JPS58160054A - 磨耗補償手段を含む単一パスサイジング工具及び機械 - 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】 本発明は、漸増する一定作動直径を有する一定の単一パ
ス研磨工具を順次使用して工作物穿孔を所定の厳密な許
容誤差直径までサイジング（定寸）する為の機械並びに
それと関連しての磨耗補償手段及び損耗した工具直径を
元の単一パス直径に戻す為の手段に関係する。

異った一定直径の複数の研磨工具を使用して微積づつ工
作物穿孔をサイジングすることが米国特許第４，２９１
，５０４号に示されている。このサイジング工程におい
て、各工具直径は予備選択された一定直径ＫＭ初調整さ
れており、この予備選択直径は一つの工具から次の工具
へと順次増加し、従って工作物穿孔は増大する直径の工
具に順次して曝される。各工具を一端から他端まで孔を
貫いて通されモして後逆方向運動により引抜かれて単一
パス作動サイクルを構成する。サイクル当りの材料除去
能力は比較的低くそして通常子分の数インチに制限され
る。単一工具単一パス方式が使用され５るけれども、材
料除去要求量が単一工具単一パス作業の能力を越える場
合には、複数のスピンドル及び工具を用意して次第に細
い砥粒寸法のそして次第に大きな直径の研磨工具でもっ
て材料を順次して少しづつ除去し、それによシ次の単一
パス工具使用に適するよう段階を経て孔を修正していく
のが普通である。この技術は孔を寸法、真円度及び直線
性についてきわめて狭い誤差までサイジングするのに有
益である。

使用される工具は代表的に、テーパ付き心細によシ係合
される調節自在の研磨スリーブ或いは多列砥石を含んで
いる。今まで、工具は、研磨スリーブ乃至砥石と心細を
相対的に摺動する螺刻ナットを手作業によって廻すこと
により一定単−バス直径に予備設定された。これらは、
米国特許第４．１７！ｔ、８５２号及び米国特許出願番
号第３０５．００８号に示されている。この同じ手動調
整はまた、数千部品に及ぶ長期機械加工作業後磨損を補
償する為の研磨工具の調整にも使用された。

個々の工具の＠損が前述した米国特許第４，２９１，５
０４号に記載されるもののような所謂ゲージプラグによ
り検知される。螺刻ナラ）Ｋよる手動工具直径調整方式
を使用するまた別の研磨工具が米国特許第４、１９９．
９０３号に記載されている。

先行技術の特許は、穿孔の漸増式のサイジング以外の用
途、特にホーニング、リーミング及びラッピング用の拡
大可能な切削工具を開示している。

例えば、米国特許第１．８２８．０７４号は、中空テー
パつき６軸を質いて伸延する調整用ロンドによって外部
スリーブを砥石に接触して引張りそしてそれらをテーバ
つき６軸に沿って摺動せしめて直径拡大を行うようなホ
ーニング或いはラッピング工具を記載している。調整用
ロンドは螺刻されたナツト及びカラーにより手動的に作
動される。米国特許第１．８７４．８５６号の工具の研
磨部材は、その両端における手動的に操作しうる螺刻ナ
ツト／力２−構成により直径を拡大成いは減縮される。

幾分類似の構造が米国特許第１．９６０．５５５号に例
示されている。米国特許第２．６９４．２７７号には、
研磨スリーブの直径を調整する為の簡単なカラー構成が
開示されている。研磨スリーブの両端に位置づけられる
位置決め用カラーの一つを打撃することにより調整がも
たらされる。

