JP4020832B2 - 宝石類の外面研削装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、宝石類の外面を仕上げ加工するための研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、宝石類の仕上げ加工は手作業で行われている。その方法は、作業者が拡大鏡等を用いてワーク形状を確認しながら、粗加工された宝石類を回転する砥石に押し当て所定の形状に研磨するというものである。
【０００３】
一方、ダイヤモンドツールや超硬合金ツールのＲ部を研磨するための工作機械も発明されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２２４９６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
宝石類の仕上げ加工を手作業で行う場合、作業者の熟練性を必要とし、また、熟練した作業者であっても加工精度が安定しないという問題がある。このような問題のある手作業によって、宝石類の仕上げ加工を行っている一つの理由は、宝石類のように独特な形状を有する小さいワークを、加工中に安定して保持することが非常に難しいためである。すなわち、ワークの保持が不安定であることによって、所定の形状が得られなかった場合、宝石類はその商品価値を大きく落としてしまうからである。
【０００６】
また、ワークが宝石類のように小さいものである場合、砥石とワーク保持具とが接触しないようにワークを保持することは難しい。特に、ワークの外周面を研削加工するような工作機械においては、ワークを回転自在に保持しなければならないため、保持機構が複雑となり、更に砥石とワーク保持具とが接触しないようにワークを保持することは難しくなる。
【０００７】
一方、上述した特許文献１に記載されている工作機械は主にバイトの仕上げ加工を対象としたものであり、その中で開示されたワーク保持具によって宝石類を安定して保持することは難しい。また、ワーク保持具はありふれた形状となっており、砥石とワーク保持具とが接触しないようにワークの外周面を加工することは難しい。したがって、開示された技術を利用して、加工中に宝石類を安定して保持することは難しい。
【０００８】
本発明はこのような点を考慮したものであり、宝石類の外面を精度良く仕上げ加工することができる宝石類の外面研削装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベッド上のＡ軸を中心に宝石類からなるワークを回転自在に保持するＡ軸回転機構と、Ａ軸回転機構に対向して配置され、Ａ軸に沿ってＡ軸回転機構側にワークを押圧するとともに、Ａ軸回転機構との間でワークをＡ軸を中心に回転自在に保持する心押台と、Ａ軸と直交し、ワークを研削する砥石を回転自在に保持する主軸回転機構とを備え、砥石は砥石面の中央に空間部を有するカップ形状からなり、心押台は砥石の空間部に配置されていることを特徴とする宝石類の外面研削装置である。
【００１０】
本発明は、Ａ軸回転機構はＡ軸と平行な方向に往復移動し、心押台はＡ軸回転機構にブラケットを介して片持支持され、Ａ軸回転機構に連結されていることを特徴とする宝石類の外面研削装置である。
【００１１】
本発明は、ワークは円柱形状部分と、円柱形状部分の一側に隣接する一側円錐形状部分と、円柱形状部分の他側に隣接するとともに基準面を有する他側円錐台形状部分とからなり、Ａ軸回転機構はワークの一側円錐形状部分を収納する溝を有するとともに、心押台はワークの他側円錐台形状部分の基準面に当接し、ワークを位置決めする平坦面を有することを特徴とする宝石類の外面研削装置である。
【００１２】
本発明は、心押台は切替レバーを有し、切替レバーによって心押台によるワークの押圧を解除することができることを特徴とする宝石類の外面研削装置。
【００１３】
本発明は、心押台に収納されたコイルバネによってワークを押圧することを特徴とする宝石類の外面研削装置である。
【００１４】
本発明は、心押台はシリンダーを有し、シリンダーにエアーを圧入することによって、ワークの押圧を補助することを特徴とする宝石類の外面研削装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図７は本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態を示す図である。
【００１６】
このうち図１は宝石類の外面研削装置の平面図であり、図２は宝石類の外面研削装置の正面図であり、図３は宝石類の外面研削装置の側面図であり、図４は図２の部分拡大図であり、図５は図３の部分拡大図であり、図６は心押台を示す部分拡大図であって便宜的に切替レバー等を取り除いた状態を示す図であり、図７はワークの保持部分を示す拡大断面図である。
【００１７】
まず、本発明による宝石類の外面研削装置により研削されるワークについて説明する。図７に示すようにワーク１１は、宝石類、例えばダイヤモンドからなり、略円柱形状の円柱形状部分１１ａを挟んで、一側が略円錐形状の一側円錐形状部分１１ｂとなっており、他側が略円錐台形状の他側円錐台形状部分１１ｃとなっている。このうち、円柱形状部分１１ａの側面はガードル面１２となっており、一側円錐形状部分１１ｂの側面は規則的に配列された多数の平らな面からなるパビリオン面１３となっている。また、他側円錐台形状部分１１ｃの上面はテーブル面１４となっており、他側円錐台形状部分１１ｃの側面は規則的に配列された多数の平らな面からなるクラウン面１５となっている。
【００１８】
次に、宝石類の外面研削装置１０について述べる。図１乃至図４に示すように、本実施の形態における宝石類の外面研削装置１０はワーク１１を回転自在に保持し、ワーク１１の回転軸と直交する方向に回転自在に配置された砥石８１によりワーク１１のガードル面１２を研削加工するものである。
【００１９】
このような宝石類の外面研削装置１０はベッド１８と、ベッド１８上に設けられ、Ｘ軸に沿って往復するＸ軸テーブル２４と、Ｘ軸テーブル２４上に支持され、Ｘ軸に平行するＡ軸を中心にワーク１１を回転自在に保持するＡ軸回転機構３０と、Ａ軸回転機構３０に対向して配置された心押台４０と、ベッド１８上に設けられ、Ｘ軸と直交するＺ軸に沿って往復するＺ軸テーブル６４と、Ｚ軸テーブル上６４に支持され、Ｚ軸上に砥石８１を回転自在に保持する主軸回転機構７０と、制御装置８８とを備えている。
【００２０】
このうち、ベッド１８は略立方体形状からなり、その下面の３箇所に３本の防振パッド付レベリングブロック１８ａを有している。また、ベッド１８の上面には安全枠１９が取り外し自在に取り付けられている。
【００２１】
さらに、図３に示すように、ベッド１８上面の１辺の縁部近傍に、ベッド１８上のＸ軸に平行にＸ軸ベース２１が設けられており、Ｘ軸ベース２１はその上面にＸ軸に平行に配置された２本のＸ軸ガイド２２を有している。さらにＸ軸テーブル２４はその下面にＸ軸ベース２１のＸ軸ガイド２２にかみ合うＸ軸スライドユニット２３を有し、このＸ軸ガイド２２とＸ軸スライドユニット２３とをかみ合わせてＸ軸ベース２１上に配置されている。このように、Ｘ軸テーブル２４は、Ｘ軸ベース２１のＸ軸ガイド２２とＸ軸テーブル２４のＸ軸スライドユニット２３に沿って、Ｘ軸ベース２１上をＸ軸方向に移動することができるようになっている。
【００２２】
また、図２に示すように、Ｘ軸ベース２１の端部にＸ軸送り用のＡＣサーボモータ２５が配置され、ＡＣサーボモータ２５の軸は２本のＸ軸ガイド２２間に配置されたＸ軸ボールねじ２６に連結されている。また、Ｘ軸テーブル２４はその下面にＸ軸ボールねじ２６に螺合する図示しないナットを有している。この場合、ＡＣサーボモータ２５の回転はＸ軸ボールねじ２６に伝達され、さらに、Ｘ軸ボールねじ２６に螺合する図示しないナットを介し、Ｘ軸ボールねじ２６の回転にともないＸ軸テーブル２４がＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２３】
