JP2011036943A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単一の研削装置によって、ワークを移し替えることなく、荒加工と仕上げ加工とを行う。
【解決手段】回転駆動装置のヘッド部２０を構成する回転軸２２には、先端側に第１の回転砥石２４が、基端側に第２の回転砥石２５が設けられ、第１の回転砥石２４の砥石２４ａは比較的粗い砥粒から構成され、第２の回転砥石２５の砥石２５ａは微細な砥粒から構成されており、第１の回転砥石２４は小径のもので、第２の回転砥石２５は大径となっている。ワーク１は回転テーブル１０に載置されており、この回転テーブル１０とヘッド部２０とを相対移動させることによって、ワーク１の表面１ａを第１の回転砥石２４による荒加工と、第２の回転砥石２５による仕上げ加工とが行われる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワークの表面を平面研削し、次いでラッピング仕上げといった精密鏡面仕上げを行うため等として用いられる研削装置に関するものである。

ワークの表面を研削加工するには、回転式の砥石を用いて、この砥石を回転駆動しながら、ワークの表面に当接させて、このワークを、例えば回転方向等に移動させることによりワークの表面全体を加工するのが一般的であり、このような研削装置としては、例えば特許文献１に開示されている。ここで、特許文献１の研削装置により研削されるワークは円板形状であって、ワークを保持するワーク保持手段としてのワークスピンドルに着脱可能に固定している。また、研削加工時に位置ずれ等を起こさないようにするために、ワークはチャックまたはクランプ等の手段でワークスピンドルに強固に固定して設けられることになる。さらに、ワークは砥石の幅寸法より大きい直径を有するものであるので、ワークスピンドルは送り手段に接続されており、加工時にワークスピンドルを送り手段で往復移動させることによって、ワークの全面に均一な加工が行われる。さらに、ワークを砥石に接離する方向にも変位可能としている。

特開２０００−２４６６３３号公報

ところで、ワークの表面に対して、鏡面状態となるまで高度の研削仕上げを行う場合には、荒加工と精密仕上げというように、少なくとも２段階で研削しなければならない。ここで、荒加工用の研削装置と、精密仕上げ用の研削装置とでは、少なくとも砥石の砥粒が異なるものである。従って、２段階で研削するには、研削装置を２組設けることが必要となる。このように、荒加工時と精密仕上げ加工時とで異なる研削装置を用いると、荒加工を行う際に、その研削装置におけるワーク保持手段に正確に位置決めした上で固定的に保持させた状態となし、また荒加工が終了した後には、ワーク保持手段からワークを取り外して、精密仕上げ用の研削装置におけるワーク保持手段にワークを装架しなければならないことになる。このために、多大の時間と人手とを必要とすることになり、加工効率の点でも望ましいものではない。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、単一の研削装置によって、ワークを移し替えることなく、荒加工と仕上げ加工とを行うことができるようにすることにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、回転駆動装置により回転駆動される回転軸と、この回転軸に装着した回転砥石と、前記回転軸の回転軸線と直交する方向に回転軸線を有する回転テーブルと、この回転テーブルに保持させたワークとからなり、前記回転砥石を回転させながらワークの表面に当接させた状態で、このワークを回転駆動することによって、ワークの表面を研削加工する研削装置であって、前記回転軸には、その先端側に荒加工用の砥石を設けた第１の回転砥石が装着され、またこの第１の回転砥石から少なくとも前記ワークの加工幅だけ離間させた基端側に、仕上げ加工用の砥石が設けられ、前記第１の回転砥石より大径となった第２の回転砥石が装着され、前記回転駆動装置と前記回転テーブルとの間を相対移動させることによって、前記第１の回転砥石により前記ワークを研削加工する状態から、前記第２の回転砥石により前記ワークを研削加工する状態にシフト可能な構成としたことをその特徴とするものである。

研削加工されるワークとしては、格別の制限はないが、ワークの回転中に砥石で研削されることから、ワークの表面は円形または円環状のものであることが望ましい。そして、円環状のワークの場合には、内周縁から外周縁までが加工幅となり、この加工幅全体が回転砥石で研削加工される。

