(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材(12)の端縁部に面取り加工を施す自動面取り装置であって、
前記被加工材(12)を保持可能な保持装置(14)に保持されている被加工材(12)の端面に対向するよう主軸頭(28)に配設されて回転駆動されるカッタ本体(36)と、
前記カッタ本体(36)における被加工材(12)の端面と対向する部位(40)に、該カッタ本体(36)の回転軸心からの離間距離が異なるように配置された複数の刃具(42,44)と、
前記カッタ本体(36)の回転軸心に沿って穿設した通孔(50)に移動自在に挿通される位置決めロッド(52)と、
該ロッド(52)を、前記カッタ本体(36)から被加工材(12)に向けて突出し、前記保持装置(14)に搬送されて保持される前の被加工材(12)の端面に当接することで該端面を基準位置(CR)に位置決めする作動位置と、前記刃具(42,44)による被加工材(12)の面取り加工の妨げとならない退避位置との間で移動する移動手段(54)とを備え、
前記位置決めロッド(52)により被加工材(12)の端面を基準位置(CR)に位置決めした後に、前記保持装置(14)に保持された被加工材(12)の端面とカッタ本体(36)とを相対的に近接することで、前記刃具(42,44)により被加工材(12)の端縁部を切削して面取りするよう構成した
ことを特徴とする自動面取り装置。
【請求項２】
前記主軸頭(28)が配設されるベッド(24)は、カッタ本体(36)の回転軸心を、前記保持装置(14)に載置される被加工材(12)の軸心と一致させるよう昇降調節可能に構成される請求項１記載の自動面取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、丸棒等の被加工材の端縁部に、面取り加工を自動的に施し得る自動面取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
丸棒等の被加工材の端縁部には、一般に面取り加工が施される。この面取り加工の作業には、砥石を用いたグラインダーが使用されていた。しかし、砥石を用いる場合には二次バリが発生するため、該バリを除去するために別の砥石が必要となり、装置が大型化すると共に複雑化し、コストが嵩む問題がある。また砥石は、面取り加工を続けているうちに摩耗して短期間での交換を必要とし、ランニングコストが嵩む難点も指摘される。更には、面取り加工中に粉塵が発生して作業環境を悪化させるから、集塵機を設置しなければならない等の各種欠点があった。
【０００３】
そこで、前記問題に対処する一つの手段として、刃具を配設したカッタ本体を回転自在に備えたカッタ装置により、被加工材の端縁部を切削して面取りすることが提案されている。この装置によれば、二次バリや粉塵が発生することはなく、また刃具の寿命は長いからランニングコストを低減することができるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記カッタ装置では、カッタ本体に対して刃具は交換可能には構成されているが、刃具自体の配設位置は一定であるため、オーダ変更によって加工する被加工材の直径が大きく変わった場合は、カッタ本体自体を、対応する位置に刃具を配設した別のカッタ本体と交換する必要があり、その交換作業が煩雑で時間が掛かり、生産能率が低下する原因となっていた。また、被加工材の直径に応じた多数のカッタ本体を準備することは、広い保管場所を確保したり煩雑な保管管理が必要となる難点も指摘される。
【０００５】
前記カッタ装置で被加工材の端縁部に仕様に応じた面取り加工を施すには、被加工材の端面を基準位置に正確に位置決めすることが必要である。しかし従来は、カッタ装置での面取り加工を行なうために被加工材を不動化保持する保持装置に該被加工材を搬送する前工程で、被加工材の位置決めを行なっていたため、被加工材を保持装置に搬送する間に位置ずれを生じ、仕様通りの面取り加工を施すことができなくなる問題があった。なお、被加工材の端面が、基準位置に対してカッタ装置から離間する側にずれる場合は、被加工材に面取り加工を施し得なくなる事態を生ずるおそれがある。このため、被加工材を搬送する搬送装置では、基準位置に対して被加工材の端面が、カッタ装置に近接する側への位置ずれのみを生ずるように構成されている。しかし、この場合には被加工材の端面が基準位置から大きくずれると、面取り量が多くなって歩留りが低下する問題を招く。
