TWI812137B - 帶加工裝置 - Google Patents
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Abstract
使加工帶(34)對工件(W)相對地移動以加工工件的帶加工裝置(10)具備有：第1輥(40)，為加工輥；第2輥(32)，為從動輥；加工帶，藉由第1輥和第2輥被支撐；氣動馬達(60)，使第1輥或第2輥旋轉；彈性環(44)，安裝於第1輥的外周；及膨脹防止構件(46)，安裝於彈性環且彈性率比彈性環更大。
Description
發明領域
本發明是有關於一種藉由被架設在複數個輥子間之環形的加工帶來加工工件表面的帶加工裝置。
發明背景
例如在塑膠射出成形所使用的模具的表面，或是設於真空腔室等之精密的密封面，為了在功能上或美觀的提升，通常會在切削加工後實施研磨加工。為了以既存的工作機械進行如此之研磨加工，而有使用可裝設於工作機械的主軸的帶研磨工具的情況。
在專利文獻1中，記載有一種帶研磨工具，該帶研磨工具具備有本體部、結合於本體部的固定器(holder)部、動力產生部、環形的的研磨帶、將研磨帶支撐成可旋轉且將從動力產生部所接受的的旋轉動力傳遞到研磨帶的驅動輥、將研磨帶支撐成可旋轉的第1從動輥、及將研磨帶支撐成可旋轉且將研磨時接觸於工件的研磨帶的部分進行支撐的第2從動輥即加工輥。
[專利文獻1]日本特開2020-163552號公報
在專利文獻1之帶研磨工具中，雖藉由將加工輥支撐成可繞與加工輥的旋轉軸線直交的旋動軸線旋動，而使研磨帶的姿勢追隨加工面(被研磨面)的形狀變化，然而會有因加工輥的安裝對位不良而有無法使帶幅全面研磨的情況。又，即使是被實施了平面加工的工件，也有起因於工件的安裝對位而在加工面發生帶未研磨的情況。無法每次都做成使加工帶配合加工面的微妙起伏而仿照加工面進行行走的程式。
本發明是以解決如此之習知技術的問題作為技術課題，提供一種不附加複雜的構造，僅將通常的加工帶簡單地進行設置，便可有效率地獲得良好加工面(研磨面)的帶加工裝置為目的。
為了達成上述的目的，依據本發明，提供一種帶加工裝置，是使加工帶對工件相對地移動，以加工前述工件，其特徵在於具備有：第1輥，為加工輥；第2輥；加工帶，藉由前述第1輥和前述第2輥被支撐；旋轉動力產生部，使前述第1輥或前述第2輥旋轉；環狀的彈性體，安裝於前述第1輥的外周；及環狀的膨脹防止構件，安裝於前述彈性體且彈性率比前述彈性體更大。
依據本發明，藉由在加工輥的表面安裝彈性體，以彈性體吸收加工時(帶研磨時)的加工輥的對位、工件的安裝對位、加工帶的接頭的階差、或工件的加工面的起伏形狀等，藉以可獲得良好的加工面。又，藉由膨脹防止構件，來防止在加工輥的旋轉中彈性體因離心力而朝半徑方向膨脹、變形。
10:帶加工裝置
12:固定器部
12a:中心孔
14:錐形部
16:延長部
16a:工具裝設孔
18:凸緣部
18a:V溝
20:本體部
22:框架
24:基部
24a:螺栓
24b:螺栓
26:側壁部
28:結合部
28a:嵌合部
28b:凸緣部
28c:中心孔
30:帶驅動部
32:第2輥
34:加工帶
36:托架
36a:軸承
36b:軸承
38:旋轉軸
38a:榫件
40:第1輥
42:輥本體
42a:中心孔
42b:溝
42c:凸緣部
42d:凹部
44:彈性環
44a:狹縫
44b:內周面
46:膨脹防止構件
48:端板
48a:本體部分
48b:凸緣部
48c:中心孔
50:搖架
52:旋轉軸
54:螺釘
56:螺旋彈簧
58:銷
59:導件
60:旋轉動力產生部
62:渦輪殼體
