JP2008114352A

JP2008114352A - 研削装置

Info

Publication number: JP2008114352A
Application number: JP2006302370A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Takahashi; 真佐寿高橋
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-05-22

Abstract

【課題】砥石軸スライドの案内中心線及び送り装置の駆動作用線が略同一直線上に配設され、かつ砥石軸回転中心をこれらの中心からわずかにオフセットさせて、スライダの微少傾きを防止する。
【解決手段】基台１１の上部にはコラム１３が立設され、該コラム１３の上部には駆動モータ４６を装着した上部ベース１４が取り付けられている。コラム１３に摺動自在に嵌挿されたスピンドルケース２８の上部には駆動モータ４６と一体になったボーネジ４５が取り付けられている。スピンドルケース２８には砥石スピンドル５０がビルトインモータ４９により回転自在に装着されている。砥石スピンドル５０の中心は幅方向がボールネジ４５の中心と同じで、前後方向の中心がボールネジ４５の中心に対してわずかにオフセットさせている。
【選択図】図１

Description

本発明は研削装置に関し、さらに詳細にはスライド部材の案内中心線及び送り装置の駆動作用中心線が略同一直線上に設けられ移動時にピッチング、ヨーイングによる砥石軸の傾きを防止する研削装置に関する。

従来、この種の研削装置は回転中心線、案内中心線及び駆動力作用中心線が略同一線上にあるため、対向する案内面がＶ字形状と静圧ポケットとなっており、それぞれ案内面の抵抗が異なることから、スライダの微少傾きが常に発生し、スティックスリップの原因となる。このため、スライダの上下動の反転時に摩擦の違いが主因となる傾き動作（ピッチング）の方向が無負荷（動作しない状態）の案内中心線に対して逆転する。そのため、加工終了時に工具と工作物の当接する位置と角度が急激に変化し、工作物にダメージを与えてしまう（例えば、特許文献１参照）。
さらに、特許文献２では、三角錐構造の骨格と上下動のガイド部を保持する箇所が構造上少なくなり、前記箇所での保持力低下による剛性低下で、加工時の反力に対しての工具と工作物間での剛性が低下し、加工時に工具と工作物の間での位置や角度が変化するため,
工作物にダメージを与えてしまう。また、工具スピンドルが三角錐構造の骨格の中に位置する構造になるため、消耗した工具に交換と工作物の脱着が困難となる。
特開平８−２７６３５８号公報特開平６−１５５２５７号公報

本発明は、前記の課題を解決するために成されたもので、スライド部材の案内中心線及び送り装置の駆動作用中心線が略同一直線上に配設され、かつ砥石軸の前後方向の中心線を前記スライド部材の案内中心線及び駆動作用中心線からわずかにオフセットさせることにより、スライダの微少傾きを防止する研削装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１記載の発明は、基台に立設されたコラムと、前記コラムに摺動自在に嵌挿されたスライド部材と、
前記基台に設けられ被加工物を吸着して回転する回転テーブルと、前記回転テーブルに対向する砥石スピンドルに固定され前記被加工物を研削する砥石と、前記スライド部材に回転自在に嵌挿された砥石駆動部と、を備えた研削装置において、
前記スライド部材の案内面及び該スライド部材を移動させる駆動用ネジ軸の中心が同じで、前記砥石スピンドルの回転中心は幅方向が前記駆動用ネジ軸に一致し、前後方向が駆動用ネジ軸に対してオフセットさせたことを特徴とする。
本発明によれば、砥石スピンドルの回転中心を砥石軸案内中心線と送り装置の駆動力作用点の同一直線上から、わずかにオフセットして配置させることで、たえず砥石軸案内系に一方向の負荷を与えることで、上下動の反転時に加わるスライド部材への荷重変化に伴う該スライド部材の傾き方向の逆転を防止する。さらに、アッベの原理によりスライダの傾きが工具と工作物間距離の精度に与える影響は小さくなる。

本発明は砥石スピンドルの回転中心を砥石軸案内中心線と送り装置の駆動力作用点の同一直線上から、わずかにオフセットして配置させることで、アッベの原理によりスライド部材の傾きが、工具と工作物間距離の精度に与える影響は小さくなる。

