JP4282844B2 - ワークの内径仕上げ加工装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの内径を仕上げ加工するための工具が、スピンドルの先端に交換可能に装着されるワークの内径仕上げ加工装置に関し、特に、スピンドルの先端への工具の着脱を自動的に行なうようにしたワークの内径仕上げ加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、たとえば特開平7−328885号公報で開示されるように、ワークであるコンロッドにおける大端部および小端部の内径をボーリングバーで仕上げ加工するようにしたものがあるが、ボーリングバーの交換にあたっては、仕上げ精度の面から自動交換を行なうことが困難とされており、作業者による交換操作を余儀なくされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ボーリングバー等の工具のスピンドルへの着脱を手動操作で行なうようにしたのでは、その交換作業を行なうのに時間がかかり、その間は工作機械が停止したままとなるので、工作機械の稼働時間が短くなる。
【0004】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、仕上げ精度の低下を回避しつつ工具の自動交換を可能としたワークの内径仕上げ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】
上記目的を達成するために、本発明は、ワークの内径を仕上げ加工するための工具が、スピンドルの先端に交換可能に装着されるワークの内径仕上げ加工装置であって、前記スピンドルの半径方向に沿う前記工具の位置を調節可能として前記スピンドルに設けられる補正手段と;前記スピンドルを移動させることを可能として予め設定される交換位置に複数の前記工具を択一的にもたらすことを可能としてストックするとともに前記交換位置で前記スピンドルの先端から取り外された工具を新たに保持し得る工具ストッカーと;前記交換位置で前記スピンドルの先端に新たに装着された工具の振れを検出する振れ検出器と;前記スピンドルの先端からの工具の取り外しならびに前記スピンドルの先端への新たな工具の装着を前記交換位置で実行する工具着脱ユニットと;前記工具ストッカーに保持された複数の工具の1つのうち前記スピンドルへの装着部を清掃可能として前記工具ストッカーに付設される工具清掃手段と;前記スピンドルの先端部を清掃可能として前記工具ストッカーに付設されるスピンドル清掃手段と;前記交換位置での工具交換後に前記振れ検出器の検出結果に基づいて前記補正手段による工具の位置調節、または前記工具清掃手段およびスピンドル清掃手段による清掃を実行するようにして前記補正手段、工具ストッカー、工具着脱ユニット、工具清掃手段およびスピンドル清掃手段の作動を制御する制御手段と;を備えてなり、前記制御手段が、前記振れ検出器で検出された工具の振れ量が第1の設定範囲を超える回数が設定回数以上となったときに前記補正手段を作動させてスピンドルの半径方向に沿う工具の位置を調節し、また前記振れ検出器で検出された工具の振れ量が前記第1の設定範囲よりも大である第2の設定範囲を超えるときには、前記スピンドル清掃手段によるスピンドルの清掃および前記工具清掃手段による工具の清掃を実行することを特徴とする。
【0006】
このような構成によれば、交換位置にスピンドルを移動させた状態で工具着脱ユニットによりスピンドルから外した工具を工具ストッカーに新たに保持せしめるとともに、工具ストッカーにストックされている複数の工具のうちの1つを交換位置にもたらした状態で工具着脱ユニットによりスピンドルの先端に新たな工具を装着することができる。しかも工具の交換後に振れ検出器により工具の振れを検出した結果、工具の振れ量が第1の設定範囲を超える回数が設定回数以上となったとき(即ち補正手段による補正で対応可能な程度に大きく振れが生じていると判定したとき)には、補正手段を作動せしめてスピンドルの半径方向に沿う工具の位置を調節することができ、一方、工具の振れ量が第1の設定範囲よりも大である第2の設定範囲を超えるとき(即ち補正手段による補正では対応困難な程度に大きく振れが生じていると判定したとき)には、切粉等の噛込みが生じているものとしてスピンドルから工具を取り外し、工具清掃手段およびスピンドル清掃手段の作動により工具のスピンドルへの装着部を清掃するとともにスピンドルの先端部を清掃せしめるようにする。その後、工具の交換を再度行なうことでスピンドルの先端に新たな工具を精度よく装着することが可能となる。このように、スピンドルの先端への工具の装着精度を確認しつつ工具の自動交換を行なうようにしたので、仕上げ精度の低下を回避しつつ工具を自動的に交換することが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【0008】
図1〜図28は本発明の一実施例を示すものであり、図1は工作機械の全体側面図、図2は図1の2矢視平面図、図3は図1の3矢視正面図、図4は図2の4矢視背面図、図5は図2の5−5線拡大断面図、図6は図5の6−6線断面図、図7は図5の7−7線断面図、図8は図5の8−8線断面図、図9は図8の9−9線拡大断面図、図10は図9の10−10線拡大断面図、図11は図5の11−11線に沿う第2位置決め手段の拡大断面図、図12はアンロック状態にある第2位置決め手段の図11に対応した断面図、図13は第2位置決め手段のロック作動を説明するための図11の13−13線に沿う断面図、図14は計測手段による計測状態での図8に対応した断面図、図15は図14の15−15線矢視図、図16は図2の16矢視拡大図、図17は図16の17−17線矢視方向から見た切欠き側面図、図18は図17の18−18線断面図、図19は図17の19−19線矢視図、図20は図19の20矢示部拡大図、図21は図20の21−21線断面図、図22は図20の22−22線断面図、図23はスピンドルの先端部のカムクランプ機構を示す断面図、図24は図16の24−24線断面図、図25は図24の25−25線断面図、図26は図24の26−26線矢視図、図27は図24の27−27線拡大断面図、図28は制御系を示す図である。
【0009】
先ず図1〜図4において、この工作機械は、たとえば車両用エンジンに用いられるワークとしてのコンロッド41の大端部41aに設けられる大径孔42の内面、ならびに該大径孔42よりも小径にして前記コンロッド41の小端部41bに設けられる小径孔43の内面に仕上げ加工を施すものであり、床面上に設置される基台45上に、複数たとえば4個のコンロッド41,41…を位置決め保持する位置決め保持装置46と、該位置決め保持装置46で保持されたコンロッド41,41の前記大径孔42…および前記小径孔43…に仕上げ加工を施すための単一のスピンドル47を備える加工手段48と、仕上げ加工が完了した後のコンロッド41における前記大径孔42および小径孔43の内径をそれぞれ個別に測定する一対の内径測定器49,50を備える計測手段51と、前記スピンドル47の先端部に交換可能に装着される複数の工具52…をストックする工具ストッカー53と、スピンドル47の先端からの工具52の取り外しならびにスピンドル47の先端への新たな工具52の装着を実行し得る工具着脱ユニット54とが配設される。 基台45上には水平面内で相互に直交するX軸およびY軸が設定されており、位置決め保持装置46は、基台45上の前記Y軸に沿う一端側(図1および図2の左端側)に寄った位置に配設され、前記X軸と平行な軸線まわりに回動可能な保持枠55を備える。
【0010】
前記基台45の外方側である保持枠55の一側には、作業者が複数たとえば一対のコンロッド41,41の保持枠55への着脱操作を行なうための着脱位置SHが設定され、また前記基台45の内方側である保持枠55の他側には、加工手段48によって複数たとえば一対のコンロッド41,41に仕上げ加工を行なうための加工位置SPが設定される。
【0011】
保持枠55の両端には、基台45から上方に突出するようにして基台45に固定される支持台58,59上に固定、支持されるインデックスユニット56およびインデックスサポートユニット57が同軸に連結されており、これらのユニット56,57によって、保持枠55は図1の矢印61で示す方向に180度ずつ回動せしめられる。また保持枠55は、着脱位置SHおよび加工位置SP側に保持枠55を臨ませることを可能としたカバー60で覆われる。
【0012】
図5〜図8を併せて参照して、前記保持枠55の着脱位置SHおよび加工位置SPに臨む側面には、X軸方向に間隔をあけて複数ずつたとえば一対ずつ2組のコンロッド41,41が、水平姿勢でそれぞれ位置決め保持されるものであり、前記着脱位置SHおよび加工位置SPに臨む保持枠55の両側面には、コンロッド41の大端部41aを当接させる一対ずつ2組の基準支持面62…と、コンロッド41の小端部41bを当接させる一対ずつ2組の基準支持面63…とが、保持枠55の水平な回動軸線64に関して対称な位置に形成される。
【0013】
保持枠55には、一対ずつ2組の第1位置決め手段65,65…と、一対ずつ2組のクランプ手段66,66…と、一対ずつ2組のナチュラルロック手段67,67…とが、前記回動軸線64に関して対称な配置で前記着脱位置SHおよび加工位置SPに臨む保持枠55の両側面に設けられる。
【0014】
第1位置決め手段65は、基準支持面63に当接したコンロッド41の小端部41bを小径孔43の内面の周方向複数箇所への接触により位置決めするロック状態と、前記小端部41bの位置決めを解除して前記小径孔43から離脱するアンロック状態とを切換可能なものである。
【0015】
図9をさらに併せて参照して、第1位置決め手段65は、コンロッド41の小端部41bを当接させる基準支持面63を外端面に有して保持枠55に着脱可能に締結されるガイド部材68と、前記小端部41bの小径孔43内に一端部を同軸に挿脱させることを可能として円筒状に形成されるとともに前記ガイド部材68で軸方向移動をガイドされるホルダ69と、該ホルダ69の半径方向に沿う移動を可能としてホルダ69の一端部に保持される複数の鋼球70,70…と、各鋼球70,70…をホルダ69の半径方向外方に押し上げて前記小径孔43の内面の複数箇所に当接させるテーパ面71aを一端部に有するとともに前記ホルダ69に軸方向相対移動を可能として同軸に挿入されるテーパピン71とを備える。
