JP2000005985A

JP2000005985A - 内面研削装置

Info

Publication number: JP2000005985A
Application number: JP17131498A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Takamizawa; 正義高見沢
Original assignee: Teijin Seiki Co Ltd
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2000-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】研削加工において高生産性と高精度との両
立を図る。【解決手段】砥石軸76、内軸58、外軸44はそれぞれ
内孔73、外孔54、支持孔41に挿入されているため、周囲
から広い範囲で強力に支持することができ、特に、砥石
軸76の剛性を容易に高くする（直径を太くする）ことが
できる。しかも、直交する直線軸の補間により移動させ
るのではなく、内、外軸58、44の回転によって砥石軸7
6、砥石78を移動させているので、高精度の研削加工を
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被加工物の内面
を砥石により研削する内面研削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被加工物が回転させにくい形状や大きさ
であったり、被加工物の研削すべき内面が複数面存在す
る場合、例えば複数の孔の内周面である場合には、通
常、ジグ研削盤あるいはマシニングセンタを基本構造と
するグラインディングセンタによって研削を行うように
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、前者のジグ研
削盤は、先端に研削用砥石が取付けられた出力軸を有す
る高周波モータを遊星式に回転させることで、例えば孔
の内面を研削するようにしているが、このようなジグ研
削盤の高周波モータは、その反砥石側が可動台に固定さ
れているだけであるため、全体的に剛性が低く（特に、
出力軸の径は細く）、この結果、強力な研削が困難とな
って研削に長時間が必要となり、生産性が低くなってし
まうという問題点がある。一方、後者のグラインディン
グセンタにあっては、被加工物の、例えば孔内面を研削
する場合、該被加工物をクランプしているテーブルを前
後左右方向に同時二軸補間で円運動させるようにしてい
るが、このときの機械系の遅れにより生じる補間誤差が
そのまま被加工物に転写され、例えば、孔内面の90度だ
け離れた４箇所に象限突起が発生したり、孔の内径が規
定寸法より小さくなったりして、加工精度が低くなって
しまうという問題点がある。

【０００４】この発明は、研削作業において高生産性と
高精度との両立を図ることがができる内面研削装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的は、貫通
した支持孔が形成された支持ケースと、該支持孔内に挿
入されるとともに支持ケースに回転可能に支持され、前
記支持孔の軸線から偏心するとともに該軸線に平行に延
びる貫通した外孔が形成された外軸と、該外軸に駆動力
を付与して回転させる外軸駆動手段と、前記外孔内に挿
入されるとともに外軸に回転可能に支持され、該外孔の
軸線から偏心するとともに該軸線に平行に延びる貫通し
た内孔が形成された内軸と、該内軸に駆動力を付与して
回転させる内軸駆動手段と、前記内孔内に挿入されると
ともに内軸に回転可能に支持され、先端に砥石が設けら
れた砥石軸と、該砥石軸に駆動力を付与して高速回転さ
せる砥石軸駆動手段とを備えた内面研削装置により達成
することができる。

【０００６】被加工物の内面を砥石によって研削する場
合には、砥石軸駆動手段から砥石軸に駆動力を付与し、
該砥石軸および砥石を軸線回りに高速回転させる。この
とき、外、内軸駆動手段から外、内軸に駆動力をそれぞ
れ付与し、これら外、内軸を自身の軸線回りに回転させ
る。ここで、内軸11は、図８の原理図に示すように、外
軸12にその軸線13から偏心した位置に形成されている外
孔14に挿入され、一方、砥石軸15は内軸11にその軸線16
から偏心した位置に形成されている内孔17に挿入されて
いるため、前述の外、内軸12、11の回転により砥石軸15
は支持孔18の軸線19に垂直な平面に沿って二次元的に移
動する。そして、砥石が研削開始位置まで移動すると、
外、内軸駆動手段により外、内軸12、11を軸線回りに回
転させることで、回転中の砥石軸15、砥石を所望の経
路、即ち被加工物の内面に沿って移動させ、該被加工物
の内面を砥石により研削する。このとき、砥石は、支持
孔18の軸線19を中心とし外孔14の軸線16を通る仮想円20
の内、外側に、外孔14の軸線16から内孔17の軸線21まで
の距離を幅とするリング状領域22、23を形成したとき、
これら両リング状領域22、23内を自由に移動することが
できる。これにより、被加工物の内面を研削する際、砥
石軸15の軸線が通過する軌跡が前述の両リング状領域2
2、23内に存在する限り、１回の作業で確実に研削を行
うことができる。ここで、前述した砥石軸15、内軸11、
外軸12はそれぞれ内孔17、外孔14、支持孔18内に挿入さ
れているため、これら砥石軸15、内軸11、外軸12を周囲
から広い範囲で強力に支持することができ、これによ
り、装置全体の剛性、特に砥石軸15の剛性を容易に高く
する（直径を太くする）ことができる。この結果、強力
な研削が可能となって研削時間が短縮され、生産性を効
果的に向上させることができる。しかも、直交する直線
軸の補間により移動させるのではなく、内、外軸11、12
の回転によって砥石を移動させるようにしているので、
機械的な遅れは殆ど発生せず、この結果、前述のような
同時二軸補間誤差の生じることのない高精度の加工を行
うことができる。

