JP2005066719A - 研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】 砥石修正時に砥石軸の静圧軸受の油を利用して、砥石軸に回転負荷抵抗を与えることができる研削盤を提供する。
【解決手段】 ヘッド本体３１の前後両端部に静圧軸受機構３２，３３を介して砥石 軸３４を支持する。ヘッド本体３１の内周面３１ａと砥石軸３４の外周面３４ａとの間に砥石軸３４を回転させるビルトインモータ３９を収容する。モータ収容室５４の底部に負荷抵抗付与室５４ａを形成する。前記静圧軸受機構３２，３３から排出された油を前記負荷抵抗付与室５４ａに貯留させるための開閉弁５７を管路５６に設ける。砥石修正作業中において負荷抵抗付与室５４ａ内の油の液位を上昇させ、砥石軸３４の外周面３４ａに嵌合固定されたビルトインモータ３９を構成するロータ３８に負荷抵抗を付与する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、砥石修正装置を備えた研削盤に関する。

一般に、研削盤においては、砥石台に装着された砥石軸ヘッドに砥石軸を支持し、砥石軸及びその先端部に取り付けられた砥石車を駆動モータによって回転して、砥石車によりワークの研削作業が行われるようになっている。研削作業が一定時間行われると、砥石車の外周面の形状が変化するので、ワークの研削精度が低下する。このため、研削盤には砥石車の外周面の形状を修正するための形状修正装置が設けられている。

実際にワークの研削作業を行う場合と、摩耗した砥石車の外周面の形状を修正する場合とでは、前記砥石軸に作用する負荷抵抗が異なる。ワークの研削作業を行う場合よりも砥石車の形状修正を行う場合の方が、負荷抵抗が小さくなるので、砥石車の形状修正時においては、砥石軸の温度上昇が低くなり、砥石軸の中心軸線の熱による歪も小さい。この状態で砥石車の外周面の形状修正が行われた後に、この砥石車によってワークの研削作業が行われると、砥石軸が形状修正時よりも高い温度になっているので、砥石軸の中心軸線の熱による歪が大きくなって、砥石車によるワークの研削精度が低下する。特に、砥石軸ヘッドに砥石軸を回転させるビルトインモータを内蔵した場合においては、砥石軸にビルトインモータのロータを焼き嵌めして製造されるので、この焼き嵌め部の熱歪の影響が大きくなり、ワークの加工精度が低下する。

上記問題を解消するため、従来、特許文献１に示された砥石修正装置を備えた研削盤が提案されている。この研削盤においては、研削加工時と砥石修正時の砥石軸の温度を同じにし、砥石軸の熱膨張による歪の影響をなくして加工精度を向上させるようになっている。すなわち、砥石車の外周にクーラントノズルを設け、砥石修正時にクーラントノズルから砥石車に向かってクーラントをかけることにより、砥石軸駆動モータに対して研削加工時と同等の負荷を与えて砥石軸の温度を砥石修正時と研削加工時とで同じにするものである。
特開２０００−１０８０３１

ところが、上記従来の研削盤においては、クーラントノズルからクーラントを砥石車にかける必要があるので、クーラントが砥石修正装置付近に飛散し、その清掃作業が必要になるという問題があった。又、クーラントの使用量が増加して砥石修正に必要なコストの低減を図ることができないという問題や与える負荷を可変することができないという問題もあった。

