JP5034951B2 - 砥石修正装置 - Google Patents

Description

発明の技術分野

本発明は、円筒研削盤の砥石車の研削面に当接してこれを修正する砥石修正装置に関する。

従来技術の検討

円筒研削盤の砥石車は工作物を研削加工するにつれて研削面の形状が変形して加工精度が低下し或いは砥粒の角部が丸くなって切れ味が低下するので、これを元に戻す砥石修正が行われる。この砥石修正は、研削面を正確な形状に修正するツルーイングと丸くなった砥粒を破砕し角部を生成して切れ味を回復させるドレッシングとに分けられる。

一般に、工作物を支持して回転駆動する主軸を軸支する主軸台と、前記工作物を研削加工する砥石車を支持して回転駆動する砥石台を、前記主軸の回転軸線と平行なＺ方向とこれと交差するＸ方向に相対移動可能にベッド上に設けてなる円筒研削盤においては、主軸台と心押台の間に位置しているツーリングエリア（図１の符号Ｒ参照）には、工作物、搬入出される工作物を一時的に支持する仮置き台、工作物に加わる研削反力を受ける工作物レスト、工作物の被研削部を研削加工中に計測する定寸装置などの付属装置が設けられている。また砥石車及び工作物を搬入出する搬入出装置が入り込み、それらとの干渉を避けるためにツーリングエリア内にツルーイングまたはドレッシングを行う砥石修正装置を設けることは困難である。

この問題に対処するため、特開２００２−２８３２３５号公報に開示されたルーリング装置は、主軸台の後部の砥石台側となる側面にＸ方向と平行な軸線回りに回転されるディスク状のダイヤモンドツルアを備えていて、同ツーリング装置においては、主軸台のテーブルがＺ方向に送られて所定位置に位置決めされた状態で砥石台がＸ方向に前進させられると、砥石車の端面がダイヤモンドツルアの外周面により修正され、修正時には、砥石台をＸ方向に前進させる際に所定の位置で短時間だけ停止させて、砥石車の端面のその位置に浅い円周溝を形成するようにしている。

ところで、このツーリング装置は、主軸台の砥石台側となる側面の後部にツルーイング装置が設けられているので、研削加工状態から砥石修正状態に移る際のＺ方向における主軸台と砥石台の間の相対移動量が大きくなる。このため、主軸台と砥石台の間の位置決め精度が低下し、全体として装置が大型化するという難点がある。また、研削加工及び砥石修正の際に必要なクーラントの飛散範囲が広くなるので保守性が低下し、クーラントが所定範囲から漏れないようにするためのシール部が大きくなり構造も複雑化するので製造コストが増大するという問題が生じる。

上記の問題に対処する砥石修正装置として、特許第２７４９１５４号公報においては、主軸台に接近した位置に設置したロータリドレッシング装置が開示されている。このロータリドレッシング装置は、面板及びチャック装置からなる支持駆動装置と、同支持駆動装置と主軸の端面との間に主軸と同心的に固設した円筒状のロータリドレス本体と、同ロータリドレス本体の外周上に形成した円錐状のドレッサを備え、ドレッサの先端の外周縁がチャック装置の外周部より径方向外方に突出するようにしている。このロータリドレッシング装置によって内研用及び外研用砥石を修正する場合には、主軸を回転させ、これにより回転されるロータリドレス本体のドレッサに内研用砥石並びに外研用砥石をそれぞれ押し付けて主軸台をトラバースさせて行う。このように構成すれば主軸台に接近した位置に砥石修正装置が設けられるので、研削加工位置から砥石修正位置に移る際のＺ方向における主軸台と砥石台の間の相対移動量を少なくして主軸台と砥石台の間の位置決め精度を向上させ、全体として装置を小形化し、クーラントの飛散範囲が狭くなるので保守性を向上させ、クーラントのシール部を小形化するとともに構造を簡略化することができる。

