JP5432797B2

JP5432797B2 - 芯出し取付け装置及び芯出し取付け方法

Info

Publication number: JP5432797B2
Application number: JP2010077924A
Authority: JP
Inventors: 保雄近藤; 亘一今津
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP2011206892A

Description

本発明は、回転部材を軸部材に対して芯出しを行ないながら取付ける芯出し取付け装置及び芯出し取付け方法に関する。

従来、工具（回転部材）を回転させてワークを加工する加工装置等において、軸部材に取り付けられた工具の芯出しが十分に行われず、工具の回転軸が軸部材の軸心に一致していないと、加工中に振動が生じ、工具の寿命を縮めると共に、加工精度を上げることができない。
従来、回転部材を軸部材に対して芯出しを行いながら取り付ける芯出し取付け装置として、軸部材の先端部と、この先端部を挿入する回転部材の取付け孔との間に、ガイド本体に複数のボールを支持したボールガイドを配置するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この芯出し取付け装置では、軸部材の先端部が回転部材の取付け孔に挿入される際に、ボールガイドの複数のボールが転がりながら弾性変形するので、軸部材の軸心に対する回転部材の回転軸のずれが解消され、回転部材の芯出しが行われる。

特開平８−２４７１４３号公報

しかしながら、ボールガイドの各ボールは、ガイド本体に対し、ボールの径方向に１ｍｍ程度移動可能な状態で支持されているため、ボールガイドの中心軸が鉛直方向に設けられない際には、下部をガイド本体に支持されていないボールがその自重によってガイド本体内で鉛直方向下方に寄ることとなり、ガイド本体とボールが離間し、軸部材とボールガイドの連結時にボールが転がらずに滑りを起こす。また、上記従来の構成では、スプリング力の設定が困難なボールプランジャを利用して、ボールガイドを回転部材の回転軸側に付勢して位置決めしているため、スプリング力が強すぎるときには、ボールガイドが回転部材の回転軸方向に移動しないので、ボールは滑りながら弾性変形を起こす。一方、スプリング力が弱すぎると、軸部材の係合により、ボールガイドが回転部材の回転軸方向に移動し、取付け孔の端面に当接してその移動が規制されると、軸部材の挿嵌によりボールは滑りながら弾性変形を起こす。これらの場合、ボールや、回転部材の取付け孔、軸部材の先端部に傷が生じ、軸部材に対する回転部材の芯出しを高精度に行うことができないおそれがある。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、芯出しを高精度に行うことが可能な芯出し取付け装置及び芯出し取付け方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、軸部材に芯出し用のボールガイドを介して回転部材を取付ける際の芯出し取付け装置であって、前記軸部材の先端部に連結して支承される装着用治具と、前記装着用治具を前記軸部材に締結する締結部材とを備え、前記装着用治具に前記ボールガイドを外嵌した際の当該ボールガイドの外径を、前記回転部材の取付け孔の内径と一致するように寸法設定したことを特徴とする。
上記構成によれば、装着用治具にボールガイドを外嵌した際のボールガイドの外径を、回転部材の取付け孔の内径と一致するように寸法設定したため、装着用治具と回転部材の取付け孔とにボールが狭持されることとなり、装着用治具に外嵌されたボールガイドのボールがボールガイドの径方向に移動することがなく、ボールガイドが回転部材の取付け孔に対し精度良く位置決めされるので、ボールの滑りがなくなりボールが転がりながら弾性変形して、軸部材の軸心に対する回転部材の回転軸のずれを解消できる。

上記構成において、前記軸部材は前記ボールガイドに対し締め代有りに設定され、前記装着用治具は前記ボールガイドに対し締め代無しに設定され、前記装着用治具に前記ボールガイドを外嵌すると共に、当該ボールガイドに前記回転部材の取付け孔を外嵌し、当該回転部材を前記軸部材側に移動することにより前記ボールガイドを前記軸部材に乗り移らせて前記軸部材に前記ボールガイドを介して前記回転部材を取付け可能としてもよい。
上記構成によれば、軸部材はボールガイドに対し締め代有りに設定され、装着用治具はボールガイドに対し締め代無しに設定され、装着用治具にボールガイドを外嵌すると共に、ボールガイドに回転部材の取付け孔を外嵌し、回転部材を軸部材側に移動することによりボールガイドを軸部材に乗り移らせて軸部材にボールガイドを介して回転部材を取付け可能としたため、ボールガイドが回転部材の取付け孔と装着用治具との間で精度良く位置決めされるので、ボールの滑りがなくなりボールが転がりながら弾性変形して、軸部材の軸心に対する回転部材の回転軸のずれを解消できる。

