JP7119603B2 - 加工システム及び加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、加工システム及び加工方法に関する。

従来、内燃機関のシリンダブロックのボア穴を加工する場合には、中ぐり加工装置を使用して加工が行われている（例えば、特許文献１等参照。）。

この中ぐり加工装置は、ベッド上に起立固定されたコラムの前面に主軸ヘッドが鉛直なＺ軸方向に昇降自在に案内支持され、送り機構を介してＺ軸送り用モータにより昇降されるようになっている。主軸ヘッドには工具を鉛直に保持する主軸が設けられ、回転用モータにより回転駆動されるようになっている。ベッドに支持された水平なＸ軸方向に移動可能な治具ユニットの治具上には、シリンダブロックがトランスファバーにより搬入されてクランプされる。この状態で治具をＸ軸方向に移動してシリンダブロックをそのボア穴が工具と同軸的となる位置で主軸ヘッドを回転用モータにより回転駆動し、Ｚ軸送り用モータを作動させて主軸ヘッドを下降させ、シリンダブロックのボア穴の中ぐり加工を行うものである。

特開２００２－３０７２１６号公報

しかしながら、上述した従来の中ぐり加工装置において、ベッドやコラムに熱変位が生じた場合、ベッド側に設けられる治具とコラム側に設けられる主軸ヘッドとの間に位置ずれが生じ、加工精度に影響を及ぼすという問題がある。

本発明は、熱変位の影響を排除して高精度な加工を行うことができる加工システム及び加工方法を提供することを目的とする。

本発明に係る加工システムは、所定の間隔を隔てて配置された複数のステーションと、鉛直な第１軸方向に上昇、水平な第２軸方向に前進、前記第１軸方向に下降、前記第２軸方向に後退を繰り返し、前記第２軸方向に長手のトランスファバー及び前記トランスファバーに前記所定の間隔を隔てて配置され、前記ワークを位置決め支持する載置部を備えた搬送装置と、を備え、前記複数のステーションのうち、１つは、前記ワークに対し、加工装置により前記第１軸方向へ所定の加工を施す加工ステーションである。

さらに、加工システムは、前記加工装置は、ベッドと、前記ベッドの上面に立設されるコラムと、前記コラムの前面に前記第１軸方向に移動可能に設けられて加工動作を行う加工ヘッドと、前記加工ヘッドの下方に配置され、前記ワークを治具側位置決め部に位置決め支持する治具と、前記ベッド上に設けられ、前記治具を前記第２軸と交差する水平な第３軸を少なくとも含む所定の水平方向へ移動可能とするテーブル部と、前記加工ヘッドと前記治具との間の前記第３軸方向の位置ずれを検知する位置ずれ検知部と、前記位置ずれ検知部による検知結果に基づき前記テーブル部を制御し、前記治具を前記第３軸方向へ移動させて位置ずれを補正する補正部と、を備える。

そして、前記搬送装置は、前記ワークを隣の前記ステーションから前記加工ステーションへ搬送する際に、前記治具が前記テーブル部によってワーク受け渡し用の原位置に設定された状態で、前記トランスファバーの前記載置部に位置決め支持された前記ワークを前記治具へ受け渡して前記治具側位置決め部に位置決めし、前記加工装置は、前記治具が前記ワークを前記治具側位置決め部に位置決め支持した状態で前記位置ずれ検知部により前記位置ずれを検知し、前記補正部により前記治具を前記第３軸方向へ移動させて前記位置ずれを補正した状態で、前記加工ヘッドにより前記加工動作を行う。
さらに、前記位置ずれ検知部は、前記治具に配置されてその水平位置の基準となる基準部と、前記加工ヘッドに設けられて前記基準部の水平位置を測定するセンサと、を備える。

この構成によれば、搬送装置は、トランスファバーの載置部に位置決め支持されたワークを、ワーク受け渡し用の原位置に設定された治具へ確実に受け渡し、治具側位置決め部に位置決めすることができる。また、加工装置は、治具がワークを治具側位置決め部に位置決め支持した状態で位置ずれ検知部により第３軸方向の位置ずれを検知し、補正部により治具を第３軸方向へ移動させて位置ずれを補正した状態で加工ヘッドにより加工動作を行うことができる。よって、熱変位の影響を排除して高精度に加工を行うことができるという効果を奏する。

本発明に係る加工方法は、ワークを搬入するための搬入ステーションと、加工ヘッドを鉛直な第１軸方向に移動させながら加工動作を行う加工装置を有し、前記搬入ステーションから搬入された前記ワークに対し、前記加工装置により前記第１軸方向へ所定の加工を施す加工ステーションと、前記ワークをトランスファバーの載置部に位置決め支持し、水平な第２軸方向に前記搬入ステーションから前記加工ステーションへ搬送する搬送装置と、を備える加工システムにおける加工方法である。

そして、本発明に係る加工方法は、前記ワークをトランスファバーの前記載置部に位置
決め支持して前記搬入ステーションから前記加工ステーションへ搬送し、前記加工ヘッドの下方に配置される治具がワーク受け渡し用の原位置に設定された状態で、前記ワークを前記トランスファバーから前記治具へ受け渡して治具側位置決め部に位置決め支持してクランプし、前記治具が前記ワークをクランプした状態で、前記治具に配置されてその水平位置の基準となる基準部と前記加工ヘッドに設けられて前記基準部の水平位置を測定するセンサとを用いて、前記加工ヘッドと前記治具との間の前記第２軸と交差する水平な第３軸方向の位置ずれを検知し、前記治具を前記第３軸方向へ移動させて前記位置ずれを補正し、前記加工ヘッドを前記第１軸方向に移動させながら前記治具にクランプされた前記ワークに対し加工動作を行い、前記ワークの加工終了後、前記治具を前記ワーク受け渡し用の原位置に復帰させ、前記加工終了後の前記ワークを前記治具からアンクランプし、前記トランスファバーを前記加工ステーションから前記搬入ステーションへ復帰移動させる。

