JP2018024026A - 心押台 - Google Patents

Abstract

【課題】同一の心押台において、ワークの加工条件（ワークの各研削工程）に対応して、ワークに対する心押台センタの押付け力を変更可能とすることである。【解決手段】心押台４０は、センタ軸線ＳＪ方向に往復移動可能に案内支持されるラム１４４と、ラムと一体にセンタ軸線方向に往復移動するスピンドル１４２と、スピンドルの一端に設けられた心押台センタ４２と、スピンドルを回転駆動する回転駆動モータ１４３と、ラムに対して往復移動可能に案内支持される連結板１５０と、ラムおよび連結板の間に配置される第１バネ１５８および第２バネ１５９と、を備えている。連結板は、第１バネをラムに対して押圧しかつ第２バネをラムに対して押圧しない第１押圧範囲と、第１バネおよび第２バネをともにラムに対して押圧する第２押圧範囲と、を移動する。【選択図】図２

Description

本発明は、心押台に関する。

特許文献１に開示された研削盤においては、相対向する主軸台センタと心押台センタによって、円柱状のワークの両端部がそれぞれ支持されている。心押台センタは、主軸台のセンタの側に押付けられている。この押付け状態の下、両センタは回転駆動される。両センタが回転駆動されると、ワークは、両センタとの摩擦力によって回転する。このように両センタによってワークを回転駆動するタイプの研削盤においては、例えばワークの外周面の一部に駆動金具を取付けて、この駆動金具によってワークを回転させるタイプの研削盤とは異なり、ワークの外周面をその両端に亘って研削できる。

特許文献１に開示された研削盤の心押台は、ワークに対して心押台センタを押付けるためのセンタ加圧装置を備えている。センタ加圧装置には圧縮バネが設けられている。この圧縮バネの伸縮量に応じた弾性力が心押台センタの押付け力となる。圧縮バネは、伸縮量を調節可能に設けられている。圧縮バネの伸縮量を変更することで、ワークに対する心押台センタの押付け力が変更される。

ところで、ワークの研削時に必要とされる心押台センタの押付け力は、ワークの加工条件（ワークの各研削工程）によって異なる。例えば粗研削の場合、ワークは高速で回転され、かつ、ワークに対して砥石は高速で切り込まれる。この条件に対応してワークを回転支持するためには、ワークは両センタによって強く支持される必要がある。そのため、粗研削では、ワークに対する心押台センタの押付け力は大きく設定される。これに対して、ワークの仕上げ研削においては、ワークは低速で回転され、かつ、ワークに対して砥石は低速で切り込まれる。ワークの仕上げ研削においては、ワークの加工精度を向上させるため、ワークはたわみを抑えて支持される。そのため、ワークに対する心押台センタの押付け力は、粗研削時に比べて小さく設定される。

特開２０１３−２２０４９８号公報

特許文献１に開示された研削盤の心押台のように、バネの伸縮量の変更のみによって、ワークに対する心押台センタの押付け力を変更する場合、例えば粗研削あるいは仕上げ研削に対応して心押台センタの押付け力を大きくあるいは細かく変更するとき、両立は困難である。そのため、従来は、各研削工程専用の研削盤をそれぞれ用意し、それぞれの研削盤の心押台に、各工程に対応したバネ力（バネ定数）を備えた圧縮バネを装着していた。しかしこの場合、研削盤が複数台必要であり、コストアップを招く。

本発明の課題は、同一の心押台において、ワークの加工条件（ワークの各研削工程）に対応して、ワークに対する心押台センタの押付け力を変更可能とすることである。

上記の課題を解決するため、本発明はつぎの手段をとる。

本発明の第１の発明は、心押台センタをセンタ軸線方向にワークの一端に押付けてワークの一端を支持する心押台であって、心押台本体と、心押台本体によってセンタ軸線方向に往復移動可能にかつセンタ軸線まわりに回転不能に案内支持されるラムと、ラムによってセンタ軸線まわりに回転可能に支持され、かつ、ラムと一体にセンタ軸線方向に往復移動するスピンドルと、スピンドルの一端に設けられ、ワークに形成されたセンタ穴に係合する心押台センタと、スピンドルの他端に連結され、スピンドルを回転駆動する回転駆動モータと、センタ軸線方向に往復移動可能に案内支持される連結板と、センタ軸線方向においてラムおよび連結板の間に互いに並列に配置される第１バネおよび第２バネと、連結板をセンタ軸線方向に移動させる連結板駆動装置と、ワークの長さに対応して予め設定される第１バネおよび第２バネの押圧量に応じて、連結板の位置を制御する制御装置と、を備えている。連結板には、心押台センタがワークを支持した状態でラムに対してセンタ軸線方向に往復移動する可動範囲が設定されている。可動範囲は、第１バネをラムに対して押圧しかつ第２バネと連結板との間に隙間を有して第２バネをラムに対して押圧しない第１押圧範囲と、第１バネおよび第２バネをともにラムに対して押圧する第２押圧範囲と、を有する。

