JP2003311558A - マシニングセンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 別の専用設備を用いることなく、マシニング
センタによって環状部材を圧接固定することを可能にし
て高い生産性を実現し、環状部材の着脱も容易に行える
マシニングセンタを提供する。 【解決手段】 ワーク２５に対して環状部材６を取り付
けるための環状部材取付用ホルダ１を有し、ホルダ１
が、主軸１０３に対して、他の工具と交換可能に取り付
けられるマシニングセンタ１０１であって、ホルダ１
は、環状部材６を把持又は開放する把持部２と、作動流
体が作用することで把持部２を把持から開放へ、若しく
は開放から把持へと切り換えるシリンダ部３とを備え、
主軸１０３とともに環状部材６を回転させることで、環
状部材６とワーク２５との間に回転摩擦を発生させて環
状部材６をワーク２５に圧接固定することを特徴とす
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、環状部材を取り付
けることができるマシニングセンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタで加工されるワークに
何らかの部品等を圧接固定する場合、ワークをテーブル
から一旦取り外して、別の専用設備を用いて行うのが一
般的である。

【０００３】しかしながら、その場合、別の専用設備自
体が必要であるだけでなく、ワークを一旦マシニングセ
ンタから取り外して別の専用設備に取り付けるという作
業が発生する。そのため、生産性向上の観点では好まし
くない。

【０００４】また、ワークに対して取り付けられる部品
が多数あるような場合、連続的な着脱が、容易且つ確実
に行えるものであることが望ましい。とくに、環状部材
の場合、ワークに対して多数取り付けられるような場合
が多く、このようなニーズが高い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
に鑑みてなされたものであって、別の専用設備を用いる
ことなく、マシニングセンタによって環状部材を圧接固
定することを可能にして高い生産性を実現し、環状部材
の着脱も容易に行えるマシニングセンタを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する請
求項１に記載のマシニングセンタは、ワークに対して環
状部材を取り付けるための環状部材取付用ホルダを有
し、該ホルダが、主軸に対して、他の工具と交換可能に
取り付けられるマシニングセンタであって、前記ホルダ
は、前記環状部材を把持又は開放する把持部と、作動流
体が作用することで前記把持部を把持から開放へ、若し
くは開放から把持へと切り換えるシリンダ部とを備え、
前記主軸とともに前記環状部材を回転させることで、前
記環状部材と前記ワークとの間に回転摩擦を発生させて
前記環状部材を前記ワークに圧接固定することを特徴と
する。この構成によれば、環状部材をワークに圧接固定
するための専用の設備を用いなくても、マシニングセン
タの一連の加工において、環状部材を圧接固定すること
ができ、高い生産性を実現できる。また、作動流体がシ
リンダ部に作用して環状部材の把持を開放し、若しくは
開放から把持へと切り換えるものであるため、多数の環
状部材の連続的な着脱を容易に行うことができる。

【０００７】請求項２に記載のマシニングセンタは、請
求項１において、マシニングセンタで用いられる切削液
を前記作動流体にも用いることを特徴とする。この構成
によれば、シリンダ部に作動流体を供給するための供給
源を別途設ける必要がなく、簡略な設備構成を実現でき
る。

【０００８】請求項３に記載のマシニングセンタは、請
求項２において、切削液排出弁を備えたことを特徴とす
る。この構成によれば、作動流体としての切削液をマシ
ニングセンタに設けられた切削液排出弁から直接抜くこ
とで、把持部の切り換えを容易に行うことができる。

【０００９】請求項４に記載のマシニングセンタは、請
求項１〜３のいずれかにおいて、前記ホルダは、前記シ
リンダ部に挿入されたプランジャー部をバネ圧により前
記シリンダ部に対して後退させることで、前記環状部材
を把持することを特徴とする。この構成によれば、環状
部材をホルダに機械的に確実に把持できる。また、把持
動作も容易に行える。さらに、作動流体にエアー噛み等
が生じて動作不良により把持力が低下することもなく、
確実な着脱が可能になる。

【００１０】請求項５に記載のマシニングセンタは、請
求項４において、前記ホルダは、前記作動流体を流入さ
せて前記プランジャー部を前記シリンダ部に対して前進
させる液圧室と、前記液圧室と前記ホルダの外部とを連
通する空気抜き通路とを備えたことを特徴とする。この
構成によれば、最初に液圧室に作動流体を流入させると
きに、液圧室内に残っている空気を抜くことができるの
で、エアー噛みが生じることがなく確実に把持部を開放
させることができる。

【００１１】請求項６に記載のマシニングセンタは、請
求項４または５において、前記プランジャー部の先端部
が、前記把持部を内側から押し広げることで、前記環状
部材を把持することを特徴とする。この構成によれば、
ワークに形成された開口部に対して環状部材を圧接固定
する場合であっても、取り付けに際しての寸法的な制約
を受けることが少ない。

