JP6312473B2 - ローディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを自動搬入・搬出するローディング装置に関する。

研削盤には、工作物（ワーク）の平面を研削する平面研削盤（特許文献１）、及び、2つの砥石を向き合わせて回転し、その砥石の間に工作物を通すことで両面を同時に研削することのできる両頭の平面研削盤等のタイプがある。高能率で幅面を加工する場合、両頭の平面研削盤が好ましいが、加工精度の安定が難しく、調整に技能を要するものである。また、両面の取代誤差が発生しやすい問題もある。

さらには、従来の研削装置には、ワークに当接するバッキングプレートと、ワークを２つのシューで支持するものがある（特許文献２）。

特開２０１０−２８４７７６号公報 特開２００５−２０５５０９号公報

バッキングプレートに押し付けて固定するものでは、バッキングプレートとワークとの間に切粉や砥粒等の異物が挟まるおそれがある。このように、異物が挟まれば、砥石に対するワークの加工面の平行度が劣化して、高精度の研削を行うことができなかった。

ところで、回転可能なバッキングプレートを磁化させることによって、加工物（ワーク）を引き込み、加工物の外径をシューによる保持とし、また、バッキングプレートと加工物の中心軸がオフセットするようにシューを位置決めすることで、バッキングプレートと加工物幅面の間に、相対運動が発生し、バッキングプレートと加工物幅面の間に介在した切粉等異物を排除することもできる。

しかしながら、固定シューと電磁気式バッキングプレートの構成では、加工物を加工点にセットする場合、ローダで加工点にワークを移動させた後、ローダを後退させるための作業時間が長くなる。さらに、加工点廻りに固定シューを配置するスペースが必要となっていた。

本発明は、上記課題に鑑みて、加工精度が安定しやすい平面研削盤を用いることができ、しかも作業性の向上を図ることができるとともに、装置としてコンパクト化を図ることが可能なローディング装置を提供する。

本発明のローディング装置は、ワーク供給ポジションでワークが供給され、ワーク研削ポジションでワークに対して研削加工を行い、ワーク排出ポジションで研削加工が終了したワークを外部へ排出するローダ手段を備えたローディング装置であって、ワーク研削ポジションにおいて平面研削盤を有する研削手段が配設され、前記ローダ手段は、周方向に沿って所定ピッチで複数個が配設されるワーク保持機構と、各ワーク保持機構を、順次、ワーク供給ポジションとワーク研削ポジションとワーク排出ポジションとに搬送する搬送機構とを備え、各ポジションには、ワーク保持機構がそれぞれ同一タイミングで位置するものであり、前記研削手段の平面研削盤は、回転駆動される主軸と、この主軸に設けられてワークを支持するチャック機構と、回転駆動される砥石軸と、この砥石軸の回転によって回転する砥石とを備え、主軸及び砥石軸を回転させながら、主軸と砥石軸とを相対的移動させて、チャック機構にてチャックしているワークの加工面を前記砥石で研削し、前記チャック機構は、電磁式のバッキングプレートで構成され、バッキングプレートとワークとの相対運動を可能としたものである。

本発明のローディング装置によれば、ワーク供給ポジションでワークを供給すれば、ワーク研削ポジションでそのワークに対して研削することができ、その研削したワークをワーク排出ポジションから排出することができる。そして、各ポジションには、ワーク保持機構がそれぞれ同一タイミングで位置するものであるので、各ポジションでの作業を同一タイミングで行うことができる。

また、ローダ手段にて、ワークを保持するワーク保持機構を、順次、ワーク供給ポジションとワーク研削ポジションとワーク排出ポジションとに搬送することができ、作業性に優れた加工（研削）を行うことができる。

研削手段の平面研削盤として、既存のものを用いることができる。また、前記チャック機構は、電磁式のバッキングプレートで構成し、バッキングプレートとワークとの相対運動を可能としているので、バッキングプレートと加工物の中心軸がオフセットするように位置決めすることで、バッキングプレートと加工物幅面の間に、相対運動を発生させることができ、バッキングプレートと加工物幅面の間に介在した切粉等異物を排除することができる。

