JP2017064868A - 砥石車固定装置及び砥石車の脱着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大径砥石を容易に自動交換でき、装置も大型化する必要がなく、自動バランス取り装置もスピンドルヘッドに内蔵したまま、砥石とフランジカバーのみの交換で済むようにする。【解決手段】スピンドルヘッド２の先端部２ａに砥石フランジ３を固定し、砥石車１０の中央の砥石貫通孔１０ａを砥石フランジ３に挿入し、その先端小径部３ａをフランジカバー６の可動フランジ挟持部７で挟み込んで砥石車１０を固定する。取り外す際には、フランジカバー６の砥石車１０と反対側に突出する操作部７ｂをロボットアーム５０で挟持し、可動フランジ挟持部７を広げることにより、操作部７ｂを挟持した状態で砥石車１０と共にフランジカバー６を砥石フランジ３から取り外す。【選択図】図２

Description

本発明は、砥石車をスピンドルに固定する砥石車固定装置及び砥石車の脱着方法に関し、特に砥石車の脱着構造の改善に関する。

従来より、例えば図３で示すように、自動バランス取り装置１０５を内蔵するスピンドルヘッド１０２に不動フランジ１０３を設け、この不動フランジ１０３に砥石車１１０を嵌め込んだ状態で可動フランジ１０６で砥石車１１０の両端面を締め込む砥石車の固定装置１０１が知られている（例えば、特許文献１参照）。通常、砥石車１１０は、割れを防ぐために平坦な軸方向両端面を挟み込まれるようになっている。

特開昭６０−１８０７６８号公報

大径の砥石車の場合、自動交換を行うと装置が大きくなるため、通常は、手作業で交換が行われる。また、自動交換可能なスピンドルヘッドにすると、構造が複雑になり、コストがかかるという問題もある。

図３に示すように、砥石車１１０の自動バランス取り装置１０５をスピンドルヘッド１０２に内蔵している場合は、クランプ機構と自動バランス取り装置１０５の組み込み位置とが重なってしまう。そのため、図４に示すように、自動バランス取り装置１０５ごと交換することで、両者を両立させているケースが多い。しかし、砥石車１１０ごとに自動バランス取り装置１０５が必要となり、莫大なコストがかかる。

また、先に述べたように、大径の砥石車１１０と、不動フランジ１０３と自動バランス取り装置１０５とを取り付けた状態では、質量が大きく自動交換装置そのものが大型化してしまうという問題がある。

加えて、図５に示すように、自動バランス取り装置１０５を固定するナット１０９を外し、自動バランス取り装置１０５を残して可動フランジ１０６ごと砥石車１１０を交換するのは作業者が手作業で行う必要がある。その場合、可動フランジ１０６と砥石車１１０とを取り外すとなると、質量が大きくて手作業時の負担が大きくなる。さらに、可動フランジ１０６を複数箇有する必要があるので、そのための大きな保管棚が必要になり、工場スペースを占有してしまうという問題がある。

図６に示すように、締付ボルト１０７を緩めて可動フランジ１０６を取り外せば、砥石車１１０を取り外せる場合もあるが、その場合も、砥石車１１０の質量が大きくて作業者の負担が大きくなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大径砥石車を容易に自動交換でき、装置も大型化する必要がなく、自動バランス取り装置もスピンドルヘッドに内蔵したまま、砥石車とフランジカバーのみの交換で済むようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、フランジカバーのみを取り外せば、砥石車も交換できるようにした。

具体的には、第１の発明の砥石車固定装置は、
中央に砥石貫通孔のある砥石車と、
上記砥石貫通孔に挿入され、先端側に上記砥石貫通孔の内径よりも外径の小さい先端小径部を有する砥石フランジと、
上記砥石フランジに先端部が嵌合されて該砥石フランジと共に回転可能なスピンドルヘッドと、
上記砥石フランジの先端小径部の外周を挟み込み、上記砥石車を該砥石フランジと協働して挟み込んで固定する可動フランジ挟持部を有するフランジカバーとを備えている。

そして、上記フランジカバーの可動フランジ挟持部は、上記砥石車と反対側に突出する操作部を有し、該操作部が挟み込まれて内径が広がることにより、上記先端小径部との結合が解除され、該操作部を挟持された状態で上記砥石車と共に上記フランジカバーが上記砥石フランジから脱着可能に構成されている。

上記の構成によると、操作部を挟み込んで内径を広げることで、フランジカバーと砥石フランジとの結合を解除し、砥石車とフランジカバーとを取り外すことができるので、フランジカバーをスピンドルヘッドに残したまま砥石車の交換が可能となり、交換作業が簡単となる。しかも、フランジカバーの操作部をロボットアームで挟持させた状態で、砥石車とフランジカバーとを脱着できるので、人力で質量の大きい砥石車を持ち上げる必要がなくなり、作業性が格段に向上する。

