JPS5993258A - 機械加工と並進運動とを組合せたサイクル的作業プロセスを実行する高生産性の自動加工機械及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、並進運動と機械加ニステップとを組合せたザ
イクル的プロセスを実行し得る生産性の良い自動工作機
械に係る。

本発明は、工作機械装置に係る。よシ詳細には主軸によ
って種々の複合機様加工を実行するための専用機械に係
る。

一方では、鮭産的に一連の加ニステップを自動的に実行
すべく設計制作された専用機械が公知である。これらの
機械は移動多軸型機械であり、比較的精密で高価であυ
、加工される工作物に従う仕様の工具セツティングが必
要である。他方では、通常は単軸作業を行なうべく構成
されておシ、１つの作業のみを同時的に実行し得る機械
加工セン、りも公知である。

このようなセンタでは次の作業即ちステップのために主
軸上の工具を交換する必要がある。敵意に関する問題を
解決するには、高価であ如しかも特定工具セツティング
の交換に長時間を要する移動式機械を使用するか又は各
個の生産性が比較的低い複数個の加工センタを使用する
必要がある。

いずれの場合にも設備費用が比較的高く、また、種々の
制約、例えば、多軸機械加工装置に高速穴アケ手段を使
用できない、被加工工作物の種類交換に関して融通性に
欠ける及び長時間を要する等の制約があるため生産性向
上が難しい。

本発明によれば、前記欠点が除去された生産性の良い自
動工作機械が提供される。％に機械のコストが約１／４
に削減されしかも同等の生産率及び能率を維持し得る前
記の如き機械が提供される。

本発明による高生産性自動加工機械のＩｒｆ徴は、ａ）
単軸工作ユニットが、工作用主軸の軸線間に極めて正確
な等しい間隔を正確に設けて配列装着されておシ、 ｂ）前記の如き単軸工作ユニットの配列が工作物に実施
すべき作業ステップの数及び特性を考直に入れて構成さ
れており、前記作業ステップの数をＮとしたとき、２Ｎ
−１個の割合で単軸工作ユニットの使用数が決定されて
おシ従って奇数個の単軸工作ユニットが使用され、且つ
、中央ユニットの両側に常に同数のユニットが装着され
ておシ、 Ｃ）中央ユニットは、その主軸によって最終作業ステッ
プＮ３Ｎを行う機能を有しておハ前記中央ユニットの一
方の側に中央ユニットから近い順に作業ステップＮ−１
，Ｎ−２・・・・・・を実行するユニットが備えられて
おシ、前記中央ユニットの別の側に中央ユニットから近
い順に作業ステｙ　ソ１　ｖ　２・・・・・・Ｎ−１を
実行するユニットが備えられておシ、従ってこれらのユ
ニットは同一方向で見たと話に中央ユニットの両側で等
しい構成を有するように配置されており、ｄ）テーブル
即ちプレートは、単軸工作ユニットに対して同一平面内
で並進及び送り運動を行なうべく構成されてお夛前記テ
ーブルは、被加工工作物に実施すべき作業ステップと同
数の工作物位置決めデノ々イスを支持しておシ、工作物
位置決め軸は、単軸工作ユニットの主軸の中心間距離に
対応する実質的に等しい正確な間隔ずつ離間しておシ、 ｅ）１つ以上の被加工工作物は単軸工作ユニットの前方
を工作ユニットの連続制御と同期された所定の逐次順序
に従って自動的に並進移動しておシ、 ｆ）被加工工作物の処理システムが使用されており、前
記処理システムは位置決めデノ々イスの各々に工作物の
各々を順次位置決めし且つ機械加工終了後に工作物を取
出す機能を有しておシ、このために前記処理システムは
ＳＡ質的に最終加工作業ステップが常に行なわれる中央
ユニットの領域内で操作される方法が実行されることで
ある。

