JP6135288B2 - 研削盤 - Google Patents

Description

この発明はツルーイング装置を備えた研削盤に関する。

従来、砥石（円盤状の回転砥石）をＸ方向及びＺ方向へ移動制御してワークを研削する研削盤において、砥石の加工面をツルーイングするために、例えば、特許文献１に開示されているように、ツルーイング装置を備えた研削盤が知られている。
特許文献１に開示された研削盤においては、砥石とツルアとはそれぞれ独立した駆動装置によって回転駆動される。すなわち、砥石は砥石駆動モータによって回転駆動され、ツルアはツルア駆動モータによって回転駆動される。
そして、ツルーイングにおける砥石の表面粗さ（切込量）を調整するために、砥石とツルアとの回転速度をそれぞれ独立して制御し、これら砥石とツルアとの周速度比を変更している。

特開２０１０−２５３６２３号公報

ところで、前記した従来の研削盤においては、砥石とツルアとをそれぞれ独立して回転制御するために、砥石駆動モータとツルア駆動モータとが必要となると共に、これら砥石駆動モータとツルア駆動モータとを駆動制御しなければならず、構造や制御が複雑化する。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、ツルーイング装置の構造を簡単化することができる研削盤を提供することである。

前記課題を解決するために、この発明の第１の発明に係る研削盤は、Ｘ方向及びＺ方向へ移動制御されワークを研削する砥石と、所定位置に配設されて前記砥石の加工面をツルーイングするツルーイング装置とを備え、前記ツルーイング装置は、支持体に対し、Ｘ方向押付け機構によってＸ方向へ押し付けられた状態でＸ方向へ移動可能に配設された可動台と、前記可動台に対し、Ｚ方向の軸線を中心として回転可能に配設され、前記Ｘ方向押付け機構の押付け力で前記砥石に接触して追従回転されることで前記砥石の加工面をツルーイングするツルアと、前記Ｘ方向押付け機構の押付け力を制御する制御手段とを備え、前記ツルアは、前記砥石の加工面をツルーイングする際、前記Ｘ方向押付け機構により設定された押付け力で前記砥石に押し付けられる。
また、前記ツルアは、前記可動台に対し、Ｚ方向へ移動可能に配設されており、前記可動台には、Ｚ方向ガイドバーが架設されており、前記Ｚ方向ガイドバーには、Ｚ方向スライド体が回り止めされた状態でＺ方向へスライド移動可能に配設されており、前記Ｚ方向スライド体には、前記ツルアと一体でＺ方向の軸線を中心に回転されるツルア軸を軸線回りに回転可能に支持するツルア軸ホルダが一体に設けられており、前記砥石がＸ方向に移動して前記砥石の加工面が前記ツルアに接触する際、前記ツルアのＺ方向中心が前記砥石の加工面のＺ方向中心と一致するように、前記ツルア、前記ツルア軸ホルダ、及び前記Ｚ方向スライド体が、前記可動台の前記Ｚ方向ガイドバーに対してＺ軸方向に移動可能であることを特徴とする。

第１の発明によると、砥石をツルーイングする際、砥石がツルアの前方のツルーイング開始位置まで移動されたところで、砥石がツルアに接触するツルーイング位置までＸ方向へ前進（移動）される。
この際、ツルアは、Ｘ方向押付け機構によって設定された押付力で砥石に押し付けられ、砥石の回転に追従してツルアが回転される。これによって、砥石をツルーイングすることができる。このため、ツルアを回転駆動する専用のモータ等の駆動機構が不要となり、ツルーイング装置の構造を簡単化することができる。
また、第１の発明によると、砥石がツルアに接触するツルーイング位置までＸ方向へ前進（移動）される際、砥石軸の熱変位の分だけ砥石がＺ方向へ変位している場合には、砥石のツルーイング位置への前進動作に伴って、砥石に接触しながらツルアが、可動台に対し、Ｚ方向へ変位（移動）する。このため、ツルーイングする前に、砥石の熱変位を検出する手間を省くことができ、この分だけ砥石のツルーイング時間を短縮することができる。

