特開 2023-97603 ホーニング加工制御装置、ホーニング加工システムおよびホーニング加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023097603

(43)【公開日】2023-07-10

(54)【発明の名称】ホーニング加工制御装置、ホーニング加工システムおよびホーニング加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 15/04 20060101AFI20230703BHJP

   B24B 33/06 20060101ALI20230703BHJP

   B24B 49/18 20060101ALI20230703BHJP

   G05B 19/404 20060101ALI20230703BHJP

【ＦＩ】

B23Q15/04

B24B33/06

B24B49/18

G05B19/404 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021213814

(22)【出願日】2021-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】390003665

【氏名又は名称】株式会社日進製作所

(71)【出願人】

【識別番号】504133110

【氏名又は名称】国立大学法人電気通信大学

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100174388

【弁理士】

【氏名又は名称】龍竹 史朗

(72)【発明者】

【氏名】山岡 洋斗

(72)【発明者】

【氏名】金子 修

(72)【発明者】

【氏名】廣岡 優樹

(72)【発明者】

【氏名】桑原 圭佑

(72)【発明者】

【氏名】大槻 啓介

(72)【発明者】

【氏名】マコメ ジャイミ

【テーマコード（参考）】

3C001

3C034

3C158

3C269

【Ｆターム（参考）】

3C001KA02

3C001KB07

3C001TA02

3C001TB03

3C001TC05

3C034AA19

3C034BB92

3C034CA03

3C034CA05

3C034CB12

3C034DD05

3C158AA03

3C158AA09

3C158AC02

3C158BA01

3C158BB06

3C158CB01

3C269AB07

3C269BB03

3C269EF02

3C269JJ10

3C269JJ19

3C269MN09

3C269MN34

3C269QC01

3C269QD02

(57)【要約】

【課題】複数のワークに対して順次研削工程を行う際の加工精度を高めることができるホーニング加工制御装置、ホーニング加工システムおよびホーニング加工方法を提供する。
【解決手段】ホーニング加工制御装置１は、研削工程が行われた後のワークの加工孔の内径寸法に基づいて、研削工程における砥石の摩耗量を推定する摩耗量推定部１１２と、砥石を用いて研削工程を行った研削工程実行回数と摩耗量とに基づいて、次に行う研削工程における砥石の予測摩耗量を算出する摩耗量予測部１１３と、予測摩耗量に基づいて、次に行う研削工程における砥石の拡張量に対する補正量を算出する補正量算出部１１４と、補正量に基づいて、次に行う研削工程において、砥石を拡張方向へ拡張移動させる際の拡張量を決定する拡張量決定部１１５と、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

砥石が設けられたホーニングツールを、加工孔を有するワークの前記加工孔に挿入した状態で、前記ホーニングツールを前記加工孔の中心軸周りに回転させながら、前記砥石を、予め設定された初期位置から前記中心軸に直交し且つ前記中心軸から離れる拡張方向へ拡張移動させることにより前記ワークの前記加工孔を研削する研削工程を、複数の前記ワークそれぞれに対して１つずつ順次行うホーニング加工装置へ前記砥石を前記拡張方向へ拡張移動させる際の拡張量を示す制御情報を出力することにより前記ホーニング加工装置を制御するホーニング加工制御装置であって、
前記研削工程が行われた後の前記ワークの前記加工孔の内径寸法に基づいて、前記研削工程における前記砥石の摩耗量を推定する摩耗量推定部と、
前記砥石を用いて前記研削工程を行った研削工程実行回数と前記摩耗量とに基づいて、次に行う前記研削工程における前記砥石の予測摩耗量を算出する摩耗量予測部と、
前記予測摩耗量に基づいて、前記拡張量に対する補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量に基づいて、次に行う前記研削工程における前記拡張量を決定する拡張量決定部と、を備える、
ホーニング加工制御装置。

【請求項2】

前記摩耗量予測部は、過去の前記摩耗量の履歴に基づいて、前記研削工程実行回数に対する前記摩耗量の推移を表す摩耗量推移関数を生成し、生成した前記摩耗量推移関数を用いて、次に行う前記研削工程における前記予測摩耗量を算出する、
請求項１に記載のホーニング加工制御装置。

【請求項3】

前記摩耗量推移関数は、前記研削工程実行回数をｎ、ｎ回目の前記研削工程における前記予測摩耗量をｅ３［ｎ］、係数をａ、ｂとすると、下記式（１）で表される、
請求項２に記載のホーニング加工制御装置。

【数1】

・・・式（１）

【請求項4】

前記摩耗量予測部は、過去の前記摩耗量の履歴に対して、前記式（１）の関係式を最小二乗法によりフィッティングさせることにより、前記係数を決定することにより、前記摩耗量推移関数を生成する、
請求項３に記載のホーニング加工制御装置。