前記の方法を実行するための自動機械加工装置の特徴は
、機械の単軸工作ユニットを固定的に装着した固定ペン
チ又は同等のす？−トを含んでおり、前記主軸間の軸線
は極めて正確な吟しい間隔ずつ離間してお９、工作ユニ
ットの数は最終作業ステップを行なう唯一つの中央ユニ
ットの存在を瑚庫ニ入れて実行すべき作業ステップの数
の２倍から１を引いた数に等しい奇数でアシ、中央ユニ
ットの両側の１つ以上のユニットは工作物の別の作業ス
テップを交互に実行すぺ〈構成されており、機械が更に
、単軸工作ユニットに対して所定の逐次順序に従って並
進移動するための手段を例えて装着されたテーブル即ち
プレートと、工作物に行なわれる作業ステップの数に対
応する被加工工作物位置決めデバイス又は手段と加工す
べき工作物を順次配置し加工終了後の工作物を順次取出
す処理手段とを組合せて含んでおシ、前記位置決めデノ
々イスの軸間距離は互いに等しい正確な値であシ同時に
工作ユニットの主軸の軸線間距離に等しい値であシ、前
記処理手段が実質的に最終加工作業ステップが常に実行
される中央ユニットの領域内でその作業を行なうことで
ある。

前記及び別の目的は、以下の記載よシ明らかにされるで
あろう。

添付図面に示す非限定的具体例に基〈以下の記載よシ本
元明の目的がよシ具体的に明らかにされ本発明がよシ十
分に理解されるであろう。

本発明の機械はフレーム構造２によシ支持された固定ペ
ンチｌ又は同効の支持手段を有しており、該ペンチ上に
単軸工作ユニット３，４，５，６゜７が横一列に固定さ
れでいる。主軸の軸線は極めて正確な等しい間隔ａ−ｊ
つ互いに離間している。

単軸ユニットの数は通常奇数である。図示の非限定例に
於いては３種の作業ステップを行なう５つのユニットが
存在するが、所望に応じて該ユニットの数を例えば３，
７．９等に変更し得ることは明らかであろう。

中央ユニット５懺、工作物に対する第３の最終作業ステ
ップを行なうためのユニットであシ、両側のユニット８
．４及び６，７は工作物に対する別の機械前ニステップ
を交互に行なうためのユニットである。

図示の例で機械は、クランク軸の端面に対し、穴アケ、
ネジ立テ、面取シ、ベベリング又は中グリを行なうよう
に設計されている。

図示の場合、（溝様加工は、第６図及び第７図に示す如
く、クランク軸Ｖの端部に等間隔ずつ離間した４つのネ
ジ付の開孔Ｔｓ　　ｓＴｌ　　＊’Ｔ１　＊Ｔ４を形成
する作業である。

この場合、中央ユニット５は最終作業ステップ（ネジ立
テ）を行なうべくタップ５＆を備えておシ、両側のユニ
ット３，６はドリル用ノ々イト３ａ。

６ａを備えており、両側のユニット４，７は、面取り、
ベベル又は中グリ用のノ９イト４ａ、７ａを備える。

単軸ユニットの前方では加工すべきクランク軸Ｖ又は別
の工作物がテーブル即ちプレート８上に配置されている
。該プレートは、主軸の移動方向に垂直な軸に従って往
復並進運動を行ない得べく公知の任意の手段を備えて装
着されている。

プレート８の横幅は、図示の例で該プレートが主軸間の
間隔ａに吟しい正確な間；隔すずつ離間した３つのクラ
ンク軸を受容し得るような寸法に選択されておシ、該プ
レートの長さは、かなシの長さのクランク軸を収納し得
るように選択されている。

クランク軸の被加工端側は軸受アセンブリｖ１を介して
Ｖ形すポート９又は半円リング内に配置されておシ第４
図に示す蝶着７ランジ１０の如き任意の空気圧又は液圧
クランプ手段によυ保持されている。サポート摩耗を阻
止するために、油膜又は他の任意の薄膜による潤滑シス
テムを工作物の回転中に供給し得る。

クランク軸の対向端側は該クランク軸のプレー）Ｖ２を
介して例えば、チャック１１のタイプの適当な心決め締
付デノ々イス内に装着されている。

４つの開孔の穴アケ、面取り、ネジ立ての作案ステップ
を行なうためにクランク軸を順次回転させる必要がある
。このためにチャック１１は、３６０°の回転をＷｌ・
容する１つ又は複数個のスリーアウトレツ）−１ンデツ
クスプレート１２と共働する。インデックスデバイスは
所定サイクルに従って周期的に作動する。場合によって
は、退縮自在な自動調心ジョーの如き任意の公知手段に
よって初期角度位置が調整される。

