JP6124571B2

JP6124571B2 - ジグ研削盤

Info

Publication number: JP6124571B2
Application number: JP2012263907A
Authority: JP
Inventors: 邦久阪井
Original assignee: MITSUISEIKI KOGYO KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: MITSUISEIKI KOGYO KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 2012-12-02
Filing date: 2012-12-02
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2032-12-02
Also published as: JP2014108483A

Description

本発明は、ジグ研削盤に関し、特に、砥石を回転させるためのモータとして、高出力及び高回転のモータが要求されるジグ研削盤に関する。

ジグ研削盤による加工対象物（以下、「ワーク」と称する）の研削は、例えばいわゆるシングルコラム方式の機械においては、テーブル上に載置されたワークを滑台により前後（Ｙ軸方向）、左右（Ｘ軸方向）に移動させつつ、砥石とそれを回転させるための高周波モータが下端に取り付けられた、いわゆるクイルを上下動（Ｚ軸方向）させることにより実現される。なお、いわゆるダブルコラム方式（門形機）のジグ研削盤の場合は、ワークはＸ軸方向のみに移動させ、Ｙ軸方向については、砥石側（主軸本体）を移動させる。

また、更に詳細には、大別して次の二通りの研削がある。一つは、図３に示すように、主軸に対して砥石の回転軸（砥石軸）を偏心させる（切り込ませる）ことにより、砥石を砥石軸について回転させつつ主軸の連続回転により砥石を旋回させ、すなわち砥石を遊星回転させ、また同時に、クイルを上下動させることにより、砥石を螺旋状に旋回させ、内壁の均等研削による真円の穴ぐり加工を行う研削である。この場合、基本的に、砥石外径の大きさと砥石軸の偏心の程度（切り込み量（例えば最大50mm）に応じて、穴の径が決定されることとなる。他の一つは、曲率が一定でない非真円の穴ぐり加工や曲率が一定でない端部の加工を行う研削である。この場合は、いわゆるチョッピング加工を行う。詳細には、砥石軸は偏心させないか、又は主軸回転中心と砥石の外周とが一致するように砥石の半径相当分だけ砥石を上述の切り込みとは逆方向（マイナス方向）偏心させておき、まず、ワークの加工位置（研削点）までの移動は、Ｘ，Ｙ軸送りにより行う。その後、正味切り込み加工分だけ自動で砥石を偏心させ、すなわち自動切り込みを行いつつチョッピング加工を行う。このとき、曲率が一定でないワークの加工面に砥石により切り込む際に、ワークが当接する加工点における法線が、砥石の切り込み方向と常に一致するように、主軸の角度制御（割り出し）を行う。特許文献１乃至３は、かかるジグ研削盤の主要構成を開示している。但し、特許文献３は砥石を上下させる構成は省略している。

特開昭６２−１４０７６３号公報特開平９−１５５６７６号公報特開２００６−１０２８９１号公報特開２００１−８４１３号公報

ところで、砥石を回転させるための高周波モータ（従来において、例えば、０．７５ｋワット出力）は、高速回転（例えば、２万５千回転／分）であるため高熱となる。従って、冷却する必要があるが、ジグ研削盤においては、以下の理由から空冷方式を採用せざるを得なかった。

すなわち、ジグ研削盤における高周波モータは、砥石を回転させる一方で、それ自体も主軸の回転に伴って回転する。従って、特許文献４にあるような液冷方式の汎用高周波モータが存在するといえども、配管周りの液漏れ等の課題があり採用されていない。

しかしながら、モータの更なる高出力、高回転の要求が増すにつれてモータ自身、すなわちロータ及びステータからの発熱量が増し、また、重研削等に対応するために軸受けベアリングの軸受け径を大きくしても発熱が大きくなってくる。従って、かかる流れのなかで、空冷方式では対処しきれなくなってきた。また、空冷方式の場合、冷却後は、気体はモータから直接、外界に排出されるため、その影響でモータ周りの温度が上昇し、その温度により例えば砥石軸の精度等に悪影響を与えてしまい、最終的には加工精度に影響がでてしまうという課題があった。

本発明は上述のような事情から為されたものであり、本発明の目的は、効率よく冷却できると共に、熱を研削作業に影響のない外部へ確実に排出することができる液冷方式の高周波モータを採用すると共に、液漏れ等の不具合が発生することのないジグ研削盤を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のジグ研削盤は、主軸の下端に取り付けられた工具を、前記主軸と共にワークに対して三次元空間の直交する３軸方向に移動させつつ、前記工具を工具軸の周りに回転させたうえで、前記工具軸を前記主軸に対して偏心させることによる前記工具の切込み動作を伴って、前記ワークを前記工具により研削するジグ研削盤であって、
前記工具を前記工具軸の周りに回転させる駆動手段として、液冷方式の高周波モータを採用したことを要旨とする。

