JP2004174683A - Grindstone holding mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超仕上げ加工等に用いられる砥石を保持する砥石保持機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
超仕上げ加工を行う超仕上げ機は、例えば玉軸受の内輪外周に形成されている軌道面に対して径方向の外側から押し当てた砥石を、軌道面の曲率中心を通る揺動軸を中心として、当該曲率中心と内輪の回転中心とを通る平面上で揺動させるように構成されている。このような超仕上げ機では、上記砥石はその両端部を外側に突出した状態で、砥石アダプターに設けられた貫通孔に挿入されるとともに、その一端部側に配置された加圧シリンダなどによって他端部を軌道面に押し付けるよう構成されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特公平4−24186号公報(第2図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記砥石は、内輪等のワークに対する加工精度を安定させるために、砥石アダプターに対する隙間を適正に保った状態で当該アダプターにより保持する必要がある。つまり、砥石アダプターは上記シリンダによる砥石の軌道面に対する押し付け方向への加圧力が変動するのを防ぎつつ、かつ砥石がぐらつくのを防止した状態で当該砥石を保持することが要求されており、このような安定した砥石保持を行うことでワーク加工の精度低下を防止している。具体的にいえば、砥石アダプターでは、その貫通孔の壁面と砥石の表面との間の適正な隙間として、0.01〜0.1mm程度の隙間で砥石を保持することが求められている。
【0005】
ところが、上記のような従来の砥石保持機構では、砥石と砥石アダプターの貫通孔の壁面との接触によって当該貫通孔の壁面に砥石による経時的な摩耗を生じ、その摩耗に起因して砥石アダプターが上記適正な隙間で砥石を保持することができなくなる。この結果、砥石が大きくぐらついてワークの加工精度が低下する。また、上記隙間は上述のように微少な隙間であるため、ワークの加工精度が砥石の径方向の寸法のばらつきの影響を受け易いという問題もあった。
また、加工を終えたワーク上から砥石アダプターを逃がすことによってそのワークを取り出す時や、次のワークを超仕上げ機にセットする時などの非加工時に、砥石アダプターの摩耗の程度によっては砥石が砥石アダプターから抜け出ることがあり、加工を安定して連続的に行えないことがあった。
【0006】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、砥石アダプターの貫通孔の壁面に摩耗が生じた場合などでも加工時における砥石と砥石アダプターの貫通孔との隙間を適切な隙間に維持してワークの加工精度の低下を防ぐことができるとともに、非加工時に砥石が砥石アダプターから抜け出るのを確実に防いでワークの連続加工を安定して行うことができる砥石保持機構を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加工面に押し付けられた状態で揺動されることにより、当該加工面に研削加工を施す砥石の保持機構であって、
前記砥石を隙間を有して挿入する貫通孔と、この貫通孔の内部において前記砥石に対して接離可能な可動部分とが設けられた砥石アダプターと、前記可動部分を前記砥石に対して接離させる移動手段と、前記移動手段の駆動制御を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、加工時に前記砥石と前記貫通孔との隙間が所定隙間となるように前記可動部分を前記砥石から離反させるとともに、非加工時に前記可動部分を前記砥石に接触させることにより、当該砥石を前記砥石アダプターに固定することを特徴とするものである(請求項1)。
【0008】
上記のように構成された砥石保持機構では、制御手段が移動手段の駆動制御を行うことにより、加工時に砥石と砥石アダプターの貫通孔との隙間が所定隙間となるように可動部分を移動させるので、上記貫通孔の壁面に摩耗が生じても、その摩耗寸法に応じて可動部分を移動させることにより、上記隙間を適切な隙間に維持することができる。また、非加工時には、可動部分を砥石に接触させることにより、当該砥石を砥石アダプターに固定できるので、砥石がアダプターから抜け出るのを確実に防止することができる。
【0009】
また、上記砥石保持機構(請求項1)において、前記移動手段が、ピエゾ素子を用いて構成されることが好ましい(請求項2)。
