JPH033752A - シリンダヘッドの機械加工装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、エンジンのシリンダヘッドの機械加工装置に
関し、特にカムシャフトの二つのベアリング用の加工お
よびシリンダヘッドのパーティング面の面加工用の機械
加工装置に関するものである。

「従来の技術およびその課題」 ガソリンエンジン等のエンジンのシリンダヘッドに、カ
ムシャフトのベアリング用の加工を施す機械加工は、精
密性が要求されるものである。

本発明は、光学的な方法、特にレーザ光を用いてこの機
械加工を精密にかつその操作を容易に行うようにするこ
とを目的とするものである。

すなわち、ガソリンエンジン等のエンジンのシリンダヘ
ッドに、カムシャフトの２つのベアリング用の機械加工
のために、さらには、シリンダヘッドのパーティング面
の面加工のために、特に光学的なシステムを用い、修理
の際においても技術者が手動でも容易に操作することが
可能なシリンダヘッドの機械加工装置の提供を目的とす
るものである。

「課題を解決するための手段」 本発明にあっては、機械を固定するための支持部もしく
は支持柱と、少なくとも３つの自由度を有する固定台、
例えば３つの直交する軸によりシリンダヘッドを保持す
るための作業台を固定した固定台と、加工すべき方向に
移動可能なベアリング用の機械加工をするための加工工
具、および／または、２つの垂直な軸により形成される
平面において面加工することができる面加工工具とから
なるシリンダヘッドの機械加工装置により上記目的を達
成するようにした。

「作用　」 本発明にあっては、固定台の位置を制御する最適なる手
段により、固定台に固定されたシリンダヘッドは、その
加工される方向もしくは平面が、工具により加工される
方向もしくは平面と精密に一致される。

この制御手段として本発明においては、光学的な制御手
段を用いている。この光学的制御手段としては、少なく
とも１つの参照光の出射端が、機械加工装置の固定台に
固定され、この出射端より出射される参照光の方向に、
構造的に決定される工具の移動方向（Ｘ）が一致してい
る。

さらに、少なくともシリンダヘッドに形成されるベアリ
ングの一端に一時的に取りイ」けることが可能な参照光
センサで、この参照光センサは、参照光の出射端と対向
する位置に配置され、この参照光が、参照光センサと一
致することにより、カムシャフトの延長線上である加工
方向（Ｘ’）ｉこ工具の移動方向（Ｘｏ）を一致させる
。

この一致させる方法としては、参照光の参照光センサ上
の像のセンサ状の中心からの位置により変化する信号を
、このセンサが発生ずることによりシリンダの固定台の
位置を制御することにより行うものである。

「実施例」 以下、実施例を用いて本発明のシリンダヘッドの機械加
工装置について詳しく説明する。

第１図は、本発明のシリンダヘッドの機械加工装置の一
例を示す乙のである。図中符号Ｉは、エンジンのシリン
ダヘッドを示すものである。このシリンダヘッド１にお
いては、軸（Ｘｏ）に沿って両方のカムシャフト用の加
工が行なわれる。さらに、シリンダヘッドのパーティン
グ面は、軸（Ｘｏ）および軸（Ｙｏ）によって現される
面に沿った面において加工される。すなわち、軸（Ｘｏ
）は加工方向であり、面（ｘ’ｙ’）は加工面である。

本実施例の機械加工装置は、その操作製等のため、高さ
が作業者の胸の位置となるよう台上に載置される。

この機械加工装置は、固定部２に取り付けられたシリン
ダヘッド１を固定するための固定台３を存する。この固
定台３は、シリンダヘッドを固定するための図示略の固
定手段を有するものである。

」−記固定部２の中央に設けられた位置制御装置４によ
り、固定台３に固定されたシリンダヘッドＩの傾きを、
３つの軸（Ｘ　）、（Ｙ　）、（Ｚ　）によって制御す
ることかできる。固定部２に構造的に固定された参照光
ソステムにより、高さは固定台３の軸（Ｚ）に沿って制
御され、また軸（Ｘ　）、（Ｙ　）も制御されることに
よりシリンダヘッドの位置と加工工具の移動方向（Ｘ）
とが一致する。

