JP6007099B2 - ワーククランプ方法、ワーククランプ装置、ワーク平面研削法及びワーク平面研削盤 - Google Patents

Description

本発明は、ワーククランプ方法、ワーククランプ装置、ワーク平面研削法及びワーク平面研削盤に関し、ワークをクランプするに際して外径基準にクランプでき、またワークの端面を研削するに際して外径基準に平面研削できるようにしたものである。

円筒体、円柱体その他の形状のワークの端面を砥石により平面研削する平面研削盤においては、ワークをクランプするワーククランプ装置としてダイヤフラムチャック等が採用されている（特許文献１、２）。このダイヤフラムチャックは、ダイヤフラムにより開閉する複数個のクランプ爪を周方向に略等配位置に備え、ワークの軸心方向の一端の基準側端面をストッパに当接させた後、各クランプ爪によりワークをクランプするようになっている。

また旋盤のクランプ装置は、周方向に略等配位置に配置された複数個のクランプ爪を放射状に備え、その各クランプ爪を駆動手段により駆動してワークをクランプするようにしている（特許文献３）。

特開平１１−７０４３３号公報 実開平５−２９６０７号公報 特開２００６−２１２７４７号公報

ワークの軸心方向の端面を砥石により研削する平面研削において、加工後のワークの使用目的によっては、ワークの一端側の基準側端面と他端側の研削側端面との平行度を重要視する場合と、ワークの外径に対する研削側端面の直角度を重要視する場合とがある。しかし、従来のダイヤフラムチャック等のワーククランプ装置は、基準側端面と研削側端面との平行度が要求されるワークのクランプには適しているが、外径に対する研削側端面の直角度が要求されるワークのクランプには適していない。

これはアンクランプ姿勢にあるクランプ爪内にワークを装入して、その軸心方向の一端の基準側端面をストッパ又はワーク台に当接させた後に、その状態で各クランプ爪を閉じてワークをクランプするためである。その結果、クランプ状態のワークは基準側端面に倣うこととなり、ワークの基準側端面と研削側端面との平行度は保証されるが、ワークの外側面をクランプ爪に倣わせることができず、ワークの外径を基準にその外径に対してワークの研削側端面の直角度を得ることはできない。

一方、ダイヤフラムチャック以外の、例えば旋盤のワーククランプ装置等の場合には、駆動手段により放射方向に摺動する複数個のクランプ爪によりワークをクランプするため、ワークの外径を基準に研削側端面の直角度を確保することができる。しかし、クランプ爪の駆動手段が必要になる等、構造的に非常に複雑であってコストアップを招く欠点がある。またクランプ爪の摺動ガタ等でワークを真っ直ぐにクランプできず、ワークが傾いた状態となる惧れもある。更には構造的に複雑であるため、メンテナンスの点でも問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、簡単な構造でワークを外径基準に容易にクランプできるワーククランプ方法、ワーククランプ装置を提供すると共に、簡単な構造でワークを外径基準に容易にクランプでき、その研削側端面の外径基準に対する直角度を保証できるワーク平面研削法、ワーク平面研削装置を提供することを目的とする。

本発明に係るワーククランプ方法は、ワーククランプ装置の複数個のクランプ爪によりワークをクランプする際に、アンクランプ姿勢にある前記複数個のクランプ爪間に投入されたワークを、押圧手段により前記複数個のクランプ爪の内の一部のクランプ爪側に押圧して、該ワークの外側面が前記一部のクランプ爪に倣う状態で前記押圧手段と前記一部のクランプ爪とにより仮クランプした後、この仮クランプ状態を保ちながら前記複数個のクランプ爪を閉じてワークを本クランプするものである。

前記複数個のクランプ爪による本クランプ時に、前記押圧手段がワークを介して前記一部のクランプ爪により押圧されて弾性に抗しながら後退することも可能である。

また前記一部のクランプ爪側が高くなったワーク台上にワークを載置した後、該ワーク台上のワークを前記押圧手段により前記一部のクランプ爪側へと押圧して、前記ワーク台の高い側を支点としてワークを起こしながら、該ワークの外側面を前記一部のクランプ爪に倣わせることもできる。

更に周方向に配置された４個の前記クランプ爪の内、周方向に隣り合う２個の前記クランプ爪間に配置された前記押圧手段により、ワークを他の２個の前記クランプ爪間に向かって押圧することもできる。

本発明に係るワーククランプ装置は、複数個のクランプ爪によりワークをクランプするワーククランプ装置において、アンクランプ姿勢にある前記複数個のクランプ爪の内の一部のクランプ爪側にワークを押圧してその外側面が前記一部のクランプ爪に倣う状態で前記一部のクランプ爪との間でワークを仮クランプし、且つ前記複数個のクランプ爪を閉じてワークを本クランプするときに仮クランプ状態を保ちながら後退する押圧手段を備えたものである。

前記一部のクランプ爪側が高くなったワーク台を備え、前記押圧手段は前記ワーク台上のワークの側面の上部側を前記一部のクランプ爪側へと弾性的に押圧するようにしてもよい。

また前記クランプ爪は周方向に４個配置され、前記押圧手段は周方向に隣り合う２個の前記クランプ爪間に配置され且つワークを他の２個の前記クランプ爪側へと押圧するようにしてもよい。

本発明に係るワーク平面研削法は、ワーククランプ装置によりクランプされたワークの端面を砥石により平面研削するワーク平面研削法において、ワークを前記ワーククランプ装置によりクランプする際に、上記ワーククランプ方法でワークをクランプするものである。

本発明に係るワーク平面研削盤は、ワーククランプ装置によりクランプされたワークの端面を砥石により平面研削するワーク平面研削盤において、上記のワーククランプ装置を備えたものである。

本発明のワーククランプ方法、ワーククランプ装置では、簡単な構造でワークを外径基準にクランプできる利点がある。また平面研削できるワーク平面研削法、ワーク平面研削装置では、簡単な構造でワークを外径基準に容易にクランプでき、その研削側端面の外径基準に対する直角度を保証できる利点がある。

