JP2011202583A - シリンダヘッドのバルブ孔の加工方法及び加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2つのシリンダヘッド3,3を並べて配置し、吸気側工具26a〜26dと排気側工具28a〜28dとを一体に備える多軸ヘッド24を用いて、一方のシリンダヘッド3における上側の吸気用バルブ孔34a,34c,34e,34gと、他方のシリンダヘッド3における上側の排気用バルブ孔35a,35c,35e,35gとを同時に加工し、一方のシリンダヘッド3を吸気用バルブ孔のピッチP1分だけ上昇させ、他方のシリンダヘッド3を排気用バルブ孔のピッチP2分だけ上昇させて、一方のシリンダヘッド3の残りの吸気用バルブ孔34b,34d,34f,34hと、他方のシリンダヘッド3の残りの排気用バルブ孔35b,35d,35f,35hとを同時に加工した。
【選択図】図1
Description
この場合、一の気筒内に形成される複数の吸気用バルブ孔及び複数の排気用バルブ孔は、相互に近接しているため、単一の多軸ヘッドで一度に加工することは困難である。これを解決するために、吸気用バルブ孔用の多軸ヘッド及び排気用バルブ孔用の多軸ヘッドをそれぞれ複数設け、加工対象のバルブ孔の位置に適合する多軸ヘッドを用いて当該バルブ孔の加工を行っていた。このため、多軸ヘッドが増加して作業が煩雑になるとともに加工工程が増加するといった問題があった。
この構成によれば、2度の切削工程により、一方のシリンダヘッドの吸気用バルブ孔の加工と、他方のシリンダヘッドの排気用バルブ孔の加工とを実現できるため、加工工程の減少を図ることができ、作業時間の短縮を実現できる。
この構成によれば、2度の切削により、一方のシリンダヘッドの吸気用バルブ孔の加工と、他方のシリンダヘッドの排気用バルブ孔の加工とを実現できるため、加工工程の減少を図ることができ、作業時間の短縮を実現できる。
また、本発明によれば、2度の切削工程により、一方のシリンダヘッドの吸気用バルブ孔の加工と、他方のシリンダヘッドの排気用バルブ孔の加工とを実現できるため、加工工程の減少を図ることができ、作業時間の短縮を実現できる。
また、本発明によれば、一のシリンダヘッドに対して、吸気用バルブ孔と排気用バルブ孔とを連続的に加工することができ、加工作業を容易に行うことができる。
クランプ装置9は、搬送コンベア7と工作機械13との間に配置され、パレット5ごとシリンダヘッド3が固定される左右一対のジグボディ(本体部)15A,15Bを備える。このジグボディ15A,15Bは、それぞれ鉛直方向に延びる回転軸周りを回転可能に構成されており、当該ジグボディ15A,15Bを搬送コンベア7側に向け、この搬送コンベア7側からシリンダヘッド3を取り付けた後、当該シリンダヘッド3を工作機械13側に向けることができるようになっている。また、搬送コンベア7とジグボディ15A,15Bとのシリンダヘッド3及びパレット5の着脱は、不図示のローダ(供給装置)によって実行されている。
本実施形態では、シリンダヘッド3は、図2Aに示すように、直列4気筒16バルブのエンジンを構成しており、各燃焼室(シリンダ)31a〜31dに対応して吸気ポート32a〜32hと排気ポート33a〜33hとが設けられる。また、吸気ポート32a〜32hには、これら吸気ポート32a〜32hを開閉自在に作動する吸気バルブ(不図示)が取り付けられる吸気用バルブ孔34a〜34hが形成され、排気ポート33a〜33hには、これら排気ポート33a〜33hを開閉自在に作動する排気バルブ(不図示)が取り付けられる排気用バルブ孔35a〜35hが形成されている。
また、一の燃焼室31a内では、吸気用バルブ孔34a及び排気用バルブ孔35aが高さ方向に所定のオフセット量Lだけオフセットした位置に形成されており、この関係は他の燃焼室31b〜31dにおいても同様である。
また、燃焼室31a〜31d内では、各燃焼室31a〜31d内の同一の位置に形成された吸気用バルブ孔及び排気用バルブ孔がそれぞれ同一のピッチP3で形成されている。
