JP2006123074A - コンパクト形インデックス装置、及びインデックス装置をコンパクトに構成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば２頭２軸の内面研削盤に設けられる「２個の主軸ユニットを備えたインデックス装置」を改良して、研削盤全体を小型化し、併せてインデックス精度を向上させる。
【解決手段】 従来例に比して大径の旋回軸８の中に、２個の主軸ユニット３Ａ，３Ｂを
埋設して収納し、該主軸ユニットの回転中心線ａ−ａをＸ軸と平行ならしめる。前記主軸ユニット３Ａ，３Ｂに装着されたワークチャック５は旋回軸８の端面８ａから突出して、研削ユニット６Ａ，６Ｂに対向する。上記旋回軸端面８ａに、ドレッサ９を設置する。この図の例では２個の主軸ユニット３Ａ，３Ｂを設けたが、３個もしくはそれ以上の主軸ユニットを設けることもできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば２頭２軸内面研削盤等に設けられるインデックス装置に係り、特に、コンパクトに構成する技術、およびコンパクトに構成しうるインデックス装置に関するものである。

図３は２頭２軸内面研削盤に設けられたインデックス装置の従来例を示し、（Ａ）はインデックス装置のワークチャックが研削ユニットに対向している状態を描いた外観斜視図、（Ｂ）はインデックス装置の模式的な平面図であって、研削ユニットおよび旋回式ドレッサは図示を省略してある。
従来、２頭２軸内面研削盤に設けられるインデックス装置は一般に、軸受（２）で支持された旋回軸（１）の先端付近に２個の主軸ユニット（３Ａ，３Ｂ）が、支持具（４）を介して設置されている。
図３（Ａ）に符号１０を付して示したのは、内面研削機のベースに設置された旋回式ドレッサである。

図３（Ｂ）に表されているように、主軸ユニット（３Ａ，３Ｂ）の中心線ａの延長線は軸受（２）の外側を通っている。このような構造は特に意識して設計されていた訳ではないが、技術的習慣によって「インデックス装置はこのようなものだ」と思い込んだまま、別段の不審を抱かないで今日に至っている。
その結果、本図３に示したように、旋回軸の両脇に主軸ユニットが装着され、必然的に大形大重量になっている（ただし、従来はこれを大形大重量とは感じないで、これが当り前と思っていた）。
前記2個の主軸ユニット（３Ａ，３Ｂ）を回転駆動するため、旋回軸１の中に三重管構造部分３Ｐが形成されている。主軸ユニット駆動用モータＭａ,Ｍｂの回転出力が、プーリ・ベルト機構ＰＢを介して上記三重管構造部分３Ｐに伝えられ、更にプーリ・ベルト機構Ｐｂによって主軸ユニット（３Ａ，３Ｂ）に伝動される。このように複雑な構造であるため、いっそう大形・大重量になっている。
特開平７−１８６０２０号公報 特開平９−３００１８４号公報

２頭２軸内面研削盤に設けられているインデックス装置の従来例は、前掲の図３について説明したように、旋回軸１の側方に主軸ユニット（３Ａ，３Ｂ）が配置されているので、装置全体が大形となり、これを小形化しようとしても限界が有る。
本発明は以上に述べた事情に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、
複数個の主軸ユニットを備えたインデックス装置を小形・高精度に構成し得る技術を提供するにある。

請求項１に係る発明装置の構成は、（図１参照）研削盤用のインデックス装置において、 旋回軸（８）の端面（８ａ）に、複数個のワークチャック（５）が設けられていることを特徴とする。

