JP5354172B2 - Internal processing equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管状部材、例えばジェットエンジンのタービンとファン又はコンプレッサを連結するロングシャフトのような長尺シャフトの内面を加工する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for processing the inner surface of a long shaft, such as a long shaft connecting a tubular member, for example, a jet engine turbine and a fan or compressor.
ジェットエンジンのタービンとファン又はコンプレッサを連結するために、ロングシャフトと呼ばれる細長い中空軸(例えば全長約3m、主要部の外径10〜20cm)が用いられる。かかるロングシャフトは、軽量化のため薄肉であり、かつタービンと共に高速回転するため高い回転バランス精度が要求される。そのため、通常の内面加工装置(例えば中ぐり盤)の適用は困難であり、図7に例示するような加工工程が適用される。 In order to connect a turbine of a jet engine and a fan or a compressor, an elongated hollow shaft called a long shaft (for example, a total length of about 3 m, a main portion having an outer diameter of 10 to 20 cm) is used. Such a long shaft is thin for weight reduction and requires high rotation balance accuracy because it rotates at high speed together with the turbine. For this reason, it is difficult to apply a normal inner surface processing apparatus (for example, a boring machine), and a processing step as illustrated in FIG. 7 is applied.
すなわち、(A)ロングシャフト51の外面を粗加工後、(B)コアバー52とロングシャフト51との隙間へ硫黄53を鋳込み、(C)硫黄の凝固後、コアバー52とほぼ同径のボーリングバー54を挿入し、(D)ボーリングバー54を引き抜きながら、先端部55の工具56で内面を加工する手段が用いられる。
かかる手段により、ボーリングバー54の先端部55を凝固した硫黄53で支持することができ、先端工具56の芯振れを防ぎ、硫黄53と共に内面を加工することにより、内径振れの少ないロングシャフトを加工することができる。
That is, (A) after roughing the outer surface of the
By such means, the
本発明に関連する内壁倣い装置として、特許文献1が開示されている。また上述したロングシャフトの内面加工装置として、例えば特許文献2が既に開示されている。
特許文献1の「管の内壁の倣い切削装置」は、鋼管等の管の内面の切削に切削刃を適用するに際し、鋼管の内径が真円でない場合でもその内径に沿って一定の厚みでの切削を可能とすると共に良質の面粗度に仕上げることを目的とする。
そのため、この発明は、図8(A)(B)に示すように、管Aの一端を保持してその軸線回りに回転させる回転駆動装置69と、前記管の軸線方向に進退可能なボーリングバー61と、該ボーリングバーの先端に取り付けられて前記管の中に挿入可能な切削刃63を備えたボーリングヘッド62とを備えた管の内壁の倣い切削装置において、前記ボーリングヘッド62は、その先端側の周面から半径方向内方に設けたスプリングを内蔵した取付ブッシュ67aと該スプリングに支持された保持体66cと該保持体の外方端に固定されて出没自在且つ該ボーリングヘッドの外側へ向けて付勢された1個の可動シュー66と、該可動シューと相対向する位置で切削刃63の近傍に設けた該ボーリングヘッドの周面から突き出た1個の固定シュー64と、該固定シューの管の回転方向の後方側で前記可動シュー66との中間位置に設けた同一高さの1個の固定シュー65とを設けたものである。
Therefore, as shown in FIGS. 8A and 8B, the present invention includes a
特許文献2の「ロングシャフト内面加工装置」は、硫黄滑り止めペンキを用いることなく硫黄のスリップによる空回りを防止することを目的とする。
The “long shaft inner surface processing apparatus” of
そのため、この発明は、図9に示すように、ロングシャフト71を軸心Z−Zを中心に回転駆動するシャフト回転装置72と、加工工具74をロングシャフト内の軸心に沿って移動させる工具移動装置76とを備える。加工工具74は、ロングシャフトの軸心に沿って延びる中空管89と、その内部を貫通する拡縮用ロッド82と、ローレット83を有するローレット支持部84と、ローレット支持部と中空管の先端部とを連結する平行リンク85と、ローレット支持部とロッドの先端部とを連結する拡縮リンク86とからなるものである。
Therefore, as shown in FIG. 9, the present invention includes a
図1は、本発明が対象とするロングシャフトの模式図である。このロングシャフト1は、バランス調整済みであり、軸線に対して内面2(下穴)が真円かつ同心に加工されており、この下穴2に倣って正確に中ぐり加工を行う必要がある。このようなロングシャフトの内面加工装置として、特許文献1、特許文献2が既に開示されている。
FIG. 1 is a schematic view of a long shaft to which the present invention is applied. This
中ぐり加工を行う際、内面加工用の刃物の先端が長尺シャフトの内面にちょうど当たる位置を確認するため「刃合わせ」と呼ばれる作業が行われる。特許文献1、特許文献2の加工装置はいずれも刃合わせ作業のための機構を持たず、これらを含む従来の長尺シャフトの加工装置では刃物先端が長尺シャフトの内面に当たった音を作業員が聞いて、刃合わせを行っていた。あるいは、内径計測治具を用いて長尺シャフトの内面を計測し、切り込み量を決定していた。
しかし、人間の聴覚には個人差があるため、音を聞いて判断する方法では再現性がなかった。また、内径計測治具を用いる方法では、長尺シャフトを計測できるような長い治具が必要であるため治具自体に撓みが生じることから、精度よく計測することができなかった。このため、刃合わせを正確に行うことが困難であった。また、長尺シャフト以外の管状部材についても、同様の理由で刃合わせを正確に行うことが困難であった。
When performing boring, an operation called “blade alignment” is performed in order to confirm the position at which the tip of the inner surface cutting tool just hits the inner surface of the long shaft. Neither of the processing apparatuses of
However, because there are individual differences in human hearing, the method of judging by listening to sound was not reproducible. Further, in the method using the inner diameter measuring jig, since a long jig capable of measuring the long shaft is necessary, the jig itself bends, so that it cannot be measured with high accuracy. For this reason, it has been difficult to accurately align the blades. In addition, it is difficult to accurately align the blade members other than the long shaft for the same reason.
