JP6831604B1 - 円筒研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒形状を有するワークの中心軸に対して同軸度の高い加工を行うことのできる円筒研削装置を提供すること。【解決手段】円筒研削装置１００は、メインベース１０上に対向して配置された固定側センターシャフト取付けベース２０及び移動側センターシャフト取付けベース３０と、固定側センターシャフト取付けベース２０に取付けられ、円筒形状を有するワーク６０の一方の端部を支持する固定側センターシャフト２１と、移動側センターシャフト取付けベース３０に取付けられ、ワーク６０の他方の端部を支持する移動側センターシャフト３１と、移動側センターシャフト取付けベース３０に取付けられ、ワーク６０を把持してその軸線を中心に回転させるワーク回転機構４０と、固定側センターシャフト２１及び移動側センターシャフト３１によって水平に支持されたワーク６０の外周面を加工する砥石車５０とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、円筒形状を有するワークの研削加工に用いて好適な研削装置に関する。

円筒研削盤：円筒形状を有するワークに高速回転する砥石車（研削砥石）を当て、その外周部を研削する工作機械として、円筒研削盤が広く用いられている（例えば、特許文献１等）。

特開２０１０−０４２４８２

円筒研削盤を用いて円筒形状のワークを加工する場合は、回転する砥石車とは反対方向にワークを回転させる必要がある。通常、ワークを回転させるには、ワークの両端をセンターシャフト（或いはスクロールチャック等）で保持し、センターシャフトを回転させることでワークを回転させる方式が採用されている。

しかしながら、このようなワーク保持構造の場合、センターシャフトの回転部にはベアリングやブッシュ等が使用されるため、センターシャフトを回転させるには、ベアリングやブッシュ等とセンターシャフトとの間にラジアル方向のスキマが必要となり、このスキマによってセンターシャフト同士の間に芯ズレが発生してしまう。

センターシャフト同士の間に芯ズレが発生すると、ワークは、回転する砥石車に対して上下左右いずれかの方向に偏心しながら回転してしまうため、砥石車の切込み量及び切込み角度が一定にならない。その結果、例えばワークに溝加工を施すと、加工された溝は、ワークの中心軸に対して同軸度及び直角度に加工誤差が発生してしまう。

このように、円筒形状を有するワークに対して高精度な研削加工を施すためには、ワークを両側から支持する部材間の軸芯ズレが極めて微小であること、すなわちワークを両側から支持する部材間の同軸度を高精度に確保することが要求される。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、円筒形状を有するワークの中心軸に対して同軸度の高い加工を行うことのできる円筒研削装置を提供することにある。

本発明の第１の態様に係る円筒研削装置は、メインベース上に対向して配置された固定側取付けベース及び移動側取付けベースと、前記固定側取付けベースに取付けられ、円筒形状を有するワークの一方の端部を支持する固定側ワーク支持手段と、前記移動側取付けベースに取付けられ、前記ワークの他方の端部を支持する移動側ワーク支持手段と、前記移動側取付けベースに取付けられ、前記ワークを把持してその軸線を中心に回転させるガイド機構と、を備える。

本発明の第２の態様に係る円筒研削装置は、前記第１の態様において、前記ガイド機構は、回転ハンドルと、前記回転ハンドルに連結されたタイミングプーリー及びタイミングベルトと、前記ワークを把持するガイド部とを備え、前記回転ハンドルを回転させることにより、前記タイミングプーリー及び前記タイミングベルトを介して前記ガイド部を回転させるように構成されている。

本発明の第３の態様に係る円筒研削装置は、前記第１または第２の態様において、前記ワークの外周面の加工は、溝加工である。

本発明の第４の態様に係る円筒研削装置は、前記第１〜第３のいずれかの態様において、前記メインベースと前記固定側取付けベースとの接触面及び前記メインベースと前記移動側取付けベースとの接触面は、前記メインベース側が台形形状を有し、前記固定側取付けベース側及び前記移動側取付けベース側がＶ溝形状を有している。
本発明の第５の態様に係る円筒研削装置は、前記第１〜第４のいずれかの態様において、前記固定側ワーク支持手段及び前記移動側ワーク支持手段によって支持された前記ワークの外周面を加工する砥石車をさらに備える。
本発明の第６の態様に係る円筒研削装置は、前記第１〜第５のいずれかの態様において、前記固定側ワーク支持手段は固定側センターシャフトであり、前記移動側ワーク支持手段は移動側センターシャフトである。

本発明によれば、円筒形状を有するワークの中心軸に対して同軸度の高い加工を行うことのできる円筒研削装置が提供される。

本発明の実施形態に係る円筒研削装置の構成を示す平面図である。 図１における矢示ＩＩ−ＩＩ方向の断面図である。 図１における矢示ＩＩＩ方向の側面図である。 図１における矢示ＩＶ方向の側面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。

