JP2008272841A - 超仕上盤用砥石揺動機構 - Google Patents

超仕上盤用砥石揺動機構 Download PDF

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【課題】簡単な操作で多種多様の軸受に対する超仕上げ加工を効率良く且つ低コストで施すことが可能な超仕上盤用砥石揺動機構を提供する。
【解決手段】砥石Tを振り角θで揺動させる揺動ユニットは、砥石を支持する砥石ホルダ8、砥石ホルダに連結された揺動軸10、揺動軸を振り角で揺動させる揺動装置12を備え、加工対象面に対する砥石の振り角中心の向きを所定の角度範囲Pで設定する角度設定ユニットは、揺動軸に固定されたコッター板14、コッター板を所定回転角度に位置決めする位置決め手段を備える。位置決め手段は、揺動軸が揺動自在に挿通され且つ常時垂線振り分け揺動に維持された揺動アーム16、コッター板を所定回転角度に設定する回転角度設定構造、コッター板を挟んで揺動アームとは反対側に配置され、揺動軸が揺動自在に挿通され且つ常時垂線振り分け揺動に維持されたナット板18を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、各種ワークの加工対象面に沿って砥石を揺動させて超仕上げ加工を施す超仕上盤に用いる砥石揺動機構に関する。
従来、例えば特許文献1をはじめとして各種の超仕上盤が知られており、超仕上盤による超仕上げ加工は、砥石の振り角中心の向きを加工対象面毎に設定して行われている。ここで、ワークの一例として、例えば単列深溝玉軸受2(図2(a))や単列アンギュラ玉軸受4(図2(b))、或いはボールねじサポート用スラストアンギュラ玉軸受6(図2(c))を想定し、それぞれの外輪2a,4a,6aの加工対象面(外輪軌道溝2g,4g,6g)に超仕上げ加工を施す場合について説明する。
この場合、外輪軌道溝2gの中心角αは0°となり、その中心角線L1は垂線となる(図3(a))。また、外輪軌道溝4gの中心角βは、0°以上となり、その中心角線L2は垂線(中心角線L1)に対して所定角度βだけ傾斜する(図3(b))。また、外輪軌道溝6gの中心角γは、β以上となり、その中心角線L3は垂線(中心角線L1)に対して所定角度γだけ傾斜する(図3(c))。
このような加工対象面(外輪軌道溝2g,4g,6g)に超仕上げ加工を施す場合には、例えば図4(a)〜(c)に示すように、砥石Tの振り角中心Tcの向きを各外輪軌道溝2g,4g,6gの中心角線L1,L2,L3に一致させる。そして、かかる状態において砥石Tを所定の振り角θで揺動させることで、当該外輪軌道溝2g,4g,6gに対する超仕上げ加工が行われている。
ところで、上述したような超仕上げ加工では、各外輪軌道溝2g,4g,6gの中心角線L1,L2,L3の傾きが互いに異なっているため、これに合わせて、砥石Tの振り角中心Tcの向きを調整する必要がある。ここで、振り角の向きを調整する方法としては、例えば図5(a),(b)に示すように、各外輪軌道溝2g,4gの中心角線L1,L2に振り角中心Tcの向きを一致させるように砥石Tを保持可能な専用ホルダH1,H2を個別に用意する方法、例えば図5(c)に示すように、1つのホルダHを回転させることで当該ホルダHに保持された砥石Tの振り角中心Tcの向きを各外輪軌道溝2g,4gの中心角線L1,L2に一致させる方法がある。
しかしながら、上述したような調整方法は、ある程度の熟練を要し、そのための操作(所謂、段取替え)も面倒であるため、超仕上げ加工に要するコストが上昇してしまうと共に、小ロット多型番に対応し難いものとなる。そこで、軸受の種類を問わずに誰でも扱えるシンプル性、小ロット多型番に対応できるフレキシブル性、段取り替えの容易性に優れた技術の開発が求められているが、現在そのような超仕上盤用砥石揺動機構は知られていない。
特開2004−209631号公報