この方法によれば、トランスファバーの載置部に位置決め支持されたワークを、ワーク受け渡し用の原位置に設定された治具へ確実に受け渡し、治具側位置決め部に位置決めすることができる。また、治具がワークを治具側位置決め部に位置決め支持した状態で位置ずれを検知し、治具を第３軸方向へ移動させて位置ずれを補正した状態で加工ヘッドにより加工動作を行うことができる。よって、熱変位の影響を排除して高精度に加工を行うことができるという効果を奏する。

実施形態に係る加工システムの全体構成を示す正面図である。 加工システムの工程別概略説明図である。 洗浄冷却ステーションをトランスファバーの長手方向と直交する面で切断して示す断面図である。 中ぐり加工装置の側面図である。 中ぐり加工装置の制御回路図である。 中ぐり加工装置における動作の流れを示すフローチャートである。 トランスファバーが後退位置で上昇したワーク搬送前の様子を示す中ぐり加工装置の正面図である。 トランスファバーが前進位置で下降したワーク搬送後の様子を示す中ぐり加工装置の正面図である。 タッチセンサにより基準穴の位置測定を行う様子を示す中ぐり加工装置の正面図である。 補正動作時の様子を示す中ぐり加工装置の正面図である。 第１ボア穴の中ぐり加工を行う様子を示す中ぐり加工装置の正面図である。 第２ボア穴の中ぐり加工を行う様子を示す中ぐり加工装置の正面図である。 第３ボア穴の中ぐり加工を行う様子を示す中ぐり加工装置の正面図である。 中ぐり加工後に治具を受け渡し位置に復帰させた状態を示す中ぐり加工装置の正面図である。 トランスファバーが後退位置で下降した次のワーク搬送前の様子を示す中ぐり加工装置の正面図である。

以下、本発明を具体化した加工システム及び加工方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

（１．加工システムＳの全体構成）
加工システムＳは、シリンダブロックを加工対象のワークＷとするものであって、シリンダブロックの３つのボア穴Ｗｂに中ぐり加工を施す加工システムである。図１は加工システムＳの全体構成を示す正面図であり、図２は加工システムＳの工程別概略説明図である。加工システムＳは、図１、図２に示すように、ワークＷの搬入、ワークＷの洗浄冷却を行うための搬入・洗浄冷却ステーションＳＴ１と、ワークＷに中ぐり加工を行う加工ステーションＳＴ２と、加工後のワークＷの検測を行うための検測ステーションＳＴ３と、隣接する搬入ステーションＳＴ１と加工ステーションＳＴ２との間、及び加工ステーションＳＴ２と検測ステーションＳＴ３との間でワークＷを搬送するための搬送装置１００と、を備えて構成される。

（２．搬送装置１００の構成）
搬送装置１００は、長尺状のトランスファバーを用いてワークを搬送する公知の搬送装置であって、トランスファバー１０１と、トランスファバー１０１を鉛直方向（Ｚ軸方向）と水平方向（Ｘ軸方向）とにそれぞれ往復動作させるトランスファバー駆動部１１０とを備えて構成される。尚、Ｚ軸が本発明における鉛直な第１軸に対応し、Ｘ軸が水平な第２軸に対応する。

トランスファバー１０１は、ワークＷを位置決め載置して搬送するための長尺状部材であって、長手方向における搬入側の上面にワークＷを位置決め載置するための搬入側載置部１０２が設けられ、搬出側の上面にも同様に搬出側載置部１０３が設けられている。搬入側載置部１０２及び搬出側載置部１０３には、ワークＷの四隅の位置に対応して、本発明の載置部としての位置決めピン１０４が４本ずつ突設されている。ワークＷは、トランスファバー１０１上面の搬入側載置部１０２及び搬出側載置部１０３において、ワークＷ下面の各位置決め穴に対応する各位置決めピン１０４を係合させることによって位置決め載置される。

トランスファバー駆動部１１０は、図略の上下動機構および進退機構により駆動され、当該技術分野にて周知のリフト・アンド・キャリー運動を与える駆動機構である。

（３．搬入・洗浄冷却ステーションＳＴ１の構成）
搬入・洗浄冷却ステーションＳＴ１には、加工前のワークＷをクーラントによって予め冷却するための冷却装置２００が設置されている。冷却装置２００は、箱形のカバー２０１と、カバー２０１の入口２０１ａ及び出口２０１ｂに設けられたシャッター２０２と、カバー２０１内の上部に複数配列されてクーラントを噴出するノズル２０３と、洗浄冷却ステーションのワークＷを位置決めする冷却用治具２０５とを備えて構成される。入口２０１ａの外側が搬入ステーションであり、カバー２０１内が洗浄冷却ステーションである。図３は、洗浄冷却ステーションをトランスファバー１９１の長手方向と直交する面で切断して示す断面図である。搬入ステーションから洗浄冷却ステーションにかけてトランスファバー１０１の両側（トランスファバー１０１の長手方向と直交する方向の両側）には複数のローラ２０４が配列され、入口２０１ａのシャッター２０２が開放されると、ワークＷはローラ２０４の回転によってカバー２０１内へ搬送される。ワークＷがカバー２０１内に搬送されると、シャッター２０２が下がって入口２０１ａが閉鎖され、冷却用治具２０５が上昇してそれがワークＷ下面の位置決め穴に挿入され、ノズル２０３から噴出するクーラントが全体に吹きかけられる。クーラントは、加工ステーションＳＴ２での中ぐり加工時と同一温度に設定されているため、ワークＷは搬入ステーションＳＴ１で中ぐり加工前に予め同一温度に冷却され、熱変位の影響の低減を図ることができる。

