JP2011218482A - 超仕上げユニット - Google Patents

Abstract

【課題】加工装置全体の構成をコンパクトにすることができ、かつ、加工能率が向上した超仕上げユニットを提供する。
【解決手段】超仕上げユニット１は、本体ケーシング２と、本体ケーシング２に回転自在に取り付けられ、複合加工機の回転主軸に同軸上に着脱自在に連結される連結軸３と、ワークを研削する砥石を有する砥石ヘッド４と、本体ケーシング２と砥石ヘッド４との間を連結し、回転主軸の往復回転駆動による駆動力を連結軸３を介して受けることにより、砥石ヘッド４を往復揺動運動させるリンク機構５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複合加工機の工具ツールとして使用可能な超仕上げユニットに関する。

従来より、研削加工その他種々の加工を１台の工作機械で行うことができる複合加工機が特許文献１などで知られている。

複合加工機では、ワークの用途や形状に合わせて、自動工具交換機構が工具マガジンから所定の研削ツールを選択し、研削ツールを回転主軸に連結して回転駆動させることにより、ワークの研削加工を自動的に行っている。

このような複合加工機を利用すれば、ワークの荒加工から仕上げ加工まで一台の複合加工機で完了することができるという利点がある。しかし、複合加工機では、回転主軸の回転駆動力を利用して研削ツールを回転させてワークを研削あるいは研磨しているので、平面的な研削や研磨しか対応できないという短所がある。

そのため、従来では、ベアリングのレース面などのように曲率が重要な加工面を研磨する超仕上げ作業を行う場合には、複合加工機とは別に、特許文献２に記載されるような超仕上げ専用の研削装置を用いている。この特許文献２記載の研削装置では、砥石を装着したホルダを平行リンク機構によって揺動させることによって、加工面の超仕上げを行っている。

特開昭６３−２２９２６４号公報 特開２００９−２６９１１１号公報

しかし、複合加工機とは別に特許文献２に記載されるような超仕上げ専用の研削装置を用いた場合、ワークの一連の加工を行うための装置または設備の全体が大型化するという問題がある。また、複合加工機から超仕上げ専用の研削装置へワークを移動させてセッティングする作業が別途必要となり、加工能率が悪くなるという問題もある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、加工装置全体の構成をコンパクトにすることができ、かつ、加工能率が向上した超仕上げユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明の超仕上げユニットは、本体ケーシングと、前記本体ケーシングに回転自在に取り付けられ、複合加工機の回転主軸に同軸上に着脱自在に連結される連結軸と、ワークを研削する砥石を有する砥石ヘッドと、前記本体ケーシングと前記砥石ヘッドとの間を連結し、前記回転主軸の往復回転駆動による駆動力を前記連結軸を介して受けることにより、前記砥石ヘッドを往復揺動運動させるリンク機構とを備えている。

この構成によれば、超仕上げユニットの連結軸が複合加工機の回転主軸に同軸上に着脱自在に連結され、リンク機構によって複合加工機の回転主軸の往復回転駆動による駆動力を砥石ヘッドへ伝達し、砥石ヘッドを往復揺動運動させる。これにより、複合加工機の回転主軸の駆動力を用いて超仕上げ用の砥石ヘッドを揺動させることが可能になり、超仕上げユニットを他の工具ツールと同様に、複合加工機に着脱して使用することができる。その結果、複合加工機とは別に超仕上げ専用の研削装置を設ける必要がなくなるので、ワークを荒加工から超仕上げまで行う場合に必要な加工装置全体の構成がコンパクトになる。

また、この超仕上げユニットを複合加工機の工具マガジンに収納しておくことにより、１台の複合加工機でワークの荒加工から超仕上げまで一連の作業で行うことができるので、ワークの移動やセッティングも不要となり、加工能率が大幅に向上する。

また、前記砥石ヘッドに取り付けられた、前記砥石の磨耗量を検知する磨耗量検知センサと、前記連結軸が前記回転主軸に連結されたときに、前記磨耗量検知センサと前記複合加工機の電気配線との間を電気的に接続する電気接続部とをさらに備えているのが好ましい。

この構成によれば、砥石ヘッドに設けられた砥石の磨耗量を検知する磨耗量検知センサを備えているので、砥石の磨耗量を検知することが可能である。

しかも、連結軸が回転主軸に連結されたときに磨耗量検知センサと複合加工機の電気配線との間が電気接続部を介して接続されるので、複合加工機から磨耗量検知センサへ電力を供給できるとともに、磨耗量検知センサからの検出信号を複合加工機へ伝達することが可能になる。さらに、連結軸を回転主軸に連結することによって電気的接続が行われるので、磨耗量検知センサと複合加工機との間の配線作業が不要になる。

前記砥石ヘッドは、ガスの圧力を用いて前記砥石を前記ワークへ向けて押圧するガスシリンダを有しており、前記連結軸が前記回転主軸に連結されたときに、前記砥石ヘッドのガスシリンダと前記複合加工機のガス供給路との間を連通させるガス継手をさらに備えているのが好ましい。

