JP2000263407A - 外周球面部の研削加工方法および装置並びに研削砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１個の砥石を用いて、曲率半径等が異なる種々
の外周球面部を研削加工することにある。 【解決手段】外周面に断面円弧状の球面部３８ａ〜３８
ｆが形成されたインナレース３６をその軸線を回転中心
として所定の回転速度で回動させ、一方、前記球面部３
８ａ〜３８ｆを研削する断面円弧状の研削部２０が形成
された砥石１２をその軸線を回転中心として所定の回転
速度で回動させ且つ前記インナレース３６の軸芯を中心
点Ｏとする円弧Ｄに沿って砥石１２を揺動変位させるこ
とにより、前記砥石１２の研削部２０によって前記球面
部３８ａ〜３８ｆが研削加工される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、バーフィ
ールドタイプの等速ジョイントのインナレースの外周面
に設けられた球面部等を好適に研削（研磨）加工するこ
とが可能な外周球面部の研削加工方法および装置並びに
研削砥石に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動車には、エンジンの回転
駆動力を車輪に伝達するための機構として、等速ジョイ
ントが用いられている。例えば、バーフィールドタイプ
の等速ジョイントでは、内壁面に複数のトラック溝が形
成されたアウタカップと、前記アウタカップ内に収納さ
れるインナ部材とから構成される。前記インナ部材は、
前記トラック溝に沿って転動する複数のボールと、前記
ボールが転動するための複数の転動溝が形成されたイン
ナレースと、前記ボールを転動自在に保持するリテーナ
とを含む。

【０００３】前記転動溝を除いた前記インナレースの外
周面、すなわち、隣接する転動溝の間には球面部（以
下、外周球面部という）が形成され、前記外周球面部
は、例えば、鍛造成形による塑性加工が行われた後、研
削砥石を用いて研削（研磨）加工を行うことにより仕上
げ加工が施される。

【０００４】前記外周球面部に対して研削加工を行う場
合、図６に示されるように、インナレース１の外周球面
部２に対応する球面状の凹部３が形成された砥石４を所
定方向に回動させて研削加工を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術に係る外周球面部の研削加工方法では、インナ
レースの外周球面部の曲率半径等が異なる場合、前記外
周球面部の形状に対応した曲率半径を有する球面状の凹
部が形成された砥石が複数個必要となる。従って、外周
球面部の曲率半径に対応して複数個の砥石を製造する必
要があり、砥石の製造コストが増大するという不都合が
ある。また、複数個の砥石を管理するためにその管理コ
ストが増大するという不都合がある。

【０００６】さらに、インナレースの外周球面部の曲率
半径等が異なる場合、その都度、製造ラインを停止し、
外周球面部の形状に対応する曲率半径を有する他の砥石
に交換する作業が必要となる。このため、生産効率が低
下するという不都合がある。

【０００７】本発明は、前記の種々の不都合を克服する
ためになされたものであり、１個の砥石を用いて、曲率
半径等が異なる種々の外周球面部を研削することが可能
な外周球面部の研削加工方法および装置並びに研削砥石
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ワークの外周面に形成された断面円弧
状の球面部を研削加工する方法であって、外周面に断面
円弧状の球面部が形成されたワークをその軸線を回転中
心として所定の回転速度で回動させ、一方、前記球面部
を研削する断面円弧状の研削面が形成された砥石をその
軸線を回転中心として所定の回転速度で回動させ且つ前
記ワークの軸芯を中心として該ワークおよび砥石の半径
が合算された値を半径とする円弧に沿って砥石を揺動変
位させることにより、前記砥石の研削面によって前記球
面部が研削加工されることを特徴とする。

【０００９】この場合、前記砥石の研削面の曲率半径
を、ワークの球面部の曲率半径と略同等あるいはそれ以
上に設定すると好適である。また、前記砥石の回転方向
とワークの回転方向とを反対方向に設定するとともに、
前記ワークの回転速度に対して砥石の回転速度を大きく
設定するとよい。

