JP3964150B2 - 両頭平面研削方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，対向配置されて回転する一対の砥石車間に工作物を送りながら工作物の両面を同時に平面研削する両頭平面研削方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
立軸型両頭平面研削装置のスルー研削方式（対向する上下砥石車の間にキャリア板の円周上に等間隔に配置したポケットに保持した工作物を連続的に通し送りしながら工作物の両面を同時に平面研削する方式）ではワーク（工作物）の取り代と要求される平行度、平面度を考慮して下砥石車を基準に上砥石車をワーク入口で広く、ワーク出口で狭くなるように傾ける。取り代量が大きいと、傾きも大きくなるが、加工精度は逆に悪くなる。したがって、この両頭平面研削の場合、優れた平行度、平面度を得るためには、１パスあたりのワーク（工作物）の取り代量に限界があるので取り代量が比較的大きい場合、仕上がり寸法まで数回の通しが必要となる。
【０００３】
そこで、より多くの取り代量を一回のパスで取り、尚且つ優れた平行度，平面度を得るために、上下砥石車を平行配置し、キャリア板のポケットに保持した工作物を同時に１個ないし２個を上下砥石車の間に挿入し、上砥石車を工作物（ワーク）が所定の寸法になるように、予め設定された量を切り込み送りして工作物の両面を研削し、切り込み送りの停止後に２〜３回キャリア板を往復運動し工作物の両面の研削を行う（これをスパークアウトと言う）。その後、キャリア板を旋回させて工作物が砥石車から外れた位置でキャリア板を停止させて工作物を脱着するか、或いは排出位置を通過しながら工作物を脱着する研削方式が採用されている。この研削方法をキャリア揺動、砥石インフィード方式と呼ぶ。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のキャリア揺動、砥石インフィード方式の問題点としては、同時に加工する工作物の数を３個以上とした場合、中央の工作物は周速の遅い砥石の内周部のみを往復運動するのに対して左右の工作物は各々内周と外周を往復運動するために、中央部の工作物は左右の工作物に対して僅かに厚く仕上がる傾向にある。
また、砥石への負荷を考えると外周部に対し内周部の方が周速が低く負荷が高いので砥石形状はすぐに上下砥石共、中凹に変化する。この結果、砥石形状変化の進行に伴い中央の工作物と左右の工作物に対する寸法差が一層顕著に表れてくることがあげられる。
【０００５】
従って、通常の生産において仕上寸法、加工精度を管理する上でこの研削方式では、砥石形状の変化に対する影響を受けにくい個数、つまり同時に２個までの研削が一般的である。従って、１サイクルあたりの工作物の個数が最大２個であるため、生産効率が著しく悪いものとなっている。
【０００６】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は生産効率を高く、しかも優れた寸法公差と平行度、平面度が得られ、また、砥石修正インターバルが長くなる両頭平面研削方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するため、本発明では、対向する砥石車を平行、あるいは下砥石車に対し上砥石車を少し傾斜して配置したキャリア揺動、砥石インフィード研削方式の加工方法において、キャリア板の円周上に均等配置した３個以上、複数個のポケットに保持した工作物を上下の砥石車の間に旋回挿入し、研削領域の間を往復動しながら上砥石車をワークが所定の寸法になるように予め設定された量切り込み送りして研削し、その後、砥石の入り口側へキャリア板を旋回し工作物を砥石外へ一度取り出した後、再度、砥石間入り口から出口へスルー研削し工作物を排出する研削方法をとる。
また、工作物を出口側へ取り出した後、再度、入口側へ旋回してから出口側へスルー研削し、排出する研削方法もあり得る。
【０００８】
本願発明の加工方法及び装置では、一台の装置で、多量の取り代の研削加工と高精度の研削加工ができるキャリア揺動、砥石インフィード方式を行った後、連続して、スルー加工ができるので、より高精度に高い生産性で研削加工が出来る。
尚、何台もの、ロータリーキャリア研削方式の加工機を用い、本願発明同様に高い精度と高い生産性を得ることも出来るが、これでは何台もの加工機を必要とし、得策ではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一例の両頭平面研削装置の全体斜視図、図２は、その側面図である。本体１５内には、同一垂直軸芯上に上下一対の回転砥石車１，２が回転自在に配置されており、図示しない動力伝達機構を介して砥石軸駆動モーター１１，１２に連動連結し、上下の砥石車１，２が互いに逆回りに回転するよう構成されている。