図１は、本発明の一実施形態に係る円筒研削装置の構成を示す平面図、図２は、図１における矢示ＩＩ−ＩＩ方向の断面図、図３は、図１における矢示ＩＩＩ方向の側面図、図４は、図１における矢示ＩＶ方向の側面図である。

本実施形態の円筒研削装置１００は、メインベース１０上に対向して配置された固定側センターシャフト取付けベース２０及び移動側センターシャフト取付けベース３０と、固定側センターシャフト取付けベース２０に取付けられ、円筒形状を有するワーク６０の一方の端部を支持する固定側センターシャフト２１と、移動側センターシャフト取付けベース３０に取付けられ、ワーク６０の他方の端部を支持する移動側センターシャフト３１と、移動側センターシャフト取付けベース３０に取付けられ、ワーク６０を把持してその軸線を中心に回転させるワーク回転機構４０と、固定側センターシャフト２１及び移動側センターシャフト３１によって水平に支持されたワーク６０の外周面を加工する砥石車５０とを備えている。

図２に示すように、固定側センターシャフト取付けベース２０に取付けられた固定側センターシャフト２１は、加工対象物であるワーク６０の一方の端部を確実に保持しつつスムースな往復運動を可能とするために、スプリング２２によってワーク６０に向かう方向に付勢されている。

また、固定側センターシャフト２１は、摺動抵抗が小さく、ガタの無い往復運動を可能とするために、メタルブッシュ２３で支持されており、付属のアーム２４を揺動することにより、アーム２４の先端のピニオンギア２５とラック２６により、芯ズレの無いスムースな往復運動が可能となるように構成されている。この構造により、固定側センターシャフト２１と移動側センターシャフト３１によって水平に支持されたワーク６０は、常に一定の力で両側から中心方向へ押し付けられる。

固定側センターシャフト取付けベース２０に設けられた固定側センターシャフト取付穴２７の内径とメタルブッシュ２３の外径は合わせ加工が施されており、且つメタルブッシュ２３の内径と固定側センターシャフト２１の外径も合わせ加工が施されている。これにより、固定側センターシャフト２１を固定側センターシャフト取付けベース２０に取付けた後もラジアルガタの無い、高い取り付け精度を確保することができる。

図３に示すように、メインベース１０と固定側センターシャフト取付けベース２０との接触面は、メインベース１０側が台形形状を有し、固定側センターシャフト取付けベース２０側がＶ溝形状を有している。

メインベース１０上に固定側センターシャフト取付けベース２０を取付ける際は、例えば固定側センターシャフト取付穴２７の径をφ２０ｍｍとしたとき、固定側センターシャフト取付穴２７の中心軸の位置が、メインベース１０の基準面Ａ及びＢからそれぞれ、
Ｘ軸方向基準面：Ｂから５０±０．００２ｍｍ、
Ｚ軸方向基準面：Ａから１６０±０．００３ｍｍ、
となるように、固定側センターシャフト取付けベース２０のＶ溝部を研磨加工し、両者の位置合わせを行う。

このように、メインベース１０と固定側センターシャフト取付けベース２０との接触面の形状を工夫することにより、固定側センターシャフト取付けベース２０をガタの無い状態でメインベース１０上に取り付けることができる。

一方、ワーク６０の他方の端部を支持する移動側センターシャフト３１は、移動側センターシャフト取付けベース３０に設けられた移動側センターシャフト取付穴３７に挿入されている。すなわち、移動側センターシャフト３１自体は回転せず、移動側センターシャフト取付穴３７と同軸でガタの無い位置で締結され、固定される構造になっている。

移動側センターシャフト３１を移動側センターシャフト取付穴３７に取付ける際は、ラジアル方向のガタを無くすために、移動側センターシャフト取付穴３７の内径と移動側センターシャフト３１の外径の合わせ加工が施される。これにより、移動側センターシャフト３１を移動側センターシャフト取付けベース３０に取付けた後もラジアルガタの無い、高い取り付け精度を確保することができる。

図４に示すように、メインベース１０と移動側センターシャフト取付けベース３０との接触面は、メインベース１０側が台形形状を有し、移動側センターシャフト取付けベース２０側がＶ溝形状を有している。

