JP2002103195A - 溝加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラッピングテープを用いて能率良くかつ高精
度に溝を仕上げることのできる溝加工装置を提供する。 【解決手段】 ワークＷ１の溝１１を加工するための溝
加工装置１０であって、溝１１の断面に応じた凸形状の
先端面３０ａを有するバックアップ部材３０と、バック
アップ部材３０に沿って先端面３０ａと溝１１との間に
供給されるラッピングテープ３５とを備えている。ラッ
ピングテープ３５はバックアップ部材３０と共に押付け
機構４２によって溝１１に押付けられる。ワークＷ１と
ラッピングテープ３５は、往復移動機構によって溝１１
の軸線方向に相対移動させられる。往復移動機構は、そ
の移動方向を切替える際に、ラッピングテープ３５のテ
ープ端の位置を溝１１の軸線方向に変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばリニアガイ
ドやボールねじ等のワークに形成されるボール転動溝の
内面を仕上げ加工するための溝加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばリニアガイドのレールやスライダ
のボール転動溝を所望の面精度（面粗さ）に仕上げるた
めに、砥石を用いた溝加工装置が使用されることがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】砥石を用いる溝加工装
置は、砥石を成形するためのドレッサや砥石とワーク溝
を正確に位置決めするための高精度の案内や送り装置が
必要となり、機械が大きく複雑になる。また、面粗さを
良くするためには砥粒径の小さい砥石を使用しなければ
ならず、加工効率が悪い。

【０００４】効率良く加工するために、粗、仕上げの２
工程に分けて加工すると、粗加工された溝に仕上げ砥石
を正確に位置決めする必要があり、難しい。位置ずれを
考慮して仕上げ取代を多くとると加工効率が悪くなる。
また、位置決め精度を上げるために同じ機械で加工する
と、粗加工から仕上げ加工に移る時に砥石交換するか２
つの砥石をもつ必要があり、より複雑で高価な機械が必
要になる。

【０００５】なお、ラッピングテープを用いる従来の加
工装置では、図５に示すようにラッピングテープの移動
方向が切替わる時のテープ端ｔ１，ｔ２付近の研磨量
（取りしろ）が、それ以外の箇所の研磨量よりも大きく
なり、本来は２点鎖線Ｍで示すように平坦であるべき加
工面が実線Ｎで示す加工面のような形状崩れΔＨを生じ
てしまうことがある。

【０００６】従ってこの発明の目的は、ラッピングテー
プを用いる低コストの装置で高精度にかつ能率良く溝を
仕上げることができるような溝加工装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を果たすため
の本発明は、ワークの溝を加工するための溝加工装置で
あって、前記溝の断面に対応した凸形状の先端面を有し
かつこの先端面を前記溝内に進入させるバックアップ部
材と、前記バックアップ部材の先端面に巻掛けることに
よって該先端面に沿う形状となるラッピングテープと、
前記ラッピングテープを前記バックアップ部材に向かっ
て供給するテープ供給機構と、前記バックアップ部材の
先端面を前記ラッピングテープと共に前記溝の内面に向
かって押圧する押付け機構と、前記溝の内面に前記ラッ
ピングテープを押付けた状態で前記ワークとラッピング
テープを溝に沿って相対移動させる移動機構とを具備し
ている。

【０００８】ラッピングテープの幅あるいはバックアッ
プ部材の幅よりも長い直線溝をラッピングテープの相対
的な往復動によって加工する場合、前記移動機構は、移
動方向を切替える際にワークに対するラッピングテープ
のストローク終端位置を順次変化させるようにするとよ
い。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の第１の実施形態に
ついて、図１から図４を参照して説明する。図１に示す
溝加工装置１０は、ワークＷ１の一例であるリニアガイ
ド用スライダのボール転動溝１１を仕上げ加工するもの
である。ボール転動溝１１の断面は、例えば半円形ある
いはゴシックアーチ状などであり、予め機械加工によっ
てワークＷ１の長手方向に沿って形成されている。

