JPH08215999A

JPH08215999A - 段付き軸部材の研磨装置

Info

Publication number: JPH08215999A
Application number: JP2319495A
Authority: JP
Inventors: Kunio Matsumoto; 邦雄松本; Koichi Sato; 晃一佐藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】人手によらずに、段付き軸部材のテーパー部
を滑らかに研磨できる、低コストで生産性に優れた、段
付き軸部材の研磨装置を提供する。【構成】被研磨材である段付管１０は、一対の駆動ロ
ーラ１５とバックアップローラ１８ａ，１８ｂとによ
り、その軸線回りに回転駆動される。複数の同一構造の
研磨ヘッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、段付管１０の各
テーパー部に対応して設けられている。研磨ヘッド１４
ａは、砥石１３を上端部に備えたエアシリンダー１６を
有し、エアシリンダー１６により砥石１３を、段付管１
０のテーパー部に押圧し、さらに、エアシリンダー１６
をその上端部を中心Ｏに揺動させて、砥石１３を矢印Ｇ
で示すように揺動させることにより、砥石１３により段
付管１０の研磨領域Ｋを研磨する。２本の引っ張りコイ
ルばね１７ａ，１７ｂは、エアシリンダー１６を下方へ
付勢して、砥石１３の前記押圧力を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、段付き軸部材の外周面
を研磨するための研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、段付き軸部材の一例としての、図
５中符号１で示すような段付管のテーパー部（大径部と
小径部との境界部で、段差部ともいう）を研磨するに
は、段付管を回転させつつ、砥石を前記テーパー部に押
し付けるというような手作業に頼っていた。この手作業
による長時間の研磨作業により、テーパー部の外周面を
極めて滑らかに仕上げることができる。

【０００３】また、段付管の複数のテーバー部を自動的
に研磨する研磨装置の一例としては、図５に示すよう
に、複数の大径部と小径部からなる段付管１を一対の駆
動ローラ４（一方の駆動ローラは不図示）に搭載して水
平方向（矢印Ｂ方向参照）に延びる状態とし、その段付
管１の大径部２ａ，２ｂを複数のバックアップローラ９
ａ，９ｂにより上方から押圧して支持する（矢印Ｃ方向
参照）。段付管１の各テーパー部に対応して設けられた
エアシリンダー５ａ，５ｂ，５ｃをそれぞれ駆動するこ
とにより、それらにそれぞれ保持された砥石６ａ，６
ｂ，６ｃを、段付管１のテーパー部にそれぞれ押圧する
（矢印Ｄ方向参照）。そして、一対の駆動ローラ４をそ
の軸線回りにそれぞれ回転させることにより、段付管１
をその軸線回りに回転させる（矢印Ａ方向参照）。これ
と同時に、各エアシリンダー５ａ，５ｂ，５ｃを矢印Ｅ
方向にそれぞれ往復移動させることにより、前記砥石６
ａ，６ｂ，６ｃにより各テーパー部の外周面を研磨す
る。なお、図中ハッチングを施した部分は研磨部分（領
域）Ｋを示している。なお、段付管１の大径部２ａ，２
ｂの外径および小径部３ａ，３ｂの外径は、例えばそれ
ぞれ１０ｍｍ〜１４ｍｍ程度，８ｍｍ〜１２ｍｍ程度
で、テーパー部の傾斜角度θは例えば１０度程度であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記手
作業による研磨では、研磨面を極めて滑らかな仕上げ面
に仕上げることができるが、その反面、研磨作業に時間
がかかって生産性が低い上に、人件費が嵩むという問題
点がある。また、上述したような研磨装置では、図６に
示すように、砥石６ａ，６ｂ，６ｃを水平方向に往復移
動させることにより、研磨するものなので、段付管１の
研磨領域Ｋの端部７，８に段差が形成され、この段差部
が傷となり、段付管１の品質が低下するという問題点が
ある。

