JP5057947B2

JP5057947B2 - センタレス研削方法

Info

Publication number: JP5057947B2
Application number: JP2007312396A
Authority: JP
Inventors: 敏小林
Original assignee: Micron Machinery Co Ltd
Current assignee: Micron Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: JP2009136924A; US7997954B2; EP2105250A4; EP2105250A1; WO2009072224A1; US20100173571A1; EP2105250B1

Description

本発明は、センタレス研削方法に関するものである。

センタレス研削法は、ワークを、センタ支持することなく、研削砥石、調整砥石及びブレードの３部材との接触により回転可能に支持しながら研削を行う研削方法である（特許文献１参照）。

また、ワークの送り方式としては、スルフィード方式があり、この方式は、調整砥石に微小な送り角を与え、ワークを砥石回転軸方向にほぼ沿って進行させ両砥石間を通過させて研削を行う量産的効率の高い方式である。また、そのようにワークを両砥石間に適正に投入・排出させるべく、ワークの移動を案内する案内板が設けられている。
特開２００４−１３６３９１号公報

これまで、様々な大きさのワークをセンタレス研削により加工しようとした場合、その都度、段取り換え作業、すなわち研削砥石に対する調整砥石の位置を調整し、さらにそれに応じてブレードや案内板の位置や姿勢を調整する作業が必要となる。しかしながら、このような段取り換え作業は、高度の熟練と多大な時間・労力を必要とするため、能率の低下やコストの増大などの問題を伴っていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、段取り換え作業を容易にし、自動化を可能とするセンタレス研削方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係るセンタレス研削方法は、ワークの回転軸が垂線となる平面においてみて、相互に直交するＹ軸及びＸ軸をそれぞれ第１直線及び第２直線とした場合、前記第１直線に沿ってスライド可能なブレードを用意し、前記第２直線に沿ってスライド可能な研削砥石を用意し、前記第２直線と角度θ２で交差する第３直線に沿ってスライド可能な調整砥石を用意し、段取り換え作業において、前記ブレードは、ワーク径が増加する程、前記Ｙ軸の負方向へ移動し、前記研削砥石は、ワーク径が増加する程、前記Ｘ軸の負方向へ移動し、前記調整砥石は、ワーク径が増加する程、前記Ｙ軸の正方向且つ前記Ｘ軸の正方向へ移動し、それによって、ワークと前記ブレード及び前記調整砥石との接点をそれぞれ、接点Ｂ及び接点Ｒとし、ワークの中心を中心Ｏとし、且つ、前記中心Ｏを通り前記Ｙ軸と平行な方向に延長する線を接点角度位置基準線Ｓとしたとき、接点角度位置基準線Ｓと線分ＯＢ及び線分ＯＲとのなす角度α及び角度βが常に一定（α，β＜１８０度）となるように、各スライドの移動量を演算で求めて移動させることによりワーク径の変化に伴う段取り換え作業を行う。

同課題を解決するため、本発明に係るもう一つのセンタレス研削方法は、ワークの回転軸が垂線となる平面においてみて、相互に直交するＹ軸及びＸ軸をそれぞれ第１直線及び第２直線とした場合、前記第１直線に沿ってスライド可能なブレードを用意し、前記第２直線に沿ってスライド可能な研削砥石を用意し、前記第２直線と角度θ３で交差する第３直線に沿ってスライド可能な調整砥石を用意し、段取り換え作業において、前記ブレードは、ワーク径が増加する程、前記Ｙ軸の負方向へ移動し、前記研削砥石は、ワーク径が増加する程、前記Ｘ軸の負方向へ移動し、前記調整砥石は、ワーク径が増加する程、前記Ｙ軸の負方向且つ前記Ｘ軸の正方向へ移動し、それによって、ワークと前記ブレード、前記調整砥石及び前記研削砥石との接点をそれぞれ、接点Ｂ、接点Ｒ及び接点Ｇとし、ワークの中心を中心Ｏとし、且つ、前記中心Ｏを通り前記Ｙ軸と平行な方向に延長する線を接点角度位置基準線Ｓとしたとき、接点角度位置基準線Ｓと線分ＯＢ、線分ＯＲ及び線分ＯＧとの相互のなす角度α、角度β及び角度γが常に一定（α，β，γ＜１８０度）となるように、各スライドの移動量を演算で求めて移動させることによりワーク径の変化に伴う段取り換え作業を行う。

上述した本発明によれば、段取り換え作業に関する能率の低下やコストの増大を低減することができ、また、極めて大きな径のワークを含む様々な大きさのワークに対応することもできる。さらに、ブレード、研削砥石及び調整砥石の移動をサーボモータで行うようにし、各サーボモータの動作量を演算制御することによって、上述したような極めて大きな径のワークを含む様々な大きさのワークに亙って、段取り換え作業を自動化することが可能なる。

なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。

以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

実施の形態１．
まず、図１に、本実施の形態に係るセンタレス研削法を適用するセンタレス研削装置の構成を示す。センタレス研削装置１は、装置設置面３に固定されたベッド５を備えている。

ベッド５の支持面５ａの上部には、研削砥石７、調整砥石９及びブレード１１が設けられている。研削砥石７は、支持面５ａ上に搭載された研削砥石駆動機構１３によって回転可能に支持されている。また、研削砥石７の近傍には、研削砥石ドレス機構１５及び研削砥石スライド機構１７が設けられている。

調整砥石９は、研削砥石７と対向するように設けられており、下部スライド台１９及び上部スライド機構２１を介して支持面５ａ上方に設けられた調整砥石駆動機構２３によって回転可能に支持されている。調整砥石９の近傍には、調整砥石ドレス機構２５が設けられている。また、調整砥石９におけるワーク投入側及び排出側には、案内板２６が設けられている。ワーク投入時及び排出時には、かかる案内板２６にワークを当接支持させながら、研削砥石７と調整砥石９との間に送り込むことによって、ワークと、研削砥石７、調整砥石９及びブレード１１との三接点が適切に位置決めされ、所望の研削結果が実現される。なお、ワーク投入側は、調整砥石９における図１の紙面手前側となっている。

研削砥石７と調整砥石９との間には、ブレード１１が設けられている。ブレード１１は、支持面５ａ上に搭載されたブレードスライド機構２７によって、所定方向にスライド可能に支持されている。

次に、各砥石とブレードに関する移動態様について説明する。図１の紙面は、ワークの回転軸が垂線となる平面であり、当該平面において、便宜上、相互に直交するＹ軸及びＸ軸を設定する。Ｘ軸は、ベッド５の支持面５ａと平行な線であり、必然的にＹ軸は、それと直交する線となる。また、Ｘ軸の正負方向は、研削砥石７及び調整砥石９の相対関係において、研削砥石７に対して調整砥石９の存在する側を正方向とする。Ｙ軸の正負方向は、ブレード１１及びベッド５の相対関係において、ベッド５に対してブレード１１の存在する側を正方向とする。なお、後述の説明から諒解できるように、Ｙ軸及びＸ軸はそれぞれ、その延長方向とその正負方向に意味があり、ＸＹ座標そのものの位置に意味があるものではないため、Ｙ軸及びＸ軸の交差点である原点の位置は特に言及はしない。

上記のような前提において、ブレード１１の移動態様を説明すると、ブレード１１は、ブレードスライド機構２７によって、第１直線１０１すなわちＹ軸に沿ってスライドされるように構成されている。続いて、研削砥石７の移動態様を説明する。研削砥石７は、研削砥石スライド機構１７によって、第２直線１０２すなわちＸ軸に沿ってスライドされるように構成されている。さらに、調整砥石９の移動態様を説明する。下部スライド台１９は図１の紙面においてみて概ね楔状の部分であり、ベッド５の支持面５ａと当接する下面１９ａと、上部スライド機構２１が搭載される上面１９ｂとを備えている。下面１９ａ及び上面１９ｂのなす角度は、角度θ２とする。これによって、調整砥石９は、上部スライド機構２１によって、第２直線１０２すなわちＸ軸と角度θ２で交差する第３直線１０３に沿ってスライドされるように構成されている。

次に、上記のような構成のセンタレス研削装置を用いた、本実施の形態に係るセンタレス研削方法について図２に基づいて説明する。ワークの送り方式としては、スルフィード方式が採用されている。ワークは、案内板２６に案内されて、図２の紙面手前側から、研削砥石７、調整砥石９及びブレード１１の間に投入され、それらの間を通過するように進行し、図２の紙面奥側においてそれらの間から手前側と同様な案内板によって案内されて排出される。このようにして、複数のワークを案内板２６により連続的に投入、通過、排出させることによって、効率よく研削加工を行う。

また、センタレス研削においては、ワークと調整砥石との接点が段取り換え作業によって移動してしまうと、それに追従して案内板の調整が必要になる。同様に、ワークとブレードの接点が移動してもブレードの高さ調整が必要になる。しかしながら、本発明では、以下に説明するように段取り換え作業に伴う各部調整の必要から解放されている。

直径の異なるワークの研削に移行する場合には、次のような態様の段取り換え作業を行う。総括的に示すと、段取り換え作業においては、ブレード１１は、ワーク径が増加する程、第１直線１０１に沿ってＹ軸の負方向へ移動させ、研削砥石７は、ワーク径が増加する程、第２直線１０２に沿ってＸ軸の負方向へ移動させ、調整砥石９は、ワーク径が増加する程、第３直線１０３に沿ってＹ軸の正方向且つＸ軸の正方向へ移動させる。