この発明の第２の発明に係る研削盤は、第１の発明に係る研削盤であって、前記Ｘ方向押付け機構は、前記砥石に対する前記ツルアの押付力が調整可能に構成されていることを特徴とする。

第２の発明によると、Ｘ方向押付け機構によるツルアの砥石に対する押付力が調整可能であり、押付力を大きく調整したり、小さく調整することで、ツルアの回転速度が変化する。
これによって、砥石とツルアとの周速度比を変更することで、砥石の表面粗さを調整することができる。
例えば、ツルアの砥石に対する押付力を大きく調整すると、砥石の周速度とほぼ同速度でツルアが追従回転し、砥石とツルアとの周速度比が大きくなる。これによって、砥石の表面粗さを大きくツルーイングすることができる。
これとは逆に、ツルアの砥石に対する押付力を小さく調整すると、砥石とツルアとの間の滑り量が大きくなり、砥石とツルアとの周速度比が小さくなる。これによって、砥石の表面粗さを小さくツルーイングすることができる。

この発明の第３の発明に係る研削盤は、第１の発明、又は第２の発明に係る研削盤であって、前記ツルアは、前記可動台に対し、Ｚ方向戻しばねによってＺ方向中立位置に戻される構成にしてあることを特徴とする。

第３の発明によると、可動台に対しツルアがＺ方向戻しばねによってＺ方向中立位置に戻されるため、ツルアがＺ方向片側寄りに配置されることがない。
これによって、砥石がツルアに接触するツルーイング位置までＸ方向へ前進（移動）される際、砥石軸の熱変位の分だけ砥石がＺ方向へ変位している場合には、砥石のツルーイング位置への前進動作に伴って、砥石に接触不良なくツルアが接触してＺ方向へ変位（移動）する。
この結果、砥石の加工面（砥石面）をツルーイング不良なく良好にツルーイングすることができる。
すなわち、ツルアがＺ方向中立位置に配設されることなく、Ｚ方向片側寄りに配置されると、砥石がツルアから外れることが想定され、ツルーイング不良となる可能性があるが、このような不具合を抑制することができる。

この発明の実施例１に係る研削盤を示す平面図である。 同じく研削盤を示す側面図である。 同じく研削盤のツルーイング装置を示す平面図である。 同じくツルーイング装置のツルアの前方位置まで砥石がＺ方向へ移動された状態を示す説明図である。 同じくツルアに砥石が接触するツルーイング位置までＸ方向へ前進された状態を示す説明図である。 ツルーイングの処理手順を示すフローチャートである。

この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。

この発明の実施例１に係る研削盤を図面にしたがって説明する。
図１と図２に示すように、砥石３２をＸ方向及びＺ方向へ移動制御してワークＷを研削する研削盤において、平面形状で矩形に形成された基台１０上の略中央部には、Ｚ方向に延びる一対のＺ方向ガイドレール１１にスライド案内されるＺ方向スライドテーブル１２が配設されている。
Ｚ方向スライドテーブル１２は、制御手段（ＮＣ制御装置等）によって作動制御されるＺ方向駆動モータ１４を駆動源とするＺ方向送りねじ１３の回転動作によってＺ方向へスライドされる。
また、Ｚ方向駆動モータ１４には、Ｚ方向スライドテーブル１２のＺ方向位置を確認するために、Ｚ方向駆動モータ１４の出力軸の回転角度を検出してその検出信号を制御手段に送るエンコーダ等のＺ方向位置検出手段１５が設けられている。

