(57)【要約】【課題】加工時の振動を抑制する。【解決手段】砥石３４ａを支持する砥石頭３３２内に、複数の球状物４１と、複数の球状物４１を浸した粘性流体４３と、複数の球状物４１に対して摺動面４２１側に荷重を付加する荷重付加部４４とを設けている。  複数の球状物４１は、振動発生時に摺動面４２１と摺動を生じて振動のエネルギーを熱に替えて振動を抑制する。また、工具である砥石３４ａの近傍で振動を抑制するので、砥石３４ａに生じる微小な振動も効果的に抑制することが可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石を支持する砥石頭内に、
複数の球状物と、
前記複数の球状物を浸した粘性流体と、
前記複数の球状物に対して摺動面側に荷重を付加する荷重付加部とを設けた工作機械。
【請求項２】
前記荷重付加部は、バネ又は錘である請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
前記摺動面が横向きである請求項１又は２記載の工作機械。
【請求項４】
前記摺動面が縦向きである請求項１又は２記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削を行う工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の分野では、工具に振動が生じると加工精度に影響が生じるので、振動抑制は重要課題であった。
従来の工作機械は、機械全体を支持する架台を中空構造とし、内部に砂からなる粒子を充填し、粒子同士の衝突により振動エネルギーを吸収して振動抑制を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の工作機械は、架台側で振動抑制を行っているので、研削を行う場合に工具に生じる微細な振動を効果的に抑制することができなかった。
【０００５】
本発明は、研削時の微細な振動を抑制する工作機械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】
【０００６】
本発明に係る工作機械は、
砥石を支持する砥石頭内に、
複数の球状物と、
前記複数の球状物を浸す粘性流体と、
前記複数の球状物に対して摺動面側に荷重を付加する荷重付加部とを設ける構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、研削時の微細な振動を抑制する工作機械を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る門型工作機械を示す斜視図である。
【図２】門型工作機械に搭載された振動抑制装置の縦断面図である。
【図３】上下方向の振動の抑制に適した振動抑制装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［門型工作機械の概要］
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る工作機械としての門型工作機械１を示す斜視図である。図中、Ｘ軸方向及びＹ軸方向はいずれも水平であって互いに直交し、Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向に直交する鉛直上下方向である。
【００１０】
門型工作機械１は、ワークの一面を研削するいわゆる研削盤であり、基部３１ａ，３１ｂ、第一のコラム１０、第二のコラム２０、クロスレール３２、サドル３３１、砥石頭３３２、研削装置３４、振動抑制装置４０、ならびにワークが配置されるテーブル３６及びベッド３５を備えている。
【００１１】
［ベッド］
ベッド３５は、Ｘ軸方向に沿った図示しない一対のリニアガイドを備え、テーブル３６をＸ軸方向に沿って移動可能に支持している。また、ベッド３５には、テーブル３６をＸ軸方向に沿って搬送する図示しない搬送機構が搭載されている。搬送機構は、動作量を任意に制御可能なモーターを駆動源としており、テーブル３６にワーク（加工対象物）を保持してＸ軸方向に搬送することを可能としている。
【００１２】
