JP2020524084A - ホーニング盤およびホーニング盤の使用 - Google Patents

Abstract

円筒面、球面、円錐面および／またはテーパ面、特に転がり軸受の一部をホーニングするためのホーニング盤（１０）、特にプランジホーニング盤であって、工作物（１４）に対する第１の処理箇所において工作物（１４）を切削加工するための加工工具（１６）と、第１の処理箇所に対して、特に周方向でずらされた、工作物（１４）に対する第２の処理箇所において工作物（１４）を亀裂検査および／または研削焼け検査するための渦電流検査プローブ（２８）とを備える、ホーニング盤が提案されている。渦電流検査プローブ（２８）をホーニング盤（１０）内に組み込むことによって、高精度の表面の廉価な製作および検査が可能となる。

Description

本発明は、ホーニング盤ならびにホーニングによって円筒面、球面、円錐面および／またはテーパ面を切削加工することができるホーニング盤の使用に関する。

欧州特許第１９９４３６２号明細書に基づき、測定システムが組み込まれたホーニング盤が公知である。同明細書では、測定システムの光学式のセンサと、検査すべき円筒形の表面との間の中間室が、透明な液体によって満たされている。

高精度の表面を廉価に製作することができるようにしたいという要求が常に存在する。

本発明の課題は、高精度の表面の廉価な製作を可能にする手段を提供することである。

この課題の解決は、本発明によれば、請求項１の特徴を有するホーニング盤ならびに請求項１０の特徴を有する使用によって行われる。本発明の好適な構成は、それぞれ単独でまたは組み合わせて本発明の１つの態様を成すことができる従属請求項および以下の説明に記載してある。

本発明によれば、円筒面、球面、円錐面および／またはテーパ面、特に転がり軸受の一部をホーニングするためのホーニング盤、特にプランジホーニング盤であって、工作物に対する第１の処理箇所において工作物を切削加工するための加工工具と、第１の処理箇所に対して、特に周方向でずらされた、工作物に対する第２の処理箇所において工作物を亀裂検査および／または研削焼け検査するための渦電流検査プローブとを備える、ホーニング盤が提案されている。

渦電流検査プローブは、導電性の工作物において、コイルによって発生させた交番磁界によって工作物に渦電流を誘導し、この渦電流によって発生した磁界の渦電流密度をセンサによって検出することを可能にする渦電流検査を実施することができる。渦電流検査プローブは、励磁信号に対する検出された信号の、特に振幅および位相シフトを測定して、鋳造部材の、格納された目標値からの測定値の十分に大きな偏差に基づき、亀裂形成および／または研削焼けを推測することができる。この場合、工作物に誘導された渦電流の磁界を変化させる工作物内の亀裂ならびに研削焼けが、工作物の導電率を変化させるという知見が利用される。この場合、転がり軸受の一部が一般的に金属材料から製造されていることを特に考慮することができる。この金属材料は基本的に導電性であり、ひいては、渦電流検査プローブによって非接触式に測定することができる。これによって、光学的な検査と、これに相俟った、光学的な検査をエラーなく実施するという困難とを回避することができる。

さらに、渦電流検査プローブをホーニング盤内に組み込むことによって、工作物をホーニング後にホーニング盤から取り出して別体の検査機内に挿入することが不要となる。これによって、検査のために工作物の位置を変えることによる表面の損傷を回避することができるので、不良品に対するリスクが削減される。この場合、加工工具と渦電流検査プローブとが相互に邪魔し合わないようにするために、渦電流検査プローブ用の処理箇所を加工工具用の処理箇所に対して周方向にずらせばすでに十分であり得るという知見が利用される。基本的には、加工工具と渦電流検査プローブとを同時に作動させ、これによって、加工工具による工作物の切削加工中にすでに、工作物の形成された表面を渦電流検査プローブが検査することさえ可能となる。これによって、渦電流検査プローブが工作物の十分な品質を確認するまで、または渦電流検査プローブが、例えば工作物の損傷によって望ましい品質をもはや達成することができないことを確認するまで、加工工具によって切削加工を実施することが可能となる。これによって、工作物の切削加工を必要最小限に減らすことができる。これによって、製品製造時間および／または加工工具の摩耗を低減することができる。渦電流検査プローブをホーニング盤内に組み込むことによって、高精度の表面の廉価な製作および検査が可能となる。

