JP6136199B2

JP6136199B2 - ころ状ワークの球面状端面研削装置

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Publication number: JP6136199B2
Application number: JP2012244410A
Authority: JP
Inventors: 淳米道
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2032-11-06
Also published as: US9592582B2; JP2014091201A; US20140127978A1

Description

この発明は、ころ状ワークの球面状端面研削装置、さらに詳しくは、たとえば円すいころ軸受の円すいころなどのころ状ワークの球面状端面を研削するための研削装置に関する。

ころ状ワークの球面状端面を研削するための研削装置(71)として、特許文献１には、図６および図７に示すように、ころ状ワーク(W)を水平状態に配置した円盤状キャリア(72)に保持させて、上側回転挟持部材（第１回転挟持部材）(73)と下側回転挟持部材（第２回転挟持部材）(74)とによって挟持するものが開示されている。

砥石(75)としては、内周面（研削面）がキャリア(72)の外周面に沿うように形成されたＣ状の砥石が使用されている。Ｃ状の砥石(75)の開口部分に、ワーク投入部(76)およびワーク排出部(77)が設けられている。

上側回転挟持部材(73)は、上側回転駆動軸(78)に固定されて所定速度で回転すし、下側回転挟持部材(74)は、下側回転駆動軸(79)に固定されて所定速度で回転する。上側回転駆動軸(78)と下側回転駆動軸(79)とは、互いに逆方向に回転する。また、上側回転駆動軸(78)は、加圧シリンダ（図示略）によって上側回転挟持部材(73)を下方に加圧している。

ころ状ワークの球面状端面研削装置で使用される砥石としては、上記のＣ状の砥石(75)のほかに、カップ型回転砥石も知られている（特許文献２）。

特開昭６０−６３３５号公報特開２０１１−１５２５９７号公報

上記従来の研削装置では、キャリアの外径および／または砥石の外径が大きくなって大型化することから、小型化が望まれている。また、ころ状ワークの端面の加工精度の向上も望まれている。

この発明の目的は、小型化が可能で、かつ、加工精度の向上も可能なころ状ワークの球面状端面研削装置を提供することにある。

この発明によるころ状ワークの球面状端面研削装置は、ころ状ワークの球面状端面を研削するための装置であって、第１回転駆動軸に設けられて所定速度で回転する第１回転挟持部材と、前記第１回転駆動軸と同心状に配置された中空状の第２回転駆動軸に設けられて所定速度で回転する第２回転挟持部材と、前記第１および第２回転挟持部材に対して自由に回転しうるように配置されたキャリアと、前記第１および第２回転挟持部材に対して相対移動ができるように配置されたカップ型回転砥石とを備えており、前記第１回転挟持部材が軸方向であって前記ころ状ワークを押圧するように加圧されており、前記第１回転挟持部材は、前記回転駆動軸の中心軸を中心とする径方向外向きの円錐面の一部よりなる円環状外向き転動面を有する内側回転挟持部材で、前記第２回転挟持部材は、前記回転駆動軸の中心軸を中心とする径方向内向きの円錐面の一部よりなる円環状内向き転動面を有する外側回転挟持部材であって、前記両転動面が互いに対向するようになっており、前記キャリアの前記両転動面の間に位置する部分に、前記両挟持部材の回転によりワークが自転および公転をするようにワークを支持するワーク支持部が設けられ、前記ワーク支持部に支持されたワークの中心軸が、前記回転駆動軸の中心軸に対して傾斜していることを特徴とするものである。

従来のものでは、ワーク支持部に支持されたワークの中心軸は、回転駆動軸の中心軸に対して直交している面内にあるのに対し、この発明の研削装置では、ワーク支持部に支持されたワークの中心軸が、回転駆動軸の中心軸に対して傾斜しているものとされる。

これにより、キャリアの外径を小さくすることができ、また、カップ型回転砥石の砥石軸も回転駆動軸の中心軸に対して傾斜しているものとなるので、キャリアおよび砥石を含んだ部分の外径を小さくすることができる。

