JP7104544B2 - ホーニング加工装置及びこれを用いたホーニング加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホーニング加工装置及びこれを用いたホーニング加工方法に関し、特に、例えば粗研磨用及び仕上げ研磨用等の２種類の砥石を使用して、ワークの内周面をホーニング加工するホーニング加工装置及びこれを用いたホーニング加工方法に関する。

従来より、ワークの内周面をホーニング加工するホーニング加工装置として、先端部分に複数の砥石が放射状に配置された加工ヘッドをワークの内周に進入させ、その内周面に当接するよう複数の砥石を加工ヘッドの径方向外側に突出させて、ホーニング加工を施すようにしたものが知られている。具体的には、例えば加工ヘッドに、軸方向に移動可能に内挿された主軸と、主軸の外周に設けられた略円錐状のテーパコーンと、テーパコーンの外周に所定間隔毎に放射状に配置された複数の砥石とが設けられたものがある。主軸が軸方向へ移動するとテーパコーンのテーパー面に沿って砥石が径方向外側に押し出され、ワークの内周面に当接してホーニング加工が施される。

また、加工ヘッドに粗研磨用及び仕上げ研磨用の２種類の砥石を設けて、これらを切り替えてワークの内周面を高精度に仕上げることが行われている。そして、２種類の砥石を切り替える機構として、各種の構成が知られている。

例えば、特許文献１では、加工ヘッドの外周に配置された粗研磨用の砥石と仕上げ研磨用の砥石とが、円周方向に交互に配置されていて、それぞれの突出量を個別に調整することによって砥石の切り替えが可能となっている。具体的には、粗研磨用の砥石を主軸の径方向外側に変位させるテーパコーンの内部に、仕上げ研磨用の砥石を径方向外側に変位させるテーパコーンが配置されている。これら２つのテーパコーンを、内外二重に配置された２本の拡張ロッドで個別にスライド変位させている。

また、例えば特許文献２では、加工ヘッドに設けられたテーパコーンの円周方向において、間に凹部を設けて、粗研磨用及び仕上げ研磨用の砥石のいずれか一方がテーパー面に押し出されてワークの内周面に当接する状態のときに、他方の砥石は凹部に位置して押し出されない状態になっている。そして、主軸を一旦上昇させてワークＷから離間させた後に所定角度回転させて、砥石を切り替えるようになっている。

特開２０１２－１８３６１４号公報 特開２０１５－１０４７９９号公報

しかし、前記特許文献１のような構造によると、２つのテーパコーンを組み込んで個別に駆動させる必要があるため、構造の複雑化は避けられない。更に、テーパコーンを駆動する駆動装置も個別に必要になり、より構造が複雑になることに加え、部材点数も増加する。

また、前記特許文献２のような構造によると、切り替え時に主軸の回転角度を制御する必要があり、構造の複雑化を招来するおそれがある。また、一旦主軸を上昇させてから切り替えるため、加工のタイムロスが懸念される。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複雑な構成を要さずに複数種の砥石を切り替えることができるホーニング加工装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、主軸に互いに傾斜方向の異なる複数の傾斜面を設けて、主軸の移動によって変位させる砥石の種類を異ならせるようにした。

具体的には、第１の発明は、軸方向に移動し、ワークの内周に進入可能な主軸と、前記ワークの内周面に当接してホーニング加工する複数の砥石が放射状に配置され、前記主軸に外挿された筒状部材と、を備えたホーニング加工装置を前提とする。そして、前記主軸の外周に、前記主軸の中心軸に対して、該主軸の先端側から基端側に向けて離れるように傾斜する第１傾斜部と、該主軸の先端側から基端側に向けて近付くように傾斜する第２傾斜部とが周方向に交互に形成されており、複数の前記砥石は、前記第１傾斜部に対応する第１砥石と、前記第２傾斜部に対応する第２砥石とを備え、前記主軸の軸方向一方への移動によって、前記第１傾斜部に接触した前記第１砥石が径方向外側に変位して、前記主軸の軸方向他方への移動によって、前記第２傾斜部に接触した第２砥石が径方向外側に変位して、それぞれ前記ワークの内周面に当接してホーニング加工できる構成としたものである。

この第１の発明では、主軸に傾斜方向の異なる第１傾斜部と第２傾斜部とが形成されているので、主軸が軸方向一方へ移動すると第１傾斜部に接触して変位した第１砥石によってワークの内周面をホーニング加工できるとともに、主軸が軸方向他方へ移動すると、第２傾斜部に接触して変位した第２砥石によってワークの内周面をホーニング加工することができる。なお、ここでいう径方向とは、主軸の径を基準とした方向をいう。よって、ワークの内周面に対して、主軸の軸方向への往復動によって異なる砥石によるホーニング加工を施すことができるので、複雑な機構を要さずコスト低減に有利であり、コンパクトに構成することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部は、前記主軸の先端側から軸方向にみて同じ位置に設けられている。