この場合、ピエゾ素子は印加される電圧によって寸法(体積)が変化し可動部分を移動させることができ、移動手段の構造を簡素化することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の砥石保持機構を示す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、玉軸受の内輪の軌道面を研削にて超仕上げする超仕上げ機に本発明を適用した場合について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る砥石保持機構の要部を示す概略断面図である。図において、本実施形態の砥石保持機構1は、柱状(例えば円柱状)の砥石Aを保持する砥石アダプター2を備えており、この保持機構1は上記超仕上げ機の砥石ヘッド部(図示せず)に組込まれている。また、砥石保持機構1は、研削加工時に、被加工物(ワーク)としての内輪10と、砥石Aを内輪10側に押し付ける砥石押し付け機構20との間に配置されるものであり、その押し付け機構20によって内輪10の軌道面10aに押し付けられた砥石Aを保持した状態で上記機構20とともに図の左右方向(両矢印Bにて示す方向)に揺動されるよう構成されている。また、砥石保持機構1は、軌道面10a上方に移動可能に構成されており、非加工時に図に示す加工位置から待避できるようになっている。
上記内輪10は、図示しない支持装置により支持されており、その加工時には周方向に回転されるようになっている。
【0011】
上記砥石押し付け機構20には、シリンダ20aと、一端部がシリンダ20a内に配置され、他端部が砥石Aに当接するピストンロッド20bとが設けられており、図示しない給排ポートを介してシリンダ20a内に形成された圧力室20cの内部にエアーやオイル等の加圧流体を供給または排出するようになっている。そして、砥石押し付け機構20は、上記加圧流体の圧力室20cへの供給量を基に上記ロッド20bを図の下方向にスライドさせて、軌道面10aに押し付けられる砥石Aへの加圧力を調整する。また、砥石押し付け機構20が砥石Aに加圧力を付与した状態で上記保持機構1とともに図に示す位置から上記両矢印B方向に揺動されることにより、砥石Aは軌道面10aの曲率中心を通る揺動軸を中心にその軌道面10a上で左右に振動し当該軌道面10aに超仕上げ加工を施す。
【0012】
上記砥石アダプター2は、アダプター本体2aと、このアダプター本体2aに設けられた嵌合孔2a1に嵌め込まれ、内部が上記砥石Aを挿入する貫通孔2b1として構成された円筒状のスリーブ部材2bとを備えており、図の右端部側が上記超仕上げ機の本体側の揺動機構に接続されている。
上記スリーブ部材2bには、断面矩形状の開口2b2が設けられており、この開口2b2には同開口形状に応じて形成されるとともに、上記貫通孔2b1の壁面と面一となるよう構成された断面矩形状の可動部分2c(図にクロスハッチにて図示)が取付・取外し自在に取り付けられている。
【0013】
また、上記可動部分2cの一面(砥石Aの対向面の裏面)側には、当該部分2cを砥石Aに対して接離させる移動手段としての駆動部3が連結されており、可動部分2cは上記貫通孔2b1の軸線に直交する直交方向で当該孔2b1の内部において砥石Aに対して接離可能に構成されている。そして、この可動部分2cは、研削加工時には砥石Aの表面と貫通孔2b1の壁面との間の隙間が微少な所定隙間となるように砥石Aから離反される。また、このように砥石アダプター2が砥石Aと貫通孔2b1との隙間を所定隙間で砥石Aを保持する場合、当該アダプター2は上記ロッド20bからの砥石Aの押し付け方向への加圧力が変動するのを防ぐとともに、砥石Aがぐらつくのを防止した状態で当該砥石Aを安定して保持できるようになっている。
また、可動部分2cは、非加工時には加工時よりも貫通孔2b1の中心側に移動されて、当該貫通孔2b1の壁面とで砥石Aを狭持するよう砥石Aと接触し、当該砥石Aを砥石アダプター2に固定する。
【0014】
上記駆動部3は、一端開口部が上記嵌合孔2a1に連通するようにアダプター本体2aに設けられた取付孔2a2に設置されている。また、この駆動部3には、上記貫通孔2b1に対する直交方向に伸張または収縮可能に配置されたピエゾ(圧電)素子が含まれており、制御手段としての制御ユニット5から信号線4を介して入力される指示信号(電圧信号)に応じて、ピエゾ素子を変形させることにより可動部分2cを直線的に微少変位させる。
【0015】
上記制御ユニット5には、可動部分2cを砥石Aに接触させてアダプター2に固定するためのクランプ用の電圧値を調整する第1の調整手段5aと、可動部分2cの砥石Aとの接触状態を解除し、当該砥石Aのアダプター2に対する隙間を所定隙間とするためのアンクランプ用の電圧値を調整する第2の調整手段5bとが設けられている。また、制御ユニット5は、第1の調整手段5aまたは第2の調整手段5bにより指示された電圧値に基づき電源(図示せず)の電圧を増幅するアンプ5cを備えており、このアンプ5cから駆動部3のピエゾ素子に印加する電圧を、第1の調整手段5aまたは第2の調整手段5bでの調整値に応じて連続的に変更し、可動部分2cでの変位量の微調整を円滑に行えるようになっている。