工作物は渦電流検査のために、特に工作物が加工工具による加工のために位置している場所と同じ場所に回転可能にとどまり続けることができる。このために、第１の処理箇所と第２の処理箇所とを実質的に工作物の周面における周方向でのみ互いにずらして位置決めすることができる。これによって、工作物の加工および検査のために、１つの共通の加工ステーションを設けることが可能となる。この場合、好ましくは、ホーニング盤に対して、工作物用の正確に１つの加工ステーションしか設けられていない。しかしながら、工作物を加工工具による加工後にホーニング盤の内部の別のステーションへと、特に水平方向にかつ／または鉛直方向にずらし、これによって、この別のステーションで渦電流検査プローブが渦電流検査を実施することができ、その間、先行のステーションですでに次の工作物を加工工具によって加工することも可能である。渦電流検査プローブは、特に別のステーションにおいて、本来は別の加工工具用に設けられた軸システムを使用することができる。この場合、好ましくは、別のステーションでは専ら渦電流検査プローブによって渦電流検査が行われることが提案されている。この場合、制御された軌道上での渦電流検査プローブの半径方向の均一な間隔を保証するためには、前述した軸システムの、別の加工工具を固定するために設けられた保持アームの軸精度で十分であるという知見が利用される。

特に、渦電流検査プローブが、工作物の半径方向および／または工作物の軸線方向で工作物に対して運動可能に形成されており、工作物が、その長手方向軸線を中心として回転装置によって回転可能に形成されている。渦電流検査プローブは、ホーニングのために設けられた加工工具に匹敵して工作物に対して運動することができる。これによって、ホーニング盤の、本来は（別の）加工工具用に設けられた駆動運動機構を渦電流検査プローブに使用することが可能となる。このためには、渦電流検査プローブの渦電流検査に適した軌道曲線をプログラミングすればすでに十分であり得る。このために、ホーニング盤は、すでに適切な入力表面および／またはインタフェースを提供することができる。

好ましくは、加工工具が、荒削りによる工作物の前切削加工用に設けられているのに対して、仕上げ削りによる工作物の仕上げ切削加工用に設けられた精密加工工具が、第１の処理箇所と第２の処理箇所とに対して周方向でずらされた、工作物に対する第３の処理箇所に設けられている。少なくとも二段階の切削加工によって、まず、加工工具による荒削りステップにおいて、僅かな過大寸法での所望の形状付与を迅速に達成することができ、これによって、精密加工工具による後続の仕上げ削りステップにおいて、ホーニングにより所望される表面品質が作り出される。この場合、精密加工工具は、荒削り後にまだ存在する僅かな過大寸法を切削除去しさえすればよく、これによって、製造時間と精密加工工具の摩耗とを低減することができる。精密加工工具をずらすことによって、この精密加工工具による加工工具と渦電流検査プローブとの損傷を恐れる必要がなくなる。

特に好適には、加工工具が、荒削りによる工作物の前切削加工用に設けられているのに対して、仕上げ削りによる工作物の仕上げ切削加工用に設けられた精密加工工具が、第２の処理箇所に設けられており、精密加工工具と渦電流検査プローブとが、互いに相対運動不能に結合されている。少なくとも二段階の切削加工によって、まず、加工工具による荒削りステップにおいて、僅かな過大寸法での所望の形状付与を迅速に達成することができ、これによって、精密加工工具による後続の仕上げ削りステップにおいて、ホーニングにより所望される表面品質が作り出される。この場合、精密加工工具は、荒削り後にまだ存在する僅かな過大寸法を切削除去しさえすればよく、これによって、製造時間と精密加工工具の摩耗とを低減することができる。渦電流検査プローブは、精密加工工具の適切な箇所に固定することができるので、精密加工工具と渦電流検査プローブとは相互に邪魔し合わない。代替的には、渦電流検査プローブを、特に精密加工工具の代わりに、軸制御される加工ステーションに設けられた別体の保持アームに固定することができる。この場合、特に渦電流検査プローブは、精密加工工具による工作物の切削加工時にすでに、渦電流検査プローブが工作物における渦電流検査をすでに行うことができる程度に工作物の近くに位置決めされている。この場合、制御された軌道上での渦電流検査プローブの半径方向の均一な間隔を保証するためには、精密加工工具用の加工ステーションの軸精度で十分であるという知見が利用される。これによって、装置的な支出と構成スペース需要とを少なく保つことができる。

