JP4486972B2 - ディスク状ワーク等を加工するための加工装置 - Google Patents

Description

本発明は，ディスク状のワーク，例えば丸鋸刃などの周辺部などを加工するための加工装置に関し，特に，加工位置においてワークを固定するジグ手段，ワークを加工するための加工手段，第1加工位置と少なくとももう一つの加工位置の間でワークを移動させるための前進手段を備え，前記加工手段が加工位置に固定されたワークに対して一軸構成部または軸毎に駆動できる多軸構成部により移動可能である加工装置に関するものである。

この種の加工装置としては，例えば国際公開パンフレットWO 93/00194号に記載された丸鋸刃の加工用装置が既知であり，この装置では，ジグ手段を用いて固定された丸鋸刃をその周辺部において加工し特に鋸歯を一つずつ研磨するように形成された加工手段が設けられている。そのために，加工手段には加工物である丸鋸刃に対して多軸構成部により位置決めできる研磨板部が形成されており，被加工物である丸鋸刃はジグ手段を用いて，特定の一つの鋸歯が研磨板部で加工できるような位置に固定される。一つの鋸歯の加工が終了すると，丸鋸刃は前進手段により次の歯がある特定の加工位置において加工できるように移動される。これら従来の装置では，前進手段が別々に形成されている。すなわち，単独に駆動される前進爪が装備され，その前進運動は別個の駆動手段を用いて実現される。このように，駆動・制御技術の面では，多数の駆動・制御部品が必要となり，比較的に手数がかかるという問題が生じる。
国際公開パンフレットWO 93/00194号

上述した現状に鑑み，本発明の目的は，上記に説明した種類の加工装置であって，従来装置と同等の機能を有しながらも，構造面ではそれと比較してさらに簡単で制御が容易な加工装置を提供することにある。

この目的を達成するために，本発明は，上記種類の装置において，前進手段がさらにワークと接触可能な接触体を有し，この接触体は一軸構成部または多軸構成部と連結されており，前進手段は，ワークを第一加工位置と少なくとももう一つの加工位置の間で移動させるために，一軸構成部または多軸構成部の少なくとも一軸が駆動可能であるように構成したものである。

本発明では，従来技術の説明において前進爪と記した接触体は独自の駆動部を設ける代わりに，接触体は加工手段の位置制御のために設けられた一軸・多軸構成部，すなわち本体の主軸部により移動されている。つまり本発明における前進運動は単に加工手段における一軸・多軸構成部を駆動することにより実現できるのであって，制御面でさらに手数のかかる付加的な駆動部を設ける必要がない。

また，本発明の更なる実施形態において，構造が簡単でかつ低費用で入手可能な手段を用いて加工手段の任意位置決め及び空間において自由自在な前進運動を実現するために，多軸構成部が３つの直線案内台車ガイドを有し，それぞれの直線軸が本質的に互いに垂直になるように設けられている。したがって，加工手段とそれと共に接触体をデカルト座標における3本の座標軸に沿って動かすことができる。また，本発明において他の多軸構成部として，例えば2本の座標軸のみが設けられた多軸構成部，それぞれの座標軸が相互に本質的に垂直に配置されていない多軸構成部，また極座標のごとく並進・回転運動などを可能とする多軸構成部も考えられる。基本的には，直線前進運動は一軸構成部だけでも十分に行われる。しかし，多数の機械主軸を必要とする，一軸構成部と比してさらに複合的な前進運動について下記の通り説明する。

本発明は基本的には任意の形状をもつワークの加工用に使用することが可能な装置であるが，好ましくはディスク状のワーク，特に丸鋸刃のように個々の刃部を周辺部に有する円状の刃部付きのワークを加工するために使用される。本発明の更なる形態において，このような刃部を加工するためには，加工手段は回転自在に駆動可能な研磨板部または侵食工具部を備えた加工ヘッドを有する。更に，この場合には接触体を加工ヘッドに装着してもよい。この時，接触体は研磨板部または侵食工具部に対して相互作用関係にならないように配置することが好ましい。

本発明のもう一つの実施形態では，加工ヘッドと多軸構成部の連結において，加工ヘッドは多軸構成部の直線案内台車に取り付けられたものとし，また本発明に係る装置における自由度をさらに高めるためには，加工ヘッドは直線案内台車のいずれかに対し接触体と加工手段とともに，ある回動軸を中心に回動自在に設けることもできる。