以上に説明した請求項１の発明装置によると、複数個のワークチャックが、旋回軸の側方に位置せずに旋回軸の端面に配置されているので、インデックス装置全体としてコンパクトになる。
例えばワークチャックが２個の場合、従来技術においては該２個のワークチャックの間に旋回軸が存在した。本発明においては該２個のワークチャックが相互に限りなく接近することができるので、インデックス装置全体が非常にコンパクトになる。
その上、２個のワークチャックが「旋回軸の回転中心軸」に接近するので、旋回半径が縮小される。このため、旋回に要する時間が縮小されて作業能率が向上するとともに、旋回に要するエネルギーが軽減される。
さらに、ワークチャックの旋回半径が縮小されるので、旋回軸の回転角度制御誤差に因るワークチャックの位置誤差が縮小される。

請求項２に係る発明装置の構成は、前記請求項１の発明装置の構成要件に加えて、（図１（Ｂ）参照）前記複数個のワークチャック（５）のそれぞれが装着されている複数個の主軸ユニット３Ａ，３Ｂ）の、少なくとも１部分が、前記旋回軸（８）の中に収納されていることを特徴とする。

以上に説明した請求項２の発明装置によると、前記請求項１の発明装置における効果を妨げることなく、かつ、インデックス機構部分が構造力学的に合理的に支持され、撓みやガタに因る位置誤差が著しく減少する。
機械設計は各種要因（精度，能率，軽重，コスト等）のバランスの上に成り立っているものであるから、前述のごとく構造的に誤差を減少せしめることができると、その結果としてそれぞれ インデックス装置全体としての小形軽量化、コスト低減、消費電力節減などの実用的効果を奏し得る。

請求項３に係る発明装置の構成は、前記請求項１または請求項２の発明装置の構成要件に加えて、（図２参照）前記複数個のワークチャック（５）が、旋回軸（８）の中心線Ｘ−Ｘと同心の円周上に、該旋回軸（８）の中心点に関して対称に位置していることを特徴とする。

以上に説明した請求項３の発明装置を適用すると、１本の旋回軸に対して３個もしくはそれ以上のワークチャックが設けられていても、旋回軸を一定の角度だけ間欠的に回動させることにより、前記３個もしくはそれ以上のワークチャックを順次に交替させることができる。
例えば３個のワークチャックを設ければ、粗研削・中研削・仕上げ研削・の３工程を１台の研削盤で連続的に遂行することができる。また、粗研削・仕上げ研削・ワーク交換・の３工程を１台の研削盤で連続的に遂行することもできる。さらに、４個、５個のワークチャックを設けることによって多機能化を推進することができる。
ワークチャックを３個，４個，またはそれ以上設けることは必ずしも新規ではないが、
従来技術においては多ワークチャック構造にしたくても、装置の寸法・重量・価格などの制約によって実現不可能な場合が少なくなかった。
こうした考察によると本請求項３の発明の効果は、多ワークチャック形インデックス装置の実現を可能ならしめたことに及ぶ。

請求項４に係る発明装置の構成は、前記請求項３の発明装置の構成要件に加えて、（図１，図２参照）前記仮想の円周上に配置されている複数個のワークチャック（５）同士の間に、ドレッサ（９）が配置されていることを特徴とする。

以上に説明した請求項４の発明装置によると、インデックス装置に「研削ユニット用のドレッサ」を併設して、研削作業を能率的に遂行することができる。
「インデックス装置の旋回軸にドレッサを搭載する」という構成のみに着目すると、本請求項４の構成に新規性が無いと誤解し易いが、本請求項４においては「本発明の基本構成（請求項１）によって、旋回軸の支持構造が改善され、該旋回軸の端面が旋回軸支持軸受に接近したこと」を利用して「旋回軸の端面に設置されたワークチャックに対して同心状にドレッサを配設する」という構成を創作して、使い勝手が良く、しかもコンパクトなインデックス装置を実現せしめたものである。

請求項５に係る発明装置の構成は、前記請求項１ないし請求項４の発明装置の構成要件に加えて、（図１（Ｂ）参照）前記旋回軸（８）を支持している軸受（２）の中で最も径寸法の大きい軸受のインナレースよりも内側に、前記ワークチャック（５）の回転中心線が位置していることを特徴とする。

