JP3917434B2 - 片面研削装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、略円錐状または略半球状をなすワークの底面を研削するための片面研削装置に関するものである。
【０００２】
なお、本明細書において「略円錐状」という用語には、円錐状および円錐台状が含まれるものとし、「略半球状」という用語には、半球状、球帯状、球冠状が含まれるものとする。また、上下は、ワーク底面を下にした状態についていうものとする。
【０００３】
略半球状をなすワークとして、たとえば、エンジンバルブのセラミック製シューや鋼製半球コマなどが挙げられる。
【０００４】
【従来の技術】
たとえばエンジンバルブのセラミック製シューなどの略半球状をなすワークや略円錐状をなすワークの底面を研削する場合、ワークの上側の曲面部分（略半球状の部分あるいは略円錐状の部分）を基準とする底面の高さにばらつきが生じないように加工することが要求される。
【０００５】
このような要求を満たす研削装置として、本発明者は、特開2000-246608号公報に記載されているような片面研削装置を提案した。
【０００６】
この片面研削装置は、片側の端面に平面状の研削面を有する円板状回転研削砥石と、砥石の研削面に対向する固定状のワーク押え部材と、ワークを収容する複数のポケットを有するキャリアとを備えている。ワーク押え部材は砥石と同形状をなし、ワーク押え部材の研削面との対向面に、キャリアによるワークの移動方向と同方向に円弧状にのびる案内溝が形成され、この案内溝の内外両開口縁部に、ワークの上側曲面部分の２箇所を案内する案内面が形成されている。そして、ポケットに収容されたワークが、キャリアの回転により、研削面と内外２つの案内面との間に通され、その間にワークの底面の研削が行われる。
【０００７】
この片面研削装置では、研削中に、ワークの曲面部分の２箇所がワーク押え部材の２つの案内面によって案内されるので、研削されたワークの曲面部分を基準とする底面の高さが一定になり、精度の高い研削ができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来の片面研削装置では、キャリアのポケットが、ワークの外径よりもわずかに大径の円形をなすものであり、しかも、ワーク押え部材の内外２つの案内面がワークの曲面部分のワーク中心線に対して互いに対称をなす部分を案内するものであるから、研削中のワークには、ワークを自転させる力は作用しない。そして、研削中にワークが自転しないので、ワーク底面の一部が集中的に研削されて、研削後のワーク底面に偏りが生じることがあり、製品によっては、この偏りの発生が問題になることがある。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、ワークの曲面部分を基準とする底面の高さを一定にするとともに、ワーク底面における偏りの発生を防止できて、精度の高い研削が可能な片面研削装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明は、キャリアの回転により、そのポケットに収容され且つ上側に円錐面部又は球面部を有するワークを、研削砥石と該研削砥石の上側に配置されたワーク押え部材との間に通し、前記ワーク押え部材の下側に前記キャリアの回転方向に円弧状に形成された内側案内面と外側案内面とにより、前記ワークの中心線に対して前記キャリアの径方向の内外２箇所で前記円錐面部又は球面部を押えて案内しながら、前記研削砥石により前記ワークの底面を研削するようにした片面研削装置において、
前記キャリアは前記内側案内面の下方で前記研削砥石と前記ワーク押え部材との間を通過する外周側に、前記ワークの中心線よりも前記キャリアの径方向の内側で該ワークに当接する外側開口状の前記ポケットを周方向に複数個有し、
前記キャリアの回転による通過時に前記内側案内面側と前記外側案内面側との摩擦力の違いにより前記ポケット内の前記ワークがその中心線廻りに自転するように、前記内側案内面の前記円錐面部又は球面部に対する当接位置を前記ワークの中心線近くで前記研削砥石から離れた高位置に、前記外側案内面の前記円錐面部又は球面部に対する当接位置を前記内側案内面の当接位置よりも前記ワークの中心線から離れ且つ前記研削砥石に近い低位置に夫々配置し、
前記研削砥石に対するワーク搬入側の前記キャリアの径方向の外側に、前記キャリアとの相対回転時の摩擦力により前記ポケットの前記ワークをその中心線廻りに自転させながら案内する搬入側案内部材を設け、
前記研削砥石に対するワーク搬出側で前記キャリアの径方向の外側に、前記キャリアとの相対回転時の摩擦力により前記ポケットの前記ワークをその中心線廻りに自転させながら案内する搬出側案内部材を設けた
ことを特徴とするものである。
【００１１】
研削砥石は、片側の端面に平面状の研削面を有する円板状のものである。
【００１２】
本明細書において、ワーク押え部材に形成された２つの案内面について、内外は、案内面のなす円弧の径方向の内外をいうものとする。
【００１３】
内側の案内面は、ワーク中心の移動軌跡である円弧より内側に位置して、ワーク中心の移動軌跡より内側の曲面部分を案内し、外側の案内面は、ワーク中心の移動軌跡より外側に位置してワーク中心の移動軌跡より外側の曲面部分を案内する。
【００１４】
そして、ワーク中心線から２つの案内面がワークの曲面部分と接する点までの距離が互いに異なるため、２つの案内面がワークに作用させるトルクに差が生じ、これにより、ワークに自転力が作用し、研削中のワークが自転させられる。
【００１５】
本発明の片面研削装置によれば、研削中、ワークの曲面部分の２箇所がワーク押え部材の２つの案内面によって案内されるので、研削されたワークの曲面部分を基準とする底面の高さが一定になり、精度の高い研削ができる。さらに、研削中、上記のように、ワークが自転させられるため、ワークの底面が均等に研削される。このため、研削後のワークの底面に偏りが生じることがなく、精度の高い研削ができる。
【００１６】
たとえば、ワーク中心線から案内面がワークの曲面部分に接する点までの距離は、外側の案内面の方が大きい。
【００１７】
本発明の片面研削装置において、たとえば、２つの案内面が、下側にいくにつれて間隔が広がったテーパ面であり、両案内面のテーパの角度が互いに異なる。
【００１８】
このようにすると、２つの案内面が、略半球状のワークの曲面部分に点接触して、ワークを案内することができる。
【００１９】
上記のようにした場合、２つの案内面のテーパの角度が互いに異なることにより、ワークが２つの案内面に案内されているときに、ワークの中心線から２つの案内面がワークの曲面部分に接する点までの距離が互いに異なり、テーパ角度の大きい方の案内面は曲面部分のワーク中心線に近い部分を案内し、テーパ角度の小さい方の案内面は曲面部分のワークの中心線から遠い部分を案内するため、２つの案内面がワークに作用させるトルクに差が生じ、これがワークを自転させる力となる。
【００２０】
上記の場合、たとえば、案内面のテーパの角度が、内側の案内面の方が大きい。
【００２１】
本発明の片面研削装置において、たとえば、２つの案内面が、下側にいくにつれて間隔が広がったテーパ面であり、両案内面のテーパの角度が、略円錐状のワークの曲面部分における円錐の角度と等しく、研削砥石の研削面から両案内面までの高さが互いに異なる。
【００２２】
このようにすると、２つの案内面のテーパの角度が、略円錐状のワークの曲面部分における円錐の角度と等しいことにより、２つの案内面が略円錐状のワークの曲面部分に接して、ワークを案内することができる。