64:汽缸
66:流體入口埠
68:輸出軸
70:動力傳遞部
72:第1滑輪
74:第2滑輪
76:驅動帶
78:張力器
78a:滑動輥
100:工作機械
102:底座
104:工作台
108:支柱
110:X軸滑動件
112:主軸頭
114:主軸
120:第1輥
122:輥本體
122c:凸緣部
122e:狹縫
124:彈性環
124a:狹縫
126a:膨脹防止構件
126b:膨脹防止構件
126c:膨脹防止構件
128:端板
128b:凸緣部
128d:凸緣部
A:箭頭
O:旋轉軸線
O1:中心軸線
O2:中心軸線
W:工件
X,Y,Z:軸
圖1是可裝設本發明之帶加工裝置的工作機器的一例的側面圖。
圖2是依據本發明之1個實施型態的帶加工裝置的側面圖。
圖3是圖2之帶加工裝置的立體圖。
圖4是圖2之帶加工裝置的斷面圖。
圖5是依據1個實施型態的第1輥的斷面圖。
圖6是彈性連桿的斷面圖。
圖7是顯示第1輥的變形例的斷面圖。
以下，參照所附圖示，來說明本發明之較佳實施型態。
圖1是顯示一般的直立式加工中心機即工作機械100、及裝設於其之本發明實施型態的帶加工裝置10的側面圖。圖1之工作機械100具備有作為固定於工廠的地板表面的基台的底座102、在底座102的上表面設成可朝Y軸方向或前後方向(在圖1中為左右方向)移動且在上表面固定工件W的工作台104、於底座102的後方部分從上表面豎立設置的支柱108、在支柱108的前表面設成可朝X軸方向或左右方向(在圖1中為垂直於紙面的方向)移動的X軸滑動件110、在X軸滑動件110的前表面設成可相對該X軸滑動件110朝Z軸方向或上下方向移動且將主軸114支撐成可以鉛直的旋轉軸線O為中心旋轉的主軸頭112。
又，工作機械100具備有將X軸滑動件110朝X軸方向往返移動的X軸進給裝置(圖未示)、將工作台104朝Y軸方向往返移動的Y軸進給裝置(圖未示)、及將主軸頭112朝Z軸方向往返移動的Z軸進給裝置(圖未示)。工作機械100更具備有將主軸114旋轉驅動的主軸馬達(圖未示)。主軸馬達可配置於主軸頭112的殼體(圖未示)的外部或內部。主軸馬達是以可藉由其扭矩將主軸114保持於繞旋轉軸線O的預定的角度位置者為佳。工作機械100更具備有控制主軸馬達、及X軸、Y軸、Z軸之直交3軸的進給裝置的NC裝置(圖未示)。
工作機械100是以更具備有將裝設於主軸114的前端部的工具(圖未示)交換的自動工具交換裝置(圖未示)者為佳。如此，工作機械100形成直立式
加工中心機，主軸114可進行對工件W朝X軸、Y軸、Z軸之直交3軸方向相對地移動及定位、以及繞旋轉軸線O的角度定位。
在工作機械100的主軸114的前端部，形成有裝設工具(圖未示)的錐形孔(圖未示)。又，主軸114是形成為中心孔(圖未示)沿著旋轉軸線O貫通。在主軸114的中心孔配設有如將裝設於錐形孔的工具固定之拉桿(圖未示)的工具夾持裝置。在本實施型態中，工具夾持裝置是構成為將兩面拘束的一型態即HSK型的固定器(holder)固定於主軸114的錐形孔。
帶加工裝置10是成為裝設於工作機械100的主軸114的錐形孔。帶加工裝置10是如圖2~圖4所示，具備有本體部20、及嵌合於工作機械100的主軸114的錐形孔的固定器部12。錐形孔可作為裝設符合HSK規格(DIN69893)的工具固定器(圖未示)的錐形孔。錐形孔也可做成嵌合於其他的柄部(shank)形狀，例如7/24錐形的柄部形狀的錐形部。
