JP2022050851A

JP2022050851A - ワーク搬送装置、円筒研削装置及びワーク搬送方法

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Publication number: JP2022050851A
Application number: JP2020157006A
Authority: JP
Inventors: 茂信菊地; Shigenobu Kikuchi; 道広神; michihiro Jin
Original assignee: Oceans Co Ltd
Current assignee: Oceans Co Ltd
Priority date: 2020-09-18
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2040-09-18
Also published as: JP7265784B2

Abstract

【課題】様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークの中心軸と円筒研削装置が有する回転軸とを容易に一致させることができ、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークに対して予め定められた加工条件を満たすように所定加工を施すことができるワーク搬送装置等を提供する。【解決手段】加工対象の円柱形状のワークを円筒研削装置本体まで搬送するワーク搬送装置であって、前記ワークをクランプする一対の爪部２５１ａ、２５１ｂと、前記一対の爪部を互いに接近する方向又は互いに離れる方向に移動させる爪部移動機構Ｍ２５０と、を備えたクランプ機構２５０と、前記クランプ機構を移動させる移動機構２２５、２３３、２４２と、を備える。【選択図】図１１

Description

本発明は、ワーク搬送装置、円筒研削装置及びワーク搬送方法に関する。

円筒形状のワークを研削する円筒研削装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

これに対して、本発明者らは、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークに対して予め定められた加工条件を満たすように所定加工（例えば、ワークの外周面の研削、平取面（ＯＦ）やＶ型等の切込み(ノッチ)等の追加工）を施すことができる円筒研削装置を検討した。円筒研削装置が設置された工場においては、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークが保管されており、必要に応じて保管場所から取り出した該当のワークに対して、予め定められた加工条件を満たすように所定加工を施すことが求められている。

特開２００９－１９０１４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の円筒研削装置においては、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークの中心軸と円筒研削装置が有する回転軸とを一致させることが難しく、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークに対して予め定められた加工条件を満たすように所定加工を施すためのワーク搬送が難しいことが判明した。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークの中心軸と円筒研削装置が有する回転軸とを容易に一致させることができ、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークに対して予め定められた加工条件を満たすように所定加工を施すことができるワーク搬送装置、円筒研削装置及びワーク搬送方法を提供することを目的とする。

本発明にかかるワーク搬送装置は、
加工対象の円柱形状のワークを円筒研削装置本体まで搬送するワーク搬送装置であって、
前記ワークをクランプする一対の爪部と、前記一対の爪部を互いに接近する方向又は互いに離れる方向に移動させる爪部移動機構と、を備えたクランプ機構と、
前記クランプ機構を移動させる移動機構と、を備え、
前記円筒研削装置本体が有する回転軸をＸ軸とし、前記Ｘ軸に対して直交する軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に対して直交する軸をＺ軸とした場合、
前記移動機構は、少なくとも前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及び前記Ｘ軸方向に、前記クランプ機構を移動させる。

このような構成により、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークの中心軸と円筒研削装置が有する回転軸とを容易に一致させることができ、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークに対して予め定められた加工条件を満たすように所定加工を施すことができるワーク搬送装置を提供することができる。

これは、少なくともＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に、ワークをクランプしたクランプ機構を移動させる移動機構を備えていることによるものである。

また、上記ワーク搬送装置において、
前記爪部移動機構は、前記Ｙ軸方向に関し、前記一対の爪部を互いに接近する方向に移動させ、当該一対の爪部を前記ワークの外周面に当接させることで、当該ワークをクランプしてもよい。

また、上記ワーク搬送装置において、
前記移動機構は、
前記クランプ機構を前記Ｚ軸方向に移動させる第１移動機構と、
前記クランプ機構及び前記第１移動機構を前記Ｙ軸方向に移動させる第２移動機構と、
前記クランプ機構、前記第１移動機構及び前記第２移動機構を前記Ｘ軸方向に移動させる第３移動機構と、を備えていてもよい。

また、上記ワーク搬送装置において、
前記移動機構は、
前記クランプ機構を前記Ｚ軸方向に移動させる第１移動機構と、
前記クランプ機構及び前記第１移動機構を前記Ｘ軸方向に移動させる第２移動機構と、
前記クランプ機構、前記第１移動機構及び前記第２移動機構を前記Ｙ軸方向に移動させる第３移動機構と、を備えていてもよい。

また、上記ワーク搬送装置において、
前記一対の爪部は、それぞれ、当該一対の爪部が互いに接近する方向に移動した場合、前記ワークの下部に当接する第１当接部及び前記ワークの上部に当接する第２当接部を有していてもよい。

また、上記ワーク搬送装置において、
前記一対の爪部は、それぞれ、前記第１当接部及び前記第２当接部として機能する、互いに向かってＶ字状に開いたテーパ面を有していてもよい。

また、上記ワーク搬送装置において、
前記移動機構は、前記円筒研削装置本体が有する主軸とテールとの間において前記ワークの中心軸と前記円筒研削装置本体が有する回転軸とが一致するまで、前記ワークをクランプした前記クランプ機構を移動させてもよい。

また、上記ワーク搬送装置において、
前記移動機構は、さらに、前記ワークの一方の端面が前記主軸に突き当たるまで、前記ワークをクランプした前記クランプ機構を移動させてもよい。

また、上記ワーク搬送装置において、
前記クランプ機構は、さらに、前記ワークの長さを測定するためのセンサを備え、
前記一対の爪部は、前記ワークのうち前記測定された長さの中心をクランプしてもよい。

