JP2010221385A - 内面研削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の加工部位の内面研削を行う際、同時に加工して加工効率の向上を図ると同時に、すべての加工部位の加工精度が保証できる工具を提供する。
【解決手段】 複数の加工ユニット３を同軸上に備えた内面研削工具１において、各加工ユニット３の工具軸中心部にコアシャフトモータ１６の駆動により進退動自在なコアシャフト７を配設し、このコアシャフト７の所定箇所にオネジ部材８を複数配設し、このオネジ部材８の外側にメネジ部９ｍを有する筒状のスライドスロープ部材９を配設してネジ部同士を噛合させる。スライドスロープ部材９に進退動によって各刃具５が拡縮するようにし、また、それぞれのオネジ部材８のフェースギヤ８ｆに個別駆動機構１８のピニオンギヤ２１を噛合可能にする。
【選択図】 図８

Description

本発明は、例えばエンジンの複数のジャーナル軸受けを同時に精密加工するのに好適な内面研削工具に関する。

従来、ワークの内面を研削するにあたり、内径を拡縮させて加工径精度を高めるような技術として、例えばエンジンのシリンダボアなどの個別の加工を行うような際、砥石を拡開させるカム部材を拡張ネジ杆でネジ送り駆動することで刃具径を制御するような技術（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
また、例えば、エンジンのクランク軸を受けるジャーナル軸受け部などを加工する際、複数の加工部を同時に加工する同時複数加工用の内面研削工具などが使用されることもある。

特開平６−１９０７１３号広報

ところが、従来の技術では、複数の穴を同時に加工する同時複数加工用の内面研削工具において、刃具径を個別に制御するような技術はないため、例えば一律に径を制御する場合には、ワークの剛性や、刃具の初期切れ味のバラツキ影響や、磨耗の進行度合いなどの違いによって径精度がバラつくなどの問題が発生していた。また、一般的な拡縮機構を持たない同時複数加工用でジャーナル軸受け部などを加工する際は、工具をワークの中心穴に挿入・排出するときに、仕上げ面に干渉して傷がつくのを防止するため、ワーク中心に対してアーバー中心をオフセットさせた状態で挿入・排出しているため、ジャーナル軸受け部ごとに１つの工具しか取り付けることができず、加工効率が悪いという問題もあった。

さらに、ジャーナル軸受け部の同時複数加工では、加工部位の全長が長くなるため、必然的にアーバーの全長も長くなり、しかも、従来の工具ではアーバーの中心軸に対して対向する位置に刃具をレイアウトすることが難しいため、バランス加工ができなかった。このため、アーバーは一方向からの加工負荷を複数同時に受けることになり、加工負荷によってアーバーが変形しやすく、狙った精度が得られにくいという問題もあった。

そこで本発明は、例えば多気筒エンジンのジャーナル軸受け部などの複数の加工部を加工するにあたり、これらを同時に加工して加工効率の向上を図ると同時に、すべての軸受け部の加工精度が保証できる工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、ワークの複数個所の内面を同時に加工するため複数の加工ユニットを備えた内面研削工具において、前記加工ユニットとして、工具軸方向に沿って進退動自在となり且つ各加工ユニットごとに設けられるスライドスロープ部材と、このスライドスロープ部材の進退動によって刃具を拡縮させることのできる拡縮機構を設け、前記スライドスロープ部材に、円周方向に均等な角度で形成される複数のスロープ部を軸方向に沿って配置するとともに、これらスロープ部に各刃具を係合させて拡縮自在とし、また全てのスライドスロープ部材を同時に進退動させることのできる同時駆動機構と、それぞれのスライドスロープ部材を個別に進退動させることのできる個別駆動機構を設けるようにした。

そして、例えば、ワークに工具を挿入、排出するようなときは、全てのスライドスロープ部材を同時に進退動させて全ての刃具を収縮・格納した状態で行い、加工するときは、全ての刃具を同時に拡張させることで、例えばジャーナル軸受け部の加工を行うような場合に、各刃具の内径を縮めた状態にして挿入・排出することができて仕上げ面を損傷させるような不具合が是正され、従来のように、アーバーの中心軸をオフセットさせて挿入・排出する必要性がなくなって一連の加工を効率良く行える。また、それぞれのスライドスロープ部材を個別に進退動させれば、各刃具の内径が個別に拡縮自在となるが、このように、各刃具の内径を個別に拡縮自在にすることで、例えば、刃具の磨耗の進行度や、ワークの加工部位の剛性等に応じて各刃具の内径を個別に制御することが可能となり、径精度のバラツキを防止することができる。