この第２の発明では、主軸の外周において、傾斜方向の異なる第１傾斜部と第２傾斜部とが主軸の先端側から軸方向にみて同じ位置で交互に設けられているので、主軸が軸方向に移動すると、第１砥石が第１傾斜部の傾斜に伴って径方向に変位するとともに、第２砥石が第２傾斜部の傾斜に伴い径方向において第１砥石とは逆の方向に変位することとなる。よって、第１砥石と第２砥石とをスムーズに変位させることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部に、前記主軸を前記ワークの内周に進入させた状態で、前記第１砥石及び前記第２砥石を前記ワークの内周面に対して間隙を保った状態とする待機位置が設けられ、前記第１砥石が前記待機位置にある状態から前記主軸が軸方向一方へ移動すると、前記第１傾斜部に接触した前記第１砥石が径方向外側に変位し、前記第２砥石が前記待機位置にある状態から前記主軸が軸方向他方へ移動すると、前記第２傾斜部に接触した第２砥石が径方向外側に変位することによって、前記第１砥石及び前記第２砥石のいずれか一方が、前記ワークの内周面に当接してホーニング加工できる構成としたものである。

この第３の発明では、待機位置においては第１砥石及び第２砥石はワークの内周面に当接しない状態となっていて、この待機位置にある状態から主軸が軸方向一方へ移動することで第１砥石を変位させるとともに、待機位置にある状態から主軸が軸方向他方へ移動することで第２砥石を変位させることができるので、待機位置を基準として変位させる砥石をスムーズに切り替えることができる。

第４の発明は、第１から第３のいずれか１つの発明において、前記主軸を軸方向一方に移動させる駆動部と、前記主軸を軸方向他方に向けて付勢するバネ部材を備える。

この第４の発明では、軸方向他方に向けて付勢するバネ部材の付勢力に対して、駆動部の軸方向一方への推進力を制御することで、主軸を軸方向一方又は他方に移動させることができるので、簡単な構造とすることができる。

第５の発明は、第３又は第４のホーニング加工装置を用いてワークの内周面をホーニング加工するホーニング加工方法において、前記第１砥石及び前記第２砥石を、前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部の前記待機位置に位置付けて、前記主軸を前記ワークの内周に進入させる第１ステップと、前記第１砥石が前記待機位置にある状態から前記主軸を軸方向一方へ移動させて前記第１傾斜部に接触した前記第１砥石を径方向外側に変位させ、前記第１砥石を前記ワークの内周面に当接させてホーニング加工する第２ステップと、その後、前記主軸を軸方向他方へ移動させて前記第２傾斜部に接触した前記第２砥石を径方向外側に変位させ、前記第２砥石を前記ワークの内周面に当接させてホーニング加工する第３ステップと、を備える。

この第５の発明では、待機位置においては第１砥石及び第２砥石はワークの内周面に当接しない状態となっていて、第１砥石がこの待機位置にある状態から、主軸が軸方向一方へ移動すると第１砥石が径方向外側に変位するとともに、主軸が逆に軸方向他方へ移動すると第２砥石が変位するので、主軸の軸方向への往復動によって変位させる砥石をスムーズに切り替えることができる。

第６の発明は、第５の発明において、前記第２ステップでは、前記第１砥石を径方向外側に変位させるとともに前記第２砥石を径方向内側に変位させ、前記第３ステップでは、前記第２砥石を径方向外側に変位させるとともに前記第１砥石を径方向内側に変位させる。

この第６の発明では、待機位置においては第１砥石及び第２砥石はワークの内周面に当接しない状態となっていて、第１砥石がこの待機位置にある状態から、主軸が軸方向一方へ移動すると、第１砥石が径方向外側に変位するとともに第２砥石が径方向内側に変位し、主軸が逆に軸方向他方へ移動すると、第２砥石が径方向外側に変位するとともに第１砥石が径方向内側に変位するので、第１砥石と第２砥石とを確実に切り替えることができる。

以上説明したように、本発明によると、ワークの内周面に対して、主軸の軸方向への往復動によって異なる砥石によるホーニング加工を施すことができるので、複雑な機構を要さずコスト低減に有利であり、コンパクトに構成することができる。

