(57)【要約】【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の工具軸中心部に進退動自在なコントロールシャフト１５を配設し、このコントロールシャフト１５の所定箇所に駒状スプライン１６を複数配設するとともに、各加工ユニット３ごと、スライドスロープ部材７とオネジ部材１０から構成されるネジ状減速機構９を配置する。またこのネジ状減速機構９に係合する拡縮機構１３を設け、コントロールシャフト１５のスライド位置によって、駒状スプライン１６とネジ状減速機構９の係合態様を変化させ、係合した箇所では、刃具の係合部６や、スライドスロープ部材７のスロープ溝８などから構成される拡縮機構１３によって刃具５が拡縮するようにする。【選択図】      図４
2010221387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、工具軸方向に進退動自在なコントロールシャフトと、このコントロールシャフトに取り付けられる駒状スプラインと、各加工ユニットごとに配置され且つ前記駒状スプラインと係脱自在なネジ状減速機構と、このネジ状減速機構に係合して刃具を拡縮させることのできる拡縮機構を備え、前記駒状スプラインは、複数の加工ユニットの距離に対応する等間隔に配置されるとともに、前記コントロールシャフトを進退動させることにより、前記全ての駒状スプラインを全てのネジ状減速機構に同時に係合させることができるように配置されることを特徴とする内面研削工具。
【請求項２】
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、工具軸方向に進退動自在なコントロールシャフトと、このコントロールシャフトに取り付けられる駒状スプラインと、各加工ユニットごとに配置され且つ前記駒状スプラインと係脱自在なネジ状減速機構と、このネジ状減速機構に係合して刃具を拡縮させることのできる拡縮機構を備え、前記駒状スプラインは、前記コントロールシャフトのスライド量によって、特定の駒状スプラインを特定のネジ状減速機構に個別に係合させることができるように配置されることを特徴とする内面研削工具。
【請求項３】
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、工具軸方向に進退動自在なコントロールシャフトと、このコントロールシャフトに取り付けられる駒状スプラインと、各加工ユニットごとに配置され且つ前記駒状スプラインと係脱自在なネジ状減速機構と、このネジ状減速機構に係合して刃具を拡縮させることのできる拡縮機構を備え、前記駒状スプラインは、複数の加工ユニットの距離に対応する等間隔に配置されたうえ、コントロールシャフトのスライド量によって、特定の駒状スプラインを特定のネジ状減速機構に個別に係合させることができるように配置されることを特徴とする内面研削工具。
【請求項４】
前記ネジ状減速機構には、円周方向に均等な角度で配設される二刃以上の刃具が係合可能にされることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内面研削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９０７１３号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、加工ユニットとして、工具軸方向に進退動自在なコントロールシャフトと、このコントロールシャフトに取り付けられる駒状スプラインと、各加工ユニットごとに配置され且つ前記駒状スプラインと係合自在なネジ状減速機構と、このネジ状減速機構に係合して刃具を拡縮させることのできる拡縮機構を設け、前記駒状スプラインを、複数の加工ユニットの距離に対応する等間隔に配置するとともに、コントロールシャフトを進退動させることにより、全ての駒状スプラインを全てのネジ状減速機構に同時に係合させることができるようにした。
【０００８】
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、全ての駒状スプラインをネジ状減速機構に係合させて全ての拡縮機構を同時に作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。
この際、刃具を拡縮させる構造として、ネジ状減速機構と拡縮機構の組み合わせを採用することで、拡縮機構にバネや弾性体などを必要とせず、軸方向にコンパクトに纏めることができる。
【０００９】
また本発明では、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、工具軸方向に進退動自在なコントロールシャフトと、このコントロールシャフトに取り付けられる駒状スプラインと、各加工ユニットごとに配置され且つ前記駒状スプラインと係脱自在なネジ状減速機構と、このネジ状減速機構と係合して刃具を拡縮させることのできる拡縮機構を設け、コントロールシャフトのスライド量によって、特定の駒状スプラインを特定のネジ状減速機構に個別に係合させることができるように配置した。
【００１０】
このように、特定の駒状スプラインを特定のネジ状減速機構に係合させ、特定の加工ユニットの刃具の内径を個別に拡縮自在にすれば、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。
【００１１】
なお、全ての加工ユニットの刃具の拡縮を同時に行うための駒状スプラインの配置と、特定の加工ユニットの刃具の拡縮を個別に行うための駒状スプラインの配置とを同時に設ければ、コンロトールシャフトのスライド量を制御するだけで両方の効果が得られて好適である。
【００１２】
また本発明では、前記ネジ状減速機構には、円周方向に均等な角度で配設される二刃以上の刃具を係合可能にした。
このように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ことで、回転バランスがよくなり、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。
【発明の効果】
【００１３】
