JP6268511B2

JP6268511B2 - 中ぐり加工装置

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Publication number: JP6268511B2
Application number: JP2013153114A
Authority: JP
Inventors: 宗彦千葉
Original assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: JP2015020270A

Description

本発明は、非円形加工が可能な中ぐり加工装置に関する。

従来より、中ぐり加工を行うための種々の装置が提案されてきたが、近年は、一般的な円形の穴のみならず、非円形の穴を形成するための中ぐり加工が要望されている。例えば、特許文献１の中ぐり加工装置は、棒状に延びる工具ホルダーの先端に設けられた工具を、圧電素子によって径方向に突出させている。そして、圧電素子によって工具の突出長さを調整しながら、工具ホルダーを軸回りに回転させることで、非円形の穴を形成する中ぐり加工を行っている。

特開平１１−１７９６０５号公報

しかしながら、上記装置では、工具の突出長さの調整に圧電素子を用いているため、種々の問題がある。例えば、加工中に用いられる潤滑油や熱によって、圧電素子が損傷するおそれがある。また、工具ホルダーは高速で回転するため、圧電素子に対して安定した制御信号を送ることが難しいという問題もある。その結果、高精度の加工を期待できない可能性がある。したがって、熱変形が生じたときに、これを補正する手段が要望されていた。なお、このような問題は、圧電素子を用いて工具の突出長さを調整するタイプの中ぐり加工装置だけでなく、工具を突出させた工具ホルダーにより中ぐり加工を行う際に、熱変形により工具ホルダーが原点位置から外れる可能性のある中ぐり加工装置全般に生ずる問題である。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、熱変形などで、工具ホルダーが原点位置から外れたとき、これを簡易に検知し補正することができる中ぐり加工装置を提供することを目的とする。

本発明に係る中ぐり加工装置は、中空の主軸と、所定の軸線回りに前記主軸を回転自在に支持するテーブルと、棒状に形成され前記軸線に沿って延びる軸部を有し、前記主軸とともに同軸で回転する工具ホルダーと、前記工具ホルダーの軸部の先端部に設けられ、径方向に突出する工具と、前記軸線方向において前記主軸と工具ホルダーとの間に設けられ、当該工具ホルダーの軸部を前記軸線から傾斜させる傾動ユニットと、前記主軸内で前記軸線方向に往復動可能なドローバーと、前記主軸を前記軸線回りに回転させる第１の駆動部と、前記ドローバーを前記軸線方向に往復動させる第２の駆動部と、前記軸部の傾斜を検知する検出ユニットと、を備え、前記検出ユニットは、前記軸部の外周面に対して径方向から近接離間可能に支持される検知部と、前記検知部を前記軸部に対して近接離間させる第３の駆動部と、前記第１の駆動部にて前記軸部を所定角度回転させたときの、前記軸部の外周面に対する前記検知部の位置情報に基づき、前記軸部の前記軸線からの傾斜を算出する演算部と、前記第３の駆動部を制御するとともに、前記演算部により算出された前記軸部の傾斜に基づき、これを補正するように、前記第２の駆動部を制御する駆動制御部と、を備えている。

この構成によれば、工具ホルダーの軸部を所定角度回転させたときの、軸部の外周面に対する検知部の位置情報に基づき、軸部の軸線に対する傾斜を検出するようにしている。そのため、例えば、ドローバーなどが熱により、変形し、これによって軸部が軸線から傾斜したとしても、この傾斜を簡単に検出することができる。また、軸部の外周面に対する検知部の位置情報を検出しているため、軸線に対する傾斜量を簡単に算出することができる。そのため、算出された傾斜量に基づいてドローバーを駆動すれば、軸部の傾斜を容易に補正することができる。

上記中ぐり加工装置においては、種々の方法で軸部の傾斜を検知することができるが、例えば、以下のようにすることができる。すなわち、前記傾動ユニットが前記工具ホルダーの軸部を一方向でのみ傾斜可能とし、前記傾斜ユニットの検知部を、前記軸部が原点位置から傾斜する側に取り付け、前記駆動制御部が、前記軸部の外周面上の第１の点に対する前記検知部の位置情報を取得した後、前記軸部を１８０度回転させ、その後、前記第１の点とは軸部の中心を挟んで反対側に位置する第２の点に対する前記検知部の位置情報を取得するように、前記第１及び第３の駆動部を制御し、前記演算部が、前記第１の点に対する前記検知部の位置情報、及び前記第２の点に対する前記検知部の位置情報の差分に基づいて、前記軸部の傾斜を算出するように構成することができる。

