JP5443212B2

JP5443212B2 - 研削装置

Info

Publication number: JP5443212B2
Application number: JP2010044086A
Authority: JP
Inventors: 誠三高村; 政広福岡; 幸政弘津
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2030-03-01
Also published as: JP2011177827A

Description

本発明は、回転する砥石車をワークに押付けてその内周面又は外周面を加工する研削装置に関するものである。

砥石軸の先端に固定された砥石車を前記砥石車と一体に高速回転させながら筒状ワークの内側に挿入してその内周面を加工する内面研削装置が周知である（特許文献１）。

この装置を用いた研削作業では、ワークの着脱や加工径の測定などの作業を適時行う必要があり、その場合には、砥石車をワークから引き離し、ワークと砥石車との間に作業空間を確保した上で当該作業が行われる。その際、継続的に砥石車を駆動させておくことが好ましい。これは砥石軸の温度変化に伴う加工精度への影響や、停止後、回転速度が安定するまでに要する時間的ロスを排除することにより、加工精度を安定的に保ちかつ連続的に効率良く加工を行うためである。

特開平１０−１５６７１６号公報

このように研削作業以外の期間も砥石車を高速回転させておくには安全性の確保が重要となる。例えば砥石車が高速回転しているにもかかわらずワーク着脱時にその着脱作業者の安全を確保するには、その作業スペースからの砥石車の離間距離を極めて大きくし、当該砥石車と作業者との接触を確実に回避する必要がある。しかし、この場合には、その分広大なスペースが必要となるという弊害がある。

なお、特許文献１には、安全確保のための砥石カバーを備えた研削装置が開示されている。この砥石カバーは、前記砥石車を覆うためのもので、砥石車をその上側から覆うように下向きに開いた形状を有しており、砥石車に被さる位置と砥石車上方に離間する位置とに切換可能となるように水平軸回りに旋回可能に支持され、旋回シリンダによって駆動されるようになっている。

しかし、この砥石カバーは、砥石車の交換直後の試運転の際に、欠陥により砥石車が破損等した場合にワーク等を保護するためのものであり、作業者がワークに近接していることを想定しておらず、そのためワーク着脱や加工径の測定などの作業中の安全確保等には必ずしも適したものではない。すなわち、特許文献１のものは、砥石カバーが砥石車の上側から被さるものであるため、砥石カバーを砥石車に被せた状態でも砥石カバーの下側が広く開放されてしまう。そのため飛散した付着物が外部に漏れることが考えられる。また、主軸（ワーク）の軸線上の位置で砥石カバーが砥石車に被さる構成であるため、主軸と砥石カバーとの間が比較的狭くなり、十分な作業空間を確保することが難しい。さらに、ワークに対して砥石車を移動させるための駆動機構とは別に、砥石カバーを作動させるための専用の駆動機構が必要であるため、装置構成の簡素化や低廉化の観点からも不利である。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、砥石カバーを備える研削装置に関し、より簡単かつ安価な構成で砥石車の付着物等の外部飛散をより確実に防止でき、またワークの着脱や寸法測定などの作業をより広い作業空間を確保しつつ行えるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、周面を有するワークの当該周面を加工する研削装置であって、特定の軸線上にワークを保持するワーク保持手段と、前記軸線と平行な軸回りに回転しながら前記周面と接触することにより当該周面を研削する砥石車及びこれを回転駆動する駆動手段を有する加工ヘッドと、この加工ヘッドを前記軸線と平行な送り方向及びこれと直交する切込み方向に移動させるヘッド移動手段と、前記砥石車を覆うための砥石カバーとを備えており、前記砥石カバーは、前記砥石車の可動領域内であって前記軸線から前記直交する方向に外れる位置に配置されており、前記加工ヘッドの送り方向の移動に伴い前記砥石車がその先端側から挿入されるように前記軸線と平行な方向に開口しかつ挿入された前記砥石車をその全周に亘って径方向外側から覆うとともに先端側から覆うことが可能な形状を有するものである。なお、ここで「全周」とは周方向に砥石カバーの壁部が連続していることを意味する。

