JP2003181731A - 工作機械のワーク位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダヘッドのカムシャフト穴の加工に際
して、仕様が相違する複数種類のシリンダヘッドを共通
のワークベースに位置決めクランプできる構造を提供す
る。 【解決手段】 アッパーベース１２に対し特定の仕様に
専用化されたカセット式位置決め治具１４Ａを着脱可能
に位置決めクランプする。位置決め治具１４Ａのロケー
トピン５１とシートパッド５２を基準に特定仕様のワー
クＷａを位置決めした上、同じく特定の仕様に専用化さ
れたカセット式クランプ治具１５Ａのクランプピン５４
をクランプアーム１７で突き上げてクランプする。別の
仕様のワークの加工に際しては、カセット式位置決め治
具およびクランプ治具をその別の仕様のものと取り替え
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、マシニングセンタ
に代表されるような工作機械のワーク位置決め装置に関
し、より詳しくは、仕様が相違する複数種類の内燃機関
用シリンダヘッドのカムシャフト穴についてロングツー
ルを使用しながら同一工作機械にて加工するにあたり、
各仕様ごとに相違する位置決め治具およびクランプ治具
を併用しながら各仕様のシリンダヘッドを共通のワーク
ベースに位置決めクランプするようにしたワーク位置決
め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダヘッドの機械加工の一つとし
て、カムシャフトのジャーナル部を支えるべく長手方向
に複数個並設されているカムシャフト穴をリーマあるい
はボーリングバー等のいわゆるロングツールを使って一
斉に加工することが行われる。なお、この加工は、軸受
メタルを支えるために半割り状に形成されたベアリング
キャップをボルトにて対応するベアリング台座部側に固
定した状態で行われることから、カムシャフト穴は基本
的には真円状のものである。

【０００３】この場合、シリンダヘッドのロッカカバー
取付面が上側になるように、すなわちシリンダヘッドが
実際にエンジンとして組み立てられた状態に近い状態と
なるように、シリンダヘッドを正立姿勢にてワークベー
スに位置決めクランプすることを基本とし、そのクラン
プ形態としては、シリンダヘッドをシリンダブロックに
固定するためのヘッドボルトが着座することになるボル
ト孔側の座面をクランパーにてクランプするいわゆる高
圧クランプ法と、先に述べたベアリングキャップを固定
しているボルトの頭部をクランパーにてクランプするい
わゆる低圧クランプ法とのいずれかが採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】シリンダヘッドは外観
形状がほとんど同一であっても例えばシングルカム仕様
とツインカム仕様のようにその仕様が相違すると細部の
構造が微妙に異なることから、それに応じて上記のよう
に位置決め基準位置やクランプ位置さらには必要とされ
るクランプ圧力等が少しずつ異なってくることとなる。
そのために機械加工のＦＭＳ化すなわち多品種混流生産
に対応するべく上記のような複数仕様のシリンダヘッド
を例えば共通のマシニングセンタにて加工しようとして
もその対応が困難であり、各仕様ごとにある程度専用化
された設備にて加工せざるを得なくなり、その結果とし
て設備費の高騰が余儀なくされることとなって好ましく
ない。

【０００５】また、上記のように加工時におけるシリン
ダヘッドの位置決め姿勢としてエンジン組立状態と同等
の正立姿勢としているため、シリンダヘッドの形状の特
殊性として切削加工に伴って発生した切粉がロッカルー
ム内に溜まりやすく、特にウォータージャケット穴やオ
イル穴内に入り込んだ切粉の除去を目的として後工程に
て行われる洗浄作業に多大な工数を要するほか、微細な
切粉については十分に除去しきれない可能性がある。

【０００６】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、シリンダヘッドの仕様ごとに専用化され
た位置決め治具やクランプ治具の併用を前提とすること
によって、上記のように各仕様ごとに位置決め基準位置
やクランプ位置さらにはクランプ圧力等が異なったとし
ても、それらの仕様が異なる複数種類のシリンダヘッド
をマシニングセンタ等の共通の工作機械にて無理なく加
工することができるようにしたワーク位置決め装置を提
供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、仕様が異なる複数種類のシリンダヘッドのうちいず
れか一つのシリンダヘッドをワークベースに位置決めク
ランプした上で、共通の工作機械にてロングツールによ
るカムシャフト穴の機械加工を施すようにしたワーク位
置決め装置であることを前提としている。

【０００８】その上で、ワークベースのうち加工対象と
なるシリンダヘッドをはさんでその上側のワーク位置決
め高さ位置に着脱可能に位置決め固定されて、ワークベ
ースに対する位置決め基準部がシリンダヘッドの仕様の
違いにかかわらず共通化されている一方で、シリンダヘ
ッドに対する位置決め基準部がシリンダヘッドの仕様ご
とに相違するように設定された特定の仕様のカセット式
位置決め治具と、上記ワークベースのうち加工対象とな
るシリンダヘッドをはさんでその下側に着脱可能に配置
されて、シリンダヘッドの仕様ごとに相違するように設
定された仮支持部をもって加工対象となるシリンダヘッ
ドを仮支持するとともに、シリンダヘッドの仕様ごとに
相違する位置をクランプするために複数のクランプ部材
が設けられた特定の仕様のカセット式クランプ治具と、
上記カセット式クランプ治具に仮支持された特定の仕様
のシリンダヘッドをカセット式位置決め治具に押し付け
ながらそのカセット式位置決め治具を基準として位置決
めするべく、カセット式クランプ治具に仮支持されてい
るシリンダヘッドをそのカセット式クランプ治具ごとリ
フトアップさせるリフタ機構と、上記ワークベースに設
けられて、カセット式クランプ治具に支持されたクラン
プ部材のクランプ操作部に当接してこのクランプ部材を
クランプ動作させることによりシリンダヘッドを間接的
にクランプするクランプ機構と、を備えていることを特
徴としている。

【０００９】上記工作機械としては、例えば加工自由度
と汎用性とに優れたマシニングセンタを使用するものと
し、カムシャフト穴そのものの加工ツールとしては従来
と同様にリーマあるいはボーリングバー等のロングツー
ルが使用される。