本発明の第１の実施形態を示す立軸平面研削盤の正面図である。 同ワーククランプ装置の断面図である。 同ワーククランプ装置の平面図である。 同連動機構の拡大断面図である。 同ワーククランプ装置の要部の一部破断図である。 同クランプ過程を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態を示すワーククランプ装置の要部の一部破断図である。 本発明の第３の実施形態を示す連動機構の断面図である。 本発明の第４の実施形態を示すワーククランプ装置の正面図である。 本発明の第５の実施形態を示すワーククランプ装置の平面図である。 同断面図である。 本発明の第６の実施形態を示すワーククランプ装置の平面図である。 同断面図である。 本発明の第７の実施形態を示すワーククランプ装置の平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。図１〜図６は立軸平面研削盤に採用した場合の本発明の第１の実施形態を例示する。図１は立軸平面研削盤１を示し、この立軸平面研削盤１は、回転テーブル２上に装着されたワークＷの上端面を、砥石軸３の下端に装着され且つ砥石軸３廻りに回転する砥石４により平面研削するように構成されている。

回転テーブル２は周方向の略等配位置に配置され且つワークＷをクランプする複数個、例えば２個のワーククランプ装置５を有し、各ワーククランプ装置５が投入排出位置Ａと研削位置Ｂとに位置するようにベッド６上に立軸心廻りにインデックス可能に装着されている。なお、この実施形態のワークＷは、外径が軸心方向に略同径の直円面を有する偏平円筒体であるが、その他の形状のものでもよい。

砥石軸３は昇降ヘッド７に立軸心廻りに回転自在に設けられ、この砥石軸３の下端に砥石４が着脱自在に装着されている。砥石軸３はベルト等の伝動機構８を介して駆動モータ９により駆動される。昇降ヘッド７はベッド６上のコラム１０に昇降自在に装着されている。

ワーククランプ装置５には、構造的に簡単且つ小型で安価に製作できるダイヤフラムチャック式のものが採用されている。このワーククランプ装置５は、図２〜図５に示すように、底壁１２を有するリング状の支持枠１３と、支持枠１３内で底壁１２上に略同心状に固定された有底状のシリンダ１４と、外周部がシリンダ１４の開口端側に固定されたダイヤフラム１５と、ダイヤフラム１５上に周方向に所定間隔をおいて配置された複数個、例えば４個のクランプ爪１６，１６Ａと、各クランプ爪１６，１６Ａ間の略中央でダイヤフラム１５上に昇降自在に配置されたワーク台１７と、ワーク台１７を上昇位置に付勢するワーク台付勢手段１８と、４個のクランプ爪１６，１６Ａの内の周方向に隣り合う２個のクランプ爪１６間に配置され且つワーク台１７上のワークＷの外側面を他の２個のクランプ爪１６Ａ側へと弾性的に押圧する弾性押圧手段１９とを備え、全体として上下に薄い偏平状に構成されている。

ダイヤフラム１５は弾性変形により昇降する昇降部１５ａをクランプ爪１６，１６Ａに対応して環状に備え、シリンダ１４内にエアを供給したときにピストン（図示省略）等の押圧により弾性力に抗して昇降部１５ａが上昇し、シリンダ１４内のエアを抜いたときに弾性力により昇降部１５ａが下降するようになっており、このダイヤフラム１５の昇降部１５ａの上下動により、上昇時に各クランプ爪１６，１６Ａを内側のクランプ姿勢から外側のアンクランプ姿勢へと開放し、下降時に各クランプ爪１６，１６Ａをアンクランプ姿勢からクランプ姿勢へと閉じるようになっている。

各クランプ爪１６，１６Ａは平面視円弧状の取り付け部２１と、この取り付け部２１の略中央から上側に突出する当接部２２とを有し、取り付け部２１がダイヤフラム１５の昇降部１５ａ上に略同心状に設けられた取り付け台２３にネジ等の固定具により着脱自在に固定されている。この４個のクランプ爪１６，１６Ａは、図３に示すように周方向に所定の間隔をおいて配置されており、弾性押圧手段１９の両側のクランプ爪１６間の間隔が大となり、この弾性押圧手段１９側を除く他のクランプ爪１６，１６Ａ間の間隔が小となっている。各クランプ爪１６，１６Ａの当接部２２はワークＷの外側面の外径形状に対応して形成されており、アンクランプ姿勢のときに上開き状となり、ワークＷを本クランプするクランプ姿勢のときにワークＷの外側面に沿って略平行状になる。

クランプ爪１６はワークＷの外径が当接部２２に倣い、その外径を基準にワークＷをクランプする構造であればよい。例えば軸心方向に大径部と小径部とを有するワークＷを対象とするクランプ爪１６，１６Ａの場合には、大径部に対応する大径用当接部と、小径部に対応する小径用当接部とを設けて、その各当接部がワークＷの外径に倣い、その外径を基準にワークＷをクランプするようにしてもよい。従って、当接部２２はワークＷの外側面に対して軸心方向の複数箇所で間欠的にワークＷに当接するものでもよい。なお、このような場合にもクランプ爪１６，１６Ａの当接部２２は、大径部と小径部との何れか一方に当接してワークＷを本クランプするようにしてもよい。

また複数個のクランプ爪１６，１６Ａは、ワークＷの外形状を考慮してそのクランプに最適な位置を選択して配置すればよい。例えば、ワークＷの外形状が円筒面状の場合には、複数個のクランプ爪１６，１６Ａを周方向の等配位置に配置することも可能である。

ワーク台１７は図５に示すように、上面にワークＷを載置するための載置面２４を有し、昇降体２５、受け台２６及びワーク台付勢手段１８を介してダイヤフラム１５上に昇降自在に設けられている。ワーク台１７は昇降体２５上にボルト等の固定具２７により着脱自在に装着されている。

載置面２４は、弾性押圧手段１９によりワークＷの外側面の上部側を水平方向に押圧したときに、ワークＷの外側面が弾性押圧手段１９と反対側にある２個のクランプ爪１６Ａに倣い易くなるように、２個のクランプ爪１６Ａ側が若干高くなる傾斜角度αの傾斜面状になっている（図６参照）。この載置面２４の高い部分２４ａと低い部分との高低差は、ワークＷの外径が同一の場合でも、そのワークＷの外径に対するワーク台１７の径の大小、ワーク台１７と２個のクランプ爪１６Ａとの間隔の大小等によっても異なるが、例えば０．０５ｍｍ〜１．００ｍｍ程度であることが望ましい。

