JP2021137890A

JP2021137890A - ワークの研削方法及びワークの固定治具

Info

Publication number: JP2021137890A
Application number: JP2020035660A
Authority: JP
Inventors: 長宏澤田; Nagahiro Sawada
Original assignee: Tokiwa Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tokiwa Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2040-03-03
Also published as: JP7240738B2

Abstract

【課題】ワークを平面研削機のテーブル上に保持するにあたり、ワークの材質等に左右されない汎用性を持ち、また、ワークの研削面が可能な限り水平に近い状態に固定することができる固定治具を提供する。【解決手段】所定の厚みを有し上下両端面のそれぞれの平面度が高いブロック状の立体物として形成された治具本体１０に、上下両端面のいずれか一方面から他方面に向けて穿孔された複数の瞬間接着剤導入孔１１ａと、他方面に瞬間接着剤導入孔と連通状に穿設されたワーク接着用孔１１ｂを形成し、瞬間接着剤導入孔は開口部及び内部体積を大きく設定しているのに対し、ワーク接着用孔は開口部及び内部体積を小さく設定していることを特徴としている。【選択図】図４

Description

本発明は、平面研削機においてワークを保持する固定治具を用いたワークの研削方法及び平面研削機に使用されるワークの固定治具に関するものである。

一般に、平面研削機を用いてワーク（被研削物）の研削加工を行う場合、ワークの厚みを整える、言い換えれば、ワーク両端面のそれぞれの平面度を高くすることを目的とする場合が多い。この目的を達成するためには、平面研削機のテーブルにワークの研削面が可能な限り水平に近い状態を保持し得るように固定されていることが大前提となる。そこで、平面研削機のテーブル上にワークを固定する方法に着目すると、従来、以下に述べるような方法が採用されている。まず１つ目の方法として、平面研削機のテーブルにいわゆる電磁チャックを設け、この電磁チャックの磁力を利用するものが存在している（特許文献１）。すなわち、この方法では、特許文献１に示されているように、ワークを研削する際、ワークをテーブルに設けられた電磁チャックに載置した後、電磁チャックに通電して磁力を発生させ、ワークを電磁チャックに吸着することで、テーブル上にワークを固定している。また、他の方法として、いわゆるクランプを利用するものが存在している（特許文献２）。すなわち、この方法では、特許文献２に示されているように、テーブルに設けられた治具上にワークを載置した後、ワークの周囲をワーク固定ブロックで挟み込み、このワーク固定ブロックにボルトを締付することでワークをテーブル上に固定している。さらに、他の方法として、接着剤を利用したものが存在している（特許文献３）。すなわち、この方法では、特許文献３に示されているように、テーブル上に載置した治具の上面に接着剤を塗布し、その治具上にワークを接着させて固定している。

特開２００２−５２４４３特開２０１６−２０９９４５特開２０００−３２６１６３

しかしながら、特許文献１に示されているように、電磁チャックを利用する場合、ワークの材質が、例えば、アルミニウムやセラミックといった非磁性体であると、当然のことながら、ワークは電磁チャックに吸着されない。また、ワークが極端に厚みの薄いものであると、電磁チャックを通電しても、その磁力線がワークを突き抜けてしまい、やはり、電磁チャックにワークを適切に吸着させることができない場合がある。すなわち、ワークの固定手段として、電磁チャックのみを設けた平面研削機では、非磁性体からなるワーク、あるいは、極端に厚みの薄いワークをテーブルに固定して研削することが、事実上できないことになってしまう。また、特許文献２に示されているように、クランプを利用した場合には、ワークの形状が、ある程度が整っているものであれば問題はないが、ワークの側面の形状が不均一な場合、例えば、ワークの側面に不規則な凹みや凸部があるような場合には、ワークをクランプにバランスよく保持することができず、やはり、ワークをテーブル上に固定できないといったことも起こり得る。さらに、特許文献３に示されているように、接着剤を利用する場合においては、治具の上面に接着剤を完全に均一な状態で塗布することはきわめて困難である。すなわち、治具上面に接着剤の塗りムラがどうしてもできてしまい、これが凹凸となるため、必然的に、ここに接着したワークの上面も水平に近い状態を保持できなくなってしまい、ひいては、ワークの研削面の平面度を高め、ワークの厚みを整えるような研削は難しい。

そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、平面研削機の被研削物となるワークを平面研削機のテーブル上に保持させるにあたり、その研削面が可能な限り水平な状態で固定されるようにし、しかも、ワークの材質、厚み、形状といったワークそのものに由来する特質についても問題としない汎用性の高いワークの研削方法及びワークの固定治具を提供することを目的としている。

