JP2015155140A - 両頭平面研削装置および研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】様々なワークを安定して保持できかつ良好な研削精度が得られる、両面平面研削装置および研削方法を提供する。【解決手段】両頭平面研削装置は、環状のワークＷの内周面の複数箇所を保持するためのワーク保持部６５を含む。ワーク保持部６５は、回転軸４６からみて放射状に延びる複数の保持部材６６を含み、各保持部材６６は、回転軸４６の径方向に進退可能でありかつワークＷの内周面に接触可能である。位置調整部７６は、回転軸４６とワーク保持部６５とを連結しかつ回転軸４６の径方向におけるワーク保持部６５の位置を調整する。ワーク保持部６５によってワークＷの内周面を保持した状態で、回転軸４６と位置調整部７６とワーク保持部６５とワークＷとを回転軸４６周りに一体的に回転させ、回転するワークＷの一部を一対の砥石１６ａで挟んでワークＷの両主面を研削する。【選択図】図２

Description

この発明は両頭平面研削装置および研削方法に関し、より特定的には、船舶用大型エンジンのピストンリング、工作機械のローターリテーブル用のクロスローラベアリングの内外輪および風力発電機用の大型ベアリングの内外輪などの中、大型の環状ワークまたは略環状ワークの両面を研削する両頭平面研削装置および研削方法に関する。

従来、ワークを研削するために両頭平面研削装置が用いられている。たとえば、特許文献１に記載されている両頭平面研削装置では、ワークに設けられた中心穴に穴内従動ローラが配置されるとともに、ワークの外周に駆動ローラおよび外周従動ローラが配置されることによって、ワークがローラによって挟持されかつ回転可能に支持される。そして、回転する上部砥石および下部砥石によってワークが上下から切り込まれてワークの両面が同時に研削される。

特開２００２−９６２６２号公報

この研削装置によって、大型と呼ばれる直径５００ｍｍ〜１２００ｍｍ程度のピストンリングやベアリング内外輪の両面を同時に研削する場合、穴内従動ローラ、駆動ローラおよび外周従動ローラに対してワークは、一対の砥石が対向する（ワークの軸方向の厚み）方向に自由に動く。すなわち、ワークは各ローラによって挟持され回転可能に支持されるので、各ローラに対してワークは移動し、その結果、研削中にワークは、一対の砥石が対向する方向にも自由に動いてしまう。したがって、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、被研削面に山型やＳ型のような反りを有するワークを、一対の砥石によって挟むと、図１７に示すように、砥石によって挟まれていない部分が、反りの影響を受けてワークの回転とともに、挟んだ砥石部分を支点として、反りの量に応じて振れ動いてばたついたり大きく振動したりする。すると、ローラ上でワークが円滑に回転せず、ワークが蛇行や振動しながら回転するため、良好な研削精度が得られないという問題がある。ワークを両砥石で挟んだ時にワークのばたつきは反りの量に比例して大きくなるため、ワークの反りが大きい場合、研削精度はさらに低下する。また、ワーク径が大きく、壁肉厚み（径方向厚み）が薄くなるほどワークの歪、反りは大きくなり、ワークの軸方向の厚みが小さいほどワークの剛性が低くなるので、ベアリングの外輪やピストンリングなどの所謂、壁肉薄のワークはより研削が困難になる。

また、特許文献１の研削装置によって大型の壁肉薄のワークを研削する場合、穴内従動ローラと駆動ローラと外周従動ローラの３つのローラが略一直線上に位置することになる。これでは、ワークを支持する箇所が偏在してしまい、ワークを安定して保持できない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、様々なワークを安定して保持できかつ良好な研削精度が得られる、両面平面研削装置および研削方法を提供することである。

上述の目的を達成するために、環状のワークの両主面を研削する両頭平面研削装置であって、第１方向に間隔をあけて対向配置されかつ回転する一対の砥石と、第１方向に延びる回転軸と、ワークの内周面の複数箇所を保持するためのワーク保持部と、回転軸とワーク保持部とを連結しかつ回転軸の径方向におけるワーク保持部の位置を調整するための位置調整部と、ワーク保持部によってワークの内周面を保持した状態で、回転軸と位置調整部とワーク保持部とワークとを回転軸周りに一体的に回転させる回転駆動部と、回転するワークの一部を一対の砥石で挟んでワークの両主面を研削するために少なくとも一方の砥石をワークに対して切り込ませる砥石切込部とを備える、両頭平面研削装置が提供される。

また、第１方向に間隔をあけて対向配置されかつ回転する一対の砥石によって環状のワークの両主面を研削する研削方法であって、ワーク保持部によってワークの内周面の複数箇所を保持する保持工程と、第１方向に延びる回転軸周りにワーク保持部およびワークを一体的に回転させる回転工程と、回転するワークの一部を一対の砥石で挟んで少なくとも一方の砥石を切り込ませワークの両主面を研削する砥石切込工程とを備える、研削方法が提供される。

上述の発明では、研削中にワークがワーク保持部に対して動かない（言い換えれば、ワークとワーク保持部とが一体的に動く）ようにワーク保持部によってワークの内周面を保持するので、研削中にワークがワーク保持部に対して、一対の砥石が対向する方向に動くことを抑制できる。また、ワーク保持部は、ワークの両主面（被研削面）を保持しない。したがって、たとえワークの被研削面に反りがあっても、研削時のワークのばたつきを抑制できる。さらに、回転軸の径方向におけるワーク保持部の位置を調整できるので、ワークの内周面の径や形状に拘わらず、ワーク保持部をワークの内周面の複数箇所に接触するまで移動させ、ワーク保持部によってワークの内周面を確実に保持することができる。その結果、様々なワークを安定して保持できかつ良好な研削精度が得られる。

好ましくは、ワーク保持部は、回転軸からみて放射状に延びる複数の保持部材を含み、各保持部材は、回転軸の径方向に進退可能でありかつワークの内周面に接触可能である。この場合、回転軸からみて放射状に延びる複数の保持部材によってワークの内周面を保持するので、ワークの内周面の一箇所当たりの保持力（保持部材がワークの内周面を押圧する力）は小さくて済む。また、保持部材を回転軸の径方向に進退させるだけで、保持部材をワーク内周面に容易に接触させることができる。