本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、砥石修正時にクーラントの使用を無くして、砥石修正時の砥石軸に加わる負荷と研削時の負荷を容易に同じレベルにすることができる研削盤を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、砥石台に装着された砥石軸ヘッドに対し、砥石車を備えた砥石軸を静圧軸受機構を介して回転可能に支持し、前記砥石軸ヘッドに前記砥石軸を回転する駆動モータを装着し、前記砥石車の外周に接触してその形状修正を行う砥石修正装置を備えた研削盤において、前記砥石軸ヘッドの内周面と砥石軸の外周面との間に、前記静圧軸受機構に用いられた後の油を貯留して砥石軸に負荷抵抗を付与し得る負荷抵抗付与室を設け、前記砥石修正装置による砥石車の形状修正時に前記負荷抵抗付与室内の油量を増加させて砥石軸に負荷抵抗を付与できる油位に上昇させる油位調節手段と、前記砥石軸に設けられ、かつ前記負荷抵抗付与室に貯留された油に接触して負荷抵抗を受ける負荷抵抗受承手段とを設けたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記油位調節手段は、使用済み静圧油を排出する油通路に設けられ、かつ油の排出を停止又は抑制する調整弁と、該調整弁を制御する弁制御手段とを備えたことを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記負荷抵抗受承手段は、砥石軸の外周面に設けられ、かつ前記負荷抵抗付与室内に貯留された油に接触して負荷を受ける受負荷部材を備えたことを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２において、前記砥石軸ヘッドの内部には、駆動モータとしてのビルトインモータが設けられ、該ビルトインモータの収容室の下部には前記負荷抵抗付与室が設けられ、前記負荷抵抗受承手段は、砥石軸ヘッドの内周面に装着されたコイルを有するステータと、砥石軸の外周面に嵌合固定されたロータとにより構成され、前記砥石車の形状修正時に、前記ロータとステータとの隙間に前記負荷抵抗付与室内の油を作用させて前記ロータが負荷抵抗を受承するようしたことを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記駆動モータは砥石軸ヘッドの外部に設けられ、前記砥石車の外周面には、形状修正時に前記負荷抵抗付与室内の油に接触して負荷抵抗を受承する受負荷部材が設けられていることを要旨とする。

本発明によれば、静圧軸受機構に用いられた静圧油を利用して砥石軸に負荷抵抗を付与することができるので、簡単な機構で砥石修正時の砥石車の回転負荷を実際の研削時の回転負荷と同程度に設定できる。

以下、本発明を具体化した砥石修正装置を備えた研削盤の最良の実施形態を図面に従って説明する。
最初に、研削盤の概要を図３に基づいて説明する。

研削盤の平面を表す図３に示すように、ベッド１１上には移動テーブル１２が一対のガイドレール１３を介して左右方向の移動可能に支持されている。移動テーブル１２の一側上面には第１主軸台１４が固定配置されている。移動テーブル１２の他側上面には第２主軸台１５が一対のガイドレール１６を介して、前記第１主軸台１４と接近又は離隔する方向へ移動可能に支持されている。両第１及び第２主軸台１４，１５の対向端部にはチャック１７，１７が割出し装置１８，１８を介して配設され、それらの割出し装置１８，１８にクランクシャフト１９の両端部が着脱可能に軸支されるようになっている。

前記ベッド１１の後部上面には砥石台２１が一対のガイドレール２２，２２を介して、前記移動テーブル１２の移動方向と直交する前後方向へ移動可能に支持されている。前記ベッド１１の後端面には砥石台２１の駆動モータ２３が取り付けられ、この駆動モータ２３の回転軸に連結したボールネジ２４が回転されると、砥石台２１の下面に取り付けたボールネジナット（図示しない）を介して砥石台２１が前後方向に移動されるようになっている。前記砥石台２１の上面には砥石軸ヘッド２５が配設されている。この砥石軸ヘッド２５にはクランクシャフト１９を研削するための砥石車２６が装着されている。

前記第１主軸台１４の側面には砥石修正装置２７が装着されている。この砥石修正装置２７は第１主軸台１４の側面に取り付けられたツルア本体２８と、ツルア本体２８に回転可能に支持されたツルア軸２９と、回転式のロータリーツルア３０と、ツルア軸２９の一端に固着され、回転式のロータリーツルア３０及びツルア軸２９を回転するツルアモータＭとにより構成されている。

