JP2016209989A - ホーニングマシン - Google Patents

Abstract

【課題】少ない設置面積しか必要としないホーニングマシンが提案される。
【解決手段】このことは、加工スピンドル１１を収容するスタンド１の下方に自由空間５が存在しており、該自由空間で工作物を加工中にクランプ固定することができることによって実現される。
【選択図】図１

Description

ホーニングマシンは数多くのさまざまな課題のために、多種多様なコンフィギュレーションで構成される。垂直方向に配置されたただ１つのスピンドルを備えるホーニングマシンを出発点として、ホーニングマシンは、ホーニング加工を超えて、本来のホーニング加工プロセスに前置または後置されたプロセスステップも実行する連鎖システムへと発展をとげている。前置される加工ステップは、たとえば穴の精密中ぐり加工であり、引き続いてこの穴がホーニング加工される。ホーニング加工に後置されるプロセスステップは、たとえばその前にホーニング加工された穴のブラッシ仕上げやレーザ構造化である。

したがって本発明との関連では、部分的にはホーニングスピンドル、部分的には加工スピンドルという表現が用いられる。加工スピンドルとは、ホーニング加工に前置または後置された加工ステップを実行するスピンドルである。「スピンドル」という上位概念により、本発明との関連では、ホーニングスピンドルと加工スピンドルの両方が意味される。

ホーニングスピンドルと加工スピンドルは非常に高い開発水準に達しているにもかかわらず、「ホーニングマシン」という総合的システムには依然として改良の余地がある。

したがって本発明の課題は、すべてのスピンドルと、ターンテーブル、工具交換装置などの付属集成装置、および工作物が良好にアクセス可能であるホーニングマシンを提供することにある。それと同時に、所要の設置面積（フットプリント）が小さくなるのが望ましい。さらにはスケーリング可能性、短いむだ時間、ならびに最善のローディング・アンローディング可能性が要求される。

この課題は本発明によると、少なくとも２つの脚部を備えたスタンドを含むホーニングマシンによって解決される。スタンドは実質的に平行な２つの面を備える領域を有しており、スタンドの２つの面に少なくとも１つのホーニングスピンドル、加工スピンドル、またはその他の機能ユニットが配置されている。本発明の意味における機能ユニットの１つの例は、加工の前、途中、または後で工作物の１つまたは複数の寸法を検出する測定装置である。

本発明による機械コンセプトでは、スタンドは面状かつ実質的に平坦な基本構造を有しており、この平坦な基本構造の両方の側にそれぞれ少なくとも１つのホーニングスピンドルまたはその他の加工スピンドルが配置される。すなわち、これら両方のスピンドルはいわば「背中合わせに」スタンドに取り付けられている。つまりスタンドはホーニングマシンの中心部もしくは対称平面にあり、それによって各々のスピンドルへ良好に到達可能である。それによりメンテナンスが簡素化される。「対称平面」という概念は、厳密に幾何学的に理解されるべきものではない。図１および２を参照すると明らかなように、本発明によるホーニングマシンないしそのスタンドは実質的に対称の構造を有している。

両方の面の各々に、１つを超える加工スピンドルまたはホーニングスピンドルを配置できるので、本発明によるホーニングマシンの拡張性とフレキシビリティは非常に高い。とりわけ、１つまたは複数の加工スピンドルの取り替えや設備変更を、本発明に基づくコンセプトでは良好なアクセス性によって非常に簡単かつ迅速に実行可能である。

第１の実施形態では、本発明によるホーニングマシンは２つの脚部を備えるスタンドを有しており、スタンドと２つの脚部とは１つの平面に配置されている。それにより、少ない設置面積しか必要としない非常にスリムなホーニングマシンが得られる。このようなホーニングマシンは、たとえばスタンドの一方の面ないし側に２つのスピンドルを含むことができ、それにより、合計で２×２＝４の加工スピンドルないしホーニングスピンドルをスタンドに取り付けることができる。このことは、スピンドルの本数に比して非常に少ない設置面積で行われる。

本発明の別の実施形態は、スタンドが３つの脚部を有することを意図しており、スタンドは上から見た図面で３つの端部を備えるＴ字型の構造を有しており、３つの端部の各々に１つの脚部が設けられている。それにより本発明によるホーニングマシンのスタンドは、Ｔ字型の構造をもつ三脚（トライポッド）となる。このスタンドは、きわめて重量の大きい加工業務についても十分に安定的である。それにもかかわらず、ホーニングマシンのキャパシティと耐久性に比して設置面積が非常に小さい。

通常、Ｔ字形の構造の横桁はホーニングスピンドル張り出し部に対応する長さを有していると好ましく、それにより横桁は、スタンドの両方の面に配置された２つのスピンドルよりも遠くまで、本来のスタンドを越えて突き出すことがない。

