JP2016135520A - 加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンパクトに構成された加工装置を提供する。
【解決手段】加工装置10は、円すいころ7を載置する載置部27と、円すいころ7に接触させる砥石11と、砥石11を搭載し砥石11を円すいころ7に対して接近及び離反させる高さ方向に移動可能である移動ユニット24と、砥石11を前後方向X1,X2に沿って振動させる振動機構25と、砥石11を円すいころ7に対して押し付けるために移動ユニット24に推力を付与する加圧機構26とを備えている。加圧機構26は、前記推力の発生源となるモータ43を含みこのモータ43により動作するアクチュエーター41と、モータ43を制御してアクチュエーター41の動作ストローク及び前記推力の調整を行う制御部42とを有している。
【選択図】図1
【解決手段】加工装置10は、円すいころ7を載置する載置部27と、円すいころ7に接触させる砥石11と、砥石11を搭載し砥石11を円すいころ7に対して接近及び離反させる高さ方向に移動可能である移動ユニット24と、砥石11を前後方向X1,X2に沿って振動させる振動機構25と、砥石11を円すいころ7に対して押し付けるために移動ユニット24に推力を付与する加圧機構26とを備えている。加圧機構26は、前記推力の発生源となるモータ43を含みこのモータ43により動作するアクチュエーター41と、モータ43を制御してアクチュエーター41の動作ストローク及び前記推力の調整を行う制御部42とを有している。
【選択図】図1
Description
本発明は、ワークに対して超仕上げ加工を行うための加工装置に関する。
例えば、転がり軸受の転動体として用いられるころは、研削加工により形つくられ、転動面となる外周面に対して超仕上げ加工が施される。このような超仕上げ加工を行うための加工装置として、図4に示すようなものがある。
この加工装置は、加工対象となるワーク(ころ)Wは、例えば一対のローラ91,92により支持されており、これらローラ91,92を回転駆動することでワークWを回転させ、砥石93をワークWに接触させることで行われる。また、この加工装置では、砥石93を振動させながら、この砥石93をワークWに押し付けており、このように砥石93を振動させるための構成として、例えば、特許文献1に記載のものがある。
図4に示す加工装置において、前記のような砥石93を振動させるための構成として、モータ100により回転する一対の偏心カム94a,94bを有しており、一方の偏心カム94aの回転により、可動板95が矢印X1,X2に示すように往復直線運動する。この可動板95には、砥石93を保持する砥石台96に推力を与えて砥石93をワークWへの押し付けるための第1シリンダ97と、この第1シリンダ97を昇降させる第2シリンダ(インデックスシリンダ)98とが搭載されている。また、一方の偏心カム94aと他方の偏心カム94bとは回転位相が180度異なっており、砥石台96等を搭載する可動板95の振動を打ち消すことを目的として、他方の偏心カム94bによりカウンタウエイト99が矢印x1,x2に示すように往復直線運動する構成となっている。
図4に示す従来の加工装置では、第2シリンダ98が、第1シリンダ97と共に砥石台96を昇降させることで、ワークWに対する砥石93の位置決めを行うことができ、そして、この位置決めされた砥石93を、第1シリンダ97がワークWへ所定の力で押し付けることができる。また、この第1シリンダ97は、クランプ装置97bを有しており、砥石台96(砥石93)を所定高さ位置に保持することができる。
このような加工装置により、ワークWを超仕上げ加工するための操作は、次のとおりとなる。ワークWがローラ91,92上に載せられると、ワークWの上方に位置する砥石93を第2シリンダ98により降下させ、クランプ装置97bによる砥石台96の保持を解除する。そして、第1シリンダ97により砥石93をワークWに押し付け、可動板95を往復直線運動させて砥石93を振動させる。この状態でワークWに対して超仕上げ加工を行い、完了すると、可動板95の運動を停止させ、第1シリンダ97による加圧を解除し、クランプ装置97bにより砥石台96を保持する。そして、第2シリンダ98により砥石93を上昇させ、ワークWを搬出する。
前記のとおり、可動板95には、第1シリンダ97及び第2シリンダ98が搭載されており、砥石93を振動させるために、この可動板95が往復直線運動する構成となっている。このため、砥石93を振動させればよいにも関わらず、2つのシリンダ97,98を搭載する可動板95を動作させる必要があり、大きな出力のモータ100が必要となる。また、このような可動板95の振動を抑制するために、カウンタウエイト99は、これら第1シリンダ97、第2シリンダ98、及び可動板95等の総重量に見合った重量が必要であり、加工装置が大型化する。