以上に説明した請求項５の発明装置によると、インデックス装置全体がいっそうコンパクトになるとともに、その精度がいっそう向上する。その理由は次のとおりである。
従来例であっても本発明装置においても、旋回軸は軸受で回転自在に支承されている。
軸受には、微小ながら必ずガタがある。高精度の研削盤においてはこの微小なガタを無視することができない。
本請求項５のように、ワークチャックが旋回軸支持軸受の内側に位置していると、ワークチャックに及ぼす「軸受の微小ガタの影響」が縮小される。

請求項６に係る発明方法の構成は、（図１（Ｂ）参照） 研削盤用のインデックス装置をコンパクトに構成する方法において、
旋回軸（８）の中に複数個の主軸ユニット（３Ａ，３Ｂ）を収納し、旋回軸端面（８ａ）から複数個のワークチャック（５）を突出させて配置することを特徴とする。

以上に説明した請求項６の発明方法によると、インデックス装置を著しくコンパクトならしめることができる。その理由は次のとおりである。
従来技術においては、「ワークチャックを装着された主軸ユニット」を旋回軸の側方に配置していた。このため、該ワークチャックの旋回半径は必然的に、旋回軸の半径よりも大きかった。
本請求項６においては「ワークチャックを装着された主軸ユニット」を旋回軸の中に収納するので、該ワークチャックの旋回半径が必然的に、旋回軸の半径よりも小さくなる。
更に、「ワークチャックを装着された主軸ユニット」を旋回軸の中に収納するので、「旋回軸の回転中心線誤差（芯狂い）がワークチャックに及ぼす影響」が縮小される。

請求項７に係る発明方法の構成は、前記請求項６の発明方法の構成要件に加えて、（図２（Ｂ）参照）前記旋回軸端面８ａに、その回転中心線と同心の円を想定し、該円弧上に３個もしくはそれ以上のワークチャック（５）を、周方向に等間隔で配置することを特徴とする。

以上に説明した請求項７の発明方法によると、３個以上のワークチャックを備えたインデックス装置をコンパクトに構成することができる。
２頭２軸の内面研削盤に３個のワークチャックを設けると、粗研削・中研削・仕上げ研削・の３工程を１台の研削盤で連続的に遂行することもでき、粗研削・仕上げ研削・ワーク交換・の３工程を１台の研削盤で連続的に遂行することもできる。さらに、４個、５個のワークチャックを設けることによって多機能化を推進することができる。
ワークチャックを３個，４個，またはそれ以上設けることは必ずしも新規ではないが、
従来技術においては多ワークチャック構造にしたくても、装置の寸法・重量・価格などの制約によって実現不可能な場合が少なくなかった。
こうした考察の結果、本請求項７の発明方法によって、多ワークチャック形インデックス装置の実現が可能になったことが分かる。

請求項８に係る発明方法の構成は、前記請求項７の発明方法の構成要件に加えて、（図２（Ｂ）参照）前記同心円の円弧付近に、ワークチャック（５）とワークチャック（５）との間に位置せしめてドレッサ９を配置することを特徴とする。

以上に説明した請求項８の発明方法によると、本発明方法の基本的構成（請求項６）の効果であるコンパクト化を妨げることなく、ドレッサを併設して当該研削盤の使い勝手を良くすることができる。
インデックス装置にドレッサを搭載するということだけに着目すると、必ずしも新規な技術ではないが、本請求項８の発明方法においては、基本構成である請求項６によって「旋回軸の支持構造」が改良されたことを利用して、ワークチャックの間にドレッサを配置する。
これにより、インデックス装置の高精度・コンパクトに悪影響を及ぼすことなく、ドレッサを併設して当該研削盤の使い勝手を良くすることができる。

