JP7207771B2 - 両頭平面研削盤および研削方法 - Google Patents

Description

この発明は両頭平面研削盤および研削方法に関し、より特定的には、一対の砥石によってワークの両主面を研削する両頭平面研削盤および研削方法に関する。

この種の従来技術の一例として、特許文献１に両頭研削盤が開示されている。特許文献１の図１、図２および図５等に示す実施形態に係る両頭研削盤では、同一軸線上に一対の回転盤がそれぞれ単独で回転可能に配置される。回転盤の対向側面にはそれぞれ砥粒層が形成され、両砥粒層間に、キャリアとしての中間歯車が配置される。中間歯車は歯車系列内に配置され、駆動モータによって回転される。中間歯車の中心には保持孔が形成され、保持孔内に、たとえば四角錐形状のワークが嵌合されて保持される。両回転盤が回転されることにより、ワークの両端面が研削される。

この実施形態に係る両頭研削盤では、ワークを両砥粒層間で上記軸線方向に移動自在に保持しながら両面同時に研削することができる。この場合、両砥粒層でワークの両主面を挟むときにワークの両主面に加わる押圧力は等しくなる。そのため、ワークの各主面の研削量すなわち研削体積（＝面積×研削代）がほぼ等しくなるようにワークは研削される。したがって、ワークの各主面の研削代は、概ね当該各主面の面積に応じて決定される。

特開２０１９－９８４３７号公報

しかしながら、両砥粒層の砥粒の密度、粒度などが等しくても、ワークを加工すると目詰まり、目つぶれなどによって両砥粒層の表面コンディションは微妙に異なる。それは、加工時間の経過とともに変化していき、やがて砥粒層の切れ味すなわち性能の差となって、ワークの両主面の研削量に差が生じる。切れ味の良い砥石側の研削量が大きくなり、切れ味の悪い砥石側の研削量が少なくなる。

その結果、ワークの仕上がり厚みは、両砥粒層の間隔を制御することにより精度よく仕上げられるが、ワークの両主面の研削代を指定しても実際の研削代にはばらつきが生じ、ワークの両主面において所望の研削代を得るのは困難であった。

一方、ワークを片面ずつ加工する平面研削盤を使用すれば、ワークの両主面の研削代をコントロールし易くなる。しかしながら、この場合、電磁チャックや真空チャック等でワークを固定し、チャックした基準面に対してまず片面を研削して、その後反転させて反対面を研削することにより、両主面の研削代をコントロールしなければならない。この方法では、極めて効率が悪く、その上、片面ずつの加工であるので研削歪（反り）やチャッキング歪（反り）が生じ、ワークの平面度、平行度を高くできない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、ワークの両主面において所望の研削代が得られかつ平行度、平面度が高くなるようにワークを効率的に研削できる、両頭平面研削盤および研削方法を提供することである。

上述の目的を達成するために、第１方向に間隔をあけて対向配置される一対の砥石と、ワークを収容するワーク孔を有し一対の砥石間に位置可能なワーク収容部と、第１方向と直交する面内でワーク収容部を回転または揺動させる第１駆動部と、一対の砥石を回転させる一対の砥石回転部と、ワークを一対の砥石で挟んで研削するために少なくとも一方の砥石をワークに対して送り込む砥石送込部と、第１駆動部、一対の砥石回転部および砥石送込部を制御する制御部とを備え、ワーク孔は、一対の砥石を第１方向から見たときの一対の砥石が互いに重なる範囲に収まる大きさを有し、制御部は、ワークの両主面のうちの片方のみを研削するとき、ワーク収容部を回転も揺動もさせることなく一対の砥石のうちワークの研削すべき主面側の砥石のみを回転させるように、第１駆動部および一対の砥石回転部を制御し、ワークの両主面を研削するとき、ワーク収容部を回転または揺動させかつ一対の砥石を回転させるように、第１駆動部および一対の砥石回転部を制御する、両頭平面研削盤が提供される。

また、第１方向に間隔をあけて対向配置される一対の砥石によってワークを研削する研削方法であって、一方の砥石の回転を停止させかつ他方の砥石を回転させた状態で少なくともいずれか一方の砥石を、一対の砥石間に挿入された無回転および無揺動のワークに対して送り込み、一対の砥石にワークの両主面の全面を接触させた状態で回転する他方の砥石によってワークの他方主面を研削する第１工程と、第１工程の後、一方の砥石を回転させかつ他方の砥石の回転を停止させた状態で少なくともいずれか一方の砥石を、一対の砥石間に挿入された無回転および無揺動のワークに対して送り込み、一対の砥石にワークの両主面の全面を接触させた状態で回転する一方の砥石によってワークの一方主面を研削する第２工程と、第２工程の後、一対の砥石を回転させかつ一対の砥石間でワークを第１方向に対して直交する面内で回転または揺動させながら、少なくともいずれか一方の砥石をワークに対して送り込み一対の砥石によってワークの両主面を同時に研削する第３工程とを備える、研削方法が提供される。

上述の発明では、まず、一方の砥石の回転を停止させかつ他方の砥石を回転させた一対の砥石間に無回転および無揺動のワークを挿入する。このとき、ワークの研削すべき両主面の全面が一対の砥石に接触可能な位置にワークを挿入する。そして、少なくともいずれか一方の砥石をワークに対して送り込み、回転する他方の砥石によって無回転および無揺動のワークの他方主面を研削する。ここで、他方の砥石は回転して研削可能であるので、当該他方の砥石側のワーク主面は研削される。一方の砥石は回転せず研削力はないので、当該一方の砥石側のワーク主面は研削されない。また、ワークは回転も揺動もしないので、当該一方の砥石表面を傷つけることもない。ついで、一方の砥石を回転させかつ他方の砥石の回転を停止させた一対の砥石間に無回転および無揺動のワークを挿入する。このとき、ワークの両主面の全面が一対の砥石に接触可能な位置にワークを挿入する。そして、少なくともいずれか一方の砥石をワークに対して送り込み、回転する一方の砥石によって無回転および無揺動のワークの一方主面を研削する。ここで、一方の砥石は回転して研削可能であるので、当該一方の砥石側のワーク主面は研削される。他方の砥石は回転せず研削力はないので、当該他方の砥石側のワーク主面は研削されない。また、ワークは回転も揺動もしないので、当該他方の砥石表面を傷つけることもない。以上の工程によって、ワークの両端面を片面ずつ精度よく研削でき、両主面の面積の異同にかかわらず、ワークの両主面において略所望の研削代を担保できる。その後、一対の砥石を回転させてワークの両主面を同時に研削可能な状態にして、両砥石間にワークを挿入する。そして、一対の砥石間でワークを第１方向に対して直交する面内で回転または揺動させながら、少なくともいずれか一方の砥石をワークに対して送り込み、ワークが所定の厚みになるようにワークの両主面を同時に仕上げ研削する。この工程によって、ワークの平行度、平面度を高くできる。以上の一連の加工サイクルにて、ワークの両主面を片面ずつ研削代に応じて加工した後、最後にワークを回転または揺動させながらワークの両主面を同時に仕上げ加工するので、ワークの両主面において所望の研削代が得られ、かつ高精度にワークの平行度、平面度を整えることができる。しかも、ワークを一度も装置から取り出して反転させる必要もなく、一度の供給で最終仕上げまで加工でき、ワークを効率的に研削できる。

