JP6589391B2 - 電磁チャック、及び電磁チャックを備えた複合研削盤 - Google Patents

Description

本発明は、工作物を加工するため、当該工作物を電磁気により固定する電磁チャック、及び電磁チャックを備えた複合研削盤に関する。

従来、工作物に対して切削、及び研削等の加工を行なう場合、工作物を、爪などによって締め付ける一般的な機械的チャックによって固定するのではなく、工作物の形状、及び加工したい部位に応じて、電磁気による吸着力（磁気吸引力）を利用して、面板上に固定する技術が有る（特許文献１−２参照）。

特開昭５３−１１１５８４号公報 特開昭５４−９０６７４号公報

しかしながら、特許文献１−２に開示される技術では、工作物、及び工作物が固定される電磁チャックの面板の材質は、通常、ともに金属である。このため、接触する工作物の下面と面板の上面との間の摩擦係数は小さくなりやすい。従って、たとえば、工作物の研削中に、工作物を固定する吸着力（磁気吸引力）を超える大きな力が工作物に付与された場合、工作物が面板上で、初期位置からずれる虞が有る。これに対し、コイルに流す電流量を増加させる、又はコイルの巻数を増加させる等、によって工作物に対する吸着力を向上させ、工作物に対する保持力を向上させる対策が考えられる。しかし、コイルに流す電流量を増加させる場合には、発熱量が増加するという課題がある。また、コイルの巻数を増加させる場合には、電磁チャックの体格が大きくなってしまうという課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加工時において、十分な保持力によって工作物の固定が可能な小型の電磁チャック、及び電磁チャックを備えた複合研削盤を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の電磁チャックは、外形が円形の面板上面に磁極部及び隣り合う前記磁極部の間に形成される溝部を備え、前記磁極部の磁気力によって前記磁極部の上面に工作物を吸着し固定する電磁チャック本体と、前記溝部に配置され、前記工作物が前記磁極部の上面に固定された場合、前記工作物の下面に対して、前記磁極部による前記工作物に対する吸着力よりも小さな力で前記工作物を前記磁極部による吸着方向と反対方向に押圧する押圧部材と、を備え、前記磁極部は、前記溝部と交互に配置されるよう前記面板の軸線回りの周方向に等間隔で配置されるとともに、磁化されると前記周方向にＳ極及びＮ極が交互に形成され、前記押圧部材は、非磁性体で形成され、前記工作物の下面に当接する最表面部材と、非磁性体で形成され、前記最表面部材と前記溝部の底面との間に配置され、前記最表面部材を前記工作物の下面に向かって付勢する弾性体と、を備え、前記最表面部材は、前記最表面部材と前記工作物の前記下面との間の摩擦係数が、前記磁極部の上面と前記工作物の前記下面との間の摩擦係数より大きな高摩擦材によって形成される。

このように、面板上面に形成された溝部に、押圧部材が配置され、工作物の下面に対して、押圧部材が工作物を吸着方向と反対方向に押圧する。このとき、押圧部材が工作物の下面を押圧する力は、磁極部による工作物に対する吸着力よりも小さな力である。このため、電磁チャックが工作物を磁気力によって面板上に吸引し、工作物を固定する力を維持させながら、押圧部材が工作物の下面を押圧することによって発生させる摩擦力を付与することができる。これにより、工作物の下面と、電磁チャックの面板との間の摩擦力に加え、工作物の下面と押圧部材との間の摩擦力が追加されるので、加工時においても工作物は面板上に良好に保持される。

また、上記課題を解決するため、請求項４の複合研削盤は、旋回軸線回りに旋回可能な旋回テーブルと、前記旋回テーブルにおける前記旋回軸線を中心とする円周上にそれぞれ設けられ、前記旋回軸線と平行な主軸線回りに回転可能な工作主軸を有する複数の主軸台と、複数の前記工作主軸に設けられ、それぞれ工作物の保持が可能な複数の保持装置と、前記旋回テーブルに対して相対移動可能にそれぞれ設けられ、前記旋回テーブルの旋回により前記工作物が順次搬送されることで、対応するそれぞれの研削旋回位置に前記工作物が位置決めされる場合に、対応する前記工作物を研削する複数の砥石と、を備え、前記保持装置は、上述の電磁チャックである。

このように、内輪及び外輪の研削が連続的に多数行なわれる複合研削盤の保持装置に上記電磁チャックを適用することによって、工作物は、加工中に面板上でズレることなく安定して研削できる。これにより、内輪及び外輪は、加工精度が向上する。

本実施形態に係る複合研削盤の全体構成を示す概略図である。 図１の複合研削盤が備える旋回テーブルの平面図である。 図２の旋回テーブルのＥ−Ｅ矢視断面図である。 電磁チャックの斜視図である。 電磁チャックの平面図である。 工作物が固定された状態における図５の電磁チャックのＦ−Ｆ矢視断面図である。 複合研削盤の状態を説明する第一の図である。 複合研削盤の状態を説明する第二の図である。 複合研削盤の状態を説明する第三の図である。 複合研削盤の状態を説明する第四の図である。 複合研削盤の状態を説明する第五の図である。 複合研削盤の状態を説明する第六の図である。 複合研削盤の状態を説明する第七の図である。 工作物が固定されていない状態における図５の電磁チャックのＦ−Ｆ矢視断面図である。

