JP6316729B2 - 球面研削装置およびそれを用いた球面研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、凹球面状の被研削面を研削するのに好適に用いられる球面研削装置、および球面研削装置を用いた球面研削方法に関する。

一般に、油圧モータ、油圧ポンプ等の液圧回転機を構成するロータには、弁板が摺接する弁板摺接面が設けられ、この弁板摺接面は凹球面状を有している。このような凹球面状の弁板被研削面は、円筒状のカップ砥石や円板状のホイール砥石等の研削工具を用いた研削装置によって研削加工される。

球面研削装置は、凹球面状の被研削面を有するワークを回転させるワーク主軸と、研削工具を回転させる工具主軸と、ワーク主軸と工具主軸とを互いに接近、離間させる移動機構とを備えている。そして、ワーク主軸によって回転するワークの被研削面に、研削工具を回転させて接触させることにより、ワークの被研削面を凹球面状に研削することができる（引用文献１参照）。

一方、凸球面状の研削面を有する研削工具を用いて凹球面状の被研削面を研削するカーブジェネレータ方式の球面研削装置が知られている。このカーブジェネレータ方式の球面研削装置は、通常、ワーク主軸の回転軸線と研削工具の回転軸線とを上，下方向で一致させ、ワーク主軸を水平面上で凹球面状の被研削面の曲率に対応する角度に傾斜させた状態で、研削工具をワークの被研削面に接触させることにより研削加工を行う。

特開２００５−３１９５５４号公報

しかし、カーブジェネレータ方式の研削装置を用いて荒引き研削加工を行う場合には、研削工具の研削面に粒度が大きな砥粒が用いられるため、研削加工によって大量の研削粉が発生する。このため、ワークの被研削面に対する研削工具の接触面積が大きくなる場合には、研削粉によって研削工具（砥石）が目詰りを生じてしまい、ワークの被研削面を研削するときの作業性が低下してしまうという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、ワークの被研削面と研削工具との接触面積を低減することにより研削工具の目詰りを抑制し、研削作業の作業性を高めることができるようにした球面研削装置およびそれを用いた球面研削方法を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため本発明による球面研削装置は、基台と、前記基台上に固定して設けられた固定台座と、前記固定台座に対してＸ軸方向と該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向とからなる水平面上を揺動可能に設けられた揺動テーブルと、前記揺動テーブルにワーク架台を介して前記水平面上で回転可能に支持され、凹球面状の被研削面を有するワークを回転させるワーク主軸と、前記基台上に前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動可能に設けられた可動台座と、前記可動台座に上，下方向であるＺ軸方向に移動可能に設けられた工具架台と、前記工具架台を介して前記Ｘ軸方向に沿って回転可能に支持され、前記ワークの被研削面を研削する研削工具を回転させる工具主軸と、前記揺動テーブルにより前記ワーク主軸の回転軸線を前記工具主軸の回転軸線である前記Ｘ軸方向に対して前記水平面上で角度θだけ傾斜させた状態で、前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して前記Ｚ軸方向に偏心させる工具昇降機構とを備え、前記工具昇降機構は、前記可動台座と前記工具架台との間に設けられ前記水平面に対して斜めに傾斜した傾斜面を有する楔部材と、前記可動台座と前記工具架台との間で前記楔部材を抜差しすることにより前記楔部材の前記傾斜面に沿わせて前記工具架台を前記Ｚ軸方向に移動させる油圧シリンダとにより構成される。