【請求項5】

砥石が設けられたホーニングツールを、加工孔を有するワークの前記加工孔に挿入した状態で、前記ホーニングツールを前記加工孔の中心軸周りに回転させながら、前記砥石を、予め設定された初期位置から前記中心軸に直交し且つ前記中心軸から離れる拡張方向へ拡張移動させることにより前記ワークの前記加工孔を研削する研削工程を、複数の前記ワークそれぞれに対して１つずつ順次行うホーニング加工装置と、
前記加工孔の内径寸法を計測する計測装置と、
前記計測装置により計測された前記研削工程後の前記加工孔の内径寸法に基づいて決定された前記砥石を前記拡張方向へ拡張移動させる際の拡張量を示す制御情報を前記ホーニング加工装置へ出力することにより前記ホーニング加工装置を制御するホーニング加工制御装置と、を備え、
前記ホーニング加工制御装置は、
前記研削工程が行われた後の前記ワークの前記加工孔の内径寸法に基づいて、前記研削工程における前記砥石の摩耗量を推定する摩耗量推定部と、
前記砥石を用いて前記研削工程を行った研削工程実行回数と前記摩耗量とに基づいて、次に行う前記研削工程における前記砥石の予測摩耗量を算出する摩耗量予測部と、
前記予測摩耗量に基づいて、前記拡張量に対する補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量に基づいて、次に行う前記研削工程における前記拡張量を決定する拡張量決定部と、
前記拡張量決定部により決定された前記拡張量を示す前記制御情報を前記ホーニング加工装置へ出力する制御情報出力部と、を有する、
ホーニング加工システム。

【請求項6】

加工孔を有する複数のワークそれぞれの前記加工孔に対して研削工程を１つずつ順次行うホーニング加工方法であって、
砥石が設けられたホーニングツールを前記複数のワークから選択される１つのワークの加工孔に挿入した状態で、前記ホーニングツールを前記加工孔の中心軸周りに回転させながら、前記砥石を、予め設定された初期位置から前記中心軸に直交し且つ前記中心軸から離れる拡張方向へ拡張移動させることにより前記１つのワークの前記加工孔を研削する研削工程と、
前記研削工程の後における前記加工孔の内径寸法を計測する計測工程と、
前記計測工程において計測された前記内径寸法に基づいて、前記研削工程における前記砥石の摩耗量を算出する摩耗量算出工程と、
前記砥石を用いて前記研削工程を行った研削工程実行回数と前記摩耗量とに基づいて、次に行う前記研削工程における前記砥石の予測摩耗量を算出する摩耗量推定工程と、
前記予測摩耗量に基づいて、前記砥石を前記拡張方向へ拡張移動させる際の拡張量に対する補正量を算出する補正量算出工程と、
前記補正量に基づいて、次に行う前記研削工程における前記拡張量を決定する拡張量決定工程と、を含む、
ホーニング加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホーニング加工制御装置、ホーニング加工システムおよびホーニング加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

円形状の砥石が装着された装着具を回転させ且つワークに対して相対的に移動させて砥石によりワークを研削工程する研削処理と、装着具に装着されている砥石の摩耗量を計測する計測処理と、を交互に繰り返し実行し、研削処理を実行する前に、その直前の計測処理で計測された摩耗量に基づいて砥石のワークへの侵入量のような加工条件を補正する研削装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１２０２２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載した研削装置で複数のワークを順次研削処理する場合において、砥石のワークへの侵入量を１つのワークの研削処理後の計測処理で計測された摩耗量に相当する分だけ増加するように補正した後、次のワークの研削処理を行うとする。この場合、次のワークの研削処理中においても砥石が経時的に摩耗していくため、次のワークの研削量が目標とする研削量よりも小さくなってしまう。そこで、砥石のワークの侵入量を補正する際、計測処理で計測された摩耗量よりも次のワークの研削処理中における砥石の摩耗量に相当する分だけ大きくなるように適切に補正することにより、研削処理される複数のワーク全ての研削量が目標とする研削量となるようにする手法が要請されている。

【0005】

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、複数のワークに対して順次研削工程を行う際の加工精度を高めることができるホーニング加工制御装置、ホーニング加工システムおよびホーニング加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係るホーニング加工制御装置は、
砥石が設けられたホーニングツールを、加工孔を有するワークの前記加工孔に挿入した状態で、前記ホーニングツールを前記加工孔の中心軸周りに回転させながら、前記砥石を、予め設定された初期位置から前記中心軸に直交し且つ前記中心軸から離れる拡張方向へ拡張移動させることにより前記ワークの前記加工孔を研削する研削工程を、複数の前記ワークそれぞれに対して１つずつ順次行うホーニング加工装置へ前記砥石を前記拡張方向へ拡張移動させる際の拡張量を示す制御情報を出力することにより前記ホーニング加工装置を制御するホーニング加工制御装置であって、
前記研削工程が行われた後の前記ワークの前記加工孔の内径寸法に基づいて、前記研削工程における前記砥石の摩耗量を推定する摩耗量推定部と、
前記砥石を用いて前記研削工程を行った研削工程実行回数と前記摩耗量とに基づいて、次に行う前記研削工程における前記砥石の予測摩耗量を算出する摩耗量予測部と、
前記予測摩耗量に基づいて、前記拡張量に対する補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量に基づいて、次に行う前記研削工程における前記拡張量を決定する拡張量決定部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、摩耗量予測部が、砥石を用いて研削工程を行った研削工程実行回数と砥石の摩耗量とに基づいて、次に行う研削工程における砥石の予測摩耗量を算出し、補正量算出部が、予測摩耗量に基づいて、砥石の拡張量に対する補正量を算出する。そして、拡張量決定部が、算出された補正量に基づいて、次に行う研削工程における砥石の拡張量を決定する。これにより、複数のワークに対して１つずつ順次研削工程を行う際の複数のワークそれぞれに対応する拡張量が適切に決定されるので、複数のワークに対して順次研削工程を行う際の加工精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の形態に係るホーニング加工システムの概略図である。

