JP2659332B2 - 曲管内面の研摩方法と研摩装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エルボ管の如き曲管内
面をバフ等で研摩するための研摩方法及び研摩装置に関
するものであり、特に両端面が相互に９０度の角度をな
す１／４円弧管の内面研摩に好適に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、管内面の研摩装置として、特開平
１−２６４７５２号公報に開示された装置や、本出願人
の提案に係る特開平３−７９２５９号公報に開示された
装置が知られる。これら研摩装置は、前端に研摩工具を
装着する研摩主軸とその回転駆動用の研摩モーターとを
備えた研摩機本体が、前者では水平回動用と垂直回動用
の二か所の枢支部を介して摺動台上に設置され、また後
者では主軸ホルダーに嵌装された球面ブシュを介して取
付フレームに前方向揺動自在に支持され、これら研摩機
本体の後方に設置された揺動用駆動軸の前端部に取り付
けたエアシリンダにより、研摩主軸の軸線上に位置した
研摩機本体の後部を当該駆動軸の軸心より偏心した状態
で保持させたものであり、揺動用駆動軸を回転駆動する
ことにより、研摩主軸が研摩機本体と一体に歳差運動
（回転体の回転軸が独楽の心棒のように不動の対称軸に
対して一定の傾斜角を保持した状態で回る運動）するよ
うに構成されている。

【０００３】しかして、前者（特開平１−２６４７５２
号公報）の装置では研摩機本体と揺動用機構の全体を搭
載した摺動台の前進、後者（特開平３−７９２５９号公
報）では研摩機本体の前方に設置したワーク送り台の前
進により、回転駆動及び歳差運動する研摩主軸先端のバ
フの如き研摩工具を管状ワークの内部に進入させ、自転
しつつ公転する研摩工具を管内面に弾力的に押接させる
ことにより、内面研摩を行う。この場合、前者の装置で
はワークの直管部のみを内面研摩できるのに対し、後者
の装置では、ワーク送り台のスライダーにその移動方向
と直交する軸線を中心として回転可能なワーク支持板を
設けた構成として、該支持板を前進させつつ回転変位さ
せることにより、円弧状エルボの如き曲管の湾曲部内面
の研摩も行えるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記後者のワーク送り
台に回転可能なワーク支持板を設けた内面研摩装置によ
る円弧管の内面研摩は、該円弧管をその中心線の曲率が
ワーク支持板の回転軸を中心とする円周に一致するよう
に配置し、この円弧管の研摩開始すべき一端側の端面が
ワーク送り台の移動方向に対して９０度の位相差をなす
向きで、該一端側の中心を研摩主軸の歳差運動の対称軸
に合わせ、この状態で研摩主軸を回転駆動及び歳差運動
させると共に、ワーク支持板を前進させつつ回転変位さ
せて研摩工具を円弧管内部に進入させることによって行
われる。

【０００５】しかしながら、この内面研摩方法では、円
弧管をワーク支持板の回転軸を中心とする円周に沿って
回転変位させるため、研摩工具の先端部が円弧管内部に
程度まで進入すると、歳差運動している研摩工具のシャ
フト部分が円弧管の開口縁と干渉することになり、円弧
管が最も一般的な１／４円弧（９０°）である場合に、
研摩工具の先端部が円弧管の中間部に達する前に研摩限
界となり、次いで円弧管を両端が逆になる配置として同
様に研摩しても、内面の中間部に未研摩部分が残ってし
まうという難点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の事情に
鑑み、簡単な装置構成により、ワークが１／４円弧管の
如き曲管であっても、中間部に未研摩部分を残すことな
く内面全体を確実に研摩できる内面研摩方法とそれに用
いる内面研摩装置を提供することを目的としている。

【０００７】上記目的を達成するために、本発明の請求
項１に係る曲管内面の研摩方法は、回転駆動しつつ歳差
運動を行う研摩主軸１の先端に研摩工具２を装着すると
共に、この歳差運動の対称軸線Ａ方向に沿って進退移動
可能で且つその移動方向に対して直交する軸線を中心と
して回転可能なワーク保持部３に、両端面が相互に９０
度の角度をなす１／４円弧管からなるワークＷを、一端
Ｗ₁ の管中心がワーク保持部３の回転中心Ｏ₁ と一致す
るように保持させ、このワークＷの前記一端Ｗ ₁ の面方
向が前記歳差運動の対称軸線Ａと直交し、且つ該一端Ｗ
₁ の管中心が当該対称軸線Ａ上に来る配置状態におい
て、当該一端Ｗ₁ の開口内側に前記研摩工具２を位置さ
せ、前記研摩主軸１の回転駆動及び歳差運動を行って前
記研摩工具２をワークＷ内面に摺接させて研摩しなが
ら、ワーク保持部３を前進させつつ回転変位させること
により、前記研摩工具２をワークＷ内長の略中間位置ま
で進入させることを特徴とする構成を採用したものであ
る。

【０００８】また本発明の請求項２は、上記請求項１の
研摩方法において、研摩工具２が研摩開始位置からワー
クＷ内長の中間点Ｐまで進入する間に、ワーク保持部３
を角度２２〜２５度の範囲で回転変位させる構成を採用
したものである。