荒加工用の第１の回転砥石によりワークを研削加工している際には、ワークは仕上げ加工用の第１の回転砥石と干渉しないようにする必要がある。このために、第１の回転砥石と第２の回転砥石とを離間させる。ただし、両回転砥石を必要以上離間させると、回転軸が軸線方向に長くなってしまい、加工時に回転軸に振れが発生して加工精度を低下させることになる。回転軸の両端を軸受により支持させれば、回転軸の軸芯の振れが発生するおそれはないが、回転砥石は適宜交換する必要があること等から、回転軸の先端側は自由状態とし、所謂片持ち状態としなければならない。従って、２つの回転砥石を離間させるにしても、その間隔を短縮することが、回転軸の軸芯振れ防止のために必要となる。この第１の回転砥石と第２の回転砥石との間の間隔はワークの加工幅に依存する。例えば、ワークが円環状の部材であるときには、これら両回転砥石の間の間隔は内周縁から外周縁までの幅寸法より僅かに広い間隔に設定する。より好ましくは、ワークの内外周縁部間の幅寸法より大きく、ワークの半径より小さいものにせっていする。また、円形部材の場合には、ワークの少なくともワークの半径に相当する長さ若しくはそれ以上の間隔とする。

仕上げ加工の段階で、回転軸の基端側に設けられている第２の回転砥石によりワークを研削加工する際には、この第２の回転砥石より先端側に位置する第１の回転砥石がワークと接触しないようにする必要がある。第１の回転砥石と第２の回転砥石とに径差を持たせるようになし、しかも第２の回転砥石を大径にすることによって、第２の回転砥石による仕上げ加工を行う際に、第１の回転砥石がワークとも、またワークを支持する回転テーブルとも接触するおそれはない。

荒加工時と、仕上げ加工時とで、以上のようにワークの位置をシフトさせる。ここで、回転砥石の幅寸法が加工面の全長、例えばワークが円環状の部材であって、このワークの幅寸法より小さいときには、ワークの送り動作が必要になる。送り動作が第１の回転砥石による研削加工時と、第２の回転砥石による研削加工時との間でワークをシフトさせる動作としても利用される。送り動作は回転砥石側で行っても良いが、ワークを支持しているテーブルを所定のストローク往復移動させるようにするのが望ましい。また、ワークと第１，第２の回転砥石との間を当接させたり、離間させたりする接離動作も必要となる。この接離動作を行わせる機構も回転駆動装置側若しくは回転テーブル側に持たせることができるものであり、送り動作の駆動手段を回転テーブル側に持たせたときには、接離動作を行う機構は回転駆動装置側に設ける方が合理的である。

ワークの表面を荒加工と仕上げ加工との２段階で研削加工する際に、単一の研削装置によって、ワークを移し替えることなく、効率的に行うことができる。

研削加工されるワークの一例としての液圧回転機の斜板の断面図である。 切削装置の構成説明図である。 荒加工ステージを示す説明図である。 仕上げ加工ステージを示す説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、研削加工されるワークの一例としては、例えば図１に示した斜板Ｐがある。斜板Ｐは液圧回転機を構成する部品であり、シリンダに対してストロークするピストンに連結したシューが摺動する摺動面Ｐｓを有するものであり、シューを最小限の抵抗で、円滑に摺動動作を行わせるために、摺動面Ｐｓは精密に鏡面仕上げされることになる。このために、斜板の摺動面Ｐｓは切削加工されるものであり、加工は荒加工と仕上げ加工との２段階で行われる。

図２に斜板Ｐをワーク１として、このワーク１の摺動面Ｐｓとなる表面１ａを研削加工するための研削装置の概略構成を示す。図中において、１０はワーク１が載置される回転テーブルであって、この回転テーブル１０には、ワーク載置用の台座１１が設けられており、またこの台座１１にワーク１が着脱可能に載置され、載置状態で固定的に保持するクランプ部材１２が設けられている。

従って、回転テーブル１０が水平方向に向けられているときには、ワーク１は研削加工が行われる表面１ａを上側に向けて、水平面となるようにして回転テーブル１０に固定的に保持される。回転テーブル１０を回転駆動することにより、ワーク１は回転中心線Ｃを中心として回転駆動される。

また、回転テーブル１０は図中の矢印Ｓの方向に往復移動可能であり、この方向への移動がワーク１の送り動作となり、図示しない送り手段により駆動される。ワーク１は概略円環状の部材であって、加工時には回転中心線Ｃを中心とした回転動作が行われる。従って、このワーク１の表面１ａにおける加工幅、つまり第１，第２の回転砥石２４，２５が摺接する幅は、ワーク１の直径に相当する寸法ではなく、内周縁部から外周縁部までの幅であり、図２においてＢで示した部位である。そして、回転テーブル１０は、少なくとも加工幅Ｂに相当する距離だけ図２の矢印Ｓの方向に往復移動可能となっている。

