JP2013123764A - 工作機械及び工作機械のワーク加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性及び作業環境を悪化させることなく、次加工ワークをセットする直前に切り屑を除去することができる工作機械及び工作機械のワーク加工方法を提供する。
【解決手段】ワークＷを基準面６ａより高所に設定されたリフトアップ位置Ｂ及び前記ワークＷが基準面６ａに当接する加工位置Ａに支持する支持機構１７と、ワークＷがリフトアップ位置Ｂにあるときに基準面６ａに向かってクーラント又は高圧空気等の洗浄用流体を噴射する洗浄機構１８とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワークを基準部材の基準面上にクランプするとともに、該基準面高さに支持した状態で加工を行うようにした工作機械及び該工作機械のワーク加工方法に関する。

工作機械においては、ワークを加工することで生じる切り屑等に起因したワークの傷つきや加工精度の悪化を防止する観点から、加工終了後にテーブルをクーラント等により洗浄するようにしている。例えば、特許文献１では、加工終了後に加工済みワークと次加工ワークとを交換する際に、テーブルに付着した切り屑等をクーラントや高圧空気を噴射することで除去するようにしている。

特開２００９−９０３８８号公報

ところで、前記従来装置のように、ワーク交換時にテーブルを洗浄する場合、洗浄後、次加工ワークをテーブルにセットするまでの間に切り屑が付着することがあり、やはりワークの傷付きや加工精度の悪化を招くおそれがある。

このような切り屑の付着をなくすには、工作機械の加工領域を囲むよう設けられたカバーの作業用開口を開閉する扉を開けて、次加工ワークをセットする直前に作業者がクーラントを噴射してテーブルを洗浄にすることが好ましい。しかしながら、このようにするとワークを交換するたびに人手により洗浄を行う必要があり、生産性が悪化するという問題が生じる。また洗浄中に跳ね返ったクーラントや切り屑等が作業用開口から機外に飛散するおそれがあり、作業環境が悪化するという問題も生じる。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、生産性及び作業環境の悪化の問題を生じることなく、次加工ワークを加工位置にセットする直前に切り屑を除去することにより、ワークの傷付きや加工精度の悪化を確実に防止できる工作機械及び該工作機械のワーク加工方法を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、ワークが載置される基準面を有する基準部材と、該基準面上に載置されたワークを該基準面に対してクランプするクランプ機構と、前記基準面上に載置されたワークを前記クランプと異なる位置で支持する支持機構とを備えた工作機械であって、前記支持機構は、前記ワークを、前記基準面より高所に設定されたリフトアップ位置及び前記ワークが基準面に当接する加工位置に支持可能に構成されており、前記ワークがリフトアップ位置に支持されているときに前記基準面に向かって洗浄用流体を噴射する洗浄機構を備えたことを特徴としている。

請求項２の発明は、クランプ機構によりワークを基準面上にクランプするとともに、支持機構によりワークのクランプ部位と異なる部位を支持した状態で該ワークを加工するようにした工作機械のワーク加工方法であって、前記支持機構によりワークを前記基準面より高所に設定されたリフトアップ位置に支持し、この状態で前記基準面に洗浄用流体を噴射供給し、しかる後、前記支持機構によりワークを前記基準面に当接させると共に前記クランプ機構によりワークを前記基準面にクランプし、さらに前記支持機構により前記ワークのクランプ部位と異なる部位を支持した状態で該ワークを加工することを特徴としている。

請求項１，２の発明によれば、ワークを、基準面より高所に設定されたリフトアップ位置に支持した状態で基準面に洗浄用流体を噴射し、しかる後に基準面にクランプするようにしたので、ワークを基準面に載置クランプする直前に基準面を洗浄して切り屑等を除去することができ、ワークの傷付きや加工精度の悪化を防止できる。

これにより人手による洗浄作業を不要にでき、生産性の悪化を防止できる。また作業用開口を開閉する扉を閉じた状態で洗浄を行うことができるので、機外にクーラント等が飛散することによる作業環境の悪化を防止できる。

本発明の実施例１による工作機械のワーククランプ装置の平面図である。 前記ワーククランプ装置の側面図である。 前記ワーククランプ装置のクランプ前の状態を説明するための図である。 前記ワーククランプ装置のクランプ状態を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図４は、本発明の実施例１による工作機械及びワーク加工方法を説明するための図である。

図において、１はマシニングセンタ２に備えられたワーククランプ装置を示している。前記マシニングセンタ２は、主として、図２に示すように、工具Ｔが装着された主軸２ａ及び不図示のベッドに搭載されたテーブルをそれぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させることによりワークＷに所定の平面加工，溝加工，穴あけ加工等を行うように構成されている。

また図示していないが、前記マシニングセンタ２は、少なくとも加工領域を囲むように配設されたカバーを備えており、該カバーの機械正面側には作業用開口が形成され、該作業用開口は扉により開閉される。

前記ワーククランプ装置１は、前記テーブルに位置決め固定された矩形状の治具５と、該治具５上に配置固定され、前記ワークＷが載置される３つの基準部材６と、該ワークＷを基準部材６上に載置した状態でクランプする３つのクランプ機構７とを備えている。

