(57)【要約】  ワークに付加製造と切削加工とを行う複合加工装置であって、第１の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに付加製造を行う第１の加工ヘッドと、前記第１の領域に含まれる第２の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに切削加工を行う第２の加工ヘッドと、前記第２の領域内で前記ワークを保持するワーク保持部と、前記第１の領域を覆うカバーと、を備え、前記カバーは、少なくとも一部が開閉自在に配置された領域画定部材を有し、前記領域画定部材は、前記第１の領域の内部における前記第２の領域を画定する位置に配置される。
2018033973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに付加製造と切削加工とを行う複合加工装置であって、
第１の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに付加製造を行う第１の加工ヘッドと、
前記第１の領域に含まれる第２の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに切削加工を行う第２の加工ヘッドと、
前記第２の領域内で前記ワークを保持するワーク保持部と、
前記第１の領域を覆うカバーと、を備え、
前記カバーは、少なくとも一部が開閉自在に配置された領域画定部材を有し、前記領域画定部材は、前記第１の領域の内部における前記第２の領域を画定する位置に配置される
ことを特徴とする複合加工装置。
【請求項２】
前記第１の加工ヘッドは、前記ワークに付加材料を供給する供給部及び前記ワークにエネルギ線を照射する照射部を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の複合加工装置。
【請求項３】
前記第２の加工ヘッドは、前記複合加工装置のベース上をスライド移動する移動機構に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の複合加工装置。
【請求項４】
２本の支柱と前記２本の支柱を連結する梁部材とからなる門型構造のフレームをさらに備え、
前記第１の加工ヘッドは、前記梁部材における前記２本の支柱間の所定範囲を案内されて移動するように取り付けられており、
前記梁部材は、前記所定範囲が前記第１の領域の内部でかつ前記第２の領域の外側上部となるように配置されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合加工装置。
【請求項５】
前記第２の領域の内部に、複数のワーク保持部を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の複合加工装置。
【請求項６】
前記複数のワーク保持部と同数の第２の加工ヘッドをさらに備え、
前記第１の加工ヘッドは、前記複数のワーク保持部に保持されたワークを個別に加工する
ことを特徴とする請求項５に記載の複合加工装置。
【請求項７】
前記カバーは、前記第１の領域の内部でかつ前記第２の領域の外部に前記第１の加工ヘッドが退避する第３の領域を画定する開閉自在の第３の領域画定部材をさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合加工装置。
【請求項８】
前記第３の領域は、前記カバーの内部の一部に形成された密閉空間であり、
前記カバーは、前記密閉空間の集塵を行う集塵機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項７に記載の複合加工装置。
【請求項９】
第１の領域においてワークに対して相対移動し、前記ワークに付加製造を行う第１の加工ヘッドと、前記第１の領域に含まれる第２の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに切削加工を行う第２の加工ヘッドと、前記第２の領域内で前記ワークを保持するワーク保持部と、前記第１の領域を覆うカバーと、前記カバー内で前記第２の領域を画定する位置に配置された少なくとも一部が開閉自在の領域画定部材と、を備えた複合加工装置を用いて、前記ワークに対して付加製造を行う付加製造工程と、切削加工を行う切削工程と、を含む複合加工方法であって、
前記付加製造工程においては、前記領域画定部材を開放した状態で加工を実施し、
前記切削工程においては、前記領域画定部材を閉鎖した状態で加工を実施する
ことを特徴とする複合加工方法。
【請求項１０】
前記切削工程を実施している間に、前記領域画定部材の外部に位置する退避位置において、前記第１の加工ヘッドの調整を行う段取り工程をさらに実施する
ことを特徴とする請求項９に記載の複合加工方法。
【請求項１１】
前記段取り工程を実施する際に、予め集塵機構による集塵を行う
ことを特徴とする請求項１０に記載の複合加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して複数の加工を行うことができる複合加工装置及び複合加工方法に関し、特に、付加製造（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）と切削加工とを併せて行うことができる複合加工装置及び複合加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属製のワークに溶接等による三次元の積層造形（以下、「付加製造」と称する）を行い、当該付加製造による造形物に切削加工等による仕上げ加工を行う複合加工技術が知られている。
