特許 7451199 ミーリング加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-08

(45)【発行日】2024-03-18

(54)【発明の名称】ミーリング加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23C 3/12 20060101AFI20240311BHJP

   B23C 9/00 20060101ALI20240311BHJP

   B23Q 3/06 20060101ALI20240311BHJP

   B23Q 11/00 20060101ALI20240311BHJP

   B25J 15/08 20060101ALI20240311BHJP

【ＦＩ】

B23C3/12 Z

B23C9/00 Z

B23Q3/06 303B

B23Q11/00 M

B25J15/08 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020017763

(22)【出願日】2020-02-05

(65)【公開番号】P2021122892

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2023-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000154901

【氏名又は名称】株式会社北川鉄工所

(74)【代理人】

【識別番号】100187838

【弁理士】

【氏名又は名称】黒住 智彦

(74)【代理人】

【識別番号】100215393

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 祐資

(74)【代理人】

【識別番号】100205589

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 和将

(74)【代理人】

【識別番号】100194478

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 文彦

(72)【発明者】

【氏名】三島 淳司

【審査官】野口 絢子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／００４７２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－２１７５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４８－０４５２８１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－０３９２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７１５０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｃ １／００－ ９／００

Ｂ２３Ｑ ３／００－ ３／１５４

Ｂ２３Ｑ ３／１６－ ３／１８

Ｂ２３Ｑ１１／００－１３／００

Ｂ２３Ｑ３３／００－３５／４８

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの特定箇所を固定するワーク固定手段と、
ワークを切削する切削工具を取り付けて回転させるスピンドルと、
切削工具でワークを切削しているときのスピンドルを、ワーク固定手段に対して、少なくともｘ方向及びｙ方向の２方向で相対的に移動させることが可能な相対移動手段と、
スピンドルに対して相対的に動かない状態で設けられ、ワークにおける切削工具で切削している箇所（以下「被切削部」という。）の近傍を挟持するワーク挟持手段と
を備え、
ワーク挟持手段が、
ワークに対してｚ方向正側（スピンドルが配された側。以下同じ。）から当接する球状の転がり部材からなる第一当接部を有する第一挟持部材と、
ワークに対してｚ方向負側（スピンドルが配されていない側。以下同じ。）から当接する球状の転がり部材からなる第二当接部を有する第二挟持部材と
で構成され、
第一当接部を構成する転がり部材と、第二当接部を構成する転がり部材とが、ｚ方向に重なって配され、
ワーク挟持手段に対するワークのｚ方向の動きが規制される一方、ワーク挟持手段に対するワークのｘ方向及びｙ方向の動きが許容されるようにした
ことを特徴とするミーリング加工装置。

【請求項2】

被切削部の周辺のエアをｚ方向負側に吸引する、又は、被切削部に対してｚ方向負側からエアを送出することによって、被切削部の切屑を除去する切屑除去用通気口Ａが、第二挟持部材に設けられた請求項１記載のミーリング加工装置。

【請求項3】

被切削部の周辺のエアをｚ方向正側に吸引する、又は、被切削部に対してｚ方向正側からエアを送出することによって、被切削部の切屑を除去する切屑除去用通気口Ｂが、第一挟持部材に設けられた請求項２記載のミーリング加工装置。

【請求項4】

ワーク挟持手段が、ワークを弾性的に挟持するものとされた請求項１～３いずれか記載のミーリング加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転している切削工具に対してワークを相対的に移動させることでワークにミーリング加工を施すミーリング加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

撓みやすいワーク（薄板状のワーク等）にミーリング加工を施す際には、ワークをテーブルの上に固定し、加工時のワークが撓まない状態とされる。しかし、そのワークが凹凸や曲面を有する複雑な形状である場合には、テーブルの上にワークを安定した状態で固定しにくい。このため、加工時のワークに撓みやぐらつきが生じて、加工不良が生じやすくなる。この点、テーブルの上面をワークの形状に倣った形状とすれば、曲面状のワークであってもテーブル上で安定させることができる。しかし、その場合には、ワークの種類に応じてテーブルの形状を変更する等、段取り替えの作業が必要になったり、ワークに沿った形状の治具を製作する必要が生じたりする。

【0003】

ところで、特許文献１の図９には、帯状を為すワークＷを固定治具（図示省略）で固定して、ワークＷの倣い部Ｗｄ（同文献の図３を参照。）を固定部８１に押し付けた状態で、多関節ロボット１１におけるアーム１２に取り付けられた加工ユニット１３をワークに対して移動させることによって、加工ユニット１３に設けられた刃部７３で、ワークＷの帯状部Ｗｃ（同文献の図３を参照。）の端面に面取り加工を施す加工装置が記載されている。この加工装置では、加工ユニット１３に設けられた上下一対の挟持ローラ６５で、ワークＷの帯状部Ｗｃを挟持するようになっている。

