JP2900027B2 - ホーニング砥石用オシレーション装置およびホーニング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はホーニング砥石用オ
シレーション装置およびホーニング装置に関し、さらに
詳細には、各種噴射ノズル内部のシート面のように、小
径でしかもテーパ穴状や盲穴状の浅い穴の内径面を、精
密に仕上げるためのホーニング技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種用途に用いられる噴射ノズルの噴射
口内部には、噴射口開閉用のテーパ針状の弁体を受ける
ための内径テーパ形状のシート面が形成されているとこ
ろ、このシート面は、上記弁体を密接状態で受止係合す
る部位であり、その仕上げ加工には高い精度が要求され
ている。

【０００３】このような工作物（以下ワークと称する）
の内径面を機械的に自動で精密に仕上げる加工法の一つ
としてホーニング加工がある。一般的なホーニング盤に
よるホーニング加工は、ホーニングツールの砥石（ホー
ニング砥石）とワークを相対的に浮動の状態に置くとと
もに、ホーニング砥石に回転と往復運動（オシレーショ
ン）を与えて、このホーニング砥石の拡張切込みにより
ワーク内径面に精密仕上げを施す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のホーニング盤にあっては、構造上、上記ホーニン
グツールの外径寸法さらには砥石の外径輪郭寸法をそれ
ほど小さくすることができず、また、上述したホーニン
グ加工の独特な動きもあって、上述した噴射ノズルのシ
ート面のように、小径でかつ先細のテーパ内径面の加工
には採用することができなかった。

【０００５】この結果、このような内径面の仕上げ加工
は、噴射ノズル内に挿入し得る程度の小径の棒状砥石治
具を用いて、この砥石治具に手作業で回転運動や往復運
動を与えることにより行っているというのが実情であ
る。

【０００６】しかしながら、このような加工方法では、
作業に熟練と手間を要し、作業時間も長くて非効率的で
あり、加工コストひいては製品コストの上昇を招いてお
り、しかも、人手による加工であることから均一な仕上
げ精度が得られず、仕上げ面も必ずしも満足しうるもの
ではなかった。

【０００７】このような問題は、上記のような噴射ノズ
ルのシート面と同等の内径面、つまり、小径でかつテー
パ穴状や盲穴状の浅い穴の内径面の加工に共通するもの
であり、特に噴射ノズルのような多量生産品にあっては
深刻な問題で、その解決が急務であった。

【０００８】この発明はかかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、各種噴
射ノズルのシート面等のように一般的なホーニング加工
の適用が困難ないしは不可能な、小径でしかもテーパ穴
状や盲穴状の浅い穴の内径面を、精密に仕上げることが
できるホーニング技術の提供にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のホーニング砥石用オシレーション装置は、
ワークとホーニング砥石に相対的な回転運動と微小な往
復運動を与えることにより、ワークの内径面にホーニン
グ加工を行うホーニング装置に装着されるものであっ
て、ホーニング砥石の回転軸心と同軸状に配されたカム
機構を備え、このカム機構は、駆動側カムがホーニング
装置の装置本体側に設けられるとともに、従動側カムが
上記ホーニング砥石とその軸心方向に一体的に設けられ
てなり、これら駆動側および従動側カムは、上記ホーニ
ング砥石の軸心方向に当接係合されるとともに、ホーニ
ング砥石の軸心まわりに相対的に回転可能とされ、これ
ら両カムの相対的な回転動作により、上記従動側カムが
上記駆動側カムに対して軸心方向へ相対的に往復運動し
て、上記ホーニング砥石が微小なオシレーション動作を
行うことを特徴とする。

【００１０】また、本発明のホーニング装置は、上記オ
シレーション装置を備えるものであって、ワークの内径
面の軸線まわりに回転可能に軸支されてなる回転主軸
と、この回転主軸を軸線まわりに回転駆動する主軸回転
手段と、上記回転主軸先端に着脱可能に装着され、上記
ワーク内径面に沿った砥石面を有するホーニング砥石を
備えるホーニングツールと、上記オシレーション装置の
カム機構をカム駆動するカム駆動手段とを備えてなるこ
とを特徴とする。

【００１１】好適な実施態様として、上記主軸回転手段
とカム駆動手段が単一の駆動源により駆動される構成と
されている。

【００１２】本発明のホーニング装置によるホーニング
加工においては、ホーニングツールに、回転主軸により
回転運動が与えられるとともに、上記オシレーション装
置により微小な往復運動（オシレーション動作）が与え
られることにより、従来の一般的なホーニング加工の適
用が困難ないしは不可能であったワーク内径面、つま
り、小径でかつ浅い穴のワーク内径面に対しても、クロ
スハッチパターンを形成する高精度なホーニング加工を
施すことができる。

【００１３】また、上記オシレーション装置は、ホーニ
ング砥石の回転軸心と同軸状に配されたカム機構を用い
た機械的作動構成であるため、常時安定したホーニング
砥石の微小オシレーション動作が確保することができ
る。この場合、ホーニング砥石のオシレーション幅（微
振動幅）やオシレーション回数（ホーニング砥石１回転
当たりの微振動回数）は、上記カム機構を構成する駆動
側および従動側カムを適宜交換することで変更すること
ができる。

【００１４】さらに、回転主軸を軸線まわりに回転駆動
する主軸回転手段と、オシレーション装置のカム機構を
カム駆動するカム駆動手段とが、単一の駆動源により駆
動する構成とすることにより、装置コストやランニング
コストが低減化される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１６】実施形態１ 本発明に係るホーニング装置を図１に示し、このホーニ
ング装置は、具体的には、工作物として各種用途に用い
られる噴射ノズル（以下ワークと称する）Ｗを対象とす
るもので、ホーニングツール１に相対的な回転運動と微
小な往復運動（オシレーション動作）を与えて、ワーク
Ｗの内径テーパ形状のシート面（内径面）Ｗａをホーニ
ング加工する形式とされている。

【００１７】図示のホーニング装置は立形のもので、ホ
ーニングツール１、このホーニングツール１に回転運動
を与える回転主軸としての回転体２およびホーニングツ
ール１に微小なオシレーション動作を与えるオシレーシ
ョン部（オシレーション装置）３を主要部として構成さ
れている。

