JPH04210360A - 心無研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１１

【産業上の利用分野］この発明は、円形断面を有する工
作物、例えば、ころがり軸受の転動体を研削する心無研
削盤に関するものである。 ［０００２］ 【従来の技術】図４は、実開昭６２−９５８５３号公報
に開示された従来の心無研削盤の要部構成を示したもの
である。図において、４２は研削盤の回転主軸４１の先
端部を構成するバッキングプレートで、４３はその軸心
である。バッキングプレート４２は、ベツド（水平面）
上を矢印六方向（軸心４３に垂直の方向）へ移動する不
図示の主軸テーブルの上に設置されている。この主軸テ
ーブルは、あらかじめ環状のワークＷの切込み量（速度
）が入力された切込み制御装置４４の制御信号に基づい
て作動するモータ４５によって矢印六方向へ駆動制御さ
れる。 ［０００３］４６はバッキングプレート４２との間に所
定の間隔をおいて対向配置したワーク保持装置である。 この装置４６は、環状のプレッシャシリンダ４７と、環
状のピストン４８と、ポール４９を介してピストン４８
に回転可能に取り付けたプレッシャプレート５１とより
構成されている。５２はプレッシャシリンダ４７とピス
トン４８の間に設けた第１流体室、５３はプレッシャシ
リンダ４７とピストン５０とプレッシャプレート５１と
の間に設けた第２流体室である。両流体室５２．５３は
、圧油供給通路５４によって油圧源５５に接続されてい
る。上記圧油供給通路５４には、油圧源５５からの圧油
を第１流体室５２または第２流体室５３に切換えるため
の切換弁５６と油圧制御装置５７が設けられている。 ［０００４］油圧制御装置５７は、上記切込み制御装置
４４の制御信号を受けて各流体室５２．５３への油圧を
可変制御する９具体的には、図５に示すように、第１流
体室５２への油圧は、ワークＷの初期回転駆動時（ステ
ップＳ＋　）においては、その後に行われる研削加工時
の油圧よりも高圧にし、研削加工時においては、各加工
段階における研削力に応じた油圧、つまり荒加工段階（
ステップＳ２　）から仕上げ加工段階（ステップＳ３　
）・＼と進むに従って低くなるように可変制御する。な
お、図中、ステップＳ４　、Ｓ５はそれぞれ仕上げ加工
後のスパークアウト時およびその後のワークＷに対する
後述する砥石５８の切込み量（後退量）を示す。 ［０００５］　５８は、クイル５９の先端に取り付けた
砥石で、図外のオシレートモータにより矢印Ｂ方向、す
なわちバッキングプレート４２の軸心４３方向へオシレ
ート運動するようになっている。６０は、先端に超硬合
金チップ６１を固着した一対の保持部材（図面上は１つ
）で、それぞれワークＷの外周を下方と側方から支持す
る部材である。 ［０００６１次に作用を説明する。ワークＷは、回転主
軸４１と、プレッシャプレート５１との開に供給され、
両者間に配置された一対の保持部材６０によって支持さ
れる。この状態でプレッシャシリンダ４７の第１流体室
５２に油圧源５５より圧油が供給されると、プレッシャ
プレート５１が回転主軸４１側へ移動し、ワークＷは同
主軸４１に押し付けられ、その回転力がワークＷに伝え
られる。 ［０００７］このとき、第１流体室５２への油圧は、ワ
ークＷの初期回転駆動時には研削加工時よりも高圧にな
り、研削加工時には研削力に応じた圧力になるように可
変制御される。このことから、上記ワークＷは初期回転
駆動時においては、回転主軸４１に強力に押し付けられ
てこれに追従して確実に回転する。また、ワークＷの荒
加工や仕上げ加工等の各加工段階毎にワークＷに対する
砥石５８の研削力が変化する場合は、その変化に応じて
あらかじめ定めた押付は力がワークＷに作用することと
なり、これによりワークは位置ずれすることがなく研削
される。 ［０００８］なお、上記従来例では、プレッシャプレー
ト５１の押付は力をワークＷに対する砥石５８の切込み
量を制御する切込み制御装置４４の制御信号に基づいて
可変制御するようにしているが、同従来例には、これに
限らず、例えば砥石５８を回転駆動するモータの駆動電
力に基づいて可変制御できることも開示されている。 ［０００９］