【００１２】請求項７に記載のマシニングセンタは、請
求項１〜６のいずれかにおいて、前記ワークはエンジン
のシリンダヘッドであり、前記環状部材は、前記シリン
ダヘッドの弁座を形成するものであり、前記弁座が前記
シリンダヘッドに対して、押圧されながら回転すること
により取り付けられることを特徴とする。この構成によ
れば、バルブシートをシリンダヘッドに圧接固定するた
めの専用の設備を用いなくても、マシニングセンタの一
連の加工において、バルブシートを圧接固定することが
でき、高い生産性を実現できる。また、シリンダヘッド
に対して強固にバルブシートを接合させることができ
る。

【００１３】請求項８に記載のマシニングセンタは、請
求項２に記載のマシニングセンタの制御方法であって、
前記把持部により前記環状部材を把持した状態で、前記
主軸とともに前記環状部材を回転させて前記環状部材と
前記ワークとの間に回転摩擦を発生させ、前記環状部材
を前記ワークに圧接固定した後、前記切削液の流体圧を
作用させて前記把持部を開放させることを特徴とする。
この構成によれば、マシニングセンタの一連の加工にお
いて、環状部材を圧接固定することができ、高い生産性
を実現できる。また、切削液の流体圧を作用させて把持
部を開放させるため、多数の環状部材の連続的な着脱を
容易に行うことができるとともに、別途設けた供給源か
ら作動流体をシリンダ部に供給する必要もない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明するが、本発明は、基本的に、汎用のマシ
ニングセンタを一部改造することによっても、広く適用
することが可能であり、マシニングセンタの主軸に対し
て、他の工具と交換可能に環状部材取付用ホルダが取り
付けられるものである。なお、本実施形態の説明は、本
発明に係るマシニングセンタについての説明と、本発明
に係るマシニングセンタの制御方法についての説明とを
兼ねるものである。

【００１５】本発明は、種々のマシニングセンタに対し
て適用可能であるが、その一例である一般的なマシニン
グセンタの概略を図４により説明する。図４のマシニン
グセンタ１０１は、ベース１０４にガイドウェイ（図示
せず）がＸ軸方向に設けられており、このＸ軸ガイドウ
ェイに沿ってサドル（図示せず）がＸ軸方向に移動可能
に設置されている。そして、サドルにはコラム１０２が
設けられ、サドル上をＺ軸方向に移動可能に設置されて
いる。コラム１０２には、Ｙ軸方向（上下方向）に移動
可能な主軸（スピンドル）１０３が設置されている。

【００１６】また、ベース１０４には、マガジン本体１
０５が設置され、主軸１０３に対して取り付けられる複
数の工具が収納され、その複数の工具を交換するための
自動工具交換装置１０６も配設されている。そして、主
軸１０３に対向するテーブル１０７には、主軸１０３に
取り付けられた工具により加工等される対象であるワー
ク（図示せず）が保持される。

【００１７】このように、マシニングセンタ１０１は、
Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸を備えている。そして、テーブル１０
７に保持されたワークに対して、主軸１０３のＸ及びＹ
軸方向の位置をまず決定し、主軸１０３とともに、その
先端に取り付けられた工具をワークに対してＺ軸方向の
相対運動をさせることで、ワークの加工等を行う。

【００１８】本実施形態に係るマシニングセンタは、テ
ーブル１０７に保持されたワークに対して環状部材を圧
接固定するための環状部材取付用ホルダが、主軸１０３
に対して、他の工具と交換可能に取り付けられるもので
ある。この環状部材取付用ホルダは、主軸１０３に取り
付けられていないとき（使用されないとき）は、他の工
具と同様、マガジン本体１０５に収納される。以下、こ
の環状部材取付用ホルダについて詳しく説明する。

【００１９】図１は、本実施形態に係る環状部材取付用
ホルダ１（以下、単に「ホルダ１」ともいう）の断面図
を示したものである。なお、図１（ａ）は、ホルダ１の
半分を断面で示した概略図を、図１（ｂ）および（ｃ）
は、ホルダ１の把持部２の正面図および断面図をそれぞ
れ示したものである。

【００２０】図１（ａ）において、ホルダ１は、シリン
ダ部３と、シリンダ部３の内部に挿入されるプランジャ
ー部４と、シリンダ部３とプランジャー部４との間に配
設されるバネ５と、環状部材６を把持又は開放する把持
部２と、を備えている。ホルダ１は、シリンダ部３の端
部に設けられる取付部７において、図示しない主軸１０
３に対して取り付けられる。そして、主軸１０３に支持
されたまま、Ｘ、Ｙ軸方向に位置決めされた後、Z軸方
向に移動することで、ワーク（テーブル）に対して相対
運動して環状部材６を取り付けることになる。また、主
軸１０３が回転した場合、ともに回転する。すなわち、
ホルダ１は、主軸１０３とともに環状部材６を回転させ
ることで、環状部材６とワークとの間に回転摩擦を発生
させて環状部材６をワークに圧接固定することができる
ものである。