この構成によれば、砥石ヘッドがガスシリンダを有しているので、ガスの圧力を用いて前記砥石を前記ワークへ向けて所定の圧力に制御して押圧することが可能である。

しかも、連結軸が回転主軸に連結されたときにガスシリンダと複合加工機のガス供給路との間がガス継手を介して接続されるので、複合加工機からガスシリンダへ圧縮ガスを供給できる。さらに、連結軸を回転主軸に連結することによってガス通路の接続が行われるので、ガスシリンダと複合加工機との間のガス管の接続作業が不要になる。

前記ガス継手は、前記本体ケーシングにおける前記連結軸から当該連結軸の半径方向へ離れた位置に設けられているのが好ましい。

この構成によれば、複合加工機と本体ケーシングとが、連結軸からその半径方向へ離れたガス継手によっても固定されるので、連結軸が回転しても、本体ケーシングが連結軸の周方向にずれるなどの不具合がない。

前記連結軸は、垂直方向に延びる前記回転主軸の下端に同軸上に連結されており、前記連結軸に伝達された垂直軸回りの回転駆動を水平軸回りの回転駆動に変換して水平方向に延びる従動軸から出力する動力伝達機構をさらに備えており、前記リンク機構は、前記動力伝達機構の従動軸を介して水平軸回りの回転駆動力を受けることにより、前記砥石ヘッドを上下方向に往復揺動運動させるのが好ましい。

この構成によれば、回転主軸が垂直方向に延びている縦型の複合加工機の場合でも、動力伝達機構によって連結軸に伝達された垂直軸回りの回転駆動を水平軸回りの回転駆動に変換して水平方向に延びる従動軸から出力することが可能になる。その結果、リンク機構は、動力伝達機構の従動軸を介して水平軸回りの回転駆動力を受けることにより、砥石ヘッドを上下方向に往復揺動運動させることが可能になる。これにより、水平に置かれたワークに対しても、砥石ヘッドを上下方向に往復揺動運動させることにより、超仕上げ加工を行うことが可能になる。

前記リンク機構は、前記本体ケーシングに対して回転自在に設けられる第１連結アームと、前記第１連結アームと平行に延び、前記本体ケーシングに対して回転自在に設けられる第２連結アームと、前記第１連結アームおよび前記第２連結アームに回転自在に連結されて、そこから下方に延びる部位を有し、下端部が前記砥石ヘッドに回転自在に連結される第１リンクアームと、前記第１リンクアームよりも前記本体ケーシングから離れた位置に配置され、前記第１連結アームおよび前記第２連結アームの少なくとも一方に回転自在に連結されて、そこから下方に延びる部位を有し、下端部が前記砥石ヘッドに回転自在に連結される第２リンクアームと、一方の支点が前記動力伝達機構の従動軸に固定され、他方の支点が前記第１連結アーム、第２連結アーム、第１リンクアームまたは第２リンクアームのいずれか１つに回転自在に連結された駆動アームとを有しているのが好ましい。

この構成によれば、第１連結アーム、第２連結アーム、第１リンクアームおよび第２リンクアームによって平行四辺形をなす平行リンク機構が構成されているが、本体ケーシングに連結された第１および第２連結アームとは別に動力伝達機構の従動軸に連結された駆動アームを有している。したがって、駆動アームの回転移動量を、第１および第２連結アームの回転移動量と異なる回転移動量で調整することが可能になる。

また、前記第１連結アームおよび前記第２連結アームにおける前記本体ケーシングと回転自在に結合する支点は、前記従動軸と同じ高さまたはそれ以上の高さに位置しているのが好ましい。

この構成によれば、リンク機構を構成する第１連結アームおよび第２連結アームのそれぞれの本体ケーシング側に結合する支点が従動軸と同じ高さまたはそれ以上の高さに位置しているので、従動軸と砥石ヘッドの距離を近づけることが可能になる。その場合には、ユニット全体の小型化を図ることができる。

さらに、前記第１リンクアームおよび第２リンクアームは、前記本体ケーシングから前記連結軸の半径方向へ離れた位置に設けられているのが好ましい。

この構成によれば、第１および第２リンクアームが本体ケーシングから連結軸の半径方向へ離れた位置に設けられているので、砥石ヘッドが往復揺動運動をしても、それぞれのリンクアームが本体ケーシングに干渉するおそれがなくなる。また、第１および第２リンクアームの形状も直線状の簡単な構成にすることが可能になる。

さらに、前記動力伝達機構は、前記連結軸に同軸上に固定された駆動側伝達部材と、前記従動軸に同軸上に固定され、かつ、前記駆動側伝達部材を介して前記回転主軸からの駆動力を受ける従動側伝達部材とを有しており、前記第１連結アームおよび前記第２連結アームにおける前記本体ケーシング側と回転自在に結合する支点は、水平方向において前記動力伝達機構の従動軸の両端部よりも内側に配置されているのが好ましい。

この構成によれば、動力伝達機構の従動軸に従動側伝達部材が設けられている構造において、第１連結アームおよび第２連結アームにおける本体ケーシング側の支点が、水平方向において動力伝達機構の従動軸の両端部よりも内側に配置されているので、従動軸の長さよりも狭い範囲に第１連結アームおよび第２連結アームを本体ケーシングに回転自在に設けることができる。そのため、砥石ヘッドが往復揺動運動をしても、第１および第２リンクアームが本体ケーシングに干渉するおそれがなくなる。また、第１および第２リンクアームの形状も直線状の簡単な構成にすることが可能になる。

