JPS63150108A - 溝加工装置 - Google Patents

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〕 この発明は、軸等の棒状ワークの外周にスパイラル状等
の溝を研削する溝加工装置に関するものである。

〔従来の技術およびその問題点〕

軸の外径面とその軸を支持するラジアル軸受の内径面間
に軸受ずきまを形成し、上記軸の回転によるポンプ作用
により軸受すきまに粘性流体を引き込み、圧縮された粘
性流体でラジアル荷重を支持するようにした動圧軸受に
おいては、軸受面の一方に５〜３０μｍ程度のきわめて
浅いスパイラル状の溝を形成するようにしている。

上記の溝は、ラジアル軸受の内径面に設ける場合と、軸
の外径面に設ける場合とがあるが、内径面に対する溝の
加工には非常に手間がかかるため、軸の外径面に設ける
場合が多い。

軸に対する溝の加工に際して、従来は、転造法又はフォ
トエツチング法を採用するようにしている。

ところで、転造法は、大量生産には有利であるが、金型
の製作、段取り、調整に手間がかかり、後加工を必要と
するなどの不都合がある。

一方、フォトエツチング法は、小口・ノドの生産には適
しているが、加工工程数が多く、非能率的であるため、
大量生産には不向きであるという不都合がある。

また、上記いずれの加工法も溝のパターンや軸サイズに
応じて金型や露光用のマスクを交換する必要があり、一
つの金型および一つの露光用マスクでは、限られた軸径
に特定のパターンの溝しか形成することができず、溝の
パターンが多くなると、コスト的に問題が生しる。

〔発明の目的〕

そこで、この発明は上記の不都合を解消し、各種の軸サ
イズに対して、任意パターンの溝をきわめて簡単に形成
することができるようにした溝加工装置を提供すること
を目的としている。

〔発明の構成〕

上記の目的を達成するために、この発明は、一対の平行
なガイド部材を上面に備える回転可能な旋回台と、旋回
台のガイド部材に沿って移動可能に支持されたワーク支
持台と、そのワーク支持台の移動装置と、上記ワーク支
持台上に設けられたワーク支持装置およびその支持装置
によって支持されたワークの回転駆動装置と、支持装置
に支持されたワークに対して上下動可能に設けられた回
転砥石と、前記ワーク支持台の移動量、ワークの回転量
および回転砥石の昇降量をそれぞれ関係ずけて制御する
制御手段とから構成したのである。

〔作用〕

上記ワーク支持台の支持装置で棒状のワークを支持し、
旋回台を回動すると、砥石の回動輪心に対してワークの
軸線を傾斜させることができる。

その傾斜角を適宜に決定し、一方向に回転する砥石がワ
ークを研削する位置まで砥石を下降してワークを回転さ
せることによりワークの外周にスパイラル状の溝等を研
削することができる。そこで、砥石の研削深さ、ワーク
の回転角およびワーク支持台の移動量をそれぞれ制御す
ることにより、ワークの外径面周方向にスパイラル状の
溝等を等間隔に形成することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図および第２図に示すように、定盤１の上＝３− 面には突軸２が設けられ、その突軸２を中心として旋回
台３が回動可能に設けられている。この旋回台３を円滑
に、かつ精度よく回転させるため、上記旋回台３の下面
に複数のエアスライド部を設け、そのエアスライド部か
ら旋回台３と定盤１との間に供給するエアの圧力で旋回
台３が浮上するように構成するのが好ましい。

上記旋回台３の上面には、一対の平行なリニアレール４
が設けられ、そのリニアレール４に沿って移動可能に支
持されたワーク支持台５は、移動装置１０の作動によっ
て移動される。

ここで、移動装置１０は、リニアレール４に平行に配置
したねじ軸１１の両端部を旋回台３の上面に設けた一対
のブラケット１２で回動可能に支持し、そのねじ軸１１
にねじ係合したナツト１３をワーク支持台５に取付け、
上記ねじ軸１１をその端部に接続したサーボアクチュエ
ータ１４で回転させるようにしている。

