JPH01281861A

JPH01281861A - 加工装置

Info

Publication number: JPH01281861A
Application number: JP10790088A
Authority: JP
Inventors: Shiro Murai; 史朗村井
Original assignee: Nippei Toyama Corp
Current assignee: Nippei Toyama Corp
Priority date: 1988-04-30
Filing date: 1988-04-30
Publication date: 1989-11-13
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JP2641898B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、研削用砥石を回転自在に支持した工具ホルダ
ーを、ＮＣフライス盤等の主軸に装着して自動研削を行
う研削装置に関する。

（従来の技術）この種の研削装置としては、本出願人により例えば特開
昭６２−１７６７５６号で既に提案されている。

この研削装置に用いられる研削用工具は、砥石を支持し
傾斜方向をたがいに対称とした一対の円錐部を形成した
研削用回転軸と、この一対の円錐部に対しそれぞれエア
ーによる静圧軸受を介して上記研削用回転軸を回転自在
に支持した工具ホルダーとにより構成されている。

そして、このような静圧軸受を用いることにより、研削
用回転軸をラジアル方向にもスラスト方向にも静圧的に
支持できるとともに、このような研削用工具をＮＣフラ
イス盤等の回転主軸に装着し、工具ホルダーに設けた圧
力センサによって軸受隙間の圧力を測定し、その圧力が
常に一定となるように上記回転主軸の軸方向送り制御す
ることにより自動研削を行っている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、このような研削用工具を作業者が直接に回転主
軸へ装着する場合には問題はないが、この研削用工具を
自動工具交換装置の工具貯蔵マガジンに取付け、工具交
換アームにてマシニングセンタ等の回転主軸へ自動装着
する場合に、工具ホルダーに取着された圧力センサ等の
接続ケーブルやエアー供給用ホース等の配線が工具交換
アームの旋回によってからみ合ったり、また装着時に回
転主軸の装着孔へ挟み込まれたりなど工具の装着に支障
をきたしていた。さらに、工具装着のあと上記ケーブル
やホースを供給側と結合する作業を必要とし、装着と同
時に自動的に加工を開始させることができず、自動工具
交換用として使用することは困難であった。

このような点から、本発明は、マシニングセンタ等複合
加工機によって通常め切削加工の他、研削加工も自動的
に行わせ、無大運撃による加工効率アップを計ることを
目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）そこで、本発明は、加工装置の主軸ハウジング側に、上
記圧力センサおよびエアー供給部を設け、上記研削用工
具側には、配線等の突出物を設けることなくエアー駆動
部および上記静圧軸受へ通じるエアー通路や上記静圧軸
受の軸受隙間に通じる検出路を形成することにより、加
工装置の回転主軸への工具装着が支障なく行え、かつ工
具装着と同時に上記圧力センサおよびエアー供給部に容
易に連結でき、従って工具交換アームによる自動工具交
換が容易に行え、マシニングセンタ等による無人化連続
加工を可能とさせるものである。

（実施例）以下、本発明の具体的な一実施例を第１図および第２図
について説明する。

第１図は周知の自動工具交換装置を備えたマシニングセ
ンタの主軸ヘッド１に研削用工具２を装着した状態を示
し、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図を示す。

主軸ヘッド１は、ハウジング本体３ａと蓋体３ｂとでな
る主軸ハウジング３内に、複数のベアリング４を介して
回転主軸５を回転自在に支持している。

回転主軸５の軸中心にはロッド挿通孔６およびこれと連
通して先端側に円錐部の工具装着孔７が形成され、上記
ロッド挿通孔６にクランプロッド８が進退自在に挿通さ
れている。そして、この回転主軸５は図示しない駆動モ
ータによって回転駆動される。クランプロッド８は図示
しないクランプ用シリンダによって進退動作し、工具を
回転主軸５にクランプまたはアンクランプする。

また、回転主軸５は、図示しない定位装置によって加工
終了時および研削加工時に主軸ハウジング３に対し定位
割出しされる。

上記研削用工具２は、回転主軸５の上記工具装着孔７に
嵌合可能なテーパシャンク部９および先端に上記クラン
プロッド８の把持部８ａと係合可能なプルスタッド１０
を一体に有する工具ホルダー１１と、この工具ホルダー
１１内に回転自在に支持されエアー駆動部としてのエア
ータービン１２を一体に有して回転駆動される研削用回
転軸１３と、この回転軸１３の先端に取着された立体ワ
ーク研削用の砥石１４とにより構成されている。

