JP2003094307A - 旋削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ツルーイング作業する際に作業性を向上させる
ことができる旋削装置を提供する。 【解決手段】円盤状の砥石１４と、砥石１４が先端部に
装着された砥石軸１２と、砥石軸１２を軸回りに回転さ
せる電動モータ１３と、砥石軸１２に直交する向きに配
置され、先端部にワークが着脱され、回転自在に保持さ
れたワーク用軸１５と、ワーク用軸１５を軸回りに回転
させる電動モータ３０と、砥石軸１２およびワーク用軸
１５の先端部をワークおよび砥石を含めて遮蔽する研削
室１１と、電動モータ３０からワーク用軸１５への回転
の伝達を遮断するクラッチ装置４０とを有し、ツルーイ
ング用治具を装着しワーク用軸を回動させて当該砥石１
４の外周面を当該ツルーイング用治具によって再成形す
る際に必要な手動によるワーク用軸１５の回動のための
グリップ部１６が研削室１１外に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金型等に非球面を
加工可能な旋削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、非球面レンズの非球面や当該
非球面レンズを成形するための金型の非球面を加工する
のに用いられる旋削装置は、たとえば、図８および図９
に示すような概略構成を備えている。図８および図９に
おいて、旋削装置１００の砥石軸１１０は、先端部に円
盤状の砥石１２０が装着されており、この砥石軸１１０
は回転自在に保持されているとともに、直交座標系のＺ
軸およびＹ軸方向に位置決め可能となっている。砥石軸
１１０は、図示しない駆動モータによって回転される。
ワーク用軸１３０は、砥石軸１１０と直交するＸ軸方向
に沿って配置されており、先端部にワークが装着され、
Ｘ軸方向に位置決め可能となっている。ワーク用軸１３
０は、図示しない駆動モータによって駆動される。

【０００３】上記構成の旋削装置１００における砥石１
２０は、外周面が所定の曲率で湾曲する曲面となってお
り、この砥石１２０を所定の向きに回転させるとともに
ワークＷを回転させ、砥石１２０の外周面をワークＷの
被研削面Ｗｆに接触させながら、砥石１２０とワークＷ
とをＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に適宜相対移動させ、ワ
ークＷの被研削面Ｗｆに凸状あるいは凹状の曲面を加工
する。また、砥石軸１１０およびワーク用軸１３０の先
端部は、砥石１２０およびワークを含めて研削室１０１
により遮蔽されている。加工の際に研削液（クーランン
ト）を使用する場合があることに加え、回転する砥石１
２０とワークＷとの接触により発生する研削屑等の飛散
を防止するために、砥石軸１１０およびワーク用軸１３
０の先端部は研削室１０１内に収容されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
旋削装置１００では、砥石１２０の外周面は所定の曲率
で湾曲する曲面となっており、ワークＷの被研削面Ｗｆ
に点接触する。このため、ワークＷの加工の進行にした
がって、砥石１２０の被研削面Ｗｆとの接触部分が徐々
に摩耗し、砥石１２０の外周面形状は変形し、砥石１２
０の外周面はワークＷの被研削面Ｗｆに点接触しなくな
り、精度のよい加工が困難になる。

【０００５】このため、砥石１２０の外周面のツルーイ
ングを定期的に行う必要がある。砥石１２０の外周面の
ツルーイングは、ワーク用軸１３０および砥石軸１１０
の駆動を停止した状態で、たとえば、図１０に示すよう
に、作業者ＯＰが研削室１０１のカバー１０２を開く。
次いで、ワーク用軸１３０の先端にワークＷに代えて先
端にダイアモンド等の工具１４１を備えたツルーイング
治具１４０を装着する。ツルーイング治具１４０をワー
ク用軸１３０の先端に装着したのち、砥石軸１１０を回
転させながら、工具１４１が砥石１２０の外周面に接触
するように、砥石軸１１０および／またはワーク用軸１
３０を移動させる。この状態で、作業者ＯＰは研削室１
０１内に手を伸ばし、研削室１０１内にあるワーク用軸
１３０を直接操作して矢印Ａ１およびＡ２の向きに回動
させ、砥石１２０の外周面が所望の曲率をもつように再
成形する。

