JP5687932B2 - クランプ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、加工時にワークを保持するクランプ装置に関する。
一般に、エンジンを構成するシリンダヘッド等のワークには、一の気筒内に吸気バルブ及び排気バルブを取り付けるための複数のバルブ孔が設けられている(例えば、特許文献1参照)。この種のシリンダヘッドにバルブ孔の加工を行う際、工作機械に対してシリンダヘッドを把持するクランプ装置が使用される。
特開2005‐264818号公報
ところで、この種のクランプ装置では、ワークを把持した状態で、工作機械に対してワークをシフト(移動)させることが望ましい。
しかし、シフト量を変更するためのアクチュエータを設けると、装置構成が煩雑になってしまうという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でワークのシフト量を変更できるクランプ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、工作機械においてワークの加工時に用いられるクランプ装置であって、回転軸周りを回転可能な本体部と、前記本体部の回転位置を調整する回転ユニットと、前記本体部に設けられ、ワークを載置したパレットを把持する把持部と、前記本体部の軸方向の一端部に固定したストッパ部と、前記本体部を軸方向の一方に押し付ける付勢手段と、前記本体部が軸方向の一方に押し付けられた際に、前記ストッパ部が当接するインデックスプレートとを備え、前記インデックスプレートは、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、前記インデックスプレートは、前記本体部を軸方向の一方に最大限に押し付けた際に、ストッパ部と当接しないで当該インデックスプレートと係合する係合部を備え、この係合部に前記ストッパ部が係合した状態で、前記回転ユニットを回転させて前記インデックスプレートを前記本体部とともに回転させることを特徴とする。
この構成によれば、ワークを保持する本体部の軸方向の一端部に固定したストッパ部と、本体部を軸方向の一方に押し付ける付勢手段と、本体部が軸方向の一方に押し付けられた際に、ストッパ部が当接するインデックスプレートとを備えるため、このインデックスプレートに当接するまで付勢手段を動作させることにより、簡単にワークをシフトさせることができる。また、インデックスプレートは、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たため、このインデックスプレートを回転させることにより、ストッパ部が当接するプレート部の厚みを変更することができ、簡単な構成でワークのシフト量を変更することができる。
また、係合部にストッパ部が係合した状態で、回転ユニットを回転させてインデックスプレートを本体部とともに回転させるため、本体部の回転位置を調整する回転ユニットを用いて、インデックスプレートを回転することができ、装置構成が簡素化し、簡単な構成でワークのシフト量を変更することができる。
また、前記ストッパ部にエアノズルを形成し、このエアノズルから排出された空気の背圧に基づいて当該ストッパ部が前記プレート部に当接していることを検出するエアーセンサを備え、前記インデックスプレートの一のプレート部には、前記エアーセンサが当接を検出する閾値以下の深さに形成された第一凹部と、前記閾値よりも大きな値の深さに形成された第二凹部とを備えても良い。この構成によれば、エアーセンサを第一凹部及び第二凹部にそれぞれ当接させることにより、当該エアーセンサの検出感度にズレが生じているか否かを簡単に判断することができるため、本体部のシフト量を正確に保つことができるとともに、本体部の位置決め精度を担保することができる。
また、前記ストッパ部が当接する前記インデックスプレートの当接面を清掃する清掃ユニットを備えても良い。この構成によれば、インデックスプレートの当接面に切粉が付着することが防止され、この切粉により本体部のシフト量が変動することを防止できる。
本発明によれば、ワークを保持する本体部の軸方向の一端部に固定したストッパ部と、本体部を軸方向の一方に押し付ける付勢手段と、本体部が軸方向の一方に押し付けられた際に、ストッパ部が当接するインデックスプレートとを備えるため、このインデックスプレートに当接するまで付勢手段を動作させることにより、簡単にワークをシフトさせることができる。また、インデックスプレートは、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たため、このインデックスプレートを回転させることにより、ストッパ部が当接するプレート部の厚みを変更することができ、簡単な構成でワークのシフト量を変更することができる。
また、本発明によれば、本体部の回転位置を調整する回転ユニットを用いて、インデックスプレートを回転することができるため、装置構成が簡素化し、簡単な構成でワークのシフト量を変更することができる。
また、本発明によれば、エアーセンサを第一凹部及び第二凹部にそれぞれ当接させることにより、当該エアーセンサの検出感度にズレが生じているか否かを簡単に判断することができるため、本体部のシフト量を正確に保つことができるとともに、本体部の位置決め精度を担保することができる。
