(57)【要約】【課題】  加工機械の設備構成を簡素化してより計量小型化を図るとともに、一定の加工精度を保持し、また、工具ヘッド側の刃具やギヤに大きな負担がかからないようにする。【解決手段】  刃具９を有する加工ユニット３に対して、被加工物Ｗを取付治具１５で支持する治具ユニット４を進退動自在にし、治具ユニット４を前進させた後、昇降駆動部２０により治具ユニット４を持ち上げることにより、被加工物Ｗを加工位置Ａに臨ませる。この際、加工ユニット３側のシリンダ保持部材１０に取り付けられるエアシリンダ１３のシリンダロッド１１先端の基準板１２の基準ノック１２ａを被加工物Ｗの加工基準面ｋのノック孔に嵌合させるとともに、エアシリンダ１３で押圧力を加えて、加工ユニット３と治具ユニット４の相対的な位置決めを行う。また、取付治具１５の下面に、加工軸線方向に対して直角な面内で遊動可能なフローティング部１６を設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具ヘッドを有する加工ユニットと、被加工物を支承する取付治具を有する治具ユニットとが相対的に接近・離反自在にされる工作機械であって、前記治具ユニットを、固定状態にある加工ユニットに対して進退動自在にし、加工位置において被加工物を位置決めする位置決め手段を設けるとともに、この位置決め状態において、前記取付治具が加工軸線方向に対して直角な面内で遊動可能にされていることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記位置決め手段は、加工位置において被加工物の加工基準面の所定部位に当接する基準板を備え、この基準板には、前記被加工物の加工基準部に係合する基準部材が設けられていることを特徴する請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記基準板は、加工ユニットのスライドガイドに摺動自在に支持され且つ加工軸方向に延出するパイロットバーに取り付けられており、また、この基準板は、被加工物に当接する際、前記治具ユニットが加工ユニットに対して近づくに連れて反力が増大する弾性部材で付勢されていることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば被加工物を支持する治具ユニットと、被加工物を加工する加工ユニットを備えた工作機において、軽量小型化を図るとともに、加工ユニット側の負担を軽減させて耐久性向上を図るための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機の工具ヘッドと被加工物を支持する取付治具を相対的に位置決めする機構として、ガイドバーとガイドポストを嵌合させるような位置決め方式が知られており、このような方式では、ガイドバーとガイドポストとの間にクリアランスを設ける必要があることから位置決め精度に限界があり、また、加工時に被加工物に生じる振動が工具に伝達されやすいという問題があるため、工具ヘッド側に、進退動自在なガイドバーと、このガイドバーの外周面を押圧した状態で進退可能に案内するリニアガイド手段を設け、取付治具側に、流体圧力で収縮してガイドバーの外周面を挟持固定する締結手段を設けることで、両者のクリアランスをなくすようにした横型の工作機が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
また、縦型の工作機として、複数の工具ヘッドを、回転枠の反転作動とシフト枠のシフト作動により上下左右に循環移動させるようにした技術も知られており（例えば、特許文献２参照。）、この技術では、ガイドバーとガイドポストによる相対位置決め方式を使用しておらず、工具ヘッド側を柔構造にし、取付治具側を工具ヘッド側に追従させるような方式としている。
【特許文献１】特許第２７５６４０６号公報
【特許文献２】特公昭６３−６５４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記特許文献１のように、工具ヘッド側のガイドバーを取付治具の締結手段で締付け固定する技術では、設備構成が複雑になるとともに、重量が重くなり、しかも、両者の相対的な位置決めが確固として確立されているため、被加工物の振動が工具ヘッド側に伝わりやすくなり、工具ヘッド側の刃具やギヤ等に負担がかかるという問題があった。また、特許文献２のように、工具ヘッド側を柔構造にする場合は、工具ヘッド側の刃具やギヤ等の負担は軽減されるものの、加工精度に限界があった。
