JP2007090507A

JP2007090507A - 微細穴の流動加工装置

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Publication number: JP2007090507A
Application number: JP2005285928A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Sakai; 信之境
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】ワークの微細穴の中を流れる流体の流れ抵抗値と、目標とする流れ抵抗値とを、微細穴内を通過させるスラリー配管内の圧力として、検出制御する方式ではその発生圧力だけではとらえきれなかった異常を検知し、ワークの微細穴の加工量にバラツキがなく、ロス品の発生を少なくした微細穴の流動加工装置を提供する。
【解決手段】例えば５回といった所定パス回数だけ、シリンダ 1を往復動させてスラリー 8を吸い上げ管16からワーク保持具 3a,3b内のワーク 4の軸方向貫通微細穴10内を設定圧力で通過させその後で各所定パス回数の往復に要した所定パス所要時間 tを測定し、測定した所定パス所要時間 tが予め定めた第１の設定時間範囲t₀≦ t≦ t_hになったとき正常加工終了時間として、加工サイクルを終了する。
【選択図】図１

Description

本発明は、極小径（φ5.0mm 以下）の軸方向貫通丸穴、角穴、ストレート穴、テーパ穴、曲がり穴などで構成された穴を有する部品の内面処理（研磨、洗浄、バリ取り、エッジのＲ取り・面取り、表面処理）を行ことができる微細穴の流動加工装置に関する。

従来の微細穴の流動加工装置としては、例えば特許文献１、２に、流体圧供給装置、流体圧供給装置により加圧される溶媒に表面処理添加物を加えたスラリーを入れた容器、及び容器下層部と吸い上げ管で連結された一対のワーク保持具を有し、ワーク保持具には軸方向貫通微細穴を有するワークを保持するようにされた微細穴の流動加工装置が開示されている。
特開平７−５２０２２号公報特開平７−８５８６６号公報

特許文献１では溶媒に表面処理添加物を加えたスラリーを、ワーク保持具内のワークの軸方向貫通微細穴内を通過させ、ワークの軸方向貫通微細穴内を通過させるスラリーの量、又は各パス時間などのいずれかを一定とし、各軸方向貫通微細穴内を通過させるスラリーの加工量を一定としたものであった。このため、例えば燃料噴射ノズルの微細穴の加工のように、穴の中を流れる流体の抵抗を目標値にする加工が行えなかった。また特許文献２では、穴の中を流れる流体の目標とする流れ抵抗値を決定し、穴の中を流れる流体の流れ抵抗値が目標とする流れ抵抗値より小さい間は加工を継続し、穴の中を流れる流体の流れ抵抗値が目標とする流れ抵抗値になった際は加工を中止するものが提案されている。

特許文献１、２では、シールを用いてスラリーの漏れを防止する微細穴の流動加工装置であるが、図５のワークの微細穴の中を流れる流体の流れ抵抗値と、目標とする流れ抵抗値とを、微細穴内を通過させるスラリー配管内の圧力として、検出制御する方式の制御状態を示すグラフででみるように、スラリーの流速を早くすると、圧力検出の精度が低下し、すでに圧力異常がみられても、異常圧力検出が難しい。また長期間使用すると、シールは接触するスラリーにより摩耗し、次第にシールとしての機能を果たさなくなるので、定期的なシール交換が必要である。この交換時期を誤り、シールが摩耗した状態で加工を行うと、シール部からのスラリーの漏れにより、スラリーの吐出量の減少、スラリー吐出圧力の低下により、ワークの微細穴の加工量にバラツキが生じ、多くのロス品が出ることになる。図５にみるように、すでに圧力異常がみられても、実際にはシールが激しく摩耗しないと、圧力検出が難しかった。

本発明の課題は、流体圧供給装置、流体圧供給装置と連結されかつそれにより設定圧力で加圧される、溶媒に表面処理添加物を加えたスラリーを入れた容器、及び前記容器下層部と吸い上げ管で連結されたワーク保持具を有し、前記ワーク保持具は軸方向貫通微細穴を有するワークを保持するようにされた微細穴の流動加工装置において、ワークの微細穴の中を流れる流体の流れ抵抗値と、目標とする流れ抵抗値とを、微細穴内を通過させるスラリー配管内の圧力として、検出制御する方式ではその発生圧力だけではとらえきれなかった異常を検知し、ワークの微細穴の加工量にバラツキがなく、ロス品の発生を少なくした微細穴の流動加工装置を提供することにある。
本発明の別の課題は、シールが激しく摩耗する前に、スラリー配管内の発生圧力だけではとらえきれなかった異常を検知し、シールを交換するようにしたことにより、ワークの微細穴の加工量にバラツキがなく、ロス品の発生を少なくした微細穴の流動加工装置を提供することにある。

