JPH10138118A - ホーニング盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 砥石が加工物に接触したことを検知する手段
が不要であり、加工サイクルが短く、且つ切込量を正確
に制御することが可能なホーニング盤を提供する。 【解決手段】 回転及び往復動する回転軸５にホーン６
を装着し、ホーン６を拡径させて砥石７を加工物４０に
接触させ研削するホーニング盤１において、主軸５に軸
方向に進退可能に貫通されホーン６を拡径・縮径するロ
ッド８を進退させると共にフレーム４に進退可能に支持
された油圧シリンダ９と、油圧シリンダ９とギヤ系１１
を介して連結され油圧シリンダ９を進退させるモータ１
０と、油圧シリンダ９をロックするロック手段１２と、
油圧シリンダ９及びロック手段１２を制御する制御手段
２０と、モータ１０を制御する制御手段２８とを備えた
構成としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホーニング盤に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ホーニング盤は、精密中ぐり、研削等に
よって仕上げられた孔の内面、円筒の外面、平面等の工
作物表面を更に平滑にすると共に、加工精度も向上させ
る目的で、細粒砥石を加工物の表面に接触させて研削加
工を行う。一般に、立て形の単軸シリンダホーニング盤
が広く採用されており、ホーンを取り付けた主軸は、回
転と上下方向の往復との２種の運動をし、往復運動は、
油圧シリンダにより付与される。ホーンは、砥石を保持
しながら拡径（拡張）して加工物に接触させる拡径作用
をする。このホーンの拡径方法としては、機械的に拡径
する機械拡張方法式と、油圧により拡径する油圧拡張方
法とがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】砥石が加工物を研削す
る際の切込量は、主軸の１往復動（１ストローク）当た
り、0.1〜20μｍと極めて微小量である。機械拡張方法
は、一般にサーボモータにより行われるために、切込量
の制御を正確に行うことが可能である。しかしながら、
機械拡張方法は、砥石が加工物に接触したことを検知す
る検知手段が必要である。この検知手段として例えば、
圧力センサがある。しかしながら、ホーンに圧力センサ
を設けることは、ホーンの構造が複雑になると共にコス
トが高くなる。また、検知手段として、駆動用モータの
電流変化を検知する方法もあるが、この検知方法は、モ
ータの制御回路が複雑となる。

【０００４】更に、モータを使用した機械拡張方法は、
ホーンが最小径の状態から砥石が加工物に接触するまで
の初期拡張に要する時間が長くなり、この結果、加工サ
イクルが長くなり、作業能率が悪いという問題もある。
また、油圧拡張拡方法は、砥石が加工物に当接したこと
を検知する手段が不要であり、加工サイクルも短くする
ことが出来る反面、微小な切込量の制御が極めて困難で
あるという問題がある。

【０００５】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、砥石が加工物に接触したことを検知する手段が不要
であり、加工サイクルが短く、且つ切込量を正確に制御
することが可能なホーニング盤を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、本体に往復動可能に支持されたフレ
ームに回転自在に支持された主軸の先端に拡径・縮径可
能に装着されたホーンにより加工物を研削するホーニン
グ盤において、前記主軸内に軸方向に進退可能に遊貫さ
れて前記ホーンを拡径・縮径するロッドを進退させると
共に前記フレームに進退可能に支持された油圧シリンダ
と、前記油圧シリンダと連結され当該油圧シリンダを進
退させるモータと、前記油圧シリンダをロックするロッ
ク手段と、前記油圧シリンダを制御する第１制御手段
と、前記モータを制御する第２制御手段と、前記ロック
手段を制御する第３制御手段を備えた構成としたもので
ある。

【０００７】ホーンが縮径されている状態から砥石が加
工物に接触するまでの初期拡張は、油圧シリンダにより
ロッドを前進させて行う。油圧シリンダは、迅速に作動
して初期拡張を行う。これにより初期拡張に要する時間
が短縮される。また、油圧シリンダは、加工物に砥石を
ソフトに、且つ所定の接触圧に接触させることが出来
る。これにより砥石が加工物に接触したことを検知する
ための検知手段が不要となる。前記砥石が加工物に接触
した後、ロック手段により油圧シリンダをロックしてシ
リンダバレルとロッドとを固定して一体化する。これに
より、液圧縮に起因するロッドの動きを防止する。

