JPH07178664A

JPH07178664A - 研削盤とワークスピンドル構造

Info

Publication number: JPH07178664A
Application number: JP32519593A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Akutsu; 智阿久津; Toshihisa Tsuruya; 俊久鶴谷; Akio Kato; 昭雄加藤; Mikio Unno; 幹夫海野; Minoru Iizuka; 實飯塚
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-18

Abstract

(57)【要約】【目的】断面形状が長円のピン部材のようなものでも
自動化で研削できる研削盤を提供する。【構成】底盤１上に、Ｘ軸方向に沿うＸ軸ステ−ジ２
とこれに直角方向のＺ軸ステ−ジ３とを設け、Ｘ軸ステ
−ジ２にワ−ク６７を保持する主軸１３を有するＸ軸移
動テ−ブル４を、Ｚ軸ステ−ジ３に砥石２４を保持する
砥石軸２２を有するＺ軸移動テ−ブル５を各々設置し、
更にワ−ク６７の研削状態を測定するために、Ｘ軸方向
又はＺ軸方向に移動可能な計測軸を設けたものであり、
更に砥石２４をドレスするためにＸ軸方向又はＺ軸方向
に移動可能なドレッサ−回転軸４８を設けた構成を有し
ている。また、主軸台１２に保持される主軸１３は、Ｄ
Ｄモ−タ１４とエンコ−ダ１９とともに、ドロ−バ−１
８をも一体的に組み込んだ構成を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型の抜き矢のような
ピン部材を研削する小型の研削盤とこの研削盤が具備す
るに適したワークスピンドル構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の研削盤の一種である小型
の円筒研削盤の一例を図１４乃至図１６に示す。図１４
は円筒研削盤の上面図であり、図１５は図１４の正面
図、図１６は研削盤の摺動部分を示す一部断面図であ
る。図１４、図１５に示すように、定盤８０上に、旋回
テーブル８０ａを設け、この旋回テーブル８０ａに主軸
台８１を介して主軸８２が配置してある。また、旋回テ
ーブル８０ａ上にはＺ軸テーブル８３がＺ軸方向に移動
可能に設置してあり、このＺ軸テーブル８３の上にＸ軸
テーブル８４がＸ軸方向に移動可能に設けてある。そし
て、このＸ軸テーブル８４に砥石台８５を介して砥石軸
８６が設けてあり、砥石軸８６には砥石８７が取り付け
てある。

【０００３】そして、前記Ｚ軸テーブル８３のＺ軸方向
の送りは、ハンドル８８を回転させることにより行わ
れ、前記Ｘ軸テーブル８４のＸ軸方向の移動は、ハンド
ル８９を回転させることにより行われる。また、前記主
軸８２は図示しない駆動源によりＣ軸回りを回転し、前
記砥石軸８６は同様に図示しない駆動源によりＡ軸回り
を回転する。

【０００４】図１６は研削盤の摺動部分を図示したもの
で、Ｚ軸テーブル８３の上面には断面が下細の一部三角
形状の凸部が形成され、Ｘ軸テーブル８４の下面にはこ
の凸部にあった形状を有する凹部が形成されて、いわゆ
るアリミゾ構造が形成されている。Ｘ軸テーブル８４は
このアリミゾに沿って摺動するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の小型研削盤にあっては、全てがマニュアル操作であ
る。すなわち、加工途中で計測を行ないたい場合にはい
ちいち主軸を止めてマイクロメータ等で測定をし、未だ
加工が必要なときは再び主軸を回転させる等して研削加
工を行なわなければならず、自動化が不可能な機械でし
かなかった。

【０００６】また、砥石が目詰まりしたために砥石を成
形する、いわゆるドレッシングをする場合も別にドレッ
シング軸を取り付け、ドレッシング軸を取り付けた位置
まで砥石軸を持っていって砥石の成形を行わなければな
らないなど、やはり自動化が困難な機械であった。