これにより、２つの位置情報が一致していなければ、軸部が傾斜していると判断することができる。そして、２つの位置情報の差分から軸部がどの程度傾斜しているかが分かるため、補正を簡単に行うことができる。

上記中ぐり加工装置において、前記検知部が、前記第３の駆動部により、前記軸部に当接することで、前記位置情報を取得するように構成することができる。すなわち、検知部が軸部の外周面に当接した位置を位置情報として利用することができる。なお、検知部を非接触式のセンサとすることもできる。この場合、検知部を軸部に対して近接させた後、検知部と軸部との距離を測定し、これを位置情報とすることができる。

上記中ぐり加工装置においては、前記第３の駆動部は、第４の駆動部及び第５の駆動部を備えるようにすることができる。そして、前記検知ユニットが、第１ベース部と、前記１ベース部上に移動可能に支持されるとともに、前記当接部を移動可能に支持する第２ベース部と、を備えるようにし、前記第４の駆動部は、前記第１ベース部上で、前記第２ベース部を前記軸部に対して近接離間させ、前記第５の駆動部は、前記第２ベース部上で、前記当接部を前記軸部に対して近接離間させるように構成することができる。

このようにすると、検知部を２段階で、軸部に対して近接離間させることができる。例えば、第４の駆動部により、検知部を軸部に対して近接させた後、第５の駆動部により、検知部を軸部に対してさらに近接させることができる。あるいは、第５の駆動部により検知部を軸部に対して当接させてもよい。これにより、例えば、上記のように、軸部を回転させて、当接部を軸部の２箇所で近接させる場合に有利である。すなわち、第４及び第５の駆動部で当接部を軸部に近接させた後、軸部を回転させるためには、検知部を一旦軸部から離間させる必要があるが、このとき、初期位置まで検知部を後退させるのではなく、第５駆動部のみを駆動させれば、検知部は初期位置と軸部との間にまでしか戻らないため、検知部を移動させる時間を短縮させることができる。その結果、軸部の傾斜の検出処理を効率的に行うことができる。

本発明に係る中ぐり加工装置によれば、熱変形などで、工具ホルダーが原点位置から外れたとき、これを簡易に検知し補正することができる。

本発明の一実施形態に係る中ぐり加工装置の側面図である。図１の中ぐり加工装置により加工が可能な穴の形状を示す斜視図である。主軸の前端近傍の断面図である。傾動ユニットの分解斜視図である。図１の正面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。検出ユニットの拡大正面図である。図７の平面図である。図７の側面図である。

以下、本発明に係る中ぐり加工装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態の中ぐり加工装置の側面図、図２はこの中ぐり加工装置により加工が可能な穴の形状を示す斜視図である。なお、以下では、説明の便宜のため、図１を基準として、この図の左側を「前」または「先」、右側を「後」、上下の方向を「上下」として、他の図面の説明も行うこととする。また「後」側の面を背面ということもある。但し、本発明で用いられる部材の方向はこれに限定されない。

本実施形態では、一例として、エンジンのピストンを加工対象であるワークＷとし、このピストンのピン穴を加工する中ぐり加工装置について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る中ぐり加工装置は、棒状に延びる工具ホルダー１と、この工具ホルダー１を軸線回りに回転させる主軸２とを備えており、これらがテーブル３上に配置されている。この工具ホルダー１の軸線Ｘは、ワークＷのピン穴に予め設けられた下穴の中心軸Ｙ（図２参照）とほぼ一致している。そして、工具ホルダー１の先端には、軸線方向に突出する工具１１が着脱自在に取り付けられており、この工具１１の径方向変位を制御プログラムによってコントロールすることで、下穴の内壁面を所望の形状に加工する。本実施形態では、図２に示すように、下穴１００の内壁面を加工し、断面が非円形のトランペット型のピン穴２００を加工する。