本発明の第２の発明は、第１発明に記載された心押台であって、第２バネのバネ定数は、第１バネのバネ定数よりも大きい。

本発明の第３発明は、第１発明または第２発明に記載された心押台であって、第１バネおよび第２バネは、スピンドルの外周において、同軸かつ２重に配置されている。第１バネは、第２バネの内周側に位置している。連結板には、円筒状の調整部材が、センタ軸線方向に位置調節可能に螺合されている。第１バネと調整部材との間には、スラストベアリングが配置されている。

第１発明においては、連結板を第１押圧範囲に配置したときには、第１バネのみがラムに対して押付けられ、連結板を第２押圧範囲に配置したときには、第１バネおよび第２バネの双方がラムに対して押付けられる。したがって、連結板の位置に応じて、心押台センタに押付け力を与えるバネの数が変更される。これによって、同一の心押台において、ワークの粗研削と仕上げ研削とに対応してワークに対する心押台センタの押付け力、及び押付け力の変化率を変更できる。

第２発明においては、第１バネおよび第２バネのバネ定数が互いに異なる。例えば粗研削の場合には、ワークに対する心押台センタの押付け力は大きく設定される。そのため、少しの伸縮量で大きな弾性力を発揮できる大きなバネ定数のバネが好ましい。これに対して、仕上げ研削の場合、ワークに対する心押台センタの押付け力は小さく設定される。これに伴い、仕上げ研削の場合、バネの伸縮量の誤差に起因して心押台センタの押付け力が大きくなってしまうことを避けるため、バネの伸縮量に対してバネの弾性力が変化し難い小さなバネ定数のバネが好ましい。第２発明においては、異なるバネ定数のバネを組み合わせているため、各研削工程に対応した心押台センタの押付け力を設定できる。

第３発明においては、連結板に対する調整部材のねじ込み量を変更することで、調節部材をセンタ軸線方向に位置調節できるとともにスラストベアリングを介して第１バネの位置をセンタ軸線方向に調節できる。これによって、第２バネと連結板との間の隙間を自由に変更でき、第１押圧範囲を自由に変更できる。また、スラストベアリングによって調整部材の回転が第１バネに伝わらないので、隙間（第１押圧範囲）の調整が細かく容易に行える。

研削盤を上方から視た平面図である。 心押台を上方から視た断面図である。 図２のIII-III矢視方向の断面図である。 図２のIV領域の拡大図である。 押圧部の変位量とセンタの押付け力との関係を表した図である。 変位量テーブルの例を表した図である。 制御装置の処理手順を表したフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。なお、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸が記載されている図では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸方向は鉛直上方を示し、Ｚ軸方向は後述する砥石５５がワークＷに切り込む水平方向を示し、Ｘ軸方向は後述する心押台センタ４２の中心軸線であるセンタ軸線ＳＪと平行な水平方向を示している。

まず、研削盤２の全体構成を図１によって説明する。研削盤２は、ベッド１０、テーブル２０、主軸台３０、心押台４０、砥石台５０等を備えている。ベッド１０は、平面視において略Ｔ字状に構成されている。ベッド１０には、Ｘ軸方向に沿って延びるＸ軸案内面１２が設けられている。またベッド１０には、Ｚ軸方向に沿って延びるＺ軸案内面１５が設けられている。

砥石台５０は、ベッド１０に載置され、Ｚ軸案内面１５に静圧案内支持されて、Ｚ軸方向に沿って往復移動可能である。砥石台５０は、砥石台駆動モータ５０Ｍの回転に応じてＺ軸方向に沿って移動する。制御装置８０から砥石台駆動回路５０Ｐに位置速度指令が与えられ、位置速度指令に応じた駆動電流が砥石台駆動モータ５０Ｍに供給されるようになっている。砥石台駆動モータ５０Ｍの回転は、砥石台エンコーダ５０Ｅで検知され、砥石台駆動回路５０Ｐに伝達される。砥石台駆動回路５０Ｐによって砥石台駆動モータ５０Ｍのフィードバック制御がなされる。

砥石台５０には、Ｘ軸方向に平行な砥石回転軸線５５Ｊ回りに回転自在に支持された砥石軸５４と、砥石モータ５５Ｍと、が設けられている。砥石軸５４の一端には砥石５５が取り付けられ、砥石軸５４の他端には小径プーリ５２が取り付けられている。砥石モータ５５Ｍには大径プーリ５１が取り付けられている。大径プーリ５１と小径プーリ５２には、動力伝達用のベルト５３が掛けられている。制御装置８０から砥石駆動回路５５Ｐに砥石５５を所定の回転数で回転させる回転数指令が与えられ、回転数指令に応じた駆動電流が砥石モータ５５Ｍに供給されるようになっている。砥石モータ５５Ｍの回転に応じて、砥石５５が砥石軸５４と一体に砥石回転軸線５５Ｊ回りに回転する。

テーブル２０は、ベッド１０に載置され、Ｘ軸案内面１２に静圧案内支持されて、Ｘ軸方向に沿って往復移動可能である。テーブル２０は、テーブル駆動モータ２０Ｍの回転に応じてＸ軸方向に沿って移動する。制御装置８０からテーブル駆動回路２０Ｐに位置速度指令が与えられ、位置速度指令に応じた駆動電流がテーブル駆動モータ２０Ｍに供給されるようになっている。テーブル駆動モータ２０Ｍの回転は、テーブルエンコーダ２０Ｅで検知され、テーブル駆動回路２０Ｐに伝達される。テーブル駆動回路２０Ｐによってテーブル駆動モータ２０Ｍのフィードバック制御がなされる。テーブル２０において、Ｘ軸方向の一端には主軸台３０が固定され、他端には心押台４０が固定されている。