【０００５】
そこで本発明は、装置の設備構成を簡素化してより計量小型化を図るとともに、一定の加工精度を保持し、また、工具ヘッド側の刃具やギヤに大きな負担がかからないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明は、工具ヘッドを有する加工ユニットと、被加工物を支承する取付治具を有する治具ユニットとが相対的に接近・離反自在にされる工作機械において、前記治具ユニットを、固定状態にある加工ユニットに対して進退動自在にし、加工位置において被加工物を位置決めする位置決め手段を設けるとともに、この位置決め状態において、前記取付治具が加工軸線方向に対して直角な面内で遊動可能なようにした。
【０００７】
そして、治具ユニット側を進退動自在にすることで、例えば被加工物が加工ユニットより軽量であるような場合には、装置の簡素化、軽量小型化が図られ、また、加工位置において位置決め手段で被加工物を位置決めすれば、一定の加工精度が保持できる。この際、加工ユニットを柔構造にするのでなく剛構造にし、取付治具を加工軸線方向に対して直角な面内で遊動可能にすれば、治具ユニットは加工ユニット側に柔軟に追従する柔構造となり、加工ユニットの刃具やギヤ等に負担がかからず、耐久性の向上が図られる。
なお、位置決め手段としては、位置決め部材を被加工物の前面に当接させて位置決めするようにしてもよく、あるいは被加工物の側面に当接させて位置決めするようにしてもよい。
【０００８】
また、本発明では、前記位置決め手段として、加工位置において被加工物の加工基準面の所定部位に当接する基準板を設け、この基準板には、前記被加工物の加工基準部に係合する基準部材を設けるようにした。
ここで、通常、被加工物の加工基準面は、取付治具側に設定されることが多いが、加工位置において、位置決め手段の基準板が被加工物の加工基準面に当接するようにすれば、被加工物の加工基準面を加工ユニット側に設定することができ、例えば加工基準面に孔明け加工するような場合に、加工基準面に対して直角度等の精度を高めることができる。
【０００９】
また本発明では、前記基準板を、加工ユニットのスライドガイドに摺動自在に支持され且つ加工軸方向に延出するパイロットバーに取り付けるようにし、また、この基準板を、被加工物に当接する際、前記治具ユニットが加工ユニットに対して近づく際に反力が増大する弾性部材で付勢するようにした。
このような弾性部材としては、エアシリンダや流体シリンダやスプリング等、振動に対するダンピング作用があれば任意であり、弾性部材で基準板を付勢することにより、切削加工等において被加工物の振動が工具側に伝達されるような不具合を抑制でき、加工ユニット側の負荷が一層軽減される。
【発明の効果】
【００１０】
工具ヘッドと治具ヘッドとが相対的に接近・離反自在にされる工作機械において、治具ユニットを進退動自在にし、加工位置で位置決め手段により被加工物を位置決めするとともに、取付治具を加工軸線方向に対し直角な面内で遊動可能にすることで、一定の加工精度を保持できると同時に、工具ユニット側の負担を軽減することができ、しかも装置の軽量小型化が図れる。
そして、位置決め手段として、被加工物の加工基準面の所定部位に当接する基準板を設ければ、加工基準面に孔明け加工する場合などに直角度等の精度が向上する。
また、基準板を弾性部材で付勢すれば、被加工物の振動が加工ユニット側に伝達されるのが抑制され、加工ユニットの負担の一層の軽減化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで、図１は本発明に係る工作機械の概略構成を示す概要図、図２は加工するまでの動きを説明する説明図である。
【００１２】
本発明に係る工作機械は、設備構成を簡素化してより装置の軽量小型化を図るとともに、一定の加工精度を保持し、また、工具ヘッド側の刃具やギヤに大きな負担がかからないように配慮されており、加工ユニット側を固定し、治具ユニット側を進退動自在にするとともに、加工位置において、治具ユニットの取付治具を加工軸線方向と直角な面内でフローティング支持することを特徴としている。
