JP2002239898A - ワーク精密加圧支持機構及びそれを搭載した円筒研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の圧縮バネを使用したワーク
加圧支持機構では、バネの製造上の品質バラツキによ
り、同じ圧縮量であった場合でも、一定の加圧力が得ら
れない為、バネの選別使用が必要となり、良品出現率が
低下する、芯押しセンターの寿命も短くなる、交換作業
時間も長くなる等の不具合が発生する。 【解決手段】 本発明は、ワーク精密加圧支持機
構及びそれを搭載した円筒研削盤に於いて、エアーシリ
ンダの内部において、ヘッド側とロッド側の差圧を利用
して、芯押しセンターを加圧する事によりワークを支持
する事を特徴とする。本機構を採用する事によりシール
やパッキンを一切使用しない構造のシリンダを実現で
き、摺動抵抗が極めて小さく且つ安定している為、制御
空気圧力に正比例した加圧力が得られ、ヘッド側とロッ
ド側の圧力の差を設定する事により、ワークを支持する
為に必要となる加圧力を精密に制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信コネクタ用
ジルコニアフェルール等の高精度の品質が要求される硬
脆材円筒形状品の外径研削加工において高精度加工を実
現する為のワーク精密加圧支持機構及びそれを搭載した
円筒研削盤に関する。

【０００２】

【従来の技術】精密円筒研削盤を使用したフェルール等
の円筒形状物の外径研削の加工において、従来のワーク
の加圧支持機構は図２に見られる様な圧縮バネ２４を使
用した方式が一般的である。図２において、１はダイヤ
モンド砥石、２はファイバ挿入穴、３は固定センター、
４はフェルール、５はフェルール回転ベルト、６は芯押
しセンター、２３はジャバラカバー、７は芯押し軸、１
１は芯押し台本体、２４は圧縮バネ、１５はジョイン
ト、２０は前後駆動エアシリンダ、２１は潤滑油注入口
である。図２に示すように、この圧縮バネ２４は芯押し
台本体１１中の穴と芯押し軸７外径の隙間にセットさ
れ、この圧縮バネ２４の解放の力によって、ファイバ挿
入穴２に挿入セットされた固定センター３と芯押しセン
ター６間で、フェルール４を支持しようとするものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の圧縮バネを使用
したワーク加圧支持機構では、バネを加圧制御の基本と
する為、以下に述べる不具合事項が発生する。 １）バネの製造上の品質バラツキにより、同じ圧縮量で
あった場合でも、一定の加圧力が得られない為、目的の
加圧力を得る為にバネの選別使用が必要となり、目的の
加圧力が得られない時には及び芯押しユニットの組み替
えによるバネ交換作業が必要となる。 ２）バネ圧縮量によって加圧力が決まる為、芯押しセン
ターの摩耗とワーク全長の変動及びバラツキによってバ
ネ圧縮量が変動し、これに伴って加圧力が変動し、加工
精度（同軸度・外径真 円度）及び良品出現率が低下
する。 ３）上記２）項と同等な条件により加圧力が変動する
為、芯押しセンターの寿命も短くなる。 ４）バネ圧縮量によって加圧力がきまる（0.１ｍｍで５
０ｇ程度の変化−バネ定数により変化）為、調整範囲は
極めて小さくなり、摩耗した芯押しセンターを交換する
場合は、加圧力を再現させる（調整範囲に入れる）為、
バネ秤で実測をしながらの交換作業となり、作業時間も
長く必要となり装置稼働率も低下する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題を
解決するためになされたものであって、ワーク精密加圧
支持機構及びそれを搭載した円筒研削盤に於いて、エア
ーシリンダの内部において、ヘッド側とロッド側の差圧
を利用して、芯押しセンターを加圧する事によりワーク
を支持する事を特徴とする。本機構を採用する事により
シールやパッキンを一切使用しない構造のシリンダを実
現でき、摺動抵抗が極めて小さく且つ安定している為、
制御空気圧力に正比例した加圧力が得られ、ヘッド側と
ロッド側の圧力の差を設定する事により、ワークを支持
する為に必要となる加圧力を精密に制御できる。