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の心無研
削盤にあっては、プレッシャプレート５１の押付は力、
すなわち、バッキングプレート４２およびプレッシャプ
レート５１の端面とワークＷの端面との間の面圧力を、
砥石５８によるワークＷの切込み量（速度）または砥石
５８を回転駆動するモータの負荷電流に基づいて、油圧
などの流体圧を用いて可変制御する構成になっているの
で、研削力に即応した押付は力（面圧力）の制御ができ
ない、という問題があった。 ［００１０１このような問題が生ずるのは、次のような
理由による。 （１）ワークＷの砥石５８による切込み量（速度）は、
平衡状態に達したとき、はじめて砥石５８によるワーク
Ｗの研削力に対応する。すなわち、研削時においては、
切込み量（速度）は研削力に常に対応するものではない
。このため、研削力の大きさと変化を精度よく検知する
ことができない。 ［００１１１（２）砥石５８を回転駆動するモータは、
回転軸、ローターなどの大きな慣性力をもっているので
、砥石５８による研削力に追従するには一定の時間を要
する。このため、研削力の大きさと変化に高い精度で追
従できない。 ［００１２］　　（３）流体圧による押付は力（面圧力
）の制御は、流体自体が圧縮性を有し、流れの速度が遅
く、またバルブの切換えによって制御しなければならな
いため、ワークＷの切込み量（速度）または上記モータ
の負荷電流（研削力）の変化を検知してからの応答性が
悪い。このため、研削力の大きさと変化に即応した押付
は力（面圧力）の制御ができない。 ［００１３］この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、研削力に即応した面圧力で工作
物を研削することができる心無研削盤を提供することを
目的とする。 ［００１４］

【課題を解決するための手段】この発明が提供する心無
研削盤は、研削時に回転砥石の支持台にかかる負荷を圧
力センサーで検知し、その出力に応じて前記支持台をね
じで駆動することによって、工作物の研削力をあらかじ
め定めた大きさに制御する研削力制御手段と、この研削
力制御手段によって制御された研削力に応じて、少なく
とも一方のスピンドルをその軸方向に圧電素子アクチュ
エーターで駆動し、そのときのスピンドルの支持台にか
かる負荷を圧力センサーで検知プすることによって、工
作物とバッキングプレートとの間の面圧力を制御する面
圧力制御手段とを備えたものである。 ［００１５］

【作用】（１）回転砥石による工作物の研削力を圧力セ
ンサーで検知するので、研削力の大きさとその変化に対
する応答性が良い。また、回転砥石の支持台を、圧力セ
ンサーの出力を受けて、応答性のよいねじで駆動するの
で、研削力の大きさとその変化に対する応答性がよい。 このため、回転砥石による工作物の研削力を、あらかじ
め定めた大きさに精度よく保持することができる。 ［００１６］　　（２）あらかじめ定めた大きさの上記
研削力に基づいて、少なくとも一方のスピンドルを、応
答性のよい圧電素子アクチュエーターで駆動し、そのと
きの面圧力を応答性のよい圧力センサーによって検知す
るので、工作物とバッキングプレートとの間の面圧力を
、上記研削力に対応した所要の大きさに精度よく保持す
ることができる。 ［００１７］