前記課題を解決するために本発明に係るワークの研削方法は、テーブルに固定されたワークを回転する砥石に接触させて研削する平面研削機において、ワークをテーブルに保持するために固定治具を用いて行うワークの研削方法であって、前記固定治具は、所定の厚みを有し上下両端面のそれぞれの平面度が高いブロック状の立体物として形成された治具本体に、前記上下両端面のいずれか一方面から他方面に向けて穿孔された複数の瞬間接着剤導入孔と、前記他方面に前記瞬間接着剤導入孔と連通状に穿設されたワーク接着用孔が形成されていると共に、前記瞬間接着剤導入孔は開口部及び内部体積を大きく設定しているのに対し、前記ワーク接着用孔は開口部及び内部体積を小さく設定して形成されており、前記ワークをその研削する面と反対側の面を上にしていずれかの場所に載置する工程と、前記載置したワークの上に前記治具本体をその瞬間接着剤導入孔が上になるように載置する工程と、前記ワーク上に載置した前記治具本体の前記複数の瞬間接着剤導入孔のうち、必要なものに瞬間接着剤を導入する工程と、前記瞬間接着剤導入孔から導入された前記瞬間接着剤が前記ワーク接着用孔に到達し前記治具本体と前記ワークとが接着するまで放置する工程と、前記ワークが接着された状態の前記治具本体を反転して該ワークが上側になるように前記テーブルに固定する工程と、前記テーブルに固定された前記治具本体に接着された前記ワークを回転する砥石により研削する工程とからなることを特徴としている。

また、本発明に係るワークの固定治具は、テーブルに固定されたワークを回転する砥石に接触させて研削する平面研削機に使用されるワークの固定治具であって、所定の厚みを有し上下両端面のそれぞれの平面度が高いブロック状の立体物として形成された治具本体に、前記上下両端面のいずれか一方面から他方面に向けて穿孔された複数の瞬間接着剤導入孔と、前記他方面に前記瞬間接着剤導入孔と連通状に穿設されたワーク接着用孔を形成し、前記瞬間接着剤導入孔は開口部及び内部体積を大きく設定しているのに対し、前記ワーク接着用孔は開口部及び内部体積を小さく設定していることを特徴としている。

また、前記瞬間接着剤導入孔には、前記ワーク接着用孔との間に該瞬間接着剤導入孔から該ワーク接着用孔に向かって傾斜するテーパー部が形成されていることが望ましい。

さらに、本発明において、前記テーブルに電磁チャックが設けられていると共に、前記治具本体は該電磁チャックの磁力により前記テーブルに吸着保持される磁性体によって形成されていることが望ましい。

本発明によれば、平面研削機の被研削物となるワークを平面研削機のテーブル上に保持させるにあたり、その研削面が可能な限り水平な状態で固定することができ、しかも、ワークの材質、厚み、形状といったワークそのものに由来する特質についても考慮することなく研削することができる。

平面研削機の斜視図。平面研削機の側面図。ワークの固定治具の斜視図。ワークの固定治具を使用してワークを研削する工程を示す断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。なお、本発明は、平面研削機に使用されることを前提としているので、まず、一般的な平面研削機の構成について、図１及び図２を参照しつつ簡単に説明しておく。図１は平面研削機の斜視図、図２は平面研削機の側面図である。

平面研削機Ａは、基台１、作業台部２、砥石支持部３、砥石４、操作盤５等を設けて概略構成されている。具体的には、平面研削機Ａは、地面に設置する直方体箱状の基台１を備え、その基台１の上方に作業台部２を形成している。そして、この作業台部２は、基台１の真上に位置させて設けたサドル２ａと、このサドル２ａの真上に位置させて設けたテーブル２ｂとからなり、このうち、サドル２ａは、油圧シリンダ（不図示）によって前後方向へ往復移動可能に、テーブル２ｂは、油圧シリンダ（不図示）によって左右方向へ往復移動可能になっている。また、サドル２ａの前方には、２つのハンドル６ａ，６ｂが設けられており、これら２つのハンドルのうち、左側に位置するハンドルは、テーブル２ｂを左右方向に移動させる左右送りハンドル６ｂで、右側に位置するハンドルは、サドル２ａを前後方向に移動させる前後送りハンドル６ａである。また、テーブル２ｂの上面には、取付具（不図示）によって電磁チャック７が固定されている。なお、詳細は後述するが、本実施形態に係る固定治具Ｂは、電磁チャック７に載置され、その磁力によって電磁チャック７に吸着した状態で使用される。さらに、基台１には、砥石支持部３が形成されている。具体的には、砥石支持部３は、基台１の後端側中央に設けられた縦長箱状のコラム３ａと、このコラム３ａの前方へ突出するように設けられた砥石頭３ｂとによって構成されており、砥石頭３ｂは、コラム３ａに対して上下に往復移動可能になっている。さらに、砥石頭３ｂの前端部には、円盤形状の砥石４が回転自在に装着されている。また、基台１の左側面には、操作盤５が設けられている。この操作盤５は、該操作盤５に設けられているスイッチを操作することによって、制御装置（不図示）に所定の作業を指示することができるようになっている。