【０００６】
【発明の目的】
この発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、被加工材の広範囲な直径サイズに対応でき、また切削時の面取り精度を向上し得る自動面取り装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る自動面取り装置は、
被加工材の端縁部に面取り加工を施す自動面取り装置であって、
前記被加工材を保持可能な保持装置に保持されている被加工材の端面に対向するよう主軸頭に配設されて回転駆動されるカッタ本体と、
前記カッタ本体における被加工材の端面と対向する部位に、該カッタ本体の回転軸心からの離間距離が異なるように配置された複数の刃具と、
前記カッタ本体の回転軸心に沿って穿設した通孔に移動自在に挿通される位置決めロッドと、
該ロッドを、前記カッタ本体から被加工材に向けて突出し、前記保持装置に搬送されて保持される前の被加工材の端面に当接することで該端面を基準位置に位置決めする作動位置と、前記刃具による被加工材の面取り加工の妨げとならない退避位置との間で移動する移動手段とを備え、
前記位置決めロッドにより被加工材の端面を基準位置に位置決めした後に、前記保持装置に保持された被加工材の端面とカッタ本体とを相対的に近接することで、前記刃具により被加工材の端縁部を切削して面取りするよう構成したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る自動面取り装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。
【０００９】
図１は、実施例に係る自動面取り装置のカッタ本体を示す正面図、図２は、実施例に係る自動面取り装置の全体を示す概略構成図であって、自動面取り装置１０の前方には、被加工材１２の端面を自動面取り装置１０の主軸頭２８(後述)に対向した状態で、該被加工材１２を不動化保持可能な保持装置１４が配置されている。この保持装置１４は、図示しない材料搬送装置により搬送される被加工材１２が載置される下保持部材１６が機械フレーム１８に配設されると共に、該機械フレーム１８に倒立配置した空気や油圧等の流体圧を用いた保持用シリンダ２０のピストンロッド２０ａに連結した上保持部材２２が、下保持部材１６の上方に対向するよう配設されている。そして、保持用シリンダ２０を付勢することで下保持部材１６から離間する退避位置に臨む上保持部材２２を保持位置まで下降して下保持部材１６に近接することで、両保持部材１６,２２間に被加工材１２を挟持して不動化保持するよう構成される。なお、被加工材１２の直径が変わった場合であっても、前記保持用シリンダ２０は常に一定の力で上保持部材２２を付勢して被加工材１２を確実に保持し得るよう設定してある。
【００１０】
前記自動面取り装置１０は、図２に示す如く、ベッド２４の水平上面に一対の案内面２６,２６(一方のみ図示)が平行に配設され、この案内面２６,２６に主軸頭２８が摺動走行可能に載架されている。前記一対の案内面２６,２６の間に送りネジ３０が平行に延在して回転自在に枢支され、この送りネジ３０がベッド２４に配設した正逆回転可能なサーボモータ３２にカップリング等の手段を介して連結されている。また主軸頭２８の底面にはナット(図示せず)が配設され、このナットに送りネジ３０が螺挿してある。従って、サーボモータ３２を正逆駆動することにより送りネジ３０が正逆方向に回転し、前記ナットとの協働作用下に主軸頭２８を案内面２６,２６に沿って移動させるようになっている。なお、サーボモータ３２には図示しない制御装置に接続する回転角検出手段３４が配設され、主軸頭２８の移動位置を監視し、該主軸頭２８を、前記保持装置１４に保持されている被加工材１２に対する加工位置、位置決め位置および待機位置に位置決めし得るよう構成されている。そして、主軸頭２８を、被加工材１２から離間する位置決め位置から被加工材１２に近接する加工位置に移動することで、被加工材１２に面取り加工を施すようになっている。
【００１１】
