JP4245157B2 - ラインボーリングマシン - Google Patents

Description

本発明は、ラインバーに設けられた複数の工具の高さつまりワークの加工量を決定する工具の突出量を自動的に調整することができる機能を備えたラインボーリングマシンに関する。

一般に、ラインボーリングマシンは、複数の工具を装着したラインバーによって、例えばシリンダーブロックに予め形成された複数の下穴を同時に荒加工又は仕上げ加工するようになっている。（特許文献１参照）シリンダーブロックに形成されたクランクシャフトの取付穴の仕上げ寸法は、他の工程あるいは外部の検査装置により測定される。この測定結果に基づいてラインバーの工具による加工深さ寸法に比例するラインバー本体からの工具の突出量がラインボーリングマシンのマガジンからラインバーを取り外し、機械の外で作業者によって調整されるようになっている。このラインバーの工具の突出量の調整は、ラインバーにおける工具の突出量を作業者が手作業によって調整している。
特開２００３−２００３２９

従来は、ラインバーを作業者がマガジンから取り外した後、高精度の位置調整を要求される作業をゲージを用いて正確に手作業によって調整した後、これをラインボーリングマシンのマガジンに搬入する。その後、主軸装置の主軸にラインバーを装着するようにしていた。このため、工具の突出量の調整作業の能率を向上することができないという問題があった。

本発明は、ラインバーの工具の突出量を自動的に調整することができるラインボーリングマシンを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、機台フレームに対しコラム及びサドルを介してワークを加工する複数の工具を有するラインバーを回転自在に支持する主軸装置を、Ｘ軸、Ｙ軸及び前記ラインバーの中心軸線と平行なＺ軸の直交３軸方向への移動可能に装着し、前記ラインバーをストックするマガジンを備えたラインボーリングマシンにおいて、前記機台フレームに対し前記主軸装置の移動範囲内において前記ラインバーの工具の突出量を調整する調整位置に該ラインバーを保持するラインバー保持機構を設け、同じく機台フレームに対し、前記ラインバー保持機構に保持されたラインバーの各工具の突出量を、自動的に調整する工具突出量調整装置を設けたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ラインバー保持機構は、ラインバーの工具の前記調整位置と、ラインバーを搬入又は搬出する搬入出位置との間を移動可能であり、ラインバー保持機構を両位置間で切り換えを行うための位置切換機構を備えていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記ラインバーには各工具が調整ナットを介して突出量の調整可能に取り付けられ、前記工具突出量調整装置は、前記ラインバー保持機構により調整位置に保持されたラインバーの中心軸線と平行なＺ軸方向に往復動されるＺ軸サドルを備えたＺ軸移動機構と、前記Ｚ軸サドルに装着され、かつ前記ラインバーの軸線と直交するＹ軸方向に往復動されるＹ軸サドルを備えたＹ軸移動機構と、前記Ｙ軸サドルに装着され、かつＹ軸の周りで往復旋回する旋回サドルを備えた旋回機構と、前記旋回サドルに装着され、かつ、ラインバー上の工具の調整ナットをクランプするクランプ爪を有するクランプ機構と、前記Ｚ軸移動機構、Ｙ軸移動機構、旋回機構及びクランプ機構の各動作をそれぞれ制御するための制御装置とにより構成されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２において、前記位置切換機構は、機台フレームに敷設され、かつ前記ラインバー保持機構を前記ラインバーの中心軸線と所定間隔を隔てて交差するＸ軸方向に案内するＸ軸案内レールと、機台フレーム側に設けられ、かつ前記ラインバー保持機構を前記調整位置又は搬入出位置に位置規制する位置規制手段と、前記機台フレームと前記ラインバー保持機構との間に設けられ、かつ前記ラインバー保持機構を前記調整位置にロックするための調整位置ロック機構とにより構成されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３において、前記制御装置は、加工されたワークの加工穴の直径寸法を測定する直径測定手段により測定された測定値に基づいて、前記旋回サドル及びクランプ機構の旋回量を制御して工具の突出量の調整を行うように構成されていることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４において、前記調整位置ロック機構は、機台フレーム側の所定位置に設けられたロック凹部又はロック凸部を有するロック部材と、ラインバー保持機構側に設けられ、かつ操作レバーにより前記ロック部材のロック凹部又はロック凸部に係合されるロック位置と、該ロック位置から離隔したアンロック位置との間で手動又は自動により切り換えられるロックピンとにより構成されていることを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項において、前記ラインバー保持機構は、ラインバーの先端部を把持する第１把持機構と、ラインバーの基端部に嵌合固定された工具ホルダを把持する第２把持機構とによって構成されていることを要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７において、前記第２把持機構は、前記ラインバー保持機構が、ラインバーの工具の調整位置にあるとき、ラインバーの把持状態をロックし、前記ラインバー保持機構が、ラインバーの搬入出位置に移動されたとき、工具ホルダの把持状態のロックを解除するラインバーロック機構を備えていることを要旨とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項において、前記調整位置及びマガジンと加工領域との間を遮蔽する遮蔽カバーを設け、前記遮蔽カバーは主軸装置に装着されたラインバーが加工領域のワークから抜け出た位置から調整位置及びマガジン側に移動させるための開口部を有し、前記遮蔽カバーには前記開口部を開閉する開閉カバーを設けたことを要旨とする。

