JP3711370B2 - 研削盤 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石等の研削体によりワークを研削する研削盤に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、図6に示すような定圧平面研削盤71が知られている。この定圧平面研削盤71は、ワークWを保持させた主軸72をヘッド73とともに下降させ、テーブル上で回転する砥石車74の端面によって研削させるものである。即ち、主軸72上端にはプーリ75が装着され、このプーリ75とモータ76の駆動軸の図示しないプーリとの間には、ベルト78が掛け回されており、モータ76の回転力が同ベルト78を介して主軸72に伝達される。主軸72は、軸ホルダ77とともに上下方向にスラスト移動可能とされている。主軸72の上部は、前記プーリ75の上方に延出されており、主軸72上端のスプリング受け84とプーリ75との間には、コイルスプリング85が配設されている。主軸72は、軸ホルダ77とともに、コイルスプリング85によって、上方に付勢されている。そして、コイルスプリング85は、主軸72の荷重等を低減させるためのカウンタバランスとして機能する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記定圧平面研削盤71では、コイルスプリング85が主軸72の上部と、同主軸72と一体回転するプーリ75との間に設けられているものの、主軸72の軸先上に配置されているため、主軸72の回転に伴ってコイルスプリング85も回転するおそれがある。ところが、コイルスプリング85は、その端部の平面部分が全周にわたって設けられているわけではない。従って、コイルスプリング85が回転すると、バネ力の作用する部分と作用しない部分とが入れ替わったりすることになるため、主軸72に付与されるバネ力の均衡が崩れ、主軸72に対して偏荷重が作用してしまう。このような偏荷重により、主軸72の垂直度に崩れが出る場合も生じ、ワークWの加工精度に悪影響を及ぼすという問題があった。
【0004】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ワークに過負荷がかかった場合に、その荷重を低減することを可能とするとともに、ワークの加工精度を劣化させない研削盤を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明では、ヘッドと、同ヘッドに対して上下動可能に設けられた主軸ホルダと、同主軸ホルダに回転可能に支持された主軸と、同主軸の下方に設けられたテーブルと、主軸の下端及びテーブルの一方に装着されたワークホルダ及び他方に装着された研削体と、研削送りを行わせるためにワークホルダ及び研削体の少なくとも一方を進退動作させる進退手段とを備えた研削盤において、前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間に荷重相殺手段を設け、前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間にバネからなる荷重相殺手段を設け、前記ヘッドには、前記バネ力に抗して下方に向かって延出されるロッドを有するシリンダ装置が装着され、該ロッドの延出により前記主軸が下降するよう構成され、前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間に、前記バネが受ける押圧力を検出するための検出手段が設けられている。
【0006】
従って、請求項1に記載の発明によれば、荷重相殺手段によりワークにかかる過負荷を相殺させるとともに、荷重相殺手段が回転しない部分に設けられているため、主軸の回転に起因して荷重相殺手段により主軸に偏荷重が生じることが防止される。
【0007】
また、検出手段が検出する押圧力の変化に応じて、研削圧力制御を行うことができる。
【0008】
また、簡単な構成のバネによって容易に荷重相殺手段を構成することができる。
【0009】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の研削盤において、前記荷重相殺手段は、複数のバネと、これらのバネを位置決めする位置決装置とを備えている。従って、複数のバネによって荷重相殺機能をより向上させることができる。
【0010】
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の研削盤において、前記位置決装置は、円環状の固定板と同固定板上に設けられた複数のバネ用孔とを備えている。従って、固定板をヘッドと主軸ホルダとの間に配置し、バネ用孔にバネを介装させることにより容易に荷重相殺手段を構成することができる。
【0011】