【図2】実施の形態に係るホーニングツールの一部を示し、（Ａ）は砥石が基準位置にある状態を示す断面図であり、（Ｂ）は砥石がワークの加工孔の内壁に接触した状態を示す断面図である。

【図3】実施の形態に係るエアマイクロメータの一部を示す側面図である。

【図4】実施の形態に係るホーニング加工制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図5】実施の形態に係るホーニング加工制御装置の機能構成を示すブロック図である。

【図6】実施の形態に係るホーニング加工システムの動作を説明するための制御ブロック図である。

【図7】実施の形態に係るホーニング加工制御装置が実行するホーニング加工制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図8】（Ａ）は比較例１に係るホーニング加工システムの動作を説明するための制御ブロック図であり、（Ｂ）は比較例２に係るホーニング加工システムの動作を説明するための制御ブロック図である。

【図9】（Ａ）は比較例１に係るホーニング加工システムで研削工程を行った場合の結果を示す図であり、（Ｂ）は実施の形態に係るホーニング加工システムで研削工程を行った場合の結果を示す図である。

【図10】（Ａ）は比較例２に係るホーニング加工システムで研削工程を行った場合の結果を示す図であり、（Ｂ）は実施の形態に係るホーニング加工システムで研削工程を行った場合の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態に係るホーニング加工制御装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係るホーニング加工制御装置は、砥石が設けられたホーニングツールを、加工孔を有するワークの加工孔に挿入した状態で、ホーニングツールを加工孔の中心軸周りに回転させながら、砥石を、予め設定された初期位置から加工孔の中心軸に直交し且つ中心軸から離れる拡張方向へ拡張移動させることによりワークの加工孔を研削する研削工程を、複数のワークそれぞれに対して１つずつ順次行うホーニング加工装置へ砥石を拡張方向へ拡張移動させる際の拡張量を示す制御情報を出力することによりホーニング加工装置を制御する。このホーニング加工制御装置は、研削工程が行われた後のワークの加工孔の内径寸法に基づいて、研削工程における砥石の摩耗量を推定する摩耗量推定部と、砥石を用いて研削工程を行った研削工程実行回数と摩耗量とに基づいて、次に行う研削工程における砥石の予測摩耗量を算出する摩耗量予測部と、予測摩耗量に基づいて、拡張量に対する補正量を算出する補正量算出部と、補正量に基づいて、次に行う研削工程における拡張量を決定する拡張量決定部と、を備える。

【0010】

図１に示すように、本実施の形態に係るホーニング加工システムは、ワークＷの加工孔Ｗｈの内壁Ｗａをホーニング加工するためのものであり、ホーニング加工装置２と、加工孔Ｗｈの孔径を計測する計測装置３と、ホーニング加工制御装置１と、を備える。ホーニング加工装置２は、ワークＷの加工孔Ｗｈを研削する研削工程を、複数のワークＷそれぞれに対して１つずつ順次行う。ホーニング加工装置２は、回転主軸２２と、回転主軸２２の先端部に連結されたホーニングツール２１と、回転主軸２２を駆動する駆動部２８と、ホーニング加工制御装置１から入力される制御情報に基づいて駆動部２８を制御する制御部２９と、を備える。図１では、ワークＷが、その加工孔Ｗｈの中心軸Ｊ２と回転主軸２２の中心軸Ｊ１とが一致する姿勢で配置されている。駆動部２８は、図１の矢印ＡＲ０に示すように、回転主軸２２をその中心軸Ｊ１周りに回転させながら、図１の矢印ＡＲ１に示すように、中心軸Ｊ１方向へ往復移動させる。これにより、駆動部２８は、回転主軸２２に連結されたホーニングツール２１を回転させながら、加工孔Ｗｈの中心軸Ｊ２方向へ往復移動させて加工孔Ｗｈの内壁Ｗａをホーニング加工する。

【0011】

ホーニングツール２１の内部には、例えば図２（Ａ）に示すように、径方向へ拡縮可能に設けられた複数の砥石２３と、複数の砥石２３それぞれが固定される砥石台２４と、砥石２３および砥石台２４を拡張移動させるためのウェッジロッド２１１と、砥石２３を収縮移動させて基準位置に復帰させるための復帰ばね（図示せず）と、を有する。ウェッジロッド２１１の先端部には、砥石台２４を押圧するためのウェッジ２１１ａが設けられている。また、ウェッジロッド２１１は、回転主軸２２の内部におけるウェッジロッド２１１の上方に配置され駆動部２８により駆動される拡張ロッド（図示せず）に連結されている。また、砥石２３は、前述の復帰ばねにより常時収縮方向へ付勢されている。これにより、図２（Ｂ）に示すように、駆動部２８が、拡張ロッドを介してウェッジロッド２１１を下方へ移動させると（図２（Ｂ）の矢印ＡＲ２１参照）、これに伴い、砥石台２４がウェッジ２１１ａに押圧されて砥石２３が拡張方向へ移動する（図２（Ｂ）の矢印ＡＲ２２参照）。一方、駆動部２８が、拡張ロッドを介してウェッジロッド２１１を上方へ移動させると、砥石台２４および砥石２３が収縮方向へ移動する。

