JP4548581B2 - Super finishing board - Google Patents
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Description
本発明は、軸受の内外輪の転動面などに超仕上げ加工をする超仕上盤に関する。より詳細には、玉軸受用の超仕上盤に関する。 The present invention relates to a super finishing machine for super finishing a rolling surface of an inner and outer ring of a bearing. More particularly, it relates to a super finishing board for ball bearings.
例えば、ハードディスク装置のアームを回動可能に軸支する玉軸受などの内外輪の転動面には、かなりの精度を要求され、一般に、超仕上盤で超仕上げ加工をすることが多い。 For example, a rolling surface of an inner and outer ring such as a ball bearing that pivotally supports an arm of a hard disk device is required to have considerable accuracy, and is generally often superfinished with a superfinishing machine.
一般に、超仕上盤においては、ワークピースのローディング・アンローディングのために、砥石ホルダに保持された砥石先端をワークピース溝から逃がす動作が必要で、これを砥石のショートインデックスと言う。従来は、このショートインデックスを砥石ホルダ側で行っていた。 In general, in a super finishing board, an operation for releasing the tip of the grindstone held by the grindstone holder from the workpiece groove is necessary for loading and unloading the workpiece, which is called a short index of the grindstone. Conventionally, this short index is performed on the grindstone holder side.
特許文献1は、粒度の異なる2種の砥石を保持した砥石ホルダにより、粗加工から精加工を1台の装置で行える超仕上げ加工装置を開示している。
特許文献2は、ワークへの接近は空圧シリンダとストッパで行い、ワークからの離脱をスプリングにより行い、正確で確実な砥石停止位置を確保できる砥石ホルダを開示している。
また、特許文献3は、研削量のバラツキ発生を防止するため、砥石を加圧する加圧系の移動量を検知して、加圧系が必要研削量に対応した量だけ移動した時点で加工を終了するようにした超仕上げ加工機の制御装置を開示している。
Further,
更に、特許文献4は、砥石ホルダのホルダーアームに複数の砥石を保持でき、粗加工と精加工を単一の装置でできる超仕上げ加工装置を開示している。
Furthermore,
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
本発明が解決しようとするのは、次のような課題である。従来砥石ホルダのショートインデックスに関して、ダブルシリンダ方式やスライダ機構を用いた低重心方式などがあるが、例えばダブルシリンダ方式では、先端構造が複雑になる、そのため先端重量が増し高速オシレーションができない、更にオシレーション芯から高くバランスが悪くなる等の問題点がある。 The problems to be solved by the present invention are as follows. Conventionally, there are double cylinder methods and low center-of-gravity methods using a slider mechanism for the short index of the grindstone holder, but the double cylinder method, for example, complicates the tip structure, so the tip weight increases and high speed oscillation is not possible There are problems such as high balance from the oscillation core and poor balance.
低重心方式の場合は、先端の構造は簡単になり、バランスもよくなるが、スライド機構が高速オシレーションに追従できずスライドの山部に亀裂が発生したり、それが大きくなったときに割れる恐れがある。また、スライド部分の摩耗が生じ、ガタが発生する。 In the case of the low center of gravity method, the structure of the tip becomes simple and the balance is improved, but the slide mechanism cannot follow the high-speed oscillation, and there is a risk of cracking at the peak of the slide or cracking when it becomes large There is. Further, wear of the slide portion occurs, and play occurs.
ワーク型番変更の芯高変更に関しては、基本的に以下の2つの方式が従来から知られている。一つは、ワーク側を移動して変更する。もう一つは、砥石側(振動ヘッド)を移動して変更する。ワーク側を移動する場合、装置が複雑になり、高価となる。また、砥石側を移動する場合、セット替えに時間がかかるという問題点がある。 The following two methods have been conventionally known for changing the core height for changing the workpiece model number. One is to change by moving the workpiece side. The other is to change by moving the grinding wheel side (vibrating head). When moving on the workpiece side, the apparatus becomes complicated and expensive. Moreover, when moving the grindstone side, there is a problem that it takes time to change the set.
