JP5957277B2 - 工作物の外周ｒ面研削用治具および外周ｒ面研削装置 - Google Patents

Description

この発明は、工作物の外周Ｒ面研削用治具および外周Ｒ面研削装置に関し、さらに詳細には、特に、外周の一部にＲ面を有する工作物について、当該外周Ｒ面を研削するための研削技術に関する。

コンプレッサに用いられる揺動ブッシュのように、外周の一部にＲ面を有する工作物（以下ワークと称する。）について、上記外周Ｒ面を研削するには、例えば特許文献１に記載されるように、対象となる外周Ｒ面に対応したプロフィールを有する砥石車を用いた研削加工が行われる。

この研削加工は、図１１に示されるように、ワークＷの外周Ｒ面に対応したプロフィールの断面円弧状の砥石面を有する砥石車ａを用いて、複数のワークＷ、Ｗ、…を一対のガイドｂ、ｂに沿って搬送路ｃ上を搬送しながら、ワークＷ、Ｗ、…の外周Ｒ面を研削加工する方法である。

具体的には、複数のワークＷ、Ｗ、…の端面に、粘着性部材からなる緩衝部材ｄをそれぞれ人手やロボット等により付与した後、これらワークＷ、Ｗ、…を上記搬送路ｃ上に直列的に一列に配置して、搬送ベルトｅの回転によって搬送路ｃ上を上記一対のガイドｂ、ｂに沿って連続的に搬送しながら、これらワークＷ、Ｗ、…の上面である外周Ｒ面を上記砥石車ａにより順次研削加工する構成とされている。

特開２００２−１７８２４６号公報

しかしながら、このような構成の加工方法では、ワークＷ、Ｗ、…の取扱い等を含めた加工作業に人手を要して、自動化が困難であり、また人手を要することにより、製造コストさらには製品コストの上昇を招くとともに、加工工程のサイクルタイム減少に限界を生じてしまう。

また、砥石車ａをワークＷの外周Ｒ面形状に対応したプロフィールに成形して研削するため、ワークＷの研削加工精度の維持等に問題が生じていた。つまり、砥石車ａの砥石面のツルーイング・ドレッシングに円弧状断面を有するロータリドレッサを用いる場合、装置設備費の上昇を招くとともに、ロータリドレッサのドレッサ面の形状精度次第で、砥石車ａの砥石面の形状精度、さらにはワークＷの外周Ｒ面の研削加工精度が決まってしまい、安定した研削加工精度の維持が困難であった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、外周の一部にＲ面を有するワークについて、外周Ｒ面を効率良くかつ高精度に研削することができる外周Ｒ面研削用治具を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、上記外周Ｒ面研削用治具を構成要素として備える外周Ｒ面研削装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の外周Ｒ面研削用治具は、外周の一部にＲ面を有するワークを支持回転させながら、回転する砥石車によりワークの外周Ｒ面を研削する外周Ｒ面研削において、ワークを回転支持部に取外し可能に固定支持するための治具であって、上記回転支持部に同軸状に取付け固定されて、上記ワークを取外し可能にクランプ固定するクランプ部を有する治具本体を備え、上記クランプ部は、弾発力により開閉可能な円柱状形態とされるとともに、上記ワークを上記外周Ｒ面が前記クランプ部の円筒外周面から外部に突出して露出する状態で挟持状に固定支持する一対のクランプ爪を備えてなり、これら一対のクランプ爪に上記ワークが固定支持された状態において、上記外周Ｒ面の仕上半径中心が上記回転支持部の回転軸線上に位置する構成とされていることを特徴とする。

ここに、「Ｒ面」とは、断面輪郭が円弧形状とされた円筒面の一部を構成する曲面を意味する（以下、本明細書および特許請求の範囲を通じて同様とする）。

好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
（１）上記治具本体は、上記回転軸に取り付けられる取付け部とワークを取外し可能にクランプ固定する上記クランプ部が一体形成されてなり、上記クランプ部を形成する割り溝が治具本体の軸方向全長にわたって形成されている。

（２）上記治具本体の先端部に、治具本体を回転支持する補助支持部が設けられている。

（３）上記治具本体は、上記割り溝を挟んで一方の片側部位が上記回転支持部に固定されて、他方の片側部位が上記割り溝の閉塞端を開閉支点として回動することにより、割り溝が開閉動作する構成とされている。

（４）上記治具本体において、上記割り溝を挟んで上記両片側部位に一対の開閉案内部が設けられ、これら両開閉案内部間をテーパ構造の開閉部材が挿通移動することにより、上記割り溝が開閉動作する構成とされている。

本発明の外周Ｒ面研削装置は、外周の一部にＲ面を有するワークを支持回転させながら、回転する砥石車によりワークの外周Ｒ面を研削する研削装置であって、ワークを支持回転するワーク回転支持手段と、このワーク回転支持手段により回転支持されたワークの外周Ｒ面を研削する研削砥石手段と、これらワーク回転支持手段および研削砥石手段を相互に連動して駆動制御する制御手段とを備えてなり、上記ワーク回転支持手段の主軸スピンドルの先端に、ワークを同軸状に固定支持するクランプ固定手段が設けられ、このクランプ固定手段は、上記外周Ｒ面研削用治具から構成されていることを特徴とする。

好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
（１）上記外周Ｒ面研削用治具に対してワークを供給するワーク供給手段を備え、このワーク供給手段は、上記外周Ｒ面研削用治具の上記クランプ部を開閉させるクランプ開閉手段と、このクランプ部が開放状態にある時に、ワークを搬入搬出させるワーク搬入出手段とを備えてなる。