このため本発明によると、流体圧供給装置、流体圧供給装置と連結されかつそれにより設定圧力で加圧される、溶媒に表面処理添加物を加えたスラリーを入れた容器、及び前記容器下層部と吸い上げ管で連結されたワーク保持具を有し、前記ワーク保持具は軸方向貫通微細穴を有するワークを保持するようにされた微細穴の流動加工装置において、所定パス回数だけ前記流体圧供給装置を往動させて前記スラリーを前記吸い上げ管から前記ワーク保持具内のワークの軸方向貫通微細穴内を設定圧力で通過させかつ前記流体圧供給装置を復動させて前記吸い上げ管、ワーク保持具内のワークのスラリーを軸方向貫通微細穴内を負圧で通過させ、その後で各所定パス回数の往復に要した所定パス所要時間を測定し、前記測定した所定パス所要時間が予め定めた第１の設定時間範囲になったとき正常加工終了時間として、加工サイクルを終了するようにしたことを特徴とする微細穴の流動加工装置を提供することにより上記課題を解決した。

本発明では、所定パス回数だけ流体圧供給装置を往動させて前記スラリーを吸い上げ管から前記ワーク保持具内のワークの軸方向貫通微細穴内を設定圧力で通過させかつ流体圧供給装置を復動させて吸い上げ管、ワーク保持具内のワークのスラリーを軸方向貫通微細穴内を負圧で通過させ、その後で各所定パス回数の往復に要した所定パス所要時間を測定し、測定した所定パス所要時間が予め定めた第１の設定時間範囲になったとき正常加工終了時間として加工サイクルを終了するようにしたので、ワークの微細穴の中を流れる流体の流れ抵抗値と、目標とする流れ抵抗値とを、微細穴内を通過させるスラリー配管内の圧力として、検出制御する方式ではその発生圧力だけではとらえきれなかった異常を検知し、ワーク微細穴の加工量にバラツキがなくロス品の発生を少なくした微細穴の流動加工装置を提供するものとなった。

好ましくは、前記測定した所定パス所要時間が予め定めた前記第１の設定時間より短い第２の設定時間範囲になったとき、第１の異常時間範囲として、機械を停止させ、異常信号を発生させ、シールを交換するようにしたことにより、シールが激しく摩耗する前に、スラリー配管内の発生圧力だけではとらえきれなかった異常を検知し、シールを交換し、ワークの微細穴の加工量にバラツキがなく、ロス品の発生を少なくした微細穴の流動加工装置を提供するものとなった。さらに好ましくは、前記測定した所定パス所要時間が予め定めた第１の設定時間より長い第３の設定時間範囲になったとき、第２の異常時間範囲として、点検回路を作動させ、機械を停止させ、ワーク及びスラリーを含む点検を行うようにしたことにより、スラリー配管内の発生圧力だけではとらえきれなかったワーク及びスラリーを含むの械装置の異常を検知し、ワークの微細穴の加工量にバラツキがなく、ロス品の発生を少なくした微細穴の流動加工装置を提供するものとなった。

本発明を実施するための最良の形態の一例を図１乃至図３を参照して説明する。図１は本発明を実施するための最良の形態の一例である微細穴の流動加工装置の概略ブロック図、図２は図１のシリンダ１の駆動ユニット20を示し、図３は図２のサイクル制御ブロック23の詳細を示すサイクル制御ブロック詳細図、図４（ａ）は各所定パス回数と、各所定パス回数における加工中の発生圧力との関係を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）の各所定パス回数と、各所定パス当たりの流動時間と、正常範囲、第１の異常範囲、及び第２の異常範囲を示すグラフである。

