JP5060144B2 - 両頭平面研削方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、対向配置されて回転する一対の研削砥石によりワーク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ものである。

一対の研削砥石によりワークの両面を同時に平面研削する両頭平面研削には、通常のインフィード研削法、スルー研削法の他に、インフィード研削とスルー研削とを組み合わせた研削法がある（特許文献１）。この研削法は、インフィード研削位置でキャリアを往復させてワークをオシレートしながら、研削砥石の切り込み送りによりインフィード研削を行った後、キャリアを逆転させてワークを一旦研削砥石間から取り出す。そして、キャリアの送り動作によりワークを研削砥石間に通し送りしてスルー研削を行う。
特開２００２−３０７２７２号公報

従来の研削法では、インフィード研削位置でキャリアを往復させてワークをオシレートしながらインフィード研削する際に、キャリアに保持された周方向に複数個のワークの内、その両側のワークが研削砥石の研削砥石面の外周縁から外側にはみ出る。そのため研削砥石のワークに対する接触面積が少なくなり、研削砥石の切り込み等によって研削砥石面が摩耗して外周角にダレができ、研削砥石の研削砥石面の平行度、平面度が悪化し研削精度が低下する。従って、比較的短期間で平行度、平面度を修正する必要があり、ドレスインターバルが短くなる欠点がある。

また平面研削は、通常、図１１（Ａ）に示すように、キャリア１のポケット２に保持されたワーク３が、一対の研削砥石４の研削砥石面４ａの内外周縁を通過するように送りながら行う。この場合にも、ワーク３の一部が研削砥石４の研削砥石面４ａから外側にはみ出すことにより、研削砥石４の切り込み等によって、図１１（Ｂ）に示すように研削砥石面４ａの内外周の角にダレ４ｂ，４ｃが生じる欠点がある。特にサイクルタイムが短く、しかも研削代の大きなワーク３を研削する場合には、研削砥石面４ａの内外周のダレ４ｂ，４ｃが大きくなる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、研削砥石の研削砥石面の内外周角のダレ等を防止でき、研削砥石面を適正形状に長期間維持できると共に、研削精度が良好でドレスインターバルを長くでき、研削砥石の寿命が向上する両頭平面研削方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明に係る両頭平面研削方法は、対向配置されて回転する一対の研削砥石によりワークの両面を同時に平面研削する両頭平面研削方法において、前記ワークの両被研削面が前記両研削砥石の研削砥石面の内周部から内側に、外周部から外側に夫々全くはみ出さない範囲で該ワークをオシレートしてインフィード研削を行い、その後に前記両被研削面が前記両研削砥石面の前記内周部及び前記外周部を夫々通るように前記ワークを通し送りしてスルー研削を行うものである。

インフィード研削位置で前記ワークをオシレートしながら前記両研削砥石の少なくとも一方を所定の切り込み速度で切り込み、その後に前記研削砥石の前進端でスパークアウトして前記スルー研削を行ってもよい。また前記研削砥石の中心に対して排出側と反対のインフィード研削位置で前記インフィード研削を行い、その後に前記インフィード研削位置から前記排出側へと前記ワークを通し送りしても良い。前記スルー研削時に前記研削砥石の回転中心に対して直径方向の両側の前記内周部を前記ワークの被研削面が通過してもよい。

本発明に係る両頭平面研削装置は、対向配置されて回転する一対の研削砥石と、ポケットにワークを保持するキャリアと研削制御手段とを備え、前記研削制御手段の制御により、前記キャリアにより保持された前記ワークの両面を前記両研削砥石により同時に平面研削する両頭平面研削装置において、前記研削制御手段は、前記ワークの両被研削面が前記両研削砥石の内周部から内側に、外周部から外側に夫々全くはみ出さない範囲で該ワークをオシレートしてインフィード研削を行うインフィード研削制御部と、前記インフィード研削後に前記両被研削面が前記両研削砥石面の前記内周部及び前記外周部を夫々通るように前記ワークを通し送りしてスルー研削を行うスルー研削制御部とを備えたものである。

前記キャリアは旋回式とし、該キャリアの前記ポケットは、前記ワークの長手方向の両側の被研削面で旋回方向の寸法に違いがある場合に、寸法の大きい前記被研削面を旋回中心側とし、寸法の小さい前記被研削面を旋回中心から遠い側として保持するようにしてもよい。

