JP5287217B2

JP5287217B2 - 超仕上げ装置

Info

Publication number: JP5287217B2
Application number: JP2008325579A
Authority: JP
Inventors: 賢二荒井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-12-22
Also published as: JP2010142924A

Description

本発明は、超仕上げ装置に関し、より詳細には、軸受の外内輪軌道面、つば面、および転動体の外周面を研磨によって仕上げ加工する超仕上げ装置に関する。

軸受の軌道面やつば面、転動体の外周面を研磨加工する場合、揺動運動する砥石を回転する被加工物に押圧して加工することが行われている。砥石の被加工物（軸受や転動体）への押圧力は、砥石を保持するシリンダに供給する圧力流体の圧力によって調整するのが一般的である。従来、砥石の押圧力は、粗加工と仕上げ加工とで異なるので、加工に最適な押圧力となるように圧力が調整された圧力流体を、シリンダに供給するようにした超仕上げ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載の超仕上げ装置は、粗加工用の高圧流体を供給する減圧弁（圧力調整手段）、粗加工用の低圧流体を供給する減圧弁、および仕上げ加工用の仕上加工用低圧流体を供給する減圧弁の、３つの減圧弁を有する圧力流体供給回路を備える。粗加工用高圧流体、粗加工用低圧流体、および仕上加工用低圧流体の３種類の圧力は、予め手動によって減圧弁に設定された固定圧力であり、加工条件に応じて３種類の圧力の中からいずれかの圧力が選択され、切換弁によって切り替えられて砥石を保持するシリンダに供給される。
特公昭６３−１２７４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の圧力流体供給回路によると、設定する圧力ごとに減圧弁、および切換弁が必要となる。例えば、図５に示すように、砥石１０１を保持するシリンダ１０２に、高圧流体と低圧流体の２種類の圧力流体を供給する圧力流体供給回路１００では、高圧に設定された手動式減圧弁１０３Ａと切換弁１０４Ａを含んで構成された高圧用圧力設定回路１０５Ａと、低圧に設定された手動式減圧弁１０３Ｂと切換弁１０４Ｂとを含んで構成された低圧用圧力設定回路１０５Ｂとの２回路を備える。そして、粗加工時には、切換弁１０４Ａを切り替えて手動式減圧弁１０３Ａに設定された高圧流体をシリンダ１０２に供給し、仕上げ加工時には、切換弁１０４Ｂを切り替えて手動式減圧弁１０３Ｂに設定された低圧流体をシリンダ１０２に供給して加工が行われる。

即ち、切り替えて同時に使用可能な圧力の種類（数）は、減圧弁と切換弁を含んで構成される圧力設定回路数によって制限される。換言すれば、圧力の種類が多くなると、減圧弁と切換弁の数量が多くなって、圧力流体供給回路の回路構成が複雑となるばかりでなく、コストアップの要因となる。更に、供給する最適圧力は、被加工物ごとに異なる場合が多く、被加工物が変更されるたびにセット替えが行われるが、その都度、手動によって減圧弁の圧力を設定しなければならず、セット替えに多くの調整工数を要する問題点があった。また、手動設定によるため、減圧弁の設定圧力にバラツキが発生する虞があり、加工品の品質に及ぼす影響が懸念され、改善の余地があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加工物ごとに異なる多数の設定圧力を、容易且つ短時間で安定した圧力に切り替えることができ、セット替えのサイクルタイムを短縮して製造設備の投資効率を向上させ、更に安定稼動させることができる超仕上げ装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）クランク状のホルダ本体と、前記ホルダ本体に取り付けられた支持体とを備えるホルダと、
前記ホルダを所定方向に回転可能に支持し、ＡＣサーボモータを有する回転ユニットと、
前記ホルダをＸ軸方向に往復移動可能な第１可動ユニットと、
前記第１可動ユニットをＹ軸方向に往復移動させる第２可動ユニットと、
先端あるいはＺ軸方向に突出するアームに砥石を取り付け可能なピストンロッドを有し前記支持体に内蔵されたシリンダと、
前記シリンダに圧力流体を供給する圧力流体供給回路と、
を有し、回転する被加工物である軸受の内外輪の軌道面に対して、前記ＡＣサーボモータを駆動して前記ホルダを揺動させることにより前記砥石を旋回させながら前記シリンダによって押圧して前記軸受の内外輪の軌道面を研磨加工する超仕上げ装置であって、
前記圧力流体供給回路は、制御装置から入力される電気信号に応じて前記圧力流体の圧力を調整して前記シリンダに供給する電空圧力調整弁を備え、
前記電空圧力調整弁は、前記圧力流体の圧力を任意の出力圧力に連続的に調整可能であり、
前記制御装置は、前記シリンダに供給すべき前記圧力流体の最適圧力値、及び、主軸回転数、前記第１可動ユニット及び第２可動ユニットの初期位置、を含む加工条件を、前記被加工物に対応させて予め記憶する記憶装置を備え、
加工される前記被加工物に対応して、前記電空圧力調整弁が前記記憶装置に記憶された前記最適圧力値に基づいて前記圧力流体の圧力を調整して前記シリンダに供給し、前記被加工物を加工することを特徴とする超仕上げ装置。

