(57)【要約】【課題】  研削先端位置を修正することなく２つの研削加工を同一装置で連続的に行うことができる砥石を提供する。【解決手段】  砥石１０は、ホイール１１の外周面の一部に砥粒層１２に代えて配置され、ホイールの低速回転時もしくは回転停止時には砥粒層よりも外側に突き出し、ホイールの高速回転時には砥粒層よりも内側に引っ込む仕上げラッピング手段２０を備える。ホイールを高速回転させて砥粒層により研削仕上げ加工し、続いてホイールを低速回転させて仕上げラッピング手段により仕上げラップ加工するので、砥粒層及び仕上げラッピング手段の工具先端位置関係を調節する必要が無く、研削仕上げ加工及び仕上げラップ加工を同一装置で連続的に行うことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールの外周面に砥粒層が形成された砥石において、
前記ホイールの外周面の一部に前記砥粒層に代えて配置され、前記ホイールの低速回転時もしくは回転停止時には前記砥粒層の外周よりも外側に突き出し、前記ホイールの高速回転時には前記砥粒層の外周よりも内側に引っ込む仕上げラッピング手段を備え、
前記ホイールを高速回転させて前記砥粒層により研削加工し、前記ホイールを低速回転させて前記仕上げラッピング手段により仕上げラップ加工することを特徴とする砥石。
【請求項２】
請求項１において、前記仕上げラッピング手段は、前記ホイールの外周面の一部に張設されたラップフィルムと、前記ホイールに内蔵されて前記ラップフィルムを内周面側から押圧可能な押圧部を一端に有するフィルム押圧手段と、前記フィルム押圧手段の他端に固定された重量物と、前記ホイールと前記フィルム押圧手段とに固定された弾性部材とを備え、前記ホイールの低速回転時もしくは回転停止時には前記弾性部材の弾性力により前記ラップフィルムを前記フィルム押圧手段で押圧して前記砥粒層の外周よりも外側に突き出させ、前記ホイールの高速回転時には前記重量物に作用する遠心力により前記フィルム押圧手段を前記ラップフィルムから離間させて該ラップフィルムを前記砥粒層の外周面より内周側に引き込み前記ホイールの重心が回転軸上となることを特徴とする砥石。
【請求項３】
請求項２において、前記仕上げラッピング手段は、前記ホイールに内蔵され、未使用の前記ラップフィルムを巻回する第１ロール及び使用済みの該ラップフィルムを巻回する第２ロールを備えていることを特徴とする砥石。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記仕上げラッピング手段を複数備え、高速回転時は当該砥石全体の重心が回転軸上に位置するように形成されていることを特徴とする砥石。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかにおいて、前記フィルム押圧手段は、前記ホイールの高速回転時に該ホイールと接触固定する構造であることを特徴とする砥石。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれかにおいて、前記フィルム押圧手段は、シャフト構造であることを特徴とする砥石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールの外周面に砥粒層が形成された砥石に関し、特に研削仕上げ加工と仕上げラップ加工が可能な多機能の砥石に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された砥石は、鋳鉄製で中心に回転軸に取着される取着孔を有するリング状の砥石固着基板と、砥石固着基板の外周面に固着される砥石部材を備えている。そして、砥石部材は、軸線巾方向に分割され並列に配置される第一砥石部材と第二砥石部材とから形成される。第一砥石部材と第二砥石部材からなる加工面は構成組織が異なり、第一砥石部材は荒研削加工用で、その第一加工面が比較的大きい砥粒を有し、また第二砥石部材は仕上げ研削加工用で、その第二加工面が比較的小さい砥粒を有する。このような構成の砥石によれば、荒研削加工と仕上げ研削加工を同一装置で連続的に行うことができ、加工時間を短縮できると共に加工スペースを最小限に抑えることができる。
【特許文献１】特開２００４−９０１１７号公報（段落〔００１３〕、〔００２２〕、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されたものにおいては、第一砥石部材と第二砥石部材が砥石固着基板において軸線巾方向に分割され並列に配置されているため、荒研削加工と仕上げ研削加工を同一装置で連続的に行うには高頻度な研削先端位置の修正が必要となる。
【０００４】