【0016】
以上のように、本実施形態の砥石保持機構1では、研削加工時には可動部分2cが砥石Aと砥石アダプター2の貫通孔2b1との隙間を所定隙間となるように砥石Aから離反されるので、研削加工時に上記隙間を適切な隙間で維持することができる。すなわち、貫通孔2b1の壁面に摩耗が生じた場合や新たな砥石Aを砥石アダプター2にセットした場合でも、適宜、第1の調整手段5aと第2の調整手段5bとで駆動部3のピエゾ素子に印加する電圧を調整して、摩耗寸法や新たな砥石Aの外形寸法に応じて可動部分2cを微少変位させることにより、上記隙間を適切な隙間に簡単に維持することができる。この結果、貫通孔2b1の壁面に摩耗が生じた場合などでも、砥石アダプター2は砥石Aを適切な隙間で保持することができ、内輪10の加工精度の低下を防止することができる。また、非加工時には可動部分2cが貫通孔2b1の壁面とで砥石Aを狭持するように砥石Aと接触し当該砥石Aを砥石アダプター2に固定することができるので、加工が完了された内輪10を取り出す時や、次の内輪10を超仕上げ機にセットする時などの際に、砥石Aが貫通孔2b1から抜け出るの確実に防止することができる。従って、内輪10の連続加工を安定して行うことができる。
【0017】
また、本実施形態では、可動部分2cを砥石Aに接触させることにより、砥石アダプター2での摩耗発生の有無に関わらず、砥石Aが砥石アダプター2から抜け出るのを確実に防止することができることから、砥石端部に螺着されるボルトや当該端部を狭持するチャック部品などの接続部材を用いて砥石Aとピストンロッド20bとを一体的に接続する必要がなく、砥石Aの交換作業等を円滑に行うことができる。
【0018】
尚、上記の説明では、内輪軌道面用の超仕上げ機内に組込まれる砥石保持機構に適用した場合について説明したが、本発明は加工面に押し付けられた状態で揺動される砥石を保持するものであればよく、加工面に仕上げ加工などの研削加工を施す各種工作機械に適用することができる。
また、上記の説明では、貫通孔2b1を有するスリーブ部材2bに可動部分2cを設けた砥石アダプター2について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、砥石を挿入する貫通孔と、その貫通孔の内部において砥石に対して接離可能な可動部分とを設けたものであればよく、スリーブ部材の有無や形状、可動部分の設置数や形状あるいは制御方法などは上記のものに何等限定されない。具体的には、砥石の周りに等配した複数の可動部分を設けてそれら可動部分を移動させることで砥石のアダプターとの隙間を調整したり、砥石をロックしたりしてもよい。また、上記隙間の寸法を検出する検出手段を設けてその検出手段の隙間検出値に基づくフィードバック制御を制御手段が行うことなどにより、隙間調整や砥石ロックを自動的に行わせる構成でもよい。
【0019】
また、上記の説明では、ピエゾ素子を用いて駆動部(移動手段)3を構成した場合について説明したが、本発明の移動手段は上記可動部分2cを砥石Aに対して接離させるものであればよく、上記ピエゾ素子に代えてマイクロモータや電磁石などを使用することもできる。但し、これらモータや電磁石を用いた場合には、モータの回転運動を直線運動に変換する変換部材を設けたり、上記ピエゾ素子に比べて大きい電磁石の設置スペースを確保したりする必要がある。従って、駆動部3の構造を簡単化し易く、砥石アダプター2、ひいては砥石保持機構1のコンパクト化を容易に行えるピエゾ素子を用いることが好ましい。
また、上記の説明では、2つの調整手段5a、5bを備えた制御ユニット5について説明したが、例えばクランプ用の電圧値を調整する調整手段のみを制御ユニットに設け、アンクランプ用の電圧値はクランプ用の電圧値より所定の電圧値だけ低くする回路によって自動的に印加するよう構成してもよい。
さらに、2つのピエゾ素子を可動部分2cの移動方向に2層に並べ、その一方及び他方をそれぞれ上記移動手段及び圧力センサとして用い、そのセンサ検出値を基に移動手段用のピエゾ素子の印加電圧を調整するように構成してもよい。
【0020】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項1の砥石保持機構によれば、貫通孔の壁面に摩耗が生じた場合や新たな砥石を砥石アダプターにセットした場合でも、摩耗寸法や新たな砥石の外形寸法に応じて可動部分を微少変位させることにより、上記隙間を適切な隙間に維持することができるので、上記従来例と異なり隙間の拡がりに起因する砥石のぐらつきを確実、かつ簡単に防ぐことができ、ワークの加工精度の低下を防ぐことができる。また、非加工時に砥石が砥石アダプターから抜け出るのを確実に防止することができるので、ワークの連続加工を安定して行うことができる。
【0021】