【0004】

特許文献１の図９の加工装置のように、ワークＷの一側を挟持ローラ６５で挟持するとともに、ワークＷの他側を固定部８１に押し付ける構造を採用すれば、ワークＷを宙に浮いた状態（ワークＷをテーブルの上に固定しない状態）でワークＷに加工を施すことが可能になる。加えて、刃部７３等を有する加工ユニット１３は、多関節ロボット１１のアーム１２に取り付けられており、三次元的に移動できるようになっている。このため、特許文献１の加工装置では、ワークＷが複雑な形状を有する場合であっても、ワークＷを比較的安定した状態に保ちながら加工できる可能性がある。

【0005】

ただし、ワークＷを宙に浮いた状態で支持すると、ワークＷの自重等によってワークＷが撓むおそれがあるし、刃部７３がワークＷにビビリ（ワークＷの板厚方向の振動）を生じさせるおそれもある。この点、特許文献１の図９の加工装置のように、ワークＷにおける刃部７３で加工する部分（被加工部）の近傍を挟持ローラ６５で挟持すれば、少なくとも、ワークＷにおける被加工部の周辺では撓みやビビリが生じないようにすることができる。このため、特許文献１の加工装置では、ワークＷに比較的精度よく面取り加工を施すことが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開第２０１５／００４７２７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１の図９の加工装置では、面取り加工等、ワークＷの帯状部Ｗｃの端面に沿った箇所の加工しか行うことができなかった。というのも、特許文献１の加工装置では、ワークＷが固定部８１に押し付けられた状態を保つために、刃部７３でワークＷを固定部８１側に押し付ける必要があるところ、ワークＷの帯状部Ｗｃの端面に沿わない箇所（例えば、ワークＷの帯状部Ｗｃの短手方向中間部分）に加工を施す場合には、刃部７３からワークＷにそのような押し付け力が加わりにくくなるからである。

【0008】

また、特許文献１の加工装置では、刃部７３を、ワークＷにおける帯状部Ｗｃの長手方向に沿って移動させる一次元的な加工を施すことはできても、刃部７３を、帯状部Ｗｃの長手方向及び短手方向の双方に移動させる二次元的な加工は行いにくい。というのも、挟持ローラ６５は、ワークＷの帯状部Ｗｃの長手方向にしか転がらないようになっている（特許文献１の段落００１９及び図３を参照。）からである。このように、特許文献１の加工装置には、加工の自由度が低いという欠点があった。

【0009】

さらに、特許文献１の加工装置では、固定部８１に押し付ける倣い部Ｗｃを有する形態のワークＷしか加工することができなかった。このため、特許文献１の加工装置には、ワークＷの形態の自由度が低いという欠点もあった。

【0010】

本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、
［１］凹凸や曲面を有する複雑な形状のワークでも加工できる。
［２］ワークの撓みやビビリを抑えて精度よく加工できる。
［３］一次元的な加工だけでなく、二次元的な加工ができる等、加工の自由度が高い。
［４］上記の特許文献１に記載された倣い部Ｗｃに相当する部分がワークになくても加工でき、ワークの形態の自由度が高い。
という特徴を備えたミーリング加工装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題は、
ワークの特定箇所を固定するワーク固定手段と、
ワークを切削する切削工具を取り付けて回転させるスピンドルと、
切削工具でワークを切削しているときのスピンドルを、ワーク固定手段に対して、少なくともｘ方向及びｙ方向の２方向で相対的に移動させることが可能な相対移動手段と、
スピンドルに対して相対的に動かない状態で設けられ、ワークにおける切削工具で切削している箇所（以下「被切削部」という。）の近傍を挟持するワーク挟持手段と
を備え、
ワーク挟持手段が、
ワークに対してｚ方向正側（スピンドルが配された側。以下同じ。）から当接する第一当接部を有する第一挟持部材と、
ワークに対してｚ方向負側（スピンドルが配されていない側。以下同じ。）から当接する第二当接部を有する第二挟持部材と
で構成され、
ワーク挟持手段に対するワークのｚ方向の動きが規制される一方、ワーク挟持手段に対するワークのｘ方向及びｙ方向の動きが許容されるようにした
ことを特徴とするミーリング加工装置
を提供することによって解決される。

【0012】

ここで、「（ワーク挟持手段が）スピンドルに対して相対的に動かない状態で設けられ」とは、相対移動手段を駆動して、ワーク固定手段に対してスピンドルを移動させたときに、スピンドルとワーク挟持手段とが全体として一体的に動くことを意味しており、スピンドルの回転動作や、ワーク挟持手段の挟持動作については、除外して考えることとする。すなわち、スピンドルには、それに取り付けられた切削工具を回転させるための可動部材が存在し、ワーク挟持手段にも、第一挟持部材と第二挟持部材とを相対的に接近又は離反させるための可動部材が存在しており、これらの可動部材の動作を考慮してしまうと、「ワーク挟持手段がスピンドルに対して相対的に動かない状態で設けられている」とは言えなくなるところ、「ワーク挟持手段がスピンドルに対して相対的に動かない状態」となっているか否かを判断する際には、これらの可動部材の動作を考慮しないこととする。