本体１５の前側には、回転・揺動等自在に旋回する制御可能な駆動モーター１３により取り付けられる水平円盤形式の保持具としてのキャリア板３が配置されている。
【００１０】
また、本キャリア板３には、工作物（ワーク）４を保持搬送するための穴１０（以後ポケットとよぶ）がキャリア板３の円周上に均等間隔で開けられ、またキャリア板３を保持し、砥石車１，２との基準となるガイド５（以後キャリアガイドとよぶ）がキャリア板３の下に配置されている。また、工作物即ちワーク４の投入装置と加工された後のワーク集材装置は、図に記載していない。
【００１１】
砥石車は、ＣＢＮホイールを使用し、キャリア板３のポケット１０は６個存在させ、いずれもキャリア駆動の軸芯を中心に旋回させた時、同一軌道線上になるよう配置する。
また、砥石車の加工可能領域内に全ポケットが余裕を持って納まるように配置する。
【００１２】
工作物４として、本例では自動車エンジン用の鋳鉄製ピストンリングを用いた。工作物の大きさは、直径約φ６５mm、幅は加工前２．５mm（取り代；１mm）、厚みは３．５mmである。勿論、他の工作物にも本例は適用できる。
【００１３】
工作物６個を、キャリアポケットに挿入する（図３参照）。その時、相対する砥石車１，２の間隔は、ワークの幅２．５mmより広く取った状態となっている。
【００１４】
あらかじめ砥石車１，２を相対回転させておき研削液を砥石車１，２間に常時流しておく。この状態が、本発明の起動前の状態となる。
起動と同時に工作物４を保持したキャリア板３が上下砥石車１，２間に旋回挿入され、全ワーク４が上下砥石車１，２間に挿入される（図５）と同時に上砥石車１が粗研速度４０μm/secで取り代量０．９８mmまで一定速度で切り込まれ、そのときワーク４を保持したキャリア板３は、キャリア軸芯を中心に両振り角度２０度の範囲で揺動（オシレーション）を行う（これを粗研削と呼ぶ）。
【００１５】
その後、精密な研削を行うために、上砥石車１の切り込みを連続したまま上砥石車は速度を落とし、１０μm/secの速度で残り取り代量０．０２mmまで切り込まれ、工作物のキャリア揺動を継続する（これを精研削と呼ぶ）。
さらに砥石車の間隔が所定のインフィード完了位置に達した時、砥石車１の切り込みを停止させ、固定したまま工作物の揺動を２回行う（この場合のオシレーション角度は、前記範囲を大きくしても良いし、このスパークアウトがなくても良い）。尚、粗研削、精研削、スパークアウトは、連続した動作となるように制御されている。
【００１６】
その後、砥石車１，２をインフィード完了位置に固定したままキャリア板３に保持された工作物４を砥石車の出口側よりも時間の短縮できる入口側に旋回戻しし砥石車の外に全て出してから（図６）、瞬時に上砥石車に任意の切り込み量を与えた後、キャリア軸回転を一定速度で工作物を砥石車の入口側から出口側へ砥石車間を通過させながらスルー研削を行う（図７）。
【００１７】
払い出し部は、キャリアガイドがないため、払い出しと同時に工作物は自重で落下し記載されていないシューターに搬送される。またキャリア板は、そのままのキャリア進行方向に進み、次サイクルのワークをキャリアポケットに供給しながらキャリア原点（図３及び図４）に戻り次サイクルを続ける仕組みとなっている。
【００１８】
以上の動作を連続的に研削加工し、１サイクル（６個）内のバラツキ・誤差（６本内のワークの加工寸法の最大値を最小値で引いた値）のデータを図８に示す。
また、比較例として従来のキャリア揺動、砥石インフィード方式の加工で２個同時および６個同時加工の場合のデータも記載した。
尚、図８に用いたサンプルは前述した鋳鉄製ピストンリングであり、その幅を加工後の目標寸法の幅寸法１．４８８mmとするものである。サンプル番号は一つのキャリア板３に保持された被加工材としてのピストンリングに一方から他方へと順次付した番号である。バラツキＲはリングの幅寸法ｈ₁（Ｂ寸法ともいう）の最大値と最小値の差を意味し、一本内と言う場合、一本のピストンリングの数ヶ所を測定した寸法の内の最大の差を指し、サイクル内は同時に加工した全てのピストンリング内での最大の差を意味する。
【００１９】
図８より、本発明による装置で加工した工作物の寸法バラツキは、従来の２個取りキャリア揺動、砥石インフィード方式の加工と変わらず研削寸法精度が良いことがわかる。また、従来方式では工作物を６個同時加工すると、工作物内のバラツキ及びバッチ間での誤差が非常に大きくなることがわかる。
