(57)【要約】【課題】経済的な構成で、多種類の異なるワークの加工を高精度且つ効率的に遂行することを可能にする。【解決手段】加工装置１０は、多種類の異なるワークＷを位置決め保持する汎用型ワーク位置決め治具９６と、ギャングヘッド２４に回転駆動力を付与するとともに、前記ギャングヘッド２４を着脱自在な装置本体１８と、前記ギャングヘッド２４を、前記ワークＷに対して案内するガイド機構７６と、前記ギャングヘッド２４を、工具５０の軸方向に直交する面を揺動面として前記装置本体１８に対し揺動させる揺動機構３６と備える。【選択図】図２
2012030332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャングヘッドを用いてワークに加工を行う加工装置であって、
多種類の異なる前記ワークを位置決め保持するための汎用型ワーク位置決め治具と、
前記ギャングヘッドに回転駆動力を付与するとともに、該ギャングヘッドを着脱自在な装置本体と、
前記ギャングヘッドを、前記ワークに対して案内するガイド機構と、
前記ギャングヘッドを、工具の軸方向に直交する面を揺動面として前記装置本体に対し揺動させる揺動機構と、
を備えることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
請求項１記載の加工装置において、前記揺動機構は、凸側球面を有する第１部材と、
前記凸側球面に摺接する凹側球面を有する第２部材と、
を備えることを特徴とする加工装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の加工装置において、前記ワークは、エンジンを構成するシリンダブロックであり、
前記工具は、前記シリンダブロックのジャーナル孔を加工する孔加工工具を備えることを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギャングヘッドを用いてワークに加工を行う加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、内燃機関（エンジン）を構成するシリンダブロックでは、複数のピストンが組み込まれるとともに、クランクシャフトが取り付けられている。さらに、このシリンダブロックには、ウォータポンプやオイルポンプ等の補機類が取り付けられる場合がある。従って、シリンダブロックの加工作業が相当に煩雑化している。
【０００３】
そこで、この種のワークを加工するために、複数の工具が一体に取り付けられ、複数の加工作業を同時に遂行することが可能なギャングヘッド（多軸ヘッド）を備える加工装置が使用されている。
【０００４】
上記の加工装置として、例えば、特許文献１に開示されているガイドバー装置が知られている。このガイドバー装置は、ギャングヘッドを所定の加工位置に割り出すようにしてあるタレット装置に用いられるブッシュプレートのガイドバー装置に関するものである。
【０００５】
ガイドバー装置は、ブッシュプレートにブッシュと付勢バネによりギャングヘッド本体前方へ付勢されるガイドバーとを設け、ブッシュプレートの付勢バネによるギャングヘッド本体に対する前方への飛び出しを規制するフックを有し、ワーク加工時にブッシュにより工具を案内し、主軸に対して相対的にブッシュプレートを前後動するようにしている。
【０００６】
このガイドバー装置において、フックを、付勢バネを規制位置で係止して付勢バネのバネ力が規制位置より前方でガイドバーに影響しないように構成し、ガイドバーの外周にピストンを設けると共にピストンが摺動されるシリンダー室を備えたシリンダーをギャングヘッド本体に設け、前側のシリンダー室に供給する圧空の圧力をガイドバーがフックに係止されている付勢バネに当接して規制位置に位置されたままギャングヘッド本体と共に後退するように設定し、前側と後側のシリンダー室への圧空の供給を切り変えることで、ブッシュプレートを規制位置と規制位置より前方の工具交換位置との間で前後動させるように構成したことを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３７２２３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ワークとして用いられるシリンダブロックでは、特にクランクシャフトのジャーナルが挿入されるジャーナル孔に、高精度な加工が要求されている。このため、種類の異なるシリンダブロックの加工を行う際には、前記シリンダブロック毎に専用の位置決め治具が用いられている。各シリンダブロック毎に微少に変動する加工位置を、高精度に位置決めするためである。
【０００９】