好ましくは、ワーク収容部にワークを供給する供給位置、ワークを研削する研削位置、およびワークの厚みを測定する測定位置のいずれかにワーク収容部を移動させる第２駆動部をさらに含み、制御部は、第２駆動部を制御する。この場合、ワーク収容部を、供給位置、研削位置および測定位置のいずれかに容易に移動でき位置決めできる。

また好ましくは、第１工程の後、ワークの厚みを測定し、その結果に基づいて第１工程に戻るかまたは第２工程に進む。この場合、第１工程においてワークの他方主面をさらに精度よく研削できる。

さらに好ましくは、第２工程の後、ワークの厚みを測定し、その結果に基づいて第２工程に戻るかまたは第３工程に進む。この場合、第２工程においてワークの一方主面をさらに精度よく研削できる。

好ましくは、第３工程の後、ワークの厚みを測定し、その結果に基づいて第３工程に戻るかまたは研削を終了する。この場合、第３工程においてワークの平行度、平面度をさらに高くできる。

また好ましくは、ワーク収容部は回転可能であり、ワーク孔は、ワーク収容部の回転軸から偏心して設けられる。この場合、ワークは、ワーク収容部の回転軸から偏心して設けられるワーク孔に収容され、第３工程において、ワーク収容部を回転（自転）させることによってワークを回転（公転）させる。これによって、ワークを一対の砥石間で容易に動かすことができる。

さらに好ましくは、ワーク収容部は、複数のワーク孔を有する。この場合、各ワーク孔にワークが収容され、複数のワークが同時に研削されるので、作業効率を向上できる。

なお、この発明において「ワークの両主面」とは、ワークの外周面に接続される一対の面のことを意味する。たとえば、ワークが円筒形状を有する場合には、ワークの両主面とは一対の円環状の面（すなわち、ワークの表面のうち外周面および内周面を除く２つの面）のことを意味し、ワークが円柱形状を有する場合には、ワークの両主面とは一対の円形状の面（すなわち、ワークの表面のうち外周面を除く２つの面）のことを意味する。

この発明によれば、ワークの両主面において所望の研削代が得られかつ平行度、平面度が高くなるようにワークを効率的に研削できる。

この発明の一実施形態に係る立型両頭平面研削盤を示す側面図解図である。 図１に示す立型両頭平面研削盤のＡ－Ａ線断面図解図である。 立型両頭平面研削盤の主要部の構成を示す平面図である。 図３に示す立型両頭平面研削盤の主要部のＢ－Ｂ線断面図解図である。 立型両頭平面研削盤の電気的構成を示すブロック図である。 立型両頭平面研削盤の動作の一例を示すフロー図である。 図６の動作の続きを示すフロー図である。 研削によるワークの厚みの変遷を示す図解図である。 この発明の他の実施形態に係る立型両頭平面研削盤の主要部の構成を示す平面図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。

図１および図２を参照して、立型両頭平面研削盤（以下、単に両頭平面研削盤という）１０は、凹部１２ａを有するコラム１２を含む。凹部１２ａは、前方（後述するフロントコラム３０側）に向かって開口するようにコラム１２の中央部に形成される。コラム１２の凹部１２ａには、ワークＷを研削するための一対の砥石１４ａ，１４ｂがＶ方向（この実施形態では上下方向）に間隔をあけて同軸上に対向配置される。砥石１４ａ，１４ｂはそれぞれ平面視において円環形状を有する。ワークＷは円筒状に形成され、平面視において円環形状を有する。したがって、ワークＷは断面円形の外周面を有する。図面が煩雑になることを避けるために、図１では、一対の砥石１４ａ，１４ｂ近傍を簡略化して示し、図２では、後述する駆動モータ２２ｂを含む一部の構成の図示を省略している。

一対の砥石１４ａ，１４ｂはそれぞれ、砥石軸１６ａ，１６ｂによって支持される。砥石軸１６ａ，１６ｂはそれぞれ、円筒状の支持部１８ａ，１８ｂを上下方向に貫通し、図示しないベアリングを介して支持部１８ａ，１８ｂによって回転自在かつ上下移動可能に支持される。

砥石軸１６ａ，１６ｂはそれぞれ、砥石回転ユニット２０ａ，２０ｂによって回転可能である。砥石回転ユニット２０ａ，２０ｂはそれぞれ、駆動モータ２２ａ，２２ｂと、砥石軸１６ａ，１６ｂおよび駆動モータ２２ａ，２２ｂを連結するベルト２４ａ，２４ｂとを含む。駆動モータ２２ａ，２２ｂの回転駆動力がベルト２４ａ，２４ｂを介して砥石軸１６ａ，１６ｂに伝達され、これによって砥石１４ａ，１４ｂが回転駆動される。

また、砥石軸１６ａ，１６ｂはそれぞれ、砥石送込装置２６ａ，２６ｂによって上下方向に移動可能である。砥石送込装置２６ａ，２６ｂはそれぞれ、駆動モータ２８ａ，２８ｂを含む。砥石軸１６ａ，１６ｂがそれぞれ砥石送込装置２６ａ，２６ｂによって上下方向に移動されることによって、一対の砥石１４ａ，１４ｂがそれぞれ上下方向に移動され、ワークＷに対して送り込むことができる。この実施形態では、ワークＷの研削時には、砥石１４ｂは上下に移動することなく、砥石送込装置２６ａによって砥石１４ａが下降する。

