ピニオン106が噛み合っている。第1ピニオン106は門型フレーム52内に回転可能に支持された第1シャフト108の上端に固定してある。シャフト108の下端には所定長さにわたってスプライン110が形成してあり、ピニオン98に貫通形成した対応するスプラインに噛み合っている。従って、油圧シリンダ100を作動させてラック104を図6において左方に駆動すると、ピニオン98は上から見て反時計回りに回転し、手前側(軸線18に関し手前側)のクイル82と水平クランパー80をワークピースに向かって後方に駆動する。シャフト108の下端はピニオン98にスプライン嵌合しているので、昇降装置78のスライド板90と共にハウジング86が上下動するのを可能にする。

0037

更に図6を参照するに、ラック104には、また、遊動ピニオン112が噛み合っており、後者112には第2ラック114が噛み合っている。第2ラック114には、第1シャフト108と同様の第2シャフト116の上端に固定された第2ピニオン118が噛み合っている。第1シャフト108と同様に、第2シャフト116の下端にはスプライン110が形成してあり、後方のピニオン98に噛み合っている。図6から良く分かるように、手前側のピニオン98がクイル82の左側においてクイル82のラック96に噛み合っているのに対して、後方のピニオン98はクイル82の右側においてラック96に噛み合っている。従って、前述したように油圧シリンダ100を作動させてラック104を図6において左方に駆動すると、第2ラック114は後方に移動し、ピニオン118と後方のピニオン98は反時計回りに回転し、後方のクイル82と水平クランパー80をワークピースに向かって前方に駆動する。こうして、前後2つの水平クランパー80は互いに同期して互いに等しい送りでワークピースに向かって駆動される。油圧シリンダ100を反対方向に作動させると、対向する2つの水平クランパー80はワークピースから離れる方向に後退する。

0038

次に、水平クランパー80の回転機構について説明する。図4および図5を参照するに、夫々の水平クランパー80はスピンドル84に作用する90゜割り出し装置120により90゜の角度だけ回転されるようになっている。この90゜割り出し装置120としては、例えば、太陽鉄工株式会社(大阪)から市販されているラック・ピニオン型ロータリアクチュエータ(形式35RP。揺動角度90゜)を好適に使用することができる。90゜割り出し装置120は、クイル82と一体に並進移動するべくクイル82に取付けてある。90゜割り出し装置120は内蔵のラック・ピニオン機構(図示せず)を介して油圧シリンダ122により作動される出力軸124を備えており、この出力軸124はスピンドル84と一体回転するべくカップリング126によりスピンドル84の外側端部に連結してある。従って、油圧シリンダ122への油圧を制御することにより90゜割り出し装置120の出力軸124を90゜揺動させれば、水平クランパー80はその軸線を中心として90゜回転する。

0039

次に水平クランパー80に垂直上下運動を与えるべく水平クランプ装置76を昇降させるための昇降装置78をより詳しく説明する。前述したように、昇降装置78は水平クランプ装置76のハウジング86を担持したスライド板90を有する。この昇降装置78は水平クランプ装置76の前後2つの水平クランパー80を互いに同期して昇降させるように構成してある。より詳しくは、図3を参照するに、昇降装置78の対向する2つのスライド板90はフレーム52の頂部52Hに搭載した同一の昇降用サーボモータ128から駆動される。サーボモータ128の出力ベベルギヤ回転力は、一方において、両端にベベルギヤを備えた水平シャフト130を介して垂直回転軸を有する手前側ベベルギヤ132に伝達されると共に、他方において、両端にベベルギヤを備えた他のシャフト134を介して後部ベベルギヤ136に伝達される。

0040

夫々のベベルギヤ132および136を夫々貫通してリードスクリュー138および140が垂直に延長しており、ベベルギヤ132および136は夫々リードスクリュー138および140の上端付近に相対回転可能に装着してある。従って、昇降用サーボモータ128を回転させると、ベベルギヤ132および136が回転駆動されるが、その回転力は直接にはリードスクリュー138および140には伝達されない。他方、ベベルギヤ132および136は、その下方に配置された雌ねじ部材142および144に一体回転可能に連結してある。夫々の雌ねじ部材142および144は、フレーム頂部52Hに支持されたスラスト軸受けによって上下方向変位不能に規制されている。夫々の雌ねじ部材142および144の雌ねじは、リードスクリュー138および140の雄ねじに噛み合っている。リードスクリュー138および140の下端は、夫々、ロックナット146によって、スライド板90に固定したブラケット148に固定してある。従って、リードスクリュー138および140は、スライド板90と一体的に上下することはできるが、それ自体回転することはできない。