本発明は、このような要望に応えるためになされており、その目的は、簡単な操作で多種多様の軸受に対する超仕上げ加工を効率良く且つ低コストで施すことが可能な超仕上盤用砥石揺動機構を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、加工対象面に対して砥石を所定の振り角で揺動させることにより、当該加工対象面に超仕上げ加工を施す超仕上盤に用いられた砥石揺動機構であって、砥石を所定の振り角で揺動させる揺動ユニットと、加工対象面に対する砥石の振り角中心の向きを所定の角度範囲で設定する角度設定ユニットとを備えている。この場合、角度設定ユニットは、砥石の振り角中心の向きを加工対象面に対して垂線となる角度から所定の傾き角度の範囲で設定可能に構成されている。なお、かかる構成では、砥石の振り角中心の向きは、加工対象面の中心角に一致している。
本発明において、揺動ユニットは、砥石を支持する砥石ホルダと、砥石ホルダに連結された揺動軸と、揺動軸を所定の振り角で揺動させる揺動装置とを備えており、揺動装置により揺動軸を動作させて当該揺動軸に連結された砥石ホルダを揺動することで、砥石ホルダに支持された砥石を所定の振り角で揺動させる。
本発明において、角度設定ユニットは、揺動軸に固定されたコッター板と、コッター板を所定の回転角度に位置決めする位置決め手段とを備えており、位置決め手段によりコッター板を所定の回転角度に位置決めすることで、砥石ホルダに支持された砥石の振り角中心の向きを所定の角度範囲で設定する。
この場合、位置決め手段は、揺動軸が揺動自在に挿通され且つ常時垂線振り分け揺動に維持された揺動アームと、コッター板を所定の回転角度に設定する回転角度設定構造と、コッター板を挟んで揺動アームとは反対側に配置されていると共に、揺動軸が揺動自在に挿通され且つ常時垂線振り分け揺動に維持されたナット板とを備えており、回転角度設定構造でコッター板を所定の回転角度に設定した状態で、コッター板を揺動アームとナット板とで挟持することにより、砥石ホルダに支持された砥石の振り角中心の向きを所定の角度範囲で設定する。
本発明によれば、簡単な操作で多種多様の軸受に対する超仕上げ加工を効率良く且つ低コストで施すことが可能な超仕上盤用砥石揺動機構を実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る超仕上盤用砥石揺動機構について、添付図面を参照して説明する。
図1に示すように、本実施の形態の砥石揺動機構は、加工対象面に対して砥石Tを所定の振り角θで揺動させることにより、当該加工対象面に超仕上げ加工を施す超仕上盤に用いられており、砥石Tを所定の振り角θで揺動させる揺動ユニットと、加工対象面に対する砥石Tの振り角中心Tc(図4(a)〜(c)参照)の向きを所定の角度範囲Pで設定する角度設定ユニットとを備えている。
揺動ユニットは、砥石Tを支持する砥石ホルダ8と、砥石ホルダ8に連結された揺動軸10と、揺動軸10を所定の振り角θで揺動させる揺動装置12とを備えている。この場合、砥石ホルダ8は、砥石Tを着脱自在(交換可能)に保持するホルダ本体8aを備えており、当該ホルダ本体8aに揺動軸10が連結されている。また、揺動軸10は、ホルダ本体8aから揺動装置12に向って直線状に延出されており、その延出端が後述する揺動アーム16を介して揺動装置12に連結されている。更に、揺動装置12は、図示しない駆動源(例えば、モータ)に連結されたクランク軸12aと、クランク軸12aと揺動アーム16とを連結する連結棒12bとを備えている。なお、連結棒12bは、揺動軸10の回転中心から偏心した位置で揺動アーム16に連結されている。
このような揺動ユニットによれば、駆動源(図示しない)を駆動してクランク軸12aを回転させると、その回転運動は、連結棒12bから揺動アーム16を介して揺動軸10に伝達され、当該揺動軸10を所定の振り角θで揺動させる。このときの揺動運動は、揺動軸10に連結された砥石ホルダ8(ホルダ本体8a)に伝達され、当該砥石ホルダ8を同一の振り角θで揺動させる。これにより、砥石ホルダ8に支持された砥石Tを振り角θで揺動させることができる。なお、砥石Tの振り角θは、例えばクランク軸12aの回転半径や、揺動アーム16に対する連結棒2bの連結位置などに応じて任意に設定することができる。また、揺動軸10とクランク軸12aとは、互いに定位置で固定された位置関係にあり、変動することが無いため、設定した振り角θは常に一定に維持される。
