JP4402200B2 - 研削盤及び研削方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドに装着された主軸にワーク又は砥石を保持させて主軸を回転させ、ヘッドの進出方向に配置された砥石又はワークと当接させてワークを研削するようにした研削盤及び研削方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から図7に示すような定量平面研削盤71が知られている。この定量平面研削盤71はワークWを保持させたワーク軸72をヘッド73と一体的に下降させベッド上で回転する砥石車74の端面によって研削させるものである。この研削盤に「定量」と冠されている理由はワーク軸72がヘッド73に固定されておりヘッド73の下降量がワーク軸72の下降量として実際の研削量と一致するからである。この定量平面研削盤71の概略を簡単に説明する。
【0003】
ヘッド73上部であってワーク軸72上端にはプーリ75が装着されている。モータ76の駆動軸の図示しない小プーリと同プーリ75間にはベルト78が掛け回されておりモータ76の回転力が同ベルト78を介してワーク軸72に伝達される。ワーク軸72は軸ホルダ77によって回動可能かつスラスト移動不能に保持されている。ワーク軸72下端にはワークホルダ79が装着され、同ホルダ79の裏面にはワークWが保持されている。ベッド上には砥石車74が配置され、図示しないモータによって回転させられる。ヘッド73はボール軸受け80によってヘッド昇降雄ねじ81に装着され、コラム82上部に配置されたモータ83によって雄ねじ81が回転させられるとボール軸受け80との対偶関係によってヘッド73が昇降するようになっている。
【0004】
このような定量平面研削盤71ではヘッド73の下降とともにワーク軸72も一体的に下降する。ワーク軸72とともにワークWは自転し、回転する砥石車74の端面に当接して研削される。
【0005】
一方、図8に示すような定圧平面研削盤85も従来から知られている。この定圧平面研削盤85は上記定量平面研削盤71と同様ヘッド73とともにワーク軸72を下降させ回転する砥石車74の端面によって研削させるものである。しかし、ワーク軸72をヘッド73とともに下降させるもののワーク軸72自身はスプリング86にて吊り下げ支持されているためヘッド73に対してスラスト方向に移動可能とされているものである。この定圧平面研削盤85の概略を簡単に説明する。尚、上記定量平面研削盤71と同様の構成には同じ番号を付して説明は省略する。
【0006】
ワーク軸72は軸ホルダ77によって回動可能に保持されるとともに、同軸ホルダ77とともに上下方向にスラスト移動可能とされている。ワーク軸72の上部は前記プーリ75の上方に延出されておりワーク軸72上端のスプリング受け87とプーリ75の間にはコイルスプリング86が配設されている。このコイルスプリング86によってワーク軸72は軸ホルダ77とともに上方に付勢されながら吊り下げられている。
【0007】
このような定圧平面研削盤85においてもヘッド73の下降とともにワーク軸72は一体的に下降する。しかし、ワーク軸72はヘッド73に対して固定されているわけではないためワークWが砥石車74の端面に当接して研削が始まるとワークWの凹凸に応じて微妙に上下動し、過負荷がコイルスプリング86によって逃されるようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の定量平面研削盤71及び定圧平面研削盤85では、次のような問題があった。
【0009】
・定量平面研削盤71ではヘッド73の下降量が実際の研削量に一致するため正確な数値制御が可能であるが、過負荷に対して逃げることができずワークWが破損する可能性があった。
【0010】
・定圧平面研削盤85では過負荷からは逃れ得るものの、研削中は常時ワークWの凹凸に応じて上下するため正確な数値制御ができなかった。
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであって、その目的は、ヘッドの進出量と実際の研削量とを一致させることで正確な数値制御を可能とするとともに、過負荷が生じた場合にはこれを逃がしてワークの破損を防止することのできる研削盤を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明ではヘッドと、同ヘッドに装着され回転駆動手段によって回転駆動される主軸とを有し、同主軸に装着されたワークを同主軸の回転に従動させながら進退手段によって前記ヘッドを砥石との間で相対的に同砥石方向に進出させ同砥石にて同ワークを研削するようにした研削盤において、前記ヘッドには前記主軸を同ヘッドの相対的な進退方向に沿ってスラスト移動可能に装着するとともに、同主軸の前記砥石方向へのスラスト移動を規制する規制部と、同主軸をスラスト移動不能に保持する主軸固定手段とを設け、同主軸固定手段を研削時の所定以上の負荷に対して同ヘッドと前記砥石との所定の間隔を保持したまま前記砥石から離れる方向への同主軸のスラスト移動を許容するようにしたことをその要旨とする。
【0012】
