JPS61257751A - 研削工具および研削アタツチメント - 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】 ／　話　Ｋｉ　　→　軒　へ 本発明は、金型製造用に適した研削工具および研削アタ
ッチメントに関するものである。

〈従来技術〉 従来、金型工場では、機械での型彫り作業以外はすべて
手作業による製造と言っても過言ではない。特に高い熟
練技術が求められる型彫り作業後の“平滑作業”とそれ
に続く“すり合せ作業”とはまったくの手作業である。

手作業は苦痛で辛い作業でもあり、その上作業環境も良
くないので、労働意欲も減退し、出来上がってくる製品
の品質にも影響を及ぼす問題となっている。

く　　目　　的　　〉 そこで、本発明は、金型製造工程中の平滑作業（工程）
を自動化できる研削工具および研削アタッチメントの提
供を目的としている。

〈実施例〉 まず、金型の自由曲面を研削する研削工具および研削ア
タッチメントの砥石に必要とされる条件は次の通りであ
る。すなわち、第９図（ａ）、（ｂ）の如（、 （イ）砥石１は、研削面２に対して面接触する必要があ
る。

（ロ）砥石１の研削面２への接触面は、研削面２に対し
て常に法線方向に向かなければならない。

（ハ）砥石１は、高速でかつ安定した回転をしなければ
ならない。

（ニ）砥石１が摩耗しても摩耗分を補う機能が必要であ
る。

上記の条件を満足させる研削工具は、第１０図（ａ）、
（ｂ）の如く、砥石１、砥石ホルダ３および砥石軸４と
から構成される。

まず砥石ホルダ３は、砥石１を研削面２に対して法線方
向に向かせる役割を持つ必要がある。このため砥石ホル
ダ３と砥石軸４との間に設けられる自在継手５には、第
１０図（ａ）のユニバーサル・ジヨイントタイプと、第
１０図（ｂ）の球面軸受タイプがある。そして重要なこ
とは、このような構造をした研削工具でどのようにして
うまく研削面２に沿わせ、かつ高速で安定した回転をさ
せるかということ、つまり自在継手５の中心（自由度の
中心）をどこに置くかということである。

この点については、第１１図（ａ）、（ｂ）の如く、砥
石軸４の一端に研削面２と平行な力Ｐを作用させて砥石
１を移動させると、ｐが大ぎい第１１図（ａ）の場合、
砥石１は研削面２に沿って行かずに、点線で示すように
研削面２から外れてしまい、第１１図（ｂ）のようにｐ
の小さい場合に限って砥石１を研削面２に沿って移動さ
せることができる。今度は、第１２図（ａ）、（ｂ）の
様に砥石軸４を回転させてみると、第１２図（ａ）の場
合、砥石１は砥石軸４に追従して回転するのではなく、
点線で示すように自在継手５の中心の周りを回転する。

第１２図（ｂ）の様にｐが小さい場合のみ、砥石軸４の
回転を砥石１に伝えることができる。

結局、一連の実験により自在継手５の中心（自由度の中
心）を砥石ホルダ３と砥石１を一体化したものの重心付
近に設けた方が、砥石軸４の移動運動、回転運動を確実
に伝えられることが明らかになった。また自由度を持た
せる構造は、どちらのタイプでも問題はないが設計、製
作面から言えば、“ユニバーサル・ジヨイントタイプ”
よりも“球面軸受タイプ”の方が容易に上記の事を実現
できる。

次に第１，２図の大径用研削工具と、第３．４図の小径
用研削工具の実施例を説明すると、砥石１は、ドーナツ
形のベース６に硬質弾性材（ゴム）７′および軟質弾性
材（スポンジ）８からなる弾性体Ａを介して複数の砥石
チップ９、即ちホラシン１０および砥石母材１１が等ピ
ッチで円形に装着されて構成され、前記砥石１をボルト
で保持する回転砥石ホルダ３と回転砥石軸４とは砥石ホ
ルダ３の中央部に配された自在継手５を介して首振自在
に連動連結されている。

なお上記において、砥石軸４の先端部４ａは球状に形成
され、球面軸受を兼ねる砥石ホルダ３の中央球面凹部３
ａへ回転自在に嵌合されている。

また砥石軸４の回転運動が砥石ホルダ３へ伝達されるよ
うに、回り止めピン１２が四部３ａに差し渡されて固定
され、このピン１２に先端部４ａの溝４ｂが摺動自在に
嵌合され、砥石軸４の先端部４ａは、球面座を有するカ
バー１３で砥石ホルダ３から外れないようにスナップリ
ング１４で固定されている。

なお、小径用研削工具においては弾性体はゴム７のみか
らなり、砥石１は砥石ホルダ３の円錐部３ｂにポル）３
ｃで固定されている。

自由曲面に使用する砥石１は、砥石チップ９をセグメン
ト状にしたカップ形タイプの方が、研削性も良好であり
、簡単に凸型、凹型の研削面２に沿わせることができる
。この場合、砥石１の接触面を、第１３図（ｂ）の如く
研削面２に対して面接触することが不可欠である。

