JP4519377B2

JP4519377B2 - 旋削装置

Info

Publication number: JP4519377B2
Application number: JP2001289382A
Authority: JP
Inventors: 光典小久保; 和司川津; 祐司根岸; 剛新宮
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: JP2003094307A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型等に非球面を加工可能な旋削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、非球面レンズの非球面や当該非球面レンズを成形するための金型の非球面を加工するのに用いられる旋削装置は、たとえば、図８および図９に示すような概略構成を備えている。
図８および図９において、旋削装置１００の砥石軸１１０は、先端部に円盤状の砥石１２０が装着されており、この砥石軸１１０は回転自在に保持されているとともに、直交座標系のＺ軸およびＹ軸方向に位置決め可能となっている。砥石軸１１０は、図示しない駆動モータによって回転される。
ワーク用軸１３０は、砥石軸１１０と直交するＸ軸方向に沿って配置されており、先端部にワークが装着され、Ｘ軸方向に位置決め可能となっている。ワーク用軸１３０は、図示しない駆動モータによって駆動される。
【０００３】
上記構成の旋削装置１００における砥石１２０は、外周面が所定の曲率で湾曲する曲面となっており、この砥石１２０を所定の向きに回転させるとともにワークＷを回転させ、砥石１２０の外周面をワークＷの被研削面Ｗｆに接触させながら、砥石１２０とワークＷとをＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に適宜相対移動させ、ワークＷの被研削面Ｗｆに凸状あるいは凹状の曲面を加工する。
また、砥石軸１１０およびワーク用軸１３０の先端部は、砥石１２０およびワークを含めて研削室１０１により遮蔽されている。加工の際に研削液（クーランント）を使用する場合があることに加え、回転する砥石１２０とワークＷとの接触により発生する研削屑等の飛散を防止するために、砥石軸１１０およびワーク用軸１３０の先端部は研削室１０１内に収容されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成の旋削装置１００では、砥石１２０の外周面は所定の曲率で湾曲する曲面となっており、ワークＷの被研削面Ｗｆに点接触する。このため、ワークＷの加工の進行にしたがって、砥石１２０の被研削面Ｗｆとの接触部分が徐々に摩耗し、砥石１２０の外周面形状は変形し、砥石１２０の外周面はワークＷの被研削面Ｗｆに点接触しなくなり、精度のよい加工が困難になる。
【０００５】
このため、砥石１２０の外周面のツルーイングを定期的に行う必要がある。
砥石１２０の外周面のツルーイングは、ワーク用軸１３０および砥石軸１１０の駆動を停止した状態で、たとえば、図１０に示すように、作業者ＯＰが研削室１０１のカバー１０２を開く。
次いで、ワーク用軸１３０の先端にワークＷに代えて先端にダイアモンド等の工具１４１を備えたツルーイング治具１４０を装着する。ツルーイング治具１４０をワーク用軸１３０の先端に装着したのち、砥石軸１１０を回転させながら、工具１４１が砥石１２０の外周面に接触するように、砥石軸１１０および／またはワーク用軸１３０を移動させる。
この状態で、作業者ＯＰは研削室１０１内に手を伸ばし、研削室１０１内にあるワーク用軸１３０を直接操作して矢印Ａ１およびＡ２の向きに回動させ、砥石１２０の外周面が所望の曲率をもつように再成形する。
【０００６】
しかしながら、上記のような方法で砥石１２０のツルーイングを行うと、作業者ＯＰが手動でワーク用軸１３０を直接操作するため、比較的操作性が悪いという問題があった。すなわち、ワーク用軸１３０はベルト等により駆動モータに連結されているため、これらが抵抗となりワーク用軸１３０を容易に回転させることができない。
また、ツルーイング作業は砥石１２０を回転させながら行うため、砥石１２０の一部が外部に飛散する等の問題もあり、砥石１２０からできるだけ離れた位置でワーク用軸１３０を操作することが望まれていた。
【０００７】