具体的に示すと、研削対象をワーク２０１からそれよりも大径のワーク２０２へ変更する場合、ブレード１１は、符号１１ａから符号１１ｂへと図２の紙面下方に下降させ、研削砥石７は、符号７ａから符号７ｂへと図２の紙面左側へ移動させ、調整砥石９は、符号９ａから符号９ｂへと図２の紙面右側斜めやや上方に移動させる。また、かかるワーク２０２よりもさらに大径のワーク２０３へ変更する場合、ブレード１１は、符号１１ｂから符号１１ｃへと図２の紙面下方にさらに下降させ、研削砥石７は、符号７ｂから符号７ｃへと図２の紙面左側へさらに移動させ、調整砥石９は、符号９ｂから符号９ｃへと図２の紙面右側斜めやや上方にさらに移動させる。なお、研削対象をより小径のワークへと変更する場合には、ブレード１１、研削砥石７及び調整砥石９をそれぞれ、上記と逆方向へ移動させる。

このような段取り換え作業を行うことにより、ワークの径が変化してもワークの相似的にみて同じ位置が、ブレード１１及び調整砥石９との接点となる。すなわち、図３に示すように、ワークとブレード及び調整砥石との接点をそれぞれ、接点Ｂ及び接点Ｒとし、ワークの中心を中心Ｏとし、且つ、その中心Ｏを通りＹ軸と平行な方向に延長する線を接点角度位置基準線Ｓとしたときに、接点角度位置基準線Ｓと線分ＯＢ及び線分ＯＲとのなす角度α及び角度βが常に一定（α，β＜１８０度）となる。

具体的には、図２において、線分Ｏ１Ｂ１と接点角度位置基準線Ｓとの角度、線分Ｏ２Ｂ２と接点角度位置基準線Ｓとの角度、及び、線分Ｏ３Ｂ３と接点角度位置基準線Ｓとの角度は何れも、角度αで一定となる。また、線分Ｏ１Ｒ１と接点角度位置基準線Ｓとの角度、線分Ｏ２Ｒ２と接点角度位置基準線Ｓとの角度、及び、線分Ｏ３Ｒ３と接点角度位置基準線Ｓとの角度は何れも、角度βで一定となる。つまり、ワークの径が変化しても、接点Ｒは常に第３直線１０３と平行な線上で位置変化し、接点Ｂは常に第１直線１０１と平行な線上で位置変化する。よって、調整砥石９の回転中心からみると、接点Ｒは常に同じ方向に位置し、すなわち、そこに設けられている案内板２６は常に調整砥石９における同じ位置にあればよい。このため、案内板２６は、調整砥石９と一体的に移動できるように固定しておけばよく、従来のように段取り換え作業のたびに案内板の位置や姿勢を調整する作業が不要となり、段取り換え作業に関する能率の低下やコストの増大を低減することができる。また、段取り換え作業の作業時間を短縮することもできる。特に、ブレードなどは大型部品であるため、交換作業が大変であったが、本実施の形態によれば、ブレードなどの大型部品も交換しないで済むこともあり、作業時間短縮の効果は大きい。

また、実際には、上述してきたブレード１１、研削砥石７及び調整砥石９の移動は、対応するそれぞれの駆動機構・スライド機構にサーボモータを設けておき、各サーボモータの動作量を演算制御する。これによって、上述したように様々なワークを研削するにあたり、段取り換え作業を自動化することもできる。

さらに、本実施の形態では、接点Ｂは常に第１直線１０１と平行な線上で位置変化するため、ブレードそのものを交換することなく、ブレードの昇降だけで、極めて大きな径のワークを含む様々な大きさのワークに対応することができる。すなわち、比較形態として、図４に示すように、ブレードの位置は動かさず、調整砥石の位置変更で、径の異なるワークに対応させようとした場合、調整砥石上の接点Ｒの位置は一定にすることはできても、ブレード上の接点Ｂは一定にすることできない。そのため、研削対象のワークの径が一定以上になると、接点Ｂがブレード上にのらなくなるケースが生じる。これに対して、本実施の形態ならば、接点Ｂの位置は常に第１直線１０１と平行な線上で変化するため、必要最小限の厚み（Ｘ軸方向寸法）のブレードで、極めて大きな径のワークを含む様々な大きさのワークに対応することができる。

実施の形態２．
次に、本発明の他の実施の形態に係るセンタレス研削方法を、図５を基に説明する。本実施の形態２は、上記実施の形態１と同様に、ブレード１１は、ワーク径が増加する程、第１直線１０１に沿ってＹ軸の負方向へ移動させ、研削砥石７は、ワーク径が増加する程、第２直線１０２に沿ってＸ軸の負方向へ移動させる。さらに、上記実施の形態１と異なり、調整砥石９は、ワーク径が増加する程、第３直線１０３に沿ってＹ軸の負方向且つＸ軸の正方向へ移動させる。本実施の形態の第３直線１０３は、第２直線１０２すなわちＹ軸と角度θ３で交差する。