しかしながら、砥石車の回転速度は８〜９０００回転／分であるのに対しドレッサが設けられる主軸の回転速度は４０００回転／分程度であり、またドレッサの径は砥石車の径の数分の１であるので、ドレッサの外周面の円周方向速度は砥石車の外周面の円周方向速度に比してかなり小さく、ドレッサと砥石車の相対回転速度がかなり大きいものとなる。このため、粗い破砕により砥石車の研削面に一旦生成された鋭い角部が再び削り取られて平坦化され修正後の砥石車の切れ味が低下する。かかる難点を無くすためには、砥石車の回転速度を低下させてドレッサの外周面とこれにより修正される砥石車の研削面との間の相対回転速度を小さくする必要があり、砥石車の回転速度を低下させれば、砥石車の修正に要する時間が増大して生産性が低下するという問題がある。

発明の概要

本発明の主たる目的は、上述した問題を解消し得る砥石修正装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は、工作物を支持して回転駆動する主軸を軸支する主軸台と、工作物を研削加工する砥石車を支持して回転駆動する砥石台を、主軸の回転軸線と平行なＺ方向とこれと交差するＸ方向に相対移動可能にベッド上に設けてなる円筒研削盤に使用する砥石修正装置であって、主軸台またはこれと一体をなす部材に取り付けられた回転駆動部と、この回転駆動部に支持されて回転駆動され砥石車の研削面に当接してこれを修正する修正部が外周部に設けられた砥石修正工具を備え、回転駆動部が主軸台からＺ方向における相対移動のストローク長の範囲だけ工作物側となるツーリングエリア内で主軸台に接近しかつ工作物とは当接されない位置にて前記主軸から半径方向下側に離れるとともに、修正部が研削面に当接している状態において砥石修正工具の回転軸線が砥石車の回転軸線と直交して同砥石車の回転軸線付近に向かうように配置され、主軸台に対し砥石台を相対移動させることにより、砥石修正工具の修正部が砥石車の研削面に当接してこれを修正するようにした砥石修正装置を提供するものである。

上記のように構成した砥石修正装置は、ツーリングエリア内でも仮置き台、工作物レスト、定寸装置などの付属装置が配置されることが少ない主軸台に接近しかつ工作物とは当接されない位置に主軸から半径方向外側に離れて配置されているので、これらの付属装置と干渉することはなく、しかもツーリングエリア内であり研削加工位置から砥石修正位置に移る際のＺ方向における主軸台と砥石台の間の相対移動量を少なくすることができるので、主軸台と砥石台の間の位置決め精度を向上させ、円筒研削盤を全体として小形化し、クーラントの飛散範囲が狭くなるので保守性を向上させ、クーラントのシール部を小形化するとともに構造を簡略化することができる。さらに、砥石修正装置の砥石修正工具の修正部が研削面に当接している状態において砥石修正工具の回転軸線が砥石車の回転軸線付近に向かうように配置されており、これにより修正部が砥石車の研削面と当接する領域における修正部の円周方向速度と砥石車の研削面の円周方向速度の間の交差角は０あるいはわずかな値となるので、特開２００２−２８３２３５号公報に開示された従来技術に比して砥石修正工具による修正後の砥石車の研削面の切れ味が低下することはない。

上記の砥石修正装置を設けた円筒研削盤において、主軸に支持された工作物の他端部を主軸と反対側にて同軸的に回転自在に支持する心押軸を有する心押台を前記ベッド上に設けて、ツーリングエリアが主軸台と心押台の間に位置するようにした場合には、工作物が主軸と心押軸により両持ち支持されるので、長大な工作物でも安定して支持して研削加工することができる。

本発明の実施にあたって、前記砥石修正装置の回転駆動部は、主軸台に接近した位置に代えて、ツーリングエリア内で心押軸に接近しかつ工作物とは当接されない位置に、心押軸から半径方向下側に離れて配置されてもよく、或いは主軸台に接近した位置に加えて、ツーリングエリア内で心押軸に接近しかつ工作物とは当接されない位置に、心押軸から半径方向外側に離れて配置されてもよい。

