JPH0818249B2 - 非真円内面ホ−ニング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はホーニング装置に関し、さらに詳細には、
非真円内面を有する工作物の内面ホーニング仕上に使用
するホーリング装置に関するものである。

（従来の技術） ホーニング仕上は、精密中ぐり、研削などによって仕
上げられた穴内径面や円筒外径面などの工作物表面をさ
らに平滑にするとともに、該表面の加工精度も向上させ
る目的で、角形棒状の細粒砥石を上記工作物表面に面接
触させて軽く研削する仕上げ方法であって、ラップ仕上
および超仕上とともに最も優れた工作物表面を造ること
ができる精密仕上のひとつである。

そして、ホーニング仕上は、他の精密仕上と比較し
て、工作機械の精度に直接頼ることなく高精度の加工が
可能であること、および真円度に加えて真直度も改善す
る能力を有することなどのすぐれた長所を有しており、
特に、内燃機関のシリンダや砲身等の内径面の仕上方法
として一般に採用されている。

このホーニング仕上を行う専用工作機械としてホーニ
ング盤がある。該ホーニング盤は工作物別に種々の専用
機があるが、その一般的な基本構造は、数個の細粒砥石
を保持するホーンヘッドを備えてなり、該ホーンヘッド
と工作物との間に相対的な回転運動と往復運動とを行わ
せるとともに、上記砥石に所定の圧力を加えて、同時に
多量の工作液を注ぎながら、上記工作物の表面の工作を
行うようにされている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、従来のホーニング仕上は、断面が真円形状
を有する円筒表面の加工を行なうものであるが、近時の
技術の進歩に伴って、工作物の表面の形状も多種多様化
し、例えばロータリエンジンのロータハウジングの内径
面のように、非真円形状断面を有する工作物の内径面に
ついてもホーニング仕上げが要求されるようになってき
ている。

しかしながら、従来のホーニング盤では、このような
非真円形状断面を有する工作物の内径面の仕上げには構
造上適用することができず、すなわち、上記細粒砥石が
非真円内径面に忠実に倣うことができず、その改良が要
望されていた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、 砥石に往復運動を与えながら、非真円形の内周面を有
する工作物の当該内周面をホーニング仕上げするホーニ
ング装置であって、 ホーンヘッドを上下往復動可能に支持する第１主軸
と、 第１主軸と同一軸線方向の軸線を有し、工作物が取り
付けられる第２主軸と、 ホーンヘッドの先端に取り付けられたマンドレルと、 マンドレルの、工作物内周面に対面する位置に取り付
けられた砥石と、 砥石を、工作物内周面に向けて付勢する付勢手段と、 第２主軸を、その軸線を中心として回転自在に支持す
る揺動台と、 該揺動台を、第２主軸の軸に対して直角な１方向に往
復移動自在に載置する基台と、 前記第２主軸と平行であって、前記揺動台に回転自在
に設けられたカム軸と、 第２主軸に固定された第１の駆動歯車と、 カム軸に固定され、第１の駆動歯車と同一歯数を有
し、かつ、第１の駆動歯車と噛合された第２の駆動歯車
と、 前記カム軸に設けられたカムであって、その外周面の
輪郭が、第２主軸に取り付けられた工作物の内周面の輪
郭と同一に設定されてなるカムと、 前記基台に設けられ、前記カムの外周面と当接された
カムフォロアと、 前記カム軸を回転駆動する駆動手段と を備えてなることを特徴とするものである。

（作用） 砥石装置と工作物保持装置とは互いに同期して駆動す
る。砥石装置の駆動により、該砥石装置の第１主軸に設
けられたホーンヘッドは工作物の軸線方向へ往復動作す
る。一方、工作物保持装置の駆動により、第２主軸が回
転動作するとともに、カム機構の作用で、揺動台が上記
第２主軸の回転動作に同期して往復動作する。これによ
り、該揺動台の往復動作と上記第２主軸の回転動作とに
より形成される揺動軌跡が、該第２主軸に取付けた工作
物の非真円内面の輪郭に一致することとなり、上記ホー
ンヘッドの砥石は上記工作物の非真円内面に倣いながら
この内面を研削する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本発明に係る非真円内面ホーニング装置を第１図に示
し、該装置は砥石１を駆動させる砥石装置２と、工作物
３を保持し駆動させる工作物保持装置４とを備えてな
り、該工作物保持装置４が床面５上に設置されるととも
に、この工作物保持装置４の上方に上記砥石装置２が設
置される構造とされた縦型のものである。なお、上記工
作物３は、例えばロータリエンジンのロータハウジング
のように、非真円形状断面の穴６を有する工作物であ
る。

