JP5428438B2 - ねじ研削盤 - Google Patents
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Description
また、砥石軸部材12に直接的に砥石駆動モータMTを接続すると、砥石駆動モータMTがワークWの側に張り出し、ワークWと干渉してしまうので、砥石駆動モータMTの回転動力を、駆動プーリ21−ベルト22−従動プーリ24−砥石軸部材12−砥石Tという経路で伝達している。
従来の研削盤100では、研削に使用される砥石Tの外周面は、ワーク回転軸WZに直交する方向にワークWを研削していく。
ここで、ワークWのねじ溝を研削する場合、ねじ溝のリード間隔が比較的大きい(隣り合うねじ溝の間隔が大きい)と、ワーク回転軸WZに直交する方向に対するねじ溝の傾斜角度が大きくなり、ワーク回転軸WZに直交する方向に研削してねじ溝を研削することが困難あるいは不可能となる場合がある。例えばリード角(ワーク回転軸に直交する方向に対する角度)の傾斜角度が5°以上になると、ねじ溝の傾斜に合わせて砥石Tを傾斜させないと、ねじ溝を研削することができない。
そこで、特許文献1に記載された従来技術では、駆動プーリと従動プーリ及び回転動力を伝達するベルトと、砥石軸部材と砥石と、(砥石)駆動モータとを、ワーク回転軸に直交する旋回軸を有する旋回テーブルに保持している。
そして、ねじ溝を研削する場合、旋回テーブルを所定角度に旋回させて、砥石回転軸を水平方向に対して所定角度で傾斜させることができるCNCねじ研削盤が開示されている。
また、旋回テーブルに多くの部材が保持されているので、周囲と干渉することなく旋回させるためにより大きな旋回空間を必要としており、ねじ研削盤が大型化してしまう。
しかし、図5(A)及び(B)に示す砥石駆動モータMT−駆動プーリ21−ベルト22−従動プーリ24−砥石軸部材12−砥石Tという回転動力の伝達経路(通常、各回転軸は互いに平行となる)の一部のみを旋回させると、砥石駆動モータMTの回転軸から砥石回転軸までの経路の各回転軸の中で、互いにねじれた配置となる回転軸が発生し、回転動力を伝達させることが容易でない。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、旋回テーブルに保持する部材をより少なくすることができるとともに砥石への回転動力を確実に伝達可能であり、ねじ研削盤の大型化を抑制することができるねじ研削盤を提供することを課題とする。
請求項1に記載のねじ研削盤は、砥石回転軸回りに回転可能に支持された砥石軸部材に接続された略円筒状の砥石を備えた砥石ユニットと、駆動モータと、駆動プーリと従動プーリとベルトとを備えて前記ベルトを介して前記駆動プーリの回転動力を前記従動プーリに伝達するプーリユニットと、を備え、前記駆動モータは前記駆動プーリに接続されているとともに前記従動プーリは前記砥石軸部材に接続されており、前記砥石にてワーク回転軸回りに回転するワークのねじ溝を研削するねじ研削盤において、前記砥石回転軸に直交する方向且つ前記砥石がワークに向かう側に旋回軸を有する旋回手段と、前記旋回手段に接続された旋回テーブルと、を備える。
そして、前記旋回テーブルには、前記プーリユニットと前記砥石ユニットが保持されており、前記旋回手段は、前記駆動モータに対して前記旋回テーブルを前記旋回軸回りに旋回可能であり、前記駆動モータと前記駆動プーリとが、回転軸の方向を変換して回転動力を伝達可能な軸方向変換機構を介して接続されている。
