JP3749465B2 - Work grinding apparatus and work grinding method - Google Patents

Description

ここで、最大ワーク外径寸法とは、当該ワーク研削装置で研削すべきピストンリング用ワークの中で、最大のワークの外径寸法をいう。
また、最小ワーク外径寸法とは、当該ワーク研削装置で研削すべきピストンリング用ワークの中で、最小のワークの外径寸法をいう。
【００１０】
請求項２に記載のワーク研削装置は、ピストンリング用ワークを研削するために間隔をあけて配置されかつ回転する一対の砥石、ピストンリング用ワークを保持する保持手段、保持手段に保持されたピストンリング用ワークの少なくとも一部を一対の砥石間に送り込む送り込み手段、ピストンリング用ワークの両面の研削すべきすべての部分が一対の砥石間を通過するようにピストンリング用ワークを自転させる駆動手段、および一対の砥石間に送り込まれたピストンリング用ワークの両面を研削するために一対の砥石をピストンリング用ワークに対して切り込ませる砥石切込手段を備え、駆動手段は、ピストンリング用ワークを両面から挟み付け可能に配置される一対のローラを含み、一対のローラは、それぞれ円筒形状をしかつピストンリング用ワークの研削面の幅より広い幅を有し、一対のローラのうち少なくとも一方が回転駆動することによってピストンリング用ワークを自転させることを特徴とする。
なお、ピストンリング用ワークの研削面の幅は、ピストンリング用ワークの（外径−内径）／２に相当する。
【００１２】
請求項３に記載のワーク研削装置は、請求項１または２に記載のワーク研削装置において、保持手段を複数備え、送り込み手段は、ピストンリング用ワークを供給および排出可能な待機位置からピストンリング用ワークを研削する研削位置へ保持手段の一つを移動させるとともに、研削位置の保持手段を待機位置へ移動させることを特徴とする。
請求項４に記載のワーク研削装置は、請求項１から３のいずれかに記載のワーク研削装置において、保持手段は孔を有し、ピストンリング用ワークは孔の内側面によって保持されることを特徴とする。
請求項５に記載のワーク研削装置は、請求項４に記載のワーク研削装置において、孔の内側面は断面円形に形成されることを特徴とする。
請求項６に記載のワーク研削装置は、請求項１から５のいずれかに記載のワーク研削装置において、保持手段のうちピストンリング用ワークとの接触部分は超硬合金部材からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載のワーク研削装置は、請求項１または２に記載のワーク研削装置において、一対のローラの少なくともいずれか一方は、ピストンリング用ワークに対して進退可能であることを特徴とする。
請求項８に記載のワーク研削装置は、ワークを研削するために間隔をあけて配置されかつ回転する一対の砥石、ワークを保持する保持手段、保持手段に保持されたワークの少なくとも一部を一対の砥石間に送り込む送り込み手段、ワークの両面の研削すべきすべての部分が一対の砥石間を通過するようにワークを自転させる駆動手段、および一対の砥石間に送り込まれたワークの両面を研削するために一対の砥石をワークに対して切り込ませる砥石切込手段を備え、一対の砥石はそれぞれ対向面に凹部を有し、研削中のワークを凹部内で案内する案内手段をさらに含み、案内手段は、一対の砥石間に配置される支持バー、支持バーの両側に取り付けられ凹部内でワークを案内する一対の案内プレート、および案内プレートと支持バーとの間に介挿され一対の案内プレートの間隔を調整する調整間座を含むことを特徴とする。
請求項９に記載のワーク研削装置は、請求項８に記載のワーク研削装置において、支持バーをたるまないように引っ張る引っ張り手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に記載のワーク研削方法は、間隔をあけて配置されかつ回転する一対の砥石によってピストンリング用ワークを研削するワーク研削方法であって、ピストンリング用ワークを保持する保持工程、ピストンリング用ワークの少なくとも一部を一対の砥石間に送り込む送り込み工程、ピストンリング用ワークの両面の研削すべきすべての部分が一対の砥石間を通過するようにピストンリング用ワークを自転させる自転工程、および一対の砥石間に送り込まれたピストンリング用ワークに対して一対の砥石を切り込みピストンリング用ワークの両面を研削する砥石切込工程を備え、自転工程では、少なくとも一方が回転駆動する一対のローラでピストンリング用ワークを両面から挟み付けることによってピストンリング用ワークを自転させ、一対のローラはそれぞれ円筒形状をし、かつ一対のローラのそれぞれの幅Ｗは、当該ワーク研削方法が用いられるワーク研削装置で研削すべきピストンリング用ワークとの関係において数１を満たす値に設定されることを特徴とする。
【数１】

