(57)【要約】【課題】被加工部材６に形成した円孔７の内径をその都度測定する手間を不要にして、円孔の仕上加工に要するコスト低減を図る。【解決手段】上記被加工部材６に予め形成した下孔の内周面を砥石２により削り取って、所定の内径を有する円孔７とする。この砥石２を支持したロッド部３にラジアルニードル軸受４を軸方向移動自在に外嵌し、このラジアルニードル軸受４を、スリーブ１３を介して上記砥石２側に押圧する。このラジアルニードル軸受４の外輪１２の外径は、上記円孔７の許容寸法の下限値とする。上記砥石２が摩耗し、この円孔７の内径が小さくなると、上記外輪１２がこの円孔７内に進入できなくなる。そこで、変位センサ５によりこの事実を検知して、孔加工用工具１の交換時期の到来を知る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転に伴って円孔の内周面を削り取る事により、この円孔の内径を所望値に加工する加工部と、この円孔への挿入方向に関してこの加工部よりも後方に、この加工部と同心に設けられた保持部と、径方向の移動を阻止した状態で軸方向の移動を自在としてこの保持部に支持されたスライド部材と、このスライド部材の軸方向変位を検出する為の検出手段とを備え、このスライド部材の外径を、上記円孔の内径の許容範囲の下限値とした孔加工用工具。
【請求項２】
スライド部材が、複数の転動体により外輪を保持部の周囲に回転自在に支持する転がり軸受である、請求項１に記載した孔加工用工具。
【請求項３】
検出手段が、ばねによりスライド部材を加工部に向け押圧するスリーブと、このスリーブの位置を検出する為のセンサとから成るものである、請求項１〜２の何れかに記載した孔加工用工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め被加工物に形成した下孔の内径を１回で所望の内径に仕上げる、所謂ワンパス加工ツールと呼ばれる孔加工用工具の改良に関する。特に本発明は、上記下孔の内径の仕上加工と同時に、この内径が所望値に仕上がったか否かの確認を行なえる構造を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種機械装置を構成する金属材料に所望の内径を有する円孔を形成する場合には、先ず、ボール盤等によりこの内径よりも少し小さな内径を有する下孔を形成する。その後、孔加工装置により、ワンパス加工ツールと呼ばれる孔加工用工具を、回転させながらこの下孔内に１回だけ挿入して引き出す。この作業により、上記下孔の内径が、上記孔加工用工具の加工部の回転直径である、所望値にまで拡げられる。
【０００３】
この孔加工用工具の加工部は、加工作業の繰り返しにより次第に摩耗し、上記回転直径も次第に小さくなる。そして、遂には、加工後の円孔の内径が、上記所望値に関する許容範囲、即ち、基準値から公差を減じた値よりも、小さい方向に外れる。この様にして、上記孔加工用工具による加工後の円孔の内径が許容範囲から外れた場合には、すり減った孔加工用工具を上記孔加工装置の回転軸から取り外し、新たな孔加工用工具をこの回転軸に装着しなければならない。
【０００４】
この為に従来は、孔加工用工具により仕上加工を施された円孔を有する被加工物を、加工ステーションから計測ステーションに移した上で、ピンゲージ、エアマイクロゲージ等の計測機器により、上記円孔の内径を測定していた。そして、この測定値に基づいて、この内径が許容範囲内に収まっているか否かを判定して、被加工物を良品と不良品とに選別していた。不良品は、円孔の内径が所望値に関する許容範囲よりも小径側にずれている為、上記新たな孔加工用工具による、再加工を施す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様にして、所望の内径を有する円孔の加工を行なう従来技術の場合、円孔の仕上加工と内径の計測とを別々のステーションで行なう為、（２種類のステーションが必要になり）孔加工の為の設備費が嵩む他、加工時間が長くなり、加工コストが嵩む。
本発明の孔加工用工具は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の孔加工用工具は、加工部と、保持部と、スライド部材と、検出手段とを備える。