【０００８】次いで、モータを駆動させ、ギヤ系を介し
て油圧シリンダと共に前記ロッドを切込量に応じて前進
させて前記ホーンを拡径する。これにより加工サイクル
が短縮される。また、切込量をモータにより制御するこ
とで、高精度の加工が可能である。最終仕上げが終了し
た後、ロック手段を解除し、油圧シリンダを駆動してロ
ッドを後退させ、ホーンを縮径する。油圧シリンダによ
るホーンの縮径は、迅速に行われる。ホーンの初期拡張
時間及び最終加工後の縮径時間が短縮されることで、加
工サイクルの短縮化が図られる。

【０００９】また、加工物の種類、加工条件等によっ
て、ロック手段を解除し、モータを停止させておき、油
圧シリンダのみを駆動させてホーンを拡径することによ
り加工物の研削を行うこともできる。反対にロック手段
を作動させて油圧シリンダを固定し、モータのみにより
ホーンを拡径することにより加工物の研削を行うことも
できる。即ち、油圧シリンダによる油圧拡張方法と、モ
ータによる機械拡張方法とを選択的に使用することもで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を実施例
により説明する。図１は、本発明に係るホーニング盤の
ホーン装置を示す。ホーニング盤１は、例えば、立て形
単軸シリンダホーニング盤で、本体２にストロークシリ
ンダ３により上下方向に往復動自在に支持されたフレー
ム４、このフレーム４に回転自在に支持された中空回転
軸（主軸）５、この回転軸５の先端に拡径・縮径自在に
装着され砥石７が取り付けられたホーン６、回転軸５内
に同心的に、且つ上下方向に進退自在に収納され、先端
がホーン６に嵌合されて進退に応じて当該ホーン６を拡
径、縮径するロッド８、油圧によりロッド８を進退させ
る油圧拡径機構例えば、油圧シリンダ９、機械的にロッ
ド８を進退させる機械（メカ）拡径機構例えば、モータ
１０、油圧シリンダ９とモータ１０とを連結するギヤ系
１１、及び油圧シリンダ９をロックするためのロック機
構１２等を備えている。

【００１１】ストロークシリンダ３は、本体２に垂設さ
れており、ロッド３ａの先端（上端）にフレーム４の一
端が固定されている。このストロークシリンダ３は、フ
レーム４を上下に往復動させる。これにより回転軸５
は、回転しながら上下方向に往復動可能とされる。フレ
ーム４の他端側には油圧シリンダ９が垂直に収納され、
上部にはギヤ系１１が水平に収納されている。

【００１２】ロック機構１２は、例えば、油圧式のブレ
ーキで、円筒形状をなし油圧シリンダ９のシリンダバレ
ル９ａの先端に固定されており、中央をロッド９ｂが進
退自在に貫通している。このロック機構１２は、油圧が
加えられると作動してシリンダバレル９ａにロッド９ｂ
を固定して進退不能とする。即ち、油圧シリンダ９をロ
ックする。

【００１３】油圧シリンダ９は、シリンダバレル９ａが
上側、ロック機構１２が下側に向けて上下方向に配置さ
れている。この油圧シリンダ９は、シリンダバレル９ａ
の基端がフレーム４の側壁に上下方向に設けられた支柱
１３に上下方向に移動可能に支持されている。また、ロ
ック機構１２は、フレーム４に穿設された孔４ａに上下
方向（軸方向）に摺動可能、且つ回転不能に嵌挿されて
いる。これにより油圧シリンダ９は、支柱１３と相俟っ
てフレーム４に対して回転不能、且つ上下方向に移動可
能とされる。油圧シリンダ９のロッド９ｂは、下方に垂
直に延出されてロッド８の基端に連結固定されている。

【００１４】油圧シリンダ９のシリンダバレル９ａの基
端中央には、送りねじ１５の基端が固定されている。こ
の送りねじ１５の先端は、フレーム４の上部に収納され
ているギヤ系１１の被駆動ギヤ１６のねじ軸孔に螺合さ
れている。これらの送りねじ１５と被駆動ギヤ１６と
は、例えば、ボールねじにより螺合されている。そし
て、送りねじ１５は、被駆動ギヤ１６の回転に伴い軸方
向（上下方向）に滑らかに移動して油圧シリンダ９を上
下動させる。

