JP3711370B2

JP3711370B2 - 研削盤

Info

Publication number: JP3711370B2
Application number: JP37510999A
Authority: JP
Inventors: 博文庄野; 俊泰長瀬; 政男山口; 己訓猪木原
Original assignee: Nagase Integrex Co Ltd
Current assignee: Nagase Integrex Co Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001191237A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石等の研削体によりワークを研削する研削盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図６に示すような定圧平面研削盤７１が知られている。この定圧平面研削盤７１は、ワークＷを保持させた主軸７２をヘッド７３とともに下降させ、テーブル上で回転する砥石車７４の端面によって研削させるものである。即ち、主軸７２上端にはプーリ７５が装着され、このプーリ７５とモータ７６の駆動軸の図示しないプーリとの間には、ベルト７８が掛け回されており、モータ７６の回転力が同ベルト７８を介して主軸７２に伝達される。主軸７２は、軸ホルダ７７とともに上下方向にスラスト移動可能とされている。主軸７２の上部は、前記プーリ７５の上方に延出されており、主軸７２上端のスプリング受け８４とプーリ７５との間には、コイルスプリング８５が配設されている。主軸７２は、軸ホルダ７７とともに、コイルスプリング８５によって、上方に付勢されている。そして、コイルスプリング８５は、主軸７２の荷重等を低減させるためのカウンタバランスとして機能する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記定圧平面研削盤７１では、コイルスプリング８５が主軸７２の上部と、同主軸７２と一体回転するプーリ７５との間に設けられているものの、主軸７２の軸先上に配置されているため、主軸７２の回転に伴ってコイルスプリング８５も回転するおそれがある。ところが、コイルスプリング８５は、その端部の平面部分が全周にわたって設けられているわけではない。従って、コイルスプリング８５が回転すると、バネ力の作用する部分と作用しない部分とが入れ替わったりすることになるため、主軸７２に付与されるバネ力の均衡が崩れ、主軸７２に対して偏荷重が作用してしまう。このような偏荷重により、主軸７２の垂直度に崩れが出る場合も生じ、ワークＷの加工精度に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ワークに過負荷がかかった場合に、その荷重を低減することを可能とするとともに、ワークの加工精度を劣化させない研削盤を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明では、ヘッドと、同ヘッドに対して上下動可能に設けられた主軸ホルダと、同主軸ホルダに回転可能に支持された主軸と、同主軸の下方に設けられたテーブルと、主軸の下端及びテーブルの一方に装着されたワークホルダ及び他方に装着された研削体と、研削送りを行わせるためにワークホルダ及び研削体の少なくとも一方を進退動作させる進退手段とを備えた研削盤において、前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間に荷重相殺手段を設け、前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間にバネからなる荷重相殺手段を設け、前記ヘッドには、前記バネ力に抗して下方に向かって延出されるロッドを有するシリンダ装置が装着され、該ロッドの延出により前記主軸が下降するよう構成され、前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間に、前記バネが受ける押圧力を検出するための検出手段が設けられている。
【０００６】
従って、請求項１に記載の発明によれば、荷重相殺手段によりワークにかかる過負荷を相殺させるとともに、荷重相殺手段が回転しない部分に設けられているため、主軸の回転に起因して荷重相殺手段により主軸に偏荷重が生じることが防止される。
【０００７】
また、検出手段が検出する押圧力の変化に応じて、研削圧力制御を行うことができる。
【０００８】