なお、上に示した平面研削機Ａは、あくまでも一例であり、本発明を実現するにあたり、他の構成からなる平面研削機を用いることも当然可能である。例えば、上記の平面研削機Ａには、テーブルの下に前後方向へ移動するサドルを設けているが、あえてサドルを設けなくても、テーブルそのものが左右方向のみならず、前後方向へ移動するように構成されていてもよい。また、上記の平面研削機Ａは、サドルやテーブルを手動でも移動させられるようにするためのハンドルを設けているが、このようなハンドルを設けず、すべて制御装置によって自動化していてもよい。さらに、上記の平面研削機Ａには、電磁チャックを設けた例を示したが、電磁チャック以外の方法で、ワークの固定治具をテーブルに固定できるようにしてもよい。要するに、ワークの固定治具を保持し得るテーブルと、テーブルから所定間隔をおいた位置に回転自在に砥石が設けられている平面研削機であれば、本発明を適用することができる。

次に、ワークの固定治具の具体的な構成について、図３及び図４を参照しつつ説明する。図３は固定治具の上下両端面のそれぞれを示す斜視図、図４は固定治具にワークを固定して研削する方法を示した断面図である。固定治具Ｂは、磁性体である鉄製のブロック状の立体物である治具本体に、複数の孔を穿孔することによって構成されている。なお、本実施形態における治具本体１０は、上下両端面のそれぞれが矩形であって、所定の厚みを有する直方体形状に形成されている。すなわち、治具本体１０は、上下両端面のそれぞれがいずれも、縦横寸法が９５ｍｍ×１１０ｍｍに設定された長方形であり、また、高さ、すなわち、厚みが２５ｍｍに設定された直方体に形成されている。また、治具本体１０の上下両端面のそれぞれは、いずれも平面度を高くしていて、治具本体１０を水平な面を有するいずれかの場所に載置すると、治具本体１０の上面も水平に近い状態を保持することになる。

もっとも、前述した治具本体１０は、あくまでも一例であり、所定の厚みを有すると共に、平面度の高い上下両端面を有していればよい。換言すれば、その上下両端面は、必ずしも矩形である必要はなく、円形、多角形、それ以外の異形であっても問題は無い。また、治具本体１０の厚みについても、複数の孔を穿孔し得る厚みであれば、任意に選択可能である。さらに、治具本体１０の材質も、必ずしも鉄製である必要はない。すなわち、上述の電磁チャックを備えた平面研削機Ａに使用される場合には、電磁チャックの磁力によって、平面研削機Ａのテーブルに固定治具を固定し得ることから鉄等の磁性体であることが望ましいが、平面研削機が電磁チャックを備えていない場合には、非磁性体からなる固定治具を他の方法によってテーブル上に固定しても良い。

前記治具本体１０には、上下に貫通する複数の孔１１，１１・・・がマトリックス状の配列に穿孔されている。そして、これら、複数の孔１１，１１・・・は、治具本体１０の上下両端の一方面と他方面で孔の内径が異ならせてある。すなわち、図３（ａ）に示されているように、一方の面は、大径の孔となっており、図３（ｂ）に示されているように、他方の面は、小径の孔になっている。具体的には、この実施形態において、大径の孔は直径が１２ｍｍ、小径の孔は直径が１．８ｍｍに設定されている。このうち、大径の孔は、瞬間接着剤Ｓを導入するための瞬間接着剤導入孔１１ａであり、小径の孔は、挿入された瞬間接着剤ＳをワークＷに接触させてワークＷを固定治具Ｂに接着させるためのワーク接着用孔１１ｂとなっている。なお、各孔の中心間ピッチは、１５ｍｍになっている。また、瞬間接着剤導入孔１１ａは、深く穿孔されているのに対し、ワーク接着用孔１１ｂは、きわめて浅く穿設されている。すなわち、瞬間接着剤導入孔１１ａは、一方面から他方面に到達寸前の位置まで穿孔されていて、ワーク接着用孔１１ｂは、ほぼ深さを持たない程度に穿設されて瞬間接着剤導入孔１１ａと連通している。さらに、瞬間接着剤導入孔１１ａは、その下端部近辺まで同一径に穿孔されているが、それより下方においてテーパー部１１ｃを形成している。具体的には、瞬間接着剤導入孔１１ａには、ワーク接着用孔１１ｂと連通する直前、すなわち、瞬間接着剤導入孔１１ａの下端部とワーク接着用孔１１ｂとの間に、ワーク接着用孔１１ｂに向かって傾斜するテーパー部１１ｃが形成されている。

