JP3070343B2 - ホーニング加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークの孔内面を研削
仕上げするホーニング加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホーニング加工装置は、砥石を装着した
ホーンヘッドを主軸の先端に取付けると共に、前記主軸
内にその軸線上を延ばして拡張ロッドを配設し、前記拡
張ロッドの軸方向移動によりその先端のテーパコーンに
て前記砥石を押し拡げる構造となっており、主軸に回転
および往復運動を与えながら砥石を少しずつ拡張させ
て、ワークの孔内面を微小研削していくように作動す
る。なお、前記拡張ロッドを軸方向移動させる方式に
は、大別して油圧シリンダまたは空圧シリンダの出力を
拡張ロッドに伝えて一定圧で拡張ロッドを送る流体圧駆
動方式と、モータの回転をねじ機構等により運動変換し
て拡張ロッドに伝えて一定速度で拡張ロッドを送る機械
駆動（電動）方式とがある。

【０００３】ところで、この種の装置によるホーニング
加工においては、加工対象であるワークの孔径が小さい
場合（約15mm以下）、寸法的な制約からテーパコーンの
角度をあまり大きく設定できないため（５度が限界）、
砥石の拡張方向の分力が相対的に大きくなり、大径孔に
対すると同じ条件で拡張ロッドを移動させたのでは、砥
石がワークの孔内面に接触すると同時にワークに喰い付
き、ホーンヘッドが破損してしまう危険がある。したが
って小径孔を対象とした場合には、拡張ロッドを低速で
送って砥石を低速でワークに接触させる必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記拡
張ロッドの駆動方式を採用する従来のホーニング加工装
置によれば、流体圧駆動方式を採用した場合は、シリン
ダの容量すなわち最低作動圧力に限界があるため、拡張
ロッドを移動させる力を所望の値まで小さくすることが
できず、小径孔を対象にした場合に上記喰い付きを避け
られないようになり、一方、電動方式を採用した場合
は、送り速度を小さく設定することにより前記食い付き
を回避できるが、砥石がワークの孔内面に接触するまで
に時間がかかり、加工サイクルタイムの延長が避けられ
ないようになる。

【０００５】なお、例えば電動方式において砥石がワー
クの孔内面に接触するまではモータの高速回転により拡
張ロッドを高速で送り、砥石がワークに接触すると同時
に低速回転（低速送り）に切り替えること、あるいは実
公昭６１−３５４０３号公報に示されるように流体圧駆
動方式と電動方式とを併用し、砥石がワークの孔内面に
接触するまでは流体圧駆動により高速で拡張ロッドを送
り、砥石がワークに接触すると同時に電動方式に切り替
えることが一部で実施されており、これらの方式を利用
して、砥石がワークに接触する直前の位置を検出して拡
張ロッドの送りを低速に切り替えるようにすれば、加工
サイクルタイムの延長を来すことなく上記喰い付きを防
止できるようになる。しかしながらこの場合は、動力の
切り替えを利用しているので、砥石位置を検出してから
実際に切替え動作に入るまでの制御遅れが避けられず、
砥石がワークに接触するよりかなり前に送りの切替えを
行わなければならず、加工サイクルタイムを思うように
短縮できないこととなる。

【０００６】本発明は、上記従来の問題を解決すること
を課題としてなされたもので、その目的とするところ
は、小径孔を対象としても、加工サイクルタイムの延長
を来すことなく砥石の喰い付きを確実に防止できるホー
ニング加工装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、砥石を装着したホーンヘッドを主軸の先端
に取付けると共に、前記主軸内にその軸線上を延ばして
拡張ロッドを配設し、前記拡張ロッドの軸方向移動によ
りその先端のテーパコーンにて前記砥石を押し拡げるよ
うにしたホーニング加工装置において、前記拡張ロッド
を軸方向移動させる作動ロッドを本体に軸方向移動可能
に支持し、前記作動ロッドにこれと一体に軸方向移動可
能に動力伝達部材を連結し、前記本体に前記作動ロッド
と同軸方向へ移動可能に昇降部材を設け、該昇降部材と
前記動力伝達部材とを拡張用モータを駆動源と駆動機構
を介して相対移動可能に連結し、前記本体に前記昇降部
材を持ち上げるリフタと前記作動ロッドにかかる荷重に
抗する圧力を前記昇降部材または動力伝達部材に加える
バランス手段とを設け、さらに前記本体に対して前記昇
降部材を脱着自在に固定するロック手段を設けるように
構成したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記のように構成したホーニング加工装置にお
いては、昇降部材、拡張用モータ、動力伝達部材、作動
ロッド等が砥石拡張系として機能し、昇降部材に対する
リフタの持上力を開放することによりこれら砥石拡張系
が自重により急速下降し、拡張ロッドにより砥石が急速
に押し拡げられる。したがって、砥石３がワークの孔内
面に接触した瞬間に前記昇降部材または動力伝達部材に
バランス圧が作用するようにバランス手段を配置しかつ
該砥石拡張系の自重を最小限とするようにバランス手段
のバランス圧を調整しておくことにより、砥石がワーク
の孔内面に接触する瞬間にその拡張速度は自動的に中断
され、この段階でロック手段により昇降部材を固定して
拡張用モータを回転させれば、その回転が動力伝達機構
を介して拡張ロッドに伝達され、拡張ロッドが微小送り
されて砥石のワークへの食い付きが防止される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説
明する。

