JP2000094321A - 砥石研磨方法及び砥石交換時期検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨対象の円筒体に安定した一定の押圧力を
加えて円筒研磨することができ、研磨開始までの時間を
短縮できる砥石研磨方法、及び研磨砥石が使用不適な厚
み以下になる交換時期を検出できる砥石交換時期検出方
法。 【解決手段】 研磨砥石を交換した際に一度だけ、研磨
砥石をキャリブレータに当接して交換時の研磨砥石の厚
みＢ₀ を算出する。ｎ回目の研磨に際して、研磨砥石を
早送りする距離Ａ_n を、Ａ_n ＝Ｌ−Ｄ_n /2−Ｃ_min −Ｂ
_(n-1)e から算出して、研磨砥石を早送りさせて近接
し、低速送りに切り換えてワークに当接して一定圧力を
加え、研磨砥石をワークの面長方向に移動して円筒研磨
を行う。ｎ回目の研磨終了時に、Ｙテーブル用サーボモ
ータの原点位置からの研磨到達距離Ａ_neを検出して、こ
の研磨到達距離Ａ_neと、研磨終了時のワークの半径Ａ_ne
と、距離Ｌとから、ｎ回目の研磨終了時の研磨砥石の厚
みＢ_neを、Ｂ_ne＝Ｌ−Ａ_ne−Ｄ_ne/2 から算出する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本願発明は、研磨対象の円筒
体に安定した一定の押圧力を加えて円筒研磨することが
でき、研磨砥石の端面をワークに対して迅速かつ安全に
接近させて、研磨開始までの時間を短縮できる砥石研磨
方法、及び研磨対象の円筒体に安定した一定の押圧力を
加えて円筒研磨することができる砥石研磨方法におい
て、研磨砥石が使用不適な厚み以下になる交換時期を検
出できる砥石交換時期検出方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、円筒体であるワークに一定圧力を
加えて円筒研磨する砥石研磨装置は、Ｙテーブル装置は
Ｙ方向移動用モータとＹ方向移動用エアシリンダ装置の
いずれでも移動する複式構造になっていて、Ｙ方向移動
用モータを回転して研磨砥石の端面を両端チャックされ
回転される円筒体であるワークに対して近接させて停止
しモータ出力軸を回転不能にロックし、その後、研磨砥
石を回転するとともにＹ方向移動用エアシリンダ装置を
伸長作動して研磨砥石の端面をワークに当接して一定圧
力を加え、次いで、Ｘ方向移動用サーボモータを回転し
て研磨砥石をワークの面長方向に移動して円筒研磨を行
うように構成されている。また、従来の砥石研磨装置
は、研磨砥石の自動交換を行うために、待機位置で、研
磨砥石を挟む両側でかつ研磨砥石を支持するスピンドル
側に引っ込んでいる対向一対の光電センサをワーク方向
にストロークさせて研磨砥石の端面を検出し、研磨砥石
が使用不適な厚み以下になる交換時期を検出していた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の、ワークに
一定圧力を加えて円筒研磨する砥石研磨装置は、研磨砥
石をワーク方向に移動開始してから研磨開始するまでの
時間が長かった。また上記従来の、ワークに一定圧力を
加えて円筒研磨する砥石研磨装置は、エアシリンダ装置
の作動気体の圧力を一定に保つことにより、研磨砥石を
円筒体に一定圧力で押し付けて研磨するものであるの
で、研磨中に研磨圧力を変更することが困難であった。
また上記従来の、ワークに一定圧力を加えて円筒研磨す
る砥石研磨装置は、Ｙテーブルと可動ブラケットが同一
方向に独立して移動する複式テーブル構造であったの
で、案内構造が重複し、ロック装置やコンプレッサ等が
必要であり、構造が複雑で製作コストが高く付いてい
た。また、従来の研磨砥石交換時期を検出できる砥石研
磨装置は、センサが汚れるとセンシング不能になる不具
合があった。 【０００４】本願発明は、上述した点に鑑み案出したも
