(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨機（１０）、より詳しくは、実質的に円筒形の工作物（３４）の包絡面から材料を除去するための研削盤であって、前記機械は、
長手方向の軸を中心として伸長している管状円筒形ハウジング（１３）であって、前記ハウジングが、前記ハウジングの第一の端面から伸長している長手方向の円筒形内部空間（１４）を有し、前記円筒形内部空間が、前記ハウジング（１３）の長手方向の軸からずれた長手方向の軸を有している円筒形ハウジングと、
前記内部空間（１４）にて、その中で角変位するよう配設された軸（１７）であって、前記軸に、凹部が設けられている軸と、
前記凹部内に配設されているモータ（２５）と、
前記モータ（２５）に結合されている主軸（２６）であって、前記主軸（２６）が、第一の回動可能に駆動される工具（２８）を保持している主軸と、
前記管状円筒形ハウジング（１３）の周囲を閉じている回動可能な外部ケーシング（１５）と、
前記外部ケーシング（１５）に、それと共回動するよう接続された蓋部材（３０）であって、前記蓋部材が、前記管状円筒形ハウジング（１３）の前記第一の端面の領域を越えて半径方向に伸長しており、かつ、前記蓋部材に、周囲面（３２）を有する中心貫通開口（３１）が設けられている蓋部材と、
前記蓋部材（３０）の前記中心貫通開口（３１）の前記周囲面（３２）上の第二の回動可能に駆動される工具（３３）と、
前記工作物（３４）を、前記第一および第二の回動可能に駆動される工具（２８；３３）の間に保持するための支持手段（３５）と、
を含み、
前記軸（１７）は、前記軸が、前記内部空間内で角変位を行うと、前記第一の回動可能に駆動される工具（２８）は、前記第二の回動可能に駆動される工具（３３）に対して半径方向の変位を行うよう、前記内部空間内に配設されていることを特徴とする機械。
【請求項２】
前記第一の回動可能に駆動される工具（２８）は、工作物（３４）の外側包絡面に作用するよう設計されていることとする請求項１に記載の機械。
【請求項３】
前記第一の回動可能に駆動される工具（２８）は、工作物（３４）の内側包絡面に作用するよう設計されていることとする請求項１に記載の機械。
【請求項４】
前記第一の回動可能に駆動される工具（２８）は、第一の直径の、第一の軸方向距離伸長する第一の領域（３６）、および第二の直径の、第二の軸方向距離伸長する第二の領域（３７）を含み、前記第二の直径は、前記第一の直径より大きいこととする上記請求項のうちのいずれか一つに記載の機械。
【請求項５】
前記第二の回動可能に駆動される工具（３３）は、第一の直径の、第一の軸方向距離伸長する第一の領域（３８）、および第二の直径の、第二の軸方向距離伸長する第二の領域（３９）を含み、前記第一の直径は、前記第二の直径より大きいこととする上記請求項のうちのいずれか一つに記載の機械。
【請求項６】
前記第一の回動可能に駆動される工具（２８）の、前記第一および第二の直径の間の差は、前記第二の回動可能に駆動される工具（３３）の、前記第一および第二の直径の間の差に実質的に等しいこととする請求項４および請求項５に記載の機械。
【請求項７】
前記第一の回動可能に駆動される工具（２８）の前記第一の軸方向距離が、前記第二の回動可能に駆動される工具（３３）の前記第一の軸方向距離に実質的に等しく、かつ、前記第一の回動可能に駆動される工具の前記第二の軸方向距離が、前記第二の回動可能に駆動される工具の前記第二の軸方向距離に実質的に等しいこととする請求項６に記載の機械。
【請求項８】
前記機械（１０）は、前記第一の回動可能に駆動される工具（２８）を目直しするための第一の目直し工具（４０）を含むこととする上記請求項のうちのいずれか一つに記載の機械。
【請求項９】
前記第一の目直し工具（４０）は、前記蓋部材（３０）によって支持され、かつ、環状であることとする請求項８に記載の機械。
【請求項１０】
