JP6945719B2 - 磁気シュー式の円筒研削盤に用いられる被加工物用主軸ならびに磁気シュー式の円筒研削盤 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物を研削中に位置保持しかつ回転させることができる、磁気シュー式の円筒研削盤に用いられる被加工物用主軸に関する。

被加工物の円筒研削時には、回転している研削砥石が被加工物の外側の周面に作用する間、被加工物を、外側の周面に作用するジョーまたは磁気シューによって位置保持して、主軸によって回転させることができる。

リング状の被加工物を狭い誤差で廉価に研削するという要求が常に存在している。

本発明の課題は、リング状の被加工物の廉価な研削が高い精度で可能となる手段を提供することである。

この課題の解決は、本発明によれば、請求項１の特徴を有する被加工物用主軸によって行われる。本発明の好適な構成は、それぞれ単独でまたは組み合わせて本発明の態様を成すことができる複数の従属請求項および以下の説明に記載してある。

本発明によれば、被加工物を回転させるための主軸と、被加工物を保持するための保持装置であって、この保持装置に被加工物を緊締するために、磁気シューとして形成された保持シューを有する保持装置と、主軸に対する保持装置の軸線方向の間隔を変えるために、主軸と保持装置とに連結された液圧式の磁心ストローク装置とを備えた、磁気シュー式の円筒研削盤に用いられる被加工物用主軸が提案される。

液圧式の磁心ストローク装置によって、保持装置を軸線方向で引き込んだり押し出したりすることができるのに対して、主軸は軸線方向で運動不能のままにすることができる。これによって、例えば、研削すべき被加工物を、自動化して、例えば旋回アームおよび／または位置マンドレルによって軸線方向で主軸および保持装置の前方に位置決めし、引き続き、液圧式の磁心ストローク装置によって保持装置を押し出して、被加工物を磁気的に位置保持することが可能となる。その後、場合により、保持装置を幾分か引き込んで被加工物を取り付け、この被加工物を軸線方向で保持装置の前方に位置決めした工具から離れる方向に運動させることができる。これによって、被加工物用主軸と工具との衝突を回避することができる。特に、工具および／または被加工物の望ましくない当接を回避するために、工具は被加工物用主軸の軸線方向に対して垂直な平面内で運動させ、軸線方向で走行させてはならないことが可能となる。これによって、被加工物の自動化された供給を簡略化すると共により廉価に行うことができる。

さらに、保持装置が、面取りされた当付け面でもって被加工物に作用し、液圧式の磁心ストローク装置により達成される軸線方向の相対運動によって、被加工物を保持装置に自動的にセンタリングすることが可能となる。この場合には、被加工物を保持装置の前方に位置決めした工具に保持装置を支持することができるので、被加工物を保持装置に押し被せることができる。これによって、センタリング誤差を最小にすることができるので、特に円筒研削時に、リング状の被加工物において不変の材料厚さを達成することができる。特に、被加工物においては、この被加工物が、リングボディから軸線方向に突出した舌片を有することを許容することができる。保持装置の軸線方向の変位によって、軸線方向に突出したフィンガが、舌片の傍らを通過してリングボディに作用することができるため、被加工物の、舌片と反対の側に向けられた端面の平面研削時に、被加工物の軸線方向のリング幅に関して極めて高い精度を達成することができる。これによって、舌片の端面に設けられる、リング幅を測定するための基準点を回避することができるため、舌片の軸線方向の長さにおける誤差が、軸線方向のリング幅の精度に影響を与えないようになっている。これによって、製造精度が高められている。液圧式の磁心ストローク装置により軸線方向に変位可能な保持装置によって、被加工物の自動化された供給をより廉価に行うことができると共に被加工物の仕上げ加工時の精度を高めることができるので、リング状の被加工物の廉価な研削が高い精度で可能となる。

特に、保持装置が、リング状の被加工物に半径方向内側から接触するように構成されている。これによって、保持装置を、例えば円錐台の一部である面取りされた周面でもってリング状の被加工物の内径に作用させることが可能となる。保持装置の、液圧式の磁心ストローク装置により可能となる軸線方向のずれによって、被加工物を、保持装置に当接させることなく、軸線方向で保持装置の前方に位置決めすることができる。この保持装置は、軸線方向の押出し後にリング状の被加工物内に入り込むことができ、この被加工物を保持装置に自動的にセンタリングする。この場合には、リング状の被加工物を、特に保持装置の面取りされた周面に押し被せることができる。リング状の被加工物は、半径方向外側からではなく、半径方向内側から保持されるので、基本的に、被加工物の加工される部分を加工されない部分から際立たせるかまたは被加工物を２つのセンタの間に取り付ける必要なしに、被加工物の外側の周面全体を研削することが可能となる。

