(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホーニングツールをホーニングスピンドルに連結するための方法であって、
ホーニングツールの中心軸がホーニングスピンドルの中心軸に対して同軸上に位置している状態で、ホーニングスピンドル内のつなぎ位置へ、ホーニングツールを挿入し、
ホーニングスピンドルに付設された調整装置を作動させることによってホーニングツールをホーニングスピンドルにロックし、ホーニングツールをホーニングスピンドルにロックする際に、ホーニングスピンドルの調整ロッドをホーニングツールのプッシュロッドに連結し、しかも、ホーニングスピンドルへのホーニングツールのロックと、プッシュロッドへの調整ロッドの連結とが、調整ロッドをホーニングツールの方向へ１回のみ作業移動することによって実現され、連結工程の終端でホーニングツールの精密な連結が確実に行なわれるように調整装置が制御管と調製ロッドを備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
ホーニングツールのプッシュロッドに対するホーニングスピンドルの調整ロッドの連結が、調整ロッドとプッシュロッドとの間の相対回転なしに、調整ロッドをプッシュロッドの方向へ並進移動させることによってのみ実現され、
ホーニングスピンドルの調整ロッドをホーニングツールのプッシュロッドに連結する際、引張および圧縮の負荷に耐えられる、遊びのない接続が、ホーニングスピンドルの調整ロッドとホーニングツールのプッシュロッドとの間で実現される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
調整装置が並進移動され、その並進移動が、調整ロッドの移動によって引き起こされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
プッシュロッドへの調整ロッドのロックが、調整ロッドをプッシュロッドに対して相対的に並進移動させることによって引き起こされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
プッシュロッドへ調整ロッドが当接する際、連結スリーブが調整ロッドに対して相対的に移動し、連結スリーブによって、連結部材が、力の伝達によりプッシュロッドにロックされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
連結スリーブの相対移動をエネルギー蓄積部によって引き起こし、調整装置に対して相対的に調整ロッドが移動することによって、エネルギー蓄積部を解放することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
エネルギー蓄積部に蓄積されたエネルギーは、ばね装置によって機械的に蓄積されていることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
調整ロッドをプッシュロッドに連結する際、調整ロッドの流路とプッシュロッドの流路との間に、密封されて連通する接続部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
調整装置をホーニングスピンドルの中心軸に沿って移動させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ホーニングツールをホーニングスピンドルにロックするために調整装置をホーニングツールの方向へ移動させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
調整装置を調整移動することによって、ホーニングツールをホーニングスピンドルに積極的に接続するために、少なくとも１つのロック装置を作動させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
力およびトルクをホーニングツールのツール本体に伝達するためのシャンクと、
ホーニングツールのプッシュロッドへ加工力を与えるためにシャンクに付設された調整ロッドと、
ホーニングツールの分離可能な連結のために構成されていて、シャンクの終端側に設けられたツール運搬装置とを具備するホーニングスピンドルであって、
ツール運搬装置に少なくとも１つの調整装置が付設されており、調整装置がツール本体をシャンクに固定するために構成されており、
調整ロッドとプッシュロッドとの間の相対回転なしに、プッシュロッドの方向へ調整ロッドを並進移動させることによって、調整ロッドがプッシュロッドに連結されるように構成されており、
引張および圧縮の負荷に耐えることができ、かつ力を伝達するように遊びなく連結するために、ホーニングツールのプッシュロッドを軸連結部が、調整ロッドに付設されていることを特徴とするホーニングスピンドル。
【請求項１３】
軸連結部が、ホーニングスピンドルの中心軸と平行に調整ロッドに対して相対的に移動可能な連結スリーブを有し、その連結スリーブが、調整ロッドを少なくとも部分的に抱持することを特徴とする請求項１２に記載のホーニングスピンドル。
【請求項１４】
調整ロッドと連結スリーブとの間に、少なくとも１つのエネルギー蓄積部が備えられており、そのエネルギー蓄積部が、調整ロッドに対する連結スリーブの事前設定可能なロック位置を決定することを特徴とする請求項１３に記載のホーニングスピンドル。
【請求項１５】
エネルギー蓄積部が、ばね装置を有することを特徴する請求項１４に記載のホーニングスピンドル。
【請求項１６】
