JPH09300149A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業物と被作業物との相対的な位置決め作業
を、小さな駆動力で迅速に遂行するとともに、作業の高
速化を可能にする。 【解決手段】主軸１２が装着される第１取付部材１４
と、ワークＷが固着される第２取付部材１６と、前記第
１取付部材１４をＸ１軸回りに旋回自在に支持する第１
支持機構１８と、前記第２取付部材１６をＸ２軸回りに
旋回自在に支持する第２支持機構２０と、前記第２取付
部材１６を前記Ｘ２軸方向に進退自在に支持する第３支
持機構２２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業物と被作業物
とを相対的に位置決めして前記被作業物に作業を行う作
業機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、被作業物であるワークに対し
孔明け加工等の作業を施すために、種々の工作機械（作
業機械）が使用されている。例えば、図８に示すよう
に、従来の工作機械１は、矢印Ａ方向（鉛直方向）に進
退自在な主軸２を備えており、この主軸２には、工具と
して、例えば、ドリル４が装着されている。一方、ワー
クＷは、基台５上に位置決め載置されており、このワー
クＷには複数の加工部位６ａ〜６ｎが設定されている。

【０００３】このように構成される従来の工作機械１で
は、主軸２がドリル４と一体的に回転しながら下方向に
移動することにより、基台５上のワークＷの一の加工部
位６ａに孔明け加工が施される。次いで、主軸２が上昇
してドリル４をワークＷから離脱させた後、この主軸２
が、矢印Ｂ方向や矢印Ｃ方向に所定量だけ移動した後、
前記主軸２が下降して他の加工部位６ｂ〜６ｎに孔明け
作業が施される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の工作
機械１では、例えば、ワークＷの各面に対し種々の加工
を行う際に、このワークＷを基台５から一旦取り外した
後、加工される面がドリル４に対向するようにして前記
ワークＷを前記基台５に、再度、装着する必要がある。
しかも、ワークＷに傾斜孔を形成する際に、容易に対応
することができず、専用の治具等を用いて前記ワークＷ
を所望の姿勢に位置決めしなければならない。

【０００５】これにより、特に、内燃機関を構成するシ
リンダヘッドのバルブガイド孔のように種々の方向に傾
斜する複数の傾斜孔を、高速加工することができないと
いう問題が指摘されている。さらに、工作機械１は、重
量物であるために、その重心移動に伴って相当に大きな
イナーシャが発生してしまう。このため、工作機械１を
種々の方向に平行移動させるには、高出力の駆動機構を
用いなければならず、しかも前記工作機械１を高速位置
決めすることができないという不具合がある。

【０００６】また、レーザビームの照射により孔明け、
切断または溶接等の加工を行うレーザ加工装置や、ウォ
ータジェットにより種々の加工を行うウォータジェット
加工装置等においても、上記の問題が発生している。

【０００７】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、作業物と被作業物との相対的な位置決め作業を小
さな駆動力で迅速に遂行するとともに、作業の高速化が
遂行可能な作業機械を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、作業物が装着された第１部材と被作業
物が装着された第２部材とが、それぞれ互いに平行な第
１および第２の軸回りに個別に旋回される。

【０００９】これにより、作業物と被作業物との相対的
な位置決めが容易かつ迅速に遂行されるとともに、前記
作業物と前記被作業物とを互いに傾斜して配置させるこ
とができる。しかも、作業物と被作業物との位置決め時
に、第１および第２部材が共に平行移動することがな
く、重心移動に伴うイナーシャの発生を回避することが
可能になる。従って、小さな駆動力で、高速位置決めが
遂行される。

【００１０】さらに、第２部材または第１部材が、第２
の軸方向または第１の軸方向に進退自在である。このた
め、被作業物の次なる作業位置に作業物を高精度に位置
決めすることができる。

【００１１】また、第１部材または第２部材が、第４支
持機構を介して回転自在に支持される。これにより、作
業物と被作業物とを任意の位置にかつ任意の角度に指向
して迅速に位置決めすることが可能になり、簡単な構成
で、種々の作業を効率的に遂行することができる。