請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の研削盤において、前記円環状の固定板は、2以上の分割部品で構成されている。従って、固定板をヘッドと主軸ホルダとの間に配置する際の組付を容易に行うことができる。
請求項5に記載の発明では、請求項1〜4のいずれか一項に記載の研削盤において、前記ヘッドと主軸ホルダとの間に、移動規制手段を設けている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した平面研削盤の一実施形態を、図1〜図5に従って説明する。
【0013】
図1に示すように、テーブル11上には、研削体としての砥石車12が回転可能に装着され、テーブル11内の砥石車回転モータ13により水平面内で回転される。テーブル11上において、前記砥石車12の側方にはコラム14が立設され、そのコラム14の上部には、正逆回転可能なヘッド昇降モータ15が配設され、そのヘッド昇降モータ15から下方に向かってヘッド昇降雄ねじ16が延出されている。コラム14の内側面には、ヘッド昇降雄ねじ16に平行にガイド17が装着されている。
【0014】
図1〜3に示すように、ヘッド昇降雄ねじ16には、取付基板20が上下一対のボール軸受け19を介して装着され、このボール軸受け19は、ガイド17により上下方向に案内される。取付基板20にはヘッド18が固定されている。従って、ヘッド昇降モータ15の駆動によるヘッド昇降雄ねじ16の正方向又は逆方向の回転により、ヘッド18がガイド17に沿って上方又は下方へ移動される。なお、ヘッド昇降モータ15、ヘッド昇降雄ねじ16、ガイド17、及びボール軸受け19は、ヘッド18を進退動作させる進退手段を構成する。ヘッド18は、ヘッド本体21、筒状の胴部22、天井部24及び内筒25を備えている。断面円環形状の内筒25は、胴部22の内周面に固定されている。内筒25の下部全周にはフランジ25bが形成されている。
【0015】
主軸ホルダ26は、内筒25内に配設されており、ヘッド18に対して上下動可能である。主軸ホルダ26は、胴部27と、胴部27下端に形成された底部28と、胴部27上端にボルト30により固定された規制テーブル29とから構成されている。胴部27と内筒25との間には、静圧ポケットPが形成されており、この静圧ポケットPには研削盤作動時に、図示しない外部ポンプより常時注油される。底部28の中央には、円形の透孔28aが形成されている。規制テーブル29は、胴部27よりも大径で、中央に透孔29aが形成されている。ヘッド本体21の天井部24と規制テーブル29との間にはクリアランスCが形成されており、その結果、主軸ホルダ26は上下方向に移動可能とされている。
【0016】
図2〜4に示すように、内筒25の上面と規制テーブル29との間には、荷重相殺手段としてのコイルスプリング31が設けられており、コイルスプリング31はその付勢力により、規制テーブル29を上方向に付勢している。内筒25の上面には、円環状の固定板32が設けられている。図5に示すように、固定板32は2つの分割片32cにより構成されている。また、固定板32の底面外周にはフランジ32aが設けられており、このフランジ32aが内筒25の上端外周部に係合することで、固定板32が水平方向において移動できないように固定されている。固定板32には複数のバネ用孔32b(本実施形態では12個)が等間隔に設けられており、各バネ用孔32b内にはコイルスプリング31(従って、本実施形態では12個)の下端が緩く嵌合されている。
【0017】
図2及び図3に示すように、各コイルスプリング31のうち2つは、その上端が規制テーブル29の下面に設けられた検出手段としてのロードセル33に当接している。ロードセル33は、コイルスプリング31に当接することにより、コイルスプリング31が受ける押圧力を検出するものである。なお、固定板32、フランジ32a及びバネ用孔32bは、位置決装置を構成する。
【0018】
図4(b)及び図5に示すように、規制テーブル29の下面には、固定板32の上面に対向する複数の突起29bが等間隔をおいて一体形成され(本実施形態では24個)、規制テーブル29がコイルスプリング31の付勢力に抗して一定量下降したときに、突起29bが固定板32の上面に当接して規制テーブル29の下方位置が規制される。
【0019】
