(57)【要約】【課題】互いに直交して長尺に延びる２つの面に対する穿孔加工の作業負担を軽減できるとともに、２つの面間での加工精度を向上させることができる長尺材用複合加工機を提供する。【解決手段】長尺材用複合加工機１００は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に変位するキャリッジ１１０に切削加工ユニット１０１、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０を備えている。切削加工ユニット１０１は、被加工物ＷＫの第１面Ｆ１に穿孔加工を行う切削工具１０２を保持する工具ホルダ１０２を回転ベース１０５の外周面上に放射状に複数備えている。パンチプレスユニット１２０は、被加工物ＷＫの第２面Ｆ２に穿孔加工を行うパンチ１２１およびダイ１２５を備えている。切断ユニット１３０は、被加工物ＷＫを切断する丸鋸からなる切断工具１３２を備えている。【選択図】  図１
2019136792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する２つの面がそれぞれ長尺に延びる被加工物を着脱自在に保持するワーク保持具と、
切削工具を着脱自在に保持する工具ホルダを複数有するとともに、これらの複数の工具ホルダのうちの１つを前記被加工物における前記２つの面のうちの一方の面に選択的に対向させる切削加工ユニットと、
前記被加工物における前記２つの面のうちの他方の面を打ち抜くためのパンチおよびダイスが同他方の面を介して前記切削工具が前記被加工物に対向する方向に直交する方向に対向し合って設けられたパンチプレスユニットと、
前記切削加工ユニットおよび前記パンチプレスユニットを互いに隣接した位置で保持するキャリッジと、
前記キャリッジを前記被加工物に対して同被加工物の長手方向に往復変位させる長手方向変位装置とを備えることを特徴とする長尺材用複合加工機。
【請求項２】
請求項１に記載した長尺材用複合加工機において、
前記切削加工ユニットは、
前記複数の工具ホルダが前記被加工物の長手方向に平行な面内で放射状に設けられており、
前記パンチプレスユニットは、
前記放射状に設けられた複数の工具ホルダを含む面に対して直交する方向にずれた位置に設けられていることを特徴とする長尺材用複合加工機。
【請求項３】
請求項２に記載した長尺材用複合加工機において、さらに、
前記放射状に設けられた複数の工具ホルダを含む面に対して直交する方向にずれた位置でかつ前記切削加工ユニットに対して前記パンチプレスユニットとは反対側の位置で前記キャリッジに保持されて、前記被加工物を同被加工物の長手方向に直交する方向に切断する切断工具を有した切断ユニットを備えることを特徴とする長尺材用複合加工機。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した長尺材用複合加工機において、さらに、
前記キャリッジを長手方向に直交する方向であって前記被加工物に対して接近または離隔させる方向に相対的に往復変位させるメインアプローチ装置を備えることを特徴とする長尺材用複合加工機。
【請求項５】
請求項４に記載した長尺材用複合加工機において、さらに、
前記パンチプレスユニットを前記メインアプローチ装置による前記キャリッジの往復変位方向と同じ方向に往復変位させるサブアプローチ装置を備えることを特徴とする長尺材用複合加工機。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した長尺材用複合加工機において、
前記パンチプレスユニットは、
前記ダイスが前記被加工物における前記他方の面に対して離隔して設けられており、
前記パンチが前記被加工物における前記他方の面に押し付けて弾性変形させた状態で同他方の面を打ち抜くことを特徴とする長尺材用複合加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに直交する２つの面がそれぞれ長尺に延びる被加工物におけるこれらの２つの面にそれぞれ穿孔加工を行う長尺材用複合加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、板材からなる被加工物に対してパンチを用いた穿孔加工およびドリルまたはエンドミルなどの切削工具を用いた切削加工を行う複合加工機がある。例えば、下記特許文献１には、水平方向に延びるテーブル上に保持した板材からなる被加工物に対してパンチによる穿孔加工および切削工具による切削加工を行うことができる切削加工装置付きパンチプレス機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２８５５５５号公報
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示された切削加工装置付きパンチプレス機を含む複合加工機においては、被加工物に対して同一方向にパンチおよび切削加工が設けられているため、互いに直交する２つの面が長尺に延びる被加工物に対する穿孔加工には適さないという問題がある。すなわち、従来の複合加工機においては、互いに直交して長尺に延びる２つの面に穿孔加工を行う場合には被加工物の姿勢を変えて保持し直す必要があり、重量物である被加工物に捻じりなどを生じさせることなく姿勢を変える作業負担が大きいとともに保持し直すことで２つの面間での加工精度が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、互いに直交して長尺に延びる２つの面に対する穿孔加工の作業負担を軽減できるとともに、２つの面間での加工精度を向上させることができる長尺材用複合加工機を提供することにある。
