(57)【要約】【課題】      本発明は、ワークに形成された加工穴を芯出しするためのワーク芯出し方法及びワーク芯出し装置並びにそれを備えるワーク加工装置において、平面でないワーク表面に形成された加工穴の正確な芯出しを可能にすること、円筒形状をしたワークを安定的に支持しながら芯出しすること、芯出しから加工へあるいは加工から芯出しへ移行する際の時間的ロスを無くし、生産効率を維持することを目的とする。【解決手段】  加工穴径と同径の挿入部を備える工具を加工主軸に装着し、挿入部を加工穴の内部に挿入嵌合してワークを加工主軸基準で位置決めし、挿入部を挿入嵌合したままの状態で、位置決めされたワークを固定することを特徴とする。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに形成された加工穴を芯出しするためのワーク芯出し方法において、
前記加工穴径と同径の挿入部を備える工具を加工主軸に装着し、
前記挿入部を前記加工穴の内部に挿入嵌合してワークを加工主軸基準で位置決めし、
前記挿入部を挿入嵌合したままの状態で、位置決めされたワークを固定することを特徴とするワーク芯出し方法。
【請求項２】
請求項１に記載のワーク芯出し方法において、
ワークは、円筒形状部を備えるとともに、その円周面に前記加工穴が形成されており、
前記円筒形状部は、前記挿入部が前記加工穴に挿入嵌合される際に、ワークを前記円筒形状部の筒軸方向及び円周方向に摺動可能に受止支持する受止部で受止支持されていることを特徴とするワーク芯出し方法。
【請求項３】
ワークに形成された加工穴を芯出しするためのワーク芯出し装置において、
ワークを摺動可能に受止支持する受止部と、
前記受止部に受止支持されるワークを位置ズレさせることなく固定可能な固定部と、
前記加工穴径と同径の挿入部を備える工具が装着される加工主軸と、を備えてなり、
前記受止部で摺動可能に受止支持されるワークの加工穴の内部に、前記挿入部を挿入嵌合し、ワークを加工主軸基準で位置決めした状態において、前記固定部でワークを固定することを特徴とするワーク芯出し装置。
【請求項４】
請求項３に記載のワーク芯出し装置であって、
ワークは円筒形状部を備えるとともに、その円周面に前記加工穴が形成されており、
前記受止部は、ワークを前記円筒形状部の筒軸方向及び円周方向に摺動可能に受止支持することを特徴とするワーク芯出し装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のワーク芯出し装置を備えてなり、
前記工具を、前記加工主軸によって、前記加工穴又は前記加工穴を位置基準とする部位の加工処理に用いることを特徴とするワーク加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに形成された加工穴を芯出しするためのワーク芯出し方法及びワーク芯出し装置並びにそれを備えるワーク加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリルで形成された加工穴の開口周縁部に沿って工具を移動させることで均一な面取り加工を行う場合等、ワークに形成された加工穴を正確に芯出しなければならないことがある。かかる場合におけるワークの芯出し手段として、下記のような提案が既になされている。まず、先細テーパ形状の外周面を有する芯出し冶具を加工主軸に装着するとともに、加工穴を有するワークを平面状のワークホルダー上に固定しないで載置する。次に、上記芯出し冶具を加工穴に挿入し、テーパ形状の外周面を加工穴の開口周縁部に押し当てることにより、ワークを水平方向に移動させて、加工穴を加工主軸基準で位置決めする。さらに、加工穴に芯出し冶具を残したままでワークをクランプした後、芯出し冶具を加工穴から退出させて工具に交換し、交換された工具で加工穴又は加工穴を位置基準とする部位を加工する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記手段によれば、加工主軸を基準に加工穴の位置決めを行うので、ワークに対する加工穴の形成位置にズレがあっても、加工穴に対する高精度な芯出しが可能となる。また、ワークごとに加工穴を芯出しするため、ワークに対する加工穴の形成位置のズレ具合がワーク間で多少違っていても、それによる影響を受けることがない。しかも、加工主軸基準で芯出ししたワークをクランプした後、加工主軸に装着されている芯出し冶具を工具に交換して、当該工具で加工穴又は加工穴を位置基準とする部位を加工するため、ワークと工具の位置関係にズレを生じることがないという利点がある。