また前記治具５には、前記ワークＷを位置決めする２つの位置決めピン８，８が配設されている。この各位置決めピン８，８は、ワークＷの大略対角線上に位置するよう配置されており、該ワークＷに形成された位置決め孔（不図示）に挿入することで該ワークＷのＸ軸方向及びＹ軸方向への移動を規制している。

前記３つの基準部材６は、三角形Ｔ１の頂点に位置するよう配置され、かつ前記ワークＷの下面外縁部に対向するよう配置されている。

前記各基準部材６の上面には、前記ワークＷの下面に当接する平坦な基準面６ａが共通の水平面上に位置するように形成されており、これによりワークＷを３点で加工位置Ａに支持するようになっている。

前記各クランプ機構７は、前記治具５上に固定された支持部材１０に揺動ピン１１を介してクランプアーム１２を揺動可能に支持し、該クランプアーム１２の外端部１２ａに油圧により昇降駆動される駆動ロッド１３を連結した構造を有する。前記各支持部材１０は不図示の油圧室を有し、該油圧室は前記治具５内に設けられた油圧通路１０ａを介して油圧供給源１４に連通接続されている。

前記駆動ロッド１３により前記クランプアーム１２は、ワークＷのクランプを解放するアンクランプ位置ａと、ワークＷを後述するリフトアップ位置Ｂに押圧するハーフクランプ位置ｂと、ワークＷを加工位置Ａに押圧するフルクランプ位置ｃとの間で揺動駆動される（図３，図４参照）。

前記各クランプ機構７は、前記クランプアーム１２の内端部１２ｂがワークＷを挟んで前記基準部材６の基準面６ａに対向するよう配置されている。この内端部１２ｂでワークＷを押圧することにより該ワークＷを基準部材６の基準面６ａに固定するようになっている。

そして本実施例のワーククランプ装置１は、前記ワークＷを基準部材６の基準面６ａより少し高所に設定された前記リフトアップ位置Ｂ及び該基準面６ａに当接する前記加工位置Ａに支持する３組の支持機構１７、いわゆるナチュラルクランプ機構と、前記ワークＷがリフトアップ位置Ｂにあるときに前記基準面６ａに向かってクーラント又は高圧空気（洗浄用流体）を噴射供給する３組の洗浄機構１８とを備えている。

前記各清浄機構１８は、各基準部材６の基準面６ａに指向するように配置された洗浄ノズル１８ａと、該洗浄ノズル１８ａにクーラントを供給するクーラント供給部２５とを有する。このクーラント供給部２５は、前記治具５内に設けられた洗浄通路１８ｂを介して各洗浄ノズル１８ａに連通接続されている。

前記３組の支持機構１７は、三角形Ｔ２の頂点に位置し、かつ前記各基準部材６，６の間のワークＷの下面外縁部に対向するように配置されている。

前記各支持機構１７は、油圧室２０ａが形成されたシリンダ本体２０と、該シリンダ本体２０内に上下移動可能に配置されたプランジャ２１と、前記シリンダ本体２０内にプランジャ２１を上方に付勢するよう配置されたプランジャバネ２２と、前記プランジャ２１に装着されたコレット２３とを有する。

前記各シリンダ本体２０の油圧室２０ａは、前記治具５内に設けられた油圧供給通路２０ｃを介して前記油圧供給源１４に連通接続されている。この油圧室２０ａに油圧が供給されると、該油圧によりコレット２３がプランジャ２１を昇降不能に把持する。

前記プランジャ２１は、シリンダ本体２０の底壁に立設された支柱部２０ｂに摺動可能に装着された円筒体２１ａに頭部２１ｂを固定した構造を有し、該頭部２１ｂと支柱部２０ｂとの間に前記プランジャバネ２２が配置されている。

前記プランジャバネ２２は、シリンダ本体２０の油圧室２０ａの油圧が開放されるとプランジャ２１を前記リフトッアップ位置Ｂに上昇させ、該プランジャ２１の頭部２１ｂにワークＷの重量が作用するとこの重量によりプランジャ２１が下降する程度の軽いばね力に設定されている。

前記ワーククランプ装置１は、ワークＷを基準部材６の基準面６ａより高所に設定された前記リフトアップ位置Ｂに支持し、この状態で各基準面６ａにクーラントを噴射した後、ワークＷを各基準面６ａ上に載置するように構成されており、詳細には以下のように動作する。

ワーク加工が終了すると支持機構１７の油圧が解放され、同時にクランプ機構７のクランプアーム１２がクランプ位置ｃからアンクランプ位置ａに回動する。これにより加工済ワークのクランプが開放される。

治具５から加工済みワークが搬出されると、プランジャバネ２２によりプランジャ２１が自動的にリフトアップ位置Ｂに上昇する。次いで油圧室２０ａに油圧が供給され、プランジャ２１はコレット２３によりリフトアップ位置Ｂに固定される。