【発明の概要】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、互いに直交する２つの面がそれぞれ長尺に延びる被加工物を着脱自在に保持するワーク保持具と、切削工具を着脱自在に保持する工具ホルダを複数有するとともに、これらの複数の工具ホルダのうちの１つを被加工物における前記２つの面のうちの一方の面に選択的に対向させる切削加工ユニットと、被加工物における前記２つの面のうちの他方の面を打ち抜くためのパンチおよびダイスが同他方の面を介して切削工具が被加工物に対向する方向に直交する方向に対向し合って設けられたパンチプレスユニットと、切削加工ユニットおよびパンチプレスユニットを互いに隣接した位置で保持するキャリッジと、キャリッジを被加工物に対して同被加工物の長手方向に往復変位させる長手方向変位装置とを備えることにある。
【０００７】
このように構成した本発明の特徴によれば、長尺材用複合加工機は、被加工物に対して切削加工ユニットとパンチプレスユニットとが互いに直交する方向に加工を行う向きでキャリッジに設けられているとともに、このキャリッジが被加工物の長手方向に往復変位可能に構成されている。これにより、長尺材用複合加工機は、被加工物の姿勢を変えることなく２つの面に加工を行うことができ穿孔加工の作業負担を軽減できるとともに、２つの面間での加工精度を向上させることができる。なお、長尺な被加工物は、互いに直交する３軸方向の長さのうちの１つが他の２つの長さよりも１０倍以上長く形成されたレール状の形状を想定している。
【０００８】
また、本発明の他の特徴は、前記長尺材用複合加工機において、切削加工ユニットは、複数の工具ホルダが被加工物の長手方向に平行な面内で放射状に設けられており、パンチプレスユニットは、放射状に設けられた複数の工具ホルダを含む面に対して直交する方向にずれた位置に設けられていることにある。
【０００９】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、長尺材用複合加工機は、パンチプレスユニットが放射状に設けられた複数の工具ホルダを含む面に対して直交する方向にずれた位置に設けられているため、切削加工ユニットとパンチプレスユニットとを互いに接近した位置に配置することができ、キャリッジ周りにおける被加工物の長手方向の長さを短くしてコンパクト化することができるとともに、切削加工ユニットとパンチプレスユニットとの間で加工を切り替える際のキャリッジの移動量を抑えて加工速度を向上させることができる。さらに、本発明に係る長尺材用複合加工機によれば、切削加工ユニットにおけるパンチプレスユニットとは反対側にも他の機械装置または部品を配置し易くなりキャリッジ周りの設計の自由度を広げることができる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、前記長尺材用複合加工機において、さらに、放射状に設けられた複数の工具ホルダを含む面に対して直交する方向にずれた位置でかつ切削加工ユニットに対してパンチプレスユニットとは反対側の位置でキャリッジに保持されて、被加工物を同被加工物の長手方向に直交する方向に切断する切断工具を有した切断ユニットを備えることにある。
【００１１】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、長尺材用複合加工機は、被加工物を同被加工物の長手方向に直交する方向に切断する切断工具を有した切断ユニットを備えているため、長尺の材料に対して切削加工および穿孔加工を行うことができ予め被加工物の長さに切り揃える所謂材料取りの作業を省略して作業の効率化を図ることができる。また、本発明に係る長尺材用複合加工機によれば、切削加工ユニットに対してパンチプレスユニットとは反対側の位置に被加工物を切断する切断工具を有した切断ユニットを備えているため、キャリッジ周りにおける被加工物の長手方向の長さを短くしてコンパクト化することができるとともに、切削加工ユニットと切断ユニットとの間で加工を切り替える際のキャリッジの移動量を抑えて加工速度を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、前記長尺材用複合加工機において、さらに、キャリッジを長手方向に直交する方向であって被加工物に対して接近または離隔させる方向に相対的に往復変位させるメインアプローチ装置を備えることにある。
【００１３】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、長尺材用複合加工機は、キャリッジを長手方向に直交する方向であって被加工物に対して接近または離隔させる方向に相対的に往復変位させるメインアプローチ装置を備えているため、キャリッジを変位させることでキャリッジに支持されている切削加工ユニットおよびパンチプレスユニットなどの加工ユニットを被加工物に対して接近または離隔させることができ加工機の構成および制御を簡単化することができる。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、前記長尺材用複合加工機において、さらに、パンチプレスユニットをメインアプローチ装置によるキャリッジの往復変位方向と同じ方向に往復変位させるサブアプローチ装置を備えることにある
【００１５】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、長尺材用複合加工機は、パンチプレスユニットをメインアプローチ装置によるキャリッジの往復変位方向と同じ方向に往復変位させるサブアプローチ装置を備えているため、サブアプローチ装置によってパンチプレスユニットを被加工物から離隔させることでキャリッジ全体を被加工物に対して接近させて切削加工ユニットを被加工物に接近させた際にパンチプレスユニットが被加工物およびその周辺に存在する物体に接触することを防止することができる。
【００１６】
また、本発明の他の特徴は、前記長尺材用複合加工機において、パンチプレスユニットは、ダイスが被加工物における前記他方の面に対して離隔して設けられており、パンチが被加工物における前記他方の面に押し付けて弾性変形させた状態で同他方の面を打ち抜くことにある。