ので、Ｙテーブルを複式テーブル構造としなくて済み、
研磨砥石の端面を円筒体であるワークに対して迅速かつ
安全に接近させて、研磨開始までの時間を短縮できる砥
石研磨方法を提供することを目的としている。また、本
願発明は、研磨対象の円筒体に安定した一定の押圧力を
加えて円筒研磨することができる砥石研磨方法におい
て、研磨砥石が使用不適な厚み以下になる交換時期を検
出できる砥石交換時期検出方法を提供することを目的と
している。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本願第一の発明は、研磨
砥石を交換した際に一度だけ、研磨砥石をキャリブレー
タ又はワークに当接してそのときのＹ方向移動用サーボ
モータの原点位置からの到達距離Ａ₀₂を検出して交換時
の研磨砥石の厚みＢ₀ を算出し、ｎ回目の研磨に際し
て、Ｙ方向移動用サーボモータの原点位置に対応する研
磨砥石７ｃの支持面の位置からワークＷの中心までの距
離Ｌと、ワークの半径Ｄ_n /2と、研磨砥石のワークとの
ギャップＣ_min と、研磨前の研磨砥石の厚みＢ_(n-1)eと
から、Ｙ方向移動用サーボモータの原点位置に対応する
砥石の支持面の位置から研磨砥石をワークに対して早送
りして近接させる位置までの到達距離Ａ_n を、計算式；
Ａ_n ＝Ｌ−Ｄ_n /2−Ｃ_min −Ｂ_(n-1)e から算出し、Ｙ
方向移動用サーボモータを高回転して研磨砥石を両端チ
ャックされ回転される円筒体であるワークに対して上記
の到達距離Ａ_n だけ早送りさせて近接し、次いでＹ方向
移動用サーボモータを一定トルクに出力制御して低回転
して研磨砥石の端面をワークに当接して一定圧力を加
え、次いで、Ｘ方向移動用サーボモータを回転して研磨
砥石をワークの面長方向に移動して円筒研磨を行い、
（ｎ＋１）回目の研磨に際する早送りの到達距離際Ａ
_n+1 の算出のために、ｎ回目の研磨終了時に、Ｙテーブ
ル用サーボモータの原点位置からの研磨到達距離Ａ_neを
検出して、この研磨到達距離Ａ_neと、研磨終了時のワー
クの半径Ａ_neと、上記の距離Ｌとから、ｎ回目の研磨終
了時の研磨砥石の厚みＢ_neを、計算式：Ｂ_ne＝Ｌ−Ａ_ne
−Ｄ_ne/2 から算出する、ことを特徴とする砥石研磨方
法を提供するものである。 【０００６】本願第二の発明は、第一の発明の砥石研磨
方法において、計算式：Ｂ_ne＝Ｌ−Ａ_ne−Ｄ_ne/2 から
算出したｎ回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_n が数
値設定されている使用不適な厚みＢ_k 以下になったとき
は、研磨砥石を交換することを特徴とする砥石交換時期
検出方法を提供するものである。 【０００７】 【発明の実施の形態】本願第一の発明の砥石研磨方法及
び本願第二の発明の砥石研磨交換時期検出方法の実施の
形態を図１ないし図８を参照して説明する。 【０００８】先ず、本願発明を実施できる砥石研磨装置
について、簡単に説明する。図１において、モータ１ａ
とボールネジ・ナット１ｂとガイド１ｃとからなる直動
装置１により移動するブラケット２に軸支される反駆動
側チャック手段３が後退位置にある状態で、ブラケット
４に軸支されモータ５により駆動回転される駆動側チャ
ック手段６との間に、図示しない産業用ロボットにチャ
ックされた円筒体であるワークＷを位置して、該ワーク
Ｗの一端の被チャック孔を駆動側チャック手段６に当接
させてから反駆動側チャック手段３を移動し、反駆動側
チャック手段３をワークＷの他端の被チャック孔を当接
して両端チャックする。すると、図示しない産業用ロボ
ットがチャック解除して離隔する。研磨ヘッド７は、Ｙ
テーブル８に設けられ、Ｙテーブル８はＸテーブル９に
設けられている。研磨ヘッド７は、Ｙテーブル８に設け