【０００９】一方、本発明の請求項３に係る曲管内面の
研摩装置は、上記目的を達成するために、固定の取付フ
レーム４に、前端に研摩工具２を装着する研摩主軸１と
その回転駆動用の研摩モーター５とを備えた研摩機本体
６が該研摩主軸１の歳差運動を許容する揺動可能状態に
保持され、この研摩機本体６の後部に研摩主軸１の軸線
上に位置する揺動用保持部７を有し、研摩機本体６の後
方には前記歳差運動の対称軸線Ａ上にある揺動用駆動軸
８とその回転駆動用モーター９とが設置され、この揺動
駆動軸９の前端部に前記揺動用保持部７を当該駆動軸９
の軸心より偏心した状態で保持する偏心用エアシリンダ
１０が設けられる一方、研摩機本体６の前方には該本体
６に対して遠近方向に移動可能なワーク送り台１１が設
置され、このワーク送り台１１にその移動方向に直交す
る軸線を中心として回転可能なワーク保持部３が取り付
けられると共に、該ワーク保持部３を前記ワーク送り台
１１の移動に伴って回転変位させる連動機構を備え、前
記ワーク保持部３には、両端面が相互に９０度の角度を
なす１／４円弧管からなるワークＷが、一端Ｗ ₁ の管中
心がワーク保持部３の回転中心Ｏ ₁ と一致するように保
持されると共に、このワークＷの前記一端Ｗ ₁ の面方向
が前記歳差運動の対称軸線Ａと直交し且つ該一端Ｗ ₁ の
管中心が当該対称軸線Ａ上に来る配置状態に位置設定さ
れてなる構成を採用したものである。

【００１０】本発明の請求項４は、上記請求項３の研摩
装置における連動機構が、固定部１２ｄに一端１３ａ側
をワーク保持部３の回転面方向に回動可能に枢着した案
内杆１３の他端１３ｂ側と、ワーク保持部３の回転中心
Ｏ₁ から外れた位置との枢着によって構成されるもので
ある。

【００１１】また本発明の請求項５は、上記請求項３の
研摩装置における連動機構が、ワーク保持部３の回転中
心Ｏ₁ から外れた位置と固定部との一方に設けた長孔１
４ａ，１４ｂに、他方に設けたガイドピン１５ａ，１５
ｂを遊嵌係合して構成されるものである。

【００１２】更に本発明の請求項６は、上記請求項３の
研摩装置における連動機構が、ワーク送り台１１の移動
方向に沿う固定のラック１６と、ワーク保持部３にその
回転軸と同心に固着されたピニオンギヤ１７との噛合に
よって構成されるものである。

【００１３】

【作用】請求項１の研摩方法では、ワーク保持部３が研
摩主軸１の歳差運動の対称軸線Ａ方向に沿って進退移動
可能で且つその移動方向に対して直交する軸線を中心と
して回転可能であり、このワーク保持部３に、両端面が
相互に９０度の角度をなす１／４円弧管からなるワーク
Ｗを、一端Ｗ₁ の管中心がワーク保持部３の回転中心Ｏ
₁ と一致するように保持させる。しかして、研摩を開始
する際、ワークＷの前記一端Ｗ₁ の面方向が前記歳差運
動の対称軸線Ａと直交し、且つ該一端Ｗ₁の管中心が当
該対称軸線Ａ上に来る配置状態において、当該一端Ｗ₁
の開口内側に前記研摩工具２を位置させる（図６の実線
参照）ため、研摩主軸１の回転駆動及び歳差運動を行っ
て前記研摩工具２をワークＷ内面に摺接させて研摩しな
がら、ワーク保持部３を前進させつつ回転変位させれ
ば、ワークＷは、研摩開始側である一端Ｗ₁ 側の管中心
に研摩主軸１の歳差運動の対称軸線Ａが一致した状態を
保ったまま、他端Ｗ₂ 側が当該対称軸線Ａに接近するよ
うに回転変位することになる（図６の仮想線参照）。

【００１４】従って、研摩主軸１の回転駆動及び歳差運
動を行って前記研摩工具２をワークＷ内面に摺接させて
研摩しながら、ワーク保持部３を前進させつつ回転変位
させることにより、研摩工具２のシャフト部２ｂとワー
クＷの研摩開始側の開口縁部との干渉を生じることな
く、該研摩工具２の先端２ａをワークＷの中間点Ｐを越
える位置まで進入させて内面研摩を施すことができる。
しかして、この内面研摩後、ワークＷを両端Ｗ₁ ，Ｗ₂
が逆になる配置に置き換えて上記同様の操作を行うこと
により、該ワークＷの内面全体を余すところなく研摩加
工できる。

【００１５】なお、上記のように両端面が相互に９０度
の角度をなす１／４円弧管からなるワークＷを研摩対象
とする場合、請求項２の如く、研摩工具２が研摩開始位
置からワークＷ内長の中間点Ｐまで進入する間に、ワー
ク保持部３を角度２０〜２５度の範囲で回転変位させる
ように設定すれば、研摩工具２の先端２ａが中間点Ｐの
近傍に来たときに、その位置における管中心に対して研
摩主軸１の歳差運動の対称軸線Ａが大きく外れないた
め、中間点Ｐの近傍においても管内面に対する研摩工具
２の押接力の周方向変化が小さくなり、もって管内面全
体の研摩度合が均一化する。これに対し、上記角度を２
０度未満又は２５度を越えるように設定した場合、中間
点Ｐの近傍において、管中心と前記対称軸線Ａとのずれ
によって研摩工具２の押接力が周方向に大きく強弱変化
するため、周方向に沿う研摩度合の差が著しく研摩品質
を低下させることになる。