また、本発明によれば、ストッパ部が当接するプレート部の当接面を清掃する清掃ユニットを備えるため、当該当接面に切粉が付着することが防止され、この切粉により本体部のシフト量が変動することを防止できる。
本発明の実施形態に係るバルブ孔加工装置の概略構成図である。 Aは、シリンダヘッドの内面を示す平面図であり、Bは、シリンダヘッドの断面図である。 工作機械の模式図である。 クランプ装置の模式図である。 クランプ装置の側断面図である。 インデックスプレートの周辺を示す側断面図である。 Aは、インデックスプレートとシフトテーブルとの関係を示す図であり、Bは、インデックスプレートの厚み変化を示した展開図である。 A〜Hは、シフト量の調整動作を説明する図である。 別の実施形態にかかるインデックスプレートの周辺を示す側断面図である。 エアーセンサの検出感度を確認する動作を示す図である。 清掃ユニットの動作を示す図である。
図1は、本実施形態にかかるシリンダヘッドにバルブ孔を加工するバルブ孔加工装置の概略構成図である。図1において、符号1はバルブ孔加工装置を示し、このバルブ孔加工装置1は、シリンダヘッド(ワーク)3を載置したパレット5を搬送する搬送コンベア7と、この搬送コンベア7により搬送されたシリンダヘッド3をパレット5とともに固定するクランプ装置9と、このクランプ装置9に対向して配置され、シリンダヘッド3にバルブ孔を加工するための工具を複数備える工作機械13とを備える。
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。
図2Aは、シリンダヘッド3の内面を示す平面図であり、図2Bは、シリンダヘッド3に設けられた吸気ポート、排気ポート及び各バルブ孔を示す断面図である。
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。
一の燃焼室31a内に設けられる2つの吸気用バルブ孔34a,34b間のピッチP1は、他の燃焼室31b〜31d内の吸気用バルブ孔間のピッチと同一に形成されている。また、一の燃焼室31a内に設けられる2つの排気用バルブ孔35a,35b間のピッチP2は、他の燃焼室31b〜31d内の排気用バルブ孔間のピッチと同一に形成されている。
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。
また、一の燃焼室31a内では、図2Bに示すように、吸気用バルブ孔34a及び排気用バルブ孔35aが相互に所定の傾斜角度αを有して設けられている。このため、シリンダヘッド3にバルブ孔の加工を行う場合には、図1に示すように、シリンダヘッド3を固定したジグボディ15A,15Bをそれぞれ所定角度に回転させて保持し、工作機械13の工具をジグボディ15A,15Bに向けて移動させることにより、当該工具が各バルブ孔を加工する。
次に、工作機械について説明する。
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。
多軸ヘッド24の前面には、吸気用バルブ孔34a〜34hを加工する吸気側工具26a〜26dが取り付けられる吸気側工具ホルダ27a〜27dと、排気用バルブ孔35a〜35hを加工する排気側工具28a〜28dが取り付けられる排気側工具ホルダ29a〜29dとが一体に設けられている。
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。
次に、クランプ装置について説明する。
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,15Bは、略同一な構成を有するため、一方のジグボディ15Aについて説明し、他方のジグボディ15Bについては同様な符号を付して説明を省略する。
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。
図4に示すように、シフトテーブル52Aの上部及び下部には、それぞれジグボディ15Aに配置されるパレット5の上端及び下端と係合する係合部材53A,54Aが設けられている。これら係合部材53A,54Aは、それぞれ係合部材53Aの下面及び係合部材54Aの上面が開口した断面略コ字に形成され、これら係合部材53A,54A間にパレット5が取り付けられる。
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。
シフトテーブル52Aは、フレーム部51Aに昇降自在に取り付けられている。本構成では、シリンダヘッド3が固定されるシフトテーブル52Aを工作機械13に対して昇降できるため、例えば、工作機械13の多軸ヘッド24に設けられた排気側工具28a〜28dを用いて、各燃焼室の上側の排気用バルブ孔35a,35c,35e,35gを加工した後に、シフトテーブル52Aを上記したピッチP2だけ上昇させることにより、各燃焼室の下側の排気用バルブ孔35b,35d,35f,35hを加工することができる。
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。
このような構成を有するバルブ孔加工装置1におけるバルブ孔の加工手順について説明する。