一方、砥石１２０の外周面を高精度に再成形するには、砥石１２０の外周面と工具１４１との接触状態を確認しながら行う必要がある。このため、ツルーイング作業を自動化するには、砥石１２０の外周面と工具１４１との接触状態を検出する必要がある。しかしながら、砥石１２０の外径は摩耗により徐々に変化するため、外径の変化する砥石１２０と工具１４１との接触状態を正確に検出するための検出系を構成するのは容易ではなく、また、コストも嵩むという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、旋削装置において砥石を装置に装着した状態でツルーイング作業する際に、作業性を向上させることができる旋削装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の旋削装置は、外周に所定の曲率の研削面をもつ円盤状の砥石と、前記砥石の中心部が先端部に装着され、回転自在に保持された砥石軸と、前記砥石軸を軸回りに回転させる砥石軸回転手段と、前記砥石軸に直交する向きに配置され、先端部にワークが着脱され、回転自在に保持されたワーク用軸と、前記ワーク用軸を軸回りに回転させるワーク用軸回転手段と、前記砥石軸および前記ワーク用軸の先端部を前記ワークおよび前記砥石を含めて遮蔽する研削室とを有し、前記砥石軸と前記ワーク用軸とを三次元的に相対移動させて、前記砥石により前記ワークを加工する旋削装置であって、前記ワーク用軸回転手段から前記ワーク用軸への回転の伝達を遮断可能な回転遮断手段をさらに有し、前記ワークに代えてツルーイング用治具を装着し、前記ワーク用軸を回動させて当該砥石の外周面を当該ツルーイング用治具によって再成形する際に必要な手動による当該ワーク用軸の回動動作のためのグリップ部が前記研削室外に設けられている。
【００１０】
好適には、本発明の旋削装置は、少なくとも、前記ワーク用軸のうち前記研削室外に突出した部分、前記ワーク用軸回転手段および前記回転遮断手段を遮蔽する機械室をさらに有し、前記機械室は、前記回転遮断手段および前記ワーク用軸のグリップ部を操作可能に前記機械室を開閉する第１のカバー部材を有し、前記研削室は、当該研削室内の前記砥石と前記ワークまたは前記ツルーイング用治具との接触状態を観察可能に当該研削室を開閉する第２のカバー部材を有し、前記第２のカバー部材を開いたのち、前記第１のカバー部材を開くことにより、当該第１のカバー部材は前記研削室の開口部を遮蔽する位置に配置されるように設けられており、かつ、当該第１のカバー部材を通じて前記研削室内を観察可能な当面あるいは半透明の材料で形成されている。
【００１１】
本発明では、砥石のツルーイング作業を行う際に、回転遮断手段を操作してワーク用軸とワーク用軸回転手段との間の係合を開放する。これにより、ワーク用軸は容易に回転可能となる。この状態で、回転させる砥石とツルーイング用治具とを接触させる。
ここで、砥石の再成形を行うためには、ワーク用軸を回動させる必要がある。このワーク用軸の回動操作は、研削室外に設けられたグリップ部を操作することにより行う。すなわち、研削室外でワーク用軸の回動操作が可能となる。
【００１２】
また、たとえば、上記の研削室外でワーク用軸の回動操作を行っている際に、砥石とツルーイング用治具との状態を観察したい場合には、第２のカバー部材を開いたのち第１のカバー部材を開くと、研削室の開口部が第１のカバー部材によって遮蔽されるが、この第１のカバー部材は透明あるいは半透明の材料で形成されているので砥石とツルーイング用治具との状態を観察できる。この第１のカバー部材が研削室の開口部を遮蔽しているので、ツルーイングによって砥石の一部等が外部に飛散することがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態に係る旋削装置の外観斜視図である。
図１に示す旋削装置１は、互いに隣接する研削室１１と機械室２１とを備えている。
研削室１１内には、砥石１４、この砥石１４を先端に装着した砥石軸１２、および、砥石軸１２を回転させる電動モータ１３が設けられている。電動モータ１３は、本発明の砥石軸回転手段の一実施態様である。
また、研削室１１内には、機械室２１側からワーク用軸１５が突き出している。
さらに、研削室１１には、当該研削室１１を開閉するカバー部材１８がヒンジ結合されている。
【００１４】