また、第1シリンダ97、第2シリンダ98、及び可動板95を含む振動するユニット、並びに、カウンタウエイト99が大きくなると、これらが往復移動することで装置フレーム90に不要な振動が発生するおそれがある。そして、この振動が、砥石93の振動方向と異なる成分を有している場合、ワークWに対して砥石93が思わぬ方向にも振動し、ワークWの表面精度を低下させる原因となる。すなわち、このように加工装置が大型化すると、超仕上げ加工に悪影響を及ぼす可能性がある。
そこで、本発明の目的は、加工装置をコンパクト化することにある。
本発明の加工装置は、ワークを載置する載置部と、前記ワークに接触させる砥石と、前記砥石を搭載し当該砥石を前記ワークに対して接近及び離反させる第1方向に移動可能である移動ユニットと、前記砥石を前記第1方向と異なる第2方向に沿って振動させる振動機構と、前記砥石をワークに対して押し付けるために前記移動ユニットに推力を付与する加圧機構とを備え、前記加圧機構は、前記推力の発生源となるモータを含み当該モータにより動作するアクチュエーターと、前記モータを制御して前記アクチュエーターの動作ストローク及び前記推力の調整を行う制御部とを有している。
本発明によれば、加圧機構の制御部がモータを制御してアクチュエーターの動作ストロークを調整することにより、移動ユニットの移動位置を調整することができる。これにより、前記アクチュエーターを用いてワーク対して砥石を接近させて位置決めすることが可能となる。更に、制御部はモータを制御してアクチュエーターが移動ユニットに付与する推力の調整を行う機能も有していることから、このアクチュエーターを用いてワークに対する砥石の接触力の調整が可能となる。つまり、単一のアクチュエーターによって、ワークに対する砥石の位置決め及び接触力の調整が可能となり、加工装置のコンパクト化が可能となる。
また、前記制御部は、前記ワークの加工作業の準備として、前記砥石が前記ワークに接近すると前記モータのトルク制御を行うのが好ましい。
従来、砥石の加圧をシリンダ発生圧により制御していたが、前記制御部によれば、モータのトルク制御により砥石の加圧制御を行うことができる。
従来、砥石の加圧をシリンダ発生圧により制御していたが、前記制御部によれば、モータのトルク制御により砥石の加圧制御を行うことができる。
また、前記制御部は、前記ワークの加工作業の準備として、前記モータの回転位置制御を行うことで前記ワークに対して前記砥石を所定の接近位置とする制御を行い、前記砥石が前記接近位置に達すると前記モータのトルク制御に切り替えるのが好ましい。
従来、ワークに対する砥石の位置決めを行う機構と、ワークに対して砥石を押し付ける機構とは別であったが、前記構成によれば、ワークに対する砥石の位置決め及び押し付けを、一つのアクチュエーターにより実現できる。つまり、ワークに対する砥石の位置決めは、従来、ワークに砥石を押し付ける機構とは別の機構により行っていたが、前記構成によれば、ワークに砥石を押し付けるための前記アクチュエーターにより実現できる。このため、加工装置の簡素化が可能となる。
従来、ワークに対する砥石の位置決めを行う機構と、ワークに対して砥石を押し付ける機構とは別であったが、前記構成によれば、ワークに対する砥石の位置決め及び押し付けを、一つのアクチュエーターにより実現できる。つまり、ワークに対する砥石の位置決めは、従来、ワークに砥石を押し付ける機構とは別の機構により行っていたが、前記構成によれば、ワークに砥石を押し付けるための前記アクチュエーターにより実現できる。このため、加工装置の簡素化が可能となる。
また、前記移動ユニットは、固定部に対して前記第1方向に移動可能である第1可動部と、前記第2方向に移動可能として前記第1可動部に取り付けられ前記振動機構により当該第2方向に往復移動する第2可動部とを有し、前記砥石は、前記第2可動部に搭載されており、前記アクチュエーターは、前記第1可動部を押すことで前記砥石を前記ワークに対して接近させるのが好ましい。
この構成によれば、振動機構により第2可動部を往復移動させることで砥石を振動させることができる。そして、アクチュエーターは、この第2可動部が取り付けられている第1可動部を押すことで砥石をワークに対して接近させることができる。つまり、アクチュエーターは振動する部材から除かれている。このため、振動する部分のボリュームが小さくなり、振動機構の動力を小さいものとすることができる。また、振動する部分のボリュームが小さくなることで、不要な振動の発生を抑制することが可能となる。
この構成によれば、振動機構により第2可動部を往復移動させることで砥石を振動させることができる。そして、アクチュエーターは、この第2可動部が取り付けられている第1可動部を押すことで砥石をワークに対して接近させることができる。つまり、アクチュエーターは振動する部材から除かれている。このため、振動する部分のボリュームが小さくなり、振動機構の動力を小さいものとすることができる。また、振動する部分のボリュームが小さくなることで、不要な振動の発生を抑制することが可能となる。
