JP3594325B2 - 複合加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、主軸を中心に半径方向の位置を異にして複数の工具を設け、この複数の工具を各々主軸軸方向に摺動可能に取り付けた複合加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の工具を各々主軸軸方向に摺動可能に取り付け、この複数の工具を同時に着脱可能に有した複合加工装置として、例えば実公平３−４７７６１号公報に開示されているように、各々工具を有した第一の外軸及び第一の内軸を有し、この第一の外軸及び第一の内軸に各々連結される第二の外軸及び第二の内軸を有したものがある。この外軸及び内軸の軸方向の移動は、外軸を工具送りモータにより、内軸を工具送り用油圧シリンダにより行っている。また、この各軸の連結部の構造は、第一、第二の外軸の一方に形成された筒状部と、この筒状部に形成された貫通孔に嵌合した第一ボールとを備え、上記内軸上の所定の凹部に係合する位置と、内軸表面で上記外軸の一方の凹部に係合した状態とで、上記一対の外軸を互いに着脱可能にしている。同様に、第一、第二の内軸同士も、同様の構成で、貫通孔に嵌合した第二ボールの係合位置を選択することにより、第一、第二の内軸を互いに着脱可能にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の場合、複数の工具を軸方向に移動させるために各々駆動装置を必要とし装置全体の構造が複雑且つ大型化するという問題があった。しかも、複数の駆動装置を制御しなければならないため、その制御も複雑なものとなるという欠点もあった。また、複数の工具を同時着脱する場合、この着脱のために、第一、第二ボールを備え、その係合用の凹部や貫通孔を形成しなければならず、各工具毎に着脱用の係合部が必要となり、工具ホルダの構造が複雑になるという問題もあった。
【０００４】
この発明は上記従来の技術の問題点に鑑みて成されたもので、簡単な構造で、駆動装置の効率的利用を可能とし、制御も容易な複合加工装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、所定の回転数で駆動される主軸と、この主軸に同軸的に着脱自在に設けられた工具ホルダと、この工具ホルダに軸方向に移動自在に取り付けられた第一工具及び第二工具と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第一工具を上記主軸の軸方向に移動させる第一工具送り軸と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第二工具を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具取付軸と、上記第二工具取付軸基端部に連結され上記第二工具取付軸を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具送り軸と、上記第一工具送り軸と上記第二工具取付軸または第二工具送り軸とを上記第二工具の軸方向移動途中の所定位置で連動させる工具送り軸係合手段と、上記第二工具送り軸を軸方向に移動させる駆動装置とを設けた複合加工装置である。
【０００６】
この発明は、所定の回転数で駆動される主軸と、この主軸に同軸的に着脱自在に設けられた工具ホルダと、この工具ホルダに軸方向に移動自在に取り付けられた第一工具及び第二工具と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第一工具を上記主軸の軸方向に移動させる第一工具送り軸と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第二工具を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具取付軸と、上記第二工具取付軸基端部に連結され上記第二工具取付軸を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具送り軸と、上記第二工具取付軸基端部と上記第二工具送り軸の先端部とを連結する軸連結手段と、上記工具ホルダが先端部に着脱自在に取り付けられ上記主軸と同軸且つ軸方向に摺動可能に設けられ一体的に回転可能なクランプ軸と、このクランプ軸と上記工具ホルダとを連結するホルダ連結手段と、上記第一工具送り軸と上記第二工具取付軸または第二工具送り軸とを上記第二工具の軸方向移動途中の所定位置で連動させる工具送り軸係合手段と、上記第二工具送り軸を軸方向に移動させる駆動装置と、上記クランプ軸を軸方向に移動させるクランプ作動装置とを設けた複合加工装置である。
【０００７】
さらに、上記工具送り軸係合手段は、上記第一工具送り軸に形成された透孔と、この透孔に嵌合し透孔の直径よりも大きい直径の係止ボールと、上記第二工具取付軸外周面に形成された係合凹部とから成る複合加工装置である。
【０００８】
また、上記工具送り軸係合手段は、上記第一工具送り軸に揺動自在に設けられた係止片と、上記第二工具取付軸外周面に形成された係合凹部とから成る複合加工装置である。
【０００９】
【作用】
この発明の複合加工装置は、工具ホルダに取り付けられた第一工具及び第二工具の両方を、上記第二工具送り軸を移動させる駆動装置により、軸方向に移動させるようにしたものである。さらに、この工具ホルダに設けられた第一工具及び第二工具を、工具ホルダとも自動交換可能にしたものである。
【００１０】
【実施例】
以下、この発明の複合加工装置を、エンジンのシリンダヘッドのバルブシートを加工する装置に適用した場合の第一実施例について、図１〜図７を基にして詳細に説明する。この実施例の複合加工装置は、円筒状の主軸１０が中空の支持部材１２内にベアリング１４を介して、回転可能かつ軸方向に相対移動不能に支持されている。支持部材１２の基端から突出した主軸１０の基端部には、キー１５を介してプーリ１６が取り付けられており、このプーリ１６と図示しない主軸モータの出力軸に固定されたプーリとにベルト２０が巻き掛けられている。また、主軸１０を保持した支持部材１２は、スライド２１に取り付けられ、基台２２上で、図示しない駆動装置により主軸１０の軸線に平行な方向に移動可能に設けられている。
【００１１】
主軸１０内には、同心的に主軸１０側から順に、第一工具送り軸である円筒状のバイト送り軸２８、第二工具取付軸であるリーマ取付軸３０、第二工具送り軸であるリーマ送り軸３１が挿通されている。リーマ取付軸３０とリーマ送り軸３１とは、バイト送り軸２８内で、互いにそれらの基端部と先端部とが連結されている。
【００１２】
主軸１０の先端部には、ボルト３８により着脱可能に設けられた工具ホルダ５２が固定され、主軸１０と工具ホルダ５２とが一体的に回転可能に設けられている。さらに、工具ホルダ５２には、軸方向に対して所定の角度で半径方向にも移動自在に取り付けられたスライダ５５と、このスライダ５５に固定された第一工具であるバイト５６と、スライダ５５から工具ホルダ５２の基端側中心軸に向かって突設されたカム部材５７が設けられている。このカム部材５７は、バイト送り軸２８の先端部の保持部材３９に形成されたカム溝５８に嵌合している。保持部材３９には、凹部４０が形成され、凹部４０にバイト送り軸２８の凸部４１が係合して、軸方向に一体に移動可能に設けられている。さらに、工具ホルダ５２の中心部には、透孔６０が形成され、この透孔６０に、主軸１０と同軸に設けられ、リーマ取付軸３０の取付部３０ａに固定された第二工具であるリーマ６２が挿通されている。
【００１３】
主軸１０とバイト送り軸２８とは、バイト送り軸２８の外周面に固定されたキー４７により、主軸１０のキー溝４９に沿って、軸方向に移動可能であるとともに一体的に回転可能に連結されている。また、工具ホルダ５２と保持部材３９とは、保持部材３９の外周面に固定されたキー５１により、工具ホルダ５２のキー溝５１ａに沿って、軸方向に移動可能であるとともに一体的に回転可能に連結されている。リーマ取付軸３０は、その中央部外周面にキー３５が固定され、バイト送り軸２８のキー溝３５ａに沿って軸方向に移動可能であるとともに一体的に回転可能に設けられている。
【００１４】