調整ロッドに少なくとも１つの連結部材が付設されており、その連結部材が、相対移動可能な連結スリーブによって、非ロック位置とロック位置との間を移動可能であることを特徴とする請求項１４に記載のホーニングスピンドル。
【請求項１７】
連結部材が、ホーニングスピンドルの中心軸に対して直交方向に移動可能であることを特徴とする請求項１６に記載のホーニングスピンドル。
【請求項１８】
調整ロッドが流体を送り込むための流路を有し、かつ、調整ロッドにシール装置が設けられており、シール装置が、終端側に備えられたプッシュロッド部分との密封接続を可能にし、プッシュロッド部分もまた流路を有することを特徴とする請求項１に記載のホーニングスピンドル。
【請求項１９】
調整装置が、ホーニングスピンドルの中心軸に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のホーニングスピンドル。
【請求項２０】
ツール運搬装置が、少なくとも１つの、少なくとも部分的に円錐状に形成された凹部を、対応形状のホーニングツールの連結部を収容するために、有していることを特徴とする請求項１２に記載のホーニングスピンドル。
【請求項２１】
調整装置が、ツール運搬装置に付設された少なくとも１つのロック部材を移行させるために設けられており、ロック部材が、ツール本体をシャンクにロックするように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のホーニングスピンドル。
【請求項２２】
調整装置と少なくとも１つのロック部材とが、調整装置をホーニングツールの方向に並進移動させることによってツール本体をシャンクにロックするように構成されていることを特徴とする請求項２１に記載のホーニングスピンドル。
【請求項２３】
ツール運搬装置が、ホーニングツールの中空シャンクテーパを収容するための凹部を有し、凹部内に少なくとも１つのロック部材が配置されていることを特徴とする請求項２１に記載のホーニングスピンドル。
【請求項２４】
ロック部材が、少なくともほぼホーニングスピンドルの中心軸に沿って延びており、かつ、シャンクおよびホーニングツールの少なくとも一方に積極結合によってロックするための、終端側に配置された突起部を有することを特徴とする請求項２１に記載のホーニングスピンドル。
【請求項２５】
突起部がパドル状に形成されていることを特徴とする請求項２４に記載のホーニングスピンドル。
【請求項２６】
ロック部材の少なくとも１つの突起部に傾斜面が設けられており、傾斜面がホーニングスピンドルの方向に向けられた力をホーニングツールへ印加するために備えられていることを特徴とする請求項２１に記載のホーニングスピンドル。
【請求項２７】
少なくとも１つのロック部材が、ホーニングスピンドル内の凹部と調整装置とによって画定されたロックスペース内に、積極結合により、かつ移動可能に収容されていることを特徴とする請求項２１に記載のホーニングスピンドル。
【請求項２８】
ロック部材が環状のロックスペースに旋回移動可能に収容されていることを特徴とする請求項２７に記載のホーニングスピンドル。
【請求項２９】
工作物に対してホーニング方法を実施するためのホーニングツールであって、
ツール本体と、
ツール本体に対して相対的に移動可能に嵌め込まれた少なくとも１つの切刃部と、
プッシュロッドとを具備し、
プッシュロッドが、切刃部を制御するためのものであり、ツール本体の中心軸に沿って移動可能である連結装置を有し、かつ、その連結装置が、ホーニングスピンドルの調整ロッドとの、力を伝達する分離可能な接続を行うための連結装置であり、
ツール本体が、切刃部から遠い側の終端領域に、ホーニングスピンドルの、対応形状のツール運搬装置に連結するための少なくとも部分的に円錐台状である中空シャンクテーパ連結部を有していることを特徴とするホーニングツール。
【請求項３０】
中空シャンクテーパ連結部が、少なくとも１つの凹部を有し、その凹部が、ホーニングスピンドルのロック部材を積極結合によって収容するために備えられており、かつ、少なくとも１つの傾斜面を有することを特徴とする請求項２９に記載のホーニングツール。
【請求項３１】
プッシュロッドが、切刃部から遠い側の終端領域に、ホーニングスピンドルに付設された連結部材を積極結合によって収容するための、少なくとも１つの凹部を有していることを特徴とする請求項２９に記載のホーニングツール。
【請求項３２】
凹部が、溝の形をしていることを特徴とする請求項３１に記載のホーニングツール。
【請求項３３】
請求項１２に記載のホーニングスピンドルと、請求項２９に記載のホーニングツールとを具備するホーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホーニングツールをホーニングスピンドルに連結するための方法、該方法に適したホーニングスピンドル、該方法に適したホーニングツール、およびホーニングスピンドルとホーニングツールとを具備するホーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホーニングツールは、好ましくは円筒状の内面または外面を精密に加工するために用いられ、この目的のためにホーニングスピンドルに連結される。ホーニングスピンドルは、通例、ホーニング機の一部である。ホーニングスピンドルから、力およびトルクをホーニングツールへ伝えることで、所望の表面加工を実施することができる。
【０００３】