【0013】

本発明のミーリング加工装置は、ワーク固定手段とワーク挟持手段とでワークを宙に浮いた状態で支持するものとなっている。このため、凹凸や曲面を有する複雑な形状のワークを、安定して支持することができるようになっている。加えて、本発明のミーリング加工装置では、ワーク挟持手段によって、ワークにおける被切削部の近傍のｚ方向の動きを規制している。このため、ワークにおける被切削部の近傍に生じ得る撓みやビビリが抑えられ、加工の精度を高めることができるようになっている。

【0014】

また、本発明のミーリング加工装置では、ワーク挟持手段に対するワークのｘ方向及びｙ方向の動きが許容されている。加えて、宙に浮いた状態で支持されたワークに対して相対的に、切削工具をｘ方向又はｙ方向に移動させることで、加工を施すようになっている。このため、本発明のミーリング加工装置は、二次元的な加工を行うことができる等、加工の自由度が高いものとなっている。さらに、本発明のミーリング加工装置では、ワーク固定手段に固定できる箇所と、ワーク挟持手段で挟持できる箇所とがワークに存在しさえすれば、ワークの形態にかかわらず、加工を施すことができる。このため、本発明のミーリング加工装置は、ワークの形態の自由度が高いものとなっている。

【0015】

本発明のミーリング加工装置においては、被切削部の周辺のエアを吸引する、又は、被切削部に対してエアを送出する切屑除去用通気口を、被切削部の近傍に設けることが好ましい。被切削部に切屑が残ったままの状態で加工を続けると、ワークや切削工具を傷付けたり、切屑を周囲に飛散させて作業環境を悪化させるおそれがあるところ、上記の切屑除去用通気口を設けることで、切屑を被切削部から除去し、そのような不具合を生じにくくすることが可能になる。また、切屑除去用通気口を通過する気流によって、工具を冷却することもできる。

【0016】

ところで、ワークにおけるスピンドル側の面に溝等を加工する場合には、切屑は、主に、ワークのｚ方向正側の面に生じる。このため、上記の切屑除去用通気口は、ワークよりもｚ方向正側に配される部材であって、スピンドルと一体的にｘ方向及びｙ方向に移動する部材に設けることが好ましい。このような部材としては、第一挟持部材が挙げられる。以下においては、第一挟持部材に設けられる切屑除去用通気口を、後述する切屑除去用通気口（第二挟持部材に設けられる切屑除去用通気口Ａ）と区別して、「切屑除去用通気口Ｂ」と表記する。切屑除去用通気口Ｂは、被切削部の周辺のエアをｚ方向正側に吸引する、又は、被切削部にｚ方向正側からエアを送出するものとされる。この切屑除去用通気口Ｂによって、ワークのｚ方向正側に生じる切屑等を効率的に除去することが可能になる。

【0017】

また、スリット等、ワークを板厚方向に貫通した加工を行う場合や、ワークの端面に加工を行う場合には、切屑は、ワークのｚ方向負側にも生じる。このため、上記の切屑除去用通気口を、ワークよりもｚ方向負側に配される部材であって、スピンドルと一体的にｘ方向及びｙ方向に移動する部材に設けることも好ましい。このような部材としては、第二挟持部材が挙げられる。以下においては、第二挟持部材に設けられる切屑除去用通気口を、上述した切屑除去用通気口（第一挟持部材に設けられる切屑除去用通気口Ｂ）と区別して、「切屑除去用通気口Ａ」と表記する。切屑除去用通気口Ａは、被切削部の周辺のエアをｚ方向負側に吸引する、又は、被切削部にｚ方向負側からエアを送出するものとされる。この切屑除去用通気口Ａによって、ワークのｚ方向負側に生じる切屑等を効率的に除去することが可能になる。

【0018】

本発明のミーリング加工装置において、ワーク挟持手段は、それがワークを挟持しているときに、第一挟持部材に対して第二挟持部材が開かないようにロックされる構造のものであってもよい。しかし、この場合には、ワーク挟持手段によって、ワークが、ｚ方向だけでなく、ｘ方向やｙ方向にもある程度のレベルで規制されるようになり、ワーク挟持手段に対してワークをｘ方向やｙ方向にスムーズに移動させにくくなるおそれがある。このため、ワーク挟持手段で、ワークを弾性的に挟持することが好ましい。これにより、ワーク挟持手段に対するワークのｚ方向の動きを規制しながらも、ワーク挟持手段に対してワークをｘ方向及びｙ方向にスムーズに移動させることが可能になる。

