JP2014223697A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端部開口にテーパ面を有する被加工穴の研削加工を効率的に行うことができる研削装置を提供する。
【解決手段】上端部開口を拡径するように傾斜したテーパ面３ａを有する被加工穴３を研削加工する研削装置１は、被加工穴３と同軸上に配置され軸心Ｘ方向に移動可能な回転軸４と、回転軸４の下端部に一体回転可能に設けられ被加工穴３のテーパ面３ａよりも下端側の内周面３ｂを研削加工する第１研削部５と、回転軸４の第１研削部５よりも上端側に一体回転可能に設けられテーパ面３ａを研削加工する第２研削部６とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、端部開口を拡径するように傾斜したテーパ面を有する被加工穴を研削加工する研削装置に関する。

従来より、端部開口を拡径するように傾斜したテーパ面が形成された被加工穴を研削加工する加工方法として、特許文献１に記載された加工方法が知られている。この加工方法では、ホーニング工具を用いてテーパ面よりも下方の内周面を研削加工した後に、別の工具を用いてテーパ面を研削加工するようになっている。

特開平７−２５１３６８号公報

しかしながら、前記加工方法にあっては、被加工穴の前記内周面及びテーパ面を、それぞれ別々の工具を用いて研削加工する必要があるため、被加工穴の研削加工を効率的に行うことができないという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、端部開口にテーパ面を有する被加工穴の研削加工を効率的に行うことができる研削装置を提供することを目的とする。

本発明の研削装置は、一端側の開口を拡径するように傾斜したテーパ面を有する被加工穴を研削加工する研削装置であって、前記被加工穴と同軸上に配置され、軸心方向に移動可能な回転軸と、前記回転軸の一端部に一体回転可能に設けられ、前記被加工穴の前記テーパ面よりも他端側の内周面を研削加工する第１研削部と、前記第１研削部よりも他端側において前記回転軸に一体回転可能に設けられ、前記テーパ面を研削加工する第２研削部と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、被加工穴と同軸上に配置された回転軸を回転させながら、その一端部を被加工穴内に挿入することにより、被加工穴の前記内周面を第１研削部により研削加工しながら、第２研削部により前記テーパ面を研削加工することができる。これにより、被加工穴の研削加工を効率的に行うことができる。

前記回転軸は、前記第１研削部が前記第２研削部よりも下方に配置されるように、前記軸心方向を上下方向に向けて配置され、前記研削装置は、前記第２研削部とは別体であって、前記回転軸に対して相対回転可能に設けられ、自重により前記第２研削部に荷重を負荷するウェイトをさらに備えていることが好ましい。
この場合、ウェイトの自重によって第２研削部に荷重が負荷されるため、第２研削部をテーパ面に押し当てることができる。これにより、テーパ面の研削加工を効率的に行うことができる。その際、ウェイトは回転軸に対して相対回転可能に設けられているため、ウェイトが回転軸と共回りするのを抑制することができる。したがって、ウェイトに起因して回転軸の慣性モーメントが増大するのを抑制することができる。

前記ウェイトは、前記第２研削部に荷重を負荷しないように、前記回転軸に対して前記軸心方向に持ち上げ可能とされているのが好ましい。
この場合、第２研削部に荷重を負荷した状態からウェイトを軸心方向に持ち上げることによって、第２研削部に荷重を負荷しない状態とすることができる。これにより、テーパ面の加工精度を調整することができる。特に、前記テーパ面の研削加工時間が、前記内周面の研削加工時間よりも短い場合に、テーパ面が必要以上に研削加工されるのを抑制することができる。

前記ウェイトは、前記軸心方向に持ち上げ支持される引掛部を有するのが好ましい。この場合、簡単な構成によってウェイトを持ち上げることができる。

前記回転軸の外周面に、前記軸心方向に長い長溝が形成され、前記第２研削部は、前記長溝に挿入されたガイド軸を有し、当該ガイド軸が前記長溝に沿って移動することで、前記回転軸に対して前記軸心方向に移動可能とされているのが好ましい。
この場合、長溝とガイド軸とを用いた簡単な構成によって、第２研削部を、回転軸と共に一体回転させつつ回転軸に対して軸心方向に移動させることができる。

