JP2001191237A - 研削盤 - Google Patents

研削盤

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JP2001191237A
JP2001191237A JP37510999A JP37510999A JP2001191237A JP 2001191237 A JP2001191237 A JP 2001191237A JP 37510999 A JP37510999 A JP 37510999A JP 37510999 A JP37510999 A JP 37510999A JP 2001191237 A JP2001191237 A JP 2001191237A
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grinding machine
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博文 庄野
Toshiyasu Nagase
俊泰 長瀬
Masao Yamaguchi
政男 山口
Kinori Inokihara
己訓 猪木原
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  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワークに過負荷がかかった場合にその荷重を低
減し、ワークの加工精度を劣化させない研削盤を提供す
る。 【解決手段】コイルスプリング31は、内筒25の上面
と規制テーブル29の間に設けられており、ワークにか
かった過負荷を低減させる。コイルスプリング31はそ
の付勢力により、規制テーブル29を上方向に付勢して
いる。内筒25の上面には、円環状の固定板32が設け
られている。固定板32の底面外周にはフランジ32a
が設けられており、このフランジ32aが内筒25の上
端外周部に係合することで、固定板32が固定される。
バネ用孔32b内にコイルスプリング31の下端が緩く
嵌合されている。コイルスプリング31の上端はロード
セル33に当接している。ロードセル33は、コイルス
プリング31に当接することにより、コイルスプリング
31が受ける押圧力を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、砥石等の研削体に
よりワークを研削する研削盤に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、図6に示すような定圧平面研
削盤71が知られている。この定圧平面研削盤71は、
ワークWを保持させた主軸72をヘッド73とともに下
降させ、テーブル上で回転する砥石車74の端面によっ
て研削させるものである。即ち、主軸72上端にはプー
リ75が装着され、このプーリ75とモータ76の駆動
軸の図示しないプーリとの間には、ベルト78が掛け回
されており、モータ76の回転力が同ベルト78を介し
て主軸72に伝達される。主軸72は、軸ホルダ77と
ともに上下方向にスラスト移動可能とされている。主軸
72の上部は、前記プーリ75の上方に延出されてお
り、主軸72上端のスプリング受け84とプーリ75と
の間には、コイルスプリング85が配設されている。主
軸72は、軸ホルダ77とともに、コイルスプリング8
5によって、上方に付勢されている。そして、コイルス
プリング85は、主軸72の荷重等を低減させるための
カウンタバランスとして機能する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記定圧平面研削盤7
1では、コイルスプリング85が主軸72の上部と、同
主軸72と一体回転するプーリ75との間に設けられて
いるものの、主軸72の軸先上に配置されているため、
主軸72の回転に伴ってコイルスプリング85も回転す
るおそれがある。ところが、コイルスプリング85は、
その端部の平面部分が全周にわたって設けられているわ
けではない。従って、コイルスプリング85が回転する
と、バネ力の作用する部分と作用しない部分とが入れ替
わったりすることになるため、主軸72に付与されるバ
ネ力の均衡が崩れ、主軸72に対して偏荷重が作用して
しまう。このような偏荷重により、主軸72の垂直度に
崩れが出る場合も生じ、ワークWの加工精度に悪影響を
及ぼすという問題があった。
