JP2013018100A - 加工方法および工作設備 - Google Patents

Abstract

【課題】設備のコンパクト化を図ることができるとともに、工程の短縮化およびサイクルタイムの短縮化を図ることができる加工方法および工作設備を提供する。
【解決手段】加工ヘッド１１０は、第１工具部１１１および第２工具部１１２を有する。ワーク支持装置１２０は、ワークＷが固定される固定面１２２Ａを有する。第１回動軸Ｒ１回りに固定面１２２Ａを回転させることにより、ワークＷを加工するための工具部として第１工具部１１１あるいは第２工具部１１２を選択する。この場合、第２回動軸Ｒ２が工具軸方向Ｐと平行にならないように設定する。また、第２回動軸Ｒ２回りに固定面１２２Ａを回転させることにより、工具部により加工する部位として、第１バンク２１０の上面２１１あるいは第２バンク２２０の上面２２１を選択する。ワークＷの複数部位への２種類の加工を１つの加工ヘッド１１０で行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、加工ヘッドを用いて複数の工程をワークに行う加工方法および工作設備に係り、特に、加工ヘッドの工具部に対するワークの位置設定の改良に関する。

工作設備では、たとえばワーク支持部でワークを支持し、加工ヘッドとしてたとえば多軸ヘッド用い、その工具部によりワークに加工を行う。たとえば被加工面を複数有するワーク（たとえばＶ型エンジンブロック）を用いる場合、ワーク支持部として、ワークを回転可能に支持することができる装置を用いることが考えられる。

Ｖ型エンジンブロックを回転可能に支持する装置は、たとえば特許文献１に開示され、その技術では、断面Ｖ字状をなす第１バンクおよび第２バンクを有するエンジンブロックをワークとして用い、エンジンブロックを支持するワーク支持部の支持面を回動軸回りに回転可能に設けている。このような技術を工作設備のワーク支持部に適用する場合、回動軸の軸線方向は、支持面に平行でかつ多軸ヘッドの工具部の工具軸方向に垂直な方向に設定され、多軸ヘッドの工具部は、エンジンブロックの第１バンクおよび第２バンクに対向可能に配置される。

このような工作設備では、支持面を回動軸回りに回転させ、エンジンブロックの第１バンクを多軸ヘッドの工具部に対向させた後、第１バンクのボアを多軸ヘッドの工具部により加工し、次いで、支持面を回動軸回りに回転させ、エンジンブロックの第２バンクを多軸ヘッドの工具部に対向させた後、第２バンクのボアを多軸ヘッドの工具部により加工する。

特開２０１０−８４２１９号公報

しかしながら、エンジンブロックのボアにドリル加工とタップ加工を行う必要があるため、ドリル加工用の工具部を有するドリル加工用多軸ヘッドと、タップ加工用の工具部を有するタップ加工用多軸ヘッドとを用いる必要があった。このように異なる種類の加工を行うためには複数の多軸ヘッドを用いる必要があるため、設備の大型化を招いてしまう。また、工程を短縮することができず、ワークの搬送が必要であるため、サイクルタイムが長くなる。

したがって、本発明は、設備のコンパクト化を図ることができるとともに、工程の短縮化およびサイクルタイムの短縮化を図ることができる加工方法および工作設備を提供することを目的とする。

本発明の加工方法は、所定の工具軸方向を有する第１工具部および第２工具部が所定の配置方向に並んで配置された加工ヘッドを準備し、加工ヘッドに対向可能に配置される固定面にワークを固定する工程と、工具軸方向および配置方向から構成される平面に垂直な第１回動軸の回りに固定面を回転させることにより、ワークを加工するための工具部として第１工具部および第２工具部のいずれかを選択するとともに、固定面に垂直な第２回動軸を工具軸方向と平行にならないように設定する工程と、第２回動軸の回りに固定面を回転させることにより、ワークにおける工具部により加工する部位を選択する工程とを含むことを特徴とする。