【0019】

本発明のミーリング加工装置において、第一挟持部材の第一当接部と、第二挟持部材の第二当接部は、ワークに対して直接的に接触する部分である。このため、ワークに対する第一当接部及び第二当接部の摩擦係数は、できるだけ小さくすることが好ましい。この点、第一当接部や第二当接部を低摩擦な素材で形成するといっても限界がある。また、第一当接部や第二当接部をローラとすれば、そのローラが転がる方向では、摩擦係数を小さくすることができるものの、ローラが転がらない方向での摩擦係数は小さくならない。したがって、ｘ方向とｙ方向のうち、いずれか一方では、ワークをスムーズに移動させることができても、他方では、ワークをスムーズに移動させることができないおそれがある。この点、第一当接部及び第二当接部を、球状を為す転がり部材によって構成すると、ｘ方向及びｙ方向の双方に、ワークをスムーズに移動させることが可能になる。

【発明の効果】

【0020】

以上のように、本発明によって、
［１］凹凸や曲面を有する複雑な形状のワークでも加工できる。
［２］ワークの撓みやビビリを抑えて精度よく加工できる。
［３］一次元的な加工だけでなく、二次元的な加工ができる等、加工の自由度が高い。
［４］ワークの形態の自由度が高い。
という特徴を備えたミーリング加工装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明のミーリング加工装置の全体を示した図である。

【図2】本発明のミーリング加工装置におけるスピンドル及びワーク挟持手段の周辺を拡大して示した断面図である。

【図3】本発明のミーリング加工装置における第一当接部の周辺を拡大して示した断面図である。

【図4】本発明のミーリング加工装置における第一当接部の配置を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

１．はじめに
本発明のミーリング加工装置の好適な実施形態について、図面を用いてより具体的に説明する。図１は、本発明のミーリング加工装置の全体を示した図である。図２は、本発明のミーリング加工装置におけるスピンドル２０及びワーク挟持手段４０の周辺を拡大して示した断面図である。

【0023】

図１及び図２、並びに、後掲する図３及び図４においては、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる座標系を示している。このｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の向きは、異なる図面であっても共通としている。ｚ方向正側は、鉛直方向上側を向いており、ｚ方向負側は、鉛直方向下側を向いている。このため、以下の説明では、ｚ方向を「上下方向」と呼び、ｚ方向正側を「上側」と呼び、ｚ方向負側を「下側」と呼ぶことがある。また、ｘ方向を「左右方向」と呼び、ｘ方向正側を「右側」と呼び、ｘ方向負側を「左側」と呼ぶことがある。さらに、ｙ方向を「前後方向」と呼び、ｙ方向正側を「後側」と呼び、ｙ方向負側を「前側」と呼ぶことがある。

【0024】

しかし、これらの方向を表す語は、各部材の相対的位置関係を説明するために便宜的に用いたものであり、ミーリング加工装置やワークＷを設置する向き等を限定するものではない。例えば、図１では、ワークＷを、左右方向（ｘ方向）と略平行に描いているが、ワークＷは、左右方向に対して傾斜した状態であってもよい。また、図２では、切削工具６０を、上下方向（ｚ方向）と平行に描いているが、切削工具６０は、上下方向（ｚ方向）に対して傾斜した状態に設けてもよい。

【0025】

本発明のミーリング加工装置は、図１及び図２に示すように、ワーク固定手段１０（図１）と、スピンドル２０と、相対移動手段３０（図１）と、ワーク挟持手段４０とを備えている。本実施形態のミーリング加工装置において、ワーク固定手段１０は、ミーリング加工装置のベース部分（図示省略）に対して動かない状態で設けている。一方、スピンドル２０及びワーク挟持手段４０は、相対移動手段３０であるロボットアーム３１の終端部（先端部）に設けており、ミーリング加工装置のベース部分に対して移動可能となっている。以下においては、ロボットアーム３１（相対移動手段３０）の終端部に取り付けられた、スピンドル２０及びワーク挟持手段４０等からなる部分を「加工ユニット５０」と呼ぶことがある。

【0026】

２．ワーク固定手段
ワーク固定手段１０は、ワークＷの特定箇所を固定するためのものとなっている。ワーク固定手段１０によるワークＷの固定箇所や、ワーク固定手段１０の具体的な機構は、特に限定されない。本実施形態のミーリング加工装置において、ワーク固定手段１０は、図１に示すように、ワークＷの一方の側縁（左側の側縁）を上下方向（ｚ方向）に挟持することによって固定するクランプ部材となっている。ワークＷは、ワーク固定手段１０に対して、左右方向（ｘ方向）、前後方向（ｙ方向）及び上下方向（ｚ方向）のいずれにも動くことができない状態で固定される。

