JP4199880B2 - 片面ラップ盤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、片面ラップ盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の片面ラップは、図７及び８に示すように、機台１０１上に円盤状の砥石定盤（砥石保持板の上面に砥石を設けたものをいう）１０２をその主軸１０３を中心にして例えば矢印Ｐの方向へ所定の回転速度で回転するように設置し、多数のワーク１０４を嵌装するワーク収容孔１０５を円周方向に形成した円盤状のワークホルダ１０６を嵌め込んだリテーナリング１０７を砥石定盤１０２上に円周方向に等間隔に載置している。
【０００３】
リテーナリング保持板１０８を、隣接するリテーナリング１０７の間に砥石定盤１０２の上面に接近させてその円周方向に等間隔に配設した状態で機台１０１に水平方向に揺動可能に設けている。各リテーナリング保持板１０８の、砥石定盤１０２の回転方向である矢印Ｐの方向に向いた面１０９をリーテナリング１０７と共軸の凹状の円弧状に形成しその両端にローラ１１０，１１１を設けている。
【０００４】
ワークホルダ１０６上にこれと共心に円盤状の押し板１１２を設置して、これを油圧式又は空圧式のピストン−シリンダ１１３で下方へ押圧してワーク１０４の下面を砥石定盤１０２の上面に圧接させる。
【０００５】
この状態で、砥石定盤１０２を図７で矢印Ｐの方へ回転した場合、リテーナリング１０７も同方向へ回転しようとするが、ローラ１１０，１１１に当たってこの方向への回転が阻止される。他方、砥石定盤１０２の外周側部分と内周側の部分との円周速度の差によって、ワークホルダ１０６及びワーク１０４と共に矢印Ｐと同方向の矢印Ｑ方向へ自転する。これによって、ワーク１０４が押圧されながら砥石定盤１０２上を摺動し、ワーク１０４の下面がラップ加工される。
【０００６】
しかし、リテーナリング保持板１０８が砥石定盤１０２の上表面で大きな面積を占めるため、砥石定盤１０２上に搭載できるワークホルダ１０６の数が制限され、生産性を向上することができないという問題があった。
【０００７】
また、押し板１１２は個別のピストン−シリンダ１１３によって押圧されているが、これは、ワークホルダ１０６に収容されているワーク１０４の上面に圧接されている押し板１１２がラップ加工中に自転しているワークホルダ１０６と同方向速度で回転するので、一個のピストン−シリンダでこれらの押し板１１２を共通に押圧する場合には、押し板１１２の回転によってピストン−シリンダの作用を不安定にしてしまうためである。しかし、このように、押し板１１２毎に別なピストン−シリンダ１１３を用いる場合は、ピストン−シリンダ１１３毎に微妙な圧力変化があるために、これがラップ加工後のワーク１０４の厚さに寸法誤差やワーク１０４の両端面間に平行度誤差を生じさせてしまうという問題もあった。
【０００８】
更に、従来の片面ラップ盤を自動ワーク着脱装置を用いて自動化する場合、ワークホルダ１０６が砥石定盤１０２上を公転せず、砥石定盤１０２上で機台１０１に対して固定的なステーション上を自転する。そのため、ワークホルダ１０６の数だけ自動ワーク着脱装置を必要とし、製造コストを大幅に高めるばかりか、床面積を大きくしてしまうという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の従来の片面ラップ盤に関する問題点を克服するためになされたものであって、本発明の課題は、量産的にかつ精度の高いラップ加工を可能にすると共に自動化に適する片面ラップ盤を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明に基づく片面ラップ盤は、上面に砥石を設けた下定盤を下定盤回転軸を中心に所定の回転方向へ所定の回転速度で回転可能に機台上に設け、太陽歯車を該下定盤回転軸と共軸な太陽歯車主軸を中心に所定の回転方向へ所定の回転速度で回転可能に前記下定盤の上方に設け、内歯歯車を、前記太陽歯車と共軸にかつ該太陽歯車から半径方向の所定間隔に離間して前記機台上に固定し又は前記太陽歯車と共軸に所定の回転方向へ所定の回転速度で回転可能に前記機台上に設け、ワーク収容孔を自らの円周方向に配設形成した円盤状のワークホルダを前記太陽歯車及び前記内歯歯車間に円周方向に離間して配置し、各ワークホルダの外周に前記太陽歯車及び前記内歯歯車に噛合する外歯歯車を形成し、上定盤をその軸を中心にして回転可能にかつ該上定盤の軸を前記太陽歯車主軸と共軸に配置することが可能に前記ワークホルダの上方に設け、複数の円盤状の押し板を前記上定盤の下面に自らの中心軸を中心として回転可能に設けると共に前記上定盤の軸を前記太陽歯車主軸に共軸にした状態で各押し板の回転軸を対応のワークホルダの中心軸に一致させることができるように前記上定盤の円周方向に配設し、該押し板は対応のワークホルダの前記ワーク収容孔に収容されたワークの上面に圧接可能な平坦な下面と前記太陽歯車又は前記内歯歯車に噛合できると共に前記ワークホルダの前記外歯歯車と同寸法の外歯歯車を有し、該押し板の外歯歯車は前記太陽歯車若しくは前記内歯歯車又は該太陽歯車及び該内歯歯車に噛合して構成される。
【００１１】