固定器部12具備有可與工作機械100的主軸114的錐形孔的內周面密接的錐形部14、結合於本體部20的圓筒狀的延長部16、及延長部16和固定器部12之間的凸緣部18。在凸緣部18形成有朝周方向延伸的V溝18a，該V溝18a是形成為與附屬於工作機械100的自動工具交換裝置的交換臂(圖未示)卡合。在本實施型態中，固定器部12，特別是錐形部14及凸緣部18是形成為符合HSK規格(DIN69893)。固定器部12如圖4所示，也可是使用符合HSK規格(DIN69893)的市售的工具固定器。此時，在固定器部12的內部可沿著中心軸線O1形成中心孔12a及工具裝設孔16a。
固定器部12具有符合HSK規格(DIN69893)的形狀時，由於主軸114將固定器部12夾持於主軸114的錐形孔內，所以中空的主軸114配設有具備拉桿(圖未示)、複數個夾套(圖未示)、及複數個盤型彈簧(圖未示)的夾持裝置，前述拉桿是在其中空的內部空間沿著旋轉軸線O延伸設置，前述複數個夾套是在錐形孔
內以拉桿為中心等角度間隔地配置於周方向，前述複數個盤型彈簧是在主軸的內部空間內以拉桿為中心而配置。
夾持裝置的拉桿是中空構件，形成如加壓空氣的氣體或如冷媒的液體在內部流通的流體通路。流體通路連接於流體源(圖未示)。流體源在所供給的流體為加壓空氣的情況，可包含將空氣壓縮的壓縮器(圖未示)、儲存加壓空氣的儲槽(圖未示)、及配設於儲槽的出口且將所供給的加壓空氣的壓力調節成預定的壓力的壓力調整閥(圖未示)等。所供給的液體為如冷媒的液體的情況，流體源可包含將液體加壓的泵(圖未示)、配設於泵出口且將所供給的液體的壓力調節成預定的壓力的壓力調整閥(圖未示)等。作為流體源，可使用設置有工作機械100的工廠的維護供氣系統(service air system)，或附屬於工作機械100的冷媒供給裝置(圖未示)。
本體部20具備有帶驅動部30、旋轉動力產生部60及動力傳遞部70作為主要的構成要素。帶驅動部30、旋轉動力產生部60及動力傳遞部70是安裝於框架22。框架22至少具有基部24、及從基部24垂直延伸的側壁部26。側壁部26是如圖1所示，在將帶加工裝置10裝設於工作機械100的主軸114的前端部時，朝工作台104及固定於工作台104的工件W接近的方向延伸。在本實施型態中，基部24及側壁部26是不同構件，且藉由螺栓24a而被互相地緊固，然而也可是將基部24及側壁部26形成一體。
使用市售的工具固定器作為固定器部12時，帶加工裝置10的本體部20具備有結合於框架22的結合部28。結合部28是從基部24的上表面朝與側壁部26相反的相反側突出。在本實施型態中，結合部28藉由複數個螺栓24b而緊固於基部24。不使用市售的工具固定器作為固定器部12時，可使用螺栓等緊固機構而將固定器部12的延長部16結合於基部24。
結合部28具有嵌合於固定器部12的工具裝設孔16a的嵌合部28a、
及一體地結合於嵌合部28a的下端部的凸緣部28b，且形成有沿著中心軸線O2延伸的中心孔28c。使嵌合部28a嵌合於固定器部12的工具裝設孔16a時，固定器部12的中心軸線O1和結合部28的中心軸線O2一致。在圖4的實施型態中，固定器部12和結合部28由不同構件形成，固定器部12的中心孔12a是形成為朝工具裝設孔16a開口。在本實施型態中，使嵌合部28a嵌合於固定器部12的工具裝設孔16a時，固定器部12的中心孔12a和結合部28的中心孔28c連通，而形成1條流體供給通路。
將固定器部12和結合部28形成一體的情況，固定器部12的中心孔12a是形成為沿著中心軸線O1而貫通固定器部12。於此情況，固定器部12的中心孔12a形成流體供給通路。該流體供給通路在固定器部12被夾持於主軸114的錐形孔內時，會連通於形成在夾持裝置的拉桿的流體通路。