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の第1の目的は、正確に刃合わせを行うことができる内面加工装置を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、例えば両端部の下穴が約100mm、中間部の下穴が約130mm、全長が約3mの細長い長尺シャフトを対象とした場合でも、長尺シャフト内に挿入する加工ヘッドの最大径を長尺シャフトの両端部の下穴よりも細くでき、加工時の工具反力による加工精度の低下を防止でき、長尺シャフトの内面を下穴に倣って正確に内面加工することができる内面加工装置を提供することにある。
The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, a first object of the present invention is to provide an inner surface machining apparatus capable of accurately performing blade alignment.
In addition, the second object of the present invention is to provide a long shaft having an inner diameter of about 100 mm, an intermediate portion of about 130 mm, and an overall length of about 3 m. The maximum diameter of the machining head to be inserted into the shaft can be made thinner than the pilot holes at both ends of the long shaft, preventing a drop in machining accuracy due to the tool reaction force during machining, and the inner surface of the long shaft can be accurately followed by the pilot hole Another object of the present invention is to provide an inner surface processing apparatus capable of inner surface processing.
(1)本発明は、軸方向に貫通する下穴を有する管状部材の内面を前記下穴に倣って切削加工する内面加工装置であって、前記管状部材を固定する固定装置と、前記管状部材の下穴に軸方向に挿入可能であり、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物をもつ加工ヘッドと、前記加工ヘッドを前記管状部材に対して軸方向に相対的に移動させる軸移動手段と、前記刃物を前記管状部材に対して相対的に回転させる回転手段と、前記刃物が前記下穴の内面に接触したことを検知するための接触検知用センサと、を備えることを特徴とする。 (1) The present invention is an inner surface processing apparatus that cuts the inner surface of a tubular member having a pilot hole penetrating in the axial direction following the pilot hole, the fixing device fixing the tubular member, and the tubular member A machining head having an inner surface cutting tool which can be inserted in the pilot hole in the axial direction and movable in the radial direction, and an axial movement means for moving the machining head relative to the tubular member in the axial direction And a rotation means for rotating the cutter relative to the tubular member, and a contact detection sensor for detecting that the cutter has contacted the inner surface of the pilot hole. .
上記の本発明によれば、接触検知センサにより刃物が下穴の内面に接触したことを検知することができるので、刃物が下穴の内面にちょうど当たる位置(ゼロ点位置ないし基準位置)を正確に知ることができ、これにより、刃合わせを正確に行うことができる。 According to the present invention described above, the contact detection sensor can detect that the cutter has contacted the inner surface of the pilot hole, so that the position (zero point position or reference position) where the cutter has just hit the inner surface of the pilot hole can be accurately determined. Thus, the blades can be accurately aligned.
(2)また上記(1)の内面加工装置において、前記管状部材は、長尺シャフトであり、前記固定装置は、前記長尺シャフトを撓まないように固定し、前記加工ヘッドは、前記刃物をもち軸心まわりに回転可能な刃物ヘッドと、該刃物ヘッドを回転可能に支持するとともに該刃物ヘッドの回転中心を下穴の軸線に一致させかつ長尺シャフト内で前記刃物ヘッドを軸方向に移動可能に支持する内面倣いヘッドとを有し、前記軸移動手段は、前記長尺シャフトの一端から下穴を通して前記内面倣いヘッドに連結され、加工ヘッドを軸方向に移動させるヘッド移動装置として構成されており、前記回転手段は、前記長尺シャフトの他端から下穴を通して前記刃物ヘッドに連結され、該刃物ヘッドを軸線まわりに回転駆動する刃物回転装置として構成されている。 (2) In the inner surface processing apparatus of (1), the tubular member is a long shaft, the fixing device fixes the long shaft so as not to bend, and the processing head includes the cutting tool. A cutter head that can rotate about an axis, and supports the cutter head rotatably, aligns the center of rotation of the cutter head with the axis of the pilot hole, and moves the cutter head in the axial direction within a long shaft. An inner surface copying head that is movably supported, and the shaft moving means is connected to the inner surface copying head from one end of the long shaft through a pilot hole, and is configured as a head moving device that moves the machining head in the axial direction. The rotating means is connected to the blade head from the other end of the long shaft through a pilot hole, and is configured as a blade rotating device that rotationally drives the blade head around an axis. It has been.