【０００７】更には、機械の摺動部分を含め、測定の方
法やドレスの方法など全てがマニュアル操作であるため
加工精度が出ず、小物部品に対し、近年のようなサブミ
クロンを要求される加工精度の維持が困難であるなど、
いろいろの課題を有していた。

【０００８】本発明は、上記の問題点に着目して成され
たものであって、その第１の目的とするところは、小型
の研削盤でしかも測定やドレッシングを含め研削の完全
自動化が可能になる研削盤を提供することにある。

【０００９】また、本発明の第２の目的とするところ
は、加工精度の維持が可能なワークスピンドル構造を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するために、本発明の研削盤は、定盤上に、Ｘ軸方向に
沿うＸ軸ステージと、このＸ軸ステージに対して直角方
向であるＺ軸方向に沿うＺ軸ステージとを設け、Ｘ軸ス
テージにワークを保持し回転可能な主軸を有するＸ軸移
動テーブルを、Ｚ軸ステージに砥石を保持し回転可能な
砥石軸を有するＺ軸移動テーブルを各々設置した研削盤
において、更にワークの研削状態を測定するために、Ｘ
軸方向又はＺ軸方向に移動可能な計測軸を設けたことを
特徴とする。そして、砥石軸に保持された砥石をドレス
するために、Ｘ軸方向又はＺ軸方向に移動可能なドレッ
サー軸を設けてもよく、また、計測軸とドレッサー軸と
を同一テーブル上に配設した計測ドレスステージを設け
てもよく、また、ドレッサー軸の位置を記憶し制御する
制御手段を有していて、制御手段はドレッサー軸が前回
ドレスをした座標を記憶していて次回のドレス作業時前
回座標を基にドレス作業を行うようにしてもよい。

【００１１】上記の第２の目的を達成するために、本発
明のワークスピンドル構造は、主軸台に保持されるスピ
ンドルは、ＤＤモータとエンコーダとともに、ドローバ
ーをも一体的に組み込まれていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１に係わる発明にあっては、測定軸は、
制御手段により制御されてＺ軸方向に移動し、また、Ｘ
軸方向に移動して、ワークの研削で変化する直径等を測
定する測定ヘッドを制御する。

【００１３】また、請求項２に係わる発明にあっては、
ドレッサー軸は、制御手段により制御されてドレッサー
機構をＺ軸方向に移動し、また、Ｘ軸方向に移動し、ド
レッサーを砥石に接触させてドレス作業を行う。

【００１４】また、請求項３に係わる発明にあっては、
測定軸による測定ヘッドの制御と、ドレッサー軸による
ドレッサー機構の制御を計測ドレスステージのＸ軸方向
及びＺ軸方向の移動により行う。

【００１５】また、請求項４に係わる発明にあっては、
制御手段はドレッサー軸が前回ドレスをした座標を記憶
していて次回のドレス作業時前回座標を基にドレス作業
を行い、研削の自動化に寄与する。

【００１６】また、請求項５に係わる発明にあっては、
スピンドルは、ＤＤモーターにより回転駆動され、ドロ
ーバーを介してコレットチャックの締め付け操作がなさ
れる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明に係わる研削盤の平面図、図２は
同研削盤の正面図、図３は同研削盤の右側面図、図４は
摺動部分の部分断面図、図５は主軸機構の正面図であ
る。

【００１８】本発明に係わる研削盤としての円筒研削盤
は定盤１を備えており、この定盤１上には、Ｘ軸方向
（前後方向）に沿うＸ軸ステージ２と、Ｚ軸方向（左右
方向）に沿うＺ軸ステージ３と、計測・ドレスステージ
４１とが設けてある。

