JPH04164561A - 曲面研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、曲面に対して所定の作業をする曲面作業装置
に係り、特に、曲面を研削する曲面研削装置に関する。

［従来の技術］ 従来の曲面研削装置としては、例えば、特開昭６０−４
４２６５号公報や実公昭５６−７６４６号公報に記載さ
れているものがある。

前者のものは、ＮＣ工作機械を利用するもので、第１８
図に示すように、ＮＣ工作機械の主軸１０１の回転を歯
車１０３，１０４，１０５゜１０６を介してプーリ１０
７に伝達し、このプーリ１０７の回転で研削ベルト１０
９を回転させ、ＮＧ副制御よって送りを与えて、三次元
曲面を研削するというものである。

また、後者のものは、第１９図に示すように、門形台車
１１１上に走行装置１１３を載せ、この走行袋Ｗ１１３
をねじ軸１１２の回転によって横行させ、走行袋［１１
３に上下動可能に設けられている研削機１１５を門形台
車１１１に設けられている倣いモデル１１４で上下に倣
い移行させ、曲面を研削するというものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、例えば、第１７図に示すような水車のラ
ンナベーン３４などを研削する場合、ランナベーン３４
自体が大きいものなので、前者のものでは、大型のＮＣ
工作機械が必要であり、また、後者のものでは大型の倣
いモデルが必要で、いずれも非常に高価なものなので、
研削コストが嵩むという問題点がある。特に、大型のラ
ンナベーンを研削するためにＮＣ工作機械を用いる場合
、そのＮＣ工作機械の大きさは非常に大きなものとなり
、現実性もかける。

さらに、前者のものではＮＣ工作機械の動作をプログラ
ミングするため、後者のものでは倣いモデルを製作する
ために多大な工数を必要とするという問題点がある。

本発明の目的は、ＮＣ工作機械や倣いモデルを用いるこ
と無く、曲面を研削することができ、研削コストが嵩ま
ず、製作工数を削減することができる曲面研削装置およ
び曲面作業装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するための曲面研削装置は、曲面に接触
する１以上の接触子と、該接触子を、揺動自在に支持す
ると共に、１方向には変位自在に支持する接触子支持機
構と、前記接触子を前記１方向と異なる１以上の方向に
移動させる接触子移動機構と、前記接触子の変位に対し
て追従可能に設けられている研削機とを備えていること
を特徴とするものである。

ここで、この曲面研削装置には、前記接触子と前記曲面
との接触力が一定になるよう、該接触力を調整する接触
力調節機構を設けることが好ましい。さらに、前記研削
機の研削工具を前記曲面に対して一定の力で押さえ付け
る押さえ付け機構を設けることが好ましい。

前記接触子の数量は、１個、２個、３個以上でもよく、
２個の場合は、前記研削機の研削工具を２個の接触子の
ほぼ中央に配し、３個以上の場合は、研削工具を多数の
接触子により形成される多角形内に配することが好まし
い。

また、前記目的を達成するための他の曲面研削装置は、 研削機を、１方向には変位自在に支持すると共に、該１
方向と異なる方向に移動させる支持機構と、 前記研削機の研削工具を前記曲面に対して一定の力で押
さえ付ける押さえ付け機構とを備えていることを特徴と
するものである。

また、前記目的を達成するための曲面作業装置は、 前記曲面研削装置の研削機の換わりに、前記曲面に対し
て目的の作業、例えば、寸法測定や溶接などを行う作業
機を設けることにより構成することができる。

［作用］ 例えば、３次元曲面を研削する場合、接触子は、互いに
異なる方向を向いている３方向のうち、２方向へ接触子
移動機構により、移動させられ、残りの１方向へは、こ
の方向の変位量に応して自在に変位する。したがって、
接触子は、常に、曲面形状に沿って移動する。ここで、
接触力調節機構を備えていれば、接触子が移動しても接
触子と曲面との接触力がほぼ一定に保たれるので、接触
力が大きくなることはなく、接触子移動機構の駐動力を
小さく抑えることができる。

研削機は、このように動く接触子の変位に対して、追従
可能に設けられているので、曲面形状に倣って、曲面を
研削して行く。なお、押さえ付け機構を備えていれば、
研削機の研削工具は曲面に対してほぼ一定の力で押さえ
付けられ、曲面をほぼ一定の割合で研削することができ
る。

