DE102014111790A1

DE102014111790A1 - Verfahren zum Polieren einer Kugelumlaufspindel und Kugelumlaufspindelpoliervorrichtigung

Info

Publication number: DE102014111790A1
Application number: DE201410111790
Authority: DE
Inventors: c/o SANSHIN Co. Ltd. Hosokai Nobukazu; c/o SANSHIN Co. Ltd. Yoshino Mikio; c/o SANSHIN Co. Ltd. Adachi Takayuki
Original assignee: I D O CO; IDO Co Ltd; Sanshin Co Ltd
Current assignee: I D O CO; IDO Co Ltd; Sanshin Co Ltd
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2015-02-26
Also published as: US20150056893A1; JP6150397B2; JP2015061734A; DE102014111790A8; US9162300B2

Abstract

Verfahren zum Polieren einer Kugelumlaufspindel, die eine Spindelwelle aufweist, die eine Spindelachse definiert. Die Spindelwelle ist mit einer Spindelnut ausgebildet. Das Verfahren umfasst die Schritte: Drehen der Spindelwelle mit einer Drehgeschwindigkeit um die Spindelachse; Befördern eines Polierbands, das über einen Polierabschnitt verfügt, der eine Außenumfangsfläche einer Andruckwalze umläuft, wobei die Andruckwalze dazu ausgelegt ist, sich um eine Drehachse zu drehen; Führen des Polierbands, und zwar so, dass der Polierabschnitt die Außenumfangsfläche umläuft; Drücken des Polierabschnitts gegen die Spindelnut; Kippen der Andruckwalze, und zwar so, dass die Drehachse mit dem Steigungswinkel fluchtet; lineares Schwingenlassen der Andruckwalze entlang der Drehachse; Bewegen des Polierbands mit einer Bewegungsgeschwindigkeit in einer zur Spindelachse parallelen Richtung; und Synchronisieren der Drehgeschwindigkeit mit der Bewegungsgeschwindigkeit auf Grundlage einer Steigung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung und ein Verfahren zum Polieren einer Kugelumlaufspindel unter Verwendung eines Polierbands, um eine in einer Welle der Kugelumlaufspindel ausgebildete Spindelnut zu polieren.
HINTERGRUND
Eine Kugelumlaufspindel ist typischerweise aus einer mit Gewinde versehenen Welle, die mit einer Spindelnut ausgebildet ist, mehreren in der Spindelnut vorgesehenen Kugeln, und einer Mutter aufgebaut, die in Bezug auf die Welle drehbar ist. Um die Reibung zwischen den Kugeln, der Spindelnut und der Mutter zu reduzieren, kann eine Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung verwendet werden, um die Oberflächenbeschaffenheit der Spindelnut der Welle zu verbessern.
Eine Art von auf dem Gebiet bekannter Kugelumlaufspindelpoliervorrichtungen ( japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2006-22848 ) verbessert die Oberflächenbeschaffenheit der Spindelnut in der Welle der Kugelumlaufspindel durch Schwabbeln der Oberfläche der Spindelnut mit einer Schwabbelbürste.
ZUSAMMENFASSUNG
Der herkömmliche Aufbau der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung erzeugt jedoch nicht immer eine geeignete Oberflächenrauheit in der Spindelnut der Spindelwelle, entlang der die Kugeln rollen.
Angesichts des Vorstehenden besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbessern einer Oberflächenrauheit in einer Spindelnut bereitzustellen, die in einer Spindelwelle einer Kugelumlaufspindel ausgebildet ist.
Um das obige und andere Ziele zu erreichen, stellt die Erfindung ein Verfahren zum Polieren einer Kugelumlaufspindel bereit, die eine Spindelwelle aufweist, die eine Spindelachse definiert, wobei die Spindelwelle mit einer Spindelnut ausgebildet ist, die über eine Steigung und einen Steigungswinkel verfügt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: drehbares Halten der Spindelwelle; Drehen der Spindelwelle mit einer Drehgeschwindigkeit um die Spindelachse; kontinuierliches oder intermittierendes Befördern eines Polierbands, wobei das Polierband über einen Polierabschnitt verfügt, der eine Außenumfangsfläche einer Andruckwalze umläuft, wobei die Andruckwalze dazu ausgelegt ist, sich um eine Drehachse zu drehen; Führen des Polierbands, und zwar so, dass der Polierabschnitt die Außenumfangsfläche umläuft; Drücken des Polierabschnitts gegen die Spindelnut; Kippen der Andruckwalze, und zwar so, dass die Drehachse mit dem Steigungswinkel fluchtet; lineares Schwingenlassen der Andruckwalze entlang der Drehachse; Bewegen des Polierbands mit einer Bewegungsgeschwindigkeit in einer zur Spindelachse parallelen Richtung; und Synchronisieren der Drehgeschwindigkeit mit der Bewegungsgeschwindigkeit auf Grundlage der Steigung.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren darüber hinaus die Schritte, die Andruckwalze schwenkend um die Drehachse schwingen zu lassen.
Nach einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung zum Polieren einer Kugelumlaufspindel bereit, die eine Spindelwelle aufweist, die eine Spindelachse definiert. Die Spindelwelle ist mit einer Spindelnut ausgebildet, die über eine Steigung und einen Steigungswinkel verfügt. Die Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung umfasst einen Haltemechanismus, einen Drehmechanismus, eine Andruckwalze, eine Bandbeförderungsmechanismus, einen Bandandruckmechanismus, einen Kippmechanismus, einen Linearschwingungsmechanismus, einen Bewegungsmechanismus und einen Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus. Der Haltemechanismus ist dazu ausgelegt, die Spindelwelle drehbar zu halten. Der Drehmechanismus ist dazu ausgelegt, die Spindelwelle mit einer Drehgeschwindigkeit um die Spindelachse zu drehen. Die Andruckwalze ist dazu ausgelegt, sich um eine Drehachse zu drehen, und hat eine Außenumfangsfläche. Der Bandbeförderungsmechanismus ist dazu ausgelegt, ein Polierband kontinuierlich oder intermittierend zu befördern, wobei das Polierband über einen Polierabschnitt verfügt, der die Außenumfangsfläche umläuft. Der Bandandruckmechanismus ist dazu ausgelegt, das Polierband so zu führen, dass der Polierabschnitt die Außenumfangsfläche umläuft, und den Polierabschnitt gegen die Spindelnut zu drücken. Der Kippmechanismus ist dazu ausgelegt, die Andruckwalze so zu kippen, dass die Drehachse mit dem Steigungswinkel fluchtet. Der Linearschwingungsmechanismus ist dazu ausgelegt, die Andruckwalze linear entlang der Drehachse schwingen zu lassen. Der Bewegungsmechanismus ist dazu ausgelegt, das Polierband mit einer Bewegungsgeschwindigkeit in einer zur Spindelachse parallelen Richtung zu bewegen. Der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus ist dazu ausgelegt, die Drehgeschwindigkeit auf Grundlage der Steigung mit der Bewegungsgeschwindigkeit zu synchronisieren.
Vorzugsweise umfasst die Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung darüber hinaus einen Schwenkschwingungsmechanismus, der dazu ausgelegt ist, die Andruckwalze schwenkend um die Drehachse schwingen zu lassen.
Vorzugsweise umfasst der Linearschwingungsmechanismus einen Exzentermechanismus, der dazu ausgelegt ist, die Andruckwalze in der Drehachse linear schwingen zu lassen.
Vorzugsweise umfasst der Schwenkschwingungsmechanismus eine Schwenkführung, die dazu ausgelegt ist, eine Schwenkschwingung der Andruckwalze um die Drehachse zu führen; und einen Schneckengetriebemechanismus, der dazu ausgelegt ist, die Andruckwalze schwenkend um die Drehachse schwingen zu lassen.
