JP2004291122A - 砥石軸装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高剛性で、耐振動性および運動精度に優れ、かつ、コンパクトで小型の研削盤への搭載に好適な砥石軸装置を提供する。
【解決手段】砥石スピンドルユニット５はボールネジ機構１０等のスライド駆動手段により直接そのスピンドル軸方向にスライド動作させるものとし、このスライド動作をガイドするガイド手段２２は、スピンドル筐体６の外形面そのものを静圧ガイド面２３として用いる静圧ガイド面構造と、その静圧ガイド面２３と対向する位置に設けられ、かつ、該静圧ガイド面２３との間に流体の静圧を生じさせる静圧パッド２４とからなる構造とする。
【選択図】 図１
【解決手段】砥石スピンドルユニット５はボールネジ機構１０等のスライド駆動手段により直接そのスピンドル軸方向にスライド動作させるものとし、このスライド動作をガイドするガイド手段２２は、スピンドル筐体６の外形面そのものを静圧ガイド面２３として用いる静圧ガイド面構造と、その静圧ガイド面２３と対向する位置に設けられ、かつ、該静圧ガイド面２３との間に流体の静圧を生じさせる静圧パッド２４とからなる構造とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、端面研削盤、内面研削盤または外径研削盤に搭載される砥石軸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の砥石軸装置については、移動可能な砥石台テーブル上に砥石スピンドルユニットを搭載してなる構造を採用している（例えば、特開平１１‐１０５３３号公報の段落番号００１７および図２参照）。
【０００３】
上記砥石スピンドルユニットは、その先端側に設けられた砥石が同ユニット内部のスピンドルと一体にスピンドル軸心回りに回転する構造となっている。
【０００４】
上記砥石台テーブルは、その下面側に設置された直線ガイド（例えば、静圧案内または転がり案内等）のガイド面に沿ってガイドされながら移動する構造となっている。
【０００５】
上記のような従来構造の砥石軸装置を用いて例えばワークの端面研削を行なう場合は、砥石台テーブルを所定の切込み速度でワークの方向へ移動させることにより、砥石によるワーク端面の切込み動作が行なわれる。
【０００６】
また、上記従来構造の砥石軸装置を用いて例えば円筒状ワークの内面研削を行なう場合は、ワークを支持する主軸スピンドルユニットを所定の切込み速度で移動させる切込み動作と同時に、ワークの円筒内面で砥石を往復運動させる、いわゆるオシレーション動作を行なうが、この砥石のオシレーション動作も砥石台テーブルを往復移動させることによるものとしている。
【０００７】
図５（ｂ）は上記従来構造の砥石軸装置をモデル化した図面である。この図面に示された装置モデルからも分かるように、上記従来構造の砥石軸装置では、砥石台テーブル５０の下面に直線ガイド５１のガイド面５１‐１があり、ガイド面５１‐１から研削加工点Ｐ２までの距離Ｌが長いため、ガイド面５１‐１を中心とするモーメントが大きく、曲げが生じ易い構造であって剛性が低く、少しの研削負荷変動でも振動し易い点で、高精度の研削を行なうことが困難である。
【０００８】
さらに、上記従来構造の砥石軸装置によると、砥石を往復運動（オシレーション動作）させるときに、砥石スピンドルユニット５と砥石台テーブル５０が一体に往復運動する構造であるため、その往復運動による慣性力が大きく、所望の位置で砥石８を停止し反転移動させることが難しく、オシレーション動作の指令に対する砥石８の移動応答性が悪く、オシレーション動作等の運動精度があまりよくないという問題点もある。
【０００９】
また、上記従来構造の砥石軸装置にあっては、砥石台テーブルの下面に設けられている直線ガイド５１のガイド面５１‐１等を保護するために、砥石台テーブル５０側に防水・防塵カバー（図示省略）を設置する必要があり、その設置機構が複雑でスペースを要する。また、砥石軸ユニットとその正面に対向設置される図示しない主軸スピンドルユニットとの間に防水・防塵カバー設置分のスペースが介在することから、それだけ砥石台テーブル５０の移動ストロークが長くなることは避けられず、装置全体がその移動ストローク方向に大型なものとならざるをえないという問題点もある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１‐１０５３３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高剛性で、耐振動性および運動精度に優れ、かつ、コンパクトで小型の研削盤への搭載に好適な砥石軸装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、（１）本発明は、回転可能に支持されたスピンドルと、上記スピンドルの先端に取り付けられた砥石と、上記スピンドルを収容するスピンドル筐体と、上記スピンドル、上記砥石、上記スピンドル筐体からなる砥石スピンドルユニットをそのスピンドル軸方向にスライド動作させるスライド駆動手段と、上記砥石スピンドルユニットのスライド動作をガイドするガイド手段とからなり、上記ガイド手段は、上記スピンドル筐体の外形面そのものを静圧ガイド面として用いる静圧ガイド面構造と、上記静圧ガイド面と対向する位置に設けられ、かつ、該静圧ガイド面との間に流体の静圧を生じさせる静圧パッドとからなることを特徴とするものである。
【００１３】
上記（１）本発明においては、上記スピンドル筐体が円筒状に形成され、上記スピンドル筐体の円筒外形円弧面が上記静圧ガイド面であり、上記スピンドル筐体の円筒外形円弧面の周方向に均等の間隔で上記静圧パッドが複数配置されてなる構造を採用することができる。
【００１４】
上記（１）本発明においては、ベース部材側に固定されたユニット収容ハウジングのユニット収容穴に、上記砥石スピンドルユニットが収容され、上記ユニット収容穴の内面に、上記静圧パッドが形成されてなる構造を採用することができる。
【００１５】
（２）本発明は、回転可能に支持されたスピンドルと、上記スピンドルの先端に取り付けられた砥石と、上記スピンドルを収容するスピンドル筐体と、上記スピンドル、上記砥石、上記スピンドル筐体からなる砥石スピンドルユニットをそのスピンドル軸方向にスライド動作させるスライド駆動手段と、上記砥石スピンドルユニットのスライド動作をガイドするガイド手段とからなり、上記ガイド手段は、上記スピンドル筐体の外形面に一体に左右一対の凸部を設け、この左右一対の凸部の外表面を静圧ガイド面として用いるガイド面構造と、上記静圧ガイド面と対向する位置に設けられ、かつ、該静圧ガイド面との間に流体の静圧を生じさせる静圧パッドとからなることを特徴とするものである。
【００１６】
上記（１）および（２）本発明においては、上記砥石の研削加工面に供給される研削液の一部が上記静圧パッドに供給され、その研削液による静圧が上記静圧パッドと上記静圧ガイド面との間に生じるものとしてよい。
【００１７】
上記（１）および（２）本発明において、上記スライド駆動手段は、上記砥石スピンドルユニットのスライド動作方向に沿って配置されたボールネジと、このボールネジに係合しかつ連結手段を介して上記スピンドル筐体側に一体に連結されたボールネジナットとからなり、そのボールネジの回転により上記砥石スピンドルユニットをスライド動作させる構造のボールネジ機構からなる構造を採用することができる。
【００１８】
上記（１）および（２）本発明において、上記スライド駆動手段は、回転する円板の回転運動を偏心ピンとリンクで上記砥石スピンドルユニットのスライド運動に変換するスライダー機構からなる構造を採用することができる。
【００１９】
上記（１）および（２）本発明において、上記スライド駆動手段として上記ボールネジ機構を採用する場合、上記連結手段については、上記スピンドル筐体の下部面に一体に連結ブロックを固定する一方、上記ボールネジナットのナット周面に枠型のブロックを嵌め込み固定するとともに、このブロックと上記連結ブロックとが上記ボールネジ周方向両側の連結板で一体に連結されてなる構造を有するものとしてよい。
【００２０】
上記（１）および（２）本発明においては、上記砥石がワークの端面に当接した状態で、上記砥石を含む砥石スピンドルユニット全体が上記静圧ガイド面に沿って上記ワーク方向にスライド移動し、このスライド移動により上記砥石でワークの端面を切り込む端面研削が行なわれるものとしてよい。
【００２１】
上記（１）および（２）本発明においては、上記砥石が円筒状ワークの内面に当接した状態で、上記砥石を含む砥石スピンドルユニット全体が上記静圧ガイド面に沿って上記ワーク方向に往復スライド移動し、この往復スライド移動と上記ワークを支持する主軸装置側の切込み動作とにより上記ワークの内面を切り込む内面研削が行なわれるものとしてよい。
【００２２】
上記（１）および（２）本発明においては、上記砥石が円筒状ワークの外面に当接した状態で、上記砥石を含む砥石スピンドルユニット全体が上記静圧ガイド面に沿って上記ワーク方向に往復スライド移動し、この往復スライド移動と上記ワークを支持する主軸装置側の切込み動作とにより上記ワークの外面を切り込む内面研削が行なわれるものとしてよい。
【００２３】
