(57)【要約】      （修正有）【課題】加工機側の制御を単純化して加工効率を高めると共に、加工機側の改造をほとんどなくして、その導入を容易にした中空ワークの内面加工装置を提供する。【解決手段】カッター６，７を、回転中心軸Ｘ回りに回転可能に保持する保持部を備える。保持部は、カッター６，７を、中空ワーク内における加工位置と中空ワークの外の退避位置とのそれぞれに位置づける移動機構と、加工位置に位置づけられたカッター６，７を回転中心軸Ｘ方向に移動可能に案内するガイド機構３２と、を有する。ガイド機構３２は、内嵌した駆動シャフトの前進移動によってカッター６，７がその前進側に押し込まれたときに、その押し込み力に対抗して、カッター６，７を後退側に付勢する付勢手段３６ａを含む。【選択図】図５
2008132557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空ワークの内面を加工するための装置であって、
加工機に取り付けられて所定の回転中心軸に沿って前進及び後退移動する駆動シャフトの先端が、その一側から内嵌されかつ、当該駆動シャフトの回転駆動により回転することで前記中空ワークの内面を切削加工するカッターと、
前記カッターを、前記回転中心軸回りに回転可能に保持する保持部と、を備え、
前記保持部は、
前記カッターを、前記駆動シャフトの回転中心軸に直交する方向に移動させることによって、前記中空ワークの開口を通じて、当該カッターを前記中空ワーク内における前記回転中心軸上の加工位置と当該中空ワークの外の退避位置とのそれぞれに位置づける移動機構と、
前記加工位置に位置づけられたカッターを、前記駆動シャフトの回転中心軸方向に移動可能に案内するガイド機構と、を有し、
前記ガイド機構は、前記駆動シャフトが前進移動することによって前記中空ワークに形成された貫通孔を通って当該中空ワーク内に挿入されて、前記加工位置に位置づけられた前記カッターの一側に当該駆動シャフトが内嵌されると共に、その駆動シャフトのさらなる前進移動によって当該カッターがその前進側に押し込まれたときに、その押し込み力に対抗して、前記カッターを前記駆動シャフトの後退側に付勢する付勢手段を含む中空ワークの内面加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の中空ワークの内面加工装置において、
前記ガイド機構は、前記中空ワークの内面加工完了後に前記駆動シャフトが後退移動したときには、前記カッターを、前記付勢手段の付勢力により、前記駆動シャフトに追従して後退移動させると共に、前記中空ワークに形成された開口を通じて前記退避位置に移動可能となる位置に位置づける中空ワークの内面加工装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の中空ワークの内面加工装置において、
前記保持部は、複数のカッターのそれぞれを前記回転中心軸回りに回転可能となるように保持し、
前記移動機構は、前記各カッターを個別に前記加工位置に位置づける中空ワークの内面加工装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の中空ワークの内面加工装置において、
前記カッターは、前記中空ワークの内面を球面状に切削加工するカッターであり、
前記球面加工用のカッターには、前記駆動シャフトが内嵌される一側とは反対側に、支持ベアリングが突設されており、
前記球面加工用のカッターは、それに内嵌した駆動シャフトによって前進方向に押し込まれたときに、前記支持ベアリングが前記中空ワークに形成された孔内に挿入されることで、前記支持ベアリング及び駆動シャフトの双方により両側支持される中空ワークの内面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空ワークの内面を切削加工するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば中空ワークの一つとしてのディファレンシャルケース（以下、デフケース）の内面を切削加工する装置として、デフケースの開口から挿入し、その内部の加工位置に位置づけたカッターを、デフケースの貫通孔からその内部に挿入した２つの駆動シャフトによって両側支持するよう構成された装置が知られている。この装置では、その駆動シャフトの回転駆動によりカッターを回転させてデフケースの内面を切削加工する。
【０００３】
ところが前記の加工装置は、カッターを支持するために２つの駆動シャフトを備えた２軸構成であると共に、その２つの駆動シャフトによって支持されたカッターをデフケースの内面に押し付けて回転させるために２軸の同期制御が必要であること等から、デフケースの内面加工を行う専用機として設計されるものであり、導入コストが高いという問題がある。
【０００４】
これに対し例えば特許文献１には、例えば汎用のマシニングセンターを用いてデフケースの内面加工を可能するためのツールが開示されている。このツールはマシニングセンターの主軸に取り付けられるツールであって、カッターを回転可能に保持する保持機構と、当該カッターを主軸（主軸に取り付けられた駆動シャフト）の先端が内嵌された状態でその中心軸方向に移動可能に案内するガイド機構と、主軸の移動によりカッターが押し込まれたときに、そのカッターを、移動方向とは逆側に付勢する圧縮ばねと、を備えている。