【実施例】以下、この発明の実施例を図１〜図３によっ
て説明する。実施例の心無研削盤は、定速切込制御方式
のもので、図１に示すように、ベツドＢ上に設置した２
つの装置、すなわち工作物Ｗを回転駆動するためのワー
ク駆動装置Ｋ（同図（ａ））と、回転する工作物を研削
するための研削装置Ｔ（同図（ｂ））とより構成されて
いる。 ［００１８］ワーク駆動装置には、図１（ａ）に示すよ
うに、円形断面を有する工作物Ｗをその軸方向両側から
挟持する第１スピンドル装置Ｓｌおよび第２スピンドル
装置Ｓ２　と、工作物Ｗの半径方向の位置を決める位置
決め装置Ｅと、第２スピンドル装置Ｓ２　の支持台Ｐと
、両スピンドル装置Ｓ＋　、　Ｓ２　による工作物Ｗの
挟持力（血圧力）を制御するために第２スピンドル装置
Ｓ２を前記挟持力（面圧力）の作用線方向へ送る圧電素
子アクチュエーターＡと、前記挟持力（面圧力）を検知
する検知手段Ｇ１　と、第２スピンドル装置Ｓ２のセッ
ト時に同装置を　前記挟持力の作用線方向へ送る送り装
置Ｆ１　とより構成されている。 ［００１９］第１スピンドル装置Ｓ１において、１はハ
ウジング２に軸受３を介して取り付けた第１スピンドル
、４は第１スピンドル１の端部に取り付けた第１バツキ
ングプレート、５はハウジング２の支持台、６は第１ス
ピンドル１の駆動源であるモータ、７はモータ６の支持
台で、ハウジング２とその支持台５に取り付けられてい
る。第１スピンドル装置Ｓ＋　は、上記支持台５部分で
ベツドＢに固定されている。 ［００２０１第２スピンドル装置Ｓ２　において、８は
ハウジング９に軸受１０を介して取り付けた第２スピン
ドル、１１は第２スピンドル８の端部に取り付けた第２
バツキングプレート、１３は第２スピンドル８の駆動源
であるモータ、１４はモータ１３の支持台で、ハウジン
グ９に取り付けられている。上記第１スピンドル１と第
２スピンドル８は、いずれも矢印り方向へ回転しく図１
（ｂ）　）、それぞれモータ６とモータ１３によって同
期回転する構成になっている。 ［００２１１送り装置Ｆｌ　において、１５はベツドＢ
に取り付けた可動台で、矢印Ｍ方向、すなわち第１スピ
ンドル１の軸線方向へ移動可能になっている。１６は可
動台１５に矢印Ｍ方向へ向けて取り付けたボールガイド
ナツト、１７はこのナツト１６に螺入したボールねじ、
１８はボールねじ１７を回転駆動するサーボモータ、１
９はボールねじ１７の軸受である。サーボモータ１８は
、ボールねじ１７を駆動し、可動台１５とこれに取り付
けた支持台Ｐを矢印Ｍ方向へ駆動する。 ［００２２］第２スピンドル装置Ｓ２は、第２スピンド
ル８と第１スピンドル１が同軸上に配置されるように、
支持台Ｐに圧電素子アクチュエーターＡと作動板１２と
検知手段（圧力センサー）　Ｇｌ　を介して取り付けら
れている。 ［００２３］Ｗは円形断面を有する工作物で、ころがり
軸受の転動体である。この工作物Ｗは、その軸方向両端
面側から第１．第２の両バッキングプレート４．１１に
よって挟持され、回転駆動される。 ［００２４］位置決め装置Ｅは、シュー２０と、これを
取り付けてベツドＢに固定した取付台２１とより構成さ
れている。シュー２０は、前述のように、工作物Ｗの半
径方向の位置を決めるためのものである。 ［００２５］検知手段Ｇ１　は、この実施例では、上述
した圧力センサーである。回転砥石２２による工作物Ｗ
の研削力（研削抵抗）の大きさとその変化は、第２スピ
ンドル８を中心とする第２スピンドル装置Ｓ２　の回転
モーメントの大きさとその変化となって表れる。圧力セ
ンサＧ＋　　は、この回転モーメントの大きさとその変
化を検知するためのものである。 ［００２６］圧カセンサーＧ１　によって検知された研
削力は、面圧力制御装置Ｃ１にフィードバックされ、こ
こで研削力制御装置Ｃ２（図１（ｂ））からの基準研削
力と比較され、同研削力に対する修正信号として圧電素
子アクチュエーターＡへ出力される構成になっている。 ［００２７］この信号によって制御された圧電素子アク
チュエーターＡは、第２スピンドル８を矢印Ｍ方向へ移
動させる。工作物Ｗと第１．第２の両バッキングプレー
ト４．１１の間の面圧力は、第２スピンドル８の移動量
によって決まり、上記基準研削力に対応したものとなる
。すなわち、このときの面圧力は、上記基準研削力に対
抗することができる大きさに一定の安全度を見込んだも
のとして設定される。 ［００２８］研削装置Ｔは、図１（ｂ）に示すように、