図１は、本発明の実施形態１に係るホーニング加工装置の概略正面図である。 図２は、本発明の実施形態１に係る加工ヘッドの要部を分解して示す分解斜視図である。 図３は、本発明の実施形態１に係る加工ヘッドを組み立てた状態を示す斜視図である。 図４は、本発明の実施形態１に係る主軸の部分斜視図である。 図５は、本発明の実施形態１において、ホーニング加工の一過程を示す概略断面図である。 図６は、本発明の実施形態１において、ホーニング加工の別の一過程を示す概略断面図である。 図７は、本発明の実施形態１において、ホーニング加工の更に別の一過程を示す概略断面図である。 図８は、本発明の実施形態２に係る、図４相当図である。 図９は、本発明の実施形態２に係る、図３相当図である。 図１０は、本発明の実施形態２に係る、加工ヘッドの部分断面図である。 図１１は、本発明の実施形態３に係る、図２相当図である。 図１２は、本発明の実施形態４に係る、図２相当図である。

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。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

（実施形態１)
図１に示すように、ワークＷの内周面Ｗ１を加工するためのホーニング加工装置１は、上下方向に延びる支柱２と、支柱２に昇降動可能に支持された支持本体３と、支持本体３を昇降させる昇降機構４と、ワークＷの内周面Ｗ１をホーニング加工するための複数の砥石２０を備えた加工ヘッド１０と、制御手段７等を備える。なお、本実施形態１では、縦向きに設けられた例を示し、図１における上下方向をそのまま上、下として説明する。また、図１では、ホーニング加工装置１の一部を断面で示す。なお、図２では、筒状部材３０の一部を省略して示す。

加工ヘッド１０はその上部が、支持本体３の下部に中心軸回りに回転可能に支持されている。なお、以下においては、この中心軸は回転中心の軸となるので、回転軸Ｊと称して説明する。加工ヘッド１０の先端をワークＷの内周に進入させてホーニング加工を行う。加工ヘッド１０には軸部材からなる主軸１１が内挿され、それらの回転軸Ｊが一致した状態となっている。

支持本体３には、主軸１１を回転軸Ｊの軸方向に沿って下降又は上昇させる駆動手段５と、加工ヘッド１０を回転軸Ｊ回りに回転させる回転機構６等が設けられている。

駆動手段５は、支持本体３の内部に設けられ、主軸１１を下降させる油圧シリンダ等よりなる駆動部５１と、加工ヘッド１０の先端側に設けられ、主軸１１を上昇させる方向に付勢するバネ部材５２とを備える。

制御手段７は、昇降機構４、駆動手段５、回転機構６等の作動を総合的に制御するようになっている。昇降機構４の作動によって、加工ヘッド１０がワークＷの内周に進入し、回転機構６の作動によって加工ヘッド１０が高速回転するとともに、駆動手段５の作動によって主軸１１が下降又は上昇し、複数の砥石２０（第１砥石２１又は第２砥石２５）のいずれかの砥石がワークＷの内周面Ｗ１に接触して、ホーニング加工されるようになっている。なお、以下の説明において、主軸１１の軸方向一方を下降方向とし、軸方向他方を上昇方向として説明する。また、「径」とは、回転軸Ｊからの径をいうものとし、「径方向」とは、回転軸Ｊを基準とした径方向をいうものとする。

図１～図３に示すように、加工ヘッド１０は、その内部中央に配置された主軸１１と、主軸１１の先端外周に一体に形成された拡張壁１２と、主軸１１を取り囲むように外挿された筒状部材３０と、筒状部材３０に放射状に配置された複数の砥石２０を有する。

拡張壁１２は、上下二段に連なって設けられている。なお、上下の拡張壁１２，１２はそれぞれ同様の構成であるため、以下の説明で拡張壁１２については、二段に連なった拡張壁１２のうち一方についてのみ説明し、他方については説明を省略する。

拡張壁１２は、互いに逆方向に傾斜した第１傾斜部１３及び第２傾斜部１４を備える。第１傾斜部１３及び第２傾斜部は周方向に交互に設けられ、それぞれ三つずつ形成されている。また、第１傾斜部１３及び第２傾斜部１４は、主軸１１の先端側から軸方向にみてほぼ同じ位置、すなわち上下方向においてほぼ同じ高さに並び設けられている。

第１傾斜部１３は、前記主軸１１の回転軸Ｊに対して、主軸１１の先端側から基端側に向かって、すなわち主軸１１の下端側から上端側に向かって、主軸１１の回転軸Ｊに対して徐々に離れるように傾斜して設けられている。一方、第２傾斜部１４は、主軸１１の先端側から基端側に向かって、主軸１１の回転軸Ｊに対して徐々に近付くように傾斜して設けられている。

放射状に例えば六つ配置された複数の砥石２０はそれぞれ、上下二段の拡張壁１２，１２に跨って設けられ、径方向内側に向けてバネ等（図示省略）で付勢されている。また、複数の砥石２０は粗研磨用の第１砥石２１及び仕上げ研磨用の第２砥石２５を例えば三つずつ備える。三つの第１砥石２１と三つの第２砥石２５とが、筒状部材３０の周方向に等間隔で交互に配置されている。

