JP2014079816A - 研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度加工が可能になる研削盤を提供する。
【解決手段】砥石１８を有する第２回転軸１５とプーリ１７を有する第１回転軸１４とを同一軸線上において、それぞれ支持アーム３８，５５により対称状に支持するとともに、該第２回転軸１５と第１回転軸１４との端部間を弾性カップリング１６によって連結し、該第２回転軸１５の他方の端部を支持部材３９によって、該第１回転軸１４の他方の端部を支持部材５６によってサポートした。
【選択図】図１

Description

この発明は、カム等のワークの外周面を研削する際に用いられる研削盤に関するものである。

従来、この種の研削盤としては、例えば特許文献１のような構成が知られている。この従来構成においては、ベッド上に砥石軸が支持され、その砥石軸の一端にはベルトを介してモータに連結されたプーリが設けられるとともに、他端には砥石が設けられている。そして、モータにより砥石軸を介して砥石が回転され、その砥石にワークが接触されることにより、ワークが研削されるようになっている。

特開２００６-１５０４８５号公報

特許文献１の研削盤においては、砥石軸の両端に砥石とプーリとが設けられている。このため、砥石とプーリとが剛体である砥石軸を介して連結されている。従って、モータやベルトの振動が砥石に直接伝わるため、高精度加工を得ることができない要因となった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、高精度加工を達成することができる研削盤を提供することにある。

上記の目的を達成するための研削盤は、砥石を有する砥石側回転軸とプーリを有するプーリ側回転軸とを同一軸線上において対称状に支持するとともに、両回転軸の端部間を弾性カップリングによって連結したことを特徴とする。

以上のように構成すれば、プーリに作用するベルトやモータからの振動等を弾性カップリングによって吸収できるとともに、回転軸間の変位も弾性カップリングによって吸収できて、高精度加工に寄与できる。

前記砥石側回転軸及びプーリ側回転軸の砥石及びプーリ側の端部をサポート部材によってサポートすれば、ワーク加工時において砥石を振動したり、撓んだりしたりすることなく芯合わせ位置で保持することができて、高精度加工が可能となる。

以上のように、この研削盤によれば、高精度加工が可能になるという効果を発揮する。

一実施形態の研削盤を示す部分破断平面図。 図１の研削盤の右側面図。 図１の研削盤の一部拡大左側面図。 図１の４−４線における部分拡大断面図。 図４の一部を拡大して示す部分断面図。

以下に、研削盤の一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すように、この実施形態の研削盤においては、研削盤の機台１１の上面前部にプーリ側ユニットとしての第１ユニット１２のユニットフレーム５４及び砥石側ユニットとしての第２ユニット１３のユニットフレーム２５が近接状態で並設されている。第１ユニット１２のユニットフレーム５４及び第２ユニット１３のユニットフレーム２５には、それぞれプーリ側回転軸としての第１回転軸１４及び砥石側回転軸としての第２回転軸１５が左右方向へ水平に延びる同一軸線上で支持されている。これらの回転軸１４，１５は左右対称状に配置され、両回転軸１４，１５の対向端部間には弾性カップリング１６が介装されており、その弾性カップリング１６によって回転軸１４，１５が連結されている。この弾性カップリング１６は、両回転軸１４，１５間の軸方向と直交する方向の変位と，一方の回転軸が他方の回転軸に対して傾斜する方向の変位及び両回転軸１４，１５間の回転方向の変位とを吸収する。

第１回転軸１４の自由端部（図１の右端部）には被動プーリ１７が取り付けられるとともに、第２回転軸１５の自由端部（図１の左端部）には砥石１８が装着されている。この砥石１８には、２つの研削面１８１，１８２が形成されている。

