JP7079170B2 - 研削装置及びそれを用いた研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、研削装置及びそれを用いた研削方法、特に、ワークテーブルに支持されたワークを、主軸の先端に設けられた砥石で研削する技術に関するものである。

従来より、ワークに研削加工を施す研削装置として、ワークを着脱可能に支持するワークテーブルと、加工位置に位置付けられたワークに対して進退可能な主軸と、主軸の先端に設けられてワークを研削する砥石とを備えた構成が知られている。また、生産効率を向上させるために、ワークを所定位置に搬送するワーク搬送手段をさらに備えたものが種々知られている。

例えば特許文献１には、ワーク搬送手段として、ワークを把持する第１ハンド及び第２ハンドが並び設けられ、これらを移動させるローダが設けられたものが開示されている。そして特許文献１では、ワークの加工中に、第１ハンドに未加工ワークを把持させるとともに第２ハンドは空の状態で待機させておく。ワークの加工後に、ローダで第１ハンド及び第２ハンドを移動させて、第２ハンドで加工位置の加工済ワークを把持した後さらに移動させて、第１ハンドの未加工ワークを加工位置に搬入する構成となっている。

特開２０１７―６４８７０号公報

ところでこのような研削加工においては、生産効率を高めるために、ワーク１個あたりのサイクルタイムの短縮化が強く求められている。そのために、ワークの交換時間を短くする工夫が必要となる。

そうしたところ、上記特許文献１の発明では、ワークの加工中に未加工ワークを把持して待機していることにより加工後に速やかに交換作業に進ませることができるものの、その加工位置にてワークが交換されるため、ワークの交換と加工とを並行して行うことができない。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークの交換時間を短縮化して生産効率を向上させる研削装置及びそれを用いた研削方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、ワークの加工位置とは別の位置に交換位置を設けて、ワークを支持したワークテーブルをそれぞれの位置に移動させることで、ワークの加工中にワークの交換を行えるようにした。

具体的には、第１の発明では、ワークを着脱可能に支持するワークテーブルと、前記ワークの加工位置に位置付けられた該ワークに対して進退可能な主軸と、該主軸の先端に設けられて前記ワークを研削する砥石と、を備える研削装置を前提とする。そして、加工済ワークと未加工ワークとを交換する第１交換位置及び第２交換位置が、前記加工位置を間に挟んで並設され、前記ワークテーブルは、前記主軸の進退方向と直交する方向で、前記加工位置と前記第１交換位置との間で移動可能な第１テーブル及び前記加工位置と前記第２交換位置との間で移動可能な第２テーブルを有し、前記加工済ワーク又は前記未加工ワークを保持して搬送するワーク搬送手段をさらに備え、前記ワーク搬送手段は、前記第１テーブルが前記第１交換位置に移動して前記第２テーブルが前記加工位置に移動した状態で、前記第１テーブルに支持された前記加工済ワークを前記未加工ワークに交換した後で、さらに別の未加工ワークを保持して前記第２交換位置に移動可能で、且つ、前記第２テーブルが前記第２交換位置に移動して前記第１テーブルが前記加工位置に移動した状態で、前記第２テーブルに支持された前記加工済ワークを前記未加工ワークに交換した後で、さらに別の未加工ワークを保持して前記第１交換位置に移動可能となっている。

この第１の発明では、加工位置を間に挟んで第１交換位置及び第２交換位置が設けられ、第１交換位置と加工位置との間で移動可能な第１テーブルと第２交換位置と加工位置との間で移動可能な第２テーブルが設けられているので、一方のワークテーブルに支持されたワークを加工位置で加工している間に、他方のワークテーブルに支持されたワークを交換位置に位置付けて、ワーク交換を行うことができる。よって、ワークの加工中に別のワークの交換を行うことが可能となり、生産効率を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記ワーク搬送手段は、前記ワークを保持して搬送可能なワーク搬送機構と、前記ワーク搬送機構が前記第１交換位置、前記加工位置、及び前記第２交換位置の並び方向に沿って移動できるように案内する案内機構を備える。

この第２の発明では、ワーク搬送機構が案内機構によって、第１交換位置、加工位置、第２交換位置の並び方向に沿って移動できるので、各位置にスムーズにワークを搬送することができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１テーブルを移動させる第１移動手段及び前記第２テーブルを移動させる第２移動手段を備え、前記第１テーブルは、前記第１テーブルに支持された前記ワークを回転させる第１回転手段を備え、前記第２テーブルは、前記第２テーブルに支持された前記ワークを回転させる第２回転手段を備える。

この第３の発明では、第１移動手段及び第２移動手段を備え、さらに第１回転手段及び第２回転手段を備えるので、第１テーブルと第２テーブルとを別々に移動させることができ、且つ第１テーブルと第２テーブルとを別々に回転させることができる。よって、第１テーブル又は第２テーブルに支持されたワークの加工位置での位置合わせを短時間で行うことができる。

第４の発明は、第１から第３のいずれか１つの発明において、前記ワーク搬送手段は、前記ワークを保持可能な第１ワーク保持部と、別の前記ワークを保持可能な第２ワーク保持部と、前記第１ワーク保持部及び前記第２ワーク保持部の位置を入れ替える保持部入替機構と、を備える。

この第４の発明では、ワーク搬送手段で複数のワークを保持することができ、さらに保持部入替機構で位置を入れ替えることができるので、加工済ワークと未加工ワークとを速やかに交換することができる。

第５の発明は、第１から第４のいずれか１つの発明において、前記第１交換位置の周囲に、前記未加工ワークを待機させる搬入待機部が設けられ、前記第２交換位置に周囲に、前記加工済ワークを待機させる搬出待機部が設けられ、前記ワーク搬送手段は、前記未加工ワークを前記搬入待機部から前記第１交換位置又は前記第２交換位置に搬送可能で、且つ、前記加工済ワークを前記第１交換位置又は前記第２交換位置から前記搬出待機部に搬送可能に設けられている。