多軸スピンドルホーニングマシンが米国特許第２．７５
７４８８及び５，２８６，４０９号に示されている。こ
れら特許において、ホーニング砥石は中空シャンクの下
端に担持されている。シャンクの上端は、回転自在の中
空スピンドルに付設され、次いでスピンドルは往復動式
機械ヘッドに支承されている。ホーン拡大ロッドは、拡
大目的の為にホーニング砥石と係合するべく下端に円錐
カムを含みそしてシャンク及びスピンドルを通して機械
ヘッドに係入している。各拡大ロンドは、終端を螺刻さ
れそして機械ヘッド内に支承されそしてウオームホイー
ルの形態の７ランジを有する螺刻ナツトに結合されてい
る。一対の電動機及びウオームギヤを含む動力作動機構
が、ホーン直径調整の為ウオームホイール駆動用に設け
られている。米国特許第２，７８乙８６５及び２．７８
７：　８６６号もまた、ホーン拡大ロッドを作動する為
の動力作動手段を開示している。更には、米国特許第２
、８７０．５７７号は側方ピンを担持する長い拡大ロン
ドを記載しそしてビンはスリーブ部材におけるらせん状
内溝に載っている。ラックバ−がスリーブ部材における
歯車と噛合ってそれを回転し、ホーン拡大ビンをらせん
溝内で上下に移動し、拡大ロンドを上下せしめる。

米国特許第４．１８７．６４４号は、また別の多軸スピ
ンドルホーニングマシンを開示し、ここでは液圧式送９
シリンダがその一端をそれぞれのホーニング工具と作動
上連結する連結棒と共に往復動スピンドルヘッドに取付
けられている。各連結棒は、螺刻結合具により互いに止
着される第１及び第２螺合部材を備えている。連結棒は
、送りシリンダから中空駆動部材を通して伸延しそして
ホーニング砥石を半径方向に拡大する為の円錐状カムを
備える下端を有している。送りシリンダは、スピンドル
ヘッド移動に際してホーニング工具の初期拡大を与え、
同時に一定速り機構がホーニング作業中工具のすべてを
一定速度で拡大せしめている。定送り機構は、連結棒の
第２螺刻部材と噛合うラックを含んでいる。機械操作は
、過剰のホーニング砥石磨耗が感知された時スイッチ機
構により自動的に停止される。同様に、ゲージプラグが
適正穿孔寸法が実現されたことを検出する時スイッチ手
段によりホーニング工具は自動的に停止される。米国特
許第２，７４１，０７１．２，８４５，７５２及び第２
．７９７．５３１号もまた液圧作動式ホーン拡大ロッド
を一定している。

本発明の目的は、長期機械加工後磨損を補償する為単一
パス工具直径を調整する為の改善された磨耗補償手段を
設けた、複数の単一パス研磨工具を具備する叙上型式の
穿孔サイジング機を提供することである。

本発明のまた別の目的は、次々と増大する直径を有する
複数の研磨工具の単一パス工具直径を独立的に調整する
ことのできる工具磨耗補償手段を提供することである。

本発明の更に別の目的は、工具と関連してのゲージ手段
に応答して自動制御するに適応した機械及び工具用の上
述のような磨耗補償手段を提供することである。

本発明の代表的具体例において、サイジング機は、機械
スピンドルにそれぞれ作動上結合される一つ以上の＠１
工具を含んでいる。各工具は、一端においてスピンドル
に固着される開端工具本体と工具本体内部を軸方向に摺
動可能な心細とを含んでおり、心細はスピンドルに隣り
あって螺刻端をそして他方開端に隣りあってテーパ付き
端を有している。工具本体に対しての心細の回転を防止
し且つその軸方向摺動を許容する為の手段が設けられる
。研磨手段は工具本体及び心細の少くとも一方により担
持されそして工具本体内での心細の摺動に応答して半径
方向に拡張可能であり、以って単一パス工具直径を調整
する。磨耗補償手段が、スピンドルに隣抄あう工具本体
開口端内に伸延しそして螺刻心軸端に結合される第１螺
刻端とスピンドルにおける通路を通して伸延する第２被
動端とを有する磨耗補償軸の形で含められる。該第２被
動端は、研磨手段が直径限界を越えて損耗することを指
示する工具ゲージ手段からの信号に応答して磨耗補償軸
を回転する為の、好ましくは歩進モータである駆動手段
に作動上連結される。好ましくは、磨耗補償軸は、工具
本体開口端にそこに半量されるブシュ手段によって回転
自在に取付けられる中間半径方向７ランジを含んでいる
。各工具には、個々の工具直径調整目的で回転自在に取
付けられる磨耗補償軸が設けられる。磨耗補償軸は複数
の駆動手段にょシ或いは共通の駆動手段によυ各軸の選
択的作動用の適当な歯車を介して独立して駆動されうる
。