請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明によれば、機上でラインバー保持機構によって把持されたラインバーの複数の工具の突出量を、工具突出量調整装置によって自動的に調整することができる。

請求項２記載の発明は、位置切換機構によってラインバー保持機構がラインバーの工具の調整位置と、ラインバーの搬入出位置との間で切り換えられるので、作業者が安全かつ容易な位置でラインバーの搬入又は搬出作業を行うことができる。

請求項３記載の発明は、Ｚ軸移動機構及びＹ軸移動機構によって、旋回機構及びクランプ機構をＺ軸方向及びＹ軸方向に移動して、クランプ機構をラインバー保持機構により調整位置に把持されたラインバーの工具の取付台座をクランプする位置に移動し、取付台座をクランプ機構によりクランプし、制御装置からの指令に基づいて、旋回機構を作動してクランプ機構を旋回させ、調製ナットを回転することで工具の突出量を容易かつ自動的に調整することができる。又、Ｚ軸方向に移動可能であるため、ラインバー上の工具が如何なる配置であっても対応可能である。

請求項４記載の発明は、調整位置に保持されているラインバー保持機構のロック状態を調整位置ロック機構を操作して、アンロック状態にし、ラインバー保持機構をＸ軸案内レールに沿って、調整位置から搬入搬出位置に移動することができる。このため、ラインバーの搬入又は搬出作業を安全かつ容易に行うことができる。さらに、ロック機構により工具調整位置における工具突出量の調整がより高精度に行われる。

請求項５記載の発明は、直径測定手段により加工されたワークの加工穴の直径寸法が測定され、この測定値に基づいて、制御装置によって次のワークの加工量の補正量が演算される。この補正量の信号によって、前記旋回サドルの旋回量が制御されるので、工具の突出量の調整を精度よく行うことができる。

請求項６記載の発明は、ロック機構の構成を簡素化することができる。
請求項７に記載の発明は、ラインバーの先端部が、第１把持機構によって把持され、ラインバーの基端部に嵌合された工具ホルダが第２把持機構によって把持されるので、ラインバーのような長尺工具を安定して、調整位置に把持することができる。それにより、より高精度な工具突出量の調整が可能となる。

請求項８記載の発明は、第２把持機構によって把持された工具ホルダの把持状態を調整位置において、ラインバーロック機構によって確実に保持することができるとともに、調整位置で誤ってロックを解除し、加工精度が低下することを抑制できる。又、ラインバーの搬入出位置においてラインバーロック機構を解除することによって、工具ホルダのロック状態を容易に解除し、ラインバーを交換することができる。

請求項９記載の発明は、ラインバーによるワーク加工時にクーラント、切粉等の異物を遮断するため、マガジンや調整位置への飛散を防止でき、調整時にラインバーのクランプレバー、ロック穴等に異物かみ込みによる位置ずれ、不具合等を防止することができる。又、加工領域とマガジン及び調整位置との間のラインバーの搬送時に開閉カバーを開放することにより、ラインバーのＺ軸方向の移動量を最小限にできるため、サイクルタイムを短くできるとともに、工作機械全長（Ｚ軸方向）も短くすることができる。

以下、本発明を具体化したラインボーリングマシンの一実施形態を図面に従って説明する。
図１はラインボーリングマシンの正面図、図２はワーク加工領域と、マガジン及び突出量調整機構を遮蔽する遮蔽カバー１３２を示す側面図である。図２に示すように、機台フレーム１の上面には、Ｚ軸案内レール２を介してＺ軸サドル３がＺ軸（紙面左右方向）方向の往復動可能に支持されている。前記Ｚ軸サドル３の上面にはＸ軸案内レール４を介してＸ軸サドル５がＸ軸（紙面直交）方向の往復動可能に支持されている。前記Ｘ軸サドル５の上面にはコラム６が立設され、このコラム６の前面には、Ｙ軸案内レール７を介してＹ軸サドル８がＹ軸（上下）方向の往復動可能に支持されている。前記Ｙ軸サドル８には主軸装置９が装着され、この主軸装置９の主軸１０には、工具ホルダ１１を介してラインバー１２がＺ軸方向に指向するように支持されている。

