JP2009072844A - 研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】ツルーイング装置の位置をより適切にすることで、より小型化してフロアスペースを削減することが可能な研削盤を提供する。
【解決手段】工作物Ｗは、両端部よりも中央寄りの一部の円筒面に設けられた加工個所Ｋが加工される工作物であり、一対の工作物支持手段３３、４３にて略水平に支持されている。そして、ツルーイング手段６２は、工作物Ｗの下方または上方に設けられており、工作物回転軸に平行な方向については、工作物Ｗにおける加工個所Ｋでない位置に成形面が位置するように配置され、工作物回転軸に直交する方向については、回転砥石２２を工作物Ｗに対して相対的に前進させた場合に、工作物Ｗに接触する前に成形面が接触する位置に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、略円筒状の長尺ワークを加工する研削盤に関する。

従来、略円筒状の長尺ワーク（工作物）として、例えばＥＰＳ（Electric Power Steering）のステアリングロッドのねじ部（ボールネジ部）を研削加工する場合、図３（Ａ）及び（Ｂ）の例に示す研削盤１０１、２０１等を用いて加工している。なお、ステアリングロッドの加工すべきねじ部は、両端よりも中央寄りの一部の円筒面にのみ形成されている。また、本明細書では、Ｙ軸方向は鉛直上向きの方向を示しており、Ｘ軸方向とＺ軸方向は水平方向を示している。そしてＸ軸方向はワークＷの回転軸（工作物回転軸）に直交する方向を示しており、Ｚ軸方向はワークＷの回転軸に平行な方向を示している。

図３（Ａ）に示す従来の研削盤１０１では、ワークＷの一方の端面を心押しセンタ４３（心押し台４１に挿通されたラム４２に設けられている）で支持し、他方の端面を主軸センタ３３（主軸台３１の主軸３２に設けられている）で支持しており、ワークＷの両端面を支持している。また、支持したワークＷをＺ軸方向に平行な工作物回転軸回りに回転させるために、制御装置５０からの駆動信号にて主軸３２を回転させ、主軸３２から駆動ピン３４を介して、ワークＷを挟持させた駆動金具３５を回転させている。なお、主軸台３１及び心押し台４１は、基台１０２、２０２上に固定されており、種々の長さのワークＷに対して、心押し台４１に挿通させたラム４２が、制御装置５０からの駆動信号によってワークＷの長手方向にスライドすることで、主軸センタ３３と心押しセンタ４３との間隔が調整される。
また、制御装置５０は、研削盤１０１、２０１を制御する数値制御装置、作業者が操作する操作盤、動作状態や操作指示を表示する表示装置等から構成されている。

また、研削盤１０１、２０１には、ワークＷを主軸センタ３３と心押しセンタ４３とで挟持するまでに一時的に保持するための仮受け台７３、７４と、砥石２２（回転砥石）を押し付けた際のワークＷの湾曲を防止するレスト装置７１、７２が設けられている。レスト装置７１は、図４に示すように、ワークＷにおける砥石２２の反対側を支持体７１Ａで支持し、ワークＷの上下を支持ピン７１Ｂ、７１Ｃにて支持する。
また、研削盤１０１では、基台１０２上にＺ軸方向に平行に設けられたリニアガイドＧＺに沿ってＺ軸方向に移動可能な砥石台１０が設けられている。制御装置５０は、Ｚ軸方向駆動モータ１０Ｍに駆動信号を出力するとともに、検出手段１０Ｅ（エンコーダ等）からの検出信号にて、砥石台１０のＺ軸方向の位置及び速度等を制御可能である。
また、砥石台１０にはＸ軸方向に平行に設けられたリニアガイドＧＸに沿ってＸ軸方向に移動可能な砥石テーブル２０が設けられている。制御装置５０は、Ｘ軸方向駆動モータ２０Ｍに駆動信号を出力するとともに、検出手段２０Ｅ（エンコーダ等）からの検出信号にて、砥石テーブル２０のＸ軸方向の位置及び速度等を制御可能である。
そして砥石テーブル２０には、Ｚ軸方向に平行な砥石回転軸回りに回転する略円筒状の砥石２２、及び制御装置５０からの駆動信号によって砥石２２を回転させる砥石駆動モータ２１が設けられている。