この第５の発明では、ワーク搬送手段が、未加工ワークを搬入待機部から第１交換位置又は第２交換位置に搬送可能で、且つ、加工済ワークを第１交換位置又は第２交換位置から搬出待機部に搬送可能となっているので、未加工ワークの搬入から加工済ワークの搬出までの方向を一方向に設定できる。よって、研削装置のレイアウト設定が容易となる。

第６の発明は、第５の発明において、前記搬入待機部が前記第１交換位置及び前記第２交換位置の周囲に設けられ、前記搬出待機部が前記第１交換位置及び前記第２交換位置の周囲に設けられている。

この第６の発明では、第１交換位置の周囲及び第２交換位置の周囲それぞれに、搬入待機部と搬出待機部とが設けられているので、第１交換位置側又は第２交換位置側のどちらからも、加工済ワークの搬出及び未加工ワークの搬入を行うことができる。

第７の発明は、第２の発明において、前記第１交換位置、前記加工位置及び前記第２交換位置は水平方向に並び設けられ、前記案内機構は、前記第１交換位置、前記加工位置及び前記第２交換位置の上方にて横架された横ガイドレールを備え、前記ワーク搬送手段は、前記横ガイドレールに案内されて水平方向に摺動可能なワーク交換本体と、前記ワーク交換本体に垂直方向に摺動可能に設けられた上下動部材とを備える。

この第７の発明では、ワーク交換本体が横ガイドレールに案内されて、第１交換位置、加工位置及び第２交換位置の上方を摺動するとともに、上下動部材がワーク交換本体に対して垂直方向に摺動可能となっているので直線的な動きとなり、各位置にスムーズにワークを搬送できる。

第８の発明は、第１から第７の発明のいずれか１つの研削装置を用いてワークを研削する研削方法において、前記加工位置に位置付けられた前記第２テーブルに支持された前記未加工ワークが加工されているときに、前記第１交換位置に位置付けられた前記第１テーブルに支持された前記加工済ワークが前記未加工ワークに交換される第１加工工程と、前記加工位置に位置付けられた前記第１テーブルに支持された前記未加工ワークが加工されているときに、前記第２交換位置に位置付けられた前記第２テーブルに支持された前記加工済ワークが前記未加工ワークに交換される第２加工工程とを含み、前記第１加工工程及び前記第２加工工程が順次繰り返される。

この第８の発明では、第１加工工程及び第２加工工程が順次繰り返されることで、加工位置にて未加工ワークの加工中に、第１交換位置又は第２交換位置にあるワークを交換することができ、ワーク交換時間の短縮化に有用である。

以上説明したように、本発明によると、ワークの加工中に別のワークの交換を行うことが可能となり、生産効率を向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る研削装置の一態様を示す概略正面図である。 図２は、本発明の実施形態１に係るワーク搬送手段の作動状態を示す部分拡大正面図であり、加工済ワークに対峙させた状態を示す。 図３は、本発明の実施形態１に係るワーク搬送手段の作動状態を示す部分拡大正面図であり、加工済ワークを保持した状態を示す。 図４は、本発明の実施形態１に係るワーク搬送手段の作動状態を示す部分拡大正面図であり、ワークの位置を入れ替えた状態を示す。 図５は、本発明の実施形態１に係るワーク搬送手段の作動状態を示す部分拡大正面図であり、未加工ワークを受け渡した状態を示す。 図６は、本発明の実施形態１において、ワークの加工工程を示す概略正面図であり、未加工ワークを保持する状態を示す。 図７は、本発明の実施形態１において、ワークの加工工程を示す概略正面図であり、加工済ワークを搬送する状態を示す。 図８は、本発明の実施形態１において、ワークの加工工程を示す概略正面図であり、未加工ワークを待機させる状態を示す。 図９は、本発明の実施形態１において、ワークの加工工程を示す概略正面図であり、ワークテーブルを移動させた状態を示す。 図１０は、本発明の実施形態１において、ワークの加工工程を示す概略正面図であり、加工済ワークを搬送する状態を示す。 図１１は、本発明の実施形態１において、ワークの加工工程を示す概略正面図であり、未加工ワークを保持する状態を示す。 図１２は、本発明の実施形態１において、ワークの加工工程を示す概略正面図であり、未加工ワークを待機させる状態を示す。 図１３Ａは、本発明の実施形態１において、ワークの第１加工工程を説明するフローチャートである。 図１３Ｂは、本発明の実施形態１において、ワークの第２加工工程を説明するフローチャートである。 図１４は、本発明の実施形態２に係る、図１相当図である。 図１５は、本発明の実施形態２に係る、図６相当図である。 図１６は、本発明の実施形態２に係る、図８相当図である。

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。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

（実施形態１）
本実施形態では、例えば、本発明に係る研削装置を、円筒状のワークＷの内周面を研削加工する立形研削盤１に適用した例を挙げて説明する。なお、以下では、図１における紙面手前側を前側、紙面奥側を後側、紙面右側を右側、紙面左側を左側、上下をそのまま上側、下側として説明する。

図１に示すように、立形研削盤１は、左右方向に延びたベース台２と、ベース台２の左右方向中間部に立設されたコラム３と、コラム３に支持された加工ヘッド４と、ベース台２上を左右方向に移動可能なワークテーブル５とを備えている。ワークテーブル５にワークＷが着脱可能に支持されるようになっている。

加工ヘッド４の加工ヘッド本体４１は、ワークＷの加工位置ＳＴの上方に配置されている。そして、縦ガイド部材４２に案内されて上下方向へ昇降可能、すなわち加工位置ＳＴに位置付けられたワークＷに対して進退可能に設けられている。加工ヘッド本体４１は、昇降用モータ４３の作動により、例えばボールネジ等（図示省略）を介して昇降する。

