(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明に係るセンター及び工作機械を円筒研削盤に具体化した一実施形態について図面を参照して説明する。
【0015】
(円筒研削盤1の構成)
図1に示すように、円筒研削盤1は、ベッド10と、主軸センター21を有する主軸ユニット20と、心押センター35を有する心押ユニット30と、直進テーブル40と、旋回テーブル50と、砥石61を保持する砥石台60と、テーブル旋回機構70と、を備える。
【0016】
ベッド10の上面には、直進テーブル40がZ方向、すなわち
図1の左右方向に沿ってスライド可能に設置されている。直進テーブル40の上面には、Y方向、すなわち
図1の紙面垂直方向に延びる回転軸O1を中心に旋回する旋回テーブル50が設けられている。旋回テーブル50は、上方から見てZ方向に長い長方形状をなしている。旋回テーブル50の上面には、主軸ユニット20及び心押ユニット30がZ方向に沿って配置されている。主軸ユニット20は旋回テーブル50の一端側、すなわち
図1の左端側に位置する。心押ユニット30は旋回テーブル50の他端側、すなわち
図1の右端側に位置する。円筒研削盤1は、ベッド10に対して直進テーブル40をZ方向に沿う送り方向Sに移動させるテーブル並進駆動部(図示しない)を備える。このテーブル並進駆動部は、例えばモータ(図示しない)及びボールねじ(図示しない)により構成される。このテーブル並進駆動部により、直進テーブル40は、旋回テーブル50、主軸ユニット20及び心押ユニット30とともに送り方向Sに移動する。
【0017】
図1に示すように、テーブル旋回機構70は、旋回テーブル50を直進テーブル40に対して回転軸O1を中心に旋回させる。具体的には、テーブル旋回機構70は、ねじ軸部71と、アーム72と、ブロック73と、一対の球面座金74a,74bと、テーパ調整ノブ75と、を備える。ブロック73は、直進テーブル40の上面であって、旋回テーブル50の側方に固定されている。ブロック73には、X方向に貫通するねじ穴73aが形成されている。アーム72は、旋回テーブル50の他端側に固定される固定部72aと、X方向に貫通する穴72c1が形成される穴部72cと、穴部72c及び固定部72aを連結する連結部72bと、を備える。ねじ軸部71は、穴部72cの穴72c1を通じて、ブロック73のねじ穴73aに螺合される。一対の球面座金74a,74bは、アーム72の穴部72cを挟むように位置する。各球面座金74a,74bは、それぞれ球面状の凸面と凹面が接するように2枚1組で用いられ、アーム72の角度が変位しても、各球面座金74a,74bの球面で調整できるようになっている。テーパ調整ノブ75は、ねじ軸部71を回転させるための操作部であって、ねじ軸部71の端部に固定される。作業者によりテーパ調整ノブ75が回転されることによりねじ軸部71が軸回転する。これにより、ねじ軸部71に対するアーム72の穴部72cの位置が変位することで、アーム72の固定部72aを通じて旋回テーブル50が回転軸O1を中心に回転する。テーパ調整ノブ75の回転操作方向に応じて、旋回テーブル50の回転方向が決まる。
【0018】
図1及び
図5に示すように、主軸ユニット20は、旋回テーブル50の上面に取り付けられる主軸台22と、円筒状のワークWの第1の端部E1、すなわち
図5の左端側をワークWの内部から支持する主軸センター21と、ワークWの第1の端部E1側をワークWの外部から把持する複数の駆動爪23と、を備える。主軸台22は略直方体に形成されている。主軸センター21及び駆動爪23は、主軸台22における心押ユニット30に対向する面に設けられている。
図5に示すように、主軸センター21は、円柱の先端が円錐台状に先細りする形状をなす。すなわち、主軸センター21は、その円錐台状の周面であるテーパ面21aを備える。主軸センター21は、そのテーパ面21aがワークWの第1の端部E1側の内周面に接することでワークWの第1の端部E1側を支持する。複数の駆動爪23は、主軸センター21の周囲を囲むように等角度間隔で位置する。複数の駆動爪23は、主軸センター21側に変位することでワークWをその外周側から把持する。複数の駆動爪23はワークWを把持した状態で主軸センター21を中心として回転する。
【0019】
