JP7054253B2 - ワーク位置維持装置 - Google Patents

Description

本発明は、センタレスによるワーク周面研磨時に、ワークの移動、ふらつき等を防止する技術に関する。

ベアリングでは、軌道輪（内輪、外輪）の内面と転動体との摩擦抵抗を極力減少させるために、いずれの表面も滑らかに加工される。これらの表面を滑らかにする加工方法として、超仕上処理（以下「超仕上」という）がよく知られている。
ローラーベアリングの転動体である円錐コロ、円筒コロ（「ワーク」という）の超仕上は、水平方向に並ぶ一対の回転するローラ上でワークを回転させながら、その周面に当てた超仕上砥石を周面の母線方向に高速で微振動させて行われる（「センタレス研磨」）。この超仕上時において、ローラ上で回転するワークの軸方向へのズレを防ぎその位置を保つために、ワーク位置維持手段が採用される（特許文献１、特許文献２）。

特許文献１に記載されたワーク位置維持手段は、一対のローラ上に載せられた円筒ころの一方の底面に対し、その略軸心方向からノズルにより空気、水または潤滑油を吹き付け、ワークの他方の底面を（ワークに対してノズルとは逆側に設けられた）係止部に押圧することでワークの位置を維持させる。
特許文献２に記載されたワーク位置維持手段は、特許文献１の記載のノズル（からの流体）の役割を、一対のローラ上にワークを供給する搬送装置と一体化されたワークストッパーが行う。ワークストッパーは、回転可能な係止部を備え、係止部が回転するワークの底面を係止してワークの位置を維持させる。

特開２０１６－２０３３３９号公報 特開２０１９－１０７７５７号公報

特許文献１に記載のワーク位置維持手段は、ワークの重さ等に応じた一定量以上の流体をノズルから勢いよく吐出させる必要がある。このワーク位置維持手段を円錐コロに適用すると、流体は水平に吐出され流体が押圧する円錐コロの底面は傾斜するので（超仕上時の円錐コロ底面の傾斜の様子については図７（ｂ）参照）、円錐コロにはその底面を上方に持ち上げる力が生じる。特許文献１に記載のワーク位置維持手段は、円錐コロの底面に非接触であるため、超仕上時に円錐コロが振動する等によりその姿勢が不安定になる虞がある。

特許文献２に記載のワーク位置維持手段は、ワークの搬送装置にワークストッパーを一体化させたことにより、ローラ廻りの他の装置の配置の自由度を高める等の長所を有する。一方で、ワークが円錐コロの場合には超仕上時にその底面が鉛直面とはならないので、ワークストッパーにおいて受動回転する係止部の回転軸は、ワークの回転軸に一致しない。この不一致のために、係止部は円形端面を有しても実際には点に近いごく小さな範囲でワーク底面を押圧することになり、ワーク（円錐コロ）の底面にキズを生じさせる虞がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、センタレスによるワーク周面研磨時にローラ上にワークを安定に保持しかつキズを生じさせ難いワーク位置維持装置を提供することを目的とする。

本発明に係るワーク位置維持装置は、センタレス研削において一対のローラ上のワークの位置を維持させる装置である。ここで「センタレス研削」とは、センタレス方式による円筒形ワークおよび円錐形ワークの周面を滑らかにすること（研磨）をいう。
ワーク位置維持装置は、ワークの一方の底面に当接させる端面を備えた第一当接部と、第一当接部の端面に平行であって且つ正対しワークの他方の底面に当接させる端面を備えた第二当接部と、その正対する方向に第一当接部および第二当接部のいずれか一方を往復動させる往復動作手段と、を有する。

ワーク位置維持装置は、第一当接部および第二当接部が一体となって、正対する方向に直交する水平な軸回りに揺動可能である。ワーク位置維持装置は、第一当接部および第二当接部の前記水平な軸回りの揺動を不能にする揺動不能手段を有する。
好ましくは、第一当接部および第二当接部のいずれかが、前記正対する方向の軸回りに回転可能に形成される。より好ましくは、第一当接部および第二当接部のいずれもが、正対する方向の同じ線上にある軸回りに回転可能に形成される。

ワーク位置維持装置は、往復動作手段とこれが往復動させる第一当接部および第二当接部のいずれか一方とが一体となって正対する方向に移動可能に形成される。
往復動作手段には、テーブル付きシリンダを用いるのが好ましい。

