JP3939706B2 - 竪型両頭平面研削盤 - Google Patents

Description

本発明は竪型両頭平面研削盤に関し、特に、中央孔を有する円板状ワークの研削に適した竪型両頭平面研削盤に関するものである。

従来の竪型両頭平面研削盤として、特許文献１（特開２０００−２７１８４２号公報）には、上下一対の回転砥石と、ワークを回転可能に保持するとともに、保持したワークを上下の回転砥石間に挿入する研削位置と上下の砥石間から外れたワーク着脱位置との間で変位させる垂直軸芯回り回動可能なキャリア板とを備えたものが開示されている（従来例１）。

この竪型両頭平面研削盤のキャリア板には、ワークを保持するための回転ホルダーが設けられ、この回転ホルダーにはワーク保持孔が形成されており、このワーク保持孔にワークを挿入し、回転ホルダーを回転することにより、上下回転砥石間でワークの上下両面の研削を行うようになっている。

前記ワーク保持孔は、ワークの形状に適したものとされており、したがって、ワークが円板状である場合、ワーク保持孔は円形状に形成される。そして、この場合、研削抵抗等により円板状ワークがワーク保持孔内でスリップしないようにするため、ワーク保持孔は、回転ホルダーの回転軸心に対して偏心するように形成されている。

他の竪型両頭平面研削盤として、図６及び図７に示すものも従来から知られている（従来例２）。

この竪型両頭平面研削盤は、図７に示すように、円板状ワークＷの外周部を周方向等間隔に配置された３つのガイドローラ５１で回転自在に支持し、円板状ワークＷの上面にゴムローラ５２よりなる駆動部材の外周面を当接させたものである。

そして、ゴムローラ５２を回転駆動することで、図６に示すように、摩擦により円板状ワークＷを垂直軸心回りに回転し、上下の回転砥石５３により研削するものとなっている。
特開２０００−２７１８４２号公報

上記従来例１のように、回転ホルダーの回転軸心と円板状ワークの中心とを偏心させた場合、これらを一致させた場合に比べて研削精度に劣るものとなる。また、従来例１において、円板状ワークは、回転ホルダーに対して周方向の位置決めが何らなされていないため、円板状ワークの中心と回転軸心とを偏心させているとはいっても、研削中の円板状ワークのスリップを完全には防止することができず、これを原因とする研削精度の低下も生じていた。

これに対して、従来例２では、円板状ワークＷの中心と回転軸心とを一致させているので、これらを偏心させることに伴う研削精度の低下は生じない。しかし、研削抵抗等が原因で円板状ワークＷとゴムローラ５２との間でスリップを生じることがあり、これが研削精度の低下を招く原因となっていた。また、ゴムローラ５２がワークＷの平面上に存在しているため、回転砥石５３の大きさ（外径）が制限され、回転砥石５３の寿命及び研削精度に対して条件が悪いという問題があった。

また、この種の竪型両頭平面研削盤では、ワークの厚さを均一に仕上げるため、該ワークを砥石面方向に対してフリーの状態にすることが重要であるが、従来例２では、ワークＷに対してゴムローラ５２を押し付けているために自由度がなく、均一な厚さを得るのが困難であった。さらに、下側の砥石５３の上面と下部ガイド５４の上面との位置関係を管理するのが非常に困難であった。

従来例１及び従来例２では、円板状ワークの外径が大きい場合に、これを保持する回転ホルダーやガイドローラ５１がさらにその外側に配置されるため、装置をコンパクト化し難く、ワークキャリアの回動に必要なスペースが拡大するという共通の問題もあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、円板状ワークを高精度で研削することができる竪型両頭平面研削盤を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では次の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明は、上下一対の回転砥石と、円板状ワークを回転可能に保持するとともに、保持したワークを、上下の回転砥石間に挿入する研削位置と上下の砥石間から外れたワーク着脱位置との間で変位させる垂直軸心回り回動可能なワークキャリアとを備えた竪型両頭平面研削盤において、
前記ワークキャリアに、円板状ワークの中央孔に該ワークと同一軸心に嵌合するとともに、円板状ワークの中央孔の周縁に係合してワークと一体的に回転する駆動部材を設けてあり、該駆動部材とワークとの係合が、一方に形成した凹部と他方に形成した凸部との凹凸係合によるものであり、更に、ワークを駆動部材に嵌合した状態で高さ保持する第１、第２の保持部材を備えており、第１の保持部材が、ワークキャリアに設けられるとともに、ワークの中心よりも前記垂直軸心側でワークを下側から支持しており、第２の保持部材が、ワークキャリアを回動自在に支持する架台に、研削位置とワーク着脱位置との間のワークの移動範囲に亘って設けられ、且つ、ワークの中心よりも前記垂直軸心から離れた側でワークを下側から支持していることを特徴とするものである。