【００１６】請求項３の研摩装置では、研摩機本体６が
固定の取付フレーム４に研摩主軸１の歳差運動を許容す
る揺動可能状態に保持されていることから、偏心用エア
シリンダ１０にて該本体６の揺動用保持部７を偏心させ
た状態で揺動用駆動軸８を回転駆動させると、本体６全
体が揺動するが、揺動用保持部７が研摩主軸１の軸線上
に位置しているため、上記揺動によって研摩主軸１は歳
差運動を行うことになり、その前端に装着した研摩工具
２の先端２ａが円運動する。この円運動の大きさ、つま
り径は、歳差運動の収束中心に対する揺動用保持部７及
び研摩工具２の先端２ａの距離と揺動用保持部７の偏心
度合によって定まるから、該偏心度合を偏心用エアシリ
ンダ１０にて調整することによって任意に設定できる。
従って、ワークＷの内径に応じて上記円運動の大きさを
適当に設定した上で、ワークＷ内に研摩工具２の先端２
ａを位置させて研摩主軸と揺動用駆動軸を回転駆動させ
ることにより、研摩工具２が高速自転しつつワーク内周
に沿って摺接移動して所要の研摩作用を果たす。このと
き、揺動用保持部７がエアシリンダ１０にて偏心状態に
保持されていることから、エアシリンダ特有の空気弾性
に基づいて研摩工具２がワークＷの内面に弾力的に押接
することになる。

【００１７】一方、ワーク保持部３は、研摩機本体６に
対して遠近方向に移動可能なワーク送り台１１に、その
移動方向に直交する軸線を中心として回転可能に取り付
けられており、連動機構によってワーク送り台１１の移
動に伴って回転変位する。従って、前述した請求項１及
び請求項２のような研摩方法を適用する場合に、ワーク
送り台１１の移動とワーク保持部３の回転変位との関係
を適当に定めることにより、ワーク送り台１１が定位置
まで移動する過程で、自動的にワークＷが回転変位し、
その中間点Ｐを越える位置までの内面研摩が完了するよ
うに設定できる。

【００１８】これを図６によって説明すると、ワーク保
持部３に保持された１／４円弧管からなるワークＷは、
研摩開始時点では図の実線で示すように、研摩開始側の
一端Ｗ₁ の面方向が研摩主軸１の歳差運動の対称軸線Ａ
に対して直交するように配置しており、その一端Ｗ₁ の
開口内側に研摩工具２の先端２ａが位置している。この
とき、該一端Ｗ₁ における管中心はワーク保持部３の回
転軸線上にあり、且つ該管中心を前記対称軸線Ａが通
り、また他端Ｗ₂ の面方向は対称軸線Ａと平行になって
いる。なお、この図では研摩主軸１を歳差運動の対称軸
線Ａ上に置いた形で示している。

【００１９】しかして、該ワークＷの全長の半分を内面
研摩する場合、研摩工具２の先端２ａはワークＷの一端
Ｗ₁ より管軸線Ｂの中間点Ｐまで進入することになる
が、この中間点Ｐにおいて周方向の研摩度合を一定にす
るために前記対称軸線Ａを管中心と一致させるとすれ
ば、研摩終了時点でのワークＷが図の仮想線（二点鎖
線）で示す配置状態になればよい。これは、図の実線で
示す研摩開始姿勢にあったワーク保持部３が、ワークＷ
の一端Ｗ₁ の管中心と中間点Ｐとの直線距離ｄだけ対称
軸線Ａに沿って前進し、且つ角度θ₂ だけ回転変位した
ことになる。この角度θ₂ は、ワークＷの曲率中心Ｓ₁
を中心とした一端Ｗ₁ の管中心と中間点Ｐとの開き角度
θ₁ の１／２であり、θ₁ が４５度であるから２２．５
度となる。つまりワーク保持部３が距離ｄだけ移動する
間に２２．５度回転変位するように設定すればよい。な
お、研摩工具２の先端２ａが中間点Ｐまで進入しただけ
では該中間点Ｐ位置におけるワーク内面の外円弧側に未
研摩部分を残す恐れがあるため、実際にはワーク保持部
３を図の仮想線の位置よりも少し前方まで移動させる。

【００２０】上述のようにワーク送り台１１の移動とワ
ーク保持部３の回転変位とを連動させる機構としては特
に制約はないが、極めて簡単な構造によって確実に上記
連動を行い構成として請求項４〜請求項６の連動機構が
挙げられる。すなわち、請求項４ではワーク保持部３の
回転中心Ｏ₁ から外れた位置に案内杆１３が枢着し、請
求項５では同じくワーク保持部３の回転中心Ｏ₁ から外
れた位置と固定部とが長孔１４とガイドピン１５を介し
て係合し、請求項６では固定のラック１６とワーク保持
部３のピニオンギヤ１７とが噛合しているため、いずれ
もワーク送り台１１の移動に伴ってワーク保持部３が自
動的に回転変位することになる。また請求項４では案内
杆１３の枢着位置により、請求項５では長孔１４とガイ
ドピン１５との係合位置により、請求項６ではピニオン
ギヤ１７の径により、それぞれワーク送り台１１の移動
距離に対するワーク保持部３の回転変位角度を適当に設
定できる。

