(57)【要約】【課題】ワークの加工精度の確保のため、ワークの保持精度を高精度で維持することができるワーク保持装置を提供する。【解決手段】ワーク保持装置５は、ワークを保持して主軸１２の回転により回転するワーク保持部１４と、ワーク保持部１４にワークを供給する自給ユニット２０と、ワーク保持部１４にワークを供給する供給モードと、ワーク保持部１４を研磨する研磨モードと、を選択可能な制御部３０であって、供給モードを選択する場合には自給ユニット２０を第１動作により動作させ、研磨モードを選択する場合には自給ユニット２０を第１動作とは異なる第２動作により動作させる制御部３０と、を備える。【選択図】図３
2019181630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持して主軸の回転により回転するワーク保持部と、
前記ワーク保持部に前記ワークを供給する供給機構と、
前記ワーク保持部に前記ワークを供給する供給モードと、前記ワーク保持部を研磨する研磨モードと、を選択可能な制御部であって、前記供給モードを選択する場合には前記供給機構を第１動作により動作させ、前記研磨モードを選択する場合には前記供給機構を前記第１動作とは異なる第２動作により動作させる制御部と、
を備えるワーク保持装置。
【請求項２】
前記第２動作は、前記第１動作よりもストロークが小さい、
請求項１に記載のワーク保持装置。
【請求項３】
前記供給機構は、
前記制御部より電子制御されるモータと、
前記モータにより動作される供給部と、
を備え、
前記制御部は、前記第２動作により前記主軸に平行な軸回りに前記供給部を往復運動させる、
請求項１または請求項２に記載のワーク保持装置。
【請求項４】
前記供給機構は、前記供給モードにより前記ワークを保持可能な保持形状を有する供給部を備え、
前記保持形状は、前記研磨モードにおいて前記ワーク保持部を研磨する研磨用砥石を保持可能な形状である、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワーク保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク保持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転する主軸にワークを固定するチャック装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、基台に回転自在に固定された主軸と、主軸の周囲を取り囲むように形成され、磁力を発生するマグネットコイルと、主軸に取り付けられ、主軸の回転に従って回転し、マグネットコイルで発生された磁力で被加工物を保持するバッキングプレートと、を備えたマグネットチャック装置が記載されている。
【０００３】
ところで、ワークの加工精度を高い精度で維持するためには、ワークの保持状態が安定していることが求められる。また、ワークを安定して保持するためには、ワーク保持部の平坦度等を高い精度で維持することが求められる。
【０００４】
例えば、特許文献１のようなワーク保持部においては、バッキングプレートが摩耗等により形状が変化し平坦度が低下するたびに、バッキングプレートの研磨を行う必要が生じうる。バッキングプレートの研磨手法として、例えば、ワーク加工用の砥石を保持するスピンドルに、バッキングプレート研磨用の砥石に付け替える手法がある。この場合、砥石を付け替える度に位置調整を行わなければならず、作業者にとって手間であり、作業効率が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１３２０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ワークの加工精度の確保のため、ワークの保持精度を高精度で維持することができるワーク保持装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のワーク保持装置は、ワークを保持して主軸の回転により回転するワーク保持部と、前記ワーク保持部に前記ワークを供給する供給機構と、前記ワーク保持部に前記ワークを供給する供給モードと、前記ワーク保持部を研磨する研磨モードと、を選択可能な制御部であって、前記供給モードを選択する場合には前記供給機構を第１動作により動作させ、前記研磨モードを選択する場合には前記供給機構を前記第１動作とは異なる第２動作により動作させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記のワーク保持装置において、前記第２動作は、前記第１動作よりもストロークが小さい、ことが望ましい。