砥石装置Ｒと、砥石装置Ｒを工作物Ｗの研削位置に送る
送り装置Ｆ２　と、砥石装置Ｒによる工作物Ｗの研削力
を検知する検知手段Ｇ２　とより構成されている。 ［００２９］砥石装置Ｒにおいて、２２は回転砥石で、
その支持台２３の軸受部２４に回転軸２５を介して取り
付けられている。２６は回転軸２５に固定したプーリ、
２７はモータ、２８はモータ２７の回転軸２９に固定し
たプーリ、３０は両プーリ２６，２８に懸架したベルト
である。回転砥石２２は、ベルト３０を介してモータ２
７によって駆動されて矢印Ｎ方向へ回転する。上記回転
砥石２２の取付台２３は、圧力センサーＧ２　を介して
送り装置Ｆ２の可動台３１　（後述）の上に設置されて
いる。 ［００３０１送り装置Ｆ２　において、３１はベツドＢ
上を矢印Ｑ方向へ移動可能に設置した可動台である。こ
の可動台３１は、回転砥石２２の回転軸２５と前述した
第１、第２の両スピンドル１，８とを平行に保持した状
態で、同スピンドル１，８に垂直な方向（矢印Ｑ方向）
へ移動できるようになっている。３２は可動台３１に矢
印Ｑ方向へ向けて取り付けたボールガイドナツト、３３
はこのナツト３２に螺入したポールねじ、３４はポール
ねじ３３を回転駆動するサーボモータ、３５はポールね
じ３３の軸受である。 ［００３１１検知手段Ｇ２　は、この実施例では上述し
た圧力センサーである。回転砥石２２による工作物Ｗの
研削力（研削抵抗）の大きさとその変化は、回転砥石２
２の回転軸２５を中心とする砥石装置Ｒの回転モーメン
トの大きさとその変化となって表れる。圧力センサーＧ
２は、この回転モーメントの大きさとその変化を検知す
るためのものである。　圧力センサーＧ２　によって検
知された研削力は、面圧力制御装置Ｃ２にフィードバッ
クされ、ここで、同装置Ｃ２にあらかじめ設定されてい
る基準研削力と比較され、同研削力に対する修正信号と
してサーボモータ３４へ出力される構成になっている。 この信号によって制御されたポールねじ３３は、その回
転によって回転砥石２２を矢印Ｑ方向へ移動させる。工
作物Ｗの研削力の過不足は、このときの回転砥石２２の
移動量によって修正され、研削時の研削力は常に上記基
準研削力となるように制御される。 ［００３２］図２は、回転砥石２２による工作物Ｗの基
準研削力を経時変化で示したものであり、図３はこの基
準研削力に抵抗し得る面圧力に一定の安全度を乗じた大
きさの面圧力を経時変化で示したものである。この面圧
力は、上述のプロセスで上記基準研削力の大きさとその
変化に対応するものとして設定される。 ［００３３］実施例の心無研削盤は、上記のような構成
になっているので、工作物Ｗは、シュー２０で半径方向
の位置を決め、バッキングプレート４，１１で軸方向か
ら挟持し、第１．第２の両スピンドル１，８で駆動する
ことにより、スピンドル廻りに回転させることができ、
回転砥石２２によって研削することができる。 ［００３４］このときの工作物Ｗの研削は、基準研削力
によって行われ、この基準研削力は圧力センサーＧ２　
によって検知された研削力に基づいて制御される。また
、工作物Ｗのバッキングプレート４．１１による挟持は
、上記基準研削力に対応する面圧力によって行われ、こ
の面圧力は、圧力センサーＧ１　　によって検知された
研削力に基づいて、一定の安全度を見込んだ大きさに制
御される。 ［００３５１次に作用を説明する。 （１）回転砥石２２による工作物Ｗの研削力を圧力セン
サーＧ２で検知するので、研削力の大きさとその変化に
対する応答性が良く、したがって研削力の研削力制御装
置Ｃ２へのフィードバックが早い。また、回転砥石２２
の支持台２３を研削力制御装置Ｃ２からの出力を受けて
、応答性のよいポールねじて駆動するので、基準研削力
の大きさとその変化に対する応答性が良い。このため、
回転砥石２２による工作物Ｗの研削力を、あらかしめ設
定した基準研削力に精度よく保持することができる。 ［００３６］　　（２）第２スピンドル８を基準研削力
に基づいて応答性の良い圧電素子アクチュエーターＡで
駆動し、そのときの面圧力を応答性のよい圧力センサー
Ｇ１によって検知して面圧力制御装置Ｃ＋　にフィード
バックするので、工作物Ｗとバッキングプレート４．１
１との間の面圧力を、上記基準研削力に応じた所要の大
きさに精度よく保持することができる。したがって、こ
の実施例によれば、基準研削力に応じた面圧力でもって
、工作物Ｗを精度良く研削することができる。 ［００３７］