本発明は、軸部材に芯出し用のボールガイドを介して回転部材を取付ける際の芯出し取付け方法であって、前記軸部材の先端部に連結して支承される装着用治具と、前記装着用治具を前記軸部材に締結する締結部材とを準備し、前記装着用治具に前記ボールガイドを外嵌した際の当該ボールガイドの外径を、前記回転部材の取付け孔の内径と一致するように寸法設定し、前記装着用治具に前記ボールガイドを外嵌すると共に、当該ボールガイドに前記回転部材の取付け孔を外嵌し、当該回転部材を前記軸部材側に移動することにより前記ボールガイドを前記軸部材に乗り移らせて前記軸部材に前記ボールガイドを介して前記回転部材を取付けることを特徴とする。
上記構成によれば、装着用治具にボールガイドを外嵌した際のボールガイドの外径を、回転部材の取付け孔の内径と一致するように寸法設定し、装着用治具にボールガイドを外嵌すると共に、ボールガイドに回転部材の取付け孔を外嵌し、回転部材を軸部材側に移動することによりボールガイドを軸部材に乗り移らせて軸部材にボールガイドを介して回転部材を取付けるため、ボールガイドが回転部材の取付け孔と装着用治具との間で精度良く位置決めされるので、ボールの滑りがなくなりボールが転がりながら弾性変形して、軸部材の軸心に対する回転部材の回転軸のずれを解消できる。

本発明によれば、軸部材の先端部に連結して支承される装着用治具と、装着用治具を軸部材に締結する締結部材とを備え、装着用治具にボールガイドを外嵌した際のボールガイドの外径を、回転部材の取付け孔の内径と一致するように寸法設定したため、装着用治具と回転部材の取付け孔とにボールが狭持されることとなり、装着用治具に外嵌されたボールガイドのボールがボールガイドの径方向に移動することがなく、ボールガイドが回転部材の取付け孔に対し精度良く位置決めされるので、ボールの滑りがなくなりボールが転がりながら弾性変形して、軸部材の軸心に対する回転部材の回転軸のずれを解消でき、その結果、軸部材に対する回転部材の芯出しを高精度に行うことができる。

また、軸部材はボールガイドに対し締め代有りに設定され、装着用治具はボールガイドに対し締め代無しに設定され、装着用治具にボールガイドを外嵌すると共に、ボールガイドに回転部材の取付け孔を外嵌し、回転部材を軸部材側に移動することによりボールガイドを軸部材に乗り移らせて軸部材にボールガイドを介して回転部材を取付け可能とすれば、ボールガイドが回転部材の取付け孔と装着用治具との間で精度良く位置決めされるので、ボールの滑りがなくなりボールが転がりながら弾性変形して、軸部材の軸心に対する回転部材の回転軸のずれを解消でき、その結果、軸部材に対する回転部材の芯出しを高精度に行うことができる。

また、軸部材の先端部に連結して支承される装着用治具と、装着用治具を軸部材に締結する締結部材とを準備し、装着用治具にボールガイドを外嵌した際のボールガイドの外径を、回転部材の取付け孔の内径と一致するように寸法設定し、装着用治具にボールガイドを外嵌すると共に、ボールガイドに回転部材の取付け孔を外嵌し、回転部材を軸部材側に移動することによりボールガイドを軸部材に乗り移らせて軸部材にボールガイドを介して回転部材を取付けるため、ボールガイドが回転部材の取付け孔と装着用治具との間で精度良く位置決めされるので、ボールの滑りがなくなりボールが転がりながら弾性変形して、軸部材の軸心に対する回転部材の回転軸のずれを解消でき、その結果、軸部材に対する回転部材の芯出しを高精度に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る芯出し取付け装置を適用した研削システムを示す斜視図である。スピンドルに砥石を取付ける取付け構造を示す断面図である。ボールガイドを介して装着用治具を砥石の取付け孔に挿入した状態を示す断面図である。ボールガイドを介してスピンドルの先端部を砥石の取付け孔に挿入した状態を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る芯出し取付け装置を適用した研削システムを示す斜視図である。なお、以下の説明において、前後左右といった方向は、研削システムを設置した状態でその前面側から見た場合の方向を示している。
研削システム１は、大別して、例えばエンジンバルブ等のワークＷを研削する研削装置１０と、研削したワークＷを冷却するクーラント装置２０と、研削システム１全体を制御する制御装置２１とを備えて構成されている。

