JP3148535B2 - 棒状ワーク用研削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非常に小さい棒状ワー
クの先端面を球面研削するために使用される棒状ワーク
用研削装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非常に小形の棒状ワーク、例えば、光フ
ァイバー用コネクタに使用されるフェルール（直径：
２.５ｍｍ、長さ：１２.７ｍｍ、材質：ジルコニアセラ
ミックス）では、中心孔に例えば直径０.０５ｍｍの光
ファイバーを挿通した状態で、フェルール同士の先端面
を当接させることにより、光の伝達を行わせるようにし
ている。したがって、フェルールの先端面は、光ファイ
バー同士の芯が正確に合致し、かつ、光漏れがないよう
に球面状に形成されている。

【０００３】従来、このように、非常に小形の棒状ワー
クの先端面を球面研削する場合、図１０に示すような研
削装置が使用されている。この研削装置は、大略、ダイ
ヤフラムチャック１と、研削砥石２とからなる。ダイヤ
フラムチャック１は、棒状ワークを保持すると共に回転
させる構成となっている。一方、研削砥石はカップ型
で、外周縁部内方に傾斜して研削面２ａが形成され、軸
芯は棒状ワークＷの軸芯に対して所定角度傾斜してい
る。この研削装置による棒状ワークＷの研削は、その一
端側をダイヤフラムチャック１で保持して回転させ、他
端面に回転駆動する研削砥石２を摺接させることにより
行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の研削装置では次のような問題点があった。 （１）所望の加工精度を得ることは困難である。すなわ
ち、棒状ワークＷの保持にダイヤフラムチャック１を使
用しているため、その回転中心と、棒状ワークＷの軸芯
との間の芯ずれを回避することはできない（芯ずれ量
α：５０μｍ）。特に、フェルールでは、前述のように
高精度の仕上がり寸法を要求されるため（寸法精度：±
１０μｍ、Ｒ寸法：±０.５ｍｍ、形状：０.１５μｍ、
面粗度：０.０１μｍＲａ、同芯度：２０μｍＴＩ
Ｒ）、この芯ずれにより加工精度に及ぼす影響は無視で
きない。また、研削砥石２は棒状ワークＷに面接触する
ため、仕上がり精度は研削面２ａの面粗度、形状等の影
響を受ける上、クーラントがスムーズに研削面２ａに供
給されず、所望の研削状態が得られない。さらに、棒状
ワークＷを球面研削するためには、研削面２ａの形状だ
けでなく、研削砥石２の回転駆動軸を棒状ワークＷの軸
芯に対してどれだけ傾斜させるかが問題となるが、その
角度調整は困難である。

【０００５】（２）研削砥石Ｔの寿命が短い。すなわ
ち、前述のように、研削砥石２は棒状ワークＷに面接触
して研削加工するため、研削砥石２の摩耗が早い。ま
た、研削砥石２は傾斜させて設置しているため、研削装
置の他の部分、例えば、ダイヤフラムチャック１の装着
部分に接触することになり外径寸法を所定値以上にでき
ない。このため、研削砥石２を交換する周期が短い。

【０００６】（３）ＮＣ制御しなければならない移動軸
が少なくとも２軸必要である。すなわち、少なくとも研
削砥石２を切り込み送りさせるための軸と、傾斜させる
ための軸とが必要であり、そのための制御も複雑であ
る。

【０００７】（４）作業性が悪い。すなわち、前述のよ
うに、棒状ワークＷをダイヤフラムチャック１に着脱し
なければならないが、着脱に際し、棒状ワークＷのダイ
ヤフラムチャック１への挿入及び抜き出しという棒状ワ
ークＷの軸方向の動作を必要とするため、４０〜５０秒
のサイクルタイムを必要としていた。しかも、研削砥石
２の回転軸の傾斜角度設定も困難であり、作業時間が非
常にかかっていた。そこで、本発明は前記問題点に鑑
み、棒状ワークの先端の球面研削を高精度かつ短時間で
行なうことのできる棒状ワーク用研削装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、研削位置に供給された棒
状ワークの外周側面に当接するシューと、前記棒状ワー
クの外周側面に回転自在に当接して少なくとも一方が回
転駆動すると共に接離移動可能な一対のロールと、棒状
ワークの一端面に当接するバッキングプレートと、棒状
ワークの他端面に外周面を回転駆動により摺接して研削
する研削砥石とを備え、前記研削砥石の外周面を断面円
弧の溝状とし、その外周面の最も深い位置で、前記研削
砥石の回転軸に直交する砥石中心面を、棒状ワークの軸
芯から所定寸法ずらせたものである。

