JP2839670B2 - 治具グラインダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、治具グラインダ装置、特に垂直軸を有する
貫通穴の内面を研削するのに好適な立型の治具グライン
ダ装置の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、精密な穴の内面を加工する場合には、治具グラ
インダ装置を使用して、穴の内面を砥石によって研削す
るのが最も一般的な手段である。第３図は砥石軸駆動用
の駆動軸を垂直に配設した立型の治具グラインダ装置の
例を示す一部断面要部正面図である。同図において、31
は主軸ヘッドであり、下端部に主軸32を垂直回転自在に
設けると共に、主軸ヘッド31の回りに公転し、かつ全体
として垂直方向に上下動可能なように構成する。33はチ
ャックであり、主軸32の下端部に装着して軸付砥石34を
着脱可能なように形成する。35は加工テーブルであり、
水平面内において移動自在に形成すると共に、被加工体
36が載置される。以上の構成により、被加工体36の貫通
穴37の内面を軸付砥石34によって研削して精密に仕上げ
るのである。この場合、主軸32は通常10,000〜20,000rp
m（場合によっては50,000〜60,000rpm）の高速で回転さ
せつつ、主軸ヘッド31の回りを公転および上下動によ
り、貫通穴37の内面を研削する。

上記従来の治具グラインダ装置においては、軸付砥石
34の下端が全く自由状態であるため、軸に対して直角方
向の外力（例えば研削力）が作用した場合には、容易に
撓み、若しくは変形してしまうため、加工精度を低下さ
せるのみならず、極めて僅かな研削力しか印加できない
ため、研削に長時間を要し、能率が低いという問題があ
る。また、上記加工精度および能率の低下は、貫通穴の
内径が小さい程、また軸方向長さが長い程助長され、極
端な場合には研削加工が不可能となるという非所望な問
題が発生する。

上記第３図図示従来例における非所望な問題は、軸付
砥石34がいわゆる片持であることに起因している。即
ち、片持の場合といわゆる両持の場合とを比較すると、
下記の式により明らかなように撓みが大きく異なる。な
お、下記の式は、片持梁の撓みδ_１と両持梁の撓みδ_２
とを示すものである。

式中、Ｐは荷重,lは荷重点と支点との間の距離,Eは縦
弾性係数,Iは慣性モーメントを表す。

そのため、本願発明者らは、先に上記の問題の解決を
図ることを目的とする治具グラインダ（特願昭61−3135
26号）を提案した。以下、当該提案の治具グラインダを
第４図に関連して説明する。なお、第４図は上記提案の
治具グラインダを説明するための要部断面図であり、図
中の符号41は従動ユニット,42はチャック,43は圧縮コイ
ルばね,44はガイド穴,45はコロガリ軸受,46は砥石,46a
は研削部,46bは取付軸を表し、その他の符号は第３図に
対応している。

第４図において、主軸32は垂直軸の回りに回転自在お
よび上下動自在に形成する。主軸32の下方には、当該主
軸32と同軸的に従動ユニット41が設けられると共に、当
該従動ユニット41の上端部にはチャック42が設けられて
いる。そして、上記従動ユニット41は、圧縮コイルばね
43により支承されると共に、当該従動ユニット41を上記
主軸32と同軸的に位置決めするためのガイド穴44との間
にコロガリ軸受45が介装されている。次に、砥石46は、
研削部46aの上下端部に取付軸46bが同軸的に設けられて
一体に形成されている。そして、砥石46をチャック33,4
2間に着装して、当該主軸32を回転させ、かつ上下動さ
せれば、上記従動ユニット41を上記主軸32と協同して回
転および上下動自在とすることができる。なお、上記加
工テーブル35は、例えばNC制御により水平面内において
移動自在に構成されている。

