JP2023005596A - 中ぐり装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中ぐり工具がサポート部材に引っ掛かる状態となる前に検知することにより、作業工数を低減することができる中ぐり装置を提供する。【解決手段】中ぐり装置１は、外周面に刃２１ａを有する軸状の刃部２１および刃部２１よりも少なくとも軸方向先端側に位置する支持軸部２２を有する中ぐり工具Ｔと、中ぐり工具Ｔの支持軸部２２を挿入可能な貫通孔を有し、挿入された支持軸部２２の外周面を支持するサポート部材５１と、中ぐり工具Ｔの支持軸部２２がサポート部材５１に挿入されている時に、送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒを取得し、取得した荷重Ｒが設定値Ｒｔｈを超える場合に送り装置５の送り動作を停止する制御装置７を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、中ぐり装置に関する。

例えば、シリンダブロックには、カムシャフトを支持するための貫通孔やクランクシャフトのジャーナルを支持するための貫通孔が形成されている。特許文献１，２に記載されているように、中ぐり工具を用いてこれらの貫通孔を加工することが知られている。この種の中ぐり工具は、撓みやすい長尺形状であるため、撓みを抑制する必要がある。そこで、特許文献１には、撓みを抑制するために、サポート部材を用いて、中ぐり工具の先端部および基端部を回転可能に支持することが記載されている。

特開２０１７－２０５８２５号公報 特開２０１４－１０４５２３号公報

中ぐり工具を高精度に支持するために、サポート部材の内周面と中ぐり工具の外周面との径方向隙間は極めて小さな寸法に設定されている。そのため、切粉などの異物の付着やその他の外乱要因によって、中ぐり工具をサポート部材に挿入する際に、中ぐり工具がサポート部材に引っ掛かり、中ぐり工具を軸方向に移動させることができない状態となるおそれがある。

このような状態になると、作業者は、ハンマなどにより中ぐり工具を叩きながら、中ぐり工具をサポート部材から引き抜く。そして、中ぐり工具およびサポート部材にキズがついていると、作業者は、キズ部分の修正加工を行い、機械の精度を確認する。従って、引っ掛かり状態が発生してしまうと、多大な修正作業工数を要する。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、中ぐり工具がサポート部材に引っ掛かる状態となる前に検知することにより、作業工数を低減することができる中ぐり装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
外周面に刃を有する軸状の刃部、および、前記刃部よりも少なくとも軸方向先端側に位置する支持軸部を有する中ぐり工具と、
前記中ぐり工具を保持して回転駆動する主軸装置と、
前記中ぐり工具により加工する工作物を支持する工作物支持台と、
前記中ぐり工具を前記工作物支持台に対して前記中ぐり工具の軸方向に相対的に移動させる送り装置と、
前記工作物支持台よりも少なくとも前記主軸装置とは反対側に設けられ、前記中ぐり工具の前記支持軸部を挿入可能な貫通孔を有し、挿入された前記支持軸部の外周面を支持するサポート部材と、
前記送り装置の送り動作によって前記支持軸部が前記サポート部材に挿入されている時に、前記送り装置に生じる前記中ぐり工具の軸方向の荷重を取得し、取得した前記荷重が設定値を超える場合に前記送り装置の送り動作を停止する制御装置と、
を備える、中ぐり装置にある。

中ぐり工具をサポート部材に挿入する動作中において、中ぐり工具の支持軸部がサポート部材に引っ掛かる状態になってしまう前に、送り装置による中ぐり工具の軸方向の荷重が大きくなり始めることが分かった。そこで、上記の中ぐり装置によれば、制御装置は、送り装置の送り動作によって支持軸部がサポート部材に挿入されている時に、送り装置に生じる中ぐり工具の軸方向の荷重を取得することとした。そして、制御装置は、取得した荷重が設定値を超える場合に、送り装置の送り動作を停止する。

送り装置に生じる軸方向の荷重が設定値となる状態を、中ぐり工具の支持軸部がサポート部材に引っ掛かるよりも前の状態とすることができる。従って、中ぐり工具の支持軸部がサポート部材に引っ掛かる状態になってしまう前に、送り装置の送り動作を停止することができる。

そして、作業者は、送り装置の送り動作を停止した後に戻し動作を行うことで、中ぐり工具をサポート部材から引き抜くことができる。その後に、作業者は、中ぐり工具およびサポート部材の保守作業を行う。このときの保守作業は、中ぐり工具の支持軸部がサポート部材に引っ掛かった状態の修正作業に比べると、各段に容易な作業である。従って、作業工数を大幅に低減することができる。

中ぐり装置を示す図であって、加工サイクルのうち、中ぐり工具をサポート部材に挿入する前の加工準備状態を示す図である。 中ぐり装置の一部構成の機能ブロック図である。 中ぐり装置を示す図であって、加工サイクルのうち、中ぐり工具により加工する状態を示す図である。 工作物の加工サイクル毎において、送り装置に生じる中ぐり工具の軸方向の荷重を示し、送り装置による加工前送り動作を停止するための設定値、および、中ぐり工具がサポート部材に引っ掛かった状態の荷重を示すグラフである。 制御装置による加工サイクルの処理を示すフローチャートである。 変形例における中ぐり装置の一部構成の機能ブロック図である。

（１．中ぐり装置１の構成）
中ぐり装置１の構成について図１を参照して説明する。中ぐり装置１は、中ぐり工具Ｔを回転させながら、中ぐり工具Ｔを工作物Ｗに対して中ぐり工具Ｔの軸方向に相対的に移動することにより、工作物Ｗの貫通孔Ｗａの内周面の加工を行う。本形態においては、中ぐり工具Ｔが長尺であるため、中ぐり装置１は、中ぐり工具Ｔの中心軸を水平方向に一致させる横型中ぐり装置である場合を例にあげる。ただし、中ぐり工具Ｔの長さによっては、立型中ぐり装置を適用することもできる。

