JP7085251B1 - 溝研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溝を研削する際に、特殊な砥石を用いずに一般砥石を交換容易に使用することが可能になり、溝の加工作業が極めて正確に行える研削装置を提供する。【解決手段】円板形状の砥石１０を貫通する回転軸１１を設ける。回転軸１１の両端部を軸支しワークＷ内部に挿入される一対の支持体１２を設ける。回転軸１１の砥石１０の両側に平行に配置された一対の回転歯車１３を設ける。各回転歯車１３と砥石１０を回転軸１１にねじ止め固定する固定ナット１４を設ける。各回転歯車１３に歯合する一対の連動歯車１５を設ける。並列状態の各連動歯車１５に同時に歯合する駆動歯車１６を設ける。駆動歯車１６に駆動力を伝達する駆動伝達機構２０を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ロータリー圧縮機のベーンポンプ用ロータを構成するシリンダーにベーン溝を加工する際に使用する研削装置に関する。

ベーンポンプ用ロータを形成するには、円板状のシリンダー内側にベーン溝を加工する作業がある。この作業は、シリンダーに予め形成された下溝に沿って正確なベーン溝を研削する作業になる。特許文献１に、円板状の砥石でベーン溝を研削する装置が示されている。

この装置は、シリンダーの孔の中に挿入可能な砥石を使用するもので、円板状の砥石の外周にＶ字形のベルトみぞを設け、このみぞに掛けたベルトで砥石を回転させる構造である。そして、シリンダーの下溝内に砥石を平行に挿入し、下溝の対向する面の一方の面を研削した後、砥石の位置をずらして他方の面を研削する。

このように、下溝内の対向する面を片方ずつ研削するために極薄の砥石が使用されている。このような極薄の砥石は一般に市販されているが、この装置では特に、砥石の外周にＶ字形のベルトみぞを設け、砥石の回転軸部を厚く形成した特殊な砥石を使用している。

更に、ベーン溝の研削加工はミクロン単位の研削になるので、砥石の研削巾を予めドレッサーで成形加工した後で装置に装着すると、装着時等において砥石の振れ精度に問題が生じる。そのため、この装置には、静圧ポケットクーラントと称する静圧手段を備えており、砥石を軸方向に拘束することで砥石の振れを抑えるように構成している。

一方、特許文献２に溝研削用スピンドルが記載されている。この溝研削用スピンドルは、ワーク内に断面Ｕ字形状の溝を研削加工するものである。そして、砥石軸の一端側に回転力が伝達される構成にすることで、砥石軸のベアリング等を外すことなく、簡単に砥石を交換することができるというものである。

更に、特許文献３において、当出願人が先に提案したワークの溝研磨方法及び研磨装置の記載がある。この溝研磨方法は、研削巾をベーン溝の巾と一致するように調整した砥石を一対設けてワークの両面側に配置し、これらの砥石を下溝内に交互に挿入して加工面が一致するようにベーン溝を研削する方法である。

特許第３５３９０９０号公報 特開平７-３１４３１１号公報 特許第６８４７４８４号公報

特許文献１に記載の研削装置は、砥石に回転力を伝えるために、砥石の外周部にＶ字形のベルトみぞを設け、このベルトみぞに掛けたベルトを介して砥石を回転させる特殊な砥石を使用している。したがって、摩耗した砥石を交換するにはベルトを外して交換することになり、交換作業が困難になる不都合がある。

しかも、この研削装置は、砥石のたわみを抑えるためにシャフト一体型砥石台金を使用し、砥石を軸方向に拘束する静圧ポケットクーラントと称する静圧手段を備えている。したがって、研削装置自体の構成が複雑になり、特殊な砥石を使用することも相まって装置の製造コストが高くなる課題がある。

一方、特許文献２に記載の溝研削用スピンドルは、砥石を回転させる際に、砥石軸の一端側に回転力が伝達される構成である。そのため、この砥石の強度は、片側駆動に耐えながらワーク内に断面Ｕ字形状の溝を研削加工する強固な砥石の使用に限られる。したがって、ベーン溝を研削するようなミクロン単位の繊細な研削加工には適していない。