次に、前記砥石軸ヘッド２５の構成について説明する。
砥石軸ヘッド２５の中央部縦断面を表す図１に示すように、横円筒状をなすヘッド本体３１の前後両端部にはフロント側及びリヤ側の静圧軸受機構３２，３３を介して砥石軸３４が回転可能に支持されている。前記ヘッド本体３１の内周面３１ａには横円筒状をなすステータ取付台３５が嵌入固定され、このステータ取付台３５の内周面にはビルトインモータ３９を構成するステータ３６が嵌入固定されている。又、前記ステータ３６にはコイル３７が巻着されている。

一方、前記砥石軸３４の外周上には前記ステータ３６と対応してビルトインモータ３９を構成するロータ３８が焼き嵌めによって固定されている。従って、前記コイル３７に通電されると、ロータ３８を介して砥石軸３４及び砥石車２６が回転され、砥石車２６によってワークが研削されるようになっている。

前記ステータ取付台３５の外周面には冷却用溝３５ａが形成され、ヘッド本体３１に形成した給水口３１ｂから冷却水を前記冷却用溝３５ａに供給して、排水口３１ｃへ排出し、ステータ３６を冷却するようになっている。

次に、前記静圧軸受機構３２，３３の構成について説明する。
図１に示すように前記ヘッド本体３１の前後両端開口部には、端板４１，４２が接合固定されている。端板４１，４２の内周面４１ａ，４２ａには円周方向に環状溝４１ｂ，４２ｂが形成されている。前記砥石軸３４の外周面３４ａと、前記環状溝４１ｂ，４２ｂによって形成されるフロント側のポケット４３と、リヤ側のポケット４４には、前記ヘッド本体３１及び端板４１，４２に形成したフロント側及びリヤ側の油通路４５，４６から油が供給され、砥石軸３４が静圧により支持されるようになっている。前記油通路４５，４６には油タンク４７から油通路４８を通して油が供給されるようになっている。この油通路４８には油ポンプ４９が設けられ、油ポンプ４９を駆動するモータ５０を設けている。又、可変絞り５１によって前記ポケット４３，４４に供給される油量を調整するようになっている。

前記ポケット４３，４４内に圧入された静圧油は、砥石軸３４の静圧支持に用いられた後に、砥石軸３４の外周面３４ａと前記端板４１，４２の内周面４１ａ，４２ａとの間に形成されたフロント側及びリア側の細隙５２，５３からビルトインモータ３９のモータ収容室５４内に導かれるようになっている。前記リア側の端板４２の下部には前記収容室５４と外部を連通する連通路５５が形成され、この連通路５５の出口は管路５６を介して，前記油タンク４７に接続されている。この実施形態では、前記収容室５４の下部に静圧軸受機構３２，３３に用いられた後の油を貯留して砥石軸３４に負荷抵抗を付与し得る負荷抵抗付与室５４ａが形成されている。

前記管路５６には油位調節手段としての二つの電磁式の開閉弁５７，５８が並列に接続され、ワークの通常の研削作業時においては、前記一方の開閉弁５７が開放され、他方の開閉弁５８が閉じられ、前記負荷抵抗付与室５４ａの油量が増加しないようにしている。又、砥石車２６の形状修正作業中においては、前記両開閉弁５７，５８が閉鎖され、負荷抵抗付与室５４ａの油位を上昇させるようになっている。この実施形態では、ビルトインモータ３９を構成する前記ステータ３６、ロータ３８及び隙間Ｇが、前記負荷抵抗付与室５４ａに貯留された油に接触して負荷抵抗を受ける負荷抵抗受承手段の機能を兼用し、ロータ３８が受負荷部材としての機能を有している。

前記砥石軸３４の先端寄り外周部にはフランジ６１が一体に形成され、このフランジ６１と対応して砥石車２６によるワークの研削作業時において、砥石車２６に作用するスラスト方向の荷重を静圧支持する静圧軸受機構６２が設けられている。