本発明による球面研削方法は、基台と、前記基台上に固定して設けられた固定台座と、前記固定台座に対してＸ軸方向と該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向とからなる水平面上を揺動可能に設けられた揺動テーブルと、前記揺動テーブルにワーク架台を介して前記水平面上で回転可能に支持され、凹球面状の被研削面を有するワークを回転させるワーク主軸と、前記基台上に前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動可能に設けられた可動台座と、前記可動台座に上，下方向であるＺ軸方向に移動可能に設けられた工具架台と、前記工具架台を介して前記Ｘ軸方向に沿って回転可能に支持され、前記ワークの被研削面を研削する研削工具を回転させる工具主軸と、前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して前記Ｚ軸方向に偏心させる工具昇降機構とを備え、前記工具昇降機構は、前記可動台座と前記工具架台との間に設けられ前記水平面に対して斜めに傾斜した傾斜面を有する楔部材と、前記可動台座と前記工具架台との間で前記楔部材を抜差しすることにより前記楔部材の前記傾斜面に沿わせて前記工具架台を前記Ｚ軸方向に移動させる油圧シリンダとにより構成してなる球面研削装置を用いたもので、前記揺動テーブルにより前記ワーク主軸の回転軸線を前記工具主軸の回転軸線である前記Ｘ軸方向に対して前記水平面上で角度θだけ傾斜させる準備工程と、前記工具昇降機構により前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して上，下方向である前記Ｚ軸方向に偏心させた状態で前記研削工具により前記ワークの被研削面を研削する研削工程とを含んでなる。

本発明によれば、揺動テーブルにより、ワーク主軸の回転軸線を工具主軸の回転軸線に対して水平面上で傾斜させると共に、工具昇降機構により、工具主軸の回転軸線をワーク主軸の回転軸線に対して上，下方向に偏心させた状態で、研削工具をワークの被研削面に接触させることにより、被研削面を研削することができる。

この場合、工具主軸の回転軸線とワーク主軸の回転軸線とを上，下方向で一致させる場合に比較して、工具主軸の回転軸線をワーク主軸の回転軸線に対して上，下方向に偏心させた分、研削工具とワークの被研削面との接触面積を減少させることができる。この結果、研削加工に伴う研削粉の発生量を抑え、研削粉による研削工具の目詰りを抑制することができるので、ワークの被研削面を研削するときの作業性を高めることができる。

本発明の実施の形態による球面研削装置を示す正面図である。 球面研削装置を上方からみた平面図である。 ワークとしてのロータを備えた油圧ポンプを示す断面図である。 ロータを単体で示す一部破断の正面図である。 研削工具としてのカップ砥石を単体で示す斜視図である。 ロータの被研削面とカップ砥石の研削面とが接触した状態を示す拡大図である。 本発明の実施の形態による球面研削方法の準備工程を示す正面図である。 球面研削方法の準備工程を示す平面図である。 球面研削方法の研削工程を示す正面図である。 球面研削方法の研削工程を示す平面図である。 研削工程においてワーク主軸の回転軸線に対して工具主軸の回転軸線を偏心させた状態を示す斜視図である。 研削工程においてロータの被研削面にカップ砥石の研削面を接触させた状態を示す斜視図である。 研削工程におけるカップ砥石とロータの被研削面との接触面積を示す図１２中の矢示XIII−XIII方向からみた断面図である。 ワーク主軸の回転軸線と工具主軸の回転軸線とを一致させた場合のカップ砥石とロータの被研削面との接触面積を示す図１３と同様な断面図である。 球面研削方法の仕上げ研削工程を示す平面図である。 球面研削方法の仕上げ研削工程を示す正面図である。 仕上げ研削工程においてワーク主軸の回転軸線と工具主軸の回転軸線とを一致させた状態を示す斜視図である。 仕上げ研削工程においてロータの被研削面にカップ砥石の研削面を接触させた状態を示す斜視図である。 球面研削装置の参考例を示す正面図である。

以下、本発明に係る球面研削装置の実施の形態について、液圧回転機に用いられるロータを研削する場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

球面研削装置１は、後述するロータ（ワーク）２２の被研削面２２Ｄを、後述するカップ砥石（研削工具）２３を用いて凹球面状に研削するもので、カップ砥石２３の研削面２３Ａが、ロータ２２の被研削面２２Ｄと等しい曲率半径を有する凸球面状に形成された、カーブジェネレータ方式の球面研削装置によって構成されている。

球面研削装置１はベースとなる基台２を有し、基台２上には、後述する固定台座３と可動台座９が設けられている。ここで、基台２は、図２に示す平面視において、後述する工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１をＸ軸方向とし、このＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向としたときに、Ｘ軸方向が長手方向となった長方形状をなしている。

固定台座３は、Ｘ軸方向の一側に位置して基台２上に固定して設けられている。固定台座３は、基台２の上面から上方に立上がり、固定台座３の上端には後述の揺動テーブル４が設けられている。

