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技術 加工装置

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 筒井秀起
出願日 2014年1月17日 (6年11ヶ月経過) 出願番号 2014-006665
公開日 2015年7月27日 (5年5ヶ月経過) 公開番号 2015-134389
状態 特許登録済
技術分野 工作機械の補助装置 フライス加工 穴あけ、中ぐり加工 工作機械の機体
主要キーワード 自動車工場 複合加工装置 NC加工 同期機構 びびり 縦揺れ サーボ機構 減衰効果
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年7月27日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

加工作業時のびびり振動を抑制することができる加工装置を提供する。

解決手段

ドリル11を3次元方向に自在に移動させながらワークを加工する複合加工装置100であって、ドリル11を回転可能に保持する主軸10と、主軸10を移動可能に保持する第一保持部31と、主軸10の移動に同期して(移動に追従して)移動可能な同期機構50と、第一保持部31と同期機構50とを連結するダンパー40と、を具備する複合加工装置100。

概要

背景

複合加工装置は、数値制御による機械加工方法であるNC(Numerical Control)加工と、自動工具交換機能によって異種の加工を行うMC(Machining Center)が持つ機能の両方を持ち合わせている加工装置として公知である。

例えば、特許文献1には、工具所定方向に移動させながらワークを加工する複合加工装置が開示されている。また、自動車工場では、3次元方向に自在に移動できる主軸ドリルを取り付け、エンジンクランクピン部の仕上げ加工が複合加工装置によって行われている。以下に、このような複合加工装置を従来の複合加工装置500として説明する。

図3を用いて、従来の複合加工装置500の構成について説明する。
なお、図3では、従来の複合加工装置500の構成を斜視にて模式的に表している。また、以下では、図3に記載されるX方向、Y方向又はZ方向に従って説明するものとする。また、図3に示す矢印は、移動の方向を表している。

従来の複合加工装置500は、エンジンのクランクのピン部の仕上げ加工をドリル511によって施すものである。従来の複合加工装置500は、主軸510と、3次元移動機構520と、を具備している。

主軸510は、主軸モータ(図示略)によってY方向周りに回転可能な軸であって、保持部512に保持されている。主軸510には、ドリル511が取り付けられている。

3次元移動機構520は、主軸510(保持部512)を3次元方向(X方向、Y方向又はZ方向)に自在に移動させるものである。3次元移動機構520は、X方向移動部521と、Y方向移動部522と、Z方向移動部523と、支柱525と、を具備している。

Y方向移動部522は、X方向移動部521に対し、サーボ機構(図示略)によってY方向にスライド可能に構成されている。Y方向移動部522の先端側には、保持部512が取り付けられている。X方向移動部521は、Z方向移動部523に対し、サーボ機構(図示略)によってX方向にスライド可能に構成されている。Z方向移動部523は、支柱525に対し、サーボ機構(図示略)によってZ方向にスライド可能に構成されている。

このような構成とすることで、従来の複合加工装置500は、ワークに対し、主軸510に取り付けたドリル511を3次元方向に自在に移動させ、クランクのピン部の仕上げ加工を施すことができる。

しかし、このような従来の複合加工装置500において主軸510に50〜70Hzの固有振動数が存在する場合には、主軸モータ、或いは、従来の複合加工装置500のその他のモータ周波数にて主軸510が共振することになる。主軸510が共振すると、主軸510に縦揺れ(Z方向の揺れ)が発生し、例えば仕上げ加工時には、びびり振動が発生する。

エンジンのクランクのピン部の仕上げ加工の際にびびり振動が発生すると、仕上げ加工面の面粗度が悪化する、或いは、ドリル511の寿命が低下する等の不具合が生じる。

概要

加工作業時のびびり振動を抑制することができる加工装置を提供する。ドリル11を3次元方向に自在に移動させながらワークを加工する複合加工装置100であって、ドリル11を回転可能に保持する主軸10と、主軸10を移動可能に保持する第一保持部31と、主軸10の移動に同期して(移動に追従して)移動可能な同期機構50と、第一保持部31と同期機構50とを連結するダンパー40と、を具備する複合加工装置100。

目的

本発明の解決しようとする課題は、加工時のびびり振動を抑制することができる加工装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

工具を3次元方向に自在に移動させながらワークを加工する加工装置であって、前記工具を回転可能に保持する主軸と、前記主軸を移動可能に保持する第一保持部と、前記主軸の移動に同期して移動可能な同期機構と、前記第一保持部と前記同期機構とを連結するダンパーと、を具備する、加工装置。