従って、請求項1に記載の発明によれば、回転する主軸はヘッドとともに相対的に砥石方向へ進出し、ワークが砥石に当接されて研削が行われる。この時、主軸はヘッド側の規制部によってそれ以上砥石方向にスラスト移動進出できないようになっている。主軸固定手段によって所定の位置、例えばこの規制部で保持された状態にある主軸はヘッドに対する相対的なスラスト移動が不能とされヘッドとともに進退する。一方、研削時にワークの凹凸等によって所定以上に負荷がかかると主軸固定手段は砥石から離れる方向、つまり負荷を逃がす方向に主軸がスラスト移動するのを許容してワークの破損を防止する。
【0013】
請求項2に記載の発明ではヘッドと、同ヘッドに装着され回転駆動手段によって回転駆動される主軸とを有し、同主軸に装着された砥石を同主軸の回転に従動させながら進退手段によって前記ヘッドをワークとの間で相対的に同ワーク方向に進出させ同砥石にて同ワークを研削するようにした研削盤において、前記ヘッドには前記主軸を同ヘッドの相対的な進退方向に沿ってスラスト移動可能に装着するとともに、同主軸の前記ワーク方向へのスラスト移動を規制する規制部と、同主軸をスラスト移動不能に保持する主軸固定手段とを設け、同主軸固定手段を研削時の所定以上の負荷に対して同ヘッドと前記ワークとの所定の間隔を保持したまま前記ワークから離れる方向への同主軸のスラスト移動を許容するようにしたことをその要旨とする。
【0014】
従って、請求項2に記載の発明によれば、回転する主軸はヘッドとともに相対的にワーク方向へ進出し、砥石がワークに当接されて研削が行われる。この時、主軸はヘッド側の規制面によってそれ以上ワーク方向にスラスト移動進出できないようになっている。主軸固定手段によって所定の位置、例えばこの規制部で保持された状態にある主軸はヘッドに対する相対的なスラスト移動が不能とされヘッドとともに進退する。一方、研削時にワークの凹凸等によって所定以上に負荷がかかると主軸固定手段はワークから離れる方向、つまり負荷を逃がす方向に主軸がスラスト移動するのを許容してワークの破損を防止する。
【0015】
請求項3の発明では前記規制部と主軸との当接規制による押圧部分には、この押圧力を検出するための検出手段が配設されていることをその要旨とする。
従って、請求項3の発明によれば、検出手段が検出する押圧力の変化によって、例えば、ワークと砥石とが当接されたか否かや、一定以上の押圧力になったら切り込みを停止させ、それ以下になったら切り込みを開始する事により、一定以上の押圧力では定圧加工、それ未満では定量加工が可能となり、ワークにダメージを与えない範囲での能率加工を行い得る。
【0016】
請求項4に記載の発明ではヘッドに装着された主軸を回転させ、同ヘッド前方に配置した砥石と同ヘッドとを接近させることで同主軸に取着したワークと同砥石とを当接させて同ワークを研削する研削方法であって、研削時に同主軸に所定以上の負荷がかかると同ヘッドと前記砥石との所定の間隔を保持したまま同主軸を同ヘッドに対して同砥石から離れる方向にスラスト移動させるようにしたことをその要旨とする。
【0017】
従って、請求項4に記載の発明によれば、ヘッドと砥石が接近すると回転する主軸に取着したワークが砥石に当接されて研削が行われる。研削時にワークの凹凸等によって所定以上に同主軸に負荷がかかると同主軸は砥石から離れる方向、つまり負荷を逃がす方向にスラスト移動してワークの破損を防止する。
【0018】
請求項5に記載の発明ではヘッドに装着された主軸を回転させ、同ヘッド前方に配置したワークと同ヘッドとを接近させることで同主軸に取着した砥石と同ワークとを当接させて同ワークを研削する研削方法であって、研削時に同主軸に所定以上の負荷がかかると同ヘッドと前記ワークとの所定の間隔を保持したまま同主軸を同ヘッドに対して同ワークから離れる方向にスラスト移動させるようにしたことをその要旨とする。
【0019】
従って、請求項5に記載の発明によれば、ヘッドと砥石が接近すると回転する主軸に取着した砥石がワークに当接されて研削が行われる。研削時にワークの凹凸等によって所定以上に同主軸に負荷がかかると同主軸はワークから離れる方向、つまり負荷を逃がす方向にスラスト移動してワークの破損を防止する。
【0020】
請求項6に記載の発明では請求項4又は5の発明の構成に加え、研削前に前記ヘッドとワークとの距離を縮め、一旦前記ワークと砥石とを当接させてヘッドの研削開始基準位置を求め、再び同ワークと砥石とが当接しない位置まで同ヘッドとワークとを離間させた後で研削を開始するようにしたことをその要旨とする。
【0021】
従って、請求項6に記載の発明によれば、研削開始基準位置を正確に求めることができるため、前もって、助走距離を実測してその値を作業者が入力する必要がなくなる。
請求項7に記載の発明では、ヘッドと、同ヘッドに装着され回転駆動手段によって回転駆動される主軸とを有し、同主軸に装着されたワークを同主軸の回転に従動させながら進退手段によって前記ヘッドを砥石との間で相対的に同砥石方向に進出させ同砥石にて同ワークを研削するようにした研削盤において、前記ヘッドには前記主軸を同ヘッドの相対的な進退方向に沿ってスラスト移動可能に装着するとともに、同主軸の前記砥石方向へのスラスト移動を規制する規制部と、同主軸をスラスト移動不能に保持する主軸固定手段と、前記規制部と主軸との当接規制による押圧部分に配設されて、当該部分の押圧力を検出する検出手段とを設け、同検出手段による検出値が所定値範囲内にない場合には前記ヘッドの相対的な進出を停止させることを要旨とする。