図１に示すように機台フレーム１の上面にはワーク支持用の台座１３が装設され、この台座１３の上部には加工される例えばシリンダーブロック等のワークＷをクランプするためのワーククランプ機構１４が装着されている。この主軸装置９の主軸１０の先端部には、周知のマシニングセンタと同様のクランプ機構（図示略）が設けられ、ラインバー１２の基端部に嵌合された工具ホルダ１１が取り外し可能に支持され、ワークＷに予め形成された下穴を荒加工又は仕上げ加工するようになっている。

前記機台フレーム１の左側上面には支持枠体２１が装着され、この支持枠体２１の右端部正面には複数のラインバー１２をストックするマガジン２２が装着されている。このマガジン２２について説明すると、前記支持枠体２１の上面に立設された複数の支柱２３には前記ラインバー１２の先端のジャーナル部５１を把持するための六つの第１把持機構２４が設けられている。各第１把持機構２４は同様に構成されているので、一つの第１把持機構２４について説明する。前記支柱２３に取り付けられた支持板２３ａには、第１クランプレバー２５と、第２クランプレバー２６が支軸２７，２８によって傾動可能に連結されている。第１及び第２クランプレバー２５，２６の下端部にはコイルばね２９が介在され、第１及び第２クランプレバー２５，２６の上端部を互いに接近する方向に付勢するようになっている。前記第１及び第２クランプレバー２５，２６の上端部には、前記ラインバー１２の先端のジャーナル部５１（図５参照）の外周面を係止するための係止部材３０，３１がボルト３２によって取付られている。

前記各第１把持機構２４と対応するように、前記支持枠体２１には、前記工具ホルダ１１の外周面を把持するための第２把持機構３３が装着されている。これらの第２把持機構３３は同様に構成されているので、図３において一つの第２把持機構３３について説明する。この第２把持機構３３は支持枠体２１に立設した支柱３４にブラケット３５を介して取り付けられた工具ホルダ１１の支持部材３６と、支持部材３６に軸３７によって回動可能に支持され、かつ爪３８ａ，３９ａを有する第１及び第２クランプレバー３８，３９とを備えている。前記第１及び第２クランプレバー３８，３９の下端部間にはコイルばね４０が介在され、工具ホルダ１１の外周面に爪３８ａ，３９ａを押圧するようにしている。

従って、Ｚ軸方向に二箇所に配設された前記第１把持機構２４及び第２把持機構３３によってラインバー１２の先端ジャーナル部５１及び工具ホルダ１１が把持されるようになっている。第１把持機構２４及び第２把持機構３３に把持されたラインバー１２及び工具ホルダ１１は、前記主軸装置９が前述した３軸方向へ制御移動されることによって主軸装置９の主軸１０に移し替えられるようになっている。

前記支持枠体２１の上面には支持基盤４２が水平に取り付けられ、この支持基盤４２の上面には図４、図５及び図６に示すようにＸ軸方向に指向する左右一対の案内レール４３が互いに平行に敷設されている。前記案内レール４３には前記ラインバー１２を、その工具５２の突出量を調整する調整位置Ｐ１に保持するためのラインバー保持機構４４が装着されている。

上記ラインバー保持機構４４について説明すると、図５に示すように前記両案内レール４３にはそれぞれスライダー４５及び支持板４６を介して可動取付体４７がＺ軸方向に指向するように架設されている。前記可動取付体４７の右端部には前記ラインバー１２の先端のジャーナル部５１を把持するための第１把持機構４８が装着されている。又、可動取付体４７の左端部には前記ラインバー１２の基端部に連結された工具ホルダ１１を把持するための第２把持機構４９が装着されている。

前記ラインバー保持機構４４側の第１把持機構４８は、マガジン２２側の前記第１把持機構２４と同様に構成され、ラインバー保持機構４４側の第２把持機構４９はマガジン２２側の前記第２把持機構３３と同様に構成されているので、同一の機能を有する部材については同一の符号を付して説明を省略する。

前記可動取付体４７の左端部には前記第２把持機構４９により把持されたラインバー１２の工具ホルダ１１を所定位置にロックするためのラインバーロック機構５６が設けられている。このラインバーロック機構５６について説明すると、前記可動取付体４７の左端部には、軸受５８が取り付けられ、この軸受５８には軸５９が貫通支持されている。軸５９の両端部には開閉操作部材６１，６２が嵌合固定されている。この開閉操作部材６１，６２は操作つまみ６３を図５において反時計回りに回動操作することにより、切欠部６１ａ，６２ａが漸減する形状となっている。そして、図３に示すように第１及び第２クランプレバー３８，３９の下端部の外側面を押圧することにより第１及び第２クランプレバー３８，３９を開くようになっている。前記開閉操作部材６２の端面には操作つまみ６３を有する回転板６４が取り付けられている。