【0016】
ガイド部材68は、保持枠55の側面に複数のボルト72…で着脱可能に締結されるフランジ部68aを外端に有して円筒状に形成される。ホルダ69は、円筒状に形成されており、ガイド部材68内に軸方向摺動可能に嵌合される。このホルダ69の一端はキャップ73で閉塞されており、複数の鋼球70,70…は、ホルダ69の半径方向に沿う移動を可能としてホルダ69の一端部に保持される。
【0017】
ガイド部材68およびホルダ69間には、ホルダ69の回動を阻止する回動阻止手段76が設けられており、該回動阻止手段76は、ガイド部材68内に対応する位置で軸方向に延びてホルダ69の外面に設けられる一条の溝74と、ガイド部材68に螺合されて前記溝74に係合するねじ部材75とで構成される。したがってホルダ69は、回動阻止手段76により軸線まわりの回動が阻止された状態で、ガイド部材68により軸方向にガイドされることになる。
【0018】
このような第1位置決め手段65では、着脱位置SHにおいてホルダ69の一端部をコンロッド41の小径孔43内に挿入せしめた状態で、該ホルダ69に対してテーパピン71を図9の左側に相対移動せしめることにより、各鋼球70,70…がテーパ面71aで押されて小径孔43の内面の周方向複数箇所に接触することになり、それにより基準支持面63に当接した小径部41bが位置決めされたロック状態となる。また位置決めを解除したアンロック状態とするにあたっては、各鋼球70,70…に押上げ力を作用せしめるのを解消する位置までテーパピン71をホルダ69に対して軸方向に相対移動せしめた後、ホルダ69を小径孔43から離脱する位置まで軸方向に移動させればよい。
【0019】
ところで、前記保持枠55の回動軸線64に関して対称に配置される一対の第1位置決め手段65,65は、位置決め駆動手段77によって共通に駆動される。この位置決め駆動手段77は、コンロッド41における小径孔43の軸線に沿う方向で前記ホルダ69を軸方向に往復作動せしめることを可能として保持枠55に支持される第1駆動部78と、前記小径孔43の軸線に沿う方向で前記テーパピン71を軸方向に往復作動することを可能として前記保持枠55に支持される第2駆動部79とを備える。
【0020】
第1駆動部78は、前記小径孔43と同軸の軸線を有して保持枠55に固定される円筒状のシリンダ体80と、該シリンダ体80に摺動可能に嵌合されるホルダ駆動体81とを備え、シリンダ体80の両端には、ガイド筒82,82が締結される。
【0021】
ホルダ駆動体81は、前記両ガイド筒82,82間でシリンダ体80に摺動可能に嵌合される円筒状の駆動体主部81aの両端に、前記両ガイド筒82,82にそれぞれ流体密にかつ軸方向摺動可能に嵌合される円筒状のロッド部81b,81bが同軸にかつ一体に連設されて成るものであり、駆動体主部81aの両端外周部および両ガイド筒82,82の内端間には、シリンダ体80の内面で外周を規定されるとともにロッド部81b,81bの外周で内周を規定される環状の第1流体圧室83,83がそれぞれ形成され、両第1流体圧室83,83に個別に通じる第1流体圧導管84,84がシリンダ体80に接続される。
【0022】
このような第1駆動部78では、両第1流体圧室83,83の一方に流体圧を作用せしめるとともに両第1流体圧室83,83の他方から流体圧を解放することにより、ホルダ駆動体81が軸方向に往復移動することになる。
【0023】
しかもホルダ駆動体81における駆動体主部81aの外面には、環状凹部85が設けられるとともに、該環状凹部85よりも深い溝86が軸方向に延びて設けられており、溝86に係合するねじ部材87がシリンダ体80に螺合されることで、ホルダ駆動体81の軸線まわりの回動は阻止されている。
【0024】
第2駆動部79は、前記環状凹部85に通じる第2流体圧室88を相互間に形成してホルダ駆動体81の軸方向中間部に流体密にかつ軸方向摺動可能に嵌合される一対のピン駆動体89,89と、それらのピン駆動体89,89の軸方向外方でホルダ駆動体81内に固定されるガイド筒90,90と、ピン駆動体89,89を第2流体圧室88側に向けて付勢するばね力を発揮してピン駆動体89,89およびガイド筒90,90間に設けられる戻しばね91,91とを備え、ピン駆動体89,89に基端が一体にかつ同軸に連なるロッド89a,89aが各ガイド筒90,90に摺動可能に嵌合される。
【0025】
ホルダ駆動体81における駆動体主部81aの外面には、第1流体圧室83,83および環状凹部85間をシールする環状のシール部材92,92が装着されており、ホルダ駆動体81の軸方向位置にかかわらず環状凹部85すなわち第1流体圧室88に通じる第2流体圧導管93がシリンダ体80に接続される。
【0026】
このような第2駆動部79では、第2流体圧室88に流体圧を作用せしめる状態と、第2流体圧室88から流体圧を解放する状態とを切換えることにより、一対のピン駆動体89,89をホルダ駆動体81に対して軸方向に相対移動させることが可能である。
【0027】
ところで上記第1流体圧導管84,84および第2流体圧導管93は、保持枠55の一部を構成する流体圧分配板94に共通に接続されており、この流体圧分配板94は、保持枠55の180度ずつの回動に応じて保持枠55の上部もしくは下部に配置されることになる。
【0028】
図10を併せて参照して、ホルダ駆動体81におけるロッド部81b,81bの先端には、リング状の規制板97,97が締結される。この規制板97の内周の周方向に等間隔をあけた複数箇所(この実施例では3箇所)には、規制板97の半径方向内方に突出する規制突部97a,97a…が突設される。一方、第1位置決め手段65におけるホルダ69の他端部は、前記規制板97を貫通して前記ロッド部81b内に挿入されるものであり、ホルダ69の他端はガイド筒90に当接される。
【0029】
ホルダ69の他端側外面には、前記規制板97の規制突部97a,97a…に内方側から係合する係合突部69a,69a…が周方向に等間隔をあけた複数箇所(この実施例では3箇所)に突設されており、それらの係合突部69a,69a…は、各係合突部69a,69a…が規制突部97a,97a…相互間に対応する位置となるようにホルダ69およびホルダ駆動体81の軸線まわりの相対位置を定めたときには、ホルダ69の他端部を規制板97から離脱させることができるように形成されている。このようにして、ホルダ駆動体81には、ホルダ駆動体81に対するホルダ69の軸方向相対移動を阻止する連結状態と、ホルダ駆動体81に対して前記ホルダ69を前記軸線まわりに前記連結状態から設定量だけ相対回動せしめることで前記連結状態を解除する連結解除状態とを切換可能として、ホルダ69の他端部が連結されることになる。
【0030】
ホルダ69の他端部およびテーパピン71の他端部間には、ホルダ69に対してテーパピン71をガイド筒90側に移動せしめる方向のばね力を発揮するばね98が設けられており、ガイド筒90を軸方向移動自在に貫通するロッド89aの先端が前記テーパピン71の他端に同軸に当接される。すなわちピン駆動体89はテーパピン71の他端に同軸に当接される。
【0031】
このような位置決め駆動手段77によれば、該位置決め駆動手段77に連結されている一対の第1位置決め手段65,65のうち着脱位置SH側の第1位置決め手段65をロック状態とするとともに、加工位置SP側の第1位置決め手段65をアンロック状態とするようにして、前記両第1位置決め手段65,65を駆動することが可能である。
【0032】
図6に特に注目して、クランプ手段66は、コンロッド41を基準支持面62,63側に押圧して該コンロッド41を保持枠55に保持するものであり、保持枠55の水平な回動軸線64と平行な軸線まわりに起伏作動することを可能として保持枠55に支承されるクランプアーム100と、コンロッド41に当接することを可能として前記クランプアーム100の一端部に設けられるクランパ101とを備えるものであり、クランプアーム100を起伏駆動するためのクランプ駆動用シリンダ102がクランプアーム100の他端に連結される。
【0033】
クランパ101は、基準支持面62,63に大端部41aおよび小端部41bを当接させた状態にあるコンロッド41の中間部に当接可能なものであり、球面座金103をクランプアーム100の一端との間に介在させた前記クランパ101に係合する係合鍔部104aを一端に有して球面座金103およびクランプアーム100に挿通される保持ピン104と、該保持ピン104の中間部を一直径線に沿って貫通するようにしてクランプアーム100の一端部に挿入されるピン105と、該ピン105の外面に設けられた環状の係合溝106に係合するようにしてクランプアーム100に螺合されるねじ部材107とで、クランプアーム100の一端部にクランパ101が揺動可能に取付けられる。またクランプアーム100の一端には位置決めピン108が植設されており、この位置決めピン108は、多少のがたつきを許容しつつクランパ101の位置を定めるべくクランパ101に挿入される。
【0034】
クランプ駆動用シリンダ102は、Y軸方向に沿う軸線を有して一端を閉じた有底円筒状に形成されるとともに他端開口部を保持枠55の外方側に配置したシリンダ体109と、該シリンダ体109の他端開口部を閉じるシリンダキャップ110と、シリンダ体109に摺動可能に嵌合されるピストン111とを備えるものであり、シリンダ体109およびシリンダキャップ110は、複数のボルト112…で共締めされて保持枠55に固定される。
【0035】