【００１２】ここで、第１部材が、作業物である主軸を
その軸線方向に進退自在に装着するとともに、第２部材
が、被作業物である被加工物を装着する。従って、被加
工物に対して種々の位置に複数の傾斜する加工部位を形
成することが可能になり、例えば、シリンダヘッドの加
工等、斜め穴加工や直線フライス加工を高速でかつ高精
度に加工することが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る工作機械１０の斜視図である。工作機械１０は、
作業物である主軸１２が装着される略円筒状を有した第
１取付部材（第１部材）１４と、被作業物であるワーク
Ｗが固着される略矩形状を有した第２取付部材（第２部
材）１６と、前記第１取付部材１４をＸ１軸（第１の
軸）回りに旋回自在に支持する第１支持機構１８と、前
記第２取付部材１６を前記Ｘ１軸に平行なＸ２軸（第２
の軸）回りに旋回自在に支持する第２支持機構２０と、
前記第２取付部材１６を前記Ｘ２軸方向に進退自在に支
持する第３支持機構２２とを備える。

【００１４】第１支持機構１８は、基台２６上に固設さ
れる支持台３８を備える。図１および図３に示すよう
に、支持台３８の上部には、Ｘ１軸方向に指向してＸ１
軸モータ４２が固着され、このＸ１軸モータ４２を構成
する回転筒体４４が第１取付部材１４の一方の側部に固
定される。回転筒体４４は、ベアリング４６を介して支
持台３８に回転自在に支持される。第１取付部材１４の
他方の側部に第１支軸４８が固着され、この第１支軸４
８が支持台３８に回転自在に支持される。

【００１５】第１取付部材１４には、本体部５０が装着
されている。この本体部５０に設けられたモータ５２
に、矢印Ａ方向に延在するボールねじ５４が連結され、
このボールねじ５４を介して主軸１２が矢印Ａ方向に進
退変位する。この主軸１２に工具５６が取り付けられて
いる。第１取付部材１４は、本体部材５０が装着された
状態で、全体の重心位置が旋回中点線であるＸ１軸上に
設定される。

【００１６】図１に示すように、第３支持機構２２は、
基台２６に固着されて矢印Ｇ方向に指向する移送モータ
５８を備える。この移送モータ５８に連結されたボール
ねじ６０は、矢印Ｇ方向に延在するとともに、このボー
ルねじ６０の両側に一対のガイドレール６２が平行に設
けられる。ボールねじ６０は、第２支持機構２０を構成
するスライドベース６４の下部に固着されたナット部材
６６に係合する。

【００１７】図１および図３に示すように、スライドベ
ース６４の上部には、Ｘ２軸モータ６８と第２支軸７０
とを介して第２取付部材１６がＸ２軸回りに傾動自在に
支持される。第２取付部材１６は、ワークＷが装着され
た状態で、全体の重心位置が旋回中心線であるＸ２軸上
に設定されている。

【００１８】Ｘ２軸モータ６８は、Ｘ１軸モータ４２と
同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照
符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００１９】このように構成される第１の実施形態に係
る工作機械１０の動作について、以下に説明する。

【００２０】ワークＷとして、例えば、内燃機関を構成
するシリンダヘッドを用い、その加工作業について詳述
する。

【００２１】例えば、４気筒１６バルブのエンジンを構
成するシリンダヘッド（ワークＷ）では、４つの燃焼室
１２０ａ〜１２０ｄが所定間隔ずつ離間して設けられて
いる。そして、各燃焼室１２０ａ〜１２０ｄには、それ
ぞれ４つのバルブガイド穴１２２ａ〜１２２ｄと点火プ
ラグ用取付穴１２４とが設けられている（図４参照）。
このワークＷは、高さがＨであり、バルブガイド穴１２
２ａ（１２２ｃ）とバルブガイド穴１２２ｂ（１２２
ｄ）との挟み角がθ°である。

【００２２】そこで、先ず、ワークＷが、各燃焼室１２
０ａ〜１２０ｄを矢印Ｇ方向に指向した姿勢で第２取付
部材１６に固定される。次いで、移送モータ５８が駆動
されて第２支持機構２０を構成するスライドベース６４
が矢印Ｇ方向に移動し、燃焼室１２０ａが主軸１２に対
応して位置決めされる。

【００２３】この状態で、第１および第２取付部材１
４、１６が、互いに鉛直方向に向かって平行に配置され
ることにより、図５Ａに示すように、ワークＷが横向き
姿勢に維持される一方、工具５６がＳ１に示す水平姿勢
に配置される。そして、工具５６が回転されながらモー
タ５２が駆動されると、前記モータ５２を介してボール
ねじ５４が回転し、このボールねじ５４に係合する主軸
１２が矢印Ａ１方向に移動する。

【００２４】これにより、回転している工具５６を介し
第２取付部材１６上のワークＷの取付穴１２４に孔明け
加工が施される。工具５６により取付穴１２４に孔明け
加工が行われた後、モータ５２が逆方向に駆動されて主
軸１２が矢印Ａ２方向に退動変位する。