Ｚ方向スライドテーブル１２上には、Ｘ方向に延びる一対のＸ方向ガイドレール２１にスライド案内されるＸ方向スライドテーブル（砥石スライドテーブル）２２が配設されている。
Ｘ方向スライドテーブル２２は、制御手段（図示しない）によって作動制御されるＸ方向駆動モータ２４を駆動源とするＸ方向送りねじ２３の回転動作によってＸ方向へスライドされる。
また、Ｘ方向駆動モータ２４には、Ｘ方向スライドテーブル２２のＸ方向位置を確認するために、Ｘ方向駆動モータ２４の出力軸の回転角度を検出してその検出信号を制御手段に送るエンコーダ等のＸ方向位置検出手段２５が設けられている。

Ｘ方向スライドテーブル２２上には、砥石駆動モータ２６と砥石軸ホルダ３０とがそれぞれ配設されており、砥石駆動モータ２６の出力軸には駆動プーリ２７が設けられる。
一方、砥石軸ホルダ３０に回転可能に支持されかつ一端部に円盤状の砥石３２が設けられる砥石軸（Ｚ方向の軸線と平行するＺ方向軸線Ｌ１上に配設される）３１の他端には、従動プーリ２８が設けられている。そして、駆動プーリ２７と従動プーリ２８との間にはベルト２９が張設され、これによって、砥石駆動モータ２６の出力軸のトルクがベルト２９を介して砥石軸３１に伝達される。

基台１０上には、軸状のワークＷをＺ方向の中心軸線回りに回転させながら設定位置に保持する第１主軸装置４０と第２主軸装置５０とがＺ方向の軸線に平行するＺ方向軸線Ｌ２上に配設されている。
第１主軸装置４０は、基台１０上に固定された主軸台４１と、主軸台４１に対しＺ方向軸線Ｌ２上に往復動可能な主軸ハウジング４２と、この主軸ハウジング４２内でＺ方向軸線Ｌ２回りに回転可能に支持された主軸４３とを備え、主軸４３の先端にはワークＷの一方の端面の中心部を支持するセンタ部材４４が設けられている。
また、主軸４３は、制御手段によって作動制御される主軸モータ（図示しない）を駆動源として任意の角速度で任意の角度まで回転制御される。
また、第２主軸装置５０においても、第１主軸装置４０と同様にして、主軸台５１、主軸ハウジング５２、主軸５３及びセンタ部材５４を備えて構成されている。

ツルーイング装置６０は、図３に示すように、第１主軸装置４０の主軸ハウジング４２（この発明の支持体に相当する）に対し、Ｘ方向押付け機構６２によってＸ方向へ押し付けられた状態でＸ方向へ移動可能に配設された可動台７０と、この可動台７０に対し、Ｚ方向の軸線に平行するＺ方向軸線Ｌ３を中心として回転可能に配設されて砥石３２の加工面をツルーイングする円盤状のツルア７７と、を備えている。

この実施例１において、図３に示すように、可動台７０は、Ｚ方向の基部７１と、この基部７１の両側部から直角状をなして突出された対向する両側壁部７２とを有してほぼＵ字状に形成されている。そして、可動台７０の両側壁部７２から張り出された張出部７２ａと、支持体としての主軸ハウジング４２との間には、Ｘ方向押付け機構６２としての単数又は複数のエアーシリンダ、油圧シリンダ等のＸ方向押付けシリンダ６３が配設されている。
Ｘ方向押付けシリンダ６３は、図示しない圧力調整弁（電磁弁）を介して流体供給源に接続されている。また、圧力調整弁（電磁弁）は、制御手段によって制御される。そして、可動台７０は、Ｘ方向押付けシリンダ６３によって所望とする押付力でＸ方向へ押し付けられる。