上記の構成によれば、加工ヘッドの軸方向移動と回転駆動は、長尺シャフトの下穴を通して加工ヘッドに連結されたヘッド移動装置と刃物回転装置により行うので、加工ヘッドの構成として、大きな駆動力を要する機構を設けなくてよい。すなわち、加工ヘッドは、半径方向に移動する刃物を有するとともに刃物ヘッドの回転中心を下穴の軸線に一致させかつ軸方向に移動可能に支持する機能を有していればよいため、加工ヘッドの最大径を、長尺シャフトの両端部の下穴よりも細くできる。
また、内面倣いヘッドにより、刃物ヘッドを回転可能に支持するとともに刃物ヘッドの回転中心を下穴の軸線に一致させかつ長尺シャフト内で刃物ヘッドを軸方向に移動可能に支持するので、ラジアル方向の加工反力をワークに逃がし、回転方向の反力を内面倣いヘッドに接続されるシャフト(ボーリングバー)が受け持つことで、長尺細径化が実現できる。
すなわち、内面倣いヘッドにより刃物ヘッドの軸線を下穴の軸線に一致させ、かつ軸方向に移動可能に支持することにより、加工ヘッドの小型化が更に容易となり、かつ加工時の工具反力を長尺シャフトの内面で受けるため、工具反力による加工精度の低下を防止することができる。
従って、加工時の工具反力による加工精度の低下を防止して、長尺シャフトの内面を、その下穴に倣って正確に中ぐり加工することができる。
According to the above configuration, the axial movement and the rotational drive of the machining head are performed by the head moving device and the blade rotating device connected to the machining head through the pilot hole of the long shaft. It is not necessary to provide a mechanism that requires force. That is, the machining head only needs to have a function of supporting the cutter head moving in the radial direction and having the rotation center of the cutter head coincide with the axis of the pilot hole and movably supported in the axial direction. The maximum diameter can be made thinner than the pilot holes at both ends of the long shaft.
In addition, the inner surface scanning head supports the blade head rotatably, and the rotation center of the blade head coincides with the axis of the pilot hole and supports the blade head movably in the long shaft in the radial direction. The machining reaction force of the above is released to the workpiece, and the shaft (boring bar) connected to the head that follows the inner surface copying the reaction force in the rotational direction takes charge, so that a long and narrow diameter can be realized.
In other words, the inner surface scanning head aligns the axis of the blade head with the axis of the pilot hole and supports it so as to be movable in the axial direction, thereby further reducing the size of the machining head and increasing the tool reaction force during machining. Since it is received by the inner surface of the shank shaft, it is possible to prevent a reduction in machining accuracy due to a tool reaction force.
Accordingly, it is possible to prevent boring accuracy due to the tool reaction force at the time of machining and accurately boring the inner surface of the long shaft following the pilot hole.
(3)また上記(2)の内面加工装置において、前記刃物ヘッドは、前記刃物が先端に取り付けられ半径方向に移動可能なツール台と、軸方向に駆動され軸方向移動によって前記ツール台を半径方向に移動させる軸方向移動部材とを有し、前記刃物回転装置は、前記軸方向移動部材を軸方向に移動させる刃物駆動ロッドを有し、前記接触検知用センサは、前記ツール台、前記軸方向移動部材又は前記刃物駆動ロッドに付帯して設けられた圧力センサ又はひずみゲージである。 (3) In the inner surface machining apparatus according to (2), the blade head includes a tool base that is attached to a tip and movable in a radial direction, and a tool base that is driven in the axial direction and moves in the radial direction. An axial movement member that moves in a direction, the blade rotation device includes a blade drive rod that moves the axial movement member in the axial direction, and the contact detection sensor includes the tool base, the shaft It is a pressure sensor or a strain gauge attached to the direction moving member or the blade driving rod.
上記の構成によれば、圧力センサ又はひずみゲージにより、刃物が下穴の内面に当たったときの衝撃による圧力変動又はひずみ変動を検出することにより、刃物が下穴の内面に当たったことを精度よく検出できる。 According to the above configuration, the pressure sensor or strain gauge detects the pressure fluctuation or strain fluctuation due to the impact when the cutter hits the inner surface of the pilot hole, thereby accurately detecting that the cutter has hit the inner surface of the pilot hole. Can be detected well.
(4)また上記(1)又は(2)の内面加工装置において、前記接触検知用センサは、前記加工ヘッドに取り付けられた音センサ又は振動センサである。 (4) In the inner surface processing apparatus of (1) or (2), the contact detection sensor is a sound sensor or a vibration sensor attached to the processing head.
上記の構成によれば、刃物が下穴の内面に当たったときの音又は振動を音センサ又は振動センサにより検出することにより、刃物が下穴の内面に当たったことを精度よく検出できる。 According to said structure, it can detect accurately that the cutter contacted the inner surface of the pilot hole by detecting the sound or vibration when the cutter hits the inner surface of the pilot hole by the sound sensor or the vibration sensor.
本発明の内面加工装置によれば、正確に刃合わせを行うことができる。また、長尺シャフト内に挿入する加工ヘッドの最大径を長尺シャフトの両端部の下穴よりも細くでき、加工時の工具反力による加工精度の低下を防止でき、長尺シャフトの内面を下穴に倣って正確に内面加工することができる。 According to the inner surface machining apparatus of the present invention, blade alignment can be performed accurately. In addition, the maximum diameter of the machining head to be inserted into the long shaft can be made thinner than the pilot holes at both ends of the long shaft, preventing a reduction in machining accuracy due to tool reaction force during machining, and the inner surface of the long shaft The inner surface can be precisely machined following the pilot hole.
