JP6138544B2 - デフケースの加工機 - Google Patents

Description

本発明は、デフケース（ディファレンシャルギアケース）の加工機に関し、特にデフケースのシャフト穴、ノック穴、両球面、両端面、サイドギア穴等の加工を行うデフケースの加工機に関する。

従来、デフケースの内面加工を行う各種加工機が知られている。例えば下記特許文献１に記載の内面加工機は、加工台を挟んで両側にマシニングセンタが配置されている。右側のマシニングセンタは右ユニットを備え、左側のマシニングセンタは左ユニットを備えている。各ユニットは、テーブルの移動により左右方向に移動し、駆動モータの作用により前後方向に移動し、別の駆動モータの作用により上下方向に移動する。この構成によれば、各マシニングセンタは、左右、前後及び上下方向に移動するので、ワーク加工の汎用性が高まり、ワークの各種部位が加工可能になる。

特開平１１−１６５２１１号公報

しかしながら、マシニングセンタは前記のとおり、汎用性に富む代わりに、機構が複雑で高価なものとなる。特許文献１のように左右一対の２つのマシニングセンタを用いる場合には、コストが一層増大する。また、マシニングセンタは機構が複雑かつ大型なものであるため、高温時の熱変形や熱によるボールねじの位置決め精度の低下による加工精度の低下が問題となる場合があり、別途熱変形対策が必要であった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、簡単な構造でありながら汎用性に富み、加工精度の安定性に優れたデフケースの加工機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のデフケースの加工機は、ワークを載置してワークを移動させるシャトルユニットと、ワークを挟むように対向配置された左右一対の加工ユニットと、上下方向にスライドする内面加工刃具交換装置と、前記加工ユニットに装着する工具を交換する自動工具交換装置とを備え、ワークはサイドギア穴が形成されているデフケースであり、前記左右一対の加工ユニットのスライド機構は、左右方向の一軸のスライド専用であり、前記シャトルユニットは、シャトルテーブルとワークの搭載部分であるインデックステーブルとを備え、前記インデックステーブルは回転可能であり、かつ前記シャトルテーブルは前後方向にスライド可能であり、前記左右一対の加工ユニットにそれぞれ装着した工具で前記サイドギア穴の加工が可能であることを特徴とする。

前記本発明のデフケースの加工機は、加工ユニットは、左右方向の一軸のスライド専用とし、前後方向及び回転方向の移動は、シャトルユニットに分担させている。すなわち、加工ユニットは、ワークに対して相対的に前後方向に移動し、相対的に回転移動する構成としている。このため、加工ユニットのスライド機構は、左右方向の一軸のスライド専用であっても、汎用性が損なわれることはなく、ワークの異なる部位の加工が可能になる。したがって、加工ユニットの構造が簡単になり大型化も防止でき、コスト面で有利になるとともに、熱変形も起こりにくくなり、特別に熱変形対策を施すことなく、加工精度が安定する。

前記本発明のデフケースの加工機においては、前記シャトルユニットは、さらに上下方向にスライド可能であることが好ましい。この構成によれば、加工の汎用性を高めることができるとともに、加工ユニットの構成を維持できるので、加工ユニットが簡単な構造であることは変わらず、加工精度が安定する効果は維持される。

前記内面加工刃具交換装置は、カッタを装着したカッタ支持軸を複数備えており、前記各カッタ支持軸を固定した本体を回転させることにより、ワークと対向するカッタの種類を変えることができることが好ましい。この構成によれば、異なる形状部分の内面加工をする際のカッタ切り換えの自動化が容易になる。

本発明によれば、加工ユニットのスライド機構が、左右方向の一軸のスライド専用であっても、汎用性が損なわれることはなく、ワークの異なる部位の加工が可能になる。したがって、加工ユニットの構造が簡単になり大型化も防止でき、コスト面で有利になるとともに、熱変形も起こりにくくなり、特別に熱変形対策を施すことなく、加工精度が安定する。

