JP7365248B2 - 研磨用治具および研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の部品表面を一定の角度の傾斜で研磨する研磨用治具および研磨方法に関する。

部品の研磨に関しては、例えば下記特許文献１においてプリズム用硝材の研磨に関する発明が開示されている。ここでは略三角柱をしたプリズム用硝材の研磨にプリズム研磨治具が使用される。そのプリズム用研磨治具は、平滑なベース側基準面に傾斜面（貼付け基準面）を有す貼付け用ブロックがあり、ネジによってベースに対して着脱自在に構成されている。特に貼付け用ブロックは、２つの直交し合うネジ穴が形成され、そのネジ穴を変えてベースに取り付けることにより、傾斜面の位置（基準面に対する角度）を２つの状態に変更することができる。

プリズムの作成に当たっては、プリズム用硝材の原材料ブロック体が略三角柱状に切り出され、形状や寸法が研磨加工に適するように初期加工が施される。そして、プリズム用硝材は、第１面である底面が研磨加工された後、貼付け用ブロックの付け替えによって角度を変えた傾斜面にプリズム用硝材が貼付けられ、第２面と第３面との研磨が行われる。

特開平０９－０４７９５０号公報

研磨作業では、前述したように部品表面を一定角度で研磨することにより傾斜面が形成される。しかし、従来の研磨は１つの部品における所定の面を所定角度で研磨するものであり、２つの部品など複数部品の傾斜面に関し、互いの角度を揃えて研磨するようなものがなかった。そのため、これまでは１つの部品毎に角度を設定した研磨が行われていたが、別々に行われる研磨では複数の部品について角度を揃えた共通の傾斜面を形成することが困難であり、熟練による技術が必要であった。そして、傾斜角度の精度が低い複数の部品を実機に組み込んだ場合には、摩耗やガタが大きくなり部品の寿命低下につながってしまっていた。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、複数の部品に共通の傾斜面を形成する研磨用治具および研磨方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様における研磨用治具は、複数の部品を実機に対する組付け時の実際の配置に従い研磨装置に固定するものであり、その固定面が前記複数の部品の離れた方向に傾斜した所定角度の傾斜面である。

本発明の他の態様における研磨方法は、複数の部品を実機に対する組付け時の実際の配置に従い、前記複数の部品の離れた方向に所定角度で傾斜した状態で固定し、傾斜した状態の前記複数の部品に対して上面側を平面研磨するものである。

前記構成によれば、複数の部品が実機において実際に組み付けられる配置に従い、しかも実機に合わせた所定角度で傾斜した状態で固定されるため、上面側を平面研磨することにより、複数の部品に対して共通する傾斜面を容易に形成することができる。

タレット旋盤の主要な構成を示した側面図である。 タレット装置の駆動装置を示した斜視図である。 タレット装置の駆動部分を示した側面図である。 前方軸受の拡大図である。 平面研磨装置による加工状況を示した図である。 前用ブロックおよび後用ブロックの加工後の取り付け状態を示した図である。

本発明に係る研磨用治具および研磨方法の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の研磨用治具および研磨方法は、離れた箇所に位置する複数の部品に対して共通の傾斜面を同時に形成するものである。本実施形態では、工作機械の特にタレット旋盤を構成する駆動装置において、スライド部材を支持するための軸受を例に挙げて説明する。そこで先ず図１は、タレット旋盤の主要な構成を示した側面図である。

タレット旋盤１は、水平方向に回転軸を有するチャックを備えた主軸装置２に対し、タレット装置３を加工軸方向に移動させるようにした旋盤である。ここでは主軸装置２の回転軸と平行な方向がＺ軸である。そして、このタレット旋盤１では、工具を備えたタレット装置３がそのＺ軸方向と、Ｚ軸に対して直交する鉛直なＸ軸方向とを加工軸として移動する２軸旋盤である。そのためタレット旋盤１は、Ｚ軸スライド２２を駆動させるＺ軸駆動装置５と、そのＺ軸駆動装置５をＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動装置６とがコラム１１に設けられている。図２は、タレット装置の駆動装置を示した斜視図である。