図３に示すように、可動台７０の両側壁部７２の間には、複数（又は単数でもよい）のＺ方向ガイドバー７３が架設されており、これらＺ方向ガイドバー７３には、Ｚ方向スライド体７４が、回り止めされた状態でＺ方向へスライド移動可能に配設されている。
また、可動台７０の両側壁部７２と、Ｚ方向スライド体７４との間には、Ｚ方向戻しばね９０がそれぞれ介在されており、これらＺ方向戻しばね９０によって、Ｚ方向スライド体７４がＺ方向中立位置に配設される。
Ｚ方向スライド体７４には、ツルア軸ホルダ７５が一体に設けられている。このツルア軸ホルダ７５には、Ｚ方向の軸線に平行するＺ方向軸線Ｌ３上に中心軸線を有するツルア軸７６が回転可能に支持されており、このツルア軸７６の軸端部には、ツルア軸７６と一体をなして回転されるツルア７７が配設されている。
ツルア７７は、軸方向断面の外周面が凹湾曲面（又は凹円弧面）７７ａに形成されている。
また、ツルア７７の側方にはツルア回転検出手段７８が配設されている。
また、可動台７０と、支持体としての主軸ハウジング４２との間には、可動台７０のＸ方向の変位量を検出するＸ方向変位検出手段９５が配設されている。

次に、図６に示すフローチャートを用いて、制御手段による処理手順の例を説明する。制御手段は、ツルーイングの実行が指示された場合や、予め設定されたツルーイングタイミングとなった場合等に、図６に示す処理を実行する。
ステップＳ１０にて制御手段は、砥石３２の回転駆動を開始してステップＳ２０に進む。なお、ツルア７７は回転自在に支持されており、駆動源となるモータ等を有していないおらず、回転する砥石３２が接触することで追従回転する。

ステップＳ２０にて制御手段は、砥石３２に対するツルア７７の位置がツルーイング開始位置となるように、ツルア７７に対する砥石３２の位置を、Ｚ方向駆動モータ１４及びＸ方向駆動モータ２４を作動制御し、これによって、ツルア７７に対する砥石３２の位置を設定位置（ツルーイング開始位置）まで移動させる。そして、ツルア７７と砥石３２を対向させ、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０にて制御手段は、ツルア７７の押付力を制御し、ステップＳ４０に進む。この実施例１において、ツルア７７の押付力の制御用としてＸ方向押付けシリンダ６３を用いている。この場合、所望する押付力となるように、Ｘ方向押付けシリンダ６３に対する圧力調整弁を制御してＸ方向押付けシリンダ６３による押付力を調整する。
なお、押付力を大きくするほど、スリップ量が減り、ツルア７７の追従回転の回転速度が大きくなる。すなわち、ツルア７７の押付力を調整することで、ツルア７７の追従回転の回転速度を調整することが可能であり、砥石３２とツルア７７との周速度比が変わり、ツルーイング後の砥石３２の表面粗さを調整することができる。

ステップＳ４０にて制御手段は、砥石３２をツルア７７に向けてＸ方向へ前進させ、可動台７０に回転可能（回転自在）に支持されたツルア７７の回転が停止していた状態から回転し始めた際の砥石３２の座標と、ツルア７７側に設けられたＸ方向変位検出手段９５からの検出信号を取り込み、ステップＳ５０に進む。
なお、ツルア７７にはツルア回転検出手段７８が設けられており、制御手段は、ツルア回転検出手段７８からの検出信号を取り込んで、ツルア７７の回転が停止していた状態から回転し始めたタイミングを検出することができる。このタイミングが、砥石３２とツルア７７が接触したタイミングである。そして当該タイミングにて、制御手段は、Ｘ方向スライドテーブル２２の位置を検出するＸ方向位置検出手段２５からの検出信号に基づいて砥石３２の座標（この場合、Ｘ座標）を検出することが可能であり、Ｘ方向変位検出手段９５からの検出信号に基づいて、ツルア７７のＸ方向の位置を検出することが可能である。