往復並進運動か可能なプレート８は更に、加工に対応す
る位置（図示の具体例では３つの位置）に確実に指定さ
れる必要がある。このために例えば任意の所望手段によ
って作動させられるフィンガ１３が備えられている。フ
ィンガは、プレートを解放している後退位置即ち退縮位
置と、プレートの対応するノツチ８１Ｌ（第１図及び第
２図）の１つに挿入された前進位置即ち指定位置との間
で移動し得る。

更にクランク軸が中央ユニット５の前方に配置されたと
きクランク軸を着脱するため手段が備えられている。こ
の手段は第２図及び第４図に於（＋エゾライヤ１４とし
て示されているが、任意のタイプの適当な搬送把持手段
を所望に応じて採用し得ることが理解されよう。

指摘すべき重要な条件としては、工作物に与えるべき同
種の作業ステップの数をＮとするとき単軸工作ユニット
の数が２Ｎ−１に決定されることである。従って、奇数
の工作ユニットが使用さ）１ており、いずれの場合にも
中央ユニットが最終作業ステップを実行し該中央ユニッ
トの両側に同数の工作ユニットが配置されている。

更に、加工される工作物の数が実行される同種の作業ス
テップの数に常に等しいことが理解されよう。

開孔半径に対応する初期偏心及び工作半径に従う種々の
行程を調整し得べく、プレート８の往復並進運動のシフ
トと位置のコントロールとがデジタル制御装置によシモ
ニタできることは理解されよう。

開孔が１つずつ順次加工される工作物の角度位置の指定
もまた１つ以上のインデックスプレート１２のデジタル
制御によって行なわれる。

同様に、正確な工作サイクルと工具の作業速度とを与え
るために単軸工作ユニットの各々についてデジタル制御
を使用することも可能である。

変形具体例として機械が架空の中央ユニットを有するよ
うに設計してもよい。この場合、該ユニットの前方に配
置された工作物に対しては着脱作業のみが行なわれる。

従って、工作ユニットの数は実行すべき作業ステップの
数の２倍に等しい。

本発明の機械の作業サイクルを第８乃至１３図に基いて
以下に説明する。

これらの図は、クー）／り軸の端面の加工に本発明の機
械が使用される１つの非限定例を示す。この例では、５
つの単軸ユエツ）３，４，５，６゜７と以後位置Ａ、Ｂ
、Ｃと指称される３つの位置即ちステーションを有する
プレート８とを用いて等間隔ずつ離間した４つの開孔の
穴アケ、面取υ及びネジ立テの如き機械加工が行なわれ
る。

プレート８は前進し、ステーションＡが開孔の開設半径
に対応するズレＸを伴なって中央ユニット５の前方に配
置される位置に指定される。第１クランク軸Ｖａはステ
ーションＡに配置され所定角度で係止される（第８図）
。プレート８は矢印Ｆ、の方向に移動しステーションＡ
ズレｘを伴なってユニット６の前方に到達する。ユニッ
ト６が作動し第１開孔に対して、面取シ及びネジ立てに
先立つ穴アケ作業を行なう。

主軸の後退後クランク軸はインデックスデノ２４ス１２
によって９０″回転し、次に第２開孔が切削される。残
シの２つの開孔に対しても同じ手順が反復される。切削
の完了後、第２クランク軸ｖｂが、プレートのステーシ
ョンＢＫ配置され（第８図の点線）、プレート８は矢印
Ｆ１の方向に前進し、ズレＸを伴なってステージフンＡ
がユニット７の前方に位置しステーションＢがユニット
６の前方に位置する位置に指定される。

