JP6468205B2 - 加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、加工方法に係り、特に、加工ノック穴で位置決めされたワークにおける加工ノック穴の軸に対して平行な加工面の加工を行う加工方法に関する。

機械加工や、機械の組み付け等を行うに当たって、被加工体あるいは被組付体となるワークの位置決めは極めて重要である。

特許文献１には、同一ライン上に混在して流れてきた機種の異なるワーク（被加工物）に対し、加工テーブル上への搬入、位置決め、加工、及び搬出の各作業をそれぞれの機種に対応して自動的に行う技術が開示されている。

特許文献１に所載の従来技術は、搬入コンベア上を移動してきたワークを治具上に載置し、治具上に載置したワークの機種を識別し、識別した機種に該当するノックピンを指定し、機種ごとに定められた治具上の位置にワークを移し、その位置で指定したノックピンをワークのノックピン穴に挿入して位置決めを行い、クランプにより固定して加工を実施し、加工完了後にワークからノックピンを外して、搬出コンベア上にワークを移す技術である。

ところで、組付後の製品としての精度を確保するためには、一般に、ワークに形成された組付け穴（組み付けられる各ワークに共通する組付け穴）をノックピン穴（以下、加工ノック穴ということがある）として使用し、ワークに対して組付け穴の位置を基準とした加工を行うことが推奨される。

しかし、例えば特許文献１に所載のように、機種の異なる多種多様な製品を同一ラインで生産する場合、各機種のワーク形状の違いやワークに組み付けられた他部品との干渉等により、組付け穴を加工ノック穴として統一して用いる（共有する）ことができない場合がある。このような場合、形状が異なるワークにおいて共通して用いることが可能な加工ノック穴を各ワークに別途設ける必要があるが、ワーク加工時に、そのように別途に設けられた加工ノック穴を基準とした加工を行うことになり、必然的に、組付後の製品としての精度が低下してしまう。そのため、前記加工ノック穴と組付け穴の間の位置ずれを補正（基準の移し替え）して、組付後の製品としての精度を確保することが考えられている。

このような位置ずれの補正に関する従来技術として、特許文献２には、ワークとしてのシリンダブロックにクランク軸受孔加工及びヘッド面加工を行うに当たり、クランク軸受孔加工時に加工形成されたクランク軸受孔の位置を検出し、その検出位置情報と設定基準位置情報とを比較し、その差に応じてヘッド面加工の際にクランク軸受孔からヘッド面までのブロック高さを所定寸法にするためのストローク補正量を求め、ヘッド面加工時に前記ストローク補正量でカッタのストロークを補正する技術が開示されている。

特許文献２に所載の従来技術によれば、シリンダブロックのブロック高さを確保でき、クランク軸受孔からヘッド面までのブロック高さの寸法精度を高めることができる。

特開平４−１２２５５５号公報 特開昭６１−２３６４６１号公報

ところで、特許文献２に所載の従来技術によれば、加工ノック穴で位置決めされたワークの面加工のうち、加工ノック穴の軸に対して略垂直な面の加工（シリンダブロックのヘッド面加工）を実施する場合に、前記加工ノック穴と組付け穴の間の位置ずれ分を補正することが可能である。

しかしながら、加工ノック穴で位置決めされたワークの面加工のうち、加工ノック穴の軸に対して略平行な面の加工を実施するに際しては、前記加工ノック穴に対する複数の組付け穴の位置ずれ分を補正するために、ワーク自体を（加工ノック穴の軸回りで回転させて）傾けざるを得ないのが現状であり、加工設備が複雑化、高コスト化するといった問題がある。また、加工設備の制約上、ワークを傾けたり、ワークの傾きに応じて加工具（フライスやカッタ等を有する加工具）の主軸を傾けることができない場合もあり得る。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、加工ノック穴で位置決めされたワークの加工ノック穴の軸に対して平行な面の加工を実施するに当たり、加工設備に大きな改変を加えなくても、加工ノック穴に対する複数の組付け穴の位置ずれ分を補正することができ、例えば組付け穴を基準とした場合と同等の加工精度を確保することのできる加工方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による加工方法は、加工具を用いて、加工ノック穴で位置決めされたワークにおける前記加工ノック穴の軸に対して平行な加工面の加工を行う加工方法であって、前記ワークに形成された複数の組付け穴の前記加工ノック穴に対する位置を測定する測定工程と、前記複数の組付け穴のうちの所定の組付け穴に対する他の組付け穴の位置の予め決められた基準位置に対するずれ量に基づいて、前記加工具の前記加工面に対して鉛直な方向のストローク量を補正する補正工程と、を含む方法である。