【特許文献１】特開２００４−１０６０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら前記特許文献１に開示されたツールは、前述したように、マシニングセンターの主軸に取り付けられるため、カッターはマシニングセンター側に保持されていることになる。そのため、デフケースの内面加工を行う場合には、先ずカッターをデフケースの開口から内部に挿入すべくマシニングセンターの主軸を上下に移動させ、次に駆動シャフトをデフケースの貫通孔から内部に挿入すべくマシニングセンターの主軸を前後に移動させるという制御を行わなければならない。そのように、前記ツールが取り付けられたマシニングセンターの主軸を上下及び前後の双方に移動しなければならない分、デフケースの加工効率が低下してしまうという不都合がある。
【０００６】
また、デフケースの内面加工においては、サイドギヤの背面に当接する平面状の内面と、ピニオンの背面に当接する球面状の内面と、の双方を切削加工する必要があるため、その平面状の内面を加工するための平面カッターと、球面状の内面を加工するための球面カッターと、の間でカッターの切り換えが必要である。
【０００７】
そのため、例えば前記特許文献１の技術においては、各カッターを保持した複数のツールをツールマガジンに収容すると共に、オートツールチェンジャーによって主軸に取り付けられるツールとそのツールマガジンに収容されているツールとを交換することになるが、前記ツールは保持機構やガイド機構を含む特殊な形状を有しているため、オートツールチェンジャーや、ツールマガジン等は汎用のものでは対応できず、その形状等にあわせて新たに設計し直さなければならない。従って、特許文献１に開示された技術でも、その導入は容易ではない。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工機側の制御を単純化して加工効率を高めると共に、加工機側の改造をほとんどなくして、その導入を容易にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面によると、中空ワークの内面を加工するための装置は、加工機に取り付けられて所定の回転中心軸に沿って前進及び後退移動する駆動シャフトの先端が、その一側から内嵌されかつ、当該駆動シャフトの回転駆動により回転することで前記中空ワークの内面を切削加工するカッターと、前記カッターを、前記回転中心軸回りに回転可能に保持する保持部と、を備える。
【００１０】
前記保持部は、前記カッターを、前記駆動シャフトの回転中心軸に直交する方向に移動させることによって、前記中空ワークの開口を通じて、当該カッターを前記中空ワーク内における前記回転中心軸上の加工位置と当該中空ワークの外の退避位置とのそれぞれに位置づける移動機構と、前記加工位置に位置づけられたカッターを、前記駆動シャフトの回転中心軸方向に移動可能に案内するガイド機構と、を有し、前記ガイド機構は、前記駆動シャフトが前進移動することによって前記中空ワークに形成された貫通孔を通って当該中空ワーク内に挿入されて、前記加工位置に位置づけられた前記カッターの一側に当該駆動シャフトが内嵌されると共に、その駆動シャフトのさらなる前進移動によって当該カッターがその前進側に押し込まれたときに、その押し込み力に対抗して、前記カッターを前記駆動シャフトの後退側に付勢する付勢手段を含む。
【００１１】
この構成によると、保持部によって保持されたカッターは、その保持部が有する移動機構によって中空ワーク内の加工位置と中空ワーク外の退避位置とに位置づけられる。つまり、カッターは加工機側とは別の移動機構によって移動されるため、加工機側でカッターを加工位置と退避位置との間で移動させる必要はなく、加工機側は、駆動シャフトの前進及び後退移動制御を行うだけでよい。このように、駆動シャフトの前進及び後退移動制御と、カッターの移動制御とを、加工機側と保持部側とで分けて行うことによって、中空ワークの加工効率が向上する。
【００１２】
また、駆動シャフトを前進移動させてカッターの一側に内嵌させると共に、そのカッターを押し込んで中空ワークの内面に押し付けたときには、ガイド機構の付勢手段によってカッターにはその押し込み力に対抗する付勢力が付与される。このため、前記カッターは駆動シャフトによって片側支持された状態ではあるものの安定して支持され、それによって加工精度が向上する。
【００１３】
さらに、加工機は、単一の駆動シャフトを備えた汎用の加工機（例えばマシニングセンター）を流用可能であると共に、その駆動シャフトは、単にカッターの一側に内嵌される駆動シャフトであるため、例えばオートツールチェンジャーやツールマガジン等は汎用のものを流用することが可能であり、加工機側の改造はほとんど不要になる。
【００１４】
前記ガイド機構は、前記中空ワークの内面加工完了後に前記駆動シャフトが後退移動したときには、前記カッターを、前記付勢手段に付勢力により、前記駆動シャフトに追従して後退移動させると共に、前記中空ワークに形成された開口を通じて前記退避位置に移動可能となる位置に位置づける、とすることが好ましい。
【００１５】
こうすることで、加工機の駆動シャフトは、カッターの一側に内嵌される１軸のみであるものの、その駆動シャフトを後退移動させたときに、カッターを駆動シャフトに追従して後退移動させることができる。また、そのカッターは中空ワークの開口を通じて退避位置に移動可能となる位置に位置づけられるため、移動機構によって当該カッターを中空ワークの外に移動させることが可能になる。つまり、中空ワークの内面加工完了後には、カッターを中空ワークの外に自動的に移動させることが可能になる。
【００１６】
前記保持部は、複数のカッターのそれぞれを前記回転中心軸回りに回転可能となるように保持し、前記移動機構は、前記各カッターを個別に前記加工位置に位置づける、としてもよい。
【００１７】
