JP4198825B2

JP4198825B2 - 研削装置

Info

Publication number: JP4198825B2
Application number: JP16089699A
Authority: JP
Inventors: 嘉明小泉
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2019-06-08
Also published as: JP2000343423A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに対して研削砥石を一定の加圧力で押圧する定圧切込型の研削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ワーク端面の面粗さ向上等のために粒度の小さい研削砥石を使用する研削装置には、一定の切込速度で切込を行う定速切込型ではなく、一定の加圧力で切込を行う定圧切込型のものがある。
【０００３】
例えば、図５に示す定圧切込型の研削装置は、べッド１に固定されたガイドレール２を備え、このガイドレール２上には研削砥石５を保持するホイールヘッド６を載置した切込テーブル７が、ワーク３が保持された主軸台４に対して前進及び後退可能に配置されている。また、この切込テーブル７を主軸台４側に一定の付勢力で付勢するための定圧切込シリンダ８が設けられている。
【０００４】
研削時には、切換弁１１が図示の位置に設定され、定圧切込シリンダ８のシリンダチューブ８ａ内は、後方側の第１室８ｂがポンプ１２、前方側の第２室８ｃがリザーバ１３側に接続され、定圧切込シリンダ８のロッド８ｄが切込テーブル７を前進方向に付勢する。その結果、研削砥石５が一定の加圧力でワーク３に押圧される。
【０００５】
ワーク３のローディング・アンローディング時及び研削砥石５の交換時には、切換弁１１が切り換えられ、上記定圧切込シリンダ８のシリンダチューブ８ａの第１室８ｂがリザーバ１３側、第２室８ｃがポンプ１２側に接続されてロッド８ｄが後退し、ワーク３と研削砥石５の間に隙間が形成される。
【０００６】
上記ワーク３のローディング・アンローディング時には、研削砥石５とワーク３との間に１ｍｍ程度の隙間があればよいが、研削砥石５はねじ５ａによりホイールヘッド６の回転軸６ａに固定されており、研削砥石５の交換時には研削砥石５とワーク３との間にねじ５ａを抜き出す空間を確保するために１００ｍｍ程度の隙間が必要である。そのため、ワーク３と研削砥石５が接触した状態からの定圧切込シリンダ８のロッド８ｄの後退量Ｌは、少なくとも上記研削砥石５を交換可能な１００ｍｍ程度に設定する必要がある。
【０００７】
一方、図６に示す研削装置は、切込テーブル７を前進及び後退可能に支持するガイドレール２と、定圧切込シリンダ８が設けられた下側テーブル１５を備え、この下側テーブル１５はベッド１に固定されたサーボモータ１７で回転駆動されるボールネジ１８により前進及び後退するようになっている。また、上記定圧切込シリンダ８のロッド８ｄ後退量Ｌは、上記図５に示す研削装置の場合よりも小さく、ワーク３のローディング・アンローディングに必要な１ｍｍ程度に設定されている。
【０００８】
ワーク３のローディング・アンローディングは、図５に示す装置と同様に、切換弁１１を図示の位置から切り換えて、定圧切込シリンダ８のロッド８ｄを後退させることにより行われる。一方、研削砥石５の交換時には、ロッド８ｄを後退させると共に、上記サーボモータ１７によりボールネジ１８を駆動して下側テーブル１５を後退させ、ワーク３と研削砥石５の隙間を確保する。そして、研削砥石５の交換終了後、ワーク３の端面と研削砥石５が一定距離に近づくまで下側テーブル７を前進させる。また、研削砥石５の磨耗量に応じてサーボモータ１７を駆動して下側テーブル７の位置を主軸台４側に移動させることにより、上記ローディング・アンローディング時のワーク３と研削砥石５の隙間を確保している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記図５に示す研削装置では、ワーク３のローディング・アンローディング時にも研削砥石５の交換時と同じ後退量Ｌだけ、切込テーブル７を後退させることになる。そして、ローディング・アンローディング後に、いったん後退させた切込テーブルを再度前進させる際の送り速度は、研削砥石５がワーク３と接触した時に破損が生じないように、低速に設定する必要がある。そのため、１個のワーク３当りのローディング、研削及びアンローディングに要する時間（サイクルタイム）が長くなる。