また、前記加工装置は、前記移動ユニットとバランスさせるカウンタウエイトを備えているのが好ましい。
この構成によれば、アクチュエーターの出力は小さくて済み、アクチュエーターの小型化が可能となる。また、移動ユニットの移動位置及び推力の調整を行いやすい構成が得られる。
この構成によれば、アクチュエーターの出力は小さくて済み、アクチュエーターの小型化が可能となる。また、移動ユニットの移動位置及び推力の調整を行いやすい構成が得られる。
また、前記加工装置では、ワークの加工の際、アクチュエーターの推力によりワークに対して砥石を押し付けた状態にある。そこで、この加工装置は、前記アクチュエーターの前記モータに流れる電気の測定値に基づいて、前記ワークの加工異常を検知する検知手段を更に備えているのが好ましい。
この構成によれば、砥石によりワークの加工を行っている間に、ワークの加工異常を、アクチュエーターのモータに流れる電気の測定値に基づいて検知可能となる。例えば、加工中に砥石の欠けが発生した場合、その際に生じる衝撃がアクチュエーターのモータに負荷(衝撃力)として作用し、モータを流れる電気の測定値に変化(ピーク値)が生じる。この変化を検知手段が検知することで、ワークの加工異常を検知することが可能となる。
この構成によれば、砥石によりワークの加工を行っている間に、ワークの加工異常を、アクチュエーターのモータに流れる電気の測定値に基づいて検知可能となる。例えば、加工中に砥石の欠けが発生した場合、その際に生じる衝撃がアクチュエーターのモータに負荷(衝撃力)として作用し、モータを流れる電気の測定値に変化(ピーク値)が生じる。この変化を検知手段が検知することで、ワークの加工異常を検知することが可能となる。
本発明によれば、加工装置をコンパクトに構成することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の加工装置の実施の一形態の一部を示す斜視図である。図2は、この加工装置を他の方向から見た斜視図である。この加工装置10は、円錐に沿った外周面を有するワークを超仕上げ加工するための装置であり、本実施形態では、ワークが、円すいころ軸受の転動体として用いられる円すいころ7である場合について説明する。この加工装置10は、回転する円すいころ7に対して砥石11を押し付けながら振動させて、円すいころ7の外周面8を超仕上げ加工する。砥石11を振動させる方向は、円すいころ7の外周面8の砥石11との接触部における母線に平行な方向である。
図1は、本発明の加工装置の実施の一形態の一部を示す斜視図である。図2は、この加工装置を他の方向から見た斜視図である。この加工装置10は、円錐に沿った外周面を有するワークを超仕上げ加工するための装置であり、本実施形態では、ワークが、円すいころ軸受の転動体として用いられる円すいころ7である場合について説明する。この加工装置10は、回転する円すいころ7に対して砥石11を押し付けながら振動させて、円すいころ7の外周面8を超仕上げ加工する。砥石11を振動させる方向は、円すいころ7の外周面8の砥石11との接触部における母線に平行な方向である。
この加工装置10は、円すいころ7の外周面8に接触させる前記砥石11の他に、円すいころ7用の載置部27、移動ユニット24、振動機構25、及び加圧機構26を備えている。本実施形態の加工装置10は、更に、移動ユニット24とバランスさせるカウンタウエイト30(図2参照)を備えている。加工装置10は、フレーム19a,19bを備えており、フレーム19bに、移動ユニット24、振動機構25、加圧機構26、及びカウンタウエイト30が搭載されている。
載置部27は、一対のローラ28,29を有している。ローラ28,29は、自身の中心線回りに図外のモータにより回転駆動する。ローラ28,29の上に円すいころ7は載った状態となり、ローラ28,29が回転することで、円すいころ7を、円すいころ7の中心回りに回転させると共に、この円すいころ7を支持することができる。そして、超仕上げ加工の際、ローラ28,29上の円すいころ7に対して砥石11を押し付けた状態とする。本実施形態では、ローラ28,29の回転速度は一定としている。
移動ユニット24は、板状のベース18を有している。ベース18は、ガイド15a,15bにより高さ方向(第1方向)に沿って往復直線移動可能として、フレーム19bに取り付けられている。そして、後にも説明するが、このベース18に振動機構25(の一部)が搭載された構成となっている。
図1において、振動機構25は、モータ39(図2参照)により回転する一対の偏心カム31,32、主往復動部材33、副往復動部材34、取付部材35、砥石台36、及びウエイト37を含む。
一対の偏心カム31,32は、モータ39の出力軸38に取り付けられているが、第1偏心カム21と第2偏心カム22とは回転位相が180度異なっている。
