JPH0796433A - 加工方法と装置 - Google Patents

加工方法と装置

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JPH0796433A
JPH0796433A JP6234534A JP23453494A JPH0796433A JP H0796433 A JPH0796433 A JP H0796433A JP 6234534 A JP6234534 A JP 6234534A JP 23453494 A JP23453494 A JP 23453494A JP H0796433 A JPH0796433 A JP H0796433A
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Maurice Guenin
ゲニン モーリス
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Voumard Machines Co SA
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BOUMARUDO MACH CO SA
Voumard Machines Co SA
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/007Weight compensation; Temperature compensation; Vibration damping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/001Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00Other grinding machines or devices
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可動要素の動作による運動力を相殺させるこ
とにより、かかる運動力をその発生源にて取り除く装
置、特に研削機械を得る。 【構成】 装置は、二作業面(A、B)を利用するフレ
ーム(14)と、作業面の一方に配設され、各々が少な
くとも一個の工具装置(15、16)を備えた少なくと
も二個の往復要素(11、12)と、他の作業面に配設
された別の少なくとも一個の工具装置と、少なくとも一
個の往復運動発生手段(20)とから成り、往復要素の
各々の運動に関連する動的な力を表すベクトルを合成し
たものが実質的にゼロに等しくなるように、各往復要素
レベルで往復運動動作を発生することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は加工設備に関するもので
あり、特に実質的に直交する変位軸を含む少なくとも二
面の作業面を利用するフレームと、一作業面に移動可能
に配設されて少なくとも一台のサーボモータで駆動され
る少なくとも二個の往復要素と、他の作業面に配設され
た少なくとも一個の工具装置と、往復運動を生じるため
の少なくとも一個の手段とを供えたタイプの加工装置に
関するものである。本発明はまた、特に研削機械として
の用途を目的とした、かかる装置を利用する加工方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】加工作業自体は、一本または複数本の往
復シャフトを備えた従来の研削機械で実施できる。しか
しながら、往復要素が同時に両側に移動するシャフト構
成を備えた従来の研削機械には、主として振動、往復異
常、挙動不安定といった問題が起きることが多い。これ
は設計者に工具作業速度の制限を強いるものであり、従
って、出力低下と生産コスト増大を助長するものであっ
た。高出力の研削機械を製造するには、有効な制振シス
テムを設ける必要があるのだが、考えられる往復運動時
の動的な力は極めて大きくて、弱めることが難しいの
で、非常に重く堅牢なフレームを機械に備えていた。
【0003】冒頭に記載した種類の、バランスのとれた
往復運動を行う研削機械は、1990年2月20日付け
の日本国特許抄本第14巻91号(M−938)(40
34)及び特開平1−301038号公報に開示されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、可動
要素の動作による運動力を相殺させることによってかか
る運動力をその発生源で取り除く優れた加工装置と方法
を提供することである。
【0005】本発明の他の目的は、シャフト上を直線的
にまたは角度的に反対方向に往復する少なくとも二個の
工具装置を利用することによってワーク形状を得る。例
えば、回転式ワークホルダを使用する場合は、二軸動作
間を動的に補間することによりワークと切削工具のあい
だの必要相対移動を決定する加工装置、特に研削機械を
提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、最初に述べた
タイプの、本発明による加工装置では、各往復要素は少
なくとも一個の工具装置を具備しており、また、往復運