具体的に示すと、研削対象をワーク２０１からそれよりも大径のワーク２０２へ変更する場合、ブレード１１は、符号１１ａから符号１１ｂへと図５の紙面下方に下降させ、研削砥石７は、符号７ａから符号７ｂへと図５の紙面左側へ移動させ、調整砥石９は、符号９ａから符号９ｂへと図５の紙面右側斜めやや下方に移動させる。また、かかるワーク２０２よりもさらに大径のワーク２０３へ変更する場合、ブレード１１は、符号１１ｂから符号１１ｃへと図５の紙面下方にさらに下降させ、研削砥石７は、符号７ｂから符号７ｃへと図５の紙面左側へさらに移動させ、調整砥石９は、符号９ｂから符号９ｃへと図５の紙面右側斜めやや下方にさらに移動させる。なお、研削対象をより小径のワークへと変更する場合には、ブレード１１、研削砥石７及び調整砥石９をそれぞれ、上記と逆方向へ移動させる。

このような段取り換え作業を行うことにより、上記実施の形態１と同様に、ワークの径が変化しても、接点角度位置基準線Ｓと線分ＯＢ及び線分ＯＲとのなす角度α及び角度βが常に一定（α，β＜１８０度）となり、本実施の形態２ではそれに加えて、ワークと研削砥石との接点を接点Ｇとしたときに、接点角度位置基準線Ｓと線分ＯＧとのなす角度γまでが常に一定（γ＜１８０度）となる。

よって、まず実施の形態１と同様に、案内板は、調整砥石９と一体的に移動できるように固定しておけばよく、段取り換え作業に関する能率の低下やコストの増大を低減することができる。また、ブレードを昇降可能に構成するだけで、必要最小限の厚みのブレードで、極めて大きな径のワークを含む様々な大きさのワークに対応することもできる。

さらに加えて、本実施の形態２では、上記角度α及び角度βに加え、さらに上記角度γまでが常に一定となるため、中実状（棒状）のワークを研削する場合に、段取り換え作業を介しても真円度を極めて高く維持し続けることができる。なお、リング状の外径方向に撓みやすいワークに関しては、ワーク径の変化に伴い、仕上がり加工精度を維持するための上記角度γと角度βの最適な合成角度が変化する傾向にあり、本実施の形態２は適さない。その場合は、上記実施の形態１において、ワーク径の変化に伴い、角度γと角度βの合成角度も適切に変化し得る角度θ２を設定することで対応することが好適である。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

本発明のセンタレス研削法を実施するセンタレス研削装置の構成例を示す図である。実施の形態１に係るセンタレス研削方法を示す図である。接点角度位置基準線からみたワークの３接点の位置を特定する態様を示す図である。比較形態として、ブレードの位置は動かさず、調整砥石の位置変更で、径の異なるワークに対応させる場合の、図２と同態様の図である。実施の形態２に係るセンタレス研削方法を示す図である。

符号の説明

１センタレス研削装置
７研削砥石
９調整砥石
１１ブレード
１０１第１直線
１０２第２直線
１０３第３直線

Claims

ワークの回転軸が垂線となる平面においてみて、相互に直交するＹ軸及びＸ軸をそれぞれ第１直線及び第２直線とした場合、
前記第１直線に沿ってスライド可能なブレードを用意し、
前記第２直線に沿ってスライド可能な研削砥石を用意し、
前記第２直線と角度θ２で交差する第３直線に沿ってスライド可能な調整砥石を用意し、
段取り換え作業において、
前記ブレードは、ワーク径が増加する程、前記Ｙ軸の負方向へ移動し、
前記研削砥石は、ワーク径が増加する程、前記Ｘ軸の負方向へ移動し、
前記調整砥石は、ワーク径が増加する程、前記Ｙ軸の正方向且つ前記Ｘ軸の正方向へ移動し、
それによって、
ワークと前記ブレード及び前記調整砥石との接点をそれぞれ、接点Ｂ及び接点Ｒとし、ワークの中心を中心Ｏとし、且つ、前記中心Ｏを通り前記Ｙ軸と平行な方向に延長する線を接点角度位置基準線Ｓとしたとき、
接点角度位置基準線Ｓと線分ＯＢ及び線分ＯＲとのなす角度α及び角度βが常に一定（α，β＜１８０度）となるように、ワーク径の変化に伴う段取り換え作業を行うセンタレス研削方法であって、
前記第３直線は、正の傾きを有している、
センタレス研削方法。