この研削装置によれば、砥石カバーにより砥石車をその全周に亘って径方向外側から覆うとともに先端側から覆うことができる。そのため、砥石車の付着物の外部飛散などをより確実に防止できることに加え、砥石車の回転騒音を抑制して作業環境を向上させることが可能になる。しかも、特定位置に配置された砥石カバーに対してその位置に加工ヘッド側を移動させて砥石車を砥石カバーで覆う構成であるため、砥石カバー側を移動させる従来装置のような砥石カバー専用の駆動手段は不要である。その上、ワークが保持される軸線上から外れる位置に砥石カバーが配置されているため、砥石軸を砥石カバーで覆う場合には必然的にワーク保持手段の前方側が開放されることとなり、これによりワークの寸法測定などの作業空間を広く確保することが可能となる。

このような研削装置において、前記加工ヘッドは、前記砥石車が装着される回転軸とこれを支持するヘッド本体とを含み、前記砥石カバー及び前記ヘッド本体の少なくとも一方に、前記砥石カバーに砥石車が挿入された状態で当該砥石カバーとヘッド本体との間に介在してこれらの間をシールするシール部材が固定されているのが好適である。

この構成によれば、砥石車を完全に外部から遮断することが可能となるため、付着物の外部飛散や砥石車の回転騒音をより高度に抑制することが可能となる。

なお、研削装置には、砥石車をドレス（目立て）するためのドレス工具が装備される場合があるが、一般に、ドレス工具は、ワークの軸線から外れる位置であってかつワークの保持位置に比較的近い位置に配置される。他方、砥石カバーも加工の邪魔にならない範囲でできるだけワークに近い位置に配置できる方が加工ヘッドの移動量を抑えることができ作業性の上で都合がよい。従って、ドレス工具との関係で砥石カバーをどのように設けるかが問題となるが、この場合には、前記砥石車の目立てを行うためのドレス用工具とこれを特定位置に配置するためのドレス用工具支持部材とを有しており、このドレス用工具支持部材に前記砥石カバーが固定されている構成とするのが好適である。

この構成によれば、ドレス工具及び砥石カバーの双方をワーク保持手段に保持されるワークの軸線から外れる位置であって当該ワーク保持手段に比較的近い位置に配置することが可能となる。

また、上記の研削装置は、前記砥石車を前記砥石カバー内に位置させるための指令を出力する指令手段と、この指令手段の出力する前記指令を受けて前記砥石車が前記砥石カバー内に位置するように前記加工ヘッドを駆動制御する制御手段とを備えるものであるのが好適である。

この構成によれば、例えば加工位置から砥石カバー内への砥石車の移動を自動化することが可能となり、ワークの寸法測定等の中間作業をより円滑に行うことが可能となる。

以上のような本発明の研削装置によれば、砥石カバーにより砥石車をその全周に亘って径方向外側から覆うとともに先端側から覆うことができるため、砥石車の付着物の外部飛散などをより確実に防止することが可能になる。しかも、特定位置に配置された砥石カバーに対してその位置に加工ヘッド側を移動させて砥石車を砥石カバーで覆う構成であるため、砥石カバー側を移動させる従来装置のような砥石カバー専用の駆動手段は不要であり、また、砥石軸を砥石カバーで覆う場合には必然的にワーク保持手段の前方側が開放されるため、比較的広い作業空間をワーク保持手段の前方側に確保することもできる。

本発明に係る研削装置の一例である内面研削装置を示す平面概略図である。内面研削装置の構成示す図１の要部拡大図（一部断面図）である。砥石カバーに砥石車が挿入された状態を示す図２の要部拡大図（一部断面図）である。砥石カバーの他の構成を示す図であって図３に対応する図である。

本発明の実施の形態について図１〜図３に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る研削装置の一例である内面研削装置であり、円筒状の内周面を有するワーク２０の当該内周面を研削するものである。

この内面研削装置（以下、単に研削装置という）は、ベッド１０を備え、このベッド１０上にワーク駆動装置１２及び工具駆動装置１４が相対向する状態で配設されている。

ワーク駆動装置１２は、主軸台１５を備え、この主軸台１５に図略の主軸がＺ軸方向（図１の左右方向）に延びる状態で回転可能に支持されている。この主軸の後端（図１では左端）には主軸駆動モータ１６が連結され、前端（同図右端）にはワーク２０を把持するチャック１８が設けられている。そして、このワーク２０が前記チャック１８に把持された状態で主軸駆動モータ１６が作動することにより、図略の主軸と一体にワーク２０がその中心軸回りに回転駆動されるようになっている。

