(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タレット台に、被加工物の加工を行う工具と、液体を噴射して被加工物の洗浄を行うノズルと、を備える工作機械であって、
前記ノズルがワークの穴の中心を公転しながら自転して、前記ノズルと前記被加工物とが一定の距離を保って相対的に移動するように制御する制御手段を有することを特徴とする、
加工および洗浄の複合装置。
【請求項２】
前記タレット台に、前記被加工物の加工または洗浄の状況を検査するチェック手段をさらに備えることを特徴とする、
請求項１に記載の加工および洗浄の複合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物（以下「ワーク」と称する）の加工および洗浄を行う工作機械である、複合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記の複合装置としては、特開平８−９０３６５号公報に開示されるような、タレット式工作機械に洗浄技術を組み合わせたものが知られている。これは、タレット台に備えられた工具によりワークの加工を行うと共に、同じくタレット台に備えられたノズルから噴射する高圧の液体によりワークの洗浄を行うものである。ここで、洗浄について詳細に説明する。例えば、深穴に対し交差穴が穿設されたワークの穴内を洗浄する場合、まず、深穴にノズルを挿入し、次に、噴射口から高圧の液体を噴射しつつノズルをその軸線周りに回転し、さらに、ノズルを深穴の深さ方向に移動させることにより、深穴内にある切粉を除去する、という手順を経て洗浄が行われる。なお、液体の噴射圧力や噴射径などの設定によっては、加工の際に発生したバリの除去も可能である。
この洗浄の後には、別作業として、作業者による目視またはスコープなどによる測定によりワークの加工または洗浄の状況が検査され、ワークの合否判定が行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来の複合装置には、以下のような問題点があった。
（１）大径穴と小径穴とが連続する段差穴や傾斜穴のような、径が異なる穴を有するワークの穴内を洗浄する場合、穴径が異なると洗浄の条件も異なるので、軸線周りにのみ回転するノズルでは、最適な条件で洗浄を行うことができない。
ここで、多数の穴径に対応するように多数のノズルを用意することも考えられるが、タレット台の軸の数は６軸程度に限られているため、タレット台に多数のノズルを装着すると他の工具などの装着が制限され、装置の汎用性が低くなる。
（２）ワークの外周面を洗浄する場合、液体の飛散を防止するためにノズルではなくワークを回転させる必要があるので、インデックス装置などの付加によるコストがかかり、また、最適な条件で洗浄を行うための制御が煩雑になるため、洗浄作業時間が長くかかっていた。
（３）洗浄後のワークの合否判定が別作業として行われているため、全体としての作業時間が長くかかっていた。
【０００４】
そこで、本発明は、ノズルの本数が少なくても最適な条件で洗浄を行うことができ、また、全体としての作業時間の短縮を図ることができるような、加工および洗浄の複合装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成すべく提供されるものであり、その請求項１に係る発明は（例えば、図１および図２（ａ）（ｂ）（ｃ）参照）、『タレット台２０に、ワーク５０の加工を行う工具２５と、液体３１を噴射してワーク５０の洗浄を行うノズル３０と、を備える工作機械１０であって、前記ノズルがワークの穴の中心を公転しながら自転して、前記ノズルと前記被加工物とが一定の距離を保って相対的に移動するように制御する制御手段を有することを特徴とする、加工および洗浄の複合装置。』である。
ここで、「ノズルとワークとが一定の距離を保って」とは、例えば、円弧補間，円筒補間，円錐補間またはＣｓ輪郭制御（主軸割出輪郭制御）を行いながら、ノズルが旋回して移動すること、を意味する。
また、「相対的に移動」には、１）ノズルが移動しワークが固定される態様と、２）ノズルが固定されワークが移動する態様と、３）ノズルとワークとが共に移動する態様と、が含まれる。
この発明によれば、ワークの被洗浄部の形状に対応してノズルが移動するので、多数のノズルを用意する必要がなく、ノズルの本数が少なくても最適な条件で洗浄を行うことができる。
【０００６】