コラム１２の前側かつコラム１２に隣接する位置にフロントコラム３０が配置される。フロントコラム３０には、搬送ユニット３２および回転駆動ユニット３４が設けられる。

図３および図４をも参照して、搬送ユニット３２は、駆動軸３６を含む。駆動軸３６は、中空筒状に形成され、上下方向に延びるように設けられ、図示しないベアリングを介して支持部３８によって回転可能に支持される。駆動軸３６は、伝達部材４０を介して駆動モータ４２に連結される。駆動軸３６の上端部には、複数（この実施形態では、３つ）のボルト４４によって旋回プレート４６が固定される。この実施形態では、旋回プレート４６は、Ｖ方向に対して直角に設けられる。駆動モータ４２の回転が伝達部材４０を介して駆動軸３６に伝達され、駆動軸３６が回転駆動される。すると、旋回プレート４６は、駆動軸３６を中心として回転する。すなわち、旋回プレート４６は、Ｖ方向に直交する方向に旋回する。この実施形態では、旋回プレート４６がＲ１方向のうちの一方向（この実施形態では、平面視において時計回り）に９０度回転することによってワーク収容部６０（後述）が供給位置Ｓから測定位置Ｙへと移動し、さらに旋回プレート４６がその方向に９０度回転することによってワーク収容部６０が測定位置Ｙから研削位置Ｇへと移動する。また、旋回プレート４６が他方向に９０度回転することによってワーク収容部６０が研削位置Ｇから測定位置Ｙへと移動し、さらに旋回プレート４６がその方向に９０度回転することによってワーク収容部６０が測定位置Ｙから供給位置Ｇへと移動する（図３参照）。このように、測定位置Ｙは、供給位置Ｓと研削位置Ｇとの中間に位置する。

旋回プレート４６は、板状に形成され、凹部４８、貫通孔５０および貫通部５２を有する。旋回プレート４６の厚みは、ワークＷの仕上げ厚みよりも小さく設定される。したがって、ワーク研削時において、旋回プレート４６は一対の砥石１４ａ，１４ｂ間に位置することができる。凹部４８は、伝達部材５８（後述）を収容可能な大きさに形成され、旋回プレート４６の上面から下方に凹み、底面４８ａを有する。貫通孔５０は、凹部４８の略中央を貫通する。貫通部５２は、ワーク収容部６０を収容可能な大きさに形成され、旋回プレート４６を上下方向に貫通する。貫通部５２は、水平面に対して平行な略円環状の段部５２ａを有する。段部５２ａと凹部４８の底面４８ａとが面一になるように、凹部４８と貫通部５２とが連設される。

回転駆動ユニット３４は、駆動軸５４を含む。駆動軸５４は、上下方向に延びるように旋回プレート４６の貫通孔５０および駆動軸３６内に挿通され、図示しないベアリングを介して回転可能に駆動軸３６によって支持される。駆動軸５４の下端部には駆動モータ５６が接続され、駆動軸５４の上端部には伝達部材５８が設けられる。伝達部材５８は、旋回プレート４６の凹部４８の底面４８ａ上に位置する。伝達部材５８の外周面にはギア溝５８ａが形成される。すなわち、この実施形態では、伝達部材５８としてギアが用いられる。駆動モータ５６によって駆動軸５４が回転駆動され、それに伴って伝達部材５８が回転される。

旋回プレート４６の貫通部５２内には、ワーク収容部６０が設けられる。ワーク収容部６０は、略円板状に形成される。ワーク収容部６０の厚みは、旋回プレート４６の厚みより小さく設定される。したがって、ワーク収容部６０は、研削時において一対の砥石１４ａ，１４ｂ間に位置可能である。ワーク収容部６０は、ワークＷを収容するワーク孔６２を有する。ワーク孔６２は、ワーク収容部６０の回転軸Ｐから偏心して設けられ（図３参照）、一対の砥石１４ａ，１４ｂをＶ方向から見たときの一対の砥石１４ａ，１４ｂが互いに重なる範囲に収まる大きさを有し、ワークＷの外径より少し大きく形成される。したがって、ワークＷは、Ｖ方向に移動自在にワーク収容部６０に収容される。この実施形態では、ワーク孔６２は、断面円形に形成される。

ワーク収容部６０の外周面上部には、平面視略円環形状の鍔状部６４が形成される。鍔状部６４は、ワーク収容部６０の径方向の外方に鍔状に突出する。鍔状部６４は、その外周面にギア溝６４ａを有する。鍔状部６４は、旋回プレート４６の段部５２ａに摺動可能に支持される。鍔状部６４のギア溝６４ａと伝達部材５８のギア溝５８ａとは互いに噛み合う。これにより、駆動モータ５６の回転駆動力が、駆動軸５４および伝達部材５８を介してワーク収容部６０に伝達される。ワーク収容部６０は、Ｖ方向に直交する面内で、回転軸Ｐを中心として回転（自転）し、それに伴ってワークＷが回転軸Ｐ周りに回転（公転）する。この実施形態では、平面視において、伝達部材５８が時計回りに回転することによって、ワーク収容部６０が矢印Ｒ２で示される反時計回りに回転する。なお、伝達部材５８が反時計回りに回転し、ワーク収容部６０が時計回りに回転してもよい。

旋回プレート４６の上面に円環状のプレート６６が支持される。プレート６６は、ワーク収容部６０の鍔状部６４の上方に位置し、旋回プレート４６からワーク収容部６０が外れてしまうことを防止する。プレート６６は、複数（この実施形態では、４つ）のねじ６８によって旋回プレート４６の上面に固定される。

