带加工装置的制作方法

1.本发明涉及利用架设于多个辊之间的环形的加工带对工件表面进行加工的带加工装置。


背景技术：

2.例如，在用于塑料注射成型的模具的表面、设置于真空腔室等的精密的密封面上，为了功能上的需要或者提高美观性，通常，在切削加工之后实施研磨加工。为了利用现有的工作机械进行这类研磨加工，有时使用能够安装到工作机械的主轴上的带研磨工具。
3.在专利文献1中记载了一种带研磨工具，所述带研磨工具配备有：主体部；保持部，所述保持部接合于主体部；动力发生部；环形的研磨带；驱动辊，所述驱动辊能够旋转地支承研磨带，并且，将从动力发生部接受的旋转动力传递给研磨带；第一从动辊，所述第一从动辊能够旋转地支承研磨带；作为第二从动辊的加工辊，所述加工辊能够旋转地支承研磨带，并且，对研磨带的在研磨时与工件接触的部分进行支承。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2020-163552号公报


技术实现要素：

7.发明所要解决的课题
8.在专利文献1的带研磨工具中，通过能够绕与加工辊的旋转轴线正交的转动轴线旋转地支承加工辊，使研磨带的姿势追随加工面(被研磨面)的形状变化，但是，在有的情况下，由于加工辊的安装对准不良，而不能以研磨带的宽度上整个面进行研磨。另外，即使是实施了平面加工的工件，有时也会因工件的安装对准的缘故而在加工面产生带的研磨遗漏。不能在任何情况下都形成使加工带与加工面的微小起伏相一致地依照加工面移动的程序。
9.本发明以解决这种现有技术的问题作为技术课题，其目的在于提供一种不需要附加复杂的结构，只需简单地设置通常的加工带，就可以高效率地获得良好的加工面(研磨面)的带加工装置。
10.解决课题的手段
11.为了实现上述目的，根据本发明，提供一种带加工装置，所述带加工装置使加工带相对于工件相对移动而对所述工件进行加工，其中，所述带加工装置配备有：作为加工辊的第一辊；第二辊；加工带，所述加工带由所述第一辊和所述第二辊支承；旋转动力发生部，所述旋转动力发生部使所述第一辊或所述第二辊旋转；环形的弹性体，所述弹性体安装在所述第一辊的外周；环形的膨胀防止构件，所述膨胀防止构件被安装于所述弹性体，所述膨胀防止构件的弹性率比所述弹性体的弹性率大。
12.发明的效果
13.根据本发明，通过在加工辊的表面安装弹性体，利用弹性体吸收加工时(带研磨时)的加工辊的对准、工件的安装对准、加工带的接缝的阶梯差、或者工件的加工面的起伏形状等，由此，能够获得良好的加工面。另外，利用膨胀防止构件防止在加工辊的旋转过程中弹性体因离心力而在半径方向上膨胀、变形。
附图说明
14.图1是能够安装本发明的带加工装置的工作机械的一个例子的侧视图。
15.图2是根据本发明的一种实施方式的带加工装置的侧视图。
16.图3是图2的带加工装置的立体图。
17.图4是图2的带加工装置的剖视图。
18.图5是根据一种实施方式的第一辊的剖视图。
19.图6是弹性环的剖视图。
20.图7是表示第一辊的变形例的剖视图。
具体实施方式
21.下面，参照附图说明本发明的优选的实施方式。
22.图1是表示作为一般的立式加工中心的工作机械100和安装于其上的根据本发明的实施方式的带加工装置10的侧视图。图1的工作机械100具有：机座102，所述机座102是固定于工厂的地面的基台；工作台104，所述工作台104能够在y轴方向或者前后方向(图1中的左右方向)上移动地设置于机座102的上表面，在工作台104的上表面固定工件w；立柱108，所述立柱108在机座102的后方部分从上表面竖立地设置；x轴滑动器110，所述x轴滑动器110能够在x轴方向或者左右方向(图1中的垂直于纸面的方向)上移动地设置于立柱108的前表面；主轴头112，所述主轴头112能够相对于x轴滑动器110在z轴方向或者上下方向上移动地设置于该x轴滑动器110的前表面，能够以铅垂的旋转轴线o为中心旋转地支承主轴114。