また、ワーク１１を回転自在に保持するＡ軸回転機構３０は、ブラケット２７を介してＸ軸テーブル２４に連結されている。Ａ軸回転機構３０の一方（図２の右方）の端面には先端にワーク１１を保持するためのワーク軸３１がＡ軸軸線上に回転自在に支持されており、他方（図２の左方）の端面にはワーク軸３１を回転させるためのＡＣサーボモータ３２が取り付けられている。
【００２４】
図７に示すように、Ａ軸に垂直なワーク軸３１の端面３１ａは、ワーク１１の一側円錐形状部分１１ｂの端部形状と略同一の溝３１ｂを有している。本実施の形態の場合、ワーク軸３１の溝３１ｂはワーク１１の一側円錐形状部分１１ｂの形状に対応して略円錐形状となっている。
【００２５】
次に、心押台４０について説明する。図４に示すように、心押台４０はＡ軸回転機構３０に向かってワーク１１を押圧し、Ａ軸回転機構３０との間でワーク１１を保持するものであり、ブラケット３３を介してＡ軸回転機構３０により片持で支持されるとともに、Ａ軸回転機構３０に対向した位置に配置されている。心押台４０は、Ａ軸軸線上であって、ワーク１１を挟んでＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に対向して配置された心押し軸４１と、この心押し軸４１を回転自在に支持する心押し軸支持部材４２とを有している。このように、ワーク１１は心押台４０の心押し軸４１によりＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に向けてＡ軸に沿って押しつけられ、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１と心押台４０の心押し軸４１との間に保持される。また、ＡＣサーボモータ３２によってワーク軸３１が回転された場合、ワーク１１は心押し軸４１とともにＡ軸を中心に回転する。
【００２６】
なお、図７に示すように、ワーク１１を押す心押し軸４１の端面４１ａは、ワーク１１の一方の端部であるテーブル面１４に対応して平坦な面となっており、Ａ軸に直交する。すなわち、ワーク１１のテーブル面１４は平坦な基準面となっており、心押し軸４１の平坦な端面４１ａにテーブル面１４を当接させることにより、宝石類の外面研削装置１０において、ワーク１１の位置決めを行うことができる。なお、心押台４０の心押し軸４１端面４１ａに、ワーク１１の滑りを防止するために、ゴム等のシート状の滑り止めを貼り付けてもよい。
【００２７】
次に、図６により心押台４０の押圧機構について説明する。図６に示すように、心押台４０は更にブラケット３３に固定されている心押台ベース４３を有している。心押台ベース４３は、その上面に、心押し軸支持部材４２をＡ軸に平行な方向へ案内するガイド４３ａを有している。また、心押台ベース４３の図６に示す右側端部には、内部にピストン４４を内蔵したシリンダー４５が固定されており、ピストン４４はシリンダー４５内をＡ軸と平行な方向に移動することができる。
【００２８】
さらに、心押し軸支持部材４２の図６に示す右側端はシリンダー４５内に挿入されており、ピストン４４と心押し軸支持部材４２との間にはコイルバネ４６が収納されている。そして、このコイルバネ４６の弾性力によって、心押し軸支持部材４２はＡ軸に平行な方向に沿ってワーク１１側方向（図６の左側方向）に押圧される。
【００２９】
図６に示すように、シリンダー４５の右側端面近傍には、その下方にシリンダー内部４９と連通するポート４７が設けられており、ポート４７にはエアホース４８が接続されている。この場合、シリンダー内部４９にエアホース４８を介してエアーを圧入し、ピストン４４を心押し軸支持部材４２に向けて押し出すことにより、コイルバネ４６がさらに圧縮され、心押し軸４１によるワーク１１の押しつけ力をさらに高めることができる。なお、シリンダー４５とピストン４４の間からエアーが漏れるのを防止するため、ピストン４４外周には環状パッキン５０が取り付けられている。
【００３０】
なお、図示してないが、エアホース４８は流量制御弁、電磁弁および減圧弁を介して圧力源に連通し、電磁弁を励磁することによりエアーをシリンダー内部４９に圧入し、電磁弁を消磁することによってシリンダー内部４９からエアーを放出することができる。また、減圧弁を調整することによって、心押し軸４１によるワーク１１に対する押しつけ力を適切に調整することができる。
【００３１】
また、図４に示すように、心押台ベース４３には切替レバー５１が設けられ、また心押台ベース４３内には図示しないギヤが内蔵されている。切替レバー５１を時計回り方向に回すと、心押台ベース４３内に内蔵されたギヤによって、心押し軸支持部材４２が、心押し軸支持部材４２に対するコイルバネ４６の押圧力に抗し、心押台ベース４３上のガイド４３ａ上をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１から遠ざかる方向に移動する。また、切替レバー５１が時計回り方向に回しきった位置にきたとき、心押台４０の心押し軸４１がＡ軸軸線上においてＡ軸回転機構３０のワーク軸３１から約１０ｍｍ離れた位置にくる。この場合、心押し軸支持部材４２に対するコイルバネ４６の押圧力に抗し、心押し軸支持部材４２はその位置に留まる。
【００３２】
次に砥石８１の取り付け機構について説明する。図２に示すように、ベッド１８上には、Ｘ軸に直交するＺ軸に平行にＺ軸ベース６１が設けられており、Ｚ軸ベース６１はその上面にＺ軸に平行に配置された２本のＺ軸ガイド６２を有している。さらにＺ軸テーブル６４はその下面にＺ軸ベース６１のＺ軸ガイド６２にかみ合うＺ軸スライドユニット６３を有し、このＺ軸テーブル６４はＺ軸ガイド６２とＺ軸スライドユニット６３とをかみ合わせてＺ軸ベース６１上に配置されている。このように、Ｚ軸テーブル６４は、Ｚ軸ベース６１のＺ軸ガイド６２とＺ軸テーブル６４のＺ軸スライドユニット６３とに沿って、Ｚ軸ベース６１上をＺ軸方向に移動することができるようになっている。
【００３３】
また、図３に示すように、Ｚ軸ベース６１の端部にＺ軸送り用のＡＣサーボモータ６５が配置され、ＡＣサーボモータ６５の軸は２本のＺ軸ガイド６２間に配置されたＺ軸ボールねじ６６に連結されている。また、Ｚ軸テーブル６４はその下面にＺ軸ボールねじ６６に螺合する図示しないナットを有している。この場合、ＡＣサーボモータ６５の回転はＺ軸ボールねじ６６に伝達され、さらに、Ｚ軸ボールねじ６６に螺合する図示しないナットを介し、Ｚ軸ボールねじ６６の回転にともなってＺ軸テーブル６４がＺ軸方向に移動する。
【００３４】
砥石８１は主軸回転機構７０によりＺ軸上に回転自在に保持され、この主軸回転機構７０は、ブラケット６７を介してＺ軸テーブル６４と連結されている。主軸回転機構７０には、先端に砥石８１を取り外し自在に固定する主軸７１が回転自在に支持されている。ここで、砥石８１の回転中心である主軸７１軸心の高さレベルとＡ軸の高さレベルとは同一となっている（図３）。また、主軸回転機構７０には図示しないビルトインモーターが内蔵されており、このビルトインモーターによって主軸７１が回転する。なお、主軸７１は高速回転するため、主軸７１は空気軸受けによって支持されている。
【００３５】
ところで図５に示すように、砥石８１は砥石面８２側中央に空間部８３を有するカップ形状からなっている。砥石８１の空間部８３の直径は、図４において心押台４０の心押し軸４１左端から心押し軸支持部材４２右端までのＡ軸方向長さより長くなっている。このような砥石８１を用いることによって、砥石８１の空間部８３に対応した位置に心押台４０の心押し軸支持部材４２を配置することができる。このため、一定の厚みを有する心押台４０の心押し軸支持部材４２を砥石８１の空間部８３に入れ込んで配置することができ、心押し軸支持部材４２が砥石８１に接触することはない。また、心押台４０を挟んで砥石８１の反対側（図５における左側）の空いたスペースにブラケット３３を配置することにより、厚みを持たせることによって剛性を高めたブラケットを用いることができ、心押台４０を安定して保持することができる。