図１及び図２に示すように、前記機台１１の後部上面には駆動モータ１９が配置されている。駆動モータ１９の駆動軸１９１には、駆動プーリ２０が取り付けられている。駆動軸１９１上の駆動プーリ２０と前記第１回転軸１４上の被動プーリ１７との間には、ベルト２１が掛けられている。そして、駆動モータ１９の回転により、駆動プーリ２０、ベルト２１及び被動プーリ１７を介して第１回転軸１４が回転されるとともに、弾性カップリング１６を介して第２回転軸１５が一体回転されて、砥石１８が回転される。この状態で、図１に鎖線で示すように、砥石１８の研削面１８１，１８２がカム等のワーク２２の被研削面に接触されることにより、そのワーク２２の被研削面が研削される。

次に、第１ユニット１２及び第２ユニット１３の詳細な構成について説明するが、両ユニット１２，１３の構成は被動プーリ１７と砥石１８とを除けば左右対称に配置された同一構成なので、以下には第２ユニット１３の構成について詳述する。

図４に示すように、前記第２回転軸１５は、第２ユニット１３のフレーム２５内に複数のボールベアリングよりなる軸受２６を介して回転可能に支持されている。第２回転軸１５の外端部における同第２回転軸１５の軸線上には、砥石１８の中心孔１８３に挿通される小径の連結軸部２７が突出形成されている。連結軸部２７の中心，すなわち第２回転軸１５の軸線上には、嵌合凹部２７１及びネジ孔２７２が形成されている。連結軸部２７の嵌合凹部２７１には、砥石１８の中心孔１８３を通して中空筒状の中心軸２８が内端の嵌合軸部２８１において軸線方向へ移動可能に嵌合されている。この中心軸２８の最大径部は、連結軸部２７と同径となるように形成されている。

図４及び図５に示すように、前記中心軸２８の中心には中心ボルト２９が挿通されて、その先端のネジ部２９１が連結軸部２７の中心軸線上のネジ孔２７２に螺入されている。連結軸部２７の先端部と中心軸２８の内端外周の段差部２８２との間、及び中心軸２８の外端と中心ボルト２９の頭部２９２との間には、それぞれスペーサ３０，３１が介装されている。そして、第２回転軸１５の連結軸部２７の嵌合凹部２７１内に中心軸２８の嵌合軸部２８１が嵌合された状態で、中心ボルト２９のネジ部２９１がネジ孔２７２に螺入されることによって、中心軸２８が連結軸部２７に固定されている。

図４及び図５に示すように、前記中心軸２８の内端外周には、一対の第１芯合わせ部材３２が前記スペーサ３０と中心軸２８の段差部２８３との間に配置されている。この第１芯合わせ部材３２は、外周側に傾斜面３３１を有する内側リング３３と、内周側に内側リング３３の傾斜面３３１と接触された傾斜面３４１を有する外側リング３４とより構成されている。外側リング３４は一部を分断して拡縮可能にしたＣ形リングよりなりなる。そして、ネジ孔２７２に対するネジ部２９１の螺入に従って中心軸２８が軸線方向の内方（図４の右方向）に移動されるとき、図５に矢印で示すように、各第１芯合わせ部材３２の内側リング３３が同方向に移動されるとともに、傾斜面３３１，３４１の接触を介して外側リング３４が軸線と直交する外側方に拡径される。これにより、外側リング３４の外周面が砥石１８の中心孔１８３に接合されて、砥石１８が第２回転軸１５の連結軸部２７及び中心軸２８に対して芯合わせされる。

図４に示すように、前記第２回転軸１５の端面には、複数のネジ孔３５が形成されている。砥石１８には、ネジ孔３５に対応する複数のボルト挿通孔３６が形成されている。各ネジ孔３５には、複数のボルト３７がボルト挿通孔３６を介して螺入されている。そして、砥石１８が第２回転軸１５の連結軸部２７及び中心軸２８に対して芯合わせされた状態で、各ボルト３７がネジ孔３５に螺入されることにより、砥石１８が第２回転軸１５に対して固定される。

図１、図３及び図４に示すように、前記フレーム２５の外側面には、支持アーム３８が突設されている。支持アーム３８の先端部には、前記中心軸２８の砥石１８よりも先端側の部分を回転可能に支持するための支持部材３９がノックピン３９１及びボルト３９２によって固定されている。支持アーム３８と支持部材３９とによりサポート部材が構成されている。中心軸２８の先端側の部分の外周には、カラー４０が外嵌されている。そして、このカラー４０が複数のボールベアリングよりなる軸受４１及びスリーブ４２を介して支持部材３９に回転可能に支持されている。