前記第一の目直し工具（４０）は、前記管状円筒形ハウジング（１３）によって支持されていることとする請求項８に記載の機械。
【請求項１１】
前記機械（１０）は、前記第二の回動可能に駆動される工具（３３）を目直しするための第二の目直し工具（４１）を含み、前記第二の目直し工具は、前記主軸（２６）によって支持されていることとする上記請求項のうちのいずれか一つに記載の機械。
【請求項１２】
前記機械（１０）は、前記軸（１７）を、前記管状円筒形ハウジング（１３）に対して軸方向に変位させるための手段（２１）を含むこととする上記請求項のうちのいずれか一つに記載の機械。
【請求項１３】
前記軸（１７）には、前記軸（１７）の回転および軸方向変位を制御するためのセンサー（２２，２３）が設けられていることとする請求項１２に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
＜発明の属する技術分野＞
本発明は、研磨機、より詳しくは、実質的に円筒形の工作物の包絡面から材料を除去するための研削盤に関し、該機械は、回動可能に駆動される工具を含んでいる。
【０００２】
＜従来の技術＞
研削盤、ラップ盤、ホーニング盤、フライス盤等の研磨機は、多くの僅かに異なる設計および実施例のものが既知である。この機械は、コンパクトで、できるだけ省空間型であることが望ましい。他方、良好な機械加工結果を得るには、機械の協働部分が、高い相互剛性および低い振動傾向を有することが重要である。これら最後に述べた特性は、機械に重いベッドおよび頑丈で堅固な設計を与えることにより得られ、したがって、これら二つの条件は、コンパクトさと省空間特性に対する願望と相容れないことが多い。
【０００３】
上記の特性を少なくとも部分的に満たしている研磨機を提供することは、スウェーデン特許出願番号9702587-8および9702588-6以来、既知である。前記両出願においては、長手方向の円筒形内部空間を有する管状円筒形ハウジングを含む機械が、提供されている。円筒形内部空間は、ハウジングの長手方向の軸からずれている長手方向の軸を有している。円筒形内部空間内には、角変位を行う軸が配設されており、これは、回動可能な工作主軸台に結合されたモータを収容する凹部を有している。工作主軸台は、チャッキング装置と共に、処理すべき工作物を保持し、回転させるよう配設されている。ハウジングは、回動可能に駆動される外部ケーシングに囲まれており、該ケーシングは、その内縁部に研削砥石等の工具を形成している開口を有する蓋部材に堅く接続されている。軸が角変位すると、工作主軸台は、工作物が、工具の内側周縁部に接近し、接触することが可能となる経路で、工作物と共に変位する。
【０００４】
前記特許出願で開示された機械の構造は、工作物と工作物を支持する軸の間に、ほんの短い距離しか存在しないため、工作物と工具が、非常に安定したやり方で支持されることを意味している。さらに、蓋部材の内側縁部に沿った工具の配置も、工具が高い安定性を示すことを意味している。結果として、これら機械は、振動と熱的影響を受け易い、長い支持軸を有する従来の機械に比べて、優れた精密さを示す。
【０００５】
スウェーデン特許出願による機械は、従来のチャッキング装置により把握され得る環状工作物のそれぞれ外側および内側包絡面を研削できるよう設計されている。しかしながら、従来のチャッキング装置により合理的に把握できない、実質的に円筒形の工作物、例えば、軸受のころの包絡面から材料を除去することができる機械、に対するニーズが存在している。
【０００６】
＜発明の要約＞
この目的は、機械、より詳しくは、実質的に円筒形の工作物の包絡面から材料を除去するための研削盤であって、前記機械は、
長手方向の軸を中心として伸長している管状円筒形ハウジングであって、前記ハウジングが、前記ハウジングの第一の端面から伸長している長手方向の円筒形内部空間を有し、前記円筒形内部空間が、前記ハウジングの長手方向の軸からずれた長手方向の軸を有している円筒形ハウジングと、
