(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホーニング盤におけるスピンドルの端部に装着したホーニングツールによって被加工物の加工穴のホーニング加工を行った後、上記ホーニングツールに備えたエアーマイクロメータの測定部としての定寸ノズルから前記加工穴の内周面へエアーを噴出したときの背圧を前記スピンドルの先端部付近において検出して前記加工穴の直径を測定する際、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために被加工物の温度を測定すると共に前記ホーニングツールのツール本体に埋設した温度センサによってホーニングツール自体の温度を測定し、前記加工穴の軸方向に対するホーニングツールの位置および前記加工穴に対するホーニングツールの回転角位置を検出することを特徴とするホーニング加工状態検出方法。
【請求項２】
先端部にホーニングツールを着脱交換可能なスピンドルを回転自在かつ軸方向に往復動自在に備えてなるホーニング盤において、前記スピンドルの回転角を検出する回転角検出器と、スピンドルの軸方向の往復動位置を検出するストローク位置検出器とを備え、前記ホーニングツールに備えた定寸ノズルからエアーを噴出したときの背圧を検出するためのエアー圧センサを、前記スピンドルの先端部付近に設け、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために前記ホーニングツール自体の温度を検出する温度センサを、前記ホーニングツールのツール本体に埋設して備え、かつ被加工物の温度を測定するための温度センサを備えていることを特徴とするホーニング盤。
【請求項３】
請求項２に記載のホーニング盤において、エアー圧センサ用のアンプ及びエアー圧センサの検出値を送信する発信器並びに上記アンプ及び発信器用の電源をスピンドルの先端部付近に備え、前記発信器は、ホーニングツールに備えた温度センサの検出値を送信する発信器を兼ねることを特徴とするホーニング盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物の加工穴のホーニング加工を行った後に、上記加工穴の直径を測定してホーニング加工状態を検出する方法及び同方法と使用するホーニング盤並びにホーニングツール、マスターリングに係り、さらに詳細には、被加工物の加工穴に対する加工状態検出位置を知ることができ、かつそのときのホーニングツール及び被加工物の温度をも検知することのできるホーニング加工状態検出方法及び同方法に使用するホーニング盤並びにホーニングツール、マスターリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係る先行例として、例えば特開昭６２−２７７２６２号公報がある。この先行例の構成は、図３に示すごとき構成である。すなわち、ホーニング盤に上下動可能かつ回転可能に備えたスピンドル１０１の下端部にホーニングツール１０３を着脱交換可能に備えている。上記ホーニングツール１０３のツール本体１０５には放射方向（径方向）へ移動可能の砥石シュー１０７が周方向に等間隔に設けてあると共に、上記ツール本体１０５を被加工物（ワーク）Ｗの加工穴ＷＨに沿って軸方向に案内する複数のガイド部材１０９が等間隔に設けてある。そして、上記ガイド部材１０９のうちの適宜のガイド部材１０９には、エアーマイクロメータの測定部としての定寸ノズル１１１が設けてある。
【０００３】
さらに、前記ツール本体１０５の内部には、前記砥石シュー１０７を放射外方向へ押進して、砥石シュー１０７に備えた砥石１１３を前記加工穴ＷＨの内周面へ圧接するためのテーパ部１１５を備えたロッド１１７が上下動可能に内装されている。
【０００４】
そして、前記スピンドル１０１内には、流体圧シリンダによって上下動されることにより、前記ロッド１１７を押下げ自在の押し棒１１９が上下動可能に内装されている。さらにスピンドル１０１には、前記定寸ノズル１１１に接続してツール本体１０５に設けたエアー通路１２１に連通する管路１２３が設けてあり、この管路１２３は、空気圧を電圧に変換するＡ／Ｅ変換器１２５に接続してある。このＡ／Ｅ変換器１２５の検出値はアンプ１２７によって増幅され、ロータリートランス１２９を介して制御部１３１に接続してある。
【０００５】
前述のごとき構成においては、ホーニングツール１０３を用いて被加工物Ｗの加工穴ＷＨのホーニング加工を行った後、ホーニングツール１０３に備えた定寸ノズル１１１から加工穴ＷＨの内周面へエアーを噴出したときの背圧をＡ／Ｅ変換器１２５により検出することによって、定寸ノズル１１１と加工穴ＷＨの内周面との間の間隙寸法を測定し、加工穴ＷＨの直径を測定するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のごとき構成においては、被加工物の加工穴の直径を測定するとき、上記加工穴の軸方向及び回転方向の測定位置を検知することができないものであり、また測定時におけるホーニングツール、被加工物の温度を検出することができないものである。
【０００７】