図１の本発明の第１の実施形態の微細穴の流動加工装置は、流体圧供給装置であるシリンダ１と、シリンダ 1により加圧される、溶媒に表面処理添加物を加えた、スラリー 8を入れた容器 5と、容器下層部18と吸い上げ管16で連結された一対のワーク保持具 3a,3bと、を有し、ワーク保持具 3a,3bの少なくとも一方3aは軸方向貫通微細穴10を有するワーク 4を保持するようにされている。吸い上げ管16にスラリー 8の圧力を検知する第１の圧力センサ22を設け、かつ流体圧供給装置であるシリンダ 1により加圧する供給圧力は、第１の圧力センサ22が検知する圧力に一定差圧だけ加えた可変ロードセンシング圧力とし（可変ポンプで代用してかかる可変ロードセンシング圧力装置を省略してもよい）、第１の圧力センサ22が検知した吸い上げ管16内のスラリー 8の圧力を予め定めた第１の設定圧範囲に保つようにしたものである。図１において、容器 5はシリンダ 1のロッド41で加圧される圧油 7を配管15で加圧室17に導入し、仕切板 2を介して容器下層部18のスラリー 8を加圧するようにされる。53はスプリング、21は蓋、13,14 はシールリング、12はスラリー 8取り出し口、 6はワーク保持具 3a,3bから漏れたスラリー 8の受け口11への配管である。スラリータンクである容器 5には上昇端位置にある仕切板 2の下面に整合する位置に、エアー抜き穴12と、エアー抜き穴12と連通するエアー抜き管 6、及びエアー抜き管 6と連通するスラリー受け口11が設けられ、スラリー受け口11は一対のワーク保持具3a,3b 及びスラリー排出管28の下方に配置されている。本発明の第１の実施形態の微細穴の流動加工装置は、所要時間ｔが、例えば約５秒程度になるに必要な例えば５回といった、所定パス回数（１回の所定パス回数は、軸方向貫通微細穴10が長いときは１回の往復であってももよい）だけ、シリンダ 1を往動させてスラリー 8を吸い上げ管16からワーク保持具 3a,3b内のワーク 4の軸方向貫通微細穴10内を設定圧力で通過させかつシリンダ 1を復動させて吸い上げ管16、ワーク保持具 3a,3b内のワーク 4のスラリー 8を軸方向貫通微細穴10内を負圧で通過させ、その後で各所定パス回数の往復に要した所定パス所要時間 tを測定し、図３に示す、測定した所定パス所要時間 tが予め定めた第１の設定時間範囲t₀≦ t≦ t_hになったとき正常加工終了時間として、加工サイクルを終了し、リセット回路61、66 でそれぞれリセットし、ワーク交換74し、次の加工サイクルをスタートさせる。

作動においては、微細穴 4の内面処理は、シリンダ 1のロッド41を往動させて加圧される圧油 7がロッド54に連結された仕切板 2を押して、容器下層部18の加圧されたスラリー 8を、ワーク 4の微細穴10を流動して通過することにより行われる。スラリータンク 5のスラリー 8が微細穴10を流動して通過するスラリー注送が終わると、ロッド54に連結された仕切板 2は、スプリング53に戻り方向に付勢され、かつシリンダ 1が図１でみて左方向に復動され、配管15内の圧油 7は負圧にされ、仕切板 2はもとの上昇端位置まで戻され、吸い上げ管16、ワーク保持具 3a,3b内のワーク 4のスラリー 8は軸方向貫通微細穴10内を負圧で通過して、スラリータンク５内に回収され、１パスが終了する。エアー抜き時やワーク10の着脱時などの際に漏れたスラリー受け口11のスラリー 8の回収は、仕切板 2が上昇端位置に移動し、シリンダ 1が逆方向にもとの位置に戻るときに行なわれる。

かかる構成により、測定した各所定パス所要時間が、予め定めた第１の設定時間範囲になったとき、正常加工終了時間として加工サイクルを終了するようにしたので、ワークの微細穴の中を流れる流体の流れ抵抗値と、目標とする流れ抵抗値とを、微細穴内を通過させるスラリー配管内の圧力として、検出制御する方式ではその発生圧力だけではとらえきれなかった異常を検知し、ワークの微細穴の加工量にバラツキがなく、ロス品の発生を少なくした微細穴の流動加工装置を提供するものとなった。

本発明の第１の実施形態の微細穴の流動加工装置では、第 n回目の所定パス回数のとき、図３に示す、測定した所定パス所要時間ｔが予め定めた第１の設定時間t₀より短い第２の設定時間範囲 t＜t₀になったとき、第１の異常時間範囲として、機械を停止させ、異常信号を発生させ、シールを交換するようにした。これにより、シールが激しく摩耗する前にスラリー配管内の発生圧力だけではとらえきれなかった異常を検知し、シールを交換することにより、微細穴の加工量にバラツキがなく、ロス品の発生を少なくした微細穴の流動加工装置を提供するものとなった。