ホーニング装置を柔軟に用いるために、ホーニングスピンドルとホーニングツールとの間に、ホーニングツールの交換を可能にする連結装置を設けることが公知である。この場合に留意すべきことは、通常のホーニングツールは、ホーニングスピンドルから遠い側の終端に少なくとも１つの切刃部を有し、この切刃部が、表面加工中、押し付け力によって表面に押圧されるということである。押し付け力は、通例、ホーニングスピンドル内に設けられた調整ロッドから、ホーニングツール内のプッシュロッドへ伝えられ、そこから切刃部へ伝えられる。この場合、調整ロッドとプッシュロッドとの間の、力を伝達する接続部は、ホーニングツールの交換を可能にするために、やはり分離可能に実施しなければならない。
【０００４】
ホーニング工程の際に求められる表面加工の精密度を保証できるように、ホーニングスピンドルとホーニングツールとの間の分離可能な接続部には高い要件が課される。
【０００５】
これらの要件は、特にホーニングスピンドルの中心軸に対するホーニングツールの円周振れ公差に関連する。高い円周振れ公差を保証するために、ホーニングスピンドルを終端側が円筒状の精密研磨された表面を有するように構成し、それに対応する孔部を有するチャックを設けることで、ホーニングスピンドルとチャックとを差し込み方式で互いに接続することが公知である。確実な差し込み接続を保証するために、チャック内の孔部の内壁は、チャック内に組み込まれた静水圧式クランプ装置によって変形することができ、これにより、ホーニングツールをホーニングスピンドルの中心位置に固定することができる。プッシュロッドとホーニングスピンドルとの連結は、公知の１つのホーニングツールの場合、バヨネット結合によって実現される。ホーニングツールを連結するために、まず、プッシュロッドのバヨネット結合をオペレータが手動で錠止しなければならない。その後、静水圧式クランプ装置を作動することによって、ホーニングツールをホーニングスピンドルに固定することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、ホーニングツールをホーニングスピンドルに連結するための改良された方法を提供することである。特に、ツール交換を自動化することを目的とする。本発明の他の課題は、特に該方法の利用を可能にする改良されたホーンスピンドルと改良されたホーニングツールとを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題および他の課題は、請求項１に記載の特徴を有する方法、請求項１２に記載の特徴を有するホーニングスピンドル、および請求項２９に記載の特徴を有するホーニングツールによって解決される。有利な別形態は、従属請求項に記載されている。全請求項の文言は、明細書の内容と関連付けられている。
【発明の実施形態】
【０００８】
本発明の第１の態様で想定されている、ホーニングツールをホーニングスピンドルに連結するための方法は、以下のステップを有する。すなわち、ホーニングツールの中心軸がホーニングスピンドルの中心軸に対して同軸上に位置している、ホーニングスピンドル内のつなぎ位置へ、ホーニングツールを挿入するステップと、ホーニングスピンドルに付設された調整装置を作動させることによってホーニングツールをホーニングスピンドルに係止するステップとを有する。ホーニングスピンドルへのホーニングツールの挿入は、少なくとも挿入動作の最終段階において、通常、ホーニングスピンドルの中心軸に対して平行な並進移動によって、最終的に機能位置に達するまで行われる。
【０００９】
本方法を実施する場合に非常に重要であるのは、ホーニングスピンドルに付設されている、ホーニングツールを係止するための調整装置の作動である。調整装置は、ホーニングツールとホーニングスピンドルとの連結構造と相互作用し、その際、連結工程の最後に、ホーニングツールをホーニングスピンドルに対して同軸上に精密かつ安定的に連結することが保証されるように相互作用する。ホーニングツールが適宜交換されるという事情を考慮して、ホーニングスピンドルの調整装置を連結装置に付設することによって、ツールクランプの、費用対効果に優れた構成が実現する。これは、ホーニングツールに高価な調整装置を設ける必要がなく、しかも、ホーニングツールの、ホーニングスピンドルに対する連結の精度が低下することを甘受する必要がないからである。
【００１０】
好適には、通例ホーニングスピンドルが付設されているホーニング機を機械制御することによって、調整装置を自動的に作動することができる。このために、調整装置をホーニングスピンドルに付設することによって、調整装置作動用の外力、例えば電気エネルギーまたは液圧エネルギーという形での外力を供給することが容易になる。これは、この種の外力が、いずれにせよホーニング機の動作のために利用できるからである。ホーニングツールは、オペレータの手動によって、または取り扱い装置による自動によって、つなぎ位置へ運ぶことができる。ホーニングツールをホーニングスピンドルに係止するための、更なるつなぎ工程も、手動または自動によって開始および／または実施することができる。
【００１１】
本発明の実施形態では、調整装置が、ホーニングスピンドルの中心軸に沿って移動されることが想定されている。ホーニングスピンドルは、通例、柱状の細い構造である。調整移動がホーニングスピンドルの中心軸に沿って行われるように調整装置を構成することによって、ホーニングスピンドルの中心軸に対して直交する断面平面において、柱状のホーニングスピンドルの断面が調整装置を組み入れても変化することがない、ということを保証することができる。従って、長手方向に、特にホーニングスピンドルの中心軸に対して平行方向に移動可能な調整装置によって、ホーニングツールとホーニングスピンドルとの、自動化可能でありながら細い形態の連結構造が可能となる。