【００３６】
なお、上述したＸ軸テーブル２４を移動させるためのＡＣサーボモータ２５、Ａ軸回転機構３０のＡＣサーボモータ３２、Ｚ軸テーブルを移動させるためのＡＣサーボモータ６５、主軸回転機構７０のビルトインモータは制御装置８８からの信号によって数値制御される。
【００３７】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３８】
まず、ワーク１１を宝石類の外面研削装置１０により保持するため、心押台４０の切替レバー５１を時計回り方向に回す。心押台４０の切替レバー５１を時計回り方向に回すことにより、心押台４０の心押し軸支持部材４２が、心押台４０の心押台ベース４３上部に設けられたガイド４３ａに沿って案内され、心押台ベース４３上をシリンダー４５側に向かって移動する。心押台４０の切替レバー５１が時計回り方向に回りきった位置にきたとき、心押し軸支持部材４２に支持された心押し軸４１の端面４１ａはＡ軸回転機構３０のワーク軸３１端面３１ａからＡ軸軸線上を約１０ｍｍ離れた場所に位置し、心押台４０のコイルバネ４６の押圧力に抗して心押し軸支持部材４２はその位置に留まることができる。
【００３９】
次に、作業者がワーク１１を保持しながら、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１と心押台４０の心押し軸４１との間にワーク１１を挿入し、心押台４０の切替レバー５１を反時計回り方向に回す。その際、ワーク１１のテーブル面１４を心押し軸４１の平坦な端面４１ａに向ける。心押台４０の切替レバー５１を反時計回り方向に回すことにより、心押台４０の心押し軸支持部材４２が、心押台４０の心押台ベース４３上部のガイド４３ａに沿って案内され、心押台ベース４３上をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１側に向かって移動し、その後心押台４０の心押し軸４１はワーク１１をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に押しつける。
【００４０】
その際、心押台４０の心押し軸支持部材４２に支持された心押し軸４１の平坦な端面４１ａがワーク１１のテーブル面１４に平行に当接し、これによってワーク１１は加工基準面となるテーブル面１４がＡ軸に垂直となるように位置決めされ、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１に対して押しつけられる。同時に、ワーク１１の一側円錐形状部分１１ｂの尖端部はワーク軸３１の端面３１ａに設けられた略円錐状の溝３１ｂへ収納され、ワーク１１の中心がＡ軸に一致する（図７）。したがって、微妙な調整をしなくても簡単に、ワーク１１のテーブル面１４を基準としてワーク１１の位置決めを行うことができる。
【００４１】
心押台４０の切替レバー５１を反時計回り方向に回しきったとき、心押台４０のシリンダー４５内に収納されたコイルバネ４６はいまだ圧縮された状態にあり、心押台４０の心押し軸支持部材４２はＡ軸回転機構３０のワーク軸３１側に向けて押圧された状態にある。したがって、心押し軸支持部材４２に支持された心押し軸４１はワーク１１をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に対してＡ軸に沿って押しつけ、このことによりワーク１１がＡ軸回転機構３０のワーク軸３１と心押台４０の心押し軸４１との間でしっかり保持される。このように、ワーク１１を片手で保持しつつ、心押台４０の切替レバー５１を回すだけで、簡単にワーク１１を宝石類の外面研削装置１０に位置決めし、かつ保持することができる。
【００４２】
宝石類の外面研削装置１０へのワーク１１の保持が完了した後、研削加工を開始する。まず、砥石８１およびワーク１１を回転する。
【００４３】
砥石８１を保持する主軸７１は制御装置８８からの信号により数値制御された主軸回転機構７０のビルトインモータにより駆動する。この際、砥石８１は主軸７１に連動して回転し、その回転速度は９００〜９０００ｍｉｎ−１となる。
【００４４】
この間、ワーク１１はＡ軸回転機構３０のワーク軸３１と心押台４０の心押し軸４１との間に挟まれ、心押台４０の心押し軸４１によりＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に向けてＡ軸に沿って押しつけられている。また、心押台４０の心押し軸４１は回転自在に心押台４０の心押し軸支持部材４２に支持されている。
【００４５】
一方、ワーク軸３１は制御装置８８からの信号により数値制御されたＡ軸回転機構３０のＡＣサーボモータ３２により駆動する。この際、ワーク１１はＡ軸回転機構３０のワーク軸３１の回転に連動し、心押台４０の心押し軸４１とともに回転する。その回転速度は１０〜１００ｍｉｎ−１となる。
【００４６】
次に、砥石８１をワーク１１側に進入させて、ワーク１１を砥石８１によって研削加工する。
【００４７】
この場合、制御装置８８からの信号により数値制御されたＡＣサーボモータ６５の駆動により、Ｚ軸ボールねじ６６を介してＺ軸テーブル６４をＺ軸方向に沿って移動させ位置決めする。
【００４８】
この間、制御装置８８からの信号により数値制御されたＡＣサーボモータ２５の駆動により、Ｘ軸ボールねじ２６を介してＸ軸テーブル２４をＸ軸方向に沿って往復移動させる。このとき、Ｘ軸テーブル２４はワーク１１が砥石８１の砥石面８２のうちＡ軸回転機構３０側部分のみを通過すると逆向きに移動するようにプログラムされており、ワーク１１は砥石面８２の幅のみを往復移動する。この場合の往復移動速度は１〜１０００ｍｍ/ｍiｎとなる。このように、砥石８１に対してワーク１１を往復移動させることによって、砥石面８２を全体的に研削加工に利用させることができる。また、心押台４０の心押し軸支持部材４２は常に砥石８１の空間部８３に入り込むため、心押し軸支持部材４２と砥石８１との接触を防止することができる。したがって、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１または心押台４０の心押し軸４１を細長くしたり、心押台４０の心押台支持部材４２を薄くする必要もなく、結果としてワーク１１を安定して保持でき、ワーク１１を精度良く加工することができる。
【００４９】
さらに、心押台４０はＡ軸回転機構３０にブラケット３３を介して支持されているので、心押台４０の心押し軸４１はＡ軸回転機構３０のワーク軸３１と連動して移動することができ、Ａ軸回転機構３０を加工中に移動してもワーク１１を安定して保持することができ、ワーク１１の加工精度を落とすことはない。
【００５０】
なお、研削加工中にワーク１１と、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１若しくは心押台４０の心押し軸４１との間に滑りが生じた場合、図６に示すように心押台４０のシリンダー内部４９に連通するポート４７に接続されているエアホース４８からエアーをシリンダー内部４９に圧入する。これによって、ピストン４４がコイルバネ４６を圧縮する方向に押し出され、コイルバネ４６の心押し軸支持部材４２対する押圧力が高まる。その結果として、心押台４０の心押し軸４１がワーク１１をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に押しつける力が強くなり、ワーク１１の滑りを防止することができ、ワーク１１の加工精度を維持することができる。
【００５１】
なお、上述したワーク軸３１の回転速度、主軸７１の回転速度およびＸ軸テーブル２４の往復移動速度は、砥石材質やワーク材質等に応じて最適条件で加工できるよう、事前に制御装置８８にプログラムしておくとともに、加工中においてもプログラムを変更することができる。