タレット旋盤１は、ベース７（図１参照）に対して主軸装置２が固定され、その横にはコラム１１が立設されている。Ｘ軸駆動装置６は、コラム１１に対して２本のガイドレール１２が鉛直方向に固定され、そのガイドレール１２に対してＸ軸スライド１３が移動自在に組み付けられている。また、コラム１１の上部にはＸ軸用サーボモータ１４が固定され、その回転がタイミングベルト１６を介してボールネジ機構に伝達されるように構成されている。従って、Ｘ軸駆動装置６では、Ｘ軸用サーボモータ１４の出力によりネジ軸１５が回転し、その回転運動がナットの直線運動に変換され、Ｘ軸スライド１３がＸ軸方向である鉛直方向に昇降するようになっている。

Ｚ軸駆動装置５は、Ｘ軸スライド１３にＺ軸ガイド２１が固定され、そのＺ軸ガイド２１に対してＺ軸スライド２２が移動自在に嵌め込まれている。また、Ｘ軸スライド１３には支持フレーム２３も一体に組み付けられ、そこにＺ軸用サーボモータ２４が固定され、その回転がタイミングベルトを介してネジ軸２５に伝達されるよう構成されている。従って、Ｚ軸用サーボモータ２４の出力によりネジ軸２５が回転し、その回転運動がナットの直線運動に変換され、Ｚ軸スライド２２がＺ軸方向である水平方向に移動するようになっている。そして、そのＺ軸スライド２２には、工具の旋回割出しを行うタレット装置３が端部２２１に組み付けられている。

こうしたタレット旋盤１におけるワーク加工は、主軸装置２において主軸モータが駆動し、その回転出力が主軸に伝達されて主軸チャック２０１に把持されたワークＷに回転が与えられる。タレット装置３では加工内容に応じて旋回割出しが行われ、複数ある工具の中から所定の加工工具が選択される。そして、加工工具がＺ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６の駆動により、加工軸方向であるＺ軸およびＸ軸に移動し、回転するワークＷに当てられることにより所定の加工が行われる。

タレット旋盤１では、ミクロン単位の加工精度が要求されるため、駆動制御による加工工具の移動位置にも高い精度が求められる。そうしたなか本実施形態のようなタレット旋盤１では、タレット装置３の移動位置の精度を高めるため、特にＺ軸スライド２２を安定して移動させる点に課題を有する。本実施形態のようなタレット旋盤１では、タレット装置３を端部に保持したＺ軸スライド２２が片持ち支持構造となっている。そのため、図３に示すように、タレット装置３が実線と一点鎖線との間を移動する間に、Ｚ軸スライド２２に作用するモーメント荷重が変化してしまうからである。

Ｚ軸駆動装置５は、モーメント荷重の変化に伴ってタレット装置３つまり加工工具の高位置の変化が加工に影響しないようにする必要があるため、Ｚ軸スライド２２は、端部２２１側が高くなるように僅かに傾斜した姿勢で組付けられている。そうしたＺ軸スライド２２を支持するためのＺ軸ガイド２１は、Ｚ軸方向の２箇所に上下を挟む前方軸受３１Ｆ，３２Ｆと後方軸受３１Ｒ，３２Ｒとが設けられている。前方軸受３１Ｆ，３２Ｆおよび後方軸受３１Ｒ，３２Ｒは、図４に示すように、組付け用のブロック３６に対してフラットローラ３５が固定され、そのフラットローラ３５に支持されたＺ軸スライド２２がＺ軸方向の直線移動をスムーズに行うよう構成されている。

Ｚ軸スライド２２を傾斜した姿勢にするには、これまで後方軸受３１Ｒより前方軸受３１Ｆのフラットローラ３５が高くなるように構成されていた。具体的には、下側の前方軸受３１Ｆがフラットローラ３５を固定するブロック３６に楔を入れて高さ調節が行われ、また上側の後方軸受３２Ｒにおいても同じように高さ調節することにより、Ｚ軸スライド２２に傾きがつけられていた。しかし、水平な姿勢のまま高さが調整されたフラットローラ３５は、Ｚ軸方向に並んだ複数のニードル３５１の高さが揃ってしまっているため、前方軸受３１Ｆおよび後方軸受３１Ｒにおいて、傾いたＺ軸スライド２２が一部のニードル３５１だけにしか当たらず、寿命低下を招いてしまっていた。

