JP3679948B2 - 砥石車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石車に関する。例えば、凹曲面形状の研磨面を端面に有し、円錐ころ軸受用円錐ころの端面研磨に用いる砥石車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述の砥石車は、円筒形状に形成され、その端面に研磨面を有する。この研磨面は所定の凹曲面形状に形成され、円錐ころの大端面の形状、例えば、凸曲面形状に対応した形状とされている。
研磨面には、円錐ころの円錐台形状に形成されたワークの大端面が押しつけられて、研磨される。このとき、砥石車は回転し、これとともに、ワークは研磨面に沿いつつ、図４に示すような送り軌道９０を通って送られる。この送り軌道９０は、図４の紙面垂直方向に湾曲した円弧状をなし、この送り軌道９０には、砥石車９１の研磨面にワークを導入し、また研磨面からワークを導出するための一対のワークガイド９２が設けられている。送り軌道９０は、一方のワークガイド９２から研磨面の外周部へ入り、この外周部から内周部を経て外周部へと研磨面を横断し、他方のワークガイド９２へと至っている。送り軌道９０内でワークは研磨面および各ワークガイド９２に押しつけられている。各ワークガイドと研磨面との間でワークをスムーズに乗り移らせるためには、各ワークガイドを回転する砥石車９１の周面にできるだけ接近した位置に、高精度に位置決めして固定するのが好ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ワークガイドをそのように高精度に位置決めして固定するのは困難であり、仮に、位置決め精度が悪い場合には、ワークがワークガイドと研磨面の外周との境界部分でがたつき、研磨面に欠けを生じることがある。このため、砥石車の寿命が短くなっていた。
【０００４】
また、研磨面の内周縁部が残りの部分よりも摩耗し易いことから、研磨面の形状精度を維持するためには、最も摩耗の進行が早い内周縁部に合わせて残りの部分をドレスにより削ることになる結果、砥石車の寿命が短くなっていた。
研磨面の内周縁部が摩耗し易いのは、ワークに対する切込み量が、上述の欠けを防止するために研磨面の外周縁部で少なくされるのに対して、研磨面の内周縁部（図４のワークＷ７のある位置）で相対的に大きくされる傾向にあるからである。
【０００５】
また、研磨面の内周縁部では、研磨面からワークにかかる力（以下「研磨力」という。）が、ワークの倒れを助長する方向（送り軌道の接線方向）に沿って強く働く。これにより、ワークが正規の状態から傾斜すると、研磨面の内周縁部を強く押圧し、多大な摩耗を生じさせる。
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、寿命を長くできる砥石車を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１に記載の砥石車は、円筒状の砥石車本体と、この砥石車本体の内周面に固定され、且つ研磨材を含まない円筒状の内ガイドとを備え、砥石車本体の一端面に凹曲面をなす研磨面が形成され、内ガイドの端面は、研磨面の凹曲面に連続する凹曲面をなし、ワークの被研磨面の少なくとも一部を案内することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、砥石車の内周部を研磨材を含まない内ガイドで構成したので、砥石車の端面の内周部で研磨力が働かない結果、ワークの倒れを防止でき、倒れに起因する摩耗の増大を防止することができる。
また、内ガイドは研磨面に連続する凹曲面でワークの被研磨面を受け止めるので、研磨面と内ガイドの端面との境界部分をワークがスムーズに移行でき、この点からもワークの倒れを防止できる。
【０００８】
請求項２に記載の砥石車は、請求項１に記載の砥石車において、上記内ガイドは、樹脂系材料を主成分とし、砥石車本体と近似する硬度を有することを特徴とする。
この構成によれば、内ガイドおよび砥石車本体の端面が確実に均一に摩耗するので、砥石車の端面をドレスする際に、単一のドレス刃にて砥石車の端面全体を均一にドレスすればよく、作業し易い。