前記主軸頭２８の内部には、前記案内面２６と平行な主軸(図示せず)が回転自在に枢支され、該主軸の頭前面(被加工材１２の端面と対向する面)に突出する軸端に、円形のカッタ本体３６が一体的に回転するよう配設されている。主軸には、ギヤ伝達系を介して主軸モータ３８が接続され、該主軸モータ３８を駆動することにより、主軸およびカッタ本体３６が一体的に回転するよう構成される。なお、前記ベッド２４は、図示しないベースに対して昇降調節可能に配設され、主軸およびカッタ本体３６の回転軸心を、前記保持装置１４に不動化保持される被加工材１２の軸心と一致させ得るよう構成されている。
【００１２】
前記保持装置１４で保持された被加工材１２の端面と対向するカッタ本体３６の前面には、回転軸心に向けて収縮する略円錐状の取付部(部位)４０が凹設され(図４,図５参照)、該取付部４０に、複数の刃具としての切削チップ４２,４４が周方向に所要間隔で配設されている。実施例では、図１に示す如く、周方向に１８０度間隔で配設される一対の小サイズ用の切削チップ４２,４２と、同じく周方向に１８０度間隔で配設される一対の大サイズ用の切削チップ４４,４４との４つの切削チップ４２,４２,４４,４４が、各チップ４２,４２,４４,４４が周方向に９０度間隔となるよう配設され、これら切削チップ４２,４２,４４,４４により被加工材１２の端縁部を切削して面取りするよう構成されている。
【００１３】
前記小サイズ用の切削チップ４２および大サイズ用の切削チップ４４の配設構造は同一であるので、小サイズ用の切削チップ４２の配設構造についてのみ説明し、大サイズ用の切削チップ４２の配設構造の同一の部材には同じ符号を付してその詳細説明は省略する。すなわち、図３に示すように前記カッタ本体３６の取付部４０に凹部４０ａが形成され、該凹部４０ａにホルダ４６がネジ止め固定されると共に、該ホルダ４６に形成した支持部４６ａに切削チップ４２が位置決め支持されるよう構成される。また凹部４０ａには、ホルダ４６に位置決め支持された切削チップ４２に当接するクサビ材４８が挿入されてネジ止め固定されるようになっている。すなわち、切削チップ４２は、クサビ材４８のクサビ作用によって、該クサビ材４８とホルダ４６とに挟持された状態でカッタ本体３６に位置決め固定される。なお、切削チップ４２は、図４に示すように、側面において略正方形をなす平板状に形成され、その一辺が回転軸心に対して例えば４５度で傾斜する姿勢で位置決めされて、被加工材１２の端縁部に４５度の傾きの面取りを施し得るよう設定されている。また、切削チップ４２を図示のように側面が略正方形となる平板状に形成したことで、カッタ本体３６に対する取付け状態を変えることで、その８個所の各辺(切削辺)を用いて被加工材１２の面取り加工を行ない得るようになっている。なお、切削チップ４２の交換や切削辺の変更は、クサビ材４８やホルダ４６を凹部４０ａから取外すことにより行ない得る。
【００１４】
前記小サイズ用の切削チップ４２,４２と、大サイズ用の切削チップ４４,４４とは、図１,図４〜図６に示す如く、カッタ本体３６に対して、その回転軸心からの離間距離が異なるように位置決め配置されている。すなわち、前記小サイズ用の切削チップ４２で面取り加工し得る被加工材１２の直径は、図４に示す如く、最小Ｒ1、最大Ｒ2に設定され、また大サイズ用の切削チップ４４で面取り加工し得る被加工材１２の直径は、図５に示す如く、最小Ｒ3、最大Ｒ4に設定される。但し、Ｒ2≧Ｒ3に設定されており、従って実施例の自動面取り装置１０では、カッタ本体３６を交換することなく、被加工材１２の直径がＲ1〜Ｒ4の広範囲のサイズのものを面取り加工することができる。
【００１５】
前記カッタ本体３６には、その回転軸心に沿って穿設した通孔５０に位置決めロッド５２が移動自在に挿通されている。この位置決めロッド５２は、主軸頭２８に配設した空圧や油圧等の流体圧を用いた移動手段としての位置決め用シリンダ５４に連結される。そして、該位置決め用シリンダ５４の正逆付勢によって位置決めロッド５２は、前記カッタ本体３６の前方から被加工材１２に向けて突出し、前記保持装置１４に搬送されて不動化保持される前の被加工材１２の端面に当接することで該端面を基準位置ＣＲに位置決めする作動位置(図７(ｂ))と、本体前端から取付部４０の内側に引込んで前記切削チップ４２,４４による被加工材１２の面取り加工の妨げとならない退避位置(図７(ａ))との間を移動するよう構成される。前記位置決め用シリンダ５４は、主軸頭２８を位置決め位置に移動したときに付勢されて、位置決めロッド５２を退避位置から作動位置に移動するよう制御される。また位置決めロッド５２を作動位置に移動したときのカッタ本体３６の前端からの突出量は、位置決め位置に臨む主軸頭２８のカッタ本体３６の前端から前記保持装置１４に保持されるべき被加工材１２の端面の基準位置ＣＲまでの長さに設定されている。従って、例えば保持装置１４の下保持部材１６に載置されている不動化保持前の被加工材１２の端面が基準位置ＣＲより主軸頭側に位置ずれしている場合は、位置決めロッド５２を退避位置から作動位置に移動することで、該位置決めロッド５２の先端が被加工材１２の端面に当接して該被加工材１２を移動させて、その端面を正しく基準位置ＣＤに臨ませることができる。
