JPH0430901A - 外径切削装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、切削装置に関し、特に被切削部材を回転させ
、その外径を切削する外径切削装置に関するものである
。

［従来の技術］ 従来より、部材の外径を切削する手段として、この被切
削部材を回動させつつ行なう方法かよく知られているか
、この被切削部材の例としては、例えば、直流モータ等
の各種モータに用いられている整流子かある。

この整流子を製造するには、先ず、内周に清切りした銅
バイブ等の導電性パイプ等に熱硬化性樹脂を注入して固
着した後、夫々の整流子片を電気的に分離させるための
アンダーカットを施して、半完成の整流子を形成した後
、外表面の真円度、表面粗さを向上させる外径切削加工
を行い良好な整流特性を得られるようにしている。

この外径切削加工の一つとして、良く知られているもの
にセンターチャックタイプと称されるものがあった。こ
のセンターチャックタイプの場合、良好な表面粗さ及び
真円度を得られるという利点かあるが、チャック部分へ
の被加工物（整流子）の取付及び取外しに手間を要する
ために、つの加工に要する時間、即ちサイクルタイムが
長く、生産性が低いうえに、設備構造か複雑で設備費が
高くなり、製品価格に影響するという欠点があった。

このため、センターチャックタイプに代わり高い生産性
を得られる外径切削加工法としてベルト駆動タイプと称
されるものか提案され採用されている。このベルト駆動
タイプは、例えば、第５図に示すように固定された作業
台３０に垂設された２つの支持部材３１．３１によって
電機子３２をその回転軸３３て回動可能に支持すると共
に、図示されない駆動装置によって駆動される平ヘルド
３４を一定の張力で電機子鉄心３２ａの外周面に押し付
けて、電機子３２を回転させつつ、剣バイト３５を整流
子３６の端から押し当ててこれを回転軸３３の軸方向へ
送りつつ整流子３６の外周面を切削して、所定の真円度
及び表面粗さを得るようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、センターチャックタイプに対してベルト
駆動タイプは、表面粗さが大きく、真円度が悪くなり易
いという問題があった。

またベルト駆動タイプにおいては、整流子の表面粗さに
不規則な乱れが見られ、このため、本願発明者は切削装
置各部の振動及び回転中の被切削部材の振動を各々周波
数分析したところ、両者の周波数分析結果において複数
の同一周波数点てピーク値か一致することが判明した。

そこで本願発明者は上述の分析結果に基づき、加工設備
の平ベルトの回転振動、平ベルトの回転二次振動、及び
装置各部の固有振動に着目して、本発明をなすに至った
。即ち、本発明は平ベルト自体の振動及び二次振動か回
転中（切削加工中）の被切削部材の振動の一要因である
ことに着目し、このベルトの振動及びベルトに伝わる装
置各部の振動を極力抑えることにより被切削部材の振動
を小さくして、真円度が良好て表面粗さの細かい外径の
切削を行なうことのできる外径切削装置の提供を目的と
している。

［課題を解決するための手段コ 本発明に係る外径切削装置は、被切削部材を回動自在に
支持する支持手段と、前記被切削部材の非加工部分の外
周面に押しあてられるベルトを有すると共に、このベル
トを駆動して前記被切削部材を回動させる回動手段と、
前期被切削部材の外周面を切削する切削バイトを有する
と共に、この切削バイトを前記被切削部材の回転軸方向
及び該回転軸から離間する方向の各々において、可動可
能に支持する切削手段と、を具備する外径切削装置にお
いて、前記ベルトは弾性材から成り且つ前記被切削部材
の非加工部分と接触する部分の幅・か、この接触部分と
直交する方向の厚みより小さい断面形状を有するもので
ある。

また、ベルトは断面形状か円形であるものが好適である
。

［作用］ 一般に、平ベルトの場合には被切削部材の非加工部分と
の接触幅が厚みに比して大であるために、被切削部材の
非加工部分を押圧するカが比較的大である。

このため、ベルトか厚み方向に振動する際に被切削部材
を変位させる量が比較的大てあり、また、平ベルトの厚
みが被切削部材の非加工部分と接触する幅より小さいの
で、平ベルトか弾性を有する部材から構成されていない
ことと相俟って被切削部材の変位を大とするものである
と考えられる。

