JP2577092B2 - Grinding equipment - Google Patents

Grinding equipment

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JP2577092B2
JP2577092B2 JP1214246A JP21424689A JP2577092B2 JP 2577092 B2 JP2577092 B2 JP 2577092B2 JP 1214246 A JP1214246 A JP 1214246A JP 21424689 A JP21424689 A JP 21424689A JP 2577092 B2 JP2577092 B2 JP 2577092B2
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Japan
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grinding
work
grindstone
adjusting means
guide surface
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正司 渡辺
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Nissan Motor Co Ltd
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本考案は、研削加工装置に関し、特に、複雑な表面形
状を有するワークを研削加工するために使用される研削
加工装置に関する。
The present invention relates to a grinding apparatus, and more particularly, to a grinding apparatus used for grinding a work having a complicated surface shape. .

(従来の技術) 例えば、プレス成形に用いられる金型等のように、複
雑な表面形状を有するワークの表面に磨きをかける等の
曲面研削加工は三次元研削加工装置を用いて行われてい
る。
(Prior Art) For example, a curved surface grinding process such as polishing a surface of a work having a complicated surface shape such as a die used for press molding is performed using a three-dimensional grinding device. .

第6図は、従来の研削加工装置の一例を示す側面図で
あり、三次元直交座標の運動により研削加工を行うよう
に構成されている。「6」はワークであって、「1」は
架台である。この架台1,1の頂部にはY軸のガイド4,4が
設けられ、駆動ユニット2を備えた梁材3がY軸方向に
直線移動するようになっている。また、駆動ユニット2
に設けられた垂直アーム5はZ軸方向に直線移動自在に
取り付けられている。垂直アーム5のハンド7には、ワ
ーク6の曲面研削を行う砥石8が取付けられ、この砥石
8は、図示しない駆動源によって回転する。またハンド
7は、A方向およびB方向の旋回運動により3自由度の
運動を行なうようになっている。そして、予めワーク6
の表面形状に応じた位置データを制御部に格納してお
き、この制御部からの制御信号に基づいて作動するサー
ボモータにより、砥石8を所定位置に移動すると共に所
定の研削速度のもとでワーク6の表面に面接触させて、
曲面研削加工を行なう。
FIG. 6 is a side view showing an example of a conventional grinding apparatus, which is configured to perform grinding by a motion in three-dimensional orthogonal coordinates. “6” is a work, and “1” is a gantry. Y-axis guides 4, 4 are provided on the tops of the gantry 1, 1, so that the beam 3 provided with the drive unit 2 moves linearly in the Y-axis direction. In addition, drive unit 2
Is mounted so as to be linearly movable in the Z-axis direction. A grindstone 8 for performing a curved surface grinding of the work 6 is attached to the hand 7 of the vertical arm 5, and the grindstone 8 is rotated by a driving source (not shown). In addition, the hand 7 is configured to perform a motion with three degrees of freedom by a turning motion in the A direction and the B direction. And work 6
Position data corresponding to the surface shape is stored in a control unit, and the grinding wheel 8 is moved to a predetermined position by a servomotor that operates based on a control signal from the control unit, and is also moved under a predetermined grinding speed. Surface contact with the surface of the work 6
Perform curved surface grinding.

(発明が解決しようとする課題) しかし、上述した従来の研削加工装置では、ワークの
曲面の研削加工を行うために、X,Y,Z軸により特定され
た位置で砥石を停止し、A方向とB方向の2本の回転軸
を中心として回動させるようにハンドを回転及び旋回さ
せなければならないので、装置の内部構造が複雑となる
ばかりでなく、砥石の運動の制御に際しても高精度で作
動する制御部を必要とし、いずれもコスト面およびメン
テナンス面において好ましくない。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-described conventional grinding apparatus, in order to perform the grinding of the curved surface of the work, the grindstone is stopped at the position specified by the X, Y, and Z axes, and the A direction is And the hand must be rotated and rotated so as to rotate about two rotation axes in the directions B and B, which not only complicates the internal structure of the device but also achieves high accuracy in controlling the movement of the grindstone. An operating control unit is required, which is not preferable in terms of cost and maintenance.