出口２０１ｂのシャッター２０２が開放されると、冷却装置２００で冷却されたワークＷは、トランスファバー１０１の後退動作によって搬入側載置部１０２が出口２０１ｂ側から進入した状態でトランスファバー１０１が上昇動作を行うことによって位置決めピン１０４によって位置決め載置され、トランスファバー１０１の前進動作、下降動作によって加工ステーションＳＴ２へ搬送される。出口２０１ｂのシャッター２０２が閉鎖され、入口２０１ａのシャッター２０２が開放され、冷却用治具２０５が下降して次のワークＷの搬入に備える。

（４．加工ステーションＳＴ２（中ぐり加工装置１）の構成）
加工ステーションＳＴ２には、ワークＷとしてのシリンダブロックのボア穴に中ぐり加工を施すための中ぐり加工装置１が設置される。図４は中ぐり加工装置１の外観を示す側面図であり、図５は中ぐり加工装置１の制御回路図である。中ぐり加工装置１は、図４、図５に示すように、ベッド１０と、コラム２０と、主軸ヘッド３０と、治具ユニット５０と、タッチセンサ６０と、制御装置８０とを備える。

ベッド１０は、鋳物により厚肉平板状に形成され、床上に固定されている。ベッド１０には、クーラント流路１０ａが形成されており、クーラント流路１０ａを温度調整されたクーラントが絶えず流れることによってベッド１０の温度上昇の抑制が図られる。

コラム２０は、コラム本体２１と、Ｚ軸送り用ボールねじ（図示せず）と、Ｚ軸送り用モータ２２とを備えている。コラム本体２１は、鋳物によりほぼ直方体状に形成され、ベッド１０上に立設され、主軸ヘッド３０を摺動可能に支持している。このコラム本体２１の側面には、２本のガイドレール２１ｃが鉛直方向に延びるように且つ平行に形成されている。Ｚ軸送り用ボールねじは、２本のガイドレール２１ｃの間に鉛直方向に延びるように、且つ、鉛直なＺ軸周りに回転可能となるように、コラム本体２１に支持されている。Ｚ軸送り用モータ２２は、コラム本体２１の上端に配置され、Ｚ軸送り用ボールねじを回転駆動するように、Ｚ軸送り用ボールねじの上端に連結されている。コラム本体２１内の上部には、クーラント供給管２１ａに連通してクーラントを噴出する複数のノズル２１ｂが配列されている。ノズル２１ｂから噴出し、温度調整されたクーラントが絶えずコラム本体２１の内壁全体に吹きかけられることによって、温度上昇の抑制が図られ、ほぼ一定の温度に保たれる。

主軸ヘッド３０は、本発明の加工ヘッドであって、主軸ヘッド本体３１と、主軸３２と、工具３５を保持する工具ホルダ３４と、回転用モータ３８と、回転伝達機構３９とを備えている。主軸ヘッド３０の詳細な構成は後述する。ここでは、主軸ヘッド３０の概要について説明する。

主軸ヘッド本体３１がコラム本体２１に対して鉛直方向に摺動可能に支持されている。この主軸ヘッド本体３１には、鉛直なＺ軸回りに回転可能に主軸３２が設けられている。この主軸３２の下端に、工具ホルダ３４が固定されている。つまり、工具ホルダ３４を軸心回りに回転させながら、シリンダブロックであるワークＷに対してＺ軸方向に送ることによってボア穴Ｗｂを中ぐり加工する。ここで、主軸３２の回転は、回転伝達機構３９を介して、回転用モータ３８が駆動することにより行われる。

治具ユニット５０は、ベッド１０上に配置されており、コラム本体２１の前面側であって、主軸ヘッド本体３１の下側に位置している。治具ユニット５０は、ワークＷを位置決めし載置するための加工用治具としての位置決めピン５１ｐと、ワークＷを上から押さえつけてクランプするクランプ装置５９（図４にて図示略）と、ベッド１０上面に固定されて位置決めピン５１ｐを支持すると共にＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるテーブル部５２とを備えて構成される。Ｙ軸は、Ｘ軸と直交する水平方向であり、本発明における第２軸と交差する水平な第３軸に対応する。後述するＹ軸テーブル５１の上面には、ワーク搬送方向と直交する中央部にＵ字状空間５１ａがワーク搬送方向に貫通して形成され、このＵ字状空間５１ａを通るトランスファバー１０１によってワークＷが搬送される。治具５１上面には、ワークＷを位置決めするための治具側位置決め部、加工用治具としての位置決めピン５１ｐが設けられ、この位置決めピン５１ｐがワークＷの下面に形成された位置決め穴に係合することによって位置決めがなされる。クランプ装置５９は、制御装置８０からの指令に応じてワークＷを固定するクランプ状態とワークＷを解放するアンクランプ状態とを切り替え可能に構成されている。

