JPH04275860A - 研削加工方法およびその方法に用いるワーク保持具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、研削加工方法および
その方法に用いるワーク保持具に関し、より詳細には、
もろい材料や柔らかい材料からなる円筒状ワークを真空
吸着せずに確実に保持して研削加工できる研削加工方法
およびワーク保持具に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、水圧成形後の素地の（焼成前の
）透孔性アルミナの底付き円筒体を研削する従来の方法
を示す断面説明図である。この底付き円筒体は、一端が
塞がれ、他端が開口したものである。

【０００３】図４において、１００は丸棒状のマンドレ
ルで、小径のワーク保持部１０１と大径のチャック把持
部１０２から構成してある。マンドレル１００の内部に
は、先端から基端まで中心軸に沿って延びる吸引用透孔
１０３が形成してある。透孔１０３は、ワーク保持部１
０１において半径方向に延びる複数の吸引用小孔１０４
に接続してある。

【０００４】このマンドレル１００は、チャック把持部
１０２を研削盤のチャックＣで把持して研削盤の回転駆
動部に取り付けられる。ワーク保持部１０１には、透孔
性アルミナの底付き円筒体であるワークＷが嵌挿される
。ワークＷは、その内部孔の壁面をワーク保持部１０１
に接触させて保持される。

【０００５】加工する際には、マンドレル１００の基端
に接続した管１０６を介して、真空ポンプ１０５で吸引
用透孔１０３および吸引用小孔１０４内の空気を吸引す
る。すると、ワークＷには矢印で示したような中心軸方
向の吸着力Ｆ１と半径方向の吸着力Ｆ２が働くので、ワ
ークＷはその内部孔の周面と端面をマンドレル１００の
ワーク保持部１０１に押し付ける形で保持される。通常
、ワーク保持部１０１の外径よりもワークＷの内部孔の
径の方が大きいので、ワークＷはマンドレル１００に対
して偏心して保持される。

【０００６】そこで、研削盤を作動させ、マンドレル１
００をその中心軸の周りに回転させることによりワーク
Ｗを回転させる一方、研削砥石Ｇを同じ方向に回転させ
ながらワークＷの外周面あるいは外端面に押し当てて加
工を行なうものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では、
真空ポンプ１０５による吸着力Ｆ１、Ｆ２でワークＷを
保持しているので、研削砥石Ｇが切れなくなると吸着力
Ｆ１、Ｆ２が研削抵抗に負けてしまい、マンドレル１０
０に対してワークＷが滑って研削加工ができなくなると
いう問題がある。

【０００８】また、多数のワークＷを順に研削加工する
場合、ワークＷをマンドレル１００に嵌挿したり取り外
したりする度に、真空ポンプ１０５にかかる負荷が大き
く変動する。このため、真空ポンプ１０５の負担が過大
となって故障が多発するとともに、真空ポンプ１０５の
作動不良により加工不良も生じやすくなる。したがって
、上記従来の方法では、真空ポンプ１０５の保守や修理
に手間がかかるだけでなく、研削加工の歩留りも良くな
いという問題がある。

【０００９】他方、上記のようなワークＷの滑りが生じ
ないように、チャックＣで直接ワークＷを把持すること
も考えられる。しかし、この方法は、ワークＷがもろい
セラミックス焼結体や素地のセラミックス成形体、ある
いは柔らかい金属等からなる場合には、加工中にチャッ
クＣの爪によりワークＷの一部が欠けたり外面に傷が付
いたりする恐れがあるため、このようなワークＷの研削
加工には採用できない。

【００１０】そこで、この発明の目的は、もろい材料や
柔らかい材料から成る円筒状ワークであっても、確実に
保持して所望の研削加工を行なうことができるとともに
、加工の歩留りを上げることもでき、さらに円筒状ワー
クを損傷させる恐れもない研削加工方法およびワーク保
持具を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の研削加工方法
は、少なくとも一端に開口を有する円筒状ワークを、そ
の内部穴の直径よりも小さい直径を有する棒状のワーク
保持部にその開口より嵌挿させ、略半径方向内側に向か
う弾性力によって前記ワーク保持部に嵌挿された円筒状
ワークをその外側から押圧して保持し、その保持した円
筒状ワークと前記ワーク保持部を回転させるとともにそ
の円筒状ワークの外面を研削加工することを特徴とする
。