【特許文献１】特開２００５−３１９５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば円筒形状をしたワークの円周面等、平面でない部位に形成される加工穴の場合、その開口周縁部は三次元曲線で構成されることから、上記従来手段のようにテーパ形状の外周面を押し当てて芯出ししようとしても、テーパ面が開口周縁部に対して片当たりして正確に芯出しすることができない。また、円筒形状をしたワークの場合、平面状のワークホルダーでは、ワークが転がって姿勢が安定しない。さらに、加工主軸に装着した芯出し冶具でワークを芯出しした後、当該芯出し冶具を工具に交換するため、時間的ロスが大きい。新たなワークを処理する際も、加工主軸に装着された工具を再び芯出し冶具に交換し直す必要があり、やはり時間的ロスが大きい。
【０００５】
本発明は、斯かる実情に鑑み、ワークに形成された加工穴を芯出しするためのワーク芯出し方法及びワーク芯出し装置並びにそれを備えるワーク加工装置において、平面でないワーク表面に形成された加工穴の正確な芯出しを可能にすること、円筒形状をしたワークを安定的に支持しながら芯出しすること、芯出しから加工へあるいは加工から芯出しへ移行する際の時間的ロスを無くし、生産効率を維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、ワークに形成された加工穴を芯出しするためのワーク芯出し方法において、前記加工穴径と同径の挿入部を備える工具を加工主軸に装着し、前記挿入部を前記加工穴の内部に挿入嵌合してワークを加工主軸基準で位置決めし、前記挿入部を挿入嵌合したままの状態で、位置決めされたワークを固定することを特徴とするワーク芯出し方法を提供する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のワーク芯出し方法において、ワークは、円筒形状部を備えるとともに、その円周面に前記加工穴が形成されており、前記円筒形状部は、前記挿入部が前記加工穴に挿入嵌合される際に、ワークを前記円筒形状部の筒軸方向及び円周方向に摺動可能に受止支持する受止部で受止支持されていることを特徴とするワーク芯出し方法を提供する。
【０００８】
請求項３の発明は、ワークに形成された加工穴を芯出しするためのワーク芯出し装置において、ワークを摺動可能に受止支持する受止部と、前記受止部に受止支持されるワークを位置ズレさせることなく固定可能な固定部と、前記加工穴径と同径の挿入部を備える工具が装着される加工主軸と、を備えてなり、前記受止部で摺動可能に受止支持されるワークの加工穴の内部に、前記挿入部を挿入嵌合し、ワークを加工主軸基準で位置決めした状態において、前記固定部でワークを固定することを特徴とするワーク芯出し装置を提供する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３に記載のワーク芯出し装置であって、ワークは円筒形状部を備えるとともに、その円周面に前記加工穴が形成されており、前記受止部は、ワークを前記円筒形状部の筒軸方向及び円周方向に摺動可能に受止支持することを特徴とするワーク芯出し装置を提供する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３又は４に記載のワーク芯出し装置を備えてなり、前記工具を、前記加工主軸によって、前記加工穴又は前記加工穴を位置基準とする部位の加工処理に用いることを特徴とするワーク加工装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１及び３に記載の発明によれば、以下の優れた効果を奏する。加工穴径と同径の挿入部を備える工具を加工穴の内部に挿入嵌合することでワークを位置決めするため、加工穴が平面でない部位に形成されており、その開口周縁部が三次元曲線等であるとしても、上記従来の芯出し方法のように、芯出し冶具と開口周縁部が片当たりすることなく、正確に芯出し可能となるものである。
【００１２】