テーブル部５２は、ベッド１０上面に固定されるＸ軸送り機構５３と、ベッド１０上面にＸ軸方向に摺動可能に支持され、Ｘ軸送り機構５３によってＸ軸方向に送られるＸ軸テーブル部５５と、Ｘ軸テーブル部５５に固定されるＹ軸送り機構５４と、Ｘ軸テーブル５５上面にＹ軸方向に摺動可能に支持され、Ｙ軸送り機構５４によってＹ軸方向に送られるＹ軸テーブル部５１とを備えて構成される。尚、Ｙ軸テーブル部５１が、本発明の治具を構成するものである。Ｘ軸送り機構５３は、Ｘ軸送り用モータ５３ａを備え、Ｘ軸送り用ボールねじを駆動することによりベッド１０に対してコラム本体２１の両端間でＸ軸テーブル５５をＸ軸方向に移動自在とされている。Ｙ軸送り機構５４は、Ｙ軸送り用モータ５４ａを備え、Ｙ軸送り用ボールねじを駆動することによりＹ軸テーブル５１をコラム本体２１に対して接近又は離間するＹ軸方向に移動自在とされている。そして、治具ユニット５０は、トランスファバー１０１に載置されてＵ字状空間５１ａへ搬入されてきたワークＷを位置決めピン５１ｐで位置決めしてクランプ装置５９でクランプする。

タッチセンサ６０は、先端に測定子を備えており、この測定子を被測定物に接触させ、測定子が被測定物に接したときのY軸テーブル５１の位置をY軸送りモータ５３ａについている図略のＹ軸エンコーダで読み取ることによって被測定物の位置を検出するように構成された公知の接触センサである。タッチセンサ６０は、主軸ヘッド本体３１において、ワークＷの搬出側における主軸３２の隣に設けられている。タッチセンサ６０は、主軸ヘッド本体３１と共に、治具５１の上面に接近または離間するＺ軸方向に移動可能である。このタッチセンサ６０は、主軸３２と治具５１とのＹ軸方向の相対位置を測定する。具体的には、タッチセンサ６０は、治具５１側に固定された基準穴ブロック７０上面の基準穴７１のＹ軸方向の２位置を測定する。尚、タッチセンサ６０と基準穴７１とで、本発明の位置ずれ検知部が構成される。

基準穴ブロック７０は、直方体ブロック状に形成され、上面中央に水平断面が円形の基準穴７１が設けられている。基準穴ブロック７０は、温度の影響を受けにくい材質によって形成することが好ましく、例えば、低膨張鋳物を好適に用いることができる。基準穴ブロック７０は、治具ユニット５０のＹ軸テーブル５１上に配置され、Ｘ軸テーブル５５をＸ軸送り機構５３によってＹ軸方向に駆動して、タッチセンサ６０直下の測定位置へ移動させることができる。この後、タッチセンサ６０を下降させ、Ｙ軸送り機構５４によりＹ軸テーブル５１をコラム本体２１に対して接近する方向へ移動させて接触検知し、Ｙ軸エンコーダの値を読み取り、続いてコラム本体２１に対して離間する方向に移動させて接触検知し、Ｙ軸エンコーダの値を読み取り、Ｙ軸エンコーダで読み取った２つの値から基準穴７１の中心の位置を演算する。演算した基準穴７１の中心位置と、理論上の基準穴７１の中心位置との差から、熱膨張による基準穴７１の中心位置のずれを検出する。この後、タッチセンサ６０を上昇させ、Ｘ軸テーブル５５をＸ軸送り機構５３によってＸ軸方向に駆動してタッチセンサ６０とＸ軸テーブル５５を元の位置、すなわち加工を行える位置へ戻す。

（４．１ 主軸ヘッド３０の構成）
主軸ヘッド３０の詳細構成について、図４を参照しつつ説明する。上述したように、主軸ヘッド３０は、主軸ヘッド本体３１と、主軸３２と、工具ホルダ３４と、回転用モータ３８と、回転伝達機構３９とを備えている。

主軸ヘッド本体３１は、鋳物によりほぼ直方体状に形成されている。この主軸ヘッド本体３１の背面にはボールねじナット（図示せず）が取付けられている。このボールねじナットは、コラム本体２１に取り付けられたＺ軸送り用ボールねじに螺合している。つまり、コラム本体２１に取り付けられたＺ軸送り用モータ２２を回転駆動させることにより、Ｚ軸送り用ボールねじが回転し、その回転に伴って主軸ヘッド本体３１がコラム本体２１に対して鉛直方向に移動する。主軸３２は、円筒状からなり、主軸ヘッド本体３１に軸受を介して回転可能に挿通されている。

（４．２ 制御装置８０の構成）
次に、制御装置８０の詳細構成について、図５の制御回路図を参照しつつ説明する。図５に示すように、制御装置８０は、加工制御部８２と、測定制御部８３と、補正部８４とから構成される。

加工制御部８２は、加工プログラムに基づいて加工に必要な各種モータを制御する。具体的には、加工制御部８２は、主軸ヘッド３０を駆動するＺ軸送り用モータ２２、回転用モータ３８、治具ユニット５０のＸ軸送り用モータ５３ａを制御する。

測定制御部８３は、主軸３２と治具５１との相対位置を測定するための一連の動作を制御する。具体的には、測定制御部８３は、タッチセンサ６０を基準穴７１に挿入・離脱するために主軸ヘッド３０をＺ軸方向に駆動するＺ軸送り用モータ２２を制御すると共に、タッチセンサ６０を基準穴７１にＹ軸方向に接触させるために、Ｙ軸テーブル５１をコラム本体２１に対して接近する方向に移動させたり、Ｙ軸テーブル５１をコラム本体２１に対して離間する方向に移動させたりして測定動作を行って、主軸ヘッド３０（タッチセンサ６０）とＹ軸テーブル５１（基準穴７１）とのＹ軸方向の位置ずれを検知する。