【0004】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、ワークに過負荷がかか
った場合に、その荷重を低減することを可能とするとと
もに、ワークの加工精度を劣化させない研削盤を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項1に記載の発明では、ヘッドと、同ヘッド
に対して上下動可能に設けられた主軸ホルダと、同主軸
ホルダに回転可能に支持された主軸と、同主軸の下方に
設けられたテーブルと、主軸の下端及びテーブルの一方
に装着されたワークホルダ及び他方に装着された研削体
と、研削送りを行わせるためにワークホルダ及び研削体
の少なくとも一方を進退動作させる進退手段とを備えた
研削盤において、前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間に
荷重相殺手段を設けている。
【0006】従って、請求項1に記載の発明によれば、
荷重相殺手段によりワークにかかる過負荷を相殺させる
とともに、荷重相殺手段が回転しない部分に設けられて
いるため、主軸の回転に起因して荷重相殺手段により主
軸に偏荷重が生じることが防止される。
【0007】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の研削盤において、前記ヘッドと前記主軸ホルダとの
間に、前記荷重相殺手段が受ける押圧力を検出するため
の検出手段をさらに設けている。従って、検出手段が検
出する押圧力の変化に応じて、研削圧力制御を行うこと
ができる。
【0008】請求項3に記載の発明では、請求項1又は
2に記載の研削盤において、前記荷重相殺手段は、バネ
からなる。従って、簡単な構成のバネによって容易に荷
重相殺手段を構成することができる。
【0009】請求項4に記載の発明では、請求項1又は
2に記載の研削盤において、前記荷重相殺手段は、複数
のバネと、これらのバネを位置決めする位置決装置とを
備えている。従って、複数のバネによって荷重相殺機能
をより向上させることができる。
【0010】請求項5に記載の発明では、請求項4に記
載の研削盤において、前記位置決装置は、円環状の固定
板と同固定板上に設けられた複数のバネ用孔とを備えて
いる。従って、固定板をヘッドと主軸ホルダとの間に配
置し、バネ用孔にバネを介装させることにより容易に荷
重相殺手段を構成することができる。
【0011】請求項6に記載の発明では、請求項5に記
載の研削盤において、前記円環状の固定板は、2以上の
分割部品で構成されている。従って、固定板をヘッドと
主軸ホルダとの間に配置する際の組付を容易に行うこと
ができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した平面研
削盤の一実施形態を、図1〜図5に従って説明する。
【0013】図1に示すように、テーブル11上には、
研削体としての砥石車12が回転可能に装着され、テー
ブル11内の砥石車回転モータ13により水平面内で回
転される。テーブル11上において、前記砥石車12の
側方にはコラム14が立設され、そのコラム14の上部
には、正逆回転可能なヘッド昇降モータ15が配設さ
れ、そのヘッド昇降モータ15から下方に向かってヘッ
ド昇降雄ねじ16が延出されている。コラム14の内側
面には、ヘッド昇降雄ねじ16に平行にガイド17が装
着されている。
【0014】図1〜3に示すように、ヘッド昇降雄ねじ
16には、取付基板20が上下一対のボール軸受け19
を介して装着され、このボール軸受け19は、ガイド1
7により上下方向に案内される。取付基板20にはヘッ
ド18が固定されている。従って、ヘッド昇降モータ1
5の駆動によるヘッド昇降雄ねじ16の正方向又は逆方
向の回転により、ヘッド18がガイド17に沿って上方
又は下方へ移動される。なお、ヘッド昇降モータ15、
ヘッド昇降雄ねじ16、ガイド17、及びボール軸受け
19は、ヘッド18を進退動作させる進退手段を構成す
る。ヘッド18は、ヘッド本体21、筒状の胴部22、
天井部24及び内筒25を備えている。断面円環形状の
内筒25は、胴部22の内周面に固定されている。内筒
25の下部全周にはフランジ25bが形成されている。
【0015】主軸ホルダ26は、内筒25内に配設され
ており、ヘッド18に対して上下動可能である。主軸ホ
ルダ26は、胴部27と、胴部27下端に形成された底
部28と、胴部27上端にボルト30により固定された
規制テーブル29とから構成されている。胴部27と内