【０００９】
上記のワーク保持装置において、前記供給機構は、前記制御部より電子制御されるモータと、前記モータにより動作される供給部と、を備え、前記制御部は、前記第２動作により前記主軸に平行な軸回りに前記供給部を往復運動させる、ことが望ましい。
【００１０】
上記のワーク保持装置において、前記供給機構は、前記供給モードにより前記ワークを保持可能な保持形状を有する供給部を備え、前記保持形状は、前記研磨モードにおいて前記ワーク保持部を研磨する研磨用砥石を保持可能な形状である、ことが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のワーク保持装置によれば、ワークの加工精度の確保のため、ワークの保持精度を高精度で維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の研削装置を模式的に示す平面図である。
【図２】実施形態のワーク保持装置の斜視図である。
【図３】実施形態のワーク保持装置の斜視図である。
【図４】実施形態の研磨モードにおける処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、ワーク保持装置５を有する研削装置１を例に挙げて説明する。実施形態において、研削装置１が設置される設置面は、水平面とする。
【００１４】
最初に、実施形態の研削装置１の概要について説明する。
図１は、実施形態の研削装置を模式的に示す平面図である。
図１に示すように、研削装置１は、ワークＷに対し、ワーク用砥石Ｔを相対的に往復移動させながら、Ｚ方向に沿ってワーク用砥石Ｔを切込移動させてワークＷを研削する。本実施形態では、研削装置１は、ベアリングの内輪等、円筒状のワークＷの内周面をワーク用砥石Ｔによって研削する。研削装置１は、筐体２と、筐体２に対して水平のＸＺ平面内を移動可能なワークテーブル３および砥石テーブル４と、ワークテーブル３の上面に設置されワークＷを保持するワーク保持装置５と、砥石テーブル４の上面に設置されワーク用砥石Ｔを保持する砥石保持装置６と、研削装置１の各構成要素を制御する制御装置７と、を備える。
【００１５】
ワークテーブル３は、筐体２に対してＸ方向に移動可能に設けられている。砥石テーブル４は、筐体２に対してＺ方向に移動可能に設けられている。これにより、砥石テーブル４に設置された砥石保持装置６は、ワークテーブル３に設置されたワーク保持装置５に対してＸＺ方向に移動可能となっている。ワークテーブル３および砥石テーブル４の移動は、それぞれ制御装置７によって制御される。
【００１６】
ワーク保持装置５および砥石保持装置６は、Ｘ方向から見てＺ方向に並んでいる。ワーク保持装置５は、砥石保持装置６に対向する位置に研磨対象のワークＷを保持しつつ、Ｚ方向に沿う回転軸回りにワークＷを回転させる。砥石保持装置６は、ワーク保持装置５に対向する位置にワーク用砥石Ｔを保持しつつ、Ｚ方向に沿う回転軸回りにワーク用砥石Ｔを回転させる。ワークＷおよびワーク用砥石Ｔの回転は、それぞれ制御装置７によって制御される。
【００１７】
研削装置１は、ワーク保持装置５に保持されたワークＷをＸ方向に移動させ、砥石保持装置６に保持されたワーク用砥石ＴをＺ方向に移動させることにより、ワーク用砥石ＴをワークＷの内周に挿入する。研削装置１は、ワークＷを回転させながら、ワークＷの内周に挿入されたワーク用砥石Ｔを回転させつつワークＷの内周面に接触させて、ワークＷの内周面を研削する。
【００１８】
続いて、実施形態のワーク保持装置５について詳述する。
