JP4304469B2

JP4304469B2 - ホーニング加工機の工具交換方法及びホーニング加工機。

Info

Publication number: JP4304469B2
Application number: JP2004018363A
Authority: JP
Inventors: 洋人福田; 幸浩小原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2024-01-27
Also published as: JP2005211995A

Description

本発明は、ホーニング加工機の工具交換方法及びホーニング加工機に関し、特に、自動工具交換装置を備えるホーニング加工機の工具交換方法及びホーニング加工機に関する。

一般に、ホーニング加工機は、エンジンのシリンダブロックのピストン摺動面等の仕上げ工程で用いられ、自動工具交換装置（ＡＴＣ）を備えるものがある。そして、このようなホーニング加工機を生産ライン上に複数台配置して、各ホーニング加工機の工具交換を頻繁に行うことで少種量産（少品種大量生産）に対応させた仕上げ加工ラインが従来から知られている。このような仕上げ加工ラインの場合、ライン長を短縮させるために、自動工具交換装置を小型化して隣接するホーニング加工機間の間隔を狭める必要がある。そして、従来、小型化を目的とした自動工具交換装置には、特許文献１に記載されたものがある。しかしながら、この自動工具交換装置では、ツールヘッドボックスと工作物クランプ装置とが嵩むため、主軸周辺に多大なスペースが必要になる。また、上記自動工具交換装置では、ツールヘッドガイドリングをワークの被加工穴の軸線に対して個別に位置決めさせる必要があるため位置の割り出しが多くなり、当該割り出しに時間を要すると共に構造が複雑化して製造コストが増大される。さらに、上記自動工具交換装置では、工具交換に際してツールヘッドボックスがＸ軸方向とＹ軸方向とへ順次移動されるため、軸移動に時間を要して生産性を低下させる要因になっていた。
実開平５−４９２５１号公報（段落番号００１３〜００１７、第１図及び第２図）

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、工具交換が効率化されるホーニング加工機の工具交換方法を提供することにある。また、第２の目的は、小型化が可能で、且つ工具交換が効率化されるホーニング加工機を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、現ホーンヘッドでの加工完了後、主軸を上昇させて工具脱着位置に位置決めさせ、この状態で主軸を所定方向へ所定角度位相だけ回転させて現ホーンヘッドと工具収容部に設けられた工具ハンガーとを係合させつつ、主軸と現ホーンヘッドとの係合を解除させ、次に、主軸を所定距離だけ上昇させて工具ハンガーに吊持された現ホーンヘッドを主軸から脱離させ、次に、工具収容部を工具配列方向へスライド移動させて選択された次ホーンヘッドと該次ホーンヘッドに相対するホーンガイドとを主軸に対して同軸上に位置決めさせ、この状態で主軸を下降させて工具着脱位置に位置決めさせ、次に、該主軸を前記方向と反対方向へ所定角度位相だけ回転させて主軸と次ホーンヘッドとを係合させつつ、該次ホーンヘッドと工具ハンガーとの係合を解除させて次ホーンヘッドを主軸に装着させることを特徴とする。
上記第２の目的を達成するために、本発明のうち請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載のホーニング加工機の工具交換方法を用いて工具交換が行われるホーニング加工機であって、回転軸が鉛直に配置される主軸と、工具収容部に水平方向へ一列で配設されて各ホーンヘッドを脱着可能に吊持する各工具ハンガーと、工具収容部に配設されて各ホーンヘッドに相対する各ホーンガイドを各ホーンヘッドと同軸上に支持するホーンガイドホルダと、工具収容部を工具配列方向へスライド移動させて選択されたホーンヘッドとホーンガイドとを主軸と同軸上に位置決めさせるシャトル機構と、選択されたホーンヘッドを主軸と工具ハンガーとの間で受け渡しさせる受け渡し機構と、を具備することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、受け渡し機構は、各ホーンヘッドの基部の内周面に設けられる各第１の凸部と、各第１の凸部に対して係合可能であって主軸の外周面に設けられる略Ｌ字状の第１の溝部と、各工具ハンガーの内周面に設けられる各第２の凸部と、各第２の凸部に対して係合可能であって各ホーンヘッドの基部の外周面に設けられる略Ｌ字状の各第２の溝部とを具備し、第１の溝部が、一端が主軸の端面に開口されて主軸の軸線に対して平行に延びる第１の縦溝と主軸の外周面に沿って略水平方向へ延びる第１の横溝とで構成されると共に、各第２の溝部が、一端が各ホーンヘッドの基部の端面に開口されて各ホーンヘッドの軸線に対して平行に延びる第２の縦溝と各ホーンヘッドの外周面に沿って第１の横溝に対して反対方向へ延びる第２の横溝とで構成されることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、主軸が各工具ハンガーの内周面内側を挿通可能であることを特徴とする。