本発明の加工方法では、第１工具部および第２工具部を有する加工ヘッドを用い、第１回動軸回りに固定面を回転させることにより、ワークを加工するための工具部として第１工具部あるいは第２工具部を選択することができるから、１つの加工ヘッドでワークに２種類の加工を行うことができる。また、第２回動軸回りに固定面を回転させることにより、ワークにおける工具部により加工する部位を選択するので、第１工具部による加工および第２工具部による加工をワークの複数部位に行うことができる。この場合、第１回動軸回りの固定面の回転角度や、工具軸方向に対する第２回動軸の角度、ワークの形状等を適宜設定することにより、第１工具部による加工および第２工具部による加工をワークの同一部位に行うことができる。

このように本発明の加工方法では、ワークの複数部位への２種類の加工を１つの加工ヘッドで行うことができるから、加工ヘッドの数を低減することができ、その結果、設備のコンパクト化を図ることができる。また、工程を短縮することができるから、ライン長を短くすることができる。さらに、ワークの搬送工程を低減することができるから、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。

本発明の加工方法は種々の構成を用いることができる。たとえばワークとして、Ｖ型エンジンブロックを用いることができる。この態様では、Ｖ型エンジンブロックの第１バンクおよび第２バンクが１８０度回転対称な位置に形成されているから、第２回動軸の回りに固定面を回転させることにより、第１バンクおよび第２バンクのボアのそれぞれに第１工具部による加工および第２工具部による加工を行うことができる。

本発明の工作設備は、所定の工具軸方向を有する第１工具部および第２工具部が所定の配置方向に並んで配置された加工ヘッドと、ワークが固定される固定面を有するとともに、その固定面が加工ヘッドに対向可能に配置されるワーク固定部と、工具軸方向および配置方向から構成される平面に垂直な第１回動軸回りにワーク固定部を回転させるとともに、固定面に垂直な第２回動軸を工具軸方向と平行にならないように設定する第１回転機構と、第２回動軸の回りにワーク固定部を回転させる第２回転機構とを備えていることを特徴とする。

本発明の工作設備は、ワークが固定される固定面を有するワーク固定部、第１回転機構を回転させる第１回転機構、および、第２回動軸を回転させる第２回転機構を備えており、本発明の加工方法を適用することができる設備である。したがって、本発明の工作設備は、本発明の加工方法と同様な効果を得ることができる。

本発明の加工方法あるいは工作設備によれば、設備のコンパクト化を図ることができるとともに、工程の短縮化およびサイクルタイムの短縮化を図ることができる。

本発明に係る一実施形態の工作設備の一部の概略構成を表し、（Ａ）は工作設備の一部の側面図、（Ｂ）は、ワーク固定部であるパレットの上面図である。 図１に示すワークの概略構成を表す上面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る一実施形態の工作設備を用いた加工方法の各工程を表す側面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る一実施形態の工作設備１００の一部の概略構成を表し、（Ａ）は工作設備１００の一部の側面図、（Ｂ）は、支持部１２１の上面図である。工作設備１００は、たとえばワークＷに２種類の多軸加工を行うことができる設備である。工作設備１００は、加工ヘッド１１０およびワーク支持装置１２０を備えている。

加工ヘッド１１０は、たとえば第１工具部１１１および第２工具部１１２を有する多軸ヘッドである。第１工具部１１１は、加工ヘッド１１０の一面の上側に設けられ、第２工具部１１２は、加工ヘッド１１０の一面の下側に設けられている。このように第１工具部１１１および第２工具部１１２は上下方向に並んで配置されている。第１工具部１１１は、たとえばドリル加工を行う工具としてスピンドル１１１Ａを複数有する工具部である。第２工具部１１２は、たとえばタップ加工を行う工具としてスピンドル１１２Ａを複数有する工具部である。スピンドル１１１Ａ，１１２Ａは、左右方向に平行な工具軸方向Ｐに延在している。

