JPH01135405A - 工作物チャック及び工作物流体支承体を具備するワークヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は、工具の為のワークヘッド及び、工具によって
行使されるモーメントを最小限とし且つ工作物に行使さ
れる工具の力による工作物の長手方向軸の角度偏位を最
小限とする為に、加工される薄肉且つ細長の工作物を工
具と係合させることにより工作物をその長さ部分に沿っ
て固定する方法に関する。

［従来技術の説明〕 代表的な自動車エンジンの液圧バルブリフタ胴部の如き
工作物は、しばしば肉薄の筒状の管形状を有し、その長
さは直径の３倍から４倍であり得る。管の一端は端部壁
によって閉鎖される。壁圧が薄いこと及び直径に対する
その長さによって、従来技術に於ては液圧バルブリフタ
胴部を、固定用の力によってそれを同時に弾性偏位させ
ることなく研削の為に所望される位置に保持する為に十
分に拘束する状態で固定し、それによって研削されたり
フタ胴部の真円度及び真直度を向上させる゛　　機構の
開発は困難であった。

液圧バルブリフタ胴部は従来はその閉鎖端部付近をチャ
ックによって把持されていた。し゛ばしばこの形式の固
定は、液圧バルブリフタ胴部をして、研削されるべき表
面全体、例えば研削される管の内孔の長さ部分に沿って
分散される研削力或はモーメントに抵抗させるには不十
分なものであった。液圧バルブリフタ胴部は代表的には
、その開口端部付近が弾性偏位することな（チャックに
よって把持されるには弱過ぎるのである。

米国特許筒３，２０９，４２４号には、環状の肉薄の工
作物に研削力が加えられた場合、固定された長手方向軸
に関して前記工作物が横方向にずれて中心位置がずれる
のを許容することによってその変形を最小限とする、環
状の肉薄工作物の研削方法及び装置が記載される。従っ
て工作物は研削期間中は然るべき位置に固定的にクラン
プされることはない。工作物のそうした位置ずれを許容
する固定には、工作物の一端が磁力によってそこに保持
される面板を具備し、そして、工作物の加工されない表
面に対して工作物を中心位置へと付勢する方向に流体を
差し向ける為の複数の流体通路を工作物の他端に隣り合
って具備する支持手段を含んでいる。工作物が、そこに
行使される研削力によって中心位置からずれるに従い、
工作物を中心位置へと引き戻すよう付勢する為の差圧が
工作物の周囲に確立される。

オーストラリア国特許第１２１，２８７号には、内側を
加圧しつつ外側表面を研削し、それによってシリンダの
薄肉壁が研削力によって変形するのを防止し且つ内側の
冷却作用が提供される航空エンジンシリンダ研削が記載
される。シリンダの両端は、回りセンタに担持された端
部プレートによって支持される。端部プレートはシリン
ダの開放端部な適切に閉鎖し、外側表面の研削期間中の
シリンダ孔内の流体圧力を維持する。

〔発明の概要〕

本発明は、各端部同志間に工具によって加工される筒状
孔を具備する細長の工作物を固定し且つ回転させる為の
ワークヘッドに関する。該ワークヘッドは回転自在のス
ピンドル手段にチャック手段を具備し、該チャック手段
は、前記筒状孔の長手方向軸が回転軸と実質的に同軸と
なる状態で前記工作物の一端を固定的にクランプし、工
作物の他方の端部の周囲には流体支承手段が配設され、
該流体支承手段は、工作物の前記他方の端部の回転軸を
、固定的にクランプされた前記−万勇端部に関して偏位
させようとする加工力に抵抗させる為に加圧流体を前記
他方の端部周囲に提供する。

それによって、加工される孔の真円度及び真直度が改善
される。

本発明の好ましい具体例に於ては、スピンドル手段は台
座部材上に配設され、そして流体支承手段はスピンドル
手段から離間して、台座部材上で回転軸に沿って配設さ
れる。流体支承手段は実質的に回転軸と同軸の孔を具備
し、それによって、工作物の前記他方の端部の中心をず
らそうとする加工力に抵抗させるに十分な位置に於て前
記他方の端部周囲に加圧流体の薄膜を提供する孔を具備
する。ワークヘッドは好ましくは、スピンドル手段に関
する流体支承手段の位置を調節する為の手段を具備する
。例えば、もっと好ましい具体例に於ては、流体支承手
段は台座部材上でスピンドル手段に向けてそしてそこか
ら離間して移動自在のスライドに担持される。

