(57)【要約】  工作機械アセンブリは、被加工物上に極めて正確な表面輪郭を形成するための高速で回転するスピンドルを含む。スピンドルは、その重心の周りの球状空気ベアリング上に支持されている。スピンドルを、球状空気ベアリングに組み入れられた空気タービン駆動システムによって回転して、長いスピンドル軸に垂直な軸の周りに任意の望ましくないモーメントを取り除くことができる。スピンドルは、Ｘ−Ｙアクチュエータの影響によってピッチ方向およびヨー方向に調整可能である。Ｘ−Ｙ作動システムは、電磁気的であることが好ましく、任意の速度で制御されて、スピンドル軸を移動させる非接触法を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に高精度な表面輪郭を形成するための、ピッチおよびヨーを調節するスピンドルを有する種類の工作機械アセンブリであって、
長軸を規定し、その一端から延在する形削り工具を有し、ベアリングジャーナルを含むスピンドルと、
前記スピンドルを回転可能に支持するために、前記ベアリングジャーナルを少なくとも部分的に囲むジャーナルボックスと、
前記長軸の周りに前記スピンドルを強制的に回転させるために、前記スピンドルが動作可能なように前記スピンドルと相互に作用する駆動モータと、
非円形軌道経路において前記形削り工具を移動させるために、前記スピンドルのピッチおよびヨーを制御するための少なくとも１つのＸ−Ｙアクチュエータと、を有し、
前記ベアリングジャーナルおよび前記ジャーナルボックスは、前記スピンドルの前記長軸と交差する中心点を通る軸について同心で概ね球状の対向面を有する、アセンブリ。
【請求項２】
前記Ｘ−Ｙアクチュエータは、前記長軸の周りに配置された少なくとも３つの磁石固定子を含む磁気ベアリングクラスタを備える、請求項１のアセンブリ。
【請求項３】
さらに、前記スピンドルのピッチおよびヨーを示すための、少なくとも１つの位置センサを含む、請求項２のアセンブリ。
【請求項４】
前記磁気ベアリングクラスタは、１対の対向するＸ座標磁石固定子と、１対の対向するＹ座標磁石固定子とを含み、前記Ｘ座標磁石固定子は、前記Ｙ座標磁石固定子間に置かれ、該Ｙ座標磁石固定子と概ね同一平面上にある、請求項２のアセンブリ。
【請求項５】
前記１対の対向するＸ座標磁石固定子および前記１対の対向するＹ座標磁石固定子は、前記中心点のそれぞれの両側に配置されている、請求項４のアセンブリ。
【請求項６】
前記ジャーナルボックスは、前記ベアリングジャーナルに対して空気の加圧クッションを生成するための空気ベアリングを備える、請求項１のアセンブリ。
【請求項７】
前記ジャーナルボックスは、多孔性である、請求項６のアセンブリ。
【請求項８】
前記駆動モータは、空気タービンを備える、請求項１のアセンブリ。
【請求項９】
前記空気タービンは、インペラを含み、該インペラは、前記スピンドル上に配置され、前記ベアリングジャーナルから間隔をあけて配置されている、請求項８のアセンブリ。
【請求項１０】
前記空気タービンは、前記ベアリングジャーナル上に配置されたインペラを含む、請求項８のアセンブリ。
【請求項１１】
前記インペラは、磁気反応性材料からなり、前記Ｘ−Ｙアクチュエータは、前記インペラに近接配置された少なくとも３つの磁石固定子を含む磁気ベアリングクラスタを備える、請求項１０のアセンブリ。
【請求項１２】
前記駆動モータは、前記ジャーナルボックス内に含まれている、請求項１のアセンブリ。
【請求項１３】
前記駆動モータは、前記ジャーナルボックスの外側に配置されている、請求項１のアセンブリ。
【請求項１４】
前記長軸の周りにおける前記形削り工具の角度位置を決めるための回転式位置センサをさらに含む、請求項１のアセンブリ。
【請求項１５】
前記形削り工具は、前記長軸の周りに概ね等しい正確な増分となるように配置された複数の点状刃先が終点である、請求項１のアセンブリ。
【請求項１６】
前記ベアリングジャーナルは、前記スピンドルの重心位置に中心が位置するように置かれている、請求項１のアセンブリ。