【００１０】図１は、本発明にかゝるホーニング加工装
置の一実施例を示したものである。同図において、１は
中空の主軸、２は下端部に複数の砥石３を装着してなる
中空軸状のホーンヘッドであり、ホーンヘッド２は、そ
の上端部を部分的に主軸１の中空内部に嵌入させかつそ
の上端に近接して設けたフランジ部２ａを主軸１の下端
に当接させて、ボルト４を用いて該主軸１に同軸となる
ように連結されている。砥石３はホーンヘッド２に対し
て円周方向に等配して放射状に配置されると共に、それ
ぞれは半径方向へ移動可能にホーンヘッド２に保持され
ている。

【００１１】５は、上記ホーンヘッド２の中空内部に摺
動自在に挿入された拡張ロッドであり、その下端にはテ
ーパコーン６が一体に設けられている。テーパコーン６
は、下方に向かうに従って先細となるように形成されて
おり、前記砥石３の背面側に位置決めされて、そのテー
パ面を各砥石３の背面のテーパ面に摺接させている。こ
れにより、いまワークＷの孔Ｗａ内に砥石３を位置させ
た状態で拡張ロッド５を下降させると、前記テーパ面の
相互くさび作用により各砥石３が半径外方向へ押し出さ
れ、ワークＷの孔Ｗａの内面に接触するようになる。一
方、主軸１の中空内部には作動ロッド７が摺動自在に挿
入されており、その下端部には前記拡張ロッド５が連結
されている。これら両ロッドの連結は、拡張ロッド５の
上端に横設した凸片５ａを作動ロッド７の下端部に設け
たＴスロット７ａに嵌合させることにより脱着自在にな
されている。

【００１２】上記主軸１は、往復動用シリンダ８により
昇降駆動される有底筒状の本体９に上下二組の軸受10，
11を用いて回動自在に支持されている。軸受の一方10は
本体９の上側端板部９ａに、その他方11は本体９の下側
開口端に一体化した軸受ボックス12内にそれぞれ配設さ
れており、主軸１はこれら軸受10，11を挿通して本体９
の軸線上を上下方向に延ばされている。本体９の上方へ
延ばされた主軸１の上端部には、本体９の上部に設置し
た主軸用モータ（図示略）が作動連結されている。これ
により、主軸１は、往復動用シリンダ８の作動により本
体９と一体に上下動する一方で、前記主軸用モータの作
動により回転し、砥石３はワークＷの孔Ｗａで回転しな
がら往復動するようになる。

【００１３】上記本体９内において、主軸１には筒状の
第１のスライダ13が摺動自在に外嵌されると共に、本体
９の内面には筒状の第２のスライダ14が摺動自在に嵌合
されている。これら第１，第２のスライダ13，14は、第
１のスライダ13の上・下端部に設けたフランジ部13ａと
第２のスライダ14の上・下端面との間に介装したスラス
ト軸受15を用いて相互に回転可能にかつ軸方向移動不能
に連結されている。また、本体９内において主軸１には
直径方向へ貫通する長穴16が上下方向に延ばして開けら
れると共に、前記第１のスライダ13にも直径方向へ貫通
する孔17が開けられており、作動ロッド７を直径方向に
貫通させた連結ピン18の両端部が前記長穴16を摺動自在
に挿通して前記第１のスライダ13の孔17に嵌入されてい
る。すなわち、作動ロッド７と第１のスライダ13とは、
連結ピン18を介して相互に回転不能に連結されて主軸１
と一体に回転するようになると共に、連結ピン18が長穴
16内を摺動できる範囲内において主軸１に対して軸方向
へ移動可能となる。

【００１４】また、本体９の周壁には軸方向へ延ばして
開口19が開けられており、第２のスライダ14の外周に固
定したアーム部材20がこの開口19を摺動自在に挿通して
本体９の側方まで延ばされている。したがって第２のス
ライダ14は、本体９に対する回転が規制される一方で、
アーム部材20が開口19内を摺動できる範囲内において本
体９に対して軸方向へ移動可能となっている。第２のス
ライダ14と第１のスライダ13とは、前記したようにスラ
スト軸受15を介して相互に回転可能にかつ軸方向移動不
能に連結されており、これにより、アーム部材20は作動
ロッド７の回転を阻害することなくこれと一体に軸方向
移動できるものとなっている。なお、これら第１のスラ
イダ13、第２のスライダ14、連結ピン18およびアーム部
材20は動力伝達部材を構成している。