メインベース１０上に移動側センターシャフト取付けベース３０を取付ける際は、例えば移動側センターシャフト取付穴３７の径をφ２０ｍｍとしたとき、移動側センターシャフト取付穴３７の中心軸の位置が、メインベース１０の基準面Ａ及びＢからそれぞれ、
Ｘ軸方向基準面：Ｂから５０±０．００２ｍｍ、
Ｚ軸方向基準面：Ａから１６０±０．００３ｍｍ、
となるように、移動側センターシャフト取付けベース３０のＶ溝部を研磨加工し、両者の位置合わせを行う。

このように、メインベース１０と移動側センターシャフト取付けベース３０との接触面の形状を工夫することにより、移動側センターシャフト取付けベース３０をガタの無い状態でメインベース１０上に取り付けることができる。

メインベース１０の上面には、Ｙ方向に沿ってレール溝１１が設けられており、移動側センターシャフト取付けベース３０のＶ溝部には、このレール溝１１に嵌合されるガイドピン３２が設けられている。移動側センターシャフト取付けベース３０は、レール溝１１に沿って移動可能な状態でメインベース１０に取付けられている。

ワーク６０を円筒研削装置１００に装着する際は、予めワーク６０の両端にセンター孔を形成しておき、ワーク６０の一方のセンター孔を固定側センターシャフト２１の先端に挿入する。次に、移動側センターシャフト取付けベース３０をメインベース１０のレール溝１１に沿って移動し、移動側センターシャフト３１の先端をワーク６０のもう一方のセンター孔に挿入する。

このように、本実施形態の円筒研削装置１００は、メインベース１０を基準としてＸ及びＺ方向に固定側センターシャフト取付けベース２０と移動側センターシャフト取付けベース３０の２つのセンター孔（固定側センターシャフト取付穴２７及び移動側センターシャフト取付穴３７）の中心を高精度で位置合わせし、且つ固定側センターシャフト取付けベース２０及び移動側センターシャフト取付けベース３０のそれぞれのＶ溝部を研磨することで、Ｘ及びＺ方向を同時に位置合わせ可能としている。これにより、固定側センターシャフト取付けベース２０及び移動側センターシャフト取付けベース３０をメインベース１０に組付けた後も、取付けガタの無い、高い位置精度の確保が可能となる。

また、本実施形態の円筒研削装置１００は、加工対象物であるワーク６０が固定側センターシャフト２１及び移動側センターシャフト３１によって支持され、固定側センターシャフト２１及び移動側センターシャフト３１の中心軸に沿って回転させられるが、固定側センターシャフト２１及び移動側センターシャフト３１自体は、取付けベース（固定側センターシャフト取付けベース２０、移動側センターシャフト取付けベース３０）に固定されていて回転しないため、ワーク６０の回転による芯ズレの発生を確実に排除することが可能な構造になっている。

また、ワーク６０を固定側センターシャフト２１及び移動側センターシャフト３１に取り付ける際の煩雑な芯出し調整も不要となるので、加工効率を向上させることができる。

移動側センターシャフト取付けベース３０には、固定側センターシャフト２１及び移動側センターシャフト３１の中心軸に沿ってワーク６０を回転させるためのワーク回転機構４０が取付けられている。

ワーク回転機構４０は、移動側センターシャフト取付けベース３０の側面に配置された回転ハンドル４１を手動で回すことによって、駆動側タイミングプーリー４２及び駆動側タイミングベルト４３を介して駆動側プーリー４４を回転し、移動側センターシャフト３１の取り付け位置とは異なる箇所に取付けられた回転軸４５を回転させる。さらに、この回転軸４５には従動側プーリー４６が固定されており、この従動側プーリー４６が回転軸４５と共に回転することによって、従動側タイミングベルト４７及び従動側タイミングプーリー４８を介して、ガイド部４９を回転させる構造になっている。

これにより、固定側センターシャフト２１及び移動側センターシャフト３１に支持されたワーク６０が砥石車５０の回転方向と反対の方向に回転するように回転ハンドル４１を回すことにより、ワーク６０の外周面に対して溝加工が行われる。

以上のように構成された本実施形態の円筒研削装置１００によれば、ワーク６０を支持する固定側センターシャフト２１及び移動側センターシャフト３１が取付けベース（固定側センターシャフト取付けベース２０、移動側センターシャフト取付けベース３０）に固定されていて回転しないため、ワーク６０を回転させたときに、固定側センターシャフト２１と移動側センターシャフト３１との間の同軸度が高精度に確保される。

これにより、ワーク６０の回転による芯ズレの発生を確実に排除することができるので、例えばワーク６０の外周に溝加工を施す場合、ワーク６０の中心軸に対して同軸度及び直角度が高い溝を形成することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

