JPH0448923Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ホーニング加工機のホーニング工具
を自動的に交換するホーニング工具の自動交換装
置に関する。

（従来の技術） ホーニング加工機は、一般に主軸の先端に砥石
を備えたホーニング工具を装着し、該ホーニング
工具を主軸の軸線（この軸線はホーニング工具の
軸線と一致する）回りに回転させながら該軸線方
向に往復動させて被加工物にホーニング加工を施
すものである。

かかるホーニング加工機における主軸とホーニ
ング工具との連結（装着）態様の１つに、主軸も
しくは工具のいずれか一方に設けられたトルク伝
達ピンと他方に設けられた凹部とを嵌合させて成
るものがある。

上記の如き連結態様を採用した場合は、上記主
軸にホーニング工具を装着する際、例えば、半径
方向（工具軸線に直角な方向）に延びるトルク伝
達ピンを備えた工具を工具ホルダに収容保持し、
この保持された工具に対して上記主軸をその凹部
が上記トルク伝達ピンの位置と一致するように回
転させ、しかる後主軸を工具に向けて移動させ、
トルク伝達ピンを凹部に嵌合させて両者を連結す
る方法が使用されている。

そして、この様な方法を使用するためには、上
記主軸を回転させてその凹部が予め所定位置に設
定された工具のトルク伝達ピンと一致する定位置
で停止させることが必要であり、そのため従来
は、例えば実開昭51−81480号公報に記載されて
いるように、その様な主軸を回転させて定位置に
停止させる定位置停止機構が主軸に設けられてい
る。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、その様な定位置停止機構を設け
ることは、ホーニング加工機の大型化、複雑化あ
るいはコスト上昇を招来するので好ましいことで
はない。

本考案の目的は、上記事情に鑑み、上記の如き
定位置停止機構を用いることなくホーニング工具
の自動交換を行なうことのできるホーニング工具
の自動交換装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本考案に係るホーニング工具の自動交換装置
は、上記目的を達成するため、 主軸をホーニング工具に向けて相対移動させそ
れらのトルク伝達ピンと凹部とを嵌合させて両者
を連結して成るものにおいて、 上記工具を保持する工具ホルダを上記主軸の相
対移動方向に変位可能に弾性支持する弾性支持手
段と、 上記工具ホルダの上記弾性支持手段に起因する
上記変位可能方向の変位を検出する変位検出手段
と、 上記主軸を設定位置、例えば連結終了位置まで
相対移動させた時に上記工具ホルダが上記弾性支
持手段に抗して基準位置から変位している場合、
該工具ホルダが上記弾性支持手段によつて逆方向
（上記基準位置に向かう方向）に変位せしめられ
るまで上記主軸を上記工具に対して相対回転させ
るよう、上記変位検出手段からの出力に基づいて
上記主軸の相対回転を制御する回転制御手段とを
備えて成ることを特徴とする。

（作用） 上記構成の自動交換装置において、主軸を工具
に対して相対移動させて所定の設定位置、例えば
連結終了位置まで移動させた場合、もし一方のト
ルク伝達ピンと他方の凹部との位置（軸線を中心
とるす回転方向の位置）が一致していたならばそ
のピンと凹部とは嵌合しており、従つて工具およ
び工具ホルダは所定の基準位置に位置している。

しかしながら、上記ピンと凹部との位置が一致
していなかつた場合は、該ピンは非凹部部分によ
つて例えば凹部の深さ分だけ押され、その結果上
記弾性支持手段に抗して工具および工具ホルダが
上記基準位置から変位することとなる。

よつて、その場合には上記主軸を上記工具に対
して相対回転させる。すると、ピンと凹部とが一
致した所で上記工具および工具ホルダは上記弾性
支持手段によつて基準位置方向に逆変位せしめら
れ、ピンと凹部とが嵌合する。

このピンと凹部との嵌合を工具ホルダの上記逆
変位によつて検出し、例えば主軸と工具との連結
ロツク等が行なわれる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本考案の実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は本考案に係るホーニング工具の自動交
換装置の一実施例を示す断面図、第２図はトルク
伝達ピンと凹部とが嵌合していない状態を示す
図、第３図および第４図はそれぞれ第１図に示す
ホーニング工具および主軸を詳細に示す部分断面
図である。

まず、ホーニング工具と主軸について第３図お
よび第４図を参照しながら説明する。

ホーニング工具２は、下部にその軸線２ａを中
心として放射状に配設された複数本の砥石４ａを
有する砥石保持部４を備え、上端部に以下に述べ
る主軸側の下面開放嵌入部に嵌合されて該主軸に
装着される装着部６を有し、該装着部６の外周面
には主軸に装着される際に主軸側のスチールボー
ルが嵌合する断面半円状のボール嵌合溝８が形成
され、かつ該嵌合溝８の下方には装着部６の外周
面から軸線２ａを中心とする半径方向に突出する
トルク伝達ピン１０が設けられている。