【００１２】
本発明の別の実施形態では、ホーニングスピンドルへのホーニングツールの係止と、プッシュロッドへの調整ロッドの連結とが、調整ロッドをホーニングツールの方向へ１回のみ作業移動することによって実現されることが想定されている。調整ロッドのこの作業移動によって、調整装置の調整移動も行われる。好適には、調整装置の並進移動は、調整ロッドの移動によって引き起こされる。例えば、調整装置に付設されたエネルギー蓄積部に、ホーニングツール方向への調整移動のために予荷重が加えられており、このエネルギー蓄積部が、調整ロッドの、ホーニングツール方向への移動によって解放され、これにより、ホーニングツールをホーニングスピンドルに連結することが可能となる。特に好適には、調整装置の調整移動および調整ロッドの移動が、ホーニングツールの方向に行われる。これによって、ホーニングスピンドルの特に有利な構成を実現することができる。なぜなら、調整ロッドと調整装置との移動方向が類似または一致しており、移動方向を変えることなく、個々の移動を少なくとも部分的に連動させることが保証できるからである。調整装置を調整移動することによって、ホーニングツールをホーニングスピンドルに形状結合によって接続するための少なくとも１つのロック装置を作動することができる。このロック装置が、特に、ホーニングスピンドル方向への力をホーニングツールへ印加するように構成されていることで、ホーニングツールの特に堅固で確実な連結を実現することができる。好適には、ホーニングスピンドルへのホーニングツールの形状結合による連結を行うためのロック装置が設けられている。
【００１３】
本発明の別の実施形態では、ホーニングツールをホーニングスピンドルに係止する際、ホーニングスピンドルの調整ロッドがホーニングツールのプッシュロッドに錠止されることが想定されている。調整ロッドへのプッシュロッドの錠止は、調整装置の調整移動と同時に行うことも、あるいはまた、時間的に前または後に行うこともできる。好適には、錠止は自動式にまたは自動化可能に構成でき、従って、オペレータの助力を必要とせずに、ホーニングツールを連結することができる。これにより、ホーニングスピンドルに対するホーニングツールの連結および分離を、完全に自動化した工程として実現でき、これによって、この形態を実装したホーニング装置の費用対効果を向上させることができる。
【００１４】
本発明の別の実施形態では、プッシュロッドに対する調整ロッドの連結のためには、調整ロッドがプッシュロッド方向へ並進移動するのみで十分であり、力を伝達する連結を作り出すために調整ロッドとプッシュロッドとが相対的に回転する必要がない、ということが想定されている。これにより、連結の自動化が容易となる。
【００１５】
プッシュロッドに調整ロッドを連結することによって、好ましくは、引張および押圧の負荷に耐えられる、遊びのない、これらの部品の連結が実現される。その結果、ホーニング加工に特徴的な、ホーニングツールの軸方向の振動運動が生じた際にも、常時、ホーニング加工を高精度に制御すること、特にホーニングバーの位置および／または加工すべき表面に対するホーニングバーの押し付け力を高精度に制御することが可能である。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、プッシュロッドが調整ロッドに当接する際に、調整ロッドに対して相対的に連結スリーブが移動され、この連結スリーブによって、少なくとも１つの連結部材が、特に径方向に力を伝達してプッシュロッドに錠止されることが想定されている。連結スリーブおよび／または調整ロッドには、少なくとも１つの制御面を設けることができ、この制御面が、連結スリーブと調整ロッドとの間の相対移動によって連結部材の移動を引き起こす。一方、連結部材は、プッシュロッドと調整ロッドとを特に形状結合によって連結するために設けられている。その際、連結部材は、好ましくは、プッシュロッドおよび／または調整ロッドのアンダーカット成形された領域、特に凹部に係合することができる。好適には、前記少なくとも１つの連結部材とそれに対応する凹部とは、形状結合による接続がセルフロック（Selbsthemmung）されるように構成されている。連結部材と凹部とを介して伝達される力が増大する際、また、錠止力も増大する。その結果、連結部材と凹部との接続が、自動的に固く引き締められる。
【００１７】
本発明の別の実施形態では、連結スリーブの相対移動がエネルギー蓄積部によって引き起こされ、調整装置に対して相対的に調整ロッドが移動することによってエネルギー蓄積部が解放されることが想定されている。従って、調整ロッドとプッシュロッドとの連結構造を簡単に構築することができ、この構築によって、確実な錠止が保証され、または調整ロッドが逆方向に移動する際、連結構造の確実な解錠が保証される。エネルギー蓄積部として、好ましくは、錠止および解錠のために十分なエネルギー量を小さな円筒形の体積部分に蓄積することができるコイルばねを用いることができる。この体積部分は、有利には、調整ロッドと連結スリーブの間に設けることができる。
【００１８】
本発明の別の実施形態では、調整ロッドをプッシュロッドに連結する際、調整ロッドとプッシュロッドとの流路間に、密封されて連通する接続部が設けられることが想定されている。ホーニング機から単数または複数の気体状および／または液体状の流体、特にホーニングオイルが供給される流路は、ホーニングスピンドルとホーニングツールとに沿って延び、通例、ホーニングバーの領域で外界へつながっており、この流路によって、ホーニングバーに冷媒および／または潤滑剤を有利に供給することを保証することができる。
