JP2001212729A - 棒状ワークの研削方法及び研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】棒状ワークの外周部を基準とした同軸度を高精
度に仕上げることができる研削方法及び研削装置を提供
する。 【解決手段】ワークＷが嵌挿されるワーク支持孔１１，
１２を備え、圧力流体が供給される凹形状の静圧作用部
１３，１４をワーク支持孔１１，１２の内周面に備えた
ワーク支持体１０と、ワークＷの一方端部に係合して、
軸中心に回転させる回転駆動手段３，４と、研削砥石２
０を備え、ワークＷの非支持部を研削加工する砥石台
と、静圧作用部１３，１４に圧力流体を供給する圧力流
体供給手段とを設ける。静圧作用部１３，１４に供給さ
れる圧力流体がワークＷの外周部に作用し、その静圧作
用によってワークＷが支持され、回転駆動手段により回
転駆動される。これにより、ワークは外周部を基準とし
て軸中心に回転し、かかる外周部を基準とした同軸度を
高精度に仕上げることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒形若しくは円
柱形をした棒状ワークを研削加工する研削方法及び研削
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述した棒状ワーク（以下、単に「ワー
ク」という）の一例を図４に示す。このワークＷは自動
車エンジンに使用されるノズルニードルと呼ばれる部品
であって、段付形状をしており、２つの小径部Ｗａ，Ｗ
ｃと、その中間の大径部Ｗｂと、小径部Ｗｃの右端に形
成されたテーパ部Ｗｔとを有してなる。このワークＷ
は、エンジンのシリンダ内に燃焼ガスを導入するための
ノズルを構成する部品であり、したがって、小径部Ｗｃ
及び大径部Ｗｂの外周を基準とした前記テーパ部Ｗｔの
同軸度や面粗度に関して厳しい加工精度が要求される。

【０００３】従来、このようなワークＷを加工するに当
たり、まず、小径部Ｗｃ及び大径部Ｗｂの外周を研削加
工した後、図５に示すように、円筒研削盤１００の主軸
１０１に装着したチャック１０２によってワークＷの大
径部Ｗｂを把持し、これを主軸１０１の軸中心に回転さ
せ、砥石台（図示せず）に装着された回転砥石１０３に
よって前記テーパ部Ｗｔを加工するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記チャッ
ク１０２を用いた研削加工においては、経時変化などに
より主軸１０１とチャック１０２の把持部とが心ずれを
起こし易く、また、チャック１０２によってワークＷを
把持する際に、把持部とワークＷとの間に塵埃を噛み込
み易いなど、加工誤差を生じる種々の要因が存在してお
り、主軸１０１の回転中心とワークＷの軸中心とが心ず
れした状態でワークＷが回転せしめられ、加工が行われ
るという問題があった。したがって、上記のような、小
径部Ｗｃ及び大径部Ｗｂの外周を基準としたテーパ部Ｗ
ｔの同軸度を高精度に仕上げることができなかった。

【０００５】また、図５に示すように、チャック１０２
からのワークＷの突き出しが長く、その先端部を加工す
るような場合には、研削抵抗によってワークＷが大きく
撓むため、このような状態で加工した場合にも、上記同
軸度を高精度に仕上げるのは甚だ困難であった。

【０００６】本発明は以上の実情に鑑み成されたもので
あって、円筒形若しくは円柱形をした棒状ワークの外周
部を基準とした同軸度を高精度に仕上げることができる
研削方法及び研削装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記課題を
解決するための本発明の請求項１に係る発明は、円筒形
若しくは円柱形をした棒状ワークを研削加工する方法の
発明であって、前記棒状ワークの外周部に圧力流体を作
用させた状態で該棒状ワークを回転自在に支持し、前記
棒状ワークを回転駆動手段により軸中心に回転させて、
前記棒状ワークの非支持部を研削砥石によって研削加工
することを特徴とする。

【０００８】かかる研削方法によると、棒状ワークはそ
の外周部に圧力流体が作用し、当該圧力流体の静圧作用
によって支持された状態で、前記回転駆動手段により回
転駆動される。したがって、棒状ワークはその外周部を
基準として回転し、その非支持部が当該外周部を基準と
して研削される。斯くして、このように研削された棒状
ワークの加工部位は、前記外周部を基準とした同軸度に
ついて、極めて高精度に仕上げられたものとなる。