【００２１】まず、シリンダ部３について説明する。シ
リンダ部３は、前述した取付部７と、取付部７に連なる
中空円筒状の筒部８と、取付部７とは反対側で筒部８の
端面に取り付けられる蓋部９と、蓋部９にさらに取り付
けられ、後述する把持部２を支持する先端筒部１０とを
備えている。

【００２２】取付部７の主軸側には、開口部１１が設け
られており、取付部７が主軸１０３に対して取り付けら
れることで、主軸１０３の先端側（図示せず）から流出
する切削液が、この開口部１１内へと誘導される。この
開口部１１は、Oリング１２等のシールの存在によっ
て、主軸１０３の切削液流出部（図示せず）と液密に嵌
合される。なお、ここで切削液とは、主軸１０３に切削
加工用の工具が取り付けられた場合に加工領域に対して
供給される切削液のことであり、本発明においては、後
述するように、シリンダ部３に作用させる作動流体とし
ても用いているものである。また、切削液供給部（図示
せず）と切削液流出部（図示せず）との間には、切削液
排出用の弁として三方弁が備えられており、シリンダ部
３に作用する作動流体（切削液）を排出することができ
るようになっている。

【００２３】そして、取付部７の中心には、開口部１１
とシリンダ部３の内部とを連通する切削液流路１３が形
成されている。開口部１１を通じて流入する切削液は、
この切削液流路を経てシリンダ部３の内部へと誘導され
る。

【００２４】シリンダ部３の筒部８は、中空円筒状に形
成され、内部に、プランジャー部４およびバネ５が組み
込まれる。筒部８の内周面８ａには、プランジャー部４
が、フランジ状部分１８の外周面１９およびシール１４
を介して摺動自在に支持されている。そして、筒部８の
内周面８ａおよび内底面８ｂと、プランジャー部４のフ
ランジ状部分１８の底面２０とで、切削液の液圧室１５
を形成している。この液圧室１５は、切削液（作動流
体）を流入させてプランジャー部４をシリンダ部３に対
して前進させるものである。なお、液圧室１５とホルダ
１の外部とを連通する空気抜き通路２６が、筒部８に設
けられている。これにより、最初に液圧室１５に切削液
を流入させるときに、液圧室１５内に残っている空気を
抜くことができるので、エアー噛みが生じることがなく
確実に後述の把持部２を開放させることができる。

【００２５】また、筒部８の取付部７とは反対側の端面
８ｃには、円板状に形成され開口９ａを備える蓋部９が
ボルト１６で取り付けられている。そして、蓋部９に
は、さらに先端筒部１０がボルト１７で取り付けられて
いる。先端筒部１０には、内周側に段部１０ａが形成さ
れており、蓋部９の縁部９ｂとの間で、後述する把持部
２のフランジ状部分２ａを挟んで支持している。

【００２６】プランジャー部４は、液圧室１５を形成す
るとともに筒部８の内周面８ａと摺動するフランジ状部
分１８と、軸胴部２１と、突出軸部２２と、突出軸部２
２のさらに先端側に取り付けられる先端部２３とを備え
ている。フランジ状部分１８から突出する軸胴部２１の
周囲には、バネ５が外嵌めされている。バネ５は、フラ
ンジ状部分１８と蓋部９との間に支持されており、プラ
ンジャー部４をシリンダ部３に対して後退させる方向
（図中右方向）にバネ圧を作用させている。

【００２７】軸胴部２１の先端側からさらに突出するよ
うに形成された突出軸部２２は、蓋部９の開口９ａを貫
通して突出している。そして、径大部２２ａと径小部２
２ｂとの２段階に突出する形状に形成されている。径大
部２２ａには、キー溝が設けられており、蓋部９の内周
側から突出するキー部２４とスライド自在となってい
る。

【００２８】突出軸部２２の径小部２２ｂの端部には、
さらに、先端部２３が同軸に取り付けられている。先端
部２３は、円錐面状のテーパ面２３ａを有しており、径
小部２２ｂに螺子等によって取り付けられている。

【００２９】最後に、把持部２について説明する。把持
部２は、略中空円筒状に形成されており、プランジャー
部４の突出軸部２２および先端部２３と、シリンダ部３
の先端筒部１０との間に配設される。図１（ｂ）に、そ
の正面図を（図１（ａ）にて左側から見た図に相当）、
図１（ｃ）に断面図を示す。図１（ｃ）の断面図は、図
１（ｂ）におけるＡ−Ａ線矢視断面に相当する。

【００３０】図１（ａ）〜（ｃ）にて、把持部２は、フ
ランジ状部分２ａと、中空円筒状の筒状部分２ｂとを有
している。筒状部分２ｂの外周方向における均等間隔４
箇所には、軸方向に延びるスリット２ｄが形成されてい
る。スリット２ｄは、フランジ状部分２ａ近傍まで延び
ているが、フランジ状部分２ａの部分では、つながって
いる。把持部２の内周側は、円筒面状の円筒面２ｆと、
円錐面状のテーパ面２ｇとが形成されている。このよう
な構成を備えることで、把持部２は、外力が作用するこ
とで、筒状部分２ｂにて拡縮径可能になっている。