【００１９】
本発明のもう１つの態様では、ホーニングスピンドルが、力およびトルクをホーニングツールのツール本体に伝達するためのシャフトを有する。シャフトには調整ロッドが付設されており、この調整ロッドは、加工力をホーニングツールのプッシュロッドに供給するために備えられている。さらに、シャフトの終端側にはツールホルダが備えられており、ホーニングツールを分離可能に連結できるように構成されている。その際、ツールホルダには、少なくとも１つの調整装置が付設されており、ツール本体をシャフトに固定できるように構成されている。ホーニングツールのツール本体を、シャフトに付設された調整装置を用いて、シャフトに対して特に自動化可能な固定を行うことによって、ホーニングツールの有利な交換が可能となる。なぜなら、ホーニングツールの連結に関する全ての工程が、ホーニングスピンドルに接しての操作またはその中での操作によって行うことができ、ホーニングツールでの調整移動が作用する場合とは異なり、外部の作動装置との同期化が必要とされないからである。従って、連結工程または分離工程とホーニング加工の枠内で生じる他の工程段階とを有利に同期化および統合することが実現できる。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、ツールホルダが、少なくとも１つの、少なくとも部分的に円錐状に形成された凹部を、それに対応した形状の、ホーニングツールの連結部を収容するために有していることが想定されている。これにより、ホーニングツールとホーニングスピンドルとの間に高精度かつ低コストで連結構造を実現することが可能となる。特に、ホーニングスピンドルのツールホルダは、中空シャンクテーパ（ＨＳＫ）として形成された、ホーニングツールの連結部を収容できるように構成されている。ホーニングスピンドルとホーニングツールとによる円錐状の連結構造は、十分なセルフセンタリング機能を有するように構成することができ、従って、ホーニングツールをホーニングスピンドルの凹部へ差し込めば、ほぼまたは完全に同軸上にホーニングスピンドルの中心軸とホーニングツールの中心軸とを配置する予センタリングを実現でき、また、必要であれば、ホーニングツールの予固定も実現可能である。
【００２１】
本発明の別の実施形態では、調整装置が、ツールホルダに付設された少なくとも１つのロック部材を変位させるために設けられていることが想定されている。ロック部材は、ツール本体をシャフトに係止するように構成されている。ロック部材を用いて、ホーニングツールとホーニングスピンドルとの間を形状結合によって接続することができる。そのために、ロック部材は、調整装置によって休止位置から錠止位置へと変位され、錠止位置で、ロック部材は、ホーニングツール、特にホーニングツールのアンダーカット成形された凹部に係合する。このために、調整装置は、ホーニングツール方向への並進移動によって、所望の錠止を生じさせる。ホーニングツールを分離するための解錠は、調整装置が反対方向に調整移動することによって行われる。
【００２２】
本発明の別の実施形態では、ロック部材が、少なくともホーニングスピンドルの中心軸にほぼ沿って延びており、シャフトおよび／またはホーニングツールに形状結合による錠止を行うための、それぞれ終端側に配置された突起部を有することが想定されている。これらの突起部は特にパドル状に形成されている。ロック部材をホーニングスピンドルの中心軸に沿って延設することによって、ホーニングスピンドルの特に細い形状が実現できる。ロック部材の終端側の突起部は、ホーニングスピンドルの、形状結合による所望の連結を可能にし、ツール本体側の突起部に傾斜面を設けることができる。調整装置によってホーニングスピンドルの中心軸に対してほぼ径方向、つまり直交方向にロックを移動させることができるが、このロック移動時に、前記傾斜面によって、ホーニングツールをホーニングスピンドル方向に軸方向に移動させることができる。これにより、ホーニングツールとホーニングスピンドルとによる円錐状の連結構造のセンタリング作用が増強され、円錐状の連結構造の摩擦結合が増大される。
【００２３】
本発明のもう１つの態様では、ホーニングツールが、工作物に対するホーニング工程を実施するために、ツール本体と、ツール本体に対して相対的に移動可能に設置された少なくとも１つの切刃部と、プッシュロッドとを有する。プッシュロッドは、ホーニングバーを制御するためにツール本体の中心軸に沿って移動可能であり、プッシュロッドには、ホーニングスピンドルの調整ロッドに、分離可能かつ力を伝達するように接続するための連結装置が設けられている。ツール本体は、切刃部から遠い側の自らの終端領域に、ホーニングスピンドルの、対応した形状のツールホルダに連結するための、少なくとも部分的に円錐台状である連結部を有している。この種のホーニングツールは、従来のホーニングツールと比較して、同じ精度またはより高い精度において、より低コストで製造することが可能である。なぜなら、ツール本体のためにただ固定的な連結構造を設けるだけでよいからである。さらに、この種のホーニング装置は、自動化して交換することが可能であり、これは、ホーニング方法の構成を著しく改善する。なぜなら、オペレータに依存することなく、ホーニングツールの交換をより素早くかつより確実に行うことができるからである。このことは、特に大量生産の場合に重要である。なぜなら、ホーニング機内に、複数のホーニングツールを具備するマガジンを設けることができ、使用中のホーニングツールが消耗した際に即座に別のホーニングツールを利用することができるからである。