本発明によるホーニングマシンにさまざまな加工スピンドルまたはホーニングスピンドルをフレキシブルに装備できるようにし、これらのスピンドルを工作物に対して相対的に移動させることができるようにするために、スタンドの両方の平行な面の各々に、１つまたは複数のスピンドルのための少なくとも１つの案内部または収容部が設けられている。別案として、定置のスピンドル位置も可能である。

最善のスペース利用を実現するために、スタンドの下方でそれぞれの脚部の間に自由空間が存在することが意図される。この自由空間で複数の工作物をクランプして、スタンドの向かい合う側にある２つの加工スピンドルによって同時に加工することができる。この自由空間を通過させて１つの工作物をマシンの１つまたは複数の加工スピンドルまたはホーニングスピンドルに供給することも可能である。それにより、本発明によるマシンは、非常に小さい設置面しか必要としないにもかかわらず、フレキシビリティがいっそう大きくなる。

本発明の好ましい実施形態では、ホーニングマシンは下部構造を有しており、スタンドの脚部は下部構造と結合されている。それにより、非常に剛性が高く堅固な構造がもたらされる。さらに、本発明によるホーニングマシンのモジュール性がいっそう改善される。

本発明のさらに別の好ましい実施形態では、スタンドの下方の自由空間に工作物の取扱および／またはクランプをするための手段が配置される。クランプ手段がスタンドとともに移動可能であることも可能である。このことは、工作物を加工空間へ運び入れ、引き続いてそこで固定するための手段が、加工空間もしくはそのすぐ近傍に設けられることを意味している。後者は、工作物が正確な位置で固定され、引き続いて本発明のホーニングマシンに配置された加工スピンドルのうち１つまたは複数により加工されるクランプテーブルあるいは割出し台であってよい。

工作物の取扱および／またはクランプをするための手段はターンテーブルおよび／または搬送装置であってよく、特に、ステップストローク式駆動装置または従来技術から知られているその他の手段であってよい。

生産速度の高い効率的な製造を実現するために、本発明のさらに別の好ましい実施形態では、下部構造またはスタンドに少なくとも１つの工具マガジンおよび／または工具交換器が配置されている。それにより、工具が摩減したときや、他の工具を用いる別の加工ステップが実行されるべきときに、工具を取り替えるのが簡単かつ迅速に可能である。

工具マガジンおよび工具交換器としては、従来技術から知られているどのような装置およびシステムでも適用することができる。特にチェーンマガジン、リングマガジン、またはリニアマガジンなどを適用することができる。工具交換器についても、市場にあるどのような工具収容システムでも適用することができる。このように本発明のホーニングマシンは、既存の製造装置へ良好に組み込むことができる。

ホーニングスピンドル以外に、精密中ぐり加工、ブラッシ仕上げ、中ぐり加工、リーマ加工などを行うためのスピンドルも、本発明によるホーニングマシンによって利用することができる。

本発明の上記以外の利点や好ましい実施形態は、以下の図面、その説明、および特許請求の範囲から読み取ることができる。図面、その説明、および特許請求の範囲に開示されているすべての構成要件は、単独でも相互の任意の組合せとしても、本発明の要部となり得る。

本発明によるホーニングマシンのスタンドの第１の実施例を示す模式図である。 本発明によるホーニングマシンのスタンドの第２の実施例である。 本発明によるホーニングマシンである。

図１には、２つの脚部３を備えるスタンド１が側面図として、および上から見た図として模式的に示されている。スタンド１と脚部３は、通常、一体的な溶接構造として製作される。機械の規模によっては、脚部３をスタンド１とねじ止めすることもできる。

スタンド１の脚部３は下部構造７と結合されている。下部構造７の上に、（図示しない）工具交換器、搬送装置、クランプ手段と工具マガジン、または付随プロセスのためのその他の動作手段を配置することができる。

スタンド１には、１つまたは複数のスピンドル１１（ホーニングスピンドルまたはその他の加工スピンドル）を収容する役目を果たす収容部９が構成されている。収容部９は、２つの加工ステップの間にスピンドル１１を収容部に沿って、すなわち図１では水平方向に、次の使用位置に達するまで移動させることができるように構成されていてよい。別案として、たとえばねじ止めによって、スピンドル１１をスタンド１に固定的に配置することも可能である。

図１の下側部分には、本発明によるスタンド１を上から見た図が示されている。ここで明らかとなるように、スタンド１と脚部３は実質的に平坦な構造物をなしており、この平坦な構造物１の両方の側に収容部９が配置されている。スタンド１の両方の側に配置されるこれらの収容部９に、１つまたは複数のスピンドル１１を配置することができる。上から見た図からは、本発明によるホーニングマシンの対称な構造が非常に明らかとなる。スタンド１が対称平面に配置されているので、スピンドルは両方の方向で外方に向かって突出し、そのようにして非常にアクセス性がよくなっている。さらに、わずかな設置面積しか必要とされることがない。