この際、刃具を拡縮させる構造として、スライドスロープ部材の円周方向に均等な角度で形成される複数のスロープ部に各刃具を係合させ、スライドスロープ部材の進退動により各拡張機構によって各刃具を拡縮させることにより、軸方向にコンパクトに纏めることができるとともに、拡縮機構にバネや弾性体などを必要とせず、また、刃具をアーバー中心軸に対して円周方向に均等な角度で配置するため回転バランスもよく、高速回転が可能となって加工効率が向上する。また、この結果、加工精度も向上する。

また、本発明では、前記個別駆動機構として、前記スライドスロープ部材のメネジ部に噛合するオネジ部材のフェースギヤにピニオンギヤを介して回転を伝達することのできるピニオンギヤ駆動部を設けるようにした。
そして、個別の刃具の拡縮を行うときは、それぞれのスライドスロープ部材のメネジ部に噛合するオネジ部材のフェースギヤにピニオンギヤを噛合させ、ピニオンギヤ駆動部を駆動することで、個別のスライドスロープ部材を個別に進退動させ、拡縮機構によって刃具を拡縮する。

複数の加工ユニットを備えた内面研削工具において、それぞれの加工ユニットのスライドスロープ部材と拡縮機構によって、各刃具の内径を拡縮自在にすることで、ワークの加工穴に挿入・排出する手順の簡素化が図れると同時に、各刃具の状態に応じて各刃具の内径が個別に制御でき、径精度のバラツキを防止することができる。この際、刃具を拡縮させる機構として、スライドスロープ部材と拡縮機構を組み合わせることで、軸方向にコンパクトに纏めることができ、回転バランスの向上も図られて、加工効率や加工精度が向上する。
また、個別に刃具を拡縮するための構造を、ピニオンギヤ駆動部とすることでシンプルな構成とすることができる。

加工ユニットを５セット備えた内面研削工具の外観図 加工ユニットの拡縮機構を説明するための説明図 スライドスロープ部材のスロープ溝を説明するための説明図 加工ユニット部位の縦断面図 オネジ部材のフェースギヤとピニオンギヤの噛合状態を示す説明図 ピニオンギヤ駆動部の駆動によるスライドスロープ部材の作用を示す作用図で、（ａ）は刃具径を縮小させた状態図、（ｂ）は刃具径を拡大させた状態図 工具全体の作用図で、（ａ）は待機状態図、（ｂ）は加工状態図 内面研削工具が装着される研削装置全体の説明図 ４気筒エンジンの５箇所のジャーナル軸受け部を加工する状態の説明図

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は加工ユニットを５セット備えた内面研削工具の外観図、図２は加工ユニットの拡縮機構を説明するための説明図、図３はスライドスロープ部材のスロープ溝を説明するための説明図、図４は加工ユニット部位の縦断面図である。

本発明に係る内面研削工具は、例えば多気筒エンジンのジャーナル軸受け部などの複数の加工部位をそれぞれの加工ユニットで同時に加工する際、効率良く加工することができ、しかもすべての軸受け部の加工精度が良好になるような工具として構成され、複数の加工ユニットの各刃具の拡縮が別箇に制御可能にされることを特徴としている。

すなわち、アーバーとしての本内面研削工具１は、図１乃至図４に示すように、筒状ケース２内に組み込まれる同軸上の５セットの加工ユニット３を備えており、例えば図９に示すようなシリンダブロックＷ_１とロアブロックＷ_２から構成される４気筒エンジンにおいて、シリンダブロックＷ_１とロアブロックＷ_２を締結した状態で、それぞれ半円の５箇所のジャーナル軸受け部ｊを同時に加工できるようにされている。

本内面研削工具１の加工ユニット３は、基本的に一箇所のジャーナル軸受け部ｊに対して、工具軸を中心に対称位置に配置される一対の刃具５が拡縮自在にされ、これら刃具５を拡縮させるための機構の一部が図６に示すように、工具軸を中心に対称位置に配置されている。

そして、加工仕上げ寸法を揃える等のため個別に加工ユニット３の刃具５の拡張量を調整するときは、当該加工ユニット３の拡縮機構のみを制御するが、ワークへの研削工具１の挿入・排出時や切り込み加工時には、すべての加工ユニット３の拡縮機構を同時に制御するようにしている。