好ましくは、保持装置が、被加工物の半径方向外側でのかつ主軸と反対の側に向けられた第１の端面での自由な接近を可能にさせるように構成されている。例えば、リング状の被加工物は、専ら一方の軸線方向側でのみ保持装置に差し被せられて固定されているので、外側の周面および第１の端面への研削砥石の接近が可能となる。これによって、被加工物を保持装置から緊締解除する必要なしにまたは工作機械を交換することなしに、被加工物において、円筒研削だけでなく平面研削も行うことが可能となる。これによって、付加的な工作機械に対するコストを節約することができる。

特に好適には、保持装置が、被加工物の、主軸に向けられた、特に引っ込められて位置決めされる第２の端面に軸線方向で当接するための、周方向で互いにずらされた複数の軸線方向ストッパを有している。これらの軸線方向ストッパは、特にそれぞれ、被加工物に向けられた端面に、軸線方向に突出したフィンガによって設けることができる。被加工物のリングボディから軸線方向に突出した舌片は、フィンガ同士の間に形成された中間スペース内に入り込むことができるので、軸線方向ストッパを舌片同士の間で被加工物のリングボディの端面に当接させることができる。被加工物の露出した第１の端面の平面研削時には、被加工物のリング幅の軸線方向の延在長さに対する基準点として、主軸に向けられた、舌片同士の間の第２の端面を利用することができるので、誤差に高い要求が課せられている場合でも、所望のリング幅を高い精度で達成することができる。

特に、保持装置が、被加工物を磁気的に位置保持するための電磁装置を有している。これによって、保持装置への被加工物の摩擦接続的な楔結合および／またはプレス結合を回避または減少させることができる。その代わりに、被加工物を保持装置によって専らまたは少なくとも部分的に磁気的に位置保持することができる。好ましくは、電磁装置が電磁石を有しており、したがって、被加工物の嵌込みおよび／または被加工物の取外しのために、被加工物を位置保持するために加えることができる磁力をオフにすることができる。これによって、被加工物を供給および導出する際の被加工物の自動的なハンドリングを簡略化することができると同時に、保持装置への、特に強磁性に形成された被加工物の良好な保持を達成することができる。

好ましくは、保持装置が、被加工物を取り付けるための交換可能なアダプタを有しており、このアダプタが、特に一種類よりも多くの種類で成形された被加工物を取り付けるように構成されている。アダプタは容易に交換することができるので、被加工物用主軸を、製造すべき別種の被加工物に容易にかつ廉価に適合させることができる。さらに、アダプタは、一種類よりも多くの種類の被加工物を取り付けることができるようにするために、種々異なる被加工物に適合される機能面を有することができる。例えば、相対的に小さな内径を有する被加工物に対する周面が、相対的に大きな内径を有する被加工物に対する周面よりも大幅に軸線方向に張り出していることがある。液圧式の磁心ストローク装置によって、互いに異なる周面の軸線方向のずれを補償することができるので、両方の被加工物を主軸に対して軸線方向の等しい間隔を置いて位置決めすることができる。これによって、被加工物を供給および／または導出するための自動化された供給装置を再利用することができる。したがって、コストを節約することができる。

本発明によれば、保持装置に被加工物を緊締するために、保持装置が、磁気シューとして形成された保持シューを有している。この保持シューは、被加工物の取付けのために保持装置を押し出すことができるより以前に被加工物を乗せることができる受け板を形成することができる。保持シューは、好ましくは、被加工物に対する軸線方向のストッパを形成することができ、かつ／または保持装置が押出し時に被加工物を軸線方向で離反させないようにするために、被加工物に十分な保持力を加えることができる。

特に、主軸を位置保持するためのロック装置が設けられている。円筒研削時には、主軸のロックを解除することができるので、被加工物も研削砥石も回転させることができる。被加工物の端面の平面研削時には、研削砥石だけを回転させ、主軸はロック装置によって位置保持されれば十分であり得る。これによって、平面研削時に、高い精度を可能にする規定の相対運動が生じる。

さらに、本発明は、リング状の被加工物を円筒研削および平面研削するための磁気シュー式の円筒研削盤であって、研削中に被加工物を保持するための本発明に係る被加工物用主軸を備えており、被加工物の半径方向外側の周面を円筒研削するための第１の研削砥石と、被加工物の第１の端面を平面研削するための第２の研削砥石とが設けられているか、または、被加工物の半径方向外側の周面を円筒研削するだけでなく、被加工物の第１の端面を平面研削もするための１つの研削砥石が設けられている、磁気シュー式の円筒研削盤に関する。円筒研削および平面研削のために、互いに異なる研削砥石または１つの共通の研削砥石を使用することができる。ストローク装置によって軸線方向に変位可能な保持装置によって、被加工物の自動化された供給をより廉価に行うことができると共に被加工物の仕上げ加工時の精度を高めることができるので、リング状の被加工物の廉価な研削が高い精度で可能となる。