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、工作機械13は、多軸ヘッド24に設けられた吸気側工具26a〜26d及び排気側工具28a〜28dを回転駆動させながら、多軸ヘッド24(多軸工具22)を、クランプ装置9のジグボディ15A,15Bに固定されたシリンダヘッド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、各燃焼室の上側の排気用バルブ孔35a,35c,35e,35g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、各燃焼室の上側の吸気用バルブ孔34a,34c,34e,34gが形成される。この後、多軸ヘッド24は、ジグボディ15A,15Bに固定されたシリンダヘッド3,3から離間して、所定の位置で待機する。
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。
次に、一方のジグボディ15Aに固定されて、排気用バルブ孔35a〜35hが加工されたシリンダヘッド3を、他方のジグボディ15Bに移動させることにより、当該シリンダヘッド3に対して、吸気用バルブ孔34a〜34hが加工される。
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。
排気用バルブ孔35a〜35hが加工されたシリンダヘッド3が、他方のジグボディ15Bに移動された後、一方のジグボディ15Aは、搬送コンベア7側に回転させて、このジグボディ15Aに新たなシリンダヘッド3を固定する。そして、上記した切削工程を繰り返し実行することにより、バルブ孔加工を連続的に実行する。
ところで、本構成では、シフトテーブル52A,52Bは、位置決めシャフト61A,61Bがそれぞれインデックスプレート63A,63Bに当接することにより、シフト量が規制されている。ここで、加工対象物の変更により、シフト量も個別に変更される事態が生じるため、シフト量を簡単に変更できる構成が望ましい。
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。
具体的には、図6に示すように、装置本体40を形成する上枠材45の下面に、駆動モータ41Aの回転軸41A1を囲む円形の凹部64Aが形成されている。この凹部64Aの内面には、ベアリング65Aを介して、円環状に形成されたストッパ支持板66Aが回転自在に取り付けられ、このストッパ支持板66Aの下面にインデックスプレート63Aが取り付けられている。
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。
本実施形態では、プレート部70jは、ブランクのプレート部であって厚み方向に貫通するように形成されており、シフトテーブル52Aを最大限まで上昇させたとしても、位置決めシャフト61Aがインデックスプレート63Aに当接しないようになっている。また、この場合、位置決めシャフト61Aの上端は、隣接するプレート部70aの当接面よりは上方に延在し、このプレート部70a、及び、プレート部70iの壁面に係合するようになっており、このプレート部70jが係合部を構成する。
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。
次に、シフト量の調整動作について説明する。
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8Dに示すように、ロックシリンダ67Aを縮めてストッパ支持板66A及びインデックスプレート63Aの固定を解除する。そして、図8Eに示すように駆動モータ41Aを作動させて、インデックスプレート63Aをジグボディ15Aと一緒に回転させる。この場合、所望する厚さのプレート部が所定位置における位置決めシャフト61Aの上方にくるまでインデックスプレート63Aが回転される。
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。
以上のように、本実施形態によれば、シリンダヘッド3に対するバルブ孔の加工時に用いられるクランプ装置であって、回転軸41A1,41A2の周りを回転可能なシフトテーブル52A,52Bと、シフトテーブル52A,52Bの回転位置を調整する駆動モータ41A,41Bと、シフトテーブル52A,52Bに設けられ、シリンダヘッド3を載置したパレット5をそれぞれ把持するパレットクランプシリンダ55A,55B,56A,56B及び位置決めシリンダ57A,57B,58A,58Bと、シフトテーブル52A,52Bの上端に固定した位置決めシャフト61A,61Bと、シフトテーブル52A,52Bを上方に押し付ける油圧シリンダ59A,59Bと、シフトテーブル52A,52Bが上方に押し付けられた際に、位置決めシャフト61A,61Bが当接するインデックスプレート63A,63とを備えたため、インデックスプレート63A,63に当接するまで油圧シリンダ59A,59Bを動作させることにより、簡単にシリンダヘッド3を昇降させることができる。また、インデックスプレート63A,63は、厚みが異なる複数のプレート部70a〜70j部を有し、これらプレート部70a〜70jを同心円上に配列したため、インデックスプレート63A,63Bを回転させることにより、位置決めシャフト61A,61Bが当接するプレート部の厚みを変更することができ、簡単な構成でシリンダヘッド3の昇降量を変更することができる。