第２の発明では、第１の発明において、
上記フランジカバーには、上記操作部が挟み込まれたときに半径方向外側に突出して上記砥石貫通孔の内面を押し付け可能な押しピンが内蔵されている。

上記の構成によると、操作部を挟持したときに、押しピンを半径方向外側に突出させて砥石車を内面から押し付けることにより、フランジカバーと砥石車との結合強度が向上するので、確実に砥石車をフランジカバーと共に脱着できる。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記スピンドルヘッドには、上記砥石車による振動を自動で抑制する自動バランス取り装置が脱着可能に構成されており、
上記自動バランス取り装置を上記スピンドルヘッドの先端部に固定したまま上記フランジカバーを上記砥石車と共に脱着可能に構成されている。

上記の構成によると、砥石車の脱着時に自動バランス取り装置をスピンドルヘッドに固定したままにしておけるので、砥石車ごとに自動バランス取り装置を用意する必要がなく、コストメリットがあり、また、脱着時の全体の質量が軽減される。

第４の発明の砥石車の脱着方法は、
スピンドルヘッドの先端部に砥石フランジを固定し、砥石車の中央の砥石貫通孔を該砥石フランジに挿入し、該砥石フランジの先端小径部をフランジカバーの可動フランジ挟持部で挟み込んで上記砥石車を固定する砥石車固定工程と、
上記フランジカバーの上記砥石車と反対側に突出する操作部をロボットアームで挟持して上記可動フランジ挟持部を広げることにより、該操作部を挟持した状態で上記砥石車と共にフランジカバーを上記砥石フランジから取り外す工程とを有する。

上記の構成によると、ロボットアームでフランジカバーの操作部を挟み込んで可動フランジ挟持部を広げて砥石フランジ部との結合を解除させることで、砥石車とフランジカバーとを取り外すことができるので、フランジカバーをスピンドルヘッドに残したまま砥石車の交換が可能となり、交換作業が簡単となる。このため、人力で質量の大きい砥石車を持ち上げる必要がなくなり、自動で脱着も可能となり、作業性及び安全性が格段に向上する。

以上説明したように、本発明によれば、フランジカバーの砥石車と反対側に突出する操作部を挟持した状態で砥石車と共にフランジカバーを砥石フランジから取り外すようにしたことにより、大径の砥石車を容易に自動交換でき、装置も大型化する必要がなく、自動バランス取り装置もスピンドルヘッドに内蔵したまま、砥石とフランジカバーのみの交換で済むようにすることができる。

本発明の実施形態に係る砥石車固定装置を示す断面図である。 ロボットアームで砥石車を取り外す工程を示す断面図である。 従来の砥石車固定装置を示す断面図である。 従来の砥石車固定装置において、自動バランス取り装置と砥石フランジと共に砥石車を取り外す様子を示す断面図である。 従来の砥石車固定装置において、砥石フランジと共に砥石車を取り外す様子を示す断面図である。 従来の砥石車固定装置において、フランジカバーを取り外した後、砥石車を単体で取り外す様子を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態の砥石車固定装置１を示し、この砥石車固定装置１は、図示しない研削対象であるワークに対して位置変更可能であると共に、回転速度を自由に変更可能なスピンドルヘッド２を有する。このスピンドルヘッド２の先端部２ａには、砥石車１０を取り付けるための砥石フランジ３をフランジ固定ボルト４で固定可能となっている。この砥石フランジ３の外周が砥石車１０中央の砥石貫通孔１０ａに挿入されるようになっている。スピンドルヘッド２の先端部２ａには、砥石車１０の回転時の振動を自動で抑制する自動バランス取り装置５が脱着可能となっている。本実施形態では、自動バランス取り装置５の外径は、砥石フランジ３の内径よりも小さくなっている。また、取付ナット９をナット締結ボルト９ａで締結することで、スピンドルヘッド２の先端部２ａに自動バランス取り装置５を固定可能となっている。

砥石車固定装置１は、砥石車１０が砥石フランジ３に挿入された状態で、その先端小径部３ａの外周を挟み込み、砥石車１０を砥石フランジ３と協働して挟み込んで固定する可動フランジ挟持部７を有するフランジカバー６を備えている。このフランジカバー６は、従来のようなボルトを利用した砥石フランジへの固定とは異なり、可動フランジ挟持部７の締付力により、先端小径部３ａと結合するようになっている。この締付力は、例えば、８０００Ｎ程度あればよい。