第１の保持部材は、ワークキャリアの上面に設けられた複数のブロックとすることができる。

第２の保持部材は、研削位置とワーク着脱位置との間でワークが描く移動軌跡の最大半径からはみ出さないように設けられていることが好ましい。

本発明によれば、ワークキャリアに、円板状ワークの中央孔に該ワークと同一軸心に嵌合するとともに、円板状ワークの中央孔の周縁に係合して一体的に回転する駆動部材を設けているので、ワークを、駆動部材との係合により、該駆動部材に対してスリップすることなく、ワーク中心を回転軸心として強制的に回転させることができ、研削精度の向上を図ることが可能となる。

また、ワークの中央孔に駆動部材を嵌合させるため、該駆動部材がワークの外側に位置することがなく、よって、ワークキャリアの回動に必要なスペースが拡大せず、装置のコンパクト化も可能となる。

ワークキャリアに、ワークを駆動部材に嵌合した状態で高さ保持する保持部材を設けているので、ワークと駆動部材との係合状態を維持して、両者の一体回転を確実に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に、本発明の実施形態にかかる竪型両頭平面研削盤１の全体を示しており、研削盤本体２内には、同一垂直軸心Ｏ上に上下１対の回転砥石３が回転自在に対向配置され、図示しない動力伝達機構を介して砥石軸駆動モータ４に連動連結されており、上下の回転砥石３が互いに逆回りに回転するように構成されている。

回転砥石３の隣には、駆動モータ５で例示される駆動体により回動する水平回動形式のワークキャリヤ装置６が配置されている。

図２はワークキャリア装置６の平面図であり、該ワークキャリヤ装置６は、研削盤本体２の架台７上に、垂直な回動軸心Ｏ1回りに回動自在にワークキャリヤ１０を備え、該ワークキャリヤ１０は回動軸心Ｏ１部分から径方向外方に延びる腕部１１と、この腕部１１の先端部に設けられた駆動部材１２を備え、この駆動部材１２の外周にワークＷが装着されるようになっている。

ワークキャリア１０は、駆動部材１２に装着したワークＷを上下の回転砥石３間に挿入する研削位置Ａ１（実線で示す）と上下の回転砥石３間から外れたワーク着脱位置Ａ２（仮想線で示す）との間で変位させるように、垂直軸心Ｏ１回りに回動するようになっている。

図３はワークＷを駆動部材１２に装着した状態を示す拡大平面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。駆動部材１２は、円板状の駆動プレート１４と、該駆動プレート１４を上下から挟み込んでボルト等で固定される上下の挟持部材１５とを有している。

図４に示すように、ワークキャリア１０の腕部１１には、駆動部材１２を回転するための駆動機構１７が内蔵されている。

駆動機構１７は、垂直軸心Ｏ１上に配設されていて油圧モータ、電動モータ等の駆動体（図視略）により回転駆動される駆動軸１８と、ワークキャリア１０の先端部に配設された垂直軸心を有する作動軸１９と、駆動軸１８からの動力を作動軸１９に伝達する伝達手段２３とを有している。

作動軸１９は、ベアリング２４を介してワークキャリア１０に回転自在に支持され、この作動軸１９の上端部に駆動部材１２の中心が固定されている。

伝達手段２３としては、チェーン伝達手段、ベルト伝達手段等を採用することも可能であるが、本実施形態では、ギヤ伝達手段が採用されており、具体的には、作動軸１９と駆動軸１８の間に配設された垂直軸心を有する第１、第２の中継軸２０，２１と、駆動軸１８に固定された駆動ギヤ２７と、作動軸１９に固定された作動ギヤ２８と、第１中継軸２０に回転自在に支持されていて、駆動ギヤ２７に噛み合う第１中継ギヤ２９と、第２中継軸２１に回転自在に支持されていて、第１中継ギヤ２９及び作動ギヤ２８に噛み合う第２中継ギヤ３０とを備えている。

したがって、駆動軸１８の回転により、駆動ギヤ２７から第１、第２中継ギヤ２９，３０を介して作動ギヤ２８に動力が伝達され、作動軸１９の回転によって駆動部材１２が回転する。

駆動軸１８の外周には、腕部１１が固定された筒状の外側駆動軸４０が配置され、この外側駆動軸４０は油圧モータ等の駆動源に連結されている。そして、外側駆動軸４０の回転によって腕部１１を図示の研削位置Ａ１（実線）と、ワーク着脱位置Ａ２（仮想線）との間で往復させるようになっている。