動発生手段には、各往復要素の往復運動を発生させて、
各々の往復要素の動作に関連する動的な力を表すベクト
ルを合成したものが実質的に値ゼロになるように構成さ
れている。
【0007】前述の加工装置を利用する本発明による方
法では、往復要素と工具装置によって形成されるアセン
ブリの動きは、これらのアセンブリの各々の動作に関わ
る運動力を相殺できる軌道と速度とに基づいて行われ
る。発生源で動的な力を相殺することにより、従来の軸
構成(配置)のものと比較して優れた性能が得られる。
【0008】発生源において動的な力を弱めることがで
きる本発明の加工装置では、構成要素の高速回転と加工
要素の速い往復回数(10回/秒を越える)で極めて高
い精度で部品形状を加工または研削できる。振動は、高
速の場合でも極く僅か存在するか、しないかである。従
って、極めて高精度な形状が有利な加工時間と加工コス
トで得られる。また、力を低減したことにより、駆動要
素に対する厳密さが実質的に向上されると共に、スラス
トベアリングへの初期負担が減るので、トルクを減らす
ことができる。また、各工具装置を反対方向に往復させ
るという生産態様であるので、荒研削の第一往復工具と
仕上げ研削の第二往復工具を使用することができる。
【0009】
【実施例】本発明の好適実施例を添付図面を参照して説
明する。本発明の加工装置は、往復運動発生手段20を
備えている。図2、図3、図4は、各々、本発明の各実
施例における三種類の往復運動発生手段20である。図
1ならびに図5〜8は、本発明の加工装置の種々なる可
能変更態様である。これらの変更態様は、各々、好まし
くは下記説明の三種類の実施例のいずれかに対応する往
復運動を発生する手段20を具備している。
【0010】図1は加工装置の全体図であり、本発明に
よる研削機械の第一変更態様である。従来の研削機械と
同様に、本発明による研削機械は、一般に、X軸沿いに
横方向に移動できるワークホルダ回転軸に一致する少な
くとも一本の回転軸Cを含む第一作業面Aを具備してい
る。作業面Aと並列に設けられ、好ましくは作業工具が
配置された第二作業面Bは、好ましくは実質的に作業面
Aの変位軸Xに直交する縦方向変位軸Zを含む。作業軸
XとZの存在により、従来の研削機械のような、工具と
ワークのあいだの相互作用が可能である。一変更態様と
して、X軸はZ軸の上または下に配置することもでき
る。作業面Bと並列に配設され、上に研削ピストン16
が設けられた往復要素11と12は、U軸に沿って横方
向に移動する。回転軸Cを有するワーク保持主軸台15
は、作業面Bの変位軸Zと実質的に平行に配設されてい
る。
【0011】かかる構成は、二本の加工軸(UとC)の
動作のあいだを動的に補間し、従って、加工したいワー
クと切削工具のあいだの必要相対動作を決定することに
より、特定形状のワークを加工する。従来の研削機械で
は、往復要素11と12は同時に、最初に+U軸方向、
次に−U方向へと交互に移動して往復運動する。このよ
うな動作に起因するアンバランスは極めて重大で、前述
のように多くの欠点を伴う。振動を最小限にするため
に、本発明の装置は、往復要素が、軌道に沿って、運動
力が各往復要素の動作に関連して相殺される速度にて動
くように考案されている。また、各往復要素の質量は、
実質的に等しい。
【0012】これらの動作がどのように行われるかを更
によく説明するために、図2に本発明の第一実施例の研
削機械1を示す。研削機1は、研削機1のフレーム14
に接した状態に設けられ、好ましくはボールねじである
伝動スクリュ22を起動する、好ましくは電動式のサー
ボモータ21から成る往復運動発生手段20を具備す
る。ねじ22は、研削機1のフレーム14内の往復要素
11と12の下に配設されることが好ましく、その両端
はスラストベアリング27によって保持される。ねじ2
2には、右手ねじ23のカットの部分と左手ねじ24の
カットのある部分の二部分があり、この二ねじ部分のね
じ山は(反対回転であるという点を除いて)同一である
ことが好ましい。右ねじナット25と左ねじナット26
は各々、ねじ22と23と24の部分に設けられてお
り、後者回転時に反対方向に動くように構成されてい
る。往復要素11、12は並列に配設されている。第一
往復要素11は、直線案内手段28上を移動できるスラ
イド29上に設けられており、第二往復要素12は同様
に同じ直線案内手段28上を移動できる別のスライド2
9上に設けられている。第一ナット25は第一ワークホ
ルダスライドアセンブリ29/11に結合されており、
第二ナット26はワークホルダスライドアセンブリ29
/12に結合されている。
【0013】サーボモータ21が伝動スクリュ22を回
転駆動すると、ナット25と26は反対方向に移動を行
う。即ち、最初は相手から離れ、次に相手に向かって移
動する。その結果、要素11と12の往復運動は、伝動
スクリュ22の回転方向に応じて、相手から離れ(要素
11は+U軸方向に進み、要素12は−U軸方向に進
む)、次に相手に向かって移動する。従って、サーボモ
ータ21の回転方向を交互にすることによって往復運動
が実現される。
【0014】ねじ22の両側のナット25と26の移動
距離、ねじ22のピッチ、回転速度等といった種々のパ