（１．複合研削盤の構成）
以下、本発明に係る電磁チャックに相当する各保持装置６１，６２，６３，６４を、工作物Ｗである、ベアリングの外輪Ｗａ及び内輪Ｗｂに対する複数種の研削を１台で行なう複合研削盤１に適用した場合について説明する。なお、図１においては、水平面で直交する方向をＸ軸線方向及びＹ軸線方向とし、Ｘ軸線方向及びＹ軸線方向に直交する方向をＺ軸線方向とする。図１に示すように、複合研削盤１は、ベッド２を備え、ベッド２上には、旋回テーブル５と、コラム３ａ，３ｂ，３ｃと、図略の駆動機構でＺ軸線方向と平行なＺｄ軸線回りに旋回可能な旋回アーム３ｄと、を備える。

旋回テーブル５は、図３に示す駆動機構５１によって、Ｚ軸線方向と平行なＣ軸線（旋回軸線）回りに旋回可能に構成される。図１及び図２に示すように、旋回テーブル５には、４つの保持装置６１〜６４（電磁チャック、後に詳述する）が、Ｃ軸線を中心とする同一円周上に等角度間隔（９０度間隔）で設けられる。図３に示すように、各保持装置６１〜６４には、主軸台８１〜８４がそれぞれ取り付けられる（ただし、図３では、代表として保持装置６１及び主軸台８１のみ示す）。ここでは、各保持装置６１〜６４は、同一装置であり、主軸台８１〜８４も同一主軸台となっている。主軸台８１は、主軸本体８１１と、工作主軸８１２とを備える。工作主軸８１２は、主軸本体８１１に内蔵される図略の駆動機構でＣ軸線方向と平行なＧ軸線（主軸線）回りに回転可能に、主軸本体８１１の上端から突出するように設けられる。工作主軸８１２の上端には、保持装置（図３では保持装置６１を示す）が固定される。

各保持装置６１〜６４が配置される旋回テーブル５には、貫通穴５２がそれぞれ穿設される。そして、主軸台８１の主軸本体８１１が、各貫通穴５２に対応する旋回テーブル５の裏面に固定され、主軸台８１の工作主軸８１２が、各貫通穴５２に貫装される。各保持装置６１〜６４は、磁気力で外輪Ｗａ又は内輪Ｗｂ（工作物Ｗ）を吸引して面板の上面に保持し、工作主軸８１２とともにＧ軸線回りに回転する。

外輪Ｗａ又は内輪Ｗｂは、図２の紙面上において左側に位置する保持装置（図２の状態では保持装置６１であるが、旋回テーブル５の旋回により入れ替わる。以下、同様である。）に搬入され、図２の紙面上において下側に位置する保持装置（図２の状態では保持装置６４であるが、旋回テーブル５の旋回により入れ替わる。以下、同様である。）から搬出される。外輪Ｗａ又は内輪Ｗｂの搬入及び搬出は、図略のロボットにより行われる。ロボットは、外輪Ｗａ又は内輪Ｗｂの中心軸線を保持装置６１の回転中心と一致させた状態で、外輪Ｗａ又は内輪Ｗｂを搬入可能に構成される。なお、外輪Ｗａ又は内輪Ｗｂの搬入及び搬出は、作業者により行なうようにしてもよく、その場合の上記中心位置合わせは、治具等を用いて行なう。

詳細は後述するが、旋回テーブル５は、図２の時計回りに所定角度で旋回して外輪Ｗａ又は内輪Ｗｂを搬送する。そして、図２において、左側に位置する保持装置６１では、搬入される工作物Ｗが外輪Ｗａの場合には外周面研削が行われる。また、搬入される工作物Ｗが内輪Ｗｂの場合には内周面研削が行われる。上側に位置する保持装置６２では、外輪Ｗａの内周面に設けられる軌道溝ＷａＧに対する研削である外輪軌道溝面研削が行われる。

また、右側に位置する保持装置６３では、内輪Ｗｂの外周面に設けられる軌道溝ＷｂＧに対する研削である内輪軌道溝面研削が行われる。そして、下側に位置する保持装置６４では、外輪Ｗａの軌道溝ＷａＧに対して行なわれる外輪軌道溝面超仕上げ研削、又は内輪Ｗｂの軌道溝ＷｂＧに対して行なわれる内輪軌道溝面超仕上げ研削が行われて搬出される。なお、以下の説明では、旋回テーブル５において上記左側の位置は、周面研削位置Ｐｐ、上記上側の位置は、外輪研削位置Ｐｏ、上記右側の位置は、内輪研削位置Ｐｉ、上記下側の位置は、超仕上げ研削位置Ｐｂという。