前記研削装置は、前記回転軸に設けられ、前記第２研削部を前記テーパ面に向けて付勢する付勢部材をさらに備えているのが好ましい。この場合、付勢部材が第２研削部をテーパ面に向けて付勢する付勢力によって、第２研削部に荷重が負荷されるため、第２研削部をテーパ面に押し当てることができる。これにより、テーパ面の研削加工を効率的に行うことができる。

本発明の研削装置によれば、端部開口にテーパ面を有する被加工穴の研削加工を効率的に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る研削装置を示す側面図である。 上記研削装置の要部構成を示す断面斜視図である。 図２のＡ部拡大断面図である。 上記研削装置の第２研削部に荷重を負荷していない状態を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る研削装置の要部構成を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る研削装置の要部構成を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る研削装置の要部構成を示す断面斜視図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る研削装置を示す側面図である。本実施形態の研削装置１は、被加工物２に加工された被加工穴３の、上端部開口を拡径するように傾斜したテーパ面３ａと、このテーパ面３ａよりも下端側に形成された内周面３ｂとを研削加工するものである。

研削装置１は、回転軸４と、被加工穴３の内周面３ｂを研削加工する第１研削部５と、被加工穴３のテーパ面３ａを研削加工する第２研削部６と、第２研削部６に荷重を負荷するウェイト７と、ウェイト７を持ち上げる持ち上げ機構８とを備えている。前記回転軸４は、被加工穴３と同軸上に配置された軸心Ｘを有し、その軸心Ｘ回りに回転しながら軸心Ｘ方向に移動可能とされている。本実施形態の回転軸４は、軸心Ｘ方向を上下方向に向けて配置されている。

図２は、研削装置１の要部構成を示す断面斜視図である。回転軸４は、円筒状に形成されたマンドレル４ａと、このマンドレル４ａに内嵌された中実棒状のウェッジ４ｂとからなる。ウェッジ４ｂの下端には、先細り形状となる円錐部４ｂ１が形成されている。

第１研削部５は、回転軸４の下端部であるウェッジ４ｂの円錐部４ｂ１に外嵌された円筒状の第１砥石体５ａからなり、回転軸４と共に一体回転するようになっている。この第１砥石体５ａの外周には、マンドレル４ａを径方向に貫通して突出する突出部５ａ１が、周方向に所定間隔をあけて複数形成されている。第１砥石体５ａの外径は、被加工穴３の内周面３ｂに挿入可能な大きさに設定されている。これにより、第１砥石体５ａは、回転軸４と共に軸心Ｘ回りに回転しながら下方に移動して被加工穴３の内周面３ｂに挿入されることで、被加工穴３の内周面３ｂを研削加工するようになっている。

図３は、図２のＡ部拡大断面図である。第２研削部６は、回転軸４の第１研削部５よりも上端側に一体回転可能に設けられている。第２研削部６は、マンドレル４ａに外嵌された円筒体６ｂと、この円筒体６ｂの下端部の外周において周方向に所定間隔をあけて突設された複数の第２砥石体６ａと、ガイド軸としてのボルト６ｃとを有している。円筒体６ｂの下端部は、被加工穴３のテーパ面３ａの傾斜に合わせて、下端に向かって漸次縮径するように傾斜している。これにより、図１に示すように、第２砥石体６ａを、被加工穴３の上端部開口からテーパ面３ａに当接するように挿入することができる。

図３に示すように、円筒体６ｂには、その厚さ方向に貫通して形成されたネジ孔６ｂ１に、前記ボルト６ｃが螺合されている。ボルト６ｃの先端部は、円筒体６ｂの内周面よりも径方向内方に突出し、マンドレル４ａの外周面において軸心Ｘ方向に長く形成された長溝４ａ１に挿入されている。そして、ボルト６ｃの先端部が長溝４ａ１に沿ってその長手方向に移動することにより、円筒体６ｂを軸心Ｘ方向に移動させることができる。また、回転軸４が軸心Ｘ回りに回転する際は、長溝４ａ１の内側面がボルト６ｃの先端部に当接することで、円筒体６ｂを回転軸４と共に回転させることができる。これにより、第２研削部６は、回転軸４と共に一体回転可能であり、且つ回転軸４に対して軸心Ｘ方向に移動可能とされている。