【００１７】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、長尺材用複合加工機は、パンチプレスユニットにおけるダイスが被加工物における前記他方の面に対して離隔して設けられているとともに、パンチが被加工物における前記他方の面に押し付けて弾性変形させた状態で同他方の面を打ち抜くため、被加工物に対してキャリッジを移動させる際にダイスと被加工物との接触を防止しつつ被加工物への穿孔加工工程を簡略化して穿孔加工を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る長尺材用複合加工機の外観構成の主要部の概略を模式的に示す部分正面図である。
【図２】図１に示す長尺材用複合加工機の外観構成の主要部の概略を模式的に示す側面図である。
【図３】図１に示す長尺材用複合加工機の作動を制御するための制御システムのブロック図である。
【図４】図１に示す長尺材用複合加工機においてパンチプレスユニットを第２面に位置決めした状態を模式的に示す要部拡大側面図である。
【図５】図４に示すパンチプレスユニットが第２面にプレスによる穿孔加工を行う状態を模式的に示す要部拡大部分破断側面図である。
【図６】図１に示す長尺材用複合加工機において切削加工ユニットが第１面を下降する状態を模式的に示す側面図である。
【図７】図１に示す長尺材用複合加工機においてパンチプレスユニットが第２面に位置決めした状態を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る長尺材用複合加工機の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る長尺材用複合加工機１００の外観構成の主要部の概略を模式的に示す部分正面図である。また、図２は、図１に示す長尺材用複合加工機１００の外観構成の主要部の概略を模式的に示す側面図である。また、図３は、図１に示す長尺材用複合加工機１００の作動を制御するための制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。
【００２０】
この長尺材用複合加工機１００は、コンピュータ制御（ＮＣ制御）によって被加工物ＷＫに対して加工工具を変位させて穿孔加工を行う機械装置である。この場合、被加工物ＷＫは、互いに直交する２つの面である第１面Ｆ１と第２面Ｆ２とがそれぞれ長尺に延びて構成されている。この場合、本実施形態における被加工物ＷＫにおいては、第１面Ｆ１に対して第２面Ｆ２とは反対側に第２面Ｆ２と平行に延びる第３面Ｆ３を備えている。この被加工物ＷＫは、例えば、貨物用トラックの箱型の荷台であるウィングボディの縁部を構成する長尺のレール状の部材や建材としの窓枠などが想定される。これらの被加工物ＷＫは、金属材料または樹脂材料で構成されている。また、本明細書においては、被加工物ＷＫの長手方向であって長尺材用複合加工機１００の左右方向をＸ軸方向とし、このＸ軸方向に直交する長尺材用複合加工機１００の前後方向をＹ軸方向とし、これらのＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ直交する長尺材用複合加工機１００の上下方向をＺ軸方向とする。
【００２１】
（長尺材用複合加工機１００の構成）
長尺材用複合加工機１００は、切削加工ユニット１０１を備えている。切削加工ユニット１０１は、被加工物ＷＫにおける第１面Ｆ１に切削加工により穿孔する機械装置であり、主として、工具ホルダ１０２、工具駆動アクチュエータ１０４、回転ベース１０５および工具選択アクチュエータ１０６をそれぞれ備えて構成されている。ここで、第１面Ｆ１は、第３面Ｆ３がワーク保持具１６０によって保持されることで図示Ｘ軸方向に水平に延びる姿勢で保持されている。
【００２２】
工具ホルダ１０２は、被加工物ＷＫに穿孔加工を行うドリルまたはエンドミルなどの切削工具１０３を着脱自在に保持する金属製の部分であり、切削工具１０３を挿し込む可能な円筒状に形成されている。この工具ホルダ１０２は、工具駆動アクチュエータ１０４によって回転駆動自在な状態で回転ベース１０５の外周面上に組み付けられている。
【００２３】
工具駆動アクチュエータ１０４は、工具ホルダ１０２を回転駆動させることによって切削工具１０３を回転駆動させるための動力源であり、後述する制御装置１７０によって作動制御されるサーボモータなどの電動モータによって構成されている。この工具駆動アクチュエータ１０４は、後述するキャリッジ１１０に保持されている。
【００２４】
回転ベース１０５は、工具ホルダ１０２を保持する金属製の台状の部分であり、長尺材用複合加工機１００の正面側に張り出す円柱状に形成されている。本実施形態においては、回転ベース１０５は、４つの工具ホルダ１０２がそれぞれ径方向外側に延びる向きで円筒面状の外周部に周方向に沿って互いに等間隔で設けられている。すなわち、４つの工具ホルダ１０２は、回転ベース１０５を中心として放射状に設けられている。この回転ベース１０５は、工具選択アクチュエータ１０６によって回転駆動自在な状態でキャリッジ１１０に支持されている。
【００２５】
工具選択アクチュエータ１０６は、回転ベース１０５を回転駆動させることによって被加工物ＷＫを切削加工する切削工具１０３を選択的に位置決めするための動力源であり、制御装置１７０によって作動制御されるステッピングモータなどの電動モータによって構成されている。この工具選択アクチュエータ１０６は、キャリッジ１１０に保持されている。
【００２６】
キャリッジ１１０は、切削加工ユニット１０１、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０をそれぞれ保持するための部品であり、金属製の複数の板状体を図示Ｚ軸方向に延びる塔状に組み付けて構成されている。具体的には、キャリッジ１１０は、図示Ｘ軸方向に互いに対向する２つの板状体からなる側壁１１１ａと側壁１１１ｂとの間に切削加工ユニット１０１を固定的に支持するとともに、これらの各側壁１１１ａ，１１１ｂの各外側面にパンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０を図示Ｚ軸方向に往復変位可能に案内するリニアガイド１１２ａ，１１２ｂが図示Ｚ軸方向に延びてそれぞれ２つずつ設けられている。