前記押し板の前記外歯歯車が前記太陽歯車及び前記内歯歯車の一方のみに噛合する時は、前記ワークホルダの公転の方向と同一方向に該公転の速度と同一の速度で強制回転される。また、前記押し板の全てを同一圧力で押下する加圧手段を設けることができる。さらに、前記上定盤及び押し板を前記ワークホルダの領域から外しかつ再度該ワークホルダの該領域に戻す移動装置を設けることもできる。さらにまた、前記ワークホルダに対するワークの取付け及び取外しに共用する自動ワーク取付け・取外し装置を設けることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に基づく片面ラップ盤の実施形態について詳細に述べる。図１は、本発明の片面ラップ盤の１実施形態の概略側面図であり、図２は図１の片面ラップ盤の主要部の側面図であり、図３は図２のＸ−Ｘ線に沿って断面にした平面図である。図４及び図５は、本発明の片面ラップ盤の第２及び第３の実施形態の主要部の概略側面図である。又、図６は、本発明に基づく片面ラップ盤のワークホルダから加工済みのワークを自動的に取り出しワークホルダにワークを自動的に供給する自動ワーク着脱装置の１例の概略斜視図である。また、図１乃至図６を通じて同一要素及び同一部分は同一の参照番号を付して示されている。
【００１３】
まず、図１乃至３に基づいて、本発明の片面ラップ盤１の第１実施形態について説明する。１は片面ラップ盤で、機台２の上面に円盤状の下定盤３が設けられている。この下定盤３は、概略円盤状の支持板４とその上面に形成された環状の砥石５とから成り、支持板４の下面中心から下へ延びる下定盤回転軸６と歯車列７，７Ａを介してサーボモータ８によって所定の方向へ、例えば、図３において矢印Ａの方向へ所定回転速度で回転されるようになっている。
【００１４】
下定盤３の中央部上方に太陽歯車９が設けられている。この太陽歯車９が、その下面中央から下定盤回転軸６を貫通して下方へ延びる太陽歯車主軸１０を介してサーボモータ１２により下定盤３の回転方向Ａとは逆の矢印Ｂの方向へ所定の回転速度で回転されるようになっている。また、太陽歯車９と共軸にかつこれから半径方向外側に所定の距離だけ離間して内歯歯車１３が機台２上に固定されている。
【００１５】
下定盤３の砥石５上で太陽歯車９及び内歯歯車１３の間に、即ち、両歯車間の環状の空間に同寸法・同形状の円盤状のワークホルダ１４が円周方向に互いに干渉しないように等間隔に設けられている（図３参照）。そして、各ワークホルダ１４の外周に太陽歯車９及び内歯歯車１３に噛合する外歯歯車１５が形成されている。また、各ワークホルダ１４に円周方向に通し孔の形のワーク収容孔１６が配列されている。これらのワーク収容孔１６内にワークホルダ１４の厚さよりも厚いワーク１７が装着される。ワークホルダ１４及び各ワークホルダ１４のワーク収容孔１６の数はこの実施例ではそれぞれ５個と１５個であるがこれに限定される訳ではない。また、ワークホルダ１４は太陽歯車９と内歯歯車１３との間の環状の空間に互いに干渉しない範囲で円周方向に並べることができるので、従来の片面ラップ盤に比べてワークホルダ１４の搭載数が多くなり、従って、１回でラップ加工できるワークの数が増大し、ラップ作業の能率を高める。
【００１６】
図１を参照して、主軸ハウジング２０は、内部に円筒状の回転軸４１を軸支している。この回転軸４１の上端部に歯車２１が設けられ、これが主軸ハウジング２０に固定されたサーボモータ２２の歯車２１Ａに噛合している。回転軸４１の下端部にフランジ４１ａが形成されている。
【００１７】
加圧軸１９は、回転軸４１を挿通し、その下端は球面軸受２６を介して円盤状の上定盤１８の上面中央部に接続されている。図１では、球面軸受２６は簡潔化のため単に丸で示しているが、上定盤１８が加圧軸１９に対して傾くことはできるが回転することができないようにするものである。加圧軸１９の、フランジ４１ａの下方の位置にフランジ４２を形成し、スライダ４５によってフランジ４１ａに対して回転不動にかつ上下に移動可能に接続されている。球面軸受２６はワークと上定盤１８との位置関係を微妙に調整するものである。加圧軸１９の上端は、回転継手４０を介して加圧手段であるピストン−シリンダ３７に接続されている。回転継手４０は加圧軸１９の回転をピストン−シリンダ３７に伝達しないためのものである。
【００１８】
サーボモータ２２により回転軸４１が回転すると、フランジ４１ａ、スライダ４５及びフランジ４２を介して、上定盤１８も回転軸４１と同方向へ同回転速度で回転する。また、ピストン−シリンダ３７によって加圧軸１９を介して上定盤１８が主軸ハウジング２０に対して上下に移動される。
【００１９】
後述のように、主軸ハウジング２０は昇降することができると共に、図１及び図２に示すように、上定盤１８が下定盤３の上方に太陽歯車９と共軸になりワークホルダ１４を覆う位置、即ち、ワークホルダ１４の領域内の位置と、上定盤１８がワークホルダ１４の領域を外れる位置をとることができる。
【００２０】
平坦な下面を有する円盤状の押し板２３が上定盤１８から下方に延びる支軸２４によって上定盤１８に対してかつ押し板２３の中心軸２５（図２）を中心にして回転可能に保持されている。そして、上定盤１８が図１及び２に示す上述のワークホルダ１４の領域内の位置にある場合は、支軸２４は、上定盤１８のワークホルダ１４に対する回転位置を調整することによって、対応のワークホルダ１４の中心軸２５に一致する位置にくるように上定盤１８の下面にその円周方向に配列されている。従って、この位置では、全ての押し板２３を対応のワークホルダ１４に垂直に整合させることができる。
【００２１】
図２及び３に示すように、各押し板２３の外周に、ワークホルダ１４の外歯歯車１５と同寸法・同形状の外歯歯車３０が形成されている。この外歯歯車３０は太陽歯車９に噛合している。
【００２２】