本考案は、上述した従来の技術に伴なう種々の欠点、
問題点を解決し、複雑な表面形状を有するワークを簡単
な構造を用いて確実に研削加工することができる研削加
工装置を提供することを目的とすることにある。
The present invention has various disadvantages associated with the prior art described above,
It is an object of the present invention to solve the problems and to provide a grinding apparatus capable of reliably grinding a workpiece having a complicated surface shape using a simple structure.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するための請求項1記載の本発明は、
駆動手段により回転する主軸先端に自在継手を介してワ
ークを研削する砥石を揺動自在に取付け、当該砥石をワ
ークの表面形状に一致するように姿勢、位置を設定する
ようにした研削砥石加工装置において、前記自在継手の
周囲に軸受を介して非回転のドーナツ状の誘導体を設け
て、該誘導体の上面である誘導面の傾斜に応じて前記砥
石の研削面が傾斜するように構成し、前記誘導面の所定
位置を加圧するように設けられた第1調整手段及び、該
第1調整手段が加圧する前記誘導面の所定位置から前記
主軸を中心として所定角度変位した位置を加圧するよう
に設けられた第2調整手段を有し、前記ワークの表面か
ら第1調整手段及び第2調整手段までの離間距離を検出
する変位センサからの信号を前記各第1調整手段および
第2調整手段を駆動する駆動制御手段に伝達し、該駆動
制御手段により前記各第1調整手段および第2調整手段
が所定量前記誘導面を加圧変位させるようにしたことを
特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention according to claim 1 for achieving the above object,
A grindstone processing apparatus in which a grindstone for grinding a work is swingably attached to a tip of a spindle rotated by a driving means via a universal joint, and the posture and position of the grindstone are set so as to match the surface shape of the work. In the above, a non-rotating donut-shaped derivative is provided around the universal joint via a bearing, and the grinding surface of the grindstone is configured to be inclined in accordance with the inclination of the guide surface, which is the upper surface of the derivative, A first adjusting means provided to pressurize a predetermined position of the guide surface, and a pressure adjusting means provided to press a position displaced by a predetermined angle about the main axis from a predetermined position of the guide surface to which the first adjusting means presses. And a signal from a displacement sensor for detecting a separation distance from the surface of the work to the first adjusting means and the second adjusting means. The second adjusting means drives the first adjusting means and the second adjusting means. To transmit to the drive control means, and wherein said that each first adjusting means and second adjusting means has to be pressurized displacing a predetermined amount the guide plane by the drive control means.

(作 用) 上述のように構成した請求項1に記載の本発明では、
駆動手段により回転する主軸に砥石を自在継手を介して
揺動自在に取り付けるとともにこの自在継手の周囲に軸
受を介して非回転のドーナツ状の誘導体を設けたので、
該誘導体に応じて直接砥石の研削面を傾斜させることが
できることになり、したがって、この誘導体を変位セン
サが検出したワークの表面形状に応じて第1および第2
調整手段により傾斜させると、砥石の姿勢を第1および
第2の調整手段の押圧動作のみでワークの表面形状に応
じたものに調節することができることになり、砥石を複
数の回転軸の周りで回転制御するものに比し、制御が極
めて簡単になり、装置の構造をコンパクトにすることが
できて、複雑な表面形状を有する曲面ワークであっても
確実にかつ高精度にて研削加工することができる。
(Operation) In the present invention according to claim 1 configured as described above,
Since the grindstone is swingably attached to the main shaft rotated by the driving means via a universal joint and a non-rotating donut-shaped derivative is provided around the universal joint via a bearing,
The grinding surface of the grindstone can be directly tilted in accordance with the derivative, and therefore, the derivative can be first and second in accordance with the surface shape of the work detected by the displacement sensor.
When the grindstone is tilted by the adjusting means, the posture of the grindstone can be adjusted to one according to the surface shape of the work only by the pressing operation of the first and second adjusting means, and the grindstone can be rotated around a plurality of rotation axes. Compared with those that control rotation, the control is extremely simple, the structure of the device can be made compact, and even a curved work with a complicated surface shape can be reliably and accurately ground. Can be.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の実施例を示す全体構成図、第2図
は、同実施例の調整手段を示す一部破断側面図、第3図
は、第1図のIII−III部における平面図、第4,5図は、
同実施例の第1および第2調整手段の制御を示すブロッ
ク図である。
1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially cutaway side view showing an adjusting means of the embodiment, and FIG. 3 is a plan view taken along a line III-III in FIG. Figures 4 and 5
It is a block diagram showing control of the 1st and 2nd adjustment means of the example.