研削装置１０は、研削システム１の前面側に固定した研削台１１を備え、この研削台１１上には、前後方向及び左右方向に移動可能なクロススライド１２と、回転自在なスピンドル（軸部材）４０とが前後に設けられている。クロススライド１２は、比較的低重心に構成されており、剛性が確保されている。クロススライド１２には、ワークＷを保持するチャック１３が、クロススライド１２とスピンドル３０との間に固定されている。チャック１３は、クロススライド１２に回転自在に固定されており、図示しない回転駆動源によって回転される。
また、研削装置１０は、ワークＷをチャック１３に搬送するローダハンド１４を備え、このローダハンド１４は、図示しない移動機構によって移動される。

スピンドル３０は、一端に、高速回転してワークＷを研削する略円盤状の砥石（回転部材）５０が取付けられており、他端がベルト１５を介して駆動モータ１６に連結され、駆動モータ１６によって回転駆動されるように構成されている。駆動モータ１６は、この駆動モータ１６の熱がワークＷに影響しないように、研削部から比較的離れた位置である研削台１１の背面に設けられている。クロススライド１２とスピンドル３０及び砥石４０との間であって、チャック１３の下方に位置する研削台１１上は、ワークＷを研削した際に発生した切粉を排出するための切粉ポケット１７となっている。研削台１１は、研削システム１の右側に空間を空けて配置されており、この空間が砥石４０を交換するための作業エリア１８となる。
クーラント装置２０は、研削装置１０の後方に配置されており、研削装置１０のメンテナンススペースを確保するため移動可能に構成されている。
制御装置２１は、研削装置１０の左側に配置されており、前面に操作パネル２２を備えている。

図２は、スピンドル３０に砥石４０を取付ける取付け構造を示す断面図である。
スピンドル３０と砥石４０とは、芯出し取付け装置５０によって、芯出しが行われながら取付けられる。
スピンドル３０は、スピンドル本体３１と、このスピンドル本体３１より小径の先端部３２とを備え、先端部３２側のスピンドル本体３１には、砥石４０を固定するためのフランジ３３が形成されている。フランジ３３には、砥石４０を取付けるための複数（例えば、６本）の取付けボルト２３を螺合する取り付けボルトねじ孔３４が形成されている。
砥石４０の中心には、スピンドル３０の先端部３２を挿入するための取付け孔４１が形成されている。また、砥石４０には、取付けボルトねじ孔３４に対応した位置に、取付けボルト２３を貫通させる取付けボルト貫通孔４２が形成され、取付け孔４１の周囲には、芯出し取付け装置５０を仮留めするとともに、カバー部材２４（図４）を固定するためのねじ２５（図４）を螺合するねじ孔４３が形成されている。

芯出し取付け装置５０は、スピンドル３０に芯出し用のボールガイド５１を介して砥石４０を取付ける装置であり、スピンドル３０の先端部３２に連結される装着用治具５２と、装着用治具５２をスピンドル３０の先端部３２に締結する締結ボルト（締結部材）５３とを備えている。
ボールガイド５１は、装着用治具５２又はスピンドル３０の先端部３２と砥石４０の取付け孔４１との間に配置されるガイド部材であり、円管状のガイド本体５１ａに複数のボール５１ｂが転動自在に支持されて構成されている。ガイド本体５１ａは、外径が砥石４０の取付け孔４１の内径Ｄ１より小さく形成され、内径が装着用治具５２の外径Ｄ２より大きく形成されている。各ボール５１ｂは、ガイド本体５１ａの厚さより大きい径を有する球状に形成されている。この構成により、ボール５１ｂがガイド本体５１ａの外周面及び内周面の両方から突出し、装着用治具５２又はスピンドル３０の先端部３２と砥石４０の取付け孔４１とに当接する。また、各ボール５１ｂは、ガイド本体５１ａに対し、ボール５１ｂの径方向に１ｍｍ程度移動可能な状態で支持されている。ボールガイド５１は、一般に軸受として使用される寸法精度が比較的高い部品である。