工具駆動装置１４は、固定台３０を備え、この固定台３０はベッド１０上に固定されている。固定台３０上には、Ｘ軸テーブル３２が前記主軸と直交するＸ軸方向（図１では上下方向）にスライド可能に支持され、このＸ軸テーブル３２はＸ軸駆動モータ３４及び図略の送りねじ機構によってＸ軸方向にスライド駆動されるようになっている。

Ｘ軸テーブル３２上には、Ｚ軸テーブル３６が前記主軸と平行なＺ軸方向（図１では左右方向）にスライド可能に支持され、このＺ軸テーブル３６はＺ軸駆動モータ３８及び図略の送りねじ機構によってＺ軸方向にスライド駆動されるようになっている。そして、このＺ軸テーブル３６上に加工ヘッド４０が搭載されている。当例では、各軸テーブル３２、３６及び駆動モータ３４、３８等が本発明にかかるヘッド移動手段に相当する。

前記加工ヘッド４０は、前記主軸と同様にＺ軸方向に延びるスピンドル４２と、これを回転可能に支持するヘッド本体部４１と、このヘッド本体部４１に固定されて前記スピンドルの後端（図１では右端）に連結される工具駆動モータ４４と、前記スピンドル４２の先端（同図左端）に固定される砥石軸４６と、この砥石軸４６の先端に固定される砥石車４８とを備えている。砥石車４８は円筒状をなし、加工ヘッド４０の移動に伴いこの砥石車４８が前記ワーク２０の内周面の内側に配置されることにより当該内周面を研削する。

なお、前記ワーク駆動装置１２側には、同図に示すようなアーム５４（本発明のドレス工具支持部材に相当する）を介してドレス用工具５２が支持されている。

アーム５４は、前記ワーク駆動装置１２側から工具駆動装置１４側に延び、かつ、その先端から径方向内側に延びる平面視略Ｌ字状をなし、その先端面に内向きに前記ドレス用工具５２が固定されている。

このドレス用工具５２は、前記砥石車４８の形直しを行うためのもので、周知のドレス用ダイヤモンド等が適用可能されている。このドレス用工具５２は、前記アーム５４に固定されることにより前記チャック１８から工具駆動装置１４側に適度に離れた位置であってかつ前記主軸の軸線からＸ軸方向（図１では上方）に外れた位置に配置されている。

前記アーム５４にはさらに砥石カバー６０が固定されている。この砥石カバー６０は、砥石車４８の駆動を維持した状態でワーク２０の着脱や寸法測定などの作業を行う際に当該砥石車４８を覆うためのものである。この砥石カバー６０は、前記アーム５４に固定されることにより、加工ヘッド４０の移動に伴う砥石車４８の可動範囲内であって前記主軸の軸線からＸ軸方向（図１では上方）に外れた位置に配置されている。当例では、Ｘ軸方向において前記ドレス用工具５２よりもさらに外側の位置に配置されるように前記アーム５４に固定されている。

図２及び図３に示すように、砥石カバー６０は、Ｚ軸方向への加工ヘッド４０の移動に伴い砥石車４８をその先端側から挿入することが可能となるようにＺ軸方向に沿ってワーク駆動装置１２側（主軸側）とは反対側に向かって開口しており、この開口（開口部６３という）を囲む前壁部６２ａと、開口部６３を通じて挿入された砥石車４８をその全周に亘って径方向外側から覆う断面円筒形の周壁部６２ｂと、この周壁部６２ｂの後端部（図２、図３では左端部）に繋がり砥石車４８を先端側から覆う円形の後壁部６２ｃとを備えた有底円筒形の箱状をなす。

砥石カバー６０のうち前記前壁部６２ａにはエラストマ等からなる環状のシール部材６４が固定されており、砥石車４８内が砥石カバー６０内の特定位置まで挿入されると当該砥石カバー６０の前端部（図２、図３では右端部）がヘッド本体部４１に当接してこれらの間がシール部材６４によりシールされるようになっている。なお、このシール部材６４はヘッド本体部４１側に固定されていてもよい。

なお、この研削装置は、前記駆動モータ１６、３４、３８、４４等を駆動制御するＮＣ装置１（本発明に係る制御手段に相当する）を備えており、ワーク２０に対応した所定のＮＣプログラムに従って前記駆動モータ１６、３４、３８、４４等がこのＮＣ装置により統括的に制御されることによりワーク２０の研削加工が行われる。

