JPH07266218A - ホーニング加工装置の主軸台停止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リニアモータの駆動で主軸台が往復運動する
ホーニング加工装置において、停電時等に上記主軸台を
任意の位置で迅速に停止させる。 【構成】 コラム１４等の加工装置本体に主軸台２０を
昇降可能に支持し、これをリニアモータ２４の作動で往
復させる。主軸台２０の直線運動をボールねじ軸４６及
びボールねじナット５９でディスク５８の回転運動に変
換する一方、このディスク５８を挾持する状態と解放す
る状態とに切換えられるキャリパ６０を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアモータにより往
復駆動されるホーニング加工装置の主軸台を任意の位置
で停止させるための主軸台停止装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ホーニング加工装置では、先端
にホーニングツールを有する主軸が主軸台に回転可能に
支持され、この主軸が高速回転しながら主軸及び主軸台
が一体に主軸と平行な方向に往復することにより、ワー
ク内周面の加工が進められる。

【０００３】ここで近年は、上記主軸台の往復運動をリ
ニアモータで行わせることが試みられている。このリニ
アモータでは、可動子が固定子と接触しない状態で駆動
されるため、同じ直線駆動機構であるシリンダ機構やボ
ールねじ機構に比べて摩耗損傷及び走行抵抗が非常に少
なく、また主軸台の運動方向の反転を迅速に行うことが
できるという利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、リニア
モータでは可動子と固定子とが常に非接触状態にあるた
め、停電その他の原因で上記リニアモータの通電が不意
に止められると、ホーニング加工装置本体側に固定され
ている固定子に対して、主軸台側に固定されている可動
子がフリーになり、主軸台がその自重により下限位置ま
で急速に降下してしまうおそれがある。また、何らかの
理由で上記主軸台の往復運動を直ちに止めたい場合に
も、リニアモータの電源を切るだけでは上記と同様にし
て主軸台が下限位置まで降下してしまうため、主軸台を
任意の位置で非常停止させることはできない。

【０００５】このような非常停止を行う手段として、上
記主軸台側にその往復方向に延びるラックを固定し、非
常時にはこのラックの歯と歯の間に係止部材を挿入して
ラック及び主軸台を装置本体側に係止するといったもの
が考えられるが、上記ラックは主軸台とともに比較的高
い速度で往復運動するので、常にこのラックの歯と歯の
間に上記係止部材が良好に挿入されるとは限らず、一般
にはいわゆる歯跳びを起こして主軸台を迅速に停止する
ことができないという不都合が生じる。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、リニア
モータの駆動で主軸台が往復運動するホーニング加工装
置において、上記主軸台を任意の位置で迅速かつ確実に
停止させることができる装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、ホーニングツールが設けられ
た主軸と、この主軸を回転可能に支持する主軸台と、こ
の主軸台を上記主軸と平行な方向に移動可能に支持する
装置本体と、上記主軸台を上記主軸と平行な方向に沿っ
て往復運動させるリニアモータとを備えたホーニング加
工装置において、上記主軸台、装置本体のいずれか一方
に回転可能に支持された回転体と、上記主軸台の直線運
動を上記回転体の回転運動に変換する運動変換手段と、
上記回転体の回転を許容する解放状態と上記回転体の回
転を阻止する制動状態とに切換えられるブレーキ手段と
を備えたものである（請求項１）。

【０００８】上記回転体及びブレーキ手段は、上記装置
本体側に設けることが、より好ましい（請求項２）。

【０００９】上記ブレーキ手段としては、上記回転体の
少なくとも一部を円板とし、この円板を摩擦材により挾
持する状態と解放する状態とに切換えられる挾持手段を
備えたものが、好適である（請求項３）。

【００１０】上記運動変換手段としては、ボールねじ機
構を備えたものが好適である（請求項４）。

【００１１】また、上記各装置において、上記ブレーキ
手段を制動状態に保持する保持手段と、電力の供給を受
けることにより上記ブレーキ手段を上記保持手段の保持
力に抗して上記制動状態から解放状態に切換えるブレー
キ切換手段とを備えるとともに、このブレーキ切換手段
を上記リニアモータと共通の電源に接続することによ
り、後述のようなより優れた効果が得られる（請求項
５）。

【００１２】

【作用】上記装置によれば、ブレーキ手段を解放状態に
しながらリニアモータを作動させてホーニング加工動作
を行うことにより、主軸台が往復運動するのに伴って上
記回転体が正逆方向に回転運動する。そして、停電等で
リニアモータの駆動が停止した場合、上記ブレーキ手段
を解放状態から制動状態に切換えて上記回転体の回転を
阻止することにより、上記主軸台をその場で直ちに停止
させることができる。

