JP3590778B2 - 両頭平面研削盤および研削方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、両頭平面研削盤および研削方法に関し、より特定的にはＭＲＩ用磁界発生装置や大型モータに用いられる磁石など精度の高い直角度が要求されるワークを研削する両頭平面研削盤および研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
両頭平面研削盤には大別して立型と横型とがあり、立型は薄いワークの研削を得意としワークが安定しやすく高精度な平行度を出しやすいという特徴があるのに対し、横型は高精度な直角度を出しやすいという特徴がある。したがって通常、上述のような精度の高い直角度が要求されるワークを研削する場合には横型の両頭平面研削盤が用いられる。
【０００３】
また、ワークをクランプする方式には大別してロータリー方式とフィード方式とがあり、たとえば図１３に示すようなベルトクランプロータリーキャリア方式や、図１４に示すようなガンフィード方式がよく用いられている。
図１３を参照して、ベルトクランプロータリーキャリア方式では、間隔をあけて配置されかつ回転する一対の砥石１間にキャリア円板２が臨む。キャリア円板２は周縁部に多数のクランプ治具３を備え、各クランプ治具３がワーク４を支持する。そしてキャリア円板２の外周に配置されたクランプベルト５がワーク４をクランプ治具３に押圧することによってワーク４をクランプする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現在生産されている大型の角型希土類磁石には２３ｍｍ角の直方体から１２０ｍｍ角の直方体まで種々の寸法のものがある。一方、直角精度を上げるためにはワーク４の寸法に応じた寸法のクランプ治具３を使用する必要がある。したがって、たとえば上述のような種々の希土類磁石を研削する場合、すべてのクランプ治具３を、支持する希土類磁石の寸法に応じた寸法のクランプ治具３に交換すると、この方式ではクランプ治具３の数が多いため、その交換に長時間を要してしまい生産性が悪くなる。
【０００５】
また、研削されるワーク４が同一品種であってもたとえば１００×８０×２５（ｍｍ）のような直方体の場合では、１００×２５（ｍｍ）、８０×２５（ｍｍ）、１００×８０（ｍｍ）の各面に合わせて２〜３回のクランプ治具３の交換が必要であり、この方式では上述のようにクランプ治具３の数が多いため、その交換に多くの時間を要してしまい生産性が悪い。
また、クランプ治具３は砥石１の研削面に対して高精度な直角（たとえば直角度０．０１ｍｍ）に取り付けられる必要があるが、上述のようにクランプ治具３の数が多いため、各クランプ治具３間で取り付け誤差を生じてしまうなど各クランプ治具３間の精度管理が難しく、研削後の各ワーク４間で精度のばらつきが生じてしまう。
さらに、上述のようにクランプベルト５によってワーク４をクランプ治具３に押圧するためクランプベルト５がワーク４の角部に当たって切れ易く、これによっても生産効率が悪くなってしまう。
【０００６】
また、図１４を参照して、ガンフィード方式では、間隔をあけて配置されかつ回転する一対の砥石６間に進退するガンプレート７が１つのクランプ治具８ａを備える。ワーク９をクランプ治具８ａによって支持しかつ上方からクランプアーム８ｂで押圧することによってワーク９をクランプする。
この方式では、次の工程に進むべくワーク９の研削すべき面をかえるにはその度に作業者の手を煩わせなければならず、作業性が悪い。また、各品種、各工程ごとにワーク９の寸法に応じてクランプ治具８ａを交換すると、生産性が悪くなる。
それゆえにこの発明の主たる目的は、精度が良いとともに生産性が良い、両頭平面研削盤および研削方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の両頭平面研削盤は、回転可能な砥石軸に支持されかつ間隔をあけて配置される一対の砥石によって、複数対の平行面を有するワークを一対の平行面ごとに研削する両頭平面研削盤であって、前記ワークを支持するクランプ治具と、前記クランプ治具に前記ワークを押圧するクランプ部材とを含むクランプ手段、前記ワークの寸法に応じて前記クランプ部材に対する前記クランプ治具の相対位置を調整するクランプ位置調整手段、前記ワークをクランプした前記クランプ手段を前記砥石に対して相対移動させて前記ワークを前記一対の砥石間に搬送する搬送手段、および前記ワークの研削すべき面をかえる面変更手段を備える。
請求項２に記載の両頭平面研削盤は、請求項１に記載の両頭平面研削盤において、前記ワークの寸法に応じて選択可能に寸法の異なる複数の前記クランプ治具を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の両頭平面研削盤は、請求項１または２に記載の両頭平面研削盤において、前記ワークはエッジを有し、前記クランプ部材は前記クランプ治具に支持された前記ワークに前記エッジを跨ぐ少なくとも２点で接触することを特徴とする。
請求項４に記載の両頭平面研削盤は、請求項１から３のいずれかに記載の両頭平面研削盤において、前記クランプ部材は、両端部が支持される軸部材と、前記軸部材に支持されかつ回動可能なアーム部材とを含み、前記アーム部材が前記ワークに接触することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の両頭平面研削盤は、請求項１から４のいずれかに記載の両頭平面研削盤において、前記クランプ治具に対して前記ワークをセンタリングするセンタリング手段をさらに含むことを特徴とする。
請求項６に記載の両頭平面研削盤は、請求項１から５のいずれかに記載の両頭平面研削盤において、前記ワークの寸法を測定する寸法測定手段をさらに含むことを特徴とする。
請求項７に記載の両頭平面研削盤は、請求項１から６のいずれかに記載の両頭平面研削盤において、前記ワークは直方体であることを特徴とする。
【００１０】
請求項８に記載の両頭平面研削盤は、ワークをクランプ治具とクランプ部材とによってクランプして研削する両頭平面研削盤であって、前記ワークの寸法情報を入力する手段、前記寸法情報に基づいて前記ワークのクランプ位置情報を演算する手段、前記クランプ位置情報に基づいて所定の位置に前記クランプ治具を移動させる手段、前記クランプ治具に前記ワークを投入する手段、前記ワークが前記クランプ部材と前記クランプ治具とによってクランプされるように前記クランプ部材を回動させる手段、クランプされた前記ワークを研削位置まで搬送する手段、および研削位置にある前記ワークの２面を研削する手段を備える。
【００１１】
請求項９に記載の研削方法は、間隔をあけて配置されかつ回転する一対の砥石によって、ワークの対をなす平行面を研削する研削方法であって、寸法の異なる複数のクランプ治具の中から前記ワークの寸法に応じて選択されたクランプ治具とクランプ部材とによって前記ワークをクランプする第１ステップ、クランプされた前記ワークを前記一対の砥石間に臨ませる第２ステップ、前記一対の砥石間に臨まされた前記ワークの一対の平行面を前記一対の砥石によって研削する第３ステップ、研削された前記ワークを前記一対の砥石間から後退させる第４ステップ、および前記ワークの研削すべき面をかえる第５ステップを備え、前記ワークの研削すべきすべての面の研削が終了するまで前記第１ステップから前記第５ステップまでを繰り返す。
なお、上述の「ワークの寸法情報」は、寸法情報がそのワークの品番や型番等と関連付けされている場合にはその品番や型番等を含む。
【００１２】
請求項１に記載の両頭平面研削盤では、ワークの研削すべき面を作業者の手を煩わせることなく各工程ごとにかえることができるので、生産性が良い。また、ベルトクランプロータリーキャリア方式とは異なり、すべてのワークを同じクランプ治具で支持するので、各ワークごとの精度のばらつきが生じない。
請求項２に記載のように、寸法の異なる複数のクランプ治具を備えることによって、ワークをその寸法に応じたクランプ治具で支持できるのでワークのクランプが安定し、ワークの研削精度を向上させることができる。また、異なる工程、異なる品種の研削をする場合にも複数のクランプ治具の中から選択された所望のクランプ治具を用いればよいのでクランプ治具自体を交換する必要がなくなり、生産性を向上させることができる。
【００１３】
請求項３に記載のように、クランプ部材がワークにエッジを跨ぐ少なくとも２点で接触することによって、ワークをぐらつくことなく確実にクランプすることができる。また、クランプ部材はエッジには直接接触しないため、ワークのエッジを損傷しない。
請求項４に記載のように、軸部材が両端部で支持されることによって、軸部材で支持されるアーム部材が安定し、しっかりと確実にワークをクランプすることができる。
【００１４】
請求項５に記載のように、ワークの中心がクランプ治具の中心に位置するようにワークがセンタリングされることによって、ワークを一対の砥石間のギャップの中央部に送り込むことができる。これによってワークの一対の平行面をそれぞれ砥石によって均等に研削できるので、研削精度が良くなるとともに、砥石の片減りを防ぐことができる。