従って、請求項１に記載の発明では、現ホーンヘッドでの加工完了後、主軸を上昇させて工具脱着位置に位置決めさせ、この状態で主軸を所定方向へ所定角度位相だけ回転させた後に主軸を所定距離だけ上昇させることで、現ホーンヘッドが主軸から脱離されて現ホーンヘッドが工具ハンガーで吊持される。次に、工具収容部を工具配列方向へスライド移動させて選択された次ホーンヘッドと該次ホーンヘッドに相対するホーンガイドとを主軸に対して同軸上に位置決めさせ、この状態で主軸を下降させて工具着脱位置に位置決めさせた後、該主軸を前記方向と反対方向へ所定角度位相だけ回転させることで、主軸に次ホーンヘッドが装着される。
請求項２に記載の発明では、シャトル機構により、工具収容部が工具配列方向へスライド移動されて選択されたホーンヘッドと該ホーンヘッドに相対するホーンガイドとが主軸に対して同軸上に位置決めされ、受け渡し機構により、選択されたホーンヘッドが主軸と工具ハンガーとの間で受け渡しされる。
請求項３に記載の発明では、工具脱着位置に位置決めされた主軸を所定方向へ所定角度位相だけ回転させることにより、第１の凸部と第１の溝部との係合が解除されると共に第２の凸部と第２の溝部とが係合され、また、工具脱着位置に位置決めされた主軸を上記方向と反対方向へ所定角度位相だけ回転させることにより、第１の凸部と第１の溝部とが係合されると共に第２の凸部と第２の溝部との係合が解除される。
請求項４に記載の発明では、選択されたホーンヘッドが主軸に装着された後、工具収容部及び工具ハンガーを主軸に対して退避させることなく、ホーンヘッドをワークにアプローチさせることができる。

工具交換が効率化されるホーニング加工機の工具交換方法を提供することができる。また、小型化が可能で、且つ工具交換が効率化されるホーニング加工機を提供することができる。

本発明の一実施の形態を図１〜図１５に基づいて説明する。図１及び図２に示されるように、本ホーニング加工機は、工具ハンガー２に吊持されるホーンヘッド３と該ホーンヘッド３に相対するホーンガイド４とが同軸上に配置されて構成されるホーンセットと、該ホーンセットの複数セット（本実施の形態では２セット）がＸ軸方向（図１における紙面視左右方向）に配設されるスライドベース５（工具収容部）と、該スライドベース５をＸ軸方向へスライド移動させて各ホーンセットのうち選択されたホーンセットを主軸６に対して同軸上に位置決めさせるシャトル機構と、主軸６を必要に応じてＺ軸方向（図１における紙面視上下方向）へ軸移動、又は軸回転させて、主軸６と工具ハンガー２との間でホーンヘッド３の受け渡しを行う受け渡し機構とを具備する。これにより、本ホーニング加工機では、自動工具交換装置（ＡＴＣ）がコンパクトに構成されて全体が小型化されると共に、自動工具交換に要する軸移動が最小限で済み、工具交換のサイクルタイムが削減される構造になっている。

