JPH0551425B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は被加工物を高精度に研削加工する精
密仕上ホーニング盤に関する。

＜従来の技術＞ 従来、たとえばシリンダ内壁面を高精度に研削
加工するラツピング装置が特開昭51−39498号公
報に開示されている。

このラツピング装置は第５図に示すように、下
端部に砥石１を取着したホーン２は主軸３へ連結
されている。そして主軸３にはその軸線と直交す
る方向に貫設されたピン４の両端部へそれぞれラ
ジアルボールベアリング５を介して偏心タイヤ６
が嵌着されている（第６図参照）。７は主軸３が
挿通する主軸頭３００へ固着した円環座で、その
上面７ａは主軸３の回転にともなつて偏心タイヤ
６が転動可能である。８は主軸頭３００内の下部
へ配設したボールスラストベアリングで主軸３を
支承している。９は主軸頭３００の上端部へ螺着
した上部蓋、１８は主軸頭３００の下端部へ固着
した下部蓋である。１０は主軸３へ外嵌したコイ
ル状圧縮ばね、１１はコイル状圧縮ばね１０のば
ね受、１２はスラストボールベアリングで、コイ
ル状圧縮ばね１０の弾性付勢力で偏心タイヤ６は
上面７ａへ押圧されている。１３はプーリで主軸
３の上端部へ刻設したスプラインと係合するスプ
ライン（図示しない）が内周側に刻設されて主軸
３へ揺動自在に嵌込まれている。１４は回転駆動
源（モータ）１５とプーリ１３へ巻掛けたＶベル
トである。１６は主軸頭３００の側方へ配設した
支軸（図示しない）へ軸支したピニオン、１７は
ピニオン１６を回転させる手動ハンドルである。
３００ｃは主軸頭３００の外周面に軸方向へ刻設
したラツクで、ピニオン１６と噛合つている。１
９は砥石１の下方へ配設して被加工物Ｗを固定す
るテーブルチヤツク、２０はテーブルチヤツク１
９の下面中央部から下向きに突設した回転軸へ固
着したプーリ、２２はプーリ２０と回転駆動源２
１（モータ）へ巻掛けたＶベルトである。

したがつて、砥石１と被加工物Ｗとを心合せし
た後、被加工物Ｗをテーブルチヤツク１９へ固定
する。そしてテーブルチヤツク１９を回転駆動源
２１で水平回転させると同時に主軸３を回転駆動
源１５でテーブルチヤツク１９の回転方向と対向
する方向へ水平回転させる。

こうすると主軸３へ枢着された偏心タイヤ６は
円環座７の上面７ａ上を公転しながら自転する。
このとき、偏心タイヤ６は偏心量６ａだけ偏心し
ているため、主軸３が１回転すると該主軸３は偏
心量６ａの２倍量だけ上下に小さく往復運動す
る。この状態で手動ハンドル１７によりピニオ１
６を回転させると主軸頭３００は下方へ降下し
て、被加工物Ｗへ砥石１が切込まれて所定精度に
研削加工される。

又、特公昭56−30149号公報には、主軸端につ
いた棒状の砥石を、主軸頭とともに被加工物の加
工域に相当する距離だけ上下に大きな往復運動さ
せるための装置を設け、上述の全体をさらに上下
に小さく往復運動させる装置を設けて、棒状砥石
に大、小の上下往復運動を重畳させるように構成
されたホーニング装置が開示されている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところが、上記のような従来のラツピング装置
はつぎのような問題点がある。すなわち、 (1) 主軸３は１カ所のボールスラストベアリング
８で主軸頭３００へ支承されているため、心ぶ
れによりボールスラストベアリング８の耐用寿
命が短く、主軸３の回転精度が劣る。

(2) ラジアルボールベアリング５へ嵌着する偏心
タイヤ６の外周面は等径であるため、回転運動
中外側と内側では周速が異なることによつてす
べりや発熱が生じて不規則に摩滅することが多
く、小さな上下往復運動が不規則になるという
問題があつた。

(3) 上下に小さく往復運動しながら主軸３が回転
中、上面７ａを公転しながら自転する偏心タイ
ヤ６には、主軸３が下死点へ降下したとき主軸
３の全重量とコイル状圧縮ばね１０の弾性付勢
力が作用するため、衝撃的な上下振動が発生し
てラジアルボールベアリング５の耐用寿命が短
い。

(4) 主軸３の小さな上下往復運動は偏心タイヤ６
の公転と自転に依存しているが、主軸頭３００
の大きな上下往復運動は作業者による手動ハン
ドル１７の回転操作に依存するため、正確な往
復運動操作が至難で被加工物Ｗの加工精度が不
安定になる。