請求項２及び４に記載の発明によれば、請求項１及び請求項３に記載の発明が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏する。円筒形状部を備えるとともに、その円周面に加工穴が形成されるワークを、円筒形状部の筒軸方向及び円周方向に摺動可能に受止支持するため、工具挿入時におけるワーク姿勢を安定させながら、高精度な芯出しが可能となる。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、請求項３又は請求項４に記載の発明が奏する効果に加えて、以下の優れた効果を奏する。前記加工穴又は前記加工穴を位置基準とする部位の加工処理に用いる工具で加工穴を芯出しするため、芯出しから加工へあるいは加工から芯出しへ移行する際の時間的ロスが無く、生産効率の低下が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るワーク加工装置１を示す平面図である。図２は、ワーク加工装置１に備えられるワーク芯出し装置で加工穴を芯出しされて、当該加工穴の加工処理がなされるワークＷを示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図、及び（ｃ）側面図である。図３は、ワーク加工装置１に装着され、ワークＷの加工処理に用いられる工具Ｔを示す図で、（ｂ）は（ａ）のＡ視に該当し、（ｃ），(ｄ)は、工具ＴによるワークＷの加工処理について説明する図である。
【００１５】
ワーク加工装置１は、上流工程から順次搬送されてくる中空円筒形状のワークＷを受け入れ、ワークＷの外周面Ｗｏに形成されている内径ｄの円形の加工穴Ｗｈ１，Ｗｈ２，Ｗｈ３，Ｗｈ４について、それらの開口周縁部を面取り加工する。これらの加工穴は、回転する切削工具によって形成され、図２（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、ワークＷの外周面Ｗｏ側から内周面Ｗｉ側へ貫通している。このうち加工穴Ｗｈ１，Ｗｈ２は、ワークＷの上面側において、中空円筒形状の筒軸方向に真直ぐ並ぶように形成され、中心間距離が所定寸法Ｘに設定されている。また、加工穴Ｗｈ３，Ｗｈ４は、加工穴Ｗｈ１，Ｗｈ２が形成される外周面Ｗｏの真裏側において、加工穴Ｗｈ１，Ｗｈ２と同様に、中心どうしが筒軸方向に所定寸法Ｘだけ離れている。
【００１６】
ワーク加工装置１は、図１に示されるように、ワークＷの両端を第一チャック爪２１及び第二チャック爪３１で把持して固定する固定部としての第一チャック機構２及び第二チャック機構３と、把持したワークＷをその円周方向で上下反転させるためのワーク回転機構４と、ワークＷの把持固定が一時解除される際に上方移動して、ワークＷを受止支持するＶ字状のブロック５１を備える受止部５と、これら２〜５を水平方向（前後左右方向）に移動可能なＸ−Ｙテーブル６と、Ｘ−Ｙテーブル６の上方に、Ｘ−Ｙテーブル６の水平移動と切り離された状態で設けられて、装着された工具Ｔを回転させながら上下方向に移動可能な加工主軸７（不図示）と、を有してなる。
【００１７】
第一チャック爪２１及び第二チャック爪３１は、第一チャック機構２及び第二チャック機構３に備えられる第一スライド部２２及び第二スライド部３２によって、図１中の左右方向に前進及び後退可能とされており、ワーク加工時には、図１に一点鎖線で示されるように前進してワークＷを把持し、ワーク搬出入時及び後述するワークＷの位置決め時には、実線で示されるようにワークＷの把持を解除して後退する。また、第一チャック爪２１及び第二チャック爪３１は、ワーク回転機構４に備えられるサーボモータ４１の駆動力によって回転させられ、これにより、把持しているワークＷをその円周方向に回転させることができる。なお、サーボモータ４１の駆動力は、ワーク回転機構４に備えられる原動プーリー４２、第二チャック機構３に備えられる従動プーリー３３、及びこれらのプーリーに巻き掛けられる駆動ベルト４３を介して、第二チャック爪３１に伝導される。
【００１８】
工具Ｔは、図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、その先端に設けられる挿入部Ｔｆが算盤玉形状の外周面Ｔ１を有する回転工具であって、挿入部Ｔｆの外径Ｄは、加工穴Ｗｈ１，Ｗｈ２，Ｗｈ３，Ｗｈ４の内径（加工穴径）ｄと同径に形成されている。外周面Ｔ１には、円周方向の複数箇所に刃部Ｔ２が設けられており、工具Ｔを装着する加工主軸７で回転させながら、各加工穴の開口周縁部に沿うように相対移動することで、刃部Ｔ２による面取り加工が行われる。具体的には、図３（ｃ）に示されるように、加工穴とワークＷの内周面Ｗｉが交差する内側の開口周縁部が、算盤玉形状の外周面Ｔ１のうち工具根元側のテーパ形状部分によって面取り加工され、図３（ｄ）に示されるように、加工穴とワークＷの外周面Ｗｏが交差する外側の開口周縁部が、工具先端側の先細のテーパ形状部分によって面取り加工される。
【００１９】