【0012】

制御部２９は、ホーニングツール２１を、加工孔Ｗｈに挿入した状態で、ホーニングツール２１を加工孔Ｗｈの中心軸Ｊ２周りに回転させながら、砥石２３を、予め設定された初期位置から中心軸Ｊ２に直交し且つ中心軸Ｊ２から離れる拡張方向へ拡張移動させるように駆動部２８を制御する。また、制御部２９は、１つのワークＷの研削工程が完了する毎に研削工程が完了したことを通知する完了通知情報をホーニング加工制御装置１へ出力する。ホーニング加工装置２での研削工程が完了したワークＷは、計測装置３へ搬送される（図１の矢印ＡＲ１０参照）。

【0013】

図１に戻って、計測装置３は、研削工程の後におけるワークＷの加工孔Ｗｈの内径寸法を計測する計測工程を実行する。計測装置３は、エアマイクロメータ３１と、エアマイクロメータ３１を駆動する駆動部３８と、駆動部３８を制御する制御部３９と、を備える。エアマイクロメータ３１は、図３に示すように、本体部３１１と、ゲージ３１２と、接続部３１３と、を備える。本体部３１１は、長尺の円柱状の外形を有し、加工孔Ｗｈの内径寸法計測時において、長手方向の一端部側（図３における下端部側）が加工孔Ｗｈに挿入される。本体部３１１の側壁には、気体を吐出するための吐出孔３１１ａが設けられている。ゲージ３１２は、円柱状であり、外径寸法Ｄ２が本体部３１１の外径寸法Ｄ１よりも長い。ゲージ３１２は、本体部３１１の下端部に接続部３１３を介して固定されている。駆動部３８は、本体部３１１を移動させて本体部３１１をワークＷの加工孔Ｗｈの内側へ挿入した状態で吐出孔３１１ａから気体を吐出させることにより加工孔Ｗｈの内径寸法を計測する。制御部３９は、駆動部３８から入力される本体部３１１の側壁と加工孔Ｗｈの内壁Ｗａとの間の隙間の大きさに応じた計測信号に基づいてワークＷの加工孔Ｗｈの内径寸法の計測値を示す計測値情報を生成する。また、制御部３９は、ワークの加工孔Ｗｈの内径寸法の計測が完了すると完了通知情報をホーニング加工制御装置１へ出力する。更に、制御部３９は、ホーニング加工制御装置１から後述する計測値要求情報を取得すると、これに応じて、生成した計測値情報をホーニング加工制御装置１へ出力する。

【0014】

ホーニング加工制御装置１は、図４に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、主記憶部１０２と、補助記憶部１０３と、入力部１０５と、インタフェース１０６と、各部を接続するバス１０９と、を有する。主記憶部１０２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリであり、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用される。補助記憶部１０３は、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリであり、制御部３９の各種機能を実現するためのプログラムを記憶する。入力部１０５は、キーボード、タッチパネル等とバス１０９に接続するためのインタフェースとを有する。入力部１０５は、ユーザがキーボードまたはタッチパネルを操作することにより入力した各種操作情報を受け付けると、受け付けた各種操作情報をＣＰＵ１０１へ出力する。インタフェース１０６は、ホーニング加工装置２の制御部２９および計測装置３の制御部３９に接続されており、ＣＰＵ１０１から入力される制御情報を制御信号に変換して、ホーニング加工装置２の制御部２９へ出力する。また、インタフェース１０６は、ＣＰＵ１０１から入力される後述の計測値要求情報を計測値要求信号に変換して、計測装置３の制御部３９へ出力する。また、インタフェース１０６は、計測装置３の制御部３９から入力される計測値情報をＣＰＵ１０１へ出力する。

【0015】

ＣＰＵ１０１は、補助記憶部１０３が記憶する前述のプログラムを主記憶部１０２に読み出して実行することにより、図５に示すように、計測値取得部１１１、摩耗量推定部１１２、摩耗量予測部１１３、補正量算出部１１４、拡張量決定部１１５、制御情報出力部１１６および研削工程実行回数監視部１１７として機能する。補助記憶部１０３は、ワークＷの加工孔Ｗｈの内径の目標値を示す目標値情報を記憶する目標値記憶部１３１と、計測装置３から取得した計測値情報を記憶する計測値記憶部１３２と、ホーニング加工装置２の砥石２３の摩耗量の履歴を示す摩耗量履歴情報を記憶する摩耗量履歴記憶部１３３と、を有する。計測値記憶部１３２は、ワークＷの加工孔Ｗｈの実際の内径寸法を示す計測値情報を、そのワークＷの研削工程を行う以前の過去の研削工程の実行回数を示す研削工程実行回数情報に対応づけて記憶する。摩耗量履歴記憶部１３３は、計測値情報と、砥石２３の拡張量と、補正量とに基づいて算出された摩耗量と対応する研削工程の回数とから構成される摩耗量履歴情報を記憶する。

【0016】

また、補助記憶部１０３は、予測摩耗量を算出する際に用いられる摩耗量推移関数を示す情報を記憶する関数記憶部１３４と、ホーニング加工装置２による研削工程の実行回数を示す研削工程実行回数情報を記憶する研削工程実行回数記憶部１３５と、決定した拡張量を示す拡張量情報を記憶する拡張量記憶部１３６と、を有する。関数記憶部１３４は、例えば下記式（１）で表される摩耗量推移関数を示す情報を記憶する。