上記（１）本発明では、研削加工点に近いスピンドル筐体の円筒外形円弧面がガイド面となり、ガイド面から研削加工点までの距離が短くなる。よって、ガイド面を中心とするモーメントが小さく、曲げが生じ難い構造であって剛性の向上が図られる。
【００２４】
上記（２）本発明では、これもまた研削加工点に近い凸部の外表面がガイド面となることから、ガイド面から研削加工点までの距離が短く、よって、ガイド面を中心とするモーメントが小さく、曲げが生じ難い構造であって剛性の向上が図られる。
【００２５】
上記（１）および（２）本発明によると、双方とも、静圧による力で研削加工中の砥石スピンドルユニットがその周囲から堅固に締め付けられる、いわゆるスクイーズ効果が生じることと、静圧パッドと静圧ガイド面との間に介在する流体による振動の減衰効果があることから、耐振動性の向上が図られる。
【００２６】
上記（１）および（２）本発明によると、双方とも、スライド駆動手段が直接砥石スピンドルユニットをそのスピンドル軸方向にスライド動作させる構造を採用したため、砥石台テーブルを必要とせず、また、その砥石台テーブル側に従来設けていた防水・防塵カバーを省略し、防水・防塵カバーの介在により従来遠ざけられていた砥石軸ユニットと主軸ユニットの距離を短くすることができ、それだけ砥石軸ユニットの移動ストロークも短くなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図７を基に詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の第１の実施形態である砥石軸装置を用いて構成された研削盤の説明図、図２は図１のＡ矢視図、図３は図１のＢ矢視図、図４は図１のＣ‐Ｃ線断面図である。
【００２９】
図１の研削盤１は、ベース部材２上に配置された砥石軸装置３と主軸装置４を有し、その砥石軸装置３と主軸装置４の正面側どうしが互いに向かい合う配置構造となっている。
【００３０】
砥石軸装置３は砥石スピンドルユニット５を具備し、この砥石スピンドルユニット５は、スピンドル筐体６の内側に回転可能に設置されたスピンドル７を有している。
【００３１】
本実施形態の場合、上記スピンドル筐体６は円筒状に形成され、この円筒状スピンドル筐体６の円筒中心軸線上に上記スピンドル７がベアリング等で支持されている。
【００３２】
スピンドル筐体６の正面側、すなわち砥石軸装置３と対向する円筒端面６‐１側には砥石８が配置されている。この砥石８はスピンドル７の先端側に一体に取り付けられ、スピンドル７が回転すると、これと一体に砥石８がスピンドル７の軸心周りに回転する。
【００３３】
上記のようなスピンドル筐体６、スピンドル７、砥石８からなる砥石スピンドルユニット５の下部側には、スライド駆動手段としてボールネジ機構１０が設けられている。
【００３４】
ボールネジ機構１０は、砥石８を含む砥石スピンドルユニット５全体をスピンドル軸方向にスライド動作させる手段であって、ボールネジ１１とボールネジナット１２により構成されている。
【００３５】
上記ボールネジ１１は、砥石スピンドルユニット５のスライド方向、すなわちスピンドル軸方向に沿って配置され、かつ、ベース部材２側に固定されている軸受１３を介して回転可能に支持されている。
【００３６】
また、ボールネジ１１の後端にはカサ歯車１４が取り付けられており、このカサ歯車１４は、図３に示す砥石軸切込み用モータ１５の出力軸側歯車１６と噛み合い連結されている。
【００３７】
従って、モータ１５を起動すると、その回転力が歯車１６とカサ歯車１４を介してボールネジ１１側に伝達され、これによりボールネジ１１がその軸心周りに回転する。
【００３８】
上記ボールネジナット１２はボールネジ１１に係合し、かつ、そのボールネジ１１の回転により該ボールネジ１１に沿ってスピンドル軸方向にスライド移動する構造となっている。
【００３９】
上記ボールネジナット１２は連結手段１７を介してスピンドル筐体６側に一体に連結されている。
【００４０】
図１の砥石軸装置３では、この連結手段１７により、スピンドル筐体６を含む砥石スピンドルユニット５とボールネジナット１２とが一体化され、かつ、砥石スピンドルユニット５全体がボールネジナット１２と一体に同じ方向、すなわちスピンドル軸方向にスライド移動する構造となっている。
【００４１】
上記連結手段１７の具体的な構造例については各種考えられる。本実施形態の砥石軸装置３では、その構造例として図４に示した通り、スピンドル筐体６の下部面に一体に連結ブロック１８をボルト１８ａで固定する一方、ボールネジナット１２のナット周面に枠型ブロック１９を嵌め込みボルト１９ａで固定するとともに、この枠型ブロック１９（ナット固定ブロック）と連結ブロック１８とがボールネジ１１左右両側の連結板２０とボルト２０ａで一体に連結される構造を採用している。
【００４２】
上記のような砥石スピンドルユニット５全体のスピンドル軸方向スライド動作はガイド手段２２によりガイドされる。次に、このガイド手段２２の構造を説明する。
【００４３】
ガイド手段２２は静圧ガイド面２３と静圧パッド２４とにより構成される。本実施形態の砥石軸装置３では、スピンドル筐体６の外形面である円筒外形円弧面６‐２そのものを静圧ガイド面２３として用いる静圧ガイド面構造を採用している。そして、このようなスピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２からなる静圧ガイド面２３と対向する位置に上記静圧パッド２４が設けられている。
【００４４】
上記静圧パッド２４は、静圧ガイド面２３との間に流体（本実施形態では研削液である）の静圧を生じさせる手段である。本実施形態の砥石軸装置３では、図４に示したように、スピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２の周方向に均等の間隔、具体的にはスピンドル筐体６の軸心周りに４５°間隔で放射状に、上記のような静圧パッド２４が合計４つ配置される構造を採っている。尚、この静圧パッド２４の数は適宜変更することができる。
【００４５】
各静圧パッド２４は、いずれも静圧ガイド面２３と同じような円弧形状で広くて浅い溝の形態からなり、かつ、その溝上面側が静圧ガイド面２３に向かって開口し連通する構造となっている。
【００４６】
上記のような溝形態からなる各静圧パッド２４は、いずれもユニット収容ハウジング２５の内側に形成されている。すなわち、本実施形態の砥石軸装置３はベース部材２側に固定されたユニット収容ハウジング２５を有し、このユニット収容ハウジング２５に砥石スピンドルユニット５より若干大径のユニット収容スリーブ２６が設けられている。そして、砥石スピンドルユニット５の大部分が上記ユニット収容スリーブ２６内に収容されており、このようなユニット収容スリーブ２６の内面４箇所を溝状に削り取ることで、上記４つの静圧パッド２４が形成されている。
【００４７】
ユニット収容ハウジング２５には上記４つの静圧パッド２４に流体として研削液を圧送するための流体供給通路２７が設けられている。この流体供給通路２７は主通路２７‐１と分岐通路２７‐２とからなり、主通路２７‐１は図示しない研削液供給機側に連通する構造となっている。一方、分岐通路２７‐２は主通路２７‐１から４方向に分岐して上記４つの静圧パッド２４にそれぞれ連通する構造となっている。
【００４８】
従って、本実施形態の場合は、図示しない研削液供給機からユニット収容ハウジング２５の主通路２７‐１側に研削液が圧送される。そして、この研削液が同ユニット収容ハウジング２５の分岐通路２７‐２を介して上記４つの静圧パッド２４側にそれぞれ供給される。
【００４９】
また、全ての分岐通路２７‐２の途中には絞り部２８が設けられている。従って、この絞り部２８により絞られ高圧となった研削液が上記静圧パッド２４側に供給され、これにより、静圧パッド２４と静圧ガイド面２３との間に流体（研削液）による静圧が発生する。
【００５０】
研削液供給機は、本来的には砥石８の研削加工面に研削液を供給する手段であるところ、本実施形態の砥石軸装置３では、その研削液の一部を研削液供給機から静圧パッド２４側へ供給することで、静圧パッド２４と静圧ガイド面２３との間に静圧が発生する構造を採用した。このため、静圧パッド２４側に供給される流体も砥石８側に供給される流体と同じ研削液であるから、例えば、砥石軸装置３と主軸装置４の境に仕切りカバー等を設ける必要がなく、また、静圧パッド２４と砥石８側に流体を供給する手段として、両者に共通の研削液供給機を１つ設ければ足りるから、装置全体のコンパクト化やコスト低減も図れるという利点がある。
【００５１】
図１に示したように、上記ユニット収容ハウジング２５には、そのユニット収容スリーブ２６の前後両開口端２６ａ、２６ｂ付近に、シール手段２９‐１、２９‐２が設けられている。
【００５２】
以下、ユニット収容スリーブ２６の前側開口端２６ａ付近に位置するシール手段２９‐１のことを前方シール手段といい、また、ユニット収容スリーブ２６の後側開口端２６ｂ付近に位置するシール手段２９‐２のことを後方シール手段という。
【００５３】
前方シール手段２９‐１は、スピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２を囲む環状のゴムシール２９‐１‐１から構成されている。このような構造からなる前方シール手段２９‐１は、静圧パッド２４に供給される研削液がユニット収容スリーブ２６の前側開口端２６ａから外部へ漏洩流出することを防止する。