図１を参照して、機台２上の下定盤３の横に移動装置３１が設けられている。移動装置３１は機台２上に設けられた移動装置ハウジング３３とその中に設けられた垂直な回転軸３２を有している。回転軸３２の上端部は、移動装置ハウジング３３に歯車４３を介して支承され、回転軸３２の下端は機台２に回転可能に軸支されている。回転軸３２は、その下端に接続された図示しないモータによって回転され、ハウジング３３との間の歯車４３を介して移動装置ハウジング３３を回転軸３２を中心として回転させ、主軸ハウジング２０を上定盤１８と共に上記のワークホルダ１４の領域内の位置とこの領域から外れる位置との間を旋回させる。この移動装置３１により、上定盤１８は、ラップ加工時はワークホルダ１４の領域内に、ワーク１７のワークホルダ１４に対する着脱や保守点検・修繕や砥石の取り替え時等の際にはこの領域から外れた位置へ設定される。
【００２３】
移動装置３１は、また、その側面上面にサーボモータ３６を取付けている。サーボモータ３６はそれから下方に延びるボールねじ３４を保持してこれを回転する。ボールねじ３４は主軸ハウジング２０に設けられたナット３５に螺合しており、サーボモータ３６の回転によりその回転方向に応じて主軸ハウジング２０を上下させる。チェーン４４が移動装置ハウジング３３の上方に設けられたスプロケットホイール３８，３８に係合している。そして、このチェーン４４の一端は移動装置ハウジング３３に固定されたカウンタバランスシリンダ３９に接続され、チェーン４４の他端は主軸ハウジング２０に接続されて、チェーン４４で主軸ハウジング２０を吊り、サーボモータ３６による主軸ハウジング２０の昇降を容易にしている。
【００２４】
次に、図１乃至図３を参照した本発明の片面ラップ盤の作動について説明する。
まず、上定盤１８がワークホルダ１４の領域内の位置にくるように主軸ハウジング２０を設定する。そして、例えば、太陽歯車９を回転させることによって押し板２３の中心と対応のワークホルダ１４の中心軸２５とを一致させる。そして、サーボモータ３６によって主軸ハウジング２０を押し板２３の下面がワークホルダ１４に填装されたワーク１７の上面に接触するまで下降させる。サーボモータ１２及び８によって太陽歯車９及び下定盤３を所定の回転方向及び回転速度で回転させ、ワークホルダ１４を所定の方向へ所定の速度で自転及び公転させる。これと同時に、サーボモータ２２によって回転軸４１及び加圧軸１９を介して上定盤１８をワークホルダ１４と同じ公転方向と公転速度で回転させる。
【００２５】
次ぎに、ピストン−シリンダ３７を操作して加圧軸１９及び上定盤１８を介して押し板２３を所定圧力で押下して、押し板２３でワーク１７を押す。この結果、ワーク１７の下面は所定の圧力で砥石５に押し付けられ、ワーク１７の下面がラップ加工をされる。
【００２６】
他方、押し板２３は、上定盤１８によってワークホルダ１４の公転方向と公転速度と同じ方向及び回転速度で上定盤１８の軸を中心として回転しており、かつ、ワークホルダ１４の自転方向及び自転回転速度と同じ方向及び回転速度で支軸２４を中心として回転する。このため、押し板２３の下面とこれと接触しているワーク１７との間に相対運動が全く生ぜず、例えば、相互間のこすれによるワーク１７の上面に傷が発生するような問題が起こらない。また、押し板２３が上定盤１８の押圧力に影響されることなく支軸２４の周りに回転するから、１つの上定盤１８から全ての押し板２３に同じ圧力が掛けられる。従って、全てのワーク１７の下面を砥石５の上面に同じ圧力で押圧することができるから、ワーク１７の仕上げ厚さ乃至は仕上げ長さにバラツキが生じることがなくなる。
【００２７】
ラップ加工が完了したら、ピストン−シリンダ３７を操作して、加工軸１９を介して上定盤１８を所定位置まで上昇させると共に太陽歯車９、上下定盤１８，３の回転を止める。次いで、サーボモータ３６によって主軸ハウジング２０を所定位置まで上昇させ、移動装置３１により主軸ハウジング２０を回転軸３２の周りにワークホルダ１４の領域外へ旋回させる。そして、ワークホルダ１４からラップ加工済みのワーク１７を取り出す。これで、ラップ加工の１サイクルが完了する。
【００２８】
次のラップ加工サイクルを実行するには、ワークホルダ１４に未加工のワーク１７を装填し、移動装置３１によって、主軸ハウジング２０をワークホルダ１４の領域内の位置に戻し、上記の工程を繰り返す。
【００２９】
図４は、本発明の片面ラップ盤の第２実施形態の主要部を示すが、片面ラップ盤の第１実施形態との違いは、押し板２３が太陽歯車９に噛合しないで、内歯歯車１３に噛合していることのみであり、第１実施形態と同じ要素及び部分には同じ番号を付して示し、それらの説明は省略する。作動は第１実施形態と同じである。
【００３０】
図５は、本発明の片面ラップ盤の第３実施形態の主要部を示すが、片面ラップ盤の第１実施形態及び第２実施形態との相違は、押し板２３が、第１実施形態では太陽歯車９のみに噛合し、第２実施形態では内歯歯車１３のみに噛合していることに対して、第３実施形態では太陽歯車９と内歯歯車１３に両方に噛合していることと、サーボモータ２２と歯車２１，２１Ａと回転軸４１とがないことである。それは、ワークホルダ１４の外歯歯車１５と同形・同寸法の、押し板２３の外歯歯車３０を太陽歯車９と内歯歯車１３とに噛合させることによって、ワークホルダ１４も同じ公転をし、上定盤１８をこの公転と同じに回転させるために上定盤１８を強制回転させるサーボモータ２２が不要になることによる。他は、第１実施形態と同じであり、第１実施形態と同じ要素及び部分には同じ番号を付して示し、それらの説明は省略する。作動は、上定盤１８を強制回転させないことを除いては、第１及び第２実施形態と同じである。
【００３１】
本発明の片面ラップ盤の第１乃至第３実施形態の内歯歯車１３を太陽歯車９と共軸に所定方向へ所定速度で回転させるようにしてもよい。この場合には、より多様なラッピング作業が得られることになる。この場合も、押し板２３の外歯歯車３０を太陽歯車９のみに又は内歯歯車１３のみ噛合させる場合は、サーボモータ２２によって上定盤１８を、ワークホルダ１４の太陽歯車９及び内歯歯車１３の歯数、回転方向及び回転速度で定められるワークホルダ１４の公転と同じく例えばサーボモータ２２によって強制回転しなければらない。