本発明の超仕上げ装置によれば、シリンダに圧力流体を供給する圧力流体供給回路は、電気信号に応じて圧力を調整可能な電空圧力調整弁を備えるので、一つの電空圧力調整弁で複数の任意圧力の圧力流体を供給することができ、圧力流体供給回路の構成を簡素化することができ、超仕上げ装置のコストを抑制することができる。

また、入力信号に応じて圧力流体の圧力を連続的に調整することができるので、圧力変更しても圧力のバラツキが少なく、安定した圧力の圧力流体を供給することができ、これによって加工品の品質が安定する。

更に、被加工物に対応させて圧力流体の圧力を予め記憶する記憶装置を備え、電空圧力調整弁がこの記憶装置に記憶された圧力に基づいて、加工される被加工物ごとに圧力流体の圧力を調整するようにしたので、簡単、且つ正確に被加工物に最適な圧力に調整することができ、被加工物のセット替えを短時間で行うことができる。

以下、本発明に係る超仕上げ装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る超仕上げ装置の要部斜視図、図２は内輪軌道面加工用砥石を保持するシリンダに圧力流体を供給する圧力流体供給回路の構成図、図３は図２に示す電空圧力調整弁の構成図である。

図１に示すように、本発明の超仕上げ装置１０は、ホルダ１２と、ホルダ１２を所定方向に回転可能に支持する回転ユニット１３と、Ｘ軸方向に往復移動可能な第１可動ユニット１４と、第１可動ユニット１４をＹ軸方向に往復移動させる第２可動ユニット１５と、を備えている。

ホルダ１２は、クランク状のホルダ本体１６と、ホルダ本体１６に取り付けられた支持体１７とを備える。砥石１１は、支持体１７に内蔵されたシリンダ３１（図２参照）のピストンロッド３２に取り付けられており、該シリンダ３１によって砥石１１を被加工物（内輪６０）に押圧して加工を行う。砥石１１は、その先端中心(軸芯)１１ａが常にＺ軸(回転ユニット１３の回転中心)と一致するように位置決めされている。

回転ユニット１３は、ＡＣサーボモータ１８と、ＡＣサーボモータ１８からＺ軸方向に延出した旋回スピンドル１９とからなり、ホルダ１２が(ホルダ本体１６)は、旋回スピンドル１９の先端側に取り付けられている。

第１可動ユニット１４は、Ｘ軸方向に配設された一対のリニアガイド２１に案内されて往復移動可能な第１スライダ２０を備え、第１スライダ２０には、回転ユニット１３(ＡＣサーボモータ１８)が取り付けられている。第１スライダ２０の駆動機構としては、既存のリニアモータを適用することができる。

第２可動ユニット１５は、Ｙ軸方向に配設された一対のリニアガイド２３に案内されて往復移動可能な第２スライダ２２を備え、第２スライダ２２には、第１可動ユニット１４が取り付けられている。第２スライダ２２の駆動機構としては、第１可動ユニット１４と同様に、既存のリニアモータを適用することができる。

このような超仕上げ装置１０は、図１および図２に示すように、第１可動ユニット１４および第２可動ユニット１５を駆動して、ホルダ１２をＸ方向、およびＹ方向に移動させ、砥石１１の先端中心１１ａを被加工物である内輪６０の軌道面（加工面）６１に位置決めする。ここで、ＡＣサーボモータ１８を駆動してホルダ１２(ホルダ本体１６)を揺動させると、砥石１１の先端中心１１ａがＺ軸を中心として旋回し、バッキングプレート６２に保持されて回転する内輪６０の軌道面６１が砥石１１によって研磨されて超仕上げ加工が施される。このとき、砥石１１は、シリンダ３１に供給される圧力流体の圧力によって軌道面（加工面）６１に押圧されて超仕上げ加工される。

