JP3831170B2

JP3831170B2 - 棒状ワークの研削装置

Info

Publication number: JP3831170B2
Application number: JP2000028961A
Authority: JP
Inventors: 久與志井ノ口; 克二谷舗
Original assignee: Koyo Machine Industries Co Ltd
Current assignee: JTEKT Machine Systems Corp
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2020-02-01
Also published as: JP2001212729A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形若しくは円柱形をした棒状ワークを研削加工する研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した棒状ワーク（以下、単に「ワーク」という）の一例を図４に示す。このワークＷは自動車エンジンに使用されるノズルニードルと呼ばれる部品であって、段付形状をしており、２つの小径部Ｗａ，Ｗｃと、その中間の大径部Ｗｂと、小径部Ｗｃの右端に形成されたテーパ部Ｗｔとを有してなる。このワークＷは、エンジンのシリンダ内に燃焼ガスを導入するためのノズルを構成する部品であり、したがって、小径部Ｗｃ及び大径部Ｗｂの外周を基準とした前記テーパ部Ｗｔの同軸度や面粗度に関して厳しい加工精度が要求される。
【０００３】
従来、このようなワークＷを加工するに当たり、まず、小径部Ｗｃ及び大径部Ｗｂの外周を研削加工した後、図５に示すように、円筒研削盤１００の主軸１０１に装着したチャック１０２によってワークＷの大径部Ｗｂを把持し、これを主軸１０１の軸中心に回転させ、砥石台（図示せず）に装着された回転砥石１０３によって前記テーパ部Ｗｔを加工するようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記チャック１０２を用いた研削加工においては、経時変化などにより主軸１０１とチャック１０２の把持部とが心ずれを起こし易く、また、チャック１０２によってワークＷを把持する際に、把持部とワークＷとの間に塵埃を噛み込み易いなど、加工誤差を生じる種々の要因が存在しており、主軸１０１の回転中心とワークＷの軸中心とが心ずれした状態でワークＷが回転せしめられ、加工が行われるという問題があった。したがって、上記のような、小径部Ｗｃ及び大径部Ｗｂの外周を基準としたテーパ部Ｗｔの同軸度を高精度に仕上げることができなかった。
【０００５】
また、図５に示すように、チャック１０２からのワークＷの突き出しが長く、その先端部を加工するような場合には、研削抵抗によってワークＷが大きく撓むため、このような状態で加工した場合にも、上記同軸度を高精度に仕上げるのは甚だ困難であった。
【０００６】
本発明は以上の実情に鑑み成されたものであって、円筒形若しくは円柱形をした棒状ワークの外周部を基準とした同軸度を高精度に仕上げることができる研削装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記課題を解決するための本発明は、円筒形若しくは円柱形をした棒状ワークを研削加工する装置であって、ワーク支持孔を備え、前記棒状ワークを該ワーク支持孔に嵌挿した状態で支持するとともに、圧力流体が供給される凹形状の静圧作用部を前記ワーク支持孔の内周面に備えたワーク支持体と、前記ワーク支持体に支持された前記棒状ワークの一方端部に係合して、前記棒状ワークを軸中心に回転させる回転駆動手段と、研削砥石を備え、該研削砥石を回転させて前記棒状ワークの非支持部を研削加工する砥石台と、前記ワーク支持体の静圧作用部に圧力流体を供給する圧力流体供給手段とを備えた棒状ワークの研削装置に係る。
【０００８】
また、前記回転駆動手段は、軸中心に回転する回転駆動部と、該回転駆動部に連結されて該回転駆動部とともに回転する一方、前記ワーク支持体に支持された棒状ワークの一方端部を吸着する吸着部とを備えて構成される。
【０００９】
この研削装置によれば、棒状ワークは、ワーク支持体のワーク支持孔に嵌挿され、静圧作用部に供給された圧力流体の静圧作用によって外周部が支持された状態で、回転駆動手段により回転駆動される。
【００１０】