【００１０】この場合において、請求項２に記載のよう
に、上記クランプ機構は加工対象となるシリンダヘッド
の仕様ごとに独立しているとともに、クランプ動作させ
るべきクランプ機構とそのクランプ圧力とが加工対象と
なるシリンダヘッドの仕様に応じて選択切換可能となっ
ていることが望ましい。さらに、上記クランプ機構のよ
り具体的な構成としては、請求項３に記載のように、ク
ランプ機構は加工対象となる複数仕様のシリンダヘッド
のクランプ部材ごとに相互に独立していて、一部のクラ
ンプ機構が複数の仕様のクランプ部材のクランプ操作に
共通して使用されるようになっていることが設備構成の
簡素化の上で望ましい。

【００１１】したがって、請求項１〜３に記載の発明で
は、シリンダヘッドの仕様ごとに設定したカセット式位
置決め治具を併用することで、そのシリンダヘッドの仕
様の違いにかかわらずワークベースに対する各シリンダ
ヘッドの位置決めがなされ、同時に、同様にしてシリン
ダヘッドの仕様ごとに設定したカセット式クランプ治具
を併用することで、シリンダヘッドの仕様の違いにかか
わらずクランプ機構のクランプ動作をもって加工対象と
なるシリンダヘッドがワークベースにクランプされる。
これにより、シリンダヘッドの仕様を問わずにいずれの
仕様のシリンダヘッドであっても共通のワークベースに
確実に位置決めクランプされることから、その結果とし
て共通のマシニングセンタ等の工作機械を使用してのい
わゆる多品種混流形態での加工が可能となる。

【００１２】その上、請求項２，３に記載のように、シ
リンダヘッドの仕様に応じて作動させるべきクランプ機
構とクランプ圧力を切り換えることで、シリンダヘッド
の仕様に応じたより好ましい位置決めクランプ形態を実
現することができることになる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３の記載を前提として、上記クランプ機構はクランプシ
リンダ駆動のクランプアームをもって形成されていて、
そのクランプ圧力の選択切り換えは、クランプアームご
とに二段に設けられたクランプシリンダを選択作動させ
るか同時作動させるかで切り換えるようになっているこ
とを特徴としている。

【００１４】したがって、この請求項４に記載の発明で
は、シリンダヘッドの仕様に応じてクランプすべき位置
だけでなく最適クランプ力が異なる場合に、それぞれの
シリンダヘッドの仕様に応じた最適なクランプ力のもと
でその位置決めクランプが行われる。

【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかの記載を前提として、加工対象となるシリンダ
ヘッドの姿勢としてエンジン組立状態での姿勢を上下反
転させた反転姿勢とし、シリンダヘッドのうちロッカカ
バー取付面側を下側にして位置決めクランプするように
したことを特徴としている。

【００１６】すなわち、この請求項５に記載の発明で
は、従来と異なり加工対象となるシリンダヘッドの姿勢
を天地反転させていわゆる倒立状態にて加工することを
前提としていることから、カムシャフト穴の加工に伴っ
て発生した切粉がロッカルーム内に溜まることがなくな
り、その結果としてウォータージャケット穴やオイル穴
の切粉が入りにくいものとなる。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項４または
５の記載を前提として、上記クランプアームを揺動式の
ものとして、そのクランプアームをそれよりも上方に取
り付けたクランプシリンダにて押し下げることで相対的
にカセット式クランプ治具側のクランプ部材を突き上げ
てクランプ動作させるようになっていることを特徴とし
ている。

【００１８】したがって、この請求項６に記載の発明で
は、クランプアームの揺動に伴うてこの原理を利用して
該当するクランプ部材を突き上げることでそれぞれの仕
様のシリンダヘッドのクランプが行われる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、加工し
ようとするシリンダヘッドの仕様に応じて各仕様ごとに
設定されたカセット式位置決め治具と同じくカセット式
クランプ治具を併用するようにしたことから、共通のワ
ーク位置決め装置をもって複数の仕様のシリンダヘッド
の加工に容易に対応することができるようになり、シリ
ンダヘッドの加工のＦＭＳ化すなわち多品種混流生産が
可能となる。

【００２０】また、請求項２に記載の発明によれば、ク
ランプ機構とそのクランプ圧力とがシリンダヘッドの仕
様に応じて選択切換可能となっていることから、請求項
１に記載の発明と同様の効果に加えて、各仕様のシリン
ダヘッドのそれぞれを最適クランプ位置で且つ最適クラ
ンプ力のもとで位置決めクランプできる利点がある。

【００２１】請求項３に記載の発明によれば、一部のク
ランプ機構が複数の仕様のクランプ部材のクランプ操作
に共通して使用されるようになっていることから、請求
項２に記載の発明と同様の効果に加えて、必要とするク
ランプ機構の数を削減できる利点がある。

【００２２】請求項４に記載の発明によれば、各クラン
プ機構ごとに二段に設けられたクランプシリンダを選択
作動させるか同時作動させるかでそのクランプ圧力の切
り換えが可能となっているため、請求項２または３に記
載の発明と同様の効果に加えて、シリンダヘッドの仕様
に応じてクランプ力を高圧もしくは低圧側にきわめて容
易に切り換えることができる利点がある。

【００２３】請求項５に記載の発明によれば、シリンダ
ヘッドをエンジン組立状態とは異なる反転姿勢として機
械加工を施すようにしたため、請求項１〜４のいずれか
に記載の発明と同様の効果に加えて、切削加工に伴って
発生した切粉がロッカルーム内に溜まることがなけれ
ば、ウォータージャケット穴やオイル穴内に入り込むこ
ともなく、後工程にて行われる洗浄作業の簡素化と工数
削減を図ることができる。