シリンダ体109内で、該シリンダ体109の一端壁およびピストン111間には第3流体圧室113が、またシリンダキャップ110およびピストン111間には第4流体圧室114がそれぞれ形成されており、保持枠55の流体圧分配板94から延設される第3および第4流体圧導管115,116は、第3および第4流体圧室113,114に個別に通じるようにしてシリンダ体109に接続される。したがって第3および第4流体圧室113,114の一方への流体圧の作用ならびに第3および第4流体圧室113,114の他方からの流体圧の解放を切換可能であり、そのような流体圧の切換制御により、クランプ駆動用シリンダ102はピストン111をY軸方向に往復移動せしめるように作動する。
【0036】
ピストン111には、シリンダ体109の一端壁を流体密にかつ軸方向移動可能に貫通するロッド111aと、シリンダキャップ110を流体密にかつ軸方向移動可能に貫通するロッド111bとが同軸に連設されており、一方のロッド111aの先端部に設けられた被検出部117の検出によりクランプ駆動用シリンダ102の作動状況を検出するストローク検出器118がシリンダ体109に付設される。またシリンダキャップ110から突出する他方のロッド111bの先端部は、クランプアーム100の他端に、保持枠55の回動軸線64と平行な軸線を有する軸119を介して連結される。
【0037】
シリンダキャップ110にはブラケット120が一体に設けられており、このブラケット120にはリンク122の一端が前記軸119と平行な軸121を介して連結され、リンク122の他端は、前記軸119,121と平行な軸123を介してクランプアーム100の中間部に連結される。
【0038】
このようなクランプ手段66では、クランプ駆動用シリンダ102でクランプアーム100を起伏作動せしめることが可能であり、基準支持面62,63に大端部41aおよび小端部41bを当接させたコンロッド41をクランパ101で基準支持面62,63側に押圧してコンロッド41を保持枠55に固定的に保持する状態と、クランパ101による押圧状態を解除してコンロッド41の保持枠55への保持を解除する状態とを切換可能である。
【0039】
しかもクランプ手段66およびクランプ駆動用シリンダ102は、着脱位置SHではクランパ101がクランプ駆動用シリンダ102よりも上方位置となり、加工位置SPではクランパ101がクランプ駆動用シリンダ102よりも下方位置となるようにして、保持枠55に配置されている。
【0040】
図7に特に注目して、ナチュラルロック手段67は、コンロッド41における大端部41aの外側面を作業員の人力による着脱を可能として弾発的に保持するアンロック状態と、前記大端部41aを固定的に保持するロック状態とを切換えて保持するものである。
【0041】
このナチュラルロック手段67は、X軸およびY軸に直交する方向で大端部41aの両側に配置されるようにして保持枠55に固定される一対のハウジング125,125と、前記X軸およびY軸に直交する方向での制限された範囲での移動を可能として前記ハウジング125,125にそれぞれ支承されるプランジャ126,126と、大端部41aの外側面への当接を可能として前記各プランジャ126,126の先端に着脱可能に取付けられる当接部材127,127と、一端部を前記各プランジャ126,126の後端に対向させて前記ハウジング125,125に挿入されるとともに前記Y軸方向に移動することを可能として保持枠55にそれぞれ支承される押圧ピン128,128と、各押圧ピン128,128の他端に一端が同軸に螺着されるボルト129,129と、それらのボルト129,129の他端の拡径頭部129a,129aに係合することを可能として両ボルト129,129の他端側を挿通させる連結板130と、ハウジング125,125およびプランジャ126,126間に縮設される第1ばね131,131と、押圧ピン128,128の他端および連結板130間に縮設される第2ばね132,132とを備える。
【0042】
プランジャ126には、ハウジング125に挿通される規制ピン133を貫通させる規制孔134が、プランジャ126の一直径線に沿うとともにプランジャ126の軸線方向に長く形成されており、規制ピン133および規制孔134でプランジャ126の軸線方向移動が制限される。このプランジャ126のハウジング125から突出した先端部に当接部材127が取付けられるのであるが、コンロッド41の種類に応じて当接部材127を交換することを可能とするために、当接部材127は着脱可能にプランジャ126に取付けられる。
【0043】
また第1ばね131は、当接部材127を大端部41aの外側面に当接させる方向にプランジャ126を付勢するばね力を発揮するのであるが、プランジャ126に押圧ピン128からの押圧力が作用していない状態では、一対の当接部材127,127でコンロッド41の大端部41aを両側から仮に挟む程度のばね力を発揮するように、第1ばね131のばね荷重が設定される。
【0044】
プランジャ126の後端には、押圧ピン128の一端側に臨むように傾斜した受圧面135が形成されており、押圧ピン128の一端には、前記受圧面135に対応して傾斜した押圧面136が形成される。
【0045】
押圧ピン128の一端側は軸方向移動可能にハウジング125に挿入されており、また押圧ピン128の他端側は保持枠55に軸線方向の摺動を可能として嵌合される。而して押圧ピン128が、その軸方向一端側に移動したときには、押圧面136が受圧面135に当接することにより、プランジャ126がその先端の当接部材127を大端部41aの外側面に圧接する方向に押圧されることになる。
【0046】
第2ばね132は、前記押圧ピン128を軸方向一端側に移動させるばね力、すなわち当接部材127を大端部41aの外側面に圧接せしめるばね力を発揮し得るものであり、連結板130が、ボルト129,129の長手方向に沿って押圧ピン128の他端に近接するように作動するのに伴って第2ばね132が圧縮されるのに応じて、第2ばね132が、当接部材127を大端部41aの外側面に圧接せしめるばね力を発揮する。
【0047】
ところで、前記保持枠55の回動軸線64に関して対称に配置される一対のナチュラルロック手段67,67は、ナチュラルロック駆動手段136によって共通に駆動される。
【0048】
このナチュラルロック駆動手段136は、Y軸方向に沿う軸線を有して一端を閉じた有底円筒状に形成されて保持枠55に支持されるシリンダ体137と、該シリンダ体137の他端開口部を閉じるシリンダキャップ138と、シリンダ体137に摺動可能に嵌合されるピストン139とを備え、ピストン139の両端に同軸に連設されてシリンダ体137の一端壁およびシリンダキャップ138を流体密にかつ軸方向移動可能に貫通するロッド139a,139aが両ナチュラルロック手段67,67の連結板130,130に連結される。
【0049】
前記シリンダ体137内で、該シリンダ体137の一端壁およびピストン139間には第5流体圧室140が、またシリンダキャップ138およびピストン139間には第6流体圧室141がそれぞれ形成される。また保持枠55の流体圧分配板94から延設される第5および第6流体圧導管142,143が、第5および第6流体圧室140,141に個別に通じるようにしてシリンダ体137に接続される。したがって第5および第6流体圧室140,141の一方への流体圧の作用ならびに第5および第6流体圧室140,141の他方からの流体圧の解放を切換可能であり、そのような流体圧の切換制御により、ナチュラルロック駆動手段136は、ピストン139をY軸方向に往復移動せしめるように作動する。
【0050】
このようなナチュラルロック駆動手段136によれば、該ナチュラルロック駆動手段136に連結されている一対のナチュラルロック手段67,67のうち着脱位置SH側のナチュラルロック手段67をロック状態とするとともに、加工位置SP側のナチュラルロック手段67をアンロック状態とするようにして、前記両ナチュラルロック手段67,67を駆動することが可能である。
【0051】
また保持枠55には、連結板130…の作動位置を検出してナチュラルロック手段67…の作動状態を検出する作動検出器144…が取付けられる。
【0052】
保持枠55の着脱位置SH側には、基準支持面62…に当接した状態にある一対のコンロッド41,41の大端部41a…を、大径孔42…の内面の周方向複数箇所への接触によって位置決めするロック状態と、大端部41a…の位置決めを解除して大径孔42…から離脱するアンロック状態とを切換可能な一対の第2位置決め手段145,145が設けられる。
【0053】
図11〜図13を併せて参照して、第2位置決め手段145は、X軸と平行な軸線まわりの起伏作動を可能として保持枠55に基端部が支承される回動アーム146と、該回動アーム146の先端部に一体に形成された有底円筒状のシリンダ部147と、該シリンダ部147の開口端を塞ぐようにしてシリンダ部147に締結されるシリンダキャップ148と、シリンダ部147に摺動可能に嵌合されるピストン149と、該ピストン149に同軸に連設されてシリンダキャップ148を流体密にかつ軸方向移動可能に貫通するロッド150と、シリンダキャップ148からのロッド150の突出部の中間位置に固定される第1移動駒151と、コンロッド41の大径孔42内に挿入されることを可能として第1移動駒151に一体に形成される第1クランパ152と、第1移動駒151よりも外方位置でロッド150に該ロッド150の軸線方向に沿う移動を可能として支承される第2移動駒153と、コンロッド41の大径孔42内に挿入されることを可能として第2移動駒153に一体に形成される第2クランパ154と、シリンダキャップ148に締結された支持板155にロッド150の軸線と直交する軸156を介して中間部が回動可能に支持される回動リンク157と、該回動リンク157の一端および第1移動駒151間を連結する第1リンク158と、前記回動リンク157の他端および第2移動駒153間を連結する第2リンク159とを備える。
【0054】
シリンダ部147内で、該シリンダ部147の一端閉塞壁およびピストン149間には第7流体圧室160が形成され、ピストン149およびシリンダキャップ148間には第8流体圧室161が形成される。またシリンダ部147には第7流体圧室160に通じる第7流体圧導管163が接続され、シリンダキャップ148には第8流体圧室161に通じる第8流体圧導管164が接続される。
