JP2012000721A - ワークレスト - Google Patents

Abstract

【課題】長尺物を容易に位置決めすることが可能なワークレストを提供する。
【解決手段】ワークレスト１０は、下方から、ＸＹ軸ステージ２４、Ｚ軸ステージ２６及びゴニオステージ２８を備え、この中のゴニオステージ２８上に、長尺物であるドリル１４を支持するためのＶ字溝３０が形成された支持部材３２が配設される。ドリル１４の水平方向位置及び高さ方向位置は、それぞれ、ＸＹ軸ステージ２４の水平移動テーブル３４、Ｚ軸ステージ２６の鉛直移動テーブル４０を移動させることで調整することができ、また、ドリル１４の水平方向に対する角度は、ゴニオステージ２８の揺動テーブル４４を揺動させることによって調整することができる。以上の調整を行うことによりドリル１４が位置決めされ、その後、該ドリル１４に対し、例えば、砥石車１８による研削加工が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工が施される長尺物を支持するためのワークレストに関する。

ドリルやリーマ等の長尺な切削加工用刃具を得る過程では、該切削加工用刃具に対して砥石による研削加工が実施される。この研削加工の際、切削加工用刃具は、例えば、特許文献１の図１又は図６に示されるように、シャンク部の先端がチャックに挟持されるとともに、刃部の先端がワークレストに支持される。

研削加工を実施する際には、切削加工用刃具を精度よく位置決めする必要がある。位置決め精度が低い場合、加工すべき本来の部位とは異なる部位に研削加工が施されるので、刃部の加工精度が低減してしまう。このような刃部を有する切削加工用刃具を用いて切削加工を行うと、この際の加工精度も低いものとなる。

そこで、切削加工用刃具の位置決め精度を向上させるための試みがなされている。例えば、特許文献２においては、並進移動を行うための並進構成要素と、垂直平面に沿って回転動作するための第１の回転構成要素と、水平面に沿って回転動作するための第２の回転構成要素とを有するワークレスト（レスト装置）が提案されている。特許文献２によれば、このように、相当の分周を有する変形可能な構成要素を用いることにより、極めて高精度且つ高解像度で位置調整を行うことが可能となる、とのことである。

特開昭６２−４５６４号公報 特表２００８−５３５６７４号公報

切削加工用刃具のような長尺物の場合、一端部の先端が不可避的に若干傾斜した状態でチャックに挟持されてしまうことがある。また、自重によって他端部の先端が鉛直方向下方に向かって撓むことがある。このような理由から、長尺物の長手方向を水平方向に一致させることは容易ではない、という不具合が顕在化している。

長尺物をワークレストに支持することによって、該長尺物の長手方向が水平方向に一致するようになるとも考えられる。しかしながら、ワークレストの支持部自体が水平方向に沿って延在していない場合、長尺物の長手方向を水平方向に一致させることは困難である。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、長尺物の長手方向を水平方向に一致させることが容易であり、このために加工すべき本来の部位に加工を精度よく施すことが可能なワークレストを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、長尺物に対して加工を施す際に前記長尺物を支持するワークレストにおいて、
前記長尺物の高さ方向位置を調整するための高さ方向位置調整ステージと、
前記高さ方向位置調整ステージに対し、該高さ方向位置調整ステージの作用下に高さ方向に沿って変位可能に支持されるとともに、前記長尺物の水平方向に対する角度を調整するための角度調整ステージと、
前記角度調整ステージに対し、該角度調整ステージの作用下に水平方向に対する角度が変化可能に支持されるとともに、前記長尺物を支持する支持部材と、
を備えることを特徴とする。

高さ方向位置調整ステージでは、その鉛直方向移動テーブルが微小送りに追随して鉛直方向に沿って移動する。従って、鉛直方向移動テーブルの鉛直方向位置を精度よく調整することができる。

また、角度調整ステージは、そのテーブルが微小送りに追随して傾斜又は揺動する。従って、前記テーブルが水平方向に対してなす角度を精度よく調整することができる。

以上から諒解されるように、高さ方向位置調整ステージ及び角度調整ステージを含むようにしてワークレストを構成することで、このワークレストによって、支持部材に支持される長尺物の高さ方向位置、及び水平方向に対する角度を精度よく調整することが可能となる。すなわち、高さ方向位置の調整が容易となるとともに、長尺物の長手方向を水平方向に一致させることが容易となり、結局、長尺物を容易に位置決めすることができる。