Vorzugsweise umfasst der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus einen ersten Motor, der dazu ausgelegt ist, die Spindelwelle zu drehen; einen zweiten Motor, der dazu ausgelegt ist, das Polierband in einer zur Spindelachse parallelen Richtung zu bewegen; und eine Synchronisationssteuerung, die dazu ausgelegt ist, den ersten Motor und den zweiten Motor zu steuern, um eine Drehzahl des ersten Motors mit einer Drehzahl des zweiten Motors zu synchronisieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die besonderen Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie andere Ziele werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich:
1 ist eine Draufsicht, die einen Gesamtaufbau einer Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Vorderansicht, die einen Gesamtaufbau der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Teilseitenansicht der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine vergrößerte Teildraufsicht der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine vergrößerte Querschnittsdraufsicht der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine vergrößerte Querschnittsrückansicht, die einen Linearschwingungsmechanismus der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist eine vergrößerte Querschnittsrückansicht, die einen Bandandruckmechanismus der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist eine Teilquerschnittsvorderansicht der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine vergrößerte Teilvorderansicht, die einen Poliermechanismus der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
11 ist eine vergrößerte Teildraufsicht, die den Poliermechanismus der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
12 ist eine Draufsicht, die einen Gesamtaufbau einer Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ist eine Vorderansicht, die einen Gesamtaufbau der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ist eine Teilseitenansicht der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine vergrößerte Teildraufsicht der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine vergrößerte Querschnittsdraufsicht der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 ist eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 ist eine vergrößerte Querschnittsrückansicht, die einen Linearschwingungsmechanismus der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 ist eine vergrößerte Querschnittsrückansicht, die einen Bandandruckmechanismus der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
20 ist eine Teilquerschnittsvorderansicht der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21 ist eine vergrößerte Teilvorderansicht, die einen Poliermechanismus der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
22 ist eine vergrößerte Teildraufsicht, die den Poliermechanismus der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 bis 22 stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. 1 bis 11 stellen eine erste Ausführungsform dar, während 12 bis 22 eine zweite Ausführungsform darstellen.
Wie in 1, 2, 3, 4, 5 und 9 gezeigt ist, ist eine Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung dazu ausgelegt, eine Kugelumlaufspindel zu polieren, die eine Spindelwelle W, Kugeln und eine Mutter aufweist, die in Bezug auf die Spindelwelle W drehbar ist. Die Spindelwelle W ist mit einer Spindelnut B ausgebildet. Die Poliervorrichtung zum Polieren der Spindelnut B nach der ersten Ausführungsform ist weitestgehend aus einem Haltemechanismus 1, einem Drehmechanismus 2, einem Bandbeförderungsmechanismus 3, einem Bandandruckmechanismus 4, einem Kippmechanismus 5, einem Linearschwingungsmechanismus 6, einem Bewegungsmechanismus 8 und einem Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 aufgebaut. Der Haltemechanismus 1 ist dazu ausgelegt, die Spindelwelle W drehbar zu halten. Der Drehmechanismus 2 ist dazu ausgelegt, die Spindelwelle W um eine Spindelachse W₁ von dieser zu drehen. Der Bandbeförderungsmechanismus 3 ist dazu ausgelegt, ein Polierband T kontinuierlich oder intermittierend entlang eines Beförderungspfads T₁ wie in 5 gezeigt zu befördern. Der Bandandruckmechanismus 4 ist dazu ausgelegt, das Polierband T so zu führen, dass es eine Außenumfangsfläche einer Andruckwalze R umläuft, und ist dazu ausgelegt, das Polierband T an der Außenumfangsfläche der Andruckwalze R gegen die Spindelnut B zu drücken. Der Kippmechanismus 5 ist dazu ausgelegt, die Andruckwalze R so zu kippen, dass eine Drehachse R₁ der Andruckwalze R einem Steigungswinkel θ der Spindelnut B entspricht. Der Linearschwingungsmechanismus 6 ist dazu ausgelegt, die Andruckwalze R linear in gegenläufigen Richtungen Y parallel zur Drehachse R₁ schwingen zu lassen. Der Bewegungsmechanismus 8 ist dazu ausgelegt, das die Andruckwalze R umlaufende Polierband T in einer zur Spindelachse W₁ der Spindelwelle W parallelen Richtung zu bewegen. Der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 ist dazu ausgelegt, eine Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W mit einer Bewegungsgeschwindigkeit F des Polierbands T in einer zur Spindelachse W₁ parallelen Richtung auf Grundlage einer Steigung L der Spindelnut B zu synchronisieren (wobei es sich bei der Steigung L um eine Strecke handelt, um die sich die Mutter entlang der Spindelachse W₁ der Spindelwelle W fortbewegt, wenn die Spindelwelle W eine Drehung macht).
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst der Haltemechanismus 1 der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung einen Körper 1a, eine Haltebasis 1b, ein Spannfutter 1c und eine Mittenandruckbasis 1d. Die Haltebasis 1b ist am Körper 1a errichtet. Das Spannfutter 1c ist an der Haltebasis 1b vorgesehen. Das Spannfutter 1c ist dazu angepasst, ein Ende der Spindelwelle W lösbar zu halten, während die Mittendruckbasis 1d dazu angepasst ist, das andere Ende der Spindelwelle W drehbar zu halten.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Drehmechanismus 2 der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung einen Drehsteuerungsmotor 2a (als Beispiel eines ersten Motors). Der Drehsteuerungsmotor 2a dreht das Spannfutter 1c (die Spindelwelle W) mit der Drehgeschwindigkeit Q, was wiederum die Spindelwelle W um die Spindelwelle W₁ dreht.