【００１０】この実施形態の溝加工装置１０は、ワーク
Ｗ１を保持するためのクランプ機構１２を備えた加工テ
ーブル１３と、加工ヘッド１４を備えた加工機本体部１
５などを備えている。加工テーブル１３の一例は工作機
械等の１軸テーブルであり、図３に模式的に示す移動機
構２０によって、矢印Ａ方向（溝１１の軸線Ｘに沿う方
向）に往復移動させることができるようになっている。
しかもこの移動機構２０は、図４に示すように移動方向
を切り替えるたびに、その移動ストロークをＳ１，Ｓ２
…Ｓｎと複数段階に変化させることができるような制御
手段を備えている。

【００１１】図１に示すように加工機本体部１５に、フ
レーム２１と、供給リール２２と、供給側の送りローラ
２３と、巻取リール２４と、巻取側の送りローラ２５な
どが設けられている。リール２２，２４は、図３に一部
を示すリール駆動モータ２６によって回転させることが
できる。送りローラ２３，２５は、図３に一部を示すロ
ーラ駆動モータ２７によって回転させることができる。
リール２２，２４とローラ２３，２５とモータ２６，２
７等は、この発明で言うテープ供給機構２８を構成して
いる。

【００１２】加工機本体部１５に設けた加工ヘッド１４
に、後述するバックアップ部材３０とガイドローラ３
１，３２などが設けられている。加工ヘッド１４は、図
示しない昇降機構によって上下方向に所望量移動させる
ことが可能であり、例えば図１に示すように加工すべき
溝１１の高さに応じて、バックアップ部材３０を所望の
高さに位置させることができるようになっている。

【００１３】供給リール２２にラッピングテープ３５が
巻かれている。ラッピングテープ３５は、可撓性のテー
プ基材の表面に砥粒面を施したものであり、適度なテン
ションを与えてバックアップ部材３０の先端面３０ａに
押付けた状態において、バックアップ部材３０の先端面
３０ａに応じた形状に撓むことができるような可撓性を
有している。このラッピングテープ３５は、ワークＷ１
の幅方向、すなわち溝１１の軸線Ｘ（図３に示す）と直
交する方向に沿ってバックアップ部材３０の先端面３０
ａに巻掛けられている。

【００１４】バックアップ部材３０は、例えばウレタン
エラストマのようにゴム弾性を有する材料からなる。図
２に示すようにバックアップ部材３０の先端面３０ａ
は、溝１１の円弧状断面に応じた形成されている。さら
に詳しくは、バックアップ部材３０の先端面３０ａにラ
ッピングテープ３５を重ねた状態において、ラッピング
テープ３５の外面が溝１１の円弧形状と合致するように
している。図示例の場合には、バックアップ部材３０の
先端面３０ａの曲率半径Ｒ１にラッピングテープ３５の
厚さＤを加えた寸法が溝１１の曲率半径Ｒ２に相当する
ことになる。

【００１５】ゴム弾性を有する材料によってバックアッ
プ部材３０が形成されている場合、バックアップ部材３
０がある程度弾性変形できるため、バックアップ部材３
０と溝１１の位置が多少ずれていても、無理なく溝１１
を加工することができる。バックアップ部材３０を金属
等の硬質材料によって構成した場合には、バックアップ
部材３０の位置を正確に規制すれば、バックアップ部材
３０の位置に応じて、研磨加工によって溝１１の位置を
修正することができる。また、ウレタン樹脂等の弾性材
料からなるバックアップ部材のベースの先端面（溝１１
と接する箇所）を、硬質材料によって被ったものを使用
すれば、上記２つの特性を合わせたバックアップが可能
となる。