請求項６に記載のように、寸法測定手段が研削前のワークの寸法を測定することによって、ワークが規定どおりの寸法であるかを確認したり、測定した寸法からワークの削り代を求めることが可能となる。これによってワークの精度が向上する。また、ワークの寸法を求めることによって、研削ストロークが短くなるように砥石を待機させることが可能となり、生産性が向上する。
この発明は、請求項７に記載のようにワークが直方体である場合に特に効果的である。
請求項８に記載の両頭平面研削盤では、ワークの寸法情報を入力すると、ワークをクランプして研削する動作が自動的に行われ、生産性が向上する。
【００１５】
請求項９に記載の研削方法では、ワークが各工程におけるワークの幅寸法に応じたクランプ治具によってクランプされるため、ワークのクランプが安定し、ワークの研削精度を向上させることができる。また、ワークの寸法に応じて選択可能な複数のクランプ治具を予め備えるため、各工程ごとにクランプ治具自体を交換する必要がなく生産性が向上する。その上、１つの工程が終了するとワークの研削すべき面をかえてワークの一対の平行面を研削するという処理を自動的に繰り返すことができるため、さらに生産性が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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を参照して、この発明の実施の形態の両頭平面研削盤１０は、ベッド１２を含み、ベッド１２の上部には一対の砥石軸ユニット１４ａおよび１４ｂが設けられる。砥石軸ユニット１４ａおよび１４ｂはそれぞれ、回転自在な砥石軸１６ａおよび１６ｂ、砥石軸１６ａおよび１６ｂにそれぞれ支持される一対の砥石１８ａおよび１８ｂ、ならびに後述する砥石軸切込装置１０６および１１０（図６参照）を含む。一対の砥石１８ａおよび１８ｂは間隔をあけて対向するように配置され、一対の砥石１８ａおよび１８ｂ間にワーク６８（後述）を臨ませてワーク６８の一対の平行面を研削する。砥石軸１６ａおよび１６ｂはそれぞれベルト（図示せず）を介して駆動モータ２０ａおよび２０ｂに連動しており、これによって各砥石１８ａおよび１８ｂが回転駆動される。また、砥石１８ａおよび１８ｂはそれぞれ、砥石軸切込装置１０６および１１０によって砥石軸１６ａおよび１６ｂの軸方向に移動可能であり、これによって一対の砥石１８ａおよび１８ｂは互いに接近・離間して、ワーク６８への切込動作・後退動作を行う。
【００１７】
ベッド１２の前方には、ベッド１２に垂直な方向すなわちベッド１２とともにＴ字を形成するようにフロントベッド２２が設けられる。フロントベッド２２上にはワーク搬送装置２４が設けられる。ワーク搬送装置２４は、砥石軸１６ａおよび１６ｂと垂直な方向に設けられる一対のレール２６ａおよび２６ｂを含み、レール２６ａおよび２６ｂ上にはスライダ２８が摺動自在に配置される。スライダ２８はサーボモータ３０によってレール２６ａおよび２６ｂ上を移動し、後述するクランプ治具４４または４６に支持されるワーク６８を搬送して一対の砥石１８ａおよび１８ｂ間に送り込む。
【００１８】
ワーク搬送装置２４のスライダ２８上には、クランプ位置調整装置３２およびクランプ装置３４が設けられる。
クランプ位置調整装置３２は、スライダ２８上において砥石軸１６ａおよび１６ｂと垂直な方向に設けられる一対のレール３６ａおよび３６ｂを含み、レール３６ａおよび３６ｂ上にはスライダ３８が摺動自在に配置される。スライダ３８はサーボモータ４０によってレール３６ａおよび３６ｂ上を移動する。
【００１９】
図２をも参照して、クランプ装置３４は、スライダ３８上に設けられたクランプ治具基台４２を含む。クランプ治具基台４２の砥石１８ａおよび１８ｂ側上部には、幅寸法の異なる２種類のクランプ治具４４および４６が固定される。先端側のクランプ治具４４は幅寸法Ｌ（この実施形態では２０ｍｍ）を有し、クランプ治具４６は幅寸法Ｍ（この実施形態では４５ｍｍ）を有し、それぞれクランプ治具基台４２にボルトによって固定される（図８参照）。また、クランプ治具４４はＶ字状にワーク接触面４８および５０を有し、クランプ治具４６はＶ字状にワーク接触面５２および５４を有する。
したがって、たとえば、ワーク６８を幅寸法４５ｍｍ未満に研削する場合にはクランプ治具４４を使用し、４５ｍｍ以上に研削する場合にはクランプ治具４６を使用するというように、ワーク６８の幅寸法に応じてクランプ治具４４または４６のいずれかによってワーク６８を支持することができる。
【００２０】
また、スライダ２８上にはクランプ部材５６が設けられる。クランプ部材５６は、スライダ２８上においてスライダ３８を挟むように立設される一対の支柱部材５８ａおよび５８ｂを含み、一対の支柱部材５８ａおよび５８ｂによって軸部材６０の両端部が支持される。このとき軸部材６０は回動自在に支持され、軸部材６０によって支持されたアーム部材６２も同様に回動可能となる。アーム部材６２はその先端部にくの字状の支持部材６４を有する。図３からよくわかるように、支持部材６４の両端部にはそれぞれ回動自在なコロ６６が設けられ、支持部材６４の中央部がアーム部材６２に揺動自在に取り付けられる。
【００２１】
このようなクランプ装置３４では、クランプ治具基台４２がスライダ３８にともなって移動可能となり、ワーク６８の寸法に応じてクランプ部材５６に対するクランプ治具４４または４６の相対位置が調節される。そして、アーム部材６２によってワーク６８がクランプ治具４４または４６に押圧される。具体的には、アーム部材６２の先端に設けられる支持部材６４の２つのコロ６６が、ワーク６８の上端に位置するエッジＥを跨ぐ２点でワーク６８に接触する。これによってワーク６８がクランプされる。
【００２２】
図１に戻って、砥石１８ａおよび１８ｂの前方にはワークセンタリング装置７０が配置される。図４に示すように、ワークセンタリング装置７０は、対向して平行に配置される一対の本体プレート７２ａおよび７２ｂと、本体プレート７２ａおよび７２ｂの下部内面側にそれぞれ固定される一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂと、本体プレート７２ａおよび７２ｂのそれぞれの上部に設けられかつ相互に対向配置されるラック７６ａおよび７６ｂと、ラック７６ａおよび７６ｂと噛み合うピニオンギヤ７８と、ピニオンギヤ７８を駆動軸８０を介して回転駆動させるサーボモータ８２とを含む。
【００２３】
ワークセンタリング装置７０において、ピニオンギヤ７８が回転駆動すると、ピニオンギヤ７８を挟むラック７６ａおよび７６ｂを介してそれぞれの本体プレート７２ａおよび７２ｂが同時に矢印Ｎ方向に対称移動し、これによって本体プレート７２ａおよび７２ｂにそれぞれ固定される一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂが接近・離間する。一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂは、クランプ治具４４および４６の幅方向中心に対して幅方向両側の略等距離に配置され、対称移動する。したがって、砥石１８ａおよび１８ｂ側へ進出したクランプ治具４４または４６に支持されるワーク６８をセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂによって挟むと、ワーク６８はその幅方向の中心がクランプ治具４４または４６の幅方向の中心に位置するように位置決めされる。ここでいうワーク６８の幅方向とは、砥石軸１６ａおよび１６ｂと平行な方向をいう。
【００２４】
また、図５にも示すように、ワークセンタリング装置７０は、本体プレート７２ａを貫通するように設けられるセンサ８４を有する。センサ８４は、本体プレート７２ａの外側に設けられる中空の筒状部８４ａと筒状部８４ａ内に設けられかつ伸長可能なロッド部８４ｂとを含み、ロッド部８４ｂの先端がセンタリングプレート７４ｂの内面に当接する。一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂがワーク６８を挟む際には、センタリングプレート７４ｂがロッド部８４ｂを押しながら移動する。一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂがワーク６８を挟んだ際のロッド部８４ｂの長さに基づいて、一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂの間隔を測定することができ、この寸法をワーク６８の幅寸法として処理する。
【００２５】
図１に戻って、フロントベッド２２の側方にはロボットハンド８６が配置される。ロボットハンド８６は、ワーク６８をその幅寸法に応じたクランプ治具４４または４６へ投入・排出したり、クランプ治具４４または４６に支持されたワーク６８の研削すべき面すなわち砥石軸１６ａおよび１６ｂに対して垂直となる面をかえるためにワーク６８の向きをかえたりする機能を有する。
【００２６】