請求項8に記載の発明では、ヘッドと、同ヘッドに装着され回転駆動手段によって回転駆動される主軸とを有し、同主軸に装着された砥石を同主軸の回転に従動させながら進退手段によって前記ヘッドをワークとの間で相対的に同ワーク方向に進出させ同砥石にて同ワークを研削するようにした研削盤において、前記ヘッドには前記主軸を同ヘッドの相対的な進退方向に沿ってスラスト移動可能に装着するとともに、同主軸の前記ワーク方向へのスラスト移動を規制する規制部と、同主軸をスラスト移動不能に保持する主軸固定手段と、前記規制部と主軸との当接規制による押圧部分に配設されて、当該部分の押圧力を検出する検出手段とを設け、同検出手段による検出値が所定値範囲内にない場合には前記ヘッドの相対的な進出を停止させることを要旨とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した平面研削盤の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0023】
(実施の形態1)
図1〜図3に示すように、ベッド11上には砥石車12が回転可能に配設されている。ベッド11内には同砥石車12を回転駆動する第2の回転駆動手段としての砥石車回転モータ13が配設されている。ベッド11上であって前記砥石車12の側方にはコラム14が立設されている。コラム14の上部であってベッド11中央寄りにはヘッド昇降モータ15が配設されている。同モータ15からコラム14の内側面に沿って長尺のヘッド昇降雄ねじ16が下方に向かって延出されており、同雄ねじ16は同モータ15によって正逆いずれの方向にも回動するようになっている。コラム14の内側面には同雄ねじ16に平行にガイド17が装着されている。
【0024】
ヘッド18には取付基板20を介して上下一対のボール軸受け19が装着されている。両ボール軸受け19はヘッド昇降雄ねじ16に装着されて両者間でボールねじを構成している。ヘッド18は同ヘッド昇降雄ねじ16に対してボール軸受け19を介して支持されている。ボール軸受け19はヘッド昇降雄ねじ16の回動に応じてガイド17に案内されてねじ対偶の関係によって上下方向に移動しヘッド18を昇降させる。
【0025】
次にヘッド18について説明する。
ヘッド18はヘッド本体21とヘッド本体21内に収納された主軸としてのワーク軸23を備えている。ヘッド本体21は筒状の胴部22と天井部24とより構成されている。胴部22の内周面には断面円環形状の内筒25が形成されている。内筒25上部全周には規制面25aが形成され下部全周にはフランジ25bが形成されている。同内筒25に包囲されるように主軸ホルダ26が配設されている。主軸ホルダ26は胴部27と同胴部27下端に形成された底部28と同胴部27上端に冠着された規制テーブル29とより構成されている。
【0026】
胴部27は円環形状をなし、前記内筒25の内周面に配置されている。胴部27と内筒25との間には静圧ポケットPが形成されており、研削盤駆動時において図示しない外部ポンプより常時注油されている。その結果、胴部27と内筒25間の部材接触による磨耗が軽減される。底部28は胴部27と一体形成されており、その中央に円形の透孔28aが形成されている。規制テーブル29は中央に円形の透孔29aが形成された胴部27よりも大径の円環形状をなし、前記内筒25の規制面25a上に載置されている。この載置状態において胴部27の下方寄りはヘッド本体21の下端面から下方に露出されている。ヘッド本体21内部であって規制テーブル29の上方にはクリアランスCが設けられている。その結果、主軸ホルダ26は規制面25a位置を最下部位置として上下方向(ワーク軸23のスラスト方向)にスライド移動可能とされている。
【0027】
主軸ホルダ26内部には前記ワーク軸23が回転可能に収納されている。ワーク軸23は前記主軸ホルダ26の胴部27の内周面に包囲された軸本体31と前記底部28の透孔28aと規制テーブル29の透孔29aにそれぞれ挿入される小軸部33とを備えている。軸本体31と胴部27との間には静圧ポケットPが形成されており、研削盤駆動時において図示しない外部ポンプより常時注油されている。その結果、軸本体31と胴部27間の部材接触による磨耗が軽減される。下部側の小軸部33下端にはワークホルダ34が装着されている。ワークホルダ34は図示しないバキューム装置によって裏面側に配設されるワークWを吸着する。下部側の小軸部33上部にはスラスト軸受35を介して上方に延出される延出部36が形成されている。
【0028】
延出部36の先端は前記ヘッド本体21の天井部24の上方に突出させられ突出部36aとされている。天井部24上面には突出部36aを中心として第1のプーリ38が回動可能に装着されている。第1のプーリ38は突出部36aと一体回動可能に固着されている。突出部36a上端には円盤状のスプリング受け37が一体形成されており、同スプリング受け37と第1のプーリ38との間には弾性部材としてのコイルスプリング39が配設されている。コイルスプリング39は押圧板37を介してワーク軸23を常時上方へ付勢して持ち上げている。
