JP5004213B2 - ねじ研削盤 - Google Patents

Description

本発明は、長尺の丸棒状ワークの外周面に、高精度でねじ切り加工するのに好適なねじ研削盤に関する。

従来のこの種のねじ研削盤として、主軸台と心押し台との間にワークを把持し、ワークを回転させつつ、砥石台に設けた回転する砥石を押し当て、前記砥石台をワークの軸方向に移動することにより、ワークの外周面にねじ切りを行うようにしたものがある(例えば特許文献１参照)
特開２００２−２８８６４号公報

しかし、この特許文献１に記載されているねじ研削盤は、加工対象であるワークの長さが、その外形に対して比較的短い場合には、好適に使用することができるが、ワークの長さが、その外形に対して、著しく長い場合は、ワークの中間部に振れが生じ、高精度の加工ができなくなるおそれがある。このような精度の低下は、高精度が要求されるボールねじのねじ切り加工においては、重大な問題である。

本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、長尺のワークであっても、高精度にねじ溝を形成できるようにしたねじ研削盤を提供することを目的としている。

本発明によると上記の課題は次のようにして解決される。
（１）主軸台と心押し台との間にワークを把持し、ワークを回転させつつ、砥石台に設けた回転する砥石を押し当て、前記砥石台をワークの軸方向に移動させることにより、ワークの外周面にねじ切りを行うようにしたねじ研削盤において、前記ワークが挿通するワーク挿通孔を有し、かつ一側面に、ワークが露呈するとともに、前記砥石が進入しうるようにした凹溝が設けられた振れ止め用ホルダを、ワークと平行に配設されたねじ送り機構により、ワークの軸方向に沿って移動させられるように設け、前記振れ止め用ホルダの軸方向移動用のモータを、前記砥石台をワークの軸方向と平行に移動させる縦送り装置における縦送りモータと同期して駆動するようにし、さらに、前記振れ止め用ホルダにおけるワーク挿通孔の凹溝側の開口部に、ワークを回転可能に軸受するブッシュを設ける。

（２）主軸台と心押し台との間にワークを把持し、ワークを回転させつつ、砥石台に設けた回転する砥石を押し当て、前記砥石台をワークの軸方向に移動させることにより、ワークの外周面にねじ切りを行うようにしたねじ研削盤において、
前記ワークが挿通するワーク挿通孔を有し、かつ一側面に、ワークが露呈するとともに、前記砥石が進入しうるようにした凹溝が設けられた振れ止め用ホルダを、ワークと平行に配設されたねじ送り機構により、ワークの軸方向に沿って移動させられるように設け、前記振れ止め用ホルダの軸方向移動用のモータを、前記砥石台をワークの軸方向と平行に移動させる縦送り装置における縦送りモータと同期して駆動するようにし、さらに、砥石台から振れ止め用ホルダの側面に向かって突出し、先端が振れ止め用ホルダの側面に当接することにより、砥石台と振れ止め用ホルダとの間の距離の変動を検出する検出手段を設け、この検出手段の検出値に基づいて、砥石台をワークに向かって進退させる横送り装置の送り量を補正するようにする。

（３）上記(２)項において、検出手段が、砥石台に設けられ、かつ突子の軸線方向の進退量を検出しうるリニアセンサと、このリニアセンサの突子の先端に基端が当接され、かつ砥石台の内部を貫通して、先端が振れ止め用ホルダの側面に当接させられた検出ロッドとを備えるものとする。

（４）上記(３)項において、検出手段が、砥石台に設けられ、かつ突子の軸線方向の進退量を検出しうるリニアセンサと、このリニアセンサの突子の先端に基端が当接され、かつ砥石台の内部を貫通して、先端が振れ止め用ホルダの側面に当接させられた検出ロッドとを備えるものとする。

（５）上記(２)〜(４)項のいずれかにおいて、振れ止め用ホルダにおけるワーク挿通孔の凹溝側の開口部に、ワークを回転可能に軸受するブッシュを設ける。

本発明によると、次のような効果を奏することができる。
請求項１記載の発明によると、ワークのねじ切り部分である砥石による研削部分が、振れ止め用ホルダにより保持され、この振れ止め用ホルダが、砥石の送りと同期して、同方向に送られるので、長尺のワークであっても、ワークの中央部分の加工時に、ワーク自体のたわみによる振れが生じることなく、高精度でねじ切り加工を行うことができる。
また、ワークの加工部分の両側部が、ブッシュを介して、振れ止め用ホルダに確実に保持されるため、ワークの振れを確実に抑えることができる。