【００１５】一方、本体９の外側には主軸１と同軸方向
に延ばしてガイドロッド21が配設されている。ガイドロ
ッド21は、その下端が本体９から水平方向へ延ばした下
支持板22に固定した急速拡張用シリンダ23の出力軸23ａ
に連結されると共に、その上端部が同じく本体９から水
平方向へ延ばした上支持板24に支持されている。ガイド
ロッド21にはＬ字形の昇降部材25が摺動自在に取付けら
れており、この昇降部材25はガイドロッド21の途中に設
けた環状のストッパ板26により所定以上の下降が規制さ
れるようになっている。シリンダ23の作動でガイドロッ
ド21が上動することにより、ストッパ板26により昇降部
材22が持ち上げられ、したがって、これらガイドロッド
21、シリンダ23、ストッパ板26は昇降部材25を持ち上げ
るリフタを構成するものとなっている。

【００１６】上記昇降部材25には、その上面部に減速機
構付きの拡張用モータ27が固設されており、下方向へ延
ばされたその出力軸27ａの先端には、前記アーム部材20
に設けたねじ孔29に噛合するおねじ部材28が取付けられ
ている。昇降部材25にはまた、その側面部にロック用シ
リンダ30が固設されており、水平方向へ延ばされたその
出力軸30ａの先端には前記ガイドロッド21に当接可能な
ロック部材31が取付けられている。

【００１７】昇降部材25は、ロック用シリンダ30の作動
によりロック部材31がガイドロッド21を押圧することに
よりガイドロッド21に対して位置固定され、したがっ
て、この固定状態で拡張用モータ27を回転させると、ア
ーム部材20がおねじ部材28に沿って上下方向へ螺進退
し、その動きが上記動力伝達部材（アーム部材20、スラ
イダ14，13、連結ピン18等）を介して作動ロッド７に伝
達される。一方、ロック部材31による昇降部材25の固定
を解除し、急速拡張用シリンダ23の作動によりガイドロ
ッド21を下動すなわちストッパ板26を下動させると、モ
ータ27およびシリンダ30を含む昇降部材25の荷重と前記
動力伝達部材の荷重とが作動ロッド７にかかり、これら
砥石拡張系が自重により下降し、テーパコーン６により
砥石３が急速に押し拡げられるようになる。

【００１８】32は、下支持板22上に固設されたバランス
シリンダ（バランス手段）である。このバランスシリン
ダ32の出力軸32ａは上方へ延ばされており、砥石３がワ
ークＷの孔Ｗａの内面に接触する直前まで上記砥石拡張
系が下降した時点で、この出力軸32ａにアーム部材20が
載り上げるようになっている。このバランスシリンダ32
はまた、前記砥石拡張系の自重を最小限とするようにバ
ランス圧が調整されおり、砥石３がワークＷの孔Ｗａの
内面に接触する直前では、拡張ロッド５の送りが著しく
減速されるようになる。なお、砥石３がワークＷの孔Ｗ
ａの内面に接触する直前位置は、別途設けたセンサによ
り監視されるようになっている。

【００１９】以下、上記のように構成したホーニング加
工装置の作用を説明する。

【００２０】ホーニング加工に際しては、先ず往復動用
シリンダ８の作動により本体９を下降させ、ホーンヘッ
ド２の先端の砥石３をワークＷの孔Ｗａ内に位置決め
し、続いて、図示を略す主軸用モータの作動により主軸
１を回転させると共に、往復動用シリンダ８の作動によ
り主軸１を往復運動させる。次に、急速拡張用シリンダ
23を作動させ、ガイドロッド21を急速に下動させる。す
ると、ストッパ板26が昇降部材25の下面から離れ、昇降
部材25、アーム部材20、スライダ14，13、作動ロッド７
等を含む砥石拡張系が自重により急速に下降し、拡張ロ
ッド５の先端のテーパコーン６により砥石３が急速に押
し拡げられる。そして、砥石３がワークＷの孔Ｗａの内
面に接触する直前位置まで砥石拡張系が下降すると、そ
のうちのアーム部材20がバランスシリンダ32の出力軸32
ａの上に載り、該砥石拡張系の下降は急激に減速され
る。