第1図において、本実施例の研削加工装置10は、第6
図における垂直アーム5の下部に取付部14によって取付
けられている。
In FIG. 1, a grinding apparatus 10 according to the present embodiment
It is attached to the lower part of the vertical arm 5 in the figure by an attaching part 14.

この取付部14には、支持枠15が固着されており、支持
枠15に対し摺動し得る可動枠19が設けられている。ま
た、可動枠19には、駆動モータ等の駆動手段40が垂直方
向に取付けられ、主軸42は、駆動手段40により回転され
るようになっている。また、可動枠19には、駆動手段で
ある駆動モータ40が垂直方向に取付けられて、主軸42は
この駆動モータ40により回転するようになっている。さ
らに、支持枠15には加圧シリンダ16が設けられ、加圧シ
リンダ16のピストン棒17の一端は部材18を介して可動枠
19に取付けられており、これにより、加圧シリンダ16が
作動してピストン棒17が前進すると、主軸42は加圧され
た状態で回転することとなる。
A support frame 15 is fixed to the mounting portion 14, and a movable frame 19 that can slide with respect to the support frame 15 is provided. A drive means 40 such as a drive motor is attached to the movable frame 19 in a vertical direction, and the main shaft 42 is rotated by the drive means 40. A drive motor 40, which is a drive unit, is vertically attached to the movable frame 19, and the main shaft 42 is rotated by the drive motor 40. Further, a pressure cylinder 16 is provided on the support frame 15, and one end of a piston rod 17 of the pressure cylinder 16 is connected to a movable frame via a member 18.
The main shaft 42 rotates in a state where the main shaft 42 is pressurized when the pressurizing cylinder 16 operates and the piston rod 17 advances.

主軸42の先端には、自在継手43が取付けられ、また、
自在継手43の一端45にはワーク6の曲面研削を行う砥石
8が取付けられている。自在継手43の外側には軸受11を
介してドーナツ状の誘導体12が設けられ、この誘導体12
の頂部には、誘導面12aが形成されている。
A universal joint 43 is attached to the tip of the main shaft 42,
To one end 45 of the universal joint 43, a grinding wheel 8 for performing a curved surface grinding of the work 6 is attached. A donut-shaped derivative 12 is provided outside the universal joint 43 via a bearing 11.
A guide surface 12a is formed at the top of the.

「20」は第1調整手段であり、また、「50」は第2調
整手段であるが、これらは、何れも誘導体12の取付状態
を調節するために設けられたもので、両者は、それぞれ
同様に構成され、前述した可動枠19に固定されている。
"20" is a first adjusting means, and "50" is a second adjusting means. These are all provided for adjusting the mounting state of the derivative 12, and both are provided respectively. It has the same configuration and is fixed to the movable frame 19 described above.

これら調整手段20,50について詳述すれば、第2図に
おいて、第1調整手段20は、回動モータ21の出力軸が継
手22を介してボールスクリュー24のおねじ23を可逆回転
させ、ボールスクリュー24の取付部25に取付けた調整棒
27を案内子26,26の内側にて垂直方向にて直線移動させ
るように構成されており、調整棒27の先端は誘導体12の
誘導面12aを押圧するようになっている。
The adjusting means 20 and 50 will be described in detail. In FIG. 2, the first adjusting means 20 controls the output shaft of the rotating motor 21 to reversibly rotate the external thread 23 of the ball screw 24 via the joint 22 and Adjusting rod attached to the mounting part 25 of the screw 24
The guide 27 is configured to move linearly in the vertical direction inside the guides 26, 26, and the tip of the adjustment rod 27 presses the guide surface 12a of the derivative 12.

