JP2007021625A - 研削装置 - Google Patents

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禎彦 近藤
Nobuhiro Higashiyama
信弘 東山
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Abstract

【課題】 歩留まりおよび研削精度が良好な研削装置を提供する。
【解決手段】 研削装置10は、前後相隣接して搬送される複数のワークWを研削する研削装置であって、ワークWを下流に向けて搬送する搬送装置20、ワークWを研削するために搬送装置20の下流側に設けられかつワークWの下流への搬送を補助する方向に回転する砥石18、ワークWを押圧するために砥石18の下流側に設けられる押圧装置52、ワークWの位置を揃えるために砥石18の上流側に設けられる位置調整装置32、ワークWにクーラントを供給するために砥石18と搬送装置20との間に設けられるクーラント供給装置50、砥石18と搬送装置20との間であってワークWの上方に設けられる板状部材72、および砥石18と押圧装置52との間であってワークWの上方に設けられる板状部材74を備える。
【選択図】 図1

Description

この発明は研削装置に関し、より特定的には、搬送路上に接着することなく前後相隣接して搬送される複数のワークの表面を研削する研削装置に関する。
この種の従来技術の一例がたとえば特許文献1において提案されている。
特許文献1に開示されている研削装置では、ワークと砥石との接触部における砥石の回転方向はワークの搬送方向とは逆である。
特開昭62−79958号公報
この場合、砥石の回転によってワークには搬送を妨げる力が加わるので、ワークを円滑に搬送するためには搬送方向の送り込み力を大きくする必要がある。
しかし、このようにすると連なって搬送される複数のワークに両側から相反する大きな力が加わるため、ワークのブリッジが発生したりワークに欠けが発生し、歩留まりおよび研削精度が良くなかった。
特に厚みの小さいワークの場合には、ワーク同士の接触面積が小さくなるので上記ブリッジや欠けがより発生し易かった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、歩留まりおよび研削精度が良好な研削装置を提供することである。
上述の目的を達成するために、請求項1に記載の研削装置は、前後相隣接して搬送される複数のワークを研削する研削装置であって、ワークを下流に向けて搬送する搬送手段、ワークを研削するために搬送手段の下流側に設けられかつワークの下流への搬送を補助する方向に回転する研削手段、およびワークを押圧するために研削手段の下流側に設けられる押圧手段を備える。
請求項2に記載の研削装置は、請求項1に記載の研削装置において、搬送手段はワークを上下から挟む第1搬送ユニットと第2搬送ユニットとを含み、第1搬送ユニットは複数の第1ローラと複数の第1ローラに装着される第1ベルトとを有し、第2搬送ユニットは複数の第2ローラと複数の第2ローラに装着される第2ベルトとを有し、第1ローラおよび第2ローラの少なくともいずれか一方の少なくとも1つは駆動ローラであり、ワーク搬送時には第1ベルトの下面がワークの上面に接しかつ第2ベルトの上面がワークの下面に接することを特徴とする。
請求項3に記載の研削装置は、請求項1に記載の研削装置において、押圧手段は、研削手段の下流側においてワーク上に配置される第3ローラと第3ローラをワークに対して押圧するための第1押圧部とを含むことを特徴とする。
請求項4に記載の研削装置は、請求項3に記載の研削装置において、第3ローラは従動ローラであることを特徴とする。
請求項5に記載の研削装置は、請求項3に記載の研削装置において、第3ローラは駆動ローラを含み、駆動ローラは研削手段の回転方向とは逆方向に回転されることを特徴とする。
請求項6に記載の研削装置は、請求項3に記載の研削装置において、第3ローラの硬度はワークの硬度より小さく設定されることを特徴とする。
請求項7に記載の研削装置は、請求項3に記載の研削装置において、第3ローラに装着されかつワークより硬度の小さい第3ベルトをさらに含むことを特徴とする。