Wie in 1, 2, 3, 4 und 5 gezeigt ist, umfasst der Bandbeförderungsmechanismus 3 der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung eine Anbringungsbasis 3a, ein Paar Trägerwellen 3b, eine beschickte Spule 3c, eine leere Spule 3d, einen Ausgabemotor 3e, einen Aufnahmemotor 3f, ein Paar Transportmotoren 3g, ein Paar Förderrollen 3h und ein Paar Andruckrollen 3i. Die Trägerwellen 3b sind an der Anbringungsbasis 3a angeordnet. Die beschickte Spule 3c und die leere Spule 3d sind drehbar an den jeweiligen Trägerwellen 3b angebracht. Die beschickte Spule 3c ist mit ungebrauchtem Polierband T umwickelt, das ausgegeben werden soll, während die leere Spule 3d dazu bestimmt ist, das gebrauchte Polierband T wieder aufzuwickeln. Das von der beschickten Spule 3c ausgegebene Polierband T umläuft die Außenumfangsfläche der Andruckwalze R am Bandandruckmechanismus 4 und wird dann von der leeren Spule 3d aufgenommen. Der Ausgabemotor 3e dreht die beschickte Spule 3c, um das Polierband T von der beschickten Spule 3c auszugeben, während der Aufnahmemotor 3f die leere Spule 3d dreht, um das Polierband T auf die leere Spule 3d aufzuwickeln. Die Transportmotoren 3g drehen jeweilige Förderrollen 3h, um das Polierband T zwischen der beschickten Spule 3c und der Andruckwalze R und zwischen der Andruckwalze R und der leeren Spule 3d zu transportieren. Das Polierband T hat einen Polierabschnitt T₂, der die Andruckwalze R wie in 5 und 6 gezeigt umläuft. Das heißt, die Spindelnut B wird mit dem Polierabschnitt T₂ des Polierbands T poliert, das durch den Bandbeförderungsmechanismus 3 intermittierend oder kontinuierlich befördert wird. Die Andruckrollen 3i sind in Gegenüberstellung mit jeweiligen Förderrollen 3h angeordnet, um das Polierband T gegen die Förderrollen 3h zu drücken. Durch die gemeinschaftlichen Funktionsabläufe des Ausgabemotors 3e, des Aufnahmemotors 3f und der Transportmotoren 3g befördert der Bandbeförderungsmechanismus 3 das Polierband T entweder kontinuierlich oder intermittierend mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit entlang des Beförderungspfads T₁ von der beschickten Spule 3c, um die Andruckwalze R herum und zur leeren Spule 3d.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist, umfasst der Bandandruckmechanismus 4 der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung eine Halterung 4a, eine Andruckbasis 4b, ein Paar aus einem linken und rechten Zylindermechanismus 4c, ein Paar Führungswellen 4d, ein Vorschub-/Rückziehteil 4e, ein Paar aus einer linken und rechten Führungsrolle 4f und ein Paar aus einer linken und rechten Führungsrolle 4g. Die Halterung 4a ist auf der vorstehend beschriebenen Anbringungsbasis 3a errichtet. Die Andruckbasis 4b ist mit der Halterung 4a verbunden, wobei der vorstehend beschriebene Linearschwingungsmechanismus 6 dazwischen eingesetzt ist. Jeder der Zylindermechanismen 4c ist seitlich mit einem Zwischenraum zwischen diesen wie in 5 gezeigt angeordnet, und jede der Führungswellen 4d ist vertikal mit einem Zwischenraum zwischen diesen wie in 6 gezeigt angeordnet. Das Vorschub-/Rückziehteil 4e ist über die Zylindermechanismen 4c und die Führungswellen 4d mit der Andruckbasis 4b verbunden. Die Führungsrollen 4f sind an der Andruckbasis 4b vorgesehen, und die Führungsrollen 4g sind am Vorschub-/Rückziehteil 4e vorgesehen. Die vorstehend beschriebene Andruckwalze R ist an einer hinteren Stelle (Seite der Spindelwelle W) und zwischen der linken und rechten Führungsrolle 4g angeordnet. Die Führungsrollen 4f, die Führungsrollen 4g und die Andruckwalze R sind dazu ausgelegt, das Polierband T zu führen, wenn sich das Polierband T vom Bandbeförderungsmechanismus 3 um die Andruckwalze R herum und dann zurück zum Bandbeförderungsmechanismus 3 bewegt, während die Zylindermechanismen 4c das Polierband T an der Außenumfangsfläche der Andruckwalze R gegen die in der Spindelwelle W ausgebildete Spindelnut B drücken.
Das Polierband T der bevorzugten Ausführungsform ist aus einem Grundmaterial aufgebaut, das mit abrasiven Partikeln einer vorgeschriebenen Größe beschichtet ist oder derartige Partikel an seine Oberfläche gebunden hat. Das Grundmaterial kann beispielsweise aus einer Polyesterfolie, Metall, Gewebe o. dgl. bestehen. Die abrasiven Partikel können beispielsweise aus Aluminiumoxid, Chromoxid, Siliciumcarbid, Diamant o. dgl. bestehen.
Wie in 5, 6, 7 und 8 gezeigt ist, umfasst der Linearschwingungsmechanismus 6 in der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung einen wie in 7 gezeigten Exzentermechanismus 6a, Gleitteile 6b, einen Linearschwingungsmotor 6c und einen Wellenzylinder 6d. Der Exzentermechanismus 6a enthält darüber hinaus ein Exzenterwellenteil 6f, ein Exzenterrad 6g und eine Stahlteil 6h. Die Andruckbasis 4b ist durch die Gleitteile 6b gleitbeweglich an der Halterung 4a angeordnet und kann durch den Betrieb des Exzentermechanismus 6a in einer vertikalen Richtung gleitend schwingen, welche die Spindelachse W₁ der Spindelwelle W kreuzt. Der Linearschwingungsmotor 6c ist an der Halterung 4a montiert und hat eine Hauptwelle 6e, die sich um eine Drehachse O dreht. Der Wellenzylinder 6d ist drehbar an der Halterung 4a gelagert. Die Hauptwelle 6e des Linearschwingungsmotors 6c ist im Wellenzylinder 6d angebracht. Das Exzenterwellenteil 6f ist am Wellenzylinder 6d ausgebildet. Das Exzenterwellenteil 6f hat eine Exzenterachse O₁, die eine Exzentrizität ε in Bezug auf die Drehachse O der Hauptwelle 6e besitzt, wie in 6 gezeigt ist. Das Exzenterrad 6g hat eine Kugellagerstruktur, die es dem Exzenterwellenteil 6f ermöglicht, in Bezug auf das Stahlteil 6h drehbar zu sein. Wie in 7 gezeigt ist, ist das Stahlteil 6h in der Andruckbasis 4b vorgesehen und mit einer Nut ausgebildet, die sich seitlich erstreckt und durch dessen gesamten Mittelbereich verläuft, um flanschartige Teile auf beiden Seiten der Nut zu bilden. Die flanschartigen Teile besitzen Innenflächen als gegenüberliegende Kontaktflächen 6i, um das Exzenterrad 6g zu berühren. Speziell hat das Exzenterrad 6g einen Durchmesser, der im Wesentlichen derselbe ist wie ein Abstand zwischen den Kontaktflächen 6i, während der Durchmesser des Exzenterrads 6g in einer zu den Richtungen Y orthogonalen Richtung kleiner ist als eine Breite des Stahlteils 6h, wodurch es dem Linearschwingungsteil 6 ermöglicht wird, in den Richtungen Y, d. h. in der vertikalen Richtung zu schwingen. Bei einem Antrieb durch den Linearschwingungsmotor 6c sind das Exzenterwellenteil 6f, das Exzenterrad 6g, die Kontaktflächen 6i des Stahlteils 6h und die Gleitteile 6b dazu ausgelegt, die Andruckwalze R linear in den Richtungen Y parallel zur Drehachse R₁ schwingen zu lassen.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst der Bewegungsmechanismus 8 der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung eine stationäre Basis 8a, Schienen 8b, eine Gleitplatte 8c, einen Kugelumlaufspindelmechanismus 8f und einen Bewegungssteuerungsmotor 8g (als ein Beispiel eines zweiten Motors). Die stationäre Basis 8a ist am Körper 1a angeordnet. Die Schienen 8b befinden sich vertikal in Gegenüberstellung mit der stationären Basis 8a und erstrecken sich entlang des Kugelumlaufspindelmechanismus 8f. Die Gleitplatte 8c ist auf den Schienen 8b angeordnet und gleitend auf den Schienen 8b in einer zur Spindelachse W₁ der Spindelwelle W parallelen Richtung beweglich. Die Anbringungsbasis 3a des Bandbeförderungsmechanismus 3 ist auf der Gleitplatte 8c angeordnet, wobei der Kippmechanismus 5 dazwischen eingesetzt ist. Der Kugelumlaufspindelmechanismus 8f enthält eine Spindelwelle 8d und eine an der Spindelwelle 8d vorgesehene Mutter 8e. Durch den Kugelumlaufspindelmechanismus 8f bewegt der Bewegungssteuerungsmotor 8g die Gleitplatte 8c und in der Folge das Polierband T mit der Bewegungsgeschwindigkeit F in einer zur Spindelachse W₁ der Spindelwelle W parallelen Richtung.