【００１３】
すなわち、図１に示すように、本工作機械１は、例えば自動二輪車のクランクケース等の比較的軽量の被加工物Ｗを加工する多軸縦型装置として構成され、機台２側に固定される加工ユニット３と、この加工ユニット３の下方の加工位置Ａに投入可能な治具ユニット４を備えるとともに、この治具ユニット４を投入位置Ｂから加工位置Ａに、あるいは加工位置Ａから投入位置Ｂに移動させるため、ワーク投入装置５や昇降手段６が設けられている。
【００１４】
前記加工ユニット３は、機台２上部のドライブユニット７に固定される工具ヘッド８や、工具ヘッド８に対して上下動自在な刃具９を含んで構成されており、工具ヘッド８の側方には複数のシリンダ保持部材１０が設けられるとともに、このシリンダ保持部材１０には、弾性部材としてのエアシリンダ１３が取り付けられ、このエアシリンダ１３から下方に延出するシリンダロッド１１の下端部には、基準板１２が結合されている。そして、前記エアシリンダ１３は、不図示の排気弁の操作によって、基準板１２を上方に押圧した際に生じる下方への反力を変更することができるよう、内部圧力を可変にされている。
なお、エアシリンダ１３の他に、その他の流体シリンダ、例えば液圧シリンダやガス圧シリンダでもよく、振動のダンピング作用があれば他の弾性部材でもよい。例えば、スプリングであれば、前記治具ユニット４が加工ユニット３に近づくに連れて反力が増大するように付勢することができ、他の部材に較べて装置をコンパクト化することができる。
【００１５】
そして、この基準板１２は、被加工物Ｗの加工基準面である上面に形成される加工基準部としてのノック孔に係合して被加工物Ｗを押圧可能な基準部材としての基準ノック１２ａを備えており、刃具９に対応する箇所は、刃具９と干渉しないような空間部とされている。
【００１６】
前記治具ユニット４は、被加工物Ｗを支承する取付治具１５を備えており、この取付治具１５の下面には、取付治具１５を水平面内で遊動自在にするためのベアリング等のフローティング部１６が設けられている。そして、この取付治具１５によって、被加工物Ｗの加工基準面ｋを上向きにした状態で固定できるようにされている。
なお、本実施例では、治具ユニット４の重量は、加工ユニット３側の重量に較べて軽量とされている。
【００１７】
前記ワーク投入装置５は、回転駆動部１７の駆動によって水平面内で回転自在な回転部材１８を備えており、前記治具ユニット４は、投入位置Ｂにおいて回転部材１８上に載置可能にされている。
【００１８】
前記昇降手段６は、機台２のレール部に沿って上下に摺動自在な昇降台１９と、この昇降台１９を昇降させる昇降駆動部２０を備えており、通常時は、昇降台１９の上面が回転部材１８の下方の位置に待機させられるとともに、治具ユニット４が加工位置Ａの下方に投入されてくると、昇降駆動部２０により昇降台１９が上昇して、回転部材１８から治具ユニット４を受取り、そのまま治具ユニット４を持ち上げて被加工物Ｗを加工位置Ａに臨ませることができるようにされている。そしてこの上昇の際、昇降台１９は回転部材１８とは干渉せず、治具ユニット４だけを上昇させることができるようにされ、また、昇降台１９が治具ユニット４を受取る際は、治具ユニット４のフローティング部１６が直接昇降台１９の上面に載るようにされている。
【００１９】
以上のような工作機械１の作用等について図２に基づき説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、投入位置Ｂにおいて、回転部材１８上に治具ユニット４を載置する。この際、治具ユニット４の取付治具１５上には、被加工物Ｗが加工基準面ｋを上向きに位置決め載置されている。
次いで、図２（ｂ）に示すように、回転駆動部１７を駆動して回転部材１８を１８０度回転させることにより、治具ユニット４を加工位置Ａの下方に位置させる。
【００２０】
そして、図２（ｃ）に示すように、昇降駆動部２０により昇降台１９を上昇させると、治具ユニット４は昇降台１９上に移載されて持ち上げられ、被加工物Ｗの加工基準面ｋのノック孔に基準ノック１２ａが嵌合した後、更にエアシリンダ１３の内部空間を縮小させながら加工位置Ａまで持ち上げられる。この時、エアシリンダ１３の排気弁（不図示）は閉じられており、加工位置Ａまで持ち上げられることによってエアシリンダ１３の内部圧力は高められている。すなわち、加工位置Ａでは、基準板１２がこのエアシリンダ１３の内部圧力により被加工物Ｗの加工基準面ｋを押圧するようになり、加工ユニット３と治具ユニット４の相対的な位置決めが行われる。