【０００９】上記請求項１に係る研削方法は請求項２に
係る装置発明によってこれを好適に実施することができ
る。即ち、請求項２に係る発明は、円筒形若しくは円柱
形をした棒状ワークを研削加工する装置であって、ワー
ク支持孔を備え、前記棒状ワークを該ワーク支持孔に嵌
挿した状態で支持するとともに、圧力流体が供給される
凹形状の静圧作用部を前記ワーク支持孔の内周面に備え
たワーク支持体と、前記ワーク支持体に支持された前記
棒状ワークの一方端部に係合して、前記棒状ワークを軸
中心に回転させる回転駆動手段と、研削砥石を備え、該
研削砥石を回転させて前記棒状ワークの非支持部を研削
加工する砥石台と、前記ワーク支持体の静圧作用部に圧
力流体を供給する圧力流体供給手段とを設け、前記ワー
ク支持体のワーク支持孔に嵌挿された棒状ワークの外周
部に圧力流体を作用させ、該圧力流体の静圧作用により
前記棒状ワークを回転自在に支持するように構成したこ
とを特徴とする。

【００１０】この研削装置によると、棒状ワークは、ワ
ーク支持体のワーク支持孔に嵌挿され、静圧作用部に供
給された圧力流体の静圧作用によって支持された状態
で、回転駆動手段により回転駆動される。これにより、
棒状ワークはその外周部を基準として軸中心に回転し、
上述した研削方法の実施が可能となる。

【００１１】上記回転駆動手段は、請求項３に係る発明
のように、軸中心に回転する回転駆動部と、この回転駆
動部に連結され、かかる回転駆動部とともに回転する一
方、ワーク支持体に支持された棒状ワークの一方端部を
吸着する吸着部とを設けて構成し、前記棒状ワークの一
方端部が前記吸着部に吸着された状態で、当該棒状ワー
クが前記回転駆動部によって回転駆動されるように、こ
れを構成することができる。

【００１２】このようにすれば、チャックなどよって棒
状ワークを把持する場合に比べて、棒状ワークをその径
方向に拘束する力が弱いので、回転駆動部の回転中心と
棒状ワークの軸中心との間に多少の心ずれが存在したと
しても、両者の滑り接触により当該心ずれが解消され、
棒状ワークをその外周部を基準として軸中心に回転させ
ることができる。

【００１３】かかる吸着部は、具体的には請求項４に係
る発明のように、これを電磁チャックから構成すること
ができ、また、この他に、真空吸引する手段などから構
成することができる。

【００１４】また、本発明の請求項５に係る発明は、大
径部及び小径部を少なくとも有する段付状の前記棒状ワ
ークを研削加工する装置発明であって、前記棒状ワーク
の大径部側の端部が前記回転駆動手段と係合し得る状態
で前記棒状ワークを支持するように、前記ワーク支持体
を構成するとともに、前記ワーク支持孔に嵌挿された前
記棒状ワークの段部が位置する部分の前記ワーク支持体
に、前記圧力流体供給手段から圧力流体が供給される圧
力室を形成し、前記圧力室に供給された圧力流体によっ
て前記棒状ワークの段部端面が押圧され、前記棒状ワー
クが前記回転駆動手段側に付勢されるように構成したこ
とを特徴する。

【００１５】この研削装置によれば、被研削加工物が上
記段付状の棒状ワークである場合に、前記圧力室に供給
された圧力流体により棒状ワークの段部端面が押圧され
て、当該棒状ワークが回転駆動手段側に付勢され、これ
に圧接した状態で回転駆動される。したがって、回転駆
動手段の回転駆動力を効率よく棒状ワークに伝達するこ
とができ、より大きい研削負荷を掛けた加工を行うこと
ができる。また、逆に、軽い研削負荷で加工する場合に
は、回転駆動手段からの回転駆動力の伝達を、上述した
吸着などによらず、例えば摩擦抵抗の高い弾性部材など
比較的簡易な手段によって行うことができ、装置コスト
の低減を図ることができる。尚、圧力流体供給手段から
前記静圧作用部及び圧力室にそれぞれ供給される圧力流
体は、これが同じものであっても、或いは別のものであ
っても、いずれでも良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について添付図面に基づき説明する。図１は、本実施形
態に係る研削装置の概略構成を一部断面で示す正面図で
ある。尚、本例における被加工物たるワークは、図４に
示した段付状の棒状ワーク（以下、単に「ワーク」とい
う）Ｗとした。