したがって、棒状ワークはその外周部を基準として回転し、その非支持部が当該外周部を基準として研削される。
【００１１】
斯くして、このように研削された棒状ワークの加工部位は、前記外周部を基準とした同軸度について、極めて高精度に仕上げられたものとなる。
【００１２】
また、棒状ワークの一方端部を回転駆動手段の吸着部によって吸着し、この吸着部に吸着した状態で棒状ワークを回転させるようにしているので、チャックなどによって棒状ワークを把持する場合に比べて、棒状ワークをその径方向に拘束する力が弱いので、回転駆動部の回転中心と棒状ワークの軸中心との間に多少の心ずれが存在したとしても、両者の滑り接触により当該心ずれが解消され、棒状ワークをその外周部を基準として軸中心に回転させることができる。
【００１３】
かかる吸着部は、具体的には電磁チャックから構成することができ、また、この他に、真空吸引する手段などから構成することができる。
【００１４】
また、前記棒状ワークが大径部及び小径部を少なくとも有する段付状の棒状ワークである場合には、前記研削加工装置は、前記棒状ワークの大径部側の端部が前記回転駆動手段と係合し得る状態で前記棒状ワークを支持するように、前記ワーク支持体が構成されるとともに、前記ワーク支持孔に嵌挿された前記棒状ワークの段部が位置する部分の前記ワーク支持体に、前記圧力流体供給手段から圧力流体が供給される圧力室を形成し、前記圧力室に供給された圧力流体によって前記棒状ワークの段部端面が押圧され、前記棒状ワークが前記回転駆動手段側に付勢されるように構成されるのが好ましい。
【００１５】
この研削装置によれば、被研削加工物が上記段付状の棒状ワークである場合に、前記圧力室に供給された圧力流体により棒状ワークの段部端面が押圧されて、当該棒状ワークが回転駆動手段側に付勢され、これに圧接した状態で回転駆動される。したがって、回転駆動手段の回転駆動力を効率よく棒状ワークに伝達することができ、より大きい研削負荷を掛けた加工を行うことができる。また、逆に、軽い研削負荷で加工する場合には、回転駆動手段からの回転駆動力の伝達を、上述した吸着などによらず、例えば摩擦抵抗の高い弾性部材など比較的簡易な手段によって行うことができ、装置コストの低減を図ることができる。尚、圧力流体供給手段から前記静圧作用部及び圧力室にそれぞれ供給される圧力流体は、これが同じものであっても、或いは別のものであっても、いずれでも良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る研削装置の概略構成を一部断面で示す正面図である。尚、本例における被加工物たるワークは、図４に示した段付状の棒状ワーク（以下、単に「ワーク」という）Ｗとした。
【００１７】
上記図１に示すように、本例の研削装置１は、主軸３を回転自在に支持する主軸台２と、加工領域側の主軸３端部（前端部）に装着された電磁チャック４と、前記ワークＷを回転自在に支持するワーク支持体１０と、研削砥石２０を回転自在に支持し、これを適宜回転せしめる砥石台（図示せず）などを備えてなり、前記主軸台２は、図示しないベッド上に固設され、ワーク支持体１０は同じく前記ベッド（図示せず）上に矢示Ｃ−Ｄ方向に移動可能に載置されている。
【００１８】
前記電磁チャック４は、主軸３前端部の周囲に配設され、適宜電源から電力が供給されるコイル５と、主軸３の前端面に装着された吸着体６とを備えてなり、コイル５に電力が供給されると、吸着体６を含む領域に磁界が生じ、吸着体６の端面６ａに前記ワークＷを吸着，保持することができるようになっている。
【００１９】
前記ワーク支持体１０は、前記ワークＷの小径部Ｗｃが嵌挿されるワーク支持孔１２、及び大径部Ｗｂが嵌挿されるワーク支持孔１１を備えている。そして、図２に示すように、ワーク支持孔１１の内周面には凹形状をした４つの静圧作用部１３が周方向等間隔に形成されている。尚、図２は、図１における矢視Ａ−Ａ方向の断面図である。また、特に断面形状については図示しないが、ワーク支持孔１２の内周面にも同様に４つの静圧作用部１４が周方向等間隔に形成されている。
【００２０】
また、ワーク支持体１０には、前記静圧作用部１３，１４のそれぞれに連通する供給路１５が形成されており、適宜油圧供給手段（図示せず）からこの供給路１５を介して前記静圧作用部１３，１４に圧力流体たる圧油が供給されるようになっている。尚、前記静圧作用部１３，１４の各部に接続する部分の前記供給路１５には、それぞれ絞り弁１６が設けられており、各静圧作用部１３，１４に供給される圧油量がこの絞り弁１６によって適宜調整されるようになっている。