【００２４】請求項６に記載の発明によれば、クランプ
機構を構成している揺動式のクランプアームを上方取り
付けのクランプシリンダにて駆動することにより各クラ
ンプ部材を突き上げてクランプするようにしているた
め、請求項４または５に記載の発明と同様の効果に加え
て、クランプアームのレバー比の設定次第でクランプシ
リンダの能力もしくはサイズを小型化でき、ワークベー
スひいてはワーク位置決め装置の高さ寸法の縮小化に伴
いそのコンパクト化に寄与できるほか、切粉の排出性も
良好なものとなる利点がある。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１以下の図面は本発明に係るワ
ーク位置決め装置の好ましい実施の形態を示す図であっ
て、マシニングセンタによる内燃機関用シリンダヘッド
の加工設備を示している。

【００２６】図１に示すように、主軸２との間で自動工
具交換機構を有する横型のマシニングセンタ１に隣接し
てこれと対向するように１軸のシフト機能と同じく１軸
のインデックス機能を有するワーク位置決め装置３が配
置されており、マシニングセンタ１の主軸２にはリーマ
あるいはボーリングバー等の深孔切削加工用の工具とし
てロングツール４がツールホルダ５を介して装着されて
いる。

【００２７】ワーク位置決め装置３は、図２〜４にも示
すように、ベース６上を同図の左右方向にスライド可能
なスライダ７に鉛直軸心周りを割り出し回転可能なイン
デックステーブル８を搭載したもので、スライダ７はモ
ータ９を駆動源とする図示しないボールねじの作動によ
り任意の位置に位置決め停止させることができるように
なっているとともに、インデックステーブル８は内蔵す
る割り出し回転駆動部の作動により鉛直軸心を回転中心
として３６０°正逆転動作させることが可能であり、同
時にその任意の回転位置に割り出して位置決めすること
ができるようになっている。

【００２８】そして、インデックステーブル８上には略
Ｕ字状をなすロアベース１１と平盤状のアッパーベース
１２とを略櫛形状もしくは縦格子状の左右のサイドウォ
ール部１３をもって相互に連結してなるワークベース１
０が固定されていて、これらロアベースと１１アッパー
ベース１２の対向間隙内に位置決め対象で且つ加工対象
となるシリンダヘッドＷａまたはＷｂが搬入されること
になる。なお、本実施の形態では、後述するようにシン
グルカムタイプのシリンダヘッドＷａとツインカムタイ
プのシリンダヘッドＷｂの双方を加工対象としているこ
とから、いずれか一方のシリンダヘッドＷａまたはＷｂ
が搬入されて位置決めされることになる。

【００２９】また、図３から明らかなように、ロアベー
ス１１の両側部およびアッパーベース１２の両側部も側
面視では共にサイドウォール部１３と同様に櫛形状もし
くは縦格子状のものとして形成されている。

【００３０】ここで、本実施の形態では、後述するよう
にワークベース１０を仕様が異なる二種類のシリンダヘ
ッドＷａ，Ｗｂの位置決めに共通して使用するために、
各々のシリンダヘッドＷａまたはＷｂを直接ワークベー
ス１０に位置決めすることはせずに各シリンダヘッドＷ
ａまたはＷｂの仕様に応じて予め用意された着脱可能な
カセット式位置決め治具１４Ａまたは１４Ｂを介して各
シリンダヘッドＷａまたはＷｂをワークベース１０に位
置決めするようになっている。同時に、シリンダヘッド
ＷａまたはＷｂのクランプに際しても共通のクランプ機
構１６，１６…にて各仕様のシリンダヘッドＷａまたは
Ｗｂに対応するために、後述するように直接シリンダヘ
ッドＷａまたはＷｂをクランプすることなく各シリンダ
ヘッドＷａまたはＷｂの仕様ごとに予め用意された着脱
可能なカセット式クランプ治具１５Ａまたは１５Ｂを介
してクランプするようになっている。

【００３１】すなわち、上記ワークベース１０を形成し
ているロアベース１１には後述するようにクランプ機構
１６として機能する複数の揺動式のクランプアーム１７
が設けられているとともに、そのクランプアーム１７と
位置決め対象となるシリンダヘッドＷａまたはＷｂとの
間に着脱可能なカセット式クランプ治具１５Ａまたは１
５Ｂが配置されるようになっている一方、同じくワーク
ベース１０を形成しているアッパーベース１２には後述
するようにシリンダヘッドＷａまたはＷｂの各仕様ごと
に予め用意されたカセット式位置決め治具１４Ａまたは
１４Ｂが着脱可能に装着されるようになっていて、これ
らのカセット式位置決め治具１４Ａまたは１４Ｂとカセ
ット式クランプ治具１５Ａまたは１５Ｂとで対象となる
シリンダヘッドＷａまたはＷｂを上下から挟むようにし
てアッパーベース１２を基準に位置決めクランプするよ
うになっている。

【００３２】ここでは、仕様が相違する複数種類のシリ
ンダヘッドとして、図１５に示すようにシングルカムタ
イプのシリンダヘッドＷａを加工する場合と、図２０に
示すようにツインカムタイプのシリンダヘッドＷｂを加
工する場合とを想定しており、いずれの仕様のシリンダ
ヘッドＷａまたはＷｂについてもそれぞれの仕様ごとに
予め用意されたカセット式位置決め治具１４Ａもしくは
１４Ｂと同じくカセット式クランプ治具１５Ａもしくは
１５Ｂとを用いて位置決めクランプされる。

【００３３】そして、各シリンダヘッドＷａまたはＷｂ
はカムシャフトのジャーナル部を軸受支持するための半
割り状の複数のベアリングキャップ８１または９１が対
応するベアリング台座部８２または９２にボルト８４ま
たは９４にて予め固定された状態で加工に供されるよう
になっており、図１５，２０に示すように、上記ベアリ
ング台座部８２または９２とベアリングキャップ８１ま
たは９１とをもって形成されるカムシャフト穴Ｃにシリ
ンダヘッドＷａまたはＷｂの長手方向の一端から先に述
べたロングツール４が挿入されることで、同一軸線上に
ある複数のカムシャフト穴Ｃ，Ｃ…に同時に切削加工が
施されることになる。