主軸２は、テーブル上に配置されたハウジング２１内に回転自在に収容されている。そして、ハウジング２１の後端部には主軸モータ（第１の駆動部）２２が配置されており、この主軸モータ２２によって、主軸２が軸線回りに回転駆動される。そして、主軸２の前端部には、後述する傾動ユニット４を介して上述した工具ホルダー１が取り付けられている。一方、主軸２の後端部には、工具ホルダー１を径方向に操作するための駆動ユニット８（第２の駆動部）が配置されており、ハウジング２１とともに、テーブル３上に配置されている。また、テーブル３は、基台６上にレール６１を介して配置されており、基台６に対して前後方向に移動可能となっている。そして、基台６の後端部には、テーブル３を前後方向に移動させるためのスライドモータ６２が配置されている。これにより、テーブル３上の工具ホルダー１をワークＷに対して、近接離間させることができる。また、ハウジング２１の先端には、工具ホルダー１の位置ずれを検出する検出ユニット３０が設けられている。

次に、主軸２よりも前方側の構成について、図３から図５も参照しつつ説明する。図３は主軸の前端近傍の断面図、図４は傾動ユニットの分解斜視図、図５は図３の正面図である。

図３及び図４に示すように、工具ホルダー１は、傾動ユニット４を介して主軸２の前端部に取り付けられている。工具ホルダー１は、工具１１が取付けられる軸部１２と、この軸部１２を支持する支持部１３とで構成されている。軸部１２は円筒状に形成され、その先端部の外周面には、径方向外方に突出する工具１１が取付けられている。支持部１３は、正面視矩形状に形成され、中央から軸部１２が突出しており、また、四隅にはボルト１４が挿通される貫通孔が形成されている。

主軸２は、中空に形成されており、その内部には、軸線方向に往復動可能なドローバー７が挿通されている。ドローバー７の先端は、主軸２の先端面よりも、軸方向にやや入り込んだ位置に配置されるとともに、傾動ユニット４に接続されている。一方、ドローバー７の後端部は、後述するように駆動ユニット８に接続されており、駆動ユニット８により、ドローバー７は前後方向に移動可能となっている。

続いて、主軸２と工具ホルダー１との間に配置される傾動ユニット４について説明する。図３及び図４に示すように、傾動ユニット４は、主として、主軸２側から工具ホルダー１に向かって、取付基部４１、連結部材４２、工具取付板４３、及び傾動板４４がこの順に並ぶように組立てられたものである。以下、順に説明する。取付基部４１は、円板上に形成されており、中心に形成された矩形状の中心穴４１１からドローバー７の先端部が露出している。そして、取付基部４１は、周縁に沿う６箇所において、ボルト４１２により主軸２の先端面に固定されている。また、取付基部４１の先端面には、後述する連結部材４２、工具取付板４３などが収容される収容凹部４１３が形成されている。

収容凹部４１３は、後端側から前端側へ向かってならぶ、第１凹部４１４及び第２凹部４１５が連通することで形成されている。第１凹部４１４は、中心穴４１１の上端の辺、及び下端の辺から前方へ向かって上方、及び下方へそれぞれ傾斜する傾斜面を有する側面視台形状に形成されており、後述する連結部材４２の一部が収容される。第２凹部４１５は第１凹部４１４の前方に連続して形成され、正面視が概ね矩形状に形成されており、後述する工具取付板４３の一部が収容される。また、第２凹部４１５は、第１凹部４１４を囲むように形成されており、第１凹部４１４の内壁面と連続するように、径方向に延びる段差面４１６を有している。

また、取付基部４１の上端部には、上述した第２凹部４１５の上縁に沿って延びる突出部４１７が形成されている。突出部４１７は、下面部が、第２凹部４１５の上縁から連続して延びるように形成され、上面部は、取付基部４１の円形の外周面に沿って延びるように形成されている。

次に、連結部材４２について説明する。連結部材４２は、ドローバー７に連結される直方体状の基部４２１を備え、この基部４２１の上部及び下部には、上方及び下方に傾斜するように延びる第１延在部４２２、及び第２延在部４２３がそれぞれ一体的に連結されており、連結部材４２は、全体として側面視Ｙ字状に形成されている。基部４２１には貫通孔が形成されており、この貫通孔に挿通されたボルト４２４がドローバー７の先端部に固定される。これにより、ドローバー７と連結部材４２とは一体的に固定され、連結部材４２は、ドローバー７とともに前後進するようになっている。

連結部材４２の第１延在部４２２の上端面（固定部）は、軸方向に延びるように平坦な矩形状に形成されており、この上端面に後述する弾性板４５が配置される。一方、第２延在部４２３の下端部には、直方体状に形成されたストッパ部４２５が形成されている。そして、このように形成された連結部材４２は、取付基部４１の収容凹部４１３にわずかな隙間を介して嵌まっている。すなわち、第１延在部４２２の背面は、取付基部４１における第１凹部４１４の上方の傾斜面と対向している。一方、第２延在部４２３の背面は、取付基部４１における第１凹部４１４の下方の傾斜面と対向している。また、第２延在部４２３のストッパ部４２５の背面（第１の当接面）は、第２凹部４１５の段差面（第２の当接面）４１６と隙間を介して対向している。