以上説明したように、本発明の超仕上げユニットによれば、ワークを荒加工から超仕上げまで行う場合に必要な加工装置の全体の構成がコンパクトになる。また、１台の複合加工機でワークの荒加工から超仕上げまで一連の作業で行うことができるので、加工能率が大幅に向上する。

本発明の超仕上げユニットの一実施形態に係る軸受のアウターレースを超仕上げ加工している状態を示す正面図である。 図１の超仕上げユニットを矢印Ａの方向から見た一部切欠き断面図である。 図１の砥石ヘッドの拡大図である。 図１の電気接続部分およびエアカプラの拡大図である。 図１の超仕上げユニットが軸受のインナーレースを超仕上げ加工している状態を示す正面図である。

以下、本発明の超仕上げユニットの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜５に示される超仕上げユニット１は、ワークＷ１の内周面Ｐ１（図１参照）およびワークＷ２の外周面Ｐ２（図５参照）の両方を研削加工することが可能なユニットであり、本体ケーシング２と、連結軸３と、砥石ヘッド４と、リンク機構５と、動力伝達機構１１とを備えている。

図１に示されるワークＷ１は、内周面Ｐ１が研削されるリング状の部材であり、例えば、アンギュラ玉軸受や深溝玉軸受などのアウターレースに相当する部材である。一方、図５に示されるワークＷ２は、外周面Ｐ２が研削される部材であり、例えば、アンギュラ玉軸受や深溝玉軸受などのインナーレースに相当する部材である。

図１〜２に示されるように、本体ケーシング２には、水平断面円形の主孔２ｄが上下方向に延びるように形成されている。主孔２ｄは、本体ケーシング２の上面に上端開口２ａとして開口している。主孔２ｄには、ボールベアリング２０が嵌めこまれている。連結軸３は、ボールベアリング２０に嵌めこまれ、本体ケーシング２より上側に突出している。

また、本体ケーシング２の主孔２ｄの下部において、水平方向に延びる副孔２ｅが連通し、本体ケーシング２の側面に開口している。本体ケーシング２の副孔２ｅには、ローラベアリング２４が嵌め込まれ、リンク駆動軸１３を回転自在に支持している。リンク駆動軸１３の両端部は、本体ケーシング２の側方に突出している。

また、本体ケーシング２の内部には、動力伝達機構１１が内蔵されている。さらに、本体ケーシング２の外側面には、リンク機構５が取り付けられている。

連結軸３は、その上部にＨＳＫシャンクなどのチャック部分３ａを有しており、縦型の複合加工機Ｍの回転主軸Ｒの下端に同軸上に着脱自在に連結される。

砥石ヘッド４は、図１および図３に示されるように、ワークＷ１、Ｗ２を研削する砥石Ｓを有する。また、本実施形態の砥石ヘッド４は、空気の圧力を用いて砥石ＳをワークＷ１へ向けて押圧するエアシリンダ８を内蔵している。エアシリンダ８は、エアカプラ９を介して複合加工機Ｍのエア供給路Ｇに連通している。エアシリンダ８とエアカプラ９との間は、ホース２１で連通している。

図１〜２および図４に示されるように、エアカプラ９は、本体ケーシング２の水平に突出した台座部２ｂの上に設けられている。エアカプラ９は、超仕上げユニット１を複合加工機Ｍに装着する際に、連結軸３が回転主軸Ｒに連結されたときに、複合加工機Ｍのエア供給路Ｇの下流端に設けられた接続部Ｊに下方から挿入されることにより、気密性を保って接続部Ｊに接続される。これにより、複合加工機Ｍに設けられたエアポンプＰで生成された圧縮空気がエア供給路Ｇ、接続部Ｊ、エアカプラ９、およびホース２１の経路を順に通って、砥石ヘッド４のエアシリンダ８に供給される。

また、砥石ヘッド４には、砥石Ｓの磨耗量を検知する磨耗量検知センサ６が取り付けられている。磨耗量検知センサ６は、電気接続部７を介して、複合加工機Ｍの電気配線Ｅに接続されている。磨耗量検知センサ６と電気接続部７との間は、接続線２２で連通している。

図１〜２および図４に示されるように、電気接続部７は、本体ケーシング２の水平に突出した台座部２ｂの上にエアカプラ９に隣接して設けられている。電気接続部７は、超仕上げユニット１を複合加工機Ｍに装着する際に、連結軸３が回転主軸Ｒに連結されたときに、複合加工機Ｍの電気配線Ｅの端部に設けられた接続部Ｋに非接触で近接することにより、接続部Ｋに電気的に接続される。これにより、複合加工機Ｍの制御基板Ｑから磨耗量検知センサ６へ電力を供給できる。それとともに、磨耗量検知センサ６で検出された砥石Ｓの磨耗量に関する検出信号を複合加工機Ｍの制御基板Ｑへ伝達することが可能になる。

