JPH0911123A - 砥石スピンドルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 砥石スピンドルヘッドのハウジングを、砥石
の支持剛性を損なうことなく小径化できるようにする。 【構成】 スピンドル１７を軸支するハウジング１６の
先端部に、スピンドル１７を遊挿する筒状のサポート部
２１を設ける。サポート部２１の外周にスピンドル１７
に連結される筒状の砥石ホルダ２３を軸受２２を介して
軸支し、該ホルダ２３に砥石１８を外嵌固定する。ハウ
ジング１６の小径化でスピンドル１７が小径化されて
も、砥石１８はサポート部２１に支持されるため、砥石
１８の支持剛性を損なうことはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円板状の砥石を取付け
る砥石スピンドルに関し、特に、ＮＣ研削盤に好適な砥
石スピンドルヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスピンドルヘッドにおい
ては、ハウジングにスピンドルを軸支し、ハウジングか
ら突出するスピンドルの先端部に砥石を外嵌固定してい
る（実開昭６２−１５３０３７号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＮＣ研削盤
では、ワーク側に進退制御されるスライドテーブル上に
砥石スピンドルヘッドを搭載するもので、加工精度を向
上させるには、砥石スピンドルヘッドを軽量化して、Ｎ
Ｃ制御に対するスライドテーブルの追従性を向上させる
ことが望まれる。

【０００４】この場合、ハウジング及びスピンドルの小
径化が必要になるが、上記従来の砥石スピンドルヘッド
は、ハウジングから突出するスピンドルの先端部に片持
ち状態で砥石を取付けるため、砥石の支持剛性を確保す
る上でスピンドルの小径化には限度があり、スピンドル
を軸支するハウジングも左程小径化できず、砥石スピン
ドルヘッドの軽量化が困難になっている。

【０００５】また、エンジン用動弁カムの研削を行う場
合、砥石径を小さくする程加工時間を短縮できる。この
場合、砥石スピンドルヘッドのハウジングがワークたる
動弁カムに干渉しないよう、ハウジング径を砥石径より
小さくする必要があるが、上記従来の砥石スピンドルヘ
ッドは、剛性を確保する上でハウジング径を左程小さく
できないため、砥石径も左程小さくできない、という不
具合がある。

【０００６】本発明は、以上の点に鑑み、砥石の支持剛
性を確保して、且つ、ハウジング及びスピンドルの小径
化を図れるようにした砥石スピンドルヘッドを提供する
ことをその目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、円板状の砥石を取付ける砥石スピンドル装置
において、スピンドルを軸支するハウジングの先端部に
スピンドルを遊挿する筒状のサポート部を設け、該サポ
ート部の外周に軸受を介して筒状の砥石ホルダを軸支す
ると共に、該砥石ホルダをサポート部の先方に突出する
スピンドルの先端に該スピンドルと一体に回転するよう
に連結し、該砥石ホルダに砥石を外嵌固定することを特
徴とする。この場合、前記サポート部の外周に前記軸受
を軸方向に間隔を存して１対に並設し、前記砥石の軸方
向中心位置を両軸受間のスパンの中心よりもハウジング
側にオフセットさせた状態で前記砥石ホルダに砥石を外
嵌固定することが望ましい。

【０００８】

【作用】ハウジングの先端の筒状サポート部により砥石
ホルダを介して砥石が支持されるため、スピンドルを小
径化しても砥石の支持剛性を確保できる。従って、スピ
ンドルを小径化してハウジングも小径化することができ
る。上記の如く軸受を１対に並設すれば、砥石ホルダが
サポート部に両端支持されることになって、砥石ホルダ
の支持剛性が高められ、更に、砥石をハウジング側にオ
フセットすることにより、研削反力によってサポート部
に作用する曲げモーメントが低減され、砥石の支持剛性
が一層向上する。

【０００９】

【実施例】図示の実施例は、ワークたるエンジン用動弁
カムＷを研削するＮＣ研削盤に本発明を適用したもので
ある。ＮＣ研削盤は、図１に示す如く、機台１上に設け
た、前側のワーク支持ユニット２と後側の砥石支持ユニ
ット３とを備えている。ワーク支持ユニット２は、モー
タ等の駆動源４ａによりボールねじ機構４ｂを介して左
右動されるスライドテーブル４上に左右方向に間隔を存
してワークスピンドルヘッド５とテールストック６とを
搭載して成るもので、動弁カムＷをワークスピンドルヘ
ッド５とテールストック６との間にセットして、その一
端をワークスピンドルヘッド５に備えるスピンドルの先
端のチャック５ａでチャッキングし、スピンドルモータ
５ｂにより動弁カムＷを回転させつつそのカム駒Ｗａを
研削する。図中７は、スライドテーブル４上に設けた、
動弁カムＷのジャーナル部を支持するワークレストであ
る。

【００１０】砥石支持ユニット３は、図２、図３に明示
する如く、機台１に固定されるベース８と、ベース８上
の左右１対のガイドレール９，９に沿ってモータ等の駆
動源１０によりボールねじ機構１１を介して前後動され
るスライドテーブル１２と、スライドテーブル１２上に
搭載したスピンドルモータ１３と、該テーブル１２の前
端に取付けた、スピンドルモータ１３によりベルト１４
を介して駆動されるスピンドルを有する砥石スピンドル
ヘッド１５とで構成されている。

