(57)【要約】機械スピンドル（５）を備えており、この機械スピンドルに加工用工具（２−０６，３−０４）が接続可能であり、この加工用工具に送り手段（１−１０）を介して送り動作が伝達される非円筒状の中ぐり面を生じさせる機械。微細送りのために機械スピンドル（５）に割り当てられた工具取付ユニット（１）内に軸に平行に直動のリニアドライブ（１−０６）が備えられており、そのリニアドライブの送り動作が最初に記載した送り動作に重ねられ、かつそのリニアドライブの作動装置（１−０５）は送り棒（１−０３）に作用し、加工用工具（２−０５，３−０４）と送り動作の方向転換のための手段（１−０３１，１−０３２）とを備えたこの送り棒は工具取付ユニット（１）に交換可能に接続可能な工具ユニット（２，３）内に配置されている。
2010533597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動可能でありかつ回転駆動される機械スピンドル（５）を備えており、この機械スピンドルに少なくとも１個の加工用工具（２−０６，３−０４）が接続可能であり、この加工用工具に送り手段（１−１０）を介して送り動作が伝達され、この送り動作が方向転換後に加工用工具（３）を加工すべき中ぐり面（４−０１）に半径方向に送りかつそこで前記送り手段（１−１０）の送り動作に微細送りのための手段の送り動作が重ねられる非円筒状の中ぐり面を生じさせる機械において、微細送りのための手段（１−１２）が機械スピンドル（５）に割り当てられた工具取付ユニット（１）内に配置されておりかつ軸に平行に作動するリニアドライブ（１−０６）によって形成され、そのリニアドライブの作動装置（１−０５）は送り棒（１−０３）に作用し、加工用工具（２−０５，３−０４）と送り動作の方向転換のための手段（１−０３１，１−０３２）とを備えたこの送り棒が工具取付ユニット（１）に交換可能に接続可能な工具ユニット（２，３）内に配置されていることを特徴とする機械。
【請求項２】
リニアドライブ（１−０６）が圧電素子を有することを特徴とする請求項１記載の機械。
【請求項３】
工具取付ユニット（１）にスリップリング（１−０８）または非接触の伝送手段が制御信号および／または電気エネルギーをリニアドライブ（１−０６）に伝送するために備えられていることを特徴とする請求項１または２記載の機械。
【請求項４】
リニアドライブ（１−０６）が支柱（１−１３）に取り付けられており、この支柱に機械側に備えられた送り手段（１−１０）が作用することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項５】
リニアドライブ（１−０６）から送り棒（１−０３）への送り動作の伝達が、引張りおよび／または圧縮を遊びおよび横力なしに伝達する伝達手段によって行なわれることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項６】
送り棒（１−０３の戻りが工具ユニット（２）内に取り付けられたばね（２−０７）によって行なわれるかまたは促進されることを特徴とする請求項５記載の機械。
【請求項７】
ばね（２−０７）が作動装置（２−０５）の戻りの際に嵌合結合が保証されることを特徴とする請求項６記載の機械。
【請求項８】
微細送り装置（１−１２）の戻りが第２のリニアドライブによって行なわれるかまたは促進されることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項９】
加工用工具がホーニングストリップ（２−０５）であることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項１０】
少なくとも１個のホーニングストリップの長さが穴（４）の軸方向で、達成すべき変形より穴（４）の軸方向で短いことを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項１１】
加工用工具がフォームボーリング工具（３）であることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項１２】
フォームボーリング工具（３）が工具先端ホルダ（３−０２）に取り付けられた工具先端（３−０４）によって形成されることを特徴とする請求項１２記載の機械。
【請求項１３】
工具先端（３−０３）を有する工具先端ホルダ（３−０２）の範囲が工具先端ホルダの残りの範囲から曲げ用切込み（３−０３）によってオフセットされていることを特徴とする請求項１２記載の機械。
【請求項１４】
工具先端ホルダ（３−０２）の工具先端（３−０４）を有する区分への送り動作の伝達のために送り棒（１−０３）により押されうる送りピン（３−０５）が作用することを特徴とする請求項１３記載の機械。
【請求項１５】
加工用工具（２−０５；３−０３，３−０４）への送り動作の伝達が、この加工用工具に送り面（２−０３１）が備えられており、この送り面に送り棒（１−０３）の端部に備えられた送り面（１−０３１）が作用することによって行なわれることを特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項１６】
工具ユニット（２）内に取り付けられた送り棒（１−０３）が工具取付ユニット（１）内に突き出ていることを特徴とする請求項１から１５までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項１７】
工具ユニット（２）内にホーニングストリップ（２−０６）に加えて半径方向に移動可能で中ぐり面（４−０１）に接触させることが可能な案内ストリップ（２−０４）が取り付けられていることを特徴とする請求項１から１６までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項１８】
案内ストリップ（２−０４）が工具ユニット（２）内に取り付けられた送り棒（２−０２）によって半径方向に移動可能であり、この送り棒に機械側に備えられ工具取付ユニットによって案内されるさらなる送り棒（１−０９）が作用することを特徴とする請求項１７記載の機械。
【請求項１９】