また、研削盤１０１は、砥石２２を必要に応じて成形（ツルーイング、ドレッシング）可能なツルーイング装置６０（ツルーイング台６１と成形砥石６２とで構成）を主軸台３１に備えており、砥石２２は定期的にツルーイング装置６０にて成形される。なお、研削盤１０１の例では、ツルーイング装置６０は、Ｘ軸方向において、ワークＷに対して砥石２２の側に設けられており、砥石２２を成形する場合、図３（Ａ）の点線に示す位置に砥石台１０及び砥石テーブル２０を移動させ、成形砥石６２にて砥石２２の加工面を成形する。なお、成形砥石６２の回転は、制御装置５０から制御される。

また、図３（Ｂ）に示す従来の研削盤２０１の例では、図３（Ａ）に示す従来の研削盤１０１に対してツルーイング装置６０の位置が異なり、ツルーイング装置６０が砥石台２１０に設けられている。
このように、加工工具として砥石を備え、当該砥石を成形するツルーイング装置を備えた研削盤の例として、特許文献１に記載された従来技術には、主軸台及び心押し台を載置して左右にスライド可能な主軸テーブル上、且つワークに対して砥石の側に相当する位置にツルーイング装置を設けたＣＮＣねじ研削盤が記載されている。
また、特許文献２に記載された従来技術には、主軸台上、且つワークに対して砥石の側に相当する位置にツルーイング装置を設けた加工装置（研削盤）が記載されている。
特開２００２−２８８６４号公報 特開２００３−２２５８４５号公報

図３（Ａ）に示す従来の研削盤１０１では、ワークＷの加工には必要ないがツルーイング装置６０を用いて砥石２２を成形するためのみに必要となる砥石２２のＸ軸方向へのストローク、及びワークＷの加工には必要ないがツルーイング装置６０を用いて砥石２２を成形するためのみに必要となる砥石２２のＺ軸方向へのストロークを設ける必要があり、研削盤１０１が大型化している。これは、Ｘ軸方向におけるワークＷに対して砥石２２の側にツルーイング装置６０を備えている特許文献１、及び特許文献２も同様である。
また、図３（Ｂ）に示す従来の研削盤２０１では、ツルーイング専用となる砥石２２のＸ軸方向へのストロークは必要ないが、ツルーイング専用となる砥石２２またはツルーイング装置６０のＺ軸方向へのストロークが必要であるとともに、砥石台２１０が大型化して研削盤２０１が大型化している。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ツルーイング装置の位置をより適切にすることで、より小型化してフロアスペースを削減することが可能な研削盤を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの研削盤である。
請求項１に記載の研削盤は、工作物を両側から工作物回転軸回りに回転可能となるように支持するとともに、前記工作物回転軸上に対向配置された一対の工作物支持手段と、支持された前記工作物に対して相対的に移動して前記工作物を研削する回転砥石と、前記回転砥石を成形可能な成形面を有するツルーイング手段と、を備え、対向配置された一対の工作物支持手段の少なくとも一方は、互いに近接する方向及び離間する方向に移動可能な研削盤である。
前記工作物は、両端部よりも中央寄りの一部の円筒面に設けられた加工個所が加工される工作物であり、前記一対の工作物支持手段にて略水平に支持されている。
そして、前記ツルーイング手段は、前記工作物の下方または上方に設けられており、前記工作物回転軸に平行な方向については、前記工作物における前記加工個所でない位置に前記成形面が位置するように配置され、前記工作物回転軸に直交する方向については、前記回転砥石を前記工作物に対して相対的に前進させた場合に、前記工作物に接触する前に前記成形面が接触する位置に配置されている。