このうちの加工部は、外周面を、砥石、或は切削刃により構成したもので、回転に伴って円孔の内周面を削り取る事により、この円孔の内径を、回転直径に一致する所望値に加工する。
又、上記保持部は、上記円孔への挿入方向に関して、この加工部よりも後方に、この加工部と同心に設けられたものである。
又、上記スライド部材は、径方向の移動を阻止した状態で軸方向の移動を自在として、上記保持部に支持されたものである。
更に、上記検出手段は、上記スライド部材の軸方向変位を検出する為のものである。
そして、上記スライド部材の外径を、上記円孔の内径の許容範囲の下限値としている。
【０００７】
【作用】
上述の様に構成する本発明の孔加工用工具によれば、下孔の内径の仕上加工と同時に、仕上加工により得られた円孔の内径が所望値に仕上がったか否かの確認を行なえる。即ち、加工部が摩耗せず、或は摩耗していた場合でもその摩耗量が限られている場合には、上記円孔の内径が、許容範囲、即ち、上記所望値に関する基準値を中心とする公差の範囲内に収まる。この状態では、この円孔の内径がスライド部材の外径以上である為、このスライド部材は上記保持部と共に（この保持部に対しスライドする事なく）上記円孔内に入り込む。
【０００８】
これに対して、上記加工部の摩耗が進んで、上記円孔の内径が、上記許容範囲から外れ、この内径が小さくなり過ぎると、上記保持部が上記円孔内に入り込んだ場合でも、上記スライド部材はこの円孔内に進入できなくなる。この結果、上記保持部の変位に拘らず、このスライド部材が元のままの位置に留まる事になる。そこで、上記保持部の変位に拘らずこのスライド部材が元の位置に留まる状態を検出手段により検出すれば、上記加工部の摩耗が進み、上記円孔の内径が上記許容範囲から外れた事が分かる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の孔加工用工具１は、加工部である砥石２と、保持部であるロッド部３と、スライド部材であるラジアルニードル軸受４と、検出手段である変位センサ５とを備える。この様な孔加工用工具１は、被加工部材６に予め穿設しておいた下孔（円孔）の内周面に仕上加工を施し、この下孔を、所望の内径寸法を有する円孔７とする為の仕上加工に利用する。
【００１０】
このうちの砥石２は、外周面を円柱状に形成されたもので、回転に伴って上記下孔の内周面を削り取る事によりこの下孔の内径を、回転直径に一致する所望値にまで拡げ、上記円孔７とするものである。この様な砥石２は、先細のテーパガイド部８と、円柱状のガイド部９との間に、これら両ガイド部８、９と同心に設けられている。尚、これら両ガイド部８、９の外径（テーパガイド部８に関しては最大外径）は、上記砥石２の回転直径よりも小さくしている。
【００１１】
又、上記ロッド部３は、上記円孔７（下孔）への挿入方向に関して、上記砥石２よりも後方（図１の上方）に、この砥石２と同心に設けられたもので、本例の場合には円杆状としている。
又、上記ラジアルニードル軸受４は、上記ロッド部３の周囲に円筒状の外輪１２を、保持器１０により転動自在に保持された複数本のニードル１１、１１により、上記ロッド部３と同心に、且つ、このロッド部３の周囲での回転を自在として支持したものである。尚、上記外輪１２の軸方向（図１の上下方向）両端部には、例えばこの外輪１２を構成する金属板を径方向内方に折り曲げて係止鍔部を形成する等により、上記保持器１０及びニードル１１、１１の抜け止め手段を設けている。従って、これら保持器１０及びニードル１１、１１は、上記外輪１２と共に、上記ロッド部３の軸方向に変位する。
【００１２】
この様なラジアルニードル軸受４は、上記ロッド部３の外周面と上記外輪１２の内周面との間で、上記各ニードル１１、１１に若干の予圧を付与した状態としている。言い換えれば、上記ラジアルニードル軸受４の内部隙間を負にしている。従って、上記外輪１２は上記ロッド部３の周囲に、このロッド部３と同心に、且つ、ラジアル方向への変位を阻止された状態で、回転自在に支持されている。又、上記外輪１２の外径は、上記円孔７の内径の許容範囲の下限値、即ち、この内径の基準値Ｒから公差△Ｒを減じた値（Ｒ−△Ｒ）としている。
