JP2886184B2 - 球面加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、短軸状ワークの端面を球面に加工する球面
加工装置に関する。

（従来の技術） 従来例えば、球面部を有するワークの該球面部を研摩
加工するような球面加工装置として実開昭59−42836号
や実開昭60−84244号に示されるような装置が知られて
いる。

前者の装置は球心加圧式加工機及びいわゆるオスカー
式加工機とよばれる従来の装置を改良したものとして知
られ、回転するワークの球面部に加工具を圧接させ、こ
の加工具を一方向に移動させながら球面研摩を行なうも
のであり、後者の装置では加工治具で保持されるへそ部
残存の球体に回転する加工具を押し当て球体研摩加工用
に用いられる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、従来の装置はいずれも加工時に摺接するワー
クと加工具との間の相対速度がゼロとなる箇所があり、
全面に亘って良好な球面研摩が出来なかった。すなわち
ワークを回転軸まわりに回転させると、回転軸の中心付
近では周速ゼロとなり、これは加工具側を回転させても
同様の状況となり、特に加工具側の回転軸とワーク側と
の回転軸を同軸上に配置した場合は該軸付近の研摩は殆
どなされなかった。

従って球面の全面を均一に研摩しようとすると、例え
ば前記の実開昭59−42836号の第１図の従来例に示され
るように加工具を球面に添って揺動させればある程度改
善されるものの揺動のための機構が複雑となり、かつ加
工サイクルタイムも長くなるという不具合があった。更
に例えば軸方向の両端部を研摩するような場合には、夫
々別個の工程を経る必要があり、一層時間がかかるとい
う問題点もあった。

（課題を解決するための手段） かかる課題を解決するため本発明は、２個の駆動ロー
ラ13,14と１個の従動ローラ26との３個のローラ13,14,2
6で短軸状ワークＷを保持させ、このワークＷの軸心Ｐ
に対して交差角αをなす加工軸Ｓ上に且つ加工軸Ｓとワ
ークＷの一端との交点Ｑが軸心Ｐからｔだけオフセット
した位置に加工具44を配置し、この加工具44を加工軸Ｓ
廻りに回転させ且つワークＷを軸心Ｐ廻りに回転させつ
つ加工具44でワークＷの一端に球面を形成する球面加工
装置であって、駆動ローラ13,14を、外周部に複数のデ
ィスク13a,14aを形成したディスクローラとし、一方の
駆動ローラ13のディスク13aを他方の駆動ローラ14のデ
ィスク14aの側方へ差し入れる如くにディスク同士をオ
ーバラップさせた配置としたことを特徴とする。

そして、従動ローラ26に同軸にワークＷを収納するポ
ケットを等ピッチで備えた割出し部材25を取付け、この
割出し部材25に従動ローラ26とは独立してピッチで割出
し部材25を間歇回転させる揺動トルカ33を連結する。

（作用） ワークの軸心に対して加工軸を交差させると共にオフ
セットさせたので、ワーク表面に周速ゼロになる箇所が
発生せず均一な加工が可能となる。

２個の駆動ローラを共にディスクローラとし、ディス
ク同士をオーバラップさせたことにより、一般の平ロー
ラに比べ、２個の駆動ローラの軸心間距離を格段に短縮
することができ、装置の小型化が図れる。

そして、割出し部材を間歇回転させることで、ワーク
を投入位置、加工位置、排出位置の順に従動ローラ廻り
を巡らせるようにしたので、ワークの流れが円滑になり
加工サイクルタイムを短縮することができる。

（実施例） 本発明の球面加工装置の実施例について添付した図面
に基づき説明する。

第１図は本球面加工装置の全体の配置を示す平面図、
第２図は加工ユニットとしての球面研摩側の研摩機を示
す側面図、第３図、第４図は回転保持ユニットとしての
移送割出し装置を示し、第３図は正面図、第４図は第３
図のＡ方向から見た側面図である。

本発明の球面加工装置は、短軸状ワークの一端面に形
成した球面と、このワークの他端面に穿孔された軸孔を
同時に研摩仕上げする研摩装置として構成され、前工程
の装置（別の研削装置）から順次送られてくる短軸状ワ
ークを至短時間に研摩加工し得るよう構成されている。