バイト送り軸２８の筒状の基端部には、工具送り軸係合手段として、透孔７０と、この透孔７０に嵌合しこの透孔７０の直径よりも大きい直径の係止ボール７２が設けられている。また、リーマ取付軸３０の外周面には、この係止ボール７２が係合する係合凹部７４が設けられている。さらに、主軸１０の内周面のキー溝４９の端縁角部には、リーマ６２の軸方向移動途中の所定位置で、透孔７０に嵌合した係止ボール７２が当接することにより、バイト送り軸２８の移動により係合凹部７４方向へ係止ボール７２を押圧する斜めに傾斜した面の当接部７６が形成されている。さらに、バイト送り軸２８の中央部内周面には、係止角部７８が形成され、リーマ取付軸３０の係合頭部７９が後退方向に係合可能に設けられている。
【００１５】
リーマ送り軸３１の基端部は、図２に示すように、支持部材８５内を貫通して、ベアリング８０を介して連結部材８１の一端部に取り付けられている。この連結部材８１の他端部には、さらに、連結軸８８、連結部材８９が固定され、連結部材８９の先端部にナット部材８２が固定されている。このナット部材８２は、リーマ送り軸３１と同方向に設けられたねじ軸８３が螺合している。そして、ねじ軸８３は、ベアリング８４を介して支持部材８５に取り付けられ、ねじ軸８３の基端部は、駆動装置であるモータ８６の出力軸８７に固定されている。
【００１６】
次に、この実施例の複合加工装置の動作、作用について以下に説明する。例えば、図示しないシリンダヘッドのバルブシート及びステムガイド９８の加工を行う場合、先ず、図３に示すように、バイト５６及びリーマ６２の後退限の位置から、主軸モータを回転させ、主軸１０を所定のバイト加工回転数に設定し、モータ８６を作動させて、ねじ軸８３、ナット部材８２により、リーマ送り軸３１を前進させる。これにより、リーマ取付軸３０を介してリーマ６２を、工具ホルダ５２方向へ移動させる。この時、図３、図４に示すように、リーマ取付軸３０の係合凹部７４に係止ボール７２が係合し、リーマ取付軸３０の移動とともにバイト送り軸２８が先端部へ移動する。これにより、リーマ取付軸３０は、主軸１０とともに回転しながらバイト送り軸２８、保持部材３９、スライダ５５を介してバイト５６を前進させる。バイト５６の前進は、バイト送り軸２８が移動することにより、保持部材３９のカム溝５８が前進し、カム部材５７がカム溝５８内に徐々に侵入し、スライダ５５が先端方向に斜めに移動し、バイト５６が軸方向及び半径方向に移動するものである。さらに、バイト５６の軸方向の移動は、支持部材１２の図示しないスライド装置による送りによっても調節される。
【００１７】
バイト５６が前進限に位置し、バイト５６による加工が終了すると、次に、主軸モータをリーマ６２の加工回転数に上昇させ、さらにリーマ６２を前進させる。この時、図５に示すように、バイト送り軸２８の先端は、工具ホルダ５２内の移動空間端部に位置するとともに、バイト送り軸２８の係止ボール７２は、主軸１０のキー溝４９の下方に位置し、係止ボール７２は遠心力によりキー溝４９内に移動する。従って、以降バイト送り軸２８は移動せず、リーマ送り軸３１の前進によりリーマ取付軸３０のみが前進する。そして、図６に示すように、リーマ６２は、ステムガイド９８に挿入され、内周面の仕上げ加工を行い、図７に示すように、リーマ６２が前進限に位置して加工が終了する。
【００１８】
また、次の加工を行う際には、リーマ送り軸３１を上記とは逆に後退させることにより、先ずリーマ６２が後退し、図５に示す状態となったところで、バイト送り軸２８の係止角部７８に、リーマ取付軸３０の係合頭部７９が当接する。同時に、係止ボール７２は、キー溝４９の当接部７６に当たり、リーマ送り軸３１の後退によって、当接部７６に当たった係止ボール７２が係合凹部７４に係合し、バイト送り軸２８とリーマ取付軸３０が一緒に後退する。
【００１９】
この実施例の複合加工装置によれば、バイト５６とリーマ６２の移動を、モータ８６のみにより行うことができ、しかも、バイト送り軸２８とリーマ取付軸３０の確実な駆動が可能なものである。
【００２０】
次に、この発明の複合加工装置の第二実施例について図８〜図１４を基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の複合加工装置も、エンジンのシリンダヘッドのバルブシートを加工する装置に適用した場合のもので、工具ホルダ５２を工具ともに自動交換可能なものである。この実施例の複合加工装置も、円筒状の主軸１０が中空の支持部材１２内にベアリング１４を介して、回転可能かつ軸方向に相対移動不能に支持されている。
【００２１】
主軸１０内には、同心的に主軸１０側から順に、円筒状のクランブ軸２６、第一工具送り軸である円筒状のバイト送り軸２８、第二工具取付軸であるリーマ取付軸３０、第二工具送り軸であるリーマ送り軸３１が挿通されている。クランプ軸２６は、その先端部が主軸１０の先端部に位置し、主軸１０の基端部からこのクランプ軸２６の基端部が突出するように設けられている。そして、クランプ軸２６の基端部に螺合されたナット３２と主軸１０の基端面との間に、皿ばね３４が装着され、ナット３２により所定の締めつけ力に調整されて、クランプ軸２６を主軸１０に対してその基端部側へ付勢している。
【００２２】
バイト送り軸２８の筒状の基端部には、工具送り軸係合手段として、透孔７０と、この透孔７０に嵌合しこの透孔７０の直径よりも大きい直径の係止ボール７２が設けられている。また、リーマ取付軸３０の中央部外周面には、この係止ボール７２が係合する係合凹部７４が設けられ、基端部外周面には、係止ボール７２が退避可能に嵌合する嵌合凹部７５が設けられている。さらに、クランプ軸２６の内周面の溝部４９の端縁角部には、リーマ６２の軸方向移動途中の所定位置で、透孔７０に嵌合した係止ボール７２が当接することにより、バイト送り軸２８の移動により係合凹部７４方向へ係止ボール７２を押圧する斜めに傾斜した面の当接部７６が形成されている。さらに、バイト送り軸２８の中央部内周面には、係止角部７８が形成され、リーマ取付軸３０の係合頭部７９が後退方向に係合可能に設けられている。
【００２３】
また、リーマ取付軸３０とリーマ送り軸３１とは、バイト送り軸２８内に挿通され、互いにそれらの基端部と先端部とが着脱自在に連結されている。この連結部分は、図１０等の拡大図に示すように、リーマ送り軸３１の先端部が嵌合する筒状部４２が、リーマ取付軸３０の基端部に形成され、筒状部４２に透孔４３が形成され、この透孔４３内に嵌合し筒状部４２の厚みより直径の大きい係止ボール４４と、リーマ送り軸３１の先端部外周に形成され係止ボール４４が係合する環状の係合凹部４５とが設けられている。さらに、バイト送り軸２８の内周面の所定位置には、係止ボール４４が嵌合する環状の嵌合凹部４６が形成されている。
【００２４】
主軸１０の先端部のテーパ状の嵌合部１８には、同軸的に着脱自在に設けられた工具ホルダ５２の装着部５４が嵌合し、キー１９により、主軸１０と工具ホルダ５２とが一体的に回転可能に連結される。工具ホルダ５２の外周面には、自動工具交換時に、図示しない自動工具交換装置のアーム先端の工具把持爪が嵌合する環状の溝５２ａが形成されている。さらに、工具ホルダ５２には、軸方向に対して所定の角度で半径方向にも移動自在に取り付けられたスライダ５５と、このスライダ５５に固定された第一工具であるバイト５６と、スライダ５５からバイト送り軸２８の先端部に向かって突設されたカム部材５７が設けられている。このカム部材５７は、バイト送り軸２８の先端部に形成されたカム溝５８に嵌合している。さらに、工具ホルダ５２の中心部には、透孔６０が形成され、この透孔６０に、主軸１０と同軸に設けられ、リーマ取付軸３０の取付部３０ａに固定された第二工具であるリーマ６２が挿通されている。
【００２５】
工具ホルダ５２とバイト送り軸２８とは、バイト送り軸２８の外周面に固定されたキー５１により、工具ホルダ５２のキー溝５１ａに沿って、軸方向に移動可能であるとともに一体的に回転可能に連結されている。さらに、工具ホルダ５２とクランプ軸２６は、クランプ軸２６の先端部に同軸に嵌合したボール保持筒５３と、このボール保持筒５３の透孔５３ａに嵌合し、透孔５３ａの厚さより直径の大きいクランプボール５９と、工具ホルダ５２の内周面に形成されこのクランプボール５９が係合する環状の係合凹部６１とにより一体的に連結される。また、クランプ軸２６の先端部の外周面には、クランプボール５９が嵌合する環状の嵌合凹部６３が形成され、クランプボール５９が嵌合凹部６３に嵌合して工具ホルダ５２の連結を解除可能に設けられている。さらに、ボール保持筒５３とクランプ軸２６の間には、ボール保持筒５３をクランプ軸２６に対してその基端部側に付勢するコイルばね等の付勢部材６５が取り付けられている。