コラム３ａ，３ｂ，３ｃは、駆動機構（図１にコラム３ａの駆動機構３Ａのみ示す）によって、Ｘ軸線方向と平行なＸａ軸線方向、Ｘｂ軸線方向、Ｘｃ軸線方向にそれぞれ往復移動（進退）可能に構成される。図１に示すように、各コラム３ａ，３ｂ，３ｃの側面には、駆動機構４１ａ，４１ｂ，４１ｃによって、Ｚ軸線方向と平行なＺａ軸線方向、Ｚｂ軸線方向、Ｚｃ軸線方向にそれぞれ昇降（進退）可能な砥石台４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ備える。各砥石台４ａ，４ｂ，４ｃは、駆動機構９１ａ，９１ｂ，９１ｃによって、Ｚａ軸線（砥石軸線）回り、Ｚｂ軸線（砥石軸線）回り、Ｚｃ軸線（砥石軸線）回りにそれぞれ回転駆動可能なロータリー型の砥石車９ａ，９ｂ，９ｃをそれぞれ備える。各砥石車９ａ，９ｂ，９ｃは、下方に延びる保持軸９２ａ，９２ｂ，９２ｃの下端にそれぞれ保持される。

各砥石車９ａ，９ｂ，９ｃは、周面研削位置Ｐｐ、外輪研削位置Ｐｏ、内輪研削位置Ｐｉに対しそれぞれ進退可能となるように、各コラム３ａ，３ｂ，３ｃは、ベッド２上に配置される。砥石車９ａは、外輪Ｗａの外周面研削、又は内輪Ｗｂの内周面研削を行なうため、例えばＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）砥石が用いられる。また、砥石車９ｂ，９ｃは、外輪Ｗａの外輪軌道溝面研削、内輪Ｗｂの内輪軌道溝面研削を行なうため、例えばアルミナ砥石が用いられる。

旋回アーム３ｄは、図略の駆動機構でＺ軸線方向と平行なＺｅ軸線方向に昇降可能且つＺｅ軸線（砥石軸線）回りに回転可能な単石型の砥石９ｄを備える。砥石９ｄは、旋回アーム３ｄの先端から下方に延びる保持軸９２ｄの下端部の周面に砥石９ｄの研削部がＺｅ軸線に直角な方向を向くように保持される。砥石９ｄは、外輪Ｗａの外輪軌道面超仕上げ研削又は内輪Ｗｂの内輪軌道面超仕上げ研削を行うため、例えばＣＢＮ砥石が用いられる。なお、単石型の砥石９ｄに代えて、ロータリー型の砥石車でもよい。

（２．電磁チャック）
次に、本発明に係る電磁チャックである各保持装置６１〜６４について、図４〜図６に基づき説明する。図４〜図６に示すように、保持装置６１〜６４は、電磁チャック本体１７０と、押圧部材１８０と、を備える。なお、保持装置６１〜６４は、電磁コイル等も備えるが、公知であるので、その構成、及び作動についての詳細な説明は省略する。

電磁チャック本体１７０は、例えば鉄系の磁性材料によって、底部である面板１７１を上側にして有底筒状に形成される。図４〜図６に示すように、面板１７１の上面は、磁極部１７２と、溝部１７３とを備える。本実施形態では、扇状に形成された８個の磁極部１７２が、面板１７１のＧ軸線（主軸線）回りで周方向に等間隔に配置される。８個の磁極部１７２の上面高さは全て同一である。なお、以降、磁極部１７２の上面を保持面１７２ａと称す。８個の磁極部１７２は、磁化されると、周方向にＳ極、Ｎ極が順に形成される（図５参照）。そして、隣り合う磁極部１７２間の凹部で、溝部１７３が形成される。

図５に示すように、溝部１７３の幅は、面板１７１の中心（Ｇ軸線）から外周に向かって拡幅するよう形成される。なお、この態様に限らず、溝部１７３の幅は、面板１７１の中心（Ｇ軸線）から外周に向かって平行であってもよい。また、溝部１７３の幅は、面板１７１の中心（Ｇ軸線）から外周に向かって縮幅するよう形成されてもよい。また、磁極部１７２及び溝部１７３の数は、８個未満でもよいし、８個を超えて設けてもよい。

図６に示すように、溝部１７３は、側面１７３ａ，１７３ａ及び底面１７３ｂを備える。前述したように、溝部１７３は、磁極部１７２の側面に沿って、面板１７１の中心（Ｇ軸線）から外周に向かって拡幅し、且つ放射状に形成される。溝部１７３は、面板１７１の径方向外方に向かう全長に亘って、磁極部１７２の上面から底面１７３ｂまでの距離、つまり磁極部１７２の上面からの深さが一定に形成される。溝部１７３に囲まれた部分は空間であるので、非磁性領域である。

そして、電磁チャック本体１７０内の磁極用鋼材（図略）に巻いたコイル（図略）に通電することによって磁極部１７２を磁化する。これにより、各磁極部１７２の保持面１７２ａ（上面）に底面を密着させるようにして載置された工作物Ｗを、保持面１７２ａ上に磁気力で吸引し、密着固定する（図６参照）。