また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの研削盤である。
請求項２に記載の研削盤は、請求項１に記載の研削盤であって、前記工作物は、略円筒状であり、前記回転砥石は、前記工作物回転軸に平行な砥石回転軸回りに回転し、支持された前記工作物に対して、前記工作物回転軸に直交する方向に相対的に移動可能であるとともに前記工作物回転軸に平行な方向に相対的に移動可能である。
そして、前記一対の工作物支持手段は、双方が前記工作物の端面を支持するセンタ部材を備えている、または一方が前記センタ部材を備え、他方が前記工作物の円筒面を支持するチャック部材を備えている、または双方が前記チャック部材を備えている。

請求項１に記載の研削盤を用いれば、ツルーイング手段の位置を、工作物の上方または下方、且つ工作物回転軸に平行な方向については工作物における加工個所でない位置、工作物回転軸に直交する方向については、砥石を工作物に対して相対的に前進させた場合に工作物に接触する前に成形面が接触する位置、に配置する。
ツルーイング手段を適切な位置に配置することで、図１（Ａ）及び（Ｂ）、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、砥石２２を成形するためのみに必要となる砥石２２のＺ軸方向（工作物回転軸に平行な方向）へのストローク量が図３（Ａ）に示す従来の研削盤１０１よりも小さくなる。また、砥石２２を成形するためのみに必要となる砥石２２のＸ軸方向（工作物回転軸に直交する方向）へのストローク量も小さくなる。また、図３（Ｂ）に示す従来の研削盤２０１よりも砥石台２１０を小さくすることができる。
これにより、研削盤をより小型化（フロアスペースを削減）することができる。

また、請求項２に記載の研削盤によれば、より小型化してフロアスペースを削減することができる研削盤を適切に実現することができる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の研削盤１の第１の実施の形態における概略平面図の例を示しており、図１（Ａ）は長尺ワークＷ（以下、ワークＷと記載する）の加工個所Ｋを研削する場合の砥石２２（回転砥石に相当）の位置を示しており、図１（Ｂ）は砥石２２を成形砥石６２（ツルーイング手段に相当）にて成形する場合の砥石２２等の位置を示している。また、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）の状態を右側面から見た場合における、ワークＷと成形砥石６２と砥石２２の位置関係を示している（主軸装置３０、心押し装置４０等を省略している）。
以下、本実施の形態の説明では、ワークＷは、工作物全長が約７５０ｍｍ、加工個所Ｋでない部位の直径が約３０ｍｍ、加工個所Ｋはほぼ中央部で長さが約２５０ｍｍ、加工個所Ｋの直径は約３５ｍｍのＥＰＳボールネジ（ステアリングロッド）を例として説明する。ただし、ワークＷはＥＰＳボールネジ（ステアリングロッド）に限定されるものではなく、略円筒状の長尺ワークであり、両端部よりも中央寄りの一部の円筒面に設けられた加工個所Ｋを加工するワークＷを対象としている。

●［第１の実施の形態（図１（Ａ）〜（Ｃ））］
図１（Ａ）〜（Ｃ）に示す本実施の形態にて説明する研削盤１は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す従来の研削盤１０１、２０１に対して、ツルーイング装置６０の位置が異なる。従来の研削盤１０１ではツルーイング装置６０がＸ軸方向においてワークＷに対して砥石２２の側、且つ主軸台３１に設けられており、従来の研削盤２０１ではツルーイング装置６０が砥石台２１０上に設けられているが、本実施の形態にて説明する研削盤１では、ツルーイング装置６０は、ワークＷの下方、且つ工作物回転軸に平行な方向（Ｚ軸方向）については、ワークＷにおける加工個所Ｋでない位置に成形砥石６２の成形面が位置するように配置され、工作物回転軸に直交する方向（Ｘ軸方向）については、砥石２２をワークＷに対して相対的に前進させた場合に、ワークＷに接触する前に成形砥石６２の成形面が接触する位置に配置されている。つまり、ツルーイング装置６０は、工作物回転軸に平行な方向についてはワークＷを支持している際の工作物支持手段の間、すなわちワークＷの長さの範囲内であり、加工個所Ｋ以外のワークＷと重なる位置に成形砥石６２の成形面が位置するように配置される。
なお、主軸センタ３３と心押しセンタ４３にて、対向配置された一対の工作物支持手段を構成している。