加工工具もしくは加工工具のヘッド５は、固定部２の一
方の側、例えば第１図に示すように右側に設けられてい
る。そして、この加工工具は軸（Ｘ）の方向に向かって
移動するように形成されている。この加工工具には、そ
のヘッド５を軸（Ｘ）方向に移動させるために移動装置
６が配設されている。この移動装置６は、図示略のレー
ルの上を移動するものである。また、一方のベアリング
から他方のベアリングを加工ずろための軸方向移動カラ
ム７も形成されている。さらにこの加工工具には、加工
工具が軸（Ｘ）方向に移動しつつ機械加工するだめのカ
ッティングモータ８および回転軸９が設けられており、
この回転軸９の先端には加１：チップ１０が取りｆ」け
られている。さらに、カッティングモータ８と回転軸９
との間には、伝達装置１１が設けられている。

固定台２の反対側には、面加工工具およびそのヘッド１
２が設Ｃ′Ｉられでおり、第１図において（」左側に記
載されている。この面加工工具は、機械加工面（Ｘ、Ｙ
）に沿って移動することができるように形成されている
。このヘッド１２には、図示路の加工面内を移動可能な
移動体１３、面加工工具に含まれる面加工装置１６を移
動させるカッティングモータ１４および移動体１３に支
持される腕１５、面加工装置の腕１５を戻すためのスラ
イド１７が設けられている。

コントロールパネル６７は、固定台３の位置および加工
工具のヘッド５と面加工工具のヘッドＩ２の制御を行う
ものであるが、このパネル６７については、第２図およ
び第３図において詳しく説明する。

固定台３を手動にて動かずための部品として手動ハンド
ルが示されている。この手動ハンドルは、手動ハンドル
１８が（Ｚ）軸を、手動ハンドル１９が（Ｙ）軸を、手
動ハンドル２０が（Ｘ）軸を、そして、手動ハンドル２
１が（Ｚ）軸方向に固定台３を移動させるためのもので
ある。

第２図には、カムシャフトの２つのベアリングの加工に
おいて、加工方向（Ｘｏ）を加工工具の移動方向（Ｘ）
に一致させるためレーザ光システ１、が示されている。

このレーザ光システムは、コヒーレント光を発する光源
２２、およびこの光源２２からの光を分離する分光機２
３、そしてごの分光された光を伝送するための２本の光
ファイバ２４．２５を備えてなるものである。

上記分光機２３にて分離された光ファイバ２４．２５内
の光は、２個の出射端２６．２７に受光される。この出
射端２６．２７は、固定台３の両側において固定部２に
固定されている。これらの出射端は、加工工具の進行方
向（Ｘ）ｊ：に互いに一直線上に並んでいる。そして２
本のコヒーレントな光を（Ｘ）方向で同一直線」−に出
射する。

これらの出射端より出射した参照光を受ける２個の参照
光センサ２８．２９ｉ：Ｉいシリンダヘッド１の両側で
あって、出射端２６．２７に対向する位置に各々取り外
しできるように取り付けられている。これらの二つの参
照光センサ２８．２９は、ｊ カムシャフトの延長線」二の２個の末端のベアリングが
形成される位置、すなわち加工方向（Ｘｏ）に沿って並
べられる。

第４図に示すように、それぞれの参照光センサ２８．２
９は、参照光を受光するのに繊細なレシーバ３０を備え
ており、このレシーバ３０は、参照光の中心からのずれ
が測定できるように分割されている。例えば、４分の１
円３Ｉにおいて、このような方法によってセンサは電気
的測定の信号を発生する。信号の量は、レシーバ上の参
照光の像の位置によるものであり、特にその中心からの
ずれに関係するものである。すなわち、各センサにより
伝送される信号の測定値は、加工工具の進行（Ｘ）と加
工方向（Ｘｏ）との関係により変化し現されるものであ
る。

制御ンステム３２は、参照光センサ２８．２９からの信
号を処理して、位置制御装置４により固定台３の位置を
制御するための制御信号３３を発生ずるものである。し
たがって、制御システム３２は、手動もしくは自動にて
加工工具の移動方向２ （Ｘ）と加工方向（Ｘｏ）とを一致さＵ゛ることかでき
るものである。

