JP2010042489A - ワーク受け及びこれを備えた円筒研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを高精度に研削して高い真円度を得ることができるようにワークを受けることが可能なワーク受けなどを提供する。
【解決手段】ワーク受け５は、間隔を隔てて設けられた支持部によって、円筒状をしたワークＷを水平に支持するワーク支持機構と、ワークＷの外周面に当接する砥石車４６などを備えた円筒研削盤に設けられており、ワーク支持機構の支持部間に配置されてワークＷを回転可能に支持する。ワーク受け５は、ワークＷの下側の外周面を受ける第１受け部材１１と、ワークＷの、砥石車４６の当接側とは反対側の外周面を受ける第２受け部材１２とを備え、第１受け部材１１は、受け面１１ａの法線の角度αがワークＷの軸線を含む垂直面から砥石車４６側に１５°〜３０°となるように配置され、第２受け部材１２は、受け面１２ａの法線の角度γがワークＷの軸線を含む水平面から下方に５°〜２０°となるように配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワーク支持手段の２つの支持部によって軸線方向に間隔を隔てた位置が支持されたワークを砥石車により研削する円筒研削盤の、支持部間に配置されてワークを回転可能に支持するワーク受け、及びこのワーク受けを備えた円筒研削盤に関する。

従来、研削盤として、例えば、特開昭６１−６５７２３号公報に開示されたものが知られている。この研削盤は、ベッドと、水平に配置されたワークの一端側を支持するための主軸台と、主軸台から間隔を空けて設けられ、ワークの他端側を支持するための心押台と、主軸台及び心押台によって支持されたワークをその軸線中心に回転させるワーク回転駆動機構と、主軸台及び心押台が上面に配設され、ワークの軸線方向に移動自在にベッド上に設けられるテーブルと、テーブル上面の、主軸台と心押台との間に配設され、ワークの外周面に当接してこのワークを回転可能に支持するワーク受けと、テーブルを移動させるテーブル送り機構と、ワークの外周面に当接する砥石車と、ワークの軸線と直交する水平方向に移動自在にベッド上に設けられ、砥石車をその軸線中心に回転自在に支持する砥石台と、砥石車をその軸線中心に回転させる砥石車回転駆動機構と、砥石台を移動させる砥石台送り機構などを備える。

尚、前記ワーク受けは、長尺のワークを研削する際に、自重や砥石車の研削力などによるワークの撓みを防止するために用いられるもので、その具体的な構造としては、例えば、図４に示すように、ワークＷの下側に設けられ、ワークＷの外周面を受けるための水平な受け面１０１ａを有する第１受け部材１０１と、ワークＷの、砥石車１０５の当接側とは反対側に配置され、ワークＷの外周面を受けるための垂直な受け面１０２ａを有する第２受け部材１０２と、各受け部材１０１，１０２を支持する支持部材１０３などを備えており、これら第１受け部材１０１，第２受け部材１０２及び支持部材１０３からなる支持構造体が、主軸台と心押台との間に１つ、或いは主軸台と心押台との間にワーク軸線方向に沿って一定間隔で複数設けられる。

そして、このように構成された研削盤では、主軸台，心押台及びワーク受け１００によって支持されたワークに対し砥石車が所定の切り込み量を有するように砥石台が砥石台送り機構により移動，位置決めされた後、テーブル送り機構によりテーブルがワークの軸線方向に移動せしめられ、これにより、ワーク回転駆動機構及び砥石車回転駆動機構によりそれぞれ回転せしめられたワーク及び砥石車が相対移動してワークの外周部が研削される。

特開昭６１−６５７２３号公報

ところで、本願発明者らは、研究を重ねた結果、上記のような研削盤においても、図５に示すような、ワークＷが砥石車１１１，支持刃１１２及び調整車１１３の３点によって支持されたセンタレス研削盤１１０と同様に、ワークＷが前記砥石車１０５，第１受け部材１０１及び第２受け部材１０２の３点で拘束された部分があり、これらの拘束力と主軸台及び心押台による拘束力とが複雑に相俟ってワークＷはセンタレス研削盤１１０と同様の成円作用を受けると推測した。尚、ワーク受け１００により拘束されている部分のみならず、拘束されていない部分についても同様である。