前記内部空間にて、その中で角変位するよう配設された軸であって、前記軸に、凹部が設けられている軸と、
前記凹部内に配設されているモータと、
前記モータに結合されている主軸であって、前記主軸が、第一の回動可能に駆動される工具を保持している主軸と、
前記管状円筒形ハウジングの周囲を閉じている回動可能な外部ケーシングと、前記外部ケーシングに、それと共回動するよう接続された蓋部材であって、前記蓋部材が、前記管状円筒形ハウジングの前記第一の端面の領域を越えて半径方向に伸長しており、かつ、前記蓋部材に、周囲面を有する中心貫通開口が設けられている蓋部材と、
前記蓋部材の前記中心貫通開口の前記周囲面上の第二の回動可能に駆動される工具と、
前記工作物を、前記第一および第二の回動可能に駆動される工具の間に保持するための支持手段と、
を含み、
前記軸は、前記軸が、前記内部空間内で角変位を行うと、前記第一の回動可能に駆動される工具は、前記第二の回動可能に駆動される工具に対して半径方向の変位を行うよう、前記内部空間内に配設されていることを特徴とする機械によって達成される。
【０００７】
本発明の好適な実施形態は、各従属請求項に詳述してある。
【０００８】
＜好適な実施形態の詳細な説明＞
以下、本発明を、例のみにより、かつ、添付の図面に示した実施形態を参照して、さらに詳しく説明する。
【０００９】
図面において、参照番号１０は、一般に、本発明による研磨機を表す。機械１０は、フレーム１１を組み込んでおり、該フレームは、図示の実施形態においては、片持梁ハウジングを支持するための部分１２を有する機械ベッドとして設計されている。該片持梁ハウジングは、外部的には円筒形で、実質的に管状で細長の、長手方向の軸を中心として伸長するハウジング１３として設計されている。ハウジング１３には、ハウジングの第一の端面から伸長する長手方向の円筒形内部空間１４が設けられている。円筒形内部空間１４は、円筒形ハウジング１３の長手方向の軸からずれた長手方向の軸を有している。円筒形ハウジング１３は、（必ずしも必要ではないが）望ましくは、フレーム１１に回動不能に接続されている。
【００１０】
円筒形ハウジング１３の外側包絡面に回動可能に支持されているのは、回動可能な外部ケーシング１５（砥石往復台）であり、これは、ハウジング１３により保持されたモータ１６、望ましくは電動機により駆動される。ハウジングの偏心内部空間１４内には、回転または割出しおよび軸方向変位が可能な軸１７が設けられている。図示の実施形態においては、軸１７は、ハウジングの内部空間１４から、フレーム１１の支持部１２に向かう方向に突出している直径が低減された部分１８を有している。ハウジングからこのように突出している軸の部分１８は、フレーム１１の部分１２に設けられた空間１９内に受け入れられており、該空間内には、軸１７を回転するための手段、望ましくはトルクモータ２０、および軸１７の軸方向変位のための手段、望ましくはリニヤモータ２１が設けられている。軸の回転および軸方向変位は、それぞれ１個またはそれ以上のセンサ２２および２３により、制御され、該センサも、望ましくは、フレームの部分１２の空間１９内に収容されている。軸を回転および軸方向に変位させる手段は、図面に示したやり方で配設する必要はなく、例えば、軸それ自体の凹んだ部分に収容してもよいのは明白である。
【００１１】
軸１７には、直径が低減された部分１８の反対側の端部において、凹部２４が設けられている。該凹部は、軸１７の中へと、実質的に軸方向に伸長し、かつ、モータ２５、例えば、電動機を受け入れるよう設計されている。モータ２５には、凹部２４から突出している主軸２６が設けられている。該モータは、該凹部内に配設されており、したがって、主軸２６は、軸１７の長手方向の軸と同心でない軸に沿って伸長している。主軸２６は、モータ２５から遠いその端部２７において、第一の回動可能に駆動される工具２８を支持している。
【００１２】
