JPH10118923A - 工作物支持駆動装置およびそのための心押台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】工作物を主軸台および心押台に取付けた一対の
センタにより比較的小さな挟持力により支持した状態に
おいて回転動力を工作物へ確実に伝達できる円筒工作物
のための工作物支持駆動装置を提供する。 【解決手段】一対のセンタを嵌着した主軸および心押軸
を、テーブル上に離間して固定された主軸台および心押
台上に同心的に回転および軸方向移動可能に支持し、こ
れら主軸および心押軸を、回転駆動機構により回転駆動
すると共に、位置決め機構により互いに離間接近する方
向に移動する。心押台２０においては、位置決め機構４
０により心押軸２５の軸方向に押圧されて弾性変形され
ると共にこの押圧力を心押軸２５に伝達するバネ２６
を、心押軸２５を回転可能に軸承するラム２３と位置決
め機構４０を構成するバネ力調整ナット３２の間に介在
し、ＣＮＣ装置により位置決め機構４０を制御し、セン
タ１７，２１を工作物Ｗのセンタ穴Ｗｐに嵌合する。さ
らに、ＣＮＣ装置は、主軸台および心押台２０の回転駆
動機構５０を同期回転制御し、主軸および心押軸２５を
同期回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒工作物を一対
のセンタにより回転支持すると共にこの工作物を回転駆
動する工作物支持駆動装置に関し、特に、一対のセンタ
により支持された剛性の小さい円筒工作物を一回のセッ
トアップによりその工作物の両端外周部を含めて加工可
能とした好適には円筒研削盤用に使用される工作物支持
駆動装置およびそのための心押台に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、円筒研削加工においては、テー
ブル上に主軸台および心押台に同心的に設けた一対のセ
ンタにより工作物の両端を支持し、主軸台の面盤から突
出する駆動金を工作物の主軸台側一端に取り付けたケレ
ー廻しに係合して、面盤の回転を工作物に伝達した状態
で研削加工している。

【０００３】しかし、円筒工作物を一対のセンタ間に一
回のセットアップにより、円筒工作物の両端面に至る両
端外周部をも含めて研削加工をすることが望まれる場合
では、主軸台の主軸および心押台の心押軸を共に回転可
能とし、これら主軸および心押台の対向端面に嵌着した
一対のセンタにより工作物を挟持すると共に、主軸を適
宜モータにより回転駆動して、この主軸の回転を主軸上
のセンタを介して工作物に伝達するように構成してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
る工作物支持駆動装置においては、主軸の回転を工作物
へ確実に伝達するために、工作物の両端を主軸および心
押軸のセンタによりかなりの押圧力で挟持することが要
求される。このため、円筒工作物が細長く剛性の小さな
ものである場合には、両センタの挟持力が工作物に撓み
を生じさせることとなり、高精度な研削加工の実現が困
難であった。

【０００５】従って、本発明の主たる目的は、センタを
介して回転動力を工作物に伝達する形式の工作物支持駆
動装置において、工作物を一対のセンタにより比較的小
さな挟持力により支持した状態において回転動力を工作
物へ確実に伝達できる円筒工作物のための工作物支持駆
動装置を提供することにある。本発明の他の目的は、上
記の主目的を達成するために特に改良された心押台を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した本発明の課題お
よび主目的は、請求項１に記載の工作物支持駆動装置に
より解決され達成される。請求項１に記載の発明によれ
ば、互いに対向する対向端面にそれぞれセンタを嵌着し
た主軸および心押軸が、テーブル上に離間して固定され
た主軸台および心押台上に同心的に回転および軸方向移
動可能に支持される。これら主軸および心押軸は、第１
および第２サーボモータを含む第１および第２駆動機構
により回転駆動されると共に、第３および第４サーボモ
ータを含む第３および第４駆動機構により互いに離間接
近する方向に移動され位置決めされる。心押台において
は、前記第４駆動機構により心押軸の軸方向に押圧され
て弾性変形されると共にこの押圧力を心押軸に伝達する
弾性部材が第４駆動機構と心押軸との間に介在される。
さらに、前記センタを円筒工作物の両端のセンタ穴に嵌
合するための第３および第４サーボモータを制御する第
１制御手段と、前記第１および第２サーボモータを同期
回転制御して前記主軸および心押軸を同期回転する第２
制御手段が設けられる。

