JP2009255284A - ダイスを研磨する機械と方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な形状のダイスを研磨する機械を提供する。
【解決手段】 本発明のダイスを研磨する機械は、補間的な動きをする４本の軸（ＢＯ軸、ＣＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸）を有し、ダイス（１）を留める固定装置（３）を有するプレート（２．１）の作業軸（ＣＯ軸）が、その角度移動の全ての点で、制御される。これにより、前記作業軸（ＣＯ軸）の動きを前記回転プレート（２．１）の軸の動きの補間的な動きが、回転軸（ＢＯ軸）に対して、かつそれぞれの軸（Ｘ軸、Ｚ軸）に対する研磨軸（Ｓ１軸）の動きの補間的な動きが可能となる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ダイスを研磨する機械とこの機械を使用する作業プロセスに関する。

ダイスは、主に冷間加工技術で使用され、金属製の缶やケーシング、これらの製品の部品を製造するのに用いられる。

この種のダイスは、一般的に、中央の穴と前面と裏面とを有する環状の形状をしている。しかし、円錐表面等の他の形状でもよい。

本発明は、様々な種類のダイスに有効であるが、説明を容易にするために、前面と裏面を有する環状の形状のダイスを例に、以下説明する。

中央の穴と／又は外形は、環状ではないが、本明細書において「直径」とは、ダイスの外径と中央の穴の内径の両方を意味する。この定義によれば、一定の直径を有するダイスには、次のようなものがある。丸い外径と／又は丸い内径を有するダイス、様々な直径（外径と／又は内径）を有するダイス。卵形、楕円形、丸い端部を有する菱形、丸い端部を有す四角形のダイスは、非円形と定義する。

これらのダイスには、ダイスの外径と／又は内径から対応するダイスの前面と／又は裏面に遷移する可変の半径を有するダイスも含まれる。

ダイスの内径又は外径から、ダイスの前面と／又は裏面への可変の半径の遷移は、複数の様々な半径で定義できる。

この種のダイスは、高品質の最終表面仕上げと、外径又は内径の高品質の形状と、内径又は外径から前面と／又は裏面への高品質の遷移部分を提供するプロセスによって、製造しなければならない。

今日まで、電気腐食機械を用いたプロセスで、この種のダイスを製造していたが、これには、時間がかかり複雑な作業プロセスを必要とする。

研磨装置の使用もまた公知であるが、このような研磨装置は、丸い内径と外径を有し、ダイスの内径又は外径からダイスの前面と／又は裏面へ遷移する可変の直径を有さない円筒状部品の製造のみが可能であった。

丸い直径と一定の半径の遷移部分とを有するダイスを製造する研磨装置の使用は、公知である。このような機械は、３軸（Ｘ、Ｚ、ＢＯ）の補間的な動き（"interpolation"）が可能となるような形態で、構成されている。本明細書において、「補間的な動き」とは、「相互に関連しあった動き」を意味する。

以下に記載の複数のフェーズを有するプロセスを用いて、非円形の内径又は外径のダイスを製造し、その後、ダイスの複数の表面の１つの角度に対し、接線方向に、可変又は一定の半径の遷移を付けて、ダイスを製造していた。

第１の研磨装置のプロセス／フェーズ。
このフェーズにおいては、非円形の直径の形状が、図４のＸ軸とＣＯ軸の補間的な動きにより達成され、必要な最終表面の品質を、「Ｚ軸」の振動運動を起こす手段により達成する。

第２の電気腐食機械のプロセス／フェーズ。
このフェーズにおいては、ダイスを、電気腐食機械で加工し、ダイスの内径からダイスの複数の表面の１つへ遷移する半径を達成する。