【００１０】本発明によれば、ワークの球面部の曲率半
径が異なる場合であっても、前記曲率半径に対応する円
弧に沿って砥石を揺動変位させることにより、同一の砥
石によって前記球面部を研削加工することができるた
め、異なる曲率半径を有する球面部に対応して複数個の
砥石を製造する必要がなくなり、砥石の製造コストを削
減することができる。

【００１１】さらに、本発明は、ロボット等のＮＣマシ
ニングに連結され、第１回転駆動源の駆動作用下にスピ
ンドルを回転中心として所定方向に回動自在に設けられ
るとともに、上下方向の円弧状に沿って変位自在に設け
られる砥石と、ワークを固定するとともに、第２回転駆
動源の駆動作用下に、該ワークと一体的に軸線を回転中
心として所定方向に回動自在に設けられた治具と、を備
え、第２回転駆動源の駆動作用下に、外周面に断面円弧
状の球面部が形成されたワークをその軸線を回転中心と
して所定の回転速度で回動させ、一方、第１回転駆動源
の駆動作用下に、前記球面部を研削する断面円弧状の研
削面が形成された砥石をその軸線を回転中心として所定
の回転速度で回動させ且つ前記ワークの軸芯を中心とし
て該ワークおよび砥石の半径が合算された値を半径とす
る円弧に沿って砥石を揺動変位させることにより、前記
砥石の研削面によって前記球面部が研削加工されること
を特徴とする。

【００１２】この場合、前記砥石の研削部に、少なくと
も、ＣＢＮまたは工業ダイヤモンドのいずれかの材料か
らなる砥粒を電着すると好適である。また、前記ワーク
は、バーフィールドタイプの等速ジョイントを構成する
インナレースからなり、前記インナレースの隣接するボ
ール転動溝の間に形成された断面円弧状の球面部を研削
加工するとよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る外周球面部の研削加
工方法について、これを実施する研削加工装置との関連
にお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。

【００１４】図１において、参照数字１０は、本発明の
実施の形態に係る研削加工装置を示す。

【００１５】この研削加工装置１０は、ＮＣマシニン
グ、例えば、図示しないロボット等のアームの変位作用
下に円弧状に沿って所定角度だけ回動動作する砥石（研
削砥石）１２と、ワークを固定する治具１４とを有す
る。

【００１６】砥石１２は、厚肉の円盤状に形成され、略
中央部の凹部１６にはスピンドル１８が連結される。前
記砥石１２の外周面には断面円弧状に形成された研削部
（研削面）２０が形成され、前記研削部２０には図示し
ない複数の砥粒が電着されている。この場合、前記砥粒
として、例えば、ＣＢＮまたは工業ダイヤモンド等を電
着メッキすることにより、長期にわたり安定して使用す
ることができるという利点がある。

【００１７】なお、断面円弧状に形成された前記研削部
２０の曲率半径Ｒ１は、研削面であるワークの外周球面
部（後述する）の曲率半径Ｒ２、Ｒ３と略同等あるいは
それ以上に設定される。この結果、外周球面部に対する
研削加工速度を増大させ、しかも研削面の面粗さを向上
させることができる。

【００１８】この場合、前記砥石１２は、図示しないモ
ータの駆動作用下にスピンドル１８の軸線を回転中心と
して所定の速度で矢印Ａ方向に回転自在に設けられてい
るとともに、図示しないアームの変位作用下に上下方向
に沿った円弧状に所定角度だけ変位するように設けられ
ている。

【００１９】治具１４は、一端部にワークを保持するた
めの環状の段部２２が形成され、上方に向かって徐々に
縮径するテーパ状の突出部２４を有する治具台２６と、
ねじ部材２８を突出部２４の一端面にねじ込むことによ
りワークが位置決めされた状態で係止される係止用金具
３０とを備える。なお、前記治具台２６は、回転駆動源
３２の駆動作用下に、突出部２４の軸線を回動中心とし
て矢印Ｂ方向に回動自在に設けられている。