上記ワーク支持台５の上面には棒状のワークＷを支持す
る支持装置２０と、その支持装置２０で支持されたワー
クＷの回転駆動装置３０とが設けられている。

支持装置２０は、心押し台２１に設けたセンター２２と
その心押し台２１に対向配置した移動台２３のセンター
２４とでワークＷの両端面中心を支持するようにしてお
り、上記移動台２３は、心押し台２１に向けて長い一対
のレール２５番こ沿って位置調整可能に設けられている
。

また、回転駆動装置３０は、移動台２３に支持されたセ
ンター２４をサーボアクチュエータ３１で回転し、その
センター２４の先端部に設けたケレー３２をワークＷの
一端に取付けられたフランジ部Ｆに形成した切欠き等の
係合凹部に係合してセンター２４の回転トルクをワーク
Ｗに伝達してい為。

前記定盤１の上面には、旋回台３の一側後部にコラム４
０が設けられ、そのコラム４０の前面に上下に長い一対
のリニアレール４１が平行に設けられ、そのリニアレー
ル４１に沿って上下動可能に支持された昇降台４２は、
リニアレール４１に平行に配置したねじ棒４３の回転に
よって上下動され、一方ねし棒４３は、その上端に接続
したサーボアクチュエータ４４によって回動される。

昇降台４２の前面にはエアスピンドル４５が支持され、
そのエアスピンドル４５の回動軸４６の先端部に円形の
回転砥石４７が取付けられる。この砥石４７はダイヤモ
ンドやボラゾン等のメタルボンド品から成り、研削しよ
うとする溝の幅寸法に応じた厚みものが使用される。

また、砥石４７は、前記支持装置２０によって支持され
るワークＷの上方に位置し、昇降台４２の」二下動によ
りワークＷに対して移動する。この砥石４７のワークＷ
に対する研削部位は、前記旋回台３０回転中心を通る仮
想垂直線上に配置されているが必ずしも一致させる必要
はない。

実施例で示ず溝加工装置は上記の構造から成り、この溝
加工装置によってスパイラル状の溝を形成するには、支
持装置２０に支持されたワークＷを旋回台３の回動によ
り砥石４７の回転中心に対して傾斜させ、その状態にお
いて、研削作業を行なうのである。

いま、支持装置２０によってワークＷを支持する状態に
おいて、突軸２を中心に旋回台３を回動すると、砥石４
７の回転軸心に対してワークＷの軸線が傾斜する（第３
図参照）。

上記のようにして、ワークＷを所定の角度傾斜させた状
態において、砥石４７を回転させながら下降し、その砥
石４７がワークＷを所定の深さ切り込む位置まで砥石４
７を下降させたのち、ワークＷを回転させながらワーク
Ｗを軸方向に移動させると、ワークＷの外径面にスパイ
ラル状の溝Ａが形成される。

第５図は、ａＡのパターンの一例を示す展開図である。

ここで、ワークＷの半径をｒ、溝Ａの傾斜角をα、溝Ａ
の両端の軸方向長さをａ、／ｉ′ＡのピンチをＰとする
と、ａＡのワーク周方向の長さｂおよび溝への研削終了
端とこれに隣接するｉＡの研削開始端までのワーク周方
向の長さＣは、ｂ＝ａ／ｌａｎ　α・・・・・・■ ｃ＝ｂ−ｐ・・山・・・・・・・■ で表すことができ、」二記■弐と０式から、ｃ＝ａ／ｌ
ａｎ　α−ｐになる。

なお、傾斜角αは、ワークＷの軸ｆｆ！ｘに直角な直線
とで形成される角度を示す。

上記のようなａＡの形成に際しては、支持装置２０で支
持したワークＷを旋回台３の回動によって砥石４７の回
転中心とワークＷの軸線Ｘとで形成される角度がαにな
るようにワークＷを傾斜させだのち、砥石４７を下降し
て研削を開始し、ワークＷを回転させさせながせらワー
クＷを軸方向に移動させる。ワークＷの回転角はｂ／ｒ
（ラジアン）すなわちａ／ｒｉａｎ　α（ラジアン）５
軸方向の移動量はａであり、溝加工途中の点は上記数値
を各々直線補間した値を用いる。