Wie in 1, 2, 9 und 10 gezeigt ist, umfasst der Kippmechanismus 5 eine Kippbasis 5a, eine Schwenkwelle 5b und einen Positionsfixierungsmechanismus 5e. Die Kippbasis 5a ist durch die Schwenkwelle 5b schwenkbeweglich auf der Gleitplatte 8c angeordnet, wodurch es ermöglicht wird, dass die Kippbasis 5a in Bezug auf die Spindelachse W₁ der Spindelwelle W gekippt werden kann. Der Positionsfixierungsmechanismus 5e umfasst darüber hinaus eine Verbindungsschraube 5c und eine Fixierungsmutter 5d, die jeweils ausgehend von der Schwenkwelle 5b auf der entgegengesetzten Seite der Kippbasis 5a angeordnet sind, um die Kippbasis 5a in deren gekippten Stellung zu fixieren, das heißt, die Kippbasis 5a hat einen Endabschnitt, der mit dem Positionsfixierungsmechanismus 5e versehen ist, und der andere Endabschnitt ist mit der Schwenkwelle 5b versehen, wie in 9 gezeigt ist. Die Andruckwalze R ist durch den Bandbeförderungsmechanismus 3 und den Bandandruckmechanismus 4 an der Kippbasis 5a angeordnet. Der Kippmechanismus 5 ist dazu ausgelegt, die Andruckwalze R so zu kippen, dass die Drehachse R₁ der Andruckwalze R dem Steigungswinkel θ der Spindelnut B entspricht, wie in 9 und 10 gezeigt ist. Das heißt, der Kippmechanismus 5 kippt die Andruckwalze R so, dass die Drehachse R₁ in Ausrichtung mit dem Steigungswinkel θ ist, wodurch die Spindelnut B durch den Polierabschnitt T₂ effizient poliert wird. Der Steigungswinkel θ ist durch eine vertikale gerade Linie und eine gerade Linie entlang der Spindelnut B definiert.
Der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 enthält den Drehsteuerungsmotor 2a, der die Spindelwelle W dreht, den Bewegungssteuerungsmotor 8g, der das Polierband T bewegt, d. h. der Bewegungssteuerungsmotor 8g bewegt den Bandbeförderungsmechanismus 3 zusammen mit dem Kippmechanismus 5, um das Polierband T durch Drehen der Spindelwelle 8d in einer zur Spindelachse W₁ parallelen Richtung zu bewegen, und eine Synchronisationssteuerungseinheit 9a, die dazu angepasst ist, die Drehzahl Q des Drehsteuerungsmotors 2a mit der Drehzahl des Bewegungssteuerungsmotors 8g zu synchronisieren. Obwohl ein detaillierter Schaltungsaufbau u. dgl. für die Synchronisationssteuerungseinheit 9a aus den Zeichnungen weggelassen wurde, kann es sich bei der Synchronisationssteuerungseinheit 9a beispielsweise um einen Personalcomputer u. dgl. zum Synchronisieren der Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W mit der Bewegungsgeschwindigkeit F des Polierbands T auf Grundlage der Steigung L der Spindelnut B handeln. Das heißt, die Synchronisationssteuerungseinheit 9a ist dazu angepasst, den Drehsteuerungsmotor 2a und den Bewegungssteuerungsmotor 8a so zu steuern, dass das Polierband T an der Andruckwalze R sich mit der Bewegungsgeschwindigkeit F entlang der Spindelnut B in einer zur Spindelachse W₁ parallelen Richtung bewegt, während sich die Spindelwelle W mit der Drehgeschwindigkeit Q dreht. Speziell synchronisiert der Synchronisationsmechanismus 9 die Drehzahl des Drehsteuerungsmotors 2a mit der Drehzahl des Bewegungssteuerungsmotors 8g.
Als Nächstes wird der Polierbetrieb beschrieben. Bei der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform und wie in 1, 2, 5, 10 und 11 gezeigt ist, hält der Haltemechanismus 1 die Spindelwelle W der Kugelumlaufspindel drehbar, während der Drehmechanismus 2 die Spindelwelle W mit der Drehgeschwindigkeit Q um die Spindelachse W₁ dreht. Dabei befördert der Bandbeförderungsmechanismus 3 das Polierband T entlang des Beförderungspfads T₁. Der Bandandruckmechanismus 4 führt das Polierband T aus dem Bandbeförderungsmechanismus 3 heraus, um die Umfangsfläche der Andruckwalze R und zurück zum Bandbeförderungsmechanismus 3, während das Polierband T an der Außenumfangsfläche der Andruckwalze R gegen die in der Spindelwelle W ausgebildete Spindelnut B gedrückt wird. Der Kippmechanismus 5 hält die Andruckwalze R in einem gekippten Zustand, und zwar so, dass die Drehachse R₁ der Andruckwalze R mit dem Steigungswinkel θ der Spindelnut B fluchtet. Der Linearschwingungsmechanismus 6 lässt die Andruckwalze R zusammen mit dem Polierband T darauf linear in den zur Drehachse R₁ parallelen Richtungen Y schwingen. Der Bewegungsmechanismus 8 bewegt das Polierband T mit der Bewegungsgeschwindigkeit F in einer zur Spindelachse W₁ der Spindelwelle W parallelen Richtung. Der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 synchronisiert die Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W mit der Bewegungsgeschwindigkeit F des Polierbands T auf Grundlage der Steigung L der Spindelnut B. Auf diese Weise kann das Polierband T die Spindelnut B durch eine Kombination von Funktionsabläufen polieren, die umfassen: Drehen der Spindelwelle W durch den Drehmechanismus 2; Befördern des Polierbands T entlang des Beförderungspfads T₁ durch den Bandbeförderungsmechanismus 3; lineares Schwingenlassen des Polierbands T in den Richtungen Y durch den Linearschwingungsmechanismus 6; und lineares Bewegen des Polierbands T durch den Bewegungsmechanismus 8 entlang der Spindelachse W₁ der Spindelwelle W mit der Bewegungsgeschwindigkeit F, die mit der Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W synchronisiert ist. Indem das Polierband T entlang der Spindelachse W₁ synchron mit der Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W bewegt wird, passt sich die Bewegung des Polierbands T der Steigung L der Spindelnut B an, so dass der Bandandruckmechanismus 4 das Polierband T an der Andruckwalze R zuverlässig gegen die Spindelnut B drücken und die Spindelnut B zuverlässig durch eine kontinuierliche oder intermittierende Beförderung entlang des Beförderungspfads T₁ und eine lineare Schwingung in den Richtungen Y polieren kann. Somit können das Verfahren und die Vorrichtung der ersten Ausführungsform die Poliergenauigkeit verbessern, Oberflächenrauheit in der Spindelnut B reduzieren und den Polierwirkungsgrad für die Spindelnut B verbessern.
Indem darüber hinaus der Exzentermechanismus 6a verwendet wird, um die Andruckwalze R linear in den Richtungen Y schwingen zu lassen, die mit der Drehachse R₁ der Andruckwalze R ausgerichtet sind, kann der Aufbau des Linearschwingungsmechanismus 6 vereinfacht werden. Indem darüber hinaus der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 des Drehsteuerungsmotors 2a zum Drehen der Spindelwelle W, der Bewegungssteuerungsmotor 8g zum Bewegen des Polierbands T entlang der Spindelachse W₁ der Spindelwelle W, und die Synchronisationssteuerungseinheit 9a zum Steuern der Synchronisation der Drehzahl Q des Drehsteuerungsmotors 2a und der Drehzahl des Bewegungssteuerungsmotors 8g ausgelegt ist, kann der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 die Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W mit der Bewegungsgeschwindigkeit F des Polierbands T auf Grundlage der Steigung L der Spindelnut B synchronisieren. Somit kann der vorstehende Aufbau die Bewegung des Polierbands T mit der Steigung L der Spindelnut B so in Abgleich bringen, dass das Polierband T zuverlässig die Spindelnut B berührt, während der Aufbau der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung vereinfacht und die Poliergenauigkeit verbessert wird.