また、電気接続部７と接続部Ｋとの間が非接触状態で電気的に接続されるので、接点の磨耗などによって生じる接点不良のおそれがない。なお、電気接続部７と接続部Ｋとの間を他の方法で電気的に接続してもよい。

動力伝達機構１１は、図２に示されるように、連結軸３に伝達された垂直軸ＣＬ１回りの回転駆動を水平軸ＣＬ２回りの回転駆動に変換して水平方向に延びる従動軸であるリンク駆動軸１３から出力する機構である。具体的には、動力伝達機構１１は、駆動側ベベルギア１２と、リンク駆動軸１３と、従動側ベベルギア１４とを備えている。

駆動側ベベルギア１２は、連結軸３におけるボールベアリング２０から下側に延びている部分に同軸上に固定された傘歯車である。

リンク駆動軸１３は、前述のように、本体ケーシング２の内部にローラベアリング２４を介して水平方向に延びるように回転自在に取り付けられている。

従動側ベベルギア１４は、リンク駆動軸１３に同軸上に固定された傘歯車である。従動側ベベルギア１４は、駆動側ベベルギア１２に対して互いの回転軸の方向が直交する状態で噛み合っているので、駆動側ベベルギア１２を介して回転主軸Ｒからの駆動力を受けることが可能である。

図１〜２に示されるように、リンク機構５は、動力伝達機構１１の従動軸であるリンク駆動軸１３を介して水平軸ＣＬ２回りの回転駆動力を受けることにより、砥石ヘッド４を上下方向に往復揺動運動させる機構である。具体的には、リンク機構５は、第１リンクアーム１５と、第２リンクアーム１６と、第１連結アーム１７と、第２連結アーム１８と、駆動アーム１９とを有している。これらのリンクアーム１５〜１９は、図２に示されるように、それぞれ一対配置されており、これらがリンク駆動軸１３の延びる方向に間隔をおいて配置されている。

第１連結アーム１７および第２連結アーム１８は、本体ケーシング２に対して回転自在に設けられている。

具体的には、第１連結アーム１７の一方の支点である揺動支点１７ａは、本体ケーシング２の外側面に突出した突出部２ｃに対して回転自在に連結している。本体ケーシング２の突出部２ｃは、図１において本体ケーシング２の左側面から紙面左方向へ突出している部分である。第１連結アーム１７の他方の支点である連結支点１７ｂは、第１リンクアーム１５に回転自在に連結している。

また、第２連結アーム１８の一方の支点である揺動支点１８ａは、本体ケーシング２の突出部２ｃに対して回転自在に連結している。第２連結アーム１８の他方の支点である連結支点１８ｂは、第２リンクアーム１６に回転自在に連結している。さらに、第２連結アーム１８は、揺動支点１８ａと連結支点１８ｂとの間の中間支点１８ｃで第１リンクアーム１５に対して回転自在に連結している。

第１連結アーム１７の揺動支点１７ａ、第２連結アーム１８の揺動支点１８ａおよび砥石Ｓは、垂直方向に延びる直線Ｈの上に配置されている。しかも、第１連結アーム１７の連結支点１７ｂおよび第２連結アーム１８の中間支点１８ｃは、垂直方向に延びる第１リンクアーム１５に連結されている。したがって、第１連結アーム１７および第２連結アーム１８は、互いに平行な位置関係を保っている。また、砥石ヘッド４も、第１連結アーム１７および第２連結アーム１８に対して平行な位置関係になる。

ここで、図２に示されるように、第１および第２連結アーム１７、１８が連結される本体ケーシング２の突出部２ｃにおけるリンク駆動軸１３の延びる方向の幅Ｘ１は、リンク駆動軸１３の長さＸ２よりも短い。そのため、第１連結アーム１７の揺動支点１７ａおよび第２連結アーム１８の揺動支点１８ａは、水平方向においてリンク駆動軸１３の両端部１３ａ、１３ｂよりも軸方向内側に配置されている。

第１リンクアーム１５は、第１連結アーム１７の連結支点１７ｂおよび第２連結アーム１８の中間支点１８ｃに回転自在に連結されて、そこから下方に延びる部位を有している。第１リンクアーム１５の下端部１５ａは、砥石ヘッド４に回転自在に連結されている。

第２リンクアーム１６は、第１リンクアーム１５よりも本体ケーシング２から離れた位置に配置されている。第２リンクアーム１６は、第２連結アーム１８の連結支点１８ｂに回転自在に連結されて、そこから下方に延びる部位を有している。第２リンクアーム１６の下端部１６ａは、砥石ヘッド４に回転自在に連結されている。

なお、第２リンクアーム１６は、第１連結アーム１７および第２連結アーム１８の少なくとも一方に連結されていればよい。

また、第１リンクアーム１５およびと第２リンクアーム１６は、リンク駆動軸１３の延びる方向に並んでそれぞれ一対配置されているので、図２に示されるように、それぞれの下端部１５ａ、１６ａが砥石ヘッド４に対して両側から挟み込んだ状態で回転自在に連結されている。