しかしながら、位置決め治具は、相当に高価なものであり、シリンダブロックの種類が多くなれば、前記位置決め治具も多数台用意しなければならない。これにより、設備費が高騰してしまい、経済的ではないという問題が指摘されている。
【００１０】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、経済的な構成で、多種類の異なるワークの加工を高精度且つ効率的に遂行することが可能な加工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】
【００１１】
本発明は、ギャングヘッドを用いてワークに加工を行う加工装置に関するものである。この加工装置は、多種類の異なるワークを位置決め保持するための汎用型ワーク位置決め治具と、ギャングヘッドに回転駆動力を付与するとともに、前記ギャングヘッドを着脱自在な装置本体と、前記ギャングヘッドを、前記ワークに対して案内するガイド機構と、前記ギャングヘッドを、工具の軸方向に直交する面を揺動面として前記装置本体に対し揺動させる揺動機構とを備えている。
【００１２】
また、この加工装置では、揺動機構は、凸側球面を有する第１部材と、前記凸側球面に摺接する凹側球面を有する第２部材とを備えることが好ましい。
【００１３】
さらに、この加工装置では、ワークは、エンジンを構成するシリンダブロックであり、工具は、前記シリンダブロックのジャーナル孔を加工する孔加工工具を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ギャングヘッドは、装置本体に対して揺動機構により揺動することができる。このため、ギャングヘッドに設けられている工具は、各ワークの微少に変動する加工位置に倣いながら、前記加工位置に対して所望の加工を容易に行うことが可能になる。
【００１５】
従って、多種類の異なるワークに対して専用のワーク位置決め治具が不要になり、汎用型ワーク位置決め治具を用いることができる。これにより、経済的な構成で、多種類の異なるワークの加工を高精度且つ効率的に遂行することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る加工装置の概略側面図である。
【図２】前記加工装置の概略正面図である。
【図３】前記加工装置の概略平面図である。
【図４】前記加工装置を構成するギャングヘッドの断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図３に示すように、本発明の実施形態に係る加工装置１０は、多軸加工機構１２とワーク取り付け機構１４とを備え、前記多軸加工機構１２及び前記ワーク取り付け機構１４は、基台１６上に設けられる。
【００１８】
多軸加工機構１２は、基台１６上に載置される装置本体１８を備え、前記装置本体１８上には、鉛直軸回りに旋回自在な旋回テーブル２０が設けられる。旋回テーブル２０は、図示しないモータに連結されて旋回するとともに、前記旋回テーブル２０には、複数、例えば、４つのギャングヘッド２４が、回転軸心を中心に等角度（９０°）間隔ずつ離間して着脱自在に取り付けられる。
【００１９】
装置本体１８には、ワーク取り付け機構１４に対面する面１８ａに沿って昇降（矢印Ｚ方向）自在な昇降ユニット２６が設けられる。昇降ユニット２６は、装置本体１８に取り付けられる昇降モータ２８の作用下に、例えば、前記昇降モータ２８に連結されるボールねじ（図示せず）の回転作用下に、面１８ａに沿って昇降する。昇降ユニット２６には、スピンドルユニット３０が内装され、前記スピンドルユニット３０を構成するスピンドル連結部３２が回転駆動される。
【００２０】
ギャングヘッド２４は、図４に示すように、スピンドルユニット３０に連結される連結板部材３４を備える。この連結板部材３４には、複数台の揺動機構３６を介してギャングヘッド本体部３８が、水平面を揺動面として揺動自在に連結される。連結板部材３４は、水平方向に長尺状に構成されるとともに、スピンドル連結部３２に連結される回転軸４０が、鉛直軸回りに回転自在に取り付けられる。
【００２１】
回転軸４０には、駆動ギア４４が継手部材（例えば、オルダム継手や自在継手）４５を介して傾動自在に連結されるとともに、前記駆動ギア４４は、ギャングヘッド本体部３８に回転自在に支持される。駆動ギア４４には、鉛直下方向に延在し、複数のベアリング４６を介してギャングヘッド本体部３８に回転自在なホルダ部４８が設けられる。ホルダ部４８には、後述するワークＷであるシリンダブロックのジャーナル孔を加工するための工具５０が着脱自在に取り付けられる。
【００２２】