装着用治具５２の中心には、締結ボルト５３を貫通させる締結ボルト貫通孔５２ａが形成されている。装着用治具５２は、スピンドル３０の先端部３２に形成された固定孔３６に嵌合されるスピンドル嵌合部５２ｂと、砥石４０の取付け孔４１との間にボールガイド５１を配置させる治具本体５２ｃと、砥石４０の取付け孔４１に嵌合される砥石嵌合部５２ｄと、砥石４０と装着用治具５２とを仮留めする仮留め部５２ｅとを備え、仮留め部５２ｅには、ねじ孔４３に対応した位置に、ねじ２５を貫通させるねじ貫通孔５２ｆが形成されている。
締結ボルト５３は、装着用治具５２の長さより長く形成された軸部５３ａを備え、この軸部５３ａの先端部分に、スピンドル３０の先端部３２に形成された締結ボルト孔３５に螺合されるねじ部５３ｂが形成されている。

装着用治具５２の治具本体５２ｃは、ボールガイド５１に対し締め代無しに設定されている。ここで、締め代無しとは、治具本体５２ｃにボールガイド５１を外嵌した際に、ボール５１ｂがほとんど弾性変形しない状態を言い、本実施の形態では、治具本体５２ｃの外径Ｄ２がボールガイド５１の内径Ｄ３に対し若干量α（例えば、２０μｍ）だけ大きく形成されることを許容する（Ｄ２≦Ｄ３≦Ｄ２＋α）。ここで、ボールガイド５１の内径Ｄ３とは、各ボール５１ｂが、その径方向に移動しておらず、ボール５１ｂの半径方向に５００μｍ（すなわち、径方向に１ｍｍ）程度移動可能な状態での内径を言う。
装着用治具５２の治具本体５２ｃにボールガイド５１を外嵌した際のボールガイド５１の外径Ｄ４は、砥石４０の取付け孔４１の内径Ｄ１と一致するように寸法設定されている。ここで、一致とは、治具本体５２ｃが挿入されたボールガイド５１に取付け孔４１を外嵌した際に、ボール５１ｂがほとんど弾性変形しない状態を言い、本実施の形態では、治具本体５２ｃにボールガイド５１を外嵌した際のボールガイド５１の外径Ｄ４が取付け孔４１の内径Ｄ１に対し若干量β（例えば、２０μｍ）だけ大きくなることを許容する（Ｄ１≦Ｄ４≦Ｄ１＋β）。

スピンドル３０の先端部３２は、ボールガイド５１に対し締め代有りに設定されている。ここで、締め代有りとは、スピンドル３０の先端部３２にボールガイド５１を外嵌した際に、ボール５１ｂが弾性変形するが、滑らずに転がる状態を言い、本実施の形態では、スピンドル３０の先端部３２の外径Ｄ５がボールガイド５１の内径Ｄ３に対し少量γ（例えば、約５００μｍ）だけ大きく形成されている（Ｄ５＝Ｄ３＋γ）。したがって、少量γは、若干量α，βより大きい値に設定される。
なお、若干量α，β及び少量γは、値が小さいため、図２では図示を省略する。

次に、図２〜図４を参照し、スピンドル３０への砥石４０の取付け手順を説明する。
図３はボールガイド５１を介して装着用治具５２を砥石４０の取付け孔４１に挿入した状態を示す断面図であり、図４は、ボールガイド５１を介してスピンドル３０の先端部３２を砥石４０の取付け孔４１に挿入した状態を示す断面図である。
図２に示すように、まず、装着用治具５２の砥石嵌合部５２ｄが砥石４０の取付け孔４１に嵌合するように、装着用治具５２に砥石４０の取付け孔４１を外嵌し、砥石４０と装着用治具５２とをねじ２５で仮留めする。