これらの複合加工は、それぞれの専用機で連続的に加工を行うことも可能であるが、複数の加工を行う専用機を１つに集約して作業スペースの縮小を図るとともに、１つの装置で複数の加工を行うことにより段取りを含む作業時間を省くことを意図して、レーザ加工による供給手段と切削加工による造形手段とを同一の加工ヘッドに搭載した複合加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、付加加工と除去加工を行う際の加工時間を短縮して生産性を向上させることを意図して、ワークの除去加工のための工具を保持する工具保持部と、ワークの付加加工時に材料を吐出する付加加工用ヘッドと、加工エリアの内外の間におけるワークの搬送時にワークを把持するワーク把持部と、前記付加加工用ヘッドおよび前記ワーク把持部を装着可能なロボットアームとを備える、加工機械が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１５−５１１１８０号公報
【特許文献２】特許第５９３７２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている複合加工装置は、供給手段による付加製造の後に造形手段による切削加工を行う際に、レーザを照射するノズル等の機構が同一の加工ヘッドに搭載されているため、切削加工で発生する切り屑あるいは切削油等が飛散することにより、上記したノズル等の機構が汚染あるいは損傷してしまうことがある。
特に、レーザを照射するノズルには、レーザを集光するためのレンズ等の光学系が内蔵されているが、ノズルの汚染あるいは損傷のたびに交換しようとすると、上記光学系をその都度調整する必要があるため、供給手段のノズルの汚染や損傷は避ける必要がある。【０００５】
また、特許文献１に記載されている複合加工装置は、１つの加工ヘッドに供給手段と造形手段とを集約して取り付けているため、供給手段あるいは造形手段のそれぞれの加工エリアが互いの加工軸の距離の分だけオフセットすることとなる。
例えば、供給手段によるレーザを照射する照射可能領域は、造形手段の取り付けスペースの分だけ制約を受けるため、加工ヘッドの最大可動領域に対して供給手段の加工可能領域が狭くなってしまう。
その結果、供給手段の加工可能領域と造形手段の加工可能領域との間で重複しない領域が存在することとなり、加工ヘッドの最大可動領域において複合加工ができなくなる領域が存在することになる。【０００６】
一方、特許文献２に記載されている加工機械は、ロボットアームに取り付ける付加加工用ヘッド及びワーク把持部を、側面カバーによって仕切られた待機位置（外部エリア）に配置されたストッカ部に載置するため、付加加工用ヘッドがワーク把持部に把持されたワークに付着した切り屑や切削油等で汚染されることがある。
また、付加加工用ヘッドは、ロボットアームの先端に着脱自在に取り付けられるアタッチメントとして構成されるため、ヘッドにエネルギ線や付加材料を供給する供給路や配線等をアームの動きに追従させることが困難であるとともに、これらの取り回しを行うことができる位置や角度等に限界があり、結果として付加加工用ヘッドの可動範囲が制約されてしまう。
さらに、付加加工時にエネルギ線の外部への飛散（漏れ）を防止するために、ストッカ部を含む機械全体を覆うカバーが必要となるため、カバーを含む機械全体が大型化することが避けられない。【０００７】
そこで、本発明の目的は、切削加工時に付加製造を行うヘッドの汚染や損傷を防ぐとともに、実質的に同一の加工領域で付加製造と切削加工との複合加工が可能となる複合加工装置及び複合加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によるワークに付加製造と切削加工とを行う複合加工装置は、第１の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに付加製造を行う第１の加工ヘッドと、前記第１の領域に含まれる第２の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに切削加工を行う第２の加工ヘッドと、前記第２の領域内で前記ワークを保持するワーク保持部と、前記第１の領域を覆うカバーと、を備え、前記カバーは、少なくとも一部が開閉自在に配置された領域画定部材を有し、前記領域画定部材は、前記第１の領域の内部における前記第２の領域を画定する位置に配置されることを特徴とする。【０００９】
本発明による複合加工装置の一の実施例において、前記第１の加工ヘッドは、前記ワークに付加材料を供給する供給部及び前記ワークにエネルギ線を照射する照射部を含むように構成されている。
また、前記第２の加工ヘッドは、前記複合加工装置のベース上をスライド移動する移動機構に取り付けられてもよい。
さらに、本発明による複合加工装置の一の実施例において、２本の支柱と前記２本の支柱を連結する梁部材とからなる門型構造のフレームをさらに備え、前記第１の加工ヘッドは、前記梁部材における前記２本の支柱間の所定範囲を案内されて移動するように取り付けられており、前記梁部材は、前記所定範囲が前記第１の領域の内部でかつ前記第２の領域の外側上部となるように配置されている。【００１０】
本発明による複合加工装置の一の実施例において、前記第２の領域の内部に、複数のワーク保持部を備えるように構成してもよい。
また、前記複数のワーク保持部と同数の複数の第２の加工ヘッドをさらに備え、前記第１の加工ヘッドは、前記複数のワーク保持部に保持されたワークを個別に加工するように構成してもよい。【００１１】
本発明による複合加工装置の他の実施例において、前記カバーは、前記第１の領域の内部でかつ前記第２の領域の外部に前記第１の加工ヘッドが退避する第３の領域を画定する開閉自在の第３の領域画定部材をさらに有する。
このとき、前記第３の領域は、前記カバーの内部の一部に形成された密閉空間であり、前記密閉空間の集塵を行う集塵機構をさらに備えるように構成してもよい。【００１２】
また、本発明による複合加工方法は、第１の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに付加製造を行う第１の加工ヘッドと、前記第１の領域に含まれる第２の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに切削加工を行う第２の加工ヘッドと、前記第２の領域内で前記ワークを保持するワーク保持部と、前記第１の領域を覆うカバーと、前記カバー内で前記第２の領域を画定する位置に配置された少なくとも一部が開閉自在の領域画定部材と、を備えた複合加工装置を用いて、ワークに対して付加製造を行う付加製造工程と、切削加工を行う切削工程と、を含む方法であって、前記付加製造工程においては、前記領域画定部材を開放した状態で加工を実施し、前記切削工程においては、前記領域画定部材を閉鎖した状態で加工を実施することを特徴とする。【００１３】