機械室２１内には、ワーク用軸１５、クラッチ装置４０およびワーク用軸１５を回転させるための電動モータ３０が設けられている。電動モータ３０は、本発明のワーク用軸回転手段の一実施態様である。クラッチ装置４０は、本発明の回転遮断手段の一実施態様である。
また、機械室２１には、当該機械室２１を開閉するカバー部材２２がヒンジ結合されている。
【００１５】
図２は、図１に示す旋削装置１のカバー部材２２を閉じた状態を示す斜視図である。
図２に示すように、カバー部材２２は通常は閉じられた状態となっており、カバー部材２２を図１に示したように開くのは、後述するように、砥石１４のツルーイング作業を行うときである。
一方、研削室１１側のカバー部材１８も通常は閉じられて使用されるが、加工時や砥石１４のツルーイング作業時等に必要に応じて開かれる。
【００１６】
図３は上記の旋削装置１内の概略構成を示す図であり、図４は図３の矢印Ａ方向から見た旋削装置１内の概略構成である。
図３および図４に示すように、砥石１４は、外周面に所定の曲率で湾曲する曲面からなる研削面をもつ円盤状の部材である。この砥石１４は、たとえば、ダイアモンド砥粒をバインダで結合したものであり、中心部が砥石軸１２に装着される。
【００１７】
砥石軸１２は、水平方向に沿って配置されており、電動モータ１３によって軸回りに回転される。この砥石軸１２は、矢印Ｂ１およびＢ２で示すＺ軸方向に移動可能となっており、図示しない移動機構によって位置決めされる。さらに、砥石軸１２は、図４において矢印Ｄ１およびＤ２で示すＹ軸方向に移動可能となっており、図示しない移動機構によって位置決めされる。
【００１８】
ワーク用軸１５は、図３および図４において矢印Ｃ１およびＣ２で示すＸ軸方向に移動可能となっており、図示しない移動機構により位置決めされる。なお、上記した砥石軸１２を位置決めする移動機構およびワーク用軸１５を位置決めする移動機構は、図示しない制御装置によって予め準備された加工プログラムに従って制御される。
また、ワーク用軸１５は、先端にワークＷが着脱可能となっており、このワーク用軸１５は図示しない支持機構によって回転自在に保持されている。
【００１９】
ワーク用軸１５の後端部には、クラッチ装置４０を介してプーリ４１が連結されている。このプーリ４１には、ワーク用軸１５に隣接して設けられた電動モータ３０の出力軸に連結されたプーリ３１との間でベルトＢＴが巻回されている。このベルトＢＴには、平ベルトあるいは丸ベルトを使用するのが好ましい。
電動モータ３０が駆動されると、プーリ３１、ベルトＢＴおよびプーリ４１を介して電動モータ３０の回転がワーク用軸１５に伝達される。
【００２０】
クラッチ装置４０は、たとえば、機械式あるいは電気式のクラッチであり、プーリ４１とワーク用軸１５との間を連結、開放自在になっている。クラッチ装置４０を開放することにより、ワーク用軸１５は比較的小さな力で容易に回転する。
【００２１】
ワーク用軸１５の後端側には、拡径されたグリップ部１６が設けられている。このグリップ部１６は、ワーク用軸１５を軸回りに回動させる際に作業者が使用する部分である。このグリップ部１６は、表面にローレット加工等の滑り止めを施すことが好ましい。グリップ部１６は研削室１１の外部に配置されている。
【００２２】
次に、上記構成の旋削装置１を用いたワークＷの加工手順の一例について説明する。
まず、上記したカバー部材２２を閉じたまま、研削室１１側のカバー部材１８を開き、ワークＷをワーク用軸１５の先端部に装着する。
次いで、電動モータ１３を所定の回転数で駆動することにより砥石軸１２を回転させるとともに、電動モータ３０を駆動することによりワーク用軸１５を回転させる。
【００２３】
砥石１４およびワークＷが回転した状態で、加工する曲面形状に従った経路でワーク用軸１５および砥石軸１２を３次元的に相対移動させ、砥石１４の外周面によりワークＷの被研削面Ｗｆを加工する。
このとき、砥石１４の外周面は、所定の半径の曲面となっているため、砥石１４の外周面とワークＷの被研削面Ｗｆとは部分的に接触する。
このため、砥石１４の使用時間が進行するにしたがって、砥石１４の外周面の形状は変形し、所定の半径の曲面ではなくなる。
【００２４】
砥石１４の外周面の形状が変形した状態では、ワークＷの被研削面Ｗｆを精度良く加工することができないため、砥石１４の外周面をツルーイング用治具を用いて再成形する。