【0055】
またシリンダキャップ148には、規制ピン162が挿通、固定されており、該規制ピン162は、ロッド150の制限された範囲での軸方向移動を許容しつつ該ロッド150を一直径線に沿って貫通し、この規制ピン162によりロッド150およびピストン149の軸線まわりの回転が阻止される。
【0056】
このような第2位置決め手段145にあっては、回動アーム146が起立状態にあるときに第7流体圧室160に流体圧を作用せしめ、第8流体圧室161から流体圧を解放すると、第1および第2移動駒151,153は図13(a)で示すように相互に近接した位置となり、この状態では第1および第2クランパ152,154の大径孔42への挿入・離脱が可能である。
【0057】
また第7流体圧室160から流体圧を解放し、第8流体圧室161に流体圧を作用せしめると、第1移動駒151がシリンダキャップ148側に移動するのに伴って第2移動駒153は第1移動駒151から離反し、図13(b)で示すように、第1および第2クランパ152,154が大径孔42の内面に強く圧接され、これによりコンロッド41の大端部41aが位置決めされることになる。
【0058】
両第2位置決め手段145,145における回動アーム146,146の基端部は、X軸に沿う軸線を有する連結筒165の両端部に直角に連設されており、この連結筒165内には、回動軸166が相対回動不動に挿入される。すなわち両第2位置決め手段145,145の回動アーム146,146は回動軸166とともに回動する。
【0059】
回動軸166の両端部は、保持枠55に設けられた軸支部167,168で回動可能に支承されており、一方の軸支部167に近接した位置で回動軸166にはアーム170が固定される。一方、基台45には回動軸166の軸線と直交する軸線すなわちY軸方向に沿う軸線を有するシリンダ169がクレビスピン171を介して支持されており、このシリンダ169のピストンロッド169aが前記アーム170に連結される。したがってシリンダ169の伸縮作動により、回動軸166が軸線まわりに回動し、両第2位置決め手段145,145が起伏駆動される。
【0060】
このような第2位置決め手段145は、着脱位置SHでコンロッド41を保持枠55に位置決めする際には、回動アーム146を起立状態としてコンロッド41の大径孔42の内面の周方向2箇所に第1および第2クランパ152,154を当接せしめてコンロッド41の大端部41aを位置決めするロック状態となるが、保持枠55を180度回動せしめてコンロッド41を加工位置SPにもたらす前すなわち大径孔42の仕上げ加工前には、第1および第2クランパ152,154を大径孔42から退避せしめて大端部41aの位置決めを解除するように回動アーム146を倒伏状態としたアンロック状態となる。
【0061】
加工位置SP側で基台45上には、X軸方向に延びる一対のガイドレール174,174が設けられており、これらのガイドレール174,174によりX軸方向の移動をガイドされる第1可動テーブル175が基台45の上方に配置される。この第1可動テーブル175には、両ガイドレール174,174間でX軸方向に延びるとともに一端部が基台45で回転自在に支承されるねじ軸176が螺合されており、該ねじ軸176の他端に連結される減速機付モータ177が基台45上に固定支持される。したがって減速機付モータ177でねじ軸176を回転駆動することにより、第1可動テーブル175はX軸方向に沿って移動することになる。
【0062】
加工手段48は、Y軸方向に沿う軸線を有するスピンドル47と、該スピンドル47を軸線まわりに回転駆動することを可能としてスピンドル47に連結される駆動ユニット178と、前記スピンドル47の先端部に装着される工具52とを備えるものであり、駆動ユニット178は、第1可動テーブル175の上方に配置される第2可動テーブル179に固定される。
【0063】
第1可動テーブル175上には、加工位置SPで保持枠55に位置決め保持されたコンロッド41が備える大径孔42および小径孔43の軸線に沿う方向すなわちY軸方向に延びる一対のガイドレール180,180が設けられており、第2可動テーブル179は、それらのガイドレール180,180に沿って移動可能である。しかも第2可動テーブル179には、両ガイドレール180,180間でY軸方向に延びるとともに一端部が第1可動テーブル175で回転自在に支承されるねじ軸181が螺合されており、該ねじ軸181の他端に連結される減速機付モータ182が第1可動テーブル175上に固定支持される。したがって減速機付モータ182でねじ軸181を回転駆動することにより、第2可動テーブル179はY軸方向に沿って移動することになり、スピンドル47は、コンロッド41における大径孔42および小径孔43の軸線方向への進退作動を可能として第1可動テーブル175上に配設される。
【0064】
工具52は、図8で示すように、前記コンロッド41における大径孔42の内面に仕上げ加工を施すための大径部52aと、前記コンロッド41における小径孔43の内面に仕上げ加工を施すための小径部52bとを有して段付きに形成される複合工具であり、前記大径孔42および小径孔43への挿通位置の変化によって、大径孔42および小径孔43のいずれの内面にも仕上げ加工を施すことが可能である。
【0065】
計測手段51は、仕上げ加工が完了した後のコンロッド41における前記大径孔42および小径孔43の内径をそれぞれ個別に測定する一対の内径測定器49,50が、第1可動テーブル175の上方に配置される第3可動テーブル183上に配設されて成るものである。
【0066】
第1可動テーブル175上には、加工手段48をガイドする一対のガイドレール180,180とはX軸方向にずれた位置でY軸方向に延びる一対のガイドレール184,184が設けられており、第3可動テーブル183はそれらのガイドレール184,184により、Y軸方向すなわち加工位置SPで保持枠55に保持されたコンロッド41における大径孔42および小径孔43の軸線方向に移動するようにガイドされる。
【0067】
第3可動テーブル183には、両ガイドレール184,184間でY軸方向に延びるとともに一端部が第1可動テーブル175で回転自在に支承されるねじ軸185が螺合されており、該ねじ軸185の他端に連結される減速機付モータ186が第1可動テーブル175上に固定支持される。したがって減速機付モータ186でねじ軸185を回転駆動することにより、第3可動テーブル183はY軸方向に沿って移動することになり、両内径測定器49,50は、コンロッド41における大径孔42および小径孔43の軸線方向への進退作動を可能として第1可動テーブル175上に配設されることになる。
【0068】
図14および図15を併せて参照して、一方の内径測定器49は、コンロッド41における大径孔42内への挿入時に大径孔42の一直径線上で大径孔42の内面に近接、対向する一対の検出子49a…と、それらの検出子49a…の大径孔42に対する挿脱をガイドする複数のガイド部49b…とを備えるものであり、両検出子49a…を軸線まわりに回転することで大径孔42の内径が測定される。
【0069】
また他方の内径測定器50は、コンロッド41における小径孔43内への挿入時に小径孔43の一直径線上で小径孔43の内面に近接、対向する一対の検出子50a…と、それらの検出子50a…の小径孔43に対する挿脱をガイドする複数のガイド部50b…とを備えるものであり、両検出子50a…を軸線まわりに回転することで小径孔43の内径が測定される。
【0070】
ところで、内径測定器50が第3可動テーブル183上に固定配置されるのに対し、内径測定器49は、前記内径測定器50とのX軸方向に沿う距離を調節可能として第3可動テーブル183上に支持される。これにより大径孔42および小径孔43間の間隔が異なる複数種類のコンロッド41に対処して大径孔42および小径孔43の内径を同時に計測することが可能となる。
【0071】
工具ストッカー53は、加工手段48が備えるスピンドル47の軸線と平行な軸線まわりに回転可能な円盤状の回転体191を有し、加工手段48のX軸方向に沿う移動方向の一端側で基台45上に配設される。
【0072】
図16〜図19を併せて参照して、基台45上に立設された支柱192の上部には、上下方向に沿う回転軸線を有するインデックスモータ193が支持されており、このインデックスモータ193に隣接した位置で前記支柱192の上部には伝動機構(図示せず)を内蔵した伝動箱194が固定される。該伝動箱194からは前記スピンドル47の軸線と平行な方向すなわちY軸方向に延びる軸線を有する出力軸195が突出されており、回転体191の中心部が該出力軸195に同軸に締結される。また伝動箱194の上端からは上下に延びる入力軸196が突出されており、前記伝動機構は入力軸196から入力される回転動力をY軸方向に沿う軸線を有する出力軸195および回転体191の回転動力に変換するようにして動力を伝達する。
【0073】
インデックスモータ193は、上下に延びる回転軸197を備えており、該回転軸197の上端に設けられる駆動プーリ198と、前記入力軸196の上端に設けられる従動プーリ199とに無端状の伝動ベルト200が巻掛けられる。したがってインデックスモータ193の作動により回転体191がY軸方向に沿う軸線まわりにインデックス駆動される。
【0074】
回転体191の外周部において周方向に等間隔をあけた複数箇所たとえば9箇所のうち特定の1箇所を除く残余の複数箇所(この実施例では8箇所)には、工具52を着脱可能に把持し得る工具把持手段201,201…が設けられ、前記特定の1箇所にはスピンドル47の先端部を清掃可能であるスピンドル清掃手段202が設けられる。
【0075】
ところで、回転体191の外方には、加工手段48におけるスピンドル47の先端部を配置し得る交換位置SCが設定されており、前記インデックスモータ193は、複数の工具把持手段201,201…およびスピンドル清掃手段202の1つを前記交換位置SCに択一的にもたらすように回転体191をインデックス駆動する。