前記実施形態のワーク回転機構４０は、回転ハンドル４１を手動で回すことによってワーク６０を回転させる方式を採用しているが、モーター等の回転駆動装置を使ってワーク６０を回転させる方式を採用してもよい。
前記実施形態では、固定側センターシャフト２１と移動側センターシャフト３１とでワーク６０を支持するものとしたが、ワーク６０を支持する手段はセンターシャフトに限定されるものではなく、例えば固定側スクロールチャックと移動側スクロールチャックとでワーク６０を支持してもよい。
但し、スクロールチャックでワーク６０を支持する場合は、ワークの両端を爪で把持した後、テストインジケーター等を使用した芯出し作業によって芯ぶれを無くす調整作業が必要になるという煩わしさがあるため、ワーク支持手段としてはスクロールチャックが好ましい。

ワーク６０の外周に施す加工は溝加工に限定されず、ネジ加工等であってもよい。また、メインベース１０自体を、斜めに傾けて保持することで、円筒形状を有するワーク６０の外周をテーパー形状に研削加工することも可能である。

前記実施形態の円筒研削装置１００は、砥石車５０を備えているものとしたが、他の研削装置、例えば平面研削盤のワークテーブル上に本発明の円筒研削装置を搭載し、この平面研削盤に備わる砥石車でワークの外周を研削加工するようにしてもよい。これにより、本発明の円筒研削装置の小型・軽量化、省スペース化及びコスト低減を図ることができる。

１０ メインベース
１１ レール溝
２０ 固定側センターシャフト取付けベース（固定側取付けベース)
２１ 固定側センターシャフト（固定側ワーク支持手段）
２２ スプリング
２３ メタルブッシュ
２４ アーム
２５ ピニオンギア
２６ ラック
２７ 固定側センターシャフト取付穴
３０ 移動側センターシャフト取付けベース（移動側取付けベース)
３１ 移動側センターシャフト（移動側ワーク支持手段）
３２ ガイドピン
３７ 移動側センターシャフト取付穴
４０ ワーク回転機構
４１ 回転ハンドル
４２ 駆動側タイミングプーリー
４３ 駆動側タイミングベルト
４４ 駆動側プーリー
４５ 回転軸
４６ 従動側プーリー
４７ 従動側タイミングベルト
４８ 従動側タイミングプーリー
４９ ガイド部
５０ 砥石車
６０ ワーク
１００ 円筒研削装置

Claims (5)

1. メインベース上に対向して配置された固定側取付けベース及び移動側取付けベースと、
   前記固定側取付けベースに取付けられ、円筒形状を有するワークの一方の端部を支持する固定側センターシャフトを備えた固定側ワーク支持手段と、
   前記移動側取付けベースに取付けられ、前記ワークの他方の端部を支持する移動側センターシャフトであって、該移動側センターシャフトとは同軸の移動側センターシャフト取付穴とガタのない位置で固定される、移動側センターシャフト、を備えた移動側ワーク支持手段と、
   前記移動側取付けベースに取付けられ、前記固定側センターシャフト及び前記移動側センターシャフトによって把持された前記ワークを回転させるワーク回転機構と、
   を備える円筒研削装置であって、
   前記ワーク回転機構は、回転ハンドルと、前記回転ハンドルに連結されたタイミングプーリー及びタイミングベルトと、ガイド部とを備え、前記回転ハンドルが回転されることで、前記固定側センターシャフトが前記固定側取付けベースに固定されて回転せず前記移動側センターシャフトが前記移動側取付けベースに固定されて回転せずに、前記タイミングプーリーが前記移動側センターシャフトに係る軸とは異なる回転軸回りに回転し、前記タイミングプーリー及び前記タイミングベルトを介して前記ガイド部が前記ワークを回転させることでワークの中心軸に対して同軸度の高い加工を行うように構成されていることを特徴する円筒研削装置。
2. 前記ワークの外周面の加工は、溝加工、ネジ加工、研削加工のうちのいずれか１つであることを特徴する請求項１記載の円筒研削装置。
3. 前記メインベースと前記固定側取付けベースとの接触面及び前記メインベースと前記移動側取付けベースとの接触面は、前記メインベース側が台形形状を有し、前記固定側取付けベース側及び前記移動側取付けベース側がＶ溝形状を有していることを特徴する請求項１もしくは２に記載の円筒研削装置。
4. 前記固定側ワーク支持手段及び前記移動側ワーク支持手段によって支持された前記ワークの外周面を加工する砥石車をさらに備えることを特徴する請求項１〜３のいずれか一項に記載の円筒研削装置。
5. 前記固定側ワーク支持手段は固定側センターシャフトであり、前記移動側ワーク支持手段は移動側センターシャフトであることを特徴する請求項１〜４のいずれか一項に記載の円筒研削装置。
   
   

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