【００５２】
加工が終わった後、宝石類の外面研削装置１０からワーク１１を取り外す。ワーク１１の取り外し作業は、ワーク１１を保持させる場合と逆の手順で行う。すなわち、心押台４０の切替レバー５１を時計回り方向に回し、心押台４０のコイルバネ４６の押圧力に抗して心押台４０の心押し軸４１をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１から遠ざかる向きに移動させ、ワーク１１に対する心押し軸４１による押しつけを解除する。このように、心押台４０の切替レバー５１を時計回り方向に回すことだけで、簡単に宝石類の外面研削装置１０からワーク１１を取り外すことができる。
【００５３】
このようにして、ダイヤモンドからなる粗加工されたワーク１１のテーブル面１４を基準として、ガードル面１２を精度良く仕上げ加工することができる。その後、後加工として別の研削装置を用い、このように精度良く仕上げ加工されたワーク１１のガードル面１２を保持して、テーブル面１４と、クラウン面１５と、パビリオン面１３とを精度良く仕上げ加工することができる。
【００５４】
以上のように本実施の形態においては、心押台４０のシリンダー４５内に収納されたコイルバネ４６により心押台４０の心押し軸支持部材４２を押圧し、心押し軸支持部材４２に支持された心押し軸４１でワーク１１をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に押しつけて保持することができる。この場合、心押台４０は、この心押し軸支持部材４２に対するコイルバネ４６の押圧力に対抗できる切替レバー５１を有しており、この切替レバー５１を操作することによってワーク１１の着脱を容易に行うことができる。
【００５５】
また、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１にワーク１１を押しつける心押し軸４１はワーク１１の一方の端部である平坦なテーブル面１４に対応した平坦な端面４１ａを有しており、また、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１の先端の端面３１ｂはワーク１１の他方の端部形状と略同一の溝３１ｂを有しているので、心押し軸４１の端面４１ａをワーク１１のテーブル面１４に当接させることにより、ワーク１１のテーブル面１４を基準としてワーク１１の位置決めを行うことができる。
【００５６】
さらに、エアーの圧入によって、心押し軸支持部材４２の押圧力を補助することができ、安定した状態でワーク１１を保持することができる。さらに、心押し軸４１の平坦な端面４１ａに、ワーク１１の滑りを防止するためのゴム等を配置することにより、ワーク１１の滑りを未然に防止することができる。
【００５７】
さらにまた、心押し軸４１を支持する心押台４０はワーク軸３１を支持するＡ軸回転機構３０にブラケットを介して取り付けられているので、加工中にワーク軸３１を移動しても、ワーク軸３１に対する心押し軸４１によるワーク１１の押しつけ状態は変化せず、ワーク１１を安定して保持することができる。
【００５８】
また、砥石８１は砥石面８２中央に空間部８３を有するカップ状の砥石８１を用いており、カップ状砥石８１の空間部８３に心押台４０を収納することによって砥石８１と心押台４０との接触を防止することができ、したがって、剛性の低い心押台を用いる必要はなく、安定してワーク１１を保持することができる。
【００５９】
以上のような本実施の形態の特徴から、宝石類の外面研削装置１０は宝石類を簡単かつ確実に位置決めし、そして安定して保持することができる。その結果、宝石類の外面を精度良く仕上げ加工することができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、宝石類を簡単かつ確実に位置決めし、そして安定して保持することができる。その結果、宝石類の外面を精度良く仕上げ加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態を示す平面図。
【図２】本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態を示す正面図。
【図３】本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態を示す側面図。
【図４】図２の部分拡大図。
【図５】図３の部分拡大図。
【図６】本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態の心押台を示す部分拡大図であって便宜的に心押し軸と切替レバーとを取り除いた状態を示す図。
【図７】本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態のワークの保持部分を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１０ 宝石類の外面研削装置
１１ ワーク
１１ａ 円柱形状部分
１１ｂ 一側円錐形状部分
１１ｃ 他側円錐台形状部分
１２ ガードル面
１３ パビリオン面
１４ テーブル面
１５ クラウン面
１８ ベッド
１８ａ 防振パッド付レベリングブロック
１９ 安全枠
２１ Ｘ軸ベース
２２ Ｘ軸ガイド
２３ Ｘ軸スライドユニット
２４ Ｘ軸テーブル
２５ ＡＣサーボモータ
２６ Ｘ軸ボールねじ
２７ ブラケット
３０ Ａ軸回転機構
３１ ワーク軸
３１ａ 端面
３１ｂ 溝
３２ ＡＣサーボモータ
３３ ブラケット
４０ 心押台
４１ 心押し軸
４１ａ 端面
４２ 心押し軸支持部材
４３ 心押台ベース
４３ａ ガイド
４４ ピストン
４５ シリンダー
４６ コイルバネ
４７ ポート
４８ エアホース
４９ シリンダー内部
５０ パッキン
５１ 切替レバー
６１ Ｚ軸ベース
６２ Ｚ軸ガイド
６３ Ｚ軸スライドユニット
６４ Ｚ軸テーブル
６５ ＡＣサーボモータ
６６ Ｚ軸ボールねじ
６７ ブラケット
７０ 主軸回転機構
７１ 主軸
８１ 砥石
８２ 砥石面
８３ 空間部
８８ 制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、宝石類の外面を仕上げ加工するための研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、宝石類の仕上げ加工は手作業で行われている。その方法は、作業者が拡大鏡等を用いてワーク形状を確認しながら、粗加工された宝石類を回転する砥石に押し当て所定の形状に研磨するというものである。
【０００３】
一方、ダイヤモンドツールや超硬合金ツールのＲ部を研磨するための工作機械も発明されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２２４９６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
宝石類の仕上げ加工を手作業で行う場合、作業者の熟練性を必要とし、また、熟練した作業者であっても加工精度が安定しないという問題がある。このような問題のある手作業によって、宝石類の仕上げ加工を行っている一つの理由は、宝石類のように独特な形状を有する小さいワークを、加工中に安定して保持することが非常に難しいためである。すなわち、ワークの保持が不安定であることによって、所定の形状が得られなかった場合、宝石類はその商品価値を大きく落としてしまうからである。
【０００６】
また、ワークが宝石類のように小さいものである場合、砥石とワーク保持具とが接触しないようにワークを保持することは難しい。特に、ワークの外周面を研削加工するような工作機械においては、ワークを回転自在に保持しなければならないため、保持機構が複雑となり、更に砥石とワーク保持具とが接触しないようにワークを保持することは難しくなる。
