JP2014172132A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より小型化され、より安価な研削装置を提供する。
【解決手段】ロータリ圧縮機のシリンダ用のワークＷのうち、ベーン溝となる溝状孔Ｗｃの側壁を研削する研削装置１において、回転する砥石２と、砥石２を回転自在に支持する支持軸６と、支持軸６が挿入される小径玉軸受８、８と、が備えられ、各小径玉軸受８、８は、砥石２のうち、ワークＷに接触する接触部２２と一体成形された穴形成部２４の貫通穴２６に嵌合されることで穴形成部２４に保持される。ワークＷとの接触部２２と、小径玉軸受８、８を保持する穴形成部２４とが一体成形されていることで、装置サイズをより小型化し、製造コストを抑えることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、被研削物を研削する研削装置に係り、特に、被研削物を研削するために回転する研削体と、支持軸と研削体との間に介在する転がり軸受と、を備える研削装置に関する。

ロータリ圧縮機のシリンダの内周面から径方向外側に延出するベーン溝を加工する場合のように、周辺スペースに制約のある加工面の研削技術としては、例えば、特許文献１に開示された研削装置が挙げられる。特許文献１の研削装置では、砥石台金とシャフトを一体化して剛性を上げ、かつベアリング内輪を回転させるとともにベアリング間隙を大きくし、砥石台金のたわみを最小に抑えて長期間高精度を維持できるものである。また、特許文献１の研削装置では、砥石台金と研削ヘッドとの間に形成されたポケット内に研削液を給液することで、静圧軸受を用いる場合と同様の構成を実現している。

また、特許文献１の研削装置の改良品としては図５に示す研削装置（以下、参考例に係る研削装置）１００が考えられる。図５は、参考例に係る研削装置を使用して研削作業する際の状態を示す正面断面図である。
この研削装置１００は、砥石円板１１２が２つのアンギュラベアリング１１６、１１８を介して支持軸１１４に回転自在に支持されている。ここで、図２に示すように、２つのアンギュラベアリング１１６、１１８は、背面組み合わせで予圧状態にて使用されている。これにより、特許文献１の研削装置のように砥石台金と研削ヘッドとの間に形成されたポケット内に研削液を給液して静圧軸受と同様の効果を得ることを要さず、スラスト荷重を受けることが可能となる。

特開平１０−１０９２６０号公報

しかしながら、アンギュラベアリング１１６、１１８は、比較的高額な軸受であり、さらに、アンギュラベアリング１１６、１１８の一般的なサイズは内径６ｍｍ程度であり、これよりも小径なサイズのものを入手するのは困難である。また、参考例に係る研削装置１００では、アンギュラベアリング１１６、１１８を収容するベアリングハウジング１２０に対して砥石円板１１２をボルト１２２にて締結している。このため、研削装置１００全体が大型化してしまい、内径が比較的小さいワークの研削用として同装置１００を利用することが困難となる。

さらに、参考例に係る研削装置１００では、図５に示すように、アンギュラベアリング１１６、１１８を収容するためにベアリングハウジング１２０に形成された貫通穴１２０ａの中途位置に段差１２０ｂを設けている。この段差１２０ｂと、支持軸１１４の鍔部１１４ａあるいは支持軸１１４の先端部に締結されたナット１１４ｂとの間でアンギュラベアリング１１６、１１８を挟み込むことにより、アンギュラベアリング１１６、１１８に対して予圧を付与している。以上のように、参考例に係る研削装置１００では、アンギュラベアリング１１６、１１８に対して予圧を付与するために、ベアリングハウジング１２０の貫通穴１２０ａの中途位置に段差１２０ｂを設ける加工作業を行う必要があり、当該加工作業を行う分、手間を要する。

そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、より小型化され、より安価な研削装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、より簡易な構造にて軸受に対して予圧を付与することが可能な研削装置を提供することにある。