請求項１の発明装置によると、複数個のワークチャックが、旋回軸の側方に位置せずに旋回軸の端面に配置されているので、インデックス装置全体としてコンパクトになる。
例えばワークチャックが２個の場合、従来技術においては該２個のワークチャックの間に旋回軸が存在した。本発明においては該２個のワークチャックが相互に限りなく接近することができるので、インデックス装置全体が非常にコンパクトになる。
その上、２個のワークチャックが「旋回軸の回転中心軸」に接近するので、旋回半径が縮小される。このため、旋回に要する時間が縮小されて作業能率が向上するとともに、旋回に要するエネルギーが軽減される。
さらに、ワークチャックの旋回半径が縮小されるので、旋回軸の回転角度制御誤差に因るワークチャックの位置誤差が縮小される。

請求項２の発明装置によると、前記請求項１の発明装置における効果を妨げることなく、かつ、インデックス機構部分が構造力学的に合理的に支持され、撓みやガタに因る位置誤差が著しく減少する。
機械設計は各種要因（精度，能率，軽重，コスト等）のバランスの上に成り立っているものであるから、前述のごとく構造的に誤差を減少せしめることができると、その結果としてそれぞれ インデックス装置全体としての小形軽量化、コスト低減、消費電力節減などの実用的効果を奏し得る。

請求項３の発明装置を適用すると、１本の旋回軸に対して３個もしくはそれ以上のワークチャックが設けられていても、旋回軸を一定の角度だけ間欠的に回動させることにより、前記３個もしくはそれ以上のワークチャックを順次に交替させることができる。
例えば３個のワークチャックを設ければ、粗研削・中研削・仕上げ研削・の３工程を１台の研削盤で連続的に遂行することができる、また、粗研削・仕上げ研削・ワーク交換・の３工程を１台の研削盤で連続的に遂行することもできる。さらに、４個、５個のワークチャックを設けることによって多機能化を推進することができる。
ワークチャックを３個，４個，またはそれ以上設けることは必ずしも新規ではないが、
従来技術においては多ワークチャック構造にしたくても、装置の寸法・重量・価格などの制約によって実現不可能な場合が少なくなかった。
こうした考察により、本請求項３の発明の効果として、多ワークチャック形インデックス装置の実現が可能になったことを理解できる。

請求項４の発明装置によると、インデックス装置に「研削ユニット用のドレッサ」を併設して、研削作業を能率的に遂行することができる。
「インデックス装置の旋回軸にドレッサを搭載する」という構成のみに着目すると、本請求項４の構成に新規性が無いと誤解し易いが、本請求項４においては「本発明の基本構成（請求項１）によって、旋回軸の支持構造が改良され、該旋回軸の端面が旋回軸支持軸受に接近したこと」を利用して「旋回軸の端面に設置されたワークチャックの配列」に対して同心状にドレッサを配設する、という構成を創作して、使い勝手が良く、しかもコンパクトなインデックス装置を実現せしめることができた。

請求項５の発明装置によると、インデックス装置全体がいっそうコンパクトになるとともに、その精度がいっそう向上する。その理由は次のとおりである。
従来例であっても本発明装置においても、旋回軸は軸受で回転自在に支承されている。
軸受には、微小ながら必ずガタがある。高精度の研削盤においてはこの微小なガタを無視することができない。
本請求項５のように、ワークチャックが旋回軸支持軸受の内側に位置していると、ワークチャックに及ぼす「軸受の微小ガタの影響」が縮小される。

請求項６の発明方法によると、インデックス装置を著しくコンパクトならしめることができる。その理由は次のとおりである。
従来技術においては、「ワークチャックを装着された主軸ユニット」を旋回軸の側方に配置していた。このため、該ワークチャックの旋回半径は必然的に、旋回軸の半径よりも大きかった。
本請求項６においては「ワークチャックを装着された主軸ユニット」を旋回軸の中に収納するので、該ワークチャックの旋回半径が必然的に、旋回軸の半径よりも小さくなる。
更に、「ワークチャックを装着された主軸ユニット」を旋回軸の中に収納するので、「旋回軸の回転中心線誤差（芯狂い）がワークチャックに及ぼす影響」が縮小される。