第１砥石２１は、第１傾斜部１３の周方向中央位置に対向するよう設けられ、第１傾斜部１３に対して相対的に摺動可能となっている。また、第１砥石２１は、第１傾斜部１３に当接する第１砥石台２２及び第１砥石台２２の径方向外側に固定された第１砥石片２３を備える。

第１砥石台２２は例えば、断面略コ字状で、径方向に向かって延びる二本の第１脚部２２ａ，２２ａと、この第１脚部２２ａ，２２ａ同士を一体的に繋いで軸方向に延びる第１ベース部２２ｂとで構成されている。

第１脚部２２ａの基端面は第１傾斜部１３の傾斜角度に沿うようにテーパー状となっており、第１傾斜部１３の傾斜面に対して摺動可能に当接する。

第１砥石台２２の径方向外側に固定された第１砥石片２３は、直方体の長片からなり、径方向外側の表面が、粗研磨用の研磨面となっている。

第２砥石２５は、第２傾斜部１４の周方向中央位置に対向するよう設けられ、第２傾斜部１４に対して相対的に摺動可能となっている。また、第２砥石２５も第１砥石２１と同様に、第２傾斜部１４に当接する第２砥石台２６及び第２砥石台２６の径方向外側に固定された第２砥石片２７を備える。

第２砥石台２６は例えば、第１砥石台２２と同様に断面略コ字状で、径方向に向かって延びる二本の第２脚部２６ａ，２６ａと、この第２脚部２６ａ，２６ａ同士を一体的に繋いで軸方向に延びる第２ベース部２６ｂとで構成されている。

第２脚部２６ａの基端面は第２傾斜部１４の傾斜角度に沿うようにテーパー状となっており、第２傾斜部１４の傾斜面に対して摺動可能に当接する。

第２砥石台２６の径方向外側に固定された第２砥石片２７は、直方体の長片からなり、径方向外側の表面が、仕上げ研磨用の研磨面となっている。

なお、詳細は後述するが、第１砥石台２２の第１脚部２２ａの長さは、第２砥石台２６の第２脚部２６ａよりも僅かに短くなっている。

図４に示すように、第１傾斜部１３は、主軸１１の下端側から上端側に向けて、例えば円錐状に徐々に拡径する傾斜面を有している。この第１傾斜部１３の上端部が、主軸１１の最大径部となる。

第２傾斜部１４は、例えば、第１傾斜部１３の表面を、第１傾斜部１３の傾斜方向と逆方向に傾斜するように削って形成されている。具体的には、主軸１１の下端側から上端側に向けて、主軸１１の回転軸Ｊに対して近付くように傾斜する平坦な傾斜面を有している。第１傾斜部１３と第２傾斜部１４との境界は円弧状となっている。

第１傾斜部１３及び第２傾斜部１４の回転軸Ｊに対する傾斜方向は異なるが、傾斜角度はほぼ同じとなっていて、第１傾斜部１３は下端側から上端側に向けて回転軸Ｊから離れるように傾斜する一方、第２傾斜部１４は下端側から上端側に向けて回転軸Ｊに近付くように傾斜して、これらが周方向に隣り合って交互に三つずつ設けられている。よって、図１に断面で示すように、回転軸Ｊを中心に対向する第１傾斜部１３及び第２傾斜部１４の傾斜面は略平行になっている。

図５～図７に示すように、筒状部材３０は、主軸１１、第１傾斜部１３及び第２傾斜部１４の周囲を取り囲む筒状本体３１と、筒状本体３１の先端（下端）に設けられた底板３２を備える。主軸１１の下端と底板３２とは、少し間隔を開けた状態となっている。そして、主軸１１の下端と底板３２との間に、主軸１１を上昇方向に付勢する付勢力Ｆｂを備えた駆動手段５としてのバネ部材５２が配置されている。主軸１１は、バネ部材５２の付勢力Ｆｂによって、常時上昇方向に付勢されているので、駆動部５１による下降方向への推進力Ｆ＞Ｆｂとなると主軸１１は下降し、Ｆ＜Ｆｂとなると主軸１１は上昇する。よって、バネ部材５２の付勢力Ｆｂに対する駆動部５１の推進力Ｆを制御手段７で制御することで、主軸１１の軸方向への移動をコントロールでき、別途、上昇させるための機構、例えばモータ、アクチュエータ、正逆転モータ等を要しない。

また、図２及び図３に示すように、筒状本体３１には、放射状に等間隔で開口するスリット３３が例えば六つ設けられている。これら六つのスリット３３は複数の砥石２０それぞれに対応する位置に設けられ、複数の砥石２０がこれらのスリット３３を通じて径方向に出入り自在となっている。