特に、精密加工工具が保持アームを介して案内されており、渦電流検査プローブが保持アームに固定されている。これによって、精密加工工具の位置決めおよび特に往復運動のために設けられた保持アームを同時に渦電流検査プローブの固定のために使用することができる。これによって、渦電流検査プローブ用の別体の保持アームと渦電流検査プローブ用の別体の運動モータ機構とを節約することができる。その代わりに、渦電流検査プローブが、ホーニングされた検査すべき工作物を走査することができるようにするために、精密加工工具用に設けられた運動モータ機構を渦電流検査プローブのために使用することもできる。

好ましくは、精密加工工具が、ホーニングベルトを有するベルト仕上げユニットとして形成されている。これによって、特に高い表面品質を達成することができる。さらに、ベルト仕上げユニットは複数の変向ローラを有している。これらの変向ローラに沿って、ホーニングベルトが案内される。また、変向ローラは保持アームまたはその他の構成部材に回転可能に支持することができる。この保持アームは、特に渦電流検査プローブを固定するために使用することができる。例えば、ベルト仕上げユニットは、変向ローラを回転可能に支持するためのトラス状のフレームを有することができ、これによって、このフレームが、渦電流検査プローブを適切な箇所に固定するための十分に適切な固定箇所を提供している。この場合、ベルト仕上げユニットによってホーニングが損なわれることはない。精密加工工具は、代替的に石材として形成することができる。

特に好適には、渦電流検査プローブが、この渦電流検査プローブにより工作物の工作物特性が十分でないことが確認された際にホーニング盤を停止させるための停止装置に接続されている。これによって、十分でない工作物特性を有する工作物を不良品として、例えば手で選別するために、ホーニング盤を自動的に停止させることができる。

特に、渦電流検査プローブが、この渦電流検査プローブにより確認された十分でない工作物特性を有する工作物を選別するための選別装置に接続されている。これによって、十分でない工作物特性を有する工作物を、このために設けられた通常の経路、例えば進出ベルトを介してホーニング盤から搬出することができる。選別装置は、例えば不良品ポイントを調節することによって不合格の工作物を不良品として後続の搬送経路から離れる方向に案内することができる。これによって、不良品工作物の選別を自動化して行うことができるので、手での選別を節約することができる。

好ましくは、加工工具および／または精密加工工具が、立形ホーニングおよび／または立形のかつ／または横形のプランジホーニングのために形成されている。これによって、特に転がり軸受における接触面を高い表面品質で形成することができる。

本発明は、さらに、ホーニングによって、球面ころ軸受用の球面ころおよび／または円筒ころ軸受用の円筒ころおよび／または円錐ころ軸受用の円錐ころおよび／または転がり軸受用の内輪および／または転がり軸受用の外輪を製造するための、前述したように構成かつ改良することができるホーニング盤の使用に関する。特に転がり軸受では、長い寿命を達成するために、互いに接触し合って互いに相対的に運動可能な構成部材同士の接触面に、粗さが可能な限り少ない特に高い表面品質が所望されている。同時に、ホーニング時に形成された、ホーニングされた表面における平滑面によって、良好なトライボロジ特性を得ることができる。渦電流検査プローブをホーニング盤内に組み込むことによって、転がり軸受の高精度の表面の廉価な製作および検査が可能となる。

以下に、本発明を添付の図面を参照しながら好適な実施例に基づき例説する。なお、以下に記載した複数の特徴は、それぞれ単独でも組み合わせても、本発明の１つの態様を成すことができる。

ホーニング盤の第１の実施の形態の概略的な平面図である。 ホーニング盤の第２の実施の形態の概略的な平面図である。

図１に示したホーニング盤１０は、駆動される回転台１２を有している。この回転台１２には、ホーニングすべき工作物１４が緊締されていて、回転されるようになっている。立形ホーニングに適した加工工具１６は、半径方向で工作物１４に接近運動させることができ、鉛直線に実質的に合致する軸線方向で往復運動させることができる。図示の実施例では、加工工具１６が荒削りのために使用されるのに対して、仕上げ削りは、ベルト仕上げユニットとして形成された精密加工工具１８によって行われる。この精密加工工具１８は、直線的に案内される保持アーム２０によって半径方向で工作物１４に接近運動させることができ、軸線方向で往復運動させることができる。ベルト仕上げユニットとして形成された精密加工工具１８は、ホーニングベルト２２を有している。このホーニングベルト２２は変向ローラ２４に沿って案内されている。この変向ローラ２４は、保持アーム２０の一部であるフレーム２６に回転可能に結合されている。加工工具１６と精密加工工具１８とは、周方向で互いに異なる処理箇所に互いにずらされて位置決めされていて、これによって、相互に邪魔し合わないようになっている。

