JP2014094422A - ワーク支持具およびそれを用いるワーク表裏面の研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄肉の長尺状ワークをプロファイル研削加工する際、加工されたワークに変形または破損を及ぼさないワーク支持具を提供する。
【解決手段】 多数のワーク支持ピン６の上下移動を空気により昇降可能とし、ワークがワーク支持具１に載置されたときに前記ワーク支持ピンを空気で上昇させてワーク下面とワーク支持ピン頭頂部間の距離を埋めて多数のワーク支持ピン６がワーク下面に当接してワークを支持し、プロファイル加工されたワークが前記ワーク支持具１載置面上より取り去られたときは、前記上昇した多数のワーク支持ピン６が下降してワーク支持ピン待機位置まで戻る構成のワーク支持具。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダイバー（金型の挿入具）、パンチ、人工内耳用電極アレイ、リードフレーム、ナイフ型ストレートエッジ、段付き角エジェクターピン（金型の挿入具）、タイバー(ネクタイ留め用部品)等の打ち抜き成形、型押打ち抜き成形、または鍛造成形された長尺状被加工物（ワーク）の表裏面を砥石車で研削加工する際に加工ワークの裏面側を支持するに用いるプロファイル研削盤用のワーク支持具、および、このワーク支持具を用いワークの表裏面を砥石車でコンタリング加工、面取り加工、溝切り加工する研削方法に関する。

薄肉の長尺状ワークを株式会社岡本工作機械製作所製の超精密マイクロプロファイル研削盤“ＵＰＺ２１０ＬｉＩＩ”（商品名）を用いて研削加工してダイバー、パンチ、人工内耳用電極アレイ、ナイフ型ストレートエッジを製造することは実施されている。（非特許文献１参照）。

また、特開平５−３２９７６４号公報（特許文献１）は、治具上に載置されたタイバーパンチ用平板状超硬チップ（ワーク）をプロファイル研削盤の回転ブレード（砥石車）で高精度にコンタリング加工および溝切り加工する加工方法であって、前記超硬チップの一側端部を回転ブレードで切断し、引き続きその切断面を基準として所定ピッチで切り刃部を形成し、最後の切り刃部を形成した後引き続き他の一側端部を切断するタイバーパンチ加工方法を開示する。

上記特許文献１に開示のワーク治具では、図７に示すような超硬タイバーのように表裏面にコンタリング加工されたなだらかな円弧状曲面を有するプロファイル研削加工品を研削加工する工程において、先ず、超硬チップ（ワーク）の表面側をコンタリング加工し、次いで、表面側をコンタリング加工されたワークの表裏面を逆にして前記ワーク治具上に載置しなおした後、裏面側をコンタリング加工すると、平面でないコンタリング加工された表面側と前記ワーク治具の上面側にわずかな隙間が生じるゆえに表裏面コンタリング加工されたワーク部分に反りが発生またはワークが変形することが見出された。

上記ワーク治具の欠点を改良する治具として、特開平９−８５５５７号公報（特許文献２）および特開２００３−６６１７５号公報（特許文献３）は、図８に示すように、ピン支持台２はピン収容空間Ｓを有し、複数のワーク支持ピン６は、前記ピン収容空間Ｓ内において昇降可能に保持され、コイルバネ７は前記ワーク支持ピン６を付勢している。この各ワーク支持ピン６の先端点を含む面がワーク載置面Ｍを構成したワーク押し付け治具（工作機械業界では、「剣山治具」と呼称する）が提案され実用されている。従って、剣山治具のワーク載置面Ｍ上にワークＷを載置すると、その被載置面Ｈ₁ 形状に応じて各ワーク支持ピン６がコイルバネ７に抗して下降される。その結果、前記ワーク載置面Ｍの形状はワークＷの被載置面Ｈ₁ 形状に応じたものとなる。クランプ金具１２は、ピン収容空間Ｓ内に出没されることにより前記ワーク載置面Ｍをその形状にて保持固定する。