旋回プレート４６の下方にガイドプレート７０が設けられる。ガイドプレート７０は、ワークＷが落下することを防止する。ガイドプレート７０は、旋回プレート４６によってワークＷが供給位置Ｓおよび研削位置Ｇ間で搬送される際に、ワークＷの下面をガイドプレート７０の上面に沿って滑らせつつワークＷを供給位置Ｓ、測定位置Ｙまたは研削位置Ｇへ案内する。この実施形態では、ワークＷが供給位置Ｓおよび研削位置Ｇ間で搬送されるときのガイドプレート７０の上面の高さは、砥石１４ｂの研削面（上面）の高さと略同一に設定される。これにより、ワークＷを、ガードプレート７０から一対の砥石１４ａ，１４ｂ間へ円滑に挿入でき、一対の砥石１４ａ，１４ｂ間からガイドプレート７０へ円滑に排出できる。

砥石１４ｂの研削面高さをコントロールするための計測器７２が、旋回プレート４６の旋回エリア外に、図示しない部材によって設置される。計測器７２の測定子７２ａは砥石１４ｂの上面に直接接触し、それによって計測器７２は砥石１４ｂの上面高さを測定できる。砥石１４ｂの回転中あるいは停止中に適宜、計測器７２によって砥石１４ｂの上面高さを測定し、当該上面を常に同じ高さに維持できるように、ＣＮＣ装置７６（ＮＣ制御ユニット７８）（後述）によって砥石送込装置２６ｂを制御して、砥石１４ｂの高さを調整する。これにより、砥石１４ｂが摩耗しても、砥石１４ｂの研削面（上面）をガイドプレート７０の上面とほぼ同一高さに設定できる。

供給位置Ｓと研削位置Ｇとの間に位置する測定位置Ｙには、ワークＷの厚みを測定するための測定器７４が設けられる。測定器７４は、図示しない部材によって固定され、一対の測定子７４ａ，７４ｂを含む。ごみ噛み等の影響を最小限にするように、測定器７４は、ガイドプレート７０上のワークＷを一対の測定子７４ａ，７４ｂで上下両側から直接挟み、ワークＷの上下方向の厚みを測定できる。測定が終了すれば、一対の測定子７４ａ，７４ｂは、ワークＷから離間する。

図５を参照して、両頭平面研削盤１０は、さらにＣＮＣ装置７６を含む。ＣＮＣ装置７６は、ＮＣ制御ユニット７８と、表示操作ユニット８０と、駆動回路８２，８４，８６，８８，９０および９２とを含む。ＮＣ制御ユニット７８は、両頭平面研削盤１０の各部の動作を制御するＣＰＵ７８ａと、両頭平面研削盤１０を動作させる制御プログラム等が記憶されるメモリ７８ｂとを有する。ＮＣ制御ユニット７８には、表示操作ユニット８０と、駆動回路８２～９２とが電気的に接続される。

駆動回路８２，８４にはそれぞれ、上砥石回転用の駆動モータ２２ａおよび下砥石回転用の駆動モータ２２ｂが電気的に接続される。駆動回路８６，８８にはそれぞれ、上砥石送込用の駆動モータ２８ａおよび下砥石送込用の駆動モータ２８ｂが電気的に接続される。駆動回路９０には、旋回プレート駆動用の駆動モータ４２が電気的に接続され、駆動回路９２には、ワーク回転用の駆動モータ５６が電気的に接続される。また、ＮＣ制御ユニット７８には、計測器７２および測定器７４が電気的に接続される。計測器７２および測定器７４による測定結果がＮＣ制御ユニット７８に与えられる。ＮＣ制御ユニット７８からの指示に応じて、駆動モータ２２ａ，２２ｂ，２８ａ，２８ｂ，４２および５６の動作が制御される。言い換えれば、ＣＮＣ装置７６（ＮＣ制御ユニット７８）によって、砥石回転ユニット２０ａ，２０ｂ、砥石送込装置２６ａ，２６ｂ、搬送ユニット３２および回転駆動ユニット３４が制御される。

より具体的には、ＣＮＣ装置７６（ＮＣ制御ユニット７８）は、ワークＷの両主面のうちの片方のみを研削するとき、ワーク収容部６０を回転させることなく一対の砥石１４ａ，１４ｂのうちワークＷの研削すべき主面側の砥石のみを回転させるように、回転駆動ユニット３４および砥石回転ユニット２０ａ，２０ｂを制御する。また、ＣＮＣ装置７６（ＮＣ制御ユニット７８）は、ワークＷの両主面を研削するとき、ワーク収容部６０および一対の砥石１４ａ，１４ｂを回転させるように、回転駆動ユニット３４および砥石回転ユニット２０ａ，２０ｂを制御する。さらに、ＣＮＣ装置７６（ＮＣ制御ユニット７８）は、供給位置Ｓ、研削位置Ｇおよび測定位置Ｙのいずれかにワーク収容部６０を移動させるように、搬送ユニット３２を制御する。

この実施形態では、Ｖ方向が第１方向に相当する。砥石回転ユニット２０ａ，２０ｂが、一対の砥石回転部に相当する。砥石送込装置２６ａが砥石送込部に相当する。搬送ユニット３２が第２駆動部に相当する。回転駆動ユニット３４が第１駆動部に相当する。ＣＮＣ装置７６が制御部に相当する。

図６および図７を参照して、このような両頭平面研削盤１０の主要動作について説明する。

図８を参照して、ここでは、研削前厚みＴ１のワークＷの一方主面（上面）の研削代をａ、他方主面（下面）の研削代をｂとし、各々異なる量だけ研削加工して、最終厚みＴ４に加工する。研削代a＝（粗研削代a１＋仕上げ研削代a２）、研削代ｂ＝（粗研削代ｂ１＋仕上げ研削代ｂ２）である。この実施例では、ｂ＝１．５ａ、ａ２＝ｂ２に設定する。

まず、上側の砥石１４aの回転は停止のままで、駆動モータ２２ｂによって下側の砥石１４ｂが研削可能に回転され（ステップＳ１）、供給位置Ｓにおいて、ワーク収容部６０のワーク孔６２にワークＷが挿入される（ステップＳ３）。ついで、旋回プレート４６が９０度旋回され、ワークＷが供給位置Ｓから測定位置Ｙへ移動されて（ステップＳ５）、測定器７４によって研削前のワークＷの厚みＴ１（図８（ａ）参照）が測定される（ステップＳ７）。そして、旋回プレート４６が９０度旋回され、ワーク収容部６０のワーク孔６２に挿入されたワークＷは、測定位置Ｙから研削位置Ｇへ移動される（ステップＳ９）。このとき、回転駆動ユニット３４によってワーク収容部６０が回転され、ワークＷの研削すべき両主面（上下両面）の全面がそれぞれ砥石１４ａ，１４ｂの研削面と接触可能なように、ワークＷは、両砥石１４ａ，１４ｂ間に挿入され、すなわち平面視で砥石１４ｂの外径と内径との間に移動される。具体的には、駆動モータ５６の回転駆動力が駆動軸５４および伝達部材５８を介してワーク収容部６０に伝達され、ワーク収容部６０とともにワークＷが回転され、所定の位置に停止される。