また、請求項2の砥石保持機構によれば、移動手段の構造を簡素化することができるので、砥石アダプター及び砥石保持機構のコンパクト化を簡単に図ることができ、小型で加工効率に優れた砥石保持機構を容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る砥石保持機構の要部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 砥石保持機構
2 砥石アダプター
2a アダプター本体
2b スリーブ部材
2b1 貫通孔
2c 可動部分
3 駆動部(移動手段、ピエゾ素子)
5 制御ユニット(制御手段)
10 内輪(軌道輪)
10a 軌道面
A 砥石[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a grindstone holding mechanism for holding a grindstone used for superfinishing and the like.
[0002]
[Prior art]
The super-finishing machine that performs super-finishing is, for example, a grindstone pressed against the raceway surface formed on the outer circumference of the inner ring of the ball bearing from the outside in the radial direction, with the swing axis passing through the center of curvature of the raceway surface as the center. It is configured to swing on a plane passing through the center of curvature and the center of rotation of the inner ring. In such a super-finishing machine, the grinding wheel is inserted into a through-hole provided in the grinding wheel adapter with both ends protruding outward, and the grinding wheel is pressed by a pressure cylinder or the like disposed at one end thereof. The end is pressed against the raceway surface (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 4-24186 (Fig. 2)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to stabilize the processing accuracy for a workpiece such as an inner ring, the above-mentioned grindstone needs to be held by the grindstone adapter with the gap maintained properly. In other words, the whetstone adapter is required to hold the whetstone in a state where the pressing force of the cylinder in the pressing direction of the whetstone against the raceway surface is prevented from fluctuating, and the whetstone is prevented from wobbling. Such stable holding of the grindstone prevents a decrease in work processing accuracy. More specifically, in the whetstone adapter, it is required that the whetstone be held at a gap of about 0.01 to 0.1 mm as an appropriate gap between the wall surface of the through hole and the surface of the whetstone.