こうすることで、複数のカッターを自動的に切り換えながら、中空ワークの内面加工を効率的に実行することが可能になる。この場合も、カッターの切り換えは、加工機側ではなく、内面加工装置側（保持部側）で行うため、加工機側の改造は不要になる。
【００１８】
前記カッターは、前記中空ワークの内面を球面状に切削加工するカッターであり、前記球面加工用のカッターには、前記駆動シャフトが内嵌される一側とは反対側に、支持ベアリングが突設されており、前記球面加工用のカッターは、それに内嵌した駆動シャフトによって前進方向に押し込まれたときに、前記支持ベアリングが前記中空ワークに形成された孔内に挿入されることで、前記支持ベアリング及び駆動シャフトの双方により両側支持される、としてもよい。
【００１９】
球面加工用のカッターを中空ワークの内面に押し付けたときには、そのカッターの刃面と中空ワークの内面とは球面接触するため、駆動シャフトによってカッターを片側支持した状態では、例えばぶれや振動等が生じる虞がある。
【００２０】
これに対し、前記の構成では、球面加工用のカッターにおける、駆動シャフトが内嵌される一側とは反対側に支持ベアリングを突設して、その支持ベアリングを中空ワークの孔内に挿入するようにすることで、球面加工用のカッターは支持ベアリング及び駆動シャフトの双方により両側支持されることから、前述のぶれ等が生じない。その結果、中空ワークの球面加工の精度はさらに向上する。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によると、移動機構を備えた保持部によってカッターを保持し、その保持部によってカッターを加工位置と退避位置とに位置づけることによって、加工機側の制御と保持部側の制御とをそれぞれ単純化して、加工効率を向上させることができる。
【００２２】
また、保持部のガイド機構に付勢手段を含めることによって、１軸の加工機が利用可能になるため、汎用の加工機を流用することができると共に、例えばオートツールチェンジャーやツールマガジン等も汎用のものを流用することができ、加工機側の改造をほとんど不要にして、その導入を容易にすることができる。
【００２３】
さらに、その付勢手段によってカッターに付勢力を付与することで、カッターを片側支持した状態でも、中空ワークの内面の加工を高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る中空ワークの内面加工装置２が取り付けられたマシニングセンター１の全体を示しており、このマシニングセンター１は、中空ワークとしてのデフケース９の内面を加工するための装置とされている。尚、このマシニングセンター１は、例えば市販のマシニングセンター１を利用しており、主軸の回転中心軸Ｘが水平方向に延びる、いわゆる横型のマシニングセンター１となっている。
【００２６】
ここで、加工対象であるデフケース９について、図２，７を参照しながら、簡単に説明する。尚、以下においては、図２に示す姿勢を基準として（後述するワーク固定治具８に固定された加工初期時の姿勢を基準として）、デフケース９の、前後、左右、上下を定義するものとする。つまり、図７における紙面左側を前側、紙面右側を後側、紙面上側を右側、紙面下側を左側とすると共に、紙面に直交する方向を上下方向として、図７に描かれる面を、デフケース９の上面とする（図２においては紙面上側が、デフケース９の上側となる）。
【００２７】
デフケース９は、その上面に開口９１が形成されていると共に、その内部には、この開口に連通すると共に、ディファレンシャル装置のギヤ機構（図示省略）が収容される中空部９２が形成されている。中空部９２は、前後、左右の４つの面によって区画されており、この内、前後の２つの面は、ギヤ機構に含まれるサイドギヤの背面が当接する平面状の面（以下、この２つの面をそれぞれ前後のスラスト面９３ａ，９３ｂと呼ぶ）とされている。一方、左右の２つの面は、ギヤ機構に含まれるピニオンの背面が当接する球面状の面（以下、この２つの面を左右の球面９４ａ，９４ｂと呼ぶ）とされている。
【００２８】
デフケース９にはまた、その前後の各側部に水平方向に貫通する相対的に大径の貫通孔９５ａ，９５ｂが各スラスト面９３ａ，９３ｂの中心位置に開口して形成されている。この貫通孔９５ａ，９５ｂは、ディファレンシャル装置においては左右のドライブ軸が貫通する孔であると共に、デフケース９の内面加工の際には、後述するようにスラスト面９３ａ，９３ｂ加工を行うカッター６を回転させる駆動シャフト１８が挿入される孔である。以下この貫通孔をスラスト面カッター駆動シャフト用貫通孔９５ａ，９５ｂと呼ぶ。
【００２９】
デフケース９にはさらに、その左右の各側部に水平方向に貫通する相対的に小径の貫通孔９６ａ，９６ｂが各球面の中心位置に開口して形成されている。この貫通孔９６ａ，９６ｂは、ディファレンシャル装置においてはピニオン駆動シャフトが挿入される孔であると共に、デフケース９の内面加工の際には、後述するように球面加工を行うカッター７を回転させる駆動シャフト１９が挿入される孔である（図１０参照）。以下この貫通孔を球面カッター駆動シャフト用貫通孔９６ａ，９６ｂと呼ぶ。
【００３０】
尚、前記の開口９１は、デフケース９の内面加工の際には、後述するように中空部９２内に位置づけられるカッターが通過するための開口となる。
【００３１】
次に、前記デフケース９の内面加工（切削加工）のためのカッターについて説明する。前述したように、デフケース９の内面加工としては、スラスト面９３ａ，９３ｂ（平面）の切削加工と、球面９４ａ，９４ｂの切削加工との２種類が存在し、前記の内面加工装置２には、スラスト面９３ａ，９３ｂを切削加工するためのスラスト面カッター６と、球面９４ａ，９４ｂを切削加工するための球面カッター７と、の２種類のカッターが取り付けられている。
