JP3843041B2 - 研削装置 - Google Patents

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JP3843041B2
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物と砥石車とを相対移動させて、前記被加工物の被研削部に前記砥石車を接触させることにより、該被研削部を研削加工する研削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、図9に示すようなリング状のワークWの内周面に、その中心軸線に沿って形成された溝Wbを研削加工するための研削装置として、例えば、特開平10−109260号公報に開示された研削装置が知られている。この研削装置を図8及び図9に示す。尚、図8は当該研削装置の概略構成を示した側面図であり、図9は、その矢視G−G方向の断面図である。
【0003】
同図8及び図9に示すように、研削装置100は、上下方向(矢示方向)や前後方向(紙面と直交する方向)に移動自在に設けられた研削ヘッド本体101と、この研削ヘッド本体101に所定間隔を隔てて配設された2つの軸受102と、各軸受102によって回転自在に支持される回転軸103が一体的に形成された砥石車104と、図示しない駆動モータと、この駆動モータの出力軸に設けられたプーリ105と、前記砥石車104の外周面及びプーリ105に巻きかけられた伝動ベルト106などを備える。
【0004】
前記研削ヘッド本体101は、第1研削ヘッド101a及び第2研削ヘッド101bからなり、この第1研削ヘッド101a及び第2研削ヘッド101bには、前記砥石車104の両側面と対向する各面に静圧ポケット107a,107bがそれぞれ形成されている。尚、前記静圧ポケット107a,107bには、加圧された流体が適宜流体供給手段(図示せず)から供給される。
【0005】
前記回転軸103は中空部103aを備え、前記各軸受102の内輪102aと砥石車104との間には、それぞれカラー108が外嵌されている。そして、中空部103a内にはボルト109が挿通され、その先端部に螺合されるナット110との協働作用によって、前記内輪102a,カラー108及び砥石車104部が相互に密接するように締め付けられている。
【0006】
他方、前記各軸受102の外輪102bは、前記第1研削ヘッド101a及び第2研削ヘッド101bにそれぞれ設けられたベアリングストッパ111,111及び研削ヘッドキャップ112a,112bによって挟持され、固定される。
【0007】
斯くして、前記ボルト109,ナット110,カラー108及び砥石車104部、並びにベアリングストッパ111,111及び研削ヘッドキャップ112a,112bによって、各軸受102,102にそれぞれ予圧が付与される。
【0008】
以上のように構成された研削装置100によれば、まず、前記ワークW及び前記研削ヘッド本体101を適宜位置決めした後、駆動モータ(図示せず)の回転動力を前記プーリ105及び伝動ベルト106を介し前記砥石車104に伝達して砥石車104を回転させるとともに、研削ヘッド本体101を下方向に移動させることにより、ワークWに形成された溝Wb内に砥石車104が進入して、当該溝Wbの内面が砥石車104によって研削加工される。
【0009】
尚、このとき、前記流体供給手段(図示せず)から加圧流体が前記静圧ポケット107a,107bのそれぞれに供給され、砥石車104が、供給された加圧流体によってその両側から均等な力で支持される。これにより、軸線方向における砥石車104の振れが抑制される。また、上記のように、各軸受102には予圧が付与されており、かかる与圧によって軸受102のガタツキが防止され、これによっても、軸線方向における砥石車104の振れが抑制される。
【0010】
このように、従来の研削装置100では、砥石車104の外周に伝動ベルト106を掛け回してこれを回転させるとともに、砥石車104の両側面に流体圧を作用させ、且つ軸受102に与圧を作用させた状態で、研削加工が実施される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加工対象たる溝Wbの幅は一様であるとは限らず、その幅が極めて狭いものもあり、この場合には、その溝幅に合わせて砥石車104の幅を狭くする必要がある。