筒25との間には、静圧ポケットPが形成されており、
この静圧ポケットPには研削盤作動時に、図示しない外
部ポンプより常時注油される。底部28の中央には、円
形の透孔28aが形成されている。規制テーブル29
は、胴部27よりも大径で、中央に透孔29aが形成さ
れている。ヘッド本体21の天井部24と規制テーブル
29との間にはクリアランスCが形成されており、その
結果、主軸ホルダ26は上下方向に移動可能とされてい
る。
【0016】図2〜4に示すように、内筒25の上面と
規制テーブル29との間には、荷重相殺手段としてのコ
イルスプリング31が設けられており、コイルスプリン
グ31はその付勢力により、規制テーブル29を上方向
に付勢している。内筒25の上面には、円環状の固定板
32が設けられている。図5に示すように、固定板32
は2つの分割片32cにより構成されている。また、固
定板32の底面外周にはフランジ32aが設けられてお
り、このフランジ32aが内筒25の上端外周部に係合
することで、固定板32が水平方向において移動できな
いように固定されている。固定板32には複数のバネ用
孔32b(本実施形態では12個)が等間隔に設けられ
ており、各バネ用孔32b内にはコイルスプリング31
(従って、本実施形態では12個)の下端が緩く嵌合さ
れている。
【0017】図2及び図3に示すように、各コイルスプ
リング31のうち2つは、その上端が規制テーブル29
の下面に設けられた検出手段としてのロードセル33に
当接している。ロードセル33は、コイルスプリング3
1に当接することにより、コイルスプリング31が受け
る押圧力を検出するものである。なお、固定板32、フ
ランジ32a及びバネ用孔32bは、位置決装置を構成
する。
【0018】図4(b)及び図5に示すように、規制テ
ーブル29の下面には、固定板32の上面に対向する複
数の突起29bが等間隔をおいて一体形成され(本実施
形態では24個)、規制テーブル29がコイルスプリン
グ31の付勢力に抗して一定量下降したときに、突起2
9bが固定板32の上面に当接して規制テーブル29の
下方位置が規制される。
【0019】主軸ホルダ26内部には、主軸23が回転
可能に支持されている。主軸23は、軸本体34と、前
記底部28の透孔28a及び規制テーブル29の透孔2
9aに、それぞれ挿通される小軸部35,36とを備え
ている。軸本体34と胴部27との間には静圧ポケット
Pが形成されており、静圧ポケットPには研削盤駆動時
において、図示しない外部ポンプより常時注油される。
下方の小軸部35の下端には、ワークホルダ37が装着
されている。ワークホルダ37は、図示しないバキュー
ム装置によってワークWを吸着する。小軸部36上部に
は、スラスト軸受38を介して上方へ向かう延出部39
が形成されている。主軸23、ワークホルダ37、延出
部39に吸着されたワークW等は、前記規制テーブル2
9を介してコイルスプリング31により上方へ付勢され
ている。また、主軸23、ワークホルダ37、ワークW
等は、突起29bと固定板32の当接により、胴部27
に対する下方移動位置が規制される。
【0020】延出部39の上端は、天井部24の上方に
突出しており、この延出部39はプーリ41が一体回動
可能に装着されている。延出部39上端には、フランジ
40が形成されており、延出部39がプーリ41から抜
け落ちないようにされている。プーリ41の近傍には主
軸回転モータ42が配設されており、主軸回転モータ4
2の回転力は、ベルト43及びプーリ41等を介して主
軸23に伝達される。その結果、スラスト軸受38に支
持された主軸23は回転し、ワークホルダ37に保持さ
れたワークWが回転する。
【0021】ヘッド18の外側面には、ブラケット44
を介してシリンダ装置46が装着されている。シリンダ
装置46から下方に向かってロッド46aが延出されて
おり、ロッド46aの先端には押圧レバー47の基端が
固着されている。押圧レバー47は水平に延出され、そ
の先端は胴部22に形成された開口部45を通って規制
テーブル29の上面に当接されている。ブラケット44
には案内桿48が固着され、その案内桿48は押圧レバ
ー47の孔に挿通されている。このようなシリンダ装置
46のロッド46aが突出すると、押圧レバー47が規
制テーブル29上面を押圧する。すると、コイルスプリ
ング31の付勢力に打ち勝ち、規制テーブル29及び主
軸23は押し下げられる。
【0022】次に、本実施形態の平面研削盤の作用につ
いて説明する。まず、ヘッド18が砥石車12の上方の