【００１３】ここで、請求項２記載の装置では、回転体
及びブレーキ手段が装置本体側すなわち固定側に設けら
れているため、ブレーキ手段が主軸台側に設けられてい
る場合と異なり同ブレーキ手段は往復運動せず、よって
このブレーキ手段を作動させるための流体圧配管や電気
配線等は固定したままでよい。

【００１４】請求項３記載の装置では、円板及びその挾
持手段からなるいわゆるディスクブレーキにより、簡単
な構造で確実に主軸台の制動が行われる。また、上記回
転体がドラムであるドラムブレーキに比べ、回転体自身
の慣性モーメントが少なく、その分主軸台の往復駆動ロ
スが少ない。

【００１５】請求項４記載の装置では、主軸台の往復運
動が伝達効率の高いボールねじ機構により極めて高い増
速比で回転体の回転運動に変換されるため、その分ブレ
ーキ手段によるブレーキ性能は高くなる。

【００１６】請求項５記載の装置では、リニアモータと
ブレーキ切換手段とが共通の電源に接続されているた
め、リニアモータの作動による主軸台駆動時には、保持
手段による保持力に抗してブレーキ切換手段によりブレ
ーキ手段が解放状態に切換えられ、往復駆動中に制動が
行われることが防がれる。これに対し、電源スイッチの
切換や停電等によって電源が切られると、リニアモータ
の停止と同時にブレーキ手段がそれまでの解放状態から
保持手段の保持力によって制動状態に自動的に切換えら
れ、これにより主軸台がほとんどその場で停止する。

【００１７】

【実施例】本発明の一実施例を図１及び図２に基づいて
説明する。

【００１８】図１に示すホーニング加工装置は、ワーク
１０が載置されるべッド１２を備え、このべッド１２上
にコラム１４が立設されている。このコラム１４には、
上下一対の支持板１６，１８が形成され、両者間に主軸
台２０が昇降可能に支持されている。詳しくは、上記支
持板１６，１８間に一対の上下方向の案内ロッド２２が
固定され、これら案内ロッド２２が上記主軸台２０を上
下に貫いており、これら案内ロッド２２と主軸台２０と
の間に図略のスライド軸受が配設されている。

【００１９】上記支持板１６上には、リニアモータ２４
が設置されている。このリニアモータ２４は、上下に延
びるロッド状の可動子２６と、この可動子２６を取り巻
く筒状の固定子２８とを備え、この固定子２８が上側支
持板１６上に固定されるとともに、上記可動子２６の下
端に上記主軸台２０が連結されている。上記可動子２６
には上下に延びる可動子歯が設けられる一方、固定子２
８において上記可動子歯に対向する位置にコイル等を備
えた磁束発生装置が設けられており、周知のように、こ
の磁束発生装置と上記可動子歯との間に形成される磁界
によって推力が発生し、固定子２８に対して可動子２６
及び主軸台２０が非接触状態で上下に往復駆動されるよ
うになっている。

【００２０】上記主軸台２０には、上下に延びる主軸３
０が回転可能に支持されている。この主軸３０の下端部
にはホーニングツール３２が固定され、このホーニング
ツール３２の本体には複数のホーニング用砥石３４が周
方向に並設されている。各砥石３４は、主軸台２０に設
けられた切込み用モータ３６に図略の駆動伝達機構を介
して連結され、上記切込み用モータ３６の作動により径
方向に拡縮するようになっている。

【００２１】上記コラム１４の上側支持板１６には、主
軸駆動モータ３８が固定されるとともに、上下に延びる
伝達軸４０が回転可能に支持されており、この伝達軸４
０と上記主軸駆動モータ３８の出力軸とがプーリ及びベ
ルト等からなる駆動伝達機構４２を介して連結されてい
る。そして、上記伝達軸４０の下部と前記主軸３０の上
部とが、スプライン４４によって結合され、両軸４０，
３０は相対回転不能でかつ軸方向（上下方向）に相対移
動可能となっている。従って、上記主軸駆動モータ３８
の作動により、駆動伝達機構４２及び伝達軸４０を介し
て主軸３０及びホーニングツール３２が高速で回転駆動
されるようになっている。

【００２２】次に、上記主軸台２０を停止させるための
主軸台停止装置５０を図２に基づいて説明する。

【００２３】上記主軸台２０の上部には、ボールねじ軸
４６が立設状態で固定されている。このボールねじ軸４
６は、上側支持板１６に設けられた貫通穴４８を通じて
この上側支持板１６の上方に突出している。