図３及び図４に示されるのは、本ホーニング加工機の主要部である。これらの図に示されるように、本ホーニング加工機は、溶接構造のコラム７の前面に、軸線が鉛直に配置された主軸６が設けられる。該主軸６は、ケーシング８に形成された外円筒面９に配設されたベアリング１０により回転可能に支持される。そして、本ホーニング加工機は、コラム７の前面に配設された直動ガイド１１とサーボモータ１３で回転駆動されるボールねじ機構１２とを含んで構成される昇降駆動ユニットを介して上記ケーシング８が昇降されることにより、主軸６が昇降されてＺ軸方向へ位置決めされる構造になっている。また、図４に示されるように、本ホーニング加工機は、主軸６の上部にスプライン軸１４が形成されており、該スプライン軸１４が、コラム７の上面に設けられるプーリ１５の軸線上に形成されたスプライン溝に軸線方向へ摺動可能に嵌合される。そして、本ホーニング加工機は、上記プーリ１５が、プーリベルト１６、プーリ１７、トルクメータ１８、及び減速装置１９を介して電動モータ２０で回転駆動されることにより、スプライン軸１４が回転される。なお、図４に示される符号２１は、上記プーリベルト１６の張力を調節するためのテンショナである。

また、図１及び図２に示されるように、本ホーニング加工機は、主軸６の下部に、ユニバーサルジョイント２２を介してホーンヘッド装着部２３が形成される。さらに、図５に示されるように、ホーンヘッド装着部２３には、略Ｌ字状に形成されて一端が当該ホーンヘッド装着部２３の端面に開口する縦溝２４ａと該縦溝２４ａの他端から当該ホーンヘッド装着部２３の外周面に沿って平面視で反時計回り方向へ延びる横溝２４ｂとを有するホーンヘッド脱着用溝２４（第１の溝部）が設けられる。また、ホーンヘッド３の基部の端面には、上記主軸６のホーンヘッド装着部２３が嵌合される主軸嵌合部２５が形成される。さらに、該主軸嵌合部２５には、上記ホーンヘッド脱着用溝２４に係合可能な第１の凸部２６が設けられる。また、図５及び図６に示されるように、ホーンヘッド３には、基部の端縁にフランジ２７が形成されて、該フランジ２７の外周面には、略Ｌ字状に形成されて一端がホーンヘッド３の基部の端面に開口する縦溝２８ａと該縦溝２８ａの他端からフランジ２７の外周面に沿って平面視で時計回り方向へ延びる横溝２８ｂとを有するホーンヘッド吊持用溝２８（第２の溝部）が設けられる。

また、図２に示されるように、工具ハンガー２には、ホーンヘッド３のフランジ２７が嵌合される内円筒面２９が形成されており、該内円筒面２９には、上記ホーンヘッド吊持用溝２８に係合可能な第２の凸部３０が設けられる。そして、本ホーニング加工機の受け渡し機構を用いて工具ハンガー２に吊持されたホーンヘッド３を主軸６に装着させる場合、被検出子とセンサとを含んで構成される角度割り出し機構により主軸６の軸線回りの角度位相（以下、単に角度位相と称す）が割り出されて、ホーンヘッド３の第１の凸部２６に対してホーンヘッド脱着用溝２４の縦溝２４ａが位置決めされて当該第１の凸部２６と縦溝２４ａとが整合される。この状態で、主軸６が下降されて主軸６のホーンヘッド装着部２３にホーンヘッド３の主軸嵌合部２５が嵌合されることで、図５に示されるように、第１の凸部２６と縦溝２４ａとが係合される。そして、上記角度割り出し機構により主軸６の角度位相を監視しつつ、当該主軸６が平面視で軸線回りに時計回り方向（以下、単に時計回り方向と称す）へ所定角度位相だけ回転される。

