JPH05224717A - インデックスマシン及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度のワークを大量生産できるインデック
スマシンを提供する。 【構成】 ターンテーブル２３で、円周方向に分割配置
された各工程位置Ｉ〜ＸＩＩに、ワーク２４を搬送しＩ
〜ＸＩＩに対応する分割位置Ａ〜Ｌにワークを支持す
る。そして、各工程位置に配置され工具をＸＹ方向に移
動させるアクチュエータを有する複数の加工ユニット１
と、ターンテーブルに配設されているワーククランプ用
治具と加工工具２との中心軸のズレを予め記憶する手段
４０と、ワーククランプ用治具を識別する治具識別手段
４１と、選択された加工工具２を識別する工具識別手段
４２と、ターンテーブルに配設されたワーククランプ用
治具の中心と各加工ユニットのＸＹ座標の原点とのズレ
を無くすように工具をＸＹ方向に移動させるよう制御す
る手段４２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインデックスマシンに係
り、詳細には、複数の工程によりワークを高精度で加工
するインデックスマシンに関する。

【０００２】

【従来の技術】被加工物であるワークを複数の異なる加
工工程を経て所望の形状に加工する装置としてインデッ
クスマシンがある。従来のインデックスマシンは、例え
ばロータリインデックスマシンの場合、円形のターンテ
ーブルを備えている。このターンテーブルには、被加工
物としてのワークを回転自在に支持する複数の治具が円
周方向に等間隔で分割配置されている。そして、ターン
テーブルの周囲には、この治具と等しい間隔で複数の加
工ユニットが配置されており、各加工ユニットはターレ
ット等によりそれぞれ同一または異なる複数の工具を備
えている。このターレットを回転させることによって、
加工するワークの種類やワークの各加工工程に応じた工
具が、各加工ユニット毎に選択されるようになってい
る。

【０００３】このような従来のロータリインデックスマ
シンでは、ターンテーブルの各治具に複数のワークが支
持される。ターンテーブルは、ワークを各加工ユニット
と一致する位置に移動させ、この位置で一定時間停止し
た後に次の加工ユニットの位置にワークを移動させるよ
うに回転する。一方、各加工ユニットは、ターンテーブ
ルの回転により移動するワークを、その加工工程に応じ
た加工工具を選択して加工する。

【０００４】このようにして各ワークは、ターンテーブ
ルにより各加工ユニット位置へ移動されながら、それぞ
れの加工ユニットで選択された各加工工具によって複数
工程からなる一連の加工が施されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のロータリインデックスマシンでは、ターンテーブル
を回転して、各治具を各加工ユニットと一致する位置に
移動させるが、各治具の中心軸と対応する加工ユニット
のＸＹ座標の原点との間に、精度上の誤差が不可避的に
生じていた。また、各加工ユニットのターレットに支持
された複数の工具をワークの加工工程に応じて選択する
場合にも、各工具が選択された場合の中心軸と、この工
具を支持する加工ユニットとのＸＹ座標原点との間にも
精度上の誤差が不可避的に生じていた。このため、その
誤差分だけワークの加工精度が、例えば、約±３０μｍ
位に低下していた。

【０００６】以上の加工精度の低下は、ロータリインデ
ックスマシンに限らず、ワークがリニアに配置されたリ
ニアインデックスマシンにおいても同様に存在してい
た。このため、従来のインデックスマシンでは、一定以
上の高精度が要求されるワークに対しては２次加工を施
す必要があり、加工上の作業効率が低下していた。ま
た、２次加工を施すことができないワークはインデック
スマシンを使用して大量生産することができなかった。

【０００７】本発明のインデックスマシンは、かかる問
題点に鑑みて構成されたもので、ワークの加工精度を向
上させることが可能なインデックスマシンを提供するこ
とをその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ワークをクランプする複数の治具が配設され、クラ
ンプされたワークを所定の加工工程位置に移動させるワ
ーク移動手段と、前記ワークを加工する複数の工具を備
え、ワークの加工工程またはワークの種類に応じて工具
を選択する選択手段と、この選択手段により選択された
工具を移動させる工具移動手段を有し、前記加工工程位
置に配置された少なくとも１つの加工ユニットと、前記
ワーク移動手段により所定の加工工程位置に移動される
複数の治具のそれぞれに対応して、各治具の中心軸と前
記選択手段によって選択される各工具の中心軸とのズレ
をそれぞれ予め記憶する記憶手段と、前記選択手段によ
り選択された工具を識別する工具識別手段と、前記ワー
ク移動手段により移動された治具を識別する治具識別手
段と、これら両識別手段で識別された治具および工具に
対応するズレを前記記憶手段から求めて当該工具の位置
を補正するように前記工具移動手段を移動制御する制御
手段とをインデックスマシンに具備させて、前記目的を
達成する。