本発明に係る傾き研削装置について、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら、以下，詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る研削装置１０の概略構造を表す要部断面図を示す。
図１において、研削装置１０は据付面、例えば床面（図示しない）に設置された基台１１の上部前方には、図示しないモータにより回転駆動される回転テーブル１２が配設されている。前記基台１１の上部後方には、コラム１３が立設されている。前記コラム１３の上部には上部ベース１４が取り付けられている。

図２及び図３に示すように前記コラム１３には、前面１５（図２で左面）に沿って横断面略十字形の溝１６（図３参照）が該コラム１３の縦方向（図１上下方向）に形成されている。前記溝１６はコラム１３の幅方向（図３で左右方向）に間隔が同じの案内面１７、１８及び案内面１９、２０を形成し、これらの案内面１７乃至２０に直交して摺動面２１、２２及び摺動面２３、２４を形成している。この場合、摺動面２１、２２及び摺動面２３、２４の幅方向（図３で上下方向）を規定する摺動面２５、２６の間隔は案内面１７、１８及び案内面１９、２０の間隔よりも広い。なお、前記案内面１７、１８はその一側が前面１５に開口し、他側が摺動面２１、２３の一側に隣接している。案内面１９、２０は一側が摺動面２２、２４の一側に連接し、該案内面１９、２０の他側が案内面２７の両端側に隣接している。一方、摺動面２１、２２及び摺動面２３、２４の他側はそれぞれ摺動面２５及び２６の両端側に隣接している。
また、コラム１３において、中心線Ｙは対向する案内面２１、２２及び案内面２３、２４の間の前後方向（図３で左右方向）の中心を示し、中心線Ｚはコラム１３の案内面２５、２６間の幅方向（図３で上下方向）の中心を示し、該中心線Ｙ及びZの交点がスピンドルケース（スライド部材）２８の案内面の中心であり、かつ後述するボールネジ４５及び駆動モータ４６の中心、すなわち駆動作用線の中心である。

前記コラム１３の溝１６には、スピンドルケース２８が摺動自在に嵌挿されている。図２及び図４に示すように、前記スピンドルケース２８は溝１６の案内面１７乃至２０及び、案内面２７に係合する案内面３０乃至３３及び案内面４０と、備える。この場合、スピンドルケース２８の案内面３０乃至３３及び案内面４０とコラム１３の案内面１７乃至２０及び案内面２７とは接触しないように、これらが対向する面は予めの隙間（図示しない）を備えている。一方、コラム１３の摺動面２１乃至２６はスピンドルケース２８の摺動面３４乃至３９に接触し、該摺動面３４乃至３９は摺動面２１乃至２６をガイドにして摺動するようになっている。
さらに、コラム１３の摺動面２１とスピンドルケース２８の摺動面３４との間には、コラム１３の摺動面２１、２２間に摺動自在に嵌挿するスピンドルケース２８の摺動面３４、３５間の隙間を調整する楔４２が設けられている。

同様に、コラム１３の摺動面２３とスピンドルケース２８の摺動面３６との間には、コラム１３の摺動面２３、２４間に摺動自在に嵌挿するスピンドルケース２８の摺動面３６、３７間の隙間を調整する楔４３が設けられる。
また、コラム１３の摺動面２５とスピンドルケース２８の摺動面３８との間には、コラム１３の案内面２５、２６間に摺動自在に嵌挿するスピンドルケース２８の摺動面３８、３９間の隙間を調整する楔４４が設けられる。前記楔４２乃至４４は図５（図５では楔４４のみ表示する）示すようにスピンドルケース２８に上下方向に対向して間隔を置いてそれぞれ一対設けられている。スピンドルケース２８の案内面４０はコラム１３の案内面２７に対して非接触の状態にあり、かつスピンドルケース２８の前面４１はコラム１３の溝１６より露出し、前面１５より突出している。