【００２３】
上記のようにした場合、２つの案内面の高さが互いに異なることにより、ワークが２つの案内面に案内されているときに、ワーク中心線から２つの案内面までの距離が互いに異なり、高い方の案内面は曲面部分のワーク中心線に近い部分を案内し、低い方の案内面は曲面部分のワーク中心線から遠い部分を案内するため、２つの案内面がワークに作用させるトルクに差が生じ、これがワークを自転させる力となる。
【００２４】
上記の場合、たとえば、研削砥石の研削面から案内面までの高さが、内側の案内面の方が高い。
【００２５】
上記の場合において、案内面を構成するテーパ面には、断面が直線である狭い意味のテーパ面と断面が曲線である広い意味のテーパ面の両方が含まれる。
【００２６】
また、２つの案内面は、断面が比較的曲率の小さい円弧である曲面等であってもよい。
【００２７】
たとえば、ワーク押え部材は板状をなし、ワーク押え部材の研削砥石の研削面との対向面に、ワークの通過方向と同方向に円弧状にのびる溝が形成され、この溝の内外両開口縁部に案内面が形成される。ワーク押え部材は、研削砥石と同形状の円板状のものであってもよい。
【００２８】
このようにすると、板状のワーク押え部材に、上記のような２つの案内面を容易に形成することができ、また、２つの案内面がワークの曲面部分の２箇所のみを案内して、ワークの他の部分がワーク押え部材と干渉しないようにすることができる。
【００２９】
本発明の片面研削装置において、たとえば、キャリアが歯車状をなし、その外周部に、キャリア径方向外側が開口しかつ同方向外側にいくにつれて間隔が広がった複数のポケットが形成されている。
【００３０】
このようにすると、キャリアの各ポケットのキャリア回転方向の前後２箇所に、外側にいくにつれて前後間隔が大きくなった２つの当接面が形成される。なお、これらの当接面は、平面でも曲面でもよい。
【００３１】
そして、ワークがキャリアのポケットに収容されてから研削砥石の研削面とワーク押え部材の案内面との間に入るまでの間は、通常、ワークの円周方向の２箇所がポケットの前後の当接面に当接し、これにより、ワークのキャリア径方向の位置決めがなされ、ワークが研削面と案内面との間に確実に送り込まれる。そして、ワークが研削面と案内面との間に入った後は、少なくともポケットの後側の当接面がワークの円周方向の１箇所に当接して、ワークをキャリア回転方向に押し、研削面と案内面に沿って移動させる。このとき、キャリア径方向外側にいくにつれて後側に広がったポケットの後側の当接面がワークをキャリア回転方向に押すことにより、ワークは外向きに押されて、ワーク押え部材の外側の案内面に押しつけられ、ワークとポケットの後側の当接面および案内面との間の摩擦力によるギヤ効果が働いて、ワークがキャリア回転方向と逆方向に自転する。
【００３２】
この場合、ワークがポケットに入って前後の当接面に当接した状態で、ワークの一部がキャリアの外周よりキャリア径方向外側に出るようにする。そして、キャリアには、ワークのキャリア径方向外側への移動を規制するものがないので、キャリアへのワークの搬入位置と押え部材の案内面の始端との間の部分、および押え部材の案内面の終端とキャリアからのワークの搬出位置との間の部分に、ワークのキャリア径方向外側への移動を規制する案内部材が設けられる。
【００３３】
キャリアを歯車状にすることにより、キャリアの外周部に、キャリア径方向外側が開口しかつ上記のように前後２つの当接面の前後間隔がキャリア径方向の外側にいくにつれて大きくなったポケットを複数形成することができ、各ポケットの後側の当接面により、研削中に、ワークを自転させる力をワークに作用させることができる。したがって、複数のワークを連続して、自転させながら、研削砥石とワーク押え部材の間を通過させることができる。また、ポケットのキャリア径方向外側が開口していることにより、ワークをキャリア径方向に移動させるだけで、キャリアに対するワークの供給、排出ができ、ワークの供給、排出のためにワークを上下に移動させる必要がない。
【００３４】
しかし、キャリアのポケットは、閉じた穴状のものであってもよい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００３６】
図１〜図５は、第１実施形態を示している。以下の説明において、図１の左を左、右を右といい、図２の下を前、上を後というものとする。また、回転方向は、上から見た方向をいうものとする。
【００３７】
図１は、片面研削装置の主要部の垂直断面図である。
【００３８】
図１に示すように、片面研削装置は、水平円板状の研削砥石(10)、砥石(10)の上方に砥石と上下に間隔をおいて配置された砥石(10)と同形状のワーク押え部材(20)、砥石(10)と押え部材(20)の間に左側部分が位置するように配置された水平円板状のキャリア(30)およびキャリア(30)の少し下方に水平に配置された定盤(40)を備えている。
【００３９】
図２は、図１のII−II線に沿った断面図、すなわち、砥石(10)、キャリア(30)および定盤(40)の部分の平面図である。図３は、図１のIII−III線に沿った断面図、すなわち、押え部材(20)の部分の底面図である。図４は図１の一部を拡大して示す図面、図５は図２の一部を拡大して示す図面である。
【００４０】
第１実施形態は、図４に示すような半球状のワーク(W)を対象とするものである。このワーク(W)は、平面状の底面(1a)の上側に半球状の曲面部分(1b)が形成されたものである。
【００４１】
砥石(10)は鉛直にのびる回転軸(11)の上端に上向きに固定され、その上端面が平面状の研削面(10a)となっている。回転軸(11)は図示しない適当な回転駆動装置によって回転させられ、それにより、砥石(10)が回転させられる。砥石(10)には、たとえば、ＳＤ（合成ダイヤモンド）砥石、ＣＢＮ（立方晶窒化ほう素）砥石などを用いることもできる。
【００４２】
押え部材(20)は、鉛直にのびる上下動可能な支持軸(22)の下端に固定され、その下端面が砥石(10)の研削面(10a)に対向している。押え部材(20)の支持軸(22)より右側の部分に、キャリア(30)の周方向、すなわち、キャリア(30)の回転中心(30c)を中心とする円弧方向にのびる案内溝(23)が形成されている。溝(23)の横断面は逆Ｖ字状をなし、溝(23)の両側に沿って、上記円弧方向にのびる内外２つのテーパ状案内面(21a)(21b)が形成されている。２つの案内面(21a)(21b)は、下側にいくにつれて間隔が広がったテーパ面である。つまり、内側案内面(21a)は、キャリア回転中心(30c)を中心とし、下側にいくにつれて細くなった凸状のテーパ面であり、外側案内面(21b)は、キャリア回転中心(30c)を中心とし、下側にいくにつれて広がった凹状のテーパ面である。また、内側案内面(21a)のテーパ角度α1（テーパ面とテーパ面の中心線とのなす角度）は、外側案内面(21b)のテーパ角度α2より大きい。また、内側案内面(21a)より右側の押え部材(20)の下側の部分が、所定の高さまで取り除かれ、この部分（薄肉部分）(20a)の上端面からの厚さが、他の部分のそれより薄くなっている。支持軸(22)は図示しない適当な駆動装置によって上下に移動させられ、研削するワーク(W)の寸法に合わせて、砥石(10)と押え部材(20)の上下間隔を調整しうるようになっている。なお、溝(23)の後端が始端、前端が終端である。
【００４３】