一方、ワーク下面にサポートロッドを当て、流体（エアー圧または油圧）により前記サポートロッドを上下移動させることによりワークｗを支持するワークサポートも知られている。特開２０１２−９１３０８号公報（特許文献４）は、図９に示すように、ハウジング２にサポートロッド９を上下方向へ移動可能に支持し、そのサポートロッド９に弾性変形可能なスリーブ部材２７を外嵌する。そのスリーブ部材２７を縮径させるロック作動室３５を設け、そのロック作動室３５にロックポート３７を連通させる。上記ハウジング２
に設けたエア供給ポート４４を、上記ハウジング２及び上記サポートロッド９に設けたエア通路５５を介して上記サポートロッド９の上部に設けた出口路４５へ連通させる。上記サポートロッド９の上昇がワークによって停止されたときに当該ワークを介して上記出口路４５が閉じられるように構成する。また、上記サポートロッド９が下降位置に後退されたときに上記エア通路５５を閉じる弁機構５６を設けたワークサポート１を開示する。

岡本工作機械製作所の頒布カタログ、「超精密マイクロプロファイル研削盤−ＵＰＺ２１０ＬｉＩＩ、ＵＰＺ２１０ＬｉＩＩ ＤＯＵＢＬＥ ＥＡＧＬＥ、ＵＰＧ３１０Ｌｉ」、２−３頁、２０１１年９月作成、発行部数３，０００部。

特開平５−３２９７６４号公報 特開平９−８５５５７号公報 特開２００３−６６１７５号公報 特開２０１２−９１３０８号公報

上述の特許文献２記載の剣山治具は、剣山治具上にワークが載置された際にワーク下面に当接している多数のワーク支持ピン６を押し下げ、ワーク表面に砥石車が回転、当接したときは、さらに多くのワーク支持ピン６でワーク裏面を支持してプロファイル加工し、プロファイル加工後は、加工ワークが剣山治具のワーク載置面Ｍより取り除かれ、前記押し下げられた多数のワーク支持ピン６がコイルバネ７の付勢を受けて上昇し、元の位置に戻る構成を採用している。

それゆえ、戻されたコイルバネ７には、残留歪が残る。ワークの多数のプロファイル加工が繰り返されたとき、前記残留歪が蓄積され永久歪まで達したとき、ワーク載置面Ｍを構成する多数のワーク支持ピン６の頭頂部が同一面上を構成しなくなったときは新品の剣山治具に置き換える必要が生じる。言い換えれば、特許文献４に記載の流体駆動のワークサポートと比較して使用寿命が短い。

本発明者らは、プロファイル研削盤用のワーク支持具として、上述の特許文献２記載の剣山治具１の多数のワーク支持ピン６の上下移動を流体により昇降可能とし、前記特許文献４記載のサポートロッド９のように、ワークが治具に載置されたときにワーク支持ピン６を流体で上昇させてワーク下面とワーク支持ピン６頭頂部間の距離を埋めて多数のワーク支持ピン６がワーク下面に当接してワークを支持する構成の剣山治具（ワーク支持具）とすれば、剣山治具の交換寿命も延びると着想し、本発明に想到した。

請求項１の発明は、多数のワーク支持ピンの上下移動を流体により昇降可能とし、上昇したワーク支持ピンがワーク下面とワーク支持ピン頭頂部間の距離を埋めて多数のワーク支持ピン頭頂部がワーク下面に当接してワークを支持したときに前記ワーク支持ピンのピンロッドをクランクピンで固定してワーク支持ピンの高さ位置を固定し、ついで、前記ワークがプロファイル加工された後に、流体により前記多数の上昇したワーク支持ピンを下降させてワーク支持ピン待機位置まで戻る構成のワーク支持具を提供するものである。