次に、工具ホルダー１、傾動板４４、及び工具取付板４３の連結構造について説明する。まず、傾動板４４について説明する。傾動板４４は、取付基部４１とほぼ同じ外径を有する円板状に形成されており、先端側は平坦面となっている。そして、中央には長方形状の中央穴４４１が貫通している。この中央穴４４１には、先端側から工具ホルダー１の支持部１３が挿通される。また、中央穴４４１の周縁には、４つの貫通孔４４２が形成されている。そして、傾動板４４の背面には、中央穴４４１の上面に沿って段部４４３が形成されており、傾動板４４において、この段部４４３より上方の部分は、他の部分よりも厚みが薄く形成されている。すなわち、傾動板４４において、中央穴４４１よりも上方には弓形の薄板部４４４が形成されている。この薄板部４４４の周縁には、後方へ突出する突縁部４４５が形成されており、この突縁部４４５は、取付基部４１の突出部４１７に沿うように配置される。また、段部４４３には、２個の固定穴が形成されている。

一方、傾動板４４において、中央穴４４１の下方には、中央穴４４１の下辺に沿って傾動板４４の周縁まで直線状に延びる溝４４６が形成されており、この溝４４６が形成されている部分は他の部分と比べて肉厚の薄い薄肉部（変形部）４４７を形成している。

次に、工具取付板４３について説明する。工具取付板４３は、正面視矩形状に形成され、先端面には、傾動板４４の中央穴４４１にはまる矩形状に凸面部４３１が形成されている。そして、この凸面部４３１の４隅には貫通孔４３２が形成されており、この貫通孔４３２と、工具ホルダー１の支持部１３の貫通孔とが一致し、ボルト１４によって固定されるようになっている。すなわち、傾動板４４の中央穴４４１には、先端側から工具ホルダー１の支持部１３が挿通され、後端側からは工具取付板の凸面部４３１が挿通され、中央穴４４１の中でボルト１４によって固定される。また、工具取付板４３の先端面において、凸面部４３１の周囲には、４つの貫通孔４３３が形成されており、この貫通孔４３３は、傾動板４４の貫通孔４４２と一致し、ボルト４３４によって固定されるようになっている。これにより、傾動板４４と工具取付板４３とが固定される。

また、図３に示すように、工具取付板４３の中央には、貫通孔４３５が形成されており、工具取付板４３の背面には、この貫通孔４３５から上下方向にそれぞれ延びる傾斜面４３６が形成されている。これら傾斜面４３６は、連結部材４２の第１延在部４２２及び第２延在部４２３の先端側の傾斜面と対向するように延びている。また、貫通孔４３５には、背面側から、連結部材４２とドローバー７とを固定するボルト４２４の頭部が収容される。

次に、傾動板４４と連結部材４２との連結構造について説明する。連結部材４２における第１延在部４２２の上面と、傾動板４４の段部４４３とは、板バネで構成される複数の弾性板４５によって連結されている。複数の弾性板４５は積層され、先端側の端部が傾動板４４の段部４４３上に配置されている。そして、その上には、直方体状の第１固定ピース４６が配置され、ボルト４６１によって固定されている。すなわち、ボルト４６１が第１固定ピース４６、弾性板４５を貫通し、傾動板４４の段部４４３にねじ留めされている。一方、弾性板４５の後端側は、第１延在部４２２の上面に配置されており、その上には、直方体状の第２固定ピース４７が配置され、ボルト４７１によって固定されている。すなわち、ボルト４７１が第２固定ピース４７、弾性板４５を貫通し、第１延在部４２２の上面にねじ留めされている。これら第１及び第２固定ピース４６，４７は、取付基部４１における第２凹部４１５の上端付近、つまり突出部４１７の下方に配置される。

また、図３に示すように、傾動板４４の下端部と、取付基部４１の下端部とは、ボルト４８により固定されている。より詳細には、傾動板４４の薄肉部４４７よりも下方には、貫通孔が形成されており、この貫通孔に挿通されたボルト４８が取付基部４１の下端部、つまり、収容凹部４１３よりも下方にねじ留めされている。