従って、長尺物における加工を施すべき本来の部位に対して加工を施すことが容易となるので、長尺物に対する加工精度が向上する。このため、寸法精度が良好な加工物を得ることができる。

角度調整ステージは、例えば、ゴニオステージで構成することができる。ゴニオステージの揺動テーブルを揺動させることにより、該揺動テーブルに設けられた支持部材、ひいては該支持部材に支持された長尺物の水平方向に対する角度を容易に調整することができる。

ワークレストには、さらに、高さ方向位置調整ステージを支持するとともに、長尺物の水平方向位置を調整するための水平方向位置調整ステージを含めるようにしてもよい。この場合、その水平方向移動テーブルが微小送りに追随して水平方向に沿って移動する。従って、水平方向移動テーブルの水平方向位置、ひいては長尺物の水平方向位置を精度よく調整することができる。

水平方向位置調整ステージは、例えば、ＸＹ軸ステージによって構成することができる。この場合、ＸＹ軸ステージのみで水平移動テーブル、ひいては長尺物を水平方向中の任意の方向、及び前記方向に直交する水平方向の２方向に移動させることができる。

水平方向位置調整ステージは、Ｘ軸ステージであってもよい。この場合には、Ｘ軸ステージの水平移動テーブル、ひいては長尺物を水平方向中の任意の方向に移動させる。そして、Ｘ軸ステージ自体を、前記水平移動テーブルが移動する方向（高さ方向位置調整ステージを変位させる方向）に直交する水平方向に移動させるようにすればよい。

本発明においては、高さ方向位置調整ステージ及び角度調整ステージを含むようにしてワークレストを構成するようにしている。高さ方向位置調整ステージにより、支持部材に支持される長尺物の高さ方向位置を精度よく調整することが可能となり、一方、角度調整ステージにより、前記長尺物の水平方向に対する角度を精度よく調整することが可能となるので長尺物の長手方向を水平方向に一致させることが容易となる。

以上により、長尺物を容易に位置決めすることができるようになるので、加工を施すべき本来の部位に対して加工を施すことが容易となる。その結果、長尺物に対する加工精度が向上し、寸法精度が良好な加工物を得ることができる。

従って、長尺物が切削加工用刃具である場合には、この切削加工用刃具を用いての切削加工時の加工精度も向上する。

本発明の実施形態に係るワークレストを含んで構成される研削加工装置の要部概略側面図である。 図１のワークレストの全体概略斜視図である。 ゴニオステージを構成する揺動テーブルの揺動動作を模式的に示す要部側面模式図である。 鉛直下方に傾斜したドリル（長尺物）の鉛直方向に対する角度を、揺動テーブルを揺動することで調整した状態を示す要部拡大側面図である。 鉛直上方に傾斜したドリル（長尺物）の鉛直方向に対する角度を、揺動テーブルを揺動することで調整した状態を示す要部拡大側面図である。 別の実施の形態に係るワークレストの全体概略斜視図である。

以下、本発明に係るワークレストにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るワークレスト１０を含んで構成される研削加工装置１２の要部概略側面図である。この研削加工装置１２は、前記ワークレスト１０の他、ワークであるドリル１４（長尺物）を保持するチャック１６と、ドリル１４に対して研削加工を施すための砥石車１８とを有する。ドリル１４は、シャンク部２０の先端がチャック１６に挟持されるとともに、刃部２２の先端が下方からワークレスト１０に支持され、この状態で、砥石車１８によって研削加工が施される。

この場合、ワークレスト１０は、研削加工装置１２を構成する基台２３上に位置決め固定されたＸＹ軸ステージ２４と、このＸＹ軸ステージ２４上に配設されたＺ軸ステージ２６と、該Ｚ軸ステージ２６上に配設されたゴニオステージ２８と、ゴニオステージ２８上に配設されてＶ字溝３０が形成された支持部材３２とを備える。