【００１８】Ａ．ホーニングツール１：ホーニングツー
ル１は、回転体２の先端に着脱可能に装着されるもの
で、その先端部にホーニング砥石５を備えてなる。

【００１９】ホーニングツール１の具体的構造が図２に
示されており、このホーニングツール１は、その先端部
に円柱棒状のホーニング砥石５を一体的に備えるととも
に、その基端部分６が回転体２に対する取付部とされて
いる。

【００２０】ホーニング砥石５は、図７に示すように、
その先端部分５ａが砥石面とされるとともに、これに続
く本体部分５ｂがホーニングツール１の挿通円筒部１ａ
と同軸状に一体形成されている。上記砥石面５ａは、ワ
ークＷのシート面Ｗａの最終仕上げ形状に沿ったプロフ
ィールの先細テーパ形状を有する。上記本体部分５ｂ
は、ワークＷのシート面Ｗａに続く円筒内径面Ｗｂに対
応した外径寸法を有し、ホーニング加工時、この円筒内
径面Ｗｂと共働して上記砥石面５ａの案内部をなす。ま
た、砥石面５ａから本体部分５ｂにわたって、割溝また
はスリット７が形成されており、これにより、砥石面５
ａが僅かに径方向へ弾発的に拡縮可能な構造とされてい
る。

【００２１】上記ホーニングツール１の取付部６は、大
径円筒部８、取付体９および取付用袋ナット１０から構
成されている。上記大径円筒部８は、後述するように、
オシレーション部３の一部を構成するもので、上記挿通
円筒部１ａに同軸状に連続するとともに、その基端部つ
まり上端部には、カム機構４０を構成する従動側カム４
２が一体形成されている。

【００２２】上記取付体９は、取付用袋ナット１０によ
り、上記回転体２の先端部の円筒取付部２ａに嵌合固定
される円筒状のもので、その円筒外周に、円筒取付部２
ａの先端面に当接係合する取付フランジ９ａが設けられ
ている。上記円筒取付部２ａの外周部には雄ねじ部１１
が設けられており、これに取付用袋ナット１０を螺合す
ることにより、上記取付フランジ９ａが円筒取付部２ａ
に締付け固定されて、ホーニングツール１が回転体２に
取り付けられる。

【００２３】また、取付体９の円筒内部は、図５に示す
ように、上記大径円筒部８を軸方向へ摺動可能に収容保
持する円筒収容部１２とされ、その底部１２ａには、上
記挿通円筒部１ａを挿通する挿通穴１３が貫設されてい
る。大径円筒部８は、図２に示すように、上記円筒収容
部１２に収容保持された状態において、回止めピン１４
により、上記取付体９さらには回転体２の円筒取付部２
ａに対して回止めされるとともに、軸方向への移動を許
容される。１５は大径円筒部８が円筒収容部１２から抜
けだすのを防止するための抜止めピンを示しており、こ
の抜止めピン１５は、上記回止めピン１４の機能を損な
わないように、大径円筒部８の円筒収容部１２内におけ
る軸方向移動を許容する係合構造とされている。

【００２４】上記ホーニングツール１に関連して、ワー
ク保持治具１６は、ワークＷを浮動状態に保持する構造
を備えてなる。すなわち、このワーク保持治具１６は、
図２に示すように、ワークＷの外周部を取外し可能に収
納保持する保持部１６ａを有し、この保持部１６ａは、
図示しないが、例えば直交する二つの揺動ピンにより、
治具本体に上下左右方向へ揺動可能に支持されて、ワー
クＷを浮動状態に保持する構造とされている。１７はワ
ークＷを上記保持部１６ａに固定するための締付けボル
トを示している。

【００２５】Ｂ．回転体（回転主軸）２：回転体２はホ
ーニングツール１のホーニング砥石５に回転運動を与え
る箱形ケース状のもので、図示の実施形態においては、
後述するオシレーション部３と同一の駆動源により回転
駆動される構成とされている。

【００２６】具体的には、固定支軸２０が昇降台２１に
鉛直状態で固定的に設けられ、この固定支軸２０の外周
部に、上記回転体２が、軸受２２，２２により、固定支
軸２０と同軸状にかつ回転可能に軸支されている。一
方、上記固定支軸２０の内部には、回転駆動軸２３が、
軸受２４，２５により、固定支軸２０と同軸状にかつ回
転可能に挿通支持されている。これら回転体２および回
転駆動軸２３は、固定支軸２０を介して、ワーク保持治
具１６に保持されたワークＷのシート面Ｗａと同軸状に
配されて、その軸線まわりに回転可能とされている。

【００２７】上記回転駆動軸２３は、その基端部つまり
上端部２３ａが固定支軸２０から外部ヘ突出するととも
に、伝動プーリ２６ａ，伝動ベルト２６ｂおよび伝動プ
ーリ２６ｃからなる伝動手段２６を介して、回転駆動源
であるサーボモータ２７の駆動軸２７ａに駆動連結され
ている。また、回転駆動軸２３の先端側において、回転
駆動軸２３は、遊星歯車機構２８により上記回転主軸２
に駆動連結されている。

【００２８】上記遊星歯車機構２８は、図１，３，４に
示すように、第１〜第４の歯車２８ａ，２８ｂ，２８
ｃ，２８ｄから構成されている。第１の歯車２８ａは、
上記回転駆動軸２３の下端に取付固定されて、回転駆動
軸２３と一体回転可能とされている。第２の歯車２８ｂ
は、回転体２に鉛直状にかつ回転可能に軸支された支軸
２９の下端に取付固定されて、この支軸２９と一体回転
可能とされるとともに、上記第１の歯車２８ａと伝動可
能に噛合されている。第３の歯車２８ｃは、上記支軸２
９の上端に取付固定されて、この支軸２９と一体回転可
能とされている。また、第４の歯車２８ｄは、上記固定
支軸２０の外周部に固定的に設けられるとともに、上記
第３の歯車２８ｃと噛合されている。