前記キャリアは旋回式とし、該キャリアの前記ポケットは、前記ワークの長手方向の両側の被研削面で旋回方向の寸法に違いがある場合に、寸法の小さい前記被研削面を旋回中心側とし、寸法の大きい前記被研削面を旋回中心から遠い側として保持するようにしてもよい。

本発明によれば、研削砥石の研削砥石面の内外周角のダレ等を防止でき、研削砥石面を適正形状に長期間維持できる。そのため研削精度が向上し、またドレスインターバルを長くでき、しかも研削砥石の寿命が向上する利点がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。図１〜図６は本発明の第１の実施例を例示する。図１、図２は縦型両頭平面研削装置を示す。この縦型両頭平面研削装置は、上下に対向配置され且つ砥石軸１０，１１廻りに回転する一対の研削砥石１２，１３と、ポケット１４に保持されたワーク１７を研削砥石１２，１３間に挿入するキャリア１５とを備えている。

そして、この縦型両頭平面研削装置は、研削制御手段１６の制御により、ワーク１７の両側の被研削面１７ａが研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａの内外周部からはみ出さない範囲でワーク１７をオシレートしてインフィード研削を行うインフィード研削機能と、そのインフィード研削後に被研削面１７ａが研削砥石面１２ａ，１３ａの内外周部を通るようにワーク１７を通し送りしてスルー研削を行うスルー研削機能とを有し、ワーク１７の両側の被研削面１７ａを同時に平面研削するように構成されている。

ワーク１７は例えば自動車のエンジン用のコネクティングロッド（以下、コンロッドという）であり、ロッド部１８の長手方向の両端に軸挿通用の大端部１９と小端部２０とが設けられており、その各端部１９，２０の両面を平面研削するようになっている。なお、ワーク１７はコンロッド以外のものでもよい。

研削砥石１２，１３は内外周が略同心円状に形成されたカップ型であって、縦方向の同一軸心上に配置された砥石軸１０，１１に対向して装着され、その対向する研削砥石面１２ａ，１３ａが平行になっている。各砥石軸１０，１１はモータ等の砥石軸回転駆動手段（図示省略）により回転駆動され、砥石軸送り駆動手段（図示省略）により上下方向に前進、後退送り可能である。また砥石軸１０，１１の少なくとも一方、例えば上側の砥石軸１０は切り込み駆動手段２１により切り込み送り可能になっている。

キャリア１５は研削砥石１２，１３間にワーク１７を出し入れするためのものであって、研削時の研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａ間の隙間よりも薄い金属板、強化繊維入り合成樹脂板等から成り、先端側の保持部２２と、この保持部２２の略中央から基部側に延びる支持部２３とを有するＴ字状に構成され、その保持部２２にワーク１７を保持するポケット１４が貫通状に形成されている。

ポケット１４は着脱自在に嵌合するワーク１７の大端部１９側及び小端部２０側を保持するように構成されている。またキャリア１５には研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａへの研削液のまわりを良くするために、多数の貫通孔１５ａが分散して形成されている。

キャリア１５は支持部２３が研削砥石１２，１３の略中央を通るように配置され、その基部側に連結されたキャリア駆動手段２４の駆動により、保持部２２が研削砥石１２，１３の側方近傍のワーク供給取り出し位置ａと、研削砥石１２，１３の中心に対してワーク１７の排出側であるワーク供給取り出し位置ａと反対側のインフィード研削位置ｂとに位置するように前後方向に往復移動自在である。

キャリア駆動手段２４は、ワーク供給取り出し位置ａとインフィード研削位置ｂとの間でキャリア１５を移動させる他、インフィード研削位置ｂでのワーク１７のインフィード研削時に、ワーク１７の被研削面１７ａが研削砥石面１２ａ，１３ａの内外周部からはみ出さない範囲内のオシレート幅Ｗでワーク１７をオシレートし、またインフィード研削後のスルー研削時に、ワーク１７の被研削面１７ａが研削砥石面１２ａ，１３ａの内外周部を通るようにキャリア１５を駆動すべく構成されている（図３参照）。

研削砥石１２，１３とワーク１７は、スルー研削時にワーク１７の大端部１９及び小端部２０の両側の被研削面１７ａが研削砥石面１２ａ，１３ａの直径方向の両側の内周部を通過する大きさとなっている。なお、ワーク１７の大端部１９又は小端部２０の両側の被研削面１７ａが研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａの内周部を通過すれば十分である。