本発明の簡単な実施形態において，接触体を加工ヘッドに固定されたものとすることができる。また，例えば接触体が加工ヘッドに弾力的に接しているなどの形で接触体を加工ヘッドに対し移動自在に設けることもできる。これにより，接触体とワークとの間に相互作用が生じている間，所定の動力限界値が超過される場合，接触体はその力を受けて回避する状態になることが確保できる。また，本実施形態のその他の効果として，接触体は単なる直線運動を行なうことにより，一つの歯溝から隣の歯溝へと動かしうる状態となることが挙げられる。つまり，接触体は歯溝から出てワークの一部と衝突すると，所定の動力限界値が超過となり，このとき接触体がすぐに回避する状態となり，次の歯溝の範囲内に来て付勢力によりこの歯溝に入っていくようになっている。これにより，歯溝を見つけるための前進運動の著しい簡略化が図れる。

また，本発明の他の実施形態において，接触体と加工すべきワークとの間に妨げとなる相互作用を防止するために，接触体は，加工されるワークに接触しない非接触位置と，接触体とワークが互いに接触しているかまたは互いに接触可能となる接触位置との間で加工ヘッドに対して移動自在に，好ましくはある回動軸を中心に回動自在に設けることができる。このような実施変形において，前進手段を用いて加工すべきワークを二つの異なった加工位置の間で移動しなければならない時，接触体を非接触位置から接触位置に移動，特に回動することができる。前進運動が終了して加工されるワークを再固定してから，接触体を非接触位置に戻すことができるので，加工手段によりワークを接触体に阻害されずに加工することができる。これに関連して，本発明のその他の実施形態において，接触体を回動軸を中心に直線案内台車に対して移動自在な回動アームに取り付けることができ，この実施形態では前記回動アームは接触体が非接触位置にある第１位置と接触体が接触位置にある第２位置の間で移動できるようになっている。

本発明のほかの実施形態において，必要により，またワークの加工をするために使用される工具，特に研磨板部または侵食工具部の種類及びそれらの形状に依存して前記回動軸は平面を成すディスク状ワークの表面に対して本質的に垂直または並行に配置することができる。

次に，本発明を添付の図面を参照しながら説明する。

図1において参照数字10は本発明による丸鋸刃研磨装置を示し，本装置は多軸構成部14が設けられたベース12を含んでいる。多軸構成部14は，紙面に対して垂直に伸びるX軸に沿って直線案内台車18を案内する直線案内部16を有する。直線案内台車18は，Y軸に沿って別の直線案内台車22を直線案内する別の直線案内部20を支持し，直線案内台車22には角状支持体24が装備されている。その前面には別の直線案内部26が装着され，この直線案内部26はZ軸に沿って別の直線案内台車28を直線案内する。X, Y, Z軸は本質的には相互に垂直に伸びている。

直線案内台車28には加工ヘッド30が装着されている。図1に示すように，その下端には，回転軸Aを中心に回転駆動可能であり，かつ，丸鋸刃36の刃部34を加工するための研磨板部32が設けられている。加工すべき丸鋸刃36は，ベース12により支持されるジグ手段38に装着され，固定可能である。

図1に示すように，丸鋸刃36の加工は刃部ごとに行われる。制御を簡単にする目的で，丸鋸刃36の加工すべき刃部34の基準点，好ましくは丸鋸刃36の加工すべき刃部34の歯末の面の前方エッジを所定地点において本装置10内における所定位置にセットしてから，丸鋸刃36をジグ手段38を用いて固定装着する。前記の所定地点は以下，幾何学的ポイントPと称し，そのように図1および図2に示されている。

刃部34が幾何学的ポイントPに対する相対位置を占めるように丸鋸刃36をセットするため，加工ヘッド30に取り付けられた前進手段40が設けられている。前進手段40は，加工ヘッド42に固定された軸受けアーム42を有し，この軸受けアーム42の非固定の末端には図2の紙面において傾斜する正面46が形成されており，この正面46には木くぎ形の接触体44（前進爪とも称する）が設けられている。

前進手段40の動作は図2に示されている。刃部341の加工が終了した時点で，まず丸鋸刃36はジグ手段38から解除される。次に接触体44が非固定の末端とともに刃部342の刃部面に密接しているように，加工ヘッド30が多軸構成部14により移動される。接触体44と刃部342が接触すれば，接触体44の非固定の末端が移動経路48に沿って動き，この際丸鋸刃36が中心軸Bを中心に矢印Qに示されるとおり移動させるように，加工ヘッド30は多軸構成部14により移動される。経路48は，丸鋸刃36の円状の外縁に従って円弧状になっている。このように，経路48に沿って前進運動が行われている間，接触体44とそれに接触する刃部34の刃部面の間には相対運動を防止することができる。したがって，刃部面に対する好ましくない摩耗を防止することができる。