【０００７】また、請求項２に記載のように構成すれ
ば、簡単な構造で偏心回転（公転）する内軸に、自身の
軸線回りに回転するための駆動力を確実に付与すること
ができる。さらに、請求項３に記載のように構成すれ
ば、簡単な構成で外歯車と内歯車との間のバックラッシ
を効果的に防止することができる。また、請求項４に記
載のように構成すれば、砥石を確実に高速回転させるこ
とができる。さらに、請求項５に記載のように構成すれ
ば、簡単な構造でありながら、高周波モータから引き出
された電源コードが外軸、内軸の回転によって捻れる事
態を容易に防止することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する図１、２において、31は被加工物32、例えばＲＶギアに
形成された複数の円形クランク孔33の内面を次々と研削
する研削装置であり、この研削装置31は基台34を有す
る。前記基台34の下部には前記被加工物32を高精度で位
置決めしながらクランプするクランプ手段35が設けら
れ、このクランプ手段35のクランプ台36は昇降可能でか
つ水平面内で移動可能である。

【０００９】図１、２、３、４、５、６において、前記
基台34の上部前面には前記クランプ手段35の直上に位置
する本体部40が取り付けられ、この本体部40は内部に上
下方向に延びる貫通した支持孔41が形成された支持ケー
ス42を有する。ここで、前記支持孔41は上側に位置する
大径の大径部41ａと、下側に位置する小径の小径部41ｂ
とから構成され、上側の大径部41の上端開口は支持ケー
ス42に固定された上カバー43によって閉止されている。
44は前記支持孔41内に挿入され該支持孔41と同軸の円柱
状をした外軸であり、この外軸44と支持ケース42（小径
部41ｂ）との間に複数の軸受45が介装されており、これ
により、前記外軸44は支持ケース42に回転可能に支持さ
れている。46は円筒状のホルダー47を介して上カバー43
に取り付けられた上下方向に延びるモータであり、この
モータ46の出力軸48は前記ホルダー47に軸受49を介して
回転可能に支持された上下方向に延びる中間軸50の上端
部に連結されている。この中間軸50の下端部には大径部
41ａに収納されている外歯車51が固定され、この外歯車
51の外歯51ａは前記外軸44の上端に固定され該外軸44と
同軸である外歯車52の外歯52ａに噛み合っている。この
結果、前記モータ46が作動して出力軸48が回転すると、
この回転は中間軸50、外歯車51、52を介して外軸44に伝
達され、該外軸44を自身の上下方向に延びる軸線回りに
回転させる。前述したモータ46、中間軸50、外歯車51、
52は全体として、前記外軸44に駆動力を付与して回転さ
せる外軸駆動手段53を構成する。また、前記外軸44の内
部には貫通した外孔54が形成され、この外孔54は支持孔
41の軸線（外軸44の軸線と同一）に平行に延びるととも
に、該軸線から所定距離Ｌだけ偏心している。

