JP2007152460A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ビビリマ−ク（ビレ）の無い研削加工ワ−クを得る。
【解決手段】 受動型の制振装置３０を砥石軸１６頭上位置であって、砥石車１７に近い位置の砥石頭１５の頭上に搭載する研削装置１０。研削加工時の砥石頭の振動が受動型の制振装置３０により減衰され、ビビリマ−クの無い研削加工ワ−クを得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、平面研削装置、円筒研削装置、成型研削装置等の金属製ワークピースを研削加工する研削装置に関する。特に、回転砥石の砥石頭の振動を抑制し、研削加工されるワ−クピ−スにビビリマーク（砥石車の軌跡であるビレ）が発生しない研削装置に関する。

回転砥石により研削加工される金属製ワークピース表面にビビリマークが発生しない研削方法および研削装置は、数多く提案されている。例えば、砥石軸の軸受けに取り付けられた振動センサと、該振動センサにより検出した振動の信号を受信して解析するための周波数解析機構と、砥石軸の回転数を検知する回転計と、砥石軸の回転数の整数倍と前記振動センサにより検出した振動の周波数が一致し共振によるビビリ振動が発生して振動の振幅が一定水準を超えている時に警報を発する演算装置と、該警報を受信して砥石軸の回転数を変更する回転数制御装置とを具備してなる砥石異常振動監視装置を備えた金属ストリップ研削装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、長尺のロ−ル状被加工物の端部をセンタ支持すると共に中間部をシューにより支持して被加工物をその軸方向に砥石に対して相対的に横送りしながら被加工物を外面研削する円筒研削盤において、前記砥石の研削抵抗を検出する手段と、該検出手段の検出値を設定値と比較し、当該比較値に応じて砥石と被加工物との相対横送り駆動速度を変更する制御手段とを備えた円筒研削装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

また、砥石電動機を付勢して砥石電動機を回転すると共に加工物を回転した状態で回転砥石と加工物を近づけるように送る第１の工程と、上記第１の工程と同様に砥石電動機及び加工物を回転したまま荒送りをして粗研削する第２の工程と、上記第２の工程に続けて加工物を回転して仕上送りをして仕上研削をする際に仕上研削中の全部又は一部の間、砥石電動機を消勢して砥石電動機から回転砥石までの運動部分の惰性による回転力で砥石が回転した状態を続けて仕上研削する第３の工程を経由してビビリマ−クの発生を抑制した円筒研削方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

また、非真円形工作物の形状を特定するデータと砥石径に応じて、主軸の回転角と砥石台送り軸の位置との関係を示すプロフィルデータを有し、前記プロフィルデータに応じて前記非真円形工作物の加工を数値制御する制御手段とを備えた工作機械の制御システムにおいて、砥石台送り用サーボモータの位置検出器より現在値を読み取り記憶する第１記憶手段と、前記第１記憶手段により記憶された現在値より前記砥石台送り用サーボモータの基本振動数を算出する第１算出手段と、非真円形工作物と砥石との接点速度および前記第１算出手段で求められた前記砥石台送り用サーボモータの基本振動数から非真円形工作物のビビリ幅を算出する第２算出手段と、前記第２算出手段より求められた前記非真円形工作物のビビリ幅と事前に設定されている非真円形工作物の許容ビビリ幅とを比較する比較手段と、前記比較手段により前記第２算出手段にて求められた前記非真円形工作物のビビリ幅が前記非真円形工作物の許容ビビリ幅より大きいと判断された場合には、非真円形工作物のビビリ幅を抑えるための前記接点速度の上限速度を算出する第３算出手段と、前記第３算出手段により算出された前記上限速度を達成するためのオーバライド値を算出する第４算出手段と、前記第４算出手段を主軸１回転にわたり求め、新たなオーバライド値として記憶する第２記憶手段と、前記第２記憶手段により求められたオーバライド値に基づいて前記主軸を数値制御する位置制御手段を備えた工作機械の制御システムも提案されている（特許文献４参照。）。