【０００７】
一方、上述した特許文献１に記載されている工作機械は主にバイトの仕上げ加工を対象としたものであり、その中で開示されたワーク保持具によって宝石類を安定して保持することは難しい。また、ワーク保持具はありふれた形状となっており、砥石とワーク保持具とが接触しないようにワークの外周面を加工することは難しい。したがって、開示された技術を利用して、加工中に宝石類を安定して保持することは難しい。
【０００８】
本発明はこのような点を考慮したものであり、宝石類の外面を精度良く仕上げ加工することができる宝石類の外面研削装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベッド上のＡ軸を中心に宝石類からなるワークを回転自在に保持するＡ軸回転機構と、Ａ軸回転機構に対向して配置され、Ａ軸に沿ってＡ軸回転機構側にワークを押圧するとともに、Ａ軸回転機構との間でワークをＡ軸を中心に回転自在に保持する心押台と、Ａ軸と直交し、ワークを研削する砥石を回転自在に保持する主軸回転機構とを備え、砥石は砥石面の中央に空間部を有するカップ形状からなり、心押台は砥石の空間部に配置されていることを特徴とする宝石類の外面研削装置である。
【００１０】
本発明は、Ａ軸回転機構はＡ軸と平行な方向に往復移動し、心押台はＡ軸回転機構にブラケットを介して片持支持され、Ａ軸回転機構に連結されていることを特徴とする宝石類の外面研削装置である。
【００１１】
本発明は、ワークは円柱形状部分と、円柱形状部分の一側に隣接する一側円錐形状部分と、円柱形状部分の他側に隣接するとともに基準面を有する他側円錐台形状部分とからなり、Ａ軸回転機構はワークの一側円錐形状部分を収納する溝を有するとともに、心押台はワークの他側円錐台形状部分の基準面に当接し、ワークを位置決めする平坦面を有することを特徴とする宝石類の外面研削装置である。
【００１２】
本発明は、心押台は切替レバーを有し、切替レバーによって心押台によるワークの押圧を解除することができることを特徴とする宝石類の外面研削装置。
【００１３】
本発明は、心押台に収納されたコイルバネによってワークを押圧することを特徴とする宝石類の外面研削装置である。
【００１４】
本発明は、心押台はシリンダーを有し、シリンダーにエアーを圧入することによって、ワークの押圧を補助することを特徴とする宝石類の外面研削装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図７は本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態を示す図である。
【００１６】
このうち図１は宝石類の外面研削装置の平面図であり、図２は宝石類の外面研削装置の正面図であり、図３は宝石類の外面研削装置の側面図であり、図４は図２の部分拡大図であり、図５は図３の部分拡大図であり、図６は心押台を示す部分拡大図であって便宜的に切替レバー等を取り除いた状態を示す図であり、図７はワークの保持部分を示す拡大断面図である。
【００１７】
まず、本発明による宝石類の外面研削装置により研削されるワークについて説明する。図７に示すようにワーク１１は、宝石類、例えばダイヤモンドからなり、略円柱形状の円柱形状部分１１ａを挟んで、一側が略円錐形状の一側円錐形状部分１１ｂとなっており、他側が略円錐台形状の他側円錐台形状部分１１ｃとなっている。このうち、円柱形状部分１１ａの側面はガードル面１２となっており、一側円錐形状部分１１ｂの側面は規則的に配列された多数の平らな面からなるパビリオン面１３となっている。また、他側円錐台形状部分１１ｃの上面はテーブル面１４となっており、他側円錐台形状部分１１ｃの側面は規則的に配列された多数の平らな面からなるクラウン面１５となっている。
【００１８】
次に、宝石類の外面研削装置１０について述べる。図１乃至図４に示すように、本実施の形態における宝石類の外面研削装置１０はワーク１１を回転自在に保持し、ワーク１１の回転軸と直交する方向に回転自在に配置された砥石８１によりワーク１１のガードル面１２を研削加工するものである。
【００１９】
このような宝石類の外面研削装置１０はベッド１８と、ベッド１８上に設けられ、Ｘ軸に沿って往復するＸ軸テーブル２４と、Ｘ軸テーブル２４上に支持され、Ｘ軸に平行するＡ軸を中心にワーク１１を回転自在に保持するＡ軸回転機構３０と、Ａ軸回転機構３０に対向して配置された心押台４０と、ベッド１８上に設けられ、Ｘ軸と直交するＺ軸に沿って往復するＺ軸テーブル６４と、Ｚ軸テーブル上６４に支持され、Ｚ軸上に砥石８１を回転自在に保持する主軸回転機構７０と、制御装置８８とを備えている。
【００２０】
このうち、ベッド１８は略立方体形状からなり、その下面の３箇所に３本の防振パッド付レベリングブロック１８ａを有している。また、ベッド１８の上面には安全枠１９が取り外し自在に取り付けられている。
【００２１】
さらに、図３に示すように、ベッド１８上面の１辺の縁部近傍に、ベッド１８上のＸ軸に平行にＸ軸ベース２１が設けられており、Ｘ軸ベース２１はその上面にＸ軸に平行に配置された２本のＸ軸ガイド２２を有している。さらにＸ軸テーブル２４はその下面にＸ軸ベース２１のＸ軸ガイド２２にかみ合うＸ軸スライドユニット２３を有し、このＸ軸ガイド２２とＸ軸スライドユニット２３とをかみ合わせてＸ軸ベース２１上に配置されている。このように、Ｘ軸テーブル２４は、Ｘ軸ベース２１のＸ軸ガイド２２とＸ軸テーブル２４のＸ軸スライドユニット２３に沿って、Ｘ軸ベース２１上をＸ軸方向に移動することができるようになっている。
【００２２】
また、図２に示すように、Ｘ軸ベース２１の端部にＸ軸送り用のＡＣサーボモータ２５が配置され、ＡＣサーボモータ２５の軸は２本のＸ軸ガイド２２間に配置されたＸ軸ボールねじ２６に連結されている。また、Ｘ軸テーブル２４はその下面にＸ軸ボールねじ２６に螺合する図示しないナットを有している。この場合、ＡＣサーボモータ２５の回転はＸ軸ボールねじ２６に伝達され、さらに、Ｘ軸ボールねじ２６に螺合する図示しないナットを介し、Ｘ軸ボールねじ２６の回転にともないＸ軸テーブル２４がＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２３】
また、ワーク１１を回転自在に保持するＡ軸回転機構３０は、ブラケット２７を介してＸ軸テーブル２４に連結されている。Ａ軸回転機構３０の一方（図２の右方）の端面には先端にワーク１１を保持するためのワーク軸３１がＡ軸軸線上に回転自在に支持されており、他方（図２の左方）の端面にはワーク軸３１を回転させるためのＡＣサーボモータ３２が取り付けられている。
【００２４】
図７に示すように、Ａ軸に垂直なワーク軸３１の端面３１ａは、ワーク１１の一側円錐形状部分１１ｂの端部形状と略同一の溝３１ｂを有している。本実施の形態の場合、ワーク軸３１の溝３１ｂはワーク１１の一側円錐形状部分１１ｂの形状に対応して略円錐形状となっている。
【００２５】
次に、心押台４０について説明する。図４に示すように、心押台４０はＡ軸回転機構３０に向かってワーク１１を押圧し、Ａ軸回転機構３０との間でワーク１１を保持するものであり、ブラケット３３を介してＡ軸回転機構３０により片持で支持されるとともに、Ａ軸回転機構３０に対向した位置に配置されている。心押台４０は、Ａ軸軸線上であって、ワーク１１を挟んでＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に対向して配置された心押し軸４１と、この心押し軸４１を回転自在に支持する心押し軸支持部材４２とを有している。このように、ワーク１１は心押台４０の心押し軸４１によりＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に向けてＡ軸に沿って押しつけられ、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１と心押台４０の心押し軸４１との間に保持される。また、ＡＣサーボモータ３２によってワーク軸３１が回転された場合、ワーク１１は心押し軸４１とともにＡ軸を中心に回転する。