第４図図示提案例は、貫通穴37を有する被加工体36を
加工テーブル35上に載置固定した状態で、当該加工テー
ブル35に上記NC制御による移動を行わせながら、主軸32
を介して砥石46を回転かつ上下動させることにより、上
記貫通穴37の内面を所定の精度に仕上げることができ
る。そして、第４図図示提案例においては、砥石46が両
端にて保持されているため、前述した両持梁の撓み原理
により、砥石46の剛性が向上し、軸と直角方向の外力が
作用しても撓み量を著しく軽減させることが可能とな
り、加工精度や加工能率を大幅に向上させることができ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第４図図示提案例においては、従動ユニット41が
主軸32の回転，上下動に追随して回転，上下動するよう
構成されているが、当該従動ユニット41の慣性により、
上記砥石46の取付軸46bに捻り応力が作用することを防
止するため、当該従動ユニット41に上記チャック42を回
転せしめる例えばモータ等の駆動手段（図示省略）を設
け、当該チャック42が上記主軸32と同期回転させるよう
にすることが考慮される。

しかしながら、上記チャック42と上記主軸32との回転
を完全に同期させることは、非常に困難であるという問
題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の如き問題点を解決することを目的と
しており、そのため、本発明の治具グラインダ装置は、
垂直軸の回りに回転自在に構成された工具駆動用の駆動
軸と、被加工体が載置される加工テーブルとをそなえ、
上記駆動軸と加工テーブルとを水平方向に相対移動自在
に構成されてなり、上記駆動軸に着脱自在に装着される
工具により上記加工テーブルに載置された被加工体を加
工する治具グラインダ装置において、上記駆動軸と協同
して移動する従動装置をそなえ、上記従動装置は、上記
工具の下端部を着脱自在に保持する従動軸と、上記従動
軸の外周面に対して所定の対向間隙を有する内周面をそ
なえたドライブ・スリーブと、上記ドライブ・スリーブ
の回転駆動を行う駆動手段とをそなえ、上記従動軸の外
周面とドライブ・スリーブの内周面との対向間隙に流体
が介在されるよう構成されていることを特徴としてい
る。

以下、図面を参照しつつ説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明の治具グラインダ装置の一実施例側面
図，第２図は第１図図示実施例における従動装置を説明
するための要部断面拡大図を示す。

第１図において、図中の符号１は被加工体,2はベッ
ド,3はＹ軸テーブルであって図示Ｙ軸方向へ移動自在に
ベッド２上に設置されるもの,4はコラムであって図示Ｘ
軸方向へ移動自在にＹ軸テーブル３上に設置されるも
の,5は制御モータであってコラム４のＸ軸方向への移動
を制御するもの,6は昇降アームであって図示Ｚ軸方向へ
昇降自在にコラム４に支持されるもの,7は制御モータで
あって昇降アーム６のＺ軸方向への昇降を制御するも
の、８は工具駆動装置,9は駆動軸,10および11はチャッ
ク,12は従動装置,13は従動軸,14は工具軸,15は砥石,16
は加工テーブルを表している。

第１図図示実施例は、昇降アーム６が上記制御モータ
７によりＺ軸方向への昇降自在かつＹ軸テーブル３およ
びコラム４を介して水平方向における移動を可能とする
よう構成されている。そして、上記昇降アーム６の上部
先端に工具駆動装置８が装着されると共に、下部先端に
は第２図に関連して詳細に後述する従動装置12が装着さ
れている。上記砥石15が取付けられた工具軸14は、チャ
ック10および11を介して上記駆動軸９および従動軸13に
着脱自在に装着される。以下、第２図に関連して上記従
動装置12について説明する。なお、図中の符号21は従動
装置本体,22はモータ,23はドライブ・スリーブ,24はモ
ータ22の出力軸,25はキー,26は流体導入孔を表してお
り、その他の符号は第１図に対応している。