本発明によると、センタレスによるワーク周面研磨時にワークをローラ上に安定に保持しかつワーク底面にキズを生じさせ難いワーク位置維持装置を提供することを提供することができる。

図１はワークストッパの正面図である。 図２はワークストッパの平面図である。 図３はワークストッパの左側面図である。 図４はワークストッパの右側面図である。 図５は基部およびワーク停止部の正面図である。 図６はワーク停止部の揺動安定化の仕組みを示す斜視図である。 で図７は円錐コロの周面を超仕上する時のワークストッパの姿勢を示す図ある。 図８はワーク取り替え時の押圧部の動作を示す図である。

図１はワークストッパ１の正面図、図２はワークストッパ１の平面図、図３はワークストッパ１の左側面図、図４はワークストッパ１の右側面図、図５は基部２およびワーク停止部３の正面図、図６はワーク停止部３の揺動安定化の仕組みを示す斜視図である。
ワークストッパ１は、センタレス方式による円錐コロ、円筒コロ（「ワークＷ」という）の周面の超仕上において、回転する一対のローラＲｌ，Ｒｒ上で回転するワークＷの位置ズレ、脱落を防止する装置である。ワークストッパ１は、本発明における「ワーク位置維持装置」の一実施例である。

ワークストッパ１は、大きくは基部２およびワーク停止部３からなる。
基部２は、基台１１、支持板１２、直立板１３、板状の支持部１４および傾斜調整手段６を備える。
基台１１は、平面視（図２）において矩形であり、厚板で形成される。基台１１は、センタレス方式の超仕上装置における一対のローラＲｌ，Ｒｒ近傍に配される。

基台１１は、一組のアジャストボルト１５、アジャストボルト用ブロック１６およびネジ用ブロック１７を介して移動可能に作業台９と連結されている。アジャストボルト１５は、回転されることにより、水平方向（図２における上下方向）に基台１１を移動させる。
支持板１２は、厚板で略矩形に形成され、基台１１の上に基台１１に対して移動可能に載せられている。支持板１２は、アジャストボルト１５に直交する方向に伸びたアジャストボルト１８と、これに組み合わされたアジャストボルト用ブロック１９およびネジ用ブロック２０を介して基台１１と連結されている。アジャストボルト１８は、回転されることにより、基台１１の移動可能方向に直交する水平方向に支持板１２を移動させる。

支持板１２は、支持板１２に設けられた複数の長円形の孔をそれぞれ貫通する六角支柱ボルトの締め付けによって基台１１に固定されている。
直立板１３は、厚板で形成され、直立してアジャストボルト１８が伸びる方向に拡がり、支持板１２の上面に固定されている。
支持部１４は、大部分が直立する厚板状であり、その下方が直立板１３に重なってこれに連結されている。支持部１４は、前述したアジャストボルト１８とは反対側の斜め上方に拡がる。支持部１４は、正面視（図１）において手前に短く突出し断面が円形の揺動軸２５を、その上端近傍に備える。

また、支持部１４には案内部材２４が一体化されている。案内部材２４は、断面が「Ｌ」字状となって伸びる端縁を有する。案内部材２４は、基部２に対してワーク停止部３を安定に揺動させる働きをする。
支持部１４は、これに固定されたアジャストボルト用ブロック２１、直立板１３に固定されたネジ用ブロック２２、およびこれらをつなぐアジャストボルト２３により直立板１３に対して上下動可能である。直立板１３に対する支持部１４の上下動は、支持部１４の下方に設けられた２つの長円形の孔をそれぞれ貫通する六角支柱ボルトの締め付けにより、不能となる。支持部１４は、揺動軸２５と長円形の孔との間に、図１において手前に開口する、斜め上下方向に並ぶ２つの（雌）ネジ孔２６，２７を有する（図５（ｂ）参照）。

ワーク停止部３は、前方停止部４および後方停止部５からなる。
前方停止部４は、前方腕部２８および前方係止部２９を有する。
前方腕部２８は、厚板で形成され、やや長細いが矩形とは異なる独特の形状であり、ワークストッパ１においては全体として傾斜しながら上方に伸びる（図１参照）。前方腕部２８は、長手方向の一方の端近傍を、支持部１４の揺動軸２５が嵌め入れられた軸孔３０が貫通する。