また、本形態においては、工作物Ｗとしてエンジンブロックを例にあげ、工作物Ｗの加工部位としての貫通孔Ｗａは、エンジンブロックのカムシャフトを支持するための貫通孔や、クランクシャフトのジャーナルを支持するための貫通孔などとする。ここで、エンジンブロックにおける当該貫通孔は、同軸に複数形成されており、中ぐり装置１は、工作物Ｗにおける複数の貫通孔Ｗａの内周面を同時に加工することができる。なお、中ぐり装置１により加工される工作物Ｗは、エンジンブロックに限定されるものではなく、種々のものとすることができる。

中ぐり装置１は、図１に示すように、中ぐり工具Ｔ、ベース２、主軸装置３、工作物支持台４、送り装置５、および、サポート部材６を備える。

中ぐり工具Ｔは、軸方向に長尺形状を有し、工作物Ｗの貫通孔Ｗａの内周面を加工する工具である。中ぐり工具Ｔは、工具本体部１１、工具装着部１２、フローティング機構１３を備える。工具本体部１１は、複数の刃２１ａを備える部位であって、中ぐり工具Ｔの軸方向先端側（自由端側）に位置する。工具本体部１１が、中ぐり工具Ｔの軸方向の大部分を占める。

工具本体部１１は、刃部２１と、先端支持軸部２２と、基端支持軸部２３とを備える。刃部２１は、軸状に形成されている。本形態においては、刃部２１は、工作物Ｗにおける両端の貫通孔Ｗａの距離よりも僅かに長い長さを有する。刃部２１は、外周面に工作物Ｗの貫通孔Ｗａの内周面を加工するための刃２１ａを有する。刃部２１は、例えば、軸方向に配列された複数の刃２１ａを有する。刃部２１は、工作物Ｗの貫通孔Ｗａの数に対応する数の刃２１ａを有する。そして、複数の刃２１ａのそれぞれが、工作物Ｗの複数の貫通孔Ｗａのそれぞれを加工する。

さらに、刃部２１は、図示しないが、荒加工用の刃２１ａ、仕上加工用の刃２１ａ、面取り用の刃２１ａなどを有するようにしても良い。もちろん、刃部２１は、荒加工用の刃２１ａのみを有するようにしても良いし、仕上加工用の刃２１ａのみを有するようにしても良いし、面取り用の刃２１ａのみを有するようにしても良い。

先端支持軸部２２は、刃部２１よりも軸方向先端側に位置し、中ぐり工具Ｔの自由端の部位を構成する。つまり、先端支持軸部２２は、刃部２１よりも主軸装置３とは反対側に位置する。先端支持軸部２２は、円筒外周面を有する。先端支持軸部２２は、刃部２１の外接円直径と同程度の外径を有する。先端支持軸部２２は、刃部２１の外接円直径と同一でも良いし、小さくても良いし、大きくても良い。さらに、先端支持軸部２２には、軸方向に平行な方向に延在するキー溝２２ａが形成されている。キー溝２２ａは、先端側に行くに従って徐々に、溝幅（溝の周方向範囲）が広くなっている。

基端支持軸部２３は、刃部２１よりも軸方向基端側に位置する。つまり、基端支持軸部２３は、刃部２１よりも主軸装置３側に位置する。基端支持軸部２３は、円筒外周面を有し、先端支持軸部２２と同軸上に位置する。基端支持軸部２３は、刃部２１の外接円直径よりも大きな外径を有し、かつ、先端支持軸部２２の外径よりも大きな外径を有する。さらに、基端支持軸部２３には、軸方向に平行な方向に延在するキー溝２３ａが形成されている。

工具装着部１２は、中ぐり工具Ｔにおいて、工具本体部１１よりも軸方向基端側に位置し、主軸装置３に装着される部位である。詳細には、工具装着部１２は、工具本体部１１の基端支持軸部２３よりも軸方向基端側（図１の右側）に位置する。工具装着部１２は、例えば、主軸装置３に対して工具交換可能に構成されている。工具装着部１２は、公知のホルダ形状を有する。さらに、工具装着部１２は、工具交換アーム（図示せず）に係合可能な係合部（図示せず）を有する。

フローティング機構１３は、工具本体部１１の基端支持軸部２３と工具装着部１２とを連結する。フローティング機構１３は、工具装着部１２の回転を工具本体部１１に伝達すると共に、工具本体部１１を工具装着部１２に対して径方向にフローティング支持する。フローティング機構１３は、工具本体部１１の中心軸と工具装着部１２の中心軸とを平行に維持した状態で、平行移動を可能とする。フローティング機構１３は、例えば、径方向に数百μｍ程度の移動を許容する。なお、フローティング機構１３は、公知のフローティングホルダなどを適用可能である。

ベース２は、中ぐり装置１の基台であって、設置面上に設置される。ベース２の上面には、一対のガイドレール２ａが設けられている。一対のガイドレール２ａは、図１における左右方向に延在するように設けられている。

主軸装置３は、中ぐり工具Ｔを保持して回転駆動する。主軸装置３は、中ぐり工具Ｔの基端側のみを保持することにより、中ぐり工具Ｔを片持ち支持する。主軸装置３は、主軸ハウジング３１と、主軸３２と、主軸モータ３３とを備える。

主軸ハウジング３１は、ベース２のガイドレール２ａ上を移動可能に支持される。主軸３２は、主軸ハウジング３１に回転可能に支持されている。主軸３２の先端には、中ぐり工具Ｔの工具装着部１２が着脱可能に保持される。主軸モータ３３は、主軸ハウジング３１に設けられており、主軸３２を回転駆動する。つまり、主軸モータ３３は、主軸３２に装着された中ぐり工具Ｔを回転駆動する。主軸モータ３３は、主軸ハウジング３１の外部に設けられるようにしても良いし、主軸ハウジング３１の内部に設けられるようにしても良い。