そして、センタレス研削盤１１０では、一般的に、砥石車１１１の中心と調整車１１３の中心とを結ぶ直線と、砥石車１１１の中心とワークＷの中心とを結ぶ直線とのなす角度をａとし、砥石車１１１の中心と調整車１１３の中心とを結ぶ直線と、調整車１１３の中心とワークＷの中心とを結ぶ直線とのなす角度をｂとし、砥石車１１１の中心と調整車１１３の中心とを結ぶ直線と、ワークＷの中心との間の距離Ｈを心高とし、ａ＋ｂ＝ｃを心高角とすれば、心高角ｃが約７°となるときに最適な成円作用が得られるものとされている。これは、心高角ｃが７°よりも小さい（心高Ｈが一定値よりも小さい）と、奇数角の等径歪円が生じ易く、心高角ｃが７°よりも大きい（心高Ｈが一定値よりも大きい）と、偶数角の異径歪円が生じ易くなって、いずれの場合も真円度が低下するからである。

そうすると、図４に示すような上述のワーク受け１００では、ワークＷを単に受けているだけであり、砥石車１０５の中心と第２受け部材１０２及びワークＷの接触点とを結ぶ直線上にワークＷの中心があって心高角ｃ＝０°或いは心高Ｈ＝０と言えるので、研削後のワークＷ外周面は奇数角の等径歪円となって良好な真円度が得られないことになる。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、ワークを高精度に研削して高い真円度を得ることができるようにワークを受けることが可能なワーク受け、及びこれを備えた円筒研削盤の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
間隔を隔てて設けられる２つの支持部を有し、前記各支持部により円筒状をしたワークを水平に支持するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークの軸線を含む水平面上に軸線が含まれるように配置され、前記ワークの外周面に当接する砥石車とを備えた円筒研削盤に設けられ、前記ワーク支持手段の支持部間に配置されて前記ワークを回転可能に支持するワーク受けにおいて、
前記ワークの下側に配置され、このワークを受けるための受け面を有する第１受け部材と、
前記砥石車との間に前記ワークを挟むように前記砥石車の反対側に配置され、前記第１受け部材とは異なる部分を受けるための受け面を有する第２受け部材とを備えてなり、
前記第１受け部材は、その受け面の法線の、前記ワークの軸線を中心にした角度が、このワークの軸線を含む垂直面から前記砥石車側に１５°〜３０°となるように配置され、
前記第２受け部材は、その受け面の法線の、前記ワークの軸線を中心にした角度が、このワークの軸線を含む水平面から下方に５°〜２０°となるように配置されてなることを特徴とするワーク受けに係る。

この発明では、第１受け部材を、その受け面の法線の、ワークの軸線を中心にした角度がこのワークの軸線を含む垂直面から砥石車側に１５°〜３０°となるように設け、第２受け部材を、その受け面の法線の、ワークの軸線を中心にした角度がこのワークの軸線を含む水平面から下方に５°〜２０°となるように設けている。

これは、上述のように、本願発明者らが、ワーク支持手段の各支持部及びワーク受けでワークを支持する円筒研削盤においてもセンタレス研削盤と同様の成円作用がワークに働くと推測し、研究を重ねたところ、上記のように各受け部材を配置すれば、当該円筒研削盤において、センタレス研削盤で精度の良い真円度が得られるワーク支持状態とほぼ同じ状態でワークを支持することができると知見するに至ったことに基づくものである。

即ち、センタレス研削盤では、砥石車の中心と調整車の中心とを結ぶ直線と、砥石車の中心とワークの中心とを結ぶ直線とのなす角度をａとし、砥石車の中心と調整車の中心とを結ぶ直線と、調整車の中心とワークの中心とを結ぶ直線とのなす角度をｂとし、砥石車の中心と調整車の中心とを結ぶ直線と、ワークの中心との間の距離Ｈを心高とし、ａ＋ｂ＝ｃを心高角とすると、心高角ｃが７°よりも小さいときには奇数角の等径歪円が生じ易く、心高角ｃが７°よりも大きいときには偶数角の異径歪円が生じ易いことから、心高角ｃが７°となるような心高Ｈのときに最適な成円作用が得られるとされているところ、上記のように各受け部材を配置することで、心高角ｃが約７°となるような心高Ｈでワークを支持することができる、つまり、砥石車の中心と第２受け部材がワークを受ける部分とを結ぶ直線よりもワークの中心を上側に位置させ、しかも、心高を大き過ぎることも小さ過ぎることもない値に設定して心高角を約７°を含む一定範囲内とすることができる。