本発明にかかる円筒研削装置は、
円筒研削装置本体と、
加工対象の円柱形状のワークを前記円筒研削装置本体まで搬送するワーク搬送装置と、を備えた円筒研削装置であって、
前記ワーク搬送装置は、
前記ワークをクランプする一対の爪部と、前記一対の爪部を互いに接近する方向又は互いに離れる方向に移動させる爪部移動機構と、を備えたクランプ機構と、
前記クランプ機構を移動させる移動機構と、を備え、
前記円筒研削装置本体が有する回転軸をＸ軸とし、前記Ｘ軸に対して直交する軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に対して直交する軸をＺ軸とした場合、
前記移動機構は、少なくとも前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及び前記Ｚ軸方向に、前記クランプ機構を移動させる。

このような構成により、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークの中心軸と円筒研削装置が有する回転軸とを容易に一致させることができ、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークに対して予め定められた加工条件を満たすように所定加工を施すことができる円筒研削装置を提供することができる。

本発明にかかるワーク搬送方法は、
加工対象の円柱形状のワークを円筒研削装置本体まで搬送するワーク搬送方法であって、
前記ワークをクランプする一対の爪部と、前記一対の爪部を互いに接近する方向又は互いに離れる方向に移動させる爪部移動機構と、を備えたクランプ機構が、前記一対の爪部を互いに接近する方向に移動させて前記ワークをクランプするクランプ工程と、
前記円筒研削装置本体が有する回転軸をＸ軸とし、前記Ｘ軸に対して直交する軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に対して直交する軸をＺ軸とした場合、
前記円筒研削装置本体が有する主軸とテールとの間において前記ワークの中心軸と前記円筒研削装置本体が有する回転軸とが一致するまで、少なくとも前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及び前記Ｚ軸方向に、前記クランプ機構を移動させる移動工程と、を備える。

このような構成により、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークの中心軸と円筒研削装置が有する回転軸とを容易に一致させることができ、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークに対して予め定められた加工条件を満たすように所定加工を施すことができるワーク搬送方法を提供することができる。

これは、円筒研削装置本体が有する主軸とテールとの間においてワークの中心軸と円筒研削装置本体が有する回転軸とが一致するまで、少なくともＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に、クランプ機構を移動させる移動工程を備えていることによるものである。

本発明により、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークの中心軸と円筒研削装置が有する回転軸とを容易に一致させることができ、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークに対して予め定められた加工条件を満たすように所定加工を施すことができるワーク搬送装置、円筒研削装置及びワーク搬送方法を提供することができる。

円筒研削装置１の斜視図である。ワークＷの斜視図である。円筒研削装置本体１００の概略構成図である。ワーク搬送装置２００の斜視図である。第１可動フレーム２２０及び当該第１可動フレーム２２０をＸ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２２０の斜視図である。第２可動フレーム２３０及び当該第２可動フレーム２３０をＹ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２３０の斜視図である。第３可動フレーム２４０及び当該第３可動フレーム２４０（及びこれに取り付けられたクランプ機構２５０）をＺ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２４０の斜視図である。第３可動フレーム２４０及び当該第３可動フレーム２４０（及びこれに取り付けられたクランプ機構２５０）をＺ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２４０の斜視図である。クランプ機構２５０の斜視図である。一対の爪部２５１ａ、２５１ｂでワークＷをクランプした様子を表す概略図である。制御装置３００を含むシステム構成図である。円筒研削装置１の動作例のフローチャートである。工場内に設置された円筒研削装置１の斜視図である。クランプ機構２５０の動作を説明するための図である。クランプ機構２５０の動作を説明するための図である。主軸１０１及びテール１０２の動作を説明するための図である。（ａ）円筒研削装置１の各可動フレーム２２０、２３０、２４０の移動方向を説明する図、図１７（ｂ）変形例の円筒研削装置１の各可動フレーム２２０、２３０、２４０の移動方向を説明する図である。一対の爪部２５１ａ、２５１ｂに取り付けられたセンサの斜視図である。一対の爪部２５１ａ、２５１ｂに取り付けられたセンサによりワークＷの長さＬを測定している様子を表す概略図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１である円筒研削装置１について添付図面を参照しながら説明する。各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。

図１は、円筒研削装置１の斜視図である。

図１に示すように、円筒研削装置１は、円筒研削装置本体１００、ワーク搬送装置２００、及び、円筒研削装置本体１００及びワーク搬送装置２００を制御する制御装置３００を備えている。図１中、符号ＡＸ_１００が示すのは、円筒研削装置本体１００が有する回転軸である。以下、回転軸ＡＸ_１００と呼ぶ。

まず、加工対象の円柱形状のワークＷの構成例について説明する。

図２は、ワークＷの斜視図である。

ワークＷは、例えば、シリコンインゴット（例えば、円筒研削済みのシリコンインゴット）又は当該シリコンインゴットを切断した円柱形状のワーク（ブロックとも呼ばれる）である。ワークＷは、その中心軸ＡＸ_Ｗに対して直交する端面Ｗａ、Ｗｂを有する。なお、ワークＷとしては、様々な直径Ｄ、様々な長さＬ（ワークＷの中心軸ＡＸ_Ｗ方向の長さ）のものを用いることができる。