補正部８４は、タッチセンサ６０がＹ軸方向の２位置で基準穴７１に接触したときのＹ軸テーブル５１の位置、Ｙ軸エンコーダの値を入力し、Ｙ軸方向の２位置から基準穴７１の中心を演算し、演算した基準穴７１の中心位置と、理論上の基準穴７１の中心位置との差を演算し、その差分だけＹ軸送り用モータ５４ａを制御してＹ軸テーブル５１をＹ軸方向に移動させ、熱膨張によるコラム本体２１の倒れによる主軸３２のＹ軸方向の位置ずれをＹ軸テーブル５１のＹ軸方向の移動によって補正する。

（４．３ 中ぐり加工動作の流れ）
次に、中ぐり加工装置１において実行されるワークＷのボア穴Ｗｂの中ぐり加工動作の流れについて、図６のフローチャートに沿って図７～図１５を適宜参照しつつ説明する。

初期状態において、Ｙ軸テーブル５１はテーブル部５２上でワーク受け渡し用の原位置（ｘ０、ｙ０）に位置している。ワーク受け渡し用の原位置は、テーブル部５２によって設定されるＹ軸テーブル５１の初期位置であって、トランスファバー１０１からＹ軸テーブル５１へワークＷの受け渡しが行われる際のＹ軸テーブル５１の特定位置である。すなわち、トランスファバー１０１の搬入側載置部１０２に位置決めピン１０４で位置決めされたワークＷを、Ｙ軸テーブル５１に受け渡して位置決めピン５１ｐで位置決め載置するためには、Ｙ軸テーブル５１を常に同じ特定位置に設定してワークＷの受け渡しをする必要があるからである。

まず、ステップ１（以下、Ｓ１と略記する。他のステップも同様。）で、ワーク搬送を行う。具体的には、搬入側載置部１０２が搬入ステーションＳＴ１へ後退しているトランスファバー１０１を上昇させ、洗浄・冷却ステーションの冷却用治具２０５に位置決めされた未加工のワークＷを搬入側載置部１０２で位置決めピン１０４により位置決めしつつ載置すると同時に、加工済みのワークＷを搬出側載置部１０３で位置決めピン１０４により位置決めしつつ載置する。図７は、トランスファバー１０１の搬入側載置部１０２に未加工のワークＷが、搬出側載置部１０３に加工済みのワークＷが、それぞれ載置された状態を示している。

次に、トランスファバー１０１を搬入側載置部１０２が加工ステーションＳＴ２内となる位置へ前進させて、搬入側載置部１０２に載置された未加工のワークＷをＹ軸テーブル５１のＵ字状空間５１ａの位置へ搬送すると共に、搬出側載置部１０３に載置された加工済みのワークＷを検測ステーションＳＴ３へ搬送する。続いて、トランスファバー１０１を下降させて、搬入側載置部１０２に載置された未加工のワークＷを各位置決めピン１０４から離脱させながら、Ｙ軸テーブル５１上へ位置決めピン５１ｐを介して位置決めしつつ載置する。同時に、搬出側載置部１０３に載置された加工済みのワークＷを各位置決めピン１０４から離脱させながら、検測ステーションＳＴ３の検測用治具３０３へ位置決めしつつ載置する。つまり、Ｓ１において、搬送装置１００は、ワークＷを搬入ステーションＳＴ１から加工ステーションＳＴ２へ搬送する際、Ｙ軸テーブル５１がテーブル部５２によってワーク受け渡し用の原位置に設定された状態で、トランスファバー１０１の搬入側載置部１０２で位置決めピン１０４に位置決め支持されたワークＷをＹ軸テーブル５１へ受け渡して位置決めピン５１ｐに位置決めするのである。図８は、未加工のワークＷがＹ軸テーブル５１上に載置された状態を示している。

次に、Ｓ２で、ワークＷのクランプを行う。具体的には、未加工のワークＷが加工用治具５１ｐ上に載置された状態で、クランプ装置５９を駆動してワークＷをＹ軸テーブル５１にクランプし固定する。

次に、Ｓ３で、主軸ヘッド３０（タッチセンサ６０）とＹ軸テーブル５１（基準穴７１）との位置ずれ検知を行う。具体的には、測定制御部８３がＸ軸送り用モータ５３ａを制御して、基準ブロック７０の基準穴７１がタッチセンサ６０の直下となる測定位置へ治具５１をＸ軸方向に所定距離Ｌだけ後退させる。例えば、ワーク受け渡し用の原位置を（ｘ０，ｙ０）としたとき、測定位置は（ｘ０－Ｌ，ｙ０）と表される。続いて、測定制御部８３は、Ｚ軸送り用モータ２２を制御して主軸ヘッド３０を下降させてタッチセンサ６０先端の測定子を基準穴７１へ差し込む。熱膨張が無く位置ずれが無いときは、タッチセンサ６０は基準穴７１の中心に位置する。Ｙ軸テーブル５１をコラム本体２１に対して接近する方向に移動させ、タッチセンサ６０が基準穴７１に接触したらＹ軸テーブル５１の移動を停止させ、Ｙ軸エンコーダの値を読み取る。続いて、Ｙ軸テーブル５１をコラム本体２１に対して離間する方向へ移動させ、タッチセンサ６０が基準穴７１に接触したらＹ軸テーブル５１の移動を停止させ、Ｙ軸エンコーダの値を読み取る。Ｙ軸エンコーダの２つの値を足して２で除算すると、現在の基準穴７１の中心が求まる。演算した基準穴７１の中心位置と、理論上の基準穴７１の中心位置との差を演算し、その差分だけＹ軸テーブル５１の位置を補正する。その後、Ｚ軸送り用モータ２２を制御して主軸ヘッド３０を元の高さまで上昇させる。図９は、タッチセンサ６０により基準穴７１の位置測定を行う様子を示し、図１０は基準穴７１の位置測定が終了してタッチセンサ６０を支持する主軸ヘッド３０が測定前の高さに戻った様子を示している。