【００１０】
一方、上記図６に示す研削装置では、上記のように定圧切込シリンダ８のロッド８ｄの後退量Ｌは、上記図５に示す研削装置と比較して小さいため、サイクルタイムを短縮することができる。しかし、この研削装置の場合、サーボモータ１７及び図示していないＮＣ制御装置やボールネジ１８が必要となるためコスト高となる。また、この研削装置では、上記のように研削砥石５の磨耗量に応じてサーボモータ１７を駆動し、下側テーブル１５の位置を補正する必要がある点で複雑な制御が必要となる。
【００１１】
そこで本発明は、簡易かつ低コストの構成で研削加工に要するサイクルタイムを短縮することができる定圧切込型の研削装置を提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、ワークを保持する主軸台と、主軸台側へ向かう前進方向と、主軸台から離反する後退方向とに移動自在であって、研削砥石を保持する切込テーブルと、切込テーブルを主軸台側に付勢し、研削砥石をワークに対して一定圧で押圧する定圧切込シリンダとを備える研削装置において、ワークのローディング・アンローディング時に、上記切込テーブルを一定距離だけ後退させる切込戻しシリンダを備え、かつ、上記一定距離がローディング・アンローディングの際にワークと研削砥石の間に設ける必要のある隙間と等しく設定されていることを特徴とする研削装置を提供するものである。
【００１３】
本発明の研削装置では、ワークのローディング・アンローディング時には、切込戻しシリンダが切込テーブルを一定距離だけ後退させ、かつ、この一定距離は、ローディング・アンローディングの際にワークと研削砥石の間に設ける必要のある隙間と等しく設定されている。よって、ワークのローディング・アンローディング時の切込テーブルの前進及び後退量を必要最低限に低減することができ、その結果、１個のワークに要するローディング、研削及びアンローディングの時間（サイクルタイム）を低減することができる。
【００１４】
また、本発明の研削装置は、切込戻しシリンダによりローディング・アンローディング時に切込テーブルを前進、後退させるようにしており、ボールネジ、サーボモータ等の複雑な機構を必要としないため、構造及び制御が簡易で低コストである。
【００１５】
さらに、本発明の研削装置は、上記のように切込戻しシリンダによりローディング・アンローディング時の切込テーブルの後退を行うようにしているため、定圧切込シリンダは、研削砥石の交換時にのみ後退させればよい。よって、研削加工に要するサイクルタイムを増加させることなく、定圧切込シリンダの後退量を大きく設定することが可能である。そして、この後退量を大きく設定することにより、研削砥石の交換が容易になる。
【００１６】
具体的には、上記定圧切込シリンダの後退可能量は、研削砥石交換時にワークと研削砥石との間に設ける必要のある隙間以上に設定される。
【００１７】