次いで、砥石４０の取付け孔４１と装着用治具５２の治具本体５２ｃとの間にボールガイド５１を挿入する。このとき、装着用治具５２の治具本体５２ｃがボールガイド５１に対し締め代無しに設定され、治具本体５２ｃにボールガイド５１を外嵌した際のボールガイド５１の外径Ｄ４が砥石４０の取付け孔４１の内径Ｄ１と一致するため、ボールガイド５１の径方向内側へのボール５１ｂの移動が治具本体５２ｃによって規制されるとともに、ボールガイド５１の径方向外側へのボール５１ｂの移動が砥石４０の取付け孔４１によって規制される。すなわち、装着用治具５２の治具本体５２ｃと砥石４０の取付け孔４１とにボール５１ｂが狭持されて、ボールガイド５１の径方向におけるボール５１ｂの移動が規制されることとなる。また、装着用治具５２と砥石４０の取付け孔４１とに狭持されたボール５１ｂは締め代無しの状態（α＋β＝４０μｍ程度の許容量）にあるので、ボール５１ｂが弾性変形せずに滑ることなく転がり、ボールガイド５１が砥石４０の取付け孔４１と装着用治具５２との間で精度良く位置決めされる。
続いて、装着用治具５２のスピンドル嵌合部５２ｂがスピンドル３０の先端部３２に形成された固定孔３６に嵌合するように、スピンドル３０の先端部３２に装着用治具５２を連結させ、スピンドル３０の先端部３２に締結ボルト５３によって装着用治具５２を精度良く締結する。

次に、図３に示すように、砥石４０と装着用治具５２とを仮留めするねじ２５を外した後、砥石４０をスピンドル３０側に移動することにより、ボールガイド５１をスピンドル３０の先端部３２に乗り移らせる。このとき、ボールガイド５１が砥石４０の取付け孔４１と装着用治具５２との間で精度良く位置決めされており、装着用治具５２が締結ボルト５３によってスピンドル３０に精度良く締結されているため、ボールガイド５１のボール５１ｂの滑りがなくなりボール５１ｂが転がり、ボールガイド５１は、装着用治具５２からスピンドル３０の先端部３２に円滑に乗り移ることができる。
スピンドル３０の先端部３２がボールガイド５１に対し締め代有りに設定されているため、複数のボール５１ｂは、スピンドル３０の先端部３２に乗り移ると弾性変形する。これにより、スピンドル３０の軸心Ｃ１に対する砥石４０の回転軸Ｃ２のずれが解消されるので、スピンドル３０に対する砥石４０の芯出しを高精度に行うことができる。

そして、図４に示すように、スピンドル３０のフランジ３３に砥石４０を複数（例えば、６本）の取付けボルト２３で取付けた後、締結ボルト５３を外して装着用治具５２を取り外し、最後に、取付け孔４１を塞ぐ防塵用のカバー部材２４をねじ２５で砥石４０に固定する。
本実施の形態では、スピンドル３０に対する砥石４０の芯出しが高精度に行われ、取付けボルト２３を借締めした状態での芯出しの微調整が不要になるので、砥石４０を短時間で取付けることができる。したがって、砥石４０の交換時間も短縮でき、本実施の形態では、約１０分で砥石４０を交換できる。

また、本実施の形態では、スピンドル３０に砥石４０を取付けた後に、スピンドル３０及び砥石４０から芯出し取付け装置５０、すなわち、装着用治具５２及び締結ボルト５３が取り外されるが、スピンドル３０の先端部３２には締結ボルト５３用の締結ボルト孔３５が形成されているため、この締結ボルト孔３５によって、芯出し取付け装置５０を用いて砥石４０をスピンドル３０に対して芯出しを行いながら取り付けたことが目視できる。
なお、スピンドル３０と砥石４０とは取付けボルト２３によって取付けられており、ボールガイド５１はスピンドル３０に対する砥石４０の芯出しを行うだけであり、軸受としては機能しない。