【００２１】
また、前記ワーク支持体１０には、前記ワーク支持孔１１とワーク支持孔１２との間に、これらより大径の内周面を有する圧力室１７が形成され、ワークＷがワーク支持孔１１，１２内に嵌挿された際、大径部Ｗｂと小径部Ｗｃとの段部がこの圧力室１７内に位置するようになっている。そして、図３は、図１における矢視Ｂ−Ｂ方向の断面図であるが、これら図１及び図３に示すように、ワーク支持体１０には、前記圧力室１７に連通する供給路１８が形成され、適宜圧縮空気供給手段（図示せず）からこの供給路１８を介して前記圧力室１７に圧力流体たる圧縮空気が供給されるようになっている。尚、この圧縮空気供給手段（図示せず）及び前記油圧供給手段（図示せず）から本発明における圧力流体供給手段が構成される。
【００２２】
また、特に図示しないが、本例の研削装置１には、加工材料たるワークＷを加工領域に供給して、当該ワークＷを前記ワーク支持体１０のワーク支持孔１１，１２に嵌挿せしめる一方、加工後のワークＷを前記ワーク支持体１０から抜き取って加工領域外に排出するローディング装置が付設されている。また、前記ワーク支持体１０は、そのワーク支持孔１１，１２の中心軸が前記主軸３の中心軸と同軸となるように、その配設位置が調節されている。
【００２３】
斯くして、以上の構成を備えた本例の研削装置１によれば、以下のようにして前記ワークＷのテーパ部Ｗｔが研削加工される。尚、ワーク支持体１０にはワークＷが装着されておらず、静圧作用部１３，１４には圧油が供給されておらず、圧力室１７には圧縮空気が供給されておらず、更に、電磁チャック４には電力が供給されていないものとする。また、ワーク支持体１０はＤ方向の移動端に移動し、ワーク支持体１０と前記電磁チャック４との間に十分な空間が形成されているものとする。
【００２４】
まず、前記ローディング装置（図示せず）によって、ワークＷが加工領域内に供給され、ワーク支持体１０のワーク支持孔１１，１２に嵌挿される。この後、ローディング装置（図示せず）が加工領域外に退避し、退避後、ワークＷの小径部Ｗａの端面が吸着体６の端面６ａと僅かな間隙をもって対峙する位置まで、ワーク支持体１０が矢示Ｃ方向に移動する。
【００２５】
次に、前記油圧供給手段（図示せず）から前記静圧作用部１３，１４に圧油が供給され、前記圧縮空気供給手段（図示せず）から前記圧力室１７に圧縮空気が供給されるとともに、前記電磁チャック４のコイル５に電力が供給される。これにより、前記静圧作用部１３，１４に供給される圧油がワークＷの外周部に作用して、ワークＷがその静圧作用によって支持されるとともに、その大径部Ｗｂと小径部Ｗｃとの段部端面に圧縮空気圧が作用し、これによってワークＷが前記吸着体６側に付勢され、当該吸着体６に圧接した状態となり、更に、吸着体６の吸着作用によってこれに吸着，保持された状態となる。
【００２６】
ついで、主軸３により吸着体６を介してワークＷが軸中心に回転せしめられ、そのテーパ部Ｗｔが研削砥石２０によって研削加工される。そして、このようにして加工を終えた後、前記静圧作用部１３，１４への圧油の供給が停止され、前記圧力室１７への圧縮空気の供給が停止されるとともに、前記コイル５への電力の供給が遮断され、しかる後、ワーク支持体１０が矢示Ｄ方向に移動せしめられ、ローディング装置（図示せず）によってワークＷが加工領域外に排出される。
【００２７】
このように、本例の研削装置１によれば、ワークＷがその外周に作用する静圧により支持された状態で回転駆動されるので、ワークＷはその外周部を基準として回転せしめられ、前記テーパ部Ｗｔが研削加工される。したがって、ワークＷの外周部を基準とした前記テーパ部Ｗｔの同軸度を極めて高精度に仕上げることができる。また、本例では、電磁チャック４によりワークＷを吸着，保持するようにしているので、チャックなどよってワークＷを把持する場合に比べて、ワークＷをその径方向に拘束する力が弱く、このため、主軸３の回転中心とワーク支持体１０に支持されたワークＷの軸中心との間に多少の心ずれが存在したとしても、両者の滑り接触によって当該心ずれが解消され、ワークＷを正確に、その外周部を基準として軸中心に回転させることができ、上記のように、外周部を基準としたテーパ部Ｗｔの同軸度を極めて高精度に仕上げることができる。
【００２８】