(5) 砥石１による被加工物Ｗへの切込み機構が組
込まれていないため、単にラツピング工具によ
る磨上げ機能しかなく、被加工物Ｗの加工精度
の管理が困難である。

(6) 小さな上下往復運動装置により、主軸と、そ
れを被加工物の加工域に相当する距離だけ上下
に大きな往復運動装置と、を含めた全体に対し
て小さな往復運動させるものは、慣性力が大き
くなつて小さな上下往復運動速度を高くするこ
とが難しい。なお、棒状砥石は砥石の摩耗にし
たがつて、被加工物内径が変化するという問題
があつた。

＜問題点を解決するための手段＞ この発明は上記の問題点を解消するためになさ
れたものであつて、その目的は被加工物の加工穴
径が大径から小径におよび、その長さが短尺なも
のから長尺のものにいたるまで、又、有底状の孔
であつても従来よりも高い加工精度が得られ、砥
石の材質選択が容易な精密仕上ホーニング盤を提
供することである。

この発明は上記目的を達成するためになされた
ものであり、垂直方向に延びるコラムに上下方向
へ移動自在に支持された主軸頭と、該主軸頭内に
軸線を共有するとともに上下動可能に支持された
伝達部材と、該伝達部材に回転可能に設けられた
主軸と、該主軸の下端に配設されるとともに砥石
拡径機構を備えた適数個の砥石を有するホーン
と、前記主軸を駆動して前記ホーンを回転させる
駆動装置と、上下方向に螺刻されたボールめねじ
を有するとともに前記主軸頭の側方に突設された
アームと前記主軸の軸線に平行して設けられ前記
アームのボールめねじにねじ対偶して設けられた
ボールおねじと前記ボールおねじを正逆方向に回
転可能に設けられた回転駆動源とを備え、前記主
軸頭を主軸の軸線方向に往復運動させて前記主軸
の下端に設けられたホーンを被加工物の加工域に
見合つた距離だけ上下させる大きな上下往復運動
装置と、前記主軸頭に配設されるとともに前記主
軸の軸線に直交して設けられたクランク軸を有
し、該クランク軸の回転により前記伝達部材を介
して前記主軸を前記加工域に見合つた距離を振幅
の上限として上下に小さく往復運動させる小さな
上下往復運動装置と、を具備し、前記砥石拡径機
構が、下端部に先窄り状のテーパ部を有し前記主
軸内に同軸的に且つ軸線方向に移動可能に配設さ
れた砥石拡径棒と、１対の入力軸に連結された入
力歯車とその入力歯車に噛合する遊星歯車とを有
し該遊星歯車の公転を回転として出力する出力歯
車を備えた差動歯車機構と、前記差動歯車機構の
一方の入力軸に主軸の回転を伝達する歯車機構
と、前記差動歯車機構の他方の入力軸を正逆方向
に回転可能な可逆回転駆動源と、前記差動歯車機
構の出力歯車に噛合するとともに前記主軸の外周
に螺刻されたねじ部にねじ対偶する第２の歯車
と、前記第２の歯車にすべり対偶するとともに該
第２の歯車の軸線方向への移動に従動し且つその
一端部に移動伝達のためのボルトを有していて該
ボルトが前記主軸に設けられた切欠き窓を貫通し
て前記砥石拡径棒を上下移動可能に設けられたす
べり金具と、を備え、前記主軸の回転と可逆回転
駆動源の回転との差動により前記砥石拡径棒が下
降して前記適数個の砥石の加工径が拡大するよう
に構成されてなることを特徴とする精密仕上ホー
ニング盤である。

＜作用＞ この発明は上記のように構成されたものであ
り、主軸は、駆動装置に駆動されて適数個の砥石
を有するホーンを回転する。

大きな上下往復運動装置は、回転する主軸を被
加工物の加工域に見合つた距離だけ上下に往復運
動させる。

又、小さな上下往復運動装置は、上記加工域に
見合つた距離だけ上下に往復運動中の主軸に、そ
の小さな上下往復運動を、伝達部材を介して伝達
する。

そして、ホーンは、大小の往復運動を重畳させ
て回転するとともに、適数個の砥石の加工径を拡
大して、被加工物の研削加工を行うものである。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１〜３図において、２は下端部へ適数個の砥
石１を放射状に取着したホーンであつて、その上
端部には垂直に主軸３が固着されている。