上記制御信号３３から、固定台３の位置を制御する位置
制御装置４が前記３つの軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）について３つ
のモータを備え、これらの軸を動かし方向を変化させる
ことができるようにした装置であれば、制御信号３３の
量にしたがって三つのモータを用いることができ、軸（
Ｘｏ）を動かして、軸（Ｘ）に一致させることができる
。

また、この位置制御装置４が、手動であるならば、第１
図に示すように、コントロール信号３３は、パネル６７
に示され、ハンドホイール１８〜２１を用いて、固定台
３の位置を制御することができる。このようにして、加
工工具の移動方向（Ｘ）と加工方向（Ｘｏ）とを手動に
て一致させることができる。

パネル６７は３個の指示ランプを備え、それぞれが軸（
ｘ、ｙ、ｚ）に対応するものである。そして、参照光の
原点とこれらの軸が一致した場合に、点灯するようにな
っている。指示ランプ近傍のそれぞれの矢印は、それら
が点灯しノことき、その指示により、手動により制御す
る動きをオペレータに指示ずろムのである。

第３図は、シリンダーヘッドのパーティング面の面加工
のため、軸（Ｘｏ）および（Ｙ′）により現される面に
て加工を行う装置である。この装置においてレーザの部
品はほぼ同様であるが、その用いられる方法が若干光な
るしのである。

シリングヘッド１ａ上面には、位置決め装置４０が載置
されてし）る。この位置決め装置４０は、２本のリムを
有する基板４０ａを有するもので、このリムは、金属ブ
ロック１の両側に配されたものである。このリム４０ｂ
、４０ｃには、それぞれ番目の参照光センサ２９および
互いに９０°の角度をＹ−Ｔ　する２枚のミラーを有す
る光学ソステム４１が取り伺けられている。

一番目の参照光センサ２９は、出射端２７に対向する面
に配置されており、加工面（Ｘｏ、Ｙ′）の加工方向（
Ｘりを指示するずものである。参照光センサ２９は、加
工工具の移動方向（Ｘ）に対する加工方向（Ｘｏ）の位
置を示す信号４２を発生ずるムのである。

この参照光センサ２９と反対側の面に形成された最初の
ミラー４１ａは、その光学軸が、」−記一番目の参照光
センサ２９の軸と一直線となる位置に配置されている。

二番目の参照光センサ２８は、出射端２６の下流であっ
て、二番目のミラー４１１）に対向する位置にて支持２
に固定されている。

二番目のミラー４１ｂの光学軸は、参照光センサ２８と
一直線とされている。このような配置の下、参照光セン
サ２８は、加工工具の移動方向（Ｘ）と加工方向（Ｘｏ
）とが参照光センサ２９により一致した後、機械加工面
（ｘ、ｙ）と加工面（Ｘ’、Ｙ−とを一致させるもので
ある。

制御システム３２は、」二記ベアリングの加工の例と異
なる方法にて設計されてプログラムされたものである。

この制御システム３２は、個々の参照光センサ２９．２
８により伝達された二つの信号４２．４３を処理し、制
御信号３３を発生させ、この制御信号３３により固定台
３の位置を制御し５ て機械加工面（ＸＹ）と加工面（Ｘ’、Ｙ’）とを一致
させるようにするものである。

第３図によると、二つのレーザの出射端２６．２７は、
固定台３の両端において固定部２に固定されており、そ
して方向（Ｘ）にコヒーレントな２本の光を一直線に出
射する。この点においては、出射端に関するかぎり、上
記ベアリング加工と何等変更はない。

第３図に見られるように、機械加工面（Ｘ、Ｙ）と加工
面（Ｘ’、Ｙ’）との位置のずれは、ミラー４１ｂによ
って屈折した参照光の振れに現れる。そして、出射端２
６により出射された参照光の参照光センサ２８の繊細な
レンーバにおける像に現れる。このようにして、制御ソ
ステム３２へ参照光センサ２８から送られた信号は、加
工面（Ｘ’、Ｙ’）の位置を表し、これにより位置の制
御が行なイっれる。