第３フェーズ。
遷移部分の半径を手動で研磨し、必要とされる最終仕上げを達成する。

本発明の方法により、上記の課題のダイスは、ツールとしてストレートな研磨ホイールを用いて、１回の研磨プロセスで得られる。本発明の研磨装置は、ヘッドと磁気プレートとを有する。このヘッドは、アンカー・クランプのような固定装置を具備する。磁気プレートは、研磨すべきダイスをＣＯ作業軸で固定する。このＣＯ作業軸では、固定装置（即ち、研磨すべきダイス）の角度位置が、あらゆる点で制御可能である。その結果、ＣＯ作業軸を、Ｘ軸、Ｚ軸、ＢＯ軸に沿って、補間的な動きをさせ、４軸（ＣＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸、ＢＯ軸）の補間的な動きを引き起こす。その結果、研磨手段により、上記の課題のダイスが得られる。それは、その内径と／又は外径が丸いか否かを問わず、前記の外径から前面と裏面の遷移の半径が一定か可変かを問わない。半径が可変の場合には、少なくとも２つの異なる寸法を有する。

この種のダイスは、様々なプロセスに従って、この研磨装置により製造することができる。このプロセスは、従来のプロセスと比較すると、本発明の研磨プロセスは、ＣＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸、ＢＯ軸の補間的な動きに必要な動きの計算と実行を含むソフトウェアで、実行できる。

ダイス１の斜視図。 図３の線ＩＩ−ＩＩの断面図。 非円形の内径、即ち、ダイス１の内径と前面又は裏面の一方の間の半径の遷移を示す（即ち、上下の内径がｄ１で、左右の内径がｄ２の楕円形で、上下に丸みＲ１が左右に丸みＲ２が付いている）のダイス１の正面図。 本発明の研磨装置の斜視図。 図４の研磨装置の上面図。 本発明の研磨装置の第１の変形例を示す上面図。 本発明の研磨装置の第２の変形例を示す上面図。

本発明は、図１、２、３に示す種類のダイス１を研磨する機械に関する。このダイス１を用いて冷間加工をする。

このダイス１は、２つの異なる内径「ｄ１」と「ｄ２」により規定される楕円形の内側穴を有する環形状をしている。外径「Ｄ」は、円形であるが、他の形状、例えば、内側と同じ形状（楕円形）でもよい。ダイス１において、その内径と／又は外径は、円形の直径であるが、非円形又は他の形状（例、丸いコーナの楕円形、卵形、多角形）でもよい。

この種のダイス１は、このダイス１の内径又は外径から、前面と／又は裏面への遷移が、一定の半径あるいは可変の半径である。可変の半径の場合には、これらは少なくとも２種類の寸法を有する。図１、２、３の実施例によれば、内径と前面との間の遷移は、２つの異なる半径（Ｒ１、Ｒ２）を有する。

図４、５は、以下の構成を有する研磨装置を示す。その左側部分には、回転プレート２．１を組み込んだヘッド２があり、回転プレート２．１には、機械加工すべきダイス１を固定する固定装置３が配置される。回転プレート２．１は、作業軸ＣＯの周囲を回転する。

ヘッド２は、下部ベース８上に配置される。この下部ベース８は、回転軸ＢＯを中心に回転する。

スピンドル５が、研磨装置の右側に配置される。スピンドル５は、研磨軸「Ｓ１」の周囲を回転するツール４を有する

スピンドル５は、スライド・テーブル６、７上に配置される。かくして、ツール４は、Ｘ軸とＺ軸に沿ってスライド移動できる。

ここまでの説明の研磨装置は、従来と同様なもので、３本の軸（Ｘ軸、Ｚ軸、ＢＯ軸）の補間的な動きが可能となる。一方、回転プレート２．１のＣＯ軸の周囲の回転は、それぞれの場合で所定の速度で、行われる。即ち、各ジョブに対し選択された１分当たりの回転数に従って行われる。ＣＯ軸は、他の３本の軸（Ｘ軸、Ｚ軸、ＢＯ軸）については補間的な動きはしない。

本発明の方法によれば、ＣＯ軸は、回転プレート２．１の角度移動の各場所で、その位置が制御される。その結果、４本の軸（ＣＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸、ＢＯ軸）の補間的な作業に必要な動きは、対応するソフトウェアで、実現できる。