【０００５】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、人手によらずに、段付き軸
部材のテーパー部の外周面を良好な仕上げ面に研磨でき
る、低コストで生産性に優れた、段付き軸部材の研磨装
置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、段付き軸部材のテーパー部の外周面を研磨
するための研磨装置であって、前記段付き軸部材を保持
して、その軸線回りに回転させるための回転保持手段
と、砥石を備え、かつ前記砥石を、前記回転保持手段に
より保持された段付き軸部材のテーパー部の外周面に押
圧させるための押圧手段と、前記砥石が、段付き軸部材
の軸線方向および前記砥石の押圧方向を含む平面内で揺
動するように、前記押圧手段を揺動させるための揺動手
段と、を備えていることを特徴とするものである。ま
た、前記押圧手段を、前記押圧方向とは反対方向へ付勢
するための弾性部材を備えている。さらに、前記砥石と
して、ポリビニール・アルコールのアセタール化物を結
合剤とするスポンジ状の弾性砥石を用いることができ
る。

【０００７】

【作用】上記のとおりに構成された請求項１に記載の発
明では、段付き軸部材を回転保持手段により保持し、押
圧手段により砥石を、段付き軸部材のテーパー部の外周
面に押圧する。そして、回転保持手段により段付き軸部
材をその軸線回りに回転させるとともに、揺動手段によ
り前記砥石を、段付き軸部材の軸線方向および前記砥石
の押圧方向を含む平面内で揺動させる。これにより、テ
ーパー部の外周面の研磨が連続的に行われ、また、テー
パー部の研磨領域の端部においては、砥石が段付き軸部
材の径方向に遠ざかるように逃げるので、研磨領域と非
研磨領域との間に段差が付かず、研磨領域と非研磨領域
との間が滑らかに連続的になる。請求項２に記載の発明
では、弾性部材により前記押圧手段が、前記押圧方向と
は反対方向へ付勢されることにより、砥石の押圧力を小
さく設定できて、テーパー部の外周面面に対する砥石の
追従性が向上し、テーパー部の局所的な研磨が阻止され
る。請求項３に記載の発明では、弾性砥石の結合剤の弾
性効果により砥粒切り込みが均一化され、研磨面に深い
傷がつかず、また、独立の気泡とその調整により、研削
熱の発生が少なく、目詰りを起こすことがない。さら
に、曲面にもよくなじむ。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は本発明の段付き軸部材の研磨装置
の一実施例の概略図、図２および図３はそれぞれ、図１
に示した研磨ヘッドの正面図および側面図、図４は砥石
による研磨態様を示す拡大図である。

【０００９】先ず、図１に示すように、この研磨装置
は、段付き軸部材（被研磨材）としての段付管１０の複
数のテーパー部（図１ではテーパー部は３箇所しか図示
されていない）の外周面を研磨するものであり（ハッチ
ングを施した研磨領域Ｋ参照）、各テーパー部は、それ
ぞれのテーパー部に対応して配置された各別の研磨ヘッ
ド１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより研磨される。各研磨ヘ
ッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、テーパー部の位置に応
じて、それぞれ段付管１０の軸線方向（矢印Ｂ方向参
照）に位置設定されるように構成されている。

【００１０】被研磨材である段付管１０は、一対の駆動
ローラ１５（一方の駆動ローラは不図示）に搭載され
て、水平方向（矢印Ｂ方向参照）に延びるように支持さ
れている。この段付管１０の研磨時には、その大径部１
１ａ，１１ｂは、上方より複数のバックアップローラ１
８ａ，１８ｂにより若干の押し付け力で一対の駆動ロー
ラ１５に押し付けられている（矢印Ｃ方向参照）。一対
の駆動ローラ１５（一方の駆動ローラは不図示）は図示
しないモータ等の駆動手段により、その軸線回りに回転
し、これにより、段付管１０は、一対の駆動ローラ１５
とバックアップローラ１８ａ，１８ｂとの協動により、
静止状態でその軸線回りに回転駆動される（矢印Ａ方向
参照）。一対の駆動ローラ１５およびバックアップロー
ラ１８ａ，１８ｂにより、段付管１０の回転保持手段が
構成されている。

【００１１】各研磨ヘッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃのエ
アシリンダー１６は、それぞれ砥石１３を備え、この砥
石１３をエアシリンダー１６により段付管１０のテーパ
ー部の押圧し（矢印Ｄ方向参照）、さらに、エアシリン
ダー１６の上端部を矢印Ｇ方向で示すように揺動させる
ことにより、研磨領域Ｋを研磨するものである。