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本発明の内面加工装置は、図1に示したように軸方向に貫通し軸線に対して線対称の下穴2を有する管状部材、例えば細長い長尺シャフト1の内面をその下穴2に倣って内面加工する内面加工装置である。
As shown in FIG. 1, the inner surface machining apparatus of the present invention is a tubular member having a
図2は、本発明の実施形態による内面加工装置の全体構成図である。この図に示すように、本実施形態における内面加工装置は、固定装置10、加工ヘッド20、ヘッド移動装置30および刃物回転装置40を備える。
FIG. 2 is an overall configuration diagram of the inner surface machining apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in this figure, the inner surface machining apparatus in the present embodiment includes a fixing
固定装置10は、長尺シャフトを固定するための装置である。本実施形態において固定装置10は、水平に延びるメインフレーム11、メインフレーム11の上面に沿って移動可能に設けられ長尺シャフト1の両端部を同心に把持する1対のチャック装置12、13、及びメインフレーム11の上面に沿って間隔をおいて配置され長尺シャフト1を支持する複数の支持金具14からなる。このように構成された固定装置10により、長尺シャフト1を撓まないように固定できる。
The fixing
加工ヘッド20は、長尺シャフト1の下穴2の少なくとも一方から軸方向に挿入可能な寸法を有し、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物29をもつ。本実施形態において加工ヘッド20は、刃物ヘッド22と内面倣いヘッド21とを有する。
刃物ヘッド22は、上記の刃物29を有し軸心まわりに回転可能に構成されている。
内面倣いヘッド21は、刃物ヘッド22を回転可能に支持するとともに、刃物ヘッド22の回転中心を下穴2の軸線に一致させかつ長尺シャフト1内で刃物ヘッド22を軸方向に移動可能に支持する。
加工ヘッド20の詳細な構造に関しては、後述する。
The
The
The inner
The detailed structure of the
ヘッド移動装置30は、ボーリングバー32と、バー移動装置34と、液圧供給装置36とを備える。このヘッド移動装置30は、本発明における「加工ヘッドを長尺シャフトに対して軸方向に相対的に移動させる軸移動手段」を構成している。
The
ボーリングバー32は、中空円筒形の細長い部材であり、一端(図で左端)が加工ヘッド20(内面倣いヘッド21)に連結され軸方向に水平に延びる。このボーリングバー32は、軸線に沿って貫通する中空穴32a(図3参照)を有する。
The
バー移動装置34は、ボーリングバー32の後端部(図で右端部)を回転不能に把持する移動部材34aと、移動部材34aと螺合してこれを軸方向に移動させるスクリューネジ34bと、スクリューネジ34bを軸線を中心に回転駆動する回転駆動装置34c(例えば減速器付きモータ)とを有し、回転駆動装置34cによりスクリューネジ34bとボーリングバー32を介して加工ヘッド20を軸方向に移動させるようになっている。
The
なお、バー移動装置34において、移動部材34a、スクリューネジ34b及び回転駆動装置34cを有する構成に代えて、ボーリングバー32を軸方向に移動できるその他の構成を採用してもよい。例えば、ラックアンドピンオン機構、ベルト機構あるいはチェーン機構などを回転モータで駆動してボーリングバー32を軸方向に移動させる構成や、リニアモータによりボーリングバー32を直接、軸方向に移動させる構成を採用してもよい。
In addition, in the
上述した構成のバー移動装置34により、長尺シャフト1の一端から下穴2を通してボーリングバー32の一端(左端)を加工ヘッド20に連結し、ボーリングバー32の移動により加工ヘッド20を軸方向に移動させることができる。
With the
液圧供給装置36は、液圧ユニット36aとボーリングバー32の末端(図で右端)に連結された液圧ホース36bからなり、ボーリングバー32の中空穴32a(図3参照)を通して加工ヘッド20を作動させるための液圧作動液(後述する)を供給するようになっている。
The hydraulic
刃物回転装置40は、回転ロッド42と、刃物駆動ロッド44と、回転駆動装置46と、軸移動装置48とを有する。この刃物回転装置40は、本発明における「刃物を長尺シャフトに対して相対的に回転させる回転手段」を構成している。
The
回転ロッド42は、中空円筒形の細長い部材であり、一端(図で右端)が加工ヘッド20(刃物ヘッド22)に連結され軸方向に水平に延びる。
刃物駆動ロッド44は、回転ロッド42の中空穴を通して軸方向に延び、加工ヘッド20の後述する軸方向移動部材28(図3参照)に相対回転不可能に連結されている。
The rotating
The
回転駆動装置46は、メインフレーム11の上面に沿って水平に移動可能に設けられた水平移動台46aと、水平移動台46a上に設置された回転駆動チャック46bとを有する。水平移動台46aは、図示しない水平レールとこれに案内されたガイドを有し、低抵抗で水平に移動するようになっている。また、回転駆動チャック46bは、回転ロッド42の軸端(図で左端)を把持するチャック装置と、チャック装置を軸線まわりに回転駆動するチャック回転駆動機構からなる。
The
上述した構成により、刃物回転装置40により、長尺シャフト1の他端(図で左端)から下穴2を通して加工ヘッド20に連結された回転ロッド42を軸線まわりに回転駆動するとともに、加工ヘッド20の移動に追従して水平移動台46aを軸方向に移動させることができる。
With the configuration described above, the