【００２６】
なお、図７に示すように、ワーク１１を押す心押し軸４１の端面４１ａは、ワーク１１の一方の端部であるテーブル面１４に対応して平坦な面となっており、Ａ軸に直交する。すなわち、ワーク１１のテーブル面１４は平坦な基準面となっており、心押し軸４１の平坦な端面４１ａにテーブル面１４を当接させることにより、宝石類の外面研削装置１０において、ワーク１１の位置決めを行うことができる。なお、心押台４０の心押し軸４１端面４１ａに、ワーク１１の滑りを防止するために、ゴム等のシート状の滑り止めを貼り付けてもよい。
【００２７】
次に、図６により心押台４０の押圧機構について説明する。図６に示すように、心押台４０は更にブラケット３３に固定されている心押台ベース４３を有している。心押台ベース４３は、その上面に、心押し軸支持部材４２をＡ軸に平行な方向へ案内するガイド４３ａを有している。また、心押台ベース４３の図６に示す右側端部には、内部にピストン４４を内蔵したシリンダー４５が固定されており、ピストン４４はシリンダー４５内をＡ軸と平行な方向に移動することができる。
【００２８】
さらに、心押し軸支持部材４２の図６に示す右側端はシリンダー４５内に挿入されており、ピストン４４と心押し軸支持部材４２との間にはコイルバネ４６が収納されている。そして、このコイルバネ４６の弾性力によって、心押し軸支持部材４２はＡ軸に平行な方向に沿ってワーク１１側方向（図６の左側方向）に押圧される。
【００２９】
図６に示すように、シリンダー４５の右側端面近傍には、その下方にシリンダー内部４９と連通するポート４７が設けられており、ポート４７にはエアホース４８が接続されている。この場合、シリンダー内部４９にエアホース４８を介してエアーを圧入し、ピストン４４を心押し軸支持部材４２に向けて押し出すことにより、コイルバネ４６がさらに圧縮され、心押し軸４１によるワーク１１の押しつけ力をさらに高めることができる。なお、シリンダー４５とピストン４４の間からエアーが漏れるのを防止するため、ピストン４４外周には環状パッキン５０が取り付けられている。
【００３０】
なお、図示してないが、エアホース４８は流量制御弁、電磁弁および減圧弁を介して圧力源に連通し、電磁弁を励磁することによりエアーをシリンダー内部４９に圧入し、電磁弁を消磁することによってシリンダー内部４９からエアーを放出することができる。また、減圧弁を調整することによって、心押し軸４１によるワーク１１に対する押しつけ力を適切に調整することができる。
【００３１】
また、図４に示すように、心押台ベース４３には切替レバー５１が設けられ、また心押台ベース４３内には図示しないギヤが内蔵されている。切替レバー５１を時計回り方向に回すと、心押台ベース４３内に内蔵されたギヤによって、心押し軸支持部材４２が、心押し軸支持部材４２に対するコイルバネ４６の押圧力に抗し、心押台ベース４３上のガイド４３ａ上をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１から遠ざかる方向に移動する。また、切替レバー５１が時計回り方向に回しきった位置にきたとき、心押台４０の心押し軸４１がＡ軸軸線上においてＡ軸回転機構３０のワーク軸３１から約１０ｍｍ離れた位置にくる。この場合、心押し軸支持部材４２に対するコイルバネ４６の押圧力に抗し、心押し軸支持部材４２はその位置に留まる。
【００３２】
次に砥石８１の取り付け機構について説明する。図２に示すように、ベッド１８上には、Ｘ軸に直交するＺ軸に平行にＺ軸ベース６１が設けられており、Ｚ軸ベース６１はその上面にＺ軸に平行に配置された２本のＺ軸ガイド６２を有している。さらにＺ軸テーブル６４はその下面にＺ軸ベース６１のＺ軸ガイド６２にかみ合うＺ軸スライドユニット６３を有し、このＺ軸テーブル６４はＺ軸ガイド６２とＺ軸スライドユニット６３とをかみ合わせてＺ軸ベース６１上に配置されている。このように、Ｚ軸テーブル６４は、Ｚ軸ベース６１のＺ軸ガイド６２とＺ軸テーブル６４のＺ軸スライドユニット６３とに沿って、Ｚ軸ベース６１上をＺ軸方向に移動することができるようになっている。
【００３３】
また、図３に示すように、Ｚ軸ベース６１の端部にＺ軸送り用のＡＣサーボモータ６５が配置され、ＡＣサーボモータ６５の軸は２本のＺ軸ガイド６２間に配置されたＺ軸ボールねじ６６に連結されている。また、Ｚ軸テーブル６４はその下面にＺ軸ボールねじ６６に螺合する図示しないナットを有している。この場合、ＡＣサーボモータ６５の回転はＺ軸ボールねじ６６に伝達され、さらに、Ｚ軸ボールねじ６６に螺合する図示しないナットを介し、Ｚ軸ボールねじ６６の回転にともなってＺ軸テーブル６４がＺ軸方向に移動する。
【００３４】
砥石８１は主軸回転機構７０によりＺ軸上に回転自在に保持され、この主軸回転機構７０は、ブラケット６７を介してＺ軸テーブル６４と連結されている。主軸回転機構７０には、先端に砥石８１を取り外し自在に固定する主軸７１が回転自在に支持されている。ここで、砥石８１の回転中心である主軸７１軸心の高さレベルとＡ軸の高さレベルとは同一となっている（図３）。また、主軸回転機構７０には図示しないビルトインモーターが内蔵されており、このビルトインモーターによって主軸７１が回転する。なお、主軸７１は高速回転するため、主軸７１は空気軸受けによって支持されている。
【００３５】
ところで図５に示すように、砥石８１は砥石面８２側中央に空間部８３を有するカップ形状からなっている。砥石８１の空間部８３の直径は、図４において心押台４０の心押し軸４１左端から心押し軸支持部材４２右端までのＡ軸方向長さより長くなっている。このような砥石８１を用いることによって、砥石８１の空間部８３に対応した位置に心押台４０の心押し軸支持部材４２を配置することができる。このため、一定の厚みを有する心押台４０の心押し軸支持部材４２を砥石８１の空間部８３に入れ込んで配置することができ、心押し軸支持部材４２が砥石８１に接触することはない。また、心押台４０を挟んで砥石８１の反対側（図５における左側）の空いたスペースにブラケット３３を配置することにより、厚みを持たせることによって剛性を高めたブラケットを用いることができ、心押台４０を安定して保持することができる。
【００３６】
なお、上述したＸ軸テーブル２４を移動させるためのＡＣサーボモータ２５、Ａ軸回転機構３０のＡＣサーボモータ３２、Ｚ軸テーブルを移動させるためのＡＣサーボモータ６５、主軸回転機構７０のビルトインモータは制御装置８８からの信号によって数値制御される。
【００３７】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３８】
まず、ワーク１１を宝石類の外面研削装置１０により保持するため、心押台４０の切替レバー５１を時計回り方向に回す。心押台４０の切替レバー５１を時計回り方向に回すことにより、心押台４０の心押し軸支持部材４２が、心押台４０の心押台ベース４３上部に設けられたガイド４３ａに沿って案内され、心押台ベース４３上をシリンダー４５側に向かって移動する。心押台４０の切替レバー５１が時計回り方向に回りきった位置にきたとき、心押し軸支持部材４２に支持された心押し軸４１の端面４１ａはＡ軸回転機構３０のワーク軸３１端面３１ａからＡ軸軸線上を約１０ｍｍ離れた場所に位置し、心押台４０のコイルバネ４６の押圧力に抗して心押し軸支持部材４２はその位置に留まることができる。
【００３９】