さらに、研削装置の砥石頭の砥石軸に取り付けられた砥石車を用いてワ−クと砥石車の相対的な動きによりワ−クに切り込みをかけながら研削する方法において、ワ−クに研削液を供給しつつ、砥石軸の左右上下に備えられた少なくとも４つの振動発生器より振動を与えながら研削を行う研削方法も提案されている（特許文献５参照。）。

特開平５−６９２７９号公報 特開平７−６０６４０号公報 特開２００１−３８５８６号公報 特開２００２−２３９８７１号公報 特開２００５−３４９３２号公報

従来のビビリマ−ク発生防止方法は、振動センサー（加速センサーを含む）や抵抗センサーを使用して異常振動を検出し、これを打ち消す砥石軸の回転数の補正（変化）作業が必要である能動型のものであり、加工プログラムソフトの条件設定が必要であった。本発明者は、高層ビルディング屋上に設置されている屋上型制振装置を研削装置の砥石頭に搭載できる程度に小型化し、この小型化した制振装置を砥石頭に搭載すれば、制振装置の付加質量体が砥石頭の揺れを打ち消すように作動して振動エネルギーを吸収するので、加工ワークピースにビビレマークが発生しないであろうと着想し種々の屋上型制振装置を検討したところ、パッシブ・マス・ダンパー(Passive Mass Damper)が小型化の屋上型制振装置に適することを見出した。

本発明は、砥石頭の振動を受けて自発的にその振動を減衰できる受動型の屋上型制振装置を砥石頭に搭載することにより、ビビレマークが発生しないワークピースを研削可能ならしめる研削装置を提供するものである。

請求項１の発明は、受動型の制振装置を砥石軸頭上位置であって、砥石車に近い位置の砥石頭の頭上に搭載する研削装置を提供するものである。

請求項２の発明は、受動型の制振装置が、平面矩形状に形成してなる枠体を上下に間隔を存して３層に重ね合わせ、上側枠体と中間枠体間の数個所に、対向面が凹弧面に形成された上下挟圧部材間にこれらの凹弧面で挟圧された状態で転動するローラを介在させてなる第１制振機構をそれらのローラを同一方向に向けた状態で介在させると共に中間枠体と下側枠体間の数個所に上記第１制振機構と同一構造を有する第２制振機構をそのローラが第１制振機構のローラと直交する方向に配した状態にして介在させ、さらに、上下に対向した枠体の対向面において、下側の枠体上に粘性流体を収容している溝部材を配設し、上側の枠体の下面に該溝部材内を上記ローラの転動方向に移動可能に抵抗板を固着している構造であることを特徴とする、請求項１に記載の研削装置を提供するものである。

研削装置の砥石頭が制振装置のローラ転動方向に揺れた場合、上側枠体に吊支されているウエイトが上側枠体と一体的に所定周期の位相遅れでもって制振機構を介して振動を開始し、制振機構の上部挟圧部材がローラを介して下部挟圧部材の凹弧面上を揺動することにより砥石頭の振動エネルギーを吸収して確実に制振することができる。また、下側枠体に対して上側枠体が制振機構を介して揺動した場合、その揺動方向に下側枠体の上面に固着している粘性流体収容溝部材内を上側枠体の下面に取付けている抵抗板が相対的に移動し、粘性流体の粘性抵抗によって種々の周波数の振動を含んでいる地震の変動振動を吸収することができる。

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は砥石頭の頭上に受動型の制振装置を搭載した本発明の研削装置の斜視図、図２は受動型の制振装置の斜視図、図３は受動型の制振装置を図１に示す砥石車半径方向から見た正面図、図４は受動型の制振装置を図１に示す砥石車厚み方向から見た正面図、および、図５は別の態様を示す受動型の制振装置の正面図である。