前記課題は、本発明の研削装置によれば、被研削物を研削するために回転する研削体と、該研削体を回転自在に支持する支持軸と、該支持軸が挿入されることで前記支持軸を支持する転がり軸受と、を備え、前記研削体は、前記被研削物に接触する接触部と、該接触部よりも前記支持軸側に位置し貫通穴が形成された穴形成部と、を有し、該穴形成部は、前記貫通穴に前記転がり軸受を嵌合させることで前記転がり軸受を保持することにより解決される。
特に、前記穴形成部は、筒形状をなしており、前記接触部は、前記穴形成部の外周から外側に張り出して円板形状をなしており、前記穴形成部と前記接触部とは、一体成形品であると好適である。
上記の研削装置では、研削体と転がり軸受を保持する部材とが一体成形品になっており、上述した参考例のように、別体となった研削体と軸受を保持する部材とを締結するボルトが不要となる。この結果、より小型化された研削装置を実現することが可能となる。

また、上記の研削装置において、前記転がり軸受は、２つの小径玉軸受であり、該小径玉軸受は、外輪のスラスト方向の一端部に位置し鍔状に張り出たフランジ部を備え、２つの前記小径玉軸受の各々が前記貫通穴に嵌合した状態において当該各々の前記フランジ部が前記穴形成部において前記貫通穴周りに形成された淵部に係止されていることとしてもよい。
かかる構成であれば、軸受として小型玉軸受を用いているので、内径５ｍｍ以下のサイズのものを比較的容易に、かつ、安価に入手することができるため、より小型化され、より安価な研削装置を提供することが可能となる。

また、上記の研削装置において、前記支持軸の軸方向一端部に形成されたネジ部と、該ネジ部に嵌合するナットと、前記支持軸の軸方向他端側に位置し鍔状に張り出た鍔状部と、前記支持軸が挿入され、前記貫通穴内において２つの前記小径玉軸受の間に配置されるカラーと、を備え、２つの前記小径玉軸受の各々が前記貫通穴に嵌合した状態において、前記鍔状部が一方の前記小径玉軸受の内輪のスラスト方向一端面に当接し、前記ナットが他方の前記小径玉軸受の内輪のスラスト方向一端面に当接し、前記カラーが２つの前記小径玉軸受の各々の前記内輪のスラスト方向他端面に当接することとしてもよい。
かかる構成であれば、各小径玉軸受は、そのフランジ部が穴形成部に係止された状態で、軸受間に配置されたカラーと支持軸の鍔状部あるいはナットとの間に挟まれることで予圧を付与される。この結果、参考例のように、小径玉軸受が嵌合される貫通穴の中途位置に段差を設ける等の加工が不要となり、より簡易な構造にて各小径玉軸受に対して予圧を付与することが可能となる。

また、上記の研削装置において、前記接触部の周方向の少なくとも一部分が前記被研削物に対して露出するように前記研削体を保持する研削体ホルダを有し、前記支持軸は、締結部品によって前記研削体ホルダに固定されていることとしてもよい。
かかる構成であれば、支持軸を研削体ホルダに締結して、支持軸を安定的に固定することが可能となる。

また、上記の研削装置において、前記研削体ホルダ、前記支持軸及び前記カラーの内部を通過するように形成された潤滑剤の流路が設けられ、該流路の末端開口は、前記貫通穴に嵌合した状態にある２つの前記小径玉軸受の間に位置する空間に面していることとしてもよい。
かかる構成であれば、研削作業中、上記流路を通じて潤滑剤を小径玉軸受に供給することが可能となる。

また、上記の研削装置において、前記研削体が前記被研削物としての筒状体に形成された内孔内に位置した状態で、該内孔のうち、前記筒状体の径方向に沿って延出した溝状孔の側壁に当接することにより前記側壁を研削することとしてもよい。
かかる構成であれば、本発明の効果がより効果的に発揮される。すなわち、被研削物としての筒状体に形成された内孔内で研削体が研削する場合、筒状体の内径が小さくなるほど、研削装置の小型化が要求される。したがって、かかる構成においては、より小型化され、より安価な研削装置が実現される本発明の効果がより有意義なものとなる。