工具ユニット（２）の周囲に沿って複数の案内ストリップ（２−０４）と、加工用工具（２−０６，３−０４）を有する少なくとも１個の保持器（２−０５，３００）とが備えられていることを特徴とする請求項１から１８までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項２０】
最初に記載した送り手段（１−１０）により伝達される送り動作が粗い送りとして使用され、この粗い送りに軸に平行に直動のリニアドライブ（１−０６）による微細送りが重ねられていることを特徴とする請求項１から１９までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項２１】
工具ユニット（２）の周囲に沿って複数の加工用工具（２−０５，３−０４）が取り付けられており、これら加工用工具が加工用工具にそれぞれ別に割り当てられたリニアドライブ（１−０６）を介して相互に独立して駆動可能であることを特徴とする請求項１から２０までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項２２】
リニアドライブ（１−０６）の作動装置（１−０５）が作用する送り棒（１−０３）が低密度の物質から製造されていることを特徴とする請求項１から２１までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項２３】
加工用工具ユニットに半径方向に移動可能な加工用工具（２−０６，３−０４）と、軸に平行な送り棒と、軸方向の送り動作を半径方向の送り動作に方向転換するための手段とが取り付けられているが、ための手段は取り付けられていないことを特徴とする請求項１から２２までのいずれか１項に記載の機械に使用するための工具ユニット。
【請求項２４】
工具取付ユニット（１）内に取り付けられたリニアドライブ（１−０６）が支柱（１−１３）に取り付けられており、この支柱が粗い送りが生じるために送り管（１−１０）により軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１から２３までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項２６】
支柱（１−１３）が上下のフランジ（１−１４）を有し、これらフランジがその周囲の円筒状の側面で工具取付ユニット（１）のハウジング（１−０１）の円筒状の内側面（１−１８）に接して案内されていることを特徴とする請求項２５記載の機械。
【請求項２７】
加工用工具（２−０５，３−０４）を工作物の加工すべき面（４−０１）に送ることにより生じる反力によって加工用工具を送るための手段が送り方向と反対に移動することがロック装置（１１８，１１９）により防止されることを特徴とする請求項１から２６までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項２８】
送り棒（１−１０）が送りスリーブ（１２５）内に配置されており、この送りスリーブが回転可能にスピンドルナット（１２０）内に収容されており、このスピンドルナットがセルフロック式のギヤ結合（１１８，１１９）を介して送りナット（１１６）により軸方向の変位可能であり、この送りナットが一緒に回転しないハウジング（１１２）内に取り付けられておりかつ送りモータ（１１１）により回転によって変位可能であることによってロック装置が形成されていることを特徴とする請求項２７記載の機械。
【請求項２９】
送り管（１２８）にフランジ（１２７）が備えられており、このフランジが送りスリーブ（１２５）内に収容されており、かつ送りスリーブがスピンドルナット（１２０）内に回転可能に支持されていることを特徴とする請求項２８記載の機械。
【請求項３０】
粗い送りのための手段、好ましくは送り管（１２８）、内に力計測センサ（１３０）が粗調整の制御された再調整のために取り付けられていることを特徴とする請求項１から２９までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項３１】
送りナット（１１６）が一緒に回転しないハウジング（１１２）内に回転可能に支持されていることを特徴とする請求項２８記載の機械。
【請求項３２】
リニアドライブ（１−６０６）がホーニングストリップもしくは精密中ぐり工具のための送り棒に超硬合金板（１−１７）の介在下に作用し、この超硬合金板自体は送りピン（１３５）の丸められた（１３６）頂部に作用し、この送りピンは軸方向に送り棒（１−０３）と連結していることを特徴とする請求項１から３１までのいずれか１項に記載の機械。
【請求項３３】
送り棒（１−０３）が、ばねを介して互いに作用連結されている２つの送り棒区分（１−０３１，１−０３２）によって形成されていることを特徴とする請求項１から３２までのいずれか１項に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求項１の上位概念に記載の機械、特にホーニング盤または中ぐり盤、に関する。
【背景技術】
【０００２】
機能条件下に既知の量だけ局所的に種々に変形している穴を加工するための機械が取り上げられている。この変形は、それ自体理想的な望ましい円筒形に対する変化である。これは組立による張力（Ｍｏｎｔａｇｅｖｅｒｓｐａｎｎｕｎｇｅｎ）、熱の影響および動的力によって生じる（非特許文献１、非特許文献２、ならびに非特許文献３参照）。従ってこのような穴は非円筒状の中ぐり面を有し、この穴は次に操作状態に得られる変形の結果として所望の円筒形となる。このように加工された中ぐり面を有する穴からは改善された作動条件、例えば内燃機関の場合にはピストンリングのより小さな予荷重によってより小さな摩擦とより高い気密性、がもたらされる。
【０００３】
例えば図１には立体図で局所的な仕上げ形成部（Ａｕｓｆｏｒｍｕｎｇ）あるいは拡張部１１および局所的な狭小部２２を有するこのように加工された中ぐり面が示されている。この形は上記加工によって生じさせようとする目標形状であり、この目標形状はさらに作動状態での負荷により正確に円筒状の穴に変形する。円筒形から逸脱したこのような前提輪郭（Ｖｏｒｈａｌｔｅｋｏｎｔｕｒｅｎ）は、円筒状の理想形状からの反転偏差（ｉｎｖｅｒｔｉｅｒｔｅ  Ａｂｗｅｉｃｈｕｎｇｅｎ）として定義されかつ例えば有限要素法計算によってかまたは経験的に決定される。