また、その請求項２に係る発明は（例えば、図１（ａ）（ｂ）参照）、『前記タレット台２０に、前記ワーク５０の加工または洗浄の状況を検査するチェック手段３５をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の加工および洗浄の複合装置』である。
この発明によれば、タレット台の回転によりチェック手段をセットすることができるので、加工→洗浄→チェックという一連の作業の中でワークの合否判定を行うことができ、全体としての作業時間の短縮を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る加工および洗浄の複合装置（以下単に「複合装置」と称する）における好適な実施の形態に関し、図面を参照しつつ詳細に説明する。
なお、ここでは、前記の「相対的に移動」の態様のうち、ノズルが移動しワークが固定されるタイプの複合装置について説明する。
【０００８】
１．複合装置の構成
複合装置は、図１（ａ）に示すように、タレット台２０に工具２５とノズル３０とを備える工作機械１０であって、制御手段４０を有するものである。
以下、（１）工作機械１０と、（２）制御手段４０とに大別して説明する。
【０００９】
（１）工作機械１０の説明
工作機械１０は、コンピュータ数値制御方式（ＣＮＣ）の工作機械である。この工作機械１０は、例えば、図１（ａ）に示すように、制御手段４０や移動機構４５などの各種の機器が装備されるフレーム１０ａを有し、そのフレーム１０ａの正面下部に、ワーク５０が載置されるテーブル１５を備え、そのテーブル１５の上方であるフレーム１０ａの正面中央部に、工具２５やノズル３０が装着されるタレット台２０を備える。なお、ここでの工作機械１０は、テーブル１５が不動（即ちワーク５０が固定される）であり、タレット台２０が可動（即ちノズル３０が移動する）である、いわゆるコラム移動タイプである。
【００１０】
前記タレット台２０は、図１（ｂ）に示すように、工具２５，ノズル３０，チェック手段３５など（以下「ノズル類」と称する）を備え、ノズル類をワーク５０に対してセットし移動するものである。このタレット台２０は、例えば、図１（ａ）（ｂ）に示すように、正六角柱形状の本体２０ａを有し、その本体２０ａの各側面に、回転可能な６軸のスピンドル２１を備え、各スピンドル２１の先端に、ノズル類を備える。なお、ノズル類を構成する各要素の本数や配置は任意である。
前記タレット台２０は、フレーム１０ａの正面において回転可能であり、その回転によって、ワーク５０に対する所定の位置にノズル類をセットする。また、タレット台２０は、移動機構４５によってＸＹＺの各軸方向に移動可能であり、その移動によって、ワーク５０に対して各作業を行うノズル類を移動する。
【００１１】
前記工具２５は、ワーク５０の加工を行うものである。この工具２５は、例えば、図１（ａ）（ｂ）に示すように、穴あけやネジ立てなどを行う本加工工具２６や、バリ取りを行うバリ取り補助工具２７などを含む。
【００１２】
前記ノズル３０は、液体３１を噴射してワーク５０の洗浄を行うものである。このノズル３０は、例えば、図１（ｃ）に示すように、円筒形状のノズル軸３０ａを有し、そのノズル軸３０ａの周面に、液体３１を水平方向に噴射する複数の噴射口３０ｂを備える。なお、噴射口３０ｂは、ノズル軸３０ａの端面に備えられ、液体３１を垂直方向に噴射するものであってもよい。また、噴射口３０ｂの数や噴射径や噴射形状は任意である。ノズル３０は、スピンドル２１と共に、ノズル３０の軸線３０Ｚの軸周りに回転（自転）可能であり、かつ、ＸＹＺの各軸方向に移動（旋回）可能である。なお、旋回と自転は、同期する（ノズルが１旋回する毎に１自転する）場合と、同期しない場合がある。
前記液体３１は、ワーク５０に対して噴射されてワーク５０の洗浄を行うものである。この液体３１は、一般に１５０〜５００kgf/cm2 程度の高圧で噴射される水である。なお、液体３１の噴射圧力や噴射径などの設定によっては、加工の際に発生したバリの除去も可能である。また、研磨剤３２を含む液体３１であれば、バリ取りを一層容易に行うことができる。
【００１３】
チェック手段３５は、ワーク５０の加工または洗浄の状況を検査するものである。このチェック手段３５は、例えば、図１（ａ）（ｂ）に示すように、検査状況を信号に変えて伝達する測定装置３６や、検査状況をそのまま伝達するスコープ３７などを含む。
【００１４】
（２）制御手段４０の説明
