JP5441454B2 - ホーニング加工用ホルダ - Google Patents

Description

本発明は、ワークに設けられた穴を砥石で研ぐ作業に用いる、ホーニング加工用ホルダに関する。

シリンダブロックのシリンダボアは、切削加工の後に研削加工が施される（例えば、特許文献１図７、図８参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７（ａ）に示すように、まず、粗砥用テーパコーン１０１を上昇させ粗砥１０２をシリンダボアの内周面１０３に接触させる。この状態で全体を回転させることにより粗加工を行う。粗加工が終了したら粗砥用テーパコーン１０１を降下させ、粗砥１０２を後退させる。

次に、（ｂ）に示すように、仕上げ砥用テーパコーン１０４を上昇させ仕上げ砥１０５をシリンダボアの内周面１０３に接触させる。この状態で全体を回転させることにより仕上げ加工を行う。仕上げ加工が終了したら仕上げ砥用テーパコーン１０４を降下させ、仕上げ砥１０５を後退させホーニングが終了する。

ところで、シリンダブロックには、シリンダヘッドやクランクケース等の部品が組付けられる。この部品組付けの工程でシリンダボアが変形することを考え、シリンダボアは部品組付け工程が行われる際に、予め円をわずかに歪ませた形状に形成しておく。

しかし、特許文献１のホーニング加工用ホルダでは、砥石１０２、１０５は、テーパコーン１０１、１０４により進出され固定された状態で回転させられるため、ホーニング後にワークの内周面は円形に形成されている。このため、ホーニング加工用ホルダ１００では、円をわずかに歪ませるために別途対策を講じる必要がある。

非円断面の穴の形状に倣ってホーニングを行うことができる技術の提供が望まれる。

特開２００７−３１３６１９公報

本発明は、ワークの穴の形状に倣ってホーニングを行うことができる技術の提供を課題とする。

請求項１に係る発明は、ワークに設けられている穴を砥石で研ぐ作業に用いるホーニング加工用ホルダにおいて、
長手方向の中間位置に交点があって、一端側が拡径するときは他端側が縮径するように揺動し前記砥石を支持する砥石シューと、この砥石シューの外径側に取付けられ前記ワークの穴の内周面に当接する前記砥石とを備え、前記ワークの穴の内周面に倣って前記砥石シューが揺動するホーニング加工用ホルダであって、
このホーニング加工用ホルダは、前記砥石シューを拡径する砥石拡径機構を備え、
この砥石拡径機構は、前記砥石シューを拡径向きに押圧するピストンと、このピストンの背面側に形成され流体が封入されてこの流体圧による押圧力を前記ピストンに与える流体室と、前記流体室に応じた前記流体圧を発生させる流体圧発生機構とを有し、
前記ピストンが収納されるピストン収納室は、前記長手方向に沿って形成されている前記流体室に直接繋がれ、
１つの前記流体室に対して、複数の前記ピストン収納室が直接繋がれていることにより、これらのピストン収納室に収納されている前記ピストンが同じ方向に向かって拡径する構成とされていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記流体圧発生機構は、前記流体室に臨むようシャフトが配置され、このシャフトを押すことにより前記押圧力が発生される構成とされ、
前記砥石拡径機構には、それぞれ荒さの異なる前記砥石が設けられる第１砥石拡径機構及び第２砥石拡径機構が用いられ、
前記流体圧発生機構には、前記第１砥石拡径機構に設けられる第１流体圧発生機構及び前記第２砥石拡径機構に設けられる第２流体圧発生機構が用いられ、
前記シャフトには、前記第１流体圧発生機構に設けられる第１シャフト及び前記第２流体圧発生機構に設けられる第２シャフトが用いられ、
前記第２シャフトの中心に前記第１シャフトの中心が重なるようにして、前記第２シャフトが中空状の前記第１シャフトによって囲われていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、砥石シューを拡径向きに押圧するピストンが、流体圧で保持されている。ピストンが機械的に拘束されている場合には軸方向に移動ができないが、本発明のように流体圧で保持されていると、僅かではあるがピストンの移動が可能となる。これにより、非円断面の穴の形状に倣ってホーニングを行うことができる。

加えて、請求項１に係る発明では、流体室に封入された流体の流体圧によりピストンを進退させる。ピストンは、流体圧によって回転軸からワーク内周面に向かって進退される。駆動源が流体であるため、流体室からピストンまで流体を送るための通路を多数配置することができる。これにより、１台のホーニング加工用ホルダに３種類以上の砥石を備えることができ、有益である。