なお、載置面２４の高い部分２４ａは載置面２４のクランプ爪１６Ａ側の端部である必要はなく、ワークＷの重心位置よりもクランプ爪１６Ａ側にあればよい。従って、載置面２４は略同一高さの水平状とし、その載置面２４の弾性押圧手段１９と反対側の離れた位置に突起等により高い部分２４ａを設けて、この高い部分２４ａによりワーク台１７上のワークＷを傾斜させるようにしてもよい。

またワークＷの外径に対してワーク台１７の外径を十分に小さくする等して、弾性押圧手段１９によりワークＷの上部側を押圧したときに、ワークＷがワーク台１７のクランプ爪１６Ａ側の端縁を支点としてクランプ爪１６Ａの当接部２２側へと傾斜するようにした場合には、ワーク台１７の載置面２４は略水平状に設けてもよい。従って、ワーク台１７の載置面２４は必ずしもクランプ爪１６Ａ側に向けて徐々に高くなる傾斜状である必要はない。

昇降体２５は図５に示すように下向きに開口する凹部２８を略同心状に備え、受け台２６の上向きに開口する凹部２９内に上下摺動自在に嵌合されると共に、受け台２６にボルト等の固定具３０により固定された上蓋３１から上側に突出している。なお、ワーク台１７と昇降体２５は一体に設けてもよい。

ワーク台付勢手段１８は、通常は昇降体２５が上蓋３１に当接する上昇位置にワーク台１７を保持し、４個のクランプ爪１６，１６ＡがワークＷを外径基準に本クランプするときに、仮クランプ状態にある２個のクランプ爪１６Ａがアンクランプ姿勢からクランプ姿勢へと閉じる動作に連動して昇降体２５を下降させるものであり、コイル状の圧縮バネ３３により構成され、昇降体２５の凹部２８内で昇降体２５と受け台２６との間に介在されている。

受け台２６はダイヤフラム１５の上側に突出する連結部材３４の上端部に、ワーク台１７の載置面２４の傾斜角度αだけダイヤフラム１５の軸心Ｙに対して傾斜して固定され、ダイヤフラム１５上の位置決めピン３５により位置決めされている。即ち、昇降体２５を上下摺動自在に案内する受け台２６の摺動面２６ａは直円筒状であり、その軸心Ｘは図６（ａ）に示すようにワーク台１７の載置面２４に対して略直角に形成されている。一方、受け台２６はその摺動面２６ａの軸心Ｘがワーク台１７の載置面２４の傾斜角度αだけダイヤフラム１５の軸心Ｙに対して傾斜して連結部材３４の上端部に固定され、ワーク台１７の載置面２４の傾斜方向が変化しないように位置決めピン３５によりダイヤフラム１５に位置決めされている。

従って、このように昇降体２５を案内する受け台２６の摺動面２６ａの軸心Ｘをダイヤフラム１５の軸心Ｙに対して傾斜角度αだけ傾斜させておき、この受け台２６を位置決めピン３５によりダイヤフラム１５に位置決めすることにより、ワーク台１７の載置面２４を受け台２６の摺動面２６ａの軸心Ｘと略直角にできる等、受け台２６に対するワーク台１７、昇降体２５の廻り止め等が不要で構造的に簡単にできると共に、組み立てミス等の発生を防止できる利点がある。

連結部材３４は支持枠１３の底壁１２から突出する突出部（図示省略）に着脱自在に固定されると共に、ダイヤフラム１５を相対上下動自在に貫通して受け台２６に挿通されている。なお、連結部材３４は上端に頭部３６を有し、この頭部３６の下側に受け台２６が固定されている。

ワーク台１７はダイヤフラム１５の昇降部１５ａの上下動と関係なく、受け台２６により昇降体２５を介して上下動自在に支持され、通常は圧縮バネ３３の付勢により上昇位置に保持されている。そして、ワーク台１７はクランプ爪１６，１６Ａがワーク台１７に載置されたワークＷを本クランプするときに、ワークＷを介して加わる下向きの荷重により圧縮バネ３３に抗して下降し、クランプ爪１６，１６ＡによるワークＷの本クランプを助けるようになっている。

昇降体２５上には、受け台２６と昇降体２５との間にクーラント等が入らないように、ワーク台１７の下側で受け台２６及び上蓋３１等を上側から覆うカバー３７が設けられている。連結部材３４にはエア供給孔３９が、受け台２６には排出孔４０が夫々設けられている。また昇降体２５には外周の周溝３８ａと、この周溝３８ａと凹部１８とを連通させる連通孔３８ｂとが設けられている。そして、受け台２６、昇降体２５の内部空間には常時エア供給孔３９からエアを供給して、受け台２６、昇降体２５の内部空間のエア圧を周辺よりも若干高めに保つことによりクーラント、研削屑等の異物が入らないようにしている。

弾性押圧手段１９は図３、図５に示すように、支持枠１３上に設けられた固定枠４２と、この固定枠４２の上下方向の揺動軸４３により揺動自在に枢支された揺動アーム４４と、揺動アーム４４の先端部に設けられた押圧部４５と、揺動アーム４４を固定枠４２に対して押圧方向に付勢する揺動アーム付勢手段４６と、押圧部４５を揺動アーム４４に対して押圧方向に付勢する押圧部付勢手段４７と、押圧部４５によるワークＷの押し過ぎを規制するストッパ４８と、ローディング装置（図示省略）の昇降動作に連動して揺動アーム４４を揺動させる連動機構４９とを備えている。

固定枠４２は支持枠１３に一体でもよいし、ネジ等の固定具により着脱自在に設けてもよい。押圧部４５はワーク台１７上に投入されたワークＷの側面の上部を略径方向に水平に押圧するためのもので、押圧ボルト等により構成されており、揺動アーム４４の先端部にワークＷの略中心方向に摺動自在に挿通されると共に、押圧部付勢手段４７により揺動アーム４４に対して押圧方向に付勢されている。押圧部付勢手段４７は押圧部４５の頭部４５ａと揺動アーム４４との間で押圧部４５に套嵌された圧縮バネ５１により構成されている。なお、押圧部付勢手段４７は揺動アーム４４と押圧部４５との構造に応じて圧縮バネ５１の他、引張バネ、つる巻きバネ、その他の弾性体により構成してもよい。