これにより、砥石２２の成形時におけるＸ軸方向の後退側ストローク（砥石２２がワークＷから離間する側のストローク）は、従来の研削盤１０１より小さくなり、Ｘ軸方向のストローク量を従来の研削盤１０１より小さくすることができる。従って、従来の研削盤１０１に対しては砥石台１０と主軸台３１のＸ軸方向の間隔Ｄをより小さくすることが可能であり、従来の研削盤２０１に対しては砥石台１０のＸ軸方向の長さを小さくできるので、基台２のＸ軸方向の長さＤＸをより短くすることができる。
また、砥石２２の成形時におけるＺ軸方向のストローク量については、砥石台１０を主軸台３１の後ろ側まで移動させる必要がなくなるので、従来の研削盤１０１に対して基台２における主軸台３１の後ろ側に相当するエリアＥが不要となり、研削盤１をより小型化（フロアスペースを削減）することができる。
なお、ツルーイング装置６０は、ワークＷを主軸センタ３３と心押しセンタ４３とで支持した場合に、ワークＷやラム４２等と干渉しない位置に設けられており、ツルーイング台６１と成形砥石６２等にて構成されている。
また、主軸装置３０は主軸台３１と主軸３２と主軸センタ３３等にて構成されており、心押し装置４０は心押し台４１とラム４２等にて構成されている。
また、図１（Ａ）における各パーツの構成や動作等について、すでに説明した点については省略する。

また、図１（Ｃ）は、成形砥石６２とワークＷと砥石２２の配置状態を示している。図１（Ｃ）に示すように、Ｚ軸方向から見た場合に、ワークＷと砥石２２の各回転軸（工作物回転軸と砥石回転軸）はＺ軸方向に平行であり、Ｙ軸方向の高さを同じに設定することが好ましい。
なお、成形砥石６２がツルーイング手段に相当しており、成形砥石６２は、Ｚ軸方向に平行なツルア回転軸回りに回転可能である。また、ツルーイング台６１を基台２に固定できるので、可動する主軸台３１に固定した従来の研削盤１０１や、可動する砥石台２１０に固定した従来の研削盤２０１よりも剛性的に有利であり、成形精度をより向上させることができる。

次に、砥石２２の成形方法について説明する。
例えば、制御装置５０は、研削したワークＷの数をカウントしており、所定数のワークＷを研削したと判定すると、ワークＷの研削の完了後に、砥石２２の成形処理を実行する。
砥石２２の成形処理では、制御装置５０は、Ｘ軸方向について、砥石２２が成形砥石６２と対向する位置となるように砥石台１０をＺ軸方向に移動させる。
続いて、制御装置５０は、砥石テーブル２０をＸ軸方向に移動させて、砥石２２と成形砥石６２とを接触させて、成形砥石６２にて砥石２２を研削して成形する。なお、接触させる前に、砥石２２と成形砥石６２の回転を開始させる。
砥石２２の成形が終了すると、制御装置５０は砥石テーブル２０をＸ軸方向に移動させて砥石２２と成形砥石６２とを離間させ、砥石２２と成形砥石６２の回転を停止させる。そして、制御装置５０は、砥石台１０をＺ軸方向に移動させ、砥石２２を原位置（初期位置）に移動させる。