１３はプーリであつて、主軸３の上端部へ刻設
したスプライン３ａと噛合するスプライン（図示
省略）が内周側に刻設されてる。１５は主軸３の
回転駆動源（モータ）で、そのプーリ１５ａとプ
ーリ１３との間にはＶベルト１４が巻掛けられて
いる。

主軸３は、伝達部材２００の上下端部へ嵌着し
たラジアル軸受８０，８１に軸支されている。こ
れにより伝達部材２００は主軸３を回転可能に支
持するとともに、主軸３と上下動一体的に接続さ
れる。また伝達部材２００は、主軸頭３００内に
軸線を共有して設けらており、主軸頭３００の
上、下端部にそれぞれ固着したばね受け７６，７
７で支持されたコイル状圧縮ばね７８，７９によ
り上下動可能に弾性的に支持されている。２００
ｂは伝達部材２００の中間部位の側方へ形成した
突設部であつて、ラジアルボールベアリング８３
が嵌着されている。

５０は主軸３の軸心と平行にコラム３０２へ挿
通した長尺のボールおねじであつて、主軸頭３０
０から側方へ突設したアーム３００ａに螺刻した
ボールめねじ（図示しない）へ螺合されている。
５１はコラム３０２へ固定した回転駆動源（可逆
モータ）で軸継手５２によりボールおねじ５０へ
連結されている。５４，５５はコラム３０２の上
端、下端へ配設したスラストボールベアリング
で、ボールおねじ５０を軸支している。そして回
転駆動源５１によつてボールおねじ５０が回転す
ると、主軸頭３００はコラム３０２に案内されて
上下に大きく往復運動することができる。

３００ｃはアーム３００ａの突設方向と逆方向
に突設した貫設部であつて、ラジアルボールベア
リング８４が嵌着されている。そしてラジアルボ
ールベアリング８３の軸心とラジアルボールベア
リング８４の軸心とは偏心している。８５はラジ
アルボールベアリング８３，８４で軸支されるク
ランク軸、８６はキー８７でクランク軸８５へ固
着した回転駆動源（モータ）で貫設部３００ｃへ
固着されており、回転駆動源８６の回転により伝
達部材２００が上下に小さく往復運動する。尚、
クランク軸８５の軸線は主軸３の軸線に直交して
配設されている。

３０３はクロスローラスライドであつて主軸頭
３００内へ対向的に取着されており、伝達部材２
００の小さな上下往復運動を支承している。又、
上記クランク軸８５のクランクピン８５ｂへ、偏
心リング９０をボルト９２で任意の位置へ固定す
ることによつて、クランク軸８５の偏心量８５ａ
から新しい任意の偏心量９０ａに変更することが
できる（第２図参照）。

したがつて回転駆動源１５により主軸３が回転
中、他の回転駆動源８６によつてクランク軸８５
が回転すると、伝達部材２００を介して主軸３が
上下に小さく往復運動する。これと同時に他の回
転駆動源５１の回転により主軸頭３００が上下に
大きく往復運動する。こうして砥石１が被加工物
Ｗを研削中、大小の上下往復運動が重畳される。

尚、伝達部材２００を介して主軸３に小さな上
下往復運動を伝達することにより、主軸３の回転
精度の向上及び回転の一層の高速化を図ることが
できる。また、この小さな往復運動装置によれ
ば、任意の上下ストローク、及び単位時間当りの
上下運動数を容易に設定することができる。

砥石１の拡径機構は、差動歯車機構１５０、可
逆回転駆動源１５６、第２の歯車１６４、すべり
金具１６３等により構成されている。

１５３は主軸３に固着した第１の歯車である。
１５２は第１の歯車１５３と噛合する入力歯車で
あつて、主軸頭３００に軸支された一方の入力軸
１５１へ固着されている。１５４は主軸３の中間
部位に螺刻したねじ３ｆへ螺合する第２の歯車１
６４と噛合する出力歯車であつて、主軸頭３００
へ配設した可逆回転駆動源１５６へ直結する他方
の入力軸１５５へ遊嵌されている。そして一方の
入力軸１５１と他方の入力軸１５５との間に差動
歯車機構１５０が配設されている。１６０は砥石
１の加工径を少し拡張させるために先端部（下端
部）にテーパ部１６０ａを形成した砥石拡径棒で
ホーン２を経て主軸３へ内挿され、コイル状圧縮
ばね１９０で所定位置に保持されている。１６１
は砥石拡径棒１６０の押下げ棒で主軸３へ内挿さ
れている。１６３はスラストボールベアリング１
６５を具備するすべり金具であつて、ベアリング
押え１６７により第２の歯車１６４へ遊動自在に
吊設され、ボルト１６２により主軸３の軸方向に
形成した切欠き窓３ｇを経て押下げ棒１６１を挟
持している。