【００３４】なお、上記の位置決めクランプの対象とな
るシリンダヘッドＷａ，Ｗｂの姿勢としては、エンジン
組立状態の姿勢を上下反転させた反転姿勢とし、そのシ
リンダヘッドＷａ，Ｗｂのうちロッカカバー取付面８３
または９３側を下側にして位置決めクランプするように
なっている。

【００３５】図５〜１４には上記ワークベース１０の詳
細を示す。最初にアッパーベース１２の詳細を図５〜８
に基づいて説明すると、アッパーベース１２の中央部に
は断面略コ字状であって且つ互いに平行な一対ののアッ
パーガイドレール１８が設けられており、これらのアッ
パーガイドレール１８に沿ってシリンダヘッドＷａまた
はＷｂの各仕様ごとに予め用意されたカセット式位置決
め治具１４Ａまたは１４Ｂが着脱可能に装着される。カ
セット式位置決め治具１４Ａ，１４Ｂはいずれも略矩形
状の位置決めプレート１９を母体として形成されてい
て、その外形状および板厚等はシリンダヘッドＷａ，Ｗ
ｂの仕様の違いにかかわらず共通化されているととも
に、アッパーベース１２に対するカセット式位置決め治
具１４Ａ，１４Ｂの装脱着は手作業にて行われるため
に、その取り扱い容易性を考慮して位置決めプレート１
９には把手部２０を設けてある。

【００３６】そして、図６に示すようにアッパーベース
１２にはそのアッパーベース１２に対するカセット式位
置決め治具１４Ａ，１４Ｂの座面となる基準プレート２
１が固定されているとともに、内蔵型の油圧シリンダ２
２を駆動源としてその基準プレート２１から出没可能な
複数のロケートピン２３が設けられていて、さらに同じ
く内蔵型の油圧シリンダ２４を駆動源とする出没式の複
数のクランプピン２５が上記アッパーガイドレール１８
の一部を切り欠くようにして設けられている。

【００３７】これらの基準プレート２１やロケートピン
２３およびクランプピン２５はシリンダヘッドＷａ，Ｗ
ｂの仕様の違いにかかわらず各シリンダヘッドＷａ，Ｗ
ｂの仕様のカセット式位置決め治具１４Ａ，１４Ｂの位
置決めクランプに共通して使用されるものであり、ロケ
ートピン２３はワークベース１０の一部を形成している
アッパーベース１２に対する各カセット式位置決め治具
１４Ａ，１４Ｂの位置決め基準部として機能することか
ら、シリンダヘッドＷａ，Ｗｂの各仕様のカセット式位
置決め治具１４Ａ，１４Ｂの位置決めプレート１９には
互いに共通する位置に上記ロケートピン２３と係合可能
なロケート穴２６（図６参照）が形成されている。

【００３８】したがって、上記ロケートピン２３の先端
が基準プレート２１内に没していて且つ各クランプピン
２５がアンクランプ状態にある状態でアッパーガイドレ
ール１８に沿っていずれかの仕様のカセット式位置決め
治具１４Ａまたは１４Ｂを装着し、その後に先ずロケー
トピン２３を基準プレート２１から突出させ、それに続
いて各クランプピン２５をクランプ動作させることによ
り、いずれの仕様のカセット式位置決め治具１４Ａ，１
４Ｂもアッパーベース１２に確実に位置決めクランプさ
れることになる。なお、各カセット式位置決め治具１４
Ａ，１４Ｂの詳細は後述する。

【００３９】一方、ロアベース１１の詳細を図２〜４の
ほか図９，１０に基づき説明すると、ロアベース１１の
左右両側には揺動式のクランプアーム１７を主体とする
クランプ機構１６が５個ずつ等ピッチで並設されてい
る。より詳しくは、ロアベース１１の両側部はサイドウ
ォール部１３と同様に櫛形状もしくは縦格子状に形成さ
れていて、その櫛形状空間のそれぞれにクランプ機構１
６を形成することになるクランプアーム１７が挿入支持
されていて、片側につき５個ずつのクランプアーム１
７，１７…は図３のように互いに共有することになるヒ
ンジシャフト２７を介して揺動可能に支持されている。

【００４０】また、アッパーベース１１のうち各クラン
プアーム１７の真上に相当する位置には対応するクラン
プアーム１７を個別にクランプ，アンクランプ動作させ
るためのクランプシリンダ（油圧シリンダ）２８が配設
されているとともに、各クランプシリンダ２８とそれに
対応するクランプアーム１７との間にはサイドウォール
部１３そのものをシリンダチューブとする中間シリンダ
（油圧シリンダ）２９が個別に配設されている。そし
て、図１１に示すように、クランプシリンダ２８は高圧
用クランプシリンダとして機能する一方、中間シリンダ
２８はその能力がクランプシリンダ２８よりも小さい故
に低圧用クランプシリンダとして機能するようになって
いる。これにより、各々のクランプアーム１７はアクチ
ュエータとして直列二段にわたり中間シリンダ２９とク
ランプシリンダ２８を個別に備えていることになり、各
クランプアーム１７とそれに対応する中間シリンダ２９
およびクランプシリンダ２８とをもってそれぞれにクラ
ンプ機構１６が形成されている。

【００４１】上記クランプアーム１７と中間シリンダ２
９およびクランプシリンダ２８との相互関係を図２の要
部拡大図である図１１，１２に基づき説明すると、中間
シリンダ２９はその上下両端からピストンロッド３０，
３１が突出したいわゆる両ロッド型のものとして形成さ
れていて、ピストンロッド３１の下端がクランプアーム
１７の一端部に当接しているとともに、そのピストンロ
ッド３１の下端から延設されたたフック部３２が同じく
クランプアーム１７の一端部に係合している。また、ク
ランプシリンダ２８のピストンロッド３３の下端はその
下方の中間シリンダ２９側のピストンロッド３０の上端
に当接するようになっていて、クランプシリンダ２８側
のストロークは中間シリンダ２９側のそれよりもわずか
に大きく設定されている。したがって、各クランプ機構
１６のクランプアーム１７は中間シリンダ２９による低
圧クランプ力をもってクランプ，アンクランプ動作を行
わせることができるようになっていると同時に、中間シ
リンダ２９の低圧クランプ力に加えてクランプシリンダ
２８のクランプ力を上乗せした高圧クランプ力をもって
してもまたクランプ，アンクランプ動作を行わせること
ができるようになっている。