さらに具体的には、上記研削装置は、上記切込テーブルと切込戻しシリンダの間に、切込テーブルに向かう前進方向と、切込テーブルから離反する後退方向とに移動自在に配置され、上記切込戻しシリンダに連結された切込戻しテーブルと、切込戻しテーブルから切込テーブルに向けて摺動自在に突出し、弾性手段により切込テーブル側に付勢されて切込テーブルに当接する中間ピストンと、該中間ピストンをロックするロック位置と、非ロック位置に設定可能なロック用シリンダとを備え、研削時には、上記切込戻しピストンが後端位置、上記ロック用シリンダが非ロック位置に設定され、上記切込テーブルは上記中間ピストンを上記弾性手段の付勢力に抗して押し込みながら前進し、ワークのローディング・アンローディング時には、上記ロック用ピストンがロック位置に設定された状態で上記切込戻しピストンが前進し、上記中間ピストンが上記切込テーブルを後退させるようにしている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す本発明の実施形態を説明する。
図１に示す本発明の実施形態の研削装置は、ベッド２１上に主軸台２２、工具台２３及び切込戻し機構２４を備えている。
【００１９】
上記主軸台２２はベッド２１に固定されており、図示しないチャックを内蔵した主軸２７を備えている。主軸２７の先端には円筒形のワーク３０が固定され、図示しない回転駆動機構により主軸２７と共にワーク３０が回転するようになっている。
【００２０】
上記工具台２３は、ベッド２１に固定された工具台下部３１を備え、この工具台下部３１の上部にはガイドレール３２が設けられている。このガイドレール３２には、切込テーブル３４が主軸台２２へ向かう前進方向（図において左向き）及び主軸台２２から離反する後退方向（図において右向き）に移動可能に配置されている。また、切込テーブル３４上には、ホイールヘッド３５が固定されており、このホイールヘッド３５の回転軸３５ａの先端には、研削砥石３７がねじ３７ａにより固定されるようになっている。さらに、切込テーブル３４の前端には、後述する切込戻し機構２４の中間ピストン５２の先端が当接する押圧部３４ａが設けられている。
【００２１】
上記工具台下部３１の後端には、定圧切込シリンダ３８が固定されている。定圧切込シリンダ３８のシリンダチューブ３８ａ内はロッド３８ｂの一端により、後方側の第１室３８ｃと前方側の第２室３８ｄとに仕切られている。一方、上記ロッド３８ｄの他端は上記切込テーブル３４に連結されている。
【００２２】
上記シリンダチューブ３８ａの第１室３８ｃ及び第２室３８ｄは、４ポート３位置型の電磁弁からなる切換弁４１を介して、油圧源であるポンプ４３側とリザーバ４４側のいずれかに選択的に接続されるようになっている。
【００２３】
図２に示すように、上記定圧切込シリンダ３８のストロークＳ１は、切込テーブル３４がワーク３０と研削砥石３７が接触する位置から、研削砥石３７の交換に必要な距離Ｌ１（本実施例では１００ｍｍ）だけ後退可能であり、かつ、研削砥石３７の磨耗を考慮した距離Ｌ２だけ前進可能となるように設定されている。
【００２４】
上記切込戻し機構２４は、ベッド２１に固定されたガイドレール４６を備えている。このガイドレール４６は上記工具台２３のガイドレール３２と同方向に延びている。ガイドレール４６上には、工具台２３側へ向かう前進方向（図において右向き）及び工具台２３から離反する後退方向（図において左向き）に移動自在に切込戻しテーブル４７が配置されている。
【００２５】
上記ガイドレール４６の後端側には、切込戻しシリンダ４９が配設されている。この切込戻しシリンダ４９のシリンダチューブ４９ａ内は、ロッド４９ｂの一端により後方側の第１室４９ｃと前方側の第２室４９ｄとに仕切られており、これら第１及び第２室４９ｃ，４９ｄは４ポート２位置型の電磁弁からなる切換弁５１によりポンプ４３側とリザーバ４４側のいずれか一方に選択的に接続されるようになっている。一方、ロッド４９ｂの他端は上記切込戻しテーブル４７に連結されている。切込戻しシリンダ４９のストロークＳ２は、ワーク３０のローディング・アンローディング時にワーク３０と研削砥石３７との間に設ける必要のある隙間と等しい１ｍｍに設定されている。
【００２６】