また、第１および第２回転挟持部材のいずれか一方が軸方向に加圧されるとともに、第１および第２回転挟持部材の一方が、径方向外向きの円錐面の一部よりなる円環状外向き転動面を有し、他方が、径方向内向きの円錐面の一部よりなる円環状内向き転動面を有しているので、第１回転挟持部材と第２回転挟持部材との軸ずれが防止される。これにより、加工精度が向上する。

また、回転砥石の中心軸（砥石軸）とワークの中心軸とは、回転駆動軸の中心軸上で交差させる必要がないので、砥石軸とワークの中心軸とをずらすことで、曲率調整が可能であり、この点でも加工精度が向上する。

前記外側回転挟持部材に、研削中に前記回転砥石に当接して前記回転砥石をドレスするドレス工具が設けられていることが好ましい。

このようにすると、研削中に回転砥石をドレスすることができ、回転砥石の精度の劣化が防止されて、優れた加工精度を長く維持することができる。

この発明のころ状ワークの球面状端面研削装置によると、上記のように、キャリアおよび砥石を含んだ部分の外径を小さくすることができる。また、第１回転挟持部材と第２回転挟持部材との軸ずれが防止されるので、加工精度が向上し、砥石軸とワークの中心軸とをずらすことでワークの端面の曲率調整が可能であるので、さらに加工精度が向上する。

図１は、この発明によるころ状ワークの球面状端面研削装置の１実施形態を示す平面図である。図２は、図１の正面図である。図３は、図２の要部を示す縦断面図である。図４は、図３の右側面図である。図５は、ワークの１例を示す正面図である。図６は、従来のころ状ワークの球面状端面研削装置の１例を示す要部の縦断面図である。図７は、図６の横断面図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、図１の上下を上下といい、図１の左右を左右というものとする。

図１から図４までは、この発明によるころ状ワークの球面状端面研削装置(1)の１実施形態を示している。

この研削装置(1)は、円錐ころ軸受で使用される図５に示すような円錐ころなどのころ状ワーク(W)の球面状端面(E)を研削するのに適している。

研削装置(1)は、基台(2)と、主軸スライド(3)に水平に設けられた主軸(4)と、砥石スライド(5)に設けられた砥石スピンドル(6)と、ワーク(W)を投入するローダ(7)と、ワークガイド(8)とを備えている。

主軸(4)は、中実状の第１回転駆動軸(11)と、第１回転駆動軸(11)と同心状に配置された中空状の第２回転駆動軸(12)とを備えている。

第１回転駆動軸(11)は、モータ側の小径プーリ(14)、第１回転駆動軸側の大径プーリ(15)およびこれらに巻き掛けられた第１タイミングベルト(16)を介して、第１モータ(13)の駆動力によって駆動されている。第１回転駆動軸(11)は、図４において、反時計方向に回転させられる。

第２回転駆動軸(12)は、モータ側の小径プーリ(18)、小径プーリ(18)と第２タイミングベルト(20)によって接続された中間大径プーリ(19)、中間大径プーリ(19)と一体で回転する中間小径プーリ(21)、中間小径プーリ(21)と第３タイミングベルト(23)によって接続された第２回転駆動軸側の大径プーリ(22)を介して、第２モータ(17)の駆動力によって駆動されている。大径プーリ(22)は、第２回転駆動軸(12)の左部に一体に形成されている。第２回転駆動軸(12)は、第１回転駆動軸(11)と逆方向に、すなわち、図４において、時計方向に回転させられる。

砥石スピンドル(6)は、モータ(24)によって回転させられる砥石軸(25)と、砥石軸(25)の先端部に設けられたカップ型回転砥石(26)と、回転砥石(26)を砥石軸方向に移動させる切込み軸(27)とを備えている。

砥石スライド(5)は、ピボットハンドル(28)を操作することで、主軸(4)に平行な方向（図の左右方向）に移動可能とされている。砥石スライド(5)を移動させる機構は、図示省略するが、台形ねじからなる送りねじなどで構成され、送りねじが回転させられることで、砥石スライド(5)がスライドするようになされる。