〔実施例の説明］ 第１図及び２図を参照するに、本発明のワークヘッドｌ
は台座部材５上に配設されたスピンドル４と、台座部材
上の流体支承手段或は流体支承アセンブリ６と、そして
、コンベンショナルな複合スライド上のホイールヘッド
１０とを具備している。

スピンドル４は中空であり、スペーサ１１によって離間
された二対のボールベアリング８によってハウジング７
内で回転自在に取付けられる。ボールベアリング８の対
は前方カラー１２及び後方カラー１４によって然るべく
固定される。前方カラー１２はその円周を取り巻いて隔
設された多数のねじ（図示せず）によってハウジング７
に固定され、後方カラー１４はその外径部が螺刻され該
螺刻部が環状部材１３に螺入される。環状部材１３はね
じ（図示せず）によってハウジングに保持される。スピ
ンドル４の回転は、スピンドル端部同志の中間部分にキ
ー止めされた歯付き駆動プーリ１６によって駆動される
。駆動プーリ１６それ自体はベルト（図示せず）及びコ
ンベンショナルな構造の電動モータ（図示せず）によっ
て駆動される。

スピンドル４は、そこを長手方向に貫（孔を有する。該
長手方向の孔は大径部分２２及び小径部分２４を具備し
、これら部分がスピンドルの各端部同志の中間部分に図
示の如き円形肩部２６を形成する。前記孔の内部には中
空の引きロッド３０が配設され、該引きロッド３０はス
ピンドルの大径部分２２に受容された大外径部分３２と
、小径部分２４に受容された小外径部分３４とを具備す
る。引きロッドの長手方向の孔内には、中空の工作物案
内管３６が、前後の環状ブツシュ３７によって配設され
る。工作物案内管３６それ自身は、工作物Ｗが端部突合
わせ関係で、第１図及び２図に示される如く前方ダイヤ
フラムチャック５２に向けてそこを貫いて送られる長手
方向孔３６ａを具備する。引きロッドは、今後説明され
る如くスピンドルにキー止めされることによりスピンド
ルと共に回転される。工作物案内管３６は、該工作物案
内管３６と引きロッド３０とを相互結合するブツシュ３
７によってもまた、スピンドル４と共に回転される。

第１図に示される如く、引きロッド３０の大径部分３２
及び小径部分３４は、スピンドルの円形肩部２６と間隔
を於て対向する円形肩部４０の位置で交差する。戻しコ
イルばね４２が円形肩部２６及び４０の間の環状チャン
バ４４内で引きロッド及びスピンドル間に位置決めされ
、今後説明される目的の為に引きロッドを第１図で左側
へと偏位する。

引きロッド３０は、スピンドルの一端に第１図の如くボ
ルト止或は締着されたコンベンショナルな前方ダイヤフ
ラムチャック５２と係合する前方端５０を具備する。引
きロッド３０の、第１図で右側への移動が前方ダイヤフ
ラムチャックのジョー５３を曲げて工作物Ｗから離間さ
せ、工作物を釈放せしめる。引きロッド３０の、戻しコ
イルばね４２の作動に基づいての第１図で左側への移動
が、前方ダイヤフラムチャックのジョー５３を第１図に
示される工作物にクランプする位置を取らせしめる。通
常は円周方向に離間された３つ或は６つのジョー５３が
前方ダイヤフラムチャックに設けられる。代表的に、引
きロッドの前方端部には、前方ダイヤフラムチャックの
可撓性のダイヤフラムの環状リム５６を受けて前方ダイ
ヤフラムチャックと係合する為の、円周方向外側溝５４
が具備される。前方ダイヤフラムチャック５２の作動は
斯界に周知である。勿論、引きロッドによって作動し得
るその他形式の工作物チャック或は固定装置を使用し得
る。

引きロッド３０は工作物案内管３６を納める長平方向の
孔を具備し、内側を砥石Ｇによって研削される工作物Ｗ
がそこを貫いて順次送られる。当業者には周知の適宜の
手段を、工作物案内管の前記孔な通して前進させる為に
使用し得る。