また、ベッド３５のＹ軸方向の両側には、一対の基部３１ａ，３１ｂが張り出されるように連結装備されている。一方の基部３１ａには第一のコラム１０が載置装備され、他方の基部３１ｂには第二のコラム２０が載置装備されており、各コラム１０，２０の下端部は、ボルトや溶接等の周知の方法で基部３１ａ，３１ｂに固定されている。
【００１３】
［第一及び第二のコラム］
第一のコラム１０及び第二のコラム２０はベッド３５を挟んでＹ軸方向に並ぶ配置で立設されている。そして、これらコラム１０，２０の上端部には、ブラケット３２ａ（第二のコラム２０側のブラケットは図示略）を介して、クロスレール３２がＹ軸方向に向けられた状態で固定支持されている。そして、各コラム１０，２０の上端部は、ボルトや溶接等の周知の方法でクロスレール３２に固定されている。
【００１４】
［クロスレール］
クロスレール３２は、Ｙ軸方向に長尺であって、その前面側において、図示しないリニアガイドを介してサドル３３１をＹ軸方向に移動可能に支持している。
また、クロスレール３２には、サドル３３１をＹ軸方向に沿って移動位置決めする図示しない搬送機構が搭載されている。この搬送機構も、動作量を任意に制御可能なモーターを駆動源としており、サドル３３１をＹ軸方向に沿って任意に移動位置決めすることができる。
【００１５】
サドル３３１は、砥石頭３３２を支持し、砥石頭３３２は、研削装置３４を支持している。一方、クロスレール３２によるサドル３３１のＹ軸方向の移動制御と、ベッド３５によるワークのＸ軸方向の移動制御とは協働して行われる。これにより、研削装置３４の砥石３４ａをワークに対して、相対的にＸ−Ｙ平面の任意の位置に移動位置決めすることができ、ワークの全面又はいずれの位置にも研削加工を行うことができる。
【００１６】
［砥石頭及びサドル］
砥石頭３３２は、サドル３３１を介してクロスレール３２によってＹ軸方向に移動可能に支持され、サドル３３１によりＺ軸方向に沿って昇降可能に支持されている。また、砥石頭３３２は、下端部に研削装置３４を支持している。
【００１７】
サドル３３１は、砥石頭３３２をＺ軸方向に沿って昇降させる役割を担うものである。
このため、サドル３３１は、図示しないリニアガイドにより砥石頭３３２をＺ軸方向に沿って移動可能に支持している。そして、サドル３３１には、砥石頭３３２をＺ軸方向に沿って移動位置決めする図示しない搬送機構が搭載されている。この搬送機構も、動作量を任意に制御可能なモーターを駆動源としており、砥石頭３３２をＺ軸方向に沿って任意に移動位置決めすることができる。
【００１８】
［研削装置］
研削装置３４は、砥石頭３３２の下端部に支持されている。
この研削装置３４は、工具として、Ｙ軸回りに回転駆動される円板状又は円筒状の砥石３４ａを有する。砥石３４ａは、砥石頭３３２の下端部の右端に配置されている。この砥石３４ａは、回転によりその外周をワークに摺接させて研削を行う。
【００１９】
［振動抑制装置］
図２は振動抑制装置４０の縦断面図である。
図示のように、振動抑制装置４０は、砥石頭３３２内の下端部近傍に装備されている。
この振動抑制装置４０は、複数の球状物としての鋼球４１と、複数の鋼球４１を収容するベースプレート４２と、複数の鋼球４１を浸した粘性流体４３と、複数の鋼球４１に対してベースプレート４２側に荷重を付加する荷重付加部４４とを備えている。
【００２０】
各鋼球４１は、外径が一ミリから数十ミリ程度の球体である。
各鋼球４１は、ベースプレート４２の内部の水平な摺動面４２１上に配置される。そして、研削加工時に砥石頭３３２に振動が発生した場合に、各鋼球４１が水平方向に振動して摺動面４２１との間で摺動を生じる。これにより、砥石頭３３２の振動エネルギーを各鋼球４１の摩擦による熱エネルギー及び粘性流体内での運動エネルギーに変えて、砥石頭３３２の水平方向の振動低減を図ることができる。
【００２１】
各鋼球４１は、上述のように摩擦による熱エネルギーで振動抑制を図るので、摺動面４２１との間で適度な摩擦が生じるように、表面加工或いはコーティングを行っても良い。
また、各鋼球４１は、振動時に回転しないで摺動することが望ましいので、真円球体でなくともよく、適度に歪であっても良い。
【００２２】
また、各鋼球４１は、粘性流体４３内での振動により砥石頭３３２の振動を抑制するので、適度に重量を有する材料で形成することが望ましい。
これに伴い、粘性流体４３は、シリコーンオイル、その他のオイルや等の適度に粘性を有するものが使用される。また、流動性を有するゲル状物でも良い。