上述した本発明の第1実施形態における経路48を実現するにあたり，Y軸とZ軸に沿って移動するための多軸構成部14の駆動が必要となる。

刃部342は経路48に沿った運動により図2に示されている位置から同図に示された刃部341の位置に運送され，従って前進運動が終了すると軸受アームは42´で印した位置に，そして刃部342は加工位置として設定した，幾何学的ポイントPに対する正確位置にあるようになっている。次に，丸鋸刃36はジグ手段38により再び固定されるので，刃部342の加工が行なわえる。このようにして他のすべての刃部は前記で説明した方法によって加工される。

図2では，加工すべき刃部を加工位置として設定した，幾何学的ポイントPに対する正確位置への移動の後で接触体44が行なう後進運動50も示している。

図3は上記の構成に対する平面図であり，図2および図3が共に示すように，接触体44が丸鋸刃36が伸びている平面に斜めに突出していることがわかる。

図4および図5では，図2および図3に対応して本発明による第2実施形態を示す。

この第2実施形態の説明にあたり，図1〜3に使用された記号と同じ記号を使うことにするが，区別するために一桁目にすべて1を付加する。繰り返しを避けるために，図1〜3に示した第1実施形態に対する差異についてのみ触れておく。

図4および図5に示す実施形態では，軸受けアーム142は，回動軸Cを中心に連結部154に対してバネ力に反して回動自在に設けられている。これに対し，連結部154は加工ヘッド130に固定装着される。バネ力で決められた特定の動力限界値を超過する場合，軸受けアーム142が回動する。

したがって，丸鋸刃136が不意に引っかかってしまった場合，または接触体144と丸鋸刃136が不意に衝突してしまった場合など，接触体144とそれに接している刃部の間で丸鋸刃136の損傷またはこれらの部品の機能に支障をきたすような強力な相互関係が生じることを防止することができる。さらに，このような構成は，隣接する2つの刃部の歯溝を見付けるために役立つものである。つまり，まずバネによる初期応力により丸鋸刃136の側面に接触体144を接触させ，次に歯溝にきちんと嵌め込むまで移動させることで上記歯溝を見つけることができるようになっている。したがって，接触体144は丸鋸刃36の断片と衝突する場合には，その力を受けて，回避するようになっているので，歯溝を見付けるにあたり，制御技術面で著しい簡略化が図れる。

なお，第2実施形態による装置のその他の機能については前記の図1〜3に示した第1実施形態のそれと同様である。

図6および図7では，図2および図3に対応して本発明による第3実施形態を示す。この第3実施形態の説明にあたり，図1〜5に使用された記号と同じ記号を使うことにするが，区別するために一桁目にすべて2を付加する。繰り返しを避けるために，図1〜5に示した第1実施形態に対する差異についてのみ触れておく。

図6および図7が示す実施形態および図4および図5が示す実施形態とは，回動軸Cの方向が異なるという以外は同様である。図4が示す第2実施形態での回動軸Cが紙面に対して並行であるのに対し，図6が示す第3実施形態での回動軸Cは垂直になっている。しかしながら，本実施形態では，図4および図5に示す構成と同様な効果が得られる。すなわち，接触体244とそれがちょうど接触している刃部との強力な相互作用または衝突の場合，接触体244を支持する軸受けアーム242が弾力性作用を示すこと及び丸鋸刃236を損傷させるという危険もなく歯溝を見つけることができる。

なお，第3実施形態による装置のその他の機能については前記の図1〜5に示した第1及び第2実施形態のそれと同様である。特に経路248は丸鋸刃136の円状の外縁に従って円弧状になっている。本発明のこの第3の実施形態における経路48を実現するにあたり，図1〜3に示した第1実施形態において説明したとおり，Y軸とZ軸に沿って移動するための多軸構成部14の駆動が必要となる。

図8および図9では，図2および図3に対応して本発明による第4実施形態を示す。この第4実施形態の説明にあたり，図1〜7に使用された記号と同じ記号を使うことにするが，区別するために一桁目にすべて3を付加する。繰り返しを避けるために，図1〜7に示した第1実施形態に対する差異についてのみ触れておく。

図8および図9が示す実施形態の経路348は，図6および図7が示す実施形態のように円弧状ではなく直線状になっており，これ以外は同様である。この構成では図1の概略図においてZ軸に沿った移動のみが必要とされるので，制御技術の面で手数がさらに減るという効果がある。本実施形態では，接触体344とそれに接触する刃部334の間に最小の相対運動が起こる。しかしながら，この相対運動は，加工すべき丸鋸刃336の外径が比較的に大きい(例えば４００mmまでの範囲)場合及びピッチが比較的に小さい場合には行程が比較的に短く，加工の特定の様子において容認できる。