図２に示すように、ウェイト７は、回転軸４の第２研削部６よりも上端側において、当該第２研削部６とは別体として設けられている。ウェイト７は、回転軸４に対して、軸心Ｘ方向に移動可能且つ相対回転可能に外嵌された円筒状のウェイト本体７ａと、このウェイト本体７ａの上端部に一体に突設された円環状のフランジ部（引掛部）７ｂとを有している。ウェイト本体７ａの下端面７ａ１は、第２研削部６の円筒体６ｂの上端面に当接して当該円筒体６ｂを下方に押圧する押圧面とされている。これにより、第２研削部６にはウェイト７の自重により軸心Ｘを中心とする荷重が負荷される。

したがって、図１に示すように、第２研削部６の下端部を被加工穴３に挿入した状態で、ウェイト７の自重により第２研削部６に荷重を負荷することで、第２研削部６を被加工穴３のテーパ面３ａ全体に均一に押し当てることができる。そして、この状態で、回転軸４と共に第２研削部６が回転することで、テーパ面３ａを研削加工することができる。その際、第１研削部５は被加工穴３の内周面３ｂに対向して配置されるため、被加工穴３のテーパ面３ａ及び内周面３ｂを同時に研削加工することができる。また、ウェイト本体７ａは回転軸４に対して相対回転可能に設けられているため、ウェイト７が回転軸４と共回りするのを抑制することができる。

図１において、持ち上げ機構８は、第２研削部６に前記荷重を負荷した状態から、当該荷重を負荷しないように、ウェイト７を回転軸４に対して軸心Ｘ方向に持ち上げるものである。持ち上げ機構８は、フランジ部７ｂの下面を持ち上げ支持する支持体８ａと、一端部において支持体８ａを支持する支持アーム８ｂと、支持アーム８ｂの他端部を支持する支持軸８ｃと、支持軸８ｃを上下動させるための駆動シリンダ（駆動部）８ｄとを備えている。

図１に示すように、第２研削部６に荷重を負荷している状態において、持ち上げ機構８は、駆動シリンダ８ｄを伸長させ、支持軸８ｃ及び支持アーム８ｂを介して支持体８ａを、ウェイト７のフランジ部７ｂよりも下方位置に保持している。この状態から、図４に示すように、駆動シリンダ８ｄを収縮させ、支持軸８ｃ及び支持アーム８ｂを介して支持体８ａを上昇させる。これにより、ウェイト７のフランジ部７ｂは、支持体８ａにより軸心Ｘ方向に持ち上げた状態で支持されるため、第２研削部６に荷重を負荷しない状態とすることができる。

以上、本実施形態の研削装置１によれば、被加工穴３と同軸上に配置された回転軸４を回転させながら、その下端部を被加工穴３内に挿入することにより、被加工穴３の内周面３ｂを第１研削部５により研削加工しながら、第２研削部６により被加工穴３のテーパ面３ａを研削加工することができる。これにより、被加工穴３の研削加工を効率的に行うことができる。

また、ウェイト７の自重によって第２研削部６に荷重が負荷されるため、第２研削部６をテーパ面３ａに押し当てることができる。これにより、テーパ面３ａの研削加工を効率的に行うことができる。その際、ウェイト７は回転軸４に対して相対回転可能に設けられているため、ウェイト７が回転軸４と共回りするのを抑制することができる。これにより、ウェイト７に起因して回転軸４の慣性モーメントが増大するのを抑制することができる。

また、第２研削部６に荷重を負荷した状態からウェイト７を持ち上げることによって、第２研削部６に荷重を負荷しない状態とすることができる。これにより、テーパ面３ａの加工精度を調整することができる。特に、テーパ面３ａの研削加工時間が、内周面３ｂの研削加工時間よりも短い場合に、テーパ面３ａが必要以上に研削加工されるのを抑制することができる。
さらに、ウェイト７を持ち上げるときは、回転軸４に対してウェイト７を相対移動させるため、第１研削部５がウェイト７と共に持ち上がるのを防止することができる。したがて、ウェイト７を持ち上げる際に、被加工穴３の内周面３ｂの研削加工が阻害されることはない。

また、ウェイト７は、軸心Ｘ方向に持ち上げ支持されるフランジ部７ｂを有するため、簡単な構成によってウェイト７を持ち上げることができる。
また、第２研削部６は、回転軸４に形成された長溝４ａ１に挿入され、当該長溝４ａ１に沿って軸心Ｘ方向に移動可能なボルト６ｃを有するため、長溝４ａ１とボルト６ｃとを用いた簡単な構成によって、第２研削部６を、回転軸４と共に一体回転させつつ回転軸４に対して軸心Ｘ方向に移動させることができる。