主往復動部材33は、ベース18に、ガイド17a,17bにより往復直線移動可能として支持されており、第1偏心カム21の回転運動が主往復動部材33の往復直線運動に変換される構成となっている。砥石台36は、取付部材35を介して、主往復動部材33に取り付けられている。砥石台36は、砥石11を保持する。
一対の偏心カム31,32は、モータ39の出力軸38に取り付けられているが、第1偏心カム21と第2偏心カム22とは回転位相が180度異なっている。
主往復動部材33は、ベース18に、ガイド17a,17bにより往復直線移動可能として支持されており、第1偏心カム21の回転運動が主往復動部材33の往復直線運動に変換される構成となっている。砥石台36は、取付部材35を介して、主往復動部材33に取り付けられている。砥石台36は、砥石11を保持する。
以上より、第1偏心カム21の回転により、主往復動部材33が矢印X1,X2方向に往復直線運動することにより、この主往復動部材33に搭載されている砥石11を振動させることができる。ガイド部17a,17bが主往復動部材33を移動可能として支持する方向が、砥石11の振動方向となる。
副往復動部材34は、ベース18に、ガイド16a,16bにより往復直線移動可能として支持されており、第2偏心カム22の回転運動が副往復動部材34の往復直線運動に変換される構成となっている。ウエイト37は、副往復動部材34に取り付けられている。副往復動部材34が矢印x1,x2方向に往復直線運動することにより、この副往復動部材34と一体となってウエイト37が往復直線運動する。
前記のとおり、第1偏心カム21と第2偏心カム22とは回転位相が180度異なっている。このため、第2偏心カム22によりカウンタウエイト23が往復直線運動することで、砥石11等を搭載する主往復動部材33の振動を打ち消すことが可能となる。
前記のとおり、第1偏心カム21と第2偏心カム22とは回転位相が180度異なっている。このため、第2偏心カム22によりカウンタウエイト23が往復直線運動することで、砥石11等を搭載する主往復動部材33の振動を打ち消すことが可能となる。
以上の構成を有する振動機構25により、砥石11を振動させることができる。砥石11の振動方向は、ベース18が移動可能となっている高さ方向(第1方向)と異なる前後方向(第2方向)となっている。なお、本実施形態では、前記高さ方向(第1方向)と、砥石11の振動方向となる前後方向(第2方向)とは、直交している。
そして、移動ユニット24が有しているベース18に、主往復動部材33、取付部材35、及び砥石台36を介して、砥石11が取り付けられていることから、この移動ユニット24(ベース18)は、砥石11を搭載している構成となり、そして、この移動ユニット24によって、砥石11を円すいころ7に対して接近及び離反させる高さ方向(第1方向)に移動可能とする。
そして、移動ユニット24が有しているベース18に、主往復動部材33、取付部材35、及び砥石台36を介して、砥石11が取り付けられていることから、この移動ユニット24(ベース18)は、砥石11を搭載している構成となり、そして、この移動ユニット24によって、砥石11を円すいころ7に対して接近及び離反させる高さ方向(第1方向)に移動可能とする。
加圧機構26は、フレーム19bに取り付けられている。加圧機構26は、砥石11を円すいころ7に対して押し付けるために、移動ユニット24(ベース18)に推力を付与する機能を有している。具体的に説明すると、加圧機構26は、アクチュエーター41と、このアクチュエーター41の動作を制御する制御部42とを有している。アクチュエーター41が有するロッド40の先端が、ベース18の一部18aに当接しており、アクチュエーター41の駆動により、ロッド40がベース18を押し下げることができる。
フレーム19aの上部には、滑車14が取り付けられており、この滑車14に可撓部材としてワイヤー13が掛けられている。このワイヤー13の一端にベース18が取り付けられており、他端にカウンタウエイト30が取り付けられている。カウンタウエイト30は、高さ方向に移動可能としてフレーム19bに取り付けられている。カウンタウエイト30は、移動ユニット24と重量に関してバランスするために設けられているが、カウンタウエイト30の重量は、ベース18及びベース18に搭載されている各部材の総重量よりも僅かに大きく設定されている。このため、カウンタウエイト30により、ベース18を高さ方向上方に持ち上げようとする力(弱い力)が作用するが、アクチュエーター41のロッド40がベース18に当接することで、ベース18を静止させている。なお、カウンタウエイト30と移動ユニット24とは略バランスしていることから、砥石11を円すいころ7に対して押し付けるために、アクチュエーター41によりベース18を高さ方向下方に押し下げる力は小さくて済む。このため、アクチュエーター41の出力は小さいものとすることができる。
