JP7703269B1 - ワーク研削装置における把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク研削装置を構成する把持装置を、不規則な立体形状をする端面を持つワークを確実に、安定させて把持可能な構造にする。
【解決手段】把持装置３を構成する一対のクランプ部４、５の内、いずれか一方のクランプ部４（５）に追従クランプ部として互いに独立した複数個の把持材４１を持たせ、複数個の把持材４１を追従クランプ部４（５）の端面から互いに独立して出没自在に追従クランプ部４（５）内に収納し、他方のクランプ部５（４）の端面との間でワーク１２を軸方向に把持したときに、全把持材４１の軸方向の先端面が他方のクランプ部５（４）の端面と共にワーク１２を把持させる。
【選択図】図１

Description

本発明は軸方向一方側の端面が平坦面でないワークを安定的に把持したまま、周面の研削を可能にするワーク研削装置における把持装置に関するものである。

表面が円柱形状に仕上げられるインゴット等のワークの周面を研削、あるいは研磨するに当たり、一対のクランプ部がワークを軸方向に把持したときに、ワークの軸心がクランプ部の軸心に合致していない場合がある。このような場合に備え、ワークとクランプ部の軸心を揃えることができるよう、一対のクランプ部がワークを把持するときに、ワークに対する角度調整が可能な構造とされることがある（特許文献１～３参照）。

ワークは原則として軸方向両端面が軸心に対して直交する平面を持った円柱形状に成形されていることが前提であるが（特許文献３の段落００３２）、ワークの端面は軸心に対して傾斜していることもあるため（特許文献１の段落００１５）、一対のクランプ部のワークに対する角度調整はワーク自体の不整形に対応することにもなる。

しかしながら、各クランプ部自体をそれぞれを支持するスピンドルの軸心に対して角度調整自在にスピンドルに支持させることは、一対のクランプ部がワークを把持したままワークを研削等の加工をするときに、クランプ部がスピンドルに対して変位する可能性があり得る。その場合、ワークの支持状態での安定性が損なわれ易くなるため、研削等の精度を低下させる可能性がある。

ワークを把持した状態でのクランプ部の安定性はワークを把持した一対のクランプ部間の圧力を高くすれば、確保され得るとも考えられる。しかしながら、ワークに過剰な軸方向圧縮力を加える可能性もあるため、研削中のワークに軸方向に直交する方向に微小な歪みを発生させる可能性が出てくる。研削中のワークに歪みを生じさせれば、研削精度にも影響する。

特開平１１－２０７５０５号公報（段落０００８～００１７、図３～図５） 特開２０２２－５０８５１号公報（段落００３６～００３７、００５９～００６９、図３、図９、図１０） 特開２０２３－６９２６１号公報（段落００３６～００４７、図３～図５）

一方、ワークとして炭化ケイ素単結晶（ＳｉＣ）のインゴットを対象とする場合には、ＳｉＣインゴット自体はその製法（昇華法）から、軸方向一方側の端面が平坦面でありながら、他方側の端面に凹凸が生じることがある。このことから、ワークがＳｉＣインゴットである場合には、この凹凸のあるインゴットの端面を確実に把持できることが要求される。

具体的に言えば、この種のインゴットの凹凸のある端面の形状は単にワークの軸心に対して傾斜した平面を持つ訳でも、円錐形状をする訳でもなく、不規則な立体形状をする。このため、その側の端面を把持するクランプ部は不規則な立体形状に追従しながら、その端面を軸方向に押圧し、ワークを保持（把持）可能であることが求められる。「不規則な立体形状」は個々の製造されるインゴット毎に異なる形状を有することを意味する。

本発明は上記背景より、不規則な立体形状をする端面を持つワークを確実に把持可能で、ワークに過剰な軸方向圧縮力を加えることなく、ワークを安定させて把持可能な構造のワーク研削装置における把持装置を提案するものである。

請求項３に記載のワーク研削装置における把持装置は、支持台の長手方向に対向し、互いに接近したときにワークを把持し、前記ワークを把持した状態で前記ワークと共に軸心回りに回転可能に支持部に支持された一対のクランプ部と、
前記ワークを把持した前記一対の各クランプ部を前記支持部と共に前記クランプ部の軸心回りに回転させる回転駆動装置と、
前記一対の各クランプ部の少なくともいずれか一方を、その一方を支持する前記支持部と共に、前記支持台に対して長手方向に直線運動させる直線駆動装置とを備え、
前記一対のクランプ部の内、いずれか一方の前記クランプ部、もしくは他方の前記クランプ部は追従クランプ部として互いに独立した複数個の把持材を持ち、
前記複数個の把持材は前記追従クランプ部の端面から出没自在に前記追従クランプ部内に収納され、前記他方のクランプ部、もしくは前記一方のクランプ部の端面との間で前記ワークを軸方向に把持したときに、前記の全把持材の軸方向の先端面が前記他方のクランプ部、もしくは前記一方のクランプ部の端面と共に前記ワークを把持し、
前記追従クランプ部の前記ワーク側の端面に、前記追従クランプ部の前記ワーク側への移動時に前記ワークの端面に接触し、その接触した信号を前記直線駆動装置に伝達する検知材が設置されており、
前記の全把持材の前記追従クランプ部への没入状態では、前記検知材の前記ワーク側の先端面が前記全把持材の前記ワーク側の先端面より、前記ワーク側に位置することを構成要件とする。

「支持台の長手方向に対向し、互いに接近したときにワークを把持し、……支持部に支持された一対のクランプ部」とは、図１～図３に示すようにワーク研削装置１を支持する支持台２の長手方向に、ワーク１２をその軸方向に把持（挟持）する一対のクランプ部４、５が対向して配置され、各クランプ部４、５がそれぞれ支持部６、７に支持（保持）されることを言う。「支持台２の長手方向」は支持台２を平面、または立面で見たときの長さ方向（長辺方向）を指す。「ワーク１２の軸方向」はワーク１２の軸心方向を指す。