請求項8に記載の研削装置は、請求項1に記載の研削装置において、ワークの位置を揃えるために研削手段の上流側に設けられる位置調整手段を含むことを特徴とする。
請求項9に記載の研削装置は、請求項8に記載の研削装置において、位置調整手段は研削手段の上流側においてワーク上に配置される第4ローラと第4ローラをワークに対して押圧するための第2押圧部とを含むことを特徴とする。
請求項10に記載の研削装置は、請求項1に記載の研削装置において、ワークにクーラントを供給するために研削手段と搬送手段との間に設けられるクーラント供給手段をさらに含むことを特徴とする。
請求項11に記載の研削装置は、請求項1に記載の研削装置において、ワークの上方に位置するように研削手段と搬送手段との間および研削手段と押圧手段との間の少なくともいずれか一方に設けられる板状部材をさらに含むことを特徴とする。
請求項12に記載の研削装置は、請求項1に記載の研削装置において、ワークは断面弓形状をしかつ下に凸の状態で搬送されることを特徴とする。
請求項1に記載の研削装置では、ワークの下流への搬送を補助する方向に研削手段を回転させることによって、すなわち研削手段とワークとの接触部における研削手段の回転方向をワークの搬送方向と同方向とすることによって、従来とは異なりワークにはその搬送方向に対して逆方向から大きな力は加わらず、ワークのブリッジやワークの欠けを抑制でき、歩留まりが向上し、生産性を向上することができる。この場合、ワークは研削手段を通過しようとするとき研削手段から前方(搬送方向)へ蹴り出されるような力を受け、ワークは下流側へ速度を上げて送り出されワークの後部を十分に研削できなくなる恐れがある。しかし、この発明では、研削手段の下流側に設けられた押圧手段でワークを押圧することによって、研削手段を通過するワークが速度を上げて下流側へ送り出されることはなく搬送速度を安定させることができる。したがって、ワーク、特にその後部を十分に研削でき、研削精度を向上できる。
請求項2に記載の研削装置では、ワークを第1搬送ユニットの第1ベルトと第2搬送ユニットの第2ベルトとで挟みいずれかのローラを駆動するだけで容易かつ確実にワークを搬送できる。
請求項3に記載の研削装置では、研削手段の下流側においてワークに対して第3ローラを押圧するだけで、その時点で研削されているワークの送り出し速度が増すことはなくワークを十分に研削できる。
請求項4に記載の研削装置では、第3ローラとして従動ローラを用いることによって押圧手段を簡単に構成できる。
請求項5に記載の研削装置では、駆動ローラを研削手段とは逆方向に回転させることによって、研削手段によるワークの送り出し速度の上昇をより一層抑制でき、ワークの研削を安定させることができる。
請求項6に記載の研削装置では、第3ローラをワークより柔らかく形成することによって、ワーク表面を傷つけることなくワークを十分に押圧できる。
請求項7に記載の研削装置では、ワークより硬度の小さい第3ベルトを第3ローラに装着することによって、ワーク表面が傷つくのを一層防止できる。
請求項8に記載の研削装置では、研削手段の上流側においてワークの位置を揃える位置調整手段を設けることによって、複数のワークを人手に依らずに自動的に揃えられた状態で研削手段に送り込むことができ、生産性を向上できる。
請求項9に記載の研削装置では、研削手段の上流側においてワークに対して第4ローラを押圧するだけでワークの上下方向の位置ずれを容易に防ぐことができる。
研削手段と搬送手段との間にクーラント供給手段を設ける場合には、研削手段と搬送手段との間隔が大きくなるので搬送経路が長くなり、それに伴って、連なるワークの数が増えるため、従来ではワークのブリッジや欠けが発生しやすかった。しかし、この発明は、ブリッジや欠けを抑制できるので、請求項10に記載するようにクーラント供給手段を含む研削装置において有効である。
請求項11に記載の研削装置では、研削手段と搬送手段との間や研削手段と押圧手段との間に板状部材を設けることによって、ワークの浮き上がりおよびブリッジ等を一層確実に抑制できる。