尚、円筒研削盤では、砥石車はワークの、ワーク受けによって拘束されている部分だけでなく拘束されていない部分も研削し、また、回転するワークには第２受け部材との間にワークの接線方向の抵抗が作用し、更に、ワークと砥石車の軸線が同一水平面上にあるが、センタレス研削盤では、ワークはそのほぼ全長に渡って砥石車，支持刃及び調整車により拘束され、また、調整車とワークの回転速度が同じであって調整車とワークとの間にワークの接線方向に抵抗が作用せず、更に、ワークと砥石車の軸線が同一水平面上にないことから、円筒研削盤とセンタレス研削盤とでは構成上大きく相違しており、各受け部材を上記のように配置することについて、センタレス研削盤の配置関係をそのまま円筒研削盤に適用することはできず、当業者にとって容易に想到することができない。

また、本発明は、上記ワーク受けを備えた円筒研削盤に係り、この円筒研削盤においても上述の効果が得られる。

斯くして、本発明に係る、ワーク受け及びこれを備えた円筒研削盤によれば、センタレス研削盤と同様の最適な成円作用が得られ、ワークを高精度に研削して高い真円度を得ることができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る円筒研削盤の概略構成を示した平面図であり、図２は、図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図であり、図３は、ワーク受けの概略構成を示した断面図である。

図１乃至図３に示すように、本例の円筒研削盤１は、ベッド３１と、間隔を隔てて配設され、研削対象となる円筒状且つ長尺のワークＷを水平に支持する主軸台３２及び心押台３７と、ワークＷをその軸線中心に回転させるワーク回転駆動機構（図示せず）と、ワークＷの軸線方向たる左右方向に移動自在にベッド３１上に設けられ、上面に主軸台３２及び心押台３７が配設されるテーブル４０と、テーブル４０を移動させるテーブル送り機構４１と、ワークＷの軸線と垂直な水平方向たる前後方向に移動自在にベッド３１上に設けられる砥石台４５と、軸線がワークＷの軸線と平行に且つ軸線中心に回転自在に砥石台４５によって支持され、ワークＷの外周面に当接してこれを研削するための砥石車４６と、砥石車４６をその軸線中心に回転させる砥石車回転駆動機構５０と、砥石台４５を移動させる砥石台送り機構５５と、主軸台３２と心押台３７との間でワークＷを回転可能に支持するワーク受け５などを備える。

前記主軸台３２は、支持するワークＷと同軸且つ回転自在に設けられる主軸３３と、主軸３３の先端部に設けられたセンタ３４及び回し板３５と、ワークＷの一端側に取り付けられ、回し板３５に係合してこれとともに回転する回し金３６とを備えており、センタ３４によってワークＷの一端側を支持する。前記ワーク回転駆動機構（図示せず）は、主軸台３２の内部に内蔵され、主軸３３を回転させることで、回し板３５，回し金３６及びワークＷを一体的に矢示方向に回転させる。

前記心押台３７は、支持するワークＷと同軸に設けられるセンタ３８と、センタ３８をその軸線方向に移動させる機構（図示せず）と、センタ３８を任意の位置に固定する機構（図示せず）とを備えており、センタ３８によってワークＷの他端側を支持する。

前記テーブル送り機構４１は、ベッド３１に固定されたサーボモータ４２と、ワークＷの軸線方向と平行に設けられ、サーボモータ４２によって軸中心に回転せしめられるボールねじ４３と、テーブル４０の下面に固設され、ボールねじ４３と螺合してこれに沿って移動するナット４４とを備えており、ボールねじ４３の回転によりナット４４とともにテーブル４０を前記左右方向に移動させる。

前記砥石台４５は、ベッド３１の後部側に配設され、前記砥石車４６は、その軸線がワークＷ（主軸３２及び心押軸３７）の軸線を含む水平面上に含まれるようにワークＷの横側に配置され、回転軸４７が砥石台４５の両側面から突出している。前記砥石車回転駆動機構５０は、砥石台４５の上面に固設された駆動モータ５１と、駆動モータ５１の出力軸に固設されたプーリ５２と、砥石車４６の回転軸４７の一端に固設されたプーリ５３と、各プーリ５２，５３間に掛け渡された伝動ベルト５４とを備えており、駆動モータ５１の回転動力をプーリ５２，伝動ベルト５４及びプーリ５３を介し砥石車４６に伝達してこれを矢示方向に回転させる。

