JPH07100285B2 - 平面研削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、天然石、ガラス、セラミックスなど主に無機
質材料の表面を、立軸に設けた砥石によって研削する平
面研削装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の立軸平面研削盤は、コラムに設けた立軸に砥石を
取り付け、テーブルを回転または直線往復動するように
設けたもので、ワークの厚み及び研削量に応じ立軸を上
下に調節して研削加工されるものである。しかしワーク
の被研削面に凸部があると砥石に大きな研削抵抗が発生
し、砥石の摩耗を激しくするのみならず破損する危険性
もあることから、ワークの被研削面の凹凸に応じて立軸
がスプリングによって上下動可能に設けたものもあり、
また特開昭59−47148号公報に開示してあるように、研
削ヘッドを平行リンクで上下動可能に支持し、且つ研削
ヘッドに復帰スプリングを備え砥石の支持高さを保持す
る調節装置を設けたものも知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記公報による研削装置は、ワークの被研削面にある凸
部によって生じる研削抵抗によって、砥石を上方へ逃げ
るように構成したもので、この装置によって第９図図示
の如く、ワークｗに研削量ｄで研削しようとする際、途
中に凸部ｔがあった場合に研削ヘッドが平行リンクによ
って上方へ逃べて、凸部ｔの上面を平面の研削量ｄと同
様に研削するもので、そのため凸部ｔを削るためには複
数回に亘って研削しなければならず、研削能率に問題が
あった。

本発明は以上の問題を解決することにあり、上述のよう
に凸部があった場合でも、これを巧みに一挙に平滑面に
研削することができることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による解決手段の要旨は、フレーム上に砥石を取
り付ける立軸を備えた研削ヘッドを、該ヘッドより突設
した昇降調節可能の支持脚を介して移動可能に載置し、
しかも該ヘッドを上方に向かって凸状円弧を描くように
揺動可能に支持すること、並びに研削ヘッドに復動シリ
ンダーを連結し、且つ研削ヘッドの後退限を規制するス
トッパーを設けることにあり、且つワークはテーブルの
移動によって立軸に設けた砥石の下を通過するように構
成するものである。

また、前記ストッパーに替えて、研削ヘッドより上下調
節可能に突設した規制脚を、該ヘッドの下方において往
復動するテーブル上に当接することにある。

更に上記手段に対して、研削ヘッドに左右対称に設けた
一対の駆動モーターで立軸を駆動する手段と、その立軸
を内外両立軸で構成し、各軸を互いに逆方向に回転し、
各軸に径の異なる砥石を内外に重ねて設ける手段とを加
えて構成することが好ましい。

〔作用〕

以上の構成であるから、ワークの研削量に応じて、研削
ヘッドをこれに設けた支持脚の高さと、ストッパーとを
調節して設定し、砥石を回転駆動する一方、ワークを載
置したテーブルを送ることによって研削されるが、ワー
クの凸部によって研削抵抗の送り方向への分力が異常に
高くなった時、復動シリンダーが圧縮されて研削ヘッド
がテーブルの送り方向と同方向に移動すると同時に上昇
し、しかもその上昇に伴って凸部の上部を研削すると共
に、研削によって減少するに従って復動シリンダーによ
って研削ヘッドが下降されるので、砥石を通過した時に
は、凸部の存在していた部分が他の面と同様に平滑面に
仕上げるものである。

また、ストッパーに替えて、テーブルの上面に当接する
規制脚を設けたものによれば、研削ヘッドの支持高さ
を、テーブルの上面に直接当接する規制脚によって設定
されるので、研削量を精密に定められるようになる。

更に、一つの立軸を左右対称に設けた駆動モーターによ
って回転するものであれば、研削ヘッドのバランスが良
好になり、昇降中のヘッドが傾いてワークに傷を付ける
恐れが解消され、安定した状態で研削加工が施される。

また、内外の各立軸に設けた各砥石を互いに逆回転する
ものによれば、その両砥石のワークに対する反力が相殺
され、ワークのテーブルに対するクランプ力が殆ど不用
となり、実験によっても明瞭になったが、テーブルにワ
ークを両面接着テープで付着しても位置ずれすることな
く、所定の研削加工を施すことができるものである。

〔実 施 例〕

本発明による平面研削装置を具体的に説明すると、第１
図から第３図に示しているように、装置を構成するフレ
ーム１は、ベース２の先端部両側に中空の起立壁3,3を
設けたもので、ベース２上にテーブル４をガイドレール
5,5を介して直線往復動するように設け、両起立壁3,3間
の上方に研削ヘッド６を設けるものである。

