JP2018144124A - 加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産効率の低下を抑制することが可能であり、また、構成が簡素化される加工装置を提供する。【解決手段】加工装置5は、砥石31によって円すいころ7の端面8を加工する。加工装置5は、円すいころ8を支持する支持機構と、砥石31を搭載している砥石ユニット30と、この砥石ユニット30を鉛直方向の中心線C1回りに旋回可能として支持しているベース体20とを備えている。前記支持機構によって支持される円すいころ7の端面8に対して砥石31を接触させる加工点が、砥石ユニット30の旋回中心となる前記中心線C1の延長上に位置する。【選択図】 図3

Description

本発明は、砥石によってワークを加工する装置に関する。
例えば、円すいころ軸受の転動体として用いられる円すいころは、その製造の過程において、研削加工により形作られた後、端面(直径が大きい側の端面)に対して仕上げ加工が行われる。例えば特許文献1に前記加工を行う装置が開示されている。この加工装置では、ロールによって支持されている円すいころの端面に対して、回転する砥石を接触させている。
図6は、円すいころ99の端面98を仕上げ加工する従来の加工装置の一部を示す斜視図である。この加工装置は、円すいころ99を支持する図外の支持機構(例えば、前記ロール)と、砥石91を搭載している砥石ユニット90とを備えており、砥石91は、モータ92によって水平方向の中心線Ca回りに回転する。砥石ユニット90は、加工装置のベース体94上に設けられており、砥石ユニット90の中央部に位置する鉛直方向の中心線C0回りに旋回可能(図7参照)である。以下において、前記鉛直方向の中心線C0を旋回中心線C0という。
円すいころ99の端面98を仕上げ加工する装置では、円すいころ99が位置決めされた状態で支持されていることから、この円すいころ99(端面98)を加工基準としている。このために、円すいころ99に対して、砥石ユニット90(砥石91)の位置調整が必要となる。そこで、図6に示すように、前後方向の位置調整のために、砥石ユニット90は、砥石91及びモータ92が搭載されかつ前後方向を溝方向とする蟻溝96aが形成されている上部ユニット96と、蟻溝96aに嵌合する凸条97aを有する下部ユニット97とを有しており、ハンドル95を回転させることで下部ユニット97に対して上部ユニット96を前後方向に移動させ、かつ、図外の治具等で位置決めする機構(以下、この機構を前後調整機構という。)を備えている。更に、加工装置は、砥石91の左右方向の位置調整のために、図示しないが、左右方向に長いボールガイドシャフトを有しており、図示しないエアシリンダによりボールガイドシャフトに沿って砥石ユニット90を移動させることで、ベース本体94に対して砥石ユニット90(砥石91)を左右方向に移動させ、かつ、図外の治具等で位置決めする機構(以下、左右調整機構という。)を備えている。
ここで、円すいころ99の端面98は、所定の曲率半径を有する球面に沿った形状に仕上げ加工される。このため、円すいころ99の型番の変更等によって端面98の曲率半径を変更する場合、砥石ユニット90を旋回中心線C0回りに旋回させ、円すいころ99に対する砥石91の向きを変更することで対応している(図7参照)。図8は、砥石91及び円すいころ99を説明する平面図である。図8において、二点鎖線で示す砥石91は、その中心線Caを左右方向に一致させた基準状態にあり、実線で示す砥石91は、前記基準状態から、旋回中心線C0を基準として角度Aについて砥石ユニット90を旋回させた状態を示している。
特開2003−300133号公報
前記のとおり、円すいころ99の端面98の曲率半径を変更する場合、その変更に応じて砥石91の向き(角度)を調整する必要がある。例えば、図8に示すように、旋回中心線C0を基準として角度Aについて砥石ユニット90を旋回させる。すると、旋回中心線C0が砥石ユニット90の中央部に位置していることから、加工基準となる円すいころ99の端面98における加工点P0と、(実線で示す)砥石91とが左右方向及び前後方向に位置ずれする。そこで、従来の加工装置では、加工点P0に対して砥石91を位置合わせするために、前記左右調整機構によって砥石ユニット90を左右方向に移動させて位置調整し、更に、前記前後調整機構によって砥石ユニット90を前後方向について移動させて位置調整する必要がある。