【００２１】

【実施例】図１〜図３は本発明の第一〜第四実施例にお
ける研摩機本体６及び揺動装置１８示す。研摩機本体６
は、側面視上向きコ字形の機枠１９の両側壁部１９ａ，
１９ａ間に架設された筒状の主軸ホルダー２０と、該機
枠１９の底壁部１９ｂ下面側に固設された研摩モーター
５と、基枠１９より後方へ延出するＬ字形アーム２１と
を備えている。しかして、上記主軸ホルダー２０にはベ
アリング２０ａ，２０ａを介して研摩主軸１が回転自在
に保持されており、この主軸１は、前端部にバフ２ａを
有する研摩工具２が工具ホルダー１ａを介して装着され
るようになされ、研摩モーター５の駆動によってプーリ
ー２２ａ，２２ｂ及びＶベルト２３ａを介して回転す
る。またＬ字形アーム２１の先端部には軸状の揺動用保
持部７が研摩主軸１の軸線に沿って後方へ突出状に固設
され、その先端部にはローラ７ａが遊転自在に装着され
ている。

【００２２】４は垂直板状の取付フレームであり、これ
に固設された軸受け４ａに主軸ホルダー２０が水平に貫
通している。しかして、主軸ホルダー２０は球面ブシュ
２４を介して軸受け４ａに枢支されており、これによっ
て本体６は取付フレーム４に全方向揺動自在に支持され
ている。

【００２３】揺動装置１８は、水平板状の取付フレーム
２５上に固設された一対の軸受け２５ａ，２５ａを介し
て水平に配設された揺動駆動軸８と、該取付フレーム２
５下面側にＬ字形取付金具２５ｂを介して固設された回
転駆動用モーター９とを有しており、該モーター９の駆
動によってプーリー２２ｃ，２２ｄとタイミングベルト
２３ｂを介して揺動駆動軸８が回転するようになされて
いる。しかして該駆動軸８の前端に円板２６が同心状に
固設されており、この円板２６の前面には、第２図でも
示すように、対向状に固設された一対のアングル材２７
ａ，２７ａ間で構成される径方向のガイド溝２７と、Ｌ
字形取付片２０ａを介して固設されてロッド１０ａをガ
イド溝２７の一方側に臨ませた偏心用エアシリンダ１０
と、Ｕ字形取付片２６ｂに軸方向移動自在に保持されて
ガイド溝２７を挟んでエアシリンダ１０に対向するよう
に配置し、且つコイルスプリング２８の付勢によってガ
イド溝２７内に突入するように付勢された押圧ピン２９
が設けられている。３０はエアシリンダ１０への圧縮エ
アを供給するホースを接続するためのロータリージョイ
ントである。

【００２４】ここで、揺動駆動軸８はその軸線が本体６
の球面ブシュ２４による揺動中心を通るように設定され
ると共に、ガイド溝２７には本体６の揺動用保持部７の
ローラー７ａが嵌合してエアシリンダ１０のロッド１０
ａと押圧ピン２９との間に挟まれるように設定されてい
る。従って、エアシリンダ１０を伸出駆動させることに
より、第３図で示すように、揺動用保持部７がロッド１
０ａによるローラー７ａの押圧によって揺動駆動軸８の
軸心から偏心し、これに伴って本体６全体が球面ブシュ
２４による揺動中心点Ｑを中心に傾動することになる。
しかして、上記偏心状態において揺動駆動軸８を回転さ
せることにより、ローラー７ａが円運動を行うため、本
体６の研摩主軸１が歳差運動し、その先端部に装着され
ている研摩工具２のバフ２ａは円を描いて周回する。

【００２５】図４及び図５は、研摩機本体６の前方に設
置された第一実施例に係るワーク送り台１１を示す。こ
のワーク送り台１１は、基枠１２上に配設された水平前
後方向に沿う２本のガイドロッド３１，３１にボールブ
シュ１１ａ，１１ａを介して前後方向摺動自在に支持さ
れると共に、片側部に固着されたブラケット１１ｃに、
基端部を基枠１２の後部水平フレーム１２ａに止着した
ワーク送り用シリンダ３２のロッド３２ａが連結され、
該シリンダ３２の作動によってワーク送り台１１が前後
移動するように構成されている。しかして、このワーク
送り台１１上にはワーク保持部３が軸受１１ｂに挿嵌し
た垂直支軸３ａを介して回転自在に支承されており、ワ
ーク送り台１１は該ワーク保持部３の回転軸線上に研摩
主軸１の歳差運動の対称軸線Ａが通るように位置設定さ
れている。

