JPH04240062A - 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】

【０００１】

【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５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、ベッド（水平面）
上を矢印Ａ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Ａ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、ボール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。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Ｓ１　）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　
）へ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。

【０００６】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との間に供給され、
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け力がワーク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の押付け力をワーク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の押付け力、
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け力（面圧力）の制御ができ
ない、という問題があった。

【００１０】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。

【００１１】（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）流体圧による押付け力（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け力
（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必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、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って行
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、研削時に工作物の回転数をセンサーで検
知し、その出力に応じて回転砥石の支持台をねじで駆動
することによって、工作物の回転数を研削の段階に応じ
てあらかじめ定めた回転数に制御する回転数制御手段と
、この回転数制御手段によって制御された回転数に応じ
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たものである。

【００１５】

【作用】（１）従来になかった、工作物の回転数そのも
のを回転センサーでリアルタイムに検知するので、回転
数の変化に対する応答性が良い。また、回転砥石の支持
台を、前記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、工作物の回転数の変化に対する応答性
がよい。このため、工作物の回転数を、研削の段階に応
じてあらかじめ定めた回転数に精度よく保持することが
できる。

【００１６】（２）あらかじめ定めた回転数に基づいて
、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、あらかじめ定め
た回転数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、ベッド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Ｋ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Ｓ１　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Ｓ１　，Ｓ２　による工作物Ｗの
挟持力（面圧力）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バッ
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Ｓ１　は、上記支持台５部分
でベッドＢに固定されている。

【００２０】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
バッキングプレート、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Ｌ方向へ回転し（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。

【００２１】送り装置Ｆ１　において、１５はベッド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
ナット、１７はこのナット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）Ｇ１　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
取り付けてベッド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り、工作物Ｗに作用する第１，第
２バッキングプレートの面圧力を検知する。

【００２６】圧力センサーＧ１　によって検知された面
圧力は、面圧力制御装置Ｃ１　にフィードバックされ、
ここで回転数制御装置Ｃ２　（図１（ｂ））からの基準
回転数力と比較され、同回転数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。 ここにいう基準回転数は、バッキングプレート４，１１
の回転数に近い回転数であるが、一定である必要はなく
、研削の段階（工作物の回転開始時、研削初期重研削時
、仕上げ研削時など）に応じて、あらかじめ定めた回転
数である。

【００２７】この修正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、上記基準回転数に対応したものと
なる。このときの面圧力は、上記基準回転数に対応する
面圧力に一定の安全度を見込んだものとして設定される
ようになっている。

【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、工作物Ｗの回転数を検知する検知手
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、送り装置Ｆ２　の可動台３１
（後述）の上に設置されている。

【００３０】送り装置Ｆ２　において、３１はベッド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ット、３３
はこのナット３２に螺入したボールねじ、３４はボール
ねじ３３を回転駆動するサーボモータ、３５はボールね
じ３３の軸受である。

【００３１】検知手段Ｇ２　は、回転数検知用センサー
で、この実施例では渦電流型検知器である。この検知器
Ｇ２　は、その検知面と工作物Ｗの非研削面（例えばチ
ャンファー）との間の距離を測定するためのもので、検
知面を非研削面に近接させて、前述したシュー２０の取
付台２１に取り付けられている。検知器Ｇ２　によって
その検知面と工作物Ｗの非研削面との間の距離を測定す
ると、測定距離に対応する検知器Ｇ２　の検知信号は、
例えば、図２のように表れる。すなわち、工作物Ｗの１
周を１周期として周期的に変動する波形として表れる。 この変動のパターンは、工作物Ｗの非研削面の偏心状態
が各工作物Ｗに固有のものであるので、各工作物Ｗごと
に異なる。したがって、工作物Ｗの回転数は、上記検知
信号をバンドパスフィルターなどを介して検出すること
によって検知される。

【００３２】検知器Ｇ２　によって検知された回転数は
、回転数制御装置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回転数
と比較され、同回転数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
って制御されたボールねじ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の回転
数の過不足は、このときの回転砥石２２の移動量によっ
て修正され、研削時の工作物Ｗの回転数は常に上記基準
回転数となるように制御される。

【００３３】図３は、工作物Ｗの基準回転数を経時変化
で示したものであり、図４はこの基準回転数に対応する
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、上記基準回転数
の大きさとその変化に対応するものとして設定される。

【００３４】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。

【００３５】このときの工作物Ｗの研削は、その基準回
転数によって行われ、この基準回転数は検知器Ｇ２　に
よって検知された回転数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、
上記基準回転数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面圧
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。

【００３６】次に作用を説明する。（１）工作物Ｗの回
転数を検知器Ｇ２で検知するので、回転数の変化に対す
る応答性が良く、したがって回転数の回転数制御装置Ｃ
２　へのフィードバックが早い。また、回転砥石２２の
支持台２３を回転数制御装置Ｃ２　からの出力を受けて
、応答性のよいボールねじで駆動するので、基準回転数
の変化に対する応答性が良い。このため、工作物Ｗの回
転数を、あらかじめ設定した基準回転数に精度よく保持
することができる。

【００３７】（２）第２スピンドル８を工作物Ｗの基準
回転数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Ｃ１　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４，１１との間の面圧力を、上記基準回転数に応じた
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、基準回転数に応じた面圧力
でもって、工作物Ｗを精度良く研削することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、工作物の回転数を応答性の良い圧力センサーとボール
ねじを使用して制御し、面圧力をこれに対して応答性の
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、工作物の回転数に即応した
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】実施例の心無研削盤を示し、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渦電流型検知器によ
る検知信号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研削力の経時変化を
示すグラフ。

【図４】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５】従来の心無研削盤の断面図。

【図６】図５の心無研削盤における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】

１　　第１スピンドル ４　　第１バッキングプレート １１　　第２バッキングプレート １５，３１　　可動台 １７，３３　　ボールねじ １８，３４　　サーボモータ ２０　　シュー ２１　　シューの取付台 ２２　　回転砥石 ２３　　回転砥石の取付台 Ｗ　　工作物 Ｇ１　　　圧力センサー Ｇ２　　　渦電流型検知器（センサー）Ａ　　圧電素子
アクチュエーター

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
   って行い、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、研削時に工作物の回転数をセンサ
   ーで検知し、その出力に応じて回転砥石の支持台をねじ
   で駆動することによって、工作物の回転数を研削の段階
   に応じてあらかじめ定めた回転数に制御する回転数制御
   手段と、この回転数制御手段によって制御された回転数
   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。