（２）上記主軸スピンドルの先端部位に、上記外周Ｒ面研削用治具の心出し手段が設けられている。

本発明の治具によれば、ワークを支持回転する回転支持部に同軸状に取付け固定されて、上記ワークを取外し可能にクランプ固定するクランプ部を有する治具本体を備え、上記クランプ部は、弾発力により開閉可能な円柱状形態とされるとともに、上記ワークを上記外周Ｒ面が前記クランプ部の円筒外周面から外部に突出して露出する状態で挟持状に固定支持する一対のクランプ爪を備えてなり、これら一対のクランプ爪に上記ワークが固定支持された状態において、上記外周Ｒ面の仕上半径中心が上記回転支持部の回転軸線上に位置する構成とされているから、以下に列挙するような効果が得られて、外周の一部にＲ面を有するワークについて、外周Ｒ面を効率良く研削することができる。

（１）外周の一部にＲ面を有するワークについて、このワークを上記治具にセットするだけで、一般的なインフィード研削を用いて、外周Ｒ面を効率良く、さらに精度良く研削することができる。

すなわち、ワークを上記治具本体のクランプ部にセットするだけで、ワークの外周Ｒ面の仕上半径中心がワークを支持回転する回転支持部の回転軸線上に位置することになり、上記回転支持部によりワークを支持回転しながら、回転する砥石車によりワークの外周Ｒ面をインフィード研削することにより、外周Ｒ面が所定の形状寸法（所定の曲率半径を有するＲ面）に効率良くかつ高精度に仕上げられる。

（２）上記治具本体の先端部に、治具本体を回転支持する補助支持部が設けられることにより、砥石車のドレスインターバルが長くなる。

すなわち、治具本体の先端部が上記補助支持部により回転支持されることにより、治具本体は、この補助支持部と上記回転支持部とによる両持ち支持構造となる。これにより、ワーク研削時の研削抵抗によるワークの回転支持状態が安定化して、ワークを研削する砥石車の砥石面の性状も安定化し、その結果、砥石車のドレスインターバルが長くなる（上記回転支持部のみによる片持ち構造に比較して、ドレスインターバルが約３倍となることが試験的に判明している。）。

換言すれば、治具本体の基端部のみが上記回転支持部により支持される片持ち支持構造の場合、ワーク研削時に研削抵抗がかかると、支持されていない治具本体の先端側が砥石車の切込み方向へ逃げてしまい、これにより、ワークの外周Ｒ面の研削精度が治具本体の支持されている側と支持されていない側で変わることになる。つまり、支持されている治具本体基端側のワーク部位は寸法やＲ形状（Ｒ面の曲率半径）が狙い値またはそれに近い値になるが、支持されていない治具本体先端側のワーク部位は、寸法やＲ形状が狙い値よりも大きくなってしまい、さらに他の加工精度も悪くなってしまう。このような状況は、砥石車の砥石面の性状つまりは切れ味にも偏りを生じるなど悪影響を与えて、早期のドレッシングを余儀なくされ、その結果、砥石車のドレスインターバルが短くなってしまう。

これに対して、治具本体の両持ち支持構造であると、治具本体の剛性が増して、ワーク研削時の研削抵抗によっても治具本体さらには支持されるワークが砥石車の切込み方向へ逃げなくなるので、ワーク全体の寸法やＲ形状が狙い値に仕上げられて、高い研削精度が得られるとともに、砥石車の砥石面全体の性状も偏りのない均一なものとなる。なお、砥石車の砥石面の切れ味が落ちてくると、よりワークの逃げ量が大きくなるため、この点でも剛性の高い両持ち支持構造の方が研削精度は向上する。その結果、治具本体が両持ち支持構造である方が、砥石車の砥石面の性状つまり切れ味も全体として均一に安定する結果、ドレスインターバルが長くなる。

また、上記治具を構成要素として備える本発明の研削装置によれば、上記（１）および（２）の効果が得られることに加えて、上記治具に対してワークを供給するワーク供給手段を備えることにより、以下のような効果も得られる。

（３）装置の自動化。コストの低減化が図れる。
すなわち、上記ワーク供給手段が、上記治具のクランプ部を開閉させるクランプ開閉手段と、このクランプ部が開放状態にある時に、ワークを搬入搬出させるワーク搬入出手段とを備えてなることにより、作業者の手作業によるワークの取扱い（搬入・搬出）を自動化することができ、これにより人手を不要とすることもでき、製造コストさらには製品コストの低減化が図れる。

（４）加工工程のサイクルタイムの短縮が図れる。
すなわち、上記ワーク供給手段による自動化および人手の削減により、加工工程のサイクルタイムを短縮することができる。

（５）安定した研削加工精度の維持が可能となる。
すなわち、本発明の治具を備えることにより、一般的なインフィード研削を用いて、外周Ｒ面を研削することができるので、砥石車も一般的な円筒砥石面を有する砥石車を使用することができる。その結果、特許文献１の加工方法のように特殊な専用砥石車（ワークの外周Ｒ面形状に対応したプロフィールの砥石面を有する砥石車）が不要で、ドレッシング装置も一般的なドレッサで良く、これにより装置設備費の上昇を抑えることができるとともに、砥石車の砥石面の形状精度もドレッシング装置に依存することがなく、さらにはワークの外周Ｒ面の研削加工精度も安定して維持することができる。

本発明の実施形態１に係る外周Ｒ面研削装置の主要部構成を一部断面で示す平面図である。 同じく同外周Ｒ面研削装置の主要部構成を一部断面で示す平面図である。 同じく同外周Ｒ面研削装置の主要部構成を示す側面図である。 同外周Ｒ面研削装置によるインフィード研削を説明するための図１および図２のIV-IV線に沿った側面断面図で、図４（ａ）は全体構成を示し、図４（ｂ）はその要部を拡大して示す。 同外周Ｒ面研削装置における治具本体の主要構成部を示す図２のＶ−Ｖ線に沿った側面断面図である。 同じく同外周Ｒ面研削装置における治具本体の主要構成部を示す図２のVI−VI線に沿った側面断面図である。 同外周Ｒ面研削装置における治具本体のクランプ部の構成を示す側面図で、図７（ａ）はクランプ部が閉止しているクランプ状態を示し、図７（ｂ）はこのクランプ状態におけるワークとクランプ部の関係を拡大して示す。 同じく同外周Ｒ面研削装置における治具本体のクランプ部の構成を示す側面図で、図８（ａ）はクランプ部が開放しているアンクランプ状態を示し、図８（ｂ）はこのアンクランプ状態におけるワークとクランプ部の関係を拡大して示す。 本発明の実施形態２に係る外周Ｒ面研削装置の治具の取付け構造を示し、図９（ａ）は一部断面で示す正面図、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるIX-IXに沿った側面断面図である。 同外周Ｒ面研削装置により研削されるワークの一例であるかまぼこ形状ワークを示し、図１０（ａ）は斜視図、図１０（ｂ）は正面図、図１０（ｃ）は側面図である。 従来の外周Ｒ面研削装置の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面全体にわたって同一の符号は同一の構成部材または要素を示している。