【００２６】ワーク保持部３は、下面中心部に垂直支軸
３ａを固着した水平な回転円板３２と、該回転円板３３
上にボルト止めされたワーク受け板３４とから構成され
ている。このワーク受け板３４は矩形板の一角部を切除
した形状であり、その上面側に固設されたＶ字凹所を有
する垂直板状の３枚のワーク位置決め片３５ａ，３５
ｂ、３５ｃ上に、９０度エルボの如き両端Ｗ₁ ，Ｗ₂ が
相互に９０度の角度をなす１／４円弧管からなるワーク
Ｗを載置して、中間の位置決め片３５ｂに半円弧状のワ
ーク固定片３６をボルト３６ａ，３６ａにて止着するこ
とにより、当該ワークＷを、その一端Ｗ₁ の管中心がワ
ーク保持部３の回転軸線上にあって、且つ管軸線が研摩
主軸１の歳差運動の対称軸線Ａと同一高さとなる配置状
態で固定するようになされている。

【００２７】またワーク受け板３４には帯板状のブラケ
ット３４ａがワークＷの他端Ｗ₂ に臨む側辺部に突設さ
れる一方、機枠１２の前部フレーム１２ｂには案内杆１
３が一端１３ａにおいてピン３７ａを介して水平回動自
在に枢着され、この案内杆１３の他端１３ｂと前記ブラ
ケット３４ａとがピン３７ｂを介して相対回動可能に連
結されている。このワーク受け板３４と案内杆１３との
連結により、ワーク保持部３はワーク送り台１１の前後
移動に伴って回転変位するが、図５の実線で示すように
保持されているワークＷの一端Ｗ₁ の面方向がワーク送
り台１１の移動方向に対して直交する配置姿勢になると
きに、研摩主軸１に装着した研摩工具２のバフ２ａが該
ワークＷの一端Ｗ₁ 側の開口内側に配置するように位置
設定されている。しかして、ワーク送り台１１の移動と
ワーク保持部３の回転変位との関係は、ワーク受け板３
４と案内杆１３との連結位置により、ワーク送り台１１
がワークＷの一端の中心点と管軸線の中間点との直線距
離だけ移動する間に、ワーク保持部３が角度２２．５度
だけ回転変位するように設定してある。

【００２８】上記構成の研摩装置によりワークＷの内面
研摩を行うには、まずワーク送り台１１が図５の実線で
示す位置よりも少し後退した位置において、ワーク保持
部３にワークＷをセットしたのち、該ワーク送り台１１
を図５の実線で示す研摩開始位置まで前進させることに
より、ワークＷの一端Ｗ₁ 側の開口内側に研摩工具２の
バフ２ａを配置させる。そして、偏心用エアシリンダ１
０により研摩主軸１の歳差運動に伴うバフ２ａの円運動
外径をワークＷの内径よりも若干大きく設定した上で、
研摩モーター５及び回転駆動用モーター９を駆動して研
摩主軸１を回転駆動及び歳差運動させ、この状態でワー
ク送り台１１を目的とする研摩度合に応じた速度で徐々
に前進させる。これにより、高速自転するバフ２ａがワ
ークＷの内周に沿って一定の圧力で接しつつ円運動して
研摩作用を発揮するが、ワークＷは、一端Ｗ₁ の管中心
に研摩主軸１の歳差運動の対称軸線Ａが一致した状態を
保ったまま、他端Ｗ₂ 側が当該対称軸線Ａに接近するよ
うに回転変位するため、研摩工具２のシャフト部２ｂと
ワークＷの一端Ｗ₁ の開口縁部との干渉を生じずにバフ
２ａをワークＷの中間部をやや越える位置まで無理なく
進入させることができる。

【００２９】かくして、ワークＷの全長の半分強までの
内面研摩が完了すれば、ワーク送り台１１をバフ２ａが
ワークＷから離脱する位置まで後退させ、このワークＷ
を両端Ｗ₁ ，Ｗ₂ が逆になる配置に置き換えた上で、上
記同様に操作して反対側の未研摩部分の研摩を行うこと
により、該ワークＷの内面全体が余すところなく研摩加
工される。この研摩によれば、研摩の開始から終了まで
ワークＷの研摩位置における管中心が研摩主軸１の歳差
運動の対称軸線Ａから大きく外れることがないため、バ
フ２ａの管内面に対する押接力の周方向変化が小さく、
加えて揺動用保持部７がエアシリンダ１０にて偏心状態
に保持され、エアシリンダ特有の空気弾性に基づいてバ
フ２ａワークＷの内面に弾力的に押接することから、内
面全体の研摩度合が均一になって高い研摩品質を確保で
きる。

【００３０】ここで、上記第一実施例の研摩装置におけ
るワーク受け板３４と案内杆１３との枢着位置の設定方
法について、図６によって説明する。すなわち、ワーク
Ｗの全長の半分を内面研摩する場合、バフ２ａはワーク
Ｗの一端Ｗ₁ より管軸線Ｂの中間点Ｐまで進入すること
になるが、この中間点Ｐにおいて周方向の研摩度合を一
定にするために前記対称軸線Ａを管中心と一致させると
すれば、研摩開始時に図の実線で示す配置状態であった
ワークＷが研摩終了時点で図の仮想線（二点鎖線）で示
す配置状態になればよい。これは、ワーク受け部３の回
転中心Ｏ₁ がＯ ₂ へ、ワークＷの管軸線Ｂの中間点Ｐが
Ｏ₁ へそれぞれ移動し、且つワークの一端Ｗ₁ の面方向
が角度θ₂ だけ変化した状態である。つまり、ワーク受
け部３は、移動前の回転中心Ｏ₁ とワークＷの管軸線Ｂ
の中間点Ｐとの直線距離ｄだけ対称軸線Ａに沿って前進
する過程で、角度θ₂ だけ回転変位すればよい。Ｓ₁ ，
Ｓ ₂ はワークＷの変位前後の曲率中心であり、ワークＷ
の曲率中心Ｓ₁ における回転中心Ｏ₁ と前記中間点Ｐと
の開き角度θ₁ が４５度であるから、角度θ₂ はθ ₁ の
１／２の２２．５度となる。