【００２４】
本発明の別の実施形態では、部分的に円錐状の連結部が、中空シャンクテーパとして構成されていることが想定されている。中空シャンクテーパによって、高精度のツールインタフェースが可能となる。このツールインタフェースは、例えば、基本的にはフライスツールの分野によって公知であり、従って、確立している製造プロセスを用いて低コストで製造することが可能である。中空シャンクテーパの構成については、かなりの経験の積み重ねがあり、少なくとも部分的には、ホーニング方法の特に関連する事項に応用できる。
【００２５】
本発明のもう１つの態様では、請求項のいずれか１項に記載の、本発明に係るホーニングスピンドルと、本発明に係るホーニングツールとを具備するホーニング装置が想定されている。このホーニング装置は、特に、ホーニング駆動部と、ホーニングスピンドルを移動させるための１つまたは複数の調整装置と、調整ロッドとを具備し、さらに調整装置を制御するための機械制御部を具備するホーニング機として構成することができ、このホーニング装置によって、本発明に係るホーニングツールを用いて表面加工を行うことができる。
【００２６】
本発明のその他の利点および特徴に関しては、好ましい実施例についての以下の説明において明らかにする。好ましい実施例は、図に示されている。
【実施例】
【００２７】
図１に示された、休止位置にあるホーニングスピンドル１は、管状の、中空円筒形のシャフト３を有する。このシャフトは、ホーニング機の、図示されていない駆動装置に連結することで、力およびトルク、従ってまた並進運動および回転運動をホーニングツールに伝えることができる。図１に記載のホーニングスピンドル１の下端には、ツールホルダ４が設けられている。このツールホルダは、図２から図５に詳細に示されたホーニングツール２を連結するために設けられている。
【００２８】
ホーニングスピンドルの中心軸２３に対して同心上にシャフト３内に配置されたホーニングスピンドル孔２５の中に、円筒状に形成された調整ロッド５と、調整ロッド５をスリーブ状に抱持する制御管６とが配置されている。調整ロッド５と制御管６とは、調整装置としてまたは制御装置の一部として働き、互いに相対的にシャフト３に対して移動可能に構成されており、ホーニングスピンドルの中心軸２３に沿って移動することができる。制御管６には、シャフト３の、図示されていない領域に、コイルばねとして構成されたエネルギー蓄積部が設けられている。エネルギー蓄積部は、図示された休止位置において予荷重が加えられており、ツールホルダ４の方向へ制御管６に対して力を印加する。
【００２９】
ツールホルダ４の領域では、テーパホルダ９として構成された円錐台状の凹部がシャフト３に設けられている。この凹部は、シャフト３の前面２６の方向に広がっており、凹部には、ホーニングスピンドル孔２５の方向に、複数の、それぞれ周回状に構成された突起部が隣接しており、これらの突起部は、ばね溝２７とロック溝２８とを画定する。前面２６とテーパホルダ９は、精密に製造された表面を有するように構成されており、これらは、ホーニングスピンドルの中心軸２３に対して厳密に直交して配置されており、あるいは同心上に配置されており、ホーニングツール２を正確な同心度を有して連結できるように構成されている。テーパ角および平均テーパ直径は、ＤＩＮ６９８９３に準拠した中空シャンクテーパに対する形状寸法を定めたＤＩＮ６９０６３に従って決定されるのが好ましい。
【００３０】
制御管６とテーパホルダ９ならびにばね溝２７とロック溝２８は、段付きの環状スペースを画定し、この環状スペース内に、円形の周回状に分割角度６０度で、連結フック８形式の６つのロック部材が収容されている。連結フック８は、図１に示された休止位置において、ホーニングスピンドルの中心軸２３に対して少なくともほぼ平行に延びており、それぞれ終端側の突起部３０、３１を有する。これらの突起部は各々、ボートパドルのパドル面状に形成されている。環状に配置された６つの連結フック８は、周回状のばね座金１６によって径方向に内側へ制御管６に対して押圧され、ツールホルダ４から遠い側の突起部３０に形状結合して、移動可能にロック溝２８内に収容される。ツールホルダ４側の終端領域に、連結フックは突起部３１を有し、この突起部に、内側を向いた傾斜面３３と外側を向いた傾斜面３２とが設けられている。内側を向いた傾斜面３３は、制御管６の円錐状に形成された制御面３４に機能上接続されるように構成されており、この傾斜面によって、制御管６がツールホルダ方向に並進移動する際、連結フック８の、下方へ突出した自由端３１が、径方向に外側へ旋回移動することが可能となる。外側を向いた傾斜面３２は、以下で詳述する、ホーニングツール２の傾斜面４５との相互作用のために設けられており、これにより、ホーニングツールをツールホルダ内へ引き入れることができる。
【００３１】
