JP2018144124A

JP2018144124A - 加工装置

Info

Publication number: JP2018144124A
Application number: JP2017038488A
Authority: JP
Inventors: 寛和大久保; Hirokazu Okubo; 篤久野; Atsushi Kuno; 健一郎北村; Kenichiro Kitamura
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2037-03-01
Also published as: DE102018104157A1; JP7021455B2; US11045920B2; US20180250790A1; CN108527025A; CN108527025B

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

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。
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。
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。