ＸＹ軸ステージ２４は、図１及び図２に示すように、上方のＺ軸ステージ２６及びゴニオステージ２８の双方を水平方向に沿って移動させるための水平方向位置調整ステージである。

一層具体的には、ＸＹ軸ステージ２４は、水平移動テーブル３４と、第１水平移動用つまみ３６及び第２水平移動用つまみ３８とを有する。作業者が第１水平移動用つまみ３６を回動した場合、水平移動テーブル３４はチャック１６に対して接近又は離間する方向（矢印Ｘ方向）に指向して移動する。一方、第２水平移動用つまみ３８を回動した場合、水平移動テーブル３４は矢印Ｘ方向に対して直交する矢印Ｙ方向（図２参照）に指向して移動する。Ｚ軸ステージ２６は水平移動テーブル３４に連結されているので、このようにして水平移動テーブル３４が矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向に沿って移動することに追従し、Ｚ軸ステージ２６、ゴニオステージ２８、支持部材３２及びドリル１４が水平移動テーブル３４と一体的に矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向に沿って移動する。

Ｚ軸ステージ２６は、ゴニオステージ２８を矢印Ｚ方向、すなわち、鉛直方向（高さ方向）に沿って移動させるための高さ方向位置調整ステージをなす。このＺ軸ステージ２６は、鉛直移動テーブル４０及び鉛直移動用つまみ４２を有し、作業者が鉛直移動用つまみ４２を回動した場合、鉛直移動テーブル４０は、鉛直方向である矢印Ｚ方向に指向して移動する。これに伴い、鉛直移動テーブル４０に連結されたゴニオステージ２８、ひいては支持部材３２及びドリル１４が鉛直移動テーブル４０と一体的に矢印Ｚ方向に沿って移動する。

ゴニオステージ２８は、揺動テーブル４４と、揺動用つまみ４６とを有する。図３に示すように、揺動テーブル４４は、作業者が揺動用つまみ４６を回動した際、該揺動テーブル４４の上方に位置する点Ｏを揺動中心として揺動する。この揺動により、該揺動テーブル４４に連結された支持部材３２が一体的に揺動し、その結果、支持部材３２が水平方向に対して所定角度をなす。このことから諒解されるように、ゴニオステージ２８は、支持部材３２、ひいては該支持部材３２に支持されるドリル１４の水平方向に対する角度を調整する角度調整ステージとして機能する。

なお、前記点Ｏから鉛直下方に向かって鉛直線Ｌを引き、該鉛直線Ｌと揺動テーブル４４との交点を点Ａとするとき、点Ｏから点Ａに至るまでの長さＨが揺動テーブル４４の揺動中心高さとなる。

以上のＸＹ軸ステージ２４、Ｚ軸ステージ２６、及びゴニオステージ２８は公知であり、従って、その詳細な説明を省略する。なお、これらのステージ２４、２６、２８としては、微小送りに正確に追随し且つ高剛性を示すこと等の様々な利点があることから、クロスローラ方式のものが好適であるが、特にこれに限定されるものではない。

支持部材３２は、略直方体形状をなし、その下端面がゴニオステージ２８の揺動テーブル４４に連結される。一方、鉛直上方に臨む上端面には、上記したように、断面Ｖ字状に形成されたＶ字溝３０が長手方向に沿って形成されている。

本実施の形態に係るワークレスト１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、研削加工装置１２の動作との関係で説明する。

上記した研削加工装置１２を用いてのドリル１４に対しての研削加工は、以下のようにして実施される。

はじめに、ドリル１４のシャンク部２０の先端をチャック１６で挟持する。その後、該ドリル１４の刃部２２にワークレスト１０を近接させる。なお、この時点では、Ｚ軸ステージ２６の鉛直移動テーブル４０は、例えば、最下点等、ドリル１４よりも下方に位置するように設定される。また、ゴニオステージ２８の揺動テーブル４４は、図３に示す点Ｏと点Ａの間に鉛直線Ｌが形成される位置（以下、初期位置という）としておく。

