JPS6335382B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば射出成形用の金型の研磨に好
適する研磨装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、射出成形用の金型の製作は、主として
切削加工により行われている。この場合、切削加
工後に金型内面を研磨により仕上げ加工すること
により所望の金型精度を得ている。この研磨作業
は、一般に金型製作が多品種少量生産に依存して
いるためほとんどが手作業で行われている。した
がつて、金型の研磨作業は、すこぶる非能率なも
のとなつている。そのため、近年、一部におい
て、金型製作の迅速化と量産化を目的として、金
型の研磨作業が専用の研磨装置により行われてい
る。

しかし、従来の研磨装置は、柔軟性（フレキシ
ビリテイ）に乏しく、金型形状に対応して逐一研
磨治具を交換せねばならない欠点をもつている。
このため、作業能率が低下するとともに、均一な
品質の達成が困難となつている。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に着目してなされたもの
で、柔軟性が高く、均一な品質の金型を得ること
ができる研磨装置を得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

回転駆動される主軸の下端部に偏心量調整自在
に調整部を連結し、この調整部に研磨工具を握持
する握持部を主軸の軸線にほぼ直交する面内にて
摺動自在に係着させ、運動切替部により上記握持
部に回転運動及び直線的往復運動を選択的に行わ
せるとともに、上下駆動部により研磨工具を一定
の範囲で上下運動させるとともに、加圧部により
研磨工具を被加工物に対して一定圧で押し付ける
ようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述
する。