【００３２】
この内、スラスト面カッター６は、図７，８に示すように、その中心軸が前後方向となるように配置された略円柱状の形状において、中心軸を挟んで相対する両側の部分それぞれを切り落とした形状を有しており、その前端面に複数枚の刃６１が周方向に等間隔を空けて取り付けられることによって刃面を構成している。また、スラスト面カッター６における前後の中央部には、その円周面から径方向の内方に凹陥した凹溝６２が形成されている。さらにスラスト面カッター６の後端部には、その後端面に開口すると共にその上面から径方向の内方に凹陥した係合凹部６３が形成されている。この係合凹部６３は、後述するように、カッター保持部３の係合ピン３９ａと係合する。
【００３３】
前記スラスト面カッター６の中心位置には、後端面に開口する駆動シャフト挿入孔６４が形成されており、この駆動シャフト挿入孔６４に対してスラスト面カッター駆動シャフト１８の前端部が内挿される。この駆動シャフト挿入孔６４には、２つのキー溝６５，６５が中心軸を挟んで相対して形成されており、スラスト面カッター駆動シャフト１８に設けられたキー（図示省略）がこのキー溝６５，６５に係合することによって、スラスト面カッター駆動シャフト１８の回転駆動力がスラスト面カッター６に伝達して、このスラスト面カッター６がその中心軸回りに回転することになる。尚、カッター６及び駆動シャフト１８の係合は、キーとキー溝６５，６５の代わりにスプライン嵌合とすることも可能である。また、駆動シャフト挿入孔６４の底面はスラスト面カッター駆動シャフト１８の前端面が当接して、スラスト面カッター６を前方に向かって押圧する押圧面６６とされている。
【００３４】
一方、球面カッター７は、図９，１０に示すように、その中心軸が前後方向となるように配置された略円柱状の形状を有しており、その前端面に複数枚の刃７１が周方向に等間隔を空けて取り付けられることによって先端面が球面となった刃面を構成している。また、スラスト面カッター６と同様に、球面カッター７における前後の中央部には、その円周面から径方向の内方に凹陥した凹溝７２が形成されていると共に、その後端部には係合凹部７３が形成されている。
【００３５】
また、前記球面カッター７の中心位置には、後端面に開口する駆動シャフト挿入孔７４が形成されており、この駆動シャフト挿入孔７４に対して球面カッター駆動シャフト１９の前端部が内挿される。この駆動シャフト挿入孔７４には、２つのキー溝７５，７５が相対して形成されており、球面カッター駆動シャフト１９に設けられたキー（図示省略）がこのキー溝７５，７５に係合することによって、球面カッター駆動シャフト１９の回転駆動力が球面カッター７に伝達して、この球面カッター７がその中心軸回りに回転することになる。カッター７及び駆動シャフト１９の係合は、キーとキー溝７５，７５の代わりにスプライン嵌合とすることも可能である。また、駆動シャフト挿入孔７４の底面は球面カッター駆動シャフト１９の前端面が当接して、球面カッター７を前方に向かって押圧する押圧面７６とされている。
【００３６】
前記球面カッター７にはさらに、中心軸回りに回転可能な支持ベアリング７７が、その刃面よりも前方に突出して固定されている。この支持ベアリング７７は、詳しくは後述するが、図９に示すように、デフケース９の内面加工の際には、その球面カッター駆動シャフト用貫通孔９６ａ，９６ｂ内に挿入されるようになっており、これによって、球面カッター７は、支持ベアリング７７と球面カッター駆動シャフト１９との双方によってその前後の両側が支持されるようになっている。
【００３７】
前記マシニングセンター１は、前後方向（図１の左右方向）に延びる基台１１と、基台１１の一端側（図１の右側であり、以下これを後側と呼ぶ）上に載置された本体部１２と、を備えている。
【００３８】
この本体部１２には、水平方向に延びる回転中心軸Ｘ回りに回転可能でかつ、スラスト面カッター駆動シャフト１８及び球面カッター駆動シャフト１９等が取り付けられる主軸１３と、前記の各駆動シャフトを含む各種ツールが収容されるツールマガジン１４、及びツールマガジン１４に収容された各ツールを主軸１３に対して取り付ける、及び、主軸１３に取り付けられたツールをツールマガジン１４に収容されたツールと交換するためのオートツールチェンジャー１５と、を備えている。
【００３９】
前記本体部１２は、基台１１上に取り付けられたガイドレール１６によって前後に移動可能にされている。また前記主軸１３は、本体部１２に取り付けられたガイドレール１７によって上下に移動可能にされている。このため、前記主軸１３は、前後及び上下のそれぞれに移動可能となっている（同図の二点鎖線参照）。
【００４０】
前記内面加工装置２は、前記マシニングセンター１の本体部１２に対して前後方向に相対して、前記基台１１上における他端側（図１の左側であり、以下前側と呼ぶ）位置に設置されている。また、基台１１上における前側位置にはまた、上下方向に延びる回転軸Ｚ回りに回転するターンテーブル２０が配設されており、そのターンテーブル２０上に加工対象のデフケース９を保持するワーク固定治具８が配設されている。
【００４１】
前記ワーク固定治具８は、図２，３に示すように、加工対象のデフケース９が挿入されて固定される挿入孔８１を備えており、その挿入孔８１内にデフケース９が挿入された状態では、その開口９１が上向きにされると共に、スラスト面カッター駆動シャフト用貫通孔９５ａ，９５ｂが前後方向に開口する。また、デフケース９のスラスト面９３ａ，９３ｂはマシニングセンター１の主軸１３の回転中心軸Ｘに対して直交する。