キャリア(30)は、鉛直方向にのびて定盤(40)の上面から上方に突出した回転軸(32)の上端に固定されている。回転軸(32)は適当な回転駆動装置によって回転させられ、それにより、キャリア(30)が、図２に矢印Ｂで示すように、反時計方向に回転させられる。キャリア(30)の左側外周部分が、押え部材(20)の薄肉部分(20a)を含む外側案内面(21b)より右側の部分と砥石(10)の研削面(10a)との間に位置している。押え部材(20)と砥石(10)との上下間隔が最小となるように調整された状態で、押え部材(20)の薄肉部分(20a)の下面と砥石(10)の研削面(10a)との上下間隔は、キャリア(30)の厚さより大きく、キャリア(30)と押え部材(20)との間およびキャリア(30)と砥石(10)との間にはそれぞれ間隔があいている。
【００４４】
キャリア(30)は歯車状をなし、その外周部に、キャリア径方向外側が開口した複数のポケット(31)が周方向に等間隔をおいて形成されている。図５に詳細に示すように、各ポケット(31)のキャリア回転方向Ｂの前後２箇所に、それぞれ、ワーク(W)の円周方向の１箇所と当接する平面状の当接面(31a)(31b)が形成されている。２つの当接面(31a)(31b)の前後間隔は、キャリア径方向外側にいくにつれて大きくなっている。２つの当接面(31a)(31b)の前後間隔は、径方向の最も内側では、ワーク(W)の外径より小さく、径方向の最も外側では、ワーク(W)の外径より大きい。
【００４５】
定盤(40)は円板の左側の一部が切り欠かれた形状をなし、キャリア(30)と同心になるように、キャリア(30)の下方に固定状に配置されている。定盤(40)の外径はキャリア(30)の外径より大きく、定盤(40)の上面は砥石(10)の研削面(10a)と面一になっている。定盤(40)の左側の一部は、砥石(10)との干渉を避けるために、切り欠かれており、この切り欠き部(40a)の周面は、砥石(10)の外周面に近接している。定盤(40)の上面の後側外周部に、キャリア(30)と同心の円弧状の搬入側案内部材(41)が設けられている。この案内部材(41)は、押え部材(20)の溝(23)の始端の左側の部分に近接する終端位置からキャリア回転方向Ｂ後側の始端位置までのびており、案内部材(41)の始端よりキャリア回転方向Ｂ後側の部分がワーク搬入位置(42)となっている。定盤(40)の上面の前側外周部に、キャリア(30)と同心の円弧状の排出側案内部材(43)が設けられている。この案内部材(43)は、押え部材(20)の溝(21)の終端の左側の部分に近接する始端位置からキャリア回転方向Ｂ前側の終端位置までのびており、案内部材(43)の終端よりキャリア回転方向Ｂ前側の部分がワーク排出位置(44)となっている。
【００４６】
上記の片面研削盤において、ワーク(W)の研削は、次のようにして行われる。
【００４７】
ワーク(W)の研削を行う場合、前述のように、砥石(10)が時計方向に、キャリア(30)が反時計方向に回転させられる。そして、このような状態で、ワーク搬入位置(42)において、図示しないワーク搬入装置により、図２に矢印Ｘで示すように、ワーク(W)が定盤(40)上をキャリア径方向内側に移動させられて、キャリア(30)のポケット(31)に供給される。ポケット(31)に収容されたワーク(W)は、キャリア(30)の回転により、搬入側案内部材(41)に沿って移動させられ、回転している砥石(10)の研削面(10a)と押え部材(20)の案内面(21a)(21b)の間を通され、その間に、ワーク(W)の底面(1a)が研削され、排出側案内部材(43)に沿って移動させられた後に、ワーク排出位置(44)において、図示しないワーク排出装置により、図２に矢印Ｙで示すように、定盤(40)上をキャリア径方向外側に移動させられて、排出される。
【００４８】
さらに詳しく説明すると、ワーク搬入位置(42)においてキャリア(30)のポケット(31)に供給されたワーク(W)は、ポケット(31)の前後の当接面(31a)(31b)に２箇所で当接し、それにより、ワーク(W)のキャリア径方向の位置決めがなされる。このとき、ポケット(31)内に位置決めされたワーク(W)の一部は、キャリア(30)の外周よりキャリア径方向外側に出ており、また、ワーク(W)の上下はキャリア(30)より上下に出ている。このワーク(W)は、搬入側案内部材(41)の始端からそのキャリア径方向内側に入り、ポケット(31)の２つの当接面(31a)(31b)と案内部材(41)によりポケット(31)に対してほぼ一定位置に保持されて、案内部材(41)に沿って定盤(40)上を移動する。
【００４９】
ワーク(W)は、さらに、押え部材(20)の溝(23)の始端から砥石(10)と押え部材(20)との間に入り、研削面(10a)と案内面(21a)(21b)に沿って移動し、その間に、研削面(10a)によってワーク(W)の底面(1a)が研削される。
【００５０】
このとき、内側案内面(21a)は、ワーク中心線(Wc)の移動軌跡(Tc)である円弧よりキャリア径方向内側のワーク(W)の曲面部分(1b)に点接触して、この部分を案内し、外側案内面(21b)は、上記移動軌跡(Tc)よりキャリア径方向外側のワーク(W)の曲面部分(1b)に点接触して、この部分を案内する。このように、ワーク中心線(Wc)に対して反対側にあるワーク(W)の曲面部分(1b)の２箇所が、２つの案内面(21a)(21b)で案内されることにより、研削されたワーク(W)の曲面部分(1b)を基準とする底面(1a)の高さが一定になる。
【００５１】
また、ポケット(31)の２つの当接面(31a)(31b)のうち、少なくとも後側の当接面(31b)がワーク(W)の円周方向の１箇所に当接して、ワーク(W)をキャリア回転方向Ｂに押し、研削面(10a)と案内面(21a)(21b)に沿って移動させる。このとき、キャリア径方向外側にいくにつれて後側に広がった後側の当接面(31b)がワーク(W)をキャリア回転方向Ｂに押すことにより、ワーク(W)は外向きに押されて、外側案内面(21b)に押しつけられ、ワーク(W)と当接面(31b)および案内面(21b)との間の摩擦力によるギヤ効果が働いて、ワーク(W)がキャリア回転方向Ｂと逆方向に自転する。さらに、２つの案内面(21a)(21b)のテーパの角度α1、α2が互いに異なることにより、ワーク(W)が２つの案内面(21a)(21b)に案内されているときに、ワーク中心線(Wc)から２つの案内面(21a)(21b)がワーク(W)の曲面部分(1b)に接する点までの距離が互いに異なる。すなわち、図４に詳細に示すように、ワーク中心線(Wc)からテーパ角度α1の大きい内側案内面(21a)がワーク(W)の曲面部分(1b)に接する点までの距離Ｒ1の方が、テーパ角度α2の小さい外側案内面(21b)についての上記距離Ｒ2より小さく、内側案内面(21a)は曲面部分(1b)のワーク中心線(Wc)に近い部分を案内し、外側案内面(21b)は曲面部分(1b)のワーク中心線(Wc)から遠い部分を案内する。このため、２つの案内面(21a)(21b)がワーク(W)に作用させるトルクに差が生じ、これがワーク(W)を自転させる力となる。この場合は、外側案内面(21b)の距離Ｒ2の方が内側案内面(21a)の距離Ｒ1より大きいので、外側案内面(21b)におけるトルクすなわち摩擦力の方が大きく、上記のように、ワーク(W)が自転させられる。そして、このように、研削中のワーク(W)が自転させられることにより、ワーク(W)の底面(1a)が均等に研削される。
【００５２】
研削の終了したワーク(W)は、砥石(10)と押え部材(20)との間から、再び、定盤(40)の上に移され、排出側案内部材(43)に沿って定盤(40)上を移動した後、排出位置(44)において、ポケット(31)から排出される。