【0029】
第1のプーリ38の後方には主軸回転モータ40が配設されている。図4に示すように、ワーク軸23を回転する第1の回転駆動手段としての主軸回転モータ40の駆動軸40aには第2のプーリ41が固着されている。同第2のプーリ41と第1のプーリ38間にはベルト42が掛け回されており主軸回転モータ24の回転力が同ベルト42を介してワーク軸23に伝達される。その結果、スラスト軸受35に支持されたワーク軸23は回転し、ワークホルダ34に保持されたワークWが回転する。
【0030】
図4に示すように、前記ヘッド本体21の胴部22の天井部24寄り外側面であってワーク軸23を挟んで前記ヘッド昇降雄ねじ16の反対側にはブラケット44が固着されている。同ブラケット44の下部であって同胴部22には開口部45が形成されている。ブラケット44には主軸固定手段としてのシリンダ装置46が装着されている。シリンダ装置46から下方に向かってロッド46aが延出されており、同ロッド46aの先端には押圧レバー47の基端が固着されている。押圧レバー47は水平に延出され、その前方は前記胴部22に形成された開口部45からヘッド本体21内部に挿入されている。ブラケット44には案内桿48の基端が固着され、同案内桿48はロッド46aと平行に下方に延出されている。押圧レバー47は同案内桿48に挿通されており、同案内桿48によってロッド46aとともに進退する押圧レバー47が片持ち状態にならずに支持される。このようなシリンダ装置46が駆動されるとロッド46aが進出して押圧レバー47が主軸ホルダ26の規制テーブル29上面を押圧する。すると、コイルスプリング39によって上方に付勢されているワーク軸23の付勢力に打ち勝ち、ワーク軸23は押し下げられて規制テーブル29は前記内筒25の規制面25a上に押しつけられる。すなわち、押圧レバー47と規制面25aによって規制テーブル29が挟まれることでワーク軸23はスラスト移動不能に保持されることとなる。
【0031】
次に上記のように構成された実施の形態1の平面研削盤の作用について説明する。
まず、ヘッド18が原位置(ワークWが砥石車12と干渉しない位置)にある状態で、ワークホルダ34にワークWを保持させる。次いで図示しない制御装置の制御下で図示しない操作パネルを操作して各モータ13、15、40及びシリンダ装置46を駆動させる。
【0032】
まず砥石車12を砥石車回転モータ13によって回転させる。同時にワーク回転モータ40を駆動させワーク軸23とともにワークWを自転させる。更に、シリンダ装置46を駆動させロッド46aを進出させる。ロッド46a進出とともに押圧レバー47がワーク軸23の規制テーブル29を規制面25aに押しつけ、その結果ワーク軸23はヘッド18に対して固定される(図3の状態)。そして、ヘッド昇降モータ15を駆動させてヘッド昇降雄ねじ16を回動させる。ボール軸受け19に支持されたヘッド18は雄ねじ16の回動に応じて進出(下降)させられる。ワーク軸23はヘッド18に固定されているためその進出量はヘッド18と同量とされる。ワーク軸23先端のワークWは下降させられて砥石車12の端面に当接し研削が行われる。
【0033】
このとき、シリンダ装置46の使用圧力(本実施の形態では10MPa(kgf/平方cm)に設定した)以上の反力を受けた場合にはロッド46aはその力に降伏して後退する(但し、後退量はごく少量であるため視認できるほどではない)。
【0034】
研削が終了するとヘッド昇降モータ15を一旦停止させた後、逆駆動させてヘッド昇降雄ねじ16を下降時とは逆方向に回動させる。するとヘッド18は後退(上昇)させられ原位置に復帰する(原位置への復帰は図示しないリミットスイッチの入り切りによる)。同時にワーク回転モータ40を停止させ、次のワークWを装着する。すべての研削作業終了時においては砥石車回転モータ13を停止させる。
【0035】
本実施の形態1では上記のように平面研削盤を構成したことにより次のような効果を得ることができる。
(1)本実施の形態1では、押圧レバー47により規制テーブル29が規制面25aに押しつけられることでワーク軸23はヘッド18に対して固定されることとなり、基本的にヘッド18の進出量がワークWの研削量となるため正確な数値制御の下での研削が可能となる。
【0036】
(2)本実施の形態1では、ワークWの凹凸が大きく、研削時にシリンダ装置46が使用圧力以上の反力を受けた場合にはロッド46aはその力に降伏して後退するようになっている。そのため、基本的には定量研削を行うものの過負荷となればその負荷から逃れられるようになっているため定量研削でありながらワークWの破損を防止することができる。
【0037】
(3)正確な研削が必要な場合にはシリンダ装置46を駆動させてワーク軸23をヘッド18に対して固定して定量研削を行い、荒削りの場合にはシリンダ装置46を駆動させずコイルスプリング39の弾性によって従来のような定圧平面研削盤として使用することも可能となる。
【0038】
すなわち、使用目的にあわせてワーク軸23を固定したりスラスト移動を許容したりすることができるため汎用性が増す。