第９図に示すこの位置でユニット６．７は、クランク軸
ｖｂに対する穴アケとクランク軸Ｖａに対する面取りと
を同時に実行すべく作動する。

この作業ステップが終了すると第３クランク軸Ｖａがス
テーションＣＫ、配置され、次にプレート８が矢印ｒｓ
の方向に移動しくズレＸを伴なって）ステーションＡ、
Ｂ、Ｃがユニット５．４．３の各々の前方に配置される
位［１１に指定される。

第１θ図に示すこの位置ではクランク軸ｖｃに対する穴
アケと、クランク軸ｖｂに対する人口角面取りとクラン
ク軸Ｖａに対するネジ立テとが同時に実行される。

この作業ステップが終了すると完成したクランク軸Ｖａ
が離脱デノ々イスによって除去され、第４のクランク軸
Ｖｄがステージｉｆ／Ａに配置される。

次にプレート８は矢印Ｆ８の方向に移動しステーション
Ａ、Ｂ、Ｃが（ズレＸを伴なっテ）ユニッ）６，５．４
の各々の前方に配置された初期位置に戻って指定される
。この位置（第１１図）に於いて、クランク軸Ｖｄに対
する穴アケとクランク軸ｖｂに対するネジ立テとクラン
ク軸Ｖｅに対する面取シとが同時に行なわれる。

この作業ステップが完了すると、同様に完成したクラン
ク軸ｖｂが取出され第５のクランク軸ｖｅと交換される
。プレート１２け第１２図の矢印Ｆ４の方向に前進し、
クランク軸Ｖｅのネジ立テとクランク＠ｂＶ＠の穴アケ
とクランク軸ＶｄＯ面取シトカ二二ツ）５，６．７の各
々によって同時に行なわれる位置に指定される。

この作業ステップが完了するとクランク軸Ｖｃが取出さ
れＨａのクランク軸Ｖｆと交換される。

次にプレートは４ｘａ図の矢印Ｆ５の方向に移動し、ｖ
ｆの穴アケとＶａの面取シとＶｄのネジ立テとを同時に
行なう位置に到達する。全部の工作物の加工が終るまで
前記の作業ステップが継続される。

更に、ユニット及びユニットが行なう工作の種類次第で
加工持続時間が異なることが理解されよう。各作業のた
めの時間周期は、最も長時間の作業に基く。

本発明の利点は上記の記載より明らかであろう。

特に以下の特徴が特曝される。

一専用多軸機械及び加工センタに比較して機械のコスト
をかなシ削減し得る（同じ生産性でコストは約１７４に
削減される）。

−（多軸機械及び加工センタの場合には不可能な）高速
切削手段を使用していること、及び、（作業ステップと
同数の）複数個の工作物が同時に加工され完成工作物と
の交換が常に同じステーションで高速自動的に実行され
ること、によｐ使用手段が単純で効率が良い。

一経費の掛る専用工具セツティングを要すること無く種
々の工作物に対する種々の作業に機械を容易に適応させ
得る。工具の交換、工作物の位置決め手段の交換、デジ
タル制御装置の調整、及び、場合によってユニットの工
作サイクルの調整を行なうのみでよい。

一実行される機轍加土の寸法及び位置並びに作業ステッ
プの順序に対して同期デ・フタル制御装置が使用される
ので工作の品質が良い。

更に、寸法Ｘの変更によって種々の半径のネジ孔が形成
され得ること又はインデックスデバイスの角度調整の変
更によって種々の角度で離間したネジ孔が形成され得る
ことが理解されよう。