次に、ワークＷの回転を停止したまま、上側の砥石１４ａが回転停止した状態で砥石送込装置２６ａによって加工開始原位置から下降移動される（ステップＳ１１）。それによって、ワークＷが、回転している下側の砥石１４ｂに向かって押し込まれ、砥石１４ａが所定の位置まで送り込まれると、砥石１４ａ，１４ｂにワークＷの両主面の全面を接触させた状態で、回転して研削可能な下側の砥石１４ｂによって、ワークＷの他方主面（下面）が粗研削代ｂ１分、研削される（ステップＳ１３）。このとき、送り込まれる上側の砥石１４ａは無回転であり研削力はないので、ワークＷの一方主面（上面）、すなわち上砥石側は研削されない。また、ワークＷも無回転であるので、停止しているワークＷを押し込む上側の砥石１４ａの表面を傷つけることもない。その後、砥石送込装置２６ａによって上側の砥石１４ａが元の加工開始原位置まで上昇される（ステップＳ１５）。

次に、旋回プレート４６が９０度旋回され、ワーク収容部６０およびワークＷが研削位置Ｇから測定位置Ｙへ移動されると（ステップＳ１７）、測定器７４によってワークＷの厚みＴ２（図８（ｂ）参照）が測定され（ステップＳ１９）、測定された厚みＴ２と研削前の厚みＴ１との差（Ｔ１－Ｔ２）が演算される（ステップＳ２１）。そして、（Ｔ１－Ｔ２）がｂ１に達したか否かが判断される（ステップＳ２３）。すなわち、ワークＷの下面が粗研削代ｂ１分、研削されたか否かが判断される。ステップＳ２３がＮＯであれば、ステップＳ９に戻る。一方、ステップＳ２３がＹＥＳであれば、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、下側の砥石１４ｂの回転が停止され、上側の砥石１４ａが研削可能に回転される。その状態で、再び旋回プレート４６が９０度旋回され、ワーク収容部６０のワーク孔６２に挿入されたワークＷは、測定位置Ｙから研削位置Ｇへ移動される（ステップＳ２７）。このとき、回転駆動ユニット３４によってワーク収容部６０が回転され、ワークＷの研削すべき両主面（上下両面）の全面がそれぞれ砥石１４ａ，１４ｂの研削面と接触可能なように、ワークＷは、両砥石１４ａ，１４ｂ間に挿入され、すなわち平面視で砥石１４ｂの外径と内径との間に移動される。

次に、ワークＷの回転を停止したまま、上側の砥石１４ａが回転した状態で砥石送込装置２６ａによって加工開始原位置から下降移動される（ステップＳ２９）。それによって、ワークＷが、回転停止状態の下側の砥石１４ｂに向かって押し込まれ、砥石１４ａが所定の位置まで送り込まれると、砥石１４ａ，１４ｂにワークＷの両主面の全面を接触させた状態で、回転して研削可能な上側の砥石１４ａによって、ワークＷの一方主面（上面）が粗研削代ａ１分、研削される（ステップＳ３１）。このとき、送り込まれる上側の砥石１４ａは、回転して研削可能であるので、ワークＷの上面が研削される。一方、下側の砥石１４ｂは、無回転であり研削力はないので、ワークＷの他方主面（下面）、すなわち下砥石側は研削されない。また、ワークＷも無回転であるので、停止している下側の砥石１４ｂの表面を傷つけることもない。その後、砥石送込装置２６ａによって上側の砥石１４ａが元の加工開始原位置まで上昇される（ステップＳ３３）。

次に、旋回プレート４６が９０度旋回され、ワーク収容部６０およびワークＷが研削位置Ｇから測定位置Ｙへ移動されると（ステップＳ３５）、測定器７４によってワークＷの厚みＴ３（図８（ｃ）参照）が測定され（ステップＳ３７）、測定された厚みＴ３と研削前の厚みＴ１との差（Ｔ１－Ｔ３）が演算される（ステップＳ３９）。そして、（Ｔ１－Ｔ３）が（ａ１＋ｂ１）に達したか否かが判断される（ステップＳ４１）。すなわち、これまでの処理でワークＷの上面と下面とが粗研削代（ａ１＋ｂ１）分、研削されたか否かが判断される。言い換えれば、ワークＷの上面が粗研削代ａ１分、研削されたか否かが判断される。ステップＳ４１がＮＯであれば、ステップＳ２７に戻る。一方、ステップＳ４１がＹＥＳであれば、ステップＳ４３に進む。

ステップＳ４３では、さらに下側の砥石１４ｂの回転が開始され、これにより、上下両砥石１４ａ，１４ｂが回転し、両砥石１４ａ，１４ｂによる両面同時研削が可能となる。その状態で、再び旋回プレート４６が９０度旋回され、ワーク収容部６０のワーク孔６２に挿入されたワークＷは、測定位置Ｙから研削位置Ｇへ移動される（ステップＳ４５）。すなわち、ワークＷは、両砥石１４ａ，１４ｂ間に挿入される。そして、回転駆動ユニット３４によってワーク収容部６０とワークＷとが連続回転される（ステップＳ４７）。具体的には、駆動モータ５６の回転駆動力が駆動軸５４および伝達部材５８を介してワーク収容部６０に伝達され、Ｖ方向に対して直交する面内で、ワーク収容部６０が回転軸Ｐを中心として回転（自転）するとともに、ワークＷが回転軸Ｐ周りを回転（公転）する。