主軸台３０は、センタ軸線ＳＪを中心軸線とする主軸台センタ３２と、主軸台センタ３２をセンタ軸線ＳＪまわりに回転させる主軸３１と、主軸３１を回転駆動する主軸モータ３１Ｍ等を備えている。主軸台センタ３２は、筒状のワークＷの一端を支持している。詳細には、主軸台センタ３２は、ワークＷの端面に形成されたセンタ穴に係合している。制御装置８０から主軸駆動回路３１Ｐに主軸３１を所定の回転数で回転させる回転数指令が与えられ、回転数指令に応じた駆動電流が主軸モータ３１Ｍに供給されるようになっている。

心押台４０は、センタ軸線ＳＪを中心軸線とする心押台センタ４２を備えている。心押台センタ４２は、ワークＷの一端を支持している。詳細には、心押台センタ４２は、ワークＷの端面に形成されたセンタ穴Ｗａ（図２参照）に係合している。心押台センタ４２は、後で詳しく説明するとおり、センタ穴Ｗａに押付けられており、かつ、センタ軸線ＳＪまわりに回転駆動される。両センタ３２，４２が回転駆動されると、ワークＷは両センタ３２，４２との摩擦によってセンタ軸線ＳＪまわりに回転する。なお、両センタ３２，４２は同期して回転する。

心押台４０について詳述する。心押台４０は、図２に示すように、心押台本体１４０と、ラム１４４と、ラム延長体１４６と、心押台センタ４２と、スピンドル１４２と、回転駆動モータ１４３と、第１バネ１５８および第２バネ１５９と、連結板１５０と、連結板駆動装置１６０と、を備えている。なお、以下の説明においては、心押台４０において主軸台３０と対向する側を主軸台サイドＭ１、主軸台サイドＭ１とは反対側を主軸台反対サイドＭ２と記す。主軸台サイドＭ１と主軸台反対サイドＭ２とはそれぞれ、センタ軸線ＳＪ方向の一方側と他方側である。

心押台本体１４０は、テーブル２０（図１参照）に固定されている。この心押台本体１４０に対して、筒状のラム１４４がセンタ軸線ＳＪ方向に貫通されている（図２参照）。ラム１４４の中心軸線は、センタ軸線ＳＪに一致している。ラム１４４の外周面は、心押台本体１４０によってセンタ軸線ＳＪ方向に往復移動可能にかつセンタ軸線ＳＪまわりに回転不能に案内支持されている。

ラム１４４の内周面には、図２に示すように、スピンドル１４２と干渉しない径に設定されたラム小径部１４４ａが形成されている。ラム小径部１４４ａは、センタ軸線ＳＪ方向において、ラム１４４の中央近傍に配置されている。ラム小径部１４４ａに対して、主軸台反対サイドＭ２には、ラム小径部１４４ａよりも径の大きいラム中径部１４４ｂと、ラム中径部１４４ｂよりも径の大きいラム大径部１４４ｃと、が順に形成されている。ラム小径部１４４ａとラム中径部１４４ｂとの段差面は、後述する第１バネ１５８の端面を受け止めるラム第１受け部１４４ｄを構成している。ラム中径部１４４ｂとラム大径部１４４ｃとの段差面は、後述する第２バネ１５９の端面を受け止めるラム第２受け部１４４ｅを構成している。ラム小径部１４４ａに対して、主軸台サイドＭ１には、ラム小径部１４４ａよりも径の大きい主軸側大径部１４４ｆが形成されている。

スピンドル１４２は、ラム１４４の内部に配置されている。スピンドル１４２の中心軸線は、センタ軸線ＳＪに一致している。スピンドル１４２において、ラム１４４の主軸側大径部１４４ｆに対応する部位には、ナット２１０、２つのラジアルべアリング２２０、間座２３０、及び２つのラジアルベアリング２４０、が主軸台サイドＭ１に向けて順に装着されている。スピンドル１４２は、各ベアリング２２０，２４０を介して、主軸側大径部１４４ｆによってセンタ軸線ＳＪまわりに回転可能に支持されている。スピンドル１４２の一端には、心押台センタ４２が固定されている。スピンドル１４２の他端には、カップリング３００を介して、回転駆動モータ１４３のシャフト１４３ａが連結されている。心押台センタ４２は、主軸台サイドＭ１に位置している。

回転駆動モータ１４３は、スピンドル１４２を回転駆動する。制御装置８０からスピンドル駆動回路１４３Ｐにスピンドル１４２を所定の回転数で回転させる回転数指令が与えられ、回転数指令に応じた駆動電流が回転駆動モータ１４３に供給されるようになっている。回転駆動モータ１４３は、ラム延長体１４６を介してラム１４４と一体とされている。