【0012】
ところが、上記従来の研削装置100では、砥石車104の外周に伝動ベルト106を巻き掛けて当該砥石車104を回転させるように構成されているので、砥石車104の幅を狭くするには、これに応じて伝動ベルト106の幅も狭くする必要があり、このために、伝動ベルト106の強度が低下し、その寿命も短くなるという問題があった。
【0013】
また、軸受102に与圧を作用させているので、軸線方向における砥石車104の位置が、前記ボルト109,ナット110,カラー108及び軸受102、並びにベアリングストッパ111,111及び研削ヘッドキャップ112a,112bによって固定された状態となっている。このため、前記静圧ポケット107a,107b部で砥石車104の両側面に作用する力のバランスが均等でない場合には、砥石車104がその軸線方向に移動することができず、軸線方向のどちらかに変形した状態となり、溝Wbを高精度に加工することができない。また、この場合には、不均一な作用力によって、余分な負荷が軸受102に作用するため、その寿命が短くなるという問題もある。
【0014】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、幅の狭い溝であっても、これを安定して高精度に研削加工することができる研削装置の提供を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成するための本発明は、プーリ部を備えた回転軸と、前記回転軸に対し該回転軸と共に回転するように取り付けられた円盤状の砥石車と、前記回転軸の両端を、ラジアル軸受を介して回転自在に保持するとともに、該回転軸に取り付けられた砥石車を、一部が外部に突出した状態で、その両側面から挟むように保持するアームであって、前記砥石車の両側面と対向する各面にそれぞれ形成された凹部を備えるアームと、加圧された流体を前記凹部に供給する流体供給手段と、前記回転軸のプーリ部に巻きかけられる伝動ベルトと、前記伝動ベルトが巻きかけられるプーリを備え、前記伝動ベルトを介して前記回転軸に回転動力を付与する駆動モータと、被加工物を研削位置に保持する被加工物保持手段と、前記アームと被加工物とを相互に接近/離反する方向に相対移動させる送り手段とを備えた研削装置に係る。
【0016】
この研削装置によれば、まず、駆動モータから伝動ベルトを介して回転軸に回転動力が伝達され、当該回転軸及び砥石車がその軸中心に回転せしめられるとともに、流体供給手段から前記凹部に加圧流体が供給されて、砥石車の両側面に流体圧が作用し、かかる流体圧によって当該砥石車がその軸方向に支持される。
【0017】
次に、送り手段によってアームと被加工物とが相互に接近する方向に相対移動せしめられ、被加工物が穴の内周面にその軸方向に沿った溝を備え、且つ研削加工部位が当該溝である場合には、この溝内に砥石車が進入して、当該溝の内面が砥石車によって研削加工される。
【0018】
斯くして、上記構成の研削装置によれば、回転軸のプーリ部に巻きかけられる伝動ベルトを介して、当該回転軸に回転動力が伝達されるように構成されているので、砥石車の幅の広狭に拘わらず、一定の強度を備えた伝動ベルトを使用することができ、安定して前記回転軸に回転動力を伝達させることができる。
【0019】
したがって、幅の狭い溝を加工する場合に、砥石車の外周に伝動ベルトを巻き掛けて当該砥石車を回転させるように構成された従来の研削装置に比べて、安定した研削加工を行うことができる。
【0020】
そして、本発明において、前記砥石車の取り付けられた回転軸は、その軸線方向には非拘束の状態で、且つ該軸線方向に移動可能に前記ラジアル軸受に支持され、前記流体供給手段から前記アームの凹部に供給されて、前記砥石車の両側面にそれぞれ作用する流体の力が異なる場合には、該力が均等となるように、前記砥石車及び回転軸が前記軸線方向に移動するように構成される。
【0021】
