(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの内径を研磨する研磨用工具において、
回転軸先端に取り付けた円筒状のマンドレルと、
前記マンドレルを貫通して先端が露出し、軸方向にスライド可能となっているプルロッドと、
前記プルロッドの露出端に設け、前記マンドレルの先端と係止する係止部材と、
前記プルロッドを前記回転軸に向けて引っ張ることで、
マンドレルの外径を拡張させて、ワークの内径面への押し付け力を作用させる押圧手段とからなり、
前記マンドレルを、所定の間隔で切断し、隣り合う切断面の延長が交差する斜面を少なくとも二つ以上形成し、
前記プルロッドを前記回転軸に向けて引っ張ることによって、前記マンドレルが前記斜面に沿って移動してマンドレルの外径を拡張するようにしたことを特徴とする
研磨用工具の拡張機構。
【請求項２】
請求項１記載の研磨用工具の拡張機構において、
前記押圧手段は、
前記回転軸に嵌挿した弾性体と、
該弾性体の付勢力を調整する調整ナットと、
前記プルロッドの一端に結合し、前記弾性体によって付勢されるスライダとからなることを特徴とする
研磨用工具の拡張機構。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の研磨用工具の拡張機構において、
前記マンドレルの外周に研磨布を巻き付けたことを特徴とする
研磨用工具の拡張機構。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の研磨用工具の拡張機構において、
前記マンドレルの外周に多孔質弾性体を巻き付け、
この多孔質弾性体に、
砥粒を有する研磨液を使用することを特徴とする
研磨用工具の拡張機構。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の研磨用工具の拡張機構において、
前記マンドレルは、電気的導通性を有し、
電解液を通して電解砥粒研磨を行うようにしたことを特徴とする
研磨用工具の拡張機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨用工具の拡張機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワークの内径（円筒内面）を研磨する加工方法としてホーニング加工がある。よく知られているようにホーニング加工は、砥石を使った精密仕上げ加工法の一種で、砥石を外方向に拡張させ、回転しながら軸方向に往復動させて円筒内面を精密且つ面粗さを良好に仕上げるものである。
【０００３】
【本発明の目的】
本発明は、上記加工方法に使用する研磨用工具の一種であって、簡単な構造により工具の外径を拡張でき、研磨ムラを発生させることなく、しかも任意の工具長とすることができる研磨用工具の拡張機構を提供することを目的とする。
【０００４】
上記のような目的を達成するために本発明の研磨用工具の拡張機構は、ワークの内径を研磨する研磨用工具において、回転軸先端に取り付けた円筒状のマンドレルと、前記マンドレルを貫通して先端が露出し、軸方向にスライド可能となっているプルロッドと、前記プルロッドの露出端に設け、前記マンドレルの先端と係止する係止部材と、前記プルロッドを前記回転軸に向けて引っ張ることで、マンドレルの外径を拡張させて、ワークの内径面への押し付け力を作用させる押圧手段とからなり、
前記マンドレルを、所定の間隔で切断し、隣り合う切断面の延長が交差する斜面を少なくとも二つ以上形成し、前記プルロッドを前記回転軸に向けて引っ張ることによって、前記マンドレルが前記斜面に沿って移動してマンドレルの外径を拡張するようにしたことを特徴とする研磨用工具の拡張機構を特徴とするものである。
【０００５】
【本発明の実施の形態１】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る一実施の形態について説明する。
【０００６】
＜イ＞研磨用工具
本発明の研磨用工具１は、回転軸５に結合した円筒状のマンドレル２と、このマンドレル２を貫通し、軸方向にスライド可能となっているプルロッド３と、このプルロッド３を回転軸５に向けて引っ張るようにした押圧手段４と、マンドレル２の外周に巻き付けて取り付けた研磨布７等からなっている。研磨用工具１は、回転及び軸方向（図１の上下方向）に往復動するようになっている。