加工ヘッド本体４１には、砥石回転用モータ４４が取付けられている。砥石回転用モータ４４の下部から主軸４５が下方に延びて設けられ、主軸４５の先端に砥石４６が取付けられている。主軸４５の先端をワークＷの内周に進入させて砥石回転用モータ４４を作動させると、主軸４５を介して砥石４６が軸回りに回転し、ワークＷの内周面が研削加工されるようになっている。

以下の説明において、ワークＷのうち未加工ワークをＷ１、加工済ワークをＷ２として説明する。また、各図においては、これらを区別しやすいよう未加工ワークＷ１にハッチングを施して表す。

未加工ワークＷ１と加工済ワークＷ２とが交換される第１交換位置Ｋ１及び第２交換位置Ｋ２が、加工位置ＳＴを間に挟んで並設されている。すなわち、左側から第１交換位置Ｋ１、加工位置ＳＴ、第２交換位置Ｋ２の順に並び設けられている。

ベース台２上のワークテーブル５は、主軸４５の進退方向と直交する方向、すなわち左右方向に移動可能な第１テーブル５１ａ及び第２テーブル５１ｂを有する。
第１テーブル５１ａは加工位置ＳＴと第１交換位置Ｋ１との間で移動可能となっていて、第２テーブル５１ｂは加工位置ＳＴと第２交換位置Ｋ２との間で移動可能となっている。加工位置ＳＴと第１交換位置Ｋ１との間隔と、加工位置ＳＴと第２交換位置Ｋ２との間隔は、ほぼ同じとなっている。

ワークテーブル５（第１テーブル５１ａ及び第２テーブル５１ｂ）は、ワークテーブル移動手段６によって左右方向へ移動する。ワークテーブル移動手段６は、例えばリニアモータ６０等で構成される。リニアモータ６０は、例えばベース台２側に設けられたコイルを含むステータ６１と、第１テーブル５１ａ及び第２テーブル５１ｂに設けられたマグネットを含むアーマチャ６２ａ，６２ｂとを備えている。ステータ６１及びアーマチャ６２ａで第１テーブル５１ａを移動させる第１移動手段６０ａを構成し、ステータ６１及びアーマチャ６２ｂで第２テーブル５１ｂを移動させる第２移動手段６０ｂを構成している。ワークテーブル移動手段６にリニアモータ６０を用いることで、単に第１テーブル５１ａ及び第２テーブル５１ｂを、加工位置ＳＴと第１交換位置Ｋ１及び第２交換位置Ｋ２との間で移動させるだけではなく、加工位置ＳＴにおいてワークＷを研削加工するときに、加工中のワークＷを左右方向に切込み送りして、切込み状態をより微細に調整できるようになっている。なお、ワークテーブル移動手段６としてリニアモータ６０を用いることは一例であり、これに限られるものではない。

第１テーブル５１ａには、ワークＷを支持する第１ワーク台５２ａが回転可能に設けられており、第１ワーク台５２ａを回転させる第１回転手段５３ａが内蔵されている。第１ワーク台５２ａには、ワークＷを第１ワーク台５２ａに取付ける、例えばクランプ爪等の第１クランプ手段５４ａが設けられている。第１クランプ手段５４ａによるクランプが解除されると、ワークＷが第１ワーク台５２ａから取外し可能となる。また、第１テーブル５１ａには、定期的に砥石４６をドレスするドレス機構５９が設けられている。砥石４６がドレスされることで砥石径が変化するところ、そのドレス状態に応じて、第１テーブル５１ａの加工位置ＳＴにおけるワークＷの位置を、ワークテーブル移動手段６の作動によって微調整できるようになっている。第２ワーク台５２ｂ、第２回転手段５３ｂ、第２クランプ手段５４ｂは、第１ワーク台５２ａ、第１回転手段５３ａ、第１クランプ手段５４ａと同様な構成であり、説明を省略する。

このように、第１移動手段６０ａ及び第２移動手段６０ｂは、それぞれ第１テーブル５１ａ及び第２テーブル５１ｂを、加工位置ＳＴと第１交換位置Ｋ１、及び加工位置ＳＴと第２交換位置Ｋ２との間で移動させるだけではなく、ワークＷの切込み送りの機能も兼ねることができるので、切込み送り用の移動手段を別途設ける必要がない。

また、第１テーブル５１ａを第１移動手段６０ａで、第２テーブル５１ｂを第２移動手段６０ｂで、というように別々に移動させることができるので、例えば、一方のワークテーブル５に支持されたワークＷの加工中に、他方のワークテーブル５を加工位置ＳＴに近付けて待機させておいたり、ワークテーブル５の加工位置ＳＴに対する位置付けを別々に微調整したりすることが可能であり、ワークＷを加工位置ＳＴにすばやく位置付けることができる。

また、第１テーブル５１ａに第１回転手段５３ａが設けられ、第２テーブル５１ｂに第２回転手段５３ｂが設けられているので、同じ回転手段であった場合は加工位置ＳＴでの噛み合わせ作業が必要となるところ、その作業を要さず、加工効率が向上する。

ワーク搬送手段１０は、ワークＷを保持して搬送可能なワーク搬送機構１０ａと、ワーク搬送機構１０ａが第１交換位置Ｋ１、加工位置ＳＴ、及び第２交換位置Ｋ２の並び方向に沿って、すなわち水平方向に移動できるよう案内する案内機構２０を備える。

ワーク搬送機構１０ａは、案内機構２０に案内されて、第１交換位置Ｋ１、加工位置ＳＴ、及び第２交換位置Ｋ２の上方を移動可能となっている。さらに、未加工ワークＷ１を搬入待機させるために第１交換位置Ｋ１の左側に設けられた、搬入待機部３０（詳細後述）の上方にも移動可能となっている。それとともに、加工済ワークＷ２を搬出待機させるために第２交換位置の右側に設けられた、搬出待機部３３（詳細後述）の上方にも移動可能となっている。