●［第２の実施の形態（図２（Ａ）〜（Ｃ））］
次に、図２（Ａ）〜（Ｃ）を用いて第２の実施の形態について説明する。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第２の実施の形態における研削盤１は、図１（Ａ）及び（Ｂ）にて説明した研削盤１に対して、ワークＷの両端を支持するのでなく、主軸ユニット３０Ｌ及び主軸ユニット３０Ｒにて加工個所Ｋの近傍を支持可能な構成である点と、ワークＷの加工個所Ｋの近傍を支持するレスト装置７１、７２が省略されている点が異なる。
主軸ユニット３０Ｌ（主軸装置）は、主軸台３１Ｌと、工作物回転軸回りに回転する主軸３２Ｌと、主軸３２Ｌと一体となって回転するチャック部３３Ｌにて構成され、Ｚ軸方向に平行に設けられたリニアガイドＧＬに沿って移動可能である（従って、主軸ユニット３０Ｌは主軸ユニット３０Ｒに対して近接する方向及び離間する方向に移動可能である）。また、主軸３２Ｌとチャック部３３Ｌは同軸上に配置され、工作物回転軸の方向に沿って、ワークＷを挿通可能な径を有する穴部が設けられている。また、チャック部３３Ｌは、挿通したワークＷの円筒面を支持（挟持）する開閉可能なチャック爪が設けられており、チャック部３３Ｌとチャック部３３Ｒにて、対向配置された一対の工作物支持手段を構成している。

制御装置５０は、主軸ユニット３０ＬのＺ軸方向の位置を制御可能であり、主軸３２Ｌ及びチャック部３３Ｌの回転を制御可能であり、チャック部３３Ｌのチャック爪の開閉を制御可能である。
なお、主軸ユニット３０Ｒ（主軸装置）については、主軸ユニット３０Ｌと同様であるので説明を省略する。
また、ツルーイング装置６０は、第１の実施の形態と同様、ワークＷの下方、且つ工作物回転軸に平行な方向（Ｚ軸方向）については、ワークＷにおける加工個所Ｋでない位置に成形砥石６２の成形面が位置するように配置され、工作物回転軸に直交する方向（Ｘ軸方向）については、砥石２２をワークＷに対して相対的に前進させた場合に、ワークＷに接触する前に成形砥石６２の成形面が接触する位置に配置されている。
また、図２（Ｃ）に示すように、Ｚ軸方向から見た場合のワークＷと砥石２２と成形砥石６２の位置は、図１（Ｃ）に示す第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
また、砥石２２の成形処理についても、第１の実施の形態の説明と同様であるので、説明を省略する。

以上、第１及び第２の実施の形態にて説明した研削盤１は、ツルーイング装置６０（成形砥石６２）の位置を適切な位置としたことにより、砥石２２の成形時における砥石台１０のＺ軸方向のストローク量、及び砥石テーブル２０のＸ軸方向のストローク量を必要最小限とすることができ、より小型化が可能であり、フロアスペースを大幅に削減することができる。また、ワークＷをクランプした状態（支持、把持した状態であり、研削加工終了時点の状態）で成形することが可能であるため、ストローク量の低減と合わせて、短時間で成形が可能であり、生産性が向上する。また、ツルーイング装置６０が研削盤１の手前側に配置されるので、成形砥石６２の交換等の保守性が良い。
また、第１及び第２の形態にて説明した研削盤１は、ツルーイング装置６０（成形砥石６２）を（基台２上における）ワークＷの下方に設けたが、（基台２上からアーム等を介して）ワークＷの上方に設けてもよい。
また、本実施の形態の説明では、ワークＷに対して砥石２２をＸ軸方向に移動させたが、砥石２２に対してワークＷをＸ軸方向に移動させる構成にすることもできる。従って、砥石２２はワークＷに対して相対的にＸ軸方向に移動するものである。
同様に、Ｚ軸方向については、ワークＷに対して砥石２２をＺ軸方向に移動させたが、砥石２２に対してワークＷをＺ軸方向に移動させる構成にすることもできる。従って、砥石２２はワークＷに対して相対的にＺ軸方向に移動するものである。
また、第１の実施の形態では一対の工作物支持手段が主軸センタ３３と心押しセンタ４３である例を説明し、第２の実施の形態では一対の工作物支持手段の双方がチャック部である例を説明したが、一対の工作物支持手段は、これに限定されるものではない。例えば、一方がセンタ部材で他方がチャック部材であってもよい。また、一対の工作物支持手段は、少なくとも一方が、互いに近接する方向及び離間する方向に移動可能であればよい。