駆動アーム１９は、一方の支点１９ａが動力伝達機構１１のリンク駆動軸１３に固定され、他方の支点１９ｂが第２連結アーム１８に回転自在に連結されている。

また、駆動アーム１９の支点１９ｂに設けられた連結用のピン２３は、第２連結アーム１８に形成された長孔２５に挿入され、長孔２５の内部を移動できるようになっている。これにより、駆動アーム１９が支点１９ａを中心として揺動するときのピン２３の軌道Ｌ１が第２連結アーム１８の端部１８ａを中心とした円弧Ｌ２からずれても、ピン２３が長孔２５の内部を移動することにより、そのずれた分を吸収することができる。

なお、駆動アーム１９の支点１９ｂは、第１リンクアーム１５、第２リンクアーム１６、第１連結アーム１７または第２連結アーム１８のいずれか１つに回転自在に連結していれば、駆動アーム１９から第１リンクアーム１５および第２リンクアーム１６へ駆動力を伝達することが可能である。

（超仕上げユニット１の動作説明）
以上のように構成された超仕上げユニット１を用いて、図１〜２に示されるようなアンギュラ玉軸受や深溝玉軸受などのアウターレースに用いられるワークＷ１の下向きの内周面Ｐ１を超仕上げ加工する場合、まず、工具マガジンに超仕上げユニット１をあらかじめセットしておく。複合加工機Ｍの動作が開始すると、まず、他の工具ツールを用いてワークＷ１の研削加工や研磨加工などの荒加工や仕上げ加工を行なう。その後、自動工具交換機構によって超仕上げユニット１を回転主軸Ｒへ装着する動作を自動的に行う。このとき、超仕上げユニット１の連結軸３は、チャック部分３ａによって複合加工機Ｍの回転主軸Ｒの下端部に連結される。

連結軸３が回転主軸Ｒの下端部に連結されたとき、エアカプラ９は、複合加工機Ｍのエア供給路Ｇの下流端に設けられた接続部Ｊに下方から挿入されて連結されることにより気密性を保って連通される。さらに、電気接続部７は、複合加工機Ｍの電気配線Ｅの端部に設けられた接続部Ｋに非接触で近接することにより電気的に接続される。

ついで、複合加工機Ｍの回転主軸Ｒを回転駆動させ、リンク機構５を介して砥石ヘッド４の上下方向の角度を調整して、砥石ヘッド４をワークＷ１の内周面Ｐ１に対して所定の角度で向き合う基準位置Ｄ１へ位置決めする。このとき、砥石ヘッド４は、砥石Ｓを斜め上方へ向けた位置になる。

ついで、砥石ヘッド４のエアシリンダ８を作動させて砥石ＳをワークＷ１の内周面Ｐ１に所定の押圧力で当接させる。

その後、複合加工機Ｍの回転主軸Ｒを所定の回転角度の範囲で往復回転駆動させることにより、その駆動力が連結軸３、動力伝達機構１１およびリンク機構５を介して砥石ヘッド４に伝達される。これにより、砥石ヘッド４を基準位置Ｄ１を中心に角度範囲θ１の範囲で往復揺動運動させてワークＷ１の下向きの内周面Ｐ１を砥石Ｓによって研削して超仕上げ加工を行うことが可能になる。

回転主軸Ｒから砥石ヘッド４への駆動力の伝達は、具体的には以下の通りである。まず、図１〜２に示されるように、複合加工機Ｍの回転主軸Ｒを往復回転駆動させると、回転主軸Ｒに同軸上に連結された連結軸３も回転主軸Ｒと同様に往復回転駆動する。

このとき、動作伝達機構１１では、連結軸３に固定された駆動側ベベルギア１２から従動側ベベルギア１４へ往復回転駆動力が伝達され、従動側ベベルギア１４と同軸上に連結されたリンク駆動軸１３は、水平に延びた状態で往復回転運動をする。

そして、リンク駆動軸１３に固定されたリンク機構５の駆動アーム１９は、上下に往復回転運動をする。これにより、駆動アーム１９に連結された第２連結アーム１８が、揺動支点１８ａ回りに上下に揺動する。第２連結アーム１８が上下に揺動することにより、第２連結アーム１８にリンク結合された第１リンクアーム１５および第２リンクアーム１６は互いに平行関係を保ちながら上下に往復移動する。また、このとき、第１連結アーム１７および第２連結アーム１８は、共通の第１リンクアーム１５にリンク結合しているので、互いに平行関係を保ちながら上下に揺動する。

そして、第１リンクアーム１５および第２リンクアーム１６のそれぞれの下端部１５ａ、１６ａに連結された砥石ヘッド４は、砥石Ｓを回転中心として上下に揺動する。これにより、砥石Ｓは、ワークＷ１の内周面Ｐ１に沿って往復運動をすることにより、ワークＷ１の内周面Ｐ１の研磨を行うことができる。

また、砥石ヘッド４の上下の往復揺動運動とともに、ワークＷ１が載置されたターンテーブル（図示せず）を徐々に水平回転させていくことにより、ワークＷ１の内周面Ｐ１の全周にわたって超仕上げ加工を行うことが可能である。