次に、砥石送込装置２６ａによって上側の砥石１４ａが下降移動され（ステップＳ４９）、ワークＷが押し込まれ、砥石１４ａが所定の位置まで送り込まれる。これにより、回転して研削可能な上側の砥石１４ａと回転して研削可能な下側の砥石１４ｂとによって、回転しているワークＷを挟んで、ワークＷの両主面が同時に、両面で仕上げ研削代（ａ２＋ｂ２）分、研削される（ステップＳ５１）。上記研削が終了すれば、砥石１４ａの下降が停止され、スパークアウトが実施される（ステップＳ５３）。所定のスパークアウト時間が経過すれば、砥石送込装置２６ａによって上側の砥石１４ａが元の加工開始原位置まで上昇される（ステップＳ５５）。

次に、旋回プレート４６が９０度旋回され、ワーク収容部６０およびワークＷが研削位置Ｇから測定位置Ｙへ移動されると（ステップＳ５７）、回転駆動ユニット３４によってワーク収容部６０およびワークＷの回転が停止される（ステップＳ５９）。そして、測定器７４によってワークＷの厚みＴ４（図８（ｄ）参照）が測定され（ステップＳ６１）、測定された厚みＴ４と研削前の厚みＴ１との差（Ｔ１－Ｔ４）が演算される（ステップＳ６３）。そして、（Ｔ１－Ｔ４）が（ａ１＋ｂ１）＋（ａ２＋ｂ２）に達したか否かが判断される（ステップＳ６５）。すなわち、これまでの処理でワークＷの上面と下面とが粗研削代（ａ１＋ｂ１）＋仕上げ研削代（ａ２＋ｂ２）分、研削されたか否かが判断される。言い換えれば、両面同時研削において、ワークＷの上下両面が仕上げ研削代（ａ２＋ｂ２）分、研削されたか否かが判断される。さらに言えば、ワークＷが、指定の仕上げ寸法値である厚みＴ４に研削されたか否かが判断される。ステップＳ６５がＮＯであれば、ステップＳ４５に戻る。

一方、ステップＳ６５がＹＥＳであれば、ワークＷは、最終の仕上げ寸法Ｔ４に高精度に研削されており、高い平行度および平面度が得られる。このようなワークＷの両面の最終仕上げ研削が終了すれば、ステップＳ６７に進む。ステップＳ６７では、旋回プレート４６がさらに９０度旋回され、ワーク収容部６０およびワークＷが供給位置Ｓへ移動されると（ステップＳ６７）、ワークＷが排出され、次のワークＷと入れ替えられ（ステップＳ６９）、終了する。

このような両頭平面研削盤１０によれば、まず、砥石１４ａの回転を停止させかつ砥石１４ｂを回転させた一対の砥石１４ａ，１４ｂ間に無回転のワークＷを挿入する。このとき、ワークＷの研削すべき両主面の全面が一対の砥石１４ａ，１４ｂに接触可能な位置にワークＷを挿入する。そして、砥石１４ａをワークＷに対して送り込み、回転する砥石１４ｂによって無回転のワークＷの他方主面（下面）を研削する。ここで、砥石１４ｂは回転して研削可能であるので、砥石１４ｂ側のワーク主面は研削される。砥石１４ａは回転せず研削力はないので、砥石１４ａ側のワーク主面は研削されない。また、ワークＷは回転しないので、砥石１４ａ表面を傷つけることもない。ついで、砥石１４ａを回転させかつ砥石１４ｂの回転を停止させた一対の砥石１４ａ，１４ｂ間に無回転のワークＷを挿入する。このとき、ワークＷの両主面の全面が一対の砥石１４ａ，１４ｂに接触可能な位置にワークＷを挿入する。そして、砥石１４ａをワークＷに対して送り込み、回転する砥石１４ａによって無回転のワークＷの一方主面（上面）を研削する。ここで、砥石１４ａは回転して研削可能であるので、砥石１４ａ側のワーク主面は研削される。砥石１４ｂは回転せず研削力はないので、砥石１４ｂ側のワーク主面は研削されない。また、ワークＷは回転しないので、砥石１４ｂ表面を傷つけることもない。以上の工程によって、ワークＷの両端面を片面ずつ精度よく研削でき、両主面の面積の異同にかかわらず、ワークＷの両主面において略所望の研削代を担保できる。その後、一対の砥石１４ａ，１４ｂを回転させてワークＷの両主面を同時に研削可能な状態にして、両砥石１４ａ，１４ｂ間にワークＷを挿入する。そして、一対の砥石１４ａ，１４ｂ間でワークＷをＶ方向に対して直交する面内で回転させながら、一方の砥石１４ａをワークＷに対して送り込み、ワークＷが所定の厚みになるようにワークＷの両主面を同時に仕上げ研削する。この工程によって、ワークＷの平行度、平面度を高くできる。以上の一連の加工サイクルにて、ワークＷの両主面を片面ずつ研削代に応じて加工した後、最後にワークＷを回転させながらワークＷの両主面を同時に仕上げ加工するので、ワークＷの両主面の面積の異同および研削代の異同にかかわらず、ワークＷの両主面において所望の研削代が得られ、かつ高精度にワークＷの平行度、平面度を整えることができる。しかも、ワークＷを一度も両頭平面研削盤１０（ワーク収容部６０）から取り出して反転させる必要もなく、一度の供給で最終仕上げまで加工でき、ワークＷを効率的に研削できる。

ＣＮＣ装置７６によって搬送ユニット３２を制御することによって、ワーク収容部６０を、供給位置Ｓ、研削位置Ｇおよび測定位置Ｙのいずれかに容易に移動でき位置決めできる。

ワークＷの他方主面（下面）を研削した後、ワークＷの厚みを測定し、その結果に基づいてワークＷの他方主面を再度研削するかまたは次の工程に進むかを決定するので、ワークＷの他方主面をさらに精度よく研削できる。

ワークＷの一方主面（上面）を研削した後、ワークＷの厚みを測定し、その結果に基づいてワークＷの一方主面を再度研削するかまたは次の工程に進むかを決定するので、ワークＷの一方主面をさらに精度よく研削できる。

ワークＷの両主面を研削した後、ワークＷの厚みを測定し、その結果に基づいてワークＷの両主面を再度研削するかまたは研削を終了するかを決定するので、ワークＷの平行度、平面度をさらに高くできる。