【０００９】請求項２記載の発明では、ワーク移動手段
により所定の加工工程位置に移動される複数の治具のそ
れぞれに対応して、各治具の中心軸と前記選択手段によ
って選択される各工具の中心軸とのズレをそれぞれ予め
測定して記憶し、前記ズレを無くすように当該工具を移
動してその位置を補正した後に当該工具によりワークを
加工し、前記複数の治具が移動する毎にまたは工具が新
たに選択される毎に以上の操作を繰り返し行う。

【００１０】

【作用】このような構成のインデックスマシンによれ
ば、ワーク移動手段に配設された各治具の中心軸と各工
具の中心軸との間のズレを予め測定して記憶手段に記憶
する。加工に際して制御手段は、記憶手段から移動され
た治具と選択された工具に対応するズレを求め、その工
具を移動させてズレを補正するように工具移動手段を制
御する。中心位置が一致した後に、工具でワークを加工
する。ワーク移動手段によって別のワークが加工工程位
置に移動する毎に、又は加工工具が変更される毎に、以
上の操作を繰り返すことにより、加工精度が向上し、ま
た、精度の高いワークの大量生産が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下本発明のインデックスマシンにおける好
適な実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
図１ないし図５はロータリインデックスマシンの構成を
表したものである。図１に示すように、ロータリインデ
ックスマシンは加工ユニット１を備えており、この加工
ユニット１はドリル、バイト等の複数の加工工具２を支
持している。各加工工具２は図２に示すように、例えば
六角形に形成されたターレットヘッド４の、ないし
の各位置に支持されている。このターレットヘッド４は
ターレット本体３に支持されている。

【００１２】図３に示すように、ターレットヘッド４は
ターレット分割モータ９により駆動回転されるようにな
っており、ワーククランプ用治具２５に支持されたワー
ク２４の加工工程に応じた加工工具２が選択される。タ
ーレット分割モータ９によって選択された加工工具２
は、ターレット工具回転モータ１０によって駆動回転さ
れて、ワークを加工するようになっている。なお、バイ
トのように回転を要しない工具は工具回転モータ１０を
介さずに加工動作を行うことになる。

【００１３】ターレットヘッド４を支持しているターレ
ット本体３は、図４に示すように、Ｚ軸駆動モータ６の
駆動によってＺスライダ部８をＺ軸方向（図中上下方
向）に摺動する。すなわち、ターレット本体３は、Ｚ軸
駆動モータ６が駆動すると、ギヤ機構５、ボールネジ機
構７を介してＺスライダ部８を上方または下方に摺動す
るようになっている。

【００１４】また、ターレット本体３は、同図に示すよ
うに、Ｙ軸駆動モータ１１（アクチュエータ）の駆動に
よって、ギヤ機構１２、ボールネジ機構１３を介してＹ
スライダ部１４をＹ軸方向（図４中左右方向）に往復摺
動する。さらに、ターレット本体３は、図１に示すよう
にＸ軸駆動モータ１７（アクチュエータ）の駆動によっ
て、ギヤ機構１８、ボールネジ機構１９を介してＸスラ
イダ部２０をＸ軸方向（図中左右方向）に往復摺動する
ようになっている。

【００１５】図１において加工工具２の下方にはターン
テーブル２３が配置されている。このターンテーブル２
３には、ワーク２４をこの軸線回りに回転可能に支持す
るためのワーククランプ用治具２５が配置されている。
ワーククランプ用治具２５は、図５に示すように、ター
ンテーブル２３の周部に円周方向に例えば１２分割され
た、各々の分割位置ＡないしＬのそれぞれの位置に配置
されている。そして、分割位置ＡないしＬの各々に対応
する各加工工程位置ＩないしＸＩＩには、ワーククラン
プ用治具２５に支持された各ワーク２４の加工を行うた
めの加工ユニット１が複数台配置されている。