【００１９】そして、Ｘ軸ステージ２にはＸ軸移動テー
ブル４がＸ軸方向に移動可能に設置してあり、Ｚ軸ステ
ージ３にはＺ軸移動テーブル５がＺ軸方向に移動可能に
設置してある。すなわち、図４に示すようにＸ軸ステー
ジ２の上面部には、Ｘ軸方向に沿う逆Ｖ字形状の２条の
スライドレール部６が形成してあり、また、前記Ｘ軸移
動テーブル４の下面部には、Ｘ軸方向に沿う逆Ｖ字形状
の２条のスライド溝部７が形成してあって、前記Ｘ軸ス
テージ２は、そのスライド溝部７をスライドレール部６
に摺接させてＸ軸ステージ２上に設置してある。そし
て、Ｘ軸移動テーブル４の下面部にはボールナット７ａ
が固着してあり、このボールナット７ａに、前記Ｘ軸ス
テージ２に回転可能に設けられたボールスクリュー８が
螺合している。このボールスクリュー８はサーボモータ
ー９により回転駆動されるものである。

【００２０】また、前記Ｚ軸移動テーブル５は、前記Ｘ
軸移動テーブル４と同様にそのスライド溝部７をスライ
ドレール部６に摺接させてＺ軸ステージ３上に設置して
あり、Ｚ軸移動テーブル５の下面部にはボールナット７
ａが固着してあり、このボールナット７ａに、前記Ｚ軸
ステージ３に回転可能に設けられたボールスクリュー８
が螺合している。このボールスクリュー８はサーボモー
ター１０により回転駆動されるものである。

【００２１】前記Ｘ軸移動テーブル４上には主軸機構１
１が設けてある。この主軸機構１１は、図５に示すよう
に前記Ｘ軸移動テーブル４上に固着された主軸台１２を
備えており、この主軸台１２は、Ｚ軸方向に沿うスピン
ドルである主軸１３を回転可能に保持しており、この主
軸１３は、主軸台１２が備える駆動手段であるビルトイ
ンサーボモーター（ＤＤモーター）１４により回転駆動
されるものである。この主軸１３の先部にはコレットチ
ャック１６が装着してあり、このコレットチャック１６
は、ハンドル１７の操作によりドローバー１８を介して
締め付け操作がなされるようにしてある。また、前記主
軸台１２には、主軸１３の回転速度を検出するエンコー
ダー１９が設けてある。

【００２２】図１に戻って、前記Ｚ軸移動テーブル５上
には砥石機構２０が設けてある。この砥石機構２０は砥
石台２１を備えており、この砥石台２１は前記Ｚ軸移動
テーブル５の旋回中心を中心にして旋回可能に設けてあ
り、この砥石台２１は砥石軸２２を回転可能に保持して
おり、また、砥石台２１には砥石軸２２を回転駆動する
駆動手段であるモーター２３が設けてある。また、砥石
軸２２の先側にはホイールを介して砥石２４が取り付け
てある。なお、２５は前記砥石台２１の旋回用レール、
２６は旋回角度目盛りである。

【００２３】また、前記計測・ドレスステージ４１には
Ｚ１軸方向に移動可能にＺ１軸移動テーブル４２が設け
てあり、また、計測・ドレスステージ４１にはＺ１軸移
動テーブル４２をＺ１軸方向に移動させる送りねじ機構
（図示せず）と駆動源であるサーボモーター４３とが設
けてある。

【００２４】前記Ｚ１軸移動テーブル４２にはＸ１軸方
向に移動可能にＸ１軸移動テーブル４４が設けてあり、
また、Ｚ１軸移動テーブル４２にはＸ１軸移動テーブル
４４をＸ１軸方向に移動させる送りねじ機構（図示せ
ず）と駆動源であるサーボモーター４５とが設けてあ
る。そして、前記Ｘ１軸移動テーブル４４には、ドレッ
サー機構４６と計測軸（図示せず）が設けてあり、この
計測軸にレーザー測定器４７ａを有する測定手段である
計測ヘッド４７とが搭載してある。