次に、Ｓ４で位置ずれ補正動作を行う。具体的には、補正部８４が、タッチセンサ６０による測定結果に基づいてＹ軸送り用モータ５４ａを制御してY軸テーブル５１をＹ軸方向へ移動させて位置ずれ補正を行う。例えば、理論上の基準穴７１の位置を（ｘ０－Ｌ，ｙ０）とし、タッチセンサ６０の測定結果の位置座標を（ｘ０－Ｌ，ｙ１）とした場合、補正部８４が、Ｙ軸送り用モータ５４ａを制御してＹ軸方向へ位置ずれ分Δｙ＝ｙ１－ｙ０だけ移動させることにより、Y軸テーブル５１の位置ずれ補正が行われる。つまり、中ぐり加工装置１は、Ｓ３～Ｓ４で、Y軸テーブル５１がワークＷを位置決めピン５１ｐに位置決め支持した状態で測定制御部８３によりタッチセンサ６０で位置ずれを検知し、補正部８４により治具５１をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させて位置ずれを補正し、その後Ｓ５～Ｓ７で主軸ヘッド３０により加工動作を行っている。位置ずれ部Δｙは、大きくても数十μｍから数百μｍ程であり、これだけ移動させてもY軸テーブル５１とトランスファバー１０１が干渉する恐れがない。基準穴７１の直径は、せいぜい２０ｍｍであり、基準穴７１の中心からコラム本体２１に接近する方向あるいは離間する方向に１０ｍｍ移動させてもY軸テーブル５１とトランスファバー１０１が干渉する恐れがない。

次に、Ｓ５で第１ボア穴Ｗｂの加工を行う。ここで、ワークＷであるシリンダブロックに設けられた３つのボア穴のうち搬出側のボア穴を第１ボア穴Ｗｂと称し、真ん中を第２ボア穴Ｗｂ、搬入側のボア穴を第３ボア穴Ｗｂと称する。具体的には、加工制御部８２がＸ軸送り用モータ５３ａを制御して治具５１をＸ軸方向へ前進移動させ、第１番ボア穴Ｗｂを主軸３２の直下に位置させる。続いて、加工制御部８２は、Ｚ軸送り用モータ２２を制御して主軸ヘッド３０を下降させると同時に、回転用モータ３８を制御して第１番ボア穴Ｗｂの中ぐり加工を実施する。尚、ボア穴Ｗｂの中ぐり加工動作において、主軸ヘッド３０によりＺ軸方向のみへの送り動作が行われ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への送り動作は行われない。図１１は、第１ボア穴Ｗｂの中ぐり加工を行う様子を示している。

次に、Ｓ６で第２ボア穴Ｗｂの加工を行う。具体的には、加工制御部８２がＸ軸送り用モータ５３を制御して治具５１を隣接するボア穴Ｗｂの中心間のピッチ分だけＸ軸方向に後退させ、２番目のボア穴Ｗｂを主軸３２の直下に位置させる。続いて、加工制御部８２は、Ｚ軸送り用モータ２２を制御して主軸ヘッド３０を下降させると同時に、回転用モータ３８を制御して第２番ボア穴Ｗｂの中ぐり加工を実施する。図１２は、第１ボア穴Ｗｂの中ぐり加工を行う様子を示している。

次に、Ｓ７で第３ボア穴の加工を行う。具体的には、加工制御部８２がＸ軸送り用モータ５３を制御して治具５１を隣接するボア穴Ｗｂの中心間のピッチ分だけＸ軸方向に後退させ、３番目のボア穴Ｗｂを主軸３２の直下に位置させる。続いて、加工制御部８２は、Ｚ軸送り用モータ２２を制御して主軸ヘッド３０を下降させると同時に、回転用モータ３８を制御して第３ボア穴Ｗｂの中ぐり加工を実施する。図１３は、第１ボア穴Ｗｂの中ぐり加工を行う様子を示している。つまり、Ｓ５～Ｓ７では、Ｓ６で治具５１が位置ずれ補正された状態で各ボア穴Ｗｂの中ぐり加工を実施するので、熱変位の影響を排除して高精度に加工を行うことができる。

第３ボア穴Ｗｂの中ぐり加工が終了すると、Ｓ８でＹ軸テーブル５１をワーク受け渡し用の原位置（ｘ０，ｙ０）へ復帰移動させる。具体的には、Ｘ軸送り用モータ５３ａ及びＹ軸送り用モータ５４ａを制御して、Ｙ軸テーブル５１をＳ１と同じ位置である原位置（ｘ０，ｙ０）へ復帰移動させる。図１４は、Ｙ軸テーブル５１を原位置に復帰移動させた状態を示している。

続いて、Ｓ９でワークＷのアンクランプを行う。具体的には、制御装置がクランプ装置５９を制御してアンクランプ駆動し、ワークＷをＹ軸テーブル５１からアンクランプして固定を解除する。

次に、Ｓ１０で、次に加工するワークＷの搬送準備のために、トランスファバー１０１の後退動作を行う。すなわち、トランスファバー１０１を、図１５に示すように、搬入側載置部１０２が搬入ステーションＳＴ１内となる位置まで後退動作させる。この後、Ｓ１へ戻り、以後、Ｓ１からＳ１０を繰り返す。