【０００６】しかしながら、上記のような方法で砥石１
２０のツルーイングを行うと、作業者ＯＰが手動でワー
ク用軸１３０を直接操作するため、比較的操作性が悪い
という問題があった。すなわち、ワーク用軸１３０はベ
ルト等により駆動モータに連結されているため、これら
が抵抗となりワーク用軸１３０を容易に回転させること
ができない。また、ツルーイング作業は砥石１２０を回
転させながら行うため、砥石１２０の一部が外部に飛散
する等の問題もあり、砥石１２０からできるだけ離れた
位置でワーク用軸１３０を操作することが望まれてい
た。

【０００７】一方、砥石１２０の外周面を高精度に再成
形するには、砥石１２０の外周面と工具１４１との接触
状態を確認しながら行う必要がある。このため、ツルー
イング作業を自動化するには、砥石１２０の外周面と工
具１４１との接触状態を検出する必要がある。しかしな
がら、砥石１２０の外径は摩耗により徐々に変化するた
め、外径の変化する砥石１２０と工具１４１との接触状
態を正確に検出するための検出系を構成するのは容易で
はなく、また、コストも嵩むという問題があった。

【０００８】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、旋削装置において砥石を装
置に装着した状態でツルーイング作業する際に、作業性
を向上させることができる旋削装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の旋削装置は、外
周に所定の曲率の研削面をもつ円盤状の砥石と、前記砥
石の中心部が先端部に装着され、回転自在に保持された
砥石軸と、前記砥石軸を軸回りに回転させる砥石軸回転
手段と、前記砥石軸に直交する向きに配置され、先端部
にワークが着脱され、回転自在に保持されたワーク用軸
と、前記ワーク用軸を軸回りに回転させるワーク用軸回
転手段と、前記砥石軸および前記ワーク用軸の先端部を
前記ワークおよび前記砥石を含めて遮蔽する研削室とを
有し、前記砥石軸と前記ワーク用軸とを三次元的に相対
移動させて、前記砥石により前記ワークを加工する旋削
装置であって、前記ワーク用軸回転手段から前記ワーク
用軸への回転の伝達を遮断可能な回転遮断手段をさらに
有し、前記ワークに代えてツルーイング用治具を装着
し、前記ワーク用軸を回動させて当該砥石の外周面を当
該ツルーイング用治具によって再成形する際に必要な手
動による当該ワーク用軸の回動動作のためのグリップ部
が前記研削室外に設けられている。

【００１０】好適には、本発明の旋削装置は、少なくと
も、前記ワーク用軸のうち前記研削室外に突出した部
分、前記ワーク用軸回転手段および前記回転遮断手段を
遮蔽する機械室をさらに有し、前記機械室は、前記回転
遮断手段および前記ワーク用軸のグリップ部を操作可能
に前記機械室を開閉する第１のカバー部材を有し、前記
研削室は、当該研削室内の前記砥石と前記ワークまたは
前記ツルーイング用治具との接触状態を観察可能に当該
研削室を開閉する第２のカバー部材を有し、前記第２の
カバー部材を開いたのち、前記第１のカバー部材を開く
ことにより、当該第１のカバー部材は前記研削室の開口
部を遮蔽する位置に配置されるように設けられており、
かつ、当該第１のカバー部材を通じて前記研削室内を観
察可能な当面あるいは半透明の材料で形成されている。

【００１１】本発明では、砥石のツルーイング作業を行
う際に、回転遮断手段を操作してワーク用軸とワーク用
軸回転手段との間の係合を開放する。これにより、ワー
ク用軸は容易に回転可能となる。この状態で、回転させ
る砥石とツルーイング用治具とを接触させる。ここで、
砥石の再成形を行うためには、ワーク用軸を回動させる
必要がある。このワーク用軸の回動操作は、研削室外に
設けられたグリップ部を操作することにより行う。すな
わち、研削室外でワーク用軸の回動操作が可能となる。