砥石のショートインデックスに関する課題をまとめると以下のようになる。
(1)従来、砥石のショートインデックスは砥石ホルダ側で行っていたが、砥石ホルダ側は複雑な構造で大きなものになり、オシレーション軸先端に可動部材をもつため、故障が発生しやすかった。
The following is a summary of issues related to the short index of wheels.
(1) Conventionally, the short index of the grindstone has been performed on the grindstone holder side, but the grindstone holder side is large with a complicated structure and has a movable member at the end of the oscillation shaft, so failure is likely to occur.
(2)先端が大きいためオシレーション数の増加ができず、サイクルタイム短縮にも支障となっていた。また、大きなイナーシャを発生するため他の関連機構に悪影響を及ぼした。 (2) Since the tip is large, the number of oscillations cannot be increased, which hinders cycle time reduction. In addition, a large inertia was generated, adversely affecting other related mechanisms.
ワークの型番変更による芯高変更に関する課題をまとめると以下のようになる。
(1)ワークヘッド側で変更する場合は、サドルと称する大きく複雑なものを角またはダブテールスライドにより上下動させていた。
The following summarizes the issues related to changing the center height by changing the workpiece model number.
(1) When changing on the work head side, a large and complicated thing called a saddle was moved up and down by a corner or a dovetail slide.
(2)オシレーション軸側の場合は、専用ライナーを挟む機構で、上下動の基準となる機構がないものが多く、またはあってもボールブッシュ程度であった。 (2) In the case of the oscillation shaft side, there are many mechanisms that sandwich the dedicated liner and that do not have a mechanism for the vertical movement, or even a ball bush.
本発明の目的は、オシレーション軸先端をシンプルなもので、小さく軽くする(砥石加圧・シリンダのみ)ことができ、砥石のショートインデックスをオシレーション軸ごとに行うことができ、オシレーション軸の案内はリニアガイドですることができ、更にショートインデックスをリニアガイド基準で行うため、これを利用してワークピース型番ごとの芯高調整も行うことのできる超仕上盤を提供することである。 The object of the present invention is to make the tip of the oscillation shaft simple, small and light (grinding wheel pressurization / cylinder only), and a short index of the grinding wheel can be performed for each oscillation shaft. Since the guide can be performed by a linear guide and the short index is performed on the basis of the linear guide, it is to provide a super finishing board capable of adjusting the center height for each workpiece model number.
上記目的を達成するため、本発明の超仕上盤は、
超仕上盤であって、
被仕上げ面を研磨するための砥石を加圧保持する砥石ホルダと、
前記砥石ホルダを揺動するため、前記砥石ホルダを支持するオシレーション軸と、
前記オシレーション軸の芯高変更をするためのリニアガイド機構と、
からなり、前記リニアガイド機構を基準として、前記砥石のショートインデックス及び前記オシレーション軸の芯高変更を行うことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the super finishing board of the present invention is:
Super finishing board,
A grindstone holder that pressurizes and holds a grindstone for polishing the surface to be finished;
An oscillation shaft for supporting the grindstone holder to swing the grindstone holder;
A linear guide mechanism for changing the center height of the oscillation shaft;
And, based on the linear guide mechanism, a short index of the grindstone and a change in the center height of the oscillation shaft are performed.
本発明は、設備投資効率の向上を狙い、安価で、生産性を向上させることを主眼としており、以下のような顕著な効果を有する。 The present invention aims to improve the capital investment efficiency, and is aimed at improving productivity at a low cost and has the following remarkable effects.
(1)構造は従来に比べて簡単にしたので、安価な設備で対応できる。
(2)オシレーション先端(砥石ホルダ)を小さく軽くしたため、オシレーション数を増加することができる。これにより高速研削が可能となる。
(3)サイクルタイムの短縮ができる。このため生産性が向上する。
(4)オシレーション先端が小さく、軽くなったので、メンテナンスの面から、故障頻度を少なくすることができる。
(5)ワークの型番専用芯高調整間座の交換のみでセット替えができるので、セット替え時間が短縮できる。
(6)段取替えが容易にできる。
(7)誰でも簡単に扱え、小ロット多品種に対応できる。
(1) Since the structure is simpler than before, it can be handled with inexpensive equipment.