軸移動装置48は、水平移動台46aの上に設置された直動アクチュエータであり、回転駆動装置46と共に軸方向に移動し、刃物駆動ロッド44を回転ロッド42に対して相対的に軸移動させるようになっている。軸移動装置48を構成する直動アクチュエータとしては、回転モータと動力変換機構(ラックアンドピニオン機構、ボールねじ機構、ベルト機構など)の組合せや、リニアモータや、油圧シリンダ装置を採用することができる。また、軸移動装置48は、刃物駆動ロッド44を回転可能に支持している。このため、刃物駆動ロッド44は、後述する軸方向移動部材28とともに回転できるようになっている。
The
図3は、図2の加工ヘッド20の拡大断面図である。
この例において、内面倣いヘッド21は、円筒形のメイン本体23と、メイン本体23の軸方向に間隔をおいた位置に設けられた1対の内面チャック24と、メイン本体23の軸方向に間隔をおいた位置に設けられた1対のピストン25を有する。
円筒形のメイン本体23は、長尺シャフト1の下穴2に軸方向に挿入可能な直径を有する。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the
In this example, the inner
The cylindrical
各内面チャック24は、軸方向に転動可能な回転ロータ24aと、メイン本体23内に半径方向に移動可能に設けられ回転ロータ24aを半径方向に進退移動させるガイド部材24cとの組を、周方向に3組以上有している。図3の構成例では、各内面チャック24において回転ロータ24aとガイド部材24cの組が120度間隔で3組配置されている。各ガイド部材24cは、軸線に対し傾斜したテーパ面24bを有している。
Each
1対のピストン25は、1対の内面チャック24間のメイン本体23内において、軸方向の反対方向に移動可能に設けられている。
また各ピストン25は、その軸方向一端に各ガイド部材24cのテーパ面24bと同一の傾斜をもつテーパ面25aを有する。テーパ面24b、25aは平面でよい。
The pair of
Each
また、メイン本体23は、ボーリングバー32に形成された中空穴32aから1対のピストン25の間に液圧作動液を供給する液圧流路23aを有する。
The
上述した構成により、内面倣いヘッド21に液圧供給装置36から供給される液圧作動液により1対の内面チャック24を放射状に拡径して刃物ヘッド22の軸線を下穴2の軸線に一致させ、かつ回転ロータ24aにより内面倣いヘッド21を軸方向に移動可能に支持することができる。
With the above-described configuration, the pair of inner surface chucks 24 is radially expanded by the hydraulic working fluid supplied from the hydraulic
また、下穴2がテーパ穴である場合でも、1対のピストン25はそれぞれ独立に移動するので、1対の内面チャック24をそれぞれ独立に放射状に拡径して刃物ヘッド20の軸線を下穴2の軸線に一致させることができる。
Further, even when the
刃物ヘッド22は、中空円筒形のサブ本体26と、先端に刃物29が取り付けられたツール台27と、サブ本体26内に設けられた軸方向移動部材28を有する。
サブ本体26は、軸受26aを介して、内面倣いヘッド21に軸線まわりに回転可能に連結されている。
ツール台27は、サブ本体26内において半径方向に移動可能に案内され、軸線に対し傾斜した傾斜歯27aを有する。
The
The sub
The
軸方向移動部材28は、ツール台27の傾斜歯27aと歯合する傾斜歯28aを有している。また、軸方向移動部材28は、刃物駆動ロッド44と同芯で互いに相対回転不可能な状態で連結されており、刃物駆動ロッド44とともに軸方向に移動しかつ軸心を中心に回転する。
The
上述した構成により、刃物ヘッド22を、内面倣いヘッド21にその軸線まわりに回転可能に支持できる。また、刃物駆動ヘッド44を軸移動装置48で軸方向に移動させることで刃物駆動ヘッド44に連結された軸方向移動部材28を軸方向に移動させ、この軸方向移動を傾斜歯27aと傾斜歯28aを介してツール台27の半径方向移動に変換することより刃物29を半径方向に移動させることができる。
With the configuration described above, the
図3に示すように、本発明の内面加工装置は、さらに、刃物29が下穴2の内面に接触したことを検知するための接触検知用センサ15を備える。
図3の構成例において、接触検知用センサ15は、ツール台27に付帯して設けられた圧力センサ15A又はひずみゲージ15Bである。図示例では、圧力センサ15Aとひずみゲージ15Bの両方が示されているが、いずれか一方のみを有する構成でよい。
As shown in FIG. 3, the inner surface machining apparatus of the present invention further includes a
In the configuration example of FIG. 3, the
ツール台27に設ける接触検知用センサ15として圧力センサ15Aを採用する場合、ツール台27を、傾斜歯27aが形成された部分と、刃物29を取り付ける部分とに分割し、その間に圧力センサ15Aを配置することで、圧力センサ15Aをツール台27に設けることができる。圧力センサとしては、たとえば、圧電素子(ピエゾ素子)やロードセルを用いることができる。
When the
ツール台27に設ける接触検知用センサとしてひずみゲージ15Bを採用する場合、ツール台27の移動方向(刃物ヘッド22の半径方向)のひずみを計測できる位置にひずみゲージ15Bを取り付けることで、ひずみゲージ15Bをツール台27に設けることができる。
When the
圧力センサ15A又はひずみゲージ15Bからの検出信号の外部への伝送方法については、たとえば、軸方向移動部材28と刃物駆動ロッド44の内部に軸方向の穴を設け、その穴に圧力センサ15A又はひずみゲージ15Bと接続した信号ケーブルを通し、信号を伝送するという構成を採用してよい。この構成の場合、軸方向移動部材28と刃物駆動ロッド44はともに回転する部材であるため、静止部との間で信号伝送を可能とするために、スリップリングなどの電気的接続手段を設ける必要がある。