ステップＳ５０にて制御手段は、ツルア７７が回転し始めたときの砥石３２の位置（座標）から、所定切込量だけ砥石３２を切込ませる（この場合、Ｘ方向に移動させる）ツルーイングを実行（開始）して、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０にて制御手段は、ツルーイング開始時（ツルアが回転し始めたとき）のツルア７７のＸ方向の位置（ステップＳ４０にて記憶）と、Ｘ方向変位検出手段９５を用いて検出した現在のツルア７７のＸ方向の位置と、ツルーイング開始時（ツルア７７が回転し始めたとき）の砥石３２のＸ方向の座標（ステップＳ５０にて記憶）と、Ｘ方向位置検出手段２５にて検出した現在の砥石３２のＸ方向の座標と、に基づいて、所定切込量分、ツルーイングしたか否かを判定する。所定切込量に達していると判定した場合（Ｙｅｓ）はツルーイングが終了したと判定してステップＳ７０に進み、所定切込量に達していないと判定した場合（Ｎｏ）はツルーイングがまだ終了していないと判定してステップＳ５０に戻る。
ステップＳ７０に進んだ場合、制御手段は、ツルア７７に対して砥石３２を移動させ、砥石３２を原位置に移動するとともに、ツルア７７の押付力の制御を停止し、ツルーイング処理を終了する。

前記したように、この実施例１においては、砥石３２をツルーイングする際、砥石３２がツルア７７の前方のツルーイング開始位置まで移動されたところで、砥石３２がツルア７７に接触するツルーイング位置までＸ方向へ前進（移動）される。
この際、ツルア７７は、Ｘ方向押付け機構６２としてのＸ方向押付けシリンダ６３によって設定された押付力で砥石３２に押し付けられる。このため、砥石３２の回転に追従してツルア７７が回転される。これによって、砥石３２をツルーイングすることができるため、ツルア７７を回転駆動する専用のモータ等の駆動機構が不要となり、構造を簡単化することができる。

また、この実施例１において、Ｘ方向押付け機構６２としてのＸ方向押付けシリンダ６３は、砥石３２に対するツルア７７の押付力が調整可能に構成されている。すなわち、Ｘ方向押付けシリンダ６３は、流体供給源に接続される圧力調整弁（電磁弁）が制御手段によって制御されることで、砥石３２に対するツルア７７の押付力が調整できる。
そして、押付力を大きく調整したり、小さく調整することで、砥石３２に追従回転するツルア７７の回転速度が変化する。
これによって、砥石３２とツルア７７との周速度比を変更することで、砥石３２の表面粗さを調整することができる。
例えば、ツルア７７の砥石３２に対する押付力を大きく調整すると、砥石３２の周速度とほぼ同速度でツルア７７が追従回転し、砥石３２とツルア７７との周速度比が大きくなる。これによって、砥石３２の表面粗さを大きくツルーイングすることができる。
これとは逆に、ツルア７７の砥石３２に対する押付力を小さく調整すると、砥石３２とツルア７７との間の滑り量が大きくなり、砥石３２とツルア７７との周速度比が小さくなる。これによって、砥石３２の表面粗さを小さくツルーイングすることができる。

また、この実施例１において、砥石３２がツルア７７に接触するツルーイング位置までＸ方向へ前進（移動）される際、砥石軸３１の熱変位の分だけ砥石３２がＺ方向へ変位している場合（ツルア７７の外周の凹湾曲面７７ａの中心が砥石３２の中心からＺ方向へ若干ずれている場合）には、砥石３２のツルーイング位置への前進動作に伴って、砥石３２に接触しながらツルア７７の外周の凹湾曲面７７ａの中心が砥石３２の中心と一致するように、可動台７０に対し、ツルア７７、ツルア軸ホルダ７５及びＺ方向スライド体７４が、Ｚ方向ガイドバー７３に沿ってＺ軸方向へ移動する。このため、ツルーイングする前に、砥石３２に熱変位がある場合においても砥石３２を良好にツルーイングすることができる。