上記回転軸１３の外周にはたがいに軸方向に内方もしく
は外方に傾斜した略対称な一対の円錐部１５．１６が一
体に形成されている。これに対し、上記工具ホルダー１
１の内周に、上記回転軸１３の一対の円錐部１５．１６
にそれぞれ対応する一対の円錐状の軸受部１７．１８が
形成され、この軸受部１７．１８と上記円錐部１５．１
６との間で、軸受部１７．１８側の多数のノズル１９か
ら噴出されるエアー圧によって、静圧軸受２０が形成さ
れるようになっている。

また、上記主軸ハウジング３の一側部には一端にエアー
供給口２１ａを開口したエアー供給路２１が貫通形成さ
れ、そして上記エアー供給口２１ａは加工装置本体側の
図示しないエアー供給源に接続されている。さらに、回
転主軸５にも上記エアー供給路２２に連通され回転主軸
５内部のロッド挿通孔６に連通ずるエアー供給路２２が
貫通形成されている。

そして、上記ロッド挿通孔６内部がらは工具ホルダー１
１のシャンク部９に凹設されたエアー通１２３および複
数の環状通路２４に連通し、この環状通路２４から上記
多数のノズル１９を介し上記回転軸１３の円錐部１５．
１６に向かってエアーが供給されるようになっている。

同時に、上記回転主軸５内部のロッド挿通孔６より通じ
る複数の噴射ノズル２５を介してエアータービン１２に
対してもエアー圧が供給され、これにより回転軸１３が
高速回転駆動されるようになっている。

なお、２６．２７は工具ホルダー１１内のエアーを外気
へ排出するための排気孔である。

また、上記工具ホルダー１１には周知の自動工具交換装
置における図示しない工具交換アームにチャック可能な
チャ・ンク部２８が形成され、回転主軸５との間にはキ
ー２９を介して常に定位状態に装着されるようになって
いる。

この工具ホルダー１１の回転主軸５に対する定位状態に
て、工具ホルダー１１と回転主軸５との間で連通され、
上記静圧軸受２０の軸受隙間δにおける圧力を測定する
ための検出路３０がそれぞれに貫通形成されている。

また、この回転主軸５の主軸ハウジング３に対する定位
状態にて、主軸ハウジング３側に回転主軸５の上記検出
路３０の開口端と対向する位置に、上記軸受隙間δの圧
力変化を上記検出路３０を介して検出する圧力センサ３
１が取付けられている。

そして、この圧力センサ３１の先端部は、主軸ハウジン
グ３の先端部内面に形成された環状空間部３ｃ内におい
て回転主軸５の周りに遊嵌されたリング状のカラー部材
３２に支持されている。このカラー部材３２は主軸ハウ
ジング３に対しビン３７によって回り止めされ、かつ主
軸ハウジング３の先端−側部に形成したエアー供給口３
３より供給されるエアー圧によってノズル８４を介して
回転主軸５に対しラジアル方向に静圧的に支持されてい
る。さらに、回転主軸５との間の微小隙間は、主軸ハウ
ジング３内部への塵埃や切削剤等の侵入を防ぐシール作
用を構成している。

上記圧力センサ３１は、上記静圧軸受３０の軸受隙間δ
におけるエアー圧Ｐａを測定し、このエアー圧Ｐａの変
化に基づいて回転軸１３にかがる研削荷重の変化を検出
できるようになっている。

この圧力センサ３１の測定値に基づいて制御装置３５よ
り主軸ヘッド１の軸方向（図中Ｚ方向）の送りモータ３
６が駆動制御される。そして、この主軸ヘッド１と一体
に移動される回転主軸５の軸方向の移動に伴って上記軸
受隙間δの圧力Ｐａが、常に適正な圧力値となるように
変化される。

（実施例の作用）まず、マシニングセンタ等の工具貯蔵マガジンに他の各
種切削用工具とともに研削用工具２を収納しておく。研
削加工時、工具交換位置に割り出された研削用工具２を
公知の工具交換アームによって把持し、回転主軸５に自
動装着する際、研削用工具２は電線やエアーホース等の
配線を何らもたないため、通常の工具交換動作と同様に
行える。