【００２５】このドレッサー機構４６は、前記Ｘ１軸移
動テーブル４４に固定された軸受け台４８ａ（以下図３
に図示）に回転可能に支承されたドレッサー軸であるド
レッサー回転軸４８を備えており、このドレッサー回転
軸４８の一端部にはドレッサー４９が固着してあり、ド
レッサー回転軸４８の他端部にはプーリ５０が固着して
あり、前記Ｘ１軸移動テーブル４４に固定されたドレッ
サー駆動モーター５１の出力軸端のプーリ５２と前記プ
ーリ５０とにベルト５３が掛けてある。また、前記定盤
１には操作パネル５４が搭載してあり、この操作パネル
５４は液晶画面５５とキー入力操作スイッチ５６（図
２）を備えている。

【００２６】また、前記主軸１３、砥石軸２２、ドレッ
サー回転軸４８及び計測軸（レーザー測定器４７ａ）の
軸線は同一平面に配置してある。

【００２７】図６により複合砥石について説明する。図
６は複合砥石の断面図であり、砥石２４はホイール２４
ａの両面に取り付けてあり、一方の砥石２４ｂが粗仕上
げ用であり、他方の砥石２４ｃが仕上げ砥石である。

【００２８】次に図７乃至図１１によりレスト機構につ
いて説明する。図７はレスト機構の平面図、図８と図９
は図７の矢視図、図１０と図１１はレスト機構の作動説
明図である。レスト機構の定盤内における配置は、図１
または図２に示すように、ワーク６７の近辺で砥石機構
２０に対向させて配される。このレスト機構２７は、図
７乃至図１１に示すように前記定盤１上に固定されたね
じ軸支持体２８を備えており、このねじ軸支持体２８に
はＺ軸方向に沿うガイドレール部材２９が設けてある。
このガイドレール部材２９にホルダー３０がＺ軸方向に
移動可能に設けてあり、このホルダー３０には送りねじ
孔部３１が形成してある。また、前記ねじ軸支持体２８
にはねじ軸３２が回転可能に設けてあり、このねじ軸３
２が前記送りねじ孔部３１に螺合している。

【００２９】前記ホルダー３０には、平面視でＬ字形状
のレスト取付部材３３の一端部が固着してあり、このレ
スト取付部材３３の他端部には支持部材３４を介してね
じ軸支持体３５が固着してある。このねじ軸支持体３５
にホルダー３６がＸ軸方向に移動可能に設けてあり、こ
のホルダー３６には送りねじ孔部３７が形成してある。
また、前記ねじ軸支持体３５にはねじ軸３８が回転可能
に設けてあり、このねじ軸３８が前記送りねじ孔部３７
に螺合している。

【００３０】そして、前記ホルダー３６の先端部には、
側面視でＵ字形状に板ばね３９の一端部が固着してあ
り、この板ばね３９の自由端部には当接部材４０が固着
してある。この当接部材４０は砥石軸２２を介して取り
付けられている前記砥石２４に対向しており、両者の間
にはチャック１６に固着されたワーク６７が介在してい
て、ワーク６７の加工時のブレを防止している。また、
前記板ばね３９が側面視でＵ字形状に形成してあるの
は、この板ばね３９が振動吸収材３９ａを保持するため
である。なお、前記ねじ軸３２及びねじ軸３８の回転は
ハンドル３２ａ、３８ａの回転操作によりなされる。

【００３１】図１２に研削盤の制御手段である制御装置
を示す。この制御装置５７は、コンピュータ（パーソナ
ルコンピュータ）５８を備えており、このコンピュータ
５８の入力側には、前記液晶画面５５及びキー入力操作
スイッチ５６と、前記測定ヘッド４７の出力側に接続さ
れたレーザー測定器アンプ５９、エンコーダ１９等の出
力側が接続されている。また、前記コンピュータ５８の
出力側にはコントローラ６０が接続してあり、このコン
トローラ６０の出力側には、前記サーボモーター９を駆
動するＸ軸ドライバ６１と、前記サーボモーター１０を
駆動するＺ軸ドライバ６２と、前記サーボモーター１４
を駆動するＣ軸ドライバ６３と、前記サーボモーター４
３を駆動するＸ１軸ドライバ６４と、前記サーボモータ
ー４５を駆動するＺ１軸ドライバ６５とが接続してあ
り、また、前記コンピュータ５８の出力側にはモーター
２３を制御するＡ軸インバータ６６と、前記ドレッサー
軸モーター５１とが接続してある。