制御手段４０は、ノズル３０を自転させるとともに、ノズル３０とワーク５０とが一定の距離を保って相対的に移動するように制御するものであり、具体的には、例えば、ＣＮＣにより円弧補間，円筒補間，円錐補間またはＣｓ輪郭制御（主軸割出輪郭制御）を行いながら、ノズル３０が自転するとともに旋回して移動するように制御するものである。なお、ここでの制御手段４０は、固定されたワーク５０に対してノズル３０（タレット台２０）を自転させながら旋回させて移動するように制御するタイプであり、その他、タレット台２０の回転やスピンドル２１の回転なども制御する。この制御手段４０は、例えば、図１（ａ）に示すように、フレーム１０ａの内部に内蔵される制御部４０ａと、フレーム１０ｂの外部に露出する操作部４０ｂと、を有し、移動機構４５を介してタレット台２０に接続されている。
【００１５】
２．複合装置の作用
複合装置による一連の作業を、（１）加工工程と、（２）洗浄工程と、（３）チェック工程とに大別して説明する。
【００１６】
（１）加工工程（図１参照）の説明
加工工程では、以下の手順を経てワーク５０の加工が行われる。
１）タレット台２０を回転し、ワーク５０に対する所定の位置に本加工工具２６をセットする。
２）スピンドル２１を回転して本加工工具２６を回転しつつ、タレット台２０を移動して本加工工具２６を移動し、ワーク５０に対して加工作業（穴あけやネジ立てなど）を行う。このときタレット台２０（本加工工具２６）は、制御手段４０によって制御された移動機構４５により、ＸＹＺの各軸方向に移動される。
【００１７】
（２）洗浄工程（図１および図２（ａ）（ｂ）（ｃ）参照）
洗浄工程では、以下の手順を経てワーク５０の洗浄（バリ取り）が行われる。
１）タレット台２０を回転し、ワーク５０に対する所定の位置にノズル３０をセットする。
２）噴射口３０ｂから高圧の液体３１（研磨剤３２入り）を噴射し、スピンドル２１を回転してノズル３０をその軸線３０Ｚの軸周りに回転しつつ、タレット台２０を移動してノズル３０を移動し、ワーク５０に対して洗浄（バリ取り）作業を行う。このとき、タレット台２０（ノズル３０）は、制御手段４０によって制御された移動機構４５により、円弧補間、円筒補間、円錐補間またはＣｓ輪郭制御（主軸割出輪郭制御）を行いながら、ワーク５０に対し一定の距離を保って相対的に移動される。
具体的には、ワーク５０の被洗浄部の形状に対応して、ノズル３０が以下のように移動する。
【００１８】
まず、図２（ａ）に示すような、深穴５０ａに対し交差穴５０ｂが穿設されたワーク５０Ａの穴内を洗浄する場合、制御手段４０は円弧補間を行いながらノズル３０が移動するような制御を行い、その結果、ノズル３０は、ワーク５０Ａの穴内において軌跡Ｌ１を辿るように円弧状に移動する。即ち、ノズル３０は、ノズルの軸線３０Ｚの軸周りに自転しながら、ワークの軸線５０Ｚの軸周りに平面的な円弧状の軌跡Ｌ１を描いて公転（旋回）し、ワーク５０Ａの穴内を洗浄する。
【００１９】
また、図２（ｂ）に示すような、円筒形状のワーク５０Ｂの外周面を洗浄する場合、制御手段４０は円弧補間およびＣｓ輪郭制御（主軸割出輪郭制御）を行いながらノズル３０が移動するような制御を行い、その結果、ノズル３０は、１旋回する毎に１自転しながら、ワーク５０Ｂの外周において軌跡Ｌ１′を辿るように円弧状に移動する。即ち、ノズル３０は、ノズルの軸線３０Ｚの軸周りに、一の噴射口３０ｂから噴射される液体３１が常にワーク５０の表面に垂直に当たるように、液体３１の噴射方向を常にワークの軸線５０Ｚに向けて自転しながら、ワークの軸線５０Ｚの軸周りに平面的な円弧状の軌跡Ｌ１′を描いて公転（旋回）し、ワーク５０Ｂの外周面を洗浄する。
【００２０】
さらに、図２（ｃ）に示すような、大径穴と小径穴とが傾斜穴５０ｄを介して連続する段差穴５０ｃを有するワーク５０Ｃの穴内を洗浄する場合、制御手段４０は円筒補間または円錐補間を行いながらノズル３０が移動するような制御を行い、その結果、ノズル３０は、ワーク５０Ｃの穴内において、軌跡Ｌ２を辿るように円筒状に移動し、または軌跡Ｌ３を辿るように円錐状に移動する。即ち、ノズル３０は、ノズルの軸線３０Ｚ周りに自転しながら、大径穴部および小径穴部においてはワークの軸線５０Ｚの軸周りに立体的な円筒状の軌跡Ｌ２を描いて公転（旋回）し、傾斜穴５０ｄ部においてはワークの軸線５０Ｚの軸周りに立体的な円錐状の軌跡Ｌ３を描いて公転（旋回）し、ワーク５０Ｃの穴内を洗浄する。
【００２１】
