JP4245987B2

JP4245987B2 - 研削加工装置

Info

Publication number: JP4245987B2
Application number: JP2003166663A
Authority: JP
Inventors: 政男山口; 武志板津
Original assignee: Nagase Integrex Co Ltd
Current assignee: Nagase Integrex Co Ltd
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-06-11
Also published as: JP2005001047A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば金型の型面等を高精度に研削する場合に使用される研削加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば金型の型面等のように、曲面状をなすワークの加工面を高精度に微細研削する場合には、粗加工、あるいは中仕上げ用の専用の加工機を用い、その後、専用の研削加工機を使用して、研削チップ等の回転接触により加工面を所定形状に高精度に研削加工していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来は、複数台の専用機を必要とし、設備費用の面で不利であるばかりでなく、ワークの段取り替えが必要になるため、加工精度が低下するおそれがあった。
【０００４】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、１台の加工機械で、ワークの粗加工から仕上げ加工まで研削することができる研削加工装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、モータにより回転される研削チップを本体に設けた研削加工装置において、前記本体を研削盤のコラムに対して着脱可能に取り付けられる取付用フレームに対して水平軸線を中心に旋回可能に支持するとともに、その本体を旋回させるための旋回モータを設け、さらに本体には前記コラムのスピンドルに対して外嵌して位置決めするための外嵌部を設け、前記旋回モータには駆動プーリを設けるとともに、前記取付用フレームには前記本体に連結される被動プーリを設け、該被動プーリは前記スピンドル及び前記外嵌部と同一軸線上に位置するように前記取付用フレームに対して回転可能に支持され、前記旋回モータの回転により、前記駆動プーリ及び前記被動プーリを介して前記本体を旋回させることによって、前記本体の旋回中心が研削盤のスピンドルの軸線位置となるように構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
従って、請求項１に記載の発明によれば、通常の研削盤のコラムに容易に取り付けて使用することができ、研削盤のコラムに取付用フレームを取り付ける際に、コラムのスピンドルを基準として、所定位置に正確に位置決め配置することができる。そして、研削加工時に本体の旋回によって、研削チップをワークの加工面に対して法線方向から対向接触させることができて、加工精度の向上に寄与できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、本体に支持筒を軸線方向へ移動可能に挿通支持し、前記研削チップ及び流体モータを有する回転軸を前記支持筒に回転可能に収容支持したことを特徴とするものである。
【０００８】
従って、請求項２に記載の発明においては、研削チップを回転させるためのモータが流体モータであるため、何らかの原因により、研削チップの回転方向に大きな負荷が作用した場合、それを有効に逃がすことができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明においては、請求項１または請求項２に記載の発明において、本体には支持筒及び回転軸の荷重を軽減するためのカウンタウェイトを支持したことを特徴とするものである。
【００１０】
従って、請求項３に記載の発明においては、研削チップにより加工面に作用する接触圧は、カウンタウェイトで低減される。
請求項４に記載の発明においては、請求項３に記載の発明において、カウンタウェイトと支持筒との間には連結索を設け、本体には前記連結索を案内するための回転体を回転可能に支持し、前記支持筒、カウンタウェイト及び回転体と本体との間にはそれぞれ静圧軸受を介装したことを特徴とするものである。
【００１１】
よって、請求項４に記載の発明によれば、カウンタウェイトの作用と相まって、加工面には研削チップによる接触圧がほとんど作用しないため、高精度な微圧加工が可能となる。
【００１２】
請求項５に記載の発明においては、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の流体モータがエアモータであることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、研削盤１１のコラム１２にはスピンドル１３が回転可能に支持され、その先端には図示しない回転砥石が着脱可能に取り付けられるようになっている。コラム１２には取付板１４が固定され、この取付板１４には複数のボルト１５により図示しない砥石カバーが着脱可能に取り付けられるようになっている。
【００１４】
前記研削盤１１のスピンドル１３から回転砥石を取り外すとともに、取付板１４から砥石カバーを取り外した状態で、その取付板１４には研削加工装置１６が着脱可能に取り付けられるようになっている。すなわち、研削加工装置１６には取付用フレーム１７が装備され、この取付用フレーム１７が前記複数のボルト１５により取付板１４に着脱可能に取り付けられるようになっている。
【００１５】
前記取付用フレーム１７には本体１８が回転可能に支持され、その端部にはスピンドル１３に外嵌するための外嵌部１８ａが突設されている。そして、取付用フレーム１７をコラム１２上の取付板１４に取り付ける際に、この本体１８上の外嵌部１８ａをスピンドル１３に外嵌することにより、そのスピンドル１３の軸線を基準として、加工装置１６全体が所定位置に位置決め配置されるようになっている。なお、ここで、スピンドル１３は、回転されることなく、停止状態を維持される。
【００１６】
図１〜図３に示すように、前記本体１８の外嵌部１８ａと同一軸線上に位置するように、取付用フレーム１７には被動プーリ１９がベアリング２０を介して回転可能に支持され、連結部材２１を介して本体１８に連結されている。前記取付用フレーム１７にはサーボモータよりなる旋回用モータ２２が配設され、そのモータ軸２２ａに取り付けられた駆動プーリ２３と前記被動プーリ１９との間にはベルト２４が掛装されている。そして、旋回用モータ２２の回転により、駆動プーリ２３、ベルト２４及び被動プーリ１９を介して、本体１８がスピンドル１３の軸線を中心に水平軸線を中心に旋回されるようになっている。この実施形態においては、本体１８は前記スピンドル１３の軸線位置を中心に旋回される。
【００１７】
図１、図２及び図４〜図６に示すように、前記本体１８には支持筒２５が静圧軸受２６を介して自身の軸線方向へ移動可能に挿通支持されている。支持筒２５内には回転軸２７が自身の軸線を中心に回転可能に収容支持され、その下端には工具としての研削チップ２８が取り付けられている。回転軸２７の中間部には流体モータ２９が設けられ、回転軸２７の外周に形成された複数のタービン溝２９ａと、支持筒２５に形成された複数のエア吹付け孔２９ｂとから構成されている。そして、エア吹付け孔２９ｂからタービン溝２９ａにエアが吹き付けられることにより、回転軸２７が高速にて回転されるようになっている。