すなわち第１図に示すように、この研摩装置は不図示
の圧送ホース内を搬送される短軸状ワークＷを受け入
れ、加工位置から払い出し位置までサイクル的に順次移
送させる回転保持ユニットとしての移送割出し装置１
と、この移送割出し装置１によって加工位置で回転させ
られるワークの両端面を同時に研摩する一対の加工ユニ
ットとしてのスピンドル体41,51からなり、夫々のスピ
ンドル体41,51は移送割出し装置１を挟んで配設されて
いる。そして前方のスピンドル体41は球面研摩用とし
て、後方のスピンドル体51は軸孔研摩用として構成さ
れ、前方のスピンドル体41の砥石は後述するようにワー
ク軸に対して斜角を持って摺接するようにしている。

このスピンドル体41は、第２図に示すようにベッド上
に定着された両ロッドタイプのシリンダユニット40本体
に取り付けられ、シリンダユニット40本体と共に進退動
可能となるとともにスピンドル体41の先端にはスプリン
グ43で前方に付勢される加工具としての砥石44が設けら
れている。この砥石44はワークＷの球面部を研摩加工す
るため前面が球面凹部となり、一方後面側のスピンドル
体51側は、この加工具としての砥石の形状を円柱状とし
てワーク軸孔に挿入し得るようにしている。この砥石44
はスピンドル体41の後方に設けられたスピンドルモータ
45によってスピンドル軸42中心の加工軸Ｓまわりに回転
可能となり、この回転方向は後述するようにワークの回
転方向に対して相対方向としている。

一方、移送割出し装置１は第１図及び第３図、第４図
に示すように、基台２に取り付けられたモータ部３と、
基台２上部から張り出すアーム部４先端に枢支される揺
動部５と、この揺動部５の斜め背面位置に別体となって
構成される割出し駆動部６を備え、前述のアーム部４基
端と揺動部５はシリンダユニット７で連結されている。
又揺動部５の下方には加工済ワークを払い出すための払
出しシュータ８が設けられている。

モータ部３のモータ回転はベルト11を介してギア列12
に伝達され、このギア列12の出力端には一対のローラ1
3,14が設けられ、このローラ13,14は同径となるととも
に上下に並設されてどちらにも駆動力が伝達されるよう
ギア列を構成している。また、第７図に示す通り、駆動
ローラ13,14は、外周部に複数のディスク13a,14aを形成
した形状のディスクローラとし、一方の駆動ローラ13の
ディスク13aを他方の駆動ローラ14のディスク14aの側方
へ差し入れる如くにディスク同士をオーバラップさせ
た。これにより、一般の平ローラに比べ、２個の駆動ロ
ーラの軸心間距離を格段に短縮することができ、装置の
小型化が図れる。

揺動部５は供給されるワークＷの受入れ、加工位置へ
の移送、加工位置からの払い出しの操作を行なうべく構
成され、前後の揺動枠15上端が軸16によって前述のアー
ム部４先端に枢着されている。この揺動枠15のうち前面
にはワークの供給孔17が穿設されており、後述する割出
し部材を枢支する回転軸18を中心として90度位相を異な
らしめた加工位置には、ワークの前面を臨ませる半円状
の切欠19を設けている。又裏面の揺動枠15にも同じ箇所
に第５図に示すようなワーク後面を臨ませる切欠20を設
けている。尚第５図は第４図のＢ方向から見た揺動枠で
ある。

この２枚の揺動枠15,15には、第１図のＣ−Ｃ線断面
図である第６図及び第６図のＤ−Ｄ線断面線である第７
図に示すように２枚の揺動枠15,15を連結する半円環状
のガイド部材21が上下に取り付けられて円筒状となり、
円筒内面の幅方向中央部が凹部21aとなってワークの通
路を形成している。又前述の揺動枠15に設けられたワー
ク供給孔17の位置に対応して、ガイド部材21の一端側の
肉厚部には円弧状の切欠21bが設けられ、切欠底面が凹
部21a面の高さと同一になるとともに、同部に供給され
るワークを検知するための近接スイッチ34が埋設されて
いる。又、前述の夫々のローラ13,14とのオーバラップ
部は、干渉を避けるため櫛歯状に形成されている。

ガイド部材21で囲まれる筒内には、前後の揺動枠15,1
5に回転自在となった回転軸18とこの回転軸18に支えら
れる割出し部材25が設けられている。この割出し部材25
は回転軸18に対して回転自在なローラ26と、このローラ
26の外周面を円弧状に覆い回転軸18と共に回転する分割
体27からなり、この分割体27は円周に沿って90度おきに
ワークの保持部を形成するよう四分割され、端面をワー
クの外周に合わせて円弧状に形成している。