【００１７】上記図１に示すように、本例の研削装置１
は、主軸３を回転自在に支持する主軸台２と、加工領域
側の主軸３端部（前端部）に装着された電磁チャック４
と、前記ワークＷを回転自在に支持するワーク支持体１
０と、研削砥石２０を回転自在に支持し、これを適宜回
転せしめる砥石台（図示せず）などを備えてなり、前記
主軸台２は、図示しないベッド上に固設され、ワーク支
持体１０は同じく前記ベッド（図示せず）上に矢示Ｃ−
Ｄ方向に移動可能に載置されている。

【００１８】前記電磁チャック４は、主軸３前端部の周
囲に配設され、適宜電源から電力が供給されるコイル５
と、主軸３の前端面に装着された吸着体６とを備えてな
り、コイル５に電力が供給されると、吸着体６を含む領
域に磁界が生じ、吸着体６の端面６ａに前記ワークＷを
吸着，保持することができるようになっている。

【００１９】前記ワーク支持体１０は、前記ワークＷの
小径部Ｗｃが嵌挿されるワーク支持孔１２、及び大径部
Ｗｂが嵌挿されるワーク支持孔１１を備えている。そし
て、図２に示すように、ワーク支持孔１１の内周面には
凹形状をした４つの静圧作用部１３が周方向等間隔に形
成されている。尚、図２は、図１における矢視Ａ−Ａ方
向の断面図である。また、特に断面形状については図示
しないが、ワーク支持孔１２の内周面にも同様に４つの
静圧作用部１４が周方向等間隔に形成されている。

【００２０】また、ワーク支持体１０には、前記静圧作
用部１３，１４のそれぞれに連通する供給路１５が形成
されており、適宜油圧供給手段（図示せず）からこの供
給路１５を介して前記静圧作用部１３，１４に圧力流体
たる圧油が供給されるようになっている。尚、前記静圧
作用部１３，１４の各部に接続する部分の前記供給路１
５には、それぞれ絞り弁１６が設けられており、各静圧
作用部１３，１４に供給される圧油量がこの絞り弁１６
によって適宜調整されるようになっている。

【００２１】また、前記ワーク支持体１０には、前記ワ
ーク支持孔１１とワーク支持孔１２との間に、これらよ
り大径の内周面を有する圧力室１７が形成され、ワーク
Ｗがワーク支持孔１１，１２内に嵌挿された際、大径部
Ｗｂと小径部Ｗｃとの段部がこの圧力室１７内に位置す
るようになっている。そして、図３は、図１における矢
視Ｂ−Ｂ方向の断面図であるが、これら図１及び図３に
示すように、ワーク支持体１０には、前記圧力室１７に
連通する供給路１８が形成され、適宜圧縮空気供給手段
（図示せず）からこの供給路１８を介して前記圧力室１
７に圧力流体たる圧縮空気が供給されるようになってい
る。尚、この圧縮空気供給手段（図示せず）及び前記油
圧供給手段（図示せず）から請求項５にいう圧力流体供
給手段が構成される。

【００２２】また、特に図示しないが、本例の研削装置
１には、加工材料たるワークＷを加工領域に供給して、
当該ワークＷを前記ワーク支持体１０のワーク支持孔１
１，１２に嵌挿せしめる一方、加工後のワークＷを前記
ワーク支持体１０から抜き取って加工領域外に排出する
ローディング装置が付設されている。また、前記ワーク
支持体１０は、そのワーク支持孔１１，１２の中心軸が
前記主軸３の中心軸と同軸となるように、その配設位置
が調節されている。

【００２３】斯くして、以上の構成を備えた本例の研削
装置１によれば、以下のようにして前記ワークＷのテー
パ部Ｗｔが研削加工される。尚、ワーク支持体１０には
ワークＷが装着されておらず、静圧作用部１３，１４に
は圧油が供給されておらず、圧力室１７には圧縮空気が
供給されておらず、更に、電磁チャック４には電力が供
給されていないものとする。また、ワーク支持体１０は
Ｄ方向の移動端に移動し、ワーク支持体１０と前記電磁
チャック４との間に十分な空間が形成されているものと
する。