ここで、最大ワーク外径寸法とは、当該ワーク研削装置で研削すべきピストンリング用ワークの中で、最大のワークの外径寸法をいう。
また、最小ワーク外径寸法とは、当該ワーク研削装置で研削すべきピストンリング用ワークの中で、最小のワークの外径寸法をいう。
【００１５】
請求項１１に記載のワーク研削方法は、間隔をあけて配置されかつ回転する一対の砥石によってピストンリング用ワークを研削するワーク研削方法であって、ピストンリング用ワークを保持する保持工程、ピストンリング用ワークの少なくとも一部を一対の砥石間に送り込む送り込み工程、ピストンリング用ワークの両面の研削すべきすべての部分が一対の砥石間を通過するようにピストンリング用ワークを自転させる自転工程、および一対の砥石間に送り込まれたピストンリング用ワークに対して一対の砥石を切り込みピストンリング用ワークの両面を研削する砥石切込工程を備え、自転工程では、少なくとも一方が回転駆動する一対のローラでピストンリング用ワークを両面から挟み付けることによってピストンリング用ワークを自転させ、一対のローラは、それぞれ円筒形状をしかつピストンリング用ワークの研削面の幅より広い幅を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１２に記載のワーク研削方法は、請求項１０または１１に記載のワーク研削方法において、送り込み工程では、ピストンリング用ワークを供給および排出可能な待機位置からピストンリング用ワークを研削する研削位置へピストンリング用ワークの一つを移動させるとともに、研削位置のピストンリング用ワークを待機位置へ移動させることを特徴とする。
請求項１３に記載のワーク研削方法は、請求項１０から１２のいずれかに記載のワーク研削方法において、保持工程では、ピストンリング用ワークを囲むように保持することを特徴とする。
請求項１４に記載のワーク研削方法は、請求項１０から１３のいずれかに記載のワーク研削方法において、一対の砥石はそれぞれ対向面に凹部を有し、砥石切込工程では、ピストンリング用ワークを凹部内で案内しながら一対の砥石によって研削することを特徴とする。
【００１８】
請求項１，２，８に記載のワーク研削装置では、両面同時に研削するため効率がよいとともに、ワークを強制的に自転させながら研削するため、ワークの研削される面の各部を平均的に研削することができ、極めて高精度な厚み寸法および平行度に研削することができる。
また、一対の砥石間からはみ出てしまうような大きな寸法のワークであっても、ワークの両面の研削すべきすべての部分が一対の砥石間を通過するようにワークを強制的に自転させることによって、ワークの研削すべきすべての面を一対の砥石によって研削することができる。したがって、ワークの寸法にかかわらず種々の寸法のワークを高精度に研削することができる。
【００１９】
さらに、大きな径のワークであっても小さな径の砥石で研削可能となるため、従来よりも砥石の径を小さくすることができる。このため、低コストで研削することができる。
また、一対の砥石をワークに対して切り込ませてインフィード研削することによって、一回の研削で大きな取代を研削することができる。このため、一回の研削で仕上げ寸法まで研削することができ、何度もワークを供給・排出する必要がなく、作業効率がよくなる。また、ワークの取代にばらつきがある場合でも効率よく高精度に研削することができる。
また、請求項１，２に記載のワーク研削装置では、一対のローラによってワークを両面から挟み付けて自転させるため、ワークを確実に自転させることができる。また、両方のローラを回転駆動させれば、より大きな力でワークを自転させることができる。
さらに、ローラは所定の幅を有するため、段取り換えすることなく様々な外径寸法のワークを挟み付けて自転させることができる。
なお、請求項１０，１１に記載のワーク研削方法についても同様である。
【００２０】
請求項３に記載のワーク研削装置では、研削位置においてワークを研削するのと同時に、待機位置において研削済みのワークを排出するとともに研削待ちのワークを供給することができる。このため、次々と連続してワークを研削することができ、効率がよい。なお、請求項１２に記載のワーク研削方法についても同様である。
【００２１】
請求項４に記載のワーク研削装置では、保持手段の内部でワークを保持するため、種々の形状、大きさのワークを保持し自転させることができる。なお、請求項１３に記載のワーク研削方法についても同様である。
請求項５に記載のワーク研削装置では、断面円形の内側面でワークを保持することによって、さらに円滑にワークを自転させることができる。
【００２２】
保持手段は、ワークの研削中には自転するワークを保持するため、自転するワークとの接触によって磨耗しやすい。請求項６に記載のワーク研削装置では、保持手段のうちワークとの接触部分が超硬合金部材からなることによって、自転するワークとの接触部分の耐磨耗性を向上させることができ、大幅に寿命を延ばすことができる。
【００２３】
請求項７に記載のワーク研削装置では、少なくとも一方のローラがワークに対して進退可能であるため、ワークの厚みにかかわらず一対のローラでワークを挟み付けて自転させることができる。すなわち、種々の厚みのワークの研削に対応することができる。
【００２５】
また、砥石の大きさに対してワークの外径が大きく、ワークが砥石の研削面よりも内周側に張り出して回転するような場合、ワークが不安定となって振動するために十分な研削精度を得ることができない場合がある。請求項８に記載のワーク研削装置では、一対の砥石のそれぞれの対向面に設けられる凹部内でワークを案内し支持するため、ワークが振動することなく、高精度にワークを研削することができる。なお、請求項１４に記載のワーク研削方法についても同様である。
【００２６】
また、請求項８に記載のワーク研削装置では、一対の砥石間に支持バーが配置され、支持バーに取り付けられる一対の案内プレートでワークを挟持するように案内するため、研削中のワークの振動を抑え、研削精度を向上させることができる。また、調整間座によって一対の案内プレートの間隔をワークの厚みに応じて調整することができる。
【００２７】
支持バーは一対の砥石間に配置されるものであり、支持バーの厚みはその構造上ワークの仕上がり厚み寸法よりも薄く形成される必要があるため撓みやすく、支持バーは案内プレートを取り付けられるとたるんでしまう危惧がある。しかし、請求項９に記載のワーク研削装置では、支持バーがたるまないように引っ張り手段によって引っ張られるため、支持バーはたるむことなく常に所定位置で案内プレートを支持する。このため案内プレートは常に所定位置でワークを案内することができ、ワークを高精度に研削することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態のワーク研削装置１０は、立型両頭平面研削装置であり、側面に開口部（図示せず）を有するコラム１２を含む。コラム１２の開口部を臨む位置には、ワーク１を研削するための一対の砥石１４ａおよび１４ｂが間隔をあけて同軸上に対向配置される。
【００２９】
一対の砥石１４ａおよび１４ｂはそれぞれ砥石軸１６ａおよび１６ｂによって支持される。砥石軸１６ａおよび１６ｂはそれぞれ、砥石軸ユニット１８ａおよび１８ｂによって回転自在かつ上下移動可能に支持されるとともに、ベルト２０ａおよび２０ｂを介して駆動モータ２２ａおよび２２ｂに連動する。したがって、駆動モータ２２ａおよび２２ｂの回転駆動力がベルト２０ａおよび２０ｂを介して砥石軸１６ａおよび１６ｂに伝達され、これによって砥石１４ａおよび１４ｂが回転駆動する。
【００３０】
砥石軸１６ａおよび１６ｂはそれぞれ、砥石切込装置２４ａおよび２４ｂによって上下方向に移動可能である。砥石軸１６ａおよび１６ｂが砥石切込装置２４ａおよび２４ｂによって上下方向に移動することによって、一対の砥石１４ａおよび１４ｂがそれぞれ研削位置Ｇのワーク１に対して進退する。なお、研削位置Ｇとは、ワーク１を研削可能な位置をいい、具体的には少なくとも一部が一対の砥石１４ａおよび１４ｂ間に配置されたワーク１の所定位置を意味する。また、通常の研削時には、下側の砥石１４ｂの高さは、後述するインデックスキャリヤプレート２８の下面に近接する所定高さに固定され、砥石１４ｂが磨耗したとき等には上下方向に移動されて微調整される。
【００３１】
コラム１２に隣接する位置にフロントコラム２６が配置される。フロントコラム２６上には鉄製の円板状のインデックスキャリヤプレート２８が配置される。インデックスキャリヤプレート２８には、ワーク１を保持するための３つのワーク保持ポケット３０が設けられる。３つのワーク保持ポケット３０は同一円上に等間隔に配置される。ワーク保持ポケット３０の詳細については後述する。
【００３２】
図２をも参照して、インデックスキャリヤプレート２８は、フランジ３２によってキャリヤ軸３４の上端部に固定される。キャリヤ軸３４は、軸受けによって回転自在に支持される。キャリヤ軸３４にはウォームホイール３６が取り付けられる。ウォームホイール３６とキャリヤ軸３４とはキー３８によって噛み合わされ、両者は滑ることなくともに回転する。ウォームホイール３６には、水平方向に配置されるウォームシャフト４０が噛み合う。ウォームシャフト４０は、図示しないサーボモータによって間欠的に回転される。ウォームシャフト４０の回転に連動してウォームホイール３６が回転され、同時にキャリヤ軸３４も回転される。これによって、インデックスキャリヤプレート２８が回転される。すなわち、インデックスキャリヤプレート２８は、サーボモータによって間欠的に回転駆動される。この実施形態では、ワーク保持ポケット３０が３つ設けられるため、それぞれのワーク保持ポケット３０が研削位置Ｇで停止するように、インデックスキャリヤプレート２８が１２０度ずつ間欠的に回転するように設定される。なお、研削位置Ｇに停止したワーク保持ポケット３０の一部は一対の砥石１４ａおよび１４ｂ間に配置され、ワーク保持ポケット３０の他の部分は一対の砥石１４ａおよび１４ｂ間からはみ出た状態となる。
【００３３】
回転するワーク保持ポケット３０の軌跡のうち研削位置Ｇ以外の位置は待機位置である。待機位置のうち研削位置Ｇの上流側に、ワーク保持ポケット３０に研削待ちのワーク１を供給するための供給位置Ｌが設定される。待機位置のうち研削位置Ｇの下流側に、ワーク保持ポケット３０から研削済みのワーク１を排出するための排出位置Ｕが設定される。
研削済みのワーク１は排出位置Ｕのワーク保持ポケット３０から図示しないアンローディング装置によって排出され、それと同時に、研削待ちのワーク１が供給位置Ｌのワーク保持ポケット３０に図示しないローディング装置によって供給される。
【００３４】
インデックスキャリヤプレート２８の下面側には、ワーク保持ポケット３０内に供給されたワーク１の下面を支持するとともにワーク１を案内するロアーガイドプレート４２が配置される。
インデックスキャリヤプレート２８の上面側には、研削位置Ｇにおいて研削中のワーク１がワーク保持ポケット３０から飛び出さないように上側からワーク１を案内するアッパーガイドプレート４４が配置される。アッパーガイドプレート４４は、上下方向に移動可能に構成され、研削するワーク１の厚みに合わせて高さ調整することができる。
【００３５】
図３をも参照して、一対の砥石１４ａおよび１４ｂの前方には、一対のローラ４６ａおよび４６ｂが配置される。一対のローラ４６ａおよび４６ｂは、それぞれ円筒形状をし、研削位置Ｇのワーク１を上下両面から挟み付け可能に配置される。
上側のローラ４６ａは、フレーム４８に回転自在に支持される。ローラ４６ａの回転軸には歯車５０が設けられる。歯車５０は、アイドル歯車５２を介して駆動モータ５４の駆動軸に設けられる歯車５６に連動する。したがって、ローラ４６ａは駆動モータ５４によって回転駆動される。この実施形態では駆動モータ５４に油圧モータが用いられるが電気モータを用いてもよい。駆動モータ５４はフレーム４８に固定される。
【００３６】
フレーム４８の側面には転がり軸受け５８が設けられる。転がり軸受け５８は、コラム１２に上下方向に設けられるレール６０上を走行する。フレーム４８にはシリンダ６２の一端が固定され、シリンダ６２の他端はコラム１２に固定される。したがって、フレーム４８は、シリンダ６２の伸縮駆動によって上下方向に移動し、それにともなってローラ４６ａも上下方向に移動する。これによってローラ４６ａはワーク１に圧接可能とされる。
【００３７】
下側のローラ４６ｂは、フレーム６４に回転自在に支持される。フレーム６４の下端部には雄ネジ部６６が形成される。コラム１２側面には固定部材６８が設けられ、固定部材６８には雌ネジ孔が形成される。雄ネジ部６６を所望の位置まで固定部材６８の雌ネジ孔に嵌め合わせてナット７０で固定することによって、フレーム６４の高さすなわちローラ４６ｂの高さを調整することができる。ローラ４６ｂは、ワーク１と接触するローラ４６ｂの表面と下側の砥石１４ｂの研削面とが面一となる高さに設定される。
【００３８】
研削時にはローラ４６ｂの上下動は固定され、ローラ４６ａが下降することによって、ローラ４６ａと４６ｂとの間にワーク１を所定圧力で挟み付ける。すると、ローラ４６ａの回転駆動力が摩擦力によってワーク１に伝達されワーク１がワーク保持ポケット３０内で自転する。
【００３９】
ローラ４６ａおよび４６ｂはそれぞれ、母材としての合金工具鋼（ＳＫＤ−１１）と、合金工具鋼の表面に溶射法によってコーティングされる超硬合金とを含む。このため、ローラ４６ａおよび４６ｂの表面は極めて硬く耐磨耗性に優れている。したがって、鋳物のような表面が粗く非常に硬いものと接触し摩擦しても非常に長い寿命を有することができる。
【００４０】
また、ローラ４６ａおよび４６ｂは、様々な外径寸法のワーク１を挟み付けて自転させることができるようにそれぞれ所定の幅Ｗを有する。この実施形態では、ローラ４６ａおよび４６ｂの幅Ｗは、たとえば１００ｍｍに設定される。
なお、ワーク１の中心がワーク保持ポケット３０の中心に位置決めされた状態でワーク１を自転させて研削する場合には、ローラ４６ａおよび４６ｂの幅Ｗは、数１を満たす値であることが好ましい。
【数１】

【００４１】
この場合には、ワーク研削装置１０で研削するすべてのワーク１を、ローラ４６ａおよび４６ｂを取り替える等の段取り換えをすることなく自転させることができる。なお、この場合、ワーク１の中心がワーク保持ポケット３０の中心に位置決めされた状態でワーク１を自転させるために、たとえば図示しない超硬合金製の内側面を有し、かつワーク１を保持可能なドーナツ形のアダプタを用いるとよい。
【００４２】
また、より好ましいローラ４６ａおよび４６ｂの幅Ｗは、数２を満たす値である。
【数２】