【００２９】なお、回転体２の回転バランスをとるた
め、本実施形態においては、第２および第３の歯車２８
ｂ，２８ｃと支軸２９から構成されるユニットは、図示
のごとく固定支軸２０を中心とする一直径線上の両側位
置に対向状に一対配設されている。

【００３０】以上のように、上記サーボモータ２７か
ら、伝動手段２６と回転駆動軸２３を介して遊星歯車機
構２８に至る一連の駆動機構により、上記回転主軸２を
回転駆動する主軸回転手段が構成されている。

【００３１】しかして、上記サーボモータ２７が回転駆
動すると、伝動手段２６を介して上記回転駆動軸２３が
回転し、この回転は、第１の歯車２８ａから第２の歯車
２８ｂおよび支軸２９を介して、第３の歯車２８ｃに伝
達される。これにより、第３の歯車（遊星歯車）２８ｃ
が、第４の歯車（太陽歯車）２８ｄのまわりを自転しな
がら公転する結果、回転体２さらにはホーニングツール
１は、遊星歯車２８ｃの公転速度をもって回転運動する
ことになる。

【００３２】また、上記昇降台２１は、図外の装置本体
に上下方向へ昇降可能に支持されるとともに、この装置
本体に取り付けられた主軸移動手段としての昇降シリン
ダ３０に駆動連結されている。これにより、昇降台２１
さらにはホーニングツール１を備える回転体２が、ワー
クＷのシート面Ｗａの軸線方向へ移動可能とされる。

【００３３】Ｃ．オシレーション部３：オシレーション
部３は、ホーニングツール１のホーニング砥石５をオシ
レーション動作させるもので、カム機構４０を主要部と
して構成された機械的作動構成とされている。

【００３４】カム機構４０の具体的構造は図２、図５お
よび図６に示されている。このカム機構４０は、ホーニ
ング砥石５の回転軸心と同軸状に配されており、図示の
実施形態においては、上記回転駆動軸２３とホーニング
ツール１との間に設けられている。

【００３５】具体的には、上記カム機構４０は、駆動側
カム４１、従動側カム４２および弾発手段としての弾発
スプリング４３を主要部として構成されている。

【００３６】上記駆動側カム４１は装置本体側である上
記回転駆動軸２３の先端に設けられている。一方、上記
従動側カム４２は、前述したように、上記ホーニングツ
ール１の大径円筒部８の基端部に一体的に設けられて、
ホーニング砥石５と一体的に設けられている。これら両
カム４１，４２のカム面４１ａ，４２ａは、上記弾発ス
プリング４３によって、上記ホーニング砥石５の軸心方
向に常時弾発的に当接係合されている。

【００３７】上記弾発スプリング４３は、具体的には、
上記ホーニングツール１の大径円筒部８と取付体９との
間に介装された圧縮スプリングの形態とされている。図
示のものにおいては、図５に示すように、上記ホーニン
グツール１の大径円筒部８に軸方向へ延びて設けられた
収容穴８ａ内に、上記弾発スプリング４３が収容保持さ
れて、その下端が上記取付体９の円筒収容部１２の底部
１２ａに当接係合されている。従動側カム４２は、この
弾発スプリング４３の弾発力により、取付体９に対し
て、駆動側カム４１の方向つまり上方へ向けて弾発付勢
される結果、上記両カム面４１ａ，４２ａ同士が常時弾
発的に当接係合されている。

【００３８】上記駆動側および従動側カム４１，４２の
カム面４１ａ，４２ａの具体的構成が、図５および図６
に示されている。

【００３９】すなわち、駆動側カム４１のカム面４１ａ
は、図５および図６（a)に示すように、その軸線つまり
ホーニング砥石５の軸心方向に直交する平坦な環状カム
面に形成されるとともに、その一部にほぼ半球状のカム
突起４５が設けられている。一方、従動側カム４２のカ
ム面４２ａは、図５および図６（b)に示すように、上記
軸線方向に所定の高低差をもつ連続した凹凸面からなる
環状カム面とされており、この環状カム面４２ａに、上
記カム突起４５が点接触状態で当接係合している。そし
て、上記環状カム面４２ａの凹凸面の高低差つまり段差
Ｈ（図５）が、後述するホーニングツール砥石５のオシ
レーション幅、つまり軸方向振動の振動幅（微小ストロ
ーク）を与える。

【００４０】図示のものにおいては、上記環状カム面４
２ａは、従動側カム４２の往復運動の上死点を規定する
第１の平坦面（第１の面）４６ａと、従動側カム４２の
往復運動の下死点を規定する第２の平坦面（第２の面）
４６ｂと、これら第１および第２の平坦面４６ａ，４６
ｂを連続的に接続する一対の傾斜平坦面４６ｃ，４６ｃ
とから構成されている。上記第１および第２の平坦面４
６ａ，４６ｂはいずれも上記軸線に直交する平坦面とさ
れて、その段差つまり高低差Ｈが上記微小ストロークを
規定している。また、この実施形態においては、駆動側
カム４１と従動側カム４２の相対的な１回転により、ホ
ーニング砥石５が１ストローク（上下１往復の微振動）
だけ動作する。

【００４１】さらに、上記カム機構４０は交換可能な構
造とされている。つまり、図２に示すように、上記駆動
側カム４１は、上記回転駆動軸２３の先端に、取外し可
能に螺着される螺合構造を備えている。一方、上記従動
カム４２は、上述したように、交換可能なホーニングツ
ール１と一体形成されている。

【００４２】したがって、異なる複数種類のカム機構４
０（駆動側および従動側カム４１，４２）の組を、ホー
ニングツール１のホーニング砥石５の形状寸法等との関
係で用意しておくことにより、加工対象となるワークＷ
の形状寸法に応じて、最適なカム機構を選択使用できる
構成とされている。換言すれば、ホーニング砥石５のオ
シレーション幅Ｈやオシレーション回数（ホーニング砥
石１回転当たりの微振動回数）は、上記カム機構４０を
構成する駆動側および従動側カム４１，４２を適宜交換
することで変更することができる。