【００１２】各研磨ヘッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃは同
一構造であるので、以下、１つの研磨ヘッド１４ａを例
に挙げ、その詳細構造について、図１の他に図２および
図３を参照して説明する。図１乃至図３に示すように、
研磨ヘッド１４ａは、側面視略コ字状のヘッド本体２０
を備え、このヘッド本体２０の背面には、後述する砥石
１３を揺動させるための駆動モータ２１が固定されてい
る。駆動モータ２１の回転軸（出力軸）２１ａは、ヘッ
ド本体２０に形成された回転軸貫通孔２２を貫通して、
その先端にはリンク部材２６の一端部（上端部）が固着
されている。リンク部材２６の他端部（下端部）には連
結部材（ピン部材）２４の小径部が固着されている。連
結部材２４の大径部は、後述する揺動台１９に一体的に
固定されている。また、連結部材２４の大径部は、後述
する揺動板２８に鉛直方向に延びるように形成された貫
通長孔２３を貫通している。揺動板２８は、その上端部
がヘッド本体２０の上端部に回転自在に支持されている
（支点Ｏ参照）。

【００１３】駆動モータ２１を駆動させて、その回転軸
２１ａを正逆方向に交互に回転駆動（揺動）させること
により、リンク部材２６は回転軸２１ａを支点として揺
動し（矢印Ｈ方向参照）、さらに、連結部材２４を介し
て揺動台１９が揺動する。このとき、連結部材２４が揺
動板２８の貫通長孔２３の両側壁を交互に押圧すること
により、揺動板２８はその上端部を支点Ｏとして揺動す
る。

【００１４】揺動台１９には、鉛直方向に延びるエアシ
リンダー１６のロッド１６ａの先端（下端）が固着さ
れ、エアシリンダー１６のシリンダー部１６ｂの上端に
は、ヘッド本体２０の上端部に回転自在に支持された略
コ字状のシリンダー支持部材２９が固着されている。こ
のシリンダー支持部材２９は、ヘッド本体２０の上端部
に回転自在に取り付けられた基端部（シャフト）２９ｄ
と、この基端部２９ｄと一体でかつシリンダー部１６ｂ
への後述する取り付け部２９ａと、この取り付け部２９
ａの両側の後述するばね係止部２９ｂ，２９ｃとにより
構成されている。前記取り付け部２９ａは、エアシリン
ダー１６の上端部に、エアシリンダー１６がその軸方向
（矢印Ｄ方向）に移動自在に取り付けられている。すな
わち、エアシリンダー１６は取り付け部２９ａに、軸方
向（矢印Ｄ方向）に移動自在に支持されている。ばね係
止部２９ｂ，２９ｃと揺動台１９とには、２本の引っ張
りコイルばね１７ａ，１７ｂ（弾性部材）がそれぞれ掛
け渡されており、これら２本の引っ張りコイルばね１７
ａ，１７ｂにより、エアシリンダー１６が揺動台１９側
に付勢されている。エアシリンダー１６は、連結部材２
４および貫通長孔２３の作用により、揺動台１９ととも
に、それ自身の軸線方向に移動可能である。前記取り付
け部２９ａは、揺動板２８に対して固定されており、前
記基端部（シャフト）２９ｄは、揺動板２８およびヘッ
ド本体２０を貫通して、後述する押えナット３７，３８
により支持されている。

【００１５】エアシリンダー１６のシリンダー部１６ｂ
の前面側には、砥石支持台２７が複数本のねじ２５によ
り固着されており、この砥石支持台２７には、砥石ホル
ダ３１を保持するブラケット３０が複数本のねじ３２に
より固着されている。砥石ホルダ３１の中心には砥石装
着溝３１ａが形成され、この砥石装着溝３１ａには砥石
１３が嵌合され、さらに複数本のセットねじ３３により
固定されている。砥石１３の上端部は砥石ホルダ３１よ
り突出している。