脚部３と収容部９の間には、図１の側面図で見てスタンド１の下方に、ホーニングマシンの加工スペースを同時に区切る自由空間５がある。自由空間５を通して、工作物（図示せず）が加工されるべき場所に達するまで、加工スペースへ運び入れることができる。そこで工作物は従来式の仕方により、たとえば専用に製作された収容部で、あるいは割出し装置で、クランプ固定される。工作物が適正にクランプされるとただちに、１つまたは複数のスピンドル１１が加工を開始することができる。

スピンドル１１は、多くのホーニングスピンドルにおいて該当するように、垂直方向へ作動するように構成されている。

図面を見やすくするため、上から見た図には、スタンド１の下を通過して延びる、少なくとも１つの工作物１３を有する工作物搬送部１４が破線で示されている。それにより、本発明のホーニングマシンによって２つの工作物を同時に、または順次、スタンド１の両方の側に配置されたスピンドル１１を用いて加工するという選択肢がある。

本来のホーニングマシンの非常に小さな設置面積にもかかわらず、ホーニング・加工スピンドル１１の張り出しが非常にわずかであっても、大型で長い工作物１３を加工できることも明らかとなる。それによってホーニングマシンの高い剛性がもたらされ、このことは加工品質とサイクル時間にプラスの影響を及ぼす。

図１に示す実施例では、全部で２つのホーニング・加工スピンドル１１がスタンド１の収容部９に配置されている。各々のホーニング・加工スピンドル１１が収容部９に沿って、すなわち水平方向へ、スタンド１に対して相対的に移動することができる。スピンドル１１は、所望の位置に達するとただちに係止されて、ホーニング加工またはその他の加工ステップのために使用準備が整う。このようなスピンドル１１の横方向運動は、横方向キャリッジ２３を用いて行われる。横方向キャリッジ２３は、加工位置および工具交換器２１の上でスピンドル１１を位置決めする役目を果たす。

図２には、本発明によるホーニングマシンの別の実施例が示されている。この実施例では、スタンド１は３つの脚部３を含んでいる。スタンド１は、上から見た図ではＴ字型の構造を有している。このＴ字型の構造の各端部に、それぞれ１つの脚部３．１から３．３が設けられている。図面を見やすくする都合上、図２ではスピンドル１１も工作物１３も示されていない。しかしながら、このような一種の三脚のような非常に頑丈な構造においても、スタンドの下方で脚部３．１から３．３の間に広い自由空間５が存在することが明らかとなる。

スタンド１のＴ字形の構造は、説明のために、本来のスタンド１と横桁１５とに下位区分される。脚部３．２および３．３は横桁１５の下方に配置されている。収容部９は本来のスタンド１にある。このようなＴ字形の構造ではスタンド１がきわめて頑丈になる。それにもかかわらず自由空間５が非常に広く、工作物をさまざまな方向から自由空間５ないしは加工空間に入れることができる。特に、脚部３．２および３．３の間を通して自由空間５の中へと工作物を動かすことが可能である。当然ながら、スタンド１の側から自由空間５の中へ工作物１３を入れることもできる。

図３は、３つの脚部３を含み、それによって構造的に図２の実施例に相当するスタンド１を備えたホーニングマシンを示している。

図３に示す実施例では、全部で４つのホーニング・加工スピンドル１１がスタンド１の収容部９に配置されている。４つのホーニング・加工スピンドル１１の各々を、収容部９に沿って、すなわち水平方向に、スタンド１に対して相対的に移動させることができる。スピンドル１１は、所望の位置に達するとただちに係止されて、ホーニング加工またはその他の加工ステップのために使用準備が整う。

スタンド１の下方でそれぞれの脚部３の間の自由空間５にはターンテーブル１７がある。ターンテーブル１７は下部構造７と結合されており、工作物を加工のために意図される位置へと迅速かつ確実に移す役目を果たす。ターンテーブル１７には、加工されるべき工作物１３に合わせて個別に適合化された交換部品を装備することができる。

別案として、ターンテーブル１７をスタンド１に配置することもできる。ターンテーブル１７の運動方向すなわち回転軸は、垂直方向に延在してよい。

最後に、工作物１３をクランプまたは保持する少なくとも１つの装置１９がさらに存在する。この装置１９はゼロ点クランプシステムを含んでいてよく、および／または機械式、電気式、空気圧式、もしくは油圧式に駆動されるデバイスを備えていてよい。

クランプをする装置１９は、ターンテーブル１７の上、スピンドル１１のためのスタンド１の上、下部構造７の上、あるいはスピンドル１１に共に移動するように取り付けることができる。