工作物支持台４は、中ぐり工具Ｔにより加工する工作物Ｗを支持する。工作物支持台４は、ベース２上において、主軸装置３に対向する位置に設けられる。工作物支持台４は、工作物Ｗの形状に応じた支持面を有する。工作物支持台４は、図示しない搬送装置により搬送された加工前の工作物Ｗを載置する。当該搬送装置は、加工後の工作物Ｗを工作物支持台４から搬出する。

送り装置５は、中ぐり工具Ｔを工作物支持台４に対して中ぐり工具Ｔの軸方向に相対的に移動させる装置である。本形態においては、送り装置５は、主軸装置３をベース２に対して中ぐり工具Ｔの軸方向に移動させることにより、中ぐり工具Ｔを工作物支持台４に対して移動させる。ただし、送り装置５は、工作物支持台４をベース２に対して中ぐり工具Ｔの軸方向に移動させる構成としても良い。この場合、工作物支持台４が、中ぐり工具Ｔに対して移動することになる。

送り装置５には、例えば、ボールねじ機構やリニアモータ機構などが適用される。本形態においては、送り装置５は、ボールねじ機構を適用する。送り装置５は、ボールねじ４１と、ボールねじナット４２と、送りモータ４３とを備える。ボールねじ４１は、ガイドレール２ａの延在方向に平行となるようにベース２に設けられ、かつ、回転可能にベース２に取り付けられた支持部材４６に支持される。支持部材４６にはボールねじ４１を回転可能に支持する転がり軸受を内蔵している。ボールねじ４１と送りモータ４３の出力軸はカップリング４７を介して回転連結される。

ボールねじナット４２は、主軸装置３の主軸ハウジング３１に固定されている。ボールねじナット４２は、ボールねじ４１に螺合されており、ボールねじ４１の回転に伴ってボールねじ４１の軸方向に移動する。送りモータ４３は、ボールねじ４１を回転駆動する。

サポート部材６は、ベース２上における工作物支持台４の近傍に設けられる。本形態においては、サポート部材６は、ベース２に移動不能に設けられている。ただし、工作物支持台４がベース２に対して移動する場合には、サポート部材６は、工作物支持台４と共にベース２に対して移動可能に設けられる。

本形態においては、サポート部材６は、第一サポート部材５１および第二サポート部材５２を備える。第一サポート部材５１は、工作物支持台４よりも主軸装置３とは反対側（図１の左側）に設けられる。第一サポート部材５１は、中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２を挿入可能な貫通孔を有し、挿入された先端支持軸部２２の外周面を支持する。

第一サポート部材５１は、第一サポート本体６１および第一スリーブ６２を備える。第一サポート本体６１は、ベース２上であって、工作物支持台４より主軸装置３とは反対側に固定されている。第一スリーブ６２は、軸受により、第一サポート部材５１に回転可能に支持されている。第一スリーブ６２の中心軸は、主軸装置３の主軸３２の中心軸に平行であって、ほぼ同軸である。

第一スリーブ６２は、中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２を挿入可能な貫通孔を有し、挿入された先端支持軸部２２の外周面を支持する。第一スリーブ６２は、円筒内周面を有する。第一スリーブ６２は、中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２を挿入可能な内径を有する。第一スリーブ６２の内径は、中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２の外径よりも極めて僅かに大きく形成されている。

第一スリーブ６２の内周面と中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２の外周面との径方向隙間は、フローティング機構１３の径方向の許容範囲（径方向の最大移動距離）に対して小さい。例えば、第一スリーブ６２の内周面と中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２の外周面との径方向隙間は、数十μｍ程度である。

また、第一スリーブ６２は、内周面に軸方向に延在するキー６２ａを有する。キー６２ａは、先端支持軸部２２のキー溝２２ａに係合する。先端支持軸部２２のキー溝２２ａの先端側は溝幅（溝の周方向範囲）が広がっている。従って、キー６２ａがキー溝２２ａに容易に挿入される。なお、第一スリーブ６２にキー溝を形成し、中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２にキーを有するようにしても良い。

第二サポート部材５２は、第二サポート本体７１、第二スリーブ７２および係止部材７３を備える。第二サポート本体７１は、ベース２上であって、工作物支持台４より主軸装置３側（図１の右側）に固定されている。第二スリーブ７２は、軸受により、第二サポート部材５２に回転可能に支持されている。第二スリーブ７２の中心軸は、主軸装置３の主軸３２の中心軸に平行であって、ほぼ同軸である。また、第二スリーブ７２の中心軸は、第一スリーブ６２の中心軸と同軸上に位置する。

第二スリーブ７２は、中ぐり工具Ｔの基端支持軸部２３を挿入可能な貫通孔を有し、挿入された基端支持軸部２３の外周面を支持する。第二スリーブ７２は、円筒内周面を有する。第二スリーブ７２は、中ぐり工具Ｔの基端支持軸部２３を挿入可能な内径を有する。第二スリーブ７２の内径は、中ぐり工具Ｔの基端支持軸部２３の外径よりも極めて僅かに大きく形成されている。

第二スリーブ７２の内周面と中ぐり工具Ｔの基端支持軸部２３の外周面との径方向隙間は、フローティング機構１３の径方向の許容範囲に対して小さい。例えば、第二スリーブ７２の内周面と中ぐり工具Ｔの基端支持軸部２３の外周面との径方向隙間は、数十μｍ程度である。