研削制御手段１６はマイクロコンピュータ等により構成され、縦型両頭平面研削装置の各部をプログラムに沿って統括的に制御するようになっている。例えば、砥石軸１０，１１の回転制御の他、砥石軸１０，１１の前進、研削送り、停止、後退の制御、キャリア１５のオシレートを含む前進、後退制御等を自動的に行うようになっている。

次に図３〜図７を参照しながら縦型両頭平面研削装置によるワーク１７の両頭平面研削方法について説明する。図３（Ａ）〜（Ｄ）は研削作業での研削砥石１２，１３とワーク１７との位置関係を示し、図４（Ａ）（Ｂ）は研削作業中のキャリア１５の動作と砥石軸１０の動作との関係を示す。また図５は研削作業の各工程を示し、図６は研削状態を示す。

先ず図３（Ａ）に示すようにワーク供給取り出し位置ａでキャリア１５のポケット１４にワーク１７を供給する（ワーク供給工程Ｓ１）。次にキャリア駆動手段２４によりキャリア１５をＸ矢示方向に前進させて上下の研削砥石１２，１３間に挿入し、このキャリア１５の送り動作により、ワーク１７を図３（Ｂ）に示すようにインフィード研削位置ｂへと投入する（キャリア前進工程Ｓ２）。一方、研削砥石１２，１３がインフィード研削の開始位置に到達するまで砥石軸１０を早送りにより図２のＹ矢示方向へと前進（下降）させる（砥石軸前進工程Ｓ３）。

そして、研削砥石１２，１３がインフィード研削の開始位置に到達すれば、キャリア駆動手段２４によりキャリア１５を往復駆動して、キャリア１５の送り動作により、ワーク１７をオシレートしながら、切り込み駆動手段２１により砥石軸１０を所定の速度で研削送りして研削砥石１２，１３を切り込むインフィード研削（粗研削）を行う（インフィード研削工程Ｓ４）。

このインフィード研削工程Ｓ４では、図３（Ｂ）に示すようにワーク１７の両端の被研削面１７ａが研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａの内外周にはみ出さず、その内周部及び外周部に若干の余裕ができるように、実線位置と二点鎖線位置とで示す所定のオシレート幅Ｗでワーク１７をオシレートする。

このようにすることによって、ワーク１７の被研削面１７ａが研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａからはみ出す場合に生じていた従来の研削砥石面１２ａ，１３ａの内外周の角ダレを防止することができる。なお、このワーク１７のオシレートは、研削送りにより研削砥石１２が前進端に達するまで複数回行う。

研削砥石１２が前進端に達すると、その前進端で砥石軸１０の研削送りを停止するスパークアウトを行い（スパークアウト工程Ｓ５）、キャリア駆動手段２４によりキャリア１５を所定の送り速度でＺ矢示方向へと後退させて、このキャリア１５の後退動作によりワーク１７を研削砥石１２，１３間を通過させながらスルー研削（仕上げ研削）を行う（スルー研削工程Ｓ６）。

インフィード研削工程Ｓ４でのインフィード研削時にワーク１７の被研削面１７ａが研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａからはみ出さないようにワーク１７をオシレートした場合、図６に示すようにオシレート領域Ｗ１の両側で研削砥石面１２ａ，１３ａの内周部及び外周部に盛り上がり部１２ｂ，１３ｂ、１２ｃ，１３ｃができる。

しかし、スルー研削時に、図３（Ｃ）（Ｄ）に示すようにワーク１７の各端部１９，２０の被研削面１７ａが研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａの内周部及び外周部を通過することにより、これらの盛り上がり部１２ｂ，１３ｂ、１２ｃ，１３ｃを除去することができる。

即ち、図３（Ｃ）に示すようにワーク１７の被研削面１７ａが研削砥石面１２ａ，１３ａの内周側を通過するときに内周部の盛り上がり部１２ｂ，１３ｂを除去でき、また図３（Ｄ）に示すようにワーク１７の被研削面１７ａが研削砥石面１２ａ，１３ａの外周部を通過するときに外周部の盛り上がり部１２ｃ，１３ｃを除去できる。