【００１６】上記構成により、揺動板２８がシリンダー
支持部材２９の基端部２９ｄの中心Ｏ回りに揺動する
と、砥石１３は、段付管１０の軸線方向（矢印Ｂ方向）
および砥石１３の押圧方向（矢印Ｄ方向）を含む平面内
で、前記中心Ｏ回りに揺動する（矢印Ｇ方向参照）。上
記説明から明らかなように、砥石ホルダ３１、ブラケッ
ト３０およびエアシリンダー１６により、砥石１３の押
圧手段が構成され、また、駆動モータ２１、揺動台１
９、揺動板２８、シリンダー支持部材２９およびリンク
部材２６により、砥石１３の揺動手段が構成されてい
る。なお、揺動板２８の支点となる部分で、基端部（シ
ャフト）２９ｄの両サイドからドライブッシュ３４，３
５を挿入し、一方のドライブッシュ３５を、平ワッシャ
ー３６と基端部（シャフト）２９ｄに螺合された押えナ
ット３７，３８のダブルナットで支持する構成されてい
る。

【００１７】次に、本実施例の研磨装置の動作について
説明する。図１乃至図３に示すように、ストッカ（不図
示）より被研磨物である段付管１０（大径部１１ａ，１
１ｂの外径が例えば１０ｍｍから１４ｍｍ程度で、小径
部１２ａ，１２ｂの外径が例えば８ｍｍから１２ｍｍ程
度）を、軸方向（矢印Ｂ方向）移動させて一対の駆動ロ
ーラ１５上に載せ、そして、バックアップローラ１８
ａ，１８ｂを下降させて、一対の駆動ローラ１５とで段
付管１０を支持する。そして、各エアシリンダー１６へ
の供給エア圧力を所定の圧力に設定して、各砥石１３を
段付管１０の小径部１２ａ，１２ｂに押圧する（このと
きの押圧力は例えば２Ｋｇｆ／ｃｍ²程度である）。一
対の駆動ローラ１５を駆動させて段付管１０をその軸線
回りに回転させるとともに、駆動モータ（揺動モータ）
２１を駆動して、砥石１３を揺動させる。すると、エア
シリンダー１６は、砥石１３がそれに接する段付管１０
のテーパー部の外径に追従するように、その軸線方向
（矢印Ｄ方向）に移動し、段付管１０のテーパー部の外
周面は一定の押圧力で連続的に研磨される。

【００１８】そして、図４に示すように、テーパー部の
研磨領域Ｋの端部Ｋ₁，Ｋ₂において、砥石１３は、一点
鎖線１３ａ，１３ｂで示すように、段付管１０の径方向
に遠ざかるように逃げるので、研磨領域Ｋと非研磨領域
との間に段差が付かず、研磨領域Ｋと非研磨領域との間
が滑らかに連続的になる。一対の引っ張りコイルばね１
７ａ，１７ｂ（弾性部材）によりエアシリンダー１６
が、前記押圧方向とは反対方向（反矢印Ｄ方向）へ付勢
されていることにより、その分、砥石１３の押圧力を前
記２Ｋｇｆ／ｃｍ²より小さく設定できて、テーパー部
の外周面に対する砥石１３の追従性が向上し、テーパー
部の局所的な研磨が阻止される。さらに、段付管１０を
軸方向に送らず、回転運動のみさせつつ研磨を行うの
で、段付管１０にハンドリングによる傷が付きにくい。
研磨の進行に伴い、砥石１３の研磨面が曲面状になり、
砥石１３の摩耗が使用に耐えることができない程度にな
ったら、複数本のセットねじ３３を弛めて、砥石１３を
砥石ホルダ３１からさらに突出させ、こののち、複数本
のセットねじ３３を締める。

【００１９】本実施例では、砥石は１３として、ポリビ
ニール・アルコールのアセタール化物を結合剤とするス
ポンジ状の弾性砥石を用いてあり、具体的には、湿式の
ＰＶＡ砥石（登録商標、日本特殊研砥株式会社製）を用
いている。この弾性砥石の仕様は、型式：ＷＰ−１，砥
粒Ｃ，粒度２２０，特性１６Ｗ−２である。なお、特性
１６Ｗ−２については、ヤング率：１６×１００Ｋｇ／
ｃｍ²，Ｗ：湿式，ひずみ：２％である。弾性砥石の結
合剤の弾性効果により砥粒切り込みが均一化され、研磨
面に深い傷がつかず、また、独立の気泡とその調整によ
り、研削熱の発生が少なく、目詰りを起こすことがな
い。さらに、この弾性砥石は、段付管の外周面のような
曲面にもよくなじむ。