また、簡単な構成のバネによって容易に荷重相殺手段を構成することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の研削盤において、前記荷重相殺手段は、複数のバネと、これらのバネを位置決めする位置決装置とを備えている。従って、複数のバネによって荷重相殺機能をより向上させることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の研削盤において、前記位置決装置は、円環状の固定板と同固定板上に設けられた複数のバネ用孔とを備えている。従って、固定板をヘッドと主軸ホルダとの間に配置し、バネ用孔にバネを介装させることにより容易に荷重相殺手段を構成することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の研削盤において、前記円環状の固定板は、２以上の分割部品で構成されている。従って、固定板をヘッドと主軸ホルダとの間に配置する際の組付を容易に行うことができる。
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の研削盤において、前記ヘッドと主軸ホルダとの間に、移動規制手段を設けている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した平面研削盤の一実施形態を、図１〜図５に従って説明する。
【００１３】
図１に示すように、テーブル１１上には、研削体としての砥石車１２が回転可能に装着され、テーブル１１内の砥石車回転モータ１３により水平面内で回転される。テーブル１１上において、前記砥石車１２の側方にはコラム１４が立設され、そのコラム１４の上部には、正逆回転可能なヘッド昇降モータ１５が配設され、そのヘッド昇降モータ１５から下方に向かってヘッド昇降雄ねじ１６が延出されている。コラム１４の内側面には、ヘッド昇降雄ねじ１６に平行にガイド１７が装着されている。
【００１４】
図１〜３に示すように、ヘッド昇降雄ねじ１６には、取付基板２０が上下一対のボール軸受け１９を介して装着され、このボール軸受け１９は、ガイド１７により上下方向に案内される。取付基板２０にはヘッド１８が固定されている。従って、ヘッド昇降モータ１５の駆動によるヘッド昇降雄ねじ１６の正方向又は逆方向の回転により、ヘッド１８がガイド１７に沿って上方又は下方へ移動される。なお、ヘッド昇降モータ１５、ヘッド昇降雄ねじ１６、ガイド１７、及びボール軸受け１９は、ヘッド１８を進退動作させる進退手段を構成する。ヘッド１８は、ヘッド本体２１、筒状の胴部２２、天井部２４及び内筒２５を備えている。断面円環形状の内筒２５は、胴部２２の内周面に固定されている。内筒２５の下部全周にはフランジ２５ｂが形成されている。
【００１５】
主軸ホルダ２６は、内筒２５内に配設されており、ヘッド１８に対して上下動可能である。主軸ホルダ２６は、胴部２７と、胴部２７下端に形成された底部２８と、胴部２７上端にボルト３０により固定された規制テーブル２９とから構成されている。胴部２７と内筒２５との間には、静圧ポケットＰが形成されており、この静圧ポケットＰには研削盤作動時に、図示しない外部ポンプより常時注油される。底部２８の中央には、円形の透孔２８ａが形成されている。規制テーブル２９は、胴部２７よりも大径で、中央に透孔２９ａが形成されている。ヘッド本体２１の天井部２４と規制テーブル２９との間にはクリアランスＣが形成されており、その結果、主軸ホルダ２６は上下方向に移動可能とされている。
【００１６】
図２〜４に示すように、内筒２５の上面と規制テーブル２９との間には、荷重相殺手段としてのコイルスプリング３１が設けられており、コイルスプリング３１はその付勢力により、規制テーブル２９を上方向に付勢している。内筒２５の上面には、円環状の固定板３２が設けられている。図５に示すように、固定板３２は２つの分割片３２ｃにより構成されている。また、固定板３２の底面外周にはフランジ３２ａが設けられており、このフランジ３２ａが内筒２５の上端外周部に係合することで、固定板３２が水平方向において移動できないように固定されている。固定板３２には複数のバネ用孔３２ｂ（本実施形態では１２個）が等間隔に設けられており、各バネ用孔３２ｂ内にはコイルスプリング３１（従って、本実施形態では１２個）の下端が緩く嵌合されている。
【００１７】
図２及び図３に示すように、各コイルスプリング３１のうち２つは、その上端が規制テーブル２９の下面に設けられた検出手段としてのロードセル３３に当接している。ロードセル３３は、コイルスプリング３１に当接することにより、コイルスプリング３１が受ける押圧力を検出するものである。なお、固定板３２、フランジ３２ａ及びバネ用孔３２ｂは、位置決装置を構成する。
【００１８】
図４（ｂ）及び図５に示すように、規制テーブル２９の下面には、固定板３２の上面に対向する複数の突起２９ｂが等間隔をおいて一体形成され（本実施形態では２４個）、規制テーブル２９がコイルスプリング３１の付勢力に抗して一定量下降したときに、突起２９ｂが固定板３２の上面に当接して規制テーブル２９の下方位置が規制される。
【００１９】