23.另外，工作机械100具有使x轴滑动器110在x轴方向上往复移动的x轴进给装置(图中未示出)、使工作台104在y轴方向上往复移动的y轴进给装置(图中未示出)、以及使主轴头112在z轴方向上往复移动的z轴进给装置(图中未示出)。工作机械100还具有对主轴114进行旋转驱动的主轴马达(图中未示出)。主轴马达可以配置在主轴头112的壳体(图中未示出)的外部或者内部。优选地，主轴马达可以利用其转矩将主轴114保持在绕旋转轴线o的规定的角度位置。工作机械100还具有对主轴马达以及x轴、y轴、z轴这三个正交的轴的进给装置进行正交的nc装置(图中未示出)。
24.优选地，工作机械100还具有对安装于主轴114的末端部的工具(图中未示出)进行更换的自动工具更换装置(图中未示出)。这样，工作机械100形成立式加工中心，主轴114相对于工件w能够在x轴、y轴、z轴这三个正交的轴向上相对地移动及定位，并且，能够对于绕旋转轴线o的角度位置进行定位。
25.在工作机械100的主轴114的末端部，形成有安装工具(图中未示出)的锥孔(图中未示出)。另外，在主轴114上，沿着旋转轴线o贯通地形成有中心孔(图中未示出)。在主轴114的中心孔中，配置有拉杆式(图中未示出)的工具夹紧装置，所述工具夹紧装置将安装到
锥孔中的工具固定。在本实施方式中，工具夹紧装置构成为将作为双面约束式的hsk型夹具固定到主轴114的锥孔中。
26.带加工装置10安装于工作机械100的主轴114的锥孔。如图2～图4所示，带加工装置10具有主体部20和保持部12，所述保持部12嵌合于工作机械100的主轴114的锥孔。锥孔可以是安装以hsk规格(din69893)为基准的工具保持器(图中未示出)的锥孔。锥孔也可以嵌合于其它的柄状、例如7/24锥形的柄状的锥部。
27.保持部12具有：锥部14，所述锥部14能够与工作机械100的主轴114的锥孔的内周面紧密接触；圆筒状的延长部16，所述延长部16接合于主体部20；以及凸缘部18，所述凸缘部18位于延长部16与保持部12之间。在凸缘部18，形成有沿着周向延伸的v形槽18a，所述v形槽18a形成为与附属于工作机械100的自动工具更换装置的更换臂(图中未示出)卡合。在本实施方式中，以hsk规格(din69893)为基准形成保持部12、特别是锥形臂14以及凸缘部18。对于保持部12，如图4所示，也可以使用以hsk规格(din69893)为基准的市售的工具保持器。在这种情况下，在保持部12的内部，可以沿着中心轴线o1形成中心孔12a以及工具安装孔16a。
28.在保持部12具有以hsk规格(din69893)为基准的形状的情况下，为了在主轴114上将保持部12夹持到主轴114的锥孔内，中空的主轴114配置有夹紧装置，所述夹紧装置配备有：在主轴的中空的内部空间中沿着旋转轴线o延伸设置的拉杆(图中未示出)；在锥孔内以拉杆为中心在周向上等角度间隔地配置的多个夹头(图中未示出)；以及在主轴的内部空间内以拉杆为中心配置的多个碟形弹簧(图中未示出)。