その理由は、研削面２の表面粗さ及び研削面２の形状精
度が悪くなることと、砥石１の片べりを招き、耐摩耗性
を悪化させるからである。なお、第１３図（ａ）は、砥
石１と研削面２とが線接触となり良くない状態を示して
いる。

上記の理由により面接触ができるように考えだされた本
発明め砥石１を略図化したのが第１３図（ｃ）、（ｄ）
である。すなわち、ドーナツ状のベース６にやはり同じ
ドーナツ状の弾性体Ａが貼着され、この弾性体に等間隔
で砥石チップ９がマウントされている。

上記のような構造を持つ砥石１の上方がら圧力をかける
と、弾性体の変形により砥石チップ９は研削面２に面接
触する。この時、圧力を一定にしておけば、摩耗した分
量だけ砥石１が追い込まれるか呟研削面２は常に一定の
切込みで研削される。同じ種類の砥石１を使用する場合
、径が小さくなると、同じ周速を得んがためにより高速
で回転させなければならない。一方、大径砥石１の場合
と比較して、第１４図（ａ）の様に「研削面２に沿いに
くい」、第１４図（ｂ）の様に［砥石が踊って研削どこ
ろではない」ということになりがちである。

これらの現象は、“こまの原理”を使えば解決できる。

第１５図（ａ）、（ｂ）の如く、ある円板Ｂの中心に軸
Ｃを設け、それを中心にして回転させれば紬Ｃはある方
向に向き、外力でその方向を変えようとしてもその方向
を維持口ようとする作用がある。研削工具の場合、第１
５図（ｃ）の如く、砥石ホルダ３がこまの円板に相当し
、こまの軸が砥石軸に相当する。砥石１はこまの円板の
下に取付ける格好になる。

そして、これは、第３，４図の小径用研削工具の構造と
一致する。すなわち、つばを広げた格好の砥石ホルダ３
の下に小径用の砥石１が取付けられ、砥石軸４の先端部
４ａの中心は砥石ホルダ３と砥石１の重心付近に設けら
れている。

次に本発明研削工具による研削以外の運動を説明すると
、第１６図（ａ）、（ｂ）の如く、高速回転させながら
Ｚ軸方向から研削面２にアプローチすることができる。

第１６図（ｃ）、（ｄ）の如く、高速回転させながら研
削面２からＺ軸方向に沿って逃げることができる。第１
６図（ｅ）、（ｆ）の如く、砥石軸４を横に向けてワー
クピースＷの側面に高速回転しながらアプローチするこ
とができ、あるいは逃げることもできる。

また本発明の研削工具による研削可能曲面は、大径用砥
石１（８０φ）においては、凸型研削面２は約８ＯＲま
で、凹型研削面２は約１０ＯＲまでである。

また小径用砥石」（４０φ）においては、凸型研削面２
は約４ＯＲまで、凹型研削面２は約５ＯＲまでである。

上記したように、自由曲面を研削する必要条件のうち、
（イ）、（ロ）、（ハ）は研削工具で満足される。そし
て残りの（ニ）は、研削工具を含む研削アタッチメント
全体で満足される。すなわち、第５図の実施例の如く研
削アタッチメントは、砥石軸４が軸方向伸縮自在な可動
回転軸２２に固定され、該可動回転軸２２を砥石ホルダ
３側（研削面２側）へほぼ一定圧力で付勢するための定
圧付勢装置りが設けられてなっている。

なお、定圧付勢装置りとしては、バネによるもの、エア
シリンダによるもの、油圧シリンダによるものに分ける
ことができる。

第５図は定圧付勢装置りがバネ２１によるものの場合で
ある。図において、Ｔは研削工具、２３は可動回転軸２
２と砥石軸４とを固定するジヨイント、２４は可動回転
軸２２とキー２５で昇降自在に連動連結された回転７レ
ームで、該フレーム２４には軸受２６を介して可動回転
軸２２が昇降自在に支承されている。そして可動回転軸
２２の上部のバネ座２７とフレーム２４の上向面との開
に前記バネ２１が介装されることにより可動回転軸２２
すなわち研削工具は下方へ付勢されている。

そしてフレーム２４の上端のアーバ２８は、工作機械の
主軸ヘッド２９の回転主軸３０に着脱自在に固定されて
いる。Ｅは研削工具の昇降ストローク、Ｆは研削工具の
勾配ストロークである。

上記の研削アタッチメントを有する工作機械において、
第６図（ａ）の如く、研削工具Ｔが昇降ストロークＥ内
の中間に位置するぐらいまで主軸ヘッド２９を下降させ
、第６図１）の如く、研削工具を研削面２に押え付ける
。この結果、バネ２１が縮み、バネ座２７を通じて研削
工具Ｔを研削面２に押え付けることができるので、砥石
１が摩耗してもそれを常に補うことができる。