ギャングヘッド本体部３８には、駆動ギア４４に噛合する複数のギア５２からなるギアトレイン５４が配設される。各ギア５２は、ベアリング５５を介して回転自在であり、前記ギア５２の端部には、ホルダ部５６が設けられる。各ホルダ部５６には、必要に応じて、後述するシリンダブロックの孔部の加工を行うための工具５８が取り付けられる。
【００２３】
揺動機構３６は、連結板部材３４にねじ止めされる第１ケーシング６０及びギャングヘッド本体部３８にねじ止めされる第２ケーシング６２を備える。第１ケーシング６０内には凸側球面６４ａを有する第１部材６４と、前記凸側球面６４ａに摺接する凹側球面６６ａを有する第２部材６６とが収容される。第１部材６４及び第２部材６６は、好適には、球面座金により構成してもよい。
【００２４】
第２ケーシング６２内には、同様に凸側球面６８ａを有する第１部材６８と、前記凸側球面６８ａに摺接する凹側球面７０ａを有する第２部材７０とが収容される。第１部材６８及び第２部材７０は、第１部材６４及び第２部材６６と逆向きに位置される。第２ケーシング６２から第１ケーシング６０に支持ロッド７２が挿入され、前記支持ロッド７２の先端が連結板部材３４内に配置される。支持ロッド７２の後端側は、大径部を構成しており、第１部材６８に係止される。第１ケーシング６０内には、第１部材６４を第２部材６６側に押圧するためのばね７４が収容される。
【００２５】
ギャングヘッド本体部３８の底面両端縁部には、ガイド機構７６を構成するガイドピン７８が設けられる。装置本体１８には、ギャングヘッド２４を加工ステーションＳＴ１に案内するために、ガイド機構７６を構成する一対のガイド筒体８０が設けられる。各ガイド筒体８０には、ガイドピン７８が挿入されて、ギャングヘッド２４をワークＷに対して案内する。
【００２６】
図１に示すように、装置本体１８には、ガイド筒体８０が設けられる面（ワーク取り付け機構１４に対向する面）に、ガイドレール７７が矢印Ｚ方向に延在して設けられる。ガイドレール７７には、例えば、モータ７９の回転作用下に前記ガイドレール７７に沿って昇降自在なサポートブッシュ８１が配設される。サポートブッシュ８１は、ギャングヘッド２４に取り付けられる工具５０をガイドする機能を有する。
【００２７】
ワーク取り付け機構１４は、図１〜図３に示すように、矢印Ｙ方向に延在する一対のガイドレール８２と、このガイドレール８２に平行して延在する図示しないボールねじに連結されたモータ８４とにより、矢印Ｙ方向に進退可能なＹ軸ユニット８６を備える。Ｙ軸ユニット８６は、多軸加工機構１２側に対向して、鉛直方向から水平方向に所定角度、例えば、４５°傾斜する傾斜面８６ａを有する（図１参照）。
【００２８】
傾斜面８６ａには、矢印Ｘ方向に延在する一対のガイドレール８８と、このガイドレール８８に平行する図示しないボールねじに連結されたモータ９０とにより、矢印Ｘ方向に進退可能なＸ軸ユニット９２が載置される。Ｘ軸ユニット９２には、パレット９４が設けられるとともに、このパレット９４は、モータ９５を介して４５°傾斜する傾斜軸を中心に旋回可能である。
【００２９】
パレット９４には、汎用型ワーク位置決め治具９６が設けられる。ワーク位置決め治具９６は、形状の異なる種々のワークＷ、すなわち、シリンダブロックを位置決め保持することができ、このワークＷが待機ステーションＳＴ２に配置される際には、図１に示すように、加工孔（ジャーナル孔）Ｗａが水平方向に向かって配置される。一方、ワークＷが加工ステーションＳＴ１に配置される際には、すなわち、１８０°位相が変更される際には、加工孔Ｗａが鉛直方向に配置される。
【００３０】
このように構成される加工装置１０の動作について以下に説明する。
【００３１】
多軸加工機構１２では、旋回テーブル２０の各取付部位に、それぞれ種類の異なるワークＷに対応して、予めギャングヘッド２４が取り付けられる。一方、ワーク取り付け機構１４では、ワーク位置決め治具９６に対して所定のワークＷが取り付けられる。
【００３２】
そして、多軸加工機構１２において、加工ステーションＳＴ１に対応してワークＷの加工を行うギャングヘッド２４が配置されると、昇降ユニット２６に取り付けられたスピンドルユニット３０に、ギャングヘッド２４が連結される。
【００３３】
次いで、ワーク取り付け機構１４では、パレット９４が、図１に示す待機姿勢から１８０°旋回されて、加工姿勢に配置される。さらに、Ｙ軸ユニット８６は、モータ８４の駆動作用下にガイドレール８２に沿って、矢印Ｘ方向に位置調整される一方、Ｘ軸ユニット９２は、モータ９０の作用下にガイドレール８８の案内作用下に、矢印Ｘ方向に位置調整される。
【００３４】