砥石１１を保持するシリンダ３１には、図２に示すように、圧力流体供給回路３０が接続されており、加工に最適な所定の圧力に圧力調整された圧力流体が供給される。圧力流体供給回路３０は、圧力流体源３５と、切換弁３６と、電空圧力調整弁４０とを備える。圧力流体源３５は、例えば、既存のエアコンプレッサであり、圧縮空気を供給する。切換弁３６は、電磁切換弁であり、電空圧力調整弁４０とシリンダ３１との間で接続回路の断接を行う。即ち、切換弁３６は、電空圧力調整弁４０からシリンダ３１に供給される圧力流体を断接する。

電空圧力調整弁４０は、図３に示すように、圧力流体源３５から供給される圧力流体（圧縮空気）の圧力を所定の圧力に調整するためのものであり、制御装置４１によって出力圧力が制御される。電空圧力調整弁４０は、ダイヤフラム式調整弁４２と、給気用電磁弁４３と、排気用電磁弁４４と、圧力センサ４５とを備える。ダイヤフラム式調整弁４２は、ダイヤフラム式パイロット弁４６、給気弁４７、および排気弁４８が、一体に組み込まれた圧力調整弁であり、出力ポート５０の出力圧力は、圧力センサ４５によって電気信号に変換されて制御装置４１に伝達される。

電空圧力調整弁４０は、制御装置４１に入力する入力信号Ｓが増大すると、制御装置４１からの指令信号に従って給気用電磁弁４３をＯＮし、排気用電磁弁４４をＯＦＦする。これにより、圧力流体源３５から供給ポート４９に供給された圧力流体の一部は、給気用電磁弁４３を介してアッパパイロット室５１に供給されてダイヤフラム式パイロット弁４６を図中下方に押し下げ、給気弁４７を開く。これにより、供給ポート４９に供給された圧力流体の一部が、出力ポート５０に出力して切換弁３６に供給される。

一方、出力ポート５０の圧力流体の一部は、エアパイロット室５２に供給されてダイヤフラム式パイロット弁４６を押し上げ、これによって、給気弁４７を閉じる方向に移動させると共に、排気弁４８を開く方向に移動させて、出力ポート５０の圧力流体の一部を排気ポート５３に排気する。更に、出力ポート５０の出力圧力は、圧力センサ４５によって電気信号に変換されて制御装置４１にフィードバックされる。

このフィードバック信号Ｆと入力信号Ｓとが制御装置４１で比較され、入力信号Ｓに比例した出力圧力が出力ポート５０に出力されるように、ダイヤフラム式パイロット弁４６を制御して給気弁４７および排気弁４８を開閉させる訂正動作が行われる。これによって、常に入力信号Ｓに比例した出力圧力の圧力流体が出力ポート５０に得られる。

入力信号Ｓに比例する圧力に調整されて出力ポート５０に出力された圧力流体は、切換弁３６を切り替えることによりシリンダ３１に供給されて、圧力に比例した力で砥石１１を内輪６０の軌道面（加工面）６１に押圧して超仕上げ加工が施される。

ここで、入力信号Ｓとして、粗加工用信号および仕上げ加工用信号の、複数の信号を準備して切り替えることにより、１つの電空圧力調整弁４０によって、粗加工時には高圧流体をシリンダ３１に供給し、仕上げ加工時には低圧流体をシリンダ３１に供給することができ、最適加工条件での超仕上げ加工が可能となる。即ち、１つの電空圧力調整弁４０で、複数圧力の圧力流体をシリンダ３１に供給することができ、圧力流体供給回路３０の構成を簡素化することができる。

圧力流体の出力圧力は、入力信号Ｓに比例して連続的に変化させることができるので、高圧および低圧の２つの圧力に限定されず、３つ以上の任意の出力圧力に調整することができる。また、制御装置４１に圧力表示装置５４を接続して出力ポート５０の出力圧力を表示するようにしてもよい。