揺動テーブル４は、固定台座３の上端に設けられている。揺動テーブル４は、例えば四角形の平板からなり、固定台座３に対し、Ｘ軸方向とＹ軸方向とからなる水平面上を揺動可能となっている。ここで、揺動テーブル４には操作ハンドル５が設けられ、この操作ハンドル５を回転させることにより、揺動テーブル４は、後述のワーク主軸６と共に固定台座３上を矢示Ａ方向に揺動する。

ワーク主軸６は、ワーク架台７を介して揺動テーブル４上に設けられ、ワークとしてのロータ２２を回転させるものである。ワーク主軸６は、例えば円筒体からなり、揺動テーブル４に取付けられたワーク架台７を介して水平面上で回転軸線Ｏ２−Ｏ２を中心として回転可能に支持されている。

ここで、ワーク主軸６のうちワーク架台７から後述の工具主軸１４側に突出した端部には、チャック６Ａが設けられ、このチャック６Ａによってロータ２２の外周面が把持される。ワーク架台７にはワーク主軸モータ８が設けられ、このワーク主軸モータ８を回転させることにより、ロータ２２を把持したワーク主軸６が回転する。

可動台座９は、基台２上にＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に設けられ、後述の工具架台１５が載置されるものである。ここで、可動台座９と基台２との間には、基台２上をＸ軸方向に延在するＸ軸レール１０と、基台２上をＹ軸方向に延在し、Ｘ軸レール１０に沿ってＸ軸方向に移動可能となったＹ軸レール１１とが設けられている。

固定台座３の近傍には、Ｘ軸移動モータ１２が設けられている。このＸ軸移動モータ１２を作動させることにより、Ｙ軸レール１１が、可動台座９と共にＸ軸方向に移動する。また、可動台座９にはＹ軸移動モータ１３が設けられている。このＹ軸移動モータ１３を作動させることにより、可動台座９は、後述の工具架台１５、工具昇降機構１７等と共にＹ軸方向に移動する。従って、可動台座９は、Ｘ軸移動モータ１２、Ｙ軸移動モータ１３を作動させることにより、水平面上をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、固定台座３に対して接近、離間するものである。

一方、可動台座９の上面は載置面９Ａとなり、この載置面９Ａ上に後述の工具架台１５が載置される。また、可動台座９のうち固定台座３と対向する部位には、載置面９Ａから上方に立上る立上り壁９Ｂが設けられている。この立上り壁９Ｂは、後述する油圧シリンダ１９の伸縮時に、工具架台１５が可動台座９に対してＸ軸方向に移動するのを規制するものである。

工具主軸１４は、工具架台１５を介して可動台座９上に設けられ、研削工具としてのカップ砥石２３を回転させるものである。工具主軸１４は、例えば円筒体からなり、可動台座９上に載置された工具架台１５を介してＸ軸方向に沿って回転軸線Ｏ１−Ｏ１を中心として回転可能に支持されている。工具主軸１４のうち工具架台１５からワーク主軸６に向けて突出した端部には、カップ砥石２３が取付けられている。工具架台１５には工具主軸モータ１６が取付けられ、この工具主軸モータ１６を回転させることにより、カップ砥石２３が取付けられた工具主軸１４が回転する。

ここで、工具架台１５の下端には、工具主軸モータ１６の取付面から可動台座９に向けて斜め下向きに傾斜した架台側傾斜面１５Ａが設けられている。この架台側傾斜面１５Ａは、後述する楔部材１８の傾斜面１８Ｃに当接する構成となっている。

次に、本実施の形態に用いられる工具昇降機構１７について説明する。

工具昇降機構１７は、可動台座９と工具架台１５との間に設けられている。この工具昇降機構１７は、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向であるＺ軸方向に偏心させるものである。ここで、工具昇降機構１７は、可動台座９の載置面９Ａと工具架台１５との間に設けられた楔部材１８と、この楔部材１８を可動台座９と工具架台１５との間で抜差しする油圧シリンダ１９とにより構成されている。