最後に、第５図には、三つの軸（ｘ、ｙ、ｚ）による固
定台３の位置制御のための位置制御装置４が示されてい
る。

１に の位置制御装置４は、半球状の凹部とこの凹部の最低部
を通過するように形成された受台溝５０ａが形成された
受台５０と、この凹部に収納され、ｉｑ記受台溝５０ａ
に直交するにうに形成されたシェルｉｆ　５２　ａが形
成された半球状のシェル５２とから構成されるもので、
前記受台溝５０ａの内部には受台スライド５１が摺動自
在に収納されており、また前記シェルＩＶＦ５２　ａに
は、シェルスライダ５３が同じく摺動自在に収納されて
いる。

上記受台スライダ５１とシェルスライダ５３（Ｊ、受台
スライダ５１の上面にシェルスライダ５３の下面が互い
に直交するように固定されている。

固定台３は、シェル５２の」−に装着されており、後述
するものに関係する球の中心を通過する軸５４について
回転可能である。

受台５０は、図示略の手段により、その高さ方向に移動
可能であり調整することができる。

この受台５０は、Ｘ軸を中心とした回転が可能であり、
シェル５２は、Ｙ軸およびＺ軸を中心とした回転が可能
である。

本発明においては、−１−述した（Ｘ、Ｙ、Ｚ）および
（Ｘ’、Ｙ’、７．’）による位置の調整や、（Ｘ’、
Ｙ’）面を水平面として位置するものに限られるもので
なく、例えば、加工部（Ｘ”、Ｙ′）を垂直に配置する
ことも可能である。