本発明は、研削先端位置を修正することなく２つの研削加工を同一装置で連続的に行うことができる砥石を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、ホイールの外周面に砥粒層が形成された砥石において、前記ホイールの外周面の一部に前記砥粒層に代えて配置され、前記ホイールの低速回転時もしくは回転停止時には前記砥粒層の外周よりも外側に突き出し、前記ホイールの高速回転時には前記砥粒層の外周よりも内側に引っ込む仕上げラッピング手段を備え、前記ホイールを高速回転させて前記砥粒層により研削加工し、前記ホイールを低速回転させて前記仕上げラッピング手段により仕上げラップ加工することである。
【０００６】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記仕上げラッピング手段は、前記ホイールの外周面の一部に張設されたラップフィルムと、前記ホイールに内蔵されて前記ラップフィルムを内周面側から押圧可能な押圧部を一端に有するフィルム押圧手段と、前記フィルム押圧手段の他端に固定された重量物と、前記ホイールと前記フィルム押圧手段とに固定された弾性部材とを備え、前記ホイールの低速回転時もしくは回転停止時には前記弾性部材の弾性力により前記ラップフィルムを前記フィルム押圧手段で押圧して前記砥粒層の外周よりも外側に突き出させ、前記ホイールの高速回転時には前記重量物に作用する遠心力により前記フィルム押圧手段を前記ラップフィルムから離間させて該ラップフィルムを前記砥粒層の外周面より内周側に引き込み前記ホイールの重心が回転軸上となることである。
【０００７】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記仕上げラッピング手段は、前記ホイールに内蔵され、未使用の前記ラップフィルムを巻回する第１ロール及び使用済みの該ラップフィルムを巻回する第２ロールを備えていることである。
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記仕上げラッピング手段を複数備え、高速回転時は当該砥石全体の重心が回転軸上に位置するように形成されていることである。
【０００８】
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項２乃至４のいずれかにおいて、前記フィルム押圧手段は、前記ホイールの高速回転時に該ホイールと接触固定する構造であることである。
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項２乃至５のいずれかにおいて、前記フィルム押圧手段は、シャフト構造であることである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、外周面に砥粒層が形成されたホイールの低速回転時もしくは回転停止時には砥粒層の外周よりも外側に突き出させ、ホイールの高速回転時には砥粒層の外周よりも内側に引っ込ませる仕上げラッピング手段を、ホイールの外周面の一部に砥粒層に代えて配置しているので、ホイールを高速回転させることにより砥粒層のみにより研削加工し、ホイールを低速回転させることにより仕上げラッピング手段のみにより仕上げラップ加工することができる。よって、砥粒層及び仕上げラッピング手段の工具先端位置関係を調節する必要が無く、研削加工及び仕上げラップ加工を同一装置で連続的に行うことができる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、ラップフィルムがホイールの外周面の一部に張設され、そのラップフィルムを内周面側から押圧可能な押圧部を一端に有し、他端に重量物が固定されたフィルム押圧手段がホイールに内蔵され、更に弾性部材がホイールとフィルム押圧手段との間に介在して夫々に固定されているので、ホイールの低速回転時もしくは回転停止時には弾性部材の弾性力によりラップフィルムをフィルム押圧手段で押圧して砥粒層の外周よりも外側に突き出させ、ホイールの高速回転時には重量物に作用する遠心力によりフィルム押圧手段をラップフィルムから離間させて該ラップフィルムを砥粒層の外周よりも内側に引っ込ませることができる。よって、ホイールを高速回転させることにより砥粒層のみにより研削加工し、ホイールを低速回転させることにより仕上げラッピング手段のみにより仕上げラップ加工することができる。
【００１１】
請求項３に係る発明によれば、ホイールには未使用のラップフィルムが巻回されている第１のロールと、使用済みの該ラップフィルムを巻回する第２ロールとが内蔵されているので、ホイールの外周面の一部にラップフィルムを簡易に張設することができ、使用後は簡易に押し圧部分のラップフィルムを未使用部分に変更可能であることから、長期に渡り高精度な仕上げラップ加工を行うことができる。