【０００４】
円筒形から逸脱したこのような中ぐり面を生じさせるための方法は、例えば特許文献１および特許文献２から公知である。さらに日本の刊行物である特許文献３には工具本体とホーニングストリップ（Ｈｏｎｌｅｉｓｔｅ）間に圧電形の送りエレメントを備えたホーニング工具が記載されている（図６および７、符号２２ならびに詳細な説明の段落および参照）。特許文献４（＝国際公開第００／６２９６２号パンフレット）には、工具本体の互いに半径方向に向かい合う刃の間に配置されている圧電形の調節機構が記載されている。特許文献５には中ぐり面を全面加工するための基本送り装置（Ｂａｓｉｓｚｕｓｔｅｌｌｕｎｇ）と、円筒度的に逸脱する形状の変化を発生させるための追加の微細送り装置とを備えた工具が記載されており、この形状の変化は切断用ストリップと支持用ストリップ間に配置された圧電素子によって形成される。
【０００５】
課題のさらなる説明には図２が参照されよう。これには角度ｄｐｈｉ内の変形によって定義される仕上げ形成部１１を伴ったこのように加工された中ぐり面の断面が示されている。この種の中ぐり面における効果の高い機能改善を達成することかできるようにするために、シリンダ変形は８次までのフーリエ係数で生じなければならない。さらに製造技術上の理由（加工時間の短縮）から工具の回転数が可能な限り高く選択できることが望ましい。これには、切削手段（例えばホーニングストリップまたは中ぐり刃）の半径方向の所望の調整を相応に素早くもたらすことができる送りの動力学（Ｚｕｓｔｅｌｌｄｙｎａｍｉｋ）が必要である。使用される加工方法、例えばホーニングまたは精密中ぐり、に応じて半径方向の調節速度は定義されることができ、この半径方向の調節速度は切削手段によって条件付けられた必要とされる切断速度から判明する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｋ．Ｌoeｎｎｅ著，「Das GOETZE Zylinderverzugmesssystem und Moeglichkeiten zur Reduzierung der Zylinderverzuege」
【非特許文献２】Ｇｏｅｔｚｅ社刊行物Ｎｏ．８９  ３６  １０−１２／８８
【非特許文献３】Ｊ．Ｓｃｈｍｉｄ著，「Optimiertes Honverfahren fuer Gusseisen-Laufflaechen」，−ＶＤＩ−ＢｅｒｉｃｈｔｅＮｏ．１０６，ｐ．２１７−２３５
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州出願公開第１３２１２２９号公報
【特許文献２】独国出願公開第４００７１２１号公報
【特許文献３】特開２０００−２９１４８７号公報
【特許文献４】欧州出願公開第１１６９１５４号公報
【特許文献５】欧州出願公開第１７９０４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の基礎となる課題は従って、構造が公知の機械より簡単かつ従って安価でありかつ改善された送りの動力学を示す、非円筒状の中ぐり面を生じさせる機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は請求項１に記載の特徴によって解決される。さらに本発明は、従属請求項で定義されている種々の有利な別の形態に関する。
【００１０】
ホーニングならびにいわゆる精密中ぐりに関する本発明の場合には上記課題の解決において、軸に平行に直動のリニアドライブの形の微細送りのための手段を含有する工具取付ユニットが、ホーニング盤であろうと精密中ぐり盤であろうと、機械スピンドルの、および従って機械の、交換不可能な部材として形成されており、この工具取付ユニットに工具ユニットが−必要な工具に応じて−交換可能に取り付けられていることが定められている。従って微細送りのための装置、この場合、従って好ましくはリニアドライブ、は、従来技術のようにそれぞれの工具用に別々にその工具ユニットに組み込まれなければならないのではなく、機械側に、それもそこに取り付けるべき工具取付ユニットに一度準備すればよく、この工具取付ユニットには種々の工具ユニットを接続することができ、この工具ユニットは本来の加工用工具と送りのための方向転換手段を含む必要はあるが、しかしながら、微細送りのための−比較的高い−手段はもはや含まなくともよい。
【００１１】
ホーニングストリップが回転するのと同時に上下に動くことによって普通にクロスハッチパターンを生じさせるホーニング盤の場合にはこの考察は当然のことながら中ぐりの軸方向の動き成分にも同様に有効である。しかしながら、この動き成分は円周に沿った動き成分ほど速くは生じず、従って半径方向の送りのために達成される送りの動力学の改善は、軸方向の成分と重なり合って改善された結果をもたらす。
【００１２】
この微調整の加えて公知の調整は粗調整として依然として可能である。
【００１３】
上記開示のいずれにも、機械側に取り付けられた工具取付部、この工具取付部は機械の独立した１個のサブアセンブリを形成する、によってこの工具取付部とともに動的に送られる工具、この工具取付部に高動的に好ましくは直線状に作動する微細送り駆動装置、この微細送り駆動装置は一時的に好ましくは複数の切削手段の送り動作を軸に平行な複数の送り棒（Ｚｕｓｔｅｌｌｓｔａｎｇｅｎ）を介して相互に独立して生じさせることができる、が組み込まれている、を示していない。上記引用文献に記載された工具は、切削手段にできるだけ近い距離の工具内部の動的な微細送り装置とともに作動する。従ってこれら工具はわずかな空き高しか、かつ従ってわずかな送り行程しか利用することができない。そのためにこのような箇所にはわずかなサイズでかつ従ってわずかな送り行程の微細送りのための手段を組み込むことしかできない。
【００１４】
本発明の場合には軸に平行に作動する１つ以上のリニアドライブが加工用工具ないしは切削手段（ホーニングストリップまたは中ぐり刃）の相互に独立した送りのために備えられていてもよい。例えば圧電リニアアクチュエータとして形成されているリニアドライブは電気駆動によって作動しかつ、加工用工具の切削手段の半径方向の送りのための送り棒に作用する押し子を一定の力と速度で軸方向に動かす。