Wie in 12, 13, 14, 15, 16 und 20 gezeigt ist, ist eine Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform dazu ausgelegt, eine Kugelumlaufspindel zu polieren, die eine Spindelwelle W, Kugeln und eine Mutter aufweist. Die Spindelwelle W ist mit einer Spindelnut B als einer spiralfömigen Laufbahn ausgebildet. Die Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform ist weitestgehend aus einem Haltemechanismus 1, einem Drehmechanismus 2, einem Bandbeförderungsmechanismus 3, einem Bandandruckmechanismus 4, einem Kippmechanismus 5, einem Linearschwingungsmechanismus 6, einem Schwenkschwingungsmechanismus 7, einem Bewegungsmechanismus 8 und einem Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 aufgebaut. Der Haltemechanismus 1 ist dazu ausgelegt, die Spindelwelle W der Kugelumlaufspindel drehbar zu halten. Der Drehmechanismus 2 ist dazu ausgelegt, die Spindelwelle W um eine Spindelachse W₁ von dieser zu drehen. Der Bandbeförderungsmechanismus 3 ist dazu ausgelegt, ein Polierband T kontinuierlich oder intermittierend entlang eines Beförderungspfads T₁ wie in 16 gezeigt zu befördern. Der Bandandruckmechanismus 4 ist dazu ausgelegt, das Polierband T so zu führen, dass es eine Außenumfangsfläche einer Andruckwalze R umläuft, und ist dazu ausgelegt, das Polierband T an der Außenumfangsfläche der Andruckwalze R gegen die Spindelnut B zu drücken. Der Kippmechanismus 5 ist dazu ausgelegt, die Andruckwalze R so zu kippen, dass eine Drehachse R₁ der Andruckwalze R einem Steigungswinkel θ der Spindelnut B entspricht. Der Linearschwingungsmechanismus 6 ist dazu ausgelegt, die Andruckwalze R linear in gegenläufigen Richtungen Y parallel zur Drehachse R₁ schwingen zu lassen. Der Schwenkschwingmechanismus 7 ist dazu ausgelegt, die Andruckwalze R wie in 15 gezeigt innerhalb eines Winkelbereichs S um die Drehachse R₁ schwingen zu lassen. Der Bewegungsmechanismus 8 ist dazu ausgelegt, das die Andruckwalze R umlaufende Polierband T in einer zur Spindelachse W₁ der Spindelwelle W parallelen Richtung zu bewegen. Der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 ist dazu ausgelegt, eine Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W mit einer Bewegungsgeschwindigkeit F des Polierbands T auf Grundlage einer Steigung L der Spindelnut B zu synchronisieren (wobei es sich bei der Steigung L um eine Strecke handelt, um die sich die Mutter entlang der Spindelachse W₁ der Spindelwelle W fortbewegt, wenn die Spindelwelle W eine Drehung macht).
Wie in 12 und 13 gezeigt ist, umfasst der Haltemechanismus 1 der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung einen Körper 1a, eine Haltebasis 1b, ein Spannfutter 1c, und eine Mittenandruckbasis 1d. Die Haltebasis 1b ist am Körper 1a errichtet. Das Spannfutter 1c ist an der Haltebasis 1b vorgesehen. Das Spannfutter 1c ist dazu angepasst, ein Ende der Spindelwelle W lösbar zu halten. Die Mittendruckbasis 1d ist dazu angepasst, das andere Ende der Spindelwelle W drehbar zu halten.
Wie in 12 gezeigt ist, umfasst der Drehmechanismus 2 der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung einen Drehsteuerungsmotor 2a. Der Drehsteuerungsmotor 2a dreht das Spannfutter 1c, was wiederum die Spindelwelle W um die Spindelwelle W₁ dreht.
Wie in 12, 13, 14, 15 und 16 gezeigt ist, umfasst der Bandbeförderungsmechanismus 3 der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung eine Anbringungsbasis 3a, ein Paar Trägerwellen 3b, eine beschickte Spule 3c, eine leere Spule 3d, einen Ausgabemotor 3e, einen Aufnahmemotor 3f, ein Paar Transportmotoren 3g, ein Paar Förderrollen 3h und ein Paar Andruckrollen 3i. Die Trägerwellen 3b sind an der Anbringungsbasis 3a angeordnet. Die beschickte Spule 3c und die leere Spule 3d sind drehbar an den jeweiligen Trägerwellen 3b angebracht. Die beschickte Spule 3c ist mit ungebrauchtem Polierband T umwickelt, das ausgegeben werden soll, während die leere Spule 3d dazu ausgelegt ist, das gebrauchte Polierband T wieder aufzuwickeln. Das von der beschickten Spule 3c ausgegebene Polierband T umläuft die Außenumfangsfläche der Andruckwalze R am Bandandruckmechanismus 4 und wird dann von der leeren Spule 3d aufgenommen. Der Ausgabemotor 3e dreht die beschickte Spule 3c, um das Polierband T von der beschickten Spule 3c auszugeben, während der Aufnahmemotor 3f die leere Spule 3d dreht, um das Polierband T auf die leere Spule 3d aufzuwickeln. Die Transportmotoren 3g drehen jeweilige Förderrollen 3h, um das Polierband T zwischen der beschickten Spule 3c und der Andruckwalze R und zwischen der Andruckwalze R und der leeren Spule 3d zu transportieren. Das Polierband T hat einen Polierabschnitt T₂, der die Andruckwalze R wie in 16 und 17 gezeigt umläuft. Das heißt, die Spindelnut B wird mit dem Polierabschnitt T₂ des Polierbands T poliert, das durch den Bandbeförderungsmechanismus 3 intermittierend oder kontinuierlich befördert wird. Die Andruckrollen 3i sind in Gegenüberstellung mit jeweiligen Förderrollen 3h angeordnet, um das Polierband T gegen die Förderrollen 3h zu pressen. Durch die gemeinschaftlichen Funktionsabläufe des Ausgabemotors 3e, des Aufnahmemotors 3f und der Transportmotoren 3g befördert der Bandbeförderungsmechanismus 3 das Polierband T entweder kontinuierlich oder intermittierend mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit entlang des Beförderungspfads T₁ von der beschickten Spule 3c, um die Andruckwalze R und zur leeren Spule 3d.
Wie in 15 und 16 gezeigt ist, umfasst der Bandandruckmechanismus 4 der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung eine Halterung 4a, eine Andruckbasis 4b, ein Paar aus einem linken und rechten Zylindermechanismus 4c, ein Paar Führungswellen 4d, ein Vorschub-/Rückziehteil 4e, ein Paar aus einer linken und rechten Führungsrolle 4f und ein Paar aus einer linken und rechten Führungsrolle 4g. Die Halterung 4a ist auf der vorstehend beschriebenen Anbringungsbasis 3a errichtet. Die Andruckbasis 4b ist mit der Halterung 4a verbunden, wobei der vorstehend beschriebene Linearschwingungsmechanismus 6 dazwischen eingesetzt ist. Jeder der Zylindermechanismen 4c ist seitlich mit einem Zwischenraum zwischen diesen wie in
5 gezeigt angeordnet, und jede der Führungswellen 4d ist vertikal mit einem Zwischenraum zwischen diesen wie in 6 gezeigt angeordnet. Das Vorschub-/Rückziehteil 4e ist über die Zylindermechanismen 4c und die Führungswellen 4d mit der Andruckbasis 4b verbunden. Die Führungsrollen 4f sind an der Andruckbasis 4b vorgesehen, und die Führungsrollen 4g sind am Vorschub-/Rückziehteil 4e vorgesehen. Die vorstehend beschriebene Andruckwalze R ist an einer hinteren Stelle (Seite der Spindelwelle W) und zwischen der linken und rechten Führungsrolle 4g angeordnet. Die Führungsrollen 4f, die Führungsrollen 4g und die Andruckwalze R sind dazu ausgelegt, das Polierband T zu führen, wenn sich das Polierband T vom Bandbeförderungsmechanismus 3 um die Andruckwalze R und dann zurück zum Bandbeförderungsmechanismus 3 bewegt, während die Zylindermechanismen 4c das Polierband T an der Außenumfangsfläche der Andruckwalze R gegen die in der Spindelwelle W ausgebildete Spindelnut B drücken.