主軸ホルダ２６内部には、主軸２３が回転可能に支持されている。主軸２３は、軸本体３４と、前記底部２８の透孔２８ａ及び規制テーブル２９の透孔２９ａに、それぞれ挿通される小軸部３５，３６とを備えている。軸本体３４と胴部２７との間には静圧ポケットＰが形成されており、静圧ポケットＰには研削盤駆動時において、図示しない外部ポンプより常時注油される。下方の小軸部３５の下端には、ワークホルダ３７が装着されている。ワークホルダ３７は、図示しないバキューム装置によってワークＷを吸着する。小軸部３６上部には、スラスト軸受３８を介して上方へ向かう延出部３９が形成されている。主軸２３、ワークホルダ３７、延出部３９に吸着されたワークＷ等は、前記規制テーブル２９を介してコイルスプリング３１により上方へ付勢されている。また、主軸２３、ワークホルダ３７、ワークＷ等は、突起２９ｂと固定板３２の当接により、胴部２７に対する下方移動位置が規制される。
【００２０】
延出部３９の上端は、天井部２４の上方に突出しており、この延出部３９はプーリ４１が一体回動可能に装着されている。延出部３９上端には、フランジ４０が形成されており、延出部３９がプーリ４１から抜け落ちないようにされている。プーリ４１の近傍には主軸回転モータ４２が配設されており、主軸回転モータ４２の回転力は、ベルト４３及びプーリ４１等を介して主軸２３に伝達される。その結果、スラスト軸受３８に支持された主軸２３は回転し、ワークホルダ３７に保持されたワークＷが回転する。
【００２１】
ヘッド１８の外側面には、ブラケット４４を介してシリンダ装置４６が装着されている。シリンダ装置４６から下方に向かってロッド４６ａが延出されており、ロッド４６ａの先端には押圧レバー４７の基端が固着されている。押圧レバー４７は水平に延出され、その先端は胴部２２に形成された開口部４５を通って規制テーブル２９の上面に当接されている。ブラケット４４には案内桿４８が固着され、その案内桿４８は押圧レバー４７の孔に挿通されている。このようなシリンダ装置４６のロッド４６ａが突出すると、押圧レバー４７が規制テーブル２９上面を押圧する。すると、コイルスプリング３１の付勢力に打ち勝ち、規制テーブル２９及び主軸２３は押し下げられる。
【００２２】
次に、本実施形態の平面研削盤の作用について説明する。
まず、ヘッド１８が砥石車１２の上方の原位置にある状態で、ワークホルダ３７にワークＷを保持させる。この状態では、コイルスプリング３１により、規制テーブル２９を介して主軸ホルダ２６、主軸２３等の荷重がほぼ相殺されている。次いで、図示しない制御装置の制御下で、図示しない操作パネルを操作して、各モータ１３、１５、４２及びシリンダ装置４６を駆動させる。そして、モータ１３の駆動により砥石車１２が回転され、モータ１５の駆動により主軸ホルダ２６等とともに主軸２３が下降して、ワークＷが砥石車１２に接近していく。また、モータ４２の駆動により、主軸２３が回転されて、砥石車１２に接近中のワークＷが回転される。更に、シリンダ装置４６を駆動させ、ロッド４６ａを突出させる。ロッド４６ａの突出とともに、押圧レバー４７が下方移動する。このため、図３に示すように、突起２９ｂが固定板３２に当接されるまで、主軸２３が規制テーブル２９とともに下降すると、ワークＷには下方向から一定強さの初期荷重が与えられる。従って、内筒２５に対するワークホルダ３７の位置が規定の関係に定められるとともに、前記初期荷重により所定の研削圧力が確保される。この状態でワークＷは、下降させられて砥石車１２の端面に当接し研削が行われる。このとき、初期荷重に抗する所定強さ以上の反力を受けた場合には、ロードセル３３によりその反力が検出されて、ロッド４６ａはその力に降伏して後退する（ただし、後退量はごく少量であるため視認できるほどではない）。
【００２３】
研削が終了すると、ヘッド昇降モータ１５を逆駆動させて、ヘッド１８を後退（上昇）させ、原位置に復帰させる。同時に、主軸回転モータ４２を停止させ、次のワークＷを装着する。すべての研削作業終了時においては、砥石車回転モータ１３を停止させる。
【００２４】
上記実施形態の平面研削盤によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、コイルスプリング３１により、ワークＷにかかる過負荷を相殺でき、ワークＷの破損を未然に防止できる。また、コイルスプリング３１が、内筒２５の上面と規制テーブル２９との間に設けられているため、言い換えれば回転することのない静止位置に設けられているため、主軸２３が回転することで主軸２３に偏荷重が生じることを防止できる。
【００２５】
（２）また、コイルスプリング３１を使用しているため、荷重相殺手段を容易に構成することができる。また、コイルスプリング３１を複数使用しているため、従来のようにコイルスプリングを一つしか使用しないものと比べ、荷重相殺作用を向上でき、主軸２３に偏荷重が生じることを確実に防止できる。
【００２６】
（３）固定板３２、フランジ３２ａ及びバネ用孔３２ｂとから構成される位置決装置により、コイルスプリング３１が一旦配置されると位置決めされ容易にずれることがない。また、固定板３２が２分割されているため、固定板３２をヘッド１８と主軸ホルダ２６との間に配置する際、例えば、規制テーブル２９を一旦取り外して固定板３２を配置する必要がなくなるため、組付を容易に行うことができる。