本発明による複合加工方法において、前記切削工程を実施している間に、前記領域画定部材の外部に位置する退避位置において、前記第１の加工ヘッドの調整を行う段取り工程をさらに実施してもよい。
このとき、前記段取り工程を実施する際に、予め集塵機構による集塵を行うようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の複合加工装置及び複合加工方法は、以上の構造を備えることにより、切削加工時に付加製造を行うヘッドの汚染や損傷を防ぐとともに、実質的に同一の加工領域で付加製造と切削加工との複合加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の代表的な一例による複合加工装置の概要を示す部分断面図である。
【図２】本発明の代表的な一例による複合加工装置における付加製造機構と切削機構との配置を示す斜視図である。
【図３Ａ】図１に示した領域画定部材の駆動動作を示す概要図であって、領域画定部材が開放した状態を正面側から見た部分断面図である。
【図３Ｂ】図１に示した領域画定部材の駆動動作を示す概要図であって、領域画定部材の開放動作を図１のＡ−Ａ断面で左側から見た部分断面図である。
【図３Ｃ】図１に示した領域画定部材の駆動動作を示す概要図であって、域画定部材の開放動作を図１のＢ−Ｂ断面で上側から見た部分断面図である。
【図４】本発明の代表的な一例による複合加工装置における付加製造工程の実施状態を示す部分断面図である。
【図５】本発明の代表的な一例による複合加工装置における切削工程の実施状態を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第１の変形例による複合加工装置の概要を示す部分断面図である。
【図７】本発明の第２の変形例による複合加工装置の概要を示す部分断面図である。
【図８】本発明の第３の変形例による複合加工装置に適用される付加製造機構と切削機構との配置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜図３を用いて、本発明の代表的な一例による複合加工装置の概要を説明する。
図１は、本発明の代表的な一例による複合加工装置の概要を示す部分断面図である。なお、以下の部分断面図において、特に限定のない場合は、複合加工装置に取り付けたカバーの縦断面を正面側からみた内部構造を示す。
図１に示すように、本発明の代表的な一例による複合加工装置１０は、本体部１００と、当該本体部１００に設けられ、ワークＷを保持する保持機構１０２と、ワークＷに対して付加製造を行う付加製造機構１１０と、付加製造機構１１０をワークＷに対して相対移動させる第１の移動機構１２０と、ワークＷに対して切削加工を行う切削機構１３０と、切削機構１３０をワークＷに対して相対移動させる第２の移動機構１４０と、カバー１５０と、複合加工装置１０の動作を制御する制御機構（図示せず）を備える。
【００１７】
本体部１００は、ベース１０１と、保持機構１０２とを含む。また、ベース１０１には、上記第２の移動機構１４０が配置されている。
ここで、本明細書において、カバー１５０に覆われた内部の部分を「第１の領域（ＦＡ）」と称し、当該第１の領域内で後述する領域画定部材によって仕切られる部分を「第２の領域（ＳＡ）」と称する。
そして、カバー１５０は、主カバー１５１と、上記第２の領域ＳＡの上面側及び側面側の境界付近にそれぞれ開閉自在に取り付けられた第１の領域画定部材１５２及び第２の領域画定部材１５３と、を含む。
【００１８】
図２は、本発明の代表的な一例による複合加工装置における付加製造機構と切削機構との配置を示す斜視図である。
図２に示すように、本発明の代表的な一例による複合加工装置１０において、保持機構１０２と切削機構１３０を取り付けた第２の移動機構１４０とは、本体部１００のベース１０１上に載置されている。
一方、付加製造機構１１０を取り付けた第１の移動機構１２０は、上記ベース１０１を跨ぐ態様で配置される。
【００１９】
本体部１００は、ベース１０１と、ワークＷを保持する保持機構１０２と、を含む。
本発明の代表的な一例において、保持機構１０２は、側面側にチャック機構等のワーク保持部１０３を有し、ワーク保持部１０３はワークを回転自在に把持するように構成されている。
【００２０】
付加製造機構１１０は、後述する第１の移動機構１２０のＸ軸アーム１２５の一端に取り付けられた第１の加工ヘッド１１１と、当該第１の加工ヘッド１１１に接続される伝送機構１１２と、第１の加工ヘッド１１１をワークＷに対して相対移動させる第１の移動機構１２０と、を含む。
ここで、本明細書における「付加製造」は、ワークに付加材料を供給しつつ、ビーム等のエネルギ線を集中させることによって熱の発生位置を制御し、上記付加材料を選択的にワークに溶融・結合させる技術を意味するものとする。
【００２１】
第１の加工ヘッド１１１は、ワークＷに例えば金属ワイヤや金属粉末等の付加材料を供給する供給部と、上記付加材料が供給されたワークＷに例えばレーザビームや電子ビーム等のエネルギ線を照射する照射部と、を含む。
また、伝送機構１１２は、内部に上記付加材料やエネルギ線、付加製造に用いる気体等を伝送する伝送路を備えるとともに、後述する第１の移動機構１２０のフレーム１２１に沿って取り付けられる。
【００２２】
第１の移動機構１２０は、２本の支柱１２１ａ及び１２１ｂとＺ軸に沿ってこれらを連結する梁部材１２１ｃとからなるフレーム１２１と、梁部材１２１ｃの側面に沿って移動するＺ軸アーム１２３と、Ｚ軸アーム１２３に取り付けられてＹ軸に沿って移動するＹ軸アーム１２４と、Ｙ軸アーム１２４に取り付けられてＸ軸に沿って移動するＸ軸アーム１２５と、を有する。
ここで、図１に示すように、梁部材１２１ｃは、上記第２の領域ＳＡの外側上部に配置される。すなわち、第１の領域画定部材１５２は、フレーム１２１の梁部材１２１ｃと第２の加工ヘッド１３１との間であって、梁部材１２１ｃの近傍を、梁部材１２１ｃに沿って配置される。