図１に示すように、前記モータ５０及び両開閉弁５７，５８は弁制御手段としての機能を具備する制御装置７１からの動作信号によって制御動作されるようになっている。又、前記モータＭ、駆動モータ２３等も、制御装置７１からの動作信号によって作動されるようになっている。

次に、前記のように構成した砥石修正装置を備えた研削盤の動作について説明する。
最初に、前記クランクシャフト１９のジャーナル部１９ａの研削作業を行う場合について説明する。

この場合には、図１，３において前記一方の開閉弁５７は、前記制御装置７１からの動作信号によって開放ポートに切り換えられ、他方の開閉弁５８は閉鎖された状態に保持される。図３に示すように、一対のチャック１７，１７によってクランプされたクランクシャフト１９の研削作業を行う場合には、ガイドレール１３に沿って移動テーブル１２を左右方向に移動し、クランクシャフト１９の研削しようとする例えばジャーナル部１９ａが砥石車２６と前後方向に対応する位置に移動される。この状態で駆動モータ２３が動作されてボールネジ２４が回転され、砥石台２１、砥石軸ヘッド２５及び砥石車２６が前後方向に移動されて、砥石車２６がクランクシャフト１９のジャーナル部１９ａに接触される。そして、前記割出し装置１８，１８によってクランクシャフト１９が割り出し回転され、ジャーナル部１９ａの研削作業が行われる。

上述したクランクシャフト１９の研削作業が所定回数あるいは所定時間行われると、砥石車２６の外周面の形状が摩耗により変化する。この砥石車２６の外周面の形状の修正を行う場合には、前記移動テーブル１２が図３においてガイドレール１３に沿って右方向に移動され、砥石修正装置２７のロータリーツルア３０が砥石車２６と対応する位置に移動される。この状態で制御装置７１からの動作信号によって開閉弁５７を所定時間だけ閉鎖状態に保持する。これによって、静圧軸受機構３２，３３のポケット４３，４４から細隙５２，５３を通してモータ収容室５４内に排出された油が負荷抵抗付与室５４ａの内部で増加し、図２に示すように油位Ｌがステータ３６とロータ３８の隙間Ｇよりも上昇する。これによって、隙間Ｇ内に油が進入し、油の粘性によりロータ３８及び砥石軸３４に負荷抵抗が付与され、砥石軸３４を回転するための動力が前述したクランクシャフト１９を実際に研削する場合の動力とほぼ同様に大きくなり、砥石軸３４、ステータ３６及びロータ３８が研削作業時とほぼ同じ温度に加熱される。負荷抵抗付与室５４ａ内の油が油位Ｌに達すると、制御装置７１からの信号により開閉弁５７が開放され、油位Ｌが保たれる。

この状態において、砥石車２６が駆動モータ２３の作動によって前進され、砥石車２６がロータリーツルア３０と接触する位置まで移動されたらロータリーツルア３０が砥石車２６の幅方向にトラバース移動され、砥石車２６の外周面の形状がロータリーツルア３０によって研削作業時とほぼ同じ負荷条件で修正される。従って、ロータリーツルア３０による砥石車２６の外周面の形状の修正が適正に行われ、ワークの研削作業の精度が向上する。

前記砥石車２６の外周面の形状の修正が終了した後に、制御装置７１からの信号により前記他方の開閉弁５８も開放され、油位Ｌが通常の油位に急速に戻される。
上記実施形態の砥石修正装置を備えた研削盤によれば、以下のような特徴を得ることができる。

（１）上記実施形態では、前記静圧軸受機構３２，３３に用いられた静圧油をモータ収容室５４の下部に設けた負荷抵抗付与室５４ａ内に貯留することにより砥石軸３４及びロータ３８に負荷抵抗を付与するようにした。このため、砥石車２６の形状修正時において既設の砥石車の静圧軸受機構を用いて、砥石修正時の回転負荷と、実際の研削負荷とをほぼ同一にすることができ、砥石軸に発生する熱歪もほぼ同一となり、砥石修正を研削作業時と同じ条件下で実行でき、研削精度を向上することができる。