この場合には、上述のようなアダプタを用いることなく、ワーク研削装置１０で研削するすべてのワーク１を、段取り換えすることなく自転させることができる。
【００４３】
なお、この実施形態では上側のローラ４６ａのみが駆動モータ５４によって回転駆動する構成としたが、下側のローラ４６ｂにも駆動モータを設けるか若しくは駆動モータ５４によってローラ４６ｂをも回転駆動させる構成とすることもできる。これによれば、ローラ４６ａおよび４６ｂとワーク１とのスリップをさらに防止でき、ワーク１を効率よく自転させることができる。
【００４４】
ワーク１が自転すると、ワーク１を保持するワーク保持ポケット３０が磨耗しやすいため、ワーク保持ポケット３０は耐磨耗性を有するように形成される。具体的には、図４を参照して、ワーク保持ポケット３０は、インデックスキャリヤプレート２８を貫通する真円形の孔によって形成される断面真円形の内側面７２と、内側面７２に沿って配置される断面真円形の内側面７４ａを有する超硬合金リング７４とを含む。ワーク１は、超硬合金リング７４の内側の孔７５の内側面すなわち超硬合金リング７４の内側面７４ａで囲まれるように保持される。超硬合金リング７４は、円弧状の４つの弧状部材７６から構成される。ワーク保持ポケット３０は、超硬合金リング７４の内側面７４ａによってワーク１を囲むように保持するため、ワーク保持ポケット３０のワーク１との接触部は極めて硬く耐磨耗性に優れている。
【００４５】
図５および図６を参照して、砥石１４ａおよび１４ｂはそれぞれ、対向面に凹部７８ａおよび７８ｂを有しカップ形に形成される基板８０ａおよび８０ｂと、基板８０ａおよび８０ｂの縁部に設けられる砥粒８２ａおよび８２ｂとを含む。コラム１２の内側面のうち砥石１４ａおよび１４ｂを挟んで対向する位置に、それぞれベース８４および８６が設けられる。ベース８６にはレバー８８の一端が支点ピン９０によってスイング可能に取り付けられる。レバー８８の他端は、バネ９２によってベース８４から遠ざかる方向に引っ張られる。
一対の砥石１４ａおよび１４ｂ間には支持バー９４が配置され、支持バー９４の一端はベース８４にボルト９６によって固定され、支持バー９４の他端はレバー８８に取り付けられる。したがって、支持バー９４は常にバネ９２によって張力が加えられ、たるむことなく張っている。
【００４６】
支持バー９４の厚み寸法は、研削するワーク１の仕上がり厚み寸法よりも小さく設定される。支持バー９４の上下にはそれぞれ、調整間座９８ａおよび９８ｂを介して一対の案内プレート１００ａおよび１００ｂが対向配置される。一対の案内プレート１００ａおよび１００ｂはそれぞれ、砥石１４ａおよび１４ｂの凹部７８ａおよび７８ｂの内側面に沿った半円形に形成され、調整間座９８ａおよび９８ｂを介してボルト１０２によって支持バー９４に取り付けられる。案内プレート１００ａと１００ｂとの間隔は、調整間座９８ａおよび９８ｂの厚み寸法をワーク１の厚み寸法に応じて変えることによって調整される。
【００４７】
砥石１４ａおよび１４ｂの研削面よりも内周側に張り出して回転するインデックスキャリヤプレート２８およびワーク１は、一対の案内プレート１００ａおよび１００ｂで挟持されるように、凹部７８ａおよび７８ｂ内で案内される。なお、上述のように、支持バー９４はたるむことなく常に所定位置で案内プレート１００ａおよび１００ｂを支持するため、案内プレート１００ａおよび１００ｂは常に所定位置でインデックスキャリヤプレート２８およびワーク１を案内し支持することができる。これによって、インデックスキャリヤプレート２８およびワーク１の振動が抑制され、ワーク１を高精度に研削することができる。
【００４８】
図１０を参照して、ワーク１は１２〜１３％の楕円形の環状をし、合口切断加工等がされ製品としてのピストンリング２となった際に合口を閉じると真円となるように形成される。
ワーク研削装置１０は、主としてワーク１からピストンリング２を作製するための粗研削工程において用いられる。
【００４９】
図７を参照して、ワーク研削装置１０の主要動作について説明する。
まず、図示しないローディング装置によって供給位置Ｌのワーク保持ポケット３０に研削待ちのワーク１が供給される（ステップＳ１）。インデックスキャリヤプレート２８が１２０度回転し、研削待ちのワーク１が研削位置Ｇへ移動される（ステップＳ３）。
【００５０】
研削位置Ｇでは、上側のローラ４６ａが回転駆動しながら下降し、下側のローラ４６ｂとの間でワーク１を挟み、さらに所定圧力で加圧される（ステップＳ５）。すると、ローラ４６ａの回転駆動力が摩擦力によってワーク１に伝達されワーク１がワーク保持ポケット３０内で自転する（ステップＳ７）。
ワーク１が自転し始めると、上側の砥石１４ａがワーク１に対して急速アプローチ下降し（ステップＳ９）、予め設定される所定位置すなわち砥石１４ａがワーク１に当たる寸前の位置まで下降すると、上側の砥石１４ａが所定速度に切り替わり粗研インフィードして（ステップＳ１１）上下一対の砥石１４ａおよび１４ｂによって粗研削を開始する。
このとき、一対の砥石１４ａおよび１４ｂで一時に挟み付けられるのはワーク１の一部のみであるが、ワーク１が強制的に自転されることによってワーク１の研削されるべきすべての面が一対の砥石１４ａおよび１４ｂ間を通過し研削される。
【００５１】
予め設定される所定の切込量までの粗研削が終了すると、上側の砥石１４ａがさらに所定速度に切り替わり精研インフィードして（ステップ１３）、上下一対の砥石１４ａおよび１４ｂによってワーク１の所定の狙い寸法まで切り込んで停止し、スパークアウトに入る（ステップＳ１５）。
所定のスパークアウト時間が経過すると、上側の砥石１４ａが急速で元の位置まで上昇し（ステップＳ１７）、つぎのワークの研削まで待機する。
上側の砥石１４ａが元の位置まで上昇すると、上側のローラ４６ａが元の位置まで上昇し、回転が停止する（ステップＳ１９）。
【００５２】
研削位置Ｇにおいて上述のようにワーク１が研削されるのと同時に、排出位置Ｕでは、アンローディング装置によってワーク保持ポケット３０から研削済みのワーク１が排出される（ステップＳ２１）。また、供給位置Ｌでは、ローディング装置によってワーク保持ポケット３０に研削待ちのワーク１が供給される（ステップＳ２３）。
【００５３】
上側のローラ４６ａが上昇すると、インデックスキャリヤプレート２８が１２０度回転し（ステップＳ３）、研削済みのワーク１を研削位置Ｇから排出位置Ｕへ移動させるとともに、供給位置Ｌの研削待ちのワーク１を研削位置Ｇへ移動させる。
以下、ステップＳ３からステップＳ２３までの動作が繰り返されて、ワーク１が順次研削される。
【００５４】
ワーク研削装置１０によれば、ワーク１の両面を同時に研削するため効率がよいとともに、ワーク１を強制的に自転させながら研削するため、ワーク１の研削される面の各部を平均的に研削することができ、極めて高精度な厚み寸法および平行度に研削することができる。
また、一対の砥石１４ａおよび１４ｂ間からはみ出てしまうような大きなワーク１であっても、ワーク１の両面の研削すべきすべての部分が一対の砥石１４ａおよび１４ｂ間を通過するようにワーク１を強制的に自転させることによって、ワーク１の研削すべきすべての面を一対の砥石１４ａおよび１４ｂによって研削することができる。したがって、ワーク１の寸法にかかわらず種々の寸法のワーク１を高精度に研削することができる。また、これによって、一対の砥石間からはみ出てしまうような大きな寸法のワーク１であってもインフィード研削が可能となる。
【００５５】
さらに、大きな径のワーク１であっても小さな径の砥石１４ａおよび１４ｂで研削可能となるため、従来よりも砥石１４ａおよび１４ｂの径を小さくすることができる。このため、コストを低下させることができる。
また、ワーク保持ポケット３０は孔７５の内側面７４ａによってワーク１を囲むように保持し自転させるため、ワーク保持ポケット３０と同じ形状、大きさでない種々の形状、大きさのワーク１でも保持し自転させることができる。したがって、たとえばワーク１が真円形でなくたとえば楕円形であっても円滑に自転させることができる。
【００５６】
また、インフィード研削することによって、一対の砥石１４ａおよび１４ｂ間を一回通過させて研削するだけで大きな取代を研削することができる。このため、一回の研削で仕上げ寸法まで研削することができ、何度もワーク１を供給・排出する必要がなく、作業効率がよくなる。また、ワーク１の取代にばらつきがある場合でも効率よく高精度に研削することができる。
さらに、研削位置Ｇにおいてワーク１を研削するのと同時に、排出位置Ｕにおいて研削済みのワーク１を排出するとともに供給位置Ｌにおいて研削待ちのワーク１を供給することができる。このため、次々と連続してワーク１を研削することができ、効率がよい。
【００５７】
また、ローラ４６ａがワーク１に対して進退可能であるため、ワーク１の厚みにかかわらず一対のローラ４６ａおよび４６ｂでワーク１を挟み付けて自転させることができる。すなわち、種々の厚みのワーク１の研削に対応することができる。なお、ローラ４６ｂもローラ４６ａと同様にワーク１に対して進退可能に形成してもよい。
さらに、ローラ４６ａおよび４６ｂは所定の幅Ｗを有するため、段取り換えすることなく様々な外径寸法のワーク１を挟み付けて自転させることができる。
また、ワーク１の外径寸法が既設のワーク保持ポケット３０では対応できない寸法である場合は、インデックスキャリヤプレート２８を、対応する寸法のワーク保持ポケットを備えたインデックスキャリヤプレートに交換するのみで対応することができ、作業効率がよいとともにコストを低下させることができる。
【００５８】
つぎに、ワーク研削装置１０の研削精度と従来の研削装置３（図１１参照）の研削精度とを、平行度を比較することによって検証した実験例の結果を図８に示す。
この実験例では、直径１５０ｍｍ、厚み６ｍｍで、両面にそれぞれ２ｍｍの取代を有するワーク１を研削した。なお、ワーク研削装置１０では上述のように一対の砥石１４ａおよび１４ｂ間を１回通過させるだけで研削できたのに対し、従来の研削装置３では３回の通過を要した。このようにして研削した２００本のワーク１のうち無作為に２０本を抜き取って、それぞれの平行度を測定した。
なお、この実験例では、ワーク１の厚み寸法を所定の複数点で測定し、その最大値から最小値を減じたものを平行度としている。したがって、平行度の値が小さいほど平行度の精度が高いことを意味している。
【００５９】
図８を見て分かるように、従来の研削装置３によって研削した場合には、１２〜２７μｍの平行度を有するのに対して、ワーク研削装置１０によって研削した場合には、１〜７ｍｍの平行度を得ることができた。この結果から分かるように、ワーク研削装置１０によれば、非常に高精度な平行度が得られる。
【００６０】
つぎに、上述の実施形態ではワーク保持ポケット３０の耐磨耗性を向上させるために超硬合金リング７４を用いたが、超硬合金が適していることを裏付ける実験例の結果を図９に示す。なお、ワーク保持ポケット３０は１ｍｍ程度までは磨耗しても機能上問題なく使用可能である。従って１ｍｍ磨耗するまでの寿命期間で比較した。寿命期間は１日につき１０時間ずつ使用したものとして月数であらわす。
【００６１】
また、この実験例では、機械的強度や耐磨耗性の優秀さおよびインデックスキャリヤプレート２８への固定性等の観点から選択した以下に示す３種類の素材を用いて比較した。１つは、ＪＩＳ規格のＳＫ，ＳＫＳ，ＳＫＤ，ＳＫＴ，ＳＫＨ等の合金工具鋼の中からＳＫＤの焼入材を用いた。他の１つは、ＳＫＤ材に窒化処理をして表面硬度を上げたものを用いた。残りの１つは、超硬合金を用いた。超硬合金はヤング率４４．１〜６８．６ＭＰａの範囲のＷＣ−Ｔｉ系のものを使用した。
【００６２】
図９を見て分かるように、ＳＫＤの焼入材では約半月、ＳＫＤ材に窒化処理したものでは約１ヶ月しか寿命を有しなかったのに対して、超硬合金では他の２つと比較して飛躍的に長い約６ヶ月もの寿命を有した。このことから、超硬合金が大幅に優れていることがわかる。
【００６３】
つぎに、ローラ４６ａおよび４６ｂの母材としての合金工具鋼（ＳＫＤ−１１）のそれぞれの表面を３種類の方法で加工して、それぞれの寿命および機械的性質（硬度）を比較した実験例の結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】