また、第二スリーブ７２は、内周面に軸方向に延在するキー７２ａを有する。キー７２ａは、基端支持軸部２３のキー溝２３ａに係合する。なお、第二スリーブ７２にキー溝を形成し、中ぐり工具Ｔの基端支持軸部２３にキーを有するようにしても良い。

係止部材７３は、第二サポート本体７１に、アクチュエータによって径方向に進退可能に設けられている。係止部材７３が径方向内側に前進した状態において、係止部材７３の先端が、第二スリーブ７２に係合する。この状態において、係止部材７３は、第二サポート本体７１に対して第二スリーブ７２を位置決めする。係止部材７３が係合した状態では、第二スリーブ７２は、回転不能となる。一方、係止部材７３は、径方向に後退した状態において、第二スリーブ７２との係合が解除される。この状態において、第二スリーブ７２は、第二サポート本体７１に対して回転可能な状態となる。

ここで、係止部材７３は、中ぐり工具Ｔの基端支持軸部２３を第二サポート部材５２に挿入する際、および、基端支持軸部２３を第二サポート部材５２から引き抜く際に、第二スリーブ７２に係合させる。一方、係止部材７３は、中ぐり工具Ｔにより工作物Ｗを加工する際に、第二スリーブ７２との係合が解除される。

（２．中ぐり装置１の駆動機構に関する構成）
中ぐり装置１の駆動機構に関する構成について図２を参照して説明する。中ぐり装置１は、制御装置７、主軸モータ３３、主軸モータ駆動回路３４、送りモータ４３、送りモータ用検出器４４、送りモータ駆動回路４５を備える。

制御装置７は、図２に示すように、主軸装置３および送り装置５を制御する。具体的には、制御装置７の加工制御部８２は、中ぐり工具Ｔにより工作物Ｗを加工する際に、主軸装置３の主軸モータ３３を制御する。また、制御装置７の挿入制御部８１は、工作物Ｗの加工前において、中ぐり工具Ｔを工作物Ｗの貫通孔Ｗａおよびサポート部材６に挿入する際に、送り装置５の送りモータ４３を制御する。つまり、制御装置７の挿入制御部８１は、送り装置５による加工前送り動作を制御する。さらに、制御装置７の後退制御部８３は、工作物Ｗの加工後において、中ぐり工具Ｔを工作物Ｗの貫通孔Ｗａおよびサポート部材６から引き抜く際に、送り装置５の送りモータ４３を制御する。つまり、制御装置７の後退制御部８３は、送り装置５による加工後戻し動作を制御する。

さらに、制御装置７の判定部８５が、後述する送りモータ駆動回路４５から、中ぐり工具Ｔの支持軸部２２，２３がサポート部材５１，５２に挿入されている際に、送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒに相当する物理量（トルク、駆動電流など）を取得する。詳細には、制御装置７の判定部８５は、送り装置５による加工前送り動作によって、先端支持軸部２２が第一サポート部材５１に挿入されている時（挿入制御時）、または、基端支持軸部２３が第二サポート部材５２に挿入されている時に（挿入制御時）、送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒに相当する物理量を取得する。

ここで、送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒは、送りモータ４３にかかるトルクに対応する。また、送りモータ４３にかかるトルクは、送りモータ４３の駆動電流に比例する。そこで、本形態においては、制御装置７の判定部８５は、当該荷重Ｒに相当する物理量として、送りモータ４３の駆動電流（電流計４５ｈにより検出される駆動電流）を取得する。

さらに、挿入制御部８１が作動している場合に限り、制御装置７の判定部８５は、取得した荷重Ｒに相当する物理量が設定値Ｒｔｈを超えたか否かを判定する。制御装置７の判定後処理部８６は、取得した荷重Ｒに相当する物理量が設定値Ｒｔｈを超える場合に、送り装置５の加工前送り動作を停止する。制御装置７の判定後処理部８６は、送り装置５の送り動作を停止した後に、停止後処理を実行する。また、設定値Ｒｔｈは、制御装置７の閾値設定部８４にて設定され記憶される。また、制御装置７は、工作物Ｗの搬入出を行う搬送装置（図示せず）の制御を行う。

主軸モータ駆動回路３４は、主軸モータ３３を駆動するための駆動回路である。主軸モータ駆動回路３４は、制御装置７の挿入制御部８１、加工制御部８２および後退制御部８３が挿入制御、加工制御および後退制御を行う際に、制御装置７からの指令に基づいて駆動し、主軸モータ３３を駆動する。

送りモータ用検出器４４は、例えば、エンコーダであって、送りモータ４３の回転角度を検出する。送りモータ駆動回路４５は、送りモータ４３を駆動するための駆動回路である。送りモータ駆動回路４５は、制御装置７の挿入制御部８１、加工制御部８２および後退制御部８３が挿入制御、加工制御および後退制御を行う際に、制御装置７からの指令に基づいて駆動し、主軸モータ３３を駆動する。

詳細には、送りモータ駆動回路４５の位置カウンタ４５ｉが、送りモータ用検出器４４により検出された送りモータ４３の回転角度を取得し、回転角度の位置を表すカウント値を得る。そして、送りモータ駆動回路４５の位置偏差生成部４５ａが、制御装置７から取得した位置指令値と、位置カウンタ４５ｉの出力値との差である位置偏差を生成する。位置偏差は、制御装置７から取得した位置指令値と、送りモータ用検出器４４により検出された送りモータ４３の回転角度との差に相当する。

送りモータ駆動回路４５の位置制御処理部４５ｂが、生成された位置偏差に位置ループゲインを乗算した出力値を生成する。また、位置速度変換部４５ｇが、位置カウンタ４５ｉの出力値を速度値に変換する。送りモータ駆動回路４５の速度偏差生成部４５ｃが、位置制御処理部４５ｂの出力値、および、位置速度変換部４５ｇによる出力値に基づいて、速度偏差を生成する。送りモータ駆動回路４５の速度制御処理部４５ｄが、生成された速度偏差に速度ループゲインを乗算した出力値を生成する。