【００４３】また、前述したように、図示の実施形態に
おいては、オシレーション部３のカム機構４０は、ホー
ニングツール１を回転駆動する回転体２と同一の駆動源
により回転駆動される構成とされている。

【００４４】すなわち、上記駆動側カム４１を一体に備
える回転駆動軸２３は、その基端部が上記伝動手段２６
を介してサーボモータ２７に駆動連結されており、一
方、上記従動側カム４２を備えるホーニングツール１
は、これが取り付けられる上記回転体２および遊星歯車
機構２８を介して、上記回転駆動軸２３に駆動連結され
ている。換言すれば、上記サーボモータ２７から、伝動
手段２６を介して回転駆動軸２３に至る駆動側カム４１
の駆動機構と、さらにこの駆動機構から遊星歯車機構２
８を介して回転体２に至る従動側カム４２の駆動機構と
により、上記カム機構４０をカム駆動するカム駆動手段
が構成されている。

【００４５】この場合、上記遊星歯車機構２８の第１〜
第４の歯車２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ間の歯車比
を適宜設定することにより、上記回転駆動軸２３と回転
主軸２の回転速度が相互に異なるように構成されてお
り、ここで得られる両軸２３，２の回転速度の違いによ
り、上記両カム４１，４２は、ホーニング砥石５の軸心
まわりに相対的に回転動作することとなる。

【００４６】そして、上記両カム４１，４２の相対的な
回転動作により、上記カム突起４５が上記環状カム面４
２ａに沿って円周方向へ摺動して、従動側カム４２が上
記駆動側カム４１に対して、上記環状カム面４２ａの凹
凸の高低差の振動幅Ｈをもって軸線方向へ往復運動し、
この結果、上記ホーニング砥石５は、その軸線まわりに
回転しながら、軸線方向への微小なオシレーション動作
を行うこととなる。

【００４７】なお、本実施形態のホーニング装置におい
ては、ホーニングツール１の加工動作自体、つまり加工
時における回転動作とオシレーション動作は、上述した
ように回転機構２，２３，２８やカム機構４０などによ
り機械的に行われる一方、ホーニングツール１のワーク
Ｗに対する位置決め動作、上記ホーニングツール１の加
工動作、および加工開始位置と加工終了位置の検出動作
など一連のホーニング加工工程は、制御部５０により電
気的に制御される。

【００４８】この制御部５０は、サーボモータ２７、昇
降シリンダ３０、およびワークＷのシート面Ｗａの形状
寸法を検出するセンサを備えた自動定寸装置（図示省
略）の駆動源などを自動制御するもので、ＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートなどからなるマイクロコ
ンピュータで構成されている。この制御部５０には、後
述する一連のホーニング加工工程を実行させるための制
御プログラム等が組み込まれてなるとともに、上記各駆
動源２７，３０の駆動に必要な種々の個別的制御情報
が、ＮＣ（数値制御）データとして予めまたは図示しな
い操作盤のキーボード等により適宜入力設定されてい
る。

【００４９】しかして，以上のように構成されたホーニ
ング装置において、ホーニングツール１は、上記制御部
５０の制御プログラムに従って、ワークＷのシート面Ｗ
ａに対するホーニング加工を行う。

【００５０】すなわち、まず、昇降シリンダ３０により
昇降台２１が下降して、ホーニングツール１のホーニン
グ砥石５は、ワークＷのシート面Ｗａに対応する位置に
位置決めされる。この後、サーボモータ２７が回転駆動
して、上記ホーニングツール１によるホーニング加工が
浮動状態にあるワークＷのシート面Ｗａに対して施され
る。

【００５１】この場合、前述したように、ホーニングツ
ール１のホーニング砥石５には、回転体２の回転駆動に
より回転運動が与えられるとともに、オシレーション部
３により微小な往復運動（オシレーション動作）が与え
られることにより、ワークＷのシート面Ｗａには、図８
に示すようなクロスハッチパターンが形成されながらホ
ーニング加工が行われることとなる。

【００５２】このワークＷのシート面Ｗａの形状寸法
は、上記自動定寸装置により常時または所定のインター
バルをもって検出されており、この形状寸法が予め設定
された仕上げ寸法になると、昇降シリンダ３０により昇
降台２１が上昇して、ホーニングツール１のホーニング
砥石５がワークＷのシート面Ｗａから離脱するととも
に、初期位置へ上昇復帰し、また、サーボモータ２７に
よるホーニングツール１の加工動作も停止する。

【００５３】以後、上記ワーク保持治具に浮動状態で支
持されるワークＷに対して、順次、上記と同様の動作が
繰り返される。

【００５４】以上のような構成においては、ホーニング
ツール１が回転運動しながら微小なオシレーション動作
を行うことにより、従来の一般的なホーニング加工の適
用が困難ないしは不可能であった噴射ノズルＷの内径テ
ーパ形状のシート面Ｗａに対しても、クロスハッチパタ
ーンを形成する高精度なホーニング加工を施すことがで
きる。

【００５５】また、上記オシレーション部３の構成は、
カム機構４０を用いた機械的作動構成であるため、上述
したホーニング砥石５の微小オシレーション動作が常時
安定して確保される。しかも、上記カム機構４０の構成
部品である駆動側および従動側カム４１，４２はホーニ
ングツール１と共に交換可能であるため、これらを適宜
交換することにより、ホーニング砥石５のオシレーショ
ン幅Ｈやオシレーション回数を適宜変更することができ
る。

【００５６】さらに、回転体２とカム機構４０は、その
駆動源としてサーボモータ２７を共用して、単一の駆動
源により駆動する構成とされているため、ホーニング装
置の全体構成が小型で簡素なコンパクト設計とされると
ともに、装置コストやランニングコストの低減化も可能
となる。

【００５７】実施形態２ 本実施形態は図９および図１０に示されており、オシレ
ーション部３のカム機構４０の構成が若干改変されたも
のである。具体的には、本実施形態のカム機構４０は、
駆動側カム１４１と従動側カム１４２の配置構成が実施
形態１と逆構成とされている。