なお、上記砥石修正装置において、砥石修正工具の修正部は、回転駆動部により回転駆動される円盤状のベースの外周部から半径方向外向きに突出する薄い円板状の第１修正部と軸線方向に突出する薄い円筒状の第２修正部を備えたものとすることが好ましい。この場合には、１つの砥石修正工具の第１及び第２修正部により、砥石車の異なる研削面を修正することができるので、そのような砥石車の修正を効率よく行うことができる。

また、上記砥石修正装置において、砥石車がＸ方向と直交する回転軸線回りに回転自在に砥石台に支持され、砥石修正工具が砥石車の回転軸線と直交する回転軸線回りに回転自在に回転駆動部に支持され、砥石台が主軸台に対しＸ方向に相対移動するようにして、砥石修正工具の半径方向外向きに突出する修正部の外周部により砥石車の回転軸線と直交する端面が修正されるようにした場合には、砥石車の回転軸線と直交する端面の修正を効率よく行うことができる。

さらに、前記砥石修正装置において、前記回転駆動部をその回転軸線が砥石車の回転軸線と直交する位置と砥石車の回転軸線と平行となる位置の間で回動されるように支持する回動支持部材を、主軸台又はこれと一体の部材に取付けた場合には、前記回動支持部材により回転駆動部を回動して砥石修正工具の向きを変えることにより、砥石車の異なる研削面を修正することができるので、砥石車の修正を効率よく行うことができる。

図面において、
本発明の第１実施形態による砥石修正装置を備えた円筒研削盤の全体構造を示す平面図； 図１の２−２線に沿った拡大断面図； 第１実施形態における砥石修正工具の修正部の外周面と砥石車の端面が当接される領域付近を示す部分拡大断面図； 本発明の第２実施形態の図２に相当する拡大断面図； 本発明の第３実施形態の図２に相当する拡大断面図である。

以下に、図１〜図３により、本発明による砥石修正装置を実施するための第１実施形態の説明をする。図１はこの第１実施形態による砥石修正装置を備えた円筒研削盤の全体平面図を示し、図２は図１の２−２断面図を示す。図１に示すように、円筒研削盤のベッド１０上に水平な左右方向（Ｚ方向）に移動可能に案内支持された工作物テーブル１１はＺ軸モータ１８により往復動され、この工作物テーブル１１上には、Ｚ方向と平行な回転軸線を有する主軸１３を軸承する主軸台１２と、主軸１３と同軸的に設けられた心押軸１５を進退可能に支持する心押台１４がＺ方向に対向して固定されている。工作物Ｗ（図１に示す第１実施形態では内燃機関のクランク軸）の両端は、主軸１３及び心押軸１５から同軸的に突出して固定されたセンタ１３ａ，１５ａにより両持ち支持されている。主軸１３は主軸台１２に内蔵されたモータ（図示省略）により回転駆動され、工作物Ｗは回し金（図示省略）を介して主軸１３とともに回転される。

主軸１３が突出される主軸台１２の端面と心押軸１５が突出される心押台１４の端面の間は、工作物Ｗが両持ち支持されるとともに、搬入出される工作物Ｗを一時的に支持する仮置き台、工作物Ｗに加わる研削反力を受ける工作物レスト、工作物Ｗの被研削部Ｗａを研削加工中に計測する定寸装置などの付属装置が設けられ、また工作物Ｗを研削加工する砥石車１７が入り込むツーリングエリアＲとなっている。主軸１３の下側となる主軸台１２の端面には砥石修正装置２０が設けられている。

図１に示すように、ベッド１０上にはＺ方向と直交する水平なＸ方向に移動可能に砥石台１６が案内支持され、この砥石台１６にはＸ方向と直交し主軸１３の回転軸線と同じ高さの回転軸線Ｏ１を有する砥石軸１６ｂを介して砥石車１７が回転自在に支持され、Ｖベルト回転伝達機構（図示省略）を介して砥石モータ１６ａにより回転駆動される。砥石車１７は金属よりなる円板状の砥石コア１７ａの外周にＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドで結合した環状の砥石層１７ｂを形成したものであり、回転軸線Ｏ１と直交する砥石層１７ｂの両端面１７ｃ，１７ｄと、回転軸線Ｏ１と同軸的な砥石層１７ｂの外周面１７ｅがそれぞれ工作物Ｗの被研削部（クランク軸のクランクピン部）Ｗａを研削加工する研削面を形成している。