つぎに図６を参照して、両頭平面研削盤１０の電気的構成について説明する。両頭平面研削盤１０は、コントロールユニット８８によって制御される。コントロールユニット８８は、各種情報を演算するとともに処理動作を制御するためのＣＰＵ９０を含み、ＣＰＵ９０にはＢＵＳ９２を介して、表示装置としてのＣＲＴ９４、ワークエリアとなり入力される寸法情報や演算によって得られたクランプ位置情報が格納されるＲＡＭ９６、制御プログラム等が格納されるＲＯＭ９８およびＩ／Ｏポート１００が接続される。
【００２７】
Ｉ／Ｏポート１００には、砥石１８ａを回転駆動させる駆動モータ２０ａを制御する砥石回転制御器１０２、砥石１８ｂを回転駆動させる駆動モータ２０ｂを制御する砥石回転制御器１０４、砥石１８ａ用の砥石軸切込装置１０６を制御するサーボモータ制御器１０８、砥石１８ｂ用の砥石軸切込装置１１０を制御するサーボモータ制御器１１２、ワーク搬送装置２４の搬送動作を制御するサーボモータ制御器１１４、クランプ位置調整装置３２の進退動作を制御するサーボモータ制御器１１６、ワーク６８のクランプ・アンクランプのためにクランプ部材５６のアーム部材６２を回動させるサーボモータ制御器１１８、ワーク６８をセンタリングするワークセンタリング装置７０の動作を制御するサーボモータ制御器１２０、センサ８４を制御するセンサ制御部１２１、およびロボットハンド８６の動作を制御するロボットハンド制御器１２２が接続される。さらに、ＢＵＳ９２にはワーク６８の寸法情報等を入力するための入力装置１２４が接続される。したがって、コントロールユニット８８によって、一連の研削動作が制御される。
【００２８】
このような両頭平面研削盤１０のクランプ装置３４の動作について、図７および図８を参照して説明する。
ワーク６８としては、たとえば直方体状の希土類磁石が用いられ、ここでは上述のように、２３ｍｍ角の直方体から１２０ｍｍ角の直方体までの大型の角型希土類磁石を想定する。
図７（ａ）に示すような加工面寸法が１２０ｍｍ×１２０ｍｍのワーク６８ａの場合には上端のエッジＥは図８に示すポイントＡに位置し、図７（ｂ）に示すような加工面寸法が２３ｍｍ×２３ｍｍのワーク６８ｂの場合には上端のエッジＥは図８に示すポイントＢに位置し、図７（ｃ）に示すような加工面寸法が２３ｍｍ×１２０ｍｍのワーク６８ｃの場合には上端のエッジＥは図８に示すポイントＣに位置する。
【００２９】
このようにアーム部材６２が接触するワークの上端のエッジＥ付近の位置は、支持するワークの寸法によって異なるが、ワークの寸法が上述の範囲内のときには、ワークの上端のエッジＥは図８に示す３つのポイントＡ、ＢおよびＣで形成される三角形の範囲内に位置する。
したがって、スライダ３８上のクランプ治具基台４２を図８に示す範囲Ｋ内で移動させてアーム部材６２に対するクランプ治具４６の相対位置を調整するとともに、ワークの高さに合わせてアーム部材６２を回動させることによって、アーム部材６２の支持部材６４をほぼ上述の三角形の範囲内の任意の位置に移動できる。このようにして、アーム部材６２の支持部材６４が種々の寸法のワークに対してエッジＥを挟んで接触できワークをクランプできる。
【００３０】
つぎに、図９〜図１２を参照して、両頭平面研削盤１０の動作について説明する。この実施形態では、３対の平行面を有する直方体のワーク６８を研削する場合について説明する。この場合、一対の平行面の研削を１工程として３工程を経てワーク６８の表面が研削される。図１０を参照して、ワーク６８の寸法は、たとえば、高さＨ＝１００ｍｍ、幅Ｗ＝８０ｍｍ、奥行きＤ＝２５ｍｍに設定される。
【００３１】
まず、入力装置１２４によって各種データを入力する。具体的には、まず研削しようとするワーク６８の予め設定された品番を入力した（ステップＳ１）あと、ワーク６８の各加工面の研削前の寸法と研削後の寸法とを入力する（ステップＳ３）。なお、或る品番のワークの寸法を入力すると、その寸法はコントロールユニット８８内に記憶されるので、その品番のワークの２回目以降の研削の際には寸法入力は不要である。
つづいてワーク６８の加工面の研削順序を入力する（ステップＳ５）。原則として面積の大きな面から研削するとよい。第１工程で最も大きな面積の面を研削することによって、それ以降の工程において第１工程で研削した面を基準面としてワーク接触面４８または５２に接触させてワーク６８の研削すべき他の面を研削することができるため、直角精度の高い加工を行える。ここでは、まず第１工程でＨ×Ｗ面を研削し、ついで第２工程でＨ×Ｄ面を研削した後、第３工程でＷ×Ｄ面を研削するように研削順序を入力する。
【００３２】
そして、入力装置１２４からの指示によって自動運転が開始され、以下のような第１工程の研削が開始される。なお、図１１（ａ），（ｂ）および（ｃ）のそれぞれにおいて、右側の図は着脱位置を示し、真中の図はセンタリングされる位置を示し、左側の図は研削位置を示す。
まず、ワーク６８の幅方向の寸法（ここでは２５ｍｍ）に応じたクランプ治具４４（ここでは幅寸法Ｌ＝２０ｍｍ）が自動選択され、ワーク６８の一対の平行なＨ×Ｗ面が砥石軸１６ａおよび１６ｂに対して垂直となるように、ワーク６８がロボットハンド８６によってクランプ治具４４に投入される（ステップＳ７）。このとき、クランプ治具４４は、ワーク搬送装置２４によってスライダ２８とともに移動され、ワーク６８の着脱位置に配置されている。着脱位置とは、ロボットハンド８６がクランプ治具４４または４６にワーク６８を投入・排出したり、クランプ治具４４または４６に支持されるワーク６８の向きをかえたりする位置をいう。
【００３３】
つぎに、コントロールユニット８８がワーク６８の寸法情報に基づいてクランプ位置を演算し、これによって得られたクランプ位置情報に基づいて、クランプ治具４４がクランプ位置調整装置３２によってスライダ３８とともにクランプ位置まで移動される（ステップＳ９）。クランプ位置とは、アーム部材６２の支持部材６４が、クランプ治具４４に支持されるワーク６８の上端のエッジＥを跨いでワーク６８に接触することができる位置をいう。
すると、アーム部材６２が下向きに回動して、支持部材６４の２つのコロ６６がワーク６８のエッジＥを跨いで接触し、ワーク６８をクランプ治具４４に押圧する。このようにして、ワーク６８はクランプ治具４４とクランプ部材５６とによってクランプされる（ステップＳ１１）。
【００３４】
そして、ワーク６８は、上述のクランプ位置情報に基づいて、センタリング位置までワーク搬送装置２４によって移動される（ステップＳ１３）。センタリング位置とは、クランプ治具４４または４６上のワーク６８が、一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂによって挟まれる位置をいう。
センタリング位置において、アーム部材６２は上向きに少しだけ回動し、ワーク６８がアンクランプされる（ステップＳ１５）。
そして、ワーク６８は、一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂによって挟まれ、クランプ治具４４に対してセンタリングされるとともに、センサ８４によって幅方向の実際の寸法が測定される（ステップＳ１７）。
【００３５】
ここで測定した寸法と予め品番とともに入力してある寸法とを照合し、所定の範囲から外れる場合には運転を停止して警報を鳴らす。これによって、異常なワークの混入を防ぐことができる。また、研削前のワーク６８の実際の寸法を測定することによって実際の削り代を演算することができ、これを砥石１８ａおよび１８ｂの位置にフィードバックすることができる。したがって、削り代のばらつきが大きいロットのワークであっても、毎回実際の削り代に応じて砥石１８ａおよび１８ｂの位置を制御することができるため、研削ストロークが短くなるように砥石１８ａおよび１８ｂを待機させることが可能となり、加工時間が短縮されて生産性が向上する。
【００３６】
そして、アーム部材６２が下向きに回動し、再びワーク６８がクランプされる（ステップＳ１９）。その後、センタリングプレート７４ａおよび７４ｂが互いに離間してワーク６８から後退する。
ワーク６８は、ワーク搬送装置２４によって研削位置である一対の砥石１８ａおよび１８ｂ間に送り込まれ、前後に揺動される（ステップＳ２１）。この際、図１１（ａ）に示すように、ワーク６８の加工面の面積の約半分が、砥石１８ａおよび１８ｂの研削面（図１１において２点鎖線で示す２重の円の間）の内周縁１２６ａおよび１２６ｂから図１１において左側へはみ出るまでストロークされる。なお、図１１（ｂ）に示す第２工程、図１１（ｃ）に示す第３工程においても同様である。
【００３７】
そして、一対の砥石１８ａおよび１８ｂによって図１２に示すような所定のインフィード研削が開始される。
まず、砥石１８ａおよび１８ｂは、所定位置からワーク６８に接触するインフィード開始位置Ｐ点まで進み、インフィード開始位置Ｐ点からＱ点まで粗研インフィードして（ステップＳ２３）、粗研量Ｘの研削を行う。
つぎに砥石１８ａおよび１８ｂは、粗研インフィードよりも遅いスピードでＱ点からＲ点まで精研量Ｙだけ精研インフィードし（ステップＳ２５）、所定の削り代までワーク６８を研削して製品寸法に仕上げる。
その後、そのままの位置でしばらくインフィードを停止してＳ点においてスパークアウトすると（ステップＳ２７）、一対の砥石１８ａおよび１８ｂは所定位置Ｔ点まで急速後退する（ステップＳ２９）。このとき、一対の砥石１８ａおよび１８ｂは、次の工程において研削ストロークが短くて済むような位置、すなわち次の工程におけるワーク６８の幅寸法よりも若干外側の位置に自動位置決めされて待機する。