【００４２】なお、上記のように左右で合計１０個設け
られたクランプ機構１６，１６…はその全てが同時作動
することもあれば、位置決め対象となるシリンダヘッド
Ｗａ，Ｗｂの仕様に応じて一部のものが選択使用される
こともある。

【００４３】図２，５において、ロアベース１１の上方
には、先に述べたカセット式クランプ治具１５Ａまたは
１５Ｂを支えながらこれを位置決め対象となるシリンダ
ヘッドＷａまたはＷｂとともにリフトアップさせるため
のリフタ機構３４が設けられている。このリフタ機構３
４は、図９，１０に示すように、ロアベース１１の上方
に所定距離隔てて配置された断面略コ字状をなす左右一
対のロアガイドレール３５を主体として形成されてい
て、これらのロアガイドレール３５に沿ってシリンダヘ
ッドＷａ，Ｗｂの各仕様ごとに予め用意されたカセット
式クランプ治具１５Ａまたは１５Ｂが着脱可能に装着さ
れる。カセット式クランプ治具１５Ａ，１５Ｂはいずれ
の仕様のものも略矩形状のホルダプレート３６を母体と
して形成されていて、その外形状および板厚等はシリン
ダヘッドＷａ，Ｗｂの仕様の違いにかかわらず共通化さ
れているとともに、そのホルダプレート３６の両側には
上記ロアガイドレール３５に沿って転動する複数のガイ
ドローラ３７が装着されている。

【００４４】そして、後述するようにカセット式クラン
プ治具１５Ａまたは１５Ｂの上に該当する仕様のシリン
ダブロックＷａまたはＷｂが仮支持された状態でそのカ
セット式クランプ治具１５Ａまたは１５Ｂがロアガイド
レール３５に沿って外部から搬入されて位置決めされる
と、そのロアガイドレール３５がシリンダヘッドＷａま
たはＷｂを載せたカセット式クランプ治具１５Ａまたは
１５Ｂとともにリフトアップ動作してそのシリンダヘッ
ドＷａまたはＷｂを上側のカセット式位置決め治具１４
Ａまたは１４Ｂに押し付けてその位置決め治具１４Ａま
たは１４Ｂを基準に位置決めし、それに続いてクランプ
機構１６，１６…のいずれかが選択的にクランプ動作す
ることにより、カセット式クランプ治具１５Ａまたは１
５Ｂに予め設けられているクランプ部材としてのクラン
プピン５４または５９を介してシリンダヘッドＷａまた
はＷｂが最終的にクランプされるようになっている。な
お、カセット式クランプ治具１５Ａ，１５Ｂの詳細は後
述する。

【００４５】左右一対のロアガイドレール３５は図２〜
４に示すように左右のブラケット３８を介して同じく支
持ロッド３９の下端に連結支持されていて、各支持ロッ
ド３９はロアベース１１の側部に設けたガイドブロック
４０に上下動可能に案内支持されている。各支持ロッド
３９の上端は、平面視にてロアガイドレール３５と直交
関係にある左右の支持プレート４１に連結されていて、
さらに左右一対の支持プレート４１は平面視にてそれら
と直交関係にある共通のブリッジプレート４２にブラケ
ット４３を介して連結されている。ブリッジプレート４
２はアッパーベース１２上に設けられたリフトシリンダ
４４のピストンロッド４５に連結されており、したがっ
て、このリフトシリンダ４４の伸縮作動に応じて上記ロ
アガイドレール３５が昇降動作することになる。なお、
図１３に示すように、上記リフトストロークはリフトシ
リンダ４４の上方側の補助プレート４６に設けたアジャ
ストボルト４７の操作によって微調整される。

【００４６】また、上記リフタ機構３４に関連して、図
４，５に示すようにそのブリッジプレート４２にはブラ
ケット４８を介して左右一対のノックアウトシャフト４
９が吊り下げ支持されている。そして、図１４に示すよ
うに、このノックアウトシャフト４９の下端部は先に述
べたアッパーベース１２側の基準プレート２１に臨ませ
てあり、リフタ機構３４の下降動作に伴う上記ノックア
ウトシャフト４９の動きをもって後述するように各カセ
ット式位置決め治具１４Ａまたは１４Ｂに設けられたノ
ックアウトピン５０を突き出し動作させるようになって
いる。

【００４７】ここで、図１５以下の図面に基づいてシリ
ンダヘッドＷａ，Ｗｂの仕様ごとのカセット式位置決め
治具１４Ａ，１４Ｂおよびカセット式クランプ治具１５
Ａ，１５Ｂの詳細を説明する。

【００４８】最初に、図１５に示したシングルカムタイ
プのシリンダヘッドＷａ用のカセット式位置決め治具１
４Ａの詳細を説明すると、図１５のほか図６〜８および
図１６，１７に示すように、略矩形状の位置決めプレー
ト１９を主体とするカセット式位置決め治具１４Ａは先
に述べたようにアッパーガイドレール１８に案内支持さ
れた状態でアッパーベース１２側の基準プレート２１に
ロケートピン２３とクランプピン２５（図６参照）とで
位置決めクランプされる。なお、この時、アッパーガイ
ドレール１８とカセット式位置決め治具１４Ａの位置決
めプレート１９との間には上下方向にわずかな隙間を持
たせてあり、したがってクランプピン２５によるカセッ
ト式位置決め治具１４Ａのクランプの際にはアッパーガ
イドレール１８はそのクランプストロークを許容する。