【００１５】モータ１０は、本体２に上方に臨んでスト
ロークシリンダ３と並設されており、駆動軸１９がギヤ
系１１の駆動ギヤ１７の軸孔に回転不能且つ軸方向（上
下方向）に摺動可能に嵌挿されている。駆動軸１９は、
例えば、ボールスプライン軸とされている。これにより
駆動軸１９は、ストロークシリンダ３によりフレーム４
が上下に移動されても駆動ギヤ１７に回転を伝達するこ
とが出来る。駆動ギヤ１７と被駆動ギヤ１６とは、アイ
ドルギヤ１８を介して結合されている。

【００１６】尚、モータ１０は、フレーム４に載置して
もよい。この場合モータ１０の駆動軸と駆動ギヤ１７と
を固定することができ、実施例のようにモータ１０の駆
動軸１９としてスプライン軸を必要とせず、構成が簡単
となりコストの低減が図られる。しかしながら、モータ
１０の重量が重い場合には、実施例のように本体２に設
置することが好ましい。

【００１７】油圧シリンダ９は、ホーン６の初期拡張を
迅速に行うためのものであり、ロッド８を高速で下降
（前進）させて、最小径に縮径している状態から迅速に
拡径させて加工物例えば、シリンダ内壁４０に砥石７を
接触させる。モータ１０は、例えば、サーボモータでブ
レーキ及び減速機を内蔵している。このモータ１０は、
油圧シリンダ９による初期拡張に続く研削時にホーン６
を拡径させるためのものであり、制御装置２８によりロ
ッド８の送り量を制御して、シリンダ内壁４０の切込量
を極めて微小例えば、0.1〜20μｍの範囲で正確に制御
可能とされている。

【００１８】油圧シリンダ９は、油圧制御回路２０の電
磁切換弁２１に接続されており、ロック機構１２は、手
動切換弁２２に接続されている。電磁切換弁２１は、減
圧弁２３を介して油路３０に、手動切換弁２２は、油路
３０に接続されており、当該油路３０は、油圧ポンプ２
４に接続され、各ドレンポートは、タンク３１に接続さ
れている。油路３０にはリリーフ弁２５が接続されてい
る。リリーフ弁２５のリリーフ圧Ｐaは、ロック機構１
２を駆動させて油圧シリンダ９を固定するために高圧に
設定されている。減圧弁２３は、油圧シリンダ９による
砥石７のシリンダ内壁４０への接触圧を設定するための
もので、前記リリーフ圧Ｐaよりも低い所定圧Ｐb（＜Ｐ
a）に設定されている。これにより砥石７が被加工物に
接触したことを検知するためのセンサが不要となる。ま
た、油路３０には油圧ポンプ２４の吐出側、減圧弁２３
の下流側に圧力計２６、２７が接続されている。圧力計
２６は、ロック機構１２に供給する油圧を、圧力計２７
は、油圧シリンダ９に供給する油圧を検出する。

【００１９】モータ１０は、制御装置２８に接続されて
おり、所定のプログラムに従って切込量を制御される。
電磁切換弁２１は、制御装置２８により切換制御され
る。また、ストロークシリンダ３は、油圧制御装置（図
示せず）により制御される。以下に作用を説明する。図
１に示す初期状態において、電磁切換弁２１は、中立位
置２１Ｃに切り換えられており、油圧シリンダ９のロッ
ド９ｂが縮退して、ロッド８が上方に移動しており、ホ
ーン６が最小径に縮径し、砥石７がシリンダ内壁４０か
ら離隔している。また、手動切換弁２２は、ロック解除
位置２２Ａに切り換えられており、ロック機構１２は、
作動油が排出されて不作動状態になっている。そして、
油圧シリンダ９は、ロックが解除されて、ロッド９ｂの
進退が自由とされている。また、モータ１０は、停止し
ており、且つ内蔵されているブレーキによりロックされ
ている。

【００２０】この初期状態からシリンダ内壁４０を研削
加工する場合、作業者は、先ず、電磁切換弁２１を位置
２１Ａに切り換える。電磁切換弁２１が位置２１Ａに切
り換えられると、油圧ポンプ２４から減圧弁２３を介し
て油圧が油圧シリンダ９に供給され、ロッド９ｂが伸長
してロッド８を下降（前進）させる。ロッド８の下降に
伴いホーン６が拡径して砥石７をシリンダ内壁４０に接
触させる。このとき、モータ１０は、内蔵するブレーキ
によりロックされており、ギヤ系１１がロックされて回
転不能とされる。これにより油圧シリンダ９のシリンダ
バレル９ａは、フレーム４に固定された状態となり、上
下動不能とされている。従って、ロッド９ｂが下降して
ロッド８を前進（下降）させることができる。また、砥
石７は、シリンダ内壁４０にソフトに接触する。そし
て、砥石７の接触圧が所定圧Ｐbに達すると、油圧シリ
ンダ９が停止する。これにより砥石７がシリンダ内壁４
０に所定圧Ｐbで接触される。このようにしてホーン６
の初期拡張が終了する。油圧シリンダ９のロッド９ｂの
伸長は、急速に行われ、従って、ホーン６の初期拡張動
作は、極めて短時間で行われる。

