JP2016093851A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの平面度を十分に確保することができる研削装置を提供する。
【解決手段】ワーク支持台２０のチャック２１の上面には、ワークＷが支持されている。加工装置３０は、ワークＷを研削する砥石３２と、砥石３２を回転させるモータ３３とを有する。ＮＣ加工制御部１７は、砥石３２によるワークＷの研削位置がワークＷの上端面における中心部から外周部に向かうほど、ワークＷに対する砥石３２の送り方向の相対移動速度が遅くなるように、Ｘ軸サーボモータ１５を駆動制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削装置に関するものである。

従来より、ワークの端面を研削加工するための研削装置として、ワークを支持するワーク支持ベッドと、砥石車を有するホイールヘッドとを備えた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、ワーク支持ベッドは、主軸回りにワークと一体に回転駆動する。また、ホイールヘッドは、砥石軸と平行な方向である切り込み方向、及びこれと直交する方向に移動可能に設けられている。そして、砥石軸及び砥石が高速で回転駆動され、その回転駆動状態で砥石がホイールヘッドとともに切り込み送りされることで、砥石がワークに押付けられてその端面を研削するようになっている。

特開２００９−２２０１９２号公報

ここで、砥石よりも外径の大きな円板形状のワークを切削加工する場合には、砥石を切り込み送りするとともに、砥石をワークの端面に沿って送り移動させる必要がある。

しかしながら、ワークの外周部では、ワークの中心部に比べて周速が速く且つワークの除去量も多くなっているため、ワークの回転速度を一定とし、砥石を一定速度でワークの端面に沿って送り移動させた場合には、ワークの平面度や加工面の見た目が悪化してしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークの平面度を十分に確保することができる研削装置を提供することにある。

本発明は、ワークの端面を研削加工するための研削装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記ワークを支持するとともに該ワークを所定の回転軸回りに回転させるワーク支持台と、
前記ワークを研削する砥石と、該砥石を回転させるモータとを有する加工装置と、
前記回転軸と直交する送り方向に沿って、前記砥石を前記ワークに対して相対移動させる送り方向移動部と、
前記砥石による前記ワークの研削位置が該ワークの端面における中心部から外周部に向かうほど、該ワークに対する該砥石の送り方向の相対移動速度が遅くなるように、前記送り方向移動部の動作を制御する制御部とを備えたことを特徴とするものである。

第１の発明では、砥石によるワークの研削位置がワークの端面における中心部から外周部に向かうほど、ワークに対する砥石の送り方向の相対移動速度が遅くなるように制御される。

このように、ワークの中心部に比べて周速が速く且つワークの除去量も多くなるワークの外周部を研削加工する際には、砥石の送り方向の相対移動速度を遅くして時間をかけて研削加工を行うことで、ワークの端面全体として見たときに、平面度を十分に確保して、加工面の見た目を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記制御部は、前記砥石による前記ワークの研削位置が該ワークの端面における中心部から外周部に向かうほど、該ワークの回転速度が遅くなるように、該ワーク支持台の動作を制御するように構成されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、砥石によるワークの研削位置がワークの端面における中心部から外周部に向かうほど、ワークの回転速度が遅くなるように制御することで、ワークの端面全体として見たときに、平面度を十分に確保して、加工面の見た目を向上させることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記モータに印加された電力値を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部で検出された電力値が所定の電力値よりも大きい場合に、前記ワークに対する前記砥石の送り方向の相対移動速度が遅くなるように、前記送り方向移動部の動作を制御するように構成されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、モータの電力値が所定の電力値よりも大きい場合には、モータに負荷がかかっている状態であると判断して、砥石の送り方向の相対移動速度を遅くするように制御している。これにより、モータに過剰な負荷が加わるのを抑え、ワークの加工面が粗くならないようにしている。

第４の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、
前記モータに印加された電力値を検出する検出部と、
前記回転軸と平行な切り込み方向に沿って、前記砥石を前記ワークに対して相対移動させる切り込み方向移動部とを備え、
前記制御部は、前記検出部で検出された電力値が所定の電力値よりも大きい場合に、前記砥石が前記ワークから離れる方向に相対移動するように、前記切り込み方向移動部の動作を制御するように構成されていることを特徴とするものである。

第４の発明では、モータの電流値が所定の電力値よりも大きい場合に、モータに負荷がかかっている状態であると判断して、砥石がワークから離れる方向に相対移動させて、モータの負荷を一定に保つようにしている。これにより、モータの負荷を一定にして、ワークの加工面が粗くならないようにしている。

本発明によれば、ワークの中心部に比べて周速が速く且つワークの除去量も多くなるワークの外周部を研削加工する際には、砥石の送り方向の相対移動速度を遅くして時間をかけて研削加工を行うことで、ワークの端面全体として見たときに、平面度を十分に確保して、加工面の見た目を向上させることができる。