【００５４】
後方シール手段２９‐２は、いわゆるエアーシール構造であって、スピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２周りに環状に形成されたシール溝２９‐２‐１を有し、このシール溝２９‐２‐１にエアーが供給される構造となっている。このような構造からなる後方シール手段２９‐２は、ユニット収容スリーブ２６の後側開口端２６ｂから静圧パッド２４側への研削液の出入りを防止する。
【００５５】
静圧パッド２４に供給された研削液は、最終的には、静圧パッド２４と同じ面すなわちユニット収容スリーブ２６の内面に形成されているドレン溝３０を通って、砥石スピンドルユニット５の下方へ排出され、かつ、回収・ろ過等の処理を経て再利用される。
【００５６】
上記ドレン溝３０は、静圧ガイド面２３の周方向でかつ互いに隣り合う２つの静圧パッド２４、２４間の略中央に設けられている。また、このドレン溝３０は静圧パッド２４と同じく、その溝上面側が静圧ガイド面２３に向かって開口し連通する構造となっている。
【００５７】
上記主軸装置４は、砥石スピンドルユニット５のスピンドル軸心と交差する方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）にスライド可能な主軸台テーブル４０上に搭載されている。従って、この主軸装置４は主軸台テーブル４０を介してＸ軸方向とＹ軸方向にスライド移動できる。
【００５８】
上記主軸装置４はその正面側にチャック部４‐１を有し、このチャック部４‐１はワークＷをチャックし、かつ、主軸装置４内部の図示しない主軸と一体に該主軸の軸心周りに回転する構造となっている。
【００５９】
次に上記の如く構成された研削盤１の動作について図１を用いて説明する。
【００６０】
＜端面研削時の動作説明＞
図１の研削盤１では、光ファイバのコネクタ部品として知られているフェルール等のワークＷの端面研削を行なうことができ、ここでは端面研削を行なう際の研削盤１の動作を説明する。
【００６１】
図１の研削盤１により端面加工を行なう際は、まず主軸装置４正面のチャック部４‐１にワークＷをセットする。このとき、砥石軸装置３側の砥石８は、同図に示したようにチャック部４‐１から少し離れたスタンバイ位置Ｐ１にある。
【００６２】
チャック部４‐１へのワークＷのセットが完了すると、砥石８をスタンバイ位置Ｐ１から研削加工点Ｐ２までスライド前進移動させる。このような砥石８のスライド前進移動はボールネジ１１の回転により行なわれる。
【００６３】
すなわち、砥石軸切込み用モータ１５によりボールネジ１１を一定の方向に回転させると、砥石を含む砥石スピンドルユニット５それ全体が、静圧ガイド面２３と静圧パッド２４との間に生じる流体の静圧で支持されながら、静圧ガイド面２３に沿ってスピンドル軸方向に直線的にスライド前進移動する。このような砥石スピンドルユニット５全体の移動により、砥石８がチャック部４‐１のワークＷに接近し研削加工点Ｐ２に到達する。
【００６４】
そして、ボールネジ１１をさらに上記と同じ方向に所定の切込み速度で回転させると、砥石スピンドルユニット５全体がその切込み送り速度でスライドし前進する。これにより、砥石８がチャック部４‐１のワークＷの端面に接触し、かつ砥石スピンドルユニット５と同じ切込み送り速度で砥石８がワークＷの端面を切り込んでいく動作（ワークＷの端面研削）が行なわれる。
【００６５】
上記のような砥石８によるワークＷ端面の切込み動作が行なわれるときも、砥石を含む砥石スピンドルユニット５は、それ全体が静圧ガイド面２３と静圧パッド２４との間に生じる流体の静圧で支持されながら、静圧ガイド面２３に沿ってスピンドル軸方向に直線的にスライド前進移動する。
【００６６】
＜内面研削時の動作説明＞
図１の研削盤１では、ベアリング内輪等の円筒状ワークの内面研削または外径研削を行なうこともでき、ここでは内面研削または外径研削を行なう際の研削盤１の動作を説明する。
【００６７】
図１の研削盤１により内面研削を行なう際は、同図の砥石８を内面研削用の砥石（図示省略）と交換する。そして、主軸装置４正面のチャック部４‐１に円筒状ワークをセットするが、このセット完了後に、砥石をスタンバイ位置Ｐ１から研削加工点（図示省略）までスライド前進移動させることや、このような砥石のスライド前進移動はボールネジ１１の回転により行なわれることは端面研削の場合と同様であるため、その詳細説明は省略する。
【００６８】
尚、内面研削時の研削加工点は、円筒状ワークの円筒端面側からその円筒内部に少し入った位置である。また、この円筒状ワークをチャック部４‐１にセットするときの該円筒状ワークのチャッキング姿勢については、端面研削の場合と同様と考えてよい。
【００６９】
砥石８がワークＷの研削加工点に到達すると、その砥石がスピンドル軸方向に所定のストロークで往復移動する、いわゆるオシレーション動作が行なわれるとともに、主軸装置４が所定の切込み速度で砥石の径方向に少しずつ移動し、これにより砥石が円筒状ワークの円筒内面を切り込んでいく動作、すなわち円筒状ワークの内面研削が行なわれる。
【００７０】
上記のような砥石のオシレーション動作はボールネジ１１の正逆回転により行なわれる。すなわち、砥石が円筒状ワークの円筒内面に挿入された状態においてボールネジ１１を所定の回転速度で正逆回転させると、砥石を含む砥石スピンドルユニット５全体がその回転速度に応じた速度と所定のストロークで前後に往復移動（オシレーション動作）する。
【００７１】
上記のようなオシレーション動作が行なわれるときも、砥石を含む砥石スピンドルユニット５は、それ全体が静圧ガイド面２３と静圧パッド２４との間に生じる流体（研削液）の静圧で支持されながら、静圧ガイド面２３に沿ってスピンドル軸方向に直線的に往復移動する。
【００７２】
尚、上記のようなオシレーション動作については、円筒状ワークの外径研削を行なう場合も同様であり、内面研削に限定されることはない。
【００７３】
＜端面研削と内面研削または外径研削に共通の作用等＞
図１の砥石軸装置３では、スピンドル筐体６周囲に放射状に静圧パッド２４を配置してなる構造を採用している。このため、その静圧による力で研削加工中の砥石スピンドルユニット５がその周囲から堅固に締め付けられる、いわゆるスクイーズ効果が生じる。また、静圧ガイド面と静圧パッドとの間に介在する研削液という流体による振動の減衰効果もある。これらのことから、端面研削、内面研削または外径研削時において、砥石８側で研削による負荷（研削抵抗）が多少変動しても、多少の負荷変動では砥石スピンドルユニット５は微動もしない。従って、高精度の研削を行なうことが可能である。
【００７４】
本発明の実施形態である図１の砥石軸装置３（以下、本発明品という。）をモデル化すると図５（ａ）のようになり、また、従来の砥石軸装置（以下、従来品という。）をモデル化すると図５（ｂ）のようになる。
【００７５】
図５（ａ）の本発明品において、砥石スピンドルユニット５のスライド動作をガイドするガイド手段２２のガイド面は、スピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２（静圧ガイド面２３）である。この一方、図５（ｂ）の従来品において、同様なガイド面は、砥石台テーブル５０の下面側に設置されている直線ガイド５１のガイド面５１‐１である。
【００７６】
図５（ａ）と図５（ｂ）の両装置モデルを比較すると、ガイド面から研削加工点Ｐ２までの距離Ｌは、本発明品の方が短い。これは、本発明品ではスピンドル７の径方向からみて、図５（ｂ）のような従来品における直線ガイド５１のガイド面５１‐１より一層研削加工点Ｐ２に近いスピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２がガイド面となっていることによるものである。
【００７７】
上記距離Ｌが短いということは本発明品の方が機器の剛性が高いことを意味する。すなわち、図５（ａ）と図５（ｂ）の両装置モデルのような砥石軸装置においては、上記距離Ｌが短ければ、それだけガイド面を中心とするモーメントが小さく、曲げが生じ難いためである。したがって、剛性の高い本発明品の方が高精度の研削に適しているといえる。
【００７８】
図６は本発明の第２の実施形態である砥石軸装置の断面図、図７は図６のＤ矢視図である。
【００７９】
前述した図１の砥石軸装置３では、ガイド手段２２の構造として、スピンドル筐体６の外形面である円筒外形円弧面６‐２を静圧ガイド面２３として用いる構造を採用したが、この図６の砥石軸装置３では、スピンドル筐体６の外形面に一体に設けられている左右一対の凸部３１の外表面を、静圧ガイド面２３として用いるガイド面構造を採用している。
【００８０】
すなわち、図６の砥石軸装置３では、スピンドル筐体６の外形面に一対の凸部３１、３１が設けられている。この一対の凸部３１、３１は、いずれもスピンドル軸心に沿って所定の長さに形成されるとともに、そのスピンドル径方向の左右に水平に並設されており、このような左右一対の凸部３１、３１の外表面、具体的には突端面３１ａと両側の側面３１ｂ、３１ｃが静圧ガイド面２３として用いられている。
【００８１】