【０００７】斯かる構成により、円筒工作物はその両端
のセンタ穴に嵌合する一対のセンタにより両端部におい
て回転動力が与えられ、このためこの工作物を挟持する
挟持力は比較的小さく設定でき、工作物は撓みのない状
態で高精度に加工され得る。また、主軸台および心押台
の両センタが進退するので、工作物の搬出搬入時に工作
物のシフトが不要となり、さらに工作物の仮受台の設置
も容易となる。

【０００８】請求項２に記載の発明による円筒工作物の
一端を支持および駆動する心押台においては、一端にセ
ンタを嵌着した心押軸は、心押台本体の穴に軸方向移動
可能に嵌合されたスリーブ状のラムの内孔においてベア
リングを介して回転のみ自在に支持される。心押軸の他
端部外周にその内孔で嵌合するスリーブは、ナットホル
ダに回転のみ自在に保持された調整ナットと螺合され、
前記ラムの内孔に形成されたバネ座と前記スリーブとの
間に弾性部材が介在される。ナットホルダは、サーボモ
ータを含む位置決め機構により心押軸と平行な方向に位
置決めされ、前記調整ナット，スリーブおよび弾性部材
を介してラムを軸方向移動し、ラムに回転支持された心
押軸のセンタを工作物の一端のセンタ穴に押圧する。ま
た、回転伝達部材は、心押軸と一体回転するように心押
台本体に回転支持され、サーボモータを含む回転駆動機
構により回転駆動されるとき、心押軸をセンタと共に一
体的に回転駆動する。

【０００９】斯かる構成により、心押軸とセンタのみを
一体回転することができ、これらを回転支持するラムを
位置決め機構により所望の位置へ位置決め可能となると
共に、センタを弾性部材の弾性力を介して工作物のセン
タ穴に押圧できる。特に、位置決め機構のサーボモータ
を制御することにより、工作物の剛性に応じた適切な押
圧力を任意に設定できる。

【００１０】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
各サーボモータを出力軸が心押軸と平行になるように配
置し、心押台を小形化したことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図１は円筒研削盤を示した構成図で
ある。１０は円筒研削盤のベッドで、このベッド１０上
には工作物テーブル１１がＺ軸方向に摺動可能に配設さ
れている。ベッド１０の後方には砥石台１５が配置さ
れ、この砥石台１５は図略の砥石送り軸（Ｘ軸）に沿っ
て工作物Ｗに対して進退可能に案内されている。

【００１２】工作物テーブル１１上には主軸１３を軸承
した主軸台１２が配設され、その主軸の軸線は工作物テ
ーブル１１の移動方向Ｚと平行とされている。また、工
作物テーブル１１上右端には心押台２０が載置され、こ
の心押台２０には主軸１３と同心的にセンタ２１が設け
られている。このセンタ２１と主軸１３のセンタ１７が
工作物Ｗの両端面に開口されたセンタ穴Ｗｐに嵌合し、
工作物Ｗが挟持される。

【００１３】この心押台２０の詳細な構成を示す図２に
おいて、１４は心押台本体であり、この心押台本体１４
には、穴２２が形成されている。この穴２２には、円筒
スリーブ状のラム２３が嵌合し、このラム２３は穴２２
の内周に形成された図略の油圧ポケットによって油潤滑
され、回転を規制されて軸線方向のみに摺動する。

【００１４】ラム２３には、内孔２３ａが形成され、こ
の内孔２３ａにベアリング２４を介して回転のみ可能に
心押軸２５が軸承されている。この心押軸２５の先端に
は上述のセンタ２１が嵌着している。センタ２１は、そ
の一端に工作物Ｗの支持するための突起部２１ａが形成
され、他端外周にはテーパ面２１ｂが形成されており、
このテーパ面２１ｂによって心押軸２５の内孔と嵌着さ
れている。