ラメータは、機械のタイプ、回転および往復部品の質
量、実施操作種類等に応じて決定される。あらゆるパラ
メータは、全体の動的平衡が得られるように選択され
る。従って、各可動構成要素は、その構成要素の動作と
関係のある動的な力を表すベクトルと関連付けることが
できる。本発明の装置は、これらベクトルを合成したも
のが値ゼロになるように、即ち、実質的に値ゼロに等し
くなるように構成される。従って、操作時に発生する振
動は最小限に抑えられ、目で見たり、触わるだけでは気
づかないほどにすることもできる。
【0015】このことは、実質上、例えば、少なくとも
二組の可動アセンブリ、即ち、一方は構成要素24、2
6、29、12であり、他方は23、25、29、11
が、往復運動時に生じる力が相殺されるように実質的に
対称でバランスがとれている、というこである。ねじ2
2、直線案内手段28、フレーム14のレベルで生じる
力は、実質的に無いに等しい。また、周知の関係F=m
aにより、質量m1 、m2 等の移動中の各要素の質量が
異なる、または加速度a1 、a2 等が異なるときに、合
成される動的な力Fが値ゼロに近づこうとする場合に、
動的な対称が得られる。
【0016】図3は本発明の第二実施例であり、往復運
動発生手段20は逆方向のねじ山を備えた伝動スクリュ
ではなく、カムアセンブリを具備している。往復要素は
直線案内手段28とスライド29により、上記に説明の
ように都合良く配設されている。好ましくは二個の可動
部品の中間の平面に配設された、実質的に垂直な軸方向
に向けられたカムシャフト32は、好ましくはカムシャ
フト32の上部に配設され、フレーム14に固定された
サーボモータ31によって回転駆動される。カムシャフ
ト32は、往復要素12に結合された左側スラストベア
リング33aと共動する左側カム33と、往復要素11
に結合された右側スラストベアリング33bと共動する
右側カム34とを駆動する。カム33と34の延長部
は、互いに反対方向に向いている。シャフト32の回転
作用により、カム34と33は同時に作用して、往復要
素11と12を、各々、+U軸および−U軸に沿って押
し戻す。シャフト32の回転が進むと、カム33と34
は往復要素11と12を、要素間の距離が最も遠くなる
端部へと押しやるが、その後、これら要素は、例えば、
要素11と12の間に設けられた引き戻しバネ(図示せ
ず)の作用を受けると、互いに接近することが可能であ
る。部品間の遊びをなくすために、一個または複数個の
プレローディングカム35を設けても良い。
【0017】図4は本発明の第3実施例であり、往復運
動発生手段20は、図3に記載のものと同様であるが、
往復要素11と12が、直線案内手段28とスライド2
9によって支えられているのではなく、フレーム14に
固定されたベアリング36で支えられている点が異な
る。要素11と12は、+U軸と−U軸に沿って角度的
に回転できるようにベアリング36上に配設されてお
り、また、それらの各軸は実質的にC軸(図1)と平行
となるように都合良く配向されている。
【0018】いくつかの変更態様ならびに実施例を下記
に説明する。前述の対応要素と同じ性質を備え同じ役割
を務める要素については、同一参照番号を付してある。
【0019】往復運動発生手段20の形態に関わらず、
往復要素11と12の各々には、少なくとも一個の工具
装置、好ましくはワーク保持主軸台15または研削スピ
ンドル16のいずれかが設けられている。図1は、作業
面Bに設けられた往復要素11と12に、といし車、フ
ライス、またはチゼルといった多数の切削工具を使用で
きる研削スピンドル16を装備したデザインになってい
る。このタイプのものは、それ自体、周知のワーク保持
主軸台15を具備しており、主軸台15は作業面Aに配
設されている。かかる構成によれば、往復要素11は主
として荒加工に使用され、その後、要素12が仕上げに
使用することができる。所望の操作をすべて実施するた
めに、主軸台を回転軸C軸に垂直なX軸に沿って移動で
き、要素11と12をZ軸に沿って前後に動かせるよう
にする必要があるが、上記構成はこれを満足するもので
ある。別の変更態様(図示せず)では、第二ワーク保持
主軸台15を作業面A上の第一主軸台と平行に、例えば
往復要素12上に設けられた研削スピンドル16と向か
い合わせに設ける。従って、二個のワークを同時に、ま
たは連続的に加工できる。
【0020】本発明による研削機械は種々なる変更態様
が可能であり、ワーク保持主軸台ならびに研削スピンド
ルの位置を逆転することもできる。このように多数の使
用可能性が提供されるのだが、そのうちのいくつかを下
記に記載する。
【0021】図5に記載の更に別の変更態様によれば、
往復要素11と12はタレット17上に並列に配設さ
れ、研削スピンドル16は互いに反対方向を向けられて
おり、使用スピンドルはタレットの割り出しによってワ
ークの方に向かされる。種々の要素が対称であることが
重んじられている点、力が相殺される点に注意された
い。
【0022】図6は、ワーク保持主軸台15を往復要素
11と12上に設けた変更態様である。タレット17上
に回転可能に配設された何本かの研削スピンドル16は