本発明の一実施形態に係る加工機の正面図。 図１に示した加工機の平面図。 本発明の一実施形態において、ワークの円筒部の両側のシャフト穴を加工する直前の状態を示す斜視図。 本発明の一実施形態において、ワークの円筒部の両側のシャフト穴を加工中の状態を示す斜視図。 本発明の一実施形態において、ワーク内面の球面加工の直前の状態を示す斜視図。 本発明の一実施形態において、ワーク内でカッタに工具が取り付けられた状態を示す平面図。 本発明の一実施形態において、ワーク内面の球面加工中の状態を示す平面図。 本発明の一実施形態において、シャトルユニット上から、一対の加工ユニットが退避した状態を示す平面図。 図８の状態から、インデックステーブルを回転させた状態を示す平面図。 本発明の一実施形態において、ワークの新たな部位を加工する直前の状態を示す平面図。 本発明の一実施形態において、ワーク内面の端面加工の直前の状態を示す斜視図。 本発明の一実施形態において、ワーク内でカッタに工具が取り付けられた状態を示す平面図。 本発明の一実施形態において、ワーク内面の端面加工中の状態を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る加工機において、加工ユニットの近傍を示す正面図。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る加工機１の正面図であり、図２は図１に示した加工機１の平面図である。加工機１は、差動変速機構の内蔵用ケースであるデフケースを加工するための加工機である。加工機１による加工は、例えば、デフケースのシャフト穴、ノック穴、両球面、両端面、サイドギア穴等の加工である。

最初に、図１及び２を参照しながら、加工機１の構成を概略的に説明する。図１において、ベース２上にヘッド３が配置されている。ヘッド３上には、加工ユニット４と、シャトルユニット６、ＡＴＣ（自動工具交換装置）７と、内面加工刃具交換装置８とが搭載されている。シャトルユニット６上には、ワーク１０を保持する治具５が搭載されている。

加工ユニット４は左右一対であり、ワーク１０を挟むように対向配置されている。加工ユニット４の先端には工具１１が装着されている。本実施形態では、加工部位に応じて工具１１を使い分ける。工具１１というときは、これらの工具の総称であり、個々の工具は工具１１ａ、１１ｂ等という。加工ユニット４に装着する工具１１は、ＡＴＣ７により必要な工具１１に自動交換される。工具１１はワーク１０の加工にも用いるが、内面加工刃具交換装置８のカッタ３３又はカッタ３４の回転用としても用いる。

加工ユニット４は、ハウジング１２、工具駆動用モータ１３及びスライド用モータ１４を備えている。工具駆動用モータ１３の駆動力は、駆動力伝達機構（図示せず）に伝達され、工具１１が回転する。スライド用モータ１４の駆動力は、ボールねじ機構（図示せず）に伝達される。このことにより、加工ユニット４はＸ軸方向（左右方向）にスライドして往復移動する。より具体的には、加工ユニット４と一体のスライド体１５がガイドレール１６に沿ってスライドする。加工ユニット４のスライド機構は、Ｘ軸方向の一軸専用でありＹ軸方向（前後方向）及びＺ軸方向（高さ方向）にスライド機構は設けていない。この構成によれば、後に説明するように、構造が簡単になるとともに、熱変形防止に有利になり、加工精度が安定する。

シャトルユニット６は、シャトルテーブル２０とインデックステーブル２１とを備えている。シャトルテーブル２０は、Ｙ軸方向（前後方向）にスライドして往復移動し、インデックステーブル２１はＺ軸方向に延びた中心軸回りに回転する。インデックステーブル２１は、ワーク１０の搭載部分であり、インデックステーブル２１上に治具５が搭載され、治具５にワーク１０が保持される。このことにより、ワーク１０を加工位置に応じて、Ｙ軸方向に移動させることができ、中心軸回りに回転させることもできる。

ＡＴＣ７は、回転円盤２５を備えており、回転円盤２５に複数の工具１１が着脱可能に取り付けられている。ＡＴＣ７は昇降体２６がガイド軸２７に案内されて、昇降可能である。工具１１の交換時には、昇降体２６が下降し、加工ユニット４の先端に装着された工具１１と、ＡＴＣ７の回転円盤２５に取り付けられた工具１１とが交換される。

内面加工刃具交換装置８は、昇降体３０に本体３１が取り付けられ、本体３１にはカッタ支持軸３２が固定されている。カッタ支持軸３２の先端にはカッタ３３（刃具）が着脱可能に装着されている。また、本体３１には、カッタ支持軸３２とは別のカッタ支持軸が固定されており、これにカッタ３４（刃具）が装着されている。本体３１が回転することにより、ワーク１０と対向するカッタの種類を変えることができる。詳細は後に説明するように、カッタ３３とカッタ３４とを使い分けて、ワーク１０の内面加工を行う。昇降体３０は、ガイド軸３４に案内されて昇降可能である。カッタ３３又はカッタ３４による加工を実施する際には、カッタ３３又はカッタ３４がワーク１０の内側に入るまで、昇降体３０が下降する。