そこで、本実施形態では、フラットローラ３５を構成する複数のニードル３５１が、傾いたＺ軸スライド２２に対して全て当たるように構成されている。それにはブロック３６の上面（取付面）３６１を傾斜させ、実機であるタレット旋盤１にフラットローラ３５が取り付けられた場合に、Ｚ軸方向に並んだ複数のニードル３５１がＺ軸スライド２２の傾きに合わせられるように構成される。なお、本実施形態では、Ｚ軸スライド２２の傾きθｓは約１度であり、その傾きに揃うようにブロック３６の取付面３６１の傾きがθｓになるよう形成される。

ところで、Ｚ軸ガイド２１は、前方軸受３１Ｆ，３２Ｆと後方軸受３１Ｒ，３２Ｒとの前後２箇所でＺ軸スライド２２を支持している。そのため、前方軸受３１Ｆと後方軸受３１Ｒのブロック３６（前用ブロック３６Ｆと後用ブロック３６Ｒ（図５および図６参照））の加工面３６３は、取り付け位置の間隔を考慮した研磨加工を行う必要がある（前方軸受３２Ｆと後方軸受３２Ｒについても同じ）。そうした場合、各々のブロック３６毎に研磨する方法を用いたのでは、高さや傾きにバラツキが生じ易く、精度の高い研磨には熟練による技術が求められ、精度を良くするためには加工時間がかかりコストが上がってしまう。よって、こうした課題を解決すべく、離れた位置の部品に対して一定の傾きで研磨を施すため、次のような研磨用治具及びその治具を使用した研磨方法を提案する。

本実施形態の研磨用治具３７は、Ｚ軸ガイド２１における実際の組付けに合わせた固定が可能である。すなわち、前方軸受３１Ｆ，３２Ｆと後方軸受３１Ｒ，３２Ｒとの間隔である距離Ｌ（図２参照）に合わせて、前用ブロック３６Ｆと後用ブロック３６Ｒに固定され、図５に示すように、平面研磨装置５０のテーブル５１上に固定される。その際、前用ブロック３６Ｆと後用ブロック３６Ｒは、その研磨用治具３７に対しＺ軸ガイド２１への組付け時と同じ組付け手段であるボルト締めによって固定される。更に、研磨用治具３７は、固定面３７１がＺ軸スライド２２の傾きθｓ（約１度）に合わせた傾斜で形成されている。なお、図面では固定面３７１の傾斜角度が分かり易いように傾きθｓが表現されている。

前用ブロック３６Ｆと後用ブロック３６Ｒは、厚さ寸法が小さい板状の直方体であり、図面の上下方向に位置する上面および下面の両面が平行である。その前用ブロック３６Ｆと後用ブロック３６Ｒとが研磨用治具３７に固定されることにより、被研磨面（上面）の傾きが、固定面３７１の角度つまりＺ軸スライド２２の傾きθｓと一致することとなる。そして、前用ブロック３６Ｆと後用ブロック３６ＲとがＺ軸ガイド２１の取り付け間隔と同じ距離Ｌだけ離して取り付けられる。

平面研磨装置５０は、ワーク１を保持するテーブル５１上に研磨定盤５２を回転させる研磨ヘッド５５が設けられている。研磨ヘッド５５は、研磨定盤５２の高さ方向の調整が可能な昇降装置５６を有するものであり、水平面上を移動するように不図示の駆動装置に組み込まれている。そして加工時には、回転する研磨定盤５２が前用ブロック３６Ｆと後用ブロック３６Ｒに当てられ、各々の加工面３６３が研磨される。その際、図５において二点鎖線で示す共通の水平な加工ラインＣに従って、前用ブロック３６Ｆおよび後用ブロック３６Ｒの両加工面３６３が同時に仕上げられる。こうした水平研磨では、前用ブロック３６Ｆおよび後用ブロック３６Ｒが傾けられているため、ハッチングで示す加工ラインＣ上部の研磨量が異なることとなる。