【００３２】
図６は本発明に基づく片面ラップ盤に対してワーク１７を自動的に着脱するワーク着脱装置の１例を示す。このワーク着脱装置４９においては、回転支柱５０にアーム５１を介して着脱装置本体５２を設けてあり、円盤状のワーク着脱板５３が支持軸５４によって着脱装置本体５２にその下方に位置するように支持されている。ワーク着脱板５３は、下面に各ワークホルダ１４のワーク収容孔１６と同じ数のワーク吸着オリフィス５５をワーク収容孔１６の配列円と同一の配列円の直径でかつワーク収容孔１６の間隔で円周方向に配列している。ワーク吸着オリフィス５５はワーク着脱板５３の上面に設けられた負空圧制御弁５６によって負空圧を掛けてワーク１７を吸引保持したり、負空圧を解除してワーク１７を解除したりする。ワーク着脱板５３の支持軸５４は、片面ラップ盤１上でワーク着脱板５３の真下に位置しているワークホルダ１４のワーク収容孔１６の真上にワーク吸着オリフィス５５を設定できるように、着脱装置本体５２内に設けた回転機構によって回転することができる。
【００３３】
着脱装置本体５２は、アーム５１の、支柱５０に取付けられている端部と反対側の端部を中心にして回動し、ワーク着脱装置４９のワーク着脱板５３と片面ラップ盤１上のワークホルダ１４との位置合わせを行うようにしてもよい。又、ワーク着脱装置４９は、未加工ワーク待機ステーション（図示せず）との間及びこのワークホルダ１４と加工済みワーク受取ステーション（図示せず）との間を旋回できるようになっている。更に、着脱装置本体５２は昇降可能になっており、片面ラップ盤１上のワークホルダ１４のワーク収容孔１６にワーク吸着オリフィス５５がアクセスできるようになっている。ワーク１７を着脱すべきワークホルダ１４を、太陽歯車９を回転させることによって、ワーク着脱板５３の真下に持ってくることができるので、ワーク着脱装置４９は１つだけでよく、これを１ステーションに設置するだけでよい。従って、ワーク着脱装置の床面積も少なくなる。なお、ワーク着脱装置はここに述べたものに限らず、本発明の片面ラップ盤に用いることができるものであれば任意のものでよい。
このようなワーク着脱装置、上定盤をワークホルダの領域内位置及びこの領域外の位置へ選択的に設置できる移動装置を本発明の片面ラップに適用することによりワークのラップ盤への供給、ワークのラップ加工、ワークのラップ盤からの搬出の一連の操作、又はその反復を制御系を用いて自動的に行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、太陽歯車と内歯歯車との間の環状の隙間にワークホルダ以外のものがないので、この隙間に多くのワークホルダを配設することができ、多数のワークをラッピング加工することができるという効果がある。また、さらに、上定盤を均一に押圧することによって全ての押し板でワークホルダ内のワークを同じ圧力で押圧するので、ワークを厚さにバラツキ無く加工できるという効果がある。更に、自動ワーク着脱装置を１ステーションに設けるだけで片面ラップ盤上のワークホルダに対してワークの着脱ができ自動化に適するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の片面ラップ盤の１実施形態の側面図である。
【図２】図１の片面ラップ盤の主要部の概略側面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ線に沿った一部を断面にした平面図である。
【図４】本発明の片面ラップ盤の第２の実施形態の主要部の概略側面図である。
【図５】本発明の片面ラップ盤の第３の実施形態の主要部の概略側面図である。
【図６】本発明に基づく片面ラップ盤のワークホルダから加工済みのワークを自動的に取り出しワークホルダにワークを自動的に供給する自動ワーク取付け・取外し装置の１例の概略斜視図である。
【図７】公知の片面ラップ盤の平面図である。
【図８】図７の片面ラップ盤の主要部の断面側面である。
【符号の説明】
１ 片面ラップ盤
２ 機台
３ 下定盤
５ 砥石
６ 下定盤回転軸
９ 太陽歯車
１０ 太陽歯車主軸
１２ サーボモータ
１３ 内歯歯車
１４ ワークホルダ
１５ 外歯歯車
１６ ワーク収容孔
１７ ワーク
１８ 上定盤
１９ 加圧盤
２０ 主軸ハウジング
２２ サーボモータ
２３ 押し板
２４ 支軸
２５ （ワークホルダの）中心軸
３０ 外歯歯車
３１ 移動装置
３７ ピストン−シリンダ
４９ ワーク着脱装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、片面ラップ盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の片面ラップは、図７及び８に示すように、機台１０１上に円盤状の砥石定盤（砥石保持板の上面に砥石を設けたものをいう）１０２をその主軸１０３を中心にして例えば矢印Ｐの方向へ所定の回転速度で回転するように設置し、多数のワーク１０４を嵌装するワーク収容孔１０５を円周方向に形成した円盤状のワークホルダ１０６を嵌め込んだリテーナリング１０７を砥石定盤１０２上に円周方向に等間隔に載置している。
【０００３】
リテーナリング保持板１０８を、隣接するリテーナリング１０７の間に砥石定盤１０２の上面に接近させてその円周方向に等間隔に配設した状態で機台１０１に水平方向に揺動可能に設けている。各リテーナリング保持板１０８の、砥石定盤１０２の回転方向である矢印Ｐの方向に向いた面１０９をリーテナリング１０７と共軸の凹状の円弧状に形成しその両端にローラ１１０，１１１を設けている。
