JPH0818250B2 - 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
するホーニ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、近似の
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付勢し
て取り付けられた砥石と、 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、 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、 第２主軸を回転駆動する駆動手段と、 揺動台に形成された嵌合ねじ部に螺合する駆動軸を備
え、該駆動軸を正逆回転させることにより揺動台を基台
に対して往復移動させるパルスモータと、 第２主軸の回転に対応した検出信号を検出する検出手
段と、 検出した検出信号に基づいて動作して、工作物内面の
所望輪郭に対応した正逆回転を実現するパルス信号をパ
ルスモータに供給する制御手段とを備え、 もって、第２主軸の回転角に対応したパルスモータに
よる前記揺動台の往復動作と、前記第２主軸の回転動作
とにより形成される軌跡が、第２主軸に取り付けられた
工作物の所望の非真円内面の輪郭に一致するように設定
されてなる ことを特徴とするものである。

例えば、前記移動手段はパルスモータであるととも
に、前記制御手段は前記主軸に同期して回転するロータ
リエンコーダを備えている。

（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、揺動台が移動手段の作用で、上記
第２主軸が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主軸に取付けられた
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が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作可能とされている。

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、移動手段3
2、制御手段33および第２主軸34などを主要部として備
えている。

基台30はその一端部30aに駆動シリンダ35のロッド35a
が連結され、工作物３の取り替え時に、第２主軸34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36により設定さ
れ、この設定位置は調節ボルト36a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37、37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34が軸
受38、38により回転可能に軸支されている。該第２主軸
34の上端34aには治具39が取付られ、これに上記工作物
３が着脱可能に取付けられる。また、第２主軸34の駆動
歯車40は、該第２主軸34と軸線を平行にしてかつ回転可
能に並設された中間軸41の駆動歯車42に歯合されてい
る。該両駆動歯車40、42は歯車比が1:1に設定され、こ
れにより、該中間軸41と第２主軸34は同一回転速度で回
転するように連係されている。また、上記中間軸41はプ
ーリ43、伝動ベルト44、プーリ45を介して駆動モータ46
の駆動軸46aに連係される一方、下端部にロータリエン
コーダ47が設けられている。

移動手段32は上記揺動台31を移動させるためのもの
で、具体的にはパルスモータからなる。該パルスモータ
32は、上記基台30の一端部30aに取付ブラケット48を介
して設けられるとともに、その駆動軸32aは所定のねじ
ピッチを有するボルト形状に形成されており、これが上
記揺動台31の一端部31aに設けられた嵌合ねじ部49に螺
進退可能に螺合されている。そして、上記パルスモータ
32の駆動軸32aが正逆回転すると、上記揺動台31が第１
図において左右方向へ往復動作するようにされている。

制御手段33は第２主軸34の回転速度を検出するととも
に、その検出信号により上記移動手段32を作動制御する
ためのもので、具体的には、上記ロータリエンコーダ47
のほか、図示省略するが、電気的制御装置などを備えて
なるNC（数値制御）方式のものである。

上記制御手段33は、ロータリエンコーダ47が上記第２
主軸34に同期して回転すると、これに対応した検出信号
（制御信号）を電気的パルス信号として上記パルスモー
タ32に出力し、該パルスモータ32を所定の回転角度だけ
正逆回転させるように構成され、これにより、上記揺動
台31は上記第２主軸34の回転動作に同期して、往復動作
することとなる。しかして、該揺動台31の往復動作と上
記第２主軸34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（第２図参照）の輪郭
に一致するように設定されている。

次に、以上の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動要領を説明する。

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34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34が回転動作すると
同時に、制御手段33の作用により、パルスモータ32が第
２主軸34の回転動作に同期して作動して、揺動台31は第
２主軸34の回転動作に同期して往復動作し、この往復動
作と回転動作とにより、上記穴６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6a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35のロッド35a
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35a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、ホーンヘッドが第１主軸に上
下往復動可能に支持され、工作物は、この第１主軸と同
一軸線方向の軸線を有する第２主軸に取り付けられ、砥
石が、ホーンヘッドの先端に取り付けられたマンドレル
の工作物内周面に対面する位置に取り付けられ、この砥
石が、工作物内周面に向けて付勢され、第２主軸は揺動
台に、その軸線を中心として回転自在に支持され、該揺
動台は基台に、第２主軸の軸に対して直角な１方向に往
復移動自在に載置され、揺動台に形成された嵌合ねじ部
に螺合する駆動軸を備えているパルスモータの当該駆動
軸を正逆回転させることにより揺動台を基台に対して往
復移動させ、検出手段によって、第２主軸の回転に対応
した検出信号を検出し、制御手段によって、検出した検
出信号に基づいて、工作物内面の所望輪郭に対応した正
逆回転を実現するパルス信号をパルスモータに供給し、
もって、第２主軸の回転角に対応したパルスモータによ
る前記揺動台の往復動作と、前記第２主軸の回転動作と
により形成される軌跡が、第２主軸に取り付けられた工
作物の所望の非真円内面の輪郭に一致するように設定さ
れてなるので、砥石を上下往復動作させるだけで、非真
円内面を有する工作物の当該非真円内面をホーニング加
工することができ、砥石自体を回転せず、砥石に対する
付勢力が一定に保たれるので、高精度のホーニング加工
を可能とする。

しかも、工作物を保持する揺動台もその軸に直交する
一方向にのみ揺動すればよいので、複雑な構成を必要と
しない。

さらに、検出手段によって、第２主軸の回転に対応し
た検出信号を検出し、制御手段によって、工作物内面の
所望輪郭に対応した正逆回転を実現するパルス信号をパ
ルスモータに供給し、これによって、第２主軸の回転角
に対応したパルスモータによる前記揺動台の往復動作
と、前記第２主軸の回転動作とにより形成される軌跡
が、第２主軸に取り付けられた工作物の所望の非真円内
面の輪郭に一致するように設定してなるので、工作物の
異なる非真円内面にも大きな装置の変更を要せず対応す
ることができる。

【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……移動手段（パルスモータ）、33……
制御手段、34……第２主軸、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付勢して
   取り付けられた砥石と、 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、 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、 第２主軸を回転駆動する駆動手段と、 揺動台に形成された嵌合ねじ部に螺合する駆動軸を備
   え、該駆動軸を正逆回転させることにより揺動台を基台
   に対して往復移動させるパルスモータと、 第２主軸の回転に対応した検出信号を検出する検出手段
   と、 検出した検出信号に基づいて動作して、工作物内面の所
   望輪郭に対応した正逆回転を実現するパルス信号をパル
   スモータに供給する制御手段とを備え、 もって、第２主軸の回転角に対応したパルスモータによ
   る前記揺動台の往復動作と、前記第２主軸の回転動作と
   により形成される軌跡が、第２主軸に取り付けられた工
   作物の所望の非真円内面の輪郭に一致するように設定さ
   れてなる 非真円内面ホーニング装置。