【００３８】
このように所定のインフィード研削が終了すると、ワーク６８はワーク搬送装置２４によって着脱位置まで後退させられ（ステップＳ３１）、アーム部材６２が上向きに回動することによってアンクランプされる（ステップＳ３３）。
第１工程が終了すると（ステップＳ３５がＮＯ）、ワーク６８は、つぎの第２工程における加工面であるＨ×Ｄ面が砥石軸１６ａおよび１６ｂに対して垂直となるように、ワーク６８の向きがロボットハンド８６によってかえられる（ステップＳ３７）。
【００３９】
そして、ステップＳ７に戻って第２工程に進む。
第２工程では、幅寸法（ここでは８０ｍｍ）に応じたクランプ治具４６（幅寸法Ｍ＝４５ｍｍ）によってワーク６８が支持され、以降ステップＳ３３までの第１工程と同様の自動研削を繰り返してＨ×Ｄ面が研削される。
そして、第２工程が終了すると（ステップＳ３５がＮＯ）、ワーク６８は、つぎの第３工程の加工面であるＷ×Ｄ面が砥石軸１６ａおよび１６ｂに対して垂直となるように、ワーク６８の向きがロボットハンド８６によって変えられる（ステップＳ３７）。
【００４０】
そして、ステップＳ７に戻って第３工程に進む。第３工程でも、幅寸法（ここでは１００ｍｍ）に応じたクランプ治具４６（幅寸法Ｍ＝４５ｍｍ）によってワーク６８が支持され、上述のステップＳ３３までの第１工程、第２工程と同様の自動研削が繰り返される。
第３工程まで終了すると（ステップＳ３５がＹＥＳ）、ワーク６８はロボットハンド８６によって所定の位置に排出され（ステップＳ３９）、１つのワーク６８についての研削作業が終了する。
つぎに研削すべきワーク６８は、ロボットハンド８６によってクランプ治具４４または４６に投入され（ステップＳ７）、上述と同様にして自動研削が繰り返される。
【００４１】
上述のようにして構成される両頭平面研削盤１０によれば、すべてのワーク６８を同じクランプ治具４４または４６で支持するので、各ワーク６８ごとの精度のばらつきが生じない。
また、すべてのワーク６８を同じクランプ治具４４または４６で支持するので、品種ごとに必要なクランプ治具４４および４６の数が多くなることがなく、コストを抑えることができる。
また、寸法の異なる複数のクランプ治具４４および４６を備えることによって、ワーク６８をその寸法に応じたクランプ治具４４または４６で支持できるのでワーク６８のクランプが安定し、ワーク６８の研削精度を向上させることができる。また、異なる工程、異なる品種の研削をする場合にもクランプ治具４４および４６を他のクランプ治具と交換する必要がなくなり、生産性を向上させることができる。
【００４２】
さらに、アーム部材６２がワーク６８にエッジＥを跨ぐ２点で接触することによって、ワーク６８はぐらつくことなく確実にクランプされる。また、アーム部材６２はエッジＥには直接接触しないため、ワーク６８のエッジＥが損傷されない。
その上、軸部材６０が両端部で支持されることによって、軸部材６０で支持されるアーム部材６２が安定し、ワーク６８はしっかりと確実にクランプされる。
【００４３】
また、ワーク６８の中心がクランプ治具４４または４６の中心に位置するようにワーク６８がセンタリングされることによって、ワーク６８を一対の砥石１８ａおよび１８ｂ間のギャップの中央部に送り込むことができる。これによってワーク６８の一対の平行面をそれぞれ砥石１８ａおよび１８ｂによって均等に研削できるので、研削精度が良くなるとともに、砥石１８ａおよび１８ｂの片減りを防ぐことができる。
【００４４】
また、センサ８４が研削前のワーク６８の寸法を測定することによって、ワーク６８が規定どおりの寸法であるかを確認したり、測定した寸法からワーク６８の削り代を求めることが可能となる。これによってワーク６８の精度が向上する。また、ワーク６８の寸法を求めることによって、研削ストロークが短くなるように砥石１８ａおよび１８ｂを待機させることが可能となり、生産性が向上する。
さらに、入力装置１２４によってワーク６８の寸法情報を入力すると、ワーク６８をクランプして研削する動作が自動的に行われ、生産性が向上する。
その上、１つの工程が終了するとワーク６８の研削すべき面を作業者の手を煩わせることなく自動的にかえて、同様に研削を繰り返すことができるため、さらに生産性が向上する。
【００４５】
この発明は、上述のような構成に限定されるものではなく、以下のような構成であってもよい。
すなわち、アーム部材６２の支持部材６４に設けられるコロ６６は、上述の実施形態では２つ設けているが、３つでも４つでも所望の数だけ設けるとよい。これによれば、支持部材６４がワーク６８に３点、４点、またはそれ以上の位置で接触してクランプ治具４４または４６にワーク６８を押圧することができ、一層しっかりと確実にクランプすることができる。
また、前記実施形態においては、一対の支柱部材５８ａおよび５８ｂによって軸部材６０が回動自在に支持され、アーム部材６２は軸部材６０で支持されることによって回動可能となっているが、これに限定されず、軸部材６０が一対の支柱部材５８ａおよび５８ｂに固定され、アーム部材６２が軸部材６０に回動可能に設けられてもよい。
また、研削するワーク６８は、直方体に限定されるものではなく、少なくとも２対の平行面を有するものであれば、この発明を適用できる。
【００４６】
【発明の効果】
この発明によれば、ワークの研削すべき面を作業者の手を煩わせることなく各工程ごとにかえることができるので、生産性が良い。また、すべてのワークを同じクランプ治具で支持するので、各ワークごとの精度のばらつきが生じない。
さらに、寸法の異なる複数のクランプ治具を備えれば、ワークをその寸法に応じたクランプ治具で支持できるのでワークのクランプが安定し、ワークの研削精度を向上させることができる。また、各工程ごとにクランプ治具自体を交換する必要がなく生産性が向上する。その上、１つの工程が終了するとワークの研削すべき面をかえてワークの一対の平行面を研削するという処理を自動的に繰り返すことができるため、さらに生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す全体斜視図である。
【図２】クランプ装置を示す要部拡大斜視図である。
【図３】クランプ装置を示す要部拡大側面図である。
【図４】ワークセンタリング装置を示す斜視図である。
【図５】（ａ）はセンタリングプレートが後退している状態を示す説明図であり、（ｂ）はセンタリングプレートがワークを挟んだ状態を示す説明図である。
【図６】図１に示す両頭平面研削盤の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】寸法の異なるワークのそれぞれのクランプ位置を示す要部拡大側面図である。
【図８】アーム部材がクランプ可能な位置の範囲を示す要部拡大側面図である。
【図９】研削の工程を示すフローチャートである。
【図１０】研削するワークの一例を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示すワークの各面を研削する工程を説明する要部側面図である。
【図１２】インフィード研削における砥石の切込速度、後退速度を示す説明図である。
【図１３】ベルトクランプロータリーキャリア方式を示す従来図である。
【図１４】ガンフィード方式を示す従来図である。
【符号の説明】
１０ 両頭平面研削盤
１６ａ，１６ｂ 砥石軸
１８ａ，１８ｂ 砥石
２４ ワーク搬送装置
３２ クランプ位置調整装置
３４ クランプ装置
４４，４６ クランプ治具
５６ クランプ部材
６０ 軸部材
６２ アーム部材
６８ ワーク
７０ ワークセンタリング装置
８４ センサ
８６ ロボットハンド
８８ コントロールユニット
１２４ 入力装置
Ｅ ワークのエッジ
【発明の属する技術分野】
この発明は、両頭平面研削盤および研削方法に関し、より特定的にはＭＲＩ用磁界発生装置や大型モータに用いられる磁石など精度の高い直角度が要求されるワークを研削する両頭平面研削盤および研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
両頭平面研削盤には大別して立型と横型とがあり、立型は薄いワークの研削を得意としワークが安定しやすく高精度な平行度を出しやすいという特徴があるのに対し、横型は高精度な直角度を出しやすいという特徴がある。したがって通常、上述のような精度の高い直角度が要求されるワークを研削する場合には横型の両頭平面研削盤が用いられる。
【０００３】
また、ワークをクランプする方式には大別してロータリー方式とフィード方式とがあり、たとえば図１３に示すようなベルトクランプロータリーキャリア方式や、図１４に示すようなガンフィード方式がよく用いられている。
