JP3094273B2

JP3094273B2 - ホーニング機

Info

Publication number: JP3094273B2
Application number: JP6676796A
Authority: JP
Inventors: 猛川合
Original assignee: 株式会社彦坂
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: JPH09254009A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スピンドルの先端
に備えた砥石をワークの内径に挿入し、スピンドルを回
転及び上下運動させて、ワークの内径を加工するホーニ
ング機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来のホーニング機を示すもの
で、ホーニング機７０には、先端にホーニングツール７
１を備えたスピンドル７２に上下運動を与えるオシレー
ション装置７３と、スピンドル７２を回転させるスピン
ドル駆動装置７４と、そして前記ホーニングツール７１
に放射状に備えた砥石を拡張又は収縮させる砥石拡張装
置７５とが備えられる。よってこのホーニング機７０に
おいては、スピンドル駆動モータ７６の駆動により、駆
動ベルト７７を介してスピンドル７２に回転運動を伝
え、同時にオシレーション装置７３では、オシレーショ
ンモータ７８の回転駆動をクランク機構７９とコネクテ
ィングロッド８０によって上下運動へ変換し、コネクテ
ィングロッド８０が連結されるスピンドル７２を上下動
させる構成となっている。又ワークへのホーニングツー
ル７１の抜き差しは、本体フレーム８１に設けたユニッ
ト移動シリンダ８２により、オシレーション装置７３全
体を上下動させて行われる。尚８６はガイドバーで、本
体フレーム８１の下部から伸長して砥石拡張装置７５の
拡張ヘッド８３を貫通し、スピンドル７２のオシレーシ
ョン動作に伴う拡張ヘッド８３の上下動を案内するもの
である。