「ワークを把持した状態でワークと共に軸心回りに回転可能に支持部に支持された一対のクランプ部」とは、一対のクランプ部４、５がワーク１２を把持した状態にあるときに、一対のクランプ部４、５とワーク１２が支持部６、７と共に軸心回りに回転可能であることを言う。「軸心」はクランプ部４、５及び支持部６、７の軸心を指すが、ワーク１２の軸心でもある。一対のクランプ部４、５は把持装置３を構成する。

「ワークを把持した一対の各クランプ部を支持部と共にクランプ部の軸心回りに回転させる回転駆動装置」とは、ワーク１２を把持した一対の各クランプ部４、５と各クランプ部４、５を支持する支持部６、７を回転駆動装置がクランプ部４、５の軸心回りに回転させることを言う。回転駆動装置はモータ等である。回転駆動装置は一方のクランプ部４（５）と他方のクランプ部５（４）を、それぞれを支持する支持部６、７と共に連動させ、同時に回転させる。

「一対の各クランプ部の少なくともいずれか一方を、その一方を支持する支持部と共に、支持台に対して長手方向に直線運動させる直線駆動装置」とは、以下のことを言う。すなわち、一対のクランプ部４、５の内、いずれか一方のクランプ部４（５）とそれを支持する支持部６（７）を支持台２の長手方向に往復動（直線運動）させる直線駆動装置８が、そのいずれか一方のクランプ部４（５）（支持部６（７））にのみ接続される場合と、両クランプ部４、５（支持部６、７）のそれぞれに接続される場合があることを言う。直線駆動装置８はクランプ部４（５）、または支持部６（７）には直接、もしくは間接的に接続される。

一対のクランプ部４、５がワーク１２を把持する上では、基本的にはいずれか一方のクランプ部４（５）（支持部６（７））を往復動させれば足りる。なお、両側のクランプ部４、５（支持部６、７）を往復動自在にすれば、ワーク１２を把持するときの作業効率が上がるか、微調整が可能になる。

「一対のクランプ部の内、いずれか一方のクランプ部、もしくは他方のクランプ部は追従クランプ部として」とは、一対のクランプ部４、５の内、いずれか一方のクランプ部４（５）、もしくは他方のクランプ部５（４）が追従クランプ部として機能（挙動）することを言う。「追従クランプ部として互いに独立した複数個の把持材を持ち」とは、追従クランプ部となるいずれかのクランプ部４（５）内に複数個、または複数本の把持材４１が互いに独立した状態で収納されることを言う。

「複数個の把持材は追従クランプ部の端面から出没自在に追従クランプ部内に収納され」とは、複数個（複数本）ある各把持材４１がそれぞれ他の把持材４１から独立して出没自在に追従クランプ部４（５）内に収納されていることを言う。把持材４１は追従クランプ部４（５）内にその端面から追従クランプ部４（５）の軸方向に出没自在に収納される。「追従クランプ部４（５）の軸方向」は追従クランプ部４（５）の直線運動方向を指し、追従クランプ部４（５）の軸心方向でもある。

追従クランプ部が一方のクランプ部４（５）である場合も、他方のクランプ部５（４）である場合も、追従クランプ部４（５）のワーク１２側の端面から把持材４１が出没自在となる。

追従クランプ部４（５）はワーク１２の不規則な立体形状をする端面を複数個の把持材４１において他方、もしくは一方のクランプ部５（４）と共に把持する。複数個の把持材４１は図７に示すように基本的に追従クランプ部４（５）の端面の中心から放射方向に等しい距離を置いた位置に周方向に均等に分散して配置される。「放射方向」はクランプ部４（５）の端面が円形である場合の半径方向を指す。

複数個の把持材４１が追従クランプ部４（５）の端面の中心から放射方向に等しい距離を置いた位置に周方向に均等に分散して配置される場合、複数個の把持材４１がワーク１２を把持するときにワーク１２の端面に複数箇所に分散しながらも、軸方向に均等な圧縮力を加えることができるため、ワーク１２を安定させながら、把持することができる。

複数個の把持材４１は、追従クランプ部４（５）と対になる側のクランプ部５（４）と共にワーク１２を把持するために必要な圧縮力を分担する。言い換えれば、複数個の把持材４１はワーク１２を把持するときにワーク１２に付与する圧縮力の反力を分散して負担するため、追従クランプ部４（５）に作用する反力が周方向に分散することになる。

把持材４１は図６に示すような棒状である場合、ワーク１２を安定的に把持する上では、少なくとも３本、配置されれば足りる。例えば把持材４１がクランプ部４（５）の周方向に幅を持つ板状、または湾曲等した板状をする場合には、クランプ部４（５）の端面の中心を挟んだ位置に２本（２枚）で足りることもある。「湾曲等した板状」とは、クランプ部４（５）端面の中心より放射方向外周側が凸に湾曲、あるいは屈曲することを言う。但し、追従クランプ部４（５）が不規則な立体形状のワーク１２端面に追従できる能力は、把持材４１が棒状で、本数が多い方が高い。

各把持材４１が独立して追従クランプ部４（５）から出没自在であることで、不規則な立体形状をする端面を持つワーク１２の端面の形状に従い、各把持材４１が突出時にそれぞれの収納位置でワーク１２の端面を軸方向に押圧し、ワーク１２を把持することが可能になる。

特に把持材４１のワーク１２側の端部が、図６に示すように支持部６（７）側からワーク１２側へかけて把持材４１の軸心に垂直な断面積が減少する形状をしている場合には（請求項５）、各把持材４１が背面（支持部６側）からワーク１２の保持に必要な油圧等の液圧を受けながら、ワーク１２端面の微妙な不規則形状に追従可能になる。「支持部６（７）」は把持材４１を収納した追従クランプ部４（５）を支持する支持部を指す。