【００１２】この発明のワーク保持具は、本体と、円筒
状ワークの内部穴の直径よりも小さい直径を有する、前
記本体に取り付けられた棒体と、前記本体に支持ピンに
よって揺動可能に取り付けられたワーク保持部材と、そ
のワーク保持部材の端部に固着されたワーク押圧用の弾
性材と、前記ワーク保持部材に作用して前記弾性材を略
半径方向内側に向けて付勢する付勢手段とを具備してな
り、前記棒体に円筒状ワークを嵌挿させるとともに、前
記ワーク保持部材によってその円筒状ワークを外側から
押圧して保持し、これらを前記棒体の中心軸の周りに回
転させるとともにその円筒状ワークの外面を研削加工す
るようにしたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】この発明の研削加工方法およびワーク保持具で
は、略半径方向内側に向かう弾性力によって円筒状ワー
クをその外側から押圧して保持するので、その弾性力を
調整することにより、真空吸着によるよりも大きな保持
力を得ることができる。したがって、円筒状ワークを確
実に保持してその滑りを防止することができる。また、
真空ポンプを用いなくてよいので、真空ポンプの保守・
修理の手間および故障に起因する加工不良がなくなり、
歩留りが向上する。

【００１４】さらに、円筒状ワークは弾性力によって押
圧・保持されるので、加工時に研削砥石により円筒状ワ
ークが半径方向に押圧されても、円筒状ワークはそれに
応じて半径方向に変位することができる。したがって、
円筒状ワークに無理な力が作用することがなく、もろい
材料や柔らかい材料から成る円筒状ワークであっても傷
を付ける恐れがない。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。

【００１６】（構成）図１は、この発明のワーク保持具
の一実施例を示す斜視図、図２はその分解斜視図、図３
はその一部を断面とした側面図である。

【００１７】ワーク保持具１は、円筒状ワークＷを保持
する本体１０と、本体１０に取り外し可能に取り付けら
れ且つ研削盤のチャックＣに保持されるようにした棒体
３０とから成っている。

【００１８】本体１０は、胴部１１の前部に、半径方向
外側（図１〜３では上方）に突出した一対の突出部１２
を備えている。一対の突出部１２の間には、保持アーム
１４が、一対の突出部１２間に架け渡したピン１８によ
って揺動可能に取り付けてある。この保持アーム１４は
、胴部１１の中心軸に沿って配置してあり、その中心軸
を含む面内で揺動する。保持アーム１４の前端部は、半
径方向内側に向かってＬ字状に屈曲され、その先端に押
圧ゴム１６が固着してある。押圧ゴム１６の押圧面の断
面は、円筒状ワークＷを確実に把持できるように凹んだ
山型に形成してある。押圧ゴム１６は、胴部１１よりも
前方に位置している。

【００１９】図３に示すように、保持アーム１４の後端
部には、半径方向内側に開口したバネ穴２１が形成して
ある。また、胴部１１のバネ穴２１に対向する位置には
、半径方向外側に開口したバネ穴２０が形成してある。 圧縮バネ２２は、両バネ穴２０、２１内に各端部を収容
して位置決めされている。

【００２０】圧縮バネ２２により、保持アーム１４の後
端部は半径方向外側に向かって付勢されるので、ピン１
８を軸とするモーメントにより、保持アーム１４の前端
部に半径方向内側に向かう押圧力が発生する。

【００２１】胴部１１の前部には、前記一対の突出部１
２に対して１８０゜反対側に、突出部１２と同様の半径
方向外側（図１〜３では下方）に突出した一対の突出部
１３が設けてある。一対の突出部１３の間には、保持ア
ーム１４と同様の保持アーム１５が、ピン１９によって
揺動可能に取り付けてある。保持アーム１５の先端には
、押圧ゴム１６と同様の押圧ゴム１７が固着してある。 保持アーム１５は、保持アーム１４と同様に、端部をバ
ネ穴に収容された圧縮バネ２３により、その前端部を半
径方向内側に向かって付勢されている。