【００４２】
前記ワーク固定治具８にはまた、その左右の側部に、デフケース９の球面カッター駆動シャフト用貫通孔９６ａ，９６ｂが側方に露出するように、その前端部から後方に向かって延びる切欠溝８２が形成されていると共に、その上部には、前記開口９１に連通する連通孔８３が、上面に開口して形成されている。
【００４３】
このワーク固定治具８は、前述の通り、ターンテーブル２０上に固定されているため、ターンテーブル２０を回転させることにより、ワーク固定治具８に固定されたデフケース９における２つのスラスト面９３ａ，９３ｂと２つの球面９４ａ，９４ｂと、の合計４つの面が、それぞれ加工対象面として、マシニングセンター１の主軸１３の回転中心軸Ｘに対し直交する位置に位置づけられる。
【００４４】
前記内面加工装置２は、図２〜６に示すように、前記ターンテーブル２０の左右両側に配置された脚部２７に支持されて、ワーク固定治具８の前方位置で立設しているメインフレーム２１と、このメインフレーム２１に支持されたサブフレーム２２と、このサブフレーム２２に支持されたカッター保持部３と、を備えている。
【００４５】
前記メインフレーム２１の後面側には、上下方向に所定の間隔を空けてそれぞれ左右方向に延びる２つのガイドレール２３ａ，２３ａが取り付けられている。
【００４６】
一方、前記サブフレーム２２の前面側には上下方向に所定の間隔を空けて配置された２つのガイド２３ｂ，２３ｂが取り付けられており、この各ガイド２３ｂがメインフレーム２１の各ガイドレール２３ａに係合することによって、サブフレーム２２はメインフレーム２１に対して支持されている。
【００４７】
メインフレーム２１の右側部には、水平方向に延びるシリンダ２４が取り付けられており、このシリンダ２４のシリンダロッド２４ａの先端は、前記２つのガイドレール２３ａ，２３ａの上下の中間位置を通って、サブフレーム２２の右側部に固定されている。このシリンダ２４を伸縮駆動することによって、ガイドレール２３ａ及びガイド２３ｂを介してメインフレーム２１に支持されたサブフレーム２２は、そのメインフレーム２１に対して相対的に左右方向に移動することになる。
【００４８】
前記サブフレーム２２の後面側には、左右方向に所定の間隔を空けてそれぞれ上下方向に延びる２つのガイドレール２５ａ，２５ａが取り付けられている。
【００４９】
一方、前記カッター保持部３の前面側には左右方向に所定の間隔を空けて配置された２つのガイド２５ｂ，２５ｂが取り付けられており、この各ガイド２５ｂがサブフレーム２２の各ガイドレール２５ａに係合することによって、カッター保持部３はサブフレーム２２に対して支持されている。
【００５０】
サブフレーム２２の上部には、鉛直方向に延びるシリンダ２６が取り付けられている。また、カッター保持部３には、前記２つのガイドレール２５ａ，２５ａの間を通って前方に向かって突出し、それによってサブフレーム２２内に位置するシリンダロッド固定部３１が設けられており、前記シリンダ２６のシリンダロッド２６ａの先端は、そのシリンダロッド固定部３１に対して固定されている。これによってシリンダ２６を伸縮駆動することで、ガイドレール２５ａ及びガイド２５ｂを介してサブフレーム２２に支持されたカッター保持部３は、そのサブフレーム２２に対して相対的に上下方向に移動することになる。
【００５１】
従って、カッター保持部３は、メインフレーム２１に対しては、相対的に上下及び左右に移動可能にされており、前記メインフレーム２１のガイドレール２３ａ及びシリンダ２４、並びにサブフレーム２２のガイドレール２５ａ及びシリンダ２６によって、後述するように、複数のカッターを個別に、デフケース内の加工位置とデフケース外の退避位置とのそれぞれに位置づける移動機構４が構成されている。
【００５２】
カッター保持部３は、左右方向に所定の間隔を空けて配置されかつ、それぞれ後方に向かって延びる２つのガイド機構３２，３２を備えており、一方のガイド機構３２には、スラスト面カッター６が保持され、他方のガイド機構３２には球面カッター７が保持されている。従って、カッター保持部３を左右方向に移動させることによって、一方のガイド機構３２に保持されたスラスト面カッター６、及び、他方のガイド機構３２に保持された球面カッター７が選択的にワーク固定治具８の上方位置に位置づけられることになる。
【００５３】
各ガイド機構３２は、図５，６に示すように、左右方向に所定の間隔を空けて、それぞれ前後方向に延びる２つの支持ロッド３３，３３と、前後に所定の間隔を空けて配置されて、各支持ロッド３３を前後の２箇所で保持するロッド保持部３４と、前記支持ロッド３３における前後の略中間位置において、この支持ロッド３３に固定されたカッター抱持部３５と、を備えている。
【００５４】
前記各支持ロッド３３は、前記ロッド保持部３４に対して前後方向に移動可能に保持されており、この支持ロッド３３の前後移動に伴い、前記カッター抱持部３５も前後方向に移動するようになっている（図５の一点鎖線参照）。
【００５５】
また、前側に配置されたロッド保持部３４には、その後端が開口して支持ロッド３３の前端部が挿入されると共に、その前端が閉塞した筒状のばね支持部材３６が取り付けられており、このばね支持部材３６に、支持ロッド３３の前端面に当接して、この支持ロッド３３ひいてはカッター抱持部３５を後方に向かって付勢する、付勢手段としての圧縮ばね３６ａが内挿されている。
【００５６】