【0017】

【数1】

・・・式（１）

【0018】

ここで、ｎは、新たな砥石２３に交換した後、その砥石２３を用いて研削工程を行った回数である研削工程実行回数を示し、ｅ３［ｎ］は、ｎ回目の研削工程における砥石２３の予測摩耗量を示し、ａ、ｂは、係数を示す。

【0019】

研削工程実行回数記憶部１３５が記憶する研削工程実行回数情報が示す値は、ホーニング加工装置２の砥石２３が新たな砥石２３に交換された後、後述するホーニング加工制御処理が実行される毎に「０」に初期化される。

【0020】

計測値取得部１１１は、計測装置３に対して計測値情報の出力を要求する計測値要求情報を出力することにより、計測装置３から出力される計測値情報を取得する。計測値取得部１１１は、取得した計測値情報を計測値記憶部１３２に記憶させる。

【0021】

摩耗量推定部１１２は、計測値取得部１１１が取得した計測値情報が示す研削工程が行われた後のワークＷの加工孔Ｗｈの内径寸法に基づいて、研削工程における砥石２３の摩耗量を推定する摩耗量推定工程を実行する。具体的には、摩耗量推定部１１２は、拡張量記憶部１３６が記憶する計測値情報に対応するワークＷの研削工程時における砥石２３の拡張量を示す拡張量情報を取得する。そして、摩耗量推定部１１２は、取得した拡張量情報が示す拡張量と計測値情報が示す加工孔Ｗｈの内径寸法の計測値とから砥石２３の摩耗が発生しないと仮定した場合の理論内径寸法を算出する。次に、摩耗量推定部１１２は、算出した理論内径寸法と計測値情報が示す研削工程後のワークＷの加工孔Ｗｈの実際の内径寸法との差分寸法に相当する量を算出する。そして、摩耗量推定部１１２は、差分寸法に相当する量について、下記式（２）の関係式を用いて変換して得られる量を砥石２３の推定される摩耗量として算出する。

【0022】

【数2】

・・・式（２）

【0023】

ここで、ｎは、新たな砥石２３に交換した後、当該砥石２３を使用して研削工程を行った回数を示し、ｅ１［ｎ］は、ｎ回目の研削工程の対象となったワークＷの前述の差分寸法に相当する量を示し、ｅ２［ｎ］は、ｎ回目の研削工程における砥石２３の摩耗量を示す。

【0024】

また、摩耗量推定部１１２は、推定した砥石２３の摩耗量を示す摩耗量情報を、対応する研削工程を行った回数を示す研削工程実行回数情報に対応づけて摩耗量履歴記憶部１３３に記憶させる。

【0025】

摩耗量予測部１１３は、砥石２３を用いて研削工程を行った過去の研削工程実行回数と砥石２３の摩耗量とに基づいて、次に行う研削工程における砥石２３の予測摩耗量を算出する摩耗量推定工程を実行する。具体的には、摩耗量予測部１１３は、まず、摩耗量履歴記憶部１３３が記憶する砥石２３が新たな砥石２３に交換された直後からの砥石２３の摩耗量の履歴に基づいて、研削工程実行回数に対する砥石２３の摩耗量の推移を表す摩耗量推移関数を生成する。ここで、摩耗量予測部１１３は、例えば下記式（３）で表される評価関数を用いて算出される評価値が最小となるときの係数ａ、ｂを、前述の式（１）における係数ａ、ｂとして算出する。

【0026】

【数3】

・・・式（３）

【0027】

ここで、ｅ２［ｎ］は、ｎ回目の研削工程における砥石２３の摩耗量を示し、ａ、ｂは係数を示し、Ｊは、評価値を示す。

【0028】

即ち、摩耗量予測部１１３は、過去の砥石２３の摩耗量の履歴に対して、式（１）の関係式を最小二乗法によりフィッティングさせて係数ａ、ｂを決定することにより、摩耗量推移関数を生成する。そして、摩耗量予測部１１３は、生成した摩耗量推移関数を用いて、次に行う研削工程における予測摩耗量を算出し、算出した予測摩耗量を示す予測摩耗量情報を補正量算出部１１４に通知する。

【0029】

補正量算出部１１４は、ワークＷの内径寸法の目標値と計測値情報が示す研削工程後のワークＷの実際の内径寸法との差分寸法と、摩耗量予測部１１３から通知される予測摩耗量情報が示す予測摩耗量とに基づいて、次に行う研削工程における砥石２３の拡張量に対する補正量を算出する補正量算出工程を実行する。ここで、補正量算出部１１４は、まず、下記式（４）で表される関係式を用いて、暫定補正量を算出する。

【0030】

【数4】

・・・式（４）

【0031】

ここで、ｕ０［ｎ］は、暫定補正量を示し、Ｅ０［ｎ］（Ｅ０［ｉ］）は、ワークＷの内径寸法の目標値と計測値情報が示すｎ回目（ｉ回目）の研削工程による研削後のワークＷの実際の内径寸法との差分寸法を示し、ｋ_ｐ、ｋ_ｉは、ゲイン係数を示す。また、ゲイン係数ｋ_ｐ、ｋ_ｉは、例えば「１．０」、「０．０７５」に設定される。

【0032】

そして、補正量算出部１１４は、算出した暫定補正量に前述の予測摩耗量を加算して得られる量を補正量として算出し、算出した補正量を示す補正量情報を拡張量決定部１１５に通知する。