【００６５】
なお、金属の表面の硬化処理方法には種々の方法があるが、この実験例ではその中でも耐磨耗性を重視した代表的な３つの方法、すなわち、ＰＶＤ法、イオン窒化法および溶射法で表面処理をして比較した。
ＰＶＤ法は、５００℃以下の温度で強固な膜を形成させる処理方法である。物理的な方法でコーティング材料（ＴｉＮ，ＴｉＣＮ等）を蒸発させ、窒化ガス等と反応させて成膜する。硬度は超硬合金にも勝るが膜厚が薄い。ここでは、コーティング材料としてＴｉＮを用いた。
【００６６】
イオン窒化法は、窒素、水素の希薄混合ガス雰囲気中で、グロー放電を発生させ、その際のイオン衝撃により被処理物を加熱すると同時に窒化を進行させる表面硬化法である。窒化後は焼入れの必要がなくそのままで硬化する。硬度は高いが硬化層は浅い。
溶射法は、超硬合金やセラミックス等のコーティング材料をプラズマ、アーク等の熱源により溶融させ、微粒子状にして加速し被覆対象物に衝突させて硬い皮膜を成形する表面硬化法である。皮膜は衝突の圧縮応力で形成されるので厚みのある硬化皮膜を形成できる。ここではコーティング材料として超硬合金を用いた。
【００６７】
これら３つの方法で表面処理をして寿命を比較した結果、表１に示すように、溶射法によって超硬合金の皮膜を形成した場合は約１０ヶ月の寿命を有し、他の２つの１ヶ月に比較して飛躍的に寿命を長くすることができることがわかった。
【００６８】
この発明は、上述のような構成に限定されるものではなく、以下のような構成であってもよい。
上述の実施形態では、通常の研削時には下側の砥石１４ｂは所定高さに固定されているが、上下一対の砥石１４ａおよび１４ｂをともにワーク１に対して進退させることによって研削してもよく、さらに、一対の砥石１４ａおよび１４ｂをワーク１に対して対称的に切り込ませて研削してもよい。
【００６９】
また、上述の実施形態では、研削済みのワーク１をアンローディング装置によって排出する構成としたが、これに限定されるものではない。たとえば、排出位置Ｕにはロアーガイドプレート４２を設けず、インデックスキャリヤプレート２８の回転によってワーク保持ポケット３０が排出位置Ｕにくると研削済みのワーク１がワーク保持ポケット３０から抜け落ちて排出される構成とすることもできる。これによれば、インデックスキャリヤプレート２８が回転する際に研削済みのワーク１が排出され、排出のために別途時間を必要とせずに作業を進められるため効率がよい。
【００７０】
さらに、研削する様々な外径寸法のワーク１を、その外径寸法に応じて複数の区分に分類し、それぞれの区分に応じたワーク研削装置を作製してもよい。
ワーク研削装置１０は、ピストンリング２を作製するために用いられるだけではなく、たとえばブレーキディスク等その他の環状または円板状のワークの研削に用いられても有効な効果を奏するものである。
【００７１】
【発明の効果】
この発明によれば、ワークを極めて高精度な厚み寸法および平行度に研削することができる。また、種々の寸法のワークを高精度に研削することができる。さらに、大きな径のワークであっても小さな径の砥石で研削可能となるため、従来よりも砥石の径を小さくすることができる。このため、低コストで研削することができる。また、一回の研削で仕上げ寸法まで研削することができ、作業効率がよくなる。さらに、ワークの取代にばらつきがある場合でも効率よく高精度に研削することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す図解図であり、（ａ）はＣ−Ｃ線断面図を示し、（ｂ）は正面図を示す。
【図２】図１の実施形態の要部を示す拡大断面図である。
【図３】図１の実施形態の要部を示す斜視図である。
【図４】保持部材を示す平面図である。
【図５】案内部材およびその周辺を示す断面図である。
【図６】案内部材およびその周辺を示す図解図であり、（ａ）は図５のＤ−Ｄ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）の右側面方向から見た断面図である。
【図７】主要動作を示すフローチャートである。
【図８】研削精度を比較する実験例の結果を示すグラフである。
【図９】材質の違いによるワーク保持ポケットの寿命の違いを比較する実験例の結果を示すグラフである。
【図１０】（ａ）はピストンリング用に鋳造されたワークを示す斜視図であり、（ｂ）は加工されて製品化されたピストンリングを示す斜視図である。
【図１１】従来の研削装置の要部を示す図解図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１０ ワーク研削装置
１４ 砥石
２４ 砥石切込装置
２８ インデックスキャリヤプレート
３０ ワーク保持ポケット
４６ａ，４６ｂ ローラ
７２ 内側面
７４ 超硬合金リング
７４ａ 内側面
７８ａ，７８ｂ 凹部
８８ レバー
９０ 支点ピン
９２ バネ
９４ 支持バー
９８ａ，９８ｂ 調整間座
１００ａ，１００ｂ 案内プレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a workpiece grinding apparatus and a workpiece grinding method, and more specifically to a workpiece grinding apparatus and a workpiece grinding method for rotating both a pair of grindstones to grind both surfaces of a workpiece.
[0002]
[Prior art]
An example of a workpiece to which the present invention is effectively applied is a piston ring. Piston rings are generally classified into those produced by bending special alloy steel and those produced from castings. Among these, the piston ring work manufactured from the casting is formed in an annular shape as shown in FIG. The workpiece 1 is subjected to steps such as double-side rough grinding, outer peripheral surface grinding, inner peripheral surface grinding, joint cutting, heat treatment, surface treatment, double-side finish grinding, and the like, and the piston ring 2 as a product as shown in FIG. Formed.
[0003]
Since the piston ring 2 is mainly intended to keep the combustion gas of the engine airtight, it is required to process with extremely high accuracy. In recent years, there has been a demand for higher-precision processing, particularly due to environmental measures and energy-saving issues.
Conventionally, a rotary carrier type double-head surface grinding apparatus 3 as shown in FIG. 11 has been used in the double-side rough grinding process for high-precision processing.
[0004]
The rotary carrier type double-head surface grinding apparatus 3 includes a rotary carrier plate 4 that rotates continuously, a plurality of workpiece holding pockets 5 provided on the rotary carrier plate 4, and a pair of grindstones 6 that are spaced and rotated. . In the grinding device 3, the workpiece 1 is sequentially supplied at a supply position A to a plurality of workpiece holding pockets 5 in the rotary carrier plate 4 that rotates continuously, passes between a pair of grindstones 6, and grinds both surfaces of the workpiece 1 and discharges them. The workpiece 1 is discharged at the position B.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the cast workpiece 1 has a machining allowance of about 2 to 5 mm on both sides in the double-side rough grinding process. Therefore, it is not possible to grind to a predetermined dimension by passing between the grindstones 6 once, and it is necessary to pass two to three times. In order to pass between the grindstones 6 a plurality of times, the supply / discharge operation of the work 1 as many times as that is required, and the work efficiency is poor.
In the grinding device 3, when the outer diameter of the workpiece 1 is larger than the width S of the grinding surface of the grindstone 6, the workpiece 1 protrudes between the pair of grindstones 6 and cannot be ground. There is a restriction that it must be smaller than the width S of the ground surface.
[0006]
In general, in the rotary carrier type double-head surface grinding apparatus 3, the outer diameter of the workpiece 1 that can be ground with high accuracy is about S / 2 with respect to the width S of the grinding surface of the grindstone 6. The width S of the grinding surface of the grindstone 6 of the grinding device 3 that is generally commercially available is about 180 to 280 mm. Therefore, the outer diameter of the workpiece 1 that can be ground with high accuracy by the grinding device 3 is about S / 2 = 140 mm at the maximum.
[0007]
However, some piston rings 2 are referred to as large rings having an outer diameter of about 600 mm that are used in large engines for ships. Of course, since the rotary carrier type double-head surface grinding apparatus 3 cannot grind, it is ground by reversing one surface at a time using a general one-side surface grinding machine. For this reason, work efficiency is low and there is a limit to machining accuracy.
Further, the piston ring 2 having an outer diameter of about 150 to 300 mm has the highest demand, and there is a demand for a workpiece grinding apparatus and a workpiece grinding method that can efficiently and accurately grind the workpiece 1 for such a piston ring 2.
[0008]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a workpiece grinding apparatus and a workpiece grinding method capable of grinding a workpiece having a large machining allowance or a workpiece having various dimensions efficiently and with high accuracy.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the workpiece grinding apparatus according to claim 1 is a holding means for holding a pair of grindstones arranged at intervals and rotating to grind a piston ring workpiece, and a piston ring workpiece. , A feeding means for feeding at least a part of the piston ring workpiece held by the holding means between the pair of grindstones, a piston ring so that all parts to be ground on both sides of the piston ring workpiece pass between the pair of grindstones A driving means for rotating the workpiece for work, and a grindstone cutting means for cutting the pair of grinding stones into the piston ring workpiece for grinding both surfaces of the piston ring workpiece fed between the pair of grinding wheels, The driving means includes a pair of rollers arranged so that the piston ring workpiece can be clamped from both sides, and the pair of rollers The width W of each of the pair of rollers is set to a value satisfying Formula 1 in relation to the piston ring workpiece to be ground by the workpiece grinding device, and at least one of the pair of rollers is The piston ring workpiece is rotated by being driven to rotate.
[Expression 1]