上記する加工方法によれば、ワークに形成された複数の組付け穴の加工ノック穴に対する位置を測定し、複数の組付け穴のうちの所定の組付け穴に対する他の組付け穴の位置の予め決められた基準位置に対するずれ量に基づいて、ワークにおける加工ノック穴の軸に対して平行な加工面の加工を行う加工具の加工面に対して鉛直な方向のストローク量を補正するため、加工ノック穴を基準としたことに起因する複数の組付け穴の位置ずれ分を加工具のストローク量で補正することができ、例えば組付け穴を基準とした場合と同等の加工精度を確保することができる。

また、上記する加工方法の好ましい態様は、前記所定の組付け穴に対する前記加工面の該加工面と平行な方向の相対位置や前記所定の組付け穴に対する前記他の組付け穴の前記加工面と平行な方向及び／又は鉛直な方向の相対位置を用いて前記ストローク量を補正する方法である。

上記する加工方法によれば、所定の組付け穴に対する加工面の加工面と平行な方向の相対位置や所定の組付け穴に対する他の組付け穴の加工面と平行な方向及び／又は鉛直な方向の相対位置を用いて加工具のストローク量を補正するため、組付け穴の位置ずれに起因して生じる、加工具に対する加工面の相対的な位置の変化（突出具合や引っ込み具合）を考慮できるので、前記加工精度を更に高めることができる。

また、上記する加工方法の他の好ましい態様は、前記ワークにおける前記加工ノック穴の軸に対して平行な加工面を複数の分割面に分割し、各分割面毎に前記加工具の前記ストローク量を補正する方法である。

上記する加工方法によれば、ワークにおける加工ノック穴の軸に対して平行な加工面を複数の分割面に分割し、各分割面毎に加工具のストローク量を補正するため、前記加工面を更に高精度に加工することができる。

本発明によれば、ワークに形成された複数の組付け穴の加工ノック穴に対する位置を測定し、複数の組付け穴のうちの所定の組付け穴に対する他の組付け穴の位置の予め決められた基準位置に対するずれ量に基づいて、ワークにおける加工ノック穴の軸に対して平行な加工面の加工を行う加工具の加工面に対して鉛直な方向のストローク量を補正するため、加工ノック穴を基準としたことに起因する複数の組付け穴の位置ずれ分を加工具のストローク量で補正することができ、例えば組付け穴を基準とした場合と同等の加工精度を確保することができる。

本発明の加工方法が適用される加工装置の主要構成を示した概略図である。 本発明の加工方法におけるストローク量の補正方法を説明した図である。

以下、図面を参照して本発明の加工方法の実施形態を説明する。

図１は、本発明の加工方法が適用される加工装置の主要構成を示した概略図である。

図示実施形態の加工装置１は、例えば、ライン上に流れてくる機種の異なる自動車用エンジンのシリンダブロックのカムハウジング（ワーク）の端面（加工面）を加工するためのものであり、主に、ワークＷに設けられた加工面Ｗｆを加工するための加工部（例えば、フライスやカッタ等）１１ａ、１１ｂが装着された加工具１０ａ、１０ｂと、該加工具１０ａ、１０ｂの駆動状態（始動、停止等）を制御するためのコントローラ１５とから構成されている。