以下、加工機１によるワーク１０の加工について、具体的に説明する。図３は、ワーク１０の円筒部４０の両側を貫通する一対のシャフト穴４１を加工する様子を示す斜視図である。ワーク１０はデフケースであり、治具５上に載置されている。図示は省略しているが、治具５には、ワーク１０を上側から押える押え具を設けており、ワーク１０は治具５に固定される。加工ユニット４には、ＡＴＣ７（図１）により、あらかじめシャフト穴４１の加工用の工具１１ａが装着されている。図３の状態からシャフト穴４１に向けて、加工ユニット４は、Ｘ軸方向（矢印ａ方向）にスライドする。

図４は、シャフト穴４１の加工中の様子を示す斜視図である。本図の状態では工具１１ａの回転により、シャフト穴４１の内周面が加工されている。この加工を終えると、加工ユニット４は元の位置に向けてＸ軸方向にスライドし、加工ユニット４はシャトルユニット６上から退避する。

次に、ワーク１０の内面加工について説明する。図５は、ワーク１０の内面加工のうち球面加工を開始する直前の状態を示す斜視図である。ワーク１０の上側に、カッタ３３がカッタ支持軸３２とともに下降している。この状態からカッタ３３はさらに下降し、ワーク１０の内側に入り込んで行く。加工ユニット４には、ＡＴＣ７（図１）により、あらかじめ球面加工用の工具１１ｂが装着されている。

図６は、カッタ３３がワーク１０の内側に入り込んだ状態を示す平面図である。説明の便宜のため、ワーク１０は断面状態で図示している。図６では、カッタ３３の両側に工具１１ｂの先端が差し込まれて、カッタ３３は工具１１ｂにより挟み込まれている。カッタ３３はカッタ支持軸３２に着脱可能に装着されているので、図６の状態ではカッタ支持軸３２はカッタ３３を離して上昇している。この状態から、一対の加工ユニット４は、Ｘ軸方向（矢印ｂ方向）にスライドし、カッタ３３の片面はワーク１０の一方の球面４２に当接する。

図７は、カッタ３３による球面加工中の状態を示す平面図である。図６の状態からカッタ３３は矢印ｂ方向に移動しており、カッタ３３はワーク１０の一方の球面４２に当接している。この状態で、カッタ３３は工具１１ｂと一体に回転し、球面４２を加工する。球面４２の加工を終えると、一対の加工ユニット４は、反対側の球面４２に当接するまでスライドし、カッタ３３はもう一方の球面４２を加工する。この後、図５に示したカッタ支持軸３２が下降し、カッタ３３を装着して上昇する。

図８は、球面４２の加工を終えた後、シャトルユニット６上から、一対の加工ユニット４が退避した状態を示す平面図である。この状態からインデックステーブル２１は矢印ｃ方向に回転する。図９は、回転後の状態を示す平面図である。インデックステーブル２１の回転に伴い、ワーク１０も回転し、図８の状態と図９の状態とでは、加工ユニット４に対向するワーク１０の部位も異なっている。加工ユニット４はＸ軸専用のスライド機構しか備えていないが、ワーク１０側が回転移動するので、ワーク１０の新たな部位である穴４３を加工することができる。

図１０は、ワーク１０が穴４３を加工する直前の状態を示す平面図である。加工ユニット４には、ＡＴＣ７（図１）により、あらかじめ穴４３加工用の工具１１ｃが装着されている。図１０の状態から、工具１１ｃを回転させながら加工ユニット４をＸ軸方向（矢印ａ方向）にスライドさせることにより、ワーク１０の穴４３が加工される。

図１１は、ワーク１０の内面のうち端面４５の加工に移行する直前の状態を示す平面図である。加工ユニット４には、ＡＴＣ７（図１）により、あらかじめ端面加工用の工具１１ｄが装着されている。シャトルユニット６は、図１０の状態からＹ軸方向（矢印ｄ方向）にスライドしている。図１１に破線で示したワーク１０は、シャトルユニット６がＹ軸方向にスライドする前の図１０の位置を示している。すなわち、ワーク１０は、破線の位置から実線の位置にスライドして、シャフト穴４６が工具１１ｄに挟まれる位置まで移動している。加工ユニット４はＸ軸専用のスライド機構しか備えていないが、ワーク１０側がＹ軸方向に位置移動するので、ワーク１０の新たな部位である端面４５を加工することができる。

図１２は、カッタ３４がワーク１０の内側に入り込んだ状態を示す平面図である。カッタ３４は、図６に示した球面加工用のカッタ３３とは別の端面加工用のカッタ３４である。図１において、内面加工刃具交換装置８の本体３１を回転させることにより、ワーク１０とカッタ３３とが対向する状態からカッタ３４が対向する状態に自動的に切り換わる。この後は、図５及び図６を用いて説明したカッタ３３の場合と同様に、カッタ３４は、ワーク１０の内側に入り込む。この状態が図１２の状態である。図１２では、カッタ３３の両側に工具１１ｄの先端が差し込まれて、カッタ３３は工具１１ｄにより挟み込まれている。この状態から、一対の加工ユニット４は、Ｘ軸方向（矢印ｂ方向）にスライドし、カッタ３４の片面はワーク１０の一方の端面４５に当接する。