請求項２に係る発明では、流体室に先端が臨むようシャフトが配置され、このシャフトを押すことにより押圧力が発生される。押圧力を発生させるために、シャフトを用いる。押圧力を発生させるために必要な部品の数が少なくてすみ、ホーニング加工用ホルダの構造を簡易にすることができる。
加えて、流体室に直接ピストン収納室を繋いだ場合は、通路を用いた場合に比べ、ホーニング加工用ホルダのコンパクト化を図ることができる。

本発明に係るホーニング加工用ホルダの要部断面図である。 図１の２−２線断面図である。 本発明に係る流体圧発生機構の原理を説明する図である。 粗加工を行う際の作用を説明する図である。 仕上げ加工を行う際の作用を説明する図である。 ４種類の砥石が備えられたホーニング加工用ホルダを説明する図である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、ホーニング加工用ホルダ１０は、ボルト１１、１１を介して上部基体１３に接続される下部基体１４と、上部基体１３内に昇降可能に配置され上部曲げ部１５及び下部曲げ部１６のうち降下される際に下部曲げ部１６で流体を押圧する第１シャフト１７と、この第１シャフト１７の内周面に昇降可能に配置され降下される際に先端に配置される押圧部２１で流体を押圧する第２シャフト２２と、第１シャフト１７の下部曲げ部１６で押圧される流体が封入されている第１流体室２４と、この第１流体室２４に繋がれ下部曲げ部１６が発生させる流体圧によって拡径する方向（図面左側）に移動されるピストン２５、２５と、これらのピストン２５、２５が縮径する方向（図面右側）に付勢し基部がボルト２６、２６、２６、２６で固定される板ばね２７、２７、２７、２７と、ピストン２５、２５の先端に設けられる長穴２８、２８にピン３１、３１が通されることにより揺動可能に設けられる砥石シュー３２、３２と、これらの砥石シュー３２、３２に固定板３３、３３がボルト３４、３４、３４、３４で固定されることにより支持され粗加工を行う際にワークに設けられている穴を研ぐ粗砥３５、３５と、第２シャフト２２の押圧部２１で押圧される流体が封入される第２流体室４４と、この第２流体室４４に繋がれ押圧部２１が発生させる流体圧によって拡径されるピストン４５、４５と、これらのピストン４５、４５が縮径する方向に付勢し基部がボルト４６、４６、４６、４６で固定される板ばね４７、４７、４７、４７と、ピストン４５、４５の先端に設けられる長穴４８、４８にピン５１、５１が通されることにより揺動可能に設けられる砥石シュー５２、５２と、これらの砥石シュー５２、５２に固定板５３、５３がボルト５４、５４、５４、５４で固定されることにより支持され仕上げ加工を行う際にワークに設けられている穴を研ぐ仕上げ砥５５、５５と、下部基体１４の下面側から第１流体室２４に対して流体を供給した後に第１流体室２４を密封するために配置されるプラグ５７と、このプラグ５７を配置した後に配置されボルト５８、５８により固定される蓋体５９と、この蓋体５９の流体通路６１から第２流体室４４に流体を供給した後に第２流体室４４を密封するためのプラグ６２とからなる。

第１砥石拡径機構６４は、ピストン２５、２５と、第１流体室２４と、第１流体圧発生機構（詳細は後述）とからなり、第２砥石拡径機構６５は、ピストン４５、４５と、第２流体室４４と、第２流体圧発生機構（詳細は後述）とからなる。
次図でピストンに対する流体室の配置について説明する。

図２に示すように、ピストン２５が収納されるピストン収納室６７は、第１流体室２４に直接繋がれる。
第２流体室（図１符号４４）の構成も同様であるため、説明は割愛する。

このような構成の他に、ピストン収納室に通路を介して流体室を繋ぐこともできる。
ただし、第１流体室２４に直接ピストン収納室６７を繋いだ場合は、通路を用いた場合に比べ、ホーニング加工用ホルダ１０のコンパクト化を図ることができる。
次に流体圧発生機構について説明する。

図３に示すように第１流体圧発生機構７０は、第１シャフト１７と、この第１シャフト１７の上方に配置され第１シャフト１７を昇降させるための第１シリンダ７２と、この第１シリンダ７２に流路切替弁７３を介して繋がれる駆動源としてのポンプ７４と、流路切替弁７３に繋がれ流路の切替を支持する制御部７５とからなる。