次に、作業者がワーク１１を保持しながら、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１と心押台４０の心押し軸４１との間にワーク１１を挿入し、心押台４０の切替レバー５１を反時計回り方向に回す。その際、ワーク１１のテーブル面１４を心押し軸４１の平坦な端面４１ａに向ける。心押台４０の切替レバー５１を反時計回り方向に回すことにより、心押台４０の心押し軸支持部材４２が、心押台４０の心押台ベース４３上部のガイド４３ａに沿って案内され、心押台ベース４３上をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１側に向かって移動し、その後心押台４０の心押し軸４１はワーク１１をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に押しつける。
【００４０】
その際、心押台４０の心押し軸支持部材４２に支持された心押し軸４１の平坦な端面４１ａがワーク１１のテーブル面１４に平行に当接し、これによってワーク１１は加工基準面となるテーブル面１４がＡ軸に垂直となるように位置決めされ、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１に対して押しつけられる。同時に、ワーク１１の一側円錐形状部分１１ｂの尖端部はワーク軸３１の端面３１ａに設けられた略円錐状の溝３１ｂへ収納され、ワーク１１の中心がＡ軸に一致する（図７）。したがって、微妙な調整をしなくても簡単に、ワーク１１のテーブル面１４を基準としてワーク１１の位置決めを行うことができる。
【００４１】
心押台４０の切替レバー５１を反時計回り方向に回しきったとき、心押台４０のシリンダー４５内に収納されたコイルバネ４６はいまだ圧縮された状態にあり、心押台４０の心押し軸支持部材４２はＡ軸回転機構３０のワーク軸３１側に向けて押圧された状態にある。したがって、心押し軸支持部材４２に支持された心押し軸４１はワーク１１をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に対してＡ軸に沿って押しつけ、このことによりワーク１１がＡ軸回転機構３０のワーク軸３１と心押台４０の心押し軸４１との間でしっかり保持される。このように、ワーク１１を片手で保持しつつ、心押台４０の切替レバー５１を回すだけで、簡単にワーク１１を宝石類の外面研削装置１０に位置決めし、かつ保持することができる。
【００４２】
宝石類の外面研削装置１０へのワーク１１の保持が完了した後、研削加工を開始する。まず、砥石８１およびワーク１１を回転する。
【００４３】
砥石８１を保持する主軸７１は制御装置８８からの信号により数値制御された主軸回転機構７０のビルトインモータにより駆動する。この際、砥石８１は主軸７１に連動して回転し、その回転速度は９００〜９０００ｍｉｎ−１となる。
【００４４】
この間、ワーク１１はＡ軸回転機構３０のワーク軸３１と心押台４０の心押し軸４１との間に挟まれ、心押台４０の心押し軸４１によりＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に向けてＡ軸に沿って押しつけられている。また、心押台４０の心押し軸４１は回転自在に心押台４０の心押し軸支持部材４２に支持されている。
【００４５】
一方、ワーク軸３１は制御装置８８からの信号により数値制御されたＡ軸回転機構３０のＡＣサーボモータ３２により駆動する。この際、ワーク１１はＡ軸回転機構３０のワーク軸３１の回転に連動し、心押台４０の心押し軸４１とともに回転する。その回転速度は１０〜１００ｍｉｎ−１となる。
【００４６】
次に、砥石８１をワーク１１側に進入させて、ワーク１１を砥石８１によって研削加工する。
【００４７】
この場合、制御装置８８からの信号により数値制御されたＡＣサーボモータ６５の駆動により、Ｚ軸ボールねじ６６を介してＺ軸テーブル６４をＺ軸方向に沿って移動させ位置決めする。
【００４８】
この間、制御装置８８からの信号により数値制御されたＡＣサーボモータ２５の駆動により、Ｘ軸ボールねじ２６を介してＸ軸テーブル２４をＸ軸方向に沿って往復移動させる。このとき、Ｘ軸テーブル２４はワーク１１が砥石８１の砥石面８２のうちＡ軸回転機構３０側部分のみを通過すると逆向きに移動するようにプログラムされており、ワーク１１は砥石面８２の幅のみを往復移動する。この場合の往復移動速度は１〜１０００ｍｍ/ｍiｎとなる。このように、砥石８１に対してワーク１１を往復移動させることによって、砥石面８２を全体的に研削加工に利用させることができる。また、心押台４０の心押し軸支持部材４２は常に砥石８１の空間部８３に入り込むため、心押し軸支持部材４２と砥石８１との接触を防止することができる。したがって、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１または心押台４０の心押し軸４１を細長くしたり、心押台４０の心押台支持部材４２を薄くする必要もなく、結果としてワーク１１を安定して保持でき、ワーク１１を精度良く加工することができる。
【００４９】
さらに、心押台４０はＡ軸回転機構３０にブラケット３３を介して支持されているので、心押台４０の心押し軸４１はＡ軸回転機構３０のワーク軸３１と連動して移動することができ、Ａ軸回転機構３０を加工中に移動してもワーク１１を安定して保持することができ、ワーク１１の加工精度を落とすことはない。
【００５０】
なお、研削加工中にワーク１１と、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１若しくは心押台４０の心押し軸４１との間に滑りが生じた場合、図６に示すように心押台４０のシリンダー内部４９に連通するポート４７に接続されているエアホース４８からエアーをシリンダー内部４９に圧入する。これによって、ピストン４４がコイルバネ４６を圧縮する方向に押し出され、コイルバネ４６の心押し軸支持部材４２対する押圧力が高まる。その結果として、心押台４０の心押し軸４１がワーク１１をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に押しつける力が強くなり、ワーク１１の滑りを防止することができ、ワーク１１の加工精度を維持することができる。
【００５１】
なお、上述したワーク軸３１の回転速度、主軸７１の回転速度およびＸ軸テーブル２４の往復移動速度は、砥石材質やワーク材質等に応じて最適条件で加工できるよう、事前に制御装置８８にプログラムしておくとともに、加工中においてもプログラムを変更することができる。
【００５２】
加工が終わった後、宝石類の外面研削装置１０からワーク１１を取り外す。ワーク１１の取り外し作業は、ワーク１１を保持させる場合と逆の手順で行う。すなわち、心押台４０の切替レバー５１を時計回り方向に回し、心押台４０のコイルバネ４６の押圧力に抗して心押台４０の心押し軸４１をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１から遠ざかる向きに移動させ、ワーク１１に対する心押し軸４１による押しつけを解除する。このように、心押台４０の切替レバー５１を時計回り方向に回すことだけで、簡単に宝石類の外面研削装置１０からワーク１１を取り外すことができる。
【００５３】
このようにして、ダイヤモンドからなる粗加工されたワーク１１のテーブル面１４を基準として、ガードル面１２を精度良く仕上げ加工することができる。その後、後加工として別の研削装置を用い、このように精度良く仕上げ加工されたワーク１１のガードル面１２を保持して、テーブル面１４と、クラウン面１５と、パビリオン面１３とを精度良く仕上げ加工することができる。
【００５４】
以上のように本実施の形態においては、心押台４０のシリンダー４５内に収納されたコイルバネ４６により心押台４０の心押し軸支持部材４２を押圧し、心押し軸支持部材４２に支持された心押し軸４１でワーク１１をＡ軸回転機構３０のワーク軸３１に押しつけて保持することができる。この場合、心押台４０は、この心押し軸支持部材４２に対するコイルバネ４６の押圧力に対抗できる切替レバー５１を有しており、この切替レバー５１を操作することによってワーク１１の着脱を容易に行うことができる。
