JP2014108482A

JP2014108482A - ジグ研削盤

Info

Publication number: JP2014108482A
Application number: JP2012263906A
Authority: JP
Inventors: Kunihisa Sakai; 邦久阪井
Original assignee: Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2012-12-02
Filing date: 2012-12-02
Publication date: 2014-06-12

Abstract

【課題】部品点数を削減して組み立て作業を容易にし、更に、自動切込みのストローク量を大きくし、切込み動作の精度を高くしたジグ研削盤を提供する。
【解決手段】砥石切込み制御機構部２は、主軸に固定されたスライドベース２１と、砥石側の砥石回転用高周波モータが固定されるスライダ２３と、スライドベース２１とスライダ２３との間に介在し、スライドベース２１に対するスライダ２３の主軸方向に直交する方向の移動を可能とする切込み駆動用ボールねじ２２と、スライドベース２１に相対的に固定された切込み駆動用モータと、切込み駆動用モータの回転を減速させると共に、減速された回転を、切込み駆動用ボールねじ２２のねじ軸２２１に伝達する減速機２６及び従動側プーリ２７と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ジグ研削盤に関し、特に、ワークに対する研削に際し、工具による切込み動作を行うジグ研削盤に関する。

ジグ研削盤による加工対象物（以下、「ワーク」と称する）の研削は、例えばいわゆるシングルコラム方式の機械においては、テーブル上に載置されたワークを滑台により前後（Ｙ軸方向）、左右（Ｘ軸方向）に移動させつつ、砥石とそれを回転させるための高周波モータが下端に取り付けられた、いわゆるクイルを上下動（Ｚ軸方向）させることにより実現される。なお、いわゆるダブルコラム方式（門形機）のジグ研削盤の場合は、ワークはＸ軸方向のみに移動させ、Ｙ軸方向については、砥石側（主軸本体）を移動させる。

また、更に詳細には、大別して次の二通りの研削がある。一つは、図４に示すように、主軸に対して砥石の回転軸（砥石軸）を偏心させる（切り込ませる）ことにより、砥石を砥石軸について回転させつつ主軸の連続回転により砥石を旋回させ、すなわち砥石を遊星回転させ、また同時に、クイルを上下動させることにより、砥石を螺旋状に旋回させ、内壁の均等研削による真円の穴ぐり加工を行う研削である。この場合、基本的に、砥石外径の大きさと砥石軸の偏心の程度（切り込み量（例えば最大50mm）に応じて、穴の径が決定されることとなる。他の一つは、曲率が一定でない非真円の穴ぐり加工や曲率が一定でない端部の加工を行う研削である。この場合は、いわゆるチョッピング加工を行う。詳細には、砥石軸は偏心させないか、又は主軸回転中心と砥石の外周とが一致するように砥石の半径相当分だけ砥石を上述の切り込みとは逆方向（マイナス方向）偏心させておき、まず、ワークの加工位置（研削点）までの移動は、Ｘ，Ｙ軸送りにより行う。その後、正味切り込み加工分だけ自動で砥石を偏心させ、すなわち自動切り込みを行いつつチョッピング加工を行う。このとき、曲率が一定でないワークの加工面に砥石により切り込む際に、ワークが当接する加工点における法線が、砥石の切り込み方向と常に一致するように、主軸の角度制御（割り出し）を行う。特許文献１は、かかるジグ研削盤の主要構成を開示している。但し、特許文献１は砥石を上下させる構成は省略している。

特開２００６−１０２８９１号公報

ところで、従来においては、砥石の回転軸（砥石軸）を主軸に対して偏心させるための構成、つまり、砥石の切込み動作を行うための構成は、駆動用モータの力の伝達の面で比較的大がかりなものであった。例えば、特許文献１においては、モータ（５０）の回転がベルト（５２）、ボールねじ（５７）、アーム（４６）、及び昇降部材（４１）を介して、移動部材（３０）の上下往復動に変換され、更に、この移動部材（３０）の往復動が、おねじ（３１）とナット（３５）とのねじ対偶を利用して、副軸線（３２）を中心とした該ナット（３５）の回転運動に変換され、それにより副回転体（３３）が副軸線（３２）を中心に回動され、しかして副回転体（３３）が主軸線（２８）に対して偏心する、という構成になっている（段落［００４４］）。すなわち、主軸回転体の外側に設けられたモータの回転動作を、複数のねじ及びナット等を介して偏心動作に変換していた。また、従来のジグ研削盤においては、機構上、自動切込みのストローク量が比較的小さかった。

上述の従来の方法では、部品点数が多く、組み立て作業が複雑であり、更に、自動切込みのストローク量が小さく、大小様々な加工径の連続自動加工運転に対応できないという課題があった。