【0076】
図20〜図22において、工具把持手段201は、工具52を両側から挟むことを可能として回転体191に回動可能に支承される一対の把持アーム203,203と、工具52を挟む側に両把持アーム203,203を付勢するばね204と、両把持アーム203,203間で回転体191に締結されるストッパ205とを備える。
【0077】
回転体191には、該回転体191と平行な軸線を有する一対の支軸206,206の基端がボルト207,207により固定されており、両把持アーム203,203の中間部がそれらの支軸206,206を介して回転体191に支承される。しかも各支軸206,206の先端には、把持アーム203,203の支軸206,206からの離脱を阻止する円板状の規制板208,208がボルト209,209によって締結される。
【0078】
両把持アーム203,203の一端側は、回転体191から外方に突出しており、それらの把持アーム203,203の一端側の相互に対向する部分には、工具52が備える環状溝(図示せず)に嵌合して工具52を両側から把持し得るように円弧状に形成される把持部210,210と、把持部210,210の一端に連なって直線状に延びるガイド部211,211とが設けられ、把持部210,210およびガイド部211,211は、台形状の横断面形状を有するように形成される。しかも両ガイド部211,211は、工具52の把持部210,210に対する挿脱を容易とするために把持部210,210から離反するにつれて相互に離反するように傾斜して形成される。
【0079】
ばね204は、両把持アーム203,203の他端部間に縮設されており、両把持アーム203,203は、それらの把持アーム203,203の他端を相互に離反せしめる方向すなわち両把持部210,210で工具52を把持する方向に前記ばね204によって付勢される。
【0080】
ストッパ205は、一対のボルト212,212で回転体191に締結されており、両把持アーム203,203の一端部間への工具52の挿入端が該ストッパ205で規制される。またストッパ205の両側には、ばね204によって付勢される両把持アーム203,203の回動端を規制すべく両把持アーム203,203の一端側側面に当接可能な規制突部205a,205aが一体に突設される。
【0081】
図17および図19に特に注目して、スピンドル清掃手段202は、一部を回転体191の外方に張出すようにして該回転体191に締結される支持板212と、スピンドル47の先端部を挿入可能な有底の挿入穴214を有して前記支持板212の外端に締結される清掃具213とを備える。
【0082】
清掃具213には、前記挿入穴214の内面に開口する複数の空気噴出孔215…が設けられており、それらの空気噴出孔215…に通じる空気通路216が、清掃具213、支持板212、回転体191および出力軸195に設けられ、空気通路216には図示しない圧縮空気源から圧縮空気を供給可能である。
【0083】
而して交換位置SCにスピンドル清掃手段202を配置した状態で、工具52が装着されていない状態のスピンドル47を交換位置SCにもたらしてY軸方向に前進させ、挿入穴214にスピンドル47の先端部を挿入した状態で圧縮空気を空気通路216に供給すると、各空気噴出孔215…から噴出される圧縮空気によってスピンドル47の先端部が清掃されることになり、スピンドル47の先端部に付着した切粉や切削油等を除去することができる。
【0084】
ところで、回転体191において伝動箱194側の面には、回転体191の回転軸線を中心とするとともに半径を異ならせた複数の仮想円232…が設定されており、それらの仮想円232…上で回転体191には被検出ピン233…が植設される。しかも各被検出ピン233…は、前記各工具把持手段201…およびスピンドル清掃手段202相互間に設定される周方向の間隔と同一の等間隔を前記各仮想円232…の周方向にあけた複数箇所のうち選択された複数箇所で回転体191に植設されるものであり、支柱192から回転体191側に張出した支持腕234には、各被検出ピン233…を検出するピン検出器235が配設される。
【0085】
而して複数の工具把持手段201…およびスピンドル清掃手段202のうちいずれが交換位置SCにもたらされているかを、前記ピン検出器235で検出される各仮想円233…毎の被検出ピン233…の組合わせにより確認することができる。
【0086】
工具ストッカー53には、該工具ストッカー53にストックされている複数の工具52…の1つにおける後部すなわちスピンドル47への装着部を清掃可能な工具清掃手段241が付設される。
【0087】
図16および図17に特に注目して、前記工具清掃手段241は、伝動箱194とは反対側で回転体191に対向して配置される清掃具242と、該清掃具242に関して回転体191とは反対側に配置されてY軸方向に沿う軸線を有するとともに前記清掃具242に連結されるピストンロッド243aを有するシリンダ243とを備える。
【0088】
シリンダ243は、支持台244上に固定配置されており、該支持台244は支柱192から側方の張出す支持枠245に、該支持枠245の先端から上方に延びるようにして固着される。
【0089】
清掃具242の回転体191に対向する側の面には、工具52の後部を挿入可能な有底の挿入穴246が設けられるとともに、該挿入穴246の内面に開口する複数の空気噴出孔247,247…が設けられており、それらの空気噴出孔247,247…に共通に通じる空気供給管路248が清掃具242に接続され、空気供給管路248には図示しない圧縮空気源から圧縮空気を供給可能である。
【0090】
このような工具清掃手段241は、工具ストッカー53における複数の工具52…およびスピンドル清掃手段202の1つが交換位置SCにもたらされているときに、回転体191の周方向に沿って交換位置SCの工具52またはスピンドル清掃手段202に隣接する位置にある工具52に対応して配置されるものであり、シリンダ243により清掃具242を工具52側に前進せしめ、挿入穴246に工具52の後部を挿入した状態で圧縮空気を空気供給管路248から各空気噴出孔247,247…に供給して噴出噴出せしめることにより、工具52の後部を清掃することが可能となり、工具52の後部に付着した切粉や切削油等を除去することができる。
【0091】
図23において、スピンドル47の先端には、工具52をクランプするクランプ状態、ならびに工具52のクランプ状態を解除するアンクランプ状態を切換え可能なカムクランプ機構218が設けられる。
【0092】
このカムクランプ機構218は、軸線まわりの回転ならびに軸線方向の移動を不能としてスピンドル47の先端部に装着される支持体219と、該支持体219の中間部にスピンドル47の軸線と直交する軸線を有して回転自在に支承されるとともに両端外面には雄ねじ221,222がそれぞれ刻設されるクランプボルト220と、軸線まわりの回転を不能とするが軸線方向の移動を可能として支持体219に支承されるとともに前記雄ねじ221,222に螺合されるナット223,224とを備える。
【0093】
スピンドル47の先端には、前記ナット223,224が配置される部分を囲繞する円筒部225が一体に設けられており、該円筒部225の内面225aは、工具52側に向かうにつれて大径となるテーパ状に形成される。一方、工具52の後端部には、前記円筒部225の内面225aに対応したテーパ状の外面を有して円筒状に形成される挿入筒部226が円筒部225への挿入を可能として同軸に設けられるとともに、支持体219の先端部を挿入可能な凹部227が同軸に設けられる。しかも挿入筒部226の内面には、前記ナット223,224をそれぞれ嵌合し得る嵌合凹部228,228が設けられる。
【0094】
スピンドル47の先端の円筒部225には、クランプボルト220と同軸の挿通孔229,229が設けられ、工具52の後端の挿入筒部226には、該挿入筒部226を円筒部225内に挿入したときに前記挿通孔229,229に連なる挿通孔230,230が設けられる。
【0095】
クランプボルト220の両端面には、レンチ236の先端部を係合させ得る係合穴220a,220aが設けられており、図23(a)で示すように、円筒部225に挿入筒部26を挿入した状態で一方の組の挿通孔229,230に挿通したレンチ236を一方の係合穴220aに係合して正方向に回転すると、クランプボルト220の正回転により両ナット223,224が相互に離反する方向に移動して嵌合凹部228,228に嵌合することで、カムクランプ機構218がクランプ状態となり、工具52がスピンドル47の先端部に装着される。
【0096】
また上記クランプ状態で、一方の組の挿通孔229,230に挿通したレンチ236を一方の係合穴220aに係合して逆方向に回転すると、図23(b)で示すように、クランプボルト220の逆回転により両ナット223,224が相互に近接する方向に移動して嵌合凹部228,228から離脱することで、カムクランプ機構218がアンクランプ状態となり、工具52をスピンドル47の先端部から取り外すことができる。
【0097】
しも両ナット223,224の一方223には、カム面223aが設けられており、このカム面223aに一端を当接させる押出しピン231が軸方向の移動を可能として支持体219の先端部に保持されており、該押出しピン231の他端は、工具52の後端部における凹部227の閉塞端に当接可能である。而して前記カム面223aは、カムクランプ機構218がクランプ状態からアンクランプ状態に変化する際のナット223の移動によって押出しピン231を前方すなわち工具52側に押圧するように形成されており、アンクランプ状態で工具52は押出しピン231によってスピンドル47から離れる方向に押されることになる。
【0098】