楔部材１８は、三角形状または台形状の断面形状を有するブロック体からなり、Ｚ軸方向（上，下方向）に延びるシリンダ取付面１８Ａと、シリンダ取付面１８Ａの下端からＸ軸方向（水平方向）に延びる下面１８Ｂと、シリンダ取付面１８Ａの上端から下面１８Ｂに向け水平面に対して斜め下向きに傾斜した傾斜面１８Ｃとを備えている。

油圧シリンダ１９は、シリンダブラケット２０を介して可動台座９に取付けられたチューブ１９Ａと、該チューブ１９Ａ内に摺動可能に設けられたピストン（図示せず）と、基端がピストンに接続され先端がチューブ１９Ａの外部に突出したロッド１９Ｂとにより構成されている。

楔部材１８の下面１８Ｂは、可動台座９の載置面９Ａに摺動可能に当接し、楔部材１８の傾斜面１８Ｃは、可動台座９上に載置された工具架台１５の架台側傾斜面１５Ａに摺動可能に当接している。さらに、楔部材１８のシリンダ取付面１８Ａには、油圧シリンダ１９のロッド１９Ｂが取付けられている。

従って、油圧シリンダ１９のロッド１９Ｂを伸縮させ、楔部材１８を可動台座９と工具架台１５との間で抜差しすることにより、楔部材１８の傾斜面１８Ｃは、工具架台１５の架台側傾斜面１５Ａに当接しつつＸ軸方向に移動する。このとき、工具架台１５は、可動台座９に設けられた立上り壁９Ｂに当接することによりＸ軸方向への移動が規制されるので、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿ってＺ軸方向（上，下方向）に移動する（図９参照）。

この結果、工具架台１５に支持された工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対してＺ軸方向に偏心させることができる。この場合、工具架台１５は、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿って上，下方向に移動（昇降）するので、油圧シリンダ１９のストロークに関わらず、傾斜面１８Ｃの傾斜角度によって工具架台１５のＺ軸方向への移動量を細かく調整することができる構成となっている。

次に、球面研削装置１によって研削加工されるワークとしてのロータについて説明する。

図３は可変容量型の液圧回転機２１を示し、この液圧回転機２１は、ケーシング２１Ａ、回転軸２１Ｂ、センタシャフト２１Ｃ、複数のピストン２１Ｄ、弁板２１Ｅ、傾転機構２１Ｆおよびロータ２２等によって構成されている。

ロータ２２は、全体として円筒状に形成され、中心部にセンタシャフト挿通孔２２Ａが形成されると共に、センタシャフト挿通孔２２Ａの周囲にピストン２１Ｄが挿通される複数のシリンダ２２Ｂが形成されている。また、ロータ２２の軸方向の端面には、凸球面状をなす弁板２１Ｅが摺接する弁板摺接面２２Ｃが形成されている。

ここで、ロータ２２は鋳造によって形成され、ロータ２２の弁板摺接面２２Ｃは、球面研削装置１によって研削される前段階では、凹球面状の被研削面２２Ｄとなっている。このため、ロータ２２は、球面研削装置１のワーク主軸６に設けられたチャック６Ａによって外周面が把持され、ワーク主軸６によって回転する。この状態で、ロータ２２の被研削面２２Ｄに研削加工を施すことにより、表面仕上げされた凹球面状の弁板摺接面２２Ｃが形成される。

次に、ロータ２２の被研削面２２Ｄを研削する研削工具としてのカップ砥石について説明する。

図５は研削工具としてのカップ砥石２３を示している。カップ砥石２３は、全体として円筒状に形成され、球面研削装置１の工具主軸１４に取付けられるものである。カップ砥石２３の軸方向の一端側は、砥粒によって覆われた環状の研削面２３Ａとなり、この研削面２３Ａは、凹球面状をなすロータ２２の被研削面２２Ｄと等しい曲率半径を有する凸球面状に形成されている。また、カップ砥石２３の研削面２３Ａには、周方向に離間して複数のスリット２３Ｂが放射状に設けられている。各スリット２３Ｂは、研削面２３Ａの表面を溝状に切欠くことにより形成され、研削加工によって生じた研削粉を研削面２３Ａから排出するものである。