【０００３】そして砥石拡張装置７５は、スピンドル７
２の先端に組み付けられ、砥石拡張モータ８４の駆動に
より、スピンドル７２と平行に配置される砥石拡張スプ
ライン８５を介して作動するものであるが、この詳細を
図９に示す。砥石拡張スプライン８５の回転は、駆動ギ
ヤ８７から送りナット８８に伝達され、この送りナット
８８の内径に螺合する送りネジ８９を回転させる。一方
スピンドル７２は、拡張ヘッド８３内でボールベアリン
グ９０，９０によって軸支されると共に、その中間部に
は軸心と平行なスリット９１，９１が設けられて、この
スリット９１，９１から、スピンドル７２軸心の中空部
内に収容されるＴ字状の拡張バー９２の両端が夫々突出
している。この拡張バー９２が、上下のスラストベアリ
ング９３，９３によって送りネジ８９へ一体に組み込ま
れており、送りネジ８９が送りナット８８の回転によっ
て軸方向にネジ送りされると、拡張バー９２も軸方向に
移動し、拡張バー９２に直結される拡張ロッド９４を一
体に上下動させ、拡張ロッド９４が、ホーニングツール
７１内の図示しないテーパコーンを連動させて、砥石の
拡張及び収縮を行わせるのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記ホーニング機７０
にあっては、オシレーション装置７３と、スピンドル駆
動装置７４と、そして砥石拡張装置７５とが夫々分散し
て配備されるため、装置全体が大型化する。特に砥石拡
張装置７５がスピンドル７２の下部に位置することで、
小径加工の場合の加工状況の観察や保守点検等がしにく
く、又スピンドル７２の慣性力が大きくなるために高速
加工ができなくなってしまう。加えてここでは砥石拡張
装置７５の駆動軸（ここでは拡張スプライン８５）をス
ピンドル７２と平行に設け、そこから拡張ロッド９４の
軸方向の送り動作へ変換する構造としているため、砥石
拡張装置７５の構造がより複雑化、過大化して、スピン
ドルの回転やオシレーション動作の高速化の障害となる
上、多軸化する場合、隣接するユニット間のピッチが広
くなり、装置全体が大型化して、コストアップを招く結
果ともなっている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、ロッド
部材への回転駆動機構とネジ送り機構とからなる砥石拡
張装置の改良により、スピンドル及びホーニング機全体
の小型化を図ると共に、スピンドルの回転やオシレーシ
ョン動作の高速化とそれに伴う精度の向上を可能とし、
コストダウンも期待できるホーニング機を提供するもの
で、その構成は、前記ネジ送り機構を、前記砥石寄りに
配置されて前記ロッド部材が同軸で螺合し、前記スピン
ドル内部で回転不能に収容される筒ナットとする一方、
前記回転駆動機構を、前記スピンドル外部で前記ロッド
部材がボールスプラインを介して同軸で一体回転可能且
つ軸方向へ前後移動可能に結合される拡張駆動ギヤと、
その拡張駆動ギヤを回転させる砥石拡張モータとしたこ
とを特徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１はホーニング機の全体を示す説
明図で、ホーニング機１は、オシレーション装置１０と
砥石拡張装置３０の一部を組み込んだ第一ユニット４
と、砥石拡張装置３０とスピンドル９の駆動機構９ａを
組み込んだ第二ユニット５とを、上下にスライド可能に
設けられたベース３へ一体に取り付けると共に、これら
を本体フレーム２へ組み付けてなり、前記ベース３へ連
結したストロークネジ８を、ストローク用モータ６の回
転により、ギヤボックス７を介してネジ送りすること
で、全体を上下動させる構造となっている。まず第一ユ
ニット４のオシレーション装置１０を説明する。図２に
も示すように、ハウジング１１に取り付けられるオシレ
ーションモータ１２のモータ軸１３には、ベベルギヤ１
４が直結され、その下方には、本体スリーブ１６ａと、
本体スリーブ１６ａに外嵌される副スリーブ１６ｂとで
構成され、ボールベアリング１５，１５によってモータ
軸１３と直交状に軸支されるオシレーションスピンドル
１６が配置されており、前記本体スリーブ１６ａに外嵌
して副スリーブ１６ｂによって片端へ押し込まれ、ボル
トで固着されるドライブベベルギヤ１７が、前記ベベル
ギヤ１４に噛合して、モータ軸１３の回転をオシレーシ
ョンスピンドル１６に伝達可能となっている。又前記オ
シレーションスピンドル１６の偏心位置には、一端にギ
ヤ１９を周設したオシレーションシャフト１８が遊挿さ
れている。このオシレーションシャフト１８は、前記ギ
ヤ１９の外側から本体スリーブ１６ａへネジ止めされる
プレート２０によって軸方向への移動規制がなされるも
ので、その偏心位置両端にはクランクピン２１，２１が
突設され、このクランクピン２１，２１に、ニードルベ
アリング２２，２２を介してオシレーションリンク２
３，２３の上端が連結されている。尚このオシレーショ
ンリンク２３，２３の下端は、スピンドル９の上端を軸
支するロータリージョイント２４の左右のピン２５，２
５へ、夫々ニードルベアリング２６，２６を介して連結
されている。更にギヤ１９には、本体スリーブ１６ａへ
組み込まれた調整シャフト２７のピニオンギヤ２７ａが
噛合しており、図３に示すように、プレート２０の切込
により形成される弾性片２０ａ，２０ａへのクランプネ
ジ２０ｂ，２０ｂを緩めて、オシレーションシャフト１
８のクランプを解除し、プレート２０の透孔から露出す
る調整シャフト２７を任意に回転操作することで、ピニ
オンギヤ２７ａとギヤ１９を介してオシレーションシャ
フト１８を回転させることができ、ここでクラ６ンクピ
ン２１，２１の偏心量を任意に調整可能となっている。

【０００７】次に砥石拡張装置３０について説明する。
図２〜４において、ハウジング１１に取り付けられる砥
石拡張モータ３１のモータ軸３２には、ギヤ３３が直結
され、このギヤ３３から、中間ギヤ３３ａを介してオシ
レーションスピンドル１６の下方でハウジング１１内に
軸支される拡張駆動ギヤ３４へ回転伝達がなされる。こ
の拡張駆動ギヤ３４には、同軸で拡張ロッド３５が、ボ
ールスプライン３６を介して拡張駆動ギヤ３４と一体回
転可能且つ軸方向へ前後移動可能に結合されて、モータ
軸３２の回転が拡張ロッド３５へ伝達可能となってい
る。更にこの拡張ロッド３５は、スピンドル９の中空部
内へ同軸で遊挿されており、図４の如く２箇所の継手部
３５ａ，３５ａを経た下方位置は、筒ナット３８に螺合
してボールネジ３７を形成している。この筒ナット３８
は、スピンドル９内で上下のボールベアリング４０，４
０に軸支されるナットホルダ４１に、キー結合で一体に
把持されるもので、ナットホルダ４１は、ハウジング１
１の下面にボルトで固定されてスピンドル９へ遊挿する
スプラインホルダ３９とスプライン結合されて、軸方向
への移動のみ可能となっている。

