特開 2024-76106 研削盤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024076106

(43)【公開日】2024-06-05

(54)【発明の名称】研削盤

(51)【国際特許分類】

   B24B 41/047 20060101AFI20240529BHJP

   B23Q 1/54 20060101ALI20240529BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20240529BHJP

   B24B 7/02 20060101ALI20240529BHJP

   B24B 55/04 20060101ALI20240529BHJP

【ＦＩ】

B24B41/047

B23Q1/54

B24B49/10

B24B7/02

B24B55/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022187503

(22)【出願日】2022-11-24

(71)【出願人】

【識別番号】000150604

【氏名又は名称】株式会社ナガセインテグレックス

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 幸泰

(72)【発明者】

【氏名】新藤 良太

(72)【発明者】

【氏名】井村 諒介

【テーマコード（参考）】

3C034

3C043

3C047

3C048

【Ｆターム（参考）】

3C034AA07

3C034BB01

3C034BB15

3C034BB32

3C034BB71

3C034BB89

3C034BB92

3C034CA11

3C034CA13

3C034CA26

3C034CB08

3C034DD07

3C043BA01

3C043BA11

3C043BA15

3C043CC03

3C043DD02

3C043DD03

3C043DD04

3C043DD06

3C047FF03

3C047FF11

3C047HH01

3C047HH04

3C048DD15

(57)【要約】

【課題】回転砥石の位置制御が容易になる研削盤を提供すること。
【解決手段】研削盤の回転砥石３０は第３軸γ上に支持される。研削盤は、第２軸βを中心に旋回される可動体２２ｂと、その可動体２２ｂに支持され第２ケーシング２３とを備えている。前記第１軸αを第２軸βに対して４５度の角度で傾斜させるとともに、第３軸γを第１軸αに対して４５度の角度で傾斜させる。前記第１軸α，第２軸β及び第３軸γの軸線を１点で交差させるとともに、その交点Ｐを回転砥石３０の回転中心で、かつ厚さ方向の中心に配置した。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１軸を中心に旋回される第１部材と、
前記第１部材に支持され、前記第１軸に対して４５度の角度で傾斜する第２軸を中心に旋回される第２部材と、前記第２軸に対して４５度の角度で傾斜する第３軸上に支持された回転砥石とを備えた研削盤において、
前記第１軸，第２軸及び第３軸を１点で交差させるとともに、その交点を前記回転砥石の回転中心である前記第３軸上に位置させた研削盤。

【請求項2】

前記交点を前記回転砥石の厚さ方向の中心に位置させた請求項１に記載の研削盤。

【請求項3】

前記第１軸の軸線を鉛直線上に位置させた請求項２に記載の研削盤。

【請求項4】

前記回転砥石の研削加工部を除く部分を覆う砥石カバーを設けるとともに、その砥石カバーがワークと干渉することを回避させるために前記砥石カバーを回避動作させるための回避手段を設けた請求項１に記載の研削盤。

【請求項5】

前記回避手段は、前記砥石カバーを前記第３軸を中心に回動させるカバー動作駆動手段である請求項４に記載の研削盤。

【請求項6】

前記カバー動作駆動手段は、モータと、そのモータによって回転される駆動ギヤと、その駆動ギヤと噛合するように前記砥石カバーに設けられた被動ギヤとを有し、前記カバー動作駆動手段の駆動によって前記駆動ギヤ及び被動ギヤを介して前記砥石カバーが回動される請求項５に記載の研削盤。

【請求項7】

前記カバー動作駆動手段は、前記砥石カバーの位置を制御するための制御手段を有し、その制御手段は、前記砥石カバーの研削加工部側の開口縁がワークから離間するように、前記砥石カバーを動作させる請求項５に記載の研削盤。

【請求項8】

【数1】

【数2】

【数3】

前記第１軸の角度をＡ，前記第２軸の角度をＢ，前記回転砥石の研削加工部の前記第１軸と平行な面に対する角度をθとした場合、前記第１軸の角度が上記の数１の数式で表されるとともに、前記第２軸の角度が上記の数２の数式で表される条件において、前記砥石カバーの回動角度が上記の数３の数式で表される請求項７に記載の研削盤。