【００２７】
また、キャリッジ１１０は、側壁１１１ａ，１１１ｂの各上端面上に板状体からなる天井板１１３が架設された状態で設けられているとともに、この天井板１１３の両端部にサブアプローチ装置１１４ａ，１１４ｂがそれぞれ設けられている。サブアプローチ装置１１４ａ，１１４ｂは、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０をそれぞれ後述するメインアプローチ装置１４２とは別に被加工物ＷＫに対して図示Ｚ軸方向に接近または離隔させるためのアクチュエータであり、制御装置１７０によってそれぞれ作動が制御される。これらのサブアプローチ装置１１４ａ，１１４ｂは、本実施形態においては、天井板１１３を貫通するエアシリンダで構成されているが、油圧シリンダのほか、電動モータなどの各種アクチュエータで構成することができる。
【００２８】
このキャリッジ１１０は、キャリッジ台１４０に対して図示Ｚ軸方向に昇降可能な状態で支持されている。具体的には、キャリッジ１１０は、側壁１１１ａ，１１１ｂにおける切削加工ユニット１０１が張り出す側とは反対側の各端面間に板状体からなる背板１１５が設けられているとともに、この背板１１５に図Ｚ軸方向に延びて設けられた２つのリニアガイド１１６を介してキャリッジ台１４０に支持されている。
【００２９】
パンチプレスユニット１２０は、図４および図５にそれぞれ示すように、被加工物ＷＫにおける第２面Ｆ２にプレス加工により穿孔する機械装置であり、主として、パンチ１２１、パンチホルダ１２２、パンチアクチュエータ１２３、リンク機構１２４、ダイ１２５、ダイ受け１２６、プレスユニット台１２７およびスクラップ回収箱１２８をそれぞれ備えて構成されている。ここで、第２面Ｆ２は、第３面Ｆ３がワーク保持具１６０によって保持されることで図示Ｚ軸方向である垂直方向に延びる姿勢で保持されている。
【００３０】
パンチ１２１は、被加工物ＷＫの第２面Ｆ２に円形の貫通孔を打ち抜くための工具であり、工具鋼などの金属材料を円柱状に形成して構成されている。このパンチ１２１は、パンチホルダ１２２内に水平方向に進退可能な状態で保持されている。
【００３１】
パンチホルダ１２２は、パンチ１２１を図示Ｙ軸方向に進退可能に支持する部品であり、金属材をブロック状に形成して構成されている。本実施形態においては、パンチホルダ１２２は、３つのパンチ１２１を保持しているが、少なくとも１つのパンチ１２１を保持するように構成されていればよい。このパンチホルダ１２２は、被加工物ＷＫに対向する面にワーク押え体１２２ａを備えている。
【００３２】
ワーク押え体１２２ａは、被加工物ＷＫの第２面Ｆ２をダイ１２５に弾性変形させた状態で押さえ付ける部品であり、３つのパンチ１２１がそれぞれ貫通する３つの貫通孔を有した金属製のブロック体がパンチホルダ１２２の端面に対して弾性的に張り出した状態で取り付けられて構成されている。この場合、パンチ１２１は、被加工物ＷＫに対して非加工状態においてワーク押え体１２２ａの端面よりも内側に配置されている。このパンチホルダ１２２は、リンク機構１２４およびダイ受け１２６にそれぞれ支持されている。
【００３３】
パンチアクチュエータ１２３は、パンチ１２１を被加工物ＷＫに第２面Ｆ２に対して進退させるための駆動源であり、制御装置１７０によって作動さ制御される油圧シリンダによって構成されている。リンク機構１２４は、パンチアクチュエータ１２３のピストンの進退をパンチホルダ１２２の進退に変換する部品群であり、倍力機構で構成されている。これらのパンチアクチュエータ１２３およびリンク機構１２４は、プレスユニット台１２７にそれぞれ保持されている。
【００３４】
ダイ１２５は、パンチ１２１と協働して第２面Ｆ２に円形の貫通孔を打ち抜くための工具であり、工具鋼などの金属材料を円筒状に形成して構成されている。このダイ１２５は、パンチ１２１に対向する位置でダイ受け１２６に固定的に支持されている。この場合、ダイ１２５とワーク押え体１２２ａとの間は、被加工物ＷＫの第２面Ｆ２の厚さよりも広い隙間が形成されてダイ１２５およびワーク押え体１２２ａは被加工物ＷＫの第２面Ｆ２に対してそれぞれ非接触である。
【００３５】
ダイ受け１２６は、パンチホルダ１２２およびダイ１２５をそれぞれ支持する部品であり、金属材料をブロック状に形成して構成されている。このダイ受け１２６には、ダイ１２５とスクラップ回収箱１２８とを連通させて被加工物ＷＫの加工屑Ｋをスクラップ回収箱１２８に導く回収路１２６ａが形成されている。また、このダイ受け１２６は、プレスユニット台１２７の下面の中央部に保持されている。
【００３６】
プレスユニット台１２７は、パンチプレスユニット１２０、より具体的には、パンチアクチュエータ１２３、リンク機構１２４、ダイ受け１２６およびスクラップ回収箱１２８をそれぞれ支持するための部品であり、金属製の複数の板状体を組み合わせて構成されている。この場合、プレスユニット台１２７は、パンチプレスユニット１２０を切削加工ユニット１０１における回転ベース１０５に対して図示Ｙ軸方向における長尺材用複合加工機１００の後方側にずれた位置で支持している。このプレスユニット台１２７は、下面中央部に下垂した状態で図示Ｘ軸方向に延びる直方体状の支持部１２７ａが設けられており、この支持部１２７ａにダイ受け１２６およびスクラップ回収箱１２８がそれぞれ支持されている。
【００３７】
本実施形態においては、プレスユニット台１２７には、図示Ｘ軸方向に並んで２組のパンチアクチュエータ１２３、リンク機構１２４およびダイ受け１２６が支持されているとともに、これらの２組のパンチアクチュエータ１２３、リンク機構１２４およびダイ受け１２６に対して図示Ｙ軸方向に対向した状態で図示Ｘ軸方向に並んで２組のパンチアクチュエータ１２３、リンク機構１２４およびダイ受け１２６が支持されている。すなわち、本実施形態においては、プレスユニット台１２７には、４組のパンチアクチュエータ１２３、リンク機構１２４およびダイ受け１２６が支持されている。