案内機構２０は、ワーク搬送機構１０ａの移動を水平方向、すなわち左右方向に案内するように設けられている。案内機構２０は、ベース台２よりも前側且つ左右両側に立設されてコラム３の上方まで延びる支柱２１，２２と、支柱２１，２２の上端同士を繋ぐように横架された横ガイドレール２３とを備える。横ガイドレール２３はさらに、支柱２１よりも左側、及び支柱２２よりも右側まで延びて設けられている。

第１交換位置Ｋ１の周囲に、未加工ワークＷ１を待機させる搬入待機部３０が設けられ、第２交換位置Ｋ２の周囲に、加工済ワークＷ２を待機させる搬出待機部３３が設けられている。具体的には、支柱２１の左側に、支柱２１に隣接して未加工ワークＷ１を搬入待機させる搬入待機部３０が設けられている。そして支柱２２の右側に、支柱２２に隣接して加工済ワークＷ２を搬出待機させる搬出待機部３３が設けられている。搬入待機部３０には、未加工ワークＷ１が載置される搬入待機台座３１が設けられ、搬出待機部３３には加工済ワークＷ２が載置される搬出台座３４が設けられている。未加工ワークＷ１は、搬入待機台座３１まで例えばコンベア等（図示省略）で順次搬送されるようになっていて、加工済ワークＷ２も同様に、搬出台座３４から例えばコンベア等（図示省略）で順次搬送されるようになっている。

搬入待機部３０で搬入待機する未加工ワークＷ１は、ワーク搬送機構１０ａに保持されて第１交換位置Ｋ１及び第２交換位置Ｋ２に搬送される。また、加工済ワークＷ２は、第１交換位置Ｋ１及び第２交換位置Ｋ２からワーク搬送機構１０ａに保持されて搬出待機部３３に搬送される。すなわち、左側から未加工ワークＷ１が搬入されて、加工済ワークＷ２は右側から搬出されるので、搬入出が一方向の流れとなる。よって、立形研削盤１を設置する場合にレイアウトしやすい。

また、搬入待機部３０は第１交換位置Ｋ１の周囲に設けられ、搬出待機部３３は第２交換位置Ｋ２の周囲に設けられているので、離れて設けられた場合と比較して、ワーク搬送機構１０ａの移動距離が少なくて済む。特に、本実施形態では、第１交換位置Ｋ１及び第２交換位置Ｋ２と前後位置をほぼ同じくして、搬入待機部３０及び搬出待機部３３が設けられているので、ワーク搬送機構１０ａを水平方向に摺動させてそこから下降させる直線的な動きで、第１交換位置Ｋ１、第２交換位置Ｋ２、搬入待機部３０、及び搬出待機部３３に対峙させることができ、ワークＷの搬送をスムーズに行うことができる。

案内機構２０によるワーク搬送機構１０ａの移動範囲において、搬入待機部３０のほぼ真上の位置を搬入待機位置Ｈ１、搬出待機部３３のほぼ真上の位置を搬出待機位置Ｈ２と称す。また、第１交換位置Ｋ１のほぼ真上の位置を第１交換待機位置Ｔ１、第２交換位置Ｋ２のほぼ真上の位置を第２交換待機位置Ｔ２と称す。ワーク搬送機構１０ａは、搬入待機位置Ｔ１、搬出待機位置Ｔ２、第１交換待機位置Ｔ１、及び第２交換位置Ｔ２で停止可能に、例えば、サーボモータ等（図示省略）で制御されている。

なお、図１、図６～図１２、図１４～図１６においては、対応する位置関係を分かりやすくするために左から、搬入待機部３０と搬入待機位置Ｈ１、第１交換位置Ｋ１と第１交換待機位置Ｔ１、加工位置ＳＴと加工ヘッド４、第２交換位置Ｋ２と第２交換待機位置Ｔ２、搬出待機部３３と搬出待機位置Ｈ２、それぞれを結んだ線を一点鎖線で示す。ただし、それぞれの位置は、一点鎖線が通過する箇所に限られるものではなく、その近傍も含むものとする。

ワーク搬送機構１０ａは、横ガイドレール２３に沿って左右方向に摺動可能に支持されたワーク交換本体１１と、ワーク交換本体１１を左右方向に摺動させるスライド機構１２と、ワーク交換本体１１に垂直方向に上下動可能に支持された上下動部材１３と、上下動部材１３を垂直方向に案内するガイド部材１４と、上下動部材１３を垂直方向に移動させる例えば油圧シリンダ等の上下動機構１５と、上下動部材１３の先端に設けられたワーク交換治具１６とを備える。上下動部材１３を、第１交換待機位置Ｔ１、第２交換待機位置Ｔ２、搬入待機位置Ｈ１、搬出待機位置Ｈ２において上下動させることで、それぞれ対応する位置からワークＷをピックアップしたり、対応する位置にワークＷを受け渡したりできるようになっている。すなわち、ワーク搬送機構１０ａの左右方向及び上下方向への直線的な動きによってワークＷを搬送できるので、複雑な機構を要さずスムーズに移動できる。

ワーク交換治具１６は、ワークＷを保持可能な第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂと、第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂの位置を入れ替える保持部入替機構１７ｃとを備える。第１ワーク保持部１７ａと第２ワーク保持部１７ｂとは、一方が下向きであると他方が横向きになるように、向きが直交して設けられている。そして、図４に示すように、保持部入替機構１８によって軸Ｊ１回りに回転し、お互いの位置が入れ替わるようになっている。第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂは同様の構成であって、それぞれ円筒状のワークＷの外周を把持する把持爪１９ａ，１９ｂを備える。このように、ワーク交換治具１６で複数のワークＷを保持できるとともにそれらの位置を入れ替えることができるので、ワークＷの交換をすばやく行うことができる。また、保持部入替機構１８によって、第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂの位置を容易に入れ替えることができる。