【００２６】
リーマ取付軸３０は、その中央部外周面にキー３５が固定され、バイト送り軸２８のキー溝３５ａに沿って軸方向に移動可能であるとともに一体的に回転可能に設けられている。また、リーマ取付軸３０とリーマ送り軸３１とは、軸方向に連結されている。
【００２７】
また、クランプ軸２６の基端のナット３２には、図９に示すように、クランプ軸２６のナット３２を軸方向に押してクランプ軸２６を摺動させる押圧部材６４が当接し、この押圧部材６４は、クランプ作動装置である油圧シリンダ６６により、軸方向先端部を押圧可能に設けられている。押圧部材６４には、検知片９５が固定され、この検知片９５の側方にその移動方向に沿って、工具ホルダ５２のクランプ状態と、アンクランプ状態とを検知する第一、第二の検知手段である近接センサ９６，９７が設けられている。また、リーマ送り軸３１の基端部には、図９に示すように、上記第一実施例と同様の構成で、モータ８６等が設けられている。
【００２８】
次に、この実施例の複合加工装置の動作、作用について以下に説明する。例えば、図示しないシリンダヘッドのバルブシート及びステムガイド９８の加工を行う場合、上記第一実施例と同様の動作を行うもので、先ず、図１０に示すように、バイト５６及びリーマ６２の後退限の位置から、リーマ送り軸３１を前進させる。これにより、リーマ取付軸３０を介してリーマ６２を、工具ホルダ５２方向へ移動させる。この時、図１０に示すように、リーマ取付軸３０の係合凹部７４に係止ボール７２が係合し、リーマ取付軸３０の移動とともにバイト送り軸２８が先端部へ移動する。これにより、リーマ取付軸３０は、主軸１０とともに回転しながらバイト送り軸２８、スライダ５５を介してバイト５６を前進させる。
【００２９】
バイト５６が前進限に位置し、バイト５６による加工が終了すると、次に、主軸モータをリーマ６２の加工回転数に上昇させ、さらにリーマ６２を前進させる。この時、図１１に示すように、バイト送り軸２８の先端は、工具ホルダ５２内の移動空間端部に位置するとともに、バイト送り軸２８の係止ボール７２は、クランプ軸２６の溝部４９の下方に位置し、係止ボール７２は遠心力により溝部４９内に移動する。従って、以降バイト送り軸２８は移動せず、リーマ送り軸３１の前進によりリーマ取付軸３０のみが前進する。そして、図１２に示すように、リーマ６２は、ステムガイド９８に挿入され、内周面の仕上げ加工を行い、リーマ６２が前進限に位置して加工が終了する。
【００３０】
また、次の加工を行う際には、リーマ送り軸３１を上記とは逆に後退させることにより、先ずリーマ６２が後退し、図１１に示す状態となったところで、バイト送り軸２８の係止角部７８に、リーマ取付軸３０の係合頭部７９が当接する。同時に、係止ボール７２は、溝部４９の当接部７６に当たり、リーマ送り軸３１の後退によって、当接部７６に当たった係止ボール７２が係合凹部７４に係合し、バイト送り軸２８とリーマ取付軸３０が一緒に後退する。
【００３１】
次に、図示しない自動工具交換装置により工具ホルダ５２を外してバイト５６やリーマ６２を交換する際、または、工具ホルダ５２を交換して、別の工具ホルダに装着されたバイト５６及びリーマ６２による加工を行う場合について説明する。先ず、図１２に示す状態から、さらに、モータ８６を回転させてリーマ送り軸３１を前進させ、図１３に示すように、リーマ取付軸３０の係止ボール４４の位置を、バイト送り軸２８の嵌合凹部４６に合わせ、リーマ取付軸３０を取り外し可能な位置に移動させる。また、係止ボール７２の内側に嵌合凹部７５が位置し、クランプ軸２６がバイト送り軸２８に対して先端方向に移動可能となる。
【００３２】
この後、図１４に示すように、油圧シリンダ６６を作動させ、押圧部材６４がクランプ軸２６のナット３２を先端方向に押して、クランプ軸２６の先端部の嵌合凹部６３がクランプボール５９の内側に位置し、クランプボール５９が退避可能となって、工具ホルダ５２がクランプ軸２６から取り外し可能となるものである。この時、ボール保持筒５３は、付勢部材６５によりクランプ軸２６に対してその基端部側に付勢されているので、クランプボール５９は、嵌合凹部６３に容易に落ちる。尚、このボール保持筒５３の移動範囲は、図示しないピンと長孔等により、所定範囲に制限されている。
【００３３】
次に、工具ホルダ５２を装着する際には、工具ホルダ５２の装着部５４を主軸１０の嵌合部１８に挿入し、上記アンクランプ状態から、油圧シリンダ６６、モータ８６が逆に作動して上記と逆の動作を行い、工具ホルダ５２が確実に主軸１０にクランプされる。
【００３４】
この実施例の複合加工装置によれば、上記第一実施例と同様の効果に加えて、工具ホルダ５２の自動交換時に、工具送り軸の連結部分がリーマ取付軸３０とリーマ送り軸３１の連結のみで良く、工具ホルダ５２の構造が簡単なものとなり、連結構造も確実且つ強度の高いものにすることができる。
【００３５】
次に、この発明の複合加工装置の第三実施例について図１５〜図１８を基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材は同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
この実施例の複合加工装置もエンジンのシリンダヘッドのバルブシートを加工する装置に適用したものであり、上記第二実施例の工具送り軸係合手段としての透孔７０と、係止ボール７２の代わりに、係止凸部９０を有した係止片９２を設けたものである。係止片９２は軸９４回りに自在に揺動可能であり、係止凸部９０は、上記第二実施例の係止ボール７２と同様にリーマ取付軸３０の外周に形成された係合凹部７４の係合するものである。
【００３７】
次に、この実施例の複合加工装置の動作、作用について以下に説明する。この実施例は、上記第二実施例と同様の動作を行うもので、先ず、図１５に示すように、バイト５６及びリーマ６２の後退限の位置から、リーマ送り軸３１を前進させる。これにより、リーマ取付軸３０を介してリーマ６２を、工具ホルダ５２方向へ移動させる。この時、図１５に示すように、リーマ取付軸３０の係合凹部７４に係止片９２の係止凸部９０が係合し、リーマ取付軸３０の移動とともにバイト送り軸２８が先端部へ移動する。
【００３８】
バイト５６が前進限に位置すると、主軸モータをリーマ６２の加工回転数に上昇させ、さらにリーマ６２を前進させる。この時、図１６に示すように、バイト送り軸２８の先端は、工具ホルダ５２内の移動空間端部に位置するとともに、バイト送り軸２８の係止片９２は、クランプ軸２６の溝部４９の下方に位置し、係止片９２は遠心力により溝部４９内に揺動する。従って、以降バイト送り軸２８は移動せず、リーマ送り軸３１の前進によりリーマ取付軸３０のみが前進する。そして、図１７に示すように、リーマ６２は、ステムガイド９８に挿入され、内周面の仕上げ加工を行い、リーマ６２が前進限に位置して加工が終了する。
【００３９】
また、次の加工を行う際には、リーマ送り軸３１を上記とは逆に後退させることにより、先ずリーマ６２が後退し、図１６に示す状態となったところで、バイト送り軸２８の係止角部７８に、リーマ取付軸３０の係合頭部７９が当接する。同時に、係止片９２は、溝部４９の当接部７６に当たり、リーマ送り軸３１の後退によって、当接部７６に当たった係止片９２が係合凹部７４へ揺動し、係止凸部９０が係合凹部７４に係合し、バイト送り軸２８とリーマ取付軸３０が一緒に後退する。
【００４０】
次に、図示しない自動工具交換装置により工具ホルダ５２を外してバイト５６やリーマ６２を交換する際、または、工具ホルダ５２を交換して、別の工具ホルダに装着されたバイト５６及びリーマ６２による加工を行う場合について説明する。先ず、図１７に示す状態から、さらに、リーマ送り用のモータを回転させてリーマ送り軸３１を前進させ、図１８に示すように、リーマ取付軸３０の係止ボール４４の位置を、バイト送り軸２８の嵌合凹部４６に合わせ、リーマ取付軸３０を取り外し可能な位置に移動させる。また、同時に、係止片９２の係止部９０が嵌合凹部７５と対面する。この後上記第二実施例と同様に、クランプ軸２６の先端部の嵌合凹部６３がクランプボール５９の内側に位置し、クランプボール５９が退避可能となって、工具ホルダ５２がクランプ軸２６から取り外し可能となるものである。また、工具ホルダ５２を装着する際にも上記第二実施例と同様に行う。