技術分野

0001

本発明は、加工装置の技術に関する。

背景技術

0002

複合加工装置は、数値制御による機械加工方法であるNC(Numerical Control)加工と、自動工具交換機能によって異種の加工を行うMC(Machining Center)が持つ機能の両方を持ち合わせている加工装置として公知である。

0003

例えば、特許文献1には、工具所定方向に移動させながらワークを加工する複合加工装置が開示されている。また、自動車工場では、3次元方向に自在に移動できる主軸ドリルを取り付け、エンジンクランクピン部の仕上げ加工が複合加工装置によって行われている。以下に、このような複合加工装置を従来の複合加工装置500として説明する。

0004

図3を用いて、従来の複合加工装置500の構成について説明する。
なお、図3では、従来の複合加工装置500の構成を斜視にて模式的に表している。また、以下では、図3に記載されるX方向、Y方向又はZ方向に従って説明するものとする。また、図3に示す矢印は、移動の方向を表している。

0005

従来の複合加工装置500は、エンジンのクランクのピン部の仕上げ加工をドリル511によって施すものである。従来の複合加工装置500は、主軸510と、3次元移動機構520と、を具備している。

0006

主軸510は、主軸モータ(図示略)によってY方向周りに回転可能な軸であって、保持部512に保持されている。主軸510には、ドリル511が取り付けられている。

0007

3次元移動機構520は、主軸510(保持部512)を3次元方向(X方向、Y方向又はZ方向)に自在に移動させるものである。3次元移動機構520は、X方向移動部521と、Y方向移動部522と、Z方向移動部523と、支柱525と、を具備している。

0008

Y方向移動部522は、X方向移動部521に対し、サーボ機構(図示略)によってY方向にスライド可能に構成されている。Y方向移動部522の先端側には、保持部512が取り付けられている。X方向移動部521は、Z方向移動部523に対し、サーボ機構(図示略)によってX方向にスライド可能に構成されている。Z方向移動部523は、支柱525に対し、サーボ機構(図示略)によってZ方向にスライド可能に構成されている。

0009

このような構成とすることで、従来の複合加工装置500は、ワークに対し、主軸510に取り付けたドリル511を3次元方向に自在に移動させ、クランクのピン部の仕上げ加工を施すことができる。

0010

しかし、このような従来の複合加工装置500において主軸510に50〜70Hzの固有振動数が存在する場合には、主軸モータ、或いは、従来の複合加工装置500のその他のモータ周波数にて主軸510が共振することになる。主軸510が共振すると、主軸510に縦揺れ(Z方向の揺れ)が発生し、例えば仕上げ加工時には、びびり振動が発生する。

0011

エンジンのクランクのピン部の仕上げ加工の際にびびり振動が発生すると、仕上げ加工面の面粗度が悪化する、或いは、ドリル511の寿命が低下する等の不具合が生じる。

先行技術

0012

特開2009−082994号公報

発明が解決しようとする課題

0013

本発明の解決しようとする課題は、加工時のびびり振動を抑制することができる加工装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0014

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

0015

即ち、請求項1においては、工具を3次元方向に自在に移動させながらワークを加工する加工装置であって、前記工具を回転可能に保持する主軸と、前記主軸を移動可能に保持する第一保持部と、前記主軸の移動に同期して移動可能な同期機構と、前記第一保持部と前記同期機構とを連結するダンパーと、を具備するものである。

発明の効果

0016

本発明の加工装置によれば、加工時のびびり振動を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0017

複合加工装置の構成を示す模式図。
複合加工装置の効果を示すグラフ図。
従来の複合加工装置の構成を示す模式図。

実施例

0018

図1を用いて、複合加工装置100の構成について説明する。
なお、図1では、複合加工装置100の構成を斜視にて模式的に表している。また、以下では、図1に示されるX方向、Y方向及びZ方向に従って説明するものとする。また、図1における矢印は、移動の方向を表している。

0019

複合加工装置100は、本発明の複合加工装置に係る実施形態である。
本実施形態の複合加工装置100は、自動車工場においてエンジンのクランクのピン部の仕上げ加工を施す加工装置とされている。

0020

複合加工装置100は、数値制御による機械の加工方法であるNC加工と、自動工具交換機能によって異種の加工を行うMCが持つ機能の両方を持ち合わせている加工装置である。複合加工装置100は、主軸10と、3次元移動機構20と、ダンパー40と、同期機構50と、を具備している。