本発明の他のローディング装置は、ワーク供給ポジションでワークが供給され、ワーク研削ポジションでワークに対して研削加工を行い、ワーク排出ポジションで研削加工が終了したワークを外部へ排出するローダ手段を備えたローディング装置であって、ワーク研削ポジションにおいて平面研削盤を有する研削手段が配設され、前記ローダ手段は、周方向に沿って所定ピッチで複数個が配設されるワーク保持機構と、各ワーク保持機構を、順次、ワーク供給ポジションとワーク研削ポジションとワーク排出ポジションとに搬送する搬送機構とを備え、各ポジションには、ワーク保持機構がそれぞれ同一タイミングで位置するものであり、前記ワーク保持機構は、固定側ワーク係止体と、固定側ワーク係止体に対して接近・離間する揺動側ワーク係止体とを備え、前記搬送機構にてワーク保持機構が搬送されているときに、前記揺動側ワーク係止体が固定側ワーク係止体に対して接近した状態となって、固定側ワーク係止体と揺動側ワーク係止体との協働によってワークを支持し、ワーク研削ポジションでは、揺動側ワーク係止体が固定側ワーク係止体から離間してワークから離れるものである。

このように構成することによって、ワークを各ポジションに安定して搬送することができる。また、ワーク研削ポジションでは、揺動側ワーク係止体を固定側ワーク係止体から離間させることができ、ワーク保持機構はワークへの研削動作を妨げない。

固定側ワーク係止体は、ワークの一部が嵌合状となるワーク嵌合部を有する係止体本体と、この係止体本体のワーク嵌合部に設けられてワークを係合支持するシューとを備える。揺動側ワーク係止体は、基端部を中心に揺動するアーム状の係止体本体を備え、この係止体本体の先端側にはワーク係合支持部が設けられている。研削手段の主軸側にドレッサーを配置するのが好ましい。

本発明では、ワークを研削部位にセットした後、搬送用ローダを後退させるような工程を省略でき、作業のサイクルタイムを短縮することができる。

平面研削盤としては既存のものを用いているので、装置として低コスト化を図ることができる。また、チャック機構を電磁式のバッキングプレートで構成することによって、バッキングプレートと加工物（ワーク）幅面の間に、相対運動を発生させることによって、切粉等異物を排除することもできる。これによって、平行度の劣化（悪化）を防ぐことができ、高精度の研削を行うことができる。

ワーク保持機構を、固定側ワーク係止体と摺動側ワーク係止体とを備えたものでは、ワークを各ポジションに安定して搬送することができ、各ポジションで各ポジションにおける作業を順次確実に行わせることができる。しかも、ワーク研削中においては、ワーク保持機構はワークへの研削動作を妨げず、ワークは、固定側ワーク係止体のシューと、チャック機構とを介して安定した回転が与えられ、高い加工精度を得ることができる。

ワーク保持機構の固定側ワーク係止体に、ワークを支持するシューを有するものであり、シューを他の部材に設ける必要がなくなり、装置のコンパクト化に寄与できる。揺動側ワーク係止体は、基端部を中心に揺動するアーム状の係止体本体を備えたものであり、ワーク保持機構の開閉動作が安定する。ドレッサーを配置したものでは、研削手段の砥石の目詰まりを有効に防止できる。

本発明のローディング装置の簡略平面図である。 前記図１に示すローディング装置のワーク保持機構を示し、（ａ）はワーク保持状態の簡略図であり、（ｂ）はワーク非保持状態の簡略図である。 研削手段の要部拡大断面図である。 前記研削手段を示し、（ａ）は研削カスを有さない状態の要部拡大断面図であり、（ｂ）は研削カスを有する状態の要部拡大断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。本発明にかかるローディング装置は、ワーク供給ポジションＰ１でワークＷが供給され、ワーク研削ポジションＰ２でワークＷに対して研削加工を行い、ワーク排出ポジションＰ３で研削加工が終了したワークＷを外部へ排出するローダ手段１を備える。そして、ワーク研削ポジションＰ２において平面研削盤２（図３参照）を有する研削手段３が配設される。ワークＷは、例えば、図２と図３に示すように、円すいころ軸受の内輪４である。このため、このワークＷには、小径側及び大径側に鍔部４ａ、４ｂが設けられている。

