JP2008142853A - 超仕上方法及び超仕上盤 - Google Patents

Abstract

【課題】機構の単純化による装置の故障防止及びコストの低減を図ると共に、加工精度の向上若しくは加工精度の長期にわたる維持が可能な超仕上方法及び超仕上盤を提供する。
【解決手段】砥石３２を仕上面に加圧接触させた状態で揺動させ、前記仕上面を研磨する超仕上方法であって、砥石３２を揺動させるオシレーション軸１２を軸支した支持体１３をベース１４から分離し且つ撓み変形する方向が平行に配された複数の板ばね１５により支持体１３とベース１４とを連結し、板ばね１５が撓み変形する方向に支持体１３をシリンダピストン１６で押圧して砥石３２をショートインデックスさせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、仕上面に超仕上加工を施す超仕上方法及び超仕上盤に関する。

例えばハードディスク装置のアームを軸支する玉軸受の内外輪の転動面には高精度な加工が要求され、一般には超仕上盤で超仕上加工が施される。

玉軸受の内外輪の転動面に超仕上加工を施す超仕上盤は、一般に、内外輪を回転させつつ、砥石を内外輪の転動面に加圧接触させ、同時に砥石を転動面の縦断面における円弧中心まわりに高速で揺動させて研磨する。このような構成の超仕上盤において、内外輪を回転させる主軸装置への当該内外輪の着脱のために、砥石の先端を転動面の溝から逃がす動作、いわゆる、砥石のショートインデックスが必要となる。

従来の超仕上盤において、砥石は、当該砥石を内外輪等のワークに加圧接触させるための加圧用シリンダピストンを備えたホルダに保持されている。そして、ホルダは、砥石を揺動させるためのオシレーション軸に上下にスライド移動可能に取り付けられるとともに、オシレーション軸を押圧する上下動用シリンダピストンを備えている。砥石のショートインデックスは、ホルダに設けられた上下動用シリンダピストンでオシレーション軸を押圧し、ホルダごと上下動することによりなされる。

ここで、加工時間を短縮するためには砥石の高速揺動化が必要で、そのため、砥石を保持するホルダの低イナーシャ化を図った超仕上盤が知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１に開示された超仕上盤は、オシレーション軸を偏心軸に内設し、ラックピニオン機構で偏心軸を回転させてオシレーション軸ごと上下動させ、それにより砥石をショートインデックスさせている。オシレーション軸ごと上下動させることで、揺動するホルダから上下動用シリンダピストンを省き、ホルダを軽量化することで、その低イナーシャ化を図っている。

特許文献２に開示された超仕上盤も、同様にオシレーション軸ごと上下動させている。そして、オシレーション軸の上下動には、リニアガイドと昇降シリンダまたはボールねじとが用いられている。

特開平０５−０３１６６５号公報 特開２００５−１２５４８１号公報

特許文献１に開示された超仕上盤は、オシレーション軸とは別に偏心軸を備え、さらに、偏心軸を回転させるためのラックピニオン機構を備えている。そのため、装置の構造が複雑で、装置の故障やコスト上昇の要因となる。

また、特許文献２に開示された超仕上盤は、オシレーション軸の上下動にリニアガイドと昇降シリンダまたはボールねじとを用いており、リニアガイドのガイド面の磨耗による仕上加工の精度の低下が懸念され、また、ガイド面の潤滑に用いられる潤滑油の飛散による作業環境の悪化が懸念される。さらに、オシレーション軸の上下動にボールねじを用いた場合に、ボールねじにも微小ながらバックラッシが存在するため砥石の高速な揺動によりオシレーション軸が微振動する可能性があり、オシレーション軸の微振動防止のためのクランプ機構を備えている。そのため、装置の構造が複雑で、装置の故障やコスト上昇の要因となる。

尚、特開平０９−２９０３４１号公報には、工作機械の送り装置に関し、ベースに対して相対移動するテーブルを板ばねで支持する技術が開示されており、テーブルの送りには送りねじが用いられている。砥石のショートインデックスでは、砥石やホルダの変位量は僅かなものであり、かかる変位量に対応して送りねじの回転角度も僅かとなる。そこで、送りねじ及びナットの接触面に偏磨耗が生じ短寿命となる虞がある。

本発明は、上述の不都合を解消するためになされたものであり、機構の単純化による装置の故障防止及びコスト低減を図ると共に、加工精度の向上若しくは加工精度の長期にわたる維持が可能な超仕上方法及び超仕上盤を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明に係る下記（１）の超仕上方法、及び下記（２）の超仕上盤により達成される。