アクチュエーター41は、モータ43を有しており、このモータ43は、砥石11を円すいころ7に対して押し付けるための推力の発生源となる。本実施形態のモータ43は、サーボモータであり、アクチュエーター41は、ボールねじ機構を有する。サーボモータ43によりボールねじ機構が動作し、ロッド40を高さ方向に沿って進退移動させる。そして、この動作が、制御部42によって制御されて行われる。つまり、制御部42はサーボモータ43を制御し、サーボモータ43によりアクチュエーター41は動作する。
制御部42は、プログラマブルロジックデバイス等からなる。制御部42の具体的な機能について説明する。制御部42は、サーボモータ43の回転位置(回転数)を制御することで、アクチュエーター41のロッド40の進退位置を調整することができ、また、サーボモータ43の出力(トルク)を制御することで、ロッド40がベース18を押す力を調整することができる。つまり、制御部42は、サーボモータ43を制御してアクチュエーター41(ロッド40)の動作ストローク、及び、砥石11を円すいころ7に対して押し付けるための推力の調整を行う機能を有している。
以上のように構成された加工装置10によって行われる円すいころ7の超仕上げ加工について説明する。なお、加工装置10の各部(モータ39、サーボモータ43)の動作は、制御部42から送信される制御信号に基づく。図3は、超仕上げ加工を行う加工装置10の動作を示すフロー図である。なお、以下において、特に主体を明記しない処理は制御部42により行われる処理である。
加工対象品となる円すいころ7がローラ28,29上に搬入されると(ステップS1)、円すいころ7の加工作業の準備として、その上方の初期位置にあった砥石11を、円すいころ7に接近させる動作を行う(ステップS2)。このために、アクチュエーター41を動作させ、カウンタウエイト30による力に抗して、ベース18を降下させる。この際、制御部42は、サーボモータ43の回転位置(回転数)の制御を行い(第1の制御)、ロッド40の前進ストロークを管理する。そして、砥石11が円すいころ7に接近した位置(以下、接近位置という)までこの制御を行う。なお、本実施形態の前記接近位置は、砥石11は円すいころ7に接触するが円すいころ7に対して押し付け力を付与しない程度の位置である。
そして、砥石11が前記接近位置に到達すると、制御部42は、サーボモータ43の回転を継続すると共に、サーボモータ43のトルクの制御を行う(第2の制御)。この制御は、円すいころ7に対する砥石11の接触力が所定の値となるまで行われ、これにより、砥石11を円すいころ7に所定の接触力で押し付けることができる。
このように、制御部42は、円すいころ7の加工作業の準備として、サーボモータ43の回転位置制御(第1の制御)を行うことで円すいころ7に対して砥石11を所定の接近位置とする制御を行い、この砥石11が接近位置に達するとサーボモータ43のトルク制御(第2の制御)に切り替える。
なお、従来(図4参照)、円すいころWに対する砥石93の位置決めを行う第2シリンダ98と、円すいころWに対して砥石93を押し付ける第1シリンダ97とは別であったが、本実施形態の加工装置10では、円すいころ7に対する砥石11の位置決め及び押し付けを、一つのアクチュエーター41により実現している。つまり、円すいころ7に対する砥石11の位置決めは、従来、円すいころWに砥石93を押し付ける機構とは別の機構により行っていたが、本実施形態によれば、円すいころ7に砥石11を押し付けるためのアクチュエーター41により実現できる。このため、加工装置10の簡素化が可能となる。
そして、本実施形態では、円すいころ7の加工作業の準備として、前記のとおり、砥石11が円すいころ7に接近するとサーボモータ43のトルク制御(第2の制御)が、制御部42によって行われる。従来(図4参照)、砥石93の加圧を第1シリンダ97のシリンダ発生圧により制御していたが、本実施形態では、サーボモータ43のトルク制御により砥石11の加圧制御が行われる。
そして、図3に戻って、超仕上げ加工を行う加工装置10の動作について説明すると、砥石11を円すいころ7に押し付けた状態で、ローラ28,29が回転することでこの円すいころ7を回転させ、更に、この動作に併せて、前記振動機構25による砥石11の振動を開始させる(ステップS3)。これにより、円すいころ7の外周面8の超仕上げ加工が行われる。
この加工が所定時間について行われると、砥石11の振動を停止させ(ステップS4)、アクチュエーター41を作動させて砥石11を前記初期位置へと上昇させる(ステップS5)。この際、制御部42は、アクチュエーター41のサーボモータ43の回転位置(回転数)の制御を行い、ロッド40の後退ストロークを管理することで、砥石11を前記初期位置に戻すことができる。そして、回転が停止しているローラ28,29から、加工を終えた円すいころ7が搬出される(ステップS6)