(2) Since the oscillation tip (grindstone holder) is small and light, the number of oscillations can be increased. This enables high speed grinding.
(3) The cycle time can be shortened. For this reason, productivity is improved.
(4) Since the oscillation tip is small and light, the frequency of failures can be reduced from the standpoint of maintenance.
(5) The set change time can be shortened because the set can be changed only by replacing the center height adjustment spacer for the part number.
(6) The setup can be changed easily.
(7) Anyone can handle it easily, and it can handle many kinds of small lots.
ショートインデックス機構をオシレーション軸側のリニアガイドにもたせオシレーション軸ごとに芯高変更のためリニアガイドを基準として上下させる構成としたため、砥石ホルダは、砥石加圧のみのものとなる。また、ワークピース型番ごとのオシレーションスピンドルの芯高変更も同じリニアガイドを基準に行うことができる。 Since the short index mechanism is placed on the linear guide on the oscillation shaft side and the center height is changed for each oscillation shaft so that the linear guide is used as a reference, the grindstone holder is only for grinding wheel pressurization. Further, the center height of the oscillation spindle for each workpiece model number can be changed based on the same linear guide.
本明細書中で用いる用語「芯高変更」及び「ショートインデックス」は、以下の意味を有する。 The terms “center height change” and “short index” used herein have the following meanings.
玉軸受の超仕上加工は、ワークの軌道溝径の中心とオシレーション中心とを一致させた砥石をオシレーションさせて行う。すなわち、大きさの異なる玉軸受の軌道溝へ変更したいときには、オシレーション中心の差だけ移動させる必要がある。これを芯高変更という。 The super finishing of the ball bearing is performed by oscillating a grindstone that matches the center of the track groove diameter of the workpiece with the center of oscillation. That is, when it is desired to change to a raceway groove of a ball bearing having a different size, it is necessary to move it by the difference of the oscillation center. This is called core height change.
玉軸受の超仕上げ加工では、ワークをローディングまたはアンローディングするために砥石を軌道溝から抜く(離脱させる)必要がある。この動作をショートインデックスと言う。ショートインデックスの際のストロークは玉軸受の型番により異なる。大きい玉軸受のほうが、このストロークが大きい。 In super-finishing of a ball bearing, it is necessary to remove (remove) the grindstone from the raceway groove in order to load or unload the workpiece. This operation is called a short index. The stroke for short index varies depending on the ball bearing model number. Large ball bearings have a larger stroke.
ショートインデックス機構をオシレーション軸側のリニアガイドにもたせオシレーション軸ごとに芯高変更のためリニアガイドを基準として上下させる構成としたため、砥石ホルダは、砥石加圧のみのものとなる。また、ワークピース型番ごとのオシレーションスピンドルの芯高変更も同じリニアガイドを基準に行うことができる。 Since the short index mechanism is placed on the linear guide on the oscillation shaft side and the center height is changed for each oscillation shaft so that the linear guide is used as a reference, the grindstone holder is only for grinding wheel pressurization. Further, the center height of the oscillation spindle for each workpiece model number can be changed based on the same linear guide.
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、図面において同一部分は同一符号で示している。また、以下説明する実施例は本発明を例示として示すだけであり、いかなる意味でも限定するものではないことは言うまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals. In addition, it is needless to say that the embodiments described below are merely illustrative of the present invention and are not limited in any way.