図１３を参照して、ベルトクランプロータリーキャリア方式では、間隔をあけて配置されかつ回転する一対の砥石１間にキャリア円板２が臨む。キャリア円板２は周縁部に多数のクランプ治具３を備え、各クランプ治具３がワーク４を支持する。そしてキャリア円板２の外周に配置されたクランプベルト５がワーク４をクランプ治具３に押圧することによってワーク４をクランプする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現在生産されている大型の角型希土類磁石には２３ｍｍ角の直方体から１２０ｍｍ角の直方体まで種々の寸法のものがある。一方、直角精度を上げるためにはワーク４の寸法に応じた寸法のクランプ治具３を使用する必要がある。したがって、たとえば上述のような種々の希土類磁石を研削する場合、すべてのクランプ治具３を、支持する希土類磁石の寸法に応じた寸法のクランプ治具３に交換すると、この方式ではクランプ治具３の数が多いため、その交換に長時間を要してしまい生産性が悪くなる。
【０００５】
また、研削されるワーク４が同一品種であってもたとえば１００×８０×２５（ｍｍ）のような直方体の場合では、１００×２５（ｍｍ）、８０×２５（ｍｍ）、１００×８０（ｍｍ）の各面に合わせて２〜３回のクランプ治具３の交換が必要であり、この方式では上述のようにクランプ治具３の数が多いため、その交換に多くの時間を要してしまい生産性が悪い。
また、クランプ治具３は砥石１の研削面に対して高精度な直角（たとえば直角度０．０１ｍｍ）に取り付けられる必要があるが、上述のようにクランプ治具３の数が多いため、各クランプ治具３間で取り付け誤差を生じてしまうなど各クランプ治具３間の精度管理が難しく、研削後の各ワーク４間で精度のばらつきが生じてしまう。
さらに、上述のようにクランプベルト５によってワーク４をクランプ治具３に押圧するためクランプベルト５がワーク４の角部に当たって切れ易く、これによっても生産効率が悪くなってしまう。
【０００６】
また、図１４を参照して、ガンフィード方式では、間隔をあけて配置されかつ回転する一対の砥石６間に進退するガンプレート７が１つのクランプ治具８ａを備える。ワーク９をクランプ治具８ａによって支持しかつ上方からクランプアーム８ｂで押圧することによってワーク９をクランプする。
この方式では、次の工程に進むべくワーク９の研削すべき面をかえるにはその度に作業者の手を煩わせなければならず、作業性が悪い。また、各品種、各工程ごとにワーク９の寸法に応じてクランプ治具８ａを交換すると、生産性が悪くなる。
それゆえにこの発明の主たる目的は、精度が良いとともに生産性が良い、両頭平面研削盤および研削方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の両頭平面研削盤は、回転可能な砥石軸に支持されかつ間隔をあけて配置される一対の砥石によって、複数対の平行面を有するワークを一対の平行面ごとに研削する両頭平面研削盤であって、前記ワークを支持するクランプ治具と、前記クランプ治具に前記ワークを押圧するクランプ部材とを含むクランプ手段、前記ワークの寸法に応じて前記クランプ部材に対する前記クランプ治具の相対位置を調整するクランプ位置調整手段、前記ワークをクランプした前記クランプ手段を前記砥石に対して相対移動させて前記ワークを前記一対の砥石間に搬送する搬送手段、および前記ワークの研削すべき面をかえる面変更手段を備える。
請求項２に記載の両頭平面研削盤は、請求項１に記載の両頭平面研削盤において、前記ワークの寸法に応じて選択可能に寸法の異なる複数の前記クランプ治具を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の両頭平面研削盤は、請求項１または２に記載の両頭平面研削盤において、前記ワークはエッジを有し、前記クランプ部材は前記クランプ治具に支持された前記ワークに前記エッジを跨ぐ少なくとも２点で接触することを特徴とする。
請求項４に記載の両頭平面研削盤は、請求項１から３のいずれかに記載の両頭平面研削盤において、前記クランプ部材は、両端部が支持される軸部材と、前記軸部材に支持されかつ回動可能なアーム部材とを含み、前記アーム部材が前記ワークに接触することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の両頭平面研削盤は、請求項１から４のいずれかに記載の両頭平面研削盤において、前記クランプ治具に対して前記ワークをセンタリングするセンタリング手段をさらに含むことを特徴とする。
請求項６に記載の両頭平面研削盤は、請求項１から５のいずれかに記載の両頭平面研削盤において、前記ワークの寸法を測定する寸法測定手段をさらに含むことを特徴とする。
請求項７に記載の両頭平面研削盤は、請求項１から６のいずれかに記載の両頭平面研削盤において、前記ワークは直方体であることを特徴とする。
【００１０】
請求項８に記載の両頭平面研削盤は、ワークをクランプ治具とクランプ部材とによってクランプして研削する両頭平面研削盤であって、前記ワークの寸法情報を入力する手段、前記寸法情報に基づいて前記ワークのクランプ位置情報を演算する手段、前記クランプ位置情報に基づいて所定の位置に前記クランプ治具を移動させる手段、前記クランプ治具に前記ワークを投入する手段、前記ワークが前記クランプ部材と前記クランプ治具とによってクランプされるように前記クランプ部材を回動させる手段、クランプされた前記ワークを研削位置まで搬送する手段、および研削位置にある前記ワークの２面を研削する手段を備える。
【００１１】
請求項９に記載の研削方法は、間隔をあけて配置されかつ回転する一対の砥石によって、ワークの対をなす平行面を研削する研削方法であって、寸法の異なる複数のクランプ治具の中から前記ワークの寸法に応じて選択されたクランプ治具とクランプ部材とによって前記ワークをクランプする第１ステップ、クランプされた前記ワークを前記一対の砥石間に臨ませる第２ステップ、前記一対の砥石間に臨まされた前記ワークの一対の平行面を前記一対の砥石によって研削する第３ステップ、研削された前記ワークを前記一対の砥石間から後退させる第４ステップ、および前記ワークの研削すべき面をかえる第５ステップを備え、前記ワークの研削すべきすべての面の研削が終了するまで前記第１ステップから前記第５ステップまでを繰り返す。
なお、上述の「ワークの寸法情報」は、寸法情報がそのワークの品番や型番等と関連付けされている場合にはその品番や型番等を含む。
【００１２】
請求項１に記載の両頭平面研削盤では、ワークの研削すべき面を作業者の手を煩わせることなく各工程ごとにかえることができるので、生産性が良い。また、ベルトクランプロータリーキャリア方式とは異なり、すべてのワークを同じクランプ治具で支持するので、各ワークごとの精度のばらつきが生じない。
請求項２に記載のように、寸法の異なる複数のクランプ治具を備えることによって、ワークをその寸法に応じたクランプ治具で支持できるのでワークのクランプが安定し、ワークの研削精度を向上させることができる。また、異なる工程、異なる品種の研削をする場合にも複数のクランプ治具の中から選択された所望のクランプ治具を用いればよいのでクランプ治具自体を交換する必要がなくなり、生産性を向上させることができる。
【００１３】
請求項３に記載のように、クランプ部材がワークにエッジを跨ぐ少なくとも２点で接触することによって、ワークをぐらつくことなく確実にクランプすることができる。また、クランプ部材はエッジには直接接触しないため、ワークのエッジを損傷しない。
請求項４に記載のように、軸部材が両端部で支持されることによって、軸部材で支持されるアーム部材が安定し、しっかりと確実にワークをクランプすることができる。
【００１４】
請求項５に記載のように、ワークの中心がクランプ治具の中心に位置するようにワークがセンタリングされることによって、ワークを一対の砥石間のギャップの中央部に送り込むことができる。これによってワークの一対の平行面をそれぞれ砥石によって均等に研削できるので、研削精度が良くなるとともに、砥石の片減りを防ぐことができる。
請求項６に記載のように、寸法測定手段が研削前のワークの寸法を測定することによって、ワークが規定どおりの寸法であるかを確認したり、測定した寸法からワークの削り代を求めることが可能となる。これによってワークの精度が向上する。また、ワークの寸法を求めることによって、研削ストロークが短くなるように砥石を待機させることが可能となり、生産性が向上する。
この発明は、請求項７に記載のようにワークが直方体である場合に特に効果的である。
請求項８に記載の両頭平面研削盤では、ワークの寸法情報を入力すると、ワークをクランプして研削する動作が自動的に行われ、生産性が向上する。
【００１５】
請求項９に記載の研削方法では、ワークが各工程におけるワークの幅寸法に応じたクランプ治具によってクランプされるため、ワークのクランプが安定し、ワークの研削精度を向上させることができる。また、ワークの寸法に応じて選択可能な複数のクランプ治具を予め備えるため、各工程ごとにクランプ治具自体を交換する必要がなく生産性が向上する。その上、１つの工程が終了するとワークの研削すべき面をかえてワークの一対の平行面を研削するという処理を自動的に繰り返すことができるため、さらに生産性が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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を参照して、この発明の実施の形態の両頭平面研削盤１０は、ベッド１２を含み、ベッド１２の上部には一対の砥石軸ユニット１４ａおよび１４ｂが設けられる。砥石軸ユニット１４ａおよび１４ｂはそれぞれ、回転自在な砥石軸１６ａおよび１６ｂ、砥石軸１６ａおよび１６ｂにそれぞれ支持される一対の砥石１８ａおよび１８ｂ、ならびに後述する砥石軸切込装置１０６および１１０（図６参照）を含む。一対の砥石１８ａおよび１８ｂは間隔をあけて対向するように配置され、一対の砥石１８ａおよび１８ｂ間にワーク６８（後述）を臨ませてワーク６８の一対の平行面を研削する。砥石軸１６ａおよび１６ｂはそれぞれベルト（図示せず）を介して駆動モータ２０ａおよび２０ｂに連動しており、これによって各砥石１８ａおよび１８ｂが回転駆動される。また、砥石１８ａおよび１８ｂはそれぞれ、砥石軸切込装置１０６および１１０によって砥石軸１６ａおよび１６ｂの軸方向に移動可能であり、これによって一対の砥石１８ａおよび１８ｂは互いに接近・離間して、ワーク６８への切込動作・後退動作を行う。