図中において、２０は研削装置における回転駆動装置のヘッド部であって、このヘッド部２０は、軸受ユニット２１を貫通するように設けた回転軸２２を有するものである。回転軸２２は、その回転軸線Ａを有するものであり、この回転軸線Ａはテーブル１０の回転中心線Ｃと直交する方向に延在されている。軸受ユニット２１は、回転軸２２を前後の２箇所で軸支するものであって、このために軸受２３ａ，２３ｂが設けられている。回転軸２２は軸受２３ａの軸支部から所定長さ突出しており、この回転軸２２の突出部に２個の回転砥石２４，２５が装着されている。

回転軸２２の先端側に位置するのが第１の回転砥石２４であり、基端側、つまり軸受２３ａに近い側に位置するのが第２の回転砥石２５である。これら第１の回転砥石２４と第２の回転砥石２５とは、共に回転円板の先端に円環状の砥石２４ａ，２５ａを設けたものから構成される。ここで、ワーク１の表面は極めて精密に鏡面仕上げする必要があり、このために２個の回転砥石２４，２５が用いられて、２段階で研削加工される。

回転軸２２の先端側に設けた第１の回転砥石２４は第１段目の荒加工を行うためのものであって、この第１の回転砥石２４に用いられる砥石２４ａは比較的粗い砥粒から構成される。一方、回転軸２２の基端側に設けた第２の回転砥石２５は第２段目の精密仕上げ加工を行うためのものであって、その砥石２５ａは微細な砥粒から構成される。これら第１の回転砥石２４と第２の回転砥石２５との間は図２にＧで示した径差を有するものであって、第１の回転砥石２４は小径のもので、第２の回転砥石２５は大径となっている。

研削加工を行う際には、回転テーブル１０に設置したワーク１の表面１ａが第１の回転砥石２４または第２の回転砥石２５と選択的に当接することになる。このために、回転駆動装置のヘッド部２０は、図２に矢印Ｒで示したように、回転軸２２の軸線と直交する接離方向に変位可能な構成としている。従って、ワーク１を第１の回転砥石２４と対面させた状態で、それらを近接させる方向に移動させると、ワーク１の表面１ａは第１の回転砥石２４の砥石２４ａと当接する。また、ワーク１を第２の回転砥石２５と対面させた状態で、それらを近接させる方向に移動させると、ワーク１の表面１ａは第２の回転砥石２５の砥石２５ａと当接する。

しかも、回転テーブル１０は、ワーク１の加工幅Ｂの部位が第１の回転砥石２４に対面する位置と、第２の回転砥石２５に対面する位置との間で変位可能となっている。この回転テーブル１０の移動はワーク１の矢印Ｓ方向への送り手段により行われる。従って、回転駆動装置のヘッド部２０における接離方向Ｒへの動作と、回転テーブル１０の送り動作方向Ｓへの動作とによって、ワーク１を第１の回転砥石２４による荒加工状態と第２の回転砥石２５による仕上げ加工状態との間にシフトさせることになる。

以上の構成を採用することによって、ワーク１を回転テーブル１０に設置したままで、第１の回転砥石２４を用いた荒加工から、第２の回転砥石２５を用いた仕上げ加工までを単一の切削装置を用いて行うことができる。即ち、図３に示したのがワーク１に対して荒加工を行う荒加工ステージとし、図４に示したのがワーク１を仕上げ加工する仕上げ加工ステージとする。

ワーク１に対しては、まず荒加工ステージで、その表面１ａを荒加工する。このためには、回転テーブル１０を送り方向Ｓに移動させて、第１の回転砥石２４が図２に示した加工幅Ｂと対面させる。そして、回転軸２２を回転駆動すると共に、回転テーブル１０を回転させながら、回転駆動装置のヘッド部２０を接離方向Ｒにおいて、第１の回転砥石２４をワーク１に向けて変位させることによって、第１の回転砥石２４の砥石２４ａをワーク１の表面１ａに当接させる。これによって、図３に示した荒加工ステージとなって、ワーク１の荒加工が開始される。

そして、回転テーブル１０を加工幅Ｂに相当する間隔だけ送り方向Ｓに往復移動させることによって、ワーク１に対しては、その表面１ａの全体にわたって荒加工が実行される。ここで、回転軸２２において、第１の回転砥石２４と第２の回転砥石２５との間は、図２に示した間隔Ｄが形成されており、この間隔Ｄは加工幅Ｂより僅かに広い間隔となっている。より好ましくは、ワーク１の半径、つまり回転中心線Ｃの位置から外周縁部までの間隔と同じか、それより狭くなるように設定する。このように、第１の回転砥石２４と第２の回転砥石２５との間を回転軸２２の軸線方向に少なくとも加工幅Ｂだけ離すことによって、荒加工時に第２の回転砥石２５がワーク１等と干渉しないように保持される。