0041

このような構成であるから、昇降用サーボモータ128をいづれかの方向に回転させると、雌ねじ部材142および144がいづれかの方向に回転駆動され、水平クランプ装置76のハウジング86を担持したスライド板90はリードスクリュー138および140と共に引き上げ、或いは引き下げられる。これに伴い、前後一対の水平クランパー80は互いに同期して昇降せられる。従って、図示した実施例では、昇降用サーボモータ128、ベベルギヤ付きシャフト130、134、ベベルギヤ132、136、雌ねじ部材142、144、リードスクリュー138、140がスライド板90の駆動手段150を構成する。ハウジング86の上下運動を可能にするため、スライドベース88およびフレーム脚部52Lには長穴152が形成してあり、ハウジング86がそれらに干渉しないようになっている。

0042

次に、図7を併せて参照しながら、この六面連続自動加工機10の制御系統を説明する。この加工機10の制御装置200は数値制御用コントローラ160によって構成することができ、コントローラとしては、例えば、ファナック社のベーシックユニット『POWERMATE MODEL H、A02B-0211-B501』を好適に使用することができる。コントローラ160には、治具テーブル駆動用サーボモータ46を制御するためのサーボアンプ162(例えば、ファナック社のサーボアンプ『A06B-6089-H105』)と、左右2つのフライスユニット駆動用サーボモータ32を制御するためのサーボアンプ164(例えば、サーボアンプ『A06B-6089-H203』)と、水平クランパー昇降用サーボモータ128を制御するためのサーボアンプ166(例えば、サーボアンプ『A06B-6089-H102』)が接続してあり、治具テーブル44の送りと左右のフライスユニット14の送りと水平クランパー80の昇降を夫々数値制御するようになっている。

0043

コントローラ160には、更に、入出力インターフェースユニット(例えば、入力インターフェースユニット168としてファナック社のインターフェースユニット『MODEL A、A03B-0807-J103、出力インターフェースユニット170として『MODEL A、A03B-0807-J161』)が接続してある。入力インターフェースユニット168には一連の押しボタンスイッチ172やリミットスイッチ174が接続してあり、コントローラ160がスイッチ信号を入力するようになっている。出力インターフェースユニット170にはフライスユニット14の切削用モータ38、油圧ポンプ、チップコンベヤー潤滑ポンプなどが接続してあり、コントローラ160が出力インターフェースユニット170を介してをそれらを制御するようになっている。出力インターフェースユニット170には、更に、種々の油圧シリンダを制御するソレノイド弁176が接続してあり、コントローラ160から上下クランプ用油圧シリンダ58、60や、水平クランプ用油圧シリンダ100や、90゜割り出し用油圧シリンダ122や、インデックステーブル用油圧シリンダや、基準金制御用油圧シリンダ68、などを制御できるようになっている。

0044

コントローラ160には、また、通常の数値制御工作機械の場合と同様に、表示装置マニュアル・データ・インプットキーボードとのユニット178や、ステップ送り手動パルス発生器180を接続することができ、更に、RS232Cポートを介してパーソナルコンピュータなどのツール182を接続することができる。

0045

次に、図8から図12を併せて参照しながら、本発明を適用した六面連続自動フライス加工機10の使用の態様の一例を非限定的な例として説明する。コントローラ160は、以下に述べるようなシーケンスでワークピースをフライス加工するべくプログラムすることができる。

0046

ワークピース40は直方体であり、例えば図8から図12に示したように板状であり得る。以下では、便宜上、ワークピース40の六面のうち長手方向軸線に垂直な2面を長さ方向端面、幅方向軸線に垂直な2面を幅方向端面、厚さ方向軸線に垂直な2面を厚さ方向端面と言う。

0047

最初に、ワークピースの任意の二面、例えば幅方向端面を予め粗加工しておくのが好ましい。このため、人手により又は図示しないロボットによりワークピース40を固定基準金62に載せ、ワークピースの長手方向軸線を軸線18に整列させた上で、油圧シリンダ58を作動させてメインクランパー54によりワークピース40を固定基準金62に対してクランプする(図8(A))。水平クランパー80は作動させてもさせなくてもよい。固定基準金62の両側の可動基準金64がフライスカッター36に干渉するのを防止するため、可動基準金64は下ろしておく。この状態で、切削用モータ38によりフライスカッター36を回転駆動しながらサーボモータ32によりフライスユニット14を互いに向かって前進させると共に、治具テーブル駆動用サーボモータ46を作動させて可動治具テーブル44を後方に送ることにより、ワークピースの幅方向端面の粗加工を行う。

0048

こうして幅方向端面の粗加工が終わると、水平クランパー80が作動していない場合には水平クランパー80を作動させてワークピースをクランプすると共に、メインクランパー54を釈放し、ワークピースをクランプした水平クランパー80をワークピースを回転させてもワークピースが固定基準金62に干渉しなくなる程度に上昇させる(図8(B))。次に、90゜割り出し装置120を作動させることにより、ワークピースをクランプしたまゝ水平クランパー80を90゜回転させる(図9(A))。次いで、ワークピースをクランプした水平クランパー80をワークピースが固定基準金62に当接するまで下降させると共に、メインクランパー54を作動させ(図9(B))、ワークピースを固定基準金62に対してクランプする(図10(A))。この状態で、回転駆動するフライスカッター36を前進させながら可動治具テーブル44を後方送りすることにより、ワークピースの厚さ方向端面の加工(これは仕上げ加工にすることができる)を行う。

