JPH11347896A - 芯無研削盤 - Google Patents
芯無研削盤Info
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- JPH11347896A JPH11347896A JP15696498A JP15696498A JPH11347896A JP H11347896 A JPH11347896 A JP H11347896A JP 15696498 A JP15696498 A JP 15696498A JP 15696498 A JP15696498 A JP 15696498A JP H11347896 A JPH11347896 A JP H11347896A
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- shoe
- work
- tip
- grinding
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- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リアシューとフロントシューとでバッキング
プレートに吸着されつつ回転される環状ワークを支持
し、砥石により環状ワークの外周面を研削加工する芯無
研削盤において、研削時に、砥石とワークとの接点に対
して反対側のワーク上の点とワークがリアシューに接す
る点とのなすリアシュー角を一定に保つ。 【解決手段】 リアシュー角とワークがフロントシュー
に接する点が垂直下方向に対してなすフロントシュー角
と、ワークの直径変化量あるいは砥石の切込量の少なく
とも1つと、に基づいて前記フロントシューの垂直方向
位置を調節するフロントシュー位置調整装置を設ける。
プレートに吸着されつつ回転される環状ワークを支持
し、砥石により環状ワークの外周面を研削加工する芯無
研削盤において、研削時に、砥石とワークとの接点に対
して反対側のワーク上の点とワークがリアシューに接す
る点とのなすリアシュー角を一定に保つ。 【解決手段】 リアシュー角とワークがフロントシュー
に接する点が垂直下方向に対してなすフロントシュー角
と、ワークの直径変化量あるいは砥石の切込量の少なく
とも1つと、に基づいて前記フロントシューの垂直方向
位置を調節するフロントシュー位置調整装置を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はシュー支持タイプ芯
無し研削盤に関するものである。
無し研削盤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図1は従来の芯無研削盤の一般的な構成
を模式的に示した図である。図1において環状のワーク
(被加工物)103はその背面が、図示しないドライビ
ングプレート(バッキングプレート)のマグネットの引
力(マグネットチャック)によりあるいはロールやプレ
ートによる押しつけ力により押しつけられ、該背面とド
ライビングプレートとの間の摩擦力により、回転駆動さ
れる。即ち、ワークはフロントシュー101およびリア
シュー102に支持された状態で、回転中心Oを中心と
して時計回りに回転される。同時に砥石104がワーク
との接点Aにおける接線運動方向がワークと同一となる
ように反時計回りに回転され、研削点Aにおいて砥石1
04を切り込ませて、シュー101、102にワーク1
03が押しつけられるようにダウンカットする。
を模式的に示した図である。図1において環状のワーク
(被加工物)103はその背面が、図示しないドライビ
ングプレート(バッキングプレート)のマグネットの引
力(マグネットチャック)によりあるいはロールやプレ
ートによる押しつけ力により押しつけられ、該背面とド
ライビングプレートとの間の摩擦力により、回転駆動さ
れる。即ち、ワークはフロントシュー101およびリア
シュー102に支持された状態で、回転中心Oを中心と
して時計回りに回転される。同時に砥石104がワーク
との接点Aにおける接線運動方向がワークと同一となる
ように反時計回りに回転され、研削点Aにおいて砥石1
04を切り込ませて、シュー101、102にワーク1
03が押しつけられるようにダウンカットする。
【0003】図1に図示されているシュー101、10
2はシューチップ110がシューピン111まわりに回
動可能なムーバブルシューである。芯無研削盤による研
削が進むとワークの寸法は変化するが、ムーバブルシュ
ーはそのピン111まわりの首振りによりワークの径変
化に追従した支持を行う。そのほかに、このような首振
りを行わない固定シューも用いる場合もある。
2はシューチップ110がシューピン111まわりに回
動可能なムーバブルシューである。芯無研削盤による研
削が進むとワークの寸法は変化するが、ムーバブルシュ
ーはそのピン111まわりの首振りによりワークの径変
化に追従した支持を行う。そのほかに、このような首振
りを行わない固定シューも用いる場合もある。
【0004】フロントシューおよびリアシューを用いた
芯無研削盤においてフロントシュー101は図1に示さ
れるように鉛直方向から、ある角度βだけ傾いた位置に
おいてワークを支持するように配置する。これはワーク
を鉛直下方で支持すると、ワークの外面の微小な凹凸に
よりワークが上下動し、それに応じて研削点も上下して
しまうからである。ワークの回転を安定させるために、
通常フロントシュー101は砥石と干渉しない範囲内で
できるだけ砥石に近づけた位置に配置する。
芯無研削盤においてフロントシュー101は図1に示さ
れるように鉛直方向から、ある角度βだけ傾いた位置に
おいてワークを支持するように配置する。これはワーク
を鉛直下方で支持すると、ワークの外面の微小な凹凸に
よりワークが上下動し、それに応じて研削点も上下して
しまうからである。ワークの回転を安定させるために、
通常フロントシュー101は砥石と干渉しない範囲内で
できるだけ砥石に近づけた位置に配置する。
【0005】他方、リアシュー102はワークと砥石の
接点Aの反対側から角度α(リアシュー角と称する)だ
け下方の位置においてワークと接するように配置する。
このリアシュー角αの値は研削によってもたらされるワ
ークの真円度に大きく影響することがよく知られてい
る。即ちリアシュー角αが、 α=360°/(2n+1) −nは整数− ・・・・・・(式1) である時、研削されたワークの外周の多角形状のウェー
ビネス(波うち)が形成されてしまい、ワークの真円度
が損なわれる。リアシューがこの配置にあるとき、ワー
ク外周上の凸部が研削点に位置するときに、常にリアシ
ューがワーク凹部にはまりこんで該ワーク凸部を砥石か
ら逃がすという状態が繰り返され、ワークが回転しても
該凸部が研削されず、ウェービネスが残存してしまう。
接点Aの反対側から角度α(リアシュー角と称する)だ
け下方の位置においてワークと接するように配置する。
このリアシュー角αの値は研削によってもたらされるワ
ークの真円度に大きく影響することがよく知られてい
る。即ちリアシュー角αが、 α=360°/(2n+1) −nは整数− ・・・・・・(式1) である時、研削されたワークの外周の多角形状のウェー
ビネス(波うち)が形成されてしまい、ワークの真円度
が損なわれる。リアシューがこの配置にあるとき、ワー
ク外周上の凸部が研削点に位置するときに、常にリアシ
ューがワーク凹部にはまりこんで該ワーク凸部を砥石か
ら逃がすという状態が繰り返され、ワークが回転しても
該凸部が研削されず、ウェービネスが残存してしまう。
【0006】このことはリアシュー角が0度のときを考
えると理解しやすい。即ち、たとえば粗形成されたワー
クのシュー接触面に微小凹部が存在し、リアシューがワ
ーク凹部にはまりこんでいるとき、それと180°対向
する研削点においてワークは砥石から逃げる状態になる
ので、その部分に周囲より突出した凸部が形成される。
ワークが180°回転してリアシューがワーク凸部と接
する位置となるとき、反対側の凹部が研削点にあるわけ
であるが、リアシューが対向する凸部を押しつけている
ために凹部は他の場所より深く研削されることになり、
凹部状態が保存され、あるいは拡大してしまう。以下こ
の繰り返しとなり、この対向する凹部凸部の組み合わせ
は研削が進んでも解消されない。上記式1のリアシュー
角に設定した場合にも同様の事態が起こり、奇数多角形
状のウェービネスが残存することになる。それに対し
て、リアシュー角αを α=360°/(2n) −nは整数− ・・・・・・(式2) となるように設定すると、リアシュー部が凹のとき研削
点も凹、リアシュー部が凸のとき研削点も凸となり凸形
状が研削されて徐々に多角形状が解消され、真円に近づ
いていくことがよく知られている(ここではこの機能を
多角修正能と呼ぶ)。よってシュー支持型の芯無研削盤
では通常リアシュー角αは式2を満たすように設定され
る。
えると理解しやすい。即ち、たとえば粗形成されたワー
クのシュー接触面に微小凹部が存在し、リアシューがワ
ーク凹部にはまりこんでいるとき、それと180°対向
する研削点においてワークは砥石から逃げる状態になる
ので、その部分に周囲より突出した凸部が形成される。
ワークが180°回転してリアシューがワーク凸部と接
する位置となるとき、反対側の凹部が研削点にあるわけ
であるが、リアシューが対向する凸部を押しつけている
ために凹部は他の場所より深く研削されることになり、
凹部状態が保存され、あるいは拡大してしまう。以下こ
の繰り返しとなり、この対向する凹部凸部の組み合わせ
は研削が進んでも解消されない。上記式1のリアシュー
角に設定した場合にも同様の事態が起こり、奇数多角形
状のウェービネスが残存することになる。それに対し