また好ましくは、位置調整部は、各保持部材を個別に位置調整可能に構成される。この場合、保持部材ごとにワークの内周面に対する位置を調整できるので、ワークの種類に拘わらずワークの内周面を良好に保持できる。

さらに好ましくは、位置調整部は、複数の保持部材を同時に位置調整可能に構成される。この場合、一回の操作で複数の保持部材の位置調整を行うことができ、複数の保持部材によってワークの内周面を保持する作業を短時間で行うことができる。

好ましくは、複数の保持部材は、少なくとも第１保持部材、第２保持部材および第３保持部材を含み、ワークの内周面のうち、第１保持部材との接触位置を第１位置とし、第２保持部材との接触位置を第２位置とし、第３保持部材との接触位置を第３位置とした場合に、回転軸を基準として第２位置および前記第３位置は第１位置とは反対側に位置し、第１位置と回転軸の中心とを通る直線を基準として第２位置と第３位置とは反対側に位置する。この場合、第１保持部材、第２保持部材および第３保持部材がワークの内周面に押し付けられる。これにより、第１保持部材、第２保持部材および第３保持部材によってワークを十分な力で押圧して保持できる。また、回転軸を基準として、第２位置および第３位置は第１位置とは反対側に位置する。この場合、第１保持部材からワークに与えられる力と、第２保持部材および第３保持部材からそれぞれワークに与えられる力とは、少なくとも逆方向の成分を有する。さらに、第１位置と回転軸の中心とを通る直線を基準として、第２位置と第３位置とは反対側に位置する。この場合、第２保持部材からワークに与えられる力と第３保持部材からワークに与えられる力とは、少なくとも逆方向の成分を有する。これらの結果、ワークをより安定して保持できる。

また好ましくは、回転軸とワークとは同心円状に配置される。この場合、位置調整部によるワーク保持部の位置調整およびワークの内周面の保持をより円滑に行うことができる。

なお、この発明においてワークの両主面とは、ワークの内周面に接続される一対の面のことを意味する。たとえば、ワークが円環形状を有する場合には、ワークの両主面とは一対の円環状の面（すなわち、ワークの表面のうち外周面および内周面を除く２つの面）のことを意味する。

この発明によれば、様々なワークを安定して保持できかつ良好な研削精度が得られる。

この発明の一実施形態に係る両頭平面研削装置を示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は側面図である。 図１に示す両頭平面研削装置の主要部を示す側面図解図である。 図１に示す両頭平面研削装置の主要部を示す断面図解図である。 図１に示す両頭平面研削装置の動作の一例を示すフロー図である。 図１に示す両頭平面研削装置によって楕円環状のワークを保持する場合を示す図である。 この発明の他の実施形態に係る両頭平面研削装置の主要部を示す側面図解図である。 図６に示す両頭平面研削装置のワーク保持部および位置調整部近傍を示す拡大図である。 この発明のその他の実施形態に係る両頭平面研削装置のワーク保持部および位置調整部近傍を示す拡大図である（楕円環状のワークを保持した状態）。 図８に示す両頭平面研削装置のワーク保持部および位置調整部近傍を示す拡大図である（角環状のワークを保持した状態）。 この発明のさらにその他の実施形態に係る両頭平面研削装置の主要部を示す断面図解図である。 図１０に示す両頭平面研削装置の主要部を示す側面図解図である。 この発明の他の実施形態に係る両頭平面研削装置のワーク保持部および位置調整部近傍を示す拡大図である。 図１２のＡ−Ａ線断面図解図である。 この発明のその他の実施形態に係る両頭平面研削装置のワーク保持部および位置調整部近傍を示す拡大図である。 図１４のＢ−Ｂ線断面図解図である。 （ａ）は山型の反りを有するワークを示す図であり、（ｂ）はＳ型の反りを有するワークを示す図である。 従来技術におけるワークのばたつきを示す図解図である。

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（ａ）〜（ｃ）を参照して、両頭平面研削装置１０は、横型両頭平面研削装置であり、ベッドコラム１２を含む。ベッドコラム１２の前面中央部には、上下方向に延びる開口部１４が形成される。ベッドコラム１２内へは開口部１４からワークＷが進退可能である。ベッドコラム１２内には、ワークＷを研削するための一対の砥石１６ａ，１６ｂが矢印Ｈ方向（この実施形態では水平方向）に間隔をあけて同軸上に対向配置される。この実施形態では、矢印Ｈ方向が第１方向に相当し、砥石１６ａ，１６ｂはそれぞれ側面視において円環形状を有する。また、この実施形態では、ワークＷは側面視において円環形状を有し、ワークＷは断面円形の内周面を有する。

一対の砥石１６ａ，１６ｂは、砥石軸１８ａ，１８ｂによって支持される。砥石軸１８ａ，１８ｂは、砥石軸ユニット２０ａ，２０ｂによって回転自在かつ水平移動可能に支持されるとともに、ベルト２２ａ，２２ｂを介して駆動モータ２４ａ，２４ｂに連動する。したがって、駆動モータ２４ａ，２４ｂの回転駆動力がベルト２２ａ，２２ｂを介して砥石軸１８ａ，１８ｂに伝達され、これによって砥石１６ａ，１６ｂが回転駆動される。

砥石軸１８ａ，１８ｂはそれぞれ、砥石切込部２６ａ，２６ｂによって水平方向に移動可能である。砥石軸１８ａ，１８ｂが砥石切込部２６ａ，２６ｂによって水平方向に移動することによって、一対の砥石１６ａ，１６ｂが水平方向に移動する。ベッドコラム１２の上面中央部には開閉可能な蓋部２８が設けられる。