この近接の際には、ワークレスト１０を構成するＸＹ軸ステージ２４の第１水平移動用つまみ３６及び第２水平移動用つまみ３８が作業者によって適宜回動される。これにより水平移動テーブル３４が図１及び図２に示す矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に沿って移動し、その結果、支持部材３２が、Ｚ軸ステージ２６の鉛直移動テーブル４０に連結されたゴニオステージ２８と一体的にドリル１４の刃部２２の下方に位置するまで移動する。勿論、ドリル１４の位置によっては、水平移動テーブル３４を矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向のいずれか、又は双方に移動させる必要がない場合もある。

次に、作業者は、鉛直移動用つまみ４２を回動させ、これにより鉛直移動テーブル４０を鉛直上方に指向して移動させる。この移動に伴ってゴニオステージ２８及び支持部材３２が鉛直上方に移動し、支持部材３２のＶ字溝３０の側壁に刃部２２の側壁が当接する。

この際に刃部２２の側壁が長手方向全体にわたってＶ字溝３０の側壁に当接している場合、ドリル１４の長手方向が水平方向に略一致していると判定し得る。この場合、ゴニオステージ２８の揺動テーブル４４を初期位置から揺動させる必要は特にない。すなわち、揺動テーブル４４の調整角度は０°である。

これに対し、図４に示すように刃部２２の先端がシャンク部２０よりも下方となるようにドリル１４が傾斜している場合、刃部２２の先端側のみがＶ字溝３０の側壁に当接する。

このような場合、作業者は、揺動用つまみ４６を回動することにより、揺動テーブル４４を図４中の矢印Ｓ１方向に指向して初期位置から揺動させる。勿論、揺動テーブル４４は、図３中の点Ｏを揺動中心として揺動する。

この揺動に伴い、刃部２２の先端が鉛直上方に向かって変位する。その一方で、シャンク部２０の位置は不変である。シャンク部２０がチャック１６に把持されているからである。すなわち、ドリル１４は、チャック１６に把持されたシャンク部２０の先端を揺動中心とし、所定の角度で揺動する。なお、図４では、ドリル１４が揺動することを把握し易いように揺動テーブル４４の揺動角度及びドリル１４の揺動角度θ１を誇張しているが、実際の揺動テーブル４４の揺動角度は最大で３°程度であり、揺動用つまみ４６を１目盛り分だけ回動したときのドリル１４の揺動角度θ１は３５”〜５５”程度である。

このようにしてドリル１４を揺動させる過程で、刃部２２とシャンク部２０の高さ方向位置同士が略一致接するに至る。このことが図示しない角度センサ等によって確認されることにより、ドリル１４の長手方向が水平方向に略一致したことを認識することができる。

これとは逆に、図５に示すように刃部２２の先端がシャンク部２０よりも上方となるようにドリル１４が傾斜している場合、刃部２２の中腹部近傍のみがＶ字溝３０の側壁に当接する。この場合には、作業者は、揺動用つまみ４６を回動することによって揺動テーブル４４を図５中の矢印Ｓ２方向に指向して初期位置から揺動させればよい。勿論、この場合の揺動中心も、図３中の点Ｏである。

この揺動に伴い、ドリル１４は、チャック１６に把持されたシャンク部２０の先端を揺動中心とし、刃部２２の先端が鉛直下方に向かって変位するように所定の角度で揺動する。なお、揺動テーブル４４の実際の揺動角度は上記同様に最大で３°程度、揺動用つまみ４６を１目盛り分だけ回動したときのドリル１４の揺動角度θ２は３５”〜５５”程度であるが、図５においても、揺動角度θ２を誇張している。

このようにしてドリル１４を揺動させることにより、上記と同様に、刃部２２とシャンク部２０の高さ方向位置同士が略一致し、ドリル１４の長手方向が水平方向に略一致するに至る。

本実施の形態においては、ＸＹ軸ステージ２４及びＺ軸ステージ２６を用いるようにしているので、ドリル１４の水平方向位置、高さ方向位置をμｍ単位で調整することができる。また、ゴニオステージ２８を用い、ドリル１４を３５”〜５５”単位で揺動させるようにしているので、ドリル１４の長手方向を水平方向に略一致させることが著しく容易である。このため、上記したドリル１４の水平方向位置、高さ方向位置、及び水平方向に対する角度を高精度で調整することができ、結局、ドリル１４を高精度に位置決めすることができる。