【００３１】以上説明した構成を備えるホルダ１の組立
てに際しては、まず、シリンダ部３の筒部８内にプラン
ジャー部４が嵌挿される。このとき、プランジャー部４
の突出軸２２には、先端部２３はとりつけられていな
い。そして、バネ５をプランジャー部４の軸胴部２１に
外嵌めし、さらに、突出軸部２２で開口９ａを貫通する
ようにして蓋部９を筒部８の端面８ｃにボルト１６で取
り付ける。それから、把持部２を、突出軸部２２に外嵌
するようにして挿入する。この把持部２のフランジ状部
分２ａを蓋部９の縁部９ｂと先端筒部１０の段部１０ａ
とで挟み、内周側に把持部２の筒状部分２ｂが挿入され
るようにして先端筒部１０を蓋部９に取り付ける。最後
に、先端部２３を突出軸部２２に取り付けてホルダ１が
構成されることになる。このとき、先端部２３のテーパ
面２３ａと把持部２のテーパ面２ｇとは、対向する位置
関係にある。

【００３２】つぎに、上記構成を備えるマシニングセン
タ１０１の作動を説明する。なお、本説明においては、
ワークはエンジンのシリンダヘッドであり、環状部材
が、シリンダヘッドの弁座を形成するバルブシートであ
る場合を例にとって説明する。まず、図４にて、テーブ
ル１０７に対して図示しないシリンダンヘッド２５（ワ
ーク）が取り付けられている。そして、主軸１０３に
は、マガジン本体１０５に収納されていたホルダ１が、
自動工具交換装置１０６によって、他の工具と交換され
て取り付けられている。

【００３３】この状態から、まず、主軸１０３の移動を
行い、多数のバルブシートが収納された図示しないラッ
クから、ホルダ１の先端に位置する把持部２でバルブシ
ート６（環状部材）を把持して取り出す（図１参照）。
なお、この把持動作については、後述する。そして、把
持部２でバルブシート６を把持した状態のまま、主軸１
０３のＸ軸およびＹ軸方向の移動を行い、シリンダヘッ
ド２５にてバルブシート６（環状部材）が取り付けられ
る箇所とホルダ１とが対峙するように主軸１０３を位置
決めする。

【００３４】図２は、主軸１０３に取り付けられたホル
ダ１が、バルブシート６が取り付けられるシリンダヘッ
ド２５と対峙している様子を示す断面図である。ホルダ
１の先端の把持部２には、図２（ａ）に示すように、バ
ルブシート６が把持されている。この把持動作は、把持
部２が、プランジャー部４の先端部２３によって内側か
ら押し広げられることでなされる。すなわち、プランジ
ャー部４が、フランジ状部分１８と蓋部９との間に介装
されるバネ５で生じるバネ圧によって、シリンダ部３に
対して後退させられる方向（図中右側方向）に押圧され
ている。これにより、プランジャー部４とともに、先端
部２３が軸方向に後退し、そのテーパ面２３ａが、把持
部２のテーパ面２ｇを拡径する方向に押し広げるため、
把持部２の筒状部分２ｂの外周先端側でバルブシート６
が内側から把持されている。

【００３５】この図２（ａ）に示す状態から、ホルダ１
とともに主軸１０３をＺ軸方向に移動させることで、ホ
ルダ１に把持されたバルブシート６と、シリンダヘッド
２５とが、当接することになる。ここで、シリンダヘッ
ド２５側には、開口２５ａが設けられており、この開口
２５ａの端には、弁座となるバルブシート６が嵌挿され
る凹部２５ｂが形成されている。

【００３６】まず、このシリンダヘッド２５の下面２５
ｃとバルブシート６とが、略当接する位置までホルダ１
をＺ軸方向に移動させる。そして、主軸１０３を回転さ
せることでホルダ１ごとバルブシート６を回転させなが
ら、バルブシート６をシリンダヘッド２５の凹部２５ｂ
内へと押圧して押し込んでいく。このとき、バルブシー
ト６は、把持部２で把持されているとともに、先端筒部
１０の端部で押圧されて支持されている。バルブシート
６が回転されながら押し込まれていくと、バルブシート
６の回転とともに摩擦熱が生じ、バルブシート６の外周
と摩擦する凹部２５ｂの内周が、一部流動してバルブシ
ート６の外周と圧着していく。バルブシート６を凹部２
５ｂ内に必要量押し込んだところで、主軸１０３の回転
を停止するとともに、Ｚ軸方向の移動を停止する。そし
て、バルブシート６の外周と凹部２５ｂの内周の流動部
分が固化することで、バルブシート６とシリンダヘッド
２５とが接合される。これにより、環状部材６のシリン
ダヘッド２５への圧接固定が完了する。