実施形態１
本発明に係る外周Ｒ面研削装置が図１〜図８に示されており、この研削装置は、具体的には図１０に示すような外周の一部にＲ面を有するワークＷの外周Ｒ面をインフィード研削するものである。

本実施形態において研削対象となるワークＷは、例えばコンプレッサに用いられる揺動ブッシュのようないわゆるかまぼこ形状のもので、上面Ｗａが円弧形状の断面輪郭を有するＲ面とされるとともに、底面Ｗｂが平坦面とされ、また左右側面Ｗｃ、Ｗｄが上記底面Ｗｂに対してほぼ垂直な平坦面とされた切欠き部とされている。上面Ｗａの外周Ｒ面以外の面Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄは、前工程で既に仕上加工されてなる完成面の場合と、未だ仕上加工されていない未完成面の場合とがある。

上記研削装置は、このワークＷを回転支持部であるワーク回転装置（ワーク回転支持手段）１により支持回転させながら、回転する砥石車２により、ワークＷの底面Ｗｂを基準となる被支持底面として、外周Ｒ面である上面Ｗａを所定の仕上半径（曲率半径）を有するＲ面に研削する。

この研削装置は、上記ワークＷの外周Ｒ面ＷａをＲ面研削加工するのに適した構成とされ、図１から図３に示すように、上記ワーク回転装置１、上記砥石車２を備える研削砥石装置３、ワーク供給装置（ワーク供給手段）４および制御装置（制御手段）５に加えて、本発明の最大の特徴構成である外周Ｒ面研削用治具６を主要部として構成されている。

ワーク回転装置（回転支持部、ワーク回転支持手段）１は、ワークＷを支持回転するもので、具体的には図示しないが、装置ベッド上に配置されている。このワーク回転装置１の主軸台７には、回転軸としての主軸スピンドル１０が回転可能に軸支されており、この主軸スピンドル１０は、その基端が図示しない回転駆動源に連係されるとともに、その先端にワークＷのクランプ固定手段としての上記外周Ｒ面研削用治具６を備えている。

研削砥石装置３は、上記ワーク回転装置１により回転支持されたワークＷの外周Ｒ面Ｗａを研削する装置で、ワークＷに対向配置された上記砥石車２を主要部として構成されている。

砥石車２は、図示しない主軸スピンドルに取外し交換可能に取り付けられてなり、その外周面２ａが円筒状の研削砥石面とされている。

上記砥石車２の主軸スピンドルは、具体的には図示しないが、例えば、歯車機構等の動力伝達機構を介して、回転駆動源である主軸モータを含む回転駆動部に連係されるとともに、例えば送りねじ機構等を備えた切込み駆動部に連係されている。これら回転駆動部および切込み駆動部の駆動源は、後述する制御装置５に電気的に接続されている。

外周Ｒ面研削用治具（クランプ固定手段）６は、ワークＷをワーク回転装置１に取外し可能にかつ同軸状に固定支持するものであって、治具本体１５がアダプタプレート１６を介して上記主軸スピンドル１０の先端に一体的にかつ同軸状に取付け固定される構造とされている。

この治具本体１５は、取付け部２０、クランプ部２１および補助支持部２２を主要部として構成されている。上記取付け部２０およびクランプ部２１が単一の金属材料から一体形成された一体もの構造とされており、この一体もの構造の中央部には後述するクランプ部２１の主要部を構成する割り溝３０が治具本体１５の軸方向（図１および図２の左右水平方向）全長にわたって形成されている。

取付け部２０は、主軸スピンドル１０に取り付けられる部位で、具体的には、主軸スピンドル１０の先端取付け部１０ａに取付け固定されるアダプタプレート１６に取付け固定される。

図示の実施形態においては、アダプタプレート１６が４つの取付けボルト２５、２５、…により上記主軸スピンドル１０の先端取付け部１０ａに同軸状に締付け固定されるとともに（図１および図２参照）、このアダプタプレート１６に、上記治具本体１５の取付け部２０が３つの取付けボルト２６、２６、…により同軸状に締付け固定されている。

この場合、これら３つの取付けボルト２６、２６、…は、図５に示すように、上記割り溝３０を挟んで一方の片側部位に配置されて、後述する割り溝３０の開閉動作が可能な構成とされている。

また、取付け部２０には、後述するように、クランプ部２１のクランプ力を調整するクランプ力調整手段としてのクランプ力調整機構４０と、クランプ部２１を開閉動作させるクランプ開閉機構４１を備えている。

クランプ部２１は、ワークＷを取外し可能にクランプ固定する部位で、弾発的に開閉可能な構成とされ、この目的のため、治具本体１５の一体もの構造２０、２１の構成材料としては、バネ鋼（ＳＵＰ）、合金工具鋼（ＳＫＤ）、高速度工具鋼（ＳＫＨ）等が好適に使用され、図示の実施形態においてはクランプ部２１の耐久性に優れるＳＵＰが用いられている。