これに対し、本発明に係る外径切削装置にあっては、ベ
ルトが被切削部材の非加工部分と接触する部分の幅か厚
み方向（被切削部材の非加工部分と接触する部分に直交
する方向）の大きさに比べて小であるために、被切削部
材の非加工部分との接触部に作用する力か平ベルトの場
合に比して小となる。したがって、ベルトか厚み方向に
振動しても被切削部材を変位させる量が小さく、さらに
ベルトが弾性材てあり被切削部材の非加工部分との接触
幅に比し厚み方向か大であるのでベルト自身の振動に対
する抑制効果が大であることと相俟って、平ベルトに比
して切削加工時の被切削部材の変位を極めて小さいもの
とすることかできるものである。

特に、ベルトを円形断面を有するものとした場合には、
被切削部材の非接触部分との接触は、平ベルトに比して
接触面積が極めて小さくなり、振動の伝達を極力抑制す
るので被切削部材の振動による変位量の減少は顕著であ
る。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。な
お、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するも
のでなく、本発明の趣旨の範囲内て種々改変することが
できるものである。

第１Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図は本発明に係る外径切削
装置の一実施例を示すものであり、第１Ａ図は外径切削
装置Ｓの正面図を、第１Ｂ図は電機子及びその近傍の側
面図を、第１Ｃ図は駆動用モータ近傍の側面図を示すも
のである。

本装置Ｓは、駆動用モータ１、ベルト伝達機構２及び軸
受３を主な構成要素として構成されるものである。

回動手段の一部としての駆動用モータ１は後述するベル
ト伝達機構２を駆動するもので、同モータ１の回転軸１
ａには、Ｖ溝付のプーリ１ｂか取り付けられ、このプー
リ１ｂと主軸２１に止着されているプーリ２２との間に
Ｖベルト４を掛は渡して駆動用モータ１の回転を主軸２
１に伝えることにより、この主軸２１の他端に止着され
た主軸プーリ６を介してベルト伝達機構２を駆動するよ
うにしている。また、上述の駆動用モータ１に取り付け
られたプーリ１ｂと主軸２１に取り付けられたプーリ２
２との間には、第１のテンションプーリ５が設けられて
おり、Ｖベルト４に適度な張りを与えてＶベルト４か駆
動中に必要以上に振動しないようにしである。

主軸２１は、主軸ケース２３内て、アンギュラ玉軸受け
（図示せず）によって支持されており、回転中の主軸２
１のガタか極力小さなものとなるようにしである。

尚、主軸ケース２３は、本装置Ｓの支持部２４に固定さ
れている。

回動手段の一部としてのベルト伝達機構２は、主軸プー
リ６、二つのワーク押えプーリ７ａ。

７ｂ、第２のテンションプーリ８、中間プーリ９及び二
本のベルト１０．１０等から構成されるものである。

ワーク押えプーリ７ａ、７ｂは同一の径を有するもので
、その中心か基台部１１に対して平行する直線上にある
ように適宜な距離を隔てて配設されている。尚、基台部
１１は本装置Ｓのケーシングの一部を成す固定部分てあ
り、前述した支持部２４と図示しない箇所で一体に連結
されている。

第２のテンションプーリ８は、テンションレバ１２の一
方の端部近傍において、回転自在に軸着されているもの
である。この第２のテンションプーリ８か取り付けられ
ているテンションレバ１２は、他方の端部が回動可能に
前述した支持部２４に軸着されると共に、その中央から
前述した第２のテンションプーリ８寄りの適宜な位置に
おいては、コイルばね１３の一端か係止される。また、
このコイルはね１３の他端は本装置Ｓの支持部２４に固
定されて、第２のテンションプーリ８を介して後述する
二本のベルト１０．１０に一定の張りを与えるようにな
っている。

ベルト１０は、前述した主軸プーリ６、ワーク押えプー
リ７ａ、７ｂ、第２のテンションプーリ８及び中間プー
リ９に掛は渡されるものて、本実施例においてはウレタ
ンゴムから成り円形断面な有するものを二本指は渡しで
ある。このベルト１０の材料としては、ウレタンゴムに
限られるものではなく、弾力性の高いものてあれば良く
、他にニトリルゴム等も好適である。尚、ウレタンゴム
な用いた場合、ニトリルゴムに比し耐摩耗性か向上する
という利点かあるが、実験によればプーリと接触する際
に生ずる繰返し曲げ応力に対する耐久性の点では、いず
れのゴム材も殆んど差はないことか確認された。