本実施形態では、ワークＷに、複数の組付け穴が形成されるとともに、その複数の組付け穴から選択される主組付け穴（主組付けノック穴ともいう）Ｗａａ及び副組付け穴（主組付けノック穴ともいう）Ｗａｂの軸（穴中心を通る軸）と略平行となるように、前記組付け穴とは別個の位置決め用の２つの加工ノック穴（主加工ノック穴Ｗｂａ、副加工ノック穴Ｗｂｂ）が設けられている。

なお、図示例では、組付け穴のうちの主組付け穴Ｗａａ及び副組付け穴Ｗａｂと主加工ノック穴Ｗｂａ及び副加工ノック穴Ｗｂｂとが、同一面に形成されているが、異なる面に形成されていてもよいことは勿論である。

また、ここでは、ワークＷに設けられた加工面Ｗｆは、主加工ノック穴Ｗｂａ及び副加工ノック穴Ｗｂｂの軸に対して平行とされており、主加工ノック穴Ｗｂａ及び副加工ノック穴Ｗｂｂのうち、加工面Ｗｆに近い位置に形成された加工ノック穴が主加工ノック穴Ｗｂａとされ、加工面Ｗｆから遠い位置に形成された加工ノック穴が副加工ノック穴Ｗｂｂとされている。また、同様に、主組付け穴Ｗａａ及び副組付け穴Ｗａｂのうち、加工面Ｗｆに近い位置に形成された組付け穴が主組付け穴Ｗａａとされ、加工面Ｗｆから遠い位置に形成された組付け穴が副組付け穴Ｗａｂとされている。

また、本実施形態では、前記加工面Ｗｆは、２つの加工面（分割面）Ｗｆａ、Ｗｆｂに分割されて構成されており、各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂに対してそれぞれ別個の加工具１０ａ、１０ｂが配備されている。なお、図示例では、２つの加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂの略中央に主加工ノック穴Ｗｂａが形成されており、２つの加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂのうち加工面Ｗｆａ寄りに主組付け穴Ｗａａが設けられている。

前記ワークＷは、ライン上に配置されたベースブロック（不図示）に設けられた位置決め用の主ノックピン及び副ノックピンがそれぞれ主加工ノック穴Ｗｂａ及び副加工ノック穴Ｗｂｂに挿通されると、加工面Ｗｆ（Ｗｆａ、Ｗｆｂ）が鉛直上方を向く姿勢で、前記ベースブロック上に載置されるようになっている。

一方、前記ワークＷの各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂを加工するための各加工具１０ａ、１０ｂは、水平方向で並んで配備されており、各加工具１０ａ、１０ｂには、加工部１１ａ、１１ｂを支持する主軸１２ａ、１２ｂが垂設されるとともに、その主軸１２ａ、１２ｂには、当該主軸１２ａ、１２ｂを（主軸１２ａ、１２ｂの鉛直方向に延びる軸線回りで）回転駆動するための回転駆動用モータ、当該主軸１２ａ、１２ｂを水平方向（主軸１２ａ、１２ｂの軸線に対して垂直な方向）へ２次元的に移動させるための水平移動用モータ、当該主軸１２ａ、１２ｂを鉛直方向（主軸１２ａ、１２ｂの軸線方向）に移動させるための鉛直移動用モータ等が内蔵されている。

なお、本明細書では、主軸１２ａ、１２ｂの鉛直方向（つまり、主軸１２ａ、１２ｂの軸線方向）の移動量、言い換えれば、加工具１０ａ、１０ｂのワークＷの加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂに対して鉛直な方向の移動量を、ストローク量と称する。

コントローラ１５は、各加工具１０ａ、１０ｂの主軸１２ａ、１２ｂに内蔵された各モータの始動、停止を制御することによって、各加工具１０ａ、１０ｂに装着された加工部１１ａ、１１ｂを用いてワークＷの加工面Ｗｆ（Ｗｆａ、Ｗｆｂ）の面加工を行うことができる。