【００４９】位置決めプレート１９には該当するシリン
ダヘッドＷａの位置決め基準部となるロケートピン５１
のほかワーク着座面となる定位置固定式の複数のシート
パッド５２が設けられているとともに、出没可能な一対
のノックアウトピン５０（図１４参照）が設けられてい
る。これらのノックアウトピン５０は、図１８に示すよ
うに圧縮コイルスプリング５３によって上方に付勢され
てはいても、先に述べたノックアウトシャフト４９によ
って突き出されるようになっている。ただし、図１５に
示したシングルカムタイプのシリンダヘッドＷａの場合
にはシートパッド５２の高さ寸法に比してノックアウト
ピン５０のストロークが短いので、ノックアウトシャフ
ト４９によって駆動されても単に空振り動作するにすぎ
ない。

【００５０】一方、上記カセット式位置決め治具１４Ａ
と対で用いられる同じくカセット式クランプ治具１５Ａ
は図１５，１６および図１９に示されているとおりであ
って、先に述べたように該当するシリンダヘッドＷａを
仮支持した状態でロアガイドレール３５に挿入支持され
ることで一次的に位置決めされる。カセット式クランプ
治具１５Ａの主体となるホルダプレート３６にはクラン
プ部材として合計１０本のクランプピン５４，５４…と
定位置固定式の複数のワークレスト５５が設けられてい
る。各クランプピン５４は微小ストロークだけ上下動可
能となっているとともに、一部のクランプピン５４はロ
ケートピンとしての機能を併せ持っていて、各クランプ
ピン５４のクランプ操作部としての頭部５６には先に述
べた各クランプ機構１６のクランプアーム１７が個別に
当接可能となっている。そして、各クランプピン５４は
反転姿勢にあるシリンダヘッドＷａのヘッドボルト（シ
リンダヘッドを相手側となるシリンダブロックに固定す
るためのボルト）挿入用のボルト孔に挿入されてその座
面に当接するようになっていて、これによりカセット式
クランプ治具１５Ａはクランプピン５４およびワークレ
スト５５を仮支持部として単独で該当するシリンダヘッ
ドＷａを仮支持することができる。

【００５１】したがって、アッパーベース１２側に着脱
可能なカセット式位置決め治具１４Ａが予め位置決めク
ランプされている状態で、図１５に示すように外部にて
予めシリンダヘッドＷａが搭載されたカセット式クラン
プ治具１５Ａをリフタ機構３４のロアガイドレール３５
に沿って挿入支持させると、上記カセット式位置決め治
具１４ＡとシリンダヘッドＷａとは正対するかたちとな
る。その状態でロアガイドレール３５を所定ストローク
だけリフトアップさせると、シリンダヘッドＷａはカセ
ット式位置決め治具１４Ａ側のロケートピン５１にて案
内されながらシートパッド５２に着座してその位置決め
治具１４Ａに対する位置決めがなされる。

【００５２】それに続いて、図２〜４に示した合計１０
個のクランプ機構１６，１６…を一斉にクランプ動作さ
せると、図１５のように各クランプ機構１６，１６…の
クランプアーム１７が該当するクランプピン５４の頭部
５６に当接してそのクランプピン５４を突き上げて、そ
の結果としてシリンダヘッドＷａがカセット式位置決め
治具１４Ａにクランプされる。この時、カセット式クラ
ンプ治具１５Ａのホルダプレート３６はクランプ動作に
伴う各クランプピン５４の上動動作を許容することか
ら、ホルダプレート３６にはクランプ力は全く作用しな
い。また、各クランプアーム１７のクランプ動作は、最
初に図１１に示した中間シリンダ２９のみを作動させる
ことにより低圧クランプ力をもって一次的にクランプす
るものとし、それに続いてクランプシリンダ２８をクラ
ンプ動作させることにより最終的に必要な高圧クランプ
力をもって堅固にクランプする。

【００５３】なお、上記のようにシリンダヘッドＷａの
ヘッドボルト用の各ボルト孔にクランプピン５４を挿入
して高圧クランプ力にてクランプするようにしているの
は、シリンダヘッドＷａが着座しているシートパッド５
２の高さが比較的高く、且つそのシリンダヘッドＷａが
実際のエンジンとしてシリンダブロックに組み付けた状
態を再現するためである。

【００５４】このように、図１に示すマシニングセンタ
１での加工対象となるシングルカムタイプのシリンダヘ
ッドＷａは、上側のカセット式位置決め治具１４Ａと下
側の各クランプピン５４とで挟まれるようにして間接的
にアッパーベース１２に対して位置決めクランプされる
ことになる。そして、シリンダヘッドＷａが位置決めク
ランプされると、マシニングセンタ１の主軸２に支持さ
れたロングツール４がカムシャフト穴Ｃに挿入されて、
所定の切削加工が行われる（図２１，２３参照のこ
と）。

【００５５】また、加工後のシリンダヘッドＷａのアン
クランプ動作およびその取り出しは上記の一連の動作と
全く逆の手順で行われる。

【００５６】次に、図２０に示したツインカムタイプの
シリンダヘッドＷｂ用のカセット式位置決め治具１４Ｂ
の詳細を説明すると、図２０のほか図２１，２２に示す
ように、略矩形状の位置決めプレート１９を主体とする
カセット式位置決め治具１４Ｂはその基本形状を先に述
べたシングルカムタイプ用のものと共通形状としてあ
り、したがって、同様にしてアッパーガイドレール１８
に案内支持された状態でアッパーベース１２側の基準プ
レート２１に図６に示すロケートピン２３とクランプピ
ン２５とで位置決めクランプされる。

【００５７】位置決めプレート１９には該当するシリン
ダヘッドＷｂの位置決め基準部となるロケートピン５７
のほかワーク着座面となる定位置固定式の複数のシート
パッド５８が設けられているとともに、出没可能な一対
のノックアウトピン５０が設けられている。これらのノ
ックアウトピン５０の詳細は図１８に示したとおりであ
る。

【００５８】一方、上記カセット式位置決め治具１４Ｂ
と対で用いられる同じくカセット式クランプ治具１５Ｂ
は、図２０〜２３に示すように、上記と同様に該当する
シリンダヘッドＷｂを仮支持した状態でロアガイドレー
ル３５に挿入支持されることで一次的に位置決めされ
る。カセット式クランプ治具１５Ｂの主体となるホルダ
プレート３６にはクランプ部材として合計６本のクラン
プピン５９のほか定位置固定式のピン状のワークレスト
６０とブロック状のワークレスト６１が設けられてい
る。