この可動フランジ挟持部７は、スピンドルヘッド２側に向かって若干内径が小さくなるような外側テーパ面７ａを有する。この外側テーパ面７ａに対応するように先端小径部３ａの外周もスピンドルヘッド２に向かって徐々に外径が小さくなる内側テーパ面３ｂを有する。外側テーパ面７ａが内側テーパ面３ｂを所定の圧力で締め付けることにより、砥石車１０の軸方向両側端面を押さえ付けながら、砥石車１０がスピンドルヘッド２に回転されることで、ワークの研削が可能となっている。

そして、外側テーパ面７ａを有する可動フランジ挟持部７は、砥石車１０と反対側に突出するリング状（円筒状）の操作部７ｂを有し、この操作部７ｂをロボットアーム５０の可動爪５１で挟み込むことにより、外側テーパ面７ａの内径が広がって先端小径部３ａの内側テーパ面３ｂとの結合が解除されるようになっている。可動フランジ挟持部７は、環状の連結部７ｃを介してフランジカバー６の、外周が砥石車１０に接するカバー本体６ａと連結されている。円筒状の操作部７ｂの内径を縮めるように挟み込むことで、連結部７ｃを境として外側テーパ面７ａの内径が広がるようにフランジカバー６が形成されている。このように、可動フランジ挟持部７は、先端小径部３ａを適度な力で締め付けることができると共に、操作部７ｂを操作するだけで、外側テーパ面７ａの内径を広げることができるように構成される必要がある。そして、操作部７ｂをロボットアーム５０の可動爪５１に挟持された状態で砥石車１０と共に砥石フランジ３から脱着可能となっている。

また、フランジカバー６のカバー本体６ａには、操作部７ｂが挟み込まれたときに操作部７ｂの半径方向外側（カバー本体６ａの半径方向外側）に突出して砥石車１０の内面を押し付け可能に構成された押しピン８が内蔵されている。押しピン８の本数は特に限定されないが、少なくとも２本以上が適切な間隔を空けて設けられている。

そして、操作部７ｂを掴んでフランジカバー６と砥石車１０とを取り外すときには、自動バランス取り装置５はスピンドルヘッド２の先端部２ａに固定されたままとなっている。

−砥石車の脱着方法−
次に、本実施形態に係る砥石車固定装置１を用いた砥石車１０の脱着方法について説明する。

まず、砥石車１０をフランジカバー６と共に取り外す手順（砥石車取り外し工程）について説明する。

図１のように砥石車１０が自動バランス取り装置５と共にスピンドルヘッド２に固定された状態では、可動フランジ挟持部７の外側テーパ面７ａが所定の締付力で内側テーパ面３ｂを締め付けており、砥石車１０の軸方向両側がフランジカバー６と砥石フランジ３とで締め込まれている。砥石車１０の軸方向両端面を締め付けて固定しているので、締め込み時に砥石車１０が割れにくい。

そして、砥石車１０を交換するときには、図２に示すように、ロボットアーム５０の可動爪５１で操作部７ｂを挟み込む。

すると、可動フランジ挟持部７が連結部７ｃを境に外側テーパ面７ａの少なくとも一部が広がるように変形する。そのとき、押しピン８が押し込まれて半径方向外側へ移動し、砥石貫通孔１０ａの内面が押さえ付けられる。このことで、可動フランジ挟持部７の外側テーパ面７ａと砥石フランジ３の内側テーパ面３ｂとの結合が解除されると共に、フランジカバー６と砥石車１０とが結合される。

次いで、ロボットアーム５０をスピンドルヘッド２から離れる方向に移動させると、フランジカバー６が砥石車１０と共にスピンドルヘッド２から取り外される。

次いで、ロボットアーム５０が砥石車１０をフランジカバー６と共に、図示しない砥石棚の所まで移動させ、可動爪５１を開いて砥石車１０を砥石棚の所定位置に戻す。

次いで、砥石車固定工程として、交換対象の砥石車１に予めセットされたフランジカバー６の操作部７ｂを可動爪で５１で挟持し、自動バランス取り装置５及びフランジカバー６が固定されたままのスピンドルヘッド２の先端部２ａの所へ移動させる。なお、可動爪５１がフランジカバー６を掴んだままの状態で砥石車１０を交換できるようにすれば、フランジカバー６を多数用意する必要がなく、そのための砥石棚のスペースを確保しなくて済む。