また、この加工装置10では、円すいころ7の超仕上げ加工の際(前記ステップS3〜S4)、アクチュエーター41の推力により円すいころ7に対して砥石11を押し付けた状態にある。そこで、本実施形態の加工装置10は、円すいころ7の加工異常を検知する検知手段44を備えており(図1、図2参照)、この検知手段44は、アクチュエーター41のサーボモータ43に流れる電気の測定値に基づいて、加工異常を検知する。なお、本実施形態では前記測定値は、サーボモータ43に流れる電流値であるが、抵抗値等のその他の値であってもよい。検知手段44は、計測器(本実施形態では電流計)44aと、この計測器44aによる測定値を判定する判定部44bとを有しており、本実施形態では、判定部44bは制御部42の機能の一部として構成されている。
この検知手段44の機能の具体例について説明する。例えば、円すいころ7の超仕上げ加工の途中に、砥石11の欠けが発生した場合、その際に生じる衝撃が、砥石台36からベース18を通じて、アクチュエーター41のサーボモータ43に負荷(衝撃力)として作用し、サーボモータ43を流れる電流値(計測器44aによる測定値)に変化が生じる。そこで、サーボモータ43を流れる電流値に関して、定常時の電流値から急激に大きくなっている電流値(ピーク値)が、判定部44bによって求められる。
または、例えば砥石11が脱落すると、円すいころ7を押し付ける推力が急激に低下し、サーボモータ43における回転トルク値が降下する。この回転トルク値の低下は、サーボモータ43を流れる電流値に影響を与える。このため、計測器44aにより計測された電流値がしきい値を下回る場合、判定部44bは、加工異常を検知することが可能となる。加工異常が検知されると、判定部44bによって、その情報を加工装置10の管理者(作業者)へ、例えば画像等によりモニタを通じて報知するための処理が行われる。
または、例えば砥石11が脱落すると、円すいころ7を押し付ける推力が急激に低下し、サーボモータ43における回転トルク値が降下する。この回転トルク値の低下は、サーボモータ43を流れる電流値に影響を与える。このため、計測器44aにより計測された電流値がしきい値を下回る場合、判定部44bは、加工異常を検知することが可能となる。加工異常が検知されると、判定部44bによって、その情報を加工装置10の管理者(作業者)へ、例えば画像等によりモニタを通じて報知するための処理が行われる。
以上より、砥石11により円すいころ7の加工を行っている間に、検知手段44は、サーボモータ43に流れる電流値の変化を検知することで、円すいころ7の加工異常を検知することが可能となる。なお、従来では、加工中においてその異常を検知することはできず、加工後に外観検査は必須であるが、本実施形態の場合、この外観検査を省略することも可能である。
ここで、砥石11を交換した場合の砥石11の位置設定について説明する。砥石11を交換した場合、円すいころ7に対する砥石11の位置が、交換前と変化することから、超仕上げ加工のために円すいころ7に対する砥石11の位置についての再設定が必要となる。再設定の方法は、次のとおりである。
砥石11を交換した後、アクチュエーター41を動作させて初期位置にある砥石11を降下させ円すいころ7に対して前記接近位置とする。所望の接近位置が得られると、その砥石11の位置と、アクチュエーター41のサーボモータ43の回転位置(回転数)とを対応付けて、この回転位置(回転数)の情報を制御部42の記憶部(内部メモリ)に記憶させる。そして、接近位置にある状態からサーボモータ43を更に回転させ、円すいころ7に対するアクチュエーター41による砥石11の押し付け力を、サーボモータ43の回転トルクにより管理する。つまり、円すいころ7と砥石11との間に所望の接触力が生じていることが確認されると(推定)、サーボモータ43の電流値と回転トルクとは関連することから、その状態におけるサーボモータ43の電流値の情報を、制御部42の記憶部(内部メモリ)に記憶させる。このようにして、再設定が行われる。
再設定が行われると、その後、円すいころ7を次々と超仕上げ加工する際、制御部42は、前記記憶部に記憶されている情報を用いて、アクチュエーター41の動作制御を行う。すなわち、制御部42は、アクチュエーター41のサーボモータ43の回転位置(回転数)の制御を行い(回転数をカウントし)、記憶部に記憶されている回転位置(回転数)に達すると、サーボモータ43をトルク制御に切り換え、記憶部に記憶されている回転トルク(電流値)に達すると、サーボモータ43の回転を停止させる。つまり、サーボモータ43の回転位置制御(第1の制御)を行い、砥石11が接近位置に達すると、サーボモータ43のトルク制御(第2の制御)に切り替える。
これにより、砥石11を交換した後においても、アクチュエーター41により、円すいころ7に対して砥石11を所定の位置とすることができ、更に、所定の接触力で砥石11を円すいころ7に押し付けることができる。