[0005]
However, in the conventional grinding wheel holding mechanism as described above, due to the contact between the grinding wheel and the wall surface of the through-hole of the grinding wheel adapter, the wall surface of the through-hole causes abrasion with the grinding wheel over time. The whetstone cannot be held in the appropriate gap. As a result, the whetstone is largely displaced, and the processing accuracy of the work is reduced. Further, since the gap is a minute gap as described above, there has been a problem that the processing accuracy of the work is easily affected by variations in the radial dimension of the grindstone.
Also, depending on the degree of wear of the grindstone adapter, the grindstone may be removed during removal of the work by releasing the grindstone adapter from the finished work, or when setting the next work in a super finishing machine, etc. In some cases, the adapter could fall out of the adapter and the machining could not be performed stably and continuously.
[0006]
In view of the above-described conventional problems, the present invention maintains a proper gap between the grindstone and the through hole of the grindstone adapter at the time of machining even when wear occurs on the wall surface of the through hole of the grindstone adapter. The purpose of the present invention is to provide a whetstone holding mechanism that can prevent a decrease in the processing accuracy of a work and prevent the whetstone from slipping out of a whetstone adapter during non-working, thereby stably performing a continuous processing of a work. And
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a whetstone holding mechanism that performs a grinding process on the processing surface by being rocked while being pressed against the processing surface,
A whetstone adapter provided with a through-hole for inserting the whetstone with a gap, and a movable part capable of coming into contact with and separating from the whetstone inside the through-hole, and connecting the movable part to the whetstone Moving means for separating, and control means for controlling the driving of the moving means,
The control means separates the movable portion from the grindstone so that a gap between the grindstone and the through hole becomes a predetermined gap at the time of machining, and contacts the movable portion with the grindstone at the time of non-machining, thereby A grindstone is fixed to the grindstone adapter (claim 1).
[0008]
In the whetstone holding mechanism configured as described above, the control means controls the driving of the moving means, so that the movable part is moved so that the gap between the whetstone and the through hole of the whetstone adapter becomes a predetermined gap during processing. Even if abrasion occurs on the wall surface of the through-hole, the gap can be maintained at an appropriate gap by moving the movable portion according to the abrasion dimension. In addition, at the time of non-machining, the whetstone can be fixed to the whetstone adapter by bringing the movable part into contact with the whetstone, so that the whetstone can be reliably prevented from falling out of the adapter.
[0009]
In the above-mentioned whetstone holding mechanism (Claim 1), it is preferable that the moving means is configured using a piezo element (Claim 2).
In this case, the size (volume) of the piezo element changes according to the applied voltage, so that the movable part can be moved, and the structure of the moving means can be simplified.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment showing a grinding wheel holding mechanism of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a case will be described in which the present invention is applied to a superfinishing machine for superfinishing the raceway surface of an inner ring of a ball bearing by grinding.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a main part of a grindstone holding mechanism according to an embodiment of the present invention. In the figure, a grindstone holding mechanism 1 of the present embodiment includes a
The
[0011]
The grinding
[0012]
The
The
[0013]
Further, a drive unit 3 as a moving means for moving the portion 2c toward and away from the grindstone A is connected to one surface of the movable portion 2c (the back surface opposite to the facing surface of the grindstone A). The grindstone A is configured to be able to contact and separate from the grindstone A inside the hole 2b1 in a direction perpendicular to the axis of the through hole 2b1. The movable portion 2c is separated from the grindstone A so that the gap between the surface of the grindstone A and the wall surface of the through hole 2b1 becomes a minute predetermined gap during the grinding process. When the
In addition, the movable portion 2c is moved toward the center of the through hole 2b1 at the time of non-machining than at the time of machining, and comes into contact with the grindstone A so as to sandwich the grindstone A between the wall surface of the through hole 2b1 and the grindstone A. Fix to the
[0014]
The drive section 3 is installed in a mounting hole 2a2 provided in the
[0015]
The
[0016]
As described above, in the grindstone holding mechanism 1 of the present embodiment, the movable portion 2c is separated from the grindstone A so that the gap between the grindstone A and the through hole 2b1 of the
[0017]
Further, in the present embodiment, by bringing the movable portion 2c into contact with the grindstone A, it is possible to reliably prevent the grindstone A from coming out of the
[0018]
In the above description, the case where the present invention is applied to a grindstone holding mechanism incorporated in a superfinishing machine for an inner ring raceway surface has been described, but the present invention holds a grindstone that is rocked while being pressed against a processing surface. The present invention can be applied to various machine tools for performing a grinding process such as a finishing process on a processed surface.
