(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを固定するワーク固定装置であって、
第１支持台と、
前記第１支持台の上面に配置され、鉛直方向に延びる第１軸を回転軸として回転可能に該第１支持台に取り付けられる第１回転テーブルと、
前記第１回転テーブルの上面に配置される矩形状の基部及び該基部の長手方向の一端部及び他端部に設けられ、上方に延びる一対の支持部を有する第２支持台と、
前記一対の支持部の内面に配置され、水平方向に延びる第２軸を回転軸として回転可能に該一対の支持部に取り付けられる一対の第２回転テーブルと、
前記一対の支持部の間に配置され前記一対の第２回転テーブルに取り付けられる中抜部を有する板状の枠体、及び該枠体の一方の面に設けられ前記ワークを固定する複数のクランプ装置を有する治具プレートと、を備え、
前記枠体は、その外側面がそれぞれ前記一対の第２回転テーブルの内面に固定されるワーク固定装置。
【請求項２】
前記治具プレートは、該治具プレートの一方の面に設けられ前記ワークを支持する複数のワーク支持部材を更に備え、
前記クランプ装置は、クランプ装置本体と、該クランプ装置本体に対して進退可能に設けられると共に先端側に向かって徐々に径が大きく形成されたテーパ部を有するロッド部と、該ロッド部の周面に配置されテーパ部の径方向に拡張可能なグリップ爪と、を備える請求項１に記載のワーク固定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドやシリンダブロック等のワークを固定するワーク固定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のエンジンを構成するシリンダヘッドやシリンダブロック等のワークは、ワークの固定台等に設けられたアームクランプやホールクランプ等のクランプ装置によって固定台等に固定されて加工される。そして、固定台等に固定されたワークの所定の面に、ＮＣ装置等の加工装置により加工が施される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、支持台と、この支持台に対して、水平方向に延びる軸を回転軸として回転可能に取り付けられた回転台と、この回転台の上面に設けられワークを固定するクランプ装置と、を備えるワーク固定装置が提案されている。
特許文献１で提案されたワーク固定装置によれば、クランプ装置によりワークが固定された回転台を回転させることで、ワークの上面及び回転軸の軸方向に沿って配置された側面に加工を施せる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４２９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案されたワーク固定装置では、ワークにおける回転台に固定された面である下面及び回転軸の軸方向に交差する方向に沿って配置された側面には、加工を施すことができない。そのため、ワークのすべての面に加工を施すためには、ワークを固定する位置を変更する工程を設ける必要があった。
【０００６】
従って、本発明は、ワークを固定する位置を変更することなくワークのすべての面を加工できるワーク固定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ワークを固定するワーク固定装置であって、第１支持台と、前記第１支持台の上面に配置され、鉛直方向に延びる第１軸を回転軸として回転可能に該第１支持台に取り付けられる第１回転テーブルと、前記第１回転テーブルの上面に配置される矩形状の基部及び該基部の長手方向の一端部及び他端部に設けられ、上方に延びる一対の支持部を有する第２支持台と、前記一対の支持部の内面に配置され、水平方向に延びる第２軸を回転軸として回転可能に該一対の支持部に取り付けられる一対の第２回転テーブルと、前記一対の支持部の間に配置され前記一対の第２回転テーブルに取り付けられる中抜部を有する板状の枠体、及び該枠体の一方の面に設けられ前記ワークを固定する複数のクランプ装置を有する治具プレートと、を備え、前記枠体は、その外側面がそれぞれ前記一対の第２回転テーブルの内面に固定されるワーク固定装置に関する。
【０００８】