なお、前述の実施形態において、瞬間接着剤導入孔１１ａとワーク接着用孔１１ｂの双方が円形に穿設された孔である例を示したが、必ずしもこれに限られるものではない。すなわち、瞬間接着剤導入孔１１ａは、その開口部と内部体積が大きく設定されているのに対し、ワーク接着用孔１１ｂは、瞬間接着剤導入孔１１ａよりも開口部と内部体積が小さく設定されていればよく、例えば、多角形に穿孔されていても本発明の目的は達成できる。また、上記実施形態において、瞬間接着剤導入孔１１ａとワーク接着用孔１１ｂからなる複数の孔が、治具本体１０に対し、マトリックス状に配列されている例を示したが、複数の孔が所定間隔で穿孔されていれば、ランダムに穿孔されるなどしていても問題はない。また、瞬間接着剤導入孔１１ａの開口部の直径を１２ｍｍ、ワーク接着用孔１１ｂの開口部の直径を１．８ｍｍとした例を示したが、これらに限られず任意に設定可能である。さらに、各孔の中心間ピッチが１５ｍｍである例を示したが、この間隔も任意に設定可能である。

次に、上記のように構成された固定治具を使ってワークＷ研削する方法について説明する。ワークＷを平面研削機Ａによって研削するにあたっては、まず、その準備として、図４（ａ）に示すように、ワークＷをいずれかの場所、この例では、電磁チャック７の上面に載置する。この時、ワークＷの研削面が下側となるようにワークＷを接地させる。次に、図４（ｂ）に示されているように、電磁チャック７に載置したワークＷの上面（研削する面と反対側の面）に、治具本体１０を載置する。この時、治具本体１０における瞬間接着剤導入孔１１ａの開口部が上側、ワーク接着用孔１１ｂの開口部が下側を向くようにする。すなわち、治具本体１０のワーク接着用孔１１ｂの開口部のある側の面をワークＷの上面に当接させる。そして、図４（ｃ）に示されているように、治具本体１０の瞬間接着剤導入孔１１ａからシアノアクリレート系の瞬間接着剤Ｓを導入する。なお、瞬間接着剤Ｓは、複数の孔１１，１１・・・のうち、治具本体１０の下面がワークＷの上面に位置しているもののみとすると共に、治具本体１０の下面がワークＷの上面に位置している孔の全ての孔１１，１１・・・に導入する。ちなみに、１つの孔１１に導入する瞬間接着剤Ｓの量は、数滴ずつでよい。その後、治具本体１０の瞬間接着剤導入孔１１ａから導入された瞬間接着剤Ｓが乾燥するまで放置する（図４（ｄ））。この時間は、概ね１〜１０分程度である。これにより、治具本体１０にワークＷが強固に接着されることになる。しかも、治具本体１０の重量によって、ワークＷと治具本体１０の間には隙間がなくなり、ワークＷと治具本体１０の間に瞬間接着剤が一切はみ出ることがない。ちなみに、瞬間接着剤導入孔１１ａとワーク接着用孔１１ｂの間にテーパー部１１ｃが形成されているため、乾燥した瞬間接着剤がテーパー部１１ｃに引っ掛かるように作用することになり、ワークＷと治具本体１０とがより強固に接着されることになる。次に、図４（ｅ）に示されているように、ワークＷが接着された状態の治具本体１０を反転させて電磁チャック７の上面に載置し直す。すなわち、ここで、治具本体１０が下側、ワークＷが上側という位置関係に代わる。そして、電磁チャック７に通電すると、治具本体１０は、電磁チャック７に吸着される。換言すれば、ワークＷは固定治具Ｂを介して電磁チャック７を備えたテーブルに固定されることになる。あとは、平面研削機Ａの通常の操作によって、ワークＷの研削面を砥石によって研削する（図４（ｆ））。ワークＷの一方面の研削が終了したら、ワークＷを固定治具Ｂから外す必要があるが、これについては、次の手順により行う。まず、ワークＷが接着された状態の固定治具Ｂを反転させていずれかの場所に置き直す。すなわち、再び、ワークＷが下側に位置するように接地させる。そして、今度は、治具本体１０の瞬間接着剤導入孔１１ａからアセトン等の液体を導入する。これにより、固定治具Ｂの孔の中で固まっていた瞬間接着剤Ｓが溶解されて、固定治具ＢとワークＷの接着状態が解除される。ちなみに、瞬間接着剤導入孔１１ａとワーク接着用孔１１ｂの境目部分に溶解し粘度が低くなった瞬間接着剤が残存することがあるが、先端が鋭利な棒状の部材やヘラによって残存箇所を抉れば、テーパー部１１ｃが傾斜状になっていることから、容易にワーク接着用孔１１ｂから排出させることができる。なお、ワークＷの反対側の面も研削する必要がある場合には、さらに、固定治具Ｂに付着している瞬間接着剤Ｓをアセトン液で洗浄して除去する。そして、ワークＷの既に研削した面と反対側の面を下側にして、いずれかの場所に載置し、再び、上述の手順を繰り返す。このように、上下両端面のいずれもが平面度の高い固定治具Ｂに対して、研削対象となるワークＷの研削面も水平に近い状態を保持して研削することができるので、ひいては、ワークＷの研削面の平面度をきわめて高い状態に仕上げることができる。