【００１３】
又、上記ロッド部３の周囲で、上記ラジアルニードル軸受４に関して前記ガイド部９と反対側にはスリーブ１３を、上記ロッド部３に対し軸方向の移動自在に外嵌している。このスリーブ１３は、円筒部１４の一端部（図１の上端部）に外向フランジ状の鍔部１５を形成したもので、このうちの円筒部１４を上記ロッド部３に、摺動自在に外嵌している。そして、上記ロッド部３の中間部先端寄り（図１の上寄り）部分にピン等により支持固定したストッパ１６と上記スリーブ１３との間に、圧縮コイルばね等の付勢ばね１７を設けて、上記スリーブ１３を介して上記ラジアルニードル軸受４を、前記砥石２に向け（図１の下方に）弾性的に押圧している。
【００１４】
更に、前記変位センサ５は、上記ロッド部３の側方で、上記スリーブ１３の鍔部１５の外周縁と近接対向し得る部分に支持している。上記変位センサ５としては、静電容量型の非接触式センサ等、上記鍔部１５が検知部の近傍に存在するか否か、存在するとすればその位置を検出できるものを使用する。
【００１５】
上述の様に構成する本発明の孔加工用工具によれば、下孔の内径の仕上加工と同時に、仕上加工により得られた円孔７の内径が許容範囲内に収まっているか否かの確認を行なえる。即ち、砥石２が摩耗せず、或は摩耗していた場合でもその摩耗量が限られている場合には、上記円孔７の内径が、上記基準値Ｒを中心とする公差±△Ｒの範囲内（Ｒ±△Ｒ）に収まる。この状態では、この円孔７の内径が上記ラジアルニードル軸受４の外径（Ｒ−△Ｒ）以上である。従って、このラジアルニードル軸受４は、上記付勢ばね１７により前記ガイド部９の一端面（図１の上端面）に押し付けられたまま、上記ロッド部３と共に（このロッド部３に対し上方にスライドする事なく）上記円孔７内に入り込む。
【００１６】
この場合には、この円孔７の加工の進行に伴って上記鍔部１５が、図１に実線で示す様な位置にまで下降する。この結果、上記変位センサ５がこの鍔部１５の下降を検知し、この変位センサ５の信号を受けた図示しない制御器が、上記円孔７の内径が許容範囲の下限値（Ｒ−△Ｒ）以上であると判定する。従って、この場合に上記制御器は、孔加工用工具１の交換を促す為の警告等を発する事なく、加工作業を続行する。尚、この場合には、上記ラジアルニードル軸受４が上記円孔７内に入り込み、このラジアルニードル軸受４を構成する前記外輪１２の外周面が、この円孔７の内周面と接触する。但し、この場合には、前記各ニードル１１、１１の転動に基づいて、上記両周面同士が擦れ合う事を防止する。従って、仕上加工されたばかりの、上記円孔７の内周面が損傷を受ける事はない。
【００１７】
これに対して、上記砥石２の摩耗が進んで、上記円孔７の内径が、上記所望値に関する許容範囲から外れる｛基準値から公差を減じた下限値（Ｒ−△Ｒ）未満となる｝。この様に上記内径が小さくなり過ぎると、上記ロッド部３が上記円孔７内に入り込んだ場合でも、上記ラジアルニードル軸受４はこの円孔７内に進入できなくなる。この結果、上記ロッド部３の変位に拘らず、このラジアルニードル軸受４が元のままの位置に留まる事になる。そして、上記鍔部１５の位置が、図１に鎖線で示す様に、上記円孔７の一端開口から離れた位置に留まる。そこで、上記変位センサ５が、上記鍔部１５の位置がこの一端開口から離れた位置に留まっている事を検知した場合には、上記制御器が、上記砥石２の摩耗が進み、上記円孔７の内径が上記許容範囲から外れたと判断する。そして上記制御器は、孔加工用工具１の交換を促す為の警告等を発すると共に、加工作業を停止する。
【００１８】
尚、上記砥石２の摩耗が進んで、上記円孔７の内径が上記所望値に関する公差の範囲から外れる場合でも、突然上記ラジアルニードル軸受４が上記円孔７に全く進入できなくなる訳ではない。即ち、１回の孔加工毎に上記砥石２が摩耗する量は、直径寸法で１μｍにも満たない、僅かな寸法である。又、金属製の被加工部材６は、下降時の温度上昇に基づいて僅かに膨張する他、やはり僅かとはいえ弾性変形もする。従って、上記砥石２の摩耗の進行に伴って上記ラジアルニードル軸受４は上記円孔７内に、少しずつ進入できなくなる。言い換えれば、この円孔７内に進入できる軸方向長さが、僅かずつ少なくなる。そこで、上記制御器の判定回路に閾値を設け、上記円孔７内へのラジアルニードル軸受４の進入長さが閾値以下になった場合に、上記制御器により孔加工用工具１の交換を促す為の警告等を発すると共に、加工作業を停止させる。