前記支持基盤４２の左端部には調整位置Ｐ１に位置するようにストッパー６５が取り付けられ、前記回転板６４に取り付けられた操作つまみ６３の図５における反時計回り方向の回動を規制するようになっている。この操作つまみ６３は可動取付体４７が調整位置Ｐ１にある状態ではストッパー６５と対応して、操作つまみ６３及び回転板６４の反時計回り方向への回動が阻止され、ロック状態に保たれるようになっている。又、前記ラインバー保持機構４４を前記案内レール４３に沿って、調整位置Ｐ１から搬入出位置Ｐ２に移動した状態では、ストッパー６５から操作つまみ６３が離隔されるために操作つまみ６３及び回転板６４の回動操作が可能となり開閉操作部材６１，６２により第１及び第２クランプレバー３８，３９を開くことができるようになっている。

図６の平面に示すように、前記支持基盤４２の上面には前記可動取付体４７に接触してその位置を前記調整位置Ｐ１に規制するための位置規制手段としての第１ストッパー７１が取り付けられている。又、前記支持基盤４２の先端部上面には案内レール４３に沿って、Ｘ軸方向後方に移動された可動取付体４７をラインバー１２の搬入出位置Ｐ２に規制するための位置規制手段としての第２ストッパー７２が取り付けられている。

図５に示すように前記支持基盤４２と左側の支持板４６の上面には前記ラインバー保持機構４４を、調整位置Ｐ１にロックするための調整位置ロック機構７３が装着されている。

上記調整位置ロック機構７３について説明すると、前記支持基盤４２にはロック凹部としてのロック孔７４ａを有するロック部材７４が埋め込み固定されている。前記左側の支持板４６の上面には支持筒７５が立設固定され、その内部にはロックピン７６が上下方向の移動可能に貫通支持されている。又、ロックピン７６にはドグ８０が一体に上下動可能に取り付けられている。前記支持板４６の上面には軸受７７が取り付けられ、この軸受７７に操作レバー７８の中間部が上下方向の傾動可能に連結され、この操作レバー７８の先端部が前記ロックピン７６の上端部に連結ピン７９を介して連節されている。又、前記支持基盤４２には近接スイッチＳＷが設けられている。

従って、前記操作レバー７８を上下方向に回動して前記ロックピン７６を上下に移動させ、その下端部を前記ロック部材７４のロック孔７４ａに嵌入することにより、ラインバー保持機構４４が前記調整位置Ｐ１にロックされる。調整位置Ｐ１において、ロックピン７６が下降すると、ドグ８０により近接スイッチＳＷが切り替わり、工具突出量調整装置８１が稼動を行うことができるようになる。この操作レバー７８によるロックピン７６のロック状態を解除することにより、前記ラインバー保持機構４４が調整位置Ｐ１と搬入出位置Ｐ２の間を移動することができる。

図６に示すように、支持基盤４２の搬入出位置Ｐ２側にも、前記７４と同様のロック部材７４が設けられ、ラインバー保持機構４４が搬入出位置Ｐ２に移動した状態で前記操作レバー７８を操作することによりロックピン７６をロック部材７４のロック孔７４ａに係合することにより、ラインバー保持機構４４を搬入出位置Ｐ２にロックするようになっている。

この実施形態では前記案内レール４３、第１ストッパー７１、第２ストッパー７２及び調整位置ロック機構７３等によって、ラインバー保持機構４４を調整位置Ｐ１と搬入出位置Ｐ２との間で手動式の切り換えるための位置切換機構Ｋ１が構成されている。

次に、前記ラインバー保持機構４４に装着されたラインバー１２の工具５２の突出量を調整するための工具突出量調整装置８１について説明する。
図１に示すように、前記支持基盤４２の上面には支持枠体８２が装設され、この支持枠体８２の上端面にはＺ軸支持レール８３がＺ軸方向に敷設されている。このＺ軸支持レール８３にはＺ軸サドル８４がＺ軸方向の往復動可能に支持されている。前記Ｚ軸支持レール８３の内側にはボールネジ８６がＺ軸方向に配設され、Ｚ軸サーボモータ８７によって回動され、前記Ｚ軸サドル８４を図示しないボールネジナットを介してＺ軸方向に往復動するようになっている。この実施形態では前記Ｚ軸支持レール８３、Ｚ軸サドル８４、ボールネジ８６及びＺ軸サーボモータ８７等によってＺ軸移動機構が構成されている。

前記Ｚ軸サドル８４には取付体９１がＹ軸方向に指向するように取り付けられ、この取付体９１にはＹ軸案内レール９２を介してＹ軸サドル９３がＹ軸方向の往復動可能に装着されている。前記取付体９１の上端部には前記Ｙ軸サドル９３をＹ軸方向に往復動するためのＹ軸サーボモータ９４が装着されている。図７に示すように前記Ｙ軸サーボモータ９４にはボールねじ９５が連結され、Ｙ軸サドル９３に取れ付けられたボールねじナット９６に螺合されている。前記Ｙ軸サーボモータ９４が作動されると、Ｙ軸サドル９３がボールねじ９５及びボールねじナット９６によってＹ軸方向に制御移動される。この実施形態では前記Ｙ軸案内レール９２、Ｙ軸サドル９３及びＹ軸サーボモータ９４等によってＹ軸移動機構が構成されている。