次に、このようなホーニング加工装置１を用いてホーニング加工を行う際の手順について、図５～図７に基づいて説明する。

まず、昇降機構４（図１参照）を作動させて支持本体３（図１参照）を下降させ、ワークＷの内周に加工ヘッド１０の先端を進入させる。このとき、主軸１１を下降方向に移動させる駆動部５１の推進力Ｆと、上昇方向に付勢するバネ部材５２の付勢力Ｆｂとは、Ｆ＝Ｆｂとなっている。そしてこのとき、図５に示すように、第１砥石２１及び第２砥石２５は、いずれもワークＷの内周面Ｗ１に接触していない状態、すなわちワークＷの内周面Ｗ１と間隙を保った待機状態となっている。またこのとき、第１砥石２１の第１脚部２２ａは第１傾斜部１３の待機位置Ｔに当接し、且つ第２砥石２５の第２脚部２６ａは第２傾斜部１４の待機位置Ｔに当接している。

具体的には、第１傾斜部１３及び第２傾斜部１４の待機位置Ｔは、主軸１１の軸方向、すなわち上下方向にみて、それぞれの傾斜面の中間部分に相当する位置となっている。そして、第１砥石２１及び第２砥石２５が待機位置Ｔにあるときは、第１砥石２１及び第２砥石２５それぞれの研磨面とワークＷの内周面Ｗ１との距離が等間隔で空いている方が好ましい。この状態から主軸１１を往復動させて第１砥石２１又は第２砥石２５をワークＷの内周面Ｗ１に接触させてホーニング加工する際に、待機位置Ｔを基準とした往復動のストローク量を同じとすることができ、制御が容易となるためである。そうしたところ、待機位置Ｔにおいて、例えば第１砥石２１の研磨面から回転軸Ｊまでの距離よりも、第２砥石２５の研磨面から回転軸Ｊまでの距離の方が僅かに長くなっている。そこで、第１脚部２２ａ、第２脚部２６ａの長さを調整することで、第１砥石２１の研磨面から回転軸Ｊまでの距離と、第２砥石２５の研磨面から回転軸Ｊまでの距離とを等しくする、すなわちワークＷの内周面Ｗ１からそれぞれの研磨面までの間隔がほぼ同じとなるよう調整している。なお、待機位置Ｔは図５で指した箇所のみをいうものではなく、第１砥石２１及び第２砥石２５がワークＷの内周面Ｗ１に接触しない状態で当接させる範囲全体をいう。

次に、図６に示すように、第１砥石２１をワークＷの内周面Ｗ１に接触させて、ワークＷの内周面Ｗ１に粗研磨加工（ホーニング加工）を施す。駆動手段５の駆動部５１の推進力Ｆがバネ部材５２の付勢力Ｆｂよりも大きくなるよう制御して、主軸１１を下降させる。そうすると、この主軸１１の下降に伴って、第１脚部２２ａが第１傾斜部１３に対して相対的に待機位置Ｔよりも上方の位置に摺動する。すなわち、第１砥石２１が第１傾斜部１３の傾斜面に沿って押し出されて回転軸Ｊから離れる方向（径方向外側）に変位する。そして第１砥石片２３の研磨面がワークＷの内周面Ｗ１に接触するまで主軸１１を下降させて、回転軸Ｊ回りに加工ヘッド１０を回転させて、粗研磨加工を行う。このとき、第２砥石２５は、主軸１１の下降移動に伴って、第２脚部２６ａが第２傾斜部１４に対して相対的に待機位置Ｔよりも上方の位置に摺動する。すなわち、第２砥石２５は第２傾斜部１４の傾斜面に沿って引っ込んで回転軸Ｊに近付く方向（径方向内側）に変位する。

このように、主軸１１を下降させることで、第１砥石２１はワークＷの内周面Ｗ１に接触する方向に移動し、且つ第２砥石２５はワークＷの内周面Ｗ１から離れる方向に移動するので、複雑な機構を要さずに確実に粗研磨加工を施すことができる。