図５は、本発明の第２実施形態に係る研削装置１の要部構成を示す斜視図である。本実施形態の研削装置１は、第２研削部６に荷重を負荷するためのウェイト７及びウェイト７を持ち上げる持ち上げ機構８の代わりに、シリンダ１１を用いている。このシリンダ１１は、例えば複動式のシリンダからなり、シリンダ本体１１ａと、シリンダ本体１１ａに対して伸縮可能なロッド１１ｂとを有している。シリンダ本体１１ａは、回転軸４の第２研削部６よりも上端側に外嵌されており、回転軸４と共回りしないように回り止めされている。シリンダ本体１１ａの軸方向両端部には、油又はエア等の作動流体が給排される一対の給排口１１ａ１が形成されている。前記一対の給排口１１ａ１のうちの一方に作動流体を供給するとともに他方から作動流体を排出することにより、ロッド１１ｂがシリンダ本体１１ａに対して伸縮するようになっている。

ロッド１１ｂは、円筒状に形成されており、シリンダ本体１１ａよりも下方の回転軸４に外嵌されている。ロッド１１ｂの先端面は、シリンダ本体１１ａに対してロッド１１ｂを伸長させたときに、第２研削部６の円筒体６ｂの上端面を下方に押圧する押圧面とされている。これにより、第２研削部６には、シリンダ１１の作動流体圧により軸心Ｘを中心とする荷重が負荷される。
また、シリンダ本体１１ａに対してロッド１１ｂを収縮させることにより、ロッド１１ｂの先端面は、円筒体６ｂの上端面から離反した状態となる。これにより、第２研削部６に荷重を負荷しない状態とすることができる。なお、本実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

以上、本実施形態の研削装置１によれば、シリンダ本体１１ａに対するロッド１１ｂの伸長量を調整することにより、第２研削部６に負荷する荷重を調整することができる。これにより、テーパ面３ａの加工精度を高めることができる。
また、シリンダ本体１１ａに対してロッド１１ｂを収縮させることにより、第２研削部６に荷重を負荷しない状態とすることができるため、第１実施形態のように持ち上げ機構８を別途設ける必要がない。したがって、研削装置１をコンパクトな構成とすることができる。

図６は、本発明の第３実施形態に係る研削装置１の要部構成を示す斜視図である。本実施形態の研削装置１は、第２研削部６に荷重を負荷するウェイト７の代わりに、第２研削部６を被加工穴３のテーパ面３ａに向けて付勢するコイルバネ（付勢部材）１２を用いている。このコイルバネ１２は、例えば圧縮コイルバネからなり、回転軸４の第２研削部６よりも上端側に取り付けられている。回転軸４の上側には、コイルバネ１２の上端が当接する固定リング１３が外嵌されている。また、回転軸４の下側には、コイルバネ１２の下端が当接する可動リング１４が軸心Ｘ方向に移動可能に外嵌されている。

可動リング１４の下面は、第２研削部６の円筒体６ｂの上端面を下方に押圧する押圧面とされている。これにより、コイルバネ１２は可動リング１４を介して第２研削部６を被加工穴３のテーパ面３ａに向けて付勢するため、この付勢力によって、第２研削部６に軸心Ｘを中心とする荷重が負荷される。
また、可動リング１４は、持ち上げ機構８の支持体８ａにより、回転軸４に対して軸心Ｘ方向に沿って持ち上げ支持されるようになっている。したがって、持ち上げ機構８の支持体８ａを上昇させることにより、可動リング１４はコイルバネ１３の下端部と共に軸心Ｘ方向に持ち上げられた状態で支持される。これにより、第２研削部６に荷重を負荷しない状態とすることができる。なお、本実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

以上、本実施形態の研削装置１によれば、コイルバネ１２の付勢力によって第２研削部６に荷重が負荷されるため、第２研削部６をテーパ面３ａに押し当てることができる。これにより、テーパ面３ａの研削加工を効率的に行うことができる。また、第２研削部６に荷重を負荷した状態からコイルバネ１２の下端部を持ち上げることによって、第２研削部６に荷重を負荷しない状態とすることができるため、テーパ面３ａの加工精度を調整することができる。