より詳しくは、ベースブロック（不図示）に設けられた位置決め用の主ノックピン及び副ノックピンをそれぞれ主加工ノック穴Ｗｂａ及び副加工ノック穴Ｗｂｂに挿通し、加工面Ｗｆ（Ｗｆａ、Ｗｆｂ）が鉛直上方を向くように、前記ワークＷをベースブロック上に位置決めして載置した状態で、コントローラ１５は、まず、前記水平移動用モータを制御して、各加工具１０ａ、１０ｂの加工部１１ａ、１１ｂを各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂの鉛直上方まで移動させる。次いで、前記回転駆動用モータ及び鉛直移動用モータを制御して、各加工具１０ａ、１０ｂの主軸１２ａ、１２ｂ（つまり、加工部１１ａ、１１ｂ）を回転駆動させるとともに、その加工部１１ａ、１１ｂを（鉛直方向へ）下降させて当該加工部１１ａ、１１ｂを各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂに当接あるいは近接配置する。この状態で、前記水平移動用モータを制御（必要に応じて、前記鉛直移動用モータも併せて制御）して、各加工具１０ａ、１０ｂの加工部１１ａ、１１ｂを水平方向に予め決められた走査範囲内で移動させる。このとき、各加工具１０ａ、１０ｂが干渉しないように各加工具１０ａ、１０ｂの走査範囲を設定することで、各加工具１０ａ、１０ｂでワークＷの各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂを同時に面加工することができる。

なお、本実施形態では、ワークＷの各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂに対してそれぞれ別個の加工具１０ａ、１０ｂを配備し、ワークＷの各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂを各加工具１０ａ、１０ｂで同時に面加工するものとしたが、１つの加工具でワークＷの各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂを順次面加工するようにしてもよいことは当然である。

ところで、ワークＷは、組付け穴とは別個に設けられた２つの加工ノック穴（主加工ノック穴Ｗｂａ、副加工ノック穴Ｗｂｂ）を用いてベースブロック上で位置決めされるが、各加工ノック穴（主加工ノック穴Ｗｂａ、副加工ノック穴Ｗｂｂ）には、穴径の誤差やピッチ誤差等が必ず生じるため、ベースブロック上でのワークＷの姿勢は、予め設定された姿勢からずれてしまう。詳細には、ワークＷは、ベースブロック上で、加工ノック穴（もしくは、加工ノック穴に挿通されるノックピン）、特に２つの加工ノック穴のうち加工面Ｗｆに近い位置に形成された主加工ノック穴Ｗｂａの軸を回転中心にして傾き、ベースブロック上でのワークＷの各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂの（鉛直方向における）高さが変化する。

そのため、ワークＷの各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂに対して加工具１０ａ、１０ｂ（の加工部１１ａ、１１ｂ）が予め設定された基準量（ストローク基準量）だけ鉛直方向に送られると、ワークＷの各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂを過剰に加工したり、加工不足が発生し、例えば組付け穴を基準とした場合と同等の加工精度が得られなくなる可能性がある。

そこで、前記コントローラ１５は、ワークＷに形成された複数の組付け穴（ここでは、主組付け穴Ｗａａ及び副組付け穴Ｗａｂ）の位置を測定し、その測定結果を用いて加工具１０ａ、１０ｂ（の加工部１１ａ、１１ｂ）のストローク量を調整するようになっている。

上記加工装置１における各加工具１０ａ、１０ｂのストローク量の補正方法を、図２を参照しながら具体的に説明する。なお、実際には、ベースブロック上に位置決めされたワークＷの姿勢変化（傾き）は微小であるが、図２では、理解を容易にするために、ワークＷの傾きを誇張して示している。