そして、ワーク１７が研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａから排出されてスルー研削が終了すると、前進端から砥石軸１０を所定位置まで後退させる一方（砥石軸後退工程Ｓ７）、ワーク供給取り出し位置ａでキャリア１５を停止させて、キャリア１５のポケット１４から研削済のワーク１７を取り出す（ワーク取り出し工程Ｓ８）。これによってワーク１７の研削が完了する。以下、同様に各工程Ｓ１〜Ｓ８を繰り返しながら、順次各ワーク１７の研削を行う。

このような研削方法を採れば、ワーク１７のインフィード研削時に研削砥石面１２ａ，１３ａの角ダレを防止できると共に、そのインフィード研削時に生じる研削砥石面１２ａ，１３ａの内外周部の盛り上がり部１２ｂ，１３ｂ、１２ｃ，１３ｃも、ワーク１７のスルー研削時に除去できるため、サイクルタイムの長短、研削代の大小に関係なく、研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａを適正形状に長期間維持できると共に、ワーク１７の研削精度が良好になる。しかも研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａを適正形状に長期間維持できるため、形状修正のドレスインターバルが向上すると同時に、それに伴って研削砥石１２，１３の寿命が向上する利点がある。

図７は本発明の第２の実施例を例示する。この実施例では、ワーク供給位置ｃとワーク取り出し位置ｄとを研削砥石１２，１３の前後に分けて、その両位置ｃ，ｄ間でキャリア１５が直線的に往復移動する直線キャリア方式を採用している。

この場合には、ワーク１７の排出側であるワーク取り出し位置ｄと反対側、即ちワーク供給位置ｃに近い側がインフィード研削位置ｂとなる。このようにすれば、ワーク１７の供給装置と取り出し装置との干渉等を容易に防止できる。

図８（Ａ）（Ｂ）は本発明の第３の実施例を例示する。この実施例では、キャリア１５を砥石軸１０，１１と平行な旋回軸２６廻りに旋回可能に支持し、ワーク供給取り出し位置ａとインフィード研削位置ｂとの間でキャリア１５が旋回する旋回キャリア方式を採用している。

図８（Ａ）は研削砥石１２，１３の前側をワーク供給取り出し位置ａとし、図８（Ｂ）は研削砥石１２，１３の後側をワーク供給取り出し位置ａとしている。

これらの場合には、キャリア１５を旋回軸２６により支持すればよいので、構造等が簡単になる利点がある。

キャリア１５のポケット１４は、ワーク１７の大端部１９側が旋回軸２６に近い旋回中心側となり、小端部２０側が旋回軸２６から遠い側となるようにワーク１７を保持する形状に形成している。

図９（Ａ）（Ｂ）は本発明の第４の実施例を例示する。この実施例では、キャリア１５を旋回方式とする一方、そのポケット１４によるワーク１７の保持形態を第３の実施例と逆にしている。このようにキャリア１５のポケット１４は、寸法の小さい被研削面１７ａを旋回軸２６側とし、寸法の大きい被研削面１７ａを旋回軸２６から遠い側として、ワーク１７を保持するようにしてもよい。その他の構成は、第３の実施例と同様である。

コンロッド等のように長手方向の両側の大端部１９と小端部２０とでその被研削面１７ａの旋回方向の寸法に違いがあるワーク１７を対象とする場合には、第３の実施例と第４の実施例との何れを採用するかは、供給装置の構造等で選択できる。換言すれば、供給装置の構造等によりワーク１７の向きを自由にできる。

図１０は本発明の第５の実施例を例示する。この実施例では、旋回キャリア方式のキャリア１５を採用し、その遊端側のポケット１４に円形状のワーク１７を装着している。そして、スルー研削時にワーク１７の被研削面１７ａが研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａの内周部及び外周部を通過するようにしている。このようにワーク１７は、円形状、その他の形状のものでもよい。なお、直線キャリア方式でも同様である。

以上、本発明の各実施例について詳述したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、ワーク１７は第１〜第４の実施例で例示するように長いものでもよいし、第５の実施例に例示するような円形状、その他のものでもよい。

キャリア１５は直線運動する直線キャリア方式、旋回運動する旋回キャリア方式に限らず、他の運動方式を採用したものでもよい。またキャリア１５、ポケット１４の構造、形状等は、ワーク１７に応じて適宜変更可能である。