【００１５】一方、心押軸２５の他端には、小径軸部２
５ａが形成されており、この小径軸部２５ａの外周に
は、バネ（弾性部材）２６が配置されている。このバネ
２６の外周、前記ラム２３との間には、バネスリーブ２
７が心押軸２５と軸方向に相対移動可能に嵌合してい
る。このバネスリーブ２７は、先端に前記バネ２６の一
端を保持するバネ座２７ａが形成され、外周略中央には
フランジ部２７ｂが形成されている。

【００１６】このフランジ部２７ｂは前記ラム２３の後
端に当接し、図略のボルトによってラム２３に結合され
ている。前記バネ２６の他端は、円筒状スリーブ３１の
先端ショルダ部に保持されたスラストベアリング２９に
当接しており、スリーブ３１は心押軸２５の小径軸部２
５ａをその内孔に挿入した状態で設けられている。

【００１７】このスリーブ３１は後端に外周ネジ部３１
ａが形成されており、バネ力調整ナット３２がこの外周
ネジ部３１と内周ネジ部３２ａにて螺合している。この
バネ力調整ナット３２の外周には工具差し込み穴３２ａ
が形成されており、この工具差し込み穴３２ａに図略の
工具を差し込んでバネ力調整ナット３２を回転させてス
リーブ３１を軸方向に進退させて、バネスリーブ２７の
バネ座２７ａとスラストベアリング２９との間に保持さ
れたバネ２６の圧縮量を調整できるようになっている。

【００１８】バネ力調整ナット３２とバネスリーブ２７
のフランジ部２７ｂの間にはナットホルダ３３が設けら
れており、このナットホルダ３３はバネスリーブ２７の
外周にスライドベアリング３４を介して、摺動自在に案
内されている。また、ナットホルダ３３は、バネ力調整
ナット３２の外周環状溝３４に複数のボルト３５を係合
し、バネ力調整ナット３２を回転のみ許容している。

【００１９】バネスリーブ２７のフランジ部２７ｂとナ
ットホルダ３３は規制ボルト３６で結合されている。こ
の規制ボルト３６はスリーブ３１とバネ力調整ナット３
２との螺合関係を維持するもので、ナットホルダ３３に
形成された遊嵌穴を通してフランジ部２７ｂ後端面に立
設されている。前記ナットホルダ３３は、後述する位置
決め機構（第４駆動機構）４０によって位置決めされ
る。

【００２０】位置決め機構４０は、主にサーボモータ４
１（第４サーボモータ）とボールネジ４６および、減速
機構４３とで構成されている。サーボモータ４１は、前
記心押軸２５と平行に心押台本体１４に取り付けられ、
その一端から突出した出力軸４１ａに減速機構４３を構
成する歯車４４が結合され、他端にはエンコーダ４１ｂ
が取付けられている。

【００２１】歯車４４は歯車４５に噛合し、この歯車４
５にはボールネジ４６が結合されている。ボールネジ４
６は、サーボモータ４１と同じく心押軸２５と平行にし
てその両端が心押台本体１４に回転可能に支持されてい
る。また、ボールネジ４６にはナット４７が螺合してお
り、このナット４７がナットホルダ３３に結合してい
る。

【００２２】前記エンコーダ４１ｂは、サーボモータ４
１の位置を検出するためのものである。一方、心押軸２
５の後端外周にはスプライン溝４８が形成されている。
このスプライン溝４８は、回転伝達部材４９の内孔に形
成されたスプライン溝４９ａと軸線方向に摺動自在にか
つ回転方向のみを規制してスプライン結合している。

【００２３】回転伝達部材４９は、後述のサーボモータ
５４、タイミングベルト５３、プーリ５２，５５等と共
に回転駆動機構５０を構成している。回転伝達部材４９
は、心押台本体１４にベアリング５１を介して回転可能
に軸承されると共に、プーリ５２と一体結合されてい
る。このプーリ５２は、タイミングベルト５３によりサ
ーボモータ（第２サーボモータ）５４の一端に突出した
出力軸５３ａに取り付けられたプーリ５５と連結されて
いる。