請求項２の発明は、請求項１記載のワーク支持具を用い、次の工程を経てワークの表裏面をプロファイル加工することを特徴とするワーク表裏面の研削方法を提供するものである。
（１）．ワーク支持具をワークテーブル上に固定する。
（２）．ワークスピンドルまたはワークテーブル上に固定された治具にワークを固定した後、前記ワーク支持具をワーク裏面位置に移動し、ついで、前記ワーク支持具の多数のーク支持ピンを流体で上昇させてワーク下面とワーク支持ピン頭頂部間の距離を埋めて多数のワーク支持ピンをワーク下面に当接させて前記ワークを支持させ、さらに、前記ワーク支持ピンのピンロッドをクランクピンで固定してワーク支持ピンの高さ位置を固定する。
（３）．ワークと回転する砥石車の相対移動によるワーク表面のプロファイル加工を行う。
（４）．ワーク表面のプロファイル加工が終了した後、ワーク支持具の流体を開放し、前記上昇した多数のワーク支持ピンを流体により下降させ、ワーク支持ピン待機位置まで戻す。
（５）．ワークテーブルを後退させて前記支持具を裏面プロファイル加工された加工ワークより遠ざける、または、加工ワークを治具より取り去る。
（６）．上記ワークスピンドルを１８０度回転させて加工ワークの表裏面を逆にして加工ワーク位置固定を行うか、前記加工ワークの表裏面を逆にして前記治具に加工ワークを載置した後、前記ワーク支持具を加工ワーク裏面位置に移動し、ついで、前記ワーク支持具の多数のーク支持ピンを流体で上昇させてワーク下面とワーク支持ピン頭頂部間の距離を埋めて多数のワーク支持ピンをワーク下面に当接させて前記ワークを支持させ、さらに、前記ワーク支持ピンのピンロッドをクランクピンで固定してワーク支持ピンの高さ位置を固定する。
（７）．前記加工ワークと回転する砥石車の相対移動による加工ワーク表面のプロファイル加工を行う。
（８）．加工ワーク表面のプロファイル加工が終了した後、ワーク支持具の流体を開放し、前記上昇した多数のワーク支持ピンを流体により下降させ、ワーク支持ピン待機位置まで戻す。
（９）．ワークテーブルを後退させて前記支持具を裏面プロファイル加工された加工ワークより遠ざける、または、加工ワークを治具より取り去る。

従来の剣山治具より使用寿命が長いワーク支持具である。

図１は本発明のワーク支持具の斜視図である。 図２は図１に示すワーク支持具の側面側から見た中央切断図である。 図３は図２に示すワーク支持具のＡ−Ａ線側から見た平面図である。 図４は図２に示すワーク支持具のＢ−Ｂ線側から見た平面図である。 図５は図２に示すワーク支持具のＣ−Ｃ線側から見た平面図である。 図６は図２に示すワーク支持具のＤ−Ｄ線側から見た正面図である。 図７はワーク表裏面をプロファイル加工してタイバーを成形する工程を示すフロー図である。 図８は剣山治具の平面図である。（公知） 図９はワークサポートの正面断面図である。（公知）

図１乃至図６示すワーク支持具１は、大きく分けてクランク部２、ワーク支持ピン６の下降部３、ならびに、ワーク支持具１をワークテーブルに締め付けボルト１０で固定する基部とワーク支持ピン６の上昇部を備える基台部４との三部材より構成されている。ワーク支持具１の寸法は、長さ２５ｍｍ、奥行き４４ｍｍ、高さ３９．５ｍｍであり、前記ワーク支持ピン６が最高に上昇したときの高さは、４９．８ｍｍとなる。言い換えれば、ワーク支持ピン６は、ワーク支持具１のクランク部２表面より最高１０ｍｍ高さまで上昇可能に設計してある。ワーク支持ピン６の頭頂部は、ワーク載置前のワーク支持具１の載置表面より０．３ｍｍ高く突出するように設けてある。このワーク支持ピン６の頭頂部の突出高さは、視覚でワーク支持ピン６の位置を作業者が容易に確認できるために１ｍｍ以下、好ましくは０．１〜０．５ｍｍであって、ワーク支持ピン６の載置面にワークが載せられたとき、ワークの荷重によりワーク裏面の平面部に当接したワーク支持ピン６の頭頂面がワーク支持具１のワーク載置面と面一となる位置まで下降できる突出高さとする。