主軸１２はその下端部に上記ツールの上端装着
部６が嵌入する下面開放嵌入部１４を有するスピ
ンドル部材１６を備え、該スピンドル部材１６は
ツールの上記ピン１０が嵌合する下面開放凹部１
８を有している。下面開放凹部１８は、上記スピ
ンドル部材１６の上記下面開放嵌入部１４を取り
囲む環状部１６ａの下端部に軸線１２ａを中心と
する半径方向に位置して形成されている。また、
上記スピンドル部材の環状部１６ａには上記ツー
ルのボール嵌合溝８に嵌合するスチールボール２
０が円周方向に複数個配設され、かつそれらのス
チールボール２０は半径方向に移動可能に保持さ
れている。さらに、上記スピンドル部材の環状部
１６ａの外周にはスリーブ状のロツク部材２２が
設けられ、該ロツク部材２２には上記スチールボ
ール２０を半径方向内方に突出させて外方への移
動を阻止する、即ちロツク状態にする凸部２４と
該ボール２０の半径方向外方への逃げを許容す
る、即ちロツク解除状態とする凹部２６とを有
し、かつこのロツク部材２２はスプリング２８に
よつて上方に向けて付勢されると共に上方に形成
された圧力室３０に油圧を供給することによつて
上記スプリング２８に抗して下方に移動させ得る
ように構成されている。

なお、上記主軸１２の回転は下方面開放凹部１
８、トルク伝達ピン１０を介して、主軸の下降は
スピンドル部材の下面開放嵌入部１４の上面１４
ａを介して、主軸の上昇はスチールボール２０を
介してそれぞれ工具２に伝達される。

次に、自動交換装置について述べる。

この交換装置は、第１図に示す様に、工具ホル
ダ４０と、弾性支持手段５０と、工具ホルダ変位
検出手段６０と、主軸回転制御手段７０とを備え
て成る。

上記工具ホルダ４０は、上記工具２をその軸線
２ａが上記主軸の軸線１２ａと平行（図示の場合
は工具ホルダ４０が主軸１２の真下に位置してい
るので両軸２ａ，１２ａは一致している）になる
状態で保持するものである。

上記弾性支持手段５０は工具ホルダ４０をそれ
に保持された上記工具の軸線２ａ方向に変位可能
に弾性支持するものであり、具体的には圧縮性流
体である空気が充填されているシリンダ室５２を
備え、このシリンダ室５２を上室５２ａと下室５
２ｂとにピストン５４で区画し、かつこのピスト
ン５４の上面側に上端が上記工具ホルダ４０に連
結されたピストンロツド５６の下端を連結して成
る。なお、上室５２ａは大気に開放されていても
良い。

上記工具ホルダ４０はボール４２と該ボール４
２を工具に向けて押圧するスプリング４４とから
成る工具回り止め機構４６が設けられ、この回り
止め機構４６によつて工具ホルダ４０内における
工具２の回転を完全には阻止しないが少なくとも
以下に述べる主軸１２により工具２を弾性支持部
材５０に抗して下方に押圧した状態で該主軸１２
を回転させた場合にはその主軸１２の回転摩擦に
よる工具２の回転は阻止するように構成されてい
る。また、上記ピストンロツド５６には上記工具
ホルダ４０の変位方向である軸線２ａ方向に延び
るキー溝５８が形成され、このキー溝５８にはシ
リンダハウジング５２ｃに設けられたキー５９が
嵌入し、それによつて工具ホルダ４０の軸線２ａ
方向の移動は許容するがその軸線２ａ回りの回転
は阻止するように構成されている。

上記工具ホルダ変位検出手段６０は、上記工具
ホルダ４０の上記弾性支持手段５０に起因する変
位、つまり実施例の場合はピストン５４の上下動
に基づく変位を検出するものである。

上記制御手段７０は上記変位検出手段６０から
の出力に基づき上記主軸１２の回転を制御して上
記ピン１０と下面開放凹部１８とを嵌合せしめる
ものであり、その制御内容を以下に本実施例によ
る工具交換手順と共に説明する。

今、第１図の如く工具ホルダ４０に保持された
工具２を主軸１２に装着する場合を考える。な
お、第１図に図示する工具ホルダ４０は工具２を
保持し、主軸１２からは何らの荷重も加えられる
ことなく弾性支持手段５０によつて支持された状
態を示し、この状態における工具ホルダ４０の位
置を基準位置とする。また、第１図に図示する主
軸１２は基準位置にある工具ホルダ１２に対して
ピン１０と下面開放凹部１８とが嵌合して主軸１
２と工具２との連結が終了した状態を示し、この
状態における主軸１２の位置（連結終了位置）を
設定位置とする。

まず、主軸１２を図示の位置よりも上方におい
てその軸線１２ａが工具の軸線２ａと一致する位
置に位置決めし、主軸のロツク部材２２を下方に
押し下げてロツク解除状態とし、その状態から低
速で軸線１２ａ回りに回転させながらあるいは回
転させないで図示の設定位置まで下降させる。こ
の時点において、もしピン１０と下面開放凹部１
８とが嵌合していれば図示の状態となり、工具ホ
ルダ４０は基準位置にある。従つて、主軸回転制
御手段７０は、主軸回転・往復動手段８０から主
軸１２は設定位置まで下降したという情報を得た
時に変位検出手段６０からの入力を検討し、工具
ホルダ４０が基準位置にあるときは上記ピン１０
と凹部１８とが嵌合していると判断し、主軸１２
が回転している場合はその回転を停止させ、さら
には上記ロツク部材２２を上方に移動させて主軸
１２をロツク状態とするための信号を出力する。