砥石スピンドル(6)は、旋回ハンドル(29)を操作することで、第１回転駆動軸(11)および第２回転駆動軸(12)の中心軸(C)上にあってかつこの中心軸(C)に直交するピボット軸(P)を中心として旋回可能とされている。旋回させる機構は、シリンダ(30)などを有するアクチュエータから構成される。

研削時には、主軸スライド(3)を固定した状態で、砥石スライド(5)が位置決めされ、さらに、砥石軸(25)が所定のスイベル角度となるように砥石スピンドル(6)が位置決めされる。切込み軸(27)は、常時、微小送りで前進させられるようになされている。

図３に示すように、ワーク(W)は、円盤状キャリア(31)に保持されて、内側回転挟持部材（第１回転挟持部材）(32)と外側回転挟持部材（第２回転挟持部材）(33)とによって挟持されている。

キャリア(31)は、第１回転駆動軸(11)に相対回転可能に嵌め合わされた円筒状部(41)と、第１回転駆動軸(11)の軸方向に対して直交する円板状部(42)と、円板状部(42)の外周縁部から主軸(4)の先端方向にのびる円錐台状部(43)とを有している。円錐台状部(43)に、周方向一定間隔で複数（図示は１２個）のポケット（ワーク支持部）(44)が設けられている。

内側回転挟持部材(32)は、円板状をなし、中央部左面に設けられた円形の凹所(32a)が第１回転駆動軸(11)の先端部に嵌め合わされることで、第１回転駆動軸(11)に固定されている。内側回転挟持部材(32)の外周には、第１回転駆動軸(11)の中心軸(C)を中心とする径方向外向きの円錐面の一部よりなる円環状外向き転動面(34)が形成されている。

外側回転挟持部材(33)は、第１筒状部材(35)および第２筒状部材(36)によって、略円筒状に形成されている。

第１筒状部材(35)は、円筒部(35a)および円筒部(35a)の左端部に設けられたフランジ部(35b)からなる。第２筒状部材(36)は、第１筒状部材(35)のフランジ部(35b)の外径に等しい内径を有する円筒部(36a)、円筒部(36a)の左端部に設けられた外向きフランジ部(36b)および円筒部(36a)の右端部に設けられて第１筒状部材(35)のフランジ部(35b)に右側から嵌め合わされた内向きフランジ部(36c)からなる。

第２筒状部材(36)は、嵌合部材(38)を介して第２回転駆動軸(12)に固定されている。

第１筒状部材(35)の円筒部(35a)の右端には、第２回転駆動軸(12)の中心軸（第１回転駆動軸(11)の中心軸に一致）(C)を中心とする径方向内向きの円錐面の一部よりなる円環状内向き転動面(39)が形成されている。

第２筒状部材(36)の円筒部(36a)の周方向の１箇所の回転砥石(26)に対向する部分に、回転砥石(26)をドレスするためのポイントダイヤモンドを有するドレス工具(40)が設けられている。

主軸(4)を支持する略円筒状のハウジングとして、図３の左から、円筒状の第１ハウジング部材(51)、円筒状の第２ハウジング部材(52)、円板状の第３ハウジング部材(53)および円筒状の第４ハウジング部材(54)および円板状の第５ハウジング部材(55)が使用されている。

第１から第４までのハウジング部材(51)(52)(53)(54)の内周面と第１回転駆動軸(11)の外周面との間には、左向きに付勢された円筒状のスライダ(56)が設けられている。

第１ハウジング部材(51)の内周には、シリンダ室(58)が形成されており、スライダ(56)の外周面に、シリンダ室(58)内に軸方向移動可能に嵌め入れられたピストン部(57)が形成されている。シリンダ室(58)内の右部に油圧等の流体圧を供給することによって、シリンダ室(58)内にあるピストン部(57)が左向きに付勢され、スライダ(56)が左向きに加圧される。