【００１１】スライドテーブル１２は、両ガイドレール
９，９にその上面から横方向内側面に亘って摺動自在に
係合する上部スライダ１２ａと、両ガイドレール９，９
の下面に摺動自在に係合する下部スライダ１２ｂとによ
って、両ガイドレール９，９に左右上下のガタを防止し
た状態で前後動自在に支持されている。そして、上部ス
ライダ１２ａ内にボールを内蔵するナット１１ａを固定
すると共に、該ナット１１ａに駆動源１０に連結される
螺杆１１ｂを螺挿してボールねじ機構１１を構成し、動
弁カムＷの回転に同期して駆動源１０をＮＣ制御するこ
とによりスライドテーブル１２を進退させ、カム駒Ｗａ
を所要のプロフィールに研削する。

【００１２】砥石スピンドルヘッド１５は、図４に示す
如く、ハウジング１６と、ハウジング１６に軸支したス
ピンドル１７とを備えている。そして、砥石スピンドル
ヘッド１５を、スピンドル１７に連結する砥石１８の軸
方向中心位置が平面視でボールねじ機構１１の軸線１１
ｃに合致するように、ハウジング１６においてスライド
テーブル１２の前端部にボルト１９止めした。これによ
れば、研削反力の作用線がボールねじ機構１１の軸線１
１ｃに対し横方向にオフセットせず、研削反力をボール
ねじ機構１１によりスライドテーブル１２に横方向の傾
動モーメントを作用させずに受けられるようになり、Ｎ
Ｃ制御に対するスライドテーブル１２の追従性を向上さ
せることができる。

【００１３】ハウジング１６には、後方に張り出す取付
ベース１６ａが一体成形されており、スライドテーブル
１２の前端部の横方向一側部に形成した取付面１２ｃに
取付ベース１６ａを着座させてボルト１９止めするが、
本実施例では取付面１２ｃを前下りに傾斜させて、砥石
スピンドルヘッド１５を、砥石１８の高さを可及的に引
下げた状態でスライドテーブル１２に取付けられるよう
にした。これによれば、研削反力の作用線とボールねじ
機構１１の軸線１１ｃとの間の上下方向の距離が短縮さ
れ、研削反力によってスライドテーブル１２に作用する
上下方向の傾動モーメントが軽減されて、ＮＣ制御に対
するスライドテーブル１２の追従性が一層向上する。
尚、ハウジング１６には、取付面１２ｃの前端のアンダ
ーカット部１２ｄに係合してボルト１９止めされる顎部
１６ｂが形成されており、砥石スピンドルヘッド１５の
浮上りを確実に防止できるようにした。図中２０は、砥
石スピンドルヘッド１５のハウジング１６に取付けた砥
石カバーである。

【００１４】ところで、本実施例のように砥石１８をス
ライドテーブル１２の横幅内に配置する場合、砥石径が
大きくなると、スライドテーブル１２の前端部の砥石１
８に合致する部分を干渉防止のために大きく切欠くこと
が必要となり、その結果、スライドテーブル１２の前端
部に取付ける砥石スピンドルヘッド１５の支持剛性が低
下して、加工精度を向上させることが困難になる。

【００１５】また、カム駒Ｗａのベース円部の研削から
カムトップ部の研削への移行に際し砥石１８を後退させ
る必要があるが、図５（ａ）に示す大径の砥石１８を用
いた場合の後退量Ｌａに比し、図５（ｂ）に示す小径の
砥石１８を用いた場合の後退量Ｌｂの方が小さくなる。
そして、動弁カムＷの回転加速度を一定とした場合にお
けるベース円部からカムトップ部への移行時における砥
石１８の後退加速度は、大径砥石では図５（ｃ）のａ
線、小径砥石では同図ｂ線のようになり、小径砥石を用
いる場合は大径砥石のような急加速での後退が不要にな
る。そのため、砥石径を小さくする程動弁カムＷの回転
速度を上げることができ、加工時間を短縮できる。

【００１６】更に、小径砥石を用いると、図６に示すよ
うな内方に窪んだ凹形のプロフィールを持つカム駒Ｗａ
も研削できるようになり、動弁カムＷのカムプロフィー
ルの設計の自由度が増す。

【００１７】以上のように、砥石径を小さくすると種々
の利点があるが、動弁カムＷを研削するには、砥石スピ
ンドルヘッド１５のハウジング１６が動弁カムＷに干渉
しないように、ハウジング径を砥石径以下にする必要が
ある。そして、ハウジング１６を小径化するとこれに軸
支するスピンドル１７も小径化せざるを得ず、ハウジン
グ１６から突出するスピンドル１７の部分に片持ち状態
で砥石１８を取付けたのでは、砥石１８の支持剛性を確
保できなくなる。