［実施例コ 以下、第１図〜第１７図に基づき、本発明の各種実施例
について説明する。

３次元曲面研削装置の第１の実施例について第１図〜第
１４図に基づき説明する。

本実施例の３次元曲面研削装置は、第１７図に示すよう
に、３次元曲面を成す水車のランナベーン３４を研削す
るものである。

３次元曲面研削装置は、第１図および第２図にに示すよ
うに、ランナベーン３４の研削面に接触する２個の接触
ローラ４４ａ、４４ｂと、接触ローラ４４ａ、４４ｂを
揺動自在に支持すると共に上下方向に変位自在に支持す
る接触ローラ支持機構６と、この接触ローラ支持機構６
を水平方向に移動させる接触ローラ移動機構８と、接触
ローラ４４ａ、４４ｂの変位に対して追従可能に設けら
れている研削機５０ａとを有して構成されている。

第１図中、１は門型台車であり、その脚の下端にはロー
ラ３，３．・・・が設けられている。門型台車１は、モ
ータ２により、レール４上を水平方向に移動する。門型
台車１上には、第３図に示すように、門型台車１の移動
方向に垂直でかつ水平な方向に伸びているガイドレール
１２．１２およびラック１７とが固設されている。

ガイドレール１２．１２上には、ガイドレール１２．１
２に係合するスライダー１０．１０を介してベースプレ
ート９が載置されている。ベースプレート９上にはモー
タ５がモータホルダ７を介して固定されている。このモ
ータ５回転軸の端部は、カップリング１３、軸１４、お
よびラック１７に係合するピニオン１５が設けられてい
る。

接触ローラ支持機構６は、ベースプレート９上に設けら
れている。接触ローラ支持機構６は、第１図および第２
図に示すように、上下方向に伸びているガイドレール１
９．１９が固定されている上下動フレーム１８と、ガイ
ドレール１９．１９に係合するスライダー２２，２２．
・・・が固定されているスタンド２０と、上下動フレー
ム１８を上下動させるシリンダ２４と、上下動フレーム
１８の下端に設けられ接触ローラ４４ａ、４４ｂおよび
研削機６０ａを揺動可能に支持する研削ヘッド２８と、
接触ローラ４４ａ、４４ｂが研削面に一定の力で押さえ
付けられるよう、上下動フレーム１８、シリンダ２４、
研削ヘッド２８等の自重よって接触ローラ４４ａ、４４
ｂに加わる下方向の力に対抗するバランサ２９．２９と
を有して構成されている。

スタンド２０は、第３図に示すように、ベースプレート
９にスクリューボルト２１．２１で固定されている。ま
た、シリンダ２４は、スタンド２０にスクリューボルト
２５．２５で固定されており、シリンダロッド２６の先
端は、フローティングシミインド２７により、上下動フ
レーム１８の下端部と連結されている。

ベースプレート９には、第４図に示すように、バランサ
ホルダ３０がスクリューボルト８０゜８０で固定されて
いる。バランサホルダ３０にはビン３１が固設されてお
り、そこにバランサ２９が釣下げら九でいる。バランサ
２９から伸びているロープ３２の先端は、第１図に示す
ように、アイボルト３３により、上下動フレーム１８と
連結されている。

研削ヘッド２８は、第５図および第６図に示すように、
ヘッドフレーム４０と、ヘッドフレーム４０を揺動可能
に上下動フレーム１８に連結する揺動継手４１と、ヘッ
ドフレーム４０の一端にスクリューボルト４３ａ、４３
ｂで固定されている接触ローラ取付脚４２ａ、４２ｂと
を有して構成されている。接触ローラ取付脚４２ａ、４
２ｂの下端には、接触ローラ４４ａ、４４ｂを備えてい
るキャスタがスクリューボルト４５ａ、４５ｂにより固
定されている。

ヘッドフレーム４０の下面には、研削機５０ａが設けら
れている。研削機５０ａは、研削工具である砥石５４と
、砥石５４を回転可能に支持する砥石ホルダ５７と、砥
石ホルダ５７を傾動可能に支持するホルダサポート６１
と、砥石回転モータ７５と、ホルダサポート６１および
砥石回転モータ７５が固設されているプレート５０と、
プレート５０を揺動可能に支持するプレート取付脚４６
と、砥石５４を研削面に一定の力で押し付けるシリンダ
４８とを有して構成されている。

