(57)【要約】【課題】  モータ等の機械的構成が不要で、小型化が可能になり、通常の研削盤に対しても、ワーク支持ユニットをスペースの制約をほとんど受けることなく簡単に搭載でき、センタレス研削機能を持たせることができるようにすること。【解決手段】  シュー２１は、ステンレススチールよりなる基部２３と、その基部２３の一側面に接着により固定されたピエゾ素子等の圧電素子よりなる微動部材２４とよりなる。微動部材２４の電極に対して、位相を変位させた交流電流を供給すると、微動部材２４は、互いに直交する２方向の超音波微振動を生じながら励振され、微動部材２４上のすべて点が楕円運動され、シュー２１上のすべての点が楕円運動する。この楕円運動により、ワークＷがその軸線を中心に回転されて、砥石車１０ａによる研削加工が施される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形素子の作用によりワークに対して回転運動を付与するようにしたワーク支持手段を設け、砥石車を有する工作機械のテーブルに搭載できるようにしたことを特徴とするセンタレス研削用ユニット。
【請求項２】
前記ワーク支持手段は、上端においてワークを載置支持するための基部と、その基部の側面に固定された変形素子とよりなるシューを含み、その変形素子を励振させることにより、シューの表面に互いに直交する２方向の超音波微振動を生じさせ、この２方向の微振動の合成による楕円運動によりワークに対して回転運動が付与されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のセンタレス研削用ユニット。
【請求項３】
前記シューを含むワーク支持ユニットを砥石車の回転軸線と平行な面内を移動可能にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンタレス研削用ユニット。
【請求項４】
ワーク支持ユニットは、前記シューと、シュー上のワークの外周面をほぼ１８０度隔てた横方向の２箇所から支持するサポート部材とを含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のセンタレス研削用ユニット。
【請求項５】
前記サポート部材を保持するホルダがシューを保持するホルダを兼ねていることを特徴とした請求項４に記載のセンタレス研削用ユニット。
【請求項６】
シューをその下方から支持する弾性体を有することを特徴とした請求項２〜請求項５のうちのいずれか一項に記載のセンタレス研削用ユニット。
【請求項７】
複数のワーク支持ユニットがターンテーブル上に配置されていることを特徴とした請求項３〜請求項６のうちのいずれか一項に記載のセンタレス研削用ユニット。
【請求項８】
ワークを支持するための基部と、その基部の側面に固定された変形素子とよりなり、その変形素子を励振させることにより、シューの表面に互いに直交する２方向の超音波微振動を生じさせ、この２方向の微振動の合成による楕円運動によりワークに対して回転運動が付与されるようにしたことを特徴とするセンタレス研削用シュー。
【請求項９】
請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載のセンタレス研削用ユニットをテーブル上に搭載したことを特徴とする工作機械。
【請求項１０】
変形素子の作用によりワークに対して回転運動を付与するようにしたワーク支持手段が設けられたセンタレス研削用ユニットを砥石車が設けられた工作機械のテーブルに搭載して、研削加工を行うことを特徴としたセンタレス研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円柱状または円筒状のワークの外周面を研削する場合に用いられるセンタレス研削用ユニット，センタレス研削用シュー，工作機械及びセンタレス研削方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１において開示されるこの種のセンタレス研削盤は、図１１に示すように、ワークＷを回転可能に支持するために、ワークＷを介して砥石車４０の反対側に、砥石車４０とほぼ同じ径、あるいはそれに近い径の調整車４１が配置されている。この調整車４１は、モータにより回転される。
【特許文献１】特開２００１−５４８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、従来のセンタレス研削盤は、調整車４１や、その調整車４１を回転させるモータ等により、大型化せざるを得ない。当然、重量も重くなり、従って、ワーク支持部をユニット化して汎用の研削盤に装備するように構成することも容易ではない。
【０００４】