【００２５】
図５は、砥石１４の外周面を再成形するためのツルーイング作業の手順を説明するための図であって、（ａ）は砥石軸１２に沿った方向から砥石１４を見た図であり、（ｂ）はワーク用軸１５に沿った方向から砥石１４を見た図である。
図５に示すように、ツルーイング作業を行う際には、まず、回転が停止した状態にあるワーク用軸１５の先端部に、研削室１１側のカバー１８を開いてツルーイング用治具５０を装着する。
このツルーイング用治具５０は、先端部に、たとえば、ダイアモンド等で形成された工具５１をワーク用軸１５の半径方向に沿った向きに備えており、図５（ｂ）に示すように、この工具５１の先端とワーク用軸１５の中心位置との距離Ｇによって、砥石１４の外周面の曲率半径を規定する。
【００２６】
すなわち、ワーク用軸１５を図５に示す矢印Ｅ１およびＥ２の向きに回動させることにより、工具５１の先端はワーク用軸１５の中心から距離Ｇの位置を旋回する。
【００２７】
次いで、上記のツルーイング用治具５０をワーク用軸１５に装着したのち、ワーク用軸１５と砥石軸１２を移動して、工具５１の先端が砥石１４の外周面に接触する位置に位置決めする。
【００２８】
次いで、研削室１１側のカバー１８を閉じ、機械室２１側のカバー部材２２を開く。カバー部材２２を開いたのち、上記したクラッチ装置４０を開放する。
クラッチ装置４０を開放することにより、ワーク用軸１５に電動モータ３０やベルトＢＴ等の抵抗が作用しなくなり、ワーク用軸１５を容易に回動可能となる。
【００２９】
この状態から、砥石軸１２を回転させながら、ワーク用軸１５のグリップ部１６を操作して、ワーク用軸１５を図５に示す矢印Ｅ１およびＥ２の向きに回動させる。
このとき、研削室１１側のカバー１８は閉じられているため砥石１４の外周面の状態は直接には確認できないが、ワーク用軸１５を手動により回動させる際の音の変化等からある程度状態を判断することができる。
また、ワーク用軸１５を手動により回動させて、砥石１４の外周面が再成形されたのち、研削室１１側のカバー１８を開いて砥石１４の外周面の状態を確認する。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、クラッチ装置４０を開放することにより、ワーク用軸１５の操作が容易となる。
さらに、ワーク用軸１５の操作を研削室１１の外部において行い、かつ、研削室１１側のカバー１８を閉じた状態でツルーイング作業を行うため、たとえば、工具５１によって削り取られた砥石１４の一部が作業者に飛散したり、外部に飛散したりすることがない。
【００３１】
第２実施形態
図６は本発明の第２の実施形態に係る旋削装置の外観斜視図であり、図７は図６に示す旋削装置の機械室側のカバー部材を開いた状態を示す外観斜視図である。なお、図６および図７に示す旋削装置２００は、基本的には同一の構成となっており、同一構成部分については同一の符号を使用している。
【００３２】
本実施形態に係る旋削装置２００と、上述した第１の実施形態に係る旋削装置１とで異なる構成は、機械室側２１のカバー部材が異なるだけであり、他の構成部分については同一である。
本実施形態に係る旋削装置２００の機械室２１側のカバー部材２２０は、たとえば、アクリル樹脂等の透明あるいは半透明の材料から形成されており、複数のヒンジ部材２２１により機械室２１に開閉可能に設けられている。なお、図６においては、カバー部材２２０は閉じられた状態にあり、研削室１１側のカバー部材１８は開いた状態にある。
【００３３】
図６に示す状態から、上記のカバー部材２２０を開くと、図７に示すように、カバー部材２２０は、カバー部材１８が開いた状態にある研削室１１の開口部をの一部を遮蔽する位置に配置され、砥石１４とワーク用軸１５の先端部に対向する位置に配置される。
このため、砥石１４とワーク用軸１５の先端部の状態をカバー部材２２０を介して外部から観察可能となる。
【００３４】
たとえば、上述した第１の実施形態では、砥石１４のツルーイング作業中は研削屑等の飛散防止のため研削室１１側のカバー部材１８は閉じられていることから、ツルーイング中の砥石１４やツルーイング用治具５０の状態を観察することが難しい。
本実施形態では、機械室２１内にあるワーク用軸１５のグリップ部１６を操作しながら、カバー部材２２０を介して外部からツルーイング中の砥石１４やツルーイング用治具５０を観察可能となるため、ツルーイング作業の作業性がさらに向上する。