上記切込戻しテーブル４７には、上記ガイドレール３２，４６の延在方向、すなわち切込テーブル３４の前進及び後退方向と同方向に摺動自在な中間ピストン５２が取り付けられている。この中間ピストン５２の先端側は、上記切込戻しテーブル４７から上記切込テーブル３４に向けて突出している。一方、この中間ピストン５２の基端側は切込戻しテーブル４７に形成された摺動室４７ａ内に収容されており、摺動室４７ａの後端壁と中間ピストン５２の基端との間に、ばね５４が縮装されている。このばね５４により中間ピストン５２は先端側に向けて弾性的に付勢されている。なお、中間ピストン５２を付勢する手段はばね５４に限定されず、弾性的に中間ピストン５２を付勢するものであればその構成は特に限定されない。
【００２７】
また、切込戻しテーブル４７は、上記中間ピストン５２の摺動方向と直交方向に摺動自在なロック用シリンダ５５を備えている。ロック用シリンダ５５のシリンダチューブ５５ａ内は、ロッド５５ｂにより図において下方側の第１室５５ｃと上方側の第２室５５ｄとに仕切られており、第１及び第２室５５ｃ，５５ｄは４ポート２位置型の電磁弁からなる切換弁５８により、ポンプ４３側とリザーバ４４側とに選択的に接続されるようになっている。
【００２８】
図１において５９で示す制御部は、上記図示しない主軸台２２及び工具台２３の回転駆動機構を制御するほか、上記切換弁４１，５１，５８を制御する。
【００２９】
次に、上記構成からなる研削装置の動作を説明する。
非作動時には、図１に示すように、切換弁４１は定圧切込シリンダ３８の第１室３８ｃがリザーバ４４側、第２室３８ｄがポンプ４３側に接続される位置に設定されており、ロッド３８ｂは後端位置にある。また、切換弁５１は切込戻しシリンダ４９の第１室４９ｃがリザーバ４４側、第２室４９ｄがポンプ４３側に接続される位置に設定されており、ロッド４９ｂは後端位置にある。さらに、切換弁５８はロック用シリンダ５５の第１室５５ｃがリザーバ４４側、第２室５５ｄがポンプ４３側に接続される位置に設定され、ロック用シリンダ５５のロッド５５ｂは下端位置（非ロック位置）にある。この非ロック位置では、ロッド５５ｂの先端は中間ピストン５２から離反しており、中間ピストン５２はばね５４の付勢力により切込テーブル３４側に突出している。
【００３０】
研削時には、主軸台２２の主軸２７及びホイールヘッド３５の回転軸３５ａが回転駆動され、ワーク３０及び研削砥石３７が回転される。また、図２に示すように、切換弁４１は定圧切込シリンダ３８の第１室３８ｃがポンプ４３側、第２室３８ｄがリザーバ４４側に接続される位置に切り換えられ、定圧切込シリンダ３８のロッド３８ｂが突出を開始し、それに伴って切込テーブル３４が前方方向に移動する。研削砥石３７がワーク３０に接触すると研削が開始される。研削中の切込テーブル３４は定圧切込シリンダ３８により前進方向に付勢され、その結果、研削砥石３７はワーク３０に一定圧で押圧される。また、切込テーブル３４の押圧部３４ａにより中間ピストン５２の先端が押圧され、中間ピストン５２はばね５４の付勢力に抗して図において左側に移動して切込戻しテーブル４７内に押し込まれる。
【００３１】
研削開始後一定時間が経過すると研削が終了し、上記主軸台２２の主軸２７及びホイールヘッド３５の回転軸３５ａの回転駆動が停止され、ワーク３０及び研削砥石３７の回転が停止する。また、研削終了と同時に、図３に示すように、切換弁５８はロック用シリンダ５５の第１室５５ｃがポンプ４３側、第２室５５ｄがリザーバ４４側に接続される位置に切り換えられる。その結果、ロック用シリンダ５５のロッド５５ｂが図において上方に移動し、その先端が中間ピストン５２に押し付けられ、中間ピストン５２が固定される（ロック位置）。さらに、切換弁４１は定圧切込シリンダ３８の第１及び第２室３８ｃ，３８ｄが共にリザーバ４４側に接続される位置に切り換えられる。この状態では、定圧切込シリンダ３８のロッド３８ｂは、前進方向にも後退方向にも付勢されない中立状態となる。
【００３２】