29.夹紧装置的拉杆是中空构件，在内部形成加压空气这样的气体或者冷却介质这样的液体流通的流体通路。流体通路与流体源(图中未示出)连接。在供应的流体为加压空气的情况下，流体源可以包括对空气进行压缩的压缩机(图中未示出)、储存加压空气的容器(图中未示出)、配置于容器的出口且将供应的加压空气的压力调节到规定的压力的压力调整阀(图中未示出)等。在供应的流体是冷却介质这样的液体的情况下，流体源可以包括对液体进行加压的泵(图中未示出)、配置于泵的出口且将供应的液体的压力调节到规定的压力的压力调整阀(图中未示出)等。作为流体源，可以使用设置工作机械100的工厂的服务空气系统、附属于工作机械100的冷却介质供应装置(图中未示出)。
30.主体部20具有作为主要结构要素的带驱动部30、旋转动力发生部60以及动力传递部70。带驱动部30、旋转动力发生部60以及动力传递部70被安装于框架22。框架22至少具有基底部24以及从基底部24垂直延伸的侧壁部26。侧壁部26在当如图1所示地将带加工装置10安装到工作机械100的主轴114的末端部时向工作台104以及被固定于工作台104的工件w接近的方向上延伸。在本实施方式中，基底部24和侧壁部26是彼此独立的构件，由螺栓24a相互紧固起来，但是，基底部24和侧壁部26也可以成一体地形成。
31.在使用市售的工具保持器作为保持部12的情况下，带加工装置10的主体部20配备有被接合于框架22的接合部28。接合部28从基底部24的上表面向与侧壁部26相反一侧突出。在本实施方式中，接合部28被多个螺栓24b紧固于基底部24。在不使用市售的工具保持器作为保持部12的情况下，可以采用螺栓等紧固措施将保持部12的延长部16接合于基底部24。
32.接合部28具有嵌合于保持部12的工具安装孔16a中的嵌合部28a、以及成一体地接
合于嵌合部28a的下端部的凸缘部28b，形成有沿着中心轴线o2延伸的中心孔28c。当使嵌合部28a嵌合到保持部12的工具安装孔16a中时，保持部12的中心轴线o1与接合部28的中心轴线o2相一致。在图4的实施方式中，保持部12和接合部28由彼此独立的构件形成，保持部12的中心孔12a形成为向着工具安装孔16a开口。在本实施方式中，当使嵌合部28a嵌合到保持部12的工具安装孔16a中时，保持部12的中心孔12a与接合部28的中心孔28c连通，形成一条流体供应通路。
33.在成一体地形成保持部12和接合部28的情况下，保持部12的中心孔12a形成为沿着中心轴线o1贯通保持部12。在这种情况下，保持部12的中心孔12a形成流体供应通路。在保持部12被夹紧于主轴114的锥孔内时，该流体供应通路与形成在夹紧装置的拉杆中的流体通路连通。
34.带驱动部30安装于框架22的侧壁部26。带驱动部30具有第一辊40和第二辊32，加工带34张设于第一辊40与第二辊32之间。将粘接有研磨材料的布等基材的两端接合起来，从而将加工带34形成为环状。根据要实施的研磨加工或者研削加工所需的表面粗糙度，适当地决定所粘接的研磨材料的粒度。
35.第一辊40被能够旋转地支承于侧壁部26以及安装于侧壁部26的托架36。更详细地说，第一辊40借助于轴承36a、36b被安装于旋转轴38，所述旋转轴38被能够旋转地支承于侧壁部26以及托架36。在第一辊40与旋转轴38之间配置有键38a，所述键38a卡合于第一辊40的内周面以及旋转轴38的外周面，第一辊40相对于旋转轴38能够不相对旋转。在将第一辊40安装于侧壁部26及托架36时，第一辊40的外周面在中心轴线o1方向上比侧壁部26突出。
36.第一辊40包括圆筒状的辊主体42、作为嵌合于辊主体42的外周面的弹性体的至少一个弹性环44、以及端板48。辊主体42具有穿过旋转轴38的中心孔42a。在辊主体42的内周面，可以形成用于使键38a通过的在轴向上延伸的槽42b。在辊主体42的一个端部，设置有防止弹性环44脱离用的在半径方向上突出的凸缘部42c。在辊主体42的另一个端部，形成有收容端板48的凹部42d。