図１及び図２に示すように、砥石修正装置２０は、回転駆動部２１と、回転軸２１ｂを介して回転駆動部２１に同軸的に支持されてビルトインモータにより回転駆動される砥石修正工具２２よりなり、砥石修正工具２２は、回転駆動部２１の回転軸２１ｂに同軸的に固定されて回転駆動される厚い円板状のベース２３と、このベース２３の外周面の中間部から半径方向外向きに突出する薄い円板状でダイヤモンド砥粒をメタルボンドで結合した修正部２４からなるものである。回転駆動部２１は、ツーリングエリアＲ内で主軸台１２に接近しかつ工作物Ｗとは当接されない位置に、主軸１３から半径方向下側に離れるとともに、後述するように修正部２４が砥石車１７の研削面である端面１７ｃ(または端面１７ｄ)に当接している状態において砥石修正工具２２の回転軸線Ｏ２が砥石車１７の回転軸線Ｏ１と直交しかつ回転軸線Ｏ１付近に向かうように配置され（図２参照）、ブラケット２１ａを介して主軸台１２の端面に固定されている。なお回転駆動部２１は、主軸台１２に固定する代わりに、主軸台１２と一体をなす工作物テーブル１１などの部材に固定してもよい。

次に上述した第１実施形態の作動の説明をする。砥石車１７の端面１７ｃの修正を行うには先ず、砥石車１７と砥石修正工具２２を回転させ、Ｚ軸モータ１８により工作物テーブル１１をＺ方向に移動し、修正部２４の外周部が砥石車１７の端面１７ｃにわずかな所定量だけ切り込まれる位置で工作物テーブル１１を停止する。次いでＸ軸モータ１９により砥石台１６をＸ方向に、砥石車１７の砥石層１７ｂが砥石修正工具２２の修正部２４に接近する位置まで早送りで送ってから、修正送り速度で送り込んで砥石車１７の砥石層１７ｂの研削面である端面１７ｃを修正部２４の外周部により修正する。修正部２４の外周の円周方向速度Ｖｔは、これと当接する砥石車１７の端面１７ｃ円周方向速度Ｖより多少小さくなるように設定されており、修正の際の砥石車１７の１回転当たりの砥石台１６のＸ方向送り量は、修正部２４の厚さの数分の１程度である。砥石車１７の端面１７ｃと反対側の端面１７ｄの修正は、回転駆動部２１により砥石修正工具２２を逆向きに回転させ、修正部２４の外周部が砥石車１７の端面１７ｄにわずかな所定量だけ切り込まれる位置として、前述と同様に砥石車１７を送り込んで行う。

この第１実施形態では、砥石修正装置２０の回転駆動部２１は、修正部２４が砥石車１７の研削面である端面１７ｃ（または端面１７ｄ）に当接している状態において砥石修正工具２２の回転軸線Ｏ２が砥石車１７の回転軸線Ｏ１付近に向かうように配置されているので、修正部２４の外周面と砥石車１７の端面１７ｃが当接される領域Ｓは、図３に示すように長さＬに沿った方向が砥石車１７の端面１７ｃの円周速度方向となり、領域Ｓにおける修正部２４の外周面の円周方向速度Ｖｔの方向と砥石車１７の端面１７ｃの円周方向速度Ｖの方向との間の角度差は実質的に０となる。従って前述した特許文献１の場合と同様、砥石車１７の端面１７ｃのＣＢＮ砥粒は、修正部２４により充分にしかも細かくなりすぎることなく破砕され、再び平坦化されることは少ないので、特許文献１に示す従来技術に比して修正後の切れ味が低下することは防止される。なお、砥石車１７のＸ方向の送り速度は各円周方向速度Ｖ及びＶｔに比して極めて小さいので、上述した作用に影響を与えることはない。