ローダ手段１は、軸心廻りに回転する回転テーブル５を有する搬送機構９と、この回転テーブル５に周方向に沿って所定ピッチ（この場合１２０°ピッチ）に配設されるワーク保持機構６とを備える。

前記ワーク保持機構６は、固定側ワーク係止体７と、固定側ワーク係止体７に対して接近・離間する揺動側ワーク係止体８とを備える、固定側ワーク係止体７は、係止体本体１８と、この本体１８に付設される一対のシュー１２，１２とを備える。係止体本体１８は、回転テーブル５に固定されるアーム部１０とこのアーム部１０に支持固定される支持片１１とからなり、支持片１１にシュー１２，１２が付設される。

支持片１１には、前記ワークＷが嵌合状となる嵌合部１３としての凹部が設けられ、この嵌合部１３に、内方から開口外方に向かって順次その間隔寸法が大となる一対の傾斜面１４，１４が形成される。そして、この傾斜面１４，１４に前記シュー１２，１２が付設される。このシュー１２，１２が、図２と図３に示すように、ワークＷの鍔部４ａに係止する。

また、揺動側ワーク係止体８は、回転テーブル５に枢結される係止体本体１９を備える。係止体本体１９は、その基端部が枢支軸１５を介して回転テーブル５に枢結される揺動アーム１６と、この揺動アーム１６に付設される係止片１７とからなる、そして、係止体本体１９の係止片１７には、ワークＷの鍔部４ａに係止するワーク係合支持部１７ａが設けられている。

揺動側ワーク係止体８は、図１に示すように、枢支軸１５に矢印Ａ、Ｂ方向に揺動可能とされ、矢印Ｂに揺動した際に、図２（ａ）に示すように、ワークＷに接近して、支持部１７ａがワークＷの鍔部４ａに係止し、矢印Ａに揺動した際に、図２（ｂ）に示すように、ワークＷから離間して、支持部１７ａのワークＷの鍔部４ａとの係止が解除される。揺動側ワーク係止体８の揺動には、図示省略の揺動駆動機構が用いられる。揺動駆動機構としては、シリンダ機構やボールナット機構など公知の往復動機構等を用いることができる。

研削手段３は、図３に示すように、回転駆動される主軸２０を備え、この主軸２０上にチャック機構２３を介してワークＷが保持され、この保持されたワークＷを砥石２６で研削する。主軸２０は回転円板２２を有し、この回転円板２２が図示省略の駆動機構にて、その軸心廻りに回転駆動する。駆動機構としては、駆動用モータと、このモータの回転駆動力を回転円板２２に伝達する動力伝達機構（チェーン機構、ベルト機構、ギヤ機構）等で構成することができる。

チャック機構２３は、この場合、電磁式のバッキングプレート３２で構成されている。すなわち、前記回転円板２２とともに回転し、図示省略の電磁コイルに電流を流すことによって、電磁力が発生し、ワークＷをその上面に吸着保持できる。

また、回転円板２２には支持脚部材２４を介してドレッサー（ドレス工具）２５が付設されている、ドレス工具２５は、砥石２６の表面を研いで切れ味を取り戻す作業（ドレッシング）を行うためのものである。

砥石軸２７の砥石ヘッド２８の下面２８ａに砥石２６が付設される。砥石ヘッド２８は、下面の凹窪２９が設けられて円盤状体からなる、このため、下面２８ａには、その外周側にリング部３０が設けられ、このリング部３０に円板状の砥石２６が付設される。砥石軸２７の砥石ヘッド２８はその軸心廻りに駆動機構を介して回転駆動する。駆動機構としては、駆動用モータと、このモータの回転駆動力を砥石軸に伝達する動力伝達機構（チェーン機構、ベルト機構、ギヤ機構）等で構成することができる。