【００１０】58は前記外孔54内に挿入され該外孔54と同
軸の円柱状をした内軸であり、この内軸58と外孔54との
間に複数の軸受59が介装されることにより、前記内軸58
は外軸44に回転可能に支持される。60は円筒状のホルダ
ー61を介して上カバー43に取り付けられた上下方向に延
びるモータであり、このモータ60の出力軸62は前記ホル
ダー61に軸受63を介して回転可能に支持された上下方向
に延びる中間軸64の上端部に連結され、この中間軸64の
下端部には大径部41ａに収納されている外歯車65が固定
されている。66は前記外歯車52に軸受67を介して回転可
能に支持された内歯車であり、この内歯車66は前記外軸
44と同軸であるとともに、その外周に前記外歯車65の外
歯65ａに噛み合う外歯66ａが形成されている。68は前記
内歯車66内に挿入されるとともに、内軸58の上端に該内
軸58と同軸関係を保って固定された外歯車であり、この
外歯車68は軸方向に重ね合わされた２枚の第１、第２外
歯車69、70から構成されている。ここで、これら第１、
第２外歯車69、70の外歯69ａ、70ａは共に前記内歯車66
の内周に形成された内歯66ｂに噛み合っているが、これ
ら第１、第２外歯車69、70は周方向位相が僅かにずらさ
れているため、前記内歯車66の内歯66ｂはこれら第１、
第２外歯車69、70の外歯69ａ、70ａにより回転方向両側
から挟持され、これにより、前記外歯車68と内歯車66と
の間のバックラッシが簡単な構造でありながら効果的に
防止されている。そして、前記モータ60が作動して出力
軸62が回転すると、この回転は中間軸64、外歯車65、内
歯車66、外歯車68を介して内軸58に伝達され、該内軸58
を自身の上下方向に延びる軸線回りに回転させる。前述
したモータ60、中間軸64、外歯車65は全体として、前記
内歯車66を自身の軸線回りに回転させる内駆動機構71を
構成し、また、前述した内歯車66、外歯車68、内駆動機
構71は全体として、内軸58に駆動力を付与して回転させ
る内軸駆動手段72を構成する。そして、このように内軸
駆動手段72を前述のように、内軸58に固定され該内軸58
と同軸である外歯車68と、該外歯車68に噛み合うととも
に、前記外軸44と同軸である内歯車66と、該内歯車66を
軸線回りに回転させる内駆動機構71とから構成するよう
にすれば、簡単な構造でありながら外軸44の軸線の周囲
を偏心回転（公転）する内軸58に、自身の軸線回りに回
転するための駆動力を確実に付与することができる。前
記内軸58の内部には貫通した内孔73が形成され、この内
孔73は外孔54の軸線（内軸58の軸線と同一）に平行に延
びるとともに、該軸線から所定距離Ｍ、この実施形態で
は前記距離Ｌと同一距離だけ偏心している。なお、前記
距離Ｍは距離Ｌと同一距離あるいはこれ以下であればよ
い。

【００１１】76は前記内孔73内に挿入され該内孔73と同
軸の円柱状をした砥石軸であり、この砥石軸76と内孔73
との間には複数の軸受77が介装されており、これによ
り、前記砥石軸76は内軸58に回転可能に支持される。こ
の砥石軸76の先端（下端）には砥石78が設けられ、この
砥石78は、回転時に前記被加工物32のクランク孔33の内
面に押し当てられると、該内面を高精度で研削する。79
は内軸58の上端に取り付けられたホルダーであり、この
ホルダー79には前記砥石軸76と同軸であって上下方向に
延びる砥石軸駆動手段としての高周波モータ80が軸受81
を介して回転可能に支持され、この高周波モータ80の出
力軸82の下端部は前記砥石軸76の基端部（上端部）に継
手を介することなく図示していないボルト等によって直
接連結されている。この結果、前記高周波モータ80が作
動して出力軸82が回転すると、この出力軸82から砥石軸
76に回転駆動力が直接伝達され、該砥石軸76および砥石
78を確実に高速回転させる。ここで、前述のように高周
波モータ80を内軸58に回転可能に支持させたのは、前記
外軸44、内軸58は研削作業時に自身の軸線回りに回転す
るが、これら外軸44、内軸58に追従して高周波モータ80
が回転すると、該高周波モータ80に電力を供給する電源
コードが捻れてしまうので、このような捻れを防止する
ためである。