好ましくは、個別化された複数の被加工物を保持装置に供給するための供給アームが設けられており、この供給アームが、被加工物を変位させるための運動可能なローディング用マンドレルを有しており、このローディング用マンドレルが、軸線方向で主軸および／または保持装置の前方に位置決め可能である。供給アーム内には、研削すべき複数の被加工物を装入することができる。これらの被加工物は個別化装置によって個別化することができる。個々の被加工物はローディング用マンドレルによって受け取ることができ、特に工具用主軸の軸線方向に対して垂直に延在する平面の範囲内で保持装置の前方に位置決めすることができる。このために、ローディング用マンドレルを、例えばリニアガイドに沿ってガイドすることができ、かつ／または、１つの旋回点を中心として被加工物と一緒に１つの円軌道で運動させることができる。研削後、ローディング用マンドレルが被加工物を再び受け取って、供給アーム内に戻すことができ、そこで、被加工物をローディング用マンドレルから離れる方向に導出することができる。その後、個別化された後続の被加工物をローディング用マンドレルによって被加工物用主軸の保持装置の前方に位置決めすることができる。被加工物の供給および導出は自動化して行うことができる。

以下に、本発明を添付の図面を参照しながら好適な実施例に基づき例示的に説明する。以下に示した複数の特徴は、それぞれ単独でも組み合わせても、本発明の態様を成すことができる。

磁気シュー式の円筒研削盤に用いられる被加工物用主軸の概略断面図である。 図１に示した被加工物用主軸に用いられるアダプタの概略斜視図である。 図１に示した被加工物用主軸にリング状の被加工物を供給するための供給アームの概略背面図である。 図３に示した供給アームの概略正面図である。

図１に示した、磁気シュー式の円筒研削盤に用いられる被加工物用主軸１０は、主軸１２を有している。この主軸１２は、例えばプーリ１４を介して、モータにより駆動される巻掛け手段によって回転させることができる。主軸１２の角度位置はエンコーダ１６によって測定することができる。被加工物用主軸１０は保持装置１８を有している。この保持装置１８は、研削プロセスのために、交換可能なアダプタ２０を介してリング状の被加工物２１を位置保持することができる。このために、磁気シュー４６（図４参照）と協働する電磁装置２２が設けられている。この電磁装置２２では、電気的に接続された切換可能なコイル２４が鉄心２６と共に電磁石を形成している。保持装置１８は、液圧式に作動可能な磁心ストローク装置２８を介して軸線方向で主軸１２に対して運動可能に構成されている。このために、液圧式の磁心ストローク装置２８は、主軸１２内で軸線方向にガイドされるピストン３０を有することができる。このピストン３０は、例えば鉄心２６を介して保持装置１８に結合されている。

リング状の被加工物２１を嵌め込むために、液圧式の磁心ストローク装置３０が保持装置１８を引き込むことができ、したがって、被加工物２１を軸線方向で保持装置１８の前方に位置決めすることができる。その後、この保持装置１８を押し出して、被加工物２１をアダプタ２０によって取り付けることができる。このために、図２に示したアダプタ２０は、円錐形に面取りされた外側の周面３２を有することができ、この周面３２でもって、リング状の被加工物２１を半径方向内側からセンタリングされた状態で取り付けることができる。特に、アダプタ２０は、軸線方向に延びる複数の切欠き３４を有していて、これらの切欠き３４内に、被加工物２１のリングボディから軸線方向に突出した舌片を突き入れることができる。エンコーダ１６によって、主軸１２と、この主軸１２に液圧式の磁心ストローク装置２８を介して結合された保持装置１８とを、この保持装置１８の前方で規定の角度位置に位置決めされた被加工物２１の突出した舌片が、アダプタ２０または別の構成部分に当接することなく、アダプタ２０の切欠き３４内に入り込むことができる角度位置へと回動させることができる。さらに、アダプタ２０は複数の、例えば正確には３つの軸線方向ストッパ３６を有している。これらの軸線方向ストッパ３６は、例えば、被加工物２１の内径内に圧入される外側の周面の差込み深さを制限するために、被加工物２１に当接することができる。特に、軸線方向ストッパ３６は、舌片ではなく、この舌片が軸線方向で突出した被加工物２１のリングボディの一方の端面に当接するので、被加工物２１のリングボディへの軸線方向ストッパ３６の接触点を基準点として利用することができ、これによって、被加工物２１の、主軸１２と反対の側に向けられた端面の平面研削時に、被加工物２１のリングボディの軸線方向のリング幅を高い精度で簡単に仕上げ加工することができる。