請求項２記載の発明によると、振れ止め用ホルダのねじ送り機構と、砥石台の縦送り装置との熱膨張の差、その他の原因により、万一、砥石台と振れ止め用ホルダとの間の距離が変動したとしても、その変動が検出手段により検出され、その検出値に基づいて、砥石をワークに向かって進退させる横送り装置の送り量が補正されるため、研削深度等を常に一定に保つことができ、精度の向上に寄与することができる。

請求項３記載の発明によると、検出手段の構造を簡素化することができるとともに、リニアセンサを、過酷な条件を余儀なくされるワークの加工部位から離して、静穏な部位に配設することができ、精度の向上に寄与することができる。

請求項４記載の発明によると、加工位置における振動などによるリニアセンサへの影響を軽減できるとともに、検出ロッドの先端を、常時振れ止め用ホルダの側面に安定して当接させることができる。

請求項５記載の発明によると、ワークの加工部分の両側部が、ブッシュを介して、振れ止め用ホルダに確実に保持されるため、ワークの振れを確実に抑えることができる。

以下、本発明のねじ研削盤の一実施形態を、添付図面を参照して説明する。
このねじ研削盤は、長尺状のワークＷの外周にボールねじ溝を形成するためのものである。
図１および図２に示すように、このねじ研削盤は、平面視長方形のベッド１と、ベッド１の前部に立設された左右方向を向くマウントベース２と、このマウントベース２の上面に固定された、左右方向であるＸ軸方向を向くガイドレール３と、ガイドレール３の左端に対向するようにして、ベッド１上に設けられた主軸台４と、ガイドレール３上に、左右方向に摺動可能として装架され、かつクランプ５ａによりガイドレール３上の適宜位置に固定される心押し台５とを備え、主軸台４から突出するワークスピンドル４ａに、ワークＷの一端部をチャック６を介して連結するとともに、ワークＷの他端の中心に、心押し台５から突出した心押し軸７を押し付けることにより、ワークＷを、Ｘ軸方向を向くようにして、回転可能に支持している。

マウントベース２より後方のベッド１上に設けられた左右方向を向く前後１対のマウントベース８、８上には、ガイドレール９、９がそれぞれ固定され、両ガイドレール９、９には、サドルガイド１０、１０を介して、サドル１１が、ワークＷと平行に移動しうるように装架されている。
サドル１１上には、砥石台１２が、Ｘ軸と直交する前後方向であるＹ軸方向に移動しうるように装架され、砥石台１２の前端には、スピンドルベース１３を介してスピンドルヘッド１４が、ワークＷと対向するようにして固定されている。

ガイドレール３上には、移動テーブル１５が、ガイドレール３に沿って移動可能として装架されており、この移動テーブル１５上には、ガイドブロック１６を介して、ワークＷの振れ止め用ホルダ１７が設けられている。

主軸台４には、ワークスピンドル４ａを回転させる主軸モータ１８が設けられているとともに、この主軸モータ１８と並列して、ガイド軸駆動モータ１９が設けられている。

ガイド軸駆動モータ１９は、ワークＷと平行に配設された送りねじ２０を回転駆動するためのものであり、この送りねじ２０は、上記ガイドブロック１６を貫通するとともに、ガイドブロック１６の端面に設けた送りナット２１に螺合し、送りねじ２０の回転に応じて、移動テーブル１５、ガイドブロック１６、振れ止め用ホルダ１７を、Ｘ軸方向に移動させるようになっている。

振れ止め用ホルダ１７には、ワークＷが貫通する左右方向を向くワーク挿通孔１７ａが設けられているとともに、後面におけるワークＷの研削位置に対応する部分に、ワークＷが露呈するとともに、後述する砥石が進入しうるようにした凹溝１７ｂが設けられており、この凹溝１７ｂ内において、後述する砥石が振れ止め用ホルダ１７に干渉することなく、ワークＷの外周を研削できるようになっている。