図４に示すように、前記中心軸２８の先端外周には、一対の第２芯合わせ部材４３が前記スペーサ３１と中心軸２８の段差２８４との間に配置されている。この第２芯合わせ部材４３は、前記第１芯合わせ部材３２と同様に、互いに接触した傾斜面を有する内側リング４４とＣ形リングよりなる外側リング４５とよって構成されている。そして、前記ネジ孔２７２に対するネジ部２９１の螺入に従って中心軸２８が軸線方向の内方に移動されるとき、各第２芯合わせ部材４３の内側リング４４が同方向に移動されるとともに、傾斜面の接触を介して外側リング４５が軸線と直交する外側方に拡径される。これにより、外側リング４５の外周面がカラー４０の内周面に接合されて、カラー４０が中心軸２８に対して芯合わせされる。

図４に示すように、前記支持部材３９の外端面には、複数のネジ孔４６が形成されている。スリーブ４２には、ネジ孔４６に対応する複数のボルト挿通孔４７が形成されている。各ネジ孔４６には、複数のボルト４８がボルト挿通孔４７を介して螺入されている。そして、カラー４０が中心軸２８に対して芯合わせされた状態で、各ボルト４８がネジ孔４６に螺入されることにより、スリーブ４２が支持部材３９に固定されて、中心軸２８の砥石１８よりも先端側の部分が支持部材３９により安定に支持されている。これにより、砥石１８によるワーク２２の研削時に、中心軸２８及びその中心軸２８と一体の第２回転軸１５に対して軸線と直交する方向への負荷がかかった場合に、その中心軸２８や第２回転軸１５に撓みや振動が生じるおそれが抑制される。

図３及び図４に示すように、前記スリーブ４２の外端部には、カバー４９が複数のボルト５０により取り付けられている。カバー４９の中央部には開口部４９１が形成され、その開口部４９１にはキャップ５１が着脱可能に螺着されている。そして、このキャップ５１を取り外した状態で、カバー４９の開口部４９１を介して、前記中心ボルト２９の頭部２９２の六角孔をレンチによって回転できるようになっている。

図１及び図２に示すように、前記第１ユニット１２側においても第２ユニット１３側と同様に、第１回転軸１４が第１ユニット１２のフレーム５４内に図示しない複数の軸受を介して回転可能に支持されている。そして、第１回転軸１４の端部にはプーリ１７の中心孔１７１を通して前記中心軸２８と同様な筒状の中心軸（図示しない）が軸方向へ移動可能に連結されている。その中心軸の中心には前記ボルト２９と同様なボルト（図示しない）が挿通されている。このボルト２９は第１回転軸１４の端部の前記ネジ孔２７２と同様なネジ孔（図示しない）に螺入されている。前記中心軸の外周には前記ネジ孔に対するボルトの螺入に従って中心軸とプーリとの芯合わせをするための前記芯合わせ部材３２と同様な芯合わせ部材（図示しない）が設けられている。

前記中心軸の先端側の部分の外周には前記カラー４０と同様なカラー（図示しない）が設けられている。そのカラーは前記支持部材５６に軸受（図示しない）を介して支持され、前記中心軸とカラーとの間には、前記ネジ孔に対するボルトの螺入に従って中心軸とカラーとの芯合わせをするための前記芯合わせ部材４３と同様な芯合わせ部材（図示しない）が設けられている。

