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技術 曲面の加工方法および加工装置

出願人 日産自動車株式会社
発明者 小又正博中山達臣太田稔
出願日 2001年8月9日 (18年7ヶ月経過) 出願番号 2001-242394
公開日 2003年2月18日 (17年1ヶ月経過) 公開番号 2003-048146
状態 未査定
技術分野 仕上研磨、刃砥ぎ、特定研削機構による研削
主要キーワード 圧力供給口 曲率半径中心 硬質メッキ 揺動数 振動レベル検出 揺動波形 固定シュー 往復揺動運動
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年2月18日)のものです。
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図面 (7)

課題

工具揺動に伴なって被加工物に生じ得る振動を抑制し、被加工物に形成された曲面からなる加工面を高精度かつ高効率に加工する。

解決手段

被加工物11、12に形成された曲面からなる加工面11a、12aを加工する曲面の加工装置であって、加工面が所定の間隔を隔てて向かい合うように一対の被加工物を支持しながら各々の被加工物を回転する回転機構RMと、それぞれの加工面11を加工する対をなす工具としての超仕上砥石13、14と、対をなす砥石を加工面の曲率半径中心もしくはその近傍を中心として逆位相に同期させて揺動する揺動機構SMと、を有している。

概要

背景

自動車などの車両に用いられる変速機や各種産業機械用の変速機として、近年では、トロイダル型無段変速機が利用されている。このトロイダル型無段変速機は、トラクションドライブ用転動体としての入力ディスクおよびディスクを有している。これらのディスクは、パワーローラ転動させる大きな円弧曲面である転動面を有している(特開平7−286649号公報参照)。

トロイダル型無段変速機にあっては、パワーローラが各ディスクの転動面上を傾転することから、曲面からなる転動面を精度良く超仕上加工しなければならないが、上記公報には、ディスクの転動面を超仕上加工する具体的な方法や装置は提案されていない。

そこで、ディスクの転動面を超仕上加工するに際し、従来から一般的に行われているベアリングレースなどの超仕上加工の方法および装置を適用することが考えられる。この場合には、被加工物としてのディスクを主軸押圧支持しながら回転させ、さらに、超仕上砥石を転動面に押し付けながら当該超仕上砥石を揺動させることによって、転動面を加工することになる。

概要

工具の揺動に伴なって被加工物に生じ得る振動を抑制し、被加工物に形成された曲面からなる加工面を高精度かつ高効率に加工する。

被加工物11、12に形成された曲面からなる加工面11a、12aを加工する曲面の加工装置であって、加工面が所定の間隔を隔てて向かい合うように一対の被加工物を支持しながら各々の被加工物を回転する回転機構RMと、それぞれの加工面11を加工する対をなす工具としての超仕上砥石13、14と、対をなす砥石を加工面の曲率半径中心もしくはその近傍を中心として逆位相に同期させて揺動する揺動機構SMと、を有している。

目的

本発明は、このような背景の下になされたものであり、工具の揺動に伴なって被加工物に生じ得る振動を抑制し、被加工物に形成された曲面からなる加工面を高精度かつ高効率に加工し得る曲面の加工方法および加工装置を提供することを目的とする。また、適切な押付力を被加工物に与えて、被加工物に形成された曲面からなる加工面を高精度かつ高効率に加工し得る曲面の加工装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

被加工物に形成された曲面からなる加工面を加工する曲面の加工方法であって、前記加工面が所定の間隔を隔てて向かい合うように一対の被加工物を支持しながら各々の被加工物を回転し、対をなす工具逆位相に同期させて揺動することにより、それぞれの加工面を加工するようにしてなる曲面の加工方法。

請求項2

前記加工面に対する加工条件は、前記工具を揺動させる速度が異なる加工条件を含み、前記工具を揺動させる速度が速い方の加工条件のときに、対をなす工具を逆位相に同期させて揺動することを特徴とする請求項1に記載の曲面の加工方法。

請求項3

前記被加工物の前記加工面は、トロイダル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動体が有する転動面であることを特徴とする請求項1に記載の曲面の加工方法。

請求項4

被加工物に形成された曲面からなる加工面を加工する曲面の加工装置であって、前記加工面が所定の間隔を隔てて向かい合うように一対の被加工物を支持しながら各々の被加工物を回転する回転機構と、それぞれの加工面を加工する対をなす工具と、前記対をなす工具を、前記加工面の曲率半径中心もしくはその近傍を中心として、逆位相に同期させて揺動する揺動機構と、を有する曲面の加工装置。

請求項5

前記揺動機構は、前記対をなす工具を一体として揺動することを特徴とする請求項4に記載の曲面の加工装置。

請求項6

前記揺動機構は、前記対をなす工具のそれぞれを別個独立に揺動することを特徴とする請求項4に記載の曲面の加工装置。

請求項7

前記対をなす工具のそれぞれの揺動位置を検出する検出手段と、検出した前記対をなす工具のそれぞれの揺動位置に基づいて前記揺動機構を制御する制御手段と、をさらに有することを特徴とする請求項6に記載の曲面の加工装置。