【００３８】
このプレスユニット台１２７は、キャリッジ１１０側の側面がリニアガイド１１２ａを介してキャリッジ１１０の側壁１１１ａに図示Ｚ軸方向に摺動可能な状態で連結されるとともに、上部部分がサブアプローチ装置１１４ａのピストンの先端部に連結されている。すなわち、パンチプレスユニット１２０は、図示Ｚ軸方向に摺動自在な状態でキャリッジ１１０に組み付けられている。
【００３９】
スクラップ回収箱１２８は、被加工物ＷＫの第２面Ｆ２に穿孔加工した際に発生する円板状の加工屑Ｋを回収するための部品であり、４つのダイ受け１２６にそれぞれ面して開口する箱状に形成されている。このスクラップ回収箱１２８には、一方の端部側の上部に円筒状の吸引口１２８ａが設けられており、この吸引口１２８ａに可撓性のある蛇腹状の排出ホース（図１において二点鎖線で示す）を介して吸引装置１２９が接続されている。吸引装置１２９は、スクラップ回収箱１２８内に回収された加工屑Ｋを負圧によって吸引して回収するための機械装置であり、制御装置１７０によって作動制御される吸引ポンプ（図示せず）および加工屑Ｋを選別するフィルタ（図示せず）などを備えて構成されている。
【００４０】
切断ユニット１３０は、被加工物ＷＫを切断する機械装置であり、主として、工具ホルダ１３１、工具駆動アクチュエータ１３３、伝達機構１３４および切断ユニット台１３５をそれぞれ備えて構成されている。工具ホルダ１３１は、被加工物ＷＫを切断する丸鋸などの切断工具１３２を着脱自在に保持する金属製の部分であり、切断工具１３２の中心部分を挟んで保持する軸状に形成されている。この場合、工具ホルダ１３１は、切断工具１３２を図示Ｙ軸方向に沿って保持する。
【００４１】
工具駆動アクチュエータ１３３は、工具ホルダ１３１を回転駆動させることによって切断工具１３２を回転駆動させるための動力源であり、制御装置１７０によって作動制御されるサーボモータなどの電動モータによって構成されている。伝達機構１３４は、工具駆動アクチュエータ１３３の回転駆動力を工具ホルダ１３１に減速して伝達する部品群であり、巻掛伝動装置によって構成されている。これらの工具駆動アクチュエータ１３３および伝達機構１３４は、切断ユニット台１３５にそれぞれ保持されている。
【００４２】
切断ユニット台１３５は、切断ユニット１３０、より具体的には、工具駆動アクチュエータ１３３および伝達機構１３４をそれぞれ支持するための部品であり、金属製の複数の板状体を組み合わせて構成されている。この場合、切断ユニット台１３５は、切断ユニット１３０を切削加工ユニット１０１における回転ベース１０５に対して図示Ｙ軸方向における長尺材用複合加工機１００の後方側にずれた位置で支持している。
【００４３】
この切断ユニット台１３５は、キャリッジ１１０側の側面がリニアガイド１１２ｂを介してキャリッジ１１０の側壁１１１ｂに図示Ｚ軸方向に摺動可能な状態で連結されるとともに、上部部分がサブアプローチ装置１１４ｂのピストンの先端部に連結されている。すなわち、切断ユニット台１３５は、図示Ｚ軸方向に摺動自在な状態でキャリッジ１１０に組み付けられている。
【００４４】
キャリッジ台１４０は、キャリッジ１１０を支持するための部品であり、金属製の複数の板状体を組み合わせて構成されている。このキャリッジ台１４０は、キャリッジ１１０に面して垂直方向に起立する板状体からなる正面壁１４１にメインアプローチ装置１４２を備えるとともに、このメインアプローチ装置１４２およびリニアガイド１１６を介してキャリッジ１１０を支持している。
【００４５】
メインアプローチ装置１４２は、キャリッジ１１０を被加工物ＷＫに対して図示Ｚ軸方向に接近または離隔させるための機械装置であり、制御装置１７０によってそれぞれ作動が制御される。このメインアプローチ装置１４２は、本実施形態においては、電動モータを備えて図示Ｚ軸方向に延びる送りネジ機構によって構成されている。また、キャリッジ台１４０は、水平方向に延びる板状体で構成されて前記正面壁１４１が起立する底板１４３上にＹ軸駆動装置１４４を備えるとともに、このＹ軸駆動装置１４４およびリニアガイド１４５を介して搬送台１５０上に支持されている。
【００４６】
Ｙ軸駆動装置１４４は、キャリッジ台１４０を図示Ｙ軸方向に往復変位させることによってキャリッジ１１０を被加工物ＷＫに対して図示Ｙ軸方向に往復変位させるための機械装置であり、制御装置１７０によってそれぞれ作動が制御される。このＹ軸駆動装置１４４は、本実施形態においては、電動モータを備えて図示Ｙ軸方向に延びる送りネジ機構によって構成されている。また、リニアガイド１４５は、キャリッジ台１４０を図示Ｙ軸方向に案内するための部品であり、底板１４３の下面と搬送台１５０の上面との間に２組設けられている。
【００４７】
搬送台１５０は、キャリッジ台１４０を支持するための部品であり、主として、水平方向に延びる金属製の板状体で構成されている。この搬送台１５０は、Ｘ軸駆動装置１５１を備えるとともに、このＸ軸駆動装置１５１およびリニアガイド１５２を介して基台１５３上に支持されている。
【００４８】
Ｘ軸駆動装置１５１は、搬送台１５０を図示Ｘ軸方向に往復変位させることによってキャリッジ１１０を被加工物ＷＫの長手方向に沿って往復変位させるための機械装置であり、制御装置１７０によってそれぞれ作動が制御される。すなわち、このＸ軸駆動装置１５１が、本発明に係る長手方向変位手段に相当する。このＸ軸駆動装置１５１は、本実施形態においては、電動モータを備えて図示Ｘ軸方向に延びるラック＆ピニオン機構によって構成されている。また、リニアガイド１５２は、搬送台１５０を図示Ｘ軸方向に案内するための部品であり、搬送台１５０の下面と基台１５３の上面との間に２組設けられているとともに、搬送台１５０の側面と基台１５３の側面との間に１組設けられている。