研削ヘッド６は第２図と第４図に示しているように、上
面を開放した四角の箱状体で形成してあり、その底の中
心部に設けた軸受け部７の内周に管状の立軸８を回転可
能に設け、その下端にフランジ９を有し、上端に従動プ
ーリー10を備え、フランジ９にカップ型の砥石11を取り
付けるものであり、更に研削ヘッド６内における立軸８
を中心とするその左右対称位置にそれぞれ砥石用駆動モ
ーター12,12を固着し、両駆動モーター12,12の各主動プ
ーリー13,13と前記従動プーリー10とにＶベルト14,14を
掛けて、一対の駆動モーターで回転するようになってい
る。更に加えて、底の軸受け部７の外周に外従動プーリ
ー15を設け、この外従動プーリー15に前記フランジ９の
径より大きいフランジ付き外立軸16を、前記立軸８の軸
芯と同芯を保って、しかもその立軸８のフランジ９を上
より覆うように突設し、外従動プーリー15に、研削ヘッ
ド６の左右両横壁の外面に対称的に設けた外砥石用駆動
モーター17,17の外主動プーリー18,18よりの外Ｖベルト
19,19を掛け、この外立軸16のフランジに、前記砥石11
の径より大きいカップ型の外砥石20を取り付けるもので
ある。以上のように内外二重の立軸8,16を設けたものに
あっては、両立軸8,16を互いに逆回転するように駆動す
るものである。

尚、以上のように内外二重の砥石を設けて研削加工を行
うのが理想であるが、必ずしも内外二重の砥石による必
要がなく、その場合には、第４図図示中の外立軸16とそ
の関係部材を組み込む必要がない。

上記研削ヘッド６をフレーム１に取り付ける支持構造
は、第１図から第３図に示しているように、研削ヘッド
６の各隅角部に伸縮自在に調節できる支持脚21を突設
し、その支持脚21はシリンダーによって構成されるが、
該支持脚21の下端に車輪22を設けてフレーム１の左右両
起立壁3,3上にテーブル４の走行方向と同方向に摺動す
るように載置してあると共に、研削ヘッド６と左右両起
立壁3,3との間にそれぞれ平行リンク23,23が取り付けて
ある。従ってこの平行リンク23,23によって研削ヘッド
６が、テーブル４の走行方向に沿って上方へ円弧を描く
状態に浮上及び移動されるものである。しかも前記平行
リンク23は第３図図示の如く、その長さを調節できる機
構を介して取り付けることが好ましく、その構造は、双
方同構造であるから片側の一つについて説明するが、フ
レーム１の起立壁３内に上下一対のスクリュー杆24,24
を横方向に互いに平行し、且つ回転可能に固着し、両ス
クリュー杆24,24に亘って挿通したスライダー25の両側
にそれぞれロックナット26,26を圧接して、スタイダー2
5を所定位置に固定するようになし、一方起立壁３に回
転自在に枢着したベルクランク27の一方の先端部をスラ
イダー25に枢支し、他方の先端部に前記リンク23を連結
したものである。この構造によって研削ヘッド６の浮上
する円弧の曲率が調節できるようになる。

上述のように、研削ヘッド６を上方へ凸曲する円弧を描
くように平行リンク23で支持しているが、必ずしも平行
リンクに限ることがなく、図示してないが、フレームの
両起立壁3,3に支持壁を固定的にあるいはシリンダーな
どで上下に調節できるように突設し、これに円弧溝を設
け、研削ヘッドより円弧溝に係合するピンを突設して支
持するように構成しても良い。

以上の研削ヘッド６の支持構造のみでは、研削抵抗を受
けると共にその反力で研削ヘッド６が後退しつつ浮き上
がり研削不能となる。従って砥石に所定の研削抵抗に耐
え得る応力が付与する機構が設けてある。その構造は、
第１図から第３図に示しているように、研削ヘッド６の
左右部にそれぞれ復動シリンダー28,28を水平に固着
し、復動シリンダー28のピストンロッド29を起立壁３に
突設した隆起部30に当接し、所定の研削抵抗を超えた時
に復動シリンダー28が圧縮されて、研削ヘッド６を凸曲
円弧を描くように後退しつつ浮上し、研削抵抗が減少す
ると同時にシリンダー28の圧縮力で復動され、しかも復
動する限界を起立壁３に設けたストッパー31によって抑
制するようになっている。尚、復動シリンダー28は起立
壁３の隆起部30に取り付けても良い。また、前記ストッ
パー31と復動シリンダー28との取り付け位置の関係は、
研削ヘッド６においてテーブル４が前進して研削ヘッド
６の下を潜るように挿入する側を前とすれば、その前側
にストッパー31を設け、反対の後側に復動シリンダー28
を設けるものである。

