JPH0326412A - 深穴加工における曲がり制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業Ｌの利用分野〕 本発明は、深穴加工における曲がり制御方法及び該方法
に使用する工具装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、大径の深穴加工を行う場合、ｒ３ＴＡ（１１ｏｒ
ｉｎｇ　＆↑ｒｅｐａｎｎｉｎｇ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉ
ｏｎ）方式が採用さｔ］ている。第１３図にＢＴＡ方式
を利用した従来例（、こ係る深穴加二［装置１０を示す
が、図に示すよう６，二工作物１１を王軸台ｌ２に固定
ｊ７て回転させ、先端部にカノターヘノ１′Ｉ３が設け
られたポーリングハ′−１４を５接させ、キャリンジ１
５によって徐々に押し当て、油圧一・ツドｌ６から切削
部にりＪ削曲を供給し、切削屑１７を切削油で搬送して
、切屑受け１８に集める構造となっていた．なお、因に
おいて１９は切削油ボンブを、２０はマグ不チソクフィ
ルターを、２１は切削油タンクを、２２は高圧パイプを
示す． ここで、第１４図にカッターヘッド１３の詳細を示すが
、工作物１１を切削する切刃２３に対して１８０度側と
９０度側に案内バソド２４を設け、該案内パッド２４で
ガイドしながら切刃２３の先端を工作物１ｌに当接させ
て切削するようにしていた。

［発明が解決しようとする問題点〕 ところが、深穴を加工しようとする場合、穴が１１１１
がって加工されることがあり、一リ−加工基準軸からず
れると、元の加工基準軸を戻すことば困難であるという
！？＋ｌａ点があった８ 本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、加工
穴が加工基準軸からずれた場合であっても、それを検出
し、目標軸に戻し真っ直くな穴を加工する深穴加工にお
ける曲がり制御方法及び該方法に使用する工具装置を堤
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

」二記目的に沿う請求の範囲第１項記載の深穴加工にお
ける曲がり制御方法は、案内パッド付き深穴加工工具の
先端内側に反射体を設け、王具後方側から投光したレー
ザー光を反射させて光位置検出Ａ’ａｔこよって核深穴
加工工具の先部の曲がり変位噴を検出し２、切刃と対向
する案内パッドを該曲がり変位璽に対応して−回転一往
復の割合で曲がりブＪ向に微小量出入させることによっ
て加工穴の曲がり矯正を行うようにして横戒されている
。

請求の範囲第２項記載の深穴加工における曲がり制御方
法は、請求の範囲第１項記載の深穴加工Ｃこおける＋ｌ
１］がり制御方法において、案内パッドの瘍側Ｃこ油圧
伸縮体を設け、該浦圧伸縮体によって案内バノ「の敞小
移動を行うようにして構成され゛（いる。

請求の範囲第３項記戦の深穴加工における曲がり制御方
法は、請求の範囲第ｌ項記載の深穴加エにおける１１１
ｌがり制御方法において、案内パッドを圧電アクチ．１
、エータによって駆動するようにして構或されている。

請求の範囲第４項記載の深穴加工における曲がり制御方
法は、請求の範囲第１項記載の深穴加工（こおける藺か
り制御方法において、反射体はキュブコーナプリズムを
使用している。

そ１，て、請求の範囲第５項記載の深穴加工における曲
がり制御方法は、請求の範囲第１項記載の深穴加工にお
ＬＪる曲がり制′４１方法において、反射体の代わりに
光ファイバー束を配置し、光ファイバー束に当たったレ
ーザー光の光変位を該光ファイバー束の他端に現れるレ
ーザー光の変位によって工具の先部の曲がり変位量を測
定するようにして構或されている。

まｔ：、上記目的に沿う請求の範囲第６項に記載する深
穴加工に使用する工具装置は、裏側がテーパー状となっ
た案内パッドと、該案内バソドの塩側に嵌入して軸方向
にスライドする楔体と、該楔体を後部方向に押圧するス
プリングと、該スプリングに対抗して上記楔体を前力に
押圧駆動するカムとを有して構成されている。

そして、請求の範囲第７項記載の深穴加工にお＋）る玉
具装置は、請求の範囲第６重記載の深穴加工における工
具装置において、楔体を後部方向に押圧するスプリング
と、該スプリングに対抗して上記楔体を前方に押圧駆動
するカムとを有し、カムとスプリングカによって楔体を
制御するようにして構成されている。