【００５３】
図６は、第２実施形態を示している。この図６は、第１実施形態の図４に相当するものである。
【００５４】
第２実施形態は、図６に示すような円錐台状のワーク(W)を対象とするものである。このワーク(W)は、平面状の底面(2a)の上側に短円柱状の部分が形成され、さらにその上側に円錐台状の曲面部分(2b)が形成されたものである。
【００５５】
第２実施形態の片面研削装置は、ワーク押え部材(20)に形成された案内溝(24)および内外２つの案内面(25a)(25b)の構成が第１実施形態のものと異なり、他の構成は第１実施形態のものと同じである。
【００５６】
図６に示すように、押え部材(20)に形成された溝(24)は、横断面が方形の角溝であり、溝(24)の両側の開口縁部に沿って、内外２つのテーパ状案内面(25a)(25b)が形成されている。２つの案内面(25a)(25b)のテーパ角度βは互いに等しく、かつ、ワーク(W)の曲面部分(2b)のテーパ角度（円錐の角度）βと等しい。また、溝(24)より右側の押え部材(20)の部分が、第１実施形態の場合と同様、薄肉部分(20a)となっていることより、砥石(10)の研削面(10a)から２つの案内面(25a)(25b)までの高さが互いに異なり、内側案内面(25a)の方が外側案内面(25b)より高くなっている。
【００５７】
この場合も、ワーク(W)は、キャリア(30)によって、砥石(10)と押え部材(20)との間に送り込まれ、研削面(10a)と案内面(21a)(21b)に沿って移動し、その間に、研削面(10a)によってワーク(W)の底面(2a)が研削される。
【００５８】
このとき、内側案内面(25a)は、ワーク中心線(Wc)の移動軌跡(Tc)よりキャリア径方向内側のワーク(W)の曲面部分(1b)に線接触して、この部分を案内し、外側案内面(21b)は、上記移動軌跡(Tc)よりキャリア径方向外側のワーク(W)の曲面部分(1b)に線接触して、この部分を案内する。２つの案内面(25a)(25b)のテーパ角度βがワーク(W)の曲面部分(2b)の円錐の角度と等しいので、これらの案内面(25a)(25b)が、ワーク中心線(Wc)に対して反対側にあるワーク(W)の曲面部分(1b)の２箇所に線接触して、ワーク(W)を案内することができ、それにより、第１実施形態の場合と同様、研削されたワーク(W)の曲面部分(1b)を基準とする底面(1a)の高さが一定になる。
【００５９】
また、２つの案内面(25a)(25b)の研削面(10a)からの高さ、すなわち、ワーク(W)の底面(2a)からの高さが互いに異なることにより、ワーク(W)が２つの案内面(25a)(25b)に案内されているときに、ワーク中心線(Wc)から２つの案内面(25a)(25b)がワーク(W)の曲面部分(2b)に接する点までの距離が互いに異なる。すなわち、図６に詳細に示すように、ワーク中心線(Wc)から高い位置にある内側案内面(25a)がワーク(W)の曲面部分(2b)に接する点までの距離Ｒ1の方が、低い位置にある外側案内面(25b)についての上記距離Ｒ2より小さく、内側案内面(25a)は曲面部分(2b)のワーク中心線(Wc)に近い部分を案内し、外側案内面(25b)は曲面部分(25b)のワーク中心線(Wc)から遠い部分を案内する。このため、第１実施形態の場合と同様、２つの案内面(25a)(25b)がワーク(W)に作用させるトルクに差が生じ、これがワーク(W)を自転させる力となる。
【００６０】
他の動作、作用効果については、第１実施形態の場合と同様である。
【００６１】
片面研削装置の各部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【００６２】
上記実施形態では、案内面(21a)(21b)(25a)(25b)がテーパ面であるが、案内面の形状はこれに限らず、たとえば、断面が比較的曲率の小さい円弧である曲面であってもよい。このようにすると、略半球状および略円錐状のいずれのワークの場合であっても、２つの案内面がワークの曲面部分に接して、ワークを案内することができ、研削砥石の研削面から両案内面までの高さを互いに異ならせることにより、ワーク中心線から両案内面がワークの曲面部分に接する点までの距離を互いに異ならせることができる。
【００６３】
上記実施形態では、キャリア(30)のポケット(31)の当接面(31a)(31b)が平面であるが、キャリアのポケットの当接面は、たとえば、ワークの円周方向の１箇所と当接する曲面、好ましくは、凸状の曲面であってもよい。
【００６４】
上記実施形態では、キャリア(30)のポケット(31)のキャリア径方向外側が開口しているが、ポケットはキャリア径方向外側が閉じた穴状のものであってもよい。
【００６５】
上記実施形態では、キャリア(30)は円板状をなし、その外周部に複数のポケット(31)が形成されているが、キャリアは、たとえば、外周部に複数のポケットが形成された多角形状のもの、あるいは、先端部にポケットが形成された１または２以上のアームを有するものであってもよい。
【００６６】
また、上記の片面研削装置は、半球状のワーク(W)および円錐台状のワーク(W)を対象とするものであるが、本発明は、それ以外の略円錐台状のワークあるいは略半球状のワークを対象とする片面研削装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第１実施形態を示す片面研削装置の主要部の垂直断面図である。
【図２】 図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】 図３は、図１のIII −III 線に沿った断面図である。
【図４】 図４は、図１の一部を拡大して示す図面である。
【図５】 図５は、図２の一部を拡大して示す図面である。
【図６】 図６は、本発明の第２実施形態を示す図４相当の図面である。
【符号の説明】
(1a)ワークの底面
(1b)ワークの曲面部分
(10)研削砥石
(10a) 研削面
(20)ワーク押さえ部材
(21a)(25a)内側案内面
(21b)(25b)外側案内面
(23)(24)案内溝
(30)キャリア
(31)ポケット
(31a) ポケットの前側当接面
(31b) ポケットの後側当接面
(W) ワーク
(Wc)ワーク中心線
(Tc)ワーク中心の移動軌跡
【発明の属する技術分野】
本発明は、略円錐状または略半球状をなすワークの底面を研削するための片面研削装置に関するものである。
【０００２】
なお、本明細書において「略円錐状」という用語には、円錐状および円錐台状が含まれるものとし、「略半球状」という用語には、半球状、球帯状、球冠状が含まれるものとする。また、上下は、ワーク底面を下にした状態についていうものとする。
【０００３】
略半球状をなすワークとして、たとえば、エンジンバルブのセラミック製シューや鋼製半球コマなどが挙げられる。
【０００４】
【従来の技術】
たとえばエンジンバルブのセラミック製シューなどの略半球状をなすワークや略円錐状をなすワークの底面を研削する場合、ワークの上側の曲面部分（略半球状の部分あるいは略円錐状の部分）を基準とする底面の高さにばらつきが生じないように加工することが要求される。
【０００５】
このような要求を満たす研削装置として、本発明者は、特開2000-246608号公報に記載されているような片面研削装置を提案した。
【０００６】