ベッドコラム１２の前面にはフロントベッド３０が配置される。フロントベッド３０に搬送部３２および回転駆動部３４が支持される。

搬送部３２は、一対の案内レール３６ａ，３６ｂ、ワークテーブル３８、テーブル移動ねじ４０および駆動モータ４２を含む。一対の案内レール３６ａ，３６ｂは、フロントベッド３０上において前後方向に延びるように形成される。すなわち、一対の案内レール３６ａ，３６ｂは、砥石軸１８ａ，１８ｂに直交するように配置される。ワークテーブル３８は、一対の案内レール３６ａ，３６ｂ上に摺動可能に配置される。テーブル移動ねじ４０はワークテーブル３８の下面に接続される。駆動モータ４２は、テーブル移動ねじ４０に接続される。駆動モータ４２を駆動すると、テーブル移動ねじ４０が回転され、それによってワークテーブル３８が案内レール３６ａ，３６ｂ上を摺動し、ベッドコラム１２に対して進退する。これにより、ワークＷは一対の砥石１６ａ，１６ｂに対して進退可能となる。回転駆動部３４は、ワークテーブル３８上に配置され、駆動モータ４４を含む。回転駆動部３４の端部には、ワークＷを回転させるための回転軸４６が矢印Ｈ方向に延びるように取り付けられる。回転駆動部３４は、駆動モータ４４によって駆動され、ワークＷを回転させるための回転軸４６を回転させる。

図２および図３を参照して、回転軸４６は、矢印Ｈ方向に延びる円筒部４７と、円筒部４７の端部に形成されるフランジ状の円板部４８とを含み、回転軸４６の円板部４８の中央部には略円筒状のねじリング４９が設けられる。ねじリング４９は、円筒部５０と円筒部５０の端部に形成されるフランジ部５２とを含む。円筒部５０の側面には、周方向に略等間隔で複数（この実施形態では１２個）のねじ孔５４が形成される。

ねじリング４９は、ベースフランジ５６に取り付けられる。ベースフランジ５６は、略中空円盤状に形成される。ベースフランジ５６は、ねじリング４９が嵌入される円形状の中空部５８と、ねじリング４９の各ねじ孔５４に対応する位置に（一直線状になるように）形成される複数（この実施形態では１２個）のガイド溝６０とを有する。各ガイド溝６０は、ベースフランジ５６の径方向に（放射状に）延びる。複数のガイド溝６０は、ベースフランジ５６の周方向に略等間隔で配置される。言い換えれば、ベースフランジ５６は、ベースフランジ５６の周方向に略等間隔に設けられる複数（この実施形態では１２個）の突部６１を有し、隣り合う突部６１の間にガイド溝６０が形成される。中空部５８にねじリング４９の円筒部５０を嵌入した状態で、ねじリング４９のフランジ部５２がベースフランジ５６に締結部材６２によって取り付けられる。そして、ねじリング４９が取り付けられたベースフランジ５６が回転軸４６の軸端部（円板部４８）に複数（この実施形態では４個）の締結部材６４によって固定される。このとき、回転軸４６とねじリング４９とベースフランジ５６とは、同軸状に配置されかつ同時に回転可能となる。ベースフランジ５６にはワーク保持部６５が配置される。ワーク保持部６５は、複数（この実施形態では１２個）の短冊状の保持部材６６を含む。各保持部材６６は、精度よくスライドできるようにベースフランジ５６のガイド溝６０に嵌められ、ベースフランジ５６の径方向に（放射状に）延びるように配置される。複数の保持部材６６は、ベースフランジ５６の周方向に略等間隔で配置される。また、保持部材６６が砥石１６ａ，１６ｂによって研削されないように、各保持部材６６の厚みはワークＷの軸方向の厚みＴより小さい寸法に設定される。ガイド溝６０上の保持部材６６は、ベースフランジ５６とガイド板６８とによって挟まれ、ガイド板６８はベースフランジ５６に締結部材７０によって取り付けられる。このようなガイド板６８によって、保持部材６６がガイド溝６０から飛び出さずかつがたつきなく円滑にスライドできるように案内される。ねじリング４９のねじ孔５４には調整ねじ７２が螺入される。調整ねじ７２は、保持部材６６と一直線上に配置され、かつ調整ねじ７２の頭部が保持部材６６の端部を押圧可能に配置される。調整ねじ７２をたとえばトルクレンチなどの治具で回転（正転または逆転）することによって、調整ねじ７２および保持部材６６をワークＷの内周面に対して回転軸４６の径方向に進退できる。そして、保持部材６６の先端部がワークＷの内周面に圧接するまで、調整ねじ７２を周方向に回転して保持部材６６を押し出す。このようにして、ワークＷの内周面が複数（この実施形態では１２個）の保持部材６６から径外方向に適度な押圧力を均等に受け、複数の保持部材６６によってワークＷが外側に張り出す（押し出される）ように保持される。また、ベースフランジ５６の上方には、ワークＷに保持部材６６をセットするときのワークＷの位置決めを補助するための案内板７４が設けられる。案内板７４は、回転軸４６の軸方向に進退可能に設けられ、ワークＷへの保持部材６６のセットが完了すれば、図示しない進退駆動モータによって所定の位置まで後退する。

なお、この実施形態では、図２に示すように、１２個の保持部材６６が周方向に略等間隔（略３０度の間隔）で配置されている。したがって、ワーク保持部６５（複数の保持部材６６）が「ワークの内周面のうち、第１保持部材との接触位置を第１位置とし、第２保持部材との接触位置を第２位置とし、第３保持部材との接触位置を第３位置とした場合に、回転軸を基準として第２位置および第３位置は第１位置とは反対側に位置し、第１位置と回転軸の中心とを通る直線を基準として第２位置と第３位置とは反対側に位置する」という条件を満たす、第１保持部材、第２保持部材および第３保持部材を含むことは明らかである。図２を参照して、時計に例えて、たとえば、「１２時」を指す保持部材６６を第１保持部材６６ｘ、「４時」を指す保持部材６６を第２保持部材６６ｙ、「８時」を指す保持部材６６を第３保持部材６６ｚとすると、第１保持部材６６ｘとワークＷとの接触位置が第１位置ｘ、第２保持部材６６ｙとワークＷとの接触位置が第２位置ｙ、第３保持部材６６ｚとワークＷとの接触位置が第３位置ｚとなる。この場合、回転軸４６を基準として第２位置ｙおよび第３位置ｚとは第１位置ｘとは反対側に位置し、第１位置ｘと回転軸４６の中心Ｃとを通る直線Ｐを基準として第２位置ｙと第３位置ｚとは反対側に位置する。この実施形態では、位置調整部７６は、ねじリング４９、ベースフランジ５６および複数の調整ねじ７２を含む。位置調整部７６によって、回転軸４６とワーク保持部６５とを連結しかつ回転軸４６の径方向におけるワーク保持部６５の位置を調整できる。