【００３１】しかして、案内杆１３との枢着によってワ
ーク保持部３を距離ｄの移動と共に２２．５度回転変位
させるには、該案内杆１３が固定点Ｆを中心として回動
するので、枢着点は、ワーク保持部３の移動前の回転中
心Ｏ₁ までの距離と、同移動後の回転中心Ｏ₂ までの距
離とが等しく、且つ両回転中心Ｏ₁ ，Ｏ₂ の視差角度が
２２．５度（θ₂ ）となる点Ｃ₀ に設定する必要があ
る。この点Ｃ₀ より回転中心点Ｏ₁ （Ｏ₂ ）までの距離
Ｌは、ワークＷの管軸線Ｂの曲率半径をｒとしたとき、
距離ｄ＝２ｒ×ｓｉｎθ₂ であるから、次のようにな
る。 Ｌ＝（ｄ／２）×〔１／ｓｉｎ（θ₂ ／２）〕 ＝ｒ×ｓｉｎ（２２．５°）／ｓｉｎ（１１．２５°）≒１．９６ｒ

【００３２】なお、案内杆１３の一端１３ａを枢着する
固定点Ｆの位置には制約はなく、従って該案内杆１３の
配置は歳差運動の対称軸線Ａと平行でなくてもよいし、
その長さも任意に設定できる。しかるに、ワーク受け部
３の回転中心がＯ₁ からＯ₂へ移動する際には、枢着点
が対称軸線Ａから少し遠ざかって戻る動きを生じるた
め、該枢着点を固定点とするとワーク受け部３が前後移
動不能となる。

【００３３】しかるに、図８で示す第二実施例のよう
に、ワーク受け板３４をブラケット３４ａに設けた長孔
１４ａを介して、前記第一実施例の枢着点である点Ｃ₀
の位置に設けた固定のガイドピン１５ａに回転可能に連
結した構造によれば、この連結点が該長孔１４ａに沿っ
て移動できるから、前記第一実施例と同様にワーク受け
部３が前記距離ｄの移動に伴って２２．５度だけ回転変
位するように設定できる。なお、この第二実施例とは逆
に、固定側を長孔とし、この長孔にワーク受け板３４側
に固着したガイトピンを係合する構造としても差し支え
ない。

【００３４】一方、ワーク受け部３の移動前後の両回転
中心Ｏ₁ ，Ｏ₂ に対する視差角度が２２．５度となる点
は、前記の点Ｃ₀ 、ワークＷの変位前後における一端Ｗ
₁ の面方向の交点Ｃ₁ を含めて無数にあるが、これらは
例えば図７における点Ｃ₀ 〜Ｃ₄ のように全て同図の破
線で示す円周Ｃ上にある。この円周Ｃは、前記の両回転
中心Ｏ₁ ，Ｏ₂ からワークＷの管軸線Ｂの曲率半径ｒだ
け離れた位置、つまり回転変位後のワークＷの曲率中心
Ｓ₂ を中心とする、半径ｒ（ワークＷの管軸線Ｂの曲率
半径ｒ）の円周である。しかして、この円周Ｃ上の固定
点でワーク受け部３を回動可能に保持すれば、該ワーク
受け部はが距離ｄだけ移動する間に２２．５度回転変位
することになるが、点Ｃ₀ 以外の固定点では、移動前の
回転中心Ｏ₁ までの距離と移動後の回転中心Ｏ₂ までの
距離とが異なるから、この距離変化に対応するために例
えば図８の第三実施例のように長孔とガイドピンとの係
合構造を採用すればよい。

【００３５】すなわち、この第３実施例では、図７にお
ける点Ｃ₂ の位置に設けた固定のガイドピン１５ｂがワ
ーク受け板３４のブラケット３４ａに設けた長孔１４ｂ
に係合しており、図８の実線で示すワーク受け部３の移
動前の状態において該長孔１４ｂの基端側であったガイ
ドピン１５ｂの係合位置が該ワーク受け部３の前進に伴
って長孔１４ｂの先端側に移行し、これと共にワーク受
け板３４が回転変位し、この回転変位が２２．５度に達
して図示の仮想線で示す配置状態となる。なお、ガイド
ピン１５ｂの位置は点Ｃ₂ に限らず、図７の破線で示す
円周Ｃ上であればよく、その位置からワーク受け部３の
移動前後の両回転中心Ｏ₁ ，Ｏ₂ との距離差に応じて長
孔４１の長さ及び形成位置を設定すればよい。また例示
とは逆に、固定側を長孔とし、この長孔にワーク受け板
３４側に固着したガイドピンを係合する構造も採用でき
る。