請求項8

前記回転機構は、前記被加工物の軸方向両端面のうち一方の端面が当接する当接面が向かい合うように配置される一対の主軸と、前記一対の主軸を回転する回転駆動手段と、前記被加工物を支持する支持部材と、前記被加工物の軸方向両端面のうち他方の端面に当接する一対の当接部材と、前記一対の当接部材のそれぞれを前記主軸に向かう方向に押圧して前記被加工物を前記主軸に押圧支持する押圧支持機構と、を有することを特徴とする請求項4に記載の曲面の加工装置。

請求項9

前記押圧支持機構は、前記一対の当接部材のそれぞれを別個独立に押圧することを特徴とする請求項8に記載の曲面の加工装置。

請求項10

前記押圧支持機構は、前記一対の当接部材を一体として押圧することを特徴とする請求項8に記載の曲面の加工装置。

請求項11

前記被加工物の前記加工面は、トロイダル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動体が有する転動面であることを特徴とする請求項4に記載の曲面の加工装置。

技術分野

0001

本発明は、被加工物に形成された曲面からなる加工面を加工する曲面の加工方法および加工装置に関する。

背景技術

0002

自動車などの車両に用いられる変速機や各種産業機械用の変速機として、近年では、トロイダル型無段変速機が利用されている。このトロイダル型無段変速機は、トラクションドライブ用転動体としての入力ディスクおよびディスクを有している。これらのディスクは、パワーローラ転動させる大きな円弧の曲面である転動面を有している(特開平7−286649号公報参照)。

0003

トロイダル型無段変速機にあっては、パワーローラが各ディスクの転動面上を傾転することから、曲面からなる転動面を精度良く超仕上加工しなければならないが、上記公報には、ディスクの転動面を超仕上加工する具体的な方法や装置は提案されていない。

0004

そこで、ディスクの転動面を超仕上加工するに際し、従来から一般的に行われているベアリングレースなどの超仕上加工の方法および装置を適用することが考えられる。この場合には、被加工物としてのディスクを主軸押圧支持しながら回転させ、さらに、超仕上砥石を転動面に押し付けながら当該超仕上砥石を揺動させることによって、転動面を加工することになる。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、一般的なベアリングの転動面加工と比較すると、ディスクの転動面は大きな円弧の曲面であるため、超仕上加工に用いる砥石は大きくなる。これに伴ない、砥石ホルダ自体も大きくなり、重量も重くなる。

0006

このため、砥石の自生を促進させるために砥石を高速で揺動させて加工を行うと、砥石の揺動に伴なう旋回モーメントが作用してディスクに振動が生じてしまい、この振動に伴なって加工精度が悪化するという問題がある。

0007

したがって、所定の加工精度を確保するためには、単位時間当たりの砥石の揺動数つまり揺動速度をあまり速くすることができず、その結果、ディスクを効率良く加工することができないという問題がある。

0008

また、被加工物と主軸との接触面が小さい場合や押付力が小さい場合は、被加工物と主軸との間の摩擦力が十分得られず、被加工物の回転の安定性が悪くなる。その一方、被加工物に十分な回転力を与えるために、被加工物の主軸への押付力を大きくし過ぎると、被加工物の剛性によっては、押付力で変形することがあり、精度良く加工することが難しい。したがって、加工面を高精度に加工するためには、適切な押付力を被加工物に与えることが必要である。

0009

本発明は、このような背景の下になされたものであり、工具の揺動に伴なって被加工物に生じ得る振動を抑制し、被加工物に形成された曲面からなる加工面を高精度かつ高効率に加工し得る曲面の加工方法および加工装置を提供することを目的とする。また、適切な押付力を被加工物に与えて、被加工物に形成された曲面からなる加工面を高精度かつ高効率に加工し得る曲面の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

0010

本発明の目的は、下記する手段により達成される。

0011

(1)被加工物に形成された曲面からなる加工面を加工する曲面の加工方法であって、前記加工面が所定の間隔を隔てて向かい合うように一対の被加工物を支持しながら各々の被加工物を回転し、対をなす工具を逆位相に同期させて揺動することにより、それぞれの加工面を加工するようにしてなる曲面の加工方法。

0012

(2)前記加工面に対する加工条件は、前記工具を揺動させる速度が異なる加工条件を含み、前記工具を揺動させる速度が速い方の加工条件のときに、対をなす工具を逆位相に同期させて揺動することを特徴とする上記(1)に記載の曲面の加工方法。

0013

(3)前記被加工物の前記加工面は、トロイダル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動体が有する転動面であることを特徴とする上記(1)に記載の曲面の加工方法。

0014

(4)被加工物に形成された曲面からなる加工面を加工する曲面の加工装置であって、前記加工面が所定の間隔を隔てて向かい合うように一対の被加工物を支持しながら各々の被加工物を回転する回転機構と、それぞれの加工面を加工する対をなす工具と、前記対をなす工具を、前記加工面の曲率半径中心もしくはその近傍を中心として、逆位相に同期させて揺動する揺動機構と、を有する曲面の加工装置。