【0033】

拡張量決定部１１５は、次に行う研削工程において、砥石２３を前述の拡張方向へ拡張移動させる際の拡張量を決定する拡張量決定工程を実行する。具体的には、拡張量決定部１１５は、拡張量記憶部１３６が記憶する直前に行われた研削工程で採用した拡張量を示す拡張量情報を取得する。次に、拡張量決定部１１５は、取得した拡張量情報が示す拡張量に補正量算出部１１４から通知される補正量情報が示す補正量を加算して得られる量を次に行う研削工程で採用する拡張量として決定する。また、拡張量決定部１１５は、ホーニング加工装置２において砥石２３が新しい砥石２３に交換された場合、ワークＷの内径寸法の目標値のみに基づいて拡張量を決定する。そして、拡張量決定部１１５は、決定した拡張量を示す拡張量情報を制御情報出力部１１６に通知するとともに拡張量記憶部１３６に記憶させる。

【0034】

制御情報出力部１１６は、拡張量決定部１１５から通知される拡張量情報に基づいて、制御情報を生成し、生成した制御情報をホーニング加工装置２へ出力する。研削工程実行回数監視部１１７は、ホーニング加工装置２で実行される研削工程の実行回数を監視する。研削工程実行回数監視部１１７は、ホーニング加工装置２において砥石２３が新しい砥石２３に交換された直後からホーニング加工装置２から完了通知情報が入力される毎に、研削工程実行回数を１ずつインクリメントしていく。また、研削工程実行回数監視部１１７は、利用者が砥石２３を新しい砥石２３に交換した後、研削工程の実行回数をリセットする操作を入力部１０５に対して行うと、研削工程実行回数を「０」に初期化する。

【0035】

本実施の形態に係るホーニング加工システムで実行される制御は、図６に示すような制御モデルで表すことができる。ここで、ｎは、ホーニング加工装置２での砥石２３の交換直後からの研削工程の実行回数を示し、ｒ［ｎ］は、ｎ回目の研削工程におけるワークＷの加工孔Ｗｈの内径寸法の目標値を示し、ｙ［ｎ］は、ｎ回目の研削工程後におけるワークＷの加工孔Ｗｈの実際の内径寸法を示す。また、ｅ０［ｎ］は、ｎ回目の研削工程における砥石２３の実際の摩耗およびワークＷの弾性変形に起因した誤差成分を示し、ｄ０［ｎ］は、計測装置３における計測誤差成分を示す。ホーニング加工制御装置１は、まず、加工孔Ｗｈの内径寸法の目標値ｒ［ｎ］と加工孔Ｗｈの実際の内径寸法ｙ［ｎ］との差分寸法Ｅ０［ｎ］から、関数Ｃ_Ｂを用いて次に行う研削工程における砥石２３の拡張量に対する暫定補正量ｕ０［ｎ］を求める。ここで、関数Ｃ_Ｂは、例えば前述の式（４）で表される。また、ホーニング加工制御装置１は、ｎ－１回目に行った研削工程後における砥石２３の摩耗が発生しないと仮定した場合の加工孔Ｗｈの理論内径寸法ｘ０［ｎ－１］と求めた暫定補正量ｕ０［ｎ］との和に相当するｎ回目に行った研削工程後における理論内径寸法ｘ０［ｎ］を算出する。次に、ホーニング加工制御装置１は、算出した理論内径寸法ｘ０［ｎ］と計測装置３により計測されたｎ回目の研削工程後の加工孔Ｗｈの実際の内径寸法の計測値ｙ［ｎ］との差分寸法ｅ１［ｎ］を算出する。そして、ホーニング加工制御装置１は、関数Ｆを用いて前述の摩耗量ｅ２［ｎ］を推定して摩耗量履歴記憶部１３３に記憶させる。ここで、関数Ｆは、例えば前述の式（２）で表される。

【0036】

続いて、ホーニング加工制御装置１は、摩耗量履歴記憶部１３３が記憶する砥石２３の摩耗量の履歴に基づいて、次に行われる研削工程における砥石２３の摩耗量ｅ３［ｎ］を予測する。そして、ホーニング加工制御装置１は、前述の暫定補正量ｕ０［ｎ］と予測した摩耗量ｅ３［ｎ］との和を、次に行われる研削工程における補正量として算出し、算出した補正量に基づいて砥石２３の拡張量を決定する。ここで、ホーニング加工制御装置１は、決定した砥石２３の拡張量を示す制御情報を生成してホーニング加工装置２へ出力する。一方、ホーニング加工装置２は、ホーニング加工制御装置１から入力される制御情報に基づいてワークＷの加工孔Ｗｈの研削工程を実行する。これにより、加工孔Ｗｈの内径寸法がｘ１［ｎ］のワークＷが作製される。

【0037】

次に、本実施の形態に係るホーニング加工制御装置１が実行するホーニング加工制御処理について図７を参照しながら説明する。このホーニング加工制御処理は、ユーザがホーニング加工装置２の砥石２３を交換した後、入力部１０５を介してホーニング加工制御処理を開始させるための操作を行ったことを契機として開始される。