上記静圧ガイド面２３と対向する位置、すなわち▲１▼凸部３１の突端面３１ａと対向する位置、▲２▼同凸部３１の一方側の側面３１ｂと対向する位置、および▲３▼同凸部３１の他方側の側面３１ｃと対向する位置には、静圧パッド２４がそれぞれ設けられている。従って、静圧パッド２４は１つの凸部３１の周囲に都合３つ設置されている。
【００８２】
また、上記静圧パッド２４は、いずれも広くて浅い断面長方形の溝の形態からなるとともに、その溝上面側が静圧ガイド面２３に向かって開口し連通する構造となっている。
【００８３】
ところで、この図６の砥石軸装置３においては、砥石スピンドルユニット５の径方向左右に立設されたブロック３２、３２に、上記静圧パッド２４が形成される構造を採用している。
【００８４】
すなわち、同図の砥石軸装置３は、ベース部材２側に固定された左右一対のブロック３２、３２を有し、この一対のブロック３２、３２間に砥石スピンドルユニット５が介在設置される構造と、その両ブロック３２、３２の内面にスピンドル軸方向に沿って溝３３が形成され、この溝３３に上記凸部３１がスライド自在に嵌挿される構造を採っている。
【００８５】
そして、上記両ブロック３２、３２の各溝３３の内面、具体的には▲１▼凸部３１の突端面３１ａと対向している面３３ａ、▲２▼同凸部３１の一方側の側面３１ｂと対向している面３３ｂ、および▲３▼同凸部３１の他方側の側面３１ｃと対向している面３３ｃに、その面の一部を溝状に削り取ることで、上記のような溝形状の静圧パッド２４が形成されるものとしている。
【００８６】
尚、上記両ブロック３２、３２の各静圧パッド２４には研削液の一部が供給されるが、この研削液の供給構造については前述した図１の砥石軸装置３と同様であるため、その詳細説明は省略する。
【００８７】
また、この図６の砥石軸装置３では、ボールネジ機構１０に代えて、スピンドルユニット５の後方に設けられたスライダー機構３４（図７参照）からなるスライド駆動手段を採用している。
【００８８】
スライダー機構３４は、砥石８を含む砥石スピンドルユニット５全体をスピンドル軸方向にスライド動作させる手段であって、回転する円板３５の回転運動を偏心ピン３６とリンク３７で砥石スピンドルユニット５のスライド運動に変換する構造である。
【００８９】
尚、偏心ピン３６は円板３５の回転中心から偏心した位置に植設されている。また、リンク３７は、砥石スピンドルユニット５の後面に一体に設けられた連結ピン３８と偏心ピン３６とを連結し、かつ、その連結ピン３８周りと偏心ピン３６周りに揺動可能に設けられている。
【００９０】
ところで、図６の砥石軸装置３によると、図１の砥石軸装置３と同様に、図５（ｂ）のような従来品における直線ガイド５１のガイド面５１‐１より一層研削加工点に近い凸部３１の外表面がガイド面となることから、ガイド面から研削加工点までの距離が短く、よって、ガイド面を中心とするモーメントが小さく、曲げが生じ難い構造であって高剛性であり、高精度の研削に好適なものである。
【００９１】
また、図６の砥石軸装置３によると、スピンドル筐体６と一体の左右両凸部３１、３１の周囲に静圧パッド２４が配置される構造を採用したため、静圧による力で研削加工中の砥石スピンドルユニット５の両凸部３１、３１側が堅固に締め付けられる、いわゆるスクイーズ効果が生じることと、静圧パッド２４と静圧ガイド面２３（凸部３１の外表面）との間に介在する流体（研削液）による振動の減衰効果があることから、図１の砥石軸装置３と同様に、耐振動性に優れ、高精度の研削を行なうことが可能である。
【００９２】
尚、図６の砥石軸装置３についても、図１の砥石軸装置３と同様のボールネジ機構からなるスライド駆動手段を適用できる。また、この図６の砥石軸装置３で採用したスライダー機構３４を図１の砥石軸装置３に適用してもよい。
【００９３】
さらに、上記実施形態では、静圧パッド２４に研削液を供給する構造を採用したが、研削液以外の他の流体を静圧パッド２４へ供給してもよい。
【００９４】
【発明の効果】
本発明にあっては、ガイド手段の構造として、スピンドル筐体の外形面そのものを静圧ガイド面として用いる静圧ガイド面構造を採用したものである、このため、研削加工点に近いスピンドル筐体の円筒外形円弧面がガイド面となり、従来品に比しガイド面から研削加工点までの距離が短くなるから、ガイド面を中心とするモーメントが小さく、曲げが生じ難い構造であって高剛性であり、高精度の研削に好適な研削盤を提供し得る。
【００９５】
また、本発明にあっては、上記ガイド手段の構造として、上記のようなスピンドル筐体の外形面からなる静圧ガイド面と対向する位置に静圧パッドを設け、この静圧パッドと上記静圧ガイド面との間に流体の静圧を生じさせる構造を採用したものである。このため、その静圧による力で研削加工中の砥石スピンドルユニットがその周囲から堅固に締め付けられる、いわゆるスクイーズ効果が生じることと、静圧パッドと静圧ガイド面との間に介在する流体による振動の減衰効果があることから、耐振動性に優れ、高精度の研削を行なうことが可能な研削盤を提供することもできる。
【００９６】
さらに、本発明によると、スライド駆動手段が直接砥石スピンドルユニットをそのスピンドル軸方向にスライド動作させる構造を採用したため、砥石台テーブルを必要とせず、また、その砥石台テーブル側に従来設けていた防水・防塵カバーを省略し、防水・防塵カバーの介在により従来遠ざけられていた砥石軸ユニットと主軸ユニットの距離を短くすることができるから、それだけ砥石軸ユニットの移動ストロークも短くなる等の点で、コンパクトで小型の研削盤への搭載に好適な砥石軸装置を提供しうるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である砥石軸装置を用いて構成された研削盤の説明図。
【図２】図１のＡ矢視図。
【図３】図１のＢ矢視図。
【図４】図１のＣ‐Ｃ線断面図。
【図５】（ａ）は図１の砥石軸装置をモデル化した模式図、（ｂ）は従来の砥石軸装置をモデル化した模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態である砥石軸装置の断面図。
【図７】図６のＤ矢視図。
【符号の説明】
１ 端面研削盤
２ ベース部材
３ 砥石軸装置
４ 主軸装置
４‐１ チャック部
５ 砥石スピンドルユニット
６ スピンドル筐体
６‐１ スピンドル筐体の円筒端面
６‐２ スピンドル筐体の円筒外形円弧面
７ スピンドル
８ 砥石
９ クイル
１０ ボールネジ機構（スライド駆動手段）
１１ ボールネジ
１２ ボールネジナット
１３ 軸受
１４ カサ歯車
１５ 砥石軸切込み用モータ
１６ 出力軸側歯車
１７ 連結手段
１８ 連結ブロック
１９ 枠型ブロック
２０ 連結板
２２ ガイド手段
２３ 静圧ガイド面
２４ 静圧パッド
２５ ユニット収容ハウジング
２６ ユニット収容スリーブ
２６ａ ユニット収容スリーブの前側開口端
２６ｂ ユニット収容スリーブの後側開口端
２７ 流体供給通路
２７‐１ 主通路
２７‐２ 分岐通路
２８ 絞り部
２９‐１ シール手段（前方シール手段）
２９‐１‐１ ゴムシール
２９‐２ シール手段（後方シール手段）
２９‐２‐１ シール溝
３０ ドレン溝
３１ 凸部
３１ａ 凸部の突端面
３１ｂ、３１ｃ 凸部の側面
３２ ブロック
３３ 溝
３４ スライダー機構
３５ 円板
３６ 偏心ピン
３７ リンク
４０ 主軸台テーブル
５０ 砥石台テーブル
５１ 直線ガイド
５１‐１ ガイド面
Ｐ１ スタンバイ位置
Ｐ２ 研削加工点
【発明の属する技術分野】
本発明は、端面研削盤、内面研削盤または外径研削盤に搭載される砥石軸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の砥石軸装置については、移動可能な砥石台テーブル上に砥石スピンドルユニットを搭載してなる構造を採用している（例えば、特開平１１‐１０５３３号公報の段落番号００１７および図２参照）。
【０００３】
上記砥石スピンドルユニットは、その先端側に設けられた砥石が同ユニット内部のスピンドルと一体にスピンドル軸心回りに回転する構造となっている。
【０００４】
上記砥石台テーブルは、その下面側に設置された直線ガイド（例えば、静圧案内または転がり案内等）のガイド面に沿ってガイドされながら移動する構造となっている。
【０００５】
上記のような従来構造の砥石軸装置を用いて例えばワークの端面研削を行なう場合は、砥石台テーブルを所定の切込み速度でワークの方向へ移動させることにより、砥石によるワーク端面の切込み動作が行なわれる。
【０００６】
また、上記従来構造の砥石軸装置を用いて例えば円筒状ワークの内面研削を行なう場合は、ワークを支持する主軸スピンドルユニットを所定の切込み速度で移動させる切込み動作と同時に、ワークの円筒内面で砥石を往復運動させる、いわゆるオシレーション動作を行なうが、この砥石のオシレーション動作も砥石台テーブルを往復移動させることによるものとしている。
【０００７】
図５（ｂ）は上記従来構造の砥石軸装置をモデル化した図面である。この図面に示された装置モデルからも分かるように、上記従来構造の砥石軸装置では、砥石台テーブル５０の下面に直線ガイド５１のガイド面５１‐１があり、ガイド面５１‐１から研削加工点Ｐ２までの距離Ｌが長いため、ガイド面５１‐１を中心とするモーメントが大きく、曲げが生じ易い構造であって剛性が低く、少しの研削負荷変動でも振動し易い点で、高精度の研削を行なうことが困難である。