第１シャフト１７を降下させ押圧する場合は、まずポンプ７４を作動させる。このとき制御部７５は流路切替弁７３に指令を出し、Ｐ１から流体を吸引し、この吸引した流体をＰ２から戻す流路に弁を切り替える。

逆に第１シャフト１７を上昇させる場合は、制御部７５が流路切替弁７３に指令を出し、Ｐ２から流体を吸引し、この吸引した流体をＰ１から戻す流路に弁を切り替える。

第２流体圧発生機構８０の構成も同様に、第２シャフト２２と、第２シリンダ８２と、流路切替弁８３と、ポンプ８４と、制御部７５とからなる。
第２シャフト２２の昇降も第１シャフト１７の昇降と同様であるので、説明は割愛する。

なお、ここで示した第１シャフト１７と第２シャフト２２とは、従来のホーニング加工用ホルダ（図７参照）のテーパコーン１０１、１０４に連結されていた、図示しないシャフトと同様なものである。従来のホーニング加工用ホルダを用いるホーニング加工用工作機械において、本発明に係るホーニング加工用ホルダに交換し、本発明の制御部７５に相当する制御部に、本発明に係るホーニング加工用ホルダ用のソフトウエアを、入れ込み（インストール）さえすればよい。即ち、シャフトを利用した流体圧発生機構を採用すると、従来から使用され、テーパコーンを利用した（図７参照）ホーニング加工用工作機械を活用することができる。
次に、粗加工について説明する。

図４（ａ）に示すように、想像線で示す位置から第１シャフト１７を降下させると、第１シャフト１７が降下した分第１流体室２４からピストン収納室６７、６７に向かって圧力がかかる。この押圧力により、ピストン２５、２５は板ばね２７の力に抗して回転軸８６からワークの穴８７に向かって拡径する。これにより粗砥３５がワークの穴８７に接触する。粗砥３５がワークの穴８７に接触した状態でホーニング加工用ホルダ１０を回転させ、ワークの穴８７の内周面を研ぐ。

このとき、ワークの穴８７の歪みにより、Ｐ３側が拡径するときはＰ４側が縮径する。即ち、一端側が拡径するときは他端側が縮径するように揺動可能に砥石シューは砥石を支持している。
即ち、Ｐ４側が拡径するときには、Ｐ３側が縮径する。

砥石シュー３２を拡径向きに押圧するピストン２５が、流体圧で保持されている。ピストン２５が機械的に拘束されている場合には軸方向（図面左右方向）に移動ができないが、本発明のように流体圧で保持されていると、僅かではあるがピストン２５の移動が可能となる。これにより、非円断面の穴の形状に倣ってホーニングを行うことができる。

粗加工が終了したら、（ｂ）に示すように第１シャフト１７を上昇させる。第１シャフト１７を上昇させることによりピストン２５、２５にかかる押圧力が弱まり、ばねの力によりピストン２５、２５がピストン収納室６７、６７内に収納される。ピストン収納室６７、６７内に収納されると、粗砥３５もワークの穴８７から離される。
粗加工が終了したら、次に仕上げ加工を行う。

図５（ａ）に示すように、想像線で示す位置から第２シャフト２２を降下させると、第２シャフト２２が降下した分第２流体室４４からピストン収納室８８、８８に向かって圧力がかかる。この押圧力により、ピストン４５、４５は板ばね４７、４７、４７、４７の力に抗して回転軸８６からワークの穴８７に向かって拡径する。これにより仕上げ砥５５がワークの穴８７に接触する。仕上げ砥５５がワークの穴８７に接触した状態でホーニング加工用ホルダ１０を回転させ、ワークの穴８７の内周面を研ぐ。

砥石シュー５２を拡径向きに押圧するピストン４５が、流体圧で保持されている。ピストン４５が機械的に拘束されている場合には軸方向（図面左右方向）に移動ができないが、本発明のように流体圧で保持されていると、僅かではあるがピストン４５の移動が可能となる。これにより、非円断面の穴の形状に倣ってホーニングを行うことができる。