【００１６】加工機本体部１５はテンション用シリンダ
４０を備えている。テンション用シリンダ４０は、加工
ヘッド１４をガイドレール４１に沿って上昇させること
により、ラッピングテープ３５に適度なテンションを与
える。またこの溝加工装置１０は、加工ヘッド１４を図
１中の矢印Ｂ，Ｃ方向に付勢可能なエアシリンダ等を用
いた押付け機構４２を備えている。

【００１７】次に、上記構成の溝加工装置１０の作用に
ついて説明する。図１に示すように供給リール２２から
繰り出されたラッピングテープ３５は、供給側の送りロ
ーラ２３とガイドローラ３１を経由して、バックアップ
部材３０の先端面３０ａに巻掛けられ、さらにガイドロ
ーラ３２と巻取側の送りローラ２５を経由して巻取リー
ル２４に巻取られる。このラッピングテープ３５は、バ
ックアップ部材３０と接する箇所において、テンション
付与機構として機能するテンション用シリンダ４０によ
って適度なテンションが与えられることにより、バック
アップ部材３０の先端面３０ａに沿う形状となる。

【００１８】加工機本体部１５を押付け機構４２によっ
て図１中の矢印Ｂ方向に移動させることにより、バック
アップ部材３０を矢印Ｂ方向に移動させ、バックアップ
部材３０の溝１１内に進入させてラッピングテープ３５
を溝１１の内面に押付ける。この押付け状態を維持した
まま、移動機構２０によってワークＷ１を溝１１の軸線
Ｘに沿って第１の方向に相対移動させる。この場合、ワ
ークＷ１はラッピングテープ３５の幅方向に移動するこ
とになる。そののち移動方向を切り替え、ワークＷ１を
溝１１の軸線Ｘに沿って第２の方向（逆方向）に相対移
動させる。そののち再び第１の方向に移動させる。

【００１９】この実施形態の溝加工装置１０は、移動方
向を切り替えるたびに、図４に示すようにラッピングテ
ープ３５のストローク終端位置をＰ１，Ｐ２…Ｐｎと段
階的に順次変化させるとともに、移動距離自体もＳ１，
Ｓ２…Ｓｎと変化させる。こうしてラッピングテープ３
５とワークＷ１をテープ３５の幅方向に相対的に往復移
動させつつ、加工ストロークを溝１１の軸線Ｘ方向全体
に振り分ける。こうすることにより、テープ３５の幅に
比べてはるかに長いワークＷ１の溝１１を加工する場合
に、軸線Ｘ方向に研磨量がばらつくことが回避され、溝
１１の直線度と面粗さを向上させることができる。

【００２０】上記のようにラッピングテープ３５によっ
て溝１１の内面を所定回数研磨したのち、押付け機構４
２を図１中の矢印Ｃ方向に移動させることにより、ラッ
ピングテープ３５を溝１１から離す。そして供給リール
２２から未使用のラッピングテープ３５を所定量繰り出
すとともに、その繰り出し分だけ使用済みのラッピング
テープ３５を巻取リール２４に巻取る。こうすることに
より、ラッピングテープ３５の新たな砥粒面が溝１１に
接することができるようになるため、砥石を用いる場合
のようなドレッシングを要することなく、総型形状の面
粗さを高精度に仕上げることが可能となる。

【００２１】次に、図６〜図８に示す本発明の第２の実
施形態の溝加工装置１０Ａについて説明する。図６に示
すように、この溝加工装置１０Ａは、ワークＷ２を保持
するためのクランプ機構５０を備えたテーブル５１と、
テーブル５１上に設けた加工機本体部５２を備えてい
る。ワークＷ２の一例はリニアガイドのレールである。

【００２２】加工機本体部５２は、水平方向に延びるガ
イドレール５５に沿って移動可能であり、駆動モータ５
６とギヤ５７等を用いた移動機構５８によって、ワーク
Ｗ２の溝６０の軸線方向に往復移動させることができる
ようになっている。図８に示すように、往復移動のスト
ローク端を規制するためのストッパ６１，６２と、スト
ローク端検出用の近接スイッチ６３，６４なども備えて
いる。