上記のように超仕上げ加工をしている間、磨耗量検知センサ６によって検出された砥石Ｓの磨耗量に関する検出信号は、複合加工機Ｍの制御基板Ｑへ伝達される。これにより、砥石Ｓの磨耗量が制御基板Ｑでモニタリングされる。砥石Ｓの磨耗量が所定の量を超えた場合には、超仕上げユニット１をドレッシング装置（図示せず）へ移動させて砥石Ｓをドレッシングするように制御基板Ｑによって制御されている。

また、超仕上げ加工をしている間、ワークＷ１の内周面Ｐ１に対する砥石Ｓの押圧力は、エアポンプＰまたはエア供給路Ｇなどに設けられた圧力センサ（図示せず）などで空気圧を検知して、その検出信号を制御基板Ｑへ伝達することにより、モニタリングすることが可能である。この検出信号に基づいてエアポンプＰを調整することにより、砥石Ｓの押圧力を所定の押圧力になるように圧力制御することが可能になる。

また、図５に示されるようなアンギュラ玉軸受や深溝玉軸受などのインナーレースに用いられるワークＷ２の外周面Ｐ２を超仕上げ加工をする場合には、上記の内周面加工をする場合と同様に、複合加工機Ｍの回転主軸Ｒを回転駆動させ、リンク機構５を介して砥石ヘッド４の角度を調整して、砥石ヘッド４をワークＷ２の上向きの外周面Ｐ２に対して所定の角度で向き合う基準位置Ｄ２へ位置決めすればよい。このとき、砥石ヘッド４は、砥石Ｓを斜め下方へ向けた位置になる。

図５に示されるように、砥石ヘッド４を斜め下向きに位置決めした状態で、前述と同様に、複合加工機Ｍの回転主軸Ｒを往復回転駆動させることにより、連結軸３、動力伝達機構１１、リンク機構５を介して駆動力を砥石ヘッド４に伝達させ、その結果、砥石ヘッド４を基準位置Ｄ２を中心に角度範囲θ２の範囲で往復揺動運動させてワークＷ２の上向きの外周面Ｐ２を砥石Ｓによって研削して超仕上げ加工を行うことが可能になる。この場合も、ワークＷ２が載置されたターンテーブル（図示せず）を徐々に水平回転させていくことにより、ワークＷ２の外周面Ｐ２の全周にわたって超仕上げ加工を行うことが可能になる。

（超仕上げユニット１の特徴）
以上のように構成された超仕上げユニット１では、連結軸３が複合加工機Ｍの回転主軸Ｒに同軸上に着脱自在に連結され、リンク機構５によって複合加工機Ｍの回転主軸の往復回転駆動による駆動力を砥石ヘッド４へ伝達し、砥石ヘッド４を往復揺動運動させている。これにより、複合加工機Ｍの回転主軸Ｒの駆動力を用いて超仕上げ用の砥石ヘッド４を揺動させることが可能になり、超仕上げユニット１を他の工具ツールと同様に、複合加工機Ｍに着脱して使用することができる。その結果、複合加工機Ｍとは別に超仕上げ専用の研削装置を設ける必要がなくなるので、ワークを荒加工から超仕上げまで行う場合に必要な加工装置全体の構成がコンパクトになる。

また、この超仕上げユニット１を複合加工機Ｍの工具マガジンにセットしておくことにより、１台の複合加工機ＭでワークＷ１、Ｗ２の荒加工から超仕上げまで一連の作業で行うことができるので、ワークＷ１、Ｗ２の移動やセッティングも不要となり、加工能率が大幅に向上する。

また、本実施形態では、砥石ヘッド４に取り付けられた、砥石Ｓの磨耗量を検知する磨耗量検知センサ６と、連結軸３が回転主軸Ｒに連結されたときに、磨耗量検知センサ６と複合加工機Ｍの電気配線Ｅとの間を電気的に接続する電気接続部７とをさらに備えているので、砥石Ｓの磨耗量を検知して複合加工機Ｍの制御基板Ｑでモニタリングすることが可能である。

しかも、連結軸３が回転主軸Ｒに連結されたときに磨耗量検知センサ６と複合加工機Ｍの電気配線Ｅとの間が電気接続部７を介して接続されるので、複合加工機Ｍの制御基板Ｑから磨耗量検知センサ６へ電力を供給できるとともに、磨耗量検知センサ６からの検出信号を複合加工機Ｍの制御基板Ｑへ伝達することが可能になる。しかも、連結軸３を回転主軸Ｒに連結することによって電気的接続が行われるので、磨耗量検知センサ６と複合加工機Ｍとの間の配線作業が不要になる。

さらに、本実施形態では、砥石ヘッド４が空気の圧力を用いて砥石ＳをワークＷ１へ向けて押圧するエアシリンダ８を有している。また、それとともに、連結軸３が回転主軸Ｒに連結されたときに、砥石ヘッド４のエアシリンダ８と複合加工機Ｍのエア供給路１０との間を連通させるエアカプラ９が本体ケーシング２の台座部２ｂに設けられている。そのため、空気の圧力を用いて砥石ＳをワークＷ１へ向けて所定の圧力に制御して押圧することが可能である。