Here, the maximum workpiece outer diameter dimension refers to the outer diameter dimension of the largest workpiece among the piston ring workpieces to be ground by the workpiece grinding apparatus.
The minimum workpiece outer diameter is the smallest workpiece outer diameter among the piston ring workpieces to be ground by the workpiece grinding apparatus.
[0010]
The workpiece grinding apparatus according to claim 2 is a pair of grindstones arranged and rotated at intervals to grind the piston ring workpiece, a holding means for holding the piston ring workpiece, and a piston held by the holding means. A feeding means for feeding at least a part of the ring work between the pair of grindstones; a drive means for rotating the piston ring work so that all parts to be ground on both sides of the piston ring work pass between the pair of grindstones; And a grinding wheel cutting means for cutting the pair of grinding stones with respect to the piston ring workpiece in order to grind both surfaces of the piston ring workpiece fed between the pair of grinding stones. Including a pair of rollers arranged so as to be sandwiched from both sides, the pair of rollers each having a cylindrical shape and a piston It has a width greater than the width of the grinding surface of the ring for the workpiece, at least one of the pair of rollers, characterized in that for rotating the piston ring for the workpiece by driving rotation.
The width of the grinding surface of the piston ring workpiece corresponds to (outer diameter−inner diameter) / 2 of the piston ring workpiece.
[0012]
A workpiece grinding apparatus according to a third aspect is the workpiece grinding apparatus according to the first or second aspect, comprising a plurality of holding means, and the feeding means is for the piston ring from a standby position capable of supplying and discharging the piston ring workpiece. One of the holding means is moved to a grinding position for grinding the workpiece, and the holding means at the grinding position is moved to a standby position.
The workpiece grinding apparatus according to claim 4 is the workpiece grinding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the holding means has a hole, and the piston ring workpiece is held by the inner surface of the hole. Features.
A workpiece grinding apparatus according to a fifth aspect is the workpiece grinding apparatus according to the fourth aspect, wherein the inner surface of the hole is formed in a circular cross section.
The workpiece grinding apparatus according to claim 6 is the workpiece grinding apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a contact portion of the holding means with the piston ring workpiece is made of a cemented carbide member. To do.
[0013]
The workpiece grinding apparatus according to claim 7 is the workpiece grinding apparatus according to claim 1 or 2, wherein at least one of the pair of rollers is capable of moving forward and backward with respect to the piston ring workpiece. .
The workpiece grinding apparatus according to claim 8 is a pair of grindstones arranged and spaced at intervals to grind the workpiece, a holding means for holding the workpiece, and a pair of at least a part of the workpiece held by the holding means. Grinding both the feeding means for feeding between the grinding wheels, the driving means for rotating the workpiece so that all the parts to be ground on both sides of the workpiece pass between the pair of grinding wheels, and the both sides of the workpiece fed between the pair of grinding stones In order to achieve this, a grindstone cutting means for cutting a pair of grindstones into the workpiece is provided, each of the pair of grindstones has a recess on the opposing surface, and further includes guide means for guiding the workpiece being ground in the recess. The means includes a support bar disposed between the pair of grindstones, a pair of guide plates attached to both sides of the support bar to guide the workpiece in the recess, and between the guide plate and the support bar. Interpolated characterized in that it comprises an adjusting spacer for adjusting the distance between the pair of guide plates.
A workpiece grinding apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the workpiece grinding apparatus according to the eighth aspect, further comprising pulling means for pulling the support bar so as not to sag.
[0014]
The workpiece grinding method according to claim 10 is a workpiece grinding method for grinding a piston ring workpiece with a pair of grindstones arranged and rotated at intervals, a holding step for holding a piston ring workpiece, a piston ring A feeding step of feeding at least a part of the workpiece for work between the pair of grindstones, a rotation step for rotating the piston ring workpiece so that all parts to be ground on both sides of the piston ring workpiece pass between the pair of grindstones, and It has a grinding wheel cutting process that cuts a pair of grinding stones against a piston ring work fed between a pair of grinding stones and grinds both surfaces of the piston ring work. At the rotation process, at least one of the pair of rollers is rotationally driven. Piston ring workpiece is rotated by clamping the piston ring workpiece from both sides. The pair of rollers each have a cylindrical shape, and the width W of each of the pair of rollers is a value satisfying Equation 1 in relation to the piston ring workpiece to be ground by the workpiece grinding apparatus using the workpiece grinding method. It is characterized by being set.
[Expression 1]