図２〜４から明らかなように、回動可能な外部ケーシング１５もしくは砥石往復台は、ハウジング１３の第一の端面を越えて伸長し、周囲フランジ２９で終端している。蓋部材３０は、周囲フランジ２９を通して、外部ケーシング１５に堅く接続されており、したがって、蓋部材は、外部ケーシングと共に回動可能である。蓋部材３０は、管状円筒形ハウジング１３の第一の端面の領域を越えて半径方向に伸長しており、蓋部材には、周囲面３２を有する中心貫通開口３１が設けられている。蓋部材３０の中心貫通開口３２の周囲面３２には、第二の回動可能に駆動される工具３３が、配設されている。図２，３および５から明らかなように、工作物３４が、軸１７に接続された支持手段３５により、第一および第二の回動可能に駆動される工具２８，３３の間に保持されるように、配設されている。
【００１３】
本発明によれば、軸１７は、内部空間１４内に配設されており、したがって、軸が、内部空間で、角変位を行う場合は、第一の回動可能に駆動される工具２８は、第二の回動可能に駆動される工具３３に対して、半径方向の変位を行うことになる。
【００１４】
図１〜５に示した実施形態では、研磨機１０は、工作物３４の外側法包絡面をを加工するよう配設されている。したがって、第一の回動可能に駆動される工具２８は、制御砥石として働き、主として工作物３４の回転を行い、工作物を第二の回動可能に駆動される工具３３に対して保持するのに役立ち、第二の回動可能に駆動される工具は、研削砥石として作用する。したがって、第一の回動可能に駆動される工具２８は、必ずしも研磨面を有していなくてもよいが、表面の摩擦係数が十分高くて、工作物の回転を保証するのであれば、有利である。第一の回動可能に駆動される工具２８の形状は、加工すべき工作物の形状によって選択する。好適な一実施形態では、第一の回動可能に駆動される工具２８は、第一の直径の、第一の軸方向距離伸長する第一の領域３６、および第二の直径の、第二の軸方向距離伸長する第二の領域３７を含み、第二の直径は、第一の直径より大きい。同様の方式で、第二の回動可能に駆動される工具３３は、第一の直径の、第一の軸方向距離伸長する第一の領域３８、および第二の直径の、第二の軸方向距離伸長する第二の領域３９を含み、第一の直径は、第二の直径より大きくてよい。好都合にも、第一の回動可能に駆動される工具２８の、第一および第二の直径の間の差は、第二の回動可能に駆動される工具３３の、第一および第二の直径の間の差に実質的に等しい。この説明した装置は、実質的に円筒形ではあるが、直径の異なる領域を有する工作物３４が、その包絡面全体を同時に加工できることを意味している。それにもかかわらず、第一および第二の回動可能に駆動される工具２８，３３は、異なる数の、異なる直径の領域を含んでいてよいことを理解すべきである。第一および第二の回動可能に駆動される工具は、異なる軸方向距離を有することができるが、第一および第二の回動可能に駆動される工具の軸方向表面の最大限の利用は、第一の回動可能に駆動される工具２８の第一の軸方向距離が、前記第二の回動可能に駆動される工具３３の第一の軸方向距離に実質的に等しく、かつ、第一の回動可能に駆動される工具の第二の軸方向距離が、第二の回動可能に駆動される工具の第二の軸方向距離に実質的に等しい時、可能である。
【００１５】
工作物３４に正確な形状を確実に付与するため、機械１０は、第一の回動可能に駆動される工具２８を目直しするための第一の目直し工具４０を含んでいる。図2および３に示した実施形態では、第一の目直し工具４０は、蓋部材３０によって支持されており、その形態は、環状である。したがって、モータ２５の主軸２６は、第一の目直し工具４０を通って伸長している。図４および５に示した別の実施形態では、第一の目直し工具４０は、管状円筒形ハウジング１３によって支持された腕の形を取っている。好都合にも、機械１０は、さらに、第二の回動可能に駆動される工具３３を目直しするための第二の目直し工具４１を含んでおり、第二の目直し工具は、モータ２５の主軸２６によって支持されてディスクの形を取っている。好都合にも、第一および第二の目直し工具４０，４１は、ダイヤモンドベースの研磨材を含んでいてよい。