【００３２】次に上記のように構成された研削盤の動作
を説明する。前記主軸１３の先部のコレットチャック１
６に被研削物としてのピン素材であるワーク６７を装着
し、前記レスト機構２７の前記ねじ軸３２を回転操作し
てホルダー３０をＺ軸方向に移動すると共に、前記ねじ
軸３８を回転操作してホルダー３６をＸ軸方向に移動し
て、前記当接部材４０を所定位置に移動する。

【００３３】そして、前記制御装置５７において、キー
入力操作スイッチ５６を操作して前記液晶画面５５に操
作指令を表示し、前記コンピュータ５８に操作指令を与
えることにより前記コントローラ６０を作動する。

【００３４】このコントローラ６０によりＸ軸ドライバ
６１に駆動指令が出されてサーボモーター９が駆動され
て前記ボールスクリュー８が回転し、ねじ送りによりＸ
軸移動テーブル４がＸ軸方向に移動し、前記主軸１３を
所定の位置に移動する。この移動によりワーク６７が前
記レスト機構２７の当接部材４０に当接する。

【００３５】また、前記コントローラ６０によりＺ軸ド
ライバ６２に駆動指令が出されてサーボモーター１０が
駆動されて前記ボールスクリュー８が回転し、ねじ送り
によりＺ軸移動テーブル５がＺ軸方向に移動し、前記砥
石２４が所定の位置に移動し、図１０及び図１１に示す
ように前記ワーク６７を挟んで前記当接部材４０に対向
する。

【００３６】次に、前記コントローラ６０によりＣ軸ド
ライバ６３に駆動指令が出されてサーボモーター１４が
駆動されて前記主軸１３が回転する。また、前記コンピ
ュータ５８からＡ軸インバータ６６に駆動指令が出され
てモーター２３が駆動されて砥石軸２２が回転し、砥石
２４が回転して前記ワーク６７の研削が開始される。

【００３７】この砥石２４は、前記Ｚ軸ドライバ６２か
らの指令によりサーボモーター１０が駆動されて前記Ｚ
軸移動テーブル５が移動することによりＺ軸方向に送ら
れる。これと同期して前記レスト機構２７のねじ軸３２
が回転操作されてホルダー３０をＺ軸方向に移動させ、
前記当接部材４０を同期移動させる。

【００３８】前記コントローラ６０によりＺ１軸ドライ
バ６５に駆動指令が出されてサーボモーター４５が駆動
されて計測軸を介して前記測定ヘッド４７のレーザー測
定器４７ａはＺ１軸方向に微動し、また、前記コントロ
ーラ６０によりＸ１軸ドライバ６４に駆動指令が出され
てサーボモーター４３が駆動されて前記測定ヘッド４７
のレーザー測定器４７ａはＸ１軸方向に微動して、前記
ワーク６７の研削で変化する直径等を測定し、その測定
データを前記コンピュータ５８に入力し、前記コントロ
ーラ６０を制御する。

【００３９】図１３は本研削盤で加工できるワークの一
例を示した断面図である。図１３（１）及び図１３
（２）に示すように前記主軸１３の回転と、この主軸１
３のＸ軸方向への同期移動（Ｘ軸移動距離をＬＸとして
示す）とにより、断面円形のワーク６７から断面形状が
長円のピン部材６８が加工できる。図１３において、イ
はワーク最終形状であり、ロはＸＣ同期補間軌跡であ
る。

【００４０】ここで、前記ワーク最終形状イでのワーク
であるピン部材６８には、図１３（３）に示すように点
位置対称にＸ軸バックラッシュ形状誤差である凸部７０
が形成されてしまう。この場合、前記主軸１３を逆回転
させて凸部７０を削除する。