次加工ワークが搬入されてプランジャ２１上に載置され、クランプアーム１２がアンクランプ位置ａからハーフクランプ位置ｂに回動してワークＷを押圧することにより、該ワークＷはリフトアップ位置Ｂに保持される（図３参照）。これによりワークＷと基準面６ａとの間には数ミリ程度の隙間が形成される。

次いで、各洗浄ノズル１８ａから基準面６ａに向かってクーラントが所定時間噴射される（図３の矢印参照）。この噴射されたクーラントにより基準面６ａに付着した切り屑が洗い流される。

クーラントの供給が終了すると、支持機構１７の油圧が解放され、プランジャ２１がワークＷの重量により下降し、該ワークＷの下面が各基準面６ａに当接する。

次にクランプアーム１２がハーフクランプ位置ｂからフルクランプ位置ｃに回動し、ワークＷを加工位置Ａにクランプする。この状態で支持機構１７に再度油圧が供給され、プランジャ２１が加工位置Ａに固定される。これによりワークＷは各基準部材６及び支持機構１７により６点で支持されることとなる。

上述の状態でワークに所定の平面加工，溝加工，穴あけ加工等が施される。ワーク加工中は、支持機構１７に供給された油圧によってプランジャ２１が加工位置Ａに固定されているので、ワーク加工時の工具Ｔの押し付け荷重によるワークＷのびびりや変形（図４の二点鎖線参照）が防止される。

このように本実施例によれば、各基準部材６の基準面６ａより高所に設定されたリフトアップ位置Ｂ及び該基準面６ａに当接する加工位置ＡにワークＷを支持する支持機構１７と、ワークＷがリフトアップ位置Ｂにあるときに前記基準面６ａに向かってクーラントを吹き付ける洗浄機構１８とを備えたので、ワークＷを基準面６ａに載置する直前に該基準面６ａをクーラントにより洗浄することができ、切り屑を確実に除去することができる。その結果、ワークの傷付きや加工精度の悪化を防止できる。

例えば、自動変速機のコントロールバルブでは、合わせ面を形成する平面加工及び油圧回路を形成する溝加工が行われる。この場合、合わせ面や油圧回路に切り屑による傷付きや加工精度の悪化が生じると、組み付けに必要な精度が得られなくなる。本実施例は、このような高い精度が要求されるワーク加工に好適である。

これにより人手による洗浄作業を不要にでき、生産性の悪化を防止できる。また作業用開口を開閉する扉を閉じた状態で洗浄を行うことができるので、機外にクーラント等が飛散することによる作業環境の悪化を防止できる。

ワークＷを基準部材６の３点のみで支持した場合、ワークＷの基準部材６，６間部分やオーバーハング部分では工具Ｔからの荷重によりびびりや変形が生じ易い（図４の二点鎖線参照）。そこで、ワーク加工中は支持機構１７のプランジャ２１を加工位置Ａに固定し、前述のワーク加工時の工具Ｔの押し付け荷重によるワークＷのびびりや変形を防止し、加工精度を高めている。

そして本実施例では、前記加工精度向上のために備えている支持機構１７のプランジャ２１のストロークを、ワークＷをリフトアップ位置Ｂに支持可能のストロークに延長するだけで、ほとんどコストアップすることなく上述のワークＷを基準面６ａに載置する直前での該基準面６ａのクーラントによる洗浄を実現できる。

また、コレット２３に油圧を作用させることでプランジャ２１をリフトアップ位置Ｂに固定する構造を採用したので、従来のばねを採用したものに比べてワークＷをリフトアップ位置Ｂに確実に支持できる。また従来のばねを配置するスペースが不要となる分、装置を小型化できる。

１ ワーククランプ装置
２ マシニングセンタ（工作機械）
６ 基準部材
６ａ 基準面
７ クランプ機構
１７ 支持機構
１８ 洗浄機構
Ａ 加工位置
Ｂ リフトアップ位置
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. ワークが載置される基準面を有する基準部材と、該基準面上に載置されたワークを該基準面に対してクランプするクランプ機構と、前記基準面上に載置されたワークのクランプ部位と異なる部位を支持する支持機構とを備えた工作機械であって、
   前記支持機構は、前記ワークを、前記基準面より高所に設定されたリフトアップ位置及び前記ワークが基準面に当接する加工位置に支持可能に構成されており、
   前記ワークがリフトアップ位置に支持されているときに前記基準面に向かって洗浄用流体を噴射する洗浄機構を備えた
   ことを特徴とする工作機械。
2. クランプ機構によりワークを基準面上にクランプするとともに、支持機構によりワークのクランプ部位と異なる部位を支持した状態で該ワークを加工するようにした工作機械のワーク加工方法であって、
   前記支持機構によりワークを前記基準面より高所に設定されたリフトアップ位置に支持し、この状態で前記基準面に洗浄用流体を噴射供給し、
   しかる後、前記支持機構によりワークを前記基準面に当接させると共に前記クランプ機構によりワークを前記基準面にクランプし、さらに前記支持機構により前記ワークのクランプ部位と異なる部位を支持した状態で該ワークを加工することを特徴とする工作機械のワーク加工方法。

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