これにより、図６に示されるように、本ホーニング加工機の受け渡し機構では、第１の凸部２６がホーンヘッド脱着用溝２４の横溝２４ｂの終端に当接されてホーンヘッド３が主軸６に装着される。そして、第１の凸部２６がホーンヘッド脱着用溝２４の横溝２４ｂの終端に当接されて主軸６にホーンヘッド３が装着された後、さらに主軸６の回転が継続されることにより、工具ハンガー２に対してホーンヘッド３が時計回り方向へ回転し始めて、第２の凸部３０がホーンヘッド吊持用溝２８の縦溝２８ａ上に位置決めされた時点で当該主軸６の回転が停止され、この状態で主軸６が下降されることにより、第２の凸部３０とホーンヘッド吊持用溝２８との係合が解除される構造になっている。また、本ホーニング加工機の受け渡し機構を用いて主軸６に装着されたホーンヘッド３を工具ハンガー２に吊持させる場合、上記角度割り出し機構により主軸６の角度位相が割り出されて、第２の凸部３０に対してホーンヘッド吊持用溝２８の縦溝２８ａが位置決めされて当該第２の凸部３０と縦溝２８ａとが整合される。この状態で、主軸６が上昇されて、縦溝２８ａに第２の凸部３０が係合される。

そして、本ホーニング加工機の受け渡し機構では、上記角度割り出し機構により主軸６の角度位相を監視しつつ、当該主軸６が反時計回り方向へ所定角度位相だけ回転される。これにより、図５に示されるように、第２の凸部３０がホーンヘッド吊持用溝２８の横溝２８ｂの終端に当接される。そして、第２の凸部３０がホーンヘッド吊持用溝２８の横溝２８ｂの終端に当接された後、さらに主軸６の回転が継続されることにより、第１の凸部２６がホーンヘッド脱着用溝２４の縦溝２４ａ上に位置決めされる。この状態で、主軸６が上昇されることにより、第１の凸部２６とホーンヘッド脱着用溝２４との係合が解除されると共にホーンヘッド３の主軸嵌合部２５から主軸６のホーンヘッド装着部２３が引き抜かれて、ホーンヘッド３が工具ハンガー２に吊持される構造になっている。そして、図２に示されるように、本ホーニング加工機には、ホーンヘッド３に収容された拡縮用ロッド３１を軸線方向へスライド移動させて該拡縮用ロッド３１の先端に固定されたテーパコーン３２でシュー３３をホーンヘッド３の半径方向へ移動させることにより工具径が調節されるタイプの工具径拡縮機構（従来技術）が採用されている。

なお、図４に示される符号３４は、サーボモータ６３とボールねじ機構６４とを含んで構成されて上記工具径拡縮機構の拡縮用ロッド３１を軸線方向へ駆動して位置決めさせるための拡縮用ロッド駆動部である。また、図５及び図６に示されるように、本ホーニング加工機は、主軸６及びホーンヘッド３に形成される送風路３５を介して供給されるエアを穴へ向けて流出させて、該エアの流出量又は内部圧力に基づいて穴の内径が高い精度で測定される内径測定機構（従来技術）が採用されている。そして、符号３７に示されるのは、主軸６とホーンヘッド３との間の送風路３５を必要に応じて接続又は解離させる送風路接続機構である。図１及び図２に示されるように、上記スライドベース５の前面には、複数個（本実施の形態では２個）の工具ハンガー２がＸ軸方向へ所定間隔を有して配設されると共に各工具ハンガー２で吊持される各ホーンヘッド３に相対する各ホーンガイド４を保持するホーンガイドホルダ３８が配設されている。これにより、本ホーニング加工機では、各ホーンガイドホルダ３８により、各工具ハンガー２に吊持される各ホーンヘッド３に相対する各ホーンガイド４が、各ホーンヘッド３に対して同軸上に保持される。

また、図２及び図４に示されるように、上記スライドベース５は、Ｘ軸方向へ延びる直動ガイド３９を介して昇降ガイド４０に設けられる。そして、本ホーニング加工機のシャトル機構は、スライドベース５が、上記直動ガイド３９で案内されると共に昇降ガイド４０の下部に設置されたエアシリンダ４１で駆動されてＸ軸方向へスライド移動される。また、図１及び図３に示されるように、昇降ガイド４０にはＸ軸方向へ延びるスイッチベース４２が設けられて、該スイッチベース４２にはＸ軸方向へ所定間隔を有して配置された各リミットスイッチ４３，４４が設けられる。さらに、スライドベース５の側面には外周面にねじが螺設されたシャフト４５が立設されて、該シャフト４５には外円錐面を有する各被検出子４６，４７が螺合されている。そして、本ホーニング加工機では、スライドベース５を図１における紙面視左方向へスライド移動させてリミットスイッチ４３が被検出子４６を検出した時点で当該スライドベース５を停止させることにより、正面視でスライドベース５の右側に配置されたホーンセット（以下、第１のホーンセットと称す）が主軸６に対して同軸上に位置決めされる。