【０００９】請求項２記載の発明では、前記研削砥石
を、砥石中心面近傍を境に略半分を除去したものであ
る。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【作用】本発明では、研削位置に供給された棒状ワーク
は、その外周側面をシューと一対のロールとで支持され
る。棒状ワークはロールの回転駆動により外周側面を基
準として回転し、回転中心は棒状ワークの軸芯と一致す
る。棒状ワークは、一端面をバッキングプレートに当接
・支持されて、研削砥石が外周面の半分を棒状ワークの
先端面に線接触させながら球面研削が行われる。このた
め、研削抵抗が軽減される。また、棒状ワークの軸芯と
研削砥石の砥石中心面とが多少位置ずれしても、予め位
置ずれさせた棒状ワークの軸芯と研削砥石の研削中心面
とのずれ量の範囲内となる。このため、棒状ワークには
必ず研削砥石の砥石中心面から離れた位置の外周面が摺
接する。したがって、研削される棒状ワークの先端面
は、必ず、軸芯を頂点とする球面状となるように研削さ
れる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。 （第１実施例）図１は棒状ワーク用研削装置を示してい
る。この研削装置では、ベッド１０上にワーク保持台１
１、研削砥石切込送り台１２、ドレス砥石保持台１３が
それぞれ設けられている。ワーク保持台１１には、シュ
ー１４、ローディングプレート１５、支持ロール１６、
加圧ロール１７、吸着パッド機構１８（図２参照）及び
バッキングプレート１９（図４参照）がそれぞれ設けら
れている。研削砥石切込送り台１２には研削砥石２０
が、ドレス砥石保持台１３にはドレス砥石２１がそれぞ
れ回転駆動可能に設けられている。なお、２２はドレス
砥石用の目立て砥石である。

【００１６】前記シュー１４は、棒状ワークＷの外周側
面に当接して、両ロール１６，１７と共に棒状ワークＷ
を加工位置Ａに位置決めするようになっている。前記ロ
ーディングプレート１５は、図示しないソレノイド等の
駆動機構によってシュー１４上をスライドして、その先
端面でシュー１４上に供給された棒状ワークＷの外周側
面を押圧することにより、この棒状ワークＷを加工位置
Ａに供給するようになっている。

【００１７】前記支持ロール１６及び加圧ロール１７
は、それぞれ支軸１６ａ，１７ａを中心として回転自在
に配設されている。両ロール１６，１７はベルト２３を
介してモータ２４により同一方向の同一速度で回転する
ようになっている。支軸１７ａは棒状ワークＷの軸芯方
向に対して平行な面内で若干傾斜して設けられており、
棒状ワークＷを回転させながらバッキングプレート１９
に向かって推進できるようになっている。両ロール１
６，１７の外周面中央部には全周に亘って逃がし溝２５
が形成されている（図３参照）。この逃がし溝２５は、
図５に示すように、前記シュー１４及び下記する吸着パ
ッド２８が溝壁に接触することなく進入可能な幅を有す
るものである。前記加圧ロール１７は、シリンダ２６の
駆動によって支軸Ｘを中心として旋回することにより支
持ロール１６に対して接離する構造となっている。

【００１８】前記吸着パッド機構１８は、図２に示すよ
うに、伸縮すると共に支軸２７ａを中心として回動する
アーム２７の先端に吸着パッド２８を固定した構造であ
る。吸着パッド２８は空気を吸引することにより棒状ワ
ークＷを吸着する構成である。アーム２７には支軸２７
ａで略Ｌ字形のガイド部材２９が一体化されており、そ
の両端部にはパッド３０ａ，３０ｂがそれぞれ設けら
れ、パッド３０ａ，３０ｂの近傍には検出部３１ａ，３
１ｂが突出している。ガイド部材２９の近傍には支持プ
レート３２が配設され、そこには一対のセンサ３３ａ，
３３ｂ及びパッド受部３４ａ，３４ｂがそれぞれ固定さ
れている。アーム２７はパッド３０ａ，３０ｂがそれぞ
れパッド受部３４ａ，３４ｂに当接する間の約９０°で
回動し、各停止位置では前記検出部３１ａ，３１ｂがセ
ンサ３３ａ，３３ｂによってそれぞれ検出されるように
なっている。