図24〜26において、工具着脱ユニット54は、スピンドル47のカムクランプ機構218をもたらし得る交換位置SCでスピンドル47の回転軸線と直交する方向に往復移動することが可能な移動体250と、該移動体250を往復駆動するシリンダ251と、スピンドル47の回転軸線と直交する軸線まわりの回転を可能として移動体250に支承される回転軸252と、該回転軸252の軸線まわりの相対回転を不能とするとともに回転軸252の軸線方向への制限された範囲での相対移動を可能として回転軸252の一端部に基端部が同軸に連結されるレンチ236と、該レンチ236の基端部および回転軸252の一端部間に縮設されるばね253と、移動体250の移動位置にかかわらず回転軸252を正・逆いずれの方向にも回転駆動し得るナットランナー254とを備える。
【0099】
支持枠245上には、交換位置SCに在るスピンドル47の回転軸線と、工具ストッカー53における回転体191の回転軸線とを含む平面と平行である支持板255が設けられる。支持板255上には、交換位置SCに在るスピンドル47の回転軸線と直交する方向に間隔をあけてロッド支持部材256および規制部材257が固着される。シリンダ251は、ロッド支持部材256および規制部材257間で支持板255上に配置されており、シリンダ251が備える一対のピストンロッド258,258がロッド支持部材256に固着される。したがってシリンダ251は、その伸縮作動に応じて交換位置SCに在るスピンドル47の回転軸線と直交する方向に移動することになり、スピンドル47に近接する側のシリンダ251の移動端は規制部材257で規制される。
【0100】
移動体250は、シリンダ251に固定されており、シリンダ251の伸縮作動に応じで該シリンダ251とともにスピンドル47の回転軸線と直交する方向に移動する。
【0101】
ナットランナー254は、前記シリンダ251および移動体250の移動方向と平行な回転軸線を有して支持板255上に固定配置される。このナットランナー254の一端側を支持するようにして支持板255に締結される支持部材259には、ナットランナー254の出力軸261を軸支する軸支部材260が締結される。回転軸252は、その軸線方向の移動を不能として移動体250に回転自在に支承されており、該回転軸252の一端部は移動体250から交換位置SCのスピンドル47側に突出される。
【0102】
ナットランナー254の出力軸261には駆動ギヤ262が固定され、この駆動ギヤ262に噛合するアイドルギヤ263が前記支持部材259で回転自在に支承される。また回転軸252の他端部にはアイドルギヤ263に噛合する被動ギヤ264が固定される。しかも被動ギヤ263は、移動体250の移動にかかわらずアイドルギヤ263の噛合状態を維持するように、アイドルギヤ263の軸線方向に沿う幅よりも大きな幅を有するように形成される。したがってナットランナー254は、移動体250の移動位置にかかわらず回転軸252を正・逆いずれの方向にも回転駆動可能である。
【0103】
レンチ263の基端部は連結部材265に固定されており、回転軸252の一端部は、軸線方向の制限された相対移動を可能とするが軸線まわりの相対回転を不能として連結部材265に連結され、ばね253は、該レンチ236の基端部に固着される連結部材265および回転軸252の一端部間に縮設される。すなわち回転軸252の一端部には、該回転軸252の軸線まわりの相対回転を不能とするとともに該回転軸252の軸線方向への制限された範囲での相対移動を可能としてレンチ236に基端部に同軸に連結されることになり、ばね253はレンチ236を交換位置SCのスピンドル47側に向けて付勢するばね力を発揮する。
【0104】
このようなレンチ263および回転軸252の連結構造によれば、スピンドル47の先端部に設けられるカムクランプ機構218のクランプ状態およびアンクランプ状態を切換えるべく回転軸252をスピンドル47側に向けて前進させたときに、挿通孔229,230に挿通されたレンチ236の先端部をクランプボルト220に係合せしめたときにはばね253が圧縮されることはなく連結部材265が所定の位置まで前進するが、レンチ236の先端部をクランプボルト220に係合させ得なかったときに前記連結部材265はばね253を圧縮しつつ前記所定の位置からずれた位置に止まることになる。したがって連結部材265の位置を検出することでレンチ236の先端部がクランプボルト220に係合したか否かを検出することが可能であり、連結部材265に設けられた被検出鍔265aの回転軸252に対する軸方向相対位置を検出する係合状態検出器267が、図27で示すように、計器支持板268に固着されたステー269に取付けられる。而して計器支持板268は、支持板255に固着されている。
【0105】
アイドルギヤ263に対応する位置で計器支持板268には、回転数検出器270が取付けられており、この回転数検出器270は、アイドルギヤ263の回転数検出器270側の面に突設された複数たとえば一対の突起271,271を検出することで、カムクランプ機構218をアンクランプ状態とするためのレンチ236の逆転方向の回転数を検出する。
【0106】
またナットランナー254には、前記カムクランプ機構218をクランプ状態とするための該ナットランナー254の正転方向の回転トルクを検出するトルク検出器272が付設される。
【0107】
交換位置SCに隣接する位置で、計器支持板268には振れ検出器275が取付けられており、この振れ検出器275をスピンドル47の外周に接触させた状態でスピンドル47を回転駆動することにより、交換位置SCでスピンドル47の先端部に新たに装着された工具52の振れが振れ検出器275で検出される。
【0108】
図28において、スピンドル47には、該スピンドル47の半径方向に沿う工具52の位置を調節可能な補正手段277が設けられており、該補正手段277の作動は補正コントローラ278で調節される空気圧により制御される。
【0109】
前記振れ検出器275の検出値は制御手段276に入力されており、制御手段276は振れ検出器275の検出値に基づいて補正コントローラ278の作動すなわち補正手段277の作動を制御する。この補正手段277の作動制御にあたって制御手段276は、工具52の振れ量が第1の設定範囲を超える回数が設定回数以上となったときに補正手段277を作動せしめてスピンドル47の半径方向に沿う工具52の位置を調節するように補正コントローラ278の作動を制御する。
【0110】
また制御手段276は、工具ストッカー53、工具着脱ユニット54、スピンドル清掃手段202および工具清掃手段241の作動も制御可能であり、工具52の振れ量が第1の設定範囲よりも大である第2の設定範囲を超えることが振れ検出器275で検出されたときに、制御手段276はスピンドル清掃手段202によるスピンドル47の清掃および工具清掃手段241による工具52の清掃を実行するように、工具ストッカー53、工具着脱ユニット54、スピンドル清掃手段202および工具清掃手段241の作動が制御手段276で制御される。
【0111】
さらに制御手段276は、工具52のスピンドル47への着脱を実行する工具着脱ユニット54の作動制御にあたっては、その工具着脱ユニット54が備えるシリンダ251およびナットランナー254の作動を、係合状態検出器267、回転数検出器270およびトルク検出器272の検出値に基づいて制御する。
【0112】
次にこの実施例の作用について説明すると、位置決め保持装置46は、コンロッド41における小径孔43の内面の周方向複数箇所に当接して小端部41bを位置決めするロック状態ならびに小径孔43の仕上げ加工時に前記小端部41bの位置決めを解除して前記小径孔43から退避するアンロック状態を切換可能な第1位置決め手段65と、コンロッド41における大径孔42の内面の周方向複数箇所に当接して大端部41aを位置決めするロック状態ならびに大径孔42の仕上げ加工時に前記大端部41aの位置決めを解除して大径孔42から退避するアンロック状態を切換可能な第2位置決め手段145とを備えるものであり、第1および第2位置決め手段65,145は、小径孔43および大径孔42の内面の複数箇所にそれぞれ当接して小端部41bおよび大端部41aを位置決めするので、コンロッド41が黒皮状態のままであっても大端部41aおよび小端部41bを基準支持面62,63に当接させたコンロッド41を正確に位置決めすることができる。しかも位置決め保持装置46は、コンロッド41を基準支持面62,63側に押圧して該コンロッド41を保持枠55に保持し得るクランプ手段66を備えるものであるので、第1および第2位置決め手段65,145により正確な位置決め状態にあるコンロッド41をクランプ手段66で保持枠55に保持することがきる。
【0113】
また位置決め保持装置46は、前記大端部41aの外側面を人力による着脱操作を可能として弾発的に保持する状態、ならびに前記大端部41aの外側面を固定的に保持する状態を切換可能なナチュラルロック手段67を含むものであり、コンロッド41の位置決め時に、大端部41aをナチュラルロック手段67で弾発的に保持するようにして作業者の負荷を軽減することができ、またコンロッド41に仕上加工を施しているときには、その加工に伴なう力の作用によるコンロッド41の位置ずれをナチュラルロック手段67で防止することができる。
【0114】
しかも基準支持面62,63…と、第1位置決め手段65,65…と、クランプ手段66,66…と、ナチュラルロック手段67,67…とが、保持枠55の水平な回動軸線64に関して対称な配置にして保持枠55の着脱位置SHに臨む側面ならび加工位置SPに臨む側面に設けられている。このため着脱位置SH側では、アンロック状態にあるナチュラルロック手段67…で大端部41a…を弾発的に保持した状態で、第1および第2位置決め手段65…,145…により小端部41bおよび大端部41aを位置決めするようにして、基準支持面62,63…に小端部41b…および大端部41a…を当接させたコンロッド41,41を位置決めすることができる。また第1および第2位置決め手段65…,145…によりによる位置決め完了後に、クランプ手段66…によりコンロッド41,41を保持枠55に固定的に保持することが可能であり、クランプ手段66…によるコンロッド41,41の保持後に第2位置決め手段145…をアンロック状態とすることにより、保持枠55を180度回動させてコンロッド41,41を加工位置SPにもたらすことができる。