第3図において、第1調整手段20の調整棒27および第
2調整手段50の調整棒57は、第6図におけるA方向およ
びB方向、すなわち誘導体12の誘導面12aにおけるそれ
ぞれの直交中心線I−O−IおよびII−O−II上に位置
するように配設されており、前述したように調整棒27お
よび57は、回動モータ21および51の回転運動をおねじ2
3、ボールスクリュー24及び取付部25により直線運動に
変換し、誘導体12の誘導面12aを加圧し、垂直方向に変
位させ、これにより誘導面12aは、前記主軸42の軸心に
対してA方向およびB方向にそれぞれ所定角度だけ傾斜
することになる。そして、前記自在継手43は、軸受11を
介して誘導体12に対応して変位し、これにより、前記砥
石8もワーク6の表面形状に合致するように傾斜する。
なお、誘導体12の誘導面12aの一部には開口35が設けら
れ、前記可動枠19の端部に取付けられた棒材19aが挿入
されて、誘導体12のいわゆる「つれまわり」を防止する
ようになっている。
In FIG. 3, the adjusting rod 27 of the first adjusting means 20 and the adjusting rod 57 of the second adjusting means 50 correspond to the directions A and B in FIG. -O-I and II-O-II, and as described above, the adjusting rods 27 and 57 control the rotational movement of the rotating motors 21 and 51 by the male screw 2.
3, converted into linear motion by the ball screw 24 and the mounting portion 25, pressurize the guide surface 12a of the derivative 12, and displace it vertically, whereby the guide surface 12a is moved in the A direction with respect to the axis of the main shaft 42. And B directions are respectively inclined by a predetermined angle. Then, the universal joint 43 is displaced via the bearing 11 in correspondence with the guide 12, so that the grindstone 8 is also inclined so as to conform to the surface shape of the work 6.
Note that an opening 35 is provided in a part of the guide surface 12a of the derivative 12, and a bar 19a attached to an end of the movable frame 19 is inserted so as to prevent the so-called `` swinging '' of the derivative 12. It has become.

一方、上述した第1調整手段20および第2調整手段50
を所定距離だけ作動させるために、第1図に示すよう
に、誘導体12の外方位置におけるワーク6表面の傾斜を
検出する変位センサ36a,36a及び36b,36b(第3図参照)
が可動枠19に設けられている。変位センサ36a,36bとし
ては、例えば、非接触式であるレーザ変位計などを用い
ることができる。このレーザー変位センサ36a,36bは、
レーザ光をワーク6表面に照射し、ワークの表面から第
1調整手段20及び第2調整手段50までの離間距離h1,h3
及びh2,h4を、その反射時間を測定することにより検出
することができる。つまり、本実施例にあっては、第1,
3図に示すようにA方向の変位h1,h3を検出する一対の変
位センサ36a,36aを中心線I−O−I上に設け、一方B
方向の変位h2,h4を検出する一対の変位センサ36b,36bを
II−O−II上に設けている。
On the other hand, the above-mentioned first adjusting means 20 and second adjusting means 50
As shown in FIG. 1, displacement sensors 36a, 36a and 36b, 36b for detecting the inclination of the surface of the work 6 at a position outside the dielectric 12 so as to actuate a predetermined distance (see FIG. 3).
Are provided on the movable frame 19. As the displacement sensors 36a and 36b, for example, a non-contact type laser displacement meter or the like can be used. These laser displacement sensors 36a, 36b
The surface of the work 6 is irradiated with laser light, and the distances h1 and h3 from the surface of the work to the first adjusting means 20 and the second adjusting means 50 are determined.
And h2, h4 can be detected by measuring the reflection time. That is, in the present embodiment,
A pair of displacement sensors 36a for detecting the displacement h 1, h 3 of the A direction as shown in FIG. 3, 36a provided on the center line I-O-I, whereas B
A pair of displacement sensors 36b for detecting the direction of displacement h 2, h 4, the 36b
It is provided on II-O-II.