言い換えると、補間的な動きをする３本の軸（Ｘ軸、Ｚ軸、ＢＯ軸からなる３本の軸、又はＸ軸、Ｚ軸、ＣＯ軸からなる３本の軸）を有する従来の研磨装置に比べて、４本の軸（ＣＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸、ＢＯ軸）の補間的な動きが、本発明の研磨装置で実現できる。これにより、必要な最終表面仕上げと様々な直径と選択的な遷移を有するダイス１の製造が可能となる。

ダイス１の内径と／又は外径の非円形の形状は、ＣＯ軸の動きとＸ軸の動きを補間する作業プロセスで、得られる。

必要な表面仕上げは、Ｚ軸の振動運動で得られる。

その後、対応するソフトウェアが、４本の軸（具体的には、ＢＯ軸、ＣＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸）の補間的な動きの結合を実行し、ダイス１の内径と／又は外径とその前面と／又は裏面との間の一定半径の遷移又は可変半径の遷移を、作り出す。

かくして、可変の半径の遷移が得られるが、ＣＯ軸に依存するＸ軸と時にＺ軸の修正の動きの計算と結合が、さらに実行される。

研磨プロセスは、Ｚ軸の振動運動の手段により行われる。かくして、研磨された部品の適切な品質の表面仕上げが、得られる。

かくして、一定半径の遷移を有するダイス１が、製造できる。

このような場合、一定半径は、ＢＯ軸とＣＯ軸とＸ軸とＺ軸の補間的な動きをする手段で、得られる。

言い換えると、Ｘ軸とＣＯ軸が補間的な動きして、ダイス１の内径と／又は外径の非円形形状が得られる。

ＢＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸の位置に影響する第２の計算を追加して実行し、ダイス１の内径と／又は外径と前面の表面との間の一定半径の遷移を得る。

更に、ＣＯ軸、Ｘ軸、時にＺ軸の位置に影響する第３の計算を追加して実行し、ダイス１の内径と／又は外径と前面との間の可変半径の遷移を得る。

最終的に、上記の実施例のいずれにおいても、研磨装置であるツール４の振動運動は、Ｚ軸の振動運動の手段により実行され、適宜の表面仕上げを達成できる。

言い換えると、本発明の方法は、ＢＯ軸の存在とＸ軸とＺ軸の補間的な動きの結果として、研磨プロセスの手段により、非円形の直径を具備するダイス１の変形の遷移が、新規に得られる。

他の新規な点は、研磨プロセスの手段により、円形の直径のダイス１と非円形直径のダイス１の両方において、ＣＯ軸とＸ軸と時にＺ軸の補間的な動きを行う手段により、可変の半径が得られる点である。

上記の全ての場合、４本の軸（ＢＯ軸、ＣＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸）の補間的な動きが、行われる。図５の研磨装置では、スピンドル５が、Ｘ軸とＺ軸に沿ってスライドするスライド・テーブル６，７上に配置され、ヘッド２はＢＯ軸を中心に回転する（Ｘ軸とＺ軸に沿ってスライドしない）下部ベース８上に搭載される。

しかし、ダイス１を研磨する際、補間的な動きをする４本の軸（ＢＯ軸、ＣＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸）を有する限り、本発明の研磨装置は、これは図６、７に示すような他の構造でもよい。

図６においては、ヘッド２を搭載する下部ベース８が、Ｘ軸に沿ってスライドするスライド・テーブル６上に搭載され、スピンドル５が、Ｚ軸に沿ってスライドするスライド・テーブル７上に搭載される。

図７においては、ヘッド２を搭載する下部ベース８が、Ｘ軸とＺ軸に沿ってそれぞ
れスライドするスライド・テーブル６，７上に配置される。

ダイスを研磨する本発明の機械は、補間的な動きをする４本の軸（ＢＯ軸、ＣＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸）を有する。ダイス１を留める固定装置３を有するプレート２．１の回転作業軸であるＣＯ軸が、その角度移動の全ての点で、制御される。前記ＣＯ軸が、前記回転プレート２．１が水平に回転する軸であるＢＯ軸に対して、補間的な動きをし、このＢＯ軸が、前記研磨ツール４を搭載するテーブルの水平方向移動させ、前記研磨すべきダイスに対し横方向であるＸ軸とそれに前後するＺ軸に対し、補間的な動きをする。更にスピンドルの研磨軸であるＳ１軸も、前記Ｘ軸とＺ軸に対し、補間的な動きをする。