引きロッドの後端６２には環状カラー或はフランジ６６
が、引きロッド及びスピンドルと共に回転するべくしっ
かりと締着される。フランジ６６は鋼の如き透磁性材料
から作成される。引きロッド３０の、フランジ６６に軸
方向に隣り合う円周方同周、囲には環状コイル７０が配
設され、そこに電流が通された場合に電磁石手段を成す
。環状コイル７０は不動であって透磁性を有し、ワーク
ヘッドのハウジング７に締着されたコイルハウジング７
２内で支持される。環状コイル７０が起動されると、発
生した磁束が空隙９０をジャンプし、引きロッドのフラ
ンジ６６に作用する磁束がそれを第１図で右側へと引き
付ける。この動作によって、引きロッドは戻しばね４２
の偏位力に抗して第１図で右側へと摺動せしめられ、　
　ダイヤフラムチャック５２及びジョー５３が弾性偏位
されて離間され、工作物が釈放される。環状コイル７０
が除勢されると戻しばね４２が引きロッドを第１図で左
側へと引き付け、それによってジョー５３が工作物Ｗと
係合せしめられる。

前述の好ましい形式のスピンドルは”電磁起動チャック
を具備するワークヘッド”と題する現在出願中の米国特
許出願番号第７３９，７４７号に示されその教示すると
ころのものはここに引用することによって本明細書の一
部とされる。

第２図に示されるように、工作物Ｗは細長く薄肉の筒状
管の胴部１５０の形状を成す弁リフタ胴部を含む。胴部
１５０は、一端が端部壁面１５４によって閉鎖され他端
１５６が開放されている。

胴部１５０は、孔の真円度及び真直度が予め選択された
許容誤差範囲内に維持される状態でその内孔が砥石Ｇに
よって最終研削される筒状孔１５８を画定する。図示の
如く、胴部１５０の外側表面は円周方向溝１６０を具備
し得る。筒状孔１５８を画定する胴部１５０の壁厚は、
代表的には約０．２５センチメートル（０，１インチ）
である。

胴部１５０の長さは、その外径の３乃至４倍である。筒
状孔１５８を加工する期間中、ジョー５３は、端部１５
２に隣り合うバルブリフタを、筒状７Ｌ１’５８の長平
方向軸りがスピンドル４の回転軸Ｒと実質的に同軸とな
る状態でしっかりと保持し且つ把持する。知られるよう
に、砥石Ｇは筒状孔１５８を画定する壁に向けて半径方
向に送られる一方、筒状孔１５８内部で往復され且つ回
転される。スピンドル４は、知られるように、研削期間
中工作物Ｗを砥石Ｇの回転速度よりも遅い回転速度で回
転する。

砥石Ｇが筒状孔１５８を画定する壁に向けて筒状孔１５
８内部で往復され且つ回転されつつ半径方向に送られる
ことから、胴部１５０の薄肉の壁面に対して研削力が行
使されそれがその部分を偏位させる。工作物Ｗが比較的
長いことからこうした研削力は比較的大きなモーメント
を発生させる。該モーメントに対しては、ジョー５３及
び胴部１５０の薄肉の壁面間に作用する力による抵抗が
なされる必要がある。これは、胴部１５０のジョー５３
の近辺の局部的変形に加え、筒状孔１５８の長手方向軸
りの、その初期におけるスピンドル４の回転軸Ｒと同軸
の状態からの全体的な角度偏位が引き起されるという所
望されざる結果を招（。こうした変形及び偏位は、砥石
Ｇによって研削される筒状孔１５８の真円度及び真直度
の偏差を招（。

本発明に従えば、台座部材５に流体支承アセンブリ６が
配設される。第２図から７図には流体支承アセンブリ６
が静水圧支承体１７０を具備するものとして示される。

静水圧支承体１７０はねじ１７７によって相互に保持さ
れた支持プレート１７４．１７６に隣り合って受容され
ている。支持プレート１７６は蟻はぞスライド１７８へ
と伸延されそしてそこに装着され或は一体化される。蟻
はぞスライド１７８は回転軸Ｒの方向に於てジョー５３
に保持された工作物Ｗに向けて、そしてそこから離れて
摺動自在である。支持プレート１７６は台座部材５の固
定摺動路１８０に関して摺動される。蟻はぞスライド１
７８は静水圧支承体１７０を、今後説明される目的の為
に工作物の一端１５６に関して調節された位置へと搬送
する。