第１図及び第２図は、この実施例の研磨装置を
示している。この研磨装置は、支持機構１と、こ
の支持機構１により支持された研磨機構２と、こ
の研磨機構２を駆動する駆動機構３と、上記支持
機構３に固設された被加工物保持機構４と、支持
機構１、駆動機構２及び被加工物保持機構４を電
気的に制御する制御機構５とから構成されてい
る。しかして、上記支持機構１は、この研磨装置
の最下部に位置する架台６と、この架台６の上部
に配設された基台となり被加工物保持機構４が固
設された定盤７と、この定盤７上の一側部に立設
された柱状のスタンド８と、このスタンド８に垂
直方向に支持されている円柱状のコラム９と、こ
のコラム９に矢印１０方向に昇降自在に嵌着され
被加工物保持機構４直上に位置するアーム１１
と、このアーム１１をコラム９に沿つて昇降させ
る昇降機構１２とからなつている。上記昇降機構
１２は、コラム９の上端部に取着されたモータ１
３と、アーム１１に矢印１０方向に螺合された送
りねじ１４と、モータ１３の回転を送りねじ１４
に伝達する歯車列１５とからなつている。この歯
車列１５は、モータ１３の回転軸に同軸に取付け
られた第１の平歯車１６と、送りねじ１４の上端
部に同軸に取付けられ第１の平歯車１６に歯合す
る第２の平歯車１７とからなつていて、これら第
１及び第２の平歯車１７の正逆回転により、送り
ねじ１４を回転させ、アーム１１を所望の高さに
位置決めするようになつている。一方、駆動機構
２は、第３図に示すように、主軸１８と、この主
軸１８を係止して懸吊する係止部１９と、この係
止部１９に連設され定圧で被加工物Ｗに対して砥
石２０を押し付ける加圧部２１と、係止部１９に
より支持された主軸１８を周期的に例えば数mmの
範囲で上下運動させる上下駆動部２２と、係止部
１９により支持された回転駆動部２３とからなつ
ている。しかして、係止部１９は、アーム１１に
塔載された箱状の支持体２４と、この支持体２４
の内部下端部に矢印１０方向つまり主軸１８の軸
方向に摺動自在に装設された摺動体２５と、この
摺動体２５に内設され主軸１８のスラスト力及び
ラジアル力を軸支する一対の軸受２６，２６とか
らなつている。そして、主軸１８は、支持体２４
の底板２７の円孔２８を挿通して軸受２６，２６
により支持されるようになつている。また、摺動
体２５は、底板２７より上方向への運動が可能と
なつている。さらに、加圧部２１は、支持体２４
の上板２４ａに下方に向つて軸方向位置調整自在
に突設された第１の係止片２９と、摺動体２５の
上部に上方に向つて突設された第２の係止片３０
と、これら一対の係止片２９，３０間に介装され
摺動体２５を下方向に付勢する圧縮ばね３１とか
らなつている。また、上下駆動部２２は、支持体
２４の底部に設けられた凹部３２に回転自在に設
けられた円板カム３３と、支持体２４に取付けら
れこの円板カム３３を回転駆動するモータ３４
（第１図参照）と、円板カム３３の回転に追従す
る軸体３５と、支持体２４に内設され軸体３５を
その軸線方向が矢印１０方向となるように軸支す
る一対の軸受３６，３６と、軸体３５の上端部に
クラツチ機構３５ａを介して取付けられたハンド
ル３７と、このハンドル３７と上板２４ａとの間
に介装されハンドル３７を上方に付勢する圧縮ば
ね３８と、支持体２４上に揺動自在に設けられ一
端がハンドル３７に固定されたレバー３９とから
なつている。そして、上記軸体３５は、摺動体２
５の一部に螺合し、この摺動体２５と一体的に上
下運動できるようになつている。また、この軸体
３５の下端部には、円筒状の当接体４０が鋼球４
１を介して回転自在に冠着されている。そして、
円板カム３３の回転軸線は、矢印１０方向に対し
て直交するようにモータ３４の回転軸に連結され
ている。また、円板カム３３の回転軸線は、モー
タ３４の回転軸線に対して偏心して設定され、こ
の円板カム３３に当接している軸体３５を矢印１
０方向に往復動させるようになつている。さら
に、レバー３９を矢印４３方向に回転させること
により、ハンドル３７が下降してクラツチ機構３
５ａが作動し、この状態でハンドル３７を回転さ
せることにより軸体３５を昇降させることができ
るようになつている。つまり、ハンドル３７によ
り軸体３５を円板カム３３に対して、接触させた
り、あるいは離間させたりする切替操作を行うこ
とができる。さらに、回転駆動部２３は、アーム
１１の背部に添設されたモータ４４と、このモー
タ４４の回転軸に同軸に取付けられた第１のプー
リ４５と、主軸１８の底板２７直下に環装された
第２のプーリ４６と、これら第１及び第２のプー
リ４５，４６間に巻き掛けられたベルト４７と、
アーム１１に内設され主軸１８を軸支する軸受４
８とからなつている。しかして、主軸１８は、ア
ーム１１に軸支される部分がスプライン軸４９に
形成され、このスプライン軸４９部分にスプライ
ン５０が歯合している。そして、このスプライン
５０上端部に上記第２のプーリ４７が取付けられ
るとともに、軸受４８に回転自在に軸支されるよ
うになつている。したがつて、主軸１８は、第１
のプーリ４５、ベルト４７及び第２のプーリ４６
を介してモータ４４により回転駆動されるととも
に、スプライン５０により、ベルト４７の位置を
変えることなく、上下動自在に支持されている。
一方、研磨機構２は、第４図及び第５図に示すよ
うに、主軸１８の下端部に連結された連結部５１