スピンドルケース２８の縦方向（図１で上下方向）には後述する砥石スピンドル５０を収納する収納穴２９が設けられており、該砥石スピンドル５０の幅方向（図３で上下方向）の中心は中心線Ｚ上の収納穴２９の幅方向（図３で上下方向）の中心は同じであるが、収納穴２９の前後方向（図３で上下方向）の中心はスピンドルケース２８の案内面の前後方向（図３で左右方向）の中心線Ｙよりもわずかにコラム１３の前面１５側にずらすことにより、絶えず砥石スピンドル５０に一方向の負荷を与えることで、上下動の反転時に加わるスピンドルケース２８への荷重変化に伴う該スピンドルケース２８の傾きを防止している。

図１に示ように、スピンドルケース２８の上部には駆動ネジであるボールネジ（駆動用ネジ軸）４５が嵌挿されており、コラム１３の上部ベース１４に先端に装着されたギアボックス付上下駆動モータ（以下駆動モータという）４６に一体に取り付けられており、該駆動モータ４６の駆動によりスピンドルケース２８の案内面３５、３７及び３９、楔４２乃至４４がコラム１３の案内面２１乃至２６をガイドにして上下動するようになる。よって、スピンドルケース２８は、コラム１３の溝１６に摺動自在に嵌挿される際に、楔４２乃至４４により摺動時の隙間が調整され、かつスピンドルケース２８の案内面の左右方向の中心線Ｙに対して収納穴２９の左右方向の中心線Ｘがコラム１３の前面１５側にずれるようなりスピンドルケース２８への荷重変化に伴う該スピンドルケース２８の傾きを防止している。

収納穴２９には砥石駆動部４７が装着されている。前記砥石駆動部４７は、収納穴２９に嵌挿されたハウジング４８と、前記ハウジング４８に取り付けられたビルトインモータ４９と、前記ハウジング４８に回転自在に支持され前記ビルトインモータ４９に嵌挿された砥石スピンドル５０と、前記砥石スピンドル５０の先端に着脱自在に取り付けられた砥石５１とを、備える。この場合、ボールネジ４５及び駆動モータ４６の中心はコラム１３の案内面の前後方向（図３で左右方向）の中心線Ｙとコラム１３の案内面の幅方向（図３で上下方向）の中心線Ｚとの交点に位置するようになる。

本実施の形態に係る研削装置１０は、基本的には以上のよう構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
図示しない制御装置により回転テーブル１２に被工作物５２をチャック装置（図示しない）で吸引チャックし、回転テーブル１２を電動機（図示しない）により回転させる。次いで駆動モータ４６を回転させ、ボールネジ４５を介してスピンドルケース２８をコラム１３の案内により図１で下方に所定位置まで移動させる。さらに、スピンドルケース２８の移動と共にハウジング４８に装着されているビルトインモータ４９を駆動して砥石スピンドル５０を回転させる。
制御装置によりスピンドルケース２８をさらに下降させ、回転している砥石５１を被加工物５２に接触させ、該被加工物５２の表面を研削加工する。被加工物５２の表面が研削加工されたならば駆動モータ４６及びボールネジ４５を逆回転させでスピンドルケース２８を所定位置まで上昇させる。

本発明の実施の形態に係る砥石装置１０は以上説明したように砥石軸スライドの機能を有するスピンドルケース２８の案内中心線と、送り装置の駆動力作用中心線であるボールネジ４５の中心とが同一位置、すなわち、スピンドルケース２８の案内中心、ボールネジ４５の中が幅方向（図３で上下方向）及び前後方向（左右方向）とも中心線Ｚ上に位置している。
一方、砥石スピンドル５０の中心は、幅方向（図３で上下方向）がスピンドルケース２８の案内中心及びボールネジ４５の幅方向（図３で上下方向）の中心上に位置し、前後方向（図３で左右方向）の中心、すなわち、中心線Ｘは前記スピンドルケース２８の案内中心及びボールネジ５の中心、すなわち中心線Ｙから、わずか（例えばスピンドルケース２８の案内面が対向するように挟まれた拘束面（案内面）間内で、反コラム側）にオフセットさせて配置している。
これにより、スピンドルケース２８の案内面は、該案内面の拘束が点又は線接触となる転がり案内ではなく、面接触となる摺動での案内として接触部の平均化により移動時のピッチング，ヨーイング，ローリング等の傾き変化を抑制することができる。