角度設定ユニットは、揺動軸10に固定されたコッター板14と、コッター板14を所定の回転角度に位置決めする位置決め手段とを備えている。この場合、コッター板14には、揺動軸10が挿通可能な挿通孔14hが貫通して形成されており、ここに揺動軸10を挿通させた状態でコッター板14から揺動軸10にコッタ(図示しない)を打ち込むことで、当該コッター板14が揺動軸10に固定されている。なお、このような固定方法以外に、例えば揺動軸10と挿通孔14hとを接着剤で固定する方法や、挿通孔14hの孔径を揺動軸10の外径よりも小さく設定し、挿通孔14hに揺動軸10を圧入して固定する方法などを適用しても良い。
また、位置決め手段は、揺動軸10が揺動自在に挿通され且つ垂線振り分け揺動に維持された揺動アーム16と、コッター板14を所定の回転角度に設定する回転角度設定構造と、コッター板14を挟んで揺動アーム16とは反対側に配置されていると共に、揺動軸10が揺動自在に挿通され且つ垂線振り分け揺動に維持されたナット板18とを備えている。なお、揺動アーム16、コッター板14、ナット板18の配置の順番として、図面では揺動装置12から砥石ホルダ8に向って、揺動アーム16、コッター板14、ナット板18の順に並べたが、例えば使用環境や使用目的に応じて、ナット板18、コッター板14、揺動アーム16の順に並べても良い。
揺動アーム16には、揺動軸10が挿通可能な挿通孔16hが貫通して形成されていると共に、挿通孔16hには、揺動軸10が揺動フリーな状態で挿通されている。また、揺動アーム16は、挿通孔16hに挿通された揺動軸10が揺動しても、常時垂線振り分け揺動(垂線に対して0°の振り分け角を振る状態)を維持するように位置決めされている。更に、揺動アーム16は、垂線振り分け揺動を維持しつつ揺動軸10に沿って移動可能に構成されている。
ナット板18には、揺動軸10が挿通可能な挿通孔18hが貫通して形成されていると共に、挿通孔18hには、揺動軸10が揺動フリーな状態で挿通されている。また、ナット板18は、挿通孔18hに挿通された揺動軸10が揺動しても、常時垂線振り分け揺動(垂線に対して0°の振り分け角を振る状態)を維持するように位置決めされている。更に、ナット板18は、垂線振り分け揺動を維持しつつ揺動軸10に沿って移動可能に構成されている。
また、揺動アーム16には、その挿通孔16hの両側にそれぞれ例えば2本のボルト20が当該挿通孔16hに対して同心円上に貫通して配置されている。これに対応して、コッター板14には、その挿通孔14hの両側に各2本のボルト20を挿通可能な円弧形状の長孔14gが当該挿通孔14hに対して同心円上に貫通して形成されている。また、ナット板18には、その挿通孔18hの両側に各2本のボルト20を締結可能な2個のボルト孔18gが当該挿通孔18hに対して同心円上に配置されている。
この場合、コッター板14を所定の回転角度に設定した状態で、当該コッター板14に向けて揺動アーム16及びナット板18を揺動軸10に沿って移動させ、これら揺動アーム16及びナット板18をコッター板14に当接させる。この状態において、揺動アーム16に貫通させた4本のボルト20をコッター板14の長孔14gを通してナット板18のボルト孔18gに締め込むことで、その締込量に応じた力でコッター板14を揺動アーム16とナット板18とで挟持することができる。このとき、コッター板14が所定の回転角度に位置決め固定され、その結果、砥石ホルダ8に支持された砥石Tの振り角中心Tc(図4(a)〜(c)参照)の向きが所定の角度範囲Pで設定される。