【0038】

まず、拡張量決定部１１５は、ワークＷの内径寸法の目標値のみに基づいて拡張量を決定する（ステップＳ１）。次に、制御情報出力部１１６は、拡張量決定部１１５から通知される拡張量情報に基づいて、制御情報を生成し、生成した制御情報をホーニング加工装置２へ出力する（ステップＳ２）。このとき、ホーニング加工装置２は、ホーニング加工制御装置１から入力される制御情報に基づいて、ワークＷの加工孔Ｗｈのホーニング加工を実行する。ホーニング加工装置２でのワークＷのホーニング加工が完了すると、ワークＷが計測装置３へ搬送される。そして、計測装置３は、ワークＷの加工孔Ｗｈの内径寸法を計測し、計測した内径寸法の計測値を示す計測値情報をホーニング加工制御装置１へ出力する。

【0039】

続いて、計測値取得部１１１は、ワークＷについてホーニング加工装置２での研削工程および計測装置３でのワークＷの加工孔Ｗｈの内径寸法の計測が終了したか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、計測値取得部１１１は、ホーニング加工装置２および計測装置３の両方から完了通知情報を取得した場合、ワークＷの加工孔Ｗｈの研削工程および内径寸法の計測が終了したと判定する。計測値取得部１１１が、ワークＷの加工孔Ｗｈの研削工程および内径寸法の計測が未だ終了していないと判定すると（ステップＳ３：Ｎｏ）、後述のステップＳ１１の処理が実行される。

【0040】

一方、計測値取得部１１１は、ワークＷの加工孔Ｗｈの研削工程および内径寸法の計測が終了したと判定すると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、前述の計測値要求情報を計測装置３へ出力することにより、計測装置３から出力される計測値情報を取得する（ステップＳ４）。その後、摩耗量推定部１１２は、計測値取得部１１１が取得した計測値情報が示す研削工程が行われた後のワークＷの加工孔Ｗｈの内径寸法に基づいて、研削工程における砥石２３の摩耗量を推定する。そして、摩耗量推定部１１２は、推定した砥石２３の摩耗量を示す摩耗量情報を、対応する研削工程を行った回数を示す研削工程実行回数情報に対応づけて摩耗量履歴記憶部１３３に記憶させる（ステップＳ５）。

【0041】

次に、補正量算出部１１４は、ワークＷの内径寸法の目標値と計測値情報が示す研削工程後のワークＷの実際の内径寸法との差分寸法とに基づいて、次に行う研削工程における砥石２３の拡張量に対する暫定補正量を算出する（ステップＳ６）。続いて、摩耗量予測部１１３は、過去の砥石２３の摩耗量の履歴から摩耗量推移関数を生成し、生成した摩耗量推移関数を用いて、次に行う研削工程における予測摩耗量を算出する（ステップＳ７）。

【0042】

その後、補正量算出部１１４は、算出した暫定補正量に前述の予測摩耗量を加算して得られる量を補正量として算出する（ステップ８）。次に、拡張量決定部１１５は、直前に行われた研削工程で採用した拡張量に補正量算出部１１４が算出した補正量を加算して得られる量を次に行う研削工程で採用する拡張量として決定する（ステップＳ９）。続いて、制御情報出力部１１６は、拡張量決定部１１５が決定した拡張量を示す拡張量情報に基づいて、制御情報を生成し、生成した制御情報をホーニング加工装置２へ出力する（ステップＳ１０）。

【0043】

その後、計測値取得部１１１は、予め設定された砥石交換時期が到来したか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、計測値取得部１１１は、砥石交換時期が未だ到来していないと判定すると（ステップＳ１１：Ｎｏ）、再びステップＳ３の処理を実行する。一方、計測値取得部１１１が、砥石交換時期が到来したと判定すると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ホーニング加工制御処理が終了する。

【0044】

次に、本実施の形態に係るホーニング加工システムの性能について、比較例に係るホーニング加工システムと比較しながら説明する。比較例１に係るホーニング加工システムで実行される制御は、図８（Ａ）に示すような制御モデルで表すことができる。なお、図８（Ａ）において、図６と同一の符号は図５における意味と同じ意味を表す符号である。比較例１に係るホーニング加工システムでは、ホーニング加工制御装置８００１が、加工孔Ｗｈの内径寸法の目標値ｒ［ｎ］と加工孔Ｗｈの実際の内径寸法ｙ［ｎ］との差分寸法Ｅ０［ｎ］から、関数ｋ_ｐを用いて次に行う研削工程における砥石２３の拡張量に対する補正量ｕ８［ｎ］を求める点で実施の形態に係るホーニング加工システムと相違する。ここで、関数ｋ_ｐは、差分寸法Ｅ０［ｎ］をゲイン１でそのまま出力する関数を表す。また、比較例２に係るホーニング加工システムで実行される制御は、図８（Ｂ）に示すような制御モデルで表すことができる。なお、図８（Ｂ）においても、図６と同一の符号は図５における意味と同じ意味を表す符号である。比較例２に係るホーニング加工システムでは、ホーニング加工制御装置９００１が、加工孔Ｗｈの内径寸法の目標値ｒ［ｎ］と加工孔Ｗｈの実際の内径寸法ｙ［ｎ］との差分寸法Ｅ０［ｎ］から、関数Ｃ_Ｂを用いて次に行う研削工程における砥石２３の拡張量に対する補正量ｕ９［ｎ］を求める点で比較例１に係るホーニング加工システムと相違する。ここで、関数Ｃ_Ｂは、実施の形態で説明した関数Ｃ_Ｂと同一である。即ち、比較例２に係るホーニング加工システムは、差分寸法Ｅ０［ｎ］に基づいて補正量ｕ９［ｎ］に対してＰＩフィードバックを行う点で比較例１に係るホーニング加工システムと相違する。