ついで、ワーク保持部６５（複数の保持部材６６）をワークＷにセットする方法について説明する。

まず、１２個の保持部材６６のうち、十字方向に位置する任意の４個の保持部材６６の張り出し寸法が、ワークＷの内径寸法より０．５ｍｍ程度小さくセットされる。残りの保持部材６６の張り出し寸法はこれより更に小さくセットされる。ついで、ワークＷの片面が案内板７４に押し当てられてワークＷが位置決めされる。次に、十字方向の４個の保持部材６６のうち正反対に位置する２つの保持部材６６が１セットとされ、各セットにおいて保持部材６６が交互に、径方向外方へ押し出されていく。このとき、調整ねじ７２をたとえばトルクレンチで回すことによって、保持部材６６が押される。そして、保持部材６６が４個ともワークＷの内周面に接触すれば、各セットにおいて保持部材６６が所定のトルクで交互に張られていく。残りの保持部材６６についても同様にして、正反対に位置する２つの保持部材６６からなる各セットにおいて保持部材６６が所定のトルクで交互に張られていく。このようにして、ワークＷの内周面がワーク保持部６５（複数の保持部材６６）によって保持される。

次に、図４を参照して、両頭平面研削装置１０の主要動作を説明する。
まず、上述のようにしてワーク保持部６５によってワークＷが保持される（ステップＳ１）。次に、搬送部３２によってワークテーブル３８をベッドコラム１２に向けて前進させ、ワーク保持部６５に保持されたワークＷを研削位置まで移動させる。すなわち、ワークＷが一対の砥石１６ａ，１６ｂ間に送り込まれる（ステップＳ３）。

次に、回転駆動部３４によってワークＷの回転が開始される（ステップＳ５）。具体的には、駆動モータ４４の駆動力によって回転軸４６が回転し、それに伴って位置調整部７６、ワーク保持部６５およびワークＷが、回転軸４６周りに一体的に図２に示す矢印Ｒ１方向に回転する。

次に、駆動モータ２４ａ，２４ｂによってそれぞれ砥石１６ａ，１６ｂが図２に示す矢印Ｒ２方向に回転されるとともに、砥石切込部２６ａによって左側（図１参照）の砥石１６ａがワークＷに向かって前進し、砥石１６ａがワークＷに接触し、図示しないセンサで接触位置が検出される（ステップＳ７）。その後、砥石１６ａは研削開始位置まで戻される（ステップＳ９）。

次に、砥石切込部２６ｂによって右側（図１参照）の砥石１６ｂがワークＷに向かって前進し、砥石１６ｂがワークＷに接触し、図示しないセンサで接触位置が検出される（ステップＳ１１）。その後、砥石１６ｂは研削開始位置まで戻される（ステップＳ１３）。

次に、左右の砥石１６ａ，１６ｂが接触位置まで前進し（ステップＳ１５）、砥石１６ａ，１６ｂによって粗研削インフィードが行われ（ステップＳ１７）、さらに、砥石１６ａ，１６ｂによって精研削インフィードが行われる（ステップＳ１９）。このとき、一対の砥石１６ａ，１６ｂで一時に挟み込まれるのはワークＷの一部であるが、ワークＷは回転しているので、ワークＷの研削されるべきすべての面が一対の砥石１６ａ，１６ｂ間を通過し、ワークＷの両主面が同時に研削される。その後、スパークアウトされ（ステップＳ２１）、砥石１６ａ，１６ｂは元の位置まで後退する（ステップＳ２３）。そして、ワークＷの回転が停止され（ステップＳ２５）、ワークテーブル３８がベッドコラム１２から後退し、ワークＷの着脱位置まで移動する（ステップ２７）。

このようなステップＳ１からステップＳ２７の処理が繰り返され、複数のワークＷが順次研削される。

以下、両頭平面研削装置１０の作用効果を説明する。
両頭平面研削装置１０によれば、研削中にワークＷがワーク保持部６５に対して動かない（言い換えれば、ワークＷとワーク保持部６５とが一体的に動く）ようにワーク保持部６５によってワークＷの内周面を保持するので、研削中にワークＷがワーク保持部６５に対して、一対の砥石１６ａ，１６ｂが対向する方向に動くことを抑制できる。また、ワーク保持部６５は、ワークＷの両主面（被研削面）を保持しない。したがって、たとえワークＷの被研削面に反りがあっても、研削時のワークＷのばたつきを抑制できる。すなわち、ワークＷの被研削面が反りや歪等を有するか否か拘わらず、回転軸４６と位置調整部７６とワーク保持部６５とワークＷとが一体的に回転するようにワークＷの内周面をワーク保持部６５で保持して、回転軸４６を基準としてワークＷを研削でき、研削時のワークＷのばたつきを抑制できる。

また、回転軸４６の径方向におけるワーク保持部６５の位置を調整できるので、ワークＷの内周面の径や形状に拘わらず、ワーク保持部６５をワークＷの内周面の複数箇所に接触するまで移動させ、ワーク保持部６５によってワークＷの内周面を確実に保持することができ、様々なワークＷを安定して保持できる。その結果、ワークＷの径や反り等に関係なく、小径の砥石１６ａ，１６ｂによってワークＷを研削することができ、ワークＷの被研削面について適正な平行度、平面度を確保でき、良好な研削精度が得られ、後工程である内外径の加工基準面としての精度を確保できる。

回転軸４６からみて放射状に延びる複数の保持部材６６によってワークＷの内周面を保持するので、ワークＷの内周面の一箇所当たりの保持力（保持部材６６がワークＷの内周面を押圧する力）は小さくて済む。また、保持部材６６を回転軸４６の径方向に進退させるだけで、保持部材６６をワークＷの内周面に容易に接触させることができる。