請求項2に記載のねじ研削盤は、砥石回転軸回りに回転可能に支持された砥石軸部材に接続された略円筒状の砥石を備えた砥石ユニットと、駆動モータと、駆動プーリと従動プーリとベルトとを備えて前記ベルトを介して前記駆動プーリの回転動力を前記従動プーリに伝達するプーリユニットと、を備え、前記駆動モータは前記駆動プーリに接続されているとともに前記従動プーリは前記砥石軸部材に接続されており、前記砥石にてワーク回転軸回りに回転するワークのねじ溝を研削するねじ研削盤において、前記砥石回転軸に直交する方向且つ前記砥石がワークに向かう側に旋回軸を有する旋回手段を備える。
そして、前記旋回手段は、前記砥石ユニットに接続されており、前記駆動モータと前記プーリユニットに対して前記砥石ユニットを前記旋回軸回りに旋回可能であり、前記旋回手段によって前記砥石ユニットが前記旋回軸回りに旋回されると、前記砥石軸部材の回転軸の方向と、前記従動プーリの回転軸の方向とが不一致となる場合があり、前記砥石軸部材と前記従動プーリとが、回転軸の方向を変換して回転動力を伝達可能な軸方向変換機構を介して接続されている。
請求項3に記載のねじ研削盤は、請求項1または2に記載のねじ研削盤であって、前記旋回軸は、前記砥石回転軸と前記ワーク回転軸とを平行とした場合に前記ワークに対して前記砥石を相対的に移動させて前記砥石と前記ワークとを接触させた際、前記砥石における前記ワークと前記砥石とが接触する個所である砥石研削点を通るように設定されている。
これにより、旋回させる部材をより少なくするとともに砥石Tへの回転動力を確実に伝達することが可能であり、ねじ研削盤の大型化を抑制することができる。
これにより、旋回させる部材を更に少なくするとともに砥石Tへの回転動力を確実に伝達することが可能であり、ねじ研削盤の大型化を抑制することができる。
また、X軸、Y軸、Z軸が記載されている全ての図面において、X軸とY軸とZ軸は互いに直交しており、Y軸は鉛直上向きを示しており、Z軸とX軸は水平方向を示している。そしてX軸はワーク回転軸方向を示しており、Z軸方向は砥石TがワークWに切り込む方向を示している。
図1(A)及び(B)に示すように、ねじ研削盤1は、ワーク回転軸WZ回りに回転しているワークWに対して、砥石回転軸TZ回りに回転している略円筒形状の砥石Tを相対的に移動させてワークWのねじ溝を研削する。なお、各可動体の位置等を検出して各駆動モータに制御信号を出力する制御手段(NC制御装置等)については、図示を省略する。
ワークWは、センタ部材CLを備えた主軸装置(左)と、センタ部材CRを備えた主軸装置(右)に両端(または両端近傍)が支持されている(センタ部材の代わりに少なくとも一方がチャックであってもよい)。
主軸(左)SLには図示しない駆動モータが設けられており、制御手段は、センタ部材CLの先端をとおるワーク回転軸WZ回りに主軸(左)SLを、任意の角速度で任意の角度まで回転させることができる。
なお、主軸台(右)DRを備えた主軸装置(右)も同様であり、主軸装置(右)については説明を省略する。
制御手段は、主軸(左)SLと主軸(右)SRを同期させて回転させることができる。
砥石スライドテーブル40には、Z軸駆動モータMZにて制御されるボールねじNZの回転角度に応じて、ガイドGZに沿ってZ軸方向の任意の位置に位置決めされる砥石進退テーブル41が載置されている。制御手段はエンコーダ等の位置検出手段EZからの信号を検出しながらZ軸駆動モータMZに制御信号を出力する。
砥石駆動モータMTは駆動プーリ21に接続され、駆動プーリ21はベルト22を介して従動プーリ24に回転動力を伝達する。また従動プーリ24は砥石回転軸TZ回りに回転可能に支持された砥石軸部材12に接続されており、砥石軸部材12には略円筒状の砥石Tが接続されている。またベルト22の近傍には、ベルト22の張力を調整するテンションプーリ23が設けられている。なお、テンションプーリ23は省略してもよいが、本実施の形態の説明ではテンションプーリ23を備えた例で説明する。