(第1実施例)
図1は、本発明の実施例の超仕上装置1を示す部分断面図である。図2は、超仕上装置1の砥石ホルダ、すなわち砥石ホルダユニット10を示す部分断面図である。超仕上装置1は、オシレーション軸(オシレーションスピンドル)6と、オシレーション軸6に保持された砥石ホルダ10(図2参照)とからなる。オシレーション軸6は、リニアガイド機構4に支持され、リニアガイド機構4に沿って上下動可能となっている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a partial sectional view showing a
基台21とオシレーション軸6との間には、ワークW(図2及び図3参照)の型番に応じてオシレーション軸6の高さを調節するための芯高調整間座5が交換可能に介挿されている。芯高調整間座5は、基台21上に固定状態で保持されている。
A center
不図示の駆動源により駆動されるオシレーション軸6の上部には、オシレーション軸6を上下動させ、砥石9(図2参照)をショートインデックスを行うための、昇降シリンダ2が設けられている。昇降シリンダ2は、不図示の駆動源により駆動されるが、油圧、空圧またはその他の駆動方式を採用できる。
An elevating
昇降シリンダ2とオシレーション軸6との間には、上昇量調整間座3が交換可能に設けられ、昇降シリンダ2の必要以上の上昇を制限している。昇降シリンダ2の駆動により、オシレーション軸6はリニアガイド機構4に沿って上下動するが、リニアガイド機構4は、その他の直線案内装置、例えばクロスローラやダフテールなどでもよい。
Between the elevating
次に、図2を用いて、砥石9を加圧する砥石ホルダユニット10の詳細を説明する。砥石ホルダユニット10は、オシレーション軸6に固定された連結部材13により保持されているので、オシレーション軸6が上下動すると、連結部材13と共に砥石ホルダユニット10も上下動する。
Next, the details of the
砥石ホルダユニット10は、連結部材13に嵌合したスリーブ7、スリーブ7の内周に軸方向摺動自在に嵌合した加圧ピストン8、スリーブ7の下端開口部の内周に嵌合した砥石アダプタ11、砥石アダプタ11の内周に嵌合し、その一端が加圧ピストン8に当接した長尺の砥石9からなっている。
The
砥石9の他端は、ワークWに接触可能に対向している。図2では、ワークWは玉軸受などの内輪であり、その外周軌道面を砥石9で研削して超仕上加工することを示している。不図示の圧縮空気源より供給される圧縮空気は、連結部材13内に設けた通路(不図示)から圧縮空気供給孔29を介して、加圧ピストン8とキャップ部材30との間に画成された圧力室28に供給される。キャップ部材30は、連結部材13に嵌合しているが、Oリング27で気密にシールされている。
The other end of the
また、連結部材13内に設けた通路23は、スリーブ7に設けた半径方向の貫通孔24を介して、加圧ピストン8と砥石アダプタ11との間に画成された開放室26に連通している。尚、スリーブ7は、外周面に設けたOリング25で気密にシールされている。開放室26には常時、圧縮空気が供給されているが、開放孔39を設けてあるため、開放室26は常に大気圧状態に維持されている。砥石アダプタ11は、スリーブ7に圧入して保持される。ボルト40は、スリーブ7の回り止めのために装着している。スリーブ7は、連結部材13に挿入後、キャップ部材30により砥石ホルダユニット10に固定される。
The
以上の構成の砥石ホルダユニット10は、以下のように動作する。圧力室28内の空気圧により、加圧ピストン8が押し下げられ、砥石9をワークWに押し付ける加圧力が作用する。不図示の制御機構により、所望の加圧力に設定することは言うまでもない。砥石9をワークWから離すには、圧力室28の空気圧をキャンセルすればよい。このとき、加圧ピストン8が、開放室26の底部まで下降すると、加圧ピストン8が貫通孔24を塞ぐ。この位置が砥石最小長さに相当し、通路23の圧力上昇を不図示の圧力スイッチが検出し、砥石が最小である警報を発し、装置は停止する。
The
次に、図3を参照して、本発明を更に説明する。オシレーション軸6は、昇降シリンダ2の作動により、リニアガイド機構4に沿って直線状に上下動する。このとき、オシレーション軸6に固定された砥石ホルダユニット10も同時に上下動するため、砥石9のショートインデックスを、オシレーション軸6の上下動のみで行うことができる。従って、砥石ホルダユニット10は、砥石9を加圧するだけの機能があればよく、装置を簡素化することができ、高速オシレーション(振動・揺動)が可能となる。
Next, the present invention will be further described with reference to FIG. The
既に説明したように、オシレーション軸6の上方には、上昇量調整間座3が交換可能に設けられている。上昇量調整間座3は、間座受け部材18に水平方向から挿着される。間座受け部材18に設けられた、スプリングプランジャ17が、上昇量調整間座3に設けたプランジャ受け切欠19に係合することで、上昇量調整間座3は所定位置に固定されている。
As described above, the