以上のように構成された傾動ユニット４では、工具ホルダー１、傾動板４４、工具取付板４３は、ボルト１４，４３４により一体的に固定されている。そして、傾動板４４と連結部材４２とは弾性板４５を介して固定されている。傾動板４４の下端部は、取付基部４１に固定されているが、傾動板４４の下端部には、薄肉部４４７が形成されているため、傾動板４４が後方に引っ張られると、傾動板４４は、薄肉部４４７が弾性変形をして撓むことで後方に傾斜するようになっている。また、傾動板４４と連結部材４２とを連結する弾性板４５は、水平方向に延びているため、傾斜方向は一義的に決定され上下方向にのみたわむように弾性変形する。したがって、傾動板４４は、連結部材４２に対して、傾斜するようになっている。以上の構成により、ドローバー７により連結部材４２が後方へ引っ張られると、これに連結された傾動板４４が薄肉部４４７で撓み、薄肉部４４７よりも上方の部分が後方へ傾斜する。これに伴い、工具ホルダー１が上方へ揺動する。このとき、傾動板４４の上部は、引っ張りにより後方へ傾斜するため、この傾斜を吸収するように、弾性板４５が上方へ撓む。したがって、ドローバー７による直線運動によっても、傾動板４４はスムーズに傾斜する。

なお、傾動ユニット４を構成する傾動板４４は金属で形成され、薄肉部４４７の厚みが小さいことにより、微少な力加減に応じて弾性変形可能となっている。上記のように、ドローバー７を後側へ引っ張ると、傾動板４４は、薄肉部の変形により後方へ傾斜するが、ドローバー７を引っ張る力を取り除くと、弾性力により、傾動板４４は元の形状に戻る。したがって、傾動板４４の傾斜は、これを構成する金属の弾性変形域で行われる。

また、主軸２には、取付基部４１、傾動板４４が連結され、傾動板４４には、工具ホルダー１、連結部材４２が連結されているため、主軸２が回転すると、傾動ユニット４は、工具ホルダー１とともに回転する。

続いて、上述した傾動ユニット４におけるエアリング機構について説明する。図３に示すように、傾動板４４の上部は傾斜するため、これと対向する取付基部４１との間には隙間が形成されている。しかしながら、この隙間に異物が混入すると、これが妨げになって傾動板４４が傾斜しなくなるおそれがある。そこで、傾動板４４と取付基部４１の隙間に異物が混入しないように、傾動ユニット４の周囲には、エアリング機構５が設けられている。図３及び図５に示すように、ハウジング２１の先端部には、板状のリング部材５１がボルト５２により固定されている。このリング部材５１は、傾動板４４とほぼ同じ位置に配置されており、外周面にハウジング２１側に延びる環状の突出部５３が形成され、ハウジング２１の先端面と当接している。これにより、リング部材５１とハウジング２１の先端面との間には、外周が突出部５３により閉じられた環状のエアリング空間５４が形成されている。

リング部材５１の下部においては、突出部５３に貫通孔が形成されており、この貫通孔が排気ポート５５として、エアリング空間５４と外部とを連通している。一方、リング部材５１の上部と対応するハウジング２１の先端面には、給気ポート５６が形成されている。ハウジング２１の内部には、エアの供給管５７が配置されており、この供給管５７から供給されるエアは、給気ポート５６を介して、エアリング空間５４に供給される。このエアは、傾動板４４の周囲を囲むエアの壁となって、傾動板４４と取付基部４１との間の隙間を覆う。これによって、この隙間への異物の侵入を防止している。なお、エアリング空間５４のエアは給気ポート５６から供給され、排気ポート５５より排出される。

次に、ドローバー７を駆動する駆動ユニット８について、図６を参照しつつ説明する。図６は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１及び図６に示すように、本実施形態の駆動ユニット８は、公知のリニアアクチュエータで構成されている。具体的には、テーブル３上で水平方向に延びるように配置された本体ケース８２を備えており、この本体ケース８２の内部には、前後方向に延びる板状のスライダ８５と、このスライダ８５の前端部及び後端部を支持する支持部材８７が配置されている。これにより、スライダ８５は、本体ケース８２内を軸線Ｘ方向に沿って前後に往復動できるようになっている。スライダ８５の左右両面には、複数の磁石８６がそれぞれ取付けられており、スライダ８５の左右両側には、磁石８６と対向するように、一対のコイルケース８３がそれぞれ配置されている。そして、各コイルケース８３の内部には、複数のコイル８４が配置されている。