（作用） 請求の範囲第１項記載の深穴加工における曲がり制御方
法においては、加工された穴の曲がりを加工工具の先端
に取付けた反射体からのレーザー光を光位置検出器によ
って工具の先部の曲がり変位量を検出し、この変位量に
応じて案内パッドを一回転一往復の割合で曲がり方向に
微小量出入りさせることによって、反曲がり方向を積極
的に切削することによって加工穴の曲がりを矯正するこ
とができる。

請求の範囲第２項記載の深穴加工における曲がり制御方
法においては、光位置検出器によって検出された曲がり
変位量によって、油量を制御し油圧伸縮体を伸縮するこ
とによって案内パッドの微小山入りを行うことになる． 請求の範囲第３項記載の深穴加工における曲がり制１′
ＦＭ方法においては、圧電アクチュエータに加える電圧
を光位置検出器によって検出された曲がり変位量に対応
させ、案内バッドを出入りさせている。

請求の範囲第４項記載の深穴加工におけるｔ＋ｈかり制
御方法においては、反射体にはキューブコーナプリズム
を使用しているので、反射された光は千行光となって、
加工工具の先部の変位を確実しかも効率良く光位置検出
器に伝えることになる。

請求の範囲第５項記載の深穴加工における曲がり制御方
法においては、反射体の代わりに光ファイバーを使用し
、光ファイバーの他端に現れるレーザー光の変位によっ
て、工具の先部の曲がり変位量を測定しているので、外
乱等の影響を受けず、しかも直線性を必要とせず加工工
具外であっても曲がり変位量を測定できる。

請求の範囲第６項記載の深穴加工における工具装置にお
いては、案内パッドの裏側をテーパー状となし、軸方向
にスライドする楔体を挿入し、この楔体を軸方向に移動
させることによって、案内パッドの微小出入の制御が行
なえる。

請求の範囲第７項記載の深穴加工における工具装置にお
いては、楔体を後部方向に押圧するスプリングと、該ス
プリングに対抗して上記楔体を前方に押圧駆動するカム
とを有しているので、カムを制御することによって、案
内バッドの微小出入を行うことができる． 〔実施例〕 続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化し
た実施例につき説明し、本発明の理解に供する。

ここに、第１図は本発明方法の一実施例を具体化した深
穴加工装置の概略構或図、第２図、第３図及び第４図は
同部分断面図、第５図（Ａ）　、（Ｂ）、（Ｃ）は加工
工具の概略正面図、第６図は上記装置の制御系統を示す
ブロック図、第７図は同フローチャート、第８図及び第
９図は本発明方法の効果を確認するために行った実験結
果のグラフ、第１０図、第１１図及び第１２図は他の方
法を示す概略構戒図である。

第１図〜第５図に示すように、本発明方法のー実施例を
具体化した深穴加工装置２４は、支持バイブ（ポーリン
グバー）２５の先端内側に固定配置された反射体の一例
であるキューブコーナプリズム２６と、これにレーザー
光を当てるヘリウムネオンレーザー発振器２７と、反射
光を受けるハーフミラー２８と、光位置検出器（Ｐ．Ｓ
）２９と、支持パイブ２５の回転角度を検出する角度検
出器３０と、内部にパソコンを有する制御装置３１と、
ポーリングパー２５の先端部のカソターヘッド３２に取
付けられる案内パンド３３と、該案内バノド３３を内側
パイプ３４を介して駆動するカム３５とを有して構成さ
れている。以下、これらに付いて詳しく説明する。

上記キューブコーナプリズム２６は保護パイプ３６の先
端部に配置されて、該保護パイプ３６は上記内側パイプ
３４の壁に固着されて（従って、偏心状態となる）、該
内側バイブ３４、支持パイプ２５が曲がった場合、それ
に対応して保護バイブ３６も曲がるようになっている。

なお、この保護バイブ３６の先端部にはキ中ブが被さっ
ており、切削油によって搬送される切屑が円滑に内側パ
？ブ３４内を涼れるようになっている．十記支持バイブ
２５はｌｆｆｉ示しない支持部材に回転自出に保持され
て、図示しない回転駆動源番．二連結されＣいると共６
こ，加工状況に合わ→！で前進及び後退もできるように
なっている。