そして、図６および図１０に示すように、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２を、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１であるＸ軸方向に対し、ロータ２２の被研削面２２Ｄの曲率半径に対応する角度θだけＹ軸方向に傾斜させた状態で、カップ砥石２３の研削面２３Ａをロータ２２の被研削面２２Ｄに接触させる。これにより、カップ砥石２３の研削面２３Ａによってロータ２２の被研削面２２Ｄに対する研削加工を行うことができる。

本実施の形態による球面研削装置１は上述の如き構成を有するもので、次に、球面研削装置１を用いてロータ２２の被研削面２２Ｄを研削する方法について説明する。

まず、図１および図２に示すように、工具主軸１４にカップ砥石２３を取付けると共に、ワーク主軸６のチャック６Ａによってロータ２２の外周面を把持し、ロータ２２の被研削面２２Ｄとカップ砥石２３の研削面２３Ａとを対面させる。このとき、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１はＸ軸方向に延び、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２もＸ軸方向に延びている。

次に、図７および図８に示すように、揺動テーブル４の操作ハンドル５を操作し、揺動テーブル４を固定台座３に対して揺動させる。これにより、ワーク架台７を介して揺動テーブル４上に設けられたワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２を、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１であるＸ軸方向に対し、ロータ２２の被研削面２２Ｄの曲率半径に対応する角度θだけＹ軸方向に傾斜させることができる（準備工程）。

次に、図９および図１０に示すように、工具昇降機構１７の油圧シリンダ１９を伸長させ、楔部材１８を、可動台座９の載置面９Ａと工具架台１５の架台側傾斜面１５Ａとの間に差込む。このとき、工具架台１５は、可動台座９に設けられた立上り壁９Ｂに当接することにより、固定台座３側（Ｘ軸方向）への移動が規制されるので、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿って上方に移動する。

これにより、工具架台１５に支持された工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向であるＺ軸方向に、偏心量Ｈだけ偏心させることができる（図１１参照）。この場合、工具架台１５は、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿って上方に移動するので、油圧シリンダ１９のストロークに関わらず、工具架台１５のＺ軸方向への移動量を細かく調整することができ、上述した偏心量Ｈを正確に設定することができる。

このように、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対してＺ軸方向に偏心量Ｈだけ偏心させた状態で、ワーク主軸６と工具主軸１４とを互いに逆方向に回転させつつ、可動台座９をＸ軸方向に移動させる。これにより、図１２に示すように、ロータ２２の被研削面２２Ｄにカップ砥石２３の研削面２３Ａが接触し、被研削面２２Ｄに対する研削加工が行われる（研削工程）。

なお、ロータ２２の被研削面２２Ｄとカップ砥石２３の研削面２３Ａとの接触面には、冷却液（クーラント）が常に供給され、研削加工時の摩擦熱を低減することができるようになっている。

ここで、ロータ２２の被研削面２２Ｄに対する研削加工は、通常、砥粒の大きな砥石を用いた荒引き研削加工と、砥粒の小さな砥石を用いて荒引き研削加工の後に行われる仕上げ研削加工とからなり、上述の研削工程は荒引き研削加工に対応している。荒引き研削加工では、カップ砥石２３の研削面２３Ａを形成する砥粒の粒度が大きく、多量の研削粉が発生するため、この研削粉によって研削面２３Ａが目詰まりする虞れがある。

これに対し、本実施の形態による研削方向では、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、工具主軸１４の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して水平面上で角度θだけ傾斜させ、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対してＺ軸方向に偏心量Ｈだけ偏心させた状態で、ロータ２２の被研削面２２Ｄに対する研削加工を行うようにしている。

これにより、カップ砥石２３の環状の研削面２３Ａのうち、ロータ２２の被研削面２２Ｄに接触する接触面積２３Ａ１を、図１３中にハッチングを付して示す範囲、即ち、円周のほぼ１／４の範囲に縮小することができる。

一方、図１４に示す比較例のように、例えば工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とをＺ軸方向で一致させた状態で、ロータ２２の被研削面２２Ｄに対する研削加工を行った場合には、カップ砥石２３の研削面２３Ａのうち、ロータ２２の被研削面２２Ｄに接触する接触面積２３Ａ２は、図１４中にハッチングを付して示す範囲、即ち、円周の１／２以上の範囲に拡大してしまう。