図１３は、カッタ３４による加工状態を示す平面図である。図１２の状態からカッタ３４は矢印ｂ方向に移動しており、カッタ３４はワーク１０の一方の端面４５に当接している。この状態で、カッタ３４は工具１１ｄと一体に回転し、端面４５が加工される。一方の端面４５の加工を終えると、一対の加工ユニット４は、反対側の端面４５に当接するまでスライドし、カッタ３４により、もう一方の端面４５が加工される。

以上のように、本実施形態に係る加工機１は、左右一対の加工ユニット４のスライド機構は、左右一軸（Ｘ軸）のスライド専用としているが、シャトルユニット６がＹ軸方向にスライドして往復移動可能であるとともに、インデックステーブル２１が中心線回りに回転可能である。このため、加工ユニット４のスライド機構は、左右一軸のスライド専用であっても、汎用性が損なわれることはなく、ワーク１０の異なる部位の加工が可能になる。

すなわち、本実施形態に係る加工機１は、加工ユニット４は、あえて左右一軸（Ｘ軸）のスライド専用とし、前後方向（Ｙ軸方向）及び回転方向の移動は、シャトルユニット６に分担させて、加工ユニット４は、ワーク１０に対して相対的に前後方向に移動し、相対的に回転移動する構成としたものである。このことにより、加工ユニット４の構造が簡単になり大型化も防止できる。したがって、本実施形態に係る加工機１は、コスト面で有利になるとともに、熱変形も起こりにくくなり、特別に熱変形対策を施すことなく、加工精度が安定する。

図１４は、図１の加工ユニット４の近傍を示している。前記のとおり、加工ユニット４は構造が簡単になるので、図１４において、加工ユニット４は、ヘッド３の表面から工具１１の中心軸までの高さｈを低くすることができる。このことによっても、加工機１は、熱変形防止に有利になる。

前記実施形態では、シャトルユニット６は、前後方向（Ｙ軸方向）及び回転方向に移動可能な構成の例で説明したが、さらに上下方向（Ｚ軸方向）に往復移動できる構成としてもよい。この構成によれば、加工の汎用性を高めることができるとともに、加工ユニット４の構成を維持できるので、前記実施形態と同様に、加工ユニット４が簡単な構造であることは変わらず、加工精度が安定する効果は維持される。

前記実施形態では、加工ユニット４により各部位を加工する例を示したが、これらは一例である。前記実施形態に係る加工機１は、ワーク１０を前後方向に移動させることも、回転させることもでき、かつＡＴＣ７及び内面加工刃具交換装置８を備えているので、ワーク１０の種類に応じて、加工部位を設定可能になる。

また、加工ユニット４のスライド機構は、ボールねじ機構の例で説明したが、これに限るものではなく、Ｘ軸方向の往復移動が可能な機構であればよい。

１ 加工機
３ ベース
６ シャトルユニット
７ ＡＴＣ（自動工具交換装置）
８ 内面加工刃具交換装置
１０ ワーク
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 工具
２０ シャトルテーブル
２１ インデックステーブル
３３，３４ カッタ

Claims (3)

1. ワークを載置してワークを移動させるシャトルユニットと、
   ワークを挟むように対向配置された左右一対の加工ユニットと、
   上下方向にスライドする内面加工刃具交換装置と、
   前記加工ユニットに装着する工具を交換する自動工具交換装置とを備え、
   ワークはサイドギア穴が形成されているデフケースであり、
   前記左右一対の加工ユニットのスライド機構は、左右方向の一軸のスライド専用であり、
   前記シャトルユニットは、シャトルテーブルとワークの搭載部分であるインデックステーブルとを備え、前記インデックステーブルは回転可能であり、かつ前記シャトルテーブルは前後方向にスライド可能であり、
   前記左右一対の加工ユニットにそれぞれ装着した工具で前記サイドギア穴の加工が可能であることを特徴とするデフケースの加工機。
2. 前記シャトルユニットは、さらに上下方向にスライド可能である請求項１に記載のデフケースの加工機。
3. 前記内面加工刃具交換装置は、カッタを装着したカッタ支持軸を複数備えており、前記各カッタ支持軸を固定した本体を回転させることにより、ワークと対向するカッタの種類を変えることができる請求項１又は２に記載のデフケースの加工機。

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