また、前記治具プレートは、該治具プレートの一方の面に設けられ前記ワークを支持する複数のワーク支持部材を更に備え、前記クランプ装置は、クランプ装置本体と、該クランプ装置本体に対して進退可能に設けられると共に先端側に向かって徐々に径が大きく形成されたテーパ部を有するロッド部と、該ロッド部の周面に配置されテーパ部の径方向に拡張可能なグリップ爪と、を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のワーク固定装置によれば、ワークを固定する位置を変更することなくワークのすべての面を加工できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のワーク固定装置及びワーク加工装置の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示すワーク固定装置の上面図及び正面図である。
【図３】図１に示すワーク固定装置及びワーク加工装置を矢印Ｐ方向に視た側面図である。
【図４】本発明のワーク固定装置における治具プレートを示す平面図である。
【図５】治具プレートにワークが固定されている状態を示す外観斜視図である。
【図６】ワークとしてのシリンダヘッドのガスケット面を示す平面図である。
【図７】治具プレートを図４に示す矢印Ｑ方向に視た状態を示す正面図である。
【図８】ワーク固定装置に固定されたワークに加工を施す状態を示した図であり、ワークにおける第２軸に沿って配置された１つの側面に加工を施す状態を示す図である。
【図９】ワーク固定装置に固定されたワークに加工を施す状態を示した図であり、ワークのカバー面に加工を施す状態を示す図である。
【図１０】ワーク固定装置に固定されたワークに加工を施す状態を示した図であり、ワークにおける第２軸に沿って配置されたもう１つの側面に加工を施す状態を示す図である。
【図１１】ワーク固定装置に固定されたワークに加工を施す状態を示した図であり、ワークのガスケット面に加工を施す状態を示す図である。
【図１２】図１１に示す状態からガスケット面の角度を若干変更して加工を施す状態を示す図である。
【図１３】ワーク固定装置に固定されたワークに加工を施す状態を示した図であり、ワークにおける第２軸に交差する方向に沿って配置された１つの側面に加工を施す状態を示す図である。
【図１４】ワーク固定装置に固定されたワークに加工を施す状態を示した図であり、ワークにおける第２軸に交差する方向に沿って配置されたもう１つの側面に加工を施す状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のワーク固定装置１の好ましい一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
本実施形態のワーク固定装置１は、図１〜図３に示すように、車両のエンジンを構成するシリンダヘッドやシリンダブロック等のワークＷに対して、ＮＣ装置等のワーク加工装置１００を用いて加工を施す場合に用いられる。このワーク固定装置１は、図１及び図４に示すように、車両の製造ラインにおいて、ワーク加工装置１００に対向して配置される。本実施形態のワーク加工装置１００は、工具１１０の回転軸が水平方向に延びる、いわゆる横型のワーク加工装置１００である。
【００１２】
本実施形態では、図１に示すように、ワーク固定装置１及びワーク加工装置１００は、一体化されて構成されている。そして、図１〜図３に示すように、ワーク固定装置１は、水平方向であるＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に構成される。また、ワーク加工装置１００は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向、並びに鉛直方向であるＹ軸方向に移動可能に構成される。尚、本実施形態のワーク固定装置１及びワーク加工装置１００の駆動機構としては、モータ及び動力シリンダ等の公知の技術が用いられる。
本実施形態においては、図１〜図３に示すように、水平方向における工具１１０の回転軸が延びる方向をＺ軸方向といい、水平方向におけるＺ軸方向に直交する方向をＸ軸方向という。また、鉛直方向をＹ軸方向という。
【００１３】
本実施形態のワーク固定装置１は、図１〜図３に示すように、第１支持台２と、第１回転テーブル３と、第２支持台４と、一対の第２回転テーブル５と、治具プレート６と、備える。
【００１４】
第１支持台２は、ワーク固定装置１の土台を構成する。この第１支持台２は、ワーク固定装置１をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動させる移動機構２００に固定される。