With respect to a method of transmitting the detection signal from the
上記の構成によれば、刃物29を下穴2の内面に向けて移動させていくとき、接触検知センサ15により刃物29が下穴2の内面に接触したことを検知することができるので、刃物29が下穴の内面にちょうど当たる位置(ゼロ点位置ないし基準位置)を正確に知ることができ、これにより、刃合わせを正確に行うことができる。
According to the above configuration, when the
なお、図3の構成例において、圧力センサ15Aとひずみゲージ15Bの両方を設け、2つのセンサを併用して検出精度を高めてもよい。
また、軸移動装置48を構成する直動アクチュエータが油圧シリンダ装置である場合、油圧シリンダ装置の油圧変動を感知することで刃物29が下穴2の内面に接触したことを検知してもよく、このような構成を本発明における接触検知用センサとして採用してもよい。
In the configuration example of FIG. 3, both the
Further, when the linear actuator constituting the
図4は、接触検知用センサ15の別の配置構成例を示す図である。図4の構成例では、接触検知用センサとしての圧力センサ15Aが、軸方向移動部材28と刃物駆動ロッド44の間に配置されている。この構成において、刃物29を下穴2の内面に向けて移動させ、刃物29が下穴2の内面に接触したとき、その接触による衝撃がツール台27と軸方向移動部材28を介して圧力変動として圧力センサ15Aに伝わるので、圧力センサ15Aによりこれを検出することで、刃物29が下穴2の内面に接触したことを検知することができる。
FIG. 4 is a diagram showing another arrangement configuration example of the
また、図4に示すように、接触検知用センサとしてのひずみゲージ15Bを軸方向移動部材28に取り付けてもよい。この構成の場合、刃物29が下穴2の内面に接触したときの衝撃が、ツール台27と軸方向移動部材28を介してひずみ変動としてひずみゲージ15Bに伝わるので、ひずみゲージ15Bによりこれを検出することで、刃物28が下穴2の内面に接触したことを検知することができる。なお、図4の構成例において、圧力センサ15Aとひずみゲージ15Bの両方を設け、2つのセンサを併用して検出精度を高めてもよい。
Further, as shown in FIG. 4, a
図5は、接触検知用センサ15の別の構成例を示す図である。図5の構成例において、接触検知用センサ15は、加工ヘッド20に取り付けられた音センサ15C又は振動センサ15Dである。図示例では、音センサ15Cと振動センサ15Dの両方が示されているが、いずれか一方のみを有する構成でよい。
FIG. 5 is a diagram illustrating another configuration example of the
音センサ15C(又は振動センサ15D)は、刃物29の近傍に設置するのがよい。また、図5に示すように、音センサ15C(又は振動センサ15D)を回転しない部品である内面倣いヘッド21に設置するのがよく、このような構成により、音センサ15C(又は振動センサ15D)の信号ケーブルの配線が容易となる。
The sound sensor 15C (or the vibration sensor 15D) is preferably installed in the vicinity of the
上記の構成によれば、刃物29を下穴2の内面に向けて移動させていき、刃物29が下穴の内面に当たったときの音又は振動を音センサ15C又は振動センサ15Dにより検出することができるので、刃物29が下穴の内面にちょうど当たる位置(ゼロ点位置ないし基準位置)を正確に知ることができ、これにより、刃合わせを正確に行うことができる。
According to said structure, the
なお、図5の構成例において、音センサ15Cと振動センサ15Dの両方を設け、2つのセンサを併用して検出精度を高めてもよい。
In the configuration example of FIG. 5, both the
次に、図6を参照し、本発明の内面加工装置の動作について説明する。
図6において、(A)は図1の長尺シャフト1の左端側(反フランジ側)、(B)は右端側(フランジ側)の内面加工状態を示している。なお、図6に示す内面加工装置における接触検知センサは、ツール台27に設けた圧力センサ15Aであるが、以下に説明する動作は、図3〜図5に示した他の構成の接触検知センサ(15A〜15D)を用いる場合も同様である。
Next, the operation of the inner surface machining apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
6A shows an inner surface processed state of the
図6(A)において、図1の長尺シャフト1の左端側(反フランジ側)の最小径の下穴2aに、サブ本体22側を向けて加工ヘッド20を挿入する。
次に、ボーリングバー32の中空穴32aを通して1対のピストン25の間に液圧を付与するための液体(作動液)を供給し1対のピストン25を互いに離れる方向に移動させることで、1対の内面チャック24を放射状に拡径する。この内面チャック24の拡径により、刃物ヘッド22の軸線(回転中心)を下穴2の軸線に一致させ、内面チャック24によって下穴2内で内面倣いヘッド21及び刃物ヘッド22を軸方向に移動可能に支持する。
6A, the
Next, a liquid (working fluid) for applying a hydraulic pressure is supplied between the pair of