以下、図面を参照して、本発明の具体例について説明す
る。

本発明が適用可能である垂直穿孔サイジング機が第１図
に示され、これはベース枠２、その上に設置される工作
物取付手段４及び垂直枠６、並びに工作物取付手段に向
ってまたそれから離れて往復動しうるよう垂直枠６に取
付けられる機械ヘッド８を包含する。機械ヘッドは、垂
直枠６上に支持された一対の液圧シリンダ１２及び１４
によって案内レール１０（そあうちの１つのみ示す）に
沿って往復動される。機械ヘッドを往復動する為のこの
型式の構成は斯界で周知である。機械には４つのスピン
ドル２０．２２．２４．２６がそこに支承されており、
各々個々の電動モータ或いは他の既知スピンドルモータ
（図示なし）によりベルト及びプーリ構成を介して回転
せしめられる。

例えば、第４図に明示されるように、プーリ３０は中空
駆動軸３２に固定されそしてそれとキー止めされる。駆
動軸は結局スピンドル端・ウジング６６に溶接或いは他
の適当な止着手段により固定される。もちろん、他のス
ピンドル駆動機構も適宜使用しうる。

４つの研磨工具４０．４２．４４．４６がスピンドル２
０．２２．２４．２６にその半径方向フランジをスピン
ドル端に係止することによって結合される。例えば、第
４図に示されるように、半径方向７う／ジ４０Ａがスピ
ンドル端２０Ａに機械ねじ５０及び止着板５１により係
止される。各工具は第１図において前記米国特許第４，
２９１，５０４号に記載される型式のゲージプラグ４１
．４３．４５．４７をそれぞれ支持するものとして示さ
れている。該特許に記載されるように、ゲージプラグは
孔の寸法を感知し従って特定の研磨工具直径が適正な寸
法範囲内にあるかどうかをみるのに使用される。ソレノ
イド手段４Ｂ及びスイッチ手段４９が工具直径が過小で
あるか否かを確認する為各ゲージプラグと組合せて使用
される。スイッチ信号が適当な回路を通して送られて後
述するように工具直径をその初期値に自動的に調整する
。

既知構造の空気ゲージプラグ５８が研磨工具４０．４２
．４４．４６によるサイジング−に先立って孔寸を予備
チェックする為工作物孔内に先ず挿入される。この予備
チェックは最初がら粗面許容誤差外にある工作物を拒絶
するのに有用である。

第１図の機械により実施されるサイジング工程において
、工作物穿孔は順次して研磨工具４ｏ、４２．４４．４
６にその順序で曝される。これら工具は、工具４ｏから
工具４６まで次第に増大する単一パス直径を有している
。例えば、成る種の連結棒用穿孔をサイジングするに際
しては、工具４０から４６までの４つの工具の単一パス
直径は、２、５２２５．２．５２３３．２．５２４１及
び２．５２４６インチである。この工程での単一パスサ
イクルは、工具を下向行程において穿孔内に挿入しそし
て完全に穿孔を貫通し、そして後反対向き方向において
孔を通して工具を引込めてサイクルを完成し、同時にそ
の間工具を回転することがら成る。単一パス当りの材料
除去能力は比較的低くそして通常最大子分の数インチに
制限される。前述したように、研磨工具４０，４２．４
４．４６は各工具の材料除去能力以内でサイジングを分
担するよう漸増する工具直径寸法に調節される。

工作物取付手段４は、各工作物を、その穿孔３Ａが研磨
工具回転軸線（第４図）に対して同軸的に整列した状態
で保持する為ベース枠２上に設置される。工作物は順次
して研磨工具に曝されるから、工作物取付手段が固定テ
ーブル４人及び端案内４Ｂ並びに固定テーブルと端案内
間の空所に持上げられて工作物の一つの工具から次の工
具への順次しての移行をもたらす昇高−搬送テーブル４
Ｃを含む昇高−搬送移行機構の形態にあることが所望さ
れる。端案内４Ｂはベース枠２上に複数の支持腕４Ｄに
より支持される。この型式の工作物移行機構は斯界で知
られている。個々の引込め可能な工作物クランプ４Ｅが
固定テーブル４Ａ及び端案内４Ｂと協働して穿孔サイジ
ング作業中工作物をそれらの間に然るべく保持する。工
作物の一つの工具から次の工具への順次しての移行中、
上方クランプ４Ｅは行路から外れて引込められる。