【請求項9】

前記砥石カバーには前記ワークの表面を検出するためのセンサを設けた請求項４に記載の研削盤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転砥石によってワークを研削加工するための研削盤に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図１２（ａ），同図（ｂ）に示すように、特許文献１には、研削盤の回転砥石部分が開示されている。この研削盤においては、第１軸１の周りを回転する上部回転体６が設けられるとともに、第１軸１に対して４５度の傾斜角度の第２軸２の周りで回転される下部回転体７が設けられている。そして、第２軸２に対して４５度の角度の第３軸３上に回転砥石４が支持されている。回転砥石４は第３軸３を中心に高速回転される。また、一点鎖線で示すように、前記第１軸１及び第２軸２が１つの点（交点）Ｄで交差されている。交点Ｄが回転砥石４の外周面である砥面４ａ上の研削加工部に位置している。

【0003】

そして、回転砥石４が第１軸１及び第２軸２の少なくとも一方を中心に回転されることにより、回転砥石４の外周の砥面４ａが第１軸１及び第２軸２の交点Ｄを中心にして姿勢を変更することができる。このため、ワークＷに対して異なる方向から研削加工を施すことができる。例えば、図１２（ａ）の実線位置から回転砥石４が第２軸２を中心に９０度回転されることにより、回転砥石４は図１２（ａ）の２点鎖線位置Ｖ１に配置される。また、回転砥石４が図１２（ａ）の位置から第１軸１を中心に９０度回転されることにより、回転砥石４は図１２（ｂ）の実線位置に配置される。さらに、回転砥石４が図１２（ａ）の位置から第１軸１を中心に９０度回転されるとともに、第２軸２を中心に９０度回転されることにより、回転砥石４は図１２（ａ）の２点鎖線位置Ｖ２に配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１６３３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、この従来構成においては、図１２（ａ）の実線位置から、同図（ａ）の２点鎖線位置Ｖ２に旋回させる場合、その旋回過程において砥面４ａ上の交点Ｄの位置は、大きく、かつ複雑に移動する。すなわち、この場合、交点Ｄは、第１軸１の延長方向から見て、水平面上を回転砥石４の直径分の高低差の曲線軌跡を描いて移動する。同時に、図１２の紙面の直交方向から見て、垂直面上を回転砥石４の半径分の高低差の曲線軌跡を描いて移動する。つまり、砥面４ａ上の交点Ｄは、２つの曲線の合成曲線上において複雑な軌跡を描いて移動する。言い換えれば、砥面４ａ上の交点Ｄは、３次元空間上を複雑な軌跡を描いて移動する。従って、図１２（ａ）の実線位置及び２点鎖線位置Ｖ２の間の位置に回転砥石４を移動させてワークを研削する場合、それらの位置への回転砥石４の移動制御は、複雑で困難である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明においては、第１駆動手段によって第１軸を中心に旋回される第１部材と、前記第１部材に支持され、前記第１軸に対して４５度の角度で傾斜する第２軸を中心に第２駆動手段によって旋回される第２部材と、前記第２軸に対して４５度の角度で傾斜する第３軸上に支持された回転砥石とを備えた研削盤において、前記第１軸，第２軸及び第３軸を１点で交差させるとともに、その交点を前記回転砥石の回転中心である前記第３軸上に位置させたことを特徴とする。

【0007】

従って、本発明においては、回転砥石の位置を移動制御する場合、回転砥石は、その半径分に移動するのみであるから、回転砥石の制御は容易である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、回転砥石の位置制御が容易になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】研削盤の斜視図。

【図2】回転砥石ユニットを示す斜視図。

【図3】（ａ）は、回転砥石と３軸の交点との位置関係を示す一部省略正面図、（ｂ）は、砥面が傾斜した回転砥石を示す簡略図。

【図4】回転砥石ユニットの断面図。

【図5】回転砥石ユニットの部分断面図。

【図6】砥石カバーの回動構成を示す簡略図。

【図7】研削盤の電気的構成を示すブロック図。

【図8】（ａ）～（ｃ）は、砥石カバーの回動位置が調節された状態を示す簡略図。

【図9】（ａ）～（ｐ）は、回転砥石が種々の向きに姿勢変更された状態を示す図。

【図10】第１軸，第２軸及び第３軸の位置関係，回転砥石と交点との位置関係を示す模式図。

【図11】第２実施形態を示す正面図。

【図12】（ａ），（ｂ）は、それぞれ従来構成を示す正面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１～図１０の図面に基づいて説明する。
〈第１実施形態の研削盤の機械的構成〉
第１実施形態の研削盤は以下のように構成されている。