【００１６】
図６〜８に示した研磨機は、機械が、工作物３４の内側包絡面を加工するよう配設されている点で、図１〜５のそれと異なっている。この目的のため、第一の回動可能に駆動される工具２８は、研削砥石として役立ち、工作物内を通過するのに十分なほどの小さな直径を有している。第二の回動可能に駆動される工具３３は、したがって、制御砥石として役立つ。図６および７の実施形態では、工作物は、ハウジング１３に接続された支持手段３５により周辺移動が防がれている。他方、図８の実施形態では、支持手段は、ハウジング１３から離れる方向に伸長しており、機械のフレーム１１に接続されている。図７に示すように、内側包絡面を加工するための機械１０は、管状円筒形のハウジング１３によって支持されている第一の目直し工具４０を有していてよい。別法として、第一の目直し工具４０は、図２に示したやり方に対応するやり方で、蓋部材３０によって支持されていてよい。
【００１７】
以下、図３および５を参照して、外側包絡面を加工するための機械１０の動作を説明する。
【００１８】
工作物３４を挿入するためには、管状円筒形ハウジング１３内の軸１７を反時計回りに回転させ、それにより、第一および第二の回動可能に駆動される工具２８，３３の間の距離を増大させて、工作物を収容するのに十分な間隙を作り出す。工作物３４は、この間隙に挿入して、支持手段３５に当接させる。次いで、軸１７を時計回りに回転させて、第一の回動可能に駆動される工具２８を、第二の回動可能に駆動される工具３３に近づけ、第一の回動可能に駆動される工具を、工作物に接触させる。工作物３４の挿入とその加工の間に、回動可能な外側ケーシング１５を反時計回りに、例えば、1000 rpmの速度で回転させる。蓋部材３０と外側ケーシング１５の間の接続により、第二の回動可能に駆動される工具３３は、同じ速度で回転することになる。第二の回動可能に駆動される工具が回転するのと同時に、第一の回動可能に駆動される工具２８は、第二の工具より低い速度、例えば、100 rpmで、時計回りに回転する。二つの工具の間の回転速度と方向の違いにより、工作物３４は、支持手段３５に押し付けられて、回転し、工作物の包絡面が加工されることになる。好都合にも、少なくとも第二の回動可能に駆動される工具３３は、立方窒化硼素等の研磨材を含んでおり、したがって、工作物の包絡面は、研磨される。工作物と二つの回動可能に駆動される工具の間の接触力は、軸１７を時計回りあるいは反時計回りに回して、それにより、二つの工具の間の間隙を変えれば調整できる。
【００１９】
ひとたび加工が完了すると、軸１７は、反時計回りに変位され、工作物３４は、取り外されて、加工すべき次の工作物に置き換えられる。
【００２０】
以下、図６および８を参照して、内側包絡面を加工するための機械１０の動作を説明する。
【００２１】
工作物３４を挿入するためには、管状円筒形ハウジング１３内の軸１７を、図の左方に軸方向変位させて、第一の回動可能に駆動される工具２８と第二の回動可能に駆動される工具３３との間に、軸方向の間隔を取る。次いで、工作物３４を、第二の回動可能に駆動される工具３３上に置き、支持手段３５に当てる。
【００２２】
軸１７は、時計回りに回転し、それにより、第一および第二の回動可能に駆動される工具２８，３３の間の距離が増大し、したがって、第一の回動可能に駆動される工具２８を、軸１７の図の右方への軸方向変位によって、工作物内に、第一の回動可能に駆動される工具が工作物に当たることなく、挿入可能となる。次いで、軸１７を反時計回りに回転させて、第一の回動可能に駆動される工具２８を、第二の回動可能に駆動される工具３３に近づけ、第一および第二の回動可能に駆動される工具の間の距離を、工作物３４の肉厚に一致させる。