このように、本実施の形態では、研削工程においてロータ２２の被研削面２２Ｄとカップ砥石２３の研削面２３Ａとの接触面積２３Ａ１を縮小することができるので、研削加工に伴う研削粉の発生を抑えることができる。この結果、カップ砥石２３の研削面２３Ａが、研削粉によって目詰りするのを抑制することができ、カップ砥石２３を用いてロータ２２の被研削面２２Ｄを研削（荒引き研削加工）するときの作業性を高めることができる。

次に、上述の荒引き研削加工を行った後には、図１５および図１６に示すように、ロータ２２の被研削面２２Ｄを弁板摺接面２２Ｃに仕上げるための仕上げ研削加工を行う。

この仕上げ研削加工を行う場合には、可動台座９を移動させて工具主軸１４のカップ砥石２３をロータ２２から離間させ、工具主軸１４に対し、仕上げ用研削工具としての仕上げ用カップ砥石２４を取付ける。この仕上げ用カップ砥石２４は、カップ砥石２３と同一の外形形状を有するものの、カップ砥石２３よりも粒度が小さい砥粒を用いて研削面２４Ａが形成され、ロータ２２の被研削面２２Ｄの表面を仕上げ研削することにより、弁板摺接面２２Ｃとして仕上げるものである。

工具主軸１４に仕上げ用カップ砥石２４を取付けた後には、工具昇降機構１７の油圧シリンダ１９を縮小させ、楔部材１８を、可動台座９の載置面９Ａと工具架台１５の架台側傾斜面１５Ａとの間からシリンダブラケット２０側に抜取る。これにより、工具架台１５は、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿って下方に移動し、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とをＺ軸方向で一致させることができる。

このようにして、図１６に示すように、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２を水平面上で工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１に対して角度θだけ傾斜させ、図１５に示すように、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とをＺ軸方向で一致させた状態で、仕上げ用カップ砥石２４の研削面２４Ａを、ロータ２２の被研削面２２Ｄに接触させることにより、被研削面２２Ｄに対する仕上げ研削が行われる（仕上げ研削工程）。

ここで、図１７および図１８に示すように、仕上げ研削工程の場合、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とをＺ軸方向で一致させる。このため、仕上げ用カップ砥石２４の環状の研削面２４Ａは、円周の１／２以上の範囲がロータ２２の被研削面２２Ｄに接触するようになる（図１４参照）。

しかし、仕上げ用カップ砥石２４の研削面２４Ａは、粒度の小さい砥粒によって形成されるので、研削面２４Ａとロータ２２の被研削面２２Ｄとの接触面積が大きくなったとしても、仕上げ研削に伴う研削粉の発生量は少なく、仕上げ用カップ砥石２４の研削面２４Ａの目詰りが生じ難い。従って、研削面２４Ａとロータ２２の被研削面２２Ｄとの接触面積を大きくして仕上げ研削を行うことにより、仕上げ用カップ砥石２４を用いてロータ２２の被研削面２２Ｄを弁板摺接面２２Ｃへと仕上げ研削するときの作業性を高めることができる。

かくして、本実施の形態による球面研削装置１は、揺動テーブル４により、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２を、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１に対して水平面上で角度θだけ傾斜させると共に、工具昇降機構１７により、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１を、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向に偏心量Ｈだけ偏心させることができる。この状態で、カップ砥石２３の研削面２３Ａを、ロータ２２の被研削面２２Ｄに接触させることにより、被研削面２２Ｄを研削することができる。

従って、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とを上，下方向で一致させる場合に比較して、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１をワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向に偏心させた分、カップ砥石２３の研削面２３Ａとロータ２２の被研削面２２Ｄとの接触面積２３Ａ１を減少させることができる。この結果、研削加工に伴う研削粉の発生量を抑え、研削粉によってカップ砥石２３の研削面２３Ａが目詰りするのを抑制することができるので、ロータ２２の被研削面２２Ｄを研削するときの作業性を高めることができる。