具体的には、上記クランプ部２１は、図４および図５に示すように、ワークＷを位置決め支持するとともに、弾発的に開閉可能な割り溝３０を備えた円柱状形態とされ、この割り溝３０は、前述したように、治具本体１５の一体もの構造２０、２１の軸方向全長にわたって形成されてなる。

この目的のため、上述したように、治具本体１５を、アダプタプレート１６に取付け固定する３つの取付けボルト２６、２６、…は、図５に示すように、上記割り溝３０を挟んで一方の片側部位に配置されて、割り溝３０の開閉動作が可能な構成とされている。

すなわち、治具本体１５は、上記３つの取付けボルト２６、２６、…による取付け固定により、上記割り溝３０を挟んで一方の片側部位１５ａが上記ワーク回転装置１の主軸スピンドル１０に固定された固定側部位とされるとともに、他方の片側部位１５ｂがこの固定側部位１５ａに対して上記割り溝３０の閉塞端を開閉支点として回動する可動側部位とされ、これにより、上記割り溝３０さらには上記クランプ部２１が開閉動作する構成とされている。

なお，治具本体１５において上記取付けボルト２６、２６、…により主軸スピンドル１０に取付け固定される部位は、研削砥石車２による研削抵抗がかかる側の部位が好ましい。これは、研削抵抗がかからない側の部位で取付け固定された場合、研削抵抗によって割り溝３０が開いてクランプ状態が解除されてしまい、研削中にワークＷが治具６から飛び出してしまうためである。

図示の実施形態においては、図５に示すように、上記割り溝３０の下端から上記可動側部位１５ｂ側方へ変位した位置に、貫通穴３１が治具本体１５の軸方向へ延びて形成され、この貫通穴３１は上記割り溝３０に連続して設けられて、この割り溝３０の閉塞端とされている、これにより、上記治具本体１５の可動側部位１５ｂが固定側部１５ａに対して上記貫通穴３１を開閉支点として回動することで、割り溝３０が円滑にかつ安定して開閉動作するように構成されている。

なお、上記貫通穴３１が治具本体１５の可動側部位１５ｂに設けられているのは、後述のクランプ部２１のクランプ爪３２ａ、３２ｂがワークＷに食い込む方向、およびワークＷが支持面３２ｃに押さえ付けられる方向にクランプ力が作用するように考慮したものである。

上記クランプ部２１は、図４および図５に示すように、円柱の中央部位に上記割り溝３０が形成された断面形状を有し、この割り溝３０の開放端部位がクランプ対象となるワークＷの左右側面Ｗｃ、Ｗｄおよび底面Ｗｂを密接状にクランプするクランプ凹部３２の形態とされている。具体的には、このクランプ凹部３２の両側壁部の外端部３２ａ、３２ｂが、ワークＷを挟持状に固定支持する一対のクランプ爪を形成するとともに、クランプ凹部３２の底面３２ｃが上記ワークＷの底面Ｗｂを支持する支持面とされている。

図示の実施形態のクランプ凹部３２は、ワークＷの外周Ｒ面Ｗａ以外の外周面Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄの外周輪郭に対応した矩形状断面を有し、上記支持面３２ｃがワークＷの底面Ｗｂを支持するとともに、一対のクランプ爪３２ａ、３２ｂがワークＷの左右側面Ｗｃ、Ｗｄを挟持状に支持して、ワークＷの外周面Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄを密接抱持状にかつ弾発的にクランプ固定し、さらに、上記支持面３２ｃが、ワークＷの外周Ｒ面Ｗａの仕上寸法を規定する構造とされている。

上記一対のクランプ爪３２ａ、３２ｂは、クランプ部２１の円柱部分を矩形状に切り欠いた尖端形状断面とされ、先端部位の面取りが省略されて、ワークＷのクランプ量が確保されている。

また、上記支持面３２ｃは、ワークＷの底面Ｗｂを受支した状態において、ワークＷの外周Ｒ面Ｗａが上記クランプ部２１の円筒外周面（つまり両クランプ爪３２ａ、３２ｂ先端）から外部に突出して露出するとともに（図４におけるクランプ部２１の外周円輪郭を示す二点鎖線より外径側に突出した部分参照）、この外周Ｒ面Ｗａの仕上半径中心Ｏがワーク回転装置１の主軸スピンドル１０の回転軸線Ｘ10上に位置する構成とされている。

そして、図４に示すように、クランプ部２１にクランプ固定されたワークＷが、ワーク回転装置１の主軸スピンドル１０の回転により、治具６と共に一体回転され、このワークＷに対して砥石車２が回転しながら切り込まれることで、ワークＷの外周Ｒ面Ｗａは所定の仕上寸法（クランプ部２１の支持面３２ｃにより規定される仕上半径寸法）にインフィード研削される。この場合、両クランプ爪３２ａ、３２ｂが砥石車２の研削砥石面２ａと干渉することはない。

また、前述したように、上記クランプ部２１のクランプ動作に関連して、クランプ部２１のクランプ力を調整するクランプ力調整機構４０と、クランプ部２１を開閉動作させるクランプ開閉機構４１とが上記取付け部２０に設けられている。

クランプ力調整機構４０は、図１および図５に示すように、弾発付勢手段４２と溝閉止規制手段４３とからなる。

弾発付勢手段４２は、弾発スプリング４５を主要部として構成されている。具体的には、支持ボルト４６が、取付け部２０における治具本体１５の固定側部位１５ａの挿通穴４７に挿通されて、割り溝３０を介して可動側部位１５ｂに螺合固定されるとともに、この支持ボルト４６のボルト頭４６ａと上記取付け部２０の固定側部位１５ａの受支面４８との間に、上記弾発スプリング４５が弾発的に圧縮して介装されている。これにより、取付け部２０の可動側部位１５ｂは、上記弾発スプリング４５の弾発力で規定される支持ボルト４６の引張力より、上記固定側部位１５ａ方向へ常時引き寄せ付勢されて、クランプ部２１のクランプ力が所定値に設定される。このクランプ力は、上記支持ボルト４６の螺進退調整により調整可能である。