【００１９】前記バッキングプレート１９は棒状ワーク
Ｗの後端面に当接し、この棒状ワークＷを軸芯方向に位
置決めするようになっている。バッキングプレート１９
は、図４に示すように、本体３５内のハウジング３６に
フローティングプレート３７を所定の間隙寸法を有する
ように収容し、フローティングプレート３７を支持部材
３８によって支持された球体３９で揺動自在に支持した
構成である。このバッキングプレート１９によれば、棒
状ワークＷの後端面の軸芯に対する直角度のばらつき具
合に応じてフローティングプレート３７が揺動して互い
に面接触するようになっている。そして、棒状ワークＷ
の回転に伴ってフローティングプレート３７も一緒に回
転し、回転状態を安定させるようになっている。

【００２０】前記研削砥石２０（直径：１２０ｍｍ）は
円形平板状のダイヤモンド砥石からなり、回転駆動軸２
０ａが加工位置Ａに供給された棒状ワークＷの軸芯に対
して直交するように設けられ、回転駆動軸２０ａを中心
として図示しないモータの駆動により回転するようにな
っている。研削砥石２０は、サーボモータ１２ａの駆動
により研削砥石切込送り台１２を水平移動させることに
より、棒状ワークＷに対して接離可能となっている。こ
のように、研削砥石２０は、研削装置の他の部分との干
渉が問題とならない位置に設けられているため、外径寸
法を大きくすることができ、長寿命化が可能である。ま
た、研削砥石２０の外周面４０は、断面円弧の溝状に形
成され（図４参照）、その曲率は研削する棒状ワークＷ
の仕上がり球面と同一曲率である。前記ドレス砥石２１
はダイヤモンド砥粒をメタルボンド等で一体化した構成
で、その回転駆動軸が前記研削砥石２０の回転駆動軸２
０ａに対して直交するように設けられ、モータ２１ａの
駆動により回転するようになっている。

【００２１】次に、前記構成からなる棒状ワーク用研削
装置の動作を説明する。まず、図５中、２点鎖線で示す
ように、加圧ロール１７を上方に退避させた状態で、未
加工の棒状ワークＷ（図中一点鎖線で示す。）をローデ
ィングプレート１５の先端面前方のシュー１４上に供給
する。そして、ローディングプレート１５をスライドさ
せ、その先端面で棒状ワークＷの外周側面を押圧するこ
とにより、棒状ワークＷを加工位置Ａに供給する（図５
では、加工位置Ａに供給された棒状ワークは未加工ワー
クＷａで示されている。）。

【００２２】次いで、加圧ロール１７を降下させ、シュ
ー１４、支持ロール１６及び加圧ロール１７によって未
加工ワークＷａの外周側面を支持し、加工位置Ａに位置
決めする。そして、モータ２４を駆動して加圧ロール１
７及びベルト２３を介して支持ロール１６を回転させる
ことにより未加工ワークＷａを回転させる（本実施例で
は、モータ２４を６００ｒｐｍで駆動し、未加工ワーク
Ｗａの周速度が４.７ｍ／ｍｉｎとなるようにしてい
る。）。加圧ロール１７の支軸１７ａは、前述のよう
に、未加工ワークＷａの軸芯方向に対して若干傾斜して
設けられているため、未加工ワークＷａは加圧ロール１
７から推力を受け、その後端面がバッキングプレート１
９に圧接する。また、未加工ワークＷａは、シュー１４
及び両ロール１６，１７によって外周面を支持されてい
るため、この外周面を基準として回転する。したがっ
て、未加工ワークＷａの回転中心は高精度にその軸芯と
一致する（本実施例では、芯ずれ量αは１０μｍ以下
で、従来の１／５となった）。

【００２３】続いて、研削砥石２０を図示しないモータ
の駆動により回転させる（本実施例では、研削砥石２０
を１２０００ｒｐｍで駆動し、研削砥石の周速度が４５
２４ｍ／ｍｉｎとなるようにしている。）。そして、サ
ーボモータ１２ａを駆動して切込送り台１２を水平移動
させることにより研削砥石２０を未加工ワークＷａに接
近させ、その外周面４０を棒状ワークＷの先端面に摺接
させる（プランジ研削）。また、同時に、図示しないノ
ズルを介してその摺接部分にクーラントを供給する。こ
れにより、未加工ワークＷａの先端面は研削砥石２０の
外周面４０によって球面に研削される。研削中に、未加
工ワークＷａの先端面と研削砥石２０の外周面４０は互
いに線接触するので、クーラントは確実に研削箇所に到
達し、常に良好な研削状態が得られる。