ラム延長体１４６は、結合板１４８を介してラム１４４に固定されている。結合板１４８は、図示しないボルトを介してラム１４４に固定されている。ラム延長体１４６は、連結板１５０の押圧部１５２（後述参照）を周方向（センタ軸線ＳＪまわりの周方向）に取り囲む周壁部１４６ａ（図３参照）と、周壁部１４６ａを主軸台反対サイドＭ２において塞ぐ底壁部１４６ｂ（図２参照）と、を備えている。底壁部１４６ｂには、回転駆動モータ１４３が固定されている。周壁部１４６ａには、連結板１５０をラム延長体１４６の内外に亘って配置するための開口部１４６ｃが設けられている。ラム延長体１４６と、回転駆動モータ１４３と、スピンドル１４２と、心押台センタ４２は、ラム１４４と一体にセンタ軸線ＳＪ方向に往復移動する。

連結板１５０は、図２，３に示すように、押圧部１５２と、押圧部１５２から径方向（センタ軸線まわりの径方向）の一方側に延長された延長部１５４と、を備えている。押圧部１５２は、ラム延長体１４６の内部に配置されている。延長部１５４は、ラム延長体１４６の外部に配置されている。延長部１５４は、後述する連結板駆動装置１６０と結合されている。押圧部１５２と延長部１５４とは一体である。

押圧部１５２には、図２に示すように、連結板環状部１５２ａと連結板円環部１５２ｂとが形成されている。連結板環状部１５２ａは、センタ軸線ＳＪを中心とした環状部であり、ラム大径部１４４ｃと同径である。連結板円環部１５２ｂは、連結板環状部１５２ａにおける主軸台反対サイドＭ２の端部から径方向（センタ軸線ＳＪまわりの径方向）内方に張り出している。連結板円環部１５２ｂは、ラム第２受け部１４４ｅと周方向（センタ軸線ＳＪまわりの周方向）に亘って相対向している。連結板円環部１５２ｂとラム第２受け部１４４ｅとの間には、後で説明する第２バネ１５９が配置されている。

押圧部１５２には、図２に示すように、円筒状の調節部材１５５が設けられている。調節部材１５５の中心軸線は、センタ軸線ＳＪと一致している。調節部材１５５は、押圧部１５２に対して、センタ軸線ＳＪ方向に位置調節可能に螺合されている。調整部材１５５は、ロックボルト４００によってロックされている。調節部材１５５には、主軸台サイドＭ１側の端面でセンタ軸線ＳＪ方向に円形溝部１５５ａ（図４参照）が形成されている。円形溝部１５５ａは、センタ軸線ＳＪを中心として同心円状に設けられた内周壁１５５ａ１および外周壁１５５ａ２と、内周壁１５５ａ１および外周壁１５５ａ２を主軸台反対サイドＭ２においてつなぐ底壁部１５５ａ３と、を備えている。円形溝部１５５ａには、スラストベアリング１５６が配置されている。円形溝部１５５ａ（の底壁部１５５ａ３）は、図２に示すように、ラム第１受け部１４４ｄと周方向（センタ軸線ＳＪまわりの周方向）に亘って相対向している。円形溝部１５５ａとラム第１受け部１４４ｄとの間には、第１バネ１５８が配置されている。

第１バネ１５８および第２バネ１５９は、スピンドル１４２の外周（軸上）に同軸かつ二重で設けられた圧縮バネであり、センタ軸線ＳＪ方向に伸縮する。第１バネ１５８は第２バネ１５９に対して内周側に位置している。第１バネ１５８の両端部は、ラム第１受け部１４４ｄと、円形溝部１５５ａに設けられたスラストベアリング１５６と、にそれぞれ当接している。第２バネ１５９の一端は、ラム第２受け部１４４ｅに当接している。第２バネ１５９の他端と、連結板円環部１５２ｂと、の間には、隙間がある。第１バネ１５８の外周面は、ラム中径部１４４ｂによって保持されている。第２バネ１５９の外周面は、ラム大径部１４４ｃと連結板環状部１５２ａとによって保持されている。なお、図２に示す状態においては、押圧部１５２が後述する第１押圧範囲Ｒ１に位置している。

押圧部１５２には、図２，３に示すように、複数本のピン１５７がセンタ軸線ＳＪ方向に貫通されている。各ピン１５７の一端は、結合板１４８に固定されている。各ピン１５７によって、押圧部１５２がラム１４４に対してセンタ軸線ＳＪ方向に往復移動可能に案内支持されている。押圧部１５２は、ラム１４４に対してセンタ軸線ＳＪ方向に往復移動する可動範囲Ｒが設定されている。この可動範囲Ｒは、心押台センタ４２がワークＷの一端を支持した状態で、押圧部１５２がラム１４４に対して相対的に往復移動する範囲である。可動範囲Ｒについては、後で詳しく説明する。押圧部１５２は、可動範囲Ｒ内の位置に応じて、第１バネ１５８および第２バネ１５９をラム１４４に対して押圧する。両バネ１５８，１５９のラム１４４に対する押圧量は、連結板駆動装置１６０よってコントロールされる。なお、ラム１４４と心押台センタ４２とは、既に説明したとおり、一体とされている。したがって、ラム１４４に与えられる両バネ１５８，１５９の弾性力は、ワークＷに対する心押台センタ４２の押付け力となる。