本発明の研削盤１は、本実施の形態で説明した外観、構成、成形処理等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、第１の実施の形態の説明では、ツルーイング装置６０を主軸装置３０の側に設けたが、心押し装置４０の側に設けても良い。また、第２の実施の形態の説明では、ツルーイング装置６０を主軸ユニット３０Ｌの側に設けたが、主軸ユニット３０Ｒの側に設けても良い。
また、第１の実施の形態に示す研削盤１は、主軸センタ３３または心押しセンタ４３の少なくとも一方が、互いに近接する方向及び離間する方向に移動可能であればよい。

第１の実施の形態における、研削盤１の構成と研削時の砥石２２の位置（Ａ）、成形時の砥石２２の位置（Ｂ）、成形砥石６２とワークＷと砥石２２の配置（Ｃ）の例を説明する図である。 第２の実施の形態における、研削盤１の構成と研削時の砥石２２の位置（Ａ）、成形時の砥石２２の位置（Ｂ）、成形砥石６２とワークＷと砥石２２の配置（Ｃ）の例を説明する図である。 従来の研削盤１０１（主軸台３１にツルーイング装置６０を設けた例）、従来の研削盤２０１（砥石台２１０にツルーイング装置６０を設けた例）を説明する図である。 レスト装置７１を説明する図である。

符号の説明

１ 研削盤
２ 基台
１０ 砥石台
１０Ｍ Ｚ軸方向駆動モータ
１０Ｅ 検出手段
２０ 砥石テーブル
２０Ｍ Ｘ軸方向駆動モータ
２０Ｅ 検出手段
２１ 砥石駆動モータ
２２ 砥石
３０ 主軸装置
３０Ｌ、３０Ｒ 主軸ユニット（主軸装置）
３１、３１Ｌ、３１Ｒ 主軸台
３２、３２Ｌ、３２Ｒ 主軸
３３ 主軸センタ（工作物支持手段）
３３Ｌ、３３Ｒ チャック部（工作物支持手段）
３４ 駆動ピン
３５ 駆動金具
４０ 心押し装置
４１ 心押し台
４２ ラム
４３ 心押しセンタ（工作物支持手段）
５０ 制御装置
６０ ツルーイング装置
６１ ツルーイング台
６２ 成形砥石（ツルーイング手段）
７１、７２ レスト装置
７３、７４ 仮受け台
Ｗ ワーク（長尺ワーク）

Claims (2)

1. 工作物を両側から工作物回転軸回りに回転可能となるように支持するとともに、前記工作物回転軸上に対向配置された一対の工作物支持手段と、
   支持された前記工作物に対して相対的に移動して前記工作物を研削する回転砥石と、
   前記回転砥石を成形可能な成形面を有するツルーイング手段と、を備え、
   対向配置された一対の工作物支持手段の少なくとも一方は、互いに近接する方向及び離間する方向に移動可能な研削盤において、
   前記工作物は、両端部よりも中央寄りの一部の円筒面に設けられた加工個所が加工される工作物であり、前記一対の工作物支持手段にて略水平に支持され、
   前記ツルーイング手段は、
   前記工作物の下方または上方に設けられており、
   前記工作物回転軸に平行な方向については、前記工作物における前記加工個所でない位置に前記成形面が位置するように配置され、
   前記工作物回転軸に直交する方向については、前記回転砥石を前記工作物に対して相対的に前進させた場合に、前記工作物に接触する前に前記成形面が接触する位置に配置されている、
   研削盤。
2. 請求項１に記載の研削盤であって、
   前記工作物は、略円筒状であり、
   前記回転砥石は、前記工作物回転軸に平行な砥石回転軸回りに回転し、支持された前記工作物に対して、前記工作物回転軸に直交する方向に相対的に移動可能であるとともに前記工作物回転軸に平行な方向に相対的に移動可能であり、
   前記一対の工作物支持手段は、
   双方が前記工作物の端面を支持するセンタ部材を備えている、
   または一方が前記センタ部材を備え、他方が前記工作物の円筒面を支持するチャック部材を備えている、
   または双方が前記チャック部材を備えている、
   研削盤。
   
   

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