(57)【要約】【課題】砥石アダプターの貫通孔の壁面に摩耗が生じた場合などでも加工時における砥石と砥石アダプターの貫通孔との隙間を適切な隙間に維持してワークの加工精度の低下を防ぐことができるとともに、非加工時に砥石が砥石アダプターから抜け出るのを確実に防いでワークの連続加工を安定して行うことができる砥石保持機構を提供する。【解決手段】砥石アダプター２に、砥石Ａを挿入する貫通孔２ｂ１が形成されたスリーブ部材２ｂと、貫通孔２ｂ１の内部において砥石Ａに対して接離可能な可動部分２ｃとを設ける。そして、制御ユニット（制御手段）５が駆動部（移動手段）３の駆動制御を行うことにより、加工時に砥石Ａと砥石アダプター２の貫通孔２ｂ１との隙間が所定隙間となるように可動部分２ｃを砥石Ａから離反させ、かつ非加工時に可動部分２ｃを砥石Ａに接触させて当該砥石Ａを砥石アダプター２に固定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工面に押し付けられた状態で揺動されることにより、当該加工面に研削加工を施す砥石の保持機構であって、
前記砥石を隙間を有して挿入する貫通孔と、この貫通孔の内部において前記砥石に対して接離可能な可動部分とが設けられた砥石アダプターと、
前記可動部分を前記砥石に対して接離させる移動手段と、
前記移動手段の駆動制御を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、加工時に前記砥石と前記貫通孔との隙間が所定隙間となるように前記可動部分を前記砥石から離反させるとともに、非加工時に前記可動部分を前記砥石に接触させることにより、当該砥石を前記砥石アダプターに固定することを特徴とする砥石保持機構。
【請求項２】
前記移動手段が、ピエゾ素子を用いて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の砥石保持機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超仕上げ加工等に用いられる砥石を保持する砥石保持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超仕上げ加工を行う超仕上げ機は、例えば玉軸受の内輪外周に形成されている軌道面に対して径方向の外側から押し当てた砥石を、軌道面の曲率中心を通る揺動軸を中心として、当該曲率中心と内輪の回転中心とを通る平面上で揺動させるように構成されている。このような超仕上げ機では、上記砥石はその両端部を外側に突出した状態で、砥石アダプターに設けられた貫通孔に挿入されるとともに、その一端部側に配置された加圧シリンダなどによって他端部を軌道面に押し付けるよう構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平４−２４１８６号公報（第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記砥石は、内輪等のワークに対する加工精度を安定させるために、砥石アダプターに対する隙間を適正に保った状態で当該アダプターにより保持する必要がある。つまり、砥石アダプターは上記シリンダによる砥石の軌道面に対する押し付け方向への加圧力が変動するのを防ぎつつ、かつ砥石がぐらつくのを防止した状態で当該砥石を保持することが要求されており、このような安定した砥石保持を行うことでワーク加工の精度低下を防止している。具体的にいえば、砥石アダプターでは、その貫通孔の壁面と砥石の表面との間の適正な隙間として、０．０１〜０．１ｍｍ程度の隙間で砥石を保持することが求められている。
【０００５】
ところが、上記のような従来の砥石保持機構では、砥石と砥石アダプターの貫通孔の壁面との接触によって当該貫通孔の壁面に砥石による経時的な摩耗を生じ、その摩耗に起因して砥石アダプターが上記適正な隙間で砥石を保持することができなくなる。この結果、砥石が大きくぐらついてワークの加工精度が低下する。また、上記隙間は上述のように微少な隙間であるため、ワークの加工精度が砥石の径方向の寸法のばらつきの影響を受け易いという問題もあった。
また、加工を終えたワーク上から砥石アダプターを逃がすことによってそのワークを取り出す時や、次のワークを超仕上げ機にセットする時などの非加工時に、砥石アダプターの摩耗の程度によっては砥石が砥石アダプターから抜け出ることがあり、加工を安定して連続的に行えないことがあった。