(4)内筒25には規制面25aが設けられ、主軸ホルダ26は規制テーブル29が規制面25a上に載置されることで支持されるとともに、この規制面25aと押圧レバー47によりワーク軸23はヘッド18に対して固定されるようになっているため、ワーク軸23固定のための部材点数が少なくてすみ、構造が簡単となる。
【0039】
(実施の形態2)
図5及び図6に基づいて実施の形態2について説明する。尚、上記実施の形態1の平面研削盤と同様の構成については同じ番号を付して説明は省略する。実施の形態2においては主軸固定手段としてシリンダ装置46の代わりにワーク軸固定装置51がブラケット44上に配設されている。ワーク軸固定装置51はモータ52、ボールねじ53、コイルスプリング54、第1のロッド55及び第2のロッド56を備えている。モータ52は装置ケース51a上部に配設されている。コイルスプリング54は装置ケース51a内に収納されている。ボールねじ53は雄ねじが形成されたモータ52の出力軸52aと同出力軸52aに装着されたボール軸受け57とより構成されている。ボール軸受け57は出力軸52aの回動に応じて装置ケース51aに配設されたガイド58により案内されながらねじ対偶の関係により上下方向に移動する。
【0040】
ボール軸受け57には第1のロッド55が固着されている。第1のロッド55は装置ケース51a内に延出されている。同第1のロッド55の下端にはコイルスプリング54を押圧する第1の押圧プレート59が形成されている。
【0041】
ブラケット44を挿通して第2のロッド56が配設されている。第2のロッド56の先端は押圧レバー47の基端に固着されている。第2のロッド56の上部は装置ケース51a内に延出されており、その上端にはコイルスプリング54を押圧する第2の押圧プレート61が形成されている。
【0042】
実施の形態2においては内筒25の規制面25a上に検出手段としてのロードセル65が埋設されている。ロードセル65は規制面25aと面一となる(あるいは若干高い位置となるように)ひずみゲージを備えている。規制テーブル29が当接し、また離間することでひずみゲージのひずみ量は変化する。ロードセル65はひずみによる抵抗の変化を電気信号に変換して図示しない制御装置に出力する。実施の形態2における他の構成については実施の形態1と同様である。
【0043】
次に上記のように構成された実施の形態2の平面研削盤の作用について説明する。
まず、ヘッド18が原位置(ワークWが砥石車12と干渉しない位置)にある状態で、ワークホルダ34にワークWを保持させる。また、ワーク軸固定装置51は初期状態においては図6の状態から第1のロッド55を所定量進出(下降)させて図5の状態とされており、コイルスプリング54、第2のロッド56を介して押圧レバー47を下方に向かって押圧している。押圧レバー47を押圧する力は第1のロッド55の進出量によって変更可能とされている。すなわち、第1のロッド55の進出量が多くなるとコイルスプリング54がそれだけ強く付勢されることとなり、結果として押圧レバー47はより強い力で押圧されることとなる。押圧レバー47によってワーク軸23の規制テーブル29は規制面25aに押しつけられ、その結果ワーク軸23はヘッド18に対して固定される。ロードセル65は規制テーブル29の規制面25aに対する押圧力を検出して図示しない制御装置に出力する。
【0044】
次いで図示しない制御装置の制御下で図示しない操作パネルを操作してヘッド昇降モータ15を順駆動させてヘッド昇降雄ねじ16を回動させる。ボール軸受け19に支持されたヘッド18は雄ねじ16の回動に応じて進出(下降)させられる。尚、本実施の形態2ではヘッド18の上下方向位置はヘッド昇降モータ15の回転量に基づいて図示しないロータリエンコーダによって算出される。このワーク軸23先端のワークWは下降させられて砥石車12の端面に当接する。このとき、ワークWと砥石車12との当接によって規制テーブル29の規制面25aに対する押圧力は減少する。制御装置はロードセル65からの検出信号に基づいて押圧力が減少したと瞬時に判断しヘッド昇降モータ15を停止させる。ヘッド18のこの停止位置をもって研削開始基準位置とする。
【0045】
この後、ヘッド昇降モータ15を逆駆動させてヘッド昇降雄ねじ16を下降時とは逆方向に回動させる。そして、ヘッド18を所定量後退させた時点で再びヘッド昇降モータ15を停止させる。以上で研削前の準備が終了する。
【0046】
次いで砥石車12を砥石車回転モータ13によって回転させる。同時にワーク回転モータ40を駆動させワーク軸23とともにワークWを自転させる。また、再びヘッド昇降モータ15を順駆動させてヘッド昇降雄ねじ16を回動させヘッド18を進出(下降)させる。ワーク軸23はヘッド18に固定されているためその進出量はヘッド18と同量とされる。このとき、制御装置はワークWが研削開始基準位置に達するまでは高速でヘッド昇降モータ15を順駆動させ、ワークWが研削開始基準位置に達した時点で低速、すなわち研削速度に切り替えるように制御する。すなわち、ヘッド18はワークWが研削開始基準位置に達するまでのいわゆる助走距離においては高速で下降し、ワークWが研削開始基準位置に達すると研削に適した低速に切り替わることとなる。