この片面研削装置は、片側の端面に平面状の研削面を有する円板状回転研削砥石と、砥石の研削面に対向する固定状のワーク押え部材と、ワークを収容する複数のポケットを有するキャリアとを備えている。ワーク押え部材は砥石と同形状をなし、ワーク押え部材の研削面との対向面に、キャリアによるワークの移動方向と同方向に円弧状にのびる案内溝が形成され、この案内溝の内外両開口縁部に、ワークの上側曲面部分の２箇所を案内する案内面が形成されている。そして、ポケットに収容されたワークが、キャリアの回転により、研削面と内外２つの案内面との間に通され、その間にワークの底面の研削が行われる。
【０００７】
この片面研削装置では、研削中に、ワークの曲面部分の２箇所がワーク押え部材の２つの案内面によって案内されるので、研削されたワークの曲面部分を基準とする底面の高さが一定になり、精度の高い研削ができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来の片面研削装置では、キャリアのポケットが、ワークの外径よりもわずかに大径の円形をなすものであり、しかも、ワーク押え部材の内外２つの案内面がワークの曲面部分のワーク中心線に対して互いに対称をなす部分を案内するものであるから、研削中のワークには、ワークを自転させる力は作用しない。そして、研削中にワークが自転しないので、ワーク底面の一部が集中的に研削されて、研削後のワーク底面に偏りが生じることがあり、製品によっては、この偏りの発生が問題になることがある。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、ワークの曲面部分を基準とする底面の高さを一定にするとともに、ワーク底面における偏りの発生を防止できて、精度の高い研削が可能な片面研削装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明は、キャリアの回転により、そのポケットに収容され且つ上側に円錐面部又は球面部を有するワークを、研削砥石と該研削砥石の上側に配置されたワーク押え部材との間に通し、前記ワーク押え部材の下側に前記キャリアの回転方向に円弧状に形成された内側案内面と外側案内面とにより、前記ワークの中心線に対して前記キャリアの径方向の内外２箇所で前記円錐面部又は球面部を押えて案内しながら、前記研削砥石により前記ワークの底面を研削するようにした片面研削装置において、
前記キャリアは前記内側案内面の下方で前記研削砥石と前記ワーク押え部材との間を通過する外周側に、前記ワークの中心線よりも前記キャリアの径方向の内側で該ワークに当接する外側開口状の前記ポケットを周方向に複数個有し、
前記キャリアの回転による通過時に前記内側案内面側と前記外側案内面側との摩擦力の違いにより前記ポケット内の前記ワークがその中心線廻りに自転するように、前記内側案内面の前記円錐面部又は球面部に対する当接位置を前記ワークの中心線近くで前記研削砥石から離れた高位置に、前記外側案内面の前記円錐面部又は球面部に対する当接位置を前記内側案内面の当接位置よりも前記ワークの中心線から離れ且つ前記研削砥石に近い低位置に夫々配置し、
前記研削砥石に対するワーク搬入側の前記キャリアの径方向の外側に、前記キャリアとの相対回転時の摩擦力により前記ポケットの前記ワークをその中心線廻りに自転させながら案内する搬入側案内部材を設け、
前記研削砥石に対するワーク搬出側で前記キャリアの径方向の外側に、前記キャリアとの相対回転時の摩擦力により前記ポケットの前記ワークをその中心線廻りに自転させながら案内する搬出側案内部材を設けた
ことを特徴とするものである。
【００１１】
研削砥石は、片側の端面に平面状の研削面を有する円板状のものである。
【００１２】
本明細書において、ワーク押え部材に形成された２つの案内面について、内外は、案内面のなす円弧の径方向の内外をいうものとする。
【００１３】
内側の案内面は、ワーク中心の移動軌跡である円弧より内側に位置して、ワーク中心の移動軌跡より内側の曲面部分を案内し、外側の案内面は、ワーク中心の移動軌跡より外側に位置してワーク中心の移動軌跡より外側の曲面部分を案内する。
【００１４】
そして、ワーク中心線から２つの案内面がワークの曲面部分と接する点までの距離が互いに異なるため、２つの案内面がワークに作用させるトルクに差が生じ、これにより、ワークに自転力が作用し、研削中のワークが自転させられる。
【００１５】
本発明の片面研削装置によれば、研削中、ワークの曲面部分の２箇所がワーク押え部材の２つの案内面によって案内されるので、研削されたワークの曲面部分を基準とする底面の高さが一定になり、精度の高い研削ができる。さらに、研削中、上記のように、ワークが自転させられるため、ワークの底面が均等に研削される。このため、研削後のワークの底面に偏りが生じることがなく、精度の高い研削ができる。
【００１６】
たとえば、ワーク中心線から案内面がワークの曲面部分に接する点までの距離は、外側の案内面の方が大きい。
【００１７】
本発明の片面研削装置において、たとえば、２つの案内面が、下側にいくにつれて間隔が広がったテーパ面であり、両案内面のテーパの角度が互いに異なる。
【００１８】
このようにすると、２つの案内面が、略半球状のワークの曲面部分に点接触して、ワークを案内することができる。
【００１９】
上記のようにした場合、２つの案内面のテーパの角度が互いに異なることにより、ワークが２つの案内面に案内されているときに、ワークの中心線から２つの案内面がワークの曲面部分に接する点までの距離が互いに異なり、テーパ角度の大きい方の案内面は曲面部分のワーク中心線に近い部分を案内し、テーパ角度の小さい方の案内面は曲面部分のワークの中心線から遠い部分を案内するため、２つの案内面がワークに作用させるトルクに差が生じ、これがワークを自転させる力となる。
【００２０】
上記の場合、たとえば、案内面のテーパの角度が、内側の案内面の方が大きい。
【００２１】
本発明の片面研削装置において、たとえば、２つの案内面が、下側にいくにつれて間隔が広がったテーパ面であり、両案内面のテーパの角度が、略円錐状のワークの曲面部分における円錐の角度と等しく、研削砥石の研削面から両案内面までの高さが互いに異なる。
【００２２】
このようにすると、２つの案内面のテーパの角度が、略円錐状のワークの曲面部分における円錐の角度と等しいことにより、２つの案内面が略円錐状のワークの曲面部分に接して、ワークを案内することができる。
【００２３】
上記のようにした場合、２つの案内面の高さが互いに異なることにより、ワークが２つの案内面に案内されているときに、ワーク中心線から２つの案内面までの距離が互いに異なり、高い方の案内面は曲面部分のワーク中心線に近い部分を案内し、低い方の案内面は曲面部分のワーク中心線から遠い部分を案内するため、２つの案内面がワークに作用させるトルクに差が生じ、これがワークを自転させる力となる。
【００２４】
上記の場合、たとえば、研削砥石の研削面から案内面までの高さが、内側の案内面の方が高い。
【００２５】
上記の場合において、案内面を構成するテーパ面には、断面が直線である狭い意味のテーパ面と断面が曲線である広い意味のテーパ面の両方が含まれる。
【００２６】
また、２つの案内面は、断面が比較的曲率の小さい円弧である曲面等であってもよい。
【００２７】
たとえば、ワーク押え部材は板状をなし、ワーク押え部材の研削砥石の研削面との対向面に、ワークの通過方向と同方向に円弧状にのびる溝が形成され、この溝の内外両開口縁部に案内面が形成される。ワーク押え部材は、研削砥石と同形状の円板状のものであってもよい。
【００２８】
このようにすると、板状のワーク押え部材に、上記のような２つの案内面を容易に形成することができ、また、２つの案内面がワークの曲面部分の２箇所のみを案内して、ワークの他の部分がワーク押え部材と干渉しないようにすることができる。