押圧部材１８０は、非磁性体で形成されて溝部１７３に配置される。そして、押圧部材１８０は、工作物Ｗが、磁気力によって磁極部１７２の保持面１７２ａに吸引されて固定された場合、工作物Ｗの下面に対して、磁極部１７２の磁化による工作物Ｗに対する吸着力Ｆｍａｇ（磁気吸引力）よりも小さな押圧力Ｆｇで工作物Ｗを吸着方向と反対方向に押圧する（Ｆｍａｇ＞Ｆｇ）。具体的には、押圧部材１８０は、最表面部材１８１と、支持体１８２と、Ｎ個のバネ１８３（弾性体）と、を備え、圧縮された各バネ１８３の各反力の総和によって工作物Ｗを吸着方向と反対方向に押圧する。つまり、押圧力Ｆｇは、一個のバネ１８３の押圧力ｆｇ×Ｎ個に等しい（Ｆｇ＝ｆｇ×Ｎ）。図５では、バネ１８３が面板１７１の中心から外周に向って５個配置されている。

最表面部材１８１は、非磁性体で形成され、工作物Ｗの下面に当接する部材である。最表面部材１８１は、例えば、エポキシ樹脂に所定の粒径の砥粒を混ぜ込んで形成される。詳細には、最表面部材１８１は、最表面部材１８１と工作物Ｗの下面との間の摩擦係数μ２が、磁極部１７２の保持面１７２ａと工作物Ｗの下面との間の摩擦係数μ１より大きな高摩擦材によって形成される（μ１＜μ２）。

支持体１８２は、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等の非磁性体で形成される。支持体１８２は、最表面部材１８１（高摩擦材）と、バネ１８３との間に介在される。支持体１８２は、最表面部材１８１（高摩擦材）より、硬度が高い高硬度材料により形成される。このように、配置されることで、最表面部材１８１とバネ１８３との直接の当接を回避し、バネ１８３による最表面部材１８１の摩耗を効果的に防止できる。支持体１８２は、溝部１７３に嵌め込まれた場合に、支持体１８２の各側面１８２ａ，１８２ａと溝部１７３の各側面１７３ａ，１７３ａとの間の隙間がほぼ無くなるよう形成される。ただし、このときの隙間は、溝部１７３内において、少なくとも支持体１８２を、図６における上下方向に移動自在とするだけの大きさは確保される。なお、支持体１８２の材質は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等の金属に限らず、最表面部材１８１の硬度より高い硬度を有する樹脂によって形成されてもよい。

バネ１８３（弾性体）は、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等の非磁性体で形成される。本実施形態では、バネ１８３は、ウェーブワッシャを含む複数（Ｎ個）の板バネである。前述したように、バネ１８３は、支持体１８２と底面１７３ｂとの間（最表面部材１８１と溝部１７３の底面１７３ｂとの間に相当）に、必要な個数（Ｎ個）だけ配置され、工作物Ｗが、磁極部１７２の保持面１７２ａに固定された際に、最表面部材１８１を工作物Ｗの下面に向かって押圧力Ｆｇ（＝ｆｇ×Ｎ）で付勢する。

また、図１に示すように、この複合研削盤１は、制御装置３０を備えており、制御装置３０の機能的構成として、コラム３ａ，３ｂ，３ｃの送りの制御、砥石台４ａ，４ｂ，４ｃの昇降の制御、旋回テーブル５の旋回の制御、主軸台８１〜８４の回転と保持装置６１〜６４の吸引の制御、砥石車９ａ，９ｂ，９ｃの回転の制御、旋回アーム３ｄの旋回と砥石９ｄの回転及び昇降の制御、及びデータやプログラムの記録等を行なう。制御装置３０は、予め設定された制御データに基づき、各装置を制御することで、複数の研削工程を実施できる。

（３．複合研削盤の作動）
次に、複数種類の工作物Ｗの研削としてベアリングの外輪Ｗａの外周面研削、外輪軌道面研削、外輪軌道面超仕上げ研削、及び内輪Ｗｂの内周面研削、内輪軌道面研削、及び内輪軌道面超仕上げ研削を行なう複合研削盤１の動作を図２及び図７Ａ〜図７Ｇを参照して説明する。ここで、複合研削盤１では、保持装置６１が周面研削位置Ｐｐに位置決めされている状態（図２、図７Ａに示す状態）を初期状態とし、この時の旋回テーブル５の旋回位置を基準位置の０度とする。

先ず、制御装置３０は、最初の外輪Ｗａａを磁気による吸着力（磁気吸引力）によって保持装置６１の磁極部１７２の保持面１７２ａに吸引固定する（図７Ａ参照）。そして、制御装置３０は、外周面研削プログラムに基づき外輪Ｗａａの外周面研削を制御する（図７Ａ参照）。

このとき、外輪Ｗａａの外周面を研削するため、砥石９ａを外輪Ｗａａの外周面に押し付ける。これにより、外輪Ｗａａは、砥石９ａとの接点において、法線方向、及び接線方向に大きな研削抵抗を受ける。保持装置６１は、外輪Ｗａａが、砥石９ａから、このような大きな研削抵抗を受けても、面板（保持面１７２ａ）上で移動しないよう固定する必要がある。本発明は、このような場合に、外輪Ｗａａが面板上で移動しないよう、保持装置６１に大きな固定力（吸着力）を発生させることを目的とする。また、外輪Ｗａの内周面、及び各軌道溝面に対する各研削、又は内輪Ｗｂの外周面、内周面、及び各軌道溝面に対する各研削においても、外輪Ｗａ又は内輪Ｗｂは、上記と同様に各砥石から大きな研削抵抗を受ける。そこで、このような研削抵抗を受けても、外輪Ｗａ又は内輪Ｗｂが、保持装置６１〜６４の面板上で移動しないよう十分な固定力（吸着力）を保持装置６１〜６４に発生させることを目的とする。なお、本発明に係る磁気の吸着力による外輪Ｗａ又は内輪Ｗｂの保持装置６１〜６４への固定の詳細については、後に詳述する。