振れ止め用ホルダ１７におけるワーク挿通孔１７ａの凹溝１７ｂ側の開口部には、ワークＷを回転可能に軸受するブッシュ２２、２２が設けられており、このブッシュ２２、２２により、ワークＷの振れを確実に防止しうるようになっている。

サドル１１の下部には、送りねじ２０と平行な送りねじ２３に螺合する送りナット２４が固着されている。送りねじ２３は、ガイド軸モータ１９に同期してサドル１１を軸方向に送る縦送りモータ２５に結合されている。
縦送りモータ２５、送りねじ２３、送りナット２４等により、サドル１１を介して、砥石台１２をＸ軸方向に移動させる縦送り装置Ａが形成されている。

砥石台１２の後部には、モータ取付台１２ａを介して、砥石軸モータ２６が配設され、この砥石軸モータ２６は、プーリ２７，２８およびベルト２９を介して砥石軸３０に連係され、砥石軸３０に動力を伝達するようになっている。

砥石軸３０は、スピンドルヘッド１４に回転可能に軸受され、かつその軸端に、砥石３０ａが装着されている。砥石３０ａは、円盤形をなし、かつ外周に、円弧面とした研削面が形成され、凹溝１７ａ内に進入して、ブッシュ２２、２２間に保持されたワークＷの外周に押し当てられて、研削を行う。

サドル１１の上面には、左右１対のガイドレール(その一方のみを図２に示す)３１が、サドル１１の移動方向と直交するように固着されており、両ガイドレール３１上には、砥石台１２が、ガイドブロック３２を介して、Ｙ軸方向に摺動可能として装着されている。

両ガイドレール３１間の中央には、これと平行する送りねじ３３が配設され、この送りねじ３３は、サドル１１の後部に減速ギア３４を介して固定された横送りモータ３５により回転駆動されるとともに、砥石台１２の後端下部に設けた送りナット３６に螺合し、砥石台１２を、Ｙ軸方向、すなわち前後方向である砥石の研削方向に進退駆動する。
横送りモータ３５、送りねじ３３、送りナット３６等により、サドル１１に対して、砥石台１２をＹ軸方向に移動させる、すなわちワークＷに向かって進退させる横送り装置Ｂが形成されている。

砥石台１２には、砥石台１２から振れ止め用ホルダ１７の後面に向かって突出し、先端が振れ止め用ホルダ１７の側面に当接することにより、砥石台１２と振れ止め用ホルダ１７との間の距離の変動を検出する検出手段３７が設けられており、この検出手段３７の検出値に基づいて、砥石台１２をワークＷに向かって進退させる横送り装置Ｂにおける横送りモータ３５の送り量を補正されるようになっている。

図示の実施形態においては、検出手段３７は、砥石台１２に設けられ、かつ突子３８ａの軸線方向の進退量を検出しうるリニアセンサ３８と、このリニアセンサ３８の突子３８ａの先端に基端が当接され、かつ砥石台１２の内部を貫通して、先端が振れ止め用ホルダ１７の後面に当接させられた検出ロッド３９とを備えている。

また、図３および図４に示すように、検出手段３７は、砥石台１２に前後方向に摺動可能として貫設され、後端である基端に、リニアセンサ３８が、側面視下向きコ字状の取付金具４０をもって取り付けられ、かつ内部に検出ロッド３９が軸線方向に摺動可能として挿通させられた案内筒４１と、この案内筒４１に設けられ、かつ検出ロッド３９を、振れ止め用ホルダ１７の後面に向かって付勢する付勢手段としての圧縮コイルばね４２と、砥石台１２に設けられ、かつ案内筒４１を軸線方向に位置調節する位置調節手段４３とを備えている。

砥石台１２と案内筒４１との間、および案内筒４１と検出ロッド３９との間には、それらの軸線方向の相対的な移動を円滑にするためのリニアガイド４４、４４、４５、４５、およびそれらへの塵埃の侵入を防止するためのダストシール４６、４６、４７、４７が設けられている。

位置調節手段４３は、前端が砥石台１２の後端面に固着された側面視上向きコ字状の支持金具４８の後端部に固着された位置調節用モータ４９と、その回転軸と一体に設けた前後方向を向く送りねじ５０と、案内筒４１の後端部に取り付けられたねじブラケット５１の下端部に設けられ、かつ上記送りねじ５０に螺合する送りナット５２とからなっている。