て、リアシュー角αを α=360°/(2n) −nは整数− ・・・・・・(式2) となるように設定すると、リアシュー部が凹のとき研削
点も凹、リアシュー部が凸のとき研削点も凸となり凸形
状が研削されて徐々に多角形状が解消され、真円に近づ
いていくことがよく知られている(ここではこの機能を
多角修正能と呼ぶ)。よってシュー支持型の芯無研削盤
では通常リアシュー角αは式2を満たすように設定され
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上に説明したようにシ
ュー支持型の芯無研削盤ではリアシュー角αを式2を満
たすような角度(一般に10°〜15°)に設定する。
更にシューチップの先端Rはいかなる多角も残らないよ
うにR形状にする。シューとして固定シューを用いた場
合、ワークの研削が進みワーク外径が小さくなるにつれ
て、シューに支持された円形のワークの中心位置はフロ
ントシューとリアシューを結ぶ線分の垂直2等分線上を
移動する(図1で言えば左下方向に移動して行く)。従
ってシューチップをR形状としても、その接点は変化し
てしまうという問題があった。
ュー支持型の芯無研削盤ではリアシュー角αを式2を満
たすような角度(一般に10°〜15°)に設定する。
更にシューチップの先端Rはいかなる多角も残らないよ
うにR形状にする。シューとして固定シューを用いた場
合、ワークの研削が進みワーク外径が小さくなるにつれ
て、シューに支持された円形のワークの中心位置はフロ
ントシューとリアシューを結ぶ線分の垂直2等分線上を
移動する(図1で言えば左下方向に移動して行く)。従
ってシューチップをR形状としても、その接点は変化し
てしまうという問題があった。
【0008】他方ムーバブルシューを用いた場合、ワー
ク径の変化に伴って首振りを行うので、常にワーク外径
になじむ角度に振れるが、シューの先端部がワークの仕
上がり直径に合わせて作られているので、加工始めの直
径の大きいときは曲面の両端での2点当たりとなり、多
角修正能が保証されないため真円度修正能力は限られ
る。また1つのシューチップで対応できるワーク径は1
対1なので、ワークの外径寸法が変わる度にシューチッ
プを取り替えなければならないので、多くのサイズのシ
ューチップを揃えなければならず、また小ロットの加工
の際にはその都度シューチップを交換しなければなら
ず、セット替えの時間がかかるいう問題があった。
ク径の変化に伴って首振りを行うので、常にワーク外径
になじむ角度に振れるが、シューの先端部がワークの仕
上がり直径に合わせて作られているので、加工始めの直
径の大きいときは曲面の両端での2点当たりとなり、多
角修正能が保証されないため真円度修正能力は限られ
る。また1つのシューチップで対応できるワーク径は1
対1なので、ワークの外径寸法が変わる度にシューチッ
プを取り替えなければならないので、多くのサイズのシ
ューチップを揃えなければならず、また小ロットの加工
の際にはその都度シューチップを交換しなければなら
ず、セット替えの時間がかかるいう問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は芯無研削盤にお
ける上記問題点を解決することを目的とするものであ
る。
ける上記問題点を解決することを目的とするものであ
る。
【0010】本発明の芯無研削盤は、バッキングプレー
トに吸着されつつ回転される環状ワークをリアシューと
フロントシューで支持し、砥石により環状ワークの外周
面を研削する芯無研削盤において、フロントシューの位
置を調節可能とし、ワークの直径変化に応じてフロント
シューの位置を調節することにより、リアシュー角αを
一定に保つことを特徴とする。このフロントシューの直
径変化に応じた位置調節は、具体的には、ワークの直径
変化あるいは砥石の切り込み量の変化をモニターし、そ
れに応じて制御することができる。
トに吸着されつつ回転される環状ワークをリアシューと
フロントシューで支持し、砥石により環状ワークの外周
面を研削する芯無研削盤において、フロントシューの位
置を調節可能とし、ワークの直径変化に応じてフロント
シューの位置を調節することにより、リアシュー角αを
一定に保つことを特徴とする。このフロントシューの直
径変化に応じた位置調節は、具体的には、ワークの直径
変化あるいは砥石の切り込み量の変化をモニターし、そ
れに応じて制御することができる。
【0011】フロントシューの位置調節によりリアシュ
ー角αを常に一定とできるので、理想的なワークの多角
修正能を実現でき、これによりウェービネスがなく真円
度の高い高精度の仕上がりワークを得ることができる。
ー角αを常に一定とできるので、理想的なワークの多角
修正能を実現でき、これによりウェービネスがなく真円
度の高い高精度の仕上がりワークを得ることができる。
【0012】発明の一つの好適な態様においては、フロ
ントシューをそのワーク接触面を平面とした接線シュー
とし、該フロントシューを垂直方向に上下して位置調節
することでリアシュー角αを一定に保つ。
ントシューをそのワーク接触面を平面とした接線シュー
とし、該フロントシューを垂直方向に上下して位置調節
することでリアシュー角αを一定に保つ。
【0013】本発明の別の態様では、芯無研削盤のリア
シューにおいて、環状ワーク周方向に3個乃至それ以上
の、バネ機構により互いに弾性的に接続されたシューチ
ップを並べて配し、シューチップの数が奇数の場合には
中央の1つ、偶数の場合には中央の2つのチップをワー
ク中心とシューチップ列の中心とを結ぶ中心線方向に進
退させるリアシュー位置調節装置を設ける。中央のシュ
ーチップの進退は好ましくはモータによって行う。
シューにおいて、環状ワーク周方向に3個乃至それ以上
の、バネ機構により互いに弾性的に接続されたシューチ
ップを並べて配し、シューチップの数が奇数の場合には
中央の1つ、偶数の場合には中央の2つのチップをワー
ク中心とシューチップ列の中心とを結ぶ中心線方向に進
退させるリアシュー位置調節装置を設ける。中央のシュ
ーチップの進退は好ましくはモータによって行う。
【0014】このリアシュー位置調節機構により、広い
範囲のワーク径に対してリアシュー角α一定の状態で多
点(3点以上)当たりで支持ができ、バネ機構による弾
性と相まってガタがなく、剛性も高い安定した支持が可
能となり、高精度(真円度、ウェービネスに関して)の
ワーク研削が実現できる。加工開始から仕上げ完了まで
刻々変化する径寸法に合致したR寸法に調整するため、
最良の真円が得られる。調整はフロントシューの制御と
同様にワークの直径変化あるいは砥石の切り込み量の変
化をモニターすることにより行うことができる。中央シ
ューチップの位置調節により、ワークのRに応じてシュ
ーチップ側のR(即ち、複数シューチップとワークの複
数の接点により形成されるR)を調節できることになる
ので、異なる径のワークを加工する場合にもシューチッ
プを交換する必要がなく、単にリアシュー位置調節機構
の調整により対応できるの。従って、従来シューチップ
交換に要していた手間が大幅に低減され、セット切り換
え時間が短縮される。また多点当たりとなることによ
り、支持が分散するため、シューチップの磨耗も減少す
る。
範囲のワーク径に対してリアシュー角α一定の状態で多
点(3点以上)当たりで支持ができ、バネ機構による弾
性と相まってガタがなく、剛性も高い安定した支持が可
能となり、高精度(真円度、ウェービネスに関して)の
ワーク研削が実現できる。加工開始から仕上げ完了まで
刻々変化する径寸法に合致したR寸法に調整するため、
最良の真円が得られる。調整はフロントシューの制御と
同様にワークの直径変化あるいは砥石の切り込み量の変
化をモニターすることにより行うことができる。中央シ
ューチップの位置調節により、ワークのRに応じてシュ
ーチップ側のR(即ち、複数シューチップとワークの複
数の接点により形成されるR)を調節できることになる
ので、異なる径のワークを加工する場合にもシューチッ
プを交換する必要がなく、単にリアシュー位置調節機構
の調整により対応できるの。従って、従来シューチップ
交換に要していた手間が大幅に低減され、セット切り換
え時間が短縮される。また多点当たりとなることによ
り、支持が分散するため、シューチップの磨耗も減少す
る。
【0015】発明のまた別の態様では、リアシューおよ
び/またはフロントシューの各シューチップをそれぞれ
シューに着脱可能とし、先端部を特徴的形状とすること
により、一つのシューチップで、所望のワーク加工形
状、特にころがり軸受の軸受溝の様々な加工形状に適合
できるようにする。即ち、シューチップ先端部形状をR
形状面、平坦形状面の2種の面がシューチップを研削盤
に装着した状態でワーク軸方向に隣接して並ぶように構
成する。これにより例えばころがり軸受の内輪溝の加工
に際して、玉軸受用のR溝研削の際にはシューチップの
R形状面で支持し、円錐ころ軸受用のテーパ溝研削の際
には同じくR形状面で支持し、円筒ころ軸受用の平坦溝
研削の際には平坦形状面で支持するというように、所望
の研削面形状に応じてワークとの接触面を変えて、一つ
のシューチップで、異なる研削面形状に対応することが
できる。従って、異なる加工形状に切り換える際もシュ
ーチップを交換する必要がなく、セット時間が短縮でき
る。またシューチップの種類も少なくできるので、コス
トも削減できる。
び/またはフロントシューの各シューチップをそれぞれ
シューに着脱可能とし、先端部を特徴的形状とすること
により、一つのシューチップで、所望のワーク加工形
状、特にころがり軸受の軸受溝の様々な加工形状に適合
できるようにする。即ち、シューチップ先端部形状をR
形状面、平坦形状面の2種の面がシューチップを研削盤