前記Ｙ軸サドル９３には旋回サドル１０１を有する旋回機構１０２が装着されている。この旋回機構１０２の下端部にはクランプ爪１０３を備えたクランプ機構１０４が装着されている。

図７に示すように、クランプ機構１０４のクランプ爪１０３は、軸１０５によって、開閉可能に連結され、コイルばね１０６によって、常には、クランプ爪１０３をクランプ方向に付勢している。クランプ機構１０４内には、前記クランプ爪１０３をアンクランプ状態に切り換えるためのエアシリンダー１０７が収容されている。エアシリンダー１０７に供給されるエアを抜いてコイルばね１０６の作用によって工具５２の調整ナット５５をクランプするようになっている。反対に、エアシリンダー１０７にエアを供給することによって、クランプ爪１０３による調整ナット５５のクランプを解除するようになっている。

図９に示すように、前記ラインバー１２の本体１０８の外周部には、前記工具５２が取り付けられている。本体１０８の所定位置には台座５３が嵌入固定され、この台座５３には工具５２を支持するカートリッジ５４が上下方向の移動可能に、かつ回転不能に支持されている。前記カートリッジ５４には調整ナット５５が螺合され、該調整ナット５５は前記台座５３に対し所定位置において回転可能に支持されている。そして、前記調整ナット５５を回転すると、工具５２の突出量が調整されるようになっている。（例えば、特開平６−２１０５０３号公報参照）
前記旋回機構１０２には、前記旋回サドル１０１、前記クランプ機構１０４のクランプ爪１０３を旋回させるための旋回用サーボモータ１１９が設けられている。この旋回用サーボモータ１１９によってクランプ爪１０３を旋回することにより、例えば０．００２ｍｍ単位で工具５２の突出量の調整が可能となっている。

次に、図１、図２及び図１０に基づいて、保護カバー１３１の構成について説明する。
図１に示すように、機台フレーム１にはワークＷの加工領域（台座１３及びワーククランプ機構１４）と、前記調整位置Ｐ１（工具突出量調整装置８１）及びマガジン２２とを保護する保護カバー１３１が設けられている。この保護カバー１３１の内部には加工領域と、前記調整位置Ｐ１及びマガジン２２とを互いに遮蔽する遮蔽カバー１３２が設けられている。この遮蔽カバー１３２には、主軸装置９に装着されたラインバー１２が加工領域のワークＷから抜け出た位置から調整位置Ｐ１及びマガジン２２側に移動させるための開口部１３３が形成されている。この開口部１３３の上下端縁と同じ高さ位置には、案内レール１３４，１３５が形成され、両案内レール１３４，１３５には、前記開口部１３３を開閉する開閉カバー１３６が水平方向の往復動可能に装着されている。前記遮蔽カバー１３２の側面にはシリンダ１３７が取り付けられ、そのロッド１３８によって前記開閉カバー１３６が開閉動作されるようになっている。

図２に示すように、前記Ｙ軸サドル８及び主軸装置９側には、Ｚ軸サドル３に固定された前面カバー１４１が装着され、ラインバー１２によるワークの加工時に、二点鎖線で示すように、前記保護カバー１３１の主軸装置９側の開口部を遮蔽し、ワークの加工時にクーラント等がコラム６側に飛散しないようになっている。又、前記機台フレーム１には前記Ｚ軸案内レール２を遮蔽するためのテレスコピックカバー１４２が設けられている。前記機台フレーム１の上方には、天井壁１４３が設けられている。

次に、図１１に基づいてラインボーリングマシンの各種の動作を制御する制御装置について説明する。
コンピューターを備えた制御装置１１１は、各種の演算を行うための中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１２、ラインボーリングマシンの各種の動作プログラムを記憶するためのリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１１３及び各種のデータを記憶するための読み出し書き込み可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１４を備えている。

前記制御装置１１１には前記主軸装置９を、Ｘ軸方向に数値制御移動するための主軸用Ｘ軸サーボモータ１１５、Ｙ軸方向に数値制御移動するためのＹ軸サーボモータ１１６及びＺ軸方向に数値制御移動するためのＺ軸サーボモータ１１７が図示しない駆動回路を介して接続されている。前記制御装置１１１には前述したＺ軸サーボモータ８７及びＹ軸サーボモータ９４が図示しない駆動回路を介して接続されると共に、クランプ爪１０３を開閉するためのエアシリンダー１０７及びクランプ爪１０３を旋回するための旋回用サーボモータ１１９が接続されている。