しかも、連結軸３が回転主軸Ｒに連結されたときにエアシリンダ８と複合加工機Ｍのエア供給路Ｇとの間がエアカプラ９を介して接続されるので、複合加工機Ｍからエアシリンダ８へ圧縮空気を供給できる。さらに、連結軸３を回転主軸Ｒに連結することによってエアの通路の接続が行われるので、エアシリンダ８と複合加工機Ｍとの間のガス管の接続作業が不要になる。

なお、エアシリンダ８を作動させるためのガスは、空気以外にも窒素ガスその他種々のガスを採用することが可能である。

また、本実施形態では、エアカプラ９は、本体ケーシング２における連結軸３から連結軸３の半径方向へ離れた位置に設けられている。そのため、複合加工機Ｍと本体ケーシング２とが連結軸３からその半径方向へ離れたエアカプラ９によっても固定されるので、連結軸３が回転しても、本体ケーシング２が連結軸３の周方向にずれるなどの不具合がない。

なお、本体ケーシング２は、ボールベアリング２０および連結軸３を介して複合加工機Ｍの回転主軸Ｒに連結されているので、垂直方向にずれるおそれもない。

さらに、本実施形態では、回転主軸Ｒが垂直方向に延びている縦型の複合加工機Ｍの場合でも、動力伝達機構１１によって連結軸３に伝達された垂直軸ＣＬ１回りの回転駆動を水平軸ＣＬ２回りの回転駆動に変換して水平方向に延びるリンク駆動軸１３から出力することが可能になる。その結果、リンク機構５は、リンク駆動軸１３を介して水平軸ＣＬ２回りの回転駆動力を受けることにより、砥石ヘッド４を上下方向に往復揺動運動させることが可能になる。これにより、水平に置かれたワークＷ１、Ｗ２に対しても、砥石ヘッド４を上下方向に往復揺動運動させることにより、超仕上げ加工を行うことが可能になる。

また、本実施形態では、第１連結アーム１７、第２連結アーム１８、第１リンクアーム１５および第２リンクアーム１６によって平行四辺形をなす平行リンク機構が構成されているが、本体ケーシング２に連結された第１および第２連結アーム１７、１８とは別に動力伝達機構１１のリンク駆動軸１３に連結された駆動アーム１９を有している。したがって、駆動アーム１９の回転移動量を、第１および第２連結アーム１７、１８の回転移動量と異なる回転移動量で調整することが可能になる。

その結果、第１および第２連結アーム１７、１８に平行の位置関係にある砥石ヘッド４の回転移動量と異なる回転移動量で、駆動アーム１９の回転移動量を調整することが可能である。

例えば、図１に示されるように、駆動アーム１９の回転中心となる支点１９ａは、第１および第２連結アーム１７、１８の揺動支点１７ａ、１８ａよりも第１および第２リンクアーム１５、１６から水平方向に離間した位置に配置されている。そのため、第２連結アーム１８の回転角度と比較すれば、駆動アーム１９の回転角度を小さくすることができる。

また、本実施形態のリンク機構５では、第１連結アーム１７の揺動支点１７ａおよび第２連結アーム１８の揺動支点１８ａがリンク駆動軸１３と同じ高さまたはそれ以上の高さに位置している。そのため、リンク駆動軸１３と砥石ヘッド４の距離を近づけることが可能になる。その場合には、超仕上げユニット１の全体の小型化を図ることができる。

さらに、本実施形態のリンク機構５では、第１リンクアーム１５および第２リンクアーム１６が本体ケーシング２から連結軸３の半径方向へ離れた位置に設けられている。そのため、砥石ヘッド４が往復揺動運動をしても、それぞれのリンクアーム１５、１６が本体ケーシング２に干渉するおそれがなくなる。また、第１リンクアーム１５および第２リンクアーム１６の形状も直線状の簡単な構成にすることが可能になる。

また、本実施形態では、図２に示されるように、動力伝達機構１１のリンク駆動軸１３に従動側ベベルギア１４が設けられている構造において、第１および第２連結アーム１７、１８の本体ケーシング２側の支点である揺動支点１７ａ、１８ａが、水平方向においてリンク駆動軸１３の両端部１３ａ、１３ｂよりも内側の本体ケーシング２の突出部２ｃに配置されている。そのため、リンク駆動軸１３の長さＸ２よりも狭い範囲に第１連結アーム１７および第２連結アーム１８を本体ケーシング２の突出部２ｃに回転自在に設けることができる。したがって、砥石ヘッド４が往復揺動運動をしても、第１および第２リンクアーム１５、１６が本体ケーシング２に干渉するおそれがなくなる。また、第１および第２リンクアーム１５、１６の形状も直線状の簡単な構成にすることが可能になる。

なお、本実施形態では、互いに直交するベベルギア１２、１４を有する動力伝達機構１１を例に挙げて説明しているが、直交した２本の回転軸の間で回転駆動力を伝達できる機構であれば種々の態様を採用することが可能である。例えば、フェースギアなどを用いて互いに直交する連結軸３とリンク駆動軸１３との間の動力伝達を行ってもよい。