在框架22的側壁部26安裝有帶驅動部30。帶驅動部30具備有第1輥40和第2輥32，加工帶34被架設在第1輥40和第2輥32之間。加工帶34是將如接著了研磨材料的布的基材的兩端接合而形成環狀。可因應要實施的研磨加工或研削加工所要求的表面粗糙度，來適當決定要接著的研磨材料的的粒度。
第1輥40是可旋轉地支撐在側壁部26及安裝在側壁部26的托架36。更詳細來說，第1輥40藉由軸承36a、36b而安裝於可旋轉地被支撐在側壁部26及托架36的旋轉軸38。可在第1輥40和旋轉軸38之間配設卡合於第1輥40的內周面及旋轉軸38的外周面的榫件38a，使第1輥40不對旋轉軸38相對旋轉。將第1輥40安裝於側壁部26及托架36時，第1輥40的外周面是比側壁部26還朝中心軸O1方向突出。
第1輥40包含圓筒狀的輥本體42、作為嵌合於輥本體42的外周面的彈性體之至少1個彈性環44、及端板48。輥本體42具有供旋轉軸38通過的中心孔42a。在輥本體42的內周面可形成用以供榫件38a通過且朝軸方向延伸的溝42b。
在輥本體42的其中之一端部設有防止彈性環44脫離且朝半徑方向突出的凸緣部42c。在輥本體42的另一端部形成有容納端板48的凹部42d。
彈性環44是由安裝於輥本體42的外周面的發泡橡膠，例如如氟橡膠海綿的彈性材料所形成的環狀構件。彈性環44具有朝周方向延伸的狹縫44a、及密接於輥本體42的外周面的內周面44b。狹縫44a是從彈性環44的外周面朝半徑方向以預定深度、朝軸方向以預定的寬幅(軸方向尺寸)形成。狹縫44a也可以僅是從外周面朝半徑方向以預定深度切入之切口。
狹縫44a嵌入有防止彈性環44因第1輥40旋轉時的離心力而朝半徑方向膨脹、變形的膨脹防止構件46。膨脹防止構件46可作成由彈性率比作為彈性體的彈性環44還大的材料，例如樹酯製薄板而成的環形構件。或是，膨脹防止構件46也可是將上述環形構件沿著直徑2分割後的2個弓形構件或以中心角成為120°的方式3等分後的3個弓形構件。再者，膨脹防止構件46和加工帶34接觸時，會對加工帶34的架設造成不好影響，所以膨脹防止構件46的外徑以在加工時及在非加工時皆比彈性環44的外徑還小者為佳。
端板48具有圓筒狀的本體部分48a、及於該本體部分48a的其中一端部朝半徑方向突出的凸緣部48b。端板48形成有供旋轉軸38通過的中心孔48c。將端板48嵌合於輥本體42的凹部42d時，嵌合於輥本體42的外周面的彈性環44便夾持於輥本體42的凸緣部42c和端板48的凸緣部48b之間。藉此，防止彈性環44對輥本體42朝軸方向移動而脫離。
第2輥32安裝在可旋轉地支撐於
字形的搖架50的旋轉軸52。搖架50是設成可沿著導件59朝箭頭A所示的方向移動。螺釘(stud)54固定於托架36，具有間隙地貫入搖架50的孔(圖未示)，在螺釘54的周圍配設螺旋彈簧56。搖架50藉由螺旋彈簧56而朝從托架36遠離的方向賦予勢能。搖架50可藉由為固定機構的銷58，而在從托架36分離任意距離的狀態固定。具體來說，利用作成銷58貫通螺
合於搖架50且銷58的前端抵接於貫入到搖架50內部的螺釘54的外周，而可在使銷58旋轉動作時，固定搖架50的位置。於加工帶的交換作業中，在將加工帶卸除的情況，首先解除銷58的固定，使搖架50沿著導件59接近於托架36，將銷58固定，作成已將加工帶34的架設狀態解除了的狀態之後，可從第1輥40和第2輥32將加工帶34卸除。又，在進行加工帶34的安裝的情況，於已將上述之加工帶34卸除的狀態下，將要新安裝的加工帶34安裝於第1輥40和第2輥32，解除銷58的固定時，搖架50藉由螺旋彈簧56的彈力而從托架36分離，加工帶34成為架設狀態，所以進一步藉由銷58來固定搖架50的位置，藉以完成加工帶34的安裝。藉由該等構造和作業順序，不管作業者的熟練度而可進行帶的交換作業，且可設定加工帶34的張力。