また、本ホーニング加工機では、スライドベース５を図１における紙面視右方向へスライド移動させてリミットスイッチ４４が被検出子４７を検出した時点で当該スライドベース５を停止させることにより、正面視でスライドベース５の左側に配置されたホーンセット（以下、第２のホーンセットと称す）が主軸６に対して同軸上に位置決めされる。また、図２に示されるように、上記昇降ガイド４０は、主軸６の軸線に対して平行に配置される直動ガイド４８を介してコラム７の前面に設けられる。そして、本ホーニング加工機では、昇降ガイド４０が上記直動ガイド４８で案内されると共にコラム７と昇降ガイド４０との間に設置されたエアシリンダで駆動されてＺ軸方向へスライド移動される。また、図１及び図３に示されるように、コラム７にはＺ軸方向へ延びるスイッチベース４９が設けられて、該スイッチベース４９にはＺ軸方向へ所定間隔を有して配置された各リミットスイッチ５０，５１が設けられる。さらに、昇降ガイド４０の側面には、外周面にねじが螺設されたシャフト５２が、ブラケット５５を介して軸線が主軸６に対して平行になるように設けられており、該シャフト５２には外円錐面を有する各被検出子５３，５４が螺合されている。

そして、本ホーニング加工機では、昇降ガイド４０を上昇させてリミットスイッチ５０が被検出子５３を検出した時点で当該昇降ガイド４０を停止させることにより、昇降ガイド４０が上昇端位置に位置決めされる。また、本ホーニング加工機では、昇降ガイド４０を下降させてリミットスイッチ５１が被検出子５４を検出した時点で当該昇降ガイド４０を停止させることにより、昇降ガイド４０が下降端位置に位置決めされる。そして、図４に示されるように、本ホーニング加工機は、コラム７が直動ガイド５８を介してマシンベッド上に設けられており、軸頭１が、ボールねじ機構５９とサーボモータとを含んで構成される軸頭駆動機構によりＸ軸方向へスライド移動されて位置決めされる構造になっている。

次に、本ホーニング加工機の作用を説明する。図７〜図１５に示されるように、ここでは、本ホーニング加工機を用いてＶ型６気筒エンジンのシリンダブロック６０（以下、ワーク６０と称す）のボア６２をホーニング加工する際の作用を説明する。なお、本ホーニング加工機では、ワーク６０の各バンクに配列される各ボア６２がＸ軸方向へ配列されるようにしてワーク６０がワーク保持用治具に取り付けられており、ワーク６０をクランクシャフトの仮想軸線の回りに旋回させると共に軸頭１をＸ軸方向へ位置決めさせることにより、各バンクの各ボア６２が主軸６に対して同軸上に位置決めされる。まず、スライドベース５（工具収容部）をＸ軸方向へスライド移動させて第１のホーンセット（荒仕上げ用ホーンセット）を主軸６に対して同軸上に位置決めさせつつ、被検出子とセンサとを含んで構成される角度割り出し機構により主軸６の軸線回りの角度位相を割り出して、ホーンヘッド３に形成された第１の凸部２６に対して主軸６に形成されたホーンヘッド脱着用溝２４（第１の溝部）の縦溝２４ａを位置決めさせて当該第１の凸部２６と縦溝２４ａとを整合させる。