37.弹性环44是由安装于辊主体42的外周面的发泡橡胶、例如氟系橡胶海绵这样的弹性材料形成的环状构件。弹性环44具有在周向上延伸的狭缝44a、以及与辊主体42的外周面紧密接触的内周面44b。狭缝44a从弹性环44的外周面起在半径方向上以规定的深度、在轴向上以规定的宽度(轴向的尺寸)形成。狭缝44a也可以是从外周面起在半径方向上以规定的深度切入的单纯的切口。
38.在狭缝44a中嵌入膨胀防止构件46，所述膨胀防止构件46用于防止弹性环44因第一辊40旋转时的离心力而在半径方向上膨胀、变形。膨胀防止构件46可以是由弹性率比作为弹性体的弹性环44的弹性率大的材料、例如树脂制薄板构成的环状构件。或者，膨胀防止构件46也可以是将上述环状构件沿着直径一分为二的两个弓形构件、或者以中心角成为120
°
的方式一分为三的三个弓形构件。另外，由于当膨胀防止构件46与加工带34接触时，会对加工带34的张设产生不良影响，因此，优选地，膨胀防止构件46的外径无论在加工时还是在不加工时都比弹性环44的外径小。
39.端板48具有圆筒状的主体部分48a、以及在该主体部分48a的一个端部处在半径方向上突出的凸缘部48b。端板48形成有穿过旋转轴38的中心孔48c。当将端板48嵌合于辊主体42的凹部42d时，嵌合于辊主体42的外周面的弹性环44被夹持在辊主体42的凸缘部42c与
端板48的凸缘部48b之间。由此，防止弹性环44相对于辊主体42在轴向上移动并脱离。
40.第二辊32被安装于旋转轴52，所述旋转轴52被能够旋转地支承于
コ
字形的支架50。支架50沿着导向件59在箭头a所示的方向上能够移动地设置。螺柱54被固定于托架36，被留有间隙地贯入支架50的孔(图中未示出)，在螺柱54的周围配置有螺旋弹簧56。支架50被螺旋弹簧56向从托架36离开的方向加载。支架50可以由作为固定机构的销58以从托架36分离开任意距离的状态固定。具体地说，销58形成为贯通螺合于支架50且销58的末端与贯入到支架50内部的螺柱54的外周抵接的结构，由此，当使销58旋转动作时，可以固定支架50的位置。在加工带的更换作业中，在将加工带取下的情况下，首先，解除销58的固定，使支架50沿着导向件59接近托架36，在将销58固定并形成将加工带34的张设状态解除的状态之后，可以将加工带34从第一辊40和第二辊32上取下。另外，在进行加工带34的安装的情况下，在将上述加工带34取下了的状态下，将要新安装的加工带34安装到第一辊40和第二辊32上，当解除销58的固定时，借助于螺旋弹簧56的弹性力，使支架50从托架36分离开，使加工带34成为张设状态，因此，进而，利用销58将支架50的位置固定，由此，加工带34的安装完成。借助于这些结构和作业步骤，无论作业者的熟练程度如何，都可以进行带的更换作业，并且，设定加工带34的张力。
41.旋转动力发生部60具有旋转马达。旋转马达可以是电动马达，但是，优选是流体马达，特别是配备有涡轮(图中未示出)的空压马达。作为旋转动力发生部60的空压马达具有涡轮机壳62，所述涡轮机壳62形成能够旋转地收容涡轮的机室64、以及与机室64连通的流体入口66。流体入口66与流体供应通路连通。在本实施方式中，流体入口66与保持部12及接合部28的中心孔12a、28c连通。