第１回転テーブル３は、円板状に形成され、第１支持台２の上面に配置される。この第１回転テーブル３は、鉛直方向に延びる第１軸Ａを回転軸として回転可能に、第１支持台２に取り付けられる。
【００１５】
第２支持台４は、第１回転テーブル３の上面に配置される。この第２支持台４は、基部４１と、一対の支持部４２と、を備える。
基部４１は、平面視において矩形状に形成され、第１回転テーブル３の上面に配置され、第１回転テーブル３に連結される。
一対の支持部４２は、基部４１の長手方向の一端部及び他端部に設けられ、上方に延びる。即ち、一対の支持部４２は、基部４１の上面に、基部４１の長手方向に所定の間隔をあけて起立して配置される。
【００１６】
一対の第２回転テーブル５は、板状に形成され、一対の支持部４２の内面に配置される。一対の第２回転テーブル５は、水平方向に延びる第２軸Ｂを回転軸として回転可能に、一対の支持部４２に取り付けられる。即ち、一対の第２回転テーブル５は、第２軸Ｂを回転軸として、第２支持台４に対して回転可能に取り付けられる。
【００１７】
治具プレート６は、図４に示すように、枠体６１と、この枠体６１の一方の面である上面に配置されワークＷを固定する複数のクランプ装置６２と、枠体６１の上面に配置されワークＷを支持する複数のワーク支持部材６３と、を備える。
本実施形態では、治具プレート６には、ワークとしてのシリンダヘッドＷが固定される。
【００１８】
ここで、まず、本実施形態のシリンダヘッドＷについて説明する。
図５は、本発明の実施形態に係るシリンダヘッドＷがクランプ装置６２によって枠体６１に固定（クランプ）されている状態を示す外観斜視図である。図６は、図５に示すシリンダヘッドＷのガスケット面Ｇａを示す図である。
【００１９】
シリンダヘッドＷは、シリンダヘッドカバー、シリンダブロック等に結合されて自動車等に搭載されるエンジンの一部を構成する鋳造品であり、シリンダブロック側にガスケット面Ｇａが形成され、シリンダヘッドカバー側にカバー面Ｃｏが形成された略直方体形状を有する。このシリンダヘッドＷのガスケット面Ｇａ又はその近傍には、図６に示すように、３つの基準座９１、及び３つのクランプ穴として用いられる位置決めのための鋳抜き穴９２が形成される。
【００２０】
基準座９１は、シリンダヘッドＷを治具プレート６に固定する場合に、シリンダヘッドＷの高さ方向の位置決めを行うために用いられる。これらの基準座９１は、シリンダヘッドＷのガスケット面Ｇａを下面として、クランプ装置６２をシリンダヘッドＷの下方に配置した場合に、高さ方向の基準面となる。
また、基準座９１は、図６に示すように、略矩形形状を有するガスケット面Ｇａの長手方向に沿う一対の側縁のうちの一方の側縁の両端部近傍に２つ形成され、他方の側縁の中央部近傍に１つ形成される。
【００２１】
３つの鋳抜き穴９２は、シリンダヘッドＷを治具プレート６に固定する場合に、クランプ装置６２によりシリンダヘッドＷを固定するために用いられる。
３つの鋳抜き穴９２は、基準座９１の配置に対応しており、略矩形形状を有するガスケット面Ｇａの長手方向に沿う一対の側縁のうちの一方の側縁の中央部近傍に１つ形成され、他方の側縁の両端部近傍に２つ形成される。また、前述の一方の側縁において１つの鋳抜き穴９２は２つの基準座９１の中間近傍に形成されており、前述の他方の側縁において２つの鋳抜き穴９２の中間近傍に１つの基準座９１が形成されている。
また、これら３つの鋳抜き穴９２は、シリンダヘッドＷの鋳造工程において、鋳型に形成された鋳造ピンが設けられた位置に形成される鋳抜穴である。この鋳抜穴は、鋳造ピンが鋳型から抜けやすいように、抜き勾配が形成された裁頭円錐状に形成される。
【００２２】
次に、治具プレート６の構成について説明する。
枠体６１は、図４に示すように、長さ方向ＬＤ及び幅方向ＷＤを有する略矩形の枠状に形成され、略矩形形状の中抜部６１１を有する。図７に示すように、この枠体６１には、クランプ装置６２を駆動させるための圧油Ｏを供給する圧油通路ＰＯ１，ＰＯ２、及び圧縮エアを供給する圧縮エア通路ＰＡ１が形成されている（図７参照）。
【００２３】
クランプ装置６２は、図４及び図７に示すように、枠体６１の上面に配置され、枠体６１の上面から突出する。このクランプ装置６２は、クランプ装置本体６２１と、このクランプ装置本体６２１に対して進退可能に設けられると共に先端側に向かって徐々に径が大きく形成されたテーパ部を有するロッド部６２２と、このロッド部６２２の周面に配置されテーパ部の径方向に拡張可能なグリップ爪６２３と、を備える。