【００４１】
なお、この発明の複合加工装置は、エンジンのシリンダヘッドのバルブシートの加工に用いるものの他、他の複数の工具を主軸の回転軸を中心に配設し、複数の工具を保持した工具ホルダを自動交換可能にするものであれば良く、その用途及び工具の数、種類は問わないものである。
【００４２】
【発明の効果】
この発明の複合加工装置は、加工に用いる駆動装置の数を最小限にすることができ、装置の小型化を可能にし、駆動制御も容易なものにするものである。また、自動工具交換においても、工具ホルダの連結部を簡略化することができ、強度及び精度が高く、耐久性があり、クランプ、アンクランプ動作も確実且つ容易な構造にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第一実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが前進限に位置した状態の主軸部分の縦断面図。
【図２】この第一実施例の複合加工装置のバイト及びリーマ送り用のモータを示す縦断面図。
【図３】この第一実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが後退限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図４】この第一実施例の複合加工装置のバイト及びリーマの移動中の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図５】この第一実施例の複合加工装置のバイトが前進限、リーマが移動中の状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図６】この第一実施例の複合加工装置のバイトが前進限、リーマがさらに移動中の状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図７】この第一実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが前進限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図８】この発明の第二実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが前進限に位置した状態の主軸部分の縦断面図。
【図９】この第二実施例の複合加工装置のバイト及びリーマ送り用のモータを示す縦断面図。
【図１０】この第二実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが後退限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１１】この第二実施例の複合加工装置のバイトが前進限、リーマが移動中の状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１２】この第二実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが前進限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１３】この第二実施例の複合加工装置の工具交換時の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１４】この第二実施例の複合加工装置の工具交換可能状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１５】この発明の第三実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが後退限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１６】この第三実施例の複合加工装置のバイトが前進限、リーマが移動中の状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１７】この第三実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが前進限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１８】この第三実施例の複合加工装置の工具交換可能状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【符号の説明】
１０ 主軸
２６ クランプ軸
２８ バイト送り軸（第一工具送り軸）
３０ リーマ取付軸（第二工具取付軸）
３１ リーマ送り軸（第二工具送り軸）
４３ 透孔（軸連結手段）
４４ 係止ボール（軸連結手段）
４５ 係合凹部（軸連結手段）
４６，６３，７５ 嵌合凹部
５２ 工具ホルダ
５３ ボール保持筒（ホルダ連結手段）
５３ａ 透孔（ホルダ連結手段）
５６ バイト（第一工具）
５９ クランプボール（ホルダ連結手段）
６１ 係合凹部（ホルダ連結手段）
６２ リーマ（第二工具）
６４ 押圧部材
６５ 付勢部材
６６ 油圧シリンダ（クランプ作動装置）
７０ 透孔（工具送り軸係合手段）
７２ 係止ボール（工具送り軸係合手段）
７４ 係合凹部（工具送り軸係合手段）
７６ 当接部
８６ モータ（駆動装置）
９２ 係止片（係止手段）
９６，９７ 近接センサ（検知手段）
【産業上の利用分野】
この発明は、主軸を中心に半径方向の位置を異にして複数の工具を設け、この複数の工具を各々主軸軸方向に摺動可能に取り付けた複合加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の工具を各々主軸軸方向に摺動可能に取り付け、この複数の工具を同時に着脱可能に有した複合加工装置として、例えば実公平３−４７７６１号公報に開示されているように、各々工具を有した第一の外軸及び第一の内軸を有し、この第一の外軸及び第一の内軸に各々連結される第二の外軸及び第二の内軸を有したものがある。この外軸及び内軸の軸方向の移動は、外軸を工具送りモータにより、内軸を工具送り用油圧シリンダにより行っている。また、この各軸の連結部の構造は、第一、第二の外軸の一方に形成された筒状部と、この筒状部に形成された貫通孔に嵌合した第一ボールとを備え、上記内軸上の所定の凹部に係合する位置と、内軸表面で上記外軸の一方の凹部に係合した状態とで、上記一対の外軸を互いに着脱可能にしている。同様に、第一、第二の内軸同士も、同様の構成で、貫通孔に嵌合した第二ボールの係合位置を選択することにより、第一、第二の内軸を互いに着脱可能にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術の場合、複数の工具を軸方向に移動させるために各々駆動装置を必要とし装置全体の構造が複雑且つ大型化するという問題があった。しかも、複数の駆動装置を制御しなければならないため、その制御も複雑なものとなるという欠点もあった。また、複数の工具を同時着脱する場合、この着脱のために、第一、第二ボールを備え、その係合用の凹部や貫通孔を形成しなければならず、各工具毎に着脱用の係合部が必要となり、工具ホルダの構造が複雑になるという問題もあった。
【０００４】
この発明は上記従来の技術の問題点に鑑みて成されたもので、簡単な構造で、駆動装置の効率的利用を可能とし、制御も容易な複合加工装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、所定の回転数で駆動される主軸と、この主軸に同軸的に着脱自在に設けられた工具ホルダと、この工具ホルダに軸方向に移動自在に取り付けられた第一工具及び第二工具と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第一工具を上記主軸の軸方向に移動させる第一工具送り軸と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第二工具を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具取付軸と、上記第二工具取付軸基端部に連結され上記第二工具取付軸を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具送り軸と、上記第一工具送り軸と上記第二工具取付軸または第二工具送り軸とを上記第二工具の軸方向移動途中の所定位置で連動させる工具送り軸係合手段と、上記第二工具送り軸を軸方向に移動させる駆動装置とを設けた複合加工装置である。