【００２４】前記サーボモータ５４は、サーボモータ４
１と同様に心押軸２５と平行に心押台本体１４に取付け
られ、このサーボモータ５４の回転が図３に示すように
タイミングベルト５３によって回転伝達部材４９を介し
て心押軸２５に伝達され、センタ２１が回転される。ま
た、サーボモータ５４の後端には、エンコーダ５４ｂが
取り付けられ、サーボモータ５４の位置および速度を検
出する。

【００２５】なお、図３に示すようにサーボモータ４
１、５４を含む位置決め機構４０および回転駆動機構５
０を構成する構成要素は、心押台本体１４に取り付けら
れたカバー１により、その周囲を覆われている。一方、
工作物Ｗの他端を支持する主軸１３を軸承した主軸台１
２は、図４に示すような構成を有し、その殆どが心押台
２０と同じ構成となっている。

【００２６】このため、ここでは同一構成要素について
は同じ符号に”ｈ”の添字を付けて説明を省略し、以下
では異なる構成要素について説明する。主軸台１２は、
心押台２０と異なり、ナットホルダ３３ｈが弾性的にラ
ム２３ｈを押圧するバネ２６を有しておらず、ナットホ
ルダ３３ｈをスペーサ７０を介してラム２３ｈに直接結
合している。

【００２７】このため、ナットホルダ３３ｈが移動しな
い限り、ラム２３ｈが位置決めされた位置から移動する
ことがなく、工作物Ｗを加工する基準となる位置に保持
できる。 次に、主軸１３および心押軸２５の軸方向の
位置決め制御手段（第１制御手段）について説明する。
位置決め制御手段は図５に示すが如く、主軸台１２およ
び心押台２０に設けられているサーボモータ４１，６１
（第３，第４サーボモータ）、エンコーダ４１ｂ，６１
ｂおよびＣＮＣ装置５９により構成されるものである。

【００２８】ＣＮＣ装置５９は、テーブル１１および前
記砥石台１５を動作を制御するとともに、主軸台１２お
よび心押台２０に設けられているサーボモータ４１，６
１に対し、それぞれに位置決め指令とエンコーダ４１
ｂ，６１ｂからの位置フィードバック信号の偏差信号を
サーボアンプ５７ａ，５７ｂを介してそれぞれ出力し、
主軸台１２および心押台２０のラム２３，２３ｈの軸方
向移動を制御する。

【００２９】次に同期回転制御手段（第２制御手段）に
ついて説明する。図５に示す如く、主軸台１２および心
押台２０のサーボモータ６０，５４（第１，第２サーボ
モータ）には、それぞれサーボアンプ５８ｂ，５８ａが
接続され、このサーボアンプ５８ｂ，５８ａがＣＮＣ装
置５９に接続されている。エンコーダ６０ｂ，５４ｂの
位置と速度のフィードバック信号はＣＮＣ装置５９に入
力されている。

【００３０】これらサーボモータ６０，５４、エンコー
ダ６０ｂ，５４ｂ、サーボアンプ５８ｂ，５８ａおよび
ＣＮＣ装置５９によって、主軸１３の回転数に同期する
ように心押軸２５が同期回転制御される。なお、ここで
は同期回転制御に関し、これ以上詳述しないが、例えば
本出願人が先に提案した実開平２−４３１５０号に示さ
れるような制御が適用できるものである。

【００３１】以上のような構成で、工作物Ｗの搬入、加
工、搬出の一連の動作を、主軸台１２および心押台２０
の動作を中心に説明する。工作物Ｗの初品搬入に先立
ち、工作物Ｗを挟持する両センタ２１，１７の押圧力の
調整が行われる。工具差し込み穴３２ａに工具を差し込
んでバネ力調整ナット３２を回転させる。これによって
バネ力調整ナット３２は、スリーブ３１を心押軸２５に
沿って移動させ、バネ２６によるラム２３の押圧力を変
化させる。

【００３２】次に工作物Ｗが図略の搬入搬出装置により
両センタ１７，２１間に位置決めされ（または、図略の
テーブル上の仮受台にセットされ）ると、ＣＮＣ装置５
９からサーボモータ４１，６１に、心押台２０と主軸台
１２のラム３３，３３ｈが互いに接近する位置決め指令
が出力される。これにより、サーボモータ４１，６１の
回転し、これと共に減速機構４３，４３ｈを介してボー
ルネジ４６，４６ｈが回転され、ナットホルダ３３，３
３ｈが移動される。