図1に示すように、心押ユニット30は、旋回テーブル50の上面に取り付けられる心押台31と、ワークWの第2の端部E2、すなわち
図5の右端部をワークWの内部から支持する心押センター35と、を備える。心押台31は略直方体に形成されている。心押台31には、Z方向に延びるセンター収容孔31aが形成されている。心押センター35は、その後端側からセンター収容孔31aに収容されている。この後端は、心押センター35におけるワークWと接する先端と反対側の端部である。心押センター35は、センター収容孔31aに収容された状態で、Z方向に主軸センター21に対向して位置する。心押センター35の具体的構成については後述する。
【0020】
図1に示すように、砥石61は略円板状に形成されている。砥石台60は、砥石61の中心を貫く回転軸61oを中心に砥石61を回転可能に支持する。砥石台60は、回転軸61oとともに砥石61を回転させる砥石回転駆動部60aと、砥石台60をX方向、すなわち
図1の上下方向に移動させる砥石並進駆動部60bと、を備える。砥石回転駆動部60aは、例えばモータ(図示しない)により構成される。砥石並進駆動部60bは、例えばモータ(図示しない)及びボールねじ(図示しない)により構成される。砥石61は、砥石並進駆動部60bにより、主軸ユニット20と心押ユニット30との間に保持されるワークWに対して近接及び接触することができる。回転中の砥石61の外周面がワークWの外周面に接触することでワークWは研削される。この状態で、上記テーブル並進駆動部(図示しない)によって直進テーブル40をZ方向に沿う送り方向Sに移動させることでワークWの全域が研削される。
【0021】
図2に示すように、心押センター35は、アダプタ36と、センター本体37と、テーパ調整機構39と、を備える。テーパ調整機構39は、第1の中心軸Oaを中心としたアダプタ36に対するセンター本体37の回転を許容するための機構である。詳しくは、テーパ調整機構39は、連結部材の一例である複数のボルト38と、アダプタ36におけるねじ穴36c1を有する部位と、センター本体37における円弧孔37a3を有する部位と、を備える。アダプタ36は、センター本体37に締結される締結部36aと、心押ユニット30のセンター収容孔31aに差し込まれる差し込み部36bと、を備える。締結部36aは円板状に形成されている。締結部36aの前面36cには、穴部36eと、複数、本例では3つのねじ穴36c1と、が形成されている。穴部36eは、締結部36aの前面36cの中央に位置し、円形状に形成される。ねじ穴36c1はボルト38の棒状の軸部38aが螺合する。
図4に示すように、複数のねじ穴36c1は締結部36aの周方向に沿って等角度間隔で配置されている。
図2に示すように、締結部36aの後面36dの中央には、第1の中心軸Oaを持つ先細りの円錐台状からなる差し込み部36bが形成されている。差し込み部36bはセンター収容孔31aに挿入されることで、差し込み部36bの外周面がセンター収容孔31aの内周面に当接する。このとき、差し込み部36b、ひいては心押センター35は、楔のように機能するため、センター収容孔31aに固定された状態となる。
【0022】
図2に示すように、センター本体37は、基部37aと、中心部37bと、偏心部37cと、を備える。基部37aは、アダプタ36の締結部36aに固定される部位である。詳しくは、基部37aは、異なる径を有する第1及び第2の円板部37a1,37a2を備える。第1及び第2の円板部37a1,37a2は同一の第1の中心軸Oaを有する。第1の円板部37a1は、アダプタ36側に位置し、第2の円板部37a2よりも大きい径を有する。第2の円板部37a2は、第1の円板部37a1の偏心部37c側の面に位置する。基部37aの第1の円板部37a1には、その厚さ方向に貫通する複数、本例では3つの円弧孔37a3が形成されている。