主軸ホルダ26内部には、主軸23が回転可能に支持されている。主軸23は、軸本体34と、前記底部28の透孔28a及び規制テーブル29の透孔29aに、それぞれ挿通される小軸部35,36とを備えている。軸本体34と胴部27との間には静圧ポケットPが形成されており、静圧ポケットPには研削盤駆動時において、図示しない外部ポンプより常時注油される。下方の小軸部35の下端には、ワークホルダ37が装着されている。ワークホルダ37は、図示しないバキューム装置によってワークWを吸着する。小軸部36上部には、スラスト軸受38を介して上方へ向かう延出部39が形成されている。主軸23、ワークホルダ37、延出部39に吸着されたワークW等は、前記規制テーブル29を介してコイルスプリング31により上方へ付勢されている。また、主軸23、ワークホルダ37、ワークW等は、突起29bと固定板32の当接により、胴部27に対する下方移動位置が規制される。
【0020】
延出部39の上端は、天井部24の上方に突出しており、この延出部39はプーリ41が一体回動可能に装着されている。延出部39上端には、フランジ40が形成されており、延出部39がプーリ41から抜け落ちないようにされている。プーリ41の近傍には主軸回転モータ42が配設されており、主軸回転モータ42の回転力は、ベルト43及びプーリ41等を介して主軸23に伝達される。その結果、スラスト軸受38に支持された主軸23は回転し、ワークホルダ37に保持されたワークWが回転する。
【0021】
ヘッド18の外側面には、ブラケット44を介してシリンダ装置46が装着されている。シリンダ装置46から下方に向かってロッド46aが延出されており、ロッド46aの先端には押圧レバー47の基端が固着されている。押圧レバー47は水平に延出され、その先端は胴部22に形成された開口部45を通って規制テーブル29の上面に当接されている。ブラケット44には案内桿48が固着され、その案内桿48は押圧レバー47の孔に挿通されている。このようなシリンダ装置46のロッド46aが突出すると、押圧レバー47が規制テーブル29上面を押圧する。すると、コイルスプリング31の付勢力に打ち勝ち、規制テーブル29及び主軸23は押し下げられる。
【0022】
次に、本実施形態の平面研削盤の作用について説明する。
まず、ヘッド18が砥石車12の上方の原位置にある状態で、ワークホルダ37にワークWを保持させる。この状態では、コイルスプリング31により、規制テーブル29を介して主軸ホルダ26、主軸23等の荷重がほぼ相殺されている。次いで、図示しない制御装置の制御下で、図示しない操作パネルを操作して、各モータ13、15、42及びシリンダ装置46を駆動させる。そして、モータ13の駆動により砥石車12が回転され、モータ15の駆動により主軸ホルダ26等とともに主軸23が下降して、ワークWが砥石車12に接近していく。また、モータ42の駆動により、主軸23が回転されて、砥石車12に接近中のワークWが回転される。更に、シリンダ装置46を駆動させ、ロッド46aを突出させる。ロッド46aの突出とともに、押圧レバー47が下方移動する。このため、図3に示すように、突起29bが固定板32に当接されるまで、主軸23が規制テーブル29とともに下降すると、ワークWには下方向から一定強さの初期荷重が与えられる。従って、内筒25に対するワークホルダ37の位置が規定の関係に定められるとともに、前記初期荷重により所定の研削圧力が確保される。この状態でワークWは、下降させられて砥石車12の端面に当接し研削が行われる。このとき、初期荷重に抗する所定強さ以上の反力を受けた場合には、ロードセル33によりその反力が検出されて、ロッド46aはその力に降伏して後退する(ただし、後退量はごく少量であるため視認できるほどではない)。
【0023】
研削が終了すると、ヘッド昇降モータ15を逆駆動させて、ヘッド18を後退(上昇)させ、原位置に復帰させる。同時に、主軸回転モータ42を停止させ、次のワークWを装着する。すべての研削作業終了時においては、砥石車回転モータ13を停止させる。
【0024】
上記実施形態の平面研削盤によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)本実施形態では、コイルスプリング31により、ワークWにかかる過負荷を相殺でき、ワークWの破損を未然に防止できる。また、コイルスプリング31が、内筒25の上面と規制テーブル29との間に設けられているため、言い換えれば回転することのない静止位置に設けられているため、主軸23が回転することで主軸23に偏荷重が生じることを防止できる。
【0025】
(2)また、コイルスプリング31を使用しているため、荷重相殺手段を容易に構成することができる。また、コイルスプリング31を複数使用しているため、従来のようにコイルスプリングを一つしか使用しないものと比べ、荷重相殺作用を向上でき、主軸23に偏荷重が生じることを確実に防止できる。
【0026】
(3)固定板32、フランジ32a及びバネ用孔32bとから構成される位置決装置により、コイルスプリング31が一旦配置されると位置決めされ容易にずれることがない。また、固定板32が2分割されているため、固定板32をヘッド18と主軸ホルダ26との間に配置する際、例えば、規制テーブル29を一旦取り外して固定板32を配置する必要がなくなるため、組付を容易に行うことができる。