この状態で、図５に示されるように、主軸６を下降させて主軸６のホーンヘッド装着部２３にホーンヘッド３の主軸嵌合部２５を嵌合させて、第１の凸部２６と縦溝２４ａとを係合させる。そして、上記角度割り出し機構により主軸６の角度位相を監視しつつ、当該主軸６を時計回り方向へ所定角度位相だけ回転させる。これにより、図６に示されるように、第１の凸部２６がホーンヘッド脱着用溝２４の横溝２４ｂの終端に当接されてホーンヘッド３が主軸６に装着される。そして、主軸６にホーンヘッド３が装着された後、さらに主軸６の回転を継続させることで、工具ハンガー２に対してホーンヘッド３が時計回り方向へ回転し始めて、工具ハンガー２に形成された第２の凸部３０がホーンヘッド３に形成されたホーンヘッド吊持用溝２８（第２の溝部）の縦溝２８ａ上に位置決めされた時点で当該主軸６の回転を停止させる。この状態で主軸６を下降させて、第２の凸部３０とホーンヘッド吊持用溝２８との係合を解除させると共に、図７に示されるように、第１のホーンセットのホーンヘッド３をホーンガイド４で案内させる。なお、図７に示されるホーンヘッド３がホーンガイド４で案内されて、且つ、昇降ガイド４０が上昇端位置に位置決めされた状態を軸頭１における原位置とする。

次に、ワーク６０を旋回させて主軸６に対して一方のバンクの第１ボア６２を同軸上に位置決めさせた後、図８に示されるように、昇降ガイド４０を下降させて下降端位置に位置決めさせる。次に、図９に示されるように、主軸６を下降させて回転させたホーンヘッド３をホーンガイド４で案内しつつ第１ボア６２に挿入させ、主軸６（ホーンヘッド３）をＺ軸方向へ往復動させて当該第１ボア６２を加工（荒仕上げ）する。そして、第１ボア６２の加工完了、軸頭１をＸ軸方向へ移動させて第２ボア６２、第３ボア６２に対して主軸６を同軸上に位置決めさせて、当該第２ボア６２、第３ボア６２の加工を順次行う。第３ボア６２の加工完了後、図１０に示されるように、当該第３ボア６２にホーンヘッド３の先端が挿入された状態で主軸６の回転を停止させる。次に、図１１に示されるように、昇降ガイド４０を上昇させて上昇端位置に位置決めさせる。そして、昇降ガイド４０の位置決め完了後、図１２に示されるように、主軸６を上昇させて軸頭１を原位置に位置決めさせる。

この状態でワーク６０を旋回させて、図１３に示されるように、主軸６に対して他方のバンクの第４ボア６２を同軸上に位置決めさせる。そして、第１ボア６２〜第３ボア６２と同様にして第４ボア６２〜第６ボア６２の加工（荒仕上げ）を順次行う。第６ボア６２の加工（第１ボア６２〜第６ボア６２の加工）が完了後、軸頭１を原位置に位置決めさせる。次に、角度割り出し機構により主軸６の角度位相を割り出して、工具ハンガー２に形成された第２の凸部３０に対してホーンヘッド３に形成されたホーンヘッド吊持用溝２８の縦溝２８ａを位置決めさせて当該第２の凸部３０と縦溝２８ａとを整合させる。この状態で、図１４に示されるように、主軸６を上昇させて縦溝２８ａに第２の凸部３０を係合させる。そして、角度割り出し機構により主軸６の角度位相を監視しつつ、当該主軸６を反時計回り方向へ所定角度位相だけ回転させて、図５に示されるように、第２の凸部３０をホーンヘッド吊持用溝２８の横溝２８ｂの終端に当接させる。そして、第２の凸部３０をホーンヘッド吊持用溝２８の横溝２８ｂの終端に当接させた後、さらに主軸６の回転を継続させて、第１の凸部２６をホーンヘッド脱着用溝２４の縦溝２４ａ上に位置決めさせる。