次に第７図により、定圧付勢装置りにエアシリンダを用
いたものの実施例を説明すると、図において、３１は単
動式エアシリンダ、３２はそのピストン、３３はその復
帰バネ、３４はピストンロッドであり、その下端は連結
バー３５と軸受３６とビン３７を介して可動回転軸２２
に連結され、これにより、ロッド３４の昇降と可動回転
軸２２の昇降とが連動され、可動回転軸２２の回転はロ
ッド３４に連動されないように構成されている。

３８ａはエア源、３８ｂはフィルタ、３８ｃは圧力調整
装置、３９は回り止めで々４０ａはスプライン軸、４０
ｂはキーである。

上記において、その池の構成は第５図の実施例と同様で
ある。

ある圧力のエアでピストン３２を押え付け、ピストンを
下げようとする。その力は、ロッド３４を通じて連結バ
ー３５を経由してスプライン軸である可動回転軸２２に
伝達され、研削工具を押し下げる。これにより研削工具
をある圧力で研削面２に押え付けることになる。

次に第８図により定圧付勢装置りに復動式油圧シリング
４１を用いたものの実施例を説明すると、シリンダ４１
の上室４２と下室４３は定圧装置Ｇに接続され、これは
、夫々リリーフ弁４４，４５、減圧弁４６．４７、流量
調整弁４８、止め弁４９からなり、油圧源５０に接続さ
れている。

このため、ピストン４１ａは常に定圧に保持されている
ので、研削面２の凹凸に従ってピストン４１ａは昇降し
、研削工具も昇降する。しかも研削工具は常に定圧で研
削面２に押し付けられているので、砥石１が摩耗した分
を補うことができる。

その池の構成は第７図の実施例と同様である。

なお、第８図において、エアシリングによる場合と同様
に単動式のシリンダによって加圧できるようにしてもよ
い。

また第８図の復動式の油圧シリング４１と定圧装置Ｇと
を結合し、自己倣い機能を持たせているので、倣い制御
あるいは数値制御によらなくても研削工具を研削面２に
沿わせながら研削していくことも可能である。

〈効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明においては、砥石
は、ベースに弾性体を介して複数の砥石チップが等ピッ
チで円形に装着されて構成され、前記砥石を保持する回
転砥石ホルダと回転砥石軸とは砥石ホルダの中央部に配
された自在継手を介して首振自在に連動連結されたこと
を特徴とする研削工具に関するものである。

また、本発明においては、砥石は、ベースに弾性体を介
して複数の砥石チップが等ピッチで円形に装着されて構
成され、前記砥石を保持する回転砥石ホルダと回転砥石
軸とは砥石ホルダの中央部に配された自在継手を介して
首振自在に連動連結され、前記砥石軸を砥石ホルダ側へ
ほぼ一定圧力で付勢するための定圧付勢装置が設けられ
たことを特徴とする研削アタッチメントに関するもので
ある。

したがって、本発明によると、金型製造工程中の平滑作
業（工程）を自動化できる研削工具および研削アタッチ
メントを提供できる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明研削工具の第一実施例の断面図、第２図
は同底面図、第３図は同じく第二実施例の断面図、第４
図は同底面図であり、第５図は本発明研削アタッチメン
トの第一実施例の断面図、第６図（ａ）、（ｂ）はその
作用説明用略式側面図、第７図は同じく研削アタッチメ
ントの第二実施例の構成図、第８図は同じく研削アタッ
チメントの第三実施例の構成図であり、第９図（ａ）な
いし第１６図（ｆ）は本発明研削工具の説明用略図であ
る。 Ａ：弾性体、Ｄ：定圧付勢装置、１：砥石、２：研削面
、３：砥石ホルダ、４：砥石軸、５：自在継手、６：ベ
ース、７：硬質弾性材、８：軟質弾性材、９：砥石チッ
プ、２２：可動回転軸。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）砥石は、ベースに弾性体を介して複数の砥石チッ
   プが等ピッチで円形に装着されて構成され、前記砥石を
   保持する回転砥石ホルダと回転砥石軸とは砥石ホルダの
   中央部に配された自在継手を介して首振自在に連動連結
   されたことを特徴とする研削工具。
2. （２）砥石は、ベースに弾性体を介して複数の砥石チッ
   プが等ピッチで円形に装着されて構成され、前記砥石を
   保持する回転砥石ホルダと回転砥石軸とは砥石ホルダの
   中央部に配された自在継手を介して首振自在に連動連結
   され、前記砥石軸を砥石ホルダ側へほぼ一定圧力で付勢
   するための定圧付勢装置が設けられたことを特徴とする
   研削アタッチメント。