【００５８】すなわち、回転駆動軸２３先端の駆動側カ
ム１４１のカム面１４１ａは、その軸線つまりホーニン
グ砥石５の軸心方向に所定の高低差をもつ連続した凹凸
面からなる環状カム面とされている。一方、ホーニング
ツール１基端の従動側カム１４２は、上記軸線に直交す
る平坦な環状カム面に形成されるとともに、その一部に
カム突起１４５が設けられている。そして、このカム突
起１４５が、弾発スプリング４３により、上記駆動側カ
ム１４１の環状カム面１４１ａに当接係合している。

【００５９】上記駆動側カム１４１の環状カム面１４１
ａは、図１０(a) に示すように、従動側カム１４２の往
復運動の上死点を規定する第１の平坦面（第１の面）１
４６ａと、従動側カム１４２の往復運動の下死点を規定
する第２の平坦面（第２の面）１４６ｂと、これら第１
および第２の平坦面１４６ａ，１４６ｂを連続的に接続
する一対の傾斜平坦面１４６ｃ，１４６ｃとから構成さ
れている。

【００６０】上記第１および第２の平坦面１４６ａ，１
４６ｂはいずれも上記軸線に直交する平坦面とされて、
その段差つまり高低差Ｈがホーニングツール砥石５の軸
方向振動（オシレーション）の微小ストローク（振動
幅）を規定している。また、これら両平坦面１４６ａ，
１４６ｂと傾斜平坦面１４６ｃ，１４６ｃとの接続部分
は、滑らかに連続する湾曲面とされて、上記カム突起１
４５が環状カム面１４１ａ上をスムーズに摺接するよう
に構成されている。

【００６１】また、カム突起１４５は、図１０（b)に示
すように、環状カム面１４２ａの全幅にわたって形成さ
れるとともに、先端が小さな円弧を有する三角形状断面
を有してなり、上記環状カム面１４１ａに線接触状態で
当接係合するようにされている。なお、図１０（c)に示
すように、先端部が半円弧形状断面を有するように形成
されてもよい。その他の構成および作用は実施形態１と
同様である。

【００６２】実施形態３ 本実施形態は図１１ないし図１３に示されており、具体
的には、ホーニングツール１が軸心方向全長にわたって
２分割された構成とされている。

【００６３】すなわち、本実施形態のホーニングツール
１は、図１１に示すように、軸心方向全長にわたって２
分割された一対の半割りツール部材２００，２００から
なる２分割構造とされている。

【００６４】これら両半割りツール部材２００，２００
はいずれも同一構造とされて、その先端部に半割り砥石
２０５が一体的に設けられるとともに、その基端部に半
割りカム部材２４２が一体的に設けられてなる。これら
半割りツール部材２００，２００の接触境界面２００
ａ，２００ａは、相互に摺動可能な平坦面に形成される
とともに、上記取付体９の円筒収容部１２内に軸心方向
へ相対的に移動可能に保持されている。

【００６５】半割り砥石２０５は前記ホーニング砥石５
を構成するもので、その先端部分２０５ａが砥石面とさ
れるとともに、これに続く本体部分２０５ｂがホーニン
グツール１の挿通円筒部１ａ（図２参照）を構成する半
割り円筒部２０１と同軸状に一体形成されている。上記
砥石面２０５ａは、ワークＷのシート面Ｗａの最終仕上
げ形状に沿ったプロフィールを有し、両砥石面２０５
ａ，２０５ａにより、先細テーパ形状を有するホーニン
グ砥石５の砥石面が形成される。

【００６６】半割りカム部材２４２は前記従動側カム４
２を構成するもので、ホーニングツール１の大径円筒部
８（図２参照）を構成する半割り円筒部２０８の基端部
に一体的に形成されている。これに対応して、各半割り
円筒部２０８と上記取付体９の円筒収容部１２の底部１
２ａとの間には、弾発スプリング２４３がそれぞれ介装
されており、半割りカム部材２４２のカム面２４２ａが
上記駆動側カム４１のカム面４１ａに常時弾発的に当接
係合されている。

【００６７】上記半割りカム部材２４２のカム面２４２
ａは、図１１および図１２（b)に示すように、上記軸心
方向に所定の高低差をもつ連続した凹凸面からなる扇形
状カム面とされるとともに、両半割りカム部材２４２，
２４２の扇状カム面２４２ａ，２４２ａにより環状カム
面が形成されている。

【００６８】図示のものにおいては、上記扇状カム面２
４２ａは、半割りカム部材２４２の往復運動の上死点を
規定する第１の面２４６ａと、半割りカム部材の往復運
動の下死点を規定する第２の面２４６ｂとが連続して形
成されてなるとともに、これら第１および第２の面２４
６ａ，２４６ｂの段差Ｈが所定の高低差を規定してい
る。また、これら両面２４６ａ，２４６ｂを接続する面
は、滑らかに連続する湾曲面とされて、駆動側カム４１
の上記カム突起４５が扇状カム面２４２ａ上を点接触状
態でスムーズに摺接するように構成されている。なお、
カム突起４５は、実施形態２のカム突起１４５（図１０
(b) または(c) ）のように線接触する形状としてもよ
い。

【００６９】さらに、上記両扇状カム面２４２ａ，２４
２ａの連続境界部分は、上記第２の面２４６ｂ，２４６
ｂにより構成されることになるが、これら両面２４６
ｂ，２４６ｂ同士は面一に連続して接続される構成とさ
れている。

【００７０】すなわち、上記両扇状カム面２４２ａ，２
４２ａにおける上記段差Ｈ，Ｈが等しく、かつこの段差
Ｈは、駆動側カム４１のカム突起４５の高さと等しくま
たは大きく設定されている。したがって、図１３((b)に
示すように、駆動側カム４１のカム突起４５が上記両面
２４６ｂ，２４６ｂの連続境界部分に係合位置している
状態においては、両面２４６ｂ，２４６ｂは完全に連続
した面一のカム面を形成することとなり、これにより、
上記環状カム面（図１２(b) を参照して、面２４６ｂ→
面２４６ｂ→面２４６ａ→面２４６ｂ→面２４６ｂ→面
２４６ａと連続する面で形成される環状のカム面) 上に
おける上記カム突起４５のスムーズな摺動が確保され
る。