ここで、図２では、加工装置１から決まる座標系を設備基準座標系（Xd-Yd-Zd）とし、各加工具１０ａ、１０ｂの主軸１２ａ、１２ｂの軸線方向（すなわち、鉛直方向）をZd方向、各加工具１０ａ、１０ｂの主軸１２ａ、１２ｂの軸線に対して垂直な方向（すなわち、水平方向）であって、主組付け穴Ｗａａ等の軸（穴中心を通る軸）に対して垂直な方向をYd方向としている。また、ワークＷから決まる座標系をワーク基準座標系（Xw-Yw-Zw）とし、主組付け穴Ｗａａ等の軸（穴中心を通る軸）に対して平行な方向をXw方向、ワークＷがベースブロック上に位置決めされたときに、本来なら、各加工具１０ａ、１０ｂの主軸１２ａ、１２ｂの軸線方向（すなわち、鉛直方向）となる方向をZw方向、各加工具１０ａ、１０ｂの主軸１２ａ、１２ｂの軸線に対して垂直な方向（すなわち、水平方向）であって、主組付け穴Ｗａａ等の軸（穴中心を通る軸）に対して垂直な方向をYw方向としている。

まず、加工装置１におけるコントローラ１５は、所定の位置検知手段を用いて、ワークＷに形成された複数の組付け穴（ここでは、主組付け穴Ｗａａ及び副組付け穴Ｗａｂ）の加工ノック穴（主加工ノック穴Ｗｂａ及び副加工ノック穴Ｗｂｂ）に対する位置を測定する。

次いで、コントローラ１５は、以下の式（１）を用いて、各加工具１０ａ、１０ｂの主軸１２ａ、１２ｂにおける（設備基準座標系（Xd-Yd-Zd）におけるZd方向の）ストローク量を補正するためのストローク補正量zd（加工具１０ａに対するストローク補正量zda、加工具１０ｂに対するストローク補正量zdb）を算出する。

ここで、ΔYws及びΔZwsはそれぞれ、ワーク基準座標系（Xw-Yw-Zw）における主組付け穴Ｗａａに対する副組付け穴ＷａｂのYw方向及びZw方向の位置の差（相対位置）であり、ΔYwt（加工面ＷｆａについてはΔYwta、加工面ＷｆｂについてはΔYwtb）は、ワーク基準座標系（Xw-Yw-Zw）における主組付け穴Ｗａａに対する各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂ（の加工ポイント）のYw方向の位置の差（相対位置）であり、ΔYdsは、設備基準座標系（Xd-Yd-Zd）における主組付け穴Ｗａａに対する副組付け穴ＷａｂのYd方向の位置の差（相対位置）である。

これにより、コントローラ１５は、主組付け穴Ｗａａに対する副組付け穴Ｗａｂの位置の予め決められた基準位置（例えば、設備基準座標系（Xd-Yd-Zd）における主加工ノック穴Ｗｂａと副加工ノック穴Ｗｂｂとを結ぶ直線）に対するずれ量を考慮したストローク補正量zdを算出できる。

コントローラ１５は、前述の予め設定された各加工具１０ａ、１０ｂのストローク基準量に、前記したストローク補正量zd（加工具１０ａに対するストローク補正量zda、加工具１０ｂに対するストローク補正量zdb）を加算もしくは減算することによって、ベースブロック上でのワークＷの姿勢変化（傾き）に応じた各加工具１０ａ、１０ｂのストローク量を算出でき、そのストローク量で各加工具１０ａ、１０ｂ（の加工部１１ａ、１１ｂ）を鉛直方向に移動させることで、ワークＷの各加工面Ｗｆａ、Ｗｆｂを精度良く加工することができる。

このように、本実施形態によれば、ワークＷに形成された複数の組付け穴（主組付け穴Ｗａａ及び副組付け穴Ｗａｂ）の加工ノック穴（主加工ノック穴Ｗｂａ及び副加工ノック穴Ｗｂｂ）に対する位置を測定し、複数の組付け穴のうちの所定の組付け穴（主組付け穴Ｗａａ）に対する他の組付け穴の位置（副組付け穴Ｗａｂ）の予め決められた基準位置に対するずれ量に基づいて、ワークＷにおける加工ノック穴の軸に対して平行な加工面Ｗｆ（Ｗｆａ、Ｗｆｂ）の加工を行う加工具１０ａ、１０ｂの加工面Ｗｆ（Ｗｆａ、Ｗｆｂ）に対して鉛直な方向のストローク量を補正するため、加工ノック穴を基準としたことに起因する複数の組付け穴の位置ずれ分を加工具１０ａ、１０ｂのストローク量で補正することができ、例えば組付け穴を基準とした場合と同等の加工精度を確保することができる。