このように、従来の加工装置では、砥石ユニット90の旋回中心線Cが、この砥石ユニット90の中央部に位置していることから、砥石91の向きを変更すると前後方向及び左右方向の双方について砥石ユニット90(砥石91)を位置調整し直す必要があり、そのために加工が停止されるので生産効率が低下する。また、このような位置調整のために前後調整機構及び左右調整機構の双方が必要となり、加工装置が複雑化するという問題点もある。
そこで、本発明は、生産効率の低下を抑制することが可能であり、また、構成が簡素化される加工装置を提供することを目的とする。
本発明は、砥石によってワークの加工対象面を加工する加工装置であって、前記ワークを支持する支持機構と、前記砥石を搭載している砥石ユニットと、前記砥石ユニットを鉛直方向の中心線回りに旋回可能として支持しているベース体と、を備え、前記支持機構によって支持される前記ワークの加工対象面に対して前記砥石を接触させる加工点が、前記砥石ユニットの旋回中心となる前記中心線の延長上に位置する。
この加工装置によれば、ワークの加工対象面に対して砥石を接触させる加工点が、砥石ユニットの旋回中心となる前記中心線の延長上に位置するので、砥石の角度を変更しても、砥石ユニットの前後方向及び左右方向の位置調整の手間を省くことができ、これにより、生産効率の低下を抑制することが可能となり、また、このような位置調整のための機構を省略することが可能となり、加工装置の構成が簡素化される。
ワークに応じて砥石のサイズを変更する場合があり、この場合、砥石ユニットを前後方向に移動させて位置設定する必要がある。そこで、前記加工装置は、ラップ加工を行うための構成として、前記砥石ユニットを前後方向に往復動作させるオシレーション機構を備え、前記砥石ユニットの前後方向の位置設定は、前記オシレーション機構が用いられて行われるのが好ましい。この加工装置はラップ加工装置として機能する。そして、砥石のサイズを変更する場合、砥石ユニットを前後方向に位置設定する必要があるが、オシレーション機構が用いられることで、この位置設定のための機構を別途設ける必要がなく、加工装置が簡素化される。
また、前記砥石は、前記加工対象面に接触する円筒部を有するカップ形状であるのが好ましく、この砥石によれば砥石を前記加工点に位置合わせしやすい。
本発明の加工装置によれば、砥石の角度を変更しても、砥石ユニットの前後方向及び左右方向の位置調整の手間を省くことができ、これにより、生産効率の低下を抑制することが可能となり、また、このような位置調整のための機構を省略することが可能となり、加工装置の構成が簡素化される。
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。 支持機構の説明図である。 加工装置の一部を示す斜視図である。 図1に示す加工装置の一部を示す平面図である。 図3に示す加工装置の一部を示す平面図である。 従来の加工装置の一部を示す斜視図である。 従来の加工装置の一部を示す斜視図である。 従来の加工装置における砥石及び円すいころを説明する平面図である。
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。この加工装置5は、砥石31によってワークの加工対象面を加工する装置である。本実施形態の前記ワークは、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であり、前記加工対象面は、円すいころ7の端面8である。この端面8は、直径が大きい側の端面であり、円すいころ軸受の内輪の鍔部に対して接触する面である。図1に示す加工装置5は、ラップ加工装置として機能するものであり、端面8に対して仕上げ加工としてラップ加工を行う。