また、特許文献３に記載のワークの溝研磨方法及び研磨装置では、一つのベーン溝を加工する際に二つの砥石を用いるので、加工コストや装置の製造コストに課題があった。

そこで本発明は上述の課題を解消すべく創出されたもので、シリンダーのベーン溝等を加工する際に、特殊な砥石を用いずに一般砥石を交換容易に使用することが可能になり、しかも、溝の加工作業が極めて正確に行える研削装置の提供を目的とするものである。

上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、装置の本体１先端側に装着され円板形状の砥石１０を軸支する回転軸１１と、回転軸１１の両端部を軸支しワークＷ内部に挿入される一対の支持体１２と、回転軸１１の砥石１０の両側に平行に配置された一対の回転歯車１３と、各回転歯車１３と砥石１０を回転軸１１にねじ止め固定する固定ナット１４と、各回転歯車１３に歯合する一対の連動歯車１５と、並列状態の各連動歯車１５に同時に歯合する駆動歯車１６と、本体１に着脱自在に設けられた固定板１７と、一方が本体１に設けられ他方が固定板１７に設けられた一対の回転軸１９と、回転軸１９のそれぞれが軸着される一対の連動歯車１５と、駆動歯車１６に駆動力を伝達する駆動伝達機構２０と、を備え、砥石１０交換時に、本体１から固定板１７と固定ナット１４を取り外すと、回転歯車１３と共に砥石１０が回転軸１１から外れるように構成したものである。

第２の手段は、前記支持体１２の一方は、前記本体１の先端側に設けられた支持部２に固定され、前記支持体１２の他方は、本体１に着脱自在に設けられた固定板１７の先端側に固定されたものである。

第３の手段の前記連動歯車１５は、前記本体１に設けられた一方の回転軸１９と、本体１に着脱自在に設けられた固定板１７に設けられた他方の回転軸１９とに夫々軸着されている。

第４の手段において、前記本体１に固定された前記支持体１２に軸支する前記回転軸１１の端部は、二個のベアリング１８を介して軸支するものである。

第５の手段は、前記砥石１０の研削巾を調整する巾ドレッサー３０と、巾ドレッサー３０を移動自在に支持する砥石レール体３１と、を設け、砥石レール体３１上を移動する巾ドレッサー３０で、前記回転軸１１に軸支した状態の前記砥石１０の砥石巾を調整するように構成している。

本発明によると、回転軸１１の砥石１０の両側に平行に配置された一対の回転歯車１３と、各回転歯車１３と砥石１０を回転軸１１にねじ止め固定する固定ナット１４と、各回転歯車１３に歯合する一対の連動歯車１５と、並列状態の各連動歯車１５に同時に歯合する駆動歯車１６と、を備えているので、一般砥石を交換容易に使用することが可能になった。

しかも、各回転歯車１３に歯合する一対の連動歯車１５と、並列状態の各連動歯車１５に同時に歯合する駆動歯車１６を備えているので、砥石１０両側の回転軸１１に均等に回転力を伝えることができ、正確且つ強力な回転力が得られる。この結果、従来のように、砥石の外周にベルトみぞを設けベルトで砥石を回転させるという特殊な構成は不要になった。

更に、連動歯車１５は、本体１に設けられた一方の回転軸１９と、本体１に着脱自在に設けられた固定板１７に設けられた他方の回転軸１９とに夫々軸着されているので、砥石１０の交換も極めて容易になる。

また、本体１に固定された側の支持体１２は、二個のベアリング１８を介して回転軸１１の端部を軸支したことで、本体１から加わる荷重を回転軸１１の端部に分散することができ、研削時における回転軸１１の振れを防止し、正確な研削加工が可能になる。

また、砥石レール体３１上を移動する巾ドレッサー３０で、回転軸１１に軸支した状態の砥石１０の砥石巾を調整するように構成しているので、砥石１０を回転軸１１に装着する際のたわみやブレが全くなくなり、極めて正確な研削加工が可能になる。