【０００８】又拡張ロッド３５は、ボールネジ３７を経
て下方へ突出し、その先端は、図５にも示す如く、ロー
タリージョイント４４のころがり軸受４５，４５に軸支
されている。前記ロータリージョイント４４は、スピン
ドル９の内周へ軸方向に形成されたキー溝４２に案内さ
れる平行キー４３を有し、軸方向の移動のみ可能であ
る。更にロータリージョイント４４の下端には、拡張ロ
ッド３５と同軸で連結部４６が固着され、ここにＴ型ジ
ョイント４８のＴ型頭部４８ａが差し込み連結され、前
記Ｔ型ジョイント４８には、ピン４８ｂにより棒状のテ
ーパコーン４７が結合されて筒状のホーンヘッド５０内
を遊挿し、その先端のテーパ部４７ａが、ホーンヘッド
５０の先端へ放射状に収納される砥石５１，５１に当接
している。一方スピンドル９の下端には、球面ホルダ４
９がボルトで固着され、その球面ホルダ４９の先端に
は、球面座金５２を備えたナット５３が螺合しており、
前記球面ホルダ４９の下面と球面座金５２上面とに形成
された内球面によって、前記ホーンヘッド５０を保持す
る球体チャック５４が回転自在に支持されている。この
球体チャック５４は、図６にも示す如く、球体チャック
５４の中心を通る直線上に螺合される一対のネジ５５，
５５によって、貫通するホーンヘッド５０と一体化され
ており、同じく球体チャック５４の中心を通る直線上
で、球面ホルダ４９にネジ５５，５５と直交状に設けら
れたピン５６，５６が、テーパコーン４７と平行に形成
された溝５７，５７に挿入することで、球体チャック５
４は、ピン５６，５６を軸とした回動及び、ネジ５５，
５５を軸とした回動が可能となる。尚ピン５６は球体チ
ャック５４の水平方向の回り止めにもなっている。従っ
て球体チャック５４と一体のホーンヘッド５０は、球体
チャック５４の回動が許容される四方向へ先端を揺動自
在に支持されることになる。

【０００９】従ってこの砥石拡張装置３０によれば、砥
石拡張モータ３１の駆動により、拡張駆動ギヤ３４と共
に拡張ロッド３５が回転し、拡張ロッド３５がボールネ
ジ３７のネジ送りによって軸方向へ上下移動することに
なり、この拡張ロッド３５の移動によってロータリージ
ョイント４４、テーパコーン４７も連動して、ホーンヘ
ッド５０先端の砥石５１を放射方向に拡張或は収縮させ
て、加工径を変更可能となる。特にここでは、ホーンヘ
ッド５０を四方向へ揺動自在としたことで、加工時の同
軸度を容易に確保、維持可能となっている。これは従来
ワークをフリー状態として同軸度を調整していたこと
で、重量の大きなワークによる追従性の悪化と精度低下
の不具合を改善する結果となり、同軸度が簡単且つ高精
度で得られることになる。