【０００７】
＜ロ＞マンドレル
マンドレル２は、中空の円筒体（金属製の中空パイプ等）からなっている。中空の円筒体を所定の間隔で切断し、隣り合う切断面の延長が夫々交差するような斜面２１ｂ、２２ｂ、２３ｂを形成している。交差する夫々の角度は等しくなっている。
これによってマンドレル２は、一端に斜面２１ｂを設けたウェッジパイプエンド２１と、この斜面２１ｂと一致する斜面２２ｂを両端に設けた複数のウェッジパイプ２２（図１では２個）と、更にウェッジパイプ２２の斜面２２ｂと一致する斜面２３ｂを一端に設けたウェッジパイプエンド２３とを構成する。
【０００８】
＜ハ＞マンドレルの取り付け
マンドレル２の一端を回転軸５にねじ結合する。即ち、ウェッジパイプエンド２１の回転軸５側（斜面２１ｂと反対側）にねじ２１ａを設けて、回転軸５の雌ねじ５２にねじ込み、ナット２４で押さえて回転軸５に結合する。また、ウェッジパイプエンド２１の外周の１箇所にストッパ部材６を嵌挿し、止めねじ６１で、ストッパ部材６とウェッジパイプエンド２１を一体に結合している。ストッパ部材６の内径６２は、（ワーク１０の内径）−（研磨布７の厚み）となっている。
【０００９】
＜ニ＞プルロッド
プルロッド３は、細長い棒状体である。プルロッド３は、マンドレル２の中空部を貫通し、先端がマンドレル２から露出し、ねじ３２を設けている。
プルロッド３の後端（回転軸５側）にねじ３１を設け、後述する押圧手段４のスライダ４１にねじ込み、ナット３７で締め付けてスライダ４１と一体に結合している。
【００１０】
＜ホ＞係止手段
プルロッド３のマンドレル２からの露出端には、円板状のスライドワッシャ３３を遊嵌している。スライドワッシャ３３がプルロッド３の先端から抜け出ることがないように、ねじ３２にナット３５、３６（ダブルナットを構成）を取り付けている。スライドワッシャ３３の外径は、マンドレル２の内径より大きくなっており、その端面がウェッジパイプエンド２３の先端に当接している。
したがって、スライドワッシャ３３、ナット３５、３６は、プルロッド３先端とマンドレル２先端とを係止する係止部材を構成している。係止部材は、後述するようにプルロッド３が回転軸５側へ移動するとき、同様にマンドレル２を回転軸５側へ移動するためのものである。
ナット３６の外周は先細のテーパ状に形成し、後述するように研磨布７を取り付けたマンドレル２をワーク１０の内径面１１に簡単に挿入できるようにしている。
【００１１】
＜ヘ＞回転軸
回転軸５は軸方向に穴５１を開設し、外周の一部に穴５１と通じる一対のスリット５４を設けている。穴５１にスライダ４１を軸方向にスライド可能に嵌装している。回転軸５の外周と内周に夫々雄ねじ５３（前記したウェッジパイプエンド２１がねじ込まれる）、雌ねじ５２（後述する調整ナット４３がねじ込まれる）を設けている。
回転軸５は、図示していない駆動系に結合し、前記したように研磨用工具１を回転及びマンドレル２の軸方向に往復動するようになっている。
【００１２】
＜ト＞押圧手段
押圧手段４は、回転軸５に嵌挿している皿ばね４２などの弾性体と、皿ばね４２のばね圧を調整する調整ナット４３及びばね圧によって付勢されているスライダ４１等からなっている。スライダ４１の径方向にピン４４を貫通し、更にピン４４は回転軸５のスリット５４から突出し、その両端にローラ４５、４５を取り付けている。皿ばね４２の一端は、ワッシャ４６を介してローラ４５、４５に当接しており、他端は調整ナット４３に当接している。
したがって、調整ナット４３を雄ねじ５３にねじ込んでいくことによって、皿ばね４２を圧縮してばね圧を調整することができる。
【００１３】
＜チ＞研磨布
研磨布７は、公知のもので、例えばナイロン不織布に研磨材を接着剤で固着したものである。研磨布７の端をウェッジパイプ２２の平面部（外周の一部を切り欠いて形成）２２ｃにビス７１又は接着剤等で固定し（図２参照）、他の部分をそのままウェッジパイプ２２の外周に巻き付けて取り付けている。
【００１４】
次に、本発明の研磨用工具の外径を拡張する場合について述べる。
【００１５】
図１の状態において、調整ナット４３をねじ込んで皿ばね４２を圧縮してばね圧を調整する。これによって、皿ばね４２のばね圧（付勢力）がワッシャ４６、ローラ４５、ピン４４を介してスライダ４１に伝わる。ピン４４がスリット５４内を移動し、スライダ４１が回転軸５側へスライドする。