なお、図２に示すように、本実施形態では、駆動軸１８、作動軸１９、中継軸２０，２１の軸心位置が平面視で略一直線状に並ぶように配置されているが、この配置は任意である。

また、図４に示すように、駆動軸１８は、筒型の第１駆動軸１８Ａと、この第１駆動軸１８Ａの筒内にベアリング３２を介して回転自在に支持された第２駆動軸１８Ｂとを備え、各駆動軸１８Ａ，１８Ｂにそれぞれ第１、第２の駆動ギヤ２７Ａ，２７Ｂが固定されており、前記作動軸１９への動力伝達には、第１駆動軸１８Ａ及び第１駆動ギヤ２７Ａが用いられるようになっている。

第２駆動軸１８Ｂ及び第２駆動ギヤ２７Ｂは、ワークキャリア１０に別の駆動部材１２や駆動力を必要とするその他の部材を備えているような場合に、それに動力を伝達するために用いられる。

図３に示すように、ワークＷは円板状に形成され、その中央部には円形の孔（中央孔）３３が形成されている。この中央孔３３の中心とワークＷの中心とは一致した関係にあり、中央孔３３の周縁部には、径方向内方に突出する凸部３４が１つ形成されている。

一方、駆動部材１２を構成する駆動プレート１４は、ワークＷの中央孔３３に嵌合可能となるように、該中央孔３３の内径よりもやや小さい外径を有する円板状に形成され、その外周部には、前記凸部３４が係合可能となる凹部３５が１つ形成されている。そして、駆動プレート１４にワークＷを嵌合したとき、両者の中心が一致し、駆動プレート１４の中心に固定された作動軸１９の軸心Ｏ２も一致するようになっている。

したがって、駆動プレート１４にワークＷを嵌合し、駆動プレート１４を垂直軸心回りに回転すると、凹部３５と凸部３４の係合により、ワークＷがその中心を回転軸心として一体的に回転する。

なお、ワークＷに形成された凸部は、研削用として駆動部材１２との係合のためだけに形成されるものであってもよいし、ワークＷが自身の構造として備えているものであってもよい。

また、ワークＷと駆動部材１２との係合箇所（凸部３４と凹部３５の数）は、１つでもよいし複数でも良く、ワークＷに凹部を形成し、駆動部材１２に凸部を形成してもよい。

また、上記のような凹部３５と凸部３４による係合に限定されず、例えば、中央孔を多角形孔に形成し、駆動部材をこれに適合した多角形状に形成するなど、ワークＷと駆動部材１２とが一体として回転することができる構成であれば他の構成を採用することができる。

図３及び図５に示すように、ワークキャリア１０には、ワークＷを駆動プレート１４に嵌合させた状態に保持する保持部材（第１の保持部材）３８が設けられている。

この保持部材３８は、ワークキャリア１０の先端部上面から突出する円柱状のブロックであり、この保持部材３８の上面にワークＷを乗せることによって下側から支持し、高さを保つものとなっている。

本実施形態では、２つの保持部材３８がワークＷの一側寄りに（駆動軸１８寄り）に設けられ、ワークＷを駆動部材１２と略同一高さに保持するようになっている。この保持部材３８の数や形状は、ワークＷを保持可能な範囲で適宜変更することが可能である。

保持部材３８は、駆動部材１２と同じくワークキャリア１０に対して設けられているので、駆動部材１２に対する寸法誤差をほとんど生じることなく適性な高さでワークＷを保持することが可能となっている。

図２及び図５に示すように、ワークキャリア１０を回動自在に支持する架台７には、ワークＷの他側寄りを保持する第２の保持部材３９が設けられている。この第２の保持部材３９は、研削位置Ａ１とワーク着脱位置Ａ２との間を移動するワークＷを常に下側から支持できるように、研削位置Ａ１とワーク着脱位置Ａ２とに亘る範囲で設けられている。

本実施形態の第２の保持部材３９は、ワークキャリア１０の回動軸心Ｏ１を中心とした円弧状に形成され、研削位置Ａ１とワーク着脱位置Ａ２との間でワークＷが描く移動軌跡の最大半径からはみ出さないように、その内側（回動軸心Ｏ１側）に配置されている。また、第２の保持部材３９は、駆動プレート１４とワークＷとに跨る幅に形成され、第２の保持部材３９の研削位置Ａ１側の一端部は回転砥石３に接近する位置にまで延びている。