加工装置5は、円すいころ7を支持する支持機構10(図2参照)、砥石31を搭載している砥石ユニット30、及びベース体20を備えている。図2は、支持機構10の説明図である。本実施形態の支持機構10は、二つのロール(調整車)11,12と、支持部材13とを備えており、一対のロール11,12が円すいころ7を上下から挟み、支持部材13は円すいころ7と滑り接触する。ロール11,12は、円すいころ7の外周面9に接触した状態にあり、ロール11,12が回転することで、円すいころ7は、この円すいころ7の中心線Cb回りに回転する。この支持機構10では、円すいころ7は、中心線Cbを基準として径方向について位置決めされると共に、軸方向についても位置決めされる。円すいころ7が位置決めされた状態で支持されていることから、この円すいころ7(端面8)が加工基準となる。
そこで、加工装置5(図1参照)では、前記支持機構10によって支持された円すいころ7の中心線Cbの方向を左右方向と定義する。本実施形態の中心線Cbの方向(左右方向)は水平方向となる。また、この左右方向に直交する水平方向を前後方向と定義する。なお、支持機構10は図示する形態以外の構成とすることもできる。支持機構10は、作業場に固定の(図外の)装置本体上に搭載されている。
砥石ユニット30は、砥石31、砥石31が取り付けられている軸32、軸32を回転可能として支持するホルダ33、及びモータ(減速機付モータ)35を備えており、モータ35の回転が軸32に伝達され、モータ35の回転によって砥石31は、砥石31の中心線Ca回りに回転する。本実施形態の砥石31は、カップ形状(有底円筒形状)であり、円すいころ7の端面8に接触する円筒部31aを有している。ホルダ33は、砥石ユニット30が有する支持台36上に設けられており、この支持台36は、平板状の第一プレート部37を有している。第一プレート部37の下面38は水平であり平滑面とされている。
以上の構成を備えている砥石ユニット30がベース体20上に設けられている。つまり、ベース体20は砥石ユニット30を下から支持している。ベース体20は、作業場に固定の(図外の)装置本体に搭載されている。
ベース体20は、下機構部21と、この下機構部21の上に設けられている第二プレート部22とを有しており、下機構部21と第二プレート部22とは一体となっているが、本実施形態では、第二プレート部22は前後方向に移動可能として下機構部21に支持されている。後述するオシレーション機構50によって第二プレート部22及びその上の砥石ユニット30を前後方向に揺することができる。第二プレート部22の上面23は水平であり平滑面とされている。この上面23に第一プレート部37の下面38が面接触した状態となって、第一プレート部37が第二プレート部22の上に載っている。
第一プレート部37と第二プレート部22とは、軸中心線を鉛直方向とする軸27によって連結されている。この軸27を含み第一プレート部37と第二プレート部22とを連結している連結部29は、第一プレート部37及び第二プレート部22の左右方向の一方側(図1では右側)の端部に設けられている。前記軸27は軸受部(転がり軸受)28によって回転可能として支持されている。軸27と転がり軸受28との内の一方が第一プレート部37に設けられており、他方が第二プレート部22に設けられている。第二プレート部22は固定側の部材であることから、図3に示すように、第二プレート部22に対して第一プレート部37は鉛直方向の中心線C1回りに旋回することができる。第一プレート部37が旋回することで、砥石ユニット30が中心線C1回りに旋回する。
以上の構成により(図1及び図3に示すように)、第二プレート部22を含むベース体20は、第一プレート部37を含む砥石ユニット30を、鉛直方向の中心線C1回りに旋回可能として支持する構成となる。第一プレート部37の下面38と第二プレート部22の上面23とは平滑面によって構成されているので、両者間で滑りが生じて、砥石ユニット30を容易に旋回させることができる。なお、第一プレート部37の下面38と第二プレート部22の上面23との間には油膜が形成されているのが好ましい。