【０００９】
ここで、樹脂系材料を主成分とするとは、内ガイドが樹脂系材料のみで構成される場合をも含む趣旨である。樹脂系材料としては、樹脂を含む材料であればよく、例えば、樹脂材料単体でもよいし、あるいは樹脂材料と研磨力のない無機質または有機質のフィラーとが配合されたものでもよい。また、内ガイドの材質としては、エポキシ系樹脂単体、またはエポキシ系樹脂とクリオライトとの配合物を例示できるが、その限りではない。
【００１０】
また、内ガイドの硬度は、ロックウェル硬度計Ｌスケールにおいて、砥石車本体の硬度に対し、±２０以内の硬度を要求される。なお、砥石車本体の硬度は、ワークの種類および要求される研磨後の品質に応じてロックウェル硬度計Ｌスケール５０〜１２０の範囲内で変更されるものであり、その際には、変更された砥石車本体の硬度に対して±２０以内の範囲内に内ガイドの硬度を調整する必要がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の砥石車を、添付図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態の砥石車の断面図である。
砥石車２は、円筒状をなし、その一端面２ａは、中心軸線２ｂの回りに回転対称な形状の凹曲面に形成されている。また、砥石車２の他端面は平面状に形成され、ここに、砥石車２を中心軸線２ｂの回りに回転駆動するための円板形状の取付部材３が固定されている。
【００１６】
砥石車２は、研磨材を含む円筒状の砥石車本体２１と、この砥石車本体２１の内周面２１ｂに固定され、且つ研磨材を含まない円筒状の内ガイド２２と、砥石車本体２１の外周面２１ｃに固定され、且つ研磨材を含まない円筒状の外ガイド２３とを備えている。
砥石車２の端面２ａは、内ガイド２２の端面２２ａと、砥石車本体２１の研磨面２１ａと、外ガイド２３の端面２３ａとを、径方向の内方から外方に向けて並べて構成されている。各面２１ａ，２２ａ，２３ａは、凹曲面に形成され、各凹曲面は互いに隣接する凹曲面に連続し、全体として一つの大きな凹曲面を構成している。
【００１７】
凹曲面は、例えば、球面からなり、この球面の中心は、砥石車２の中心軸線２ｂ上に配置されている。凹曲面は、ワークである円錐ころの大端面の凸曲面形状に対応した形状とされている。
砥石車本体２１は、研磨材としての砥粒と、この砥粒を保持する結合剤とを含んでいる。研磨材は、例えば、アルミナ質系砥粒であり、結合剤は、熱硬化性樹脂やガラス質系の材質等を利用することができる。
【００１８】
内ガイド２２および外ガイド２３は、それぞれ同じ樹脂材料からなる。この樹脂材料は、エポキシ樹脂を主成分とするものであり、砥石車本体２１と近似するロックウェル硬度を有し、同じ程度の耐摩耗性をもつものとされる。例えば、単一のドレス刃を砥石車２の端面全体に均一に沿わせてドレスする際に、砥石車本体２１と内ガイド２２と外ガイド２３とが均一に摩耗してドレスされた面に段差が生じないようにされており、また、研磨加工するに際して、砥石車２の端面２ａに沿ってワークが送られるときに、砥石車本体２１と内ガイド２２と外ガイド２３とが均一に摩耗して各面２１ａ，２２ａ，２３ａの境界に段差が生じないようにされている。
【００１９】
次に、本砥石車２を利用する研磨装置１を、図２の概略構成を示す模式図を参照して説明する。
研磨装置１は、円錐ころ軸受用の円錐ころの大端面を球面からなる凸曲面に研磨加工するためのものであり、略円錐台形状のワークを加工する。
研磨装置１は、中心軸線２ｂの回りに第１駆動手段１１により回転駆動される上述の砥石車２と、中心軸線２ｂに交差する回転軸線１２ａの回りに第２駆動手段１２により回転駆動されて複数のワークＷを保持する保持体１３とを有している。
【００２０】
保持体１３は、回転軸線１２ａを中心として回転する一対の円板１４，１５を含んでいる。これら円板１４，１５は、円板形状の主体部１４ｄ，１５ｄと、これら主体部１４ｄ，１５ｄの中心部から回転軸線１２ａに沿って延びて第２駆動手段１２と駆動連結される軸部１４ａ，１５ａと、主体部１４ｄ，１５ｄの外周縁にあって互いに接近するように逆向きに張り出す環状張出部１４ｂ，１５ｂとをそれぞれ有している。環状張出部１４ｂ，１５ｂの相対向する端面は、保持面１４ｃ，１５ｃを構成しており、保持面１４ｃ，１５ｃ同士の間に円錐ころからなるワークＷを複数挟んで保持するようにしている。保持面１４ｃ，１５ｃは、互いに逆向きに傾斜する円錐テーパ面からなり、ワークＷの円錐面からなる周面と接する。