また、本実施形態によれば、インデックスプレート63A,63Bは、シフトテーブル52A,52Bを最大限に上昇させた際に、位置決めシャフト61A,61Bと当接しないで当該インデックスプレート63A,63Bと係合するブランクのプレート部70jを備え、このプレート部70jに位置決めシャフト61A,61Bが係合した状態で、駆動モータ41A,41Bを回転させてインデックスプレート63A,63Bをシフトテーブル52A,52Bとともに回転させる構成としたため、シフトテーブル52A,52Bの回転位置を調整する駆動モータ41A,41Bを用いて、インデックスプレート63A,63Bを回転することができるため、装置構成が簡素化し、簡単な構成でシリンダヘッド3の昇降量を変更することができる。
次に、別の実施形態について説明する。
図9は、この別の実施形態にかかるインデックスプレートの周辺を示す側断面図である。上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成部分について説明する。
上述のように、シフトテーブル52A,52Bは、位置決めシャフト61A,61Bがそれぞれインデックスプレート63A,63Bに当接することにより、シフト量が規制されている。このシフト量は、シフトテーブル52A,52Bに配置したシリンダヘッド3の切削位置を決定するものであるため、当該シフト量を正確に保つことが要求される。
このため、本実施形態では、位置決めシャフト61A,61B(シフトテーブル52A,52B)を上昇させた際に、この位置決めシャフト61A,61Bがインデックスプレート63A,63Bにそれぞれ当接しているか否かを検出するエアーセンサ100A,100Bを備える。具体的には、図9に示すように、位置決めシャフト61A,61Bは、当該シャフト61A,61Bの軸方向に延びる空気管(エアノズル)101A,101Bを備え、これら空気管101A,101Bの一端は、検出対象物としてのインデックスプレート63A,63Bの下面(当接面)63A1,63B1にそれぞれ対向する位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1に開口している。また、空気管101A,101Bの他端は空気管102A,102Bを介して、圧縮空気供給装置103に接続されている。この圧縮空気供給装置103は、空気を圧縮して吐出するコンプレッサと、このコンプレッサから吐出された空気を一定圧力に減圧するレギュレータ等を備えて構成される。
エアーセンサ100A,100Bは、圧縮空気供給装置103と位置決めシャフト61A,61Bとの間に設けられ、これら位置決めシャフト61A,61Bの空気管101A,101Bから吐出される空気がインデックスプレート63A,63Bに基づいて位置決めシャフト61A,61Bの各上面61A1,61B1がインデックスプレート63A,63Bの各下面63A1,63B1に当接していることを検出するものである。エアーセンサ100A,100Bは、検出される背圧の大きさによってオン−オフされる圧力スイッチ104A,104Bと、この圧力スイッチ104A,104Bの作動圧力を設定するための作動圧力設定部105A,105Bとを備える。本実施形態では、位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1と、インデックスプレート63A,63Bの下面との隙間が所定の閾値(30μm)以下となる背圧を検出した場合に圧力スイッチ104A,104Bが作動するように作動圧力が設定されている。
この実施形態では、エアーセンサ100A,100Bを設けることにより、位置決めシャフト61A,61Bとインデックスプレート63A,63Bとが当接することをもってシフトテーブル52A,52Bの位置精度を担保(保障)する。一方で、この構成では、エアーセンサ100A,100Bの検出感度にズレが生じた場合には、シフトテーブル52A,52Bの位置精度を担保できなくなるため、定期的にエアーセンサ100A,100Bが所定のシフト量だけ上昇しているのかを確認する必要がある。しかし、位置決めシャフト61A,61Bの周囲は、多くのカバー部材により覆われているため、その都度分解して確認作業を行うために長時間を要し、ロス時間が大きく稼働率の低下の一因となっている。
このため、本実施形態では、インデックスプレート63A,63Bには、図10A、Bに示すように、一のプレート部の下面63A1,63B1に深さの異なる第一凹部110A,110B及び第二凹部111A,111Bが横並びに形成されている。これら第一凹部110A,110B及び第二凹部111A,111Bは、エアーセンサ100A,100Bの検出感度にズレが生じているか否かを判別するためのものであり、第一凹部110A,110Bの深さd1は、上記した閾値(30μm)に設定されている。また、第二凹部111A,111Bは、第一凹部110A,110Bよりも深く形成され、この深さd2は、上記した閾値よりも大きな距離(50μm)に設定されている。すなわち、エアーセンサ100A,100Bが正常に動作する状態では、第一凹部110A,110Bに対応する箇所に位置決めシャフト61A,61Bが当接した場合には、当該位置決めシャフト61A,61Bの当接が検出されるが、第二凹部111A,111Bに対応する箇所では、当該位置決めシャフト61A,61Bの当接が検出されない。