さらに、第 m回目の所定パス回数のとき、測定した所定パス所要時間ｔが予め定めた第１の設定時間より長い第３の設定時間範囲 t＞ t_hになったとき、第２の異常時間範囲として、点検回路を作動させ、機械を停止させ、ワーク及びスラリーを含む点検を行うようにした。これにより、スラリー配管内の発生圧力だけではとらえきれなかったワーク及びスラリーを含むの械装置の異常を検知し、ワーク及びスラリーを交換するなどすることにより、ワークの微細穴の加工量にバラツキがなく、ロス品の発生を少なくした微細穴の流動加工装置を提供するものとなった。

本発明の第２の実施形態の微細穴の流動加工装置は、図１において、流体圧供給装置であるシリンダ 1のロッド41で加圧される圧油 7の配管15に、配管15内の圧力を検知する第２の圧力センサ54を設け、シリンダ 1により加圧する供給圧力を、第２の圧力センサ54が検知する圧力に所定の一定差圧だけ加えた可変ロードセンシング圧力とし（可変ポンプで代用してかかる可変ロードセンシング圧力装置を省略してもよい）、第２の圧力センサ54が検知した配管15内の圧油 7の圧力を予め定めた第２の設定圧範囲に保つようにした。

図２は図１のシリンダ１の駆動ユニット20のブロック図を示し、駆動ユニット20は、ＣＰＵ、メモリー装置で形成されるシステム制御回路19を有し、システム制御回路19にはサイクル制御ブロック23とスラリー圧力制御ブロック24とを含む。サイクル制御ブロック23へはロッド40の動作を検知する電磁位置センサ 30、50からの出力信号 31、51が入力され、スラリー圧力制御ブロック24へは吸い上げ管16内のスラリー 8の圧力を検知する第１の圧力センサ22からの出力信号32、及びシリンダ 1により加圧する配管15内の圧油 7の圧力を検知する第２の圧力センサ54からの出力信号43が入力される。システム制御回路19は指令信号線33、フイードバック信号線34によって、サーボアンプ25に接続され、サーボアンプ25の指令信号39はサーボバルブ27のアクチュエータ26に接続されている。28は油圧ユニットで、ポンプ29、タンク42は配管 37、38でサーボバルブ27に接続され、サーボバルブ27は配管 35、36でシリンダ 1の各加圧室と接続され、サーボバルブ27により、サーボアンプ25の指令信号39に対応する圧力でロッド 40、41が駆動される。スラリー圧力制御ブロック24は、シリンダ 1により加圧する加圧圧力が、第１の圧力センサ22が検知する圧力（又は第２の圧力センサ54が検知する圧力）に、例えば 2 Kgf/cm といった、所定の一定差圧を加えた圧力指令を、指令信号線33でサーボアンプ25に指令し、サーボアンプ25はフイードバック信号線34からの圧力が、第１の圧力センサ22が検知する圧力になるまで制御し、その圧力が維持される。

図３のサイクル制御ブロック詳細図を参照して、サイクル制御ブロック23の作動を詳説する。回数設定器63には例えば５回といった所定パス回数が入力され、プリセット式カウンタ64に入力される。スタートとともにプリセット式カウンタ回路64とタイマ回路67が起動し、プリセット式カウンタ64が電磁位置センサ 30、50からの出力信号 31、51をカウントし、例えば５回といった所定パス回数がカウントされると、タイマ回路67に指令し、タイマ回路67が所定パス所要時間 tを測定し、判定部68に入力する。判定部68では、各所定パス回数の往復に要した所定パス所要時間 tが、予め定めた第１の設定時間範囲t₀≦ t≦ t_hになったとき正常加工終了時間として、加工サイクルを終了し、リセット回路61、66 をそれぞれリセットし、ワーク交換74した後、次の加工サイクルをスタートさせる。
一方、測定した所定パス所要時間ｔが予め定めた第１の設定時間t₀より短い第２の設定時間範囲 t＜t₀になったとき、第１の異常時間範囲として、機械を停止させ、異常信号を発生させ、シールを交換するようにした。
さらに、測定した所定パス所要時間ｔが予め定めた第１の設定時間より長い第３の設定時間範囲 t＞ t_hになったとき、第２の異常時間範囲として、点検回路を作動させ、機械を停止させ、ワーク及びスラリーを含む点検、交換を行うようにした。