【０００６】
この発明は、所定の回転数で駆動される主軸と、この主軸に同軸的に着脱自在に設けられた工具ホルダと、この工具ホルダに軸方向に移動自在に取り付けられた第一工具及び第二工具と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第一工具を上記主軸の軸方向に移動させる第一工具送り軸と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第二工具を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具取付軸と、上記第二工具取付軸基端部に連結され上記第二工具取付軸を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具送り軸と、上記第二工具取付軸基端部と上記第二工具送り軸の先端部とを連結する軸連結手段と、上記工具ホルダが先端部に着脱自在に取り付けられ上記主軸と同軸且つ軸方向に摺動可能に設けられ一体的に回転可能なクランプ軸と、このクランプ軸と上記工具ホルダとを連結するホルダ連結手段と、上記第一工具送り軸と上記第二工具取付軸または第二工具送り軸とを上記第二工具の軸方向移動途中の所定位置で連動させる工具送り軸係合手段と、上記第二工具送り軸を軸方向に移動させる駆動装置と、上記クランプ軸を軸方向に移動させるクランプ作動装置とを設けた複合加工装置である。
【０００７】
さらに、上記工具送り軸係合手段は、上記第一工具送り軸に形成された透孔と、この透孔に嵌合し透孔の直径よりも大きい直径の係止ボールと、上記第二工具取付軸外周面に形成された係合凹部とから成る複合加工装置である。
【０００８】
また、上記工具送り軸係合手段は、上記第一工具送り軸に揺動自在に設けられた係止片と、上記第二工具取付軸外周面に形成された係合凹部とから成る複合加工装置である。
【０００９】
【作用】
この発明の複合加工装置は、工具ホルダに取り付けられた第一工具及び第二工具の両方を、上記第二工具送り軸を移動させる駆動装置により、軸方向に移動させるようにしたものである。さらに、この工具ホルダに設けられた第一工具及び第二工具を、工具ホルダとも自動交換可能にしたものである。
【００１０】
【実施例】
以下、この発明の複合加工装置を、エンジンのシリンダヘッドのバルブシートを加工する装置に適用した場合の第一実施例について、図１〜図７を基にして詳細に説明する。この実施例の複合加工装置は、円筒状の主軸１０が中空の支持部材１２内にベアリング１４を介して、回転可能かつ軸方向に相対移動不能に支持されている。支持部材１２の基端から突出した主軸１０の基端部には、キー１５を介してプーリ１６が取り付けられており、このプーリ１６と図示しない主軸モータの出力軸に固定されたプーリとにベルト２０が巻き掛けられている。また、主軸１０を保持した支持部材１２は、スライド２１に取り付けられ、基台２２上で、図示しない駆動装置により主軸１０の軸線に平行な方向に移動可能に設けられている。
【００１１】
主軸１０内には、同心的に主軸１０側から順に、第一工具送り軸である円筒状のバイト送り軸２８、第二工具取付軸であるリーマ取付軸３０、第二工具送り軸であるリーマ送り軸３１が挿通されている。リーマ取付軸３０とリーマ送り軸３１とは、バイト送り軸２８内で、互いにそれらの基端部と先端部とが連結されている。
【００１２】
主軸１０の先端部には、ボルト３８により着脱可能に設けられた工具ホルダ５２が固定され、主軸１０と工具ホルダ５２とが一体的に回転可能に設けられている。さらに、工具ホルダ５２には、軸方向に対して所定の角度で半径方向にも移動自在に取り付けられたスライダ５５と、このスライダ５５に固定された第一工具であるバイト５６と、スライダ５５から工具ホルダ５２の基端側中心軸に向かって突設されたカム部材５７が設けられている。このカム部材５７は、バイト送り軸２８の先端部の保持部材３９に形成されたカム溝５８に嵌合している。保持部材３９には、凹部４０が形成され、凹部４０にバイト送り軸２８の凸部４１が係合して、軸方向に一体に移動可能に設けられている。さらに、工具ホルダ５２の中心部には、透孔６０が形成され、この透孔６０に、主軸１０と同軸に設けられ、リーマ取付軸３０の取付部３０ａに固定された第二工具であるリーマ６２が挿通されている。
【００１３】
主軸１０とバイト送り軸２８とは、バイト送り軸２８の外周面に固定されたキー４７により、主軸１０のキー溝４９に沿って、軸方向に移動可能であるとともに一体的に回転可能に連結されている。また、工具ホルダ５２と保持部材３９とは、保持部材３９の外周面に固定されたキー５１により、工具ホルダ５２のキー溝５１ａに沿って、軸方向に移動可能であるとともに一体的に回転可能に連結されている。リーマ取付軸３０は、その中央部外周面にキー３５が固定され、バイト送り軸２８のキー溝３５ａに沿って軸方向に移動可能であるとともに一体的に回転可能に設けられている。
【００１４】
バイト送り軸２８の筒状の基端部には、工具送り軸係合手段として、透孔７０と、この透孔７０に嵌合しこの透孔７０の直径よりも大きい直径の係止ボール７２が設けられている。また、リーマ取付軸３０の外周面には、この係止ボール７２が係合する係合凹部７４が設けられている。さらに、主軸１０の内周面のキー溝４９の端縁角部には、リーマ６２の軸方向移動途中の所定位置で、透孔７０に嵌合した係止ボール７２が当接することにより、バイト送り軸２８の移動により係合凹部７４方向へ係止ボール７２を押圧する斜めに傾斜した面の当接部７６が形成されている。さらに、バイト送り軸２８の中央部内周面には、係止角部７８が形成され、リーマ取付軸３０の係合頭部７９が後退方向に係合可能に設けられている。
【００１５】
リーマ送り軸３１の基端部は、図２に示すように、支持部材８５内を貫通して、ベアリング８０を介して連結部材８１の一端部に取り付けられている。この連結部材８１の他端部には、さらに、連結軸８８、連結部材８９が固定され、連結部材８９の先端部にナット部材８２が固定されている。このナット部材８２は、リーマ送り軸３１と同方向に設けられたねじ軸８３が螺合している。そして、ねじ軸８３は、ベアリング８４を介して支持部材８５に取り付けられ、ねじ軸８３の基端部は、駆動装置であるモータ８６の出力軸８７に固定されている。
【００１６】
次に、この実施例の複合加工装置の動作、作用について以下に説明する。例えば、図示しないシリンダヘッドのバルブシート及びステムガイド９８の加工を行う場合、先ず、図３に示すように、バイト５６及びリーマ６２の後退限の位置から、主軸モータを回転させ、主軸１０を所定のバイト加工回転数に設定し、モータ８６を作動させて、ねじ軸８３、ナット部材８２により、リーマ送り軸３１を前進させる。これにより、リーマ取付軸３０を介してリーマ６２を、工具ホルダ５２方向へ移動させる。この時、図３、図４に示すように、リーマ取付軸３０の係合凹部７４に係止ボール７２が係合し、リーマ取付軸３０の移動とともにバイト送り軸２８が先端部へ移動する。これにより、リーマ取付軸３０は、主軸１０とともに回転しながらバイト送り軸２８、保持部材３９、スライダ５５を介してバイト５６を前進させる。バイト５６の前進は、バイト送り軸２８が移動することにより、保持部材３９のカム溝５８が前進し、カム部材５７がカム溝５８内に徐々に侵入し、スライダ５５が先端方向に斜めに移動し、バイト５６が軸方向及び半径方向に移動するものである。さらに、バイト５６の軸方向の移動は、支持部材１２の図示しないスライド装置による送りによっても調節される。
【００１７】
バイト５６が前進限に位置し、バイト５６による加工が終了すると、次に、主軸モータをリーマ６２の加工回転数に上昇させ、さらにリーマ６２を前進させる。この時、図５に示すように、バイト送り軸２８の先端は、工具ホルダ５２内の移動空間端部に位置するとともに、バイト送り軸２８の係止ボール７２は、主軸１０のキー溝４９の下方に位置し、係止ボール７２は遠心力によりキー溝４９内に移動する。従って、以降バイト送り軸２８は移動せず、リーマ送り軸３１の前進によりリーマ取付軸３０のみが前進する。そして、図６に示すように、リーマ６２は、ステムガイド９８に挿入され、内周面の仕上げ加工を行い、図７に示すように、リーマ６２が前進限に位置して加工が終了する。