次に、図１に示す砥石車１８をドリル１４に近接させ、刃部２２に対して研削加工を行う。上記したようにドリル１４が高精度に位置決めされているので、刃部２２における加工すべき部位に対して研削加工を施すことができる。このため、刃部２２の加工精度が向上する。従って、寸法精度が良好なドリル１４を容易に得ることができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記した実施の形態では、水平方向位置調整ステージとしてＸＹ軸ステージ２４を採用するようにしているが、図６に示すように、Ｘ軸ステージ５０を採用するようにしてワークレスト５１を構成するようにしてもよい。この場合、支持台座５２上にＸ軸ステージ５０を配置するとともに、該支持台座５２を図示しない変位機構（例えば、シリンダ等）の作用下に、矢印Ｙ方向に沿って変位可能とすればよい。この際、支持台座５２は、基台２３上に設けられて該支持台座５２の下側端面に形成された凹部５４ａ、５４ｂに係合するガイドレール５６ａ、５６ｂに案内される。また、水平移動テーブル５８は、水平移動用つまみ６０が回動されることにより、矢印Ｘ方向に沿ってのみ移動する。

逆に、Ｘ軸ステージ５０を、水平移動テーブル５８が図６の矢印Ｙ方向に沿って変位するような方向に向けて設置するとともに、支持台座５２を、図示しない変位機構の作用下に図６の矢印Ｘ方向に沿って変位可能とするようにしてもよい。すなわちＸ軸ステージ５０を採用する場合には、該Ｘ軸ステージ５０を、変位機構によって、その水平移動テーブル５８がＺ軸ステージ２６を変位させることが可能な方向（図６中の矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向）に対して直交する方向（図６中の矢印Ｙ方向又は矢印Ｘ方向）に変位可能なように設定すればよい。

また、水平方向位置調整ステージは必須の構成要素ではない。すなわち、高さ方向位置調整ステージ及び角度調整ステージの２つのステージのみを含むようにしてワークレストを構成するようにしてもよい。

さらに、角度調整ステージは、ゴニオステージ２８に限定されるものではなく、傾斜ステージであってもよい。

そして、ワークレスト１０、５１で支持するワーク（長尺物）はドリル１４に特に限定されるものではなく、他の長尺物であってもよい。

１０、５１…ワークレスト １２…研削加工装置
１４…ドリル １６…チャック
１８…砥石車 ２０…シャンク部
２２…刃部 ２４…ＸＹ軸ステージ
２６…Ｚ軸ステージ ２８…ゴニオステージ
３０…Ｖ字溝 ３２…支持部材
３４、５８…水平移動テーブル ４０…鉛直移動テーブル
４４…揺動テーブル ５０…Ｘ軸ステージ
５２…支持台座 ５６ａ、５６ｂ…ガイドレール

Claims (5)

1. 長尺物に対して加工を施す際に前記長尺物を支持するワークレストにおいて、
   前記長尺物の高さ方向位置を調整するための高さ方向位置調整ステージと、
   前記高さ方向位置調整ステージに対し、該高さ方向位置調整ステージの作用下に高さ方向に沿って変位可能に支持されるとともに、前記長尺物の水平方向に対する角度を調整するための角度調整ステージと、
   前記角度調整ステージに対し、該角度調整ステージの作用下に水平方向に対する角度が変化可能に支持されるとともに、前記長尺物を支持する支持部材と、
   を備えることを特徴とするワークレスト。
2. 請求項１記載のワークレストにおいて、前記角度調整ステージがゴニオステージからなることを特徴とするワークレスト。
3. 請求項１又は２記載のワークレストにおいて、前記高さ方向位置調整ステージを支持するとともに、前記長尺物の水平方向位置を調整するための水平方向位置調整ステージをさらに備えることを特徴とするワークレスト。
4. 請求項３記載のワークレストにおいて、前記水平方向位置調整ステージがＸＹ軸ステージからなることを特徴とするワークレスト。
5. 請求項３記載のワークレストにおいて、前記水平方向位置調整ステージがＸ軸ステージからなり、且つ変位機構の作用下に、該Ｘ軸ステージが、水平方向中、前記高さ方向位置調整ステージを変位させる方向に対して直交するに変位されることを特徴とするワークレスト。

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