【００３６】上記の第一〜第三実施例ではワーク保持部
３を案内杆１３又は固定ピン３９，４０によって回転変
位させる構造を例示したが、本発明では該ワーク保持部
３を前後移動に伴って回転変位させるために他の種々の
手段を採用できる。例えば、図９に示す第四実施例の如
く、研摩主軸１の歳差運動の対称軸線Ａと平行にラック
１６を配設すると共に、ワーク保持部３にその回転軸心
と同心のピニオンギヤ１７を固着し、このラック１６と
ピニオンギヤ１７との噛合により、ワーク保持部３が前
後移動に伴って回転変位するように構成できる。この場
合、ピニオンギヤ１７の径によってワーク保持部３の前
後移動に伴う回転量が定まるから、例えばワーク保持部
３が前記距離ｄだけ移動する間に２２．５度回転変位さ
せるには、ピニオンギヤ１７を円周の１／１６がｄとな
る径に設定すればよい。

【００３７】なお、上記の各実施例においては、研摩工
具２の先端２ａがワークＷの一端Ｗ ₁ より管軸線Ｂの中
間点Ｐまで進入するものとして説明したが、実際の研摩
では、中間点Ｐまで進入しただけでは該中間点Ｐ位置に
おけるワーク内面の外円弧側に未研摩部分を残す恐れが
あるため、実際にはワーク保持部３を図の仮想線の位置
よりも少し前方まで移動させるのがよい。また、研摩工
具２の先端２ａがワークＷの一端Ｗ₁ より管軸線Ｂの中
間点Ｐまで進入する間のワーク保持部３の回転変位は角
度２２．５度（１／１６回転）が理想的であるが、ワー
クＷの口径、研摩工具２のバフ２ａとシャフト部２ｂの
径差等により、該回転変位を２０〜２５度の角度範囲で
選択できる。

【００３８】本発明においては、揺動装置１８の偏心用
エアシリンダ１０を揺動用駆動軸８の軸線を含む面内で
回動可能に取り付け、該エアシリンダ１０のロッド１０
ａと研摩機本体６の揺動用保持部７とを枢着連結した構
成としてもよい。また実施例の研摩機本体６は取付フレ
ーム４に球面ブシュ２４を介して全方向揺動自在に保持
されているが、該研摩機本体６を水平回転自在な枢支部
と垂直回転自在な枢支部とによって取付フレームに保持
させても、研摩主軸１の歳差運動が可能となる。更に本
発明の研摩装置では、研摩工具２の種類、ワーク送り台
１１の形状及び前後移動手段、ワーク保持部３の構造、
該ワーク保持部３におけるワークＷの保持手段等、細部
構成については実施例以外に種々設計変更可能である。

【００３９】

【発明の効果】請求項１の研摩方法によれば、両端面が
相互に９０度の角度をなす１／４円弧管からなるワーク
をワーク保持部に特定の配置状態で保持させ、回転駆動
及び歳差運動する研摩主軸の先端に保持させた研摩工具
をワーク内面に摺接させて研摩しながら、ワーク保持部
を前進させつつ回転変位させることから、研摩工具のシ
ャフト部とワークの研摩開始側の開口縁部との干渉を生
じることなく、該研摩工具の先端をワーク内の中間点を
越える位置まで進入させて内面研摩を施すことができ、
この内面研摩後にワークを両端が逆になる配置に置き換
えて上記同様の操作を行うことにより、該ワークの内面
全体を余すところなく均一に研摩加工できる。

【００４０】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
研摩方法において、研摩工具が研摩開始位置からワーク
内長の中間点まで進入する間に、ワーク保持部を角度２
０〜２５度の範囲で回転変位させることから、ワーク内
の中間点の近傍においても管内面に対する研摩工具の押
接力の周方向変化が小さく、もって管内面全体の研摩度
合をより均一化でき、もって高い研摩品質を確保できる
という利点がある。

【００４１】請求項３の発明によれば、上記請求項１及
び２の研摩方法を好適に適用できる研摩装置として、構
造的に簡素であると共に、研摩主軸の歳差運動による研
摩工具の先端の円運動の大きさをワーク内径に応じて自
在に設定でき、しかもワーク送り台が定位置まで移動す
る過程で自動的にワークを必要量だけ回転変位させ、も
ってワーク内の中間点を越える位置までの内面研摩を完
了させ得るものが提供される。

【００４２】請求項４〜６の発明によれば、いずれも上
記請求項３の研摩装置として、ワーク保持部の前後移動
に伴う回転変位動作を極めて簡単な構造によって自動的
に行えると共に、その回転変位の設定値を確実に安定的
に維持できるものが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一〜第四実施例に係る研摩装置の
研摩機本体及び揺動装置示す側面図。