【００１２】しかしながら、前述のように高周波モータ
80を内軸58に単に回転可能に支持させただけでは該高周
波モータ80は外軸44、内軸58の回転に引きずられて多少
回転し、同様に電源コードが捻れるおそれがある。この
ため、この実施形態では図３、７に示すような阻止機構
84を設け、前記高周波モータ80の回転を確実に阻止する
ようにしている。ここで、前記阻止機構84は高周波モー
タ80の直上に配置された左右方向に延びる水平な阻止プ
レート85を有し、この阻止プレート85の両端は図示して
いない支柱を介して上カバー43に固定されている。86は
前記阻止プレート85と高周波モータ80との間に配置され
た水平な略正方形状の中間プレートであり、この中間プ
レート86の前隅部および後隅部下面にはそれぞれカムフ
ォロア87、88が回転可能に支持されている。そして、こ
れらカムフォロア87、88は前記高周波モータ80の上面に
形成された前後方向に延びるスリット89内に挿入されて
いる。ここで、前記スリット89の長さは前記カムフォロ
ア87、88間の距離より長く、この結果、これらカムフォ
ロア87、88は中間プレート86と共にスリット89に沿って
前後方向に若干距離だけ相対的に移動することができ
る。一方、前記中間プレート86の左隅部および右隅部上
面にもそれぞれカムフォロア90、91が回転可能に支持さ
れ、これらカムフォロア90、91は前記阻止プレート85に
形成された左右方向に延びるスリット92内に挿入されて
いる。ここで、前記スリット92の長さは前記カムフォロ
ア90、91間の距離より長く、この結果、これらカムフォ
ロア90、91は中間プレート86と共にスリット92に沿って
左右方向に若干距離だけ相対的に移動することができ
る。これにより、外軸44、内軸58が回転しているとき、
高周波モータ80がこれら外軸44、内軸58の回転に引きず
られて回転するのが阻止されるとともに、水平面内で移
動するのが許容される。前述した阻止プレート85、中間
プレート86、スリット89、92、カムフォロア87、88、9
0、91は全体として、高周波モータ80の回転を阻止する
前述した阻止機構84を構成する。

【００１３】次に、この発明の一実施形態の作用につい
て説明する。前述の研削装置31を用いて被加工物32に形
成されたクランプ孔33の内面を研削する場合には、該被
加工物32をクランプ台36にクランプした後、該クランプ
台36を、研削を行うクランプ孔33の軸線と外軸44の軸線
とが一致するまで水平方向に移動させるとともに、砥石
78がクランプ孔33に挿入されるまで上昇させ、該被加工
物32を所定の研削位置に高精度で位置決め固定する。

【００１４】次に、高周波モータ80を作動して出力軸82
からの回転駆動力を砥石軸76に付与し、該砥石軸76およ
び砥石78を軸線回りに高速回転させる。このとき、モー
タ46、60を作動して、出力軸48の回転駆動力を中間軸5
0、外歯車51、52を介して外軸44に付与するとともに、
出力軸62の回転駆動力を中間軸64、外歯車65、内歯車6
6、外歯車68を介して内軸58に付与し、これら外軸44お
よび内軸58を自身の軸線回りに回転させる。ここで、内
軸58は前述のように外軸44の軸線から偏心した位置に形
成されている外孔54に挿入され、一方、砥石軸76は内軸
58の軸線から偏心した位置に形成されている内孔73に挿
入されているため、前述の外、内軸44、58の回転により
砥石軸76は支持孔41の軸線に垂直な水平面に沿って二次
元的に移動する。このような移動により砥石78がクラン
ク孔33の内面１箇所を所定の研削代だけ研削して研削開
始位置に到達すると、一旦、外、内軸44、58の回転によ
る砥石軸76の移動を停止させる。このとき、前述のよう
な外、内軸44、58の回転に引きずられて高周波モータ80
が自身の軸線回りに回転し、高周波モータ80に電力を供
給している電源コードが捻れるおそれがあるが、このよ
うな高周波モータ80の回転は阻止機構84により阻止され
る。また、前述の外、内軸44、58の回転により高周波モ
ータ80は外軸44、内軸58の軸線の周囲を偏心公転する
が、このような偏心公転時、カムフォロア87、88がスリ
ット89内を、また、カムフォロア90、91がスリット92内
を相対移動することで該高周波モータ80の偏心公転に基
づく水平方向の移動が許容される。

【００１５】次に、外、内軸駆動手段53、72のモータ4
6、60を予め設定されているシーケンスに従って作動
し、外、内軸44、58の少なくともいずれか一方をこれら
の軸線回りに回転させる。これにより、高周波モータ80
に駆動されて回転している砥石軸76および砥石78は所望
の経路、ここでは被加工物32のクランク孔33の内面に沿
って周方向に移動し、該クランク孔33の内面を所定の研
削代だけ正確に研削する。