【0027】

３．スピンドル
スピンドル２０は、図２に示すように、加工ユニット５０に設けられている。このスピンドル２０の下側には、切削工具６０が取り付けられている。スピンドル２０は、この切削工具６０をその中心線周りに回転するものとなっている。切削工具６０が回転することによって、ワークＷが切削される。使用する切削工具６０の種類は、加工の種類によって適宜決定される。本実施形態のミーリング加工装置においては、切削工具６０として、エンドミルを用いているが、フライスカッター等、エンドミル以外のものを用いる場合もある。

【0028】

４．相対移動手段
相対移動手段３０（図１）は、ワーク固定手段１０に対してスピンドル２０を、少なくとも、左右方向（ｘ方向）及び前後方向（ｙ方向）の２方向で相対的に移動させることが可能なものとなっている。換言すると、相対移動手段３０は、ワークＷに対して切削工具６０を、少なくとも、左右方向（ｘ方向）及び前後方向（ｙ方向）に移動させるものとなっている。切削工具６０でワークＷを切削しているときに、この相対移動手段３０を駆動し、ワークＷと切削工具６０とを相対的に移動させると、その移動軌跡に応じてワークＷが加工される。すなわち、ワークＷにミーリング加工が施される。ワークＷ及び切削工具６０は、少なくとも、左右方向（ｘ方向）及び前後方向（ｙ方向）の２方向に相対的に移動することができるため、ワークＷには、一次元的な加工だけでなく、二次元的な加工を行うことも可能である。また、後述するように、相対移動手段３０としてロボットアーム３１等を採用すれば、ワークＷに三次元的な加工を行うことも可能である。例えば、ワークＷに対して、切削工具６０を、左右方向（ｘ方向）や前後方向（ｙ方向）に動かしながら上下方向（ｚ方向）にも動かして加工することができる。

【0029】

相対移動手段３０は、
［１］動かないワークＷ（ワーク固定手段１０）に対して切削工具６０（スピンドル２０）を移動させる態様のものと、
［２］動かない切削工具６０（スピンドル２０）に対してワークＷ（ワーク固定手段１０）を移動させる態様のものと、
［３］動いているワークＷ（ワーク固定手段１０）に対して切削工具６０（スピンドル２０）を移動させる態様のもの
のうち、いずれを採用してもよい。しかし、上記［２］，［３］は、機構が大掛かりになることに加えて、ワークＷを移動させるスペースを確保しなければならない。このため、上記［１］の態様が好ましい。

【0030】

本実施形態のミーリング加工装置においては、既に述べたように、ワークＷ（ワーク固定手段１０）を動かない状態にするとともに、切削工具６０（スピンドル２０）をロボットアーム３１の終端部に取り付けており、上記［１］の態様を採用している。このロボットアーム３１は、その始端部（基端部）と終端部（先端部）との間に、複数の関節が設けられた多関節型のものとなっている。それぞれの関節には、その関節の両側の部材を相対的に移動させるための駆動手段（サーボモータ等）が設けられている。これらの駆動手段を駆動することで、ロボットアーム３１の終端部を三次元的に移動させることができる。このため、本実施形態のミーリング加工装置において、切削工具６０は、ワークＷに対して、左右方向（ｘ方向）及び前後方向（ｙ方向）の２方向だけでなく、上下方向（ｚ方向）にも移動させることができるようになっている。したがって、ワークＷに穴をあける加工を行うことも可能である。

【0031】

５．ワーク挟持手段
ワーク挟持手段４０は、図２に示すように、ワークＷの上側（ｚ方向正側）に位置する第一挟持部材４１と、ワークＷの下側（ｚ方向負側）に位置する第二挟持部材４２とを備えており、ワークＷにおける被切削部αの近傍を、第一挟持部材４１に設けられた第一当接部４１ａと、第二挟持部材４２に設けられた第二当接部４２ａとの間で挟持するものとなっている。このワーク挟持手段４０によって、ワークＷにおける被切削部αの近傍の上下方向（ｚ方向）の移動を規制して、ワークＷにおける被切削部αの近傍の撓みやビビリを抑えることができるようになっている。したがって、ワークＷに精度よく加工を施すことが可能となっている。

【0032】

このワーク挟持手段４０は、上述したスピンドル２０とともに、加工ユニット５０を構成している。このため、図１に示すロボットアーム３１（相対移動手段３０）を駆動して、スピンドル２０を移動させても、ワーク挟持手段４０は、スピンドル２０とともに移動するようになっており、ワーク挟持手段４０とスピンドル２０との相対位置が変わらないようになっている。すなわち、ミーリング加工を行う間、切削工具６０は、ワークＷに対して左右方向（ｘ方向）や前後方向（ｙ方向）に移動するところ、切削工具６０が移動した先でも、ワーク挟持手段４０でワークＷが挟持されるようになっている。