【0047】
ワーク軸23先端のワークWは研削開始基準位置において砥石車12の端面に当接し研削が行われる。
ここで、制御装置はロードセル65の検出値に基づいてヘッド18の下降を制限するように制御する。すなわち、研削中に研削圧力が高くなるとワークWに対して過負荷がかかっていることとなる。そして、研削圧力が上昇するということはロードセル65が検出する圧力の減少を意味する。従って、所定以上の圧力の減少をロードセル65が検出した場合には一旦ヘッド18の下降を停止させることでワークWに対する過負荷を防止する。そして、所定の圧力に復帰したことをロードセル65が検出した場合には再びヘッド18の下降を再開させる。
【0048】
また、急激に大きな研削圧力がかかった場合には第2のロッド56がその力に降伏してコイルスプリング54に付勢されているにもかかわらず後退する。研削が終了した後の作用については上記実施の形態1と同様である。
【0049】
本実施の形態2では上記のように平面研削盤を構成したことにより次のような効果を得ることができる。
(1)正確な研削が必要な場合にはワーク軸固定装置51を駆動させてワーク軸23をヘッド18に対して固定して定量研削を行い、荒削りの場合にはワーク軸固定装置51を駆動させずコイルスプリング39の弾性によって従来のような定圧平面研削盤として使用することも可能となる。
【0050】
すなわち、使用目的にあわせてワーク軸23を固定したりスラスト移動を許容したりすることができるため汎用性が増す。
(2)本実施の形態2では、ワークWの凹凸が大きく、研削時にワーク軸固定装置51が使用圧力以上の反力を受けた場合には第2のロッド56はその力に降伏して後退するようになっている。そのため、基本的には定量研削を行うものの過負荷となればその負荷から逃れられるようになっているため定量研削でありながらワークWの破損を防止することができる。
【0051】
(3)ワーク軸固定装置51ではモータ52を駆動源として押圧レバー47を押圧するようになっている。モータ52は実施の形態1のシリンダ装置46に比べ分解能が高いため、押圧レバー47に対する微妙な押圧力の調整が可能となっている。すなわち、出力軸52aを回転させることでボール軸受け57は進退しする。そして、ボール軸受け57が進退させることで第1のロッド55を介してコイルスプリング54の付勢力を無段階に微妙に設定することが可能となっている。
【0052】
(4)ロードセル65によって研削開始基準位置を正確に求めることができるため、前もって、助走距離を実測してその値を作業者が入力する必要がなくなる。また、研削開始基準位置に至るまでは高速で助走距離を進行することができ、研削作業の迅速化に貢献する。
【0053】
(5)ワークWに対して所定以上の過負荷がかかるとヘッド18の下降を停止させるように制御し、その過負荷がなくなるとヘッド18の下降を再開するように制御している。従って、ワーク軸固定装置51に加えて更に確実にワークWの破損を防止することができる。
【0054】
尚、実施の形態1の(1)及び(4)の効果については実施の形態2においても同様に奏される。
尚、上記実施形態を、次のように具体化して実施してもよい。
【0055】
○上記各実施形態では、ヘッド18側にワークWを装着したが、逆に砥石車12をヘッド18側に装着し、ワークWをベッド11側に装着するようにしてもよい。
【0056】
○上記各実施形態では、砥石車12は砥石車回転モータ13によって回転するように構成されていたが、かならずしも砥石は砥石車12として回転するものでなくともよい。
【0057】
○上記実施の形態2において制御装置はロードセル65の検出値に基づいてヘッド18の下降速度を調整するようにしてもよい。すなわち、研削速度が速すぎる場合にはロードセル65が検出する圧力は減少し、逆に研削速度が遅すぎる場合にはロードセル65が検出する圧力はある増加する。そこで、ロードセル65の検出値に基づいてヘッド昇降モータ15をフィードバック制御し、ワークWの砥石車12に対するほぼ一定の研削速度を維持するようにしてもよい。
【0058】
○上記実施の形態2において制御装置はロードセル65の検出値に基づいて砥石車12の交換やドレスアップ時期を判定するようにしてもよい。すなわち、砥石車12の摩耗度合が大きい場合にはその切れ味が悪くなり、ヘッド11の砥石車12側への進出量との関係から砥石車12とワークWとの圧接力が大きくなる。従って、ロードセル65が検出する圧力が減少し、この圧力が所定値を超えた場合には、砥石車12は交換やドレスアップ時期であると判断することができる。
【0059】
○上記実施の形態2では検出手段としてロードセル65を使用したが、これは他の圧力センサでもよく、また圧力センサ以外の各種センサや、単に砥石車12とワークWとの当接を検出するだけならスイッチを使用してもよい。
【0060】
○上記各実施形態では、コイルスプリング39も設けたが、これは必ずシリンダ装置46を駆動させてワーク軸23はヘッド18に対して固定するのであれば装着しなくともよい。また、ヘッド18は昇降するような配置位置とされていたが、左右方向にワーク軸23が移動して研削する研削盤に応用してもよい。