【０００８】
さらに、上記従来構造の砥石軸装置によると、砥石を往復運動（オシレーション動作）させるときに、砥石スピンドルユニット５と砥石台テーブル５０が一体に往復運動する構造であるため、その往復運動による慣性力が大きく、所望の位置で砥石８を停止し反転移動させることが難しく、オシレーション動作の指令に対する砥石８の移動応答性が悪く、オシレーション動作等の運動精度があまりよくないという問題点もある。
【０００９】
また、上記従来構造の砥石軸装置にあっては、砥石台テーブルの下面に設けられている直線ガイド５１のガイド面５１‐１等を保護するために、砥石台テーブル５０側に防水・防塵カバー（図示省略）を設置する必要があり、その設置機構が複雑でスペースを要する。また、砥石軸ユニットとその正面に対向設置される図示しない主軸スピンドルユニットとの間に防水・防塵カバー設置分のスペースが介在することから、それだけ砥石台テーブル５０の移動ストロークが長くなることは避けられず、装置全体がその移動ストローク方向に大型なものとならざるをえないという問題点もある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１‐１０５３３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高剛性で、耐振動性および運動精度に優れ、かつ、コンパクトで小型の研削盤への搭載に好適な砥石軸装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、（１）本発明は、回転可能に支持されたスピンドルと、上記スピンドルの先端に取り付けられた砥石と、上記スピンドルを収容するスピンドル筐体と、上記スピンドル、上記砥石、上記スピンドル筐体からなる砥石スピンドルユニットをそのスピンドル軸方向にスライド動作させるスライド駆動手段と、上記砥石スピンドルユニットのスライド動作をガイドするガイド手段とからなり、上記ガイド手段は、上記スピンドル筐体の外形面そのものを静圧ガイド面として用いる静圧ガイド面構造と、上記静圧ガイド面と対向する位置に設けられ、かつ、該静圧ガイド面との間に流体の静圧を生じさせる静圧パッドとからなることを特徴とするものである。
【００１３】
上記（１）本発明においては、上記スピンドル筐体が円筒状に形成され、上記スピンドル筐体の円筒外形円弧面が上記静圧ガイド面であり、上記スピンドル筐体の円筒外形円弧面の周方向に均等の間隔で上記静圧パッドが複数配置されてなる構造を採用することができる。
【００１４】
上記（１）本発明においては、ベース部材側に固定されたユニット収容ハウジングのユニット収容穴に、上記砥石スピンドルユニットが収容され、上記ユニット収容穴の内面に、上記静圧パッドが形成されてなる構造を採用することができる。
【００１５】
（２）本発明は、回転可能に支持されたスピンドルと、上記スピンドルの先端に取り付けられた砥石と、上記スピンドルを収容するスピンドル筐体と、上記スピンドル、上記砥石、上記スピンドル筐体からなる砥石スピンドルユニットをそのスピンドル軸方向にスライド動作させるスライド駆動手段と、上記砥石スピンドルユニットのスライド動作をガイドするガイド手段とからなり、上記ガイド手段は、上記スピンドル筐体の外形面に一体に左右一対の凸部を設け、この左右一対の凸部の外表面を静圧ガイド面として用いるガイド面構造と、上記静圧ガイド面と対向する位置に設けられ、かつ、該静圧ガイド面との間に流体の静圧を生じさせる静圧パッドとからなることを特徴とするものである。
【００１６】
上記（１）および（２）本発明においては、上記砥石の研削加工面に供給される研削液の一部が上記静圧パッドに供給され、その研削液による静圧が上記静圧パッドと上記静圧ガイド面との間に生じるものとしてよい。
【００１７】
上記（１）および（２）本発明において、上記スライド駆動手段は、上記砥石スピンドルユニットのスライド動作方向に沿って配置されたボールネジと、このボールネジに係合しかつ連結手段を介して上記スピンドル筐体側に一体に連結されたボールネジナットとからなり、そのボールネジの回転により上記砥石スピンドルユニットをスライド動作させる構造のボールネジ機構からなる構造を採用することができる。
【００１８】
上記（１）および（２）本発明において、上記スライド駆動手段は、回転する円板の回転運動を偏心ピンとリンクで上記砥石スピンドルユニットのスライド運動に変換するスライダー機構からなる構造を採用することができる。
【００１９】
上記（１）および（２）本発明において、上記スライド駆動手段として上記ボールネジ機構を採用する場合、上記連結手段については、上記スピンドル筐体の下部面に一体に連結ブロックを固定する一方、上記ボールネジナットのナット周面に枠型のブロックを嵌め込み固定するとともに、このブロックと上記連結ブロックとが上記ボールネジ周方向両側の連結板で一体に連結されてなる構造を有するものとしてよい。
【００２０】
上記（１）および（２）本発明においては、上記砥石がワークの端面に当接した状態で、上記砥石を含む砥石スピンドルユニット全体が上記静圧ガイド面に沿って上記ワーク方向にスライド移動し、このスライド移動により上記砥石でワークの端面を切り込む端面研削が行なわれるものとしてよい。
【００２１】
上記（１）および（２）本発明においては、上記砥石が円筒状ワークの内面に当接した状態で、上記砥石を含む砥石スピンドルユニット全体が上記静圧ガイド面に沿って上記ワーク方向に往復スライド移動し、この往復スライド移動と上記ワークを支持する主軸装置側の切込み動作とにより上記ワークの内面を切り込む内面研削が行なわれるものとしてよい。
【００２２】
上記（１）および（２）本発明においては、上記砥石が円筒状ワークの外面に当接した状態で、上記砥石を含む砥石スピンドルユニット全体が上記静圧ガイド面に沿って上記ワーク方向に往復スライド移動し、この往復スライド移動と上記ワークを支持する主軸装置側の切込み動作とにより上記ワークの外面を切り込む内面研削が行なわれるものとしてよい。
【００２３】
上記（１）本発明では、研削加工点に近いスピンドル筐体の円筒外形円弧面がガイド面となり、ガイド面から研削加工点までの距離が短くなる。よって、ガイド面を中心とするモーメントが小さく、曲げが生じ難い構造であって剛性の向上が図られる。
【００２４】
上記（２）本発明では、これもまた研削加工点に近い凸部の外表面がガイド面となることから、ガイド面から研削加工点までの距離が短く、よって、ガイド面を中心とするモーメントが小さく、曲げが生じ難い構造であって剛性の向上が図られる。
【００２５】
上記（１）および（２）本発明によると、双方とも、静圧による力で研削加工中の砥石スピンドルユニットがその周囲から堅固に締め付けられる、いわゆるスクイーズ効果が生じることと、静圧パッドと静圧ガイド面との間に介在する流体による振動の減衰効果があることから、耐振動性の向上が図られる。
【００２６】
上記（１）および（２）本発明によると、双方とも、スライド駆動手段が直接砥石スピンドルユニットをそのスピンドル軸方向にスライド動作させる構造を採用したため、砥石台テーブルを必要とせず、また、その砥石台テーブル側に従来設けていた防水・防塵カバーを省略し、防水・防塵カバーの介在により従来遠ざけられていた砥石軸ユニットと主軸ユニットの距離を短くすることができ、それだけ砥石軸ユニットの移動ストロークも短くなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図７を基に詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の第１の実施形態である砥石軸装置を用いて構成された研削盤の説明図、図２は図１のＡ矢視図、図３は図１のＢ矢視図、図４は図１のＣ‐Ｃ線断面図である。
【００２９】
図１の研削盤１は、ベース部材２上に配置された砥石軸装置３と主軸装置４を有し、その砥石軸装置３と主軸装置４の正面側どうしが互いに向かい合う配置構造となっている。
【００３０】
砥石軸装置３は砥石スピンドルユニット５を具備し、この砥石スピンドルユニット５は、スピンドル筐体６の内側に回転可能に設置されたスピンドル７を有している。
【００３１】
本実施形態の場合、上記スピンドル筐体６は円筒状に形成され、この円筒状スピンドル筐体６の円筒中心軸線上に上記スピンドル７がベアリング等で支持されている。
【００３２】
スピンドル筐体６の正面側、すなわち砥石軸装置３と対向する円筒端面６‐１側には砥石８が配置されている。この砥石８はスピンドル７の先端側に一体に取り付けられ、スピンドル７が回転すると、これと一体に砥石８がスピンドル７の軸心周りに回転する。
【００３３】
上記のようなスピンドル筐体６、スピンドル７、砥石８からなる砥石スピンドルユニット５の下部側には、スライド駆動手段としてボールネジ機構１０が設けられている。
【００３４】
ボールネジ機構１０は、砥石８を含む砥石スピンドルユニット５全体をスピンドル軸方向にスライド動作させる手段であって、ボールネジ１１とボールネジナット１２により構成されている。
【００３５】
上記ボールネジ１１は、砥石スピンドルユニット５のスライド方向、すなわちスピンドル軸方向に沿って配置され、かつ、ベース部材２側に固定されている軸受１３を介して回転可能に支持されている。