調整ロッド５は、２部材構成であり、駆動側の上部材とこの上部材にねじ止めされた下部材とを有し、下部材は、自らの終端領域において、ツールホルダ４内に２段の円筒形の隆起部を有する。この隆起部に設けられた孔部が、プッシュロッドホルダ１０を形成する。プッシュロッドホルダ１０に、流路として構成された流体孔３５が隣接しており、流体孔は、調整ロッド５の全長に沿って延びており、プッシュロッド１９に流体、特にホーニングオイルを供給するために備えられている。プッシュロッドホルダ１０の前面に、Ｏリングとして構成された連結シール１２を収容するための、周回状のシール溝３６が設けられている。隆起部は、連結スリーブ１４によって包囲され、連結スリーブは、調整ロッド５に対して相対的に移動可能に配置されている。その際、隆起部の２段形状によって、リング状の前面が利用できる。この前面は、連結ばね１１のための座面として備えられている。連結ばね１１は、図示された、ホーニングスピンドル１の休止位置において、制御管６の作用によって予荷重が加えられており、連結スリーブ１４の内面に支持されている。プッシュロッドホルダの終端領域では、横孔が、ホーニングスピンドルの中心軸２３に対して直交して設けられており、この横孔に、それぞれ連結ボール１３として構成された連結部材が挿入されている。連結ボール１３が外へこぼれ落ちるのを防止するために、横孔には、それぞれプッシュロッドホルダ１０の内面に、孔の直径を縮小する刻み目が施されている。径方向に外側に向かっては、連結ボール１３は、連結スリーブ１４によって動きが制限されており、径方向に内側を向いた、連結スリーブ１４の制御面１５上に位置している。これらの制御面は、それぞれ、ホーニングスピンドルの中心軸２３と鋭角を成す。これにより、調整ロッド５に対して連結スリーブ１４が並進的に相対移動する際、連結ボール１３を、ホーニングスピンドルの中心軸２３に対して横方向に、並進的に逆方向へと移動させることができる。
【００３２】
図２に示された、同様に休止位置にあるホーニングツール２は、ほぼ回転対称に形成されたツール本体１７を有する。図２のツール本体１７の下端には、交換可能な細い操作シャフトが備えられており、この操作シャフトに、ホーニングバー２２として構成された少なくとも１つの切刃部が設けられている。ツール本体１７の、隆起した上方の終端領域に、中空シャンクテーパ１８として構成された円錐台状の連結部が備えられている。特にＤＩＮ６９８９３に準拠して形成することができる中空シャンクテーパ１８には、ほぼ円筒形に構成された連結孔３７が設けられており、この連結孔は、より小さな直径のプッシュロッド孔３８内へつながっている。プッシュロッド孔３８内には、ほぼ円筒形のプッシュロッド１９が、摺動可能に収容されている。プッシュロッドには、ホーニングバー２２に隣接する終端領域に傾斜面３９が設けられており、その結果、ホーニングツールの中心軸２４に沿ってプッシュロッド１９が並進移動することによって、ホーニングバー２２を径方向に調整移動させることができる。プッシュロッド１９には、ホーニングツールの中心軸２４に沿って延びる流路４７が設けられており、この流路によって、ホーニングバー２２に例えばホーニングオイルを確実に供給することが可能となる。中空シャンクテーパ１８側の終端領域において、プッシュロッド１９は連結カラー２０を有し、この連結カラーは、軸方向に連結溝２１へと移行する。連結溝２１の下方には、スナップリング４０を用いて軸方向に締付されたばねソケット４１が備えられており、ばねソケットは、コイルばねとして構成された戻しばね４２をスリーブ状に抱持する。戻しばね４２は、図２に示された休止位置では解放されており、ホーニングバー２２の方向に向けられた押圧力をプッシュロッド１９に印加することによって、戻しばねに荷重を加えることができる。従って、押圧力を低減した場合、戻しばねは、ホーニングバー２２への調整力を縮小させる。
【００３３】
中空シャンクテーパ１８の円錐台状の外面４３の領域において、連結孔３７内に周回状の係止溝４４が刻設されており、この係止溝は、ツール本体１７の上方の前面４６に隣接した部分円錐状の傾斜面４５を有し、この傾斜面は、連結フック８の傾斜面３３と形状結合により係合するように形成されている。
【００３４】
ホーニングスピンドル１へのホーニングツール２の連結工程は、以下に示された複数の連結段階で実施される。これらの連結段階は互いに連続的に移行するが、分かりやすくするためにそれぞれ段階的に示されている。図３と図４は、それぞれ２つの異なった、時間的に連続する連結段階を、半断面ずつ示している。その際、図３において、左半断面に示されている、時間的に後の連結段階は、図４の右半断面に示された連結段階の図と同じである。すなわち、それぞれ時間的に後の連結段階が、それぞれ左半断面に示されている。
【００３５】
中空シャンクテーパ１８として構成された連結部を具備するホーニングツール２を、手動で、または適切な操作装置を用いて、ホーニングスピンドル１の円錐台状のツールホルダ４内へ挿入することによって、連結工程は開始される。その際、少なくともホーニングツールの挿入の最終段階において、ホーニングツール２が、ホーニングスピンドルの中心軸２３に対してほぼ平行に並進移動され、この最初の連結段階（連結段階Ｉ）の終わりに、ホーニングツール２がつなぎ位置にまで達している。つなぎ位置では、ホーニングツールの中心軸２４は、ホーニングスピンドルの中心軸２３に対して十分にまたは厳密に同軸上に配置されている。このつなぎ位置は、図３の右側に示されており、以降、連結段階１と呼ぶ。つなぎ位置では、まず、ホーニングスピンドル１のテーパホルダ９とホーニングツール２の中空シャンクテーパ１８との間に形状結合によるテーパ接続があるのみである。つなぎ位置では、ホーニングスピンドル１とホーニングツール２との、連結に関連する全ての装置が、図１および図２に示された休止位置にある。
【００３６】