該支持バイブ２５の先端にはカッタ〜一一・ツド３２が
取付けられ，、該力・ッターヘ・ンド３２には、第５図
（Ｕ　＋こ示ずように切刃３８、固定状態の案内バノ１
゛３９及び出入ずる案内バノド３３が取｛く１けらわて
いる。

Ｌ記案内パッド３９は従来の案内パッドと同様切刃３８
に対して９０度の角度を設けて形戒されたカノターヘン
ド３２の先端部に形戒された溝内に固台されているが、
−Ｌ記案内パノド３３は摺動部４０と、切Ｊ〕３Ｈに対
して１８０度の角度を形或｛ノＣ設けられた溝４１内に
配情された支持部材４２どによってＩｌｌ威され、該支
持部材４２は皿バネ４３を挟んでネジ４４によって溝４
１内に出入１１在に取付けられていると共に、基端部は
板バネ４４■うを介してカッタ・一ヘッド３２にネジ止
めされている。

そして、上記支持部材４２の底部はテーパー・状となっ
て下部乙こ移動する楔体４５が嵌人１７ている。この楔
体４５は基端部がバイブ状となってカッターヘッド３２
に摺動自在に嵌入し、内部に圧縮スプリング４６を有し
て、楔体４５が常時は軸方向後部に押圧するようになっ
ている。なお、４５ａば楔体に設Ｕられた長孔を示す。

この楔体４５の基端部には内側バイブ３４が当接し、該
内側バイブ３４の基端部には第２図に示すように該内側
バイブ３４を軸方向後部（こ押５Ｆする圧縮スプリング
４７が設番』られていると共番こ、該圧縮スプリング４
．７に対向するカム３５が端部に当ｔ妄している。

二のカム３５は軸受装置４Ｂに回動白在に連結され、歯
車４９、５０、ウＡ−ム滅速機横５１を介してモーター
５２によって回転駆動されるようになっている。そして
、上記軸受装置４８は架台５３に進退自在に取付けられ
、モーター５４によって駆動されるネジ機横５５を介し
て軸方向位置を制御できるようになー，ている。

また、七記カム３５には円形スリット板５６と、該円形
スリソｌ−板５６の回転角度を検出するフ４．ｌ・セン
サー５７からなる角度検出器５８が取｛４けら、同しく
支持バイブ２５の端部には第１図に示すよ゛うに円形ス
リノト板５つと、フオトセンサ６０からなる角度検出器
３０（第２図には図示せず）が設けられ、支持バイブ２
５の回転角度を検出ず゛るようになっている。

Ｌ記キュ−フ１−ナプリズム２６にレーザー光を照射す
るヘリウムネオンレーザー発振器２７、ハーフミラー２
日及び光位置検出器２９は、内部にキューブ−１−ナプ
リズム２６が配置されている保護パイプ３６の後力に配
置されて、支持パイブ２５の回転に伴い、該保護パイプ
３Ｇが所定の角度にある場合に、上記ヘリウムネオンレ
ーザー発振器２７からレーザー光をキューブコーナプリ
ズム２６に向けて照射し、その反射光をハーフミラー２
８を介して光位霞検出器２９によって検出し、支持バイ
ブ２５の曲がり具合、即ち、カッターヘッ１′３２の曲
がり程度８検出できるようになっている。

該深穴加工製置２４の制御装置及び方法について第６図
及び第７図を番照しながら、以下に説明すると、第６図
に示すように、制御装置を構或ずるバソフン６ｌには、
デジタル入出力ボード６２を介して角度検出器３０、５
日が接続され、Ａ／Ｄ変換ボード６３、アンブ６４を介
して光位置検＋Ｊｉ器２９が接続され、ステノビングモ
ーターコントロールボード６５、６６を介してモーター
５２、５４が接続されている。

そして上記パソコン６ｌの記憶装霞には、第７図に示す
ような命令が記憶され、装置を制御している。

まず１１４ｔｆ軸の平均測定回数と、目標軸からの許容
変位を設定して入力する（ステンプａ）．ここで、目標
軸の平均測定回数とは、ヘリウムネオンレーザー発振器
２７からレーザー光を発射して、光位醒検出器２９で変
位を横山回数をいい、少数回の測定では工具の振動等に
よってバラックので、ｌ００回程度とするのが好ましい
．そして、目標軸からの許容変位とは、該装置を駆動さ
せる場合の最小曲がり具合をいい、穿つ穴の許容精度に
よって異なる。