「発明の効果」 本発明は、ノリンダヘッドの機械加工装置であって、そ
のノリンタヘッドの位置決めをレーザ光を用いた位置決
め装置にて行うものであるので、精密にノリンダヘッド
の位置を位置決めしてこれを固定することができる。し
たがって、ンリンダヘツトに力トンヤフトのヘアリング
用の加工や、パーティング面の加工を精密に行うことが
可能であり、しかもその操作が容易であるという効果を
有するしのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機械加工装置の一例を示す正面図、第
２図は第１図に示電装置のレーザ装置を示す説明図、第
３図は第１図に示す装置であってソリンダヘッドのパー
ティング面の面加工装置に関するレーザ装置を示す説明
図、第４図（Ｊ本発明に用いられる参照光センサのレノ
ーバを示す説明図、第５図は第１図に示す装置の固定台
の位置を制御するだめの位置制御装置を示す斜視図であ
る。 ２６．２７ ２８．２９ ３２　　　・・ ３ ４０　　　　・ ４　１ａ　　４　１ ５０　　・・ Ｉ ５２　・・ ３ 固定部、 ３　　・・ 固定台、 出射端、 参照光センサ、 制御ンステノ８、 制御信号、 位置決め装置、 ｂミラー 受台、　　　　５０ａ　　−受台溝、 受台スライダ、 ンＪル、　　　５２ａ　　・・　ソエルｌｊＩ￥、ノニ
ルスライダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定部（２）と、この固定部（２）に固定され、か
   つ一方向（Ｘ）に移動可能な加工工具と、前記固定部２
   に、少なくとも３つの軸を中心に移動可能に支持され、
   かつシリンダヘッドを固定する固定台（３）と、前記加
   工工具と前記固定台（３）との位置関係を位置決めする
   レーザ光を利用した位置決め装置とからなり、 前記位置決め装置は、前記固定部（２）に固定され、前
   記加工工具の移動方向（Ｘ）に参照光を出射する少なく
   とも一つの出射端（２６、２７）と、この出射端に対向
   し、かつシリンダヘッドの加工方向（Ｘ’）に沿った位
   置であって、少なくとも１つの軸受の一端となる位置に
   一時的に配置できるように形成され、加工工具の移動方
   向（Ｘ）と前記加工方向（Ｘ’）とを参照光の位置によ
   り比較してそれに応じて変化する信号を発生する少なく
   とも一つの参照光センサ（２８、２９）と、 前記信号を処理して、加工工具の移動方向（Ｘ）と、加
   工方向（Ｘ’）とを一致させるために前記シリンダヘッ
   ドを固定する固定台（３）の位置を制御するための制御
   信号（３３）を発生する制御システム（３２）とを有し
   、 シャフトの軸と一致する加工方向（Ｘ’）において少な
   くとも２個のカムシャフトの軸受加工することが可能な
   シリンダヘッドの機械加工装置。 ２、参照光を出射するための２個の前記出射端（２６、
   ２７）が、シリンダヘッドの固定台（３）の両側で、加
   工工具の移動方向（Ｘ）に一直線に並ぶように固定部（
   ２）に配置され固定され、 一時的に各々の軸受の２個の端部となる位置に配置でき
   るように形成され、２つの信号を発する２つの前記参照
   光センサ（２８、２９）が、シリンダヘッドの両側にお
   いて二つの出射端（２６、２７）と対向する位置であっ
   てシリンダヘッドの加工方向（Ｘ’）上に一直線に並ぶ
   位置に配置され、前記制御システム（３２）が、前記参
   照光センサが発する二つの信号を受けて前記制御信号（
   ３３）を発することを特徴とする請求項１記載のシリン
   ダヘッドの機械加工装置。 ３、加工工具の移動方向（Ｘ）を含む２つの方向に移動
   可能で、機械加工面（Ｘ、Ｙ）を加工する面加工工具と
   、 シリンダヘッドのパーティング面（１ａ）に一時的に配
   置できるように形成された位置決め装置（４０）とを有
   し、 前記位置決め装置（４０）の一方の側には、固定部（２
   ）に固定された出射端（２７）に対向する位置に、加工
   工具の移動方向（Ｘ）とシリンダヘッドの加工方向（Ｘ
   ’）とを比較して信号を発生する１番目の参照光センサ
   （２９）が配置され、 他方の側には、固定部（２）に固定された出射端（２６
   ）に対向する位置に、互いに９０゜の角度をなす２枚の
   ミラー（４１ａ、４１ｂ）が配置され、これら２枚のミ
   ラーの内の最初のミラー（４１ａ）の光学軸は、前記一
   番目の参照光センサ（２９）の軸（Ｘ’）と一直線に並
   ぶように配置され、二番目のミラー（４１ｂ）に対向す
   る位置には、加工工具の進行方向（Ｘ）を含む機械加工
   面（Ｘ、Ｙ）と加工面（Ｘ’、Ｙ’）とを比較して信号
   を発生する二番目のセンサ（２８）が、支持部（２）に
   一時的に固定可能に形成されて配置され、 さらに、前記二つのセンサのそれぞれの信号（４２、４
   ３）のを処理し、加工面（Ｘ’、Ｙ’）と機械加工面（
   Ｘ、Ｙ）とを一致させるために固定台（３）を制御する
   制御信号（３３）を発生する制御システム（３２）を有
   することを特徴とする請求項２記載のシリンダヘッドの
   機械加工装置。 ４、半球形の凹部を有する受台（５０）と、前記受台（
   ５０）の凹部内に収納され、その上面にて固定台（３）
   を固定する半球形のシェル（５２）とからなり、 前記受台（５０）には、その凹部の最底部を通過する受
   台溝（５０ａ）が形成され、また前記シェル（５２）に
   は、前記受台溝と直交する方向に形成されたシェル溝（
   ５２ａ）が形成され、 前記受台溝（５０ａ）には、受台スライダ（５１）が摺
   動可能に収納され、また前記シェル溝（５２ａ）には、
   シェルスライダ（５３）が収納され、これら受台スライ
   ダ（５１）とシェルスライダ（５３）とは、受台スライ
   ダ（５１）の上端面にシェルスライダ（５３）の下端面
   が互いに直交するように固定され、 前記受台溝（５０ａ）内を受台スライダ（５１）が摺動
   することによりシェル（５２）を軸（Ｘ）を中心として
   回動させ、またシェル溝（５２ａ）内をシェルスライダ
   ５３を摺動させることによりシェル（５２）を軸（Ｙ）
   を中心として回動させ、前記二つの軸（Ｘ、Ｙ）からな
   る平面に直交する軸（Ｚ）を中心として回動させる回動
   手段を具備し、 この回動手段により、前記シェル（５２）上に固定され
   た固定台（３）の位置決めを行う３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）位
   置決め装置を有することを特徴とする請求項１記載のシ
   リンダヘッドの機械加工装置。