上述した第１実施形態では、工作物Ｗを両センタ支持しており、このようにすれば工作物Ｗは主軸１３と心押軸１５により両持ち支持されるので、長大な工作物でも安定して支持して研削加工することができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、心押台を使用することなく主軸に設けたチャックにより工作物を片持ち支持して研削加工を行う場合にも適用可能である。

また上述した第１実施形態では、砥石修正装置２０の回転駆動部２１は、主軸１３から半径方向下側に離れるように配置されており、このようにすればツーリングエリアのほゞ全体にわたり主軸１３及び心押軸１５の上方に設けられる搬入出装置と干渉することもなくなる。

また上述した第１実施形態では、砥石修正装置２０の回転駆動部２１は、主軸台１２側に接近して設けられているが、主軸台１２側の代わりに図１の二点鎖線２０Ａに示すように心押台１４側に接近しかつ工作物Ｗとは当接されない位置に、心押軸１５から半径方向下側に離れかつ砥石車１７に対する関係は前述と同様になるように配置して実施してもよい。あるいは、主軸台１２側及び心押台１４側の両方に砥石修正装置２０を設けて実施してもよい。そのようにしても上述した各作用効果を得ることができる。

次に図４に示す第２実施形態の説明をする。この第２実施形態は、砥石修正装置２０Ｂの回転駆動部２１の回転軸２１ｂに支持されて回転駆動される砥石修正工具２２Ａが上述した第１実施形態と異なるだけで、それ以外の構成は第１実施形態と同じである。砥石修正工具２２Ａは、回転駆動部２１の回転軸２１ｂに同軸的に固定されて回転駆動される円板状のベース２３と、このベース２３の外周面から半径方向外向きに突出する薄い円板状の第１修正部２４と、ベース２３の端面の外周部から砥石軸１６ｂ側に向かって軸線方向に突出する薄い円筒状の第２修正部２５よりなるものである。ベース２３は第１実施形態のものと同一であり、第１修正部２４も第１実施形態の修正部２４と同一である。第２修正部２５は第１修正部２４と同様のダイヤモンド砥粒をメタルボンドで結合したもので厚さは第１修正部２４と実質的に同じである。回転駆動部２１は、第１修正部２４が砥石車１７の研削面である端面１７ｃ(または端面１７ｄ)に当接して修正している位置、第２修正部２５が砥石車１７の研削面である外周面１７ｅに当接して修正している位置、またはこの両位置の中間において、砥石修正工具２２Ａの回転軸線Ｏ２が砥石車１７の回転軸線Ｏ１と直交しかつ回転軸線Ｏ１付近に向かうように配置されている。端面１７ｄの修正は、第１実施形態の場合と同様、砥石修正工具２２Ａを逆向きに回転させて行う。

この第２実施形態によれば、１つの砥石修正装置２０Ｂの第１及び第２修正部２４，２５により、砥石車１７の異なる研削面である端面１７ｃ，１７ｄ及び外周面１７ｅを修正することができるので、そのような砥石車１７の修正を効率よく行うことができる。

次に図５に示す第３実施形態の説明をする。この第３実施形態では、砥石修正装置２０Ｃの回転駆動部２１Ａは回動支持部材２６及びブラケット２６ａを介して工作物テーブル１１に回動軸線Ｏ３回りに回動可能に支持され、回転駆動部２１Ａの回転軸線Ｏ２は砥石車１７の回転軸線Ｏ１と直交する位置と砥石車１７の回転軸線Ｏ１と平行となる位置の間で回動されるようになっている。その他の構成第１実施形態と同じである。その他の構成は第１実施形態と同じである。実線は回転軸線Ｏ２が砥石車１７の回転軸線Ｏ１と直交する位置における砥石修正装置２０Ｃを示し、この位置では修正部２４が砥石車１７の研削面である端面１７ｃ(または端面１７ｄ)に当接して修正を行い、この修正をしている状態において砥石修正工具２２Ａの回転軸線Ｏ２が回転軸線Ｏ１付近に向かうように配置されている。端面１７ｄの修正は、上記各実施形態の場合と同様、砥石修正工具２２Ａを逆向きに回転させて行う。また二点鎖線２４Ａは回転軸線Ｏ２が砥石車１７の回転軸線Ｏ１と直交する位置おける修正部２４を示しており、この位置では修正部２４が砥石車１７の研削面である外周面１７ｅに当接して修正を行うようになっている。