【0115】
一方、加工位置SPでは、クランプ手段66…でコンロッド41を保持枠に保持した状態で、第1位置決め手段65…をアンロック状態にすることで、小径孔およ43…および大径孔42…の仕上げ加工を施すことが可能となり、その加工によってコンロッド41,41に作用する力によって該コンロッド41,41の位置ずれが生じるのを、ロック状態としたナチュラルロック手段67…で防止することができる。しかも加工位置SPでコンロッド41,41の加工が行われているときに、着脱位置SHでは、加工完了後のコンロッド41,41の保持枠55からの取り外し、ならびに新たなコンロッド41,41の保持枠55への位置決め保持を行なうことができ、コンロッド41の一連の加工サイクルでコンロッド41の着脱に要する時間をロスタイムとすることなく作業者がコンロッド41を容易に着脱することができ、作業者による着脱作業を可能とすることで設備費の低減を図ることができる。
【0116】
また着脱位置SHにある一方の第1位置決め手段65…をロック状態とするとともに加工位置SPにある他方の第1位置決め手段65…をアンロック状態とするようにして回動軸線64に関して対称である第1位置決め手段65,65…が共通の位置決め駆動手段77…で駆動され、着脱位置SHにある一方のナチュラルロック手段67…をアンロック状態とするとともに加工位置SPにある他方のナチュラルロック手段67…をロック状態とするようにして回動軸線64に関して対称であるナチュラルロック手段67,67…が共通のナチュラルロック駆動手段136…で駆動されるので、部品点数を低減することができる。
【0117】
さらにクランプ手段66は、保持枠55の水平な回動軸線64と平行な軸線まわりの起伏作動を可能として保持枠55に支承されるクランプアーム100の一端部にコンロッド41に当接するクランパ101が設けられて成り、該クランプ手段66と、クランプアーム100を起伏駆動すべく該クランプアーム100の他端部に連結されるクランプ駆動用シリンダ102とが、着脱位置SHではクランパ101がクランプ駆動用シリンダ102よりも上方位置となり、加工位置SPではクランパ100がクランプ駆動用シリンダ102よりも下方位置となる配置で、保持枠55に設けられている。このため加工位置SP側では、加工によって生じる切粉がクランプアーム100およびクランプ駆動用シリンダ101側に溜まることを極力防止することができ、切粉によるトラブルの発生を抑制することができる。
【0118】
またコンロッド41の小径孔43内に挿入されるホルダ69の一端部に複数の鋼球70…が保持され、ホルダ69に軸方向相対移動に挿入されるテーパピン71が有するテーパ面71aで前記各鋼球70…が押上げられることにより、前記各鋼球70…が小径孔73の内面に接触するように構成される第1位置決め手段65においては、ガイド部材68が保持枠55に着脱可能に固定され、小径孔43の軸線まわりでの回動が不能であるホルダ駆動体81に、ホルダ駆動体81に対するホルダ69の軸方向相対移動を阻止する連結状態と、ホルダ駆動体81に対してホルダ69を前記軸線まわりに前記連結状態から設定量だけ相対回動せしめることで前記連結状態を解除する連結解除状態とを切換可能としてホルダ69の他端部が連結され、ピン駆動体89がテーパピン71の他端に同軸に当接されている。
【0119】
したがってガイド部材68と、該ガイド部材68で軸方向の往復移動をガイドされるホルダ69と、該ホルダ69で保持される複数の鋼球70…と、軸方向の相対移動を可能として前記ホルダ69に挿入されるテーパピン71とを、1つのユニットとしてコンロッド41の種類毎に準備しておくことにより、コンロッド41の種類変化に応じて、前記ユニットを容易にかつ速やかに交換することができる。すなわち保持枠55へのガイド部材68の固定を解除した状態で、ホルダ69を軸線まわりに回動させることで、ホルダ駆動体81とのホルダ69の連結および連結解除を容易にかつ速やかに切換えることができ、ホルダ69のホルダ駆動体81への連結時にはピン駆動体89をテーパピン71に同軸に当接させようにしてピン駆動体89とのテーパピン71の連結および連結解除を容易にかつ速やかに切換えることができる。
【0120】
しかも、ガイド部材68およびホルダ69間には、ホルダ駆動体81に連結された状態にあるホルダ69の軸線まわりの回動を阻止する回動阻止手段76が設けられており、該回動阻止手段76によって前記ホルダ69の軸線まわりの回動を阻止することにより、ガイド部材68が保持枠55に固定された状態でのホルダ駆動体81およびホルダ69の連結状態を確実に維持することができ、それに応じてピン駆動体89およびテーパピン71の当接による連結状態を確実に維持することができる。
【0121】
加工位置SPでは一対のコンロッド41,41がX軸方向に並んで保持枠55に支持されており、第1可動テーブル175をX軸方向に移動させるとともに、第1可動テーブル175上に配置される加工手段48が備える単一のスピンドル47を軸線方向に進退移動させることが可能である。しかもスピンドル47の先端に装着される工具52は、コンロッド41における大径孔42および小径孔43のへの挿通位置の変化によって、大径孔42および小径孔43のいずれの内面にも仕上げ加工を施すことを可能として段付きに形成される複合工具である。したがってスピンドル47の先端部に装着された工具52で各コンロッド41,41がそれぞれ備える大径孔42…および小径孔43…の内面の仕上げ加工を施すことが可能であり、コンロッド41の種類が変化したときには工具52を交換するだけで対処することができ、コンロッド41の種類の変化に簡単に対応することができる。
【0122】
また計測手段51は、第1可動テーブル175上の前記スピンドル47とはX軸方向にずれた位置で、コンロッド41における大径孔42および小径孔43の軸線に沿う方向への進退作動を前記スピンドル47とは独立して行なうことが可能であるので、工具52によって或る1つのコンロッド41への仕上げ加工を施しているときに他のコンロッド41が備える仕上げ加工完了後の大径孔42および小径孔43の内経を計測することが可能であり、大型のローダーを用いてコンロッド41を計測ステーションまで搬送していた従来のものと比べると、計測完了までの時間を短縮することが可能となるともに大型のローダーを不要とすることで設備費の低減を図ることができる。
【0123】
工具ストッカー53は、スピンドル47の軸線と平行な軸線まわりに回転可能な回転体191と、該回転体191の周方向に等間隔をあけた複数箇所のうち特定の1箇所を除く残余の複数箇所にそれぞれ配設されて工具52を着脱可能に把持し得る工具把持手段201…と、スピンドル47の先端部を清掃可能として回転体191の前記特定の1箇所に配設されるスピンドル清掃手段202と、工具把持手段201…およびスピンドル清掃手段202を交換位置SCに択一的にもたらすようにして回転体191を駆動するインデックスモータ193とを備えている。したがってスピンドル47の先端部を交換位置SCに移動させることにより、工具ストッカー53にストックされている複数の工具52…の1つを選択してスピンドル47の先端部に装着すること、ならびにスピンドル47の先端部から取り外した工具52を工具ストッカー53に新たにストックすることが可能であり、しかもスピンドル47の先端部が汚れているときにはスピンドル清掃手段202を交換位置SCにもたらすことでスピンドル47の先端部を自動的に清掃することも可能であり、また工具52の後部が汚れているときには、汚れている工具52を工具清掃手段241に対応する位置にもたらすことで工具52の後部を自動的に清掃することも可能である。
【0124】
またスピンドル47には、該スピンドル47の半径方向に沿う工具52の位置を調節可能とした補正手段277が設けられ、交換位置SCでのスピンドル47の先端からの工具52の取り外しならびにスピンドル47の先端への新たな工具52の装着は工具着脱ユニット54の作動により実行されるものであり、交換位置SCでスピンドル47の先端に新たに装着された工具52の振れは振れ検出器275で検出される。しかも工具ストッカー53には、該工具ストッカー53に保持された複数の工具52の1つのうち前記スピンドル47への装着部を清掃可能とした工具清掃手段241と、スピンドル47の先端部を清掃可能としたスピンドル清掃手段202とが付設されており、交換位置SCでの工具交換後に振れ検出器275の検出結果に基づいて補正手段277による工具52の位置調節、または工具清掃手段241およびスピンドル清掃手段202による清掃が実行される。
【0125】
したがって交換位置SCにスピンドル47を移動させた状態で工具着脱ユニット54によりスピンドル47から外した工具52を工具ストッカー53に新たに保持せしめるとともに、工具ストッカー53にストックされている複数の工具52のうちの1つを交換位置SCにもたらした状態で工具着脱ユニット54によりスピンドル47の先端に新たな工具を装着することができる。しかも工具52の交換後に振れ検出器275により工具52の振れを検出した結果、補正手段277による補正で対応可能な程度に大きく振れが生じていると判定したときには補正手段277を作動せしめてスピンドル47の半径方向に沿う工具52の位置を調節することができ、また補正手段277による補正では対応困難な程度に大きく振れが生じていると判定したときには、切粉等の噛込みが生じているものとしてスピンドル47から工具52を取り外し、工具清掃手段241およびスピンドル清掃手段202の作動により工具52のスピンドル47への装着部を清掃するとともにスピンドル47の先端部を清掃せしめるようにする。その後、工具52の交換を再度行なうことでスピンドル47の先端に新たな工具52を精度よく装着することが可能となる。このように、スピンドル47の先端への工具52の装着精度を確認しつつ工具52の自動交換を行なうようにしたので、仕上げ精度の低下を回避しつつ工具52を自動的に交換することが可能となる。
【0126】