この状態で、主軸６を上昇させることで、第１の凸部２６とホーンヘッド脱着用溝２４との係合が解除されると共にホーンヘッド３の主軸嵌合部２５から主軸６のホーンヘッド装着部２３が引き抜かれて、図１５に示されるように、ホーンヘッド３が工具ハンガー２に吊持される。次に、スライドベース５をＸ軸方向へスライド移動させて第２のホーンセット（精密仕上げ用ホーンセット）を主軸６に対して同軸上に位置決めさせる。そして、主軸６に第２のホーンセットのホーンヘッド３を装着する。なお、第１のホーンセットのホーンヘッド３から第２のホーンセットのホーンヘッド３への工具交換動作中に、ワーク６０を旋回させると共に軸頭１をＸ軸方向へ移動させることで、主軸６に対して一方のバンクの第１ボア６２を同軸上に位置決めさせる。次に、主軸６に装着されたホーンヘッド３を用いてワーク６０の第１ボア６２〜第６ボア６２の加工（精密仕上げ）を順次行う。こうすることで、荒仕上げの加工プログラムと精密仕上げの加工プログラム間の位置データとを共用することができる。

そして、第１ボア６２〜第６ボア６２の加工（精密仕上げ）が完了後、現ワーク６０が搬出されると共に次ワーク６０が搬入される。本ホーニング加工機では、このワーク搬送と同時に、スライドベース５がＸ軸方向へスライド移動されて第２のホーンセットのホーンヘッド３から第１のホーンセットのホーンヘッド３への工具交換が行われる。

この実施の形態では以下の効果を奏する。
本ホーニング加工機は、工具ハンガー２に吊持されるホーンヘッド３と該ホーンヘッド３に相対するホーンガイド４とが同軸上に配置されて構成されるホーンセットと、該ホーンセットの複数セットがＸ軸方向に配設されるスライドベース５（工具収容部）と、該スライドベース５をスライド移動させて各ホーンセットのうち選択されたホーンセットを主軸６に対して同軸上に位置決めさせるシャトル機構と、主軸６を軸移動及び回転させて主軸６と工具ハンガー２との間でホーンヘッド３の受け渡しを行う受け渡し機構とを具備する。
したがって、本ホーニング加工機では、スライドベース５がＸ軸方向へのみスライド移動されて主軸６に対して各ホーンセットが同軸上に位置決めされるため、ホーンセットが移動に必要とするスペースが極めて小さく、自動工具交換装置（ＡＴＣ）がコンパクトに構成されて装置全体が小型化される。また、自動工具交換時の軸移動が最小限で済むため、ホーニング加工の工程が大幅に効率化される。さらに、ホーンヘッド３が工具ハンガー２に安定した姿勢で吊持されるため、従来の自動工具交換装置のように、ホーンヘッド３が工具ポット内でふらついて当該ホーンヘッド３の軸線位置が安定せず、工具交換に支障をきたすといった事態が回避されて工具交換の信頼性を向上させることができる。また、ホーンヘッド３と該ホーンヘッド３に相対するホーンガイド４とが工具交換時においても常に同一直線上に配置されるので、従来の自動工具交換装置のようにホーンヘッド３とホーンガイド４との位置を別個に割り出しする必要がなく、工具交換を効率化させることができると共にホーンヘッド３とホーンガイド４との位置の割り出し誤差に起因する加工精度の低下を防ぐことができる。

なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
図１６に示されるように、複数台の本ホーニング加工機をワーク配列方向（図１６における紙面視左右方向）へ配置してホーニング加工ライン５６を形成してもよい。
この場合、隣接する軸頭１間の距離を狭めてワーク６０の搬送ピッチを短縮することが可能になり、ホーニング加工ライン５６のライン長を最小限に止めることができる。また、各軸頭１に設定するホーンセットの組み合わせを必要に応じて選択することで、少種量産の需要に容易に、且つ迅速に対応させることが可能になる。