砥石車の軸線方向における位置が固定されている場合、前記凹部で砥石車の両側面に作用する力が均等でない場合には、砥石車がその軸線方向に移動することができず、軸線方向のどちらかに変形した状態となり、溝を高精度に加工することができない。また、この場合には、不均一な作用力によって、余分な負荷が軸受に作用するため、その寿命が短くなるという問題もある。
【0022】
上記のように、回転軸をその軸線方向に移動可能に構成すれば、砥石車の取り付けられた回転軸が、砥石車に作用する作用力に応じて適宜その軸線方向に移動し、かかる移動によって砥石車の両側面に作用する力が均等となるため、当該砥石車が変形するといった事態が生じることはない。したがって、加工対象たる溝を高精度に研削加工することができる。また、軸受に過大な負荷が作用するのを防止することもできる。
【0023】
砥石車を前記軸線方向に移動可能とする構成は、上記のものに限られず、前記砥石車を、前記回転軸の軸線方向には非拘束の状態で、且つ前記回転軸に対しその軸線方向に移動可能に該回転軸に取り付けても良い。このようにしても、砥石車に作用する作用力に応じて、当該砥石車が適宜その軸線方向に移動し、かかる移動によって砥石車の両側面に作用する力が均等となるため、回転軸をその軸線方向に移動可能に構成した上記の場合と同様に、砥石車が変形することはなく、加工対象たる溝を高精度に研削加工することができる。
【0024】
尚、前記流体は、これが研削液であるのが好ましい。このようにすれば、前記凹部に供給された研削液が同凹部から漏出し、漏出した研削液が砥石車の両側面をつたって研削加工部に導かれ、当該研削加工に寄与せしめられる。また、凹部に供給された研削液を、他の研削液供給部から供給された研削液とともに回収することができるので、その取り扱いが容易となる。
【0025】
【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を示した斜視図であり、図2は、図1における矢視A−A方向の部分断面図である。また、図3は、図2における矢視B−B方向の断面図であり、図4は、図3における矢視C−C方向の断面図である。
【0026】
図1乃至図4に示すように、本例の研削装置1は、ベッド(図示せず)と、このベッド(図示せず)上に配設され、矢示D方向(上下方向)及び矢示E方向(前後方向)に移動自在となった移動台2と、この移動台2に固設されたアーム10と、このアーム10に回転自在に支持され、両側面の外周縁近傍に砥粒11aが固着された円盤状の砥石車11と、この砥石車11に回転動力を伝達して砥石車11を回転させる回転駆動手段30と、前記ベッド(図示せず)上に配設され、ワークWを研削位置に保持する保持手段40と、前記移動台2を上記矢示D方向及びE方向に移動させる送り手段(図示せず)などを備えて構成される。
【0027】
尚、本例では、前記ワークWはリング状に形成され、その中心部に上下に貫通した貫通穴Waと、この貫通穴Waの内周面にその中心軸線に沿って形成された溝Wbとを備えており、当該溝Wbが研削加工対象となっている。また、貫通穴Waの回りには、同じく上下に貫通した貫通穴Wd,Weが穿孔され、更に、溝Wb部には逃がし穴Wcが穿孔されている。
【0028】
前記アーム10は、前記砥石車11をその両側面から挟むように保持する第1アーム10a及び第2アーム10bからなり、当該砥石車11を保持するための適宜保持空間10cを備えている。砥石車11は、プーリ部14を備えた回転軸13の、当該プーリ部14の端面にボルト19によって固着されており、回転軸13は、その両端部が、第1アーム10a及び第2アーム10bに所定間隔を隔てて配設されたラジアル軸受12,12によって回転自在に支持されている。斯くして、砥石車11はその一部が外部に突出した状態で前記第1アーム10a及び第2アーム10bに保持される。また、前記ラジアル軸受12はカバー15a,15bによって覆われている。
【0029】
尚、前記ラジアル軸受12と回転軸13の各端面との間、ラジアル軸受12とカバー15a,15bとの間、及び前記回転軸13の両端部とカバー15a,15bとの間には、それぞれ適宜隙間S1,S2,S3,S4,S5,S6が形成されており、かかる隙間S1,S2,S3,S4,S5,S6及びラジアル軸受12に許容されたクリアランスによって回転軸13がその軸線方向に移動可能となっている。