前方腕部２８は、長手方向の他方の端縁が、軸孔３０を中心とする円弧状となっており、その円弧状の端縁から一定距離の範囲は、厚みが薄くなったフランジ状となっている（図６）。このフランジ状となった部分を便宜上「フランジ３１」という。
フランジ３１は、案内部材２４の断面「Ｌ」字状の端縁と支持部１４とが形成する溝内に収容され、後述するように、ワーク停止部３の揺動を安定化する。

前方腕部２８は、フランジ３１と軸孔３０との間の軸孔３０寄りの位置に２つの案内孔３２，３３が貫通する。
前方係止部２９は、前方腕部２８における軸孔３０が設けられた側の端（長手方向の一方の端）近傍に固定されている。前方係止部２９は、前方腕部２８における他方の端側（図１の右側）を向く端面を有し、その外観が円柱の前方当接部３４を備える。前方当接部３４は、円柱の軸新回りに回転可能である。そして、前方当接部３４は、その端面が平滑である。

前方当接部３４は、本発明における「第一当接部」に対応する。
後方停止部５は、基板４０、調整板４１、押圧部４２、後方腕部４３および後方係止部４４を備える。
基板４０は、略水平方向に拡がり、厚板で形成される。
調整板４１は、厚板で形成されて基板４０の上に配される。調整板４１は、アジャストボルト４５および基板４０に固定されたアジャストボルト用ブロック４６により、基板４０に対して支持板１２の移動可能方向と同方向に移動可能である。

調整板４１は、調整板４１に設けられた２つの長円形の孔４７，４８をそれぞれ貫通する六角支柱ボルト４９，５０の締め付けによって、基板４０に固定されている。
押圧部４２は、テーブル付きシリンダ（エアスライドテーブル）５１を備える。テーブル付きシリンダ５１は、テーブル５２の往復動方向を調整板４１の移動可能方向に一致させて、そのシリンダ５３が調整板４１に一体化されている。

テーブル付きシリンダ５１は、本発明における「往復動作手段」に対応する。
後方腕部４３は、全体として棒状である。後方腕部４３は、長手方向の一方が押圧部４２のテーブル５２に一体化され、平面視（図１）において左上方に傾斜して伸びる。
後方係止部４４は、傾斜しながら上方に伸びた後方腕部４３の先に取り付けられている。後方係止部４４は、外観が円柱の後方当接部５４を備える。

後方当接部５４は、その外観円柱の軸が、押圧部４２におけるテーブル５２の往復動方向に一致する。後方当接部５４は、その軸回りに回転可能である。後方当接部５４における端面は、平滑であって回転軸に直交する。
後方当接部５４は、本発明における「第二当接部」に対応する。
前方停止部４と後方停止部５とは、前方腕部２８（の厚板）の拡がり方向と基板４０（の厚板）の拡がり方向とを直交させて、また、上方に対して前方腕部２８が傾斜する方向と後方腕部４３が傾斜する方向とを一致させて、一体化されている。

ワークストッパ１において、前方当接部３４の回転軸の延長線と後方当接部５４の回転軸とが一致する。
基部２とワーク停止部３との一体化は、前方停止部４の前方腕部２８と後方停止部５との間に基部２の支持部１４が挟まれた形態でなされている。ワークストッパ１では、基部２の揺動軸２５がワーク停止部３の軸孔３０に嵌め入れられており、基部２に対してワーク停止部３が揺動軸２５回りに揺動可能である。基部２に対するワーク停止部３の傾き、つまり前方当接部３４の回転軸および後方当接部５４の回転軸の傾きは、基部２に備えられた傾斜調整手段６により、超仕上するワークＷ周面の母線の傾斜に応じて決定される。

傾斜調整手段６は、アジャストボルト５５およびローレット付きナット５６からなる。アジャストボルト５５は、その頭部が基板４０下面に当接してそのネジ部が支持部１４の雌ネジ孔に螺合され、頭部と基板４０との間にローレット付きナット５６が螺合されている。傾斜調整手段６は、ローレット付きナット５６が回されることで、ワーク停止部３の傾きを変化させる。

ワーク停止部３の揺動は、前方腕部２８の案内孔３２，３３を貫通して支持部１４のネジ孔２６，２７に螺合する六角支柱ボルト５７，５８を締め付けることで不能となる。
案内孔３２，３３、ネジ孔２６，２７および六角支柱ボルト５７，５８は、本発明における「揺動不能手段」に対応する。
次に、超仕上時におけるワークストッパ１の調整および動作を説明する。