請求項12に記載の研削装置のように、この発明は断面弓形状をしかつ下に凸の状態で搬送されるワークを研削する場合に好適に用いられる。
この発明によれば、ワークの歩留まりおよび研削精度が良好となる。
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図1を参照して、この発明の一実施形態の研削装置10はベース12を含む。
ベース12上にはテーブル14が配置され、テーブル14の上流側にはテーブル16が設けられる。図2に示すように、テーブル14の上面には矢印Aで示すワーク搬送方向に延びる溝14aが形成され、テーブル16には研削すべきワークWとほぼ等しい幅を有しかつ溝14aの延長線上に延びる溝16aが形成され、溝16aはテーブル16を上下に貫通する。溝14aおよび16aが前後相隣接して搬送されるワークWの搬送路となる。図1では、構成の理解を容易にするためにテーブル16の図示は省略されている。
ここで、ワークWとしてはたとえばNd−Fe−B系希土類焼結磁石が用いられ、図3および図4に示すように下に凸の状態で搬送される。
図1に戻って、テーブル14上にはワークWを研削するための研削手段となる砥石18が回転自在に設けられ、砥石18は図示しないモータ等の駆動手段によって駆動される。砥石18は、その表面から突出するダイヤモンド砥粒を含み、ダイヤモンド砥粒はたとえば電着法によって固定される。
砥石18は矢印Bで示すように、ワークWとの接触部における回転方向はワークWの搬送方向と同方向となる。すなわち、砥石18は、ワークWの下流への搬送を補助する方向に回転する。
テーブル16を挟むように搬送手段となる搬送装置20が設けられる。搬送装置20は、テール16の上側に設けられる搬送ユニット22aとテーブル16の下側に設けられる搬送ユニット22bとを含む。
搬送ユニット22aは、ローラ24a,26aおよび28aと、ローラ24a,26aおよび28aに装着されるベルト30aとを含む。ローラ24aおよび26aはテーブル16の上側においてそれぞれ溝16aの前端近傍および後端近傍に配置され、これによってベルト30aが溝16aに沿うように設けられ、搬送時にベルト30aの下面をワークWの上面に接触させることができる。また、搬送ユニット22bは、ローラ24b,26bおよび28bと、ローラ24b,26bおよび28bに装着されるベルト30bとを含む。ローラ24bおよび26bはテーブル16の下側においてそれぞれ溝16aの前端近傍および後端近傍に配置され、これによってベルト30bが溝16aに沿うように設けられ、搬送時にベルト30bの上面をワークWの下面に接触させることができる。したがって、ワークWは、テーブル16を通過するときにはベルト30aと30bとによって上下両側から挟持されかつ砥石18方向に送り出される。
ここで、ベルト30bのベルト長をベルト30aのそれより長くするのが好ましい。さらに、ローラ24aと24bとのオフセット量(ワーク搬送方向Aにおける、ローラ24aの中心からローラ24bの中心までのずれ量:図1参照)を20mmから50mmにするのが好ましい。このようにすることで搬送装置20から出たワークWが下向きにならず、ワークWの浮き上がり、ブリッジの発生をより抑えることができる。
この実施形態では、ローラ24aおよび24bは駆動ローラであり、図示しないモータ等の駆動手段によって駆動され、それぞれ矢印C1およびC2に示すようにワークWを送り出す方向に回転する。ローラ26a,26b,28aおよび28bは従動ローラである。
また、テーブル16の上側にはワークWの位置を揃える位置調整手段となる位置調整装置32が設けられる。位置調整装置32は下面開口かつ中空筐体状のケース34を含み、ケース34には複数(この実施形態では3つ)の位置調整ユニット36の大部分が収容される。
各位置調整ユニット36は、ケース34の下面から一部が露出しかつベルト30a上に配置され従動ローラからなるローラ38および40と、ローラ38および40をワークWに対して押圧する押圧部42とを含む。押圧部42は、ローラ38および40を支持する支持部44と、支持部44の上面または上方に配置されかつケース34の天板に固定される収容部46と、収容部46に収容されるばね48とを含む。ばね48の反発力によって支持部44を介してローラ38および40がワークWを下方に押圧し、ワークWの上下方向の位置が揃えられる。また、ワークWが溝16aを通過することによって、ワークWの幅方向の位置が揃えられる。