Here, the maximum workpiece outer diameter dimension refers to the outer diameter dimension of the largest workpiece among the piston ring workpieces to be ground by the workpiece grinding apparatus.
The minimum workpiece outer diameter is the smallest workpiece outer diameter among the piston ring workpieces to be ground by the workpiece grinding apparatus.
[0015]
The workpiece grinding method according to claim 11 is a workpiece grinding method for grinding a piston ring workpiece with a pair of grindstones arranged at intervals and rotating, a holding step for holding the piston ring workpiece, a piston ring A feeding step of feeding at least a part of the workpiece for work between the pair of grindstones, a rotation step for rotating the piston ring workpiece so that all parts to be ground on both sides of the piston ring workpiece pass between the pair of grindstones, and It has a grinding wheel cutting process that cuts a pair of grinding stones against a piston ring work fed between a pair of grinding stones and grinds both surfaces of the piston ring work. At the rotation process, at least one of the pair of rollers is rotationally driven. Piston ring workpiece is rotated by clamping the piston ring workpiece from both sides. , A pair of rollers, characterized in that each have a width greater than the width of the grinding surface of the to and piston rings for work a cylindrical shape.
[0017]
The workpiece grinding method according to claim 12 is the workpiece grinding method according to claim 10 or 11, wherein, in the feeding step, a grinding position for grinding the piston ring workpiece from a standby position where the piston ring workpiece can be supplied and discharged. One of the piston ring workpieces is moved and the piston ring workpiece at the grinding position is moved to the standby position.
A workpiece grinding method according to a thirteenth aspect is the workpiece grinding method according to any one of the tenth to twelfth aspects, wherein the holding step includes holding the piston ring so as to surround the workpiece.
The workpiece grinding method according to claim 14 is the workpiece grinding method according to any one of claims 10 to 13, wherein each of the pair of grindstones has a recess on the opposing surface, and in the grindstone cutting step, the piston ring workpiece It grind | polishes with a pair of grindstone, guiding it in a recessed part.
[0018]
The workpiece grinding apparatus according to claim 1, 2 and 8 is efficient because it grinds both sides simultaneously and grinds while forcibly rotating the workpiece, so that each part of the surface to be ground is ground on average. And can be ground to a highly accurate thickness dimension and parallelism.
In addition, even for a workpiece with a large size that protrudes between a pair of grindstones, the workpiece is forcibly rotated so that all parts to be ground on both sides of the workpiece pass between the pair of grindstones. All surfaces to be ground of the workpiece can be ground with a pair of grindstones. Therefore, workpieces of various dimensions can be ground with high precision regardless of the workpiece dimensions.
[0019]
Furthermore, since even a workpiece having a large diameter can be ground with a grindstone having a small diameter, the diameter of the grindstone can be made smaller than before. For this reason, it can grind at low cost.
Further, by cutting the pair of grindstones into the workpiece and performing infeed grinding, a large machining allowance can be ground by one grinding. For this reason, it is possible to grind to the finished dimension by one grinding, and it is not necessary to supply and discharge the workpiece many times, so that the work efficiency is improved. Further, even when there is a variation in the machining allowance of the workpiece, it can be efficiently and accurately ground.
Further, in the workpiece grinding apparatus according to the first and second aspects, the workpiece is rotated by being sandwiched from both sides by the pair of rollers, and therefore, the workpiece can be reliably rotated. Moreover, if both rollers are rotationally driven, the workpiece can be rotated with a greater force.
Furthermore, since the roller has a predetermined width, a workpiece having various outer diameters can be sandwiched and rotated without changing the setup.
The same applies to the workpiece grinding method according to claims 10 and 11.
[0020]
In the workpiece grinding apparatus according to the third aspect, at the same time that the workpiece is ground at the grinding position, the ground workpiece can be discharged and the workpiece waiting for grinding can be supplied at the standby position. For this reason, a workpiece | work can be ground continuously one after another, and it is efficient. The same applies to the workpiece grinding method according to the twelfth aspect.
[0021]
In the workpiece grinding apparatus according to the fourth aspect, since the workpiece is held inside the holding means, the workpiece having various shapes and sizes can be held and rotated. The same applies to the workpiece grinding method according to the thirteenth aspect.
In the workpiece grinding apparatus according to the fifth aspect, the workpiece can be rotated more smoothly by holding the workpiece on the inner surface having a circular cross section.
[0022]
Since the holding means holds the rotating workpiece during grinding of the workpiece, the holding means is easily worn by contact with the rotating workpiece. In the workpiece grinding apparatus according to claim 6, the contact portion with the workpiece of the holding means is made of a cemented carbide member, so that the wear resistance of the contact portion with the rotating workpiece can be improved. Can extend the service life.
[0023]
In the workpiece grinding apparatus according to the seventh aspect, since at least one of the rollers can move forward and backward with respect to the workpiece, the workpiece can be rotated by being sandwiched between the pair of rollers regardless of the thickness of the workpiece. That is, it can cope with grinding of workpieces having various thicknesses.
[0025]
Also, if the workpiece has a large outer diameter relative to the size of the grindstone and the workpiece overhangs and rotates inward from the grinding surface of the grindstone, sufficient grinding is performed to vibrate and vibrate the workpiece. Accuracy may not be obtained. In the workpiece grinding apparatus according to claim 8, since the workpiece is guided and supported in the recesses provided on the opposing surfaces of the pair of grindstones, the workpiece can be ground with high accuracy without vibration. . The same applies to the workpiece grinding method according to the fourteenth aspect.
[0026]
Further, in the workpiece grinding apparatus according to claim 8, since the support bar is disposed between the pair of grindstones and the workpiece is guided by the pair of guide plates attached to the support bar, the workpiece vibration during grinding is performed. And the grinding accuracy can be improved. Further, the distance between the pair of guide plates can be adjusted according to the thickness of the workpiece by the adjustment spacer.
[0027]
The support bar is arranged between a pair of grindstones, and the thickness of the support bar needs to be formed thinner than the finished thickness of the workpiece due to its structure, so that the support bar is easy to bend. There is a risk of sagging. However, in the workpiece grinding apparatus according to the ninth aspect, since the support bar is pulled by the pulling means so as not to sag, the support bar always supports the guide plate at a predetermined position without sagging. Therefore, the guide plate can always guide the workpiece at a predetermined position, and the workpiece can be ground with high accuracy.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, a workpiece grinding apparatus 10 according to an embodiment of the present invention is a vertical double-ended surface grinding apparatus, and includes a column 12 having an opening (not shown) on a side surface. A pair of grindstones 14 a and 14 b for grinding the workpiece 1 are coaxially opposed to each other at a position facing the opening of the column 12.
[0029]
The pair of grindstones 14a and 14b are supported by grindstone shafts 16a and 16b, respectively. The grindstone shafts 16a and 16b are supported by the grindstone shaft units 18a and 18b so as to be rotatable and vertically movable, and are interlocked with the drive motors 22a and 22b via the belts 20a and 20b. Therefore, the rotational driving force of the drive motors 22a and 22b is transmitted to the grindstone shafts 16a and 16b via the belts 20a and 20b, whereby the grindstones 14a and 14b are rotationally driven.
[0030]
The grindstone shafts 16a and 16b can be moved in the vertical direction by the grindstone cutting devices 24a and 24b, respectively. The grindstone shafts 16a and 16b are moved up and down by the grindstone cutting devices 24a and 24b, so that the pair of grindstones 14a and 14b advance and retreat with respect to the workpiece 1 at the grinding position G, respectively. The grinding position G refers to a position where the workpiece 1 can be ground, and specifically means a predetermined position of the workpiece 1 at least partially disposed between the pair of grindstones 14a and 14b. During normal grinding, the height of the lower grindstone 14b is fixed to a predetermined height close to the lower surface of an index carrier plate 28 described later, and when the grindstone 14b is worn, it is moved up and down. Tweaked.
[0031]
A front column 26 is disposed at a position adjacent to the column 12. On the front column 26, an iron disk-shaped index carrier plate 28 is disposed. The index carrier plate 28 is provided with three workpiece holding pockets 30 for holding the workpiece 1. The three work holding pockets 30 are arranged at equal intervals on the same circle. Details of the work holding pocket 30 will be described later.
[0032]
Referring also to FIG. 2, the index carrier plate 28 is fixed to the upper end portion of the carrier shaft 34 by the flange 32. The carrier shaft 34 is rotatably supported by a bearing. A worm wheel 36 is attached to the carrier shaft 34. The worm wheel 36 and the carrier shaft 34 are engaged with each other by a key 38, and both rotate together without slipping. A worm shaft 40 arranged in the horizontal direction is engaged with the worm wheel 36. The worm shaft 40 is intermittently rotated by a servo motor (not shown). The worm wheel 36 is rotated in conjunction with the rotation of the worm shaft 40, and at the same time, the carrier shaft 34 is also rotated. As a result, the index carrier plate 28 is rotated. That is, the index carrier plate 28 is intermittently rotated by the servo motor. In this embodiment, since three workpiece holding pockets 30 are provided, the index carrier plate 28 is set to intermittently rotate 120 degrees so that each workpiece holding pocket 30 stops at the grinding position G. . A part of the work holding pocket 30 stopped at the grinding position G is disposed between the pair of grindstones 14a and 14b, and the other part of the work holding pocket 30 protrudes from between the pair of grindstones 14a and 14b.
[0033]
A position other than the grinding position G in the trajectory of the rotating work holding pocket 30 is a standby position. A supply position L for supplying the workpiece 1 waiting for grinding to the workpiece holding pocket 30 is set upstream of the grinding position G in the standby position. A discharge position U for discharging the ground workpiece 1 from the workpiece holding pocket 30 is set downstream of the grinding position G in the standby position.
The ground workpiece 1 is discharged from the workpiece holding pocket 30 at the discharge position U by an unloading device (not shown). At the same time, the workpiece 1 waiting for grinding is supplied to the workpiece holding pocket 30 at the supply position L by a loading device (not shown). .
[0034]
On the lower surface side of the index carrier plate 28, a lower guide plate 42 for supporting the lower surface of the work 1 supplied in the work holding pocket 30 and guiding the work 1 is disposed.
On the upper surface side of the index carrier plate 28, an upper guide plate 44 that guides the workpiece 1 from above so that the workpiece 1 being ground does not jump out of the workpiece holding pocket 30 at the grinding position G is disposed. The upper guide plate 44 is configured to be movable in the vertical direction, and the height can be adjusted according to the thickness of the workpiece 1 to be ground.
[0035]
Referring also to FIG. 3, a pair of rollers 46a and 46b are disposed in front of the pair of grindstones 14a and 14b. Each of the pair of rollers 46a and 46b has a cylindrical shape and is disposed so that the workpiece 1 at the grinding position G can be sandwiched from both the upper and lower surfaces.
The upper roller 46 a is rotatably supported by the frame 48. A gear 50 is provided on the rotation shaft of the roller 46a. The gear 50 is linked to a gear 56 provided on the drive shaft of the drive motor 54 via the idle gear 52. Accordingly, the roller 46a is rotationally driven by the drive motor 54. In this embodiment, a hydraulic motor is used as the drive motor 54, but an electric motor may be used. The drive motor 54 is fixed to the frame 48.
[0036]
A rolling bearing 58 is provided on the side surface of the frame 48. The rolling bearing 58 travels on a rail 60 provided on the column 12 in the vertical direction. One end of the cylinder 62 is fixed to the frame 48, and the other end of the cylinder 62 is fixed to the column 12. Accordingly, the frame 48 moves in the vertical direction by the expansion / contraction driving of the cylinder 62, and the roller 46a also moves in the vertical direction accordingly. As a result, the roller 46a can be pressed against the workpiece 1.
[0037]
The lower roller 46b is rotatably supported by the frame 64. A male screw portion 66 is formed at the lower end portion of the frame 64. A fixing member 68 is provided on the side surface of the column 12, and a female screw hole is formed in the fixing member 68. The height of the frame 64, that is, the height of the roller 46 b can be adjusted by fitting the male screw portion 66 to the female screw hole of the fixing member 68 to a desired position and fixing with the nut 70. The roller 46b is set to a height at which the surface of the roller 46b in contact with the workpiece 1 and the grinding surface of the lower grindstone 14b are flush with each other.
[0038]
At the time of grinding, the vertical movement of the roller 46b is fixed, and the roller 46a is lowered so that the workpiece 1 is sandwiched between the rollers 46a and 46b with a predetermined pressure. Then, the rotational driving force of the roller 46 a is transmitted to the workpiece 1 by the frictional force, and the workpiece 1 rotates in the workpiece holding pocket 30.
[0039]
Each of the rollers 46a and 46b includes alloy tool steel (SKD-11) as a base material and cemented carbide coated on the surface of the alloy tool steel by a thermal spraying method. For this reason, the surfaces of the rollers 46a and 46b are extremely hard and have excellent wear resistance. Therefore, even if the surface is rough and very hard, such as a casting, it can have a very long life even if it contacts and rubs.
[0040]
Each of the rollers 46a and 46b has a predetermined width W so that the workpiece 1 having various outer diameters can be sandwiched and rotated. In this embodiment, the width W of the rollers 46a and 46b is set to 100 mm, for example.
When the workpiece 1 is rotated and ground in a state where the center of the workpiece 1 is positioned at the center of the workpiece holding pocket 30, the width W of the rollers 46a and 46b is preferably a value satisfying Equation 1. .
[Expression 1]

[0041]
In this case, all the workpieces 1 to be ground by the workpiece grinding apparatus 10 can be rotated without changing the setup such as replacing the rollers 46a and 46b. In this case, in order to rotate the workpiece 1 in a state where the center of the workpiece 1 is positioned at the center of the workpiece holding pocket 30, for example, the workpiece 1 has an inner surface made of cemented carbide (not shown) and can hold the workpiece 1. A good donut-shaped adapter may be used.
[0042]
Further, the more preferable width W of the rollers 46a and 46b is a value satisfying the formula 2.
[Expression 2]