【００２２】以上の構成により、互いに対向する二つの
保持アーム１４、１５により、円筒状ワークＷを両側か
ら押圧・挟持するようにしている。

【００２３】押圧ゴム１６、１７の硬度は、ＪＩＳ　　
Ｂで１０〜８０度とするのが好ましい。１０度より小さ
いと、柔らかすぎて押圧力が円筒状ワークＷに適切に伝
わらず、保持力が安定しない。８０度より大きいと、堅
すぎて円筒状ワークＷに損傷を与える恐れが大となる。

【００２４】なお、押圧ゴム１６、１７を介して保持す
ることにより、保持した円筒状ワークＷとの間の摩擦力
が大きくなるため、円筒状ワークＷがいっそう滑り難く
なる効果がある。

【００２５】圧縮バネ２２、２３の強さは、円筒状ワー
クＷに損傷を与えず、且つ十分な保持力が得られるよう
に適宜設定すればよい。また、指で簡単につまめる程度
の強さにすると、円筒状ワークＷの脱着作業がワンタッ
チででき、連続した作業においても作業者の負担が少な
くなる。このため、作業効率が向上する利点が生じる。

【００２６】胴部１１の中心には、棒体３０を嵌合する
嵌合孔２５がその中心軸に沿って形成してある。二つの
保持アーム１４、１５は、嵌合孔２５ひいては胴部１１
の中心軸に対して対称の位置にある。

【００２７】棒体３０は、図２に詳細に示すように、直
径の異なる３個の丸棒状部分すなわち、最小直径を持つ
ワーク保持部３１、中間の直径を持つ本体嵌合部３２、
最大直径を持つチャック把持部３３から構成してある。 この棒体３０は、図３に詳細に示すように、ワーク保持
部３１を本体１０の嵌合孔２５にその後方から挿通し、
本体嵌合部３２をその嵌合孔２５に嵌合して本体１０と
一体化される。

【００２８】嵌合時には、本体嵌合部３２の前端が嵌合
孔２５の前端に形成した段部２５ａに当接して位置決め
される。こうして位置決めされた棒体３０は、胴部１１
に半径方向に形成した孔より止めネジ２４をネジ込むこ
とにより、その位置に固定される。止めネジ２４を緩め
て棒体３０を後方に引っ張れば、本体１０から容易に棒
体３０を引き抜くことができる。

【００２９】本体１０と棒体３０を一体化した状態では
、本体１０の中心軸と棒体３０の中心軸が一致している
。また、ワーク保持部３１は胴部１１の前方に突出し、
本体嵌合部３２はほぼ本体１０の嵌合孔２５中に位置し
、チャック把持部３３は本体１０の後方に突出している
。

【００３０】こうして構成されたワーク保持具１を研削
盤等に取り付ける際には、棒体３０のチャック把持部３
３を研削盤等のチャックＣで把持する。把持した状態で
は、図１に示すように、チャックＣの前方に本体１０が
位置し、その本体１０の前方にさらに棒体３０のワーク
保持部３１が突出した状態となる。ワーク保持部３１の
中心軸は、研削盤等の回転軸に一致する。

【００３１】この実施例では、棒体３０の内部に、前述
した従来のマンドレル１００の吸引用透孔１０３と同様
に、先端から基端まで達する吸引用透孔３４が設けてあ
る。吸引用透孔３４の前端は、ワーク保持部３１の端面
に開口し、後端はチャック把持部３３の端面に開口して
いる。したがって、必要に応じて、吸引用透孔３４内の
空気を真空ポンプで吸引することにより、円筒状ワーク
Ｗの底部をワーク保持部３１に真空吸着することも可能
である。なお、この吸引用透孔３４は設けなくてもよい
ことはもちろんである。