もちろん、他の公知の工作物取付手段も使用され５る。

研磨工具４０．４２．４４．４６は同じ構造を有してお
り、ここでは工具４０について第２図を参照して説明す
る。工具４０は、関連するスピンドル２０への付属の為
上方開口端６２近くに半径方向７ランジ４０Ａを具備す
る端部開口工具本体６０を含むものとして示されている
。既述したように、半径方向フランジ４０Ａを受入れる
止着板５１が機械ねじ５０によりスピンドルに付設され
、それにより工具本体をスピンドルに固着する。工具本
体は、一方開端から他端まで貫通する円孔６３を含む。

円孔６６内に、本体の上方開端６２に面して螺刻凹所８
１を具備する細長い６軸８０が摺動自在に嵌着されてい
る。６軸８ｏは反対端において工具本体の下方開口環状
端６４から工作物に向けて突出するテーパ付き端部８２
を含んでいる。スロット付き研磨スリーブ９０が６軸の
テーパ付き端部に担持されそし゛て６軸の軸方向変位に
応答して半径方向寸法を調整自在とされている。

研磨スリーブは代表的に、第４図に示すように軸方向ス
ロツ）９０Ａを含み、これらは穿孔からの研磨した工作
物材料の除去路を提供しそして年−パス作業において迅
速、精確な材料除去及び優れた表面仕上げを与える為ダ
イヤモンド乃至立方晶窒化硼素砥粒でもって代表的に被
覆されている。

研磨スリーブは工具本体６０の下端６４と当接しそして
上向き軸方向変位しないよう固定される上方環状端９０
Ｂを有している。６軸８ｏは工具本体円孔６３内で軸方
向に摺動できねばならないけれども、本体に対して回転
してはならない。この目的の為、第２図に示されるよう
に嵌着ピン１００が工具本体におけるスロット６６を貫
いて半径方向に挿入されている。或いは、第５図に示す
ような別の構成においては、止めねじ１０２が工具本体
の螺刻穴６７内に螺入されうる。第３図において、６軸
８０は止めねじが６軸回転を防止するよう働く凹み８３
を含んでいる。しかし、６軸の軸方向摺動を許容するよ
う止めねじの端と凹みとの間には僅かの遊隙が設けられ
ている。

工具本体の上方開口端６２には、円孔６３と連通する端
ぐり６８が形成され、そこに環状ブシュ１０５が全入さ
れている。磨耗補償軸１２０は、端ぐり６８を通して伸
延する第１雄型螺刻端１２２を有する。この蝉刻端１２
２は第２図に明示されるように心細８０の螺刻凹所８１
と螺入し、細孔６９と円孔６６との中間にある。被動端
１２４は、上方開口端６２からスピンドル内へと突出し
て℃・る（第４図）。被動端は歩進モータ１４０からの
駆動軸１３２における収容通路１３０と合致するよう方
形乃至その他の適宜の断面を有している。

端１２２と１２４との中間で、半径方向７ランジ１２６
が端ぐり６８内のブシュ１０５に全室している。

第４図に示されるように、スピンドル２０は工具本体の
上方開口端６２を受入れるに適した下端通路２０Ａを含
み、半径方向フランジ４０Ａ並びに磨耗補償軸の被動端
１２４まで伸延する部分を含んでいる。スピンドルはま
た、下端通路２ＯＡの上方にそれと遅通する上方通路２
ｏＢを含んでいる。中空駆動軸６２は図示の通りスピン
ドルハウジングに溶接されている。磨耗補償駆動軸１６
２は中空軸３２及びスピンドル上方通路２０Ｂを買いて
スピンドル下端通路２０Ａ内に伸長している。