旋轉動力產生部60具備旋轉馬達。旋轉馬達可以是電動馬達，然而以流體馬達，特別是具備渦輪(圖未示)的氣動馬達為佳。作為旋轉動力產生部60的氣動馬達具有可旋轉地收納渦輪的汽缸64、及形成連通於汽缸64的流體入口埠66的渦輪殼體62。流體入口埠66連通於流體供給通路。在本實施型態中，流體入口埠66連通於固定器部12及結合部28的中心孔12a、28c。
動力傳遞部70具備有第1滑輪72、第2滑輪74、被架設在第1滑輪72和第2滑輪74之間的驅動帶76、及張力器78。第1滑輪72以和作為旋轉動力產生部60的氣動馬達的輸出軸68一起旋轉的方式安裝於輸出軸68，形成輸入滑輪。第2滑輪74是以和第1輥40用的旋轉軸38一起旋轉的方式安裝於旋轉軸38。驅動帶76可作成齒形帶或鑲齒帶(cog belt)。驅動帶76為齒形帶或鑲齒帶的情況，第1滑輪72和第2滑輪74是藉由具有卡合於驅動帶76的齒的複數個齒之齒形滑輪所形成。驅動帶76藉由具有在第1滑輪72和第2滑輪74之間卡合於驅動帶76的背面的滑動輥78a的張力器78而施加一定的張力。
將帶加工裝置10夾持於工作機械100的主軸114的錐形孔內時，流
體供給通路12a、28c便連通於夾持裝置的拉桿的流體通路。流體例如加壓空氣或冷媒從流體供給源通過主軸的工具夾持裝置的拉桿的流體通路、帶加工裝置10的流體供給通路12a、28c及作為旋轉動力產生部60的流體馬達的流體入口埠66而供給到汽缸64，使配設於該汽缸64內的渦輪旋轉。
該旋轉是通過安裝於流體馬達的輸出軸68的第1滑輪72、驅動帶76及第2滑輪74而傳遞到旋轉軸38，因而，為加工輥之第1輥40旋轉，被架設在第1輥40和第2輥32之間的加工帶34便被驅動。其間，第1輥40作為驅動輥，而且第2輥32作為從動輥而作用。如此，使加工帶34驅動以使在第1輥40和第2輥32之間循環的期間，將加工帶34夾於其間且將第1輥40壓附到工件W的表面，且使主軸114和工作台104相對移動，藉此工件W的表面被加工(研磨或研削)。
藉由將為彈性體的彈性環44配設在為加工輥之第1輥40的外周部，而可藉由彈性體將加工時成為問題的加工輥的安裝對位不良或成為加工對象的工件表面的起伏形狀等吸收，不用作成特別的程式，只要依據配合設計形狀的加工程式(NC程式)沿著工件W的要加工表面來使帶加工裝置行走，便可獲得良好的加工面。又，在彈性環44埋設膨脹防止構件46，於第1輥40的旋轉中，防止彈性環44因離心力而朝半徑方向膨脹、變形。也就是，可藉由膨脹防止構件46來解決意外的張力施加於加工帶34而對朝工件W的加工產生不好影響的課題、或是於未卡合於加工帶34的部分，彈性環44膨脹而與本體部20的各處產生干涉的課題。
在上述實施型態中，膨脹防止構件46是從彈性環44的各個的外周面朝半徑方向以預定深度、朝軸方向以預定寬幅(軸方向尺寸)而形成且配設於朝周方向延伸的狹縫44a內之例如由樹酯製薄板而成的環狀構件、2個弓形構件或3個弓形構件，然而本發明不限定於此。本發明中，膨脹防止構件只要是可防止配設於加工輥的外周面的彈性體在加工輥的旋轉中因離心力而朝半徑方向膨脹、
變形即可。
圖7顯示加工輥的變形例即第1輥120。本實施形態的第1輥120除了作為彈性體的彈性環及膨脹防止構件是和上述之實施型態中的膨脹防止構件46不同的點之外，是和上述之實施形態中之第1輥40大致構成為相同。