また、ベルト１０の長さは、ワーク押えプーリ７ａ、７
ｂの間て、後述する電機子１４の電機子鉄心１４ａの外
周に所定の円弧長で接することができるように定められ
ている。

尚、各プーリ６．７ａ、７ｂ、８．９には、伝達効率を
向上させるために円周方向に沿ってＶ溝が設けである。

ワーク押えプーリ７ａ、７ｂの略中間位置においては、
支持手段としての二つの軸受３，３かワーク押えプーリ
７ａ、７ｂの軸方向て適宜な距離を隔てて設けられてい
る。

本実施例における軸受３．３は矩形の平板部材の一端に
略半円形に切欠いた切欠部１５．１５を形成したもので
、この切欠部１５．１５と反対側の端部は基台部１１に
固定されている。

そして、この軸受３，３の切欠部１５，１５は、電機子
１４の軸１４ｂが丁度嵌合する大きさに設定されており
、第１Ａ図、第１Ｂ図に示すように、電機子１４かこの
軸受３で回動自在に支持されるようになっている。

また、切欠部１５の基台部１１の面からの位置は、電機
子１４の軸１４ｂの中心か、ワーク押えプーリ７ａ、７
ｂの外周を結ぶ線上に略位置するように定められている
。

電機子１４は、例えば直流電動機や発電機なとの回転子
となるものて、巻線が施されている電機子鉄心１４ａ、
被切削部材としての半完成状態にある整流子１６及び軸
１４ｂを主要な構成要素として構成されるもので、この
うち、被切削部材としての半完成状態にある整流子１６
は本装置Ｓによって後述する外径切削を施すことにより
完成整流子に仕上げられるものである。

第１Ａ図及び第１Ｂ図で電機子１４の上方となる位置に
は、公知の構成を有する切削手段としての切削部１７か
設けられている。

即ち、切削部１７は、上下駆動用エアシリンダ１８と、
前後駆動用エアシリンダ１９と、切削用バイト２０から
構成されているものである。前後駆動用エアシリンダ１
９は、上下駆動用エアシリンダ１８のロット１８ａの先
端部に装着されており、この前後駆動用エアシリンダ１
９のロット１９ａの先端部には、例えば剣バイト等の切
削用バイト２０か装着されている。

そして、上下駆動用エアシリンダ１８及び前後駆動用エ
アシリンダ１９を駆動することによって、切削用バイト
２０は半完成状態の整流子１６の外周面を軸方向に切削
しながら移動される。

尚、上下駆動用エアシリンダ１８は、図示しない本装置
Ｓの支持部２４に固定されている。

しかして、上記構成による本装置Ｓの作用について説明
すれば、先ず、軸受３，３か設けられている付近の二本
のベルト１０．１０を第１Ａ図上方向へ持ち上げつつ、
電機子１４の軸１４ｂを軸受３，３の切欠部１５，１５
に嵌め込み、電機子１４を軸受３，３に載置すると共に
、二本のベルト１０．１０を電機子鉄心１４ａの外周面
に当接させる（第１Ａ図、第１Ｂ図参照）。

次に、上下駆動用エアシリンタ１８と前後駆動用エアシ
リンダ１９とを作動させて、切削バイト２０の先端が半
完成状態の整流子１６の端（第１Ｂ図において半完成状
態の整流子１６の左端）に位置するようにする。

そして、図示しない始動スイッチによって駆動用モータ
１を始動させ、電機子１４か定回転状態に達したところ
で前後駆動用エアシリンダ１８によって、切削バイト２
０を第１Ｂ図右方向に移動しつつ半完成状態の整流子１
６の外周面を切削することで、完成整流子に仕上げるこ
とかできる。

次に、第２図に示すように本装置Ｓにより得られた完成
状態の整流子の表面粗さ等の具体的実験データについて
、従来例と対比して以下に説明する。

先ず、実験データ取得に用いられた装置構成は、上述し
た本発明の実施例で示した構成と同一である（第１Ａ図
、第１Ｂ図、第１Ｃ図）。

ベルト１０としては、太さ４ｍｍ、長さ７３０ｍｍでウ
レタンゴムから成る断面円形状のゴムベルトを流用した
。

一方従来例としての布製平ベルトは、厚さ１．８ｍｍ、
巾２５ｍｍ、長さ８９５ｍｍのものを用いた。

また、整流子１６の振動測定及びこの測定データの周波
数解析に使用した測定設備の概略構成を第３Ａ図に示す
。この測定設備は、整流子１６の近傍に配置されたギャ
ップセンサ２５と、このギャップセンサ２５の出力信号
を増幅する増幅器２６と、この増幅器２６コンピユータ
２８に接続された周波数分析器２７とから構成されてい
るものて、構成自体はこの種の測定に用いられる公知の
構成てあり、本発明に特有のものではない。