さらに、前述のごとき構成においては、ホーニングツールに備えた定寸ノズルとＡ／Ｅ変換器とが比較的遠く離れた構成であるので、定寸ノズルからエアーを噴出したときの背圧を検出するとき、管路抵抗等によって背圧の立上がりがだれる傾向にあり、検出の感度向上に問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、ホーニング盤におけるスピンドルの端部に装着したホーニングツールによって被加工物の加工穴のホーニング加工を行った後、上記ホーニングツールに備えたエアーマイクロメータの測定部としての定寸ノズルから前記加工穴の内周面へエアーを噴出したときの背圧を前記スピンドルの先端部付近において検出して前記加工穴の直径を測定する際、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために被加工物の温度を測定すると共に前記ホーニングツールのツール本体に埋設した温度センサによってホーニングツール自体の温度を測定し、前記加工穴の軸方向に対するホーニングツールの位置および前記加工穴に対するホーニングツールの回転角位置を検出するホーニング加工状態検出方法である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、先端部にホーニングツールを着脱交換可能なスピンドルを回転自在かつ軸方向に往復動自在に備えてなるホーニング盤において、前記スピンドルの回転角を検出する回転角検出器と、スピンドルの軸方向の往復動位置を検出するストローク位置検出器とを備え、前記ホーニングツールに備えた定寸ノズルからエアーを噴出したときの背圧を検出するためのエアー圧センサを、前記スピンドルの先端部付近に設け、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために前記ホーニングツール自体の温度を検出する温度センサを、前記ホーニングツールのツール本体に埋設して備え、かつ被加工物の温度を測定するための温度センサを備えている構成である。
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のホーニング盤において、エアー圧センサ用のアンプ及びエアー圧センサの検出値を送信する発信器並びに上記アンプ及び発信器用の電源をスピンドルの先端部付近に備え、前記発信器は、ホーニングツールに備えた温度センサの検出値を送信する発信器を兼ねるものである。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、ホーニング盤におけるスピンドルの端部に装着したホーニングツールによって被加工物の加工穴のホーニング加工を行った後、上記ホーニングツールに備えたエアーマイクロメータの測定部としての定寸ノズルから前記加工穴の内周面へエアーを噴出したときの背圧を前記スピンドルの先端部付近において検出して前記加工穴の直径を測定する際、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために被加工物の温度を測定すると共に前記ホーニングツールのツール本体に埋設した温度センサによってホーニングツール自体の温度を測定し、前記加工穴の軸方向に対するホーニングツールの位置および前記加工穴に対するホーニングツールの回転角位置を検出するホーニング加工状態検出方法である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、先端部にホーニングツールを着脱交換可能なスピンドルを回転自在かつ軸方向に往復動自在に備えてなるホーニング盤において、前記スピンドルの回転角を検出する回転角検出器と、スピンドルの軸方向の往復動位置を検出するストローク位置検出器とを備え、前記ホーニングツールに備えた定寸ノズルからエアーを噴出したときの背圧を検出するためのエアー圧センサを、前記スピンドルの先端部付近に設け、基準温度時に対する熱膨張の補正を行うために前記ホーニングツール自体の温度を検出する温度センサを、前記ホーニングツールのツール本体に埋設して備え、かつ被加工物の温度を測定するための温度センサを備えている構成である。
【００１２】
したがって、請求項１，２の発明によれば、加工穴の直径を測定するときの、軸方向位置及び回転角位置を検出することができ、加工後における加工穴の歪み位置や歪み方向等を正確に検出することができる。よって、前記歪み位置や歪み方向等を知ることにより、ホーニングツールの特性を把握することができ、加工穴の精度管理、ホーニングツールの寿命管理等の向上を図ることができる。
【００１３】
また、ホーニングツール自体の温度を測定するものであるから、加工穴の直径を測定するときにおけるホーニングツールの温度を知ることができ、基準温度時に対する熱膨脹等の補正を行うことができ、加工穴の精度管理をより向上できるものである。
【００１４】