【００１２】また、たとえば、上記の研削室外でワーク
用軸の回動操作を行っている際に、砥石とツルーイング
用治具との状態を観察したい場合には、第２のカバー部
材を開いたのち第１のカバー部材を開くと、研削室の開
口部が第１のカバー部材によって遮蔽されるが、この第
１のカバー部材は透明あるいは半透明の材料で形成され
ているので砥石とツルーイング用治具との状態を観察で
きる。この第１のカバー部材が研削室の開口部を遮蔽し
ているので、ツルーイングによって砥石の一部等が外部
に飛散することがない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。第１実施形態 図１は、本発明の第１の実施形態に係る旋削装置の外観
斜視図である。図１に示す旋削装置１は、互いに隣接す
る研削室１１と機械室２１とを備えている。研削室１１
内には、砥石１４、この砥石１４を先端に装着した砥石
軸１２、および、砥石軸１２を回転させる電動モータ１
３が設けられている。電動モータ１３は、本発明の砥石
軸回転手段の一実施態様である。また、研削室１１内に
は、機械室２１側からワーク用軸１５が突き出してい
る。さらに、研削室１１には、当該研削室１１を開閉す
るカバー部材１８がヒンジ結合されている。

【００１４】機械室２１内には、ワーク用軸１５、クラ
ッチ装置４０およびワーク用軸１５を回転させるための
電動モータ３０が設けられている。電動モータ３０は、
本発明のワーク用軸回転手段の一実施態様である。クラ
ッチ装置４０は、本発明の回転遮断手段の一実施態様で
ある。また、機械室２１には、当該機械室２１を開閉す
るカバー部材２２がヒンジ結合されている。

【００１５】図２は、図１に示す旋削装置１のカバー部
材２２を閉じた状態を示す斜視図である。図２に示すよ
うに、カバー部材２２は通常は閉じられた状態となって
おり、カバー部材２２を図１に示したように開くのは、
後述するように、砥石１４のツルーイング作業を行うと
きである。一方、研削室１１側のカバー部材１８も通常
は閉じられて使用されるが、加工時や砥石１４のツルー
イング作業時等に必要に応じて開かれる。

【００１６】図３は上記の旋削装置１内の概略構成を示
す図であり、図４は図３の矢印Ａ方向から見た旋削装置
１内の概略構成である。図３および図４に示すように、
砥石１４は、外周面に所定の曲率で湾曲する曲面からな
る研削面をもつ円盤状の部材である。この砥石１４は、
たとえば、ダイアモンド砥粒をバインダで結合したもの
であり、中心部が砥石軸１２に装着される。

【００１７】砥石軸１２は、水平方向に沿って配置され
ており、電動モータ１３によって軸回りに回転される。
この砥石軸１２は、矢印Ｂ１およびＢ２で示すＺ軸方向
に移動可能となっており、図示しない移動機構によって
位置決めされる。さらに、砥石軸１２は、図４において
矢印Ｄ１およびＤ２で示すＹ軸方向に移動可能となって
おり、図示しない移動機構によって位置決めされる。

【００１８】ワーク用軸１５は、図３および図４におい
て矢印Ｃ１およびＣ２で示すＸ軸方向に移動可能となっ
ており、図示しない移動機構により位置決めされる。な
お、上記した砥石軸１２を位置決めする移動機構および
ワーク用軸１５を位置決めする移動機構は、図示しない
制御装置によって予め準備された加工プログラムに従っ
て制御される。また、ワーク用軸１５は、先端にワーク
Ｗが着脱可能となっており、このワーク用軸１５は図示
しない支持機構によって回転自在に保持されている。