原位置にある状態で、ワークホルダ37にワークWを保
持させる。この状態では、コイルスプリング31によ
り、規制テーブル29を介して主軸ホルダ26、主軸2
3等の荷重がほぼ相殺されている。次いで、図示しない
制御装置の制御下で、図示しない操作パネルを操作し
て、各モータ13、15、42及びシリンダ装置46を
駆動させる。そして、モータ13の駆動により砥石車1
2が回転され、モータ15の駆動により主軸ホルダ26
等とともに主軸23が下降して、ワークWが砥石車12
に接近していく。また、モータ42の駆動により、主軸
23が回転されて、砥石車12に接近中のワークWが回
転される。更に、シリンダ装置46を駆動させ、ロッド
46aを突出させる。ロッド46aの突出とともに、押
圧レバー47が下方移動する。このため、図3に示すよ
うに、突起29bが固定板32に当接されるまで、主軸
23が規制テーブル29とともに下降すると、ワークW
には下方向から一定強さの初期荷重が与えられる。従っ
て、内筒25に対するワークホルダ37の位置が規定の
関係に定められるとともに、前記初期荷重により所定の
研削圧力が確保される。この状態でワークWは、下降さ
せられて砥石車12の端面に当接し研削が行われる。こ
のとき、所期荷重に抗する所定強さ以上の反力を受けた
場合には、ロードセル33によりその反力が検出され
て、ロッド46aはその力に降伏して後退する(ただ
し、後退量はごく少量であるため視認できるほどではな
い)。
【0023】研削が終了すると、ヘッド昇降モータ15
を逆駆動させて、ヘッド18を後退(上昇)させ、原位
置に復帰させる。同時に、主軸回転モータ42を停止さ
せ、次のワークWを装着する。すべての研削作業終了時
においては、砥石車回転モータ13を停止させる。
【0024】上記実施形態の平面研削盤によれば、以下
のような効果を得ることができる。 (1)本実施形態では、コイルスプリング31により、
ワークWにかかる過負荷を相殺でき、ワークWの破損を
未然に防止できる。また、コイルスプリング31が、内
筒25の上面と規制テーブル29との間に設けられてい
るため、言い換えれば回転することのない静止位置に設
けられているため、主軸23が回転することで主軸23
に偏荷重が生じることを防止できる。
【0025】(2)また、コイルスプリング31を使用
しているため、荷重相殺手段を容易に構成することがで
きる。また、コイルスプリング31を複数使用している
ため、従来のようにコイルスプリングを一つしか使用し
ないものと比べ、荷重相殺作用を向上でき、主軸23に
偏荷重が生じることを確実に防止できる。
【0026】(3)固定板32、フランジ32a及びバ
ネ用孔32bとから構成される位置決装置により、コイ
ルスプリング31が一旦配置されると位置決めされ容易
にずれることがない。また、固定板32が2分割されて
いるため、固定板32をヘッド18と主軸ホルダ26と
の間に配置する際、例えば、規制テーブル29を一旦取
り外して固定板32を配置する必要がなくなるため、組
付を容易に行うことができる。
【0027】(4)本実施形態では、シリンダ装置46
により押圧レバー47を介しワークWに対して適切な研
削応力を付与できるため、高精度研削が可能となる。 (5)本実施形態では、ワークWの凹凸等により、研削
時に主軸23が使用圧力以上の反力を受けた場合には、
シリンダ装置46のロッド46aはその力に降伏して後
退するようになっている。そのため、基本的には定量研
削を行うものの過負荷となれば、その負荷から逃れられ
るようになっているため、定量研削でありながらワーク
Wの破損を防止することができる。
【0028】(6)正確な研削が必要な場合には、シリ
ンダ装置46を駆動させて主軸23をヘッド18に対し
て固定して定量研削を行い、荒削りの場合にはシリンダ
装置46を駆動させず、コイルスプリング31の弾性に
よって従来のような定圧平面研削盤として使用すること
も可能となる。即ち、使用目的にあわせて、主軸23を
固定したりスラスト移動を許容したりすることができる
ため、汎用性が増す。
【0029】なお、上記実施形態は以下のように変更し
てもよい。 ・上記実施形態では、コイルスプリング31を12個設
けたが、個数はこれに限られず、1以上であればいくつ
設けてもよい。また、固定板32のバネ用孔32bのす
べてにコイルスプリング31を配置しなくてもよい。
【0030】・上記実施形態では、固定板32を2つの
分割片32cによって構成したが、3分割、4分割等の