保持部材６６ごとにワークＷの内周面に対する位置を調整できるので、ワークＷの種類に拘わらずワークＷの内周面を良好に保持できる。すなわち、ワークＷの内周面の形状が真円ではなく、楕円、四角形状、六角形状、おむすび形状など、円形以外の形状を有する環状のワークに対応できる。たとえば、図５に示すような楕円環状のワークＷ１にも対応できる。

図２を参照して、第１保持部材６６ｘ、第２保持部材６６ｙおよび第３保持部材６６ｚがワークＷの内周面に押し付けられることによって、第１保持部材６６ｘ、第２保持部材６６ｙおよび第３保持部材６６ｚによりワークＷを十分な力で押圧して保持できる。また、回転軸４６を基準として、第２位置ｙおよび第３位置ｚは第１位置ｘとは反対側に位置する。この場合、第１保持部材６６ｘからワークＷに与えられる力と、第２保持部材６６ｙおよび第３保持部材６６ｚからそれぞれワークＷに与えられる力とは、少なくとも逆方向の成分を有する。さらに、第１位置ｘと回転軸４６の中心Ｃとを通る直線Ｐを基準として、第２位置ｙと第３位置ｚとは反対側に位置する。この場合、第２保持部材６６ｙからワークＷに与えられる力と第３保持部材６６ｚからワークＷに与えられる力とは、少なくとも逆方向の成分を有する。これらの結果、ワークＷをより安定して保持できる。

回転軸４６とワークＷとは同心円状に配置されるので、位置調整部７６によるワーク保持部６５の位置調整およびワークＷの内周面の保持をより円滑に行うことができる。

ワークＷを素材から仕上げ寸法まで一回の研削で終了することができるので、生産性が向上し、砥石１６ａ，１６ｂの有効研削幅が小さくてよいので砥石コストを抑制できる。さらに、両頭平面研削装置１０をコンパクトにできる。

上述の実施形態では、各調整ねじ７２によって対応する保持部材６６を径外方に進めワークＷの内周面を保持したが、図６に示す実施形態のように、すべての保持部材６６の進退動作を１つの操作で行う自動チャッキング方式が採用されてもよい。

図６および図７を参照して、この実施形態では、回転軸４６ａの中心に同軸上にカム軸７８が通される。すなわち、回転軸４６ａは、矢印Ｈ方向（図１参照）に延びる円筒部４７ａと、円筒部４７ａの端部に形成されるフランジ状の中空円板部４８ａとを含み、カム軸７８は、円筒部４７ａおよび中空円板部４８ａに挿通される。カム軸７８は、回転軸４６ａに対して回動可能に設けられ、図示しないカム回転駆動アクチュエータに接続される。カム軸７８の軸端部には円板カム８０が複数（この実施形態では４つ）の締結部材８２によって固定される。円板カム８０は、環状のカム溝８４を含む。カム溝８４は、ワーク保持部６５ａに含まれる複数の保持部材６６ａと同数（この実施形態では１２個）の山部８４ａと谷部８４ｂとを有する。また、この実施形態では、カム軸７８を回転軸４６ａに固定する（カム軸７８に対して回転軸４６ａを回転不能にする）ためのロック機構（図示せず）が設けられる。したがって、後述するローラ９２がカム溝８４の山部８４ａに位置する状態や谷部８４ｂに位置する状態で、ロック機構によってカム軸７８を回転軸４６ａに固定することができる。そして、ロック機構によってカム軸７８を回転軸４６ａに固定させた状態でカム回転駆動アクチュエータを駆動させると、カム軸７８と回転軸４６ａとを一体的に回転させることができる。各保持部材６６ａにはスプリング穴８６が設けられ、スプリング穴８６の中にスプリング８８とプランジャ９０とが挿入される。プランジャ９０の端にはローラ９２が取り付けられ、ローラ９２はカム溝８４に嵌る。ベースフランジ５６ａは、略中空円盤状に形成される。ベースフランジ５６ａの内径と円板カム８０の外径とは略等しい。ベースフランジ５６ａは、円板カム８０の外側に嵌められ、複数（この実施形態では４個）の締結部材６４によって回転軸４６aの中空円板部４８ａに固定される。この実施形態では、位置調整部７６ａは、ベースフランジ５６ａ、カム軸７８、カム回転駆動アクチュエータ、円板カム８０、締結部材８２、スプリング８８、プランジャ９０およびローラ９２を含む。その他の構成については、図１に示す実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。

この実施形態では、ワークＷがセットされカム軸７８が左方向（図７でいえば反時計回り（矢印Ｒ３）方向）に回転されて、円板カム８０がローラ９２を押し上げるとプランジャ９０が押される。すると、適正クランプ力に設定されたスプリング８８を介して、保持部材６６ａが押し出され、ワークＷの内周面がすべての保持部材６６ａによって保持される。このようにして、1つのカム軸７８を回転させることによって、すべての保持部材６６ａによるワークＷの内周面の保持が可能となる。そして、図示しないロック機構によって保持部材６６ａをワークＷの保持位置でロックすれば、研削中において保持部材６６ａが一定の力でワークＷを保持し続けることができる。

この実施形態によれば、位置調整部７６ａは、複数の保持部材６６ａを同時に位置調整可能に構成されるので、一回の操作で複数の保持部材６６ａの位置調整を行うことができ、複数の保持部材６６ａによってワークＷの内周面を保持する作業を短時間で行うことができる。

また、すべての保持部材６６ｂの進退動作を、１つの操作によって行うために、図８に示す実施形態のように構成されてもよい。この実施形態では、楕円のワークＷ１がワーク保持部６５ｂによって保持される。ワークＷ１の長径の半径は、真円の半径より長さＳだけ長い。