本発明のダイスを研磨する方法は、
（Ａ）前記ダイス１の内側穴と／又はその外径の非円形の形状を得るために、前記ＣＯ軸とＸ軸の補間的な動きより、前記ダイス１の部分を研磨するステップと、
（Ｂ）前記内側穴の表面と／又は外径の表面と、前記ダイス（１）の前面と／又は裏面の表面との間の遷移の一定の半径を得るために、前ＢＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸の補間的な動きを結合することにより、前記ダイス１の部分を研磨するステップと
を有する。

（Ｃ）前記内側穴の表面と／又は外径の表面と、前記ダイス（１）の前面と／又は裏面の表面との間の遷移の可変半径の遷移を得るために、ＣＯ軸と、Ｘ軸と、時にＺ軸の補間的な動きにより、前記ダイス１の部分を研磨するステップ
を有する。

本発明のダイスを研磨する機械は、補間的な動きをする４本の軸（ＢＯ軸、ＣＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸）を有する。本発明のダイスを研磨する方法は、ダイス（１）を留める固定装置（３）を有するプレート２．１の作業軸（ＣＯ軸）が、その角度移動の全ての点で、制御される。前記回転プレート２．１の作業軸（ＣＯ軸）が、前記回転プレート２．１の水平な回転軸（ＢＯ軸）に対して、補間的な動きをする。研磨ツール４の研磨軸（Ｓ１軸）は、前記研磨ツール４を搭載するテーブルの移動軸（Ｘ軸、Ｚ軸）に対し、補間的な動きをする。

以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。

１ ダイス
２ ヘッド
２．１ 回転プレート
３ 固定装置
４ ツール
５ スピンドル
６ スライド・テーブル
７ スライド・テーブル
８ 下部ベース

Claims (6)

1. ダイスを研磨する機械において、
   前記機械は、補間的な動きをする４本の軸（ＢＯ軸、ＣＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸）を有し、 ダイス（１）を留める固定装置（３）を有するプレート（２．１）の作業軸（ＣＯ）が、その角度移動の全ての点で、制御され、
   前記回転プレート（２．１）の作業軸（ＣＯ軸）が、前記回転プレート（２．１）の水平な回転軸（ＢＯ）に対して、補間的な動きをし、
   研磨ツール（４）の研磨軸（Ｓ１）は、前記研磨ツール（４）を搭載するテーブルの移動軸（Ｘ、Ｚ）に対し、補間的な動きをする
   ことを特徴とするダイスを研磨する機械。
2. 前記ダイス(１）の内側穴と／又はその外径の非円形の形状は、前記ＣＯ軸とＸ軸の補間的な動きの手段により、研磨され、
   前記内側穴の表面と／又は外径の表面と、前記ダイス（１）の前面と／又は裏面の表面との間の遷移の一定の半径が、前ＢＯ軸、Ｘ軸、Ｚ軸の補間的な動きの結合手段により得られる
   ことを特徴とするダイスを研磨する方法。
3. 可変半径の遷移は、ＣＯ軸と、Ｘ軸と、時にＺ軸の補間的な動きの手段で、研磨することにより、得られる
   ことを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 内径と／又は丸い外径とを有するダイス（１）は、ＣＯ軸とＸ軸の補間的な動きの手段で、得られ、
   これらの丸い表面とその前面と／又は裏面の表面の間の遷移は、複数の半径を有し、可変である
   ことを特徴とするダイスを研磨する方法。
5. 前記非円形の表面の表面研磨最終仕上げと遷移の半径の表面の表面研磨最終仕上げとは、Ｚ軸方向のの振動運動を起こす研磨ホイール（４）で、得られる
   ことを特徴とする請求項２記載の方法。
6. 前記ＣＯ軸の位置に依存するＸ軸とＺ軸の修正の動きの計算と結合は、可変の半径の遷移を得るプロセスの間に、行われる
   ことを特徴とする請求項２記載の方法。
   
   

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