図１に示す研削装置１０において、１１はベッド、１２はコラム、１３は案内レ−ル、１４はコラム駆動用モ−タ、１５は砥石頭、１６は砥石軸、１７は砥石車、１８は砥石頭昇降用モ−タ、１９は砥石車回転駆動モ−タ、２０は左右移動テ−ブル、２１は案内レ−ル、２２はワ−ク、２３は左右移動テ−ブル駆動用モ−タ、２４はボ−ルネジ、２５はドレッサ、２６は単石ダイヤモンドドレス刃、２７は磁気チャック、３０は受動型の制振装置である。

ワーク２２の研削は、ワ−クを左右移動テーブル２０上の磁気チャック２７に載置し、テーブル駆動用モ−タ２３を駆動してその回転駆動力をボ−ルネジ２４に伝達し、図示されていない螺合体に下面が固定された左右移動テーブル２０を往復移動させつつ、砥石車回転駆動モ−タ１９で砥石車１７を回転させ、砥石頭昇降用モ−タ１８で砥石軸を下降させて砥石車の外周面（研削面）をワーク表面に当接させてワークの研削を開始する。
コラム駆動用モータ１４の駆動によるコラム１２の前後移動に連れての砥石車１７の前後移動と組み合わせてトラバース研削加工、プランジ研削加工、シフトプランジ研削加工等を行うことができる。

受動型の制振装置３０は、ビルディング屋上据え付け型の制振装置としてその構造は知られている。一般に受動型の制振装置３０は、上下移動と左右移動および／または上下移動と前後移動可能な制振部材、これを上方から抑える付加質量体、および前記制振部材の振動を減衰させる粘性流体を備える。本発明では、それを一辺が１０〜３０ｃｍの小型化製品にして利用する。

例えば、特開平１０−８２２０８号公報には、図５に示す受動型の制振装置３０が開示されている。この制振装置３０は、平面矩形状に形成してなる枠体３１，３２，２３を上下に間隔を存して３層に重ね合わせ、上側枠体３１と中間枠体３２間の数個所に、対向面が凹弧面に形成された上下挟圧部材３４ａ，３４ｂ間にこれらの凹弧面で挟圧された状態で転動するローラ３５を介在させてなる第１制振機構３６をそれらのローラを同一方向に向けた状態で介在させると共に中間枠体３２と下側枠体２３間の数個所に上記第１制振機構と同一構造を有する第２制振機構３７をそのローラ３５’が第１制振機構のローラと直交する方向に配した状態にして介在させ、さらに、上記上側枠体と中間枠体および下側枠体とで囲まれた空間中央部に上側枠体に吊支させたウエイト３８を配設するとともに、上下に対向した枠体の対向面において、下側の枠体上に粘性流体を収容している溝部材を配設し、上側の枠体の下面に該溝部材内を上記ローラの転動方向に移動可能に抵抗板４０を固着している構造の制振装置３０を開示する。

また、特開２００５−１７１６４１号公報は、上面に開口を有する円柱状の穴と、該穴に連通した粘性流体貯蔵室とを有するマスと、該マスを所定範囲で水平方向に変位自在に支持するマス支持部と、該マスに水平方向の振動を生じさせて制振させる制振機構とを備え、前記制振機構は、前記マスに上下動可能に嵌装された上下動部材と、該上下動部材の上面から所定高さで突出された回動自在なボールと、該ボールを押える凹部が下面に形成された押え部材と、前記上下動部材を上方に付勢する弾性部材と、前記上下動部材に粘性抵抗を付与する粘性流体とを含むものとされてなり、前記マス支持部は、基板と、該基板に設けられた枠と、該枠内に配設された転動体とを備えてなる受動型の制振装置が開示されている。