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、工作物の研削力を応答性の良い圧力センサーとポール
ねじを使用して制御し、面圧力を研削力に対して応答性
のよい圧力センサーと圧電素子アクチュエーターを使用
して制御するようにしたので、研削力に即応した面圧力
で工作物を研削することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例による心無研削盤を示し、同
図（ａ）はワーク駆動装置の断面図、同図（ｂ）は研削
装置の断面図で、同図（ａ）のｂ−ｂ断面で示したもの
。

【図２】図１の心無研削盤における研削力の経時変化を
示すグラフ。

【図３】図１の心無研削盤における面圧力の経時変化を
示すグラフ。

【図４】従来の心無研削盤の断面図。

【図５】ワークに作用する油圧と砥石の切込み量の経時
変化を示すグラフ。

【符号の説明】

に第１スピンドル ４：第１バツキングプレート １１：第２バツキングプレート １５．３１：可動台 １７．３３：ボールねじ １８．３４：サーボモータ ２０：シュー ２２：回転砥石 ２３：回転砥石の取付台 Ｗ：工作物 Ｇ＋　、　Ｇ２　　：圧力センサー Ａ：圧電素子アクチュエータ−

【図４】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円形断面を有する工作物の半径方向の位置
   をシューによって決め、工作物の回転駆動とシューへの
   押しつけを、同工作物をその軸方向の両側からバッキン
   グプレートを介して挟持する１対のスピンドルによつて
   行い、工作物の周面の研削を回転砥石によって行う心無
   研削盤であって、研削時に回転砥石の支持台にかかる負
   荷を圧力センサーで検知し、その出力に応じて前記支持
   台をねじで駆動することによって、工作物の研削力をあ
   らかじめ定めた大きさに制御する研削力制御手段と、こ
   の研削力制御手段によって制御された研削力に応じて、
   少なくとも一方のスピンドルをその軸方向に圧電素子ア
   クチュエーターで駆動し、そのときのスピンドルの支持
   台にかかる負荷を圧力センサーで検知することによって
   、工作物とパッキングプレートとの間の面圧力を制御す
   る面圧力制御手段とを備えていることを特徴とする心無
   研削盤。