所定の回転角及び軸方向移動が終了後、ワー′り転（Ｃ
が負数の場合には正転）させながら軸方向に、溝加工時
とは逆方向にａだけ移動させて停止する。以後上記と同
様にして次の溝Ａを研削する。

なお、溝Ａの深さは、砥石４７の基準位置からの下降量
によって決まるため、溝Ａの深さに応じて砥石４７の下
降量を制御する。

一般に、動圧軸受の溝Ａは５〜３０μｍ程度のきわめて
浅い溝であるため、このような溝の研削に際しては、砥
石４７の下降量を精度よく制御する必要がある。その下
降量の精度の向上を図るには、コラム４０の上部にプー
リを取付け、そのプーリにかけ渡したワイヤの一端を昇
降台４２に接続し、ワイヤの他端にバランスウェイトを
取付げてねじ軸４３にかかる負荷の軽減を図るのがよい
。

ところで、上記のようなスパイラル溝の形成において、
ワークＷは、第３図に示すように、軸線を中心とした回
転運動（θ軸）と軸方向への運動（Ｘ軸）の二つの動き
をし、一方砥石４７は上下運動（Ｚ軸）するため、θ軸
、Ｘ軸およびＺ軸の移動量を制御することにより任意の
溝を形成することができる。

第８図はその制御手段の一例を示す。溝加工装置のＸ軸
サーボアクチュエータ１４、θ軸サーボアクチュエータ
３１、およびＸ軸サーボアクチュエータ４４は、それぞ
れＸ軸駆動回路１４１、θ軸駆動回路３１１、Ｘ軸駆動
回路４４１により駆動されるモータＭ−、Ｍｅ　、Ｍｚ
で構成することができ、たとえばリバーシブルカウンタ
８３を備えた３軸コントローラ８２をホストコンピュー
タ８１によりプログラム制御することによって制御する
ことができる。モータＭＸ、Ｍ６およびＭ２にはそれぞ
れパルスジェネレータＰＧ、ｌ、ＰＧθ、ＰＧ２が備え
られている。

図示の制御において、ホストコンピュータ８１はワーク
Ｗに所望の加工を施すための加ニブログラムを自動作成
する。３軸コントローラ８２は、この加ニブログラムを
読込み、これに従ってＸ軸サーボアクチュエータ１４、
θ軸サーボアクチュエータ３１、およびＸ軸サーボアク
チュエータ４４の動作を制御する。この制御は、溝Ａの
切削時、ワークＷをＸ軸方向にＸ移動させる間にθだけ
回転させるようＸ軸駆動回路１４１およびθ軸駆動回路
３１１にそれぞれ速度指令ＶＸ、Ｖｅを与えることによ
り行われる。Ｘ軸駆動回路１４１およびθ軸駆動回路３
１１は、パルスジェネレータＰＧＸ、ＰＧθよりモータ
ＭＸ、Ｍｅの速度をフィードハックしつつモータＭＸ、
Ｍθを速度指令ＶＸ　、Ｖ６に追従させるフィードハッ
ク制御を行なう一方、３軸コントローラ８２はリバーシ
ブルカウンタ８３を介してパルスジェネレータＰＧＸ、
ＰＧθよりモータＭつ、Ｍｅの回転Ｎ（位置）をフィー
ドハックし、ワークＷがＸ軸方向にＸだけ移動しかつθ
だけ回転したならば、モータＭｘ、Ｍｅを停止させる（
速度指令■。、Ｖθを０にする）。これを同時に、Ｘ軸
サーボアクチュエータ４４のＸ軸駆動回路４４１に砥石
４７を所定高さまで上昇させるべくモータＭ２を駆動す
るための指令を与える。砥石４７の上昇Ｎ（モータＭ２
の回転Ｍ）はパルスジェネレータＰＧ２によりリバーシ
ブルカウンタ８３を介してフィードバックされ、所定高
さに達したならばモータＭ２が停止される。砥石４７の
上昇時、あるいは上記所定高さでの停止中に、３軸コン
トローラ８２はワークＷの次の切削開始点（加ニブログ
ラムにより定まる）を砥石４７の切削位置へ移動させる
ようＸ軸サーボアクチュエータ１４およびθ軸サーボア
クチュエータ３１を動作させる。そして砥石４７を切削
位置まで下降させ、以下上記同様の加ニブログラムによ
る制御動作を繰返す。