【0011】

図１に示すように、機台１１のＺ軸方向（水平方向）に延びるガイドレール１２にはサドル１３が図示しないモータによって同Ｚ軸方向に移動可能に支持されている。サドル１３には図示しないモータによってＹ軸方向（鉛直方向）に延びる昇降体１４が同じく図示しないガイドレールを介して同Ｙ軸方向に昇降可能に支持されている。昇降体１４の下方において、機台１１にはワークＷを搭載するテーブル１６がＸ軸方向（左右方向）に延びるガイドレール１５を介して図示しないモータによって同Ｘ軸方向に移動可能に支持されている。

【0012】

図１及び図２に示すように、昇降体１４には砥石ユニット２１が支持されている。
図４に示すように、砥石ユニット２１は、上部側の第１ケーシング２２と、下部側の第２ケーシング２３を備えており、第１ケーシング２２が昇降体１４の下端部に固定されている。図２～図４に示すように、第１ケーシング２２は、昇降体１４に固定された固定体２２ａと、その固定体２２ａの下部においてアンギュラベアリング２４を介して旋回可能にした第１部材としての可動体２２ｂとを備えている。可動体２２ｂは、鉛直線に位置する第２軸βの周りにおいて旋回される。固定体２２ａには第１駆動手段としての第１モータ２５が内装されており、その第１モータ２５の駆動によって可動体２２ｂが前記第２軸βの周りに旋回される。

【0013】

図３～図５に示すように、第２部材としての第２ケーシング２３はアンギュラベアリング２６を介して可動体２２ｂに対して第１軸αの周りにおいて旋回可能に支持されている。第１軸αは第２軸βに対して４５度の角度で傾斜されている。第２ケーシング２３の前記旋回は、可動体２２ｂに内装された第２駆動手段としての第２モータ２７によって駆動される。

【0014】

図４及び図５に示すように、第２ケーシング２３には第３モータ２８が内装されており、その第３モータ２８の出力軸２９が第３軸γを中心に回転されるとともに、第２ケーシング２３外に突出する。そして、その突出部に回転砥石３０が固定されている。第３軸γは、第１軸αに対して４５度の角度で傾斜するとともに、第２軸βに対して直角をなしている。

【0015】

図３及び図１０に示すように、第１軸α，第１軸α及び第３軸γは、回転砥石３０の回転中心及び厚さ方向の中心で交差している。この交差点を交点Ｐとする。
図３～図５に示すように、回転砥石３０の外周面が研削加工を行う砥面３０ｂになっており、その砥面３０ｂの下端における第２軸β上の位置が研削加工部３０ａになっている。そして、第３モータ２８の駆動によって回転砥石３０が第３軸γの周りで回転されることにより、砥面３０ｂの研削加工部３０ａにおいてワークＷに対する研削加工が実行される。

【0016】

第２ケーシング２３には、第３モータ２８，回転砥石３０等の荷重に対するバランスをとるためのバランスウェイト３１が取付けられている。
図４及び図５に示すように、第２ケーシング２３の回転砥石３０側の端部には、ローラベアリング３２を介して砥石カバー３３がそのリング部３４において第３軸γを中心に回動可能に支持されている。図２及び図５に示すように、砥石カバー３３は、回転砥石３０の研削加工部３０ａを除く部分である上部側の全体を覆っている。このため、第３軸γより下側である回転砥石３０の下端部が砥石カバー３３の開口縁３３ａから外部に突出している。従って、回転砥石３０の研削加工部３０ａを含む下端部が砥石カバー３３の下端の開口縁３３ａから突出している。リング部３４の側面にはローラベアリング３２上に位置するリング状の被動ギヤ３５が固定されている。

【0017】

図４～図６に示すように、第２ケーシング２３には第４モータ４１が装設されており、その出力軸４１ａには駆動ギヤ４２が取付けられている。この駆動ギヤ４２は前記被動ギヤ３５に噛合されており、第４モータ４１の回転によって、被動ギヤ３５が回転される。このため、被動ギヤ３５とともに砥石カバー３３が第３軸γを中心に回動されるので、砥石カバー３３の開口縁３３ａの位置が第３軸γを中心に移動される。

【0018】

図２に示すように、砥石カバー３３の外側面にはセンサ収容部５６が設置されている。センサ収容部５６には、センサ５７がアクチュエータ５８によって２点鎖線で示す突出位置と実線で示す収容位置とに起伏可能に収容されている。センサ５７が突出位置に配置された際には、センサ５７の検出子５７ａの先端が第３軸γ上に位置する。この検出子５７ａは先端においてワークＷの表面の位置を検出する。