次に、制御装置３０は、外輪Ｗａａの外周面研削が完了したら、旋回テーブル５を９０度旋回させる（図７Ｂ参照）。これにより、保持装置６１は、外輪研削位置Ｐｏに位置決めされ、保持装置６４は、周面研削位置Ｐｐに位置決めされることになる。そして、制御装置３０は、最初の内輪Ｗｂａを保持装置６４に取り付ける（図７Ｃ図参照）。このときにも、保持装置６１における外輪Ｗａａと同様、内輪Ｗｂａは、保持装置６４の磁極部１７２の保持面１７２ａに磁気による吸着力（磁気吸引力）によって固定される。

そして、制御装置３０は、内周面研削プログラムに基づき内輪Ｗｂａの内周面研削を制御するとともに、外輪軌道溝面研削プログラムに基づき外輪Ｗａａの外輪軌道溝面研削を制御する（図７Ｃ参照）。これらの制御は、平行して行われる。なお、以降においても、保持装置６２、６３に対して、外輪Ｗａ又は内輪Ｗｂは、保持装置６４の磁極部１７２の保持面１７２ａに磁気による吸着力によって固定される。

次に、制御装置３０は、内輪Ｗｂａの内周面研削及び外輪Ｗａａの外輪軌道溝面研削が完了したら、旋回テーブル５を１８０度旋回させる（図７Ｄ参照）。これにより、保持装置６１は、超仕上げ研削位置Ｐｂに位置決めされる。保持装置６４は、内輪研削位置Ｐｉに位置決めされ、保持装置６２は、周面研削位置Ｐｐに位置決めされる。そして、保持装置６３は、外輪Ｗａ及び内輪Ｗｂが吸着されていない空の状態で外輪研削位置Ｐｏに位置決めされる。

次に、制御装置３０は、次の外輪Ｗａｂを保持装置６２に磁気力によって固定する（図７Ｅ参照）。そして、制御装置３０は、外周面研削プログラムに基づき外輪Ｗａｂの外周面研削を制御する。また、制御装置３０は、内輪軌道溝面研削プログラムに基づき内輪Ｗｂａの内輪軌道溝面研削を制御する。さらに、制御装置３０は、外輪超仕上げ研削プログラムに基づき外輪Ｗａａの外輪軌道溝面超仕上げ研削を制御する（図７Ｅ参照）。これらの制御は、平行して行われる。

また、制御装置３０は、旋回アーム３ｄを旋回させるとともに砥石９ｄを回転及び下降させ、砥石９ｄを保持装置６１上の外輪Ｗａａの軌道溝面に接触させて外輪超仕上げ研削を行い、外輪超仕上げ研削を完了後、砥石９ｄを待機位置へ退避させる。制御装置３０は、外輪Ｗａａの外輪軌道溝面超仕上げ研削が完了したら、保持装置６１の磁気吸着力を解除し、外輪Ｗａａを保持装置６１から取り出す（図７Ｅ参照）。

次に、制御装置３０は、外輪Ｗａａの外周面研削、及び内輪Ｗｂａの内輪軌道溝面研削が完了したら、旋回テーブル５を９０度旋回させる（図７Ｆ参照）。これにより、保持装置６１は、周面研削位置Ｐｐに位置決めされ、保持装置６２は、外輪研削位置Ｐｏに位置決めされ、保持装置６４は、超仕上げ研削位置Ｐｂに位置決めされる。そして、保持装置６３は、外輪Ｗａ及び内輪Ｗｂが吸着されていない空の状態で内輪研削位置Ｐｉに位置決めされることになる。

制御装置３０は、次の内輪Ｗｂｂを保持装置６１に磁気力によって固定する（図７Ｇ参照）。そして、制御装置３０は、内周面研削プログラムに基づき内輪Ｗｂｂの内周面研削を制御し、外輪軌道溝面研削プログラムに基づき外輪Ｗａｂの外輪軌道溝面研削（内周面）を制御し、内輪軌道溝面超仕上げ研削プログラムに基づき内輪Ｗｂａの内輪軌道溝面超仕上げ研削（外周面）を制御する（図７Ｇ参照）。これらの制御は、平行して行われる。

次に、制御装置３０は、内輪Ｗｂａの内輪超仕上げ加工を完了後、砥石９ｄを待機位置へ退避させる。そして、制御装置３０は、保持装置６４の磁気吸着力を解除し、内輪Ｗｂａを保持装置６４から取り出す（図７Ｇ参照）。

（４．電磁チャックの作用）
次に、保持装置６１〜６４（電磁チャック）の作用について詳細に説明する。説明には、代表として、外輪Ｗａａを磁気による吸着力（磁気吸引力）によって保持装置６１（電磁チャック）の磁極部１７２の保持面１７２ａに吸引固定する場合について説明する。