ワーク支持装置１２０は、支持部１２１を有している。支持部１２１は断面略円弧状をなし、基台（図示略）に回転可能に設けられている。この場合、支持部１２１は、基台に設けられた第１回転機構（図示略）により第１回動軸Ｒ１回りに回転することができる。第１回動軸Ｒ１は、工具部１１１，１１２の工具軸方向Ｐ（左右方向）および配置方向（上下方向）から構成される平面に垂直な方向（図１（Ａ）の紙面垂直方向）に設定されている。支持部１２１の上記回転は、たとえば回転駆動部により駆動される。支持部１２１は、ワークＷが固定されるパレット１２２（ワーク固定部）を有している。ワークＷは、パレット１２２の固定面１２２Ａに固定され、固定面１２２Ａは、加工ヘッド１１０の一面に対向可能に配置されている。

支持部１２１の凹部１２１Ａには、パレット１２２の底部が嵌合し、凹部１２１Ａの底部側内周部にベアリング１２３が設けられている。パレット１２２の底部がベアリング１２３によって第２回動軸Ｒ２回りに回転可能に支持されているから、パレット１２２の固定面１２２Ａは、第２回動軸Ｒ２回りに回転することができる。第２回動軸Ｒ２は、たとえば固定面１２２Ａに垂直な方向に設定されている。パレット１２２の上記回転は、たとえば回転駆動部により駆動される。ワーク支持装置１２０の回転機構および回転駆動部としては、たとえば公知の技術を用いることができる。

ワークＷは、たとえば図２に示すように第１バンク２１０および第２バンク２２０を有して断面Ｖ字状をなすＶ型エンジンブロックである。第１バンク２１０の上面２１１にはボア２１２が複数形成されている。第２バンク２２０の上面２２１にはボア２２２が複数形成されている。ボア２１２，２２２の配置方向は、同一方向であって、固定面１２２Ａへの固定時にはたとえば第１回動軸Ｒ１に平行に設定されている。このような第１バンク２１０の上面２１１と第２バンク２２０の上面２２１とは、第２回動軸Ｒ２回りの回転について、たとえば１８０度回転対称となるような形状をなしている。それら面２１１，２２１の断面形状のなす角度は、たとえば１２０度に設定されている。

工作設備１００を用いた加工方法について、おもに図１，３を参照して説明する。図３（Ａ）〜３（Ｄ）は、図１に示す工作設備１００を用いた加工方法の各工程を表す側面図である。なお、図３では、ベアリング１２３の図示を省略している。

たとえば図１に示すように、まず、パレット１２２の固定面１２２ＡにワークＷを固定する。この場合、たとえば図１（Ａ）に示すように、第１バンク２１０が上側に位置し、第２バンク２２０が下側に位置するようにワークＷを配置する。

次いで、図３（Ａ）に示すように、第１回動軸Ｒ１回りに固定面１２２Ａを回転させることにより、第１工具部１１１を第２バンク２２０の上面２２１に対向させ、ワークＷを加工するための工具部として第１工具部１１１を選択する。この場合、第２回動軸Ｒ２が工具軸方向Ｐと平行にならないように設定する。第２バンク２２０の上面２２１は、たとえば工具軸方向Ｐと垂直になるように第１工具部１１１に対向している。次に、加工ヘッド１１０はワークＷに接近し、第１工具部１１１は上面２２１のボア２２２にドリル加工を行う。

次いで、加工ヘッド１１０がワークＷから退避した後、図３（Ｂ）に示すように第２回動軸Ｒ２回りに固定面１２２Ａを回転させることにより、第１バンク２１０の上面２１１を第１工具部１１１に対向させる。この場合、第１バンク２１０の上面２１１は、たとえば工具軸方向Ｐと垂直になるように第１工具部１１１に対向している。続いて、加工ヘッド１１０はワークＷに接近し、第１工具部１１１は上面２１１のボア２１２にドリル加工を行う。

次いで、図３（Ｃ）に示すように、第１回動軸Ｒ１回りに固定面１２２Ａを回転させることにより、第２工具部１１２を第２バンク２２０の上面２２１に対向させ、ワークＷを加工するための工具部として第２工具部１１２を選択する。この場合、第２回動軸Ｒ２が工具軸方向Ｐと平行にならないように設定する。第２バンク２２０の上面２２１は、たとえば工具軸方向Ｐと垂直になるように第２工具部１１２に対向している。次に、加工ヘッド１１０はワークＷに接近し、第２工具部１１２は上面２２１のボア２２２にタップ加工を行う。