賦形された凹所１３０が磨耗補償軸の被動端１２４を受
入れそしてそれに結合するよう駆動軸の端に形成されて
いる。駆動軸１３２は中空駆動軸３２を通して上方に伸
延しそしてその上端において従来型式の歩進モータ１４
０の出力軸１４２にキー１５２を有する結合部材１５０
によって結合される。歩進モータ１４０は垂直枠６上に
或いは枠６に取付けたピローブロック１６ｏ上に所望に
応じて設置されうる。スピンドルハウジング５６上に或
いはその中に直接歩進モータを取付けることも可能であ
ろう。空圧、液圧或いは電気式の従来からの精密歩進モ
ータが磨耗補償駆動軸１６２従って磨耗補償軸１２Ｑを
作動して心細８ｏを研磨スリーブ？Ｏｉ対して軸方向に
摺動せしめ、以って磨耗分を補償するべくその単一パス
直径を調整する。直径調整の為には微小の精密変位が使
用され従って歩進モータはそれに応じて選択されること
は理解されよう。

もちろん、当業者には、米国特許第４，２９１，５０４
号に記載されるゲージプラグ及びスイッチ手段が研磨工
具が適正な寸法限界を越えて損耗した単一パス直径を示
す時歩進モータ１４０を作動させるべく適当な既知の回
路と共に使用されうろことが理解されよう。そこで、機
械は損耗した研磨工具を個別に自動調節してその直径を
元の予備設定単一ハス直径に復元する。例えば、ゲージ
プラグスイッチ手段４９からの電気的出力線７１及び７
２が公知の歩進方向スイッチ８に接続されそしてスイッ
チＳがモータ１４０を計測工具直径に依存して一方方向
或いは他方方向に出力軸１４２を回転せしめるべくモー
タ１４０を作動する。これは現在一般に採用されている
手動式の磨耗補償技術に較べて有意義な改善であること
は明らかである。