請求項４に係る発明によれば、砥石全体の重心が回転軸上に位置するように複数の仕上げラッピング手段を形成しているので、特に砥石の高速回転時における回転振動振幅を抑えることができ、高精度な研削仕上げ加工を行うことができる。尚、砥石の低速回転時においては回転振動振幅が小さいために特に問題とはならない。
【００１２】
請求項５に係る発明によれば、ホイールの高速回転時にフィルム押圧手段が該ホイールと接触固定する構造となっているので、特に砥石の高速回転時における回転振動振幅を抑えることができ、高精度な研削仕上げ加工を行うことができる。
請求項６に係る発明によれば、シャフト構造のフィルム押圧手段としているので、ホイールの外周面から内部にかけて設けた筒状の収納部内にて押圧手段を移動させる動作のみでラップフィルムを押圧・押圧解除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す砥石１０は、工作物の外周円筒面を研削仕上げ加工に続いて仕上げラップ加工が可能な外周円筒面研削用砥石である。砥石１０には、中空円盤状の金属製ホイール１１の外周面の対向する２箇所に研削仕上げ加工を行う扇状の砥粒層１２が夫々形成されている。そして、仕上げラップ加工を行う２組の仕上げラッピング手段２０が、砥粒層１２が形成されていないホイール１１の２箇所の外周面から夫々突出可能なようにホイール１１に内蔵されている。尚、ホイール１１は、ＣＦＲＰ(Carbon Fiber Reinforced Plastic)で形成しても良い。
【００１４】
砥粒層１２は、円弧状の砥石チップ１２ａがホイール１１の外周面の対向する２箇所に夫々複数個貼付されて扇状に形成されている。２箇所の砥粒層１２は、砥石回転軸１０ａに対し点対称で設けられている。砥石チップ１２ａは、例えば超砥粒であるＣＢＮ(Cubic Boron Nitride)砥粒をビトリファイドボンドで結合して構成されている。仕上げラッピング手段２０は、ラップフィルム２１、フィルム押圧手段２２、重量物２３、弾性部材２４、第１、第２ロール２５，２６及びロールロック２７を備えている。
【００１５】
ラップフィルム２１は、表面にラッピング砥粒が固着されたテープ状に形成されており、未使用のラップフィルム２１が第１ロール２５に巻回され、使用済みのラップフィルム２１が第２ロール２６に巻回されるようになっている。フィルム押圧手段２２は、ラップフィルム２１を押圧する押圧部２８と、この押圧部２８が一端に取り付けられたシャフト２９を備えている。重量物２３は金属体であり、シャフト２９の他端に固定されている。弾性部材２４は引張コイルバネであり、シャフト２９に嵌め込まれて一端が重量物２３に固定されている。
【００１６】
ホイール１１には、砥粒層１２が形成されていないホイール１１の２箇所の外周面から内部に向かう筒状の２つのラッピング手段収納部１１ａが互いに平行に設けられている。２つのラッピング手段収納部１１ａは、砥石回転軸１０ａに対し点対称で設けられている。ラッピング手段収納部１１ａ内には、フィルム押圧手段２２が重量物２３側から挿入されている。そして、弾性部材２４の他端がラッピング手段収納部１１ａの開口縁部に固定されている。ラッピング手段収納部１１ａは、重量物２３がガタ無くスムーズに移動可能な開口広さであって、図２に示すように重量物２３の端面がラッピング手段収納部１１ａ底面に当接したとき押圧部２８がラッピング手段収納部１１ａの開口縁部に位置決め固定される長さで形成されている。尚、ラッピング手段収納部１１ａの側面を底面に向かって狭まるようなテーパ面として重量物２３を当接させて押圧部２８を位置決め固定するような構造にしても良い。
【００１７】
更に、ホイール１１には、２つのラッピング手段収納部１１ａの両側にロール収納部１１ｂ，１１ｃが夫々設けられている。１組の第１ロール２５と第２ロール２６は、ロール収納部１１ｂとロール収納部１１ｃの図示左側に夫々回転自在に支承され、他の１組の第１ロール２５と第２ロール２６は、ロール収納部１１ｃとロール収納部１１ｂの図示右側に夫々回転自在に支承されている。そして、第１ロール２５の近傍には、第１ロール２５の回転をロックするロールロック２７が配置されている。２組の第１、第２ロール２５，２６及びロールロック２７は、砥石回転軸１０ａに対し点対称で設けられている。
【００１８】
第１ロール２５は、外部から工具を用いて回転することで未使用のラップフィルム２１を供給する構造となっている。第２ロール２６は、使用済みのラップフィルム２１に対し巻き取り方向にテンションを与える巻きバネ構造となっている。ロールロック２７は、外部から工具を用いて回転することで第１ロール２５の回転を固定・解除できる構造となっている。第１ロール２５から引き出されるラップフィルム２１は、ラッピング手段収納部１１ａの開口から突出しているフィルム押圧手段２２の押圧部２８の先端外周を通って第２ロール２６に巻き取られるようになっている。加工時には砥石１０は図示矢印ａ方向にのみ片回転し、第１ロール２５の回転はロールロック２７により固定されているので、フィルム押圧手段２２の押圧部２８におけるラップフィルム２１のズレを防止することができる。更に、第２ロール２６により巻き取り方向にテンションが掛けられているので、フィルム押圧手段２２の押圧部２８におけるラップフィルム２１の緩みを抑制することができる。