【００３６】
また、ボールネジ１１の後端にはカサ歯車１４が取り付けられており、このカサ歯車１４は、図３に示す砥石軸切込み用モータ１５の出力軸側歯車１６と噛み合い連結されている。
【００３７】
従って、モータ１５を起動すると、その回転力が歯車１６とカサ歯車１４を介してボールネジ１１側に伝達され、これによりボールネジ１１がその軸心周りに回転する。
【００３８】
上記ボールネジナット１２はボールネジ１１に係合し、かつ、そのボールネジ１１の回転により該ボールネジ１１に沿ってスピンドル軸方向にスライド移動する構造となっている。
【００３９】
上記ボールネジナット１２は連結手段１７を介してスピンドル筐体６側に一体に連結されている。
【００４０】
図１の砥石軸装置３では、この連結手段１７により、スピンドル筐体６を含む砥石スピンドルユニット５とボールネジナット１２とが一体化され、かつ、砥石スピンドルユニット５全体がボールネジナット１２と一体に同じ方向、すなわちスピンドル軸方向にスライド移動する構造となっている。
【００４１】
上記連結手段１７の具体的な構造例については各種考えられる。本実施形態の砥石軸装置３では、その構造例として図４に示した通り、スピンドル筐体６の下部面に一体に連結ブロック１８をボルト１８ａで固定する一方、ボールネジナット１２のナット周面に枠型ブロック１９を嵌め込みボルト１９ａで固定するとともに、この枠型ブロック１９（ナット固定ブロック）と連結ブロック１８とがボールネジ１１左右両側の連結板２０とボルト２０ａで一体に連結される構造を採用している。
【００４２】
上記のような砥石スピンドルユニット５全体のスピンドル軸方向スライド動作はガイド手段２２によりガイドされる。次に、このガイド手段２２の構造を説明する。
【００４３】
ガイド手段２２は静圧ガイド面２３と静圧パッド２４とにより構成される。本実施形態の砥石軸装置３では、スピンドル筐体６の外形面である円筒外形円弧面６‐２そのものを静圧ガイド面２３として用いる静圧ガイド面構造を採用している。そして、このようなスピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２からなる静圧ガイド面２３と対向する位置に上記静圧パッド２４が設けられている。
【００４４】
上記静圧パッド２４は、静圧ガイド面２３との間に流体（本実施形態では研削液である）の静圧を生じさせる手段である。本実施形態の砥石軸装置３では、図４に示したように、スピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２の周方向に均等の間隔、具体的にはスピンドル筐体６の軸心周りに４５°間隔で放射状に、上記のような静圧パッド２４が合計４つ配置される構造を採っている。尚、この静圧パッド２４の数は適宜変更することができる。
【００４５】
各静圧パッド２４は、いずれも静圧ガイド面２３と同じような円弧形状で広くて浅い溝の形態からなり、かつ、その溝上面側が静圧ガイド面２３に向かって開口し連通する構造となっている。
【００４６】
上記のような溝形態からなる各静圧パッド２４は、いずれもユニット収容ハウジング２５の内側に形成されている。すなわち、本実施形態の砥石軸装置３はベース部材２側に固定されたユニット収容ハウジング２５を有し、このユニット収容ハウジング２５に砥石スピンドルユニット５より若干大径のユニット収容スリーブ２６が設けられている。そして、砥石スピンドルユニット５の大部分が上記ユニット収容スリーブ２６内に収容されており、このようなユニット収容スリーブ２６の内面４箇所を溝状に削り取ることで、上記４つの静圧パッド２４が形成されている。
【００４７】
ユニット収容ハウジング２５には上記４つの静圧パッド２４に流体として研削液を圧送するための流体供給通路２７が設けられている。この流体供給通路２７は主通路２７‐１と分岐通路２７‐２とからなり、主通路２７‐１は図示しない研削液供給機側に連通する構造となっている。一方、分岐通路２７‐２は主通路２７‐１から４方向に分岐して上記４つの静圧パッド２４にそれぞれ連通する構造となっている。
【００４８】
従って、本実施形態の場合は、図示しない研削液供給機からユニット収容ハウジング２５の主通路２７‐１側に研削液が圧送される。そして、この研削液が同ユニット収容ハウジング２５の分岐通路２７‐２を介して上記４つの静圧パッド２４側にそれぞれ供給される。
【００４９】
また、全ての分岐通路２７‐２の途中には絞り部２８が設けられている。従って、この絞り部２８により絞られ高圧となった研削液が上記静圧パッド２４側に供給され、これにより、静圧パッド２４と静圧ガイド面２３との間に流体（研削液）による静圧が発生する。
【００５０】
研削液供給機は、本来的には砥石８の研削加工面に研削液を供給する手段であるところ、本実施形態の砥石軸装置３では、その研削液の一部を研削液供給機から静圧パッド２４側へ供給することで、静圧パッド２４と静圧ガイド面２３との間に静圧が発生する構造を採用した。このため、静圧パッド２４側に供給される流体も砥石８側に供給される流体と同じ研削液であるから、例えば、砥石軸装置３と主軸装置４の境に仕切りカバー等を設ける必要がなく、また、静圧パッド２４と砥石８側に流体を供給する手段として、両者に共通の研削液供給機を１つ設ければ足りるから、装置全体のコンパクト化やコスト低減も図れるという利点がある。
【００５１】
図１に示したように、上記ユニット収容ハウジング２５には、そのユニット収容スリーブ２６の前後両開口端２６ａ、２６ｂ付近に、シール手段２９‐１、２９‐２が設けられている。
【００５２】
以下、ユニット収容スリーブ２６の前側開口端２６ａ付近に位置するシール手段２９‐１のことを前方シール手段といい、また、ユニット収容スリーブ２６の後側開口端２６ｂ付近に位置するシール手段２９‐２のことを後方シール手段という。
【００５３】
前方シール手段２９‐１は、スピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２を囲む環状のゴムシール２９‐１‐１から構成されている。このような構造からなる前方シール手段２９‐１は、静圧パッド２４に供給される研削液がユニット収容スリーブ２６の前側開口端２６ａから外部へ漏洩流出することを防止する。
【００５４】
後方シール手段２９‐２は、いわゆるエアーシール構造であって、スピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２周りに環状に形成されたシール溝２９‐２‐１を有し、このシール溝２９‐２‐１にエアーが供給される構造となっている。このような構造からなる後方シール手段２９‐２は、ユニット収容スリーブ２６の後側開口端２６ｂから静圧パッド２４側への研削液の出入りを防止する。
【００５５】
静圧パッド２４に供給された研削液は、最終的には、静圧パッド２４と同じ面すなわちユニット収容スリーブ２６の内面に形成されているドレン溝３０を通って、砥石スピンドルユニット５の下方へ排出され、かつ、回収・ろ過等の処理を経て再利用される。
【００５６】
上記ドレン溝３０は、静圧ガイド面２３の周方向でかつ互いに隣り合う２つの静圧パッド２４、２４間の略中央に設けられている。また、このドレン溝３０は静圧パッド２４と同じく、その溝上面側が静圧ガイド面２３に向かって開口し連通する構造となっている。
【００５７】
上記主軸装置４は、砥石スピンドルユニット５のスピンドル軸心と交差する方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）にスライド可能な主軸台テーブル４０上に搭載されている。従って、この主軸装置４は主軸台テーブル４０を介してＸ軸方向とＹ軸方向にスライド移動できる。
【００５８】
上記主軸装置４はその正面側にチャック部４‐１を有し、このチャック部４‐１はワークＷをチャックし、かつ、主軸装置４内部の図示しない主軸と一体に該主軸の軸心周りに回転する構造となっている。
【００５９】
次に上記の如く構成された研削盤１の動作について図１を用いて説明する。
【００６０】
＜端面研削時の動作説明＞
図１の研削盤１では、光ファイバのコネクタ部品として知られているフェルール等のワークＷの端面研削を行なうことができ、ここでは端面研削を行なう際の研削盤１の動作を説明する。
【００６１】
図１の研削盤１により端面加工を行なう際は、まず主軸装置４正面のチャック部４‐１にワークＷをセットする。このとき、砥石軸装置３側の砥石８は、同図に示したようにチャック部４‐１から少し離れたスタンバイ位置Ｐ１にある。
【００６２】
チャック部４‐１へのワークＷのセットが完了すると、砥石８をスタンバイ位置Ｐ１から研削加工点Ｐ２までスライド前進移動させる。このような砥石８のスライド前進移動はボールネジ１１の回転により行なわれる。
【００６３】
すなわち、砥石軸切込み用モータ１５によりボールネジ１１を一定の方向に回転させると、砥石を含む砥石スピンドルユニット５それ全体が、静圧ガイド面２３と静圧パッド２４との間に生じる流体の静圧で支持されながら、静圧ガイド面２３に沿ってスピンドル軸方向に直線的にスライド前進移動する。このような砥石スピンドルユニット５全体の移動により、砥石８がチャック部４‐１のワークＷに接近し研削加工点Ｐ２に到達する。
【００６４】
