JP3951702B2 - 工作機械のワーク位置決め方法 - Google Patents
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Description
【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方法に関し、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方法に関する。
【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方法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にあたり、加工対象となるシリンダヘッドをワーク位置決め装置にて位置決めクランプするようにしたワーク位置決め方法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を用い、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タ機構にてリフトアップさせた上で、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ワークベース側のクランプ機構を当接させて、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て、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を加工対象となるシリンダヘッドの仕様に応じて選択的に切り換えることが望ましい。さらに、上記クランプ機構のより具体的な機能としては、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をシリンダヘッドの仕様に応じて選択的に切り換えるようにしたことから、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を行うようになっているため、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位置決めクランプした上で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方法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に適用した場合について示している。
【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上を図３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１０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Ｗａ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１５Ｂ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，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、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１９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２１が固定されているとともに、内蔵型の油圧シリンダ２２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，Ｗｂの仕様の違いにかかわらず各シリンダヘッドＷａ，Ｗｂ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，１４Ｂ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１４Ａ，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１６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１７，１７…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２９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３４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１４Ａ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１５Ｂ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４２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４９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１５Ａ，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１４Ａ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５２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１４Ｂ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１０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１５Ｂ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１４Ｂ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１４Ｂ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１６，１６…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
【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方法に関し、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方法に関する。
【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方法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にあたり、加工対象となるシリンダヘッドをワーク位置決め装置にて位置決めクランプするようにしたワーク位置決め方法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を用い、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タ機構にてリフトアップさせた上で、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ワークベース側のクランプ機構を当接させて、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て、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を加工対象となるシリンダヘッドの仕様に応じて選択的に切り換えることが望ましい。さらに、上記クランプ機構のより具体的な機能としては、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をシリンダヘッドの仕様に応じて選択的に切り換えるようにしたことから、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を行うようになっているため、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位置決めクランプした上で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方法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に適用した場合について示している。
【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上を図３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１０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Ｗａ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１５Ｂ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，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、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１９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２１が固定されているとともに、内蔵型の油圧シリンダ２２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，Ｗｂの仕様の違いにかかわらず各シリンダヘッドＷａ，Ｗｂ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，１４Ｂ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１４Ａ，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１６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１７，１７…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２９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３４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１４Ａ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１５Ｂ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４２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４９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１５Ａ，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１４Ａ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５２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１４Ｂ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１０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１５Ｂ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１４Ｂ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１４Ｂ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１６，１６…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)
- 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にあたり、加工対象となるシリンダヘッドをワーク位置決め装置にて位置決めクランプする方法であって、
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、
を用い、
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タ機構にてリフトアップさせた上で、
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ワークベース側のクランプ機構を当接させて、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ことを特徴とする工作機械のワーク位置決め方法。 - 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て、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を加工対象となるシリンダヘッドの仕様に応じて選択的に切り換え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方法。
- 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方法。
- 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方法。
- 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方法。
- 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方法。
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