例えば把持材４１の全長が一様な断面形状の棒材である場合、１個（１本）の把持材４１はワーク１２の保持に必要な液圧を軸方向背面から受けるための断面積（太さ）を持つ必要がある。その断面積と等しい面積をワーク１２側の先端面も持っていれば、一定の面積を持った面でワーク１２に接触するため、ワーク１２端面の微妙な凹凸等の不規則形状に追従できにくい。この場合、把持材４１はワーク１２を安定的に保持し易い部分に移動しようとし、把持材４１による最適な把持位置からワーク１２がずれる可能性がある。「把持材４１の軸方向」は把持材４１の軸心方向を指し、追従クランプ部４（５）の軸心方向でもある。

それに対し、把持材４１のワーク１２側先端面の面積が液圧を受ける側の面積より小さいことで、全長が一様な断面形状の場合との対比で言えば、ワーク１２との接触状態が面接触より点接触に近くなるため、ワーク１２端面の細かい凹凸形状に対応し、追従し易くなる。結果的に、ワーク１２を一対のクランプ部４、５に対してずらすことなく、安定的に保持し易くなる。

各把持材４１が独立して追従クランプ部４（５）から出没自在であることは、例えば図６に示すように追従クランプ部４（５）における各把持材４１を収納した複数の収納部４２内に把持材４１の軸方向後方側から圧油等の圧液が供給され、各把持材４１の軸方向の背面に等しい液圧が作用することで、可能になる。「把持材の軸方向の背面」は把持材４１のワーク１２側の先端面とは反対側の面を指す。全収納部４２の軸に直交する断面積は等しく、全把持材４１の軸に直交する断面積は等しい。

この場合、各把持材４１の軸方向の背面に等しい液圧が作用することで、ワーク１２の端面形状に拘わらず、各把持材４１が均等の圧力でワーク１２を他方、もしくは一方のクランプ部５（４）側へ押圧することができる。全把持材４１によるワーク１２への押圧時、複数個の把持材４１毎にワーク１２を保持する圧力に差が生じないため、ワーク１２の端面に不均衡な圧力が作用することはなく、ワーク１２に偏心荷重を作用させることもない。

以上のように不規則な立体形状をする端面を持つワーク１２の端面の形状に従い、追従クランプ部４（５）における各把持材４１がそれぞれの収納位置でワーク１２の端面を軸方向に押圧する。その結果、全把持材４１が他方のクランプ部５（４）、もしくは一方のクランプ部４（５）と共に不規則な立体形状の端面を持つワーク１２の端面を軸方向に押圧するため、ワーク１２を確実に把持することが可能になる。

また各把持材４１が均等の圧力でワーク１２を他方、もしくは一方のクランプ部５（４）側へ押圧するため、ワーク１２に過剰な軸方向圧縮力を加えることなく、ワーク１２を安定させて把持することも可能になる。

直線駆動装置８による追従クランプ部４のワーク１２側への移動時に、ワーク１２への接触による追従クランプ部４の停止の指令を直線駆動装置８のモータ８１に発するための検知材４３が図６に示すように追従クランプ部４のワーク１２側の端面に設置（固定）される場合がある。この場合、追従クランプ部４のワーク１２側への移動時には、ワーク１２の追従クランプ部４側の端面形状に拘わらず、ワーク１２の端面には、いずれかの把持材４１ではなく、必ず検知材４３が先行して接触することが望ましい。

この点から、図６に示すように全把持材４１の追従クランプ部４内への没入状態では、検知材４３のワーク１２側の先端面が全把持材４１のワーク１２側の先端面より、ワーク１２側に位置することが適切である（請求項３）。言い換えれば、検知材４３がワーク１２に接触したことを検知する上で、検知材４３の接触前にいずれかの把持材４１がワーク１２に接触しないことが適切である。

検知材４３に先行していずれかの把持材４１がワーク１２に接触した場合、検知材４３による最適な検知のタイミングに誤差が生じ得ることが考えられるからである。但し、各把持材４１が背面に受ける液圧の解除状態で、収納部４２内で軸方向に移動自由な状態にあれば、把持材４１の接触による検知材４３への影響は小さい。図６中、下段の把持材４１が没入状態を示している。上段の把持材４１が収納部４２側へ移動している様子を表す二点鎖線が没入状態を示す。

検知材４３がワーク１２に接触したことは、追従クランプ部４を支持する支持部６の後方に設置されたセンサ９４が検知し、その信号（情報）が直線駆動装置８のモータ８１に伝達され、直線駆動装置８による追従クランプ部４（支持部６）のワーク１２側への移動が停止する。

全把持材４１の追従クランプ部４への没入状態で、検知材４３のワーク１２側の先端面が全把持材４１の先端面よりワーク１２側に位置することで、特にワーク１２として、追従クランプ部４側の端面形状が全体的に凸の、または凹凸のある立体形状であるＳｉＣインゴットが使用された場合にも、ワーク１２の端面形状に拘わらず、いずれの把持材４１（全把持材４１）より先行して検知材４３がワーク１２の端面に接触する状態を得ることが可能になる。

特にワーク１２がＳｉＣインゴットである場合、不規則な立体形状はワーク１２の端面の中央部かその付近、あるいは周辺が凸になる形状であることが多いため、図６、図７に示すように検知材４３が追従クランプ部４のワーク１２側の端面の中央部に配置されることが合理的である。

また追従クランプ部４の全把持材４１によるワーク１２の把持時には、検知材４３をワーク１２の把持に関与させないこと、すなわち検知材４３が全把持材４１によるワーク１２の把持を阻害しないことが必要になる。このためには、全把持材４１の突出時には、全把持材４１のワーク１２側の先端面が、検知材４３のワーク１２側の先端面よりワーク１２側に位置することが適切である（請求項４）。