平面研磨が行われた前用ブロック３６Ｆと後用ブロック３６Ｒは、両方の加工面３６３が共通する平面となり、反対側に位置する両方の非加工面３６５は固定面３７１に従った共通の傾斜面となる。そこで、前用ブロック３６Ｆと後用ブロック３６Ｒは、Ｚ軸ガイド２１の前方軸受３１Ｆと後方軸受３１Ｒへ取り付けられるが、その際、図６に示すように上下が反転され、共通の平面を有する加工面３６３が下側になり、非加工面３６５が上側に位置するようにしてボルト締めされる。すなわち、非加工面３６５が図４に示すフラットローラ３５と接する取付面３６１となる。そして、前方軸受３２Ｆおよび後方軸受３２Ｒについても、同じようにして一対のブロック３６に対して研磨が施され、それぞれがボルト締めによって固定される。

Ｚ軸ガイド２１は、前用ブロック３６Ｆと後用ブロック３６Ｒに、それぞれフラットローラ３５が固定されることにより、Ｚ軸スライド２２を所定の角度で傾けた組付けが可能になる。そして、そのＺ軸ガイド２１内を傾斜した姿勢で移動するＺ軸スライド２２には、前方軸受３１Ｆ，３２Ｆと後方軸受３１Ｒ，３２ＲにおいてＺ軸方向に並べられたフラットローラ３５の複数のニードル３５１が当たっている。そのため、タレット旋盤１は、Ｚ軸スライド２２を移動が安定してタレット装置３すなわち加工工具の移動位置の精度が高められ、前方軸受３１Ｆ，３２Ｆおよび後方軸受３１Ｒ，３２Ｒの寿命も長くなる。

そして、こうした前方軸受３１Ｆおよび後方軸受３１Ｒの前用ブロック３６Ｆと後用ブロック３６Ｒ（前方軸受３２Ｆおよび後方軸受３２Ｒのブロック３６も同じ）には、研磨用治具３７を使用した研磨方法によって、共通する傾斜面を容易に短時間で形成することができる。また、従来の平面研磨装置５０をそのまま使用することができるため、コストをかけることもなく形成することができる。特に、研磨用治具３７に取り付けた前用ブロック３６Ｆおよび後用ブロック３６Ｒに対して通常の平面研磨を行うことにより形成できるため、熟練による技術は必要とされない。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、２箇所に設けた軸受のブロックについて説明したが、距離をとって配置された２以上の部品に対する研磨に対応することができる。
また、前記実施形態で示したタイプの研磨装置以外でも使用可能である。

１…タレット旋盤 ３…タレット装置 ５…Ｚ軸駆動装置 ２１…Ｚ軸ガイド ２２…Ｚ軸スライド ３１Ｆ，３２Ｆ…前方軸受 ３１Ｒ，３２Ｒ…後方軸受 ３５…フラットローラ ３６…ブロック ３６Ｆ…前用ブロック ３６Ｒ…後用ブロック ３７…研磨用治具 ５０…平面研磨装置 ５２…研磨定盤 ３５１…ニードル ３６３…加工面 ３７１…固定面 Ｃ…加工ライン

Claims (3)

1. 複数の部品を実機に対する組付け時の実際の配置に従い研磨装置に固定するものであり、その固定面が前記複数の部品の離れた方向に傾斜した所定角度の傾斜面である研磨用治具。
2. 前記複数の部品を実機に対する組付け時の組付け手段によって固定する請求項１に記載の研磨用治具。
3. 複数の部品を実機に対する組付け時の実際の配置に従い、前記複数の部品の離れた方向に所定角度で傾斜した状態で固定し、傾斜した状態の前記複数の部品に対して上面側を同時に平面研磨する研磨方法。
   
   

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