溝閉止規制手段４３は、具体的には、割り溝３０の過度な縮小閉止を防止する締め過ぎ防止ボルトの形態とされている。この締め過ぎ防止ボルト４３は、上記取付け部２０における治具本体１５の可動側部位１５ｂに螺進退可能に螺合されるとともに、その先端４３ａが上記割り溝３０を横断して固定側部位１５ａ側の側壁面３０ａに当接係合可能とされている。これにより、割り溝３０の最小閉止状態が締め過ぎ防止ボルト４３により規定されて、上記弾発付勢手段４２により設定されるクランプ部２１のクランプ力が過大になることはなく、クランプ部２１のクランプ爪３２ａ、３２ｂによるワークＷの締め過ぎ、さらにはワークＷの損傷が有効に防止される。４９は締め過ぎ防止ボルト４３の螺合位置を固定支持するための固定ナットで、この固定ナット４９を緩めることで、締め過ぎ防止ボルト４３の螺進退調整による螺合位置の調整が可能である。

また、これに関連して、クランプ部２１の先端側、より具体的には、後述する補助支持部２２により回転支持される支持連結部２３の先端部２３ａには、図６に示すように、止め輪（スナップリング）６０が嵌着されている。この止め輪６０は、上記先端部２３ａを締付け保持することにより、上記クランプ部２１の開き量を規制している。支持連結部２３の先端部２３ａに嵌着される止め輪６０の数は、必要な締付け力に応じて適宜増加される。

ちなみに、上記先端部２３ａを上記止め輪６０のない自由支持状態とすると、クランプ部２１の先端側のクランプ力が弱いため（構造上、クランプ力が主軸スピンドル１０側に偏って作用することに起因する）、特に砥石車２による研削抵抗よってクランプ部２１が開いてしまい、研削中にワークＷが治具６から外れて飛び出してしまう危険がある。

クランプ開閉機構４１は、後述するワーク供給装置４の構成部としてのクランプ開閉手段を構成して、上記割り溝３０を開閉動作させるもので、図１および図５に示すように、一対の開閉案内部５０、５１と開閉部材５２を主要部として備えてなる。

上記開閉案内部５０、５１は、具体的には、取付け部２０の端面２０ａに自由回転可能に設けられた案内ローラの形態とされ、これら案内ローラ５０、５１は、上記割り溝３０を挟んで上記治具本体１５の固定側部位１５ａと可動側部位１５ｂの対称位置にそれぞれ設けられている。

また、上記開閉部材５２は、具体的には、上記案内ローラ５０、５１間を挿通移動するテーパ構造の開閉ピンの形態とされるとともに、開閉シリンダ装置５３のピストンロッド５３ａに直接的に、またはリンク機構等を介して間接的に駆動連結されている。この開閉シリンダ装置５３は、具体的には空気圧により駆動するエアシリンダからなり、図外の空気圧回路を介して空気圧源に連係されている。これら空気圧回路の切替弁や空気圧源は、後述する制御装置５に電気的に接続されている。

そして、開閉シリンダ装置５３のピストンロッド５３ａの突出退入動作により、上記開閉ピン５２が、上記両案内ローラ５０、５１間を挿通移動することにより、上記割り溝３０が開閉動作して、クランプ部２１のクランプ・アンクランプ動作が行われる。

具体的には、開閉シリンダ装置５３のピストンロッド５３ａが退入位置にあって、上記開閉ピン５２が、図７（ａ）に示すように、案内ローラ５０、５１間から離隔して外れた外側離隔位置Ｐoにある時、割り溝３０は、クランプ力調整機構４０（弾発付勢手段４２、溝閉止規制手段４３）の作用により閉止状態にあり、これにより、クランプ部２１のクランプ爪３２ａ、３２ｂは、図７（ｂ）に示す閉止クランプ位置にある。この時の上記クランプ爪３２ａ、３２ｂ間距離Ｌcは、対象となるワークＷの幅寸法Ｌwよりも僅かに狭く（Ｌc＜Ｌw）、この寸法差Ｌw−Ｌcによるクランプ力が上記クランプ爪３２ａ、３２ｂに付与される。

一方、開閉シリンダ装置５３のピストンロッド５３ａが突出位置にあって、上記開閉ピン５２が、図８（ａ）に示すように、案内ローラ５０、５１の転動案内されながら両案内ローラ５０、５１間に挿入係合した内側当接位置Ｐiにある時、割り溝３０は、開閉ピン５２のテーパ係合面５２ａ、５２ｂによりクランプ力調整機構４０の作用に抗して拡開状態にあり、これにより、クランプ部２１のクランプ爪３２ａ、３２ｂは、図８（ｂ）に示すクランプ解除位置にある。この時の上記クランプ爪３２ａ、３２ｂ間距離Ｌcは、対象となるワークＷの幅寸法Ｌwよりも僅かに広く（Ｌc＞Ｌw）、クランプ凹部３２（クランプ爪３２ａ、３２ｂ）に対するワークＷの搬入搬出が許容される。

このように、クランプ部２１のクランプ動作とアンクランプ動作とが、それぞれ開閉ピン５２の１動作（挿入動作または退出動作）のみで行われ、ワークＷの脱着にかかる時間が短縮され得る。

補助支持部２２は、治具本体１５の先端側を支える部位で、具体的には、ワーク回転装置１の主軸スピンドル１０との協働作用により、上記治具本体１５のクランプ部２１を両持ち支持状態で回転支持することを可能とする。

補助支持部２２は、上記クランプ部２１の支持連結部２３に取付け固定される本体取付け部６５と、この本体取付け部６５を介してクランプ部２１の先端側部位を回転可能に支持する支持部本体６６とを主要部として構成されている。

本体取付け部６５は、図３および図６に示すように、上記クランプ部２１の支持連結部２３に同心状に取付け固定されるもので、上記支持連結部２３に対応した円板状部材の形態とされている。