図２、図３および図４に示す受動型の制振装置３０は、特開平１０−８２２０８号公報で開示された受動型の制振装置を一部改良したもので、平面矩形状に形成してなる枠体３１，３２，３３を上下に間隔を存して３層に重ね合わせ、上側枠体３１と中間枠体３２間の数個所に、対向面が凹弧面に形成された上下挟圧部材３４ａ，３４ｂ間にこれらの凹弧面で挟圧された状態で転動するローラ３５を介在させてなる第１制振機構３６をそれらのローラを同一方向に向けた状態で介在させると共に中間枠体３２と下側枠体３３間の数個所に上記第１制振機構と同一構造を有する第２制振機構３７をそのローラ３５’が第１制振機構のローラ３５と直交する方向に配した状態にして介在させ、さらに、上記上側枠体と中間枠体とでおよび中間枠体と下側枠体とで囲まれた空間中央部において下側の枠体３２，３３上に粘性流体を収容している溝部材(粘性体ダンパー)３９，３９’を配設し、上側の枠体３１，３２の下面に該溝部材３９，３９’内を上記ローラの転動方向に移動可能に抵抗板４０を固着し、その抵抗板４０の下部を溝部材３９，３９’内の粘性流体に没入させている構造の制振装置３０である。各枠体３１，３２，３３は、フランジ３１ａ，３２ａ，３３ａ内に錘（ウエイト）３１ｂ，３２ｂ，３３ｂを内在させた構造を採り、付加質量体の役目をなしている。

粘性流体としては、シリコンオイル、シリコーン変性エチレン・プロピレン共重合体ゴム、液状水添スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、液状水添スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴム、カルボキシル基や水酸基等の官能基を有するネオプレンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム等の液状ラバーなどが使用できる。なかでも、可塑度が３０〜４２０のシリコン系未加硫ゴムが好ましい。

受動型の制振装置３０は、砥石軸１６頭上位置であって、砥石車１７に近い位置の砥石頭１５の頭上にボルトナット４１等で固定して搭載する。この際、ローラ３５または３５’を支持するロッド３５ａ，３５ａ’の一方が砥石軸１６に対し平行で、他方が直交するように据え付ける。この際、制振装置３０と砥石軸１５間に制振パッド４２を設けると付加質量体である上側枠体３１，中間枠体３２および下側枠体３３の上下方向振動エネルギィの減衰を速めることができる。また、ローラ３５，３５’の外周にギヤ−歯を設け、上下挟圧部材３４ａ，３４ｂ，３４ａ’３４ｂ’の内周にピニオンラック溝を付した構造としてもよい。

前記制振パッド４２の素材としては、カルボキシル基や水酸基等の官能基を有するネオプレンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム等の液状ラバーに、アクリル系ビニル単量体、硬化剤を配合した液状接着剤組成物が使用される。この組成物は、更に、ポリエ−テルポリオール・ポリイソシアネートウレタンエラストマー、エチレン・プロピレン・ブタジエン共重合体ゴム、エチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴム、水添スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、水添スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、低密度ポリエチレン等の軟質樹脂またはエラストマー、炭酸カルシウム、酸化チタン、クレイ、アスファルト等の充填材、酸化防止剤などを含有していてもよい。

制振パッド４２は、積層構造であってもよい。例えば、予め芯材となる高減衰ゴムの層を半加硫し、この高減衰ゴムの表裏面に制振接着剤組成物を塗布した後、砥石頭１５上に置き、この上に小型の受動型の制振装置３０を載せることにより型押しし、ついで、硬化させることにより高減衰ゴムの層とゴムの層とが一体化された制振パッドとすることができる。制振パッドの厚みは、１〜５ｍｍで充分である。