次に、円筒研削装置本体１００の構成例について説明する。

図３は、円筒研削装置本体１００の概略構成図である。

以下、説明の便宜のため、図１等に示すように、ＸＹＺ軸を定義する。Ｘ軸は、円筒研削装置本体１００が有する回転軸ＡＸ_１００と同一方向に延びている（水平軸）。Ｙ軸は、Ｘ軸に対して直交する方向に延びている（水平軸）。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に対して直交する方向に延びている（鉛直軸）。

円筒研削装置本体１００は、ワークＷに対して予め定められた加工条件を満たすように所定加工を施すことができる公知の円筒研削装置である。加工条件は、例えば、ワークＷの外周面の研削量、平取面（ＯＦ）やＶ型等の切込み(ノッチ)等の追加工を行うか否か等の条件で、例えば、操作装置４００を介してオペレータが入力する。所定加工は、例えば、ワークの外周面の研削、平取面（ＯＦ）やＶ型等の切込み(ノッチ)等の追加工である。

図３に示すように、円筒研削装置本体１００は、ワークＷをクランプする主軸１０１及びテール１０２と、主軸１０１を回転させることで主軸１０１とテール１０２との間にクランプされたワークＷを回転させる回転機構１０３と、回転機構１０３により回転されているワークＷの外周面を研削する砥石１０４（例えば、カップホイール型の砥石）と、砥石１０４を回転させる回転機構１０５等を備えている。

なお、主軸１０１及びテール１０２は、円筒研削装置本体１００が有する回転軸ＡＸ_１００と同軸の回転軸を有する。また、ワークＷは、その中心軸ＡＸ_Ｗと円筒研削装置本体１００が有する回転軸ＡＸ_１００とが一致した状態で主軸１０１とテール１０２との間にクランプされ、円筒研削装置本体１００が有する回転軸ＡＸ_１００を中心に回転される。また、円筒研削装置本体１００は、研削済みのワークＷに対して平取面（ＯＦ）やＶ型等の切込み(ノッチ)等の追加工を施す機構も備えている。

次に、ワーク搬送装置２００の構成例について説明する。

図４は、ワーク搬送装置２００の斜視図である。

図４に示すように、ワーク搬送装置２００は、Ｚ軸方向に延びる４本の縦柱２０１により支持された固定フレーム２１０と、Ｘ軸方向に移動可能に固定フレーム２１０に取り付けられた第１可動フレーム２２０と、Ｙ軸方向に移動可能に第１可動フレーム２２０に取り付けられた第２可動フレーム２３０と、Ｚ軸方向に移動可能に第２可動フレーム２３０に取り付けられた第３可動フレーム２４０と、第３可動フレーム２４０に固定されたクランプ機構２５０と、を備えている。

固定フレーム２１０は、Ｘ軸方向に延びる一対の第１フレーム２１１ａ、２１１ｂと、Ｙ軸方向に延びる一対の第２フレーム２１２ａ、２１２ｂと、を組み合わせて構成される矩形フレームである。

固定フレーム２１０を支持する４本の縦柱２０１は、それぞれ、固定フレーム２１０が水平となるように縦柱底部に設けられたアジャスター２０２によりＺ軸方向の長さが調整された状態で、アンカー２０３により床面に固定されている。なお、各々の縦柱２０１は、ボルト等の締結部材により円筒研削装置本体１００に固定されている。

図５は、第１可動フレーム２２０及び当該第１可動フレーム２２０をＸ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２２０の斜視図である。

図５に示すように、第１可動フレーム２２０は、Ｘ軸方向に延びる一対の第３フレーム２２１ａ、２２１ｂと、Ｙ軸方向に延びる一対の第４フレーム２２２ａ、２２２ｂと、を組み合わせて構成される矩形フレームである。

第１可動フレーム２２０は、Ｘ軸方向にスライド移動可能に固定フレーム２１０に取り付けられている。具体的には、第１可動フレーム２２０は、固定フレーム２１０（第１フレーム２１１ａ、２１１ｂ）の上面に設けられたＸ軸方向に延びるガイドレール２２３ａ、２２３ｂにスライド移動可能に取り付けられている。

第１可動フレーム２２０は、当該第１可動フレーム２２０に連結されたＸ軸方向に延びるボールネジ２２４が固定フレーム２１０（第１フレーム２１１ａ）に取り付けられた駆動モータ２２５により正逆回転されることで、ガイドレール２２３ａ、２２３ｂに沿ってＸ軸方向に移動する。

主に、ガイドレール２２３ａ、２２３ｂ、ボールネジ２２４及び駆動モータ２２５が、第１可動フレーム２２０をＸ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２２０を構成する。可動フレーム移動機構Ｍ_２２０が本発明の第３移動機構の一例である。

図６は、第２可動フレーム２３０及び当該第２可動フレーム２３０をＹ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２３０の斜視図である。

図６に示すように、第２可動フレーム２３０は、Ｚ軸方向に延びる矩形筒状のフレームである。

第２可動フレーム２３０は、Ｙ軸方向にスライド移動可能に第１可動フレーム２２０に取り付けられている。具体的には、第２可動フレーム２３０は、第１可動フレーム２２０（第４フレーム２２２ａ、２２２ｂ）の上面に設けられたＹ軸方向に延びるガイドレール２３１ａ、２３１ｂにスライド移動可能に取り付けられている。

第２可動フレーム２３０は、当該第２可動フレーム２３０に連結されたＹ軸方向に延びるボールネジ２３２が第１可動フレーム２２０（第４フレーム２２２ｂ）に取り付けられた駆動モータ２３３により正逆回転されることで、ガイドレール２３１ａ、２３１ｂに沿ってＹ軸方向に移動する。