図１及び図２に示すように、フレーム５４の外側面には、支持アーム５５が突設されている。支持アーム５５の先端部には、第１回転軸１４の駆動プーリ２０よりも先端側の部分を回転可能に支持するための支持部材５６がノックピン５６１及びボルト５６２によって固定されている。支持アーム５５と支持部材５６とによりサポート部材が構成されている。このサポート部材及びフレーム５４による第１回転軸１４及び被動プーリ１７等の支持構造は、前記のように前記第２ユニット１３側の第２回転軸１５及び砥石１８の支持構造と同様な構成になっている。そして、前記駆動プーリ２０と被動プーリ１７との間にベルト２１が掛けられた状態で、第１回転軸１４に対して軸線と直交する方向への負荷がかかった場合に、その第１回転軸１４の先端部に撓みや振動が生じるおそれがサポート部材によって抑制される。

前記第１ユニット１２と第２ユニット１３の両ユニットフレーム５４，２５及び支持アーム５５と支持部材５６，３９は互いに同一構成の部品であって、同一の支持構造となっている。

次に、前記のように構成された研削盤の作用を説明する。
この研削盤において、第２ユニット１３の第２回転軸１５に対する砥石１８の装着は以下の手順で実行される。砥石１８の中心孔１８３を第２回転軸１５の連結軸部２７に嵌める。この状態で、砥石１８のボルト挿通孔３６を介して第２回転軸１５のネジ孔３５にボルト３７を螺入させて、砥石１８を第２回転軸１５に締め付ける。このようにすれば、砥石１８は第２回転軸１５に芯を合わせた状態で固定される。

一方、中心ボルト２９を挿通させた中心軸２８の外周にカラー４０，軸受４１，スリーブ４２，カバー４９，支持部材３９，スペーサ３０及び第１，第２芯合わせ部材３２，４３等をあらかじめ組み付ける。そして、その組み付けユニットの中心軸２８を第２回転軸１５の連結軸部２７の嵌合凹部２７１に嵌合するとともに、中心ボルト２９のネジ部２９１をネジ孔２７２に螺合する。この場合の嵌合及び螺合は仮止め程度にしておく。また、支持部材３９をノックピン３９１により支持アーム３８に仮止めする。なお、この場合、カバー４９のキャップ５１は外しておく。

この状態で、六角レンチを用いて中心ボルト２９を第２回転軸１５のネジ孔２７２に対して螺入させるとともに、中心軸２８の嵌合軸部２８１を連結軸部２７の嵌合凹部２７１に嵌合する。

このようにして、中心ボルト２９を螺入させていくと、中心軸２８が軸線方向の内方に移動されて、第１芯合わせ部材３２の内側リング３３、外側リング３４間の斜面の作用により、外側リング３４が砥石１８に締め付けられて、中心軸２８と砥石１８とが固定される。それとともに、第２芯合わせ部材４３の内側リング４４、外側リング４５間の斜面の作用により、外側リング３４がカラー４０に締め付けられて、中心軸２８とカラー４０とが固定される。そして、中心ボルト２９の締め付けにより、ネジ孔２７２，ネジ部２９１、スペーサ３０，３１、芯合わせ部材３２，４３等を介して中心軸２８が第２回転軸１５に固定される。

そして、この状態で、スリーブ４２のボルト挿通孔４７を介して支持部材３９のネジ孔４６にボルト４８を螺入させることにより、スリーブ４２が支持部材３９に固定される。
その後、支持部材３９をボルト３９２により支持アーム３８に対して固定される。このため、中心軸２８の砥石１８よりも先端側の部分が支持部材３９により支持される。その後、カバー４９にキャップ５１が螺合される。

以上のように、第２回転軸１５に対する砥石１８の装着に際しては、中心ボルト２９を第２回転軸１５のネジ孔２７２に螺入させれば、砥石１８を第２回転軸１５の連結軸部２７及び中心軸２８に対して正確に芯を合わせた状態で固定することができる。それともに、中心軸２８に対するスリーブ４２の芯合わせを行うこともできて、中心軸２８の砥石１８よりも先端側の部分を支持部材３９により安定に支持することができる。

