JPH06143110A - ワークの保持装置を備えた研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研削盤加工において、ワークの研削面の向き
を砥石に対して自由に変更位置決め可能として人手によ
る作業をなくし、加工精度の向上を図ること。 【構成】 サドルとテーブルとを備えたテーブル上のワ
ークを研削する砥石を備えた研削盤において、ワークの
軸線を砥石の回転軸線に対して平行姿勢とし且つ軸線方
向の両端面を着脱自在に拘束する拘束手段と、この拘束
手段を回転駆動してワークをその軸線周りに回転させこ
のワークの研削面を砥石に対して位置決めする回転駆動
機構とを備える。拘束手段によって拘束したワークは、
回転駆動機構によって回転させられ、この回転角度を調
整することによってワーク表面の研磨面が砥石に対して
位置決めされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属製品の精密表面加
工に用いる研削盤に係り、とくにワークの研削面を簡単
に変更できるようにしたワーク保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】精密表面加工用の研削盤は、ベースの上
にサドルとテーブルとを順に重ね、これらのサドルとテ
ーブルとの動きの合成によるテーブルの二次元的な動作
を利用して、テーブル上のワークを砥石によって研削す
るものが一般的である。そして、ワークをテーブルに固
定保持するため、テーブルに配置した電磁チャックを備
え、この電磁チャックによって固定したワークの表面を
テーブルの動きを利用して砥石によって順次研削してい
く。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ワークがたとえば直方
体であって長手方向の４面を研削する場合では、４面の
内の１面をまず基準面として表面仕上を施し、次いでこ
の仕上面を基準として他の面の直角度や平行度を監視し
ながら電磁チャックの上に別の面を載せる作業要領とな
る。

【０００４】ところが、このような作業は人手に頼るた
め、電磁チャックへのワークの位置決め誤差を生じやす
い。このため、この誤差がワークの加工精度にも影響を
及ぼし、精密表面加工の面からみると精度上の問題が大
きい。

【０００５】また、ワークの各面の研削の度に作業者が
ワークを手にとって電磁チャックに対して着脱する作業
が必要である。これは、電磁チャックを利用する限り避
けられないことであり、省力化や研削盤の自動加工につ
いての障害となるほか、作業者の安全性の点でも問題が
残っている。

【０００６】本発明において解決すべき課題は、テーブ
ル上のワークの研削面の向きを砥石に対して自由に変更
できるように保持可能として人手による作業をなくし、
加工精度の向上を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、サドルとテー
ブルとを備えこれらの相互の動きによって前記テーブル
の上のワークを砥石に対して移動可能とした研削盤であ
って、前記テーブルに、前記ワークを前記砥石に対する
研削位置に保持するための保持装置を設け、該保持装置
は、前記ワークの軸線を前記砥石の回転軸線に対して平
行姿勢とし且つ軸線方向の両端面を着脱自在に拘束する
拘束手段と、該拘束手段を回転駆動して前記ワークをそ
の軸線周りに回転させ前記ワークの研削面を前記砥石に
対して位置決めする回転駆動機構とを備えていることを
特徴とする。

【０００８】

【作用】たとえばワークを直方体状としてその長手方向
の４面を研削加工する場合では、長手方向の両端の端面
を拘束手段によって拘束する。このとき、ワークの軸線
は砥石の回転軸線に平行なので長手方向の１面を砥石の
研削面に対応するように位置決めしてやると、テーブル
の動きによってワークはその研削面を変えながら砥石に
よって研削される。また、１面の研削が完了したら、隣
の面との間とで造る中心角は９０°なので、回転駆動機
構によって拘束手段を９０°回転させると、先行して研
削した面の隣の面が砥石に対して姿勢が決められる。

【０００９】このように、拘束手段によって拘束したワ
ークを回転駆動機構によって回転させながら砥石に対す
るワークの研削面の位置の設定が可能となる。そして、
回転駆動機構の動作を研削盤のテーブルやサドルの動き
及び砥石の作動に連動して制御するようにすれば、一つ
のワークに対してその研削面を順に変えながら連続処理
でき、研削盤の自動運転も可能となる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明のワーク保持装置を備えた研削
盤の概要を示す側面図である。

【００１１】図において、ベース１の上にサドル２が図
面と直交する方向に移動可能に配置され、このサドル２
の上にはテーブル３が図において左右方向に移動可能に
連接されている。そして、従来構造の研削盤と同様に、
これらのサドル２及びテーブル３の動きの合成によっ
て、テーブル３に二次元的な運動を与える。

【００１２】ベース１の背部にはコラム４を立ち上げ、
このコラム４から前方に向けてスピンドルヘッド５を配
置する。このスピンドルヘッド５は駆動装置（図示せ
ず）に連接され、その先端部に設けた砥石６を設定され
た回転速度で駆動する。また、テーブル３の上面には、
ワークＷをその研削面が砥石６の周面に対して適正な姿
勢を保つように支持するための保持装置７を備える。