【００１８】
前記本体１８にはカウンタウェイト３０が静圧軸受３１を介して支持筒２５の移動方向と同方向へ移動可能に支持され、このカウンタウェイト３０と支持筒２５との上端部間が連結索３２により連結されている。本体１８上には回転体３３がブラケット３４及び静圧軸受３５を介して回転可能に支持され、この回転体３３の外周に前記連結索３２が周回案内されている。
【００１９】
前記本体１８上には移動用シリンダ３６が配設され、そのピストンロッド３６ａが連結板３７を介して連結索３２に連結されている。そして、この移動用シリンダ３６により連結索３２を介して、支持筒２５及び回転軸２７が上下方向に移動されて、研削チップ２８がワークＷ上の加工面Ｗａと接触する位置に配置される。この場合、カウンタウェイト３０により支持筒２５及び回転軸２７の荷重が相殺軽減されて、研削チップ２８が加工面Ｗａに対してほぼ無荷重状態で接触されるようになっている。
【００２０】
次に、前記のように構成された研削加工装置の動作を説明する。
さて、この研削加工装置１６の使用時には、図１及び図２に示すように、研削盤１１におけるコラム１２の取付板１４に対し、砥石カバーに代えて取付用フレーム１７が取り付けられて、加工装置１６全体がコラム１２に装着される。この場合、本体１８の外嵌部１８ａがコラム１２のスピンドル１３に外嵌され、スピンドル１３の軸線を基準として、加工装置１６全体が所定位置に正確に位置決め配置される。
【００２１】
この状態で、加工装置１６が運転されると、流体モータ２９により回転軸２７を介して研削チップ２８が高速で回転される。それとともに、図示しない制御装置により旋回用モータ２２が回転され、駆動プーリ２３、ベルト２４及び被動プーリ１９を介して、本体１８がスピンドル１３の軸線を中心に旋回される。これにより、研削チップ２８がワークＷの加工面Ｗａに対して法線方向から接触するように対向配置される。
【００２２】
さらに、前記制御装置により移動用シリンダ３６が作動され、連結索３２を介して支持筒２５及び回転軸２７が上下方向に移動されて、研削チップ２８がワークＷ上の所定加工面Ｗａと接触する位置に対向配置される。この場合、支持筒２５及び回転軸２７の移動に伴い、連結索３２を介してカウンタウェイト３０が上下方向に移動される。これにより、支持筒２５及び回転軸２７の荷重が相殺軽減されて、研削チップ２８が加工面Ｗａに対してほぼ無荷重状態で接触される。よって、ワークＷの加工面Ｗａは高速回転している研削チップ２８にて、所定形状に高精度に微細研削される。
【００２３】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）この研削加工装置においては、研削盤１１のコラム１２に対して着脱可能に取り付けるための取付用フレーム１７が装備されているので、取付用フレーム１７を介して、通常の研削盤１１のコラム１２に対し容易に取り付けて使用することができる。従って、ワークＷを研削盤１１で粗加工あるいは中仕上げして、その後、研削盤１１の回転砥石（図示しない）を外して、この実施形態の研削加工装置をコラム１２に支持すれば、仕上げ加工を行うことができる。従って、１台の研削盤で粗加工から仕上げ加工まで１連の加工を行うことができるとともに、ワークＷの段取り替えが不要になるため、高精度加工が可能となる。
【００２４】
（２）この研削加工装置においては、取付用フレーム１７を研削盤１１のコラム１２に取り付ける際に、本体１８上の外嵌部１８ａをコラム１２のスピンドル１３に外嵌することにより、そのスピンドル１３を基準として、装置全体を所定位置に正確に位置決め配置することができる。
【００２５】
（３）この研削加工装置においては、研削加工時に旋回用モータ２２にて本体１８を取付用フレーム１７に対して旋回させることにより、研削チップ２８をワークＷの加工面Ｗａに対して法線方向から対向接触させることができて、加工面Ｗａに凹凸が存在しても、加工精度を向上させることができる。
【００２６】
（４）この研削加工装置においては、本体１８が研削盤のスピンドル１３の軸線位置を中心として旋回されるため、研削加工装置を研削盤に搭載した状態で、微圧加工装置の旋回を高精度に行うことができる。
【００２７】
（５）この研削加工装置においては、本体１８に支持筒２５が軸線方向へ移動可能に挿通支持され、その支持筒２５内には研削チップ２８及び流体モータ２９を有する回転軸２７が回転可能に収容支持されている。本体１８には支持筒２５及び回転軸２７の荷重を軽減するためのカウンタウェイト３０が移動可能に支持されるとともに、カウンタウェイト３０と支持筒２５との間の連結索３２を案内するための回転体３３が回転可能に支持されている。そして、支持筒２５、カウンタウェイト３０及び回転体３３と本体１８との間には、それぞれ静圧軸受２６，３１，３５が介装されている。
【００２８】
このため、研削チップ２８を回転させるためのモータが流体モータであるため、何らかの原因により、研削チップ２８の回転時に、その方向に大きな負荷が作用した場合、その負荷を吸収できる。このため、研削チップ２８が負荷に抗して無理に回転されることがない。また、研削チップ２８によりワークＷの加工面Ｗａに作用する接触圧が、カウンタウェイト３０で低減される。さらに、カウンタウェイト３０や支持筒２５などが静圧軸受により支持されているため、研削チップ２８の軸線方向移動においては、ほとんど抵抗が作用しない。よって、加工面には研削チップ２８による接触圧がほとんど作用しないため、高精度な微圧加工が可能となる。
【００２９】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記実施形態において、回転軸２７と研削チップ２８との間に、軽い振動を付与するバイブレータを介装し、このバイブレータにより、研削中に研削チップ２８を軽く振動させること。このようにすれば、研削加工効率を向上させることができる。
【００３０】
・前記実施形態において、回転軸２７と研削チップ２８との間に、スプリングクラッチ等の一方向クラッチを設けて、研削チップ２８に回転方向における大きな負荷が作用した場合、回転軸２７と研削チップ２８との間の回転伝達が遮断されるように構成すること。
【００３１】
【発明の効果】
以上、実施形態で例示したように、この発明においては、１台の加工装置で粗加工から仕上げ加工まで１連の加工が加工になるとともに、ワークの加工面を高精度に微細研削することができる優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の研削加工装置を示す要部側断面図。
【図２】図１の研削加工装置の要部拡大横断面図。
【図３】図１の３−３線における拡大断面図。
【図４】図１の４−４線における拡大断面図。
【図５】図１の一部を拡大して示す部分断面図。
【図６】図５の６−６線における断面図。
【符号の説明】
１１…研削盤、１２…コラム、１３…スピンドル、１６…研削加工装置、１７…取付用フレーム、１８…本体、１８ａ…外嵌部、２２…旋回用モータ、２５…支持筒、２６…静圧軸受、２７…回転軸、２８…研削チップ、２９…流体モータ、３０…カウンタウェイト、３１…静圧軸受、３２…連結索、３３…回転体、３５…静圧軸受、３６…移動用シリンダ、Ｗ…ワーク、Ｗａ…加工面。