全把持材４１の突出時に、全把持材４１のワーク１２側の先端面が検知材４３の先端面よりワーク１２側に位置することで、追従クランプ部４のワーク１２側への移動時に、全把持材４１の先端面のいずれかの部分が必ずワーク１２の端面に接触し、固定クランプ部５と共にワーク１２を把持することが可能になる。

請求項３における「複数個の把持材は他方のクランプ部、もしくは一方のクランプ部の端面との間でワークを軸方向に把持したときに、全把持材の軸方向の先端面が他方のクランプ部、もしくは一方のクランプ部の端面と共にワークを把持する」とは、以下のことを言う。すなわち、追従クランプ部４における全把持材４１が他方のクランプ部、もしくは一方のクランプ部５（４）の端面との間でワーク１２を軸方向に把持したときに、全把持材４１と他方のクランプ部、もしくは一方のクランプ部５（４）の端面とがワーク１２を軸方向に挟持し、把持することを言う。「把持材の軸方向の先端面」は把持材４１の、対になる側の他方等のクランプ部５（４）側の端面を指す。

追従クランプ部４と対になる側のクランプ部５のワーク１２側の端面の形状は特に問われず、ワーク１２の種類（素材）等に応じ、ワーク１２の軸心に対して傾斜した平面を持つことも、非平面形状をすることもある。但し、ワーク１２が前記したＳｉＣインゴットの場合には、ワーク１２の一方側の端面は不規則な立体形状でありながら、他方側の端面は軸心に垂直な平坦面である。従ってＳｉＣインゴットのワーク１２に対しては、追従クランプ部４と対になる側のクランプ部５のワーク１２側の端面がワーク１２の軸心に対して直交する平坦面を有することが適切である（請求項６）。

この場合、追従クランプ部４と対になる側のクランプ部５のワーク１２側の端面がワーク１２の軸心に対して直交する平坦面であることで、ＳｉＣインゴットのワーク１２の一方の端面に、追従クランプ部４と対になる側のクランプ部５が面接触する状態になるため、ワーク１２を安定させて把持することが可能である。

また追従クランプ部４と対になるクランプ部５のワーク１２側の端面が平坦面であることで、追従クランプ部４の全把持材４１との間で一方が平坦面なワーク１２を把持するときに、ワーク１２の軸心を両クランプ部４、５の軸心に対して傾斜させることなく、ワーク１２を把持することができるため、ワーク１２の周面を正確に研磨、または研削することが可能である。

ワークを把持する一対のクランプ部の内、一方のクランプ部を追従クランプ部として他方のクランプ部側の端面から出没自在に複数個の把持材を追従クランプ部内に収納しているため、他方のクランプ部と共にワークを把持したときに、全把持材の軸方向の先端面で他方のクランプ部の端面と共に、不規則な立体形状の端面を持つワークを確実に把持することができる。

また複数個の把持材は追従クランプ部の端面から互いに独立して出没自在であるため、不規則な立体形状の端面を持つワークの端面の形状に従い、各把持材がそれぞれの収納位置でワークの端面を軸方向に押圧し、他方のクランプ部と共に安定させてワークを把持することができる。

加えて各把持材が均等の圧力でワークを他方、もしくは一方のクランプ部側へ押圧するため、ワークに過剰な軸方向圧縮力を加えることなく、ワークを把持することもできる。

ワーク研削装置の全体を示した平面図である。 図１の立面図である。 （ａ）は図１における一対のクランプ部がワークを把持している様子を示した平面図、（ｂ）は（ａ）のｘ－ｘ線断面図である。 図３－（ａ）における一対のクランプ部とワークの部分の拡大図である。 追従クランプ部とそれを支持する支持部、及び複数個の把持材の出没を操作する圧液の供給例を示した縦断面図である。 図５の追従クランプ部部分の拡大図である。 図６のｙ－ｙ線の矢視図である。 追従クランプ部と固定クランプ部がワークを軸方向に把持した様子を示した一部断面立面図である。 研削ユニットに付属した防液ボックスがワークと追従クランプ部及び固定クランプ部を包囲した様子を示した平面図である。 （ａ）は図９のａ－ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ－ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ－ｃ線断面図である。

図１、図２は支持台２の長手方向に対向し、互いに接近したときにワーク１２を把持（挟持）し、ワーク１２を把持した状態でワーク１２と共に軸心回りに回転可能に支持部（スピンドル）６、７に支持された一対のクランプ部４、５を持つワーク研削装置１の構成例を示す。一対のクランプ部４、５は把持装置３を構成する。支持台２はワーク研削装置１を支持するための、立体的なフレーム状に組まれた台である。

ワーク研削装置１は把持装置３の他、ワーク１２を把持した一対の各クランプ部４、５を、それぞれを支持する支持部６、７と共に両クランプ部４、５の各軸心回りに回転させる回転駆動装置と、少なくともいずれか一方のクランプ部４（５）をそれを支持する支持部６（７）と共に、支持台２に対して長手方向に直線運動させる直線駆動装置８とを備える。回転駆動装置は具体的には後述の、可動側押えユニット９と固定側押えユニット１０にそれぞれ付属するワーク回転モータ９８、１０４である。

一対のクランプ部４、５の内、いずれか一方のクランプ部４、もしくは他方のクランプ部５は図４、図６に示すように追従クランプ部として他方のクランプ部５側、もしくは一方のクランプ部４側の端面から、ワーク１２側へ出没自在で、互いに独立した複数個の把持材４１を持つ。

図面では可動側押えユニット９の一部となる一方のクランプ部４が把持材４１を有する追従クランプ部として挙動する場合の例を示しているが、固定側押えユニット１０の一部となる他方のクランプ部５が把持材４１を有する追従クランプ部となる場合もある。以下では一方のクランプ部４が追従クランプ部であり、他方のクランプ部５が固定側押えユニット１０の一部となる場合の例を説明する。