と、この連結部５１に接続され回転運動を直線状
往復運動に変換する調整部５２と、この調整部５
２に支持された握持部５３と、この握持部５３に
握持された砥石２０と、握持部５３の運動態様を
切替える運動切替部５４とからなつている。しか
して、連結部５１は、主軸１８の下端部を軸支す
る２個の軸受５５，５５と、これら軸受５５，５
５が内設されているとともに主軸１８に垂設され
た円筒状の支持体５６と、主軸１８の下端部に同
軸に突設された連結体５７とからなつている。一
方、調整部５２は、支持体５６の下端部に設けら
れた鍔部５６ａに同軸かつ着脱自在に螺着された
円筒状の保持体５８と、連結体５８の軸線に直交
するように連結体５７の中途部左右対称位置に螺
着された偏心量調整ねじ５９，５９と、この偏心
量調整ねじ５９，５９により螺合垂設されこの偏
心量調整ねじ５９，５９を介して主軸１８に連結
された円筒状の偏心量調整体６０と、この偏心量
調整体６０の下面に同軸連結された円筒状の係止
体６１と、この係止体６１の下端部内側に設けら
れた円環状のジヤーナル軸受体６２と、保持体５
８の下端部に同軸に連結され内側と外側に鍔状に
突出している円環状の固定板６３とからなつてい
る。ジヤーナル軸受体６２は、いわゆる玉軸受で
あつて、内輪と外輪との間に保持器により等配さ
れた玉が転動自在に挾装されている。なお、上記
外輪は、係止体６１に固定されているとともに、
内輪は、後述するコレツトチヤツク７０の上端部
に固定されている。また、上記運動切替部５４
は、固定板６３に垂設された案内体６４と、この
案内体６４に設けられた直線軸受６５と、この直
線軸受６５を介して摺動自在に支持された案内棒
６６とから構成されている。しかして、偏心量調
整ねじ５９，５９、偏心量調整体６０及び係止体
６１は、係着機構６７をなしている。そうして、
保持体５８には、一対の円孔６８，６８が穿設さ
れ、偏心量調整ねじ５９，５９を螺動して、主軸
１８の軸線に対して係止体６１の軸線を所望量偏
心させることができるようになつている。また、
案内棒６６の軸線方向は、主軸１８の軸線と直交
し、かつ偏心量調整ねじ５９，５９の軸線に対し
て平行となるように設けられている。さらに、固
定板６３は、アーム１１より垂設されている回転
防止軸６９の下端部に固定され、主軸１８の回転
に連動しないようになつている。一方、握持部５
３は、円柱状に形成されジヤーナル軸受体６２に
より軸支されたコレツトチヤツク７０と、このコ
レツトチヤツク７０の上端面に同軸にねじ７１に
より固着されジヤーナル軸受体６２の内輪の上端
部に固定された円板状の鍔板７２と、コレツトチ
ヤツク７０の中途部に一体的に環装されていると
ともに固定板６３を上下方向に挾持するよう設け
られた一対のスラスト軸受体７３，７３とから構
成されている。そうして、スラスト軸受体７３，
７３が設けられているコレツトチヤツク７０の外
周面と固定板６３の内周面との間には、間隙が存
在している。また、コレツトチヤツク７０の下端
部には、案内棒６６の先端が一体的に螺着されて
いる。さらに、前記砥石２０は、コレツトチヤツ
ク７０に直接握持され、横断面が正方形の角柱状
をなし且つ例えばダイヤモンド砥粒などが結合剤
により分散保持されたものである。しかして、握
持部５３は、コレツトチヤツク７０に案内棒６６
が螺着されていない状態で、上記主軸１８に対し
て独立して回転自在、かつ、自重により、主軸１
８の回転運動に追従して運動するように設けられ
ている。一方、被加工物保持機構４は、Ｘ，Ｙ方
向に送り駆動されるＸ−Ｙテーブル７４と、この
Ｘ−Ｙテーブル７４上に滑動自在に載設され被加
工物Ｗを保持する円注状の円テーブル７５と、こ
の円テーブル７５を弾性的に支持する支持機構７
６とからなつている（第６図参照）。上記Ｘ−Ｙ
テーブル７４は、モータ７４ａを有しこのモータ
７４ａにより矢印Ｘ方向に進退駆動されるＸテー
ブル７４ｂと、モータ７４ｃを有しこのモータ７
４ｃにより矢印Ｙ方向に進退駆動されるＹテーブ
ル７４ｄとからなつている。また、上記Ｘ−Ｙテ
ーブル７４は、その上部に円板状の載置板７７を
有している。この載置板７７に円テーブル７５が
載置されている。そして、支持機構７６は、第１
図に示すように、載置板７７の周縁部に立設され
た円筒状の側壁７８と、この側壁７８と円テーブ
ル７５の外周部との間に少なくとも３個介装され
円テーブル７５を外力が作用しても原位置に復帰
できるように支持する引張ばね７９……とからな
つている。さらに、円テーブル７５の下部には、
凹部８０が形成され、この凹部８０には、板状の
保持器８１の円孔に保持された鋼球８２……が、
一部を円テーブル７５の下端面から突出させて収
納されている。したがつて、円テーブル８０は、
鋼球８２……により載置板７７上を滑動自在とな
つている。さらに円テーブル８０の上部には、被
加工物Ｗを締着するための治具が埋設されるＴ形
溝８３……が形成されている。さらに、制御機構
５は架台６に取付けられていて、この研磨装置に
所定の順序で研磨作業を行わせるための加工プロ
グラムが内蔵されたマイクロコンピユータを主体
としていて、昇降機構１２のモータ１３、上下駆
動部２２のモータ３４、回転駆動部２３のモータ
４４及びＸ−Ｙテーブル７４のモータ７４ａ，７
４ｃに電気的に接続されている（第７図参照）。