に装着した状態でワーク軸方向に隣接して並ぶように構
成する。これにより例えばころがり軸受の内輪溝の加工
に際して、玉軸受用のR溝研削の際にはシューチップの
R形状面で支持し、円錐ころ軸受用のテーパ溝研削の際
には同じくR形状面で支持し、円筒ころ軸受用の平坦溝
研削の際には平坦形状面で支持するというように、所望
の研削面形状に応じてワークとの接触面を変えて、一つ
のシューチップで、異なる研削面形状に対応することが
できる。従って、異なる加工形状に切り換える際もシュ
ーチップを交換する必要がなく、セット時間が短縮でき
る。またシューチップの種類も少なくできるので、コス
トも削減できる。
【0016】支持面の切り換えは研削時のワークとシュ
ーチップとのワーク軸方向の相対位置を変えることによ
り行えばよい。具体的にはワークを吸着したバッキング
プレートをワーク軸方向に位置調節(進退)可能とする
ことが機構上簡単にできるので現実的であるが、シュー
自体のワーク軸方向位置を調節する機構とすることも可
能である。
ーチップとのワーク軸方向の相対位置を変えることによ
り行えばよい。具体的にはワークを吸着したバッキング
プレートをワーク軸方向に位置調節(進退)可能とする
ことが機構上簡単にできるので現実的であるが、シュー
自体のワーク軸方向位置を調節する機構とすることも可
能である。
【0017】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図2は本発明の芯無研削盤における
ワーク、シューおよび砥石の関係を示す図である。図2
においてワーク1は図示しないバッキングプレートによ
り背面からマグネット等によりチャックされ、リアシュ
ー2およびフロントシュー3に支持された状態で時計回
りに回転される。同時に砥石4は図2で反時計回りに回
転され、ワークとの接点Bにおいてワークを研削する。
図においてワーク1の外周面は研削初期の状態(外径D
0 とする)を実線1bで表し、研削が進んで外径が小さ
くなった状態(外径D)を1点鎖線1cで表す。同様に
砥石の初期位置を実線4bで表し、長さxだけ研削が進
んだ位置を一点鎖線4cで表す。後に詳述するように、
本装置はいずれの状態においてもリアシュー角αが一定
に保たれるような制御を行う。(図示の例ではα=15
°としているが、無論これに限定されるものではな
い。)
の形態を説明する。図2は本発明の芯無研削盤における
ワーク、シューおよび砥石の関係を示す図である。図2
においてワーク1は図示しないバッキングプレートによ
り背面からマグネット等によりチャックされ、リアシュ
ー2およびフロントシュー3に支持された状態で時計回
りに回転される。同時に砥石4は図2で反時計回りに回
転され、ワークとの接点Bにおいてワークを研削する。
図においてワーク1の外周面は研削初期の状態(外径D
0 とする)を実線1bで表し、研削が進んで外径が小さ
くなった状態(外径D)を1点鎖線1cで表す。同様に
砥石の初期位置を実線4bで表し、長さxだけ研削が進
んだ位置を一点鎖線4cで表す。後に詳述するように、
本装置はいずれの状態においてもリアシュー角αが一定
に保たれるような制御を行う。(図示の例ではα=15
°としているが、無論これに限定されるものではな
い。)
【0018】リアシュー2およびフロントシュー3は台
座4にそれぞれ止めネジ2h、3hにより位置を粗調整
して固定される。図2に示した実施形態ではフロントシ
ュー3のシューチップ3aはワーク外周に接する接線シ
ューを用いている。シューチップ3aはフロントシュー
3の上部の側面図である図3に示すように、ネジ3jに
よりフロントシュー本体3iに交換可能に取り付けられ
る。フロントシュー本体3iはその鋼材にワイヤーカッ
トや放電加工により形成した切欠き3kにより構成され
るバネ機構を一体的に有する。これによりシューチップ
3aは適度な弾性をもって支持される。
座4にそれぞれ止めネジ2h、3hにより位置を粗調整
して固定される。図2に示した実施形態ではフロントシ
ュー3のシューチップ3aはワーク外周に接する接線シ
ューを用いている。シューチップ3aはフロントシュー
3の上部の側面図である図3に示すように、ネジ3jに
よりフロントシュー本体3iに交換可能に取り付けられ
る。フロントシュー本体3iはその鋼材にワイヤーカッ
トや放電加工により形成した切欠き3kにより構成され
るバネ機構を一体的に有する。これによりシューチップ
3aは適度な弾性をもって支持される。
【0019】フロントシュー3は主に雄ねじ3b,サー
ボモータ3cスプラインスリーブ3fからなる位置調節
機構を有する。サーボモータ3cのシャフトはスプライ
ンスリーブ3fを介して雄ねじ3bに接続されている。
スプラインスリーブ3fはモータのシャフトと雄ねじと
を、回転方向には力を伝え軸方向にはスライドするよう
に連結する。サーボモータが回転すると、回転はスプラ
インスリーブ3fにより雄ねじに伝達され、雄ねじはフ
ロントシュー本体3iに形成された雌ねじとの協同によ
り図2の上下方向に移動する。これに伴ってシューチッ
プ3aが上下方向に進退する。より詳しくは、シューチ
ップ3aの上方向への移動は雄ねじ3bの回転繰り出し
によりシュー本体3iの面3mを上方に押し上げること
により行い、下方への移動は雄ねじの下降に伴って、前
述のバネ機構の弾性力によりシューチップを固定したシ
ュー本体上部が元の位置に復帰することにより実現す
る。なお該位置調節機構はつまみ3gにより手動操作す
ることも可能である。
ボモータ3cスプラインスリーブ3fからなる位置調節
機構を有する。サーボモータ3cのシャフトはスプライ
ンスリーブ3fを介して雄ねじ3bに接続されている。
スプラインスリーブ3fはモータのシャフトと雄ねじと
を、回転方向には力を伝え軸方向にはスライドするよう
に連結する。サーボモータが回転すると、回転はスプラ
インスリーブ3fにより雄ねじに伝達され、雄ねじはフ
ロントシュー本体3iに形成された雌ねじとの協同によ
り図2の上下方向に移動する。これに伴ってシューチッ
プ3aが上下方向に進退する。より詳しくは、シューチ
ップ3aの上方向への移動は雄ねじ3bの回転繰り出し
によりシュー本体3iの面3mを上方に押し上げること
により行い、下方への移動は雄ねじの下降に伴って、前
述のバネ機構の弾性力によりシューチップを固定したシ
ュー本体上部が元の位置に復帰することにより実現す
る。なお該位置調節機構はつまみ3gにより手動操作す
ることも可能である。
【0020】サーボモータ3cの背面には周知のエンコ
ーダ3dが取り付けられており、該エンコーダによりモ
ータの回転数を、即ちシューチップの進退量をモニター
する。
ーダ3dが取り付けられており、該エンコーダによりモ
ータの回転数を、即ちシューチップの進退量をモニター
する。
【0021】図2において、研削初期状態において、フ
ロントシューチップ3aは符号1bで示すワーク1の外
周上の点d(フロントシュー角β)においてワークを支
持している。リアシュー角αを一定に保つために、ワー
クの研削が進みワーク径が減少するのに伴って、位置調
節機構によりフロントシューチップ3aを徐々に上に押
し上げていく。研削が進み、ワーク外径が一点鎖線1c
で示す状態になったとき、フロントシューチップは図で
3a′として一点鎖線で示す位置となり、点d′におい
てワークを支持する。その間フロントシューの垂直方向
位置を調節してリアシュー角αを一定に保つための条件
を以下において示す。
ロントシューチップ3aは符号1bで示すワーク1の外
周上の点d(フロントシュー角β)においてワークを支
持している。リアシュー角αを一定に保つために、ワー
クの研削が進みワーク径が減少するのに伴って、位置調
節機構によりフロントシューチップ3aを徐々に上に押
し上げていく。研削が進み、ワーク外径が一点鎖線1c
で示す状態になったとき、フロントシューチップは図で
3a′として一点鎖線で示す位置となり、点d′におい
てワークを支持する。その間フロントシューの垂直方向
位置を調節してリアシュー角αを一定に保つための条件
を以下において示す。
【0022】図5はワーク外径変化に対応したフロント
シューの移動量を求めるための図である。図において研
削初期状態の直径D0 におけるワーク外周と研削が進み
直径D(D0 >D)となったときのワーク外周をそれぞ
れ大小の円で示す。
シューの移動量を求めるための図である。図において研
削初期状態の直径D0 におけるワーク外周と研削が進み
直径D(D0 >D)となったときのワーク外周をそれぞ
れ大小の円で示す。
【0023】ここで満たすべき条件は点bにおいてワー
ク外周がリアシュー角αを保ってリアシュー2(厳密に
は中央のリアシューチップ2a2 の中点)と接している
こと、およびワーク外周がフロントシュー角βを保って
フロントシューのシューチップの接触面と接しているこ
とである。ここではリアシューのシューチップ位置は固
定としている。直線S0 およびSはそれぞれワーク半径
がD0 およびDのときのフロントシューのワーク接触面
の位置を表す(フロントシュー角は共にβ)。
ク外周がリアシュー角αを保ってリアシュー2(厳密に
は中央のリアシューチップ2a2 の中点)と接している
こと、およびワーク外周がフロントシュー角βを保って
フロントシューのシューチップの接触面と接しているこ
とである。ここではリアシューのシューチップ位置は固
定としている。直線S0 およびSはそれぞれワーク半径
がD0 およびDのときのフロントシューのワーク接触面
の位置を表す(フロントシュー角は共にβ)。
【0024】図より
【数1】 の諸式が得られる。またここで、D0 −D=ΔDとおい
て、
て、
【数2】 または