【請求項１７】
高速スピンドルアセンブリを回転させて、被加工物において寸法的に変化する軸方向軌道を有する不規則な穴を形成する方法であって、
長軸を有するスピンドルの一端に半径方向に延在する形削り工具を取り付けるステップと、
前記長軸の周りに回転可能に前記スピンドルを支持するステップと、
前記長軸の周りで前記スピンドルを回転させるステップと、
回転する前記スピンドルの少なくとも一部に影響を及ぼす磁界を生成するステップと、
磁界を操作することにより、前記スピンドルが回転する間に、前記長軸のヨーおよびピッチの姿勢を調節して、所定の非円形軌道経路内で前記形削り工具を移動させるステップと、を含み、
前記長軸の周りに回転可能に前記スピンドルを支持する前記ステップは、前記スピンドルの長軸と交差する中心点を持つように配置された球状ベアリング内にスピンドルを制限することをさらに含む、方法。
【請求項１８】
前記長軸の周りの回転のために前記スピンドルを支持する前記ステップは、空気クッションを生成することをさらに含む、請求項１７の方法。
【請求項１９】
空気クッションを生成する前記ステップは、多孔性ジャーナルボックスを通して空気を入れることを含む、請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記長軸の周りで前記スピンドルを回転させる前記ステップは、空気タービンを回転することを含む、請求項１７の方法。
【請求項２１】
球状ベアリング内にスピンドルを制限する前記ステップは、前記スピンドルの重心上に前記球状ベアリングの中心を位置させることを含む、請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００５年３月３０日に出願された米国仮出願第６０／６６６，６７４号への優先権を主張する。
【０００２】
発明の背景
１．技術分野
本発明は、概して、被加工物に非円形穴を形成するための高速スピンドルアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術
製造用途によっては、非円形穴を形成することが要求される。例えば、内燃機関用ピストンの製造では、リストピンまたはガジオンピンのために形成されるいわゆるピンホールは、多くの場合、リストピンを柔軟に収容するために、中心に向かってわずかにラッパ形状の開口を有する。加えて、ピストンがその様々なサイクルを移動する際のリストピンのひずみをさらに説明するために、ピンホールのこのラッパ形状は、わずかの楕円率で最適に設計されている。このピンホールのラッパ形状および非円形断面は、厳格な公差に形成されなければならない。例えば、３〜５μｍの範囲の公差が、多くの場合、これらのタイプの用途に要求される。
【０００４】
油圧作動フライス工具および電気化学的機械加工技術を含めて、厳格な公差仕様にそのような非円形穴を生成する工業的方法がある。先行技術は、また、能動磁気ベアリングを備えた特別な工作機械スピンドルを使用する非円形の穿孔を示唆している。能動磁気ベアリングは、回転スピンドルが、電磁石固定子によって発生される磁界に支持される強磁性体からなる、または該強磁性体で形成される原理にしたがって作用する。制御システムは、適切な電力増幅器を有し、回転している間、磁界を調整して所望の半径方向の位置にスピンドルを維持する。この半径方向の位置は、変化する負荷条件下でさえ維持することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
能動磁気ベアリングシステムは、優れたスピンドル運動性を提供する一方、該システムの製造は高価であり制御が困難である。高い動的性能および工具加速度の許容レベルを達成するために、非常に大きく強力な磁気ベアリングアクチュエータを提供することが必要である。さらに、能動磁石ベアリングシステムは、切断状態によっては、および適切な大きさにして制御しないなら、適切に抑制することが困難である可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