【００１９】ワーク用軸１５の後端部には、クラッチ装
置４０を介してプーリ４１が連結されている。このプー
リ４１には、ワーク用軸１５に隣接して設けられた電動
モータ３０の出力軸に連結されたプーリ３１との間でベ
ルトＢＴが巻回されている。このベルトＢＴには、平ベ
ルトあるいは丸ベルトを使用するのが好ましい。電動モ
ータ３０が駆動されると、プーリ３１、ベルトＢＴおよ
びプーリ４１を介して電動モータ３０の回転がワーク用
軸１５に伝達される。

【００２０】クラッチ装置４０は、たとえば、機械式あ
るいは電気式のクラッチであり、プーリ４１とワーク用
軸１５との間を連結、開放自在になっている。クラッチ
装置４０を開放することにより、ワーク用軸１５は比較
的小さな力で容易に回転する。

【００２１】ワーク用軸１５の後端側には、拡径された
グリップ部１６が設けられている。このグリップ部１６
は、ワーク用軸１５を軸回りに回動させる際に作業者が
使用する部分である。このグリップ部１６は、表面にロ
ーレット加工等の滑り止めを施すことが好ましい。グリ
ップ部１６は研削室１１の外部に配置されている。

【００２２】次に、上記構成の旋削装置１を用いたワー
クＷの加工手順の一例について説明する。まず、上記し
たカバー部材２２を閉じたまま、研削室１１側のカバー
部材１８を開き、ワークＷをワーク用軸１５の先端部に
装着する。次いで、電動モータ１３を所定の回転数で駆
動することにより砥石軸１２を回転させるとともに、電
動モータ３０を駆動することによりワーク用軸１５を回
転させる。

【００２３】砥石１４およびワークＷが回転した状態
で、加工する曲面形状に従った経路でワーク用軸１５お
よび砥石軸１２を３次元的に相対移動させ、砥石１４の
外周面によりワークＷの被研削面Ｗｆを加工する。この
とき、砥石１４の外周面は、所定の半径の曲面となって
いるため、砥石１４の外周面とワークＷの被研削面Ｗｆ
とは部分的に接触する。このため、砥石１４の使用時間
が進行するにしたがって、砥石１４の外周面の形状は変
形し、所定の半径の曲面ではなくなる。

【００２４】砥石１４の外周面の形状が変形した状態で
は、ワークＷの被研削面Ｗｆを精度良く加工することが
できないため、砥石１４の外周面をツルーイング用治具
を用いて再成形する。

【００２５】図５は、砥石１４の外周面を再成形するた
めのツルーイング作業の手順を説明するための図であっ
て、（ａ）は砥石軸１２に沿った方向から砥石１４を見
た図であり、（ｂ）はワーク用軸１５に沿った方向から
砥石１４を見た図である。図５に示すように、ツルーイ
ング作業を行う際には、まず、回転が停止した状態にあ
るワーク用軸１５の先端部に、研削室１１側のカバー１
８を開いてツルーイング用治具５０を装着する。このツ
ルーイング用治具５０は、先端部に、たとえば、ダイア
モンド等で形成された工具５１をワーク用軸１５の半径
方向に沿った向きに備えており、図５（ｂ）に示すよう
に、この工具５１の先端とワーク用軸１５の中心位置と
の距離Ｇによって、砥石１４の外周面の曲率半径を規定
する。

【００２６】すなわち、ワーク用軸１５を図５に示す矢
印Ｅ１およびＥ２の向きに回動させることにより、工具
５１の先端はワーク用軸１５の中心から距離Ｇの位置を
旋回する。

【００２７】次いで、上記のツルーイング用治具５０を
ワーク用軸１５に装着したのち、ワーク用軸１５と砥石
軸１２を移動して、工具５１の先端が砥石１４の外周面
に接触する位置に位置決めする。

【００２８】次いで、研削室１１側のカバー１８を閉
じ、機械室２１側のカバー部材２２を開く。カバー部材
２２を開いたのち、上記したクラッチ装置４０を開放す
る。クラッチ装置４０を開放することにより、ワーク用
軸１５に電動モータ３０やベルトＢＴ等の抵抗が作用し
なくなり、ワーク用軸１５を容易に回動可能となる。