0021

主軸10は、主軸モータ(図示略)によってY方向周りに回転可能な軸であって、第一保持部31に載置されている。主軸10には、ドリル11が取り付けられている。第一保持部31の先端側の下方は、ダンパー40を介して後述する第二保持部32に保持されている。

0022

3次元移動機構20は、主軸10(保持部12)を3次元方向(X方向、Y方向又はZ方向)に自在に移動させるものである。3次元移動機構20は、X方向移動部21と、Y方向移動部22と、Z方向移動部23と、支柱25と、を具備している。

0023

Y方向移動部22は、X方向移動部21に対し、サーボ機構(図示略)によってY方向にスライド可能に構成されている。Y方向移動部22の先端側には、第一保持部31が取り付けられている。X方向移動部21は、Z方向移動部23に対し、サーボ機構(図示略)によってX方向にスライド可能に構成されている。Z方向移動部23は、支柱25に対し、サーボ機構(図示略)によってZ方向にスライド可能に構成されている。

0024

このような構成とすることで、複合加工装置100は、ワークであるクランクのピン部に対し、主軸10に取り付けたドリル11を3次元方向に自在に移動させ、仕上げ加工を施すことができる。

0025

ダンパー40は、第一保持部31と第二保持部32との間に介され、第一保持部31と第二保持部32とを連結している。ダンパー40は、50Hz〜70Hzの揺れに対して減衰効果が高いものが使用されている。

0026

同期機構50は、上述した3次元移動機構20に同期させて、第二保持部32を3次元方向(X方向、Y方向又はZ方向)に自在に移動させるものである。同期機構50は、X方向移動部51と、Y方向移動部52と、Z方向移動部53と、支柱55と、を具備している。

0027

Y方向移動部52は、X方向移動部51に対し、サーボ機構(図示略)によってY方向にスライド可能に構成されている。Y方向移動部22の上面には、第二保持部32が取り付けられている。X方向移動部51は、Z方向移動部53に対し、サーボ機構(図示略)によってX方向にスライド可能に構成されている。Z方向移動部53は、支柱55に対し、サーボ機構(図示略)によってZ方向にスライド可能に構成されている。

0028

このような構成とすることで、同期機構50は、第二保持部32を、上述した3次元移動機構20に同期させて(移動に追従させて)、3次元方向(X方向、Y方向又はZ方向)に自在に移動させることができる。

0029

また、同期機構50は、ダンパー40により、主軸10を移動可能に保持する第一保持部31と連結されている。なお、同期機構50は、第二保持部32を介してダンパー40に接続されているが、ダンパー40は、同期機構50のY方向移動部52に直接接続することも可能である。

0030

なお、同期機構50は、第一保持部31が取り付けられる3次元移動機構20とは系として完全に独立しているものとする。同期機構50と3次元移動機構20とは、ダンパー40のみで連結されているものとする。

0031

図2を用いて、複合加工装置100の効果について説明する。
なお、図2では、複合加工装置100の効果をグラフ図にて表している。また、図2では、横軸にて主軸10の固有振動数の周波数(Hz)を表し、縦軸にて主軸10の固有振動数の振幅(Hz)を表している。

0032

図2に示すように、従来の複合加工装置100では主軸10の固有振動数の周波数が50Hz近傍であったものの、本実施形態の複合加工装置100では主軸10の固有振動数の周波数が100Hz近傍まで移動している。また、従来の複合加工装置100の主軸10の固有振動数の振幅よりも、本実施形態の複合加工装置100の主軸10の固有振動数の振幅の方が低下している。

0033

複合加工装置100の効果について説明する。
本実施形態の複合加工装置100によれば、加工時のびびり振動を抑制することができる。

0034

すなわち、50Hz近傍の固有振動数を有する主軸10に対し、主軸10を載置する第一保持部31をダンパー40によって第二保持部32と連結し、かつ、第二保持部32を主軸10の3次元方向の移動に同期して移動させる(移動に追従させる)ことによって、主軸10の固有振動数の周波数を100Hz近傍まで移動することができる。

0035

このようにして、主軸10の固有振動数の周波数を100Hz近傍まで移動し、主軸のモータ等と共振することを回避して、加工時のびびり振動を抑制することができる。

0036

10主軸
20 3次元移動機構
31 第一保持部
32 第二保持部
40ダンパー
50同期機構
100複合加工装置
500 従来の複合加工装置

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