図１に示すように、主軸台４の後面には、ドレッサモータ５３により回転させられるようにしたドレッサ５４が設けられている。
また、ワークＷに研削しようとするボール溝のピッチに応じて、砥石３０ａの傾斜角度を調節したいときは、砥石台１２の後端に設けたウオームホイール５５に噛合するウォーム５６を、手動操作により回転させ、砥石３０ａを、砥石軸３０およびスピンドルヘッド１４等とともに、Ｙ軸方向を向く軸線回りに回動させるようになっている。

各モータのうち、砥石軸モータ２６は、高速回転用のインダクタンスモータであり、その他のモータ１８、１９、２５、３５、４９、５３は、ＡＣサーボモータからなり、これら各モータは、制御盤５７に接続され、制御盤５７に内蔵されたプログラムに従って制御され、自動的にワークＷのねじ切り作業が行われる。

ねじ切り作業を行うのに先だって、まずワークＷまたはマスターワークを、主軸台４と心押し台５との間に把持し、砥石３０ａを、手動制御により、ワークＷ等の外周面に当接する加工原点に位置させた後、位置調節用モータ４９を手動制御して、案内筒４１を、検出ロッド３９の先端が振れ止め用ホルダ１７の後面に当接する適宜の位置まで進退させ、その状態で、リニアセンサ３８をリセットする。

次いで、砥石３０ａを初期位置まで復帰させた後、制御盤５７に、研削しようとするボール溝の深さ、その他の条件を入力し、すべての条件を入力し終えた後、スタートスイッチ(図示略)を作動させる。
すると、上述した各モータが、予め定められたプロクラムに従って自動的に制御され、まず、主軸モータ１８が作動させられて、ワークＷが定速回転させられ、次いで、砥石軸モータ２６と縦送りモータ２５と横送りモータ３５とが作動させられて、砥石３０ａが、回転させられつつ、加工原点へ移動させられる。

この状態から、砥石３０ａが、入力されたボール溝の深さ分だけ、前進させられると、ワークＷの外周面に、ボール溝の始端が研削され、次いで、その状態のままで、ガイド軸駆動モータ１９と縦送りモータ２５とが、互いに同期して作動させられることにより、砥石３０ａと振れ止め用ホルダ１７とが、等速で右方に移動させられ、そのとき、ワークＷが定速回転させられていることにより、ワークＷの外周面には、螺旋状のボール溝が連続して研削される。

砥石３０ａが、ワークＷの長手方向の中央に近づくにしたがって、ワークＷの振れのおそれが大となるが、ワークＷは、砥石３０ａと同期して移動する振れ止め用ホルダ１７の凹部１７ａ内に設けられた１対のブッシュ２２により加工部分の両側部が保持されているので、通常は、最も振れが大となる長手方向中央部分を研削する際にも、振れが生じることなく、安定して研削作業が行われる。

また、万一、振れ止め用ホルダ１７のねじ送り機構と縦送り装置Ａとの熱膨張の差、その他の原因により、万一、砥石台１２と振れ止め用ホルダ１７との間の距離が変動したとしても、その変動が検出手段３７により検出され、その検出値に基づいて、砥石３０ａをワークＷに向かって進退させる横送り装置Ｂの送り量が補正されるため、研削深度等を常に一定に保つことができ、精度の向上に寄与することができる。

具体的には、検出手段３７が、砥石台１２と振れ止め用ホルダ１７との間の距離が、Δｔだけ変動したときは、横送り装置Ｂによる砥石３０ａの進出量を＋Δｔとなるように補正して、横送り装置Ｂを制御する。