しかも、本実施の形態による球面研削装置１は、工具昇降機構１７を、可動台座９と工具架台１５との間に設けられ水平面に対して斜めに傾斜した傾斜面１８Ｃを有する楔部材１８と、可動台座９と工具架台１５との間で楔部材１８を抜差しすることにより楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿わせて工具架台１５をＺ軸方向に移動させる油圧シリンダ１９とにより構成している。

これにより、油圧シリンダ１９が、可動台座９と工具架台１５との間で楔部材１８を抜差しすることにより、工具架台１５を楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿わせ、可動台座９に対して昇降させることができる。この場合、工具架台１５は、楔部材１８の傾斜面１８Ｃに沿って上，下方向に移動するので、傾斜面１８Ｃの傾斜角度によって工具架台１５の上，下方向への移動量を細かく調整することができる。この結果、ロータ２２の被研削面２２Ｄに対するカップ砥石２３の接触面積２３Ａ１を細かく調整することができ、カップ砥石２３の研削面２３Ａが目詰りするのを抑えることができる。

さらに、球面研削装置１を用いた球面研削方法は、揺動テーブル４により、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２を、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１であるＸ軸方向に対してＹ軸方向に傾斜させる準備工程と、工具昇降機構１７により、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１をワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向であるＺ軸方向に偏心させた状態で、カップ砥石２３によりロータ２２の被研削面２２Ｄを研削する研削工程とを含んでなる。

これにより、準備工程において、ワーク主軸６の回転軸線Ｏ２―Ｏ２を水平面上で工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１に対して傾斜させ、研削工程において、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１をワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２に対して上，下方向に偏心させることにより、カップ砥石２３の研削面２３Ａとロータ２２の被研削面２２Ｄとの接触面積２３Ａ１を減少させることができる。この結果、研削加工に伴う研削粉の発生量を抑え、研削粉による研削工具の目詰りを抑制することができるので、ロータ２２の被研削面２２Ｄを研削するときの作業性を高めることができる。

しかも、本実施の形態による球面研削方法は、研削工程の後に、工具昇降機構１７により工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とを上，下方向であるＺ軸方向で一致させた状態で、工具主軸１４に取付けた仕上げ用カップ砥石２４によりロータ２２の被研削面２２Ｄを仕上げ研削する仕上げ研削工程を含んでなる。

この場合、仕上げ用カップ砥石２４は、研削面２４Ａを形成する砥粒の粒度が小さいため、研削加工に伴う研削粉の発生量が少なく、研削面２４Ａの目詰りが生じ難い。このため、仕上げ研削工程において、工具主軸１４の回転軸線Ｏ１−Ｏ１とワーク主軸６の回転軸線Ｏ２−Ｏ２とを上，下方向で一致させ、ロータ２２の被研削面２２Ｄと仕上げ用カップ砥石２４の研削面２４Ａとの接触面積を大きく保つことにより、仕上げ研削の作業性を高めることができる。

なお、上述した実施の形態では、球面研削装置１の工具昇降機構１７を、可動台座９と工具架台１５との間に設けられた傾斜面１８Ｃを有する楔部材１８と、可動台座９と工具架台１５との間で楔部材１８を抜差しする油圧シリンダ１９とにより構成した場合を例示している。

しかし、例えば図１９に示す参考例のように、可動台座２５と工具架台１５との間に設けられた油圧シリンダ２６によって工具昇降機構を構成してもよい。

即ち、可動台座２５は、工具架台１５が載置される載置面２５Ａと、この載置面２５Ａの周縁部から工具架台１５を取囲んで上方に突出する周壁２５Ｂとを有している。油圧シリンダ２６は、可動台座２５の載置面２５Ａ上に取付けられたチューブ２６Ａと、該チューブ２６Ａ内に摺動可能に設けられたピストン（図示せず）と、基端がピストンに接続され先端がチューブ２６Ａから上方に突出して工具架台１５に取付けられたロッド２６Ｂとからなっている。

油圧シリンダ２６は、ロッド２６Ｂの伸縮動作に応じて、工具架台１５を可動台座２５に対してＺ軸方向（上，下方向）に移動させることができる。従って、可動台座２５と工具架台１５との間に油圧シリンダ２６を設けるだけの簡単な構成によって、工具昇降機構を形成することができる。