【0030】
また、前記第1アーム10a及び第2アーム10bは、その前記保持空間10cを形成する内面であって、前記砥石車11の両側面と対向する各面に、適宜深さの静圧ポケット16a,16bが複数個形成され、また、この静圧ポケット16a,16bに連通する供給孔18a,18b、及びこの供給孔18a,18bに連通する供給孔17a,17bがそれぞれ穿孔されている。そして、適宜流体供給手段(図示せず)から加圧された研削液が前記供給孔17a,17bに供給され、供給された研削液が前記供給孔18a,18bを介してそれぞれ前記静圧ポケット16a,16bに供給されるようになっている。
【0031】
前記回転駆動手段30は、前記移動台2に固設された駆動モータ31と、この駆動モータ31の出力軸31aに設けられたプーリ32と、このプーリ32及び前記プーリ部14に巻きかけられた伝動ベルト33などから構成される。斯して、前記駆動モータ31の回転動力が、前記出力軸31a,プーリ32,伝動ベルト33及びプーリ部14を介して前記回転軸13に伝達され、これにより、前記砥石車11が回転せしめられる。
【0032】
前記保持手段40は、門形のフレーム41と、このフレーム41の上辺に固設された基準プレート42と、この基準プレート42の下方位置に配設され、ブラケット43を介して前記フレーム41に固設された仮置プレート44と、この仮置プレート44の下方に配設され、前記仮置プレート44上に載置されたワークWを上方に移動させて前記基準プレート42の下面に押し付け固定するクランプ機構45などから構成される。
【0033】
前記基準プレート42は、その下面が前記砥石車11に対する基準面となっており、その中心部に前記アーム10が通過可能な貫通穴42aが形成されている。また、前記砥石車11に対応する部分には、これが通過可能な長穴状の逃がし穴42bが形成されている。また、ワークWが前記下面に当接する際に、貫通穴Wd,Weにそれぞれ嵌挿される位置決めピン42c,42dが、前記下面から下方に突出するように固設されている。
【0034】
前記クランプ機構45は、昇降シリンダ46と、この昇降シリンダ46のピストンロッド先端部に固設されたクランプ部材47からなり、このクランプ部材47は前記昇降シリンダ46の作動によって矢示F方向(上下方向)に昇降する。前記クランプ部材47は、前記アーム10を挿入可能な穴47aを中心部に備えた円筒状の部材からなり、前記砥石車11に対応する部分には、内周面から外周面に貫通する割溝47bが形成され、この割溝47b内に前記砥石車11を挿通させることができるようになっている。
【0035】
前記仮置プレート44は、その上面がワークWの載置される載置面となっており、ワークWが載置された際に、貫通穴Wd,Weにそれぞれ嵌挿される位置決めピン44b,44cが、前記上面から上方に突出するように固設されている。また、中心部には前記クランプ部材47を挿入可能な貫通穴44aが形成されている。
【0036】
以上のように構成された本例の研削装置1によれば、以下に説明するようにして、ワークWの溝Wbが研削加工される。尚、移動台2は上限位置にあり、クランプ部材47は下限位置にあるものとする。
【0037】
まず、図2に示すように、ワークWを、その貫通穴Wd,Weに対して位置決めピン44b,44cがそれぞれ嵌挿されるように、仮置プレート44上に載置する。これにより、貫通穴Wdと位置決めピン42cとが、また、貫通穴Weと位置決めピン42dとが、それぞれ上下方向に重なり合った状態となる。
【0038】
次に、クランプ機構45の昇降シリンダ46を駆動してクランプ部材47を上方に移動させる。これにより、クランプ部材47が仮置プレート44の貫通穴44aに挿入され、その上面が仮置プレート44上に載置されたワークWに当接して、これを上方に押し上げる。そして、まず、前記位置決めピン42c,42dが貫通穴Wd,Weにそれぞれ嵌挿され、ワークWの溝Wbが砥石車11に対して位置決めされる。この状態を図5に示している。
【0039】