なお、図面では、4本のボルト20を同心円上に配置した構成を例示したが、当該ボルト20の数や配置は、例えば揺動アーム16やナット板18並びにコッター板14の大きさや形状、或いは、砥石揺動機構の使用目的や使用環境などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。要するに、コッター板14を揺動アーム16とナット板18とで挟持して、当該コッター板14を所定の回転角度に位置決め固定できれば、ボルト20の数や配置は任意に設定することができる。
また、位置決め手段には、コッター板14を所定の回転角度に設定する回転角度設定構造が設けられている。ここで、回転角度設定構造は、常時非揺動状態に維持された揺動アーム16及びナット板18のいずれか一方に設けることが好ましい。なお、図面には一例として、揺動アーム16に回転角度設定構造を設けた構成が示されている。この場合、回転角度設定構造は、コッター板14に突設されたボス14aを所定量だけ移動させることで、当該コッター板14を所定の回転角度に設定するようになっている。
具体的に説明すると、回転角度設定構造は、揺動アーム16からコッター板14のボス14aの両側に向けて平行に延出した一対の枠体22と、一対の枠体22の両外側から当該枠体22相互間に向けて互いに対向して捩じ込まれた一対の押付ボルト24a,24bと、一対の枠体22の両外側から当該枠体22相互間に向けて互いに対向して捩じ込まれた一対のストッパボルト26a,26bとを備えている。この場合、コッター板14のボス14aは、押付ボルト24a,24b相互間及びストッパボルト26a,26b相互間に位置付けられ、これら各ボルト24a,24b,26a,26bを操作して、それぞれの捩じ込み量を調節することで、ボス14aの移動量を設定することができる。
例えば各ストッパボルト26a,26bの捩じ込み量を操作した状態において、一方の押付ボルト24aを捩じ込んでボス14aを押圧し、当該ボス14aを他方のストッパボルト26bの当接端26tに押し付ける。このとき、ボス14aは、一方の押付ボルト24aと他方のストッパボルト26bとの間で挟持された状態となる。
この場合、一方の押付ボルト24aで押圧されたボス14aが他方のストッパボルト26bの当接端26tに当接するまでの移動量に対応して、コッター板14が所定の回転角度に設定される。
一方、この状態からコッター板14を反対方向に回転させる場合には、他方の押付ボルト24bを捩じ込んでボス14aを押圧し、当該ボス14aを一方のストッパボルト26aの当接端(図示しない)に押し付ける。このとき、ボス14aは、他方の押付ボルト24bと一方のストッパボルト26aとの間で挟持された状態となる。
この場合、他方の押付ボルト24bで押圧されたボス14aが一方のストッパボルト26aの当接端(図示しない)に当接するまでの移動量に対応して、コッター板14が所定の回転角度に設定される。
なお、コッター板14には、指針アセンブリ28が固定されており、一方、揺動アーム16には、角度目盛Mが形成されている。このような構成において、ボス14aの移動に伴ってコッター板14が回転すると、コッター板14に固定された指針アセンブリ28も同方向に回転する。このとき、指針アセンブリ28の指針28tが揺動アーム16の角度目盛Mに沿って移動する。そして、上述したようにボス14aが押付ボルト24a,24bとストッパボルト26a,26bとの間で挟持された際に、指針28tが指している角度目盛Mを読み取ることで、コッター板14の回転角度を目視的に計測することができる。
次に、砥石揺動機構の動作について、例えば単列深溝玉軸受2(図2(a))及び単列アンギュラ玉軸受4(図2(b))の外輪軌道溝2g,4gを加工対象面として説明する。この場合、外輪軌道溝2gの中心角線L1は垂線となり(図3(a))、一方、外輪軌道溝4gの中心角線L2は垂線(中心角線L1)に対して所定角度βだけ傾斜する(図3(b))。このような加工対象面(外輪軌道溝2g,4g)に超仕上げ加工を施す場合には、砥石Tの振り角中心Tcの向きを各外輪軌道溝2g,4gの中心角線L1,L2に一致させる必要がある(図4(a),(b))。