一方、後側に配置されたロッド保持部３４にはストッパー３７が固定されており、前記圧縮ばね３６ａによって後方に向かって付勢されたカッター抱持部３５は、このストッパー３７に当接することによって、初期位置が規定されることになる（図５の実線参照）。尚、この初期位置は、後述するように、カッター６，７が、デフケース９の開口９１（ワーク固定治具８の連通孔８３）の中心線上となる位置である（図２参照）。また、符号３３ａは、ロッド保持部３４に固定された近接スイッチであり、この近接スイッチ３３ａによって、支持ロッド３３の後端面を検出することによって、カッター抱持部３５が初期位置に位置していることを検出するようにしている。
【００５７】
前記カッター抱持部３５は、前記支持ロッド３３に固定された固定部３５ａと、この固定部３５ａから下方に向かって延びる延設部３５ｂと、延設部３５ｂの下端に設けられて前記スラスト面カッター６及び球面カッター７を中心軸回りに回転可能に支持する軸受部３８と、を備えてなる。この内、軸受部３８は、延設部３５ｂと一体に形成された半割状の第１軸受部３８ａと、同じく半割状の第２軸受部３８ｂとからなり、この第１及び第２軸受部３８ａ，３８ｂを各カッター６，７の凹溝６２，７２内に位置した状態で互いに固定することにより、各カッター６，７を中心軸回りに回転可能に抱持するようになっている。
【００５８】
そして、前記カッター抱持部３５の後側には、カッター抱持部３５の延設部３５ｂに沿って下方に延びるカッター係合部３９が、カッター抱持部３５に対して相対的に上下移動可能となるように、カッター保持部３に取り付けられている。このカッター係合部３９の下端には、各カッター６，７の係合凹部に係合する係合ピン３９ａが取り付けられており、この係合ピン３９ａが各カッター６，７の係合凹部６３，７３に係合することによって、各カッター６，７の回転位置を規制し、それによって各カッター６，７のキー溝６５，７５と駆動シャフト１８，１９のキーとの位置合わせが可能となるようにしている。
【００５９】
このカッター係合部３９にはまた、前方に突出して、サブフレーム２２に固定された当たり部２２ａに当接する当接部３９ｂが一体に取り付けられており、カッター保持部３を下方に移動させたときに当接部３９ｂが当たり部２２ａに当接することによって（図５の二点鎖線参照）、カッター係合部３９の下方への移動が停止される一方、カッター抱持部３５はさらに下方に移動することで、係合ピン３９ａとカッター６，７の係合凹部６３，７３との係合が外れ、それによってカッター６，７は中心軸回りに回転可能な状態で、デフケース９内に収容されるようになっている。
【００６０】
前記のように構成された内面加工装置２付きのマシニングセンター１の制御について、図１１に示すフローを参照しながら説明する。
【００６１】
先ず、加工対象のデフケース９を、ワーク固定治具８によって固定すると共に、その内の一のスラスト面９３ａが加工対象面となるように、デフケース９のスラスト面カッター駆動シャフト用貫通孔９５ａ，９５ｂの中心軸が、マシニングセンター１の主軸１３の中心軸と同軸となる位置で、ターンテーブル２０の回転位置を設定する。
【００６２】
そして、ステップＳ１において、スラスト面カッター６をワーク固定治具８の上方位置に位置づけた状態で、カッター保持部３を下降させ、それによってスラスト面カッター６をデフケース９内の加工位置に位置づける。このとき、前述したように、係合ピン３９ａがカッター６の係合凹部６３から外れて、スラスト面カッター６はその中心軸回りに回転可能な状態にされる。
【００６３】
続くステップＳ２では、マシニングセンター１の主軸１３にスラスト面カッター駆動シャフト１８を取り付けた状態で、その本体部１２を前進させる。そうして、ステップＳ３で、スラスト面カッター駆動シャフト１８をデフケース９のスラスト面カッター駆動シャフト用貫通孔９５ｂに内挿すると共に、その駆動シャフト前端部をスラスト面カッター６の駆動シャフト挿入孔６４に挿入させる。このときに、スラスト面カッター駆動シャフト１８の回転位置は、そのキーがカッター６のキー溝６５に合う位置に予め設定されており、それによって、駆動シャフト前端部をスラスト面カッター６の駆動シャフト挿入孔６４に挿入させることが可能になる。
【００６４】
そして、スラスト面カッター駆動シャフト１８がカッター６に内挿されれば、ステップＳ４で、主軸１３を回転させてスラスト面カッター６を回転させると共に、駆動シャフト１８をさらに前進させることによって、図７に示すように、スラスト面カッター６の刃面をデフケース９のスラスト面９３ａに押し当ててそのスラスト面９３ａの切削加工を行う。このときに、スラスト面カッター６及びカッター抱持部３５は前方に移動することになるため、ガイド機構３２の圧縮ばね３６ａによって、スラスト面カッター６及びカッター抱持部３５には後方への付勢力が付与される。スラスト面カッター６は、スラスト面カッター駆動シャフト１８によって片側支持状態ではあるものの、カッター６に付勢力が付与されていることで、カッター６は安定して支持されることになり、加工精度を向上させることができる。
【００６５】
そうして加工が完了すれば、ステップＳ５でスラスト面カッター駆動シャフト１８を後退移動させる。このときにスラスト面カッター６は圧縮ばね３６ａの付勢力によって、駆動シャフトと共に後退移動し、カッター抱持部３５がストッパー３７に当接することで、スラスト面カッター６の後退移動は停止する。尚、スラスト面カッター駆動シャフト１８は、その前端部がデフケース９の外となるまでさらに後退する。また、スラスト面カッター駆動シャフト１８は、マシニングセンター１側の制御によって所定の回転角度でその回転が停止され、それによって、スラスト面カッター６の係合凹部６３は、上方に開口する回転位置に位置づけられる。
【００６６】