この実施形態では、ベースフランジ５６ｂに、ワーク保持部６５ｂに含まれる複数（この実施形態では１２個）の保持部材６６ｂとともに、複数（この実施形態では１２個）のエアシリンダ９４が設けられる。各エアシリンダ９４のピストンロッド９６に保持部材６６ｂが連結される。各エアシリンダ９４は、対応するパイプ９８を介してエア供給ジョイント１００に接続される。エア供給ジョイント１００は、回転軸４６ｂの中心に同軸上に通され、回転軸４６ｂと一体的に回動可能に設けられる。すなわち、回転軸４６ｂは、矢印Ｈ方向（図１参照）に延びる円筒部４７ｂと、円筒部４７ｂの端部に形成されるフランジ状の中空円板部４８ｂとを含み、エア供給ジョイント１００は、円筒部４７ｂおよび中空円板部４８ｂに挿通され、かつ回転軸４６ｂに固定される。エア供給ジョイント１００の端部は回転軸４６ｂの端部から突出し、エア供給ジョイント１００の端部の外側面に複数のパイプ９８が放射状に接続される。図示しないエア供給源から供給されたエアが、エア供給ジョイント１００および各パイプ９８を介して各エアリンダ９４に供給されると、保持部材６６ｂが一斉に前進してワークＷ１の内周面を押圧してワークＷ１を保持することができる。ベースフランジ５６ｂは、略中空円盤状に形成される。ベースフランジ５６ｂの内径とエア供給ジョイント１００の外径とは略等しい。ベースフランジ５６ｂは、エア供給ジョイント１００の外側に嵌められ、複数（この実施形態では４個）の締結部材６４によって回転軸４６ｂの中空円板部４８ｂに固定される。この実施形態では、位置調整部７６ｂは、ベースフランジ５６ｂ、エアシリンダ９４、パイプ９８、エア供給ジョイント１００およびエア供給源を含む。その他の構成については、図１に示す実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。

この実施形態によれば、１つの操作で各保持部材６６ｂを個別に駆動でき、エアシリンダ９４を用いることによって、内径の差（たとえば長径と短経との差）が大きいワークや異形のワークに対して、保持部材６６ｂの張り出した量（ストローク量）に関係なくすべての保持部材６６ｂが均等な力でワークの内周面を押圧し保持することができる。なお、エアシリンダに代えて油圧シリンダが用いられてもよい。図１２および図１４に示す実施形態についても同様である。

上述の実施形態において、保持部材の長さや先端形状を、加工したいワークに応じて変更すれば、ベアリング内外輪、クロスローラベアリング内外輪、ピストンリング等の円環状のワークに限定されず、三角形、四角形など任意の環状形状のワークへ一層対応し易くなる。たとえば、図８に示す実施形態の各保持部材６６ｂの長さを図９に示すように変更すれば、図９に示すような角環状（六角形状）のワークＷ２を容易に保持することができる。

各保持部を個別に位置調整するために、図１０および図１１に示す実施形態のように構成されてもよい。

図１０および図１１を参照して、この実施形態では、図１に示す両頭平面研削装置１０のワーク保持部６５および位置調整部７６に代えて、ワーク保持部６５ｃおよび位置調整部７６ｃが用いられる。

位置調整部７６ｃは、ねじリング４９ｃと、ベースフランジ５６ｃと、保持プレート１０２とを含む。

略円筒状のねじリング４９ｃは、ねじ孔５４を有さない点を除いてねじリング４９と同様に構成される。すなわち、ねじリング４９ｃは、回転軸４６の円板部４８の中央部に設けられ、円筒部５０ｃと円筒部５０ｃの端部に形成されるフランジ部５２とを含む。ねじリング４９ｃは、ベースフランジ５６ｃに取り付けられる。

ベースフランジ５６ｃは、ガイド溝６０および突部６１を有さない点を除いてベースフランジ５６と同様に構成される。すなわち、ベースフランジ５６ｃは、略中空円盤状に形成され、ねじリング４９ｃが嵌入される円形状の中空部５８を有する。中空部５８にねじリング４９ｃの円筒部５０ｃを嵌入した状態で、ねじリング４９ｃのフランジ部５２がベースフランジ５６ｃに締結部材６２によって取り付けられる。そして、ねじリング４９ｃが取り付けられたベースフランジ５６ｃが回転軸４６の軸端部（円板部４８）に複数（この実施形態では４個）の締結部材６４によって固定される。ベースフランジ５６ｃには保持プレート１０２が取り付けられる。

保持プレート１０２は、中空円板状に形成され、ねじリング４９ｃが挿通する円形状の中空部１０４と、複数（この実施形態では１２個）の略長方形状の貫通孔１０６とを有する。複数の貫通孔１０６は、保持プレート１０２の周方向に略等間隔で設けられる。保持プレート１０２の曲げ剛性を高くしつつ保持プレート１０２が砥石１６ａ，１６ｂによって研削されないように、保持プレート１０２の厚みはワークＷの軸方向の厚みＴよりやや小さく設定される。また、保持プレート１０２の外径はワークＷの内径よりやや小さく設定される。保持プレート１０２とワークＷとの隙間Ｇがたとえば５ｍｍ程度になるように、保持プレート１０２の外径は設定される。保持プレート１０２は、ベースフランジ５６ｃに複数（この実施形態では６個）の固定ボルト１０８によって固定される。したがって、回転軸４６とねじリング４９ｃとベースフランジ５６ｃと保持プレート１０２とは、同軸状に配置されかつ同時に回転可能となる。保持プレート１０２の各貫通孔１０６には、保持プレート１０２の径方向に（放射状に）延びて保持プレート１０２の外周面に貫通するねじ孔１１０が形成される。ねじ孔１１０は、保持プレート１０２の厚み方向の適正な位置（この実施形態では、厚み方向の略中央部）を通るように設けられる。

ワーク保持部６５ｃは、複数（この実施形態では１２個）のボルト状の保持部材６６ｃを含む。各保持部材６６ｃは、対応するねじ孔１１０に螺入され、保持プレート１０２の径方向に（放射状に）延びるように設けられる。複数の保持部材６６ｃは、保持プレート１０２の周方向に略等間隔で配置される。保持部材６６ｃを回転（正転または逆転）することによって、保持部材６６ｃをワークＷの内周面に対して回転軸４６の径方向に進退できる。言い換えれば、保持部材６６ｃの雄ねじとねじ孔１１０の雌ねじとの相互作用によって、ねじ孔１１０に対して保持部材６６ｃを進退でき、保持部材６６ｃの位置を調整できる。そして、保持部材６６ｃの先端部がワークＷの内周面に圧接するまで、保持部材６６ｃを周方向に回転して押し出す。このようにして、ワークＷの内周面が複数（この実施形態では１２個）の保持部材６６ｃから径外方向に適度な押圧力を均等に受け、複数の保持部材６６ｃによってワークＷが外側に張り出す（押し出される）ように保持される。保持部材６６ｃはロックナット１１２によって固定される。その他の構成については、図１に示す実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。