スライダ(56)は、回転するように駆動されておらず、第１回転駆動軸(11)がスライダ(56)に対して回転する。第１回転駆動軸(11)の軸方向の移動は規制されておらず、第１回転駆動軸(11)は、スライダ(56)の左向きの移動に伴って、スライダ(56)と一体で左向きに移動する。これにより、第１回転駆動軸(11)に固定された内側回転挟持部材(32)が左向きに付勢されて、内側回転挟持部材(32)と外側回転挟持部材(33)とによってワーク(W)を保持する挟持力が得られている。

第１回転駆動軸(11)とスライダ(56)との間に、軸受(45)が配置されている。第２および第３ハウジング部材(52)(53)と第２回転駆動軸(12)との間に、軸受(47)が配置されており、これにより、第２回転駆動軸(12)が回転可能に第２および第３ハウジング部材(52)(53)に支持されている。第４ハウジング部材(54)の右端部および第５ハウジング部材(5)とキャリア(31)の円筒状部(41)との間に、玉軸受(48)が配置されており、これにより、キャリア(31)が回転可能に第４および第５ハウジング部材(54)(55)に支持されている。

回転砥石(26)は、中心軸(C)の高さにて、図４に示すように、上下の中間部分に配置されており、回転砥石(26)の配置位置から略１８０°離れた位置に、ワーク投入部(49)とワーク排出部(50)とが設けられている。ワークガイド(8)は、回転砥石(26)、ワーク投入部(49)およびワーク排出部(50)が設けられていない部分において、キャリア(31)に軸方向外側から対向させられている。

ワーク(W)は、ワーク投入部(49)から投入されて、ワーク排出部(50)から排出される。ワーク(W)はワーク投入部(49)から自重でキャリア(31)のポケット(44)に落下する。この際、ワーク(W)にはクーラントが吹き付けられ、これにより、ワーク(W)のポケット(44)への移動がより確実に行われる。ワーク排出部(50)には、ワーク(W)を押す排出カム（図示略）が設けられ、排出カム、ワーク(W)の自重およびクーラントによって、ポケット(44)からのワーク(W)の排出が確実に行われる。

上記研削装置(1)によると、ワーク(W)は、大径側の端面(E)を径方向外側に向けてポケット(44)に嵌め入れられ、円錐台状の周面の１８０°離れて対向する部分が両挟持部材(32)(33)に挟持される。第１回転駆動軸(11)および第２回転駆動軸(12)が互いに逆方向に回転することにより、ワーク(W)は、自転しながら公転する。キャリア(31)は、ワーク(W)の公転に伴って、第１回転駆動軸(11)に対して相対回転する。公転速度は、第１および第２回転駆動軸(11)(12)をそれぞれ駆動しているプーリ(14)(15)(18)(19)(21)(22)の比（減速比）を適宜変更することで所要の値に設定される。

砥石スピンドル(6)は、回転砥石(26)を砥石軸(25)の軸線回りに回転させながら、切込み軸(27)を砥石軸方向に移動させることで、キャリア(31)のポケット(44)に保持されたたワーク(W)に対して研削を行う。

上記研削装置(1)によると、従来の研削装置では、ワークの中心軸は、回転駆動軸の中心軸に対して直交している面内にあるのに対し、ワーク(W)の中心軸が、第１および第２回転駆動軸(11)(12)の中心軸(C)に対して傾斜しているものとなっている。

これにより、キャリア(31)の外径を小さくすることができ、また、回転砥石(26)の砥石軸(25)も第１および第２回転駆動軸(11)(12)の中心軸(C)に対して傾斜しているものとなるので、キャリア(31)および回転砥石(26)を含んだ部分の外径を大幅に小さくすることができる。

また、内側回転挟持部材(32)が軸方向に加圧されるとともに、内側回転挟持部材(32)が径方向外向きの円錐面の一部よりなる円環状外向き転動面(34)を有し、外側回転挟持部材(33)が径方向内向きの円錐面の一部よりなる円環状内向き転動面(39)を有しているので、両転動面(34)(39)がワーク(W)を介して転動する際には、軸方向の力と径方向の力との両方の力が両転動面(34)(39)間に作用し、内側回転挟持部材(32)と外側回転挟持部材(33)との軸ずれが防止される。これにより、加工精度が向上する。