図１に示した実施例では、加工工具１６と精密加工工具１８とに対して周方向でずらされた処理箇所に渦電流検査プローブ２８が設けられている。この渦電流検査プローブ２８によって、ホーニング後またはホーニング中に加工ステーションの軸システムにより、工作物１４の非接触式の亀裂検査および／または研削焼け検査を実施することができる。渦電流検査プローブ２８は、別の保持アームによって半径方向および／または軸線方向で工作物１４に対して移動させることができ、これによって、工作物１４の表面全体を走査しかつ検査することができる。

図２に示したホーニング盤１０の実施例では、図１に示したホーニング盤１０の実施例と比較して、渦電流検査プローブ２８が、精密加工工具１８用に設けられた保持アーム２０のフレーム２６に固定されており、これによって、渦電流検査プローブ２８が精密加工工具１８と一緒に運動する。これによって、別の保持アーム３０が節約され、工作物１４へのアクセス性が改善されているので、工作物１４をより容易に手でまたは機械的に挿入しかつ／または取り出すことができる。

１０ ホーニング盤
１２ 回転台
１４ 工作物
１６ 加工工具
１８ 精密加工工具
２０ 保持アーム
２２ ホーニングベルト
２４ 変向ローラ
２６ フレーム
２８ 渦電流検査プローブ
３０ 別の保持アーム

Claims (10)

1. 円筒面、球面、円錐面および／またはテーパ面、特に転がり軸受の一部をホーニングするためのホーニング盤、特にプランジホーニング盤であって、
   工作物（１４）に対する第１の処理箇所において前記工作物（１４）を切削加工するための加工工具（１６）と、
   前記第１の処理箇所に対して、特に周方向でずらされた、前記工作物（１４）に対する第２の処理箇所において前記工作物（１４）を亀裂検査および／または研削焼け検査するための渦電流検査プローブ（２８）と、
   を備える、ホーニング盤。
2. 前記渦電流検査プローブ（２８）が、前記工作物（１４）の半径方向および／または前記工作物（１４）の軸線方向で前記工作物（１４）に対して運動可能に形成されており、前記工作物（１４）が、その長手方向軸線を中心として回転装置によって回転可能に形成されていることを特徴とする、請求項１記載のホーニング盤。
3. 前記加工工具（１６）が、荒削りによる前記工作物（１４）の前切削加工用に設けられているのに対して、仕上げ削りによる前記工作物（１４）の仕上げ切削加工用に設けられた精密加工工具（１８）が、前記第１の処理箇所と前記第２の処理箇所とに対して周方向でずらされた、前記工作物（１４）に対する第３の処理箇所に設けられていることを特徴とする、請求項１または２記載のホーニング盤。
4. 前記加工工具（１６）が、荒削りによる前記工作物（１４）の前切削加工用に設けられているのに対して、仕上げ削りによる前記工作物の仕上げ切削加工用に設けられた精密加工工具（１８）が、前記第２の処理箇所に設けられており、前記精密加工工具（１８）と前記渦電流検査プローブ（２８）とが、互いに相対運動不能に結合されていることを特徴とする、請求項１または２記載のホーニング盤。
5. 前記精密加工工具（１８）が保持アーム（２０）を介して案内されており、前記渦電流検査プローブ（２８）が前記保持アーム（２０）に固定されていることを特徴とする、請求項４記載のホーニング盤。
6. 前記精密加工工具（１８）が、ホーニングベルト（２２）を有するベルト仕上げユニットとして形成されていることを特徴とする、請求項３から５までのいずれか１項記載のホーニング盤。
7. 前記渦電流検査プローブ（２８）が、該渦電流検査プローブ（２８）により前記工作物（１４）の工作物特性が十分でないことが確認された際に前記ホーニング盤（１０）を停止させるための停止装置に接続されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のホーニング盤。
8. 前記渦電流検査プローブ（２８）が、該渦電流検査プローブ（２８）により確認された十分でない工作物特性を有する工作物（１４）を選別するための選別装置に接続されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のホーニング盤。
9. 前記加工工具（１６）および／または前記精密加工工具（１８）が、立形ホーニングおよび／または立形のかつ／または横形のプランジホーニングのために形成されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のホーニング盤。
10. ホーニングによって、球面ころ軸受用の球面ころおよび／または円筒ころ軸受用の円筒ころおよび／または円錐ころ軸受用の円錐ころおよび／または転がり軸受用の内輪および／または転がり軸受用の外輪を製造するための、請求項１から９までのいずれか１項記載のホーニング盤（１０）の使用。

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