揺動アーム付勢手段４６は圧縮バネ５２により構成されている。圧縮バネ５２は揺動軸４３から押圧部４５側に離れた位置で揺動アーム４４に設けられたバネ受け部５３と、このバネ受け部５３と対向して固定枠４２に設けられたバネ受け部５４との間に介在され、揺動アーム４４を揺動軸４３廻りにワークＷの押圧方向に付勢するようになっている。なお、揺動アーム付勢手段４６は固定枠４２と揺動アーム４４との構造に応じて圧縮バネ５２の他、引張バネ、つる巻きバネ、その他の弾性体により構成してもよい。

弾性押圧手段１９の押圧部４５による押圧力は、ワークＷを２個のクランプ爪１６Ａとの間で仮クランプできれば十分であり、各クランプ爪１６，１６ＡがワークＷをクランプする力よりも十分に小さく設定されている。なお、押圧部４５の押圧力は押圧部付勢手段４７の圧縮バネ５１により決定される。

ストッパ４８はボルト等により構成され、固定枠４２上の固定部５５に揺動アーム４４に対応して螺合されている。なお、ストッパ４８は揺動アーム４４の後退方向への揺動位置を規制できれば、揺動アーム４４のどの部位に当接するように設けてもよい。またストッパ４８は揺動アーム４４の規制位置を調整できるように固定部５５に進退可能に設けてもよい。

連動機構４９は図３、図４に示すように、ローディング装置が下降したときに押圧部４５をワークＷの投入領域から外側に後退させ、ローディング装置が上昇したときに押圧部４５の後退を解除するためのものであり、揺動アーム４４に形成されたピン孔と、固定枠４２に形成された案内孔５８と、ローディング装置に下向きに設けられ且つ投入排出位置Ａでのローディング装置の上下動によりピン孔５７、案内孔５８に挿脱自在に挿入される操作ピン５９とを備えている。

操作ピン５９は下端にテーパ部を有する。固定枠４２の案内孔５８はローディング装置が投入排出位置Ａにあるときの操作ピン５９の軸心上に設けられている。揺動アーム４４のピン孔５７は揺動アーム４４がストッパ４８に当接した状態のときにその内周の被操作部５７ａが案内孔５８内に突出した位置にあり、ローディング装置の下降により操作ピン５９がピン孔５７を経て案内孔５８に挿入されるときに、操作ピン５９により被操作部５７ａが反押圧方向に操作されて、押圧部４５がワークＷの投入領域から外側に移動すべく揺動アーム４４を揺動軸４３廻りに反押圧方向に揺動させるようになっている。

このような構成の立軸平面研削盤１において、ワークＷの上端面を砥石４により平面研削するに際して、ワークＷの外径を基準にその外径の軸心に対して略直角に研削する場合には、次のような方法により行う。先ずローディング装置により投入排出位置Ａにあるワーククランプ装置５にワークＷを投入し、そのワークＷをワーククランプ装置５により上向き状態でクランプする。次に回転テーブル２がインデックスして、ワークＷを投入排出位置Ａから砥石４の下の研削位置Ｂへと移動させた後、砥石軸３廻りに回転する砥石４を下降させてワークＷの上端面を研削する。

ワークＷの研削が終了すると、砥石４の上昇後に回転テーブル２がインデックスして、研削前のワークＷを投入排出位置Ａから研削位置Ｂに、研削済みのワークＷを研削位置Ｂから投入排出位置Ａに夫々移動させて行く。そして、投入排出位置Ａではワーククランプ装置５が研削済みのワークＷをアンクランプし、ローディング装置が下降して研削済みのワークＷを掴み、その後にローディング装置が上昇して研削済みのワークＷを外部へ排出する。

投入排出位置Ａにおいて、ローディング装置によりワーククランプ装置５にワークＷを投入する際には、ダイヤフラム１５の昇降部１５ａが上昇して各クランプ爪１６，１６Ａが外側に開放したアンクランプ姿勢にあり、略径方向に相対向するクランプ爪１６，１６Ａの当接部２２の上側の間隔が広がっている。そして、ローディング装置によりワークＷをワーク台１７の直上まで移動させた後、ローディング装置を下降させて、図６（ａ）に示すようにワークＷをアンクランプ姿勢にあるクランプ爪１６，１６Ａ間のワーク台１７上に載置する。

このときローディング装置が下降を開始すると、図４に実線及び二点鎖線で示すように、先ず操作ピン５９が揺動アーム４４のピン孔５７から固定枠４２の案内孔５８へと挿入され、その操作ピン５９により揺動アーム４４の被操作部５７ａが反押圧方向（後退方向）に押圧されるので、揺動アーム４４が揺動アーム付勢手段４６に抗しながら揺動軸４３廻りに反押圧方向へと揺動する。このため下降中のワークＷが弾性押圧手段１９の押圧部４５に達する前に、揺動アーム４４の先端部に設けられた押圧部４５がワークＷの投入領域の外側へと後退し、その後にワークＷがワーク台１７の上側近傍まで下降してワーク台１７の載置面２４上に載置される。従って、ワーク台１７の上側に弾性押圧手段１９があり、その押圧部４５がワーク台１７の上側へと突出した状態にあるにも拘わらず、その押圧部４５と干渉することなくワークＷをワーク台１７上に容易且つ円滑に投入することができる。

ローディング装置がワーク台１７上でワークＷの把持を解除すると、ワークＷの下端面がワーク台１７の載置面２４に載り、ワークＷは載置面２４の傾斜角度αに応じて押圧部４５側へと僅かに傾斜した状態となる。そして、ワークＷを投入後のローディング装置が弾性押圧手段１９の押圧部４５よりも上側に上昇すると、その後に操作ピン５９が揺動アーム４４のピン孔５７から上側へと抜けて、操作ピン５９による揺動アーム４４の後退側への押圧が解除される。