主に、ガイドレール２３１ａ、２３１ｂ、ボールネジ２３２及び駆動モータ２３３が、第２可動フレーム２３０をＹ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２３０を構成する。可動フレーム移動機構Ｍ_２３０が本発明の第２移動機構の一例である。

図７、図８は、第３可動フレーム２４０及び当該第３可動フレーム２４０（及びこれに取り付けられたクランプ機構２５０）をＺ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２４０の斜視図である。

第３可動フレーム２４０は、Ｚ軸方向に延びる矩形筒状のフレームで、同じくＺ軸方向に延びる矩形筒状のフレームである第２可動フレーム２３０内に配置されている。

第３可動フレーム２４０は、Ｚ軸方向にスライド移動可能に第２可動フレーム２３０に取り付けられている。具体的には、第３可動フレーム２４０は、第２可動フレーム２３０の一方の内面に取り付けられたＺ軸方向に延びるガイドレール２４１ａ、２４１ｂ（図７参照）及び他方の内面に取り付けられたガイドレール２４１ｃ、２４１ｄ（図８参照）にスライド移動可能に取り付けられている。

第３可動フレーム２４０（及びこれに取り付けられたクランプ機構２５０）は、当該第３可動フレーム２４０に連結されたＺ軸方向に延びるボールネジ（図示せず）が第２可動フレーム２３０に取り付けられた駆動モータ２４２（図７参照）により正逆回転されることで、ガイドレール２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄに沿ってＺ軸方向に移動する。

主に、ガイドレール２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、ボールネジ（図示せず）及び駆動モータ２４２が、第３可動フレーム２４０（及びこれに取り付けられたクランプ機構２５０）をＺ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２４０を構成する。可動フレーム移動機構Ｍ_２４０が本発明の第１移動機構の一例である。

第３可動フレーム２４０の下端部には、クランプ機構２５０が取り付けられている。

図９は、クランプ機構２５０の斜視図である。

図９に示すように、クランプ機構２５０は、ワークＷをクランプする一対の爪部２５１ａ、２５１ｂと、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂを互いに接近する方向又は互いに離れる方向に移動させる爪部移動機構Ｍ_２５０を備える。

一方の爪部２５１ａは、Ｙ軸方向にスライド移動可能に第３可動フレーム２４０の下端部に取り付けられている。具体的には、一方の爪部２５１ａは、第３可動フレーム２４０の下端部に固定されたフレーム２５２の下面に設けられたＹ軸方向に延びるガイドレール２５３ａ、２５３ｂにスライド移動可能に取り付けられた一方の可動フレーム２５４ａの下面に固定されている。

同様に、他方の爪部２５１ｂも、Ｙ軸方向にスライド移動可能に第３可動フレーム２４０の下端部に取り付けられている。具体的には、他方の爪部２５１ｂは、第３可動フレーム２４０の下端部に固定されたフレーム２５２の下面に設けられたＹ軸方向に延びるガイドレール２５３ａ、２５３ｂにスライド移動可能に取り付けられた他方の可動フレーム２５４ｂの下面に固定されている。

一対の爪部２５１ａ、２５１ｂは、当該一対の爪部２５１ａ、２５１ｂが固定された可動フレーム２５４ａ、２５４ｂに連結されたＹ軸方向に延びる、左右同軸のボールネジ（図示せず）が、フレーム２５２に取り付けられた駆動モータ２５５により正回転されることで、可動フレーム２５４ａ、２５４ｂと共にガイドレール２５３ａ、２５３ｂに沿って互いに接近する方向（Ｙ軸方向）に移動する。また、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂは、当該一対の爪部２５１ａ、２５１ｂが固定された可動フレーム２５４ａ、２５４ｂに連結された左右同軸のボールネジ（図示せず）が駆動モータ２５５により逆回転されることで、可動フレーム２５４ａ、２５４ｂと共にガイドレール２５３ａ、２５３ｂに沿って互いに離れる方向（Ｙ軸方向）に移動する。

主に、ガイドレール２５３ａ、２５３ｂ、左右同軸のボールネジ（図示せず）及び駆動モータ２５５が、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂを互いに接近する方向又は互いに離れる方向に移動させる爪部移動機構Ｍ_２５０を構成する。

図１０は、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂでワークＷをクランプした様子を表す概略図である。

図１０に示すように、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂは、それぞれ、ワークＷの下部に当接する第１当接部２５６ａ及びワークＷの上部に当接する第２当接部２５６ｂを有する。具体的には、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂは、それぞれ、互いに向かってＶ字状（ＹＺ平面による断面形状がＶ字状）に開いたテーパ面を有する。このテーパ面が、第１当接部２５６ａ及び第２当接部２５６ｂとして機能する。以下、第１当接部２５６ａ及び第２当接部２５６ｂを、テーパ面２５６ａ、２５６ｂとも呼ぶ。

一対の爪部２５１ａ、２５１ｂは、それぞれ、合成樹脂製、又は、テーパ面２５６ａ、２５６ｂが合成樹脂で覆われた金属製である。なお、ワークＷがシリコンインゴット以外の円柱形状のワークである場合、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂは、テーパ面２５６ａ、２５６ｂが合成樹脂で覆われていない金属製であってもよい。

一対の爪部２５１ａ、２５１ｂは、互いに接近する方向に移動し、テーパ面２５６ａ、２５６ｂがそれぞれワークＷの外周面に当接した状態で、当該ワークＷをクランプする（図１０参照）。