【００１９】
このような構成において、砥石１０が回転停止もしくは仕上げラップ加工可能な低速で回転しているときは、図１に示すように、弾性部材２４の弾性力が重量物２３に作用する遠心力よりも大きくなるように設定されており、押圧部２８の先端は砥粒層１２の外周よりも外側に突き出している。尚、第２ロール２６による巻き取り方向のテンションは、このときのラップフィルム２１の押出しを妨げない程度に設定されている。一方、砥石１０が研削仕上げ加工可能な高速で回転しているときは、図２に示すように、重量物２３に作用する遠心力が弾性部材２４の弾性力よりも大きくなるように設定されており、押圧部２８の先端は砥粒層１２の外周よりも内側に引っ込んでいる。このとき、重量物２３の端面がラッピング手段収納部１１ａ底面に当接して押圧部２８をラッピング手段収納部１１ａの開口縁部に位置決め固定しており、また、砥粒層１２及び仕上げラッピング手段２０は砥石回転軸１０ａに対し点対称で設けられているので、特に砥石１０の高速回転時において回転振動振幅は生じない。
【００２０】
図３は、上述した砥石１０が使用可能な研削盤の全体を示す平面図である。
この研削盤３０のベッド３１上には、テーブル３２が水平なＺ軸方向に移動可能に案内支持されている。テーブル３２上には、主軸台３３と心押台３４とが対向して配置されている。主軸台３３には、工作物Ｗの一端を把持するチャック３５が設けられ、心押台３４には、工作物Ｗの他端を支持するセンタ３６が設けられている。工作物Ｗは、チャック３５とセンタ３６とによってＺ軸方向と平行な軸線の回りに回転できるように両端を支持され、チャック３５によって回転駆動されるようになっている。また、ベッド３１上には、砥石台３７がＺ軸方向と直交する水平なＸ軸方向に移動可能に案内支持されている。砥石台３７には、砥石１０がＺ軸方向と平行な軸線の回りに回転可能に支持されている。砥石１０は砥石駆動モータ６０によってベルト伝動機構を介して回転駆動されるようになっている。更に、砥石台３７には、工作物Ｗとの接触を検知するＡＥセンサ３８が取り付けられている。
【００２１】
研削盤３０を制御する数値制御装置４０は、中央処理装置４１と、種々の制御値及びプログラムを記憶するメモリ４２と、インターフェィス４３、４４から主に構成されている。メモリ４２には、研削加工プログラム、研削加工サイクル等を実行するに必要な種々のデータが記憶されている。数値制御装置４０には、インターフェース４３、４４を介して種々のデータが入出力されるようになっている。入出力装置４５として、データの入力等を行うためのキーボード、データの表示を行うＣＲＴ等の表示装置を備えている。更に、数値制御装置４０には、ＡＥセンサ３８からの検知信号が増幅器４６を介して入力されるようになっている。
【００２２】
数値制御装置４０は、Ｘ軸モータ駆動ユニット５０を介して砥石台３７をＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータ５１に駆動信号を与えるようになっており、Ｘ軸サーボモータ５１に取り付けられたエンコーダ５２がＸ軸サーボモータ５１の回転位置、即ち砥石台３７の位置をＸ軸モータ駆動ユニット５０及び数値制御装置４０へ送出するように構成されている。また、数値制御装置４０は、Ｚ軸モータ駆動ユニット５４を介してテーブル３２をＺ軸方向へ移動させるＺ軸サーボモータ５５に駆動信号を与えるようになっており、Ｚ軸サーボモータ５５に取り付けられたエンコーダ５６がＺ軸サーボモータ５５の回転位置、すなわちテーブル３２の位置をＺ軸モータ駆動ユニット５４及び数値制御装置４０へ送出するように構成されている。数値制御装置４０は、メモリ４２に記憶されたＮＣプログラムの目標位置指令とエンコーダ５２、５６からの現在位置信号との偏差により、サーボモータ５１、５５をそれぞれ駆動し、テーブル３２及び砥石台３７をそれぞれ目標位置に位置決め制御する。
【００２３】
このような構成の研削盤３０を使用して砥石１０により工作物Ｗの外周円筒面を研削仕上げ加工及び仕上げラッピング加工する場合を説明する。作業者は、フィルム押圧手段２２の押圧部２８により押圧されている部分のラップフィルム２１が使用可能か否かチェックする。ラップフィルム２１が使用不可であるときは、ロールロック２７を外部から工具を用いて回転させて第１ロール２５の回転を解除する。そして、第１ロール２５を外部から工具を用いて回転させて巻回されている未使用のラップフィルム２１を送り出す。このとき、第２ロール２６は使用済みのラップフィルム２１を自動的に巻き取って巻き取り方向にテンションを与える。そして、ロールロック２７を外部から工具を用いて回転させて第１ロール２５の回転を固定する。