−量調節位置とされ且つ工作物が研削される期間中は、
蟻はぞスライド１７８は、その蟻はぞを固定摺動路１８
０と側方クランプ１８２とによって画定される蟻はぞ内
部にクランプさせる為に。

内部に螺着された１つ以上のねじ１８４を介して側方ク
ランプ１８２によって調節位置に固定される。

静水圧支承体１７０は支持プレート１７４．１７６内の
同軸の孔２０２．２０４内に受容された筒状胴部２００
を具備する。筒状胴部２００は回転軸Ｒと実質的に同軸
の長手方向軸を具備する長手方向孔２１０を具備する。

第１図から認識されるように、長手方向孔２１０は工作
物Ｗの端部１５６を受容する。第６図及び７図を参照す
るに、静水圧支承体１７０の長手方向孔２１０は該長手
方向孔２１０を円周方向に取巻いて隔設された４つの半
径方向ポケット２１２を具備している。隣り合う半径方
向ポケット２１２は、隆起ランド２１４によって円周方
向に離間される。隆起ランド２１４は長手方向孔２１０
の内径よりも僅かに小さい内径に於て設けられる。半径
方向ポケット２１２の軸方向の各端部には、円周方向に
伸延する隆起ランド２１６，２１８もまた、隆起ランド
２−１４と同一の内径に於て設けられる。隆起ランド２
１４．２１６，２１８は、今後説明される如き加圧流体
源に結合された場合に、各半径方向ポケット２１２が加
圧液体の如き加圧流体の溜めを提供する様、半径方向ポ
ケット２１２の周囲を縁取る。

隆起ランド２１４及び隆起ランド２１６，２１８の内径
は、例えば０．５ミルであり、そこに受容される胴部１
５０の端部１５６の外径よりも僅かに大きい。

静水圧支承体１７０の筒状胴部２００は孔２０２に嵌合
され、筒状胴部２００と流体シール作動の為のプレート
１７４との間には一対のＯ−リング２２０が配設される
。

静水圧支承体１７０はその周囲から各半径方向ポケット
２２４へと伸延する流体通路２２４を具備する。各流体
通路２２４は結局、支持プレート１７４内にあって適宜
の取付は具２３２からの加圧流体を受ける通路２３０と
整列される。流体通路２２４及び２３０の各対は、流体
が静水圧支承体及び支持プレート１７４間の界面から逃
出するのを防ぐ為に０−リングシール２２０同志間で流
体流れが整列される。取付は具２３２は、各々適宜の供
給ライン２４２を介して流体ポンプの如き加圧流体源２
４０に結合され、また各々、流体絞り弁を具備している
。加圧流体源２４０は流体を全ての取付は具２３２に供
給し得る。各取付は具に対して別個の供給源を使用して
も良い。代表的に、流体は研削期間中にホイールヘッド
１０に取付けられた冷却材ノズル２１１から筒状孔１５
８上に予め放出された研削用の液体冷却材を含む。

該冷却材は損傷を与える恐れのある粒子を除去する為に
２濾過される。

半径方向ポケット２１２は加圧流体の溜めを提供する。

該加圧流体の圧力及び量は、円周方向及び軸方向の両方
に於て工作物Ｗの端部１５６に隣り合って行使される研
削力に抵抗するに十分なものである。　ＭＩＮＥＲＡＬ
ＳＥＡＬ　　（Ｍｅｔａ１ｗｏｒｋｉｎｇＬｕｂｒｉｃ
ａｎｔｓ社、　Ｍａｓｃｏｌａ　Ｒｏａｄ、　５ｏｕｔ
ｈ　ｗｉｎｄｓｏｒ。