【００２３】
ベースプレート４２は、砥石頭３３２に固定されている。そして、ベースプレート４２は、平坦な摺動面４２１を有する矩形の基台４２２と、基台４２２の外周全体を囲繞する側壁部４２３とを備えている。そして、側壁部４２３の内側には、複数の鋼球４１と粘性流体４３とが入れられており、全ての鋼球４１は粘性流体４３に没した状態となっている。
【００２４】
摺動面４２１は、横向き、さらには、水平である。そして、この摺動面４２１には、鋼球４１との間で適度に摺動摩擦が生じるように、表面処理又はコーティングを施しても良い。
また、側壁部４２３の内側において、各鋼球４１は水平方向に振動が生じるように、水平な全ての方向について、側壁部４２３に対して隙間が設けられる寸法及び個数となってる。この隙間の大きさは、少なくとも、加工時に砥石頭３３２に発生する振動の振幅より大きくすることが望ましい。
【００２５】
荷重付加部４４は、各鋼球４１を上から押さえる押さえ板４４１と、押さえ板４４１の上に固定的に装備された錘４４２とからなる。
押さえ板４４１は、ベースプレート４２の側壁部４２３の内側に配置される。また、各鋼球４１の振動を妨げないように、押さえ板４４１と側壁部４２３との間にも隙間が形成される寸法となっている。この隙間は、水平な全方向について、各鋼球４１と側壁部４２３の隙間と同程度かそれ以上の大きさとすることが望ましい。
【００２６】
錘４４２は、少なくとも、全ての鋼球４１がベースプレート４２の摺動面４２１に接触した状態を維持することができる程度の荷重を各鋼球４１に付与することができる重量とされている。また、錘４４２は、振動時の各鋼球４１が摺動面４２１に対してより大きな摺動摩擦を生じるように、より重くしても良い。
【００２７】
［発明の実施形態の技術的効果］
上記門型工作機械１は、ワークに対して研削加工を実行する場合に、研削装置３４の砥石３４ａの回転駆動源の駆動により、砥石頭３３２に振動が発生する。
このとき、砥石頭３３２の内部の振動抑制装置４０は、各鋼球４１に振動が生じ、ベースプレート４２の摺動面４２１との間で摺動による摩擦熱が発生する。これにより、砥石頭３３２の振動エネルギーは熱エネルギーに変換されるので、砥石頭３３２の水平方向の振動を効果的に低減し抑制することができる。なお、鋼球４１は回転を生じる場合もあり得るが、その場合でも、鋼球４１同士で摺動を生じるので、摩擦による砥石頭３３２の振動抑制を得ることが可能である。
また、各鋼球４１は粘性流体４３内で振動を生じることによりダンパーとして機能し、砥石頭３３２の水平方向の振動を効果的に低減し抑制することができる。
【００２８】
さらに、振動抑制装置４０は、砥石頭３３２内に設けられているので、砥石３４ａに対して直接的に振動抑制効果が作用する。このため、砥石３４ａの近傍で砥石３４ａと共に鋼球４１を振動させることができ、砥石３４ａに生じる微小な振動も効果的に抑制することができる。このため、研削加工時に砥石３４ａが安定し、ワークに対して高い精度で研削加工を行うことが可能となる。
また、振動抑制装置４０のベースプレート４２の摺動面４２１が水平であることから、砥石頭３３２に生じる水平な全方位の振動に対して抑制効果を得ることが可能である。
【００２９】
［縦向きの振動抑制装置］
前述した振動抑制装置４０はベースプレート４２の摺動面４２１が横向き（水平）である場合を例示したが、この振動抑制装置４０の場合、縦向きの振動を抑制することができない。
ここで、縦向きの振動抑制に適した振動抑制装置４０Ａを図３に示す。なお、この振動抑制装置４０Ａにおいて、前述した振動抑制装置４０と同一の構成については同符号を付して重複する説明は省略する。
【００３０】
図示のように、振動抑制装置４０Ａも、砥石頭３３２内に装備される。
この振動抑制装置４０Ａは、複数の鋼球４１と、複数の鋼球４１を収容するベースプレート４２Ａと、複数の鋼球４１を浸した粘性流体４３と、複数の鋼球４１に対してベースプレート４２Ａ側に荷重を付加する荷重付加部４４Ａとを備えている。
【００３１】