0015

(5)前記揺動機構は、前記対をなす工具を一体として揺動することを特徴とする上記(4)に記載の曲面の加工装置。

0016

(6)前記揺動機構は、前記対をなす工具のそれぞれを別個独立に揺動することを特徴とする上記(4)に記載の曲面の加工装置。

0017

(7)前記対をなす工具のそれぞれの揺動位置を検出する検出手段と、検出した前記対をなす工具のそれぞれの揺動位置に基づいて前記揺動機構を制御する制御手段と、をさらに有することを特徴とする上記(6)に記載の曲面の加工装置。

0018

(8)前記回転機構は、前記被加工物の軸方向両端面のうち一方の端面が当接する当接面が向かい合うように配置される一対の主軸と、前記一対の主軸を回転する回転駆動手段と、前記被加工物を支持する支持部材と、前記被加工物の軸方向両端面のうち他方の端面に当接する一対の当接部材と、前記一対の当接部材のそれぞれを前記主軸に向かう方向に押圧して前記被加工物を前記主軸に押圧支持する押圧支持機構と、を有することを特徴とする上記(4)に記載の曲面の加工装置。

0019

(9)前記押圧支持機構は、前記一対の当接部材のそれぞれを別個独立に押圧することを特徴とする上記(8)に記載の曲面の加工装置。

0020

(10)前記押圧支持機構は、前記一対の当接部材を一体として押圧することを特徴とする上記(8)に記載の曲面の加工装置。

0021

(11)前記被加工物の前記加工面は、トロイダル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動体が有する転動面であることを特徴とする上記(4)に記載の曲面の加工装置。

発明の効果

0022

上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。

0023

請求項1に記載の発明によれば、対をなす工具を逆位相に同期させて揺動することにより、工具の揺動に伴う旋回モーメントが相殺され、被加工物の振動を抑制することができる。これにより工具の高速揺動が可能となり、効率よく加工面を加工でき、これを通して、加工時間の短縮を図ることができる。また、振動を抑制することができる結果、振動に伴って発生し得るうねりなどの品質悪化を大幅に低減でき、安定した加工による良好な品質を得ることができ、被加工物の形状精度の向上およびその精度の安定を図ることができる。さらに、一対の被加工物を同時に加工するため、生産性が向上することは言うまでもなく、設備省スペース化によるコストの低減を図ることもできる。また、一対の被加工物の加工面を、対をなす工具を使用して同じ加工条件(例えば、工具の種類、工具の押付け圧力、工具の揺動数など)で一緒に加工することができ、一対の被加工物の加工面をともに同じ品質で加工することが可能となる。

0024

請求項2に記載の発明によれば、工具を揺動させる速度が速く振動が生じ易い加工条件のときに、対をなす工具を逆位相に同期させて揺動することにより、請求項1に記載の発明の効果が顕著に得られる。

0025

請求項3に記載の発明によれば、トロイダル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動体が有する転動面を高精度かつ高効率に加工することが可能となる。

0026

請求項4または請求項8に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果と同様に、被加工物の振動を抑制できるので、工具を高速揺動して効率よく加工面を加工でき、被加工物の形状精度の向上およびその精度の安定を図ることができる。さらに、一対の被加工物を同時に加工するため、生産性が向上し、設備の省スペース化によるコストの低減を図ることもできる。また、一対の被加工物の加工面をともに同じ品質で加工することが可能となる。

0027

請求項5に記載の発明によれば、対をなす工具を一体として揺動するように揺動機構を構成したので、2つの工具の揺動運動メカニカルに同期させることができ、簡素な構造で安価に揺動機構を構成することができる。また、同じ揺動速度、同じ揺動力で工具を揺動できることから、同時に加工する一対の被加工物の品質をほぼ同等にすることが容易となる。

0028

請求項6に記載の発明によれば、対をなす工具のそれぞれを別個独立に揺動するように揺動機構を構成したので、対をなす工具の揺動に位相差をもたせることが容易にできるとともに、その位相差の変化の自由度を増すことができる。したがって、対をなす工具の同期揺動が必要なときにのみ、対をなす工具を同期させることが可能であり、同期揺動が必要でないときは、各々の被加工物の加工状況に応じて、加工条件の変更や、意図的に表面品位を変えることが可能となる。

0029

請求項7に記載の発明によれば、対をなす工具のそれぞれの揺動位置を検出し、検出したそれぞれの揺動位置に基づいて揺動機構を制御しているため、一対の被加工物を加工する工具の揺動を確実かつ適切に制御して加工を行うことができる。これにより良好な加工面品質を効率的に得ることができる。

0030

請求項9に記載の発明によれば、一対の当接部材のそれぞれを別個独立に押圧するように押圧支持機構を構成したので、一対の被加工物の各々に必要な押付力を確実に得ることができ、被加工物を適切に回転させることができる。これにより過剰な押圧力により被加工物が変形するという事態が発生せず、良好な品質を有する被加工物を得ることができる。

0031

請求項10に記載の発明によれば、一対の押し付けローラを一体として押圧するように押圧支持機構を構成したので、簡素な構造で安価に押圧支持機構を構成することができる。さらに、一対の被加工物の各々に作用する押付力を均一にできるため、加工品質の安定化にも寄与し得る。