この際、治具ユニット４は加工ユニット３より軽量であるため、加工ユニット３側を前進させることに較べて設備の簡素化、軽量化が図れる。
【００２１】
次いで、刃具９によって孔明け加工が行われるが、被加工物Ｗは加工ユニット３側の基準板１２の基準ノック１２ａによって位置決めされているため、加工精度が維持され、また、被加工物Ｗの水平面内（加工軸線方向に対して直角な面内）の振動は取付治具１５下面のフローティング部１６によって吸収されるとともに、縦方向の振動は基準板１２を下方に押圧しているエアシリンダ１３によっても吸収され、加工ユニット３側に振動が伝達されるのが抑制され、加工ユニット３側の耐久性を高めることができる。
エアシリンダ１３は、エア以外の流体の流体シリンダでもよく、このようなシリンダを採用することによって、図示しない排気弁の操作によって、内部圧力を可変にすることができる。また、内部の流体は、複数の流体を採用してもよく、装置は図示しない流体供給源を備え、流体シリンダ内の流体を適宜入れ替えることによって振動の抑制する作用を可変にすることができる。例えば、抑制出来る振動の周波数帯を可変にすることや、振動の減衰時間などを可変にすることなどである。
【００２２】
また、基準板１２の基準ノック１２ａによって被加工物Ｗの加工基準面ｋのノック孔を直接押圧して位置決めして加工するため、加工基準面ｋと刃具９の関係を一定にすることができ、例えば、加工基準面ｋに直角に孔明け加工する場合に、直角度の精度を高めることができる。
換言すると、基準板１２がない従来の場合は、ワーク１５の加工基準は加工ユニット３の反対側の面で、ワークＷが載置された取付治具１５に接する面ｊにあった。このため従来は、従来の加工基準面ｊに対して孔明けが行われ、直角度は従来の加工基準面ｊに対して高精度であったものである。
【００２３】
なお、治具ユニット４にフローティング機構を採用する場合、工作機械が横型装置であると、治具ユニットの重量を支えるバランスシリンダ等が必要となるが、本実施例のように縦型装置にすることにより、バランスシリンダ等が不要となり、より軽量化が図れる。
【００２４】
そして、加工が終了すると、昇降台１９を下降させて治具ユニット４を回転部材１８に受渡し、その後、回転部材１８が回転して治具ユニット４を投入位置Ｂに戻す。
以上のように、加工ユニット３側を固定し、治具ユニット４側を前進させて加工することにより設備の簡素化が図られると同時に、治具ユニット４をフローティング部１６により加工軸線方向に対して直角な面内で遊動可能にすることで、被加工物Ｗの振動が加工ユニット３側に伝達されるのを抑制することができる。
【００２５】
なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば、工作機械の加工の態様は孔明け加工に限定されるものではなく、また、加工位置Ａに対する治具ユニット４の具体的な投入手段等は例示である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
工作機械の設備構成を簡素化して装置のより軽量小型化が図られるとともに、一定の加工精度が維持され、また、工具ヘッド側の刃具やギヤに大きな負担がかからないので、例えば、自動車の部品加工等における利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る工作機械の概略構成を示す概要図
【図２】加工するまでの動きを説明する説明図
【符号の説明】
【００２８】
１…工作機械、３…加工ユニット、４…治具ユニット、１０…シリンダ保持部材、１１…シリンダロッド、１２…基準板、１２ａ…基準ノック、１３…エアシリンダ、１５…取付治具、１６…フローティング部、Ｗ…被加工物、ｋ…加工基準面。
【図１】
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【図２】
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