【0033】

このため、ワーク挟持手段４０に対するワークＷの左右方向（ｘ方向）及び前後方向（ｙ方向）の移動が、許容された状態となっている。したがって、ワーク挟持手段４０でワークＷを挟持した状態のまま、加工ユニット５０をワークＷに対して左右方向（ｘ方向）や前後方向（ｙ方向）に動かすことが可能となっている。ワーク挟持手段４０を、ワークＷの上下方向（ｚ方向）の動きを規制しながらも、ワークＷの左右方向（ｘ方向）及び前後方向（ｙ方向）の動きを許容できるものとする機構は、特に限定されない。例えば、第一挟持部材４１の第一当接部４１ａや、第二挟持部材４２の第二当接部４２ａを、ワークＷに対する摩擦係数の小さな素材（例えば、鏡面加工を施した金属等）で形成してもよい。しかし、それだけでは、ワーク挟持手段４０に対してワークＷを左右方向（ｘ方向）や前後方向（ｙ方向）にスムーズに移動させることが難しい場合がある。この点、本実施形態のミーリング加工装置においては、以下で述べる構成を採用することによって、ワーク挟持手段４０に対してワークＷが左右方向（ｘ方向）や前後方向（ｙ方向）にスムーズに移動するようにしている。

【0034】

すなわち、第一挟持部材４１における第一当接部４１ａを、図３に示すように、球状を為す転がり部材４１ａ_１によって構成している。図３は、本発明のミーリング加工装置における第一当接部４１ａの周辺を拡大して示した断面図である。転がり部材４１ａ_１は、ホルダ４１ｂに設けられた保持穴４１ｂ_１に保持されており、その下部（ｚ方向負側の部分）が下側（ｚ方向負側）に露出した状態となっている。このため、転がり部材４１ａ_１は、ワークＷの上面（ｚ方向正側の面）に対していずれの方向にも転がることができるようになっている。保持穴４１ｂ_１における第一当接部４１ａの上側（ｚ方向正側）には、複数の小さな転動体４１ｃが収容されている。それぞれの転動体４１ｃは、球状を為している。このため、第一当接部４１ａを構成する転がり部材４１ａ_１は、保持穴４１ｂ_１の内部で摩擦が非常に小さな状態で回転できるようになっている。

【0035】

第一当接部４１ａは、切削工具６０の近傍における少なくとも１箇所に設けていればよいが、複数個所に設けることが好ましい。この場合、複数の第一当接部４１ａは、切削工具６０を中心とした対称となる位置に配することが好ましい。図４は、第一当接部４１ａの配置を説明する図である。本実施形態のミーリング加工装置においては、図４に示すように、４個の第一当接部４１ａを、切削工具６０を中心とした回転対称となる位置に配している。これにより、被切削部αの周辺のワークＷを、ワーク挟持手段４０でバランスよく挟持でき、上述したワークＷの撓みやビビリをより効果的に抑えることが可能となる。

【0036】

第一挟持部材４１における第一当接部４１ａと同様、第二挟持部材４２における第二当接部４２ａも、球状の転がり部材４２ａ_１（図２）によって構成することができる。転がり部材４２ａ_１の保持構造は、転がり部材４１ａ_１の保持構造と同様である（図３を上下方向（ｚ方向）に反転した構造を採用することができる）。第二当接部４２ａの配置も、第一当接部４１ａの配置と同様である（図４を上下方向（ｚ方向）に反転した配置を採用することができる）。第一当接部４１ａと第二当接部４２ａは、通常、上下方向（ｚ方向）に重なるように配される。

【0037】

加えて、本実施形態のミーリング加工装置においては、図２に示すように、ワーク挟持手段４０に、２つのピストン（第一ピストン４３及び第二ピストン４４）を用いる「二重ピストン機構」を組み込んでいる。具体的には、第一挟持部材４１の基端側に、第一ピストン４３を固定するとともに、第二挟持部材４２の基端側に、第二ピストン４４を固定している。第一ピストン４３及び第二ピストン４４は、加工ユニット５０のハウジング５１に固定されたシリンダー部４５の内側に収容されており、シリンダー部４５の中心線に沿ってスライドできるようになっている。第二ピストン４４は、第一ピストン４３を上下方向（ｚ方向）に貫通しており、第一ピストン４３よりも上側（ｚ方向正側）に突き出た状態となっている。