砥石装置２は第１主軸７と該第１主軸７に設けられた
ホーンヘッド８を主要部として備えている。

第１主軸７はスライド台９に固定されており、該スラ
イド台９は、補助スライド10に上下方向へ摺動可能に取
付けられるとともに、駆動シリンダ（図示省略）に連結
されている。これにより、上記第１主軸７が上下方向へ
往復動作可能とされている。また、上記補助スライド10
は、装置本体11に上下方向へ摺動可能とされるととも
に、その下端にマンドレルガイド12が固定され、これに
駆動シリンダ13のロッド13aが連結されている。これに
より、上記補助スライド10が上下方向へ往復動作可能と
されている。したがって、第１主軸７は、加工位置への
上下動作が上記補助スライド10によりなされるととも
に、加工時の上下往復動作が上記スライド台９によりな
される。

ホーンヘッド８は、取付本体14、マンドレル15、ウェ
ッヂ16、および砥石１を保持する砥石ホルダ17を備えて
なり、該ホーンヘッド８は上記第１主軸７に軸受18を介
して取付けられるとともに、上記第１主軸７の作用によ
り工作物３の軸線方向へ往復動可能とされている。

取付本体14は、取付軸部19と該取付軸部19の先端に設
けられたマンドレル取付部20とから構成され、内部にガ
イド孔21、21が貫設された筒状とされている。上記取付
軸部19の基端（上端）は、第１主軸７に上記軸受18を介
して軸支されている。また、上記マンドレル取付部20の
ガイド孔21には、マンドレル15が取付ボルト22により取
付られている。

マンドレル15は第２図に示すように、断面コ字形状の
棒状に形成されるとともに、上記ガイド孔21、21に連通
するガイド孔23が形成されている。該ガイド孔23には上
記ウェッヂ16が摺動可能に装着されるとともに、上記マ
ンドレル15の先端部（下端部）に砥石ホルダ17が半径方
向に突出退入可能に取付られている。

ウェッヂ16は傾斜面16aを有し、これが上記砥石ホル
ダ17の傾斜面17aに摺接可能に係合するとともに、上端
面16bに作動杆24が連接されている。該作動杆24は復帰
スプリング25により上方へ常時付勢されるとともに、上
端に駆動シリンダのロッド26が当接されている。これに
より、作動杆24が上記ガイド孔23内で上下動してウェッ
ヂ16を昇降させ、上記砥石ホルダ17を半径方向に突出退
入させるようにされている。

砥石ホルダ17の外端に砥石１が取付けられ、該砥石１
は具体的には角形棒状の細粒砥石とされている。

工作物保持装置４は、基台30、揺動台31、カム機構32
および第２主軸33を主要部として備えている。

基台30はその一端部30aに駆動シリンダ34のロッド34a
が連結され、工作物３の取り替え時に、第２主軸33の工
作位置Ａと取り替え位置Ｂとの間で、床面５上を移動可
能とされている。

なお、上記工作位置Ａは位置決め装置35により設定さ
れ、この設定位置は調節ボルト35aにより調節される。

揺動台31は上記基台30上にベアリング36、36を介して
移動可能に設けられ、該揺動台31に、上記第２主軸33が
軸受37、37により回転可能に軸支されている。該第２主
軸33の上端33aには治具38が取付られ、これに上記工作
物３が着脱可能に取付られる。また、第２主軸33の駆動
歯車39は、該第２主軸33と軸線を平行にして並設された
カム軸40の駆動歯車41に歯合されている。該両駆動歯車
39、41は歯車比が1:1に設定され、これにより、該カム
軸40と第２主軸33は同一回転速度で回転するように連係
されている。また、上記カム軸40はプーリ42、伝動ベル
ト43、プーリ44を介して駆動モータ45の駆動軸45aに連
係される一方、下端部にカム46が設けられている。

該カム46は上記基台30に設けられたカムフォロア47と
によりカム機構32を構成している。

上記カム46のカム面つまり外周面48の輪郭形状は上記
工作物３の穴６の内径面6a（第２図参照）の輪郭と合同
な非真円に形成されるとともに、上記カムフォロア47は
基台30に取付られた支軸49に自由回転可能に軸支されて
いる。

しかして、上記カム軸40の回転により、そのカム面48
がカムフォロア47の外周面に転接すると、揺動台31は上
記第２主軸33の回転動作に同期して、基台30上を往復動
作することとなる。これにより、上記揺動台31の往復動
作と第２主軸33の回転動作とにより形成される揺動軌跡
は、上記工作物３の非真円内面6aの輪郭に一致すること
となる。なお、50は上記カム46をカムフォロア47に常時
当接させるための弾発スプリングである。

次に、以上にように構成された非真円内面ホーニング
装置によるホーニング加工の作用要領を説明する。

砥石装置２の補助スライド10が下降して、マンドレ
ルガイド12が工作物保持装置４の第２主軸33に固定され
た工作物３の穴６内に挿入する。この後、スライド台９
の下降により、第１主軸７が下方へ突出して、ホーンヘ
ッド８のマンドレル15を上記穴６内に挿入する。

作動杆24によるウェッヂ16の作用により、砥石ホル
ダ17が半径方向外方へ突出して、該砥石ホルダ17の砥石
１が工作物３の穴６の非真円内面6aに所定の圧力をもっ
て当接する。