図７はワークＷ（円錐コロ）の周面を超仕上する時のワークストッパ１の姿勢を示す図、図８はワークＷ取り替え時の押圧部４２の動作を示す図である。図７において（ｂ）は平面図（ａ）のＡ－Ａ矢視正面図である。
ワークストッパ１は、砥石の高速微振動（オシレーション）による超仕上時に、一対のローラＲｌ，Ｒｒの上に載せられて回転するワークＷに作用する。ワークストッパ１は、少なくともその前方係止部２９がローラＲｌ，Ｒｒの間に位置するように配される。

ワークストッパ１は、平面視（図７（ａ））において、前方当接部３４の軸心および後方当接部５４の軸心とローラＲｌ，Ｒｒ上のワークＷの軸心とが一致するように、アジャストボルト１５が操作されて基台１１の位置が決定される。
ワークストッパ１は、超仕上時におけるローラＲｌ，Ｒｒ上のワークＷの位置（図７（ａ）の横方向位置）に応じてアジャストボルト１８が操作され、支持板１２すなわちワーク停止部３の水平方向の大凡の位置が定められる。

ワークストッパ１は、ワークＷの径の大きさに応じてアジャストボルト２３が操作され、ワーク停止部３の高さが調整される。ワークストッパ１は、ワークＷの長さに応じてアジャストボルト４５が操作され、前方当接部３４（の端面）と後方当接部５４（の端面）との距離が調整される。
ここで、前方当接部３４と後方当接部５４との距離は、テーブル付きシリンダ５１のテーブル５２が収縮端のときにワークＷ長さより十分大きく、ワークＷがこれらの間に挟まれたとき、テーブル付きシリンダ５１により後方当接部５４がワークＷを押圧可能な程度が適切である。

ワークストッパ１は、ローラＲｌ，Ｒｒ上のワークＷの軸心の傾き（図７（ｂ））と前方当接部３４の軸心および後方当接部５４の軸心の傾きとを一致させるために、ローレット付きナット５６が操作されてワーク停止部３が傾けられる。このときのローレット付きナット５６の操作は、六角支柱ボルト５７，５８をゆるめて、または外して行われる。
ところで、ワーク停止部３は、側面視（図３，４）において軸孔３０に対して左右いずれかに重心が偏る（重心の位置は設計時に意識しない限り偏りが生ずる）。そうすると、ワークストッパ１において、六角支柱ボルト５７，５８による制約が取り除かれると、ワーク停止部３は重心が偏った側に傾こうとする。このようなワーク停止部３における軸孔３０の左右方向のバランスが崩れている場合には、揺動軸２５と軸孔３０内周との間、および前方腕部２８と支持部１４との間に、揺動時に抵抗が生ずる。このワーク停止部３の揺動に対する抵抗が、ローレット付きナット５６の円滑な操作を損なう虞がある。

案内部材２４は、その「Ｌ」字状の端縁が前方腕部２８のフランジ３１を覆うことで、ワーク停止部３が重心の偏った側に傾こうとするのを抑制し揺動に対する抵抗を減少させて、ローレット付きナット５６の回転を円滑に行わせる。
ワークストッパ１を用いる超仕上は、ワークＷの軸心と前方当接部３４の軸心および後方当接部５４の軸心の軸心とを一致させて行われる。そのための各アジャストボルト１５，１８，２３，４５およびローレット付きナット５６の操作順序は、作業者の任意である。

超仕上では、ローラＲｌ，Ｒｒ上に未処理のワークＷが載せられ、超仕上が終了するとワークＷはローラＲｌ，Ｒｒ上から取り出され、これらが繰り返される。ワークストッパ１は、ワークＷの入れ替えを容易にするために、入れ替え時には押圧部４２が後方腕部４３および後方係止部４４を後退させて、前方当接部３４と後方当接部５４との間隔を広げる。そのために、ワークストッパ１における後方腕部４３および後方係止部４４は、後方当接部５４の軸心方向に往復動可能である。

後方腕部４３および後方係止部４４の往復動作は、押圧部４２のテーブル付きシリンダ５１により行われる。後方腕部４３および後方係止部４４は、テーブル付きシリンダ５１のテーブル５２に一体化されており、テーブル５２の往復動作により前進、後退を行う。
テーブル５２の往復動作における移動速度は、スピードコントローラ５９によりテーブル付きシリンダ５１への作動流体（空気）の供給速度を調整して適正化される。

