NACHITECHNICALREPORT
Machining

20B2

Vol.

March/2010■ 新商品・適用事例紹介
油圧のパワーと電動の制御性を融合「ハイブリッドブローチ盤 Mi5010PA」
マシニング事業

Combining the Power of Hydraulics with theControllability of Electric Drive"Hybrid Broaching Machine Mi5010PA"〈キーワード〉

高能率・省エネ・省スペース（パワーマイスター）
ＭＱＬ加工・保全性向上

機械工具事業部／機械製造所／技術二部

副島 悟
Satoru FUKUSHIMA

油圧のパワーと電動の制御性を融合「ハイブリッドブローチ盤 Mi5010PA」

要旨

NACHIのブローチ盤は、1943年に1号機を開発

1. 次世代ブローチ盤

して以来、今日に至るまで製作台数は8,000台を超え、シェアは国内80％、海外20％を維持している。この間、ブローチ加工は高精度で他の加工法では到達

NACHIはセミドライブローチ加工・ハードブローチ加できない高能率を発揮し、大量生産にはなくてはな工を開発し、切削油の付着が許されないアセンブリらない加工法である。加工形状はインボリュートスプ

ブロー品の加工や熱処理品の歪取加工を行なうまで、タービンディスクのブレーライン穴や内歯ヘリカルギヤ、チ加工を進化させてきた。

ド溝加工など多岐にわたっている。NACHIはこのよ

近年、環境・コスト面の対応から省エネ、省スペースといった要求が高まっている。これらのニーズに応NACHIは省エネ・コンパクト油圧システム「パえるため、ワーマイスター」を登載したハイブリッドブローチ盤を開発した。これにより、従来機に対してエネルギー40行なってきた。
さらに高能率でフレキシブルな設備、また、現在は、※1

MQL加工や油圧レス、潤滑油レス化など環境、省エネに配慮した要求が増えている。

スペース60％減、生産能力1．
5倍を達成した。
％減、今回、開発したハイブリッドブローチ盤は高能率生

この新型ブローチ盤について報告する。
本稿では、

産・フレキシブル対応を前提に、NACHIの省エネ・コ

Abstract
NACHI manufactured its first broaching machine in 1943 and has manufactured over 8,000
broaching machine up to the present, keeping
the 80% domestic and 20% overseas shares. To
date, NACHI has developed semi-dry broaching
and hard broaching technologies and further developed its technology to realize the broaching ofassembled parts that do not allow adhesion of cutting fluid and the parts deformed from heat treatment.
In recent years, the requirements for energysaving and space-saving broaching machines
have increased because of the environmental
measures. In order to fulfill the requirements,
NACHI has developed a small internal broachingmachine with a movable cutter that is equippedwith a compact hydraulic system, POWER Meister. The machine saved energy by 40% and spaceby 60% and increased production capability by 1.5times. The article explains this new broachingmachine.
1

うな多種多様な製品に適したブローチ盤の提供を※2

ンパクト油圧システム「パワーマイスター」を組み合わせることでカスタマーの新たな要求に応えたブローチ盤となっている。

図1 Mi5010ＰＡの外観

2. ハイブリッドブローチ盤の基本仕様
従来機の最大引抜き力やストロークを変更するこ置を設定し、多品種生産にも高能率な対応が可能

3倍、もどし速度を2倍となく、送り速度を従来機の2．となっている。従来、多品種生産を行なう場合はブローに設定することで、高能率化を実現した。

チ交換作業が必要となり、生産効率を低下させる要設 置スペースは従 来の6 0％削 減、機 械 高さは因となっていた。フレキシブル対応を意識したハイブ

2,995mmとなっており、輸送時に機械姿勢を変えるリッドブローチ盤のATC装置は作業時間を3分からことなく、搬送できるサイズになっている。これにより20秒に短縮した。また、長さが異なるブローチに対し機械据付時間は従来機の半分となり、朝、工場へて手動で行なっていた段替えは10分以上の時間を搬入すれば昼から即、生産が可能となった。

ブローチ可変リフター装置により、わず必要としたが、オプションにはブローチ可変リフター装置とATC装か20秒でブローチ交換が完了する。

表1

Mi5010ＰＡの基本仕様

仕 様
従来機 NBV-5-10A 開発機 Mi5010PA
最大引き抜き力
50ｋＮ
50ｋＮ
最大工程
1,000mm
1,000mm
送り速度
6.5m／min15m／min
戻り速度
12m／min24m／min
リフター工程
400mm
400mm
リフター調整量300mm
300mm
リフター調整方法
手動
自動
対象ブローチ全長
870〜1,170mm
870〜1,170mm
被加工物最大外径
300mm
300mm
被加工物取付面高さ
1,400mm1,400mm
機械の高さ
3,135mm2,995mm1,675mm×1,820mm 700mm×1,300mm
機械サイズ 所要床面積
機械の質量1,800kg
1,200kg
ツール収納数―4本
ATC
工具交換方式
ダイ
レクト―（オプション）
工具選択方式
―
番地固定
項 目