【００２１】
保持面１４ｃ，１５ｃ間に保持された複数のワークＷの中心軸線ＷＣは、回転軸線１２ａに直交する平面Ａ内において、この平面Ａと回転軸線１２ａとの交点Ｐを中心とする放射状に並べられている。また、複数のワークＷは、例えば、その中心孔を貫通する軸からなる保持器１６によって、上述の交点Ｐを中心とする平面Ａ内の円弧上において、周方向の間隔を規制され、例えば、円周等配に保持されている。また、ワークＷの大端面は円板１４，１５の径方向外方に向けられ、予め定められた径方向位置に配置されている。この径方向位置を通り交点Ｐを中心として平面Ａに含まれる円が、砥石車２の端面２ａにほぼ沿って、特に、端面２２ａの内周縁部を通るようにされ、また、砥石車２の中心軸線２ｂは交点Ｐと交わるようになっている。
【００２２】
第２の駆動手段１２は一対で設けられ、一対の円板１４，１５をそれぞれ駆動する。一対の円板１４，１５は、複数のワークＷをこのワークＷの中心軸線ＷＣの回りに自転自在に保持し、相対回転することにより生じる保持面１４ｃ，１５ｃ間の周速差により、複数のワークＷを自転させるようにしている。また、上述の周速差は、回転軸線１２ａの回りにワークＷを公転させるように設定されている。
【００２３】
各ワークＷは、ワークの公転軌道からなる円形の送り軌道１８を送られる。ワークは、図３に示すように、送り軌道１８（図３では紙面垂直方向に湾曲している。）の一部の領域で、ワークの大端面を研磨するために砥石車２の端面２ａに沿って送られ、送り軌道１８の残りの領域では、ワークガイド１７により案内される。ワークガイド１７は、環状の一部を切り欠かれた形状であり、その内周面を保持体１３の外周部に接近して配置され、内周面にワークＷの大端面を沿わせている。
【００２４】
また、一対の円板１４，１５は、互いに接近するように付勢手段１９により付勢され、保持面１４ｃ，１５ｃのテーパ面により、ワークの大端面を砥石車２の端面２ａおよびワークガイド１７に押し付けている。
この研磨装置１では、砥石車２を回転させると、砥石車本体２１と内ガイド２２と外ガイド２３とは一体に回転する。ワークは、自転しつつ送り軌道１８を送られる。その間に、砥石車２の端面２ａにワークを押しつけ、研磨面２１ａによりワークに凸曲面形状を形成することができる。
【００２５】
詳細に説明する。ワークは、ワークガイド１７の一部分１７ａから外ガイド２３の端面２３ａの外周部に入り、外ガイド２３の端面２３ａは、ワークの被研磨面を、ワークガイド１７から内周部となる研磨面２１ａへ案内する。この間、ワークは内ガイド２３の端面２３ａで支持されるが、研磨されない。ワークは、砥石車本体２１の研磨面２１ａにより研磨される。
【００２６】
そして、内ガイド２２の端面２２ａが、ワークの被研磨面を、研磨面２１ａの一位置（ワークＷ２のある位置）から砥石車２の端面２ａの内周縁部を経て上述の一位置と周方向に離れた研磨面２１ａの他位置（ワークＷ４のある位置）へ案内する。この間、ワークは内ガイド２２の端面２２ａで支持されるが、研磨されない。内ガイド２２の端面２２ａの内周縁部では、ワークＷ３の径方向の外側部分だけが、内ガイド２２の端面２２ａで支持されている。なお、内ガイド２２は、内周縁部でワークの全体を支持してもよく、ワークの少なくとも一部を支持すればよい。
【００２７】
その後、ワークは研磨面２１ａによりさらに研磨される。次に、外ガイド２３の端面２３ａが、ワークの被研磨面を研磨面２１ａの外周縁部からワークガイド１７の他部分１７ｂへと案内する。ワークは、砥石車２の端面２ａの外周部を経てワークガイド１７に出ていく。
このように本実施の形態によれば、砥石車２の内周部を研磨材を含まない内ガイド２２で構成したので、砥石車２の端面２ａの内周部で研磨力が働かない結果、内周部での研磨力によるワークの倒れを防止でき、倒れに起因する摩耗の増大を防止することができる。
【００２８】