【００１６】ターンテーブル２３は図示しないモータに
よって回転駆動され、各分割位置ＡないしＬに支持され
たワーク２４を、各加工工程位置ＩないしＸＩＩに対応
する位置で一定時間停止した後に、各々の分割位置間の
角度だけ回転移動させる。この停止時間の間に、各加工
工程位置ＩないしＸＩＩに配置された各加工ユニット１
が、その位置にあるワーク２４の種類および加工工程に
応じた加工工具２を選択し、所定の加工を行うようにな
っている。

【００１７】例えば、図５における加工工程位置Ｉで
は、新たなワーク２４がローディングされて分割位置Ａ
のワーククランプ用治具２５にクランプされる。そし
て、ターンテーブル２３が回転移動すると、加工工程位
置Ｉには分割位置Ｌのワーククランプ用治具２５が移動
し、新たなワーク２４のローディングとクランプが行わ
れる。一方、分割位置Ａのワーククランプ用治具２５に
クランプされたワーク２４は、ターンテーブル２３の回
転移動によって加工工程位置ＩＩに移動され、この位置
に配置された加工ユニット１により、図６（ａ）に示す
ような下穴の荒加工が行われる。

【００１８】以下同様にして、分割位置Ａはターンテー
ブル２３の回転に伴って各加工工程位置ＩＩＩないしＸ
ＩＩへ移動される。そして、加工工程位置ＩＩＩにおい
て図６（ｂ）に示すような下穴の仕上げ加工、ＩＶにお
いては図６（ｃ）に示すような端面仕上げ、Ｖにおいて
は図６（ｄ）に示すような先端口の穴あけ荒加工、ＶＩ
においては図６（ｅ）に示すような内側シート面の荒加
工、ＶＩＩにおいては高圧による簡易切粉洗浄、ＶＩＩ
Ｉにおいては図６（ｆ）に示すような内側シート面の仕
上げ加工、ＩＸにおいては図７（ｇ）に示すような先端
口の仕上げ加工、Ｘにおいては図７（ｈ）に示すような
長さ方向途中の穴径を拡げるリセス加工、ＸＩにおいて
は図７（ｉ）に示すような加工部の洗浄、ＸＩＩにおい
てはワーク２４のアンクランプおよびそのアンローディ
ングがそれぞれ行われる。

【００１９】また図１に示すように、ワーククランプ用
治具２５の下方位置には、このワーククランプ用治具２
５を介してワーク２４を回転駆動する回転駆動ユニット
２８が配置されている。回転駆動ユニット２８にはワー
ククランプ用治具２５に回転を伝達する連結ジョイント
部２９が設けられいてる。この連結ジョイント部２９に
はベルト３０を介して治具回転モータ３１からの回転が
伝達される。また連結ジョイント部２９はエアシリンダ
３４のピストン先端部と連結されており、このエアシリ
ンダ３４の作動によって連結ジョイント部２９が上昇す
ると、ワーククランプ用治具２５と回転可能に連結され
るようになっている。

【００２０】また、図５に示すように、各加工ユニット
１には記憶手段４０、治具識別手段４１、工具識別手段
４２、制御手段４３が配置されている。すなわち、記憶
手段４０にはワーククランプ用治具２５と加工工具２の
各々の中心軸のズレ量が記憶される。図８は、この記憶
手段４０に記憶されたズレ量を概念的に表したものであ
る。この図に示すように、記憶手段４０には、ワークク
ランプ用治具２５と加工工具２の各組合せに対応するズ
レ量がＸＹ成分（単位μｍ）として記憶されている。こ
のズレ量は、各加工ユニット１毎に固有のものであるた
め、それぞれの加工ユニット毎に次のようにして予め測
定され、記憶される。すなわち、分割位置ＡないしＬの
各位置に配置されたワーククランプ用治具２５のそれぞ
れに対して加工工具２のそれぞれを順次選択し、例えば
レーザ光線をＸ軸およびＹ軸方向から照射してズレ量の
ＸＹ成分を測定する。また、各分割位置ＡないしＬにお
いて試験用のワーク４を実際に加工して誤差を測定する
ようにしてもよい。