一対の爪部２５１ａ、２５１ｂによれば、ワークＷの径の大小にかかわらず、常に、当該ワークＷの中心軸ＡＸ_Ｗを同一位置に位置決めした状態で当該ワークＷをクランプすることができる。

図１８は、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂに取り付けられたセンサの斜視図である。

また、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂには、ワークＷの長さＬ（図２参照）を測定するためのセンサが取り付けられている。このセンサは、図１８に示すように、一方の爪部２５１ａの下部に取り付けられた投光器２５７ａと、他方の爪部２５１ｂの下部に取り付けられた受光器２５７ｂとで構成される。なお、これとは逆に、投光器２５７ａが他方の爪部２５１ａの下部に取り付けられ、受光器２５７ｂが一方の爪部２５１ａの下部に取り付けられていてもよい。

図１９は、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂに取り付けられたセンサによりワークＷの長さＬを測定している様子を表す概略図である。

このセンサによれば、例えば、図１９に示すように、クランプ機構２５０（投光器２５７ａ及び受光器２５７ｂ）をワークＷの上方において太矢印の方向（Ｘ軸方向）に移動させ、ワークＷが、受光器２５７ｂが受ける投光器２５７ａからの光Ｒａｙ（図１８参照）を遮る位置ｐ１（ワーク搬送装置２００が有する三次元座標系における座標位置）、及び、受光器２５７ｂが投光器２５７ａからの光Ｒａｙ（図１８参照）を受ける位置ｐ２（ワーク搬送装置２００が有する三次元座標系における座標位置）をそれぞれ算出することで、ワークＷの長さＬを測定することができる。

次に、制御装置３００について説明する。

図１１は、制御装置３００を含むシステム構成図である。

制御装置３００は、図示しないが、プロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。図１１に示すように、制御装置３００には、第１可動フレーム２２０をＸ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２２０を構成する駆動モータ２２５、第２可動フレーム２３０をＹ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２３０を構成する駆動モータ２３３、第３可動フレーム２４０（及びこれに取り付けられたクランプ機構２５０）をＺ軸方向に移動させる可動フレーム移動機構Ｍ_２４０を構成する駆動モータ２４２、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂを互いに接近する方向又は互いに離れる方向に移動させる爪部移動機構Ｍ_２５０を構成する駆動モータ２５５、主軸１０１（主軸１０１を回転させる回転機構）、テール１０２（テール１０２をＸ軸方向に進退させる駆動機構）、砥石１０４（砥石１０４を回転させる回転機構）、操作装置４００、センサ（投光器２５７ａ、受光器２５７ｂ）が電気的に接続されている。

プロセッサは、例えば、ＣＰＵである。プロセッサは、１つの場合もあるし、複数の場合もある。例えば、プロセッサは、ＲＯＭからＲＡＭに読み込まれたプログラムを実行することで、各駆動モータ２２５、２３３、２４２、２５５、主軸１０１（主軸１０１を回転させる回転機構）、テール１０２（テール１０２をＸ軸方向に進退させる駆動機構）、砥石１０４（砥石１０４を回転させる回転機構）を制御する制御手段として機能する。

次に、上記構成の円筒研削装置１の動作例について説明する。

図１２は、円筒研削装置１の動作例のフローチャートである。図１３は、工場内に設置された円筒研削装置１の斜視図である。図１４、図１５は、クランプ機構２５０の動作を説明するための図である。図１６は、主軸１０１及びテール１０２の動作を説明するための図である。

図１３中、符号ＡＧＶ１、ＡＧＶ２が示すのは無人搬送車（Automated Guided Vehicle）、符号５００が示すのはパレットローダーである。以下、無人搬送車ＡＧＶ１、ＡＧＶ２、パレットローダー５００と呼ぶ。

無人搬送車ＡＧＶ１は、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークが保管された工場内の所定箇所から加工対象のワークＷ（図１３中、ワークＷ１）が載置されたパレットＰ１を、円筒研削装置１に隣接して設置されたパレットローダー５００まで搬送し、公知の手段により、パレットＰ１ごとパレットローダー５００に受け渡す（図１３中、ワークＷ２及びパレットＰ２）。

パレットローダー５００は、無人搬送車ＡＧＶ１から受け渡されたパレットＰ２を、予め定められた待機位置まで搬送する（図１３中、ワークＷ３及びパレットＰ３）。待機位置まで搬送されたパレットＰ３に載置されたワークＷ（図１３中、ワークＷ３）の中心軸ＡＸ_Ｗは、Ｘ軸方向に延びている。

以下、図１２等を参照しながら、工場内に設置された円筒研削装置１の動作例について説明する。

まず、加工対象のワークＷに関する情報を取得する（ステップＳ１０）。加工対象のワークＷに関する情報は、例えば、加工対象のワークＷの直径Ｄ（図２参照）で、バーコードとしてパレットの所定箇所に貼り付けられている。例えば、加工対象のワークＷに関する情報（バーコード）は、パレットＰ１をパレットローダー５００に受け渡すタイミングで、パレットローダー５００の所定箇所に取り付けられたバーコード読取装置（図示せず）により読み取られる。制御装置３００は、この読み取られた加工対象のワークＷに関する情報を取得する。なお、制御装置３００は、別装置から送信される加工対象のワークＷに関する情報を取得する場合もある。