【００２４】この上側支持板１６の上面では、上記ボー
ルねじ軸４６を取り巻く位置に円筒状の支持部材５２が
固定され、その内側に軸受５４を介して筒状のディスク
部材５６が回転可能に保持されており、このディスク部
材５６の上端には水平なディスク（円板）５８が形成さ
れている。そして、このディスク部材５６の内側にボー
ルねじナット５９が固着され、このボールねじナット５
９に上記ボールねじ軸４６が螺合挿通されている。

【００２５】上記上側支持板１６上において、支持部材
５２の側方の位置には、キャリパ（挾持手段）６０が設
置されている。このキャリパ６０は、上記ディスク５８
の外周部を上下から挾む位置に一対のパッド（摩擦材）
６２を有し、各パッド６２には上下に延びるロッド６３
が連結されており、各ロッド６３は、上下動可能にキャ
リパ本体に支持されている。

【００２６】上記各ロッド６３の途中にはピストン６４
が形成され、このピストン６４が、キャリパ６０本体内
に形成された圧力室６６内に収納されている。この圧力
室６６内において上記ピストン６４を境にディスク５８
と反対側の空間には、ピストン６４をディスク５８側に
押し付ける圧縮ばね（保持手段）６８が設けられてお
り、ピストン６４を境に上記ディスク５８に近い側の空
間は、エア供給穴６，７１を通じて空気圧供給回路（ブ
レーキ切換手段）７０に接続されている。この空気圧供
給回路７０から上記圧力室６６内に高圧エアが供給され
ない状態では、上記圧縮ばね６８の弾発力によりピスト
ン６４がディスク５８側に押付けられ、両パッド６２が
上記ディスク５８の外周縁部を上下から挾持する一方、
上記空気圧供給回路７０から上記圧力室６６内に高圧エ
アが供給された状態では、上記圧縮ばね６８の弾発力に
抗してピストン６４がディスク５８から離れる方向に押
し戻されることにより、両パッド６２が上記ディスク５
８の外周縁部から離間する（すなわちディスク５８を解
放する）ようになっている。

【００２７】ここで、上記空気圧供給回路７０は、図略
のソレノイドバルブを備え、このソレノイドバルブが上
記リニアモータ２４と共通の電源に接続されており、こ
の電源から上記ソレノイドバルブに励磁電流が供給され
た場合にのみ上記圧力室６６内にエア供給を行うように
構成されている。

【００２８】次に、この装置の作用を説明する。

【００２９】まず、図略の電源スイッチがオンに切換え
られると、リニアモータ２４に電力が供給され、リニア
モータ２４は作動可能な状態となる。また、電源の投入
によって空気圧供給回路７０はエア供給状態となり、こ
の空気圧供給回路７０によるエア供給でキャリパ６０の
両パッド６２がディスク５８を解放する状態に切換えら
れる。

【００３０】そして、切込みモータ３６の作動で各砥石
３４がワーク１０の内周面に接触する位置まで突出した
状態で、主軸駆動モータ３８の作動により主軸３０及び
ホーニングツール３４が一体に回転駆動され、かつ、リ
ニアモータ２４の作動で主軸台２０とともに上記主軸３
０及びホーニングツール３４が一体に昇降駆動されるこ
とにより、上記ワーク１０内周面のホーニング加工が実
行される。この時、主軸台２０とともに昇降するボール
ねじ軸４６の昇降運動がナット５９を介してディスク５
８の回転運動に変換されるが、上述のようにキャリパ６
０は上記ディスク５８を解放する状態に保持されている
ため、リニアモータ２４による主軸台２０の上下方向の
往復駆動は従来と同様に円滑に行われる。

【００３１】この状態から、停電等が原因で上記リニア
モータ２４への電力供給が止まると、主軸台２０側に固
定されている可動子２６は固定子２８に対してフリーの
状態になる。ここで、何らの非常停止手段もないと、上
記主軸台２０がその自重で下限位置まで急速に落下する
おそれがあるが、この装置では、上記電源供給の停止に
より空気圧供給回路７０からキャリパ６０の圧力室６６
内へのエア供給も止められ、圧縮ばね６８の弾発力によ
り両パッド６２がディスク５８を上下から挾んでその回
転を阻止するため、このディスク５８の回転と連動する
主軸台２０の落下も阻止されることとなり、上記停電発
生時とほぼ同時に主軸台２０が停止することとなる。