梁部材１２１ｃは、その側面にＺ軸アーム１２３を案内するガイドレール１２２を備えており、同様に、Ｚ軸アーム１２３及びＹ軸アーム１２４は、それぞれＹ軸アーム１２４及びＸ軸アーム１２５を案内するガイドレール１２３ａ及び１２４ａを備えている。
【００２３】
付加製造機構１１０の第１の加工ヘッド１１１は、Ｘ軸アーム１２５の一端の側面に取り付けられており、上述したＺ軸アーム１２３、Ｙ軸アーム１２４及びＸ軸アーム１２５がそれぞれＺ軸、Ｙ軸及びＸ軸方向に移動することにより、任意の方向に移動可能に構成されている。
ここで、図１に示すように、梁部材１２１ｃのガイドレール１２２は、主カバー１５１の内側の範囲に形成されており、これにより、第１の加工ヘッド１１１は、Ｚ軸方向において主カバー１５１の内部で移動する。
なお、第１の加工ヘッド１１１をＸ軸アーム１２５に取り付ける際に、Ｙ軸と平行な軸を中心に回動し、ＸＺ平面において所定の角度で傾斜可能に構成してもよい。
【００２４】
また、第１の加工ヘッド１１１と伝送機構１１２との間には、図示しない伝送路をＸ軸アーム１２５の側面あるいは内部に設けて、付加材料、エネルギ線及び付加製造に用いる気体等を伝送できるように構成される。
これにより、上記伝送路と電気系の配線等をまとめて取り扱うことが可能となり、取り回しやメンテナンスが容易となる。
【００２５】
切削機構１３０は、後述する第２の移動機構１４０のＸ軸スライダ１４４の側面に取り付けられた第２の加工ヘッド１３１と、当該第２の加工ヘッド１３１をワークＷに対して相対移動させる第２の移動機構１４０と、を含む。
ここで、本明細書における「切削加工」には、その代表的な例として、ワークをワーク保持部に取り付けて回転させながら、加工ヘッドに取り付けた旋削用工具をワークに接触させて加工する「旋削加工」や、ワークをワーク保持部に取り付けて固定あるいは角度割出した状態で、加工ヘッドに取り付けたミーリング用工具を回転させながらワークに接触させて加工する「ミーリング加工」等が含まれる。
第２の加工ヘッド１３１は、下端に切削工具Ｔを取り付ける工具取付部１３２を備え、その内部に上記工具取付部１３２を回転することで切削工具を回転させるモータ及びスピンドル等の回転伝達機構（図示せず）を有している。そして、ミーリング加工時には、この回転伝達機構により、上記工具取付部１３２に取り付けられたミーリング加工用の切削工具Ｔを回転させる。
【００２６】
第２の移動機構１４０は、本体部１００のベース１０１上でＺ軸に沿って取り付けられたガイドレール１４１と、ガイドレール１４１上を移動するＺ軸スライダ１４２と、Ｚ軸スライダ１４２に取り付けられてＹ軸に沿って移動するＹ軸スライダ１４３と、Ｙ軸スライダに取り付けられてＸ軸に沿って移動するＸ軸スライダ１４４と、を有する。
Ｚ軸スライダ１４２及びＹ軸スライダ１４３は、それぞれＹ軸スライダ１４３及びＸ軸スライダ１４４を案内するガイドレール１４２ａ及び１４３ａを備えている。
【００２７】
切削機構１３０の第２の加工ヘッド１３１は、Ｘ軸スライダ１４４の側面に取り付けられており、上述したＺ軸スライダ１４２、Ｙ軸スライダ１４３及びＸ軸スライダ１４４がそれぞれＺ軸、Ｙ軸及びＸ軸方向に移動することにより、図１に示す第２の領域ＳＡの範囲内で任意の方向に移動可能に構成されている。
なお、第２の加工ヘッド１３１をＸ軸スライダ１４４の側面に取り付ける際に、Ｙ軸と平行な軸を中心に回動し、ＸＺ平面において所定の角度で傾斜可能に構成してもよい。
【００２８】
図３は、図１に示した領域画定部材の駆動動作を示す概要図であって、図３Ａは領域画定部材が開放した状態を正面側から見た部分断面図であり、図３Ｂは領域画定部材の開放動作を図１のＡ−Ａ断面で左側から見た部分断面図であり、図３Ｃは領域画定部材の開放動作を図１のＢ−Ｂ断面で上側から見た部分断面図である。
図３Ａに示すように、本発明の代表的な一例による複合加工装置１０において、第１の領域画定部材１５２と第２の領域画定部材１５３とをそれぞれ開放すると、カバー１５０の主カバー１５１の内部には、第２の領域ＳＡを内包する第１の領域ＦＡが形成され、主カバー１５１の外部と遮断される領域が画定される。
【００２９】
第１の領域画定部材１５２は、図３Ｂに示すように、図１に示す主カバー１５１内の第２の領域ＳＡに位置する前面１５１ａと背面１５１ｂとの間を跨ぐことができるように、両者の間隔とほぼ同一の幅を有し、前面１５１ａにおける第２の領域ＳＡの上端近傍の位置にヒンジ１５２ａを介して回動自在に取り付けられている。
また、第１の領域画定部材１５２は、図示を省略する駆動機構（例えばリンク機構等）に結合されており、制御機構の指令に基づいて、閉鎖位置ＰＵ１と開放位置ＰＵ２との間で回動する開閉動作が行われる。
【００３０】
第２の領域画定部材１５３は、図３Ｃに示すように、主カバー１５１の前面１５１ａと背面１５１ｂとの間を跨ぐことができるように、両者の間隔とほぼ同一の幅を有し、前面１５１ａにおける第２の領域ＳＡの右端近傍の位置にヒンジ１５３ａを介して回動自在に取り付けられている。
そして、第２の領域画定部材１５３は、第１の領域画定部材１５２と同様に、図示を省略する駆動機構（例えばリンク機構等）に結合されており、制御機構の指令に基づいて、閉鎖位置ＰＳ１と開放位置ＰＳ２との間で回動する開閉動作が行われる。
【００３１】
次に、図４及び図５を用いて、本発明の代表的な一例による複合加工装置における加工動作の具体例を説明する。
図４は、本発明の代表的な一例による複合加工装置における付加製造工程の実施状態を示す部分断面図である。
【００３２】
図４に示すように、付加製造工程において、複合加工装置１０のカバー１５０内に取り付けられた第１の領域画定部材１５２と第２の領域画定部材１５３とは、いずれも図３に示す開放位置ＰＵ２又はＰＳ２にあって開放状態にある。
これにより、主カバー１５１内には、第１の領域ＦＡが画定され、主カバー１５１の内部の雰囲気が外部と遮断される。
【００３３】
そして、付加製造機構１１０が、第１の移動機構１２０を用いてワークＷの近傍に移動され、ワークＷに対する付加製造が実施される。このとき、主カバー１５１の第１の領域ＦＡは外部と遮断されているため、付加製造工程でエネルギ線が乱反射したとしても、カバー１５０の外部にいるオペレータに照射される等の事故の発生が抑制される。