アセンブリを構成し、使用スピンドルは、タレットの割
り出しによってワークの方に向かされる。上記のような
X軸、Z軸、C軸に沿った種々の移動により、所望の操
作が実施できる。この変更態様による研削機械は、研削
スピンドルを一本もしくは並列に二本だけ具備すること
によって、タレット17を使わないようにすることもで
きる。
【0023】図7は、往復要素11と12が背中合わせ
に設けられた変更態様であり、往復運動は実質的に回転
軸Cと平行に配向される。この変更態様は、例えば、実
質的に回転軸Cと平行な往復運動が望ましい場合、例え
ば、ある種の管状のワークの場合に、好都合である。
【0024】図8は、二本の回転軸が垂直である変更態
様である。これは、往復運動の軸が回転軸Cの上または
下にあることを意味する。
【0025】図9は、本発明の方法および装置により加
工できるワークの一例である。噴射ポンプのカム形状、
または、例えば、伝動シャフトにギヤを固定するために
使用される多角形の形状等の問題であろう。
【0026】本発明によれば、工具装置15または16
ならびに往復要素11または12は、こういった要素の
数量が多いと動作力学が複雑になり、それ故、機械の構
成も複雑にはなるが、数量的な制限はない。
【0027】従って、本発明の装置は無数の形態を取る
ことができる。従って、スピンドル16およびワーク保
持主軸台15の各位置を逆にすることができるので、回
転運動と往復運動を組み合わせることもできるし、分離
することもできる。また、何本かのスピンドルまたはい
くつかの主軸台を加工装置上に設ける場合には、使用さ
れる全部の要素が同時に加工操作を実施するということ
が必須ではない。例えば、一本の往復工具がワークを加
工している間、もう一本の往復工具は単なるつりあわせ
として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明による研削機械上の加工装置の平
面図である。
【図2】図2は本発明の第一実施例の加工装置の断面立
面図である。
【図3】図3は本発明の第二実施例の加工装置の断面立
面図である。
【図4】図4は本発明の第三実施例の加工装置の断面立
面図である。
【図5】図5はタレット上に(並列に)配設された二本
の対向するスピンドルを具備する変更態様における本発
明の加工装置の平面図である。
【図6】図6はタレット上に四本のスピンドルが配設さ
れ、往復要素上にワークを保持する二個の主軸台が配設
された別の変更態様における本発明の加工装置の平面図
である。
【図7】図7はタレット上に(背中合わせに)配設され
た二本の対向するスピンドルを具備し、その往復運動が
ワーク回転軸と平行である、更に別の変更態様における
本発明の加工装置の平面図である。
【図8】図8aはタレット上に(並列に)配設された二
本の対向するスピンドルを具備し、ワークの回転軸と工
具の回転軸が垂直である、更に別の変更態様における本
発明の加工装置の平面図であり、図8bは図8aの変更
態様の立面図である。
【図9】図9は本発明による加工装置の工具によって形
成される内側形状を備えたワークを示す図である。
【符号の説明】
1 研削機械 11,12 往復要素 14 フレーム 15 主軸台 16 研削スピンドル 20 往復運動発生装置 21 サーボモータ 22 伝動スクリュ 23 右ねじ 24 左ねじ 25 右ねじナット 26 左ねじナット 27 スラストベアリング 28 直線案内手段 29 スライド 31 サーボモータ 32 カムシャフト 33,34 カム 35 プレローディングカム 36 ベアリング

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に直交する変位軸(X、Z)を含
    む少なくとも二面の作業面(A、B)を利用するフレー
    ム(14)と、一方の作業面(A、B)に移動可能に設
    けられた少なくとも二個の往復要素(11、12)と、
    他方の作業面(A、B)に設けられた少なくとも一個の
    工具装置(15、16)と、少なくとも一個の往復運動
    発生手段(20)とから成る加工装置を用いる加工方法
    であって、前記往復手段(11、12)の各々は少なく
    とも一個の工具装置(15、16)を備え、前記往復要
    素(11、12)と前記工具装置(15、16)によっ
    て形成されるアセンブリは、前記アセンブリの各々の運
    動に関連する運動力を相殺できる軌道と速度に基づいて
    動くことを特徴とする加工方法。
  2. 【請求項2】 請求項第1項に記載の加工方法におい
    て、前記要素(11、12)の前記軌道は各々反対向き
    であり実質的に対称であることを特徴とする前記加工方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項第1項に記載の加工方法におい
    て、前記要素(11、12)の前記軌道の移動時間は各
    々実質的に同一であることを特徴とする前記加工方法。
  4. 【請求項4】 前記請求項の1から4項のいずれかに記
    載の加工方法において、前記往復装置(11、12)の