まず、外輪Ｗａａが、磁極部１７２の保持面１７２ａに載置されていない状態について説明する。図８に示すように、外輪Ｗａａが磁極部１７２の保持面１７２ａ上に載置されていない状態において、押圧部材１８０を構成する最表面部材１８１，支持体１８２，及びバネ１８３（弾性体）を上述に従い溝部１７３内に配置する。本実施形態においては、バネ１８３は、一つの溝部１７３に、例えば５個ずつ配置する（図５参照）。これにより、最表面部材１８１は、溝部１７３の開口から上方へ若干、突出（図８の寸法Ｌ参照）する。これは、バネ１８３が、圧縮されておらず自由高さ（自由長）状態であることによる。このときの溝部１７３の開口から突出する寸法は、例えば数十μｍオーダーである。ただし、この態様には限らず、溝部１７３の開口から突出する寸法は、押圧部材１８０が、溝部１７３内に完全に収容されるのであれば、いくつでもよく任意に設定すればよい。

次に、磁極用鋼材（図略）に巻いたコイル（図略）に通電することによって磁極部１７２を磁化する。これにより、各磁極部１７２の保持面１７２ａに外輪Ｗａａの底面が磁気力によって吸引され、外輪Ｗａａが各保持面１７２ａ上に密着固定される（図６参照）。

外輪Ｗａａが磁極部１７２の保持面１７２ａ上に固定された状態においては、外輪Ｗａａの下面が、溝部１７３の開口から上方へ突出していた最表面部材１８１の上面を下方に押圧して、下方に移動させる。このとき、最表面部材１８１の上面と保持面１７２ａとが同一面高さとなる。従って、バネ１８３（弾性体）が、最表面部材１８１，支持体１８２を介して下方に押され、圧縮方向に所定の撓み量δ（＝Ｌ）だけ撓む。このとき、一個のバネ１８３のバネ定数をｋとすると、バネ１８３の１個あたりの押圧力ｆｇは、ｆｇ＝ｋδとなる。これにより、全部でＮ個配置されるバネ１８３は、撓んだ反力として、押圧力Ｆｇ（＝ｆｇ×Ｎ）で外輪Ｗａａを吸着方向と反対方向に押圧する。

このとき、押圧力Ｆｇは、磁極部１７２の磁化による外輪Ｗａａ（工作物Ｗ）に対する吸着力Ｆｍａｇよりも小さな押圧力となるよう設定されている（Ｆｍａｇ＞Ｆｇ）。このため、押圧部材１８０（最表面部材１８１、支持体１８２、及びバネ１８３）は、外輪Ｗａａの保持面１７２ａ上への固定によって、最表面部材１８１が外輪Ｗａａの下面と当接し、溝部１７３の内部に確実に押し込まれ収容される。

上記より、外輪Ｗａａ（工作物Ｗ）と保持装置６１との間の摩擦力Ｆは、（数１）式によって求められる。
（数１）
Ｆ＝μ１×（Ｆｍａｇ−Ｎ×ｆｇ）＋μ２×Ｎ×ｆｇ
Ｆ；外輪Ｗａａ（工作物Ｗ）と保持装置６１との間の摩擦力
μ１；各磁極部１７２の８個の保持面１７２ａ（上面）と外輪Ｗａａの下面との間の摩擦係数
Ｆｍａｇ；磁極部１７２の磁化による外輪Ｗａａに対する吸着力
μ２；８個の最表面部材１８１と外輪Ｗａａの下面との間の摩擦係数
Ｎ；バネ１８３の総個数
ｆｇ；バネ１８３の一個あたりの押圧力（バネ荷重）（ｆｇ＝ｋδ）

上記（数１）式からわかるように、吸着力Ｆｍａｇが変化した場合には、バネ１８３の総個数Ｎを変更する、若しくはバネ１８３の１個あたりの押圧力ｆｇ（バネ荷重）を構成するバネ定数ｋ、または撓み量δの少なくとも一方を変更することによって、対応すればよい。そして、摩擦力Ｆが所定の値以上となるよう、各数値を設定する。なお、摩擦力Ｆの所定の値は、事前に実験等によって設定すればよい。

上記より、保持装置６１だけでなく、保持装置６１と同様の構成を有する保持装置６２〜６４においても、外輪Ｗａａ（工作物Ｗ）又は内輪Ｗｂａ（工作物Ｗ）が、保持装置６１〜６４の各磁極部１７２の各保持面１７２ａに十分な摩擦力Ｆによって強固に固定される。これにより、工作物Ｗは、初期に保持装置６１〜６４の上面に配置された位置からずれないので、精度よく各研削ができる。

（５．実施形態による効果）
上述の説明から明らかなように、上記実施形態によれば、保持装置６１〜６４（電磁チャック）は、面板１７１上面に磁極部１７２及び隣り合う磁極部１７２の間に形成された溝部１７３を備える。そして、磁極部１７２の磁気力によって磁極部１７２の保持面１７２ａに工作物Ｗを吸着し固定する電磁チャック本体１７０と、非磁性体で形成されて溝部１７３に配置され、工作物Ｗが磁極部１７２の上面に固定された場合、工作物Ｗの下面に対して、磁極部１７２による工作物Ｗに対する吸着力Ｆｍａｇ（磁気吸引力）よりも小さな押圧力Ｆｇ（＝ｆｇ×Ｎ）で工作物Ｗを吸着方向と反対方向に押圧する押圧部材１８０を備える。