すなわち工具交換アームがチャック部２８を掴み、回転
主軸５の工具装着孔７ヘシヤンク部９ｔ−挿入する。こ
れと同時に、回転主軸５側のクランプロッド８がクラン
プ動作して、プルスタッド１０ｔ−把持し、引き込むよ
うにしてクランプ保持する。このとき、回転主軸５は主
軸ハウジング３に対し定位状態に保持され、回転できな
いように拘束されている。そして、この定位状態の回転
主軸５に対し、工具ホルダー１１も定位状態に装着され
る。

このように、装着完了した状態が第１図で示される。

つまり、回転主軸５と工具ホルダー１１間で検出路３０
．３０が連通され、回転主軸５の検出路３０開口端にカ
ラー部・材３２に設けた圧力センサ３１が隣接対向して
いる状態となる。

この状態より、エアー供給口２１ａよりエアーが供給さ
れると、回転主軸５内部を通って噴射ノズル２５よりエ
アータービン１２ヘエアーが噴射され、回転軸１３が回
転駆動され８．これと同時に、エアー通路２３および環
状通路２４を通って複数のノズル１９より回転軸１３の
各円錐部１５．１６へ向かってエアーが噴射され、軸受
隙間δにより静圧軸受２０を形成して回転軸１３をスラ
スト方向に軟らかいばね力をもって静圧的に支承する。

先端の砥石１４がワークＷに接触し研削が開始されると
、回転軸１３にかかる軸方向の研削負荷により、回転軸
１３は軸方向に移動する。これによって、静圧軸受２０
の軸受隙間δが変化し、これに伴って軸受隙間δ内の圧
力値も変化し、よって負荷方向と反対の圧力すなわち軸
受反力（研削荷重）が生じる。

一方、圧力センサ３１の圧力値Ｐａと軸受反力（研削荷
重）との関係より、研削時に適正な軸受反力（研削荷重
）を決めれば同時に圧力センサ３１の圧力値も決まり、
この圧力値を設定圧Ｐとしておく。

圧力センサ３１で測定された圧力値Ｐａが制御装置３５
に送られ、この圧力値Ｐａが常に上記設定圧Ｐと一致す
るように、送り装置３６により主軸ヘッド１を軸方向に
移動制御する。結果として、ワークＷの加工面に対して
一定の研削荷重を維持しながら倣い研削することが可能
となる。

（変形例）また、上記圧力センサ３１を上記実施例のようなカラー
部材３２に取付ける代りに、例えば第３図に示すように
、主軸ハウ・ジンク３の内部にシリンダ３８を形成し、
このシリンダ３８によって上記圧力センサ３１を進退自
在に支持し、主軸ハウジング３側から回転主軸５の上記
検出路３０に結合および切り離しできるようにすること
もできる。

すなわち、上記シリンダ３８の両端側において主軸ハウ
ジング３に上記回転主軸５に形成した検出路３０に対向
する位置に摺動孔３９．３９を形成する。上記圧力セン
サ３１をピストン４０に一体に組込み、上記摺動孔３９
．３９に上記ピストン４０の両端な摺動自在に支持する
。さらに、シリンダ３８内の反対側にスプリング４１を
介装して、ピストン４０を常に後退方向に付勢する。そ
して、研削加工時にはエアー供給口４２よりシリンダ３
８内へエアーを供給することで、上記スプリング４０に
抗してピストン４０を前進させ、圧力センサ３１ｔ′上
記検出路３０に連結させて、上記軸受隙間δの圧力測定
を行うようにする。

このようにした場合は、圧力センサ３１と検出路３０と
を気密接合できるため、より正確な圧力検出が行え、ま
た、このような研削用工具２を用いた研削加工以外では
、例えば切削加工時などでは圧力センサ３１はピストン
４０とともにスプリング４１によって主軸ハウジング３
内に没入した状態に保持され、回転主軸５の回転を許容
する。

また、以上のような一方の円錐部１５に対応した軸受隙
間δの圧力のみを測定するような構成に限らず、例えば
第４図に示すように、両円錐部１５．１６が共にシャン
ク部９内に収納されるような形態の研削用工具２°を用
いることにより、両円誰部１５．１６におけるそれぞれ
の軸受隙間δａ、δｂの圧力値Ｐａ、Ｐｂを測定し、そ
の差（Ｐａ−Ｐｂ　）をもって圧力変化を知る方法も考
えられる。