【数3】 であることがわかる。ここで、各符号の表すものは以下
の通りである。 α :リアシュー角 β :フロントシュー角 D0 :初期状態のワーク外径 D :加工途中のワーク外径 x :砥石の切込量 y :フロントシューの垂直方向の移動量
の通りである。 α :リアシュー角 β :フロントシュー角 D0 :初期状態のワーク外径 D :加工途中のワーク外径 x :砥石の切込量 y :フロントシューの垂直方向の移動量
【0025】式3は砥石の送り量(切込量)xとフロン
トシューの移動量yとの関係を表している。従って、砥
石の送り量即ち砥石の移動量をモニターすれば、それに
基づいて必要な接触条件を満たすフロントシューの移動
量を決定できる。
トシューの移動量yとの関係を表している。従って、砥
石の送り量即ち砥石の移動量をモニターすれば、それに
基づいて必要な接触条件を満たすフロントシューの移動
量を決定できる。
【0026】また式4はワークの径変化量ΔDとフロン
トシューの移動量yとの関係を表している。従って、ワ
ークの径変化あるいは径そのものをモニターすれば、そ
れに基づいてフロントシューをどのように進退させるべ
きかが決定できる。
トシューの移動量yとの関係を表している。従って、ワ
ークの径変化あるいは径そのものをモニターすれば、そ
れに基づいてフロントシューをどのように進退させるべ
きかが決定できる。
【0027】なお、式3およびにおいて角度αおよびβ
は定数であるので、xとyの関係およびΔDとyの関係
はリニアとなる。
は定数であるので、xとyの関係およびΔDとyの関係
はリニアとなる。
【0028】フロントシューの位置制御を行う制御系に
ついては、リアシューの制御と共に後述する。
ついては、リアシューの制御と共に後述する。
【0029】ここで図2に戻ってリアシュー2について
説明する。リアシュー2は先に説明したフロントシュー
3と類似した構造であるが、図2の実施形態においては
ネジ2jにより交換可能に取り付けられた3つのシュー
チップ2a1 、2a2 、2a3 を有している。それぞれ
のシューチップは接線シューであり、それぞれ点a、
b、cにおいてワーク外周に接する。リアシュー本体2
iはその鋼材にワイヤーカットや放電加工により形成し
た切欠き2kにより構成するバネ機構を一体的に有す
る。これによりシューチップ3aは適度な弾性をもって
支持される。このバネ機構により3つのシューチップ2
a1 、2a2 、2a3 は弾性的に連結される。なお、図
で点A1 〜A3 はそれぞれ向かい合う切欠きの中点を表
す。
説明する。リアシュー2は先に説明したフロントシュー
3と類似した構造であるが、図2の実施形態においては
ネジ2jにより交換可能に取り付けられた3つのシュー
チップ2a1 、2a2 、2a3 を有している。それぞれ
のシューチップは接線シューであり、それぞれ点a、
b、cにおいてワーク外周に接する。リアシュー本体2
iはその鋼材にワイヤーカットや放電加工により形成し
た切欠き2kにより構成するバネ機構を一体的に有す
る。これによりシューチップ3aは適度な弾性をもって
支持される。このバネ機構により3つのシューチップ2
a1 、2a2 、2a3 は弾性的に連結される。なお、図
で点A1 〜A3 はそれぞれ向かい合う切欠きの中点を表
す。
【0030】リアシュー2は主に雄ねじ2b、サーボモ
ータ2c、スプラインスリーブ2f、手動つまみ2gか
らなるリアシュー位置調節機構を有する。サーボモータ
2cのシャフトはスプラインスリーブ2fを介して雄ね
じ2bに接続されている。スプラインスリーブ2fはモ
ータのシャフトと雄ねじを回転方向には力を伝え軸方向
にはスライドするように連結する。サーボモータ2cが
回転すると、回転はスプラインスリーブ2fにより雄ね
じに伝達され、雄ねじはシュー本体2iに形成された雌
ねじとの協同により図2の上下方向に進退する。サーボ
モータ2cにはエンコーダ2dが取り付けてあり、これ
を用いてモータ2cの回転、即ち雄ねじ2bの進退量を
モニターできる。
ータ2c、スプラインスリーブ2f、手動つまみ2gか
らなるリアシュー位置調節機構を有する。サーボモータ
2cのシャフトはスプラインスリーブ2fを介して雄ね
じ2bに接続されている。スプラインスリーブ2fはモ
ータのシャフトと雄ねじを回転方向には力を伝え軸方向
にはスライドするように連結する。サーボモータ2cが
回転すると、回転はスプラインスリーブ2fにより雄ね
じに伝達され、雄ねじはシュー本体2iに形成された雌
ねじとの協同により図2の上下方向に進退する。サーボ
モータ2cにはエンコーダ2dが取り付けてあり、これ
を用いてモータ2cの回転、即ち雄ねじ2bの進退量を
モニターできる。
【0031】雄ねじ2bが上方(シューチップが取り付
けられている側)に進出すると、雄ねじ2bはリアシュ
ー本体2iの中央のシューチップ2a2 が取り付けられ
ている基部の裏面2mを押す。これにより両側のシュー
チップ2a1 および2a2 はそれらの内側に隣接する切
欠き2kにおいて外側に開き、それにより3つのシュー
チップのワーク接触面どうしがなす角が変化する。ネジ
を下側に移動させると、それに応じて切欠き部のバネ作
用により、シューチップのワーク接触面がなす角は元の
状態に復帰する方向に変化する。即ち雄ねじ2bを進退
させると、雄ねじ2bの位置に応じて3つのシューチッ
プのワーク接触面のなす角が変化するわけである。
けられている側)に進出すると、雄ねじ2bはリアシュ
ー本体2iの中央のシューチップ2a2 が取り付けられ
ている基部の裏面2mを押す。これにより両側のシュー
チップ2a1 および2a2 はそれらの内側に隣接する切
欠き2kにおいて外側に開き、それにより3つのシュー
チップのワーク接触面どうしがなす角が変化する。ネジ
を下側に移動させると、それに応じて切欠き部のバネ作
用により、シューチップのワーク接触面がなす角は元の
状態に復帰する方向に変化する。即ち雄ねじ2bを進退
させると、雄ねじ2bの位置に応じて3つのシューチッ
プのワーク接触面のなす角が変化するわけである。
【0032】本実施例の装置では、上述のようにリアシ
ュー位置調節機構によりシューチップのワーク接触面ど
うしのなす角を変化させ、研削時のワーク直径の変化に
追随して、3つのシューチップとワーク外周との間に常
に3点当たりが実現されるように制御する。
ュー位置調節機構によりシューチップのワーク接触面ど
うしのなす角を変化させ、研削時のワーク直径の変化に
追随して、3つのシューチップとワーク外周との間に常
に3点当たりが実現されるように制御する。
【0033】また一つのワークの研削中のワーク径変化
に追従するのみならず、径の異なるワークロットの加工
に切り換える際にも、リアシュー位置調節機構を用いる
ことにより、幅広い範囲の径(R)を有するのワークに
対して、シューチップを交換することなく、シューチッ
プの3点当たりを実現することができる。
に追従するのみならず、径の異なるワークロットの加工
に切り換える際にも、リアシュー位置調節機構を用いる
ことにより、幅広い範囲の径(R)を有するのワークに
対して、シューチップを交換することなく、シューチッ
プの3点当たりを実現することができる。
【0034】以下において図6を参照して、異なる径の
ワークに対してリアシューチップの3点当たりを実現す
るためにはどのように中央のシューチップを進退すれば
よいかについて説明する。
ワークに対してリアシューチップの3点当たりを実現す
るためにはどのように中央のシューチップを進退すれば
よいかについて説明する。
【0035】図6は図2に示した3つのリアシューチッ
プのうち、上側のシューチップ2a1 と中央のシューチ
ップ2a2 (の上半分)を、半径R1 のワーク円弧と接
している状態(実線で示す)、および半径R2 のワーク
円弧に接している状態(一点鎖線で示す)において示し
ている。R1 はこの実施態様のリアシューで3点当たり
を実現できる最小のワーク半径であり、このR1 のワー
クに対してリアシューはバネ機構に必要最小量の変形を
与えた状態で3点当たりとなるが、この状態を基準位置
とする。この状態が実線で示されている。この状態での
上2つのシューチップ2a1 および2a2 とワークとの
接点がそれそれP0 (c1 ,0)およびP1 (c2 ,2
a)として示されている。
プのうち、上側のシューチップ2a1 と中央のシューチ
ップ2a2 (の上半分)を、半径R1 のワーク円弧と接
している状態(実線で示す)、および半径R2 のワーク
円弧に接している状態(一点鎖線で示す)において示し
ている。R1 はこの実施態様のリアシューで3点当たり
を実現できる最小のワーク半径であり、このR1 のワー
クに対してリアシューはバネ機構に必要最小量の変形を
与えた状態で3点当たりとなるが、この状態を基準位置
とする。この状態が実線で示されている。この状態での
上2つのシューチップ2a1 および2a2 とワークとの
接点がそれそれP0 (c1 ,0)およびP1 (c2 ,2
a)として示されている。
【0036】R2 はR1 よりも大きいワークの半径であ
る。この半径R2 のワークに対して3点当たりを実現す
るために、リアシュー位置調節機構により中央のシュー
チップ2a2 を一点鎖線で示される位置まで繰り出す。
このときの中央のシューチップ2a2 の繰り出し量をΔ
xとする。このとき上側シューチップ2a1 は図のよう
に角度Δθ回転して外側に開く。この状態で、半径R2
のワークに対してシューチップ2a1 および2a2 はそ
れぞれP0′(c1 +Δx,0)およびP2′(x2′,
y2′)において接する。なお点P1′(x1 ,y1′)
は点P1 がΔθ回転した位置である。
る。この半径R2 のワークに対して3点当たりを実現す