この後、カム３５を駆動するモーター５２を回転させて
カム３５を基準位置に設定し（ステ・ノブｂ）、工具、
即ち支持パイプ２５を図示しないモーターによって回転
駆動し（ステップＣ）目標軸位置の検出及び記憶を行う
（ステ・冫プｄ）。ここで、目標軸位置とは原点となる
点で、工具の曲がりの無い位置となる． 次に、図示しない送りモーターを駆動して通常の加工作
業を行い（ステップｅ）、先端の工具（カッターヘッド
３２）の曲がり具合を検出するが、ここで、保護パイプ
３６は偏心して取付けられているので、角度検出器３０
によって支持パイプ２５の回転角度を検出し、支持パイ
プ２５が所定の角度にあって、ヘリウムネオンレーザー
発振器２７、キューブコーナプリズム２６、ハーフミラ
ー２８及び光位置検出器２９の光軸が一敗した時点で、
ヘリウムネオンレーザー発振器２７を発振させ、光位置
検出器２９によってその曲がり変位盪を検出する（ステ
ップｆ）．なお、この曲がり変位量は、所定の回数の平
均値を採用するものとする。

次に、この測定した曲がり変位量が許容値にある場合に
は、繰り返し工具位置の検出を行い（ステップｆ）、許
容値を越えた場合（ステップｇ）には修正方向を光位置
検出器２９から割り出し（ステップｈ）、モーター５２
、５４を駆動してカム３５を所定の角度に合わせて一回
転ごと前進させる。この様子を第５図（Ｂ）　、（Ｃ）
を参照しながら説明すると、まず孔の掘削が左手方向に
偏っている場合には、切刃３８が右手方向にある場合に
、案内パッド３３を突出させて左手方向の掘削量を多く
し、更には切刃３８が左手方向にある場合には、案内バ
ッド３３を溝４１内に入り込ませて切刃３８が右手方向
を余分に掘削しないようにする（ステップｔ）ａ この後、工具位置を検出しながら、工具の曲がり変位量
が許容変位内にあれば、案内バ・ンドの移動を停止し、
許容変位量を越えているのであれば再度上記工程を繰り
返す（ステップｊ−１）．なお、第８図、第９図に本発
明方法の作用効果を確認する為に行った実験例について
説明すると、第８図は先端の工具（カッターヘッド３２
）の位置を強制的に変位させて光位置検出器２９の出力
状況を測定したグラフであり、図に示すように個々の点
を見るとバラツキがあるので、複数の出力を平均するこ
とによって曲がり変位量を測定するのが好ましいことが
分かる。

第９図は、カム３５を強制的に駆動すると、切削穴が徐
々に屈曲することを示しており、これによってカム３５
を駆動して案内バツド３３を出入すると、切削穴の曲が
りを制御することができる第１０図は、切刃３８と対向
する案内バ．冫ド６８の下部に油圧によってその高さが
変わる油圧伸縮体６９を設け、曲がり変位量に対応して
案内パッド６８を出入するようにしている． また、第１１図においては、切刃３８と対向する案内パ
ッド７０の下部に結晶体等の圧電アクチュエータ７１を
設け、外部のピエゾドライブ７２によってその変位を制
御し、案内パッド７０の出入を制御している。

上記第１０図、第１ｌ図に示すような方法を採用するこ
とによって、カム等の機械機構が不要となり、油圧ある
いは電気によって全体を制１８できる． 第１２図においては、レーザー光の反射体（例えば、キ
ューブコーナプリズム）等を使用せず、直接レーザー発
振器７３からのレーザー光を光ファイバー束７４を使用
し、その端部７５からの光をレンズ７６を介して光位置
検出器７７によって検出している。これによって保護パ
イプの内部が中空である必要となく、特に切刃を固定し
て工作物を回転する穴加工に適している。