【００１５】
従って例えば、角度ｄｐｈｉ約２５°内で半径方向の送り行程２０μｍ、穴径約８０ｍｍおよび回転数４００ｌ／ｍｉｎの場合で切削手段の拡張と戻りの時間が約１０ｍｓであることが実現可能である。
【００１６】
従って本発明の場合には工具ユニットとリニアドライブを備えた工具取付部とを構造的に分離し、動的送り（微細送り）のためのリニアドライブを工具取付ユニット、従って機械に、ないしは交換可能な工具ユニットから独立したサブアセンブリに割り当てることが定められている。工具取付ユニットの下端面に工具ユニットが交換可能に取り付けられている。工具ユニットは、機械側で得られた往復動作を加工用工具のための送り動作および場合によっては、この送り動作から独立した案内ストリップのための送り動作に方向転換するための部品ならびに加工用工具および場合によっては案内ストリップ自体しかもっぱら有していない。
【００１７】
前述で工具取付ユニットが機械の部分として提供されたことは確認した。このことは当然のことながら、工具取付ユニットが独立したコンポーネントユニットとして実現されかつ取り付け可能であることを排除していない。
【００１８】
工具ユニットの工具本体内で送り棒は工具取付ユニットのリニアドライブの１個もしくは複数の押し子と同軸になっている。押し子は中心で軸に平行な力を同じ高さに配置された送り棒に及ぼす。押し子および送り棒の端面にて送り力は、半径方向に移動可能な加工用工具に伝達される。これら端面は、通常作用するスラストが伝達可能ではないように形成されている。送り棒の下端に楔面が配置されており、これら楔面は軸方向の動きを半径方向の送り動作に方向転換する。
【００１９】
工具取付ユニットおよび工具ユニットの本発明による装置および形態によって機能形式の逆転を確立することかできた。加工用工具の動的な微細送りによって、所望の目標形状が高い切断速度および小さな変形セグメントで大きな半径方向の変形とともに数マイクロメートルの高い精度とともに達成されることができる。
【００２０】
粗い送りで切削手段が適用されることによって動的な送り挙動が改善される、というのも微細送り装置が局所的な変形の範囲内でのみ作動すればよいからである。微細送り装置が組み込まれた工具取付ユニットが工具ユニットから構造的に分離されているために、工具ユニット内には機械的に操作される簡単な工具のみを専用の送り駆動装置なしで取り付けるだけでよい。工具ユニットは種々加工作業のために交換可能である。
【００２１】
さらに金属加工油剤は工具にじかに接触するだけであり、しかしながら微細送りのための手段が中に取り付けられている工具取付ユニットには接触しない。従ってリニアドライブは攻撃的な液体の有害な影響から守られている。
【００２２】
次に本発明の実施例および本発明の有利な別の形態を添付の図面を参照しながら詳説する。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図３、４ａおよび４ｂによる第１の実施例はホーニング盤の一部として微細送りのための工具取付ユニット１を示す。工具取付ユニットは軸に平行に直動のリニアドライブ１−０６を有し、これらリニアドライブは輪になって配置されていてもよく（図５ａも参照）、それらのうち図３では１個だけが示されている。工具取付ユニット１に交換可能に工具ユニット２が取り付けられており、この工具ユニットは本来の加工用工具、すなわち切削手段ライニング（Ｓｃｈｎｅｉｄｅｍｉｔｔｅｌｂｅｌａｇ）２−０６が備えられたホーニングストリップ２−０５、ならびに半径方向反対側に示された１個ないしは複数のホーニングストリップの支持のために使用される１個の案内ストリップ（ｆｕｅｈｒｕｎｇｓｌｅｉｓｔｅ）２−０４もしくは複数の案内ストリップ、ならびに該当する送り棒１−０３（ホーニングストリップ用）および２−０２（案内ストリップ用）を有する。工具ユニット２はその端面２−０９で工具取付ユニットの端面１−０２に接している。両端面は適当な手段１−１６、例えばねじ、で互いに結合されている。工具取付ユニット２は簡単に組み立てられている。工具取付ユニットは、微細送り装置のための軸に平行して直線状に直動する手段、つまりリニアドライブ１−０６、が取り付けられている工具取付ユニット１も交換する必要もなく、単純かつ簡単に交換することができる。それは−高価な−圧電形の直接送りエレメントが使用される場合には著しいコスト削減を意味する。
【００２４】
これ以降、実施例の説明において直動のリニアドライブと述べられた場合には、これをもってギヤ様の変速比によるストローキング、これはしかし可能である、は先ず考慮に入れられないことが意図されている。
【００２５】
工具取付ユニット１と工具ユニット２は端面１−０２と２−０９で相互に接しておりかつ容易に相互に取外し可能である。このための手段１−１６は従来技術で周知でありかつ従って暗示されるにとどまっている。
【００２６】
工具取付ユニット１はハウジング１−０１中に入っており、このハウジングはその上端で機械スピンドル５と結合されている。機械側で、ホーニングでは通常であるように、回転運動、上下運動および送り運動が工具取付ユニット１に伝えられる。送りは２重のモードで案内ストリップ２−０４のための送り棒１−０９およびホーニングストリップ２−０５の粗い送りのための送り管１−１０により行なわれる。送り棒１−０９は送り管１−１０内を案内されている。送り管１−１０は支柱１−１３と結合されている。これら２つは、送り棒１−０９および送り管１−１０は相互に独立している。これら２つは送りの際に軸方向に−相互に独立して−ホーニング盤もしくは精密中ぐり盤、このホーニング盤もしくは精密中ぐり盤に機械スピンドル５が取り付けられている、の制御によって押し下げられる。
【００２７】