図3は、工作機械13の外観を示す模式図である。この工作機械13は、基台21と、この基台21の上に水平方向(矢印A方向)に進退自在に配設される多軸工具22とを備える。この多軸工具22は、複数の工具を取り付けられる多軸ヘッド24と、この多軸ヘッド24を駆動する駆動ユニット25とを備え、基台21の上部に設けられるガイドレール23上に配置されている。多軸工具22と基台21との間には、例えば、ボールねじ手段等の搬送機構(不図示)が設けられ、このボールねじ手段を搬送モータ(不図示)が駆動させることにより、当該ボールねじ手段に係合する多軸工具22がガイドレール23上を前後にスライド移動する。
吸気側工具ホルダ27a〜27d及び排気側工具ホルダ29a〜29dは、それぞれ鉛直方向に沿って配置されており、各吸気側工具ホルダ27a〜27d間及び各排気側工具ホルダ29a〜29d間のピッチP3は、各燃焼室31a〜31d内の同一の位置に形成された吸気用バルブ孔及び排気用バルブ孔のピッチP3と同一に形成されている。また、吸気側工具ホルダ27a及び排気側工具ホルダ29aにそれぞれ取り付けられる吸気側工具26aと排気側工具28aとの軸心は、上下方向に上記したオフセット量Lだけオフセットされている。
本実施形態では、吸気側工具26a〜26d及び吸気側工具ホルダ27a〜27dを備えて吸気側バルブ孔用多軸工具を構成し、排気側工具28a〜28d及び排気側工具ホルダ29a〜29dを備えて排気側バルブ孔用多軸工具を構成する。
図4は、クランプ装置9の外観を示す模式図であり、図5は、クランプ装置9の側断面図である。クランプ装置9は、図4に示すように、フレームを構成する装置本体40と、この装置本体40に回転自在に設けられたジグボディ15A,15Bと、これらジグボディ15A,15Bを回転させるとともに当該ジグボディ15A,15Bの回転位置を調整する駆動モータ(回転ユニット)41A,41Bとを備える。これら駆動モータ41A,41Bは、図5に示すように、ハウジング42A,42Bに収容されて装置本体40に固定されており、ジグボディ15A,15Bの回転位置を検出するエンコーダ(不図示)が設けられている。この図4では、説明の便宜上、ハウジング42A,42Bの記載を省略し、駆動モータ41A,41Bを露出した状態を示している。
装置本体40は、図4に示すように、基台43と、この基台43から上方に延びる左右一対の柱部材44A,44Bと、この柱部材44A,44Bの上部間を接続する上枠材45とを備え、門型に形成されている。基台43上には、駆動モータ41A,41Bの下方にそれぞれ略円柱状のテーブルベース43A,43Bが設けられ、これらテーブルベース43A,43B上に、駆動モータ41A,41Bに連結されたジグボディ15A,15Bが回転自在に載置されている。
ジグボディ15Aは、図5に示すように、駆動モータ41Aの回転軸41A1に連結される上部材50A1と、テーブルベース43A上に回転自在に載置される下部材50A2と、これら上部材50A1及び下部材50A2連結する連結部材50A3とを一体に備えて断面コ字状に形成されるフレーム部51Aと、このフレーム部51Aに対して昇降自在なシフトテーブル(本体部)52Aとを備える。
上部材50A1は、装置本体40の上枠材45の下方に延在し、この上枠材45を貫通する駆動モータ41Aの回転軸41A1に連結されている。また、下部材50A2と装置本体40のテーブルベース43Aとの間にはベアリング(不図示)が配置されて回動自在となっている。このため、駆動モータ41Aの回転に応じて、フレーム部51A(ジグボディ15A)が装置本体40に対して一体に回転する。また、駆動モータ41Aはエンコーダを備えているため、このエンコーダにより、ジグボディ15Aが基準位置(工作機械に対して正対する位置)からの回転量(回転角度)が算出される。
また、シフトテーブル52Aの上端には、このシフトテーブル52Aの板厚方向に伸縮する一対のパレットクランプシリンダ55A,55Aが設けられている。このパレットクランプシリンダ55Aの先端部は下方に向けて延び、係合部材53Aに設けられた切欠きを通じて当該係合部材53A内に侵入するようになっている。また、シフトテーブル52Aの下端には、このシフトテーブル52Aの板厚方向に伸縮する一対のパレットクランプシリンダ56A,56Aが設けられている。このパレットクランプシリンダ56Aの先端部は上方に向けて延び、係合部材54Aに設けられた切欠きを通じて当該係合部材54A内に侵入するようになっている。