図3に示すように、砥石ユニット30を中心線C1回りに旋回させる動作は、操作機構55によって行われる。操作機構55は、作業者が操作するハンドル56と、ハンドル56の回転によって回転するねじ軸57と、ねじ軸57を回転可能として支持している支持ブラケット59と、ねじ軸57の回転によりねじ軸57に沿って移動するナット部材58とを有している。支持ブラケット59はベース体20(第二プレート部22)に取り付けられており、ナット部材58が第一プレート部37と一体となって移動可能に構成されている。ねじ軸57の回転によりナット部材58が移動し、これにより第一プレート部37を含む砥石ユニット30が中心線C1を中心として旋回移動する。所定位置まで砥石ユニット30を旋回させると、ロック機構60によって砥石ユニット30を拘束し、砥石ユニット30は旋回不能となる。
加工装置5はラップ加工を行うためにオシレーション機構50を備えている。本実施形態のオシレーション機構50は(図外の)ボールねじ装置及びリニアガイドを備えている。ボールねじ装置の軸方向及びリニアガイドによるガイド方向は前後方向とされ、これらはベース体20の下機構部21に設けられている。前記ボールねじ装置の移動体が微小ストロークについて往復移動することで、第二プレート部22と共に砥石ユニット30を前後方向に揺することができる。このように、加工装置5は、砥石ユニット30を前後方向に直線往復動作させるオシレーション機構50を備えている。
オシレーション機構50は、円すいころ7に対してラップ加工を行う際に前記のとおり砥石ユニット30を前後方向に微小ストロークについて往復移動させる機能の他に、(後にも説明するが)砥石ユニット30を前後方向に移動させて位置設定するための機能も備えている。つまり、前記ボールねじ装置において、前記移動体の移動ストロークを大きくすることで、砥石ユニット30を前後方向に移動させて位置調整することができる。なお、前記移動体は第二プレート部22と一体移動可能となっている。オシレーション機構50による砥石ユニット30の移動は数値制御されており、砥石ユニット30の位置設定を自動化することが可能である。
砥石31によって加工を行う前や加工を行った後、支持機構10上の加工位置に対して円すいころ7を出し入れする準備状態では、砥石31を退避位置に退避させる。退避位置は、砥石31を左右方向の一方側(図3では、左側)に移動させた位置である。加工装置5は、砥石31を左右方向に(退避位置と加工位置との間を)スライド移動させる機構(これを左右移動機構45という。)を備えている。左右移動機構45は、更に、砥石31の左右方向の移動を規制する機能(つまり、加工位置で砥石31を位置拘束する機能)、及び、砥石31を円すいころ7の端面8に押し付ける機能を備えている。
図4及び図5は図1及び図3に示す加工装置5の一部を示す平面図である。なお、図1は、砥石31の中心線Caを左右方向に一致させた状態を示しており、この状態を基準状態と定義する。図3は、この基準状態から砥石ユニット30を平面視において時計回り方向に中心線C1を中心として所定角度について旋回させた状態を示している。そして、図4は、前記基準状態における平面図であり、図5は、砥石ユニット30を旋回させた状態(図3の状態)における平面図である。
図5に示すように、砥石31は、円すいころ7の端面8に接触して加工する。本実施形態の砥石31は、前記のとおりカップ形状であり、端面8に接触する円筒部31aを有しており、端面8は所定の曲率半径を有する球面に沿った形状に仕上げ加工されることから、この円筒部31aの先端面は目標形状に応じた形状となっている。円筒部31aの先端面は、円すいころ7の端面8に対して部分的に接触する。砥石31はカップ形状であるため、砥石31を加工点P1に位置合わせしやすい。
円すいころ7は、支持機構10(図2参照)によって位置決めされた状態にあり、回転する円すいころ7の端面8に対して砥石31を回転させながら接触させ、オシレーション機構50によって砥石31を往復移動させる。砥石31が端面8に接触する領域の中心が加工点P1となる。オシレーション機構50による往復移動は、加工点P1を中心として前後方向に行われる。