砥石18と搬送装置20との間には、クーラント供給手段となるクーラント供給装置50が配置され、砥石18によって研削されるワークWに対してクーラント供給装置50のノズル50aからクーラントが供給される。砥石18の回転による連れ回り流を考慮すると、クーラントはワークWの研削部に対して斜め上方より供給されることが好ましい。クーラントの吐出圧はたとえば0.2MPa〜0.4MPaが好ましい。
クーラントとしては、たとえば、原液を50倍〜10倍に希釈した水溶性クーラントが用いられ、浸透性を上げるために脂肪酸などの界面活性剤が1wt%〜30wt%、潤滑性を上げるためにグリコール類が1wt%〜50wt%含まれている。
一般に、水溶性クーラントは、水を主成分としているので油を主成分とした場合と比べて環境への負荷は小さいが、水は油に比べて泡立ち易く表面張力も大きいため電鋳刃のようなチップポケットの小さい刃によって研削する場合、研削部への供給が難しかった。
しかし、研削装置10では、クーラントとして、原液を50倍〜10倍に希釈し、界面活性剤を1wt%〜30wt%、グリコール類を1wt%〜50wt%含む水溶性クーラントを用いることによって、研削部へクーラントを十分に供給できる。なお、砥石18へ吐出されるクーラントの温度は22℃〜35℃が好ましい。
また、テーブル14上の砥石18の下流側には、研削されたワークWを押圧する押圧手段となる押圧装置52が設けられる。押圧装置52は、複数(5個)のローラ54,56,58,60および62と、研削済みのワークWに対してローラ54〜62を押圧するための押圧部64とを含む。ローラ54〜62は、たとえば従動ローラからなり、ワークWより硬度が小さいたとえば真鍮のような部材から構成される。押圧部64は、ローラ54〜62を支持する支持部66と、支持部66の上部に接続されかつ支持部66ひいてはローラ54〜62を上下方向に移動させるたとえばエアシリンダからなるシリンダ68とを含む。両端のローラ54および62を連結するようにベルト70が装着される。したがって、押圧装置52では、ローラ54〜62はシリンダ68によって下方向に移動されベルト70を介してワークWに押圧される。なお、ベルト70として、ワークWより硬度の小さい部材を用いることによって、ワークWの表面が傷つくのを防止できる。
押圧装置52によるワークWに対する押圧力は、たとえば0.05MPa以上0.3MPa以下が好ましい。押圧力が0.05MPaより小さければワークWを十分に抑えることができないので、研削中のワークWを十分に研削できなくなるおそれがある。一方、押圧力が0.3MPaより大きければワークWの搬送速度を必要以上に減じてしまいワークWの円滑な搬送を妨げることになる。
さらに、砥石18と搬送装置20との間にはワークWの上方に位置するように板状部材72が配置され、砥石18と押圧装置52との間にはワークWの上方に位置するように板状部材74が配置される。これらの板状部材72および74によって、ワークWのブリッジや乗り上げ等を防止できる。
このような研削装置10の動作について説明する。
たとえば断面弓形状をしたNd−Fe−B系希土類焼結磁石からなる複数のワークWを下に凸の状態でテーブル16の溝16aに供給する。
そして、ワークWを上下から挟むベルト30aおよび30bによって砥石18方向に搬送する。搬送時には、各ワークWは、位置調整装置32によって上方から押圧され上下方向の位置が揃えられ、溝16aを通ることによって幅方向の位置が揃えられる。
テーブル14の溝14a上を摺動させて砥石18に送り込まれたワークWは、クーラント供給装置50のノズル50aからクーラントを供給されながら、砥石18によって研削される。この実施形態では、ワークWの両端部が研削される。