請求項７の発明方法によると、３個以上のワークチャックを備えたインデックス装置をコンパクトに構成することができる。
２頭２軸の内面研削盤に３個のワークチャックを設けると、粗研削・中研削・仕上げ研削・の３工程を１台の研削盤で連続的に遂行することもでき、粗研削・仕上げ研削・ワーク交換・の３工程を１台の研削盤で連続的に遂行することもできる。さらに、４個、５個のワークチャックを設けることによって多機能化を推進することができる。
ワークチャックを３個，４個，またはそれ以上設けることは必ずしも新規ではないが、
従来技術においては多ワークチャック構造にしたくても、装置の寸法・重量・価格などの制約によって実現不可能な場合が少なくなかった。
こうした考察の結果、本請求項７の発明方法によって、多ワークチャック形インデックス装置の実現が可能になったことが分かる。

請求項８の発明方法によると、本発明方法の基本的構成（請求項６）の効果であるコンパクト化を妨げることなく、ドレッサを併設して当該研削盤の使い勝手を良くすることができる。
インデックス装置にドレッサを搭載するということだけに着目すると、かならずしも新規な技術ではないが、請求項８の発明方法においては、基本構成である請求項６によって「旋回軸の支持構造が改良されたこと」を利用して、ワークチャックの間にドレッサを配置する。
これにより、インデックス装置の高精度・コンパクトに悪影響を及ぼすことなく、ドレッサを併設して当該研削盤の使い勝手を良くすることができる。

図１は、本発明装置の１実施形態を示し、（Ａ）はインデックス装置に研削ユニットを対向させて描いた外観斜視図、（Ｂ）はインデックス装置の要部を模式的に描いた縦断面図である。
従来例に比して径寸法の大きい旋回軸（８）を構成し、軸受２によって回転可能に支承する。説明の便宜上、その回転中心線をＸ軸とする。
上記旋回軸８の中に大半の部分を埋設して２個の主軸ユニット３Ａ，３Ｂを設置する。
該主軸ユニットそれぞれにワークチャック５が装着されている。
上記２個の主軸ユニット３Ａ，３Ｂは、それぞれ駆動モータを内蔵したビルトイン方式に構成されている。
このため、前掲の図３（Ｂ）に示したようなプーリ・ベルト機構や三重管構造を必要とせず、小形軽量化がいっそう助長された。

上記主軸ユニット３Ａ，３Ｂの回転中心軸ａ−ａは、軸受２の内側に位置している。
詳しくは、旋回軸８を支承している３個の軸受の中で、最も径寸法の大きい軸受の内側に、前記の中心線ａ−ａ（または、その延長線）が通っている。
上記主軸ユニット３Ａ，３Ｂそれぞれに装着されたワークチャック５は、旋回軸８の端面８ａから突出して、研削ユニット６Ａ，６Ｂに対向している。

鎖線で描かれている符号９の部材はドレッサである。本図１に描かれている状態から、旋回軸１が９０度回動すると、前記ドレッサ９が研削ユニットに対向する。このようにして、研削ユニットの砥石車（図示省略）のドレッシングが行われる。
図１（Ａ），（Ｂ）から理解されるように、主軸ユニット３Ａ，３Ｂも、ドレッサ９も、旋回軸軸受２の内側に位置しているので、該旋回軸軸受２のガタの影響を受けにくい。
すなわち、従来例を描いた図３（Ｂ）におけるがごとく、軸受２のガタが拡大されて主軸ユニット３Ａ，３Ｂに影響する虞れが無い。