【００３５】
また、ツルーイング作業中だけでなく、ワークを加工中にも研削室１１内を観察することができるとともに、研削液や研削塵の飛散がカバー部材２２０によって防止される。
さらに、ツルーイング作業を行う際に、ワーク用軸１５のグリップ部１６を操作するのではなく、研削室１１内のワーク用軸１５を直接操作したい場合にも、カバー部材２２０によって砥石１４の一部が作業者に向かって飛散するのを防ぐことが可能となる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、本発明の回転遮断手段としてクラッチ装置４０の場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、プーリ３１とプーリ４１との間に巻回されるベルトＢＴには、通常、張力を付与するテンショナーが用いられるが、このテンショナーを開放することによりベルトＢＴの張力を低下させ、プーリ３１とプーリ４１との間の回転の伝達を遮断する構成としてもよい。なお、この場合には、上記のクラッチ装置４０は不要となる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ツルーイング作業の作業性が向上した旋削装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る旋削装置の外観斜視図である。
【図２】図１に示す旋削装置の機械室側のカバー部材を開いた状態を示す外観斜視図である。
【図３】旋削装置１内の概略構成を示す図である。
【図４】図３の矢印Ａ方向から見た旋削装置１内の概略構成である。
【図５】ツルーイング作業の手順の一例を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る旋削装置の外観斜視図である。
【図７】図６に示す旋削装置の機械室側のカバー部材を開いた状態を示す外観斜視図である。
【図８】旋削装置の概略構成の一例を示す平面図である。
【図９】図８に示す旋削装置の概略構成の側面図である。
【図１０】砥石のツルーイング作業の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…旋削装置
１１…研削室
１２…砥石軸
１３…電動モータ
１５…ワーク用軸
１６…グリップ部
１８…カバー部材
２１…機械室
２２…カバー部材
３０…電動モータ
３１…プーリ
４０…クラッチ装置
４１…プーリ
５０…ツルーイング用治具
５１…工具
ＢＴ…ベルト
Ｗ…ワーク

Claims

外周に所定の曲率の研削面をもつ円盤状の砥石と、
前記砥石の中心部が先端部に装着され、回転自在に保持された砥石軸と、
前記砥石軸を軸回りに回転させる砥石軸回転手段と、
前記砥石軸に直交する向きに配置され、先端部にワークが着脱され、回転自在に保持されたワーク用軸と、
前記ワーク用軸を軸回りに回転させるワーク用軸回転手段と、
前記砥石軸および前記ワーク用軸の先端部を前記ワークおよび前記砥石を含めて遮蔽する研削室とを有し、
前記砥石軸と前記ワーク用軸とを三次元的に相対移動させて、前記砥石により前記ワークを加工する旋削装置であって、
前記ワーク用軸回転手段から前記ワーク用軸への回転の伝達を遮断可能な回転遮断手段をさらに有し、
前記ワークに代えてツルーイング用治具を装着し、前記ワーク用軸を回動させて当該砥石の外周面を当該ツルーイング用治具によって再成形する際に必要な手動による当該ワーク用軸の回動動作のためのグリップ部が前記研削室外に設けられている
旋削装置。
少なくとも、前記ワーク用軸のうち前記研削室外に突出した部分、前記ワーク用軸回転手段および前記回転遮断手段を遮蔽する機械室をさらに有し、
前記機械室は、前記回転遮断手段および前記ワーク用軸のグリップ部を操作可能に前記機械室を開閉する第１のカバー部材を有し、
前記研削室は、当該研削室内の前記砥石と前記ワークまたは前記ツルーイング用治具との接触状態を観察可能に当該研削室を開閉する第２のカバー部材を有し、
前記第２のカバー部材を開いたのち、前記第１のカバー部材を開くことにより、当該第１のカバー部材は前記研削室の開口部を遮蔽する位置に配置されるように設けられており、かつ、当該第１のカバー部材を通じて前記研削室内を観察可能な透明あるいは半透明の材料で形成されている
請求項１に記載の旋削装置。