【００２７】
（４）本実施形態では、シリンダ装置４６により押圧レバー４７を介しワークＷに対して適切な研削応力を付与できるため、高精度研削が可能となる。
（５）本実施形態では、ワークＷの凹凸等により、研削時に主軸２３が使用圧力以上の反力を受けた場合には、シリンダ装置４６のロッド４６ａはその力に降伏して後退するようになっている。そのため、基本的には定量研削を行うものの過負荷となれば、その負荷から逃れられるようになっているため、定量研削でありながらワークＷの破損を防止することができる。
【００２８】
（６）正確な研削が必要な場合には、シリンダ装置４６を駆動させて主軸２３をヘッド１８に対して固定して定量研削を行い、荒削りの場合にはシリンダ装置４６を駆動させず、コイルスプリング３１の弾性によって従来のような定圧平面研削盤として使用することも可能となる。即ち、使用目的にあわせて、主軸２３を固定したりスラスト移動を許容したりすることができるため、汎用性が増す。
【００２９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、コイルスプリング３１を１２個設けたが、個数はこれに限られず、１以上であればいくつ設けてもよい。また、固定板３２のバネ用孔３２ｂのすべてにコイルスプリング３１を配置しなくてもよい。
【００３０】
・上記実施形態では、固定板３２を２つの分割片３２ｃによって構成したが、３分割、４分割等の多分割の分割片で構成してもよく、分割をしない円環状にしてもよい。また、ロードセル３３は、すべてのコイルスプリング３１の上方に設けてもよい。
【００３１】
・コイルスプリング３１を規制テーブル２９の下面に固定し、ロードセル３３を内筒２５の上面の上面に設ける構成としてもよい。また、固定板３２を内筒２５の上面と規制テーブル２９の両面に設け、どちらか一方のバネ用孔３２ｂ内にロードセル３３を埋め込む構成としてもよい。
【００３２】
・上記実施形態では、荷重相殺手段としてコイルスプリング３１を使用したが、板バネ、波形バネ、空気バネなどを使用してもよい。
【００３３】
・上記実施形態では、ヘッド１８側にワークＷを装着したが、逆に砥石車１２をヘッド１８側に装着し、ワークＷをテーブル１１側に装着するようにしてもよい。
【００３４】
・上記実施形態では、砥石車１２として固定砥粒を有するものを使用したが、砥石車１２を単なる回転体とし、その回転体とワークＷとの間に遊離砥粒を供給するようにしてもよい。
【００３５】
・上記実施形態において、ロードセル３３の検出値に基づいて、研削送り速度を調整する制御装置を設けてもよい。即ち、ロードセル３３の検出値に基づいてヘッド昇降モータ１５をフィードバック制御し、ワークＷの砥石車１２に対するほぼ一定の研削送り速度を維持するようにしてもよい。
【００３６】
・上記実施形態において、ロードセル３３の検出値に基づいて砥石車１２の交換やドレスアップ時期を判定する制御装置を設けてもよい。即ち、砥石車１２の摩耗度合が大きい場合にはその切れ味が悪くなり、テーブル１１の砥石車１２側への進出量との関係から、砥石車１２とワークＷとの圧接力が大きくなる。従って、砥石車１２は交換やドレスアップ時期であると判断することができる。
【００３７】
・上記実施形態では、検出手段としてロードセル３３を使用したが、これは他の圧力センサでもよく、また圧力センサ以外の各種センサを使用してもよい。
【００３８】
・上記実施形態では、突起２９ｂを規制テーブル２９の下面に設けたが、突起を固定板３２上に設けてもよい。また、突起の形状も平板状に限られず、規制テーブル２９と固定板３２との間に所定間隔を保持できるものであれば、円柱型や直方体型等でもよい。
【００３９】
・上記実施形態は、主軸２３が上下動する縦型研削盤だが、主軸が左右方向に移動して研削する横型研削盤に応用してもよい。
・上記実施形態では、回転するワークＷに対して砥石車１２はその端面で当接していたが、これは研削の一例を示したに過ぎず、砥石車１２の周面で研削するものでもよい。
【００４０】
・ワークＷは、バキューム以外の手段、例えばワークＷの外周をチャックするチャック装置でワークホルダ３７に装着されてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる請求項に記載した発明以外の技術的思想について、その効果と共に以下に記載する。
【００４１】
（ａ）請求項１〜５のいずれかに記載の研削盤において、ヘッドには主軸のワークが砥石に当接したことを検出する検知手段を設けたことを特徴とする研削盤。このように構成した場合、検知手段による検出値が所定値範囲内にない場合には、ヘッドの相対的な進出を制限することができ、ワークに対する過負荷を防止することができる。
【００４２】