送り管１−１０の下端は支柱１−１３の上のフランジ１−１４と結合されている。支柱１−１３の両フランジ１−１４間にホーニングストリップ２−０５の微細送りに使用される軸方向に直動のリニアドライブ１−０６が取り付けられている。リニアドライブは両フランジ１−１４の上側の下面により押し下げられ、かつ作動装置として押し子１−０５を作動させる。リニアドライブ１−０６に電気配線１−０７を通して駆動力および制御信号が供給される。エネルギー−および制御信号の供給はスリップリング１−０８を介して行なわれる。非接触の誘導遠隔測定式の伝送システムも使用可能である。リニアドライブ１−０６は例えば圧電により２５０μｍまでの行程で作動する。このピエゾアクチュエータは遠心力のおそれなく（ｆｌｉｅｈｋｒａｆｔｓｉｃｈｅｒ）設計されている。可動コイルもしくは磁気ひずみの原理に従った電磁駆動装置、電気粘性的もしくは磁気流体学的なアクチュエータも可能である。
【００２８】
まとめて符号１−１２が付された微細送りのための手段は少なくとも１個のリニアドライブ１−０６によって形成される（示されているとおり）。当然のことながら、上記で図５ａに言及しつつ既述したとおり、フランジ１−１４間のシステムの軸の周囲にさらなるリニアドライブが取り付けられることができ、従っていずれのホーニングストリップにも別のリニアドライブを割り当てることができる。
【００２９】
ハウジング１−０１はシールエア孔（Ｓｐｅｒｒｌｕｆｔｂｏｈｒｕｎｇ）１−１１を有し、このシールエア孔によって（他の方法で発生させた）わずかな超過圧力がハウジング内に維持されかつ従って外側にある漏れの箇所を通して液体が侵入するのが妨げられる。
【００３０】
リニアドライブ１−０６は、既に述べたようにその下端に押し子１−０５を作動装置として備えており、この作動装置の直線運動は送り棒１−０３に伝達される。このようにしてリニアドライブ１−０６により行なわれる微細送りは、機械側で送り棒１−１０によって前もって定められた粗い送りに重ねられる。
【００３１】
このリニア直結駆動（Ｌｉｎｅａｒｄｉｒｅｋｔａｎｔｒｉｅｂｅ）１−０６の組込みは横力なしに行なわれる。遊びなしかつ横力なしの動力伝達部１−０４はただ象徴的に球として表現されているだけであって、ヒンジとして、平坦もしくは膨張した滑り面として、またはこれら以外の方法で実施されていてもよい。これら動力伝達部は引張りと圧縮を遊びなしに伝達しなければならず、かつさらに、その下端における楔形の送り面１−０３１でホーニングストリップ２−０５の同じく楔形の送り面１−０３１に接する送り棒１−０３が全面的な接触でこの箇所に合わせることができるために回転自由度を有していなければならない。送り棒は従って場合によっては押し子１−０５からの動力伝達部１−０４にて若干傾斜できなければならない。これを送り棒ができるのは、動力伝達部１−０４が横力を伝達しない場合だけである。同様に押し子１−０５と送り棒１−０３間のわずかな軸のずれの相殺も可能である。
【００３２】
圧電素子によって形成されるリニアドライブは送り棒を大きな力で押し下げることができる。戻るためにリニアドライブ１−０６は比較的わずかな力だけを利用することができる。この戻りは従って戻しばね２−０７によって促進されるかあるいはまったく完全にもたらされる。２個のリニアドライブを備えてもよく、それらのうち一方は送りに、他方は戻りに使用される。
【００３３】
工具本体２−０１内に２つの円錐形の送り面を備えた送り棒２−０２が存在し、この送り棒に上から送り棒１−０９が作用する。それら円錐形の送り面２−０２１および２−０２２は、半径方向に隣り合わせに直接案内ストリップ２−０４が取り付けられている支持用ストリップ２−０３における楔形の送り面と相互に作用して、その結果、このようにして送り棒１−０９の軸方向の動きが案内ストリップの半径方向の動きに変換（方向転換）される。工作物４の円周に沿って複数の、例えば４個の案内ストリップ２−０４が配置されていてもよく、これらの間にその円周に沿って４本の送り棒１−０３が配置されてもよい。工具取付ユニットおよび工具ユニットの十分に曲げ剛性を有する仕様の場合には案内ストリップは省略してもよいし、制御シーケンスにおいて操作されなくともよい。
【００３４】
穴がより小さい場合には送り力の同軸での伝達は構造的に当然のことながら不可能である。その場合には送り力をより小さな半径方向の距離で配置された送り棒に伝達する力の機械的な方向転換装置、例えば曲げリンク（Ｂｉｅｇｅｇｅｌｅｎｋｅ）、が必要である。
【００３５】
工具取付ユニット１内のリニアドライブ１−０６（もしくは複数のリニアドライブ）の配置に応じて、軸に対して同心にまっすぐな延長線上に送り棒１−０３（もしくは複数の送り棒）が存在する。送り棒１−０３の端部に楔形の送り面１−０３１がある。この送り面１−０３１に同じく楔形の送り面２−０５１を有するホーニングストリップ２−０５が接している。ホーニングストリップ２−０５の外側面に切削手段ライニング２−０６が直接取り付けられている。リニア直結駆動１−０６の駆動に応じて、従ってホーニングストリップ２−０５に送り管１−１０により生じる粗い送りに加えて軸方向の微細送りが作用する。これら２つの送り動作は送り棒１−０３にて効果的に重ねられ、そして工具ユニット２内で工作物４の中ぐり面４−０１への切削手段ライニング２−０６の半径方向の送り動作に変換ないしは方向転換される（書き込まれた矢印を参照）。戻しばね２−０７は遊びおよび横力なしの動力伝達部１−０４を送りの連結の除荷（戻り）の場合にリニアドライブ１−０６と送り棒１−０３間で送りが連結したままに支持する。送り動作を迅速にさらに伝達するために送り棒１−０３はより低密度の材料に由来していてもよく、その結果、わずかな慣性によってリニアドライブの動作が依然としてより確実に遅延なく伝達されることができる。圧縮力を伝達する装置が設計される場合には戻しばね２−０７はホーニングストリップの除荷の際にばね力によって、押し子２−０５の上向きの加速と少なくとも同じ大きさである上向きの加速が達成されるように設計されており、その結果、送り棒と押し子間の軸方向の嵌合結合が保証されている。
【００３６】
送り棒２−０２は送り棒１−０３の斜面１−３１とセルフロッキングの範囲外にある角度を形成するように設計されている。
【００３７】