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ネジ状減速機構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、また軸方向にコンパクトに纏めることができる。
また、ネジ状減速機構に、円周方向に均等な角度で配設される二刃以上の刃具を係合可能にすれば、回転バランスの向上が図られて、加工効率や加工精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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】加工ユニットの拡縮機構を説明するための説明図で、（ａ）は組付状態を示す説明図、（ｂ）は組付部品を分解し、刃具やコントロールシャフトを省略した分解図
【図３】加工ユニット部位の縦断面図
【図４】拡縮機構の作用図で（ａ）は刃具径を収縮させた状態図、（ｂ）は刃具径を拡大させた状態図
【図５】コントロールシャフトのスライド量と駒状スプラインのスプライン嵌合態様の変化を説明する説明図
【図６】本工具が装着される装置全体の構成例図
【図７】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
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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は加工ユニット部位の縦断面図である。
【００１６】
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。
【００１７】
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３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７に示すようなシリンダブロックＷ１とロアブロックＷ２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Ｗ１とロアブロックＷ２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。
【００１８】
本内面研削工具１の加工ユニット３は、本実施例では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が工具軸を中心に対称位置に配置されている。
【００１９】
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。
【００２０】
前記加工ユニット３の刃具５周辺の構造について説明すると、図２、図３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。
【００２１】
また、この刃具５が位置する工具１の内方には、アリ溝型のスロープ溝８を有するスライドスロープ部材７が軸方向にスライド可能に配設され、前記刃具５の係合部６は、スロープ溝８内に嵌め込まれて係合するとともに、このスライドスロープ部材７の中央部にはメネジ部ｍが形成され、このメネジ部ｍに、スプライン孔部１０ｓを中央部に備えたオネジ部材１０の外周ネジ部が螺合している。そして、前記スライドスロープ部材７とオネジ部材１０によってネジ状減速機構９が構成されている。
また、オネジ部材１０を軸方向の一定位置に保持しておくため、オネジ部材１０の軸方向前後にスペーサ筒１１を配置し、このスペーサ筒１１でオネジ部材１０を挟んで保持するとともに、このスペーサ筒１１をオネジ部材１０の両端に固定した二枚づつの軸受け部材１２で軸受けしている。なお、図２（ａ）におけるスペーサ筒１１は、説明上、長さを短く図示しているが、実際は、隣接するオネジ部材１０同士の間隔を保つためのスペーサであり、長さの長い部材である。
【００２２】
また、前記スライドスロープ部材７のスロープ溝８は、実施例では、工具軸を中心にして対称位置に一対形成され、このスロープ溝８は、図４にも示すように、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。
【００２３】
このため、本実施例では、図４（ａ）に示すように、スライドスロープ部材７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４（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７のスロープ溝８などによって拡縮機構１３が構成されている。
【００２４】
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７と係合部６とのガタを吸収するためのスプリング１４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７のスロープ溝８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。
【００２５】
ところで、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駆動機構によって進退動自在なコントロールシャフト１５が配設され、このコントロールシャフト１５の所定箇所には、外周部にスプライン部を有する駒状スプライン１６を取り付けている。
【００２６】
この駒状スプライン１６の配置数及び取り付け位置は、図５に示すように、５箇所の加工ユニット３に対して２倍の合計１０個を配設し、そのうち５個については、加工ユニット３の距離と同じ等間隔で配設するとともに、他の５個については、コントロールシャフト１５のスライド量に応じて、特定箇所の駒状スプライン１６だけが特定箇所のオネジ部材１０だけにスプライン嵌合して、他の駒状スプライン１６はどこのオネジ部材１０にも係合しないような配置としている。
【００２７】
すなわち、図５（ｆ）は、等間隔に配置した５個の駒状スプライン１６が、５箇所のオネジ部材１０にすべて嵌合する位置にコントロールシャフト１５を位置させた状態であり、図５（ａ）〜（ｅ）は、その他の５個の駒状スプライン１６を、一番左方のオネジ部材１０から順次右方のオネジ部材１０に１個だけスプライン嵌合させるようにコントロールシャフト１５をスライドさせた状態図である。