次に、上記に続いて仕上げ研磨加工（ホーニング加工）する場合について、図７に基づいて説明する。駆動手段５の駆動部５１の推進力Ｆが、バネ部材５２の付勢力Ｆｂよりも小さくなるよう制御して、バネ部材５２の付勢力Ｆｂによって主軸１１を上昇させる。そうすると、この主軸１１の移動に伴って、第２脚部２６ａが第１傾斜部１３に対して相対的に待機位置Ｔよりも下方の位置に摺動する。すなわち、第２砥石２５が第２傾斜部１４の傾斜面に沿って押し出されて回転軸Ｊから離れる方向（径方向外側）に変位する。そして、第２砥石２５が一旦第２傾斜部１４の待機位置Ｔを経由して、第２砥石片２７の研磨面がワークＷの内周面Ｗ１に接触するまで主軸１１を上昇させ、回転軸Ｊ回りに加工ヘッド１０を回転させて、仕上げ研磨加工を行う。このとき、第１砥石２１は、主軸１１の上昇移動に伴って、第１脚部２２ａが第１傾斜部１３に対して相対的に待機位置Ｔよりも下方の位置に摺動する。すなわち、第１砥石２１は第１傾斜部１３の傾斜面に沿って回転軸Ｊに近付く方向（径方向内側）に変位することで、その研磨面がワークＷの内周面Ｗ１から離間する。

このように、主軸１１を上昇させることで、第２砥石２５はワークＷの内周面Ｗ１に接触する方向に移動し、且つ第１砥石２１はワークＷの内周面Ｗ１から離れる方向に移動するので、複雑な機構を要さずに確実に仕上げ研磨加工を施すことができる。

なお粗研磨加工時及び仕上げ研磨加工時において、第１傾斜部１３及び第２傾斜部１４の傾斜角度は略同じとなっているので、主軸の往復動に伴う第１砥石２１及び第２砥石２５の径方向への変位量はほぼ同じとなる。

以上説明したように、主軸１１に形成される二種の傾斜部の傾斜方向を逆にすることで、一本の主軸１１の往復動によって、粗研磨用、仕上げ研磨用の砥石を切り替えることができる。よって、複雑な機構を要すことなく確実且つ簡単に砥石を切り替えることができ、小型化やコスト低減に有用である。また、ワークＷの内周に加工ヘッド１０を進入させたままスムーズに切り替えることができるので、加工時間の短縮に有用である。

更に、主軸１１の上下方向のほぼ同じ高さに第１傾斜部１３及び第２傾斜部１４が交互に設けられているので、主軸１１の往復動に伴って、それぞれに当接する第１砥石２１及び第２砥石２５のいずれか一方が押し出されるとともに他方が引っ込む。よって、高さを変えて第１傾斜部１３及び第２傾斜部１４を設けた場合と比べて少ないストローク量で確実に切り替えることができ、加工時間の短縮に更に有用である。

また、主軸１１の往復動は、推進力Ｆを制御することで可能であるため、簡単な機構とすることができる。

また、第１砥石２１及び第２砥石２５が、それぞれ同数（３つ）ずつ等間隔で設けられており、それぞれの砥石がワークＷの内周面Ｗ１に均等に接触するようになるので、ホーニング加工の際の安定性を確保できる。

（実施形態２）
実施形態２について、図８～図１０に基づいて説明する。なお、実施形態２では実施形態１と異なる部分のみ説明して、共通部分の説明を省略する。実施形態２では、実施形態１と砥石の数は同じであるが、加工対象となるワークの内径が相対的に小さい場合の加工ヘッド１０１を示す。

主軸１１１に設けられた拡張壁１２１は、周方向に交互に設けられた第１傾斜部１３１及び第２傾斜部１４１を備える。第１傾斜部１３１及び第２傾斜部１４１の回転軸Ｊに対する傾斜角度は、実施形態１と比較して小さくなっている。

また、実施形態１と比較して第１傾斜部１３１及び第２傾斜部１４１、それらに当接する第１砥石２１１の基端面、第２砥石２５１の基端面を主軸１１１の軸方向に長く設けている。よって、第１傾斜部１３１及び第２傾斜部１４１と第１砥石２１１及び第２砥石２５１との接触面積を広く確保することができる。

このように、傾斜角度を小さくするとともに、第１砥石２１１と第１傾斜部１３１、及び第２砥石２５１と第２傾斜部１４１との接触面積を広く設けることで、強度を確保することができる。特に、相対的に小径のワークに用いる細い主軸１１１である場合は撓みが懸念されるため有用である。

（実施形態３）
実施形態３について、図１１に基づいて説明する。なお、実施形態３では実施形態１と異なる部分のみ説明して、共通部分の説明を省略する。実施形態３では、実施形態１と比較して、加工対象となるワークＷの内径は同等であるが、砥石の数が異なる場合の加工ヘッド１０２を示す。

主軸１１２に設けられた拡張壁１２２は、四つの第１傾斜部１３２及び四つの第２傾斜部１４２を備え、第１傾斜部１３２と第２傾斜部１４２とが周方向に交互に設けられている。また、第１傾斜部１３２及び第２傾斜部１４２に対応する第１砥石２１２及び第２砥石２５２はそれぞれ四つずつ、計八つ設けられている。また、筒状部材３０１には、第１砥石２１２及び第２砥石２５２をそれぞれ径方向に出入り可能とするスリット３３１が八つ設けられている。