送り棒１−０９は機械側で軸方向に押し下げられる。送り棒１−０９はそのことによって送り棒２−０２にぶつかり、この送り棒２−０２によって案内ストリップ２−０４は中ぐり面４−０１に押しつけられる。これに対して送り管１−１０は微細送りのための手段１−１２の支柱１−１３を、かつこれを介して送り棒１−０３を軸方向に押し下げ、かつ従ってホーニングストリップ２−０５の切削手段ライニング２−０６を工作物４の中ぐり面４−０１に押しつける。この位置からリニアドライブ１−０６は穴の円周に沿って、つまり角度ｄｐｈｉに依存しかつ穴の垂直位置に依存して駆動される。その際にはそれぞれの位置のそれぞれのホーニングストリップがこの箇所で達成すべき変形に割り当てられる。
【００３８】
ホーニングストリップの種々の高さ配置での装置によって、殊に短いホーニングストリップの配置によって変形を穴の円周および縦軸に沿った選択された位置で加工することも可能である。相互に独立して送りうる個々のホーニングストリップによって、殊に短いホーニングストリップによって、中ぐり面４−０１の著しく小さな軸方向の縦方向区分、この縦方向区分によって変形セグメントが特徴づけられている、も加工されることができる。その際、ホーニングストリップの長さが変形の縦方向の長さより短い場合には、−加工すべき面の周囲に沿った実状と同様に−有利である。
【００３９】
ホーニングストリップは複数の楔面を有する支持用ストリップに、案内ストリップ２−０４および支持用ストリップ２−０３におけるこの案内ストリップの配置に示されているように、取り付けられていてもよい。
【００４０】
直径および形状を測定するためのセンサは示されていない。組み込まれた質量−、位置−および形状測定装置により品質がインプロセスあるいはポストプロセスのどちらかで別個の測定行程で確定される（これについては図７および９における力覚センサ１３０も参照）。
【００４１】
図４ａは、仕上げ形成部１１内で送り力Ｆでのリニアドライブ１−０６の作動方法を示している。送り力Ｆはその際、図４ａの線図で上に示されているように常に、すなわち送り行程ｓとは関係なく、一定の値を有する。従ってこの変形セグメント内でいずれのオーバートラベルの場合にも一時的に存在する仕上げ形成部１１′が同じく一定の値ｄｓだけ拡張される。
【００４２】
リニアドライブ１−０６の他の作動方法が図４ｂに示されている。適当な出力の印加（Ｌｅｉｓｔｕｎｇｓｂｅａｕｆｓｃｈｌａｇｕｎｇ）は送り力Ｆが送り行程ｓが増大するにつれて減少する（線図参照）ように制御されており、従って加工の開始時にはいずれのオーバートラベルの場合にも比較的大きな仕上げ形成部１１′が生じる。仕上げ形成部の範囲のオーバートラベルの回数の増大とともに、半径方向の送り行程ｄｓおよび従って半径方向の材料除去ｄｓも小さくなる。
【００４３】
図５による実施例は図３によるそれとは、ハウジング１−０１内での工具取付ユニット１の案内が改善されたことが異なっている。このことはリニアドライブ１−０６が支柱１−１３の上のフランジ１−１４に直に接していることによって、そしてリニアドライブ１−０６の押し子１−０５から送り棒１−０３への動力伝達が摩擦および摩耗の少ない超硬合金板１−１７を介して行なわれることによって保証される。送り管１−１０を用いた粗調整の行程には符号１−１５が付されている。微調整の行程はリニアドライブ１−０６によって決まる。
【００４４】
支柱１−１３の両フランジ１−１４は比較的厚く形成されておりかつ、支柱１−１３がハウジング１−０１内でその上下動の際に確実かつ遊びなく案内される程度に両フランジの外形寸法がハウジング１−０１の円筒状の内側面１−１８に合わされている。これにより案内される面がより安定する。内側面１−１８は摩擦の負荷がかかる案内面として相応に加工されている。
【００４５】
そのうえフランジ１−１４はハウジング１−０３内に回転しないように収められている。このためにフランジには溝１−１９があり、その中に回り止めとしてフェザーキー１−２０（またはピン）が１本ずつ半径方向に差し込まれ、従ってフランジ１−１４の縦の動きはたしかに可能だが、回転運動は不可能である。この装置はつまりハウジング１−０１内での支柱１−１３のための回り止めである。
【００４６】
図５ａから明らかなように、図５、５ａ−５ｃによる実施例の場合には周囲（円周Ｋ）に沿って４個のリニアドライブ１−０６が備えられている。これらは、図５のリニアドライブ１−０６についても示されているように、支柱１−１３の上のフランジ１−１４の下面に接している。リニアドライブ１−０６の下端に取り付けられた押し子１−０５は、場合によっては発生しリニアドライブに作用するかもしれない曲げモーメントができるだけ小さくなるように可能なかぎり短く実施されている。超硬合金板１−１７によって持続的な間欠操作の場合にも高い耐摩耗性が保証される。
【００４７】
送り棒１−０３への超硬合金板１−１７の押し子１−０５を介した送り力のせめてなんらかの方法で可能な限り横力なしの伝達を達成するために、送り棒１−０３の端面が頂部として実施されており、その結果、点接触しか行なわれない（これについては図７による実施例の説明における実施も参照）。
【００４８】
リニアドライブ１−０６は力計測センサ（Ｋｒａｆｔｍｅｓｓｓｅｎｓｏｒ）を介して力制御されながら運転されてもよいし、ひずみゲージを介して経路制御されながら運転されてもよいし、制御されない作動（送り行程はかけられた電圧に比例する）で運転されてもよい。
【００４９】
図６による実施例の場合にはこれまで記載した実施例では符号１−０３が付された送り棒は、ここからは２つの送り棒区分１−３０と１−３１によって形成され、これらは互いに分離されて形成されておりかつ圧縮ばね１−３２を介して互いに作用連結されている。このことによってリニアドライブ１−０６は動力伝達部としてかつ非直接的に作動手段として作動可能になる。送り管１−１０はその際には図５の場合と同様に形成されている。送り管は下がってリニアドライブ１−０６をフランジ１−１４の下面を介して押し下げ、かつ従って送り棒区分１−３０を介して送り棒区分１−３１上の圧縮ばね１−３２に作用する。このことによって、これが殊に前もって作業された形状を滑らかにする場合に適切であるように、ホーニングストリップ２−０５は穴の円筒状の内側面に圧縮ばね１−３２の力で押しつけられる。
【００５０】