この研削装置による前記ワーク２０の内周面の研削加工では、まず、主軸の中心軸と加工ヘッド４０のスピンドル４２の中心軸とが合致する状態で主軸及びスピンドル４２が駆動され、これによりワーク２０及び砥石車４８が回転する。そして、加工ヘッド４０がＺ軸方向に沿ってワーク２０側に移動し、図２中に二点鎖線で示すようにワーク２０の内周面の内側に砥石車４８が配置された後、この状態でＸ軸方向に沿って加工ヘッド４０が移動する。つまり、加工ヘッド４０の切込み送りが行われる。これによりワーク２０の内周面に砥石車４８が接触して当該内周面が研削加工される。

なお、研削加工中、砥石車４８（スピンドル４２）の駆動を維持しつつワーク２０の内径測定などの中間作業を行う場合には、加工ヘッド４０を移動させて砥石車４８を砥石カバー６０により覆い、この状態で作業を行う。具体的には、ＮＣ装置１に接続されるコントロールパネル２（本発明の指令手段に相当する）を作業者が操作し、砥石車４８を砥石カバー６０内に移動させるための指令入力を行う。この入力操作を行うと、コントロールパネルからＮＣ装置１に前記指令が出力され、まず、主軸の中心軸と加工ヘッド４０のスピンドル４２の中心軸とがほぼ合致する位置に加工ヘッド４０が一旦戻った後、Ｚ軸方向に沿って加工ヘッド４０がワーク２０から後退する（図２中の矢印（１））。そして、Ｘ軸方向に沿って加工ヘッド４０が砥石カバー６０側に移動し、加工ヘッド４０のスピンドル４２の中心軸が砥石カバー６０のほぼ中心軸上に位置するように加工ヘッド４０が配置された後（図２中の矢印（２））、加工ヘッド４０がＺ軸方向に沿って砥石カバー６０側に移動し、この移動に伴い砥石車４８をその先端側から砥石カバー６０に挿入する（図２中の矢印（３））。この際、図３に示すように、砥石カバー６０の前壁部６２ａにヘッド本体部４１の前端部が当接する位置まで加工ヘッド４０が移動することにより、砥石カバー６０とヘッド本体部４１との間が前記シール部材６４によりシールされる。

そして、さらに作業者がコントロールパネル２を操作することによりワーク駆動装置１２において主軸を停止させ、この状態でワーク２０の内周面の内側にダイヤルゲージ等の測定器具を挿入してその内径測定を行う。この場合、砥石車４８の駆動は継続されているが、上記の通り、砥石カバー６０により砥石車４８が覆われていることによって、作業者が砥石車４８に触れることや砥石車４８の付着物等が外部に飛散することが防止される。また、この状態では、加工ヘッド４０が主軸の軸線上から側方に外れてワーク２０の前方側が開放されるため、作業者はワーク２０の前方側に広い作業空間を確保しつつ作業にあたることができる。

ワーク２０の内径測定後、さらに加工が必要な場合には、コントロールパネル２を操作し、追加工の指令入力を行う。この入力操作を行うと、図２中に示した矢印（１）〜（３）とは逆方向に加工ヘッド４０が移動して砥石車４８が再度ワーク２０の内周面の内側に戻り、研削加工を続行する。他方、加工の必要がない場合には、作業者がそのままワーク２０をチャック１８から取り外し次のワーク２０に交換する。このようなワーク２０の着脱作業についても、内径測定時と同様に、チャック１８の前方側に広い作業空間を確保した状態で、また砥石車４８の飛散等を防止しつつ作業を行うことができる。

以上のように、この研削装置では、砥石カバー６０が有底円筒形状をなしておりその内側に砥石車４８が挿入されることにより、ワーク２０の内径測定等の作業時には、砥石車４８をその全周に亘って径方向外側から覆うとともに先端側から覆った状態で作業を行うことができる。従って、砥石カバーにより砥石車を主に上側からだけ覆う従来装置に比べると、砥石車４８の付着物が外部に飛散すること等をより確実に防止することができる。特に、この研削装置では、砥石カバー６０に砥石車４８を挿入した状態で当該砥石カバー６０とヘッド本体部４１との間をシール可能であるため、砥石車４８を外部から完全に遮断することができる。そのため、砥石車４８の付着物が外部へ飛散すること等を確実に防止できることに加え、砥石車４８の回転騒音を抑制してワーク２０の内径測定等の作業環境を向上させることができる。