42.动力传递部70具有第一带轮72、第二带轮74、张设于第一带轮72与第二带轮74之间的驱动带76、以及张紧器78。第一带轮72安装于输出轴68，以便与作为旋转动力发生部60的空压马达的输出轴68一起旋转，第一带轮72形成输入带轮。第二带轮74安装于旋转轴38，以便与用于第一辊40的旋转轴38一起旋转。驱动带76可以是有齿带或者齿形带。在驱动带76是有齿带或者齿形带的情况下，第一带轮72和第二带轮74由具有与驱动带76的齿啮合的多个齿的有齿带轮形成。驱动带76在第一带轮72与第二带轮74之间被张紧器78施加一定的张力，所述张紧器78具有与驱动带76的背面卡合的游动辊78a。
43.当将带加工装置10夹紧到工作机械100的主轴114的锥孔内时，流体供应通路12a、28c与夹紧装置的拉杆的流体通路连通。来自于流体供应源的流体、例如加压空气或者冷却介质通过主轴的工具夹紧装置的拉杆的流体通路、带加工装置10的流体供应通路12a、28c以及作为旋转动力发生部60的流体马达的流体入口66被供应给机室64，使配置于该机室64内的涡轮旋转。
44.该旋转经由安装于流体马达的输出轴68上的第一带轮72、驱动带76以及第二带轮74被传递给旋转轴38，从而，作为加压辊的第一辊40旋转，张设于第一辊40与第二辊32之间的加工带34被驱动。在此期间，第一辊40作为驱动辊起作用，并且，第二辊32作为从动辊起作用。这样，在加工带34被驱动而在第一辊40与第二辊32之间循环的期间，在第一辊40与工件w之间夹着加工带34地将第一辊40推压与工件w的表面，使主轴114与工作台104相对移动，由此，对工件w的表面进行加工(研磨或研削)。
45.通过在作为加工辊的第一辊40的外周部配置作为弹性体的弹性环44，可以利用弹
性体吸收在加工时会成为问题的加工辊的安装对准不良、或成为加工对象的工件表面的起伏形状等，无需生成特别的程序，只需按照与设计形状相一致的加工程序(nc程序)使带加工装置沿着工件w的要加工的表面移动，就能够获得良好的加工面。另外，在弹性环44中埋设有膨胀防止构件46，在第一辊40的旋转过程中，防止弹性环44因离心力而在半径方向上膨胀、变形。即，可以利用膨胀防止构件46解决在加工带34上施加不希望的张力而对工件w的加工产生不良影响的课题、弹性环44在不与加工带34卡合的部分处膨胀而与主体部20的各个部位产生干扰的课题。
46.在上述实施方式中，膨胀防止构件46是被配置在狭缝44a内的例如由树脂制薄板构成的环状构件、两个弓形构件或者三个弓形构件，所述狭缝44a从弹性环44的各个外周面起在半径方向上以规定的深度、在轴向上以规定的宽度(轴向尺寸)形成且在周向上延伸，但是，本发明并不限定于此。在本发明中，膨胀防止构件只要能够防止配置在加工辊的外周部的弹性体在加工辊的旋转过程中因离心力而在半径方向上膨胀、变形即可。
47.在图7中表示作为加工辊的变形例的第一辊120。本实施方式的第一辊120，除了在作为弹性体的弹性环以及膨胀防止构件与上述实施方式中的膨胀防止构件46不同的点之外，与上述实施方式中的第一辊40大致相同地构成。
48.在图7中，弹性环124具有在周向上延伸的狭缝124a。狭缝124a在弹性环124的轴向上从相反侧的两个侧面起以规定的深度、在半径方向上以规定的宽度(半径方向尺寸)形成。在狭缝124a中嵌入膨胀防止构件126a、126b，所述膨胀防止构件126a、126b防止弹性环124因第一辊120的旋转所引起的离心力而在半径方向上膨胀、变形。
49.膨胀防止构件126a、126b例如可以是由树脂制薄板构成的环形构件。或者，膨胀防止构件126a、126b也可以是将上述环形构件沿着直径一分为二的两个弓形构件、或者以中心角为120
°