一対のクランプ部４、５は図１、図２に示すように支持台２上の同一直線の軸線上に双方の軸心が位置するように配置され、少なくともいずれか一方のクランプ部４（５）に間接的に直線駆動装置８が接続される。図示する例では追従クランプ部である一方のクランプ部４が一体化した可動側押えユニット９に直線駆動装置８が接続されているが、他方のクランプ部５にも直線駆動装置８が接続されることもある。

図示の例では一方のクランプ部（追従クランプ部）４はそれを支持する支持部６において可動側押えユニット９に一体化し、直線駆動装置８は可動側押えユニット９に接続されているため、追従クランプ部４は直線駆動装置８の駆動時に固定側押えユニット１０に対して支持台２の長手方向に直線運動する。

図示の例ではまた、他方のクランプ部５は後述のようにそれを支持する支持部７において固定側押えユニット１０に一体化している。この関係で、他方のクランプ部５は支持台２の長手方向に直線運動しないため、以下では追従クランプ部４と対になる側のクランプ部を固定クランプ部５と呼ぶ。ワーク１２は基本的に円筒形の外周面を持ち、断面形状は円形であるため、追従クランプ部４と固定クランプ部５の端面は共に基本的に円形状をする。

図面では支持台２上に配置される直線駆動装置８を、例えば支持台２上に設置されたモータ８１とモータ８１の回転力を直線運動に変換して可動側押えユニット９に伝達するための駆動軸８２及びボールねじ８５等から構成した場合の例を示している。但し、直線駆動装置８は動力を可動側押えユニット９（一方のクランプ部（追従クランプ部）４）の直線運動として伝達する機構であれば、機構（構成）と設置位置は問われず、ボールねじ等を使用した機構以外の装置も使用可能である。

図面ではまた、図１、図３、図９に示すようにワーク１２を研削、または研磨する、図１０に示す研削砥石１１２等を装備した研削ユニット１１に支持台２の幅方向に隣接して支持台２上に設置された固定側押えユニット１０が直線運動しないよう、固定側押えユニット１０を支持台２に固定している。

研削ユニット１１は支持台２上に支持台２の長手方向に直線運動自在に設置されており、図１に示すように研削ユニット１１に付属したモータ１１４の回転時に直線運動する。研削ユニット１１には研削砥石１１２等と共に、研削等時にワーク１２を冷却する冷却液を噴射する冷却ノズル１１３等を収納した防液ボックス１１１が付属し、後述のように防液ボックス１１１内に研削砥石１１２等が格納されている。

固定側押えユニット１０が支持台２に固定されている関係で、一対のクランプ部４、５によるワーク１２の把持時には追従クランプ部４とそれを支持した支持部６を装着した可動側押えユニット９が直線駆動装置８の駆動時に固定側押えユニット１０側に直線運動（接近）し、追従クランプ部４と固定クランプ部５とでワーク１２を把持する。

図１に示す例の場合、直線駆動装置８を構成するモータ８１の回転に伴い、モータ８１に直接、接続された駆動軸８２が回転する。同時に、駆動軸８２の可動側押えユニット９側に接続された駆動ギア８３に歯合した従動ギア８４が回転する。従動ギア８４には駆動軸８２に平行にボールねじ８５が接続され、ボールねじ８５は従動ギア８４の回転に伴って回転し、ボールねじ８５の可動側押えユニット９側に螺合したナット８６がボールねじ８５に対してその軸方向に往復動（直線運動）する。

ナット８６は可動側押えユニット９を構成する本体部９１の一部になっており、本体部９１はナット８６の往復動と同時にボールねじ８５の軸方向に往復動（直線運動）する。本体部９１の往復動方向に直交する方向の片側に、追従クランプ部４内に出没自在に収納された把持材４１の出没を制御する制御装置を有する制御部９２が一体化しており、制御部９２は本体部９１と共にボールねじ８５の軸方向に往復動（直線運動）する。可動側押えユニット９の本体部９１は支持台２上に、ボールねじ８５の軸方向に平行に敷設された、並列するガイド９３、９３上を走行することで、両ガイド９３、９３に案内される。

可動側押えユニット９の制御部９２に支持部６が一体的に接続され、この支持部６の固定クランプ部５側の端部に追従クランプ部４が一体的に接続されている。支持部６は制御部９２の固定クランプ部５側に接続されている。支持部６と追従クランプ部４は制御部９２と共にモータ８１の回転時に往復動し、固定クランプ部５側に移動したときに、固定側押えユニット１０の一部である支持部７に固定状態で支持された固定クランプ部５と共にワーク１２を把持する。

固定クランプ部５を装着した固定側押えユニット１０は支持台２に固定されているため、ワーク１２の把持時には可動側押えユニット９が固定側押えユニット１０側へ移動することで、追従クランプ部４と固定クランプ部５がワーク１２を把持する。

図面では図４に示すようにワーク１２として一方側の端面が不規則な立体形状で、他方側の端面が軸心に垂直な平坦面をなす形状をしたＳｉＣインゴットを使用した場合の例を示している。ワーク１２の不規則な立体形状の端面は追従クランプ部４側を向き、平坦面をなす端面は固定クランプ部５側を向いて配置される。この関係で、固定クランプ部５の追従クランプ部４側の端面はワーク１２の軸心に対して直交する平坦面になっている。追従クランプ部４と固定クランプ部５との間へのワーク１２の差し込みは後述のローダユニットによって操作される。