【0027】
(4)本実施形態では、シリンダ装置46により押圧レバー47を介しワークWに対して適切な研削応力を付与できるため、高精度研削が可能となる。
(5)本実施形態では、ワークWの凹凸等により、研削時に主軸23が使用圧力以上の反力を受けた場合には、シリンダ装置46のロッド46aはその力に降伏して後退するようになっている。そのため、基本的には定量研削を行うものの過負荷となれば、その負荷から逃れられるようになっているため、定量研削でありながらワークWの破損を防止することができる。
【0028】
(6)正確な研削が必要な場合には、シリンダ装置46を駆動させて主軸23をヘッド18に対して固定して定量研削を行い、荒削りの場合にはシリンダ装置46を駆動させず、コイルスプリング31の弾性によって従来のような定圧平面研削盤として使用することも可能となる。即ち、使用目的にあわせて、主軸23を固定したりスラスト移動を許容したりすることができるため、汎用性が増す。
【0029】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、コイルスプリング31を12個設けたが、個数はこれに限られず、1以上であればいくつ設けてもよい。また、固定板32のバネ用孔32bのすべてにコイルスプリング31を配置しなくてもよい。
【0030】
・上記実施形態では、固定板32を2つの分割片32cによって構成したが、3分割、4分割等の多分割の分割片で構成してもよく、分割をしない円環状にしてもよい。また、ロードセル33は、すべてのコイルスプリング31の上方に設けてもよい。
【0031】
・コイルスプリング31を規制テーブル29の下面に固定し、ロードセル33を内筒25の上面の上面に設ける構成としてもよい。また、固定板32を内筒25の上面と規制テーブル29の両面に設け、どちらか一方のバネ用孔32b内にロードセル33を埋め込む構成としてもよい。
【0032】
・上記実施形態では、荷重相殺手段としてコイルスプリング31を使用したが、板バネ、波形バネ、空気バネなどを使用してもよい。
【0033】
・上記実施形態では、ヘッド18側にワークWを装着したが、逆に砥石車12をヘッド18側に装着し、ワークWをテーブル11側に装着するようにしてもよい。
【0034】
・上記実施形態では、砥石車12として固定砥粒を有するものを使用したが、砥石車12を単なる回転体とし、その回転体とワークWとの間に遊離砥粒を供給するようにしてもよい。
【0035】
・上記実施形態において、ロードセル33の検出値に基づいて、研削送り速度を調整する制御装置を設けてもよい。即ち、ロードセル33の検出値に基づいてヘッド昇降モータ15をフィードバック制御し、ワークWの砥石車12に対するほぼ一定の研削送り速度を維持するようにしてもよい。
【0036】
・上記実施形態において、ロードセル33の検出値に基づいて砥石車12の交換やドレスアップ時期を判定する制御装置を設けてもよい。即ち、砥石車12の摩耗度合が大きい場合にはその切れ味が悪くなり、テーブル11の砥石車12側への進出量との関係から、砥石車12とワークWとの圧接力が大きくなる。従って、砥石車12は交換やドレスアップ時期であると判断することができる。
【0037】
・上記実施形態では、検出手段としてロードセル33を使用したが、これは他の圧力センサでもよく、また圧力センサ以外の各種センサを使用してもよい。
【0038】
・上記実施形態では、突起29bを規制テーブル29の下面に設けたが、突起を固定板32上に設けてもよい。また、突起の形状も平板状に限られず、規制テーブル29と固定板32との間に所定間隔を保持できるものであれば、円柱型や直方体型等でもよい。
【0039】
・上記実施形態は、主軸23が上下動する縦型研削盤だが、主軸が左右方向に移動して研削する横型研削盤に応用してもよい。
・上記実施形態では、回転するワークWに対して砥石車12はその端面で当接していたが、これは研削の一例を示したに過ぎず、砥石車12の周面で研削するものでもよい。
【0040】
・ワークWは、バキューム以外の手段、例えばワークWの外周をチャックするチャック装置でワークホルダ37に装着されてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる請求項に記載した発明以外の技術的思想について、その効果と共に以下に記載する。
【0041】
(a)請求項1〜5のいずれかに記載の研削盤において、ヘッドには主軸のワークが砥石に当接したことを検出する検知手段を設けたことを特徴とする研削盤。このように構成した場合、検知手段による検出値が所定値範囲内にない場合には、ヘッドの相対的な進出を制限することができ、ワークに対する過負荷を防止することができる。
【0042】