シフトテーブル52Aの背面には、このシフトテーブル52Aを貫通して当該シフトテーブル52Aの板厚方向に伸縮するパレット位置決めシリンダ57A,58Aが設けられている。このパレット位置決めシリンダ57Aは、係合部材53Aの下方であって、上記したパレットクランプシリンダ55A,55Aの略中央に設けられている。また、パレット位置決めシリンダ58Aは、係合部材54Aの上方であって、上記したパレットクランプシリンダ56A,56Aの略中央に設けられている。本構成では、図5に示すように、パレットクランプシリンダ55A,55Aとパレット位置決めシリンダ57Aとで、係合部材53A,54A間に配置されたパレット5の上端部が把持され、パレットクランプシリンダ56A,56Aとパレット位置決めシリンダ58Aとで当該パレット5の下端部が把持されるようになっており、これらパレットクランプシリンダ55A,56Aとパレット位置決めシリンダ57A,58Aが把持部を構成する。
フレーム部51Aの連結部材50A3には、図5に示すように、鉛直方向に伸縮する油圧シリンダ(付勢手段、移動手段)59Aが固定され、この油圧シリンダ59Aの先端部59A1がシフトテーブル52Aの背面に設けられたジョイント60Aに連結されている。また、フレーム部51Aには、シフトテーブル52Aが昇降する際に、このシフトテーブル52Aを案内する複数のガイド部材(不図示)が設けられている。
また、シフトテーブル52Aの背面側の上端部には、この上端部から上方に延びる位置決めシャフト(ストッパ部)61Aが設けられている。この位置決めシャフト61Aは、シフトテーブル52Aを上昇した際に、フレーム部51Aの上部材50A1に形成された貫通孔62Aを貫通し、装置本体40の上枠材45に設けられたインデックスプレート63Aに当接する。このインデックスプレート63Aと位置決めシャフト61Aの上端との距離は、予め所定のシフト量(例えば、上記したピッチP2)に調整されており、位置決めシャフト61Aがインデックスプレート63Aに突き当るまで、シフトテーブル52Aを上昇させることにより、簡単にシフトテーブル52Aのシフト量を規制することができる。また、このインデックスプレート63Aは、厚みが異なる複数のプレート部を有し、これらプレート部を同心円上に配列してシフト量を可変に構成されているが、この点については後述する。
まず、図1に示すように、搬送コンベア7によって搬送されたパレット5に固定されたシリンダヘッド3は、ローダにより、クランプ装置9の左右のジグボディ15A,15B(シフトテーブル52A,52B(図4))に固定される。
続いて、クランプ装置9は、駆動モータ41A,41Bを駆動して、ジグボディ15A,15Bを所定の角度に回転させる。この場合、シリンダヘッド3に形成される吸気用バルブ孔34a〜34h及び排気用バルブ孔35a〜35hは、角度が予め分かっている。このため、ジグボディ15Aは、排気用バルブ孔35a〜35hの加工角度を向くように、ジグボディ15Bは、吸気用バルブ孔34a〜34hの加工角度を向くように、各駆動モータ41A,41Bが制御される。
続いて、クランプ装置9は、一方のジグボディ15Aにおいて、シフトテーブル52Aを所定ピッチP2上昇させ、他方のジグボディ15Bにおいて、シフトテーブル52Bを所定ピッチP1上昇させる。そして、再び、多軸ヘッド24(多軸工具22)をシリンダヘッド3,3に向けてスライド移動させる。これにより、一方のジグボディ15Aに固定されたシリンダヘッド3では、排気側工具28a〜28dにより、各燃焼室の下側の排気用バルブ孔35b,35d,35f,35hが形成されるとともに、他方のジグボディ15Bに固定されたシリンダヘッド3では、吸気側工具26a〜26dにより、各燃焼室の下側の吸気用バルブ孔34b,34d,34f,34hが形成される。
従って、2回の切削工程により、並設された一方のシリンダヘッド3に対して、排気用バルブ孔35a〜35hが加工され、他方のシリンダヘッド3に対して、吸気用バルブ孔34a〜34hが加工されるため、加工の工程を低減して簡単にバルブ孔加工を行うことができる。
具体的には、まず、他方のジグボディ15Bを搬送コンベア7側に回転させて、このジグボディ15Bに固定されたシリンダヘッド3を取り出して、搬送コンベア7上に載置する。そして、左右のジグボディ15A,15Bを工作機械13に正対させるように回転し、クランプ装置9に設けられた移動機構(不図示)を利用して、一方のジグボディ15Aに配置されたシリンダヘッド3を、他方のジグボディ15Bに移動させる。