追従クランプ部４は上記のように固定クランプ部５側の端面から出没自在な複数個の把持材４１を保有している。複数個の把持材４１は図４、図６に示すように追従クランプ部４の端面から互いに独立して出没自在に追従クランプ部４内に形成された収納部４２内に収納されている。ワーク１２の把持時、複数個の把持材４１のワーク１２側の先端部は追従クランプ部４の端面から突出し、把持材４１の先端面が固定クランプ部５の端面との間でワーク１２を軸方向に把持したときに、図４に示すように全把持材４１の軸方向の先端面が固定クランプ部５の端面と共にワーク１２を把持する。

ワーク１２は一対のクランプ部４、５間へのワーク１２の搬出入をする、図示しないローダユニットに保持されたまま、対向する端面間に距離が確保された状態にある両クランプ部４、５の端面間に差し込まれる。但し、ワーク１２がローダユニットに直接、保持されることによる、研削面である周面への影響を回避する目的で、ワーク１２の固定クランプ部５側の端面には、図４に示すようにローダユニットに直接、保持されるための被支持材１２Ａが接着剤等により接合される。

この場合、ワーク１２はそれに一体化した被支持材１２Ａの周面においてローダユニットに保持されたまま固定クランプ部５側へ、被支持材１２Ａの固定クランプ部５側の端面が固定クランプ部５の端面に面接触するまで移動させられる。固定クランプ部５の端面は被支持材１２Ａの端面に面接触することで、追従クランプ部４の固定クランプ部５側への移動によるワーク１２への接触状態で、ワーク１２の軸方向に一様な圧縮力を作用させ、ワーク１２を一定の圧縮力で把持する。

被支持材１２Ａの固定クランプ部５側の端面が固定クランプ部５の端面に接触したとき、固定クランプ部５を支持する支持部７が接続される固定側押えユニット１０の制御部１０１内に配置された、図８に示す清掃エア送風用の送風パイプ１０２のワーク１２側の端面がセンサ用ドグとして反応する。同時に制御部１０１の後方（固定クランプ部５の反対側）に設置されたセンサ１０３がワーク１２（被支持材１２Ａ）の、固定クランプ部５の端面への接触を検知することで、ローダユニットによるワーク１２の固定クランプ部５側への移動が停止させられる。送風パイプ１０２のワーク１２側の端面には、被支持材１２Ａの、固定クランプ部５側の端面に形成、あるいは突設された突起１２Ａ１が接触する。

ローダユニットは固定側押えユニット１０の、研削ユニット１１の反対側の脇に固定クランプ部５の軸方向に往復動（直線運動）自在に配置される。ローダユニットは支持台２に支持されることもある。ローダユニットはワーク１２を保持したまま、支持台２の長手方向と幅方向への直線運動によりワーク１２を追従クランプ部４と固定クランプ部５の間に移動させ、固定クランプ部５の端面位置にワーク１２の平坦な端面が合致したときに一旦、停止する。このとき、ワーク１２の軸心と、追従クランプ部４及び固定クランプ部５の軸心は平行な状態にある。

ローダユニットはワーク１２を追従クランプ部４と固定クランプ部５の間に介在させた後、固定クランプ部５側への微調整のためにワーク１２を僅かに移動させ、ワーク１２が固定クランプ部５の端面に面接触したときに、上記センサ１０３からの指令を受けてワーク１２を停止させる。ローダユニットは追従クランプ部４と固定クランプ部５によるワーク１２の把持に支障があれば、ワーク１２の停止位置から離脱する。

ワーク１２の停止後、可動側押えユニット９が直線駆動装置８の操作によりワーク１２側（固定側押えユニット１０側）へ移動する。図６、図７に示す追従クランプ部４のワーク１２側の端面に固定された検知材４３がワーク１２の不規則な立体形状をしている端面のいずれかの部分に接触したときに、可動側押えユニット９の後方（追従クランプ部４の反対側）に設置された、図２、図５に示すセンサ９４が検知材４３のワーク１２への接触を検知し、可動側押えユニット９（直線駆動装置８）を停止させる。

ここで、追従クランプ部４のワーク１２側の端面から突出するいずれかの把持材４１ではなく、追従クランプ部４端面の検知材４３の先端面が、追従クランプ部４のワーク１２側への移動時に確実にワーク１２の端面に接触できるよう、検知材４３の追従クランプ部４端面への固定位置が調整されている。

具体的には図６に示すように全把持材４１の追従クランプ部４の収納部４２内への没入状態では、追従クランプ部４の軸方向に直交する方向に見たとき、検知材４３のワーク１２側の先端面が全把持材４１のワーク１２側の先端面より、ワーク１２側に位置するように調整されている。この調整された位置に検知材４３が追従クランプ部４の端面に固定されている。

図６では最上部の把持材４１の先端面が検知材４３の先端面に一致しているように示されているが、没入状態では把持材４１は二点鎖線で示すように収納部４２内に収納されている。なお、図６、図７では追従クランプ部４の端面の中心位置に検知材４３を配置しているが、必ずしも検知材４３を端面の中心に配置する必要はない。

ワーク１２の追従クランプ部４側の端面は図４に示すように不規則な立体形状をしていることがある。この不規則な任意の立体形状に各把持材４１が追従しながら、全把持材４１がワーク１２の端面に接触し、端面を押圧できるよう、追従クランプ部４の収納部４２内に互いに独立した複数個の把持材４１が追従クランプ部４の軸方向に出没自在に収納されている。

各把持材４１はワーク１２の把持時に追従クランプ部４のワーク１２側（固定クランプ部５側）の端面からワーク１２側へ突出し、それぞれのワーク１２側の端面がワーク１２の端面に接触した位置で、ワーク１２からの反力を受けて追従クランプ部４からの突出が停止する。この停止状態で各把持材４１が後述の液圧を受けることで、各把持材４１からはワーク１２に対して一定の圧縮力が作用する。全把持材４１からワーク１２に作用する圧縮力の合計値は、対になる固定クランプ部５からワーク１２に作用する反力であり、この反力が固定クランプ部５がワーク１２を把持するときの圧縮力になる。