そして、ボールネジ１１をさらに上記と同じ方向に所定の切込み速度で回転させると、砥石スピンドルユニット５全体がその切込み送り速度でスライドし前進する。これにより、砥石８がチャック部４‐１のワークＷの端面に接触し、かつ砥石スピンドルユニット５と同じ切込み送り速度で砥石８がワークＷの端面を切り込んでいく動作（ワークＷの端面研削）が行なわれる。
【００６５】
上記のような砥石８によるワークＷ端面の切込み動作が行なわれるときも、砥石を含む砥石スピンドルユニット５は、それ全体が静圧ガイド面２３と静圧パッド２４との間に生じる流体の静圧で支持されながら、静圧ガイド面２３に沿ってスピンドル軸方向に直線的にスライド前進移動する。
【００６６】
＜内面研削時の動作説明＞
図１の研削盤１では、ベアリング内輪等の円筒状ワークの内面研削または外径研削を行なうこともでき、ここでは内面研削または外径研削を行なう際の研削盤１の動作を説明する。
【００６７】
図１の研削盤１により内面研削を行なう際は、同図の砥石８を内面研削用の砥石（図示省略）と交換する。そして、主軸装置４正面のチャック部４‐１に円筒状ワークをセットするが、このセット完了後に、砥石をスタンバイ位置Ｐ１から研削加工点（図示省略）までスライド前進移動させることや、このような砥石のスライド前進移動はボールネジ１１の回転により行なわれることは端面研削の場合と同様であるため、その詳細説明は省略する。
【００６８】
尚、内面研削時の研削加工点は、円筒状ワークの円筒端面側からその円筒内部に少し入った位置である。また、この円筒状ワークをチャック部４‐１にセットするときの該円筒状ワークのチャッキング姿勢については、端面研削の場合と同様と考えてよい。
【００６９】
砥石８がワークＷの研削加工点に到達すると、その砥石がスピンドル軸方向に所定のストロークで往復移動する、いわゆるオシレーション動作が行なわれるとともに、主軸装置４が所定の切込み速度で砥石の径方向に少しずつ移動し、これにより砥石が円筒状ワークの円筒内面を切り込んでいく動作、すなわち円筒状ワークの内面研削が行なわれる。
【００７０】
上記のような砥石のオシレーション動作はボールネジ１１の正逆回転により行なわれる。すなわち、砥石が円筒状ワークの円筒内面に挿入された状態においてボールネジ１１を所定の回転速度で正逆回転させると、砥石を含む砥石スピンドルユニット５全体がその回転速度に応じた速度と所定のストロークで前後に往復移動（オシレーション動作）する。
【００７１】
上記のようなオシレーション動作が行なわれるときも、砥石を含む砥石スピンドルユニット５は、それ全体が静圧ガイド面２３と静圧パッド２４との間に生じる流体（研削液）の静圧で支持されながら、静圧ガイド面２３に沿ってスピンドル軸方向に直線的に往復移動する。
【００７２】
尚、上記のようなオシレーション動作については、円筒状ワークの外径研削を行なう場合も同様であり、内面研削に限定されることはない。
【００７３】
＜端面研削と内面研削または外径研削に共通の作用等＞
図１の砥石軸装置３では、スピンドル筐体６周囲に放射状に静圧パッド２４を配置してなる構造を採用している。このため、その静圧による力で研削加工中の砥石スピンドルユニット５がその周囲から堅固に締め付けられる、いわゆるスクイーズ効果が生じる。また、静圧ガイド面と静圧パッドとの間に介在する研削液という流体による振動の減衰効果もある。これらのことから、端面研削、内面研削または外径研削時において、砥石８側で研削による負荷（研削抵抗）が多少変動しても、多少の負荷変動では砥石スピンドルユニット５は微動もしない。従って、高精度の研削を行なうことが可能である。
【００７４】
本発明の実施形態である図１の砥石軸装置３（以下、本発明品という。）をモデル化すると図５（ａ）のようになり、また、従来の砥石軸装置（以下、従来品という。）をモデル化すると図５（ｂ）のようになる。
【００７５】
図５（ａ）の本発明品において、砥石スピンドルユニット５のスライド動作をガイドするガイド手段２２のガイド面は、スピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２（静圧ガイド面２３）である。この一方、図５（ｂ）の従来品において、同様なガイド面は、砥石台テーブル５０の下面側に設置されている直線ガイド５１のガイド面５１‐１である。
【００７６】
図５（ａ）と図５（ｂ）の両装置モデルを比較すると、ガイド面から研削加工点Ｐ２までの距離Ｌは、本発明品の方が短い。これは、本発明品ではスピンドル７の径方向からみて、図５（ｂ）のような従来品における直線ガイド５１のガイド面５１‐１より一層研削加工点Ｐ２に近いスピンドル筐体６の円筒外形円弧面６‐２がガイド面となっていることによるものである。
【００７７】
上記距離Ｌが短いということは本発明品の方が機器の剛性が高いことを意味する。すなわち、図５（ａ）と図５（ｂ）の両装置モデルのような砥石軸装置においては、上記距離Ｌが短ければ、それだけガイド面を中心とするモーメントが小さく、曲げが生じ難いためである。したがって、剛性の高い本発明品の方が高精度の研削に適しているといえる。
【００７８】
図６は本発明の第２の実施形態である砥石軸装置の断面図、図７は図６のＤ矢視図である。
【００７９】
前述した図１の砥石軸装置３では、ガイド手段２２の構造として、スピンドル筐体６の外形面である円筒外形円弧面６‐２を静圧ガイド面２３として用いる構造を採用したが、この図６の砥石軸装置３では、スピンドル筐体６の外形面に一体に設けられている左右一対の凸部３１の外表面を、静圧ガイド面２３として用いるガイド面構造を採用している。
【００８０】
すなわち、図６の砥石軸装置３では、スピンドル筐体６の外形面に一対の凸部３１、３１が設けられている。この一対の凸部３１、３１は、いずれもスピンドル軸心に沿って所定の長さに形成されるとともに、そのスピンドル径方向の左右に水平に並設されており、このような左右一対の凸部３１、３１の外表面、具体的には突端面３１ａと両側の側面３１ｂ、３１ｃが静圧ガイド面２３として用いられている。
【００８１】
上記静圧ガイド面２３と対向する位置、すなわち▲１▼凸部３１の突端面３１ａと対向する位置、▲２▼同凸部３１の一方側の側面３１ｂと対向する位置、および▲３▼同凸部３１の他方側の側面３１ｃと対向する位置には、静圧パッド２４がそれぞれ設けられている。従って、静圧パッド２４は１つの凸部３１の周囲に都合３つ設置されている。
【００８２】
また、上記静圧パッド２４は、いずれも広くて浅い断面長方形の溝の形態からなるとともに、その溝上面側が静圧ガイド面２３に向かって開口し連通する構造となっている。
【００８３】
ところで、この図６の砥石軸装置３においては、砥石スピンドルユニット５の径方向左右に立設されたブロック３２、３２に、上記静圧パッド２４が形成される構造を採用している。
【００８４】
すなわち、同図の砥石軸装置３は、ベース部材２側に固定された左右一対のブロック３２、３２を有し、この一対のブロック３２、３２間に砥石スピンドルユニット５が介在設置される構造と、その両ブロック３２、３２の内面にスピンドル軸方向に沿って溝３３が形成され、この溝３３に上記凸部３１がスライド自在に嵌挿される構造を採っている。
【００８５】
そして、上記両ブロック３２、３２の各溝３３の内面、具体的には▲１▼凸部３１の突端面３１ａと対向している面３３ａ、▲２▼同凸部３１の一方側の側面３１ｂと対向している面３３ｂ、および▲３▼同凸部３１の他方側の側面３１ｃと対向している面３３ｃに、その面の一部を溝状に削り取ることで、上記のような溝形状の静圧パッド２４が形成されるものとしている。
【００８６】
尚、上記両ブロック３２、３２の各静圧パッド２４には研削液の一部が供給されるが、この研削液の供給構造については前述した図１の砥石軸装置３と同様であるため、その詳細説明は省略する。
【００８７】
また、この図６の砥石軸装置３では、ボールネジ機構１０に代えて、スピンドルユニット５の後方に設けられたスライダー機構３４（図７参照）からなるスライド駆動手段を採用している。
【００８８】
スライダー機構３４は、砥石８を含む砥石スピンドルユニット５全体をスピンドル軸方向にスライド動作させる手段であって、回転する円板３５の回転運動を偏心ピン３６とリンク３７で砥石スピンドルユニット５のスライド運動に変換する構造である。
【００８９】
尚、偏心ピン３６は円板３５の回転中心から偏心した位置に植設されている。また、リンク３７は、砥石スピンドルユニット５の後面に一体に設けられた連結ピン３８と偏心ピン３６とを連結し、かつ、その連結ピン３８周りと偏心ピン３６周りに揺動可能に設けられている。
【００９０】
ところで、図６の砥石軸装置３によると、図１の砥石軸装置３と同様に、図５（ｂ）のような従来品における直線ガイド５１のガイド面５１‐１より一層研削加工点に近い凸部３１の外表面がガイド面となることから、ガイド面から研削加工点までの距離が短く、よって、ガイド面を中心とするモーメントが小さく、曲げが生じ難い構造であって高剛性であり、高精度の研削に好適なものである。
【００９１】
また、図６の砥石軸装置３によると、スピンドル筐体６と一体の左右両凸部３１、３１の周囲に静圧パッド２４が配置される構造を採用したため、静圧による力で研削加工中の砥石スピンドルユニット５の両凸部３１、３１側が堅固に締め付けられる、いわゆるスクイーズ効果が生じることと、静圧パッド２４と静圧ガイド面２３（凸部３１の外表面）との間に介在する流体（研削液）による振動の減衰効果があることから、図１の砥石軸装置３と同様に、耐振動性に優れ、高精度の研削を行なうことが可能である。