【００１３】図２は保持装置７の内部構造を示す概略図
である。

【００１４】保持装置７は、そのハウジング７ａをテー
ブル３の上面に固定したものとして配置され、ハウジン
グ７ａの内部には駆動チャンバ７ｂ及び歯車チャンバ７
ｃを備えている。駆動チャンバ７ｂの中にはロータリア
クチュエータ８を回転駆動手段として設け、その出力軸
８ａの一端を歯車チャンバ７ｃ側に突き出して駆動歯車
９ａを取り付ける。この駆動歯車９ａに噛み合う従動歯
車９ｂを歯車チャンバ７ｃに回転自在に組み込み、この
従動歯車９ｂに結合した保持軸１０を歯車チャンバ７ｃ
から外に突き出して設ける。

【００１５】ハウジング７ａの外部には、ワークＷの端
面を受ける拘束ヘッド１１を設ける。この拘束ヘッド１
１は保持軸１０と同軸上に拘束軸１１ａを備えてこれを
カプリング１１ｂによって内部の駆動機構に連接したも
のである。拘束ヘッド１１の内部の駆動機構は、拘束軸
１１ａを軸線方向にシフトさせることができしかもその
軸線周りに回転可能としたものである。このような駆動
機構は、従来から知られているものがそのまま利用で
き、電動式として拘束軸１１ａを所定のストロークで移
動させ、ワークＷに突き当たってこれを拘束している間
では自由回転可能とする。

【００１６】更に、保持軸１０の回転量を知りワークＷ
の姿勢を設定するための検出系を駆動チャンバ７ｂの中
に設ける。この検出系は、ロータリアクチュエータ８の
出力軸８ａの回転角度を知ることによって間接的に保持
軸１０の回転量を検出するようにしたものであり、出力
軸８ａを歯車チャンバ７ｃ側だけでなく反対側にも突き
出してその先端にロータ１２を設け、このロータ１２に
対向して回転角度検出センサ１３を設けている。

【００１７】図３はロータ１２と回転角度検出センサ１
３による検知系の概略図である。

【００１８】円板状のロータ１２の周縁部には一個の切
欠１２ａを設け、この切欠１２ａを回転角度検出センサ
１３からの光学系による走査によって検出し、ロータ１
２がどの位置にあるかを知ることによって保持軸１０の
回転角度を検出する。そして、回転角度検出センサ１３
は互いに隣接し合うものどうしが造る中心角を９０°と
して４個の検出素子１３ａによって構成されている。こ
のように４個の検出素子１３ａを備えることで、直方体
の４面のどの面が研削面にあるかを知ることができる。

【００１９】図４はロータリアクチュエータ８及び拘束
ヘッド１１の作動に関する制御の概略ブロック図であ
る。

【００２０】研削盤のサドル２やテーブル３の作動も含
めて全ての機能部を制御するコントローラ１４には、こ
れらのサドル２及びテーブル３のストロークや移動速度
等を設定する操作盤１５を接続する。また、操作盤１５
はワークＷの形状寸法や研削量等のワークＷ毎の加工情
報をコントローラ１４に入力して記憶させ、モードを設
定することによってワークＷのセット後の研削開始から
終了までを全て自動化する。

【００２１】拘束ヘッド１１は、加工情報に基づいてコ
ントローラ１４によってその拘束軸１１ａを軸線方向に
ストローク動作させるようにコントローラ１４によって
制御される。すなわち、保持軸１０に一端面を突き当て
たワークＷの端面に拘束軸１１ａが当たり、加工情報に
基づいてワークＷを適当な拘束力で保持軸１０との間で
保持できる程度のストローク量が設定される。そして、
この保持の後には、内蔵した駆動機構は拘束軸１１ａを
その軸線周りに回転自由に設定する。

【００２２】更に、ロータリアクチュエータ８も加工情
報に基づいて同様にコントローラ１４によってその作動
を制御され、ロータ１２と回転角度検出センサ１３とに
よる角度検知信号をフィードバックすることによって、
出力軸８ａの回転量を設定値に維持可能とする。そし
て、この出力軸８ａの回転量を制御することにより、駆
動歯車９ａと従動歯車９ｂを介して連接されている保持
軸１０の回転角度を制御する。このような保持軸１０の
制御によって、ワークＷの回転角度が設定制御され、そ
の表面の研削面を正しい姿勢として砥石６に対する位置
が設定される。

【００２３】以上の構成において、ワークＷの研削作業
は、保持装置７へのセット及び取外しのみを作業者が行
い、予め操作盤１５によってコントローラ１４の演算回
路に入力された加工情報に基づいて自動運転が行われ
る。

【００２４】まず、ワークＷをセットするときは、拘束
ヘッド１１の拘束軸１１ａを図２において右側に退避さ
せておき、ワークＷを必要であれば専用の治具を用いて
保持軸１０と拘束軸１１ａとの間にセットする。次い
で、操作盤１５のスタートボタンをオンすると、拘束軸
１１ａが進出してその先端がワークＷの端面に突き当た
り、保持軸１０との間でワークＷが位置ずれしない程度
の拘束力を軸線方向に付加する。