つぎに、上記構成の研磨装置の作動について述
べる。

まず、研磨加工対象として例えば金型などの被
加工物１９を例えばボルトなどの治具により円テ
ーブル８０上に固定する。ついで、Ｘ−Ｙテーブ
ル７４のモータ７４ａ，７４ｃを駆動して、被加
工物Ｗの加工部位である凹部１９ａがコレツトチ
ヤツク７０に握持されている砥石２０直下となる
ように位置決めする。この操作は、制御機構５の
加工プログラムにより自動的に行う。さらに、上
記加工プログラムに基づき昇降機構１２のモータ
１３を起動させ、アーム１１を下降させて、砥石
２０を凹部１９ａの底面に当接させる。このと
き、主軸１８上端部が一体的に軸支されている摺
動体２５が支持体２４の底板２７から離間する程
度にアーム１１を下降させる。また、このとき、
主軸１８は、圧縮ばね３１により一定の圧力で押
圧されている。また、レバー３９を矢印４３方向
に回転させてハンドル３７を軸体３５に接続した
ままハンドル３７を回転させて軸体３５を下降さ
せ、円板カム３３に軸体３５の下端部に冠着され
た当接体４１を当接させた後、レバー３９を開放
しておく。さらに、偏心量調整ねじ５９，５９に
より主軸１８に対して係止体６１を例えば数mm所
定量偏心させておく。ついで、前記加工プログラ
ムに基づきモータ４４を起動して主軸１８を例え
ば毎分1000回転で回転させる。同時に、上下駆動
部２２のモータ３４を起動させ、遊離砥粒を凹部
１９ａに供給する。また、Ｘ−Ｙテーブル７４の
モータ７４ａ，７４ｃ及び昇降機構１２のモータ
１３を所定の加工プログラムに従つて駆動する。
すると、この主軸１８の回転は、連結体５７、偏
心量調整ねじ５９，５９及び偏心量調整体６０を
介して係止体６１に伝えられる。この係止体４１
は、主軸１８に対して偏心しているので、主軸１
８に対して公転運動をする。しかして、コレツト
チヤツク７０に握持されている砥石２０は、案内
棒６０により案内されながらコレツトチヤツク７
０と固定板６３との間隙の範囲内で係止体４１の
公転運動に追動し楕円状の直線的往復運動を行
う。同時に、主軸１８は、上下駆動部２２により
上下方向に運動しているので、この主軸１８に上
下運動に追従して砥石２０も上下運動する。その
結果、供給されている遊離砥粒は、十分な量を加
工部位に供給することができる。この場合、支持
機構７６の引張ばね７９……により凹部１９ａの
内側面への側圧が発生するので、砥石２０の上下
運動と相俟つて、この内側面の研磨も確実に行う
ことができる。かくして、被加工物１９の凹部１
９ａの全内面は、Ｘ−Ｙテーブル７４の送り駆動
及び昇降機構１２の上下駆動により均一かつ確実
に研磨される。この場合、凹部１９ａの底部に凹
凸や傾斜面が存在していても、主軸１８は、スプ
ライン５０により上下動自在に設けられかつ圧縮
ばね３１により一定圧で付勢されているので、加
工面形状に倣つた加工を行うことができる。

なお、この実施例の研磨装置は、偏心量調整ね
じ５９により、主軸１８と係止体６１を同軸に設
定し、さらに、案内棒６６をコレツトチヤツク７
０より離脱させることにより、砥石２０を回転
（自転）運動させることもできる。ただ、このと
きの砥石２０の回転数は摩擦により減少する。さ
らに、モータ３４を停止すれば、主軸１８の上下
運動は行われない。

このように、本実施例の研磨装置は、砥石２０
に対して、楕円状の直線的往復運動とを択一的に
行わせることができる。しかも、楕円運動の長軸
方向の振幅を容易に調整することができ加工部位
の広狭、仕上げ程度に応じた加工が可能となる。
さらに、駆動機構２により、砥石２０を加工面に
倣つて定圧で加圧するようにしているので、均一
かつ高精度の研磨加工が加能となる。また、上下
駆動部２２により砥石２０に上下運動させること
ができるので、細溝の研磨加工の際に使用する遊
離砥粒の供給を確実に行うことができる。また、
砥石２０の上下運動と相俟つて支持機構７６によ
り、被加工物１９の内側面に対する側圧を得るこ
とができるので、底面と同様、内側面の加工も確
実に行うことができる。さらに、昇降機構１２の
モータ１３とＸ−Ｙテーブル７４のモータ７４
ａ，７４ｃを制御機構５により同時制御するよう
にしているので、複雑形状の金型内面の研磨加工
の自動化が可能となる高い柔軟性を有している。