好ましい具体例及び特徴について記載したが、本発明の
範１囲内で幾つかの改変を為すことができる。例えば、
研磨工具は、米国特許出願番号第！１０５．００８号に
記載されるように工具本体におけるスロットに取付けら
れそしてテーパ付き心細により半径方向に拡張される個
々の研磨砥石から構成しうる。また、各磨耗補償軸をそ
れ自身の個々の歩進モータにより駆動されるようにせず
に、単一の共通歩進モータを適当な歯車機構と共に使用
して磨耗した工具直径をその元の単一パス直径に選択的
調整することも考慮される。ゲージプラグは各研磨工具
に関連づける必要はなく、研磨ステーションと交互して
の別個の計測ステーションとして各研磨工具の後に位置
づけることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は複数の単一バス研磨工具を含む本発明穿孔サイ
ジング機の一部の斜視図である。 第２図は本発明の研磨工具の断面図である。 第３図は工具本体に対する心細の回転を防止する別の手
段を示す部分断面図である。 第４図は、駆動用要素及びゲージプラグと関連し機械ス
ピンドルに城付けられた研磨工具の正面図である。 ４０．４２．４４．４６：研磨工具 ２０．２２．２４．２６：スピンドル ４１．４５．４５．４７：ゲージプラグ５８　：空気ゲ
ージプラグ ４　　：工作物取付手段 ２　　：ベース枠 ６　　：垂直枠 ８　　：機械ヘッド １２．１４：液圧シリンダ ６０　：工具本体 ６８　　　：端ぐり １０５　　ニブシュ ８０　：６軸 ８１：＊刻凹所 ８２：テーパ付き端部 ９０　：研替スリーブ １２０：磨耗補償軸 １２２：＊側端 １２４：被動端 ５６　ニスピンドルハウジング １３２：駆動軸 １４０：駆動手段（歩進モータ） １４２：出力軸 １５０：結合部材 ５２　：中空駆動軸 ４８　：ソレノイド手段 ４９　：スイッチ手段 ＦＩＧ、１ ＩＧ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）工作物穿孔を所定の直径にサイジングするのに有用
   な単一パス研磨工具であって、機械スピンドル手段に付
   設される第１開口端と工作物穿孔に面する第２開口端を
   具備する中空工具本体と、該工具本体内に軸方向に摺動
   可能であ抄そして前記工具本体第１開ロ端に隣りあって
   螺刻端部をそして前記第２開口端に隣りあってテーパ付
   き端部を有する心細部材と、穿孔を通しての単一パス軸
   方向且つ回転移動中前記所定の直径を創生するべく選択
   された単一パス切削直径を有しそして前記工具本体と心
   細部材との少くとも一方により担持される研磨手段であ
   って、核心軸の軸方向変位に応答して工具本体に対して
   半径方向に可動である研磨手段と、前記工具本体内を回
   転自在でありそして該工具本体の第１開口端内に突入し
   て前記螺刻６軸と螺合状態にある第１螺刻端及び該第１
   開口端の外へ伸延する第２被動端を有する磨耗補償軸を
   包含し、該磨耗補償軸を回転することにより６軸に軸方
   向摺動運動が賦与され、研磨手段の損耗直径を元の単一
   パス切削直径に戻しうるようにしたことを％徴とする単
   一パス研磨工具。 ２）磨耗補償軸が第１及び第２端の中間に７ランジを有
   し、フランジが工具本体の第１開口端において回転しう
   るよう里人されてい・る特許請求の範囲第１項記載の工
   具。 ３）ブシュ手段が第１開口端内に配置されそして７ラン
   ジがブシュ手段上に半量している特許請求の範囲第２項
   記載の工具。 ４）心細部材の工具本体に対しての回転を防止し同時に
   その工具本体内での軸方向摺動を許容する手段が工具本
   体と心細部材と関連している特許請求の範囲第１項記載
   の工具。 ５）心細部材の螺刻端が螺刻凹所を有しそして磨耗補償
   軸の第１螺刻端が外面螺刻軸から成る特許請求の範囲第
   １項記載の工具。 ６）（ａｔ複数の回転自在のそして往復動自在のスピン
   ドル手段と、 （ｂ）スピンドル手段のそれぞれに付設されそして工作
   物の穿孔が該穿孔を順次して工具Ｋｍすることにより少
   しづつサイジングされうるよう漸増する予備設定単一パ
   ス直径を有する複数の単一パス研磨工具であって、各研
   磨工具が、作動上関連するスピンドル手段に付設される
   第１開口端と関連する工作物穿孔に面する第２；４を具
   備する中空工具本体と、該工具本体内に軸方向に摺動可
   能でありそして前記工具本体第１開ロ端に隣りあって螺
   刻端部をそして前記第２端に隣りあってテーパ付き端部
   を有する心細部材と、穿孔を通しての単一パス軸方向且
   つ回転移動中前記所定の直径を創生するべく選択された
   単一パス切削直径を有しそして前記工具本体と心細部材
   との少くとも一方により担持される研磨手段であって、
   該心細の軸方向変位に応答して工具本体に対して半径方
   向に可動である研磨手段と、前記工具本体内を回転自在
   でありそして該工具本体の第１開口端内に突入して前記
   螺刻心細と螺合状態にある第１螺刻端及び該第１開口端
   の外へ伸延する第２被動端を有する磨耗補償軸を包含す
   る研磨工具と、 （ｃｌ前記スピンドル手段が摩耗補償軸の被動端を収容
   する為の凹所な含んでいることと、（ｄｌ研磨工具の単
   一パス工具直径が所定の直径を創生しえない時点を決定
   する為の磨耗感知手段であって、工具直径調整が必要で
   ある信号を発生する為感知手段に応答する信号発生手段
   を含む磨耗感知手段と、 ｔｅｌ前記信号発生手段からの信号に応答して各磨耗補
   償軸の被動端を回転する為の手段とを包含し、軸方向摺
   動運動を各心細部材に賦与することにより個々の損耗工
   具直径を元の単一パス直径に戻すことを特徴とする穿孔
   サイジング機械。 ７）回転手段が関連するスピンドル手段の凹所において
   被動軸のそれぞれに結合される複数の出方軸を有してい
   る特許請求の範囲第６項記載の機械。 ８）回転手段が出力軸を有する複数の歩進モータである
   特許請求の範囲第７項記載の機械。 ９）各研験工具の磨耗補償軸が第１及び第２端の中間に
   半径方向フランジを含みそして各工具本体の第１開口端
   がブシュ手段を含んで、その上に半径方向７ランジが回
   転の為半量される特許請求の範囲第６項記載の機械。