【0061】
○主軸固定手段としては上記実施の形態ではシリンダ装置46を用いたが、その他の手段、例えば、ワーク軸23を下方に付勢する強力なスプリングであってもよい。
【0062】
○上記各実施の形態では回転するワークWに対して砥石車12はその端面で当接していたが、これは研削の一例を示したに過ぎず、砥石車12の周面で研削するものでもよい。また、ワークWの中心はワーク軸23の軸中心と一致している必要はなく、ワーク軸23に偏心して装着されてもよい。
【0063】
○ワークWはバキューム以外の手段でワークホルダ34に装着されてもよい。
○弾性部材としてコイルスプリング39以外の手段でもよい。
○上記実施の形態2ではワークWに対して所定以上の過負荷がかかるとヘッド18の下降を停止させるように制御していたが、かならずしも停止させず、下降速度を落としてもよい。
【0064】
○シリンダ装置46及びワーク軸固定装置51の使用圧力は研削条件によって変更してもよい。その他の態様に変更して実施することは自由である。
上記各実施の形態から把握できる本発明のその他の技術的思想について、下記に説明する。
【0065】
(1) 前記主軸は前記ヘッドに対して弾性部材によって弾性的に支持されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の研削盤。
このような構成では、主軸固定手段により主軸が固定されていない場合には従来の定圧平面研削盤のように研削時にワークの凹凸等に応じて主軸が上下動する。そのため、主軸固定手段によって主軸をヘッドに対して固定しないで研削を行う場合にも弾性部材によりワークの破損が防止される。
【0066】
(2) 前記主軸固定手段における前記主軸のスラスト移動を許容する所定以上の負荷の設定を変更可能としたことを特徴とする請求項1〜3、又は付記(1)のいずれかに記載の研削盤。
【0067】
このような構成では、研削の内容に応じて主軸固定手段は主軸のスラスト移動を許容する所定以上の負荷について設定することとなり主軸のスラスト移動が許容される負荷に応じて、すなわちワークや砥石車等の条件によってスラスト移動をする限界値も変更できるため種々の研削に対応できる。
【0068】
(3) 前記主軸固定手段は前記規制部において主軸をスラスト移動不能に保持する請求項1〜3、付記(1)又は(2)のいずれかに記載の研削盤。
(4) 前記ヘッドは前記ヘッド移動手段によって上下方向に昇降することを特徴とする請求項1〜3、付記(1)〜(3)のいずれかに記載の研削盤。
【0069】
(5) 前記ヘッドには前記主軸のワークが砥石に当接したことを検出する検出手段を設け、同検出手段からの出力信号に基づいて同ヘッドの研削開始基準位置を決定するようにしたことを特徴とする請求項1〜3、付記(1)〜(4)のいずれかに記載の研削盤。
【0070】
(6)前記ヘッドには前記主軸のワークが砥石に当接したことを検出する検出手段を設け、同検出手段による検出値が所定値範囲内にない場合にはヘッドの相対的な進出を制限するようにしたことを特徴とする請求項1〜3、付記(1)〜(5)のいずれかに記載の研削盤。
【0071】
(7) ヘッドに装着された主軸を回転させながらヘッドともども進出させ、同ヘッド前方に配置した砥石に同主軸先端に取着したワークを当接させることよって同ワークを研削する研削方法であって、
研削時に同主軸に所定以上の負荷がかかると同ヘッドの進出位置を維持したまま同主軸を同ヘッドに対して同砥石から離れる方向にスラスト移動させるようにしたことを特徴とする研削方法。
【0072】
【発明の効果】
請求項1〜3の発明では、主軸は主軸固定手段によってヘッドに対して固定されるとともに所定以上の負荷で砥石から離れる方向へのスラスト移動が許容されるため、正確な数値制御の下での研削が可能となるとともに、ワークの破損も防止される。請求項4及び5の発明では研削時に同主軸に所定以上の負荷がかかるとヘッドと砥石との間隔を保持したまま同主軸を同ヘッドに対して同砥石から離れる方向にスラスト移動するため、正確な数値制御の下での研削が可能となるとともに、ワークの破損も防止される。請求項6の発明では、請求項4及び5の発明の効果に加え、研削開始位置を自動的に検出して研削を開始することができるため作業能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を具体化した実施の形態1の平面研削盤の側面図。
【図2】 同じ平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【図3】 同じ平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【図4】 同じ平面研削盤の一部切り欠き要部正面図。
【図5】 実施の形態2の平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【図6】 実施の形態2の平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【図7】 従来の定量平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【図8】 従来の定圧平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【符号の説明】