本実施形態に係る立形研削盤の構成を示す斜視図である。 ワークの上端面を砥石で研削加工している状態を示す側面図である。 砥石によるワークの研削位置と送り方向の相対移動速度との関係を示すグラフ図である。 砥石によるワークの研削位置とワークの回転速度との関係を示すグラフ図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に示すように、研削装置としての立形研削盤１０は、いわゆるＮＣ工作機械であり、数値制御によって自動的に研削加工を行うことが可能となっている。この立形研削盤１０では、円板形状をした金属製のワークＷが加工対象とされており、ワークＷの上端面の研削加工を行う。

立形研削盤１０は、左右方向に延びるベッド１１と、ベッド１１の奥側で上下方向に延びるコラム１２とを備えている。

ベッド１１の上面には、ワークＷを左右方向（送り方向ともいう）に沿って移動させる送り方向移動部１３が設置されている。送り方向移動部１３は、送り方向に平行な横軸Ｘに沿って延びるＸ軸ボールネジ１４と、Ｘ軸ボールネジ１４の右端部に設けられたＸ軸サーボモータ１５と、Ｘ軸ボールネジ１４の回転に伴って高精度に位置決めされながら横軸Ｘに沿って移動可能なＸ軸テーブル１６とを有する。

Ｘ軸テーブル１６の上面には、ワーク支持台２０が設置されている。ワーク支持台２０は、水平方向に拡がる円板状のチャック２１と、Ｃ軸サーボモータ２２とを有する。チャック２１には、電磁石（図示省略）が内蔵されており、電磁石に電流を供給することで、チャック２１の上面に載置されたワークＷが固定されるようになっている。

チャック２１は、ベアリング（図示省略）を介してＸ軸テーブル１６に回転可能に支持されており、上下方向に延びる回転軸Ｃを中心に回転する。回転軸Ｃは、横軸Ｘと交わるように設けられている。チャック２１は、ベルト（図示省略）を介してＣ軸サーボモータ２２と連結されており、Ｃ軸サーボモータ２２によって回転駆動される。

コラム１２の前面には、砥石３２を鉛直方向（切り込み方向ともいう）に沿って移動させる切り込み方向移動部２５が設置されている。切り込み方向移動部２５は、切り込み方向に平行な縦軸Ｚに沿って延びるＺ軸ボールネジ２６と、Ｚ軸ボールネジ２６の上端部に設けられたＺ軸サーボモータ２７と、Ｚ軸ボールネジ２６の回転に伴って高精度に位置決めされながら縦軸Ｚに沿って移動可能なＺ軸テーブル２８とを有する。

Ｚ軸テーブル２８の前面には、加工装置３０が設置されている。Ｚ軸テーブル２８は、縦軸Ｚに沿って移動するとともに、奥行方向に延びる軸を中心に回動することで加工装置３０を傾けた姿勢で支持する。

加工装置３０は、ワーク支持台２０のチャック２１に支持されたワークＷの上端面に対して研削加工を行うものである。加工装置３０は、上下方向に延びる工具軸３１と、工具軸３１の先端部に取り付けられた砥石３２と、工具軸３１の基端部に設けられて工具軸３１及び砥石３２を軸心Ｊ回りに回転駆動させるモータ３３とを有する。

砥石３２は、いわゆるアンギュラ研削用砥石であり、加工装置３０を傾けた姿勢として砥石３２の外周面をワークＷの上端面に接触させることで、研削加工が行われる。

コラム１２には、上述した駆動制御に関連するＮＣ加工制御部１７が設置されている。ＮＣ加工制御部１７は、コンピュータやこれに実装されたプログラム等のソフトウエアで構成されている。送り方向移動部１３、ワーク支持台２０、切り込み方向移動部２５及び加工装置３０の各モータは、ＮＣ加工制御部１７と電気的に接続されており、研削加工時には、これらの速度や位置、作動タイミング等がＮＣ加工制御部１７によって数値制御される。

本実施形態の立形研削盤１０では、Ｘ軸テーブル１６を横軸Ｘに沿って送り方向にスライド移動させるとともに、Ｚ軸テーブル２８を縦軸Ｚに沿って切り込み方向にスライド移動させることで、研削加工が行われる。

ここで、加工対象であるワークＷは、砥石３２よりも外径の大きな円板形状で構成されており、ワークＷを研削加工する際には、砥石３２を縦軸Ｚに沿って切り込み送りするとともに、砥石３２をワークＷの上端面に沿って横軸Ｘに沿って送り移動させる必要がある。

本実施形態では、砥石３２によるワークＷの研削位置に応じて、砥石３２の相対移動速度やワークＷの回転速度を変更可能とした。具体的に、ワークＷの中心部付近では、ワークＷの外周部に比べて周速が遅く且つワークＷの除去量が少ない。そのため、図３に示すように、ワークＷの中心部を砥石３２で研削加工する際には、ＮＣ加工制御部１７によって、ワークＷに対する砥石３２の送り方向の相対移動速度が最も速くなるように、Ｘ軸テーブル１６のＸ軸サーボモータ１５を駆動制御するとともに、図４に示すように、ワークＷの回転速度が最も速くなるように、Ｃ軸サーボモータ２２を駆動制御する。