さらに、制御装置１１１には各種のデータを表示するためのディスプレー１２０が接続されている。同じく制御装置１１１には各種のデータを入力するためのキーボード等の操作部１２１が接続されている。さらに、制御装置１１１にはラインボーリングマシンによって加工されたワークＷの加工穴の直径寸法を測定するための直径測定手段としての直径測定器１２２からの測定値信号が入力されるようになっている。制御装置１１１には、前記直径測定器１２２から出力された加工穴の直径の測定値に基づいて、次に加工するワークのラインバー１２の工具５２の突出量を補正するための補正量演算部１２３が設けられている。

次に、前記のように構成したラインボーリングマシンの動作について説明する。
工具ホルダ１１を備えたラインバー１２は前記把持機構２４に格納され、主軸装置９が制御装置１１１から出力される制御信号によって、前記主軸用Ｘ軸サーボモータ１１５、Ｙ軸サーボモータ１１６、Ｚ軸サーボモータ１１７が動作されて、前述した３軸方向に移動される。主軸装置９が前記把持機構２４の工具ホルダ１１に対応されると、前記主軸１０に設けたクランプ機構（図示略）により前記工具ホルダ１１がクランプされ、把持機構２４からラインバー１２が工具ホルダ１１とともに取り出される。把持機構２４から取り出されたラインバー１２は、主軸装置９の３軸方向への移動によって開口された遮蔽カバー１３２の開口部１３３を通り、ワークの加工位置に移動される。

前記開閉カバー１３６によって、開口部１３３が閉じられた遮蔽カバー１３２にて加工領域が遮蔽された状態で、ラインバー１２によるワークの加工が行われる。ラインバー１２の交換作業が必要になった場合には、ラインバー１２が加工領域のワークから抜け出ると、その位置から直ぐに遮蔽カバー１３２の開閉カバー１３６が開放され、開口部１３３を通過して、ワークの加工位置から主軸装置９の前述した３軸方向への移動によって、図５に示すように調整位置Ｐ１に停止されたラインバー保持機構４４の第１把持機構４８及び第２把持機構４９に受け渡される。

前記調整位置Ｐ１に保持されたラインバー１２の工具５２の突出量の調整は、制御装置１１１から出力される各種の制御信号によって次のように行なわれる。
図１及び図７，８は、旋回機構１０２及びクランプ機構１０４が、Ｙ軸方向の上方に停止された状態を示す。又、クランプ機構１０４のクランプ爪１０３がアンクランプ状態に保持され、ラインバーロック機構５６及び調整位置ロック機構７３がロック状態に保持された状態を示す。

この状態において、制御装置１１１から出力された制御信号によって、Ｚ軸サーボモータ８７が動作されて、Ｚ軸サドル８４、Ｙ軸案内レール９２、旋回機構１０２及びクランプ機構１０４等がＺ軸方向に移動され、クランプ爪１０３が調整しようとする工具５２の上方所定位置に停止される。次に、Ｙ軸サーボモータ９４が作動されて、旋回機構１０２及びクランプ機構１０４がＹ軸方向下方に移動され、クランプ爪１０３が、図９において、工具５２を支持する調整ナット５５の外周面と対応する位置に停止される。次に、制御装置１１１から出力された制御信号によって、エアシリンダー１０７が動作されて、コイルばね１０６によって両クランプ爪１０３がクランプ方向に移動され、調整ナット５５の外周面がクランプ爪１０３によって図９に鎖線で示すようにクランプされる。その後、前記制御装置１１１から出力された制御信号によって、旋回用サーボモータ１１９が作動されて、調整ナット５５が旋回される。これによって、カートリッジ５４が進退動作され、工具５２のラインバー１２の中心軸線からの間隔、つまり突出量が調整される。このため、次の作業工程において、ワークの加工量が適正に調整される。

一つの工具５２の突出量の調整が、終了した後に、別の位置にある工具５２の突出量の調整が、前述したように、クランプ爪１０３をＺ軸方向及びＹ軸方向に制御移動するとともに、エアシリンダー１０７及び旋回用サーボモータ１１９を制御することによって順次行われる。

なお、一つのラインバー１２の全ての工具５２の突出量調整が終了すると、クランプ爪１０３は待機位置に移動される。
ワークの加工が、長時間行われて、工具５２が、限界まで摩耗した場合には、工具５２の交換が必要となる。この場合には、一つの工具５２の突出量の調整において、予め設定された設定回転量だけクランプ爪１０３を回転する必要が生じた場合に、工具５２が摩耗したものとみなして、工具５２の交換を行うよう制御装置１１１及びディスプレー１２０を介して作業者に指示が行われる。又、これと同時に工具突出量を新しい工具が装着されたときの原位置に復帰させる動作が行われる。この際にはラインバー保持機構４４を調整位置Ｐ１から搬入出位置Ｐ２に作業者がスライドさせて摩耗した工具５２を新しい工具５２と交換する。