送りモータ駆動回路４５の電流計４５ｈは、送りモータ４３の駆動電流を検出する。送りモータ駆動回路４５の電流偏差生成部４５ｅが、速度制御処理部４５ｄの出力値、および、電流計４５ｈにより検出された駆動電流に基づいて、電流偏差を生成する。送りモータ駆動回路４５の電流制御処理部４５ｆが、生成された電流偏差に電流ループゲインを乗算することにより、送りモータ４３の駆動電流を供給する。

（３．送り装置５に生じる荷重Ｒの検出方法の例）
上述したように、電流計４５ｈは、送りモータ４３の駆動電流を検出する。そして、送りモータ４３の駆動電流は、送りモータ４３にかかるトルクに比例する。さらに、送りモータ４３のトルクは、送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒに相当する。つまり、電流計４５ｈは、送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒに相当する物理量を検出する荷重検出器として機能する。

そして、電流計４５ｈにより検出された駆動電流は、送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒに相当する物理量として、制御装置７の判定部８５に入力される。つまり、制御装置７の判定部８５は、荷重検出器として機能する電流計４５ｈにより検出された送りモータ４３の駆動電流を取得する。

上記においては、送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒとして、電流計４５ｈにより検出された送りモータ４３の駆動電流を用いる場合を例にあげた。また、当該荷重Ｒとして、駆動電流に基づいて算出された送りモータ４３にかかるトルクを用いることもできる。

上記の他に、送り装置５に生じる荷重Ｒの検出方法は、以下とすることもできる。例えば、ボールねじ４１と支持部材４６と間に荷重検出器としてのロードセルを設けて、ボールねじ４１を介してロードセルに生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒを直接検出するようにしても良い。

（４．中ぐり装置１の基本動作）
中ぐり装置１の基本動作について、図１および図３を参照して説明する。中ぐり装置１は、加工前において、図１に示す状態から図３に示す状態に移行する。続いて、中ぐり装置１は、図３に示す状態において、工作物Ｗの加工を行う。続いて、中ぐり装置１は、加工後において、図３に示す状態から図１に示す状態に移行する。

まず、制御装置７の挿入制御部８１が送り装置５を制御して、主軸装置３および中ぐり工具Ｔの加工前送り動作が開始される。加工前送り動作が開始されることによって、中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２が、第二サポート部材５２の第二スリーブ７２を通過する。さらに加工前送り動作が行われることによって、中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２が、工作物Ｗの複数の貫通孔Ｗａを通過する。このとき、中ぐり工具Ｔの工具本体部１１が、第二スリーブ７２を通過し、工作物Ｗの複数の貫通孔Ｗａに挿入される。

加工前送り動作がさらに行われることによって、中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２が、第一サポート部材５１の第一スリーブ６２に挿入される。このとき、第一スリーブ６２のキー６２ａが、先端支持軸部２２のキー溝２２ａに挿入される。先端支持軸部２２のキー溝２２ａの先端側の溝幅が広いため、第一スリーブ６２のキー６２ａは、先端支持軸部２２のキー溝２２ａに容易に挿入される。第一スリーブ６２のキー６２ａが、先端支持軸部２２のキー溝２２ａに挿入されることで、先端支持軸部２２が第一スリーブ６２に対して周方向に係合する。つまり、先端支持軸部２２と第一スリーブ６２とが一体的に回転可能な状態となる。

また、中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２が第一サポート部材５１に挿入される時とほぼ同時に、中ぐり工具Ｔの基端支持軸部２３が、第二サポート部材５２の第二スリーブ７２に挿入される。係止部材７３によって第二スリーブ７２が第二サポート本体７１に係合している状態であるため、第二スリーブ７２のキー７２ａと基端支持軸部２３のキー溝２３ａとは周方向位置（位相）が一致している。従って、第二スリーブ７２のキー７２ａが、基端支持軸部２３のキー溝２３ａに挿入される。

第二スリーブ７２のキー７２ａが、基端支持軸部２３のキー溝２３ａに挿入されることで、基端支持軸部２３が第二スリーブ７２に対して周方向に係合する。つまり、基端支持軸部２３と第二スリーブ７２とが一体的に回転可能な状態となる。

ここで、先端支持軸部２２と第一スリーブ６２との径方向隙間、および、基端支持軸部２３と第二スリーブ７２との径方向隙間は、非常に小さい。そのため、中ぐり工具Ｔの工具本体部１１の中心軸が、第一スリーブ６２の中心軸および第二スリーブ７２の中心軸にほぼ一致している状態でなければ、中ぐり工具Ｔが第一スリーブ６２および第二スリーブ７２に挿入できない。

フローティング機構１３が、工具本体部１１を工具装着部１２に対して径方向に移動させることができる。特に、フローティング機構１３の径方向の許容範囲は、第一スリーブ６２と先端支持軸部２２との径方向隙間よりも大きく、かつ、第二スリーブ７２と基端支持軸部２３との径方向隙間よりも大きい。従って、フローティング機構１３の動作によって、中ぐり工具Ｔの工具本体部１１の中心軸を、第一スリーブ６２の中心軸および第二スリーブ７２の中心軸にほぼ一致する状態にできる。

そうすると、図３に示すように、中ぐり工具Ｔの工具本体部１１が、工作物Ｗの貫通孔Ｗａに挿入された状態となる。つまり、中ぐり工具Ｔの工具本体部１１の刃部２１の複数の刃２１ａが、工作物Ｗの複数の貫通孔Ｗａのそれぞれに対応する位置に位置する。この状態になると、制御装置７の挿入制御部８１は、送り装置５による加工前送り動作を停止する。