【００９２】
尚、図６の砥石軸装置３についても、図１の砥石軸装置３と同様のボールネジ機構からなるスライド駆動手段を適用できる。また、この図６の砥石軸装置３で採用したスライダー機構３４を図１の砥石軸装置３に適用してもよい。
【００９３】
さらに、上記実施形態では、静圧パッド２４に研削液を供給する構造を採用したが、研削液以外の他の流体を静圧パッド２４へ供給してもよい。
【００９４】
【発明の効果】
本発明にあっては、ガイド手段の構造として、スピンドル筐体の外形面そのものを静圧ガイド面として用いる静圧ガイド面構造を採用したものである、このため、研削加工点に近いスピンドル筐体の円筒外形円弧面がガイド面となり、従来品に比しガイド面から研削加工点までの距離が短くなるから、ガイド面を中心とするモーメントが小さく、曲げが生じ難い構造であって高剛性であり、高精度の研削に好適な研削盤を提供し得る。
【００９５】
また、本発明にあっては、上記ガイド手段の構造として、上記のようなスピンドル筐体の外形面からなる静圧ガイド面と対向する位置に静圧パッドを設け、この静圧パッドと上記静圧ガイド面との間に流体の静圧を生じさせる構造を採用したものである。このため、その静圧による力で研削加工中の砥石スピンドルユニットがその周囲から堅固に締め付けられる、いわゆるスクイーズ効果が生じることと、静圧パッドと静圧ガイド面との間に介在する流体による振動の減衰効果があることから、耐振動性に優れ、高精度の研削を行なうことが可能な研削盤を提供することもできる。
【００９６】
さらに、本発明によると、スライド駆動手段が直接砥石スピンドルユニットをそのスピンドル軸方向にスライド動作させる構造を採用したため、砥石台テーブルを必要とせず、また、その砥石台テーブル側に従来設けていた防水・防塵カバーを省略し、防水・防塵カバーの介在により従来遠ざけられていた砥石軸ユニットと主軸ユニットの距離を短くすることができるから、それだけ砥石軸ユニットの移動ストロークも短くなる等の点で、コンパクトで小型の研削盤への搭載に好適な砥石軸装置を提供しうるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である砥石軸装置を用いて構成された研削盤の説明図。
【図２】図１のＡ矢視図。
【図３】図１のＢ矢視図。
【図４】図１のＣ‐Ｃ線断面図。
【図５】（ａ）は図１の砥石軸装置をモデル化した模式図、（ｂ）は従来の砥石軸装置をモデル化した模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態である砥石軸装置の断面図。
【図７】図６のＤ矢視図。
【符号の説明】
１ 端面研削盤
２ ベース部材
３ 砥石軸装置
４ 主軸装置
４‐１ チャック部
５ 砥石スピンドルユニット
６ スピンドル筐体
６‐１ スピンドル筐体の円筒端面
６‐２ スピンドル筐体の円筒外形円弧面
７ スピンドル
８ 砥石
９ クイル
１０ ボールネジ機構（スライド駆動手段）
１１ ボールネジ
１２ ボールネジナット
１３ 軸受
１４ カサ歯車
１５ 砥石軸切込み用モータ
１６ 出力軸側歯車
１７ 連結手段
１８ 連結ブロック
１９ 枠型ブロック
２０ 連結板
２２ ガイド手段
２３ 静圧ガイド面
２４ 静圧パッド
２５ ユニット収容ハウジング
２６ ユニット収容スリーブ
２６ａ ユニット収容スリーブの前側開口端
２６ｂ ユニット収容スリーブの後側開口端
２７ 流体供給通路
２７‐１ 主通路
２７‐２ 分岐通路
２８ 絞り部
２９‐１ シール手段（前方シール手段）
２９‐１‐１ ゴムシール
２９‐２ シール手段（後方シール手段）
２９‐２‐１ シール溝
３０ ドレン溝
３１ 凸部
３１ａ 凸部の突端面
３１ｂ、３１ｃ 凸部の側面
３２ ブロック
３３ 溝
３４ スライダー機構
３５ 円板
３６ 偏心ピン
３７ リンク
４０ 主軸台テーブル
５０ 砥石台テーブル
５１ 直線ガイド
５１‐１ ガイド面
Ｐ１ スタンバイ位置
Ｐ２ 研削加工点
Claims (11)
- 回転可能に支持されたスピンドルと、
上記スピンドルの先端に取り付けられた砥石と、
上記スピンドルを収容するスピンドル筐体と、
上記スピンドル、上記砥石、上記スピンドル筐体からなる砥石スピンドルユニットをそのスピンドル軸方向にスライド動作させるスライド駆動手段と、
上記砥石スピンドルユニットのスライド動作をガイドするガイド手段とからなり、
上記ガイド手段は、
上記スピンドル筐体の外形面そのものを静圧ガイド面として用いる静圧ガイド面構造と、
上記静圧ガイド面と対向する位置に設けられ、かつ、該静圧ガイド面との間に流体の静圧を生じさせる静圧パッドとからなること
を特徴とする砥石軸装置。 - 上記スピンドル筐体が円筒状に形成され、
上記スピンドル筐体の円筒外形円弧面が上記静圧ガイド面であり、
上記スピンドル筐体の円筒外形円弧面の周方向に均等の間隔で上記静圧パッドが複数配置されてなること
を特徴とする請求項１に記載の砥石軸装置。 - ベース部材側に固定されたユニット収容ハウジングのユニット収容穴に、上記砥石スピンドルユニットが収容され、
上記ユニット収容穴の内面に、上記静圧パッドが形成されてなること
を特徴とする請求項１に記載の砥石軸装置。 - 回転可能に支持されたスピンドルと、
上記スピンドルの先端に取り付けられた砥石と、
上記スピンドルを収容するスピンドル筐体と、
上記スピンドル、上記砥石、上記スピンドル筐体からなる砥石スピンドルユニットをそのスピンドル軸方向にスライド動作させるスライド駆動手段と、
上記砥石スピンドルユニットのスライド動作をガイドするガイド手段とからなり、
上記ガイド手段は、
上記スピンドル筐体の外形面に一体に左右一対の凸部を設け、この左右一対の凸部の外表面を静圧ガイド面として用いるガイド面構造と、
上記静圧ガイド面と対向する位置に設けられ、かつ、該静圧ガイド面との間に流体の静圧を生じさせる静圧パッドとからなること
を特徴とする砥石軸装置。 - 上記砥石の研削加工面に供給される研削液の一部が上記静圧パッドに供給され、その研削液による静圧が上記静圧パッドと上記静圧ガイド面との間に生じること
を特徴とする請求項１または請求項４に記載の砥石軸装置。 - 上記スライド駆動手段は、
上記砥石スピンドルユニットのスライド動作方向に沿って配置されたボールネジと、このボールネジに係合しかつ連結手段を介して上記スピンドル筐体側に一体に連結されたボールネジナットとからなり、そのボールネジの回転により上記砥石スピンドルユニットをスライド動作させる構造のボールネジ機構からなること
を特徴とする請求項１または請求項４に記載の砥石軸装置。 - 上記スライド駆動手段は、
回転する円板の回転運動を偏心ピンとリンクで上記砥石スピンドルユニットのスライド運動に変換するスライダー機構からなること
を特徴とする請求項１または請求項４に記載の砥石軸装置。 - 上記連結手段は、
上記スピンドル筐体の下部面に一体に連結ブロックを固定する一方、上記ボールネジナットのナット周面に枠型のブロックを嵌め込み固定するとともに、このブロックと上記連結ブロックとが上記ボールネジ周方向両側の連結板で一体に連結されてなる構造を有すること
を特徴とする請求項６に記載の砥石軸装置。 - 上記砥石がワークの端面に当接した状態で、上記砥石を含む砥石スピンドルユニット全体が上記静圧ガイド面に沿って上記ワーク方向にスライド移動し、このスライド移動により上記砥石でワークの端面を切り込む端面研削が行なわれること
を特徴とする請求項１または請求項４に記載の砥石軸装置。 - 上記砥石が円筒状ワークの内面に当接した状態で、上記砥石を含む砥石スピンドルユニット全体が上記静圧ガイド面に沿って上記ワーク方向に往復スライド移動し、この往復スライド移動と上記ワークを支持する主軸装置側の切込み動作とにより上記ワークの内面を切り込む内面研削が行なわれること
を特徴とする請求項１または請求項４に記載の砥石軸装置。 - 上記砥石が円筒状ワークの外面に当接した状態で、上記砥石を含む砥石スピンドルユニット全体が上記静圧ガイド面に沿って上記ワーク方向に往復スライド移動し、この往復スライド移動と上記ワークを支持する主軸装置側の切込み動作とにより上記ワークの外面を切り込む外径研削が行なわれること
を特徴とする請求項１または請求項４に記載の砥石軸装置。
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| JP2003085269A JP2004291122A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 砥石軸装置 |
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| JP2003085269A JP2004291122A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 砥石軸装置 |
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-
2003
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