スライダ８５の前端部にはベアリング９０が固定されており、このベアリング９０には、ドローバー７の後端部が回転可能に固定されている。これにより、スライダ８５の往復動を、ベアリング９０を介してドローバー７に伝達することができる。

このような駆動ユニット８によれば、コイル８４に通電することにより、通電時のコイル８４と磁石８６との相互作用により本体ケース８２に対してスライダ８５が軸線Ｘ方向に相対移動する。そして、スライダ８５の往復動が、ベアリング９０を介して、ドローバー７に伝達される。スライダ８５の移動量は図示しない制御装置によりコイル８４への通電量を制御することによって、適宜調整することができる。また、コイル８４の通電方向（電流の方向）を変換することにより、スライダ８５の移動方向を変換することができる。なお、制御装置は、駆動ユニット８のほか、主軸の回転駆動、スライドモータなど、本実施形態に係る中ぐり加工装置の制御全般を行う。特に、制御装置において、主軸の回転駆動、駆動ユニットの駆動、後述するエアシリンダの駆動の制御を行うのが、本発明の駆動制御部に相当する。

次に、検出ユニット３０について、図７から図９も参照しつつ説明する。図７は検出ユニットの拡大正面図、図８は図７の平面図、図９は図７の側面図である。

図５及び図７〜図９に示すように、この検出ユニット３０は、矩形状のブラケット３１を介してハウジング２１の先端面に固定されている。このブラケット３１は、ハウジング２１の先端面の左側において、工具ホルダー１の軸部１２に向かって斜め下方を向くように配置されている。そして、このブラケット３１の下端部に、検出ユニット３０の第１ベース部３２が配置されている。第１ベース部３２は、矩形の板状に形成されており、その上面に第１エアシリンダ（第４の駆動部）３３が配置されている。第１エアシリンダ３３の側部には、ガイドレール３４が配置されており、このガイドレール３４に沿って直線的に、第２ベース部３５が移動可能に配置されている。第２ベース部３５は、第１エアシリンダ３３により、工具ホルダー１の軸部１２に向かって、移動される。そして、第２ベース部３５上には、棒状の延びる検知部３６と、これを工具ホルダー１の軸部１２に向かって近接離間させる第２エアシリンダ（第５の駆動部）３７が配置されている。また、検知部３６には、軸部１２と当接するとこれを検知し、制御装置に送信する接触式のセンサが内蔵されている。検知部３６は、原点で停止した軸部１２の傾斜方向に沿う位置に向けられている。

この検出ユニット３０に設けられている第１及び第２エアシリンダ３３，３７は、上述した制御装置において駆動制御される。このとき、第１エアシリンダ３３の駆動によって、第２ベース部３５が軸部１２に対して移動し、検知部３６が軸部１２に近接する図７及び図８の(I)の位置まで移動可能となっている。そして、この(I)の位置から第２エアシリンダ３７を駆動すると、検知部３６は軸部１２に当接する(II)の位置まで移動する。

続いて、上記のように構成された中ぐり加工装置の動作について説明する。まず、図１に示すように、加工対象となるワークＷを、ワーク保持ユニット５０に固定する。続いて、ワークＷの下穴１０の中心軸Ｙと工具ホルダー１の軸線Ｘを一致させた後、スライドモータ６２を駆動して、工具ホルダー１をワークＷに近接させる。これに続いて、主軸モータを駆動し、工具ホルダー１を軸回りに回転させながら、工具ホルダー１を下穴１００に挿入する。そして、制御装置で予め設定された制御プログラムによりリニアアクチュエータの駆動を制御して工具ホルダー１を軸線Ｘから傾かせる。こうして、工具１１が１回転するまでの間に、径方向位置を変化させつつ、工具１１を軸線方向に移動させることによって、図２に示すように、断面が非円形の穴を形成することができる。なお、工具１１が径方向に移動する、加工時に必要な距離は、例えば、０．１〜０．２ｍｍとすることができる。

ところで、中ぐり加工中に生じる熱は工具１１から工具ホルダー１を通じてドローバー７に伝播したり、あるいは主軸モータ２２の熱がドローバー７に伝播することがある。そして、このような熱を受けることで、ドローバー７には熱変形が生じるおそれがあり、これにより、工具１１の原位置を狂わせ、加工精度の低下の原因となる可能性がある。