次に、エアーセンサ100A,100Bの検出感度確認動作について説明する。
まず、図10Aに示すように、位置決めシャフト61A,61Bの上方に、第一凹部110A,110Bが位置するまでインデックスプレート63A,63Bを回転させる。この位置で油圧シリンダを動作させて、シフトテーブル52A,52Bを上昇させる。すると、位置決めシャフト61A,61Bがインデックスプレート63A,63Bの下面63A1,63B1に当接する。この際に、エアーセンサ100A,100Bを作動させ、位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1と第一凹部110A,110Bとの距離が上記した閾値以下であるかを検出する。
この検出において、位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1と第一凹部110A,110Bとの距離が上記した閾値よりも大きい場合には、検出異常としてその旨を発報する。位置決めシャフト61A,61Bとインデックスプレート63A,63Bとの間に切粉等が混入している、もしくは、上記距離を実際の距離よりも大きく検出する方にエアーセンサ100A,100Bの検出感度のズレが生じていると考えられるためのである。
また、位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1と第一凹部110A,110Bとの距離が上記した閾値以下の場合には、エアーセンサ100A,100Bの検出結果は正常であるため、一旦、シフトテーブル52Aを下降させるとともに、図10Bに示すように、位置決めシャフト61A,61Bの上方に、第二凹部111A,111Bが位置するようにインデックスプレート63A,63Bを所定角度だけ回転させる。
そして、この位置で油圧シリンダを動作させて、シフトテーブル52A,52Bを上昇させる。すると、位置決めシャフト61A,61Bがインデックスプレート63A,63Bの下面63A1,63B1に当接する。この際に、エアーセンサ100A,100Bを作動させ、位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1と第二凹部111A,111Bとの距離が上記した閾値より大きいか否か、すなわち、位置決めシャフト61A,61Bとインデックスプレート63A,63Bとが当接するか否かを検出する。
この検出において、位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1と第一凹部110A,110Bとの距離が上記した閾値よりも大きい、すなわち、位置決めシャフト61A,61Bとインデックスプレート63A,63Bとの当接が検出されない場合には、エアーセンサ100A,100Bの検出結果は正常であるため、そのままシフトテーブル52Aを下降させて検出処理を終了する。
一方、位置決めシャフト61A,61Bの上面61A1,61B1と第一凹部110A,110Bとの距離が上記した閾値以下、すなわち、位置決めシャフト61A,61Bとインデックスプレート63A,63Bとの当接が検出された場合には、上記距離を実際の距離よりも小さく検出する方にエアーセンサ100A,100Bの検出感度のズレが生じていると考えられるため、検出異常としてその旨を発報する。
本実施形態では、位置決めシャフト61A,61Bの空気管101A,101Bから排出された空気の背圧に基づいて、当該位置決めシャフト61A,61Bがインデックスプレート63A,63Bに当接していることを検出するエアーセンサ100A,100Bを備え、インデックスプレート63A,63Bの一のプレート部には、エアーセンサ100A,100Bが当接を検出する閾値以下の深さに形成された第一凹部110A,110Bと、閾値よりも大きな値の深さに形成された第二凹部111A,111Bとを備えているため、エアーセンサ100A,100Bを第一凹部110A,110B及び第二凹部111A,111Bにそれぞれ当接させることにより、当該エアーセンサ100A,100Bの検出感度にズレが生じているか否かを簡単に判断することができる。このため、シフトテーブル52A,52Bのシフト量を正確に保つことができるとともに、従来のように、定期的に分解して確認作業を行う必要がなく、簡単な構成でシフトテーブル52A,52Bの位置決め精度を担保することができる。
また、この実施形態では、図9に示すように、上枠材45には、インデックスプレート63A,63Bの下面63A1,63B1に延在して、当該下面63A1,63B1に付着した切粉等のゴミを清掃する清掃ユニット120が設けられている。
この清掃ユニット120は、図11Aに示すように、上枠材45の下面から下方に延びる軸部材121と、この軸部材121に沿って軸方向に摺動するブラシユニット122と、このブラシユニット122を上方に付勢するばね部材123とを備える。
軸部材121は、上端及び下端に軸径を拡径した上端部材131及び下端部材132が一体に形成され、ブラシユニット122は、これら上端部材131と下端部材132との間に配置される。