図２は、実施形態のワーク保持装置の斜視図である。
図２に示すように、ワーク保持装置５は、主軸ユニット１０と、自給ユニット２０（供給機構）と、制御部３０と、を備える。
【００１９】
主軸ユニット１０は、研磨対象のワークＷを保持しつつ、ワークＷを回転させる。主軸ユニット１０は、磁力によってワークＷを保持する、いわゆるマグネットチャックを構成する。主軸ユニット１０は、基台１１と、主軸１２と、ワーク保持部１４と、を備える。
【００２０】
基台１１は、ワークテーブル３（図１参照）に固定されている。基台１１の内側には、図示しないマグネットコイルが配置されている。マグネットコイルは、制御部３０に接続され、電流が流れると磁界を発生させる。
【００２１】
主軸１２は、Ｚ方向に延びている。主軸１２は、Ｚ方向に沿って基台１１に挿通され、基台１１に回転可能に支持されている。主軸１２は、Ｚ方向に沿う回転軸回りに回転する。主軸１２には、プーリー１２ａが取り付けられている。プーリー１２ａは、主軸１２のうち、Ｚ方向において砥石保持装置６（図１参照）側とは反対側に向く端部に設けられている。プーリー１２ａには、無端状のベルト（不図示）が回し掛けられている。主軸１２は、プーリー１２ａに回しかけられたベルトを介して、図示しないワーク駆動モータの出力軸に連結されている。これにより、主軸１２は、ワーク駆動モータの回転駆動力を受けて回転する。主軸１２は、磁性体により形成されている。主軸１２は、基台１１の内側において、マグネットコイルに挿通されている。
【００２２】
ワーク保持部１４は、ワークＷを保持して主軸１２の回転により回転する。ワーク保持部１４は、主軸１２のうち、Ｚ方向において砥石保持装置６側に向く端部に設けられている。ワーク保持部１４は、主軸１２の端部からＺ方向に突出するように設けられている。ワーク保持部１４は、主軸１２の回転軸線と同軸の円筒状に形成されている。ワーク保持部１４は、ワークＷと略同径に形成されている。なお、ワーク保持部１４の形状は、上記形状に限定されない。ワーク保持部１４の先端面（バッキングプレート）１４ａには、ワークＷが接触する。ワーク保持部１４は、磁性体により形成されている。ワーク保持部１４には、マグネットコイルにおいて発生した磁界が通過する。これにより、ワーク保持部１４は、ワーク保持部１４の先端面１４ａに対向する位置に配置されたワークＷを先端面１４ａに磁力で保持する。ワーク保持部１４の先端面１４ａは、ワークＷを規定の姿勢で保持するために、Ｚ方向の垂直面に沿って平坦に形成されている。
【００２３】
自給ユニット２０は、ワーク保持部１４に加工前のワークＷを供給し、加工後のワークＷをワーク保持部１４から受け取る。自給ユニット２０は、モータ２１と、モータ２１により動作される供給部２２と、を備える。
【００２４】
モータ２１は、サーボモータである。モータ２１は、ワークテーブル３に固定されている。モータ２１は、Ｚ方向に沿う軸回りの回転駆動力を出力する。モータ２１は、制御部３０により電子制御される。
【００２５】
供給部２２は、モータ２１の回転駆動力を受けて回転する回転軸２３と、回転軸２３から延びるアーム２４と、アーム２４の先端に取り付けられた爪部２５と、を備える。爪部２５は、ワークＷを保持可能な保持形状を有する。本実施形態では、爪部２５は、Ｚ方向から見て、回転軸２３から離間する方向に向かって開口するＵ字状に形成されている。爪部２５は、回転軸２３回りの周方向の両側からワークＷを挟んで保持する。
【００２６】
図３は、実施形態のワーク保持装置の斜視図である。
図３に示すように、爪部２５は、ワーク保持部１４の先端面１４ａを研磨する研磨用砥石Ｔｇを保持する。すなわち、爪部２５の保持形状は、研磨用砥石Ｔｇを保持可能な形状である。例えば、研磨用砥石Ｔｇは、ワークＷと同径の円盤状に形成されている。
【００２７】
制御部３０は、ＣＰＵ等であって、制御装置７の一部を構成する。制御部３０は、主軸ユニット１０および自給ユニット２０を制御する。制御部３０は、実行するモードとして、ワーク保持部１４にワークＷを供給する供給モードと、ワーク保持部１４の先端面１４ａを研磨する研磨モードと、を選択可能である。