次に、加工対象のワークＷに対する加工条件（例えば、ワークＷの外周面の研削量、平取面（ＯＦ）やＶ型等の切込み(ノッチ)等の追加工を行うか否か等）を取得する（ステップＳ１１）。加工条件は、例えば、操作装置４００を介してオペレータが入力する。制御装置３００は、この入力された加工条件を取得する。なお、制御装置３００は、別装置から送信される加工条件を取得する場合もある。

次に、ワークＷの長さＬ（図２参照）を測定する（ステップＳ１１Ａ）。例えば、図１９に示すように、クランプ機構２５０（投光器２５７ａ及び受光器２５７ｂ）をワークＷの上方において太矢印の方向（Ｘ軸方向）に移動させる。これにより、待機位置まで搬送されたワークＷ（図１３中、ワークＷ３）が、受光器２５７ｂが受ける投光器２５７ａからの光Ｒａｙ（図１８参照）を遮る位置ｐ１（ワーク搬送装置２００が有する三次元座標系における座標位置）、及び、受光器２５７ｂが投光器２５７ａからの光Ｒａｙ（図１８参照）を受ける位置ｐ２（ワーク搬送装置２００が有する三次元座標系における座標位置）をそれぞれ算出することで、ワークＷの長さＬを測定する。これは、制御装置３００（プロセッサ）が、ＲＯＭからＲＡＭに読み込まれたプログラムを実行することで実現される。

次に、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように、待機位置まで搬送されたワークＷ（図１３中、ワークＷ３）の上方までクランプ機構２５０を移動させる（ステップＳ１２）。

具体的には、図１４（ａ）に示すように、Ｙ軸方向に関し、一方の爪部２５１ａと他方の爪部２５１ｂとの間の中心ＰａがワークＷの中心軸ＡＸ_Ｗを通る鉛直線Ｖ１に一致し、かつ、図１４（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に関し、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂの中心ＰｂがワークＷの中心Ｐｃ（ステップＳ１１Ａで自動測定された加工対象のワークＷの長さＬの中心）を通る鉛直線Ｖ２に一致するまでクランプ機構２５０を移動させる。これは、制御装置３００が、各制御モータ（サーボモータ）２２５、２３３、２４２を制御することで実現される。

次に、図１５（ａ）に示すように、Ｚ軸方向に関し、一方の爪部２５１ａと他方の爪部２５１ｂとの間の中心ＰａがワークＷの中心軸ＡＸ_Ｗに一致するまでクランプ機構２５０を移動（下降）させる（ステップＳ１３）。これは、制御装置３００が、駆動モータ２４２を制御することで実現される。その際のクランプ機構２５０の移動距離ｄ（下降距離。図１５（ａ）参照）は、ステップＳ１０で取得した加工対象のワークＷの直径Ｄ等に基づき算出することができる。

次に、図１５（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に関し、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂを互いに接近する方向に移動させ、当該一対の爪部２５１ａ、２５１ｂ（各々のテーパ面２５６ａ、２５６ｂ）をワークＷの外周面に当接させることで、ワークＷをクランプする（ステップＳ１４）。これは、制御装置３００が、制御モータ（サーボモータ）２５５を制御することで実現される。

次に、上記のようにクランプしたワークＷを円筒研削装置本体１００（主軸１０１とテール１０２との間）まで搬送する（ステップＳ１５）。

具体的には、図３に示すように、まず、円筒研削装置本体１００が有する主軸１０１とテール１０２との間においてワークＷの中心軸ＡＸ_Ｗと円筒研削装置本体１００が有する回転軸ＡＸ_１００とが一致するまで、ワークＷをクランプしたクランプ機構２５０を移動させる。これは、制御装置３００が、各制御モータ（サーボモータ）２２５、２３３、２４２を制御することで実現される。

次に、図１６（ｂ）に示すように、ワークＷを主軸１０１とテール１０２との間にクランプする（ステップＳ１６）。

具体的には、まず、図１６（ａ）に示すように、ワークＷの一方の端面Ｗａが主軸１０１に突き当たるまで、ワークＷをクランプしたクランプ機構２５０をＸ軸方向に移動させる。これは、制御装置３００が、制御モータ（サーボモータ）２２５を制御することで実現される。

次に、図１６（ｂ）に示すように、ワークＷの他方の端面Ｗｂに突き当たるまで、テール１０２をＸ軸方向に移動させる。これは、制御装置３００が、テール１０２（テール１０２をＸ軸方向に進退させる駆動機構）を制御することで実現される。

以上のようにして、ワークＷの中心軸ＡＸ_Ｗと円筒研削装置本体１００が有する回転軸ＡＸ_１００とが一致した状態でワークＷを主軸１０１とテール１０２との間にクランプする。

次に、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂの、ワークＷに対するクランプを解除する（ステップＳ１７）。これは、制御装置３００が、制御モータ（サーボモータ）２５５を制御することで実現される。

次に、主軸１０１とテール１０２との間にクランプされたワークＷに対して、ステップＳ１１で取得した加工条件を満たすように所定加工を施す（ステップＳ１８）。例えば、主軸１０１とテール１０２との間にクランプされたワークＷの外周面を研削する。

具体的には、主軸１０１とテール１０２との間にクランプされたワークＷを、円筒研削装置本体１００が有する回転軸ＡＸ_１００を中心に回転させる。これは、制御装置３００が、主軸１０１（主軸１０１を回転させる回転機構）を制御することで実現される。