回動可能な外側ケーシング１５を、例えば、100 rpmで、時計回りに回転させる。蓋部材３０と外側ケーシング１５の間の接続により、第二の回動可能に駆動される工具３３は、同じ速度で回転する。第二の回動可能に駆動される工具が回転するのと同時に、第一の回動可能に駆動される工具２８は、第二の工具より高い速度、例えば、3000 rpmで、反時計回りに回転する。二つの工具の間の回転速度と方向の違いにより、工作物３４は、支持手段３５に押し付けられて、回転し、工作物の包絡面が加工されることになる。好都合にも、少なくとも第一の回動可能に駆動される工具２８は、立方窒化硼素等の研磨材を含んでおり、したがって、工作物の内側包絡面は、研磨される。工作物と二つの回動可能に駆動される工具の間の接触力は、軸１７を時計回りあるいは反時計回りに回して、それにより、二つの工具の間の間隙を変えれば調整できる。
【００２３】
ひとたび加工が完了すると、軸１７は、時計回りに変位され、工作物３４は、取り外されて、加工すべき次の工作物に置き換えられる。
【００２４】
機械１０の加工対象が内側包絡面であるか外側包絡面であるかを問わず、第一および第二の回動可能に駆動される工具の目直しは、同じやり方で行われる。第一の回動可能に駆動される工具２８を目直しするためには、軸１７を図２，４，６および８の左方に軸方向変位させて、第一の回動可能に駆動される工具を、円筒形ハウジング１３および蓋部材３０によって規定される空間内に引き入れる。軸１７の回転を行うことによって、第一の回動可能に駆動される工具２８は、第一の目直し工具４０に接触可能となる。当然のことながら、図２の実施形態においては、目直しは、蓋部材３０、したがって、目直し工具４０、および第一の回動可能に駆動される工具２８が回転して行われ、一方、図４の実施形態では、第一の回動可能に駆動される工具のみが回転する。
【００２５】
第二の回動可能に駆動される工具３３を目直しするためには、軸１７を図２，４，６および８の右方に軸方向変位させて、第二の目直し工具４１を蓋部材３０の中心穴３１に入れる。軸１７の回転を行うことによって、第二の目直し工具４１を、第二の回動可能に駆動される工具３３に接近させ、接触させることができる。当然のことながら、目直しは、第二の目直し工具４１および第二の回動可能に駆動される工具３３の両方が回転して行われる。
【００２６】
本発明は、上記の、かつ、図面で示した実施形態に限定されない。それどころか、添付のクレームの範囲内でのあらゆる修正および変形がカバーされる、と考えるべきである。例えば、円筒形ハウジング１３は、円筒形の内部空間を有するものとして示したが、この空間は、円筒形以外の他の形状を有していてもよく、また、軸１７は、ハウジングの内部空間内での回転または割出しを可能にするいかなる適当な横断面形状を有しいてもよい。空間１９に収容されている軸１７の部分１８は、低減された直径を有する必要はない。さらに、軸は、主軸を適当なやり方で回転または割出し可能にする関節で接合されたリンク等のシステムで代用することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による研磨機の第一の実施形態の概略長手方向断面図を示す。
【図２】  図１の研磨機の一部の、より大きな尺度による概略長手方向断面図である。
【図３】  図２に示す実施形態の端面図である。
【図４】  図２に対応する図であるが、本発明による研磨機の第二の実施形態のものである。
【図５】  図４に示す実施形態の端面図である。
【図６】  本発明による研磨機の第三の実施形態の概略長手方向断面図を示す。
【図７】  図６に示す実施形態の端面図である。
【図８】  図６に対応する図であるが、本発明による研磨機の第四の実施形態のものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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