また、内ガイド２２の端面２２ａは、研磨面２１ａと連続する凹曲面でワークの被研磨面を受け止めるので、研磨面２１ａと内ガイド２２の端面２２ａとの境界部分をワークがスムーズに移行でき、この点からもワークの倒れを防止できる。
また、ワークの切込み量が内周寄り程に大きくされる場合に、砥石車２の端面２ａの摩耗が内周寄りで相対的に大きくなるとしても、内ガイド２２の端面２２ａは研磨作用を有しないので、ワークの加工精度を低下させる虞がない。
【００２９】
また、外ガイド２３を設けたことにより、ワークＷ１（図３参照）は、砥石車２の外周に接近した位置にあるワークガイド１７から研磨面２１ａに移行するときに、外ガイド２３の端面２３ａを経由して研磨面２１ａに移行するので、スムーズに移行することができる。これは、端面２３ａが、研磨面２１ａと連続する凹曲面をなし、且つ研磨力を働かせないからである。また、ワークが逆向きに研磨面２１ａからワークガイド１７に移行して出て行くときも同様である。このように、移行時のワークががたつかないので、砥石車２の外周部に欠けが生じることがない。
【００３０】
また、外ガイド２３の端面２３ａでは、研磨力が働かないので、ワークガイド１７と砥石車２の端面２ａとの位置決め精度が十分に高くない場合であったとしても、ワークのがたつきを防止することができる。従って、砥石車２の端面２ａへ載せるときのワークの位置決め、例えば、ワークガイド１７の砥石車２に対する組み付け位置精度を、高精度にせずに済む。
【００３１】
このように本砥石車２では、砥石車２の端面２ａの内周寄り部分での摩耗や、外周寄り部分での欠けを抑制できる結果、砥石車２の端面２ａの形状精度を維持するために、ドレス作業を定期的に行う場合のドレス間隔を長くすることができ、また、ドレス時に、研磨面２１ａを必要以上に削らずに済むので、砥石車２を長寿命化することができる。
【００３２】
特に、砥石車２が内ガイド２２および外ガイド２３を共に備える場合には、より確実に長寿命化できて好ましい。なお、内ガイド２２だけであっても、それに応じた効果を得ることができる。
また、内ガイド２２および外ガイド２３は、砥石車本体２１と近似する硬度に調整されていることにより、同じ程度の耐摩耗性を有している。これにより、研磨加工時に、内ガイド２２、外ガイド２３および砥石車本体２１の各端面は確実に均一に摩耗するので、砥石車２の端面２ａの摩耗を径方向に均一にすることができる。これに加えて、同じ程度の耐摩耗性を有しているので、砥石車２の端面２ａをドレスする際に、単一のドレス刃にて砥石車２の端面２ａ全体を均一にドレスすればよく、内ガイド２２および外ガイド２３を備えない従来の砥石車と同様に作業できるので、作業し易い。
【００３３】
ここで、この作用を得られる内ガイド２２および外ガイド２３の材質としては、樹脂系材料を主成分とするものであればよい。ここで、樹脂系材料を主成分とするものには、樹脂系材料のみからなるものを含む趣旨である。樹脂系材料としては、樹脂を含む材料であればよく、例えば、樹脂材料単体でもよいし、あるいは樹脂材料と研磨力のない無機質または有機質のフィラーとが配合されたものでもよい。本実施の形態の内ガイド２２および外ガイド２３の材質は、エポキシ樹脂５０重量部とクリオライト５０重量部とが均一に配合されたものである。また、内ガイド２２および外ガイド２３において、砥石車本体２１と近似する硬度を得るために、樹脂材料やフィラーの種類や配合割合が変更されてもよい。
【００３４】
また、内ガイド２２の硬度において、砥石車本体２１と近似する硬度としては、ロックウェル硬度計Ｌスケールにおいて、砥石車本体２１の硬度に対して±２０以内の硬度を要求される。なお、砥石車本体２１の硬度は、ワークの種類および要求される研磨後の品質に応じてロックウェル硬度計Ｌスケールで５０〜１２０の範囲内で変更されるものであり、その際には、変更された砥石車本体の硬度に対して±２０以内の範囲内に内ガイド２２の硬度を調整する必要がある。また外ガイド２３の硬度についても、上述の硬度にすることが要求される。
【００３５】
また、内ガイド２２および外ガイド２３の径方向の寸法は、研磨面２１ａを大きくするうえで、できるだけ薄くするのが好ましい。