図２は本発明装置におけるワークチャックをＸ軸方向にみたところを表し、（Ａ）は２個のワークチャックを設けた実施形態の模式図であり、（Ｂ）は３個のワークチャックを
設けた実施形態の模式図である。
旋回軸８の回転中心Ｏと同心の円Ｓを想定し、この円Ｓの円弧上に位置せしめてワークチャック５を配置する。この図ではワークチャック５を２個設けた場合と３個設けた場合とを示しているが、同様にして４個もしくはそれ以上のワークチャック５を設けることもできる。

ワークチャック５の設置個数がＮ個の場合、前記仮想の円Ｓの円周をＮ等分してワークチャック５を配設する。これにより、Ｎ個のワークチャック５は中心点Ｏの関して対称に配置される。
さらに、隣接するワークチャック５とワークチャック５との間に位置せしめてドレッサ９を配置する。
複数個のドレッサ９を一つの同心円上に配置するが、前記の同心円Ｓと異なる同心円（図示省略）上に配置しても良い。

本発明装置の１実施形態を示し、（Ａ）はインデックス装置に研削ユニットを対向させて描いた外観斜視図、（Ｂ）はインデックス装置の要部を模式的に描いた縦断面図 本発明装置におけるワークチャックをＸ軸方向にみたところを表し、（Ａ）は２個のワークチャックを設けた実施形態の模式図、（Ｂ）は３個のワークチャックを設けた実施形態の模式図 ２頭２軸内面研削盤に設けられたインデックス装置の従来例を示し、（Ａ）はインデックス装置のワークチャックが研削ユニットに対向している状態を描いた外観斜視図、（Ｂ）はインデックス装置の模式的な平面図

符号の説明

１…旋回軸
２…軸受
３Ａ，３Ｂ…主軸ユニット
４…支持具
５…ワークチャック
６Ａ，６Ｂ…研削ユニット
７…旋回用モータ
８…旋回軸
９…ドレッサ
ａ…主軸ユニットの回転中心線
Ｏ…旋回軸の回転中心線
Ｘ…旋回軸の回転中心線が位置している座標軸

Claims (8)

1. 研削盤用のインデックス装置において、
   旋回軸（８）の端面（８ａ）に、複数個のワークチャック（５）が設けられていることを特徴とする、コンパクト形インデックス装置。
2. 前記複数個のワークチャック（５）のそれぞれが装着されている複数個の主軸ユニット（３Ａ，３Ｂ）の、少なくとも１部分が、前記旋回軸（８）の中に収納されていることを特徴とする、請求項１に記載したコンパクト形インデックス装置。
3. 前記複数個のワークチャック（５）が、旋回軸（８）の中心線Ｘ−Ｘと同心の円周上に、該旋回軸（８）の中心点に関して対称に位置していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載したコンパクト形インデックス装着。
4. 前記仮想の円周上に配置されている複数個のワークチャック（５）同士の間に、ドレッサ（９）が配置されていることを特徴とする、請求項３に記載したコンパクト形インデックス装置。
5. 前記旋回軸（８）を支持している軸受（２）の中で最も径寸法の大きい軸受のインナレースよりも内側に、前記ワークチャック（５）の回転中心線が位置していることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載したコンパクト形インデックス装置。
6. 研削盤用のインデックス装置をコンパクトに構成する方法において、
   旋回軸（８）の中に複数個の主軸ユニット（３Ａ，３Ｂ）を収納し、旋回軸端面（８ａ）から複数個のワークチャック（５）を突出させて配置することを特徴とする、インデックス装置をコンパクトに構成する方法。
7. 前記旋回軸端面８ａに、その回転中心線と同心の円を想定し、該円弧上に３個もしくはそれ以上のワークチャック（５）を、周方向に等間隔で配置することを特徴とする、請求項６に記載したインデックス装置をコンパクトに構成する方法。
8. 前記同心円の円弧付近に、ワークチャック（５）とワークチャック（５）との間に位置せしめてドレッサ９を配置することを特徴とする、請求項７に記載した インデックス装置をコンパクトに構成する方法。

Images