刃物ヘッド22の軸線を下穴2の軸線と一致させたら、刃物駆動ロッド44を軸方向に駆動することで、軸方向移動部材28及びツール台27を介して刃物29を半径方向外方に移動させていき、接触検知用センサ15からの検出に基づいて、刃物29が下穴2の内面にちょうど当たる位置を基準位置(ゼロ点位置)に設定する作業(刃合わせ)を行う。基準位置が分かったら、基準位置からさらに所定の切り込み量だけ刃物29を下穴の内面に向けて移動させる。
When the axis of the
次に、回転ロッド42により刃物ヘッド22を長尺シャフト1の外部から軸線まわりに回転駆動するともに、バー移動装置34により長尺シャフト1の外部からボーリングバー32を介して内面倣いヘッド21を軸方向に移動させることにより、長尺シャフト1の内面を下穴2に倣って内面加工する。
上述した加工手順により、長尺シャフト1における最小径の下穴2aの近傍まで、本発明の装置を用いて内面加工することができる。
Next, the
By the processing procedure described above, the inner surface can be processed using the apparatus of the present invention up to the vicinity of the
次に、図6(B)において、長尺シャフト1の軸方向を反転させて、図1の長尺シャフト1の右端側(フランジ側)の下穴に、サブ本体22側を向けて加工ヘッド20を挿入し、同様に内面加工する。これにより、長尺シャフト1のフランジ近傍まで、本発明の装置を用いて内面加工する。
このように、加工ヘッド20に対して長尺シャフト1の軸方向を反転させて、下穴2に倣って内面加工することにより、加工不可範囲を最小にできる。
Next, in FIG. 6B, the axial direction of the
Thus, by reversing the axial direction of the
なお、長尺シャフト1の軸方向を容易に反転できるように、加工ヘッド20の両端部は、ボーリングバー32、回転ロッド42および刃物駆動ロッド44とボルト等で容易に着脱できるようになっている。
Note that both end portions of the
上述した構成の内面加工装置によれば、加工ヘッド20の軸方向移動及び回転駆動に必要な駆動力を軸方向の両側に配置した2本のシャフト(ボーリングバー32及び回転ロッド42)から供給することによって加工ヘッド20を小型化し、かつ細径化することができる。
すなわち、長尺シャフト1の下穴2を通して加工ヘッド20に連結されたヘッド移動装置30と刃物回転装置40により、内面加工用の刃物29を有する加工ヘッド20の軸方向移動と回転駆動を行うように構成したことで、加工ヘッド20は、半径方向に移動する刃物2を有するとともに刃物ヘッド22の回転中心を下穴2の軸線に一致させかつ軸方向に移動可能に支持する機能を有していればよく、加工ヘッド20の構成として、大きな駆動力を要する機構を設けなくてよいので、加工ヘッド20の最大径を、長尺シャフト1の両端部の少なくとも一方の下穴2よりも細くできる。
According to the inner surface machining apparatus having the above-described configuration, the driving force necessary for the axial movement and rotational driving of the
That is, the
また、加工ヘッド20に内面チャック24を設けラジアル方向の加工反力をワーク(長尺シャフト1)に逃がし、回転方向の加工反力をシャフト(ボーリングバー32)が受け持つことで長尺細径化が実現できる。
すなわち、ヘッド移動装置30から供給される液圧作動液により内面チャック20が放射状に拡径して刃物ヘッド22の軸線を下穴2の軸線に一致させかつ刃物ヘッド22を軸方向に移動可能に支持することにより、加工ヘッド20の小型化が更に容易となり、かつ加工時の工具反力を長尺シャフト1の下穴2の内面で受けるため、工具反力による加工精度の低下を防止することができる。
Further, the
That is, the
さらに、加工ヘッド20が一対の内面チャック24を備えることで、下穴2に対する加工ヘッド20の同軸度を正確に確保でき、またテーパ状の下穴でも同軸度を確保できる。
すなわち、内面倣いヘッド21が軸方向に間隔を隔てて位置する1対の内面チャック24を有し、1対のピストン25によりそれぞれ独立して作動するので、下穴2が円筒形またはテーパ状であっても、加工ヘッド20を下穴に対して常に同心に保持できる。
Further, since the
That is, the inner
さらに、刃物回転装置40の軸移動装置48により軸方向移動部材28を軸方向に移動させ、この軸方向移動部材28の軸方向移動により刃物29を半径方向に移動させることで、加工ヘッド20の小型化が更に容易となる。
従って、加工時の工具反力による加工精度の低下を防止して、長尺シャフト1の内面を、その下穴2に倣って正確に中ぐり加工することができる。
Furthermore, the
Therefore, it is possible to prevent the machining accuracy from being lowered due to the tool reaction force during machining, and to accurately boring the inner surface of the
また、接触検知センサ15により刃物29が下穴2の内面に接触したことを検知することができるので、刃物29が下穴2の内面にちょうど当たる位置(ゼロ点位置ないし基準位置)を正確に知ることができ、これにより、刃合わせを正確に行うことができる。
Further, since the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。例えば以下のような変更を加えた構成も本発明の範囲に含まれる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the structure which added the following changes is also contained in the scope of the present invention.