図４に示すように、第１の圧力センサ22が検知した吸い上げ管16内のスラリー 8の圧力を予め定めた第１の設定圧範囲に保つようにし、例えば５回といった所定パス回数になるように、第１回所定パス回、第２回所定パス回・・・と、各所定パス回数の往復に要した所定パス所要時間 tをそれぞれ測定し、各所定パス所要時間 tが第１の設定時間範囲
t₀≦ t≦ t_h 内であれば正常加工終了時間と判定され、第 n回の所定パス回数のとき、第１の設定時間t₀より短い第２の設定時間範囲 t＜t₀であれば第１の異常時間範囲と判定され、第 m回の所定パス回数のとき、第１の設定時間t₀より短い第３の設定時間範囲 t＞ t_hであれば第２の異常時間範囲と判定されたものである。各所定パス回数に要した所定パス所要時間を測定して、加工状態を判定することにより、図５に比べて、スラリー配管内の発生圧力だけではとらえきれなかった異常を容易に検知できるので、ワークの微細穴の加工量にバラツキがなく、ロス品の発生を少なくした微細穴の流動加工装置を提供するものとなった。

本発明を実施するための最良の形態の一例である微細穴の流動加工装置の概略ブロック図を示す。図１のシリンダ１の駆動ユニット20を示す。図２のサイクル制御ブロック23の詳細を示すサイクル制御ブロック詳細図。（ａ）は各所定パス回数と、各所定パス回数における加工中の発生圧力との関係を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）の所定パス回数と、各所定パス当たりの流動時間と、第１の異常範囲、正常範囲、及び第２の異常範囲を示すグラフである。ワークの微細穴の中を流れる流体の流れ抵抗値と、目標とする流れ抵抗値とを、微細穴内を通過させるスラリー配管内の圧力として、検出制御する方式の制御状態を示すグラフである。

符号の説明

１：シリンダ（流体圧供給装置）、２：仕切板、 3a,3b：ワーク保持具、４：ワーク
５：容器、７：圧油、８：スラリー、10：軸方向貫通微細穴、15：配管、16：吸い上げ管18：容器下層部、22：第１の圧力センサ、40、41 ：シリンダのロッド、52：第２の圧力センサ

Claims

流体圧供給装置、流体圧供給装置と連結されかつそれにより設定圧力で加圧される、溶媒に表面処理添加物を加えたスラリーを入れた容器、及び前記容器下層部と吸い上げ管で連結されたワーク保持具を有し、前記ワーク保持具は軸方向貫通微細穴を有するワークを保持するようにされた微細穴の流動加工装置において、所定パス回数だけ前記流体圧供給装置を往動させて前記スラリーを前記吸い上げ管から前記ワーク保持具内のワークの軸方向貫通微細穴内を設定圧力で通過させかつ前記流体圧供給装置を復動させて前記吸い上げ管、ワーク保持具内のワークのスラリーを軸方向貫通微細穴内を負圧で通過させ、その後で各所定パス回数の往復に要した所定パス所要時間を測定し、前記測定した所定パス所要時間が予め定めた第１の設定時間範囲になったとき正常加工終了時間として、加工サイクルを終了するようにしたことを特徴とする微細穴の流動加工装置。
前記測定した所定パス所要時間が予め定めた前記第１の設定時間より短い第２の設定時間範囲になったとき、第１の異常時間範囲として、機械を停止させ、異常信号を発生させシールを交換するようにしたことを特徴とする請求項１記載の微細穴の流動加工装置。
前記測定した所定パス所要時間が予め定めた第１の設定時間より長い第３の設定時間範囲になったとき、第２の異常時間範囲として、点検回路を作動させ、機械を停止させ、ワーク及びスラリーを含む点検を行うようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の微細穴の流動加工装置。
前記流体圧供給装置と前記スラリーを入れた容器とを連結する配管に、前記配管内の圧力を検知する第２の圧力センサを設け、前記流体圧供給装置の供給圧力を、前記第２の圧力センサが検知した前記配管内の圧力に所定の一定差圧だけ加えた可変ロードセンシング圧力としたことを特徴とする請求項１又は請求項３記載の微細穴の流動加工装置。