本発明によれば、研削体と転がり軸受を保持する部材とが一体成形品になっているため、これらが別体となってボルト止めされている構成に比して、より小型化され、より安価な研削装置が実現される。
また、本発明によれば、研削体と支持軸との間に介在する転がり軸受に対してより簡易な構造にて予圧を付与することが可能となる。

本発明に係る被研削物の一例であるワークの外観を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る研削装置の側面及びワークの側面断面を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る研削装置を使用して研削作業する際の状態を示す正面断面図である。 図３のうち軸受周辺を拡大した図である。 参考例に係る研削装置を使用して研削作業する際の状態を示す正面断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る研削装置（以下、本研削装置１）について図面を説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

本研削装置１について説明するにあたり、本研削装置１による研削加工の対象となるワークＷについて図１を参照しながら説明する。図１は、ワークＷの外観を示す斜視図である。
ワークＷは、被研削物の一例であり、加工処理が施された後にはロータリ圧縮機のシリンダとして利用されるものである。このワークＷは、図１に示すように、筒状体であり、その内側には内孔Ｗａが形成されている。この内孔Ｗａは、ワークＷの略中央部を貫通するように形成されており、本実施形態では、円孔状となった円孔部Ｗｂと、円孔部Ｗｂと連続しワークＷの径方向に沿って延出した溝状孔Ｗｃと、円孔部Ｗｂとは反対側で溝状孔Ｗｃと連続し比較的小径な円孔となった逃し孔Ｗｄとを有する。

上記の溝状孔Ｗｃは、ワークＷからロータリ圧縮機のシリンダが完成した時点においてベーン溝として機能するようになる。一方、ベーン溝の側壁については、その表面が粗くなっていると、ベーン溝を往復動するベーンに触れが発生する等、ロータリ圧縮機のシリンダとして不良なものとなってしまう。このため、ワークＷ中、溝状孔Ｗｃの側壁の表面については、高精度に研磨する必要がある。このため、本研削装置１は、ワークＷの溝状孔Ｗｃの側壁を研削するために用いられる。

次に、本研削装置１の構成について図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、本研削装置１の側面及びワークＷの側面断面を示す説明図である。図３は、本研削装置１を使用して研削作業する際の状態を示す正面断面図であり、図５に対応する図である。図４は、図３のうち小径玉軸受８、８周辺の拡大図である。

本研削装置１は、図２に示すように、ワークＷを研削するために回転する研削体としての砥石２と、砥石２を保持する長尺状の砥石ホルダ３と、不図示のモータによって駆動する駆動プーリ４と、砥石２と駆動プーリ４との間に架け渡された無端ベルト５等によって構成される。そして、駆動プーリ４がモータによって回転すると、その回転力が無端ベルト５を介して砥石２に伝達され、砥石２が駆動プーリ４に従動して回転するようになる。

次に、本研削装置１によるワークＷの研削処理について概説する。
本研削装置１によるワークＷの研削処理を開始するにあたり、本研削装置１全体を図２中の＋Ｘ方向に移動させてワークＷに近付け、砥石２及びその周辺部分（例えば、砥石ホルダ３のうち、砥石２近傍と隣り合う部分）をワークＷの内孔Ｗａ内に進入させる。砥石２は、内孔Ｗａ内に進入した後、駆動プーリ４及び無端ベルト５の協働により回転状態となったうえで溝状孔Ｗｃの一方の側壁に当接する。これにより、溝状孔Ｗｃの一方の側壁の表面が研削（具体的には、研磨）されるようになる。その後、同様の手順により、回転状態の砥石２が溝状孔Ｗｃの他方の側壁に当接し、当該他方の側壁の表面についても研削されるようになる。

ところで、砥石２については回転自在に支持される必要があるが、本研削装置１では、図３に示すように、転がり軸受を介して支持軸６に支持されている。そして、砥石２は、転がり軸受の外輪と一体的に支持軸６周りに回転する。なお、前述したように、ワークＷにおいて溝状孔Ｗｃの側壁を研削するうえで砥石２及びその周辺部分がワークＷの内孔Ｗａ内に位置することとなるため、転がり軸受としてはサイズが比較的小さなものが求められる。かかる理由により、本研削装置１では、転がり軸受として小径玉軸受８、８が用いられているが、通常の小径玉軸受では、スラスト方向の荷重に対しその位置を保持することができない。