ワークストッパ１は、ワークＷが円錐コロの場合でも、ワーク停止部３が傾斜するので、ローラＲｌ，Ｒｒ上で回転するワークＷの軸心と前方当接部３４の軸心および後方当接部５４の軸心とを一致させることができる。これにより、テーブル付きシリンダ５１によるワークＷ底面への押圧力は、後方当接部５４の端面全体に分散する（前方当接部３４の反力も端面全体に分散する）。そのため、傾斜する円錐コロの軸心に対して水平な軸心を有する従来のワーク位置維持手段に比べて、超仕上における円錐コロの底面のキズ発生を極めて低減でき、またはキズ発生を皆無とすることができる。

また、超仕上時の円錐コロの両底面を水平に配された２つの係止部分で挟む方式のワーク位置維持手段では、円錐コロの回転軸と２つの係止部分を結ぶ線とが異なる。そのため、高速微振動しながら軸方向に往復道する砥石がワークＷ重心の直上から離れると、ワークＷの回転が不安定になり超仕上に支障が生じ易い。
これに対してワークストッパ１では、円錐コロ（ワークＷ）の回転軸と前方当接部３４および後方当接部５４の回転軸とが一致するので、ワークＷはローラＲｌ，Ｒｒ上で安定に回転する。

上述の実施形態において、ワークＷの各底面に当接する前方当接部３４および後方当接部５４の各端面を、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等の自己潤滑性を有する素材で形成することができる。前方当接部３４および後方当接部５４の各端面が自己潤滑性を有する素材で形成された場合、前方当接部３４および後方当接部５４を回転不能としてもワークＷ底面のキズの発生を抑制することができる。

上述の実施形態は、ワークストッパ１が超仕上に使用される場合であるが、ワークストッパ１は、超仕上以外のセンタレス方式による円筒形ワークおよび円錐形ワークの周面研磨においても、ワーク位置維持手段として使用することができる。
また、上述の実施形態では、後方係止部４４が移動可能であってワークＷ底面を押圧する構成となっているが、前方係止部２９が移動可能であってワークＷ底面を押圧する構成としても、上述したと同様の効果を奏する。前方係止部２９および後方係止部４４のいずれも移動可能としても、装置として不経済ではあるが同様の効果を奏する。

なお、本発明における「センタレス研削」とは、超仕上を含むセンタレス方式による円筒形ワークおよび円錐形ワークの周面研磨をいう。
その他、ワークストッパ１、基部２およびワーク停止部３の各構成またはこれらの全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、センタレスによるワーク周面研磨時において、一対のローラ上のワークの位置を安定させ維持する目的に利用することができる。

１ ワークストッパ（ワーク位置維持装置）
２５ 揺動軸（正対する方向に直交する水平な軸）
２６，２７ ネジ孔（揺動不能手段）
３２，３３ 案内孔（揺動不能手段）
３４ 前方当接部（第一当接部）
５１ テーブル付きシリンダ（往復動作手段）
５４ 後方当接部（第二当接部）
５７，５８ 六角支柱ボルト（揺動不能手段）
Ｒｌ，Ｒｒ （超仕上装置の）ローラ
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. センタレス研削において一対のローラ上のワークの位置を維持させるワーク位置維持装置であって、
   前記ワークの一方の底面に当接させる端面を備えた第一当接部と、
   前記第一当接部の前記端面に平行であって且つ正対し前記ワークの他方の底面に当接させる端面、を備えた第二当接部と、
   その正対する方向に前記第一当接部および前記第二当接部のいずれか一方を往復動させる往復動作手段と、を有し、
   前記第一当接部および前記第二当接部が一体となって、前記正対する方向に直交する水平な軸回りに揺動可能であり、
   前記第一当接部および前記第二当接部の前記水平な軸回りの揺動を不能にする揺動不能手段を有する
   ことを特徴とするワーク位置維持装置。
2. 前記第一当接部および前記第二当接部のいずれかが前記正対する方向の軸回りに回転可能に形成され、
   または、前記第一当接部および前記第二当接部のいずれもが前記正対する方向の同じ線上にある軸回りに回転可能に形成された
   請求項１に記載のワーク位置維持装置。
3. 前記往復動作手段とこれが往復動させる前記第一当接部および前記第二当接部のいずれか一方とが一体となって前記正対する方向に移動可能に形成された
   請求項１または請求項２に記載のワーク位置維持装置。
4. 前記往復動作手段がテーブル付きシリンダである
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のワーク位置維持装置。

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