移動機構は、左右のジグボディ15A,15Bの幅方向に延びるガイドレールと、このガイドレール上を移動するスライダと、このスライダからジグボディに向けて延びる一対のアームを備え、このアームでシリンダヘッド3を保持した状態でスライダがガイドレール上を移動することにより、シリンダヘッド3が取り付けられたパレット5が、ジグボディ15A,15Bの係合部材54A,54B上を移動する。この場合、パレットクランプシリンダ及びパレット位置決めシリンダによる把持は解除されている。
このため、本構成では、インデックスプレート63Aは、厚みが異なる複数のプレート部を有し、これらプレート部を同心円上に配列してシフト量を可変としている。
また、ストッパ支持板66Aの下端には、大径に形成された大径部66A1が設けられ、この大径部66A1の高さ位置にロックシリンダ67Aが設けられている。このロックシリンダ67Aは、上枠材45に固定されており、ストッパ支持板66Aの大径部66A1に向けて伸長することにより、このストッパ支持板66Aを固定して、当該ストッパ支持板66A及びインデックスプレート63の回転を規制する。
インデックスプレート63Aは、図7A、Bに示すように、厚みが異なる複数(本実施形態では10)のプレート部70a〜70jを備え、これらプレート部70a〜70jを同心円上に配列して形成している。一のプレート部は同じ高さの水平面に形成され、各プレート部が階段状に形成されている。
うになっている。
このため、位置決めシャフト61Aの上端をプレート部70aまたはプレート部70i
の壁面に係合させ、ロックシリンダ67Aを解除した状態で、駆動モータ41Aを駆動させると、位置決めシャフト61Aに引きずられて、インデックスプレート63Aが回転する。これにより、所望する高さ位置のプレート部に合わせることにより、シフト量を容易に変更することが可能となり、容易に加工を行うことができる。
また、本構成では、厚みが異なる複数のプレート部70a〜70jを同心円上に配列しているため、インデックスプレート63Aの回転量を調整することにより、一のプレート部(図7Aでは、プレート部70e)において、位置決めシャフト61Aが当接する箇所を、角度βの範囲で任意に調整することができる。これによれば、同一のシフト量で加工するシリンダヘッドであっても、バルブ孔の加工する角度を容易に調整することができ、マイナーチェンジ等にも容易に対応することができる。
また、インデックスプレート63Aの周囲には、図示は省略したが、プレート部の厚みを検出することから、当該インデックスプレート63Aの回転位置を判別可能となっている。なお、駆動モータ41B回りの構成については、駆動モータ41Aと略同一であるため、同様の符号を付して説明を省略する。
まず、図8Aに示すように、ジグボディ(上部材50A1)が所定位置にある状態で、ロックシリンダ67Aを伸長させて、このロックシリンダ67Aの先端をストッパ支持板66Aの大径部66A1の側面に当接させ、当該ストッパ支持板66A及びインデックスプレート63Aの回転を防止する。ここで、所定位置とは、シリンダブロックに形成されるバルブ孔の加工方向と多軸ヘッド24の工具の延出方向とが一致する位置(角度)をいう。
続いて、ジグボディ15Aを回転させて、図8Bに示すように、位置決めシャフト61Aがブランクのプレート部70jの下方に位置させる。そして、図8Cに示すように、油圧シリンダ59Aを動作させて、シフトテーブル52Aを上昇させる。この場合、位置決めシャフト61Aの上方には、ブランクのプレート部70jが位置しているため、シフトテーブル52Aを最大限上昇させても、位置決めシャフト61Aはインデックスプレート63Aには当接しない。
続いて、図8Fに示すように、ロックシリンダ67Aを伸長させて、ストッパ支持板66A及びインデックスプレート63Aを固定する。そして、図8Gに示すように、油圧シリンダ59Aを動作させて、シフトテーブル52Aを下降させ、位置決めシャフト61Aとインデックスプレート63Aとの係合を解除する。
最後に、図8Hに示すように、ジグボディ15Aを所定位置まで回転させることで、この所定位置におけるシフト量が所望の値に調整される。