また、楔４１〜４３はコラム１３及びスピンドルケース２８と同種の材質、例えば鉄系でもよいが、異種材として一方は樹脂性の基材に潤滑材を含浸した材料を用いると、接触面が増加し、より高い接触面の平均化と摺動面の面圧を低下させ、且つ、傾き変化の発生原因となる摩擦抵抗を低下させる点から好ましい。
スピンドルケース２８の摺動面の隙間調整、すなわちコラム１３の摺動面２１、２３とスピンドルケース２８の摺動面３７、３８との隙間調整及びコラム１３の摺動面２６とスピンドルケース２８の摺動面３９との隙間調整は、スピンドルケース２８又は砥石スピンドル５０の傾きを最小化にするために、その接触面の距離を長くする点から、スピンドルケース２８の上下から個々に調整できるので好ましい。

一般に移動体の微少速度送り時には、制御系の最小指令単位によって、移動できる最小送り量が決定されるために、ステップ状の階段送りにて、擬似的な微少送りが発生する。その際、フルクローズループ制御では、外部スケールの読み取りによって位置制御するために、正しい位置に停止するまでにオーバーシュートを繰り返しながら正しい位置に収束していく。一方、セミクローズドループ制御（オープンループ制御）では、モータの送り指令に対して駆動の各伝達系の遅れのため、なまった階段状に擬似的な微少送りが発生する。
そこで、本発明の実施の形態に係る研削装置１０において、スピンドルケース２８の移動には、移動動作が滑らかなオープンループ制御または、セミクローズドループ制御が好ましい。よって、移動の際に細かな位置制御を行い、低速でのスピンドルケース２８の送りがなされてしまうフルクローズドループ制御では、移動時のオーバーシュート現象や極短時間でのステップ移動の実速さが高速なため、本発明の研削装置１０の制御には好ましくない。

さらに、本発明では、砥石軸案内中心線と送り装置の駆動力作用中心線が、同一直線上に配置され、残された砥石軸の回転中心も同直線上に近接して配置されるため、アッベの原理によりスライダの傾きが、工具と工作物間距離の精度に与える影響は小さくなる。
また、上下個別に隙間と締め代を調節することで砥石軸スライド案内面の支持距離を大きくし、初期傾きを抑制することで、砥石軸スライドの上下動時の傾き発生を抑制する。
又、砥石軸スライド案内面の支持距離の長さを大きくすることで、摺動部に加わる面圧を抑制することが可能となり、摺動部の磨耗を低減し、且つ、摺動部の変形も小さくなるため砥石軸スライドの傾きも少なくなる。

本発明の実施の形態に係る研削装置の概略構造を示す側面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図２のコラムに形成した溝に詳細図である。図２のスピンドルケースの外形詳細図である。本発明の実施の形態に係る研削装置の概略構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る研削装置の概略構造を示す斜視図である。

符号の説明

１０研削装置１１基台
１２回転テーブル１３コラム
１６溝１７〜２０案内面
２１〜２６摺動面２８スピンドルケース
２９収納穴３０〜３３案内面
３４〜３９摺動面４２〜４４楔
４５ボールネジ４６ギアボックス付上下駆動モータ
４７砥石駆動部４８ハウジング
４９ビルトインモータ５０砥石スピンドル
５１砥石５２被加工物

Claims

基台に立設されたコラムと、前記コラムに摺動自在に嵌挿されたスライド部材と、
前記基台に設けられ被加工物を吸着して回転する回転テーブルと、前記回転テーブルに対向する砥石スピンドルに固定され前記被加工物を研削する砥石と、前記スライド部材に回転自在に嵌挿された砥石駆動部と、を備えた研削装置において、
前記スライド部材の案内面及び該スライド部材を移動させる駆動用ネジ軸の中心が同じで、前記砥石スピンドルの回転中心は幅方向が前記駆動用ネジ軸に一致し、前後方向が駆動用ネジ軸に対してオフセットさせたことを特徴とする研削装置。