本発明によると、ピッチおよびヨーを調節するスピンドルを有する種類の工作機械アセンブリが、被加工物上に高精度の表面輪郭を形成するために提供される。アセンブリは、長軸を規定し、それの一端から延在する形削り工具を有するスピンドルを含む。スピンドルは、ベアリングジャーナルを含む。ジャーナルボックスは、スピンドルを回転可能に支持するためのベアリングジャーナルを少なくとも部分的に囲む。駆動モータは、スピンドルをその長軸の周りに強制的に回転させるためにスピンドルと相互に動作可能に作用し合う。少なくとも１つのＸ−Ｙアクチュエータが、非円形軌道経路において形削り工具を移
動させるために、スピンドルのピッチおよびヨーを制御するように設けられている。ベアリングジャーナルおよびジャーナルボックスは、スピンドルの長軸と交差する中心点の周りに配置された、同心の、概ね球形の対向面を有する。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、被加工物において寸法的に変化する軸方向軌道を有する不規則な穴を形成するための、高速スピンドルアセンブリを磁気的に操作するための方法を提供する。その方法は、長軸を有するスピンドルの一端に半径方向に延在する形削り工具を取り付けるステップと、長軸の周りの回転のためにスピンドルを支持するステップと、長軸の周りをスピンドルを回転させるステップと、少なくとも回転スピンドルの一部に影響を及ぼす磁界を生成するステップと、磁界を操作することによってスピンドルの回転の間に長軸の偏揺れ角およびピッチ角を調節して、所定の非円形の軌道経路において形削り工具を動かすステップとを含む。長軸の周りの回転のためにスピンドルを支持するステップは、さらに、スピンドルの長軸と交差する位置に中心点を持つように配置され球状ベアリング内にスピンドルを制限することを含む。
【０００８】
したがって、本発明は、先行技術の能動磁気ベアリングシステムと先行技術の固定ベアリング設計との複合を含み、機械加工される穴の制限を受けず、先行技術システムに対して費用メリットおよび向上した性能を提供する。本軌道スピンドルでは、Ｘ  Ｙアクチュエータシステムが、その重心の周りにスピンドル内で中心から外れた動作を導入することを可能にする球状空気ベアリングに基づくことが好ましい。このことは、電磁スピンドルが、概して１０の制御すべき軸を有するので、電磁ベアリングに対して費用利点を提供する。しかし、本ハイブリッド軌道スピンドルは、２つの制御すべき軸のみを有しており、実質的に同じ動作を起こすことができる。
【０００９】
本発明は、スピンドルが、その軸の周りを回転し、高度に制御されてピッチおよびヨーに対しても回転することを可能にする。Ｘ  Ｙ作動システムによってではなく空気ベアリングによってスピンドルの質量に反応させ、それにより、複雑で精密な軌道をたどるためにより動的な力の性能をスピンドルが提供することを保証するように球状ベアリングの回転の中心をスピンドルの重心に置く。スピンドルのピッチおよびヨーを、その回転位置に関して制御することができる。Ｘ  Ｙアクチュエータの位置を変更することによって、スピンドルの工具先端を、任意の自由形状を生成するために周回させることができる。
【００１０】
好ましい実施の形態では、電磁Ｘ  Ｙ作動システムは、任意の速度でスピンドルシャフトを移動させる非接触法を提供する。２、３挙げると、空気タービン、電動機、または非接触回転式結合を含めて、スピンドルを回転させる方法がいくつかある。空気タービンの実施の形態の例では、空気タービンを、球状空気ベアリングに組み入れ、よってスピンドルの長軸に対して垂直な軸周りでいかなるモーメントをも取り除くことができる。空気タービンを使用する場合、スピンドルの質量を低減することができ、それによって、より良好な輪郭性能およびより良好な加速時間によって所望の回転速度を達成することが可能である。移動センサは、Ｘ−Ｙ作動システムの位置にフィードバックを供給し、軌道の測定を可能にする。