次に、テーブル４を案内するガイドレール5,5は、第１
図に示すように、ベース２上に固着したＨ型鋼の上部に
起立して軸支されテーブル４の底面に接する多数の下ロ
ーラー32と、横に軸支されテーブル４の起立する内壁面
に接する多数の横ローラー33とを備えている。また、テ
ーブル４を走行駆動する装置はベース２上に固着してあ
って、第１図、第５図及び第６図に示しているように、
ベース２に起立した支柱34に上下一対のブラケット35,3
5を水平に突設し、該両ブラケット35,35間に左右一対の
中間軸36,36を起立して設け、その一方の中間軸36に走
行用駆動モーター37をチェーン38を介して連結すると共
に、歯車39で他方の中間軸36を逆回転するように連結
し、更に、両中間軸36,36にそれぞれアーム40,40を水平
にして中間軸36とは無関係に回転自在に支持し、この両
アーム40,40の中間部に起立して設けた従動軸41,41の上
部に、例えば自動車のタイヤの如く弾性を有しテーブル
４の内面に圧接する駆動輪42,42を水平に軸支し、この
各従動軸41,41と前記両中間軸36,36とをそれぞれ個々に
チェーン43,43で連結し、更に両アーム40,40の自由端側
の両先端部間に間隔調節シリンダー44が介在したもので
ある。

尚、上記テーブル４を走行駆動する装置は、弾性を有す
る駆動輪42,42による摩擦力で走行するもので、過負荷
時にテーブル４の送り速度を遅くまたは停止するもの
で、研削の安全性に有利となる。しかし過負荷を検出し
て送りを遅速制御する自明の構造の装置によっても良
い。

次に他の実施例について説明するが、この実施例は前記
例と一部分のみ異なるため、第１図から第３図に重複し
て示しており、前記例との違いは、ストッパー31に替え
て他の構成によるもので、研削ヘッド６の前面に上下に
調節できる一対の規制脚45,45を設け、該脚45の下端に
はテーブル４の上面両側に備えるレール47上に当接する
ガイドローラー46を設けたもので、その規制脚45はシリ
ンダーのピストンロッドによって、あるいは図示してな
いがスクリュー杆によって構成される。その他の構造は
前記例と同様である。尚、前記両例を重複した装置とし
て、即ちストッパー31と規制脚45及びその関連部材を一
緒に設けたものであっても良い。上記平面研削装置によ
って研削するには、内外の各立軸8,16に内外砥石11,20
を取り付け、テーブル４上にワークＷを両面接着テープ
で付着し、更にワークＷの厚みと研削量に応じて研削ヘ
ッド６を、復動シリンダー28の押圧力の調整によって定
め、そこで内外両砥石11,20を互いに逆回転駆動し、更
にテーブル４を前進駆動することによって、ワークＷが
ずれ動くことなくその表面に研削加工が施される。そこ
で第８図の（イ）〜（ホ）図によって研削量ｄをもって
研削する状態を示しており、その（イ）図のようにワー
クＷの端面に砥石20の側面に当接した際に、砥石に一挙
に大きな負荷が加わるが、その時砥石が僅かに浮上して
その抵抗を緩和しつつ削り始め、負荷の減少と共に、復
動シリンダー28によって下降され所定の研削量ｄをもっ
て加工するものである。しかし、こうして研削加工を行
う途中に、（ロ）図のようにワークＷの表面に凸部ｔが
存在して、復動シリンダー28の押圧力よりも大きな研削
抵抗が加わった際には、復動シリンダー28が圧縮され、
それと同時に研削ヘッド６がワークＷの送り方向と同方
向に前進しながら浮上し、しかもその間においても研削
を続け、その凸部ｔを水平に削り取り研削抵抗が減少す
るにしたがって、（ホ）図のように砥石が下降され元の
研削量ｄをもって加工を続行するものである。尚、研削
ヘッド６の上昇と共に支持脚21は伸長するものである。

またテーブル４に当接している規制脚45を設けた実施例
の装置による場合には、その規制脚45のテーブル４に対
する支持高さを調節することによって、ワークＷに対す
る研削量を決定することができ、凸部によって研削ヘッ
ド６が規制脚45と共に上昇し、再び下降する際には、規
制脚45がテーブル４のレール47に当接して元の状態に復
帰するものである。

また、本発明による研削ヘッド６は、前述のように支持
脚21、平行リンク23、シリンダー28で支えられているも
ので、仮に一枚の砥石のみで研削加工を行った場合、そ
の回転力によって研削ヘッドが振れる場合もあるが、内
外砥石を互いに逆回転することによって、振れることが
なく精密な研削を施すことができる。それに加えて、砥
石用の駆動モーター12を一対左右に対称的に設けてあれ
ば、研削ヘッド６の振れを更に防止し安定した状態を保
つことができるものである。更に、テーブル４を前記構
造の如く弾性を有する一対の駆動輪42で摩擦力で送行す
るものであれば、異常な負荷が加わった際に、駆動輪42
がスリップしてワークの送り速度が遅くされたりあるい
は停止してその負荷を解消するものである。