〔発明の効果〕

請求の範囲第１項〜第７項記載の深穴加工における曲が
り制御方法及び該方法に使用する装置によって、長穴を
加工する場合の曲がりレーザー光を使用して検出し、切
刃に対向する案内バノドを白動的Ｇこ出入しているので
、これによって加工穴の矯正が行え、より直線に近い穴
を開けることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の−実施例を具体化した深穴加王装
置の概略構戒図、第２図，第３図及び第４図は同部分断
面図、第５図（Ａ）　、（Ｒ）　、（Ｃ）は加−Ｖ丁具
の概幣正面図、第６図は−ｋｌ３＋２装置の制御系統を
示すブロノク図、第７図は同フローチャト、第８図及び
第９図は本発明方法の効果を６１　ｉｆｆｌするために
行った実験結果のグラフ、第ｌＯ圓、第１１図及び第１
２図は他の方法を示す概略構戊図、第１３図は従来例に
係る深穴）ｊｌＩＸ装置の概略断面図、第１４図は同部
分断向図である。 （符号の説明） ２４〜＝　　深穴加工装置、２５−　一一支持パイプ、
２６　　−　キプ、一ブコーノーブリズ人、２７ヘリウ
ムネオンレーザー発振器、２８ ハーフミラー、２９　−−−光位置検出器、３０角度検
出器、３ｌ　　　１，ＩＩ御装置、３２カツタ一一＼ン
Ｖ１　３３一　　案内パッド、３４内側バイゾ、３５　
　　カム、３６ 保護バイブ、３Ｂ−　一　切刃、３９−　　案内パッ１
゛、４０−　　摺動部、４ｌ　　　溝、４２支持部材、
４３　一　皿バネ、４４　−　　板バ不、４５　　　楔
体、４６、４７　　　圧縮スプリング、４８　−一−　
軸受装置、４９、５０歯車、５１−　　　ウＡ−ム滅速
機構、５２モーター、５３　　　架台、５４−　　モー
ク５　５．．．．−．．−−ネジ機構、５６　−　　円
形スリント仮、５７−一一−−　フォトセンザー，５８
　−　角度検出器、５９　　　円形スリノト板、６０フ
ォ１・センサー、６１　−　　パソコン、６２デジタル
人出力ボート、６　３　−−−　Ａ　Ｄ変換ボード、６
４−゛−　　アンプ、６５、６６　−　ステノビングモ
ーターコントロールボード、６８案内ボード、６　９−
一一一　油ＪＴＥ伸縮体、７０案内パッド、７１　＝一
　圧電アクチュエータ、７２ ビエヅドライブ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）案内パッド付き深穴加工工具の先端内側に反射体
   を設け、工具後方側から投光したレーザー光を反射させ
   て光位置検出器によって該深穴加工工具の先部の曲がり
   変位量を検出し、切刃と対向する案内パッドを該曲がり
   変位量に対応して一回転一往復の割合で曲がり方向に微
   小量出入させることによって加工穴の曲がり矯正を行う
   ことを特徴とする深穴加工における曲がり制御１方法。
2. （２）案内パッドの裏側に油圧伸縮体を設け、該油圧伸
   縮体によって案内パッドの微小移動を行う請求の範囲第
   １項記載の深穴加工における曲がり制御方法。
3. （３）案内パッドを圧電アクチュエータによって駆動す
   る請求の範囲第１項記載の深穴加工における曲がり制御
   方法。
4. （４）反射体はキューブコーナプリズムである請求の範
   囲第１項記載の深穴加工における曲がり制御方法。
5. （５）反射体の代わりに光ファイバー束を配置し、光フ
   ァイバー束に当たったレーザー光の光変位を該光ファイ
   バー束の他端に現れるレーザー光の変位によって工具の
   先部の曲がり変位量を測定する請求の範囲第１項記載の
   深穴加工における曲がり制御方法。
6. （６）裏側がテーパー状となった案内パッドと、該案内
   パッドの裏側に嵌入して軸方向にスライドする楔体とを
   有し、該スライド体を軸方向に移動させることによって
   案内パッドを微小出入することを特徴とする深穴加工に
   使用する工具装置。
7. （７）楔体を後部方向に押圧するスプリングと、該スプ
   リングに対抗して上記楔体を前方に押圧駆動するカムと
   を有し、カムとスプリング力によって楔体を制御する請
   求の範囲第６項記載の深穴加工に使用する工具装置。