一方、オシレーション軸6の下方には、芯高を調整する芯高調整間座5が交換可能に設けられている。芯高調整間座5は、間座受け部材14に水平方向から挿着される。間座受け部材14に設けられた、スプリングプランジャ15が、芯高調整間座5に設けたプランジャ受け孔16に嵌合することで、芯高調整間座5は所定位置に固定されている。
On the other hand, a center
上昇量調整間座3及び芯高調整間座5は、加工すべきワークWの型番に応じて専用のものを用いる。芯高調整間座5の厚さT1と上昇量調整間座3の厚さT2とを所定加工相手のワークWの型番(種類)に応じて、選択することができる。上昇量調整間座3及び芯高調整間座5は、スプリングプランジャによって簡単に着脱固定できるので、セット替えが容易にできる。
As the
尚、図3では、ワークWが外輪であり、その内周軌道面を加工するため、図2とは異なるコの字型の砥石アダプタ22が用いられている。この場合、砥石9(図3では図示していない)は、砥石アダプタ22の下アーム22aの先端付近の下面に設けられている。
In FIG. 3, the work W is an outer ring, and a
(第2実施例)
図4は、本発明の第2実施例の超仕上装置を示す概略斜視図である。第2実施例では、第1実施例の上昇量調整間座、芯高調整間座及び昇降シリンダ2の代わりに、ボールねじ機構とACサーボモータを用いている。その他の構成は、第1実施例とほぼ同じである。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a schematic perspective view showing the superfinishing apparatus of the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a ball screw mechanism and an AC servo motor are used in place of the lift adjustment spacer, the center height adjustment spacer and the
オシレーション軸6はリニアガイド機構4に固定されており、リニアガイド機構4に沿って図中矢印A方向へ上下動する。リニアガイド機構4の上下動は、ボールねじ機構35によって行われる。また、ボールねじ機構35は、ACサーボモータ31の回転軸に固定されたプーリー32、ベルト33及びボールねじ機構35に固定されたプーリー34を介してACサーボモータ31により駆動される。
The
また、加工時のオシレーション運動による微振動防止のため、エアまたは油圧により駆動され、矢印C方向に変位するクランプシリンダ37で、板ばね38を介してオシレーション軸6をクランプしている。板ばね38を使用する理由は、リニアガイド機構4のリニアガイドにブリネル圧痕をつけないためである。
In addition, the
オシレーション軸6の一端は、不図示の駆動機構に連結された連結棒39に連結されており、連結棒6の作動により、オシレーション軸6の他端に固定された砥石ホルダ10が矢印B方向に揺動可能となっている。
One end of the
第2実施例は、第1実施例と同様に、砥石ホルダ10を支持するオシレーション軸6の芯高変更とショートインデックスを一対のリニアガイド機構に持たせている。しかしながら、第2実施例では、位置決め用の上昇量調整間座及び芯高間座という2つの間座が不要となる。間座は型番ごとに厚さが異なっているため、セット替時には、オペレータが装置の裏に回って交換する必要があった。また、間座を間違える可能性もあった。従って、そのような不便が解消される。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the pair of linear guide mechanisms has a change in the center height of the
また、装置を含め自動化した設備は装置間の隙間が小さいため、装置の後ろに回りこむ必要があるが、そのためにはかなりな距離装置を移動する必要があった。第2実施例では、シリンダと間座の代わりにボールネジとACサーボモータを用い、動作(芯高変更・ショートインデックス)と位置決め(セット型数に応じた位置)を行うことができる機構とした。 In addition, since automated equipment including the apparatus has a small gap between the apparatuses, it is necessary to go behind the apparatus. For this purpose, it is necessary to move a considerable distance apparatus. In the second embodiment, a ball screw and an AC servo motor are used in place of the cylinder and spacer, and the mechanism (position change / short index) and positioning (position according to the number of set types) can be performed.