一方、切削機構１３０は、第２の移動機構１４０によりワークＷに対してＺ軸方向に離れた場所に移動されて待機状態となる。
【００３４】
図５は、本発明の代表的な一例による複合加工装置における切削工程の実施状態を示す部分断面図である。
付加製造工程が終了すると、付加製造機構１１０は第１の移動機構１２０によって、Ｚ軸方向の第２の領域ＳＡの外部の退避位置ＥＰまで移動される。
【００３５】
その後、図５に示すように、切削工程では、複合加工装置１０のカバー１５０内に取り付けられた第１の領域画定部材１５２と第２の領域画定部材１５３とが、いずれも図３に示す閉鎖位置ＰＵ１又はＰＳ１に回動して閉鎖状態となる。
これにより、主カバー１５１内には、第２の領域ＳＡが画定され、当該第２の領域ＳＡの内部の雰囲気が当該第２の領域ＳＡの外部と遮断される。
【００３６】
そして、切削機構１３０が、第２の移動機構１４０を用いてワークＷの近傍に移動され、ワークＷに対する切削加工が実施される。このとき、上述のとおり、付加製造機構１１０は、第１の移動機構１２０により第２の領域ＳＡの外部の退避位置ＥＰに移動して退避状態となる。
したがって、第２の領域ＳＡは第１の領域画定部材１５２及び第２の領域画定部材１５３によって外部と遮断されているため、切削機構１３０は、付加製造機構１１０と領域画定部材によって離隔した状態で加工を行うこととなる。
【００３７】
以上のような構成により、本発明の代表的な一例による複合加工装置１０は、切削工程時において第１の領域画定部材１５２及び第２の領域画定部材１５３を閉鎖して第２の領域ＳＡを外部と遮断する。
これにより、切削工程で切り屑あるいは切削油やクーラントが飛散したとしても、第２の領域の外部に退避した付加製造機構１１０の第１の加工ヘッド１１１が汚染あるいは損傷されることがない。
特に、第１の加工ヘッド１１１だけでなく、第１の移動機構１２０を構成する梁部材１２１ｃも第２の領域ＳＡの外部に設置されるため、特別なカバーを追加することなく、第１の移動機構１２０及び付加製造機構１１０の配線やエネルギ線の供給路等の汚染や損傷を防ぐことができるとともに、故障や動作不良を避けられる。
【００３８】
また、複合加工装置１０は、付加製造機構１１０の第１の移動機構１２０と切削機構１３０の第２の移動機構１４０とを独立した構成としたため、付加製造機構１１０と切削機構１３０との関係において互いの加工領域に制約が生じることがなく、実質的に同一の加工領域で付加製造と切削加工との複合加工が可能となる。
特に、第１の移動機構１２０と第２の移動機構１４０とが高さ方向（Ｘ方向）に上下の関係にあることから、複合加工装置１０全体の設置面積を小さくすることができる。また、切り屑等の飛散に対する耐久性及び切削油等の外部への漏れを防ぐ密封性を備えたカバー構造が要求される第２の領域ＳＡを最小限の範囲とすることができるため、結果としてコストダウンが可能となる。
【００３９】
また、切削機構１３０を移動させる第２の移動機構１４０が、付加製造機構１１０と独立してベース１０１上にスライド自在に設けられているため、切削機構１３０が切削加工の際にワークＷからの反力を受けるのに必要な剛性を確保できる。
さらに、複合加工装置１０は、切削工程において、付加製造機構１１０の第1の加工ヘッド１１１が第２の領域ＳＡとは遮断された状態で退避位置ＥＰに配置されるため、切削加工中に第１の加工ヘッド１１１の調整や部品交換等の段取り工程を実施することで加工時間の短縮が可能となる。
【００４０】
次に、図６〜図８を用いて、本発明による複合加工装置の変形例を説明する。図６は、本発明の第１の変形例による複合加工装置の概要を示す部分断面図である。
図６に示すように、第１の変形例による複合加工装置１０は、主カバー１５１の第１の領域ＦＡにおいて、付加製造機構１１０の第１の加工ヘッド１１１が退避する退避位置ＥＰを含む第３の領域（段取り領域）ＴＡを外部と確定するための第３の領域画定部材１５４を開閉自在に備える。
また、第２の領域画定部材１５３は、第１の加工ヘッド１１１が退避位置ＥＰに移動した際における第１の加工ヘッド１１１と第２の加工ヘッド１３１との間であって、上記した第２の領域と第３の領域との境界付近に配置される。
【００４１】
第３の領域画定部材１５４は、第１の移動機構１２０のＸ軸アーム１２５が挿通される切欠き部（図示せず）を有する以外は第１の領域画定部材１５２と同様の構成を有しており、制御機構の指令に基づいて、閉鎖位置と開放位置との間で回動する開閉動作が行われる。
また、第３の領域ＴＡが位置する主カバー１５１には、第３の領域ＴＡの内部の雰囲気から集塵を行う集塵機構１５５と、外部からオペレータが内部にアクセスするための開閉ドア１５６と、が設けられている。
【００４２】
第１の変形例による複合加工装置１０によれば、切削工程において、付加製造機構１１０が退避位置ＥＰに位置する間に、第３の領域画定部材１５４を閉鎖状態として第３の領域ＴＡを画定し、その内部を集塵機構１５５によって集塵する。
これにより、オペレータによる第１の加工ヘッド１１１の調整等の段取り工程の際に、ノズルや光学系等の部品に塵等が付着することを抑制できる。
【００４３】
図７は、本発明の第２の変形例による複合加工装置の概要を示す部分断面図である。
図７に示すように、第２の変形例による複合加工装置１０は、主カバー１５１内の第２の領域ＳＡにおいて、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２とをそれぞれ保持する第１の保持機構１０２ａと第２の保持機構１０２ｂとを備える。
【００４４】
第１の保持機構１０２ａと第２の保持機構１０２ｂとは、それぞれ図２に示した保持機構１０２と同様の構成を有しており、ベース１０１上の第２の領域ＳＡ内で互いに第１のワークＷ１と第２のワークＷ２とが対向する位置に配置される。
また、第１の保持機構１０２ａと第２の保持機構１０２ｂとの間には、切削機構１３０と第２の移動機構１４０とが配置され、切削機構１３０は、２つの保持機構の間をＺ軸方向に往来するように構成される。
【００４５】