このように、本構成では、インデックスプレート63Aを回転可能とするとともに、このインデックスプレート63Aに、ロックシリンダ67Aと係合するブランクのプレート部70jを設けたため、ジグボディ15Aを回転させる駆動モータ41Aを利用してインデックスプレート63Aを回転させることができ、装置構成を簡素化できる。
また、本実施形態によれば、バルブ孔のピッチに合わせて複数の多軸工具を用意することなく、簡単な構成でシリンダヘッド3に各バルブ孔を加工することができる。さらに、シリンダヘッド3,3を多軸ヘッド24に対して昇降させるため、重量物である多軸ヘッド24の移動が抑制され、バルブ孔の加工作業を容易に行うことができる。
3 シリンダヘッド
5 パレット
7 搬送コンベア
9 クランプ装置
13 工作機械
15A,15B ジグボディ
22 多軸工具
24 多軸ヘッド(一体型多軸ヘッド)
26a 吸気側工具(吸気側バルブ孔用多軸工具)
27a 吸気側工具ホルダ(吸気側バルブ孔用多軸工具)
28a 排気側工具(排気側バルブ用多軸工具)
29a 排気側工具ホルダ(排気側バルブ用多軸工具)
34a〜34h 吸気用バルブ孔
35a〜35h 排気用バルブ孔
40 装置本体
41A,41B 駆動モータ
51A フレーム部
52A,52B シフトテーブル
55A,55B パレットクランプシリンダ(把持部)
56A,56B パレットクランプシリンダ(把持部)
57A,57B 位置決めシリンダ(把持部)
58A,58B 位置決めシリンダ(把持部)
59A 油圧シリンダ(付勢手段、移動手段)
61A,61B 位置決めシャフト
63A,61B インデックスプレート
70a〜70j プレート部
P1〜P3 ピッチ
Claims (4)
- 複数の工具が取り付けられた多軸工具を用いた内燃機関のシリンダヘッドのバルブ孔の加工方法において、
一の吸気側バルブ孔用多軸工具と、一の排気側バルブ用多軸工具とを用い、
複数の吸気側または排気側の一方のバルブ孔のうち、一部のバルブ孔について一方のバルブ孔用多軸工具にて加工し、前記シリンダヘッドを当該バルブ孔用多軸工具に対して移動させた後、前記一方のバルブ孔用多軸工具にて、前記一方のバルブ孔のうち、残りのバルブ孔について加工を行う工程と、
複数の吸気側または排気側の他方のバルブ孔のうち、一部のバルブ孔について他方のバルブ孔用多軸工具にて加工し、前記シリンダヘッドを当該バルブ孔用多軸工具に対して移動させた後、前記他方のバルブ孔用多軸工具にて、前記他方のバルブ孔のうち、残りのバルブ孔について加工を行う工程と、を備えたことを特徴とするシリンダヘッドのバルブ孔の加工方法。 - 前記シリンダヘッドを並べて配置し、前記吸気側バルブ孔用多軸工具と前記排気側バルブ用多軸工具とを一体に備える一体型多軸工具を用いて、
一方のシリンダヘッドの吸気用バルブ孔の一部と、他方のシリンダヘッドの排気用バルブ孔の一部とを、前記一体型多軸工具にて加工し、前記吸気用バルブ孔または前記排気用バルブ孔のピッチ分だけ、各シリンダヘッドをそれぞれ前記一体型多軸工具に対して移動させ、一方のシリンダヘッドの吸気用バルブ孔の残りと、他方のシリンダヘッドの排気用バルブ孔の残りとを前記一体型多軸工具にて加工したことを特徴とする請求項1に記載のシリンダヘッドのバルブ孔の加工方法。 - 前記吸気側または排気側の一方のバルブ孔が形成されたシリンダヘッドを、当該吸気側または排気側の他方のバルブ孔を加工するバルブ孔用多軸工具の前に移動させることを特徴とする請求項1または2に記載のシリンダヘッドのバルブ孔の加工方法。
- 複数の工具が取り付けられた多軸工具を備え、内燃機関のシリンダヘッドに対して、複数の吸気用バルブ孔及び排気用バルブ孔を加工するバルブ孔の加工装置において、
並設された2つの前記シリンダヘッドを固定する本体部と、この本体部に対向して配置され、一方のシリンダヘッドの吸気用バルブ孔の一部を加工する吸気バルブ用多軸工具、及び、他方のシリンダヘッドの排気用バルブ孔の一部を加工する排気バルブ用多軸工具を一体に備える一体型多軸工具と、この一体型多軸工具に対して前記各シリンダヘッドを個別に移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするバルブ孔の加工装置。
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2010
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