るために、リアシュー位置調節機構により中央のシュー
チップ2a2 を一点鎖線で示される位置まで繰り出す。
このときの中央のシューチップ2a2 の繰り出し量をΔ
xとする。このとき上側シューチップ2a1 は図のよう
に角度Δθ回転して外側に開く。この状態で、半径R2
のワークに対してシューチップ2a1 および2a2 はそ
れぞれP0′(c1 +Δx,0)およびP2′(x2′,
y2′)において接する。なお点P1′(x1 ,y1′)
は点P1 がΔθ回転した位置である。
【0037】図6に示された寸法はそれぞれ以下のもの
を表す。 a:切欠き間の隔たりの2分の1。 ra:切欠きの中点A1 (0,3a)と点P1 とのシュ
ーチップ進退方向に垂直な方向の距離(上記距離aの係
数r倍として表現:図ではr=1で表示した)。 C1 :切欠きの中点A2 と中央のシューチップ2a2 の
半径R1 のワーク接触面との距離。 C2 :切欠きの中点A1 を通り中央シューチップの進退
方向に垂直な平面Lと接点P1 との距離。 φ1 :シューチップ2a1 が半径R1 のワークに接する
ときの接線角。 φ2 :シューチップ2a1 が半径R2 のワークに接する
ときの接線角。
を表す。 a:切欠き間の隔たりの2分の1。 ra:切欠きの中点A1 (0,3a)と点P1 とのシュ
ーチップ進退方向に垂直な方向の距離(上記距離aの係
数r倍として表現:図ではr=1で表示した)。 C1 :切欠きの中点A2 と中央のシューチップ2a2 の
半径R1 のワーク接触面との距離。 C2 :切欠きの中点A1 を通り中央シューチップの進退
方向に垂直な平面Lと接点P1 との距離。 φ1 :シューチップ2a1 が半径R1 のワークに接する
ときの接線角。 φ2 :シューチップ2a1 が半径R2 のワークに接する
ときの接線角。
【0038】図6に示されたように直交座標系X−Yを
とると、点P0 およびP1 の座標はそれぞれP0 (C
1 ,0)およびP1(c2 ,2a)となる。これが半径
R1 の同一円弧上にあるための条件は C2 =C1 +2a2 /R1 ・・・・・・(式5) である。同様に半径R2 のときの接点P0′(C1 +Δ
x,0)およびP2′(x2′,y2′)が半径R2 の円
弧上にあるための条件は
とると、点P0 およびP1 の座標はそれぞれP0 (C
1 ,0)およびP1(c2 ,2a)となる。これが半径
R1 の同一円弧上にあるための条件は C2 =C1 +2a2 /R1 ・・・・・・(式5) である。同様に半径R2 のときの接点P0′(C1 +Δ
x,0)およびP2′(x2′,y2′)が半径R2 の円
弧上にあるための条件は
【数4】 となる。
【0039】この2式から変数R2 とΔxの関係を求め
れば、
れば、
【数5】 となり、これをΔxについて解けば、
【数6】 となる。但し、
【数7】 および
【数8】 とする。
【0040】この式7からわかるように、最小半径R1
のワークに接する自然状態から半径R2 のワークに接す
るように中央のシューチップを繰り出す際の繰り出し量
Δxは図6のパラメータa,c1 ,R1 およびR2 によ
り計算できる。
のワークに接する自然状態から半径R2 のワークに接す
るように中央のシューチップを繰り出す際の繰り出し量
Δxは図6のパラメータa,c1 ,R1 およびR2 によ
り計算できる。
【0041】このうちaおよびc1 はバネ機構の設計時
に設定する。一例としては2a≒C1 とする。aは中央
のシューチップの幅の2分の1であり、この幅に対しリ
アシューの全幅W≒6aを目安に選択すれば既知の数値
となる。aとc1 とR1 を定数とみなせば、式7は Δx=f(R2 ) となる。即ち繰り出し量ΔxはR2 のみの関数となる。
に設定する。一例としては2a≒C1 とする。aは中央
のシューチップの幅の2分の1であり、この幅に対しリ
アシューの全幅W≒6aを目安に選択すれば既知の数値
となる。aとc1 とR1 を定数とみなせば、式7は Δx=f(R2 ) となる。即ち繰り出し量ΔxはR2 のみの関数となる。
【0042】最小半径R1 は一例としてはR1 =10
0、R2の最大値はR2 =200とし、100〜200
の範囲の異なる半径のワークに対してシューチップを交
換することなくリアシュー位置調節機構のみで対応する
ことができる。最小径R1 のときに上中下の3つのシュ
ーチップでそれぞれワークに接する3点当たりを実現し
ておけばR1 <R2 の任意の半径R2 のワークに対して
既知の値R1 とその都度のR2 の値を式7に代入してΔ
xを求めサーボモータへの指令値とすれば、任意の半径
のワークに対してバネ機構での3点あたりが保証され
る。
0、R2の最大値はR2 =200とし、100〜200
の範囲の異なる半径のワークに対してシューチップを交
換することなくリアシュー位置調節機構のみで対応する
ことができる。最小径R1 のときに上中下の3つのシュ
ーチップでそれぞれワークに接する3点当たりを実現し
ておけばR1 <R2 の任意の半径R2 のワークに対して
既知の値R1 とその都度のR2 の値を式7に代入してΔ
xを求めサーボモータへの指令値とすれば、任意の半径
のワークに対してバネ機構での3点あたりが保証され
る。
【0043】式7を用い、R2 の値に対するΔxの値を
計算した。その一部を次の表1に例として示す。ここで
はR1 =100mm,a=10mm,C1 =12mmと
し、R2 =200mmまで段階的に変化させたときのΔ
xを求めた。
計算した。その一部を次の表1に例として示す。ここで
はR1 =100mm,a=10mm,C1 =12mmと
し、R2 =200mmまで段階的に変化させたときのΔ
xを求めた。
【表1】
【0044】更に、上記の計算結果に基づいて描いたワ
ーク径R2 と中央シューチップの繰り出し量Δxとの関
係を図10に示す。この線図に従ってワーク径に適合し
たΔx設定できる。実際にはΔxの値は装置の制御系に
よりコンピュータ計算される。つまりこの例は、本発明
のリアシューを用いれば、一つのシューでΔxを0〜
1.754mmまで変化させることにより、外半径10
0mm〜200mmの範囲のワークに対して、シューチ
ップを交換することなく対応することができることを示
している。
ーク径R2 と中央シューチップの繰り出し量Δxとの関
係を図10に示す。この線図に従ってワーク径に適合し
たΔx設定できる。実際にはΔxの値は装置の制御系に
よりコンピュータ計算される。つまりこの例は、本発明
のリアシューを用いれば、一つのシューでΔxを0〜
1.754mmまで変化させることにより、外半径10
0mm〜200mmの範囲のワークに対して、シューチ
ップを交換することなく対応することができることを示
している。
【0045】また式7を利用して研削途中でのワーク径
の変化(減少)に追随して常に3点当たりの状態で研削
を行うようにすることも可能である。即ち研削中に絶え
ずワーク半径Rをモニターし、モニターされたワーク径
の値を式7のR2に代入することにより繰り出し量Δx
を求め、他方エンコーダ2dを用いてサーボモータ2c
による中央シューチップの繰り出し量をモニターし、該
繰り出し量が求めた繰り出し量Δxとなるようにサーボ
モータを制御すればよい。この場合もちろんワーク径は
次第に減少するので、中央シューチップの繰り出し量は
減少するように、即ちワークから離れる方向に徐々に退
いて行くように制御される。
の変化(減少)に追随して常に3点当たりの状態で研削
を行うようにすることも可能である。即ち研削中に絶え
ずワーク半径Rをモニターし、モニターされたワーク径
の値を式7のR2に代入することにより繰り出し量Δx
を求め、他方エンコーダ2dを用いてサーボモータ2c
による中央シューチップの繰り出し量をモニターし、該
繰り出し量が求めた繰り出し量Δxとなるようにサーボ
モータを制御すればよい。この場合もちろんワーク径は
次第に減少するので、中央シューチップの繰り出し量は
減少するように、即ちワークから離れる方向に徐々に退
いて行くように制御される。
【0046】研削中のワーク半径寸法に対してシューチ
ップの3点当たりを維持する方法について述べる。R寸
法が大きく変わるセット替え字については式7に示すΔ
xで調整するが、実際に行われる研削中の半径寸法の変
化は0.2〜0.4mm程度と小さいので線形と考え
る。そこで前出の式6−3を用い線形の近似式を求め
る。ΔxがR2 の関数であるから、式6−3をR2 で微
分しR2 の変化に対するΔxの変化量を求めれば、
ップの3点当たりを維持する方法について述べる。R寸
法が大きく変わるセット替え字については式7に示すΔ
xで調整するが、実際に行われる研削中の半径寸法の変
化は0.2〜0.4mm程度と小さいので線形と考え
る。そこで前出の式6−3を用い線形の近似式を求め
る。ΔxがR2 の関数であるから、式6−3をR2 で微
分しR2 の変化に対するΔxの変化量を求めれば、
【数9】 この式を整理し、dR2 =dD2 (即ちD2 =2R2 )
とおけば
とおけば
【数10】 式8により、ワーク径寸D2 (D2 =2R2 )の変化量
dD2 に比例した補正量dΔxを与えることにより、ワ
ーク半径に合致した3点接触が研削中に維持できる。
dD2 に比例した補正量dΔxを与えることにより、ワ
ーク半径に合致した3点接触が研削中に維持できる。
【0047】次に式8に基づき、先の表1で用いた諸元
によりR1 =100mm,a=10mm,C1 =12m
mとし、R2 =100mm(Δx=0)のワークとし、
R2=100mmのときの(即ち図10のグラフの原点
での)R2 に対するΔxの変化率(勾配)を求めると、
によりR1 =100mm,a=10mm,C1 =12m