【００１６】このとき、砥石78は前述のように、支持孔
41の軸線を中心とし外孔54の軸線を通る仮想円の内、外
側に、外孔54の軸線から内孔73の軸線までの距離を幅と
するリング状領域をそれぞれ形成したとき、これら両リ
ング状領域内を自由に移動することができる。これによ
り、被加工物32の内面を研削する際、砥石軸76の軸線が
通過する軌跡が前述の両リング状領域内に存在する限
り、本実施形態のように円孔でなく任意の曲線形状で
も、１回の作業で確実に研削を行うことができる。ここ
で、前述した砥石軸76は内軸58の内孔73に、内軸58は外
軸44の外孔54に、外軸44は支持ケース42の支持孔41にそ
れぞれ挿入されているため、これら砥石軸76、内軸58、
外軸44はそれぞれ内軸58、外軸44、支持ケース42によっ
て周囲から広い範囲で強力に支持することができ、これ
により、装置全体の剛性、特に砥石軸76の剛性を容易に
高くする（直径を太くする）ことができる。この結果、
強力な研削が可能となって研削時間が短縮され、生産性
を効果的に向上させることができる。しかも、直交する
直線軸の補間により移動、例えば円運動をさせるのでは
なく、内、外軸58、44の回転によって砥石軸76、砥石78
を移動させるようにしているので、機械的な遅れは殆ど
発生せず、しかも、移動精度を高めることができ、この
結果、従来技術において生じていた同時二軸補間誤差を
防止することができ、高精度の研削加工を行うことがで
きる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、研削加工において高生産性と高精度との両立を図る
ことがができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す全体正面図であ
る。

【図２】その全体側面図である。

【図３】外、内、研削軸近傍の正面断面図である。

【図４】図３のＡーＡ矢視断面図である。

【図５】図３のＢーＢ矢視断面図である。

【図６】図３のＣーＣ矢視断面図である。

【図７】図３のＤーＤ矢視図である。

【図８】作用の原理を説明する平面断面図である。

【符号の説明】

31…研削装置 32…被加工物 41…支持孔 42…支持ケース 44…外軸 53…外軸駆動手段 54…外孔 58…内軸 66…内歯車 66ｂ…内歯 68…外歯車 69…第１外歯車 69ａ…外歯 70…第２外歯車 70ａ…外歯 71…内駆動機構 72…内軸駆動手段 73…内孔 76…砥石軸 78…砥石 79…ホルダー 80…砥石軸駆動手段 82…出力軸 84…阻止機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貫通した支持孔が形成された支持ケース
と、該支持孔内に挿入されるとともに支持ケースに回転
可能に支持され、前記支持孔の軸線から偏心するととも
に該軸線に平行に延びる貫通した外孔が形成された外軸
と、該外軸に駆動力を付与して回転させる外軸駆動手段
と、前記外孔内に挿入されるとともに外軸に回転可能に
支持され、該外孔の軸線から偏心するとともに該軸線に
平行に延びる貫通した内孔が形成された内軸と、該内軸
に駆動力を付与して回転させる内軸駆動手段と、前記内
孔内に挿入されるとともに内軸に回転可能に支持され、
先端に砥石が設けられた砥石軸と、該砥石軸に駆動力を
付与して高速回転させる砥石軸駆動手段とを備え、外、
内軸駆動手段により外、内軸をそれぞれ軸線回りに回転
させることで、砥石軸駆動手段により回転されている砥
石軸を所望の経路に沿って移動させることにより、被加
工物の内面を砥石によって研削するようにしたことを特
徴とする内面研削装置。
【請求項２】前記内軸駆動手段を、内軸に固定され該内
軸と同軸である外歯車と、該外歯車に噛み合うととも
に、前記外軸と同軸である内歯車と、該内歯車を軸線回
りに回転させる内駆動機構とから構成した請求項１記載
の内面研削装置。
【請求項３】前記外歯車を軸方向に重ね合わされた２枚
の第１、第２外歯車から構成するとともに、これら第
１、第２外歯車の周方向位相を僅かにずらすことで、内
歯車の内歯をこれら第１、第２外歯車の外歯で回転方向
両側から挟持し、外歯車と内歯車との間のバックラッシ
を防止するようにした請求項２記載の内面研削装置。
【請求項４】前記砥石軸駆動手段を、前記砥石軸と同軸
の高周波モータから構成するとともに、該高周波モータ
の出力軸と該砥石軸とを直接連結した請求項１記載の内
面研削装置。
【請求項５】前記高周波モータを内軸に取り付けられた
ホルダーに回転可能に支持させるとともに、該高周波モ
ータの回転を阻止する阻止機構を設けた請求項４記載の
内面研削装置。