続いて、制御装置７の加工制御部８２が主軸装置３を制御して、主軸装置３を回転駆動する。そうすると、主軸３２が回転すると共に、中ぐり工具Ｔが回転する。同時に、制御装置７の加工制御部８２は送り装置５を加工のために送り動作または戻し動作することによって、中ぐり工具Ｔを軸方向に移動する。このようにして、中ぐり工具Ｔの刃２１ａによって、工作物Ｗの貫通孔Ｗａの内周面が加工される。

加工が終了すると、制御装置７の後退制御部８３は、主軸装置３の回転を停止し、送り装置５の加工後戻し動作を行う。そうすると、中ぐり工具Ｔが、工作物Ｗ、第一サポート部材５１および第二サポート部材５２から引き抜かれ、図１に示す状態となる。このようにして、当該工作物Ｗの加工サイクルが終了し、続いて、次の工作物Ｗの加工サイクルを行う。

（５．設定値Ｒｔｈの説明）
上述したように、制御装置７は、送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒが設定値Ｒｔｈを超えたか否かを判定し、取得した荷重Ｒが設定値Ｒｔｈを超える場合に送り装置５の送り動作を停止する。この設定値Ｒｔｈについて、図４を参照して説明する。

図４は、横軸を工作物Ｗの加工サイクル数とし、縦軸を送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒとする。図４における工作物Ｗの加工サイクル数は、便宜上Ｎ１～Ｎ１１番目を示している。図４において、加工サイクル数がＮ１～Ｎ７番目では、先端支持軸部２２が第一スリーブ６２にスムーズに挿入され、かつ、基端支持軸部２３が第二スリーブ７２にスムーズに挿入される。従って、加工サイクル数がＮ１～Ｎ７番目では、送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒは、小さな値を示す。

加工サイクル数がＮ８番目の時に、Ｎ１～Ｎ７番目の時よりも、荷重Ｒが増加する。加工サイクル数がＮ９番目の時には、Ｎ８番目の時よりも、荷重Ｒがさらに増加する。加工サイクル数がＮ１０番目の時には、Ｎ９番目の時よりも、荷重Ｒがさらに増加する。

Ｎ８～Ｎ１０番目の時には、先端支持軸部２２が第一スリーブ６２に完全に挿入され、かつ、基端支持軸部２３が第二スリーブ７２に完全に挿入される。つまり、Ｎ８～Ｎ１０番目の時には、加工前送り動作の途中において、先端支持軸部２２が第一スリーブ６２に引っ掛かって送り動作ができない状態とはならず、かつ、基端支持軸部２３が第二スリーブ７２に引っ掛かって送り動作ができない状態とはならない。

加工サイクル数がＮ１１番目の時には、Ｎ１０番目の時よりも、荷重Ｒがさらに増加する。そして、加工サイクル数がＮ１１番目は、加工前送り動作の途中に、先端支持軸部２２が第一スリーブ６２に引っ掛かって送り動作ができない状態、または、基端支持軸部２３が第二スリーブ７２に引っ掛かって送り動作ができない状態となっている。このときの荷重Ｒを、最大荷重Ｒｍａｘとする。

ここで、設定値Ｒｔｈは、引っ掛かった状態の荷重Ｒｍａｘよりも小さい値に設定されている。特に、設定値Ｒｔｈは、引っ掛かった状態の荷重Ｒｍａｘよりも、正常時の荷重Ｒ（図４のＮ１～Ｎ７番目の荷重）に近い値に設定されている。

さらには、設定値Ｒｔｈは、引っ掛かる状態が発生するとき（図４のＮ１１番目）の工作物Ｗよりも１個以上前の工作物Ｗの加工サイクルにおいて、中ぐり工具Ｔを第一スリーブ６２および第二スリーブ７２に挿入する際に生じる荷重Ｒに設定されている。本形態においては、図４の二点鎖線にて示すように、実験より得られた結果より、引っ掛かった時の工作物Ｗよりも３個前の工作物Ｗの加工サイクルにおける荷重Ｒが設定値Ｒｔｈを超えるように、設定値Ｒｔｈが設定されている。つまり、図４において、Ｎ８番目の工作物Ｗにおける荷重Ｒが設定値Ｒｔｈを超える状態となる。

（６．制御装置７による加工サイクルの処理）
制御装置７による加工サイクルの処理について、主として図５を参照して、適宜図１および図４を参照して説明する。中ぐり装置１が複数個の工作物Ｗの加工サイクルを連続する場合について説明する。また、中ぐり工具Ｔは、主軸装置３に装着された状態とする。

制御装置７は、搬送装置（図示せず）を制御することによって、工作物Ｗを搬入する（工作物搬入工程ＳＴ１）。図１に示すように、搬入された工作物Ｗは、工作物支持台４の上に載置される。

続いて、制御装置７の挿入制御部８１は、送り装置５を制御して、主軸装置３および中ぐり工具Ｔの加工前送り動作を開始する（加工前送り動作開始工程ＳＴ２）。つまり、中ぐり工具Ｔを、工作物Ｗの貫通孔Ｗａ、第一サポート部材５１および第二サポート部材５２に挿入させるための動作を開始する。

制御装置７の判定部８５は、加工前送り動作を開始すると、取得した荷重Ｒが設定値Ｒｔｈを超えるか否かを判定する（荷重判定工程ＳＴ３）。加工前送り動作の時の荷重Ｒが設定値Ｒｔｈ以下であれば（ＳＴ３：Ｎｏ）、加工開始位置に到達するまで、加工前送り動作を継続する（加工開始位置判定工程ＳＴ４）。つまり、加工開始位置に到達していなければ（ＳＴ４：Ｎｏ）、再び、荷重判定工程ＳＴ３を実行する。一方、加工開始位置に到達すれば（ＳＴ４：Ｙｅｓ）、制御装置７の挿入制御部８１は、加工前送り動作を終了する（加工前送り動作終了工程ＳＴ５）。