一方、主軸１２を上記設定位置まで下降させた
時点において上記ピン１０と凹部１８とが未だ嵌
合していないときは、第２図に示す様に、工具２
はピン１０を介して主軸の非下面開放凹部部分１
２ｂにより凹部１８の深さ長だけ下方に押し下げ
られ、それに伴つて工具ホルダ４０も基準位置か
ら同じ長さだけ押し下げられ、下方に変位する。
もちろん、この下方変位は弾性支持手段５０に抗
してつまりシリンダ下室５２ｂ内の空気を圧縮す
ることによつて実現されている。

従つて、もし上記主軸１２を設定位置まで下降
させた時に工具ホルダ４０が基準位置よりも下方
にあるときは、主軸１２をその位置において主軸
回転制御手段７０によつて低速で回転させる。す
ると、工具２は回転しないので最大限半回転する
までに上記ピン１０と凹部１８との位置が一致
し、工具２は工具ホルダ４０を介して弾性支持手
段５０によつて、つまりシリンダ下室５２ｂ内の
圧縮空気の圧力によつて上昇し、もつてピン１０
と凹部１８とが嵌合する。従つて、主軸回転制御
手段７０は、変位検出手段６０によつて工具ホル
ダ４０が基準位置方向に向けて移動（上昇）した
という情報を入手したら、それによつてピン１０
と凹部１８とが嵌合したと判断し、主軸１２の回
転を停止させ、かつロツク部材２２を上方に移動
させて主軸１２をロツク状態とするための信号を
出力し、工具の装着が完了する。

工具を取り外す場合は、工具が装着された主軸
１２を上記設定位置まで下降させて第１の如く工
具２を工具ホルダ４０内に収容保持させ、主軸の
ロツク部材２２を下降させてロツク解除とし、か
つエアシリンダ９０等によつて進退動せしめられ
る係止ピン９２を図中２点鎖線で示す位置まで前
進させておく。この状態で主軸１２を上昇させれ
ば、工具２は係止ピン９２によつて上昇を阻止さ
れ、主軸１２からの工具の取り外しがなされる。

上記実施例は主軸例に凹部１８が、工具例にピ
ン１０が設けられているが、これらは反対に設け
られていても良い。また、上記実施例では工具装
着時もしくは取り外し時に主軸を工具に向けて移
動させ、あるいは主軸を回転させているが、工具
ホルダを介して工具例を移動させあるいは回転さ
せるように構成しても良い。また、弾性支持手段
も例えばスプリング等で構成しても良い。

（考案の効果） 本考案に係るホーニング工具の自動交換装置
は、上述の如く工具ホルダを弾性支持手段によつ
て変位可能に弾性支持しておき、工具と主軸とを
押し付けて工具ホルダを上記弾性支持に抗して変
位させ、その状態で主軸を工具に対して相対回転
させてトルク伝達ピンと凹部とを嵌合させ、その
嵌合を上記工具ホルダの上記弾性支持手段の弾性
反発力による変位によつて検出するように構成し
て成るので、主軸を所定の回転位置に停止させる
定位置停止機構がなくともホーニング工具の自動
交換が可能であり、それによつてホーニング加工
機の小型化、構造簡素化およびコスト低減等を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２
図はトルク伝達ピンと凹部とが嵌合していない状
態を示す図、第３図は第１図の工具を詳しく示す
部分断面図、第４図は第１図の主軸を詳しく示す
部分断面図である。 ２……ホーニング工具、２ａ……ホーニング工
具の軸線、１０……トルク伝達ピン、１２……主
軸、１２ａ……主軸の軸線、４０……工具ホル
ダ、５０……弾性支持手段、６０……変位検出手
段、７０……主軸回転制御手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 主軸をホーニング工具に向けて相対移動させそ
   れらの一方に設けたトルク伝達ピンを他方に設け
   た凹部に嵌合させて両者を連結して成るものにお
   いて該主軸に該工具を自動交換するホーニング工
   具の自動交換装置であつて、 上記工具をその軸線が上記主軸の軸線と平行に
   なる状態で保持する工具ホルダと、 該工具ホルダをそれに保持された上記工具の軸
   線方向に変位可能に弾性支持する弾性支持手段
   と、 上記工具ホルダの上記変位可能方向の変位を検
   出する変位検出手段と、 該変位検出手段からの出力に基づき、上記主軸
   を設定位置まで上記工具に向けて相対移動させた
   時に上記工具ホルダが上記弾性支持手段に抗して
   基準位置から変位している場合、該工具ホルダが
   上記弾性支持手段によつて逆方向に変位せしめら
   れるまで上記主軸を上記工具に対して相対回転さ
   せる回転制御手段とを備えて成ることを特徴とす
   るホーニング工具の自動交換装置。