【００１７】
ベッド１２の前方には、ベッド１２に垂直な方向すなわちベッド１２とともにＴ字を形成するようにフロントベッド２２が設けられる。フロントベッド２２上にはワーク搬送装置２４が設けられる。ワーク搬送装置２４は、砥石軸１６ａおよび１６ｂと垂直な方向に設けられる一対のレール２６ａおよび２６ｂを含み、レール２６ａおよび２６ｂ上にはスライダ２８が摺動自在に配置される。スライダ２８はサーボモータ３０によってレール２６ａおよび２６ｂ上を移動し、後述するクランプ治具４４または４６に支持されるワーク６８を搬送して一対の砥石１８ａおよび１８ｂ間に送り込む。
【００１８】
ワーク搬送装置２４のスライダ２８上には、クランプ位置調整装置３２およびクランプ装置３４が設けられる。
クランプ位置調整装置３２は、スライダ２８上において砥石軸１６ａおよび１６ｂと垂直な方向に設けられる一対のレール３６ａおよび３６ｂを含み、レール３６ａおよび３６ｂ上にはスライダ３８が摺動自在に配置される。スライダ３８はサーボモータ４０によってレール３６ａおよび３６ｂ上を移動する。
【００１９】
図２をも参照して、クランプ装置３４は、スライダ３８上に設けられたクランプ治具基台４２を含む。クランプ治具基台４２の砥石１８ａおよび１８ｂ側上部には、幅寸法の異なる２種類のクランプ治具４４および４６が固定される。先端側のクランプ治具４４は幅寸法Ｌ（この実施形態では２０ｍｍ）を有し、クランプ治具４６は幅寸法Ｍ（この実施形態では４５ｍｍ）を有し、それぞれクランプ治具基台４２にボルトによって固定される（図８参照）。また、クランプ治具４４はＶ字状にワーク接触面４８および５０を有し、クランプ治具４６はＶ字状にワーク接触面５２および５４を有する。
したがって、たとえば、ワーク６８を幅寸法４５ｍｍ未満に研削する場合にはクランプ治具４４を使用し、４５ｍｍ以上に研削する場合にはクランプ治具４６を使用するというように、ワーク６８の幅寸法に応じてクランプ治具４４または４６のいずれかによってワーク６８を支持することができる。
【００２０】
また、スライダ２８上にはクランプ部材５６が設けられる。クランプ部材５６は、スライダ２８上においてスライダ３８を挟むように立設される一対の支柱部材５８ａおよび５８ｂを含み、一対の支柱部材５８ａおよび５８ｂによって軸部材６０の両端部が支持される。このとき軸部材６０は回動自在に支持され、軸部材６０によって支持されたアーム部材６２も同様に回動可能となる。アーム部材６２はその先端部にくの字状の支持部材６４を有する。図３からよくわかるように、支持部材６４の両端部にはそれぞれ回動自在なコロ６６が設けられ、支持部材６４の中央部がアーム部材６２に揺動自在に取り付けられる。
【００２１】
このようなクランプ装置３４では、クランプ治具基台４２がスライダ３８にともなって移動可能となり、ワーク６８の寸法に応じてクランプ部材５６に対するクランプ治具４４または４６の相対位置が調節される。そして、アーム部材６２によってワーク６８がクランプ治具４４または４６に押圧される。具体的には、アーム部材６２の先端に設けられる支持部材６４の２つのコロ６６が、ワーク６８の上端に位置するエッジＥを跨ぐ２点でワーク６８に接触する。これによってワーク６８がクランプされる。
【００２２】
図１に戻って、砥石１８ａおよび１８ｂの前方にはワークセンタリング装置７０が配置される。図４に示すように、ワークセンタリング装置７０は、対向して平行に配置される一対の本体プレート７２ａおよび７２ｂと、本体プレート７２ａおよび７２ｂの下部内面側にそれぞれ固定される一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂと、本体プレート７２ａおよび７２ｂのそれぞれの上部に設けられかつ相互に対向配置されるラック７６ａおよび７６ｂと、ラック７６ａおよび７６ｂと噛み合うピニオンギヤ７８と、ピニオンギヤ７８を駆動軸８０を介して回転駆動させるサーボモータ８２とを含む。
【００２３】
ワークセンタリング装置７０において、ピニオンギヤ７８が回転駆動すると、ピニオンギヤ７８を挟むラック７６ａおよび７６ｂを介してそれぞれの本体プレート７２ａおよび７２ｂが同時に矢印Ｎ方向に対称移動し、これによって本体プレート７２ａおよび７２ｂにそれぞれ固定される一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂが接近・離間する。一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂは、クランプ治具４４および４６の幅方向中心に対して幅方向両側の略等距離に配置され、対称移動する。したがって、砥石１８ａおよび１８ｂ側へ進出したクランプ治具４４または４６に支持されるワーク６８をセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂによって挟むと、ワーク６８はその幅方向の中心がクランプ治具４４または４６の幅方向の中心に位置するように位置決めされる。ここでいうワーク６８の幅方向とは、砥石軸１６ａおよび１６ｂと平行な方向をいう。
【００２４】
また、図５にも示すように、ワークセンタリング装置７０は、本体プレート７２ａを貫通するように設けられるセンサ８４を有する。センサ８４は、本体プレート７２ａの外側に設けられる中空の筒状部８４ａと筒状部８４ａ内に設けられかつ伸長可能なロッド部８４ｂとを含み、ロッド部８４ｂの先端がセンタリングプレート７４ｂの内面に当接する。一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂがワーク６８を挟む際には、センタリングプレート７４ｂがロッド部８４ｂを押しながら移動する。一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂがワーク６８を挟んだ際のロッド部８４ｂの長さに基づいて、一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂの間隔を測定することができ、この寸法をワーク６８の幅寸法として処理する。
【００２５】
図１に戻って、フロントベッド２２の側方にはロボットハンド８６が配置される。ロボットハンド８６は、ワーク６８をその幅寸法に応じたクランプ治具４４または４６へ投入・排出したり、クランプ治具４４または４６に支持されたワーク６８の研削すべき面すなわち砥石軸１６ａおよび１６ｂに対して垂直となる面をかえるためにワーク６８の向きをかえたりする機能を有する。
【００２６】
つぎに図６を参照して、両頭平面研削盤１０の電気的構成について説明する。両頭平面研削盤１０は、コントロールユニット８８によって制御される。コントロールユニット８８は、各種情報を演算するとともに処理動作を制御するためのＣＰＵ９０を含み、ＣＰＵ９０にはＢＵＳ９２を介して、表示装置としてのＣＲＴ９４、ワークエリアとなり入力される寸法情報や演算によって得られたクランプ位置情報が格納されるＲＡＭ９６、制御プログラム等が格納されるＲＯＭ９８およびＩ／Ｏポート１００が接続される。
【００２７】
Ｉ／Ｏポート１００には、砥石１８ａを回転駆動させる駆動モータ２０ａを制御する砥石回転制御器１０２、砥石１８ｂを回転駆動させる駆動モータ２０ｂを制御する砥石回転制御器１０４、砥石１８ａ用の砥石軸切込装置１０６を制御するサーボモータ制御器１０８、砥石１８ｂ用の砥石軸切込装置１１０を制御するサーボモータ制御器１１２、ワーク搬送装置２４の搬送動作を制御するサーボモータ制御器１１４、クランプ位置調整装置３２の進退動作を制御するサーボモータ制御器１１６、ワーク６８のクランプ・アンクランプのためにクランプ部材５６のアーム部材６２を回動させるサーボモータ制御器１１８、ワーク６８をセンタリングするワークセンタリング装置７０の動作を制御するサーボモータ制御器１２０、センサ８４を制御するセンサ制御部１２１、およびロボットハンド８６の動作を制御するロボットハンド制御器１２２が接続される。さらに、ＢＵＳ９２にはワーク６８の寸法情報等を入力するための入力装置１２４が接続される。したがって、コントロールユニット８８によって、一連の研削動作が制御される。
【００２８】
このような両頭平面研削盤１０のクランプ装置３４の動作について、図７および図８を参照して説明する。
ワーク６８としては、たとえば直方体状の希土類磁石が用いられ、ここでは上述のように、２３ｍｍ角の直方体から１２０ｍｍ角の直方体までの大型の角型希土類磁石を想定する。