【００１８】
また、次の加工を行う際には、リーマ送り軸３１を上記とは逆に後退させることにより、先ずリーマ６２が後退し、図５に示す状態となったところで、バイト送り軸２８の係止角部７８に、リーマ取付軸３０の係合頭部７９が当接する。同時に、係止ボール７２は、キー溝４９の当接部７６に当たり、リーマ送り軸３１の後退によって、当接部７６に当たった係止ボール７２が係合凹部７４に係合し、バイト送り軸２８とリーマ取付軸３０が一緒に後退する。
【００１９】
この実施例の複合加工装置によれば、バイト５６とリーマ６２の移動を、モータ８６のみにより行うことができ、しかも、バイト送り軸２８とリーマ取付軸３０の確実な駆動が可能なものである。
【００２０】
次に、この発明の複合加工装置の第二実施例について図８〜図１４を基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の複合加工装置も、エンジンのシリンダヘッドのバルブシートを加工する装置に適用した場合のもので、工具ホルダ５２を工具ともに自動交換可能なものである。この実施例の複合加工装置も、円筒状の主軸１０が中空の支持部材１２内にベアリング１４を介して、回転可能かつ軸方向に相対移動不能に支持されている。
【００２１】
主軸１０内には、同心的に主軸１０側から順に、円筒状のクランブ軸２６、第一工具送り軸である円筒状のバイト送り軸２８、第二工具取付軸であるリーマ取付軸３０、第二工具送り軸であるリーマ送り軸３１が挿通されている。クランプ軸２６は、その先端部が主軸１０の先端部に位置し、主軸１０の基端部からこのクランプ軸２６の基端部が突出するように設けられている。そして、クランプ軸２６の基端部に螺合されたナット３２と主軸１０の基端面との間に、皿ばね３４が装着され、ナット３２により所定の締めつけ力に調整されて、クランプ軸２６を主軸１０に対してその基端部側へ付勢している。
【００２２】
バイト送り軸２８の筒状の基端部には、工具送り軸係合手段として、透孔７０と、この透孔７０に嵌合しこの透孔７０の直径よりも大きい直径の係止ボール７２が設けられている。また、リーマ取付軸３０の中央部外周面には、この係止ボール７２が係合する係合凹部７４が設けられ、基端部外周面には、係止ボール７２が退避可能に嵌合する嵌合凹部７５が設けられている。さらに、クランプ軸２６の内周面の溝部４９の端縁角部には、リーマ６２の軸方向移動途中の所定位置で、透孔７０に嵌合した係止ボール７２が当接することにより、バイト送り軸２８の移動により係合凹部７４方向へ係止ボール７２を押圧する斜めに傾斜した面の当接部７６が形成されている。さらに、バイト送り軸２８の中央部内周面には、係止角部７８が形成され、リーマ取付軸３０の係合頭部７９が後退方向に係合可能に設けられている。
【００２３】
また、リーマ取付軸３０とリーマ送り軸３１とは、バイト送り軸２８内に挿通され、互いにそれらの基端部と先端部とが着脱自在に連結されている。この連結部分は、図１０等の拡大図に示すように、リーマ送り軸３１の先端部が嵌合する筒状部４２が、リーマ取付軸３０の基端部に形成され、筒状部４２に透孔４３が形成され、この透孔４３内に嵌合し筒状部４２の厚みより直径の大きい係止ボール４４と、リーマ送り軸３１の先端部外周に形成され係止ボール４４が係合する環状の係合凹部４５とが設けられている。さらに、バイト送り軸２８の内周面の所定位置には、係止ボール４４が嵌合する環状の嵌合凹部４６が形成されている。
【００２４】
主軸１０の先端部のテーパ状の嵌合部１８には、同軸的に着脱自在に設けられた工具ホルダ５２の装着部５４が嵌合し、キー１９により、主軸１０と工具ホルダ５２とが一体的に回転可能に連結される。工具ホルダ５２の外周面には、自動工具交換時に、図示しない自動工具交換装置のアーム先端の工具把持爪が嵌合する環状の溝５２ａが形成されている。さらに、工具ホルダ５２には、軸方向に対して所定の角度で半径方向にも移動自在に取り付けられたスライダ５５と、このスライダ５５に固定された第一工具であるバイト５６と、スライダ５５からバイト送り軸２８の先端部に向かって突設されたカム部材５７が設けられている。このカム部材５７は、バイト送り軸２８の先端部に形成されたカム溝５８に嵌合している。さらに、工具ホルダ５２の中心部には、透孔６０が形成され、この透孔６０に、主軸１０と同軸に設けられ、リーマ取付軸３０の取付部３０ａに固定された第二工具であるリーマ６２が挿通されている。
【００２５】
工具ホルダ５２とバイト送り軸２８とは、バイト送り軸２８の外周面に固定されたキー５１により、工具ホルダ５２のキー溝５１ａに沿って、軸方向に移動可能であるとともに一体的に回転可能に連結されている。さらに、工具ホルダ５２とクランプ軸２６は、クランプ軸２６の先端部に同軸に嵌合したボール保持筒５３と、このボール保持筒５３の透孔５３ａに嵌合し、透孔５３ａの厚さより直径の大きいクランプボール５９と、工具ホルダ５２の内周面に形成されこのクランプボール５９が係合する環状の係合凹部６１とにより一体的に連結される。また、クランプ軸２６の先端部の外周面には、クランプボール５９が嵌合する環状の嵌合凹部６３が形成され、クランプボール５９が嵌合凹部６３に嵌合して工具ホルダ５２の連結を解除可能に設けられている。さらに、ボール保持筒５３とクランプ軸２６の間には、ボール保持筒５３をクランプ軸２６に対してその基端部側に付勢するコイルばね等の付勢部材６５が取り付けられている。
【００２６】
リーマ取付軸３０は、その中央部外周面にキー３５が固定され、バイト送り軸２８のキー溝３５ａに沿って軸方向に移動可能であるとともに一体的に回転可能に設けられている。また、リーマ取付軸３０とリーマ送り軸３１とは、軸方向に連結されている。
【００２７】
また、クランプ軸２６の基端のナット３２には、図９に示すように、クランプ軸２６のナット３２を軸方向に押してクランプ軸２６を摺動させる押圧部材６４が当接し、この押圧部材６４は、クランプ作動装置である油圧シリンダ６６により、軸方向先端部を押圧可能に設けられている。押圧部材６４には、検知片９５が固定され、この検知片９５の側方にその移動方向に沿って、工具ホルダ５２のクランプ状態と、アンクランプ状態とを検知する第一、第二の検知手段である近接センサ９６，９７が設けられている。また、リーマ送り軸３１の基端部には、図９に示すように、上記第一実施例と同様の構成で、モータ８６等が設けられている。
【００２８】
次に、この実施例の複合加工装置の動作、作用について以下に説明する。例えば、図示しないシリンダヘッドのバルブシート及びステムガイド９８の加工を行う場合、上記第一実施例と同様の動作を行うもので、先ず、図１０に示すように、バイト５６及びリーマ６２の後退限の位置から、リーマ送り軸３１を前進させる。これにより、リーマ取付軸３０を介してリーマ６２を、工具ホルダ５２方向へ移動させる。この時、図１０に示すように、リーマ取付軸３０の係合凹部７４に係止ボール７２が係合し、リーマ取付軸３０の移動とともにバイト送り軸２８が先端部へ移動する。これにより、リーマ取付軸３０は、主軸１０とともに回転しながらバイト送り軸２８、スライダ５５を介してバイト５６を前進させる。
【００２９】
バイト５６が前進限に位置し、バイト５６による加工が終了すると、次に、主軸モータをリーマ６２の加工回転数に上昇させ、さらにリーマ６２を前進させる。この時、図１１に示すように、バイト送り軸２８の先端は、工具ホルダ５２内の移動空間端部に位置するとともに、バイト送り軸２８の係止ボール７２は、クランプ軸２６の溝部４９の下方に位置し、係止ボール７２は遠心力により溝部４９内に移動する。従って、以降バイト送り軸２８は移動せず、リーマ送り軸３１の前進によりリーマ取付軸３０のみが前進する。そして、図１２に示すように、リーマ６２は、ステムガイド９８に挿入され、内周面の仕上げ加工を行い、リーマ６２が前進限に位置して加工が終了する。
【００３０】
また、次の加工を行う際には、リーマ送り軸３１を上記とは逆に後退させることにより、先ずリーマ６２が後退し、図１１に示す状態となったところで、バイト送り軸２８の係止角部７８に、リーマ取付軸３０の係合頭部７９が当接する。同時に、係止ボール７２は、溝部４９の当接部７６に当たり、リーマ送り軸３１の後退によって、当接部７６に当たった係止ボール７２が係合凹部７４に係合し、バイト送り軸２８とリーマ取付軸３０が一緒に後退する。
【００３１】