0032

請求項11に記載の発明によれば、トロイダル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動体が有する転動面を高精度かつ高効率に加工することが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0033

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

0034

(第1の実施形態)図1(A)は、本発明の第1の実施形態に係る曲面加工装置10を示す正面図、図1(B)は、図1(A)の矢印Bで示す方向に見た図、図2(A)(B)は、ディスクのセンタレス保持構造を示す説明図、図3は、第1の実施形態における対をなす超仕上砥石13、14の揺動周期を示す説明図である。

0035

この曲面加工装置10は、被加工物11、12に形成された曲面からなる加工面11a、12aを加工するものであり、概説すれば、加工面11a、12aが所定の間隔を隔てて向かい合うように一対の被加工物11、12を支持しながら各々の被加工物11、12を回転する回転機構RMと、それぞれの加工面11a、12aを加工する対をなす工具としての超仕上砥石13、14と、対をなす超仕上砥石13、14を加工面11a、12aの曲率半径中心もしくはその近傍を中心として逆位相に同期させて揺動する揺動機構SMと、を有している。

0036

前記被加工物11、12は、トロイダル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動体としてのディスクである。ディスク11、12には、凹んだ回転曲面からなる転動面11a、12aが形成されている。この転動面11a、12aが超仕上加工が施される加工面に相当する。ディスク11、12は、浸炭熱処理により表面が硬化されたクロムモリブデン鋼からなる。ディスク11、12の軸方向両端面のうち大径側の一方の端面11b、12bは、後述する主軸15、16の当接面15a、16aに当接する面とされ、小径側の他方の端面11c、12cは、後述する当接部材としての押付けローラ23、24が当接する面とされている。また、外周面11d、12dは、後述する支持部材としての外周支持ローラ17、18が当接する面とされている。ディスク11、12における大径側端面11b、12b、小径側端面11c、12cおよび外周面11d、12dは、転動面11a、12aの超仕上加工の前に予め仕上加工が施されている。

0037

前記回転機構RMは、ディスク11、12の大径側端面11b、12bが当接する当接面15a、16aが向かい合うように配置される一対の主軸15、16と、一対の主軸15、16を回転する回転駆動手段としての図示しないモータと、ディスク11、12を支持する支持部材としての外周支持ローラ17、18と、ディスク11、12の小径側端面11c、12cに当接する当接部材としての一対の押付けローラ23、24と、一対の押付けローラ23、24のそれぞれを主軸15、16に向かう方向に押圧してディスク11、12を主軸15、16に押圧支持する押圧支持機構PMと、を有している。

0038

各ディスク11、12および各ディスク11、12に動力を伝達する一対の主軸15、16は、軸線C1上に配置されている。

0039

ディスク11、12は、外周支持ローラ17、18によるセンタレス保持方式によって保持され、加工位置に配置されている。すなわち、ディスク12側が示される図2(A)(B)に示すように、加工されるディスク12は、当該ディスク12の外周部を支持するよう配置された外周支持ローラ18により、ディスク12の回転中心Owが主軸16の回転中心Ospに対して水平方向に距離Lだけわずかにずれるように位置決めされている。外周支持ローラ18は、ディスク12の外周部の図中下方位置に、ディスク12の中心線C2に対してその周方向に角度βをなす互いに対称な位置に、例えば2個配置されている。外周支持ローラ18は、例えば、ラジアルベアリングなどの回転体や、耐摩耗性に優れるセラミックや超鋼などの材料および硬質メッキからなるチップ形状のものから構成されている。

0040

主軸16が図において時計回り方向に回転すると、ディスク12の回転中心Owには図中下向きの力Fが働き、ディスク12が外周支持ローラ18に押し付けられる。この結果、外周支持ローラ18で位置決めされたディスク12は、その回転中心Ow周りに安定して回転する。

0041

なお、図示は省略するが、ディスク11および外周支持ローラ17についても同様である。

0042

超仕上砥石13、14は、外周支持ローラ17、18がディスク11、12の回転中心Owに対してなす挟角と対角の範囲内に配置されている。このため、超仕上砥石13、14から転動面11a、12aに加わる力を分散して2個ずつ設けられた外周支持ローラ17、18で確実に受けることができる。このことから、ディスク11、12の変形を効果的に防止できるとともに、加工中におけるディスク11、12を回転中心Ow周りに安定して回転させて、高精度に転動面11a、12aの仕上加工を行うことができる。

0043

押付けローラ23、24は、揺動する超仕上砥石13、14との干渉を防ぐために、ディスク11、12の中心線C2からオフセットした位置で小径側端面11c、12cに当接し、かつ、中心線C2に対して対称に2個配置されている。また、各押付けローラ23、24は、軸線C1と直交する図示しない軸線周りに回転自在に配置されている。押付けローラ23、24は、ラジアルベアリングをロッド状に形成したものである。