また、特に、上部の固定体側に設けられた貫通孔としての冷却油供給口及び冷却油戻し口と、前記冷却油供給口と前記高周波モータとを連通し、前記高周波モータに冷却油を供給するための冷却油供給用配管と、前記冷却油戻し口と前記高周波モータとを連通し、冷却に供された後の冷却油を前記高周波モータから排出するための冷却油排出用配管と、を備える。

更に好適には、前記冷却油供給用配管及び前記冷却油排出用配管は、それぞれ一端が、前記主軸の前記固定体側に対する摺動面たる回転シール部において、それぞれ前記冷却油供給口及び前記冷却油戻し口と接続され、更に、前記主軸内に挿通され、下方へ延設され、それらの他端は、それぞれ、前記高周波モータの冷却油流入口及び冷却油排出口に接続されている。

本発明のジグ研削盤によれば、高周波モータに液冷方式を採用しているので、高出力のものも採用できる。また、吸熱後の冷却油を高周波モータから排出するための排出用配管を採用すれば、空冷方式のように吸熱後の媒体をモータ周辺に放出することもないので、装置に放熱の影響を与えることがない。更に、主軸と固定体側の境部分をシール構造とすれば、液漏れ等の不具合が発生することもない。

本発明のジグ研削盤における一実施形態の主要構成を示す図であり、同図（ａ）は、同図（ｂ）における矢印Ａ方向の矢視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）における中心線Ｂ−Ｂにおける断面図である。図１（ｂ）における中心線のＣ−Ｃ部分における紙面に垂直方向の詳細断面図である。ジグ研削盤によるワークに対する研削を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明のジグ研削盤における一実施形態の主要構成を示す図であり、同図（ａ）は、同図（ｂ）における矢印Ａ方向の矢視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）における中心線Ｂ−Ｂにおける断面図である。なお、ワークと砥石との間のＸ軸及びＹ軸方向の相対的動きを実現する機構については、省略する。

図１に示すように、一実施形態に係るジグ研削盤の主要構成部は、ラム構造本体部１と、砥石切込み制御機構部２と、砥石回転用高周波モータ３と、砥石４とを備えている。ここで、研削動作の概要としては、主軸１１のヘッド（主軸頭）本体１５に対する相対的な回転及び主軸方向（Ｚ軸方向ともいう）摺動動作と、砥石切込み制御機構部２による砥石４の主軸１１に対する相対的な切込み方向（主軸方向に垂直な方向、Ｕ軸方向ともいう）の切込み制御と、砥石回転用高周波モータ３による砥石４の回転という３つの動作により実現される。なお、前述のように、ワークと砥石との間のＸ軸及びＹ軸方向の相対的動きについては省略する。

そこで、主軸１１のヘッド本体１５に対する相対的な回転及び主軸方向摺動動作を説明する。主軸１１は、主軸駆動用内蔵モータ１６により、主軸回転用ベアリングを介してラム本体１２に対してその主軸周りに回転する。ラム本体１２は、Ｚ軸駆動用モータ１３ａ，１３ｂにより、それぞれのボールねじ１４ａ，１４ｂ及びラム本体ガイドレール１２１を介してヘッド本体１５に対して、主軸方向（Ｚ軸方向）に摺動、言い換えれば上下動、する。従って、かかる２つの相対的動作を組み合わせると、主軸１１のヘッド本体１５に対する相対的な回転及び主軸方向摺動動作となる。

そこで、本発明のジグ研削盤における一実施形態の砥石回転用高周波モータ３（例えば、３ｋワット出力）は、液冷方式を採用したことが特徴である。更に、ジグ研削盤において液冷方式を採用するために以下の構成を採用した。