まず、例えば一方の押付ボルト24aによってボス14aを他方のストッパボルト26bに押し付けて、当該ボス14aを一方の押付ボルト24aと他方のストッパボルト26bとの間で挟持する。なお、他方のストッパボルト26bの捩じ込み量は、予め設定した量値に設定しておく。そして、ボルト20締め込んでコッター板14を揺動アーム16とナット板18とで挟持する。このとき、コッター板14は所定の回転角度に設定され、これにより、砥石Tは、その振り角中心Tcの向きが外輪軌道溝2gの中心角線L1(垂線)に一致した状態に位置決めされる(図4(a))。
この状態において、クランク軸12aを回転して揺動アーム16を揺動させと、その揺動運動が揺動軸10を介して砥石ホルダ8(ホルダ本体8a)に伝達され、当該砥石ホルダ8を所定の振り角θで揺動させる。これにより、砥石ホルダ8に支持された砥石Tが同一の振り角θで揺動することで、単列深溝玉軸受2の外輪軌道溝2gに対する超仕上げ加工が行われる。
次に、単列アンギュラ玉軸受4の外輪軌道溝4gに超仕上げ加工を施す場合、一方のストッパボルト26aの捩じ込み量を予め設定した量値に設定すると共に、一方の押付ボルト24aの捩じ込み量を当該ストッパボルト26aの捩じ込み量よりも少なく調節する。この後、他方の押付ボルト24bによってボス14aを一方のストッパボルト26aに押し付けて、当該ボス14aを他方の押付ボルト24bと一方のストッパボルト26aとの間で挟持する。そして、ボルト20締め込んでコッター板14を揺動アーム16とナット板18とで挟持する。このとき、コッター板14は、垂線(中心角線L1)から所定角度βだけ回転した角度に設定される。これにより、砥石Tは、その振り角中心Tcの向きが外輪軌道溝4gの中心角線L2に一致した状態に位置決めされる(図4(b))。
この状態において、クランク軸12aを回転して揺動アーム16を揺動させと、その揺動運動が揺動軸10を介して砥石ホルダ8(ホルダ本体8a)に伝達され、当該砥石ホルダ8を所定の振り角θで揺動させる。これにより、砥石ホルダ8に支持された砥石Tが同一の振り角θで揺動することで、単列アンギュラ玉軸受4の外輪軌道溝4gに対する超仕上げ加工が行われる。
以上、本実施の形態によれば、コッター板14を所定角度に回転させるだけで、砥石ホルダ8に支持された砥石Tの振り角中心Tc(図4(a)〜(c)参照)の向きを所定の角度範囲Pで設定することができる。この場合、コッター板14の回転角度の設定は、回転角度設定構造によってコッター板14のボス14aを所定量移動させるだけで簡単に且つ効率良く行うができる。これにより、従来の振り角調整法に比べて手間がかからず、熟練も不要となる。また、多種類の加工対象面(外輪軌道溝2g,4g,6g)に超仕上げ加工を施すことができる。更に、従来のように専用ホルダを用意する必要も無いので、超仕上げ加工に要するコストを低減することができる。
なお、上述した実施の形態では、コッター板14のボス14aを各ストッパボルト26a,26b間で往復させ、2つの異なる中心角線L1,L2に対して砥石Tの振り角中心Tcの向きを一致させる場合を想定して説明したが、これ以外の範囲でコッター板14を自由に回転させる場合には、回転角度設定構造を取り外せば良い。この場合、コッター板14の回転角度は、指針アセンブリ28の指針28tが指している角度目盛Mを読み取ることで、コッター板14の回転角度を目視的に正確に計測することができる。これにより、加工対象面の種類を問わず、砥石Tの振り角中心Tcの向きを加工対象面毎に正確に設定することが可能となる。
また、上述した実施の形態において、コッター板14の回転範囲は、当該コッター板14に形成された長孔14gの寸法に応じて設定されることになるが、例えばナット板18に複数種類のボルト孔18gを形成し、ボルト20を抜きさしすることで、長孔14g以上の角度範囲に亘ってコッター板14を回転させることができる。これにより、当該砥石揺動機構で超仕上げ加工を行うことが可能な加工対象面の種類や形状などの自由度を更に向上させることが可能となる。