この後、ワークWの更なる上昇移動によって、ワークWの上面が基準プレート42の下面に当接し、ワークWが基準プレート42とクランプ部材47との間で挟持,固定される。尚、ワークWがこのようにして固定された状態を図6に示す。
【0040】
そして、駆動モータ31を駆動すると、その回転動力が出力軸31a,プーリ32,伝動ベルト33及びプーリ部14を介して回転軸13に伝達され、これにより、砥石車11が回転せしめられる。また、このとき、加圧された研削液が、前記流体供給手段(図示せず)から供給孔17a,17b及び供給孔18a,18bを介して各静圧ポケット16a,16bに供給され、供給された研削液の作用力によって、砥石車11がその両側から支持される。これにより、砥石車11がその軸線方向に振れるのが防止される。
【0041】
ところで、各静圧ポケット16a,16bに供給される加圧研削液により砥石車11の両側面に作用する作用力は、当該両側面でこれを均一なものとするのはなかなか困難であり、通常不均一になものとなっている。
【0042】
本例では、上記のように、回転軸13がその軸線方向に移動可能に構成されているので、砥石車11の両側面に作用する力が不均一であっても、当該作用力が均一となるように、回転軸13及び砥石車11が前記軸線方向に移動する。即ち、砥石車11が静圧ポケット16a,16bに近づくほど、当該静圧ポケット16a,16b内の研削液圧が高くなる一方、静圧ポケット16a,16bから離れるほど、当該静圧ポケット16a,16b内の研削液圧が低くなるので、砥石車11が前記軸線方向に移動することで、その両側面に作用する力が均一なものとなるのである。
【0043】
次いで、図7に示すように、適宜送り手段(図示せず)によって移動台2を矢示D方向(上下方向)に移動させて、砥石車11をワークWの溝Wbに接触させることにより、同部が研削加工される。そして、研削加工が終了すると、移動台2及びクランプ部材47を原位置に復帰させる。
【0044】
斯して、この研削装置1によれば、回転軸13のプーリ部14に巻きかけられた伝動ベルト33を介して、当該回転軸13に回転動力が伝達されるように構成されているので、砥石車11の幅の広狭に拘わらず、一定の強度を備えた伝動ベルト33を使用することができ、安定して前記回転軸13に回転動力を伝達させることができる。したがって、幅の狭い溝Wbを加工する場合でも、従来の研削装置に比べて、安定した研削加工を行うことができる。
【0045】
また、上記のように、研削液によって砥石車11の両側面に作用する力が不均一になっている場合に、砥石車11の軸線方向における位置が固定されていると、砥石車11が軸線方向に移動することができず、その軸線方向のどちらかに変形した状態となり、前記溝Wbを高精度に加工することができないが、本例では、回転軸13及び砥石車11がその軸線方向に移動可能に構成されているので、上記のような変形を生じることがなく、加工対象たる溝Wbを高精度に研削加工することができる。また、ラジアル軸受12に過大な負荷が作用するのを防止することもできる。
【0046】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。例えば、被加工物であるワークWの形状、及び被研削部である溝Wbの形状は、何ら上述した例に限定されるものではない。
【0047】
また、上述の例では、駆動モータ31の回転動力を、プーリ部14,32及び伝動ベルト33を介して回転軸13に伝達するように構成したが、これに限られるものではなく、駆動モータ31の回転動力を、適宜設けられた歯車や摩擦車などによって、回転軸13に伝達するように構成することもできる。
【0048】
また、砥石車11をボルト19によって回転軸13に固着したが、このように固着せず、砥石車11を回転軸13に対しキーやピンによって係合せしめ、回転方向には砥石車11と回転軸13とを連結する一方、軸方向には砥石車11が回転軸13に対して移動可能となるように構成しても良い。
【0049】
このようにすれば、砥石車11の両側面に作用する作用力が不均一である場合に、その作用力に応じて、当該砥石車11が適宜その軸線方向に移動し、かかる移動によって砥石車11の両側面に作用する力が均等となるため、上例と同様に、砥石車11が変形することはなく、加工対象たる溝Wbを高精度に研削加工することができる。