特に追従クランプ部４側のワーク１２の端面が微妙な凹凸形状をしているような場合に備え、図４、図６に示すように把持材４１のワーク１２側の端部は支持部６側からワーク１２側へかけて先細りする形状をしていることが望ましい。詳しくは、把持材４１のワーク１２側の端部は追従クランプ部４を支持する支持部６側からワーク１２側へかけて把持材４１の軸心に垂直な断面積が減少する、あるいは次第に減少する形状をしている。

把持材４１の先端部が先細りした形状をしていることで、図４に示すようにワーク１２の端面が細かい凹凸形状をしている場合にも、各把持材４１はワーク１２の端面に実質的に点で、あるいは点に近い面で接触することができるため、ワーク１２を軸心に直交する方向に僅かでも移動させることなく（ずらすことなく）、正確に、安定させてワーク１２を把持することが可能になっている。

また追従クランプ部４の全把持材４１によるワーク１２の把持時には、検知材４３をワーク１２の把持に関与させないようにする上で、言い換えれば、検知材４３が把持材４１による把持を阻害しないようにする上で、全把持材４１の突出時に、全把持材４１のワーク１２側の先端面が検知材４３よりワーク１２側に位置するように、検知材４３の突出長さが調整されている。

突出時の全把持材４１のワーク１２側の先端面が、検知材４３のワーク１２側の先端面よりワーク１２側に位置することで、検知材４３の先端面のいずれかの部分が全把持材４１の先端面のいずれかの部分より先行してワーク１２の端面に接触することは回避される。このことは、ワーク１２の追従クランプ部４側の端面の中心部が追従クランプ部４側へ極端に凸になる立体形状でない限り、可能である。全把持材４１によるワーク１２の把持時に、検知材４３が全把持材４１より先行してワーク１２に接触しないことで、検知材４３がワーク１２に接触することによる誤動作が回避される。

可動側押えユニット９の制御部９２内には図５、図６、図８に示すように各把持材４１の出没を制御するための圧液を供給する圧液供給パイプ９５が配置され、圧液供給パイプ９５内には図５に示すようにタンク９９から液圧ポンプ９６により電磁弁等の制御弁９７を通じて圧油等の圧液が供給される。圧液供給パイプ９５は図６に示すように追従クランプ部４内で各把持材４１を収納する各収納部４２に分岐し、各把持材４１を収納した複数の収納部４２内に等しい圧液が供給され、各把持材４１の軸方向の背面に等しい油圧等の液圧を作用させる。

図６中、把持材４１を表した二点鎖線は把持材４１の突出位置と没入位置を示し、それぞれの位置の差が把持材４１の可能ストロークを示している。基本的に全把持材４１は圧液による液圧を受けないことで、軸方向に自由に移動可能な状態にあり、追従クランプ部４の収納部４２内に没入し、先端面が検知材４３より突出しない状態に保たれている。この没入状態は例えば各把持材４１の周りにコイルスプリング等、何らかのばねを介在させることで、復元力を利用することによっても保持される。

検知材４３がワーク１２の端面に接触し、センサ９４がそのことを検知したときに、タンク９９から圧液供給パイプ９５を通じて各収納部４２に圧液が供給され、各把持材４１がワーク１２の端面形状に応じて突出し、ワーク１２の端面に接触した時点で停止する。各把持材４１は停止状態では収納部４２内の圧液から保持に必要な圧力を受けることで、一定の圧縮力で固定クランプ部５と共にワーク１２を把持し続ける。ワーク１２を把持しているときの追従クランプ部４からと固定クランプ部５からワーク１２に作用する圧縮力は釣り合うため、全把持材４１からの圧縮力の合計が固定クランプ部５からの圧縮力に等しい。

なお、全把持材４１がワーク１２を把持するときにワーク１２の端面に、複数箇所からでありながら、軸方向に均等な圧縮力を加えられるよう、図７に示すように複数個の把持材４１は追従クランプ部４の端面の中心から放射方向（半径方向）に等しい距離を置いた位置に、周方向に均等に分散して配置されることが合理的である。図面ではロッド（ピン）状の４本の把持材４１を配置しているが、本数は任意であり、把持材４１がロッド状であれば、少なくとも３本あればよい。把持材４１が湾曲した、あるいは屈曲した板状であれば、少なくとも２枚あればよい。

複数個の把持材４１がワーク１２の端面を把持するとき、各把持材４１には把持に必要で、適度な液圧が作用するよう、圧液の圧力が調整される。ワーク１２の周面への研削終了後に、複数個の把持材４１によるワーク１２の把持を解除するときには、液圧ポンプ９６の解放により圧液は圧液供給パイプ９５からタンク９９に戻され、各把持材４１の背面に作用していた圧力は解除され、追従クランプ部４はワーク１２から後退する。

各把持材４１は液圧の解除時に軸方向に移動自由となるが、上記のように把持材４１の周りにばねを介在させることで、液圧の解除時に把持材４１を収納部４２内に自動的に没入（復元）させることもできる。ばねの復元力（付勢力）は各把持材４１の背面に作用する液圧による力より小さく設定される。

ワーク１２を追従クランプ部４と固定クランプ部５とが把持した状態のときには、図１、図３、図９に示す研削ユニット１１がそれに接続された直線駆動装置としてのモータ１１４の回転により支持台２上をその長手方向に直線運動する。具体的にはモータ１１４の回転時にその回転に連動して直線運動するボールねじ１１５の移動と同時に、ボールねじ１１５に螺合したナットが一体化した研削ユニット１１が可動側押えユニット９の往復動の方向に移動する。