上記実施形態のラインボーリングマシンによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ワークＷを加工する際には荒加工と仕上げ加工があるが、荒加工している間に工具５２のラインバー保持機構４４及び工具突出量調整装置８１によって、仕上げ用のラインバー１２の工具５２の突出量の調整を自動的に行うことができる。このため、１台のラインボーリングマシンで、ワークの荒加工を行っている間に、仕上げ用工具５２の調整を並行して行うことができるので、作業能率の向上を図ることができる。

（２）上記実施形態では、調整位置Ｐ１においてラインバー保持機構４４の可動取付体４７をロックするための調整位置ロック機構７３を設けたので、ラインバー保持機構４４に支持されたラインバー１２を調整位置Ｐ１に安定して保持することができる。そのため、ラインバー１２上の工具５２の調整がより確実かつ高精度となる。又、ロックピン７６のロック位置（下降位置）を検知する近接スイッチＳＷが設けられていることによりアンロック状態における工具突出量調整装置８１の誤作動が防止できる。調整位置ロック機構７３の操作レバー７８を回動操作して下方へ移動することによって、ロックピン７６の係合状態を解除し、ラインバー保持機構４４を作業者によって手前に引き出して搬入出位置Ｐ２にラインバー１２を移動して、調整位置ロック機構７３によりロック可能であるため、その交換作業を安全かつ容易に行うことができる。

（３）上記実施形態では、ラインバー１２の工具５２の交換が必要になった場合には、制御装置１１１からの制御信号によって、調整位置において一旦工具５２を保持する調整ナット５５を回動し工具５２の位置が中心軸線に最も近くなる原点位置に移動する。これによって作業者が調整ナット５５を原点位置に戻す手作業が不要となる。

（４）上記実施形態では、加工されたワークの加工寸法を次の加工ステーションで直径測定器１２２によって測定し、この測定結果を前工程の加工ステーションの制御装置１１１にフィードバックするようにした。そして、補正量演算部１２３によって、次に加工するワークに用いるラインバー１２の工具５２の突出量を調整するための補正量を演算するようにした。このため、ラインバー１２の工具５２の突出量の調整を精度よく行うことができ、次のワークの加工精度を向上することができる。

（５）上記実施形態では、ラインバー１２によるワーク加工中は遮蔽カバー１３２により加工領域とマガジン２２、調整位置Ｐ１とが完全に遮断される。これにより、マガジン２２、調整位置Ｐ１への切粉、クーラントの飛散もなく、このため切粉のかみ込み等の不具合を防止できる。又、遮蔽カバー１３２に開口部１３３を設け、この開口部１３３を開閉する開閉カバー１３６を設置したので、加工領域とマガジン２２及び調整位置Ｐ１との間のラインバー１２の搬送時に開閉カバー１３６を開放することにより、ラインバー１２のＺ軸方向の移動量を最小限にできるため、サイクルタイムを短くできるとともに、工作機械全長（Ｚ軸方向）も短くすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 旋回機構１０２及びクランプ機構１０４をＺ軸方向に制御移動する方式に代えて、前記ラインバー保持機構４４の可動取付体４７をＺ軸方向に制御移動するようにしてもよい。

○ 旋回機構１０２及びクランプ機構１０４をＹ軸方向に制御移動する方式に代えて、前記ラインバー保持機構４４の可動取付体４７をＹ軸方向に制御移動するようにしてもよい。

○ マガジン２２の把持機構２４にストックされたラインバー１２を主軸装置９の主軸１０に移し替えるための工具交換装置を別に装設してもよい。
○ 位置切換機構Ｋ１を例えば、押しボタンスイッチにより自動的に作動するようにしてもよい。

○ 開閉カバー１３６の端部にゴム等の弾性材料からなるシール部材を配置してもよい。
○ ロック部材７４にロック凸部を設け、ロックピン７６の先端部にロック凹部を設けてもよい。

この発明のラインボーリングマシンの一実施形態を示す一部省略正面図。 ラインボーリングマシンの略体側断面図。 把持機構及びラインバー保持機構の縦断面図。 ラインバー保持機構の正面図。 工具突出量調整装置の正面図。 工具突出量調整装置の平面図。 工具突出量調整装置の側面図 工具突出量調整装置の拡大正面図。 ラインバーとクランプ爪の拡大正面図。 遮蔽カバー及び開閉カバーの平断面図。 制御装置のブロック回路図。