そこで、上述した検出ユニット３０を用いると、工具ホルダー１の軸部１２が、軸線Ｘからどの程度傾斜しているからを検出することができる。以下、その動作について説明する。検知部３６は加工時において加工の邪魔にならない位置に退避している。その状態からまず、第１エアシリンダ３３を駆動し、第２ベース部３５を軸部１２に向け近接させる。これにより、第２ベース部３５上にある検知部３６の先端は、図７及び図８の(I)の位置まで移動する。これに続いて、第２エアシリンダ３７を駆動すると、検知部３６は、軸部１２に当接する(II)の位置へ移動する。このとき、検知部３６は、軸部１２の外周面における工具１１が取り付けられている付近、特に、工具１１の基端部付近に当接することが好ましい。こうして、検知部３６が、原点にある軸部１２の外周面の一点（第１の点）に当接すると、制御装置は、このときの検知部３６の位置を第１の当接位置（位置情報）として記憶する。

次に、第２エアシリンダ３７を駆動し、検知部３６を軸部１２から離間させ、(I)の位置まで後退させる。続いて、主軸モータ２２を駆動し、主軸２を１８０度回転させる。これにより、軸部１２も軸線Ｘ周りに１８０度回転する。このとき、検知部３６が後退する(I)の位置は、検知部３６が、軸部１２及び工具１１の回転と干渉しない位置である。これに続いて、第２エアシリンダ３７を駆動し、検知部３６を再び軸部１２の外周面における一点（第２の点）へ当接させ、制御装置は、このときの検知部３６の位置を第２の当接位置（位置情報）として記憶する。

その後、第２エアシリンダ３７及び第１エアシリンダ３３をこの順で駆動し、当接部３６を初期位置まで後退させる。制御装置では、記憶した第１及び第２の位置から軸部の傾斜を算出する。すなわち、第１及び第２の当接位置が一致していれば、軸部１２は断面円形であるので、軸線Ｘからの傾斜はない。一方、第１及び第２の当接位置に差が生じていれば、その差に基づき、軸部１２の軸線Ｘからの傾斜量を算出することができる。この計算は、制御装置の演算部で行われる。そして、軸部１２の傾斜量が分かれば、これに基づいて、制御装置は駆動ユニット８を駆動し、ドローバー７を前後進させることで、軸部１２の傾斜を調整し、軸部１２の軸線Ｘが、ワークの軸線Ｙと一致するようにする。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、傾動ユニット４の傾動板４４に薄肉部４４７を形成することで傾斜するようにしているが、傾動板４４が傾斜するのであれば、薄肉部以外の変形可能な構成でもよい。また、傾動板４４も板状以外でもよい。

傾動板４４と連結部材４２とは、板バネからなる弾性板４５で連結しているが、軸方向に変形せず径方向に撓む弾性部材であれば、特には限定されず、これ以外の弾性部材を用いてもよい。また、傾動板４４と連結部材４２と間の変形が許容されるのであれば、弾性部材を用いず、両者を一体的に固定することもできる。

上記実施形態で示した各部材の形態は、一例であり、上述したような中ぐり加工装置としての動作を行うことができるのであれば、その形態は特には限定されない。例えば、連結部材は、側面視Ｙ字型であるが、これも一例であり、ドローバーからの引っ張り力を傾動板に作用させ、傾動板を傾斜させることができるのであれば、その形態は特には限定されない。

上記実施形態では、ドローバー７を往復動させるために、リニアアクチュエータ８を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、軸方向モータと回転／直線運動変換機構（ボールネジ及びナット）の組み合わせなど、種々の手段を用いることができる。

上記実施形態では、検出ユニットを２つのエアシリンダ３３，３７を駆動しているが、これに限定されるものではない。例えば、当接部３６を１つのエアシリンダを用いることもできる。この場合、一つのエアシリンダが本発明の第３駆動部を構成する。また、当接部を軸部に対して近接離間できるのであれば、エアシリンダ以外の駆動手段、例えば、油圧装置、ボールねじ機構、モータなど、種々の手段を用いることができる。

また、上記実施形態では、軸部１２の外周面の２箇所に、検知部３６を当接させることで、軸部１２の傾斜を検出しているが、これ以外に、例えば、検知部３６を軸部１２の外周面に当接させたまま軸部１２を回転させて、傾斜を算出することもでき、種々の方法で、傾斜を算出することができる。