【００１１】
本発明の穴成形アセンブリは、特に、三次元方向で、穴形状および配置の利用可能な範囲を拡張することにより、先行技術の不都合および欠点を克服し、高速、高精度で形成することができる。
【００１２】
以下の詳細な説明および添付図面と関連して、本発明のこれらならびに他の特徴および利点を検討すると、より理解しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
好ましい実施形態の詳細な説明
図面を参照すると、同じ数字は、いくつかの図面にわたって同じ部品または対応する部品を示し、図１、２において、高速スピンドルアセンブリを、通常２０で示す。スピンドルアセンブリ２０は、被加工物２４に非円形穴２２を形成するための種類のものである。図１では、被加工物２４を、内燃機関用ピストンを含む例のみの目的のために示している。非円形穴２２は、いわゆるリストピン（図示せず）を収容するためのピンホールとして示される。しかし、被加工物２４としては、任意の部品が挙げられ、ピストン、エンジン、自動車用途にも限定されない。それどころか、任意の試みの分野において、高精度の公差の非円形穴２２が、本発明から利益を享受することができる。
【００１４】
アセンブリ２０は、剛性軸状のスピンドルを含み、該スピンドルを通常２６で示し、スピンドルは、後端２８と形削り端３０との間を長軸Ａに沿って延在している。形削り工具３２が、その形削り端３０付近にスピンドル２６から半径方向に外方向に延在し、刃先３４が終点である。刃先３４の点形状は、例示的な描写のみであるが、形削り工具３２の実際の刃先３４は、任意の市販の形状の取り外し可能な炭化物（または他の材料）の先端を含むことができる。他の変形例では、テーパやボルト配列によって、形削り工具３２を、スピンドル２６に固定された取り外し可能な工具ホルダに保持してもよい。スピンドル２６は、その後端２８および形削り端３０付近にそれぞれレンチフラット４０を備えており、メンテナンスのために形削り工具３２の取り外しおよび工具ホルダ３６の交換を容易にする。
【００１５】
アセンブリ２０は、さらに、スピンドル２６の後端２８および形削り端３０が延在するハウジング４２を含む。スピンドル２６は、通常１２０で示される球状空気ベアリングアセンブリによって、ハウジング４２内に回転自在に支持されている。球状ベアリングアセンブリ１２０は、スピンドル２６に取り付けられた膨張した球状ベアリングジャーナル１２６を含み、該ベアリングジャーナルは、回転するスピンドルアセンブリの重心と一致することが好ましい。いずれにしても、ベアリングジャーナル１２６を形成する球状表面の中心は、長軸Ａに沿って位置する。ベアリングジャーナル１２６は、球状ベアリングカップ１２８の形態をとるジャーナルボックス内に含まれている。ベアリングジャーナル１２６とジャーナルボックス１２８との間の界面に、加圧空気を送り込んで、高速回転、例えば約１００，０００ＲＰＭのオーダーでスピンドル２６を浮上させる。
【００１６】
図１〜５に示すように、ベアリング空気を、１つまたは複数の吸気口１３２を介して、ジャーナルボックス１２８の個々のベアリングカップとベアリングジャーナル１２６との間の界面に導入する。個別の吸気口１３２を示すが、多孔性セラミックのベアリングカップを使用することによって好ましい結果を達成することができる。この構成において、ベアリングカップに空気が充満して、ベアリングジャーナル１２６を浮上させる。ベアリングの特徴に関する空気導入の他の例としては、吸気口１３２から空気が導かれるジャーナルボックス１２８の表面に形成された静圧ポケット、すなわち、くぼみを使用することが挙げられる。ベアリングジャーナル１２６とジャーナルボックス１２８との間の界面に空気を導入するために使用する方法にかかわらず、スピンドル２６は、球状ベアリングアセンブリ１２０内で空気クッションに支持され、高速で回転する場合、揺動してもよい。
【００１７】