【００３７】シリンダヘッド２５の凹部２５ｂにバルブ
シート６の接合が完了すると、つぎに把持部２の開放を
行う。把持部２を把持から開放へと切り換える動作は、
シリンダ部３に作動流体である切削液を作用させること
で行う。図２（ｂ）は、シリンダ部３に切削液を作用さ
せて把持部２の開放動作を行った後、そのままの状態で
ホルダ１をシリンダヘッド２５に対して後退させるよう
にＺ軸方向移動させた状態を示すものである。

【００３８】把持部２の開放動作は、まず図２（ａ）に
示すようにバルブシート６を把持した状態から、シリン
ダ部３の開口部１１を通じて切削液が誘導されることで
行われる。開口部１１から流入した切削液は、切削液流
路１３を通過して液圧室１５へと達し、液圧室１５内に
加圧されながら充満していく。このとき、プランジャー
部４の底面２０に作用する流体圧により、バネ５による
バネ圧に抗してプランジャー部４が前進移動する（蓋部
９側へ移動する）。そして、図２（ｂ）に示すように、
蓋部９の底面９ｃとプランジャー部４の軸胴部２１の段
部２１ａとが当接して停止する。このとき、プランジャ
ー部４の先端部２３も軸方向に前進移動しており、その
テーパ面２３ａと把持部２のテーパ面２ｇとが離間する
方向に移動している。これにより、把持部２の筒状部分
２ｂを内側から押し広げる力が作用しなくなるため、把
持部２が把持から開放へと切り換えられることになる。
こうして、把持部２の開放動作を行った後、その状態の
ままホルダ１を主軸１０３とともにシリンダヘッド２５
から後退させると、接合されたバルブシート６のみが凹
部２５ｂ内に残される（図２（ｂ）参照）。これで、シ
リンダヘッド２５へのバルブシート６の取り付けが完了
する。

【００３９】なお、図示しないラックに収納されたバル
ブシート６をホルダ１に把持する場合は、把持部２を開
放状態としておき、そのままの状態で、プランジャー部
４の先端部２３と把持部２とをバルブシート６の内周側
に挿入する。そして、ホルダ１の液圧室１５に圧入され
ている切削液を抜いて液圧室１５内を減圧する。これに
より、バネ５のバネ圧によって、プランジャー部４が後
退し、前述したように先端部２３のテーパ面２３ａで把
持部２のテーパ面２ｇが押し広げられ、バルブシート６
が内周側から把持部２によって把持される。この後、前
述したように、シリンダヘッド２５へのバルブシート６
の取り付け作業を行う。

【００４０】以上説明したように、ホルダ１を備えるマ
シニングセンタ１０１によると、把持部２により環状部
材６を把持した状態で、主軸１０３とともに環状部材６
を回転させて環状部材６とシリンダヘッド２５との間に
回転摩擦を発生させ、環状部材６をシリンダヘッド２５
に圧接固定するように制御することができる。そして、
圧接固定した後、切削液の流体圧を作用させることで、
把持部２を開放するよう制御することができ、速やかに
次の環状部材６の圧接固定作業へと移行できる。

【００４１】本実施形態に係るマシニングセンタ１０１
によると、以下のような効果が得られる。 （１）環状部材をワークに圧接固定する場合、通常、マ
シニングセンタで所要の機械加工等を付与した後、テー
ブルからワークを一旦取り外し、別の専用設備を用いて
環状部材を圧接固定することが行われる。そして、環状
部材を圧接固定した後のワークに対して機械加工等をマ
シニングセンタで継続する場合、さらにワークの取り付
け作業を行う必要がある。しかし、本発明によれば、環
状部材取付用ホルダ１が、工具として備えられているた
め、環状部材６をワーク２５に圧接固定するための専用
の設備を用いる必要がなく、マシニングセンタ１０１の
一連の加工において、圧接固定することができる。した
がって、別の専用設備を備えることによる設備費の増加
を抑制でき、メンテナンスコスト等も低減できる。ま
た、マシニングセンタからのワークの取り外しと取り付
けの作業を削減できるため、生産性を向上させることが
できる。

【００４２】（２）ホルダ１に備えられるバネ機構とシ
リンダ機構により、環状部材６の把持動作および開放動
作を行うものであるため、ワーク２５に取り付けられる
環状部材６が多数あるような場合であっても、環状部材
６の連続的な着脱作業を容易に行うことができる。

【００４３】（３）ホルダ１は、バネ圧によって環状部
材６を把持し、作動流体がシリンダ部３に作用すること
で、把持部２を開放するものである。これにより、環状
部材６を機械的に把持でき、作動流体にエアー噛み等が
生じて把持力が低下することは生じないことになる。す
なわち、確実な着脱が可能なホルダ構造とすることがで
きる。

【００４４】（４）マシニングセンタ１０１では、シリ
ンダ部３に作用させる作動流体として切削液を用いる構
造となっている。したがって、作動流体を供給するため
の別途の供給源を設ける必要もない。