また、この実施例１において、可動台７０に対し、ツルア７７がＺ方向戻しばね９０によってＺ方向中立位置に戻されるため、ツルア７７がＺ方向の片側寄りに配置されることがない。
これによって、砥石３２がツルア７７に接触するツルーイング位置までＸ方向へ前進（移動）される際、砥石軸３１の熱変位の分だけ砥石３２がＺ方向へ変位している場合には、砥石３２のツルーイング位置への前進動作に伴って、砥石３２に接触不良なくツルア７７が接触してＺ方向へ変位（移動）する。
この結果、砥石３２の加工面（砥石面）をツルーイング不良なく良好にツルーイングすることができる。
すなわち、ツルア７７がＺ方向中立位置に配設されることなく、Ｚ方向の片側寄りに配置されると、砥石３２がツルア７７の外周の凹湾曲面７７ａから外れることが想定され、ツルーイング不良となる可能性があるが、このような不具合を抑制することができる。

なお、この発明は前記実施例１に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することができる。
例えば、前記実施例１においては、可動台７０の両側壁部７２と、Ｚ方向スライド体７４との間に、Ｚ方向戻しばね９０がそれぞれ介在される場合を例示したが、Ｚ方向戻しばね９０は必ずしも設けなくてもこの発明を実施することができる。

１２ Ｚ方向スライドテーブル
２２ Ｘ方向スライドテーブル
２５ Ｘ方向位置検出手段
３０ 砥石軸ホルダ
３１ 砥石軸
３２ 砥石
４２ 主軸ハウジング（支持体）
６０ ツルーイング装置
６２ Ｘ方向押付け機構
６３ Ｘ方向押付けシリンダ
７０ 可動台
７４ Ｚ方向スライド体
７５ ツルア軸ホルダ
７７ ツルア
９５ Ｘ方向変位検出手段

Claims (3)

1. Ｘ方向及びＺ方向へ移動制御されワークを研削する砥石と、所定位置に配設されて前記砥石の加工面をツルーイングするツルーイング装置とを備え、
   前記ツルーイング装置は、支持体に対し、Ｘ方向押付け機構によってＸ方向へ押し付けられた状態でＸ方向へ移動可能に配設された可動台と、
   前記可動台に対し、Ｚ方向の軸線を中心として回転可能に配設され、前記Ｘ方向押付け機構の押付け力で前記砥石に接触して追従回転されることで前記砥石の加工面をツルーイングするツルアと、
   前記Ｘ方向押付け機構の押付け力を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記ツルアは、前記砥石の加工面をツルーイングする際、前記Ｘ方向押付け機構により設定された押付け力で前記砥石に押し付けられ、
   前記ツルアは、前記可動台に対し、Ｚ方向へ移動可能に配設されており、
   前記可動台には、Ｚ方向ガイドバーが架設されており、
   前記Ｚ方向ガイドバーには、Ｚ方向スライド体が回り止めされた状態でＺ方向へスライド移動可能に配設されており、
   前記Ｚ方向スライド体には、前記ツルアと一体でＺ方向の軸線を中心に回転されるツルア軸を軸線回りに回転可能に支持するツルア軸ホルダが一体に設けられており、
   前記砥石がＸ方向に移動して前記砥石の加工面が前記ツルアに接触する際、前記ツルアのＺ方向中心が前記砥石の加工面のＺ方向中心と一致するように、前記ツルア、前記ツルア軸ホルダ、及び前記Ｚ方向スライド体が、前記可動台の前記Ｚ方向ガイドバーに対してＺ軸方向に移動可能であることを特徴とする研削盤。
2. 請求項１に記載の研削盤であって、
   前記Ｘ方向押付け機構は、前記砥石に対する前記ツルアの押付け力が調整可能に構成されていることを特徴とする研削盤。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の研削盤であって、
   前記ツルアは、前記可動台に対し、Ｚ方向戻しばねによってＺ方向中立位置に戻される構成にしてあることを特徴とする研削盤。