第２の変形例による複合加工装置１０によれば、対向する２つのワークＷ１、Ｗ２の間で、付加製造機構１１０の第１の加工ヘッド１１１と切削機構１３０の第２の加工ヘッド１３１とをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの方向における位置を置き換えることが可能な構成とすることにより、付加製造機構１１０及び切削機構１３０が往来してそれぞれのワークに付加製造及び切削加工を行うことができるため、１度のワークの段取りで複数のワークの加工が可能となり、生産性が向上する。
また、２つの保持機構を対向して配置することにより、切削加工を実施する第２の領域ＳＡを拡大する必要がないため、複合加工装置全体のスペースを有効活用できる。
【００４６】
また、図７に示す第２の変形例において、第２の保持機構１０２ｂに対応する第２の切削機構（図示せず）を設けてもよい。
このような構成により、複数のワークに切削加工を同時に実施することができるため、複数のワークに対する切削加工時間を短縮することが可能となる。
【００４７】
また、図７に示す第２の変形例において、第１の保持機構１０２ａと第２の保持機構１０２ｂとの間に、ワークを受け渡す機構を設けてもよい。
このような構成により、第１の保持機構１０２ａと第２の保持機構１０２ｂとで異なる切削加工もしくは付加製造を行う際に、段取り工程を省略できる。
【００４８】
さらに、図７に示す第２の変形例において、第１の保持機構１０２ａと第２の保持機構１０２ｂとの間に、追加的な仕切り（図示せず）を設けるように構成してもよい。
このような構成により、一方の保持機構に取り付けられたワークに切削加工を行う間に他方の保持機構に取り付けられたワークに付加製造を行うことが可能となり、加工時間の短縮が可能となる。
【００４９】
図８は、本発明の第３の変形例による複合加工装置に適用される付加製造機構と切削機構との配置を示す斜視図である。
図８に示すように、第３の変形例による複合加工装置１０は、第１の移動機構１２０による付加製造機構１１０の可動範囲内に、第１の切削機構１３０及びその移動機構１４０を有する第１の本体部１００と、第２の切削機構２３０及びその移動機構２４０を有する第２の本体部２００と、を備える。
【００５０】
第１の本体部１００及び第２の本体部２００において、それぞれの切削機構を移動させる移動機構１４０及び２４０は、図２に示した第２の移動機構１４０と同様の構成を有しており、各々の本体部において、２つの第２の領域ＳＡ１及びＳＡ２が定義される。
そして、２つの本体部１００及び２００の第２の領域ＳＡ１及びＳＡ２を囲繞する態様で、開閉式の領域画定部材がそれぞれ配置される（図示せず）。
また、付加製造機構１１０は、第１の移動機構１２０により第１の本体部１００と第２の本体部２００との間をＺ軸方向に往来可能に構成される。
【００５１】
第３の変形例による複合加工装置１０によれば、並列する２つの本体部１００及び２００に、切削加工を行う切削機構１３０及び２３０をそれぞれ配置し、それらの第２の領域ＳＡ１及びＳＡ２を囲繞する領域画定部材を配置したため、一方の本体部で付加製造工程を行っている間に他方の本体部で切削加工を行うこと等が可能となり、生産性が向上する。
また、２つの本体部１００及び２００が、各々独立して領域画定部材を有するため、付加製造機構１１０の汚染や損傷を防止することも可能となる。
さらに、２つの切削機構に対して１つの付加製造機構で構成するため、一般的にレーザ加工等の行う高価な加工装置を複数設ける必要がなく、生産性を向上させつつ設置する装置のコストを抑制できる。
【００５２】
なお、本発明は、上記した実施例の構成に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上述した複合加工装置において、切削機構として複合旋盤を適用した場合を例示したが、タレット旋盤やマシニングセンタ等の他の切削装置を切削機構として適用した構成としてもよい。
【００５３】
また、上述した複合加工装置において、付加製造機構の第１の加工ヘッドに伝送される付加材料又はエネルギ線を、複合加工装置の外部から伝送機構を用いて伝送する場合を例示したが、装置のサイズに応じて、付加材料の供給源やエネルギ線の発信源を第１の移動機構に搭載した構成を適用してもよい。
また、上述した複合加工装置において、付加製造機構の第１の加工ヘッドの部品や、切削機構の切削工具あるいは工具取付部を自動で交換可能となる自動交換装置（ＡＴＣ）を追加的に設けるように構成してもよい。
さらに、上述した複合加工装置において、第１の移動機構における門型構造の梁部材にワーク搬送装置を取り付けて、ワークをストックするワーク載置台を追加的に設ける構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０  複合加工装置
１００、２００  本体部
１０２、１０２ａ、１０２ｂ  保持機構
１１０  付加製造機構
１１１  第１の加工ヘッド
１１２  伝送機構
１２０  第１の移動機構
１２１  フレーム
１２１ａ、１２１ｂ  支柱
１２１ｃ  梁部材
１２３  Ｚ軸アーム
１２４  Ｙ軸アーム
１２５  Ｘ軸アーム
１３０、２３０  切削機構
１３１  第２の加工ヘッド
１３２  工具取付部
１４０、２４０  第２の移動機構
１４２  Ｚ軸スライダ
１４３  Ｙ軸スライダ
１４４  Ｘ軸スライダ
１５０  カバー
１５１  主カバー
１５２  第１の領域画定部材
１５３  第２の領域画定部材
１５４  第３の領域画定部材
１５５  集塵機構
１５６  開閉ドア
【図１】
2018033973.tif 000003
【図２】
2018033973.tif 000004
【図３Ａ】
2018033973.tif 000005
【図３Ｂ】
2018033973.tif 000006
【図３Ｃ】
2018033973.tif 000007
【図４】
2018033973.tif 000008
【図５】
2018033973.tif 000009
【図６】
2018033973.tif 000010
【図７】
2018033973.tif 000011
【図８】