前記ワーク支持ピン６は、側面奥行き方向に間隔を置いて４本一列ずつ２列に設けられ、合計８本設けられる。前記ワーク支持ピン６の下方に延びるピンロッド６ａの底部は、前記基台部４の上方部に設けられた管状のシリンダー筒（底は無い）７内に到る。この管状のシリンダー筒７は、断面環状の流体取り入れ口４ａを備える管８の上方を突き抜けて流体取り入れ管８内に延びており、流体取り入れ管８内に流体（空気または油）がコンプレッサーまたはポンプ（図示されていない）を介して導入されると前記シリンダー筒７内に流体が侵入し、ワーク支持ピンのピンロッド６ａの底部を押し上げワーク支持ピン６を上昇させることができる。上昇した多数のワーク支持ピン６の頭頂部はワーク下面に当接する。よって、プロファイル加工時に砥石車の砥石圧がワークの薄肉部に負荷されてもワーク支持ピン６の押上圧で対応することができ、加工ワークが変形または破壊されることはない。

図２および図３に示すようにワーク支持具１のクランプ部２では、前記ワーク支持ピン６がワーク下面に当接すると、流体取り入れ口管２ａ内に加圧流体が導かれ、クランプピン２ｂが前進してワーク支持ピンのピンロッド６ａの下部に当接し、ワーク支持ピン６の高さ位置を固定する。

ワークのプロファイル加工が終了すると、上記ワーク支持具１のクランプ部２の流体取り入れ口管２ａ内への加圧流体の導入が停止され、加圧流体の圧力が常圧に戻るにつれてクランプピン２ｂが後退してピンロッド６ａより離れ、ワーク支持ピン６が待機位置まで下降するのを容易とする。次いで、ワーク支持具１の下降部３に設けられた流体導入管３ａ内に流体を導き、既述の流体取り入れ口４ａを備える管８内の流体の排出を容易とし、前記ワーク支持ピン６を待機位置まで戻す。

本発明のワーク支持具１を用いてダイバー、超硬パンチ、人工内耳用電極アレイ、リードフレーム、ナイフ型ストレートエッジ、段付き角エジェクターピン、タイバー等の長尺状製品をプロファイル加工（コンタリング加工、溝加工、段付け加工、アンギュラー研削加工など）により成形するには、次の工程を経て実施される。図７は、プロファイル研削盤を用いて、幅１０ｍｍ、長さ１４ｍｍ、厚み３．５ｍｍの超硬平板（ワーク）の一端部の表裏面をコンタリング加工してダイバーを成形するプロセス工程図を示す。

実施例１
（１）．ワーク支持具１をプロファイル研削盤のワークテーブル上に固定する。

（２）．ワークｗを治具に固定するとともに前記ワーク支持具１の上部に載置した後、管８の流体取り入れ口４ａにコンプレッサーまたはエアーポンプを介して圧空を供給し、ワーク支持ピン６のピンロッド６ａの底部を圧空で上昇させてワーク下面とワーク支持ピン頭頂部間の距離を埋めて８本のワーク支持ピン６がワーク下面に当接してワークｗを支持させ、さらに流体を導入してクランクピン２ｂを前記ワーク支持ピン６のピンロッド６ａに当接させる。（図７ａ）

この実施例の（２）工程では、ワークの裏面が同一平面であるので、ワークをワーク支持具１の上部に載置した際、ワークの荷重でワーク支持ピン６は０．３ｍｍ押し下げられてワーク支持ピン６の頭頂部はワーク支持具１の上部載置表面上に位置するので、圧空が供給されてもワーク支持ピン６は上昇しない。言い換えれば、ワーク支持具１の載置面と接するワーク裏面が平面であるときは、この第（２）工程において圧空の供給を省略してもよい。

（３）．ワークｗと回転する砥石車ｇの相対移動によるワーク表面のプロファイル加工（この実施例ではコンタリング加工）を行う。（図７ｂ）

（４）．ワーク表面のプロファイル加工が終了した後、ワーク支持具１の管８への圧空の供給を停止し、ベンを開いて空気圧を常圧に戻し、流体供給管２ａへの圧空供給の停止および流体供給管３ａへ圧空を供給して前記８本のワーク支持ピンを下降させ、ワーク支持ピン待機位置まで戻す。