これにより、砥石11を交換した後においても、アクチュエーター41により、円すいころ7に対して砥石11を所定の位置とすることができ、更に、所定の接触力で砥石11を円すいころ7に押し付けることができる。
以上の構成を備えている本実施形態の加工装置10の機能について説明する。
本実施形態の加工装置10が備えている加圧機構26は、砥石11を円すいころ7に対して押し付けるために、移動ユニット24(ベース18)に高さ方向に沿った方向の推力を付与する機能を備えており、そのために、加圧機構26は、サーボモータ43により動作するアクチュエーター41を有している。
そして、この加圧機構26が有している制御部42により、サーボモータ43が制御され、アクチュエーター41の動作ストロークを調整することにより、移動ユニット24(ベース18)の移動位置を調整することができる。これにより、アクチュエーター41を用いて円すいころ7対して砥石11を接近させて位置決めすることが可能となる。更に、制御部42は、サーボモータ43を制御して、アクチュエーター41が移動ユニット24(ベース18)に付与する前記推力の調整を行う機能も有している。このため、アクチュエーター41を用いて円すいころ7に対する砥石11の接触力の調整が可能となる。
以上より、単一のアクチュエーター41によって、円すいころ7に対する砥石11の位置決め、及び、接触力の調整が可能となり、加工装置10のコンパクト化が可能となる。
本実施形態の加工装置10が備えている加圧機構26は、砥石11を円すいころ7に対して押し付けるために、移動ユニット24(ベース18)に高さ方向に沿った方向の推力を付与する機能を備えており、そのために、加圧機構26は、サーボモータ43により動作するアクチュエーター41を有している。
そして、この加圧機構26が有している制御部42により、サーボモータ43が制御され、アクチュエーター41の動作ストロークを調整することにより、移動ユニット24(ベース18)の移動位置を調整することができる。これにより、アクチュエーター41を用いて円すいころ7対して砥石11を接近させて位置決めすることが可能となる。更に、制御部42は、サーボモータ43を制御して、アクチュエーター41が移動ユニット24(ベース18)に付与する前記推力の調整を行う機能も有している。このため、アクチュエーター41を用いて円すいころ7に対する砥石11の接触力の調整が可能となる。
以上より、単一のアクチュエーター41によって、円すいころ7に対する砥石11の位置決め、及び、接触力の調整が可能となり、加工装置10のコンパクト化が可能となる。
また、本実施形態では、移動ユニット24は、固定部となるフレーム19bに対して高さ方向(第1方向)に移動可能であるベース(第1可動部)18と、前後方向に往復移動する主往復動部材(第2可動部)33とを有している。主往復動部材33は、前後方向(第2方向)に移動可能としてベース18に取り付けられており、振動機構25の偏心カム21の回転により前後方向に往復移動する。
そして、砥石11は、砥石台36等を介してこの主往復動部材33に搭載されており、アクチュエーター41は、ベース18を押し下げることで砥石11を円すいころ7に対して接近させる構成となっている。
そして、砥石11は、砥石台36等を介してこの主往復動部材33に搭載されており、アクチュエーター41は、ベース18を押し下げることで砥石11を円すいころ7に対して接近させる構成となっている。
この構成によれば、振動機構25の偏心カム21の回転により主往復動部材33を往復移動させることで砥石11を振動させることができる。そして、アクチュエーター41は、この主往復動部材33が取り付けられているベース18を押すことで砥石11を円すいころ7に対して接近させ、押し付けることができる。
つまり、アクチュエーター41は、振動機構25により振動する部材から除かれている。このため、振動する部分のボリュームが小さくなり、振動機構25が有するモータ39を容量の小さいものとすることができる。また、振動する部分のボリュームが小さくなることで、加工装置10全体として、不要な振動の発生を抑制することが可能となる。
つまり、アクチュエーター41は、振動機構25により振動する部材から除かれている。このため、振動する部分のボリュームが小さくなり、振動機構25が有するモータ39を容量の小さいものとすることができる。また、振動する部分のボリュームが小さくなることで、加工装置10全体として、不要な振動の発生を抑制することが可能となる。
また、本実施形態の加工装置10は、振動機構25の一部(モータ39以外)を搭載する移動ユニット24とバランスさせるカウンタウエイト30を備えていることから、アクチュエーター41の出力は小さくて済み、アクチュエーター41の小型化が可能となる。