【００７１】しかして，以上のように構成されたホーニ
ング装置において、ホーニングツール１のホーニング砥
石５には、回転体２の回転駆動により回転運動が与えら
れるとともに、オシレーション部３により、次のような
微小な往復運動（オシレーション動作）が与えられる。

【００７２】すなわち、カム機構４０の駆動側および従
動側カム４１，４２の相対的な回転動作により、駆動側
カム４１のカム突起４５が、図１３(a) 〜(c) に示すよ
うに、従動側カム４２の環状カム面（扇状カム面２４２
ａ，２４２ａ）に沿って摺動すると、半割りカム部材２
４２，２４２が交互に、駆動側カム４１に対し上記高低
差Ｈの振動幅（微小ストローク）をもって軸心方向へ相
対的に往復運動することとなる。この往復運動に伴っ
て、半割りツール部材２００，２００先端部の半割り砥
石２０５，２０５も交互に軸心方向へ相対的に往復運動
して、ワークＷのシート面Ｗａにホーニング加工が行わ
れる。この場合、駆動側カム４１と従動側カム４２の相
対的な１回転により、各半割り砥石２０５が１ストロー
ク（上下１往復の微振動）だけ動作する。

【００７３】本実施形態のように、ホーニング砥石５が
一対の半割り砥石２０５，２０５からなる２分割構造と
されて、これらが交互にワークＷのシート面Ｗａに接触
する（切り込む）構成とされることにより、ホーニング
砥石５とワークＷの接触面積が実施形態１，２に比較し
てほぼ半分となる。この結果、ホーニング砥石５の砥石
面２０５ａ，２０５ａにおける砥粒１個あたりに作用す
る押圧も、約２倍となり、これにより、砥粒のワークＷ
に対する食込み深さないしは切込み深さが増加して、加
工能力が増加することとなる。その他の構成および作用
は実施形態１と同様である。

【００７４】なお、上述した実施形態１ないし３はあく
までも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本
発明はこれに限定されることなく、その範囲内において
種々設計変更可能である。例えば、以下のような改変が
可能である。

【００７５】Ａ．オシレーション部について： (1) カム機構４０を構成する駆動側および従動側カム４
１、４２、１４１、１４２のカム面４１ａ、４２ａ、１
４１ａ、１４２ａ、２４２ａの具体的構成は、図示の実
施形態と同様な作用をする限り、他の構成も採用可能で
ある。

【００７６】一例として、実施形態１の具体的構成と実
施形態２の具体的構成を適宜組み合わせることも可能で
ある。

【００７７】また、図示の実施形態においては、駆動側
カム４１と従動側カム４２の相対的な１回転により、ホ
ーニング砥石５（または半割り砥石２０５）が１ストロ
ーク（上下１往復の微振動）だけ動作する構成とされて
いるが、ホーニング砥石５のオシレーション幅Ｈやオシ
レーション回数との関係を考慮して、異なる構成とする
ことも可能である。

【００７８】例えば、実施形態１または２において、第
１の平坦面４６ａまたは１４６ａと、第２の平坦面４６
ｂまたは１４６ｂを、これらの移行面４６ｃまたは１４
６ｃを介して複数組設けることにより、駆動側カム４１
と従動側カム４２の相対的な１回転により、ホーニング
砥石５が複数ストローク動作する構成とすることも可能
である。同様な設計変更は実施形態３においても可能で
ある。

【００７９】(2) 実施形態１，２における弾発スプリン
グ４３の具体的構造は、図示のものに限定されず、一例
として、図１４に示すように、上記ホーニングツール１
の大径円筒部８と同軸状に配される構造も採用可能であ
る。

【００８０】また、図示のような弾発スプリングに代え
て、板ばね（図示省略）等の同様の機能を有する他の弾
発手段も適用可能である。

【００８１】Ｂ．ホーニング装置について： (3) 図示の実施形態においては、オシレーション装置３
とホーニングツール１を回転駆動する回転体２とは、同
一の駆動源により回転駆動される構成とされて、装置構
成の小型簡素化、装置コスト・ランニングコストの低減
化が図られているが、それぞれ別個独立した駆動源を有
する構成ももちろん採用可能である。

【００８２】(4) ホーニングツール１の具体的構造は図
示の実施形態に限定されない。一例として、図示の実施
形態においては、ホーニング砥石５に割溝またはスリッ
ト７が形成されて、砥石面５ａが径方向へ微少量拡縮し
うる拡縮面とされているが、上記スリット７を設けず
に、砥石５面が固定面とされてもよい。

【００８３】(5) また、図示の実施形態においては、回
転体２の回転バランスをとるため、第２および第３の歯
車２８ｂ，２８ｃと支軸２９から構成されるユニットが
一対配置されているが、このユニットの配設数は、ホー
ニング装置の大きさなどに対応して適宜増減可能であ
る。

【００８４】(6) また、回転体２を昇降動作するための
駆動機構は、図示のような昇降シリンダ３０に代えて、
ラック・ピニオン機構等の他の従来周知の昇降装置を採
用することも可能である。

【００８５】(7) また、ホーニング砥石５の形状寸法を
目的に応じて適宜設計変更することにより、本願発明
は、図示の実施形態のような噴射ノズルＷのシート面Ｗ
ａに限定されず、同様に一般的なホーニング加工の適用
が困難ないしは不可能な内径面、つまり、小径でかつテ
ーパ穴状や盲穴状の浅い穴の内径面のホーニング加工に
も適用可能である。

【００８６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のホーニン
グ砥石用オシレーション装置によれば、ワークとホーニ
ング砥石に相対的な回転運動と微小な往復運動を与える
ように構成されているから、本発明を備えるホーニング
装置においては、従来の一般的なホーニング加工の適用
が困難ないしは不可能であったワーク内径面、例えば噴
射ノズルの内径テーパ形状のシート面に対しても、クロ
スハッチパターンを形成する高精度なホーニング加工を
施すことができる。