【0050】
また、ラジアル軸受12は、上例の転がり軸受に限られるものではなく、これがすべり軸受であっても良い。
【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を示した斜視図である。
【図2】 図1における矢視A−A方向の部分断面図である。
【図3】 図2における矢視B−B方向の断面図である。
【図4】 図3における矢視C−C方向の断面図である。
【図5】 本実施形態に係る研削装置の動作を説明するための説明図である。
【図6】 本実施形態に係る研削装置の動作を説明するための説明図である。
【図7】 本実施形態に係る研削装置の動作を説明するための説明図である。
【図8】 従来例に係る研削装置の一部を示した正面図である。
【図9】 図8における矢示G−G方向の断面図である。
【符号の説明】
1 研削装置
2 移動台
10 アーム
11 砥石車
12 ラジアル軸受
13 回転軸
14 プーリ部
16a,16b 静圧ポケット
17a,17b 供給孔
18a,18b 供給孔
30 回転駆動手段
31 駆動モータ
32 プーリ
33 伝動ベルト
40 保持手段
41 フレーム
42 基準プレート
44 仮置プレート
45 クランプ機構

Claims (3)

  1. プーリ部を備えた回転軸と、
    前記回転軸に対し該回転軸と共に回転するように取り付けられた円盤状の砥石車と、
    前記回転軸の両端を、ラジアル軸受を介して回転自在に保持するとともに、該回転軸に取り付けられた砥石車を、一部が外部に突出した状態で、その両側面から挟むように保持するアームであって、前記砥石車の両側面と対向する各面にそれぞれ形成された凹部を備えるアームと、
    加圧された流体を前記凹部に供給する流体供給手段と、
    前記回転軸のプーリ部に巻きかけられる伝動ベルトと、
    前記伝動ベルトが巻きかけられるプーリを備え、前記伝動ベルトを介して前記回転軸に回転動力を付与する駆動モータと、
    被加工物を研削位置に保持する被加工物保持手段と、
    前記アームと被加工物とを相互に接近/離反する方向に相対移動させる送り手段とを備えて構成され、
    前記砥石車の取り付けられた回転軸は、その軸線方向には非拘束の状態で、且つ該軸線方向に移動可能に前記ラジアル軸受に支持されてなり、
    前記流体供給手段から前記アームの凹部に供給されて、前記砥石車の両側面にそれぞれ作用する流体の力が異なる場合には、該力が均等となるように、前記砥石車及び回転軸が前記軸線方向に移動するように構成されて成ることを特徴とする研削装置。
  2. プーリ部を備えた回転軸と、
    前記回転軸に対し該回転軸と共に回転するように取り付けられた円盤状の砥石車と、
    前記回転軸の両端を、ラジアル軸受を介して回転自在に保持するとともに、該回転軸に取り付けられた砥石車を、一部が外部に突出した状態で、その両側面から挟むように保持するアームであって、前記砥石車の両側面と対向する各面にそれぞれ形成された凹部を備えるアームと、
    加圧された流体を前記凹部に供給する流体供給手段と、
    前記回転軸のプーリ部に巻きかけられる伝動ベルトと、
    前記伝動ベルトが巻きかけられるプーリを備え、前記伝動ベルトを介して前記回転軸に回転動力を付与する駆動モータと、
    被加工物を研削位置に保持する被加工物保持手段と、
    前記アームと被加工物とを相互に接近/離反する方向に相対移動させる送り手段とを備えて構成され、
    前記砥石車は、前記回転軸の軸線方向には非拘束の状態で、且つ前記回転軸に対しその軸線方向に移動可能に該回転軸に取り付けられてなり、
    前記流体供給手段から前記アームの凹部に供給されて、前記砥石車の両側面にそれぞれ作用する流体の力が異なる場合には、該力が均等となるように、前記砥石車が前記軸線方向に移動するように構成されて成ることを特徴とする研削装置。
  3. 前記流体が研削液である請求項1又は2記載の研削装置。
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