【０００４】
ワークホルダ１０６上にこれと共心に円盤状の押し板１１２を設置して、これを油圧式又は空圧式のピストン−シリンダ１１３で下方へ押圧してワーク１０４の下面を砥石定盤１０２の上面に圧接させる。
【０００５】
この状態で、砥石定盤１０２を図７で矢印Ｐの方へ回転した場合、リテーナリング１０７も同方向へ回転しようとするが、ローラ１１０，１１１に当たってこの方向への回転が阻止される。他方、砥石定盤１０２の外周側部分と内周側の部分との円周速度の差によって、ワークホルダ１０６及びワーク１０４と共に矢印Ｐと同方向の矢印Ｑ方向へ自転する。これによって、ワーク１０４が押圧されながら砥石定盤１０２上を摺動し、ワーク１０４の下面がラップ加工される。
【０００６】
しかし、リテーナリング保持板１０８が砥石定盤１０２の上表面で大きな面積を占めるため、砥石定盤１０２上に搭載できるワークホルダ１０６の数が制限され、生産性を向上することができないという問題があった。
【０００７】
また、押し板１１２は個別のピストン−シリンダ１１３によって押圧されているが、これは、ワークホルダ１０６に収容されているワーク１０４の上面に圧接されている押し板１１２がラップ加工中に自転しているワークホルダ１０６と同方向速度で回転するので、一個のピストン−シリンダでこれらの押し板１１２を共通に押圧する場合には、押し板１１２の回転によってピストン−シリンダの作用を不安定にしてしまうためである。しかし、このように、押し板１１２毎に別なピストン−シリンダ１１３を用いる場合は、ピストン−シリンダ１１３毎に微妙な圧力変化があるために、これがラップ加工後のワーク１０４の厚さに寸法誤差やワーク１０４の両端面間に平行度誤差を生じさせてしまうという問題もあった。
【０００８】
更に、従来の片面ラップ盤を自動ワーク着脱装置を用いて自動化する場合、ワークホルダ１０６が砥石定盤１０２上を公転せず、砥石定盤１０２上で機台１０１に対して固定的なステーション上を自転する。そのため、ワークホルダ１０６の数だけ自動ワーク着脱装置を必要とし、製造コストを大幅に高めるばかりか、床面積を大きくしてしまうという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の従来の片面ラップ盤に関する問題点を克服するためになされたものであって、本発明の課題は、量産的にかつ精度の高いラップ加工を可能にすると共に自動化に適する片面ラップ盤を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明に基づく片面ラップ盤は、上面に砥石を設けた下定盤を下定盤回転軸を中心に所定の回転方向へ所定の回転速度で回転可能に機台上に設け、太陽歯車を該下定盤回転軸と共軸な太陽歯車主軸を中心に所定の回転方向へ所定の回転速度で回転可能に前記下定盤の上方に設け、内歯歯車を、前記太陽歯車と共軸にかつ該太陽歯車から半径方向の所定間隔に離間して前記機台上に固定し又は前記太陽歯車と共軸に所定の回転方向へ所定の回転速度で回転可能に前記機台上に設け、ワーク収容孔を自らの円周方向に配設形成した円盤状のワークホルダを前記太陽歯車及び前記内歯歯車間に円周方向に離間して配置し、各ワークホルダの外周に前記太陽歯車及び前記内歯歯車に噛合する外歯歯車を形成し、上定盤をその軸を中心にして回転可能にかつ該上定盤の軸を前記太陽歯車主軸と共軸に配置することが可能に前記ワークホルダの上方に設け、複数の円盤状の押し板を前記上定盤の下面に自らの中心軸を中心として回転可能に設けると共に前記上定盤の軸を前記太陽歯車主軸に共軸にした状態で各押し板の回転軸を対応のワークホルダの中心軸に一致させることができるように前記上定盤の円周方向に配設し、該押し板は対応のワークホルダの前記ワーク収容孔に収容されたワークの上面に圧接可能な平坦な下面と前記太陽歯車又は前記内歯歯車に噛合できると共に前記ワークホルダの前記外歯歯車と同寸法の外歯歯車を有し、該押し板の外歯歯車は前記太陽歯車若しくは前記内歯歯車又は該太陽歯車及び該内歯歯車に噛合して構成される。
【００１１】
前記押し板の前記外歯歯車が前記太陽歯車及び前記内歯歯車の一方のみに噛合する時は、前記ワークホルダの公転の方向と同一方向に該公転の速度と同一の速度で強制回転される。また、前記押し板の全てを同一圧力で押下する加圧手段を設けることができる。さらに、前記上定盤及び押し板を前記ワークホルダの領域から外しかつ再度該ワークホルダの該領域に戻す移動装置を設けることもできる。さらにまた、前記ワークホルダに対するワークの取付け及び取外しに共用する自動ワーク取付け・取外し装置を設けることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に基づく片面ラップ盤の実施形態について詳細に述べる。図１は、本発明の片面ラップ盤の１実施形態の概略側面図であり、図２は図１の片面ラップ盤の主要部の側面図であり、図３は図２のＸ−Ｘ線に沿って断面にした平面図である。図４及び図５は、本発明の片面ラップ盤の第２及び第３の実施形態の主要部の概略側面図である。又、図６は、本発明に基づく片面ラップ盤のワークホルダから加工済みのワークを自動的に取り出しワークホルダにワークを自動的に供給する自動ワーク着脱装置の１例の概略斜視図である。また、図１乃至図６を通じて同一要素及び同一部分は同一の参照番号を付して示されている。
【００１３】
まず、図１乃至３に基づいて、本発明の片面ラップ盤１の第１実施形態について説明する。１は片面ラップ盤で、機台２の上面に円盤状の下定盤３が設けられている。この下定盤３は、概略円盤状の支持板４とその上面に形成された環状の砥石５とから成り、支持板４の下面中心から下へ延びる下定盤回転軸６と歯車列７，７Ａを介してサーボモータ８によって所定の方向へ、例えば、図３において矢印Ａの方向へ所定回転速度で回転されるようになっている。