なお，この第4実施形態による装置のその他の機能については前記の図6〜7に示した第3実施形態のそれと同様である。特に軸受けアーム342は，図8の紙面に対して垂直の回動軸を中心にバネによる初期応力に抵抗しながら回動自在に設けられているので，歯溝を見つけることが容易であり，接触体344と刃部334の不意の衝突の場合，バネの初期応力に反して回避可能であり，丸鋸刃336の損傷を防止できるものである。

図10および図11では，図2および図3に対応して本発明による第5実施形態を示す。この第5実施形態の説明にあたり，図1〜9に使用された記号と同じ記号を使うことにするが，区別するために一桁目にすべて4を付加する。繰り返しを避けるために，図1〜9に示した第1実施形態に対する差異についてのみ触れておく。

図10および図11の第5実施形態は，図2および図3の第１実施形態の構造と本質的には相違がない。但し，図10および図11の第5実施形態では刃部の形状がそれぞれ異なっている丸鋸刃436を加工する点で相違が見られる。このために，図2〜3に示す実施形態においてY軸及びZ軸に沿って移動部品が設けられている円弧状の経路にさらにX軸に沿って移動部品を設けることが必要となる。従って，前進及び後進行程のための経路は図2の紙面にあるのではなく，空間に伸びている。

なお，この第5実施形態による装置のその他の機能については前記の図1〜3に示した実施形態のそれと同様である。

図12および図13では，図2および図3に対応して本発明による第6実施形態を示す。この第6実施形態の説明にあたり，図1〜11に使用された記号と同じ記号を使うことにするが，区別するために一桁目にすべて5を付加する。繰り返しを避けるために，図1〜11に示した実施形態に対する差異についてのみ触れておく。

図12および図13の第6実施形態と図1〜3の第1実施形態の異なる点は，軸受けアーム542は図13の紙面に対して垂直の回動軸Cを中心に同図において太線で示される第１位置及び542´で示される第２位置の間で回動自在に設けられていることにある。

作動中に前進運動を実現するために，軸受けアーム542は第１位置に回動されその位置で固定される。その後，前進運動は図1〜3の説明どおりに行われる。前進運動が終了して加工すべき刃部を幾何学ポイントPに対して正確な位置にセットしてから，軸受けアーム542は第１位置から第２位置に戻るように回動されることにより，その後行われる研磨板部532による刃部の加工の妨げとならないようにする。

なお，この第6実施形態による装置のその他の機能については前記の図1〜3に示した第1実施形態のそれと同様である。

図14および図16では，図2および図3に対応して本発明による第7実施形態を示す。この第7実施形態の説明にあたり，図1〜13に使用された記号と同じ記号を使うことにするが，区別するために一桁目にすべて6を付加する。繰り返しを避けるために，図1〜13に示した実施形態に対する差異についてのみ触れておく。

図14〜16の実施形態と図1〜3に示す実施形態との相違点は，加工ヘッド630が角状部材660を介して直線案内台車628に取り付けられており，加工ヘッド630は付加的な回動軸Dを中心に矢印Rで示す方向に加工位置及びそれぞれの図が示す前進位置の間で回動自在に設けられていることにある。研磨板部632は，刃部の後面形状や空洞形状などの正面形状を研磨するための位置に加工ヘッド630を移動した時に使用できるように加工ヘッド630に設けられている。また必要に応じて研磨板部632の代わりに直径のさらに小さいもの(例えば研磨ピン)や侵食工具を使用することができる。加工ヘッド630を図14〜16に示した前進位置に回したときに，前進運動を実現するために，加工ヘッド630を使用する。その際，図1〜3に関して説明した通りに前進運動は経路648をとり，後進運動は経路650をとる。

本発明は歯上の刃部を設けた任意のワーク，特にディスク状のワーク，そして好ましくは丸鋸刃の加工に使用することができる。また，本発明による装置は，比較的大きめの外径，具体的には400mmまでの外径を有するワークを加工するのに適している。加工の種類に応じて各実施形態で説明したとおり，多軸構成部の一軸または二軸以上の軸を駆動することができる。前進運動の経路の形状は加工すべきワーク及びその形状に依存する。また，上述の説明において加工位置として幾何学的ポイントに対する特定の相対位置を示したが，更に本発明においては，相当の前進運動によって決定される任意のその他の加工位置も考えられる。

本発明によれば，装置主軸における，加工工程に必要な一軸・多軸構成部を前進運動の実現にも使用することで簡単な構造を以って前進運動を実現できる物体加工用装置を提供することができる。