【００１０】そして図４及び図７に示すスピンドル９の
駆動機構９ａにおいて、スピンドル９は、スピンドル本
体６０内のボールベアリング６１，６１に軸支されるス
ピンドルクイル６２へ遊挿されているが、スピンドルク
イル６２のほぼ中央部へ軸方向に配置された一対のスピ
ンドルキー６３，６３が、スピンドル９の外周に形成さ
れたキー溝６４，６４に挿入しており、よってスピンド
ル９は、スピンドルクイル６２と一体回転すると共に、
軸方向へも移動自在となる。又スピンドル９の上端は、
前述の如くオシレーション装置１０のオシレーションリ
ンク２３，２３が連結されるロータリージョイント２４
に、アンギュラボールベアリング２８，２８を介して連
結且つ軸支されて、オシレーションスピンドル１６の回
転によりクランク運動するオシレーションリンク２３，
２３が、スピンドル９を上下動させる構造となってい
る。一方前記スピンドルクイル６２には、その上方にプ
ーリギヤ６５が一体に備えられ、このプーリギヤ６５
が、ベルト６６を介して、スピンドルモータ６７のモー
タ軸６８へ設けたプーリギヤ６８ａと連結されて、モー
タ６７からのベルト駆動による回転伝達が可能となって
いる。

【００１１】以上の如く構成されたホーニング機１は、
ストローク用モータ６を駆動させて前述の如く第一ユニ
ット４、第二ユニット５を下降させ、ホーンヘッド５０
をワーク内へ挿入し、ここで砥石拡張モータ３１を駆動
させ、拡張ロッド３５を回転させて下方へネジ送りし、
連動して下降したテーパコーン４７によって砥石５１を
張り出させる。次にスピンドルモータ６７を駆動させ
て、プーリギヤ６５、スピンドルクイル６２と共にスピ
ンドル９を回転させると、ワークのホーニング加工が可
能となるが、同時にオシレーションモータ１２の駆動に
よって、オシレーションスピンドル１６が回転し、偏心
したクランクピン２１，２１の回転をオシレーションリ
ンク２３，２３を介してロータリージョイント２４の上
下運動に変換し、スピンドル９を上下させる。よってホ
ーンヘッド５０には回転に加えて一定のストロークでの
上下運動が与えられることになる。これらはインバータ
又はＮＣ制御により無段変速で制御される。又このホー
ニング加工中にも、加工径の変化に応じて、砥石拡張モ
ータ３１の回転駆動により、ボールネジ３７のネジ送り
で拡張ロッド３５と共にテーパコーン４７を軸方向に移
動制御して砥石５１を拡張或は収縮させ、微小な加工径
の修正を行うことができる。

【００１２】このように本実施の形態によれば、砥石拡
張装置３０における拡張ロッド３５への回転伝達機構と
ネジ送り機構とを別個にして、ボールスプライン３６等
による回転伝達をスピンドル９の外部上方で、ボールネ
ジ３７等によるネジ送りをスピンドル９の内部下方で夫
々行うようにしたことで、各機構をスピンドル９の同軸
上に配置してスピンドル９の構造を簡素化でき、延いて
はホーニング機全体の小型化を達成できる。よって例え
ば加工工程により複数台配置しても設置スペースを広く
取らず、工程全体もコンパクト化される。勿論コストダ
ウンにも繋がる。又スピンドル９のボールネジ３７は砥
石５１との最短距離に配置しているから、加工時の発熱
による拡張経路の熱影響や、加工抵抗によるテーパコー
ンのたわみ等に起因する加工径の変化やばらつきを抑え
ることが可能となる。更にスピンドルの構造の簡素化に
よるメリットは大きく、加工状況の観察や保守点検が容
易となるのに加え、スピンドルの高速回転が可能となる
ため、加工径の安定性や加工精度の向上を図ることがで
き、高速仕様のＣＢＮ、ダイヤ等の高硬度の工具を使用
でき、加工径の安定性や精度の一層の向上を期待できる
のである。

【００１３】尚砥石拡張装置における拡張ロッドの回転
駆動機構やネジ送り機構は上記実施の形態に示す構造に
限定するものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
任意に設計変更可能である。