旋回モータMAには、砥石軸部材12を回転可能に支持した砥石カバー13と旋回テーブル42が接続されている。
また、本実施の形態にて説明するねじ研削盤1では、旋回時等にて砥石Tをより安定的に支持するために両持ち式(2つの支持手段の間に砥石Tが位置している方式)としているが、片持ち式で砥石Tを支持してもよい。
図2(A)〜(C)は、旋回モータMA(旋回手段に相当)にて砥石Tをワーク回転軸WZに平行な方向から角度θ1だけ旋回させた状態を、種々の方向から見た図を示している。
なお以降では、駆動プーリ21の回転動力を従動プーリ24に伝達する、駆動プーリ21とベルト22と従動プーリ24を、「プーリユニット」と記載する。また、テンションプーリ23は省略してもよいが、テンションプーリ23を備えている場合はテンションプーリ23も「プーリユニット」に含む。また、図2に示す例では、従動プーリ24は砥石カバー13内に収容されている。
また以降では、砥石軸部材12と砥石Tを「砥石ユニット」と記載する。なお、以降の説明では砥石軸部材12を支持している砥石カバー13も砥石ユニットに含む。
砥石駆動モータMTの回転動力はプーリユニットを介して砥石ユニットに伝達される。
プーリユニットは旋回テーブル42に保持され、旋回テーブル42は砥石カバー13(砥石ユニット)に接続されている。そして砥石カバー13(砥石ユニット)は旋回モータMAの軸に接続されている。この構成により、旋回テーブル42は砥石カバー13(砥石ユニット)と一体となって旋回モータMAにて旋回軸AZ回りに旋回可能である。また旋回軸AZは砥石研削点TPをとおるように設定されているので、どのような角度に旋回させても砥石研削点TPの位置は変わらない。
図2(C)の例では、軸方向変換機構(J1)として等速ジョイント等を用いたが、図4(A)及び(B)に示すような形状のギア(G1、G2)等を用いてもよい。当該ギアG1、G2は、外観が御椀型であり、図4(B)に示すように駆動プーリ21を任意の角度θで傾斜させても互いの歯車を噛み合わせて回転動力を伝達することができる。
これらにより、ねじ研削盤1が大型化することを抑制することができる。
次に図3(A)〜(C)を用いて、旋回部における第2の実施の形態について説明する。「プーリユニット」と「砥石ユニット」を旋回させた第1の実施の形態に対して、第2の実施の形態では「砥石ユニット」のみを旋回させるものである。
図3(A)〜(C)は、旋回モータMA(旋回手段に相当)にて砥石Tをワーク回転軸WZに平行な方向から角度−θ2だけ旋回させた状態を、種々の方向から見た図を示している。
なお、図3に示す例では、従動プーリ24は砥石進退テーブル41に固定されたプーリ保持部材25内に収容されている。
そして砥石カバー13(砥石ユニット)は旋回モータMAの軸に接続されているが、旋回テーブル42を介して旋回モータMAの軸と砥石ユニットとを接続してもよい。
なお、旋回させた場合、砥石軸部材12の回転軸の方向と、従動プーリ24の回転軸の方向とが一致しなくなるが、図3(B)に示すように、回転軸の方向を変換して回転動力を伝達可能な軸方向変換機構(J2)(等速ジョイント等)を介して、砥石軸部材12の軸と従動プーリ24の軸とを接続する。
また、第1の実施の形態と同様に、軸方向変換機構(J1)として等速ジョイント等を用いる代わりに、図4(A)及び(B)に示すような形状のギア(G1、G2)等を用いてもよい。
これらにより、第1の実施の形態よりも、更にねじ研削盤1が大型化することを抑制することができる。