【００２９】この状態から、砥石軸１２を回転させなが
ら、ワーク用軸１５のグリップ部１６を操作して、ワー
ク用軸１５を図５に示す矢印Ｅ１およびＥ２の向きに回
動させる。このとき、研削室１１側のカバー１８は閉じ
られているため砥石１４の外周面の状態は直接には確認
できないが、ワーク用軸１５を手動により回動させる際
の音の変化等からある程度状態を判断することができ
る。また、ワーク用軸１５を手動により回動させて、砥
石１４の外周面が再成形されたのち、研削室１１側のカ
バー１８を開いて砥石１４の外周面の状態を確認する。

【００３０】このように、本実施形態によれば、クラッ
チ装置４０を開放することにより、ワーク用軸１５の操
作が容易となる。さらに、ワーク用軸１５の操作を研削
室１１の外部において行い、かつ、研削室１１側のカバ
ー１８を閉じた状態でツルーイング作業を行うため、た
とえば、工具５１によって削り取られた砥石１４の一部
が作業者に飛散したり、外部に飛散したりすることがな
い。

【００３１】第２実施形態 図６は本発明の第２の実施形態に係る旋削装置の外観斜
視図であり、図７は図６に示す旋削装置の機械室側のカ
バー部材を開いた状態を示す外観斜視図である。なお、
図６および図７に示す旋削装置２００は、基本的には同
一の構成となっており、同一構成部分については同一の
符号を使用している。

【００３２】本実施形態に係る旋削装置２００と、上述
した第１の実施形態に係る旋削装置１とで異なる構成
は、機械室側２１のカバー部材が異なるだけであり、他
の構成部分については同一である。本実施形態に係る旋
削装置２００の機械室２１側のカバー部材２２０は、た
とえば、アクリル樹脂等の透明あるいは半透明の材料か
ら形成されており、複数のヒンジ部材２２１により機械
室２１に開閉可能に設けられている。なお、図６におい
ては、カバー部材２２０は閉じられた状態にあり、研削
室１１側のカバー部材１８は開いた状態にある。

【００３３】図６に示す状態から、上記のカバー部材２
２０を開くと、図７に示すように、カバー部材２２０
は、カバー部材１８が開いた状態にある研削室１１の開
口部をの一部を遮蔽する位置に配置され、砥石１４とワ
ーク用軸１５の先端部に対向する位置に配置される。こ
のため、砥石１４とワーク用軸１５の先端部の状態をカ
バー部材２２０を介して外部から観察可能となる。

【００３４】たとえば、上述した第１の実施形態では、
砥石１４のツルーイング作業中は研削屑等の飛散防止の
ため研削室１１側のカバー部材１８は閉じられているこ
とから、ツルーイング中の砥石１４やツルーイング用治
具５０の状態を観察することが難しい。本実施形態で
は、機械室２１内にあるワーク用軸１５のグリップ部１
６を操作しながら、カバー部材２２０を介して外部から
ツルーイング中の砥石１４やツルーイング用治具５０を
観察可能となるため、ツルーイング作業の作業性がさら
に向上する。

【００３５】また、ツルーイング作業中だけでなく、ワ
ークを加工中にも研削室１１内を観察することができる
とともに、研削液や研削塵の飛散がカバー部材２２０に
よって防止される。さらに、ツルーイング作業を行う際
に、ワーク用軸１５のグリップ部１６を操作するのでは
なく、研削室１１内のワーク用軸１５を直接操作したい
場合にも、カバー部材２２０によって砥石１４の一部が
作業者に向かって飛散するのを防ぐことが可能となる。