【００１４】
下定盤３の中央部上方に太陽歯車９が設けられている。この太陽歯車９が、その下面中央から下定盤回転軸６を貫通して下方へ延びる太陽歯車主軸１０を介してサーボモータ１２により下定盤３の回転方向Ａとは逆の矢印Ｂの方向へ所定の回転速度で回転されるようになっている。また、太陽歯車９と共軸にかつこれから半径方向外側に所定の距離だけ離間して内歯歯車１３が機台２上に固定されている。
【００１５】
下定盤３の砥石５上で太陽歯車９及び内歯歯車１３の間に、即ち、両歯車間の環状の空間に同寸法・同形状の円盤状のワークホルダ１４が円周方向に互いに干渉しないように等間隔に設けられている（図３参照）。そして、各ワークホルダ１４の外周に太陽歯車９及び内歯歯車１３に噛合する外歯歯車１５が形成されている。また、各ワークホルダ１４に円周方向に通し孔の形のワーク収容孔１６が配列されている。これらのワーク収容孔１６内にワークホルダ１４の厚さよりも厚いワーク１７が装着される。ワークホルダ１４及び各ワークホルダ１４のワーク収容孔１６の数はこの実施例ではそれぞれ５個と１５個であるがこれに限定される訳ではない。また、ワークホルダ１４は太陽歯車９と内歯歯車１３との間の環状の空間に互いに干渉しない範囲で円周方向に並べることができるので、従来の片面ラップ盤に比べてワークホルダ１４の搭載数が多くなり、従って、１回でラップ加工できるワークの数が増大し、ラップ作業の能率を高める。
【００１６】
図１を参照して、主軸ハウジング２０は、内部に円筒状の回転軸４１を軸支している。この回転軸４１の上端部に歯車２１が設けられ、これが主軸ハウジング２０に固定されたサーボモータ２２の歯車２１Ａに噛合している。回転軸４１の下端部にフランジ４１ａが形成されている。
【００１７】
加圧軸１９は、回転軸４１を挿通し、その下端は球面軸受２６を介して円盤状の上定盤１８の上面中央部に接続されている。図１では、球面軸受２６は簡潔化のため単に丸で示しているが、上定盤１８が加圧軸１９に対して傾くことはできるが回転することができないようにするものである。加圧軸１９の、フランジ４１ａの下方の位置にフランジ４２を形成し、スライダ４５によってフランジ４１ａに対して回転不動にかつ上下に移動可能に接続されている。球面軸受２６はワークと上定盤１８との位置関係を微妙に調整するものである。加圧軸１９の上端は、回転継手４０を介して加圧手段であるピストン−シリンダ３７に接続されている。回転継手４０は加圧軸１９の回転をピストン−シリンダ３７に伝達しないためのものである。
【００１８】
サーボモータ２２により回転軸４１が回転すると、フランジ４１ａ、スライダ４５及びフランジ４２を介して、上定盤１８も回転軸４１と同方向へ同回転速度で回転する。また、ピストン−シリンダ３７によって加圧軸１９を介して上定盤１８が主軸ハウジング２０に対して上下に移動される。
【００１９】
後述のように、主軸ハウジング２０は昇降することができると共に、図１及び図２に示すように、上定盤１８が下定盤３の上方に太陽歯車９と共軸になりワークホルダ１４を覆う位置、即ち、ワークホルダ１４の領域内の位置と、上定盤１８がワークホルダ１４の領域を外れる位置をとることができる。
【００２０】
平坦な下面を有する円盤状の押し板２３が上定盤１８から下方に延びる支軸２４によって上定盤１８に対してかつ押し板２３の中心軸２５（図２）を中心にして回転可能に保持されている。そして、上定盤１８が図１及び２に示す上述のワークホルダ１４の領域内の位置にある場合は、支軸２４は、上定盤１８のワークホルダ１４に対する回転位置を調整することによって、対応のワークホルダ１４の中心軸２５に一致する位置にくるように上定盤１８の下面にその円周方向に配列されている。従って、この位置では、全ての押し板２３を対応のワークホルダ１４に垂直に整合させることができる。
【００２１】
図２及び３に示すように、各押し板２３の外周に、ワークホルダ１４の外歯歯車１５と同寸法・同形状の外歯歯車３０が形成されている。この外歯歯車３０は太陽歯車９に噛合している。
【００２２】
図１を参照して、機台２上の下定盤３の横に移動装置３１が設けられている。移動装置３１は機台２上に設けられた移動装置ハウジング３３とその中に設けられた垂直な回転軸３２を有している。回転軸３２の上端部は、移動装置ハウジング３３に歯車４３を介して支承され、回転軸３２の下端は機台２に回転可能に軸支されている。回転軸３２は、その下端に接続された図示しないモータによって回転され、ハウジング３３との間の歯車４３を介して移動装置ハウジング３３を回転軸３２を中心として回転させ、主軸ハウジング２０を上定盤１８と共に上記のワークホルダ１４の領域内の位置とこの領域から外れる位置との間を旋回させる。この移動装置３１により、上定盤１８は、ラップ加工時はワークホルダ１４の領域内に、ワーク１７のワークホルダ１４に対する着脱や保守点検・修繕や砥石の取り替え時等の際にはこの領域から外れた位置へ設定される。
【００２３】
移動装置３１は、また、その側面上面にサーボモータ３６を取付けている。サーボモータ３６はそれから下方に延びるボールねじ３４を保持してこれを回転する。ボールねじ３４は主軸ハウジング２０に設けられたナット３５に螺合しており、サーボモータ３６の回転によりその回転方向に応じて主軸ハウジング２０を上下させる。チェーン４４が移動装置ハウジング３３の上方に設けられたスプロケットホイール３８，３８に係合している。そして、このチェーン４４の一端は移動装置ハウジング３３に固定されたカウンタバランスシリンダ３９に接続され、チェーン４４の他端は主軸ハウジング２０に接続されて、チェーン４４で主軸ハウジング２０を吊り、サーボモータ３６による主軸ハウジング２０の昇降を容易にしている。