【００１９】
又、以上の説明は、円孔７の内径仕上を砥石２により行ない、この砥石２が摩耗した場合には孔加工用工具１の交換をする構造を前提として行なった。これに対して、加工直径を外部から調節自在な孔加工用工具に本発明を適用して、円孔の内径が許容範囲の下限値よりも小さくなった場合に、上記加工直径を大きくする事もできる。この様な場合に使用可能な孔加工用工具の２例に就いて、図２〜４により説明する。
【００２０】
このうちの図２〜３に示した第１例の孔加工用工具１ａは、特願２００２−６１６０１号に係るものであり、ホルダ１８と、枢軸１９と、揺動腕２０と、切削用刃物２１と、皿ばね等の付勢ばね２２と、押圧片２３と、調整ナット２４とを備える。この様な各部材１８〜２４を備えた上記孔加工用工具１ａは、使用時、即ち孔加工作業時には、上記ホルダ１８の中心軸を中心として回転する。
【００２１】
このホルダ１８は、全体を円筒状に形成したもので、軸方向に貫通する中心孔２５を有する。又、上記枢軸１９は、上記ホルダ１８の先端部（図２の下端部）に、上記中心孔２５を横切る状態で設けられている。又、上記揺動腕２０は、上記枢軸１９によりその中間部を揺動変位自在に支持された状態で、その先半部（図２の下半部）を上記ホルダ１８外に突出させると共にその基半部（図２の上半部）を上記ホルダ１８内に位置させている。又、上記切削用刃物２１は、上記揺動腕２０の先端部に、この揺動腕２０の片側面２６からこのホルダ１８の径方向（図２の左方）に突出する状態で保持固定されている。
【００２２】
又、上記付勢ばね２２及び上記押圧片２３は、上記ホルダ１８の径方向に関する上記切削用刃物２１の位置調節を行なわせるべく、上記枢軸１９の中心軸を含み上記ホルダ１８の軸方向に広がる仮想平面αに関して、互いに反対側に設けている。
このうちの付勢ばね２２は、上記ホルダ１８の中間部内側面と、上記揺動腕２０の基端部他側面２７、即ち、この揺動腕２０の径方向に関して、上記切削用刃物２１が突出するのと反対側面との間に設けられている。従って上記付勢ばね２２は上記揺動腕２０に対し、上記切削用刃物２１の切り刃部分の回転直径を小さくする方向の弾力を付与している。
【００２３】
これに対して上記押圧片２３は、上記ホルダ１８の中間部内側面と上記揺動腕２０の基端部片側面２８、即ち、上記切削用刃物２１が突出している側の面との間に、このホルダ１８の軸方向の変位自在に押し込まれている。そして、上記押圧片２３を、上記ホルダ１８の中間部内側面と上記揺動腕２０の基端部片側面２８との間に押し込むのに伴って、この揺動腕２０が図２の時計方向に揺動し、上記切削用刃物２１の切り刃部分の回転直径が大きくなる様にしている。この為に図示の例の場合には、上記基端部片側面２８を、上記揺動腕２０の中心軸に対し僅かに傾斜させて、上記ホルダ１８の中間部内側面と上記揺動腕２０の基端部片側面２８との間隔が、上記ホルダ１８の先端側に向かう程狭くなる様にしている。
【００２４】
又、前記調整ナット２４は、上記ホルダ１８の基半部内周面に形成した雌ねじ部２９に螺合して、その先端面（図２の下端面）を上記押圧片２３の基端面に突き当てている。又、上記調整ナット２４の基端面（図２の上端面）中央部には、六角孔等の非円形の凹孔である被係合部３０を形成して、上記調整ナット２４を、上記ホルダ１８の基端開口から挿入した回転軸（図示せず）により回転自在としている。そして、この調整ナット２４により上記押圧片２３を上記ホルダ１８の先端側（図２の下側）に変位させるのに伴って、上記揺動腕２０を上記付勢ばね２２の弾力に抗して揺動変位自在としている。
【００２５】
上述の様な先発明に係る孔加工用工具１ａに本発明を適用する場合には、上記揺動腕２０の先端部（図２の下半部）を上記ホルダ１８の直径方向外方（図２の左方）に曲げる等により、上記切削用刃物２１の回転直径を上記ホルダ１８の外径よりも十分に大きくする。そして、このホルダ１８を請求項１に記載した保持部として、このホルダ１８の周囲に、前述の図１に示したラジアルニードル軸受４等のスライド部材及び変位センサ５を含む検出手段を設ける。