さらに、円形マガジン、リニアマガジン、平型マガジン、チェーンマガジンなどとして施工することができる工具交換器２１がある。工具交換器２１は、工具を交換するために、並進または回転による相対運動をスピンドル軸に対して行う。図３では、工具交換器２１は一例として円形マガジンの形態で示されている。

１つまたは複数の工具交換器２１は、スタンド１、下部構造７、脚部３、またはスピンドル１１に取り付けることができる。

スピンドル１１の横方向運動は横方向キャリッジ２３を用いて行われるが、これは大部分がスピンドル１１とその周辺機器によって隠れているため、図３には良く見ることができない。横方向キャリッジ２３は、加工位置および工具交換器２１の上でスピンドル１１を位置決めする役目を果たす。

すでに述べたとおり、スピンドル１１をスタンド１に固定的に結合することも可能である。２つまたはそれ以上のスピンドル１１を横方向キャリッジ２３に配置して、一緒に加工位置へと動かすことも可能である。このケースでは、互いに結合されているスピンドル１１のゲージが、別個の調節ユニットを通じて手動式または自動式に調整される。

工作物の供給はターンテーブル１７への供給ユニットを通じて行われる。この供給は昇降・回転運動として行うことができる。たとえばステップストローク搬送部、シャトル、ガントリ、ロボット、または手作業などの別案のローディング装置を通じての、ターンテーブル１７のさらに別のローディング手段も同じく可能である。このことは、本発明による思想のフレキシビリティを強く裏づける。

図１および図３から非常に明らかになるとおり、本発明によるホーニングマシンのすべてのコンポーネントは非常に良好にアクセス可能であるが、それは、支持構造すなわち脚部３を備えるスタンド１がいわば機械の中央に配置されており、この中央に配置されたスタンド１からすべての取り付け部品が外方に向かって突き出しているからである。このことは、スピンドル１１であれ駆動装置であれ工具交換器２１であれターンテーブル１７その他であれ、すべての取り付け部品の非常に良好なアクセス性を可能にする。それと同時に、本発明による機械の所要スペースが、加工されるべき工作物のサイズに比してきわめて少ないことも明らかとなる。

１ スタンド
３ 脚部
５ 自由空間
７ 下部構造
９ 収容部
１１ スピンドル
１３ 工作物
１４ 工作物搬送部
１５ 横桁
１７ ターンテーブル
１９ クランプする装置
２１ 工具交換器
２３ 横方向キャリッジ

Claims (11)

1. 少なくとも２つの脚部（３）を備えたスタンド（１）を含むホーニングマシンにおいて、前記スタンド（１）は実質的に平行な２つの面を備える領域を有しており、前記スタンド（１）の２つの前記面に少なくとも１つのホーニングスピンドル（１１）、その他の加工スピンドル（１１）、またはその他の機能ユニットが配置されているホーニングマシン。
2. 前記スタンド（１）は２つの脚部（３）を有しており、前記スタンド（１）と２つの前記脚部（３）とは１つの平面に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のホーニングマシン。
3. 前記スタンド（１）は３つの脚部（３．１，３．２，３．３）を有しており、前記スタンド（１）は上から見た図面で３つの端部を備えるＴ字型の構造を有しており、３つの前記端部の各々に１つの脚部（３．１，３．２，３．３）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のホーニングマシン。
4. 前記スタンド（１）の両方の平行な面の各々にスピンドル（１１）のための少なくとも１つの収容部（９）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のホーニングマシン。
5. 前記スタンド（１）の下方でそれぞれの脚部（３）の間に自由空間（５）が存在することを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のホーニングマシン。
6. 前記ホーニングマシンは下部構造（７）を有しており、前記スタンド（１）の前記脚部（３）は前記下部構造（７）と結合されていることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のホーニングマシン。
7. 前記スタンド（１）の下方の自由空間（５）に工作物（１３）の取扱および／またはクランプをするための手段が配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載のホーニングマシン。
8. 工作物（１３）の取扱および／またはクランプをするための前記手段は下部構造（７）、スタンド（１）、および／またはターンテーブル（１７）に取り付けられていることを特徴とする、請求項７に記載のホーニングマシン。
9. 前記スタンド（１）の下方の前記自由空間（５）にターンテーブル（１７）および／または搬送装置が配置されていることを特徴とする、請求項７または請求項８のいずれか１項に記載のホーニングマシン。
10. 下部構造（７）またはスタンド（１）に工具マガジンおよび／または工具交換器（２１）および／またはゼロリングが配置されていることを特徴とする、請求項５から請求項９のいずれか１項に記載のホーニングマシン。
11. 少なくとも１つのホーニングスピンドル（１１）に追加して、精密中ぐり加工、ブラッシ仕上げ、中ぐり加工、リーマ加工、ローラバニシング加工、粗面加工、フォームホーニング加工、面取り加工、流体ジェット加工、または計測のためのスピンドルが設けられていることを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載のホーニングマシン。

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