図７による実施例では、リニアドライブ１−０６が作動状態になることによりホーニングストリップ２−０５が工作物４における穴の加工すべき内側面４−０１に押しつけられることによって発生しかつ例えば図５による実施例の場合には送り管１−１０を押し上げる傾向のある反力を吸収するために適当な措置が定められている。これはロック装置によって行なわれる。
【００５１】
このロック装置は次のようにして形成される、つまり、ホーニングストリップ２−０５の送りがもはや機械から直接操作される送り管（図３、５および６による送り管１−１０と同様）によってではなく、機械に固定して取り付けられたハウジング１１２に取り付けられた送りモータ１１１によって行なわれることによってである。この回転しないハウジング１１２は上記反力を吸収する。この回転しないハウジング１１２は工具取付ユニット１の回転するハウジング１−０１の上側部分を取り囲んでおり、この上側部分はハウジング１１２内に突き出ている。送りモータ１１１はシャフト１１３を介して歯車１１４を回転させ、この歯車は送りナット１１６におけるギヤリング１１５とかみ合っている。送りナットは軸受１１７によってハウジング１１２内に支持されている。送りナット１１６には内側にアクメねじ山１１８が備えられており、このアクメねじ山はスピンドルナット１２０の外側におけるアクメねじ山１１９とかみ合っている。その結果、送りモータ１１１の駆動が送りナット１０８を回転させかつ２つのアクメねじ山１１８と１１９の伝動装置様のかみ合いによってスピンドルナット１２０が記入の矢印が示すとおり軸方向に移動される。スピンドルナット１２０は、穴１２９に沈められかつハウジング１１２に取り付けられたピン１２９′によってスピンドルナット１２０との一緒の回転が防がれている。
【００５２】
スピンドルナット１２０内に送りスリーブ１２５がラジアル軸受１２５′とスラスト軸受１２５″によって回転可能に支持されている。送りスリーブ１２５は内側に環状の溝１２６を備えており、その中に送り管１２８のフランジ１２７が収容されており、このフランジは送り管１２８の一体化された構成要素である。送り管１２８は今度は−力計測センサ１３０が介在して−支柱１１３の上のフランジ１−１４に作用する。フランジ１−１４はハウジング１−０３内で溝−フェザーキー結合１３１によって回転が防がれている。
【００５３】
力計測センサ１３０は、微細送りによる除去が進展するとともに必要となる粗調整の再調整に使用される。従ってホーニングストリップに常に一定の力がかかり、かつこれに微調整による局所的に作用する送り力が重なる。
【００５４】
従って送りモータ１１１の駆動によって支柱１−１３が押される場合には、上のフランジ１−１４の下面によって、１個のみが示されているが図５ａと同様に装置の軸を中心に円周Ｋ上に例えば４個配置されていてもよいリニアドライブ１−０６が押される。リニアドライブ１−０６の下端は超硬合金板１−１７を介して横力なしに送り棒１−０３の送りピン１３５の丸められた頂部１３６に作用し、この送り棒には２つの斜めの送り面１−３１が備えられており、これら送り面は軸方向の変位によりホーニングストリップ２−０５の相応に形成された斜面と相互に作用し、これらを半径方向外向きに押し、かつ従ってこのホーニングストリップに取り付けられた切削手段ライニング２−０６を工作物４の内側面４−０１に作用させ、その際、示されているように、粗い送りは送りモータ１１１によって、そして微細送りはリニアドライブ１−０６によって行なわれる。切断用ストリップを備えたホーニングストリップが工作物の穴４−０１の内側面に押しつけられることによって発生する反力は機械に取り付けられたハウジング１１２により吸収される、というのも２つのかみ合うねじ山１１８と１１９がセルフロッキングするよう形成されているからである。ハウジング１−０１内での支柱１−１３の安定した案内およびそのほかにも横力なしに形成される動力伝達という理由から送り機構の構成要素の変形、殊に曲げモーメントの発生は起こらない。
【００５５】
図７からは工具取付ユニットのハウジング１−０１が装置１−４０により囲まれていることもわかり、この装置は１−４１で概略的に示されているように、回り止めによって機械躯体に回転（ｒｏｔａｔｏｒｉｓｃｈ）取り付けられておりかつスリップリング１−４２を有し、このスリップリング１−４２は部品１−４４に取り付けられたスリップリング１−４３への電気接続を形成し、この部品は工具取付ユニットと一緒に回転する。このスリップリング結合を介してリニアドライブ１−０６の電気制御およびエネルギー供給が行なわれる。
【００５６】
図７に示された他の部品は他の実施例の場合と同じ機能を有する。
【００５７】
図８は、工具ユニットが精密中ぐり工具３として形成されているさらなる実施例を示す。工具取付ユニット１のハウジング１−０１の端面１−０２にフォームボーリング工具（Ｆｏｒｍｂｏｈｒｗｅｒｋｚｅｕｇ）３の端面３−０６が接している。エネルギー供給および機械的レイアウトを備えた微細送りのための手段１−１２は、図３による実施例のそれらにまったく同じである。しかしながら、送り棒１−０３はこの場合にはフォームボーリング工具、すなわち特定の切削ジオメトリを有する切削手段を作動させる。楔形の送り面１−０３１にその送り面３−０５１を有する送りピン３−０５が接している。送り棒１−０３が軸方向に移動することにより送りピン３−０５は半径方向外向きに押される。これにより送りピンは工具先端ホルダ３−０２に当り、この工具先端ホルダは３−０７で工具本体３−０１にねじ止めされておりかつその下側区分は曲げ用切込み３−０３により材料が薄くなるために弾性的に外側に折り曲げ可能であり、かつこれによりその尖端を有する工具先端３−０４が半径方向に工作物４の内側面４−０１に送られる。
【００５８】
この切削の予備調整は上記実施例の場合のような粗調整と同様に、微細送り装置１−１２を一緒に下げ、かつ従って工具先端３−０４を半径方向に加工位置に移動させる軸方向力によって行なわれる。個々の局所的な変形セグメントはその場合またもや、各切削について独立して微細送りが行なわれることによって得られ、この微細送りは工具先端がまっすぐになっている箇所にて生じさせなければならない。
【００５９】
殊に加工用工具と案内ストリップのための二重の送りの、機械側で利用可能な送りによって、下り行程の際に粗削り加工そして上がり行程の際に仕上げ加工を行なうこともできる。これら２つの工程中に動的な微細送り装置を作動状態にすることができる。