（１）砥石を仕上面に加圧接触させた状態で揺動させ、前記仕上面を研磨する超仕上方法であって、前記砥石を揺動させるオシレーション軸を軸支した支持体をベースから分離し且つ撓み変形する方向が平行に配された複数の板ばねにより当該支持体と当該ベースとを連結し、前記板ばねが撓み変形する方向に前記支持体をシリンダピストンで押圧して前記砥石をショートインデックスさせることを特徴とする超仕上方法。
（２）仕上面を研磨する砥石を当該仕上面に加圧接触させるホルダと、前記ホルダを支持し、揺動させるオシレーション軸と、前記オシレーション軸を軸支する支持体と、前記支持体と分離したベースと、を備え、撓み変形する方向が平行に配された複数の板ばねにより前記支持体と前記ベースとが連結されており、前記板ばねが撓み変形する方向に前記支持体を押圧し、当該支持体を前記ベースに対して相対移動させるシリンダピストンを備えたことを特徴とする超仕上盤。

本発明によれば、支持体を板ばねで支持し、シリンダピストンで押圧して、板ばねを撓ませながらベースに対し支持体を相対変位させる。これにより、ショートインデックスのための機構を単純化することができ、装置の故障頻度を少なくし、また、コストを低減することができる。そして、リニアガイドなどのスライド部材を用いた場合のガイド面の磨耗の問題や潤滑の必要性を回避して、仕上加工の加工精度の維持、作業環境の改善を図ることができる。さらに、支持体をシリンダピストンで押し付けるので、オシレーション軸の微振動を抑制することができ、かかる微振動を抑制するためのクランプ機構を省くことができる。

尚、上記（１）の超仕上方法は、内径８ｍｍ以下の玉軸受の内外輪の転動面を研磨する場合に好適に適用され得る。また、上記（２）の超仕上盤は、前記仕上面が内径８ｍｍ以下の玉軸受の内外輪の転動面である場合に好適に適用され得る。即ち、ワークが内径８ｍｍ以下の玉軸受では、内外輪の転動面の溝深さは０．６ｍｍ以下なので、ショートインデックスにおける砥石の変位量は１ｍｍ〜１．２ｍｍあれば十分である。前記変位量に対してボールねじを用いた機構或いは送りねじを用いた機構によると、一般にボールは１回転未満の回転となり、また、ねじの回転も僅かであることから、ボールやねじが偏磨耗して短寿命となる虞がある。これに対し、本発明のように板ばねとシリンダピストンとを用いた機構によれば、前記問題を回避することができる。

以下、図を参照して本発明の超仕上方法及び超仕上盤の好適な実施形態を説明する。

図１は本発明の超仕上方法及び超仕上盤の一実施形態に係り、超仕上盤の一部破断正面図、図２は図１の超仕上盤の砥石及び当該砥石を保持するホルダ周りを示す要部断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の超仕上盤１０は、仕上面を研磨する砥石を当該仕上面に加圧接触させるホルダ１１と、ホルダ１１を支持し、揺動させるオシレーション軸１２と、オシレーション軸１２を軸支する支持体１３と、支持体１３と分離したベース１４と、を備えている。

ホルダ１１は、オシレーション軸１２の図１における背面側の端部に連結部材１８を介して取り付けられている。ホルダ１１は、連結部材１８に内装されて上下方向に動作する加圧用シリンダピストン３１を含み、加圧用シリンダピストン３１の下端には砥石３２が連設されている。

オシレーション軸１２は、不図示の駆動源により駆動され、高速で正逆回転を繰り返す。それにより、オシレーション軸１２の端部に取り付けられたホルダ１１及び砥石３２は、一体となって高速で揺動する。

オシレーション軸１２を軸支している支持体１３は、当該支持体１３の側方に配置されて基台１７に固定されたベース１４から分離されており、そして、ベース１４との間に２枚の板ばね１５を介して当該ベース１４と連結されている。２枚の板ばね１５は、それぞれの撓み変形する方向が上下方向に配され、そして、上下方向に整列して配置されている。よって、支持体１３は、２枚の板ばね１５を撓ませながら、ベース１４に対して傾くことなく上下動可能とされている。

支持体１３の上方には、ベース１４に固定されて上下方向に動作する上下動用シリンダピストン１６が配置されている。上下動用シリンダピストン１６は、上下方向に変位するそのピストンロッド２６において支持体１３の上面に設けられた当接部２１を押圧し、２枚の板ばね１５を撓ませながら支持体１３を降下させる。尚、上下動用シリンダピストン１６及び加圧用シリンダピストン３１は、油圧、空圧、又はその他の駆動方式を採ることができる。

支持体１３の下面にはストッパ２２が設けられ、基台１７の上面にはストッパ２２に対向してストッパ２５が設けられている。上下動用シリンダピストン１６による支持体１３の押圧が解除されている状態で、両ストッパ２２及び２５の間には隙間Ｌ１が設定されている。上下動用シリンダピストン１６に押圧された支持体１３は、この隙間Ｌ１だけ降下し、また降下した状態から上昇することができる。支持体１３が降下或いは上昇すると、オシレーション軸１２と共にホルダ１１及び砥石３２も降下或いは上昇する。即ち、ショートインデックスにおいて砥石３２は上下方向にＬ１変位することができる。