実施形態３では、第１砥石２１２及び第２砥石２５２を実施形態１と比較して多く設けることで、ワークＷの内周面Ｗ１に接触する砥石の数が増えるので、ワークＷの内周面Ｗ１をより短時間で仕上げることができる。また、砥石の数が偶数であるため、回転軸Ｊを中心として対向する砥石の種類が同じとなる。すなわち、回転軸Ｊを中心として、第１砥石２１２に第１砥石２１２が対向し、且つ第２砥石２５２に第２砥石２５２が対向するように配置されるので、主軸１１２が撓みにくい。

（実施形態４）
実施形態４について、図１２に基づいて説明する。なお、実施形態４では実施形態１と異なる部分のみ説明して、共通部分の説明を省略する。実施形態４では、実施形態１と比較して、実施形態２のように加工対象となるワークの内径が相対的に小さい場合で、且つ砥石の数が異なる場合の加工ヘッド１０３を示す。

主軸１１３に設けられた拡張壁１２３は、二つの第１傾斜部１３３及び二つの第２傾斜部１４３を備え、第１傾斜部１３３と第２傾斜部１４３とが周方向に交互に設けられている。また、第１傾斜部１３３及び第２傾斜部１４３に対応する第１砥石２１３及び第２砥石２５３の数がそれぞれ二つずつ、計四つ設けられている。また、筒状部材３０２には、第１砥石２１２及び第２砥石２５２をそれぞれ径方向に出入り可能とするスリット３３２が四つ設けられている。

実施形態４では、第１傾斜部１３３及び第２傾斜部１４３の回転軸Ｊに対する傾斜角度は、実施形態１と比較して小さくなっている。また、実施形態１と比較して、第１傾斜部１３３及び第２傾斜部１４３、それらに当接する第１砥石２１３の基端面、第２砥石２５３の基端面を主軸１１３の長さ方向に長く設けている。よって、第１傾斜部１３３及び第２傾斜部１４３と第１砥石２１３及び第２砥石２５３との接触面積を広く確保することができる。

このように、傾斜角度を小さくするとともに、第１砥石２１３と第１傾斜部１３３、第２砥石２５３と第２傾斜部１４３との接触面積を広く設けることで、強度を確保することができる。特に、相対的に小径のワークに用いる細い主軸１１３である場合は撓みが懸念されるため有用である。

また、砥石の数が偶数であるため、回転軸Ｊを中心として対向する砥石の種類が同じとなる。すなわち、回転軸Ｊを中心として、第１砥石２１３に第１砥石２１３が対向し、且つ第２砥石２５３に第２砥石２５３が対向するように配置されるので、主軸１１３が相対的に細い場合であっても撓みにくい。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、主軸１１が上昇又は下降するホーニング加工装置１に適用した例を示したが、主軸１１の移動方向はこれに限られるものでなく、例えば、主軸が水平方向に移動するものにも適用できる。

また、上記実施形態では、主軸１１を下降させて粗研磨加工し、上昇させて仕上げ研磨加工するようにしたが、下降による加工と上昇による加工とを逆にしてもよい。

また、上記実施形態では、粗研磨加工を行った後、ワークＷの内周に加工ヘッド１０を進入させた状態のまま主軸１１を上昇させて第２砥石２５に切り替えて、仕上げ研磨加工を行うようにしたが、粗研磨加工を行った後で待機位置Ｔに砥石を位置付け、一旦ワークＷの内周から抜いて砥石を切り替えてもよい。

また、上記実施形態では、第１砥石２１，２１１，２１２，２１３を粗研磨用の砥石、第２砥石２５，２５１，２５２，２５３を仕上げ研磨用の砥石としたが、これに限られるものではなく、異なる種のホーニング加工を行うものであれば適用可能であり、例えば、粗研磨加工を２段階行うものや、仕上げ研磨用を２段階行うものにも適用できる。

また、上記実施形態では、砥石２０の数を計四つ～八つとした例を挙げたが、これらの数に限られるものではなく他の数であってもよい。

また、上記実施形態では、拡張壁１２，１２１，１２２，１２３を二段に連なって設けたが、二段に限られるものではなく、一段としてもよいし三段以上としてもよい。

また、上記実施形態では、主軸１１，１１１，１１２，１１３の下端側から上端側に向かって拡径した第１傾斜部１３，１３１，１３２，１３３とし、この第１傾斜部１３，１３１，１３２，１３３を逆方向に傾斜するよう削った態様で第２傾斜部１４，１４１，１４２，１４３を設けたが、複数の砥石が接触して摺動する部分がお互いに逆向きに傾斜した第１傾斜部及び第２傾斜部となっていればよいものであり、この形状に限られるものでない。