Claims

モータにより回転される研削チップを本体に設けた研削加工装置において、前記本体を研削盤のコラムに対して着脱可能に取り付けられる取付用フレームに対して水平軸線を中心に旋回可能に支持するとともに、その本体を旋回させるための旋回モータを設け、さらに本体には前記コラムのスピンドルに対して外嵌して位置決めするための外嵌部を設け、
前記旋回モータには駆動プーリを設けるとともに、前記取付用フレームには前記本体に連結される被動プーリを設け、該被動プーリは前記スピンドル及び前記外嵌部と同一軸線上に位置するように前記取付用フレームに対して回転可能に支持され、
前記旋回モータの回転により、前記駆動プーリ及び前記被動プーリを介して前記本体を旋回させることによって、前記本体の旋回中心が研削盤のスピンドルの軸線位置となるように構成したことを特徴とする研削加工装置。
本体に支持筒を軸線方向へ移動可能に挿通支持し、前記研削チップ及び流体モータを有する回転軸を前記支持筒に回転可能に収容支持したことを特徴とする請求項１に記載の研削加工装置。
本体には支持筒及び回転軸の荷重を軽減するためのカウンタウェイトを支持したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研削加工装置。
カウンタウェイトと支持筒との間には連結索を設け、本体には前記連結索を案内するための回転体を回転可能に支持し、前記支持筒、カウンタウェイト及び回転体と本体との間にはそれぞれ静圧軸受を介装したことを特徴とする請求項３に記載の研削加工装置。
流体モータがエアモータであることを特徴とした請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の研削加工装置。