【００８７】また、上記オシレーション装置は、ホーニ
ング砥石の回転軸心と同軸状に配されたカム機構を用い
た機械的作動構成とされているから、構造が簡単で故障
が少なく、しかも常時安定したホーニング砥石の微小オ
シレーション動作を容易かつ確実に得ることができる。

【００８８】本発明のホーニング装置において、回転主
軸を軸線まわりに回転駆動する主軸回転手段と、オシレ
ーション装置のカム機構をカム駆動するカム駆動手段と
が、単一の駆動源により駆動する構成とされていること
により、装置構成が小型簡素化されるとともに、装置コ
ストやランニングコストも低減化される。

【００８９】また、上記カム機構を構成する駆動側およ
び従動側カムが交換可能な構造を備えるとともに、複数
種類のカム機構を用意して適宜交換する構成とすること
により、ホーニング砥石のオシレーション幅やオシレー
ション回数をワークの内径面に最適な値に設定ないしは
調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態１であるホーニング装置
を断面で示す概略構成図である。

【図２】同装置のオシレーション部の要部を示す正面断
面図である。

【図３】同装置の回転体の構成を一部切開して示す平面
図である。

【図４】同回転体の一部を構成する遊星歯車機構を示
し、図４(a) は図１におけるａ−ａ線に沿った断面図、
図４(b) は図１におけるb −b 線に沿った断面図であ
る。

【図５】同装置のオシレーション部のカム機構を拡大し
て示す正面断面図である。

【図６】同カム機構の構成部品を示し、図６(a) は駆動
側カムの要部を示す斜視図、図６(b) は従動側カムの要
部を示す斜視図である。

【図７】同装置のホーニング砥石とワーク保持具に支持
されたワークとの関係を示す正面断面図である。

【図８】同装置のホーニング加工時におけるホーニング
砥石の動きと、ワーク内径面に形成されるクロスハッチ
パターンとの関係を示す図である。

【図９】本発明に係る実施形態２であるホーニング装置
におけるオシレーション部のカム機構を示す図５に対応
した正面断面図である。

【図１０】同カム機構の構成部品を示す図６に対応した
図で、図１０(a) は駆動側カムの要部を示す斜視図、図
１０(b) は従動側カムの要部を示す斜視図、図１０(c)
は従動側カムの改変例の要部を示す斜視図である。

【図１１】本発明に係る実施形態３であるホーニング装
置におけるオシレーション部およびホーニングツールを
示す正面断面図である。

【図１２】同オシレーション部のカム機構の構成部品を
示し、図１２(a) は駆動側カムの要部を示す斜視図、図
１２(b) は従動側カムの要部を示す斜視図である。

【図１３】同カム機構とホーニング砥石との動作関係を
説明するための正面断面図である。

【図１４】カム機構の弾発手段の改変例を示す図５に対
応する正面断面図である。

【符号の説明】

Ｗ 噴射ノズル（ワーク） Ｗａ ワークのシート面（内径面） Ｈ ホーニング砥石の振動幅 １ ホーニングツール ２ 回転体（回転主軸） ３ オシレーション部（オシレーション
装置） ５ ホーニング砥石 ５ａ ホーニング砥石の砥石面 ７ ホーニング砥石のスリット １６ ワーク保持治具 ２０ 固定支軸 ２１ 昇降台 ２３ 回転駆動軸 ２６ 伝動手段 ２７ サーボモータ（回転駆動源） ２８ 遊星歯車機構 ３０ 昇降シリンダ ４０ カム機構 ４１ 駆動側カム ４２ 従動側カム ４１ａ 駆動側カムのカム面 ４２ａ 従動側カムのカム面 ４３ 弾発スプリング（弾発手段） ４５ カム突起 ４６ａ 第１の平坦面（第１の面） ４６ｂ 第２の平坦面（第２の面） ４６ｃ 傾斜平坦面（傾斜面） １４１ 駆動側カム １４２ 従動側カム １４１ａ 駆動側カムのカム面 １４２ａ 従動側カムのカム面 １４５ カム突起 １４６ａ 第１の平坦面（第１の面） １４６ｂ 第２の平坦面（第１の面） １４６ｃ 傾斜平坦面（傾斜面） ２００ 半割りツール部材 ２０５ 半割り砥石 ２０５ａ 半割り砥石の砥石面 ２４２ 半割りカム部材 ２４３ 弾発スプリング（弾発手段） ２４２ａ 扇状カム面 ２４６ａ 第１の面 ２４６ｂ 第２の面