この発明の目的は、以上のような問題を解消して、小型化が可能なセンタレス研削用ユニット，センタレス研削用シュー，工作機械及びセンタレス研削方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の目的を達成するために、センタレス研削用ユニットに係る請求項１に記載の発明においては、変形素子の作用によりワークに対して回転運動を付与するようにしたワーク支持手段を設け、砥石車を有する工作機械のテーブルに搭載できるようにしたことを特徴とするセンタレス研削用ユニット。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ワーク支持手段は、上端においてワークを載置支持するための基部と、その基部の側面に固定された変形素子とよりなるシューを含み、その変形素子を励振させることにより、シューの表面に互いに直交する２方向の超音波微振動を生じさせ、この２方向の微振動の合成による楕円運動によりワークに対して回転運動が付与されるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記シューを含むワーク支持ユニットを砥石車の回転軸線と平行な面内を移動可能にしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の発明において、ワーク支持ユニットは、前記シューと、シュー上のワークの外周面をほぼ１８０度隔てた横方向の２箇所から支持するサポート部材とを含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記サポート部材を保持するホルダがシューを保持するホルダを兼ねていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５のうちのいずれか一項に記載の発明において、シューをその下方から支持する弾性体を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、請求項３〜請求項６のうちのいずれか一項に記載の発明において、複数のワーク支持ユニットがターンテーブル上に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
センタレス研削用シューに係る請求項８に記載の発明は、ワークを支持するための基部と、その基部の側面に固定された変形素子とよりなり、その変形素子を励振させることにより、シューの表面に互いに直交する２方向の超音波微振動を生じさせ、この２方向の微振動の合成による楕円運動によりワークに対して回転運動が付与されるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
工作機械に係る請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載のセンタレス研削用ユニットをテーブル上に搭載したことを特徴とする。
センタレス研削方法に係る請求項１０に記載の発明は、変形素子の作用によりワークに対して回転運動を付与するようにしたワーク支持手段が設けられたセンタレス研削用ユニットを砥石車が設けられた工作機械のテーブルに搭載して、研削加工を行うことを特徴とした。
【００１３】
この発明においては、変形素子の作用によりワークに対して回転運動が付与されるため、モータ等の機械的構成が不要であり、小型化が可能になるばかりでなく、消費電力が少なくなり、故障もほとんどない。
【００１４】
シューを含むワーク支持ユニットが砥石車の回転軸線と平行な面内を移動できるようにすれば、ワーク送りが実行されて、回転しているワークの外周面に対して研削加工を円滑に行い得る。
【００１５】
シュー上のワークの外周面を横方向から支持するサポート部材を保持するホルダがシューを保持するホルダを兼備すれば、シューを保持するための専用のホルダが不要になり、構成が簡単になる。
【００１６】
シューをその下方から支持する弾性体を設ければ、シューの変形を抑制することなくシューを支持できて、シューの剛性を高くする必要がなくなり、シューを効果的に変形させて、ワークを有効に回転させることができる。
【００１７】
複数のワーク支持ユニットがターンテーブル上に配置されるようにすれば、各ワーク支持ユニットに支持されたワークを順次能率よく研削加工できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、この発明においては、モータ等の機械的構成が不要で、小型化が可能になり、通常の研削盤に対しても、ワーク支持ユニットをスペースの制約をほとんど受けることなく簡単に搭載でき、センタレス研削機能を持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明を具体化した実施形態を図１〜図１０の図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、工作機械（例えば、平面研削盤や円筒研削盤）の水平軸線を中心として回転される砥石車１０ａの下方のテーブル１０ｂ上には、この実施形態のセンタレス研削用ユニットとしてのセンタレス研削用ユニット１５のベッド１１がその外周部１１ａにおいてボルト１１ｂにより着脱可能に固定されている。