Further, in the above description, the
[0019]
Further, in the above description, the case where the driving section (moving means) 3 is constituted by using the piezo element has been described. However, the moving means of the present invention may be one that moves the movable portion 2c toward and away from the grindstone A. Instead, a micromotor or an electromagnet may be used instead of the piezo element. However, when these motors and electromagnets are used, it is necessary to provide a conversion member for converting the rotational motion of the motor into a linear motion, or to secure a larger installation space for the electromagnets than the piezo element. Therefore, it is preferable to use a piezo element which can easily simplify the structure of the drive unit 3 and can easily make the
In the above description, the
Further, two piezo elements are arranged in two layers in the moving direction of the movable part 2c, and one and the other are respectively used as the moving means and the pressure sensor, and the applied voltage of the piezo element for the moving means is determined based on the sensor detection values. May be adjusted.
[0020]
【The invention's effect】
The present invention configured as described above has the following effects.
According to the whetstone holding mechanism of the first aspect, even when the wall surface of the through-hole is worn or when a new whetstone is set on the whetstone adapter, the movable part is minute according to the wear size and the outer dimensions of the new whetstone. By displacing, the gap can be maintained at an appropriate gap, so that unlike the conventional example, wobble of the grindstone caused by the spread of the gap can be reliably and easily prevented, and the processing accuracy of the work is reduced. Can be prevented. In addition, since it is possible to reliably prevent the grindstone from coming out of the grindstone adapter during non-machining, continuous machining of the work can be stably performed.
[0021]
According to the grinding wheel holding mechanism of the second aspect, the structure of the moving means can be simplified, so that the grinding wheel adapter and the grinding wheel holding mechanism can be easily made compact, and small and excellent in processing efficiency. The whetstone holding mechanism can be easily configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a main part of a grinding wheel holding mechanism according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
5 control unit (control means)
10 Inner ring (track ring)
10a Track surface A Whetstone
Claims (2)
前記砥石を隙間を有して挿入する貫通孔と、この貫通孔の内部において前記砥石に対して接離可能な可動部分とが設けられた砥石アダプターと、
前記可動部分を前記砥石に対して接離させる移動手段と、
前記移動手段の駆動制御を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、加工時に前記砥石と前記貫通孔との隙間が所定隙間となるように前記可動部分を前記砥石から離反させるとともに、非加工時に前記可動部分を前記砥石に接触させることにより、当該砥石を前記砥石アダプターに固定することを特徴とする砥石保持機構。A whetstone holding mechanism that performs a grinding process on the processing surface by being rocked while being pressed against the processing surface,
A through-hole for inserting the whetstone with a gap, and a whetstone adapter provided with a movable part capable of coming and going with respect to the whetstone inside the through-hole,
Moving means for moving the movable part toward and away from the whetstone,
Control means for controlling the driving of the moving means,
The control means separates the movable portion from the grindstone so that a gap between the grindstone and the through hole becomes a predetermined gap at the time of machining, and contacts the movable portion with the grindstone at the time of non-machining, thereby A whetstone holding mechanism, wherein a whetstone is fixed to the whetstone adapter.
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WO2006054772A1 (en) * | 2004-11-22 | 2006-05-26 | Nsk Ltd. | Manufacturing facility and super finishing apparatus for ball bearing |
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