本ホーニング加工機の自動工具交換装置周辺の正面図である。本ホーニング加工機の自動工具交換装置周辺の右側面図である。本ホーニング加工機の軸頭の正面図である。本ホーニング加工機の軸頭の右側面図である。主軸にホーンヘッドが装着される状態を示す軸断面図である。主軸にホーンヘッドが装着された状態を示す軸断面図である。本ホーニング加工機の説明図で、軸頭が原位置にある状態を示す右側面図である。図７に示される状態から昇降ガイドが下降されて下降端位置に位置決めされた状態を示す図である。ワークの一方のバンクのボアを加工中の状態を示す図である。図９における加工が完了して、主軸（ホーンヘッド）が上昇されて所定位置に位置決めされた状態を示す図である。図１０に示される状態から昇降ガイドが上昇されて上昇端位置に位置決めされた状態を示す図である。図１１に示される状態から主軸が上昇されて軸頭が原位置に位置決めされた状態を示す図である。図１２に示される状態からワークが旋回されてワークの他方のバンクのボアが主軸に対して同軸上に位置決めされた状態を示す図である。図１３に示される状態から工具交換のために主軸を所定距離だけ上昇させた状態を示す図である。主軸から工具ハンガーへホーンヘッドが受け渡されてホーンヘッドが工具ハンガーに吊持された状態を示す図である。複数台の軸頭を配置して形成されたホーニング加工ラインの一例を示す正面図である。

符号の説明

２工具ハンガー、３ホーンヘッド、４ホーンガイド、５スライドベース（工具収容部）、６主軸、２４ホーンヘッド脱着用溝（第１の溝部）、２６第１の凸部、２８ホーンヘッド吊持用溝（第２の溝部）、３０第２の凸部

Claims

現ホーンヘッドでの加工完了後、主軸を上昇させて工具脱着位置に位置決めさせ、この状態で前記主軸を所定方向へ所定角度位相だけ回転させて現ホーンヘッドと工具収容部に設けられた工具ハンガーとを係合させつつ、前記主軸と前記現ホーンヘッドとの係合を解除させ、次に、前記主軸を所定距離だけ上昇させて前記工具ハンガーに吊持された前記現ホーンヘッドを前記主軸から脱離させ、次に、前記工具収容部を工具配列方向へスライド移動させて選択された次ホーンヘッドと該次ホーンヘッドに相対するホーンガイドとを前記主軸に対して同軸上に位置決めさせ、この状態で前記主軸を下降させて前記工具着脱位置に位置決めさせ、次に、該主軸を前記方向と反対方向へ所定角度位相だけ回転させて前記主軸と前記次ホーンヘッドとを係合させつつ、該次ホーンヘッドと前記工具ハンガーとの係合を解除させて前記次ホーンヘッドを前記主軸に装着させることを特徴とするホーニング加工機の工具交換方法。
上記請求項１に記載のホーニング加工機の工具交換方法を用いて工具交換が行われるホーニング加工機であって、回転軸が鉛直に配置される主軸と、工具収容部に水平方向へ一列で配設されて各ホーンヘッドを脱着可能に吊持する各工具ハンガーと、前記工具収容部に配設されて各ホーンヘッドに相対する各ホーンガイドを各ホーンヘッドと同軸上に支持するホーンガイドホルダと、前記工具収容部を工具配列方向へスライド移動させて選択された前記ホーンヘッドと前記ホーンガイドとを前記主軸と同軸上に位置決めさせるシャトル機構と、選択された前記ホーンヘッドを前記主軸と前記工具ハンガーとの間で受け渡しさせる受け渡し機構と、を具備することを特徴とするホーニング加工機。
前記受け渡し機構は、各ホーンヘッドの基部の内周面に設けられる各第１の凸部と、各第１の凸部に対して係合可能であって前記主軸の外周面に設けられる略Ｌ字状の第１の溝部と、各工具ハンガーの内周面に設けられる各第２の凸部と、各第２の凸部に対して係合可能であって各ホーンヘッドの基部の外周面に設けられる略Ｌ字状の各第２の溝部とを具備し、前記第１の溝部が、一端が前記主軸の端面に開口されて前記主軸の軸線に対して平行に延びる第１の縦溝と前記主軸の外周面に沿って略水平方向へ延びる第１の横溝とで構成されると共に、各第２の溝部が、一端が各ホーンヘッドの基部の端面に開口されて各ホーンヘッドの軸線に対して平行に延びる第２の縦溝と各ホーンヘッドの外周面に沿って前記第１の横溝に対して反対方向へ延びる第２の横溝とで構成されることを特徴とする請求項２に記載のホーニング加工機。
前記主軸が各工具ハンガーの内周面内側を挿通可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載のホーニング加工機。