プレート取付脚４６は、ヘッドフレーム４０にスクリュ
ーボルト４７．４７で固定されている。

プレート取付脚４６の下端には、揺動継手５３ａ。

５３ｂが設けられている。この揺動継手５３ａ。

５３ｂは、プレート５０と連結されており、その回転軸
は、研削ヘッド２８を揺動させる揺動継手４１の回転軸
に対して直角方向を向いている。

プレート取付脚４６には、さらに、シリンダ４８がスク
リューボルト４９．４９によって固定されており、その
シリンダロッドは、プレート５０に設けられているブラ
ケット５２に連結されている。

ホルダサポート６１は、第７図に示すように。

軸受６４ａ、６４ｂおよび軸６６が内蔵されているホル
ダサポートボディー６５と、軸６６と砥石ホルダ５７と
を連結する連結プレート５９と、ホルダサポートボディ
ー６５を支えるサポート６３と、このサポート６３を研
削機５０ａのプレート５０に取付けるブラケット７０と
を有して構成されている。

ホルダサポートボディー６５は、スクリューボルト６２
によりサポート６３に固定されている。

サポート６３は、スクリューボルト７１．７１によりブ
ラケット７０に固定されている。

連結プレート５９は、砥石ホルダ５７にスクリューボル
ト６０により固定され、さらに、サポート６３とボルト
７３ａ、７３ｂにより連結されている。サポート６３の
ボルト貫通孔６３ａ。

６３ｂは、第８図および第９図に示すように、ボルト７
３ａ、７３ｂが傾くようにボルト径よりもかなり大きな
径で形成されている。ボルト頭とサポート６３との闇お
よびサポート６３と連結プレート５９との間には、弾性
材であるゴム７４゜７４がボルト７３ａ、７３ｂに貫通
して設けられている。

砥石ホルダ５７は、第５図および第６図に示すように、
ホルダフレーム５１と、ホルダフレーム５１に回転可能
に支持されている軸５５およびプーリ５６とを有して構
成されている。軸５５には砥石５４が２個の接触ローラ
４４ａ、４４ｂ中間に位置するようナツト５８によって
固定されている。砥石５４は、プーリ５６は、砥石回転
モータ７５の回転軸に設けられているプーリ７７とベル
ト７８によって連結されている。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、第１０図に示すように、研削対象であるランナベ
ーン３４を載置治具３５上に置く。

ランナベーン３４上に研削ヘッド２８を載せるために、
接触ローラ支持機構６のシリンダ２４を駆動し、上下動
フレーム１８および研削ヘッド２８を所定の高さまで上
昇させる。

そして、接触ローラ移動機構８のモータ２，５を駆動し
て、上下動フレーム１８および研削ヘッド２８をランナ
ベーン３４上まで水平移動させる。

研削ヘッド２８がランナベーン３４上に至ると、シリン
ダ２４をフリー状態にして、つまり、接触ローラ支持機
構６の上下動フレーム１８および研削ヘッド２８を上下
動自在な状態にして、接触ローラ４４ａ、４４ｂをラン
ナベーン３４に当接させる。

モータ５を駆動して、上下動フレーム１８および研削ヘ
ッド２８を第１０図中のＢ方向に移動させると共に、砥
石回転モータ７５を駆動して研削を開始する。

接触ローラ４４ａ、４４ｂは、上下動してランナベーン
３４上を倣いながら移動して行く。この際、バランサー
２９が研削ヘッド２８および上下動フレーム１８を一定
の力で上方に引き上げるように作用して、接触ローラ４
４ａ、４４ｂの上下動は、スムーズに行われる。したが
って、接触ローラ４４ａ、４４ｂとランナベーン３４と
の接触力は、はぼ一定になり、モータ５の８力も安定す
る。

ここで、第１１図に示すように、門型台車１の移動方向
、つまり、同図中、Ｄ方向に傾いている箇所に、接触ロ
ーラ４４ａ、４４ｂが至った場合には、研削ヘッド２８
は、揺動継手４１を中心としてランナベーン３４の傾斜
に合わせてＵ−Ｕ　’方向に揺動し、２個の接触ローラ
４４ａ、４４ｂは、共にランナベーン３４に接触する。

一方、砥石５４は、第１０図に示すように、研削ヘッド
２８がＢ方向に移動している場合、その進行方向からす
ると２個の接触ローラ４４ａ。

４４ｂのやや後方に位置しているので、ランナベーン３
４がＢ方向に傾いているときには、接触ローラ４４ａ、
４４ｂが接触している位置と砥石５４が接触する位置と
には高低差が生じる。この高低差に対しては、研削ヘッ
ド２８の揺動継手５３ａ、５３ｂを中心として、プレー
ト５０．ホルダサポート６１および砥石ホルダ５７をシ
リンダ４８により揺動させて対応している。