上記では本発明の１つの具体例の種々の部について詳細
に説明した。しかし乍ら本発明がこの具体例の用途及び
形状に少しも限定されないこと、及び、該具体例の変形
も本発明の範囲に包含されるものでおることが理解され
よう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、クランク軸端面の機械加工に使用ちれた場合
の本発明の自動機械の概略平面図、第２図は第１図の２
−２線に？６つだ正面（図、第３図ｔよ単軸ユニットを
示す第１図の３−３線にｒＨつた説明図、第４図は回転
工作物の位置決めデノ々イス及び工作物繕埋手段の１例
を示す第１図の４−４線に沿った説明図、第５図ｅよ、
工作物の固定及び回転駆動を行なう手段を示す第１図の
５−５線に活つ九説明図、第６図は、本発明の機械によ
ってクランク軸の１端に対して行なわれる作業ステップ
の１例を示す拡大部分断面図、第７図は第６図に対応す
る平面図、第８図乃至第１３図は、第１図乃至第７図に
示す機械の工作サイクルの一部を示す極めて概略的な平
面図である。 １・・・・・・ペンチ、２・・・・・・フレーム’ｔｌ
’を造、ａ　＃　４　ｔ５．６．７・・・・・・工作ユ
ニット、８・・・・・・プレート、９・・・・・・サポ
ート、１０・・・・・・フランジ、１１・・・・・・チ
ャック、１２・・・・・・インデックスプレート、１３
・・・・・・フィンガ。 手続ネｔｔｉ　ｉ、ＩＨ四 特Ｙ［庁長官若杉和夫殿 １　、　’Ｉｆｆ’１．（７）表示Ｎｌ和５８年特ｔｉ
′［願第１３６６７９　＋ｉ２、発明の名称　　　機械
加工と並進運動とを組合せた１ノイクル的作業プロＬス
を実行づる高生産１ｊ［の自動加」−機械及びｈ法 ３、補正をり゛る者 事イ′（との関係　　特許出願人 名　称　　　マユ−１フアクヂユール・ドウ・ヴイルブ
レカン・ドウ・１−ルットーマヴイロール ４、代　理　人　　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４
号　山田ビル８、補正の内容 （１）正式図面を別紙の通り補充する。（内容に変更な
し）（２）法人格証明書及び同訳文を別紙の通り補充づ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）方法が、単軸工作ユニットが、工作用主軸の軸線
   間に極めて正確な等しい間隔を正確に設りて配列装着さ
   れておシ、前記の如き単軸工作ユニットの配列が工作物
   に実施すべき作業ステップの数及び特性を考慮に入れて
   構成されており、前記作業ステップの数をＮとしたとき
   ２Ｎ−１個の割合で単軸工作ユニットの使用数が決定さ
   れており、従って奇数個の単軸工作ユニットが使用され
   且つ中央ユニットの両側に常に同数のユニットが装着さ
   れ−〔おり、中央ユニットはその主軸によって最終作業
   ステップＮｏＮを行なう機能を有しており、前記中央ユ
   ニットの一方の側に中央ユニットから近い順に作業ステ
   ップＮ−１，Ｎ−２・・・・・・を実行するユニットが
   備えられておシ、前記中央ユニットの別の側に中央ユニ
   ットから近い順に作業ステップ１゜２・・・・・・Ｎ−
   １を実行するユニットが備えられており、従ってこれら
   のユニットは同一方向で見たときに中央ユニットの両側
   で等しい構成を有するように配置されておシ、テーブル
   即ちプレートは単軸工作ユニットに対して同一平面内で
   並進及び送シ運動を行なうべく構成されており前記テー
   ブルは被加工工作物に実施すべき作業ステップと同数の
   工作物位置決めデノ々イスを支持しており、工作物位置
   決め軸は単軸工作ユニットの主軸の中心間距離に対応す
   る実質的に等しい正確な間隔ずつ離間しておシ、一つ以
   上の被加工工作物は単軸工作ユニットの前方を工作ユニ
   ットの連続制御と同期された所定の逐次順序に従って自
   動的に並進移動しておシ、被加工工作物の処理システム
   が使用されており、前記処理システムは位置決めデノ々
   イスの各々に工作物の各々を順次位置決めし且つ機械加
   工終了後に工作物を取出す機能を有しており、このため
   に前記処理システムは実質的に最終加工作業ステップが
   當に行なわれる中央ユニットの領域内で操作されること
   を特徴とする機械加工と並進運動とを組合せたサイクル
   的作業プロセスを実行する高生産性の自動加工機械。 （２）機械が、単軸工作ユニットを固定的に装着した固
   定ペンチ又は同等のサポートを含んでおり、前記主軸間
   の軸線は極めて正確な等しい間隔ずつＭ＋ｌ１１Ｍ］　
