JP2014050893A - 砥石自動交換方法及びその方法に採用される砥石ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 砥石の覆いで覆われた砥石により加工対象物の研削を行う研削盤において、容易に砥石の自動交換を行う。
【解決手段】 砥石ユニット１は、工作主軸９に嵌入される嵌入インターフェース部１３と、それと一体で、主軸９の回転に応じて回転する砥石フランジ１２と、砥石フランジ１２の周側面に嵌着された砥石１１とを有する。砥石フランジ１２の周側面における、嵌入インターフェース部１３に対して反対側の端部には、グリップ溝ＧＧが全周に渡って設けられている。主軸９に嵌合された砥石ユニット１は、半径方向に平行な主軸９側の面及び砥石周端部の所定部分が固定覆い２１で覆われ、主軸９の反対側を開閉覆い２２により開閉可能に覆われている。砥石ユニット１の自動交換は、開閉覆い２２が開いた状態で、工具自動交換機構の回転アームの一端に取り付けられたグリッパーによりグリップ溝ＧＧを把持することにより行われる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、砥石自動交換方法及びその方法に採用される砥石ユニットに関し、特に、砥石と、その砥石が装着される支持体であって、その一端が工作主軸と同軸に嵌合され、他端に被把持部が形成される支持体とを有する砥石ユニットと、その砥石ユニットの半径方向に平行な主軸側の面及び砥石周端部の所定部分を覆う固定覆いと、主軸に対して反対側の面を覆う開閉覆いとを備える研削盤における砥石自動交換方法に関する。

砥石により加工対象物を研削する研削盤において、作業者の安全性の確保、研削時の砥石飛散の防止等を目的として、砥石の一部又は全体を覆う砥石の覆いが装着されていることが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

一方、研削盤においては、各種の研削態様に対応するため、砥石を交換可能に構成することも一般的であるが、この砥石交換をその都度人手により行っていたのでは、作業者の負担が大きいという観点から、砥石自動交換装置も導入されてきている（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−３８８６１号公報 特開２０１１−２２４６６８号公報

ここで、上述のような砥石の覆いを備えた研削盤において、上述のような砥石自動交換装置による砥石の自動交換を行おうとしても、砥石の覆いとの干渉による動作制約があり、従来の砥石自動交換装置をそのままを適用しようとしても一筋縄にはいかない。一方、砥石を工作主軸に取り付けた際に、砥石突出し量が大きくなればなるほど、回転時の剛性が劣化し、工作能力が損なわれる事態となる。

本発明は上述のような事情から為されたものであり、本発明の目的は、砥石の覆いで覆われた砥石により加工対象物の研削を行う研削盤において、剛性の強化による工作能力の向上を図りつつ、容易に砥石の自動交換が行える砥石自動交換方法及びその方法に採用される砥石ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の砥石自動交換方法は、砥石と、その砥石が装着される支持体であって、その一端が工作主軸と同軸に嵌合され、他端に被把持部が形成される支持体とを有する砥石ユニットと、その砥石ユニットの半径方向に平行な前記主軸側の面及び砥石周端部の所定部分を覆う固定覆いと、前記主軸に対して反対側の面を覆う開閉覆いとを備える研削盤において、覆い駆動手段により前記開閉覆いを開いて、前記砥石ユニットの、前記主軸側とは反対側の面を露呈し、工具自動交換機構の把持部により、前記砥石ユニットの前記被把持部を把持した状態で、前記砥石ユニットと前記主軸とを軸方向に相対的に離反させることにより、前記砥石ユニットを前記主軸から離脱させ、前記工具自動交換機構の把持部に新砥石ユニットの前記被把持部を把持させ、前記新砥石ユニットと前記主軸とを軸方向に相対的に接近させることにより、前記新砥石ユニットの前記支持体の一端を前記主軸に同軸に嵌合させ、前記把持部の把持を解いて、前記工具自動交換機構を後退させ、前記駆動手段により前記開閉覆いを閉じることを要旨とする。

ここで、好適には、前記開閉覆いの開閉は、前記開閉覆いが前記主軸に直交する面に沿って移動することにより行われる。

また、上記目的を達成するため、本発明の砥石ユニットは、砥石と、その砥石が装着される支持体であって、その一端が工作主軸と同軸に嵌合され、他端に被把持部が形成される支持体とを備えることを要旨とする。

本発明の砥石自動交換方法によれば、砥石と、その砥石が装着される支持体であって、その一端が工作主軸と同軸に嵌合され、他端に被把持部が形成される支持体とを有する砥石ユニットと、その砥石ユニットの半径方向に平行な前記主軸側の面及び砥石周端部の所定部分を覆う固定覆いと、前記主軸に対して反対側の面を覆う開閉覆いとを備える研削盤において、剛性の強化による工作能力の向上を図りつつ、容易に砥石ユニットの自動交換が行える。