ブラシユニット122は、軸部材121に摺動自在に設けられた筒状のユニット本体133と、このユニット本体133の下部側面から略水平方向に延びるブラシ体134とを備え、このブラシ体134の上面には、インデックスプレート63A,63B各プレート部の外側面からそれぞれ延出するカムフォロア140に当接する当接部135が形成されている。
カムフォロア140は、図11A,Bに示すように、高さの異なるプレート部の下面63A1,63B1から等距離の位置に形成されており、各プレート部に対するブラシユニット122の相対的な高さ位置を同一に保っている。これにより、ブラシ体134は、いずれのプレート部に対しても当該プレート部の下面63A1,63B1に相当する高さ位置に延在する。
このため、図11Aに示すように、例えば、高さ位置の高い(厚みの薄い)プレート部に対しては、ブラシユニット122の当接部135が当該プレート部のカムフォロア140に当接するまで、ブラシユニット122がばね部材123の付勢力によって上昇する。このため、ブラシ体134はプレート部の下面63A1,63B1に当接する。この状態でインデックスプレート63A,63Bを回転させると、プレート部の下面63A1,63B1に付着した切粉等のゴミがブラシ体134で除去されるため、当該プレート部の下面63A1,63B1を清浄した状態に保つことができる。
さらに、インデックスプレート63A,63Bの回転に伴い、高さ位置の低い(厚みの厚い)プレート部に移行すると、図11Bに示すように、ブラシユニット122の当接部135が当該プレート部のカムフォロア140に当接することにより、ばね部材123の付勢力に抗って、当該ブラシユニット122を下降させるため、高さ位置がプレート部によって変更された場合であっても、当該プレート部の下面63A1,63B1に付着した切粉等のゴミをブラシ体134で除去することができる。
このように、本実施形態によれば、位置決めシャフト61A,61Bが当接するインデックスプレート63A,63Bの下面63A1,63B1を清掃する清掃ユニット120を備えるため、位置決めシャフト61A,61Bとインデックスプレート63A,63Bとの間に切粉が挟まることを防止することができ、この切粉によりシフトテーブル52A,52Bのシフト量が変動することを防止できる。
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。
上記した実施形態では、インデックスプレート63A,63Bの各プレート部の下面63A1,63B1を清掃する清掃ユニット120として、ユニット本体133の下部側面から略水平方向に延びるブラシ体134を備える構成について説明したが、これに限るものではなく、ブラシ体の替わりに、各プレート部の下面63A1,63B1に向けて圧縮空気を噴射し、この圧縮空気により下面63A1,63B1に付着した切粉等のごみを除去する構成としても良い。また、クーラント洗浄しても良い。
1 バルブ孔加工装置
3 シリンダヘッド(ワーク)
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(回転ユニット)
51A フレーム部
52A,52B シフトテーブル(本体部)
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(ストッパ部)
63A,61B インデックスプレート
70a〜70j プレート部
100A,100B エアーセンサ
110A,110B 第一凹部
111A,111B 第二凹部
120 清掃ユニット
122 ブラシユニット
123 ばね部材
134 ブラシ体
P1〜P3 ピッチ

Claims (3)

  1. 工作機械においてワークの加工時に用いられるクランプ装置であって、
    回転軸周りを回転可能な本体部と、前記本体部の回転位置を調整する回転ユニットと、前記本体部に設けられ、ワークを載置したパレットを把持する把持部と、前記本体部の軸方向の一端部に固定したストッパ部と、前記本体部を軸方向の一方に押し付ける付勢手段と、前記本体部が軸方向の一方に押し付けられた際に、前記ストッパ部が当接するインデックスプレートとを備え、
    前記インデックスプレートは、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、
    前記インデックスプレートは、前記本体部を軸方向の一方に最大限に押し付けた際に、ストッパ部と当接しないで当該インデックスプレートと係合する係合部を備え、この係合部に前記ストッパ部が係合した状態で、前記回転ユニットを回転させて前記インデックスプレートを前記本体部とともに回転させることを特徴とするクランプ装置。
  2. 前記ストッパ部にエアノズルを形成し、このエアノズルから排出された空気の背圧に基づいて当該ストッパ部が前記プレート部に当接していることを検出するエアーセンサを備え、前記インデックスプレートの一のプレート部には、前記エアーセンサが当接を検出する閾値以下の深さに形成された第一凹部と、前記閾値よりも大きな値の深さに形成された第二凹部とを備えたことを特徴とする請求項1に記載のクランプ装置。
  3. 前記ストッパ部が当接する前記インデックスプレートの当接面を清掃する清掃ユニットを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のクランプ装置。
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