2018033973.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月1日(2016.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに付加製造と切削加工とを行う複合加工装置であって、
第１の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記第１の領域に含まれる第２の領域において前記ワークに付加製造を行う第１の加工ヘッドと、
前記第２の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに切削加工を行う第２の加工ヘッドと、
前記第２の領域内で前記ワークを保持するワーク保持部と、
前記第１の領域を覆うカバーと、を備え、
前記カバーは、少なくとも一部が開閉自在に配置された領域画定部材を有し、前記領域画定部材は、前記第１の領域の内部における前記第２の領域を画定する位置に配置される
ことを特徴とする複合加工装置。
【請求項２】
前記第１の加工ヘッドは、前記ワークに付加材料を供給する供給部及び前記ワークにエネルギ線を照射する照射部を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の複合加工装置。
【請求項３】
前記第２の加工ヘッドは、前記複合加工装置のベース上をスライド移動する移動機構に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の複合加工装置。
【請求項４】
２本の支柱と前記２本の支柱を連結する梁部材とからなる門型構造のフレームをさらに備え、
前記第１の加工ヘッドは、前記梁部材における前記２本の支柱間の所定範囲を案内されて移動するように取り付けられており、
前記梁部材は、前記所定範囲が前記第１の領域の内部でかつ前記第２の領域の外側上部となるように配置されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合加工装置。
【請求項５】
前記第２の領域の内部に、複数のワーク保持部を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の複合加工装置。
【請求項６】
前記複数のワーク保持部と同数の第２の加工ヘッドをさらに備え、
前記第１の加工ヘッドは、前記複数のワーク保持部に保持されたワークを個別に加工する
ことを特徴とする請求項５に記載の複合加工装置。
【請求項７】
前記カバーは、前記第１の領域の内部でかつ前記第２の領域の外部に前記第１の加工ヘッドが退避する第３の領域を画定する開閉自在の第３の領域画定部材をさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合加工装置。
【請求項８】
前記第３の領域は、前記カバーの内部の一部に形成された密閉空間であり、
前記カバーは、前記密閉空間の集塵を行う集塵機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項７に記載の複合加工装置。
【請求項９】
第１の領域においてワークに対して相対移動し、前記ワークに付加製造を行う第１の加工ヘッドと、前記第１の領域に含まれる第２の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに切削加工を行う第２の加工ヘッドと、前記第２の領域内で前記ワークを保持するワーク保持部と、前記第１の領域を覆うカバーと、前記カバー内で前記第２の領域を画定する位置に配置された少なくとも一部が開閉自在の領域画定部材と、を備えた複合加工装置を用いて、前記ワークに対して付加製造を行う付加製造工程と、切削加工を行う切削工程と、を含む複合加工方法であって、
前記付加製造工程においては、前記領域画定部材を開放した状態で加工を実施し、
前記切削工程においては、前記領域画定部材を閉鎖した状態で加工を実施する
ことを特徴とする複合加工方法。
【請求項１０】
前記切削工程を実施している間に、前記領域画定部材の外部に位置する退避位置において、前記第１の加工ヘッドの調整を行う段取り工程をさらに実施する
ことを特徴とする請求項９に記載の複合加工方法。
【請求項１１】
前記段取り工程を実施する際に、予め集塵機構による集塵を行う
ことを特徴とする請求項１０に記載の複合加工方法。
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月22日(2017.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに付加製造と切削加工とを行う複合加工装置であって、
第１の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記第１の領域に含まれる第２の領域において前記ワークに付加製造を行う第１の加工ヘッドと、
前記第２の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに切削加工を行う第２の加工ヘッドと、
前記第２の領域内で前記ワークを保持するワーク保持部と、
前記第１の領域を覆うカバーと、
２本の支柱と前記２本の支柱を連結する梁部材とからなる門型構造のフレームと、
を備え、
前記カバーは、少なくとも一部が開閉自在に配置された領域画定部材を有し、前記領域画定部材は、前記第１の領域の内部における前記第２の領域を画定する位置に配置され、
前記第１の加工ヘッドは、前記梁部材における前記２本の支柱間の所定範囲を案内されて移動するように取り付けられており、
前記梁部材は、前記所定範囲が前記第１の領域の内部でかつ前記第２の領域の外側上部となるように配置されている
ことを特徴とする複合加工装置。
【請求項２】
前記第１の加工ヘッドは、前記ワークに付加材料を供給する供給部及び前記ワークにエネルギ線を照射する照射部を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の複合加工装置。
【請求項３】
前記供給部および前記照射部を含む前記第１の加工ヘッドは、軸まわりに回動することにより傾斜する
ことを特徴とする請求項２に記載の複合加工装置。
【請求項４】