以上説明したように、第２テーブル５１ｂが加工位置ＳＴにあるときに、ワークＷが支持された第１テーブル５１ａを第１交換位置Ｋ１に移動させ、第１交換待機位置Ｔ１に位置付けられたワーク搬送機構１０ａの上下動部材１３を下降させて、第１テーブル５１ａ上のワークＷの交換を行うことができる。また、第１テーブル５１ａが加工位置ＳＴにあるときに、ワークＷが支持された第２テーブル５１ｂを第２交換位置Ｋ２に移動させ、第２交換待機位置Ｔ２に位置付けられたワーク搬送機構１０ａの上下動部材１３を下降させて、第２テーブル５１ｂ上のワークＷの交換を行うことができる。よって、ワークＷの加工中に、別のワークＷをさらに別のワークＷに交換することができ、生産効率が向上する。

さらに、第１交換位置Ｋ１の周囲に搬入待機部３０が設けられ、第２交換位置Ｋ２の周囲に搬出待機部３３が設けられ、ワーク搬送機構１０ａがそれぞれ対応する位置にワークＷを搬送可能になっている。よって、未加工ワークＷ１の加工中に、ワーク搬送機構１０ａの移動により加工済ワークＷ２を搬送したり、搬入待機部３０からピックアップした新規の未加工ワークＷ１を待機させておくことができるので、より生産効率が向上する。

次に、立形研削盤１を用いた研削方法を、図１～図１２の概略図及び図１３のフローチャートに基づいて順に説明する。

図１に示すように、加工位置ＳＴにて加工された加工済ワークＷ２が、第１テーブル５１ａに支持されて第１交換位置Ｋ１に位置付けられている。また、第２テーブル５１ｂに支持された未加工ワークＷ１が加工位置ＳＴに位置付けられている。

またこのとき、ワーク搬送機構１０ａは、横ガイドレール２３上で第１交換位置Ｋ１のほぼ真上となる第１交換待機位置Ｔ１に位置付けられている。ワーク交換治具１６は、第１ワーク保持部１７ａが空の状態で加工済ワークＷ２に対向する下向きとなっていて、第２ワーク保持部１７ｂが未加工ワークＷ１を保持した状態で横向きとなっている。この状態から研削方法を説明するものとする。

なお、以下の説明では、ワークＷの加工状態を分かりやすくするために、それぞれのワークＷに対応する符号を付して説明する。例えば、未加工ワークＷ１ａが加工されると加工済ワークＷ２ａとなり、未加工ワークＷ１ｂが加工されると加工済ワークＷ２ｂとなる、というように同じワークＷの末尾に同じアルファベットを付して説明する。なお、第１テーブルに支持されたワークＷ（加工済ワークＷ２ａ）は既に加工されているため、未加工ワークＷ１ａは図示されない。

図１３Ａに示すように、第１加工工程Ｃ１において、未加工ワークＷ１ｂの加工中に、第１交換位置Ｋ１に位置付けられた加工済ワークＷ２ａが新規の未加工ワークＷ１ｃに交換される。

第１加工工程Ｃ１を詳細に述べると、まず、ステップＳ０において、加工済ワークＷ２であればステップＳ１に、未加工ワークＷ１であればステップＳ１’に進む。なお、通常はいずれも存在するので、これらは同時に並行して行われる。

そして、ステップＳ１として、図２に示すように、ワーク搬送機構１０ａの上下動部材１３を上下動機構１５の作動により下降させる。そして、第１クランプ手段５４ａによるクランプを解除して加工済ワークＷ２ａを取り外せる状態とする。そして、図３に示すように、第１交換位置Ｋ１の加工済ワークＷ２ａを第１ワーク保持部１７ａの把持爪１９ａに把持させる。

次に、ステップＳ２として、図３及び図４に示すように、上下動部材１３を少し上昇させた後、保持部入替機構１８によって第１ワーク保持部１７ａと第２ワーク保持部１７ｂとの向きを入れ替える。すなわち、第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂを、保持部入替機構１８の軸Ｊ１回りに回転させて、未加工ワークＷ１ｃを保持した第２ワーク保持部１７ｂが下向きとなるようにする。そして、図５に示すように、上下動部材１３を下降させて、未加工ワークＷ１ｃを第１クランプ手段５４ａにクランプさせて、第１交換位置Ｋ１の第１テーブル５１ａに支持させる。

次に、ステップＳ３として、ワーク搬送機構１０ａの上下動部材１３を第１交換待機位置Ｔ１まで上昇させた後、ワーク搬送機構１０ａを横ガイドレール２３に沿って左側に摺動させて、搬入待機部３０の上方の搬入待機位置Ｈ１に位置付ける（図６参照）。図６に仮想線で示すように、ここから下降させて、搬入待機台座３１に用意された新規の未加工ワークＷ１ｄを第２ワーク保持部１７ｂの把持爪１９ｂに把持させる。

次に、ステップＳ４として、上下動部材１３を搬入待機位置Ｈ１まで上昇させた後、横ガイドレール２３に沿って右側に摺動させる。そして第１交換待機位置Ｔ１、加工位置ＳＴの上方、第２交換待機位置Ｔ２を通過させて、搬出待機部３３の上方の搬出待機位置Ｈ２に位置付ける（図７参照）。そして図７に仮想線で示すように、加工済ワークＷ２ａが保持された第１ワーク保持部１７ａが下向きとなるように第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂの向きを入れ替えて下降させ、搬出台座３４に加工済ワークＷ２ａを載置して搬出待機させる。搬出待機した加工済ワークＷ２ａはコンベア等（図示省略）で搬出される。なお、向きを入れ替えるタイミングは、下降させる前でもよいし、搬出台座３４の近傍まで下降させてからでもよい。

次に、ステップＳ５として、上下動部材１３を搬出待機位置Ｈ２まで上昇させた後、ワーク搬送機構１０ａを左側に摺動させて、第２交換位置Ｋ２の上方の第２交換待機位置Ｔ２で待機させる（図８参照）。