【００２１】治具識別手段４１は、所定の加工ユニット
１の所に各分割位置ＡないしＬのうちのどのワーククラ
ンプ用治具２５が現在きているのかを識別し、工具識別
手段４２はワーク２４の加工工程に対応してどの加工工
具２が現在選択されているのかを識別する。治具識別手
段４１および工具識別手段４２における、識別は、例え
ば図示しないリングカウンタの出力信号により行われ
る。

【００２２】すなわち、ターンテーブル２３が回転移動
する毎に図示しないリミットスイッチが回転を検出し
て、１２個のフリップフロップが環状に接続されたリン
グカウンタに供給される。リングカウンタでは、リミッ
トスイッチから信号が供給される毎に“１”の位置が移
動することによってターンテーブル２３の状態信号が検
出される。この状態信号が各工程位置ＩないしＸＩＩに
配置された各加工ユニット１の治具識別手段４１に供給
される。各治具識別手段４１では、供給された状態信号
に基づいて現在きているワーククランプ用治具２５を識
別する。

【００２３】一方、各加工ユニット１毎に図示しないリ
ミットスイッチと６個のフリップフロップから構成され
るリングカウンタを備えており、リングカウンタから出
力される状態信号から工具識別手段４２が加工工具２を
識別する。なお、記憶手段４０に記憶されるズレ量のＸ
Ｙ成分の測定および、治具識別手段４１、工具識別手段
４２による識別は他の方法によって測定、識別するよう
に構成してもよい。例えば、治具識別手段４１では、前
記したようにターンテーブル２３が一定時間停止した後
に回転移動されるが、この回転移動を開始するためのタ
イマと連動させることによって、ワーククランプ用治具
２５を識別するようにしてもよい。

【００２４】制御手段４３は治具識別手段４１および工
具識別手段４２からの信号に基づいて記憶手段４０から
対応するデータを引き出す。そして、このデータに基づ
いて、Ｙ軸駆動モータ１１、Ｘ軸駆動モータ１７を制御
し、ワーククランプ用治具２５の中心軸と加工ユニット
１のＸＹ座標の原点とを高精度で一致させるようになっ
ている。

【００２５】次に、このように構成されたインデックス
マシンの動作について図９に基づいて説明する。ターン
テーブル２３における各分割位置ＡないしＬの各々のワ
ーククランプ用治具２５の各々の中心軸は、加工ユニッ
ト１のＸＹ座標の原点と精度上のズレがある。このた
め、各加工ユニット１毎に、ターンテーブル２３の各分
割位置ＡないしＬのいずれのワーククランプ用治具２５
が自分の所に来ているかを治具識別手段４１により識別
する（ステップ１）と共に、どの加工工具２が選択され
ているかを工具識別手段４２で識別する（ステップ
２）。例えば、ある加工ユニット１の所に分割位置Ｂの
所のワーククランプ用治具２５が来ており、加工工具
が選択されていると識別された場合、制御手段４３は、
記憶手段４０に記憶された図８のＸＹデータから前記ズ
レの座標系を設定する（ステップ３）。そして制御手段
４３は、Ｘ軸駆動モータ１７によりターレット本体３を
Ｘ軸方向に−３μｍ変位させ、Ｙ軸駆動モータ１１によ
りターレット本体３をＹ軸方向に−５μｍ変位させるよ
うに制御する（ステップ４）。

【００２６】このような加工ユニット１の補正動作は、
各工程位置における複数の加工ユニット１がそれぞれの
ズレ量に応じて同時に行う。その後加工工具２によって
ワーク２４の加工を行う（ステップ５）。このように、
ワーククランプ用治具２５の中心軸と加工工具２の中心
軸とのズレを解消した後にワーク２４の加工を行うので
ワーク２４の加工精度が向上する。

【００２７】加工が完了したら（ステップ６；Ｙ）、加
工ユニット１のターレット本体３をＸＹ座標の原点に戻
し（ステップ７）、ターンテーブル２３を一分割角度分
回転させて加工ユニット１には次の分割位置のワークク
ランプ用治具２５が来る（ステップ８）。次に加工工具
２の破断等の異常がないか判別し（ステップ９）、異常
が出ていなければステップＳ１に戻って再び同じ動作を
繰り返す。前記異常や加工停止の信号があるときは装置
全体の動作を停止させる（ステップ１１）。