【００２４】
次に、図１乃至図３を参照した本発明の片面ラップ盤の作動について説明する。
まず、上定盤１８がワークホルダ１４の領域内の位置にくるように主軸ハウジング２０を設定する。そして、例えば、太陽歯車９を回転させることによって押し板２３の中心と対応のワークホルダ１４の中心軸２５とを一致させる。そして、サーボモータ３６によって主軸ハウジング２０を押し板２３の下面がワークホルダ１４に填装されたワーク１７の上面に接触するまで下降させる。サーボモータ１２及び８によって太陽歯車９及び下定盤３を所定の回転方向及び回転速度で回転させ、ワークホルダ１４を所定の方向へ所定の速度で自転及び公転させる。これと同時に、サーボモータ２２によって回転軸４１及び加圧軸１９を介して上定盤１８をワークホルダ１４と同じ公転方向と公転速度で回転させる。
【００２５】
次ぎに、ピストン−シリンダ３７を操作して加圧軸１９及び上定盤１８を介して押し板２３を所定圧力で押下して、押し板２３でワーク１７を押す。この結果、ワーク１７の下面は所定の圧力で砥石５に押し付けられ、ワーク１７の下面がラップ加工をされる。
【００２６】
他方、押し板２３は、上定盤１８によってワークホルダ１４の公転方向と公転速度と同じ方向及び回転速度で上定盤１８の軸を中心として回転しており、かつ、ワークホルダ１４の自転方向及び自転回転速度と同じ方向及び回転速度で支軸２４を中心として回転する。このため、押し板２３の下面とこれと接触しているワーク１７との間に相対運動が全く生ぜず、例えば、相互間のこすれによるワーク１７の上面に傷が発生するような問題が起こらない。また、押し板２３が上定盤１８の押圧力に影響されることなく支軸２４の周りに回転するから、１つの上定盤１８から全ての押し板２３に同じ圧力が掛けられる。従って、全てのワーク１７の下面を砥石５の上面に同じ圧力で押圧することができるから、ワーク１７の仕上げ厚さ乃至は仕上げ長さにバラツキが生じることがなくなる。
【００２７】
ラップ加工が完了したら、ピストン−シリンダ３７を操作して、加工軸１９を介して上定盤１８を所定位置まで上昇させると共に太陽歯車９、上下定盤１８，３の回転を止める。次いで、サーボモータ３６によって主軸ハウジング２０を所定位置まで上昇させ、移動装置３１により主軸ハウジング２０を回転軸３２の周りにワークホルダ１４の領域外へ旋回させる。そして、ワークホルダ１４からラップ加工済みのワーク１７を取り出す。これで、ラップ加工の１サイクルが完了する。
【００２８】
次のラップ加工サイクルを実行するには、ワークホルダ１４に未加工のワーク１７を装填し、移動装置３１によって、主軸ハウジング２０をワークホルダ１４の領域内の位置に戻し、上記の工程を繰り返す。
【００２９】
図４は、本発明の片面ラップ盤の第２実施形態の主要部を示すが、片面ラップ盤の第１実施形態との違いは、押し板２３が太陽歯車９に噛合しないで、内歯歯車１３に噛合していることのみであり、第１実施形態と同じ要素及び部分には同じ番号を付して示し、それらの説明は省略する。作動は第１実施形態と同じである。
【００３０】
図５は、本発明の片面ラップ盤の第３実施形態の主要部を示すが、片面ラップ盤の第１実施形態及び第２実施形態との相違は、押し板２３が、第１実施形態では太陽歯車９のみに噛合し、第２実施形態では内歯歯車１３のみに噛合していることに対して、第３実施形態では太陽歯車９と内歯歯車１３に両方に噛合していることと、サーボモータ２２と歯車２１，２１Ａと回転軸４１とがないことである。それは、ワークホルダ１４の外歯歯車１５と同形・同寸法の、押し板２３の外歯歯車３０を太陽歯車９と内歯歯車１３とに噛合させることによって、ワークホルダ１４も同じ公転をし、上定盤１８をこの公転と同じに回転させるために上定盤１８を強制回転させるサーボモータ２２が不要になることによる。他は、第１実施形態と同じであり、第１実施形態と同じ要素及び部分には同じ番号を付して示し、それらの説明は省略する。作動は、上定盤１８を強制回転させないことを除いては、第１及び第２実施形態と同じである。
【００３１】
本発明の片面ラップ盤の第１乃至第３実施形態の内歯歯車１３を太陽歯車９と共軸に所定方向へ所定速度で回転させるようにしてもよい。この場合には、より多様なラッピング作業が得られることになる。この場合も、押し板２３の外歯歯車３０を太陽歯車９のみに又は内歯歯車１３のみ噛合させる場合は、サーボモータ２２によって上定盤１８を、ワークホルダ１４の太陽歯車９及び内歯歯車１３の歯数、回転方向及び回転速度で定められるワークホルダ１４の公転と同じく例えばサーボモータ２２によって強制回転しなければらない。
【００３２】
図６は本発明に基づく片面ラップ盤に対してワーク１７を自動的に着脱するワーク着脱装置の１例を示す。このワーク着脱装置４９においては、回転支柱５０にアーム５１を介して着脱装置本体５２を設けてあり、円盤状のワーク着脱板５３が支持軸５４によって着脱装置本体５２にその下方に位置するように支持されている。ワーク着脱板５３は、下面に各ワークホルダ１４のワーク収容孔１６と同じ数のワーク吸着オリフィス５５をワーク収容孔１６の配列円と同一の配列円の直径でかつワーク収容孔１６の間隔で円周方向に配列している。ワーク吸着オリフィス５５はワーク着脱板５３の上面に設けられた負空圧制御弁５６によって負空圧を掛けてワーク１７を吸引保持したり、負空圧を解除してワーク１７を解除したりする。ワーク着脱板５３の支持軸５４は、片面ラップ盤１上でワーク着脱板５３の真下に位置しているワークホルダ１４のワーク収容孔１６の真上にワーク吸着オリフィス５５を設定できるように、着脱装置本体５２内に設けた回転機構によって回転することができる。