図1は，本発明による第1実施形態の概略を示す一覧図である。 図2は，図1においてIIで印した部分を示す拡大図である。 図3は，図2に示した部分の平面図である。 図4は，本発明の第2実施形態を示し，図2相当の拡大図である。 図5は，図4に示した部分の平面図である。 図6は，本発明の第3実施形態を示し，図2相当の拡大図である。 図7は，図6に示した部分の平面図である。 図8は，本発明の第4実施形態を示し，図2相当の拡大図である。 図9は，図8に示した部分の平面図である。 図10は，本発明の第5実施形態を示し，図2相当の拡大図である。 図11は，図10に示した部分の平面図である。 図12は，本発明の第6実施形態を示し，図2相当の拡大図である。 図13は，図12に示した部分の平面図である。 図14は，本発明による第7実施形態の概略を示す一覧図である。 図15は，図14においてXVで印した部分を示す拡大図である。 図16は，図15に示した部分の平面図である。

10 加工装置
14 一軸構成部／多軸構成部
16, 18, 20, 22, 26, 28 直線案内台車ガイド部
30, 130, 230, 330, 530 加工ヘッド
32 研磨板部／侵食工具部
36, 136, 236, 336, 536 ワーク
38 ジグ手段
40 前進手段
44, 144, 244, 344, 544, 644 接触体
542 回動アーム

Claims (13)

1. ワーク(36)を加工するための加工装置(10)であって，ワーク(36)を様々な加工位置に固定するためのジグ手段(38)，ワーク(36)を加工するための加工手段(30)，第1加工位置と少なくとももう1つの加工位置との間でワーク(36)を移動させるための前進手段(40)を備え，ワーク(36)を加工するための前記加工手段(30)は加工位置で固定されたワーク(36)に対して一軸構成部または軸毎に駆動可能な多軸構成部(14)により移動自在に設けられている加工装置(10)において，前記前進手段(40)はワーク(36)と接触させることが可能な接触体(44)を有し，接触体(44)は一軸構成部または多軸構成部(14)と連結関係にあり，ワーク(36)を前進手段(40)により第1加工位置と少なくとももう1つの加工位置の間で移動させるために，一軸構成部または多軸構成部(14)の少なくとも一軸が駆動自在に設けられていることを特徴とする加工装置(10)。
2. 多軸構成部は三つの直線案内台車ガイド部(16, 18, 20, 22, 26, 28)を有し，それらの直線軸(X, Y, Z)は本質的に相互に垂直になっている，請求項1に記載の装置(10)。
3. 加工手段は回転可能に駆動可能な研磨板部(32)または侵食工具部を有する，請求項1または2に記載の装置(10)。
4. 接触体(44)は加工ヘッド(30)に装着されている，請求項3に記載の装置(10)。
5. 加工ヘッド(30)は多軸構成部(14)における直線案内台車(28)に装着されている，請求項3または4に記載の装置(10)。
6. 加工ヘッド(630)が，直線案内部台車(628)に対して，接触体(644)と加工手段と共に回動軸（Ｄ）を中心として回動自在に設けられている，請求項4または5に記載の装置(610)。
7. 接触体(44)は加工ヘッド(30)に固定装着されている，請求項4〜6のいずれか一項に記載の装置(10)。
8. 接触体(144, 244, 344, 544)は加工ヘッド(130, 230, 330, 530)に対して移動可能にされた，請求項4〜6のいずれか一項に記載の装置(10)。
9. 接触体(144, 244, 344, 544)は加工ヘッド(130, 230, 330, 530)に弾力的に接している，請求項8に記載の装置(10)。
10. 接触体(144, 244, 344, 544)は回動軸（C)を中心に加工すべきワーク(136, 236, 336, 536)と接触していない非接触位置と，ワーク(136, 236, 336, 536)に接触しているか，またはワークに接触可能な接触位置との間で加工ヘッド(130, 230, 330, 530)に対して回動自在に設けられている，請求項4〜9のいずれか一項に記載の装置(10)。
11. 回動軸(C)はワーク(136, 236, 336, 536)の平らなディスク状表面に対して本質的に垂直または並行に配置された，請求項10に記載の装置(10)。
12. 接触体(544)は，回動軸を中心に直線案内台車に対して移動自在な回動アーム(542)に装着され，前記回動アーム(542)は接触体(544)が非接触位置にある第１位置と，接触体(544)が接触位置にある第２位置との間で移動自在に設けられている，請求項10または11に記載の装置。
13. 前記加工装置(10)が，丸鋸刃等のディスク状ワークの周辺部を加工するように構成されている，請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置(10)。

Images