本発明の研削状態を示す概略断面図である。 本発明の砥石を固定する状態を示す支持体の分解断面図である。 本発明の固定板と連動歯車の例を示す分解断面図である。 本発明装置の本体先端側を示す概略断面図である。 本発明装置の本体先端側を示す概略側面図である。 本発明の砥石の研削状態を示す説明図である。 本発明の巾ドレッサーと砥石レール体との例を示す概略側面図である。 本発明の巾ドレッサーの移動状態を示す説明図である。

本発明は、例えば、ベーンポンプ用ロータ等を形成する際に、シリンダーとなる円盤状のワークＷの内側に設けてあるベーン溝用の下溝Ｗ１を研削してベーン溝を形成する溝研削装置である。

本発明研削装置において円板状の砥石１０を支持する主要構成は、回転軸１１、支持体１２、回転歯車１３、固定ナット１４、連動歯車１５、駆動歯車１６、駆動伝達機構２０を備えるものである（図４参照）。

砥石１０は市販の砥石１０を使用する。すなわち、ダイヤモンド砥石やCBN砥石等の砥粒の入った「砥層」部分と、この砥層を固定している円板形状の「台金」部分とで構成されている。そして、この砥石１０は、台金の円周部位から円板の両面側に砥層が設けられており、周囲縁から円板両面に形成される部分が研削部分となる。そのため、砥層を設けた部分の円板の厚みが研削巾になる。本発明では、このような円板形状の砥石１０を使用する。

回転軸１１は、砥石１０を固定する部材で、砥石１０を貫通した回転軸１１の両側を一対の支持体１２が軸支する（図３参照）。このとき回転軸１１には砥石１０の両側に平行に配置した一対の回転歯車１３を配置しており、砥石１０と回転歯車１３を固定ナット１４で回転軸１１に固定する。

支持体１２は、回転軸１１の両端部を軸支しワークＷ内部に挿入される一対の部材である（図１参照）。一方の支持体１２は、本体１の先端側に設けられた支持部２に固定されている（図２参照）。他方の支持体１２は、固定板１７に固定されている。この固定板１７は、固定ナット１４側に配された板状の部材で、本体１に着脱自在に設けられたものである（図３参照）。

図示例では、本体１に固定された一方の支持体１２にベアリング１８を２個並列に設けることで、回転軸１１の本体１側の端部を強固に軸支している。

そして、予めワークＷに形成された貫通孔Ｗ２に支持体１２を挿入し、同じくワークＷに形成されている下溝Ｗ１を砥石１０で研削して所定の幅寸法に形成し、ベーン溝等を形成する（図１参照）。

連動歯車１５は、各回転歯車１３に歯合する一対の歯車で、砥石１０の両側に平行に配置される（図４参照）。一方の連動歯車１５は、本体１に設けられた回転軸１９に軸着されており、他方の連動歯車１５は固定板１７に設けられた回転軸１９に軸着されている（図３参照）。この固定板１７は、前述の他方の支持体１２を固定した部材であり、本体１に着脱自在に設けられている。

したがって、使用済みの砥石１０を交換するには、この固定板１７を本体１から取り外すと他方の動歯車１５と共に本体１から分離する。次に、固定ナット１４を取り外すと回転歯車１３と共に砥石１０が回転軸１１から外れるものである（図３参照）。また、新しい砥石１０装着するにはこの逆の手順で容易に交換することができる。

駆動歯車１６は、並列状態の各連動歯車１５に同時に歯合する歯車で、この駆動歯車１６は、駆動伝達機構２０からの駆動力で回転駆動する（図４参照）。図示の駆動伝達機構２０は、電動モーター２４に連動する一対のプーリー２２とベルト２３を使用し、駆動歯車１６に軸着した回転軸２１を介して駆動歯車１６を回転させる構成である。

砥石１０の砥石巾を調整するには、回転軸１１に砥石１０を固定した状態で行うことで、極めて正確な調整が可能になる（図６参照）。そのため、本発明では、砥石１０の研削巾を調整する巾ドレッサー３０と、巾ドレッサー３０を移動自在に支持する砥石レール体３１を設けている（図７、図８参照）。そして、砥石レール体３１上を移動する巾ドレッサー３０で、回転軸１１に軸支した状態の砥石１０の砥石巾を調整するように構成している（図８参照）。