この実施形態によれば、保持部材６６ｃを保持する保持プレート１０２は円板状に形成され、周方向に分割されることなく一体的に形成されるので、保持プレート１０２の曲げ剛性を強くできる。また、保持プレート１０２の外径がワークＷの内径付近にまで大きくできるので、保持プレート１０２の曲げ剛性をさらに強くできる。さらに、保持部材６６ｃのうち保持プレート１０２の外周面から飛び出す長さが隙間Ｇと同寸法で短くなり、保持部材６６ｃは、曲がりに強く、保持プレート１０２と略一体構造とすることができる。したがって、各保持部材６６ｃの剛性は、保持プレート１０２と略同等となり、大きくできる。この実施形態は、研削するワークＷの厚みが小さい場合に特に効果的である。

また、ワークを自動でクランプし保持するために、図１２および図１３に示す実施形態のように構成されてもよい。

図１２および図１３を参照して、この実施形態では、図８に示す実施形態のワーク保持部６５ｂおよび位置調整部７６ｂに代えて、ワーク保持部６５ｄおよび位置調整部７６ｄが用いられる。

位置調整部７６ｄは、ベースフランジ５６ｄ、エアシリンダ９４、パイプ９８、エア供給ジョイント１００、保持プレート１０２ａおよびエア供給源を含む。

ベースフランジ５６ｄは、ガイド溝６０および突部６１を有さない点を除いてベースフランジ５６ｂと同様に構成される。すなわち、ベースフランジ５６ｄは、略中空円盤状に形成される。ベースフランジ５６ｄの内径とエア供給ジョイント１００の外径とは略等しい。ベースフランジ５６ｄは、エア供給ジョイント１００の外側に嵌められ、複数（この実施形態では４個）の締結部材６４（図８参照）によって回転軸４６ｂの中空円板部４８ｂ（図８参照）に固定される。なお、図１２に示す実施形態においても中空円板部４８ｂおよび締結部材６４を有するが、図面の煩雑化を避けるために図１２において中空円板部４８ｂおよび締結部材６４の図示は省略されている。図１４（後述）においても同様である。

保持プレート１０２ａは、中空円板状に形成され、保持プレート１０２ａの曲げ剛性を高くしつつ保持プレート１０２ａが砥石１６ａ，１６ｂによって研削されないように、保持プレート１０２ａの厚みはワークＷの軸方向の厚みＴ（図１０参照）よりやや小さく設定される。また、保持プレート１０２ａの外径はワークＷの内径よりやや小さく設定される。保持プレート１０２ａとワークＷとの隙間Ｇａがたとえば５ｍｍ程度になるように、保持プレート１０２ａの外径は設定される。保持プレート１０２ａは、ベースフランジ５６ｄの外周側の端部に複数（この実施形態では６個）の固定ボルト１０８ａによって固定される。また、保持プレート１０２ａは、複数（この実施形態では１２個）の貫通孔１１０ａを有する。複数の貫通孔１１０ａは、保持プレート１０２ａの周方向に略等間隔に設けられ、保持プレート１０２ａの内周面から外周面まで貫通するようにかつ径方向に（放射状に）延びるように設けられる。貫通孔１１０ａは、保持プレート１０２ａの厚み方向の適正な位置（厚み方向の略中央部）を通るように設けられる。

ワーク保持部６５ｄは、複数（この実施形態では１２個）の棒状の保持部材６６ｄを含む。複数の保持部材６６ｄは、保持プレート１０２ａの周方向に略等間隔で配置される。各保持部材６６ｄは、対応する貫通孔１１０ａに挿通され、保持プレート１０２ａの径方向に（放射状に）延びるように設けられかつワークＷの内周面に対して回転軸４６ｂの径方向に円滑に進退可能に設けられる。各保持部材６６ｄは、対応するシリンダ９４のピストンロッド９６に連結ジョイント１１４を介して連結される。そして、図示しないエア供給源から供給されたエアが、エア供給ジョイント１００および各パイプ９８を介して、ベースフランジ５６ｄに設けられる各エアリンダ９４に供給されると、保持部材６６ｄが一斉に前進してワークＷの内周面を押圧してワークＷを保持することができる。保持部材６６ｄは、ワークＷをクランプした後、保持プレート１０２ａに螺入されたロックねじ１１６によって固定され、保持プレート１０２ａと一体化される（図１３参照）。これによって、各保持部材６６ｄの剛性は、円板状の保持プレート１０２ａと略同等となり、大きくできる。その他の構成については、図８に示す実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。

さらに、ワークを自動でクランプし保持するために、図１４および図１５に示す実施形態のように構成されてもよい。

図１４および図１５を参照して、この実施形態では、図１２に示す実施形態のワーク保持部６５ｄおよび保持プレート１０２ａに代えて、ワーク保持部６５ｅおよび保持プレート１０２ｂが用いられる。

保持プレート１０２ｂは、中空円板状に形成され、その外周部に肉厚部１１８を有する。したがって、保持プレート１０２ｂの外周部は、断面Ｌ字状に形成される。保持プレート１０２ｂの曲げ剛性を高くできるように、保持プレート１０２ｂの肉厚部１１８の厚みはワークＷの軸方向の厚みＴより大きくされてもよい。また、保持プレート１０２ｂの外径はワークＷの内径よりやや小さく設定される。保持プレート１０２ｂは、ベースフランジ５６ｄの外周側の端部に複数（この実施形態では６個）の固定ボルト１０８ａによって固定される。また、保持プレート１０２ｂの肉厚部１１８は、複数（この実施形態では１２個）の貫通孔１１０ｂを有する。複数の貫通孔１１０ｂは、保持プレート１０２ｂ（肉厚部１１８）の周方向に略等間隔に設けられ、肉厚部１１８の内周面から外周面まで貫通するようにかつ径方向に（放射状に）延びるように設けられる。