面取り加工装置１による加工処理は、ワークＷが加工穴Ｗｈ１を正確に芯出しされた状態（加工主軸７及び工具Ｔの回転軸線と加工穴Ｗｈ１の中心軸線が一致した状態）で搬入され、第一チャック機構２及び第二チャック機構３が作動してワークＷを固定することにより開始される。ワークＷを固定した状態で、Ｘ−Ｙテーブル６によるワークＷの水平移動と、加工主軸７による面取り工具Ｔの上下移動と、を組み合わせてなるプログラム制御により、工具ＴとワークＷを相対移動させ、加工穴Ｗｈ１の開口周縁部のエッジを面取り加工する処理が実行される。
【００２０】
まず、加工主軸７を下方移動させることにより、図４（ａ）に示されるように、加工穴Ｗｈ１の内側に挿入部Ｔｆを挿入する。次に、図４（ｂ）に示されるように、工具Ｔを回転させながら、その挿入部Ｔｆを内側の開口周縁部に沿うように移動させて面取り加工を行う。内側の開口周縁部の面取り加工終了後、加工主軸７を加工穴Ｗｈ１の中心軸線に沿って上方移動させて、図４（ｃ）に示されるように、挿入部Ｔｆを加工穴Ｗｈ１の外側へ移動させる。最後に、図４（ｄ）に示されるように、工具Ｔを回転させながら、その挿入部Ｔｆを外側の開口周縁部に沿うように移動させることにより、面取り加工を行う。加工穴Ｗｈ１の面取り加工がすべて終了すると、加工主軸７及び工具Ｔがその回転軸線を、加工穴Ｗｈ１の中心軸線と一致させた状態で上方移動して初期位置に戻る。
【００２１】
そして、工具Ｔの回転軸線と加工穴Ｗｈ２の中心軸線が一致するように、Ｘ−Ｙテーブル６が筒軸方向に所定寸法Ｘだけ水平移動した後、上記加工穴Ｗｈ１と同様の処理手順で加工穴Ｗｈ２の面取り加工が行われる。しかしながら、加工穴Ｗｈ2は、穴開け加工時における加工バラツキによって、例えば、図５に示されるように、本来形成されるべき位置（二点鎖線で示す。）から、筒軸方向や円周方向に僅かなズレ（ΔＸ，ΔＹ）を生じている。したがって、ワークＷを筒軸方向に所定寸法Ｘ分だけ移動させるだけでは、加工主軸７に装着された工具Ｔと加工穴Ｗｈ2の位置関係に上記のズレが加わり、工具Ｔによる面取り加工を当初の狙い通りに実施することはできない。そこで、Ｘ−Ｙテーブル６を作動させて、ワークＷを筒軸方向に所定寸法Ｘ分だけ水平移動させた後、工具Ｔと加工穴Ｗｈ2の位置関係のズレを補正する下記の処理が行われる。
【００２２】
まず、図６に一点鎖線で示されるように、下方で待機していた受止部５を上方移動させて、ワークＷをＶ字状のブロック５１で下方から支持する。なお、ブロック５１は、第一チャック爪２１及び第二チャック爪３１で固定されているワークＷの軸心をずらすことなく支持できるように位置設定されている。次に、第一チャック爪２１及び第二チャック爪３１によるワークＷの固定を解除し、ワークＷをブロック５１上で円筒形状の筒軸方向及び円周方向に摺動可能な状態とする。ここで、工具Ｔを下方移動させると、上述した僅かなズレ（ΔＸ，ΔＹ）があるため、図７（ａ）に一点鎖線で示されるように、挿入部Ｔｆが加工穴Ｗｈ2の開口周縁部に接触するが、ワークＷは挿入部Ｔｆのテーパ形状部分で押されて、円筒形状の筒軸方向及び円周方向に摺動し、図７（ｂ）に示されるように、加工穴Ｗｈ2内に同径の挿入部Ｔｆが挿入されることで、加工穴Ｗｈ2の中心軸線が工具Ｔの回転軸線と一致するように芯出しされる。
【００２３】
そして、加工穴Ｗｈ2内に挿入部Ｔｆが挿入嵌合されたままの状態で、第一チャック機構２及び第二チャック機構３が作動してワークＷが固定され、受止部５が下方へ退避する。図７（ｃ）に示されるように、加工穴Ｗｈ２の内側に挿入部Ｔｆが挿入された後、上記加工穴Ｗｈ１と同様に、内側の開口周縁部の面取り加工が行われ、引き続いて外側の開口周縁部の面取り加工が行われる。加工穴Ｗｈ２の面取り加工終了後、ワーク回転機構４が作動して、ワークＷをその円周方向に１８０度回転させ、加工穴Ｗｈ３，Ｗｈ４が上面側に向けられる。そして、これらの加工穴Ｗｈ３，Ｗｈ４についても、上述した加工穴Ｗｈ２と同様に筒軸方向や円周方向に僅かなズレを生じているが、加工穴径ｄと同径の工具Ｔを挿入嵌合することにより、その中心軸線を工具Ｔの回転軸線と一致させるための芯出しが行われ、ワークＷの内側及び外側の開口周縁部の面取り加工が施される。
【００２４】
（上記実施形態に係る面取り加工装置の特徴）
上記実施形態に係る面取り加工装置１は、上記のように構成される結果、下記の特徴を有する。
【００２５】