制御装置４１は、不図示の記憶装置を内蔵し、複数の内輪（被加工物）６０の型番ごとに対応して予め決められている最適加工条件、即ち、シリンダ３１に供給すべき最適流体圧力の圧力値を圧力テーブルとして記憶する。そして、加工される内輪（被加工物）６０の型番が制御装置４１に入力されると、記憶装置の圧力テーブルに記憶されている該当圧力値を読み出して、電空圧力調整弁４０が所定の圧力に調整する。そして、圧力流体をシリンダ３１に供給し、内輪６０の軌道面（加工面）６１に加工に最適な所定の力で砥石１１を押圧して超仕上げ加工する。

このように、加工すべき被加工物（内輪６０）が変更されても、型番を入力するだけで圧力テーブルから該当する最適圧力値を読み出して圧力流体の圧力を変更することができ、セット替えを短時間で容易に行うことができる。また、これによって、超仕上げ装置１０の稼働率が向上する。更には、従来の手動設定による設定ミスや設定誤差を未然に防止して加工品質を向上させることができる。尚、記憶装置に記憶させる内容は、最適流体圧力値だけでなく、主軸回転数、砥石１１の初期セット位置（第１可動ユニット１４および第２可動ユニット１５の初期位置）など、他の加工条件を被加工物に応じて記憶させることもできる。

図４は、被加工物として外輪６５の軌道面６６を研磨加工する実施例であり、砥石１１がシリンダ３１のピストンロッド３２に固定されたアーム３３を介して取り付けられている。それ以外の構成および作用は、圧力流体供給回路３０を含め、図１から図３に示す実施形態と同様であるので、説明を省略する。尚、大型内輪を加工する場合、図２に示す形態の砥石１１での加工が可能となる場合もある。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、砥石の揺動機構、位置決め機構、砥石の形状等、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本発明においては、被加工物の加工部は、外輪および内輪の軌道面として説明したが、これに限定されるものではなく、つば部とすることもでき、また転動体の外周面であってもよい。

本発明に係る超仕上げ装置の要部斜視図である。加工砥石を保持するシリンダに圧力流体を供給する圧力流体供給回路の構成図である。図２に示す電空圧力調整弁の構成図である。シリンダに保持された加工砥石によって内輪軌道面が加工される状態を示す要部断面図である。従来の圧力流体供給回路の構成図である。

符号の説明

１０超仕上げ装置
１１砥石
３０圧力流体供給回路
３１シリンダ
３２ピストンロッド
４０電空圧力調整弁
４１制御装置
６０内輪（被加工物）
６５外輪（被加工物）
Ｓ入力信号（電気信号）

Claims

クランク状のホルダ本体と、前記ホルダ本体に取り付けられた支持体とを備えるホルダと、
前記ホルダを所定方向に回転可能に支持し、ＡＣサーボモータを有する回転ユニットと、
前記ホルダをＸ軸方向に往復移動可能な第１可動ユニットと、
前記第１可動ユニットをＹ軸方向に往復移動させる第２可動ユニットと、
先端あるいはＺ軸方向に突出するアームに砥石を取り付け可能なピストンロッドを有し前記支持体に内蔵されたシリンダと、
前記シリンダに圧力流体を供給する圧力流体供給回路と、
を有し、回転する被加工物である軸受の内外輪の軌道面に対して、前記ＡＣサーボモータを駆動して前記ホルダを揺動させることにより前記砥石を旋回させながら前記シリンダによって押圧して前記軸受の内外輪の軌道面を研磨加工する超仕上げ装置であって、
前記圧力流体供給回路は、制御装置から入力される電気信号に応じて前記圧力流体の圧力を調整して前記シリンダに供給する電空圧力調整弁を備え、
前記電空圧力調整弁は、前記圧力流体の圧力を任意の出力圧力に連続的に調整可能であり、
前記制御装置は、前記シリンダに供給すべき前記圧力流体の最適圧力値、及び、主軸回転数、前記第１可動ユニット及び第２可動ユニットの初期位置、を含む加工条件を、前記被加工物に対応させて予め記憶する記憶装置を備え、
加工される前記被加工物に対応して、前記電空圧力調整弁が前記記憶装置に記憶された前記最適圧力値に基づいて前記圧力流体の圧力を調整して前記シリンダに供給し、前記被加工物を加工することを特徴とする超仕上げ装置。