【００２３】加工機本体部５２のフレーム７０に加工ヘ
ッド７１が設けられている。加工ヘッド７１は、エアシ
リンダ等を用いた押付け機構７２（図８に示す）によっ
て、上下方向のリニアガイド７３に沿って、上下方向に
移動させることができるようになっている。

【００２４】この加工ヘッド７１に、供給リール７５
と、巻取リール７６と、テープ送りローラ７７，７８
と、クランプローラ７９，８０と、テンションローラ８
１，８２と、バックアップ部材８３などが設けられてい
る。送りローラ７７，７８は、図６に一部を示すローラ
駆動モータ８４によって回転させられる。リール７５，
７６はリール駆動モータ８５等によって回転する。これ
らはテープ供給機構８６を構成している。

【００２５】バックアップ部材８３の先端面８３ａは、
ワークＷ２の溝６０の断面に応じた凸形状をなし、この
バックアップ部材８３の先端面８３ａにラッピングテー
プ３５を巻掛けることにより、ラッピングテープ３５が
バックアップ部材８３の先端面８３ａに沿って溝６０の
内面に合致する形状となる。すなわちこの実施形態の場
合も、バックアップ部材８３の先端面８３ａにラッピン
グテープ３５の厚みを加えた形状が、溝６０の内面形状
に相当することになる。

【００２６】ラッピングテープ３５は、ワークＷ２の溝
６０の軸線と平行な方向にバックアップ部材８３に巻掛
けられている。つまりこの実施形態の場合、ラッピング
テープ３５がバックアップ部材８３の移動方向に張られ
ているため、加工中にラッピングテープ３５に与えるテ
ンションが小さくても、ラッピングテープ３５の位置が
ずれてしまうことがない。

【００２７】次に、上記第２の実施形態の溝加工装置１
０Ａの作用について説明する。図７に示すように供給リ
ール７５から繰り出されたラッピングテープ３５は、供
給側の送りローラ７７とテンションローラ８１を経由し
て、バックアップ部材８３の先端面８３ａに巻掛けら
れ、さらに巻取側のテンションローラ８２と送りローラ
７８を経由して巻取リール７６に巻取られる。ラッピン
グテープ３５は、バックアップ部材８３と接する箇所に
おいて、テンションローラ８１，８２によって適度なテ
ンションが与えられることにより、バックアップ部材８
３の先端面８３ａに沿う形状となる。

【００２８】図６に示す状態から加工ヘッド７１を降下
させることにより、バックアップ部材８３の先端面８３
ａをワークＷ２の溝６０に進入させるとともに、バック
アップ部材８３によってラッピングテープ３５を溝６０
の内面に押付ける。この押付け状態を維持したまま、移
動機構５８によって加工機本体部５２を溝６０の軸線に
沿って第１の方向に相対移動させる。この場合、ラッピ
ングテープ３５は、ワークＷ２の溝６０に対してテープ
３５の長さ方向に移動することになる。そののち移動方
向を切り替え、加工機本体部５２を第２の方向に相対移
動させる。こうしてラッピングテープ３５による溝６０
の加工が行われる。

【００２９】この実施形態の場合も、第１の実施形態と
同様に、ワークＷ２に対するラッピングテープ３５の移
動方向（相対的な移動方向）を切り替えるたびに移動ス
トロークを順次変化させ、溝６０の長手方向全体にテー
プ端を振り分けることで、溝６０の直線度と面粗さを向
上させることができる。

【００３０】溝６０の内面をある程度加工したのち、加
工ヘッド７１を上昇させ、供給リール７５から未使用の
ラッピングテープ３５を所定量繰り出すとともに、使用
済みのラッピングテープ３５を巻取リール７６に巻取
る。こうすることによって、ラッピングテープ３５の新
たな砥粒面が溝６０に接することができるようになるた
め、砥石を用いる場合のようなドレッシングを要するこ
となく、総型形状の面粗さを高精度に仕上げることが可
能となる。