ＣＴ　０６０７４の商標）或はＨＯＮＩＬＬＯ４８８（
Ｃａ５ｔｒｏ１社、　？７５　Ｌｕ１ｆ　Ｄｒ、、　Ｗ
Ａｒｍｉｎｉｓｔｅｒ、　ＰＡ　１８９７４の商標）の
如きン濾過済の研削用冷却剤の為の流体供給圧力を約４
２　、　１８’ｋｇ／Ｃｍ”　（６００ｐｓｉ）とする
のが、工作物の端部１５６に隣り合う長手方向軸りの、
研削力による角度偏位な実質的に防ぐに十分な抵抗力を
提供することが分った。好ましくは半径方向ポケット２
１２は、工作物Ｗの周囲に工作物の外側寸法が許容する
限りの長さに於て集合状態で伸延され、端部１５６付近
におけるしっかりとした支持を提供する。斯くして静水
圧支承体１７０は、工作物の軸の角度偏位を実質的に防
止する為にその端部１５６付近をしっかりと支持し、そ
れによって研削される孔の真直度及び真円度が改善され
る。

静水圧支承体１７０及び工作物の端部１５６間の間隙を
通して逃出する冷却材は、冷却材ノズル２１１によって
供給され筒状孔１５８から流出する冷却剤と共に再使用
する為に収集されそして１濾過される。

第１図に示されるように、砥石Ｇは中空の筒形状であり
、タイル軸２５０に於て担持される。タイル軸２５０は
、ホイールヘッド上の電気モータその他モータ２５２に
よって回転される為に適宜の手段によってホイールヘッ
ド１０上に保持される。周知の如く、ホイールヘッド１
０は複合スライド（図示せず）上に担持される。該複合
スライドは１例えば米国特許第４，４１９，６１２号及
び同第４，６５３，２３５号に記載される如き適宜のモ
ータ手段によって回転軸Ｒ及び長手方向軸りと平行な軸
に沿って往復され且つ前記各軸に対して直交方向に送ら
れる。各米国特許第４．４１９．６１２号及び同第４，
６５３，２３５号は、ここに引用することによって本明
細書の一部とする。

本発明を工作物に対する研削作業実施に関して詳細を説
明し、特にそうした作業に於て、研削される孔の真円度
及び真直度の改善を成すのに特に有用であることが示さ
れたが、本発明は研削以外の材料除去プロセスに使用し
得るものである。