【００１４】

【発明の効果】以上本発明によれば、砥石拡張に用いら
れるネジ送り機構を、砥石寄りに配置されてロッド部材
が同軸で螺合し、スピンドル内部で回転不能に収容され
る筒ナットとする一方、ロッド部材を回転させる回転駆
動機構を、スピンドル外部でロッド部材がボールスプラ
インを介して同軸で一体回転可能且つ軸方向へ前後移動
可能に結合される拡張駆動ギヤと、その拡張駆動ギヤを
回転させる砥石拡張モータとしたことで、スピンドルへ
の付加機構が最小限の簡素な構造となる。よってスピン
ドルの高速回転が可能となって、加工径の安定性や加工
精度の向上を図ることができる。特に高速仕様のＣＢ
Ｎ、ダイヤ等の高硬度の工具が使用可能となり、加工径
の安定性や精度の一層の向上を期待できる。又加工状況
の観察や保守点検も容易となる。更にスピンドルの簡素
化に伴ってホーニング機全体の小型化も達成でき、コス
トダウンに繋がる他、例えば加工工程により複数台配置
しても設置スペースを広く取らず、工程全体もコンパク
ト化される。加えて、筒ナットが砥石寄りに配置されて
いるので、加工時の発熱による拡張経路の熱影響や、加
工抵抗によるテーパコーンのたわみ等に起因する加工径
の変化やばらつきを抑えることが可能となり、伝達経路
が単純化してロスの低減が達成できる。請求項２に記載
の発明によれば、請求項１の効果に加えて、ロッド部材
の下端に、先端のテーパ部を砥石に当接させる棒状のテ
ーパコーンを連結する一方、スピンドルの下端に、テー
パコーンが遊挿し、先端に砥石を放射状に収納する筒状
のホーンヘッドを、互いに直交する四方向へ揺動自在に
設けたことで、従来ワークをフリー状態として同軸度を
調整したことにより生じていた、重量の大きなワークに
よる追従性の悪化と精度低下の不具合を改善する結果と
なり、同軸度が簡単且つ高精度で得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ホーニング機の全体を示す説明図である。

【図２】オシレーション装置の説明図である。

【図３】オシレーション装置の説明図である。

【図４】砥石拡張装置とスピンドルの駆動機構との説明
図である。

【図５】スピンドル先端部の説明図である。

【図６】Ａ−Ａ線拡大断面図である。

【図７】スピンドルをホーンヘッド側から見た説明図で
ある。

【図８】従来のホーニング機の全体を示す説明図であ
る。

【図９】従来のホーニング機の砥石拡張装置の説明図で
ある。

【符号の説明】

１・・ホーニング機、２・・本体フレーム、４・・第一
ユニット、５・・第二ユニット、９・・スピンドル、１
０・・オシレーション装置、１１・・ハウジング、１６
・・オシレーションスピンドル、１８・・オシレーショ
ンシャフト、２１・・クランクピン、２３・・オシレー
ションリンク、２４・・ロータリージョイント、３０・
・砥石拡張装置、３５・・拡張ロッド、３６・・ボール
スプライン、３７・・ボールネジ、３８・・筒ナット、
４４・・ロータリージョイント、４７・・テーパコー
ン、４９・・球面ホルダ、５０・・ホーンヘッド、５１
・・砥石、６０・・スピンドル本体、６２・・スピンド
ルクイル。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 33/00 - 33/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に砥石を放射状に備えたスピンドル
の内部に、軸方向への移動により、前記砥石を放射方向
に拡張又は収縮させるロッド部材を収納すると共に、そ
のロッド部材を回転させる回転駆動機構と、前記ロッド
部材に螺合し、前記回転駆動機構によるロッド部材の回
転により、ロッド部材を軸方向へネジ送りするネジ送り
機構とを夫々備えたホーニング機であって、前記ネジ送り機構を、前記砥石寄りに配置されて前記ロ
ッド部材が同軸で螺合し、前記スピンドル内部で回転不
能に収容される筒ナットとする一方、前記回転駆動機構
を、前記スピンドル外部で前記ロッド部材がボールスプ
ラインを介して同軸で一体回転可能且つ軸方向へ前後移
動可能に結合される拡張駆動ギヤと、その拡張駆動ギヤ
を回転させる砥石拡張モータとしたことを特徴とするホ
ーニング機。
【請求項２】ロッド部材の下端に、先端のテーパ部を
砥石に当接させる棒状のテーパコーンを連結する一方、
スピンドルの下端に、前記テーパコーンが遊挿し、先端
に砥石を放射状に収納する筒状のホーンヘッドを、互い
に直交する四方向へ揺動自在に設けた請求項１に記載の
ホーニング機。