図4に示すように、各円弧孔37a3は、第1の中心軸Oaを中心とした同一円上に位置し、その円に沿って円弧状に延びている。各円弧孔37a3は、ボルト38の軸部38aの径と略同一の幅を有し、軸部38aの径よりも大きい長さを有する。本例では、各円弧孔37a3は、第1の中心軸Oaを中心に70°にわたる範囲に形成されている。複数の円弧孔37a3は、第1の中心軸Oaを中心に等角度間隔で配置されている。基部37aの後面37dには、後面37dの中央に位置する円柱状の回転軸37eが形成されている。回転軸37eは締結部36aの穴部36eに挿入される。これにより、基部37aの後面37dは、円弧孔37a3とねじ穴36c1が連通するように、アダプタ36の前面36cに面接触する。各ボルト38は、センター本体37の円弧孔37a3に挿通されつつ、アダプタ36のねじ穴36c1に螺合されている。これにより、センター本体37がアダプタ36に固定される。このとき、ボルト38が円弧孔37a3内を相対的に移動することで、センター本体37はアダプタ36に対して第1の中心軸Oaを中心に回転できる。
【0023】
図2に示すように、中心部37bは、基部37aの前面37fの中央に位置し、第1の中心軸Oaを中心として先端が先細りする円錐台状に形成された円柱状をなす。すなわち、中心部37bは、その先端側に傾斜したテーパ面37b1を有する。このテーパ面37b1は、第1のワークW1を支持する面である。偏心部37cは、中心部37bの先端面の中央から距離Dだけずれて位置し、第2の中心軸Obを中心とした先細りした略円錐台状に形成されている。偏心部37cは、その先端側に傾斜したテーパ面37c1を有する。このテーパ面37c1は、後述する油圧マンドレル100を介して第2のワークW2を支持する面である。偏心部37cの第2の中心軸Obは、中心部37bの第1の中心軸Oaに対して距離Dだけずれて位置する。よって、偏心部37cは基部37aに対して偏心している。距離Dは、例えば、数μm〜数十μmに設定され、本例では10μmに設定される。
【0024】
図3に示すように、センター本体37における第1の円板部37a1の外周面には、目盛37c2が形成されている。目盛37c2には、第1の円板部37a1の周方向に沿って0〜10までの整数が配列されている。また、アダプタ36の締結部36aの外周面には、目盛37c2の何れかに対応して位置する指示線36c2が形成されている。センター本体37をアダプタ36に対して回転させることで、ボルト38が各円弧孔37a3の一端に位置するときには指示線36c2が目盛37c2の「0」に対応して位置し、ボルト38が各円弧孔37a3の他端に位置するときには指示線36c2が目盛37c2の「10」に対応して位置する。目盛37c2及び指示線36c2の使用方法については後で詳述する。
【0025】
(第1及び第2のワークW1,W2の保持方法)
図5及び
図6に示すように、センター本体37は、異なる形状の第1及び第2のワークW1,W2毎にワークを支持する部位を中心部37b及び偏心部37c間で使い分ける。第1のワークW1は、
図5に示すように、略円筒状に形成され、
図5の左端部である第1の端部E1側の内部に内部壁W1aを有する。第2のワークW2は、
図6に示すように、その長手方向に貫通した略円筒状に形成される。第2のワークW2の径は、第1のワークW1の径よりも大きい。第2のワークW2は、油圧マンドレル100を介して主軸センター21と心押センター35の間で支持されている。油圧マンドレル100は、第2のワークW2の変形を抑制するため第2のワークW2内に挿通される円柱状をなす。油圧マンドレル100は、油圧によりその径の大きさが変化する。油圧マンドレル100は、その長手方向の両端に位置する筒状の第1及び第2の端部100a,100bを備える。
図6の右端部である第2の端部100bは、内径及び外径ともに左端部である第1の端部100aよりも小さい。
【0026】
図5に示すように、主軸センター21と心押センター35との間で第1のワークW1が保持される際、主軸センター21のテーパ面21aが第1のワークW1の第1の端部E1側の内周面に当接し、心押センター35の中心部37bのテーパ面37b1が第1のワークW1の第2の端部E2側の内周面に当接する。
図6に示すように、主軸センター21と心押センター35との間で第2のワークW2が保持される際、主軸センター21のテーパ面21aが油圧マンドレル100の第1の端部100aの内周面に当接し、心押センター35の偏心部37cのテーパ面37c1が油圧マンドレル100の第2の端部100bの内周面に当接する。
【0027】
(円筒研削盤1のテーパ補正方法)
次に、第1及び第2のワークW1,W2のテーパ補正の方法について説明する。なお、このテーパは、