（ｂ）請求項１に記載の研削盤において、荷重相殺手段は弾性部材であることを特徴とする研削盤。この場合、弾性部材の弾性力により、荷重相殺をすることができる。ここで、弾性部材には、コイルスプリング、板バネ、波形バネ、空気バネ、エアーシリンダ、油気圧シリンダが含まれる。
【００４３】
（ｃ）請求項１〜５のいずれかに記載の研削盤において、ヘッドと主軸ホルダとの間に、移動規制手段を設けたことを特徴とする研削盤。このように構成した場合、主軸ホルダが一定量の下降した場合、移動規制手段により、主軸ホルダの下降を規制することができる。ここで、移動規制手段としては、平板状、円柱型又は直方体型の突起が含まれる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、荷重相殺手段によりワークにかかる過負荷を相殺させることができる。また、荷重相殺手段が回転しない部分に設けられているため、主軸の回転に起因して荷重相殺手段により主軸に偏荷重が生じることを防止でき、主軸の回転によってもワークの加工精度を向上させることができる。
【００４５】
また、検出手段が検出する押圧力の変化に応じて、研削圧力制御を行うことができる。また、簡単な構成のバネによって容易に荷重相殺手段を構成することができる。
【００４６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、複数のバネによって荷重相殺機能をより向上できる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、固定板をヘッドと主軸ホルダとの間に配置し、バネ用孔にバネを介装させることにより容易に荷重相殺手段を構成することができる。
【００４７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、固定板をヘッドと主軸ホルダとの間に配置する際の組付を容易に行うことができる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４に記載の発明の効果に加え、主軸ホルダが一定量下降した場合、移動規制手段により、主軸ホルダの下降を規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の平面研削盤の側面図。
【図２】同平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【図３】同平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【図４】同平面研削盤の一部切り欠き要部側断面図。
【図５】固定板及びバネの平面図。
【図６】従来の定圧平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【符号の説明】
１１…テーブル、１５…進退手段としてのヘッド昇降モータ、１６…進退手段としてのヘッド昇降雄ねじ、１７…進退手段としてのガイド、１８…ヘッド、１９…進退手段としてのボール軸受け、２３…主軸、２６…主軸ホルダ、３１…荷重相殺手段としてのコイルスプリング、３２…固定板、３２ｂ…バネ用孔、３３…検出手段としてのロードセル、３７…ワークホルダ。

Claims

ヘッドと、同ヘッドに対して上下動可能に設けられた主軸ホルダと、同主軸ホルダに回転可能に支持された主軸と、同主軸の下方に設けられたテーブルと、主軸の下端及びテーブルの一方に装着されたワークホルダ及び他方に装着された研削体と、研削送りを行わせるためにワークホルダ及び研削体の少なくとも一方を進退動作させる進退手段とを備えた研削盤において、
前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間にバネからなる荷重相殺手段を設け、
前記ヘッドには、前記バネ力に抗して下方に向かって延出されるロッドを有するシリンダ装置が装着され、該ロッドの延出により前記主軸が下降するよう構成され、
前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間に、前記バネが受ける押圧力を検出するための検出手段が設けられていることを特徴とする研削盤。
前記荷重相殺手段は、複数のバネと、これらのバネを位置決めする位置決装置とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の研削盤。
前記位置決装置は、円環状の固定板と同固定板上に設けられた複数のバネ用孔とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の研削盤。
前記円環状の固定板は、２以上の分割部品で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の研削盤。
前記ヘッドと主軸ホルダとの間に、移動規制手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４に記載の研削盤。