図4及び図5における「C1」は、砥石ユニット30の旋回中心となる中心線であり、これらの図(並びに図1及び図3)に示すように、支持機構10(図2参照)によって支持される円すいころ7の端面8に対して砥石31を接触させる加工点P1は、砥石ユニット30の旋回中心となる中心線C1の延長上に位置している。なお、前記のとおり、支持機構10上の加工位置において円すいころ7を出し入れする準備状態では、前記左右移動機構45(図3参照)によって砥石31を退避位置に退避させており、砥石31は円すいころ7の端面8に非接触である。そして、砥石31を加工位置に移動させると、砥石ユニット30の旋回中心となる中心線C1の延長上に、加工点P1が位置し、この加工点P1で砥石31は端面8に接触する。
以上の構成を備えている加工装置5では、円すいころ7の型番が変更されたり、円すいころ7の端面8の曲率半径が変更されたりすると、砥石31の角度を変更する必要がある。なお、この角度は、平面視において(図5参照)円すいころ7の中心線Cbと砥石31の中心線Caとの成す角度Bである。このように砥石31の角度を変更する場合であっても、本実施形態の加工装置5では、前記加工点P1が、砥石ユニット30の旋回中心(中心線C1)の延長上に位置するので、砥石31の角度を変更しても、加工点P1と砥石31との間における左右方向の位置ずれ及び前後方向の位置ずれは(ほとんど)ゼロとなり、砥石ユニット30の前後方向及び左右方向の位置調整の手間を省くことができる。これにより、生産効率の低下を抑制することができ、また、従来(図7参照)必要であった位置調整のための前後調整機構や左右調整機構を省略することが可能となり、加工装置5の構成が簡素化される。
また、本実施形態の加工装置5では、円すいころ7の型番の変更に応じて砥石31のサイズ(直径)を変更する場合がある。この場合、砥石ユニット30を前後方向に移動させて位置設定を行う必要がある。例えば、砥石31の直径(カップ径)を小さくする場合、その砥石31を加工点P1に合わせるためには、砥石ユニット30を図4及び図5では下に移動させる必要がある。そこで、本実施形態の加工装置5は、ラップ加工を行うための構成としてオシレーション機構50を備えていることから、砥石31のサイズ変更に伴う砥石ユニット30の前後方向の位置設定は、このオシレーション機構50が用いられて行われる。このため、砥石31のサイズを変更する必要があっても、従来(図7参照)のような前後調整機構を別途設ける必要がなく、加工装置5が簡素化される。
以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、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、前記実施形態では、ラップ加工を行う場合について説明したが、これ以外として、本発明の加工装置は研磨又は研削を行う装置であってもよい。
また、加工の対象とするワークは、円すいころ以外であってもよい。また、支持機構10は、円すいころ7を位置決めして保持することが可能であれよく、図2に示すような上下の二つのロール11,12と一つの支持部材13とを含む構成以外であってもよい。
5:加工装置 7:円すいころ(ワーク) 8:端面(加工対象面)
10:支持機構 20:ベース体 30:砥石ユニット
31:砥石 31a:円筒部 50:オシレーション機構
C1:鉛直方向の中心線 P1:加工点

Claims (3)

  1. 砥石によってワークの加工対象面を加工する加工装置であって、
    前記ワークを支持する支持機構と、前記砥石を搭載している砥石ユニットと、前記砥石ユニットを鉛直方向の中心線回りに旋回可能として支持しているベース体と、を備え、
    前記支持機構によって支持される前記ワークの加工対象面に対して前記砥石を接触させる加工点が、前記砥石ユニットの旋回中心となる前記中心線の延長上に位置する、加工装置。
  2. 前記砥石ユニットを前後方向に往復動作させるオシレーション機構を備え、
    前記砥石ユニットの前後方向の位置設定は、前記オシレーション機構が用いられて行われる、請求項1に記載の加工装置。
  3. 前記砥石は、前記加工対象面に接触する円筒部を有するカップ形状である、請求項1又は2に記載の加工装置。
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