ワーク保持部６５ｅは、複数（この実施形態では１２個）の棒状の保持部材６６ｅを含む。複数の保持部材６６ｅは、保持プレート１０２ｂの周方向に略等間隔で配置される。各保持部材６６ｅは、対応する貫通孔１１０ｂに挿通され、保持プレート１０２ｂの径方向に（放射状に）延びるように設けられかつワークＷの内周面に対して回転軸４６ｂの径方向に円滑に進退可能に設けられる。各保持部材６６ｅの先端部１２０が砥石１６ａ，１６ｂに接触することなく砥石１６ａ，１６ｂ間に入りワークＷを保持できるように、先端部１２０の直径はワークＷの幅Ｔより少し小さく設定される。また、保持プレート１０２ｂの外周面を砥石１６ａ，１６ｂに接近させることによって、先端部１２０の長さを小さくできる。保持部材６６ｅのうち先端部１２０を除く部分は、砥石１６ａ，１６ｂの外側に位置するので、太くでき、保持部材６６ｅの剛性を向上できる。各保持部材６６ｅは、対応するシリンダ９４のピストンロッド９６に連結ジョイント１１４を介して連結される。保持部材６６ｅは、ワークＷをクランプした後、保持プレート１０２ｂに螺入されたロックねじ１１６ａによって固定され、保持プレート１０２ｂと一体化される。これによって、各保持部材６６ｅの剛性は、円板状の保持プレート１０２ｂと略同等となり、大きくできる。その他の構成については、図１２に示す実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。

この実施形態によれば、砥石１６ａ，１６ｂ間に保持プレート１０２ｂを挿入する必要がないので、保持プレート１０２ｂの厚みをワークＷの厚みに制限されることなく大きくでき、保持プレート１０２ｂの剛性をより強化できる。また、保持部材６６ｅの先端部１２０を短くすることによって、保持プレート１０２ｂと保持部材６６ｅとの一体構造の剛性をより向上できる。特に、ワークＷを回転させる回転軸４６ｂの中心Ｃ１と砥石１６ａ，１６ｂの中心との距離を大きくして、砥石１６ａ，１６ｂ間にワークＷが入る距離Ｌ（図１４参照）を小さくすれば、先端部１２０を短くでき、より効果的である。

この発明は、ワークを一対の砥石で挟んでワークの両主面を研削する際に、一対の砥石をともにワークに対して切り込ませる場合に限定されず、一対の砥石のいずれか一方のみをワークに対して切り込ませる場合にも適用できる。

上述の実施形態では、この発明を横型の両頭平面研削装置に適用した場合について説明したが、この発明は砥石軸を垂直方向に配した立型の両頭平面研削装置にも適用できる。

また、この発明は、インフィード研削だけではなく、ワークを回転させながら、砥石の外から砥石に向かって送り込む所謂クリープフィード研削、あるいはクリープ研削を繰り返すトラバースクリープフィード研削を行う場合にも適用できる。

１０ 両頭平面研削装置
１６ａ，１６ｂ 砥石
２６ａ，２６ｂ 砥石切込部
３４ 回転駆動部
４６，４６ａ，４６ｂ 回転軸
６５，６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ，６５ｅ ワーク保持部
６６，６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ，６６ｅ 保持部材
６６ｘ 第１保持部材
６６ｙ 第２保持部材
６６ｚ 第３保持部材
７６，７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄ 位置調整部
Ｃ，Ｃ１ 回転軸の中心
Ｐ 第１位置と回転軸の中心とを通る直線
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２ ワーク
ｘ 第１位置
ｙ 第２位置
ｚ 第３位置

Claims (7)

1. 環状のワークの両主面を研削する両頭平面研削装置であって、
   第１方向に間隔をあけて対向配置されかつ回転する一対の砥石と、
   前記第１方向に延びる回転軸と、
   前記ワークの内周面の複数箇所を保持するためのワーク保持部と、
   前記回転軸と前記ワーク保持部とを連結しかつ前記回転軸の径方向における前記ワーク保持部の位置を調整するための位置調整部と、
   前記ワーク保持部によって前記ワークの内周面を保持した状態で、前記回転軸と前記位置調整部と前記ワーク保持部と前記ワークとを前記回転軸周りに一体的に回転させる回転駆動部と、
   回転する前記ワークの一部を前記一対の砥石で挟んで前記ワークの両主面を研削するために少なくとも一方の前記砥石を前記ワークに対して切り込ませる砥石切込部とを備える、両頭平面研削装置。
2. 前記ワーク保持部は、前記回転軸からみて放射状に延びる複数の保持部材を含み、
   前記各保持部材は、前記回転軸の径方向に進退可能でありかつ前記ワークの内周面に接触可能である、請求項１に記載の両頭平面研削装置。
3. 前記位置調整部は、前記各保持部材を個別に位置調整可能に構成される、請求項２に記載の両頭平面研削装置。
4. 前記位置調整部は、前記複数の保持部材を同時に位置調整可能に構成される、請求項２に記載の両頭平面研削装置。
5. 前記複数の保持部材は、少なくとも第１保持部材、第２保持部材および第３保持部材を含み、
   前記ワークの内周面のうち、前記第１保持部材との接触位置を第１位置とし、前記第２保持部材との接触位置を第２位置とし、前記第３保持部材との接触位置を第３位置とした場合に、前記回転軸を基準として前記第２位置および前記第３位置は前記第１位置とは反対側に位置し、前記第１位置と前記回転軸の中心とを通る直線を基準として前記第２位置と前記第３位置とは反対側に位置する、請求項２から４のいずれかにに記載の両頭平面研削装置。
6. 前記回転軸と前記ワークとは同心円状に配置される、請求項１から５のいずれかに記載の両頭平面研削装置。
7. 第１方向に間隔をあけて対向配置されかつ回転する一対の砥石によって環状のワークの両主面を研削する研削方法であって、
   ワーク保持部によって前記ワークの内周面の複数箇所を保持する保持工程と、
   前記第１方向に延びる回転軸周りに前記ワーク保持部および前記ワークを一体的に回転させる回転工程と、
   回転する前記ワークの一部を前記一対の砥石で挟んで少なくとも一方の前記砥石を切り込ませ前記ワークの両主面を研削する砥石切込工程とを備える、研削方法。

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