更にキャリア１５は複数のポケット１４を有し、その各ポケット１４でワーク１７を保持するようにしてもよい。その場合、インフィード研削時に各ワーク１７が研削砥石１２，１３の研削砥石面１２ａ，１３ａの内外周に沿うように各ポケット１４を配列することが望ましい。

また第３、第４の実施例の場合、ワーク１７の供給と取り出しとを同じ位置で行っているが、異なる位置で行うようにしてもよい。各実施例では、設置時の専有面積を小さくできる縦型両頭平面研削盤について例示しているが、横型両頭平面研削盤においても同様に実施可能である。

本発明の第１の実施例を示す縦型両頭平面研削盤の平面図である。 同縦型両頭平面研削盤の縦断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は同研削作業でのワークの位置を示す説明図である。 （Ａ）（Ｂ）は同研削作業中のキャリアの動作と砥石軸の動作との関係を示す説明図である。 同研削作業工程を示すブロック図である。 同研削状態を示す説明図である。 本発明の第２の実施例を示す縦型両頭平面研削盤の平面図である。 （Ａ）（Ｂ）は本発明の第３の実施例を示す縦型両頭平面研削盤の平面図である。 （Ａ）（Ｂ）は本発明の第４の実施例を示す縦型両頭平面研削盤の平面図である。 本発明の第５の実施例を示す縦型両頭平面研削盤の平面図である。 （Ａ）（Ｂ）は従来の両頭平面研削の説明図である。

符号の説明

１２，１３ 研削砥石
１２ａ，１３ａ 被研削面
１４ ポケット
１５ キャリア
１７ ワーク
１７ａ 被研削面
ｂ インフィード研削位置

Claims (7)

1. 対向配置されて回転する一対の研削砥石によりワークの両面を同時に平面研削する両頭平面研削方法において、前記ワークの両被研削面が前記両研削砥石の研削砥石面の内周部から内側に、外周部から外側に夫々全くはみ出さない範囲で該ワークをオシレートしてインフィード研削を行い、その後に前記両被研削面が前記両研削砥石面の前記内周部及び前記外周部を夫々通るように前記ワークを通し送りしてスルー研削を行うことを特徴とする両頭平面研削方法。
2. インフィード研削位置で前記ワークをオシレートしながら前記両研削砥石の少なくとも一方を所定の切り込み速度で切り込み、その後に前記研削砥石の前進端でスパークアウトして前記スルー研削を行うことを特徴とする請求項１に記載の両頭平面研削方法。
3. 前記研削砥石の中心に対して排出側と反対のインフィード研削位置で前記インフィード研削を行い、その後に前記インフィード研削位置から前記排出側へと前記ワークを通し送りすることを特徴とする請求項１又は２に記載の両頭平面研削方法。
4. 前記スルー研削時に前記研削砥石の回転中心に対して直径方向の両側の前記内周部を前記ワークの被研削面が通過することを特徴とする請求項１〜３に記載の両頭平面研削方法。
5. 対向配置されて回転する一対の研削砥石と、ポケットにワークを保持するキャリアと研削制御手段とを備え、前記研削制御手段の制御により、前記キャリアにより保持された前記ワークの両面を前記両研削砥石により同時に平面研削する両頭平面研削装置において、前記研削制御手段は、前記ワークの両被研削面が前記両研削砥石の内周部から内側に、外周部から外側に夫々全くはみ出さない範囲で該ワークをオシレートしてインフィード研削を行うインフィード研削制御部と、前記インフィード研削後に前記両被研削面が前記両研削砥石面の前記内周部及び前記外周部を夫々通るように前記ワークを通し送りしてスルー研削を行うスルー研削制御部とを備えたことを特徴とする両頭平面研削装置。
6. 前記キャリアは旋回式とし、該キャリアの前記ポケットは、前記ワークの長手方向の両側の被研削面で旋回方向の寸法に違いがある場合に、寸法の大きい前記被研削面を旋回中心側とし、寸法の小さい前記被研削面を旋回中心から遠い側として保持するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の両頭平面研削装置。
7. 前記キャリアは旋回式とし、該キャリアの前記ポケットは、前記ワークの長手方向の両側の被研削面で旋回方向の寸法に違いがある場合に、寸法の小さい前記被研削面を旋回中心側とし、寸法の大きい前記被研削面を旋回中心から遠い側として保持するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の両頭平面研削装置。

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