【００３１】なお、上記第２の実施形態の溝加工装置１
０Ａにおいて、バックアップ部材８３を回転可能な円板
形とし、加工に伴ってラッピングテープ３５を少しずつ
移動させるようにすれば、常に新しいラッピングテープ
３５の砥粒面を使用することができ、加工効率を高める
ことができる。

【００３２】図９と図１０は、本発明の第３の実施形態
の溝加工装置１０Ｂを示している。ワークＷ３の一例は
ボールねじである。この溝加工装置１０Ｂは、ワークＷ
３の外周に形成される螺旋状の溝（図１１に示すねじ溝
９０）を加工するためのものである。ワークＷ３の両端
部はセンタ部材９１，９２によって回転自在に支持され
ている。ワークＷ３の一端側に設けたアタッチメント９
３と駆動部材９４を含む回転機構９５によって、ワーク
Ｗ３を軸まわりに回転させることができるようになって
いる。

【００３３】テーブル１００上に水平方向に延びるガイ
ドレール１０１が設けられており、このガイドレール１
０１に沿って、加工機本体部１０２が水平方向に移動す
るようになっている。加工機本体部１０２の移動ストロ
ーク終端位置は、位置決め用ドグ１０３と近接スイッチ
１０４等によって規制される。

【００３４】加工ヘッド１０９のフレーム１１０に、ラ
ッピングテープ３５を供給するための供給リール１１１
と、ラッピングテープ３５を巻取る巻取リール１１２
と、送りローラ１１３，１１４と、ガイドローラ１１５
と、回転式のバックアップ部材１２０などが設けられて
いる。リール１１１，１１２は、図９に示すリール駆動
モータ１２１等によって回転させられる。送りローラ１
１３，１１４は、ローラ駆動モータ１２２によって回転
する。これらはテープ供給機構１２３を構成している。

【００３５】バックアップ部材１２０は、例えばウレタ
ンエラストマ等のゴム状弾性体によって円板状に作られ
ている。バックアップ部材１２０の先端面１２０ａは、
バックアップ部材１２０の全周にわたってワークＷ３の
溝９０の断面に応じた凸形状をなしている。このバック
アップ部材１２０の先端面１２０ａにラッピングテープ
３５を巻掛け、適度なテンションを与えることによっ
て、ラッピングテープ３５がバックアップ部材１２０の
先端面１２０ａに応じて変形し、溝９０の内面に対応し
た形状となる。この場合、ラッピングテープ３５は、溝
９０の加工方向にラッピングテープ３５が張られること
になるため、与えるテンションが小さくても、加工中に
ラッピングテープ３５の位置がずれることを回避でき
る。

【００３６】図９に示すように加工ヘッド１０９は、ワ
ークＷ３の溝９０（図１１に示す）のリード角θ１に応
じた角度θ２だけ傾けられている。バックアップ部材１
２０の反対側の位置に、ワークＷ３を挟むようにして押
付けローラ１３０が設けられている。この押付けローラ
１３０は、エアシリンダ等を用いた押付け機構１３１に
よってバックアップ部材１２０に向かって押圧される。
これにより、バックアップ部材１２０の先端面１２０ａ
がワークＷ３の溝９０に進入し、ラッピングテープ３５
がバックアップ部材１２０によって溝９０に押付けられ
るようになっている。

【００３７】上記のようにバックアップ部材１２０の先
端面１２０ａにラッピングテープ３５を沿わせ、押付け
機構１３１によって溝９０に押付けた状態で、回転機構
９５によってワークＷ３を軸まわりに回転させつつ、そ
の回転量に関連した速度で、加工機本体部１０２をワー
クＷ３の軸線方向に移動させる。この場合、ラッピング
テープ３５の長さ方向にワークＷ３の溝９０が移動する
ことになる。また、加工の途中で、必要に応じてテープ
供給機構１２３を駆動するとともにバックアップ部材１
２０を回転させることにより、新たなラッピングテープ
３５の砥粒面を溝９０の内面に接触させることができ
る。