前記加工ユニット３の一対の刃具のうち、一方側の刃具側は、図２に示すように、筒状ケース２の所定箇所に取り付けられる刃具ホルダ４と、この刃具ホルダ４に対して工具軸の半径方向にスライド自在な刃具５を備えており、この刃具５の外方面部には砥石が取り付けられるとともに、内方部には、アリホゾ型の係合部６が設けられている。

一方、工具軸の中心部には、工具軸の中心軸に軸心を一致させ且つ後述する同時駆動機構によって進退動自在なコアシャフト７が配設され、このコアシャフト７のうち、加工部位に対応する５箇所にオネジ部材８が軸周りに回転自在で且つ軸方向に移動不能に設けられ、このオネジ部材８の周囲に、メネジ部９ｍを有する筒型のスライドスロープ部材９が配設され、オネジ部材８のオネジ部とスライドスロープ部材９のメネジ部９ｍとが噛合している。
また、前記スライドスロープ部材９の上端部と下端部には、工具軸を中心にして対称位置に、アリ溝型のスロープ溝１１が形成され、このスロープ溝１１内に前記刃具５の係合部６が嵌め込まれて係合し、拡縮機構１２が構成されている。そしてこのスロープ溝１１は、図３に示すように、軸方向に傾斜するスロープラインｓとして構成されており、本実施例では、このスロープラインｓの傾斜は、左方向から右方向に向けて僅かに低くなるような傾斜とされている。

このため、本実施例では、図６（ａ）に示すように、スライドスロープ部材９を図の左方に移動させると、係合部６が傾斜の低いスロープラインｓ部分に移動して刃具５が径方向の内側に向けて縮小し、図６（ｂ）に示すように、スライドスロープ部材９を図の右方に移動させると、係合部６が傾斜の高いスロープラインｓ部分に移動して、刃具５が径方向の外側に向けて拡張するようにされている。すなわち、刃具の係合部６や、スライドスロープ部材９のスロープ溝１１などによって拡縮機構１２が構成されている。
また、各刃具ホルダ４と刃具５との間には、スライドスロープ部材９と係合部６とのガタを吸収するためのスプリング１３を内装している。
なお、本実施例では、スライドスロープ部材９のスロープ溝１１や刃具５を、工具軸を中心とする対称位置に一対設けているが、円周方向に均等な角度で２つ以上設けるようにしても良い。

ところで、上記のような５箇所のスライドスロープ部材９を、同時に軸方向に沿って進退動させるための同時進退動機構を説明するが、その前に本工具１が装着される装置全体の構成について図８に基づき説明する。

内面研削工具２が取り付けられる装置全体の構成は、工具軸中心から延出しスピンドルモータ１４の中心部を貫いて配設される前記コアシャフト７と、このコアシャフト７の基端部に連結される連結部材１５と、この連結部材１５の他端側に内装される不図示のナットに螺合するボールネジ１９と、このボールネジ１９を回転駆動するためのコアシャフトモータ１６を備えており、このコアシャフトモータ１６の駆動によってボールネジ１９が回転すると、連結部材１５とコアシャフト７が軸方向に進退動するようにされている。

そして、コアシャフト７が進退動すると、５箇所のオネジ部材８と、このオネジ部材８に螺合するスライドスロープ部材９は、コアシャフト７とともに進退動し、全ての箇所の刃具５が拡縮する。このため、コアシャフトモータ１６や、連結部材１５や、コアシャフト７等によって同時駆動機構１７が構成されている。

なお、この装置には、それぞれのスライドスロープ部材９を個別に進退動させるための個別駆動機構１８が設けられており、以下、この個別駆動機構１８について説明する。

図２に示すように、スライドスロープ部材９の側面には窓９ｈが形成され、また、オネジ部材８の後面側の周縁部には、図５にも示すような円盤状のフェースギヤ８ｆが形成されている。
また、筒状ケース２の側面には、図１に示すように、それぞれのオネジ部材８のフェースギヤ８ｆに向けてピニオンギヤ２１を挿入することのできる挿入孔２０が設けられており、この挿入孔２０から、以下に述べる個別駆動機構１８のピニオンギヤ２１を挿入してフェースギヤ８ｆに噛合できるようにされている。

個別駆動機構１８は、図８に示すように、ピニオンギヤ２１を駆動するためのピニオンギヤモータ２２と、ピニオンギヤ２１を進退動させるためのピニオンギヤ切込みモータ２３を備え、このピニオンギヤ切込みモータ２３の出力軸には、ボールネジ２４が取り付けられるとともに、このボールネジ２４には、連結部材２５に内装される不図示のナットが噛合している。そして、この連結部材２５に前記ピニオンギヤモータ２２が一体に固定されている。