【００２０】本発明の実施の形態に係る外周球面部の研
削加工方法が適用された研削加工装置１０は基本的には
以上のように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。

【００２１】なお、ワークとしては、図４に示されるよ
うに、バーフィールドタイプの等速ジョイント３４を構
成するインナレース３６を用い、前記インナレース３６
の球面部３８ａ〜３８ｆをそれぞれ研削（研磨）加工す
る場合を例にして以下説明する。

【００２２】バーフィールドタイプの等速ジョイント３
４は、カップ部４０と軸部４２とが一体的に形成された
アウタカップ４４と、前記カップ部４０の開口部内に収
納されるインナレース３６およびリテーナ４６とを含
む。前記インナレース３６の外周面には、トラック溝４
８ａ〜４８ｆに対向しボール４９ａ〜４９ｆが転動する
ボール転動溝５０ａ〜５０ｆが所定角度離間して複数形
成され、隣接するボール転動溝５０ａ〜５０ｆの間に
は、断面円弧状からなる球面部３８ａ〜３８ｆ（以下、
外周球面部３８ａ〜３８ｆという）が形成される。

【００２３】なお、ワークである前記インナレース３６
は、係止用金具３０を介して突出部２４の環状段部２２
に固定された状態にあるものとする。

【００２４】先ず、図１に示されるように、インナレー
ス３６の軸芯と砥石１２の軸芯とが共に直線Ｃ上にある
状態を基準位置とする。このような基準位置から図示し
ないアームを介して砥石１２を円弧状に変位させ、図２
に示されるように、インナレース３６の外周球面部３８
ａと砥石１２の研削部２０の下端側とが接触する研削開
始位置に設定する。

【００２５】続いて、図示しないモータを付勢すること
により、回転駆動力はスピンドル１８に伝達され、さら
にスピンドル１８に連結された砥石１２に伝達される。
この結果、砥石１２は、スピンドル１８の軸線を回動中
心として矢印Ａ方向に回動する。なお、前記砥石１２の
回転速度を、例えば、約８０００ｒｐｍの高速に設定す
ると好適である。

【００２６】前記砥石１２の回転と略同時に回転駆動源
３２を付勢し、治具台２６を突出部２４の軸線をその回
動中心として矢印Ｂ方向に回動させる。従って、インナ
レース３６は、突出部２４の軸線を回動中心として治具
台２６と一体的に矢印Ｂ方向に回動する。この場合、治
具台２６の回転速度を、例えば、約２０ｒｐｍの低速に
設定すると好適である。

【００２７】矢印Ａ方向に回動する砥石１２と矢印Ｂ方
向に回動するインナレース３６とが共に所定の回転速度
で回動した状態を保持しながら、図示しないロボットを
制御してインナレース３６の外周球面部３８ａ〜３８ｆ
に沿って砥石１２を円弧状に変位させることにより研削
加工が開始される（図３参照）。すなわち、図示しない
ロボットの制御作用下に、砥石１２の軸芯が図２中の円
弧Ｄ上を移動するように該砥石１２を変位させることに
より、砥石１２の研削部２０によって外周球面部３８ａ
〜３８ｆに対する研削加工が行われる。

【００２８】この場合、前記円弧Ｄは、インナレース３
６の軸芯から上部側にΔＸだけオフセットした点Ｏをそ
の中心とし、該円弧Ｄの半径は、インナレース３６の外
周球面部３８ａ〜３８ｆの半径と砥石１２の半径とが加
算された値として設定される。

【００２９】なお、砥石１２の研削部２０を外周球面部
３８ａ〜３８ｆの上部側から下部側に向かって円弧状に
変位させ、あるいは外周球面部３８ａ〜３８ｆの下部側
から上部側に向かって円弧状に変位させてもよい。