Das Polierband T der bevorzugten Ausführungsform ist aus einem Grundmaterial aufgebaut, das mit abrasiven Partikeln einer vorgeschriebenen Größe beschichtet ist oder derartige Partikel an seine Oberfläche gebunden hat. Das Grundmaterial kann beispielsweise aus einer Polyesterfolie, Metall, Gewebe o. dgl. bestehen. Die abrasiven Partikel können beispielsweise aus Aluminiumoxid, Chromoxid, Siliciumcarbid, Diamant o. dgl. bestehen.
Wie in 16, 17, 18 und 19 gezeigt ist, umfasst der vorstehend beschriebene Linearschwingungsmechanismus 6 in der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung einen wie in 18 gezeigten Exzentermechanismus 6a, Gleitteile 6b, einen Linearschwingungsmotor 6c und einen Wellenzylinder 6d. Der Exzentermechanismus 6a enthält darüber hinaus ein Exzenterwellenteil 6f, ein Exzenterrad 6g und eine Stahlteil 6h. Die Andruckbasis 4b ist durch die Gleitteile 6b gleitbeweglich an der Halterung 4a angeordnet und kann durch den Betrieb des Exzentermechanismus 6a in einer vertikalen Richtung gleitend schwingen, welche die Spindelachse W₁ der Spindelwelle W kreuzt. Der Linearschwingungsmotor 6c ist an der Halterung 4a montiert und hat eine Hauptwelle 6e, die sich um eine Drehachse O dreht. Der Wellenzylinder 6d ist drehbar an der Halterung 4a gelagert. Die Hauptwelle 6e des Linearschwingungsmotors 6c ist im Wellenzylinder 6d angebracht. Das Exzenterwellenteil 6f ist am Wellenzylinder 6d ausgebildet. Das Exzenterwellenteil 6f hat eine Exzenterachse O₁, die eine Exzentrizität ε in Bezug auf die Drehachse O der Hauptwelle 6e besitzt, wie in 17 gezeigt ist. Das Exzenterrad 6g hat eine Kugellagerstruktur, die es dem Exzenterwellenteil 6f ermöglicht, in Bezug auf das Stahlteil 6h drehbar zu sein. Wie in 18 gezeigt ist, ist das Stahlteil 6h in der Andruckbasis 4b vorgesehen und mit einer Nut ausgebildet, die sich seitlich erstreckt und durch dessen gesamten Mittelbereich verläuft, um flanschartige Teile auf beiden Seiten der Nut zu bilden. Die flanschartigen Teile besitzen Innenflächen als gegenüberliegende Kontaktflächen 6i, um das Exzenterrad 6g zu berühren. Speziell hat das Exzenterrad 6g einen Durchmesser, der im Wesentlichen derselbe ist wie ein Abstand zwischen den Kontaktflächen 6i, während der Durchmesser des Exzenterrads 6g in einer zu den Richtungen Y orthogonalen Richtung kleiner ist als eine Breite des Stahlteils 6h, wodurch es dem Linearschwingungsteil 6 ermöglicht wird, in den Richtungen Y, d. h. in der vertikalen Richtung zu schwingen. Bei einem Antrieb durch den Linearschwingungsmotor 6c sind das Exzenterwellenteil 6f, das Exzenterrad 6g, die Kontaktflächen 6i des Stahlteils 6h und die Gleitteile 6b dazu ausgelegt, die Andruckwalze R linear in den Richtungen Y parallel zur Drehachse R₁ schwingen zu lassen.
Wie in 12 und 13 gezeigt ist, umfasst der Bewegungsmechanismus 8 der vorstehend beschriebenen Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung eine stationäre Basis 8a, Schienen 8b, eine Gleitplatte 8c, eine Kugelumlaufspindelmechanismus 8f und einen Bewegungssteuerungsmotor 8g. Die stationäre Basis 8a ist am Körper 1a angeordnet. Die Schienen 8b befinden sich vertikal in Gegenüberstellung mit der stationären Basis 8a und erstrecken sich entlang des Kugelumlaufspindelmechanismus 8f. Die Gleitplatte 8c ist auf den Schienen 8b angeordnet und gleitend auf den Schienen 8b in einer zur Spindelachse W₁ der Spindelwelle W parallelen Richtung beweglich. Die Anbringungsbasis 3a des Bandbeförderungsmechanismus 3 ist auf der Gleitplatte 8c angeordnet, wobei der Kippmechanismus 5 und der Schwenkschwingungsmechanismus 7 dazwischen eingesetzt sind. Der Kugelumlaufspindelmechanismus 8f enthält eine Spindelwelle 8d und eine an der Spindelwelle 8d vorgesehene Mutter 8e. Durch den Kugelumlaufspindelmechanismus 8f bewegt der Bewegungssteuerungsmotor 8g die Gleitplatte 8c und in der Folge das Polierband T mit der Bewegungsgeschwindigkeit F in einer zur Spindelachse W₁ der Spindelwelle W parallelen Richtung.
Wie in 12, 13, 20 und 21 gezeigt ist, umfasst der Kippmechanismus 5 eine Kippbasis 5a, eine Schwenkwelle 5b und einen Positionsfixierungsmechanismus 5e. Die Kippbasis 5a ist durch die Schwenkwelle 5b schwenkbeweglich auf der Gleitplatte 8c angeordnet, wodurch es ermöglicht wird, dass die Kippbasis 5a in Bezug auf die Spindelachse W₁ der Spindelwelle W gekippt werden kann. Der Positionsfixierungsmechanismus 5e umfasst darüber hinaus eine Verbindungsschraube 5c und eine Fixierungsmutter 5d, die ausgehend von der Schwenkwelle 5b auf der entgegengesetzten Seite der Kippbasis 5a angeordnet sind, um die Kippbasis 5a in deren gekippten Stellung zu fixieren, das heißt, die Kippbasis 5a hat einen Endabschnitt, der mit dem Positionsfixierungsmechanismus 5e versehen ist, und der andere Endabschnitt ist mit der Schwenkwelle 5b versehen, wie in 20 gezeigt ist. Die Andruckwalze R ist durch den Bandbeförderungsmechanismus 3 und den Bandandruckmechanismus 4 an der Kippbasis 5a angeordnet. Der Kippmechanismus 5 ist dazu ausgelegt, die Andruckwalze R so zu kippen, dass die Drehachse R₁ der Andruckwalze R dem Steigungswinkel θ der Spindelnut B entspricht, wie in 20 und 21 gezeigt ist. Das heißt, der Kippmechanismus 5 kippt die Andruckwalze R so, dass die Drehachse R₁ in Ausrichtung mit dem Steigungswinkel θ ist, wodurch die Spindelnut B durch den Polierabschnitt T₂ effizient poliert wird. Der Steigungswinkel θ ist durch eine vertikale gerade Linie und eine gerade Linie entlang der Spindelnut B definiert.