【００４５】（５）ホルダ１は、環状部材６を内側から
押し広げるようにして把持するものであるため、ワーク
に形成された開口部に対して環状部材６を圧接固定する
場合であっても、圧接固定に際しての寸法的な制約を受
けることがない。

【００４６】なお、実施の形態は上記に限定されるもの
ではなく、例えば、次のように変更して実施してもよ
い。 （１）上述したホルダ１の場合と、把持部２の構造を変
更して実施したホルダ３０を図３（ａ）に示す。ホルダ
３０においても、把持部２以外はホルダ１と同様の構造
であり、同一の符号を付して示している。図３（ａ）を
左側からみた把持部３１の正面図である図３（ｂ）に示
すように、ホルダ３０に備えられる把持部３１は、分割
された５本の爪状部材３２として構成される。各爪状部
材３２は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、軸方向に
延びる軸方向部分３２ａと、径方向に延びる縁状の径方
向部分３２ｂとから構成される。なお、図３（ｃ）は、
爪状部材３２の１つを側面から見た図である。

【００４７】５本の爪状部材３２は、図３（ｂ）に示す
ように円周状に配置することで、シリンダ部３の先端筒
部１０とプランジャー部４の突出軸部２２との間に配設
される。これら５本の爪状部材３２は、リング３３によ
って拘束されている。また、各爪状部材３２の内周側に
は、円錐状面の一部をなすようにテーパ面３２ｃが形成
されている。このテーパ面３２ｃと、プランジャー部４
の先端部２３のテーパ面２３ａとが、当接乃至離間する
ことで、ホルダ１の把持部２の場合と同様に、ホルダ３
０の把持部３１も拡縮される。これにより、環状部材６
の把持または開放が行われる。

【００４８】このホルダ３０を備えるマシニングセンタ
１０１においても、ホルダ１を備えるマシニングセンタ
１０１と同様の効果を奏し得る。なお、把持部３１の爪
状部材３２の個数は、５本に限られず、種々選択可能で
ある。

【００４９】（２）本発明の実施形態として、ワークが
シリンダヘッドであり、環状部材がバルブシートである
場合に適用した例を説明したが、必ずしもこの例に限ら
れず、ワークに環状部材を圧接固定する場合であれば、
広く適用可能である。

【００５０】（３）マシニングセンタとしては、ワーク
に対して主軸の位置をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸で移動可
能な例を示したが、必ずしもこの例に限られず、ワーク
側にも移動軸を備えるものなど、種々のマシニングセン
タに対して、本発明は適用可能である。

【００５１】ここで、本実施形態に係るマシニングセン
タ１０１が備える制御機構に関する特徴について、さら
に説明する。

【００５２】マシニングセンタで切削等のワークの加工
を行う場合、主軸に取り付けられる工具の位置と速度を
あらかじめ数値情報としてプログラムしておき、そのプ
ログラムに従って生成されるコントローラからの指令に
基づき、各軸に接続されたサーボモータが駆動される送
り速度制御が行われる。

【００５３】しかしながら、テーブルに保持されたワー
クに対して環状部材を圧接固定するための環状部材取付
用ホルダを有するマシニングセンタを用いる場合は、上
記の送り速度制御のみによって環状部材の圧接固定を行
ってしまうと、必ずしも適当でない場合がある。

【００５４】すなわち、単純な嵌合により環状部材をワ
ークに対して取り付ける場合は、あまり問題とならない
が、ワークと環状部材とが強固に接合されるようにする
ため、回転させながら摩擦圧接を行ったり、また圧入を
行ったりするような場合は、接合品質の点で問題とな
る。

【００５５】環状部材取付用ホルダを有するマシニング
センタで、送り速度制御のみによって環状部材の取り付
けを行うと、取り付け途中、即ち環状部材の圧入途中や
摩擦圧接途中において、ワークとシリンダヘッドとの境
界の温度や材料条件等の種々の要因により、摩擦圧接状
態（圧入状態）が通常大きく変化する。このように、取
り付け途中において、摩擦圧接条件等が変化すること
は、接合品質のムラを生じ、接合強度低下を招くことに
もつながる。

【００５６】そこで、本実施形態に係るマシニングセン
タは、別の専用設備を用いることなく、マシニングセン
タによって環状部材を圧接固定することを可能にすると
ともに、安定した環状部材の取り付け品質を確保するこ
とを目的とするものでもある。

【００５７】すなわち、本実施形態に係るマシニングセ
ンタは、テーブルに保持されたワークに対して環状部材
を取り付けるための環状部材取付用ホルダを有し、該ホ
ルダが、主軸に対して、他の工具と交換可能に取り付け
られるマシニングセンタであって、（１）前記主軸の支
持台と、（２）該支持台と螺合してこの支持台を前記主
軸とともに前記ワークに対して前後動させるボールネジ
と、（３）該ボールネジを回転させるサーボモータと、
（４）前記主軸に取り付けられる前記ホルダの位置設定
情報に従って、前記サーボモータの駆動指令を生成する
コントローラと、（５）前記コントローラからの駆動指
令に基づき前記サーボモータを駆動するとともに、前記
サーボモータに流れる負荷電流を所定の値に制御する電
流制御手段を有するサーボアンプと、を備え、略一定の
加圧力で前記環状部材が前記ワークに対して押圧される
よう前記主軸の移動を制御することを特徴とするマシニ
ングセンタでもある。