一方、ワークＷの外周部付近では、ワークＷの中心部に比べて周速が速く且つワークＷの除去量が多い。そのため、図３に示すように、ワークＷの外周部を砥石３２で研削加工する際には、ＮＣ加工制御部１７によって、ワークＷに対する砥石３２の送り方向の相対移動速度が最も遅くなるように、Ｘ軸テーブル１６のＸ軸サーボモータ１５を駆動制御するとともに、図４に示すように、ワークＷの回転速度が最も遅くなるように、Ｃ軸サーボモータ２２を駆動制御する。

つまり、砥石３２によるワークＷの研削位置がワークＷの上端面における中心部から外周部に向かうほど、ワークＷに対する砥石３２の送り方向の相対移動速度やワークＷの回転速度が遅くなるように制御している。

このように、ワークＷの中心部に比べて周速が速く且つワークＷの除去量も多くなるワークＷの外周部を研削加工する際には、砥石３２の送り方向の相対移動速度やワークＷの回転速度を遅くして時間をかけて研削加工を行うことで、ワークＷの端面全体として見たときに、平面度を十分に確保して、加工面の見た目を向上させることができる。

なお、砥石３２の送り方向の相対移動速度及びワークＷの回転速度を両方とも変更するのではなく、例えば、砥石３２の送り方向の相対移動速度のみを変更するようにしてもよい。

また、本実施形態では、砥石３２の研削負荷に基づいて、ワークＷに対する砥石３２の研削動作を制御するようにしている。具体的に、図１に示すように、モータ３３には、モータ３３の電力値を検出する検出部３４が設けられている。検出部３４で検出された電力値を示す信号は、ＮＣ加工制御部１７に送信される。なお、図１に示す例では、モータ３３側に検出部３４を設けているが、ＮＣ加工制御部１７に検出部３４を内蔵させてもよい。

ＮＣ加工制御部１７では、検出部３４で検出された電力値が所定の電力値よりも大きいか否かが判定される。所定の電力値が大きいと判定された場合には、モータ３３に過剰な負荷が加わっている状態であると判断して、砥石３２の送り方向の相対移動速度が遅くなるように、Ｘ軸サーボモータ１５を駆動制御する。

また、別の制御として、検出部３４で検出された電力値が所定の電力値よりも大きいと判定された場合に、砥石３２がワークＷから離れる方向に相対移動させるように、Ｚ軸サーボモータ２７を駆動制御してもよい。なお、Ｘ軸サーボモータ１５及びＺ軸サーボモータ２７を同時に駆動制御してもよい。

これにより、モータ３３に過剰な負荷が加わるのを抑えてモータ３３の研削負荷を一定とし、ワークＷの加工面が粗くならないようにして平面度を確保することができる。

以上説明したように、本発明は、立形研削盤においてワークの平面度を十分に確保することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０ 立形研削盤（研削装置）
１３ 送り方向移動部
１７ ＮＣ加工制御部
２０ ワーク支持台
２５ 切り込み方向移動部
３０ 加工装置
３２ 砥石
３３ モータ
３４ 検出部
Ｗ ワーク
Ｃ 回転軸

Claims (4)

1. ワークの端面を研削加工するための研削装置であって、
   前記ワークを支持するとともに該ワークを所定の回転軸回りに回転させるワーク支持台と、
   前記ワークを研削する砥石と、該砥石を回転させるモータとを有する加工装置と、
   前記回転軸と直交する送り方向に沿って、前記砥石を前記ワークに対して相対移動させる送り方向移動部と、
   前記砥石による前記ワークの研削位置が該ワークの端面における中心部から外周部に向かうほど、該ワークに対する該砥石の送り方向の相対移動速度が遅くなるように、前記送り方向移動部の動作を制御する制御部とを備えたことを特徴とする研削装置。
2. 請求項１において、
   前記制御部は、前記砥石による前記ワークの研削位置が該ワークの端面における中心部から外周部に向かうほど、該ワークの回転速度が遅くなるように、該ワーク支持台の動作を制御するように構成されていることを特徴とする研削装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記モータに印加された電力値を検出する検出部を備え、
   前記制御部は、前記検出部で検出された電力値が所定の電力値よりも大きい場合に、前記ワークに対する前記砥石の送り方向の相対移動速度が遅くなるように、前記送り方向移動部の動作を制御するように構成されていることを特徴とする研削装置。
4. 請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
   前記モータに印加された電力値を検出する検出部と、
   前記回転軸と平行な切り込み方向に沿って、前記砥石を前記ワークに対して相対移動させる切り込み方向移動部とを備え、
   前記制御部は、前記検出部で検出された電力値が所定の電力値よりも大きい場合に、前記砥石が前記ワークから離れる方向に相対移動するように、前記切り込み方向移動部の動作を制御するように構成されていることを特徴とする研削装置。

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