【0038】

第一ピストン４３の上側（ｚ方向正側）の端部には、第一フランジ部４３ａが設けられており、第二ピストン４４における、第一ピストン４３よりも上側（ｚ方向正側）に突き出た部分には、第二フランジ部４４ａが設けられている。第一フランジ部４３ａは、その下側（ｚ方向負側）に配された第一付勢部材４３ｂによって、上側（ｚ方向正側）に付勢されている。一方、第二フランジ部４４ａは、その上側（ｚ方向正側）に配された第二付勢部材４４ｂによって、下側（ｚ方向負側）に付勢されている。このため、第一フランジ部４３ａと第二フランジ部４４ａは、互いに接近する向きに付勢された状態となっている。ただし、第一フランジ部４３ａ及び第二フランジ部４４ａは、それが最も接近したときでも、その間に空間βが形成されるようになっている。この空間βは、図示省略のエア供給手段に接続されている。このエア供給手段を通じて空間βにエアを供給することで、空間βを加圧状態とすることができる一方、このエア供給手段を通じて空間βからエアを排出することで、空間βを非加圧状態とすることができるようになっている。

【0039】

ワーク挟持手段４０でワークＷを挟持しないときには、空間βからエアが排出され、空間βが非加圧状態とされる。このときには、第一付勢部材４３ｂの付勢力によって、第一挟持部材４１が、図２に示す位置よりも上側（ｚ方向正側）に移動するとともに、第二付勢部材４４ｂの付勢力によって、第二挟持部材４２が、図２に示す位置よりも下側（ｚ方向負側）に移動する。したがって、ワーク挟持手段４０は、第一挟持部材４１と第二挟持部材４２とが互いに離反する向きに変位した「開状態」になる。これに対し、ワーク挟持手段４０でワークＷを挟持するときには、空間βにエアが供給され、空間βが加圧状態とされる。このときには、第一挟持部材４１が、第一付勢部材４３ｂの付勢力に抗って下側（ｚ方向負側）に移動するとともに、第二挟持部材４２が、第二付勢部材４４ｂの付勢力に抗って上側（ｚ方向正側）に移動する。したがって、ワーク挟持手段４０は、第一挟持部材４１と第二挟持部材４２とが互いに接近した「閉状態」となる。

【0040】

ワーク挟持手段４０がワークＷを挟持しているとき（閉状態のとき）には、その状態から第一挟持部材４１及び第二挟持部材４２が開かないように、第一挟持部材４１や第二挟持部材４２をロックしてもよい。しかし、この場合には、ワークＷが、左右方向（ｘ方向）や前後方向（ｙ方向）にスムーズに移動しにくくなるおそれがある。また、ワークＷに、水平面（ｘ－ｙ平面）に対して傾斜した部分が存在し、その部分の傾斜に沿ってミーリング加工を施そうとすると、切削工具６０の位置（被切削部αの位置）を上下方向（ｚ方向）に変化させながら加工する必要があるところ、ワーク挟持手段４０がそのような加工に対応できなくなる。すなわち、ワーク挟持手段４０が三次元的な加工に対応できなくなる。

【0041】

この点、第一挟持部材４１や第二挟持部材４２をロックしなくても、ワーク挟持手段４０がワークＷを挟持しているときには、第一挟持部材４１及び第二挟持部材４２のいずれもが、空間β内のエアの圧力によって、ワークＷ側に付勢された状態となっている。換言すると、空間β内のエア（エアスプリング）の弾性力によって、ワークＷが弾性的に挟持された状態となっている。このエアスプリングの弾性力のみでも、ワークＷにビビリ等が生じないレベルで、ワークＷの上下方向（ｚ方向）の動きを規制できる。加えて、ワークＷを弾性的に挟持すると、ワークＷの左右方向（ｘ方向）や前後方向（ｙ方向）へのスムーズな移動を許容することができる。また、ワーク挟持手段４０が、三次元的な加工に対応できるようになる。したがって、本実施形態のミーリング加工装置においては、ワークＷを挟持しているときの第一挟持部材４１や第二挟持部材４２をロックすることなく、ワーク挟持手段４０でワークＷを弾性的に挟持するようにしている。

【0042】

６．切屑除去用通気口
ところで、本実施形態のミーリング加工装置においては、図２に示すように、加工ユニット５０における被切削部αの近傍となる箇所に、切屑除去用通気口Ａ，Ｂを設けている。この切屑除去用通気口Ａ，Ｂは、被切削部αで発生した切屑を除去するためのものとなっている。これにより、切屑でワークＷや切削工具６０が傷付かないようにしたり、切屑の飛散による作業環境の悪化を防ぐことができる。従来のミーリング加工装置では、この種の切屑除去用通気口は、ワークＷの上側（ｚ方向正側）に設けられることが多いところ、本実施形態のミーリング加工装置においても、ワークＷの上側（ｚ方向正側）に位置する第一挟持部材４１に、切屑除去用通気口Ｂを設けている。