【００２８】
図２に示すように、制御部３０は、供給モードを選択する場合に、自給ユニット２０を第１動作により動作させる。第１動作では、１個のワークＷを加工するにあたり、アーム原点Ｐ１（図２において実線で示すアーム２４の位置）と加工位置Ｐ２（図２において二点鎖線で示すアーム２４の位置）との間で、ワークＷを保持する供給部２２をモータ２１によって１往復させる。例えば、アーム原点Ｐ１は、自給ユニット２０の外部に設けられた図示しないローダおよびアンローダによって、研削加工前後のワークＷの受け渡しを行う位置である。加工位置Ｐ２は、供給部２２がワーク保持部１４との間でワークＷの受け渡しを行う位置である。
【００２９】
図３に示すように、制御部３０は、研磨モードを選択する場合に、自給ユニット２０を第１動作とは異なる第２動作により動作させる。第２動作は、回転するワーク保持部１４の先端面１４ａに、供給部２２が保持する研磨用砥石Ｔｇを摺接させる動作である。第２動作では、研磨用砥石Ｔｇを保持する供給部２２を加工位置Ｐ２の近傍において往復運動させる。つまり、制御部３０は、第２動作により、主軸１２に平行な軸回りに供給部２２を往復運動させる。これにより、研磨用砥石Ｔｇは、ワーク保持部１４の先端面１４ａに対向する位置で、主軸１２に直交する面方向に沿って往復運動し、ワーク保持部１４の先端面１４ａに摺接する。なお、研磨用砥石Ｔｇの摺接面は、主軸１２の直交する面方向に対して僅かに傾斜し、往復運動する際にワーク保持部１４に引っ掛からないように構成されていてもよい。
【００３０】
ここで、研磨モードにおける制御部３０の処理手順について、図３および図４を参照して説明する。
図４は、実施形態の研磨モードにおける処理手順を示すフローチャートである。
制御部３０は、研磨モードを実行すると、主軸１２を回転させる（ステップＳ１０）。次に、制御部３０は、供給部２２をアーム原点Ｐ１から加工位置Ｐ２（いずれも図１参照）の手前の研磨開始位置Ｐ３（図３において実線で示すアーム２４の位置）まで移動させる（ステップＳ２０）。研磨開始位置Ｐ３は、Ｚ方向から見て供給部２２に保持された研磨用砥石Ｔｇがワーク保持部１４の先端面１４ａと重ならない位置である。なお、ステップＳ２０の処理は、ステップＳ１０の処理よりも前、またはステップＳ１０の処理と同時に行ってもよい。
【００３１】
続いて、制御部３０は、供給部２２が加工位置Ｐ２の近傍において所定回数往復運動したか否かを判定する（ステップＳ３０）。制御部３０は、供給部２２が加工位置Ｐ２の近傍において所定回数往復運動したと判定した場合（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０の処理を行う。ステップＳ４０では、制御部３０は、供給部２２をアーム原点Ｐ１まで移動させる。続いて、制御部３０は、主軸１２の回転を停止させて（ステップＳ５０）、研磨モードを終了する。
【００３２】
制御部３０は、ステップＳ３０において供給部２２が加工位置Ｐ２の近傍において所定回数往復運動していないと判定した場合（Ｓ３０：Ｎｏ）、ステップＳ６０の処理を行う。ステップＳ６０では、制御部３０は、供給部２２を研磨終了位置Ｐ４（図３において二点鎖線で示すアーム２４の位置）まで移動させる。研磨終了位置Ｐ４は、加工位置Ｐ２を挟んで研磨開始位置Ｐ３とは反対側の位置である。研磨終了位置Ｐ４は、Ｚ方向から見て供給部２２に保持された研磨用砥石Ｔｇがワーク保持部１４の先端面１４ａと重ならない位置である。続いて、制御部３０は、供給部２２を研磨開始位置Ｐ３まで移動させる（ステップＳ７０）。このように、ステップＳ６０およびステップＳ７０が実行されることで、供給部２２が加工位置Ｐ２の近傍において１往復する。そして、供給部２２が研磨開始位置Ｐ３と研磨終了位置Ｐ４との間を往復することにより、供給部２２に保持された研磨用砥石Ｔｇがワーク保持部１４の先端面１４ａに摺接する。続いて、制御部３０は、内部カウンタにて供給部２２の往復回数をカウントし（ステップＳ８０）、再度ステップＳ３０を実行する。
【００３３】