そして、揺動アーム４４が揺動アーム付勢手段４６の付勢により揺動軸４３廻りに押圧方向に揺動して、その押圧部４５がワーク台１７上のワークＷの外側面の上部を押圧する。これによって図６（ｂ）に示すようにワーク台１７上のワークＷの反対側の外側面をアンクランプ姿勢にある２個のクランプ爪１６Ａの当接部２２に沿って押し付けることができ、その外側面がクランプ爪１６Ａの当接部２２に倣う状態で弾性押圧手段１９の押圧部４５と２個のクランプ爪１６ＡとによりワークＷを仮クランプすることができる。

このとき押圧部４５がワークＷの外側面の上部を低い側から水平方向に押圧すれば、ワーク台１７上のワークＷは、載置面２４の高い側を支点として低い側が載置面２４から浮き上がって起き上がり、その外側面が２個のクランプ爪１６Ａの当接部２２に沿って倣う状態となる。即ち、押圧部４５がワークＷの上部を押圧すれば、ワークＷは載置面２４の高い側を支点として起き上がりながら２個のクランプ爪１６Ａ側へと摺動するか、又は摺動して下端部が２個のクランプ爪１６Ａの当接部２２に当接した後に、その下端部を支点として起き上がる等によって、その外側面を２個のクランプ爪１６Ａの当接部２２に沿って容易に倣わせることができる。

押圧部４５によりワークＷを水平方向に押圧する際には、ワークＷがクランプ爪１６Ａの当接部２２に当接するときの当接位置よりも上側を押圧することになる。この場合、当接位置はワークＷの外形状、クランプ爪１６Ａの当接部２２の構造等によって異なり、ワークＷの下端又はその近傍とは限らないが、ワークＷ、クランプ爪１６Ａの外形状、構造等が決まれば、それに応じて当接位置は略一定位置に定まる。従って、比較的小さい押圧力でワークＷを押圧するためには、その当接位置からできるだけ上側に離れた位置を押圧位置とすることが望ましい。

次にダイヤフラム１５の昇降部１５ａを下降させて、ワークＷの仮クランプ状態を保ちながら４個のクランプ爪１６，１６ＡによりワークＷを本クランプする。即ち、ダイヤフラム１５の昇降部１５ａが下降すると、その下降に伴って４個のクランプ爪１６，１６Ａが内側へと起立してクランプ姿勢へと閉じる。このとき２個のクランプ爪１６Ａは弾性押圧手段１９の押圧部４５との間でワークＷを仮クランプした状態のままで内側へと起立するが、弾性押圧手段１９の押圧部４５の押圧力（押圧部付勢手段４７による付勢力）が各クランプ爪１６，１６Ａのクランプ力よりも小さいので、２個のクランプ爪１６Ａが仮クランプ状態のワークＷを介して弾性押圧手段１９の押圧部４５を押し返し、押圧部付勢手段４７に抗して後退する。

このためワークＷは２個のクランプ爪１６Ａと弾性押圧手段１９の押圧部４５とによって仮クランプされた状態のままで４個のクランプ爪１６，１６Ａの中央側へと移動し、ワークＷが４個のクランプ爪１６，１６Ａの中央に位置したときに、仮クランプしていた２個のクランプ爪１６Ａの当接部２２と同様に、他の２個のクランプ爪１６の当接部２２がワークＷの外側面に沿って当接して、図６（ｃ）に示すように４個のクランプ爪１６，１６ＡによりワークＷを本クランプする。

仮クランプ中のワークＷはその下端面がワーク台１７の載置面２４の高い部分に載った状態にあるため、４個のクランプ爪１６，１６ＡによりワークＷを外径基準に本クランプする際に、仮クランプ状態のままで２個のクランプ爪１６Ａを内側へと閉じると、ワークＷを介してワーク台１７に下向きの外力が加わることになる。するとワーク台１７は昇降体２５を介して受け台２６に対して昇降自在であり、ワーク台付勢手段１８により上向きに付勢されているので、ワークＷを介して下向きの外力が加わればワーク台１７がワーク台付勢手段１８に抗して下降する。このためワーク台１７に載った状態でワークＷを仮クランプするにも拘わらず、ワークＷの動きに合わせてワーク台１７が下降することにより、仮クランプ状態のワークＷの姿勢を保ったままで４個のクランプ爪１６，１６Ａによる本クランプへとスムーズに移行することができる。

この結果、４個のクランプ爪１６，１６ＡによりワークＷを外径基準に確実に本クランプできるため、その状態で砥石４によりワークＷの上端面を平面研削することによって、ワークＷの研削側端面を外径基準に略直角に研削することができ、ワークＷの外径と研削側端面との直角度を保証することができる。

またワーククランプ装置５は各クランプ爪１６，１６Ａがダイヤフラム１５に装着されたダイヤフラムチャック式であるため、ダイヤフラム１５を駆動するシリンダ１４にエア配管することにより構成できる等、ワーククランプ装置５自体の構造を簡単にでき、大型化や製作コストの高騰を抑制することができる。

しかも周方向に４個のクランプ爪１６，１６Ａを配置し、その１箇所のクランプ爪１６間の周方向の間隔を大にして弾性押圧手段１９の押圧部４５を配置し、他の各クランプ爪１６，１６Ａ間の周方向の間隔を小さくし略均等にすることにより、押圧部４５によりワークＷを２個のクランプ爪１６Ａ間に向かって略均等に押圧しながら、その２個のクランプ爪１６Ａと押圧部４５との３点でワークＷを安定して確実に仮クランプでき、その後に４個のクランプ爪１６，１６Ａによる外径基準の本クランプの信頼性も向上する。

更にワーク台１７は２個のクランプ爪１６Ａ側が高くなっており、弾性押圧手段１９の押圧部４５でワークＷの外側面の上部側を押圧したときに、ワーク台１７の高い側を支点としてワークＷが起き上がるため、ワークＷの外径をアンクランプ姿勢にある２個のクランプ爪１６Ａの当接部２２に沿って容易に倣わせることができる。また仮にワークＷの外側面とクランプ爪１６Ａの当接部２２との間に多少の隙間があっても、ワーク台１７上でのワークＷの起き上がりによりワークＷとワーク台１７との摩擦抵抗が小さくなるため、ワークＷをアンクランプ姿勢のクランプ爪１６Ａ側へとスムーズに移動させることができる。