また、砥石５４は接触ローラ４４ａ、４４ｂの中央に位
置しているので、第１２図におけるＤ方向の砥石５４の
傾きは、基本的に２個の接触ローラ４４ａ、４４ｂの平
均的な傾きとなるが、曲面によっては２個の接触ローラ
４４ａ、４４ｂ間で傾きが急に変わる場合もあり、その
際には同図に示すように、砥石５４が片当りしてしまう
ことが考えられる。ところで、砥石５４は、第９図に示
すように、ホルダサポート６１によりＡ−Ａ　′方向に
軸６６を中心として傾動可能に支持され、がっ、ホルダ
サポート６１のゴム７４，７４がこの傾動に対して対抗
する方向に砥石５４を付勢するので、第１３図および第
１４図に示すように、片当すすることなく曲面に対して
均一に接触することができる。

したがって、砥石５４は、接触ローラ４４ａ。

４４ｂの動きに追従して動き１片当りすることなく常に
一定の割合でランナベーン３５を正確に倣い研削するこ
とができる。

次に、３次元曲面研削装置の第２の実施例について第１
５図および第１６図に基づき説明する。

本実施例は、第１の実施例における研削ヘッド２８の構
成を変えて、研削機５０ａの他に３個の接触ローラ４４
ａ、４４ｂを支持するようにしたもので、その他の構成
は第１の実施例と基本的に何ら変わりない。

本実施例の研削ヘッド８２は、第１５図および第１６図
に示すように、ヘッドフレーム８３と、ヘッドフレーム
８３を揺動可能に支持する第１の揺動継手４１と、この
揺動継手４１の回転軸と直角方向を向く回転軸を有し上
下動フレーム１８と第１の揺動継手４１とを連結する第
２の揺動継手８１と、ヘッドフレーム８３の端に固定さ
れている接触ローラ取付脚４２ａ、４２ｂ、４２ｃとを
有して構成されている。

接触ローラ取付脚４２ａ、４２ｂ、４２ｃの下端には、
接触ローラ４４ａ、４４ｂ、４４ｃが設けられている。

また、ヘッドフレーム８３の下面には、第１の実施例と
同一の研削機５０ａが設けられている。なお、研削機５
０ａの砥石５４は、３個の接触ローラ４４ａ、４４ｂ、
４４ｃのうち、２個の接触ローラ４４ａ、４４ｂに対し
ては、これらの中間で、かつ研削ヘッド８２の進行方向
（Ｂ方向）からするとやや後方に位置しており、残りの
接触ローラ４４ｃに対しては、前方に位置している。こ
れら３個の接触ローラ４４ａ。

４４ｂ、４４ｃは、２個の接触ローラ４４ａ。

４４ｂを底辺とする二等辺三角形を形成している。

このように構成すると、ランナベーン３４がＢ方向に傾
いているとき、研削ヘッド２８と共に研削機５０ａも傾
くので、研削機５０ａのシリンダ４８のストローク変動
量が小さくなって、シリンダ４８がプレート５０を押し
付ける力がほぼ一定になり、曲面の傾きが変わっても砥
石５４をより一定にランナベーン３４に押し付けること
ができる。

以上、３次元曲面研削装置の各種実施例について説明し
たが１本発明は、３次元曲面に限定されるものではなく
、２次元曲面にも適用できることは言うまでもない。

また、これらの実施例では、研削工具として砥石を使用
しているが、研削ベルトによっても同様の目的は達せら
れる。研削ベルトを用いると、曲面形状が変っても柔軟
な対応できるため、比較的曲率の小さい曲面を有するも
のなどに対しても適用させることができる。さらに、ワ
ークの段取りにおいては、正確な芯出しが不要であり、
作業効率の向上を図ることができる。

以上の実施例では、全て接触ローラを備えているが、こ
の接触ローラが無くても研削機自体が上下動し、かつ、
砥石を研削対象にシリンダ等を用いて一定の力で押し付
けるようにしても曲面研削することができる。

また、これらの実施例では、本発明を曲面に対する研削
装置として説明したが１本発明は研削装置に限定される
ものではなく、研削機の換わりに寸法測定機や溶接機な
どを設けて、曲面に対する作業内容を研削から寸法測定
や溶接などに換えれば、曲面寸法測定装置や曲面溶接装
置として適用することもできる。