【００１６】
なお、図示しないが、前記主軸にも位置決めロッド５２を移動可能に挿通する通孔が穿設され、主軸およびカッタ本体３６は、位置決めロッド５２と干渉することなく回転駆動されるよう構成される。
【００１７】
【実施例の作用】
次に、前述した実施例に係る自動面取り装置の作用につき説明する。自動面取り装置１０における被加工材１２の面取り加工の待機状態では、前記保持装置１４の上保持部材２２および位置決めロッド５２は、何れも退避位置に臨むと共に、主軸頭２８は待機位置に臨んでいる。この状態で、前記材料搬送装置により保持装置１４の下保持部材１６上に小サイズの被加工材１２が搬送載置されると、前記サーボモータ３２が回転制御されて、待機位置に臨む主軸頭２８を位置決め位置まで移動する(図７(ａ)参照)。この場合において、下保持部材１６に載置された被加工材１２の端面が、基準位置ＣＲに対して主軸頭２８に近接する側に位置ずれしているものとする。
【００１８】
次いで、前記位置決め用シリンダ５４が付勢され、図７(ｂ)に示すように、位置決めロッド５２を退避位置から作動位置に向けて移動することにより、下保持部材１６に載置されている被加工材１２の端面に位置決めロッド５２の先端が当接してこれを移動させる。これにより、被加工材１２の端面は、基準位置ＣＲに正しく臨むよう位置決めされる。そして、前記下保持部材１６上で被加工材１２の位置決めがなされると、前記保持用シリンダ２０が付勢されて上保持部材２２を退避位置から保持位置に移動することで、被加工材１２は上下の保持部材１６,２２により不動化保持される。
【００１９】
次に、前記位置決め用シリンダ５２が逆付勢されて位置決めロッド５２を退避位置に移動すると共に、前記サーボモータ３２が回転制御されて、位置決め位置に臨む主軸頭２８を加工位置まで移動する。また前記主軸モータ３８により主軸に配設したカッタ本体３６が回転駆動され、図７(ｃ)に示すように、前記小サイズ用の切削チップ４２,４２が被加工材１２の端縁部に当接して切削することで面取り加工が施される。そして、前記被加工材１２の面取り加工が完了すると、前記主軸頭２８が位置決め位置まで移動すると共に、前記上保持部材２２が退避位置まで移動し、加工済みの被加工材１２が搬出される。
【００２０】
実施例の自動面取り装置１０では、小サイズ用の切削チップ４２と大サイズ用の切削チップ４４との配設位置を、カッタ本体３６の回転軸心からの離間距離が異なるように配置しているから、直径Ｒ1〜Ｒ4までのサイズの被加工材１２であれば、カッタ本体３６を交換することなく、前述した工程での面取り加工が行ない得る。すなわち、カッタ本体３６を交換することなく広い直径サイズ範囲に対応することができるから、被加工材１２のオーダ変更に伴うサイクルタイムの短縮を図り、生産能率を向上し得る。また、被加工材１２の直径に応じた多数のカッタ本体３６を準備する必要はなく、広い保管場所を確保したり煩雑な保管管理を不要とすることができる。
【００２１】
また、前記保持装置１４に不動化保持される前の被加工材１２を、自動面取り装置１０に配設した位置決めロッド５２によって常に一定の位置(基準位置ＣＲ)に正確に位置決めし得るから、被加工材１２の面取り量にバラツキを生ずることなく一定の面取り加工を施し得る。すなわち、仕様に応じてＣ１の糸面取りや、Ｃ６の深面取り等を高精度で施すことが可能で、被加工材１２の端面品質を向上することができる。しかも、主軸頭２８の移動をサーボモータ３２で行なっているから、該主軸頭２８の正確な位置制御が可能で、被加工材１２に精度の良い面取りを施し得る。
【００２２】
なお、オーダ変更により被加工材１２の直径が変わった場合は、前記保持装置１４に不動化保持される新オーダの被加工材１２の軸心と、前記カッタ本体３６の回転軸心とを一致させるよう前記ベッド２４を昇降調節することで、前記位置決めロッド５２による位置決めは、常に被加工材１２の端面における中心(軸心)で行なうことができる。従って、被加工材１２の端面形状が、その端縁部が軸方向に延出するカップ形状となっていても、その端面中心を基準とした精度の良い面取りを行ない得る。