図７は、本発明の第４実施形態に係る研削装置１の要部構成を示す断面斜視図である。本実施形態の研削装置１は、ウェイト７とコイルバネ１２とを併用して第２研削部６に荷重を負荷するようにしたものである。本実施形態のウェイト７には、ウェイト本体７ａの内周面と回転軸４の外周面との間に、コイルバネ１２の一部を収容するための環状空間７ｃが形成されている。また、ウェイト本体７ａの内周面には、コイルバネ１２の下端が当接する段差面７ａ２が形成されている。コイルバネ１２の上端は、第３実施形態と同様に、固定リング１３に当接している。

これにより、コイルバネ１２の付勢力及びウェイト７の自重によって、第２研削部６に軸心Ｘを中心とする荷重が負荷される。また、この状態から、持ち上げ機構８の支持体８ａによりウェイト７のフランジ部７ｂを軸心Ｘ方向に持ち上げることによって、ウェイト７はコイルバネ１２の下端部と共に軸心Ｘ方向に持ち上げられた状態で支持される。これにより、第２研削部６に荷重を負荷しない状態とすることができる。なお、本実施形態のその他の構成は、第１及び第３実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

以上、本実施形態の研削装置１によれば、コイルバネ１２の付勢力とウェイト７の自重との協働により第２研削部６に荷重を負荷するため、前記付勢力及び前記自重のいずれか一方のみを作用させる場合に比べて、第２研削部６をテーパ面３ａに対して強く押し当てることができる。これにより、テーパ面３ａの研削加工をさらに効率的に行うことができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、上記第１及び第４実施形態におけるウェイト７の引掛部は、円環状のフランジ部７ｂとしているが、持ち上げ機構８に引っ掛けられた状態で持ち上げ支持されるものであれば、他の形状に形成されたものであってもよい。また、上記実施形態における回転軸４は、その軸心Ｘ方向を上下方向に向けて配置されているが、軸心Ｘ方向を水平方向に向けて配置するようにしてもよい。この場合、被加工物２は、被加工穴３を前記軸心Ｘと同軸上となるように水平方向に向けて配置すればよい。

１ 研削装置
３ 被加工穴
３ａ テーパ面
３ｂ 内周面
４ 回転軸
４ａ１ 長溝
５ 第１研削部
６ 第２研削部
６ｃ ボルト（ガイド軸）
７ ウェイト
７ｂ フランジ部（引掛部）
１２ コイルバネ（付勢部材）
Ｘ 軸心

Claims (6)

1. 一端側の開口を拡径するように傾斜したテーパ面を有する被加工穴を研削加工する研削装置であって、
   前記被加工穴と同軸上に配置され、軸心方向に移動可能な回転軸と、
   前記回転軸の一端部に一体回転可能に設けられ、前記被加工穴の前記テーパ面よりも他端側の内周面を研削加工する第１研削部と、
   前記回転軸の前記第１研削部よりも他端側に一体回転可能に設けられ、前記テーパ面を研削加工する第２研削部と、
   を備えていることを特徴とする研削装置。
2. 前記回転軸は、前記第１研削部が前記第２研削部よりも下方に配置されるように、前記軸心方向を上下方向に向けて配置され、
   前記第２研削部とは別体であって、前記回転軸に対して相対回転可能に設けられ、自重により前記第２研削部に荷重を負荷するウェイトをさらに備えている請求項１に記載の研削装置。
3. 前記ウェイトは、前記第２研削部に荷重を負荷しないように、前記回転軸に対して前記軸心方向に持ち上げ可能とされている請求項２に記載の研削装置。
4. 前記ウェイトは、前記軸心方向に持ち上げ支持される引掛部を有する請求項３に記載の研削装置。
5. 前記回転軸の外周面に、前記軸心方向に長い長溝が形成され、
   前記第２研削部は、前記長溝に挿入されたガイド軸を有し、当該ガイド軸が前記長溝に沿って移動することで、前記回転軸に対して前記軸心方向に移動可能とされている請求項２〜４のいずれか一項に記載の研削装置。
6. 前記回転軸に設けられ、前記第２研削部を前記テーパ面に向けて付勢する付勢部材をさらに備えている請求項１〜５のいずれか一項に記載の研削装置。

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