【００２４】まず、前記ローディング装置（図示せず）
によって、ワークＷが加工領域内に供給され、ワーク支
持体１０のワーク支持孔１１，１２に嵌挿される。この
後、ローディング装置（図示せず）が加工領域外に退避
し、退避後、ワークＷの小径部Ｗａの端面が吸着体６の
端面６ａと僅かな間隙をもって対峙する位置まで、ワー
ク支持体１０が矢示Ｃ方向に移動する。

【００２５】次に、前記油圧供給手段（図示せず）から
前記静圧作用部１３，１４に圧油が供給され、前記圧縮
空気供給手段（図示せず）から前記圧力室１７に圧縮空
気が供給されるとともに、前記電磁チャック４のコイル
５に電力が供給される。これにより、前記静圧作用部１
３，１４に供給される圧油がワークＷの外周部に作用し
て、ワークＷがその静圧作用によって支持されるととも
に、その大径部Ｗｂと小径部Ｗｃとの段部端面に圧縮空
気圧が作用し、これによってワークＷが前記吸着体６側
に付勢され、当該吸着体６に圧接した状態となり、更
に、吸着体６の吸着作用によってこれに吸着，保持され
た状態となる。

【００２６】ついで、主軸３により吸着体６を介してワ
ークＷが軸中心に回転せしめられ、そのテーパ部Ｗｔが
研削砥石２０によって研削加工される。そして、このよ
うにして加工を終えた後、前記静圧作用部１３，１４へ
の圧油の供給が停止され、前記圧力室１７への圧縮空気
の供給が停止されるとともに、前記コイル５への電力の
供給が遮断され、しかる後、ワーク支持体１０が矢示Ｄ
方向に移動せしめられ、ローディング装置（図示せず）
によってワークＷが加工領域外に排出される。

【００２７】このように、本例の研削装置１によれば、
ワークＷがその外周に作用する静圧により支持された状
態で回転駆動されるので、ワークＷはその外周部を基準
として回転せしめられ、前記テーパ部Ｗｔが研削加工さ
れる。したがって、ワークＷの外周部を基準とした前記
テーパ部Ｗｔの同軸度を極めて高精度に仕上げることが
できる。また、本例では、電磁チャック４によりワーク
Ｗを吸着，保持するようにしているので、チャックなど
よってワークＷを把持する場合に比べて、ワークＷをそ
の径方向に拘束する力が弱く、このため、主軸３の回転
中心とワーク支持体１０に支持されたワークＷの軸中心
との間に多少の心ずれが存在したとしても、両者の滑り
接触によって当該心ずれが解消され、ワークＷを正確
に、その外周部を基準として軸中心に回転させることが
でき、上記のように、外周部を基準としたテーパ部Ｗｔ
の同軸度を極めて高精度に仕上げることができる。

【００２８】また、ワークＷを圧力室１７に供給される
圧縮空気によって電磁チャック４側に付勢し、その吸着
体６に圧接させるようにしているので、吸着体６による
ワークＷの吸着，保持をより確実且つ強固なものとする
ことができ、このため、主軸３の回転駆動力を効率よく
ワークＷに伝達することができ、より大きい研削負荷を
掛けた加工を行うことができる。

【００２９】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、言うまでもなく、本発明の採り得る具体的な態様
はこれに限られるものでない。例えば、上例ではワーク
Ｗを吸着する手段として電磁チャック４を採用したが、
真空吸引する手段を用いてこれを吸着するようにしても
良い。

【００３０】また、上例では、圧力室１７に供給される
圧縮空気によってワークＷを電磁チャック４側に付勢
し、その吸着体６に圧接させるようにしている。したが
って、軽い研削負荷で加工する場合には、前記電磁チャ
ック４に代えて、前記主軸３の端面に摩擦抵抗の高い、
例えばゴムなどからなる弾性体プレートを装着し、この
弾性体プレートとワークＷとの間の摩擦力によって当該
ワークＷを回転させるようにすることもできる。このよ
うにすれば、電磁チャックが不要となり、装置のコスト
低減を図ることができる。尚、この場合、ワークＷの主
軸３に対する接圧力を高めることができる点で、前記圧
力室１７には圧縮空気に代えて圧油を供給する方が好ま
しい。そして、このようにする場合には、静圧作用部１
３，１４に圧油を供給する前記油圧供給手段（図示せ
ず）を用いて油圧室７にも圧油を供給することができ
る。