【００２９】
本発明の片面研削装置において、たとえば、キャリアが歯車状をなし、その外周部に、キャリア径方向外側が開口しかつ同方向外側にいくにつれて間隔が広がった複数のポケットが形成されている。
【００３０】
このようにすると、キャリアの各ポケットのキャリア回転方向の前後２箇所に、外側にいくにつれて前後間隔が大きくなった２つの当接面が形成される。なお、これらの当接面は、平面でも曲面でもよい。
【００３１】
そして、ワークがキャリアのポケットに収容されてから研削砥石の研削面とワーク押え部材の案内面との間に入るまでの間は、通常、ワークの円周方向の２箇所がポケットの前後の当接面に当接し、これにより、ワークのキャリア径方向の位置決めがなされ、ワークが研削面と案内面との間に確実に送り込まれる。そして、ワークが研削面と案内面との間に入った後は、少なくともポケットの後側の当接面がワークの円周方向の１箇所に当接して、ワークをキャリア回転方向に押し、研削面と案内面に沿って移動させる。このとき、キャリア径方向外側にいくにつれて後側に広がったポケットの後側の当接面がワークをキャリア回転方向に押すことにより、ワークは外向きに押されて、ワーク押え部材の外側の案内面に押しつけられ、ワークとポケットの後側の当接面および案内面との間の摩擦力によるギヤ効果が働いて、ワークがキャリア回転方向と逆方向に自転する。
【００３２】
この場合、ワークがポケットに入って前後の当接面に当接した状態で、ワークの一部がキャリアの外周よりキャリア径方向外側に出るようにする。そして、キャリアには、ワークのキャリア径方向外側への移動を規制するものがないので、キャリアへのワークの搬入位置と押え部材の案内面の始端との間の部分、および押え部材の案内面の終端とキャリアからのワークの搬出位置との間の部分に、ワークのキャリア径方向外側への移動を規制する案内部材が設けられる。
【００３３】
キャリアを歯車状にすることにより、キャリアの外周部に、キャリア径方向外側が開口しかつ上記のように前後２つの当接面の前後間隔がキャリア径方向の外側にいくにつれて大きくなったポケットを複数形成することができ、各ポケットの後側の当接面により、研削中に、ワークを自転させる力をワークに作用させることができる。したがって、複数のワークを連続して、自転させながら、研削砥石とワーク押え部材の間を通過させることができる。また、ポケットのキャリア径方向外側が開口していることにより、ワークをキャリア径方向に移動させるだけで、キャリアに対するワークの供給、排出ができ、ワークの供給、排出のためにワークを上下に移動させる必要がない。
【００３４】
しかし、キャリアのポケットは、閉じた穴状のものであってもよい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００３６】
図１〜図５は、第１実施形態を示している。以下の説明において、図１の左を左、右を右といい、図２の下を前、上を後というものとする。また、回転方向は、上から見た方向をいうものとする。
【００３７】
図１は、片面研削装置の主要部の垂直断面図である。
【００３８】
図１に示すように、片面研削装置は、水平円板状の研削砥石(10)、砥石(10)の上方に砥石と上下に間隔をおいて配置された砥石(10)と同形状のワーク押え部材(20)、砥石(10)と押え部材(20)の間に左側部分が位置するように配置された水平円板状のキャリア(30)およびキャリア(30)の少し下方に水平に配置された定盤(40)を備えている。
【００３９】
図２は、図１のII−II線に沿った断面図、すなわち、砥石(10)、キャリア(30)および定盤(40)の部分の平面図である。図３は、図１のIII−III線に沿った断面図、すなわち、押え部材(20)の部分の底面図である。図４は図１の一部を拡大して示す図面、図５は図２の一部を拡大して示す図面である。
【００４０】
第１実施形態は、図４に示すような半球状のワーク(W)を対象とするものである。このワーク(W)は、平面状の底面(1a)の上側に半球状の曲面部分(1b)が形成されたものである。
【００４１】
砥石(10)は鉛直にのびる回転軸(11)の上端に上向きに固定され、その上端面が平面状の研削面(10a)となっている。回転軸(11)は図示しない適当な回転駆動装置によって回転させられ、それにより、砥石(10)が回転させられる。砥石(10)には、たとえば、ＳＤ（合成ダイヤモンド）砥石、ＣＢＮ（立方晶窒化ほう素）砥石などを用いることもできる。
【００４２】
押え部材(20)は、鉛直にのびる上下動可能な支持軸(22)の下端に固定され、その下端面が砥石(10)の研削面(10a)に対向している。押え部材(20)の支持軸(22)より右側の部分に、キャリア(30)の周方向、すなわち、キャリア(30)の回転中心(30c)を中心とする円弧方向にのびる案内溝(23)が形成されている。溝(23)の横断面は逆Ｖ字状をなし、溝(23)の両側に沿って、上記円弧方向にのびる内外２つのテーパ状案内面(21a)(21b)が形成されている。２つの案内面(21a)(21b)は、下側にいくにつれて間隔が広がったテーパ面である。つまり、内側案内面(21a)は、キャリア回転中心(30c)を中心とし、下側にいくにつれて細くなった凸状のテーパ面であり、外側案内面(21b)は、キャリア回転中心(30c)を中心とし、下側にいくにつれて広がった凹状のテーパ面である。また、内側案内面(21a)のテーパ角度α1（テーパ面とテーパ面の中心線とのなす角度）は、外側案内面(21b)のテーパ角度α2より大きい。また、内側案内面(21a)より右側の押え部材(20)の下側の部分が、所定の高さまで取り除かれ、この部分（薄肉部分）(20a)の上端面からの厚さが、他の部分のそれより薄くなっている。支持軸(22)は図示しない適当な駆動装置によって上下に移動させられ、研削するワーク(W)の寸法に合わせて、砥石(10)と押え部材(20)の上下間隔を調整しうるようになっている。なお、溝(23)の後端が始端、前端が終端である。
【００４３】
キャリア(30)は、鉛直方向にのびて定盤(40)の上面から上方に突出した回転軸(32)の上端に固定されている。回転軸(32)は適当な回転駆動装置によって回転させられ、それにより、キャリア(30)が、図２に矢印Ｂで示すように、反時計方向に回転させられる。キャリア(30)の左側外周部分が、押え部材(20)の薄肉部分(20a)を含む外側案内面(21b)より右側の部分と砥石(10)の研削面(10a)との間に位置している。押え部材(20)と砥石(10)との上下間隔が最小となるように調整された状態で、押え部材(20)の薄肉部分(20a)の下面と砥石(10)の研削面(10a)との上下間隔は、キャリア(30)の厚さより大きく、キャリア(30)と押え部材(20)との間およびキャリア(30)と砥石(10)との間にはそれぞれ間隔があいている。
【００４４】
キャリア(30)は歯車状をなし、その外周部に、キャリア径方向外側が開口した複数のポケット(31)が周方向に等間隔をおいて形成されている。図５に詳細に示すように、各ポケット(31)のキャリア回転方向Ｂの前後２箇所に、それぞれ、ワーク(W)の円周方向の１箇所と当接する平面状の当接面(31a)(31b)が形成されている。２つの当接面(31a)(31b)の前後間隔は、キャリア径方向外側にいくにつれて大きくなっている。２つの当接面(31a)(31b)の前後間隔は、径方向の最も内側では、ワーク(W)の外径より小さく、径方向の最も外側では、ワーク(W)の外径より大きい。