【０００６】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、砥石アダプターの貫通孔の壁面に摩耗が生じた場合などでも加工時における砥石と砥石アダプターの貫通孔との隙間を適切な隙間に維持してワークの加工精度の低下を防ぐことができるとともに、非加工時に砥石が砥石アダプターから抜け出るのを確実に防いでワークの連続加工を安定して行うことができる砥石保持機構を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加工面に押し付けられた状態で揺動されることにより、当該加工面に研削加工を施す砥石の保持機構であって、
前記砥石を隙間を有して挿入する貫通孔と、この貫通孔の内部において前記砥石に対して接離可能な可動部分とが設けられた砥石アダプターと、前記可動部分を前記砥石に対して接離させる移動手段と、前記移動手段の駆動制御を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、加工時に前記砥石と前記貫通孔との隙間が所定隙間となるように前記可動部分を前記砥石から離反させるとともに、非加工時に前記可動部分を前記砥石に接触させることにより、当該砥石を前記砥石アダプターに固定することを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
上記のように構成された砥石保持機構では、制御手段が移動手段の駆動制御を行うことにより、加工時に砥石と砥石アダプターの貫通孔との隙間が所定隙間となるように可動部分を移動させるので、上記貫通孔の壁面に摩耗が生じても、その摩耗寸法に応じて可動部分を移動させることにより、上記隙間を適切な隙間に維持することができる。また、非加工時には、可動部分を砥石に接触させることにより、当該砥石を砥石アダプターに固定できるので、砥石がアダプターから抜け出るのを確実に防止することができる。
【０００９】
また、上記砥石保持機構（請求項１）において、前記移動手段が、ピエゾ素子を用いて構成されることが好ましい（請求項２）。
この場合、ピエゾ素子は印加される電圧によって寸法（体積）が変化し可動部分を移動させることができ、移動手段の構造を簡素化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の砥石保持機構を示す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、玉軸受の内輪の軌道面を研削にて超仕上げする超仕上げ機に本発明を適用した場合について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る砥石保持機構の要部を示す概略断面図である。図において、本実施形態の砥石保持機構１は、柱状（例えば円柱状）の砥石Ａを保持する砥石アダプター２を備えており、この保持機構１は上記超仕上げ機の砥石ヘッド部（図示せず）に組込まれている。また、砥石保持機構１は、研削加工時に、被加工物（ワーク）としての内輪１０と、砥石Ａを内輪１０側に押し付ける砥石押し付け機構２０との間に配置されるものであり、その押し付け機構２０によって内輪１０の軌道面１０ａに押し付けられた砥石Ａを保持した状態で上記機構２０とともに図の左右方向（両矢印Ｂにて示す方向）に揺動されるよう構成されている。また、砥石保持機構１は、軌道面１０ａ上方に移動可能に構成されており、非加工時に図に示す加工位置から待避できるようになっている。
上記内輪１０は、図示しない支持装置により支持されており、その加工時には周方向に回転されるようになっている。
【００１１】
上記砥石押し付け機構２０には、シリンダ２０ａと、一端部がシリンダ２０ａ内に配置され、他端部が砥石Ａに当接するピストンロッド２０ｂとが設けられており、図示しない給排ポートを介してシリンダ２０ａ内に形成された圧力室２０ｃの内部にエアーやオイル等の加圧流体を供給または排出するようになっている。そして、砥石押し付け機構２０は、上記加圧流体の圧力室２０ｃへの供給量を基に上記ロッド２０ｂを図の下方向にスライドさせて、軌道面１０ａに押し付けられる砥石Ａへの加圧力を調整する。また、砥石押し付け機構２０が砥石Ａに加圧力を付与した状態で上記保持機構１とともに図に示す位置から上記両矢印Ｂ方向に揺動されることにより、砥石Ａは軌道面１０ａの曲率中心を通る揺動軸を中心にその軌道面１０ａ上で左右に振動し当該軌道面１０ａに超仕上げ加工を施す。