これに対して、本研削装置１では、図３に示すように、各小径玉軸受８、８の外輪のスラスト方向の一端部、より厳密には、より外側にある端部に、鍔状に張り出たフランジ部８ａが設けられている。かかる構成によって各小径玉軸受８、８に対して予圧が適切に付与されるようになり、スラスト方向における位置を安定化させることが可能となる。

上記の小径玉軸受８、８を含め、本研削装置１のうち、特に砥石２周りの構成についてより詳しく説明する。
砥石２は、ワークＷに接触する接触部２２と、接触部２２よりも支持軸６側に位置し貫通穴２６が形成された穴形成部２４とからなる。接触部２２は、図３に示すように、筒形状をなした穴形成部２４の外周から外側に張り出して円板形状をなしている。また、図３に示すように、接触部２２の外周面は、略Ｖ字状に切り欠かれ、無端ベルト５の収容溝２２ａを形成している。

穴形成部２４は、略樽型の外形形状を備えており、接触部２２と連続している。つまり、穴形成部２４と接触部２２とは、一体成形品となっている。そして、穴形成部２４は、その貫通穴２６に２つの小径玉軸受８、８を嵌合させることで当該２つの小径玉軸受８、８を保持する。このように本研削装置１では、穴形成部２４が、一種のベアリングホルダとして機能する。つまり、本研削装置１では、砥石２中、ベアリングハウジングに相当する部分とワークとの接触部分（すなわち、研削部分）とが一部材から構成されている。この結果、砥石２中、ベアリングハウジングに相当する部分とワークとの接触部分とが別体でありボルト等によってこれらを締結している構成に比して、本研削装置１の小型化が実現される。

砥石ホルダ３は、研削体ホルダに相当し、図３に示した通り、砥石２を挟み込む位置に配置された２つのブロック部３ａ、３ａによって構成される。そして、砥石ホルダ３は、砥石２及びその周辺部分がワークＷの内孔Ｗａ内に位置した際、砥石２の接触部２２の周方向の少なくとも一部分がワークＷに対して露出するように砥石を保持する。より具体的に説明すると、砥石２及びその周辺部分がワークＷの内孔Ｗａ内に位置した際、接触部２２のうち、穴形成部２４よりも下側に位置する部分が溝状部Ｗｃの側壁と対向するように砥石ホルダ３が砥石２を保持する。
なお、ブロック部３ａの内部には、潤滑剤が流れる空洞３ｂが形成されており、当該空洞３ｂは、後述する潤滑剤の流路３０の一部を構成している。

支持軸６は、砥石２を回転自在に支持するものであり、小径玉軸受８、８の内輪に形成された挿入穴に挿入される。小径玉軸受８、８は、内輪に形成された挿入穴に支持軸６が挿入されることで支持軸６を支持する。なお、支持軸６は、締結部品としての固定ボルト１２によって砥石ホルダ３のブロック部３ａに締結されることで固定される。

支持軸６の構造について詳しく説明すると、その軸方向一端部にはネジ部６ａが形成されているとともに、軸方向他端側には鍔状に張り出た鍔状部６ｂが位置している。この鍔状部６ｂは、小径玉軸受８、８の外輪に形成されたフランジ部８ａの外径と略同じ大きさの外径を有する。さらに、ネジ部６ａにはナット９が嵌合しており、このナット９の外径は、小径玉軸受８、８の外輪の外径よりも幾分大きくなっている。
なお、支持軸６の内部には、潤滑剤が流れる空洞６ｃが形成されている。この空洞６ｃは、支持軸６が固定ボルト１２によって砥石ホルダ３のブロック部３ａに締結されると、ブロック部３ａ側の空洞３ｂと連通し、同空洞３ｂとともに潤滑剤の流路３０を構成する。

小径玉軸受８、８は、比較的サイズが小さく且つ安価な転がり軸受であり、例えば、内輪の内径が約５ｍｍとなっている、外輪の外径（厳密にはフランジ部８ａを除く部分の外径）が約１４ｍｍとなっている。