このため、ピニオンギヤ切込みモータ２３を駆動することにより、ピニオンギヤ２１が前進し、前記筒状ケース２の挿入孔２０を通して該当するオネジ部材８のフェースギヤ８ｆに噛合させることができる。そして、その状態でピニオンギヤモータ２２を駆動すれば、図６に示すように、オネジ部材８を回転させることで、個別のスライドスロープ部材９を進退動させることができる。
なお、この場合、前記スライドスロープ部材９の側面の窓９ｈは、軸方向に長く形成されているため、ピニオンギヤ２１に干渉することはない。

以上のような内面研削工具１において、図９に示すような４気筒エンジンのジャーナル軸受け部を加工する際は、同時駆動機構１７によりコアシャフト７を前進させて、図７（ａ）に示すように、研削工具１の各加工ユニット３の刃具５を全て収縮させて格納した状態で、シリンダブロックＷ_１とロアブロックＷ_２の締結によって形成されるジャーナル軸受け部ｊ内に挿入する。

そして、挿入が終えると、同時駆動機構１７によってコアシャフト７を後退させて、図７（ｂ）に示すように、全てのスライドスロープ部材９を後退させ、全ての加工ユニット３の刃具５を径方向の外側にスライドさせ拡張する。

そしてスピンドルモータ１４を駆動して切削加工が行われるが、各加工ユニット３では対称の刃具５のためバランス加工が可能となり、内面研削工具１全体の加工負荷によるたわみなどが軽減され、また回転バランスも狂いにくいため高速回転が可能となって、結果的に加工時間の短縮が図られる。

また、工具磨耗や、ワークの加工部位の剛性ばらつき等によって仕上がり径が変化するような場合、スピンドルモータ１４の回転を停止し、オリエンテーション機能によりスライドスロープ部材９を原位置に位置決めし、該当する加工ユニット３の側面の挿入孔２０を通して個別駆動機構１８のピニオンギヤ２１を挿入し、オネジ部材８のフェースギヤ８ｆに噛合させることで、個別に刃具５の拡張量を制御することができる。そしてこの工程を加工ユニット３ごと繰り返すことができるため、例えば、個別の加工ユニット３の刃具５を制御して拡張後の仕上がり径を計測し、個別の目標拡張径へフィードバックさせる機能と組み合わせる等によって、仕上がり径を一定に揃えることができる。

そして、加工が終了すると、同時駆動機構１７により全てのスライドスロープ部材９を進退動させることで各刃具５を径方向の内側にスライドさせ収縮させた状態にした後、でワークから排出する。

以上のような要領により、複数の加工穴の径精度のばらつきを抑えることができ、しかも、ワークへの挿入・排出作業が効率的に行われるため、加工効率が極めて良好になる。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実施的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば、ワークの種類等は一例である。

ワークの複数個所の内面を複数の刃具で同時に加工する際、それぞれの刃具の拡張径を個別に制御できるため、仕上がり精度を均一にでき、しかも効率良く作業できるため、例えば、エンジンのジャーナル軸受け部の加工等に極めて有効である。

１…内面研削工具、３…加工ユニット、５…刃具、８…オネジ部材、８ｆ…フェースギヤ、９…スライドスロープ部材、１２…拡縮機構、１７…同時駆動機構、１８…個別駆動機構、２１…ピニオンギヤ、２２…ピニオンギヤモータ。

Claims (2)

1. ワークの複数個所の内面を同時に加工するため複数の加工ユニットを備えた内面研削工具であって、前記加工ユニットは、工具軸方向に沿って進退動自在となり且つ各加工ユニットごとに設けられるスライドスロープ部材と、このスライドスロープ部材の進退動によって刃具を拡縮させることのできる拡縮機構を備え、前記スライドスロープ部材には、円周方向に均等な角度で形成される複数のスロープ部が軸方向に沿って配設されるとともに、これらスロープ部に各刃具が係合して拡縮自在とされ、また全てのスライドスロープ部材を同時に進退動させることのできる同時駆動機構と、それぞれのスライドスロープ部材を個別に進退動させることのできる個別駆動機構が設けられることを特徴とする内面研削工具。
2. 前記個別駆動機構は、前記スライドスロープ部材のメネジ部に噛合するオネジ部材のフェースギヤにピニオンギヤを介して回転を伝達することのできるピニオンギヤ駆動部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内面研削工具。