上記保持部材３８，３９は、ワークＷを駆動部材１２に嵌合した状態で高さ保持することによって、駆動部材１２とワークＷとの一体回転を確実なものとし、また、ワークＷを下側から支持しているだけであるので、ワークＷに砥石面方向に対する自由度を与えることができ、均一な厚さの研削を可能にしている。

図２に示すように、ワークキャリア１０の回動軸心Ｏ１とワーク着脱位置Ａ２での駆動部材１２の回転軸心Ｏ２とを結ぶ線分Ｌ１と、前記回動軸心Ｏ１と回転砥石３の回転軸心Ｏとを結ぶ線分Ｌ２とがなす角度は約９０°に設定されている。また、研削位置Ａ１とワーク着脱位置Ａ２との間のワークキャリア１０の回動角度は、約４５°〜９０°の範囲内に設定されており、回転砥石３の回転軸心Ｏと、研削位置Ａ１での駆動部材１２の回転軸心Ｏ２位置及びワーク着脱位置Ａ２での駆動部材１２の回転軸心Ｏ２位置が略一直線上に配置されるように、ワークキャリア１０の位置、回動範囲及び回転砥石３の位置が設定されている。

〔作用〕
以下、図２を参照して、本発明の実施形態に係る竪型両頭平面研削盤１の動作について説明する。

まず、ワーク着脱位置Ａ２に位置している駆動部材１２の外周に未加工のワークＷを嵌合し、上側の回転砥石３を上昇させて、ワークキャリア１０をＲ１方向へ回動させる。

ワークＷを研削位置Ａ１に位置させて上下の回転砥石３間に挿入し、駆動体により駆動部材１２を回転させるとともに、上側の回転砥石３を所定位置まで下降させ、回転中のワークＷの上下面を同時に研削する。

この際、ワークＷは、ワーク中心と回転軸心Ｏ２とが一致した状態で回転するとともに、駆動部材１２との係合により該駆動部材１２に対してスリップすることなく一体的に回転する。このため、高精度の研削が行われるようになっている。

研削後、上側の回転砥石３を上昇させるとともに、駆動部材１２の回転を停止し、ワークキャリア１０をＲ２方向に回動させ、ワークＷをワーク着脱位置Ａ２に位置させる。このワーク着脱位置Ａ２において、図示略のワーク供給排出装置により加工済みワークＷと未加工ワークＷとが取り替えられ、前述と同様の動作が繰り返し行われる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で適宜設計変更できるものである。

本発明は、ブレーキディスク等の各種円板状ワークを研削するために利用することができる。

本発明の実施形態に係る竪型両頭平面研削盤の全体側面図である。 ワークキャリア装置の平面図である。 ワークを駆動部材に装着した状態を示す拡大平面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図３のＶ−Ｖ断面図である。 従来技術を示す竪型両頭平面研削盤の側面図である。 同平面図である。

符号の説明

１ 竪型両頭平面研削盤
３ 回転砥石
１０ ワークキャリア
１２ 駆動部材
３３ 中央孔
３４ 凸部
３５ 凹部
３８ 保持部材

Claims (3)

1. 上下一対の回転砥石と、円板状ワークを回転可能に保持するとともに、保持したワークを、上下の回転砥石間に挿入する研削位置と上下の砥石間から外れたワーク着脱位置との間で変位させる垂直軸心回り回動可能なワークキャリアとを備えた竪型両頭平面研削盤において、
   前記ワークキャリアに、円板状ワークの中央孔に該ワークと同一軸心に嵌合するとともに、円板状ワークの中央孔の周縁に係合してワークと一体的に回転する駆動部材を設けてあり、
   該駆動部材とワークとの係合が、一方に形成した凹部と他方に形成した凸部との凹凸係合によるものであり、
   更に、ワークを駆動部材に嵌合した状態で高さ保持する第１、第２の保持部材を備えており、
   第１の保持部材が、ワークキャリアに設けられるとともに、ワークの中心よりも前記垂直軸心側でワークを下側から支持しており、
   第２の保持部材が、ワークキャリアを回動自在に支持する架台に、研削位置とワーク着脱位置との間のワークの移動範囲に亘って設けられ、且つ、ワークの中心よりも前記垂直軸心から離れた側でワークを下側から支持していることを特徴とする、竪型両頭平面研削盤。
2. 前記第１の保持部材は、ワークキャリアの上面に設けられた複数のブロックである、請求項１記載の竪型両頭平面研削盤。
3. 前記第２の保持部材は、研削位置とワーク着脱位置との間でワークが描く移動軌跡の最大半径からはみ出さないように設けられていることを特徴とする、請求項１記載の竪型両頭平面研削盤。
   

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