前記回転軸18の背面側延出先にはギア28が嵌着されて
おり、このギア28は割出し駆動部６の揺動トルカ33のギ
ア29と噛合可能となっている。すなわち揺動枠15の揺動
方向によって分離或は噛合可能となり、この噛合をスム
ースに行なうため各ギア28,29の歯数を同一にするとと
もに歯先先端を尖鋭にしている。

又第８図に示すように回転軸18側のギア28には係止部
材30が設けられ、この係止部材30はギア28の歯溝間に係
合するボール31をスプリングで付勢して構成するととも
に、ギア28がギア29との係合を解いてフリー状態となっ
た時はこの係止部材30で回転軸18の回転を抑制し、ギア
28がギア29と噛合して回転する時は、各歯によってこの
ボール31を押し込みながら乗り越えさせるようにしてい
る。又前述の揺動トルカ33を支える架台35には第４図に
示す近接スイッチ36が設けられ、裏側揺動枠15に取り付
けた近接ドッグ60の感知すなわち第３図に示す揺動部５
の右方への揺動を感知してトルカ33を作動させ、噛合し
た歯車28,29を回転させて割出し操作を行なうようにし
ている。

こうして構成された移送割出し装置の作動の概要は次
のとおりである。すなわちワーク供給孔17にはワーク圧
送用のホースが結合され、ワークは球面状の加工端面を
後方にして該供給孔17に圧挿される。この供給位置から
加工位置へのワークの移送は揺動部５を揺動させること
によって行なう。すなわち第３図のシリンダユニット７
が作動して揺動部５を右側に作動させると各ローラ13,1
4,26の相対位置は第９図に示すようになり、ローラ13と
ローラ26との間及びローラ14とローラ26との間が拡が
り、ワークの通路が確保される。又揺動と共に揺動トル
カ33のギア29と回転軸18のギア28も噛合し、割出し部材
25は第９図の矢示方向に90度回転する。この際加工位置
にあった加工済ワークは下方の払出しシュータ８に払い
出される。次いでシリンダユニット７が作動して揺動部
５を逆に揺動させるとワークは３つのローラ13,14,26で
挟み込まれることとなり、ローラ13,14が駆動ローラと
して、ローラ26が従動ローラとしてワークを回転させる
ことになる。

この回転するワークＷ端面に対するスピンドル体41の
砥石44は、ワークＷの径より大径のものが用いられる場
合と小径のものが用いられる場合とがあるが、小径の場
合の砥石の最小径は、ワーク球面中心からワーク球面周
端部までの長さを超える必要がある。又、砥石の軸方向
断面形状は後述するように円形状の他、矩形状としても
よい。このような砥石は一般に大径の砥石44は小径のも
のより摩耗が少なく、逆に小径のものは摩耗の多いもの
の安定した研摩が出来るという夫々の特徴を持ってい
る。

ワークＷ径より大径の砥石44が用いられる時の状況は
第10図に示すとおりであり、半径ｒの球面を加工するに
あたりワーク軸心Ｐと砥石の加工軸Ｓは側方にオフセッ
トｔするとともに交差角αを持って摺接し、加工軸Ｓは
球心Ｏを通っている。しかも加工軸ＳとワークＷ球面部
との交点Ｑは摺接面の投影部である斜線部に示すように
ワーク軸心Ｐとワーク外周端部の間にあり、このことに
よって砥石44がぶれたりするような不具合が抑制され安
定する。

又砥石44とワークＷの摺接面に摺接速度がゼロとなる
箇所が発生せず加工残しもなく全面を均一に仕上げるこ
とが出来る。

次にワークＷ径より小径の砥石44を用いる場合には、
第11図に示すように、加工軸Ｓとワーク球面部との交点
Ｑが、ワーク軸心Ｐからワーク周端部までの角度βを２
分割する位置（α＝β/2）付近となるように位置させ、
しかも加工具44の周端部は、オフセット側（第11図左
方）にはワーク周端部を超えて張り出させ、反オフセッ
ト側（第11図右方）にはワーク軸Ｐの球面中心Ｇを超え
て張り出させている。