【００２０】上記実施例のように、被研磨物が、大径部
と小径部が交互にかつ複数形成された、段付管の場合
に、上記した本発明を利用することにより、研磨作業の
自動化による手作業の削除、品質の向上に寄与される。
もちろん、被研磨材は段付管に限らず、大径部と小径部
との間にテーパー部（段差部）がある軸部材であれば、
全ての被研磨材の研磨に本発明を適用できる。そして、
テーパー部を一つしか有しない段付管を非研磨対象物と
してもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。請
求項１に記載の発明は、砥石を揺動させて研磨を行うこ
とにより、段付き軸部材（被研磨材）のテーパー部の研
磨領域の端部において、砥石は段付き軸部材の径方向に
遠ざかるように逃げるので、研磨領域と非研磨領域との
間に段差が付かず、研磨領域と非研磨領域との間が滑ら
かに連続的になる。結果的に、研磨領域の端部に傷を付
けることなく、仕上げ面を良好に研磨できる。結果的
に、人手によらずに、段付き軸部材を効率良く研磨で
き、低コストで生産性が大幅に向上する。また、段付き
軸部材が、大径部と小径部が交互にかつ複数形成され
た、段付管の場合に、上記した本発明を利用することに
より、研磨作業の自動化による手作業の削除、品質の向
上に大きく寄与される。請求項２に記載の発明は、弾性
部材により前記押圧手段を、前記押圧方向とは反対方向
へ付勢することにより、砥石の押圧力を小さく設定でき
て、テーパー部の外周面に対する砥石の追従性が向上
し、テーパー部の局所的な研磨が阻止され、仕上げ面の
精度をさらに向上させることができる。請求項３に記載
の発明は、弾性砥石の結合剤の弾性効果により砥粒切り
込みが均一化され、研磨面に深い傷がつかず、また、独
立の気泡とその調整により、研削熱の発生が少なく、目
詰りを起こすことがない。さらに、砥石が曲面にもよく
なじむ。結果的に、早く、長時間の連続研磨ができ、安
定した仕上げ面（研磨面）が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、段付き軸部材の研磨装置の一実施例
の概略図である。

【図２】図１に示した研磨ヘッドの正面図である。

【図３】図１に示した研磨ヘッドの側面図である。

【図４】本実施例における、砥石による研磨態様を示す
拡大図である。

【図５】従来の、段付き軸部材の研磨装置の一例の概略
図である。

【図６】図５における、砥石による研磨態様を示す拡大
図である。

【符号の説明】

１０段付管（段付き軸部材）１１ａ，１１ｂ大径部１２ａ，１２ｂ小径部１３砥石（チップ）１４ａ，１４ｂ，１４ｃ研磨ヘッド１５駆動ローラ１６エアシリンダー１７ａ，１７ｂ引っ張りコイルばね（弾性部
材）１８ａ，１８ｂバックアップローラ１９揺動台〓２０ヘッド本体２１駆動モータ（揺動モータ）２１ａ駆動軸（揺動軸）２２駆動軸貫通孔２３貫通長孔２４連結部材（ピン部材）２５ねじ２６リンク部材２７砥石支持台２８揺動板２９シリンダー支持部材２９ａ取り付け部２９ｂ，２９ｃばね係止部２９ｄ基端部３０ブラケット３１砥石ホルダ３１ａ砥石装着溝３２ねじ３３セットねじ３４，３５ドライブッシュ３６平ワッシャー３７，３８押えナット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】段付き軸部材のテーパー部の外周面を研
磨するための研磨装置であって、前記段付き軸部材を保持して、その軸線回りに回転させ
るための回転保持手段と、砥石を備え、かつ前記砥石を、前記回転保持手段により
保持された段付き軸部材のテーパー部の外周面に押圧さ
せるための押圧手段と、前記砥石が、段付き軸部材の軸線方向および前記砥石の
押圧方向を含む平面内で揺動するように、前記押圧手段
を揺動させるための揺動手段と、を備えていることを特
徴とする、段付き軸部材の研磨装置。
【請求項２】前記押圧手段を、前記押圧方向とは反対
方向へ付勢するための弾性部材を備えている請求項１に
記載の段付き軸部材の研磨装置。
【請求項３】前記砥石として、ポリビニール・アルコ
ールのアセタール化物を結合剤とするスポンジ状の弾性
砥石を用いる請求項１または請求項２に記載の段付き軸
部材の研磨装置。