(57)【要約】【課題】  本発明は、研削装置，切削装置等の加工装置に関し、加工点に発生する加工力による加工点の位置の変動を解消することを目的とする。【解決手段】  被加工物を加工する加工工具を備えた加工手段と、前記被加工物を保持する保持手段と、前記保持手段を前記加工工具側に移動する送り手段と、前記送り手段を前記被加工物側に押圧する押圧手段とを有し、前記押圧手段の押圧位置及び前記被加工物の加工点を結ぶ方向と前記押圧手段の押圧方向がほぼ同じであることを特徴とする。【選択図】      図１
2006272510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を加工する加工工具を備えた加工手段と、
前記被加工物を保持する保持手段と、
前記保持手段を前記加工工具側に移動する送り手段と、
前記送り手段を前記被加工物側に押圧する押圧手段とを有し、
前記押圧手段の押圧位置及び前記被加工物の加工点を結ぶ方向と前記押圧手段の押圧方向がほぼ同じであることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
請求項１記載の加工装置において、
前記保持手段は前記被加工物を前記押圧方向に対し略垂直な面内で回転するスピンドルを有し、
前記押圧手段は、前記保持手段の前記スピンドルの中心軸の位置を前記被加工物側に押圧することを特徴とする加工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の加工装置において、
前記押圧手段は、前記被加工物側への押圧力以外の力を吸収する力吸収手段を有することを特徴とする加工装置。
【請求項４】
請求項３記載の加工装置において、
前記力吸収手段は弾性ヒンジであることを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削装置，切削装置等の加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、研削，切削等の機械加工を行う加工装置では、例えば、ワークを回転させるワークスピンドルは保持手段に搭載されている。また、加工工具を回転させる加工工具スピンドルは加工工具送り機構に搭載されている。そして、回転するワークに回転する加工工具を接触させることによりワークの加工が行われる。
【特許文献１】特開平９−２６２７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の加工装置では、ワークの加工時に加工点に発生する加工力によりワークスピンドルの位置が変化するため高い加工精度を得ることが困難になるという問題があった。
すなわち、ワークの加工時に加工点に発生する加工力が、ワークスピンドルを介してワーク送り機構にモーメント力として作用しワーク送り機構を変動させる。そして、ワーク送り機構の変動によりワーク送り機構上に搭載されるワークスピンドルの位置が変化し高い加工精度を得ることが困難になる。
【０００４】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、加工点に発生する加工力による加工点の位置変動を解消することができる加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の加工装置は、被加工物を加工する加工工具を備えた加工手段と、前記被加工物を保持する保持手段と、前記保持手段を前記加工工具側に移動する送り手段と、前記送り手段を前記被加工物側に押圧する押圧手段とを有し、前記押圧手段の押圧位置及び前記被加工物の加工点を結ぶ方向と前記押圧手段の押圧方向がほぼ同じであることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の加工装置は、請求項１記載の加工装置において、前記保持手段は前記被加工物を前記押圧方向に対し略垂直な面内で回転するスピンドルを有し、前記押圧手段は、前記保持手段の前記スピンドルの中心軸の位置を前記被加工物側に押圧することを特徴とする。
請求項３の加工装置は、請求項１または請求項２記載の加工装置において、前記押圧手段は、前記被加工物側への押圧力以外の力を吸収する力吸収手段を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項４の加工装置は、請求項３記載の加工装置において、前記力吸収手段は弾性ヒンジであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の加工装置では、加工力が保持手段を介して送り手段にモーメント力として作用することがなくなり、加工点に発生する加工力による加工点の位置の変動を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の加工装置の一実施形態を示している。この実施形態では、本発明が研削装置に適用される。