【００６０】
図９による実施例は本質的に図７による実施例と同様に構成されているが、しかしながら、またもや−図８の場合とも同じく−フォームボーリング工具として収容する工具取付ユニットであることが条件である。
【００６１】
上記に既述のとおり、例えばこの場合にも工具、このケースではフォームボーリング工具３、の上側の回転する部分、この部分は送り棒１−１０、送りスリーブ１２５およびり送り管１２８によって形成される、は回転しないハウジング１１２により囲まれており、このハウジングに送りモータ１１１が取り付けられており、この送りモータは上記のようにしてスピンドルナット１２０を、書き入れられた二重矢印によって示されるように軸方向に移動させる。これにより同様に送り管１２８、リニアドライブ１−０６および、超硬合金板１−１７を介して１個ないしは複数の送りピン１−３５ならびに送り棒１−０３が戻しばね２−０７の力に抗して押される。送り棒１−０３の下端に１つずつの斜めの送り面３−５１（図９ａ参照）が備えられていて、この送り面は刃ホルダ３０１に固定された精密中ぐり刃３０１を半径方向外向きに押し、かつ従って工作物４における中ぐり面４−０１に送る。刃ホルダ３００は工具本体３−０１と固く結合されており、例えばこれにねじ止めされている。刃３−０４は半径方向および／または軸方向に種々の位置に配置されていてもよい。
【００６２】
これら２つの実施例には穴に仕上げ形成部１１および狭小部２２を得るための工具が記載されている。機械側に取り付けられてリニア直結駆動が組み込まれた工具取付部の場合には工具ユニットしかそのつどの位置に適合させることができない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】局所的な拡張部を有する中ぐり面を示す図である。
【図２】図１の中ぐり面の断面を示す図である。
【図３】第１の実施例を示す図である。
【図４ａ】図３によるリニアドライブ１−０６の作動方法を説明する図である。
【図４ｂ】図３によるリニアドライブ１−０６の作動方法を説明する図である。
【図５】第２の実施例を示す図である。
【図５ａ】図６の矢印Ｖａ−Ｖａの方向に見た図である。
【図５ｂ】図６の矢印Ｖｂ−Ｖｂの方向に見た図である。
【図５ｃ】図６の矢印Ｖｃ−Ｖｃの方向に見た図である。
【図６】第３の実施例を示す図である。
【図７】第４の実施例を示す図である。
【図８】第５の実施例を示す図である。
【図９】第６の実施例を示す図である。
【図９ａ】図９でＩＸａで指定した細部の拡大図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１  仕上げ形成部（拡張部）
１１′  一時的な仕上げ形成部
２２  狭小部
１  工具取付ユニット
１−０１  ハウジング
１−０２  １の端面
１−０３  送り棒
１−０３１  １−０３の送り面
１−０４  横力なしの動力伝達部
１−０５  押し子
１−０６  リニアドライブ
１−０７  電気配線
１−０８  スリップリング伝送
１−０９  送り棒
１−１０  送り管
１−１０１  １−１０のフランジ
１−１１  シールエア孔
１−１２  微細送りのための手段
１−１３  支柱
１−１４  １−１３の上下のフランジ
１−１５  粗い送りの行程
１−１６  １と２もしくは３の結合手段
１−１７  超硬合金板
１−１８  １−０１の円筒状の内側面
１−１９  溝
１−２０  フェザーキー
１−３０  送り棒区分
１−３１  送り棒区分
１−３２  圧縮ばね
１−４０  装置
１−４１  機械躯体への１−４０の回り止め箇所
１−４２  スリップリング
１−４３  スリップリング
１−４４  部品
２  フォームホーニング工具
２−０１  工具本体
２−０２  送り棒
２−０２１，２−０２２  円錐形の送り面
２−０３  支持用ストリップ
２−０３１  送り面
２−０４  案内ストリップ
２−０５  ホーニングストリップ
２−０５１  ２−０５の送り面
２−０６  切削手段ライニング
２−０７  戻しばね
２−０８  ２の端面
２−０９  ２の端面
３  フォームボーリング工具
３−０１  工具本体
３−０２  工具先端ホルダ
３−０３  曲げ用切込み
３−０４  工具先端
３−０５  送りピン
３−０５１  送り面
３−０６  ３の端面
４  工作物
４−０１  中ぐり面
５  機械スピンドル
１１１  送りモータ
１１２  ハウジング
１１３  シャフト
１１４  歯車
１１５  ギヤリング
１１６  送りナット
１１７  軸受
１１８  アクメねじ山
１１９  アクメねじ山
１２０  スピンドルナット
１２５  送りスリーブ
１２５′  ラジアル軸受
１２５″  スラスト軸受
１２６  溝
１２７  フランジ
１２８  送り管
１２９  穴
１２９′  ピン
１３０  力計測センサ
１３１  溝−フェザーキー結合
１３５  送りピン
１３６  １３５の頂部、丸めた
３００  刃ホルダ
３０１  精密中ぐり刃
【図１】
2010533597.tif 000003
【図２】
2010533597.tif 000004
【図３】
2010533597.tif 000005
【図４ａ】
2010533597.tif 000006
【図４ｂ】
2010533597.tif 000007
【図５】
2010533597.tif 000008
【図５ａ】
2010533597.tif 000009
【図５ｂ】
2010533597.tif 000010
【図５ｃ】
2010533597.tif 000011
【図６】
2010533597.tif 000012
【図７】
2010533597.tif 000013
【図８】
2010533597.tif 000014
【図９】
2010533597.tif 000015
【図９ａ】
2010533597.tif 000016
【国際調査報告】
2010533597.tif 000017
2010533597.tif 000018
2010533597.tif 000019
2010533597.tif 000020