したがって、砥石３０ａが加工終端位置に達するまで、ワークＷの外周面には、所望のボール溝が高精度で研削される。

本発明のねじ研削盤の一実施形態の平面図である。 図１のII−II線に沿う拡大縦断側面である。 図２のIII部拡大図である。 図２のIV部拡大図である。

１ ベッド
２ マウントベース
３ ガイドレール
４ 主軸ヘッド
４ａワークスピンドル
５ 心押し台
５ａクランプ
６ チャック
７ 心押し軸
８ マウントベース
９ ガイドレール
１０ サドルガイド
１１ サドル
１２ 砥石台
１２ａモータ支持台
１３ スピンドルベース
１４ スピンドルヘッド
１５ 移動テーブル
１６ ガイドブロック
１７ 振れ止め用ホルダ
１７ａワーク挿通孔
１７ｂ凹溝
１８ 主軸モータ
１９ ガイド軸モータ
２０、２３、３３ 送りねじ
２１、２４、３６ 送りナット
２２ ブッシュ
２５ 縦送りモータ
２６ 砥石軸モータ
２７、２８ プーリ
２９ ベルト
３０ 砥石軸
３１ ガイドレール
３２ ガイドブロック
３４ 減速ギヤ
３５ 横送りモータ
３７ 検出手段
３８ リニアセンサ
３８ａ突子
３９ 検出ロッド
４０ 取付金具
４１ 案内筒
４２ 圧縮コイルばね(付勢手段)
４３ 位置調節手段
４４、４５ リニアガイド
４６、４７ ダストシール
４８ 支持金具
４９ 位置調節用モータ
５０ 送りねじ
５１ ねじブラケット
５２ 送りナット
５３ ドレッサモータ
５４ ドレッサ
５５ ウオームホイール
５６ ウオームギヤ
５７ 制御盤
Ａ 縦送り装置
Ｂ 横送り装置
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 主軸台と心押し台との間にワークを把持し、ワークを回転させつつ、砥石台に設けた回転する砥石を押し当て、前記砥石台をワークの軸方向に移動させることにより、ワークの外周面にねじ切りを行うようにしたねじ研削盤において、
   前記ワークが挿通するワーク挿通孔を有し、かつ一側面に、ワークが露呈するとともに、前記砥石が進入しうるようにした凹溝が設けられた振れ止め用ホルダを、ワークと平行に配設されたねじ送り機構により、ワークの軸方向に沿って移動させられるように設け、前記振れ止め用ホルダの軸方向移動用のモータを、前記砥石台をワークの軸方向と平行に移動させる縦送り装置における縦送りモータと同期して駆動するようにし、さらに、前記振れ止め用ホルダにおけるワーク挿通孔の凹溝側の開口部に、ワークを回転可能に軸受するブッシュを設けたことを特徴とするねじ研削盤。
2. 主軸台と心押し台との間にワークを把持し、ワークを回転させつつ、砥石台に設けた回転する砥石を押し当て、前記砥石台をワークの軸方向に移動させることにより、ワークの外周面にねじ切りを行うようにしたねじ研削盤において、
   前記ワークが挿通するワーク挿通孔を有し、かつ一側面に、ワークが露呈するとともに、前記砥石が進入しうるようにした凹溝が設けられた振れ止め用ホルダを、ワークと平行に配設されたねじ送り機構により、ワークの軸方向に沿って移動させられるように設け、前記振れ止め用ホルダの軸方向移動用のモータを、前記砥石台をワークの軸方向と平行に移動させる縦送り装置における縦送りモータと同期して駆動するようにし、さらに、砥石台から振れ止め用ホルダの側面に向かって突出し、先端が振れ止め用ホルダの側面に当接することにより、砥石台と振れ止め用ホルダとの間の距離の変動を検出する検出手段を設け、この検出手段の検出値に基づいて、砥石台をワークに向かって進退させる横送り装置の送り量を補正するようにしたことを特徴とするねじ研削盤。
3. 検出手段が、砥石台に設けられ、かつ突子の軸線方向の進退量を検出しうるリニアセンサと、このリニアセンサの突子の先端に基端が当接され、かつ砥石台の内部を貫通して、先端が振れ止め用ホルダの側面に当接させられた検出ロッドとを備えている請求項２記載のねじ研削盤。
4. 検出手段が、砥石台に軸線方向に摺動可能として貫設され、基端にリニアセンサが取り付けられ、かつ内部に検出ロッドが軸線方向に摺動可能として挿通させられた案内筒と、この案内筒に設けられ、かつ検出ロッドを、振れ止め用ホルダの側面に向かって付勢する付勢手段と、砥石台に設けられ、かつ前記案内筒を軸線方向に位置調節する位置調節手段とを備えている請求項３記載のねじ研削盤。
5. 振れ止め用ホルダにおけるワーク挿通孔の凹溝側の開口部に、ワークを回転可能に軸受するブッシュを設けた請求項２〜４のいずれかに記載のねじ研削盤。

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