【００３８】上記実施形態では、ワークＷ３が回転する
際に、ワークＷ３の回転と同期して加工機本体部１０２
を駆動機構によってワークＷ３の軸線方向に積極的に移
動させている。但し、ねじ溝９０とバックアップ部材１
２０との噛合いを利用して、ワークＷ３が回転する際に
加工機本体部１０２がワークＷ３の軸線方向に従動する
ようにしてもよい。

【００３９】なお、本発明を実施するに当たって、ワー
ク、溝、ラッピングテープ等の形態をはじめとして、バ
ックアップ部材や、テープ供給機構、押付け機構、移動
機構など、本発明を構成する各要素を適宜に変形して実
施できることは言うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、ラッ
ピングテープを用いてワークの溝を高精度に仕上げるこ
とができ、砥石を用いる場合のようなドレッシングある
いは砥石の交換が不要となり、能率良く溝加工を行うこ
とができる。請求項２に記載した発明によれば、ラッピ
ングテープのテープ幅あるいはバックアップ部材よりも
長い直線溝を、ラッピングテープを相対的に往復移動さ
せることによって加工する場合に、研磨量（取りしろ）
が溝の軸線方向にばらつくことを抑制でき、直線溝の面
粗さと形状精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態を示す溝加工装置の
側面図。

【図２】 図１に示された溝加工装置の加工ヘッドの一
部の拡大断面図。

【図３】 図１中の矢印Ｆ２方向から見た溝加工装置の
正面図。

【図４】 図１に示された溝加工装置の加工ヘッドのス
トローク変化を模式的に示す正面図。

【図５】 従来のラッピングテープを用いた場合の加工
ヘッドの加工ストロークと加工面を模式的に示す正面
図。

【図６】 本発明の第２の実施形態を示す溝加工装置の
側面図。

【図７】 図６に示された溝加工装置の正面図。

【図８】 図６に示された溝加工装置の平面図。

【図９】 本発明の第３の実施形態を示す溝加工装置の
正面図。

【図１０】 図９に示された溝加工装置の側面図。

【図１１】 図９に示された溝加工装置によって加工さ
れるワークの一部の断面図。

【符号の説明】

Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３…ワーク １０，１０Ａ，１０Ｂ…溝加工装置 １１…溝 ２０…移動機構 ２８…テープ供給機構 ３０…バックアップ部材 ３０ａ…先端面 ３５…ラッピングテープ ４２…押付け機構 ５８…移動機構 ６０…溝 ７２…押付け機構 ８３…バックアップ部材 ８３ａ…先端面 ８６…テープ供給機構 ９０…溝 ９５…回転機構 １２０…バックアップ部材 １２０ａ…先端面 １２３…テープ供給機構 １３１…押付け機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークの溝を加工するための溝加工装置で
   あって、 前記溝の断面に対応した凸形状の先端面を有しかつこの
   先端面を前記溝内に進入させるバックアップ部材と、 前記バックアップ部材の先端面に巻掛けることによって
   該先端面に沿う形状となるラッピングテープと、 前記ラッピングテープを前記バックアップ部材に向かっ
   て供給するテープ供給機構と、 前記バックアップ部材の先端面を前記ラッピングテープ
   と共に前記溝の内面に向かって押圧する押付け機構と、 前記溝の内面に前記ラッピングテープを押付けた状態で
   前記ワークとラッピングテープを溝に沿って相対移動さ
   せる移動機構と、 を具備したことを特徴とする溝加工装置。
2. 【請求項２】前記移動機構は、前記ワークとラッピング
   テープとを相対的に往復移動させるものであり、その移
   動方向を切替える際にラッピングテープのストローク終
   端位置を順次変化させることを特徴とする請求項１記載
   の溝加工装置。