また、本発明の砥石ユニットによれば、工作主軸から砥石面までの距離が短いので砥石回転時の剛性が高まり、工作能力が向上する。

本発明の砥石ユニットの一実施形態の構成を示す断面図である。 一実施形態に係る砥石ユニットが工作主軸に取り付けられた状態を示す部分断面図である。 図２におけるＡ−Ａ面に沿った断面図である。 本発明の砥石自動交換方法の一実施形態の手順を示すフローチャートである。 図４に示された交換手順に沿った、要所での各部材の物理的な動作を示す模式図である。 図４に示された交換手順に沿った、要所での各部材の物理的な動作を示す模式図である。 本発明の砥石自動交換方法の一実施形態に使用される自動交換機構の構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の砥石ユニットの一実施形態の構成を示す断面図である。同図に示された砥石ユニット１は、工作主軸９に嵌入される嵌入インターフェース部１３と、嵌入インターフェース部１３と一体で、主軸９の回転に応じて回転する砥石フランジ１２と、砥石フランジ１２の周側面に嵌着された平板ドーナッツ形状の砥石１１とで構成されている。ここで、砥石フランジ１２の周側面における、嵌入インターフェース部１３に対して反対側の端部には、後述するグリッパーが嵌合するためのグリップ溝ＧＧが全周に渡って設けられている。なお、

図２は、一実施形態に係る砥石ユニットが工作主軸に取り付けられた状態を示す部分断面図であり、図３は、図２におけるＡ−Ａ面に沿った断面図である。
図２において、工作主軸９に同軸で嵌合された砥石ユニット１は、半径方向に平行な主軸９側の面の所定部分と、砥石周端部の所定部分とが固定覆い２１で覆われ、主軸９の反対側を開閉覆い２２により開閉可能に覆われている。ここで、図３を特に参照して、開閉覆い２２は、油圧モータ９の駆動により、旋回軸２４に関して旋回的に開閉される。また、固定覆い２３の周側壁に装着され、開閉覆い２２が閉位置に到達したときにその開閉覆い２２の端部を挟支することによりその動きを制約するストッパー２３が設けられている。なお、工作主軸９に同軸で嵌合された砥石ユニット１は、工作主軸９の軸方向への移動（上下方向の移動）に伴って移動可能となっている。

図７は、本発明の砥石自動交換方法の一実施形態に使用される自動交換機構の構成図である。当該自動交換機構は、工具自動交換装置の一部であるか、又は研削盤に直接載置されるものである。そこで、同図に示された自動交換機構は、工具自動交換装置本体又は研削盤に対して摺動可能な摺動アーム４１と、棒状部材であって、その両端に砥石ユニット１を把持可能な回転アーム４４と、回転アーム４４をその中央で回転可能に枢支するアーム支持回転軸４３と、回転アーム４４の回転の動作制御を行うものであって、アーム支持回転軸４３と共に摺動アーム４１の端部に取り付けられたアクチュエータ４４とで構成されている。なお、詳細には、回転アーム４４の両端には、グリッパー４５が取り付けられており、そのグリッパー４５が、図１に示した砥石ユニット１の砥石フランジ１２のグリップ溝ＧＧと嵌合することにより、砥石ユニット１が把持されるようになっている。

図４は、本発明の砥石自動交換方法の一実施形態の手順を示すフローチャートである。図５及び６は、図４に示された交換手順に沿った、要所での各部材の物理的な動作を示す模式図である。図４に示した手順は、ある砥石による所定の研削工程が終了し、砥石の交換の必要が生じた際の一連の処理である。

そこで、まず、研削終了に係る砥石ユニット（以下、「旧砥石ユニット１ａ」と称す）を停止させる（ステップＳ１）。次に、油圧モータ３を駆動して、開閉覆い２２を旋回軸２４の左回りに９０度旋回させることにより、図５（ａ）に示すように、開閉覆い２２を開状態とする（ステップＳ２）。これにより、旧砥石ユニット１ａの一面が露呈し、旧砥石ユニット１ａが取り外せる状態となる。一方、図５（ａ）に示すように、自動交換機構における回転アーム４４の一端に、工具マガジン等から所望の砥石ユニット１（以下、「新砥石ユニット１ｂ」と称す）を選択して把持し、摺動アーム４１の駆動と回転アーム４４の回転により、回転アーム４４を、工作主軸９（図示せず）に取り付けられた旧砥石ユニット１ａに対して、図示の位置関係に位置付けする。なお、新砥石ユニット１ｂを把持するグリッパーを便宜上、グリッパー４５ｂと称する。

次に、摺動アーム４１を更に摺動させることにより、矢印のように回転アーム４４を旧砥石ユニット１ａに接近させ、グリッパー４５（以下、便宜上、旧砥石ユニット１ａを把持するグリッパーをグリッパー４５ａと称する）により旧砥石ユニット１ａを把持できる位置で停止させる。そして、図５（ｂ）に示すように、グリッパー４５ａにより旧砥石ユニット１ａを把持する（ステップＳ３）。