次に、切換弁５１が、切込戻しシリンダ４９の第１室４９ｃがポンプ４３側、第２室４９ｄがリザーバ４４側に接続される位置に切り換えられ、切込戻しシリンダ４９のロッド４９ｂが前進する。ロッド４９ｂが前進することにより、切込戻しテーブル４７が工具台２３側へ前進する。このとき、上記のように中間ピストン５２はロック用シリンダ５５のロッド５５ｂによりロックされているため、切込戻しテーブル４７が前進すると、中間ピストン５２に押されて切込テーブル３４が後退し、上記切込戻しシリンダ４９のストロークＳ２と等しい距離だけ、ワーク３０と研削砥石３７の間に隙間が生じる。この状態で、研削加工が終了したワーク３０のアンローディングと、次に研削加工が行われる新たなワーク３０のローディングが行われる。
【００３３】
新たなワーク３０のローディング後、図４に示すように、上記切換弁５１は切込戻しシリンダ４９の第１室４９ｃがリザーバ４４側、第２室４９ｄがポンプ４３側に接続されるように切り換えられ、切込戻しシリンダ４９のロッド４９ｂが後端位置まで後退する。また、上記切換弁５８はロック用シリンダ５５の第１室５５ｃがリザーバ４４側、第２室５５ｄがポンプ４３側に接続される位置に切り換えられ、ロック用シリンダ５５のロッド５５ｂが図において下方位置に移動する。その結果、中間ピストン５２のロックが解除され、ばね５４の付勢力により中間ピストン５２が突出位置に復帰する。
【００３４】
そして、この図４に示す状態から、主軸台２２の主軸２７及びホイールヘッド３５の回転軸３５ａが回転駆動されると共に、切換弁４１，５１，５８が図２に示す位置に設定され、研削加工が再開される。
【００３５】
このように、本実施形態の研削装置では、ワーク３０のローディング・アンローディング時には、ローディング・アンローディングの際にワーク３０と砥石３７の間に設定する必要のある隙間と等しく設定されているストロークＳ２の分だけ切込戻しシリンダ４９が切込テーブル３４を後退させるため、ローディング・アンローディング時の切込テーブル３４の前進及び後退量を必要最低限に低減することができる。そのため、この研削装置では、サイクルタイムを低減することができる。
【００３６】
一方、磨耗等により研削砥石３７を交換する必要が生じた場合には、上記図１に示すように、切換弁４１は、定圧切込シリンダ３８の第１室３８ｃがリザーバ４４側、第２室３８ｄがポンプ４３側に接続される位置に切り換えられ、定圧切込シリンダ３８のロッド３８ｂは後端位置まで後退する。このロッド３８ｂの後退に伴い、切込テーブル３４はワーク３０と研削砥石３７の間に定圧切込シリンダ３８の後退量（距離Ｌ１）と等距離の隙間が形成される。また、上記図１に示すように研削砥石３７の交換時には、切換弁５１は切込戻しシリンダ４９の第１室４９ｃがリザーバ４４側、第２室４９ｄがポンプ４３側に接続される位置に設定され、切込戻しシリンダ４９のロッド４９ｂは後端位置にある。さらに、切換弁５８はロック用シリンダ５５の第１室５５ｃがリザーバ４４側、第２室５５ｄがポンプ４３側に接続される位置に設定され、ロック用シリンダ５５のロッド５５ｂは下端位置にあり、中間ピストン５２はばね５４の付勢力により切込テーブル３４側に突出している。
【００３７】
研削砥石３７の交換後の研削再開時には、上記研削動作開始時と同様に、主軸台２２の主軸２７及びホイールヘッド３５の回転軸３５ａが回転駆動されると共に、切換弁４１，５１，５８は図２に示す位置に設定される。
【００３８】
このように本実施形態の研削装置では、定圧切込シリンダ３８のロッド３８ｂを後端位置まで後退させるのは、研削砥石３７の交換時のみであり、ワーク３０のローディング・アンローディングは上記切込戻しシリンダ４９により行われる。よって、上記定圧切込シリンダ３８の後退量を大きく設定してもワーク３０の研削加工のサイクルタイムが増加することがない。そして、この後退量を十分大きく設定しておけば、研削砥石３７の交換時にワーク３０と研削砥石３７の間の十分大きな隙間が形成され、研削砥石３７の交換作業の作業性が向上する。