従って、ボルト１１ｂを外して、センタレス研削用ユニット１５を取り外せば、工作機械を通常の平面研削盤等として使用できる。前記ベッド１１上には、ターンテーブル１２が垂直軸線を中心に回転可能に支持されている。このターンテーブル１２はモータ３３により一方向に回転される。ターンテーブル１２の上面には、複数（実施形態では６）のセンタレス研削用ユニット１５が等角度間隔を隔てて固定配置されている。
【００２０】
そこで、以下に、センタレス研削用ユニット１５の構成を説明する。ターンテーブル１２の上面には複数のベースプレート１６が固定されている。各ベースプレート１６の上面には、第１ホルダ１７及び第２ホルダ１８が立設固定されている。前記第１ホルダ１７の上端には、横方向に向かって突出するサポート部材としての受承体１９が固定されている。また、第２ホルダ１８の上端には、前記受承体１９に対向して横方向に向かって突出するサポート部材としてのブレード２０が固定されている。受承体１９とブレード２０と対向している。
【００２１】
前記第１ホルダ１７の上下方向ほぼ中間部には、ワーク支持手段を構成するシュー２１がその脚部２３ａにおいて固定されている。この脚部２３ａと第１ホルダ１７との間には電気絶縁材２３ｂが介在されている。従って、第１ホルダ１７は、受承体１９の支持とシュー２１の支持とを兼ねている。図１及び図３に示すように、前記シュー２１は、ステンレススチールよりなる基部２３と、その基部２３の一側面に接着により固定された変形素子としてのピエゾ素子等の圧電素子よりなる微動部材２４とよりなる。前記脚部２３ａは、基部２３に一体形成されている。図５に示すように、前記微動部材２４には一対の電極２５ａ，２６ａが設けられ、これらの電極２５ａ，２６ａにはそれぞれ駆動電流発生器３５の異なる出力端子が接続されている。また、微動部材２４は、シュー２１を介してグランドＧに接続されている。後述するように、前記駆動電流発生器３５は図４に示す制御装置２７に接続されている。そして、微動部材２４に電圧が付与されると、シュー２１全体が変形する。シュー２１の基部２３の下端とベースプレート１６との間には弾性体としてのスプリング２２が介在されており、このスプリング２２によりシュー２１が下方から弾性的に支持されている。
【００２２】
図４に示すように、前記制御装置２７には、プログラムを格納するとともに、研削加工にともなって発生するデータを一時的に保持するメモリ３１と、キーボード等の入力部３２が接続されている。また、制御装置２７には、前記駆動電流発生器３５と、前記砥石車１０ａを回転させるモータ３３と、ターンテーブル１２を回転させるモータ３４とが接続されている。そして、制御装置２７は、駆動電流発生器３５を動作させて、微動部材２４の電極２５ａ，２６ａに対して、図６に示すように、位相を変位させた交流電流（図６に示す供給電流）を供給させる。このため、微動部材２４は、互いに直交する２方向の超音波微振動を生じながら励振され、微動部材２４上のすべて点が楕円運動される。すなわち、図６〜図９から明らかなように、微動部材２４に対する交流電流の供給にともない、微動部材２４が時期をずらせて２方向（例えば、図７，図８のＵｂ，Ｕｌ方向）に同時に励振され、これによって微動部材２４上のすべての点が楕円運動し、結果としてシュー２１上のすべての点が楕円運動する。
【００２３】
次に、以上のように構成されたこの実施形態による研削動作について説明する。
まず、図１に示すように、ワークＷは、受承体１９とブレード２０との間において、シュー２１上に載置される。そして、この状態で、微動部材２４に対して図６に示す交流電流が供給されると、その交流電流によりシュー２１が励振され、このため、シュー２１のワークＷを支持する部分を含むすべての点が楕円運動し、この結果、ワークＷに対して、図１０に示すように、その軸線を中心とした回転運動が付与される。
【００２４】
この状態において、ターンテーブル１２が一方向に回転され、各センタレス研削用ユニット１５が回転している砥石車１０ａの下端面を順次通過する。このため、センタレス研削用ユニット１５に支持されて回転している各ワークＷの外周面が順次研削される。従って、砥石車１０ａを通過した研削後のワークＷを研削前のものと入れ替えることにより、多数のワークＷに対して連続して、かつ能率的に研削加工を施すことができる。
【００２５】
ここで、ワークＷは、シュー２１によって一方向に回転されるが、この回転方向や回転速度はワークＷの径、材質、要求される加工精度等の研削条件によって決定されるものである。