【００１８】そこで、本実施例では、ハウジング１６の
砥石１８側の端部にスピンドル１７を遊挿する筒状のサ
ポート部２１を設け、該サポート部２１の外周に軸方向
に間隔を存して１対の軸受２２，２２を並設し、該両軸
受２２，２２を介してサポート部２１に筒状の砥石ホル
ダ２３を軸支し、該ホルダ２３に砥石１８を外嵌固定し
た。砥石ホルダ２３は、サポート部２１から突出するス
ピンドル１７の先端に該ホルダ２３の先端にボルト止め
したフランジ２５を介して連結され、スピンドル１７と
一体に回転する。尚、フランジ２５はねじ式クランプ部
材２５ａを介してスピンドル１７に締付固定される。

【００１９】スピンドル１７は、ベルト１４の巻掛け部
の両端部において、ハウジング１６に軸方向に離間して
設けた第１と第２の１対の筒部１６ｃ，１６ｄに夫々軸
受２６を介して軸支されている。尚、本実施例では第１
筒部１６ｃにインナースリーブ１６ｅを内嵌固定し、該
スリーブ１６ｅに前記サポート部２１を一体成形してい
る。

【００２０】前記両軸受２２，２２間にはスペーサ２７
が介設されており、インナースリーブ１６ｅの内周に螺
挿したアジャスタ２８により皿ばね２９とプッシュロッ
ド３０とを介して両軸受２２，２２を軸方向に予圧し、
砥石ホルダ２３をラジアル方向及びスラスト方向にガタ
無く軸支し得るようにした。

【００２１】以上の構成によれば、ハウジング１６を小
径化することでスピンドル１７が小径化されても、砥石
１８は砥石ホルダ２３と両軸受２２，２２とを介してサ
ポート部２１に軸支されるため、砥石１８の支持剛性を
確保できる。その結果、小径の砥石１８を用いることが
でき、また、ハウジング１６及びスピンドル１７の小径
化により砥石スピンドルヘッド１５を軽量化でき、スラ
イドテーブル１２の負荷が軽減されて、ＮＣ制御に対す
るスライドテーブル１２の追従性が向上し、加工精度が
向上する。

【００２２】ところで、両軸受２２，２２の支持部位の
ばね定数が互に等しい場合、研削反力による砥石１８の
ラジアル方向の変位量は、両軸受２２，２２間のスパン
の中心に砥石１８の軸方向中心位置を合致させたときが
最も小さくなるが、一方の軸受２２の支持部位のばね定
数が他方の軸受２２の支持部位のばね定数より大きな場
合には、砥石１８の軸方向中心位置を両軸受２２，２２
間のスパン中心よりも一方の軸受２２側にオフセットさ
せた方が変位量が小さくなる。本実施例ではサポート部
２１が片持ち梁となるため、ハウジング１６寄りの軸受
２２の支持部位のばね定数の方が先端側の軸受２２の支
持部位のばね定数より大きくなり、そこで、砥石１８の
軸方向中心位置を両軸受２２，２２間のスパン中心より
もハウジング１６側にオフセットさせた状態で砥石ホル
ダ２３に砥石１８を外嵌固定し、研削反力による砥石１
８の変位を最小限に抑制して、加工精度を一層向上し得
るようにした。

【００２３】尚、各軸受２２，２６には、夫々給気通路
３１を介して潤滑用のオイルエアが供給される。図中３
２はエアの排気通路、３３は各軸受２２，２６を外気に
対しシールする、ラビリンス構造のシールリングであ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、スピンドルを小径化しても砥石の支持剛性を
確保でき、ハウジングの小径化が可能となる。その結
果、砥石スピンドルヘッドを軽量化して、ＮＣ制御に対
する追従性を向上できると共に、砥石を小径化して研削
作業の能率アップを図り、更には、ワーク形状の設計の
自由度を増すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる砥石スピンドルヘッドを具備
する研削盤の一例の平面図

【図２】 研削盤の砥石支持ユニットの部分截断側面図

【図３】 図２のIII−III線截断正面図

【図４】 砥石スピンドルヘッドの截断正面図

【図５】 （ａ）（ｂ）（ｃ）砥石の移動量と加速度と
を示す図

【図６】 カムプロフィールを示す図

【符号の説明】

１５ 砥石スピンドルヘッド １６ ハウジング １７ スピンドル １８ 砥石 ２１ サポート部 ２２ 軸受 ２３ 砥石ホルダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円板状の砥石を取付ける砥石スピンドル
   装置において、スピンドルを軸支するハウジングの先端
   部にスピンドルを遊挿する筒状のサポート部を設け、該
   サポート部の外周に軸受を介して筒状の砥石ホルダを軸
   支すると共に、該砥石ホルダをサポート部の先方に突出
   するスピンドルの先端に該スピンドルと一体に回転する
   ように連結し、該砥石ホルダに砥石を外嵌固定すること
   を特徴とする砥石スピンドルヘッド。
2. 【請求項２】 前記サポート部の外周に前記軸受を軸方
   向に間隔を存して１対に並設し、前記砥石の軸方向中心
   位置を両軸受間のスパンの中心よりもハウジング側にオ
   フセットさせた状態で前記砥石ホルダに砥石を外嵌固定
   することを特徴とする請求項１に記載の砥石スピンドル
   ヘッド。