【００３９】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記定圧切込シリンダ３８、切込戻しシリンダ４９及びロック用シリンダ５５は、空気圧で駆動されるものであってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の研削装置では、ワークのローディング・アンローディング時には、切込戻しシリンダが切込テーブルを後退させ、かつ、この後退距離は、ローディング・アンローディングの際にワークと研削砥石の間に設ける必要のある隙間と等しく設定されている。よって、ワークのローディング・アンローディング時の切込テーブルの前進及び後退量を必要最低限に低減してサイクルタイムを短縮する。
【００４１】
また、本発明の研削装置は、ボールネジ、サーボモータ等の複雑な機構を必要としないため、構造が簡易で低コストである。
【００４２】
さらに、本発明の研削装置では、定圧切込シリンダは、研削砥石の交換時にのみ後退させればよく、研削加工に要するサイクルタイムを増加させることなく、定圧切込シリンダの後退量を大きく設定することが可能である。そして、この後退量を大きく設定することにより、研削砥石の交換が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の研削装置の非動作中及び研削砥石交換時の状態を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態の研削装置の研削動作中の状態を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態の研削装置のワークのローディング・アンローディング中の状態を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態の研削装置のワークのローディング・アンローディング後の研削再開時の状態を示す概略図である。
【図５】従来の定圧切込型の研削装置の一例を示す概略図である。
【図６】従来の定圧切込型の研削装置の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
２１ベッド
２２主軸台
２３工具台
２４切込戻し機構
２７主軸
３０ワーク
３１工具台下部
３２，４６ガイドレール
３４切込テーブル
３５ホイールヘッド
３７研削砥石
３８定圧切込シリンダ
４１，５１，５８切換弁
４３ポンプ
４４リザーバ
４７切込戻しテーブル
４９切込戻しシリンダ
５２中間ピストン
５４ばね
５５ロック用シリンダ

Claims

ワークを保持する主軸台と、
主軸台側へ向かう前進方向と、主軸台から離反する後退方向とに移動自在であって、研削砥石を保持する切込テーブルと、
切込テーブルを主軸台側に付勢し、研削砥石をワークに対して一定圧で押圧する定圧切込シリンダと
を備える研削装置において、
ワークのローディング・アンローディング時に、上記切込テーブルを一定距離だけ後退させる切込戻しシリンダを備え、かつ、上記一定距離がローディング・アンローディングの際にワークと研削砥石の間に設ける必要のある隙間と等しく設定されていることを特徴とする研削装置。
上記定圧切込シリンダの後退量は、研削砥石交換時にワークと研削砥石との間に設ける必要のある隙間以上に設定されている請求項１に記載の研削装置。
上記切込テーブルと切込戻しシリンダの間に、切込テーブルに向かう前進方向と、切込テーブルから離反する後退方向とに移動自在に配置され、上記切込戻しシリンダに連結された切込戻しテーブルと、
該切込戻しテーブルから切込テーブルに向けて摺動自在に突出し、弾性手段により切込テーブル側に付勢されて切込テーブルに当接する中間ピストンと、
該中間ピストンをロックするロック位置と、非ロック位置に設定可能なロック用シリンダと
を備え、
研削時には、上記切込戻しピストンが後端位置、上記ロック用シリンダが非ロック位置に設定され、上記切込テーブルは上記中間ピストンを上記弾性手段の付勢力に抗して押し込みながら前進し、
ワークのローディング・アンローディング時には、上記ロック用ピストンがロック位置に設定された状態で上記切込戻しピストンが前進し、上記中間ピストンが上記切込テーブルを後退させるようにしている請求項１又は請求項２に記載の研削装置。