0044

図1(A)を参照して、第1の実施形態における押圧支持機構PMは、一対の押付けローラ23、24のそれぞれを別個独立に押圧する押圧手段21、22を有している。押圧手段21、22は、一端に押付けローラ23、24が回転自在に保持された揺動自在なレバー25、26と、レバー25、26を揺動するとともにディスク11、12を主軸15、16に押圧する押圧力を押付けローラ23、24に付勢するシリンダ27、28と、を有する。シリンダ27、28の作動ロッド29、30は、レバー25、26の他端に接続されている。シリンダ27、28は、圧力供給口31、32から油圧または空圧などが供給されて、作動ロッド29、30を進退駆動する。図示例では、作動ロッド29、30を前進移動すると、レバー25、26がディスク11、12に向けて押し倒され、押付けローラ23、24の外周面がディスク11、12の小径側端面11c、12cに押し付けられ、ディスク11、12が主軸15、16に押し付けられる。

0045

なお、主軸15、16もしくは押付けローラ23、24、押圧支持機構PMのいずれかに押付力を検出する検出器を設けて、各々のディスク11、12への押付力を制御することが望ましい。但し、油圧や空圧を利用して押し付ける場合にあっては、押し付けを行うシリンダ27、28への供給圧力を調整すれば、押付力を簡易的に管理することができる。さらにまた、各ディスク11、12の回転数を検出し、押付力の不足に起因して適切な回転数が得られていないときには、各々の加工状態に応じて押付力を制御するようにしてもよい。

0046

前記揺動機構SMは、図示しないモータなどで回転する回転盤35と、ガイド36により図中上下方向に移動自在に支持された往復台37と、超仕上砥石13、14を保持する砥石ヘッド38、39と、を備えている。超仕上砥石13、14は、砥石ヘッド38、39の一端部に取り付けられ、転動面11a、12aに押付可能に保持されている。超仕上砥石13、14は、図示しないシリンダにより、空圧もしくは油圧による任意の圧力の下で、転動面11a、12aに対して押し付けられる機構となっている。砥石ヘッド38、39は、転動面11a、12aの曲率半径中心もしくはその近傍を揺動中心C5、C6として、揺動可能に取り付けられている。

0047

砥石ヘッド38、39の他端部は、リンクL1、L2の一端の支持部P1、P2に回転自在に取り付けられている。リンクL1、L2の他端は、往復台37の支持部37aに回転自在に取り付けられている。往復台37の支持部37aにはさらに、リンクL3の一端が回転自在に取り付けられている。リンクL3の他端は、回転盤35の回転中心と異なるオフセットした位置において、支持部35aに回転自在に取付けられている。往復台37は、砥石ヘッド38、39の揺動中心C5、C6を結ぶ線に対して直交する方向に沿って、スライド可能に配置されている。

0048

これにより、往復台37は、回転盤35が回転するのに伴なって、図中上下方向にスライド移動する。リンクL1、L2は、往復台37の往復運動に伴なって、超仕上砥石13と超仕上砥石14とが、常に、逆位相に同期して揺動運動を行うように配置されている。このように第1の実施形態の揺動機構SMは、対をなす超仕上砥石13、14を一体として揺動するように構成されている。

0049

超仕上砥石13、14は、図3に示す揺動波形e1、e2のように揺動する。ここでの揺動波形e1、e2は、超仕上砥石13、14の揺動の位置が時間とともに変化する状態を示すものであり、図中上側の波形e1は超仕上砥石13の揺動波形を、図中下側の波形e2は超仕上砥石14の揺動波形をそれぞれ示している。超仕上砥石13と超仕上砥石14とは、図中実線および仮想線に示す揺動限位置の間で、逆位相に同期して揺動する。ここに、「揺動が逆位相に同期して」とは、一方の砥石13が転動面11aの大径側から小径側に向けて揺動しているときに、他方の砥石14が転動面12aの小径側から大径側に向けて揺動していることを意味する。

0050

次に、第1の実施形態の作用を説明する。

0051

まず、転動面11a、12aが形成されたディスク11、12の外面のうち、主軸15、16と接する大径側端面11b、12bを、研削加工もしくは切削加工により仕上加工する。同様に、押付けローラ23、24が接する小径側端面11c、12cおよび外周支持ローラ17、18が接する外周面11d、12dも仕上加工する。

0052

一方のディスク11を外周支持ローラ17上に支持した後、シリンダ27を作動させてレバー25を揺動し、押付けローラ23を小径側端面11cに当接させ、当該ディスク11を主軸15に向かう方向に押圧する。押付けローラ23から付勢された押圧力により、大径側端面11bが主軸15の当接面15aに押し付けられ、ディスク11が主軸15に押圧支持される。前記ディスク11に対向する他方のディスク12についても同様に、外周支持ローラ18上に支持した後、シリンダ28を作動させてレバー26を揺動し、押付けローラ24を小径側端面12cに当接させて押圧し、大径側端面12bを主軸16の当接面16aに押し付けて、ディスク12を主軸16に押圧支持する。これにより、各ディスク11、12は、外周支持ローラ17、18によるセンタレス保持方式によって保持され、加工位置に配置される。

0053

この後、図示しないモータなどにより主軸15、16を回転駆動する。加工位置に配置されたディスク11、12は、押付けローラ23、24により主軸15、16に押し付けられている。このため、ディスク11、12は、当該ディスク11、12と主軸15、16との間の摩擦によって主軸15、16の回転動が伝達されて回転する。