しかも、この研削装置では、砥石カバー６０を固定的に配置しておき、各駆動モータ３４、３８により加工ヘッド４０側を移動させることによって砥石車４８を砥石カバー６０内に位置させる構成であるため、従来装置のような砥石カバー専用の駆動手段は不要である。従って、この研削装置では、このような専用の駆動手段が不要となる分、従来装置に比べて研削装置を簡素化及び低廉化することができるという利点もある。

加えて、砥石カバー６０がワーク駆動装置１２の主軸の軸線上から外れた位置に配置されており、砥石車４８が砥石カバー６０内に位置するように加工ヘッド４０（ヘッド本体部４１の中心軸）が移動すると、上述した通り、加工ヘッド４０が前記軸線上から側方に外れて主軸の前方側が開放され、これにより主軸の前方側に広い作業空間が確保される。従って、主軸（チャック１８）の前方側の空間を広く作業空間として用いながらワーク２０の内径測定やワーク着脱等の作業を円滑かつ適切に行うことができるという利点もある。

ところで、上記実施形態の研削装置は、本発明に係る研削装置の実施形態の一例であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、砥石カバー６０に加工液を抜き出すためのダクト等を接続するようにしてもよい。特に、加工ヘッド４０でミスト潤滑を行う場合、即ちエアを供給媒体として潤滑剤をスピンドル４２の軸受部分に供給する場合には、スピンドル４２に沿って外部にエアが吐出されるため、エア抜き用のダクトを接続するのが好適である。但し、より簡易な手段として、例えば図４に示すように、シール部材６４を省略し、砥石カバー６０に砥石車４８が挿入された際に、砥石カバー６０とヘッド本体部４１との間に微小な隙間が設けられるようにしてもよい。

また、この実施形態の研削装置では、ドレス用工具５２を支持するためのアーム５４に砥石カバー６０を固定しているが、勿論、これ以外の場所に固定してもよい。但し、実施形態のようにアーム５４にドレス用工具５２を固定する構成によれば、スペース的な余裕が少ない主軸（チャック１８）の近傍にドレス用工具５２と砥石カバー６０の双方をコンパクトに配置することができるという利点がある。

なお、この実施形態では、ワーク２０の内周面を研削する内面研削装置に本発明が適用された例について説明したが、本発明はワークの外周面を研削する円筒研削装置にも適用可能である。

１２ワーク駆動装置
１４工具駆動装置
１８チャック
２０ワーク
４０加工ヘッド
４２スピンドル
４６砥石軸
４８砥石車
６０砥石カバー

Claims

周面を有するワークの当該周面を加工する研削装置であって、
特定の軸線上にワークを保持するワーク保持手段と、前記軸線と平行な軸回りに回転しながら前記周面と接触することにより当該周面を研削する砥石車及びこれを回転駆動する駆動手段を有する加工ヘッドと、この加工ヘッドを前記軸線と平行な送り方向及びこれと直交する切込み方向に移動させるヘッド移動手段と、前記砥石車を覆うための砥石カバーとを備えており、
前記砥石カバーは、前記砥石車の可動領域内であって前記軸線から前記直交する方向に外れる位置に配置されており、前記加工ヘッドの送り方向の移動に伴い前記砥石車がその先端側から挿入されるように前記軸線と平行な方向に開口しかつ挿入された前記砥石車をその全周に亘って径方向外側から覆うとともに先端側から覆うことが可能な形状を有することを特徴とする研削装置。
請求項１に記載の研削装置において、
前記加工ヘッドは、前記砥石車が装着される回転軸とこれを支持するヘッド本体とを含み、前記砥石カバー及び前記ヘッド本体の少なくとも一方に、前記砥石カバーに砥石車が挿入された状態で当該砥石カバーとヘッド本体との間に介在してこれらの間をシールするシール部材が固定されていることを特徴とする研削装置。
請求項１又は２に記載の研削装置において、
前記砥石車の目立てを行うためのドレス用工具とこれを特定位置に配置するためのドレス用工具支持部材とを有しており、このドレス用工具支持部材に前記砥石カバーが固定されていることを特徴とする研削装置。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の研削装置において、
前記砥石車を前記砥石カバー内に位置させるための指令を出力する指令手段と、この指令手段の出力する前記指令を受けて前記砥石車が前記砥石カバー内に位置するように前記加工ヘッドを駆動制御する制御手段とを備えることを特徴とする研削装置。