なお、砥石軸(25)の軸線とワーク(W)の中心軸とは、第１および第２回転駆動軸(11)(12)の中心軸(C)上すなわちピボット軸(P)で交差させる必要がないので、ずらすようにしてもよい。砥石軸(25)の軸線とワーク(W)の中心軸とをずらした場合、ワーク(W)の端面の曲率が変化し（小さくなり）、これにより、同じ回転砥石(26)を使用して、ある程度の曲率変更（曲率調整）が可能となる。このようにすることで、自由度が増し、また、加工精度も向上する。

また、外側回転挟持部材(33)にドレス工具(40)が設けられていることによって、研削中に回転砥石(26)をドレスすることができ、回転砥石(26)の精度の劣化が防止されて、上記の優れた加工精度を長く維持することができる。

(1)：ころ状ワークの球面状端面研削装置、(11)：第１回転駆動軸、(12)：第２回転駆動軸、(31)：キャリア、(32)：内側回転挟持部材（第１回転挟持部材）、(33)：外側回転挟持部材（第２回転挟持部材）、(34)：外向き転動面、(39)：内向き転動面、(44)：ポケット（ワーク支持部）

Claims

ころ状ワークの球面状端面を研削するための装置であって、
第１回転駆動軸に設けられて所定速度で回転する第１回転挟持部材と、前記第１回転駆動軸と同心状に配置された中空状の第２回転駆動軸に設けられて所定速度で回転する第２回転挟持部材と、前記第１および第２回転挟持部材に対して自由に回転しうるように配置されたキャリアと、前記第１および第２回転挟持部材に対して相対移動ができるように配置されたカップ型回転砥石とを備えており、
前記第１回転挟持部材が軸方向であって前記ころ状ワークを押圧するように加圧されており、前記第１回転挟持部材は、前記回転駆動軸の中心軸を中心とする径方向外向きの円錐面の一部よりなる円環状外向き転動面を有する内側回転挟持部材で、前記第２回転挟持部材は、前記回転駆動軸の中心軸を中心とする径方向内向きの円錐面の一部よりなる円環状内向き転動面を有する外側回転挟持部材であって、前記両転動面が互いに対向するようになっており、前記キャリアの前記両転動面の間に位置する部分に、前記両挟持部材の回転によりワークが自転および公転をするようにワークを支持するワーク支持部が設けられ、前記ワーク支持部に支持されたワークの中心軸が、前記回転駆動軸の中心軸に対して傾斜していることを特徴とするころ状ワークの球面状端面研削装置。
前記外側回転挟持部材に、研削中に前記回転砥石に当接して前記回転砥石をドレスするドレス工具が設けられていることを特徴とする請求項１のころ状ワークの球面状端面研削装置。
前記外側回転部材の円環状内向き転動面に空洞である中間部分を有し、前記外側回転部材の円環状内向き転動面と前記ワークとの接触面が、前記ワークの軸方向にて、前記中間部分を挟んで２箇所で接触し、前記内側回転部材の円環状外向き転動面と前記ワークとの接触面が、前記ワークの軸方向にて1箇所で接触することで、前記ワークを支持していることを特徴とする請求項１または請求項２のころ状ワークの球面状端面研削装置。
前記ワークの軸方向における、前記外側回転部材の円環状内向き転動面と前記ワークとの接触長さが前記ワークの軸方向における長さの半分以上を占めており、
前記ワークの軸方向における、前記内側回転部材の円環状外向き転動面と前記ワークとの接触長さが前記ワークの軸方向における長さの半分以下を占めていることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３のころ状ワークの球面状端面研削装置。
前記回転砥石の中心軸と前記ワークの中心軸とが、前記第１および第２回転挟持部材の中心軸上で交差しないように前記回転砥石および前記ワークを配置することを特徴とする請求項１から請求項４のころ状ワークの球面状端面研削装置。