このとき、砥石18はワークWとの接触部(ワークWの研削部)において搬送方向と同方向に回転し、ワークWには搬送方向に対して逆方向の力は働かないので、複数のワークWを連続的に加工してもワークWのブリッジや乗り上げは発生しない。ワークWには搬送方向の力すなわち搬送を補助する力が働くが、砥石18の下流側の研削済みのワークWを押圧装置52によって上方から押圧することによって、搬送されるワークWの搬送速度を調整することができる。
研削装置10によれば、ワークWの下流への搬送を補助する方向に砥石18を回転させることによって、すなわち砥石18とワークWとの接触部における砥石18の回転方向をワークWの搬送方向と同方向とすることによって、従来とは異なりワークWにはその搬送方向に対して逆方向から大きな力は加わらず、ワークWのブリッジの発生やワークWの欠けを抑制でき、歩留まりが向上し、その結果、生産性を上げることができる。また、砥石18の下流側に設けられた押圧装置52でワークWを押圧することによって、砥石18を通過するワークWが速度を上げて下流側へ送り出されることはなく搬送速度を安定させることができる。したがって、ワークW、特にその後部を十分に研削でき、研削精度を向上できる。
また、ワークWをベルト30aと30bとで挟みローラ24aおよび24bを駆動するだけで容易かつ確実にワークWを搬送できる。
さらに、砥石18の下流側においてワークWに対してローラ54〜62を押圧するだけで、その時点で研削されているワークWを砥石18で十分に研削できる。また、ローラ54〜62として従動ローラを用いることによって押圧装置52を簡単に構成できる。
また、砥石18の上流側においてワークWの位置を揃える位置調整装置20を設けることによって、複数のワークWを人手に依らずに自動的に揃えられた状態で砥石18に送り込むことができ、生産性を向上できる。ワークWの位置調整では、ワークWに対してローラ38および40を押圧するだけで容易にワークWの上下方向の位置ずれを防ぐことができる。
一般に、砥石18と搬送装置20との間にクーラント供給装置50を設ける場合には、搬送経路が長くなりワークWのブリッジや欠けが発生しやすくなるが、研削装置10は、ブリッジや欠けを抑制できるので、クーラント供給装置50を用いる場合に有効である。
また、板状部材72および74を設けることによって、ワークWの浮き上がりおよびブリッジ等を一層確実に抑制できる。
この発明は断面弓形状をしかつ下に凸の状態で搬送されるワークWを研削する場合に好適に用いられる。
一般に、ワークWの厚みが小さく隣接するワークW間の接触面積が小さい場合にはブリッジや乗り上げ等が発生する可能性が大きくなるが、研削装置10は、このようなワークWを研削する場合に好適に用いられる。
また、研削装置10は、硬く脆いため欠けが発生しやすいNd−Fe−B系希土類焼結磁石を研削する場合に好適に用いられる。
このような研削装置10の一実験例について説明する。
実験は、図1に示す研削装置10と図6に示す比較例としての研削装置1とについて行われた。研削装置1は、砥石18の回転方向が研削装置10の回転方向とは逆でありかつ位置調整装置32、押圧装置52、板状部材72および74を有しない点を除いて、研削装置10と同様に構成される。
ワークWとしては、断面弓形状をし、長さ55mm、幅18mm、厚み2.5mm、幅方向の断面積45mm2のNd−Fe−B系希土類焼結磁石が用いられた。砥石18の直径は100mmであった。そして、100個のワークWを研削し、図7および図8に示す実験結果が得られた。
図7および図8に示すように、同一加工速度ではワークW間に発生する押圧力は研削装置1の方が大きくなりワークWのエッジの欠けも発生しやすくなる。このことからも研削装置10の方が歩留まりひいては生産性が良好であることがわかる。
ここで、加工速度とは、ワークWが砥石18を通過する速度をいう。図7でいうワークWのエッジに発生する欠けは、直径が略0.5mm以上の欠けをいい、図7には、100個中そのような欠けを生じたワークWの個数とその割合とを示す。図8には加工速度ごとの、加工時間とワーク間に発生する押圧力との関係を示す。
なお、搬送装置20において、ローラ24a,24b,26a,26b,28aおよび28bのうちのいずれか1つが駆動ローラであればよい。