【００１２】
上記砥石アダプター２は、アダプター本体２ａと、このアダプター本体２ａに設けられた嵌合孔２ａ１に嵌め込まれ、内部が上記砥石Ａを挿入する貫通孔２ｂ１として構成された円筒状のスリーブ部材２ｂとを備えており、図の右端部側が上記超仕上げ機の本体側の揺動機構に接続されている。
上記スリーブ部材２ｂには、断面矩形状の開口２ｂ２が設けられており、この開口２ｂ２には同開口形状に応じて形成されるとともに、上記貫通孔２ｂ１の壁面と面一となるよう構成された断面矩形状の可動部分２ｃ（図にクロスハッチにて図示）が取付・取外し自在に取り付けられている。
【００１３】
また、上記可動部分２ｃの一面（砥石Ａの対向面の裏面）側には、当該部分２ｃを砥石Ａに対して接離させる移動手段としての駆動部３が連結されており、可動部分２ｃは上記貫通孔２ｂ１の軸線に直交する直交方向で当該孔２ｂ１の内部において砥石Ａに対して接離可能に構成されている。そして、この可動部分２ｃは、研削加工時には砥石Ａの表面と貫通孔２ｂ１の壁面との間の隙間が微少な所定隙間となるように砥石Ａから離反される。また、このように砥石アダプター２が砥石Ａと貫通孔２ｂ１との隙間を所定隙間で砥石Ａを保持する場合、当該アダプター２は上記ロッド２０ｂからの砥石Ａの押し付け方向への加圧力が変動するのを防ぐとともに、砥石Ａがぐらつくのを防止した状態で当該砥石Ａを安定して保持できるようになっている。
また、可動部分２ｃは、非加工時には加工時よりも貫通孔２ｂ１の中心側に移動されて、当該貫通孔２ｂ１の壁面とで砥石Ａを狭持するよう砥石Ａと接触し、当該砥石Ａを砥石アダプター２に固定する。
【００１４】
上記駆動部３は、一端開口部が上記嵌合孔２ａ１に連通するようにアダプター本体２ａに設けられた取付孔２ａ２に設置されている。また、この駆動部３には、上記貫通孔２ｂ１に対する直交方向に伸張または収縮可能に配置されたピエゾ（圧電）素子が含まれており、制御手段としての制御ユニット５から信号線４を介して入力される指示信号（電圧信号）に応じて、ピエゾ素子を変形させることにより可動部分２ｃを直線的に微少変位させる。
【００１５】
上記制御ユニット５には、可動部分２ｃを砥石Ａに接触させてアダプター２に固定するためのクランプ用の電圧値を調整する第１の調整手段５ａと、可動部分２ｃの砥石Ａとの接触状態を解除し、当該砥石Ａのアダプター２に対する隙間を所定隙間とするためのアンクランプ用の電圧値を調整する第２の調整手段５ｂとが設けられている。また、制御ユニット５は、第１の調整手段５ａまたは第２の調整手段５ｂにより指示された電圧値に基づき電源（図示せず）の電圧を増幅するアンプ５ｃを備えており、このアンプ５ｃから駆動部３のピエゾ素子に印加する電圧を、第１の調整手段５ａまたは第２の調整手段５ｂでの調整値に応じて連続的に変更し、可動部分２ｃでの変位量の微調整を円滑に行えるようになっている。
【００１６】
以上のように、本実施形態の砥石保持機構１では、研削加工時には可動部分２ｃが砥石Ａと砥石アダプター２の貫通孔２ｂ１との隙間を所定隙間となるように砥石Ａから離反されるので、研削加工時に上記隙間を適切な隙間で維持することができる。すなわち、貫通孔２ｂ１の壁面に摩耗が生じた場合や新たな砥石Ａを砥石アダプター２にセットした場合でも、適宜、第１の調整手段５ａと第２の調整手段５ｂとで駆動部３のピエゾ素子に印加する電圧を調整して、摩耗寸法や新たな砥石Ａの外形寸法に応じて可動部分２ｃを微少変位させることにより、上記隙間を適切な隙間に簡単に維持することができる。この結果、貫通孔２ｂ１の壁面に摩耗が生じた場合などでも、砥石アダプター２は砥石Ａを適切な隙間で保持することができ、内輪１０の加工精度の低下を防止することができる。また、非加工時には可動部分２ｃが貫通孔２ｂ１の壁面とで砥石Ａを狭持するように砥石Ａと接触し当該砥石Ａを砥石アダプター２に固定することができるので、加工が完了された内輪１０を取り出す時や、次の内輪１０を超仕上げ機にセットする時などの際に、砥石Ａが貫通孔２ｂ１から抜け出るの確実に防止することができる。従って、内輪１０の連続加工を安定して行うことができる。
【００１７】