続いて、制御装置７は、第二サポート部材５２の係止部材７３を径方向に後退させて、係止部材７３と第二スリーブ７２との係合状態を解除する（第二サポート部材アンロック工程ＳＴ６）。つまり、第二スリーブ７２が第二サポート本体７１に対して回転可能な状態となる。

続いて、制御装置７の加工制御部８２は、主軸装置３を制御することで中ぐり工具Ｔを回転させ、かつ、送り装置５を制御することで中ぐり工具Ｔを軸方向に移動させる。このようにして、制御装置７は、中ぐり工具Ｔにより工作物Ｗの貫通孔Ｗａを加工する（加工工程ＳＴ７）。加工が終了すると、制御装置７の加工制御部８２は、主軸装置３を制御して中ぐり工具Ｔの回転を停止し、かつ、送り装置５を制御して中ぐり工具Ｔの軸方向位置を停止する。

そして、制御装置７は、加工を終了すると、第二サポート部材５２の係止部材７３を径方向内側に前進させて、係止部材７３を第二スリーブ７２に係合させる。（第二サポート部材ロック工程ＳＴ８）。つまり、第二スリーブ７２が第二サポート本体７１に対して回転不能な状態となる。

続いて、制御装置７の後退制御部８３は、送り装置５を制御して、主軸装置３および中ぐり工具Ｔの加工後戻し動作を行う（加工後戻し動作工程ＳＴ９）。つまり、中ぐり工具Ｔを、工作物Ｗの貫通孔Ｗａ、第一サポート部材５１および第二サポート部材５２から引き抜き、図１に示す状態とする。続いて、制御装置７は、搬送装置（図示せず）を制御することによって、加工後の工作物Ｗを搬出する（工作物搬出工程ＳＴ１０）。

続いて、制御装置７は、次の工作物Ｗが存在するか否かを判定し、次の工作物Ｗが存在する場合には（次工作物有無判定工程ＳＴ１１：Ｙｅｓ）、工作物搬入工程ＳＴ１から繰り返す。一方、次の工作物Ｗが存在しない場合には（ＳＴ１１：Ｎｏ）、制御装置７は、処理を終了する。

ここで、荷重判定工程ＳＴ３において、加工前送り動作の時の荷重Ｒが設定値Ｒｔｈを超えた場合には（ＳＴ３：Ｙｅｓ）、制御装置７の判定後処理部８６は、加工前送り動作を停止する（送り動作停止工程ＳＴ１２）。図４において、Ｎ８番目の工作物Ｗにおける加工前送り動作において、荷重Ｒが設定値Ｒｔｈを超えているため、加工前送り動作が停止される。

さらに、制御装置７の判定後処理部８６は、加工前送り動作を停止した後に、停止後処理を行う（停止後処理工程ＳＴ１３）。停止後処理は、例えば、管理者や作業者に対して荷重Ｒが設定値Ｒｔｈを超えたことを通知すること、中ぐり装置１を構成する表示装置（図示せず）に当該情報を表示すること、管理装置（図示せず）に当該情報を表示すること、アラーム音を発することなどである。

そして、制御装置７は、停止後処理を実行した後に、処理を終了する。ここで、制御装置７が停止後処理を実行した場合には、作業者は、中ぐり工具Ｔ、第一スリーブ６２および第二スリーブ７２の保守作業を実施する。例えば、切粉などの異物が介在している場合には、作業者は、切粉を除去する作業を行う。中ぐり工具Ｔの先端支持軸部２２、基端支持軸部２３、第一スリーブ６２、第二スリーブ７２の表面にキズが生じている場合などには、作業者は、対象物の修正作業を行う。作業者による作業が終了した後には、再び、図５の処理を行うことで、工作物Ｗの連続加工を行うことができる。

（７．効果）
上述したように、中ぐり工具Ｔを第一サポート部材５１および第二サポート部材５２に挿入する動作中において、中ぐり工具Ｔの支持軸部２２，２３がサポート部材５１，５２のスリーブ６２，７２に引っ掛かる状態になってしまう前に、送り装置５による中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重Ｒが大きくなり始めることが分かった。

そこで、中ぐり装置１によれば、制御装置７は、送り装置５の加工前送り動作によって支持軸部２２，２３がサポート部材５１，５２に挿入されている時に、送り装置５に生じる中ぐり工具Ｔの軸方向の荷重を取得することとした。そして、制御装置７は、取得した荷重Ｒが設定値Ｒｔｈを超える場合に、送り装置５による加工前送り動作を停止する。

送り装置５に生じる軸方向の荷重Ｒが設定値Ｒｔｈとなる状態を、中ぐり工具Ｔの支持軸部２２，２３がサポート部材５１，５２に引っ掛かるよりも前の状態とすることができる。従って、中ぐり工具Ｔの支持軸部２２，２３がサポート部材５１，５２に引っ掛かる状態になってしまう前に、送り装置５の送り動作を停止することができる。

そして、作業者は、送り装置５による加工前送り動作を停止した後に戻し動作を行うことで、中ぐり工具Ｔをサポート部材５１，５２から引き抜くことができる。その後に、作業者は、中ぐり工具Ｔおよびサポート部材５１，５２の保守作業を行う。このときの保守作業は、中ぐり工具Ｔの支持軸部２２，２３がサポート部材５１，５２に引っ掛かった状態の修正作業に比べると、各段に容易な作業である。従って、作業工数を大幅に低減することができる。

（８．変形例）
上述した実施形態では、挿入制御部８１が作動している間に判定部８５で比較判定を行った。挿入制御部８１が作動している全範囲でなく、挿入直前から挿入中の範囲の間に判定部８５で比較判定を行うようにしても良い。