荒加工が終了すると、回転駆動装置のヘッド部２０を、その第１の回転砥石２４がワーク１から離間する方向に変位させる。そして、回転テーブル１０を駆動して、この回転テーブル１０に載置されているワーク１を、その加工幅Ｂで示した部位が回転軸２２に装着されている第２の回転砥石２５と対面する位置まで移動させる。回転駆動装置のヘッド部２０を変位させて、第２の回転砥石２５における砥石２５ａをワーク１の表面１ａと当接させる。これによって、図４に示した仕上げ加工ステージに移行して、仕上げ加工が開始することになる。

この仕上げ加工を行う際にも、回転テーブル１０を加工幅Ｂに相当する間隔だけ送り方向Ｓに往復移動させるようにして、ワーク１に対する仕上げ加工が行われる。ここで、第１の回転砥石２４の外周面は、径差Ｇ分だけ第２の回転砥石２５より低い位置、つまり回転軸２２に近接した位置にあるので、この仕上げ加工を行っている間にワーク１や回転テーブル１０等が第１の回転砥石２４と接触することはない。

そして、仕上げ加工が完了すると、第２の回転砥石２５とワーク１との接触を解除するようになし、回転軸２２及び回転テーブル１０の回転を停止させる。その後に、回転テーブル１０をワーク１の移載を行う部位まで移動させて、加工の完了したワーク１を回転テーブル１０から取り出して、新たなワーク１を回転テーブル１０に載置して、クランプ部材１２で固定的に保持させる。これによって、新たなワーク１が研削加工を行うことができる状態になる。

このように、荒加工の開始から仕上げ加工の終了までの間において、ワーク１は回転テーブル１０に載置した状態に保たれ、ワーク１を移し替える等といった作業が必要でなくなるので、研削加工を迅速かつ効率的に行うことができる。しかも、荒加工の開始から仕上げ加工の終了まで回転軸２２及び回転テーブル１０の回転を停止させることなく回転駆動を継続するができ、これによってさらに作業効率を高くすることができる。

ここで、回転軸２２において、第１の回転砥石２４と第２の回転砥石２５との配置間隔は間隔Ｄとなっている。この間隔Ｄは加工幅Ｂより広くするが、間隔Ｄを最小限なものとする。従って、軸受２３ａにより回転自在に支持されている回転軸２２において、この軸受２３ａから先端側の第２の回転砥石２５までの間隔を最小限の長さに設定することができる。その結果、研削加工を実行する際に、回転軸２２の軸芯に振れを起こすようなことがなくなり、安定した加工が行われる。勿論、仕上げ加工を行う第２の回転砥石２５は回転軸２２の基端側により近い位置にあるので、この部位での回転軸２２の軸芯の振れはほぼ完全に抑制される。従って、研削加工されたワーク１の品質はさらに向上する。

１ ワーク １ａ 表面
１０ 回転テーブル １１ 台座
１２ クランプ部材 ２０ ヘッド部
２１ 軸受ユニット ２２ 回転軸
２３ａ，２３ｂ 軸受 ２４ 第１の回転砥石
２４ａ 砥石 ２５ 第２の回転砥石
２５ａ 砥石

Claims (3)

1. 回転駆動装置により回転駆動される回転軸と、この回転軸に装着した回転砥石と、前記回転軸の回転軸線と直交する方向に回転軸線を有する回転テーブルと、この回転テーブルに保持させたワークとからなり、前記回転砥石を回転させながらワークの表面に当接させた状態で、このワークを回転駆動することによって、ワークの表面を研削加工する研削装置において、
   前記回転軸には、その先端側に荒加工用の砥石を設けた第１の回転砥石が装着され、またこの第１の回転砥石から少なくとも前記ワークの加工幅だけ離間させた基端側に、仕上げ加工用の砥石が設けられ、前記第１の回転砥石より大径となった第２の回転砥石が装着され、
   前記回転駆動装置と前記回転テーブルとの間を相対移動させることによって、前記第１の回転砥石により前記ワークを研削加工する状態から、前記第２の回転砥石により前記ワークを研削加工する状態にシフト可能な
   構成としたことを特徴とする研削装置。
2. 前記ワークは円環状部材からなり、前記第１の回転砥石と前記第２の回転砥石との間は前記ワークの内外周縁部の幅寸法以上で、前記ワークの半径以下の間隔だけ離間させるようにして前記回転軸に装着する構成としたことを特徴とする請求項１記載の研削装置。
3. 前記回転テーブルは前記回転軸の軸線方向に移動可能であり、前記回転駆動装置は前記第１，第２の回転砥石を前記ワークに近接・離間させる方向に変位可能な構成としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の研削装置。

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