図７は本発明の第２の実施形態を例示する。この実施形態では、ワーク台１７の載置面２４が傾斜角度αだけ傾斜した状態で上下動するように、受け台２６の上蓋３１により昇降体２５を上下摺動自在に案内している。

受け台２６はその上面に傾斜角度αの傾斜取り付け面２６ｂを有し、この傾斜取り付け面２６ｂに固定具３０により上蓋３１が着脱自在に固定されている。上蓋３１は受け台２６の傾斜取り付け面２６ｂに当接する下面に対して略直角に形成された摺動面３１ａを同心状に備え、その摺動面３１ａにより昇降体２５が上下摺動自在に支持案内されている。ワーク台２６の載置面２４は摺動面３１ａに対して略直角であり、上蓋３１の下面と略平行である。なお、昇降体２５の下部側は受け台２６の内周面に遊嵌されている。他の構成は第１の実施形態と同様である。

このように受け台２６上の上蓋３１により昇降体２５を案内するようにしてもよい。この場合には、受け台２６の上面に傾斜角度αの傾斜取り付け面２６ｂを設けることにより、ワーク台２６の載置面２４をダイヤフラム１５の軸心Ｙに対して傾斜角度αで傾斜させることができる。また受け台２６の傾斜取り付け面２６ｂ以外の部分はワーク台２６の載置面２４に略平行又は略直角に形成すればよいので、ワーク台２６、昇降体２５及び受け台２６の夫々の加工を容易にできる利点がある。

しかも組み立てに際しては受け台２６を位置決めピン３５でダイヤフラム１５に位置決めした後、その受け台２６の傾斜取り付け面２６ｂに上蓋３１を固定具３０で固定すればよく、第１の実施形態と同様に容易に組み立てることができる。

図８は本発明の第３の実施形態を例示する。この実施形態の揺動アーム４４は、固定枠４２上に配置された主体部６０と、この主体部６０から固定枠４２の下側へと突出する下側部６１とを有し、その下側部６１にピン孔５７が形成されている。固定枠４２には、操作ピン５９の軸心上の通孔６２に装着され且つ操作ピン５９を挿脱自在に案内する案内筒６３とが設けられている。案内筒６３は固定枠４２から上側に突出しており、この案内筒６３と干渉しないように、揺動アーム４４の主体部６０には切り欠き部６４が形成されている。他の構成は第１の実施形態と同様である。

この場合には、ローディング装置が下降する際に、操作ピン５９が先ず案内筒６３に案内されながら下降して下側部６１のピン孔５７へと進入し、第１の実施形態と同様にその被操作部５７ａを操作して揺動アーム４４を揺動軸４３廻りに後退方向へと揺動させる。このように操作ピン５９を案内筒６３で案内しながら、その操作ピン５９により案内筒６３の下側近傍にある下側部６１の被操作部５７ａを操作することによって、操作ピン５９に加わる負荷を軽減できその変形等の損傷を少なくすることができる。

図９は本発明の第４の実施形態を例示する。弾性押圧手段１９の押圧部４５はワークＷの外側面の上部側を斜め上側に向かって上向きに押圧するように構成されている。ワーク台１７の載置面２４は押圧部４５と反対側に高い部分２４ａがあるが、水平状でもよい。他の構成は第１の実施形態と同様である。

このように弾性押圧手段１９の押圧部４５によりワークＷの外側面の上部を上向きに押圧することによっても、ワーク台１７上のワークＷが高い部分２４ａを支点として、又はワークＷの当接部２２に対する当接位置を支点として起き上がり、アンクランプ姿勢にある２個のクランプ爪１６Ａの当接部２２に沿って当接させることができる。

また押圧部４５によるワークＷの押圧方向を、ワーク台１７の載置面２４と略平行又は載置面２４の傾斜角度αよりも上向きとすることによって、押圧部４５によるワークＷの押圧時に下向きの分力が発生しなくなり、ワーク台１７上のワークＷが載置面２４に沿って摺動するときの摺動抵抗も小さくできる。従って、押圧部４５はワーク台１７上のワークＷを水平方向に押圧する他、斜め上向きに押圧するように配置してもよい。

図１０、図１１は本発明の第５の実施形態を例示する。この実施形態では、ワーク台１７をクランプ爪１６，１６Ａと同数の複数個、例えば４個の受け部６６に分割し、その各受け部６６をクランプ爪１６，１６Ａの当接部２２の内周側に一体に設けている。

受け部６６は、クランプ爪１６，１６Ａの取り付け部２１から内側に突出する突出部６７の内端に、取り付け部２１に沿って略同心状に平面視円弧状に形成されている。そして、弾性押圧手段１９の押圧部４５と反対側の２個の受け部６６は押圧部４５と反対側の端部が高くなり、押圧部４５側の２個の受け部６６は押圧部４５に近い側の端部が低くなるように、各受け部６６の上端に略連続状に傾斜する受け面６６ａが形成されている。

このような構成の場合にも、仮クランプ状態のワークＷを４個のクランプ爪１６によりクランプする際に、各クランプ爪１６のクランプ動作と一体に受け部６６が下降するため、その受け部６６によってワークＷの動きが規制されるようなことはない。従って、各クランプ爪１６，１６Ａに一体に受け部６６を設けて、その各受け部６６によりワーク台１７を構成することも可能であり、これによってワーククランプ装置５全体の構造を更に簡素化することができる。なお、受け部６６はクランプ爪１６，１６Ａと同数である必要はなく、受け部６６のないクランプ爪１６，１６Ａを含んでワーククランプ装置５を構成してもよい。また各受け部６６は略同じ高さとしてもよい。

図１２、図１３は本発明の第６の実施形態を例示する。この実施形態の受け部６６は、クランプ爪１６，１６Ａの当接部２２の略内側に対応して突出部６７の内端に平面視棒状の突起等により形成されている。この受け部６６は、押圧部４５と反対側の２個の受け部６６が高くなり、押圧部４５側の２個の受け部６６が低くなるように形成されている。このような場合にも、第５の実施形態と同様に実施することができる。