【０００５】本発明によって、高精度（同軸度・真円度
・円筒度・外径寸法精度）が要求される硬脆材円筒形状
品（フェルール等、以下ワークともいう）は、ワーク自
体の内径の両端に接触する固定センター及び芯押しセン
ター間に安定的に支持される。芯押しセンターは、芯押
し軸に沿って摺動可能であり、差圧シリンダによって精
密に制御された圧力をワークに加える。回転はワークに
接触する弾性丸ベルトからワークの外径に適した周速度
をもって安定的に付与され、反対側に位置するダイヤモ
ンド砥石による外径の高精度研削加工が容易に実現され
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態の例を説
明する図であって、ワーク精密加圧支持機構を示すもの
である。ここでは、本発明による高精度な硬脆材円筒形
状品の外径研削加工の例として、光通信用コネクタに大
量に使用されているジルコニアフェルールの精密外径研
削加工について説明する。

【０００７】図１において、１はダイヤモンド砥石、２
はファイバ挿入穴、３は固定センター、４はフェルー
ル、５はフェルール回転ベルト、６は芯押しセンター、
７は芯押し軸、８は空気出口、９は空気シールカバー、
１０,１２,１３は潤滑油回収路、１１は芯押し台本体、
１４は潤滑油回収口、１５はジョイント、１６はピスト
ンロッド、１７,１９は空気注入口、１８は差圧エアシ
リンダ本体、２０は前後駆動シリンダ、２１は潤滑油注
入口、２２はシール空気注入口である。図２と同様の
物、部分には同じ符号を用いた。

【０００８】本実施形態では、フェルール４はそれ自体
の両端の内径に接触する為に固定センター３及び芯押し
軸７にセットされた芯押しセンター６間に、ロボットに
より自動的に供給され、精密に制御された加圧力により
安定的に摺動する芯押しセンター６の前進によって保持
される。フェルール４がセットされた後にフェルール回
転ベルト５が自動的に前進し摩擦により回転をフェルー
ル４に与える。フェルール４が回転を開始した後、ＮＣ
機構［コメント：括弧内に日本語訳を記載願います。］
によって制御されたダイヤモンド砥石１も前進し外径研
削加工を開始する。この時精密に制御された加圧力によ
り支持されたフェルール４は安定的に支持されている
為、同一位置にてスムーズに回転が付与され、高精度
（同軸度・真円度・円筒度・外径寸法精度）の外径研削
を可能としている。

【０００９】外径研削加工中の外径寸法は定寸機構によ
りダイヤモンド砥石１の位置制御機構に自動的に伝えら
れ、目的の寸法に達した時自動的にダイヤモンド砥石１
及び回転伝達機構が後退し加工を終了する。終了後のフ
ェルール４はロボットにより自動的に排出される。この
一連の動作が繰り返し実施され、結果的にフェルール４
の高精度自動円筒研削加工を実現している。

【００１０】本実施形態において、シールやパッキン等
を全く使用していないので、差圧エアーシリンダ本体１
８内部では摺動抵抗が極めて小さくなる。このため、ピ
ストンロッド１６側とヘッド側（差圧エアシリンダ本体
１８側）との圧力の差異を利用し、微小な加圧力の制御
が可能となった。

【００１１】ピストンロッド１６に与えられた精密に制
御された加圧力はジョイント１５を介し芯押し軸７に伝
達され、芯押し軸７が前進し、先端にセットされた芯押
しセンター６と固定センター３との間にフェルール４を
安定に支持可能となる。

【００１２】本実施形態において、芯押し軸７と軸受け
部の摺動抵抗を更に減少させるため、潤滑油は潤滑油注
入口２１から一定時間間隔にて注入され、芯押し台本体
１１内の軸受け部と芯押し軸７間の摩擦抵抗を減少させ
ている。この潤滑油は芯押し台本体１１内での長期滞留
による劣化を防止する為、芯押し台本体１１下部に設け
られた回収路１０，１２，１３に順に流れ、潤滑油回収
口１４より回収される構造となっている。この潤滑油注
入・回収機構により更に精密な加圧の安定化を図ってい
る。

【００１３】本実施形態において、潤滑油の芯押し台本
体１１からの流出による研削液への混入を防止、及び研
削液の芯押し軸７への付着と芯押し台本体１１への浸入
を防止する為、エアーシール構造としている。空気はシ
ール空気注入口２２から空気シールカバー９内に常時供
給され、空気出口８より常に排出され、結果的にこの防
止効果を実現している。