上述した実施形態では、加工ヘッド20の構成例として、内面チャック24が液圧によって拡径することで下穴2の中心に軸心を一致させかつ軸方向に移動可能な構成を示したが、これに限定されず、たとえば他の公知の加工ヘッドの構成を採用してもよい。
In the above-described embodiment, as a configuration example of the
上述した実施形態では、本発明における「加工ヘッドを長尺シャフトに対して軸方向に相対的に移動させる軸移動手段」の構成例として、長尺シャフトの位置を固定したままで加工ヘッドを軸方向に移動させるヘッド移動装置30を示したが、軸移動手段としては、加工ヘッドの位置を固定したままで長尺シャフトを軸方向に移動させる構成であってもよい。
In the above-described embodiment, as a configuration example of the “axis moving means for moving the machining head relative to the long shaft in the axial direction” in the present invention, the machining head is pivoted while the position of the long shaft is fixed. Although the
上述した実施形態では、本発明における「刃物を長尺シャフトに対して相対的に回転させる回転手段」の構成例として、長尺シャフトを固定したままで刃物を回転させる刃物回転装置40を示したが、回転手段としては、刃物の位置を固定したままで長尺シャフトを軸心を中心に回転させる構成であってもよい。
In the embodiment described above, the
1 長尺シャフト(管状部材)
2 下穴
2a 最小径の下穴
10 固定装置
11 メインフレーム
12,13 チャック装置
14 支持金具
15 接触検知用センサ
15A 圧力センサ
15B ひずみゲージ
15C 音センサ
15D 振動センサ
20 加工ヘッド
21 内面倣いヘッド
22 刃物ヘッド
23 メイン本体
23a 液圧流路
24 内面チャック
24a 回転ロータ
24b テーパ面
24c ガイド部材
25 ピストン
25a テーパ面
26 サブ本体
27 ツール台
27a 傾斜歯
28 軸方向移動部材
28 傾斜歯
29 内面加工用の刃物
30 ヘッド移動装置
32 ボーリングバー
34 バー移動装置
34a 移動部材
34b スクリューネジ
34c 回転駆動装置
36 液圧供給装置
36a 液圧ユニット
36b 液圧ホース
40 刃物回転装置
42 回転ロッド
44 刃物駆動ロッド
46 回転駆動装置
46a 水平移動台
46b 回転駆動チャック
48 軸移動装置
1 Long shaft (tubular member)
2
Claims (3)
前記管状部材を固定する固定装置と、
前記管状部材の下穴に軸方向に挿入可能であり、半径方向に移動可能な内面加工用の刃物をもつ加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを前記管状部材に対して軸方向に相対的に移動させる軸移動手段と、
前記刃物を前記管状部材に対して相対的に回転させる回転手段と、
前記刃物が前記下穴の内面に接触したことを検知するための接触検知用センサと、を備え、
前記管状部材は、長尺シャフトであり、
前記固定装置は、前記長尺シャフトを撓まないように固定し、
前記加工ヘッドは、前記刃物をもち軸心まわりに回転可能な刃物ヘッドと、該刃物ヘッドを回転可能に支持するとともに該刃物ヘッドの回転中心を下穴の軸線に一致させかつ長尺シャフト内で前記刃物ヘッドを軸方向に移動可能に支持する内面倣いヘッドとを有し、
前記軸移動手段は、前記長尺シャフトの一端から下穴を通して前記内面倣いヘッドに連結され、加工ヘッドを軸方向に移動させるヘッド移動装置として構成されており、
前記回転手段は、前記長尺シャフトの他端から下穴を通して前記刃物ヘッドに連結され、該刃物ヘッドを軸線まわりに回転駆動する刃物回転装置として構成されている、ことを特徴とする内面加工装置。 An inner surface machining apparatus that cuts the inner surface of a tubular member having a pilot hole penetrating in the axial direction following the pilot hole,
A fixing device for fixing the tubular member;
A machining head having an inner surface cutting tool that is axially insertable into the pilot hole of the tubular member and is movable in a radial direction;
Axial movement means for moving the processing head relative to the tubular member in the axial direction;
Rotating means for rotating the blade relative to the tubular member;
A contact detection sensor for detecting that the blade has contacted the inner surface of the pilot hole , and
The tubular member is a long shaft,
The fixing device fixes the long shaft so as not to bend,
The machining head includes a cutter head having the cutter and rotatable about an axis, and rotatably supporting the cutter head, the rotation center of the cutter head being aligned with the axis of the pilot hole, and within the long shaft. An inner surface copying head that supports the blade head movably in the axial direction;
The axis moving means is connected to the inner surface copying head through a pilot hole from one end of the long shaft, and is configured as a head moving device that moves the machining head in the axial direction.
The rotating means is configured as a blade rotating device that is connected to the blade head through a pilot hole from the other end of the long shaft, and rotates the blade head around an axis. .
前記刃物回転装置は、前記軸方向移動部材を軸方向に移動させる刃物駆動ロッドを有し、
前記接触検知用センサは、前記ツール台、前記軸方向移動部材又は前記刃物駆動ロッドに付帯して設けられた圧力センサ又はひずみゲージである、請求項1記載の内面加工装置。 The blade head includes a tool base that is attached to a tip and movable in the radial direction, and an axial movement member that is driven in the axial direction and moves the tool base in the radial direction by axial movement.
The blade rotating device has a blade driving rod for moving the axial movement member in the axial direction,
The contact detection sensor, the tool carrier, the axial direction which is the moving member or the blade and attached to the drive rod is a pressure sensor or strain provided gauge inner surface machining apparatus according to claim 1.
The contact detection sensor, said a sound sensor or a vibration sensor attached to the machining head, inner surface machining apparatus according to claim 1.
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