    移動の全体速度は実質的に同一であることを特徴とする
    前記加工方法。
  5. 【請求項5】 実質的に直交する変位軸(X、Z)を含
    む少なくとも二面の作業面(A、B)を利用するフレー
    ム(14)と、一方の作業面(A、B)に移動可能に設
    けられ、且つ少なくとも一台のサーボモータ(21;3
    1)によって駆動される少なくとも二個の往復要素(1
    1、12)と、他方の作業面(A、B)に設けられた少
    なくとも一個の工具装置(15、16)と、少なくとも
    一個の往復運動発生手段(20)とから成る加工装置で
    あって、前記往復手段(11、12)の各々は少なくと
    も一個の工具装置(15、16)を備え、前記少なくと
    も一個の往復運動発生手段(20)により、前記往復要
    素(11、12)の各々の動きに関連する動的な力を表
    すベクトルを合成したものが実質的に値ゼロに等しくな
    るように、前記往復要素(11、12)の各々の往復運
    動動作を発生させることを特徴とする加工装置。
  6. 【請求項6】 請求項第5項に記載の加工装置におい
    て、第一の工具装置はワーク保持主軸台(15)であ
    り、第二の工具装置はスピンドル(16)であることを
    特徴とする前記加工装置。
  7. 【請求項7】 請求項第5項に記載の加工装置におい
    て、第一の工具装置はスピンドル(16)であり、第二
    の工具装置はワーク保持主軸台(15)であることを特
    徴とする前記加工装置。
  8. 【請求項8】 請求項第6項または第7項のいずれかに
    記載の加工装置において、前記スピンドル(16)は研
    削スピンドルであることを特徴とする前記加工装置。
  9. 【請求項9】 請求項第5項から第8項のいずれかに記
    載の加工装置において、前記往復要素(11、12)は
    タレット(17)上に設けられていることを特徴とする
    前記加工装置。
  10. 【請求項10】 請求項第5項から第9項のいずれかに
    記載の加工装置において、前記往復要素(11、12)
    は並列に配設されていることを特徴とする前記加工装
    置。
  11. 【請求項11】 請求項第5項から第9項のいずれかに
    記載の加工装置において、前記往復要素(11、12)
    は背中合わせに配設されていることを特徴とする前記加
    工装置。
  12. 【請求項12】 請求項第5項から第11項のいずれか
    に記載の加工装置において、一台のサーボモータ(2
    1;31)を具備することを特徴とする前記加工装置。
  13. 【請求項13】 請求項第5項から第12項のいずれか
    に記載の加工装置において、前記往復要素(11、1
    2)の各々の質量は実質的に同一であることを特徴とす
    る前記加工装置。
  14. 【請求項14】 請求項第5項から第13項のいずれか
    に記載の加工装置において、前記往復運動発生手段(2
    0)は、前記サーボモータ(21)によって駆動され、
    一部が右ねじ(23)のカットで他が左ねじ(24)の
    カットになっている伝動スクリュー(22)とスクリュ
    ー(22)の対応部分(23)と(24)に配設され、
    第一往復要素(11)に結合される右ねじナット(2
    5)と第二往復要素(12)に結合される左ねじナット
    (26)とを含むことを特徴とする前記加工装置。
  15. 【請求項15】 請求項第14項に記載の加工装置にお
    いて、前記往復要素(11)は直線案内手段(28)上
    を移動できるスライド(29)上に配設され、前記第二
    往復要素は同様に同一直線案内手段(28)上を移動で
    きる別のスライド(29)に設けられることを特徴とす
    る前記加工装置。
  16. 【請求項16】 請求項第5項から第13項のいずれか
    に記載の加工装置において、前記往復運動発生手段(2
    0)は、二個の可動部品の中間の平面に配設された実質
    的に垂直な軸方向に向けられ、サーボモータ(31)に
    よって回動駆動され、往復要素(12)に結合された左
    スラストベアリング(33a)と共動する左カム(3
    3)ならびに往復要素(11)に結合された右スラスト
    ベアリング(34a)と共動する右カム(34)を駆動
    するカムシャフト(32)を含むことを特徴とする前記
    加工装置。
  17. 【請求項17】 請求項第16項に記載の加工装置にお
    いて、前記往復運動発生手段(20)は、フレーム(1
    4)に固定され、+U軸または−U軸に沿って角度回転
    ができるように往復要素(11)と(12)が設けられ
    ているベアリング(36)を含むことを特徴とする前記
    加工装置。
  18. 【請求項18】 前記加工装置が研削機械であることを
    特徴とする請求項第5項から第17項のいずれかに記載
    の加工装置。
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