次いで、外側テーパ面７ａを内側テーパ面３ｂに差し込むように移動し、可動爪５１を離す。

すると、図１に示すような砥石車１０の固定状態となる。

このように、ロボットアーム５０でフランジカバー６の操作部７ｂを挟み込んで可動フランジ挟持部７を広げて砥石フランジ３部との結合を解除させることで、砥石車１０とフランジカバー６とを取り外すことができるので、フランジカバー６をスピンドルヘッド２に残したまま砥石車１０の交換が可能となり、交換作業が簡単となる。このため、人力で質量の大きい砥石車１０を持ち上げる必要がなくなり、自動で脱着も可能となり、作業性及び安全性が格段に向上する。

また、操作部７ｂを挟持したときに、押しピン８を半径方向外側に突出させて砥石車１０を内面から押し付けることにより、フランジカバー６と砥石車１０との結合強度が向上するので、確実に砥石車１０をフランジカバー６と共に脱着できる。

さらに、砥石車１０の脱着時に自動バランス取り装置５をスピンドルヘッド２に固定したままにしておけるので、砥石車１０ごとに自動バランス取り装置５を用意する必要がなく、コストメリットがあり、また、脱着時の全体の質量が軽減される。

したがって、本実施形態に係る砥石車固定装置１によると、フランジカバー６の砥石車１０と反対側に突出する操作部７ｂを挟持した状態で砥石車１０と共にフランジカバー６を砥石フランジ３から取り外すようにしたことにより、大径の砥石車１０を容易に自動交換でき、装置も大型化する必要がなく、自動バランス取り装置５もスピンドルヘッド２に内蔵したまま、砥石とフランジカバー６のみの交換で済むようにすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、押しピン８を用いて砥石車１０の砥石貫通孔１０ａの内面を機械的に押さえ付けるようにしているが、油圧の力を用いて砥石貫通孔１０ａの内面を押さえ付けるようにしてもよい。

上記実施形態では、可動フランジ挟持部７を円筒状の連続した外周面を有するものとしているが、外周面は一部が分断されていてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、砥石車をスピンドルに固定する砥石車固定装置及び砥石車の脱着方法について有用である。

１ 砥石車固定装置
２ スピンドルヘッド
２ａ 先端部
３ 砥石フランジ
３ａ 先端小径部
３ｂ 内側テーパ面
４ フランジ固定ボルト
５ 自動バランス取り装置
６ フランジカバー
６ａ カバー本体
７ 可動フランジ挟持部
７ａ 外側テーパ面
７ｂ 操作部
７ｃ 連結部
８ 押しピン
９ 取付ナット
９ａ ナット締結ボルト
１０ 砥石車
１０ａ 砥石貫通孔

Claims (4)

1. 中央に砥石貫通孔のある砥石車と、
   上記砥石貫通孔に挿入され、先端側に上記砥石貫通孔の内径よりも外径の小さい先端小径部を有する砥石フランジと、
   上記砥石フランジに先端部が嵌合されて該砥石フランジと共に回転可能なスピンドルヘッドと、
   上記砥石フランジの先端小径部の外周を挟み込み、上記砥石車を該砥石フランジと協働して挟み込んで固定する可動フランジ挟持部を有するフランジカバーとを備え、
   上記フランジカバーの可動フランジ挟持部は、上記砥石車と反対側に突出する操作部を有し、該操作部が挟み込まれて内径が広がることにより、上記先端小径部との結合が解除され、該操作部を挟持された状態で上記砥石車と共に上記フランジカバーが上記砥石フランジから脱着可能に構成されている
   ことを特徴とする砥石車固定装置。
2. 請求項１に記載の砥石車固定装置において、
   上記フランジカバーには、上記操作部が挟み込まれたときに半径方向外側に突出して上記砥石貫通孔の内面を押し付け可能な押しピンが内蔵されている
   ことを特徴とする砥石車固定装置。
3. 請求項１又は２に記載の砥石車固定装置において、
   上記スピンドルヘッドには、上記砥石車による振動を自動で抑制する自動バランス取り装置が脱着可能に構成されており、
   上記自動バランス取り装置を上記スピンドルヘッドの先端部に固定したまま上記フランジカバーを上記砥石車と共に脱着可能に構成されている
   ことを特徴とする砥石車固定装置。
4. スピンドルヘッドの先端部に砥石フランジを固定し、砥石車の中央の砥石貫通孔を該砥石フランジに挿入し、該砥石フランジの先端小径部をフランジカバーの可動フランジ挟持部で挟み込んで上記砥石車を固定する砥石車固定工程と、
   上記フランジカバーの上記砥石車と反対側に突出する操作部をロボットアームで挟持して上記可動フランジ挟持部を広げることにより、該操作部を挟持した状態で上記砥石車と共にフランジカバーを上記砥石フランジから取り外す工程とを有する
   ことを特徴とする砥石車の脱着方法。

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