【００５９】ここで、先に説明したシングルカムタイプ
のシリンダヘッドＷａ用のカセット式クランプ治具１４
Ｂではそのクランプピンの数を１０本としているのに対
して、ツインカムタイプのシリンダヘッドＷｂ用のカセ
ット式クランプ治具１５Ｂではそのクランプピン５９，
５９…の数を６本としているのは、その仕様の相違のた
めにクランプすべき位置が異なるためである。ただし、
その６本のクランプピン５９，５９…に関するかぎりそ
の位置をシングルカムタイプのシリンダヘッドＷａ用の
クランプピン５４と同じ位置に設定してある。これによ
り、そのクランプピン５９，５９…をクランプ動作させ
るためのクランプ機構１６としては、先に述べた合計１
０個のクランプ機構１６，１６…のうち６個のものを共
通して使用することができる。

【００６０】上記６本のクランプピン５９，５９…が微
小ストロークだけ上下動可能となっている点、および各
クランプピン５９，５９…のクランプ操作部としての頭
部６２には先に述べた該当する位置のクランプ機構１６
のクランプアーム１７が個別に当接可能となっている点
については、先のシングルカムタイプ用のものと同様で
ある。そして、各クランプピン５９，５９…は反転姿勢
にあるシリンダヘッドＷｂのうちベアリングキャップ取
付用のボルト９４の頭部に当接するようになっていて、
これらのクランプピン５９とワークレスト６０，６１と
によりカセット式クランプ治具１５Ｂ単独で該当するシ
リンダヘッドＷｂを仮支持することができる。

【００６１】したがって、アッパーベース１２側にカセ
ット式位置決め治具１４Ｂが予め位置決めクランプされ
ている状態で、図２０に示すように外部にて予めシリン
ダヘッドＷｂが搭載されたカセット式クランプ治具１５
Ｂをリフタ機構３４のロアガイドレール３５に沿って挿
入支持させると、上記カセット式位置決め治具１４Ｂと
シリンダヘッドＷｂとは正対し、その状態でロアガイド
レール３５を所定ストロークだけリフトアップさせる
と、シリンダヘッドＷｂはカセット式位置決め治具１４
Ｂ側のロケートピン５７にて案内されながらシートパッ
ド５８に着座してその位置決め治具１４Ｂに対する位置
決めがなされる。

【００６２】続いて、図２〜４に示した合計１０個のク
ランプ機構１６，１６…のうちクランプピン５９，５９
…に対応する６個のクランプ機構１６，１６…を一斉に
クランプ動作させると、各クランプ機構１６，１６…の
クランプアーム１７が該当するクランプピン５９の頭部
６２に当接してそのクランプピン５９を突き上げて、そ
の結果としてシリンダヘッドＷｂがカセット式位置決め
治具１４Ｂにクランプされる。この時、各クランプアー
ム１７のクランプ動作は、図１１に示した中間シリンダ
２９のみを作動させることにより低圧クランプ力をもっ
てクランプする。なお、このツインカムタイプのシリン
ダヘッドＷｂの場合には、シリンダヘッドＷｂが着座し
ているシートパッド５８の高さが比較的低いため、上記
６本のボルト９４，９４…の頭部を圧締するだけで必要
十分なクランプ力が得られる。

【００６３】このように、マシニングセンタ１の加工対
象となるツインカムタイプのシリンダヘッドＷｂは、上
側のカセット式位置決め治具１４Ｂと下側の各クランプ
ピン５９，５９…とで挟まれるようにして間接的にアッ
パーベース１２に対して位置決めクランプされることに
なる。そして、シリンダヘッドＷｂが位置決めクランプ
されると、マシニングセンタ１の主軸２に支持されたロ
ングツール４がカムシャフト穴Ｃに挿入されて、所定の
切削加工が行われる。

【００６４】また、加工後のシリンダヘッドＷｂのアン
クランプ動作およびその取り出しは上記の一連の動作と
全く逆の手順で行われる。この場合、クランプ機構１６
のアンクランプ動作に続きリフタ機構３４が作動してカ
セット式クランプ治具１５ＢがシリンダヘッドＷｂとと
もに下降し始めると、それに連動して図５，１８に示し
たノックアウトシャフト４９が下降してカセット式クラ
ンプ治具１５Ｂ側のノックアウトピン５０を突き出すた
め、シリンダヘッドＷｂは確実に上側の位置決め治具１
４Ｂから離脱する。

【００６５】ここで、上記の合計１０個のクランプ機構
１６，１６…について左右５個づつに分けて２グループ
としているのは、各グループごとのクランプシリンダ１
６，１６…のクランプ圧力を図示外の比例電磁弁にて制
御するようにしているためであり、したがって左右のク
ランプ機構１６，１６同士で互いに異なったクランプ力
でクランプ動作させることも可能である。

【００６６】また、上記の実施の形態では、シングルカ
ムタイプのシリンダヘッドＷａとツインカムタイプのシ
リンダヘッドＷｂの二種類のシリンダヘッドＷａ，Ｗｂ
についていわゆる混流形態で加工する場合の例を示した
が、各シリンダヘッドＷａ，Ｗｂの仕様ごとに専用化さ
れたカセット式位置決め治具１４Ａまたは１４Ｂとカセ
ット式クランプ治具１５Ａまたは１５Ｂとを併用するこ
とを前提としている以上は、二種類以上のシリンダヘッ
ドの混流加工にもきわけて容易に対応できることは言う
までもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す図で、マシ
ニングセンタとワーク位置決め装置の全体構成を示す概
略説明図。