また、第2の実施の形態では、砥石軸部材12と従動プーリ24とを直接的に接続していないので、ベルト22のテンションを高くしても、砥石軸部材12の剛性を高くするために太くする必要がない(プーリ保持部材25の剛性を高くすればよい)。従って、より小径の砥石Tとすることも可能となる。
また、本実施の形態の説明では、ワークWに対して砥石TをX軸方向、Z軸方向に移動させる構成の例を示したが、ワークWに対して砥石Tが相対的にX軸方向、Z軸方向に移動可能となるように構成されていればよい。
12 砥石軸部材
13 砥石カバー
21 駆動プーリ
22 ベルト
23 テンションプーリ
24 従動プーリ
25 プーリ保持部材
40 砥石スライドテーブル
41 砥石進退テーブル
42 旋回テーブル
AZ 旋回軸
BS 基台
CL、CR センタ部材
J1、J2 軸方向変換機構
MA 旋回モータ(旋回手段に相当)
MT 砥石駆動モータ
MX X軸駆動モータ
MZ Z軸駆動モータ
GX、GZ ガイド
SL、SR 主軸(左)、主軸(右)
T 砥石
TP 砥石研削点
TZ 砥石回転軸
W ワーク
WZ ワーク回転軸
Claims (3)
- 砥石回転軸回りに回転可能に支持された砥石軸部材に接続された略円筒状の砥石を備えた砥石ユニットと、
駆動モータと、
駆動プーリと従動プーリとベルトとを備えて前記ベルトを介して前記駆動プーリの回転動力を前記従動プーリに伝達するプーリユニットと、を備え、
前記駆動モータは前記駆動プーリに接続されているとともに前記従動プーリは前記砥石軸部材に接続されており、前記砥石にてワーク回転軸回りに回転するワークのねじ溝を研削するねじ研削盤において、
前記砥石回転軸に直交する方向且つ前記砥石がワークに向かう側に旋回軸を有する旋回手段と、前記旋回手段に接続された旋回テーブルと、を備え、
前記旋回テーブルには、前記プーリユニットと前記砥石ユニットが保持されており、
前記旋回手段は、前記駆動モータに対して前記旋回テーブルを前記旋回軸回りに旋回可能であり、
前記駆動モータと前記駆動プーリとが、回転軸の方向を変換して回転動力を伝達可能な軸方向変換機構を介して接続されている、
ねじ研削盤。 - 砥石回転軸回りに回転可能に支持された砥石軸部材に接続された略円筒状の砥石を備えた砥石ユニットと、
駆動モータと、
駆動プーリと従動プーリとベルトとを備えて前記ベルトを介して前記駆動プーリの回転動力を前記従動プーリに伝達するプーリユニットと、を備え、
前記駆動モータは前記駆動プーリに接続されているとともに前記従動プーリは前記砥石軸部材に接続されており、前記砥石にてワーク回転軸回りに回転するワークのねじ溝を研削するねじ研削盤において、
前記砥石回転軸に直交する方向且つ前記砥石がワークに向かう側に旋回軸を有する旋回手段を備え、
前記旋回手段は、前記砥石ユニットに接続されており、前記駆動モータと前記プーリユニットに対して前記砥石ユニットを前記旋回軸回りに旋回可能であり、
前記旋回手段によって前記砥石ユニットが前記旋回軸回りに旋回されると、前記砥石軸部材の回転軸の方向と、前記従動プーリの回転軸の方向とが不一致となる場合があり、
前記砥石軸部材と前記従動プーリとが、回転軸の方向を変換して回転動力を伝達可能な軸方向変換機構を介して接続されている、
ねじ研削盤。 - 請求項1または2に記載のねじ研削盤であって、
前記旋回軸は、前記砥石回転軸と前記ワーク回転軸とを平行とした場合に前記ワークに対して前記砥石を相対的に移動させて前記砥石と前記ワークとを接触させた際、前記砥石における前記ワークと前記砥石とが接触する個所である砥石研削点を通るように設定されている、
ねじ研削盤。
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