【００１４】バネを使用した従来方式では、一定の加圧
力を得るために、芯押しセンター７先端の取り付け位置
の再現性が厳しく要求されることに対し、本実施形態で
は、芯押しセンター６のストロークで９ｍｍの位置範囲
内で一定で安定した加圧力が得られる為、下記の改善効
果を実現している。 １）フェルール４の全長が前工程の能力により異なる
が、±０．０５ｍｍの範囲で変動した場合、従来のバネ
加圧方式ではバネ定数によって差異があるものの、発明
者達が従来使用していたバネ加圧方式の場合、最短と最
長で０．１ｍｍバネの圧縮が変動し、結果的に５０ｇの
圧力変動が発生する事となるが、本実施形態では、全く
加圧力が変動せず、一定で安定した加圧力によるフェル
ールの支持を達成でき、高精度加工（同軸度・真円度・
円筒度・外径寸法精度）を実現している。 ２）加圧力が変動すると、フェルール４のファイバ挿入
穴２に挿入される超硬製芯押しセンター６は材質的にジ
ルコニアであるフェルールに比し軟らかい為、芯押しセ
ンター６が摩耗すると個々の芯押しセンター６が挿入さ
れる位置が変動する事となる、従来のバネ加圧方式の場
合、結果的に加工中のワークの振動による精度低下及び
芯押しセンターの寿命低下につながっている。本実施形
態では、安定した加圧力によりこの問題を解決してい
る。 ３）芯押しセンター６の摩耗交換時の作業は、従来のバ
ネ加圧方式の場合、厳しい位置の再現が要求されるが、
本実施形態では９ｍｍの範囲内で安定した加圧力が得ら
れる事により作業時間の短縮を実現している。

【００１５】本実施形態において、従来のバネ加圧方式
との比較では、表１に示すように、同軸度平均値改善、
芯押しセンター交換時間短縮、芯押しセンターの寿命向
上の効果が得られ、精度改善効果及び作業効率の向上効
果が確認された。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下のような効果を奏する。

【００１８】硬脆材円筒研削加工において、シールやパ
ッキンを全く使用していない構造のワーク精密加圧支持
機構を実現することにより、シリンダ内の摺動抵抗を極
めて小さく且つ安定に保てる。このシリンダ内部のヘッ
ド側とロッド側との圧力の差異を利用した加圧方式で
は、精密減圧弁により制御された空気圧力に正比例した
微小なかつ高精度の加圧力が得られ、しかも芯押しセン
ターのストロークの範囲内であればどこの位置でも一様
な圧力となる。よってワーク全長の変動及び芯押しセン
ターの摩耗があっても、ワークは安定的に支持され、加
工中のワークに微動が発生しない為、高精度（同軸度・
真円度・円筒度・外径精度）加工を実現する事ができ
る。

【００１９】従来のバネを用いた加圧方式に比べ、本発
明では加圧力が一定となる範囲が大きくとれる為、この
前工程である長さ調整工程での、ワークの長さの公差を
厳しくする必要が無いため、工程の簡略化及び削減を図
る事ができる。

【００２０】従来のバネを使用した加圧方式と比較し、
同一な圧力を安定して加える事ができる為、芯押しセン
ターの寿命を従来の２倍程度に長くする事ができる。

【００２１】本発明では、芯押しセンターのストローク
内であれば、一定の圧力を得られる事により、芯押しユ
ニットの取り付け・取り外し及び芯押しセンターの交換
作業等の作業時間を短縮する事が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるワーク精密加圧支持機構の例を示
す図である。

【図２】従来のバネを用いたワーク加圧機構の例を示す
図である。

【符号の説明】

１ ダイヤモンド砥石 ２ ファイバ挿入穴 ３ 固定センター ４ フェルール ５ フェルール回転ベルト ６ 芯押しセンター ７ 芯押し軸 ８ 空気出口 ９ 空気シールカバー １０,１２,１３ 潤滑油回収路 １１ 芯押し台本体 １４ 潤滑油回収口 １５ ジョイント １６ ピストンロッド １７,１９ 空気注入口 １８ 差圧エアシリンダ本体 ２０ 前後駆動シリンダ ２１ 潤滑油注入口 ２２ シール空気注入口 ２３ ジャバラカバー ２４ 圧縮バネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小木 英雄 東京都江東区住吉一丁目13番17号 株式会 社小木製作所内 Ｆターム(参考） 3C034 AA02 AA13 BB74 3C043 AA01 CC03 DD05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアーシリンダの内部において、ヘッド
   側とロッド側の差圧を利用して、芯押しセンターを加圧
   する事によりワークを支持する事を特徴とするワーク精
   密加圧支持機構。
2. 【請求項２】 エアーシリンダの内部において、ヘッド
   側とロッド側の差圧を利用して芯押しセンターを加圧す
   る事によりワークを支持する事を特徴とする円筒研削
   盤。