【００３２】以上のように、この装置は、主軸台２０の
昇降運動をディスク５８の回転運動に変換し、このディ
スク５８とキャリパ６０とからなるディスクブレーキで
主軸台２０を制動するようにしたものであるので、例え
ば主軸台２０側にラックを設けて非常停止時に上記ラッ
クの歯と歯の間に係止部材を挿入するといった機構を用
いる場合のように、いわゆる歯跳びといった現象を生ず
ることがなく、上記主軸台２０を任意の位置で確実に非
常停止させることができ、ホーニング加工装置の安全性
をより向上させることができる。

【００３３】特に、この実施例では、キャリパ６０の切
換のための空気圧供給回路７０をリニアモータ２４と共
通の電源に接続しているので、停電時にはリニアモータ
２４の停止と確実に連動して上記ディスクブレーキによ
る主軸台２０の制動を行うことができるとともに、何ら
かのアクシデントで主軸台２０を緊急停止させたい場合
には、電源スイッチをオフにするだけでリニアモータ２
４による駆動の停止と主軸台２０の停止とを同時に確実
かつ迅速に行わせることが可能である。

【００３４】なお、本発明はこのような実施例に限定さ
れるものでなく、例として次のような態様をとることも
可能である。

【００３５】(1) 本発明において、主軸台２０の往復運
動を回転体の回転運動に変換するための機構について
は、従来から知られている種々のものを応用することが
可能である。例えば、上記ボールねじ軸４６に代えて、
図３に示すようなラック７２を主軸台２０側に固定する
一方、ホーニング加工装置本体側に回転軸７４を回転可
能に支持してこの回転軸７４にピニオン７６及びディス
ク５８を固定し、ピニオン７６を上記ラック７２に噛合
してディスク５８を前記実施例と同様のキャリパ６０で
挾持及び解放するようにしてもよい。ただし、上記実施
例のようなボールねじ機構を用いれば、主軸台２０の一
定量の変位に対するディスク５８の回転量が多い（すな
わち、主軸台２０の往復速度に対するディスク５８の回
転速度の増速比が高い）ため、ディスク５８をより高速
で回すことができ、これによってディスクブレーキのブ
レーキ性能をさらに高めることができる利点がある。

【００３６】また、ボールねじ機構を用いる場合にも、
前記実施例に示すようなレイアウトに限らず、例えば図
４に示すように上記ボールねじ軸４６をコラム１４側に
回転可能に支持する一方、このボールねじ軸４６と螺合
するボールねじナット７７を主軸台２０側に固定し、上
記ボールねじ軸４６にディスク５８を固定するようにし
てもよい。この場合も、主軸台２０の昇降に伴ってボー
ルねじ軸４６とともにディスク５８が回転するため、こ
のディスク５８を用いて前記実施例と同様のディスクブ
レーキを構成することにより、主軸台２０の停止を実行
することが可能である。

【００３７】(2) 上記実施例では、ホーニング加工装置
本体側（コラム１４側）に回転体であるディスク５８を
支持したものを示したが、この回転体を主軸台２０側に
取付けるようにしてもよい。例えば前記図３に示したラ
ック７２をホーニング加工装置本体側に固定し、ピニオ
ン７６、ディスク５８、及びキャリパ６０を主軸台２０
側に取付けるようにしても、主軸台２０の制動、停止を
行うことが可能である。また、図４に示す構造におい
て、ボールねじ軸４６をコラム１４側に回転不能に固定
し、主軸台２０側にボールねじ軸４６と螺合するナット
を回転可能に取付けるとともに、このナットにディスク
５８を固定し、このディスク５８を挾持及び解放するキ
ャリパを主軸台２０側に取付けるようにしてもよい。た
だし、前記実施例のようにキャリパ６０等のブレーキ手
段をホーニング加工装置本体側に設けるようにすれば、
このブレーキ手段を主軸台２０側に設ける場合と異な
り、ブレーキ手段をホーニング加工中も移動させる必要
がないので、このブレーキ手段を作動させるための油圧
配管や空気圧配管、あるいは電気配線等をホーニング加
工装置本体側に固定しておくことが可能であり、装置の
組立て及び保全がより容易となる利点がある。

【００３８】(3) 上記実施例では、ブレーキ手段として
ディスクブレーキを用いたものを示したが、上記ディス
ク５８に代えて回転体としてドラムを設け、主軸台２０
をドラムブレーキで制動するようにしてもよい。ただ
し、上記実施例のようなディスクブレーキを用いれば、
回転体（すなわちディスク５８）の慣性モーメントをよ
り小さくすることができ、リニアモータ２４による主軸
台２０の駆動ロスをより低く抑えることができる利点が
ある。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明は、主軸台の直線運
動を回転体の回転運動に変換し、この回転体の回転を許
容する解放状態と上記回転体の回転を阻止する制動状態
とに切換えられるブレーキ手段を備えたものであるの
で、このブレーキ手段を上記解放状態から制動状態へ切
換えることにより、主軸台を任意の位置で確実にかつ迅
速に停止させることができ、ホーニング加工装置の安全
性を大幅に向上させることができる効果がある。