連結板駆動装置１６０は、図２に示すように、センタ軸線ＳＪと平行に配置されたねじ軸１６４と、ねじ軸１６４に連結されてねじ軸１６４をその軸線まわりに回転駆動する連結板駆動モータ１６８と、ねじ軸１６４のねじ山に螺合しかつ連結板１５０の延長部１５４に固定されたナット１６２と、ナット１６２に対して径方向（センタ軸線ＳＪまわりの径方向）外方に配置されて延長部１５４をセンタ軸線ＳＪ方向に沿って貫通した円筒部材１７８と、円筒部材１７８に挿通された案内軸１８０と、を備えている。ねじ軸１６４の先端には、２つのラジアルベアリング１７２と、ナット１７４と、が順に装着されている。ねじ軸１６４は、ラジアルベアリグン１７２を介して、心押台本体１４０によって回転可能に支持されている。ねじ軸１６４は、カップリング１７６を介して、連結板駆動モータ１６８のシャフト１６８ａと連結されている。ねじ軸１６４は、当該ねじ軸１６４の軸線方向に移動不能で当該ねじ軸１６４の軸線まわりに回転可能である。案内軸１８０は心押台本体１４０に固定されている。案内軸１８０は、延長部１５４の移動を案内する。延長部１５４はセンタ軸線ＳＪ方向に移動する。

連結板駆動モータ１６８は、正逆両方向に回転可能である。連結板駆動モータ１６８を回転駆動すると、その回転方向に応じて、ナット１６２がねじ軸１６４に対して主軸台サイドＭ１または主軸台反対サイドＭ２に移動する。ナット１６２の移動に伴い、延長部１５４（連結板１５０）が主軸台サイドＭ１または主軸台反対サイドＭ２に移動する。制御装置８０から連結板駆動回路１６８Ｐに位置指令が与えられ、位置指令に応じた駆動電流が連結板駆動モータ１６８に供給されるようになっている。連結板駆動モータ１６８の回転は、連結板エンコーダ１６８Ｅで検知され、連結板駆動回路１６８Ｐに伝達される。連結板駆動回路１６８Ｐによって連結板駆動モータ１６８のフィードバック制御がなされる。制御装置８０は、ワークＷの長さに応じて、また、第１バネ１５８および第２バネ１５９のそれぞれのラム１４４に対する押圧量に応じて、連結板駆動モータ１６８を回転させて連結板１５０の位置を制御する。

可動範囲Ｒについて、図４を用いて説明する。図４では、可動範囲Ｒが連結板円環部１５２ｂを基準に示されている。可動範囲Ｒは、図４の実線で示す初期位置Ｐ１から、図４の二点鎖線で示す最大押圧位置Ｐ３まで、の範囲である。なお、初期位置Ｐ１と最大押圧位置Ｐ３との間には、図４の一点鎖線で示す中間押圧位置Ｐ２が設定されている。初期位置Ｐ１においては、第１バネ１５８および第２バネ１５９がともにラム１４４に対して押圧されておらず、第１バネ１５８および第２バネ１５９はともに弾性力を蓄えていない。初期位置Ｐ１においては、第２バネ１５９と連結板円環部１５２ｂとの間に隙間Ｋが設けられている。中間押圧位置Ｐ２においては、隙間Ｋが詰められている。ただし、第２バネ１５９は、ラム１４４に対して押圧されておらず、弾性力を蓄えていない。第１バネ１５８は、ラム１４４に対して押圧されており、弾性力を蓄えている。最大押圧位置Ｐ３においては、第１バネ１５８および第２バネ１５９の双方がラム１４４に対して押圧されており、両バネ１５８，１５９はともに弾性力を蓄えている。

初期位置Ｐ１と中間押圧位置Ｐ２との間は、図４に示すように、第１押圧範囲Ｒ１に設定されている。中間押圧位置Ｐ２と最大押圧位置Ｐ３の間は、第２押圧範囲Ｒ２に設定されている。第２押圧範囲Ｒ２は、第１押圧範囲Ｒ１よりも例えば長く設定されている。上述のとおり、押圧部１５２が第１押圧範囲Ｒ１に位置しているときには、第１バネ１５８のみがラム１４４に対して押圧される。このため、第１バネ１５８の弾性力のみがワークＷに対する心押台センタ４２の押付け力となる。これに対して、押圧部１５２が第２押圧範囲Ｒ２に位置しているときには、第１バネ１５８および第２バネ１５９の双方がラム１４４に対して押圧される。このため、第１バネ１５８および第２バネ１５９の双方の弾性力が心押台センタ４２の押付け力となる。

図５は、初期位置Ｐ１からの押圧部１５２の変位量（押圧部１５２の位置）と、ワークＷに対する心押台センタ４２の押付け力と、の関係を示している。初期位置Ｐ１からの押圧部１５２の変位量は、第１バネ１５８および第２バネ１５９のそれぞれのラム１４４に対する押圧量（第１バネ１５８および第２バネ１５９のそれぞれの圧縮量）と対応している。なお、押圧部１５２が第１押圧範囲Ｒ１に位置しているときには第２バネ１５９の押圧量（圧縮量）はゼロであるため、初期位置Ｐ１からの押圧部１５２の変位量に応じた第１バネ１５８および第２バネ１５９のそれぞれのラム１４４に対する押圧量（圧縮量）は互いに異なる。第１バネ１５８と第２バネ１５９とは、互いにバネ定数が異なり、オーダー単位で異なる弾性力を発揮する。第２バネ１５９のバネ定数は、第１バネ１５８のバネ定数よりも大きい。これに伴い、心押台センタ４２の押付け力は、第１押圧範囲Ｒ１において小さく、第２押圧範囲Ｒ２において大きい。また、押圧部１５２の変位量に対する心押台センタ４２の押付け力の変化率は、第１押圧範囲Ｒ１において小さく、第２押圧範囲Ｒ２において大きい。