さらに、ホーニングツール自体の温度を測定する温度センサを当該ホーニングツール自体に埋設して備えてなるものであるから、ホーニングツール自体の温度を検出することができ、例えばホーニング加工時におけるホーニングツールの加工部へのクーラントの供給量を制御しての温度管理が可能になり、被加工物の加工穴の加工精度の向上を図ることができる。また、ホーニングツールに備えた定寸ノズルからエアーを噴出し背圧を検出して加工穴の直径を測定するときのホーニングツールの温度を検出して熱膨脹の補正を行うことが可能になる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のホーニング盤において、エアー圧センサ用のアンプ及びエアー圧センサの検出値を送信する発信器並びに上記アンプ及び発信器用の電源をスピンドルの先端部付近に備え、前記発信器は、ホーニングツールに備えた温度センサの検出値を送信する発信器を兼ねるものであるから、ホーニングツールに備えた定寸ノズルからエアーを噴出したときの背圧の検出結果を無線で送受信できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１を参照するに、ホーニング盤（全体的構成は図示省略）に備えたスピンドル１は、ホーニング盤の本体に備えた例えば流体圧シリンダ等のごときリニアアクチュエータ３の作動によって軸方向（図１において上下方向）に往復動するように設けられていると共に、適宜位置に備えたモータ等のごときロータリーアクチュエータ５の作用によって軸心回りに回転するように設けられている。なお、ホーニング盤におけるスピンドル１を軸方向に往復動するための構成及び軸心回りに回転するための構成は公知の構成でも良いものであるから、スピンドル１を往復動しかつ回転するための構成についてのより詳細な説明は省略する。
【００１７】
前記スピンドル１の往復動のストローク位置を検出するために、前記スピンドル１の１部にはストローク位置検出器７が設けられている。このストローク位置検出器７は、軸方向の基準位置（例えばスピンドル１を最上昇せしめた位置）からのスピンドル１の軸方向のストローク位置を検出し得る構成であれば良く、例えばマグネスケール等のごときリニアスケールを使用することができる。本例においては、前記リニアアクチュエータ３における作動ロッド３Ｒのストローク位置を検出すべく上記作動ロッド３Ｒに設けてある。
【００１８】
したがって、リニアアクチュエータ３を作動してスピンドル１を軸方向に往復動するとき、ストローク位置検出器７によって、軸方向の基準位置からの移動位置を検出することができるものである。
【００１９】
前記ロータリーアクチュエータ５の作動によってスピンドル１が回転されるとき、回転方向の基準位置からのスピンドル１の回転角位置を検出するために、回転角検出器９が設けてある。
【００２０】
この回転角検出器９は、基準位置からのスピンドル１の回転角位置を検出し得る構成であれば良く、例えばロータリーエンコーダが使用可能である。上記回転角検出器９はスピンドル１に直接設けることも可能であるが、本例において前記ロータリーアクチュエータ５に設けてある。
【００２１】
したがって、ロータリーアクチュエータ５を作動してスピンドル１を回転するとき、回転方向の基準位置（例えばロータリーエンコーダにおいて原点パルスを出力する位置）からのスピンドル１の回転角位置を検出することができる。
【００２２】
前記スピンドル１の先端部（下端部）には、被加工物（ワーク）Ｗの加工穴ＷＨのホーニング加工を行うホーニングツール１１が着脱交換可能に装着してある。このホーニングツール１１のツール本体１３には放射方向（径方向）へ移動可能な複数の砥石シュー１５が周方向に等間隔に配置してあり、各砥石シュー１５には砥石１７が取付けてある。また、上記ツール本体１３の外周面には、被加工物Ｗの加工穴ＷＨに沿ってホーニングツール１１を案内するガイド部材１９が等間隔に配置してあり、適宜位置のガイド部材１９には、エアーマイクロメータにおける測定部としての定寸ノズル２１が設けてある。さらに前記ツール本体１３内には、前記砥石シュー１５を放射外方向へ押進するためのテーパ部２３Ｔを備えたロッド２３が上下動可能に、かつ上方向へ付勢して内装されている。
【００２３】
前記スピンドル１内には、上記ロッド２３を押し下げる押し棒２５を備えた流体圧シリンダ２７が内装されている。また、上記スピンドル１には、前記ホーニングツール１１における定寸ノズル２１に接続したエアー通路（エアー配管）２９と接続可能のエアー供給路（エアー配管）３１が設けてあり、このエアー供給路３１はエアー源（図示省略）に接続してある。
【００２４】
前記スピンドル１の下端部付近には、定寸ノズル２１からエアーを噴出したときの背圧を検出するエアー圧センサ（Ａ／Ｅ変換器）３３が設けてある。さらに、このエアー圧センサ３３に近接した位置には、前記ツール本体１３自体の温度を検出すべくツール本体１３に埋設して備えた温度センサ３５との接続端子３７が設けてあると共に、前記エアー圧センサ３３及び温度センサ３５用のアンプ（図示省略）及び発信器３９が設けてあり、かつ上記発信器３９等の電源としてのバッテリ４１が設けてある。
【００２５】
図２を参照するに、前記発信器３９に対応して受信器４３が設けてあり、この受信器４３は圧力、温度を演算する演算処理装置４５に接続してある。さらに、内径を予め高精度に加工したマスターリング４７に温度センサ４９が設けてあり、この温度センサ４９はアンプ５１を介して前記演算処理装置４５に接続してある。この演算処理装置４５はホーニング制御回路５３に接続してあり、このホーニング制御回路５３には前記回転角検出器９及びストローク位置検出器７が接続してある。