これらの間に、ステップＳ１’において、加工位置ＳＴの未加工ワークＷ１ｂが加工されて加工済ワークＷ２ｂとなる。

そして、ステップＳ６として、加工済ワークＷ２ｂが支持された第２テーブル５１ｂが第２交換位置Ｋ２、未加工ワークＷ１ｃが支持された第１テーブル５１ａが加工位置ＳＴに位置付けられるよう、それぞれ右側に移動させる（図９参照）。なおこの移動の前に、第１テーブル５１ａを加工位置ＳＴに近付けるように予め少し右側に移動させて待機させておいてもよい。このように、第１テーブル５１ａ及び第２テーブル５１ｂが独立して移動できるため、それぞれを所定位置に速やかに位置付けることができ、生産効率を向上させることができる。

次に、図１３Ｂに基づいて、第２加工工程Ｃ２について説明する。第２加工工程Ｃ２では、加工位置ＳＴに位置付けられた未加工ワークＷ１ｃの加工中に、第２交換位置Ｋ２の加工済ワークＷ２ｂが新規の未加工ワークＷ１ｄに交換される。

第２加工工程Ｃ２を詳細に述べると、まず、ステップＳ１０において、第１加工工程Ｃ１と同様に、加工済みワークＷ２であればステップＳ１１に、未加工ワークＷ１であればステップＳ１１’に進む。

そして、ステップＳ１１として、ワーク搬送機構１０ａの上下動部材１３を下降させる。そして、第２交換位置Ｋ２の加工済ワークＷ２ｂを第１ワーク保持部１７ａの把持爪１９ａに把持させる。

次に、ステップＳ１２として、上下動部材１３を少し上昇させた後、保持部入替機構１８によって第１ワーク保持部１７ａと第２ワーク保持部１７ｂとの向きを入れ替える。すなわち、未加工ワークＷ１ｄを保持した第２ワーク保持部１７ｂが下向きとなるようにする。そして、上下動部材１３を下降させて、未加工ワークＷ１ｄを第２交換位置Ｋ２の第２テーブル５１ｂに支持させる。

次に、ステップＳ１３として、上下動部材１３を第２交換待機位置Ｔ２まで上昇させた後、横ガイドレール２３に沿って右側に摺動させて、搬出待機部３３の上方の搬出位置Ｈ２に位置付ける（図１０参照）。そして図１０に仮想線で示すように、加工済ワークＷ２ｂが保持された第１ワーク保持部１７ａが下向きとなるように第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂの向きを入れ替えて下降させ、搬出台座３４に加工済ワークＷ２ｂを載置して搬出させる。なお、向きを入れ替えるタイミングは、下降させる前でもよいし、搬出台座３４の近傍まで下降させてからでもよい。

次に、ステップＳ１４として、ワーク搬送機構１０ａの上下動部材１３を第２交換待機位置Ｔ２まで上昇させた後、ワーク搬送機構１０ａを横ガイドレール２３に沿って左側に摺動させる。そして第２交換待機位置Ｔ２、加工位置ＳＴ、第１交換待機位置Ｔ１を通過させて、搬入待機部３０の上方の搬入待機位置Ｈ１に位置付ける（図１１参照）。図１１に仮想線で示すように、ここから下降させて、搬入待機台座３１に用意された新規の未加工ワークＷ１ｅを第２ワーク保持部１７ｂの把持爪１９ｂに把持させる。

そして、ステップＳ１５として、上下動部材１３を搬入待機位置Ｈ１まで上昇させた後、ワーク搬送機構１０ａを右側に摺動させて、未加工ワークＷ１ｅを保持した第２ワーク保持部１７ｂが下向きとなるよう第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂの向きを入れ替えた状態で、第１交換位置Ｋ１の上方の第１交換待機位置Ｔ１で待機させる（図１２参照）。

これらの間に、ステップＳ１１’において、加工位置ＳＴの未加工ワークＷ１ｃが加工されて加工済ワークＷ２ｃとなる。

そして、ステップＳ１６として、加工済ワークＷ２ｃが支持された第１テーブル５１ａが第１交換位置Ｋ１、未加工ワークＷ１ｄが支持された第２テーブル５１ｂが加工位置ＳＴに位置付けられるよう、それぞれ左側に移動させる。なおこの移動の前に、第２テーブル５１ｂを加工位置ＳＴに近付けるように予め少し左側に移動させて待機させておいてもよい。

そして再び第１加工工程Ｃ１に戻る。すなわち、未加工ワークＷ１ｄの加工中に、第１交換位置Ｋ１の加工済ワークＷ２ｃが新規の未加工ワークＷ１ｅに交換される。このように、第１加工工程Ｃ１及び第２加工工程Ｃ２、すなわちステップＳ０～Ｓ６、Ｓ１’、及びステップＳ１０～Ｓ１６、Ｓ１１’が順次繰り返されてワークＷが交換及び加工される。

以上説明したように、加工位置ＳＴにて未加工ワークＷ１が加工されている間に、加工済ワークＷ２が搬出されるとともに次の未加工ワークＷ１がピックアップされて用意される。すなわち、未加工ワークＷ１の加工中に、加工済ワークＷ２と新規の未加工ワークＷ１との交換が行われる。よって、例えば、ワークＷの交換中に加工を待機させておくといった、交換に要するタイムロスをなくすことができ、ワークＷの生産効率が向上する。

（実施形態２）
実施形態２について、図１４～図１６に基づいて説明する。なお、実施形態２では実施形態１と異なる部分のみ説明して、共通部分については説明を省略する。実施形態２では、搬入待機部が支柱２２の右側にも設けられるとともに、搬出待機部が支柱２１の左側にも設けられる。すなわち、上述の実施形態１では、左側に未加工ワークＷ１を待機させて搬入し、右側から加工済ワークＷ２を搬出するようにしたが、実施形態２では、左右どちらからでも搬入及び搬出できるようにしたものである。

図１４に示すように、搬入待機部として、第１搬入待機部３０１ａ及び第２搬入待機部３０１ｂがベース台２の左右に設けられるとともに、搬出待機部として、第１搬出待機部３３１ａ及び第２搬出待機部３３１ｂがベース台２の左右に設けられる。