これらの変位センサ36a,36bによって検出された変位h
1…h4は、A方向、およびB方向のそれぞれにおいて電
気信号に変換され、第4,5図に示す補正演算部60a,60bに
おいて、ワーク6の表面形状の特性値、例えば仮想円D
上の位置における傾斜などをはじめ、平均変位などが演
算され、ワーク6の表面形状に応じた位置データが格納
されている図示しない制御部から送信される指令信号59
a,59bを補正して、前記第1、第2調整手段20,50の回動
モータ21,51の駆動量を操作する。そして、これにより
砥石8はワーク6の表面形状に一致するように姿勢、位
置が決められ、所定の研削条件のもとで研削加工される
ようになっている。これら補正演算部60a,60bおよび制
御部が本実施例における駆動制御手段を構成している。
The displacement h detected by these displacement sensors 36a, 36b
1 ... h 4 is converted in the A direction, and an electric signal in each of the B direction, the correction calculation unit 60a shown in 4 and 5 figure, in 60b, the characteristic values of the surface shape of the workpiece 6, for example, a virtual circle D
A command signal 59 transmitted from a control unit (not shown) in which the average displacement and the like, including the inclination at the upper position, are calculated, and the position data corresponding to the surface shape of the work 6 is stored.
The drive amounts of the rotary motors 21 and 51 of the first and second adjusting means 20 and 50 are operated by correcting the values a and 59b. Thus, the posture and position of the grindstone 8 are determined so as to match the surface shape of the workpiece 6, and the grindstone 8 is ground under predetermined grinding conditions. The correction calculation units 60a and 60b and the control unit constitute a drive control unit in the present embodiment.

なお、第4,5図において、「61a,61b」は、増幅器、
「62a,62b」は、回動モータの回転数に比例した電圧を
発生させ目標位置に近接した際にモータの回転速度を低
下させてハンチングを防止するためのタコジェネレータ
である。
4 and 5, "61a, 61b" is an amplifier,
“62a, 62b” are tachogenerators for generating a voltage proportional to the number of rotations of the rotating motor and reducing the rotation speed of the motor when approaching the target position to prevent hunting.

次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.

まず、ワーク6の表面形状に応じた位置指令にもとづ
き砥石8を所定位置に移動させ、加圧シリンダ16により
加圧力を付加しながら主軸42を回転させて砥石8を回転
させる。また、本実施例の研削加工装置の制御部(不図
示)から送信される指令信号59a,59bを、変位センサ36
a,36bにより仮想円D上の位置におけるワーク6の表面
形状の特性値を補正演算して補正する。これにより、前
記第1、第2調整手段20,50の駆動モータ21,51が所定量
だけ駆動し、誘導体12の誘導面12aの傾斜が調整される
と共に、砥石8には3自由度の運動が与えられて加工中
のワーク6の表面形状の変化に対応して、表面形状に一
致するように姿勢、位置が決められ、所定の研削条件、
例えば研削速度、切込みのもとで、確実に研削加工が行
われる。
First, the grindstone 8 is moved to a predetermined position based on a position command corresponding to the surface shape of the work 6, and the main shaft 42 is rotated while applying a pressing force by the pressurizing cylinder 16 to rotate the grindstone 8. Further, command signals 59a and 59b transmitted from a control unit (not shown) of the grinding machine of the present embodiment are
The characteristic value of the surface shape of the work 6 at the position on the virtual circle D is corrected and corrected by a and 36b. As a result, the drive motors 21 and 51 of the first and second adjusting means 20 and 50 are driven by a predetermined amount to adjust the inclination of the guide surface 12a of the derivative 12 and to move the grindstone 8 with three degrees of freedom. Is given, the posture and the position are determined so as to match the surface shape in accordance with the change in the surface shape of the work 6 being machined, and the predetermined grinding conditions,
For example, the grinding process is performed reliably under the grinding speed and the cutting depth.