また、上述した実施の形態では、凹球面状の被研削面を有するワークとして、液圧回転機２１の構成部品であるロータ２２を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、凹球面状の被研削面を有する種々のワークを研削するのに広く適用することができる。

１ 球面研削装置
２ 基台
３ 固定台座
４ 揺動テーブル
６ ワーク主軸
７ ワーク架台
９，２５ 可動台座
１４ 工具主軸
１５ 工具架台
１７ 工具昇降機構
１８ 楔部材
１８Ｃ 傾斜面
１９ 油圧シリンダ
２２ ロータ（ワーク）
２２Ｄ 被研削面
２３ カップ砥石
２４ 仕上げ用カップ砥石
２６ 油圧シリンダ（工具昇降機構）

Claims (3)

1. 基台と、
   前記基台上に固定して設けられた固定台座と、
   前記固定台座に対してＸ軸方向と該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向とからなる水平面上を揺動可能に設けられた揺動テーブルと、
   前記揺動テーブルにワーク架台を介して前記水平面上で回転可能に支持され、凹球面状の被研削面を有するワークを回転させるワーク主軸と、
   前記基台上に前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動可能に設けられた可動台座と、
   前記可動台座に上，下方向であるＺ軸方向に移動可能に設けられた工具架台と、
   前記工具架台を介して前記Ｘ軸方向に沿って回転可能に支持され、前記ワークの被研削面を研削する研削工具を回転させる工具主軸と、
   前記揺動テーブルにより前記ワーク主軸の回転軸線を前記工具主軸の回転軸線である前記Ｘ軸方向に対して前記水平面上で角度θだけ傾斜させた状態で、前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して前記Ｚ軸方向に偏心させる工具昇降機構とを備え、
   前記工具昇降機構は、前記可動台座と前記工具架台との間に設けられ前記水平面に対して斜めに傾斜した傾斜面を有する楔部材と、前記可動台座と前記工具架台との間で前記楔部材を抜差しすることにより前記楔部材の前記傾斜面に沿わせて前記工具架台を前記Ｚ軸方向に移動させる油圧シリンダとにより構成してなる球面研削装置。
2. 基台と、前記基台上に固定して設けられた固定台座と、前記固定台座に対してＸ軸方向と該Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向とからなる水平面上を揺動可能に設けられた揺動テーブルと、前記揺動テーブルにワーク架台を介して前記水平面上で回転可能に支持され、凹球面状の被研削面を有するワークを回転させるワーク主軸と、前記基台上に前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動可能に設けられた可動台座と、前記可動台座に上，下方向であるＺ軸方向に移動可能に設けられた工具架台と、前記工具架台を介して前記Ｘ軸方向に沿って回転可能に支持され、前記ワークの被研削面を研削する研削工具を回転させる工具主軸と、前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して前記Ｚ軸方向に偏心させる工具昇降機構とを備え、前記工具昇降機構は、前記可動台座と前記工具架台との間に設けられ前記水平面に対して斜めに傾斜した傾斜面を有する楔部材と、前記可動台座と前記工具架台との間で前記楔部材を抜差しすることにより前記楔部材の前記傾斜面に沿わせて前記工具架台を前記Ｚ軸方向に移動させる油圧シリンダとにより構成してなる球面研削装置を用いた球面研削方法であって、
   前記揺動テーブルにより前記ワーク主軸の回転軸線を前記工具主軸の回転軸線である前記Ｘ軸方向に対して前記水平面上で角度θだけ傾斜させる準備工程と、
   前記工具昇降機構により前記工具主軸の回転軸線を前記ワーク主軸の回転軸線に対して上，下方向である前記Ｚ軸方向に偏心させた状態で前記研削工具により前記ワークの被研削面を研削する研削工程とを含んでなる球面研削方法。
3. 前記研削工程の後に、前記工具昇降機構により前記工具主軸の回転軸線と前記ワーク主軸の回転軸線とを上，下方向である前記Ｚ軸方向で一致させた状態で、前記工具主軸に取付けた仕上げ用研削工具により前記ワークの被研削面を仕上げ研削する仕上げ研削工程を含んでなる請求項２に記載の球面研削方法。

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