具体的には、第１交換位置Ｋ１の周囲、すなわち支柱２１の左側に設けられた第１搬入出待機部３５が、第１搬入待機部３０１ａ及び第１搬出待機部３３１ａを兼ね備えている。また、第２交換位置Ｋ２の周囲、すなわち支柱２２の右側に設けられた第２搬入出待機部３７が、第２搬入待機部３０１ｂ及び第２搬出待機部３３１ｂを兼ね備えている。

実施形態２における研削方法を、図１４～図１６に基づいて説明する。

図１４は、実施形態１の図１と同様の状態を示す。そして図１５に示すように、第１加工工程Ｃ１’において、ステップＳ１及びステップＳ２に続きステップＳ３０として、ワーク搬送機構１０ａの上下動部材１３を第１交換待機位置Ｔ１まで上昇させた後、ワーク搬送機構１０ａを横ガイドレール２３に沿って左側に摺動させて、第１搬入出待機部３５の上方の搬入待機位置Ｈ１に位置付ける。その後、図１５に仮想線で示すように、第１ワーク保持部１７ａと第２ワーク保持部１７ｂとの向きを入れ替えて下降させる。すなわち、加工済ワークＷ２ａを保持した第１ワーク保持部１７ａが下向きに入れ替わった状態として下降させる。そして、第１搬出待機部３３１ａに加工済ワークＷ２ａを載置して搬出させる。なお、向きを入れ替えるタイミングは、下降させる前でもよいし、第１搬出待機部３３１ａの近傍まで下降させてからでもよい。

次に、ステップＳ４０として、第１搬入待機部３０１ａに用意された新規の未加工ワークＷ１ｄを空になった第１ワーク保持部１７ａに保持させる。

次に、ステップＳ５０として、上下動部材１３を搬出待機位置Ｈ１まで上昇させた後、ワーク搬送機構１０ａを右側に摺動させる。そして第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂの向きを入れ替えた状態、すなわち空の第２ワーク保持部１７ｂが下向きとなった状態で、第２交換位置Ｋ２の上方の第２交換待機位置Ｔ２で待機させる（図１６参照）。なお、向きを入れ替えるタイミングは、右側に摺動させる前でもよいし、第２交換位置Ｋ２まで摺動させてからでもよい。

第２加工工程Ｃ２’については、第１加工工程Ｃ１’と同様の動きとなるため、図示は省略する。

第２加工工程Ｃ２’において、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３に続き、ステップＳ１４０として、第２搬入待機部３０１ｂの新規の未加工ワークＷ１ｅを空になった第２ワーク保持部１７ｂに保持させる。

次に、ステップＳ１５０として、上下動部材１３を搬入待機位置Ｈ２まで上昇させた後、ワーク搬送機構１０ａを左側に摺動させて、第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂの向きを入れ替えた状態、すなわち空の第１ワーク保持部１７ａが下向きとなり、未加工ワークＷ２ｅを保持した第２ワーク保持部１７ｂが横向きとなった状態で、第１交換位置Ｋ１の上方の第１交換待機位置Ｔ１で待機させる。

このように、搬入待機部（第１搬入待機部３０１ａ，第２搬入待機部３０１ｂ）を左右に設けるとともに搬出待機部（第１搬出待機部３３１ａ，第２搬出待機部３３１ｂ）を左右に設けることによって、ワーク搬送機構１０ａの動作範囲や動作時間が実施形態１と比較して少なくなる。よって、ワーク搬送機構１０ａの動作範囲や動作時間を少なくしたい場合、例えば加工時間が短いワークＷの場合等に有用である。

なお、ここでは第１搬入出待機部３５が第１搬入待機部３０１ａ及び第１搬出待機部３３１ａを兼ね備えたものとし、第２搬入出待機部３７が第２搬入待機部３０１ｂ及び第２搬出待機部３３１ｂを兼ね備えたものとして、それぞれ搬入出を同じ位置でするようにしているが、これに限られるものではない。例えば、第１搬入待機部３０１ａ及び第１搬出待機部３３１ａを隣接して設けてもよい。この場合、搬入出時にそれぞれの位置に対応するようにワーク搬送機構１０ａを水平方向に少し移動させることとなるが、第１搬入待機部３０１ａ及び第１搬出待機部３３１ａを支柱２１の周囲に設ければ移動距離は短くて済むので、動作範囲や動作時間が少なくなるといった効果を享受できる。第２搬入待機部３０１ｂ及び第２搬出待機部３３１ｂについても同様のことがいえる。

（その他の実施形態）
実施形態１及び２では、立形研削盤１を挙げて説明したが、立形研削盤に限られるものではなく、横形研削盤等でもよい。

また、実施形態１及び２では、ワークＷの内周面を研削加工するものに適用したが、これに限られるものではなく、例えば、ワークＷの上面や外面を研削加工や、切削加工、ホーニング加工するものにも適用できる。

また、実施形態１及び２では同じ種類の複数のワークＷを加工するものとして説明したが、同じ種類のワークＷに限られるものではなく、種類が異なっていても同じ砥石で加工できて、加工時間がほとんど同じワークＷであれば適用できる。

なお、ワーク搬送機構１０ａ、上下動部材１３、ワーク交換治具１６、第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂ等の構造は、上記実施形態に限られるものではなく、他の構造でもよい。例えば、上下動部材１３ではなく、先端に第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂを有するロボットハンドをワーク交換本体１１に設けて、ロボットハンドの伸縮で、第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂを下降及び上昇させるようにしてもよい。

また、ワークＷの加工時間が短くてワークＷの搬送時間や交換時間をより短縮する必要がある場合には、例えば、ワークテーブル５から加工済ワークＷ２を取外す治具と未加工ワークＷ１を取付ける治具とを別に設けて、交換時間をより短くするようにしてもよい。また例えば、ワーク搬送機構としてコンベア等をさらに設けて、搬送時間をより短くするようにしてもよい。