また、ワークＷを圧力室１７に供給される圧縮空気によって電磁チャック４側に付勢し、その吸着体６に圧接させるようにしているので、吸着体６によるワークＷの吸着，保持をより確実且つ強固なものとすることができ、このため、主軸３の回転駆動力を効率よくワークＷに伝達することができ、より大きい研削負荷を掛けた加工を行うことができる。
【００２９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、言うまでもなく、本発明の採り得る具体的な態様はこれに限られるものでない。例えば、上例ではワークＷを吸着する手段として電磁チャック４を採用したが、真空吸引する手段を用いてこれを吸着するようにしても良い。
【００３０】
また、上例では、圧力室１７に供給される圧縮空気によってワークＷを電磁チャック４側に付勢し、その吸着体６に圧接させるようにしている。したがって、軽い研削負荷で加工する場合には、前記電磁チャック４に代えて、前記主軸３の端面に摩擦抵抗の高い、例えばゴムなどからなる弾性体プレートを装着し、この弾性体プレートとワークＷとの間の摩擦力によって当該ワークＷを回転させるようにすることもできる。このようにすれば、電磁チャックが不要となり、装置のコスト低減を図ることができる。尚、この場合、ワークＷの主軸３に対する接圧力を高めることができる点で、前記圧力室１７には圧縮空気に代えて圧油を供給する方が好ましい。そして、このようにする場合には、静圧作用部１３，１４に圧油を供給する前記油圧供給手段（図示せず）を用いて圧力室１７にも圧油を供給することができる。
【００３１】
また、上例では、段付形状のワークＷを加工対象としたが、加工対象となるワークはこれに限られるものではなく、例えば、段のない、即ち同一径からなるワークなど、棒形状をした全てのものが含まれる。尚、同一径からなるワークの場合には、言うまでもなく、前記圧力室１７，供給路１８及び圧縮空気供給手段（図示せず）はこれを設けるには及ばない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る研削装置の概略構成を一部断面で示す正面図である。
【図２】図１における矢視Ａ−Ａ方向の断面図である。
【図３】図１における矢視Ｂ−Ｂ方向の断面図である。
【図４】研削加工の対象物たるワークの一例を示す平面図である。
【図５】従来の研削装置の概略構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１研削装置
２主軸台
３主軸
４電磁チャック
５コイル
６吸着体
１０ワーク支持体
１１，１２ワーク支持孔
１３，１４静圧作用部
１５供給路
１６絞り弁
１７圧力室
１８供給路

Claims

円筒形若しくは円柱形をした棒状ワークを研削加工する装置であって、
ワーク支持孔を備え、前記棒状ワークを該ワーク支持孔に嵌挿した状態で支持するとともに、圧力流体が供給される凹形状の静圧作用部を前記ワーク支持孔の内周面に備えたワーク支持体と、
前記ワーク支持体に支持された前記棒状ワークの一方端部に係合して、前記棒状ワークを軸中心に回転させる回転駆動手段と、
研削砥石を備え、該研削砥石を回転させて前記棒状ワークの非支持部を研削加工する砥石台と、
前記ワーク支持体の静圧作用部に圧力流体を供給する圧力流体供給手段とを備えてなり、
前記回転駆動手段は、軸中心に回転する回転駆動部と、該回転駆動部に連結されて該回転駆動部とともに回転する一方、前記ワーク支持体に支持された棒状ワークの一方端部を吸着する吸着部とを備えて構成され、
前記ワーク支持体のワーク支持孔に嵌挿された棒状ワークの外周部に圧力流体を作用させ、該圧力流体の静圧作用により前記棒状ワークを回転自在に支持するとともに、該棒状ワークが、その一方端部が前記吸着部に吸着された状態で前記回転駆動部によって回転駆動されるように構成されてなることを特徴とする棒状ワークの研削装置。
前記吸着部が電磁チャックからなる請求項１記載の棒状ワークの研削装置。
大径部及び小径部を少なくとも有する段付状の前記棒状ワークを研削加工する装置であって、
前記棒状ワークの大径部側の端部が前記回転駆動手段と係合し得る状態で前記棒状ワークを支持するように、前記ワーク支持体を構成するとともに、
前記ワーク支持孔に嵌挿された前記棒状ワークの段部が位置する部分の前記ワーク支持体に、前記圧力流体供給手段から圧力流体が供給される圧力室を形成し、前記圧力室に供給された圧力流体によって前記棒状ワークの段部端面が押圧され、前記棒状ワークが前記回転駆動手段側に付勢されるように構成したことを特徴する請求項１又は２記載の棒状ワークの研削装置。