12…砥石車、15…進退手段としてのモータ、16…進退手段としてのヘッド昇降雄ねじ、18…ヘッド、19…進退手段としてのボール軸受け、23…主軸としてのワーク軸、25a…規制部としての規制面、39…弾性部材としてのコイルスプリング、40…回転駆動手段としてのモータ、46…主軸固定手段としてのシリンダ装置、47…主軸固定手段としての押圧レバー、51…主軸固定手段としてのワーク軸固定装置、65…検出手段としてのロードセル、W…ワーク。
Claims (8)
- ヘッドと、同ヘッドに装着され回転駆動手段によって回転駆動される主軸とを有し、同主軸に装着されたワークを同主軸の回転に従動させながら進退手段によって前記ヘッドを砥石との間で相対的に同砥石方向に進出させ同砥石にて同ワークを研削するようにした研削盤において、
前記ヘッドには前記主軸を同ヘッドの相対的な進退方向に沿ってスラスト移動可能に装着するとともに、同主軸の前記砥石方向へのスラスト移動を規制する規制部と、同主軸をスラスト移動不能に保持する主軸固定手段とを設け、同主軸固定手段を研削時の所定以上の負荷に対して同ヘッドと前記砥石との所定の間隔を保持したまま前記砥石から離れる方向への同主軸のスラスト移動を許容するようにしたことを特徴とする研削盤。 - ヘッドと、同ヘッドに装着され回転駆動手段によって回転駆動される主軸とを有し、同主軸に装着された砥石を同主軸の回転に従動させながら進退手段によって前記ヘッドをワークとの間で相対的に同ワーク方向に進出させ同砥石にて同ワークを研削するようにした研削盤において、
前記ヘッドには前記主軸を同ヘッドの相対的な進退方向に沿ってスラスト移動可能に装着するとともに、同主軸の前記ワーク方向へのスラスト移動を規制する規制部と、同主軸をスラスト移動不能に保持する主軸固定手段とを設け、同主軸固定手段を研削時の所定以上の負荷に対して同ヘッドと前記ワークとの所定の間隔を保持したまま前記ワークから離れる方向への同主軸のスラスト移動を許容するようにしたことを特徴とする研削盤。 - 前記規制部と主軸との当接規制による押圧部分には、この押圧力を検出するための検出手段が配設されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の研削盤。
- ヘッドに装着された主軸を回転させ、同ヘッド前方に配置した砥石と同ヘッドとを接近させることで同主軸に取着したワークと同砥石とを当接させて同ワークを研削する研削方法であって、
研削時に同主軸に所定以上の負荷がかかると同ヘッドと前記砥石との所定の間隔を保持したまま同主軸を同ヘッドに対して同砥石から離れる方向にスラスト移動させるようにしたことを特徴とする研削方法。 - ヘッドに装着された主軸を回転させ、同ヘッド前方に配置したワークと同ヘッドとを接近させることで同主軸に取着した砥石と同ワークとを当接させて同ワークを研削する研削方法であって、
研削時に同主軸に所定以上の負荷がかかると同ヘッドと前記ワークとの所定の間隔を保持したまま同主軸を同ヘッドに対して同ワークから離れる方向にスラスト移動させるようにしたことを特徴とする研削方法。 - 研削前に前記ヘッドとワークとの距離を縮め、一旦前記ワークと砥石とを当接させてヘッドの研削開始基準位置を求め、再び同ワークと砥石とが当接しない位置まで同ヘッドとワークとを離間させた後で研削を開始するようにしたことを特徴とする請求項4又は5に記載の研削方法。
- ヘッドと、同ヘッドに装着され回転駆動手段によって回転駆動される主軸とを有し、同主軸に装着されたワークを同主軸の回転に従動させながら進退手段によって前記ヘッドを砥石との間で相対的に同砥石方向に進出させ同砥石にて同ワークを研削するようにした研削盤において、
前記ヘッドには前記主軸を同ヘッドの相対的な進退方向に沿ってスラスト移動可能に装着するとともに、同主軸の前記砥石方向へのスラスト移動を規制する規制部と、同主軸をスラスト移動不能に保持する主軸固定手段と、前記規制部と主軸との当接規制による押圧部分に配設されて、当該部分の押圧力を検出する検出手段とを設け、同検出手段による検出値が所定値範囲内にない場合には前記ヘッドの相対的な進出を停止させることを特徴とする研削盤。 - ヘッドと、同ヘッドに装着され回転駆動手段によって回転駆動される主軸とを有し、同主軸に装着された砥石を同主軸の回転に従動させながら進退手段によって前記ヘッドをワークとの間で相対的に同ワーク方向に進出させ同砥石にて同ワークを研削するようにした研削盤において、
前記ヘッドには前記主軸を同ヘッドの相対的な進退方向に沿ってスラスト移動可能に装着するとともに、同主軸の前記ワーク方向へのスラスト移動を規制する規制部と、同主軸をスラスト移動不能に保持する主軸固定手段と、前記規制部と主軸との当接規制による押圧部分に配設されて、当該部分の押圧力を検出する検出手段とを設け、同検出手段による検出値が所定値範囲内にない場合には前記ヘッドの相対的な進出を停止させることを特徴とする研削盤。
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