次に、以上のように主軸１０１とテール１０２との間にクランプされた状態で回転しているワークＷの外周面を、砥石１０４により研削する。

そして、加工対象のワークＷに対する所定加工（例えば、ワークの外周面の研削、平取面（ＯＦ）やＶ型等の切込み(ノッチ)等の追加工）が完了すると（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）、当該加工済みのワークＷを上記と同様にクランプ機構２５０によりクランプし、当該クランプした加工済みのワークＷを所定箇所（例えば、図１３中、パレットＰ４）まで搬送する（ステップＳ２０）。

この加工済みのワークＷ（図１１中、ワークＷ４）が載置されたパレットＰ４は、例えば、公知の手段により、パレットＰ４ごと無人搬送車ＡＧＶ２に受け渡される（図１３中、ワークＷ５及びパレットＰ５）。

そして、無人搬送車ＡＧＶ２は、加工済みのワークＷ（図１３中、ワークＷ５）が載置されたパレットＰ５を次工程に搬送する。

以上説明したように、本実施形態によれば、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークの中心軸と円筒研削装置が有する回転軸とを容易に一致させることができ、様々な直径、様々な長さ（中心軸方向の長さ）の円柱形状のワークに対して予め定められた加工条件を満たすように所定加工を施すことができる。

これは、少なくともＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に、ワークＷをクランプしたクランプ機構２５０を移動させる移動機構Ｍ_２２０、Ｍ_２３０、Ｍ_２４０を備えていることによるものである。

また、本実施形態によれば、様々な長さのワークＷを、常に安定した状態で搬送することができる。

これは、Ｙ軸方向に関し、一対の爪部２５１ａ、２５１ｂの中心ＰｂがワークＷの中心Ｐｃ（ステップＳ１１Ａで自動測定された加工対象のワークＷの長さＬの中心）を通る鉛直線Ｖ２に一致するまでクランプ機構２５０が移動し（ステップＳ１２、図１４（ｂ）参照）、当該クランプ機構２５０（一対の爪部２５１ａ、２５１ｂ）がワークＷのＹ軸方向の中心をクランプすることによるものである。

次に、変形例について説明する。

図１７（ａ）は円筒研削装置１の各可動フレーム２２０、２３０、２４０の移動方向を説明する図、図１７（ｂ）は変形例の円筒研削装置１の各可動フレーム２２０、２３０、２４０の移動方向を説明する図である。

上記実施形態では、図１７（ａ）に示すように、本発明の移動機構として、第３可動フレーム２４０（及びこれに取り付けられたクランプ機構２５０）をＺ軸方向に移動させる、第２可動フレーム２３０に取り付けられた可動フレーム移動機構Ｍ_２４０（本発明の第１移動機構の一例）と、第２可動フレーム２３０（クランプ機構２５０及び可動フレーム移動機構Ｍ_２４０）をＹ軸方向に移動させる、第１可動フレーム２２０に取り付けられた可動フレーム移動機構Ｍ_２３０（本発明の第２移動機構の一例）と、第１可動フレーム２２０（クランプ機構２５０、可動フレーム移動機構Ｍ_２３０及び可動フレーム移動機構Ｍ_２４０）をＸ軸方向に移動させる、固定フレーム２１０に取り付けられた可動フレーム移動機構Ｍ_２２０（本発明の第３移動機構の一例）と、を用いた例について説明したが、これに限らない。

例えば、図１７（ｂ）に示すように、本発明の移動機構として、第３可動フレーム２４０（及びこれに取り付けられたクランプ機構２５０）をＺ軸方向に移動させる、第２可動フレーム２３０に取り付けられた可動フレーム移動機構Ｍ_２４０（本発明の第１移動機構の一例）と、第２可動フレーム２３０（クランプ機構２５０及び可動フレーム移動機構Ｍ_２４０）をＸ軸方向に移動させる、第１可動フレーム２２０に取り付けられた可動フレーム移動機構Ｍ_２３０（本発明の第２移動機構の一例）と、第１可動フレーム２２０（クランプ機構２５０、可動フレーム移動機構Ｍ_２３０及び可動フレーム移動機構Ｍ_２４０）をＹ軸方向に移動させる、固定フレーム２１０に取り付けられた可動フレーム移動機構Ｍ_２２０（本発明の第３移動機構の一例）と、を用いてもよい。

上記実施形態で示した数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができるのは無論である。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。上記実施形態の記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１…円筒研削装置
１００…円筒研削装置本体
１０１…主軸
１０２…テール
１０３…回転機構
１０４…砥石
１０５…回転機構
２００…ワーク搬送装置
２０１…縦柱
２０２…アジャスター
２０３…アンカー
２１０…固定フレーム
２１１ａ…第１フレーム
２１１ｂ…第１フレーム
２１２ａ…第２フレーム
２１２ｂ…第２フレーム
２２０…第１可動フレーム
２２１ａ…第３フレーム
２２１ｂ…第３フレーム
２２２ａ…第４フレーム
２２２ｂ…第４フレーム
２２３ａ…ガイドレール
２２３ｂ…ガイドレール
２２４…ボールネジ
２２５…駆動モータ
２３０…第２可動フレーム
２３１ａ…ガイドレール
２３１ｂ…ガイドレール
２３２…ボールネジ
２３３…駆動モータ
２４０…第３可動フレーム
２４１ａ…ガイドレール
２４１ｂ…ガイドレール
２４１ｃ…ガイドレール
２４１ｄ…ガイドレール
２４２…駆動モータ
２５０…クランプ機構
２５１ａ…爪部
２５１ｂ…爪部
２５２…フレーム
２５３ａ…ガイドレール
２５３ｂ…ガイドレール
２５４ａ…可動フレーム
２５４ｂ…可動フレーム
２５５…駆動モータ
２５６ａ…テーパ面（第１当接部）
２５６ｂ…テーパ面（第２当接部）
３００…制御装置
４００…操作装置
５００…パレットローダー
ＡＧＶ１、ＡＧＶ２…無人搬送車
ＡＸ_１００…回転軸
ＡＸ_Ｗ…中心軸
Ｍ_２２０…可動フレーム移動機構
Ｍ_２３０…可動フレーム移動機構
Ｍ_２４０…可動フレーム移動機構
Ｍ_２５０…爪部移動機構
Ｐ（Ｐ１～Ｐ５）…パレット
Ｖ１、Ｖ２…鉛直線
Ｗ（Ｗ１～Ｗ５）…ワーク
Ｗａ…一端面
Ｗｂ…他端面
ｄ…移動距離