第１図に示す実施例では、心押し台のセンター２２と移
動台２３のセンター２４とでワークＷの両端部を支持す
る支持装置２０を示したが、この支持装置２０はワーク
Ｗの両端面にセンター穴を形成しである場合に使用し、
センター穴がない場合は、第６図および第７図に示す支
持装置２０を用いるようにする。

この支持装置２０は、ワークＷの両端部を■ブロック５
０で回動可能に支持し、そのワークＷの両端面にセンタ
ー５１の先端部に設けた球体５２を当接してワークＷの
軸方向の移動を防止している。また、ワークＷとその下
方に配置したプーリ５３との間にエンドレスベルト５４
をかけ渡し、ワークＷをＶブロック５０に密着させる。

エンドレスベルト５４を介してワークＷに適度なテンシ
ョンを与えるために、ここでは、プーリ５３を支持する
アーム５５の一端を支持片５６にピンで揺動可能に取付
け、アーム５５の他端面部には係合ピン５８を設け、そ
の係合ピン５８の係合用フック５９を上部に備えた偏向
レバー６０に長孔６１を形成し、この長孔６１を支持片
６２に設けたビン６３にスライド可能に嵌合し、上記偏
向レバー６０をスプリング６４によって下方向に引き付
けている。

実施例の場合は、ワークＷの外周にスパイラル状の溝Ａ
を形成する場合を例にとって説明したが、旋回台３を回
動させることにより砥石４７の軸心に対するワークの傾
斜角を任意に変えることができるため、ワーク周方向の
溝あるいはワーク軸方向の溝環任意の溝を形成すること
ができる。

〔効果〕

以上のように、この発明は、回転砥石の回転軸心に対す
る傾斜角を任意に設定し、その回転砥石の昇降量、ワー
ク支持台の移動量およびワークの回転量を制御すること
によって径の異なるワークに対して任意パターンの溝を
きわめて容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る溝加工装置の一実施例を示す正
面図、第２図は第１図のＴＩ−ＴＩ線に沿った断面図、
第３図は同上のワークを砥石に対して傾斜させた状態を
示す平面図、第４図は同上の正面図、第５図は溝のパタ
ーンの一例を示す展開図、第６図は同上の支持装置の他
の実施例を示す正面図、第７図は同上の縦断側面図、第
８図は同」二の制御手段の一例を示すブロック図である
。 ３・・・・・・旋回台、４・・・・・・リニアレール、
５・・・・・・ワーク支持台、１０・・・・・・移動装
置、２０・・・・・・支持装置、３０・・・・・・回転
駆動装置、４７・・・・・・砥石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一対の平行なガイド部材を上面に備える回転可能な旋回
   台と、旋回台のガイド部材に沿って移動可能に支持され
   たワーク支持台と、そのワーク支持台の移動装置と、上
   記ワーク支持台上に設けられたワーク支持装置およびそ
   の支持装置によって支持されたワークの回転駆動装置と
   、支持装置に支持されたワークに対して上下動可能に設
   けられた回転砥石と、前記ワーク支持台の移動量、ワー
   クの回転量および回転砥石の昇降量をそれぞれ関係ずけ
   て制御する制御手段とから成る溝加工装置。