前記砥石台送り機構５５は、ベッド３１に固定されたサーボモータ５６と、ワークＷの軸線と垂直な水平方向に設けられ、サーボモータ５６によって軸中心に回転せしめられるボールねじ５７と、砥石台４５の下面に固設され、ボールねじ５７と螺合してこれに沿って移動するナット５８とを備えており、ボールねじ５７の回転によりナット５８とともに砥石台４５を前記前後方向に移動させる。

前記ワーク受け５は、ワークＷの下側に設けられてこれを受ける第１受け部材１１と、前記ワークＷの横側に配置されてこれを受ける第２受け部材１２と、テーブル４０の上面に設けられ、各受け部材１１，１２を支持する支持部材１３とから構成される複数の支持構造体１０を備えており、これら各支持構造体１０が主軸台３２と心押台３７との間にワークＷの軸線方向に沿って一定間隔で設けられている。

前記第１受け部材１１は、矩形ブロック状に構成され、ワークＷとの対向面１１ａが平面状に形成されており、この対向面１１ａがワークＷを受けるための受け面となっている。また、この第１受け部材１１は、その受け面１１ａの法線の、ワークＷ（主軸３２及び心押軸３７）の軸線を中心にした角度αが、このワークＷの軸線を含む垂直面から砥石車４６側に１５°〜３０°となるように配置されている。

前記第２受け部材１２は、前記第１受け部材１１と同様、矩形ブロック状に構成され、ワークＷとの対向面１２ａが平面状に形成されており、この対向面１２ａがワークＷを受けるための受け面となっているが、砥石車４６との間にワークＷを挟むようにワークＷの横側に配置されている点、第１受け部材１１とは異なる部分を受ける点で相違している。また、この第２受け部材１２は、その受け面１２ａの法線の、ワークＷ（主軸３２及び心押軸３７）の軸線を中心にした角度γが、このワークＷの軸線を含む水平面から下方に５°〜２０°となるように配置されている。

以上のように構成された本例の円筒研削盤１によれば、例えば、ワークＷが主軸台３２，心押台３７及びワーク受け５によって支持され、砥石台送り機構５５により砥石車４６がワークＷに対して所定の切り込み量を有するように砥石台４５が移動，位置決めされた後、ワーク回転駆動機構（図示せず）及び砥石車回転駆動機構５０によりワークＷ及び砥石車４６がそれぞれ所定方向に回転せしめられた状態で、テーブル送り機構４１により砥石台４５がワークＷの軸線方向に沿って移動せしめられ、これにより、ワークＷの外周面が砥石車４６によって研削される。

上述のように、本例の円筒研削盤１では、第１受け部材１１を、その受け面１１ａの法線の、ワークＷの軸線を中心にした角度αがこのワークＷの軸線を含む垂直面から砥石車４６側に１５°〜３０°となるように設け、第２受け部材１２を、その受け面１２ａの法線の、ワークＷの軸線を中心にした角度γがこのワークＷの軸線を含む水平面から下方に５°〜２０°となるように設けている。

このようにしているのは、長尺のワークＷの一端及び他端を主軸台３２及び心押台３７によりそれぞれ支持し、主軸台３２及び心押台３７間のワークＷの外周面をワーク受け５により支持して研削加工する場合においても、本願発明者らがセンタレス研削盤１１０と同様の成円作用がワークＷに働くと推測し、研究を重ねたところ、上記のように各受け部材１１，１２を配置すれば、当該円筒研削盤１において、センタレス研削盤１１０で精度の良い真円度が得られるワークＷの支持状態とほぼ同じ状態でワークＷを支持することができると知見するに至ったことに基づくものである。