Claims

加工対象の円柱形状のワークを円筒研削装置本体まで搬送するワーク搬送装置であって、
前記ワークをクランプする一対の爪部と、前記一対の爪部を互いに接近する方向又は互いに離れる方向に移動させる爪部移動機構と、を備えたクランプ機構と、
前記クランプ機構を移動させる移動機構と、を備え、
前記円筒研削装置本体が有する回転軸をＸ軸とし、前記Ｘ軸に対して直交する軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に対して直交する軸をＺ軸とした場合、
前記移動機構は、少なくとも前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及び前記Ｚ軸方向に、前記クランプ機構を移動させるワーク搬送装置。
前記爪部移動機構は、前記Ｙ軸方向に関し、前記一対の爪部を互いに接近する方向に移動させ、当該一対の爪部を前記ワークの外周面に当接させることで、当該ワークをクランプする請求項１に記載のワーク搬送装置。
前記移動機構は、
前記クランプ機構を前記Ｚ軸方向に移動させる第１移動機構と、
前記クランプ機構及び前記第１移動機構を前記Ｙ軸方向に移動させる第２移動機構と、
前記クランプ機構、前記第１移動機構及び前記第２移動機構を前記Ｘ軸方向に移動させる第３移動機構と、を備える請求項２に記載のワーク搬送装置。
前記移動機構は、
前記クランプ機構を前記Ｚ軸方向に移動させる第１移動機構と、
前記クランプ機構及び前記第１移動機構を前記Ｘ軸方向に移動させる第２移動機構と、
前記クランプ機構、前記第１移動機構及び前記第２移動機構を前記Ｙ軸方向に移動させる第３移動機構と、を備える請求項２に記載のワーク搬送装置。
前記一対の爪部は、それぞれ、当該一対の爪部が互いに接近する方向に移動した場合、前記ワークの下部に当接する第１当接部及び前記ワークの上部に当接する第２当接部を有する請求項１から４のいずれか１項に記載のワーク搬送装置。
前記一対の爪部は、それぞれ、前記第１当接部及び前記第２当接部として機能する、互いに向かってＶ字状に開いたテーパ面を有する請求項５に記載のワーク搬送装置。
前記移動機構は、前記円筒研削装置本体が有する主軸とテールとの間において前記ワークの中心軸と前記円筒研削装置本体が有する回転軸とが一致するまで、前記ワークをクランプした前記クランプ機構を移動させる請求項１から６のいずれか１項に記載のワーク搬送装置。
前記移動機構は、さらに、前記ワークの一方の端面が前記主軸に突き当たるまで、前記ワークをクランプした前記クランプ機構を移動させる請求項７に記載のワーク搬送装置。
前記クランプ機構は、さらに、前記ワークの長さを測定するためのセンサを備え、
前記一対の爪部は、前記ワークのうち前記測定された長さの中心をクランプする請求項１から８のいずれか１項に記載のワーク搬送装置。
円筒研削装置本体と、
加工対象の円柱形状のワークを前記円筒研削装置本体まで搬送するワーク搬送装置と、を備えた円筒研削装置であって、
前記ワーク搬送装置は、
前記ワークをクランプする一対の爪部と、前記一対の爪部を互いに接近する方向又は互いに離れる方向に移動させる爪部移動機構と、を備えたクランプ機構と、
前記クランプ機構を移動させる移動機構と、を備え、
前記円筒研削装置本体が有する回転軸をＸ軸とし、前記Ｘ軸に対して直交する軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に対して直交する軸をＺ軸とした場合、
前記移動機構は、少なくとも前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及び前記Ｘ軸方向に、前記クランプ機構を移動させる円筒研削装置。
加工対象の円柱形状のワークを円筒研削装置本体まで搬送するワーク搬送方法であって、
前記ワークをクランプする一対の爪部と、前記一対の爪部を互いに接近する方向又は互いに離れる方向に移動させる爪部移動機構と、を備えたクランプ機構が、前記一対の爪部を互いに接近する方向に移動させて前記ワークをクランプするクランプ工程と、
前記円筒研削装置本体が有する回転軸をＸ軸とし、前記Ｘ軸に対して直交する軸をＹ軸とし、前記Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に対して直交する軸をＺ軸とした場合、
前記円筒研削装置本体が有する主軸とテールとの間において前記ワークの中心軸と前記円筒研削装置本体が有する回転軸とが一致するまで、少なくとも前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及び前記Ｚ軸方向に、前記クランプ機構を移動させる移動工程と、を備えるワーク搬送方法。