【００３２】円筒状ワークＷの研削加工では、円筒状ワ
ークＷの内部孔の直径および全長に応じて、使用する棒
体３０のワーク保持部３１の直径および全長を変える必
要がある。そこで、ワーク保持部３１の直径および全長
の異なる複数の棒体３０を用意しておき、円筒状ワーク
Ｗに応じて適宜交換して使用する。この実施例では、止
めネジ２４を締め付けあるいは緩めることにより、棒体
３０を本体１０に取り付けあるいは本体１０から取り外
しできるので、その交換が簡単に行なえる利点がある。

【００３３】（使用方法）次に、以上の構成としたワー
ク保持具１の使用方法について説明する。

【００３４】ここで加工する円筒状ワークＷは、図３に
示すような焼成前の透孔性アルミナの底付き円筒体で、
内部穴の中心軸が円筒状ワークＷの（外周面の）中心軸
に対して偏心しており、肉厚が不均一となっているもの
である。この円筒状ワークＷの一方の端部には底があり
、他方の端部には底がなく開口している。

【００３５】まず最初に、ワーク保持具１の組み立てを
行なう。すなわち、加工する円筒状ワークＷの直径およ
び全長に応じて最適な棒体３０を選定し、その棒体３０
を本体１０の嵌合孔２５に嵌合した後、止めネジ２４に
より固定して一体化する。

【００３６】次に、こうして組み立てたワーク保持具１
を研削盤の回転駆動部へ水平に取り付ける。取り付けは
、棒体３０のチャック把持部３３を回転駆動部のチャッ
クＣで把持して行なう。取り付けたとき、本体１０およ
び棒体３０のワーク保持部３１の中心軸は、いずれも回
転駆動部の回転軸に一致する。

【００３７】次に、円筒状ワークＷを棒体３０のワーク
保持部３１に嵌挿する。この実施例では、圧縮バネ２２
、２３の強さを調整して、保持アーム１４の押圧力が保
持アーム１５の押圧力よりも少し大きくしてあるので、
嵌挿前に保持アーム１４を上位に位置させておくのが好
ましい。

【００３８】そこで、保持アーム１４、１５の後端部の
押圧面１４ａ、１５ａを指で半径方向内側に押圧し、押
圧ゴム１６、１７を半径方向外側に変位させてから、押
圧ゴム１６、１７と棒体３０の間に円筒状ワークＷをそ
の底部が棒体３０の先端に当接するまで押し入れる。円
筒状ワークＷは、内部孔が偏心していて重心が偏ってい
るので、棒体３０に押し入れたときには、上位に最小肉
厚部分が、下位に最大肉厚部分が位置する。

【００３９】その後、押圧面１４ａ、１５ａから指を離
すと、保持アーム１４、１５は圧縮バネ２２、２３の弾
性力によって元の状態に復帰し、円筒状ワークＷは圧縮
バネ２２、２３の弾性力によって両側から押圧・保持さ
れる。保持された状態では、図３に示すように、円筒状
ワークＷの最小肉厚部分が棒体３０に接触している。ま
た、円筒状ワークＷの底部は棒体３０の先端に接触し、
その開口側端部は胴部１１の前面から離れている。

【００４０】以上で円筒状ワークＷの保持が終了したの
で、研削盤を作動状態にし、ワーク保持具１を介して円
筒状ワークＷを回転させる。そして、研削砥石Ｇを回転
させながら円筒状ワークＷの外周面に接触させ、従来と
同様にして研削加工を行なう。

【００４１】（確認試験）図１〜３に示した構成のワー
ク保持具１を実際に製作し、透孔性アルミナの焼成前の
円筒体の研削作業を行なってその作動を確認した。その
結果、滑りを生じることなく、透孔性アルミナ円筒体を
確実に保持して研削を行なうことができた。したがって
、真空ポンプを使用する必要がなくなり、真空ポンプの
保守・修理作業さらには設備費も不要となる。