【００２５】次に、Ｘ１軸モータ４２が駆動制御され、
主軸１２に取り付けられた工具５６が、第１取付部材１
４を介して矢印Ｄ１方向（下方向）に所定の角度だけ傾
動し、Ｓ２に示す姿勢に配置される（図５Ｂ参照）。一
方、Ｘ２軸モータ６８が駆動されると、このＸ２軸モー
タ６８と第２支軸７０とに支持されている第２取付部材
１６が、Ｘ２軸回りに矢印Ｅ１方向に所定の角度だけ傾
動し、ワークＷが下方に傾斜する姿勢に配置される。そ
こで、第２支持機構２０が矢印Ｇ方向に所定量だけ変位
されるとともに、モータ５２の作用下に工具５６により
燃焼室１２０ａのバルブガイド穴１２２ａ、１２２ｃの
加工が行われる。

【００２６】バルブガイド穴１２２ａ、１２２ｃの加工
終了後、工具５６は、図５Ｃに示すように、鉛直上方向
に指向するＳ３に示す姿勢（矢印Ｄ２方向）に変換され
るとともに、ワークＷが上方に傾斜する姿勢（矢印Ｅ２
方向）に配置される。さらに、モータ５２の駆動作用下
に、工具５６を介して燃焼室１２０ａ内の他のバルブガ
イド穴１２２ｂ、１２２ｄに孔明け加工を施す。

【００２７】燃焼室１２０ａにおける加工作業が終了す
ると、スライドベース６４が矢印Ｇ１方向に移動して燃
焼室１２０ｂが主軸１２に対応する位置に配置され、同
様にこの燃焼室１２０ｂにおける各孔明け加工が行われ
る。さらに、スライドベース６４は、矢印Ｇ１方向に順
次移動され、燃焼室１２０ｃおよび１２０ｄにおける所
定の孔明け加工が遂行される。

【００２８】このように、第１の実施形態では、シリン
ダヘッドであるワークＷの加工を行う際、第１取付部材
１４がＸ１軸モータ４２の駆動作用下に矢印Ｄ方向にの
み揺動する一方、第２取付部材１６がＸ２軸モータ６８
の駆動作用下に矢印Ｅ方向に揺動し、かつ移送モータ５
８の駆動作用下にスライドベース６４と一体的に矢印Ｇ
方向に移動するだけでよい。

【００２９】これにより、極めて簡単な制御で、ワーク
Ｗの種々の加工を迅速かつ高精度に遂行し得るという効
果がある。しかも、ワークＷの高さＨや、バルブガイド
穴１２２ａ（１２２ｃ）とバルブガイド穴１２２ｂ（１
２２ｄ）との挟み角θ°が種々変更される際には、第１
および第２取付部材１４、１６の傾動角度を変更するだ
けで容易に対応することができ、極めて汎用性に優れる
という利点がある。

【００３０】また、第１の実施形態では、主軸１２およ
び本体部５０を有する設備全体が装着された第１取付部
材１４を、Ｘ１軸モータ４２の作用下にＸ１軸回りに旋
回させる一方、ワークＷが取着された第２取付部材１６
を、Ｘ２軸モータ６８の作用下にＸ２軸回りに旋回させ
る。これにより、特に本体部５０を含む設備全体を水平
方向および鉛直方向に平行移動させる従来の構成とは異
なり、重心移動に伴うイナーシャが発生することがな
い。従って、工具５６とワークＷとの相対的な位置決め
作業が、極めて小さな駆動力で高速かつ容易に遂行され
るという効果が得られる。

【００３１】さらに、工作機械１０では、ワークＷを装
着した第２取付部材１６が、移送モータ５８を介して矢
印Ｇ方向（Ｘ２軸方向）に進退自在である。これによ
り、特に、シリンダヘッド等のワークＷのように、直線
フライス加工を施す際等に、このワークＷと工具５６と
の位置決め作業を高精度に行うことができるという利点
がある。

【００３２】次に、第２の実施形態に係る工作機械１０
０について、図６および図７を参照して説明する。

【００３３】この工作機械１００は、主軸１０２が装着
される第１取付部材１０４と、ワークＷａが固着される
第２取付部材１０６と、この第１取付部材１０４をＸ１
軸（第１の軸）回りに旋回自在に支持する第１支持機構
１０８と、前記第２取付部材１０６をこのＸ１軸に平行
なＸ２軸（第２の軸）回りに旋回自在に支持する第２支
持機構１１０と、前記第２取付部材１０６を前記Ｘ２軸
方向に進退自在に支持する第３支持機構１１２と、前記
第１取付部材１０４を前記Ｘ１軸に交差するＺ軸（第３
の軸）回りに回転自在に支持する第４支持機構１１４と
を備える。