ベースプレート４２Ａは、平坦な摺動面４２１Ａが縦向き、さらには、鉛直上下方向に沿った状態で砥石頭３３２に固定された矩形の基台４２２Ａと、基台４２２Ａの周囲を囲繞する側壁部４２３Ａと、底板４２４Ａとを備えている。そして、基台４２２Ａと側壁部４２３Ａとに囲繞された領域の内側に、複数の鋼球４１と粘性流体４３とが入れられている。全ての鋼球４１が粘性流体４３に没した状態である点は前述したベースプレート４２と同じである。
【００３２】
荷重付加部４４Ａは、各鋼球４１を摺動面４２１Ａ側に向かって押さえる押さえ板４４１Ａと、押さえ板４４１Ａを摺動面４２１Ａ側に押圧するバネ４４２Ａとを備えている。
押さえ板４４１Ａは、各鋼球４１の振動を許容すべく、摺動面４２１Ａよりも僅かに小さい平板である。また、押さえ板４４１Ａは、ベースプレート４２Ａの底板４２４Ａに対して振動を許容する幅の隙間が形成されるように、荷重付加部４４Ａによって支持されている。なお、押さえ板４４１Ａは、上記隙間を維持するために、引っ張りバネを介して上から吊下支持されていても良い。
【００３３】
バネ４４２Ａは、摺動面４２１Ａに対向する側壁部４２３Ａの一面に一端部が固定され、他端部が押さえ板４４１Ａの背面に固定された圧縮バネである。このバネ４４２Ａのバネ圧により、押さえ板４４１Ａを摺動面４２１Ａに圧接させることができる。
【００３４】
摺動面４２１Ａが鉛直上下方向を向いているので、複数の鋼球４１が底板４２４Ａ側に溜まってしまわないように、各鋼球４１は押さえ板４４１Ａと摺動面４２１Ａの間に配置されている。
全ての鋼球４１は、バネ４４２Ａの押圧力によって、摺動面４２１Ａに沿った平面状に並んだ状態で当該摺動面４２１Ａに当接した状態が維持される。
なお、バネ４４２Ａは一つでも良いが、複数あった方が、全ての鋼球４１を均一に押圧することができる。
【００３５】
振動抑制装置４０Ａは、研削加工の際に生じた上下方向の振動に伴って各鋼球４１が上下に振動し、摺動面４２１Ａとの間で摺動による摩擦熱が発生する。これにより、砥石頭３３２の上下方向の振動が抑制される。また、各鋼球４１が粘性流体４３内を振動することによりダンパーとして機能し、これによる上下の振動抑制効果も得ることができる。
特に、振動抑制装置４０Ａも、砥石頭３３２内に設けられているので、砥石３４ａの上下方向の微小な振動を効果的に抑制する。これにより、研削加工を高精度で行うことが可能となる。
【００３６】
なお、この振動抑制装置４０Ａは、前述した振動抑制装置４０と共に砥石頭３３２内に装備することが望ましい。
また、前述した振動抑制装置４０の荷重付加部４４も錘４４２に替えてバネにより押さえ板４４１を摺動面４２１側に押圧しても良い。その場合、バネの一端部は砥石頭３３２内の天井面に固定しても良いし、ベースプレート４２に天井板を設け、当該天井板に固定しても良い。
また、図３では、摺動面４２１ＡがＸ軸方向に対して垂直に向けられた状態で砥石頭３３２内に設けられた状態を図示しているが、摺動面４２１ＡがＹ軸方向に対して垂直に向けられた状態又はＸ軸方向とＹ軸方向を合成した斜め方向に対して垂直に向けられた状態で砥石頭３３２内に設けられていても良い。
【００３７】
［その他］
上記振動抑制装置４０，４０Ａでは、複数の鋼球４１が一層で平面状に並んだ状態で摺動面４２１，４２１Ａと押さえ板４４１，４４１Ａとの間に配置されている場合を例示したが、鋼球４１の数を増やして複数の層で積層された状態で配置しても良い。
【００３８】
また、図１に示す研削装置３４のように砥石３４ａの回転軸が水平である研削盤に限らず、回転軸が他の方向を向いた工作機械や回転軸の向きが可変制御可能な工作機械にも上記振動抑制装置４０，４０Ａを適用しても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１  門型工作機械
１０  第一のコラム
２０  第二のコラム
３２  クロスレール
３４  研削装置
３４ａ  砥石（工具）
４０，４０Ａ  振動抑制装置
４１  鋼球（球状物）
４２，４２Ａ  ベースプレート
４３  粘性流体
４４，４４Ａ  荷重付加部
３３１  サドル
３３２  砥石頭
４２１，４２１Ａ  摺動面
４２２，４２２Ａ  基台
４２３，４２３Ａ  側壁部
４２４Ａ  底板
４４１，４４１Ａ  押さえ板
４４２  錘
４４２Ａ  バネ
【図１】
2018164953.tif 000003
【図２】
2018164953.tif 000004
【図３】
2018164953.tif 000005