   Ｌ、ておす、工作ユニットの数は最終作業ステップを行
   なう唯１つの中央ユニットの存在を考慮に入れて実行す
   べき作業ステップの数の２倍から１を引いた数に等しい
   奇数であり、中央ユニットの両側の１つ以上のユニット
   は工作物の別の作業ステップを交互に実行すべく構成さ
   れ１おり、機械が更に、単軸工作ユニットに対して所定
   の逐次順序に従って並進移動するための手段を備えで装
   着されたテーブル即ちプレートと、工作物九行なわれる
   作業ステップのセに対応する披カロエ工作物位置決めデ
   バイス又は手段と加工すべき工作物を順次配置し刀ロエ
   終了後の工作物を順次取出す丸秀手段とを組合せて含ん
   でおり、前記位置決めデバイスの軸間距離は互いに勢し
   い正確な値であシ同時に工作ユニットの主軸の軸線間距
   離に等しい値であシ、前記処理手段が実−１ｋ的に、最
   終〃ｌｌ工作スステップ常に実行される中央ユニットの
   領域内でその作業を行なうことを特徴とする特許請求の
   範囲第１　ＩＪの方法に記載の高生産性自動加工機械。 ［３）第８図乃至第１３図に詳細に示される所定の逐次
   順序に従って機械加工が行なわれるように、即ち、ｆ−
   プルの所定場所全部に工作物が配置された後、１つの工
   作物に行なうべき加工作業ステップの数と同数の複数個
   の工作物の加工が同時に行なわれ１つの工作物が中央ユ
   ニットによシ完成されＮ番目の変位以後は順次変位の度
   毎に新しい工作物が配置される（Ｎは１つの工作物に対
   して行なうべき作業ステップの数）ようにテーブル即ち
   プレートと配置工作物とが工作ユニットに対して往復並
   進運動を行なうべく組合せられていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の機械及び方法
   。 （４）往復並進運動によるプレートの順次移動と各ステ
   ーシロンでのプレートの指定とが、開孔半径又は任意の
   他の作業ステップに於ける半径に対応する偏心を許容す
   るようにデジ４Ｉルコントロールによって−りえられる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のい
   ずれかに記載の機械。 （５）各工作ステーションでのプレートの指定が、プレ
   ートのノツチと係合又Ｆｉ離脱すべく任意の手段によ多
   制御される縮退自在なフィンガ形デノ々イスによって得
   られることを特徴とする特許錆求の範囲第１項乃至第３
   項のいずれかＫＩＩ１３載の機械。 （６）単軸ユニットの主軸がプレートのデジタルコント
   ロールと結合同期されたデジタルコントロールにより所
   定の工作サイクルに従って往復並進運動を行なうことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   に記載の機械。 （７）各工作物が同一工作ユニットで複数の作業ステッ
   プを受けるときは前記工作物が他のデジタルコントロー
   ルと結合同期されたデジタルコントロールを有する１つ
   以上の駆動インデックスデバイスによシ所定サイクルに
   従って回転駆動されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第３項のいずれかに記載の機械。 （８）　　クランク軸の機械加工に使用される機械であ
   シ、前記クランク軸は被加工面の近傍ではクラ／り軸の
   軸受面をローラ又は玉軸受によｐ支持するＶ形ザポート
   又は半円リングを介してプレート上に配置支持されてお
   シ、前記クランク軸の他端はそれ自体のプレートを介し
   てチャックに嵌着されており、所要の場合前記チャック
   にインデックスデバイスが連結されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第３項及び第７項のいず
   れかに記載の機械。 （９）ザポート内に配置されたクランク軸の軸受面がザ
   ポートに蝶着された７ランジの如き任意の空気圧又は油
   圧フランジ手段によって維持されており所定サイクルに
   従って変位する仁とを特徴とする特許請求の範囲第８項
   に記載の機械。 （１１機械が、中央位置の仮想中央ユニットの両側に等
   間隔で分布した偶数個の工作ユニットを有してお９、前
   記中央ユニットは工作物の着脱のためにのみ使用される
   ことを特徴とする並進運動と機械加工とを組合せたサイ
   クル的作業ゾ四セスを実施するための賜生産性自動加工
   機械。 以下余白