【００２８】
このため、全ての駒状スプライン１６を全てのオネジ部材１０にスプライン嵌合させて、駒状スプライン１６の回転をオネジ部材１０に伝達すると、全ての加工ユニット３の刃具５を一斉に拡縮させることができ、また、特定の一箇所のオネジ部材１０だけに駒状スプライン１６の回転を伝達すると、特定箇所の加工ユニット３の刃具５だけを個別に拡縮することができる。
【００２９】
次に、本工具１が装着される装置全体の構成について図６に基づき説明する。
内面研削工具１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１７の中心部を貫いて配設される前記コントロールシャフト１５と、このコントロールシャフト１５をスピンドルモータ１７の回転と同期回転させるためのコントロールシャフトモータ１８と、このコントロールシャフトモータ１５に取り付けられる連結部材２０と、この連結部材２０に内装される不図示のナットに螺合するボールネジ２１と、このボールネジ２１を回転駆動させることのできるスラストモータ２２を備えており、このスラストモータ２２の駆動によって前記コントロールシャフト１５を進退動させることができるようにされている。
【００３０】
また、前記スピンドルモータ１７の回転を検出するためのエンコーダ２３をアーバー中心軸上に直結して配設するとともに、エンコーダ２３から送信されるパルスを処理してコントロールシャフトモータ１８を同期制御するためのＮＣコントローラ２４を設けており、このＮＣコントローラ２４によってスラストモータ２２やスピンドルモータ１７の制御を行うようにしている。
【００３１】
この際、ＮＣコントローラ２４は、スピンドルモータ１７の回転に同期してコントロールシャフトモータ１８の回転を制御するが、完全に同期させた状態ではオネジ部材１０とスライドスロープ部材７のメネジｍとの位相に差が生じないため、スライドスロープ部材７は停止したままとなる。そこで、この同期を微妙にずらして両者に回転差を与えるようにすれば、スライドスロープ部材７が進退動して刃具５の拡縮が行われる。
【００３２】
この際、刃具１７の拡縮量は、工具１とコントロールシャフト１５の回転数の位相差に比例する関係となるが、このような回転速度制御の一例は、例えば、pReso1＝スピンドルエンコーダのパルス分解能とし、pReso2＝コントロールシャフトエンコーダのパルス分解能とし、V1＝スピンドル軸の回転速度値（単位時間当たりのエンコーダ発生パルス数）とし、V2＝コントロールシャフト軸の回転速度値（単位時間当たりのエンコーダ発生パルス数）とし、ｔAdj＝刃具拡張量（半径）とし、ｋ＝スライドスロープ部材回転当たりの刃具拡張量（pReso2パルス分解能換算値）とした場合、下記の二式が成立するようコントロールシャフトモータ６の回転速度（V2）を制御する。
【００３３】
【数１】
2010221387.tif 000003
【００３４】
この際、V1およびV2は、それぞれのエンコーダから単位時間当たりに発生するパルス数を表すため、分解能が異なる場合は、回転速度が同じでも数値は異なる。
また、定数ｋは、スライドスロープ部材回転当たりのネジピッチと、スロープ溝８のスロープ角度（スライド量に対する刃具拡張量）とから次式のように算出される。なお、この式において、pSq＝メネジ部ｍのネジピッチであり、θ＝スロープ溝８のスロープ角度である。
【００３５】
【数２】
2010221387.tif 000004
【００３６】
以上のような内面研削工具１において、図７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、スラストモータ２２によりコントロールシャフト１５をスライドさせて、全ての駒状スプライン１６を全てのオネジ部材１０にスプライン嵌合させ、スライドスロープ部材７をスライドさせることで研削工具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にし、シリンダブロックＷ１とロアブロックＷ２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。
【００３７】
そして、挿入が終えると、スラストモータ２２によってコントロールシャフト１５をスライドさせて、図５（ｆ）に示すように、全ての駒状スプライン１６を全てのオネジ部材１０にスプライン嵌合させ、スライドスロープ部材７を所定方向にスライドさせることで全加工ユニット３の刃具５を径方向の外側に拡張する。
【００３８】
そしてスピンドルモータ１７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。
【００３９】
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、ＮＣコントローラ２４の制御によりコントロールシャフト１５をスライドさせ、所望の駒状スプライン１６だけを所望のオネジ部材１０にスプライン嵌合させ、当該スライドスロープ部材７をスライドさせて当該加工ユニット３の刃具５を拡縮し調整する。このため、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。
【００４０】
そして、加工が終了すると、全てのスライドスロープ部材７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、ワークから排出する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
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。
【符号の説明】
【００４４】
１…内面研削工具、３…加工ユニット、５…刃具、９…ネジ状減速機構、１３…拡縮機構、１５…コントロールシャフト、１６…駒状スプライン。
【図１】
2010221387.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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