mとし、R2 =100mm(Δx=0)のワークとし、
R2=100mmのときの(即ち図10のグラフの原点
での)R2 に対するΔxの変化率(勾配)を求めると、
【数11】 となる。図10にこの勾配、即ち
【数12】 の直線を原点から記入した。この図よりこの直線がほぼ
接線になっていることが認められる。従って、ワーク径
200mm(R2 =100mm)で例えば取代(研削
量)0.4mmとすると、中央シューチップの移動量は
接線になっていることが認められる。従って、ワーク径
200mm(R2 =100mm)で例えば取代(研削
量)0.4mmとすると、中央シューチップの移動量は
【数13】 となる。
【0048】次に上記リアシューチップの位置制御、お
よび先に述べたフロントシューチップの位置制御を行う
制御系の例を図8に示す。該制御系は主に演算を行うC
PU100、モータの制御を行うモータコントローラ1
10、フロントシューチップ駆動用モータ3cおよびそ
のエンコーダ3d、リアシューチップ駆動用モータ2c
およびそのエンコーダ等からなる。
よび先に述べたフロントシューチップの位置制御を行う
制御系の例を図8に示す。該制御系は主に演算を行うC
PU100、モータの制御を行うモータコントローラ1
10、フロントシューチップ駆動用モータ3cおよびそ
のエンコーダ3d、リアシューチップ駆動用モータ2c
およびそのエンコーダ等からなる。
【0049】まずリアシューチップの位置制御について
説明する。CPU100に最小ワーク半径R1 、ワーク
半径R2 および図6に示したバネ機構の構成に関する値
aおよびC1 が入力される。CPU100はこれらのデ
ータにもとづいて、式7を用いて、動かすべきリアシュ
ー移動量Δxを与えるモータ駆動量に応じたエンコーダ
カウント数を示すΔx位置指令値を計算して比較器10
2に入力する。比較器からの出力に応じてモータ2cの
駆動が開始される。サーボモー2cに付設されたエンコ
ーダ2dは、モータ2cの実際の回転角に応じたパルス
を発生する。該パルスは比較器102に入力される。比
較器102において、位置指令値として与えられたカウ
ント数からエンコーダ3dから入力されたパルスカウン
ト数を減算していくことによって両カウント数を比較
し、値がゼロになった時点、即ち指令値と実際のモータ
の回転量とが一致した時点でモータを停止し、位置指令
をクリアする。
説明する。CPU100に最小ワーク半径R1 、ワーク
半径R2 および図6に示したバネ機構の構成に関する値
aおよびC1 が入力される。CPU100はこれらのデ
ータにもとづいて、式7を用いて、動かすべきリアシュ
ー移動量Δxを与えるモータ駆動量に応じたエンコーダ
カウント数を示すΔx位置指令値を計算して比較器10
2に入力する。比較器からの出力に応じてモータ2cの
駆動が開始される。サーボモー2cに付設されたエンコ
ーダ2dは、モータ2cの実際の回転角に応じたパルス
を発生する。該パルスは比較器102に入力される。比
較器102において、位置指令値として与えられたカウ
ント数からエンコーダ3dから入力されたパルスカウン
ト数を減算していくことによって両カウント数を比較
し、値がゼロになった時点、即ち指令値と実際のモータ
の回転量とが一致した時点でモータを停止し、位置指令
をクリアする。
【0050】またモータコントローラ110はそれぞれ
のシューチップの現在位置をモニターする現在位置カウ
ンタを備え、エンコーダからのパルス信号に基づいてフ
ロントシューチップおよびリアシューチップそれぞれの
現在位置を認識する。
のシューチップの現在位置をモニターする現在位置カウ
ンタを備え、エンコーダからのパルス信号に基づいてフ
ロントシューチップおよびリアシューチップそれぞれの
現在位置を認識する。
【0051】この点でセット完了となる。次に研削サイ
クルが始まるとワークの外径寸法のデータ、または砥石
の送り位置から外径寸法を計算し求め、式8により、研
削と同時に直径の減少量(dD2 )に対応した位置制御
(dΔx量の)が行われる。
クルが始まるとワークの外径寸法のデータ、または砥石
の送り位置から外径寸法を計算し求め、式8により、研
削と同時に直径の減少量(dD2 )に対応した位置制御
(dΔx量の)が行われる。
【0052】次にフロントシューチップの位置制御につ
いて説明する。まず、不図示の検出器等により発生した
信号に基づいて得たワークの直径あるいは径変化に対応
する情報ΔD、または砥石の切り込み量(水平方向移動
量)に対応する情報xをCPU100に入力する。他方
CPUには設定されたリアシュー角αおよびフロントシ
ュー角βに関する情報も入力されている。CPU100
はこれらのデータにもとづいて、式3または式4を用い
て、動かすべきフロントシュー移動量yを与えるモータ
駆動量に応じたエンコーダカウント数を示すy位置指令
値を計算して比較器103に入力する。比較器からの出
力に応じてモータ3cの駆動が開始される。サーボモー
タ3cに付設されたエンコーダ3dは、モータ3cの実
際の回転角に応じたパルスを発生する。該パルスは比較
器103に入力される。比較器103において、位置指
令値として与えられたカウント数からエンコーダ3dか
ら入力されたパルスカウント数を減算していくことによ
って両カウント数を比較し、値がゼロになった時点、即
ち指令値と実際のモータの回転量とが一致した時点でモ
ータを停止し、位置指令をクリアする。
いて説明する。まず、不図示の検出器等により発生した
信号に基づいて得たワークの直径あるいは径変化に対応
する情報ΔD、または砥石の切り込み量(水平方向移動
量)に対応する情報xをCPU100に入力する。他方
CPUには設定されたリアシュー角αおよびフロントシ
ュー角βに関する情報も入力されている。CPU100
はこれらのデータにもとづいて、式3または式4を用い
て、動かすべきフロントシュー移動量yを与えるモータ
駆動量に応じたエンコーダカウント数を示すy位置指令
値を計算して比較器103に入力する。比較器からの出
力に応じてモータ3cの駆動が開始される。サーボモー
タ3cに付設されたエンコーダ3dは、モータ3cの実
際の回転角に応じたパルスを発生する。該パルスは比較
器103に入力される。比較器103において、位置指
令値として与えられたカウント数からエンコーダ3dか
ら入力されたパルスカウント数を減算していくことによ
って両カウント数を比較し、値がゼロになった時点、即
ち指令値と実際のモータの回転量とが一致した時点でモ
ータを停止し、位置指令をクリアする。
【0053】研削開始と同時に、ワーク外径寸法または
砥石送り量のデータから式3または式4のいずれかに基
づいて、CPU100によりフロントシューの調整量y
値を求め、研削を行いながらリアシューの調整(dΔx
量の調整)と同時に2軸制御がモータコントローラ11
0により行われる。しかしこのdR2 の変化に伴うリア
シューのdΔxの調整時に、リアシュー角αの方向にワ
ークが動くのでフロントシューの移動量yを補正しなけ
ればならない。
砥石送り量のデータから式3または式4のいずれかに基
づいて、CPU100によりフロントシューの調整量y
値を求め、研削を行いながらリアシューの調整(dΔx
量の調整)と同時に2軸制御がモータコントローラ11
0により行われる。しかしこのdR2 の変化に伴うリア
シューのdΔxの調整時に、リアシュー角αの方向にワ
ークが動くのでフロントシューの移動量yを補正しなけ
ればならない。
【0054】このときのΔxに対する補正量Δyを、図
7に記入した関係より求めると
7に記入した関係より求めると
【数14】 が得られる。なお、ここではワーク径Dは一定とみなし
た。
た。
【0055】なお上に説明した図2のリアシュー2は奇
数個即ち3つのシューチップを有しているが、本発明の
シューチップの数はこれに限定されず、4つ以上のシュ
ーチップを用いることも可能である。図4に別の構成の
リアシュー20を示す。このリアシュー20は4つのリ
アシューチップ2a1 〜2a2 を有している点を除いて
は図2のリアシューチップと同様である。図2に示され
ているリアシューチップ2の要素と同様の要素には同様
の参照符号を付けて説明を省略する。図4のリアシュー
20のように偶数個のシューチップを有する場合には、
中央の2つのシューチップを同時に駆動して多点当たり
を実現する。それに対応してリアシュー20には図のよ
うに中央の2つのシューチップ2a1 および2a2 を駆
動するために図2のリアシューチップのものと同様のシ
ューチップ位置調節機構が2つ設けられている。通常2
つのシューチップは同じ進退量で同時駆動され、ワーク
とa、b、c、dの4点で接するよう制御される。
数個即ち3つのシューチップを有しているが、本発明の
シューチップの数はこれに限定されず、4つ以上のシュ
ーチップを用いることも可能である。図4に別の構成の
リアシュー20を示す。このリアシュー20は4つのリ
アシューチップ2a1 〜2a2 を有している点を除いて
は図2のリアシューチップと同様である。図2に示され
ているリアシューチップ2の要素と同様の要素には同様
の参照符号を付けて説明を省略する。図4のリアシュー
20のように偶数個のシューチップを有する場合には、
中央の2つのシューチップを同時に駆動して多点当たり
を実現する。それに対応してリアシュー20には図のよ
うに中央の2つのシューチップ2a1 および2a2 を駆
動するために図2のリアシューチップのものと同様のシ
ューチップ位置調節機構が2つ設けられている。通常2
つのシューチップは同じ進退量で同時駆動され、ワーク
とa、b、c、dの4点で接するよう制御される。
【0056】続いて芯無研削盤において、特にころがり