また工具着脱ユニット54は、スピンドル47のカムクランプ機構218をもたらし得る交換位置SCでスピンドル47の回転軸線と直交する方向への往復移動が可能な移動体250と、移動体250を往復駆動するシリンダ251と、スピンドル47の回転軸線と直交する軸線まわりの回転を可能として移動体250に支承される回転軸252と、該回転軸252の軸線まわりの相対回転を不能とするとともに回転軸252の軸線方向への制限された範囲での相対移動を可能として回転軸252の一端部に基端部が同軸に連結されるレンチ236と、該レンチ236の基端部および回転軸252の一端部間に縮設されるばね253と、移動体250の移動位置にかかわらず回転軸252を正・逆いずれの方向にも回転駆動し得るナットランナー254とを備えており、前記レンチ236の先端部は、スピンドル47の先端部のカムクランプ機構218におけるクランプボルト220に係合可能である。
【0127】
しかもレンチ236の先端部がクランプボルト220に係合したか否かが回転軸252およびレンチ236の軸方向相対位置に応じて係合状態検出器267で検出され、レンチ236の逆転方向の回転数が回転数検出器270で検出され、ナットランナー254の正転方向の出力トルクがトルク検出器272で検出され、係合状態検出器267、回転数検出器270およびトルク検出器272の検出結果に基づいてシリンダ251およびナットランナー254の作動が制御手段276で制御される。
【0128】
このような工具着脱ユニット54によれば、スピンドル47の先端部から工具52を取外す際には、先ず、交換位置SCにスピンドル47の先端部のカムクランプ機構218をもたらした状態でシリンダ251により移動体250をカムクランプ機構218側に移動せしめ、レンチ236の先端部をクランプボルト220に係合せしめ、ナットランナー254を逆転方向に作動せしめることにより、カムクランプ機構218をアンクランプ状態とすることができる。この際、レンチ236の先端部がクランプボルト220に係合しなかったときには、ばね235を圧縮しつつ回転軸252およびレンチ236の軸方向相対位置が変化するので、それを係合状態検出器267で検出することにより、レンチ236のクランプボルト220への確実な係合を確認することができ、レンチ236がクランプボルト220に係合したことを確認した後で、ナットランナー254を逆転方向に作動せしめることにより、カムクランプ機構218をアンクランプ状態とすることができる。而して、回転数検出器270で所定の回転数を検出したときに、ナットランナー254の作動を停止するとともにシリンダ251により移動体250をカムクランプ機構218から離反する方向に移動せしめることにより、クランプボルト220へのレンチ236の係合が解かれ、レンチ236がカムクランプ機構218から離反する。
【0129】
またスピンドル47の先端部に工具52を新たに装着する際には、交換位置SCにあるカムクランプ機構218側に移動体250を移動せしめ、レンチ236の先端部をクランプボルト220に係合せしめ、レンチ236の先端部がクランプボルト220に係合したことを係合状態検出器270で検出した後に、ナットランナー254を正転方向に作動せしめることにより、カムクランプ機構218をクランプ状態とすることができ、トルク検出器272で所定のトルクを検出したときに、ナットランナー254の作動を停止するとともにシリンダ251により移動体250をカムクランプ機構218から離反する方向に移動せしめることにより、クランプボルト220へのレンチ236の係合が解かれ、レンチ236がカムクランプ機構218から離反する。
【0130】
このようにして、カムクランプ機構218のクランプ状態およびアンクランプ状態を自動的に切換えることが可能であり、スピンドル47の先端部への工具52の自動的な装着および取り外しが可能となる。
【0131】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【0132】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、交換位置にスピンドルを移動させた状態で工具着脱ユニットによりスピンドルから外した工具を工具ストッカーに新たに保持せしめるとともに、工具ストッカーにストックされている複数の工具のうちの1つを交換位置にもたらした状態で工具着脱ユニットによりスピンドルの先端に新たな工具を装着することができる。しかも工具の交換後に振れ検出器が検出した工具の振れ量が第1の設定範囲を超える回数が設定回数以上となったとき(即ち補正手段による補正で対応可能な程度に大きく振れが生じていると判定したとき)には、補正手段を作動せしめてスピンドルの半径方向に沿う工具の位置を調節することができ、一方、工具の振れ量が第1の設定範囲よりも大である第2の設定範囲を超えるとき(即ち補正手段による補正では対応困難な程度に大きく振れが生じていると判定したとき)には、切粉等の噛込みが生じているものとしてスピンドルから工具を取り外し、工具清掃手段およびスピンドル清掃手段の作動により工具のスピンドルへの装着部を清掃するとともにスピンドルの先端部を清掃することが可能となり、その後、工具の交換を再度行なうことでスピンドルの先端に新たな工具を精度よく装着できるようになる。このように、スピンドルの先端への工具の装着精度を確認しつつ工具の自動交換を行なうことができるので、仕上げ精度の低下を回避しつつ工具を自動的に交換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】工作機械の全体側面図である。
【図2】図1の2矢視平面図である。
【図3】図1の3矢視正面図である。
【図4】図2の4矢視背面図である。
【図5】図2の5−5線拡大断面図である。
【図6】図5の6−6線断面図である。
【図7】図5の7−7線断面図である。
【図8】図5の8−8線断面図である。
【図9】図8の9−9線拡大断面図である。
【図10】図9の10−10線拡大断面図である。
【図11】図5の11−11線に沿う第2位置決め手段の拡大断面図である。
【図12】アンロック状態にある第2位置決め手段の図11に対応した断面図である。
【図13】第2位置決め手段のロック作動を説明するための図11の13−13線に沿う断面図である。
【図14】計測手段による計測状態での図8に対応した断面図である。
【図15】図14の15−15線矢視図である。
【図16】図2の16矢視拡大図である。
【図17】図16の17−17線矢視方向から見た切欠き側面図である。
【図18】図17の18−18線断面図である。
【図19】図17の19−19線矢視図である。
【図20】図19の20矢示部拡大図である。
【図21】図20の21−21線断面図である。
【図22】図20の22−22線断面図である。
【図23】スピンドルの先端部のカムクランプ機構を示す断面図である。
【図24】図16の24−24線断面図である。
【図25】図24の25−25線断面図である。
【図26】図24の26−26線矢視図である。
【図27】図24の27−27線拡大断面図である。
【図28】制御系を示す図である。
【符号の説明】
41・・・ワークとしてのコンロッド
47・・・スピンドル
52・・・工具
53・・・工具ストッカー
54・・・工具着脱ユニット
202・・・スピンドル清掃手段
241・・・工具清掃手段
275・・・振れ検出器
276・・・制御手段
277・・・補正手段
SC・・・交換位置
Claims (1)
- ワーク(41)の内径を仕上げ加工するための工具(52)が、スピンドル(47)の先端に交換可能に装着されるワークの内径仕上げ加工装置であって、
前記スピンドル(47)の半径方向に沿う前記工具(52)の位置を調節可能として前記スピンドル(47)に設けられる補正手段(277)と;
前記スピンドル(47)を移動させることを可能として予め設定される交換位置(SC)に複数の前記工具(52)を択一的にもたらすことを可能としてストックするとともに前記交換位置(SC)で前記スピンドル(47)の先端から取り外された工具(52)を新たに保持し得る工具ストッカー(53)と;
前記交換位置(SC)で前記スピンドル(47)の先端に新たに装着された工具(52)の振れを検出する振れ検出器(275)と;
前記スピンドル(47)の先端からの工具(52)の取り外しならびに前記スピンドル(47)の先端への新たな工具(52)の装着を前記交換位置(SC)で実行する工具着脱ユニット(54)と;
前記工具ストッカー(53)に保持された複数の工具(52)の1つのうち前記スピンドル(47)への装着部を清掃可能として前記工具ストッカー(53)に付設される工具清掃手段(241)と;
前記スピンドル(47)の先端部を清掃可能として前記工具ストッカー(53)に付設されるスピンドル清掃手段(202)と;
前記交換位置(SC)での工具交換後に前記振れ検出器(275)の検出結果に基づいて前記補正手段(277)による工具(52)の位置調節、または前記工具清掃手段(241)およびスピンドル清掃手段(202)による清掃を実行するようにして前記補正手段(277)、工具ストッカー(53)、工具着脱ユニット(54)、工具清掃手段(241)およびスピンドル清掃手段(202)の作動を制御する制御手段(276)と;を備えてなり、
前記制御手段(276)は、前記振れ検出器(275)で検出された工具(52)の振れ量が第1の設定範囲を超える回数が設定回数以上となったときに前記補正手段(277)を作動させてスピンドル(47)の半径方向に沿う工具(52)の位置を調節し、また前記振れ検出器(275)で検出された工具(52)の振れ量が前記第1の設定範囲よりも大である第2の設定範囲を超えるときには、前記スピンドル清掃手段(202)によるスピンドル(47)の清掃および前記工具清掃手段(241)による工具(52)の清掃を実行することを特徴とする、ワークの内径仕上げ加工装置。
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-
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