このため、ワーク位置決め治具９６に保持されているワークＷは、加工孔Ｗａが加工ステーションＳＴ１の加工位置に対応し、鉛直方向に延在して位置決め配置される（図１中、二点鎖線参照）。
【００３５】
そこで、スピンドルユニット３０が駆動されて、スピンドル連結部３２が回転駆動されると、このスピンドル連結部３２に連結される回転軸４０が回転する（図４参照）。回転軸４０には、駆動ギア４４が傾動可能に連結されており、前記駆動ギア４４のホルダ部４８に装着されている工具５０が回転する。駆動ギア４４は、ギアトレイン５４を構成しており、各ギア５２にホルダ部５６を介して取り付けられている工具５８は、同様に回転する。
【００３６】
この状態で、昇降ユニット２６は、昇降モータ２８の回転作用下に装置本体１８の面１８ａに沿って矢印Ｚ方向下方（鉛直下方向）に移動する。従って、工具５０により、ワークＷの加工孔Ｗａに粗加工処理が施されるとともに、他の工具５８により、前記ワークＷの他の孔部（図示せず）に対して粗加工処理が行われる。
【００３７】
その際、ギャングヘッド２４は、ガイドピン７８がガイド筒体８０に挿入されることにより、ガイド機構７６を介してワークＷに対し、正確に移動される。一方、昇降可能なサポートブッシュ８１は、所定の高さ位置に調整されるため、工具５０は、前記サポートブッシュ８１に案内されて正確に移動することができる。
【００３８】
この場合、本実施形態では、ワーク位置決め治具９６は、種々の形状の異なるワークＷを取り付け可能な汎用型ワーク位置決め治具として構成されている。このため、ワーク位置決め治具９６に対して、各ワークＷの加工位置である加工穴Ｗａの位置が微少に変動し易い。
【００３９】
ここで、ギャングヘッド２４は、スピンドルユニット３０に連結される連結板部材３４とギャングヘッド本体部３８とが、揺動機構３６を介して連結されている。揺動機構３６は、第１ケーシング６０内に、凸側球面６４ａと凹側球面６６ａとを摺接させて収容される第１部材６４及び第２部材６６と、第２ケーシング６２内に、凸側球面６８ａと凹側球面７０ａとを摺接させて収容される第１部材６８及び第２部材７０とを備えている。そして、これらは、支持ロッド７２により一体に支持されるとともに、第１部材６４は、ばね７４を介して第２部材６６側に押圧されている。
【００４０】
従って、ギャングヘッド２４では、ギャングヘッド本体部３８が、工具５０の軸方向に直交する面を揺動面として、連結板部材３４に対し、すなわち、装置本体１８に対し揺動可能である。これにより、ギャングヘッド２４に設けられている工具５０は、ワークＷの加工孔Ｗａに微少な加工位置の変動が惹起している際に、揺動機構３６の作用下に揺動する。
【００４１】
このため、工具５０は、加工孔Ｗａの加工位置に倣いながら、前記加工孔Ｗａに対して所望の加工を容易に行うことが可能になる。従って、多種類の異なるワークＷに対して専用のワーク位置決め治具が不要になり、汎用型のワーク位置決め治具９６を用いることができる。これにより、経済的な構成で、多種類の異なるワークＷの加工を高精度且つ効率的に遂行することが可能になるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…加工装置                      １２…多軸加工機構
１４…ワーク取り付け機構            １８…装置本体
２０…旋回テーブル                  ２４…ギャングヘッド
２６…昇降ユニット                  ３０…スピンドルユニット
３２…スピンドル連結部              ３４…連結板部材
３６…揺動機構                      ３８…ギャングヘッド本体部
４０…回転軸                        ４４…駆動ギア
４８、５６…ホルダ部                ５０、５８…工具
５２…ギア                          ５４…ギアトレイン
６０、６２…ケーシング              ６４ａ、６８ａ…凸側球面
６４、６６、６８、７０…部材        ６６ａ、７０ａ…凹側球面
７２…支持ロッド                    ７４…ばね
７６…ガイド機構                    ７８…ガイドピン
８０…ガイド筒体                    ８６…Ｙ軸ユニット
９２…Ｘ軸ユニット                  ９４…パレット
９６…ワーク位置決め治具
【図１】
2012030332.tif 000003
【図２】
2012030332.tif 000004
【図３】
2012030332.tif 000005
【図４】
2012030332.tif 000006