本発明は上述のような事情から為されたものであり、本発明の目的は、部品点数を削減して組み立て作業を容易にし、更に、自動切込みのストローク量が大きく、穴径差の大きい各ワークの連続自動加工に対応できる砥石切込み制御機構部を有するジグ研削盤を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のジグ研削盤は、主軸の下端に取り付けられた工具を、前記主軸と共にワークに対して三次元空間の直交する３軸方向に移動させつつ、前記工具を工具軸の周りに回転させたうえで、前記工具軸を前記主軸に対して偏心させることによる前記工具の切込み動作を伴って、前記ワークを前記工具により研削するジグ研削盤であって、前記主軸側に固定されたスライドベースと、前記工具側が固定されるスライダと、前記スライドベースと前記スライダとの間に介在し、前記スライドベースに対する前記スライダの主軸方向に直交する方向の移動を可能とする切込み駆動用ボールねじと、前記スライドベースに相対的に固定された切込み駆動用モータと、前記切込み駆動用モータの回転を減速させると共に、減速された回転を、前記切込み駆動用ボールねじのねじ軸に伝達する減速手段と、を備えた砥石切込み制御機構部により前記切込み動作を行うことを要旨とする。

本発明のジグ研削盤によれば、部品点数を削減して組み立て作業を容易にし、更に、自動切込みのストローク量を大きくし、遊星回転による連続自動加工における対応可能なワーク加工径範囲を広くすることができる。

本発明のジグ研削盤における一実施形態の主要構成を示す図であり、同図（ａ）は、同図（ｂ）における矢印Ａ方向の矢視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）における中心線Ｂ−Ｂにおける断面図である。砥石切込み制御機構部の詳細断面図である。砥石切込み制御機構部を示す図であり、同図（ａ）は、図２の矢印Ａ３方向からみた平面図であり、同図（ｂ）は、図２の矢印Ｂ３方向からみた側面図である。ジグ研削盤によるワークに対する研削を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明のジグ研削盤における一実施形態の主要構成を示す図であり、同図（ａ）は、同図（ｂ）における矢印Ａ方向の矢視図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）における中心線Ｂ−Ｂにおける断面図である。なお、ワークと砥石との間のＸ軸及びＹ軸方向の相対的動きを実現する機構については、省略する。

図１に示すように、一実施形態に係るジグ研削盤の主要構成部は、ラム構造本体部１と、砥石切込み制御機構部２と、砥石回転用高周波モータ３と、砥石４とを備えている。ここで、研削動作の概要としては、主軸１１のヘッド（主軸頭）本体１５に対する相対的な回転及び主軸方向（Ｚ軸方向ともいう）摺動動作と、砥石切込み制御機構部２による砥石４の主軸１１に対する相対的な切込み方向（主軸方向に垂直な方向、Ｕ軸方向ともいう）の切込み制御と、砥石回転用高周波モータ３による砥石４の回転という３つの動作により実現される。なお、前述のように、ワークと砥石との間のＸ軸及びＹ軸方向の相対的動きについては省略する。

そこで、主軸１１のヘッド本体１５に対する相対的な回転及び主軸方向摺動動作を説明する。主軸１１は、主軸駆動用内蔵モータ１６により、主軸回転用ベアリングを介してラム本体１２に対してその主軸周りに回転する。ラム本体１２は、Ｚ軸駆動用モータ１３ａ，１３ｂにより、それぞれのボールねじ１４ａ，１４ｂ及びラム本体ガイドレール１２１を介してヘッド本体１５に対して、主軸方向（Ｚ軸方向）に摺動、言い換えれば上下動、する。従って、かかる２つの相対的動作を組み合わせると、主軸１１のヘッド本体１５に対する相対的な回転及び主軸方向摺動動作となる。

図２は、砥石切込み制御機構部２の詳細断面図である。図３は、砥石切込み制御機構部を示す図であり、同図（ａ）は、図２の矢印Ａ３方向からみた平面図であり、同図（ｂ）は、図２の矢印Ｂ３方向からみた側面図である。以下、図２及び図３を参照して、砥石切込み制御機構部２の構成及び動作について説明する。本発明のジグ研削盤における一実施形態の砥石切込み制御機構部２は、概して、主軸１１の回転に係る回転体上に直接、駆動モータを据え付けたことが特徴である。