多分割の分割片で構成してもよく、分割をしない円環状
にしてもよい。また、ロードセル33は、すべてのコイ
ルスプリング31の上方に設けてもよい。
【0031】・コイルスプリング31を規制テーブル2
9の下面に固定し、ロードセル33を内筒25の上面の
上面に設ける構成としてもよい。また、固定板32を内
筒25の上面と規制テーブル29の両面に設け、どちら
か一方のバネ用孔32b内にロードセル33を埋め込む
構成としてもよい。
【0032】・上記実施形態では、荷重相殺手段として
コイルスプリング31を使用したが、板バネ、波形バ
ネ、空気バネ、エアーシリンダ、油気圧シリンダなどを
使用してもよい。
【0033】・上記実施形態では、ヘッド18側にワー
クWを装着したが、逆に砥石車12をヘッド18側に装
着し、ワークWをテーブル11側に装着するようにして
もよい。
【0034】・上記実施形態では、砥石車12として固
定砥粒を有するものを使用したが、砥石車12を単なる
回転体とし、その回転体とワークWとの間に遊離砥粒を
供給するようにしてもよい。
【0035】・上記実施形態において、ロードセル33
の検出値に基づいて、研削送り速度を調整する制御装置
を設けてもよい。即ち、ロードセル33の検出値に基づ
いてヘッド昇降モータ15をフィードバック制御し、ワ
ークWの砥石車12に対するほぼ一定の研削送り速度を
維持するようにしてもよい。
【0036】・上記実施形態において、ロードセル33
の検出値に基づいて砥石車12の交換やドレスアップ時
期を判定する制御装置を設けてもよい。即ち、砥石車1
2の摩耗度合が大きい場合にはその切れ味が悪くなり、
テーブル11の砥石車12側への進出量との関係から、
砥石車12とワークWとの圧接力が大きくなる。従っ
て、砥石車12は交換やドレスアップ時期であると判断
することができる。
【0037】・上記実施形態では、検出手段としてロー
ドセル33を使用したが、これは他の圧力センサでもよ
く、また圧力センサ以外の各種センサや、単に砥石車1
2とワークWとの当接を検出するだけならスイッチを使
用してもよい。
【0038】・上記実施形態では、突起29bを規制テ
ーブル29の下面に設けたが、突起を固定板32上に設
けてもよい。また、突起の形状も平板状に限られず、規
制テーブル29と固定板32との間に所定間隔を保持で
きるものであれば、円柱型や直方体型等でもよい。
【0039】・上記実施形態は、主軸23が上下動する
縦型研削盤だが、主軸が左右方向に移動して研削する横
型研削盤に応用してもよい。 ・上記実施形態では、回転するワークWに対して砥石車
12はその端面で当接していたが、これは研削の一例を
示したに過ぎず、砥石車12の周面で研削するものでも
よい。
【0040】・ワークWは、バキューム以外の手段、例
えばワークWの外周をチャックするチャック装置でワー
クホルダ37に装着されてもよい。次に、上記実施形態
及び別例から把握できる請求項に記載した発明以外の技
術的思想について、その効果と共に以下に記載する。
【0041】(a)請求項1〜6のいずれかに記載の研
削盤において、ヘッドには主軸のワークが砥石に当接し
たことを検出する検知手段を設けたことを特徴とする研
削盤。このように構成した場合、検知手段による検出値
が所定値範囲内にない場合には、ヘッドの相対的な進出
を制限することができ、ワークに対する過負荷を防止す
ることができる。
【0042】(b)請求項1又は2のいずれかに記載の
研削盤において、荷重相殺手段は弾性部材であることを
特徴とする研削盤。この場合、弾性部材の弾性力によ
り、荷重相殺をすることができる。ここで、弾性部材に
は、コイルスプリング、板バネ、波形バネ、空気バネ、
エアーシリンダ、油気圧シリンダが含まれる。
【0043】(c)請求項1〜6のいずれかに記載の研
削盤において、ヘッドと主軸ホルダとの間に、移動規制
手段を設けたことを特徴とする研削盤。このように構成
した場合、主軸ホルダが一定量の下降した場合、移動規
制手段により、主軸ホルダの下降を規制することができ
る。ここで、移動規制手段としては、平板状、円柱型又
は直方体型の突起が含まれる。
【0044】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1に記載の
発明によれば、荷重相殺手段によりワークにかかる過負
荷を相殺させることができる。また、荷重相殺手段が回
転しない部分に設けられているため、主軸の回転に起因
して荷重相殺手段により主軸に偏荷重が生じることを防