仕上げ加工が終了したら、（ｂ）に示すように第２シャフト２２を上昇させる。第２シャフト２２を上昇させることによりピストン４５、４５にかかる押圧力が弱まり、板ばね２７、２７、２７、２７の力によりピストン４５、４５がピストン収納室８８、８８内に収納される。ピストン収納室８８、８８内に収納されると、仕上げ砥５５もワークの穴８７から離される。これによりホーニング作業が終了する。

図６に示すように、それぞれ粗さの異なる粗砥３５、第１中砥９１、第２中砥９２、仕上げ砥５５の４種類の砥石を、砥石シュー３２、９３、９４、５２で支持することもできる。これらの砥石シュー３２、９３、９４、５２はそれぞれ異なる流体圧発生機構（図３第１流体圧発生機構７０参照）により作動される。

テーパコーンを利用していた（図７参照）従来型のホーニング加工用工作機械を活用する例として、流体室２４、４４をホーニング加工用ホルダ１０、９０に内蔵したもの（図３参照）を示したが、図６に示すように通路を介してピストン収納室に流体室を繋ぐことができれば、流体室はホーニング加工用工作機械側にあっても構わない。この場合流体室がホーニング加工用ホルダにはないので、ホーニング加工用ホルダをコンパクトにすることができ、当該ホルダを高速に回転させることができる。

砥石３５、９１、９２、５５を流体で作動させるため、流体室からピストンまで流体を送るための通路を多数配置することができる。これにより、従来は構造上できなかった、１台のホーニング加工用ホルダに３種類以上の砥石３５、９１、９２、５５を多数備えることができ、有益である。
なお、砥石シュー３２、９３、９４、５２毎に通路を介してピストン収納室と流体室とを繋ぐことができ、流体室をホーニング加工用工作機械に備えることができる。

尚、シリンダブロックを例に説明したが、ホーニング加工ホルダの用途は、シリンダブロックの研磨に限られるものではない。

本発明は、シリンダボアを砥石で研ぐ作業に好適である。

１０、９０…ホーニング加工用ホルダ、１７…第１シャフト、２２…第２シャフト、２４…第１流体室、２５、４５…ピストン、３２、５２、９３、９４…砥石シュー、３５、５５、９１、９２…砥石、６４…第１砥石拡径機構、６５…第２砥石拡径機構、７０…第１流体圧発生機構、８０…第２流体圧発生機構、８７…ワークの穴。

Claims (2)

1. ワークに設けられている穴を砥石で研ぐ作業に用いるホーニング加工用ホルダにおいて、
   長手方向の中間位置に交点があって、一端側が拡径するときは他端側が縮径するように揺動し前記砥石を支持する砥石シューと、この砥石シューの外径側に取付けられ前記ワークの穴の内周面に当接する前記砥石とを備え、前記ワークの穴の内周面に倣って前記砥石シューが揺動するホーニング加工用ホルダであって、
   このホーニング加工用ホルダは、前記砥石シューを拡径する砥石拡径機構を備え、
   この砥石拡径機構は、前記砥石シューを拡径向きに押圧するピストンと、このピストンの背面側に形成され流体が封入されてこの流体圧による押圧力を前記ピストンに与える流体室と、前記流体室に応じた前記流体圧を発生させる流体圧発生機構とを有し、
   前記ピストンが収納されるピストン収納室は、前記長手方向に沿って形成されている前記流体室に直接繋がれ、
   １つの前記流体室に対して、複数の前記ピストン収納室が直接繋がれていることにより、これらのピストン収納室に収納されている前記ピストンが同じ方向に向かって拡径する構成とされていることを特徴とするホーニング加工用ホルダ。
2. 前記流体圧発生機構は、前記流体室に臨むようシャフトが配置され、このシャフトを押すことにより前記押圧力が発生される構成とされ、
   前記砥石拡径機構には、それぞれ荒さの異なる前記砥石が設けられる第１砥石拡径機構及び第２砥石拡径機構が用いられ、
   前記流体圧発生機構には、前記第１砥石拡径機構に設けられる第１流体圧発生機構及び前記第２砥石拡径機構に設けられる第２流体圧発生機構が用いられ、
   前記シャフトには、前記第１流体圧発生機構に設けられる第１シャフト及び前記第２流体圧発生機構に設けられる第２シャフトが用いられ、
   前記第２シャフトの中心に前記第１シャフトの中心が重なるようにして、前記第２シャフトが中空状の前記第１シャフトによって囲われていることを特徴とする請求項１記載のホーニング加工用ホルダ。

Images