図５には、仕上げ研削用押付け力Ｆ１が示されている。ワークＷの仕上げ研削においては、仕上げ研削用押付け力Ｆ１近傍の押付け力によってワークＷを支持することが好ましい。仕上げ研削用押付け力Ｆ１は、第１押圧範囲Ｒ１の第１押圧位置Ａ１と対応している。上述のとおり、第１押圧範囲Ｒ１においては、押圧部１５２の変位量に対する心押台センタ４２の押付け力の変化率が小さい。そのため、押圧部１５２の位置の誤差に起因して、心押台センタ４２の押付け力が目標値（仕上げ研削用押付け力Ｆ１）から大きく外れてしまうことが回避される。このため、第１押圧範囲Ｒ１は、心押台センタ４２の押付け力に精度が求められる仕上げ研削において好ましい。

図５には、粗研削用押付け力Ｆ２が示されている。ワークＷの粗研削においては、粗研削用押付け力Ｆ２近傍の押付け力によってワークＷを支持することが好ましい。粗研削用押付け力Ｆ２は、仕上げ研削用押付け力Ｆ１よりもオーダー単位で大きい。粗研削用押付け力Ｆ２は、第２押圧範囲Ｒ２の第２押圧位置Ａ２と対応している。上述のとおり、第２押圧範囲Ｒ２においては、押圧部１５２の変位量に対する心押台センタ４２の押付け力の変化率が大きい。そのため、押圧部１５２の位置を少し変化させるだけで、大きな押付け力を実現できる。このため、第２押圧範囲Ｒ２は、大きな押付け力が求められる粗研削において好ましい。

ところで、図４に示す初期位置Ｐ１と中間押圧位置Ｐ２と最大押圧位置Ｐ３とは、ラム１４４に対する相対位置である。心押台センタ４２がワークＷを支持していない（心押台センタ４２がワークＷから離れた位置にある）状態においては、押圧部１５２が初期位置Ｐ１に配置されており、押圧部１５２を主軸台サイドＭ１または主軸台反対サイドＭ２に移動させると、押圧部１５２はラム１４４に対して初期位置Ｐ１を保ったまま（第１バネ１５８が伸縮することなく）ラム１４４を移動させる。

制御装置８０には、例えば図６に示す変位量テーブルが用意（記憶）されている。変位量テーブルは、ワークＷの長さに対応して予め設定される押圧部１５２の初期位置からの変位量をまとめたものであり、粗研削用変位量と仕上げ研削用変位量とが記録されている。例えばワークＷの長さが２００［ｍｍ］である場合、粗研削用変位量は３０［ｍｍ］であり、仕上げ研削用変位量は４［ｍｍ］である。例えばワークＷの長さが２５０［ｍｍ］である場合、粗研削用変位量は２５［ｍｍ］であり、仕上げ研削用変位量は４［ｍｍ］である。制御装置８０は、変位量テーブルに基づいて、押圧部１５２（連結板１５０）の位置を制御する。

心押台４０は以上のように構成されている。心押台４０においては、連結板１５０の押圧部１５２を第１押圧範囲Ｒ１に配置したときには、第１バネ１５８のみがラム１４４に対して押付けられ、連結板１５０の押圧部１５２を第２押圧範囲Ｒ２に配置したときには、第１バネ１５８および第２バネ１５９の双方がラム１４４に対して押付けられる。したがって、連結板１５０の位置に応じて、心押台センタ４２に押付け力を与えるバネの数が変更される。これによって、同一の心押台４０において、ワークＷの粗研削と仕上げ研削とのそれぞれに対応してワークＷに対する心押台センタ４２の押付け力、及び押付け力の変化率を変更することができる。

また、心押台４０においては、押圧部１５２に対する調節部材１５５のねじ込み量を変更することで、調節部材１５５をセンタ軸線ＳＪ方向に位置調節できるとともにスラストベアリング１５６を介して第１バネ１５８の好ましい位置をセンタ軸線ＳＪ方向に調節できる。これによって、第２バネ１５９と連結板円環部１５２ｂとの間の隙間Ｋを自由に変更でき、第１押圧範囲Ｒ１を自由に変更できる。上述の好ましい位置とは、例えば、第１バネ１５８の両端がラム第１受け部１４４ｄとスラストベアリング１５６とにそれぞれ接触し、かつ、第１バネ１５８がラム１４４に対して押圧されていない（第１バネ１５８が弾性力を蓄えていない）位置である。なお、調節部材１５５を位置調節する際には、ロックボルト４００が緩められる。そして、調整部材１５５の位置調節が終了した後、調整部材１５５はロックボルト４００によってロックされる。