第１ユニット１２側においては、プーリ１７が砥石１８と入れ替わるのみで、プーリ１７の装着方法や装着状態は第２ユニット１３と同様である。
そして、この研削盤によりカム等のワーク２２の外周面を研削する場合には、駆動モータ１９を起動させると、駆動プーリ２０、ベルト２１及び被動プーリ１７を介して第１ユニット１２の第１回転軸１４が回転される。それとともに、弾性カップリング１６を介して第２ユニット１３の第２回転軸１５が一体回転されて、砥石１８が回転駆動される。この状態で、砥石１８の研削面１８１，１８２がカム等のワーク２２の被研削面に接触されることにより、そのワーク２２の被研削面が研削される。

この場合、プーリ１７は支持アーム５５及び支持部材５６で拘束されているため、モータ１９やベルト２１が振動してもプーリ１７や第１回転軸１４が振動することはほどんどなく、仮にわずかに振動したとしても、その振動は、弾性カップリング１６で吸収されて、砥石１８にはほとんど伝達されない。また、砥石１８も支持アーム３８や支持部材３９によって振動等が拘束されるため、高精度加工が可能となる。

ワーク２２の研削時には、第２ユニット１３における中心軸２８の砥石１８よりも先端側の部分が、支持部材３９により支持された状態にある。このため、ワーク２２に対する砥石１８の押圧接触に伴い、中心軸２８に対して軸線と直交する方向への負荷がかかっても、その中心軸２８の先端部に撓みや振動が生じるおそれはない。また、第１ユニット１２においては、第１回転軸１４の駆動プーリ２０よりも先端側の部分が支持部材５６により支持された状態にある。このため、駆動プーリ２０と被動プーリ１７との間に掛けられたベルト２１を介して回転が伝達される際に、ベルト２１の張力等によって第１回転軸１４に対して軸線と直交する方向への負荷がかっても、その第１回転軸１４の先端部に撓みや振動が生じるおそれはない。よって、砥石１８が回転軸線を中心にして正確に回転されて、モータ１９やベルト２１の振動が砥石１８に伝達されないことも相俟ってワーク２２の被研削面を高精度に研削することができる。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） 中心ボルト２９を第１，第２回転軸１４，１５のネジ孔３５に螺入すれば、第１，第２芯合わせ部材３２，４３の傾斜面を利用したくさび作用によって外側リング３４，４５を拡径させることにより、砥石１８及び被動プーリ１７の芯合わせを容易かつ正確に行なうことができる。このため、砥石１８及び被動プーリ１７の偏心回転を防止できて、振動の発生を回避でき、高精度加工が可能になる。

（２） 中心軸２８の砥石１８及びプーリ１７よりも先端側の部分を支持するための支持部材３９，５６を設けているため、中心軸２８及び回転軸１４，１５が小径であっても、ワーク加工時において砥石１８やプーリ１７を芯出し位置において撓んだり、振動したりすることなく保持することができて、高精度加工が可能となる。すなわち、例えば、砥石１８として小径のものを用いれば、ワーク２２が中心軸２８に接近するため、中心軸２８及び第２回転軸１５を支持する軸受２６も小径のものを用いる必要がある。この結果、中心軸２８及び第２回転軸１５も小径になって剛性が低くなり、加工負荷や駆動モータ１９の振動等によって回転軸１５や砥石１８が振動しやすくなるが、この実施形態においては、このようなことを防止できる。

（３） 中心軸２８の先端側の部分の外周にカラー４０を設けるとともに、そのカラー４０を支持部材３９，５６に支持し、中心軸２８とカラー４０との間には、ネジ孔２７２に対する中心ボルト２９の螺入に従って中心軸２８とカラー４０との芯合わせをするための第１芯合わせ部材３２と同様な第２芯合わせ部材４３が設けられている。このため、支持部材３９，５６を中心軸２８に対して芯合わせすることができて、より正確な加工が可能となる。

（４） 第１ユニット１２及び第２ユニット１３を線対称状に配置するとともに、両ユニット１２，１３の回転軸１４，１５間を弾性カップリング１６によって連結している。このため、短い回転軸１４，１５を有する同一構成のユニット１２，１３を用いて、一方に砥石１８，他方にプーリ１７を設ければよい。このようにすれば、砥石１８とプーリ１７を除いて同一構成とすることができて、汎用性に優れたものとすることができ、安価に製作することができる。また、プーリ１７に作用するベルト２１やモータ１９からの振動等を弾性カップリング１６によって吸収できて、高精度加工に寄与できる。