つまり、本実施形態に係る加工方法は、ワークＷをトランスファバー１０１の位置決め部ピン１０４に位置決め支持して搬入ステーションＳＴ１から加工ステーションＳＴ２へ搬送し（Ｓ１）、主軸ヘッド３０の下方に配置されるＹ軸テーブル５１がワーク受け渡し用の原位置に設定された状態で、ワークＷをトランスファバー１０１からＹ軸テーブル５１へ受け渡して位置決めピン５１ｐに位置決め支持してクランプし（Ｓ２）、Ｙ軸テーブル５１がワークＷをクランプした状態で加工ヘッドとしての主軸ヘッド３０とＹ軸テーブル５１との間の位置ずれを検知し（Ｓ３）、治具５１をＸ軸及びＹ軸を含む水平方向へ移動させて位置ずれを補正し（Ｓ４）、主軸ヘッド３０をＺ軸方向に移動させながらワークＷに対し加工動作を行い（Ｓ５～Ｓ７）、ワークＷの加工終了後、Ｙ軸テーブル５１をワーク受け渡し用の原位置に復帰させ（Ｓ８）、加工終了後のワークＷをアンクランプし（Ｓ９）、トランスファバー１０１を加工ステーションＳＴ２から搬入ステーションＳＴ１へ復帰移動させるものである（Ｓ１０）。

（５．検測ステーションＳＴ３の構成）
検測ステーションＳＴ３には、加工後のワークＷを検測するための検測装置３００が設置されている。検測装置３００は、測定ヘッド３０１と、測定ヘッド３０１を鉛直なＺ軸方向に駆動するＺ軸駆動機構３０２ｚ及び測定ヘッド３０１をワークＷの搬送方向であるＸ軸方向に駆動するＸ軸駆動機構３０２ｘを有するヘッド駆動部３０２と、検測対象のワークＷを位置決め支持する検測用治具３０３と、トランスファバー１０１の両側（トランスファバー１０１の長手方向と直交する方向の両側）に配列された複数のローラ３０４とを備えて構成される。検測用治具３０３は、シリンダ装置によって上下動する。

測定ヘッド３０１は、ワークＷであるシリンダブロックのボア穴Ｗｂの内径よりも一回り小さい外径を有する円筒状に形成され、加工ステーションＳＴ２で中ぐり加工が終了したシリンダブロックのボア穴Ｗｂの内径を測定する。

Ｘ軸駆動機構３０２ｘは、測定ヘッド３０１をＸ軸方向へ駆動して、シリンダブロックの第１～第３ボア穴Ｗｂの中心位置まで順次移動させる。そして、測定ヘッド３０１をＺ軸駆動機構３０２ｚにより下降させてボア穴Ｗｂ内に挿入し、ボア穴Ｗｂの内径を測定する。ボア穴Ｗｂの内径測定後、測定ヘッド３０１は上昇し、Ｘ軸方向の原点に復帰する。検査用治具３０３は下降し、ローラ３０４にワークＷが支持され、加工システムＳの外へ搬出される。ワークＷの搬出後、検測用治具３０３は上昇し、次の搬入に備える。測定ヘッド３０１により測定されたボア穴Ｗｂの内径が所定の基準寸法を満たさない場合は不良として検出される。よって、加工システムＳによれば、ワークＷの搬入、中ぐり加工及び検測まで円滑に実施することができる。

（６．まとめ）
本実施形態によれば、搬送装置１００は、トランスファバー１０１の位置決め部１０４に位置決め支持されたワークＷを、ワーク受け渡し用の原位置（ｘ０，ｙ０）に設定されたＹ軸テーブル５１へ確実に受け渡し、位置決めピン５１ｐに位置決めすることができる。また、中ぐり加工装置１は、Ｙ軸テーブル５１がワークＷを位置決めピン５１ｐに位置決め支持した状態でタッチセンサ６０により位置ずれを検知し、補正部８４によりＹ軸テーブル５１をＹ軸方向へ移動させて位置ずれを補正した状態で主軸ヘッド３０により加工動作を行うことができる。よって、熱変位の影響を排除して高精度に加工を行うことができるという効果を奏する。尚、従来は季節によりボア穴の位置度の調整を行っていたが、本実施形態によれば、加工システムＳ自身で位置ずれ補正がなされるので、季節による調整が不要となる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変更を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、本発明をシリンダブロックのボア穴の中ぐり加工を行う加工システムに適用した例を示したが、これには限られない。本発明は、シリンダブロックのボア穴以外の中ぐり加工を行う加工システムに適用してもよく、中ぐり加工以外の加工を行う加工システムに適用してもよい。

また、上記実施形態では、接触式のタッチセンサ６０により基準穴７１の位置を測定して位置ずれを検知する構成としたが、光を用いる非接触式のセンサにより位置ずれを検知する構成としてもよい。

さらに、上記実施形態では、加工ステーションＳｔ２の前ステーションを搬入・洗浄冷却ステーションＳＴ１、加工ステーションＳＴ２の後ステーションを検測ステーションＳＴ３としたが、前ステーション、後ステーションとも加工ステーションとしてもよい。いずれも加工ステーションＳＴ２の中ぐり加工装置１と同様な加工装置を備え、工具は中ぐりでなく、ドリル、エンドミルなどであってもよい。加工ステーション毎に熱膨張によるコラム本体２１の倒れ量が異なり、主軸３２のＹ軸方向の位置ずれ量が異なるので、Ｙ軸テーブル５１のＹ軸方向の移動量も異なる。また、冷却用治具２０５、検測用治具３０３を用いる代わりに、シリンダ装置によって進退するストッパにワークＷを当てて、ワークＷを位置決めしてもよい。