【００２４】
数値制御装置４０は、Ｚ軸及びＸ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル３２及び砥石台３７をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動制御し、砥石１０を工作物Ｗの一端に対応する位置に位置決めする。次いで、砥石１０を高速回転駆動してラップフィルム２１を押圧部２８と共に砥粒層１２の外周よりも内側に引っ込ませるとともに、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して砥石台３７をテーブル３２側に向かって前進させる。砥石１０の砥粒層１２が工作物Ｗの外周円筒面と接触したことをＡＥセンサ３８により検知したらその接触検知位置を記憶し、Ｘ軸サーボモータ５１を逆駆動して砥石台３７をテーブル３２から一旦離す。そして、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル３２及び砥石台３７をＺ軸方向に移動制御し、砥石１０を工作物Ｗの一端から僅かに外れた位置に対応する位置に位置決めする。Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して砥石台３７を接触検知位置から更にメモリ４２に記憶された研削仕上げ加工の切込み量だけ前進させ、続いて、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル１２を所定量トラバースする。これにより、砥石１０の砥粒層１２で工作物Ｗの外周円筒面の研削仕上げ加工が完了する。
【００２５】
続いて、数値制御装置４０は、Ｚ軸及びＸ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル３２及び砥石台３７をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動制御し、砥石１０を工作物Ｗの一端に対応する位置に位置決めする。次いで、砥石１０を低速回転駆動してラップフィルム２１を押圧部２８と共に砥粒層１２の外周よりも外側に突き出させるとともに、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル３２及び砥石台３７をＺ軸方向に移動制御し、砥石１０を工作物Ｗの一端から僅かに外れた位置に対応する位置に位置決めする。Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して砥石台３７をメモリ４２に記憶された研削仕上げ位置より僅かに離れた位置まで前進させ、続いて、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル１２を所定量トラバースする。これにより、砥石１０のラップフィルム２１で工作物Ｗの外周円筒面の仕上げラップ加工が完了する。
【００２６】
尚、上述した実施形態では、２組の仕上げラッピング手段２０をホイール１１に配置したが、ホイール１１のスペースの許す範囲で砥石回転軸１０ａに対し点対称で３組以上配置しても良い。また、弾性部材２４は引張コイルバネを使用したが、圧縮コイルバネや捩りコイルバネ、あるいはゴム等を使用しても良い。圧縮コイルバネを使用するときは、ラッピング手段収納部１１ａ底面に更に段差を付けた圧縮コイルバネ収納部を設けるようにする。これにより、圧縮コイルバネが邪魔にならずに重量物２３の端面がラッピング手段収納部１１ａ底面に当接して押圧部２８をラッピング手段収納部１１ａの開口縁部に位置決め固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】仕上げラッピング手段が砥粒層よりも外側に突き出した状態の砥石の実施形態を示す断面図である。
【図２】仕上げラッピング手段が砥粒層よりも内側に引っ込んだ状態の砥石の実施形態を示す断面図である。
【図３】実施形態の砥石が使用可能な研削盤の全体を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０…研削砥石、１０ａ…砥石回転軸、１１…ホイール、１１ａ…ラッピング手段収納部、１１ｂ，１１ｃ…ロール収納部、１２…砥粒層、１２ａ…砥石チップ、２０…仕上げラッピング手段、２１…ラップフィルム、２２…フィルム押圧手段、２３…重量物、２４…弾性部材、２５…第１ロール、２６…第２ロール、２７…ロールロック、２８…押圧部、２９…シャフト、３０…研削盤。
【図１】
2009285748.tif 000003
【図２】
2009285748.tif 000004
【図３】
2009285748.tif 000005