また、実施形態１及び２では、第１ワーク保持部１７ａと第２ワーク保持部１７ｂとを向きが直交するように設けて、保持部入替機構１８の軸Ｊ１回りに回転させて互いの向きを入れ替えるものであるが、この構造に限られるものではない。例えば、第１ワーク保持部１７ａ及び第２ワーク保持部１７ｂを前後方向等に横並びに設けて、入れ替わるようにしてもよい。

また、実施形態１及び２では、第１クランプ手段５４ａ及び第２クランプ手段５４ｂとしてクランプ爪を採用しているが、この構造に限られるものではなく、他の構造のクランプ爪でもよい。また、クランプ爪ではなく、例えば磁気チャック等を用いてもよい。

１ 立形研削盤
１１ ワーク交換本体
１０ ワーク搬送手段
１０ａ ワーク搬送機構
１３ 上下動部材
１７ａ 第１ワーク保持部
１７ｂ 第２ワーク保持部
１８ 保持部入替機構
２０ 案内機構
２３ 横ガイドレール
３０ 搬入待機部
３０１ａ 第１搬入待機部（搬入待機部）
３０１ｂ 第２搬入待機部（搬入待機部）
３３ 搬出待機部
３３１ａ 第１搬出待機部（搬出待機部）
３３１ｂ 第２搬出待機部（搬出待機部）
４ 加工ヘッド
４５ 主軸
４６ 砥石
５ ワークテーブル
５１ａ 第１テーブル
５１ｂ 第２テーブル
５３ａ 第１回転手段
５３ｂ 第２回転手段
６ ワークテーブル移動手段
６０ａ 第１移動手段
６０ｂ 第２移動手段
Ｃ１，Ｃ１’ 第１加工工程
Ｃ２，Ｃ２’ 第２加工工程
ＳＴ 加工位置
Ｋ１ 第１交換位置
Ｋ２ 第２交換位置
Ｗ ワーク
Ｗ１ 未加工ワーク
Ｗ２ 加工済ワーク

Claims (6)

1. ワークを着脱可能に支持するワークテーブルと、前記ワークの加工位置に位置付けられた該ワークに対して進退可能な主軸と、該主軸の先端に設けられて前記ワークを研削する砥石と、を備える研削装置において、
   加工済ワークと未加工ワークとを交換する第１交換位置及び第２交換位置が、前記加工位置を間に挟んで並設され、
   前記ワークテーブルは、前記主軸の進退方向と直交する方向で、前記加工位置と前記第１交換位置との間で移動可能な第１テーブル及び前記加工位置と前記第２交換位置との間で移動可能な第２テーブルを有し、
   前記加工済ワーク又は前記未加工ワークを保持して搬送するワーク搬送手段をさらに備え、
   前記ワーク搬送手段は、
   前記第１テーブルが前記第１交換位置に移動して前記第２テーブルが前記加工位置に移動した状態で、前記第１テーブルに支持された前記加工済ワークを前記未加工ワークに交換した後で、さらに別の未加工ワークを保持して前記第２交換位置に移動可能で、且つ、
   前記第２テーブルが前記第２交換位置に移動して前記第１テーブルが前記加工位置に移動した状態で、前記第２テーブルに支持された前記加工済ワークを前記未加工ワークに交換した後で、さらに別の未加工ワークを保持して前記第１交換位置に移動可能となっており、
   前記第１交換位置及び前記第２交換位置の周囲に、前記未加工ワークを待機させる搬入待機部が設けられ、
   前記第１交換位置及び前記第２交換位置に周囲に、前記加工済ワークを待機させる搬出待機部が設けられ、
   前記ワーク搬送手段は、前記未加工ワークを前記搬入待機部から前記第１交換位置又は前記第２交換位置に搬送可能で、且つ、前記加工済ワークを前記第１交換位置又は前記第２交換位置から前記搬出待機部に搬送可能に設けられている
   ことを特徴とする研削装置。
2. 請求項１において、
   前記ワーク搬送手段は、前記ワークを保持して搬送可能なワーク搬送機構と、
   前記ワーク搬送機構が前記第１交換位置、前記加工位置、及び前記第２交換位置の並び方向に沿って移動できるように案内する案内機構と、を備えることを特徴とする研削装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記第１テーブルを移動させる第１移動手段及び前記第２テーブルを移動させる第２移動手段を備え、
   前記第１テーブルは、前記第１テーブルに支持された前記ワークを回転させる第１回転手段を備え、
   前記第２テーブルは、前記第２テーブルに支持された前記ワークを回転させる第２回転手段を備えることを特徴とする研削装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つにおいて、
   前記ワーク搬送手段は、前記ワークを保持可能な第１ワーク保持部と、別の前記ワークを保持可能な第２ワーク保持部と、前記第１ワーク保持部及び前記第２ワーク保持部の位置を入れ替える保持部入替機構と、を備えることを特徴とする研削装置。
5. 請求項２において、
   前記第１交換位置、前記加工位置及び前記第２交換位置は水平方向に並び設けられ、
   前記案内機構は、前記第１交換位置、前記加工位置及び前記第２交換位置の上方にて横架された横ガイドレールを備え、
   前記ワーク搬送手段は、前記横ガイドレールに案内されて水平方向に摺動可能なワーク交換本体と、前記ワーク交換本体に垂直方向に摺動可能に設けられた上下動部材とを備えることを特徴とする研削装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つの研削装置を用いてワークを研削する研削方法において、
   前記加工位置に位置付けられた前記第２テーブルに支持された前記未加工ワークが加工されているときに、前記第１交換位置に位置付けられた前記第１テーブルに支持された前記加工済ワークが前記未加工ワークに交換される第１加工工程と、
   前記加工位置に位置付けられた前記第１テーブルに支持された前記未加工ワークが加工されているときに、前記第２交換位置に位置付けられた前記第２テーブルに支持された前記加工済ワークが前記未加工ワークに交換される第２加工工程とを含み、
   前記第１加工工程及び前記第２加工工程が順次繰り返されることを特徴とする研削方法。

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