駆動モータは、概して４４で示され、ハウジング４２内または外側に配置されており、該駆動モータは作動して、強制的にその長軸Ａの周りでスピンドル２６を回転させる。駆動モータ４４は、ＡＣまたはＤＣ電流で作動する任意の公知の種類、液体、空気または他の種類のエネルギー源であってもよい。例を示すと、駆動モータ４４としては、空気タービンが挙げられる。タービン吸気口１２２は、インペラ１２４で加圧空気の制御された流れを導く。インペラ１２４は、図２、７に示すように、球状ベアリングジャーナル１２６の赤道位置の周りに一体的に形成することができる。空気タービンをベアリングジャーナ
ル１２６に一体化すると、望ましくないモーメントが取り除かれ、高速でのスピンドルの回転の安定を促進する。吸気口１２２を流れる加圧空気は、インペラ１２４に作用し、スピンドル２６を長軸Ａの周りでハウジング４２内で回転させる。空気は、図２に示す排気口１３０を介してなど、任意の便利な位置から排出される。
【００１８】
図４は、代替の駆動モータの配置を示し、概して４４’で示す。ここで、吸気口１２２’を有する空気タービンアセンブリは、球状ベアリングアセンブリ１２０から遠く、スピンドルの重心から遠い位置でスピンドル２６の周りに形成されているインペラ１２４’に作用する。この実施例では、ハイブリッド軌道スピンドルアセンブリ２０は、同様に機能するが、高速でスピンドル２６を回転させるための駆動機構が異なる。当業者は、駆動モータのための他の配置を理解し、他の配置としては、電動機または他の装置を挙げてもよい。
【００１９】
図１〜５を再度参照すると、アセンブリ２０は、１対のＹ軸アクチュエータ１３４を含み、該Ｙ軸アクチュエータ１３４は、球状ベアリングアセンブリ１２０から少し離れてスピンドル２６の両側に位置する。同様に、Ｘ軸アクチュエータ１３６は、Ｙ軸アクチュエータ１３４に対して垂直に位置し、スピンドル２６の両側に位置する。これらのアクチュエータ１３４、１３６は、共通平面内に位置し、適切な制御機構を介してアクチュエータ１３４、１３６に選択的に電圧を印加して、電磁引力でスピンドル２６を付勢することができる。意図的および可変的にアクチュエータ１３４、１３６に電圧を印加し、モーメントアームのように作用して、形削り工具３４を、制御された経路内で、円形または非円形に移動させることができる。図は、Ｙ軸アクチュエータ１３４が、通常、垂直面に位置し、一方、Ｘ軸アクチュエータ１３６が、通常、水平面に位置することを示唆するが、これは必須ではない。ある場合には、水平に対して約４５度の角度で、それぞれの軸を位置させることが望ましい。また、４つのアクチュエータ１３４、１３６を示すが、長軸Ａの周りに、概ね等しいアーチ形の部分の３つのアクチュエータを配置して、形削り工具３４の所望の精度を達成することができる。
【００２０】
位置センサ１３８、１４０は、それぞれ、Ｙ軸アクチュエータ１３４およびＸ軸アクチュエータ１３６と関連する。位置センサ１３８、１４０は、作動して、電圧の形でスピンドル２６の位置に関する送り情報を供給する。スピンドル２６が中立位置にある場合にセンサがゼロ電圧を生成するように、これらの位置センサ１３８、１４０を、通常、正確に測定する。スピンドル２６が中立位置の上に移動する場合、正の電圧を生成する。スピンドル２６が中立位置の下に移動する場合、負の電圧を生成する。
【００２１】
球状ベアリングアセンブリ１２０内の空気クッションでスピンドル２６を浮上する場合、コントローラ（図示せず）は、各アクチュエータ１３４、１３６を独立して制御して、スピンドル２６の半径方向の位置を調節する。アクチュエータ１３４、１３６によってスピンドル２６の位置を制御することによって、形削り端３０を明瞭に示すことができ、高度に制御された非円形の軌道経路が形成される。コントローラは、センサ１３８、１４０のすべてからの集中型座標入力を受けてアクチュエータ１３４、１３６のすべてに対し出力し、形削り端３０を所望の精度を達成することができる。また、コントローラは、Ｘ軸およびＹ軸に関して独立して制御する個別の部品を含んでいてもよい。この後者の構成では、Ｘ軸アクチュエータ１３６用の１つのコントローラは、Ｘ位置センサ１４０から電圧信号を受け、この情報を、刃先３４への軸方向距離や長軸Ａから刃先３４まで測定された工具半径などの寸法関係を含む数学的モデルで処理し、一体化型の増幅器または独立型増幅器に電流（または電圧）要求を送る。したがって、コントローラは、Ｘ平面において各センサから多数の入力、つまり、入力を受け、Ｘ平面においてすべてのアクチュエータ１３６に多数の出力を出し、動的にスピンドル２６を制御する。