【００４５】
定盤(40)は円板の左側の一部が切り欠かれた形状をなし、キャリア(30)と同心になるように、キャリア(30)の下方に固定状に配置されている。定盤(40)の外径はキャリア(30)の外径より大きく、定盤(40)の上面は砥石(10)の研削面(10a)と面一になっている。定盤(40)の左側の一部は、砥石(10)との干渉を避けるために、切り欠かれており、この切り欠き部(40a)の周面は、砥石(10)の外周面に近接している。定盤(40)の上面の後側外周部に、キャリア(30)と同心の円弧状の搬入側案内部材(41)が設けられている。この案内部材(41)は、押え部材(20)の溝(23)の始端の左側の部分に近接する終端位置からキャリア回転方向Ｂ後側の始端位置までのびており、案内部材(41)の始端よりキャリア回転方向Ｂ後側の部分がワーク搬入位置(42)となっている。定盤(40)の上面の前側外周部に、キャリア(30)と同心の円弧状の排出側案内部材(43)が設けられている。この案内部材(43)は、押え部材(20)の溝(21)の終端の左側の部分に近接する始端位置からキャリア回転方向Ｂ前側の終端位置までのびており、案内部材(43)の終端よりキャリア回転方向Ｂ前側の部分がワーク排出位置(44)となっている。
【００４６】
上記の片面研削盤において、ワーク(W)の研削は、次のようにして行われる。
【００４７】
ワーク(W)の研削を行う場合、前述のように、砥石(10)が時計方向に、キャリア(30)が反時計方向に回転させられる。そして、このような状態で、ワーク搬入位置(42)において、図示しないワーク搬入装置により、図２に矢印Ｘで示すように、ワーク(W)が定盤(40)上をキャリア径方向内側に移動させられて、キャリア(30)のポケット(31)に供給される。ポケット(31)に収容されたワーク(W)は、キャリア(30)の回転により、搬入側案内部材(41)に沿って移動させられ、回転している砥石(10)の研削面(10a)と押え部材(20)の案内面(21a)(21b)の間を通され、その間に、ワーク(W)の底面(1a)が研削され、排出側案内部材(43)に沿って移動させられた後に、ワーク排出位置(44)において、図示しないワーク排出装置により、図２に矢印Ｙで示すように、定盤(40)上をキャリア径方向外側に移動させられて、排出される。
【００４８】
さらに詳しく説明すると、ワーク搬入位置(42)においてキャリア(30)のポケット(31)に供給されたワーク(W)は、ポケット(31)の前後の当接面(31a)(31b)に２箇所で当接し、それにより、ワーク(W)のキャリア径方向の位置決めがなされる。このとき、ポケット(31)内に位置決めされたワーク(W)の一部は、キャリア(30)の外周よりキャリア径方向外側に出ており、また、ワーク(W)の上下はキャリア(30)より上下に出ている。このワーク(W)は、搬入側案内部材(41)の始端からそのキャリア径方向内側に入り、ポケット(31)の２つの当接面(31a)(31b)と案内部材(41)によりポケット(31)に対してほぼ一定位置に保持されて、案内部材(41)に沿って定盤(40)上を移動する。
【００４９】
ワーク(W)は、さらに、押え部材(20)の溝(23)の始端から砥石(10)と押え部材(20)との間に入り、研削面(10a)と案内面(21a)(21b)に沿って移動し、その間に、研削面(10a)によってワーク(W)の底面(1a)が研削される。
【００５０】
このとき、内側案内面(21a)は、ワーク中心線(Wc)の移動軌跡(Tc)である円弧よりキャリア径方向内側のワーク(W)の曲面部分(1b)に点接触して、この部分を案内し、外側案内面(21b)は、上記移動軌跡(Tc)よりキャリア径方向外側のワーク(W)の曲面部分(1b)に点接触して、この部分を案内する。このように、ワーク中心線(Wc)に対して反対側にあるワーク(W)の曲面部分(1b)の２箇所が、２つの案内面(21a)(21b)で案内されることにより、研削されたワーク(W)の曲面部分(1b)を基準とする底面(1a)の高さが一定になる。
【００５１】
また、ポケット(31)の２つの当接面(31a)(31b)のうち、少なくとも後側の当接面(31b)がワーク(W)の円周方向の１箇所に当接して、ワーク(W)をキャリア回転方向Ｂに押し、研削面(10a)と案内面(21a)(21b)に沿って移動させる。このとき、キャリア径方向外側にいくにつれて後側に広がった後側の当接面(31b)がワーク(W)をキャリア回転方向Ｂに押すことにより、ワーク(W)は外向きに押されて、外側案内面(21b)に押しつけられ、ワーク(W)と当接面(31b)および案内面(21b)との間の摩擦力によるギヤ効果が働いて、ワーク(W)がキャリア回転方向Ｂと逆方向に自転する。さらに、２つの案内面(21a)(21b)のテーパの角度α1、α2が互いに異なることにより、ワーク(W)が２つの案内面(21a)(21b)に案内されているときに、ワーク中心線(Wc)から２つの案内面(21a)(21b)がワーク(W)の曲面部分(1b)に接する点までの距離が互いに異なる。すなわち、図４に詳細に示すように、ワーク中心線(Wc)からテーパ角度α1の大きい内側案内面(21a)がワーク(W)の曲面部分(1b)に接する点までの距離Ｒ1の方が、テーパ角度α2の小さい外側案内面(21b)についての上記距離Ｒ2より小さく、内側案内面(21a)は曲面部分(1b)のワーク中心線(Wc)に近い部分を案内し、外側案内面(21b)は曲面部分(1b)のワーク中心線(Wc)から遠い部分を案内する。このため、２つの案内面(21a)(21b)がワーク(W)に作用させるトルクに差が生じ、これがワーク(W)を自転させる力となる。この場合は、外側案内面(21b)の距離Ｒ2の方が内側案内面(21a)の距離Ｒ1より大きいので、外側案内面(21b)におけるトルクすなわち摩擦力の方が大きく、上記のように、ワーク(W)が自転させられる。そして、このように、研削中のワーク(W)が自転させられることにより、ワーク(W)の底面(1a)が均等に研削される。
【００５２】
研削の終了したワーク(W)は、砥石(10)と押え部材(20)との間から、再び、定盤(40)の上に移され、排出側案内部材(43)に沿って定盤(40)上を移動した後、排出位置(44)において、ポケット(31)から排出される。
【００５３】
図６は、第２実施形態を示している。この図６は、第１実施形態の図４に相当するものである。
【００５４】
第２実施形態は、図６に示すような円錐台状のワーク(W)を対象とするものである。このワーク(W)は、平面状の底面(2a)の上側に短円柱状の部分が形成され、さらにその上側に円錐台状の曲面部分(2b)が形成されたものである。
【００５５】
第２実施形態の片面研削装置は、ワーク押え部材(20)に形成された案内溝(24)および内外２つの案内面(25a)(25b)の構成が第１実施形態のものと異なり、他の構成は第１実施形態のものと同じである。
【００５６】
図６に示すように、押え部材(20)に形成された溝(24)は、横断面が方形の角溝であり、溝(24)の両側の開口縁部に沿って、内外２つのテーパ状案内面(25a)(25b)が形成されている。２つの案内面(25a)(25b)のテーパ角度βは互いに等しく、かつ、ワーク(W)の曲面部分(2b)のテーパ角度（円錐の角度）βと等しい。また、溝(24)より右側の押え部材(20)の部分が、第１実施形態の場合と同様、薄肉部分(20a)となっていることより、砥石(10)の研削面(10a)から２つの案内面(25a)(25b)までの高さが互いに異なり、内側案内面(25a)の方が外側案内面(25b)より高くなっている。