したがつて、回動駆動源１５により主軸３が垂
直回転中、上下に小さく往復運動すると同時に、
ホーン２のスプライン（図示しない）に砥石拡径
棒１６０のスプライン（図示しない）が噛合つて
いるため、砥石１も回転する。一方、プーリ１３
と一体の第１の歯車１５３と噛合つている入力歯
車１５２の回転は一方の入力軸１５１、差動歯車
機構１５０を介して出力歯車１５４へ伝達され、
それにより第２の歯車１６４が回転する。このと
き、第２の歯車１６４は、主軸３のねじ部３ｆの
所定位置で主軸３と等速で回転し、主軸３の小さ
な上下往復運動につれて運動している。尚、この
小さな上下往復運動は、第２の歯車１６４と出力
歯車１５４との歯幅方向の運動であるため、出力
歯車１５４へは伝わらない。可逆回転駆動源１５
６により他方の入力軸１５５を回転させると、一
方の入力軸１５１と他方の入力軸１５５の回転数
の差に応じて出力歯車１５４の回転数が変化し、
それに応じて第２の歯車１６４の回転数と主軸３
の回転数に差が生じ、前者が後者より大である
と、そのねじ対偶により第２の歯車１６４は回転
しながら下降する。それにより、押下げ棒１６
１、砥石拡径棒１６０が降下し、回転中の砥石１
はテーパ部１６０ａにより放射方向へ押出される
ため、砥石１の加工径が拡大されて被加工物Ｗを
切込み可能である。尚、第２の歯車１６４の回転
数を主軸３の回転数より小さくすると、上記とは
逆に第２の歯車１６４は回転しながら上昇する。

このように砥石拡径機構を備えることにより、
適数個の砥石１の研削加工中に、それらの砥石１
の加工径を所要の加工径に拡径して加工すること
ができる。

尚、この発明は上述の実施例の構成のみに限定
されるものではなく、たとえば、スライドボール
ベアリングはブレーン軸受、油圧や空圧の静圧軸
受または、磁気軸受であつてもよい。また、クロ
スローラスライドは油圧や空圧の制圧スライド、
磁気スライドであつてもよい。

又、砥石拡径機構は、第４図に示すように、主
軸３と同一軸線上に可逆回転駆動源１５６を配設
し、主軸３との間に切込み用ねじ部材１４１を設
けて、押し下げ棒１６１を上下させるものに置き
換え可能である。

この可逆回転駆動源（モータ）１５６はプーリ
１３と同一軸線に固着され、主軸３の上端部内周
面にはねめじ３ｋが螺刻され、このめねじ３ｋに
切込み用ねじ部材１４１が螺合されている。また
この切込み用ねじ部材１４１の軸心にはスプライ
ン部１４１ａが刻設され、可逆回転駆動源１５６
へ固着したスプライン軸１５６ａが挿通されてい
る。３４はプーリ１３へ固着したプーリ軸であつ
て、主軸台３０１へ固着したベアリング用ハウジ
ング３７へテーパローラベアリング３６を介して
枢着されている。１６１は切込み用ねじ部材１４
１の下面中心から下方へ突設した押下げ棒であつ
て、主軸３内へ挿通した砥石拡径棒１６０へ当接
している。１４２は押下げ棒１６１へ外嵌したコ
イル状圧縮ばねで、その弾性付勢力によりスラス
トボールベアリング１４３を介して切込み用ねじ
部材１４１を上方へ押上げるように付勢してい
る。１４７は主軸台３０１へ固着した支持部材、
１４６は支持部材１４７へ絶縁的に固定したブラ
シ、１５６ｂはプーリ１３へ絶縁的に固定した集
電環である。

したがつて、上記のように主軸３が回転中に、
可逆回転駆動源１５６により切込み用ねじ部材１
４１が回転しないがら昇降する。そして切込み用
ねじ部材１４１が降下すると押下げ棒１６１を介
して砥石拡径棒１６０が主軸３内を降下する。こ
れにより回転中の砥石１はテーパ部１６０ａによ
り放射方向へ押出されるため、砥石１の加工径が
拡大されて被加工物Ｗを切込み可能である。