【００２１】砥石拡張系の下降が減速されると、図示を
略すセンサからの信号によりロック用シリンダ30が作動
し、ロック部材31が前進してガイドロッド21に対して昇
降部材25が固定され、これに続いて拡張用モータ27が作
動する。モータ27が作動すると、その出力軸27ａの先端
に取付けたおねじ部材28がアーム部材20のねじ孔29内で
回転し、アーム部材20が所定の加工送り速度で下降す
る。すると、このアーム部材20の動きは、第２のスライ
ダ14、第１のスライダ13および連結ピン18を介して作動
ロッド７に伝達され、この結果、拡張ロッド５が微速で
（例えば 0.1μｍ／sec ）下降し、砥石３が低速で拡張
してワークＷの孔Ｗａの内面に接触する。

【００２２】しかして、砥石３がワークＷの孔Ｗａの内
面に接触する直前までは、砥石拡張系が自重により急速
下降するので、加工サイクルタイムは可及的に短縮され
る。しかも、砥石３がワークＷの孔Ｗａの内面に接触す
る段階では、拡張用モータ27による微速の加工送りに切
り替わるので、小径孔を対象にしても砥石３がワークＷ
の孔内面に食い付くことはなくなる。

【００２３】こゝで、本実施例では、拡張ロッド５と作
動ロッド７とを連結状態としているので、砥石３がワー
クＷの孔Ｗａの内面に接触するまで、主軸１を回転させ
ないで砥石拡張系を自重で下降させて砥石３をワークＷ
に接触させ、その後、主軸１を回転させて再び拡張用モ
ータ27の作動により所定の加工送り速度で作動ロッド７
を下降させるようにすることもできる。この場合でも、
ワークＷに対する砥石30の接触圧はバランスシリンダ32
により著しく軽減されているので、砥石の喰い付きを確
実に防止でき、その上、砥石３をワークＷに接触するま
で下降させるので、砥石の位置すなわち拡張用モータ27
の作動開始タイミングを厳密に管理する必要がなくなっ
て、取扱いが容易となる。

【００２４】なお、上記拡張ロッド５と作動ロッド７と
は連結状態とすることなく単に接触する状態として良い
ことはもちろんである。また上記実施例において、拡張
用モータ27を昇降部材25に設けるようにしたが、この拡
張用モータはアーム部材20に設けるようにしても良いも
のである。この場合は、昇降部材25にねじ孔29を設け
て、このねじ孔にモータ27の出力軸27ａに取付けたおね
じ部材28を螺合させるようにする。また上記実施例にお
いて、アーム部材20に対してバランスシリンダ32を係合
させるようにしたが、これに代えて、昇降部材25をバラ
ンスシリンダ32に係合させるようにしても良い。さらに
上記実施例において、昇降部材25、アーム部材20、モー
タ27、作動ロッド７等を含む砥石拡張系を主軸１と一体
的に設けたが、本発明は、これら砥石拡張系を主軸１と
別体に設けても良いもので、この場合には作動ロッド７
を主軸１と一体に回転させる必要がないので、砥石拡張
系の機構はより簡単となる。

【００２５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かゝるホーニング加工装置によれば、砥石拡張系の自重
を利用して拡張ロッドを急速送りし、砥石がワークに接
触する直前でバランス手段により自動的に急減速して加
工送りに切り替えることができるので、切り替え動作に
制御遅れが生じることはなくなり、小径孔を対象として
も加工サイクルタイムの短縮を達成できるばかりか、砥
石の喰い付きを確実に防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかゝるホーニング加工装置の構造を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ 主軸 ２ ホーンヘッド ３ 砥石 ５ 拡張ロッド ６ テーパコーン ７ 作動ロッド ８ 往復動用シリンダ ９ 本体 13 スライダ 14 スライダ 18 連結ピン 20 アーム部材 23 急速拡張用シリンダ 25 昇降部材 27 拡張用モータ 28 おねじ部材 30 ロック用シリンダ Ｗ ワーク Ｗa ワークの孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥石を装着したホーンヘッドを主軸の先
   端に取付けると共に、前記主軸内にその軸線上を延ばし
   て拡張ロッドを配設し、前記拡張ロッドの軸方向移動に
   よりその先端のテーパコーンにて前記砥石を押し拡げる
   ようにしたホーニング加工装置において、前記拡張ロッ
   ドを軸方向移動させる作動ロッドを本体に軸方向移動可
   能に支持し、前記作動ロッドにこれと一体に軸方向移動
   可能に動力伝達部材を連結し、前記本体に前記作動ロッ
   ドと同軸方向へ移動可能に昇降部材を設け、該昇降部材
   と前記動力伝達部材とを拡張用モータを含む駆動機構を
   介して相対移動可能に連結し、前記本体に前記昇降部材
   を持ち上げるリフタと前記作動ロッドにかかる荷重に抗
   する圧力を前記昇降部材または動力伝達部材に加えるバ
   ランス手段とを設け、さらに前記本体に対して前記昇降
   部材を脱着自在に固定するロック手段を設けたことを特
   徴とするホーニング加工装置。