すなわち、工具ホルダー１１と回転主軸５とにそれぞれ
上記各軸受隙間δａ、ｃ５ｂに連通ずる検出路３０ａ、
３０ｂｔ−貫通形成し、この各検出路３０ａ、３０ｂに
それぞれ対向して、主軸ハウジング３側に第３図により
説明したものと同様に、２個のシリンダ３８ａ、３８ｂ
およびピストン４０ａ、４０ｂにより２個の圧力センサ
３１ａ、３１ｂｅ進退自在に設ける。この２個の圧力セ
ンサ３１＆、３１ｂによる測定値Ｐａ、Ｐｂをそれぞれ
制御装置３５に送り、制御装置３５ではその測定値の差
（Ｐａ−Ｐｂ）が算出され、その値に基づいて軸方向送
り制御を行う。

この場合、例えば温度変化に伴う回転主軸５や工具ホル
ダー１１や主軸ハウジング３の熱変形による隙間変化に
対し、両センサ３１ａ、３１ｂの差をとることによって
それぞれの変動はキャンセルされ、正確な測定ができる
という利点がある。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、加工装置の主軸
ハウジング側に、静圧軸受隙間の圧力を測定する圧力セ
ンサおよびエアー駆動部或は上記静圧軸受へのエアー供
給部をそれぞれ設け、上記工具ホルダー側には、上記エ
アー駆動部や静圧軸受へ通じるエアー通路と上記静圧軸
受の軸受隙間に通じる検出路とを形成することにより、
上記工具ホルダーにはケーブルやエアーホース等の突出
物がなく、加工装置の回転主軸への工具装着が支障なく
行え、かつ工具装着と同時に上記圧力センサおよびエア
ー供給部に容易に連結でき、従って工具交換アームによ
る自動工具交換が容易に行え、マシニングセンタ等複合
加工機によって通常の切削加工の他、研削加工も自動的
に行わせることができ、無人化連続加工が可能となり、
加工効率が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の研削装置の一実施例を示す断面図、第
２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図および第４図はそ
れぞれ本装置の変形例を示す要部の断面図である。３・・・主軸ハウジング、３ｃ・・・環状空間部、５・
・・回転主軸、１１・・・工具ホルダー、１２・・・エ
アー駆動部としてのエアータービン、１３・・・研削用
回転軸、１４・・・研削用砥石、２０・・・静圧軸受、
２１ａ・・・エアー供給口、２１．２２・・・エアー供
給路、２３・・・エアー通路、３０・・・検出路、３１
・・・圧力センサ、３２・・・カラー部材、３９・・・
摺動孔、δ・・・軸受隙間。特許出願人　　　株式会社　日子トヤマ第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加工装置の回転主軸に対し着脱可能な工具ホルダ
ーの内部に、静圧軸受を介して研削用回転軸を回転自在
に支持し、この回転軸の先端に研削用砥石を取り付け、
上記加工装置の主軸ハウジングに対し回転主軸を定位状
態に固定し、エアー駆動部によって上記回転軸を回転さ
せ、上記静圧軸受の軸受隙間の圧力を測定しながら自動
研削を行う研削装置において、上記工具ホルダーおよび
回転主軸に、上記静圧軸受の軸受隙間に連通する検出路
をそれぞれ形成するとともに、上記主軸ハウジング側に
回転主軸の上記検出路と連通する位置に圧力センサを設
け、この圧力センサにより検出路を介し上記軸受隙間の
圧力変化を測定することを特徴とする研削装置。
（２）主軸ハウジングにエアー供給口を形成し、この供
給口から回転主軸内部へ連通するエアー供給路を主軸ハ
ウジングおよび回転主軸にそれぞれ形成し、上記工具ホ
ルダーを回転主軸へ装着したとき上記回転主軸内部と上
記エアー駆動部および静圧軸受とをそれぞれ連通するエ
アー通路を工具ホルダーに形成し、主軸ハウジング側か
ら回転主軸内部を通って上記エアー駆動部および静圧軸
受へエアー供給することを特徴とする請求項１記載の研
削装置。
（３）主軸ハウジングの先端部内周面に環状空間部を形
成し、この環状空間部において上記回転主軸の周りに微
小隙間を介して遊嵌する環状のカラー部材を静圧軸受に
よって支持し、このカラー部材に上記圧力センサを設け
たことを特徴とする請求項１または２記載の研削装置。
（４）主軸ハウジングに回転主軸の定位状態で上記検出
路と連通する位置に、摺動孔を形成し、この摺動孔に上
記圧力センサを進退自在に挿入し、上記工具ホルダーの
回転主軸への装着時に上記圧力センサを前進させて回転
主軸の検出路に連結することを特徴とする請求項１また
は２記載の研削装置。