【００５５】
また、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１にワーク１１を押しつける心押し軸４１はワーク１１の一方の端部である平坦なテーブル面１４に対応した平坦な端面４１ａを有しており、また、Ａ軸回転機構３０のワーク軸３１の先端の端面３１ｂはワーク１１の他方の端部形状と略同一の溝３１ｂを有しているので、心押し軸４１の端面４１ａをワーク１１のテーブル面１４に当接させることにより、ワーク１１のテーブル面１４を基準としてワーク１１の位置決めを行うことができる。
【００５６】
さらに、エアーの圧入によって、心押し軸支持部材４２の押圧力を補助することができ、安定した状態でワーク１１を保持することができる。さらに、心押し軸４１の平坦な端面４１ａに、ワーク１１の滑りを防止するためのゴム等を配置することにより、ワーク１１の滑りを未然に防止することができる。
【００５７】
さらにまた、心押し軸４１を支持する心押台４０はワーク軸３１を支持するＡ軸回転機構３０にブラケットを介して取り付けられているので、加工中にワーク軸３１を移動しても、ワーク軸３１に対する心押し軸４１によるワーク１１の押しつけ状態は変化せず、ワーク１１を安定して保持することができる。
【００５８】
また、砥石８１は砥石面８２中央に空間部８３を有するカップ状の砥石８１を用いており、カップ状砥石８１の空間部８３に心押台４０を収納することによって砥石８１と心押台４０との接触を防止することができ、したがって、剛性の低い心押台を用いる必要はなく、安定してワーク１１を保持することができる。
【００５９】
以上のような本実施の形態の特徴から、宝石類の外面研削装置１０は宝石類を簡単かつ確実に位置決めし、そして安定して保持することができる。その結果、宝石類の外面を精度良く仕上げ加工することができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、宝石類を簡単かつ確実に位置決めし、そして安定して保持することができる。その結果、宝石類の外面を精度良く仕上げ加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態を示す平面図。
【図２】本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態を示す正面図。
【図３】本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態を示す側面図。
【図４】図２の部分拡大図。
【図５】図３の部分拡大図。
【図６】本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態の心押台を示す部分拡大図であって便宜的に心押し軸と切替レバーとを取り除いた状態を示す図。
【図７】本発明による宝石類の外面研削装置の一実施の形態のワークの保持部分を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１０ 宝石類の外面研削装置
１１ ワーク
１１ａ 円柱形状部分
１１ｂ 一側円錐形状部分
１１ｃ 他側円錐台形状部分
１２ ガードル面
１３ パビリオン面
１４ テーブル面
１５ クラウン面
１８ ベッド
１８ａ 防振パッド付レベリングブロック
１９ 安全枠
２１ Ｘ軸ベース
２２ Ｘ軸ガイド
２３ Ｘ軸スライドユニット
２４ Ｘ軸テーブル
２５ ＡＣサーボモータ
２６ Ｘ軸ボールねじ
２７ ブラケット
３０ Ａ軸回転機構
３１ ワーク軸
３１ａ 端面
３１ｂ 溝
３２ ＡＣサーボモータ
３３ ブラケット
４０ 心押台
４１ 心押し軸
４１ａ 端面
４２ 心押し軸支持部材
４３ 心押台ベース
４３ａ ガイド
４４ ピストン
４５ シリンダー
４６ コイルバネ
４７ ポート
４８ エアホース
４９ シリンダー内部
５０ パッキン
５１ 切替レバー
６１ Ｚ軸ベース
６２ Ｚ軸ガイド
６３ Ｚ軸スライドユニット
６４ Ｚ軸テーブル
６５ ＡＣサーボモータ
６６ Ｚ軸ボールねじ
６７ ブラケット
７０ 主軸回転機構
７１ 主軸
８１ 砥石
８２ 砥石面
８３ 空間部
８８ 制御装置
Claims (6)
- ベッド上のＡ軸を中心に宝石類からなるワークを回転自在に保持するＡ軸回転機構と、
Ａ軸回転機構に対向して配置され、Ａ軸に沿ってＡ軸回転機構側にワークを押圧するとともに、Ａ軸回転機構との間でワークをＡ軸を中心に回転自在に保持する心押台と、
Ａ軸と直交し、ワークを研削する砥石を回転自在に保持する主軸回転機構とを備え、
砥石は砥石面の中央に空間部を有するカップ形状からなり、
心押台は砥石の空間部に配置されていることを特徴とする宝石類の外面研削装置。 - Ａ軸回転機構はＡ軸と平行な方向に往復移動し、
心押台はＡ軸回転機構にブラケットを介して片持支持され、Ａ軸回転機構に連結されていることを特徴とする請求項１記載の宝石類の外面研削装置。 - ワークは円柱形状部分と、円柱形状部分の一側に隣接する一側円錐形状部分と、円柱形状部分の他側に隣接するとともに基準面を有する他側円錐台形状部分とからなり、
Ａ軸回転機構はワークの一側円錐形状部分を収納する溝を有するとともに、心押台はワークの他側円錐台形状部分の基準面に当接し、ワークを位置決めする平坦面を有することを特徴とする請求項１記載の宝石類の外面研削装置。 - 心押台は切替レバーを有し、
切替レバーによって心押台によるワークの押圧を解除することができることを特徴とする請求項１記載の宝石類の外面研削装置。 - 心押台に収納されたコイルバネによってワークを押圧することを特徴とする請求項１記載の宝石類の外面研削装置。
- 心押台はシリンダーを有し、
シリンダーにエアーを圧入することによって、ワークの押圧を補助することを特徴とする請求項５記載の宝石類の外面研削装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003173896A JP4020832B2 (ja) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | 宝石類の外面研削装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003173896A JP4020832B2 (ja) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | 宝石類の外面研削装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005007514A JP2005007514A (ja) | 2005-01-13 |
| JP4020832B2 true JP4020832B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=34097589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003173896A Expired - Lifetime JP4020832B2 (ja) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | 宝石類の外面研削装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4020832B2 (ja) |
-
2003
- 2003-06-18 JP JP2003173896A patent/JP4020832B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005007514A (ja) | 2005-01-13 |
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