【0019】

〈実施形態の研削盤の電気的構成，回転砥石の姿勢変更及び砥石カバーの位置制御〉
図７に示すように、実施形態の研削盤の動作を制御する中央処理装置５１及び記憶部５２を有する制御装置５３には、ディスプレイよりなる表示部５４及びキーボード等よりなる操作部５５が接続されている。また、制御装置５３には、前記第１～第４モータ２５，２７，２８，４１が接続されている。また、制御装置５３には、第１～第４モータ２５，２７，２８，４１に内蔵されたエンコーダ２５ａ，２７ａ，２８ａ，４１ａが接続されている。このエンコーダ２５ａ，２７ａ，２８ａ，４１ａにより、第１～第４モータ２５，２７，２８，４１の回転位置，回転量等が検出される。

【0020】

そして、中央処理装置５１は、記憶部５２に格納されたプログラムに基づいて、エンコーダ２５ａ，２７ａ，２８ａ，４１ａからの検出データを参照しながら、第１～第４モータ２５，２７，２８，４１の動作を制御する。本実施形態においては、制御装置５３によって制御手段が構成されている。

【0021】

さらに、本実施形態においては、図８（ａ）～（ｃ）及び図９（ａ）～（ｐ）に示すように、砥石カバー３３の開口縁３３ａがワークＷの被加工面Ｗａに対して接触による干渉が回避されるようになっている。このために、前記第１モータ２５，第２モータ２７及び第４モータ４１の動作が制御装置５３の中央処理装置５１の制御作用によって制御される。この制御の実行のため、制御装置５３の記憶部５２には、後述の数１，数２，数３の数式が記憶されており、第１モータ２５，第２モータ２７及び第４モータ４１の動作は、これらの数式に従って制御される。

【0022】

本実施形態においては、砥石カバー３３の開口縁３３ａがワークＷと干渉しないように、砥石カバー３３を回避動作させる回避手段としてカバー動作駆動手段が設けられている。このカバー動作駆動手段は、中央処理装置５１，第２モータ２７と、被動ギヤ３５と、駆動ギヤ４２とを有する。

【0023】

〈実施形態の作用〉
次に、実施形態の研削盤の作用を説明する。
図１に示すテーブル１６上のワークＷの研削に際して、第３モータ２８によって回転砥石３０が一方向に高速回転される。そして、例えば、回転砥石３０の中心の第３軸γがＺ軸方向に延びた状態で、テーブル１６がＸ軸方向に往復移動される。また、回転砥石３０の中心の第３軸γがＸ軸方向に延びた状態で、サドル１３がＺ軸方向に往復移動される。すなわち、回転砥石３０が所要の高さに維持されたり、昇降されたりしながら、回転砥石３０がＺ軸方向，Ｘ軸方向，Ｙ軸方向またはそれらの合成方向にワークＷに対して相対移動される。ここで、例えば、第１モータ２５の駆動による第１ケーシング２２の可動体２２ｂの第２軸βを中心とした旋回及び第２モータ２７の駆動による第２ケーシング２３の第１軸αを中心とした旋回のうちの少なくとも一方の旋回が実行される。これらの旋回によって、図９（ａ）～（ｐ）に示すように、回転砥石３０の姿勢が変更される。このため、回転砥石３０の研削加工部３０ａが３６０度の全方向を指向するように配置可能である。従って、ワークＷの水平な被加工面Ｗａや直立の被加工面Ｗａだけではなく、傾斜した被加工面Ｗａを研削加工できる。

【0024】

そして、第１軸α，第２軸β及び第３軸γの交点Ｐが回転砥石３０の回転中心であって、かつ回転砥石３０の厚さ方向の中心に位置している。従って、回転砥石３０の姿勢変更に際して、回転砥石３０は、交点Ｐを中心にして旋回するのみである。そして、図９（ａ）～（ｐ）に示すように、回転砥石３０の姿勢変更において、交点Ｐの位置は移動することなく、定位置を維持する。

【0025】

また、回転砥石３０の姿勢変更に際して、砥石カバー３３の開口縁３３ａがワークＷに接触するおそれがある。しかし、本実施形態においては、このようなおそれがある場合、第４モータ４１の駆動による砥石カバー３３の回動よって、砥石カバー３３の開口縁３３ａが移動して、ワークＷから離間する。すなわち、図８（ａ）～（ｃ）及び図９（ａ）～（ｅ）に示すように、ワークＷの加工中の被加工面Ｗａに対して平行をなすように、加工中の砥石カバー３３が第３軸γを中心に回動される。このため、砥石カバー３３とワークＷとの干渉を回避できる。