ワークＷは、ワーク収容部６０の回転軸Ｐから偏心して設けられるワーク孔６２に収容され、ワークＷの両主面を研削する工程において、ワーク収容部６０を回転（自転）させることによってワークＷを回転（公転）させる。これによって、ワークＷを一対の砥石１４ａ，１４ｂ間で容易に動かすことができる。

また、他の実施形態として、ワークＷの大きさ、形状、加工精度によっては、図９に示すような揺動研削方式が用いられてもよい。この実施形態では、ガイドプレート７０ａの上方においてワーク収容部６０ａがＲ３方向に揺動可能に構成される。この場合、たとえば、先の実施形態の搬送ユニット３２および回転駆動ユニット３４に代えて、駆動軸３６、伝達部材４０および駆動モータ４２を含む駆動ユニットが用いられ、駆動軸３６の上端部に、複数（この実施形態では、３つ）のボルト４４によってワーク収容部６０ａが固定される。ワーク孔６２ａにワークＷが挿入されたワーク収容部６０ａは、当該駆動ユニットによって、両砥石１４ａ，１４ｂ間においてＶ方向に対して直交する面内で正転、逆転され、すなわち揺動され、それに伴ってワークＷが揺動される。ワークＷの両主面を片面ずつ研削する工程では、当該駆動ユニットによってワーク収容部６０およびワークＷは揺動されず、砥石１４ａがワークＷに対して送り込まれ、砥石１４ａ，１４ｂのいずれかを回転させてワークＷの片面が研削される。一方、ワークＷの両主面を研削する工程では、当該駆動ユニットによってワーク収容部６０およびワークＷが揺動された状態で、砥石１４ａがワークＷに対して送り込まれ、回転する砥石１４ａ，１４ｂによってワークＷの両主面が研削される。また、当該駆動ユニットによって、供給位置Ｓ、研削位置Ｇおよび測定位置Ｙのいずれかにワーク収容部６０が移動され、位置決めされる。この実施形態では、当該駆動ユニットが第１駆動部および第２駆動部に相当する。この加工方式は、丸形のワークの研削に適する。この実施形態においても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、上述の実施形態では、ワーク収容部６０に設けられるワーク孔６２は１個であったが、これに限定されない。図３を参照して、ワーク収容部６０に複数のワーク孔６２が設けられてもよい。図９に示す実施形態においても同様に、複数のワーク孔６２ａが設けられてもよい。この場合、各ワーク孔６２（６２ａ）にワークＷが収容され、複数のワークＷが同時に研削されるので、作業効率を向上できる。

また、加工精度によっては、ワークＷの両主面を片面ずつ粗研削する工程において、片面加工後にワークＷを両砥石１４ａ，１４ｂ間から取り出してワークＷの厚みを測定する工程は省略されてもよい。すなわち、ワークＷを両砥石１４ａ，１４ｂ間に挿入したまま、上下の両砥石１４ａ，１４ｂの回転と停止とを入れ替えて、ワークＷを片面ずつ研削した後、続けて両砥石１４ａ，１４ｂを回転させ、同時にワークＷも回転または揺動させてそのまま仕上げ加工してもよい。この場合、サイクルタイムを短縮できる。

上述の実施形態では、ワークＷの片面研削時に上側の砥石１４ａをワークＷに対して送り込むようにしたが、これに限定されない。ワークＷの片面研削時において、下側の砥石１４ｂを送り込むようにしてもよい。この場合、砥石送込装置２６ｂが砥石送込部に相当する。また、上下両側の砥石１４ａ，１４ｂを同時に送り込むようにしてもよい。この場合、砥石送込装置２６ａ，２６ｂが砥石送込部に相当する。また、回転側の砥石を送り込んでもよいし、回転停止側の砥石を送り込んでもよい。ワークの形状、重量、材質、研削面積等により、送り込む砥石を選択すればよい。

図６および図７に示す動作例において、ステップＳ２３がＮＯの場合、次のように処理されてもよい。たとえば、厚みの差（Ｔ１－Ｔ２）が目標値となるように、加工開始原位置から下降する砥石１４ａの加工終了位置の補正をフィードバックし、その補正分だけワークＷを再度研削した後、再度ワークＷの厚みを測定するようにしてもよい。ステップＳ４１がＮＯの場合や、ステップＳ６５がＮＯの場合も同様である。

また、ワークＷの上面の面積と下面の面積との異同や、ワークＷの上面の削り代ａと下面の削り代ｂとの異同や、ワークＷの上面の研削代ａの公差と下面の研削代ｂの公差との異同にかかわらず、片面研削の粗研削代ａ１を研削代ａの許容範囲の下限値、粗研削代ｂ１を研削代ｂの許容範囲の下限値、最終仕上げ研削の仕上げ研削代（a２＋ｂ２）を、研削代ａ，ｂの公差のうち小さい方の公差以下に設定することが好ましい。

この場合、砥石１４ａ，１４ｂの研削面コンディションの違いにより、ワークＷの上下両面のそれぞれの被研削量に差が生じたとしても、ワークＷの上下両面の研削代ａ，ｂがそれぞれ、許容範囲から外れることを防ぐことができる。

たとえば、ワークＷの上下両面の研削代ａ，ｂのそれぞれの公差が等しく０．１であり、ワークＷの上下両面の研削代の許容範囲がそれぞれａ±０．０５、ｂ±０．０５とする。この場合、粗研削代ａ１＝ａ－０．０５、ｂ１＝ｂ－０．０５に設定し、仕上げ研削代（ａ２＋ｂ２）が研削代ａ，ｂの公差と等しくなるように仕上げ研削代（ａ２＋ｂ２）＝０．１に設定する。このようにすると、ワークＷの上面の面積と下面の面積との異同にかかわらず、ワークＷの両面の研削代が、ａ±０．０５、ｂ±０．０５から外れることはない。

また、ワークＷの上下両面の研削代ａ，ｂの公差が異なりそれぞれ０．１、０．２であり、ワークＷの上下両面の研削代の許容範囲がそれぞれａ±０．０５、ｂ±０．１とする。この場合、粗研削代ａ１＝ａ－０．０５、ｂ１＝ｂ－０．１に設定し、仕上げ研削代（ａ２＋ｂ２）が小さい方の公差と等しくなるように仕上げ研削代（ａ２＋ｂ２）＝０．１に設定する。このようにすると、ワークＷの上面の面積と下面の面積との異同にかかわらず、ワークＷの両面の研削代が、ａ±０．０５、ｂ±０．１から外れることはない。