また、上記実施形態では、駆動手段５を、主軸１１を下降させる駆動部５１及び主軸１１を上昇する方向に付勢するバネ部材５２で構成したが、これに限られるものではなく、主軸１１を往復動させるモータなどを用いてもよい。

また、上記実施形態では、待機位置Ｔにおいて、回転軸Ｊから第１砥石２１の研磨面までの距離と、回転軸Ｊから第２砥石２５の研磨面までの距離を同じとするために、第１砥石台２２の第１脚部２２ａの長さを、第２砥石台２６の第２脚部２６ａの長さより僅かに短くしている。しかし、この構造に限られるものではなく、例えば、脚部の長さでなく、第１及び第２ベース部の厚さで調整することも可能である。また、第１及び第２傾斜部の形状自体で調整することも可能である。

１ ホーニング加工装置
１１，１１１，１１２，１１３ 主軸
１３，１３１，１３２，１３３ 第１傾斜部
１４，１４１，１４２，１４３ 第２傾斜部
２０ 砥石
２１，２１１，２１２，２１３ 第１砥石
２５，２５１，２５２，２５３ 第２砥石
３０，３０１，３０２ 筒状部材
５ 駆動手段
５１ 駆動部
５２ バネ部材
Ｔ 待機位置
Ｗ ワーク
Ｗ１ 内周面

Claims (5)

1. 軸方向に移動し、ワークの内周に進入可能な主軸と、前記ワークの内周面に当接してホーニング加工する複数の砥石が放射状に配置され、前記主軸に外挿された筒状部材と、を備えたホーニング加工装置において、
   前記主軸の外周に、前記主軸の中心軸に対して、該主軸の先端側から基端側に向けて離れるように傾斜する第１傾斜部と、前記第１傾斜部の表面から前記第１傾斜部の傾斜方向と逆方向に傾斜するように削られて前記主軸の先端側から基端側に向けて近付くように傾斜する第２傾斜部とが前記主軸の径方向からみて先端から同じ位置に周方向に交互にかつ境界が円弧状となるように形成されており、
   複数の前記砥石は、前記第１傾斜部に対応する第１砥石と、前記第２傾斜部に対応する第２砥石とを備え、
   前記主軸の軸方向一方への移動によって、前記第１傾斜部に接触した前記第１砥石が径方向外側に変位して、前記主軸の軸方向他方への移動によって、前記第２傾斜部に接触した第２砥石が径方向外側に変位して、それぞれ前記ワークの内周面に当接してホーニング加工できる構成としたことを特徴とするホーニング加工装置。
2. 請求項１において、
   前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部に、前記主軸を前記ワークの内周に進入させた状態で、前記第１砥石及び前記第２砥石を前記ワークの内周面に対して間隙を保った状態とする待機位置が設けられ、
   前記第１砥石が前記待機位置にある状態から前記主軸が軸方向一方へ移動すると、前記第１傾斜部に接触した前記第１砥石が径方向外側に変位し、
   前記第２砥石が前記待機位置にある状態から前記主軸が軸方向他方へ移動すると、前記第２傾斜部に接触した第２砥石が径方向外側に変位することによって、前記第１砥石及び前記第２砥石のいずれか一方が、前記ワークの内周面に当接してホーニング加工できる構成としたことを特徴とするホーニング加工装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記主軸を軸方向一方に移動させる駆動部と、前記主軸を軸方向他方に向けて付勢するバネ部材とを備えることを特徴とするホーニング加工装置。
4. 請求項２に記載のホーニング加工装置を用いてワークの内周面をホーニング加工するホーニング加工方法において、
   前記第１砥石及び前記第２砥石を、前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部の前記待機位置に位置付けて、前記主軸を前記ワークの内周に進入させる第１ステップと、
   前記第１砥石が前記待機位置にある状態から前記主軸を軸方向一方へ移動させて前記第１傾斜部に接触した前記第１砥石を径方向外側に変位させ、前記第１砥石を前記ワークの内周面に当接させてホーニング加工する第２ステップと、
   その後、前記主軸を軸方向他方へ移動させて前記第２傾斜部に接触した前記第２砥石を径方向外側に変位させ、前記第２砥石を前記ワークの内周面に当接させてホーニング加工する第３ステップと、
   を含むことを特徴とするホーニング加工方法。
5. 請求項４に記載のホーニング加工方法において、
   前記第２ステップでは、前記第１砥石を径方向外側に変位させるとともに前記第２砥石を径方向内側に変位させ、
   前記第３ステップでは、前記第２砥石を径方向外側に変位させるとともに前記第１砥石
   を径方向内側に変位させることを特徴とするホーニング加工方法。

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