このように、本実施例の研削加工装置によれば、砥石
の研削面の揺動運動を調整手段の調整棒の進退運動のみ
によって行うように構成していることから、構造が簡素
化され、しかも研削加工によるワークの仕上り寸法の精
度向上が期待できる。
As described above, according to the grinding apparatus of the present embodiment, since the swinging motion of the grinding surface of the grindstone is configured to be performed only by the forward / backward movement of the adjusting rod of the adjusting unit, the structure is simplified, In addition, the accuracy of the finished dimensions of the work can be expected to be improved by grinding.

(発明の効果) 以上述べたように本考案によれば、簡易な構造を採用
することができ、しかも加工中のワークの表面形状の変
化に対応して、砥石がこの表面形状に一致するように姿
勢が決められ、これにより曲面削加工を高精度にて行な
うことができる
(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to adopt a simple structure, and furthermore, in accordance with a change in the surface shape of the work being processed, the grinding wheel conforms to this surface shape. Posture can be determined, which enables curved surface machining with high accuracy

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本考案の実施例を示す全体構成図、第2図
は、同実施例の調整手段を示す断面図、第3図は、第1
図のIII−III部における平面図、第4,5図は同実施例の
制御方法を示すブロック図、第6図は、従来の研削加工
装置の一例を示す概略説明図である。 6……ワーク、8……砥石、10……研削加工装置、 11……軸受、12……誘導体、12a……誘導面、 20……第1調整手段、50……第2調整手段、 36a,36b……変位センサ、 40……駆動手段、42……主軸、 43……自在継手、h1〜4……離間距離。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an adjusting means of the embodiment, and FIG.
4 and 5 are block diagrams showing a control method of the embodiment, and FIG. 6 is a schematic explanatory view showing an example of a conventional grinding apparatus. 6 Workpiece, 8 Grinding wheel, 10 Grinding device, 11 Bearing, 12 Derivative, 12a Guide surface, 20 First adjusting means, 50 Second adjusting means, 36a , 36b: displacement sensor, 40: drive means, 42: spindle, 43: universal joint, h1-4: separation distance.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】駆動手段により回転する主軸先端に自在継
手を介してワークを研削する砥石を揺動自在に取り付
け、当該砥石をワークの表面形状に一致するように姿
勢、位置を設定するようにした研削砥石加工装置におい
て、 前記自在継手の周囲に軸受を介して非回転のドーナツ状
の誘導体を設けて、該誘導体の上面である誘導面の傾斜
に応じて前記砥石の研削面が傾斜するように構成し、前
記誘導面の所定位置を加圧するように設けられた第1調
整手段及び、該第1調整手段が加圧する前記誘導面の所
定位置から前記主軸を中心として所定角度変位した位置
を加圧するように設けられた第2調整手段を有し、前記
ワークの表面から第1調整手段及び第2調整手段までの
離間距離を検出する変位センサからの信号を前記各第1
調整手段および第2調整手段を駆動する駆動制御手段に
伝達し、該駆動制御手段により前記各第1調整手段およ
び第2調整手段が所定量前記誘導面を加圧変位させるよ
うにしたことを特徴とする研削加工装置。
A grindstone for grinding a work is swingably attached to the tip of a main shaft rotated by a driving means via a universal joint, and the posture and position of the grindstone are set so as to match the surface shape of the work. A non-rotating donut-shaped derivative is provided around the universal joint via a bearing, and the grinding surface of the grindstone is inclined in accordance with the inclination of the guide surface which is the upper surface of the derivative. A first adjusting means provided to pressurize a predetermined position of the guide surface, and a position displaced by a predetermined angle about the main axis from a predetermined position of the guide surface pressurized by the first adjusting means. A second adjustment unit provided to pressurize, and outputs a signal from a displacement sensor for detecting a separation distance from the surface of the work to the first adjustment unit and the second adjustment unit;
The control means transmits the control means to the drive control means for driving the adjustment means and the second adjustment means, and the drive control means causes the first adjustment means and the second adjustment means to press and displace the guide surface by a predetermined amount. And grinding equipment.
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