上述の実施形態では、この発明を立型の両頭平面研削盤に適用した場合について説明したが、この発明は横型の両頭平面研削盤にも適用できる。

上述の実施形態では、円筒状のワークＷを研削する場合について説明したが、この発明に係る両頭平面研削盤が研削できるワークの形状はこれに限定されない。この発明に係る両頭平面研削盤は、断面円形の種々のワーク（たとえば円柱状のワーク）や、断面円形以外の種々のワークを研削できる。

１０ 立型両頭平面研削盤
１４ａ，１４ｂ 砥石
２０ａ，２０ｂ 砥石回転ユニット
２６ａ，２６ｂ 砥石送込装置
３２ 搬送ユニット
３４ 回転駆動ユニット
６０，６０ａ ワーク収容部
６２，６２ａ ワーク孔
７２ 計測器
７４ 測定器
７６ ＣＮＣ装置
７８ ＮＣ制御ユニット
７８ａ ＣＰＵ
７８ｂ メモリ
ａ，ｂ 研削代
ａ１，ｂ１ 粗研削代
ａ２，ｂ２ 仕上げ研削代
Ｇ 研削位置
Ｐ 回転軸
Ｓ 供給位置
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ ワークの厚み
Ｖ 上下方向
Ｗ ワーク
Ｙ 測定位置

Claims (10)

1. 第１方向に間隔をあけて対向配置される一対の砥石と、
   ワークを収容するワーク孔を有し前記一対の砥石間に位置可能なワーク収容部と、
   前記第１方向と直交する面内で前記ワーク収容部を回転または揺動させる第１駆動部と、
   前記一対の砥石を回転させる一対の砥石回転部と、
   前記ワークを前記一対の砥石で挟んで研削するために少なくとも一方の前記砥石を前記ワークに対して送り込む砥石送込部と、
   前記第１駆動部、前記一対の砥石回転部および前記砥石送込部を制御する制御部とを備え、
   前記ワーク孔は、前記一対の砥石を前記第１方向から見たときの前記一対の砥石が互いに重なる範囲に収まる大きさを有し、
   前記制御部は、
   前記ワークの両主面を片面ずつ粗研削するとき、前記ワーク収容部を回転も揺動もさせることなく前記一対の砥石のうち前記ワークの研削すべき主面側の砥石のみを回転させるように、前記第１駆動部および前記一対の砥石回転部を制御し、
   前記粗研削後、前記ワークの両主面を仕上げ研削するとき、前記ワーク収容部を回転または揺動させかつ前記一対の砥石を回転させるように、前記第１駆動部および前記一対の砥石回転部を制御する、両頭平面研削盤。
2. 前記ワーク収容部に前記ワークを供給する供給位置、前記ワークを研削する研削位置、および前記ワークの厚みを測定する測定位置のいずれかに前記ワーク収容部を移動させる第２駆動部をさらに含み、
   前記制御部は、前記第２駆動部を制御する、請求項１に記載の両頭平面研削盤。
3. 前記ワーク収容部は回転可能であり、
   前記ワーク孔は、前記ワーク収容部の回転軸から偏心して設けられる、請求項１または２に記載の両頭平面研削盤。
4. 前記ワーク収容部は、複数の前記ワーク孔を有する、請求項１から３のいずれかに記載の両頭平面研削盤。
5. 第１方向に間隔をあけて対向配置される一対の砥石によってワーク収容部に収容されたワークを研削する研削方法であって、
   前記第１方向と直交する面内で前記ワーク収容部を回転または揺動させる第１駆動部と、前記一対の砥石を回転させる一対の砥石回転部と、前記ワークを前記一対の砥石で挟んで研削するために少なくとも一方の前記砥石を前記ワークに対して送り込む砥石送込部とを用い、
   一方の前記砥石の回転を停止させかつ他方の前記砥石を対応する前記砥石回転部によって回転させた状態で少なくともいずれか一方の前記砥石を、前記一対の砥石間に挿入された無回転および無揺動の前記ワークに対して前記砥石送込部によって送り込み、前記一対の砥石に前記ワークの両主面の全面を接触させた状態で回転する前記他方の砥石によって前記ワークの他方主面を粗研削する第１工程と、
   前記第１工程の後、前記一方の砥石を対応する前記砥石回転部によって回転させかつ前記他方の砥石の回転を停止させた状態で少なくともいずれか一方の前記砥石を、前記一対の砥石間に挿入された無回転および無揺動の前記ワークに対して前記砥石送込部によって送り込み、前記一対の砥石に前記ワークの両主面の全面を接触させた状態で回転する前記一方の砥石によって前記ワークの一方主面を粗研削する第２工程と、
   前記第２工程の後、前記一対の砥石を前記一対の砥石回転部によって回転させかつ前記一対の砥石間で前記ワーク収容部に収容された前記ワークを前記第１方向に対して直交する面内で前記第１駆動部によって回転または揺動させながら、少なくともいずれか一方の前記砥石を前記ワークに対して前記砥石送込部によって送り込み前記一対の砥石によって前記ワークの両主面を同時に仕上げ研削する第３工程とを備える、研削方法。
6. 前記第１工程の後、前記ワークの厚みを測定し、その結果に基づいて前記第１工程に戻るかまたは前記第２工程に進む、請求項５に記載の研削方法。
7. 前記第２工程の後、前記ワークの厚みを測定し、その結果に基づいて前記第２工程に戻るかまたは前記第３工程に進む、請求項５または６に記載の研削方法。
8. 前記第３工程の後、前記ワークの厚みを測定し、その結果に基づいて前記第３工程に戻るかまたは研削を終了する、請求項５から７のいずれかに記載の研削方法。
9. 前記ワークは、前記ワーク収容部の回転軸から偏心して設けられるワーク孔に収容され、
   前記第３工程において、前記ワーク収容部を回転させることによって前記ワークを回転させる、請求項５から８のいずれかに記載の研削方法。
10. 前記ワーク収容部は、複数のワーク孔を有し、
    前記各ワーク孔に前記ワークが収容され、
    前記複数のワークが同時に研削される、請求項５から８のいずれかに記載の研削方法。

Images