スライダ４１にはプルロッド３が一体に結合しているので、プルロッド３が回転軸５側へ引っ張られる。プルロッド３先端とウェッジパイプエンド２３先端とは、スライドワッシャ３３を介して係止しており、プルロッド３が回転軸５側へ引っ張られて移動すると、ウェッジパイプエンド２３も回転軸５側へ引っ張られて移動する。
【００１６】
マンドレル２の後端（ウェッジパイプエンド２１）は、前記のごとく回転軸５に結合して移動することができないため、ウェッジパイプエンド２３、複数のウェッジパイプ２２、ウェッジパイプエンド２１からなるマンドレル２は圧縮され、各斜面２３ｂ、２２ｂ、２２ｂに沿って円周方向へ広がることになる。即ち、ウェッジパイプエンド２３は、その斜面２３ｂがウェッジパイプ２２の斜面２２ｂに接したまま、これに沿いながら円周方向へ移動し、作用反作用でウェッジパイプ２２は円周方向逆方向（１８０度反対側）へ移動する（図３参照）。
同様にして、複数のウェッジパイプ２２同士も夫々の斜面２２ｂ、２２ｂに接したまま、作用反作用でこれに沿って円周方向へ広がり、全体としてマンドレル２の外径は拡張することになる。この場合において、ウェッジパイプエンド２３の先端がスライドワッシャ３３に接していることにより、スムースにスライドしながら拡張する。
【００１７】
次に、本発明の研磨用工具を使用する場合について述べる。
【００１８】
＜イ＞研磨布７の巻き付け
先ず、ワーク１０の内径面１１を測定し、ストッパ部材６の内径６２を（ワーク１０の内径）−（研磨布７の厚み）とする。
研磨布７をプルロッド３先端からウェッジパイプエンド２３、ウェッジパイプ２２の部分に巻き付けて取り付ける。この際、前記したように研磨布７の端をウェッジパイプ２２の平面部２２ｃにビス７１又は接着剤で固定し、他の部分をそのまま巻き付けて取り付ける。
【００１９】
＜ロ＞マンドレル２の挿入及び拡張
このようにして研磨布７を巻き付けたマンドレル２をワーク１０の内径面１１へ挿入する。先細のナット３６から挿入していくため、マンドレル２は容易に内径面１１に挿入することができる。
調整ナット４３をねじ込んで皿ばね４２を圧縮し、ばね力がワッシャ４６、ローラ４５、ピン４４からスライダ４１に伝わり、プルロッド３とともにウェッジパイプエンド２３を回転軸５側へ引っ張る。
【００２０】
これによって、ウェッジパイプエンド２３、複数のウェッジパイプ２２、ウェッジパイプエンド２１からなるマンドレル２は圧縮され、各斜面２３ｂ、２２ｂ、２２ｂに沿って円周方向へ広がり、マンドレル２の外径が拡張する。マンドレル２の外周に巻き付けた研磨布７も拡張し、研磨布７がワーク１０の内径面１１に押し付けられる。複数のウェッジパイプ２２、ウェッジパイプエンド２３が作用反作用で円周方向へ広がるため、研磨布７は内径面１１に均等な押付力を作用させる。
更に、調整ナット４３をねじ込んで皿ばね４２を圧縮し、プルロッド３に張力を与え、ウェッジパイプ２２、ウェッジパイプエンド２３の押付け圧力を調整する。
【００２１】
＜ハ＞研磨
所定の押付け圧力になったら回転軸５を駆動し、マンドレル２を回転及び往復動し、研磨布７によってワーク１０の内径面１１を研磨する。
複数のウェッジパイプ２２、ウェッジパイプエンド２３が作用反作用で円周方向へ広がり、内径面１１に均等な押付力が作用するため、自動的に穴の中心に研磨部分の中心が移動する調心作用が働き、研磨ムラが発生しにくいものとなっている。
金属製パイプからなるマンドレル２は変形しないため、弾性の少ない研磨布７を使用することによって、内径面１１の凹凸の凸部を選択的に研磨することができる。
また、マンドレル２は変形することがなく、加工内径１１に比べ十分全長が長いため、弾性の少ない研磨布７を使用することによって、例えば図４に示すように内径面１１に交差するいくつかの交差穴１２を有するワークの研磨でも、交差穴１２の角部１２ａに影響されることなく、研磨することができる。
更に、交差穴１２が多数ある場合は、個々のウェッジパイプ２２の長さを調節することで、交差穴１２にウェッジパイプ２２の両端が重ならないようにすることができる。
【００２２】