また、砥石軸２７の砥石ヘッド２８の軸心に沿った往復動と、砥石軸２７の砥石ヘッド２８の軸心と直交する方向に沿った往復動とが可能とされる、これらの駆動手段としては、ＸＹテーブル等にて構成できる。

砥石は、大きく分けて砥粒、結合剤、気孔の３つの組み合わせから構成される。砥粒として、ダイヤモンド、WA（白色アルミナ）、A（褐色アルミナ）、GC（緑色炭化ケイ素）、CBN（立方晶窒化ホウ素）などがある。また、ドレス工具２５は、ダイヤモンドドレッサ等を用いることができる。

ところで、この装置は、図示省略の制御手段にて制御される。制御手段は、回転テーブル５の回転駆動の制御、揺動側ワーク係止体８の揺動動作の制御、及び研削手段３の制御等を行うことができる。この制御手段は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターで構成できる。そして、この制御手段には記憶装置が接続され、この記憶装置は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等からなる。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。

次に前記のように構成された装置を用いた研削工程を説明する。まず、一つのワーク供給ポジションＰ１の位置にワーク保持機構６を対応させる。この際、他のポジジョン、つまりワーク研削ポジションＰ２，及びワーク排出ポジションＰ３には、それぞれ別のワーク保持機構６が対応している。

ワーク供給ポジションＰ１の位置にワーク保持機構６が供給（搬送）されれば、揺動側ワーク係止体８が矢印Ａ方向に揺動し、図２（ｂ）に示すような開状態となり、このワーク保持機構６にワークＷが供給される。その後、揺動側ワーク係止体８が矢印Ｂ方向に揺動して、図２（ａ）に示すように、閉状態となって、固定側ワーク係止体７のシュー１２，１２と、揺動側ワーク係止体８の支持部１７ａとで、ワークＷの鍔部４ａを係止する状態となる。なお、この場合、シュー１２，１２と支持部１７ａは図１に示すように、周方向に沿って１２０°ピッチで配設されることになる。

この状態で、回転テーブル５が１２０°回転して、ワーク供給ポジションＰ１にあったワーク保持機構６は、次のワーク研削ポジションＰ２に搬送される。このワーク研削ポジションＰ２では、揺動側ワーク係止体８が矢印Ａ方向に揺動し、図２（ｂ）に示すような開状態となる。

また、このポジションでは、図３に示すように、ワークＷはバッキングプレートに吸着される。この際、固定側ワーク係止体７のシュー１２，１２にてワークＷを支持することができる。この状態で、主軸２０と砥石軸２７とを回転させるとともに、砥石軸２７を主軸２０の軸方向や直交する方向に移動させることによって、ワークＷの研削面（この場合、内輪小径側端面）Ｗａを研削することになる。

このようにワーク研削ポジションＰ２で研削工程が終了すれば、揺動側ワーク係止体８が矢印Ｂ方向に揺動して閉状態となる。すなわち、図２（ａ）に示す係止状態となる、そして、この状態から、回転テーブル５が１２０°回転して、研削されたワークＷを保持しているワーク保持機構６を、ワーク排出ポジションＰ３へ搬送する。

研削されたワークＷを保持しているワーク保持機構６が、ワーク排出ポジションＰ３へ搬送されれば、このワーク排出ポジションＰ３において、研削されたワークＷが外部へ排出される。そして、ワークＷが排出されたワーク保持機構６は、再度、ワーク供給ポジションＰ１に搬送される。その後、同様にワーク供給ポジションＰ１に供給されたワーク保持機構６に次のワークＷが供給される。