この実施例の（４）工程ではワークの裏面が同一平面であるので、ワーク支持具１の管８内および流体供給管２ａへの圧空の供給を停止し、圧力弁を開いて空気圧を常圧に戻すこと、および、流体供給管２ａおよび流体供給管３ａへの圧空供給が実施され、前記８本のワーク支持ピン６はワーク荷重が未だ負荷しているので下降しない。

（５）．加工ワークｗを前記ワーク支持具１の載置面より取り去る。（図７ｃ）

この実施例の（５）工程では加工ワークｗがワーク支持具１の載置面より取り去られると、前記８本のワーク支持ピン６頭頂部のワーク荷重負荷が取り除かれるので前記８本のワーク支持ピン６が上昇してワーク支持具１の載置面より０．３ｍｍ高さワーク支持ピン６の頭頂部が突出したワーク支持ピン待機位置まで戻される。

（６）．加工ワークｗの表裏面を逆にして加工ワークを前記ワーク支持具１に載置した後、８本のワーク支持ピン６を圧空で上昇させて加工ワークのコンタリング加工下面とワーク支持ピン頭頂部間の距離を埋めて８本のワーク支持ピン６が加工ワーク下面に当接して加工ワークｗを支持させる。（図７ｄ）

（７）．加工ワークｗと回転する砥石車ｇの相対移動による加工ワーク表面のプロファイル加工（この実施例ではコンタリング加工）を行う。（図７ｅ）

（８）．加工ワーク表面のプロファイル加工が終了した後、ワーク支持具１の管８への圧空の供給を停止し、圧力弁を開いて空気圧を常圧に戻し、流体供給管２ａへの圧空供給の停止および流体供給管３ａへ圧空を供給して前記８本のワーク支持ピン６を下降させ、ワーク支持ピン待機位置まで戻す。（図７ｆ）

（９）．加工ワークｗを前記ワーク支持具１より取り去る。（図７ｇ）

上記実施例は、ワークｗが長尺状平板であるが、ワークｗがナイフ型ストレートエッジ、段付き角エジェクターピン、平ドライバー工具、先端十文字形状パンチ等のワーク表裏面に溝や段、傾斜部が設けられた表裏面が同一平面形状でない長尺状鍛造品ｗであるときにも本発明のワーク支持具１を用いることができ、それぞれの加工ワークの段、溝形状、傾斜形状に基づいて前記ワーク支持ピン６の数および配置を考慮した専用ワーク支持具１を構成させる。

実施例２
（１）．ワーク支持具をワークテーブル上に固定する。

（２）．ワークスピンドルに前記長尺状超硬平板（ｗ）を保持した後、前記ワーク支持具１をワーク裏面位置に移動し、ついで、前記ワーク支持具の多数のワーク支持ピン６を流体で上昇させてワーク下面とワーク支持ピン頭頂部間の距離を埋めて多数のワーク支持ピン６頭頂部をワーク下面に当接させて前記ワークｗを支持させ、さらに、前記ワーク支持ピンのピンロッドをクランクピンで固定してワーク支持ピンの高さ位置を固定する。

（３）．ワークｗと回転する砥石車ｇの相対移動によるワーク表面のプロファイル加工を行う。

（４）．ワーク表面のプロファイル加工が終了した後、ワーク支持具１の流体を開放し、前記上昇した多数のワーク支持ピン６を流体により下降させ、ワーク支持ピン待機位置まで戻す。

（５）．ワークテーブルを後退させて前記支持具１を裏面プロファイル加工された加工ワークより遠ざける。

（６）．上記ワークスピンドルを１８０度回転させて加工ワークの表裏面を逆にして加工ワーク位置固定を行った後、前記ワーク支持具１を加工ワーク裏面位置に移動し、ついで、前記ワーク支持具の多数のーク支持ピン６を流体で上昇させてワーク下面とワーク支持ピン頭頂部間の距離を埋めて多数のワーク支持ピンをワーク下面に当接させて前記ワークを支持させ、さらに、前記ワーク支持ピンのピンロッド６ａをクランクピン２ｂで固定してワーク支持ピンの高さ位置を固定する。