0049

こうして厚さ方向端面の仕上げ加工が終わると、図9(B)、図9(A)、図8(B)、図8(A)の位置へと順次に逆戻りさせた後、図8(A)に示した状態においてワークピースの幅方向端面の仕上げ加工を行う。これにより、ワークピースの六面のうち、厚さ方向端面と幅方向端面との4面の仕上げ加工が完了したことになる。

0050

残る2面(長さ方向端面)の加工(仕上げ加工)は次のように行うことができる。即ち、図8(A)に示した状態から、可動基準金64を上昇させて基準金装置24の支持面を最大にした後、中央クランパー56を作動させてワークピースをクランプすると共にメインクランパー54を釈放する(図10(B))。必要により更に水平クランパー80を釈放する。このように中央クランパー56によってワークピースをクランプした状態で、インデックステーブル50を90゜回転させる(図11(A))。円柱形の中央クランパー56はメインクランパー54とは異なりその軸線を中心として回転自在であるので、インデックステーブル50の回転に伴い、ワークピースは基準金装置24と中央クランパー56との間にクランプされたまゝで回転せられ、90゜回転後にはワークピースの長手方向軸線は軸線18に対して垂直になる(図11(B))。次に、水平クランパー80を作動させてワークピースをクランプした後(図11(B))、中央クランパー56を釈放すると共に水平クランパー80を僅かに上昇させることにより、ワークピースを基準金装置24の支持面から僅かに持ち上げて引き離す(図12(A))。この状態でインデックステーブル50を逆戻り方向に90゜回転させることにより、基準金装置24の長手方向軸線をメインクランパー54に平行にする(図12(A))。次いで、ワークピースが基準金装置24の支持面に当接するまで水平クランパー80を下降させた上で、メインクランパー54を作動させてワークピースをクランプし、長さ方向端面の仕上げ加工を行う(図12(B))。

0051

以上には本発明の特定の実施例を記載したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の修正や変更を施すことができる。例えば、本発明の加工機の加工ユニットとしてフライスユニットを装着した実施例を記載したが、フライスユニットに代えて研削ユニット或いはラッピングユニットを装着すれば、本発明の加工機は六面連続自動研削盤或いは六面連続自動研磨盤として使用することができ、ワークピースの六面を連続的に研削又は研磨することができる。勿論、ワークピースのストッカへの出し入れおよび加工機への着脱はロボットを併用することにより自動化することができる。

発明の効果

0052

本発明の六面加工機は、一台で直方体状工作物の六面を連続加工することができるので、両頭フライス盤の外に立て形フライス盤を必要としていた従来技術に較べ、設備費を著しく低減することができる。従来のやり方に較べて、設備費は半分以下、好ましくは三分の一以下に抑制することができる。また、工作物の六面は連続加工されるので、生産性を著しく向上させることができ、人件費を最小限に低減することができる。本発明の加工機に仕えるロボットを併用することによりワークピースのストッカへの出し入れおよび加工機への着脱を行わせる場合には、工作物の六面を連続自動的に無人操業で加工することが可能になる。

図面の簡単な説明

0053

図1本発明の実施例に係るフライス加工機の斜視図である。
図2図1に示したフライス加工機の基準金装置の一部切欠き斜視図である。
図3図1に示したフライス加工機のフレームの断面図で、図面を簡素化するためインデックステーブルと基準金装置は省略してある。
図4図3に示した水平クランプ装置および昇降装置の拡大断面図である。
図5図4に示した水平クランプ装置および昇降装置の斜視図である。
図6図1および図4に示したフライス加工機の水平クランパー駆動機構の一部の斜視図である。
図7図1に示したフライス加工機の制御系統のブロック図である。
図8本発明の加工機による加工のシーケンスの一例を示す模式的斜視図である。
図9本発明の加工機による加工のシーケンスの一例を示す模式的斜視図である。
図10本発明の加工機による加工のシーケンスの一例を示す模式的斜視図である。
図11本発明の加工機による加工のシーケンスの一例を示す模式的斜視図である。
図12本発明の加工機による加工のシーケンスの一例を示す模式的斜視図である。

--

0054

10: 六面加工機
14:加工ユニット(フライスユニット)
20:治具テーブル
22:インデックスユニット
24: 基準金装置
26:上下クランプ装置
32: フライスユニット駆動用サーボモータ
40:工作物
46: 治具テーブル駆動用サーボモータ
76: 水平クランプ装置
78:昇降装置
120: 90゜割り出し装置
128:昇降用サーボモータ128
150:スライド板の駆動手段
200: 制御装置

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