0054

このようにディスク11、12を回転させながら、揺動機構SMの回転盤35を回転する。回転盤35の回転は、リンクL3を介して往復台37に伝達され、往復台37の往復運動に変換される。往復台37の往復運動は、リンクL1およびリンクL2を介して砥石ヘッド38、39の各々に伝達され、転動面11a、12aの曲率半径中心もしくはその近傍を揺動中心C5、C6とする超仕上砥石13、14の揺動運動に変換される。また、超仕上砥石13、14は転動面11a、12aのそれぞれに所定の圧力で押し付けられている。

0055

このときの超仕上砥石13、14は、図3に示す揺動波形e1、e2のように、半波長の位相差をもってつまり逆位相に同期しながら揺動している。超仕上砥石13、14の揺動運動により、転動面11a、12aのそれぞれが超仕上加工される。

0056

かかる超仕上加工における加工条件の一例として、下記の表1に示すように、砥石、砥石押付け圧力、揺動数、主軸回転数を設定している。

0057

0058

上述したように、第1の実施形態では、対をなす超仕上砥石13、14を、所定の間隔を隔てて向かい合った転動面11a、12aに逆位相に同期させて揺動させて、転動面11a、12aを超仕上加工している。超仕上砥石13、14を逆位相に同期させて揺動することにより、砥石13、14の揺動に伴う旋回モーメントが相殺され、ディスク11、12の振動を抑制することができる。これにより砥石13、14の高速揺動が可能となり、効率よく転動面11a、12aを加工でき、これを通して、加工時間の短縮を図ることができる。また、振動を抑制することができる結果、振動に伴って発生し得るうねりなどの品質悪化を大幅に低減でき、安定した加工による良好な品質を得ることができ、ディスク11、12の形状精度の向上およびその精度の安定を図ることができる。さらに、2個のディスク11、12を同時に加工するため、生産性が向上することは言うまでもなく、設備の省スペース化によるコストの低減を図ることもできる。

0059

また、2つのディスク11、12の転動面11a、12aを、対をなす超仕上砥石13、14を使用して、同じ加工条件(この実施形態では、砥石の種類、砥石の押付け圧力、砥石の揺動数、主軸の回転数)で一緒に超仕上加工している。それゆえ、2つのディスク11、12の転動面11a、12aをともに同じ品質で加工できる。

0060

さらに、外周支持ローラ17、18はディスク11、12の中心線C2に対して対向する位置に配置されているので、砥石13、14のそれぞれから転動面11a、12aに加わる力を分散して外周支持ローラ17、18で確実に受けることができる。したがって、ディスク11、12の変形を効果的に防止できるとともに、加工中のディスク11、12を回転中心Ow周りに安定して回転させ、高精度に転動面11a、12aの仕上加工を行うことができる。

0061

もって、第1の実施形態によれば、トロイダル型無段変速機における動力伝達に用いられる良好な品質を有する転動体としてのディスク11、12を、安価に提供することができる。

0062

さらに、第1の実施形態における揺動機構SMは、対をなす超仕上砥石13、14を一体として揺動するように構成したので、2つの超仕上砥石13、14の揺動運動をメカニカルに同期させることができ、簡素な構造で安価に揺動機構SMを構成することができる。また、同じ揺動速度、同じ揺動力で砥石13、14を確実に揺動できることから、同時に加工する2つのディスク11、12の品質をほぼ同等にすることが容易となる。

0063

さらに、第1の実施形態における押圧支持機構PMは、一対の押付けローラ23、24のそれぞれを別個独立に押圧するように構成したので、各々のディスク11、12に必要な押付力を確実に得ることができ、ディスク11、12を適切に回転させることができる。これにより過剰な押圧力によりディスク11、12が変形するという事態が発生せず、良好な品質を有するディスク11、12を得ることができる。

0064

(第2の実施形態)図4(A)は、第2の実施形態に係る曲面加工装置10aを示す正面図、図4(B)は、図4(A)の4B−4B線に沿う断面図、図5は、第2の実施形態の曲面加工装置10aの制御系を示す概略ブロック図、図6は、第2の実施形態における対をなす超仕上砥石43、44の揺動周期を示す説明図である。なお、図1図3に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明を一部省略する。

0065

第2の実施形態は、一対の当接部材としての押付けローラ41、42を一体として押圧するように押圧支持機構PMを構成した点で、一対の押付けローラ23、24のそれぞれを別個独立に押圧するように押圧支持機構PMを構成した第1の実施形態と相違する。さらに、対をなす超仕上砥石43、44のそれぞれを別個独立に揺動するように揺動機構SMを構成した点で、対をなす超仕上砥石13、14を一体として揺動するように揺動機構SMを構成した第1の実施形態と相違する。

0066

第2の実施形態における押圧支持機構PMは、押付けローラ41、42を一体として押圧する押圧手段45を有している。押圧手段45は、ディスク11、12を主軸15、16に押圧する押圧力を押付けローラ41、42に付勢するシリンダ46から構成され、このシリンダ46は、対向するディスク11、12の軸線C1上の中央部付近に配置されている。シリンダ46は、それぞれの主軸15、16に対して進退移動自在な作動ロッド47、48が設けられ、一方の作動ロッド47の先端に押付けローラ41が回転自在に保持され、他方の作動ロッド48の先端に押付けローラ42が回転自在に保持されている。シリンダ46は、圧力供給口49から油圧または空圧などが供給されて、作動ロッド47、48を進退駆動する。