【００３６】なお、上述した実施形態では、本発明の回
転遮断手段としてクラッチ装置４０の場合について説明
したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、プー
リ３１とプーリ４１との間に巻回されるベルトＢＴに
は、通常、張力を付与するテンショナーが用いられる
が、このテンショナーを開放することによりベルトＢＴ
の張力を低下させ、プーリ３１とプーリ４１との間の回
転の伝達を遮断する構成としてもよい。なお、この場合
には、上記のクラッチ装置４０は不要となる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、ツルーイング作業の作
業性が向上した旋削装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る旋削装置の外観
斜視図である。

【図２】図１に示す旋削装置の機械室側のカバー部材を
開いた状態を示す外観斜視図である。

【図３】旋削装置１内の概略構成を示す図である。

【図４】図３の矢印Ａ方向から見た旋削装置１内の概略
構成である。

【図５】ツルーイング作業の手順の一例を説明するため
の図である。

【図６】本発明の第２の実施形態に係る旋削装置の外観
斜視図である。

【図７】図６に示す旋削装置の機械室側のカバー部材を
開いた状態を示す外観斜視図である。

【図８】旋削装置の概略構成の一例を示す平面図であ
る。

【図９】図８に示す旋削装置の概略構成の側面図であ
る。

【図１０】砥石のツルーイング作業の一例を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１…旋削装置 １１…研削室 １２…砥石軸 １３…電動モータ １５…ワーク用軸 １６…グリップ部 １８…カバー部材 ２１…機械室 ２２…カバー部材 ３０…電動モータ ３１…プーリ ４０…クラッチ装置 ４１…プーリ ５０…ツルーイング用治具 ５１…工具 ＢＴ…ベルト Ｗ…ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根岸 祐司 静岡県沼津市大岡2068−３ 東芝機械株式 会社内 (72)発明者 新宮 剛 静岡県沼津市大岡2068−３ 東芝機械株式 会社内 Ｆターム(参考） 3C034 AA13 AA19 BB37 BB44 CB12 3C047 CC01 HH01 HH07 3C049 AA03 AA19 CA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周に所定の曲率の研削面をもつ円盤状の
   砥石と、 前記砥石の中心部が先端部に装着され、回転自在に保持
   された砥石軸と、 前記砥石軸を軸回りに回転させる砥石軸回転手段と、 前記砥石軸に直交する向きに配置され、先端部にワーク
   が着脱され、回転自在に保持されたワーク用軸と、 前記ワーク用軸を軸回りに回転させるワーク用軸回転手
   段と、 前記砥石軸および前記ワーク用軸の先端部を前記ワーク
   および前記砥石を含めて遮蔽する研削室とを有し、 前記砥石軸と前記ワーク用軸とを三次元的に相対移動さ
   せて、前記砥石により前記ワークを加工する旋削装置で
   あって、 前記ワーク用軸回転手段から前記ワーク用軸への回転の
   伝達を遮断可能な回転遮断手段をさらに有し、 前記ワークに代えてツルーイング用治具を装着し、前記
   ワーク用軸を回動させて当該砥石の外周面を当該ツルー
   イング用治具によって再成形する際に必要な手動による
   当該ワーク用軸の回動動作のためのグリップ部が前記研
   削室外に設けられている旋削装置。
2. 【請求項２】少なくとも、前記ワーク用軸のうち前記研
   削室外に突出した部分、前記ワーク用軸回転手段および
   前記回転遮断手段を遮蔽する機械室をさらに有し、 前記機械室は、前記回転遮断手段および前記ワーク用軸
   のグリップ部を操作可能に前記機械室を開閉する第１の
   カバー部材を有し、 前記研削室は、当該研削室内の前記砥石と前記ワークま
   たは前記ツルーイング用治具との接触状態を観察可能に
   当該研削室を開閉する第２のカバー部材を有し、 前記第２のカバー部材を開いたのち、前記第１のカバー
   部材を開くことにより、当該第１のカバー部材は前記研
   削室の開口部を遮蔽する位置に配置されるように設けら
   れており、かつ、当該第１のカバー部材を通じて前記研
   削室内を観察可能な透明あるいは半透明の材料で形成さ
   れている請求項１に記載の旋削装置。