【００２６】
以上のごとき構成において、予め内径を高精度に加工したマスターリング４７内にホーニングツール１１を位置決めし、ホーニングツール１１に備えた定寸ノズル２１からマスターリング４７の内周面にエアーを噴出したときの背圧をエアー圧センサ３３により検出することにより、マスターリング４７の内周面と定寸ノズル２１との間の間隙寸法を検出することができ、基準としてのマスターリングの内周面に対する定寸ノズル２１の位置を検出することができる。
【００２７】
上述のごとく定寸ノズル２１の位置を検出した後、ホーニングツール１１を被加工物Ｗの加工穴ＷＨ内に配置し、流体圧シリンダ２７を作動してロッド２３を押し下げ、砥石シュー１５を放射外方向へ移動せしめて砥石１７を加工穴ＷＨの内周面に圧接した状態において、リニアアクチュエータ３によってスピンドル１を軸方向に往復動すると共に、ロータリーアクチュエータ５によってスピンドル１を回転することにより、前記ホーニングツール１によって加工穴ＷＨのホーニング加工が行われる。
【００２８】
上述のごとくホーニング加工を行った後、ホーニングツール１に備えたエアーマイクロメータの測定部としての定寸ノズル２１から加工穴ＷＨの内周面へエアーを噴出したときの背圧をエアー圧センサ３３によって検出することにより、上記加工穴ＷＨの内周面と定寸ノズル２１との間の間隙寸法を測定することができ、加工穴ＷＨの直径が許容値内にあるか否かの加工状態を検出することができる。
【００２９】
上述のごとく加工穴ＷＨの加工状態を検出するとき、スピンドル１の軸方向の基準位置からのスピンドル１の移動量をリニアスケール７によって検出することにより、加工穴ＷＨの上端部からの定寸ノズル２１の位置を検出することができる。なお、この場合、スピンドル１を軸方向の基準位置に位置決めしたときの、定寸ノズル２１と加工穴ＷＨの上端部との位置的関係は予め測定しておくものである。
【００３０】
また、ロータリーアクチュエータ５によってスピンドル１を回転したとき、回転角検出器９によって回転方向の基準位置（原点位置）からの回転角位置を検出することにより、上記原点位置に対する測定位置の回転角位置を検知することができる。
【００３１】
したがって、加工穴ＷＨの軸方向の複数個所においてスピンドル１を所定角度毎回転して加工穴ＷＨの直径を測定することにより、加工穴ＷＨの微少の歪みを立体的に検知することができる。よって、ホーニング加工時に歪みを生じ易い方向を把握でき、品質管理向上に役立てることができる。また、加工穴ＷＨの微少な歪みを立体的に検知することにより、例えばホーニングツール１の特性によって歪みを生じるものとして把握することができ、品質管理向上及びホーニングツール１の寿命管理に効果的に役立てることができるものである。
【００３２】
前述のごとくホーニングツール１の定寸ノズル２１からのエアーを噴出して背圧を検出するとき、エアー圧センサ３３はスピンドル１の下端部付近に設けてあって、定寸ノズル２１に近接して設けてあるから、エアー配管の管路抵抗が少なく、前記背圧の立上りを迅速に、かつ感度良く検出することができるものである。
【００３３】
また、前述のごとく、加工穴ＷＨの加工状態を検出するとき、ツール本体１３に設けた温度センサ３５によってツール本体１３自体の温度を測定することができる。さらに、マスターリング４７に設けた温度センサ４９によってマスターリング４７の温度を測定することができる。上記マスターリング４７は、被加工物Ｗの上側に配置してあって、被加工物Ｗへかけるクーラントが同時にかけられているものであって、被加工物Ｗの温度と常にほぼ等しい状態に保持されている。したがって、マスターリング４７の温度を測定することは被加工物Ｗの温度を測定することにほぼ等しいものである。
【００３４】
したがって、前記ホーニングツール１１の検出温度及びマスターリング４７の検出温度を演算処理装置４５に入力し、例えば２０℃の基準温度に対する温度補正の演算処理（熱膨脹の補正処理）を行うことができ、加工精度の維持管理を容易に行うことができるものである。
【００３５】
前記定寸ノズル２１からエアーを噴出したときのエアー圧センサ３３の検出値及びホーニングツール１の温度センサ３５の検出値は発信器３９によって受信器４３へ送信することができるので、スピンドル１に対する配線等の構成が簡単になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るホーニングツールの概略的な構成を示す断面説明図である。
【図２】本発明に係る装置の構成を概略的に示したブロック図である。
【図３】従来のホーニングツールの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１  スピンドル
７  ストローク位置検出器
９  回転角検出器
１１  ホーニングツール
１３  ツール本体
２１  定寸ノズル
３３  エアー圧センサ
３５  温度センサ
３９  発信器
４７  マスターリング
４９  温度センサ
Ｗ  被加工物
ＷＨ  加工穴
【図１】
0003753786.tif 000002
【図２】
0003753786.tif 000003
【図３】
0003753786.tif 000004