また、このカウンタウエイト30により、アクチュエーター41を用いた移動ユニット24の移動位置及び推力の調整を行いやすい構成となる。
また、このカウンタウエイト30により、アクチュエーター41を用いた移動ユニット24の移動位置及び推力の調整を行いやすい構成となる。
さらに、カウンタウエイト30を移動ユニット24とバランスさせることによって、検知手段44による円すいころ7の加工異常の検知精度を向上させることができる。つまり、加工異常により砥石11に入力される力(衝撃力)は小さいが、砥石11を搭載する移動ユニット24は、カウンタウエイト30によりバランスされていることで、この小さい力(衝撃力)が、砥石11からベース18を伝わって、アクチュエーター41(ロッド40)に伝わりやすい。そして、この小さい力により、アクチュエーター41における負荷変動が発生する。そして、この負荷変動は、サーボモータ43の回転トルクに影響を与え、この回転トルクと関連するサーボモータ43の電流値に変動が生じる。したがって、検知手段44(判定部44b)は、この変動を検出することが容易となる。
また、本発明の加工装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、振動機構25は、図示した構成以外であってもよい。
また、前記実施形態では、超仕上げ加工を行う対象となるワークを、円すいころ7とする場合について説明したが、ワークはその他のものであってもよく、例えば、転がり軸受の外輪であってもよく、この場合、外輪の軌道面を超仕上げ加工する。
また、前記実施形態では、超仕上げ加工を行う対象となるワークを、円すいころ7とする場合について説明したが、ワークはその他のものであってもよく、例えば、転がり軸受の外輪であってもよく、この場合、外輪の軌道面を超仕上げ加工する。
7:円すいころ(ワーク) 10:加工装置 11:砥石
18:ベース(第1可動部) 24:移動ユニット 25:振動機構
26:加圧機構 27:載置部 30:カウンタウエイト
41 アクチュエーター 42 制御部
43 サーボモータ(アクチュエーターのモータ) 44検知手段
18:ベース(第1可動部) 24:移動ユニット 25:振動機構
26:加圧機構 27:載置部 30:カウンタウエイト
41 アクチュエーター 42 制御部
43 サーボモータ(アクチュエーターのモータ) 44検知手段
Claims (6)
- ワークを載置する載置部と、前記ワークに接触させる砥石と、前記砥石を搭載し当該砥石を前記ワークに対して接近及び離反させる第1方向に移動可能である移動ユニットと、前記砥石を前記第1方向と異なる第2方向に沿って振動させる振動機構と、前記砥石をワークに対して押し付けるために前記移動ユニットに推力を付与する加圧機構と、を備え、
前記加圧機構は、前記推力の発生源となるモータを含み当該モータにより動作するアクチュエーターと、前記モータを制御して前記アクチュエーターの動作ストローク及び前記推力の調整を行う制御部と、を有している加工装置。 - 前記制御部は、前記ワークの加工作業の準備として、前記砥石が前記ワークに接近すると前記モータのトルク制御を行う請求項1に記載の加工装置。
- 前記制御部は、前記ワークの加工作業の準備として、前記モータの回転位置制御を行うことで前記ワークに対して前記砥石を所定の接近位置とする制御を行い、前記砥石が前記接近位置に達すると前記モータのトルク制御に切り替える請求項1に記載の加工装置。
- 前記移動ユニットは、固定部に対して前記第1方向に移動可能である第1可動部と、前記第2方向に移動可能として前記第1可動部に取り付けられ前記振動機構により当該第2方向に往復移動する第2可動部と、を有し、
前記砥石は、前記第2可動部に搭載されており、
前記アクチュエーターは、前記第1可動部を押すことで前記砥石を前記ワークに対して接近させる
請求項1〜3のいずれか一項に記載の加工装置。 - 前記移動ユニットとバランスさせるカウンタウエイトを備えている請求項1〜4のいずれか一項に記載の加工装置。
- 前記アクチュエーターの前記モータに流れる電気の測定値に基づいて、前記ワークの加工異常を検知する検知手段を更に備えている請求項1〜5のいずれか一項に記載の加工装置。
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JP2020075344A (ja) * | 2018-09-14 | 2020-05-21 | アクロン・スペシャル・マシナリー・インコーポレイテッドAkron Special Machinery Incorporated | 平衡化されたタイヤ輪郭生成マシン |
-
2015
- 2015-01-23 JP JP2015011211A patent/JP2016135520A/ja active Pending
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