次に、図示しない自動工具交換装置により工具ホルダ５２を外してバイト５６やリーマ６２を交換する際、または、工具ホルダ５２を交換して、別の工具ホルダに装着されたバイト５６及びリーマ６２による加工を行う場合について説明する。先ず、図１２に示す状態から、さらに、モータ８６を回転させてリーマ送り軸３１を前進させ、図１３に示すように、リーマ取付軸３０の係止ボール４４の位置を、バイト送り軸２８の嵌合凹部４６に合わせ、リーマ取付軸３０を取り外し可能な位置に移動させる。また、係止ボール７２の内側に嵌合凹部７５が位置し、クランプ軸２６がバイト送り軸２８に対して先端方向に移動可能となる。
【００３２】
この後、図１４に示すように、油圧シリンダ６６を作動させ、押圧部材６４がクランプ軸２６のナット３２を先端方向に押して、クランプ軸２６の先端部の嵌合凹部６３がクランプボール５９の内側に位置し、クランプボール５９が退避可能となって、工具ホルダ５２がクランプ軸２６から取り外し可能となるものである。この時、ボール保持筒５３は、付勢部材６５によりクランプ軸２６に対してその基端部側に付勢されているので、クランプボール５９は、嵌合凹部６３に容易に落ちる。尚、このボール保持筒５３の移動範囲は、図示しないピンと長孔等により、所定範囲に制限されている。
【００３３】
次に、工具ホルダ５２を装着する際には、工具ホルダ５２の装着部５４を主軸１０の嵌合部１８に挿入し、上記アンクランプ状態から、油圧シリンダ６６、モータ８６が逆に作動して上記と逆の動作を行い、工具ホルダ５２が確実に主軸１０にクランプされる。
【００３４】
この実施例の複合加工装置によれば、上記第一実施例と同様の効果に加えて、工具ホルダ５２の自動交換時に、工具送り軸の連結部分がリーマ取付軸３０とリーマ送り軸３１の連結のみで良く、工具ホルダ５２の構造が簡単なものとなり、連結構造も確実且つ強度の高いものにすることができる。
【００３５】
次に、この発明の複合加工装置の第三実施例について図１５〜図１８を基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材は同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
この実施例の複合加工装置もエンジンのシリンダヘッドのバルブシートを加工する装置に適用したものであり、上記第二実施例の工具送り軸係合手段としての透孔７０と、係止ボール７２の代わりに、係止凸部９０を有した係止片９２を設けたものである。係止片９２は軸９４回りに自在に揺動可能であり、係止凸部９０は、上記第二実施例の係止ボール７２と同様にリーマ取付軸３０の外周に形成された係合凹部７４の係合するものである。
【００３７】
次に、この実施例の複合加工装置の動作、作用について以下に説明する。この実施例は、上記第二実施例と同様の動作を行うもので、先ず、図１５に示すように、バイト５６及びリーマ６２の後退限の位置から、リーマ送り軸３１を前進させる。これにより、リーマ取付軸３０を介してリーマ６２を、工具ホルダ５２方向へ移動させる。この時、図１５に示すように、リーマ取付軸３０の係合凹部７４に係止片９２の係止凸部９０が係合し、リーマ取付軸３０の移動とともにバイト送り軸２８が先端部へ移動する。
【００３８】
バイト５６が前進限に位置すると、主軸モータをリーマ６２の加工回転数に上昇させ、さらにリーマ６２を前進させる。この時、図１６に示すように、バイト送り軸２８の先端は、工具ホルダ５２内の移動空間端部に位置するとともに、バイト送り軸２８の係止片９２は、クランプ軸２６の溝部４９の下方に位置し、係止片９２は遠心力により溝部４９内に揺動する。従って、以降バイト送り軸２８は移動せず、リーマ送り軸３１の前進によりリーマ取付軸３０のみが前進する。そして、図１７に示すように、リーマ６２は、ステムガイド９８に挿入され、内周面の仕上げ加工を行い、リーマ６２が前進限に位置して加工が終了する。
【００３９】
また、次の加工を行う際には、リーマ送り軸３１を上記とは逆に後退させることにより、先ずリーマ６２が後退し、図１６に示す状態となったところで、バイト送り軸２８の係止角部７８に、リーマ取付軸３０の係合頭部７９が当接する。同時に、係止片９２は、溝部４９の当接部７６に当たり、リーマ送り軸３１の後退によって、当接部７６に当たった係止片９２が係合凹部７４へ揺動し、係止凸部９０が係合凹部７４に係合し、バイト送り軸２８とリーマ取付軸３０が一緒に後退する。
【００４０】
次に、図示しない自動工具交換装置により工具ホルダ５２を外してバイト５６やリーマ６２を交換する際、または、工具ホルダ５２を交換して、別の工具ホルダに装着されたバイト５６及びリーマ６２による加工を行う場合について説明する。先ず、図１７に示す状態から、さらに、リーマ送り用のモータを回転させてリーマ送り軸３１を前進させ、図１８に示すように、リーマ取付軸３０の係止ボール４４の位置を、バイト送り軸２８の嵌合凹部４６に合わせ、リーマ取付軸３０を取り外し可能な位置に移動させる。また、同時に、係止片９２の係止部９０が嵌合凹部７５と対面する。この後上記第二実施例と同様に、クランプ軸２６の先端部の嵌合凹部６３がクランプボール５９の内側に位置し、クランプボール５９が退避可能となって、工具ホルダ５２がクランプ軸２６から取り外し可能となるものである。また、工具ホルダ５２を装着する際にも上記第二実施例と同様に行う。
【００４１】
なお、この発明の複合加工装置は、エンジンのシリンダヘッドのバルブシートの加工に用いるものの他、他の複数の工具を主軸の回転軸を中心に配設し、複数の工具を保持した工具ホルダを自動交換可能にするものであれば良く、その用途及び工具の数、種類は問わないものである。
【００４２】
【発明の効果】
この発明の複合加工装置は、加工に用いる駆動装置の数を最小限にすることができ、装置の小型化を可能にし、駆動制御も容易なものにするものである。また、自動工具交換においても、工具ホルダの連結部を簡略化することができ、強度及び精度が高く、耐久性があり、クランプ、アンクランプ動作も確実且つ容易な構造にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第一実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが前進限に位置した状態の主軸部分の縦断面図。
【図２】この第一実施例の複合加工装置のバイト及びリーマ送り用のモータを示す縦断面図。
【図３】この第一実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが後退限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図４】この第一実施例の複合加工装置のバイト及びリーマの移動中の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図５】この第一実施例の複合加工装置のバイトが前進限、リーマが移動中の状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図６】この第一実施例の複合加工装置のバイトが前進限、リーマがさらに移動中の状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図７】この第一実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが前進限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図８】この発明の第二実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが前進限に位置した状態の主軸部分の縦断面図。
【図９】この第二実施例の複合加工装置のバイト及びリーマ送り用のモータを示す縦断面図。