【図２】 図１のII−II線の断面矢視図。

【図３】 同研摩装置における研摩主軸の歳差運動の作
動原理を説明する模式側面図。

【図４】 本発明の第一実施例の研摩装置におけるワー
ク送り台の側面図。

【図５】 同ワーク送り台の平面図。

【図６】 同ワーク送り台によるワークの送り動作原理
を説明する模式平面図。

【図７】 本発明の研摩装置におけるワーク保持部の回
転変位動作を説明する模式平面図。

【図８】 本発明の第二実施例の研摩装置におけるワー
ク送り台の側面図。

【図９】 同第三実施例の研摩装置におけるワーク送り
台の側面図。

【図１０】 同第四実施例の研摩装置におけるワーク送
り台の回転変位動作を説明する模式図。

【符号の説明】

１ 研摩主軸 ２ 研摩工具 ２ａ バフ（先端） ３ ワーク保持部 ４ 取付フレーム ５ 研摩モーター ６ 研摩機本体 ７ 揺動用保持部 ８ 揺動用駆動軸 ９ 揺動用モーター １０ 偏心用エアシリンダ １１ ワーク送り台 １２ 基体フレーム １２ｂ 前部フレーム（固定部） １３ 案内杆 １３ａ 一端 １３ｂ 他端 １４ａ 長孔 １４ｂ 長孔 １５ａ ガイドピン １５ｂ ガイドピン １６ ラック １７ ピニオンギヤ Ａ 歳差運動の対称軸線 Ｂ ワークの管軸線 Ｏ₁ 移動前の管中心 Ｏ₂ 移動後の管中心 Ｐ ワークの管軸線の中間点 Ｓ₁ 移動前のワークの曲率中心 Ｓ₂ 移動後のワークの曲率中心 Ｗ ワーク Ｗ₁ 一端 Ｗ₂ 他端 ｄ 移動距離 ｒ ワークの管軸線の曲率半径 θ₁ ワークの一端から中間点までの曲率中心におけ
る開き角度 θ₂ 回転変位の角度

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動しつつ歳差運動を行う研摩主軸
   の先端に研摩工具を装着すると共に、この歳差運動の対
   称軸線方向に沿って進退移動可能で且つその移動方向に
   対して直交する軸線を中心として回転可能なワーク保持
   部に、両端面が相互に９０度の角度をなす１／４円弧管
   からなるワークを、一端の管中心がワーク保持部の回転
   中心と一致するように保持させ、このワークの前記一端
   の面方向が前記歳差運動の対称軸線と直交し、且つ該一
   端の管中心が当該対称軸線上に来る配置状態において、
   当該一端の開口内側に前記研摩工具を位置させ、前記研
   摩主軸の回転駆動及び歳差運動を行って前記研摩工具を
   ワーク内面に摺接させて研摩しながら、ワーク保持部を
   前進させつつ回転変位させることにより、前記研摩工具
   をワーク内長の略中間位置まで進入させることを特徴と
   する曲管内面の研摩方法。
2. 【請求項２】 研摩工具が研摩開始位置からワーク内長
   の中間点まで進入する間に、ワーク保持部を角度２０〜
   ２５度の範囲で回転変位させる請求項１記載の曲管内面
   の研摩方法。
3. 【請求項３】 固定の取付フレームに、前端に研摩工具
   を装着する研摩主軸とその回転駆動用の研摩モーターと
   を備えた研摩機本体が該研摩主軸の歳差運動を許容する
   揺動可能状態に保持され、この研摩機本体の後部に研摩
   主軸の軸線上に位置する揺動用保持部を有し、研摩機本
   体の後方には前記歳差運動の対称軸線上にある揺動用駆
   動軸とその回転駆動用モーターとが設置され、この揺動
   駆動軸の前端部に前記揺動用保持部を当該駆動軸の軸心
   より偏心した状態で保持する偏心用エアシリンダが設け
   られる一方、研摩機本体の前方には該本体に対して遠近
   方向に移動可能なワーク送り台が設置され、このワーク
   送り台にその移動方向に直交する軸線を中心として回転
   可能なワーク保持部が取り付けられると共に、該ワーク
   保持部を前記ワーク送り台の移動に伴って回転変位させ
   る連動機構を備え、前記ワーク保持部には、両端面が相
   互に９０度の角度をなす１／４円弧管からなるワーク
   が、一端の管中心がワーク保持部の回転中心と一致する
   ように保持されると共に、このワークの前記一端の面方
   向が前記歳差運動の対称軸線と直交し且つ該一端の管中
   心が当該対称軸線上に来る配置状態に位置設定されてな
   る曲管内面の研摩装置。
4. 【請求項４】 ワーク保持部をワーク送り台の移動に伴
   って回転変位させる連動機構が、固定部に一端側をワー
   ク保持部の回転面方向に回動可能に枢着した案内杆の他
   端側と、ワーク保持部の回転中心から外れた位置との枢
   着によって構成される請求項３記載の曲管内面の研摩装
   置。
5. 【請求項５】 ワーク保持部をワーク送り台の移動に伴
   って回転変位させる連動機構が、ワーク保持部の回転中
   心から外れた位置と固定部の一方に設けた長孔に、他方
   に設けたガイドピンを遊嵌係合して構成される請求項３
   記載の曲管内面の研摩装置。
6. 【請求項６】 ワーク保持部をワーク送り台の移動に伴
   って回転変位させる連動機構が、ワーク送り台の移動方
   向に沿う固定のラックと、ワーク保持部にその回転軸と
   同心に固着されたピニオンギヤとの噛合によって構成さ
   れる請求項３記載の曲管内面の研摩装置。