これにより、装置正面の操作パネル上に芯高位置及びインデックス量を入力すれば済むことになる。つまり、2つの間座の交換のため、装置の裏側へ回る行為が不要となる。また、これらの値を登録記憶させておけば、セット替え時にその型番を指定すれば、自動的に登録値に動いてセット完了となり、誰でも簡単かつ確実にセット替えが行えるようになる。 Thus, it is only necessary to input the center height position and the index amount on the operation panel on the front side of the apparatus. That is, since the two spacers are exchanged, there is no need to turn to the back side of the apparatus. Further, if these values are registered and stored, if the model number is designated at the time of changing the set, it automatically moves to the registered value to complete the setting, and anyone can easily and reliably change the set.
ボールねじは精密級、ACサーボモータはミクロンメートルまで分解能のあるものを使用することが好ましいが、精度は必要に応じて選択設定できることは言うまでもない。但し、予めワーク芯とオシレーション軸の相互寸法は出しておく必要がある。 It is preferable to use a ball screw with a precision grade and an AC servo motor with a resolution down to a micrometer, but it goes without saying that the accuracy can be selected and set as required. However, the mutual dimensions of the workpiece core and the oscillation shaft need to be taken out in advance.
玉軸受などの軸受の内外輪の転動面などに超仕上げ加工をする用途に適用できる。 It can be applied to applications that superfinish the rolling surfaces of inner and outer rings of bearings such as ball bearings.
1:超仕上盤
2:昇降シリンダ
3:上昇量調整間座
4:リニアガイド機構
5:芯高調整間座
6:オシレーション軸
9:砥石
10:砥石ホルダユニット
31:ACサーボモータ
35:ボールねじ機構
1: Super finishing board 2: Lifting cylinder 3: Lifting amount adjusting spacer 4: Linear guide mechanism 5: Center height adjusting spacer 6: Oscillation shaft 9: Grinding wheel 10: Grinding wheel holder unit 31: AC servo motor 35: Ball screw mechanism
Claims (4)
前記ワークの軌道溝を研磨するための砥石を加圧保持する砥石ホルダと、
前記砥石ホルダを回転揺動するため、前記砥石ホルダを回転可能に支持するオシレーション軸と、
前記オシレーション軸の回転揺動の中心が、前記ワークの軌道溝径の中心と一致するように、芯高変更をするためのリニアガイド機構と、
からなり、前記オシレーション軸が前記リニアガイド機構で支持され、前記リニアガイド機構に沿って、前記オシレーション軸及び前記砥石ホルダを上下させることで、前記砥石のショートインデックス及び前記オシレーション軸の芯高変更を行うことを特徴とする超仕上盤。 A super finishing machine that super-finishes the raceway groove of a workpiece that is an inner ring or outer ring of a ball bearing ,
A grindstone holder that pressurizes and holds a grindstone for polishing the raceway groove of the workpiece ;
An oscillation shaft that rotatably supports the grindstone holder in order to rotate and swing the grindstone holder;
A linear guide mechanism for changing the center height so that the center of rotation and oscillation of the oscillation shaft coincides with the center of the raceway groove diameter of the workpiece ;
The oscillation shaft is supported by the linear guide mechanism, and by moving the oscillation shaft and the grindstone holder up and down along the linear guide mechanism, the short index of the grindstone and the core of the oscillation shaft A super finishing board characterized by high changes.
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