砥石頭の頭上に受動型の制振装置３０を設置した状態において、砥石頭１５が左右方向（砥石車の半径方向）に振動すると、付加質量体である上側枠体３１および中間枠体３２も所定周期の位相遅れでもって同一方向に揺動を開始し、砥石軸１５の振動エネルギーが付加質量体３１，３２の振動エネルギーに変換されて砥石軸の揺れが抑制されるものである。この場合、付加質量体３１，３２の揺動は、砥石軸の揺れ方向に凹弧面を設けた上下挟圧部材３４ａ’，３４ｂ’を有する制振機構によって行われ、砥石頭１５が左右方向（砥石車の半径方向）に揺れると、一方の制振装置の上下挟圧部材３４ａ’，３４ｂ’がこれらの部材の対向凹弧面間に介在させているローラ３５’の転動を介して左右方向に相対的に揺動する。

砥石頭１５が前後方向（砥石車の厚み方向）に振動すると、付加質量体である上側枠体３１も所定周期の位相遅れでもって同一方向に揺動を開始し、砥石軸１５の振動エネルギーが付加質量体３１の振動エネルギーに変換されて砥石軸の揺れが抑制されるものである。この場合、付加質量体３１の揺動は、砥石軸の揺れ方向に凹弧面を設けた上下挟圧部材３４ａ，３４ｂを有する制振機構によって行われ、砥石頭１５が前後方向（砥石車の厚み方向）に揺れると、一方の制振装置の上下挟圧部材３４ａ，３４ｂがこれらの部材の対向凹弧面間に介在させているローラ３５の転動を介して左右方向に相対的に揺動する。また、下側枠体に対して上側枠体が制振機構を介して揺動した場合、その揺動方向に下側枠体の上面に固着している粘性流体収容溝部材内を上側枠体の下面に取付けている抵抗板が相対的に移動し、粘性流体の粘性抵抗によって種々の周波数の振動を含んでいる地震の変動振動を吸収することができる。従って、これらの制振装置３５，３５’により砥石頭１５に作用する水平面方向における前後左右いずれの方向、上下方向の振動も制振し得るのである。

受動型の制振装置３０は、上下移動と左右移動および／または上下移動と前後移動可能な制振部材、これを上方から抑える付加質量体、および前記制振部材の振動を減衰させる粘性流体を備える制振装置３０であり、砥石頭１５上に搭載できる小型のものであるならいずれの受動型の制振装置３０でも使用できる。

本発明の受動型の制振装置３０を砥石頭１５頭上に搭載した研削装置１０は、ビビリ模様のない外観の優れた研削加工機ワ−クを与える。

砥石頭の頭上に受動型の制振装置を搭載した本発明の研削装置の斜視図である。 受動型の制振装置の斜視図である。 受動型の制振装置を図１に示す砥石車半径方向から見た正面図である。 受動型の制振装置を図１に示す砥石車厚み方向から見た正面図である。 別の態様を示す受動型の制振装置の正面図である。

符号の説明

１０ 研削装置
１５ 砥石頭
１６ 砥石軸
１７ 砥石車
３０ 受動型の制振装置
３９ 粘性流体を収納する溝部材（粘性体ダンパー）
４０ 抵抗板

Claims (2)

1. 受動型の制振装置を砥石軸頭上位置であって、砥石車に近い位置の砥石頭の頭上に搭載する研削装置。
2. 受動型の制振装置が、平面矩形状に形成してなる枠体を上下に間隔を存して３層に重ね合わせ、上側枠体と中間枠体間の数個所に、対向面が凹弧面に形成された上下挟圧部材間にこれらの凹弧面で挟圧された状態で転動するローラを介在させてなる第１制振機構をそれらのローラを同一方向に向けた状態で介在させると共に中間枠体と下側枠体間の数個所に上記第１制振機構と同一構造を有する第２制振機構をそのローラが第１制振機構のローラと直交する方向に配した状態にして介在させ、さらに、上下に対向した枠体の対向面において、下側の枠体上に粘性流体を収容している溝部材を配設し、上側の枠体の下面に該溝部材内を上記ローラの転動方向に移動可能に抵抗板を固着している構造であることを特徴とする、請求項１に記載の研削装置。

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