軸受の内輪溝の加工時に効果的な頂面形状を有する本発
明のシューチップの一例を図9を参照して説明する。図
9(a)は該シューチップ60の頂面即ちワーク接触面
の形状を示す図である。このシューチップ60の頂面
は、曲線Rおよび直線Pの2種の面がシューチップ60
を研削盤に装着した状態でワーク軸方向に隣接して並ぶ
ように構成する。図9(b)にその断面形状を示す。
軸受の内輪溝の加工時に効果的な頂面形状を有する本発
明のシューチップの一例を図9を参照して説明する。図
9(a)は該シューチップ60の頂面即ちワーク接触面
の形状を示す図である。このシューチップ60の頂面
は、曲線Rおよび直線Pの2種の面がシューチップ60
を研削盤に装着した状態でワーク軸方向に隣接して並ぶ
ように構成する。図9(b)にその断面形状を示す。
【0057】図9(c)〜(e)はこのシューチップ6
0を各種のころがり軸受の内輪溝の加工に用いた場合の
ワーク(軸受内輪)30、40、50とシューチップ6
0の接触状態を図式的に示した図である。
0を各種のころがり軸受の内輪溝の加工に用いた場合の
ワーク(軸受内輪)30、40、50とシューチップ6
0の接触状態を図式的に示した図である。
【0058】図9(c)は玉軸受30用のR溝研削時の
状態を示す。この場合シューチップ60はその曲線Rで
ワーク研削面に接している。シューチップ60の曲線部
Rの曲率7半径rは軸受30のR溝の曲率半径Lよりも
小さく、シューチップ60は玉軸受30の中心線から角
度γの点Aで軸受30の内輪溝に接している。この角度
γに従って、研削時に軸受30とシューチップ60との
間に働く押しつけ力、即ち図9(c)の上下方向の押し
つけにより、玉軸受30をバッキングプレート25の側
(図9(c)の左側)へ押しつける分力が発生する。
状態を示す。この場合シューチップ60はその曲線Rで
ワーク研削面に接している。シューチップ60の曲線部
Rの曲率7半径rは軸受30のR溝の曲率半径Lよりも
小さく、シューチップ60は玉軸受30の中心線から角
度γの点Aで軸受30の内輪溝に接している。この角度
γに従って、研削時に軸受30とシューチップ60との
間に働く押しつけ力、即ち図9(c)の上下方向の押し
つけにより、玉軸受30をバッキングプレート25の側
(図9(c)の左側)へ押しつける分力が発生する。
【0059】図9(d)は円錐ころ軸受40用のテーパ
溝研削時の状態を示す。この場合シューチップ60はそ
の曲線Rでワーク研削面に接している。図9(d)には
テーパ溝のテーパ角度の異なる2種の軸受40を実線と
破線で示す。それぞれの軸受面に対してシューチップ6
0の曲線部分Rの異なる位置で接している。即ち実線で
示したテーパ面には角度ε1 の位置で接し、より急峻な
テーパ面には角度ε2の位置で接している。
溝研削時の状態を示す。この場合シューチップ60はそ
の曲線Rでワーク研削面に接している。図9(d)には
テーパ溝のテーパ角度の異なる2種の軸受40を実線と
破線で示す。それぞれの軸受面に対してシューチップ6
0の曲線部分Rの異なる位置で接している。即ち実線で
示したテーパ面には角度ε1 の位置で接し、より急峻な
テーパ面には角度ε2の位置で接している。
【0060】図9(e)は円筒ころ軸受50用の溝また
は全種類の(その他あらゆる状態の)研削時の状態を示
す。この場合シューチップ60はその直線Pでワーク研
削面に接している。
は全種類の(その他あらゆる状態の)研削時の状態を示
す。この場合シューチップ60はその直線Pでワーク研
削面に接している。
【0061】以上のように、このシューチップ60は一
つのシューチップで異なる形状の軸受溝の研削に適合で
きる。各種の溝形状に合わせて適切な接触面に接触させ
るためには、ワークをチャックするバッキングプレート
をワーク軸方向に可動とし、ワークとシューチップとの
軸方向の相対位置を調節することで、所望の接触を得れ
ばよい。
つのシューチップで異なる形状の軸受溝の研削に適合で
きる。各種の溝形状に合わせて適切な接触面に接触させ
るためには、ワークをチャックするバッキングプレート
をワーク軸方向に可動とし、ワークとシューチップとの
軸方向の相対位置を調節することで、所望の接触を得れ
ばよい。
【0062】このようにこのシューチップ60を用いれ
ば研削対象の形状がが変わった場合でもシューチップを
交換する必要がなく、単にワークとシューチップの軸方
向位置を調整するだけでよいので簡単にセット替えでき
る。
ば研削対象の形状がが変わった場合でもシューチップを
交換する必要がなく、単にワークとシューチップの軸方
向位置を調整するだけでよいので簡単にセット替えでき
る。
【0063】なお図2に示した本発明の芯無研削盤の実
施形態においては、フロントシュー位置調節機構および
リアシュー位置調節機構の両方を備えているが、これら
は必ずしも組み合わせて用いる必要はなく、それぞれの
位置調節機構を単独で用いてもよい。また該実施形態で
はフロントシューのシューチップは単一の接線シューと
したが、リアシューと同様に複数のシューチップを用い
ることもできる。
施形態においては、フロントシュー位置調節機構および
リアシュー位置調節機構の両方を備えているが、これら
は必ずしも組み合わせて用いる必要はなく、それぞれの
位置調節機構を単独で用いてもよい。また該実施形態で
はフロントシューのシューチップは単一の接線シューと
したが、リアシューと同様に複数のシューチップを用い
ることもできる。
【0064】
【発明の効果】本発明は芯無研削盤においては、フロン
トシューの位置調節によりリアシュー角αを常に一定と
できるので、理想的なワークの多角修正能を実現でき、
これによりウェービネスがなく真円度の高い高精度の仕
上がりワークを得ることができる。これは例えばフロン
トシューをそのワーク接触面を平面とした接線シューと
し、該フロントシューを垂直方向に上下して位置調節す
ることで実現でき、機構的にも簡単である。
トシューの位置調節によりリアシュー角αを常に一定と
できるので、理想的なワークの多角修正能を実現でき、
これによりウェービネスがなく真円度の高い高精度の仕
上がりワークを得ることができる。これは例えばフロン
トシューをそのワーク接触面を平面とした接線シューと
し、該フロントシューを垂直方向に上下して位置調節す
ることで実現でき、機構的にも簡単である。
【0065】本発明では、芯無研削盤のリアシューにお
いて、環状ワークの軸方向に垂直な平面に沿って、ワー
ク周方向に3個乃至それ以上のバネ機構により互いに弾
性的に接続されたシューチップを並べて配し、シューチ
ップの数が奇数の場合には中央の1つ、偶数の場合には
中央の2つのチップをワーク中心とシューチップ列の中
心とを結ぶ中心線方向に進退させるリアシュー位置調節
装置を設けることにより、広い範囲のワーク径に対して
リアシュー角α一定の状態で多点(3点以上)当たりで
支持ができ、バネ機構による弾性と相まってガタがな
く、剛性も高い安定した支持が可能となり、高精度(真
円度、ウェービネスに関して)が実現できる。中央シュ
ーチップの位置調節により、ワークのRに応じてシュー
チップ側のR(複数シューチップにより形成されるR)
を調節できることになるので、異なる径のワークを加工
する場合にもシューチップを交換する必要がなく、単に
位置調節機構の調整により対応できるので、従来シュー
チップ交換に要していた手間が大幅に低減され、セット
切り換え時間が短縮される。また多点当たりとなること
により、支持が分散するため、シューチップの磨耗も減
少する。
いて、環状ワークの軸方向に垂直な平面に沿って、ワー
ク周方向に3個乃至それ以上のバネ機構により互いに弾
性的に接続されたシューチップを並べて配し、シューチ
ップの数が奇数の場合には中央の1つ、偶数の場合には
中央の2つのチップをワーク中心とシューチップ列の中
心とを結ぶ中心線方向に進退させるリアシュー位置調節
装置を設けることにより、広い範囲のワーク径に対して
リアシュー角α一定の状態で多点(3点以上)当たりで
支持ができ、バネ機構による弾性と相まってガタがな
く、剛性も高い安定した支持が可能となり、高精度(真
円度、ウェービネスに関して)が実現できる。中央シュ
ーチップの位置調節により、ワークのRに応じてシュー
チップ側のR(複数シューチップにより形成されるR)
を調節できることになるので、異なる径のワークを加工
する場合にもシューチップを交換する必要がなく、単に
位置調節機構の調整により対応できるので、従来シュー
チップ交換に要していた手間が大幅に低減され、セット
切り換え時間が短縮される。また多点当たりとなること
により、支持が分散するため、シューチップの磨耗も減
少する。
【0066】更に本発明では、リアシューおよび/また
はフロントシューの各シューチップをそれぞれシューに
着脱可能とし、シューチップ先端部形状をR面、平坦面
の2種の面がシューチップを研削盤に装着した状態でワ
ーク軸方向に隣接して並ぶように構成したことにより、
例えばころがり軸受の内輪溝の加工に際して、玉軸受用
のR溝研削の際にはシューチップのR面で支持し、円錐
ころ軸受用のテーパ溝研削の際にもR面で支持し、円筒
ころ軸受用の平坦溝研削の際には平坦面で支持するとい
うように、所望の研削面形状に応じてワークとの接触面
を変えて、一つのシューチップで、異なる研削面形状に
対応することができる。従って、異なる加工形状に切り
換える際もシューチップを交換する必要がなく、セット
時間が短縮できる。またチップの種類も少なくできるの
で、コストも削減できる。
はフロントシューの各シューチップをそれぞれシューに
着脱可能とし、シューチップ先端部形状をR面、平坦面
の2種の面がシューチップを研削盤に装着した状態でワ
ーク軸方向に隣接して並ぶように構成したことにより、