【００２６】
そして、この実施形態は、以上のように構成されて動作されるため、以下のような効果がある。
・  このセンタレス研削用ユニット１５は、調整車を有しないため、調整車を整形するための装置設備が不要になる。そのため、センタレス研削用ユニット１５を小型化できるだけではなく、整形装置を駆動する電力も節約できる。
【００２７】
・  砥石車１０ａと平行な軸線を中心に回転される調整車を有しないため、センタレス研削用ユニット１５の小型化を達成できる。
・  センタレス研削用ユニット１５を小型化できるため、このセンタレス研削用ユニット１５を汎用の研削盤に搭載して、汎用の研削盤をセンタレス研削盤として使用できる。
【００２８】
・  調整車を有しないため、調整車を回転させるためのモータが不要になる。そのため、消費電力を節約できる。
・  調整車を有しないため、可動部分が少なくなり、故障回数を低下させることができる。
【００２９】
・  シュー２１を含むセンタレス研削用ユニット１５を砥石車１０ａの回転軸線と平行な面内を移動可能にしたことにより、ワークＷを待機位置から研削加工位置へ、その研削加工位置から取り出し位置へ連続して送ることができ、ワークＷの供給及び排出を円滑に行うことができる。
【００３０】
・  受承体１９を保持するホルダ１７がシュー２１を保持するホルダを兼ねているため、部品点数が少なくなり、構成が簡単になる。
・  シュー２１をその下方から支持するスプリング２２を設けたことにより、シュー２１の脚部２３ａ及びその周辺の剛性を低くすることが可能になる。このため、シュー２１の楕円振動に対する拘束力が小さくなり、シュー２１を円滑に楕円振動させてワークＷを有効に回転させることができるとともに、シュー２１を楕円振動させるための駆動電力を低くすることができ、電力消費を抑制できる。
【００３１】
・  微動部材２４の励振によってワークＷが回転されるため、その微動部材２４に供給される供給電流の周波数や位相のずれ等を制御するのみで、ワークＷの回転方向や回転数を簡単に調整できる。従って、ワークＷの材質や大きさ、あるいは要求される加工精度等の各種の条件に対して容易に対処できる。
【００３２】
なお、この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することもできる。
・  テーブル１０ｂあるいは砥石車１０ａを上下させることによって、送り込み式センタレス研削を行うように構成すること。
【００３３】
・  シュー２１をブレード２０が保持されているホルダ１８に支持すること。
・  シュー２１を下方から支持するスプリング２２を省略し、シュー２１を脚部２３ａのみを介して支持するように構成すること。
【００３４】
・  シュー２１を下方から支持するスプリング２２を、ゴム、板バネ等、他の材質あるいは構成のものに変更すること。
・  ベースプレート１６を工作機械のテーブル１０ｂに対して直接固定すること。従って、このように構成した場合には、ターンテーブル１２は設けられない。
【００３５】
・  変形素子としての圧電素子よりなる微動部材２４の代わりに、磁界の変化を受けて変形する素子を用いること。従って、駆動電流発生器３５の代わりに、磁界の強弱を変更可能とした駆動磁界発生器が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態の要部を示す正面図。
【図２】ターンテーブルの部分を示す平面図。
【図３】シューを示す斜視図。
【図４】電気的構成を示すブロック図。
【図５】微動部材に対する結線構成を示す簡略図。
【図６】微動部材に対する供給電流と楕円運動の関係を示す線図。
【図７】シューの励振方向を示す簡略図。
【図８】同じくシューの励振方向を示す簡略図。
【図９】シューの励振状態を示す簡略図。
【図１０】シューの励振とワークの回転との関係を示す簡略図。
【図１１】従来例を示す簡略図。
【符号の説明】
【００３７】
１０ａ…砥石車、１０ｂ…テーブル、１２…ターンテーブル、１５…ワーク支持ユニットとしてのセンタレス研削用ユニット、１７…第１ホルダ、１８…第２ホルダ、１９…受承体、２０…ブレード、２１…シュー、２２…スプリング、２３…基部、２３ａ…脚部、２４…変形素子としての微動部材、２７…制御装置、３５…駆動電流発生器、Ｗ…ワーク。
【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】
2006095674.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006095674.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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