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B24B 33/02

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作物とホーニング砥石に相対的な回転
   運動と微小な往復運動を与えることにより、工作物の内
   径面にホーニング加工を行うホーニング装置に装着され
   るものであって、 ホーニング砥石の回転軸心と同軸状に配されたカム機構
   を備え、 このカム機構は、駆動側カムがホーニング装置の装置本
   体側に設けられるとともに、従動側カムが前記ホーニン
   グ砥石とその軸心方向に一体的に設けられてなり、 これら駆動側および従動側カムは、前記ホーニング砥石
   の軸心方向に当接係合されるとともに、ホーニング砥石
   の軸心まわりに相対的に回転可能とされ、 これら両カムの相対的な回転動作により、前記従動側カ
   ムが前記駆動側カムに対して軸心方向へ相対的に往復運
   動して、前記ホーニング砥石が微小なオシレーション動
   作を行うことを特徴とするホーニング砥石用オシレーシ
   ョン装置。
2. 【請求項２】 前記駆動側および従動側カムのいずれか
   一方のカム面は、前記軸心方向に所定の高低差をもつ連
   続した凹凸面からなる環状カム面の形態とされるととも
   に、他方のカム面は、この環状カム面に当接係合するカ
   ム突起の形態とされ、 前記両カムの相対的な回転動作により、前記カム突起が
   前記環状カム面に沿って摺動して、前記従動側カムが前
   記駆動側カムに対し前記高低差の振動幅をもって軸心方
   向へ相対的に往復運動することを特徴とする請求項１に
   記載のホーニング砥石用オシレーション装置。
3. 【請求項３】 前記環状カム面は、前記従動側カムの往
   復運動の上死点を規定する第１の面と、前記従動側カム
   の往復運動の下死点を規定する第２の面とが連続して形
   成されてなり、これら第１および第２の面の段差が前記
   所定の高低差を規定することを特徴とする請求項２に記
   載のホーニング砥石用オシレーション装置。
4. 【請求項４】 前記従動側カムは、前記軸心方向へ相対
   的に移動可能な一対の半割りカム部材からなる２分割構
   造とされ、 これら半割りカム部材のカム面は、それぞれ前記軸心方
   向に所定の高低差をもつ連続した凹凸面からなる扇形状
   カム面とされるとともに、これら両扇状カム面により環
   状カム面が形成され、 前記駆動側カムのカム面は、この環状カム面に当接係合
   するカム突起とされ、 前記両カムの相対的な回転動作により、前記カム突起が
   前記環状カム面に沿って摺動して、前記従動側カムの半
   割りカム部材が交互に、前記駆動側カムに対し前記高低
   差の振動幅をもって軸心方向へ相対的に往復運動するこ
   とを特徴とする請求項１に記載のホーニング砥石用オシ
   レーション装置。
5. 【請求項５】 前記扇状カム面は、前記半割りカム部材
   の往復運動の上死点を規定する第１の面と、前記半割り
   カム部材の往復運動の下死点を規定する第２の面とが連
   続して形成されてなるとともに、これら第１および第２
   の面の段差が前記所定の高低差を規定し、 前記一対の扇状カム面が、前記第２の面同士が面一に連
   続して接続されて前記環状カム面が形成されていること
   を特徴とする請求項４に記載のホーニング砥石用オシレ
   ーション装置。
6. 【請求項６】 前記カム機構は、前記駆動側および従動
   側カムを常時当接係合方向へ弾発付勢する弾発手段を備
   えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一
   つに記載のホーニング砥石用オシレーション装置。
7. 【請求項７】 工作物とホーニング砥石に相対的な回転
   運動と微小な往復運動を与えることにより、工作物の内
   径面にホーニング加工を行うホーニング装置であって、 工作物の内径面の軸線まわりに回転可能に軸支されてな
   る回転主軸と、 この回転主軸を軸線まわりに回転駆動する主軸回転手段
   と、 前記回転主軸先端に着脱可能に装着され、前記工作物内
   径面に沿った砥石面を有するホーニング砥石を備えるホ
   ーニングツールと、 このホーニングツールのホーニング砥石をオシレーショ
   ン動作させる請求項１から６のいずれか一つに記載のオ
   シレーション装置と、 このオシレーション装置のカム機構をカム駆動するカム
   駆動手段とを備えてなることを特徴とするホーニング装
   置。
8. 【請求項８】 前記カム駆動手段の回転駆動軸が、前記
   回転主軸の内部において、この回転軸と同軸状にかつ回
   転可能に挿通支持され、 前記オシレーション装置のカム機構は、前記駆動側カム
   が前記回転駆動軸の先端に設けられるとともに、前記従
   動側カムが前記ホーニングツールの基端に設けられ、 前記回転駆動軸と前記回転主軸の回転速度が相互に異な
   るように設定されて、前記両カムの相対的な回転動作が
   行われるように構成されていることを特徴とする請求項
   ７に記載のホーニング装置。
9. 【請求項９】 前記駆動側カムは前記回転駆動軸の先端
   に着脱可能に取付けられるとともに、前記従動カムは前
   記ホーニングツールの基端に一体形成されて、前記カム
   機構が交換可能な構造とされていることを特徴とする請
   求項７または８に記載のホーニング装置。
10. 【請求項１０】 前記主軸回転手段とカム駆動手段が単
    一の駆動源により駆動する構成とされていることを特徴
    とする請求項７から９のいずれか一つに記載のホーニン
    グ装置。
11. 【請求項１１】 装置本体側に固定的に設けられた固定
    支軸の外周部に、前記回転主軸が固定支軸と同軸状にか
    つ回転可能に軸支されるとともに、前記固定支軸の内部
    に、前記カム駆動手段の回転駆動軸が固定支軸と同軸状
    にかつ回転可能に挿通支持され、 前記回転駆動軸は、その基端側において回転駆動源に駆
    動連結されるとともに、その先端側において遊星歯車機
    構により前記回転主軸に駆動連結され、 前記回転駆動源の駆動により、前記回転駆動軸と前記回
    転主軸が相互に異なる回転速度をもって回転駆動するよ
    うに構成されていることを特徴とする請求項１０に記載
    のホーニング装置。
12. 【請求項１２】 前記回転主軸は、前記工作物の内径面
    の軸線方向へ移動可能とされるとともに、この回転主軸
    を前記軸線方向へ移動させる主軸移動手段を備えてなる
    ことを特徴とする請求項７から１１のいずれか一つに記
    載のホーニング装置。
13. 【請求項１３】 前記工作物を保持するワークＷ保持治
    具は、工作物を浮動状態に保持する構造を備えているこ
    とを特徴とする請求項７から１２のいずれか一つに記載
    のホーニング装置。
14. 【請求項１４】前記ホーニングツールは、その先端部に
    前記工作物内径面の最終仕上げ形状に沿った砥石面を有
    するホーニング砥石を一体的に備えることを特徴とする
    請求項７から１３のいずれか一つに記載のホーニング装
    置。
15. 【請求項１５】前記ホーニング砥石の砥石面が径方向に
    弾発的に拡縮可能な構造とされていることを特徴とする
    請求項１４に記載のホーニング装置。
16. 【請求項１６】前記ホーニングツールは、前記軸心方向
    へ相対的に移動可能な一対の半割りツール部材からなる
    ２分割構造とされ、 この半割りツール部材は、その先端部に前記ホーニング
    砥石を構成する半割り砥石が一体的に設けられるととも
    に、その基端部に前記従動側カムを構成する半割りカム
    部材が一体的に設けられてなり、 前記カム機構のカム駆動に伴う前記半割りカム部材の往
    復運動により、前記一対の半割り砥石が交互に軸心方向
    へ相対的に往復運動することを特徴とする請求項１４に
    記載のホーニング装置。