次いで、加工ヘッド１１０がワークＷから退避した後、図３（Ｄ）に示すように第２回動軸Ｒ２回りに固定面１２２Ａを回転させることにより、第１バンク２１０の上面２１１を第２工具部１１２に対向させる。この場合、第１バンク２１０の上面２１１は、たとえば工具軸方向Ｐと垂直になるように第２工具部１１２に対向している。続いて、加工ヘッド１１０はワークＷに接近し、第２工具部１１２は上面２１１のボア２１２にタップ加工を行う。

このようにワークＷの上面２２１のボア２２２および上面２１１のボア２１２にドリル加工を順次行い、次いで、ワークＷの上面２２１のボア２２２および上面２１１のボア２１２にタップ加工を順次行うことができる。

以上のように本実施形態では、第１工具部１１１および第２工具部１１２を有する加工ヘッド１１０を用い、第１回動軸Ｒ１回りに固定面１２２Ａを回転させることにより、ワークＷを加工するための工具部として第１工具部１１１あるいは第２工具部１１２を選択することができる。したがって、１つの加工ヘッド１１０でワークＷに２種類の加工を行うことができる。

また、第２回動軸Ｒ２回りに固定面１２２Ａを回転させることにより、工具部により加工する部位として、第１バンク２１０の上面２１１あるいは第２バンク２２０の上面２２１を選択することができる。したがって、第１工具部１１１による加工および第２工具部１１２による加工をワークＷの複数部位に行うことができる。この場合、第１回動軸Ｒ１回りの固定面１２２Ａの回転角度や、工具軸方向Ｐに対する第２回動軸Ｒ２の角度、ワークＷの形状等を適宜設定することにより、第１工具部１１１による加工および第２工具部１１２による加工をワークＷの同一部位２１２，２２２に行うことができる。

このようにワークＷの複数部位への２種類の加工を１つの加工ヘッド１１０で行うことができるから、加工ヘッドの数を低減することができ、その結果、設備のコンパクト化を図ることができる。また、工程を短縮することができるから、ライン長を短くすることができる。さらに、ワークＷの搬送工程を低減することができるから、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。

１００…工作設備、１１０…加工ヘッド、１１１…第１工具部、１１２…第２工具部、
１２０…ワーク支持装置、１２１…支持部、１２２…パレット（ワーク固定部）、１２２Ａ…固定面、Ｒ１…第１回動軸、Ｒ２…第２回動軸、Ｐ…工具軸方向、Ｗ…ワーク、２１１，２２１…上面、２１２，２２２…ボア

Claims (3)

1. 所定の工具軸方向を有する第１工具部および第２工具部が所定の配置方向に並んで配置された加工ヘッドを準備し、前記加工ヘッドに対向可能に配置される固定面にワークを固定する工程と、
   前記工具軸方向および前記配置方向から構成される平面に垂直な第１回動軸の回りに前記固定面を回転させることにより、前記ワークを加工するための工具部として前記第１工具部および前記第２工具部のいずれかを選択するとともに、前記固定面に垂直な第２回動軸を前記工具軸方向と平行にならないように設定する工程と、
   前記第２回動軸の回りに前記固定面を回転させることにより、前記ワークにおける前記工具部により加工する部位を選択する工程とを含むことを特徴とする加工方法。
2. 前記ワークとして、Ｖ型エンジンブロックを用いることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
3. 所定の工具軸方向を有する第１工具部および第２工具部が所定の配置方向に並んで配置された加工ヘッドと、
   ワークが固定される固定面を有するとともに、その固定面が前記加工ヘッドに対向可能に配置されるワーク固定部と、
   前記工具軸方向および前記配置方向から構成される平面に垂直な第１回動軸回りに前記ワーク固定部を回転させるとともに、前記固定面に垂直な第２回動軸を前記工具軸方向と平行にならないように設定する第１回転機構と、
   前記第２回動軸の回りに前記ワーク固定部を回転させる第２回転機構とを備えていることを特徴とする工作設備。

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