第３Ｂ図には整流子１６の表面粗さの測定及びその測定
データの周波数分析に用いた測定設備の概略構成を示す
。この測定設備も整流子の振動測定に用いたものと同様
に公知の構成のもので、触針２９ａを有する検出器２９
と、上述したと同し周波数分析器２７をもって構成され
るものである。そして、検出器２９の触針２９ａを整流
子１６の外表面に接触させ軸方向に移動させて振動の周
波数成分を分析することて表面粗さを測定した。

次に、第２図に８いて、Ａ欄には従来ベルト、即ち、布
製平ベルトを用いた場合、Ｂ欄には断面円形状のゴムベ
ルトを用いた場合の完成整流子の表面粗さ等の一実験デ
ータをそれぞれ示す。

先ず、ベルト１０に断面円形状のゴムベルトを用いた場
合の実験データについて述べれば、切削中の整流子１６
の外表面の振動は、１μｍ（１／１００１００Ｏ以下の
殆んど問題にならない程度の大きさであった（第２図（
その１）Ｂ欄の■参照）。

切削後の整流子１６の真円度形状データは、第２図（そ
の１）のＢ欄■に示されるように良好な真円度を得るこ
とかてきた。

尚、この第２図（その１）のＢ欄■に示されたクラブに
おいて半径方向の１目盛は１μｍに相当する（Ａ欄■の
クラブにおいても同様である）。

切削後の整流子１６の表面粗さのデータは、第２図（そ
の２）のＢ欄■に示されるように、最大振幅て約２ｐｍ
　（２７１０００ｍｍ）て、その値の変化は略均−であ
る。

さらに、第２図（その２）のＢ欄■には切削加工を施し
た１０個の整流子について、その真円度及び表面粗さの
データか規格値に対してどの程度分散するかを表わした
ものを示したか、この図のように、１０個の整流千金て
か真円度及び表面粗さ共に所定規格値内となった。

一方、布製平ベルトを用いた場合、切削中の整流子外表
面の振動は、第２図（その１）のＡ欄■に示すように、
最大５μｍ（５／１００１００Ｏの振動かあった。

真円度については、第２図（その１）のＡ欄■に示すよ
うに、ところところ２〜４μｍの凹凸か生じ十分な真円
度とは言い難いものである３表面粗さのデータは、第２
図（その２）のＡ欄■に示すように、最大振幅５〜６μ
ｍて、波形変化か不規則て激しいものであった。

さらに、切削加工か終了した１０個の整流子について、
真円度及び表面粗さのデータか所定規格値に対してどの
程度分散するかを見ると、第２図（その２）のＡ欄■に
示すように、真円度については略半数か、表面粗さにつ
いては約２／３か所定規格外品となった。

以上の実験データについて布製平ベルトと断面円形状の
ゴムベルトを比較すれば、切削中の整流子の振動は、断
面円形状のゴムヘルドのほうか布製平ヘルドの場合の約
２０〜３０％の振幅に減衰していることか分かる。

また、真円度は、断面円形状のゴムベルトの場合、良好
な真円度を得ることかてきた。

さらに、表面粗さは、布製平ベルトの場合の半分以下で
あり、その波形変化は均一で、布製平へルトの場合のよ
うな不規則で激しい変化は殆んどなくなっている。

尚、断面円形状のゴムベルトを用いた場合の表面粗さは
、センターチャックタイプの場合（一般に約２μｍ前後
）に比して殆んど遜色のない程度の結果か得られた。

最後に、ベルトの変位と切削部分（整流子１６）の変位
との相関関係について、布製平ベルトを用いた場合と、
断面円形状のゴムベルトを用いた場合の実験データを第
４図に示す。このデータ取得に際して用いた布製平ベル
トは、厚さ１．８ｍｍ、巾２５ｍｍ、長さ８９５ｍｍの
ものである。断面円形状のゴムベルトは、太さ４ｍｍ、
長さ７３０ｍｍのものを用い、切削装置の構成としては
、本発明の一実施例として説明された第１Ａ図、第１Ｂ
図及び第１Ｃ図に示されたものと同一構成である。