この研削装置は、ワーク部１１と砥石部１３とを有している。ワーク部１１と砥石部１３とは同一の架台１５上に固定されている。
【００１０】
ワーク部１１はワークスピンドル１７およびワーク送り機構１９を有している。
ワークスピンドル１７は中心軸ＣＬを水平に配置されている。ワークスピンドル１７の後部には主軸２１を回転させるモータ２３が配置されている。主軸２１にはワーク２５を保持するワークチャック２７が配置されている。モータ２３，主軸２１，ワークチャック２７およびワーク２５は、ワークスピンドル１７の中心軸ＣＬ上に配置されている。ワークスピンドル１７はブラケット２９を介してワーク送り機構１９に載置されている。
【００１１】
ワーク送り機構１９はスライド部材３１とリニアガイド３３とを有している。スライド部材３１の上面には、ブラケット３５を介してワークスピンドル１７のブラケット２９が固定されている。スライド部材３１はリニアガイド３３のガイド部３３ａに空気静圧軸受け(不図示)を介して支持されている。スライド部材３１は螺子軸およびモータを用いた周知の駆動機構(不図示)によりリニアガイド３３のガイド部３３ａに沿ってワークスピンドル１７の中心軸ＣＬ方向に移動可能とされている。
【００１２】
砥石部１３は、砥石スピンドル３７を有している。砥石スピンドル３７の中心軸ＣＬ１は垂直方向に配置されている。砥石スピンドル３７の中心軸ＣＬ１上にはモータ(不図示)により回転される回転軸３９が配置されている。回転軸３９の下端にはワーク２５を研削する研削砥石４１が固定されている。砥石スピンドル３７は、支持部材４３を介して砥石送り機構４５に載置されている。
【００１３】
砥石送り機構４５はスライド部材４７とリニアガイド４９とを有している。スライド部材４７の上面には、支持部材４３が固定されている。スライド部材４７はリニアガイド４９に空気静圧軸受け(不図示)を介して支持されている。スライド部材４７は螺子軸およびモータを用いた周知の駆動機構(不図示)によりリニアガイド４９のガイド部４９ａに沿って図１の紙面に垂直な方向に移動可能とされている。この実施形態では、リニアガイド４９のガイド部４９ａの上面の架台１５からの高さＨ１は、ワーク送り機構１９のリニアガイド３３のガイド部３３ａの上面の架台１５からの高さＨ２より大きくされている。これによりガイド部４９ａの上面から研削砥石４１までの距離Ｌを短くすることが可能になり、砥石スピンドル３７が傾くことを有効に低減することができる。
【００１４】
そして、この実施形態では、ワーク部１１のワークスピンドル１７のモータ２３の後方には、ワークスピンドル１７をワーク２５側に押圧する押圧機構５１が配置されている。
押圧機構５１は押圧部材５３とフリクションドライブユニット５５を有している。押圧部材５３は長尺状の部材からなりその前端面５３ａの中心を、ワークスピンドル１７のモータ２３の後端面２３ａの中心(ワークスピンドル１７の中心軸ＣＬ)に当接可能とされている。フリクションドライブユニット５５は円柱状のアイドル部材５７とドライブ部材５９とを有している。アイドル部材５７およびドライブ部材５９は架台１５上に固定されるブラケット６１に支持されている。アイドル部材５７とドライブ部材５９との間には押圧部材５３が挟持されている。また、押圧部材５３の長手方向が押圧部材５３の前端面５３ａと研削砥石４１とワーク２５が接触する加工点を結ぶ方向とほぼ同じ方向になっている。
【００１５】
アイドル部材５７は図２に示すように横断面矩形状の押圧部材５３の上側に配置されている。そして、ブラケット６１に支持軸６３を介して回転可能に固定されている。ドライブ部材５９は押圧部材５３の下側に配置されている。ドライブ部材５９はブラケット６１に支持されるモータ６５の回転軸６６に固定され回転駆動可能とされている。従って、ドライブ部材５９をモータ６５により図１の矢符Ａ方向に回転するとドライブ部材５９と押圧部材５３との間の摩擦力により押圧部材５３がモータ２３の後端面２３ａの中心に所定の力でワークスピンドル１７の中心軸ＣＬ方向に押圧される。
【００１６】
押圧部材５３には、図３に示すようにモータ２３側への押圧力以外の力を吸収する弾性ヒンジ７１が形成されている。この弾性ヒンジ７１は、押圧部材５３に第１および第２の薄肉部５３ｂ，５３ｃを間隔を置いて形成してなる。第１の薄肉部５３ｂは押圧部材５３の上下方向に延存して形成されている。この第１の薄肉部５３ｂは押圧部材５３が水平方向(図３の矢符Ｂ方向)に移動した時に水平方向への移動を弾性的に吸収し押圧部材５３の前端面５３ａに水平方向の力が作用することを防止する。第２の薄肉部５３ｃは押圧部材５３の水平方向に延存して形成されている。この第２の薄肉部５３ｃは押圧部材５３が垂直方向(図３の矢符Ｃ方向)に移動した時に垂直方向への移動を弾性的に吸収し押圧部材５３の前端面５３ａに垂直方向の力が作用することを防止する。従って、押圧部材５３の位置がずれてもモータ２３を介してワークスピンドル１７を中心軸ＣＬ方向に確実に押圧することができる。
【００１７】