このように、面板１７１上面に形成された溝部１７３に、非磁性体で形成された押圧部材１８０が配置され、工作物Ｗの下面に対して、押圧部材１８０が工作物Ｗを吸着方向と反対方向に押圧する。このとき、押圧部材１８０が工作物Ｗの下面を押圧する押圧力Ｆｇ（＝ｆｇ×Ｎ）は、磁極部１７２による工作物Ｗに対する吸着力Ｆｍａｇよりも小さな力である。このため、保持装置６１〜６４（電磁チャック）が工作物Ｗを磁気力によって面板１７１上に吸引し、工作物Ｗを固定する力を維持させながら、押圧部材１８０が工作物Ｗの下面を押圧することによって発生させる摩擦力Ｆを付与することができる。従って、工作物Ｗの下面と、保持装置６１〜６４（電磁チャック）の面板１７１との間の摩擦力に加え、工作物Ｗの下面と押圧部材１８０との間の摩擦力が追加されるので、研削加工時においても工作物Ｗは面板１７１上に良好に保持される。

また、上記実施形態によれば、押圧部材１８０は、工作物Ｗが磁極部１７２の上面に載置されていない状態において、溝部１７３の開口から上方へ突出し、工作物Ｗが磁極部１７２の上面に固定された状態において、溝部１７３の内部に収容される。
これにより、圧縮された押圧部材１８０の反力で工作物Ｗの下面が押圧され、工作物Ｗの下面と押圧部材１８０との間に十分な大きさの摩擦力Ｆが発生する。このように、工作物Ｗが、磁極部１７２の上面に載置されていない状態において、押圧部材１８０を溝部１７３の開口から上方へ突出させておくことで、確実に工作物Ｗの下面と押圧部材１８０との間に摩擦力Ｆを発生させることができる。

また、上記実施形態によれば、押圧部材１８０は、非磁性体で形成され、工作物Ｗの下面に当接する最表面部材１８１と、非磁性体で形成され、最表面部材１８１と溝部１７３の底面１７３ｂとの間に配置され、最表面部材１８１を工作物Ｗの下面に向かって付勢するバネ１８３（弾性体）と、を備える。
これにより、押圧部材１８０の押圧力は、バネ１８３の仕様や個数を変更することによって容易に調整できる。

また、上記実施形態によれば、最表面部材１８１は、最表面部材１８１と工作物Ｗの下面との間の摩擦係数μ２が、磁極部１７２の上面と工作物Ｗの下面との間の摩擦係数μ１より大きな高摩擦材によって形成される。これにより、容易に工作物Ｗと面板１７１との間で大きな摩擦力Ｆが得られる。

また、上記実施形態によれば、弾性体は、バネ１８３であり、押圧部材１８０は、非磁性体で形成され、高摩擦材（最表面部材１８１）とバネ１８３との間に介在し、高摩擦材（最表面部材１８１）より高硬度材料（例えばＳＵＳ３０４）により形成される支持体１８２を備える。これにより、高摩擦材（最表面部材１８１）がバネ１８３によって摩耗することを防止することができる。

また、上記実施形態によれば、複合研削盤１は、旋回軸線回りに旋回可能な旋回テーブル５と、旋回テーブル５における旋回軸線を中心とする円周上にそれぞれ設けられ、旋回軸線と平行な主軸線回りに回転可能な工作主軸８１２〜８４２（工作主軸８２２，８３２、８４２は図示しない）を有する複数の主軸台８１〜８４と、工作主軸８１２〜８４２に設けられ、それぞれ工作物Ｗの保持が可能な複数の保持装置６１〜６４と、旋回テーブル５に対して相対移動可能にそれぞれ設けられ、旋回テーブル５の旋回により工作物Ｗが順次搬送されることで、対応するそれぞれの研削旋回位置に工作物Ｗが位置決めされる場合に、対応する工作物Ｗを研削する複数の砥石と、を備え、保持装置６１〜６４は、上述の電磁チャックである。

このように、ベアリングの内輪及び外輪の研削が連続的に多数行なわれる複合研削盤１の保持装置６１〜６４に本発明に係る電磁チャックを適用することによって、Ｘ−Ｙ軸平面で研削抵抗を受ける工作物Ｗは、加工中に面板１７１上でズレることなく安定して研削できる。これにより、内輪Ｗｂ及び外輪Ｗａは、加工精度が向上する。また、工作物Ｗとして、加工精度が必要な複数の部品（組合わせて製品となる部品）を同時加工する場合には、加工効率も向上する（工作物Ｗとして、ボールベアリング，プレーンベアリングなどのベアリング、その他の組合せ製品等を適用した場合）。