【００２４】また、研削砥石２０は、前述のように、外
周面を断面円弧の溝状とし、未加工ワークＷａに対して
傾斜させることなく、そのまま平行移動させるだけの構
成としたので、従来のように、研削砥石２０の傾斜角度
を調整する作業が不要となり、短時間で研削を開始する
ことができる。

【００２５】このようにして棒状ワークＷの球面研削が
済めば、加圧ロール１７を支持ロール１６から離間させ
ると共に、アーム２７を受取準備位置Ｃ（図２参照）か
ら受取位置Ｂに前進させる。吸着パッド２８が加工済み
ワークＷｂを保持する位置は、両ロール１６，１７の支
軸１６ａ，１７ａを結ぶ直線に対して加工位置Ａとは反
対側である。

【００２６】次に、未加工ワークＷａを前記同様にして
加工位置Ａに供給するが、このとき加工済みワークＷｂ
は、ローディングプレート１５によって加工位置Ａに供
給される未加工ワークＷａによりＢ位置まで押し出され
る。そして、吸着パッド２８で加工済みワークＷｂを吸
着・保持する。これにより、供給される未加工ワークＷ
ａが誤って加工位置Ａを通り過ぎてしまうことを確実に
回避することができる。

【００２７】その後、アーム２７を受取位置Ｂから受取
準備位置Ｃに退避させた後、排出位置Ｄに旋回させるこ
とにより加工済みワークＷｂを排出する。一方、未加工
ワークＷａを加圧ロール１７の移動により加工位置Ａに
位置決めし、前記同様、球面研削を行う。

【００２８】ここで、研削砥石２０が摩耗すれば、ドレ
ス砥石２１によりドレス成形を行なう。このドレス成形
では、サーボモータ１２ａを駆動して切込送り台１２を
移動させることにより、研削砥石２０をドレス砥石２１
に接近させる。そして、研削砥石２０の外周面に、棒状
ワークＷの先端球面と同一曲率の外径を有するドレス砥
石２１を摺接させる。また、ドレス砥石２１が目詰まり
すれば、このドレス砥石２１に目立て砥石２２を摺接さ
せて目立てを行なう。

【００２９】以上のように、前記第１実施例によれば、
棒状ワークＷの供給、研削、排出を自動的に行なうこと
ができ、それぞれの作業でも面倒な調整がいらないた
め、作業時間を大幅に短縮でき高能率である（本実施例
では、サイクルタイムが１５秒となり、従来の１／２.
６〜１／３.３であった。）。

【００３０】図７は、棒状ワークＷの先端球面の真円度
を示すもので、中央の円が光ファイバー挿通穴４１、そ
の回りに形成される円が棒状ワークＷの先端に形成され
た球面中心に対する同芯円４２である。前記第１実施例
によれば、図７（ａ）に示すように、光ファイバー挿通
穴４１の位置すなわち棒状ワークＷの軸芯と、球面の中
心とが高精度に一致していることが分かった。これに対
し、従来のようにダイヤフラムチャック１によって棒状
ワークＷを保持した場合には、図７（ｂ），（ｃ）に示
すように、棒状ワークＷの軸芯とその先端球面の中心と
の間には芯ずれ（図中芯ずれ量をαで示す。）が発生し
ていることが分かった。つまり、本実施例の研削装置に
よれば、棒状ワークＷの先端球面を高精度に研削するこ
とができることが明らかである。

【００３１】（第２実施例）第２実施例では、図６に示
すように、研削砥石２０は、前記第１実施例同様、外周
面が断面円弧の溝状に形成されると共に、最も深い位置
を通過する平面（砥石中心面）Ｐから所定寸法離れた平
行な平面を境に、砥石中心面Ｐの属さない方が除去され
た形状となっている。

【００３２】この第２実施例では、前記第１実施例と同
様にして棒状ワークＷをその軸芯を中心として回転さ
せ、研削砥石２０を前記軸芯に対して直交する回転駆動
軸２０ａを中心として回転させながら棒状ワークＷの先
端面に研削砥石２０の外周面４０を摺接させることによ
り研削を行なう。

【００３３】この場合、研削砥石２０を、砥石中心面Ｐ
が棒状ワークＷの軸芯を若干越えるように所定寸法ｘだ
け位置をずらせてセットする（本実施例では、０.０１
〜０.１５ｍｍずらせている。）。この寸法ｘは、研削
砥石２０の取付位置がその回転軸方向に多少位置ずれし
ても球面研削を確実に行わせるためのものである。