この場合、各ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３には、ワーク保持機構６がそれぞれ同一タイミングで位置するものである。このため、ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３で同時にそれぞれの工程を行うことができる。すなわち、ワーク供給ポジションＰ１においてワーク保持機構６にワークＷが供給されて、そのワーク保持機構６が次のワーク研削ポジションＰ２に移動したときには、ワーク供給ポジションＰ１に、ワーク排出ポジションＰ３において、ワークＷを排出したワーク保持機構６が移動する。また、ワーク研削ポジションＰ２で研削されたワークＷを保持しているワーク保持機構６がワーク排出ポジションＰ３に移動したときには、ワーク研削ポジションＰ２に、ワーク供給ポジションＰ１においてワークＷを保持したワーク保持機構６が移動する。また、ワーク排出ポジションＰ３でワークＷを排出したワーク保持機構６がワーク供給ポジションＰ１に移動したときには、ワーク排出ポジションＰ３に、ワーク研削ポジションＰ２で研削されたワークＷを保持しているワーク保持機構６が移動する。

ところで、ワーク研削ポジションＰ２における研削工程において、通常は、図４（ａ）に示すように、砥石２６の研削面（下面）は、ワークＷの加工面Ｗａと平行を成すものである。しかしながら、図４（ｂ）に示すように、ワークＷとバッキングプレート３２との間に、研削カス等の異物Ｒが噛み込む場合がある。このような場合、ワークＷの加工面Ｗａが砥石２６の研削面に対して傾斜した状態となり、ワークＷの加工面Ｗａを精度よく研削することができない。

このため、この装置ではバッキングプレート３２を電磁式としている。このように、電磁式バッキングプレート３２を用い、電磁式バッキングプレートとワークＷの中心軸がオフセットするように位置決めすることで、バッキングプレートと加工物幅面の間に、相対運動を発生させることができる。この相対運動によって、ワークＷとバッキングプレート３２との間に噛み込んだ研削カス等の異物Ｒを排除することができる。

また、ワークＷがこの研削ポジションＰ２に位置しない状態において、主軸２０の軸心廻りに回転しているドレス工具２５に砥石２６は押し当てられる。これによって、砥石２６の表面を研いで切れ味を取り戻す作業（ドレッシング）行うことができる。

本発明のローディング装置によれば、ワーク供給ポジションＰ１でワークＷを供給すれば、ワーク研削ポジションＰ２でそのワークに対して研削することができ、その研削したワークＷをワーク排出ポジションＰ３から排出することができる。そして、各ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３には、ワーク保持機構がそれぞれ同一タイミングで位置するものであるので、各ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３での作業を同一タイミングで行うことができる。

すなわち、従来において必要とした工程（ワークＷを研削部位にセットした後、搬送用ローダを後退させるような工程）を省略でき、作業のサイクルタイムを短縮することができる。

研削手段３の平面研削盤２として、既存のものを用いることができ、装置として低コスト化を図ることができる。また、チャック機構２３を電磁式のバッキングプレート３２で構成することによって、バッキングプレート３２と加工物（ワークＷ）幅面の間に、相対運動を発生させることによって、切粉等の異物Ｒを排除することもでき、平行度の劣化（悪化）を防ぐことができ、高精度の研削を行うことができる。

ワーク保持機構６を、固定側ワーク係止体７と摺動側ワーク係止体８とを備えたものであるので、ワークＷを各ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３に安定して搬送することができる。各ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３で各ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３における作業を順次確実に行わせることができる。しかも、ワーク研削ポジションＰ２では、揺動側ワーク係止体７を固定側ワーク係止体８から離間させることができ、ワーク保持機構６はワークＷへの研削動作を妨げない。このため、ワークＷは、固定側ワーク係止体７のシュー１２，１２と、チャック機構２３とを介して安定した回転が与えられ、高い加工精度を得ることができる。

ワーク保持機構６の固定側ワーク係止体７に、ワークＷを支持するシュー１２，１２を有するものであり、シュー１２，１２を他の部材に設ける必要がなくなって、装置のコンパクト化に寄与できる。揺動側ワーク係止体８は、基端部を中心に揺動するアーム状の係止体本体１９を備えたため、ワーク保持機構６の開閉動作が安定する。ドレッサー２５を配置したものでは、研削手段３の砥石２６の目詰まりを有効に回避できる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、ワークＷとして、円すいこと軸受の内輪以外に、外輪であっても、他の軸受の内輪や外輪であってもよい。さらには、軸受に限るものではなく、他の種々の機械部品等であってもよい。すなわち、平面研削盤にて研削することができる各種の部材に対して適用可能である。また、前記実施形態では、ワーク保持機構を時計廻り方向に搬送されるものであったが、反時計廻り方向に搬送されるものであってもよい。