第一に、面取り加工装置１は、加工主軸７に装着される工具Ｔの挿入部ＴｆがワークＷの加工穴Ｗｈ2，Ｗｈ3，Ｗｈ4と同径に形成されており、挿入部Ｔｆを加工穴Ｗｈ2，Ｗｈ3，Ｗｈ4の内部に挿入嵌合させて芯出しを行い、加工穴Ｗｈ2，Ｗｈ3，Ｗｈ4に挿入部Ｔｆを残したままでワークＷを固定するという特徴を有する。これにより、ワークＷに対して加工穴Ｗｈ2，Ｗｈ3，Ｗｈ4の形成位置がずれていても、工具Ｔに対する芯出しを正確に行うことが可能となる。特に、本実施形態のように加工穴が円周面に形成され、その開口周縁部が三次元曲線で形成されている場合でも、上記従来のテーパ面を押し当てる芯出し手段のように片当りと異なり、高精度の芯出しが行われる。
【００２６】
第二に、面取り加工装置１は、円筒形状でその円周面に加工穴が形成されるワークＷを、軸心をずらすことなく支持することができ、加工穴が芯出しされる際に筒軸方向及び円周方向に摺動可能に受止支持する受止部を備えているという特徴を有する。これにより、芯出しのために工具Ｔの挿入部Ｔｆを加工穴に挿入する際に、ワーク姿勢が安定して高精度な芯出しが可能となる。
【００２７】
第三に、面取り加工装置１は、加工穴Ｗｈ2，Ｗｈ3，Ｗｈ4を芯出しするための工具Ｔを、加工穴Ｗｈ2，Ｗｈ3，Ｗｈ4の開口周縁部の面取り加工に用いるという特徴を有する。これにより、ワークＷの芯出しをした後、加工穴Ｗｈ2，Ｗｈ3，Ｗｈ4の面取り加工へ移行する際や、所定の加工穴の面取り加工をした後、次の加工穴の芯出しへ移行する際、あるいは、新たなワークＷの加工処理へ移行する際に、工具と芯出し冶具を交換するための時間的ロスが無く、生産効率の低下が防止される。
【００２８】
（上記実施形態の変形例）
上記実施形態では、中空円筒形状のワークを芯出しする場合について説明したが、本発明は様々な形状のワークの芯出しに適用しても良い。特に芯出しの対象となる加工穴がワークの平面でない部位に形成され、開口周縁部が三次元形状となっている場合であれば、上記従来のテーパ面を開口周縁部に押し当てる芯出し手段のように、芯出し冶具と開口周縁部が片当りすることなく、正確に芯出しすることができるという優れた効果を発揮し得る。
【００２９】
上記実施形態では、単一の円筒形状からなるワークを芯出しする場合について説明したが、径の異なる複数の円筒体を筒軸方向に連結してなるワークや、円筒形状以外の形状が含まれるワークに適用することとしても良い。また、上記実施形態では、ワークに形成される加工穴が相互に同径である場合について説明したが、相互に異なる場合についても適用することができる。例えば加工穴Ｗｈ１が加工穴Ｗｈ2よりも大きい場合に適用することとしても良い。
【００３０】
上記実施形態では、加工穴の開口周縁部を面取り加工する工具をワークの芯出しのために使用する場合について説明したが、工具は芯出しする加工穴に対して面取り加工以外の加工処理を行うものとしても良く、あるいは芯出しする加工穴を加工基準とする加工処理を行うためのものとしても良い。その他、工具は専ら加工穴の芯出しに使用されるものとしても良い。
【００３１】
その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係るワーク加工装置を示す平面図。
【図２】本実施形態に係るワーク加工装置に備えられるワーク芯出し装置で加工穴を芯出しされるワークＷを示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図、及び（ｃ）側面図。
【図３】本実施形態に係るワーク加工装置に用いられる工具を示す図で、（ｂ）は（ａ）のＡ視に該当し、（ｃ），(ｄ)は工具によるワークの加工処理を説明する図。
【図４】本実施形態に係るワーク加工装置による面取り加工の手順を説明する図。
【図５】ワークに形成される加工穴の位置ズレについて説明する図。
【図６】ワークを受止支持する受止部を示す図。
【図７】本実施形態に係るワーク加工装置による芯出しの手順について説明する図。
【符号の説明】
【００３３】
１    ワーク加工装置
２    第一チャック機構
３    第二チャック機構
４    ワーク回転機構
５    受止部
６    テーブル
７    加工主軸
Ｔ    工具
Ｔｆ    挿入部
Ｗ    ワーク
Ｗｈ１，Ｗｈ２，Ｗｈ３，Ｗｈ４    加工穴
【図１】
2008213118.tif 000003
【図２】
2008213118.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008213118.tif 000008
【図７】
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