【００３３】このナットホルダ３３，３３ｈの移動によ
り、主軸台１２においてラム２３ｈが忠実に追従して移
動し、センタ１７が工作物Ｗのセンタ穴Ｗｐに嵌合した
後、工作物Ｗを所定の基準位置まで移動する。一方、心
押台２０のラム２３のバネ２６を介してナットホルダ３
３の移動が伝達されるので、センタ２１は工作物Ｗのセ
ンタ穴Ｗｐに嵌合したところで停止し、この後のナット
ホルダ３３の移動はバネ２６を所定量圧縮する。このた
め、バネ２６の撓み量に応じた押圧力がセンタ２１を介
して工作物Ｗに作用することになる。

【００３４】従って、センタ１７，２１は、主軸１３お
よび心押軸２５が同期回転されたときに、センタ１７，
２１とセンタ穴Ｗｐの間で滑りを生じることなく、かつ
工作物Ｗを橈ませることのない適切な押圧力をサーボモ
ータ６１，４１の制御により工作物Ｗに付与することが
できる。これによって工作物Ｗの搬入動作を終了する。

【００３５】搬入動作を終了すると、ＣＮＣ装置５９は
サーボアンプ５８ａ，５８ｂに回転指令を与えてサーボ
モータ５４，６０を同期回転する。サーボモータ５４，
６０が同期回転を開始すると、この回転力がタイミング
ベルト５３，５３ｈを介して回転伝達部材４９，４９ｈ
に伝達される。回転伝達部材４９，４９ｈに回転力が伝
達されると、この回転伝達部材４９，４９ｈにスプライ
ン嵌合している心押軸２５および主軸１３も回転し、こ
の回転力がセンタ２１，１７を介して工作物Ｗに伝達さ
れる。

【００３６】このとき、サーボモータ５４，６０は同期
回転制御されているので、工作物Ｗは、捩じれることな
く回転される。この後、ＣＮＣ装置５９は図略のテーブ
ル送り用サーボモータ及び砥石台送り用サーボモータを
制御し、工作物Ｗを両センタ１７，２１で挟持した状態
で、図６に示す如く砥石台１５により、工作物Ｗの各加
工箇所をコンンタリング研削する。この場合、工作物Ｗ
の両端面に至る外周面をも研削加工できる。

【００３７】コンタリング研削が完了すると、再びＣＮ
Ｃ装置５９は、砥石台１５およびテーブル１１を原位置
に復帰させ、その後サーボモータ５４，６０を停止させ
て工作物Ｗの回転を停止させる。さらにＣＮＣ装置５９
は、サーボモータ４１，６１に対し心押台２０と主軸台
１２のラム２３，２３ｈをそれぞれ離間すべく位置決め
指令が出す。これにより、サーボモータ４１，６１の回
転し、ナットホルダ３３，３３ｈを移動させ、センタ２
１，１７を工作物Ｗのセンタ穴Ｗｐから外す。

【００３８】この動作に先立ち、図略の搬出搬入装置は
工作物Ｗを把持し、主軸１３および心押軸２５が共に原
位置に復帰した後に工作物Ｗを機外に搬出する。

【００３９】

【発明の効果】上述したように請求項１の発明では、円
筒工作物はその両端のセンタ穴に嵌合する一対のセンタ
により両端部において回転動力が与えられ、このためこ
の工作物を挟持する挟持力は比較的小さく設定でき、工
作物は撓みのない状態で高精度に加工され得る。

【００４０】また、主軸台および心押台の両センタが進
退するので、工作物の搬出搬入時に工作物のシフトが不
要となり、さらに工作物の仮受台の設置も容易となる。
請求項２の発明では、心押軸とセンタのみを一体回転す
ることができ、これらを回転支持するラムを位置決め装
置により所望の位置へ位置決め可能となると共に、セン
タを弾性部材の弾性力を介して工作物のセンタ穴に押圧
できる。特に、位置決め装置のサーボモータを制御する
ことにより、工作物の剛性に応じた適切な押圧力を任意
に設定できる。