また、ストッパ部材６の内径６２を（ワーク１０の内径）−（研磨布７の厚み）とすることで、ウェッジパイプ２２を内径面１１と平行にすることができる。
また、ウェッジパイプ２２は作用反作用で円周方向へ広がり、自動的に穴の中心に研磨部分の中心が移動する調心作用が働くので、ウェッジパイプ２２の組み合せ個数を増減したり、ウェッジパイプ２２の長さを調整することでマンドレル２の長さを調節することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態２】
次に、本発明に係る他の実施の形態について説明する。
【００２４】
実施の形態１では、研磨布７は、弾性の少ないものを使用したが、弾性のある研磨布７あるいは研磨布７に代えて多孔質弾性体（ウレタン等）を使用することができる。弾性のある研磨布７あるいは多孔質弾性体を使用することで、ワーク１０の内径面１１の凹凸（うねり等）に倣いながら凹凸そのものを研磨することができる。
多孔質弾性体を使用する場合は、マンドレル２に向けて砥粒の入った研磨液を流しながら研磨する。
【００２５】
【発明の実施の形態３】
本発明の研磨用工具１のマンドレル２は、導通性を有する。マンドレル２の導通性を利用し、電解液を使用して電解研磨を併用し、電解砥粒研磨が成立する。
即ち、ワーク１０を陽極にし、マンドレル２を陰極にして、その間に電解液を通すことにより、ワーク１０の内径面１１の表面で電気分解が起こり、金属イオンになって表面が溶け出すので、研磨布７で効率よく研磨することができる。多孔質弾性体の場合は、砥粒の入った電解研磨液を使用して、同様に電解砥粒研磨を成立することができる。
【００２６】
【本発明の効果】
本発明の研磨用工具の拡張機構は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞マンドレルを所定の間隔で切断し、隣り合う切断面の延長が交差する斜面を形成し、マンドレルを圧縮することによりマンドレルの外径を拡張することができるので、極めて簡単な構造となっている。
＜ロ＞マンドレルを構成するウェッジパイプ及びウェッジパイプエンドが作用反作用で円周方向へ広がり、ワークの内径面に均等な押付力が作用するため、研磨効率がよい。また、押付力は、調整ナットをねじ込んで弾性体を圧縮するだけでよく、簡単に制御することができる。
＜ハ＞ワークの内径面に均等な押付力が作用することにより、自動的に穴の中心に研磨部分の中心が移動する調心作用が働き、研磨ムラが発生することがない。
＜ニ＞更に、マンドレルに調心作用が働くことにより、ウェッジパイプの組み合せ個数を増減したり、ウェッジパイプの長さを調整することでマンドレルの全長を任意の長さにすることができる。
＜ホ＞金属製パイプからなるマンドレルは変形しないため、弾性の少ない研磨布を使用することによって、ワーク内径面の凹凸の凸部を選択的に研磨することができる。弾性のある研磨布あるいは多孔質弾性体を使用することで、ワーク内径面の凹凸（うねり等）に倣いながら凹凸そのものを研磨することができる。
＜ヘ＞マンドレルの導通性を利用し、電解液を使用することによって、電解砥粒研磨が成立する。
【図面の簡単な説明】
【図１】マンドレルをワークの穴に挿入した状態を示す縦断面図。
【図２】マンドレルをワークの穴に挿入した状態を示す横断面図。
【図３】マンドレルの外径が拡張した状態を示す説明図。
【図４】マンドレルをワークの穴に挿入した状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１  …  研磨用工具
２  …  マンドレル
２１、２３  …  ウェッジパイプエンド
２２  …  ウェッジパイプ
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ  …  斜面
３  …  プルロッド
４  …  押圧手段
４１  …  スライダ
４２  …  皿ばね
４３  …  調整ナット
５  …  回転軸
５４  …  スリット
６  …  ストッパ部材
７  …  研磨布
１０  …  ワーク
１１  …  内径面
【図１】
0003687065.tif 000002
【図２】
0003687065.tif 000003
【図３】
0003687065.tif 000004
【図４】
0003687065.tif 000005