0067

ディスク11、12を外周支持ローラ17、18上に支持した後、シリンダ46を作動させて作動ロッド47、48を主軸15、16に向けて前進移動すると、押付けローラ41、42が小径側端面11c、12cに当接し、当該ディスク11、12を主軸15、16に向かう方向に押圧する。押付けローラ41、42から付勢された押圧力により、大径側端面11b、12bが主軸15、16の当接面15a、16aに押し付けられ、ディスク11、12が主軸15、16に押圧支持される。

0068

第1の実施形態では、一つの回転盤35を回転駆動することによりリンクL1とリンクL2とを一緒に動かしていたが、第2の実施形態における揺動機構SMは、砥石43、44を揺動させる駆動源が個々の砥石43、44ごとに設けられ、図4に示すように、二つの回転盤50、51を備えている。そして、第1の実施形態において往復台37の支持部37aに取り付けていたリンクL1、L2の他端を、リンクL1では回転盤50の支持部50aに、リンクL2では回転盤51の支持部51aにそれぞれ回転自在に取り付けてある。各支持部50a、51aは、回転盤50、51の回転中心と異なる位置に配置されている。これにより、回転盤50、51をそれぞれ図示しないモータで回転駆動させることで、リンクL1とリンクL2とを別々に動かすことができる。一方の回転盤50の回転運動は、揺動中心C5を中心とした往復揺動運動に変換され、砥石ヘッド38および超仕上砥石43が揺動する。同様に、他方の回転盤51の回転運動は、揺動中心C6を中心とした往復揺動運動に変換され、砥石ヘッド39および超仕上砥石44が揺動する。

0069

図5に示すように、第2の実施形態の曲面加工装置10aはさらに、対をなす超仕上砥石43、44のそれぞれの揺動位置を検出する検出手段60、61と、検出した対をなす超仕上砥石43、44のそれぞれの揺動位置に基づいて揺動機構SMを制御する制御手段としてのコントローラ62と、を有している。

0070

前記検出手段60、61は、図示例では、回転盤50、51の回転位置に基づいて、超仕上砥石43、44の揺動位置を検出している。モータ63により回転駆動される回転盤50には検出手段としての回転位置検出器60が配置され、同様に、モータ64により回転駆動される回転盤51には回転位置検出器61が配置されている。回転位置検出器60、61としては、例えば、エンコーダが用いられる。

0071

コントローラ62は、予め設定された加工条件、例えば、表1に示した第1の実施形態と同様の加工条件となるように、モータ63、64の回転を制御する制御信号を各モータ63、64に出力する。この制御信号に基づいてモータ63、64が作動して回転盤50、51が回転する。回転盤50、51の回転は、回転位置検出器60、61により検出され、検出信号がコントローラ62に入力される。コントローラ62は、この検出信号に基づいて各回転盤50、51の回転位置を認識し、各回転盤50、51の回転位置に基づいて超仕上砥石43、44の揺動位置を検出する。

0072

表1に示したように、転動面11a、12aの超仕上加工は、粗加工と仕上加工の2段階を経てなされている。粗加工時には、超仕上砥石43、44の揺動速度が速い、つまり、揺動数が大きく設定されている。一方、仕上加工時には、超仕上砥石43、44の揺動速度が遅い、つまり、揺動数が小さく設定されている。また、主軸回転数は、粗加工時には比較的低速に、仕上加工時には比較的高速に設定されている。

0073

超仕上砥石43、44は、図6に示す揺動波形e1、e2のように揺動する。ここでの揺動波形e1、e2は、図3に示される揺動波形と同様に超仕上砥石43、44の揺動の位置が時間とともに変化する状態を示すものであり、図中上側の波形e1は超仕上砥石43の揺動波形を、図中下側の波形e2は超仕上砥石44の揺動波形をそれぞれ示している。また、粗加工時および仕上加工時におけるそれぞれの揺動波形を示してある。

0074

上述したように転動面11a、12aの超仕上加工は粗加工と仕上加工の2段階を経てなされるが、超仕上加工の最初から最後まで、対をなす超仕上砥石43、44を逆位相に同期して揺動させることは必ずしも必要でない。

0075

そこで,第2の実施形態では、図示するように、ディスク11、12が安定しにくい比較的低速で回転されるとともに超仕上砥石43、44の揺動数が大きい粗加工時には、第1の実施形態と同様に、超仕上砥石43と超仕上砥石44とを、図中実線および仮想線に示す揺動限位置の間で、半波長の位相差をもって同期しながら揺動させている。一方、ディスク11、12が安定し易い比較的高速で回転されるとともに超仕上砥石43、44の揺動数が小さい仕上加工時には、相互の同期をとることなく、各々の超仕上砥石43、44に必要な揺動を行っている。