前記第２の加工ヘッドは、前記複合加工装置のベース上をスライド移動する移動機構に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合加工装置。
【請求項５】
前記第２の領域の内部に、複数のワーク保持部を備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合加工装置。
【請求項６】
前記複数のワーク保持部と同数の第２の加工ヘッドをさらに備え、
前記第１の加工ヘッドは、前記複数のワーク保持部に保持されたワークを個別に加工する
ことを特徴とする請求項５に記載の複合加工装置。
【請求項７】
前記カバーは、前記第１の領域の内部でかつ前記第２の領域の外部に前記第１の加工ヘッドが退避する第３の領域を画定する開閉自在の第３の領域画定部材をさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合加工装置。
【請求項８】
前記第３の領域は、前記カバーの内部の一部に形成された密閉空間であり、
前記カバーは、前記密閉空間の集塵を行う集塵機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項７に記載の複合加工装置。
【請求項９】
第１の領域においてワークに対して相対移動し、前記ワークに付加製造を行う第１の加工ヘッドと、前記第１の領域に含まれる第２の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに切削加工を行う第２の加工ヘッドと、前記第２の領域内で前記ワークを保持するワーク保持部と、前記第１の領域を覆うカバーと、２本の支柱と前記２本の支柱を連結する梁部材とからなる門型構造のフレームと、前記カバー内で前記第２の領域を画定する位置に配置された少なくとも一部が開閉自在の領域画定部材と、を備えた複合加工装置を用いて、前記ワークに対して付加製造を行う付加製造工程と、切削加工を行う切削工程と、を含む複合加工方法であって、
前記第１の加工ヘッドは、前記梁部材における前記２本の支柱間の所定範囲を案内されて移動するように取り付けられており、
前記梁部材は、前記所定範囲が前記第１の領域の内部でかつ前記第２の領域の外側上部となるように配置されており、
前記付加製造工程においては、前記領域画定部材を開放した状態で加工を実施し、
前記切削工程においては、前記領域画定部材を閉鎖した状態で加工を実施する
ことを特徴とする複合加工方法。
【請求項１０】
前記切削工程を実施している間に、前記領域画定部材の外部に位置する退避位置において、前記第１の加工ヘッドの調整を行う段取り工程をさらに実施する
ことを特徴とする請求項９に記載の複合加工方法。
【請求項１１】
前記段取り工程を実施する際に、予め集塵機構による集塵を行う
ことを特徴とする請求項１０に記載の複合加工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によるワークに付加製造と切削加工とを行う複合加工装置は、第１の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに付加製造を行う第１の加工ヘッドと、前記第１の領域に含まれる第２の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに切削加工を行う第２の加工ヘッドと、前記第２の領域内で前記ワークを保持するワーク保持部と、前記第１の領域を覆うカバーと、を備え、前記カバーは、少なくとも一部が開閉自在に配置された領域画定部材を有し、前記領域画定部材は、前記第１の領域の内部における前記第２の領域を画定する位置に配置されることを特徴とする。また、本発明によるワークに付加製造と切削加工とを行う複合加工装置は、２本の支柱と前記２本の支柱を連結する梁部材とからなる門型構造のフレームを備え、前記第１の加工ヘッドは、前記梁部材における前記２本の支柱間の所定範囲を案内されて移動するように取り付けられており、前記梁部材は、前記所定範囲が前記第１の領域の内部でかつ前記第２の領域の外側上部となるように配置されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明による複合加工装置の一の実施例において、前記第１の加工ヘッドは、前記ワークに付加材料を供給する供給部及び前記ワークにエネルギ線を照射する照射部を含むように構成されている。
また、前記供給部および前記照射部を含む前記第１の加工ヘッドは、軸まわりに回動することにより傾斜してもよい。
また、前記第２の加工ヘッドは、前記複合加工装置のベース上をスライド移動する移動機構に取り付けられてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明による複合加工方法は、第１の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに付加製造を行う第１の加工ヘッドと、前記第１の領域に含まれる第２の領域において前記ワークに対して相対移動し、前記ワークに切削加工を行う第２の加工ヘッドと、前記第２の領域内で前記ワークを保持するワーク保持部と、前記第１の領域を覆うカバーと、２本の支柱と前記２本の支柱を連結する梁部材とからなる門型構造のフレームと、前記カバー内で前記第２の領域を画定する位置に配置された少なくとも一部が開閉自在の領域画定部材と、を備えた複合加工装置を用いて、ワークに対して付加製造を行う付加製造工程と、切削加工を行う切削工程と、を含む方法であって、前記第１の加工ヘッドは、前記梁部材における前記２本の支柱間の所定範囲を案内されて移動するように取り付けられており、前記梁部材は、前記所定範囲が前記第１の領域の内部でかつ前記第２の領域の外側上部となるように配置されており、前記付加製造工程においては、前記領域画定部材を開放した状態で加工を実施し、前記切削工程においては、前記領域画定部材を閉鎖した状態で加工を実施することを特徴とする。
【国際調査報告】
2018033973.tif 000013
2018033973.tif 000014
2018033973.tif 000015
2018033973.tif 000016