【００５８】図５に、上記した制御機構を備えるマシニ
ングセンタの模式図を示す。なお、図５では、ホルダ１
が取り付けられたマシニングセンタ１０１に対して適用
した例を示している。すなわち、ワーク２５が保持され
るテーブル１０７と、コラム１０２に設置される主軸１
０３と、主軸１０３に取り付けられるホルダ１とが図示
されている。ホルダ１には、環状部材６が把持されてい
る様子が示されている。

【００５９】主軸１０３の支持台であるコラム１０２に
は、ボールネジ４０が螺合されており、ボールネジ４０
が回転することで、コラム１０２は、ワーク２５に対し
て前後動、即ちＺ軸方向に移動する。ボールネジ４０
は、サーボモータ４１に接続しており、サーボモータ４
１により回転駆動される。なお、サーボモータ４１に
は、回転変位を検出するためのエンコーダ４２が取り付
けられている。エンコーダ４２からの検出値に基づいて
主軸１０３のＺ軸方向移動量が検出されることになる。

【００６０】また、マシニングセンタ１０１の図示しな
いメモリー部には、環状部材６のワーク２５への取り付
け動作を行う前に、主軸１０３に取り付けられたホルダ
１の位置設定情報および接合電流設定情報等があらかじ
めＮＣプログラム４３として格納されている。そして、
この位置設定情報等を読み出したＮＣコントローラ４４
が、これらの情報に従ってサーボモータの駆動指令を生
成し、サーボアンプ４５へと出力する。

【００６１】サーボアンプ４５では、ＮＣコントローラ
４４からの駆動指令に基づいてサーボモータ４１の回転
駆動を行い、ボールネジ４０を回転することで、コラム
１０２とともに主軸１０３をＺ軸方向に所定量移動させ
る。ワーク２５と環状部材６との接触開始後の移動量も
所定の値に定められており、ホルダ１に把持された環状
部材６は、ワーク２５に対して所定量だけ嵌挿される。

【００６２】また、サーボアンプ４５は、電流制御手段
４５ａを備えている。この電流制御手段４５ａは、ＮＣ
コントローラ４４から送信された接合電流設定情報を目
標値として、この目標値となるように、サーボモータ４
１に流れる負荷電流の制御を行う。

【００６３】すなわち、まず、環状部材６がワーク２５
と接触を開始すると、サーボモータ４１には負荷が発生
する。このとき、サーボアンプ４５では、接合電流設定
値と電流実績を比較して、まだ接合電流設定値に達して
いなければ、さらにサーボモータ４１の回転速度指令を
変更して増速させる。これにより、環状部材６のワーク
２５に対する加圧力（押し付け力）が高まり、負荷電流
も増加する。そして、電流実績が目標の接合電流設定値
に達すると、その電流値を維持するように、電流目標値
と電流実績値との偏差に応じてサーボモータ４１の速度
指令を調整する。このため、環状部材６の接合途中にお
いては、略一定の負荷電流がサーボモータ４１に流れる
ことになり、環状部材６は、略一定の加圧力でワーク２
５に対して押圧されるよう制御されることになる。

【００６４】通常のマシニングセンタで行われる送り速
度制御のように、サーボモータ４１の回転速度を一定に
保ちながら環状部材６をワーク２５に押し付けている場
合では、接合途中で接合界面の状態が変化すると、加圧
力が変化してしまうことになる。加圧力が変化すると、
一定の接合品質を確保することが困難になり、接合強度
の点で問題を生じる。しかし、本実施形態に係るマシニ
ングセンタ１０１によると、環状部材６を接合中のサー
ボモータ４１の負荷電流を略一定となるように制御する
ため、接合開始から終了まで、略一定の加圧力で、環状
部材６がワークに対して押しつづけられることになる。
これにより、安定した接合強度を得ることができる。

【００６５】すなわち、本実施形態に係るマシニングセ
ンタによると、別の専用設備を用いることなく、マシニ
ングセンタによって環状部材を圧接固定することを可能
にするとともに、安定した環状部材の取り付け品質を確
保することも可能となる。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によると、環状部材をワークに圧接固定するための専
用の設備を用いなくても、マシニングセンタの一連の加
工において、環状部材を圧接固定することができ、高い
生産性を実現できる。また、作動流体がシリンダ部に作
用して環状部材の把持を開放し、若しくは開放から把持
へと切り換えるものであるため、多数の環状部材の連続
的な着脱を容易に行うことができる。