なお、ノズル３０が１旋回する毎に１自転するようなＣｓ輪郭制御（主軸割出輪郭制御）を組み合わせた洗浄は、ワークを回転させる必要がなく、制御が簡易であるため、特に図２（ｂ）に示すようなワーク５０Ｂの外周面を洗浄する場合に効果的であるが、図２（ａ）に示すようなワーク５０Ａの穴内を洗浄する場合や、図２（ｃ）に示すようなワーク５０Ｃの穴内を洗浄する場合にも、それぞれ効果的である。
【００２２】
（３）チェック工程（図１および図２（ｄ）参照）の説明
チェック工程では、以下の手順を経てワーク５０の加工または洗浄の状況の検査が行われる。
１）タレット台２０を回転し、ワーク５０に対する所定の位置にチェック手段３５をセットする。
２）タレット台２０を移動してチェック手段３５を移動し、ワーク５０に対して検査作業を行う。
ここで、チェック手段３５が測定装置３６である場合には、検査状況が信号に変換されて判定手段に伝達され、判定手段により合否判定がなされて、その結果が制御手段４０に伝達される。
また、チェック手段３５がスコープ３７である場合には、検査状況がそのまま伝達されて表示モニタに表示され、作業者により合否判定がなされて、その結果が制御手段４０に伝達される。
３）合否判定が伝達された制御手段４０は、判定の程度に応じて、バリ取り補助工具２７によるバリ取りを行うように、またはノズル３０により再洗浄を行うように、あるいは次なるワーク５０に対する加工作業を行うように、移動機構４５を制御する。
【００２３】
（４）その他
チェック工程が終了したワーク５０に対しては、図示しないブロー機構から温風または冷風を噴射して、洗浄後のワーク５０を乾燥する最終仕上げ工程がなされる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明に係る加工または洗浄の複合装置によれば、以下のような顕著な効果を奏する。
【００２５】
（１）請求項１に係る発明によれば、ワークの被洗浄部の形状に対応してノズルを移動することができるので、段差穴や傾斜穴のような径が異なる穴を有するワークの穴内を洗浄するような場合や、ワークの外周面を洗浄するような場合であっても、最適な条件で洗浄を行うことができる。また、ノズルの本数が少なくても最適な条件で洗浄を行うことができるので、多数のノズルを用意する必要がなく、その分だけ他の工具やチェック手段などを装着でき、装置の汎用性を高めることができる。
【００２６】
（２）請求項２に係る発明によれば、タレット台の回転によりチェック手段をセットすることができるので、加工→洗浄→チェックという一連の作業の中でワークの検査・合否判定が行われ、洗浄後のワークの検査・合否判定が別作業として行われている従来と比べて、全体としての作業時間の短縮を図ることができる。
【００２７】
（３）即ち、本発明によれば、ノズルの本数が少なくても最適な条件で洗浄を行うことができ、また、全体としての作業時間の短縮を図ることができるような、加工および洗浄の複合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明に係る複合装置の全体を表す斜視図であり、（ｂ）はタレット台を表す正面図であり、（ｃ）はノズルの詳細を表す斜視図である。
【図２】  （ａ）は洗浄工程における円弧補間によるノズルの移動を表す横断面図であり、（ｂ）は洗浄工程における円弧補間およびＣｓ輪郭制御（主軸割出輪郭制御）によるノズルの移動を表す横断面図であり、（ｃ）は洗浄工程における円筒補間または円錐補間によるノズルの移動を表す縦断面図であり、（ｄ）はチェック工程における検査の手順を表すフロー図である。
【符号の説明】
１０    工作機械
１０ａ  フレーム
１５    テーブル
２０    タレット台
２０ａ  本体
２１    スピンドル
２５    工具
２６    本加工工具
２７    バリ取り補助工具
３０    ノズル
３０Ｚ  軸線
３０ａ  ノズル軸
３０ｂ  噴射口
３１    液体
３２    研磨剤
３５    チェック手段
３６    測定装置
３７    スコープ
４０    制御手段
４０ａ  制御部
４０ｂ  操作部
４５    移動機構
５０    ワーク（被加工物）
５０Ｚ  軸線
５０ａ  深穴
５０ｂ  交差穴
５０ｃ  段差穴
５０ｄ  傾斜穴
Ｌ１    軌跡（円弧補間）
Ｌ１′軌跡（円弧補間およびＣｓ輪郭制御）
Ｌ２    軌跡（円筒補間）
Ｌ３    軌跡（円錐補間）
【図１】
0003684117.tif 000002
【図２】
0003684117.tif 000003