【００２１】尚、油圧シリンダ９が停止した後、電磁切
換弁２１を位置２１Ａから中立位置２１Ｃに切り換えて
も良い。しかしながら、上述のように電磁切換弁２１を
位置２１Ａに保持することで、油圧シリンダ９を前記停
止位置に確実に保持することができるために好ましい。
次に、作業者は、手動切換弁２２をロック解除位置２２
Ａからロック位置２２Ｂに切り換える。手動切換弁２２
がロック位置２２Ｂに切り換えられると、ロック機構１
２に高圧の油圧Ｐaが供給されて当該ロック機構１２が
作動し、油圧シリンダ９のシリンダバレル９ａにロッド
９ｂを固定する。これにより油圧シリンダ９は、液圧縮
に起因するロッド９ｂの変位（動き）が規制される。

【００２２】次に、作業者は、回転軸５を所定の回転速
度で回転させながら、モータ１０を駆動する。モータ１
０の駆動軸１９が回転すると駆動ギヤ１７が回転し、被
駆動ギヤ１６が回転される。被駆動ギヤ１６は、回転に
伴い送りねじ１５を下方に移動させ、油圧シリンダ９の
シリンダバレル９ａを下方に移動させる。このとき油圧
シリンダ９は、ロック機構１２によりシリンダバレル９
ａとロッド９ｂとが固定されており、従って、シリンダ
バレル９ａとロッド９ｂが一体に下降してロッド８を下
降させる。ロッド８の下降に伴いホーン６が拡径されて
砥石７がシリンダ内壁４０に強固に接触されて研削が行
われる。モータ１０による砥石７の切込量は、例えば、
前述した0.1〜20μｍの範囲で制御装置２８の操作盤に
より任意の量に制御される。

【００２３】シリンダ内壁４０の研削加工が終了した
後、作業者は、手動切換弁２２をロック位置２２Ｂから
ロック解除位置２２Ａに切り換えて、ロック機構１２の
ロックを解除する。これにより油圧シリンダ９は、ロッ
ド９ｂの進退が可能となる。次いで、作業者は、電磁切
換弁２１を位置２１Ｂから位置２Ａに切り換えて、油圧
シリンダ９のロッド９ｂを縮退させる。これに伴いロッ
ド８が上方に移動し、ホーン６が縮径して砥石７がシリ
ンダ内壁４０から離隔する。

【００２４】図２は、図１のホーニング盤１によるシリ
ンダ内壁４０のホーン６の拡張量と加工時間との関係の
一例を示す図である。図２において、初期拡張量Ｌ1
は、油圧シリンダ９による拡張（油圧拡張）で、ホーン
６の最小縮径から砥石７がシリンダ内壁４０に接触する
までの拡張量を示し、この初期拡張に要する拡張時間ｔ
1は、極めて短時間である。即ち、初期拡張は、急速に
拡張される。この初期拡張量Ｌ1に続く荒拡張量Ｌ3は、
モータ１０による拡張（機械拡張）であり、砥石７によ
り荒仕上げ研削される。尚、荒拡張量Ｌ3における初期
の拡張量Ｌ2は、油圧拡張による切込量である。尚、油
圧拡張による切り込みを行わなくてもよい。荒拡張量Ｌ
3の後の仕上拡張量Ｌ4は、モータ１０による切込量であ
る。これらの荒拡張量Ｌ3と仕上拡張量Ｌ4の加工時間
は、夫々ｔ3、ｔ4である。仕上拡張量Ｌ4の後に、研削
精度の向上を図るために最終仕上げ（スパークアウト）
が時間ｔ5の間行われる。そして、最終仕上げ終了後、
ホーン６が油圧シリンダ９により縮径（収縮）される。
この縮径に要する時間ｔ6は、職拡張時間ｔ1と同様に短
時間である。