図2

従来機

製品加工事例

NBV-5-10A

開発機

Mi5010PA

可変リフタ（オプション）

加工高さ ＝1,400mm
機械の高さ ＝3,153mm
機械の全長 ＝1,820mm
機械の幅 ＝1,675mm
機械の重量 ≒1,800kg

設置スペースを60％削減（従来の40％）

加工高さ ＝1,400mm
機械の高さ ＝2,995mm
機械の全長 ＝1,300mm
機械の幅 ＝ 700mm
機械の重量 ≒1,200kgATC（オプション）

ツインシリンダ駆動【コンパクト化の方策】▼潤滑油→廃止▼油圧タンク→パワーマイスター▼油圧切替えバルブ→パワーマイスター制御▼クーラントタンク→1/3に削減（切屑直下型フレームによる使用量削減）

図3

設置スペース比較

NACHI TECHNICAL REPORT

Vol.

20B2

図4 ＡＴＣ装置概要

2

油圧のパワーと電動の制御性を融合「ハイブリッドブローチ盤 Mi5010PA」

3. ハイブリッドブローチ盤の特長
1）パワーマイスター採用（高能率）

省エネ・コンパクト油圧システム「パワーマイスター」

パワーマイスターは高圧領域においても優れた能は、ACサーボモーターで駆動され、両回転ポンプと力を発揮することから、油圧シリンダのボア径は従来油圧タンクが一体となった油圧ユニットである。このの1／2とした。これにより、送り速度は15m／min、優れた商品をブローチ盤に組み込んだことにより、もどし速度は24m／minと大幅にスピードアップした。

省エネ、省スペース、高能率が達成できた。

送り速度は従来の小型ブローチ盤の送り速度6．

（省エネ・省スペース）5m／minの2倍以上となっている。
30m／min以上の高速加工には高速ブローチ盤

ハイブリッドブローチ盤は2本の油圧シリンダを有し、やハードブローチ盤といったシリーズがあるが、ハイブそれぞれがパワーマイスターと直結する。ポンプの回

リッドブローチ盤の型式『Mi』は、送り速度が中間領転方向の切換えにより、油圧シリンダの動作方向を域に位置するMiddleが由来となっている。

制御する。待機中、モーターは回転しないので、加工時の消費エネルギーを40％削減することができた。

（作業環境改善）

送り速度の変更はモーターの回転数で制御する。まパワーマイスターは低騒音にも効果を発揮している。

た、必要とされる作動油は油圧シリンダ内とパワーマ

フルロード時における数値は従来機のレベルを下回っ

イスターをつなぐ配管の容積分で、従来、機械据付ており、オペレーターおよび周囲の作業環境も改善した。

スペースの大半を占めていた大型の油圧ユニットは不要となった。作動油容量は180Lから6．
6Lに減り、年間で170Ｌ分のランニングコストがカットできる。

0.03
0.025

40％減
図60.0150.010.005
0NBV-5-10A

Mi5010A

図5 エネルギー消費量

フルロード時の騒音（dB）

kwh／台

0.02807978777675747372

Mi

パワーマイスターの外観

NBV-5

作業者側

右側面

左側面
測定位置

図73

騒音レベル比較

反作業者側

2）フレーム構造

ハイブリッドブローチ盤のフレーム構造はFEM（有カッター移動式ブローチ盤では、被加工物をテー限要素法）により形状の最適化を図った。駆動中心ブローチを移動させて加工を行なう。
ブルに設置し、ラムは切削負荷と加工中心を一致させることにより、ブローチはラムと呼ばれる摺動体に固定されており、によるたわみ量を小さくすることができた。フレーム構

ラムは油圧で動作する。

造は箱形を採用し剛性アップを狙った。これにともない、

従来、ラム形状はL字型をしており、片持ち梁の先テーブル受け面では、前後方向、左右方向に均等に端で負荷を受ける構造となっている。切削負荷が切削反力を受けることになり、変位の差が無くなった。

ラムの構造を大大きくなるとたわみが発生するため、この結果、加工精度は良好な結果が得られている。

きくする必要があった。
テーブル
テーブル

ラム

図11ラム

従来機のラム、
テーブル
端面振れ精度（μm）

図8現行機（ＮＢＶ-5-10）
フレーム本体＋ボルスタ
ＦＥＭ解析結果
負荷荷重30ｋN
最大値（手前側）0.052mm
左右方向0.047mm

図92520151050

同軸度精度（μm）

NACHI TECHNICAL REPORT

Vol.