ステップＳ６では、カッター保持部３を上昇させる。前述した、スラスト面カッター６が停止した位置は、デフケース９の開口９１に対応する位置であることから、スラスト面カッター６は、その開口９１を通って、デフケース９の外に移動することになる。このときに、スラスト面カッター６の係合凹部６３に係合ピン３９ａが挿入されて、スラスト面カッター６は、所定の回転位置に固定されることになる。
【００６７】
そして、ステップＳ７でスラスト面９３ａ，９３ｂの加工が２回行われたか、つまり、２つのスラスト面９３ａ，９３ｂそれぞれに対して行われたかを判定し、行われたのＹＥＳのときにはステップＳ９に移行し、行われていないのＮＯのときにはステップＳ８で、ターンテーブル２０を１８０°回転させる。それによって、他方のスラスト面９３ｂが加工対象面となり、そのスラスト面９３ｂに対してステップＳ１〜６の各ステップを実行する。尚、スラスト面カッター６の回転位置が規定されているため、２回目においても、スラスト面カッター駆動シャフト１８は、スラスト面カッター６の駆動シャフト挿入孔６４内に挿入することができる。
【００６８】
そうして、２つのスラスト面９３ａ，９３ｂの加工が終了したとき（ステップＳ７でＹＥＳのとき）には、ステップＳ９で、ターンテーブル２０を９０°回転させる。それによって、デフケース９の球面カッター駆動シャフト用貫通孔９６ａ，９６ｂの中心軸が、マシニングセンター１の主軸１３の中心軸と同軸となる位置にして、一方の球面９４ａを加工対象面とする。
【００６９】
続くステップＳ１０では、カッター保持部３を左右方向に移動させることによって、球面カッター７をワーク固定治具８の上方位置に位置づけ、その状態で、ステップＳ１１においてカッター保持部３を下降させることにより、球面カッター７をデフケース９内の加工位置に位置づける。このときも、係合ピン３９ａがカッター７の係合凹部７３から外れて、球面カッター７はその中心軸回りに回転可能な状態にされる。
【００７０】
次いでステップＳ１２で、オートツールチェンジャー１５により、球面カッター駆動シャフト１９をマシニングセンター１の主軸１３に取り付け、その駆動シャフト１９を前進させる。そうして、ステップＳ１３で、駆動シャフト前端部を球面カッター７の駆動シャフト挿入孔７４に挿入させる。このときに、球面カッター駆動シャフト１９の回転位置は、そのキーがカッター７のキー溝７５に合う位置に予め設定されており、それによって、駆動シャフト前端部は球面カッター７の駆動シャフト挿入孔７４に挿入することが可能になる。
【００７１】
球面カッター駆動シャフト１９がカッター７に内挿されれば、ステップＳ１４で、主軸１３を回転させて球面カッター７を回転させると共に、駆動シャフト１９をさらに前進させることによって、図９に示すように、球面カッター７の刃面をデフケース９の球面９４ａに押し当ててその球面９４ａの切削加工を行う。このときに、球面カッター７及びカッター抱持部３５は前方に移動することになるため、ガイド機構の圧縮ばね３６ａによって、球面カッター７及びカッター抱持部３５には後方への付勢力が付与される。また、球面カッター７の支持ベアリング７７が、デフケース９の球面カッター駆動シャフト用貫通孔９６ａ内に挿入されるようになり、球面カッター７は、支持ベアリング７７と球面カッター駆動シャフト１９との双方によってその前後の両側が支持されるようになる。
【００７２】
スラスト面カッター６とデフケース９のスラスト面９３ａ，９３ｂとは、主軸１３の回転中心軸に直交する平面同士が当接するため比較的安定し易いのに対し、球面カッター７とデフケース９の球面９４ａ，９４ｂとは、球面同士が当接するため、例えばぶれ等が生じ易いが、前記の球面カッター７は支持ベアリング７７によって、デフケース９の球面９４ａ，９４ｂとの当接側が支持されているため、そうしたぶれ等の発生が防止される。その結果、球面９４ａ，９４ｂの加工精度を向上させることができる。
【００７３】
そうして加工が完了すれば、ステップＳ１５で球面カッター駆動シャフト１９を後退移動させる。このときに球面カッター７は圧縮ばね３６ａの付勢力によって、駆動シャフト１９と共に後退移動し、カッター抱持部３５がストッパー３７に当接することで、球面カッター７の後退移動は停止する。尚、球面カッター駆動シャフト１９は、その前端部がデフケース９の外となるまでさらに後退する。また、球面カッター駆動シャフト１９は、マシニングセンター１側の制御によって所定の回転角度でその回転が停止され、それによって、球面カッター７の係合凹部７３は、上方に開口する回転位置に位置づけられる。
【００７４】
ステップＳ１６では、カッター保持部３を上昇させることによって、球面カッター７を、開口９１を通じてデフケース９の外に移動させる。このときに、球面カッター７の係合凹部７３に係合ピン３９ａが挿入されて、球面カッター７は、所定の回転位置に固定されることになる。
【００７５】
そして、ステップＳ１７で球面９４ａ，９４ｂの加工が２回行われたか、つまり、２つの球面９４ａ，９４ｂそれぞれに対して行われたかを判定し、行われていないのＮＯのときにはステップＳ１８で、ターンテーブル２０を１８０°回転させる。それによって、他方の球面９４ｂが加工対象面となり、その球面９４ｂに対してステップＳ１１〜１６の各ステップを実行する。尚、球面カッター７の回転位置が規定されているため、２回目においても、球面カッター駆動シャフト１９は、球面カッター７の駆動シャフト挿入孔７４内に挿入することができる。
【００７６】
そうして、２つの球面９４ａ，９４ｂの加工が終了したとき（ステップＳ１７でＹＥＳのとき）には、ステップＳ１９において、マシニングセンター１及び内面加工装置２のそれぞれについて原位置に復帰させ、それによってデフケース９の内面加工が全て完了することになる。