また、本実施形態では、可動部分２ｃを砥石Ａに接触させることにより、砥石アダプター２での摩耗発生の有無に関わらず、砥石Ａが砥石アダプター２から抜け出るのを確実に防止することができることから、砥石端部に螺着されるボルトや当該端部を狭持するチャック部品などの接続部材を用いて砥石Ａとピストンロッド２０ｂとを一体的に接続する必要がなく、砥石Ａの交換作業等を円滑に行うことができる。
【００１８】
尚、上記の説明では、内輪軌道面用の超仕上げ機内に組込まれる砥石保持機構に適用した場合について説明したが、本発明は加工面に押し付けられた状態で揺動される砥石を保持するものであればよく、加工面に仕上げ加工などの研削加工を施す各種工作機械に適用することができる。
また、上記の説明では、貫通孔２ｂ１を有するスリーブ部材２ｂに可動部分２ｃを設けた砥石アダプター２について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、砥石を挿入する貫通孔と、その貫通孔の内部において砥石に対して接離可能な可動部分とを設けたものであればよく、スリーブ部材の有無や形状、可動部分の設置数や形状あるいは制御方法などは上記のものに何等限定されない。具体的には、砥石の周りに等配した複数の可動部分を設けてそれら可動部分を移動させることで砥石のアダプターとの隙間を調整したり、砥石をロックしたりしてもよい。また、上記隙間の寸法を検出する検出手段を設けてその検出手段の隙間検出値に基づくフィードバック制御を制御手段が行うことなどにより、隙間調整や砥石ロックを自動的に行わせる構成でもよい。
【００１９】
また、上記の説明では、ピエゾ素子を用いて駆動部（移動手段）３を構成した場合について説明したが、本発明の移動手段は上記可動部分２ｃを砥石Ａに対して接離させるものであればよく、上記ピエゾ素子に代えてマイクロモータや電磁石などを使用することもできる。但し、これらモータや電磁石を用いた場合には、モータの回転運動を直線運動に変換する変換部材を設けたり、上記ピエゾ素子に比べて大きい電磁石の設置スペースを確保したりする必要がある。従って、駆動部３の構造を簡単化し易く、砥石アダプター２、ひいては砥石保持機構１のコンパクト化を容易に行えるピエゾ素子を用いることが好ましい。
また、上記の説明では、２つの調整手段５ａ、５ｂを備えた制御ユニット５について説明したが、例えばクランプ用の電圧値を調整する調整手段のみを制御ユニットに設け、アンクランプ用の電圧値はクランプ用の電圧値より所定の電圧値だけ低くする回路によって自動的に印加するよう構成してもよい。
さらに、２つのピエゾ素子を可動部分２ｃの移動方向に２層に並べ、その一方及び他方をそれぞれ上記移動手段及び圧力センサとして用い、そのセンサ検出値を基に移動手段用のピエゾ素子の印加電圧を調整するように構成してもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の砥石保持機構によれば、貫通孔の壁面に摩耗が生じた場合や新たな砥石を砥石アダプターにセットした場合でも、摩耗寸法や新たな砥石の外形寸法に応じて可動部分を微少変位させることにより、上記隙間を適切な隙間に維持することができるので、上記従来例と異なり隙間の拡がりに起因する砥石のぐらつきを確実、かつ簡単に防ぐことができ、ワークの加工精度の低下を防ぐことができる。また、非加工時に砥石が砥石アダプターから抜け出るのを確実に防止することができるので、ワークの連続加工を安定して行うことができる。
【００２１】
また、請求項２の砥石保持機構によれば、移動手段の構造を簡素化することができるので、砥石アダプター及び砥石保持機構のコンパクト化を簡単に図ることができ、小型で加工効率に優れた砥石保持機構を容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る砥石保持機構の要部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１      砥石保持機構
２      砥石アダプター
２ａ    アダプター本体
２ｂ    スリーブ部材
２ｂ１  貫通孔
２ｃ    可動部分
３      駆動部（移動手段、ピエゾ素子）
５      制御ユニット（制御手段）
１０    内輪（軌道輪）
１０ａ  軌道面
Ａ      砥石
【図１】
2004174683.tif 000003