以上のように構成された超仕上盤１０は、以下のように動作する。尚、以下で、仕上加工が施されるワークはラジアル形の玉軸受の内輪とし、その転動面が仕上面であるものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

超仕上盤１０は、不図示の主軸装置に取り付けられた内輪１９の直上に砥石３２が位置するように配置される。内輪１９が回転を始めるとともに、上下動用シリンダピストン１６により押圧されて支持体１３が降下する。支持体１３の降下に伴い、オシレーション軸１２と共にホルダ１１及び砥石３２も降下し、砥石３２の先端が内輪１９の転動面に当該内輪１９の半径方向に接触する。

そして、ホルダ１１の加圧用シリンダピストン３１により砥石３２の先端が内輪１９の転動面に対し所定の圧に加圧される。同時にオシレーション軸１２が駆動され、砥石３２が内輪１９の転動面の縦断面における円弧中心まわりに高速で揺動する。それにより内輪１９の転動面は研磨され、当該転動面に超仕上加工が施される。

超仕上加工を終えた後、加圧用シリンダピストン３１による砥石３２の加圧が解除される。そして、上下動用シリンダピストン１６による支持体１３の押圧が解除されると、板ばね１５の弾性復元により支持体１３が上昇する。支持体１３の上昇に伴い、オシレーション軸１２と共にホルダ１１及び砥石３２も上昇し、砥石３２の先端が内輪１９の転動面の溝から当該内輪１９の半径方向に離脱する。それにより内輪１９は、砥石３２に干渉することなく、主軸装置から取り外される。

以上説明したように、本実施形態によれば、支持体１３を板ばね１５で支持し、上下動用シリンダピストン１６で押圧して、板ばね１５を撓ませながらベース１４に対し支持体を相対変位させている。これにより、ショートインデックスのための機構を単純化することができ、装置の故障頻度を少なくし、また、コストを低減することができる。そして、リニアガイドなどのスライド部材を用いた場合のガイド面の磨耗の問題や潤滑の必要性を回避して、仕上加工の精度の維持、作業環境の改善を図ることができる。さらに、支持体１３を上下動用シリンダピストン１６で押し付けるので、オシレーション軸１２の微振動を抑制することができ、かかる微振動を抑制するためのクランプ機構を省略することができる。

特に、内径８ｍｍ以下の玉軸受では、内外輪の転動面の溝深さは０．６ｍｍ以下なので、ショートインデックスにおける砥石３２の変位量は１ｍｍ〜１．２ｍｍあれば十分である。前記変位量に対してボールねじを用いた機構或いは送りねじを用いた機構によると、一般にボールは１回転未満の回転となり、また、ねじの回転も僅かであることから、ボールや送りねじが偏磨耗して短寿命となる虞があるが、本実施形態のように板ばね１５と上下動用シリンダピストン１６の機構によれば、かかる問題を回避することができ、好適である。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上述した実施形態では、ワークがラジアル形の玉軸受の内輪であるものとして説明したが外輪であってもよい。その場合、砥石の先端を鉤状に成形し、或いは鉤状に成形されたアームの先端に砥石を取り付けるなどして、外輪の内周にある転動面に砥石を接触させる。また、ワークはスラスト形の玉軸受の内外輪であってもよく、その場合、砥石を当該内外輪の軸方向に接触・離脱させる。

本発明の超仕上方法及び超仕上盤の一実施形態に係り、超仕上盤の一部破断正面図である。 図１の超仕上盤の砥石及び当該砥石を保持するホルダ周りを示す要部断面図である。

符号の説明

１０ 超仕上盤
１１ ホルダ
１２ オシレーション軸
１３ 支持体
１４ ベース
１５ 板ばね
１６ シリンダピストン
１９ 内輪

Claims (2)

1. 砥石を仕上面に加圧接触させた状態で揺動させ、前記仕上面を研磨する超仕上方法であって、
   前記砥石を揺動させるオシレーション軸を軸支した支持体をベースから分離し且つ撓み変形する方向が平行に配された複数の板ばねにより当該支持体と当該ベースとを連結し、
   前記板ばねが撓み変形する方向に前記支持体をシリンダピストンで押圧して前記砥石をショートインデックスさせることを特徴とする超仕上方法。
2. 仕上面を研磨する砥石を当該仕上面に加圧接触させるホルダと、
   前記ホルダを支持し、揺動させるオシレーション軸と、
   前記オシレーション軸を軸支する支持体と、
   前記支持体と分離したベースと、
   を備え、
   撓み変形する方向が平行に配された複数の板ばねにより前記支持体と前記ベースとが連結されており、
   前記板ばねが撓み変形する方向に前記支持体を押圧し、当該支持体を前記ベースに対して相対移動させるシリンダピストンを備えたことを特徴とする超仕上盤。

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