【００３０】砥石１２の軸芯を前記円弧Ｄに沿って変位
させ、インナレース３６の外周球面部３８ａ〜３８ｆが
前記砥石１２の研削部２０の上部側に到達した際（図２
中の二点鎖線参照）、隣接するボール転動溝５０ａ〜５
０ｆの間にそれぞれ設けられた複数の外周球面部３８ａ
〜３８ｆに対する研削加工が終了する。

【００３１】次に、図１に示されるインナレース３６の
曲率半径Ｒ２と異なり、前記曲率半径Ｒ２よりも小さい
曲率半径Ｒ３からなる外周球面部５４ａ〜５４ｆが形成
された他のインナレース５２の外周球面部５４ａ〜５４
ｆを研削加工する場合を図５に示す。

【００３２】この場合、図示しないロボットの制御作用
下に、砥石１２の軸芯が図５中の円弧Ｅ上を移動するよ
うに該砥石１２を変位させることにより、砥石１２の研
削部２０によって外周球面部５４ａ〜５４ｆに対する研
削加工が行われる。なお、前記円弧Ｅは、インナレース
５２の軸芯から上部側にΔＹだけオフセットした点Ｏを
その中心とし、該円弧Ｅの半径は、インナレース５２の
外周球面部５４ａ〜５４ｆの半径と砥石１２の半径とが
加算された値として設定される。

【００３３】本実施の形態では、曲率半径が異なる外周
球面部３８ａ〜３８ｆ、５４ａ〜５４ｆを有する種々の
インナレース３６、５２をワークとした場合であって
も、同一の砥石１２によって前記外周球面部３８ａ〜３
８ｆ、５４ａ〜５４ｆを研削加工することができる。従
って、異なる曲率半径を有する外周球面部３８ａ〜３８
ｆ、５４ａ〜５４ｆに対応して複数個の砥石を製造する
必要がなくなり、砥石１２の製造コストを削減すること
ができる。

【００３４】また、本実施の形態では、１個の砥石１２
を管理すればよく、複数個の砥石を管理する必要がない
ため、砥石１２の管理コストを抑制することができる。

【００３５】さらに、本実施の形態では、インナレース
３６、５２の外周球面部３８ａ〜３８ｆ、５４ａ〜５４
ｆの曲率半径等が異なる場合であっても、製造ラインを
停止して砥石１２を交換する必要がないため、生産効率
を向上させることができる。

【００３６】さらにまた、本実施の形態では、断面円弧
状に形成された砥石１２の研削部２０の曲率半径Ｒ１
を、研削面であるワークの外周球面部３８ａ〜３８ｆ、
５４ａ〜５４ｆの曲率半径Ｒ２、Ｒ３と略同等あるいは
それ以上に設定することにより、前記外周球面部３８ａ
〜３８ｆ、５４ａ〜５４ｆに対する研削加工速度を増大
させ、しかも研削面の面粗さを向上させることができ
る。

【００３７】またさらに、本実施の形態では、砥石１２
とワークとの回転方向をそれぞれ反対方向（矢印Ａ方向
と矢印Ｂ方向）とし、砥石１２を高速で且つワークを低
速で回転させることにより、加工速度を増大させるとと
もに、面粗さを向上させ、しかも砥石１２の耐久性を向
上させることができる。

【００３８】なお、本実施の形態では、ワークとしてイ
ンナレース３６、５２を用いて説明しているがこれに限
定されるものではなく、外周球面部を有する他のワーク
に対しても適用することができることは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【００４０】すなわち、ワークの球面部の曲率半径が異
なる場合であっても、同一の砥石によって前記球面部を
研削加工することができるため、異なる曲率半径を有す
る球面部に対応して複数個の砥石を製造する必要がなく
なり、砥石の製造コストを削減することができる。

【００４１】また、１個の砥石を管理すればよく、複数
個の砥石を管理する必要がないため、砥石の管理コスト
を抑制することができる。

【００４２】さらに、ワークの球面部の曲率半径等が異
なる場合、製造ラインを停止して砥石を交換する必要が
ないため、砥石の交換作業に要する時間が短縮され生産
効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る研削加工装置の縦断
面構成図である。