【００３４】なお、第１の実施形態に係る工作機械１０
と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳
細な説明は省略する。

【００３５】図７に示すように、基台２６上には、第４
支持機構１１４を構成する回転テーブル１１６が支持台
３８を載置して回転自在に載置される。基台２６の内部
上側にＺ軸モータ１１８が配設され、このＺ軸モータ１
１８を構成する回転筒体１１８ａが回転テーブル１１６
に固着されるとともに、この回転テーブル１１６と基台
２６との間にベアリング１１９が介装される。

【００３６】このように構成される工作機械１００で
は、第１の実施形態に係る工作機械１０とは異なり、第
１取付部材１０４が、Ｘ１軸回りに旋回自在でかつＺ軸
回りに回転自在である。このため、ワークＷａの各面に
対し、任意の位置にかつ任意の角度で種々の加工を効率
的に遂行することが可能になり、加工範囲の自由度が有
効に向上するという効果がある。

【００３７】なお、第１および第２の実施形態では、ワ
ークＷ（Ｗａ）を取着する第２取付部材１６、１０６を
Ｘ２軸方向に進退自在に構成しているが、これに代え
て、主軸１２、１０２を取着する第１取付部材１４、１
０４側をＸ１軸方向に進退自在に構成してもよい。

【００３８】また、作業機械として工作機械１０、１０
０に代替し、レーザ加工装置やウォータ加工装置等を用
いることも可能である。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係る作業機械では、第１および
第２部材がそれぞれ互いに平行な第１および第２の軸回
りに個別に旋回されるだけで、作業物と被作業物との相
対的な位置決め作業が容易かつ迅速に遂行される。しか
も、第２部材または第１部材が直線的に変位するため、
被作業物の次なる作業位置に対して作業物を高精度に位
置決めすることができる。これにより、例えば、シリン
ダヘッドの孔明け加工等を高速でかつ高精度に遂行する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る工作機械の斜視
説明図である。

【図２】前記第１の実施形態に係る工作機械の一部縦断
面図である。

【図３】前記第１の実施形態に係る工作機械の一部断面
平面図である。

【図４】前記第１の実施形態に係る工作機械により加工
されるワークの縦断面説明図である。

【図５】前記第１の実施形態に係る工作機械の動作説明
図であり、図５Ａは、前記ワークの取付穴を加工する際
の説明図であり、図５Ｂは、前記ワークの一方のバルブ
ガイド穴を加工する際の説明図であり、図５Ｃは、前記
ワークの他方のバルブガイド穴を加工する際の説明図で
ある。

【図６】本発明の第２の実施形態に係る工作機械の斜視
説明図である。

【図７】前記第２の実施形態に係る工作機械の一部縦断
面図である。

【図８】従来技術に係る工作機械の斜視説明図である。

【符号の説明】

１０、１００…工作機械 １２、１０２…主
軸 １４、１０４…第１取付部材 １６、１０６…第
２取付部材 １８、１０８…第１支持機構 ２０、１１０…第
２支持機構 ２２、１１２…第３支持機構 ３８…支持台 ４２…Ｘ１軸モータ ５０…本体部 ５６…工具 ５８…移送モータ ６８…Ｘ２軸モータ １１４…第４支持
機構 １１６…回転テーブル １２０ａ〜１２０
ｄ…燃焼室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業物が装着される第１部材と、 被作業物が装着される第２部材と、 前記第１部材を、第１の軸回りに旋回自在に支持する第
   １支持機構と、 前記第２部材を、前記第１の軸に平行な第２の軸回りに
   旋回自在に支持する第２支持機構と、 前記第２部材または前記第１部材を、前記第２の軸方向
   または前記第１の軸方向に進退自在に支持する第３支持
   機構と、 を備えることを特徴とする作業機械。
2. 【請求項２】請求項１記載の作業機械において、前記第
   １部材または前記第２部材を、前記第１の軸または前記
   第２の軸に交差する第３の軸回りに回転自在に支持する
   第４支持機構を備えることを特徴とする作業機械。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の作業機械におい
   て、前記第１部材は、前記作業物である主軸をその軸線
   方向に進退自在に装着するとともに、 前記第２部材は、前記被作業物である被加工物を装着す
   ることを特徴とする作業機械。