巾ドレッサー３０は、ダイヤモンドドレッサーと称される工具で、一般砥石やダイヤモンド・CBNホイールの成型（フォーミング）や、外周振れ等を修正する際に使用する。図示の巾ドレッサー３０は、外周部にダイヤモンドが埋め込まれた回転型のロータリードレッサーを使用している。

そして、向かい合わせに配置した一対の巾ドレッサー３０の間に砥石１０の砥層部分を挟み込み、砥層巾を下溝Ｗ１の加工巾に形成する（図６、図８参照）。このように、回転軸１１に固定した状態で砥石１０の研削巾を調整することで、回転軸１１に砥石１０を取り付ける際に生じるわずかな振れもなくなり、ミクロン単位での研削を極めて正確に行えるものになる。

図示の砥石レール体３１は、本発明装置の本体１に固定している（図７参照）。そして、砥石レール体３１上に移動自在に設けた巾ドレッサー３０で回転軸１１に固定した砥石１０の砥層巾の調整し、再び砥石レール体３１上を移動してワークＷの下溝Ｗ１位置に本体１を移動するものである（図６、図８参照）。このとき、砥石レール体３１を本体１に着脱自在に固定することも可能である。

尚、本発明において、砥石１０や回転軸１１、支持体１２等の構成は図示の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で自由に設計変更が行える。また、本発明の使用例も限定されるものではない。

Ｗ ワーク
Ｗ１ 下溝
Ｗ２ 貫通孔
１ 本体
２ 支持部
１０ 砥石
１１ 回転軸
１２ 支持体
１２Ａ 固定ボルト
１３ 回転歯車
１４ 固定ナット
１５ 連動歯車
１６ 駆動歯車
１７ 固定板
１７Ａ 固定ボルト
１８ ベアリング
１９ 回転軸
２０ 駆動伝達機構
２１ 回転軸
２２ プーリー
２３ ベルト
２４ 電動モーター
３０ 巾ドレッサー
３１ 砥石レール体

Claims (5)

1. 装置の本体先端側に装着され円板形状の砥石を軸支する回転軸と、
   回転軸の両端部を軸支しワーク内部に挿入される一対の支持体と、
   回転軸の砥石の両側に平行に配置された一対の回転歯車と、
   各回転歯車と砥石を回転軸にねじ止め固定する固定ナットと、
   各回転歯車に歯合する一対の連動歯車と、
   並列状態の各連動歯車に同時に歯合する駆動歯車と、
   本体に着脱自在に設けられた固定板と、
   一方が本体に設けられ他方が固定板に設けられた一対の回転軸と、
   回転軸のそれぞれが軸着される一対の連動歯車と、
   駆動歯車に駆動力を伝達する駆動伝達機構と、を備え、
   砥石交換時に、本体から固定板と固定ナットを取り外すと、回転歯車と共に砥石が回転軸から外れるように構成したことを特徴とする溝研削装置。
2. 前記支持体の一方は、前記本体の先端側に設けられた支持部に固定され、前記支持体の他方は、前記本体に着脱自在に設けられた固定板の先端側に固定された請求項１記載の溝研削装置。
3. 前記連動歯車は、前記本体に設けられた一方の回転軸と、前記本体に着脱自在に設けられた固定板に設けられた他方の回転軸とに夫々軸着された請求項１記載の溝研削装置。
4. 前記本体に固定された前記支持体に軸支する前記回転軸の端部は、二個のベアリングを介して軸支する請求項１記載の溝研削装置。
5. 前記砥石の研削巾を調整する巾ドレッサーと、巾ドレッサーを移動自在に支持する砥石レール体と、を設け、砥石レール体上を移動する巾ドレッサーで、前記回転軸に軸支した状態の前記砥石の砥石巾を調整するように構成した請求項１記載の溝研削装置。
   

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