Wie in 14, 15 und 21 gezeigt ist, umfasst der Schwenkschwingungsmechanismus 7 eine Schwenkantriebseinheit 7c, eine bogenförmige Schwenkschwingungsbasis 7d, eine bogenförmige Führungsschiene 7e, Gleitteile 7f, eine Schwenkwelle 7g, ein Lagerteil 7h und einen Schwenkschwingungsmotor 7i Die Schwenkantriebseinheit 7c umfasst ein Schwenkführungsteil 7a, um die Schwenkschwingung der Andruckwalze R um die Drehachse R₁ herum zu führen, und einen Schneckengetriebemechanismus 7b, um die Andruckwalze R um die Drehachse R₁ schwingen zu lassen. Die Schwenkschwingungsbasis 7d ist auf der vorstehend beschriebenen Kippbasis 5a angebracht. Die Führungsschiene 7e ist so an der Schwenkschwingungsbasis 7d angebracht, dass eine Bogenmitte der Führungsschiene 7e mit der Drehachse R₁ der Andruckwalze R fluchtet. Die Gleitteile 7f sind am Boden der Anbringungsbasis 3a angebaut und gleitbar an der Führungsschiene 7e angebracht. Die Schwenkwelle 7g ist in der Kippbasis 5a vertikal ausgerichtet und hat eine Achse D in vertikaler Ausrichtung mit der Drehachse R₁. Die Schwenkwelle 7g ist durch das Lagerteil 7h drehbar gelagert. Die Anbringungsbasis 3a hat einen vorspringenden Abschnitt, an dem das Oberteil der Schwenkwelle 7g angebracht ist. Der Schwenkschwingungsmotor 7i ist an der Kippbasis 5a angebracht. Der Schneckengetriebmechanismus 7b ist zwischen einer Hauptwelle des Schwenkschwingungsmotors 7i und einem Unterteil der Schwenkwelle 7g eingesetzt. Wenn sie durch den Schwenkschwingungsmotor 7i angetrieben wird, lässt die Schwenkantriebseinheit 7c, die über das vorstehend beschriebene Schwenkführungsteil 7a und den vorstehend beschriebenen Schneckengetriebemechanismus 7b verfügt, die Andruckwalze R innerhalb des Winkelbereichs S schwenkend um die Drehachse R₁ schwingen, wie in einer Kettenlinie von 15 gezeigt ist. Das heißt, die Andruckwalze R schwingt in einer Draufsicht schwenkend in einer Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigerrichtung um die Drehachse R₁.
Der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 enthält den Drehsteuerungsmotor 2a, der die Spindelwelle W dreht, den Bewegungssteuerungsmotor 8g, der das Polierband T bewegt, d. h. der Bewegungssteuerungsmotor 8g bewegt den Bandbeförderungsmechanismus 3 zusammen mit dem Kippmechanismus 5, um das Polierband T durch Drehen der Spindelwelle 8d in einer zur Spindelachse W₁ parallelen Richtung zu bewegen, und eine Synchronisationssteuerungseinheit 9a, die dazu angepasst ist, die Drehzahl Q des Drehsteuerungsmotors 2a mit der Drehzahl des Bewegungssteuerungsmotors 8g zu synchronisieren. Obwohl ein detaillierter Schaltungsaufbau u. dgl. für die Synchronisationssteuerungseinheit 9a aus den Zeichnungen weggelassen wurde, kann es sich bei der Synchronisationssteuerungseinheit 9a beispielsweise um einen Personalcomputer u. dgl. zum Synchronisieren der Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W mit der Bewegungsgeschwindigkeit F des Polierbands T auf Grundlage der Steigung L der Spindelnut B handeln. Das heißt, die Synchronisationssteuerungseinheit 9a ist dazu angepasst, den Drehsteuerungsmotor 2a und den Bewegungssteuerungsmotor 8a so zu steuern, dass das Polierband T an der Andruckwalze R sich mit der Bewegungsgeschwindigkeit F entlang der Spindelnut B in einer zur Spindelachse W₁ parallelen Richtung bewegt, während sich die Spindelwelle W mit der Drehgeschwindigkeit Q dreht. Speziell synchronisiert der Synchronisationsmechanismus 9 die Drehzahl des Drehsteuerungsmotors 2a mit der Drehzahl des Bewegungssteuerungsmotors 8g.
Als Nächstes wird der Polierbetrieb beschrieben. Bei der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform und wie in 12, 13, 16, 21 und 22 gezeigt ist, hält der Haltemechanismus 1 die Spindelwelle W der Kugelumlaufspindel drehbar, während der Drehmechanismus 2 die Spindelwelle W um die Spindelachse W₁ dreht. Dabei befördert der Bandbeförderungsmechanismus 3 das Polierband T entlang des Beförderungspfads T₁. Der Bandandruckmechanismus 4 führt das Polierband T aus dem Bandbeförderungsmechanismus 3 heraus, um die Umfangsfläche der Andruckwalze R und zurück zum Bandbeförderungsmechanismus 3, während das Polierband T an der Außenumfangsfläche der Andruckwalze R gegen die in der Spindelwelle W ausgebildete Spindelnut B gedrückt wird. Der Kippmechanismus 5 hält die Andruckwalze R in einem gekippten Zustand, und zwar so, dass die Drehachse R₁ der Andruckwalze R mit dem Steigungswinkel θ der Spindelnut B fluchtet. Der Linearschwingungsmechanismus 6 lässt die Andruckwalze R zusammen mit dem Polierband T darauf linear in den zur Drehachse R₁ parallelen Richtungen Y schwingen. Der Schwenkschwingungsmechanismus 7 lässt die Andruckwalze R innerhalb des Winkelbereichs S um die Drehachse R₁ schwingen. Der Bewegungsmechanismus 8 bewegt das Polierband T mit der Bewegungsgeschwindigkeit F in einer zur Spindelachse W₁ der Spindelwelle W parallelen Richtung. Der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 synchronisiert die Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W mit der Bewegungsgeschwindigkeit F des Polierbands T auf Grundlage der Steigung L der Spindelnut B. Auf diese Weise kann das Polierband T die Spindelnut B durch eine Kombination von Funktionsabläufen polieren, die umfassen: Drehen der Spindelwelle W durch den Drehmechanismus 2; Befördern des Polierbands T durch den Bandbeförderungsmechanismus 3 entlang des Beförderungspfads T₁; lineares Schwingenlassen des Polierbands T in den Richtungen Y durch den Linearschwingungsmechanismus 6; schwenkendes Schwingenlassen der Andruckwalze R innerhalb des Winkelbereichs S durch den Schwenkschwingungsmechanismus 7; und lineares Bewegen des Polierbands T durch den Bewegungsmechanismus 8 entlang der Spindelachse W₁ der Spindelwelle W mit der Bewegungsgeschwindigkeit F, die mit der Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W synchronisiert ist. Indem das Polierband T entlang der Spindelachse W₁ synchron mit der Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W bewegt wird, passt sich die Bewegung des Polierbands T der Steigung L der Spindelnut B an, so dass der Bandandruckmechanismus 4 das Polierband T an der Andruckwalze R zuverlässig gegen die Spindelnut B drücken und die Spindelnut B zuverlässig durch eine kontinuierliche oder intermittierende Beförderung entlang des Beförderungspfads T₁, eine lineare Schwingung in den Richtungen Y und eine Schwenkschwingung der Andruckwalze R innerhalb des Winkelbreichs S polieren kann. Somit können das Verfahren und die Vorrichtung der ersten Ausführungsform die Poliergenauigkeit verbessern, Oberflächenrauheit in der Spindelnut B reduzieren und den Polierwirkungsgrad für die Spindelnut B verbessern.
Indem darüber hinaus der Exzentermechanismus 6a verwendet wird, um die Andruckwalze R linear in den Richtungen Y schwingen zu lassen, die mit der Drehachse R₁ der Andruckwale R ausgerichtet sind, kann der Aufbau des Linearschwingungsmechanismus 6 vereinfacht werden. Indem darüber hinaus der Schwenkschwingungsmechanismus 7 mit der Schwenkantriebseinheit 7c, die über das Schwenkführungsteil 7a verfügt, um die Schwenkschwingung der Andruckwalze R um die Drehachse R₁ zu führen, und der Schneckengetriebemechanismus 7b vorgesehen wird, um die Andruckwalze R um die Drehachse R₁ schwingen zu lassen, kann der Aufbau des Schwenkschwingungsmechanismus 7 vereinfacht werden. Indem darüber hinaus der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 des Drehsteuerungsmotors 2a zum Drehen der Spindelwelle W, der Bewegungssteuerungsmotor 8g zum Bewegen des Polierbands T entlang der Spindelachse W₁ der Spindelwelle W, und die Synchronisationssteuerungseinheit 9a zum Steuern der Synchronisation der Drehzahl Q des Drehsteuerungsmotors 2a und der Drehzahl des Bewegungssteuerungsmotors 8g ausgelegt ist, kann der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 die Drehgeschwindigkeit Q der Spindelwelle W mit der Bewegungsgeschwindigkeit F des Polierbands T auf Grundlage der Steigung L der Spindelnut B synchronisieren. Somit kann der vorstehende Aufbau die Bewegung des Polierbands T mit der Steigung L der Spindelnut B so in Abgleich bringen, dass das Polierband T zuverlässig die Spindelnut B berührt, während der Aufbau der Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung vereinfacht und die Poliergenauigkeit verbessert wird.