上述した研削装置では、ワークスピンドル１７によりワーク２５を回転させ、砥石スピンドル３７により研削砥石４１を回転させた状態で、ワーク部１１のワーク送り機構１９によりワークスピンドル１７を移動させ、図４に示すように研削砥石４１にワーク２５を押し当てることにより、研削砥石４１によりワーク２５が加工される。
ワーク２５と研削砥石４１とが当接する加工点は、ワークスピンドル１７の中心軸の延長線上とワーク２５の加工面が交差する位置及びその近傍に位置している。この加工点と押圧部材５３のモータ２３を押す位置とを結ぶ方向は、図１や図４に示すようにほぼワークスピンドル１７の中心軸の方向とほぼ同じ方向である。また、前述の通りフリクションドライブユニット５５により押圧部材５３を押し出す方向はワークスピンドル１７の中心軸の方向と同じ方向であるので、本研削装置は、加工点と押圧部材５５が押す位置を結ぶ方向と、押圧部材５５の押圧方向とがほぼ同じ方向を向いている。
【００１８】
そして、この加工により、図４に示すように加工点Ｐに加工力Ｆ１が発生する。しかしながら、押圧部材５３によりワークスピンドル１７の中心軸ＣＬをワーク２５側に押圧力Ｆ２で押圧しているため、この押圧力Ｆ２により加工力Ｆ１が打ち消される。従って、加工力Ｆ１がワークスピンドル１７を介してワーク送り機構１９のスライド部材３１にモーメント力として作用することがなくなり、加工点Ｐに発生する加工力Ｆ１によるワーク送り機構１９のスライド部材３１の変動を解消することができる。そして、これによりワーク送り機構１９のスライド部材３１上に搭載されるワークスピンドル１７の位置が変化することがなくなり高い加工精度を得ることが可能になる。なお、押圧力Ｆ２と加工力Ｆ１とは等しいことが望ましいが、加工力Ｆ１の変動に対応するために押圧力Ｆ２を加工力Ｆ１の最大値に設定しても良い。
【００１９】
一方、図４に点線で示すように、押圧部材５３’によりスライド部材３１の後端面を押圧する場合には、加工力Ｆ１によるモーメント力によりワーク送り機構１９のスライド部材３１が図４に点線で示すように変動する。そして、スライド部材３１の変動によりワークスピンドル１７の位置が変化し高い加工精度を得ることが困難になる。
なお、加工力Ｆ１を１０Ｎ、ワークの外径を３０ｍｍとして押圧部材５３によりワークスピンドル１７の中心軸ＣＬを押圧する場合と、スライド部材３１の後端を押圧部材５３’により押圧する場合とをシミュレーションした。このシミュレーション結果では、ワークスピンドル１７の中心軸ＣＬを押圧する場合には、スライド部材３１の後端を押圧する場合に比較して研削加工されたワークの形状誤差が１０ｎｍ程度改善されることが確認された。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００２０】
(１)上述した実施形態では、フリクションドライブユニット５５により押圧部材５３をモータ２３に押圧した例について説明したが、例えば螺子送り，リニアモータ等を用いて押圧しても良い。
(２)上述した実施形態では、力吸収手段を弾性ヒンジ７１により形成した例について説明したが、例えば自在継ぎ手等を用いて形成しても良い。
【００２１】
(３)上述した実施形態では、モータ２３の後端面２３ａを押圧部材５３により直接押圧した例について説明したが、例えばモータ２３の後端面２３ａに当て板を固定してこの当て板を押圧部材５３により押圧しても良い。
(４)上述した実施形態では、ワークスピンドル１７の中心軸ＣＬを押圧部材５３により押圧した例について説明したが、必ずしも中心軸ＣＬを押圧しなくても良い。すなわち、ワーク２５の加工点に対応する位置またはその近傍を押圧すれば良い。ここでその近傍とはワーク２５の外周より内側となる範囲に対応する位置をいう。
【００２２】
(５)上述した実施形態では、本発明を研削装置に適用した例について説明したが、例えば切削装置等の加工装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の研削装置の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１の研削装置を押圧部材側から見た図である。
【図３】図１の押圧部材に形成される弾性ヒンジを示す斜視図である。
【図４】図１の研削装置の加工時の状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１  ワーク部
１３  砥石部
１７  ワークスピンドル
１９  ワーク送り機構
２３  モータ
２５  ワーク
３７  砥石スピンドル
４１  研削砥石
４５  砥石送り機構
５１  押圧機構
５３  押圧部材
５３ｂ  第１の薄肉部
５３ｃ  第２の薄肉部
５５  フリクションドライブユニット
５７  アイドル部材
５９  ドライブ部材
７１  弾性ヒンジ
ＣＬ  中心軸
【図１】
2006272510.tif 000003
【図２】
2006272510.tif 000004
【図３】
2006272510.tif 000005
【図４】
2006272510.tif 000006