本体取付け部６５は、３つの取付けボルト６７、６７、…により上記支持連結部２３に同軸状に締付け固定されており、これら３つの取付けボルト６７、６７、…の配置構成は、軸方向反対側における治具本体１５の取付け部２０と同様に、上記割り溝３０を挟んで治具本体１５の固定側部位１５ａに配置されて、前述した割り溝３０の開閉動作が可能な構成とされている。

この本体取付け部６５は、軸受６８を介して、固定側である上記支持部本体６６の軸受部６６ａに回転可能に支持されている。この支持部本体６６は、具体的には図１に示すように、上記クランプ部２１の水平方向側方を平行に延びて、ワーク回転装置１の主軸スピンドル１０を軸受支持する主軸台７に取付け固定されている。これにより、治具６は上記主軸スピンドル１０と補助支持部２２との協働作用により両持ち支持されることになり、特にクランプ部２１の支持強度が確保されている。

ワーク供給装置（ワーク供給手段）４は、上記治具６のクランプ部２１に対してワークＷを供給するもので、図２に示すように、クランプ部２１を開閉させる上記クランプ開閉機構（クランプ開閉手段）４１と、ワークＷの搬入搬出動作を行うワーク搬入出手段としてのワーク搬入出ロボット５５とを主要部として構成されている。

ワーク搬入出ロボット５５は、具体的には、ワークＷを装置外のワーク搬入出位置（図示省略）と上記治具６のクランプ部２１との間で搬入動作および搬出動作を行う。この目的のため、ワーク搬入出ロボット５５は、図示しないロボット本体が、上記ワーク搬入出位置と上記クランプ部２１との間で水平移動するとともに昇降動作する構成とされ、このロボット本体に、チャッキングアーム７０が水平回転駆動可能に支持されるとともに、ワークＷを開閉可能にチャッキング支持する構成を備えている。

このチャッキングアーム７０は、図２に示すように、一対のチャッキング爪７１、７１がチャッキング位置（実線位置）とチャッキング解除位置（二点鎖線位置）との間で開閉動作するとともに、その先端部７１ａ、７１ａが、図２、図７（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、ワークＷの長手方向両端部を吊持状かつ挟持状にチャッキングする構造とされている。また、これら一対のチャッキング爪７１、７１は、図７（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、治具６におけるクランプ部２１の割り溝３０内に挿入可能な薄板状とされている。

なお、図示しないワーク搬入出ロボット５５の水平移動、昇降動作およびチャッキング動作のための各駆動源は、後述する制御装置５に電気的に接続されている。

そして、ワーク搬入出ロボット５５は、各種駆動源の作動により、上記図外のワーク搬入出位置と上記治具６のクランプ部２１との間でワークを搬送するとともに、上記ワーク搬入出位置とクランプ部２１の位置において、チャッキングアーム７０が開閉動作してワークＷのローディング・アンローディングを行う。特に、クランプ部２１の搬入出位置においては、クランプ部２１がクランプ解除の開放状態にある時に（図８の状態）、ワークＷのローディング・アンローディングが行われる。

制御装置５は、上記ワーク回転装置１の主軸スピンドル１０の回転駆動部、上記研削砥石装置３の砥石車２の回転駆動部および切込み駆動部、ワーク供給装置４の駆動部を相互に連動して自動制御するもので、具体的には、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏポート等からなるマイクロコンピュータで構成されている。

この制御装置５は、上記各駆動部等に電気的に接続されて、以下に述べるワークＷの外周Ｒ面研削方法を自動で実行するように、上記各駆動部を駆動制御する。

しかして、以上のように構成された外周Ｒ面研削装置において、ワーク回転装置１の主軸スピンドル１０に治具６によりクランプ固定されたワークＷは、制御装置５の制御プログラムに従って、上記主軸スピンドル１０と一体に支持回転される一方、研削砥石装置３の砥石車２が回転駆動されながら、上記ワークＷの外周Ｒ面Ｗａに対して切込み送りされて、外周Ｒ面Ｗａに所定のインフィード研削が施される（図６参照）。

このインフィード研削は、粗研削に続いて精研削が行われるところ、主軸スピンドル１０の回転数は粗研削時と精研削時とで変えられて（粗研削時の回転数＞精研削時の回転数）、研削精度の向上が図られる。

以上詳述したように、本実施形態の外周Ｒ面研削用治具６によれば、ワークＷを支持回転する主軸スピンドル１０に同軸状に取付け固定されて、ワークＷを取外し可能にクランプ固定するクランプ部２１を有する治具本体１５を備え、上記クランプ部２１は、弾発的に開閉可能とされるとともに、ワークＷを外周Ｒ面Ｗａが露出する状態で挟持状に固定支持する一対のクランプ爪３２ａ、３２ｂを備えてなり、これら一対のクランプ爪３２ａ、３２ｂにワークＷが固定支持された状態において、上記外周Ｒ面Ｗａの仕上半径中心Ｏが上記主軸スピンドル１０の回転軸線Ｘ10上に位置する構成とされているから、以下に列挙するような効果が得られて、外周の一部にＲ面を有するワークＷについて、外周Ｒ面Ｗａを効率良く研削することができる。

（１）外周の一部にＲ面を有するワークＷについて、このワークＷを上記治具６にセットするだけで、一般的なインフィード研削を用いて、外周Ｒ面Ｗａを効率良く、さらに精度良く研削することができる。

すなわち、ワークＷを上記治具本体１５のクランプ部２１にセットするだけで、ワークＷの外周Ｒ面Ｗａの仕上半径中心ＯがワークＷを支持回転する主軸スピンドル１０の回転軸線Ｘ10上に位置することになり、主軸スピンドル１０によりワークＷを支持回転しながら、回転する砥石車２によりワークＷの外周Ｒ面Ｗａをインフィード研削することにより、外周Ｒ面Ｗａが所定の形状寸法（所定の曲率半径を有するＲ面）に効率良くかつ高精度に仕上げられる。