本実施形態では、クランプ装置６２は、シリンダヘッドＷを治具プレート６の上面に載置した場合に、３つの鋳抜き穴９２に対応する位置に３箇所配置される。より具体的には、クランプ装置６２は、枠体６１における一方の長辺部分の中央部に１つ配置され、他方の長辺部分の両端部近傍に２つ配置される。
【００２４】
ワーク支持部材６３は、本体部６３１と、この本体部６３１の上端に設けられる着座部６３２とを備える。本実施形態では、ワーク支持部材６３は、シリンダヘッドＷを治具プレート６の上面に載置した場合に、３つの基準座９１に対応する位置に３箇所配置される。
【００２５】
以上の治具プレート６は、枠体６１の短辺部分の側面がそれぞれ一対の第２回転テーブル５の内面に連結されて固定される。
【００２６】
次に、本実施形態の治具プレート６にシリンダヘッドＷを固定する手順について説明する。本実施形態の治具プレート６には、以下の手順でシリンダヘッドＷが固定される。
まず、シリンダヘッドＷが治具プレート６の上面に載置される。ここで、シリンダヘッドＷは、ガスケット面Ｇａが下面となるように、かつ、３つの鋳抜き穴９２が３つのクランプ装置６２に対応し、３つの基準座９１が３つのワーク支持部材６３に対応するように、治具プレート６の上面に載置される（図７参照）。
【００２７】
この状態では、３つのワーク支持部材６３の着座部６３２がシリンダヘッドＷの３つの基準座９１に当接すると共に、３つのクランプ装置６２のロッド部及びグリップ爪がシリンダヘッドＷの３つの鋳抜き穴９２に挿入される。
【００２８】
次いで、クランプ装置６２を駆動させてロッド部を後退させる。すると、ロッド部が後退することで、テーパ部によってグリップ爪が径方向に拡大して鋳抜き穴９２の内壁に押し付けられる。この状態から、更にロッド部が下降しようとすることにより、グリップ爪及びシリンダヘッドＷも下方に引き込まれ、治具プレート６にシリンダヘッドＷが固定される。
【００２９】
次に、本実施形態のワーク固定装置１の動作について、図８〜図１４を参照しながら説明する。図８〜図１４は、ワーク固定装置１に固定されたシリンダヘッドＷの各面に、ワーク加工装置１００を用いて加工を施す様子を示した図である。
本実施形態のワーク固定装置１を用いてシリンダヘッドＷに加工を施す場合には、まず、一対の第２回転テーブル５に取り付けられた治具プレート６の上面にシリンダヘッドＷを固定する。
【００３０】
そして、例えば、図８に示すように、第２軸Ｂがワーク加工装置１００の工具１１０の回転軸の延びる方向Ｚに直交するように、かつ、治具プレート６の上面が上方を向くようにワーク固定装置１を位置させることで、シリンダヘッドＷにおける第２軸Ｂに沿って配置される２つの側面のうちの１つの側面Ｗ１を工具１１０に対向させることができる。そして、この側面Ｗ１に加工が施される。
【００３１】
次いで、この状態から、第２軸Ｂを回転軸として一対の第２回転テーブル５（及び治具プレート６）を９０度程度回転させる。すると、図９に示すように、シリンダヘッドＷのカバー面Ｃｏが工具１１０に対向する。この状態で、カバー面Ｃｏに加工が施される。
【００３２】
次いで、更に一対の第２回転テーブル５を９０度程度回転させると、図１０に示すように、シリンダヘッドＷにおける第２軸Ｂに沿って配置されるもう１つの側面Ｗ２が工具１１０に対向する。この状態で、この側面Ｗ２に加工が施される。
【００３３】
次いで、図１０に示す状態から、更に一対の第２回転テーブル５を９０度程度回転させる。すると、図１１に示すように、シリンダヘッドＷにおけるガスケット面Ｇａが工具１１０に対向する。ここで、本実施形態では、治具プレート６は中抜部６１１を有する枠体６１を備えて構成されている。これにより、工具１１０を中抜部６１１からガスケット面Ｇａに到達させられるので、ガスケット面Ｇａに加工を施すことができる。
また、この場合、図１２に示すように、ガスケット面Ｇａの凹凸形状に応じて、このガスケット面Ｇａの角度を適宜調整することで、Ｚ軸方向に延びる工具１１０によりシリンダヘッドＷに正確に加工を施せる。
【００３４】