また、小径玉軸受８、８は、前述したようにフランジ部８ａを外輪のスラスト方向一端部に備えている。このフランジ部８ａは、砥石２の穴形成部２４に形成された貫通穴２６の径よりも大きい外径を有している。そして、２つの小径玉軸受８、８のうちの一方は、砥石２の穴形成部２４に形成された貫通穴２６に対して一方の開口側から嵌合されており、２つの小径玉軸受８、８のうちの他方は、上記貫通穴２６に対して他方の開口側から嵌合されている。かかる状態において、２つの小径玉軸受８、８の各々のフランジ部８ａは、図３に示すように、穴形成部２４において貫通穴２６周りに形成された淵部２８に係止されている。

また、図３に示すように、スラスト方向（軸方向）において２つの小径玉軸受８、８の間には、カラー１０が配置されている。このカラー１０は、支持軸６が挿入され、貫通穴２６内において２つの小径玉軸受８、８の間に配置されるものである。そして、支持軸６、小径玉軸受８、８及びカラー１０のすべてが砥石２に対して組み付けられると、支持軸６及びカラー１０が各小径玉軸受８、８に対して予圧を付与するようになる。

より具体的に説明すると、２つの小径玉軸受８、８の各々が貫通穴２６に嵌合し、小径玉軸受８、８間にカラー１０が配置され、支持軸６が小径玉軸受８、８及びカラー１０に挿入されて先端部にナット９が嵌合されている。かかる状態では、図４に示すように、支持軸６の鍔状部６ｂが一方の小径玉軸受８の内輪のスラスト方向一端面８ｂに当接し、ナット９が他方の小径玉軸受８の内輪のスラスト方向一端面８ｂに当接している。ここで、スラスト方向一端面８ｂとは、スラスト方向端面のうち、より外側に位置する方の端面である。また、カラー１０は、２つの小径玉軸受８、８の各々の内輪のスラスト方向他端面８ｃに当接している。ここで、スラスト方向他端面８ｃとは、スラスト方向端面のうち、より内側に位置する方の端面である。
以上の結果、各小径玉軸受８、８は、カラー１０と支持軸６の鍔状部６ｂあるいはナット９との間に挟まれて予圧が付与される。この結果、各小径玉軸受８、８は、スラスト方向に係る荷重に対して、その位置を保持することが可能となる。

なお、以上に説明した構成により、本研削装置１では、より簡易な構造にて各小径玉軸受８、８に対して予圧を付与することが可能となる。分かり易く説明すると、フランジ部８ａを有さない通常の小径玉軸受８、８に対して予圧を付与する構成としては、図４に示す構成（すなわち、参考例の構成）のように貫通穴の中途位置に段差を設けることが考えられるが、当該段差を設けるには砥石２に対して段差形成加工を施すことになり、その分、手間を要することとなる。

これに対して、本研削装置１では、小径玉軸受８、８がフランジ部８ａを備えているため、通常の貫通穴２６の中途位置に段差を要することなく、各小径玉軸受８、８に対して予圧を付与することが可能となる。このように本研削装置１であれば、上記段差を形成するための加工作業の手間が不要となり、その分、装置の製造コストを抑えることが可能となる。

なお、カラー１０の内部には、潤滑剤が流れる空洞１０ａ（図３において断面十字型又はＴ字型となった空洞）が形成されている。この空洞１０ａは、カラー１０に対して支持軸６が所定位置まで挿入されると、支持軸６側の空洞６ｃと連通し、同空洞６ｃとともに潤滑剤の流路３０を構成する。

そして、本研削装置１の組み立てが完了した時点では、砥石ホルダ３のブロック部３ａに形成された空洞３ｂ、支持軸６側の空洞６ｃ、及び、カラー１０の空洞１０ａが連続し、潤滑剤の流路３０が形成される。この流路３０は、砥石ホルダ３、支持軸６及びカラー１０の内部を通過するように形成され、その末端開口は、貫通穴２６に嵌合した状態にある２つの小径玉軸受８、８の間に位置する空間に面している。上記の流路３０を通じて潤滑剤としての潤滑油ミストが各小径玉軸受８、８に供給され、同軸受８、８の潤滑が良好に行われるようになる。