止でき、主軸の回転によってもワークの加工精度を向上
させることができる。
【0045】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
に記載の発明の効果に加え、検出手段が検出する押圧力
の変化に応じて、研削圧力制御を行うことができる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2に記載
の発明の効果に加え、簡単な構成のバネによって容易に
荷重相殺手段を構成することができる。
【0046】請求項4に記載の発明によれば、請求項1
又は2に記載の発明の効果に加え、複数のバネによって
荷重相殺機能をより向上できる。請求項5に記載の発明
によれば、請求項4に記載の発明の効果に加え、固定板
をヘッドと主軸ホルダとの間に配置し、バネ用孔にバネ
を介装させることにより容易に荷重相殺手段を構成する
ことができる。
【0047】請求項6に記載の発明によれば、請求項5
に記載の発明の効果に加え、固定板をヘッドと主軸ホル
ダとの間に配置する際の組付を容易に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の平面研削盤の側面図。
【図2】 同平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【図3】 同平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【図4】 同平面研削盤の一部切り欠き要部側断面図。
【図5】 固定板及びバネの平面図。
【図6】 従来の定圧平面研削盤の一部切り欠き拡大側
断面図。
【符号の説明】
11…テーブル、15…進退手段としてのヘッド昇降モ
ータ、16…進退手段としてのヘッド昇降雄ねじ、17
…進退手段としてのガイド、18…ヘッド、19…進退
手段としてのボール軸受け、23…主軸、26…主軸ホ
ルダ、31…荷重相殺手段としてのコイルスプリング、
32…固定板、32b…バネ用孔、33…検出手段とし
てのロードセル、37…ワークホルダ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長瀬 俊泰 岐阜県武儀郡武芸川町跡部1333番地の1 株式会社ナガセインテグレックス内 (72)発明者 山口 政男 岐阜県武儀郡武芸川町跡部1333番地の1 株式会社ナガセインテグレックス内 (72)発明者 猪木原 己訓 岐阜県武儀郡武芸川町跡部1333番地の1 株式会社ナガセインテグレックス内 Fターム(参考) 3C034 AA08 CA07 CB14 3C043 BA13 CC04

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘッドと、同ヘッドに対して上下動可能
    に設けられた主軸ホルダと、同主軸ホルダに回転可能に
    支持された主軸と、同主軸の下方に設けられたテーブル
    と、主軸の下端及びテーブルの一方に装着されたワーク
    ホルダ及び他方に装着された研削体と、研削送りを行わ
    せるためにワークホルダ及び研削体の少なくとも一方を
    進退動作させる進退手段とを備えた研削盤において、 前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間に荷重相殺手段を設
    けたことを特徴とする研削盤。
  2. 【請求項2】 前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間に、
    前記荷重相殺手段が受ける押圧力を検出するための検出
    手段をさらに設けたことを特徴とする請求項1に記載の
    研削盤。
  3. 【請求項3】 前記荷重相殺手段は、バネからなること
    を特徴とする請求項1又は2に記載の研削盤。
  4. 【請求項4】 前記荷重相殺手段は、複数のバネと、こ
    れらのバネを位置決めする位置決装置とを備えたことを
    特徴とする請求項1又は2に記載の研削盤。
  5. 【請求項5】 前記位置決装置は、円環状の固定板と同
    固定板上に設けられた複数のバネ用孔とを備えたことを
    特徴とする請求項4に記載の研削盤。
  6. 【請求項6】 前記円環状の固定板は、2以上の分割部
    品で構成されていることを特徴とする請求項5に記載の
    研削盤。
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