この加圧状態で、上記第２主軸33が回転動作すると
同時に、これに同期してカム機構32が作動して、揺動台
31が水平方向へ往復動作し（第１図において左右方
向）、この往復動作と回転動作とにより、上記工作物３
の非真円内面6aの輪郭に一致する揺動軌跡をもった動作
がなされる。

一方、上記第１主軸７が、スライド台９の作動により
工作物３の軸線方向つまり上下方向へ往復動作する。

これにより、砥石ホルダ17の砥石１が、上記穴６の非
真円内面6aに倣いながらこの内面を軽く研削する。

穴６の非真円内面を所定の内径寸法まで研削する
と、これを従来周知の自動定寸装置等により検出して、
砥石装置２および工作物保持装置４が停止する。する
と、復帰スプリング25の作用により、作動杆24が上方へ
復帰して、砥石ホルダ17がマンドレル15内に退入し、こ
の後、第１主軸７が上方へ後退して、ホーンヘッド８を
工作物３の穴６内から抜き出し、工作物３の交換を行
う。

この工作物３の交換は、駆動シリンダ34のロッド34a
が退入して、揺動台31が工作位置Ａから取り替え位置Ｂ
へ移動して行われ、交換後、再び上記ロッド34aが突出
して、揺動台31は工作位置Ａへ移動復帰される。

以後ないしの工程を繰り返す。

（発明の効果） 本発明は、以上のとおりなるので、砥石を回転駆動す
ることなく、工作物の非真円内面に砥石を同期して当接
させることができる。すなわち、砥石を工作物の内周面
に押圧するための装置は、ホーンヘッドを上下往復動可
能に支持する第１主軸と、ホーンヘッドの先端に取り付
けられたマンドレルと、マンドレルの、工作物内周面に
対面する位置に取り付けられた砥石と、砥石を、工作物
内周面に向けて付勢する付勢手段とによって構成される
ので、工作物が変わっても交換部分が少なく、高精度を
もって加工できる。

しかも、第１主軸に対してホーンヘッドを上下往復動
させるだけで、砥石を非真円形である工作物の内面に確
実に当接させることができるので、砥石の駆動および支
持手段に変更を必要とせず、工作物が変わっても交換部
分が少なくてすむ。

さらに、第２主軸とカム軸とを揺動台に平行に設置し
ていて、かつ、、歯数を同数とし、しかも、第２主軸と
カム軸とは軸線を一致させて取付けられているので、カ
ムの外周面の軌跡にそって第２主軸が往復動するととも
にカム軸の回転に同期して回転させ、カムの形状と砥石
の当接位置の軌跡とを同期させることができる。

しかも、砥石は上下往復動するマンドレルの、工作物
内周面に対応する位置に取り付けられて、工作物内面に
向けて付勢されているところ、工作物内周面が非真円で
あるにもかかわらず、砥石と工作物の当接位置は、常に
一定位置を保持するので、付勢部材による付勢力が常に
一定に保たれ、ホーニング仕上げ加工が一定の圧力でお
こなわれ、仕上げ精度が向上する。

工作物の回転とカムの回転とは１対１で同期して回転
するので、カムの形状の決定が容易であり、工作物の形
状変更に伴うカムの交換も容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の非真円内面ホーニング装置の一例を示
す縦断面図、第２図は第１図におけるII−II線に沿った
断面図である。 １……砥石、２……砥石装置、３……工作物、４……工
作物保持装置、６……工作物の穴、７……第１主軸、８
……ホーンヘッド、17……砥石ホルダ、30……基台、31
……揺動台、32……カム機構、33……第２主軸、40……
カム軸、46……カム、47……カムフォロア、Ａ……工作
位置、Ｂ……取り替え位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砥石に往復運動を与えながら、非真円形の
   内周面を有する工作物の当該内周面をホーニング仕上げ
   するホーニング装置であって、 ホーンヘッドを上下往復動可能に支持する第１主軸と、 第１主軸と同一軸線方向の軸線を有し、工作物が取り付
   けられる第２主軸と、 ホーンヘッドの先端に取り付けられたマンドレルと、 マンドレルの、工作物内周面に対面する位置に取り付け
   られた砥石と、 砥石を、工作物内周面に向けて付勢する付勢手段と、 第２主軸を、その軸線を中心として回転自在に支持する
   揺動台と、 該揺動台を、第２主軸の軸に対して直角な１方向に往復
   移動自在に載置する基台と、 前記第２主軸と平行であって、前記揺動台に回転自在に
   設けられたカム軸と、 第２主軸に固定された第１の駆動歯車と、 カム軸に固定され、第１の駆動歯車と同一歯数を有し、
   かつ、第１の駆動歯車と噛合された第２の駆動歯車と、 前記カム軸に設けられたカムであって、その外周面の輪
   郭が、第２主軸に取り付けられた工作物の内周面の輪郭
   と同一に設定されてなるカムと、 前記基台に設けられ、前記カムの外周面と当接されたカ
   ムフォロアと、 前記カム軸を回転駆動する駆動手段と を備えてなる非真円内面ホーニング装置。