【００２５】ここで、ワークＷは直方体であってその長
手方向の４面を研削加工するものとする。この場合のワ
ークＷのセットは、長手方向の両端面の中央部を保持軸
１０と拘束軸１１ａによって保持できるようにし、専用
の治具等によって長手方向の４面の内の一つが砥石６を
同軸上に取り付けたスピンドルヘッド５の軸線と平行と
なるように設定する。

【００２６】このような要領によってセットされたワー
クＷに対し、スピンドルヘッド５が研削位置まで下降
し、サドル２及びテーブル３の作動によってワークＷの
一面が研削される。そして、予め入力された加工情報に
よって１面の研削が終わると、スピンドルヘッド５を一
旦上昇させ、先に研削した面の隣の面が砥石６に対面す
るように姿勢を変更する。この変更は、スピンドルヘッ
ド５の上昇の後に、サーボモータ８が作動して駆動歯車
９ａ及び従動歯車９ｂを介して保持軸１０を９０°回転
させることによって行う。この操作により、保持軸１０
の先端と回転自由に設定されている拘束軸１１ａとの間
のワークＷは、保持軸１０の回転に連動して回転し、先
に切削した面の隣の面が研削面に臨むようになる。

【００２７】この新たなワークＷの研削面のセットの後
には、スピンドルヘッド５が再び下降して研削する。そ
して、残りの２面についても、ロータリアクチュエータ
８によってワークＷを９０°ずつ回転させていくことに
よってそれぞれの研削面を砥石６に対面させることによ
って研削する。

【００２８】このような研削において、保持軸１０の回
転角度は、ロータリアクチュエータ８の出力軸８ａの回
転角度をロータ１２と回転角度検出センサ１３とによっ
て間接的に検出され、コントローラ１４にその出力信号
がフィードバック系として入力される。これにより、予
め設定された加工情報に基づいて、保持軸１０の回転角
度を高い精度で制御でき、直方体のワークであれば互い
に隣合う面のなす角度を９０°とした精度の高い加工が
可能となる。

【００２９】なお、直方体に変えて三角形や台形及びそ
の他の形状のワークについても、隣接する辺どうしが造
る中心角度と研削していく辺の順番を加工情報の中に組
み込んでおけば、同様に研削開始から終了までの自動化
が可能である。

【００３０】ワークＷの研削加工が終われば、操作盤１
５のスイッチをオフとし、拘束ヘッド１１の拘束軸１１
ａを後退させてワークＷへの拘束を解き、このワークＷ
を回収する。

【００３１】このように、ワークＷの研削面を順に砥石
６の研削面に対応させうようにワークＷを回転させなが
ら研削過程を進めることができる。このため、従来のよ
うに電磁チャックを用いた加工に比べると、人手作業に
よることなく、ワークＷの研削面を正しい姿勢にセット
できる。そして、研削盤の全体を制御するコントローラ
１４にロータリアクチュエータ８や拘束ヘッド１１の動
作を制御するための演算回路を設けておき、操作盤１５
によってワークＷ毎の加工情報を入力してさえおけば、
ワークＷのセット後の研削盤の自動運転も可能となる。

【００３２】

【発明の効果】本発明では、ワークを回転させることに
よって砥石に対する研削面を自由に変更設定でき、従来
のように電磁チャックを用いる場合よりも、作業者の手
作業が少なくなり、ワークの位置決め設定も正確に行え
る。したがって、作業の安全性が確保されるだけでなく
製品の加工精度も向上し、研削盤の駆動系と保持装置と
の間に連動関係を持たせた制御系を備えるようにすれ
ば、ワークの設定後からの自動運転が行え、生産性の向
上も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の保持装置を備えた研削盤の概略側面図
である。

【図２】保持装置の構造の概略を示す図である。

【図３】保持軸の回転角度を検出するための検知系の一
例を示す概略図である。

【図４】ロータリアクチュエータ及び拘束ヘッドに関す
る制御ブロック図である。 １ ベース ２ サドル ３ テーブル ４ コラム ５ スピンドルヘッド ６ 砥石 ７ 保持装置 ８ ロータリアクチ
ュエータ １０ 保持軸 １１ 拘束ヘッド １２ ロータ １２ ロータ １４ コントローラ １３ 回転角度検出セ
ンサ １５ 操作盤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サドルとテーブルとを備えこれらの相互
   の動きによって前記テーブルの上のワークを砥石に対し
   て移動可能とした研削盤であって、前記テーブルに、前
   記ワークを前記砥石に対する研削位置に保持するための
   保持装置を設け、該保持装置は、前記ワークの軸線を前
   記砥石の回転軸線に対して平行姿勢とし且つ軸線方向の
   両端面を着脱自在に拘束する拘束手段と、該拘束手段を
   回転駆動して前記ワークをその軸線周りに回転させ前記
   ワークの研削面を前記砥石に対して位置決めする回転駆
   動機構とを備えていることを特徴とするワークの保持装
   置を備えた研削盤。