（６．その他）
なお、上記実施形態においては、本発明に係る保持装置６１〜６４（電磁チャック）を複合研削盤１に適用したが、この態様には限らない。保持装置６１〜６４はどのような加工機の保持装置として適用してもよい。また、加工機に限らず、部品を固定する固定具として、どのような装置に用いてもよい。これらによっても同様の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、最表面部材１８１は、例えば、エポキシ樹脂に所定の粒径の砥粒を混ぜ込んで形成されるものと説明した。しかし、この態様には限らない。最表面部材１８１は、非磁性体で形成され、最表面部材１８１と工作物Ｗの下面との間の摩擦係数μ２が、磁極部１７２の保持面１７２ａと工作物Ｗの下面との間の摩擦係数μ１より大きな高摩擦材であれば、どのような部材で形成されてもよい。たとえば、通常、自動車の変速機に使用されるクラッチ板を用いてもよい。また、さまざまな金属板の表面に凹凸を設けて摩擦係数を向上させたものでもよい。

また、上記実施形態においては、電磁チャックの磁極部１７２の磁化は、磁極用鋼材（図略）に巻いたコイル（図略）に通電することで実現するものとした。しかし、この態様には限らない。電磁チャックの磁極部１７２の磁化は、電磁チャック本体１７０内の永久磁石（図略）を移動することによって実現させる方式のものでもよい。これによっても同様の効果が得られる。

１・・・複合研削盤、 ２・・・ベッド、 ４ａ，４ｂ，４ｃ・・・砥石台、 ５・・・旋回テーブル、 ９ａ，９ｂ，９ｃ・・・砥石車、 ９ｄ・・・砥石、 ６１〜６４・・・保持装置（電磁チャック）、 １７０・・・電磁チャック本体、 １７１・・・面板、 １７２・・・磁極部、 １７２ａ・・・上面（保持面）、 １７３・・・溝部、 １７３ａ・・・側面、 １７３ｂ・・・底面、 ８１〜８４・・・主軸台、 １８０・・・押圧部材、 １８１・・・最表面部材、 １８２・・・支持体、 １８２ａ・・・側面、 １８３・・・バネ（弾性体）、 Ｆ・・・摩擦力、 Ｆｇ・・・押圧力（力）、 Ｆｍａｇ・・・吸着力（磁気吸引力）、 ｋ・・・バネ定数、 Ｎ・・・個数、 Ｗ・・・工作物、 δ・・・撓み量、 μ１，μ２・・・摩擦係数。

Claims (5)

1. 外形が円形の面板上面に磁極部及び隣り合う前記磁極部の間に形成される溝部を備え、前記磁極部の磁気力によって前記磁極部の上面に工作物を吸着し固定する電磁チャック本体と、
   前記溝部に配置され、前記工作物が前記磁極部の上面に固定された場合、前記工作物の下面に対して、前記磁極部による前記工作物に対する吸着力よりも小さな力で前記工作物を前記磁極部による吸着方向と反対方向に押圧する押圧部材と、を備え、
   前記磁極部は、前記溝部と交互に配置されるよう前記面板の軸線回りの周方向に等間隔で配置されるとともに、磁化されると前記周方向にＳ極及びＮ極が交互に形成され、
   前記押圧部材は、
   非磁性体で形成され、前記工作物の下面に当接する最表面部材と、
   非磁性体で形成され、前記最表面部材と前記溝部の底面との間に配置され、前記最表面部材を前記工作物の下面に向かって付勢する弾性体と、を備え、
   前記最表面部材は、前記最表面部材と前記工作物の前記下面との間の摩擦係数が、前記磁極部の上面と前記工作物の前記下面との間の摩擦係数より大きな高摩擦材によって形成される、電磁チャック。
2. 前記押圧部材は、
   前記工作物が前記磁極部の上面に載置されていない状態において、前記溝部の開口から上方へ突出し、
   前記工作物が前記磁極部の上面に固定された状態において、前記溝部の内部に収容される、請求項１に記載の電磁チャック。
3. 前記弾性体は、バネであり、
   前記押圧部材は、非磁性体で形成され、前記高摩擦材と前記バネとの間に介在し、前記高摩擦材より高硬度材料により形成される支持体を備える、請求項１又は２に記載の電磁チャック。
4. 旋回軸線回りに旋回可能な旋回テーブルと、
   前記旋回テーブルにおける前記旋回軸線を中心とする円周上にそれぞれ設けられ、前記旋回軸線と平行な主軸線回りに回転可能な工作主軸を有する複数の主軸台と、
   複数の前記工作主軸に設けられ、それぞれ工作物の保持が可能な複数の保持装置と、
   前記旋回テーブルに対して相対移動可能にそれぞれ設けられ、前記旋回テーブルの旋回により前記工作物が順次搬送されることで、対応するそれぞれの研削旋回位置に前記工作物が位置決めされる場合に、対応する前記工作物を研削する複数の砥石と、
   を備え、
   前記保持装置は、請求項１〜３の何れか一項に記載の電磁チャックである、複合研削盤。
5. 前記電磁チャックの前記面板は、前記軸線が前記主軸台の前記主軸線と一致するよう配置され、
   前記工作物は、内周面と外周面とを備えてリング状に形成されるとともに、中心軸線が前記主軸線と一致するよう前記面板上面に固定され、
   前記砥石は、前記中心軸線回りに回転する前記工作物の前記内周面又は前記外周面に押し付けられて前記内周面又は前記外周面を研削する、請求項４に記載の複合研削盤。

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