（７）．前記加工ワークｗと回転する砥石車ｇの相対移動による加工ワーク表面のプロファイル加工を行う。

（８）．加工ワーク表面のプロファイル加工が終了した後、ワーク支持具１の流体を開放し、前記上昇した多数のワーク支持ピン６を流体により下降させ、ワーク支持ピン待機位置まで戻す。

（９）．ワークテーブルを後退させて前記支持具１を裏面プロファイル加工された加工ワークより遠ざけ、ついで、加工ワークをワークスピンドルより取り去る。

本発明のワーク支持具１は特許文献２記載の剣山治具より使用寿命が長い。また、ワークのプロファイル加工時に、多数のワーク支持ピン６頭頂部がワーク裏面に当接して砥石車でプロファイル加工されるので、加工ワークの変形や破損が生じることはない。

ｗ ワーク
ｇ 砥石車

１ ワーク支持具
２ クランク部
２ａ 流体取り入れ口管
２ｂ クランプピン
３ 下降部
３ａ 流体供給管
４ 基台部
４ａ 流体取り入れ口
５ 研削液供給ノズル
６ ワーク支持ピン
６ａ ピンロッド
７ シリンダー筒
８ 流体取り入れ管
１０ 締め付けボルト

Claims (2)

1. 多数のワーク支持ピンの上下移動を流体により昇降可能とし、上昇したワーク支持ピンがワーク下面とワーク支持ピン頭頂部間の距離を埋めて多数のワーク支持ピン頭頂部がワーク下面に当接してワークを支持したときに前記ワーク支持ピンのピンロッドをクランクピンで固定してワーク支持ピンの高さ位置を固定し、ついで、前記ワークがプロファイル加工された後に、流体により前記多数の上昇したワーク支持ピンを下降させてワーク支持ピン待機位置まで戻る構成のワーク支持具。
2. 請求項１記載のワーク支持具を用い、次の工程を経てワークの表裏面をプロファイル加工することを特徴とするワーク表裏面の研削方法。
   （１）．ワーク支持具をワークテーブル上に固定する。
   （２）．ワークスピンドルまたはワークテーブル上に固定された治具にワークを固定した後、前記ワーク支持具をワーク裏面位置に移動し、ついで、前記ワーク支持具の多数のーク支持ピンを流体で上昇させてワーク下面とワーク支持ピン頭頂部間の距離を埋めて多数のワーク支持ピンをワーク下面に当接させて前記ワークを支持させ、さらに、前記ワーク支持ピンのピンロッドをクランクピンで固定してワーク支持ピンの高さ位置を固定する。
   （３）．ワークと回転する砥石車の相対移動によるワーク表面のプロファイル加工を行う。
   （４）．ワーク表面のプロファイル加工が終了した後、ワーク支持具の流体を開放し、前記上昇した多数のワーク支持ピンを流体により下降させ、ワーク支持ピン待機位置まで戻す。
   （５）．ワークテーブルを後退させて前記支持具を裏面プロファイル加工された加工ワークより遠ざける、または、加工ワークを治具より取り去る。
   （６）．上記ワークスピンドルを１８０度回転させて加工ワークの表裏面を逆にして加工ワーク位置固定を行うか、前記加工ワークの表裏面を逆にして前記治具に加工ワークを載置した後、前記ワーク支持具を加工ワーク裏面位置に移動し、ついで、前記ワーク支持具の多数のーク支持ピンを流体で上昇させてワーク下面とワーク支持ピン頭頂部間の距離を埋めて多数のワーク支持ピンをワーク下面に当接させて前記ワークを支持させ、さらに、前記ワーク支持ピンのピンロッドをクランクピンで固定してワーク支持ピンの高さ位置を固定する。
   （７）．前記加工ワークと回転する砥石車の相対移動による加工ワーク表面のプロファイル加工を行う。
   （８）．加工ワーク表面のプロファイル加工が終了した後、ワーク支持具の流体を開放し、前記上昇した多数のワーク支持ピンを流体により下降させ、ワーク支持ピン待機位置まで戻す。
   （９）．ワークテーブルを後退させて前記支持具を裏面プロファイル加工された加工ワークより遠ざける、または、加工ワークを治具より取り去る。

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