特に、内ガイド２２の径方向の厚み（幅）は、少なくともワークを支持できる寸法（例えば、１ｍｍ）があればよく、さらに、１個のワークの直径寸法の５０％以下の寸法が好ましい。その理由としては、ワークの送り軌道１８が端面２ａの内周縁部を通ることから、内ガイド２２の厚みが上述の直径寸法の５０％を超える場合には、厚みが直径寸法の５０％の場合に比べて、ワークの倒れの防止効果は同じであるのに対して、研磨面２１ａが小さくなるからである。具体的には、内ガイド２２の幅は、ワークＷである円錐ころの大端面の直径寸法の略４０％の寸法（２ｍｍ）とされており、この寸法であれば、砥石車２の内周縁部でワークを十分に支持できる。
【００３６】
外ガイド２３の径方向の厚み（幅）は、１個のワークの直径寸法の２分の１以上で、且つ１個のワークの直径寸法以下の範囲の寸法が好ましい。例えば、幅は、ワークの被研磨面となる円錐ころの大端面の直径寸法にほぼ等しい寸法（５ｍｍ）とされている。外ガイド２３の厚みが、上述の直径寸法の２分の１以上の場合には、ワークを砥石車２の端面２ａに載せるときに、ワークの中心がワークガイド１７から端面２３ａに乗り移った後にワークが研磨面２１に入るようにできるので、ワークを安定させる上で好ましく、また、外ガイド２３の厚みが、上述の直径寸法の２分の１以上で、上述の直径寸法となるまでは、大きくなるほどにワークをより一層安定させることができる。外ガイド２３の厚みが、上述の直径寸法となる場合に、外ガイド２３の端面２３ａはワーク全体を確実に載せて、安定に保持でき、ワークをワークガイド１７と研磨面２１ａとの間で確実にスムーズに案内することができるが、外ガイド２３の厚みが、上述の直径寸法以上であっても、安定性は同じであるのに対して、研磨面が相対的に狭くなるので、好ましくない。
【００３７】
また、内ガイド２２の径方向の寸法は、外ガイド２３の径方向の寸法以下に小さくするのが好ましい。というのは、上述の送り軌道１８では、ワークは内ガイド２２を、外ガイド２３よりも長い時間をかけて通過することから、内ガイド２２を相対的に小さくするのが、研磨面２１ａを効果的に大きくできて、効率良く研磨することができる。
【００３８】
なお、砥石車２は、円錐ころ軸受の円錐ころの大端面の研磨用以外の用途に利用することもできる。また、凹曲面としては、球面以外の凹湾曲面であってもよい。
また、上述の実施の形態では、送り軌道１８の接線方向と、砥石車２の接線方向とが一致する位置では、ワークは内ガイド２２の端面２２ａにだけ載って支持されていたが、ワークの一部が、多少研磨面２１ａにまたがっていても構わない。
【００３９】
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、研磨面から滑らかに連続し、且つ研磨力を生じない内ガイドの端面によって、ワークを案内することにより、砥石車の端面内周部でのワークの倒れに起因する摩耗を防止でき、砥石車を長寿命化することができる。
【００４１】
請求項２に記載の発明によれば、内ガイドが樹脂系材料を主成分とし、砥石車本体と近似する硬度を有すれば、ドレス作業がし易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す砥石車の断面図である。
【図２】図１に示す砥石車を利用する研磨装置の概略構成の模式図である。
【図３】図１に示す砥石車を端面側から見た図である。
【図４】従来の砥石車でのワークの送り軌道を示す端面側から見た図である。
【符号の説明】
２ 砥石車
２ａ 端面
２１ 砥石車本体
２１ａ 研磨面
２１ｂ 内周面
２１ｃ 外周面
２２ 内ガイド
２２ａ 端面
２３ 外ガイド
２３ａ 端面

Claims (2)

1. 円筒状の砥石車本体と、
   この砥石車本体の内周面に固定され、且つ研磨材を含まない円筒状の内ガイドとを備え、
   砥石車本体の一端面に凹曲面をなす研磨面が形成され、
   内ガイドの端面は、研磨面の凹曲面に連続する凹曲面をなし、ワークの被研磨面の少なくとも一部を案内することを特徴とする砥石車。
2. 請求項１に記載の砥石車において、
   上記内ガイドは、樹脂系材料を主成分とし、砥石車本体と近似する硬度を有することを特徴とする砥石車。

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