(b)請求項1に記載の研削盤において、荷重相殺手段は弾性部材であることを特徴とする研削盤。この場合、弾性部材の弾性力により、荷重相殺をすることができる。ここで、弾性部材には、コイルスプリング、板バネ、波形バネ、空気バネ、エアーシリンダ、油気圧シリンダが含まれる。
【0043】
(c)請求項1〜5のいずれかに記載の研削盤において、ヘッドと主軸ホルダとの間に、移動規制手段を設けたことを特徴とする研削盤。このように構成した場合、主軸ホルダが一定量の下降した場合、移動規制手段により、主軸ホルダの下降を規制することができる。ここで、移動規制手段としては、平板状、円柱型又は直方体型の突起が含まれる。
【0044】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1に記載の発明によれば、荷重相殺手段によりワークにかかる過負荷を相殺させることができる。また、荷重相殺手段が回転しない部分に設けられているため、主軸の回転に起因して荷重相殺手段により主軸に偏荷重が生じることを防止でき、主軸の回転によってもワークの加工精度を向上させることができる。
【0045】
また、検出手段が検出する押圧力の変化に応じて、研削圧力制御を行うことができる。また、簡単な構成のバネによって容易に荷重相殺手段を構成することができる。
【0046】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、複数のバネによって荷重相殺機能をより向上できる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明の効果に加え、固定板をヘッドと主軸ホルダとの間に配置し、バネ用孔にバネを介装させることにより容易に荷重相殺手段を構成することができる。
【0047】
請求項4に記載の発明によれば、請求項3に記載の発明の効果に加え、固定板をヘッドと主軸ホルダとの間に配置する際の組付を容易に行うことができる。
請求項5に記載の発明によれば、請求項1〜4に記載の発明の効果に加え、主軸ホルダが一定量下降した場合、移動規制手段により、主軸ホルダの下降を規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の平面研削盤の側面図。
【図2】 同平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【図3】 同平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【図4】 同平面研削盤の一部切り欠き要部側断面図。
【図5】 固定板及びバネの平面図。
【図6】 従来の定圧平面研削盤の一部切り欠き拡大側断面図。
【符号の説明】
11…テーブル、15…進退手段としてのヘッド昇降モータ、16…進退手段としてのヘッド昇降雄ねじ、17…進退手段としてのガイド、18…ヘッド、19…進退手段としてのボール軸受け、23…主軸、26…主軸ホルダ、31…荷重相殺手段としてのコイルスプリング、32…固定板、32b…バネ用孔、33…検出手段としてのロードセル、37…ワークホルダ。
Claims (5)
- ヘッドと、同ヘッドに対して上下動可能に設けられた主軸ホルダと、同主軸ホルダに回転可能に支持された主軸と、同主軸の下方に設けられたテーブルと、主軸の下端及びテーブルの一方に装着されたワークホルダ及び他方に装着された研削体と、研削送りを行わせるためにワークホルダ及び研削体の少なくとも一方を進退動作させる進退手段とを備えた研削盤において、
前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間にバネからなる荷重相殺手段を設け、
前記ヘッドには、前記バネ力に抗して下方に向かって延出されるロッドを有するシリンダ装置が装着され、該ロッドの延出により前記主軸が下降するよう構成され、
前記ヘッドと前記主軸ホルダとの間に、前記バネが受ける押圧力を検出するための検出手段が設けられていることを特徴とする研削盤。 - 前記荷重相殺手段は、複数のバネと、これらのバネを位置決めする位置決装置とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の研削盤。
- 前記位置決装置は、円環状の固定板と同固定板上に設けられた複数のバネ用孔とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の研削盤。
- 前記円環状の固定板は、2以上の分割部品で構成されていることを特徴とする請求項3に記載の研削盤。
- 前記ヘッドと主軸ホルダとの間に、移動規制手段を設けたことを特徴とする請求項1〜4に記載の研削盤。
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