１ ローダ手段
２ 平面研削盤
３ 研削手段
６ ワーク保持機構
７ 固定側ワーク係止体
８ 揺動側ワーク係止体
９ 搬送機構
１２ シュー
１３ 嵌合部
１７ａ ワーク係合支持部
１８ 係止体本体
１９ 係止体本体
２０ 主軸
２３ チャック機構
２５ デレッサー（ドレス工具）
２６ 砥石
２６ａ 研削面
３２ バッキングプレート
Ｐ１ ワーク供給ポジション
Ｐ２ ワーク研削ポジション
Ｐ３ ワーク排出ポジション
Ｗ ワーク
Ｗａ 加工面（被研削面）

Claims (5)

1. ワーク供給ポジションでワークが供給され、ワーク研削ポジションでワークに対して研削加工を行い、ワーク排出ポジションで研削加工が終了したワークを外部へ排出するローダ手段を備えたローディング装置であって、
   ワーク研削ポジションにおいて平面研削盤を有する研削手段が配設され、
   前記ローダ手段は、周方向に沿って所定ピッチで複数個が配設されるワーク保持機構と、各ワーク保持機構を、順次、ワーク供給ポジションとワーク研削ポジションとワーク排出ポジションとに搬送する搬送機構とを備え、各ポジションには、ワーク保持機構がそれぞれ同一タイミングで位置するものであり、前記研削手段の平面研削盤は、回転駆動される主軸と、この主軸に設けられてワークを支持するチャック機構と、回転駆動される砥石軸と、この砥石軸の回転によって回転する砥石とを備え、主軸及び砥石軸を回転させながら、主軸と砥石軸とを相対的移動させて、チャック機構にてチャックしているワークの加工面を前記砥石で研削し、前記チャック機構は、電磁式のバッキングプレートで構成され、バッキングプレートとワークとの相対運動を可能としたことを特徴とするローディング装置。
2. ワーク供給ポジションでワークが供給され、ワーク研削ポジションでワークに対して研削加工を行い、ワーク排出ポジションで研削加工が終了したワークを外部へ排出するローダ手段を備えたローディング装置であって、
   ワーク研削ポジションにおいて平面研削盤を有する研削手段が配設され、
   前記ローダ手段は、周方向に沿って所定ピッチで複数個が配設されるワーク保持機構と、各ワーク保持機構を、順次、ワーク供給ポジションとワーク研削ポジションとワーク排出ポジションとに搬送する搬送機構とを備え、各ポジションには、ワーク保持機構がそれぞれ同一タイミングで位置するものであり、前記ワーク保持機構は、固定側ワーク係止体と、固定側ワーク係止体に対して接近・離間する揺動側ワーク係止体とを備え、前記搬送機構にてワーク保持機構が搬送されているときに、前記揺動側ワーク係止体が固定側ワーク係止体に対して接近した状態となって、固定側ワーク係止体と揺動側ワーク係止体との協働によってワークを支持し、ワーク研削ポジションでは、揺動側ワーク係止体が固定側ワーク係止体から離間してワークから離れることを特徴とするローディング装置。
3. 固定側ワーク係止体は、ワークの一部が嵌合状となるワーク嵌合部を有する係止体本体と、この係止体本体のワーク嵌合部に設けられてワークを係合支持するシューとを備えることを特徴とする請求項２に記載のローディング装置。
4. 揺動側ワーク係止体は、基端部を中心に揺動するアーム状の係止体本体を備え、この係止体本体の先端側にはワーク係合支持部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のローディング装置。
5. 研削手段の主軸側にドレッサーを配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のローディング装置。

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