【００２２】
Ｘ軸コントローラは、アンチエイリアシングフィルタ、ＡＤ変換器、デジタル信号プロセッサ、およびパルス幅変調発電機を含んでいてもよい。位置センサ１３６からの電圧を、アンチエイリアシングフィルタに通し、信号から高周波ノイズを取り除く。高周波コンテンツを取り除いた後、電圧信号をデジタル信号プロセッサによって処理することができる形式に変換するＡＤ変換器によって、位置信号をサンプリングする。次いで、デジタル情報をディジタルフィルターに通し、所定値によるスピンドル２６の位置を修正するまたは調節することが必要な電流（または電圧）の量に比例する出力を生成する。要求される電流を、アクチュエータ１３６に供給された実際の電流と比較し、それをまた送り、フィルターにかけ、ＡＤ変換器でサンプリングする。実際電流と要求された電流間のエラーを使用して、増幅器に送られるパルス幅変調信号を特徴づける。この情報を、次いで、パルス幅変調発電機に送り、増幅器に送られるパルス幅変調波形を生成する。Ｙ軸コントローラは、同様に稼動して、Ｙ位置センサ１３８から多数の入力信号を受け、Ｙ軸アクチュエータ１３４への出力によって多数の修正アクションを出す。適切な制御システムの詳細な説明は、２００５年２月２４日に出願され、本出願の譲受人に委譲されたＵＳＳＮ第１１／０６５，６１８号に見ることができ、その全開示は、引用することによって本明細書に含めるものとする。
【００２３】
回転式位置センサ（図示せず）は、回転式エンコーダの形態であり、スピンドル２６の角度位置、したがって長軸Ａの周りに形削り工具３２の角度位置を決定するために、アセンブリ２０に組み入れられる。回転式エンコーダは、コントローラに情報を伝達して、アクチュエータ１３４、１３６の軸調節を可能にする。
【００２４】
軸方向運動コントローラは、図１において１０４で概略的に表わされる。形削り工具３２が、同時に非円形穴２２を形成する間、軸方向運動コントローラ１０４は、長軸Ａと概ね平行な方向に、被加工物２４に対して形削り工具３２を移動する。同時に、Ｘ−Ｙコントローラは、アクチュエータ１３４、１３６を操作し、それにより、被加工物２４における穴２２の軸方向の軌道を寸法的に変化する。軸方向運動コントローラ１０４は作動して、被加工物２４を静止して保持し、スピンドルアセンブリ２０を平行移動させることができ、また、図１に示すように、静止しているスピンドルアセンブリ２０に対して移動される被加工物ホルダ１０６を含んでいてもよい。また、両方の部品を、基準の固定点に対して同時に移動することができる。
【００２５】
図５、６は、代替構成としてのアクチュエータ１３４’、１３６’を示し、ここで、それらは、球状ベアリングアセンブリ１２０に一体化されている。これら一体化アクチュエータ１３４’、１３６’は、ベアリングジャーナル１２６に埋め込まれた永久リング磁石１４２（または鋼リング）に応答する。したがって、アクチュエータ１３４’、１３６’は、正確な制御時間および正確な制御量でベアリングジャーナル１２６内にトルクを導入して、切断工具３２の所定の軌道経路を達成する。
【００２６】
図７、８は、さらに別の変形例としてのアクチュエータ１３４”、１３６”を示し、空気タービン１２４”を拡大し、磁気反応性材料から形成している。ここで、Ｘ−Ｙアクチュエータ１３４”、１３６”を、リム状タービン１２４”の両側に配置し、それらは反応して、スピンドル２６内での制御された揺動を導入する。当業者は、同様に、アクチュエータおよび駆動モータの機構の他の代替構成を理解するであろう。