以上本発明を具体例を参照して説明したが、本発明の内
で多くの変更を成し得ることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は研削機における本発明のワークヘッドを示す部
分平面図である。 第２図は第１図の部分図である。 第３図は第１図を線３−３方向から見た正面図である。 第４図は支持プレート１７４及び静水圧支承体の正面図
である。 第５図は第４図を線４−４方向から見た部分図である。 第６図は静水圧支承体の断面図である。 第７図は第６図を線７−７で切断した部分断面図である
。 尚、図中主な部分の名称は以下の通りである。 １：ワークヘッド ４ニスピンドル ５：台座部材 ６：流体支承手段 １０：ホイールヘッド １３；環状部材 ３０：引きロッド ３６：工作物案内管 ３７：環状ブツシュ ４０：円形肩部 ４２：戻しコイルばね ４４：環状チャンバ ５２：前方ダイヤフラムチャック ５３ニジヨー ５４：円周方向外側溝 ７０：環状コイル １５０：胴部 １５８：筒状孔 １６０：円周方向溝 １７０：静水圧支承体 １７８：蟻はぞスライド １８０：固定摺動路 １８２：側方クランプ ２００：筒状胴部 ２１Ｃ１長手方向孔 ２１１、冷却材ノズル ２１２：半径方向ポケット ２１４：隆起ランド ２２０：Ｏ−リングシール ２２４：流体通路 ２３２：取付は具 ２４０：加圧流体源 ２５０：タイル軸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、端部同志間に筒状孔を具備する細長の工作物を、前
   記筒状孔を工具によって加工する間固定し且つ回転させ
   る為のワークヘッドであって、回転軸を中心として回転
   自在のスピンドル手段にして、工作物を孔の長手方向軸
   が前記回転軸と実質的に同軸となる状態で工作物の一方
   の端部を固定的にクランプする為のチャック手段を具備
   するスピンドル手段と、 工作物の他方の端部に隣り合う流体支承手段にして、工
   作物に作用して前記他方の端部の回転軸を前記固定的に
   クランプされた一方の端部に関してずらす傾向を有する
   加工力に抵抗させるに十分な位置に於て前記他方の端部
   の周囲に加圧流体を提供する流体支承手段と、を有し、
   それによって加工される孔の真円度及び真直度を改良す
   るワークヘッド。 ２、台座部材における流体支承手段のスピンドル手段に
   関する位置を調節する為の手段を具備している特許請求
   の範囲第１項記載のワークヘッド。 ３、流体支承手段は支持の為の孔を具備する支持部材を
   含み、該支持部材内には静水圧支承体が配設され、前記
   支持部材内には流体通路手段が設けられ、前記静水圧支
   承体内の流体通路手段は、加圧流体源から静水圧支承体
   へと加圧流体を送達する為に支持手段内の流体通路手段
   と整列されている特許請求の範囲第１項記載のワークヘ
   ッド。 ４、流体支承手段の孔は筒状であり且つ加圧流体を受け
   る為に孔の円周方向周囲に隔設された多数の凹型のポケ
   ットを具備し、該ポケットはランドによって個別に離間
   され、該ランドは小径の孔部分を画定し且つ円周方向ラ
   ンドによって軸方向に対向する各側が取囲まれ、前記円
   周方向ランドは軸方向に離間され前記小径の孔の別の部
   分を画定する特許請求の範囲第３項記載のワークヘッド
   。 ５、端部同志間に筒状孔を具備する細長の工作物を、前
   記筒状孔を工具によって加工する間固定し且つ回転させ
   る為のワークヘッドであって、台座部材と、 台座部材上に配設され回転軸を中心として回転自在のス
   ピンドル手段にして、工作物の一方の端部を該工作物の
   長手方軸が回転軸と実質的に同軸となる状態で固定的に
   クランプする為のチャック手段を具備するスピンドル手
   段と、 台座部材上に配設され回転軸に沿ってスピンドル手段か
   ら離間された流体支承手段にして、工作物の他方の端部
   を受け且つ工作物に作用して前記他方の端部の回転軸を
   前記一方の端部に関してずらす傾向を有する加工力に抵
   抗させるに十分な位置に於て前記他方の端部に加圧流体
   を提供する流体支承手段を有し、それによって加工され
   る孔の真円度及び真直度を改良するワークヘッド。 ６、台座部材上でスピンドル手段に関する流体支承手段
   の位置を調節する為の手段を具備している特許請求の範
   囲第５項記載のワークヘッド。 ７、流体支承手段がそこに可動に配設されるスライドを
   台座部材上に具備し、前記スライドの位置を固定する為
   の手段を具備している特許請求の範囲第６項記載のワー
   クヘッド。 ８、流体支承手段は支持の為の孔を具備する支持部材を
   含み、該支持部材内には静水圧支承体が配設され、前記
   支持部材内には流体通路手段が設けられ、前記静水圧支
   承体内の流体通路手段は、加圧流体源から静水圧支承体
   へと加圧流体を送達する為に支持手段内の流体通路手段
   と整列されている特許請求の範囲第５項記載のワークヘ
   ッド。 ９、流体支承手段の孔は筒状であり且つ加圧流体を受け
   る為に孔の円周方向周囲に隔設された多数の凹型のポケ
   ットを具備し、該ポケットはランドによって個別に離間
   され、該ランドは小径の孔部分を画定し且つ円周方向ラ
   ンドによって軸方向に対向する各側が取囲まれ、前記円
   周方向ランドは軸方向に離間され前記小径の孔の別の部
   分を画定する特許請求の範囲第３項記載のワークヘッド
   。 １０、端部同志間に筒状孔を具備する細長の工作物を、
   前記筒状孔を工具によって加工する間、固定し且つ回転
   させる為の方法であって、 前記工作物の一方の端部を、前記筒状孔の長手方向軸が
   回転軸と実質的に同軸となる状態で回転軸を中心として
   回転自在のスピンドル手段に於て固定的にクランプする
   段階と、 工作物の他方の端部に作用して該他方の端部の回転軸を
   、固定された前記一方の端部に関してずらす傾向を有す
   る加工力に抵抗させるに十分な位置に於て前記他方の端
   部の周囲に加圧流体を提供する段階と、 前記加圧流体が提供される間且つ筒状孔が加工される間
   に前記スピンドル手段を回転させる段階と、を包含する
   前記方法。