また、押圧装置52において、ローラ54〜62のうちの少なくともいずれか1つを駆動ローラとしてもよい。その駆動ローラは、砥石18とは逆の方向に回転される。これによって、砥石18によるワークWの送り出し速度の上昇をより一層抑制でき、ワークWの研削を安定させることができる。
さらに、押圧装置52において、ベルト70を用いることなくローラ54〜62をワークWに直接接触させるようにしてもよい。この場合、ローラ54〜62の硬度をワークWの硬度より小さく設定しておけば、ワークWの表面を傷つけることなくワークWを十分に押圧できる。
また、押圧装置52に代えて位置調整装置32が用いられてもよい。
この発明の一実施形態を示す側面図解図である。 テーブルの一例を示す斜視図である。 テーブルへワークを配置した状態を示す斜視図である。 テーブルへワークを配置した状態を示す側面図である。 ワークの一例を示す斜視図である。 比較例としての研削装置を示す図解図である。 実験結果を示すテーブルである。 実験結果を示すグラフである。
符号の説明
10 研削装置
14,16 テーブル
14a,16a 溝
18 砥石
20 搬送装置
22a,22b 搬送ユニット
24a,24b,26a,26b,28a,28b,38,40,54,56,58,60,62 ローラ
30a,30b,70 ベルト
32 位置調整装置
42,64 押圧部
50 クーラント供給装置
52 押圧装置
72,74 板状部材
A 搬送方向
B,C1,C2 回転方向
W ワーク

Claims (12)

  1. 前後相隣接して搬送される複数のワークを研削する研削装置であって、
    前記ワークを下流に向けて搬送する搬送手段、
    前記ワークを研削するために前記搬送手段の下流側に設けられかつ前記ワークの下流への搬送を補助する方向に回転する研削手段、および
    前記ワークを押圧するために前記研削手段の下流側に設けられる押圧手段を備える、研削装置。
  2. 前記搬送手段は前記ワークを上下から挟む第1搬送ユニットと第2搬送ユニットとを含み、前記第1搬送ユニットは複数の第1ローラと前記複数の第1ローラに装着される第1ベルトとを有し、前記第2搬送ユニットは複数の第2ローラと前記複数の第2ローラに装着される第2ベルトとを有し、前記第1ローラおよび前記第2ローラの少なくともいずれか一方の少なくとも1つは駆動ローラであり、ワーク搬送時には前記第1ベルトの下面が前記ワークの上面に接しかつ前記第2ベルトの上面が前記ワークの下面に接する、請求項1に記載の研削装置。
  3. 前記押圧手段は、前記研削手段の下流側において前記ワーク上に配置される第3ローラと前記第3ローラを前記ワークに対して押圧するための第1押圧部とを含む、請求項1に記載の研削装置。
  4. 前記第3ローラは従動ローラである、請求項3に記載の研削装置。
  5. 前記第3ローラは駆動ローラを含み、前記駆動ローラは前記研削手段の回転方向とは逆方向に回転される、請求項3に記載の研削装置。
  6. 前記第3ローラの硬度は前記ワークの硬度より小さく設定される、請求項3に記載の研削装置。
  7. 前記第3ローラに装着されかつ前記ワークより硬度の小さい第3ベルトをさらに含む、請求項3に記載の研削装置。
  8. 前記ワークの位置を揃えるために前記研削手段の上流側に設けられる位置調整手段を含む、請求項1に記載の研削装置。
  9. 前記位置調整手段は前記研削手段の上流側において前記ワーク上に配置される第4ローラと前記第4ローラを前記ワークに対して押圧するための第2押圧部とを含む、請求項8に記載の研削装置。
  10. 前記ワークにクーラントを供給するために前記研削手段と前記搬送手段との間に設けられるクーラント供給手段をさらに含む、請求項1に記載の研削装置。
  11. 前記ワークの上方に位置するように前記研削手段と前記搬送手段との間および前記研削手段と前記押圧手段との間の少なくともいずれか一方に設けられる板状部材をさらに含む、請求項1に記載の研削装置。
  12. 前記ワークは断面弓形状をしかつ下に凸の状態で搬送される、請求項1に記載の研削装置。
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