【００７７】
以上説明したようにこの構成では、スラスト面カッター６及び球面カッター７が、マシニングセンター１とは別の装置である内面加工装置２のカッター保持部３に保持されており、このカッター保持部３によって、各カッター６，７はデフケース９内の加工位置とデフケース９外の退避位置とに位置づけられる。そのため、マシニングセンター側でカッター６，７を加工位置と退避位置との間で移動させる必要はなく、マシニングセンター１は、駆動シャフト１８，１９の前進及び後退移動制御を行うだけでよい。前述したように、一つのデフケース９に対して、４つの内面９３ａ，９３ｂ，９４ａ，９４ｂの加工が行われ、駆動シャフト１８，１９は、少なくとも４回前進後退移動をさせ、カッター６，７は少なくとも４回昇降させることになるが、駆動シャフト１８，１９の前進及び後退移動制御と、カッター６，７の上昇及び下降移動制御とを、マシニングセンター側と内面加工装置側とで分けて行うことによって、加工効率が向上する。
【００７８】
また、前記の構成では、市販のマシニングセンター１を流用していると共に、駆動シャフト１８，１９はそれぞれ、単にカッター６，７に内挿されるだけのシャフトであるため、例えばオートツールチェンジャー１５やツールマガジン１４等は、汎用のものをそのまま流用することが可能である。その結果、マシニングセンター１側の改造はほとんど不要になる。
【００７９】
さらに、スラスト面カッター６は、マシニングセンター１の駆動シャフト１８によってその片側が支持されるだけであるものの、ガイド機構３２に取り付けられた圧縮ばね３６ａによる付勢力が付与されることによって、カッター６を安定して支持して高精度の切削加工が可能である。一方、球面カッター７はさらに、マシニングセンター１の駆動シャフト１９と支持ベアリング７７とによってその両側が支持されるため、カッター７をさらに安定して支持して高精度の切削加工が可能である。
【００８０】
また、駆動シャフト１８，１９を後退移動させたときには、その圧縮ばね３６ａの付勢力によって、各カッター６，７を駆動シャフト１８，１９に追従して後退移動させることができると共に、各カッター６，７を開口９１を通じてデフケース９の外に移動可能となる位置に位置づけることができる。
【００８１】
また、カッター保持部３は、複数のカッター６，７を保持して、その各カッター６，７を個別にデフケース９内の加工位置に位置づけることができるため、前述の通り、複数のカッター６，７を自動的に切り換えながら、デフケース９の内面加工を効率的に実行することができる。
【００８２】
尚、前記の実施形態では、カッター保持部３は、スラスト面カッター６と球面カッター７との２つのカッターを保持しているが、カッター保持部３が保持するカッターの数に特に制限はない。
【００８３】
また、前記スラスト面カッター６には、支持ベアリングを取り付けていないが、スラスト面カッター６にも、球面カッター７と同様に、支持ベアリングを取り付けてもよい。
【００８４】
さらに、本発明の内面加工装置２が適用可能な加工機は、横型のマシニングセンター１に限らず、例えば縦型のマシニングセンター１に適用してもよい。また、加工機はマシニングセンター１に限るものではなく、１軸構成の加工機について広く適用可能である。
【００８５】
また、本発明の内面加工装置２の加工対象となる中空ワークは、デフケース９に限らない。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、本発明は、マシニングセンター等の汎用の加工機を利用して、中空ワークの内面加工を、高精度かつ効率的に行い得ると共に、その汎用の加工機の改造はほとんど必要ないため、例えばデフケース等の中空ワークの内面をカッターによって切削加工するための装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】内面加工装置付きのマシニングセンターの全体図である。
【図２】内面加工装置の側面図である。
【図３】内面加工装置の正面図である。
【図４】内面加工装置の平面図である。
【図５】内面加工装置のカッター保持部を拡大して示す側面図である。
【図６】内面加工装置のカッター保持部を拡大して示す背面図である。
【図７】スラスト面カッターによる加工の状態を示す平面説明図である。
【図８】スラスト面カッターの背面図である。
【図９】球面カッターによる加工の状態を示す平面説明図である。
【図１０】球面カッターの背面図である。
【図１１】内面加工装置付きマシニングセンターの加工制御に係るフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１  マシニングセンター（加工機）
２  内面加工装置（保持部）
１８  スラスト面カッター駆動シャフト
１９  球面カッター駆動シャフト
３  カッター保持部
３２  ガイド機構
３６ａ  圧縮ばね（付勢手段）
３７  ストッパー
４  移動機構
６  スラスト面カッター
７  球面カッター
７７  支持ベアリング
９  デフケース（中空ワーク）
Ｘ  回転中心軸
【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】
2008132557.tif 000009
【図８】
2008132557.tif 000010
【図９】
2008132557.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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