更に、ボールおねじは通常のねじ、または、カ
ム等の機構により主軸頭に往復移動を与えるもの
であつても同様の効果を奏する。

＜発明の効果＞ 以上説明したとおり、この発明はホーンに取着
した砥石が回転して被加工物の内周面を研削加工
中、小さな上下往復運動と、被加工物の加工長さ
に見合う大きな上下往復運動が重畳される結果、
従来例にくらべて高能率で優れた真円度が得ら
れ、切削抵抗が小さく被加工物の発熱も無く、加
工径が小であれ、大であれ、優れた研削加工精度
が安定して得られるという効果を奏する。又この
発明の主軸は、小さな上下往復運動装置により伝
達部材を介して小さな上下往復運動を行うので、
それに伴う慣性力が極めて小さくなり、速い速度
で安定した往復運動をすることができる。

又、この発明は、差動歯車機構からなる砥石拡
径機構を備えたことにより、主軸の任意の回転数
における回転中、および停止中の如何なる場合で
も、砥石を拡径することができる。従つて、被加
工物の加工前と加工後の寸法差が大きくても、容
易に対応することができる。又、砥石が減耗した
時、速やかに砥石を拡径することにより、被加工
物の精度管理を容易に行え、加工能率をあげるこ
とができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す断面図、第２
図は小さな上下往復運動を付与するクランク軸の
部分拡大正面図、第３図は平断面図、第４図は他
の砥石拡径機構を示す参考断面図、第５図は従来
のラツプ装置の断面図、第６図は第５図に示す偏
心タイヤの拡大説明図である。 １……砥石、２……ホーン、３……主軸、１５
……駆動装置（回転駆動源）、５０……ボールお
ねじ（大きな往復運動装置）、５１……回転駆動
源、８５……クランク軸（小さな上下往復運動装
置）、８６……回転駆動源、１５０……差動歯車
機構（砥石拡径機構）、１５６……可逆回転駆動
源、１６３……すべり金具、１６４……第２の歯
車、２００……伝達部材、３００……主軸頭、３
０２……コラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直方向に延びるコラムに上下方向へ移動自
   在に支持された主軸頭と、 該主軸頭内に軸線を共有するとともに上下動可
   能に支持された伝達部材と、 該伝達部材に回転可能に設けられた主軸と、 該主軸の下端に配設されるとともに砥石拡径機
   構を備えた適数個の砥石を有するホーンと、 前記主軸を駆動して前記ホーンを回転させる駆
   動装置と、 上下方向に螺刻されたボールめねじを有すると
   ともに前記主軸頭の側方に突設されたアームと前
   記主軸の軸線に平行して設けられ前記アームのボ
   ールめじにねじ対偶して設けられたボールおねじ
   と前記ボールおねじを正逆方向に回転可能に設け
   られた回転駆動源とを備え、前記主軸頭を主軸の
   軸線方向に往復運動させて前記主軸の下端に設け
   られたホーンを被加工物の加工域に見合つた距離
   だけ上下させる大きな上下往復運動装置と、 前記主軸頭に配設されるとともに前記主軸の軸
   線に直交して設けられたクランク軸を有し、該ク
   ランク軸の回転により前記伝達部材を介して前記
   主軸を前記加工域に見合つた距離を振幅の上限と
   して上下に小さく往復運動させる小さな上下往復
   運動装置と、を具備し、 前記砥石拡径機構が、 下端部に先窄り状のテーパ部を有し前記主軸内
   に同軸的に且つ軸線方向に移動可能に配設された
   砥石拡径棒と、 １対の入力軸に連結された入力歯車とその入力
   歯車に噛合する遊星歯車とを有し該遊星歯車の公
   転を回転として出力する出力歯車を備えた差動歯
   車機構と、 前記差動歯車機構の一方の入力軸に主軸の回転
   を伝達する歯車機構と、 前記差動歯車機構の他方の入力軸を正逆方向に
   回転可能な可逆回転駆動源と、 前記差動歯車機構の出力歯車に噛合するととも
   に前記主軸の外周に螺刻されたねじ部にねじ対偶
   する第２の歯車と、 前記第２の歯車にすべり対偶するとともに該第
   ２の歯車の軸線方向への移動に従動し且つその一
   端部に移動伝達のためのボルトを有していて該ボ
   ルトが前記主軸に設けられた切欠き窓を貫通して
   前記砥石拡径棒を上下移動可能に設けられたすべ
   り金具と、 を備え、前記主軸の回転と可逆回転駆動源の回転
   との差動により前記砥石拡径棒が下降して前記適
   数個の砥石の加工径が拡大するように構成されて
   なることを特徴とする精密仕上ホーニング盤。