【００６７】請求項２に記載の発明によると、シリンダ
部に作動流体を供給するための供給源を別途設ける必要
がなく、簡略な設備構成を実現できる。請求項３に記載
の発明によると、作動流体としての切削液をマシニング
センタに設けられた切削液排出弁から直接抜くことで、
把持部の切り換えを容易に行うことができる。請求項４
の発明によると、環状部材をホルダに機械的に確実に把
持できる。また、把持動作も容易に行える。さらに、作
動流体にエアー噛み等が生じて動作不良により把持力が
低下することもなく、確実な着脱が可能になる。請求項
５の発明によると、最初に液圧室に作動流体を流入させ
るときに、液圧室内に残っている空気を抜くことができ
るので、エアー噛みが生じることがなく確実に把持部を
開放させることができる。請求項６に記載の発明による
と、ワークに形成された開口部に対して環状部材を圧接
固定する場合であっても、取り付けに際しての寸法的な
制約を受けることが少ない。請求項７に記載の発明によ
ると、バルブシートをシリンダヘッドに圧接固定するた
めの専用の設備を用いなくても、マシニングセンタの一
連の加工において、バルブシートを圧接固定することが
でき、高い生産性を実現できる。また、シリンダヘッド
に対して強固にバルブシートを接合させることができ
る。

【００６８】請求項８に記載の発明によると、マシニン
グセンタの一連の加工において、環状部材を圧接固定す
ることができ、高い生産性を実現できる。また、切削液
の流体圧を作用させて把持部を開放させるため、多数の
環状部材の連続的な着脱を容易に行うことができるとと
もに、別途設けた供給源から作動流体をシリンダ部に供
給する必要もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るマシニングセンタの主軸に取
り付けられるホルダの構造を説明する図である。

【図２】本実施形態に係るマシニングセンタの主軸に取
り付けられるホルダの作動を説明する図である。

【図３】本発明に係るマシニングセンタの主軸に取り付
けられるホルダの変形例の構造を説明する図である。

【図４】本実施形態に係るマシニングセンタの概略を示
す斜視図である。

【図５】本実施形態に係るマシニングセンタの制御機構
を説明する模式図である。

【符号の説明】

１、３０ 環状部材取付用ホルダ ２、３１ 把持部 ３ シリンダ部 ４ プランジャー部 ５ バネ ６ 環状部材 ７ 取付部 １１ 開口部 １３ 切削液流路 １５ 液圧室 ２３ 先端部 ２５ ワーク １０１ マシニングセンタ １０３ 主軸 １０７ テーブル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークに対して環状部材を取り付けるた
   めの環状部材取付用ホルダを有し、該ホルダが、主軸に
   対して、他の工具と交換可能に取り付けられるマシニン
   グセンタであって、 前記ホルダは、前記環状部材を把持又は開放する把持部
   と、作動流体が作用することで前記把持部を把持から開
   放へ、若しくは開放から把持へと切り換えるシリンダ部
   とを備え、前記主軸とともに前記環状部材を回転させる
   ことで、前記環状部材と前記ワークとの間に回転摩擦を
   発生させて前記環状部材を前記ワークに圧接固定するこ
   とを特徴とするマシニングセンタ。
2. 【請求項２】 マシニングセンタで用いられる切削液を
   前記作動流体にも用いることを特徴とする請求項１に記
   載のマシニングセンタ。
3. 【請求項３】 切削液排出弁を備えたことを特徴とする
   請求項２に記載のマシニングセンタ。
4. 【請求項４】 前記ホルダは、前記シリンダ部に挿入さ
   れたプランジャー部をバネ圧により前記シリンダ部に対
   して後退させることで、前記環状部材を把持することを
   特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマシニング
   センタ。
5. 【請求項５】 前記ホルダは、前記作動流体を流入させ
   て前記プランジャー部を前記シリンダ部に対して前進さ
   せる液圧室と、前記液圧室と前記ホルダの外部とを連通
   する空気抜き通路とを備えたことを特徴とする請求項４
   に記載のマシニングセンタ。
6. 【請求項６】 前記プランジャー部の先端部が、前記把
   持部を内側から押し広げることで、前記環状部材を把持
   することを特徴とする請求項４または５に記載のマシニ
   ングセンタ。
7. 【請求項７】 前記ワークはエンジンのシリンダヘッド
   であり、前記環状部材は、前記シリンダヘッドの弁座を
   形成するものであり、前記弁座が前記シリンダヘッドに
   対して、押圧されながら回転することにより取り付けら
   れることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の
   マシニングセンタ。
8. 【請求項８】 請求項２に記載のマシニングセンタの制
   御方法であって、前記把持部により前記環状部材を把持
   した状態で、前記主軸とともに前記環状部材を回転させ
   て前記環状部材と前記ワークとの間に回転摩擦を発生さ
   せ、前記環状部材を前記ワークに圧接固定した後、前記
   切削液の流体圧を作用させて前記把持部を開放させるこ
   とを特徴とするマシニングセンタの制御方法。