0076

コントローラ62は、回転位置検出器60、61の検出信号を予め設定された加工条件、例えば各々の砥石43、44の揺動を同期させるのか、また設定値に対して差異があるかなどを照らし合わせて、設定した加工条件となるように各モータ63、64を制御する。このようなクローズドループ制御により、予め設定された必要な加工条件範囲において、各々の砥石43、44の揺動を同期させたり、同期が不必要なときには意図的に同期制御せなかったりさせている。

0077

なお、曲面加工装置10aの一部に振動レベル検出器、例えば加速度センサなどを必要に応じて取り付け、砥石43、44の揺動に伴う振動レベルが一定以上になった場合には、コントローラ62に信号を送って同期制御させることもできる。

0078

上述したように、第2の実施形態における揺動機構SMは、対をなす超仕上砥石43、44のそれぞれを別個独立に揺動するように構成したので、超仕上砥石43と超仕上砥石44との揺動に位相差をもたせることが容易にできるとともに、その位相差の変化の自由度を増すことができる。したがって、対をなす超仕上砥石43、44の同期揺動が必要なときにのみ、対をなす超仕上砥石43、44を同期させることが可能であり、同期揺動が必要でないときは、各々のディスク11、12の加工状況に応じて、加工条件の変更や、意図的に表面品位を変えることが可能となる。

0079

このような揺動制御に際して、対をなす超仕上砥石43、44のそれぞれの揺動位置を検出し、検出したそれぞれの揺動位置に基づいてコントローラ62が揺動機構SMを制御しているため、各々のディスク11、12を加工する砥石43、44の揺動を確実かつ適切に制御して超仕上加工を行うことができる。これにより良好な転動面品質を効率的に得ることができる。

0080

また、第2の実施形態における押圧支持機構PMは、一対の押付けローラ41、42を一体として押圧するように構成したので、簡素な構造で安価に押圧支持機構PMを構成することができる。さらに、各ディスク11、12に作用する押付力を均一にできるため、加工品質の安定化にも寄与し得る。

0081

(他の変形例)本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ディスク11、12を支持する支持部材として、外周部分に設けられた外周支持ローラ17、18を用いているが、これに限られず、ローラ以外の例えば固定シューなどであってもよい。また、ディスクを支持する位置も、ディスクの外周部分に限られず、穴のあいたディスクである場合には、そのディスクの穴の内周部分などであってもよい。また、外周支持ローラ17、18も2個に限られず、3個以上設けてもよい。

0082

また、対をなす工具として、一対の超仕上砥石13と14、43と44を用いているが、これに限られず、2以上の複数対をなす砥石で構成することもできる。この場合には、超仕上砥石は、転動面11a、12aに同数ずつ配置される。

0083

また、対をなす工具として超仕上砥石を用いて研削加工による超仕上加工を行っているが、超仕上砥石に変えて、ラップ材を使用してラッピングをすることもでき、研磨工具を用いて研磨加工をすることもできる。

0084

また、油圧や空圧によるシリンダ27、28、46を利用してディスク11、12を主軸15、16に押し付ける力を得るようにしたが、ギアカムおよびモータなどを利用してディスク11、12を主軸15、16に押し付けるようにしてもよい。

0085

また、主軸15、16に、マグネットチャックや、負圧を利用した吸引チャックなどからなる引き込み手段を、ディスク11、12と接触する部位に設けてよい。引き込み手段を併用することにより、主軸15、16の回転をディスク11、12により確実に伝達することができる。このため、ディスク11、12と主軸15、16との接触面積が小さい場合であっても、ディスク11、12が主軸15、16から十分な回転力を得て回転中心回りに安定して回転し、その結果、転動面11a、12aを精度良く加工することができる。加えて、主軸15、16とディスク11、12との接触力が十分に得られるため、ディスク11、12が変形し易い材質や形状のものである場合であってもディスク11、12に回転力を与える際に加える外力を小さくでき、転動体の変形を効果的に防止して形状精度を高めることができる。

図面の簡単な説明

0086

図1図1(A)は、本発明の第1の実施形態に係る曲面加工装置を示す正面図、図1(B)は、図1(A)の矢印Bで示す方向に見た図である。
図2図2(A)(B)は、ディスクのセンタレス保持構造を示す説明図である。
図3第1の実施形態における対をなす超仕上砥石の揺動周期を示す説明図である。
図4図4(A)は、第2の実施形態に係る曲面加工装置を示す正面図、図4(B)は、図4(A)の4B−4B線に沿う断面図である。
図5第2の実施形態の曲面加工装置の制御系を示す概略ブロック図である。
図6第2の実施形態における対をなす超仕上砥石の揺動周期を示す説明図である。

--

0087

11、12…ディスク(一対の被加工物、転動体)
11a、12a…転動面(加工面)
13と14、43と44…超仕上砥石(対をなす工具)
15、16…一対の主軸
15a、16a…当接面
17、18…外周支持ローラ(支持部材)
23と24、41と42…押付けローラ(一対の当接部材)
60、61…回転位置検出器(検出手段)
62…コントローラ(制御手段)
RM…回転機構
SM…揺動機構
PM…押圧支持機構

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