【００３４】すなわち、研削砥石２０のずれ量が±δで
ある場合（図６中、＋を上方側、−を下方側としてい
る。）、研削砥石２０が下方に位置ずれしても、ｘ＞δ
の関係が成立するように寸法を設定しておけば、研削中
心面Ｐが棒状ワークＷの軸芯を越えることがなく、棒状
ワークＷの先端半分に必ず線接触させながら研削するこ
とができる。また、図６（ｂ）に示すように、研削砥石
３６が上方に位置ずれしても（棒状ワークＷの軸芯と研
削中心面Ｐとの距離：ｘ＋δ）、必ず棒状ワークＷの球
面中心を含む所定範囲で線接触させながら研削すること
ができ、球面中心が不明確となることはない。

【００３５】しかも、研削砥石２０の外周研削面４０は
棒状ワークＷの先端球面の半分で線接触し、研削抵抗が
小さくなっているため、研削変動が軽減され、良好な研
削状態が得られる。

【００３６】したがって、棒状ワークＷの研削を確実に
球面の中心が明確となるように行なうことができると共
に、その中心が棒状ワークＷの軸芯と高精度に一致させ
ることが可能である。

【００３７】なお、前記実施例では、棒状ワークＷの先
端面を球面研削する場合について説明したが、図８に示
すように、研削砥石２０を傾斜させて、その外周縁部を
摺接させることにより、棒状ワークＷに円錐状の逃がし
面を形成することができる。また、図９に示すように、
研削砥石２０の外周面を溝状に形成することなく、円筒
面のままで、前記実施例と同様にして、棒状ワークＷの
先端面に摺接させるようにすれば、その先端面をフラッ
トに研削することも可能である。この場合は図１におい
て、ドレス砥石２１を研削砥石２０の回転駆動軸２０ａ
と平行に往復移動させることにより、研削砥石２０の外
周面を円筒状に形成する。さらに、研削砥石の外周面を
断面円弧の溝状としたままで、前記第２実施例のよう
に、砥石中心面Ｐをずらせて半分ずつ使用するようにし
てもよい。これによれば、研削砥石２０の取り替え周期
をさらに延ばすことが可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、予め棒状ワークの軸芯と研削砥石の研削中心
面との位置をずらせるようにしたので、たとえ棒状ワー
クの軸芯と研削砥石の砥石中心面とが多少位置ずれして
も、棒状ワークには必ず研削砥石の砥石中心面から離れ
た位置の外周面が摺接する。したがって、研削された棒
状ワークの先端面は、その軸芯を頂点とする球面状とな
り、軸芯と球面中心とを高精度に一致させることができ
る。特に、請求項１に記載の発明によれば、砥石の外周
面を半分ずつ分けて利用できるので、研削砥石のメンテ
ナンス（ドレス等）の周期をさらに長くすることができ
る。また、請求項２に記載の発明によれば、研削砥石の
軽量化が図れ、そのための回転動力を軽減することがで
きる。

【００３９】

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例に係る研削装置の概略斜視図であ
る。

【図２】 図１の部分側面図である。

【図３】 図１の部分正面図である。

【図４】 図３のバッキングプレート近傍を示す部分断
面図である。

【図５】 図２の研削位置を示す拡大図である。

【図６】 他の形状の研削砥石による研削状態を示す部
分正面図である。

【図７】 棒状ワークの研削仕上がり状態を示す正面図
である。

【図８】 研削砥石を他の態様で使用した状態を示す部
分正面図である。

【図９】 さらに他の形状の研削砥石による研削状態を
示す部分正面図である。

【図１０】 従来例に係る研削装置の断面図である。

【符号の説明】

１４ シュー １６ 支持ロール １７ 加圧ロール １９ バッキングプレート ２０ 研削砥石 ４０ 外周面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 7/16 B24B 9/00 601 B24B 11/00 B24B 19/00 603

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研削位置に供給された棒状ワークの外周
   側面に当接するシューと、前記棒状ワークの外周側面に
   回転自在に当接して少なくとも一方が回転駆動すると共
   に接離移動可能な一対のロールと、棒状ワークの一端面
   に当接するバッキングプレートと、棒状ワークの他端面
   に外周面を回転駆動により摺接して研削する研削砥石と
   を備え、 前記研削砥石の外周面を断面円弧の溝状とし、その外周
   面の最も深い位置で、前記研削砥石の回転軸に直交する
   砥石中心面を、棒状ワークの軸芯から所定寸法ずらせた
   ことを特徴とする棒状ワーク用研削装置。
2. 【請求項２】 前記研削砥石を、砥石中心面近傍を境に
   略半分を除去したことを特徴とする請求項１に記載の棒
   状ワーク用研削装置。