圖7中，彈性環124具有朝周方向延伸的狹縫124a。狹縫124a是於彈性環124的軸方向從相反側的2個側面以預定的深度、於半徑方向以預定的寬幅(半徑方向尺寸)形成。狹縫124a可嵌入膨脹防止構件126a、126b，前述膨脹防止構件126a、126b防止彈性環124因第1輥120的旋轉所產生的離心力而朝半徑方向膨脹、變形。
膨脹防止構件126a、126b可例如作成由樹脂製薄板而成之環狀構件。或是，膨脹防止構件126a、126b也可是做成將上述環狀構件沿著直徑2分割後的2個弓形構件、或將上述環狀構件以中心角成為120°的方式3分割後的3個弓形構件。膨脹防止構件126a配設於端板128的凸緣部128b的狹縫128d及形成在與該狹縫128d相對面的彈性環124的側面之狹縫124a，膨脹防止構件126b配設在2個彈性環124的相對面之側面的狹縫124a，膨脹防止構件126c配設在輥本體122的凸緣部122c的狹縫122e及與該狹縫122e相對面的彈性環124之側面的狹縫124a內。
圖7的第1輥120也和上述實施型態的第1輥40同樣地作用。
主軸114由於可進行對工件W朝X軸、Y軸及Z軸之直交的3個軸方向相對地移動及定位、以及繞旋轉軸線O的角度定位，所以可依據工作機械100和帶加工裝置10對工件W進行帶加工，前述帶加工是在設於真空腔等之精密的密封面形成具有與適合的工具進給方向平行的研磨痕或研削痕的研磨精加工面或研削精加工面。又，藉由工作機械100具備有工具交換裝置，而可將利用帶加工裝置10進行的研磨或研削以外的加工步驟匯集在利用工作機械100進行的加
工步驟。再者，利用將流體馬達或氣動馬達適用於旋轉馬達，而可藉由將工作機械100為了潤滑或冷卻而原本就具備有的冷媒或加壓空氣等供給的流體供給源，來驅動帶加工裝置10，所以不需要為了帶加工裝置10而新設驅動源。
在上述的內容中，雖就在1個彈性環裝設有1個或2個膨脹防止構件的實施型態來進行說明，然而也可在想更強力地防止因離心力所造成之彈性環的膨脹的情況等，因應必要來裝設更多的膨脹防止構件。
10:帶加工裝置
12:固定器部
14:錐形部
16:延長部
18:凸緣部
18a:V溝
20:本體部
22:框架
24b:螺栓
26:側壁部
28b:凸緣部
30:帶驅動部
32:第2輥
34:加工帶
36:托架
38:旋轉軸
40:第1輥
50:搖架
52:旋轉軸
54:螺釘
56:螺旋彈簧
58:銷
59:導件
60:旋轉動力產生部
A:箭頭
Claims (5)
- 一種帶加工裝置，是使加工帶對工件相對地移動，以加工前述工件，其特徵在於具備有：第1輥，為加工輥；第2輥；加工帶，藉由前述第1輥和前述第2輥被支撐；旋轉動力產生部，使前述第1輥或前述第2輥旋轉；環狀的彈性體，安裝於前述第1輥的外周，具有從外周面以預定深度形成的狹縫；及環狀的膨脹防止構件，埋設在前述彈性體的狹縫內，彈性率比前述彈性體更大，且具有在加工時及在非加工時皆比前述彈性體的外徑還小的外徑。
- 如請求項1之帶加工裝置，其中在前述加工帶中，卡合於前述第1輥的部分接觸於工件的表面，且將該工件的表面加工。
- 如請求項1或2之帶加工裝置，其中前述旋轉動力產生部具備有流體馬達。
- 如請求項3之帶加工裝置，其中前述流體馬達為氣動馬達。
- 如請求項1之帶加工裝置，其更具備有可裝卸於工作機械的主軸前端部的固定器部，前述工作機械具備：前述主軸；工作台，配置成與該主軸相對面且固定工件；及進給裝置，使前述主軸和前述工作台相對移動。
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