【００４９】
基台１５３は、搬送台１５０を図示Ｘ軸方向に沿って支持するための部品であり、金属製の板状体を互いに組み付けて構成されている。具体的には、基台１５３は、図示Ｘ軸方向に延びて搬送台１５０を直接支持する２つの板状体を図示Ｘ軸方向に沿って所定の間隔を介して複数並べて配置した板状体で支持して構成されている。この基台１５３の前方には、ワーク保持具１６０が設けられている。
【００５０】
ワーク保持具１６０は、被加工物ＷＫを搬送台１５０に沿って支持するための部品であり、金属製の板状体を互いに組み付けて構成されている。具体的には、ワーク保持具１６０は、上下方向に所定の間隔を介して配置されて図示Ｘ軸方向に延びる２つの板状体を図示Ｘ軸方向に沿って所定の間隔を介して複数並べて配置された板状体で支持して構成されている。この場合、ワーク保持具１６０は、左右対称の２つの被加工物ＷＫを同時に載置して保持できるように構成されている。また、ワーク保持具１６０は、図示Ｘ軸方向の長さが加工中の被加工物ＷＫを安定的に支持できる長さ、すなわち、被加工物ＷＫの長さと略同じ長さに形成される。
【００５１】
このワーク保持具１６０の上面には、図示Ｘ軸方向に延びる上面に所定の間隔を介して複数のクランプ１６１が設けられている。これらのクランプ１６１は、被加工物ＷＫにおける第３面Ｆ３をワーク保持具１６０の上面に着脱自在に固定するための器具であり、第３面Ｆ３をワーク保持具１６０の上面に押え付ける板状体および同板状体を押えつつワーク保持具１６０の上面に捩じ込まれるボルトで構成されている。
【００５２】
制御装置１７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、長尺材用複合加工機１００の全体の作動を総合的に制御するとともに、作業者によって用意される図示しない加工プログラム（所謂ＮＣ（Numerical Control）プログラム）を実行することにより被加工物ＷＫに対して穿孔加工を行う。具体的には、制御装置１７０は、工具駆動アクチュエータ１０４、工具選択アクチュエータ１０６、サブアプローチ装置１１４ａ，１１４ｂ、パンチアクチュエータ１２３、吸引装置１２９、工具駆動アクチュエータ１３３、メインアプローチ装置１４２、Ｙ軸駆動装置１４４およびＸ軸駆動装置１５１の各作動を制御して切削加工ユニット１０１、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０をそれぞれ被加工物ＷＫに対してＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向からなる直交３軸方向に相対変位させて被加工物ＷＫの加工を行う。
【００５３】
この制御装置１７０には、作業者からの指示を受け付けて制御装置１７０に入力するスイッチ群からなる入力装置および制御装置１７０の作動状況を表示する液晶表示装置をそれぞれ備えた操作盤１７１を備えている。そして、これらの制御装置１７０および操作盤１７１は、搬送台１５０およびワーク保持具１６０の近傍に配置されている。なお、この長尺材用複合加工機１００は、外部電源から受けた電力を各部に供給する電源部、切削加工ユニット１０１および切断ユニット１３０による粉状の加工屑を回収する加工屑回収装置、および切削加工ユニット１０１、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０の各位置を検出する検出装置などを備えているが、これらの本発明に直接関わらない構成については、その説明は省略する。
【００５４】
（長尺材用複合加工機１００の作動）
次に、上記のように構成した長尺材用複合加工機１００の作動について説明する。まず、作業者は、被加工物ＷＫをワーク保持具１６０上にセットする。具体的には、作業者は、左右対称の２つの被加工物ＷＫにおける各第３面Ｆ３をワーク保持具１６０の上面に対向した向きで載置して両第３面Ｆ３をクランプ１６１によって同時に固定する（図１および図２を参照）。
【００５５】
次に、作業者は、被加工物ＷＫに対する穿孔加工を開始する。具体的には、作業者は、操作盤１７１を操作して制御装置１７０に対して被加工物ＷＫへの穿孔加工の開始を支持する。この指示に応答して制御装置１７０は、作業者によって予め入力された加工プログラムを実行することにより被加工物ＷＫへの穿孔加工を開始する。すなわち、制御装置１７０は、工具駆動アクチュエータ１０４、工具選択アクチュエータ１０６、サブアプローチ装置１１４ａ，１１４ｂ、パンチアクチュエータ１２３、吸引装置１２９、工具駆動アクチュエータ１３３、メインアプローチ装置１４２、Ｙ軸駆動装置１４４およびＸ軸駆動装置１５１の各作動を制御して被加工物ＷＫの第１面Ｆ１および第２面Ｆ２に対してそれぞれ穿孔加工を行う。
【００５６】
まず、切削加工ユニット１０１を用いて第１面Ｆ１に穿孔加工を行う場合においては、制御装置１７０は、図６に示すように、回転ベース１０５が保持する複数の切削工具１０３の中から使用する切削工具１０３を第１面Ｆ１に対向させる位置決めを行った後、この切削工具１０３を回転駆動させる。次いで、制御装置１７０は、回転駆動させた切削工具１０３を図示Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動させながら第１面Ｆ１における所定の位置に穿孔加工を切削加工により行う。
【００５７】
この場合、制御装置１７０は、サブアプローチ装置１１４ａ，１１４ｂの各作動を制御してパンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０を図示Ｚ軸方向に上昇させておく。これにより、制御装置１７０は、切削加工ユニット１０１による穿孔加工時にキャリッジ１１０が上下動した場合においてもパンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０が被加工物ＷＫに接触することを防止することができる。