更に第７図に示しているように、上記装置を複数台数連
続して継ぎ合わせ、一つのテーブル４が各台の走行駆動
装置によって、順次各ガイドレール５に沿って移送する
ように組み合わせることによって、荒仕上げ、中仕上げ
及び鏡面仕上げ加工を連続して施すことができるもので
ある。

〔発明の効果〕

本発明による平面研削装置は、立軸を有する研削ヘッド
を、テーブルの移送方向に沿って上方へ凸曲する円弧を
描いて上下動及び摺動可能に支持し、しかも復動シリン
ダーで研削ヘッドを下方へ押圧し、且つストッパーによ
って、あるいは規制脚によって復動シリンダーの押圧力
を制御するように構成したもので、研削ヘッドに設けた
砥石には異常の負荷が加えられず常に一定した研削抵抗
をもって加工することができるものであり、しかもワー
クに凸部があっても、これを巧みに一挙に削りとってそ
の部分を他の部分と同様の研削量をもって仕上げること
ができ、従来複数回に亘って研削加工を施す必要があっ
たものが、一挙に一定の厚みに仕上げるようになる。

また、一つの立軸を左右対称に設けた一対の駆動モータ
ーによって回転駆動するものであれば、研削ヘッドが傾
斜したり振れることがなく安定した状態を確実に保持さ
れるようになる。

更に、立軸を内外二軸となし、各軸にそれぞれ砥石を設
け、しかも内外二軸を互いに逆転するように構成するこ
とによって、ワークを簡単な固定手段によってテーブル
に固定してあっても、ワークが全くずれることなく加工
することができ、殊に薄いワークの場合の固定は、従来
いろいろ問題があったが、この手段によれば問題もなく
安定した状態で加工されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による平面研削装置を示す正面図、第２
図は同じく平面図、第３図は同じく側面図、第４図は研
削ヘッドの断面図、第５図はテーブルを走行駆動する装
置の平面図、第６図は同じく側面図、第７図は本発明に
よる平面研削装置を連設して使用する一例を示す側面
図、第８図（イ）〜（ホ）図は本発明による平面研削装
置によって研削する時の状態を示す側面図、第９図は従
来装置で研削する時の状態を示す側面図である。 １……フレーム、３……起立壁、４……テーブル、６…
…研削ヘッド、８……立軸、10,15……従動プーリー、1
1,20……砥石、12,17……駆動モーター、13……主動プ
ーリー、14……Ｖベルト、21……支持軸、23……平行リ
ンク、28……復動シリンダー、31……ストッパー、42…
…駆動輪、45……規制脚

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム（１）の左右両起立壁（3,3）間
   にテーブル（４）を往復動可能に設け、両起立壁上に跨
   がって砥石を取り付ける立軸（８）を備えた研削ヘッド
   （６）を該ヘッドより突設した昇降調節可能の支持脚
   （21）を介して移動可能に載置していると共に、該ヘッ
   ドを両起立壁上にテーブルの移動方向に沿って上方に向
   かって凸状円弧を描くように揺動可能に支持し、上記研
   削ヘッドにテーブルが後退する方向に押圧する復動シリ
   ンダー（28）を連結し、起立壁に研削ヘッドの後退限を
   規制するストッパー（31）を設けていることを特徴とす
   る平面研削装置
2. 【請求項２】フレーム（１）の左右両起立壁（3,3）間
   にテーブル（４）を往復動可能に設け、両起立壁上に跨
   がって砥石を取り付ける立軸（８）を備えた研削ヘッド
   （６）を該ヘッドより突設した昇降調節可能の支持脚
   （21）を介して移動可能に載置していると共に、該ヘッ
   ドを両起立壁上にテーブルの移動方向に沿って上方に向
   かって凸状円弧を描くように揺動可能に支持し、上記研
   削ヘッドにテーブルが後退する方向に押圧する復動シリ
   ンダー（28）を連結し、研削ヘッドのワーク挿入側とな
   る前面にテーブルの上面に接触する起立壁に研削ヘッド
   の後退限を規制する規制脚（45）を上下調節可能に突設
   していることを特徴とする平面研削装置
3. 【請求項３】研削ヘッド（６）における立軸（８）を中
   心としてその左右対称位置にそれぞれ駆動モーター（1
   2,12）を配設し、立軸に設けた従動プーリー（10）と両
   駆動モーターの各主動プーリー（13,13）間にそれぞれ
   Ｖベルト（14,14）を掛けていることを特徴とする請求
   項１または２に記載の平面研削装置
4. 【請求項４】研削ヘッド（６）の立軸が同心で互いに逆
   回転する内外両立軸（8,16）よりなり、内外両軸にそれ
   ぞれ外径の異なるカップ型砥石を内外に重ね合わし、両
   砥石の各下面が互いに面一に揃えて取り付けていること
   を特徴とする請求項1,2または３に記載の平面研削装置