In this case, all the workpieces 1 to be ground by the workpiece grinding apparatus 10 can be rotated without changing the setup without using the adapter as described above.
[0043]
In this embodiment, only the upper roller 46a is rotationally driven by the drive motor 54. However, the lower roller 46b is also provided with a drive motor or the drive motor 54 also rotationally drives the roller 46b. You can also According to this, slip between the rollers 46a and 46b and the workpiece 1 can be further prevented, and the workpiece 1 can be efficiently rotated.
[0044]
When the workpiece 1 rotates, the workpiece holding pocket 30 that holds the workpiece 1 is easily worn. Therefore, the workpiece holding pocket 30 is formed to have wear resistance. Specifically, referring to FIG. 4, work holding pocket 30 is disposed along inner side surface 72 having a perfectly circular cross section formed by a perfectly circular hole passing through index carrier plate 28, and inner side surface 72. And a cemented carbide ring 74 having an inner side surface 74a having a true circular cross section. The workpiece 1 is held so as to be surrounded by the inner surface of the hole 75 inside the cemented carbide ring 74, that is, the inner surface 74 a of the cemented carbide ring 74. The cemented carbide ring 74 is composed of four arc-shaped members 76 having an arc shape. Since the workpiece holding pocket 30 holds the workpiece 1 so as to surround the inner surface 74a of the cemented carbide ring 74, the contact portion of the workpiece holding pocket 30 with the workpiece 1 is extremely hard and has excellent wear resistance.
[0045]
Referring to FIGS. 5 and 6, grindstones 14 a and 14 b have substrates 80 a and 80 b formed in a cup shape with recesses 78 a and 78 b on opposite surfaces, respectively, and abrasives provided at the edges of substrates 80 a and 80 b. Grains 82a and 82b. Bases 84 and 86 are provided on the inner surface of the column 12 at positions facing each other across the grindstones 14a and 14b, respectively. One end of a lever 88 is attached to the base 86 by a fulcrum pin 90 so as to be swingable. The other end of the lever 88 is pulled in a direction away from the base 84 by the spring 92.
A support bar 94 is disposed between the pair of grindstones 14 a and 14 b, one end of the support bar 94 is fixed to the base 84 with a bolt 96, and the other end of the support bar 94 is attached to the lever 88. Accordingly, the support bar 94 is always tensioned by the spring 92 and is stretched without sagging.
[0046]
The thickness dimension of the support bar 94 is set smaller than the finished thickness dimension of the workpiece 1 to be ground. A pair of guide plates 100a and 100b are opposed to each other above and below the support bar 94 via adjustment spacers 98a and 98b. The pair of guide plates 100a and 100b are formed in a semicircular shape along the inner surfaces of the recesses 78a and 78b of the grindstones 14a and 14b, respectively, and are attached to the support bar 94 by bolts 102 via adjustment spacers 98a and 98b. The distance between the guide plates 100 a and 100 b is adjusted by changing the thickness dimension of the adjustment spacers 98 a and 98 b according to the thickness dimension of the workpiece 1.
[0047]
The index carrier plate 28 and the workpiece 1 that rotate so as to protrude inward from the grinding surfaces of the grindstones 14a and 14b are guided in the recesses 78a and 78b so as to be sandwiched between the pair of guide plates 100a and 100b. As described above, since the support bar 94 always supports the guide plates 100a and 100b at a predetermined position without sagging, the guide plates 100a and 100b always guide and support the index carrier plate 28 and the workpiece 1 at the predetermined position. be able to. Thereby, the vibration of the index carrier plate 28 and the workpiece 1 is suppressed, and the workpiece 1 can be ground with high accuracy.
[0048]
Referring to FIG. 10, the work 1 has an elliptical ring shape of 12 to 13%, and is formed to be a perfect circle when the joint is closed when the joint ring is cut and the piston ring 2 is formed as a product. Is done.
The workpiece grinding apparatus 10 is mainly used in a rough grinding process for producing the piston ring 2 from the workpiece 1.
[0049]
With reference to FIG. 7, the main operation of the workpiece grinding apparatus 10 will be described.
First, the workpiece 1 waiting for grinding is supplied to the workpiece holding pocket 30 at the supply position L by a loading device (not shown) (step S1). The index carrier plate 28 rotates 120 degrees, and the workpiece 1 waiting for grinding is moved to the grinding position G (step S3).
[0050]
At the grinding position G, the upper roller 46a is lowered while being rotationally driven, the work 1 is sandwiched between the lower roller 46b, and further pressurized with a predetermined pressure (step S5). Then, the rotational driving force of the roller 46a is transmitted to the workpiece 1 by the frictional force, and the workpiece 1 rotates in the workpiece holding pocket 30 (step S7).
When the work 1 starts to rotate, the upper grindstone 14a is rapidly approached down with respect to the work 1 (step S9), and when the predetermined grindstone 14a is lowered to a position just before the grindstone 14a hits the work 1, the upper grindstone. 14a switches to a predetermined speed and rough feeds in feed (step S11), and rough grinding is started by a pair of upper and lower grindstones 14a and 14b.
At this time, only a part of the workpiece 1 is sandwiched at a time by the pair of grindstones 14a and 14b. However, when the workpiece 1 is forcibly rotated, all the surfaces to be ground of the workpiece 1 are paired. Is passed between the grinding wheels 14a and 14b.
[0051]
When the rough grinding up to a predetermined cutting depth set in advance is completed, the upper grindstone 14a is further switched to a predetermined speed and in-feed (step 13), and the workpiece 1 is predetermined by the pair of upper and lower grindstones 14a and 14b. The target dimension is cut and stopped, and the spark is entered (step S15).
When the predetermined spark-out time has elapsed, the upper grindstone 14a rapidly rises to the original position (step S17), and waits until the next workpiece is ground.
When the upper grindstone 14a is raised to the original position, the upper roller 46a is raised to the original position, and the rotation is stopped (step S19).
[0052]
At the same time that the workpiece 1 is ground at the grinding position G as described above, at the discharge position U, the ground workpiece 1 is discharged from the workpiece holding pocket 30 by the unloading device (step S21). At the supply position L, the workpiece 1 waiting for grinding is supplied to the workpiece holding pocket 30 by the loading device (step S23).
[0053]
When the upper roller 46a is raised, the index carrier plate 28 is rotated 120 degrees (step S3), the ground workpiece 1 is moved from the grinding position G to the discharge position U, and the workpiece 1 waiting for grinding at the supply position L is moved. Move to grinding position G.
Thereafter, the operations from step S3 to step S23 are repeated, and the workpiece 1 is sequentially ground.
[0054]
According to the workpiece grinding apparatus 10, both sides of the workpiece 1 are ground at the same time, which is efficient and the workpiece 1 is ground while being forced to rotate. Therefore, each part of the surface to be ground of the workpiece 1 is averaged. And can be ground to a highly accurate thickness dimension and parallelism.
Moreover, even if it is the big workpiece | work 1 which protrudes between a pair of grindstones 14a and 14b, the workpiece | work 1 is made so that all the parts which should be ground on both surfaces of the workpiece | work 1 pass between a pair of grindstones 14a and 14b. By forcibly rotating, all surfaces to be ground of the workpiece 1 can be ground by the pair of grindstones 14a and 14b. Therefore, regardless of the dimensions of the workpiece 1, the workpiece 1 having various dimensions can be ground with high accuracy. This also allows in-feed grinding even for a workpiece 1 having a large size that protrudes between a pair of grindstones.
[0055]
Furthermore, since the workpiece 1 with a large diameter can be ground with the grindstones 14a and 14b with a small diameter, the diameter of the grindstones 14a and 14b can be made smaller than before. For this reason, cost can be reduced.
In addition, since the work holding pocket 30 is held and rotated so as to surround the work 1 by the inner side surface 74a of the hole 75, the work holding pocket 30 can hold and rotate the work 1 having various shapes and sizes that are not the same size as the work holding pocket 30. Can be made. Therefore, for example, even if the workpiece 1 is not a perfect circle but an ellipse, for example, it can be smoothly rotated.
[0056]
Further, by performing in-feed grinding, a large machining allowance can be ground only by grinding between the pair of grindstones 14a and 14b once. For this reason, it can grind to a finishing dimension by one grinding, it is not necessary to supply and discharge | emit the workpiece | work 1 many times, and working efficiency improves. Further, even when there is variation in the machining allowance of the work 1, it can be efficiently and accurately ground.
Furthermore, at the same time that the workpiece 1 is ground at the grinding position G, the ground workpiece 1 can be discharged at the discharge position U and the workpiece 1 waiting for grinding can be supplied at the supply position L. For this reason, the workpiece | work 1 can be ground continuously one after another, and it is efficient.
[0057]
Moreover, since the roller 46a can advance and retreat with respect to the workpiece 1, the workpiece 1 can be sandwiched and rotated by the pair of rollers 46a and 46b regardless of the thickness of the workpiece 1. That is, it can respond to grinding of the workpiece 1 having various thicknesses. The roller 46b may also be formed so as to be able to advance and retreat with respect to the workpiece 1 like the roller 46a.
Furthermore, since the rollers 46a and 46b have a predetermined width W, the workpieces 1 having various outer diameters can be sandwiched and rotated without changing the setup.
Further, when the outer diameter dimension of the workpiece 1 is a size that cannot be accommodated by the existing workpiece holding pocket 30, it is possible to cope with it by simply replacing the index carrier plate 28 with an index carrier plate having a workpiece holding pocket of a corresponding size. It is possible to improve the work efficiency and reduce the cost.
[0058]
Next, FIG. 8 shows a result of an experimental example in which the grinding accuracy of the workpiece grinding device 10 and the grinding accuracy of the conventional grinding device 3 (see FIG. 11) are verified by comparing parallelism.
In this experimental example, a workpiece 1 having a diameter of 150 mm and a thickness of 6 mm and having a machining allowance of 2 mm on both surfaces was ground. The workpiece grinding apparatus 10 can be ground by passing between the pair of grindstones 14a and 14b only once as described above, whereas the conventional grinding apparatus 3 requires three passes. Of the 200 workpieces 1 thus ground, 20 were randomly extracted and their parallelism was measured.
In this experimental example, the thickness dimension of the workpiece 1 is measured at a plurality of predetermined points, and the parallelism is obtained by subtracting the minimum value from the maximum value. Therefore, the smaller the parallelism value, the higher the accuracy of the parallelism.
[0059]
As can be seen from FIG. 8, when the grinding is performed by the conventional grinding apparatus 3, the parallelism is 12 to 27 μm, whereas when the grinding is performed by the work grinding apparatus 10, the parallelism is 1 to 7 mm. I was able to get a degree. As can be seen from this result, according to the workpiece grinding apparatus 10, a highly accurate parallelism can be obtained.
[0060]
Next, in the above-described embodiment, the cemented carbide ring 74 is used in order to improve the wear resistance of the work holding pocket 30, but the result of an experimental example supporting the suitability of the cemented carbide is shown in FIG. Show. The work holding pocket 30 can be used without any functional problem even if it is worn up to about 1 mm. Therefore, a comparison was made in terms of the lifetime until 1 mm was worn. The lifetime is expressed in months assuming that 10 hours are used per day.
[0061]
Further, in this experimental example, comparison was made using the following three types of materials selected from the viewpoints of excellent mechanical strength and wear resistance, fixing to the index carrier plate 28, and the like. One was a hardened SKD material from alloy tool steels such as JIS standard SK, SKS, SKD, SKT, SKH. The other one used a nitriding treatment on the SKD material to increase the surface hardness. The remaining one used cemented carbide. The cemented carbide used was a WC-Ti based material having a Young's modulus in the range of 44.1 to 68.6 MPa.
[0062]
As can be seen from FIG. 9, the hardened material of SKD has a life of only about half a month, and the nitrided SKD material has only a life of about one month, whereas the cemented carbide has a life compared to the other two. And it has a lifetime of about 6 months. From this, it can be seen that the cemented carbide is significantly superior.
[0063]
Next, the surface of the alloy tool steel (SKD-11) as the base material of the rollers 46a and 46b was processed by three kinds of methods, and the experimental example in which the life and mechanical properties (hardness) were compared with each other. The results are shown in Table 1.
[0064]
[Table 1]