図１４は本発明の第７の実施形態を例示する。この実施形態のワークＷは、円筒面部６９とこの円筒面部６９から径方向の外側へと放射状に突出する突出部７０とを有する。このようなワークＷの場合にも、円筒面部６９、突出部７０の何れかに対応してクランプ爪１６，１６Ａ、押圧部４５を配置することにより、そのワークＷを外径基準でクランプして平面研削することができる。なお、図１４のワークＷは、円筒面部６９の外周に略同一幅の突出部７０が略等配位置にあるが、各突出部７０の周方向の幅、各突出部７０間の周方向の間隔が異なるものでもよい。

クランプ爪１６，１６Ａ、弾性押圧手段１９は図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように配置すればよい。図１４（ａ）の場合には、円筒面部６９に対応して各クランプ爪１６，１６Ａが配置され、１個の突出部７０に対応して弾性押圧手段１９の押圧部４５が配置されている。また図１４（ｂ）の場合には、各突出部７０に対応して各クランプ爪１６，１６Ａが配置され、１個の突出部７０に対応して弾性押圧手段１９の押圧部４５が配置されている。更に図１４（ｃ）の場合には、円筒面部６９に対応して各クランプ爪１６が配置され、その１箇所のクランプ爪１６と並べて押圧部４５が配置されている。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば実施形態では、回転テーブル２にワーククランプ装置５を備えた立軸平面研削盤１について例示しているが、砥石軸３を横方向に配置した横軸平面研削盤、砥石軸３を斜め方向に配置した傾斜軸平面研削盤等でも同様に実施できる。横軸平面研削盤、傾斜軸平面研削盤の場合には、下側のクランプ爪１６Ａと上側の弾性押圧手段１９とでワークＷを仮クランプし、その仮クランプ状態を保ちながら本クランプに移行するようにすればよい。

また平面研削盤用のワーククランプ装置５の他に、平面研削盤から分離された独立のワーククランプ装置５に採用することも可能であり、平面研削盤、その他の各種の加工装置に採用可能な汎用品としてもよい。またワーククランプ装置５はダイヤフラムチャック式以外のもの、例えばコレットにより各クランプ爪１６が開閉するコレットチャック式でもよい。ダイヤフラム１５等以外の他の連動手段により複数個のクランプ爪１６を連動して開閉するようにしたものでもよい。従って、各クランプ爪１６，１６Ａの駆動形式は別に問題ではない。

ダイヤフラム１５に複数個のクランプ爪１６，１６Ａを備えたワーククランプ装置５の場合でも、そのクランプ爪１６，１６Ａの数は２個以上の複数個あればよく、また各クランプ爪１６，１６Ａは略等配位置に配置してもよいし、ワークＷの外周形状に応じて不規則に配置してもよい。従って、実施形態に例示のようにクランプ爪１６，１６Ａが４個のものに限定されるものではない。

また弾性押圧手段１９の押圧部４５との間でワークＷを仮クランプする場合のクランプ爪１６Ａは１個でもよいし、２個、３個等の複数個でもよい。クランプ爪１６，１６Ａが周方向に複数個ある場合に、その複数個のクランプ爪１６，１６Ａの内の一部である１個又は複数個のクランプ爪１６Ａと弾性押圧手段１９とでワークＷを仮クランプできるようにすればよい。

例えば、クランプ爪１６，１６Ａが周方向に４個ある場合には、その４個のクランプ爪１６，１６Ａの一部である１個、２個又は３個のクランプ爪１６Ａと弾性押圧手段１９とによりワークＷを仮クランプできればよい。但し、その１個、２個又は３個のクランプ爪１６Ａは、ワークＷに対して弾性押圧手段１９と略反対側にあるものとなる。

またクランプ爪１６Ａが１個の場合には、この１個のクランプ爪１６Ａとの間でワークＷを仮クランプするように押圧部４５を周方向に複数個設けてもよい。例えば２個の押圧部４５でワークＷを１個のクランプ爪１６Ａ側に押圧して、そのワークＷの外側面が１個のクランプ爪１６Ａに沿って倣うようにすれば、その状態でワークＷを仮クランプすることができ、その後、全てのクランプ爪１６，１６ＡでワークＷを外径基準でクランプすることができる。なお、クランプ爪１６，１６Ａの当接部２２が周方向に所定の長さを有するような場合には、１個のクランプ爪１６Ａと１個の押圧部４５とによりワークＷを仮クランプすることも可能である。

弾性押圧手段１９は揺動軸４３廻りに揺動する揺動式のものを例示しているが、ワークＷの略径方向に略直線的に出退するように構成してもよい。またローディング装置の昇降に連動して弾性押圧手段１９を出退させる連動機構４９は操作ピン５９、ピン孔５７により構成しているが、ローディング装置の機構等に応じて他の構成のものを採用することも可能である。

クランプ爪１６，１６Ａがアンクランプ状態のときにワーク台１７を上昇位置に規制できる場合には、ワーク台１７がダイヤフラム１５の昇降部１５ａの上下動に連動して上下動するようにしてもよい。例えば、受け台２６を連結部材３４に対して摺動自在に設け、この受け台２６の上昇位置を連結部材３４の規制部３６で規制するように構成すれば、アンクランプ状態のときのワーク台１７の上昇位置を略一定に維持できるので、ダイヤフラム１５の昇降部１５ａが下降してクランプ爪１６，１６Ａがアンクランプ状態からクランプ状態に移行するときに、ワーク台１７、受け台２６がダイヤフラム１５に連動して下降するようにしてもよい。

この場合、ダイヤフラム１５の昇降部１５ａの下降量に対して、クランプ爪１６，１６ＡがワークＷをクランプするときのワークＷの下降量が大であれば、昇降体２５、ワーク台付勢手段１８によりその下降量の差を吸収すればよい。また両者の下降量を一致させておけば、昇降体２５、ワーク台付勢手段１８等を省略して、ワーク台１７と受け台２６とを一体化することもできる。