Ａ平面研削機
Ｂ固定治具
Ｗワーク
Ｓ瞬間接着剤
２ｂテーブル
４砥石
７電磁チャック
１０治具本体
１１ａ瞬間接着剤導入孔
１１ｂワーク接着用孔
１１ｃテーパー部

Claims

テーブルに固定されたワークを回転する砥石に接触させて研削する平面研削機において、ワークをテーブルに保持するために固定治具を用いて行うワークの研削方法であって、
前記固定治具は、所定の厚みを有し上下両端面のそれぞれの平面度が高いブロック状の立体物として形成された治具本体に、前記上下両端面のいずれか一方面から他方面に向けて穿孔された複数の瞬間接着剤導入孔と、前記他方面に前記瞬間接着剤導入孔と連通状に穿設されたワーク接着用孔が形成されていると共に、前記瞬間接着剤導入孔は開口部及び内部体積を大きく設定しているのに対し、前記ワーク接着用孔は開口部及び内部体積を小さく設定して形成されており、
前記ワークをその研削する面と反対側の面を上にしていずれかの場所に載置する工程と、
前記載置したワークの上に前記治具本体をその瞬間接着剤導入孔が上になるように載置する工程と、
前記ワーク上に載置した前記治具本体の前記複数の瞬間接着剤導入孔のうち、必要なものに瞬間接着剤を導入する工程と、
前記瞬間接着剤導入孔から導入された前記瞬間接着剤が前記ワーク接着用孔に到達し前記治具本体と前記ワークとが接着するまで放置する工程と、
前記ワークが接着された状態の前記治具本体を反転して該ワークが上側になるように前記テーブルに固定する工程と、
前記テーブルに固定された前記治具本体に接着された前記ワークを回転する砥石により研削する工程とからなるワークの研削方法。
テーブルに固定されたワークを回転する砥石に接触させて研削する平面研削機に使用されるワークの固定治具であって、
所定の厚みを有し上下両端面のそれぞれの平面度が高いブロック状の立体物として形成された治具本体に、前記上下両端面のいずれか一方面から他方面に向けて穿孔された複数の瞬間接着剤導入孔と、前記他方面に前記瞬間接着剤導入孔と連通状に穿設されたワーク接着用孔を形成し、
前記瞬間接着剤導入孔は開口部及び内部体積を大きく設定しているのに対し、前記ワーク接着用孔は開口部及び内部体積を小さく設定していることを特徴とするワークの固定治具。
前記瞬間接着剤導入孔には、前記ワーク接着用孔との間に該瞬間接着剤導入孔から該ワーク接着用孔に向かって傾斜するテーパー部が形成されていることを特徴とする請求項２記載のワークの固定治具。
前記テーブルに電磁チャックが設けられていると共に、前記治具本体は該電磁チャックの磁力により前記テーブルに吸着保持される磁性体によって形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載のワークの固定治具。