【００５８】
次に、パンチプレスユニット１２０を用いて第２面Ｆ２に穿孔加工を行う場合においては、制御装置１７０は、図７に示すように、ワーク保持具１６０上に保持された２つの被加工物ＷＫにおける各第２面Ｆ２に対してそれぞれ図示Ｘ軸方向に２つずつのパンチホルダ１２２を対向配置させる。この場合、制御装置１７０は、メインアプローチ装置１４２の作動を制御してキャリッジ１１０を図示Ｚ軸方向上で上昇させるとともにサブアプローチ装置１１４ａの作動を制御してパンチプレスユニット１２０を図示Ｚ軸方向に下降させる。これにより、制御装置１７０は、パンチプレスユニット１２０による穿孔加工時において切削加工ユニット１０１および切断ユニット１３０が被加工物ＷＫに接触することを防止することができる。
【００５９】
また、制御装置１７０は、図４に示すように、Ｙ軸駆動装置１４４の作動を制御して２つの被加工物ＷＫにおける各第２面Ｆ２に対して各ワーク押え体１２２ａおよび各ダイ１２５がそれぞれ接触することなく所定の隙間Ｓ１，Ｓ２を介して対向配置されるようにパンチプレスユニット１２０の位置決めを行う。この場合、所定の隙間Ｓ１，Ｓ２は、特に限定されるものではなきが、１ｍｍ〜１０ｍｍが好適である。
【００６０】
次いで、制御装置１７０は、第２面Ｆ２に対して穿孔加工を行う。具体的には、制御装置１７０は、メインアプローチ装置１４２およびＸ軸駆動装置１５１の各作動を制御して第２面Ｆ２に対する図示Ｚ軸方向および図示Ｘ軸方向の穿孔位置にパンチ１２１およびダイ１２５を位置決めした状態でパンチアクチュエータ１２３を作動させてパンチ１２１を第２面Ｆ２に貫通させる。この場合、パンチプレスユニット１２０は、第２面Ｆ２に対してワーク押え体１２２ａおよびダイ１２５が所定の隙間Ｓ１，Ｓ２を介してそれぞれ配置されているため、位置決め時における物理的干渉を防止することができる。
【００６１】
また、この場合、パンチプレスユニット１２０は、ダイ１２５と第２面Ｆ２との間に隙間Ｓ２を介して穿孔加工を行う。このため、各被加工物ＷＫの第２面Ｆ２は、ワーク押え体１２２ａおよびパンチ１２１に押されてダイ１２５側に弾性的に撓んだ状態でパンチ１２１によって打抜かれた後、ワーク押え体１２２ａおよびパンチ１２１の退避によって撓み変形前の元の形状に復元する。すなわち、隙間Ｓ２は、ワーク押え体１２２ａおよびパンチ１２１の退避によって再び形成される。したがって、制御装置１７０は、Ｙ軸駆動装置１４４の作動制御による図示Ｙ軸方向の位置決め制御を行うことなく第２面Ｆ２における次の穿孔加工位置にパンチ１２１およびダイ１２５をそれぞれ位置決めすることができる。
【００６２】
また、制御装置１７０は、第２面Ｆ２に対する穿孔加工を行う際に吸引装置１２９の作動を開始させる。これにより、パンチ１２１およびダイ１２５によって打抜かれた第２面Ｆ２の加工屑Ｋは、回収路１２６ａを介してスクラップ回収箱１２８に導かれた後、吸引口１２８ａを介して吸引装置１２９に回収される。
【００６３】
次に、切断ユニット１３０を用いて被加工物ＷＫに切断加工を行う場合においては、制御装置１７０は、ワーク保持具１６０上に保持された２つの被加工物ＷＫに対して切断工具１３２を対向配置させる。この場合、制御装置１７０は、メインアプローチ装置１４２の作動を制御してキャリッジ１１０を図示Ｚ軸方向上で上昇させるとともにサブアプローチ装置１１４ｂの作動を制御して切断ユニット１３０を図示Ｚ軸方向に下降させる。これにより、制御装置１７０は、切断ユニット１３０による切断加工時において切削加工ユニット１０１およびパンチプレスユニット１２０が被加工物ＷＫに接触することを防止することができる。
【００６４】
次いで、制御装置１７０は、切断工具１３２を回転駆動させた状態でこの切断工具１３２を図示Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動させることにより被加工物ＷＫを図示Ｙ軸方向に切断する。これにより、被加工物ＷＫは、図示Ｘ軸方向上で２つに分断される。
【００６５】
これらの切削加工ユニット１０１、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０による各加工は、任意の順番で行うことができる。すなわち、長尺材用複合加工機１００は、被加工物ＷＫに対する３つの加工をワンチャックで行うことができる。なお、長尺材用複合加工機１００は、パンチプレスユニット１２０による穿孔加工を最初に行うことによって切削加工ユニット１０１および切断ユニット１３０による各加工時に生じる粉状の加工屑の影響を抑えて穿孔加工を行うことができる。
【００６６】
切削加工ユニット１０１、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０による各加工が終了した場合には、作業者は、ワーク保持具１６０上に固定した被加工物ＷＫを取り外す。そして、作業者は、ワーク保持具１６０上に新たな被加工物ＷＫをセットして穿孔加工を行うことができる。
【００６７】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、長尺材用複合加工機１００は、被加工物ＷＫに対して切削加工ユニット１０１とパンチプレスユニット１２０とが互いに直交する方向に加工を行う向きでキャリッジ１１０に設けられているとともに、このキャリッジ１１０が被加工物ＷＫの長手方向に往復変位可能に構成されている。これにより、長尺材用複合加工機１００は、被加工物ＷＫの姿勢を変えることなく２つの面である第１面Ｆ１および第２面Ｆ２に加工を行うことができ穿孔加工の作業負担を軽減できるとともに、第１面Ｆ１および第２面Ｆ２の２つの面間での加工精度を向上させることができる。
【００６８】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記各変形例の説明および参照する図においては、上記実施形態と同様の構成部分について同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００６９】