図７（ａ）に示すような加工面寸法が１２０ｍｍ×１２０ｍｍのワーク６８ａの場合には上端のエッジＥは図８に示すポイントＡに位置し、図７（ｂ）に示すような加工面寸法が２３ｍｍ×２３ｍｍのワーク６８ｂの場合には上端のエッジＥは図８に示すポイントＢに位置し、図７（ｃ）に示すような加工面寸法が２３ｍｍ×１２０ｍｍのワーク６８ｃの場合には上端のエッジＥは図８に示すポイントＣに位置する。
【００２９】
このようにアーム部材６２が接触するワークの上端のエッジＥ付近の位置は、支持するワークの寸法によって異なるが、ワークの寸法が上述の範囲内のときには、ワークの上端のエッジＥは図８に示す３つのポイントＡ、ＢおよびＣで形成される三角形の範囲内に位置する。
したがって、スライダ３８上のクランプ治具基台４２を図８に示す範囲Ｋ内で移動させてアーム部材６２に対するクランプ治具４６の相対位置を調整するとともに、ワークの高さに合わせてアーム部材６２を回動させることによって、アーム部材６２の支持部材６４をほぼ上述の三角形の範囲内の任意の位置に移動できる。このようにして、アーム部材６２の支持部材６４が種々の寸法のワークに対してエッジＥを挟んで接触できワークをクランプできる。
【００３０】
つぎに、図９〜図１２を参照して、両頭平面研削盤１０の動作について説明する。この実施形態では、３対の平行面を有する直方体のワーク６８を研削する場合について説明する。この場合、一対の平行面の研削を１工程として３工程を経てワーク６８の表面が研削される。図１０を参照して、ワーク６８の寸法は、たとえば、高さＨ＝１００ｍｍ、幅Ｗ＝８０ｍｍ、奥行きＤ＝２５ｍｍに設定される。
【００３１】
まず、入力装置１２４によって各種データを入力する。具体的には、まず研削しようとするワーク６８の予め設定された品番を入力した（ステップＳ１）あと、ワーク６８の各加工面の研削前の寸法と研削後の寸法とを入力する（ステップＳ３）。なお、或る品番のワークの寸法を入力すると、その寸法はコントロールユニット８８内に記憶されるので、その品番のワークの２回目以降の研削の際には寸法入力は不要である。
つづいてワーク６８の加工面の研削順序を入力する（ステップＳ５）。原則として面積の大きな面から研削するとよい。第１工程で最も大きな面積の面を研削することによって、それ以降の工程において第１工程で研削した面を基準面としてワーク接触面４８または５２に接触させてワーク６８の研削すべき他の面を研削することができるため、直角精度の高い加工を行える。ここでは、まず第１工程でＨ×Ｗ面を研削し、ついで第２工程でＨ×Ｄ面を研削した後、第３工程でＷ×Ｄ面を研削するように研削順序を入力する。
【００３２】
そして、入力装置１２４からの指示によって自動運転が開始され、以下のような第１工程の研削が開始される。なお、図１１（ａ），（ｂ）および（ｃ）のそれぞれにおいて、右側の図は着脱位置を示し、真中の図はセンタリングされる位置を示し、左側の図は研削位置を示す。
まず、ワーク６８の幅方向の寸法（ここでは２５ｍｍ）に応じたクランプ治具４４（ここでは幅寸法Ｌ＝２０ｍｍ）が自動選択され、ワーク６８の一対の平行なＨ×Ｗ面が砥石軸１６ａおよび１６ｂに対して垂直となるように、ワーク６８がロボットハンド８６によってクランプ治具４４に投入される（ステップＳ７）。このとき、クランプ治具４４は、ワーク搬送装置２４によってスライダ２８とともに移動され、ワーク６８の着脱位置に配置されている。着脱位置とは、ロボットハンド８６がクランプ治具４４または４６にワーク６８を投入・排出したり、クランプ治具４４または４６に支持されるワーク６８の向きをかえたりする位置をいう。
【００３３】
つぎに、コントロールユニット８８がワーク６８の寸法情報に基づいてクランプ位置を演算し、これによって得られたクランプ位置情報に基づいて、クランプ治具４４がクランプ位置調整装置３２によってスライダ３８とともにクランプ位置まで移動される（ステップＳ９）。クランプ位置とは、アーム部材６２の支持部材６４が、クランプ治具４４に支持されるワーク６８の上端のエッジＥを跨いでワーク６８に接触することができる位置をいう。
すると、アーム部材６２が下向きに回動して、支持部材６４の２つのコロ６６がワーク６８のエッジＥを跨いで接触し、ワーク６８をクランプ治具４４に押圧する。このようにして、ワーク６８はクランプ治具４４とクランプ部材５６とによってクランプされる（ステップＳ１１）。
【００３４】
そして、ワーク６８は、上述のクランプ位置情報に基づいて、センタリング位置までワーク搬送装置２４によって移動される（ステップＳ１３）。センタリング位置とは、クランプ治具４４または４６上のワーク６８が、一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂによって挟まれる位置をいう。
センタリング位置において、アーム部材６２は上向きに少しだけ回動し、ワーク６８がアンクランプされる（ステップＳ１５）。
そして、ワーク６８は、一対のセンタリングプレート７４ａおよび７４ｂによって挟まれ、クランプ治具４４に対してセンタリングされるとともに、センサ８４によって幅方向の実際の寸法が測定される（ステップＳ１７）。
【００３５】
ここで測定した寸法と予め品番とともに入力してある寸法とを照合し、所定の範囲から外れる場合には運転を停止して警報を鳴らす。これによって、異常なワークの混入を防ぐことができる。また、研削前のワーク６８の実際の寸法を測定することによって実際の削り代を演算することができ、これを砥石１８ａおよび１８ｂの位置にフィードバックすることができる。したがって、削り代のばらつきが大きいロットのワークであっても、毎回実際の削り代に応じて砥石１８ａおよび１８ｂの位置を制御することができるため、研削ストロークが短くなるように砥石１８ａおよび１８ｂを待機させることが可能となり、加工時間が短縮されて生産性が向上する。
【００３６】
そして、アーム部材６２が下向きに回動し、再びワーク６８がクランプされる（ステップＳ１９）。その後、センタリングプレート７４ａおよび７４ｂが互いに離間してワーク６８から後退する。
ワーク６８は、ワーク搬送装置２４によって研削位置である一対の砥石１８ａおよび１８ｂ間に送り込まれ、前後に揺動される（ステップＳ２１）。この際、図１１（ａ）に示すように、ワーク６８の加工面の面積の約半分が、砥石１８ａおよび１８ｂの研削面（図１１において２点鎖線で示す２重の円の間）の内周縁１２６ａおよび１２６ｂから図１１において左側へはみ出るまでストロークされる。なお、図１１（ｂ）に示す第２工程、図１１（ｃ）に示す第３工程においても同様である。
【００３７】
そして、一対の砥石１８ａおよび１８ｂによって図１２に示すような所定のインフィード研削が開始される。
まず、砥石１８ａおよび１８ｂは、所定位置からワーク６８に接触するインフィード開始位置Ｐ点まで進み、インフィード開始位置Ｐ点からＱ点まで粗研インフィードして（ステップＳ２３）、粗研量Ｘの研削を行う。
つぎに砥石１８ａおよび１８ｂは、粗研インフィードよりも遅いスピードでＱ点からＲ点まで精研量Ｙだけ精研インフィードし（ステップＳ２５）、所定の削り代までワーク６８を研削して製品寸法に仕上げる。
その後、そのままの位置でしばらくインフィードを停止してＳ点においてスパークアウトすると（ステップＳ２７）、一対の砥石１８ａおよび１８ｂは所定位置Ｔ点まで急速後退する（ステップＳ２９）。このとき、一対の砥石１８ａおよび１８ｂは、次の工程において研削ストロークが短くて済むような位置、すなわち次の工程におけるワーク６８の幅寸法よりも若干外側の位置に自動位置決めされて待機する。
【００３８】
このように所定のインフィード研削が終了すると、ワーク６８はワーク搬送装置２４によって着脱位置まで後退させられ（ステップＳ３１）、アーム部材６２が上向きに回動することによってアンクランプされる（ステップＳ３３）。
第１工程が終了すると（ステップＳ３５がＮＯ）、ワーク６８は、つぎの第２工程における加工面であるＨ×Ｄ面が砥石軸１６ａおよび１６ｂに対して垂直となるように、ワーク６８の向きがロボットハンド８６によってかえられる（ステップＳ３７）。
【００３９】
そして、ステップＳ７に戻って第２工程に進む。
第２工程では、幅寸法（ここでは８０ｍｍ）に応じたクランプ治具４６（幅寸法Ｍ＝４５ｍｍ）によってワーク６８が支持され、以降ステップＳ３３までの第１工程と同様の自動研削を繰り返してＨ×Ｄ面が研削される。
そして、第２工程が終了すると（ステップＳ３５がＮＯ）、ワーク６８は、つぎの第３工程の加工面であるＷ×Ｄ面が砥石軸１６ａおよび１６ｂに対して垂直となるように、ワーク６８の向きがロボットハンド８６によって変えられる（ステップＳ３７）。
【００４０】
そして、ステップＳ７に戻って第３工程に進む。第３工程でも、幅寸法（ここでは１００ｍｍ）に応じたクランプ治具４６（幅寸法Ｍ＝４５ｍｍ）によってワーク６８が支持され、上述のステップＳ３３までの第１工程、第２工程と同様の自動研削が繰り返される。
第３工程まで終了すると（ステップＳ３５がＹＥＳ）、ワーク６８はロボットハンド８６によって所定の位置に排出され（ステップＳ３９）、１つのワーク６８についての研削作業が終了する。