以上に詳述したように、本実施形態のワーク保持装置５は、ワークＷを保持して主軸１２の回転により回転するワーク保持部１４と、ワーク保持部１４にワークを供給する自給ユニット２０と、ワーク保持部１４にワークＷを供給する供給モードと、ワーク保持部１４を研磨する研磨モードと、を選択可能な制御部３０であって、供給モードを選択する場合には自給ユニット２０を第１動作により動作させ、研磨モードを選択する場合には自給ユニット２０を第１動作とは異なる第２動作により動作させる制御部３０と、を備える。
【００３４】
この構成によれば、ワークＷを加工する際に第１動作によってワーク保持部１４にワークＷを供給する自給ユニット２０に、第２動作によってワーク保持部１４の先端面１４ａを研磨させることができる。このため、ワーク保持部１４の先端面１４ａにおける平坦度を高い精度で容易に維持することが可能となるしたがって、ワークＷの加工精度の確保のため、ワークＷの保持精度を高精度で維持することができる。
【００３５】
また、砥石保持装置６のワーク用砥石Ｔを研磨用砥石Ｔｇに変更して砥石保持装置６によってワーク保持部１４を研磨する場合と比べて、砥石保持装置６の研磨用砥石Ｔｇへの交換作業や位置調整等の作業が発生しない分、作業効率を向上させることができる。
【００３６】
また、自給ユニット２０の第２動作は、第１動作よりもストロークが小さい。この構成によれば、ワーク保持部１４を研磨する際に、ワーク保持部１４にワークＷを供給する際の第１動作よりもストロークの小さい第２動作で自給ユニット２０を動作させるので、自給ユニット２０の動作の無駄を省くことができる。これにより、効率よくワーク保持部１４を研磨することができる。
【００３７】
また、制御部３０は、第２動作により主軸１２に平行な軸回りに供給部２２を往復運動させる。この構成によれば、研磨モードにおけるワーク保持部１４の研磨対象の箇所（先端面１４ａ）を、主軸１２に直交する面方向に沿って平面状に研磨することができる。これにより、ワーク保持部１４に保持されるワークＷの姿勢を規正することができる。したがって、ワークＷの保持精度を高精度で維持することができる。
【００３８】
また、供給部２２の保持形状は、ワークＷを保持可能、かつ研磨用砥石Ｔｇを保持可能な形状である。このため、供給モードを選択する場合と、研磨モードを選択する場合とで、供給部２２を交換する必要がない。したがって、ワーク用砥石Ｔから研磨用砥石Ｔｇへの交換作業や位置調整作業等の削減により作業効率を向上させることができる。
【００３９】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、主軸ユニット１０は、磁力によってワークＷを保持するマグネットチャックを構成しているが、これに限定されない。例えば、主軸ユニットは、負圧によってワークを吸着保持する真空チャックを構成してもよい。また、主軸ユニットは、ワークを爪またはコレットで締め付けて保持するメカニカルチャックを構成してもよい。いずれの場合であっても、ワークの保持精度を高精度で維持するために、ワーク保持部におけるワークとの接触箇所の平坦度を高い精度で維持する必要があるので、本発明を好適に利用することができる。
【００４０】
また、上記実施形態では、ワークＷおよび研磨用砥石Ｔｇの両方を保持可能な爪部２５を用いているが、これに限定されない。ワーク保持部１４を研磨する際に、ワークＷを保持する爪部から、研磨用砥石Ｔｇを保持する爪部に交換するように構成されていてもよく、ワークＷ及び研磨用砥石Ｔｇを別々のアームで保持するように構成されてもよい。
【００４１】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００４２】
５…ワーク保持装置  １２…主軸  １４…ワーク保持部  ２０…自給ユニット（供給機構）  ２１…モータ  ２２…供給部  Ｔｇ…研磨用砥石  Ｗ…ワーク
【図１】
2019181630.tif 000003
【図２】
2019181630.tif 000004
【図３】
2019181630.tif 000005
【図４】
2019181630.tif 000006