図8に示すように、主軸センター21と心押センター35との間を結ぶ支持ワーク軸方向OcがZ方向に沿う送り方向Sに対してずれることで生じる。よって、テーパ補正は、支持ワーク軸方向Ocが送り方向Sに沿うように調整することである。
【0028】
まず、第1のワークW1のテーパ補正を行うにあたって、作業者は、主軸センター21と心押センター35との間で第1のワークW1を保持しつつ第1のワークW1を研削する。作業者は、研削後の第1のワークW1の外周面に形成されたテーパを補正するべく、テーブル旋回機構70を通じて旋回テーブル50を回転させ、支持ワーク軸方向Ocを送り方向Sに一致させる。これにより、第1のワークW1のテーパ補正が完了する。
【0029】
次に、第2のワークW2のテーパ補正を行うにあたって、作業者は、主軸センター21と心押センター35との間で第2のワークW2を保持しつつ第2のワークW2を研削する。作業者は、研削後の第2のワークW2の外周面に形成されたテーパを補正するべく、心押センター35の調整を行う。具体的には、作業者は、
図3に示すように、目盛37c2に対する指示線36c2の位置を参照しつつ、センター本体37をアダプタ36に対して回転させる。これにより、偏心部37cが中心部37bに対して偏心しているため、
図7に示すように、偏心部37cの第2の中心軸Obは、中心部37bの第1の中心軸Oaを中心に回転する。例えば、指示線36c2が目盛37c2の「0」に対応して位置するとき、
図7に示すように、Y方向から見て偏心部37cの第2の中心軸Obが中心部37bの第1の中心軸Oaに一致する。指示線36c2が目盛37c2の「10」に対応して位置するとき、
図7の破線で示すように、Y方向から見て偏心部37cの第2の中心軸Obが中心部37bの第1の中心軸Oaから距離D、例えば10μmだけずれる。このように、
図8に示すように、X方向に沿って第2の中心軸Obを変位させることで、支持ワーク軸方向Ocを送り方向Sと同一方向に設定することができる。以上で、第2のワークW2のテーパ補正も完了する。この第2のワークW2のテーパ補正においては、Y方向、すなわち上から見たとき支持ワーク軸方向Ocが送り方向Sと同一方向であればよく、X方向、すなわち横から見たとき支持ワーク軸方向Ocが送り方向Sと同一方向でなくてもよい。この第2のワークW2のテーパ補正により、中心部37bの第1の中心軸Oaがずれることはないため、上記完了済みの第1のワークW1のテーパ補正に影響が及ぶことはない。
【0030】
(効果)
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【0031】
(1)心押センター35は、互いに異なる形状の第1及び第2のワークW1,W2の端部を支持するセンター本体37と、センター本体37に連結され、挿入対象である心押台31に挿入されるアダプタ36と、を備える。センター本体37は、第1のワークW1の端部を支持し、第1の中心軸Oaを持つ中心部37bと、第2のワークW2の端部を支持し、第1の中心軸Oaと異なる位置にある第2の中心軸Obを持つ偏心部37cと、センター本体37をアダプタ36に対して回転させることで、第1の中心軸Oaを中心に第2の中心軸Obを回転させるテーパ調整機構39と、を備える。
この構成によれば、心押センター35を備えた円筒研削盤1において第1のワークW1のテーパ補正が完了した状態で、テーパ調整機構39を通じて第2の中心軸Obを回転させることで、第2のワークW2についてテーパ補正を行うことができる。これにより、上記特許文献1又は2に記載のように1つの手段で複数のワークのテーパ補正を行う場合に比べて、第1及び第2のワークW1,W2に合わせたテーパ補正を容易に行うことができる。また、既存の円筒研削盤に心押センター35を装着するだけで、簡単にこの作用及び効果を得ることができる。
【0032】
(2)テーパ調整機構39は、アダプタ36に固定され、センター本体37に挿通される棒状の連結部材であるボルト38と、センター本体37に形成され、ボルト38が挿通されるとともに、第1の中心軸Oaを中心にボルト38の軸部38aの径よりも長く円弧状に延びる円弧孔37a3を有する部位と、を備える。
この構成によれば、上記特許文献2に記載したような構成に比べて、テーパ調整機構39を簡易に構成することができる。
【0033】