この場合の中ぐり装置１の構成について、図６を参照して説明する。図６に示す中ぐり装置１の構成は、図２に示す中ぐり装置１の構成に対して、送りモータ駆動回路４５のみ相違する。

送りモータ駆動回路４５の設定部４５ｊに、中ぐり工具Ｔを第一サポート部材５１および第二サポート部材５２に挿入する直前の位置から挿入完了位置までの主軸装置３の位置範囲を設定して記憶させる。続いて、比較部４５ｋにて、位置カウンタ４５ｉで得られる主軸装置３の現在位置と、設定部４５ｊに記憶された位置範囲とを比較する。ゲート部４５ｍは、位置カウンタ４５ｉで得られる主軸装置３の現在位置が設定部４５ｊに記憶された主軸装置３の位置範囲に位置する場合に、ゲートを開き、電流計４５ｈの信号が判定部８５に送られるようにする。

そして、判定部８５は、ゲート部４５ｍから信号（荷重Ｒ）を取得した場合に、取得した荷重Ｒが設定値Ｒｔｈを超えるか否かを判定する。つまり、判定部８５は、加工前送り動作を開始してから、中ぐり工具Ｔが第一サポート部材５１および第二サポート部材５２に挿入する直前に至るまでの間、判定を行わない。

ここで、送りモータ４３におけるトルク（または駆動電流）は、主軸装置３の動きはじめ、すなわち、主軸装置３が停止した状態から移動し始めた直後が、非常に大きな値となる。主軸装置３の動きはじめは、送りモータ４３の動きはじめに等しい。上記処理においては、主軸装置３の動きはじめを判定対象から除外しているため、確実に、中ぐり工具Ｔの支持軸部２２，２３がサポート部材５１，５２に引っ掛かる兆候を判定できる。

１ 中ぐり装置
３ 主軸装置
４ 工作物支持台
５ 送り装置
６ サポート部材
７ 制御装置
１１ 工具本体部
１２ 工具装着部
１３ フローティング機構
２１ 刃部
２１ａ 刃
２２ 先端支持軸部
２３ 基端支持軸部
５１ 第一サポート部材
５２ 第二サポート部材
Ｒ 荷重
Ｒｔｈ 設定値
Ｔ 中ぐり工具
Ｗ 工作物
Ｗａ 貫通孔

Claims (6)

1. 外周面に刃を有する軸状の刃部、および、前記刃部よりも少なくとも軸方向先端側に位置する支持軸部を有する中ぐり工具と、
   前記中ぐり工具を保持して回転駆動する主軸装置と、
   前記中ぐり工具により加工する工作物を支持する工作物支持台と、
   前記中ぐり工具を前記工作物支持台に対して前記中ぐり工具の軸方向に相対的に移動させる送り装置と、
   前記工作物支持台よりも少なくとも前記主軸装置とは反対側に設けられ、前記中ぐり工具の前記支持軸部を挿入可能な貫通孔を有し、挿入された前記支持軸部の外周面を支持するサポート部材と、
   前記送り装置の送り動作によって前記支持軸部が前記サポート部材に挿入されている時に、前記送り装置に生じる前記中ぐり工具の軸方向の荷重を取得し、取得した前記荷重が設定値を超える場合に前記送り装置の送り動作を停止する制御装置と、
   を備える、中ぐり装置。
2. 前記中ぐり工具は、
   前記刃部と、
   前記刃部よりも軸方向先端側に位置し、前記支持軸部としての先端支持軸部と、
   前記刃部よりも軸方向基端側に位置する基端支持軸部と、
   を備え、
   前記サポート部材は、
   前記工作物支持台よりも前記主軸装置とは反対側に設けられ、前記中ぐり工具の前記先端支持軸部を挿入可能な貫通孔を有し、挿入された前記先端支持軸部の外周面を支持する第一サポート部材と、
   前記工作物支持台よりも前記主軸装置側に設けられ、前記中ぐり工具の前記基端支持軸部を挿入可能な貫通孔を有し、挿入された前記基端支持軸部の外周面を支持する第二サポート部材と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記先端支持軸部が前記第一サポート部材に挿入されている時、または、前記基端支持軸部が前記第二サポート部材に挿入されている時に、前記送り装置に生じる前記中ぐり工具の軸方向の荷重を取得し、取得した前記荷重が前記設定値を超える場合に前記送り装置の送り動作を停止する、請求項１に記載の中ぐり装置。
3. 前記設定値は、前記支持軸部が前記サポート部材に対して軸方向に引っ掛かった状態において前記送り装置を駆動させた場合に前記送り装置に生じる荷重よりも小さい値である、請求項１に記載の中ぐり装置。
4. 前記制御装置は、複数個の前記工作物の加工サイクルを連続する場合に、それぞれの前記工作物を加工する前に前記中ぐり工具を前記サポート部材に挿入させる動作を実行し、
   前記設定値は、前記支持軸部が前記サポート部材に対して軸方向に引っ掛かる状態が発生するときの前記工作物よりも１個以上前の前記工作物の加工サイクルにおいて、前記中ぐり工具を前記サポート部材に挿入する際に生じる荷重に設定されている、請求項３に記載の中ぐり装置。
5. 前記中ぐり工具は、
   前記刃部および前記支持軸部を備える工具本体部と、
   前記主軸装置に装着される工具装着部と、
   前記工具本体部を前記工具装着部に対して径方向にフローティング支持するフローティング機構と、
   を備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の中ぐり装置。
6. 前記サポート部材と前記支持軸部との径方向隙間は、前記フローティング機構における径方向の許容範囲よりも小さく設定されている、請求項５に記載の中ぐり装置。

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