【図２】図１に示すワーク位置決め装置の右側面説明
図。

【図３】図２の右側面説明図。

【図４】図２の平面説明図。

【図５】図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。

【図６】図２の要部拡大説明図。

【図７】図２のＣ−Ｃ線に沿う矢視図。

【図８】図７のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図。

【図９】図２のＢ−Ｂ線に沿う矢視図。

【図１０】図９のＧ−Ｇ線に沿う拡大断面図。

【図１１】図２の示すクランプ機構の要部拡大断面図。

【図１２】図２の示すクランプ機構の要部拡大断面図。

【図１３】図２に示すリフトシリンダの拡大説明図。

【図１４】図５の要部拡大図。

【図１５】図２の要部拡大図であって、シングルカムタ
イプのシリンダヘッドの位置決めクランプ状態を示す断
面説明図。

【図１６】図１５の側面説明図。

【図１７】図１５に示すカセット式位置決め治具の下面
図。

【図１８】図１５のＦ部拡大図。

【図１９】図１５に示すカセット式クランプ治具の平面
図。

【図２０】図２の要部拡大図であって、ツインカムタイ
プのシリンダヘッドの位置決めクランプ状態を示す断面
説明図。

【図２１】図２０の側面説明図。

【図２２】図２０に示すカセット式位置決め治具の下面
図。

【図２３】図２０示すカセット式クランプ治具の平面
図。

【符号の説明】

１…マシニングセンタ ４…ロングツール １０…ワークベース １１…ロアベース １２…アッパーベース １４Ａ，１４Ｂ…カセット式位置決め治具 １５Ａ，１５Ｂ…カセット式クランプ治具 １６…クランプ機構 １７…クランプアーム １８…アッパーガイドレール ２３…位置決め基準部としてのロケートピン ２５…クランプピン ２８…クランプシリンダ ２９…中間シリンダ（クランプシリンダ） ３４…リフタ機構 ３５…ロアガイドレール（リフタ機構） ５１…位置決め基準部としてのロケートピン ５２…位置決め基準部としてのシートパッド ５４…仮支持部としてのクランプピン（クランプ部材） ５５…仮支持部としてのワークレスト ５６…頭部（クランプ操作部） ５７…位置決め基準部としてのロケートピン ５８…位置決め基準部としてのシートパッド ５９…仮支持部としてのクランプピン（クランプ部材） ６０，６１…仮支持部としてのワークレスト ６２…頭部（クランプ操作部） Ｃ…カムシャフト穴 Ｗａ…シングルカムタイプのシリンダヘッド Ｗｂ…ツインカムタイプのシリンダヘッド

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仕様が異なる複数種類のシリンダヘッド
   のうちいずれか一つのシリンダヘッドをワークベースに
   位置決めクランプした上で、共通の工作機械にてロング
   ツールによるカムシャフト穴の機械加工を施すようにし
   たワーク位置決め装置であって、 ワークベースのうち加工対象となるシリンダヘッドをは
   さんでその上側のワーク位置決め高さ位置に着脱可能に
   位置決め固定されて、ワークベースに対する位置決め基
   準部がシリンダヘッドの仕様の違いにかかわらず共通化
   されている一方で、シリンダヘッドに対する位置決め基
   準部がシリンダヘッドの仕様ごとに相違するように設定
   された特定の仕様のカセット式位置決め治具と、 上記ワークベースのうち加工対象となるシリンダヘッド
   をはさんでその下側に着脱可能に配置されて、シリンダ
   ヘッドの仕様ごとに相違するように設定された仮支持部
   をもって加工対象となるシリンダヘッドを仮支持すると
   ともに、シリンダヘッドの仕様ごとに相違する位置をク
   ランプするために複数のクランプ部材が設けられた特定
   の仕様のカセット式クランプ治具と、 上記カセット式クランプ治具に仮支持された特定の仕様
   のシリンダヘッドをカセット式位置決め治具に押し付け
   ながらそのカセット式位置決め治具を基準として位置決
   めするべく、カセット式クランプ治具に仮支持されてい
   るシリンダヘッドをそのカセット式クランプ治具ごとリ
   フトアップさせるリフタ機構と、 上記ワークベースに設けられて、カセット式クランプ治
   具に支持されたクランプ部材のクランプ操作部に当接し
   てこのクランプ部材をクランプ動作させることによりシ
   リンダヘッドを間接的にクランプするクランプ機構と、 を備えていることを特徴とする工作機械のワーク位置決
   め装置。
2. 【請求項２】 上記クランプ機構は加工対象となるシリ
   ンダヘッドの仕様ごとに独立しているとともに、クラン
   プ動作させるべきクランプ機構とそのクランプ圧力とが
   加工対象となるシリンダヘッドの仕様に応じて選択切換
   可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の工
   作機械のワーク位置決め装置。
3. 【請求項３】 上記クランプ機構は加工対象となる複数
   仕様のシリンダヘッドのクランプ部材ごとに相互に独立
   していて、一部のクランプ機構が複数の仕様のクランプ
   部材のクランプ操作に共通して使用されるようになって
   いることを特徴とする請求項２に記載の工作機械のワー
   ク位置決め装置。
4. 【請求項４】 上記クランプ機構はクランプシリンダ駆
   動のクランプアームをもって形成されていて、そのクラ
   ンプ圧力の選択切り換えは、クランプアームごとに二段
   に設けられたクランプシリンダを選択作動させるか同時
   作動させるかで切り換えるようになっていることを特徴
   とする請求項２または３に記載の工作機械のワーク位置
   決め装置。
5. 【請求項５】 加工対象となるシリンダヘッドの姿勢と
   してエンジン組立状態での姿勢を上下反転させた反転姿
   勢とし、シリンダヘッドのうちロッカカバー取付面側を
   下側にして位置決めクランプするようにしたことを特徴
   とする請求項１〜４のいずれかに記載の工作機械のワー
   ク位置決め装置。
6. 【請求項６】 上記クランプアームを揺動式のものとし
   て、そのクランプアームをそれよりも上方に取り付けた
   クランプシリンダにて押し下げることで相対的にカセッ
   ト式クランプ治具側のクランプ部材を突き上げてクラン
   プ動作させるようになっていることを特徴とする請求項
   ４または５に記載の工作機械のワーク位置決め装置。