次に図７に示すフローチャートを用いて、ワークＷの研削方法について説明する。まず作業者は、ワークＷの長さ、粗研削用変位量、及び仕上げ研削用変位量を制御装置８０に入力し、図６に示す変位量テーブルを作成する。また作業者は、主軸台センタ３２と心押台センタ４２との間にワークＷをセットする。この後、作業者は、制御装置８０から加工開始の操作を行う。なお、ワークＷは、図示しない治具に載せられた状態にあり、ワークＷの両端は両センタ３２，４２から離れている。制御装置８０は、作業者から加工開始の操作を受け付け、図７に示す処理を開始する。

ステップＳ１０にて、制御装置８０は、「連結板移動量」＝「先回のワークＷの長さ」−「今回のワークＷの長さ」＋「ワーク脱着量」を元に連結板移動量を算出し、連結板１５０を連結板移動量だけ主軸台サイドＭ１に向けて移動させる。連結板１５０は、ラム１４４に対して初期位置Ｐ１を保ったままラム１４４を移動させる。ラム１４４が移動することにより、心押台センタ４２がワークＷの一端に接触してワークＷを主軸台センタ３２に向けて移動させる。そして、ワークＷが両センタ３２，４２によって支持された状態となる。ワークＷが支持されると、上述した治具は、ワークＷおよび砥石５５と干渉しない位置に移動する。この後、制御装置８０は、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５にて、制御装置８０は、変位量テーブルからワークＷの長さに応じた粗研削用変位量を読み出す。この後、制御装置８０は、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０にて、制御装置８０は、変位量テーブルから読み出した粗研削用変位量に対応する位置に押圧部１５２（連結板１５０）を移動させる。押圧部１５２は第２押圧範囲Ｒ２に配置される。粗研削用変位量に応じた押付け力で持って両センタ３２，４２はワークＷに押付けられる。これにより、後で行われる粗研削時に、両センタ３２，４２とワークＷとの間でスリップを起こしにくくなる。

ステップＳ４０の後、制御装置８０はステップＳ２０に進む。ステップＳ２０にて、制御装置８０は、砥石５５を回転駆動する。また、制御装置８０は、両センタ３２，４２を回転駆動する。両センタ３２，４２を回転駆動すると、両センタ３２，４２との摩擦によってワークＷが回転する。ステップＳ２０の後、制御装置８０は、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０にて、制御装置８０は、砥石５５をワークＷの手前まで早送り前進させる。この後、制御装置８０は、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０にて、制御装置８０は、粗研削送り速度で砥石５５をワークＷの粗研削完了位置まで移動させる。これによって、ワークＷの粗研削が行われる。ワークＷの粗研削の終了後、砥石５５は一旦ワークＷの手前に戻される。この後、制御装置８０は、ステップＳ５５に進む。ステップＳ５５にて、制御装置８０は、変位量テーブルからワークＷの長さに応じた仕上げ研削用変位量を読み出す。この後、制御装置８０は、ステップＳ６０に進む。ステップＳ６０にて、制御装置８０は、変位量テーブルから読み出した仕上げ削用変位量に対応する位置に押圧部１５２（連結板１５０）を移動させる。押圧部１５２は第１押圧範囲Ｒ１に配置される。仕上げ研削用変位量に応じた押付け力で持って両センタ３２，４２はワークＷに押付けられる。これにより、後で行われる仕上げ研削時に、両センタ３２，４２とワークＷとの間でスリップを起こしにくくなる。この後、制御装置８０は、ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０にて、制御装置８０は、仕上げ研削送り速度で砥石５５をワークＷの仕上げ研削完了位置まで移動させる。これによって、ワークＷの仕上げ研削が行われる。この後、制御装置８０は、ステップＳ８０に進む。ステップＳ８０にて、制御装置８０は、砥石５５を所定の待機位置まで後退させる。この後、制御装置８０は、砥石５５の回転を停止する。また、制御装置８０は、両センタ３２，４２の回転を停止し、押圧部１５２をワーク脱着量だけ主軸台反対サイドＭ２へ移動させ、ワークＷは図示しない治具に載せられる。

このように、ワーク研削方法においては、ワークＷの粗研削では連結板１５０（押圧部１５２）を第２押圧範囲Ｒ２に移動させて第１バネ１５８および第２バネ１５９の双方をラム１４４に対して押圧し、ワークＷの仕上げ研削では連結板１５０（押圧部１５２）を第１押圧範囲Ｒ１に移動させて第１バネ１５８のみをラム１４４に対して押圧する。したがって、ワークＷの粗研削と仕上げ研削とで、心押台センタ４２に押付け力を与えるバネの数が変更される。これによって、同一の心押台４０において、ワークＷの粗研削と仕上げ研削とに対応してワークＷに対する心押台センタ４２の押付け力、および押付け力の変化率を変更できる。

例えば特開平８−１７４３０７号公報に開示された心押台は、心押台センタに押付け力を与えるための２つの圧縮バネと、両バネの伸縮量（弾性力）を調節するためのバネ圧調整ねじを備えている。この心押台では、バネ圧調整ねじのねじ込み量に応じて、心押台センタに押付け力を与えるバネの数が１つまたは２つに変更される。バネ圧調整ねじのねじ込み量は、作業者によって手動で変更される。この心押台に対して、本実施形態で示した心押台４０では、連結板駆動モータ１６８の駆動に応じた連結板１５０の移動によって、心押台センタ４２に押付け力を与えるバネの数が自動で変更される。このため、本実施形態で示した心押台４０は、特開平８−１７４３０７号公報に開示された心押台に比べて、作業性が良い。なお、特開平８−１７４３０７号公報に開示された心押台は、本実施形態で示した心押台４０とは異なり、心押台センタが回転しないタイプである。