【0043】

具体的には、第一挟持部材４１における、第一当接部４１ａで囲まれた部分の中央に、切屑除去用通気口Ｂを設けており、被切削部αの切屑を、この切屑除去用通気口Ｂで吸引することができるようにしている。切削工具６０は、この切屑除去用通気口ＢからワークＷの側に突出させている。切屑除去用通気口Ｂに吸引された切屑は、加工ユニット５０に設けた通気路５２（ダクト）を通じて回収されるようになっている。通気路５２の内部は、図示省略のポンプ等によって負圧に維持された状態となっている。これとは逆に、通気路５２の内部を正圧とし、切屑除去用通気口Ｂからエアが送出されるようにしてもよい。この場合には、被切削部αの切屑は、切屑除去用通気口Ｂから送出されたエアによって吹き飛ばされるようになる。

【0044】

また、本実施形態のミーリング加工装置では、ワークＷの下側（ｚ方向負側）に位置する第二挟持部材４２にも、切屑除去用通気口Ａを設けている。ワークＷを板厚方向に貫通した加工を行う場合や、ワークＷの端面に加工を行う場合には、ワークＷの下側（ｚ方向負側）にも切屑が生じるところ、上記の切屑除去用通気口Ｂに吸引されるエア、又は、切屑除去用通気口Ｂから送出されるエアでは、ワークＷの下側（ｚ方向負側）の切屑を効率的に除去しにくい。この点、ワークＷの下側（ｚ方向負側）に切屑除去用通気口Ｂを設けることで、ワークＷの下側（ｚ方向負側）の切屑を効率的に除去できるようになっている。

【0045】

具体的には、第二挟持部材４２における、第二当接部４２ａで囲まれた部分の中央（切削工具６０と上下方向（ｚ方向）に重なる箇所）に、切屑除去用通気口Ａを設けており、被切削部αの切屑を、この切屑除去用通気口Ａで吸引することができるようにしている。切屑除去用通気口Ａに吸引された切屑は、第二挟持部材４２に設けた通気路４２ｄを通じて回収されるようになっている。通気路４２ｄの内部は、図示省略のポンプ等によって負圧に維持された状態となっている。これとは逆に、通気路４２ｄの内部を正圧とし、切屑除去用通気口Ａからエアが送出されるようにしてもよい。この場合には、被切削部αの切屑は、切屑除去用通気口Ａから送出されたエアによって吹き飛ばされるようになる。

【0046】

ワークＷをテーブルの上に固定する従来のミーリング加工装置では、ワークＷの下側（ｚ方向負側）にはテーブルが位置するようになることに加えて、被切削部αの場所が変わるため、ワークＷの下側に、上記の切屑除去用通気口Ａに相当する部分を設けることが難しい。この点、本実施形態のミーリング加工装置では、ワーク挟持手段４０における第二挟持部材４２と、スピンドル２０に取り付けられた切削工具６０とが、左右方向（ｘ方向）及び前後方向（ｙ方向）に一体的に移動するため、第二挟持部材４２と切削工具６０とが、ワークＷを挟んで上下方向（ｚ方向）に略重なった状態が維持されるようになっている。このため、上記のように、第二挟持部材４２に切屑除去用通気口Ａを設けると、ワークＷにおける被切削部αの移動に応じて、切屑除去用通気口Ａの位置を変えながら、被切削部αの切屑を効率的に除去することできるようになっている。

【0047】

７．ワーク
本発明のミーリング加工装置で加工を施すワークは、その形態を特に限定されない。本発明のミーリング加工装置では、単純な平板状を為すものから、複雑な形態を為すものまで、幅広い形態のワークに対応することが可能である。なかでも、撓みやすく、且つ、凹凸や曲面を有する複雑な形態を有する薄板状のワークに加工を施すものとして好適である。このような形態のワークは、撓みやビビリが生じやすいことに加えて、従来のミーリング加工装置では、安定した状態で支持することが難しいため、精度よく加工しにくいところ、本発明のミーリング加工装置では、そのようなワークでも精度よく加工することができるからである。このような形態を有するワークとしては、自動車のボディ（ルーフやボンネットやドアパネル等）や内装材（インパネ等）が例示される。金属製のワークに限らず、樹脂製のワークであっても加工することが可能である。

【符号の説明】

【0048】

１０ ワーク固定手段
２０ スピンドル
３０ 相対移動手段
３１ ロボットアーム
４０ ワーク挟持手段
４１ 第一挟持部材
４１ａ 第一当接部
４１ａ_１ 転がり部材
４１ｂ ホルダ
４１ｂ_１ 保持穴
４１ｃ 転動体
４２ 第二挟持部材
４２ａ 第二当接部
４２ａ_１ 転がり部材
４２ｄ 通気路
４３ 第一ピストン
４３ａ 第一フランジ部
４３ｂ 第一付勢部材
４４ 第二ピストン
４４ａ 第二フランジ部
４４ｂ 第二付勢部材
４５ シリンダー部
５０ 加工ユニット
５１ ハウジング
５２ 通気路（ダクト）
６０ 切削工具
Ａ 切屑除去用通気口
Ｂ 切屑除去用通気口
Ｗ ワーク
α 被切削部
β 空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】