図１（ｂ）に示すように、一実施形態たるジグ研削盤は、上部の固定体側に設けられた貫通孔としての冷却油供給口５３及び冷却油戻し口５４と、冷却油供給口５３と砥石回転用高周波モータ３とを連通し、砥石回転用高周波モータ３に冷却油を供給するための冷却油供給用配管５１と、冷却油戻し口５４と砥石回転用高周波モータ３とを連通し、冷却に供された後の冷却油を砥石回転用高周波モータ３から排出するための冷却油排出用配管５２と、を備えている。ここで、冷却油供給用配管５１及び冷却油排出用配管５２は、それぞれ一端が、主軸１１の固定体側に対する摺動面たる回転シール部５５において、それぞれ冷却油供給口５３及び冷却油戻し口５４と接続されている。また、冷却油供給用配管５１及び冷却油排出用配管５２は、主軸１１内に挿通され、下方へ延設され、砥石切込み制御機構部２の上部で、外部へ延設され、それらの他端は、それぞれ、砥石回転用高周波モータ３の冷却油流入口３１及び冷却油排出口３２に接続されている。なお、砥石切込み制御機構部２の上部で外部へ延設させず、砥石切込み制御機構部２内を貫通させて砥石回転用高周波モータ３に接続させるという方法も考えられるが、砥石切込み制御機構部２に無用な熱を与えないという観点からは、砥石切込み制御機構部２内を通さない方法が好ましい。

動作としては、冷却油は、図１（ｂ）に示すように、上部の固定体側の冷却油供給口５３から導入され、回転シール部５５を介して冷却油供給用配管５１に流入し、その管内を下降することにより主軸１１内を下降し、最後にその末端において、冷却油流入口３１から砥石回転用高周波モータ３に供給される。図２は、砥石回転用高周波モータ３の構成を説明するための図である。同図に示すように、砥石回転用高周波モータ３は、少なくとも、砥石４と一体である回転体側に固定されたロータ３３と、固定体側に固定されたステータ３４と、回転体側を固定体側に介して回転可能とするための砥石軸回転用ベアリング３５ａ，３５ｂとを備えている。そこで、砥石回転用高周波モータ３内に流入した冷却油は、ロータ３３及びステータ３４周りを巡廻して熱を奪い、その吸熱後の冷却油は、冷却油排出口３２から排出される。冷却油排出口３２から排出された冷却油は、冷却油排出用配管５２に導入され、それに沿って主軸１１内を上昇し、その上部において回転シール部５５を介して冷却油戻し口５４に導かれ、最終的に図示しないタンク等へ返される。

以上で説明したように、本発明の一実施形態のジグ研削盤によれば、高周波モータ３に液冷方式を採用しているので、高出力（例えば、３ｋワット程度）のものも採用できる。また、主軸１１と固定体側の境部分をシール構造としているので、液漏れ等の不具合が発生することもない。更に、空冷方式のように、吸熱後の媒体をモータ周辺に放出することもないので、装置に放熱の影響を与えることがない。

本発明のジグ研削盤は、砥石を回転させるためのモータとして、高出力及び高回転のモータが要求されるに採用できる。

１ラム構造本体部
１１主軸
１２ラム本体
１３ａ，１３ｂＺ軸駆動用モータ
１４ａ，１４ｂボールねじ
１５ヘッド（主軸頭）本体
１６主軸駆動用内蔵モータ
２砥石切込み制御機構部
３砥石回転用高周波モータ
３１冷却油流入口
３２冷却油排出口
３３ロータ
３４ステータ
３５ａ，３５ｂ砥石軸回転用ベアリング
４砥石
５１冷却油供給用配管
５２冷却油排出用配管
５３冷却油供給口
５４冷却油戻し口
５５回転シール部
Ｗワーク

Claims

主軸の下端に取り付けられた工具を、前記主軸と共にワークに対して三次元空間の直交する３軸方向に移動させつつ、前記工具を工具軸の周りに回転させたうえで、前記工具軸を前記主軸に対して偏心させることによる前記工具の切込み動作を伴って、前記ワークを前記工具により研削するジグ研削盤であって、
前記工具を前記工具軸の周りに回転させる駆動手段として、液冷方式の高周波モータを採用したことを特徴とするジグ研削盤。
上部の固定体側に設けられた貫通孔としての冷却油供給口及び冷却油戻し口と、
前記冷却油供給口と前記高周波モータとを連通し、前記高周波モータに冷却油を供給するための冷却油供給用配管と、
前記冷却油戻し口と前記高周波モータとを連通し、冷却に供された後の冷却油を前記高周波モータから排出するための冷却油排出用配管と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のジグ研削盤。
前記冷却油供給用配管及び前記冷却油排出用配管は、それぞれ一端が、前記主軸の前記固定体側に対する摺動面たる回転シール部において、それぞれ前記冷却油供給口及び前記冷却油戻し口と接続され、更に、前記主軸内に挿通され、下方へ延設され、それらの他端は、それぞれ、前記高周波モータの冷却油流入口及び冷却油排出口に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のジグ研削盤。