Ｓ…加工システム、Ｗ…ワーク、ＳＴ１…搬入・洗浄冷却ステーション、ＳＴ２…加工ステーション、ＳＴ３…検測ステーション、１…中ぐり加工装置（加工装置）、１０…ベッド、２０…コラム、３０…主軸ヘッド（加工ヘッド）、５１…Ｙ軸テーブル（治具）、５１ｐ…位置決めピン（治具側位置決め部）、５２…テーブル部、６０…タッチセンサ（センサ、位置ずれ検知部）、７１…基準穴（基準部、位置ずれ検知部）、８３…測定制御部、８４…補正部、１００…搬送装置、１０１…トランスファバー、１０４…位置決めピン（載置部）、２００…冷却装置。

Claims (8)

1. 所定の間隔を隔てて配置された複数のステーションと、
   鉛直な第１軸方向に上昇、水平な第２軸方向に前進、前記第１軸方向に下降、前記第２軸方向に後退を繰り返し、前記第２軸方向に長手のトランスファバー及び前記トランスファバーに前記所定の間隔を隔てて配置され、ワークを位置決め支持する載置部を備えた搬送装置と、を備え、
   前記複数のステーションのうち、１つは、前記ワークに対し、加工装置により前記第１軸方向へ所定の加工を施す加工ステーションである加工システムにおいて、
   前記加工装置は、
   ベッドと、
   前記ベッドの上面に立設されるコラムと、
   前記コラムの前面に前記第１軸方向に移動可能に設けられて加工動作を行う加工ヘッドと、
   前記加工ヘッドの下方に配置され、前記ワークを治具側位置決め部に位置決め支持する治具と、
   前記ベッド上に設けられ、前記治具を前記第２軸と交差する水平な第３軸を少なくとも含む所定の水平方向へ移動可能とするテーブル部と、
   前記加工ヘッドと前記治具との間の前記第３軸方向の位置ずれを検知する位置ずれ検知部と、
   前記位置ずれ検知部による検知結果に基づき前記テーブル部を制御し、前記治具を前記第３軸方向へ移動させて位置ずれを補正する補正部と、
   を備え、
   前記搬送装置は、前記ワークを隣の前記ステーションから前記加工ステーションへ搬送する際に、前記治具が前記テーブル部によってワーク受け渡し用の原位置に設定された状態で、前記トランスファバーの前記載置部に位置決め支持された前記ワークを前記治具へ受け渡して前記治具側位置決め部に位置決めし、
   前記加工装置は、前記治具が前記ワークを前記治具側位置決め部に位置決め支持した状態で前記位置ずれ検知部により前記位置ずれを検知し、前記補正部により前記治具を前記第３軸方向へ移動させて前記位置ずれを補正した状態で、前記加工ヘッドにより前記加工動作を行い、
   前記位置ずれ検知部は、
   前記治具に配置されてその水平位置の基準となる基準部と、
   前記加工ヘッドに設けられて前記基準部の水平位置を測定するセンサと、を備える、加工システム。
2. 前記テーブル部には、前記トランスファバーを前記第２軸方向に貫通して挿通するＵ字状空間が形成されている、請求項１に記載の加工システム。
3. 前記加工ステーションの前のステーションは、搬入ステーションであり、前記搬入ステーションは、加工前の前記ワークを冷却するための冷却装置が設けられる、請求項１又は２に記載の加工システム。
4. 前記加工装置は、前記ベッド及び前記コラムの少なくとも一方に冷却媒体の流動による冷却機構が設けられる、請求項１乃至３の何れか一項に記載の加工システム。
5. 前記加工ステーションによる加工後の前記ワークを検測するための検測ステーションをさらに備える、請求項１乃至４の何れか一項に記載の加工システム。
6. 前記加工装置は、前記ワークの穴を加工する中ぐり加工装置である、請求項１乃至５の何れか一項に記載の加工システム。
7. 前記加工装置は、シリンダブロックのボア穴加工用の中ぐり加工装置である、請求項６に記載の加工システム。
8. ワークを搬入するための搬入ステーションと、
   加工ヘッドを鉛直な第１軸方向に移動させながら加工動作を行う加工装置を有し、前記搬入ステーションから搬入された前記ワークに対し、前記加工装置により前記第１軸方向へ所定の加工を施す加工ステーションと、
   前記ワークをトランスファバーの載置部に位置決め支持し、水平な第２軸方向に前記搬入ステーションから前記加工ステーションへ搬送する搬送装置と、を備える加工システムにおける加工方法であって、
   前記ワークをトランスファバーの前記載置部に位置決め支持して前記搬入ステーションから前記加工ステーションへ搬送し、
   前記加工ヘッドの下方に配置される治具がワーク受け渡し用の原位置に設定された状態で、前記ワークを前記トランスファバーから前記治具へ受け渡して治具側位置決め部に位置決め支持してクランプし、
   前記治具が前記ワークをクランプした状態で、前記治具に配置されてその水平位置の基準となる基準部と前記加工ヘッドに設けられて前記基準部の水平位置を測定するセンサとを用いて、前記加工ヘッドと前記治具との間の前記第２軸と交差する水平な第３軸方向の位置ずれを検知し、
   前記治具を前記第３軸方向へ移動させて前記位置ずれを補正し、
   前記加工ヘッドを前記第１軸方向に移動させながら前記治具にクランプされた前記ワークに対し加工動作を行い、
   前記ワークの加工終了後、前記治具を前記ワーク受け渡し用の原位置に復帰させ、
   前記加工終了後の前記ワークを前記治具からアンクランプし、
   前記トランスファバーを前記加工ステーションから前記搬入ステーションへ復帰移動させる、加工方法。

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