第４図中、二点鎖線か布製平ベルトを用いた場合を、実
線か断面円形状のゴムベルトを用いた場合をそれぞれ表
わしており、断面円形状のゴムヘルドの場合にはベルト
の変位に対する切削部分の変位か布製平ベルトに比し非
常に小さいことか解かる。これにより、断面円形状のゴ
ムベルトか布製平ベルトに比し、振動に対して高い抑制
効果を有しているこか解る。

なお、本発明の実施例においてはベルト１０を二本とし
たか、二本に限定されるものてはなく電機子の大きさや
装置の構造によっては適宜設定てきるものである。

また、ベルトに断面円形状のゴムベルトラ用し八る場合
、この断面円形状のゴムベルトの太さ、長さについても
本発明の実施例の太さ、長さに限定されるものではない
のは勿論てあり、本数同様に電機子の大きさや装置の構
造に応して適宜変更されるものである。

さらに、本発明の実施例は整流子の外径切削を例にとっ
て説明したか、これに限定されるものてはなく、被切削
部材なヘルドて回動させつつ、切削加工を行なうもので
あれば、同様に適用てきるものである。

［発明の効果コ 本発明は上記のように構成されているのて、外径切削中
にベルトが振動してもベルトの弾性によってその振動か
抑制され、ベルトの振動か従来の布製平ベルトに比し極
めて小さくなり、それに伴ない、被切削部材の振動も小
さくなるので、センターチャックタイプと匹敵する程の
真円度及び表面粗さを有した被切削部材の外径切削仕上
げを得ることかてきるものである。従って、従来のベル
ト駆動タイプの高い生産性とセンターチャックタイプの
良好な仕上げ制度の双方の利点を享受することかできる
ものである。

また、従来のベルト駆動タイプの外径切削装置に軽微な
変更を加えるたけて、構成を殆んど変更することなく流
用して実現することかできるので、設備投資に要する費
用が少なくて済むといった各種顕著な効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図乃至第１Ｃ図は本発明に係る外径切削装置を示
し、第１Ａ図は本装置の正面図、第１Ｂ図は同上装置に
おける電機子及びその近傍の側面図、第１Ｃ図は同上装
置の駆動用モータ及びその近傍の側面図、第２図は切削
時の整流子の外表面の振動、切削後の真円度を示すデー
タ、切削後の表面粗さを示すデータ、１０個の整流子に
ついての真円度と表面粗さの測定データについて、布製
平ベルトを用いた場合と断面円形状のゴムヘルドを用い
た場合を対比した対比図、第３Ａ図は切削部分の振動及
びその測定データの周波数分析に用いた測定設備の概略
構成を示す構成図、第３Ｂ図は表面粗さの測定及びその
測定データの周波数分析に用いた測定設備の概略構成を
示す構成図、第４図はベルト変位と切削部分の変位との
関係を布製平ベルト及び断面円形状のゴムベルトを用い
た場合のそれぞれについて表わした特性線図、第５図は
従来装置における電機子及びその近傍の側面図である。 （駆動用モータ）、 （ベルト伝達機構）、 （軸受）、 １６・・・被切削部材（整流子）、 （切削部）、Ｓ・・・外径切削装置。 １・・・回動手段 ２・・・回動手段 ３・・・支持手段 １０・・・ベルト、 １７・・・切削手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被切削部材を回動自在に支持する支持手段と、 前記被切削部材の非加工部分の外周面に押しあてられる
   ベルトを有すると共に、該ベルトを駆動して前記被切削
   部材を回動させる回動手段と、 前記被切削部材の外周面を切削する切削バイトを有する
   と共に、該切削バイトを前記被切削部材の回転軸方向及
   び該回転軸から離間する方向の各々において、可動可能
   に支持する切削手段とを具備する外径切削装置において
   、 前記ベルトは弾性材から成り且つ前記被切削部材の非加
   工部分と接触する部分の幅が、この接触部分と直交する
   方向の厚みより小さい断面形状を有することを特徴とす
   る外径切削装置。 ２、ベルトは断面形状が円形であることを特徴とする請
   求項１記載の外径切削装置。