(3)円筒研削盤1は、第1及び第2のワークW1,W2の一端を支持する心押センター35と、心押センター35のアダプタ36が挿入されるセンター収容孔31aを有する心押台31と、第1及び第2のワークW1,W2の他端を支持する主軸ユニット20と、主軸ユニット20及び心押台31が設置される旋回テーブル50と、旋回テーブル50を第1及び第2のワークW1,W2に交わる方向に延びる回転軸O1を中心に旋回させるテーブル旋回機構70と、を備える。
この構成によれば、テーブル旋回機構70を通じて旋回テーブル50が旋回されることで第1のワークW1のテーパ補正が行われる。そして、テーパ調整機構39を通じて第1の中心軸Oaを中心としてセンター本体37を回転させることで、第2のワークW2のテーパ補正が行われる。このように、円筒研削盤1は、第1及び第2のワークW1,W2毎に異なるテーパ補正手段を持つことで、1つのテーパ補正手段で複数のワークのテーパ補正を行う場合に比べて、第1及び第2のワークW1,W2に合わせたテーパ補正を容易に行うことができる。
【0034】
(変形例)
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
【0035】
上記実施形態においては、センター本体37に円弧孔37a3が形成され、アダプタ36にねじ穴36c1が形成されていたが、反対に、センター本体37にねじ穴36c1が形成され、アダプタ36に円弧孔37a3が形成されていてもよい。この場合、ボルト38はアダプタ36の後面36d側から挿入される。この構成においても、センター本体37はアダプタ36に対して回転可能である。
【0036】
上記実施形態においては、連結部材であるボルト38はアダプタ36のねじ穴36c1に螺合されていたが、ボルト38に代えて連結部材をアダプタ36と一体の棒状に形成されていてもよい。例えば、この場合、この連結部材をセンター本体37の円弧孔37a3に挿通した状態で、この連結部材の先端に抜け止め部材を嵌め込む。この抜け止め部材により、この連結部材からセンター本体37が抜けることが防止される。
【0037】
上記実施形態においては、心押ユニット30が心押センター35を備えていたが、主軸ユニット20及び心押ユニット30の両方が心押センター35を備えていてもよいし、主軸ユニット20のみが心押センター35を備えていてもよい。この場合、心押センター35が設けられていない心押ユニット30又は主軸ユニット20においては駆動爪23に代えてチャックを通じてワークWを把持してもよい。また、駆動爪23及びチャックを省略してもよい。
【0038】
上記実施形態においては、工作機械として心押センター35を備える円筒研削盤1が採用されていたが、工作機械であればよく、例えば、心押センター35を備えた旋盤又は転造盤であってもよい。
【0039】
上記実施形態における偏心部37c及び中心部37bは反対に位置していてもよい。また、偏心部37c及び中心部37bの少なくとも何れか一方は複数設けられていてもよい。
【0040】
上記実施形態における目盛37c2及び指示線36c2は適宜変更可能である。例えば、目盛37c2及び指示線36c2をそれぞれ反対の位置に設けてもよいし、目盛37c2の間隔も変更してもよい。また、目盛37c2及び指示線36c2は省略されてもよい。
【0041】
上記実施形態においては、第2のワークW2は、油圧マンドレル100を介して主軸センター21と心押センター35の間で支持されていたが、この油圧マンドレル100を省略してもよい。この場合、心押センター35の偏心部37cが第2のワークW2の端部を直接に支持すればよい。
【0042】
上記実施形態においては、偏心部37cは中心部37bに対して10μmだけ偏心していたが、偏心量はこれに限定されない。
【0043】
上記実施形態における心押センター35において、偏心部37cを超硬合金で形成し、その他をスチールで形成してもよい。この場合、例えば、超硬合金及びスチールはろう付けされてもよい。
【0044】
上記実施形態における心押センター35は心押台31内に内蔵される図示しないバネによりワークW側に付勢されてもよい。
【0045】
上記実施形態における砥石台60は砥石61とともに送り方向Sに移動するように構成されてもよい。この場合、直進テーブル40及びテーブル並進駆動部(図示しない)は省略されてもよい。