例えばころがり軸受の内輪溝の加工に際して、玉軸受用
のR溝研削の際にはシューチップのR面で支持し、円錐
ころ軸受用のテーパ溝研削の際にもR面で支持し、円筒
ころ軸受用の平坦溝研削の際には平坦面で支持するとい
うように、所望の研削面形状に応じてワークとの接触面
を変えて、一つのシューチップで、異なる研削面形状に
対応することができる。従って、異なる加工形状に切り
換える際もシューチップを交換する必要がなく、セット
時間が短縮できる。またチップの種類も少なくできるの
で、コストも削減できる。
【図1】従来のシュー支持芯無研削盤の概要を示す図で
ある。
ある。
【図2】本発明の芯無研削盤の一実施形態を示す正面図
である。
である。
【図3】図2に示されたフロントシューの上部の側面図
である。
である。
【図4】4つのシューチップを有するリアシューの位置
実施形態を示す図である。
実施形態を示す図である。
【図5】ワーク外径変化に追随するフロントシュー移動
量を求めるための図である。
量を求めるための図である。
【図6】ワークに接した状態でのリアシューチップとバ
ネ機構の状態を図式的に示した図である。
ネ機構の状態を図式的に示した図である。
【図7】リアシューチップの繰り出し量の変化に応じた
フロントシュー移動量の補正量を求めるための図であ
る。
フロントシュー移動量の補正量を求めるための図であ
る。
【図8】本発明の実施例の芯無研削盤の制御系を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図9】本発明の実施例の2つの面を連結した頂面を有
するシューチップと、そのシューチップと種々のワーク
の接触状態を示す図である。
するシューチップと、そのシューチップと種々のワーク
の接触状態を示す図である。
【図10】3つのシューチップを有するリアシューにお
いて、ワーク径の変化に対して、リアシューの3点当た
りを維持するための中央シューチップの繰り出し量の変
化を示すグラフである。
いて、ワーク径の変化に対して、リアシューの3点当た
りを維持するための中央シューチップの繰り出し量の変
化を示すグラフである。
1 ワーク 2、20 リアシュー 3 フロントシュー 2a1 〜2a4 、3a シューチップ 2b、3b 雄ねじ 2c、3c サーボモータ 2d、3d エンコーダ 2f、3f スプラインスリーブ 2g、3g 手動つまみ 2h、3h 粗調整ネジ 2i、3i シュー本体 2j、3j シューチップ取り付けネジ 2k,3k 切欠き 60 シューチップ 100 CPU 102、103 比較器 110 モータコントローラ
Claims (1)
- 【請求項1】 リアシューとフロントシューとでバッキ
ングプレートに吸着されつつ回転される環状ワークを支
持し、砥石により環状ワークの外周面を研削加工する芯
無研削盤において、研削時に、砥石とワークとの接点に
対して反対側のワーク上の点とワークがリアシューに接
する点とのなすリアシュー角と、ワークがフロントシュ
ーに接する点が垂直下方向に対してなすフロントシュー
角と、ワークの直径変化量あるいは砥石の切込量の少な
くとも1つと、に基づいて前記フロントシューの垂直方
向位置を調節するフロントシュー位置調整装置を有する
芯無研削盤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15696498A JPH11347896A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 芯無研削盤 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15696498A JPH11347896A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 芯無研削盤 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11347896A true JPH11347896A (ja) | 1999-12-21 |
Family
ID=15639180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15696498A Pending JPH11347896A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 芯無研削盤 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11347896A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008307619A (ja) * | 2007-06-12 | 2008-12-25 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | 研削装置 |
JP2009056519A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Jtekt Corp | 研削盤のレスト装置 |
JP2009136924A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Micron Seimitsu Kk | センタレス研削方法 |
KR20110035919A (ko) * | 2009-09-29 | 2011-04-06 | 가부시키가이샤 타이요코키 | 연삭반 |
JP2015136741A (ja) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | 株式会社ジェイテクト | 心なしシュー研削のシミュレーション装置、および、心なしシュー研削のシミュレーション方法 |
JP2015147272A (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | 株式会社ジェイテクト | 心なしシュー研削のシミュレーション装置、および、心なしシュー研削のシミュレーション方法 |
JP6443595B1 (ja) * | 2017-11-16 | 2018-12-26 | 日本精工株式会社 | ワークピース支持装置、加工装置、加工方法、軸受の製造方法、車両の製造方法、および機械装置の製造方法 |
WO2019097738A1 (ja) * | 2017-11-16 | 2019-05-23 | 日本精工株式会社 | ワークピース支持装置、加工装置、加工方法、軸受の製造方法、車両の製造方法、および機械装置の製造方法 |
-
1998
- 1998-06-05 JP JP15696498A patent/JPH11347896A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008307619A (ja) * | 2007-06-12 | 2008-12-25 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | 研削装置 |
JP2009056519A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Jtekt Corp | 研削盤のレスト装置 |
JP2009136924A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Micron Seimitsu Kk | センタレス研削方法 |
KR20110035919A (ko) * | 2009-09-29 | 2011-04-06 | 가부시키가이샤 타이요코키 | 연삭반 |
JP2011073082A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Taiyo Koki Co Ltd | 研削盤 |
JP2015136741A (ja) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | 株式会社ジェイテクト | 心なしシュー研削のシミュレーション装置、および、心なしシュー研削のシミュレーション方法 |
JP2015147272A (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | 株式会社ジェイテクト | 心なしシュー研削のシミュレーション装置、および、心なしシュー研削のシミュレーション方法 |
JP6443595B1 (ja) * | 2017-11-16 | 2018-12-26 | 日本精工株式会社 | ワークピース支持装置、加工装置、加工方法、軸受の製造方法、車両の製造方法、および機械装置の製造方法 |
WO2019097738A1 (ja) * | 2017-11-16 | 2019-05-23 | 日本精工株式会社 | ワークピース支持装置、加工装置、加工方法、軸受の製造方法、車両の製造方法、および機械装置の製造方法 |
EP3674034A4 (en) * | 2017-11-16 | 2020-11-18 | NSK Ltd. | WORKPIECE HOLDER DEVICE, MACHINING DEVICE, MACHINING PROCESS, BEARING MANUFACTURING PROCESS, VEHICLE MANUFACTURING PROCESS AND MECHANICAL DEVICE MANUFACTURING PROCESS |
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