シリンダヘッドＷにおける第２軸Ｂに交差する方向に沿って配置される２つの側面に加工を施す場合には、図１３に示すように、第１軸Ａを回転軸として、第１回転テーブル３を回転させ、第２軸Ｂの延びる方向とＺ軸の延びる方向とを一致させる。これにより、シリンダヘッドＷにおける第２軸Ｂに交差する方向に沿って配置される２つの側面のうちの１つの側面Ｗ３が工具１１０に対向する。また、この状態で、第２軸Ｂを回転軸として一対の第２回転テーブル５を回転させて、側面Ｗ３に工具１１０が到達しやすい位置にシリンダヘッドＷを位置させる。そして、側面Ｗ３に加工が施される。
【００３５】
次いで、図１３に示す状態から、第１軸Ａを回転軸として、第１回転テーブル３を１８０度程度回転させると、図１４に示すように、シリンダヘッドＷにおける第２軸Ｂに交差する方向に沿って配置されるもう１つの側面Ｗ４が工具１１０に対向して配置される。そして、この状態で、この側面Ｗ４に加工が施される。
【００３６】
以上説明した本実施形態のワーク固定装置１によれば、以下のような効果を奏する。
【００３７】
第１軸Ａを回転軸として回転可能な第１回転テーブル３の上面に、第２軸Ｂを回転軸として回転可能な一対の第２回転テーブル５を支持する第２支持台４を配置し、一対の第２回転テーブル５に中抜部６１１を有する枠体６１を備える治具プレート６を連結した。そして、この治具プレート６の上面にシリンダヘッドＷを固定した。
これにより、ワーク固定装置１の第２軸Ｂをワーク加工装置１００の工具１１０の回転軸の延びる方向Ｚに直交させ、この状態で第２軸Ｂを回転軸として一対の第２回転テーブル５及び治具プレート６を回転させることで、ワーク固定装置１に固定されたシリンダヘッドＷにおける第２軸Ｂに沿って配置される側面Ｗ１，Ｗ２、並びにカバー面Ｃｏ及びガスケット面Ｇａをワーク加工装置１００の工具１１０に対向させられ、これらの面に加工を施せる。
【００３８】
また、治具プレート６を上方に位置させた状態で、ワーク固定装置１の第２軸Ｂを工具１１０の回転軸の延びる方向Ｚに一致させるように第１軸Ａを回転させることで、シリンダヘッドＷにおける第２軸Ｂに交差する方向に沿って配置される側面Ｗ３，Ｗ４をワーク加工装置１００の工具１１０に対向させられ、これらの面に加工を施せる。
よって、治具プレート６に対してシリンダヘッドＷを固定する位置を変更することなく、シリンダヘッドＷのすべての面に加工を施せる。つまり、本実施形態のワーク固定装置１によれば、治具プレート６に対してシリンダヘッドＷを一度固定したら、治具プレート６に対するシリンダヘッドＷの固定箇所を変えることなく、シリンダヘッドＷのすべての面を加工できる。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、種々の形態で実施することができる。
例えば、本実施形態では、本発明を、ワークとしてのシリンダヘッドＷを固定するワーク固定装置１に適用したが、これに限らない。即ち、本発明を、ワークとしてのシリンダブロックやクランクケースをクランプするワーク固定装置に適用してもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、ガスケット面Ｇａに加工を施す場合に、工具１１０の延びるＺ軸方向に対する角度調整を行う態様につき説明したが、これに限らない。即ち、カバー面Ｃｏ等の他の面に加工を施す場合に、角度調整を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  ワーク固定装置
２  第１支持台
３  第１回転テーブル
４  第２支持台
５  第２回転テーブル
６  治具プレート
４１  基部
４２  支持部
６１  枠体
６２  クランプ装置
１００  ワーク加工装置
Ｗ  シリンダヘッド（ワーク）
Ａ  第１軸
Ｂ  第２軸
【図１】
0005562377.tif 000002
【図２】
0005562377.tif 000003
【図３】
0005562377.tif 000004
【図４】
0005562377.tif 000005
【図５】
0005562377.tif 000006
【図６】
0005562377.tif 000007
【図７】
0005562377.tif 000008
【図８】
0005562377.tif 000009
【図９】
0005562377.tif 000010
【図１０】
0005562377.tif 000011
【図１１】
0005562377.tif 000012
【図１２】
0005562377.tif 000013
【図１３】
0005562377.tif 000014
【図１４】
0005562377.tif 000015