つぎに研削すべきワーク６８は、ロボットハンド８６によってクランプ治具４４または４６に投入され（ステップＳ７）、上述と同様にして自動研削が繰り返される。
【００４１】
上述のようにして構成される両頭平面研削盤１０によれば、すべてのワーク６８を同じクランプ治具４４または４６で支持するので、各ワーク６８ごとの精度のばらつきが生じない。
また、すべてのワーク６８を同じクランプ治具４４または４６で支持するので、品種ごとに必要なクランプ治具４４および４６の数が多くなることがなく、コストを抑えることができる。
また、寸法の異なる複数のクランプ治具４４および４６を備えることによって、ワーク６８をその寸法に応じたクランプ治具４４または４６で支持できるのでワーク６８のクランプが安定し、ワーク６８の研削精度を向上させることができる。また、異なる工程、異なる品種の研削をする場合にもクランプ治具４４および４６を他のクランプ治具と交換する必要がなくなり、生産性を向上させることができる。
【００４２】
さらに、アーム部材６２がワーク６８にエッジＥを跨ぐ２点で接触することによって、ワーク６８はぐらつくことなく確実にクランプされる。また、アーム部材６２はエッジＥには直接接触しないため、ワーク６８のエッジＥが損傷されない。
その上、軸部材６０が両端部で支持されることによって、軸部材６０で支持されるアーム部材６２が安定し、ワーク６８はしっかりと確実にクランプされる。
【００４３】
また、ワーク６８の中心がクランプ治具４４または４６の中心に位置するようにワーク６８がセンタリングされることによって、ワーク６８を一対の砥石１８ａおよび１８ｂ間のギャップの中央部に送り込むことができる。これによってワーク６８の一対の平行面をそれぞれ砥石１８ａおよび１８ｂによって均等に研削できるので、研削精度が良くなるとともに、砥石１８ａおよび１８ｂの片減りを防ぐことができる。
【００４４】
また、センサ８４が研削前のワーク６８の寸法を測定することによって、ワーク６８が規定どおりの寸法であるかを確認したり、測定した寸法からワーク６８の削り代を求めることが可能となる。これによってワーク６８の精度が向上する。また、ワーク６８の寸法を求めることによって、研削ストロークが短くなるように砥石１８ａおよび１８ｂを待機させることが可能となり、生産性が向上する。
さらに、入力装置１２４によってワーク６８の寸法情報を入力すると、ワーク６８をクランプして研削する動作が自動的に行われ、生産性が向上する。
その上、１つの工程が終了するとワーク６８の研削すべき面を作業者の手を煩わせることなく自動的にかえて、同様に研削を繰り返すことができるため、さらに生産性が向上する。
【００４５】
この発明は、上述のような構成に限定されるものではなく、以下のような構成であってもよい。
すなわち、アーム部材６２の支持部材６４に設けられるコロ６６は、上述の実施形態では２つ設けているが、３つでも４つでも所望の数だけ設けるとよい。これによれば、支持部材６４がワーク６８に３点、４点、またはそれ以上の位置で接触してクランプ治具４４または４６にワーク６８を押圧することができ、一層しっかりと確実にクランプすることができる。
また、前記実施形態においては、一対の支柱部材５８ａおよび５８ｂによって軸部材６０が回動自在に支持され、アーム部材６２は軸部材６０で支持されることによって回動可能となっているが、これに限定されず、軸部材６０が一対の支柱部材５８ａおよび５８ｂに固定され、アーム部材６２が軸部材６０に回動可能に設けられてもよい。
また、研削するワーク６８は、直方体に限定されるものではなく、少なくとも２対の平行面を有するものであれば、この発明を適用できる。
【００４６】
【発明の効果】
この発明によれば、ワークの研削すべき面を作業者の手を煩わせることなく各工程ごとにかえることができるので、生産性が良い。また、すべてのワークを同じクランプ治具で支持するので、各ワークごとの精度のばらつきが生じない。
さらに、寸法の異なる複数のクランプ治具を備えれば、ワークをその寸法に応じたクランプ治具で支持できるのでワークのクランプが安定し、ワークの研削精度を向上させることができる。また、各工程ごとにクランプ治具自体を交換する必要がなく生産性が向上する。その上、１つの工程が終了するとワークの研削すべき面をかえてワークの一対の平行面を研削するという処理を自動的に繰り返すことができるため、さらに生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す全体斜視図である。
【図２】クランプ装置を示す要部拡大斜視図である。
【図３】クランプ装置を示す要部拡大側面図である。
【図４】ワークセンタリング装置を示す斜視図である。
【図５】（ａ）はセンタリングプレートが後退している状態を示す説明図であり、（ｂ）はセンタリングプレートがワークを挟んだ状態を示す説明図である。
【図６】図１に示す両頭平面研削盤の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】寸法の異なるワークのそれぞれのクランプ位置を示す要部拡大側面図である。
【図８】アーム部材がクランプ可能な位置の範囲を示す要部拡大側面図である。
【図９】研削の工程を示すフローチャートである。
【図１０】研削するワークの一例を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示すワークの各面を研削する工程を説明する要部側面図である。
【図１２】インフィード研削における砥石の切込速度、後退速度を示す説明図である。
【図１３】ベルトクランプロータリーキャリア方式を示す従来図である。
【図１４】ガンフィード方式を示す従来図である。
【符号の説明】
１０ 両頭平面研削盤
１６ａ，１６ｂ 砥石軸
１８ａ，１８ｂ 砥石
２４ ワーク搬送装置
３２ クランプ位置調整装置
３４ クランプ装置
４４，４６ クランプ治具
５６ クランプ部材
６０ 軸部材
６２ アーム部材
６８ ワーク
７０ ワークセンタリング装置
８４ センサ
８６ ロボットハンド
８８ コントロールユニット
１２４ 入力装置
Ｅ ワークのエッジ
Claims (9)
- 回転可能な砥石軸に支持されかつ間隔をあけて配置される一対の砥石によって、複数対の平行面を有するワークを一対の平行面ごとに研削する両頭平面研削盤であって、
前記ワークを支持するクランプ治具と、前記クランプ治具に前記ワークを押圧するクランプ部材とを含むクランプ手段、
前記ワークの寸法に応じて前記クランプ部材に対する前記クランプ治具の相対位置を調整するクランプ位置調整手段、
前記ワークをクランプした前記クランプ手段を前記砥石に対して相対移動させて前記ワークを前記一対の砥石間に搬送する搬送手段、および
前記ワークの研削すべき面をかえる面変更手段を備える、両頭平面研削盤。 - 前記ワークの寸法に応じて選択可能に寸法の異なる複数の前記クランプ治具を備える、請求項１に記載の両頭平面研削盤。
- 前記ワークはエッジを有し、前記クランプ部材は前記クランプ治具に支持された前記ワークに前記エッジを跨ぐ少なくとも２点で接触する、請求項１または２に記載の両頭平面研削盤。
- 前記クランプ部材は、両端部が支持される軸部材と、前記軸部材に支持されかつ回動可能なアーム部材とを含み、前記アーム部材が前記ワークに接触する、請求項１から３のいずれかに記載の両頭平面研削盤。
- 前記クランプ治具に対して前記ワークをセンタリングするセンタリング手段をさらに含む、請求項１から４のいずれかに記載の両頭平面研削盤。
- 前記ワークの寸法を測定する寸法測定手段をさらに含む、請求項１から５のいずれかに記載の両頭平面研削盤。
- 前記ワークは直方体である、請求項１から６のいずれかに記載の両頭平面研削盤。
- ワークをクランプ治具とクランプ部材とによってクランプして研削する両頭平面研削盤であって、
前記ワークの寸法情報を入力する手段、
前記寸法情報に基づいて前記ワークのクランプ位置情報を演算する手段、
前記クランプ位置情報に基づいて所定の位置に前記クランプ治具を移動させる手段、
前記クランプ治具に前記ワークを投入する手段、
前記ワークが前記クランプ部材と前記クランプ治具とによってクランプされるように前記クランプ部材を回動させる手段、
クランプされた前記ワークを研削位置まで搬送する手段、および
研削位置にある前記ワークの２面を研削する手段を備える、両頭平面研削盤。 - 間隔をあけて配置されかつ回転する一対の砥石によって、ワークの対をなす平行面を研削する研削方法であって、
寸法の異なる複数のクランプ治具の中から前記ワークの寸法に応じて選択されたクランプ治具とクランプ部材とによって前記ワークをクランプする第１ステップ、
クランプされた前記ワークを前記一対の砥石間に臨ませる第２ステップ、
前記一対の砥石間に臨まされた前記ワークの一対の平行面を前記一対の砥石によって研削する第３ステップ、
研削された前記ワークを前記一対の砥石間から後退させる第４ステップ、および
前記ワークの研削すべき面をかえる第５ステップを備え、
前記ワークの研削すべきすべての面の研削が終了するまで前記第１ステップから前記第５ステップまでを繰り返す、研削方法。
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