１ 本研削装置
２ 砥石
３ 砥石ホルダ
３ａ ブロック部、３ｂ 空洞
４ 駆動プーリ
５ 無端ベルト
６ 支持軸
６ａ ネジ部、６ｂ 鍔状部、６ｃ 空洞
８ 小径玉軸受
８ａ フランジ部
８ｂ スラスト方向一端面
８ｃ スラスト方向他端面
９ ナット
１０ カラー
１０ａ 空洞
１２ 固定ボルト
２２ 接触部
２２ａ 収容溝
２４ 穴形成部
２６ 貫通穴
２８ 淵部
３０ 流路
１００ 研削装置
１１２ 砥石円板
１１４ 支持軸
１１４ａ 鍔部、１１４ｂ ナット
１１６、１１８ アンギュラベアリング
１２０ ベアリングハウジング
１２０ａ 貫通穴、１２０ｂ 段差
１２２ ボルト
Ｗ ワーク
Ｗａ 内孔、Ｗｂ 円孔部、Ｗｃ 溝状孔、Ｗｄ 逃し孔

Claims (7)

1. 被研削物を研削するために回転する研削体と、
   該研削体を回転自在に支持する支持軸と、
   該支持軸が挿入されることで前記支持軸を支持する転がり軸受と、を備え、
   前記研削体は、前記被研削物に接触する接触部と、該接触部よりも前記支持軸側に位置し貫通穴が形成された穴形成部と、を有し、
   該穴形成部は、前記貫通穴に前記転がり軸受を嵌合させることで前記転がり軸受を保持することを特徴とする研削装置。
2. 前記穴形成部は、筒形状をなしており、
   前記接触部は、前記穴形成部の外周から外側に張り出して円板形状をなしており、
   前記穴形成部と前記接触部とは、一体成形品であることを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
3. 前記転がり軸受は、２つの小径玉軸受であり、
   該小径玉軸受は、外輪のスラスト方向の一端部に位置し鍔状に張り出たフランジ部を備え、
   ２つの前記小径玉軸受の各々が前記貫通穴に嵌合した状態において当該各々の前記フランジ部が前記穴形成部において前記貫通穴周りに形成された淵部に係止されていることを特徴とする請求項２に記載の研削装置。
4. 前記支持軸の軸方向一端部に形成されたネジ部と、
   該ネジ部に嵌合するナットと、
   前記支持軸の軸方向他端側に位置し鍔状に張り出た鍔状部と、
   前記支持軸が挿入され、前記貫通穴内において２つの前記小径玉軸受の間に配置されるカラーと、を備え、
   ２つの前記小径玉軸受の各々が前記貫通穴に嵌合した状態において、前記鍔状部が一方の前記小径玉軸受の内輪のスラスト方向一端面に当接し、前記ナットが他方の前記小径玉軸受の内輪のスラスト方向一端面に当接し、前記カラーが２つの前記小径玉軸受の各々の前記内輪のスラスト方向他端面に当接することを特徴とする請求項３に記載の研削装置。
5. 前記接触部の周方向の少なくとも一部分が前記被研削物に対して露出するように前記研削体を保持する研削体ホルダを有し、
   前記支持軸は、締結部品によって前記研削体ホルダに固定されていることを特徴とする請求項４に記載の研削装置。
6. 前記研削体ホルダ、前記支持軸及び前記カラーの内部を通過するように形成された潤滑剤の流路が設けられ、
   該流路の末端開口は、前記貫通穴に嵌合した状態にある２つの前記小径玉軸受の間に位置する空間に面していることを特徴とする請求項５に記載の研削装置。
7. 前記被研削物としての筒状体に形成された内孔内に位置した状態で、該内孔のうち、前記筒状体の径方向に沿って延出した溝状孔の側壁に当接することにより前記側壁を研削することを特徴とする研削装置。

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