第１の実施形態では、受け台２６の摺動面２６ａの軸心Ｘをダイヤフラム１５の軸心Ｙに対して傾斜状とし、ワーク台１７の上側の載置面２４を昇降体２５と受け台２６との摺動面の軸心Ｘに対して略直角に形成することにより、ワーク台１７の上側の載置面２４をダイヤフラム１５の軸心Ｙに対して傾斜させているが、昇降体２５、受け台２６をダイヤフラム１５の軸心Ｙに平行に設け、ワーク台１７の上側の載置面２４をダイヤフラム１５の軸心Ｙに対して傾斜状に形成してもよい。その場合には、昇降体２５と受け台２６との摺動面が円筒面状であるため、クランプ爪１６Ａに対してワーク台１７の載置面２４の傾斜方向が略一定となるように、案内キーその他の案内手段、廻り止め手段、位置決め手段等を介して相対上下動自在に結合する必要がある。

また複数個のクランプ爪１６，１６Ａをダイヤフラム１５により駆動する場合には、ワーク台１７の載置面２４はダイヤフラム１５の軸心Ｙに対して傾斜させればよいが、ダイヤフラム１５を使用しないワーククランプ装置５の場合には、複数個のクランプ爪１６，１６ＡがワークＷを本クランプしたときのワークＷの軸心、即ち本クランプ状態にある複数個のクランプ爪１６，１６Ａ間の中心軸に略直角な平面を基準に、その平面に対してワーク台１７の載置面２４を若干（傾斜角度α）傾斜させてもよい。

第１の実施形態では、受け台２６により昇降体２５を直接案内し、また第２の実施形態では、受け台２６により上蓋３１を介して昇降体２５を間接的に案内している。従って、何れの場合にも、載置面２４が傾斜角度αで傾斜するワーク台１７を上下動自在に支持案内することが可能であることから、これらの受け台２６及び上蓋３１により、載置面２４が傾斜角度αで傾斜するワーク台１７を上下動自在に支持し案内する一つの支持案内手段２６，３１が構成されている。

また第２の実施形態では、受け台２６の上面に傾斜取り付け面２６ｂを設け、上蓋３１の下面を摺動面３１ａに対して略直角にしているが、受け台２６の上面をダイヤフラム１５の軸心Ｙに対して略直角にし、上蓋３１の下面に傾斜角度αの傾斜取り付け面を設け、この傾斜取り付け面に対して上蓋３１の摺動面３１ａを略直角に形成することも可能である。

各実施形態のワークＷは外側面が線対称に形成されたものを例示しているが、非対称のものでもよい。但し、非対称のワークＷの場合には、ワーククランプ装置５側の各クランプ爪１６，１６Ａ及び弾性押圧手段１９とワークＷとが干渉しないように、ワーククランプ装置５側に位置決め手段を設けることが望ましい。その場合に例えば昇降体２５及びカバー３７から外れた位置でワークＷを位置決めするように、受け台２６から上側に突出するように位置決め突起を設けることが考えられる。

１ 立軸平面研削盤
２ 回転テーブル
３ 砥石軸
４ 砥石
５ ワーククランプ装置
１５ ダイヤフラム
１６，１６Ａ クランプ爪
１７ ワーク台
１８ ワーク台付勢手段
２２ 当接部
４２ 固定枠
４３ 揺動軸
４４ 揺動アーム
４５ 押圧部
４６ 揺動アーム付勢手段
４７ 押圧部付勢手段
４９ 連動機構
Ｗ ワーク

Claims (9)

1. ワーククランプ装置の複数個のクランプ爪によりワークをクランプする際に、アンクランプ姿勢にある前記複数個のクランプ爪間に投入されたワークを、押圧手段により前記複数個のクランプ爪の内の一部のクランプ爪側に押圧して、該ワークの外側面が前記一部のクランプ爪に倣う状態で前記押圧手段と前記一部のクランプ爪とにより仮クランプした後、この仮クランプ状態を保ちながら前記複数個のクランプ爪を閉じてワークを本クランプすることを特徴とするワーククランプ方法。
2. 前記複数個のクランプ爪による本クランプ時に、前記押圧手段がワークを介して前記一部のクランプ爪により押圧されて弾性に抗しながら後退することを特徴とする請求項１に記載のワーククランプ方法。
3. 前記一部のクランプ爪側が高くなったワーク台上にワークを載置した後、該ワーク台上のワークを前記押圧手段により前記一部のクランプ爪側へと押圧して、前記ワーク台の高い側を支点としてワークを起こしながら、該ワークの外側面を前記一部のクランプ爪に倣わせることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーククランプ方法。
4. 周方向に配置された４個の前記クランプ爪の内、周方向に隣り合う２個の前記クランプ爪間に配置された前記押圧手段により、ワークを他の２個の前記クランプ爪間に向かって押圧することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のワーククランプ方法。
5. 複数個のクランプ爪によりワークをクランプするワーククランプ装置において、アンクランプ姿勢にある前記複数個のクランプ爪の内の一部のクランプ爪側にワークを押圧してその外側面が前記一部のクランプ爪に倣う状態で前記一部のクランプ爪との間でワークを仮クランプし、且つ前記複数個のクランプ爪を閉じてワークを本クランプするときに仮クランプ状態を保ちながら後退する押圧手段を備えたことを特徴とするワーククランプ装置。
6. 前記一部のクランプ爪側が高くなったワーク台を備え、前記押圧手段は前記ワーク台上のワークの側面の上部側を前記一部のクランプ爪側へと弾性的に押圧することを特徴とする請求項５に記載のワーククランプ装置。
7. 前記クランプ爪は周方向に４個配置され、前記押圧手段は周方向に隣り合う２個の前記クランプ爪間に配置され且つワークを他の２個の前記クランプ爪側へと押圧することを特徴とする請求項６に記載のワーククランプ装置。
8. ワーククランプ装置によりクランプされたワークの端面を砥石により平面研削するワーク平面研削法において、ワークを前記ワーククランプ装置によりクランプする際に、請求項１〜４の何れかに記載のワーククランプ方法でワークをクランプすることを特徴とするワーク平面研削法。
9. ワーククランプ装置によりクランプされたワークの端面を砥石により平面研削するワーク平面研削盤において、請求項５〜７の何れかに記載のワーククランプ装置を備えたことを特徴とするワーク平面研削盤。

Images