【0045】

次に、比較例１に係るホーニング加工システムと本実施の形態に係るホーニング加工システムとのそれぞれで、７０個のワークＷの加工孔Ｗｈについて７０回の研削工程を行った結果について図９（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。なお、図９（Ａ）は、比較例１に係るホーニング加工システムについての結果を示し、図９（Ｂ）は、本実施の形態に係るホーニング加工システムについての結果を示す。また、図９（Ａ）および（Ｂ）それぞれにおける左側の図は、砥石２３の交換直後からの研削工程の実行回数が１回乃至３５回までの加工孔Ｗｈの内径寸法の目標値からのずれ量を示し、右側の図は、砥石２３の交換直後からの研削工程の実行回数が３６回乃至７０回までの加工孔Ｗｈの内径寸法の目標値からのずれ量を示し、右側の図の縦軸は、左側の図の縦軸を４倍に拡大したものに相当する。図９（Ａ）および（Ｂ）に示す結果から、本実施の形態に係るホーニング加工システムでワークＷを加工した場合、比較例１に係るホーニング加工システムでワークＷを加工した場合に比べて特に３６回乃至７０回でのずれ量並びにずれ量のばらつきが低減していることが判った。具体的には、比較例１に係るホーニング加工システムでは、前述のずれ量の平均値が－０．４７μｍであり標準偏差が０．５１μｍであったのに対して、本実施の形態に係るホーニング加工システムでは、前述のずれ量の平均値が－０．０８μｍであり標準偏差が０．３６μｍと低減されていることが判った。このことから、本実施の形態に係るホーニング加工システムによれば、比較例１に係るホーニング加工システムに比べてワークＷの加工孔Ｗｈの加工精度が高まることが判った。

【0046】

また、比較例２に係るホーニング加工システムと本実施の形態に係るホーニング加工システムとのそれぞれで、１５個のワークＷの加工孔Ｗｈについて１５回の研削工程を行った結果について図１０（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。なお、図１０（Ａ）は、比較例２に係るホーニング加工システムについての結果を示し、図１０（Ｂ）は、本実施の形態に係るホーニング加工システムについての結果を示す。図１０（Ａ）および（Ｂ）に示す結果から、本実施の形態に係るホーニング加工システムでワークＷを加工した場合、比較例２に係るホーニング加工システムでワークＷを加工した場合に比べてずれ量並びにずれ量のばらつきが低減していることが判った。このことから、本実施の形態に係るホーニング加工システムでは、摩耗量予測部１１３による摩耗量推定機能がワークＷの加工孔Ｗｈの加工精度の向上に大きく寄与していることが判った。

【0047】

以上説明したように、本実施の形態にホーニング加工制御装置１では、摩耗量予測部１１３が、砥石２３を用いて研削工程を行った研削工程実行回数と砥石２３の摩耗量とに基づいて、次に行う研削工程における砥石の予測摩耗量を算出する。また、補正量算出部１１４が、予測摩耗量に基づいて、砥石２３の拡張量に対する補正量を算出し、拡張量決定部１１５が、算出された補正量に基づいて、次に行うワークＷの研削工程における砥石２３の拡張量を決定する。これにより、複数のワークＷに対して１つずつ順次研削工程を行う際の複数のワークＷそれぞれに対応する拡張量が適切に決定されるので、複数のワークＷに対して順次研削工程を行う際の加工精度を高めることができる。

【0048】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、摩耗量推移関数が、式（１）以外の形状を有するものであってもよい。

【0049】

実施の形態では、摩耗量予測部１１３が摩耗関数を用いて予測摩耗量を算出する例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば前述の理論内径寸法と計測装置３で計測される実際の内径寸法の差分寸法と研削工程実行回数と実際の砥石２３の摩耗量とに基づいて機械学習された学習済モデルを用いて、予測摩耗量を算出するものであってもよい。

【0050】

以上、本発明の実施の形態および変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態および変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明は、複数のワークについて順次ホーニング加工を実施するホーニング加工装置として好適である。

【符号の説明】

【0052】

１：ホーニング加工制御装置、２：ホーニング加工装置、３：計測装置、２１：ホーニングツール、２２：回転主軸、２３：砥石、２４：砥石台、２８，３８：駆動部、２９，３９：制御部、３１：エアマイクロメータ、１０１：ＣＰＵ、１０２：主記憶部、１０３：補助記憶部、１０５：入力部、１０６：インタフェース、１０９：バス、１１１：計測値取得部、１１２：摩耗量推定部、１１３：摩耗量予測部、１１４：補正量算出部、１１５：拡張量決定部、１１６：制御情報出力部、１１７：研削工程実行回数監視部、１３１：目標値記憶部、１３２：計測値記憶部、１３３：摩耗量履歴記憶部、１３４：関数記憶部、１３５：研削工程実行回数記憶部、１３６：拡張量記憶部、２１１：ウェッジロッド、２１１ａ：ウェッジ、３１１：本体部、３１１ａ：吐出孔、３１２：ゲージ、３１３：接続部、Ｊ１，Ｊ２：中心軸、Ｗ：ワーク、Ｗａ：内壁、Ｗｈ：加工孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】