この加工軸Ｓとワーク球面部との交点Ｑを、ワーク球
面中心Ｇとワーク周端部の略中央に位置させることによ
ってこの交点Ｑから左右の摺接面がほぼ同量となり、加
工時ぶれが発生せず安定する。又加工具44の左右の周端
部がワーク周端部及びワーク球面中心Ｇを超えているた
め加工残しが発生しない。

一方第12図に示すように、交点Ｑが、ワーク周端部を
はずれて外方に飛び出すような場合は、交点Ｑまわりの
摺接面積が一方のみに偏り、加工時に加工具44が不安定
になる。

又本発明で用いる砥石は断面形状が円形なものに限ら
れず第13図に示すような断面矩形状又は正方形状のもの
を用いる場合もある。この場合矩形或は正方形の長さ
ｌ′をワークの球面中心からワーク周端部までの距離ｌ
より大きくすれば、既述の断面円形の場合と同様な効果
が得られることは明らかである。

こうして構成した球面加工装置は受け入れた短軸状ワ
ークの前面に球面研摩と後面の軸孔バリ取り加工が同時
に行なわれることとなり、しかも移送割出し装置はロー
ラを用いてワークの加工位置への位相と加工位置でのワ
ークの回転をロスタイムなく行なうため、全体のサイク
ルタイムが短縮される。

（発明の効果） 以上のように本発明は、加工部側を揺動させる必要が
ないので、大量のワークを迅速に加工処理する装置とし
て適しており、又加工面も加工残しがなく均一に仕上げ
ることができ、しかも廉価に構成出来る。

一方回転保持ユニットは３つのローラを用いるため加
工位置への位相及び加工位置でのワークの回転保持まで
の一連の流れが迅速に処理され、サイクルタイムの短縮
に寄与するみなず、３点保持によりワークの安定した回
転が保証され、又ローラの一部をオーバラップさせるこ
とで装置が小型化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は球面加工装置の全体の配置を示す平面図、第２
図は加工ユニットとしての球面研摩側の研摩機を示す断
面図、第３図、第４図は回転保持ユニットとしての移送
割出し装置を示し、第３図は正面図、第４図は第３図の
Ａ方向から見た側面図、第５図は第４図のＢ方向から見
た揺動枠、第６図、第７図は割出し部材の拡大図を示
し、第６図は第１図のＣ−Ｃ線断面図、第７図は第６図
のＤ−Ｄ線断面図、第８図は揺動回転軸のギア、第９図
は揺動時のローラの関係を示す説明図、第10図乃至第13
図は研摩摺接面の状態を示す説明図である。 尚、同図中、１は移送割出し装置、７はシリンダユニッ
ト、13,14はローラ、17はワーク供給孔、26はローラ、4
1,51はスピンドル体、44は砥石、αは交差角、ｒは球面
半径、Ｏは球心、Ｐはワーク軸、Ｓは加工軸、Ｗはワー
クを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−28989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭44−3756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−23970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−251052（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−256348（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−43145（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−58162（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B24B 13/00 B24B 13/02 B24B 13/04 B24B 11/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２個の駆動ローラ13,14と１個の従動ロー
   ラ26との３個のローラ13,14,26で短軸状ワークＷを保持
   させ、このワークＷの軸心Ｐに対して交差角αをなす加
   工軸Ｓ上に且つ加工軸Ｓと前記ワークＷの一端との交点
   Ｑが前記軸心Ｐからｔだけオフセットした位置に加工具
   44を配置し、この加工具44を加工軸Ｓ廻りに回転させ且
   つ前記ワークＷを軸心Ｐ廻りに回転させつつ加工具44で
   ワークＷの一端に球面を形成する球面加工装置であっ
   て、 前記駆動ローラ13,14は、外周部に複数のディスク13a,1
   4aを形成したディスクローラとし、一方の駆動ローラ13
   のディスク13aを他方の駆動ローラ14のディスク14aの側
   方へ差し入れる如くにディスク同士をオーバラップさせ
   た配置としたことを特徴とする球面加工装置。
2. 【請求項２】前記従動ローラ26に同軸にワークＷを収納
   するポケットを等ピッチで備えた割出し部材25を取付
   け、この割出し部材25に前記従動ローラ26とは独立して
   前記ピッチで割出し部材25を間歇回転させる揺動トルカ
   33を連結し、割出し部材25を間歇回転させることで、ワ
   ークＷを投入位置、加工位置、排出位置の順に従動ロー
   ラ26廻りを巡らせるようにしたことを特徴とする請求項
   １記載の球面加工装置。