【００３１】また、上例では、段付形状のワークＷを加
工対象としたが、加工対象となるワークはこれに限られ
るものではなく、例えば、段のない、即ち同一径からな
るワークなど、棒形状をした全てのものが含まれる。
尚、同一径からなるワークの場合には、言うまでもな
く、前記圧力室１７，供給路１８及び圧縮空気供給手段
（図示せず）はこれを設けるには及ばない。

【００３２】また、あまり好ましくはないが、前記電磁
チャック４に代えて、チャックを主軸３に装着し、この
チャックによりワークＷを把持してこれを回転させるこ
とを否定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る研削装置の概略構成
を一部断面で示す正面図である。

【図２】図１における矢視Ａ−Ａ方向の断面図である。

【図３】図１における矢視Ｂ−Ｂ方向の断面図である。

【図４】研削加工の対象物たるワークの一例を示す平面
図である。

【図５】従来の研削装置の概略構成を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１ 研削装置 ２ 主軸台 ３ 主軸 ４ 電磁チャック ５ コイル ６ 吸着体 １０ ワーク支持体 １１，１２ ワーク支持孔 １３，１４ 静圧作用部 １７ 圧力室 １５ 供給路 １６ 絞り弁 １７ 圧力室 １８ 供給路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C016 AA01 BA04 BA05 CA05 CB06 CE02 DA01 GA10 3C034 AA01 BB07 BB09 BB73 3C043 AA01 AA14 AC02 AC04 DD05 DD06 EE04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形若しくは円柱形をした棒状ワーク
   を研削加工する方法であって、 前記棒状ワークの外周部に圧力流体を作用させた状態で
   該棒状ワークを回転自在に支持し、 前記棒状ワークを回転駆動手段により軸中心に回転させ
   て、前記棒状ワークの非支持部を研削砥石によって研削
   加工することを特徴とする棒状ワークの研削方法。
2. 【請求項２】 円筒形若しくは円柱形をした棒状ワーク
   を研削加工する装置であって、 ワーク支持孔を備え、前記棒状ワークを該ワーク支持孔
   に嵌挿した状態で支持するとともに、圧力流体が供給さ
   れる凹形状の静圧作用部を前記ワーク支持孔の内周面に
   備えたワーク支持体と、 前記ワーク支持体に支持された前記棒状ワークの一方端
   部に係合して、前記棒状ワークを軸中心に回転させる回
   転駆動手段と、 研削砥石を備え、該研削砥石を回転させて前記棒状ワー
   クの非支持部を研削加工する砥石台と、 前記ワーク支持体の静圧作用部に圧力流体を供給する圧
   力流体供給手段とを設け、 前記ワーク支持体のワーク支持孔に嵌挿された棒状ワー
   クの外周部に圧力流体を作用させ、該圧力流体の静圧作
   用により前記棒状ワークを回転自在に支持するように構
   成したことを特徴とする棒状ワークの研削装置。
3. 【請求項３】 前記回転駆動手段を、軸中心に回転する
   回転駆動部と、該回転駆動部に連結されて該回転駆動部
   とともに回転する一方、前記ワーク支持体に支持された
   棒状ワークの一方端部を吸着する吸着部とを設けて構成
   し、前記棒状ワークが、その一方端部が前記吸着部に吸
   着された状態で前記回転駆動部によって回転駆動される
   ように構成したことを特徴とする請求項２記載の棒状ワ
   ークの研削装置。
4. 【請求項４】 前記吸着部が電磁チャックからなる請求
   項３記載の棒状ワークの研削装置。
5. 【請求項５】 大径部及び小径部を少なくとも有する段
   付状の前記棒状ワークを研削加工する装置であって、前
   記棒状ワークの大径部側の端部が前記回転駆動手段と係
   合し得る状態で前記棒状ワークを支持するように、前記
   ワーク支持体を構成するとともに、 前記ワーク支持孔に嵌挿された前記棒状ワークの段部が
   位置する部分の前記ワーク支持体に、前記圧力流体供給
   手段から圧力流体が供給される圧力室を形成し、前記圧
   力室に供給された圧力流体によって前記棒状ワークの段
   部端面が押圧され、前記棒状ワークが前記回転駆動手段
   側に付勢されるように構成したことを特徴する請求項２
   乃至４記載のいずれかの棒状ワークの研削装置。