以上説明したように、本実施の形態によれば、スピンドル３０の先端部３２に連結して支承される装着用治具５２と、装着用治具５２をスピンドル３０に締結する締結ボルト５３とを備え、装着用治具５２にボールガイド５１を外嵌した際のボールガイド５１の外径Ｄ４を、砥石４０の取付け孔４１の内径Ｄ１と一致するように寸法設定する構成とした。この構成により、装着用治具５２と砥石４０の取付け孔４１とにボール５１ｂが狭持されることとなり、装着用治具５２に外嵌されたボールガイド５１のボール５１ｂがボールガイド５１の径方向に移動することがなく、ボールガイド５１が砥石４０の取付け孔４１に対し精度良く位置決めされるので、ボール５１ｂの滑りがなくなりボール５１ｂが転がりながら弾性変形して、スピンドル３０の軸心Ｃ１に対する砥石４０の回転軸Ｃ２のずれを解消でき、その結果、スピンドル３０に対する砥石４０の芯出しを高精度に行うことができる。

また、本実施の形態によれば、スピンドル３０はボールガイド５１に対し締め代有りに設定され、装着用治具５２はボールガイド５１に対し締め代無しに設定され、装着用治具５２にボールガイド５１を外嵌すると共に、ボールガイド５１に砥石４０の取付け孔４１を外嵌し、砥石４０をスピンドル３０側に移動することによりボールガイド５１をスピンドル３０に乗り移らせてスピンドル３０にボールガイド５１を介して砥石４０を取付け可能とする構成とした。この構成により、ボールガイド５１が砥石４０の取付け孔４１と装着用治具５２との間で精度良く位置決めされるので、ボール５１ｂの滑りがなくなりボール５１ｂが転がりながら弾性変形して、スピンドル３０の軸心Ｃ１に対する砥石４０の回転軸Ｃ２のずれを解消でき、その結果、スピンドル３０に対する砥石４０の芯出しを高精度に行うことができる。

但し、上記実施の形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上記実施の形態では、回転部材を砥石４０として説明したが、回転部材はこれに限定されない。

３０スピンドル（軸部材）
３２先端部
４０砥石（回転部材）
４１取付け孔
５０芯出し取付け装置
５１ボールガイド
５２装着用治具
５３締結ボルト（締結部材）
Ｄ１内径
Ｄ４外径

Claims

軸部材に芯出し用のボールガイドを介して回転部材を取付ける際の芯出し取付け装置であって、前記軸部材の先端部に連結して支承される装着用治具と、前記装着用治具を前記軸部材に締結する締結部材とを備え、前記装着用治具に前記ボールガイドを外嵌した際の当該ボールガイドの外径を、前記回転部材の取付け孔の内径と一致するように寸法設定したことを特徴とする芯出し取付け装置。
前記軸部材は前記ボールガイドに対し締め代有りに設定され、前記装着用治具は前記ボールガイドに対し締め代無しに設定され、前記装着用治具に前記ボールガイドを外嵌すると共に、当該ボールガイドに前記回転部材の取付け孔を外嵌し、当該回転部材を前記軸部材側に移動することにより前記ボールガイドを前記軸部材に乗り移らせて前記軸部材に前記ボールガイドを介して前記回転部材を取付け可能としたことを特徴とする請求項１に記載の芯出し取付け装置。
軸部材に芯出し用のボールガイドを介して回転部材を取付ける際の芯出し取付け方法であって、前記軸部材の先端部に連結して支承される装着用治具と、前記装着用治具を前記軸部材に締結する締結部材とを準備し、前記装着用治具に前記ボールガイドを外嵌した際の当該ボールガイドの外径を、前記回転部材の取付け孔の内径と一致するように寸法設定し、前記装着用治具に前記ボールガイドを外嵌すると共に、当該ボールガイドに前記回転部材の取付け孔を外嵌し、当該回転部材を前記軸部材側に移動することにより前記ボールガイドを前記軸部材に乗り移らせて前記軸部材に前記ボールガイドを介して前記回転部材を取付けることを特徴とする芯出し取付け方法。