【００２５】初期拡張量Ｌ1と荒拡張量Ｌ3と仕上拡張量
Ｌ4との和（Ｌ1＋Ｌ3＋Ｌ4）が、ホーン６の総拡張量Ｌ
であり、荒拡張量Ｌ3と仕上拡張量Ｌ4との和（Ｌ3＋Ｌ
4）が、加工前寸法（取代）ｓである。また、各加工時
間ｔ1〜ｔ6の和（ｔ1＋ｔ2＋ｔ3＋ｔ4＋ｔ5＋ｔ6）が、
加工サイクルｔである。そして、本発明では、この加工
サイクルｔにおける初期拡張時間ｔ1及び最終仕上げ終
了後のホーン縮径時間ｔ6を短時間とすることができる
ために、加工サイクルｔを大幅に短縮することができ、
作業能率の向上が図られる。

【００２６】尚、上記実施例においては、油圧シリンダ
９に供給する油圧即ち、砥石７によるシリンダ内壁４０
の押圧力（油圧拡張圧）を減圧弁２３により所定圧に設
定したが、これに限るものではなく、ＮＣ制御盤により
任意の油圧に制御するようにしてもよい。また、作業中
に油圧シリンダ９に供給する油圧を操作ボタンにより増
減させるようにしても良い。

【００２７】また、上記実施例では、油圧シリンダ９に
よる油圧拡張方法により初期拡張を行い、モータ１０に
よる機械拡張方法により研削加工を行うようにしたが、
これに限るものではなく、加工物の種類や、加工条件に
応じて、油圧拡張方法と機械拡張方法の何れか一方によ
り加工を行うようにしても良い。具体的には、ロック機
構１２を切り換えることで、簡単に行うことができる。
即ち、ロック機構１２のロックを解除し、モータ１０を
停止させておくことで油圧シリンダ９による油圧拡張方
法を採用することができ、ロック機構１２をロックして
油圧シリンダ９を固定し、モータ１０を駆動することで
機械拡張方法を採用することができる。また、ホーニン
グ盤１は、ＮＣ制御により行うこともできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、油
圧シリンダによる油圧拡張方法により初期拡張量の制御
を行い、モータによる機械拡張方法により加工を行うよ
うにしたことで、初期拡張において砥石が加工物に当接
したことを検知する手段が不要となり、コストの低減が
図られる。また、油圧シリンダを使用することでホーン
の初期拡張時間及び最終仕上げ後の縮径時間を短縮する
ことが出来るために加工サイクルを短縮することがで
き、作業能率の大幅な向上が図られる。更に、モータ駆
動によりホーニングを行うことで切込量を極めて精度良
く制御することができ、加工精度の向上が図られる。

【００２９】また、加工物の種類や加工条件等に応じ
て、油圧シリンダによる拡張方法又はモータによる機械
拡張方法の何れか一方の方法を選択することができ、１
台の装置で種々の材料、ワーク形式に対応することが可
能である。また、ホーニング盤の小型化を図ることが可
能となり、省スペース化が図られ狭い場所にも容易に設
置することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したホーニング盤の要部断面図で
ある。

【図２】図１のホーニング盤によるホーンの拡張量と加
工時間との関係の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ ホーニング盤 ２ 本体 ３ ストロークシリンダ ４ フレーム ５ 回転軸（主軸） ６ ホーン ７ 砥石 ８ ロッド ９ 油圧シリンダ １０ モータ １１ ギヤ系 １２ ロック機構 ２０ 油圧制御回路 ２１ 電磁切換弁 ２２ 手動切換弁 ２３ 減圧弁 ２４ 油圧ポンプ ２５ リリーフ弁 ２６、２７ 圧力計 ２８ 制御装置 ４０ シリンダ内壁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体に往復動可能に支持されたフレーム
   に回転自在に支持された主軸の先端に拡径・縮径可能に
   装着されたホーンにより加工物を研削するホーニング盤
   において、 前記主軸内に軸方向に進退可能に遊貫されて前記ホーン
   を拡径・縮径するロッドを進退させると共に前記フレー
   ムに進退可能に支持された油圧シリンダと、 前記油圧シリンダと連結され当該油圧シリンダを進退さ
   せるモータと、 前記油圧シリンダをロックするロック手段と、 前記油圧シリンダを制御する第１制御手段と、 前記モータを制御する第２制御手段と、 前記ロック手段を制御する第３制御手段とを備えたこと
   を特徴とするホーニング盤。