図３の左半断面に示されている第２の連結段階（連結段階II）では、調整ロッド５が、ホーニングスピンドルの中心軸２３に沿ってホーニングツール２の方向に下方へ移動される。これにより、図示されていないエネルギー蓄積装置によってホーニングツール２の方向へ押圧される制御管６は、調整ロッド５と同期して下方へ摺動する。制御管６の並進移動または調整移動の工程において、制御管６の制御面３４が、連結フック８の突起部３１の傾斜面３３に当接し、連結フックを径方向に外側へ押しのける。上方の突起部３０を有する連結フック８は移動可能であるが、形状結合によりロック溝２８内に収容されており、この位置では実質的な径方向または軸方向の移動を行うことができないので、連結フック８は、ホーニングスピンドルの中心軸２３に対して直交方向の、該中心軸から径方向に間隔を置いて位置する、図示されていない旋回軸を中心に旋回移動する。これらの旋回軸は、ばね座金１６に対するほぼ接線方向にある。これらの旋回移動によって、下方の突起部３１の外側の傾斜面３２は、中空シャンクテーパ１８の周回状の傾斜面４５に形状結合によって機能上接続される。この機能接続によって、図３に示されているように上方への軸方向の力が、ツール本体１７に印加される。その結果、ツール本体は、テーパホルダ９内へ引き込まれ、それと共にセンタリングされ、より堅固に連結される。制御管６と連結フック８とツール本体１７との間に力の平衡が生じるとすぐに、制御管６は静止し、制御管６の、図示されていないエネルギー蓄積部に蓄積されたエネルギー量、すなわち残留予荷重によって、ホーニングスピンドル２３に沿って動的な衝撃荷重が生じた場合にも、連結フックの確実な錠止が保証される。
【００３７】
調整ロッド５の移動によって、プッシュロッドホルダ１０もプッシュロッド１９に接続されるが、錠止は、連結段階IIではまだ行われない。むしろ、連結シール１２のみが、プッシュロッド１９の、面取りされた終端面上に配置されており、これだけで、流体孔３５と流路４７との気密な接続が行われる。
【００３８】
図４の左半断面に示された連結段階IIIでは、調整ロッド５が、ホーニングツール２の方向へさらに送り込まれる。制御管６は、連結フック８の形状結合による連結によって、ホーニングツール２の方向へそれ以上移動することが妨げられるので、調整ロッド５に連結された連結スリーブ１４も、制御管６から遠ざかる。しかし、これにより、連結ばね１１内に蓄積されたエネルギーを解放することができ、このエネルギーによって、調整ロッド５の移動方向に反して連結スリーブ１４が相対移動する。この相対移動によって、連結ボール１３は、制御面１５を通じて径方向に内側へ移動され、リング溝２１に係合することによって、形状結合によりプッシュロッド１９を調整ロッド５に錠止する。連結ばね１１は、制御管６のエネルギー蓄積部と同じように、錠止位置においてまだ十分な予荷重または残留エネルギー量が存在するように選定されている。その結果、衝撃荷重が生じた場合にも、確実な錠止が行われることが保証されている。従って、引張および押圧の負荷に耐えられる、遊びのない、プッシュロッドと調整ロッドとの連結が実現されている。
【００３９】
図５に示されている連結段階IVでは、ツール本体１７がホーニングスピンドル１のシャフト３に完全に連結されており、また、プッシュロッド１９も調整ロッド５に完全に連結されている。こうして、連結工程全体が、専ら並進移動によって、すなわちホーニングツール２の方向へ調整ロッドを連続的に送り込むことによって実施された。プッシュロッドと調整ロッドとを連結するために、これらの両部材を相対的に回転させる必要はない。調整ロッドに対して相対的に行われる、制御管６と連結スリーブ１４との移動は、エネルギー蓄積部によって引き起こされるが、しかしまた調整装置、例えば油圧ピストンによって実現することもできる。
【００４０】
ホーニングスピンドル１からホーニングツール２の分離工程は、上述の連結段階の逆順に行われる。その際、専ら調整ロッド５を引き戻すことによって、まず連結スリーブ１４が一緒に運ばれる。連結スリーブは、制御管６に当接し、これにより、調整ロッド５に対して連結スリーブ１４が相対移動され、連結ばね１１に荷重が加えられ、連結ボール１３がプッシュロッド１９の連結溝２１から係脱される。調整ロッド５をさらに引き戻すことによって、連結スリーブ１４に制御管６を形状結合により当接することで、連結フック８と中空シャンクテーパ１８との錠止も解除される。また、ホーニングツール２は、テーパホルダ９から解放され、手動または自動で、下方へ引き離すことによって取り外すことができる。
【００４１】
図６の実施形態では、プッシュロッド１９と調整ロッド５との間に、自動によって連結可能な接続部の代わりに、好ましくは手動で錠止できるバヨネット結合部が設けられている。シャフト３へのツール本体１７の連結は、上述の場合と同様に、制御管６の移動によって行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ホーニングツール用の部分円錐状のツールホルダを具備する、本発明に係るホーニングスピンドルの実施形態の断面図である。
【図２】図１のホーニングスピンドルに適合された部分円錐状の連結構造を具備するホーニングツールの断面図である。
【図３】図１のホーニングスピンドルと図２のホーニングツールであり、第１および第２の連結段階に関するそれぞれ半分ずつの断面図である。
【図４】図１のホーニングスピンドルと図２のホーニングツールであり、第２および第３の連結段階に関するそれぞれ半分ずつの断面図である。
【図５】図１のホーニングスピンドルと図２のホーニングツールであり、完全に連結された構成を示す。
【図６】ホーニングスピンドルとそれに連結されたホーニングツールとの第２の実施形態を示し、調整ロッドとプッシュロッドとの間にバヨネット結合を有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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