例えば特開２００９−２１４２７６号公報に開示された心押台は、心押台センタをワークの側へ移動させる油圧シリンダと、心押台センタに押付け力を与えるための圧縮バネと、圧縮バネの伸縮量（弾性力）を調整するためのバネ圧調整部と、を備えている。この心押台では、バネ圧調整部が心押台ハウジング（本実施形態の心押台本体に相当）に固定されているか、バネ調整部が心押台センタと一体に固定されているかかが不明であるが、仮にバネ圧調整部が心押台センタと一体に固定されている場合には、油圧シリンダの動作に応じて心押台センタがワークの側に移動すると、バネ圧調整部も心押台センタとともにワークの側移動してしまい、結果として、バネ圧調整部によって圧縮バネの伸縮量（弾性力）を変更できなくなる。これに対して、本実施形態で示した心押台４０では、連結板１５０を移動させることで、第１バネ１５８および第２バネ１５９の伸縮量（弾性力）を確実に変更できる。また、特開２００９−２１４２７６号公報に開示された心押台は、心押台センタを回転駆動するための駆動モータが心押台ハウジングに固定されている。そして、センタ軸線方向に移動する心押台センタに対して、プーリおよびベルトを介して駆動モータの回転が伝達される。これに対して、本実施形態で示した心押台４０では、心押台センタ４２を回転駆動する回転駆動モータ１６３が、スピンドル１４２に直接固定されている。したがって、プーリやベルトを介在させた場合に生じうる滑りを抑えて、回転駆動モータ１６３の回転を直接心押台センタ４２に伝達できるため、力の伝達効率がよい。

以上は、本発明を実施するための形態を図面に関連して説明したが、本発明は上述の実施形態にて説明した構造、構成、外観、形状等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。上述の実施形態では、ワークＷに対する心押台センタ４２の押付け力を決定するバネの数が２個であった。しかし、バネの数を３個以上とし、連結板１５０の位置に応じて、心押台センタ４２に押付け力を与えるバネの数を段階的に増やすように構成してもよい。心押台センタ４２の適用対象は、研削盤２に限定されるものではなく、例えば切削加工を行う旋盤でもよい。

２ 研削盤
３１Ｊ センタ軸線
３２ 主軸台センタ
４０ 心押台
４２ 心押台センタ
５５ 砥石
１４０ 心押台本体
１４２ スピンドル
１４３ 回転駆動モータ
１４４ ラム
１５０ 連結板
１５７ ピン
１５８ 第１バネ
１５９ 第２バネ
１６０ 連結板駆動装置
Ｒ 可動範囲
Ｒ１ 第１押圧範囲
Ｒ２ 第２押圧範囲
ＳＪ センタ軸線
Ｗ ワーク
Ｗａ センタ穴

Claims (3)

1. 心押台センタをセンタ軸線方向にワークの一端に押付けて前記ワークの一端を支持する心押台であって、
   心押台本体と、
   前記心押台本体によって前記センタ軸線方向に往復移動可能にかつ前記センタ軸線まわりに回転不能に案内支持されるラムと、
   前記ラムによって前記センタ軸線まわりに回転可能に支持され、かつ、前記ラムと一体に前記センタ軸線方向に往復移動するスピンドルと、
   前記スピンドルの一端に設けられ、前記ワークに形成されたセンタ穴に係合する前記心押台センタと、
   前記スピンドルの他端に連結され、前記スピンドルを回転駆動する回転駆動モータと、
   前記センタ軸線方向に往復移動可能に案内支持される連結板と、
   前記センタ軸線方向において前記ラムおよび前記連結板の間に互いに並列に配置される第１バネおよび第２バネと、
   前記連結板を前記センタ軸線方向に移動させる連結板駆動装置と、
   前記ワークの長さに対応して予め設定される前記第１バネおよび前記第２バネの押圧量に応じて、前記連結板の位置を制御する制御装置と、を備え、
   前記連結板には、前記心押台センタが前記ワークを支持した状態で前記ラムに対して前記センタ軸線方向に往復移動する可動範囲が設定されており、
   前記可動範囲は、前記第１バネを前記ラムに対して押圧しかつ前記第２バネと前記連結板との間に隙間を有して前記第２バネを前記ラムに対して押圧しない第１押圧範囲と、前記第１バネおよび前記第２バネをともに前記ラムに対して押圧する第２押圧範囲と、を有する心押台。
2. 請求項１に記載された心押台であって、
   前記第２バネのバネ定数は、前記第１バネのバネ定数よりも大きい心押台。
3. 請求項１または２に記載された心押台であって、
   前記第１バネおよび前記第２バネは、前記スピンドルの外周において、同軸かつ２重に配置され、
   前記第１バネは、前記第２バネの内周側に位置しており、
   前記連結板には、円筒状の調整部材が、前記センタ軸線方向に位置調節可能に螺合され、
   前記第１バネと前記調整部材との間には、スラストベアリングが配置されている心押台。
   

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