（２）上記治具本体１５の先端部に、治具本体１５を回転支持する補助支持部２２が設けられることにより、砥石車２のドレスインターバルが長くなる。

すなわち、治具本体１５の先端部が上記補助支持部２２により回転支持されることにより、治具本体１５は、この補助支持部２２と主軸スピンドル１０とによる両持ち支持構造となる。これにより、ワーク研削時の研削抵抗によるワークＷの回転支持状態が安定化して、ワークＷを研削する砥石車２の砥石面２ａの性状も安定化し、その結果、砥石車２のドレスインターバルが長くなる（主軸スピンドル１０のみによる片持ち構造に比較して、ドレスインターバルが約３倍となることが試験的に判明している。）。

換言すれば、治具本体１５の基端部のみが上記主軸スピンドル１０により支持される片持ち支持構造の場合、ワーク研削時に研削抵抗がかかると、支持されていない治具本体１５の先端側が砥石車２の切込み方向へ逃げてしまい、これにより、ワークＷの外周Ｒ面Ｗａの研削精度が治具本体１５の支持されている側と支持されていない側で変わることになる。つまり、支持されている治具本体１５基端側のワークＷの部位は寸法やＲ形状（Ｒ面の曲率半径）が狙い値またはそれに近い値になるが、支持されていない治具本体１５先端側のワークＷの部位は、寸法やＲ形状が狙い値よりも大きくなってしまい、さらに他の加工精度も悪くなってしまう。このような状況は、砥石車２の砥石面２ａの性状つまりは切れ味にも偏りを生じるなど悪影響を与えて、早期のドレッシングを余儀なくされ、その結果、砥石車２のドレスインターバルが短くなってしまう。

これに対して、治具本体１５の両持ち支持構造であると、治具本体１５の剛性が増して、ワーク研削時の研削抵抗によっても治具本体１５さらには支持されるワークＷが砥石車２の切込み方向へ逃げなくなるので、ワークＷ全体の寸法やＲ形状が狙い値に仕上げられて、高い研削精度が得られるとともに、砥石車２の砥石面２ａ全体の性状も偏りのない均一なものとなる。なお、砥石車２の砥石面２ａの切れ味が落ちてくると、よりワークＷの逃げ量が大きくなるため、この点でも剛性の高い両持ち支持構造の方が研削精度は向上する。その結果、治具本体１５が両持ち支持構造である方が、砥石車２の砥石面２ａの性状つまり切れ味も全体として均一に安定する結果、ドレスインターバルが長くなる。

また、上記治具６を構成要素として備える外周Ｒ面研削装置によれば、上記（１）および（２）の効果が得られることに加えて、上記治具６に対してワークＷを供給するワーク供給装置４を備えることにより、以下のような効果も得られる。

（３）装置の自動化。コストの低減化が図れる。
すなわち、ワーク供給装置４が、上記治具６のクランプ部２１を開閉させるクランプ開閉機構４１と、上記クランプ部２１が開放状態にある時に、ワークＷを搬入搬出させるワーク搬入出ロボット５５とを備えてなることにより、作業者の手作業によるワークＷの取扱い（搬入・搬出）を自動化することができ、これにより人手を不要とすることもでき、製造コストさらには製品コストの低減化が図れる。

（４）加工工程のサイクルタイムの短縮が図れる。
すなわち、上記ワーク供給装置４による自動化および人手の削減により、加工工程のサイクルタイムを短縮することができる。

（５）安定した研削加工精度の維持が可能となる。
すなわち、本実施形態の治具６を備えることにより、一般的なインフィード研削を用いてワークＷの外周Ｒ面Ｗａを研削することができるので、砥石車も一般的な円筒砥石面２ａを有する砥石車２を使用することができる。その結果、特許文献１の加工方法のように特殊な専用砥石車（ワークＷの外周Ｒ面形状に対応したプロフィールの砥石面を有する砥石車）が不要で、ドレッシング装置も一般的なドレッサで良く、これにより装置設備費の上昇を抑えることができるとともに、砥石車２の砥石面２ａの形状精度もドレッシング装置に依存することがなく、さらにはワークＷの外周Ｒ面Ｗａの研削加工精度も安定して維持することができる。

実施形態２
本実施形態は図９に示されており、外周Ｒ面研削用治具６の主軸スピンドル１０に対する取付け構造が若干改変されたものである。

すなわち、本実施形態の外周Ｒ面研削用治具６においては、主軸スピンドル１０の先端取付け部位に治具６の心出し機構（心出し手段）８０が設けられている。

この心出し機構８０は、アダプタプレート１６の取付け端面１６ａにおいて、アダプタプレート１６の一直径線上に沿って設けられた長穴溝８０ａと、主軸スピンドル１０の先端取付け部１０ａの端面８１に取付け固定された心出しキー８０ｂとから構成され、これら長穴溝８０ａと心出しキー８０ｂが長穴溝８０ａの長手方向へ相対的に摺動可能な状態で嵌合されている。

また、これに関連して、図示の実施形態においては、上記アダプタプレート１６に設けられた４つの取付けボルト２５、２５、…用の挿通穴９０、９０、…が、図示されるような上記長穴溝８０ａと平行に延びる長穴の形態とされ、あるいは図示しないが取付けボルト２５のネジ部よりも大径の円形穴の形態とされている、これにより、取付けボルト２５がこの長穴９０に対してその長手方向へ相対的に移動可能な状態で挿通する構造とされている。

しかして、以上のように構成された治具６の取付け構造において、主軸スピンドル１０の心出しキー８０ｂに対して、治具６のアダプタプレート１６の長穴溝８０ａの位置を調整した後、上記４つの取付けボルト２５、２５、…を締付けて、上記アダプタプレート１６を主軸スピンドル１０の先端取付け部１０ａに締付け固定することで、主軸スピンドル１０に対する治具６の心出しが行われる。