【００２８】以上説明したように本実施例によれば、タ
ーンテーブルの各分割位置に配設されている各ワークク
ランプ用治具２５の中心軸と各加工工具２の中心軸との
間のズレを予め測定して記憶し、加工に際して複数の加
工ユニットにおいて同時に前記それぞれの間のズレを無
くすように加工ユニット１の加工工具２をＸＹ方向に移
動させ、ターンテーブル２３が前記各工程位置に対応し
て停止する度にこの操作を繰り返し行うことにより、ワ
ークの加工精度を向上させて、精度の高いワークをもロ
ータリインデックスマシン用いて大量生産することが可
能となる。

【００２９】以上説明した実施例では、ロータリインデ
ックスマシンについて説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、例えばリニアインデックスマシン
に適用することも可能である。また、以上説明した実施
例では、記憶手段にワーククランプ用治具２５の中心軸
と加工工具２の中心軸のズレを記憶するようにしたが、
本発明では、他に、ＸＹ座標の原点を各加工ユニット１
毎に決め、この原点に対するワーククランプ用治具２５
のズレと、加工工具２のズレを別々に記憶するようにし
てもよい。この場合、制御手段は、ワーククランプ用治
具２５のズレと加工工具２のズレから、ターレット本体
３のＸＹ方向の移動量を算出し、算出した量だけ変位さ
せるように制御する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、治
具識別手段および工具識別手段で識別した治具および工
具の中心軸のズレを記憶手段から求め、当該工具の位置
を補正するように制御手段によって移動制御するので、
ワークの加工精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるロータリインデック
スマシンの加工ユニットの側面図である。

【図２】図１に示すターレットヘッドの正面図である。

【図３】図１のロータリインデックスマシンの上面図で
ある。

【図４】図１の加工ユニットの正面図である。

【図５】加工ユニットとターンテーブルとの位置関係を
示す概念図である。

【図６】各加工ユニットによる加工工程の一部を説明す
るワークの加工工具による加工断面図である。

【図７】各加工ユニットによる加工工程の他の一部を説
明するワークの加工工具による加工断面図である。

【図８】測定されたワーククランプ用治具と加工工具と
の中心軸のズレのデータをＸＹ成分で例示した図であ
る。

【図９】本発明の実施例の動作手順を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１ 加工ユニット ２ 加工工具 １０ ターレット工具回転モータ １１ Ｙ軸駆動モータ １７ Ｘ軸駆動モータ ２３ ターンテーブル ２４ ワーク ２５ ワーククランプ用治具 ４０ 記憶手段 ４１ 治具識別手段 ４２ 工具識別手段 ４３ 制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークをクランプする複数の治具が配設
   され、クランプされたワークを所定の加工工程位置に移
   動させるワーク移動手段と、 前記ワークを加工する複数の工具を備え、ワークの加工
   工程またはワークの種類に応じて工具を選択する選択手
   段と、この選択手段により選択された工具を移動させる
   工具移動手段を有し、前記加工工程位置に配置された少
   なくとも１つの加工ユニットと、 前記ワーク移動手段により所定の加工工程位置に移動さ
   れる複数の治具のそれぞれに対応して、各治具の中心軸
   と前記選択手段によって選択される各工具の中心軸との
   ズレをそれぞれ予め記憶する記憶手段と、 前記選択手段により選択された工具を識別する工具識別
   手段と、 前記ワーク移動手段により移動された治具を識別する治
   具識別手段と、 これら両識別手段で識別された治具および工具に対応す
   るズレを前記記憶手段から求めて当該工具の位置を補正
   するように前記工具移動手段を移動制御する制御手段と
   を具備することを特徴とするインデックスマシン。
2. 【請求項２】 ワーク移動手段により所定の加工工程位
   置に移動される複数の治具のそれぞれに対応して、各治
   具の中心軸と前記選択手段によって選択される各工具の
   中心軸とのズレをそれぞれ予め測定して記憶し、 前記ズレを無くすように当該工具を移動してその位置を
   補正した後に当該工具によりワークを加工し、 前記複数の治具が移動する毎にまたは工具が新たに選択
   される毎に以上の操作を繰り返し行うことを特徴とする
   インデックスマシンの使用方法。