［発明の効果］ 本発明によれば、曲面に沿って移動する接触子を設ける
と共に、この接触子の変位に追従可能に研削機を設けた
ので、ＮＣ工作機械や倣いモデルを用いること無く、曲
面を研削することができ、研削コストが嵩まず、製作工
数を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１４図は第１の実施例を示しており、第１図
は３次元曲面研削装置の全体側面図、第２図は第１図に
おける■−■線断面図、第３図は第１図における■−■
線要部断面図、第４図はバランサの側面図、第５図は研
削ヘッドおよび研削機の全体側面図、第６図は研削ヘッ
ドおよび研削機の全体正面図、第７図は研削機の要部断
面図、第８＠および第９図は第７図における■−■線断
面図、第１０図は３次元曲面研削装置を側面から見た際
の動作説明図、第１１図は３次元曲面研削装置を正面か
ら見た際の動作説明図、第１２図および第１３図は砥石
の傾き追従性を示す説明図、第１４図は研削ヘッドおよ
び研削機を正面から見た際の動作説明図、第１５図およ
び第１６図は第２の実施例を示しており、第１５図は研
削ヘッドおよび研削機の全体正面図、第１６図は研削ヘ
ッドおよび研削機の全体側面図、第１７図は研削対象で
あるランナベーンの全体斜視図、第１８図は従来の曲面
研削装置の断面図、第１９図は他の従来の曲面研削装置
の正面図である。 １・・門型台車、２，５・・モータ、６・・接触ローラ
支持機構、８・・・接触ローラ移動機構、１８・・・上
下動フレーム、２８．８２・・・研削ヘッド、２９・・
・バランサ、４１，８１・・・揺動継手、４４ａ。 ４４ｂ、４４ｃ・・・接触ローラ、４８・・・シリンダ
、５０ａ・・・研削機、５４・・・砥石、７５・・・砥
石回転モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、曲面を研削する曲面研削装置において、前記曲面に
   接触する１以上の接触子と、 前記接触子を前記曲面に沿って移動させる接触子移動機
   構と、 前記接触子の変位に追従可能に設けられている研削機と
   を備えていることを特徴とする曲面研削装置。 ２、曲面を研削する曲面研削装置において、前記曲面に
   接触する１以上の接触子と、 前記接触子を、互いに異なる方向を向いている少なくと
   も２方向のうち、１方向には変位自在に支持すると共に
   、他の方向に移動させる接触子支持機構と、 前記接触子の変位に追従可能に設けられている研削機と
   を備えていることを特徴とする曲面研削装置。 ３、３次元曲面を研削する曲面研削装置において、前記
   ３次元曲面に接触する１以上の接触子と、前記接触子を
   、揺動自在に支持すると共に、１方向には変位自在に支
   持する接触子支持機構と、 前記接触子を前記１方向とそれぞれ異なる２方向に移動
   させる接触子移動機構と、 前記接触子の変位に対して追従可能に設けられている研
   削機とを備えていることを特徴とする曲面研削装置。 ４、前記１方向は鉛直方向であることを特徴とする請求
   項２または３記載の曲面研削装置。 ５、前記接触子と前記曲面との接触力がほぼ一定になる
   よう、該接触力を調整する接触力調節機構を備えている
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の曲面
   研削装置。６、前記研削機の研削工具を前記曲面に対し
   てほぼ一定の力で押さえ付ける押さえ付け機構を備えて
   いることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記
   載の曲面研削装置。 ７、前記接触子を２個備え、前記研削機の研削工具が２
   個の接触子のほぼ中央に配されていることを特徴とする
   請求項１、２、３、４、５または６記載の曲面研削装置
   。 ８、前記接触子を３個備え、前記研削機の研削工具が３
   個の接触子によって形成される三角形内に配されている
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または
   ７記載の曲面研削装置。 ９、曲面を研削する曲面研削装置において、研削機を、
   １方向には変位自在に支持すると共に、該１方向と異な
   る方向に移動させる支持機構と、 前記研削機の研削工具を前記曲面に対して一定の力で押
   さえ付ける押さえ付け機構とを備えていることを特徴と
   する曲面研削装置。 １０、３次元曲面に対して所定の作業を行う曲面作業装
   置において、 前記３次元曲面に接触する１以上の接触子と、前記接触
   子を、互いに直角な方向に向いている３方向のうち、１
   方向には変位自在に支持すると共に、他の２方向に移動
   させる接触子支持機構と、 前記接触子の変位に追従可能に設けられ、前記所定の作
   業を行う作業機とを備えていることを特徴とする曲面作
   業装置。