すなわち、本発明による装置は、従来の方法に比べ、生産性を約３倍にしながら加工精度を良くすることが可能である。工作物が小さくなり、１サイクルでの投入個数が増えれば、生産性はもっと大きくなると考えられる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、平面状砥石面同士が相対向する一対の回転砥石車を備え、両回転砥石車間で工作物両面を研削する両頭平面研削装置において、砥石車の外に工作物加工搬送用の軸芯を持った回転駆動部を持ち、相対する砥石車で工作物に切り込みをかけている時に揺動研削を行い、目標値まで切り込みが完了した後に工作物を全て砥石車の外へ搬出し工作物保持状態とし、砥石車間隔を保持または切り込みをいれた状態で、再度、砥石車間を工作物一定速度で通過させることにより、従来のキャリア揺動、砥石インフィード方式に比べ、飛躍的に精度、生産性を向上させることができる。
【００２１】
尚、本発明においては、工作物を揺動しながら、砥石車を切り込み送りしてインフィード研削を行った後、砥石車間より工作物を取り出し、さらに前記両砥石車間に通し送りしてスルー研削するので、従来のキャリア揺動、インフィード研削の場合に発生する砥石の偏摩耗を抑制できる。さらに、工作物の取り代が比較的大きい場合において、キャリア揺動、砥石インフィード研削とキャリアスルー研削を組み合わせることで、砥石の摩耗が比較的均一で、且つ、砥石のダメージが少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の砥石車とキャリア板を示す全体斜視図である。
【図２】本発明の装置の全体側面図である。
【図３】上砥石車を省略して示した下砥石車とキャリア板の位置関係（ワークを穴に挿入状態）を示す平面図である。
【図４】キャリア上のワークが砥石車間に挿入される状態を示す平面図である。
【図５】キャリア板が上下砥石車間に挿入された揺動中のキャリア板位置の平面図である。
【図６】インフィード研削後、ワークが一度排出された状態を示す平面図である。
【図７】ワークがキャリアスルー研削後ポケット外に排出される状態を示す平面図である。
【図８】従来例と本発明とのサイクル内バラツキの比較を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ 上砥石車（上軸砥石）
２ 下砥石車（上軸砥石）
３ キャリア板
４ ワーク（ピストンリング）
５ キャリアガイド
６ 上軸（スピンドル）
７ 下軸（スピンドル）
８ ワーク排出エリア
９ キャリア旋回軸
１０ キャリアポケット
１１ 上軸モーター
１２ 下軸モーター
１３ キャリア軸モーター
１４ キャリア板おさえ
１５ 研削装置本体
１６ 駆動制御装置

Claims (3)

1. 対向配置されて回転する一対の砥石車間に工作物を送りながら工作物の両面を同時に平面研削する研削方法であって、揺動を行えるキャリア板のポケット内に保持した工作物を、前記両砥石間にキャリア板を回動させて挿入し、砥石間で工作物を揺動しながら、砥石車を切り込み送りしてインフィード研削を行った後、砥石車間より工作物を入り口側の砥石外へ一度取り出し、さらに前記両砥石車間に入り口側から出口側に通し送りしてスルー研削することを特徴とする両頭平面研削方法。
2. 対向配置されて回転する一対の砥石車間に工作物を送りながら工作物の両面を同時に平面研削する研削方法であって、揺動を行えるキャリア板のポケット内に保持した工作物を、両砥石車間へ挿入して両砥石間で工作物を揺動しながら、砥石車を切り込み送りしてインフィード研削を行った後、砥石車間より工作物を入り口側の砥石外へ一度取り出し、前記両砥石車間に任意の切り込みを与えたのち、さらに前記両砥石車間に入り口側から出口側に通し送りしてスルー研削することを特徴とする両頭平面研削方法。
3. 工作物の両面を同時に平面研削する研削装置において、対向して回転可能に配置され平坦な研削砥石面を有する一対の砥石車と、前記砥石車を回転駆動させる回転駆動手段と、前記砥石車の少なくとも一方を切り込み送りする切り込み送り手段と、前記両砥石車間を通過可能に配置されかつ工作物を保持し揺動が行えるキャリア板と、前記キャリア板を揺動すると共に回転駆動する駆動手段と、前記各手段を相互に連動して駆動制御する制御手段とを備えた請求項１又は２の何れかに記載の研削方法を実行する両頭平面研削装置。

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