【００４２】また、従来の方法では、１セットの透孔性
アルミナ円筒体を研削加工する場合に、研削砥石Ｇのド
レッシングを２回行なう必要があったが、この発明のワ
ーク保持具１では、１回のドレッシングを行なえば足り
た。これにより、ドレッシング時間が半減したばかりで
なく加工中断時間も減少したため、加工時間が短縮され
、作業能率も向上した。

【００４３】また、棒体３０が研削盤のチャックＣに直
接把持されるので、棒体３０の中心軸のブレは０．０２
ｍｍ以下になり、加工精度も良好であった。

【００４４】なお、加工中に、吸引用透孔３４内の空気
を図示しない真空ポンプで吸引することも可能である。 こうすれば、円筒状ワークＷは常に棒体３０の先端面に
密着するので、加工中に円筒状ワークＷが長軸方向に変
位するのを防止できる利点がある。

【００４５】以上の説明では、円筒状ワークＷとして一
方の端部が閉鎖されたものを使用しているが、両端が開
放されている円筒状ワークを加工することも可能である
。

【００４６】また、前記実施例では、２個の保持アーム
を設けているが、弾性力で円筒状ワークＷを保持できれ
ば、保持部材の個数は任意である。例えば、前記実施例
と同様の保持アームを３個あるいは４個以上設けてもよ
いし、リング状の押圧ゴムを備えた１個の保持部材を設
けて、そのリング状押圧ゴムで円筒状ワークＷの全周を
押圧・保持するようにしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】この発明の研削加工方法およびワーク保
持具では、弾性力により真空吸着よりも大きな力で円筒
状ワークを保持できるので、円筒状ワークがもろい材料
や柔らかい材料から成っていても、確実に保持して所望
の研削加工を行なうことができ、また加工の歩留りを上
げることができる。

【００４８】さらに、円筒状ワークを弾性力によって保
持するので、研削砥石に押されてもそれに応じて半径方
向に変位でき、したがって加工の際に円筒状ワークを損
傷させる恐れもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のワーク保持具の一実施例を示す斜視
図である。

【図２】図１のワーク保持具の分解斜視図である。

【図３】図１のワーク保持具の一部を断面として示す側
面図である。

【図４】従来の研削加工方法を示す断面説明図である。

【符号の説明】

１　　ワーク保持具 １０　　本体 １１　　胴部 １２、１３　　突出部 １４、１５　　保持アーム １４ａ、１５ａ　　保持アームの押圧面１６、１７　　
押圧ゴム １８、１９　　ピン ２０、２１　　バネ穴 ２２、２３　　圧縮バネ ２４　　止めネジ ２５　　嵌合孔 ３０　　棒体 ３１　　ワーク保持部 ３２　　本体嵌合部 ３３　　チャック把持部 ３４　　吸引用透孔 Ｇ　　研削砥石 Ｗ　　円筒状ワーク Ｃ　　チャック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも一端に開口を有する円筒状
   ワークを、その内部穴の直径よりも小さい直径を有する
   棒状のワーク保持部にその開口より嵌挿させ、略半径方
   向内側に向かう弾性力によって前記ワーク保持部に嵌挿
   された円筒状ワークをその外側から押圧して保持し、そ
   の保持した円筒状ワークと前記ワーク保持部を回転させ
   るとともにその円筒状ワークの外面を研削加工すること
   を特徴とする研削加工方法。
2. 【請求項２】　　本体と、円筒状ワークの内部穴の直径
   よりも小さい直径を有する、前記本体に取り付けられた
   棒体と、前記本体に支持ピンによって揺動可能に取り付
   けられたワーク保持部材と、そのワーク保持部材の端部
   に固着されたワーク押圧用の弾性材と、前記ワーク保持
   部材に作用して前記弾性材を略半径方向内側に向けて付
   勢する付勢手段とを具備してなり、前記棒体に円筒状ワ
   ークを嵌挿させるとともに、前記ワーク保持部材によっ
   てその円筒状ワークを外側から押圧して保持し、これら
   を前記棒体の中心軸の周りに回転させるとともにその円
   筒状ワークの外面を研削加工するようにしたことを特徴
   とするワーク保持具。