この第３実施形態によれば、回動支持部材２６により回転駆動部２１Ａを回動して砥石修正工具２２の向きを変えることにより、砥石車１７の異なる研削面である端面１７ｃ，１７ｄ及び外周面１７ｅを修正することができるので、第２実施形態の場合と同様そのような砥石車１７の修正を効率よく行うことができる。

上述した各実施形態では、主軸台１２を固定した工作物テーブル１１をベッド１０に対しＺ方向に移動させ、砥石車１７を設けた砥石台１６をベッド１０に対しＸ方向に移動させて加工を行うテーブルトラバース機につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、主軸台１２をベッド１０に固定し、砥石台１６をベッド１０に対しＺ及びＸの２方向に移動させて加工を行う砥石台トラバース機など、主軸台と砥石台をＺ方向とＸ方向に相対移動可能にベッド上に設けてなる全ての円筒研削盤に適用可能である。

Claims (6)

1. 工作物を支持して回転駆動する主軸を軸支する主軸台と、前記工作物を研削加工する砥石車を支持して回転駆動する砥石台を、前記主軸の回転軸線と平行なＺ方向とこれと交差するＸ方向に相対移動可能にベッド上に設けてなる円筒研削盤に使用する砥石修正装置であって、前記主軸台またはこれと一体をなす部材に取り付けられた回転駆動部と、この回転駆動部に支持されて回転駆動され前記砥石車の研削面に当接してこれを修正する修正部が外周部に設けられた砥石修正工具を備え、前記回転駆動部が前記主軸台から前記Ｚ方向における前記相対移動のストローク長の範囲だけ前記工作物側となるツーリングエリア内で前記主軸台に接近しかつ前記工作物とは当接されない位置にて前記主軸から半径方向下側に離れるとともに、前記修正部が前記研削面に当接している状態において前記砥石修正工具の回転軸線が前記砥石車の回転軸線と直交して同砥石車の回転軸線付近に向かうように配置され、前記主軸台に対し前記砥石台を相対移動させることにより前記砥石修正工具の修正部が前記砥石車の研削面に当接してこれを修正するようにしたことを特徴とする砥石修正装置。
2. 請求項１に記載の砥石修正装置において、前記ベッド上には前記主軸と同軸的に配置されて前記工作物の前記主軸と反対側となる端部を回転自在に支持する心押軸を有する心押台を設け、前記ツーリングエリアは前記主軸台と心押台の間に位置していることを特徴とする砥石修正装置。
3. 請求項２に記載の砥石修正装置において、前記回転駆動部は、前記主軸台に接近した位置に代えて、前記ツーリングエリア内で前記心押軸に接近しかつ前記工作物とは当接されない位置に、前記心押軸から半径方向下側に離れて配置されていることを特徴とする砥石修正装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の砥石修正装置において、前記砥石修正工具の修正部は、前記回転駆動部により回転駆動される円盤状のベースの外周部から半径方向外向きに突出する薄い円板状の第１修正部と軸線方向に突出する薄い円筒状の第２修正部を備えたことを特徴とする砥石修正装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の砥石修正装置において、前記砥石車は前記Ｘ方向と直交する回転軸線回りに回転自在に前記砥石台に支持され、前記砥石修正工具は前記砥石車の回転軸線と直交する回転軸線回りに回転自在に前記回転駆動部に支持され、前記砥石台を前記主軸台に対し前記Ｘ方向に相対移動させることにより、前記砥石修正工具の半径方向外向きに突出する修正部の外周部により前記砥石車の回転軸線と直交する端面を修正するようにしたことを特徴とする砥石修正装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の砥石修正装置は、前記主軸台またはこれと一体をなす部材に取り付けられて前記回転駆動部をその回転軸線が前記砥石車の回転軸線と直交する位置と前記砥石車の回転軸線と平行となる位置の間で回動されるように支持する回動支持部材をさらに備えたことを特徴とする砥石修正装置。

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