20B2

NBV-5

加工精度比較（端面振れ）

加工精度（同軸度）

403020100

開発機ＦＥＭ解析図

Mi5010

図1250

図10

加工精度（端面振れ）

30

従来機ＦＥＭ解析図

開発機（Mi）
フレーム本体＋ボルスタ
ＦＥＭ解析結果
負荷荷重30ｋN
最大値（左右方向）0.023mm
前後方向0.021mm
均一に沈む傾向

開発機のラム、
テーブル

Mi5010

図13NBV-5

加工精度比較（同軸度）
4

油圧のパワーと電動の制御性を融合「ハイブリッドブローチ盤 Mi5010PA」

3）ＭＱＬ加工

4）保全性向上

テーブル上に堆積する切屑を切MQL加工では、従来の方法では、ラムの動きを滑らかにするため、削油で洗い流すため、容量の大きな切削油ポンプと摺動面へ潤滑油を供給しているが、潤滑油は切削テーブルに傾斜を追加するなど特殊な対応を必要油タンク内へ流出し、混入する可能性がある。油性とした。ハイブリッドブローチ盤ではこれらの問題を解切削油が多く使われるブローチ盤では切削油本来決するため、切屑直下型フレームを採用した。加工の性能を低下させるため、切削油へ潤滑油の混入位置の真下に切屑排出口を設置し、切屑がスムーが問題視されている。この問題を解決するために、ズに回収できる構造とした。テーブルはジグを取り付摺動部への潤滑油供給を必要としない高荷重用ける面以外は、傾斜面または抜き穴となっており、大無給油軸受を採用した。一週間に一度の潤滑油の量の切削油で切屑を洗い流す必要がなくなった。

給油や、三ヵ月〜半年ごとに実施していた切削油のこの結果、容量の小さな切削油ポンプで対応が可

更油は不要となり、保全作業の向上が図られた。

能となり、省スペース化につながった。

スライドの構成はパイロット軸受のリング形状により、バーが2本というきわめてシンプルな構造となり、製作リードタイム短縮といった効果も得られた。
電源容量△ 6%
油圧油量
△ 96%
クーラント容量 △ 70%
潤滑油容量 △100%
エアー流量 △ 50%
電源容量（kVA）

図14 ＭＱＬ加工事例

潤滑油容量（L）

油圧油量
（L）

エアー流量
（NL／min）

クーラント容量（L）

NBV-5-10

図15 テーブル外観図

5

図16Mi5010

省エネ効果比較4. ライン投入事例
自動化ラインの事例を示す。

なり、カスタマーの満足を得ている。自動化ラインでは、加工物は右から左へ搬送される。搬送はモーター

これまで油圧ユニットや給油作業が必要な潤滑ユニッを駆動源とするコンベアで行ない、加工位置への引ハイブリッドブロートの配置を考慮する必要があったが、込みはエアシリンダで行なっている。製品を1個加工

チ盤では油圧ユニットと潤滑ユニットが不要なため、するために有する時間はわずか14秒で、従来機より機械スペースのみ考慮すればよく、構想が容易である。

6秒も短縮。一日あたり1,500個以上の増産が可能と1,050mm

640mm

パワーマイスター
加工中心

ワークフロー

ワークフロー

448mm

被加工物

2,000mm

図17Mi5010ＰＡローダ付き平面図

NACHI TECHNICAL REPORT

Vol.

20B2

図18 自動化ライン外観

65. NACHIのコア技術の展開
本稿で紹介したハイブリッドブローチ盤は、工具、機械、油圧、軸受というNACHI独自のコア技術を融合し完成した商品である。
今後、省エネルギー・省スペース対応への要求はこれに応えていく必要がある。NA一段と高まり、CHIは独自のコア技術を活かしながら、技術・商品の開発にとり組み、一歩先を行く加工システムを提案していきます。

用語解説※1 MQL加工
Minimum Quantity Lubricationの略で、和訳すると「最少量潤滑」であり、現状の切削液を低減していき、加工可能な最低限の液量で加工する方法。
別名セミドライ加工ともいわれる。
※2 パワーマイスター
株式会社不二越の登録商標です。(登録商標 第4695463号）

NACHI TECHNICAL REPORT

Vol.20B2

March / 2010〈発行〉 2010年3月1日
株式会社 不二越 開発本部 開発企画部
富山市不二越本町1-1-1 〒930-8511
Tel.076-423-5118 Fax.076-493-5213