上記実施形態では、検知部３６に、接触式のセンサが内蔵されているが、検知部３６には非接触式のセンサを用いてもよい。この場合、検知部３６を軸部１２に対して接触させる必要はなく、例えば、レーザなどにより、検知部３６と軸部１２の外周面との間の距離が測定できればよい。そして、その距離を位置情報として、軸部の傾斜を算出することができる。

また、位置情報を取得するには、種々の方法がある。例えば、接触式の検知部を用いる場合には、検知部３６と軸部１２とが接触した検知部３６の絶対座標を求めてもよいし、エアシリンダ３３，３７のピストンが伸びた距離とすることもできる。要するに、検知部３６と軸部１２とが接触したときの軸部１２に対する検知部３６の相対的または絶対的な位置を取得できればよい。非接触式の検知部である場合も同様であり、検知部３６と軸部１２との相対的または絶対的な距離が測定できればよい。

また、本発明に係る中ぐり加工装置は、上述したピストンのピン穴の加工のみならず、通常の円形のほか、非円形の内壁面を形成すべき中ぐり加工全般に用いることができる。

１工具ホルダー
１１工具
２主軸
２２主軸モータ（第１の駆動部）
３０検出ユニット
３２第１ベース部
３３第１エアシリンダ（第４の駆動部）
３５第２ベース部
３６検知部
３７第２エアシリンダ（第５の駆動部）
４傾動ユニット
７ドローバー
８駆動ユニット（第２の駆動部）

Claims

中空の主軸と、
所定の軸線回りに前記主軸を回転自在に支持するテーブルと、
棒状に形成され前記軸線に沿って延びる軸部を有し、前記主軸とともに同軸で回転する工具ホルダーと、
前記工具ホルダーの軸部の先端部に設けられ、径方向に突出する工具と、
前記軸線方向において前記主軸と工具ホルダーとの間に設けられ、当該工具ホルダーの軸部を前記軸線から傾斜させる傾動ユニットと、
前記主軸内で前記軸線方向に往復動可能なドローバーと、
前記主軸を前記軸線回りに回転させる第１の駆動部と、
前記ドローバーを前記軸線方向に往復動させる第２の駆動部と、
前記軸部の傾斜を検知する検出ユニットと、
を備え、
前記ドローバーの往復動に伴い、前記傾動ユニットによって前記軸部を傾斜させるように構成され、
前記検出ユニットは、
前記軸部の外周面に対して径方向から近接離間可能に支持される検知部と、
前記検知部を前記軸部に対して近接離間させる第３の駆動部と、
前記第１の駆動部にて前記軸部を所定角度回転させたときの、前記軸部に対する前記検知部の位置情報に基づき、前記軸部の前記軸線からの傾斜を算出する演算部と、
前記検知部の近接離間のために前記第３の駆動部を制御するとともに、前記演算部により算出された前記軸部の傾斜に基づき、これを補正するように、前記ドローバーの往復動のために前記第２の駆動部を制御する駆動制御部と、
を備えている、中ぐり加工装置。
前記傾動ユニットが前記工具ホルダーの軸部を一方向でのみ傾斜可能としており、
前記傾斜ユニットの検知部は、前記軸部が原点位置から傾斜する側に取り付けられ、
前記駆動制御部は、
前記軸部の外周面上の第１の点に対する前記検知部の位置情報を取得した後、前記軸部を１８０度回転させ、その後、前記第１の点とは軸部の中心を挟んで反対側に位置する第２の点に対する前記検知部の位置情報を取得するように、前記第１及び第３の駆動部を制御し、
前記演算部は、前記第１の点に対する前記検知部の位置情報、及び前記第２の点に対する前記検知部の位置情報の差分に基づいて、前記軸部の傾斜を算出する、請求項１に記載の中ぐり加工装置。
前記検知部は、前記第３の駆動部により、前記軸部に当接することで、前記位置情報を取得する、請求項１または２に記載の中ぐり加工装置。
前記第３の駆動部は、第４の駆動部及び第５の駆動部を備え、
前記検知ユニットは、
第１ベース部と、
前記１ベース部上に移動可能に支持されるとともに、前記検知部を移動可能に支持する第２ベース部と、
を備え、
前記第４の駆動部は、前記第１ベース部上で、前記第２ベース部を前記軸部に対して近接離間させ、
前記第５の駆動部は、前記第２ベース部上で、前記検知部を前記軸部に対して近接離間させる、請求項１から３のいずれかに記載の中ぐり加工装置。