【００４１】また、前記砥石２４を前記ドレッサー機構
４６で清掃する場合には、前記コントローラ６０により
Ｚ１軸ドライバ６５に駆動指令を出してサーボモーター
４５を駆動して前記ドレッサー機構４６をＺ１軸方向に
移動し、また、前記コントローラ６０によりＸ１軸ドラ
イバ６４に駆動指令を出してサーボモーター４３を駆動
して前記ドレッサー機構４６をＸ１軸方向に移動し、ド
レッサー軸モーター５１の駆動により回転しているドレ
ッサー４９を前記砥石２４に接触させて行う。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にあって
は、研削の自動化が可能になるになるばかりか、前記主
軸の回転と、この主軸のＸ軸方向への同期移動とによ
り、断面形状が長円のピン部材のようなものを加工する
ことができる。そして、前記測定手段は、前記ワークの
研削で変化する直径等を自動的に測定することができ、
その測定データを前記制御手段に入力し、より正確な研
削の自動化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる研削盤の平面図である。

【図２】同研削盤の正面図である。

【図３】同研削盤の右側面図である。

【図４】同研削盤の摺動部分の部分断面図である。

【図５】同研削盤の主軸機構の一部省略した正面図であ
る。

【図６】同研削盤の砥石の断面図である。

【図７】同研削盤のレスト機構の一部破断した平面図で
ある。

【図８】図７のＰ方向からの矢視図である。

【図９】図７のＱ方向からの矢視図である。

【図１０】レスト機構の作動状態を上面から視た作動説
明図である。

【図１１】レスト機構の作動状態を側面から視た作動説
明図である。

【図１２】制御装置のブロック図である。

【図１３】（１）、（２）は断面形状が円のワークから
断面形状が長円のピン部材を研削する作業説明図であ
る。（３）はＸ軸バックラッシュ形状誤差の説明図であ
る。

【図１４】従来の円筒研削盤の上面図である。

【図１５】図１４の正面図である。

【図１６】同研削盤の摺動部分の部分断面図である。

【符号の説明】

１定盤２Ｘ軸ステージ３Ｚ軸ステージ４Ｘ軸移動テーブル５Ｚ軸移動テーブル１１主軸機構１３主軸（スピンドル）２０砥石機構２２砥石軸２４砥石４８ドレッサー回転軸（ドレッサー軸）４７測定ヘッド（測定手段）５７制御装置（制御手段）６７ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者海野幹夫東京都田無市本町６丁目１番12号シチズン時計株式会社田無製造所内 (72)発明者飯塚實東京都田無市本町６丁目１番12号シチズン時計株式会社田無製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定盤上に、Ｘ軸方向に沿うＸ軸ステージ
と、このＸ軸ステージに対して直角方向であるＺ軸方向
に沿うＺ軸ステージとを設け、Ｘ軸ステージにワークを
保持し回転可能な主軸を有するＸ軸移動テーブルを、Ｚ
軸ステージに砥石を保持し回転可能な砥石軸を有するＺ
軸移動テーブルを各々設置した研削盤において、更にワ
ークの研削状態を測定するために、Ｘ軸方向又はＺ軸方
向に移動可能な計測軸を設けたことを特徴とする研削
盤。
【請求項２】砥石軸に保持された砥石をドレスするた
めに、Ｘ軸方向又はＺ軸方向に移動可能なドレッサー軸
を設けたことを特徴とする請求項１記載の研削盤。
【請求項３】計測軸とドレッサー軸とを同一テーブル
上に配設した計測ドレスステージを設けたことを特徴と
する請求項２記載の研削盤。
【請求項４】ドレッサー軸の位置を記憶し制御する制
御手段を有していて、制御手段はドレッサー軸が前回ド
レスをした座標を記憶していて次回のドレス作業時前回
座標を基にドレス作業を行うことを特徴とする請求項２
記載の研削盤。
【請求項５】主軸台に保持されるスピンドルは、ＤＤ
モータとエンコーダとともに、ドローバーをも一体的に
組み込まれていることを特徴とするワークスピンドル構
造。