第２図において、従動装置12は、従動装置本体21,モ
ータ22,ドライブ・スリーブ23およびチャック11をそな
えた従動軸13により構成され、第１図に図示されている
如く、昇降アーム６の下部先端に装着されている。そし
て、上記ドライブ・スリーブ23は、モータ22により駆動
され、従動装置本体21に対して摺動回転自在に構成され
ている。また、従動軸13は、上記ドライブ・スリーブ23
に対して摺動回転自在に構成されている。また、従動装
置本体21には、上記従動軸13とドライブ・スリーブ23と
の対向間隙に対して、流体（例えばエアー，油等）を供
給するための流体導入孔26が形成されている。従って、
上記従動軸13は、流体を介してドライブ・スリーブ23に
保持されることになる。即ち、従動軸13は、上記モータ
22により駆動されるドライブ・スリーブ23と共に回転す
る。そして、上記モータ22の回転数を制御することによ
り、従動軸13の回転と工具駆動装置８側の駆動軸９の回
転即ちチャック10の回転とチャック11の回転を同期させ
るようにすることにより、工具軸14に捻じれが生じるこ
となく研削加工を行うことができる。なお、チャック10
の回転とチャック11の回転とが同期するように上記モー
タ22の回転数を制御すると説明したが、完全に同期させ
ることは事実上困難である。前述した如く、上記従動軸
13は、出力軸24に直接保持されているのではなく、流体
を介して保持されているため、当該流体がいわばクッシ
ョンの働きをすることにより、多少の回転ズレがあって
も問題ない。従って、上記モータ22の回転数制御が容易
となる。即ち、例えば、上記工具駆動装置８側の駆動軸
９の回転とモータ22の回転とが完全に同期している場合
を想定すると、上記チャック10,工具軸14,チャック11を
介して上記駆動軸９に連結されている従動軸13の回転
は、上記モータ22により駆動されるドライブ・スリーブ
23の回転と同期していて介在する流体はいわば静止状態
にあり、上記ドライブ・スリーブ23の回転駆動力はその
まま上記従動軸13に供給される。上記従動軸13とドライ
ブ・スリーブ23とに回転差が生じた場合には、上記流体
がその回転差に対応して流体の表面と裏面（即ち、上記
従動軸13の外周面側と上記ドライブ・スリーブ23の内周
面側）との間に速度差が生じる。即ち、流体自身の摩擦
抵抗を介して上記ドライブ・スリーブ23の回転駆動力が
従動軸13に伝達される。従って、上記従動軸13とドライ
ブ・スリーブ23とに回転差が生じた場合でも、工具軸14
に生じる捻じれ力は無視できる程度のものである。

以上、研削工具に砥石を用いた治具グラインダ装置に
ついて説明したが、本発明はこれに限られるものではな
く、砥石以外の研削工具を用いる場合にも適用すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば、工具の両端を保
持することにより、工具の剛性が向上し、工具軸と直角
方向の外力による撓み量を著しく減少させることが可能
となると共に工具の両端を夫々独立して駆動し、かつ下
端の駆動を流体を介して行うことにより、工具の捻じれ
発生を防止することが可能となり、加工精度および加工
能率を大幅に向上させることができる。また、工具下端
の駆動を流体を介して行うことは、工具の駆動手段の回
転数制御を容易とする利点を生むことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の治具グラインダ装置の一実施例側面
図，第２図は第１図図示実施例における従動装置を説明
するための要部断面拡大図，第３図および第４図はそれ
ぞれ治具グラインダ装置の従来例を説明するための説明
図を示す。 図中、１は被加工体,2はベッド,3はＹ軸テーブル,4はコ
ラム,5および７は制御モータ,6は昇降アーム,8は工具駆
動装置,9は駆動軸,10および11はチャック,12は従動装
置,13は従動軸,14は工具軸,15は砥石,16は加工テーブ
ル,22はモータ,23はドライブ・スリーブ,24はモータ22
の出力軸,25はキー,26は流体導入孔を表わす。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】垂直軸の回りに回転自在に構成された工具
   駆動用の駆動軸と、被加工体が載置される加工テーブル
   とをそなえ、上記駆動軸と加工テーブルとを水平方向に
   相対移動自在に構成されてなり、上記駆動軸に着脱自在
   に装着される工具により上記加工テーブルに載置された
   被加工体を加工する治具グラインダ装置において、 上記駆動軸と協同して移動する従動装置をそなえ、 上記従動装置は、 上記工具の下端部を着脱自在に保持する従動軸と、 上記従動軸の外周面に対して所定の対向間隙を有する内
   周面をそなえたドライブ・スリーブと、 上記ドライブ・スリーブの回転駆動を行う駆動手段とを
   そなえ、 上記従動軸の外周面とドライブ・スリーブの内周面との
   対向間隙に流体が介在されるよう構成されている ことを特徴とする治具グラインダ装置。