【００４０】ここで、請求項２記載の装置では、回転体
及びブレーキ手段を装置本体側すなわち固定側に設けて
いるため、ブレーキ手段を主軸台側に設ける場合と異な
り、このブレーキ手段の位置を常に固定させておくこと
ができ、よってこのブレーキ手段を作動させるための流
体圧配管を電気配線等を装置本体側に固定しておくこと
ができ、装置の組立て及び保全をより容易にすることが
できる効果がある。

【００４１】請求項３記載の装置では、円板及びその挾
持手段からなるいわゆるディスクブレーキにより、簡単
な構造で確実に主軸台を制動することができ、上記回転
体がドラムであるドラムブレーキに比べ、回転体自身の
慣性モーメントを小さくして主軸台の往復駆動ロスをよ
り低く抑えることができる効果がある。

【００４２】請求項４記載の装置では、運動変換機構と
して伝達効率の高いボールねじ機構を用いているので、
主軸台の往復運動を高い増速比で回転体の回転運動に変
換して回転体を高速で回転させることができ、その分ブ
レーキ手段によるブレーキ性能を高めることができる効
果がある。

【００４３】請求項５記載の装置では、リニアモータと
ブレーキ切換手段とを共通の電源に接続しているため、
電源スイッチの切換や停電等によって電源が切られた場
合に、リニアモータの停止と同時にブレーキ手段を解放
状態から制動状態へ自動的にかつ確実に切換えることが
でき、特別な制御手段を用いることなく、装置の安全性
をより高めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるホーニング加工装置
の正面図である。

【図２】上記ホーニング加工装置に設けられた主軸台停
止装置を示す一部断面正面図である。

【図３】上記主軸台停止装置の変形例を示す斜視図であ
る。

【図４】上記主軸台停止装置の変形例を示す断面正面図
である。

【符号の説明】

１０ ワーク １２ べッド（ホーニング加工装置本体） １４ コラム（ホーニング加工装置本体） ２０ 主軸台 ２４ リニアモータ ３０ 主軸 ３２ ホーニングツール ４６ ボールねじ軸 ５０ 主軸台停止装置 ５８ ディスク ５９ ボールねじナット ６０ キャリパ（挾持手段） ７０ 空気圧供給回路（ブレーキ切換手段） ７２ ラック ７６ ピニオン ７７ ボールねじナット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホーニングツールが設けられた主軸と、
   この主軸を回転可能に支持する主軸台と、この主軸台を
   上記主軸と平行な方向に移動可能に支持する装置本体
   と、上記主軸台を上記主軸と平行な方向に沿って往復運
   動させるリニアモータとを備えたホーニング加工装置に
   おいて、上記主軸台、装置本体のいずれか一方に回転可
   能に支持された回転体と、上記主軸台の直線運動を上記
   回転体の回転運動に変換する運動変換手段と、上記回転
   体の回転を許容する解放状態と上記回転体の回転を阻止
   する制動状態とに切換えられるブレーキ手段とを備えた
   ことを特徴とするホーニング加工装置の主軸台停止装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のホーニング加工装置の主
   軸台停止装置において、上記回転体及びブレーキ手段を
   上記装置本体側に設けたことを特徴とするホーニング加
   工装置の主軸台停止装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のホーニング加工
   装置の主軸台駆動装置において、上記回転体の少なくと
   も一部を円板とし、上記ブレーキ手段として上記円板を
   摩擦材により挾持する状態と解放する状態とに切換えら
   れる挾持手段を備えたことを特徴とするホーニング加工
   装置の主軸台制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のホーニ
   ング加工装置の主軸台駆動装置において、上記運動変換
   手段としてボールねじ機構を備えたことを特徴とするホ
   ーニング加工装置の主軸台制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のホーニ
   ング加工装置の主軸台駆動装置において、上記ブレーキ
   手段を制動状態に保持する保持手段と、電力の供給を受
   けることにより上記ブレーキ手段を上記保持手段の保持
   力に抗して上記制動状態から解放状態に切換えるブレー
   キ切換手段とを備えるとともに、このブレーキ切換手段
   を上記リニアモータと共通の電源に接続したことを特徴
   とするホーニング加工装置の主軸台制御装置。