なお、上述した実施の形態では、外輪軌道溝2g,4gに超仕上げ加工を施す場合を想定して説明したが、これに限定されることは無く、本発明は、内輪の軌道溝に対して超仕上げ加工を施す場合にも適用することができる。
本発明の一実施の形態に係る超仕上盤用砥石揺動機構の構成を示す分解斜視図。 (a)は、単列深溝玉軸受の内外輪の構成を示す断面図、(b)は、単列アンギュラ玉軸受の内外輪の構成を示す断面図、(c)は、ボールねじサポート用スラストアンギュラ玉軸受の内外輪の構成を示す断面図。 (a)は、図2(a)の外輪軌道溝の中心角線の構成を示す断面図、(b)は、図2(b)の外輪軌道溝の中心角線の構成を示す断面図、(c)は、図2(c)の外輪軌道溝の中心角線の構成を示す断面図。 (a)は、図3(a)の外輪軌道溝に超仕上げ加工を施している状態を示す断面図、(b)は、図3(b)の外輪軌道溝に超仕上げ加工を施している状態を示す断面図、(c)は、図3(c)の外輪軌道溝に超仕上げ加工を施している状態を示す断面図。 (a)は、専用ホルダで砥石の振り角中心の向きを中心角線に一致させた構成を示す断面図、(b)は、専用ホルダで砥石の振り角中心の向きを異なる傾きの中心角線に一致させた構成を示す断面図、(c)は、1つのホルダで砥石の振り角中心の向きを互いに異なる傾きの中心各線に一致させた構成を示す断面図。
符号の説明
8 砥石ホルダ
10 揺動軸
12 揺動装置
14 コッター板
16 揺動アーム
18 ナット板
T 砥石
θ 振り角
P 振り角中心の角度範囲

Claims (6)

  1. 加工対象面に対して砥石を所定の振り角で揺動させることにより、当該加工対象面に超仕上げ加工を施す超仕上盤に用いられた砥石揺動機構であって、
    砥石を所定の振り角で揺動させる揺動ユニットと、
    加工対象面に対する砥石の振り角中心の向きを所定の角度範囲で設定する角度設定ユニットとを備えていることを特徴とする超仕上盤用砥石揺動機構。
  2. 角度設定ユニットは、砥石の振り角中心の向きを加工対象面に対して垂線となる角度から所定の傾き角度の範囲で設定可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の超仕上盤用砥石揺動機構。
  3. 砥石の振り角中心の向きは、加工対象面の中心角に一致することを特徴とする請求項2に記載の超仕上盤用砥石揺動機構。
  4. 揺動ユニットは、砥石を支持する砥石ホルダと、砥石ホルダに連結された揺動軸と、揺動軸を所定の振り角で揺動させる揺動装置とを備えており、
    揺動装置により揺動軸を動作させて当該揺動軸に連結された砥石ホルダを揺動することで、砥石ホルダに支持された砥石を所定の振り角で揺動させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の超仕上盤用砥石揺動機構。
  5. 角度設定ユニットは、揺動軸に固定されたコッター板と、コッター板を所定の回転角度に位置決めする位置決め手段とを備えており、
    位置決め手段によりコッター板を所定の回転角度に位置決めすることで、砥石ホルダに支持された砥石の振り角中心の向きを所定の角度範囲で設定することを特徴とする請求項4に記載の超仕上盤用砥石揺動機構。
  6. 位置決め手段は、揺動軸が揺動自在に挿通され且つ常時垂線振り分け揺動に維持された揺動アームと、コッター板を所定の回転角度に設定する回転角度設定構造と、コッター板を挟んで揺動アームとは反対側に配置されていると共に、揺動軸が揺動自在に挿通され且つ常時垂線振り分け揺動に維持されたナット板とを備えており、
    回転角度設定構造でコッター板を所定の回転角度に設定した状態で、コッター板を揺動アームとナット板とで挟持することにより、砥石ホルダに支持された砥石の振り角中心の向きを所定の角度範囲で設定することを特徴とする請求項5に記載の超仕上盤用砥石揺動機構。
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