即ち、センタレス研削盤１１０では、一般的に、砥石車１１１の中心と調整車１１３の中心とを結ぶ直線と、砥石車１１１の中心とワークＷの中心とを結ぶ直線とのなす角度をａとし、砥石車１１１の中心と調整車１１３の中心とを結ぶ直線と、調整車１１３の中心とワークＷの中心とを結ぶ直線とのなす角度をｂとし、砥石車１１１の中心と調整車１１３の中心とを結ぶ直線と、ワークＷの中心との間の距離Ｈを心高とし、ａ＋ｂ＝ｃを心高角とすれば、心高角ｃが７°よりも小さいときには奇数角の等径歪円が生じ易く、心高角ｃが７°よりも大きいときには偶数角の異径歪円が生じ易いことから、心高角ｃが７°となるような心高Ｈのときに最適な成円作用が得られるとされているところ、上記のように各受け部材１１，１２を配置することで、心高角ｃが約７°となるような心高ＨでワークＷを支持することができる、つまり、砥石車４６の中心と、第２受け部材１２がワークＷを受ける部分（第２受け部材１２とワークＷとの接触点）とを結ぶ直線よりもワークＷの中心を上側に位置させ、更に、心高を大き過ぎることも小さ過ぎることもない値に設定して心高角を約７°を含む一定範囲内とすることができる。

尚、円筒研削盤１では、砥石車４６はワークＷの、ワーク受け５によって拘束されている部分だけでなく拘束されていない部分も研削し、また、回転するワークＷには第２受け部材１２との間にワークＷの接線方向の抵抗が作用し、更に、ワークＷと砥石車４６の軸線が同一水平面上にあるが、センタレス研削盤１１０では、ワークＷはそのほぼ全長に渡って砥石車１１１，支持刃１１２及び調整車１１３により拘束され、また、調整車１１３とワークＷの回転速度が同じであって調整車１１３とワークＷとの間にワークＷの接線方向に抵抗が作用せず、更に、ワークＷと砥石車１１３の軸線が同一水平面上にないことから、円筒研削盤１とセンタレス研削盤１１０とでは構成上大きく相違しており、各受け部材１１，１２を上記のように配置することについて、センタレス研削盤１１０の配置関係をそのまま円筒研削盤１に適用することはできず、当業者にとって容易に想到し得ない。

このように、本例の円筒研削盤１によれば、センタレス研削盤１１０と同様の最適な成円作用を得ることができるので、ワークＷを高精度に研削して高い真円度を得ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

前記支持構造体１０は、必ずしも複数設ける必要はなく、１つであっても良い。また、前記円筒研削盤１は一例を示したものに過ぎず、その構造や動作は上述したものに何ら限定されるものではない。また、研削対象となるワークＷとしては、例えば、ボールねじのねじ軸などを一例に挙げることができる。ボールねじのねじ溝を研削する際には、外径が基準となるので、ねじ軸の真円度は非常に重要である。

本発明の一実施形態に係る円筒研削盤の概略構成を示した平面図である。 図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。 ワーク受けの概略構成を示した断面図である。 従来例に係るワーク受けの一例を示した断面図である。 センタレス研削盤の概略構成を示した断面図である。

符号の説明

１ 円筒研削盤
５ ワーク受け
１０ 支持構造体
１１ 第１受け部材
１２ 第２受け部材
１３ 支持部材
３１ ベッド
３２ 主軸台
３７ 心押台
４０ テーブル
４１ テーブル送り機構
４５ 砥石台
４６ 砥石車
５０ 砥石車回転駆動機構
５５ 砥石台送り機構
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 間隔を隔てて設けられる２つの支持部を有し、前記各支持部により円筒状をしたワークを水平に支持するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークの軸線を含む水平面上に軸線が含まれるように配置され、前記ワークの外周面に当接する砥石車とを備えた円筒研削盤に設けられ、前記ワーク支持手段の支持部間に配置されて前記ワークを回転可能に支持するワーク受けにおいて、
   前記ワークの下側に配置され、このワークを受けるための受け面を有する第１受け部材と、
   前記砥石車との間に前記ワークを挟むように前記砥石車の反対側に配置され、前記第１受け部材とは異なる部分を受けるための受け面を有する第２受け部材とを備えてなり、
   前記第１受け部材は、その受け面の法線の、前記ワークの軸線を中心にした角度が、このワークの軸線を含む垂直面から前記砥石車側に１５°〜３０°となるように配置され、
   前記第２受け部材は、その受け面の法線の、前記ワークの軸線を中心にした角度が、このワークの軸線を含む水平面から下方に５°〜２０°となるように配置されてなることを特徴とするワーク受け。
2. 間隔を隔てて設けられる２つの支持部を有し、前記各支持部により円筒状をしたワークを水平に支持するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークの軸線を含む水平面上に軸線が含まれるように配置され、前記ワークの外周面に当接する砥石車とを備えた円筒研削盤において、
   前記請求項１記載のワーク受けを更に備えてなることを特徴とする円筒研削盤。

Images