【図２】前記研削加工装置を構成する砥石の変位状態を
示す動作説明図である。

【図３】インナレースの外周球面部を砥石によって研削
する状態を示す斜視図である。

【図４】バーフィールドタイプの等速ジョイントの分解
斜視図である。

【図５】曲率半径が異なる他のインナレースを研削加工
する状態を示す動作説明図である。

【図６】従来技術に係るインナレースの外周球面部の研
削加工方法を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０…研削加工装置 １２…砥石 １４…治具 １８…スピンドル ２０…研削部 ２４…突出部 ２６…治具台 ３０…係止用金具 ３２…回転駆動源 ３４…等速ジョイン
ト ３６、５２…インナレース ３８ａ〜３８ｆ、５４ａ〜５４ｆ…球面部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークの外周面に形成された断面円弧状の
   球面部を研削加工する方法であって、 外周面に断面円弧状の球面部が形成されたワークをその
   軸線を回転中心として所定の回転速度で回動させ、一
   方、前記球面部を研削する断面円弧状の研削面が形成さ
   れた砥石をその軸線を回転中心として所定の回転速度で
   回動させ且つ前記ワークの軸芯を中心として該ワークお
   よび砥石の半径が合算された値を半径とする円弧に沿っ
   て砥石を揺動変位させることにより、前記砥石の研削面
   によって前記球面部が研削加工されることを特徴とする
   外周球面部の研削加工方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の方法において、 前記砥石の研削面の曲率半径は、ワークの球面部の曲率
   半径と略同等あるいはそれ以上に設定されることを特徴
   とする外周球面部の研削加工方法。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の方法において、 前記砥石の回転方向とワークの回転方向とが反対方向に
   設定されるとともに、前記ワークの回転速度に対して砥
   石の回転速度が大きく設定されることを特徴とする外周
   球面部の研削加工方法。
4. 【請求項４】ロボット等のＮＣマシニングに連結され、
   第１回転駆動源の駆動作用下にスピンドルを回転中心と
   して所定方向に回動自在に設けられるとともに、上下方
   向の円弧状に沿って変位自在に設けられる砥石と、 ワークを固定するとともに、第２回転駆動源の駆動作用
   下に、該ワークと一体的に軸線を回転中心として所定方
   向に回動自在に設けられた治具と、 を備え、 第２回転駆動源の駆動作用下に、外周面に断面円弧状の
   球面部が形成されたワークをその軸線を回転中心として
   所定の回転速度で回動させ、一方、第１回転駆動源の駆
   動作用下に、前記球面部を研削する断面円弧状の研削面
   が形成された砥石をその軸線を回転中心として所定の回
   転速度で回動させ且つ前記ワークの軸芯を中心として該
   ワークおよび砥石の半径が合算された値を半径とする円
   弧に沿って砥石を揺動変位させることにより、前記砥石
   の研削面によって前記球面部が研削加工されることを特
   徴とする外周球面部の研削加工装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の装置において、 前記砥石の研削部には、少なくとも、ＣＢＮまたは工業
   ダイヤモンドのいずれかの材料からなる砥粒が電着され
   ていることを特徴とする外周球面部の研削加工装置。
6. 【請求項６】請求項４または５記載の装置において、 前記ワークは、バーフィールドタイプの等速ジョイント
   を構成するインナレースからなり、前記インナレースの
   隣接するボール転動溝の間に形成された断面円弧状の球
   面部が研削加工されることを特徴とする外周球面部の研
   削加工装置。
7. 【請求項７】ワークの外周面に形成された断面円弧状の
   球面部を研削加工する砥石であって、 前記球面部を研削する断面円弧状の研削面が形成され、
   前記研削面の曲率半径は、ワークの球面部の曲率半径と
   略同等あるいはそれ以上に設定されていることを特徴と
   する研削砥石。