Obwohl die Erfindung im Detail mit Bezug auf deren spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, wäre es für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich, dass viele Abwandlungen und Veränderungen am Haltemechanismus 1, Drehmechanismus 2, Bandbeförderungsmechanismus 3, Bandandruckmechanismus 4, Kippmechanismus 5, Linearschwingungsmechanismus 6, Schwenkschwingungsmechanismus 7, Bewegungsmechanismus 8 und Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 vorgenommen werden können, ohne vom Aussagegehalt der Erfindung abzuweichen, deren Umfang durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Obwohl die Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung in den vorstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen beispielsweise dazu ausgelegt ist, eine Trockenpolitur durchzuführen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Auslegung beschränkt. Die vorliegende Erfindung lässt sich auch auf eine Vorrichtung anwenden, die dazu ausgelegt ist, eine Nasspolitur durchzuführen, indem ein Schmiermittel oder Bearbeitungsfluid, das Chemikalien und lose Schleifmittel, die aus beliebigen verschiedenen Materialien hergestellt sind, zwischen der Spindelnut B der Spindelwelle W und dem Polierband T zugeführt wird. Zusätzlich kann der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus 9 aus einem mechanischen Drehsynchronisationsmechanismus ähnlich einem Schaltgetriebe aufgebaut sein, das für die Leitspindel einer Drehbank verwendet wird, oder kann so konzipiert sein, dass er der Art von Spindelwelle W und den Polierbedingungen angepasst ist.
Wie vorstehend beschrieben, sind das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Polieren einer Kugelumlaufspindel in der Lage, eine geeignete Oberflächenrauheit in der Spindelnut der Spindelwelle herzustellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-22848 [0003]

Claims

Verfahren zum Polieren einer Kugelumlaufspindel, die eine Spindelwelle (W) aufweist, die eine Spindelachse (W1) definiert, wobei die Spindelwelle (W) mit einer Spindelnut (B) ausgebildet ist, die über eine Steigung (L) und einen Steigungswinkel (θ) verfügt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: drehbares Halten der Spindelwelle (W); Drehen der Spindelwelle (W) mit einer Drehgeschwindigkeit (Q) um die Spindelachse (W1); kontinuierliches oder intermittierendes Befördern eines Polierbands (T), wobei das Polierband (T) über einen Polierabschnitt (T₂) verfügt, der eine Außenumfangsfläche einer Andruckwalze (R) umläuft, wobei die Andruckwalze (R) dazu ausgelegt ist, sich um eine Drehachse (R1) zu drehen; Führen des Polierbands (T), und zwar so, dass der Polierabschnitt (T₂) die Außenumfangsfläche umläuft; Drücken des Polierabschnitts (T₂) gegen die Spindelnut (B); Kippen der Andruckwalze (R), und zwar so, dass die Drehachse (R1) mit dem Steigungswinkel (θ) fluchtet; lineares Schwingenlassen der Andruckwalze (R) entlang der Drehachse (R1); Bewegen des Polierbands (T) mit einer Bewegungsgeschwindigkeit (F) in einer zur Spindelachse (W1) parallelen Richtung; und Synchronisieren der Drehgeschwindigkeit (Q) mit der Bewegungsgeschwindigkeit (F) auf Grundlage der Steigung (L).
Verfahren nach Anspruch 1, darüber hinaus die Schritte aufweisend, die Andruckwalze (R) schwenkend um die Drehachse (R1) schwingen zu lassen.
Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung zum Polieren einer Kugelumlaufspindel, die eine Spindelwelle (W) aufweist, die eine Spindelachse (W1) definiert, wobei die Spindelwelle (W) mit einer Spindelnut (B) ausgebildet ist, die über eine Steigung (L) und einen Steigungswinkel (θ) verfügt, wobei die Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung folgendes aufweist: einen Haltemechanismus (1), der dazu ausgelegt ist, die Spindelwelle (W) drehbar zu halten; einen Drehmechanismus (2), der dazu ausgelegt ist, die Spindelwelle (W) mit einer Drehgeschwindigkeit (Q) um die Spindelachse (W1) zu drehen; eine Andruckwalze (R), die dazu ausgelegt ist, sich um eine Drehachse (R1) zu drehen, und eine Außenumfangsfläche hat; einen Bandbeförderungsmechanismus (3), der dazu ausgelegt ist, ein Polierband (T) kontinuierlich oder intermittierend zu befördern, wobei das Polierband (T) über einen Polierabschnitt (T₂) verfügt, der die Außenumfangsfläche umläuft; einen Bandandruckmechanismus (4), der dazu ausgelegt ist, das Polierband (T) so zu führen, dass der Polierabschnitt (T₂) die Außenumfangsfläche umläuft, und den Polierabschnitt (T₂) gegen die Spindelnut (B) zu drücken; einen Kippmechanismus (5), der dazu ausgelegt ist, die Andruckwalze (R) so zu kippen, dass die Drehachse (R1) mit dem Steigungswinkel (θ) fluchtet; einen Linearschwingungsmechanismus (6), der dazu ausgelegt ist, die Andruckwalze (R) linear entlang der Drehachse (R1) schwingen zu lassen; einen Bewegungsmechanismus (8), der dazu ausgelegt ist, das Polierband (T) mit einer Bewegungsgeschwindigkeit (F) in einer zur Spindelachse (W1) parallelen Richtung zu bewegen; und einen Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus (9), der dazu ausgelegt ist, die Drehgeschwindigkeit (Q) auf Grundlage der Steigung (L) mit der Bewegungsgeschwindigkeit (F) zu synchronisieren.
Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach Anspruch 3, darüber hinaus einen Schwenkschwingungsmechanismus (7) aufweisend, der dazu ausgelegt ist, die Andruckwalze (R) schwenkend um die Drehachse (R1) schwingen zu lassen.
Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Linearschwingungsmechanismus (6) einen Exzentermechanismus aufweisend, der dazu ausgelegt ist, die Andruckwalze (R) in der Drehachse (R1) linear schwingen zu lassen.
Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Schwenkschwingungsmechanismus (7) folgendes aufweist: eine Schwenkführung (7a), die dazu ausgelegt ist, eine Schwenkschwingung der Andruckwalze (R) um die Drehachse (R1) zu führen; und einen Schneckengetriebemechanismus (7b), der dazu ausgelegt ist, die Andruckwalze (R) schwenkend um die Drehachse (R1) schwingen zu lassen.
Kugelumlaufspindelpoliervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Geschwindigkeitssynchronisationsmechanismus (9) folgendes aufweist: einen ersten Motor (2a), der dazu ausgelegt ist, die Spindelwelle (W) zu drehen; einen zweiten Motor (8g), der dazu ausgelegt ist, das Polierband (T) in einer zur Spindelachse (W1) parallelen Richtung zu bewegen; und eine Synchronisationssteuerung (9a), die dazu ausgelegt ist, den ersten Motor und den zweiten Motor zu steuern, um eine Drehzahl des ersten Motors mit einer Drehzahl des zweiten Motors zu synchronisieren.