リング状の被加工物２１を供給するために、図３および図４に示した供給アーム３８を設けることができる。この供給アーム３８では、リング状の被加工物２１を走入溝４０内に予め保持することができる。被加工物２１は、被加工物スライダ４２によって個別化することができ、個々にローディング用マンドレル４４に供給することができる。このローディング用マンドレル４４は、リング状の被加工物２１を受け取って、例えば、間隔を置いて配置された回動軸線を中心とした旋回運動によって被加工物用主軸１０の前方に位置決めすることができる。例えば、被加工物２１を磁気シュー４６上に載せることができる。好ましくは、保持装置１８のアダプタ２０がリング状の被加工物２１内に差し込まれる場合に、ローディング用マンドレル４４および／または磁気シュー４６が軸線方向の支持体を形成することができる。研削後、ローディング用マンドレル４４が、仕上がった被加工物２１を再び供給アーム３８内に戻すことができ、そこで、被加工物２１を走出溝４８を介して導出することができる。

１０ 被加工物用主軸
１２ 主軸
１４ プーリ
１６ エンコーダ
１８ 保持装置
２０ アダプタ
２１ 被加工物
２２ 電磁装置
２４ コイル
２６ 鉄心
２８ ストローク装置
３０ ピストン
３２ 外側の周面
３４ 切欠き
３６ 軸線方向ストッパ
３８ 供給アーム
４０ 走入溝
４２ 被加工物スライダ
４４ ローディング用マンドレル
４６ 磁気シュー
４８ 走出溝

Claims (8)

1. リング状の被加工物（２１）を回転させるための主軸（１２）と、
   前記被加工物（２１）を保持するための保持装置（１８）であって、該保持装置（１８）に前記被加工物（２１）を緊締するために、磁気シュー（４６）として形成された保持シューを有する保持装置（１８）と、
   前記主軸（１２）に対する前記保持装置（１８）の軸線方向の間隔を変えるために、前記主軸（１２）と前記保持装置（１８）とに連結された液圧式の磁心ストローク装置（２８）と、
   を備え、
   前記保持装置（１８）が、前記リング状の前記被加工物（２１）を半径方向内側からセンタリングされた状態で取り付けるための交換可能なアダプタ（２０）を有している、磁気シュー式の円筒研削盤に用いられる被加工物用主軸。
2. 前記保持装置（１８）が、前記被加工物（２１）の半径方向外側でのかつ前記主軸（１２）と反対の側に向けられた第１の端面での自由な接近を可能にさせるように構成されていることを特徴とする、請求項１記載の被加工物用主軸。
3. 前記保持装置（１８）が、前記被加工物（２１）の、前記主軸（１２）に向けられた、特に引っ込められて位置決めされる第２の端面に軸線方向で当接するための、周方向で互いにずらされた複数の軸線方向ストッパ（３６）を有していることを特徴とする、請求項１または２記載の被加工物用主軸。
4. 前記保持装置（１８）が、前記被加工物（２１）を磁気的に位置保持するための電磁装置（２２）を有していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の被加工物用主軸。
5. 前記アダプタ（２０）が、一種類よりも多くの種類で成形された被加工物（２１）を取り付けるように構成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の被加工物用主軸。
6. 前記主軸（１２）を位置保持するためのロック装置が設けられていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の被加工物用主軸。
7. リング状の被加工物（２１）を円筒研削および平面研削するための磁気シュー式の円筒研削盤であって、研削中に前記被加工物（２１）を保持するための、請求項１から６までのいずれか１項記載の被加工物用主軸（１０）を備えており、前記被加工物（２１）の半径方向外側の周面を円筒研削するための第１の研削砥石と、前記被加工物（２１）の第１の端面を平面研削するための第２の研削砥石とが設けられているか、または、前記被加工物（２１）の半径方向外側の周面を円筒研削するだけでなく、前記被加工物（２１）の第１の端面を平面研削もするための１つの研削砥石が設けられている、磁気シュー式の円筒研削盤。
8. 個別化された複数の被加工物（２１）を保持装置（１８）に供給するための供給アーム（３８）が設けられており、該供給アーム（３８）が、前記被加工物（２１）を変位させるための運動可能なローディング用マンドレル（４４）を有しており、該ローディング用マンドレル（４４）が、軸線方向で主軸（１２）および／または前記保持装置（１８）の前方に位置決め可能であることを特徴とする、請求項７記載の磁気シュー式の円筒研削盤。

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