この場合の心出し作用により、ワークＷの外周Ｒ面Ｗａの高精度研削を可能とすることはもちろん、外周Ｒ面Ｗａの仕上形状寸法（仕上半径寸法）の変更にも対応可能となる。

すなわち、実施形態１の治具６の取付け構造では、対象となるワークＷの外周Ｒ面Ｗａの特定の仕上半径に応じて、クランプ部２１の支持面３２ｃが設計されることになるが、本実施形態の治具の取付け構造においては、上記心出し機構８０により複数種類のワークＷの外周Ｒ面Ｗａの研削に対応可能であり、より汎用性が高い。
その他の構成および作用は実施形態１と同様である。

なお、上述した実施形態１および２はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲内において種々の設計変更が可能である。

例えば、図示の実施形態１および２においては、治具本体１５の先端部が補助支持部２２により回転支持されて、治具本体１５が、この補助支持部２２と主軸スピンドル１０とによる両持ち支持構造とされているが、ワークＷの長さ寸法Ｌが小さい（短い）場合には、補助支持部２２を設けることなく、主軸スピンドル１０による片持ち支持構造としても良い。

また、研削対象となるワークＷは、図１０に示すようなかまぼこ形状のものに限定されず、外周の一部にＲ面を有する他の形状のものでも可能である。

Ｗ ワーク（工作物）
Ｗａ ワークの外周Ｒ面
Ｏ ワークの仕上半径中心
Ｘ10 主軸スピンドルの回転軸線
１ ワーク回転装置（回転支持部、ワーク回転支持手段）
２ 砥石車
２ａ 砥石車の研削砥石面
３ 研削砥石装置（研削砥石手段）
４ ワーク供給装置（ワーク供給手段）
５ 制御装置（制御手段）
６ 外周Ｒ面研削用治具
１０ 主軸スピンドル（回転支持部）
１５ 治具本体
１６ アダプタプレート
２０ 取付け部
２１ クランプ部
２２ 補助支持部
３０ 割り溝
３２ クランプ凹部
３２a、３２ｂ クランプ爪
３２ｃ 支持面
４０ クランプ力調整機構（クランプ力調整手段）
４１ クランプ開閉機構（クランプ開閉手段）
４２ 弾発付勢手段
４３ 締め過ぎ防止ボルト（溝閉止規制手段）
５０、５１ 案内ローラ（開閉案内部）
５２ 開閉ピン（開閉部材）
５３ 開閉シリンダ装置
５５ ワーク搬入出ロボット（ワーク搬入出手段）
８０ 心出し機構（心出し手段）

Claims (8)

1. 外周の一部にＲ面を有する工作物を支持回転させながら、回転する砥石車により工作物の外周Ｒ面を研削する外周Ｒ面研削において、工作物を回転支持部に取外し可能に固定支持するための治具であって、
   前記回転支持部に同軸状に取付け固定されて、前記工作物を取外し可能にクランプ固定するクランプ部を有する治具本体を備え、
   前記クランプ部は、弾発力により開閉可能な円柱状形態とされるとともに、前記工作物を前記外周Ｒ面が前記クランプ部の円筒外周面から外部に突出して露出する状態で挟持状に固定支持する一対のクランプ爪を備えてなり、
   これら一対のクランプ爪に前記工作物が固定支持された状態において、前記外周Ｒ面の仕上半径中心が前記回転支持部の回転軸線上に位置する構成とされている
   ことを特徴とする工作物の外周Ｒ面研削用治具。
2. 前記治具本体は、前記回転軸に取り付けられる取付け部と工作物を取外し可能にクランプ固定する前記クランプ部が一体形成されてなり、
   前記クランプ部を形成する割り溝が治具本体の軸方向全長にわたって形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作物の外周Ｒ面研削用治具。
3. 前記治具本体の先端部に、治具本体を回転支持する補助支持部が設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の工作物の外周Ｒ面研削用治具。
4. 前記治具本体は、前記割り溝を挟んで一方の片側部位が前記回転支持部に固定されて、他方の片側部位が前記割り溝の閉塞端を開閉支点として回動することにより、割り溝が開閉動作する構成とされている
   ことを特徴とする請求項２に記載の工作物の外周Ｒ面研削用治具。
5. 前記治具本体において、前記割り溝を挟んで前記両片側部位に一対の開閉案内部が設けられ、これら両開閉案内部間をテーパ構造の開閉部材が挿通移動することにより、前記割り溝が開閉動作する構成とされている
   ことを特徴とする請求項４に記載の工作物の外周Ｒ面研削用治具。
6. 外周の一部にＲ面を有する工作物を支持回転させながら、回転する砥石車により工作物の外周Ｒ面を研削する研削装置であって、
   工作物を支持回転するワーク回転支持手段と、
   このワーク回転支持手段により回転支持された工作物の外周Ｒ面を研削する研削砥石手段と、
   これらワーク回転支持手段および研削砥石手段を相互に連動して駆動制御する制御手段とを備えてなり、
   前記ワーク回転支持手段の主軸スピンドルの先端に、工作物を同軸状に固定支持するクランプ固定手段が設けられ、
   このクランプ固定手段は、請求項１から５のいずれか一つに記載の外周Ｒ面研削用治具から構成されている
   ことを特徴とする外周Ｒ面研削装置。
7. 前記外周Ｒ面研削用治具に対して工作物を供給するワーク供給手段を備え、
   このワーク供給手段は、前記外周Ｒ面研削用治具の前記クランプ部を開閉させるクランプ開閉手段と、このクランプ部が開放状態にある時に、ワークを搬入搬出させるワーク搬入出手段とを備えてなる
   ことを特徴とする請求項６に記載の外周Ｒ面研削装置。
8. 前記主軸スピンドルの先端部位に、前記外周Ｒ面研削用治具の心出し手段が設けられている
   ことを特徴とする請求項６に記載の外周Ｒ面研削装置。

Images