符号の説明

Ｗ…ワーク、Ｋ１…位置切換機構、Ｐ１…調整位置、Ｐ２…搬入出位置、１…機台フレーム、１２…ラインバー、１１…工具ホルダ、２２…マガジン、４４…ラインバー保持機構、４８…第１把持機構、４９…第２把持機構、５２…工具、５６…ラインバーロック機構，７３…調整位置ロック機構、６１，６２…開閉操作部材、７４…ロック部材、７６…ロックピン、７８…操作レバー、８１…工具突出量調整装置、８４…Ｚ軸サドル、９３…Ｙ軸サドル、１０２…旋回機構、１０３…クランプ爪、１０４…クランプ機構、５５…調整ナット、１１１…制御装置、１３２…遮蔽カバー、１３６…開閉カバー。

Claims (9)

1. 機台フレームに対しコラム及びサドルを介してワークを加工する複数の工具を有するラインバーを回転自在に支持する主軸装置を、Ｘ軸、Ｙ軸及び前記ラインバーの中心軸線と平行なＺ軸の直交３軸方向への移動可能に装着し、前記ラインバーをストックするマガジンを備えたラインボーリングマシンにおいて、
   前記機台フレームに対し前記主軸装置の移動範囲内において前記ラインバーの工具の突出量を調整する調整位置に該ラインバーを保持するラインバー保持機構を設け、同じく機台フレームに対し、前記ラインバー保持機構に保持されたラインバーの各工具の突出量を、自動的に調整する工具突出量調整装置を設けたことを特徴とするラインボーリングマシン。
2. 請求項１において、前記ラインバー保持機構は、ラインバーの工具の前記調整位置と、ラインバーを搬入又は搬出する搬入出位置との間を移動可能であり、ラインバー保持機構を両位置間で切り換えを行うための位置切換機構を備えていることを特徴とするラインボーリングマシン。
3. 請求項１又は２において、前記ラインバーには各工具が調整ナットを介して突出量の調整可能に取り付けられ、前記工具突出量調整装置は、前記ラインバー保持機構により調整位置に保持されたラインバーの中心軸線と平行なＺ軸方向に往復動されるＺ軸サドルを備えたＺ軸移動機構と、前記Ｚ軸サドルに装着され、かつ前記ラインバーの軸線と直交するＹ軸方向に往復動されるＹ軸サドルを備えたＹ軸移動機構と、前記Ｙ軸サドルに装着され、かつＹ軸の周りで往復旋回する旋回サドルを備えた旋回機構と、前記旋回サドルに装着され、かつ、ラインバー上の工具の調整ナットをクランプするクランプ爪を有するクランプ機構と、前記Ｚ軸移動機構、Ｙ軸移動機構、旋回機構及びクランプ機構の各動作をそれぞれ制御するための制御装置とにより構成されていることを特徴とするラインボーリングマシン。
4. 請求項２において、前記位置切換機構は、機台フレームに敷設され、かつ前記ラインバー保持機構を前記ラインバーの中心軸線と所定間隔を隔てて交差するＸ軸方向に案内するＸ軸案内レールと、機台フレーム側に設けられ、かつ前記ラインバー保持機構を前記調整位置又は搬入出位置に位置規制する位置規制手段と、前記機台フレームと前記ラインバー保持機構との間に設けられ、かつ前記ラインバー保持機構を前記調整位置にロックするための調整位置ロック機構とにより構成されていることを特徴とするラインボーリングマシン。
5. 請求項３において、前記制御装置は、加工されたワークの加工穴の直径寸法を測定する直径測定手段により測定された測定値に基づいて、前記旋回サドル及びクランプ機構の旋回量を制御して工具の突出量の調整を行うように構成されていることを特徴とするラインボーリングマシン。
6. 請求項４において、前記調整位置ロック機構は、機台フレーム側の所定位置に設けられたロック凹部又はロック凸部を有するロック部材と、ラインバー保持機構側に設けられ、かつ操作レバーにより前記ロック部材のロック凹部又はロック凸部に係合されるロック位置と、該ロック位置から離隔したアンロック位置との間で手動又は自動により切り換えられるロックピンとにより構成されていることを特徴とするラインボーリングマシン。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、前記ラインバー保持機構は、ラインバーの先端部を把持する第１把持機構と、ラインバーの基端部に嵌合固定された工具ホルダを把持する第２把持機構とによって構成されていることを特徴とするラインボーリングマシン。
8. 請求項７において、前記第２把持機構は、前記ラインバー保持機構が、ラインバーの工具の調整位置にあるとき、ラインバーの把持状態をロックし、前記ラインバー保持機構が、ラインバーの搬入出位置に移動されたとき、工具ホルダの把持状態のロックを解除するラインバーロック機構を備えていることを特徴とするラインボーリングマシン。
9. 請求項１〜８のいずれか１項において、前記調整位置及びマガジンと加工領域との間を遮蔽する遮蔽カバーを設け、前記遮蔽カバーは主軸装置に装着されたラインバーが加工領域のワークから抜け出た位置から調整位置及びマガジン側に移動させるための開口部を有し、前記遮蔽カバーには前記開口部を開閉する開閉カバーを設けたことを特徴とするラインボーリングマシン。

Images