なお、上記実施例においては、コレツトチヤツ
ク７０は、一本の案内棒６６によりその運動が規
制されるようになつているが、コレツトチヤツク
７０の両側に同軸的に取付けた一対の案内棒によ
りその運動を規制するようにすると、直線往復運
動を行わせることができる。さらに、案内棒は、
固定板に螺合により固定し、コレツトチヤツクに
穿設された案内孔に対して挿脱させることによ
り、コレツトチヤツクに往復運動を行わせるよう
にしてもよい。さらに、昇降機構１２によりアー
ム１１を昇降させる代りに、被加工物保持機構４
を砥石２０に対して昇降させるようにしてもよ
い。さらに、昇降機構１２のモータ１３による昇
降の代りに、Ｘ−Ｙテーブル７４に矢印１０方向
つまりＺ方向の移動機能をもたすことにより、つ
まりＸ−Ｙ−Ｚテーブルとすることによりモータ
１３を省略できる。

〔発明の効果〕

本発明の研磨装置は、研磨工具に対して直線的
往復運動と回転運動とを択一的に行わせることが
できるとともに、加工面に倣つて研磨加工するこ
とができ、しかも、研磨工具を上下動させること
ができる。以上の諸効果が相俟つて、研磨装置と
しての柔軟性が高まり、研磨部位の広狭及び仕上
げ程度に対応した最適の研磨条件を設定できる。
その結果、研磨能率が向上し量産が可能となると
ともに、研磨品質も安定するという格別の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の研磨装置の正面
図、第２図は第１図の側面図、第３図は第１図に
おける駆動機構を示す断面図、第４図は第１図に
おける研磨機構を示す正面図、第５図は第３図の
断面図、第６図は第１図における円テーブルの断
面図、第７図は制御機構の電気的接続関係を示す
ブロツク図である。 ２：研磨機構、３：駆動機構、４：被加工物保
持機構、５：制御機構、１２：昇降機構、２０：
砥石（研磨工具）、２１：加圧部、２２：上下駆
動部、２３：回転駆動部、５２：調整部、５３：
握持部、５４：運動切替部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記構成を具備することを特徴とする研磨装
   置。 (イ) 少なくとも一部がスプライン軸に形成された
   円柱状の主軸と、この主軸を上記スプライン軸
   部位にて軸方向に進退自在かつ上記主軸の軸線
   のまわりに回転自在に保持するアームと、この
   アームが昇降自在に設けられたコラムと、上記
   アームに一体的に設けられ上記主軸を回転駆動
   する回転駆動部と、上記アームと一体的に設け
   られ上記主軸の上端部を回軸自在かつ軸方向に
   進退自在に係止して上記主軸を懸吊する係止部
   と、上記アームと一体的に設けられ上記係止部
   を介して上記主軸を下端部方向に弾性的に加圧
   する弾性体を有する加圧部と、上記アームと一
   体的に設けられ上記係止部により係止され且つ
   上記加圧部により加圧されている主軸を軸方向
   に所定量往復駆動する上下駆動部とからなる駆
   動部。 (ロ) 上記主軸の下端部に偏心量調整自在に一体的
   に連結された調整部と、この調整部の下端部に
   上記主軸の軸線のまわりに上記主軸に対して独
   立して回転自在に垂設され且つ下端部に研磨工
   具を握持するチヤツクを有し上記主軸に追従し
   て運動する握持部と、上記アームと一体的に設
   けられた案内体及びこの案内体又は上記チヤツ
   クのうちいずれか一方に突設され且つ先端部が
   上記案内体又は上記チヤツクのうちいずれか他
   方に係脱自在に設けられた案内棒を有し上記案
   内棒の上記係脱により上記チヤツクの上記主軸
   に対する追従運動を上記主軸に対してほぼ直交
   する直線的往復運動から上記主軸軸線のまわり
   の回転運動に切替える運動切替部とからなる研
   磨機構。 (ハ) 上記研磨機構の下方に配設され上記研磨工具
   により研磨される被加工物を保持する被加工物
   保持機構。 (ニ) 上記コラムに支持されているアームを昇降駆
   動する昇降機構。 (ホ) 上記駆動機構、上記研磨機構、上記被加工物
   保持機構及び上記昇降機構に電気的に接続され
   あらかじめ設定された加工プログラムに基づき
   上記研磨工具による上記被加工物の研磨加工を
   制御する制御機構。