次に、グリッパー４５ａが旧砥石ユニット１ａを把持した状態で、主軸９を軸方向で後退（上方移動）させることにより、図５（ｃ）に示すように、旧砥石ユニット１ａを主軸９から離脱させる（ステップＳ４）。次に、アクチュエータ４２を作動させて回転アーム４４を１８０度回転させることにより、図６（ａ）に示すように、回転アーム４４を反転させる（ステップＳ５）。

次に、主軸９を軸方向で進行（下方移動）させることにより、回転アーム４４に接近させ、最終的に、図６（ｂ）に示すように、グリッパー４５ｂに把持された新砥石ユニット１ｂを主軸９に取り付ける（ステップＳ６）。

次に、グリッパー４５ｂを解放させて新砥石ユニット１ｂの把持を解いた後、摺動アーム４１を摺動させて、矢印のように、回転アーム４４を主軸９から撤退させる（ステップＳ７）。最後に、油圧モータ３を作動させて開閉覆い２２を旋回軸２４の右回りに９０度旋回させることにより、開閉覆い２２を閉状態とし（ステップＳ８）、図２に示した状態に戻す。これにより、以降、新砥石ユニット１ｂによる研削が可能となる。

なお、上述の実施形態にあっては、開閉覆い２２を旋回動作させることにより開閉を実現しているが、これに限られることはなく、他に、例えば開閉覆い２２を固定覆い２１に対して蝶着させることによっても実現できる。但し、旋回構造にすれば、主軸９の軸の延長線上の空間における回転アーム４４等の他の部材の動きを制約することがない。
また、開閉覆い２２を動作させる手段も油圧モータに限らず、他の駆動手段であってもよい。

更に、回転アーム４４と主軸９の軸方向の互いの接近・離反を、主軸９を軸方向に移動させることにより実現しているが、他の方法として、アーム支持回転軸４３に伸縮機能を持たせ、それを伸縮させることにより実現してもよい。

以上のように、本発明の砥石自動交換方法における上述の実施形態によれば、工作主軸に取り付けられた砥石ユニットの半径方向に平行な前記主軸側の面及び砥石周端部の所定部分を覆う固定覆いと、前記主軸に対して反対側の面を覆う開閉覆いとを有する研削盤において、剛性の強化による工作能力の向上を図りつつ、容易に砥石ユニットの自動交換が行える。

また、本発明の砥石ユニットにおける上述の実施形態によれば、工作主軸から砥石面までの距離が短いので砥石回転時の剛性が高まり、工作能力が向上する。

本発明の砥石自動交換方法及びその方法に採用される砥石ユニットは、砥石の覆いで覆われた砥石により加工対象物の研削を行う研削盤に採用できる。

１ 砥石ユニット
１１ 砥石
１２ 砥石フランジ
１３ 嵌入インターフェース部
ＧＧ グリップ溝
２１ 固定覆い
２２ 開閉覆い
２３ ストッパー
２４ 旋回軸
３ 油圧モータ
４１ 摺動アーム
４２ アクチュエータ
４３ アーム支持回転軸
４４ 回転アーム
４５ グリッパー
９ 工作主軸

Claims (3)

1. 砥石と、その砥石が装着される支持体であって、その一端が工作主軸と同軸に嵌合され、他端に被把持部が形成される支持体とを有する砥石ユニットと、その砥石ユニットの半径方向に平行な前記主軸側の面及び砥石周端部の所定部分を覆う固定覆いと、前記主軸に対して反対側の面を覆う開閉覆いとを備える研削盤において、
   覆い駆動手段により前記開閉覆いを開いて、前記砥石ユニットの、前記主軸側とは反対側の面を露呈し、
   工具自動交換機構の把持部により、前記砥石ユニットの前記被把持部を把持した状態で、前記砥石ユニットと前記主軸とを軸方向に相対的に離反させることにより、前記砥石ユニットを前記主軸から離脱させ、
   前記工具自動交換機構の把持部に新砥石ユニットの前記被把持部を把持させ、
   前記新砥石ユニットと前記主軸とを軸方向に相対的に接近させることにより、前記新砥石ユニットの前記支持体の一端を前記主軸に同軸に嵌合させ、
   前記把持部の把持を解いて、前記工具自動交換機構を後退させ、
   前記駆動手段により前記開閉覆いを閉じることを特徴とする砥石自動交換方法。
2. 前記開閉覆いの開閉は、前記開閉覆いが前記主軸に直交する面に沿って移動することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の砥石自動交換方法。
3. 砥石と、その砥石が装着される支持体であって、その一端が工作主軸と同軸に嵌合され、他端に被把持部が形成される支持体とを備えることを特徴とする砥石ユニット。

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