（５） 芯合わせ部材３２，４３を、内側リング３３と、ボルト２９の螺入にともなって径方向の外側に拡径する外側リング３４によって構成しているのみであるため、芯合わせを簡単に行なうことができるとともに、構成を簡素化できる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・支持アーム３８，５５と支持部材３９，５６とを一体にすること。

・ 支持部材３９，５６を研削盤の機台１１に固定すること。

１１…機台、１２…第１ユニット、１３…第２ユニット、１４…第１回転軸、１５…第２回転軸、１６…カップリング、１７…被動プーリ、１８…砥石、１８３…中心孔、１９…駆動モータ、１９１…駆動軸、２０…駆動プーリ、２１…ベルト、２２…ワーク、２５…第１ユニットのフレーム、２７…連結軸部、２７１…嵌合凹部、２７２…ネジ孔、２８…中心軸、２８１…嵌合軸部、２９…中心ボルト、２９１…ネジ部、３２…第１芯合わせ部材、３８…支持アーム、３９…支持部材、４０…カラー、４１…軸受、４２…軸支筒、４３…第２芯合わせ部材、５４…第２ユニットのフレーム、５５…支持アーム、５６…支持部材。

Claims (8)

1. 砥石を有する砥石側回転軸とプーリを有するプーリ側回転軸とを同一軸線上において対称状に支持するとともに、両回転軸の端部間を弾性カップリングによって連結したことを特徴とする研削盤。
2. 砥石側回転軸を砥石側ユニットのユニットフレームに支持するとともに、プーリ側回転軸をプーリ側ユニットのユニットフレームに支持し、両ユニットフレームを並設したことを特徴とする請求項１に記載の研削盤。
3. 前記砥石側回転軸及びプーリ側回転軸を前記弾性カップリング側の部分においてそれぞれの前記ユニットフレームに支持し、それぞれ砥石側回転軸及びプーリ側回転軸の砥石及びプーリ側の端部をそれぞれの前記ユニットフレームに固定したサポート部材によってサポートしたことを特徴とする請求項２に記載の研削盤。
4. 前記砥石側回転軸の端部には砥石の中心孔を通して筒状の中心軸を軸線方向へ移動可能に連結するとともに、その中心軸の中心には砥石側回転軸の端部のネジ孔に螺入するボルトを挿通し、
   前記中心軸の外周には前記ネジ孔に対するボルトの螺入に従って中心軸と砥石との芯合わせをするための芯合わせ部材を設けたことを特徴とする請求項３に記載の研削盤。
5. 前記プーリ側回転軸の端部にはプーリの中心孔を通して筒状の中心軸を軸方向へ移動可能に連結するとともに、その中心軸の中心には前記プーリ側回転軸の端部のネジ孔に螺入するボルトを挿通し、
   前記中心軸の外周には前記ネジ孔に対するボルトの螺入に従って中心軸とプーリとの芯合わせをするための芯合わせ部材を設けたことを特徴とする請求項４に記載の研削盤。
6. 前記中心軸の先端側の部分の外周にカラーを設けるとともに、そのカラーを前記サポート部材に軸受を介して支持し、前記中心軸とカラーとの間には、前記ネジ孔に対するボルトの螺入に従って中心軸とカラーとの芯合わせをするための芯合わせ部材を設けたことを特徴とする請求項４または５に記載の研削盤。
7. 前記芯合わせ部材を、ボルトの螺入にともなって径方向の外側に拡径する部材によって構成したことを特徴とする請求項４〜６のうちのいずれか一項に記載の研削盤。
8. 前記砥石側ユニットとプーリ側ユニットの両ユニットフレーム及び両サポート部材は互いに同一構成の部品であって、同一の支持構造となっていることを特徴とする請求項３〜７のうちのいずれか一項に記載の研削盤。