[0065]
There are various methods for curing the surface of the metal. In this experimental example, among these, three typical methods that emphasize wear resistance, namely, PVD, ion nitriding, and thermal spraying are used. The surface treatment was performed for comparison.
The PVD method is a processing method for forming a strong film at a temperature of 500 ° C. or lower. A coating material (TiN, TiCN, etc.) is evaporated by a physical method and reacted with a nitriding gas to form a film. Hardness is superior to cemented carbide, but the film thickness is thin. Here, TiN was used as a coating material.
[0066]
The ion nitriding method is a surface hardening method in which glow discharge is generated in a dilute mixed gas atmosphere of nitrogen and hydrogen, and the object to be processed is heated at the same time by ion bombardment at the same time as nitriding proceeds. After nitriding, there is no need for quenching and it is cured as it is. Hardness is high but hardened layer is shallow.
The thermal spraying method is a surface hardening method in which a coating material such as cemented carbide or ceramics is melted by a heat source such as plasma or arc, accelerated into fine particles and collided with an object to be coated to form a hard film. Since the film is formed by the compressive stress of collision, a thick cured film can be formed. Here, a cemented carbide was used as a coating material.
[0067]
As a result of surface treatment by these three methods and comparing the life, as shown in Table 1, when a cemented carbide film was formed by thermal spraying, it had a life of about 10 months, and the other two 1 It was found that the service life can be dramatically increased compared to months.
[0068]
The present invention is not limited to the above-described configuration, and may have the following configuration.
In the above-described embodiment, the lower grindstone 14b is fixed at a predetermined height during normal grinding. However, the lower grindstone 14b may be ground by moving the pair of upper and lower grindstones 14a and 14b forward and backward with respect to the workpiece 1, Furthermore, the pair of grindstones 14a and 14b may be cut symmetrically with respect to the workpiece 1 and ground.
[0069]
In the above-described embodiment, the ground workpiece 1 is discharged by the unloading device. However, the present invention is not limited to this. For example, the lower guide plate 42 is not provided at the discharge position U, and when the work holding pocket 30 comes to the discharge position U by the rotation of the index carrier plate 28, the ground work 1 is dropped from the work holding pocket 30 and discharged. It can also be. According to this, when the index carrier plate 28 rotates, the ground workpiece 1 is discharged, and the work can be advanced without requiring additional time for discharging, which is efficient.
[0070]
Furthermore, the workpiece 1 having various outer diameters to be ground may be classified into a plurality of sections according to the outer diameter dimensions, and a workpiece grinding apparatus corresponding to each section may be manufactured.
The workpiece grinding apparatus 10 is not only used for producing the piston ring 2 but also has an effective effect even when used for grinding other annular or disk-like workpieces such as a brake disk.
[0071]
【The invention's effect】
According to the present invention, the workpiece can be ground to a highly accurate thickness dimension and parallelism. Also, workpieces of various dimensions can be ground with high accuracy. Furthermore, since even a workpiece having a large diameter can be ground with a grindstone having a small diameter, the diameter of the grindstone can be made smaller than before. For this reason, it can grind at low cost. Moreover, it is possible to grind to the finished dimension by one grinding, and the working efficiency is improved. Furthermore, even when there is a variation in the workpiece allowance, grinding can be performed efficiently and with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an illustrative view showing one embodiment of the present invention, wherein (a) shows a cross-sectional view taken along the line CC, and (b) shows a front view.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a main part of the embodiment of FIG. 1;
FIG. 4 is a plan view showing a holding member.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a guide member and its periphery.
6 is an illustrative view showing a guide member and its periphery, (a) is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 5, and (b) is a cross-sectional view seen from the right side surface direction of (a). .
FIG. 7 is a flowchart showing main operations.
FIG. 8 is a graph showing the results of an experimental example for comparing grinding accuracy.
FIG. 9 is a graph showing the results of an experimental example for comparing the difference in the work holding pocket life due to the difference in material.
10A is a perspective view showing a workpiece cast for a piston ring, and FIG. 10B is a perspective view showing a piston ring that has been processed into a product.
FIG. 11 is an illustrative view showing a main part of a conventional grinding apparatus, (a) is a plan view, and (b) is a front view.
[Explanation of symbols]
10 Work grinding machine
14 Whetstone
24 grinding wheel cutting device
28 Index carrier plate
30 Workpiece holding pocket
46a, 46b Roller
72 Inside
74 Cemented carbide ring
74a inner surface
78a, 78b recess
88 lever
90 fulcrum pin
92 Spring
94 Support bar
98a, 98b Adjustable spacer
100a, 100b Guide plate

Claims (14)

A pair of grindstones spaced and rotated to grind the piston ring workpiece;
Holding means for holding the piston ring workpiece;
Feeding means for feeding at least a part of the piston ring workpiece held by the holding means between the pair of grindstones;
Driving means for rotating the piston ring workpiece so that all parts to be ground on both surfaces of the piston ring workpiece pass between the pair of grinding wheels, and the piston ring workpiece fed between the pair of grinding wheels. A grinding wheel cutting means for cutting the pair of grinding wheels into the piston ring workpiece to grind both surfaces of the workpiece;
The drive means includes a pair of rollers arranged so that the piston ring workpiece can be sandwiched from both sides, the pair of rollers each has a cylindrical shape, and the width W of each of the pair of rollers is A workpiece grinding device that is set to a value that satisfies Equation 1 in relation to the piston ring workpiece to be ground by the workpiece grinding device, and that rotates the piston ring workpiece by rotating at least one of the pair of rollers. .

A pair of grindstones spaced and rotated to grind the piston ring workpiece;
Holding means for holding the piston ring workpiece;
Feeding means for feeding at least a part of the piston ring workpiece held by the holding means between the pair of grindstones;
Driving means for rotating the piston ring workpiece so that all parts to be ground on both surfaces of the piston ring workpiece pass between the pair of grinding wheels, and the piston ring workpiece fed between the pair of grinding wheels. A grinding wheel cutting means for cutting the pair of grinding wheels into the piston ring workpiece to grind both surfaces of the workpiece;
The driving means includes a pair of rollers arranged so as to be able to sandwich the piston ring workpiece from both sides, and the pair of rollers has a cylindrical shape and is wider than a grinding surface of the piston ring workpiece. A workpiece grinding device having a width and rotating the piston ring workpiece by rotating at least one of the pair of rollers. A plurality of holding means;
The feeding means moves one of the holding means from a standby position where the piston ring workpiece can be supplied and discharged to a grinding position for grinding the piston ring workpiece, and the holding means at the grinding position is moved to the grinding position. The workpiece grinding apparatus according to claim 1, wherein the workpiece grinding apparatus is moved to a standby position. 4. The workpiece grinding apparatus according to claim 1, wherein the holding means has a hole, and the piston ring workpiece is held by an inner surface of the hole. The workpiece grinding apparatus according to claim 4, wherein an inner side surface of the hole is formed in a circular cross section. The workpiece grinding apparatus according to claim 1, wherein a contact portion of the holding means with the piston ring workpiece is made of a cemented carbide member. The workpiece grinding apparatus according to claim 1, wherein at least one of the pair of rollers is capable of moving forward and backward with respect to the piston ring workpiece. A pair of grindstones arranged and rotated at intervals to grind the workpiece,
Holding means for holding the workpiece;
A feeding means for feeding at least a part of the workpiece held by the holding means between the pair of grindstones;
Driving means for rotating the work so that all parts to be ground on both sides of the work pass between the pair of grindstones, and for grinding both sides of the work fed between the pair of grindstones A grinding wheel cutting means for cutting a pair of grinding stones into the workpiece,
Each of the pair of grindstones has a recess on the opposing surface,
Further comprising guide means for guiding the workpiece being ground in the recess,
The guide means includes a support bar disposed between the pair of grindstones, a pair of guide plates attached to both sides of the support bar to guide the workpiece in the recess, and between the guide plate and the support bar. A workpiece grinding apparatus including an adjustment spacer that is interposed between the guide plate and adjusts a distance between the pair of guide plates. The workpiece grinding apparatus according to claim 8, further comprising pulling means for pulling the support bar so as not to sag. A workpiece grinding method for grinding a piston ring workpiece with a pair of grindstones arranged at intervals and rotating,
Holding step for holding the piston ring workpiece;
A feeding step of feeding at least a part of the piston ring workpiece between the pair of grindstones;
A rotation process for rotating the piston ring workpiece so that all portions to be ground on both sides of the piston ring workpiece pass between the pair of grinding wheels, and the piston ring workpiece fed between the pair of grinding wheels. A grinding wheel cutting step of cutting the pair of grinding wheels into the workpiece and grinding both surfaces of the piston ring workpiece;
In the rotation step, the piston ring workpiece is rotated by sandwiching the piston ring workpiece from both sides with a pair of rollers that at least one of which is rotationally driven,
Each of the pair of rollers has a cylindrical shape, and the width W of each of the pair of rollers satisfies Equation 1 in relation to the piston ring workpiece to be ground by the workpiece grinding apparatus using the workpiece grinding method. The workpiece grinding method set in

A workpiece grinding method for grinding a piston ring workpiece with a pair of grindstones arranged at intervals and rotating,
Holding step for holding the piston ring workpiece;
A feeding step of feeding at least a part of the piston ring workpiece between the pair of grindstones;
A rotation process for rotating the piston ring workpiece so that all portions to be ground on both sides of the piston ring workpiece pass between the pair of grinding wheels, and the piston ring workpiece fed between the pair of grinding wheels. A grinding wheel cutting step of cutting the pair of grinding wheels into the workpiece and grinding both surfaces of the piston ring workpiece;
In the rotation step, the piston ring workpiece is rotated by sandwiching the piston ring workpiece from both sides with a pair of rollers that at least one of which is rotationally driven,
The work grinding method, wherein each of the pair of rollers has a cylindrical shape and a width wider than a width of a grinding surface of the work for the piston ring. In the feeding step, one of the piston ring workpieces is moved from a standby position where the piston ring workpiece can be supplied and discharged to a grinding position where the piston ring workpiece is ground, and the piston ring at the grinding position is moved. The workpiece grinding method according to claim 10 or 11, wherein the workpiece is moved to the standby position. The workpiece grinding method according to claim 10, wherein in the holding step, the piston ring workpiece is held so as to surround the workpiece. Each of the pair of grindstones has a recess on the opposing surface,
The workpiece grinding method according to any one of claims 10 to 13, wherein, in the grinding wheel cutting step, the piston ring workpiece is ground by the pair of grinding wheels while being guided in the recess.

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