また、所定の組付け穴（主組付け穴Ｗａａ）に対する加工面Ｗｆ（Ｗｆａ、Ｗｆｂ）の加工面Ｗｆ（Ｗｆａ、Ｗｆｂ）と平行な方向の相対位置ΔYwt（加工面ＷｆａについてはΔYwta、加工面ＷｆｂについてはΔYwtb）や所定の組付け穴（主組付け穴Ｗａａ）に対する他の組付け穴（副組付け穴Ｗａｂ）の加工面Ｗｆ（Ｗｆａ、Ｗｆｂ）と平行な方向及び／又は鉛直な方向の相対位置ΔYws、ΔZwsを用いて加工具１０ａ、１０ｂのストローク量を補正するため、組付け穴の位置ずれに起因して生じる、加工具１０ａ、１０ｂに対する加工面Ｗｆ（Ｗｆａ、Ｗｆｂ）の相対的な位置の変化（突出具合や引っ込み具合）を考慮できるので、前記加工精度を更に高めることができる。

また、ワークＷにおける加工ノック穴の軸に対して平行な加工面Ｗｆを複数の分割面Ｗｆａ、Ｗｆｂに分割し、各分割面Ｗｆａ、Ｗｆｂ毎に加工具１０ａ、１０ｂのストローク量を補正するため、前記加工面Ｗｆを更に高精度に加工することができる。

以上、本発明の実施形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…加工装置、１０ａ、１０ｂ…加工具、１１ａ、１１ｂ…加工部、１２ａ、１２ｂ…主軸、１５…コントローラ、Ｗ…ワーク、Ｗａａ…主組付け穴、Ｗａｂ…副組付け穴、Ｗｂａ…主加工ノック穴、Ｗｂｂ…副加工ノック穴、Ｗｆ…加工面、Ｗｆａ、Ｗｆｂ…加工面（分割面）

Claims (5)

1. 加工具が移動可能に設けられた加工装置を用いて、複数の加工ノック穴でベースブロック上に位置決めされたワークにおける前記加工ノック穴の軸に対して平行な加工面の加工を行う加工方法であって、
   前記加工装置に対して所定位置に前記ベースブロックを配置する配置工程と、
   前記ベースブロックに設けられた位置決め用の複数のノックピンをそれぞれ前記複数の加工ノック穴の各々に挿通し、前記ワークを前記ベースブロック上に位置決めして載置する載置工程と、
   前記加工装置から決まる設備基準座標系を基準として、前記ワークに形成された複数の組付け穴の前記加工ノック穴に対する位置を測定する測定工程と、
   前記設備基準座標系を基準として、前記複数の組付け穴のうちの所定の組付け穴に対する他の組付け穴の位置の予め決められた基準位置に対するずれ量に基づいて、前記加工具の前記加工面に対して鉛直な方向のストローク量を補正する補正工程と、
   前記補正されたストローク量に基づいて、前記加工具を前記加工面に対して鉛直な方向に移動させて前記加工面の加工を行う加工工程と、を含む加工方法。
2. 前記所定の組付け穴に対する前記加工面の該加工面と平行な方向の相対位置を用いて前記ストローク量を補正する、請求項１に記載の加工方法。
3. 前記所定の組付け穴に対する前記他の組付け穴の前記加工面と平行な方向及び／又は鉛直な方向の相対位置を用いて前記ストローク量を補正する、請求項１又は２に記載の加工方法。
4. 前記ワークにおける前記加工ノック穴の軸に対して平行な加工面を複数の分割面に分割し、各分割面毎に前記加工具の前記ストローク量を補正する、請求項１から３のいずれか一項に記載の加工方法。
5. 前記基準位置は、前記設備基準座標系における前記加工ノック穴の２つを結ぶ直線である、請求項１から４のいずれか一項に記載の加工方法。

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