【0026】

この干渉を避けるために、砥石カバー３３の回動位置は、以下の数１～数３の数式に従って制御される。
ここで、図３（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、第２軸βと平行な面Ｓに対する研削加工部３０ａの角度をθとすると、第１軸αの傾斜角度Ａは、以下の数１の式で求められる。

【0027】

【数1】

【0028】

このとき、第２軸βの角度Ｂは以下の数２の式で求められる。

【0029】

【数2】

【0030】

そして、数１及び数２の数式の条件下において、砥石カバー３３の開口縁３３ａがワークＷの被加工面Ｗａと平行になる砥石カバー３３の回動角度Ｃは、以下の数３の数式で求められる。

【0031】

【数3】

【0032】

なお、ワークＷの被加工面Ｗａの位置を計測する場合は、図１に示すように、センサ５７が収容位置から突出位置に配置される。そして、センサ５７の検出子５７ａの接触によってワークＷの被加工面Ｗａの位置が測定される。測定後、センサ５７は収容位置に戻される。

【0033】

（実施形態の効果）
本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）第１軸α，第２軸β及び第３軸γの軸線の交点Ｐが回転砥石３０の回転中心で、かつ厚さ方向の中心に位置している。このため、回転砥石３０が姿勢変更して研削加工部３０ａがその向きを変更する場合、回転砥石３０は交点Ｐを中心に旋回するのみである。従って、回転砥石３０の位置制御が容易になる。

【0034】

（２）回転砥石３０が姿勢変更される場合、砥石カバー３３がワークＷと干渉しないように移動される。従って、砥石カバー３３の存在が障害になることを回避できるため、回転砥石３０の姿勢を自在に変更できる。このため、砥石カバー３３とワークＷとの干渉を避けるために、テーブル１６上においてワークＷの位置や姿勢を変更する手間を省略できることになって、ワークＷの表面研削を効率よく実行できる。

【0035】

（３）第３軸γ上においてワークＷの被加工面Ｗａの位置を計測するためのセンサ５７を設けたことにより、回転砥石３０の姿勢変更を利用して、被加工面Ｗａの位置を計測できる。よって、被加工面Ｗａの位置計測が容易になる。つまり、第３軸γ上において、被加工面Ｗａの位置を計測するため、他の位置において計測する場合と比較して、検出データを補正する手順が容易になる。

【0036】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に説明する。
図１１に示すように、本実施形態においては、砥石カバー３３の両端面に、ワークＷの表面を検出するためのセンサ６１を設けたものである。このセンサ６１の検出子６１ａは、回転砥石３０の研削加工部３０ａより第２軸βの延長方向において後退した位置に配置されている。そして、検出子６１ａの先端がワークＷに接触すると、第４モータ４１が回転されて、ワークＷと砥石カバー３３との接触が回避される方向にその砥石カバー３３が決められた量だけ回動される。

【0037】

従って、前記第１実施形態における数１～数３の数式を要することなく、ワークＷに対する砥石カバー３３の干渉を回避できる。
（変更例）
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化してもよい。

【0038】

・第１軸α，第２軸β及び第３軸γの交点Ｐを第３軸γ上において回転砥石３０の厚さ方向の中心以外のところに位置させること。
・第２実施形態において、センサ６１の第２軸β方向の位置を調節できるようにすること。

【0039】

・第２軸βを鉛直方向以外の方向を向くように方向変更すること。この場合、第１軸αは第２軸βに対して４５度の角度で傾斜し、第３軸γは第１軸αに対して４５度の角度で傾斜するようにする。

【0040】

・第２軸β及び第３軸γに対する第１軸αの傾斜角度を変更すること。例えば、第２軸βに対する第１軸αの傾斜角度を６０度、第３軸γに対する第１軸αの傾斜角度も同じ６０度にすること。それ以外に、第２軸βに対する第１軸αの傾斜角度を９０度以下の任意の角度、第３軸γに対する第１軸αの傾斜角度を９０度以下の任意の角度にすること。

【符号の説明】

【0041】

２２…第１ケーシング
２３…第２ケーシング
２５…第１モータ
２７…第２モータ
２８…加工モータ
３０…回転砥石
３３…砥石カバー
３５…被動ギヤ
４１…第４モータ
４２…駆動ギヤ
５３…制御装置
２２ａ…固定体
２２ｂ…可動体
３０ａ…研削加工部
３３ａ…開口縁
５７…センサ
Ａ…角度
Ｂ…角度
Ｃ…回動角度
Ｐ…交点
Ｓ…面
Ｗ…ワーク
α…第１軸
β…第２軸
γ…第３軸
θ…角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】