また、上記実施形態では、複合加工機Ｍの垂直方向に延びる回転主軸Ｒに対して、超仕上げユニット１が装着された例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、複合加工機の回転主軸が水平方向に延びている場合でも、本発明の超仕上げユニットを装着することが可能である。この場合、ベベルギア等を有する動力伝達機構は不要になる。

１ 超仕上げユニット
２ 本体ケーシング
２ａ 上端開口
２ｂ 台座部
３ 連結軸
４ 砥石ヘッド
５ リンク機構
６ 磨耗量検知センサ
７ 電気接続部
８ エアシリンダ（ガスシリンダ）
９ エアカプラ（ガス継手）
１１ 動力伝達機構
１２ 駆動側ベベルギア（駆動側伝達部材）
１３ リンク駆動軸（従動軸）
１４ 従動側ベベルギア（従動側伝達部材）
１５ 第１リンクアーム
１６ 第２リンクアーム
１７ 第１連結アーム
１８ 第２連結アーム
１９ 駆動アーム
２０ ボールベアリング
２１ ホース
２２ 接続線
２４ ローラベアリング
２５ 長孔
Ｅ 電気配線
Ｇ エア供給路
Ｍ 複合加工機
Ｒ 回転主軸
Ｓ 砥石
Ｗ１、Ｗ２ ワーク

Claims (9)

1. 本体ケーシングと、
   前記本体ケーシングに回転自在に取り付けられ、複合加工機の回転主軸に同軸上に着脱自在に連結される連結軸と、
   ワークを研削する砥石を有する砥石ヘッドと、
   前記本体ケーシングと前記砥石ヘッドとの間を連結し、前記回転主軸の往復回転駆動による駆動力を前記連結軸を介して受けることにより、前記砥石ヘッドを往復揺動運動させるリンク機構と、
   を備えていることを特徴とする超仕上げユニット。
2. 前記砥石ヘッドに取り付けられた、前記砥石の磨耗量を検知する磨耗量検知センサと、
   前記連結軸が前記回転主軸に連結されたときに、前記磨耗量検知センサと前記複合加工機の電気配線との間を電気的に接続する電気接続部と
   をさらに備えている、
   請求項１に記載の超仕上げユニット。
3. 前記砥石ヘッドは、ガスの圧力を用いて前記砥石を前記ワークへ向けて押圧するガスシリンダを有しており、
   前記連結軸が前記回転主軸に連結されたときに、前記砥石ヘッドのガスシリンダと前記複合加工機のガス供給路との間を連通させるガス継手をさらに備えている、
   請求項１または２に記載の超仕上げユニット。
4. 前記ガス継手は、前記本体ケーシングにおける前記連結軸から当該連結軸の半径方向へ離れた位置に設けられている、
   請求項３に記載の超仕上げユニット。
5. 前記連結軸は、垂直方向に延びる前記回転主軸の下端に同軸上に連結されており、
   前記連結軸に伝達された垂直軸回りの回転駆動を水平軸回りの回転駆動に変換して水平方向に延びる従動軸から出力する動力伝達機構をさらに備えており、
   前記リンク機構は、前記動力伝達機構の従動軸を介して水平軸回りの回転駆動力を受けることにより、前記砥石ヘッドを上下方向に往復揺動運動させる、
   請求項１から４のいずれかに記載の超仕上げユニット。
6. 前記リンク機構は、前記本体ケーシングに対して回転自在に設けられる第１連結アームと、
   前記第１連結アームと平行に延び、前記本体ケーシングに対して回転自在に設けられる第２連結アームと、
   前記第１連結アームおよび前記第２連結アームに回転自在に連結されて、そこから下方に延びる部位を有し、下端部が前記砥石ヘッドに回転自在に連結される第１リンクアームと、
   前記第１リンクアームよりも前記本体ケーシングから離れた位置に配置され、前記第１連結アームおよび前記第２連結アームの少なくとも一方に回転自在に連結されて、そこから下方に延びる部位を有し、下端部が前記砥石ヘッドに回転自在に連結される第２リンクアームと、
   一方の支点が前記動力伝達機構の従動軸に固定され、他方の支点が前記第１連結アーム、第２連結アーム、第１リンクアームまたは第２リンクアームのいずれか１つに回転自在に連結された駆動アームと
   を有している、
   請求項５に記載の超仕上げユニット。
7. 前記第１連結アームおよび前記第２連結アームにおける前記本体ケーシングと回転自在に結合する支点は、前記従動軸と同じ高さまたはそれ以上の高さに位置している、
   請求項６に記載の超仕上げユニット。
8. 前記第１リンクアームおよび第２リンクアームは、前記本体ケーシングから前記連結軸の半径方向へ離れた位置に設けられている、
   請求項６に記載の超仕上げユニット。
9. 前記動力伝達機構は、前記連結軸に同軸上に固定された駆動側伝達部材と、前記従動軸に同軸上に固定され、かつ、前記駆動側伝達部材を介して前記回転主軸からの駆動力を受ける従動側伝達部材とを有しており、
   前記第１連結アームおよび前記第２連結アームにおける前記本体ケーシング側と回転自在に結合する支点は、水平方向において前記動力伝達機構の従動軸の両端部よりも内側に配置されている、
   請求項６に記載の超仕上げユニット。

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