的方式一分为三的三个弓形构件。膨胀防止构件126a配置在端板128的凸缘部128b的狭缝128d、以及形成于弹性环124的与该狭缝128d相面对的侧面上的狭缝124a内，膨胀防止构件126b配置在两个弹性环124的相面对的侧面的狭缝124a内，膨胀防止构件126c配置在辊主体122的凸缘部122c的狭缝122e、以及弹性环124的与该狭缝122e相面对的侧面上的狭缝124a内。
50.图7的第一辊120也与上述实施方式的第一辊40同样地起作用。
51.由于主轴114能够相对于工件w在x轴、y轴、z轴这三个正交轴方向上相对地移动及定位，以及能够对绕旋转轴线o的角度位置进行定位，因此，采用工作机械100和带加工装置10，可以对工件w进行带加工，在设置于真空腔室等中的精密的密封面上形成具有与适宜的工具进给方向平行的研磨痕或研削痕的研磨精加工面或者研削精加工面。另外，通过工作机械100具有工具更换装置，可以将利用带加工装置10进行的研磨或者研削以外的加工工序集成到利用工作机械100进行的加工工序中。进而，通过使用流体马达或空压马达作为旋转马达，能够利用工作机械100为了进行润滑或冷却而本来就会配备的供应冷却介质、加压空气等的流体供应源来驱动带加工装置10，因此，无需为带加工装置10新设置驱动源。
52.在上述内容中，说明了在一个弹性环装配一个或者两个膨胀防止构件的实施方式，但是在想要更强有力地防止由离心力引起的弹性环的膨胀等情况下，也可以根据需要制成装配更多的膨胀防止构件的结构。
53.附图标记说明
54.10带加工装置
55.12保持部
56.20主体部
57.30带驱动部
58.32第二辊
59.34加工带
60.40第一辊
61.44弹性环
62.46膨胀防止构件
63.58销
64.60旋转动力发生部
65.70动力传递部
66.100工作机械

技术特征：
1.一种带加工装置，所述带加工装置使加工带相对于工件相对地移动，对所述工件进行加工，其特征在于，配备有：作为加工辊的第一辊；第二辊；加工带，所述加工带由所述第一辊和所述第二辊支承；旋转动力发生部，所述旋转动力发生部使所述第一辊或者所述第二辊旋转；环状的弹性体，所述弹性体安装在所述第一辊的外周；以及环状的膨胀防止构件，所述膨胀防止构件安装于所述弹性体，所述膨胀防止构件的弹性率比所述弹性体的弹性率大。2.如权利要求1所述的带加工装置，在所述加工带中卡合于所述第一辊的部分与工件的表面接触，对该工件的表面进行加工。3.如权利要求1或2所述的带加工装置，所述旋转动力发生部具有流体马达。4.如权利要求3所述的带加工装置，所述流体马达为空压马达。5.如权利要求1所述的带加工装置，还具有能够安装到工作机械的主轴末端部的保持部，所述工作机械具有：所述主轴；工作台，所述工作台面对该主轴配置，对工件进行固定；以及进给装置，所述进给装置使所述主轴与所述工作台相对移动。

技术总结
使加工带(34)相对于工件(W)相对移动并对工件进行加工的带加工装置(10)配备有：作为加工辊的第一辊(40)；作为从动辊的第二辊(32)；由第一辊和第二辊支承的加工带；使第一辊或者第二辊旋转的空压马达(60)；安装在第一辊的外周的弹性环(44)；以及安装于弹性环且弹性率比弹性环的弹性率大的膨胀防止构件(46)。弹性环的弹性率大的膨胀防止构件(46)。弹性环的弹性率大的膨胀防止构件(46)。


技术研发人员：菅崎尊晓 神山茜菜
受保护的技术使用者：株式会社牧野铣床制作所
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2023/10/8