例えば、上記実施形態においては、切削加工ユニット１０１は、工具ホルダ１０２を回転ベース１０５の外周面上に放射状に設けて構成した。しかし、切削加工ユニット１０１は、複数の工具ホルダ１０２を有して構成されていればよい。したがって、切削加工ユニット１０１は、例えば、切削工具１０３を着脱自在に保持する主軸と、複数の切削工具１０３を保持する工具ホルダを有して主軸に対して選択的に切削工具１０３を供給するツールマガジンおよび工具交換装置とを備えて構成することもできる。
【００７０】
また、上記実施形態においては、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０は、複数の工具ホルダ１０２を放射状に備えた回転ベース１０５に対して図示Ｙ軸方向にずれた位置に設けた。これにより、長尺材用複合加工機１００は、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０を切削加工ユニット１０１に接近した位置に配置することができ、キャリッジ１１０周りにおける被加工物ＷＫの長手方向の長さを短くしてコンパクト化することができる。また、長尺材用複合加工機１００は、切削加工ユニット１０１、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０の相互間で加工を切り替える際のキャリッジ１１０の移動量を抑えて加工速度を向上させることができる。しかし、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０は、複数の工具ホルダ１０２を放射状に備えた回転ベース１０５に対して図示Ｙ軸方向における同じ位置に配置することもできる。
【００７１】
また、上記実施形態においては、長尺材用複合加工機１００は、切断ユニット１３０を備えて構成した。しかし、長尺材用複合加工機１００は、被加工物ＷＫを切断する必要がない場合、例えば、被加工物ＷＫの長さが予め必要な長さに形成されている場合などには、切断ユニット１３０を省略して構成することもできる。
【００７２】
また、上記実施形態においては、長尺材用複合加工機１００は、メインアプローチ装置１４２によってキャリッジ１１０を図示Ｚ軸方向に往復変位、すなわち昇降するように構成した。しかし、長尺材用複合加工機１００は、切削加工ユニット１０１、パンチプレスユニット１２０および切断ユニット１３０ごとにアクチュエータを設けて各ユニットごとに図示Ｚ軸方向に往復変位、すなわち昇降するように構成することもできる。この場合、長尺材用複合加工機１００は、サブアプローチ装置１１４ａ，１１４ｂを省略して構成することができる。
【００７３】
また、上記実施形態においては、ワーク保持具１６０は、作業者による手作業によって被加工物ＷＫの保持および保持の解除を行うように構成した。しかし、ワーク保持具１６０は、制御装置１７０による制御によって自動的に被加工物ＷＫの保持および保持の解除を行うように構成することもできる。この場合、長尺材用複合加工機１００は、ワーク保持具１６０に対して被加工物ＷＫの供給および回収を行う装置を付属させてもよい。
【００７４】
また、上記実施形態においては、ワーク保持具１６０は、左右対称の２つの被加工物ＷＫを平行に並んだ状態で同時に保持するように構成した。しかし、ワーク保持具１６０は、少なくとも１つの被加工物ＷＫを保持できればよく、３つ以上の被加工物ＷＫを同時に保持するように構成することもできる。
【００７５】
また、上記実施形態においては、長尺材用複合加工機１００は、被加工物ＷＫにおける第２面Ｆ２とダイ１２５との間に隙間Ｓ２を形成して第２面Ｆ２をダイ１２５側に撓ませて弾性変形させた状態でパンチ加工を行うように構成した。しかし、長尺材用複合加工機１００は、被加工物ＷＫにおける第２面Ｆ２を弾性変形させることなく原形を保ったままパンチ加工を行うこともできる。この場合、長尺材用複合加工機１００は、ダイ１２５のみまたはダイ受け１２６を被加工物ＷＫの第２面Ｆ２側に変位させて密着させた後、パンチ加工を行うようにすればよい。
【符号の説明】
【００７６】
ＷＫ…被加工物、Ｆ１…第１面、Ｆ２…第２面、Ｆ３…第３面、Ｓ１…被加工物の第１面とワーク押え体との間の隙間、Ｓ２…被加工物の第２面とダイとの間の隙間、Ｋ…プレス加工による加工屑、
１００…長尺材用複合加工機、
１０１…切削加工ユニット、１０２…工具ホルダ、１０３…切削工具、１０４…工具駆動アクチュエータ、１０５…回転ベース、１０６…工具選択アクチュエータ、
１１０…キャリッジ、１１１ａ，１１１ｂ…側壁、１１２ａ，１１２ｂ…リニアガイド、１１３…天井板、１１４ａ，１１４ｂ…サブアプローチ装置、１１５…背板、１１６…リニアガイド、
１２０…パンチプレスユニット、１２１…パンチ、１２２…パンチホルダ、１２２ａ…ワーク押え体、１２３…パンチアクチュエータ、１２４…リンク機構、１２５…ダイ、１２６…ダイ受け、１２６ａ…回収路、１２７…プレスユニット台、１２７ａ…支持部、１２８…スクラップ回収箱、１２８ａ…吸引口、１２９…吸引装置、
１３０…切断ユニット、１３１…工具ホルダ、１３２…切断工具、１３３…工具駆動アクチュエータ、１３４…伝達機構、１３５…切断ユニット台、
１４０…キャリッジ台、１４１…正面壁、１４２…メインアプローチ装置、１４３…底板、１４４…Ｙ軸駆動装置、１４５…リニアガイド、
１５０…搬送台、１５１…Ｘ軸駆動装置、１５２…リニアガイド、１５３…基台、
１６０…ワーク保持具、１６１…クランプ、
１７０…制御装置、１７１…操作盤。
【図１】
2019136792.tif 000003
【図２】
2019136792.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019136792.tif 000007
【図６】
2019136792.tif 000008
【図７】
2019136792.tif 000009