【００４１】さらに、請求項３の発明では、心押台の構
成を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係わる円筒研削盤の概
略平面図である。

【図２】本願発明の実施の形態に係わる心押台の断面図
である。

【図３】図２におけるＩ線矢視図である。

【図４】本願発明の実施の形態に係わる主軸台の断面図
である。

【図５】本願発明の実施の形態に係わるサーボモータの
制御ブロック図である。

【図６】本願発明の実施の形態に係わる工作物のコンタ
リング研削の説明図である。

【符号の説明】

１０ ベッド １１ 工作物テーブル １２ 主軸台 １３ 主軸 １４ 心押台本体 １５ 砥石台 １７ センタ ２０ 心押台 ２１ センタ ２３ ラム ２５ 心押軸 ２６ バネ ２７ バネスリーブ ２７ａ バネ座 ２７ｂ フランジ部 ３１ スリーブ ３２ バネ力調整ナット ３３ ナットホルダ ４０ 位置決め機構 ４１ サーボモータ ４３ 減速機構 ４６ ボールネジ ４９ 回転伝達部材 ５４ サーボモータ ５８ サーボモータ ５９ ＣＮＣ装置 ６１ サーボモータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テーブルと、このテーブル上に離間して
   固定された主軸台および心押台と、前記主軸台および心
   押台上に同心的に回転および軸方向移動可能に支持され
   ると共に、互いに対向する対向端面にセンタを嵌着した
   主軸および心押軸と、前記主軸台および心押台にそれぞ
   れ設けられそれぞれが前記主軸および心押軸を回転する
   第１および第２サーボモータを含む第１および第２駆動
   機構と、前記主軸台および心押台にそれぞれ設けられそ
   れぞれが前記主軸および心押軸を互いに離間接近方向に
   移動させる第３および第４サーボモータを含む第３およ
   び第４駆動機構と、前記心押台において前記第４駆動機
   構と前記心押軸との間に介在され前記第４駆動機構によ
   り前記心押軸の軸方向に押圧されて弾性変形可能である
   と共にこの押圧力を前記心押軸に伝達する弾性部材と、
   前記センタを円筒工作物の両端面に開口するセンタ穴に
   嵌合するために前記第３および第４サーボモータを制御
   する第１制御手段と、さらに、前記主軸および心押軸を
   同期回転するために前記第１および第２サーボモータを
   同期回転制御する第２制御手段とを設けたことを特徴と
   する工作物支持駆動装置。
2. 【請求項２】 テーブル上に固定される心押台本体と、
   この心押台本体に形成された穴に軸方向移動可能に嵌合
   されたスリーブ状のラムと、このラムの内孔においてベ
   アリングを介して回転のみ自在に支持されると共に一端
   にセンタを嵌着した心押軸と、前記ラムの他端部の内孔
   に形成されたバネ座と、前記心押軸の他端部の外周に嵌
   合する穴を持つと共に外周にネジが形成されたスリーブ
   と、このスリーブの外周ネジ部に螺合する内周ネジ部を
   持つバネ力調整ナットと、前記スリーブと前記バネ座間
   に介挿された弾性部材と、前記心押台本体に対して前記
   心押軸と平行な方向に位置決め可能に前記心押軸の他端
   部において設けられると共に前記調整ナットを回転のみ
   自在に保持するナットホルダと、このナットホルダを前
   記心押軸と平行な方向に位置決めするサーボモータを含
   む位置決め機構と、前記心押軸と一体的に回転するよう
   に前記心押台本体に回転支持された回転伝達部材と、さ
   らに、この回転伝達部材を回転駆動するために前記心押
   台本体に設けられたサーボモータを含む回転駆動機構
   と、からなることを特徴とする円筒工作物の一端を支持
   および駆動する心押台。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の心押台において、前記
   位置決め機構を構成するサーボモータおよび前記回転駆
   動機構を構成するサーボモータは、それらの出力軸が前
   記心押軸と平行になるように前記心押台本体内に配置さ
   れていることを特徴とする心押台。