【００５７】
この場合も、ワーク(W)は、キャリア(30)によって、砥石(10)と押え部材(20)との間に送り込まれ、研削面(10a)と案内面(21a)(21b)に沿って移動し、その間に、研削面(10a)によってワーク(W)の底面(2a)が研削される。
【００５８】
このとき、内側案内面(25a)は、ワーク中心線(Wc)の移動軌跡(Tc)よりキャリア径方向内側のワーク(W)の曲面部分(1b)に線接触して、この部分を案内し、外側案内面(21b)は、上記移動軌跡(Tc)よりキャリア径方向外側のワーク(W)の曲面部分(1b)に線接触して、この部分を案内する。２つの案内面(25a)(25b)のテーパ角度βがワーク(W)の曲面部分(2b)の円錐の角度と等しいので、これらの案内面(25a)(25b)が、ワーク中心線(Wc)に対して反対側にあるワーク(W)の曲面部分(1b)の２箇所に線接触して、ワーク(W)を案内することができ、それにより、第１実施形態の場合と同様、研削されたワーク(W)の曲面部分(1b)を基準とする底面(1a)の高さが一定になる。
【００５９】
また、２つの案内面(25a)(25b)の研削面(10a)からの高さ、すなわち、ワーク(W)の底面(2a)からの高さが互いに異なることにより、ワーク(W)が２つの案内面(25a)(25b)に案内されているときに、ワーク中心線(Wc)から２つの案内面(25a)(25b)がワーク(W)の曲面部分(2b)に接する点までの距離が互いに異なる。すなわち、図６に詳細に示すように、ワーク中心線(Wc)から高い位置にある内側案内面(25a)がワーク(W)の曲面部分(2b)に接する点までの距離Ｒ1の方が、低い位置にある外側案内面(25b)についての上記距離Ｒ2より小さく、内側案内面(25a)は曲面部分(2b)のワーク中心線(Wc)に近い部分を案内し、外側案内面(25b)は曲面部分(25b)のワーク中心線(Wc)から遠い部分を案内する。このため、第１実施形態の場合と同様、２つの案内面(25a)(25b)がワーク(W)に作用させるトルクに差が生じ、これがワーク(W)を自転させる力となる。
【００６０】
他の動作、作用効果については、第１実施形態の場合と同様である。
【００６１】
片面研削装置の各部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【００６２】
上記実施形態では、案内面(21a)(21b)(25a)(25b)がテーパ面であるが、案内面の形状はこれに限らず、たとえば、断面が比較的曲率の小さい円弧である曲面であってもよい。このようにすると、略半球状および略円錐状のいずれのワークの場合であっても、２つの案内面がワークの曲面部分に接して、ワークを案内することができ、研削砥石の研削面から両案内面までの高さを互いに異ならせることにより、ワーク中心線から両案内面がワークの曲面部分に接する点までの距離を互いに異ならせることができる。
【００６３】
上記実施形態では、キャリア(30)のポケット(31)の当接面(31a)(31b)が平面であるが、キャリアのポケットの当接面は、たとえば、ワークの円周方向の１箇所と当接する曲面、好ましくは、凸状の曲面であってもよい。
【００６４】
上記実施形態では、キャリア(30)のポケット(31)のキャリア径方向外側が開口しているが、ポケットはキャリア径方向外側が閉じた穴状のものであってもよい。
【００６５】
上記実施形態では、キャリア(30)は円板状をなし、その外周部に複数のポケット(31)が形成されているが、キャリアは、たとえば、外周部に複数のポケットが形成された多角形状のもの、あるいは、先端部にポケットが形成された１または２以上のアームを有するものであってもよい。
【００６６】
また、上記の片面研削装置は、半球状のワーク(W)および円錐台状のワーク(W)を対象とするものであるが、本発明は、それ以外の略円錐台状のワークあるいは略半球状のワークを対象とする片面研削装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第１実施形態を示す片面研削装置の主要部の垂直断面図である。
【図２】 図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】 図３は、図１のIII −III 線に沿った断面図である。
【図４】 図４は、図１の一部を拡大して示す図面である。
【図５】 図５は、図２の一部を拡大して示す図面である。
【図６】 図６は、本発明の第２実施形態を示す図４相当の図面である。
【符号の説明】
(1a)ワークの底面
(1b)ワークの曲面部分
(10)研削砥石
(10a) 研削面
(20)ワーク押さえ部材
(21a)(25a)内側案内面
(21b)(25b)外側案内面
(23)(24)案内溝
(30)キャリア
(31)ポケット
(31a) ポケットの前側当接面
(31b) ポケットの後側当接面
(W) ワーク
(Wc)ワーク中心線
(Tc)ワーク中心の移動軌跡
Claims (4)
- キャリアの回転により、そのポケットに収容され且つ上側に円錐面部又は球面部を有するワークを、研削砥石と該研削砥石の上側に配置されたワーク押え部材との間に通し、前記ワーク押え部材の下側に前記キャリアの回転方向に円弧状に形成された内側案内面と外側案内面とにより、前記ワークの中心線に対して前記キャリアの径方向の内外２箇所で前記円錐面部又は球面部を押えて案内しながら、前記研削砥石により前記ワークの底面を研削するようにした片面研削装置において、
前記キャリアは前記内側案内面の下方で前記研削砥石と前記ワーク押え部材との間を通過する外周側に、前記ワークの中心線よりも前記キャリアの径方向の内側で該ワークに当接する外側開口状の前記ポケットを周方向に複数個有し、
前記キャリアの回転による通過時に前記内側案内面側と前記外側案内面側との摩擦力の違いにより前記ポケット内の前記ワークがその中心線廻りに自転するように、前記内側案内面の前記円錐面部又は球面部に対する当接位置を前記ワークの中心線近くで前記研削砥石から離れた高位置に、前記外側案内面の前記円錐面部又は球面部に対する当接位置を前記内側案内面の当接位置よりも前記ワークの中心線から離れ且つ前記研削砥石に近い低位置に夫々配置し、
前記研削砥石に対するワーク搬入側の前記キャリアの径方向の外側に、前記キャリアとの相対回転時の摩擦力により前記ポケットの前記ワークをその中心線廻りに自転させながら案内する搬入側案内部材を設け、
前記研削砥石に対するワーク搬出側で前記キャリアの径方向の外側に、前記キャリアとの相対回転時の摩擦力により前記ポケットの前記ワークをその中心線廻りに自転させながら案内する搬出側案内部材を設けた
ことを特徴とする片面研削装置。 - 前記ワーク押え部材はその下面に前記キャリアの回転方向の円弧状の溝を有し、該溝の前記キャリアの径方向の両側に前記内側案内面と前記外側案内面とを配置したことを特徴とする請求項１の片面研削装置。
- 前記内側案内面と前記外側案内面はテーパの角度が互いに異なるテーパ面であることを特徴とする請求項１又は２の片面研削装置。
- 前記ワーク押え部材の前記内側案内面よりも前記キャリアの径方向の内側の下面と前記研削砥石との隙間が、前記外側案内面よりも前記キャリアの径方向の外側の隙間よりも大
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項の片面研削装置。
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