【図１０】この第二実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが後退限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１１】この第二実施例の複合加工装置のバイトが前進限、リーマが移動中の状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１２】この第二実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが前進限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１３】この第二実施例の複合加工装置の工具交換時の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１４】この第二実施例の複合加工装置の工具交換可能状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１５】この発明の第三実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが後退限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１６】この第三実施例の複合加工装置のバイトが前進限、リーマが移動中の状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１７】この第三実施例の複合加工装置のバイト及びリーマが前進限に位置した状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【図１８】この第三実施例の複合加工装置の工具交換可能状態の工具ホルダ部分の縦断面図。
【符号の説明】
１０ 主軸
２６ クランプ軸
２８ バイト送り軸（第一工具送り軸）
３０ リーマ取付軸（第二工具取付軸）
３１ リーマ送り軸（第二工具送り軸）
４３ 透孔（軸連結手段）
４４ 係止ボール（軸連結手段）
４５ 係合凹部（軸連結手段）
４６，６３，７５ 嵌合凹部
５２ 工具ホルダ
５３ ボール保持筒（ホルダ連結手段）
５３ａ 透孔（ホルダ連結手段）
５６ バイト（第一工具）
５９ クランプボール（ホルダ連結手段）
６１ 係合凹部（ホルダ連結手段）
６２ リーマ（第二工具）
６４ 押圧部材
６５ 付勢部材
６６ 油圧シリンダ（クランプ作動装置）
７０ 透孔（工具送り軸係合手段）
７２ 係止ボール（工具送り軸係合手段）
７４ 係合凹部（工具送り軸係合手段）
７６ 当接部
８６ モータ（駆動装置）
９２ 係止片（係止手段）
９６，９７ 近接センサ（検知手段）
Claims (7)
- 所定の回転数で駆動される主軸と、この主軸に同軸的に着脱自在に設けられた工具ホルダと、この工具ホルダに軸方向に移動自在に取り付けられた第一工具及び第二工具と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第一工具を上記主軸の軸方向に移動させる第一工具送り軸と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第二工具を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具取付軸と、上記第二工具取付軸基端部に連結され上記第二工具取付軸を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具送り軸と、上記第一工具送り軸と上記第二工具取付軸または第二工具送り軸とを上記第二工具の軸方向移動途中の所定位置で連動させる工具送り軸係合手段と、上記第二工具送り軸を軸方向に移動させる駆動装置とを設け、上記工具送り軸係合手段は、上記第一工具送り軸に形成された透孔と、この透孔内に設けられた係止ボールと、上記第二工具取付軸外周面に形成された係合凹部とから成ることを特徴とする複合加工装置。
- 上記工具送り軸係合手段の、上記第二工具の軸方向移動途中の所定位置には、上記第一工具送り軸に形成された透孔に嵌合した上記係止ボールが当接し上記第二工具送り軸の移動により上記係合凹部方向へ上記係止ボールを押圧する当接部が形成されたことを特徴とする請求項１記載の複合加工装置。
- 所定の回転数で駆動される主軸と、この主軸に同軸的に着脱自在に設けられた工具ホルダと、この工具ホルダに軸方向に移動自在に取り付けられた第一工具及び第二工具と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第一工具を上記主軸の軸方向に移動させる第一工具送り軸と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第二工具を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具取付軸と、上記第二工具取付軸基端部に連結され上記第二工具取付軸を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具送り軸と、上記第二工具取付軸基端部と上記第二工具送り軸の先端部とを連結する軸連結手段と、上記工具ホルダが先端部に着脱自在に取り付けられ上記主軸と同軸且つ軸方向に摺動可能に設けられ一体的に回転可能なクランプ軸と、このクランプ軸と上記工具ホルダとを連結するホルダ連結手段と、上記第一工具送り軸と上記第二工具取付軸または第二工具送り軸とを上記第二工具の軸方向移動途中の所定位置で連動させる工具送り軸係合手段と、上記第二工具送り軸を軸方向に移動させる駆動装置と、上記クランプ軸を軸方向に移動させるクランプ作動装置とを設け、上記工具送り軸係合手段は、上記第一工具送り軸に形成された透孔と、この透孔内に設けられた係止ボールと、上記第二工具取付軸外周面に形成された係合凹部とから成り、上記第二工具送り軸を軸方向に移動させる上記駆動装置が、上記係止ボールと係合凹部との係合動作を行わせるとともに、上記軸連結手段を作動させることを特徴とする複合加工装置。
- 上記工具送り軸係合手段の、上記第二工具の軸方向移動途中の所定位置には、上記第一工具送り軸に形成された透孔に嵌合した上記係止ボールが当接し上記第二工具送り軸の移動により上記係合凹部方向へ上記係止ボールを押圧する当接部が形成されたことを特徴とする請求項３記載の複合加工装置。
- 上記ホルダ連結手段は、上記クランプ軸の先端部に同軸に嵌合し所定の透孔を有したボール保持筒と、このボール保持筒の透孔に嵌合し、この透孔内に設けられたクランプボールと、上記工具ホルダの内周面に形成され上記クランプボールが係合する係合凹部と、上記クランプ軸先端部の外周面に形成され上記クランプボールが嵌合する嵌合凹部と、上記ボール保持筒を上記クランプ軸に対してその基端部側に付勢した付勢部材とから成ることを特徴とする請求項３記載の複合加工装置。
- 所定の回転数で駆動される主軸と、この主軸に同軸的に着脱自在に設けられた工具ホルダと、この工具ホルダに軸方向に移動自在に取り付けられた第一工具及び第二工具と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第一工具を上記主軸の軸方向に移動させる第一工具送り軸と、上記工具ホルダ側に取り付けられ上記第二工具を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具取付軸と、上記第二工具取付軸基端部に連結され上記第二工具取付軸を上記主軸の軸方向に移動させる第二工具送り軸と、上記第二工具取付軸基端部と 上記第二工具送り軸の先端部とを連結する軸連結手段と、上記工具ホルダが先端部に着脱自在に取り付けられ上記主軸と同軸且つ軸方向に摺動可能に設けられ一体的に回転可能なクランプ軸と、このクランプ軸と上記工具ホルダとを連結するホルダ連結手段と、上記第一工具送り軸と上記第二工具取付軸または第二工具送り軸とを上記第二工具の軸方向移動途中の所定位置で連動させる工具送り軸係合手段と、上記第二工具送り軸を軸方向に移動させる駆動装置と、上記クランプ軸を軸方向に移動させるクランプ作動装置とを設け、上記工具送り軸係合手段は、上記第一工具送り軸に揺動自在に設けられた係止片と、上記第二工具取付軸外周面に形成された係合凹部とから成ることを特徴とする複合加工装置。
- 上記工具送り軸係合手段の、上記第二工具の軸方向移動途中の所定位置には、上記第一工具送り軸に揺動自在に設けられた係止片が当接し上記第二工具送り軸の移動により上記係合凹部方向へ上記係止片を押圧する当接部が形成され、上記駆動装置による上記第二工具の軸方向の移動により、上記係止片を係合凹部に係合させるとともに、上記駆動装置により上記軸連結手段を作動させることを特徴とする請求項６記載の複合加工装置。
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