【００２６】
この様に、上記先発明に係る孔加工用工具１ａに本発明を適用した場合、円孔７（図１）の内径が許容範囲の下限値を下回った場合に、図示しない回転軸により調整ナット２４を回転させて、押圧片２３をホルダ１８の軸方向に変位させる。そして、上記切削用刃物２１を固定した揺動腕２０を枢軸１９を中心に揺動変位させて、上記切削用刃物２１の切り刃部分の回転直径を拡大する。従って、孔加工の自動化が可能になる。
【００２７】
次に、図４に示した孔加工用工具１ｂは、特開２０００−８４７３３号公報に記載されたもので、加工部の外径を拡縮自在な、リーマと呼ばれる加工工具である。この様な図４に記載した孔加工用工具１ｂは、先端部にスリットを設けて拡縮自在とした略円管状の主体３１と、この先端部に内嵌されたテーパコーン３２と、このテーパコーン３２にその基端部を結合固定した引っ張りロッド３３と、この引っ張りロッド３３の基端部に螺合した回転スリーブ３４とを備える。この様な孔加工用工具１ｂの場合、この回転スリーブ３４を回転させる事により上記引っ張りロッド３３を介して上記テーパコーン３２を上記主体３１内に引き込めば、上記主体３１の先端部の外径が拡がって、この先端部外周面に設けた加工部の回転直径が大きくなる。
【００２８】
上述の様な孔加工用工具１ｂに本発明を適用する場合には、上記主体３１の先端部の外径を大きくするか、逆に基半部の外径を小さくする事により、この主体３１の先端部に設けた加工部の回転直径をこの主体３１の基半部の外径よりも十分に大きくする。そして、この主体３１の基半部を請求項１に記載した保持部として、この主体３１の周囲に、前述の図１に示したラジアルニードル軸受４等のスライド部材及び変位センサ５を含む検出手段を設ける。
【００２９】
この様に、上記孔加工用工具１ｂに本発明を適用した場合、円孔７（図１）の内径が許容範囲の下限値を下回った場合に、図示しない回転軸により上記回転スリーブ３４を回転させて、上記テーパコーン３２を上記主体３１内に引っ張り込む。そして、この主体３１の先端部外周面に設けた加工部の回転直径を拡大する。従って、孔加工の自動化が可能になる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、孔加工用工具により内周面に仕上加工を施した円孔の内径をその都度測定する必要がなくなり、所望の内径を有する円孔の仕上加工に要するコスト低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の孔加工用工具の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】本発明を適用可能な、加工直径を外部から調節自在な孔加工用工具の第１例を示す断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明を適用可能な、加工直径を外部から調節自在な孔加工用工具の第２例を示す断面図。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ  孔加工用工具
２    砥石
３    ロッド部
４    ラジアルニードル軸受
５    変位センサ
６    被加工部材
７    円孔
８    テーパガイド部
９    ガイド部
１０    保持器
１１    ニードル
１２    外輪
１３    スリーブ
１４    円筒部
１５    鍔部
１６    ストッパ
１７    付勢ばね
１８    ホルダ
１９    枢軸
２０    揺動腕
２１    切削用刃物
２２    付勢ばね
２３    押圧片
２４    調整ナット
２５    中心孔
２６    片側面
２７    基端部他側面
２８    基端部片側面
２９    雌ねじ部
３０    被係合部
３１    主体
３２    テーパコーン
３３    引っ張りロッド
３４    回転スリーブ
【図１】
2004154885.tif 000003
【図２】
2004154885.tif 000004
【図３】
2004154885.tif 000005
【図４】
2004154885.tif 000006