【００２３】
実施例では、カッタ本体に、配設位置の異なる２組の切削チップ(刃具)を配設した場合で説明したが、該切削チップの配設数は実施例に限定されるものでなく、３組以上の切削チップの夫々を配設位置を変えてカッタ本体に配設したものであってもよい。また、同一直径の被加工材を切削する切削チップが組(一対)をなすものでなく、１個であってもよく、従って２個の切削チップがカッタ本体に対して配設位置が異なるように配置されている構成を採用可能である。なお、実施例では保持装置で不動化保持した被加工材に対して主軸頭を近接・離間移動するよう構成したが、被加工材の端面とカッタ本体とが相対的に近接・離間すればよいから、定位置に固定された主軸頭に対して、保持装置を実施例で説明したと同様な送り機構(送りネジとサーボモータとの組合わせ)により移動させるようにしてもよい。
【００２４】
実施例では、主軸頭を位置決め位置に臨ませた状態で、位置決めロッドを作動位置まで突出することで、被加工材の端面を基準位置に位置決めするよう構成したが、本願発明はこれに限定されるものでない。例えば、主軸頭が待機位置に臨んでいるときに、予め位置決めロッドを作動位置に突出しておき、この状態で主軸頭を位置決め位置に移動することでも、被加工材の位置決めを行なうことができる。更に、位置決めロッドの移動手段は、流体圧を用いたシリンダに限らず、ラック−ピニオンやカム、あるいは送りネジをモータで作動する構成を採用可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明に係る自動面取り装置によれば、カッタ本体に対して複数の刃具を、カッタ本体の回転軸心からの離間距離が異なるように配置したことで、カッタ本体を交換することなく、被加工材の広い直径サイズ範囲に対応することができ、被加工材のオーダ変更に伴うサイクルタイムの短縮を図り、生産能率を向上することができる。すなわち、被加工材の直径サイズに応じた多数のカッタ本体を準備する必要はなく、広い保管場所を確保したり煩雑な保管管理を不要とし得る。また被加工材の面取りは、刃具により行なうので、面取りに要する時間を短縮して生産能率を極めて向上させ得る。更に、刃具の寿命は、砥石よりも長いので、ランニングコストを低廉に抑えることが可能である。
【００２６】
また、保持装置に保持される前に、被加工材の端面を位置決めロッドによって常に基準位置に正確に位置決めし得るから、被加工材に高精度の面取り加工を施し得る。従って、被加工材の歩留りおよび端面品質を向上することができる。
更に、オーダ変更により被加工材の直径が変わった場合は、保持装置に不動化保持される新オーダの被加工材の軸心と、カッタ本体の回転軸心とを一致させるようベッドを昇降調節することで、位置決めロッドによる位置決めは、常に被加工材の端面における中心(軸心)で行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る自動面取り装置のカッタ本体を示す正面図である。
【図２】実施例に係る自動面取り装置の全体を示す概略構成図である。
【図３】実施例に係る切削チップの配設構造を示す要部断面図である。
【図４】実施例に係るカッタ本体を小サイズ用の切削チップの配設部位で示す断面図である。
【図５】実施例に係るカッタ本体を大サイズ用の切削チップの配設部位で示す断面図である。
【図６】実施例に係るカッタ本体に対する小サイズ用の切削チップと大サイズ用の切削チップとの配設状態を示す説明図である。
【図７】実施例に係る自動面取り装置による被加工材の面取り加工の工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１２  被加工材
１４  保持装置
２４  ベッド
２８  主軸頭
３６  カッタ本体
４０  取付部(部位)
４２  切削チップ(刃具)
４４  切削チップ(刃具)
５０  通孔
５２  位置決めロッド
５４  位置決め用シリンダ(移動手段)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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