（２）上記実施形態では、前記連通路５５に接続される管路５６に開閉弁５７を設け、制御装置７１から開閉弁５７を開閉制御するようにしたので、油位調節手段の構成を簡素化して、コストの低減を図ることができる。

（３）上記実施形態では、連通路５５に接続された管路５６に対し２つの開閉弁５７，５８を並列に接続したので、砥石車２６の形状修正作業を終えた後に負荷抵抗付与室５４ａ内の油位Ｌを通常の油位に急速に戻すことができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記実施形態では、ビルトインモータ３９のステータ３６とロータ３８に負荷抵抗受承手段としての機能を兼用させたが、ヘッド本体３１の外部に砥石軸３４の駆動モータを配置したタイプの研削盤において、砥石軸３４の外周部に例えば羽根や突起物等の受負荷部材を設けるようにしても良い。

○ クランクシャフト研削盤以外の例えばカムシャフト研削盤などの各種の研削盤に具体化してもよい。

この発明を具体化した砥石修正装置を備えた研削盤の砥石軸ヘッドの中央部縦断面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 研削盤の略体平面図。

符号の説明

Ｇ…隙間、Ｌ…油位、２１…砥石台、２３…駆動モータ、２５…砥石軸ヘッド、２６…砥石車、２７…砥石修正装置、３１ａ，４１ａ，４２ａ…内周面、３２，３３，６２…静圧軸受機構、３４…砥石軸、３４ａ…外周面、３６…ステータ、３７…コイル、３８…ロータ、３９…ビルトインモータ、４５，４６，４８…油通路、５４…モータ収容室、５４ａ…負荷抵抗付与室。

Claims (5)

1. 砥石台に装着された砥石軸ヘッドに対し、砥石車を備えた砥石軸を静圧軸受機構を介して回転可能に支持し、前記砥石軸ヘッドに前記砥石軸を回転する駆動モータを装着し、前記砥石車の外周に接触してその形状修正を行う砥石修正装置を備えた研削盤において、
   前記砥石軸ヘッドの内周面と砥石軸の外周面との間に、前記静圧軸受機構に用いられた後の油を貯留して砥石軸に負荷抵抗を付与し得る負荷抵抗付与室を設け、前記砥石修正装置による砥石車の形状修正時に前記負荷抵抗付与室内の油量を増加させて砥石軸に負荷抵抗を付与する油位に上昇させる油位調節手段と、前記砥石軸に設けられ、かつ前記負荷抵抗付与室に貯留された油に接触して負荷抵抗を受ける負荷抵抗受承手段とを設けたことを特徴とする研削盤。
2. 請求項１において、前記油位調節手段は、使用済み静圧油を排出する油通路に設けられ、かつ油の排出を停止又は抑制する調整弁と、該調整弁を制御する弁制御手段とを備えている研削盤。
3. 請求項１又は２において、前記負荷抵抗受承手段は、砥石軸の外周面に設けられ、かつ前記負荷抵抗付与室内に貯留された油に接触して負荷を受ける受負荷部材を備えた研削盤。
4. 請求項１又は２において、前記砥石軸ヘッドの内部には、駆動モータとしてのビルトインモータが設けられ、該ビルトインモータの外周部には前記負荷抵抗付与室が設けられ、前記負荷抵抗受承手段は、砥石軸ヘッドの内周面に装着されたコイルを有するステータと、砥石軸の外周面に嵌合固定されたロータとにより構成され、前記砥石車の形状修正時に、前記ロータとステータとの隙間に前記負荷抵抗付与室内の油を作用させて前記ロータが負荷抵抗を受承するようした研削盤。
5. 請求項１〜３のいずれか一項において、前記駆動モータは砥石軸ヘッドの外部に設けられ、前記砥石車の外周面には、形状修正時に前記負荷抵抗付与室内の油に接触して負荷抵抗を受承する受負荷部材が設けられている研削盤。

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