具体的には、砥石切込み制御機構部２は、主軸１１の固定されるスライドベース２１と、移動側であって、砥石４側の砥石回転用高周波モータ３に固定されるスライダ２３と、スライドベース２１とスライダ２３との間に介在する切込み駆動用ボールねじ２２と、を有している。ここで、切込み駆動用ボールねじ２２は、両端が、切込み駆動用ベアリング２２３ａ，２２３ｂを介してスライドベース２１に対して回転可能に軸支されている切込み駆動用ねじ軸２２１と、スライダ２３と嵌合した状態で、切込み駆動用ねじ軸２２１の回転に伴って、その切込み駆動用ねじ軸２２１に沿って軸方向に移動する切込み駆動用ナット２２２とで構成されている。

また、砥石切込み制御機構部２は、更に、スライドベース２１に対して相対的に固定された切込み駆動用モータ２４と、その切込み駆動用モータ２４の動力を伝達するためのモータ駆動力伝達ベルト２５と、そのモータ駆動力伝達ベルト２５により伝達された、切込み駆動用モータ２４の回転を減速させるための減速機２６と、更に減速させるための従動側プーリ２７とを備えている。

次に、砥石切込み制御機構部２の動作を説明する。
切込み駆動用モータ２４の回転は、モータ駆動力伝達ベルト２５を介して減速機２６に伝達され、そこでまず大幅に減速される。そして従動側プーリ２７の機構により更に減速される。このように減速された回転動作により、切込み駆動用ボールねじ２２の切込み駆動用ねじ軸２２１が回転される。この回転方向に応じて、切込み駆動用ナット２２２が、切込み駆動用ねじ軸２２１上を軸方向に移動する。この切込み駆動用ナット２２２は、前述のようにスライダ２３と嵌合しているので、スライダ２３は、切込み駆動用ナット２２２と同じ動きをする。従って、切込み駆動用モータ２４の回転方向と回転量に応じて、スライダ２３の、直線運動が制御される。スライダ２３と砥石４とは同じ動きをするので、結局、切込み駆動用モータ２４の回転方向と回転量を制御することにより、砥石４の、主軸１１の直交方向の移動、すなわち切込み方向への切込み動作と、チョッピング加工で行う可能性のある切込み方向の反対方向への移動動作とを制御できる。ここで、砥石４の移動、言い換えれば、スライダ２３の直線運動のストローク長は５０ｍｍ以上が好適である。なお、図３（ａ）の２点鎖線で示した円は、砥石切込み制御機構部２が主軸１１と共に回転した場合の、主軸中心から最も離れた端部の軌跡である。

以上で説明したように、本発明の一実施形態によれば、スライドベース２１に相対的に固定された切込み駆動用モータ２４の回転を、簡単な減速機構と１つの切込み駆動用ボールねじ２２によりスライダ２３の直線運動に変換しているので、部品点数を削減して組み立て作業を容易にし、更に、自動切込みのストローク量を大きくし、連続自動加工における対応可能な加工径範囲を広くすることができる。

なお、上述の実施形態にあっては、減速を担う機構として、減速機２６及び従動側プーリ２７を採用しているが、これに限られることなく、減速比の高い減速機構を採用すればよい。具体的には、例えばボールねじ、減速機、及び駆動モータを直結した構造でもよい。

本発明のジグ研削盤は、ワークに対する研削に際し、工具による切込み動作を行うジグ研削盤に採用できる。

１ラム構造本体部
１１主軸
１２ラム本体
１３ａ，１３ｂＺ軸駆動用モータ
１４ａ，１４ｂボールねじ
１５ヘッド（主軸頭）本体
１６主軸駆動用内蔵モータ
２砥石切込み制御機構部
２１スライドベース
２２切込み駆動用ボールねじ
２２１切込み駆動用ねじ軸
２２２切込み駆動用ナット
２２３ａ，２２３ｂ切込み駆動用ベアリング
２３スライダ
２４切込み駆動用モータ
２５モータ駆動力伝達ベルト
２６減速機
２７従動側プーリ
３砥石回転用高周波モータ
４砥石
Ｗワーク

Claims

主軸の下端に取り付けられた工具を、前記主軸と共にワークに対して三次元空間の直交する３軸方向に移動させつつ、前記工具を工具軸の周りに回転させたうえで、前記工具軸を前記主軸に対して偏心させることによる前記工具の切込み動作を伴って、前記ワークを前記工具により研削するジグ研削盤であって、
前記主軸側に固定されたスライドベースと、
前記工具側が固定されるスライダと、
前記スライドベースと前記スライダとの間に介在し、前記スライドベースに対する前記スライダの主軸方向に直交する方向の移動を可能とする切込み駆動用ボールねじと、
前記スライドベースに相対的に固定された切込み駆動用モータと、
前記切込み駆動用モータの回転を減速させると共に、減速された回転を、前記切込み駆動用ボールねじのねじ軸に伝達する減速手段と、
を備えた砥石切込み制御機構部により前記切込み動作を行うことを特徴とするジグ研削盤。