研削ユニット１１は可動側押えユニット９側に移動する結果、研削ユニット１１に付属した防液ボックス１１１の内部に固定クランプ部５とワーク１２及び追従クランプ部４が取り込まれ、防液ボックス１１１に包囲される。固定クランプ部５とワーク１２及び追従クランプ部４が防液ボックス１１１に包囲された状態で、図１０に示す防液ボックス１１１内に装着された研削砥石１１２が、回転するワーク１２の周面に回転しながら接触することで、ワーク１２の周面が研削等される。このとき、ワーク１２は冷却液ノズル１１３から噴射される冷却液により一定温度以下に保たれる。

防液ボックス１１１の可動側押えユニット９側の壁板１１１ａには、図１０－（ｂ）に示すように研削ユニット１１の可動側押えユニット９側への移動時に、追従クランプ部４の少なくとも軸方向の一部を防液ボックス１１１内に取り込むための、追従クランプ部４の断面形状に対応した形状の開口１１１ｂが形成されている。壁板１１１ａの内周面の開口１１１ｂの周囲には、開口１１１ｂから防液ボックス１１１内に追従クランプ部４が入り込んだ状態での冷却液ノズル１１３からの冷却液が防液ボックス１１１外へ噴出することを防止するための防液ブラシ１１７が設置されている。

防液ボックス１１１内に固定クランプ部５から追従クランプ部４までを取り込んだ状態で図１、図２に示す可動側押えユニット９と固定側押えユニット１０の各後方側に付属した回転駆動装置としてのワーク回転モータ９８、１０４の駆動によりそれぞれの支持部６、７が軸心回りに回転させられ、追従クランプ部４と固定クランプ部５がワーク１２と共に回転させられる。ワーク回転モータ９８、１０４の各駆動軸は可動側押えユニット９と固定側押えユニット１０内で互いに連結されており、ワーク回転モータ９８、１０４が同期させられることで、同時に等速で回転する。

ワーク１２が支持部６、７と共に軸心回りに回転することで、上記した研削砥石１１２によるワーク１２周面の研削、または研磨が実施される。ワーク１２周面の研削時には研削砥石１１２はワーク１２の回転とは逆向きに回転させられる。図９、図１０中、１１６はワーク１２の回転を止めた状態でワーク１２の軸方向に溝を形成するためのノッチ砥石を示す。

１……ワーク研削装置、
２……支持台、
３……把持装置、
４……一方のクランプ部（追従クランプ部）、４１……把持材、４２……収納部、４３……検知材、
５……他方のクランプ部（固定クランプ部）、
６……（一方のクランプ部の）支持部、
７……（他方のクランプ部の）支持部、
８……直線駆動装置、８１……モータ、８２……駆動軸、８３……駆動ギア、８４……従動ギア、８５……ボールねじ、８６……ナット、
９……可動側押えユニット、９１……本体部、９２……制御部、９３……ガイド、９４……センサ、９５……圧液供給パイプ、９６……液圧ポンプ、９７……制御弁、９８……ワーク回転モータ（回転駆動装置）、９９……タンク、
１０……固定側押えユニット、１０１……制御部、１０２……送風パイプ、１０３……センサ、１０４……ワーク回転モータ（回転駆動装置）、
１１……研削ユニット、１１１……防液ボックス、１１１ａ……壁板、１１１ｂ……開口、１１２……研削砥石、１１３……冷却ノズル、１１４……モータ、１１５……ボールねじ、１１６……ノッチ砥石、１１７……防液ブラシ、
１２……ワーク、１２Ａ……被支持材、１２Ａ１……突起。

Claims (6)

1. （削除）
2. （削除）
3. 支持台の長手方向に対向し、互いに接近したときにワークを把持し、前記ワークを把持した状態で前記ワークと共に軸心回りに回転可能に支持部に支持された一対のクランプ部と、
   前記ワークを把持した前記一対の各クランプ部を前記支持部と共に前記クランプ部の軸心回りに回転させる回転駆動装置と、
   前記一対の各クランプ部の少なくともいずれか一方を、その一方を支持する前記支持部と共に、前記支持台に対して長手方向に直線運動させる直線駆動装置とを備え、
   前記一対のクランプ部の内、いずれか一方の前記クランプ部、もしくは他方の前記クランプ部は追従クランプ部として互いに独立した複数個の把持材を持ち、
   前記複数個の把持材は前記追従クランプ部の端面から出没自在に前記追従クランプ部内に収納され、前記他方のクランプ部、もしくは前記一方のクランプ部の端面との間で前記ワークを軸方向に把持したときに、前記の全把持材の軸方向の先端面が前記他方のクランプ部、もしくは前記一方のクランプ部の端面と共に前記ワークを把持し、
   前記追従クランプ部の前記ワーク側の端面に、前記追従クランプ部の前記ワーク側への移動時に前記ワークの端面に接触し、その接触した信号を前記直線駆動装置に伝達する検知材が設置されており、
   前記の全把持材の前記追従クランプ部への没入状態では、前記検知材の前記ワーク側の先端面が前記全把持材の前記ワーク側の先端面より、前記ワーク側に位置することを特徴とするワーク研削装置における把持装置。
4. 前記全把持材の突出時、前記全把持材の前記ワーク側の先端面が、前記検知材の前記ワーク側の先端面より前記ワーク側に位置することを特徴とする請求項３に記載のワーク研削装置における把持装置。
5. 前記把持材の前記ワーク側の端部は、前記支持部側から前記ワーク側へかけて前記把持材の軸心に垂直な断面積が減少する形状をしていることを特徴とする請求項３、もしくは請求項４に記載のワーク研削装置における把持装置。
6. 前記追従クランプ部と対になる前記他方のクランプ部、もしくは前記一方のクランプ部の前記追従クランプ部側の端面は前記ワークの軸心に対して直交する平坦面を有することを特徴とする請求項３、もしくは請求項４に記載のワーク研削装置における把持装置。

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