【００３３】
着脱装置本体５２は、アーム５１の、支柱５０に取付けられている端部と反対側の端部を中心にして回動し、ワーク着脱装置４９のワーク着脱板５３と片面ラップ盤１上のワークホルダ１４との位置合わせを行うようにしてもよい。又、ワーク着脱装置４９は、未加工ワーク待機ステーション（図示せず）との間及びこのワークホルダ１４と加工済みワーク受取ステーション（図示せず）との間を旋回できるようになっている。更に、着脱装置本体５２は昇降可能になっており、片面ラップ盤１上のワークホルダ１４のワーク収容孔１６にワーク吸着オリフィス５５がアクセスできるようになっている。ワーク１７を着脱すべきワークホルダ１４を、太陽歯車９を回転させることによって、ワーク着脱板５３の真下に持ってくることができるので、ワーク着脱装置４９は１つだけでよく、これを１ステーションに設置するだけでよい。従って、ワーク着脱装置の床面積も少なくなる。なお、ワーク着脱装置はここに述べたものに限らず、本発明の片面ラップ盤に用いることができるものであれば任意のものでよい。
このようなワーク着脱装置、上定盤をワークホルダの領域内位置及びこの領域外の位置へ選択的に設置できる移動装置を本発明の片面ラップに適用することによりワークのラップ盤への供給、ワークのラップ加工、ワークのラップ盤からの搬出の一連の操作、又はその反復を制御系を用いて自動的に行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、太陽歯車と内歯歯車との間の環状の隙間にワークホルダ以外のものがないので、この隙間に多くのワークホルダを配設することができ、多数のワークをラッピング加工することができるという効果がある。また、さらに、上定盤を均一に押圧することによって全ての押し板でワークホルダ内のワークを同じ圧力で押圧するので、ワークを厚さにバラツキ無く加工できるという効果がある。更に、自動ワーク着脱装置を１ステーションに設けるだけで片面ラップ盤上のワークホルダに対してワークの着脱ができ自動化に適するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の片面ラップ盤の１実施形態の側面図である。
【図２】図１の片面ラップ盤の主要部の概略側面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ線に沿った一部を断面にした平面図である。
【図４】本発明の片面ラップ盤の第２の実施形態の主要部の概略側面図である。
【図５】本発明の片面ラップ盤の第３の実施形態の主要部の概略側面図である。
【図６】本発明に基づく片面ラップ盤のワークホルダから加工済みのワークを自動的に取り出しワークホルダにワークを自動的に供給する自動ワーク取付け・取外し装置の１例の概略斜視図である。
【図７】公知の片面ラップ盤の平面図である。
【図８】図７の片面ラップ盤の主要部の断面側面である。
【符号の説明】
１ 片面ラップ盤
２ 機台
３ 下定盤
５ 砥石
６ 下定盤回転軸
９ 太陽歯車
１０ 太陽歯車主軸
１２ サーボモータ
１３ 内歯歯車
１４ ワークホルダ
１５ 外歯歯車
１６ ワーク収容孔
１７ ワーク
１８ 上定盤
１９ 加圧盤
２０ 主軸ハウジング
２２ サーボモータ
２３ 押し板
２４ 支軸
２５ （ワークホルダの）中心軸
３０ 外歯歯車
３１ 移動装置
３７ ピストン−シリンダ
４９ ワーク着脱装置
Claims (5)
- 上面に砥石を設けた下定盤を下定盤回転軸を中心に所定の回転方向へ所定の回転速度で回転可能に機台上に設け、太陽歯車を該下定盤回転軸と共軸な太陽歯車主軸を中心に所定の回転方向へ所定の回転速度で回転可能に前記下定盤の上方に設け、内歯歯車を、前記太陽歯車と共軸にかつ該太陽歯車から半径方向の所定間隔に離間して前記機台上に固定し又は前記太陽歯車と共軸に所定の回転方向へ所定の回転速度で回転可能に前記機台上に設け、ワーク収容孔を自らの円周方向に配設形成した円盤状のワークホルダを前記太陽歯車及び前記内歯歯車間に円周方向に離間して配置し、各ワークホルダの外周に前記太陽歯車及び前記内歯歯車に噛合する外歯歯車を形成し、上定盤をその軸を中心にして回転可能にかつ該上定盤の軸を前記太陽歯車主軸と共軸に配置することが可能に前記ワークホルダの上方に設け、複数の円盤状の押し板を前記上定盤の下面に自らの中心軸を中心として回転可能に設けると共に前記上定盤の軸を前記太陽歯車主軸に共軸にした状態で各押し板の回転軸を対応のワークホルダの中心軸に一致させることができるように前記上定盤の円周方向に配設し、該押し板は対応のワークホルダの前記ワーク収容孔に収容されたワークの上面に圧接可能な平坦な下面と前記太陽歯車又は前記内歯歯車に噛合できると共に前記ワークホルダの前記外歯歯車と同寸法の外歯歯車を有し、該押し板の外歯歯車は前記太陽歯車若しくは前記内歯歯車又は該太陽歯車及び該内歯歯車に噛合して成る片面ラップ盤。
- 前記押し板の前記外歯歯車が前記太陽歯車及び前記内歯歯車の一方のみに噛合する時は、前記ワークホルダの公転の方向と同一方向に該公転の速度と同一の速度で強制回転される請求項１に記載の片面ラップ盤。
- 前記押し板の全てを同一圧力で押下する加圧手段を設けた請求項１又は２に記載の片面ラップ盤。
- 前記上定盤及び押し板を前記ワークホルダの領域から外しかつ再度該ワークホルダの該領域に戻す移動装置を設けた請求項１乃至３のいずれかの１に記載の片面ラップ盤。
- 前記ワークホルダに対するワークの取付け及び取外しに共用する自動ワーク取付け・取外し装置を設けた請求項４に記載の片面ラップ盤。
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