【００２７】
連続的に変化する軌道経路と、軸方向移動、つまり長手方向移動とのこの組み合わせによって、図９に示すように、幾何学的に複雑な形状を生成することができる。ここで、誇張した穴２２は、被加工物２４の開口で概ね楕円輪郭を有して示されており、該楕円は、概ね垂直の長軸１０８を有する。穴２２は、被加工物２４内により深く延在するので、長軸１０８が右回りの方向に回転しながら、楕円の大きさは低減する。これは、中間点１１
０での疑似楕円断面によって表わされる。穴２２が、被加工物２４内により深く続くので、楕円形状の長軸１０８が、概ね水平である終了ポイント１１２に達するまで、長軸１０８が右回りに回転し続けながら、穴２２の形状は拡大する。被加工物２４の穴２２の複雑で寸法的に変化する軸方向の軌道は、図０に示される例示的な構成に限定されない。図１０は、２葉形カム形状の非楕円不規則穴２２’を示す。図１１は、穴２２”の多数葉形状を示す。当業者は、本スピンドルアセンブリ２０およびコントローラの複合入力−複合出力制御方法を使用して、ほとんど無限の種類の形状を生成することができることが分かるであろう。
【００２８】
図１２、１３は、様々な代替配置としての形削り工具３２’を示し、ここで、２つ以上の刃先３４’を使用してもよい。また、刃先３４”を、形削り端３０”の周りに連続的に繰り返してもよい。さらに他の実施の形態では、刃先は、研削ディスクまたは砥石ホイール（図示せず）の形態をとってもよい。
【００２９】
この発明の例示的な実施の形態を、より従来の意味において穴の形成に関連して記載したが、当業者は、外表面上でこれらの新規の技術を実行することができることが分かる。したがって、非円形の表面の形成は、形削り工具３４に対する単純な修正だけで外表面上で行なうことができる。したがって、本発明は、寸法的に変化する軌道を有する非円形を要求する穴および外部特徴に同等の有効性をもって用いることができる表面形状方法論および装置を意図する。
【００３０】
明らかに、本発明の多くの修正および変化が、上記の教示の観点から可能である。例えば、逆に、上記教示を使用して、比較的大きな軸方向の移動にわたって、例外的に丸く、高度に円筒状の穴を生成することも可能である。これらの教示を使用するさらなる例では、切断工具を、研削工具と取り替え、それによって、新規の精密グラインダーを生成することができる。したがって、具体的に記載される以外に、本発明を実行してもよいことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるスピンドルアセンブリおよび穴形成工程のために準備された例示的なピストン被加工物の簡略化した正面図である。
【図２】本発明による軌道スピンドルアセンブリの簡略化した断面図である。
【図３】Ｘ−Ｙ作動システムを示す図２の３−３線断面図である。
【図４】駆動モータを重心から距離をあけて配置したスピンドルアセンブリの代替図である。
【図５】Ｘ−Ｙアクチュエータシステムを球状空気ベアリングに組み入れたスピンドルアセンブリの代替図である。
【図６】対の一方のＸ−Ｙ作動システムを示す図５の６−６線断面図である。
【図７】Ｘ−Ｙアクチュエータシステムを空気タービン駆動システムに組み入れたアセンブリの代替図である。
【図８】図７の８−８線断面図である。
【図９】連続的に軸方向に変化する軌跡が形削り工具によって生成される被加工物における例示的な穴形状を示す簡略化した斜視図である。
【図１０】例示的な非円形穴形状を示し、各穴形状は、本発明によって作製することができる不規則負荷構成を有する。
【図１１】例示的な非円形穴形状を示し、各穴形状は、本発明によって作製することができる不規則負荷構成を有する。
【図１２】代替の形削り工具の構成を示す。
【図１３】代替の形削り工具の構成を示す。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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