られたブラケット７ａとブラケットに軸支されるスピン
ドル７ｂと、スピンドル７ｂに交換可能に固定チャック
される研磨砥石７ｃと、スピンドル７ｂを駆動回転する
モータ７ｄを有してなる。Ｘテーブル８は、Ｘ方向ガイ
ド１０に案内されかつＸ方向移動用サーボモータ１１の
回転をボールネジ・ナットを介して直動に変換され両端
チャックされたワークＷの面長方向に移動自在である。
Ｙテーブル８は、Ｙ方向ガイド１２に案内されかつＹ方
向移動用サーボモータ１３の回転をボールネジ・ナット
を介して直動に変換されワークＷに対して接近・離隔す
る方向に移動自在である。なお、Ｙ方向移動用サーボモ
ータ１３の動力を伝達するボールネジに螺合するボール
ナットはゴムを介してＹテーブル８に弾持され、研磨砥
石７ｃがワークＷにソフトタッチになる役目を果たすと
ともに、ワークＷが真円でないために数十ミクロン触れ
回り回転することによるワークＷが研磨砥石７ｃに作用
する反力を緩和し平均化してボールネジに伝達する役目
を果たす。従って、研磨を行うには、研磨砥石７ｃをワ
ークＷの一端に対応させ、その後、Ｙ方向移動用サーボ
モータ１３を高回転して研磨砥石７ｃの端面を、両端チ
ャックされ回転されるワークＷに対して接近する方向に
早送りさせてギャップを確保して近接し、次いで研磨砥
石７ｃを回転するか、停止したままにして、Ｙ方向移動
用サーボモータ１３を一定トルクに出力制御して低回転
することにより、研磨砥石７ｃの端面をワークＷに当接
して一定圧力を加えて研磨開始するとともに、この一定
トルクの出力を検知して直ちにＸ方向移動用サーボモー
タ１１を選択した研磨モードに従って回転して研磨砥石
７ｃをワークＷの面長方向に片道移動、一回又は複数回
往復移動、一回半又は複数回半往復移動、又はランダム
移動して円筒研磨を行う。 【０００９】上記の構成において、研磨砥石７ｃの端面
を、ワークＷに対して早送りさせ、研磨砥石７ｃとワー
クＷとのギャップが微小寸法になってから研磨砥石７ｃ
の移動速度を低速にしてワークＷに対してソフトに当接
して研磨を開始できるようにすることは、研磨砥石７ｃ
が移動してから研磨開始までの時間を短縮するために重
要である。 【００１０】そこで、この実施の態様は、制御回路１５
に、研磨砥石７ｃをワークＷに対して早送りして近接さ
せるギャップが例えば２ｍｍに予め入力設定されてい
る。また、Ｙテーブル８の移動位置を、Ｙ方向移動用サ
ーボモータ１３の原点位置からの到達距離として、Ｙ方
向移動用サーボモータ１３の出力軸に設けられたロータ
リーエンコーダ１４の出力パルスを制御回路１５の中の
加減算器１５ａに入力しカウントして常に現在の到達位
置をアブソリュート値として検出できるようになってい
る。さらに、制御回路１５には、毎回の研磨対象のワー
クＷの直径Ｄがデータ入力される。 【００１１】研磨砥石を交換した際に一回だけ、最初の
研磨を開始する前に、図２に示すように、研磨砥石７ｃ
の回転を停止したままにして、図１に示すＹ方向移動用
サーボモータ１３の原点位置からの到達距離Ａ₀₁だけ早
送りして研磨砥石７ｃをキャリブレータ１６に近接させ
る。この場合、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点位
置に対応する研磨砥石７ｃの支持面の位置からワークＷ
の中心までの距離Ｌと、ワークＷの中心からキャリブレ
ータ１６の当接面までの距離Ｅと、未使用の研磨砥石７
ｃの厚みＢ_max （例えば１００ｍｍ）と、研磨砥石７ｃ
をワークＷに対して早送りして低速送り開始位置に近接
するときの研磨砥石７ｃとワークＷとのギャップＣ_min
（例えば２ｍｍに設定する）が既知の数値であるので、
到達距離Ａ₀₁は、計算式；Ａ₀₁＝Ｌ−Ｅ−Ｃ_min −Ｂ
_max より算出する。交換する研磨砥石７ｃは未使用の
ものに限定されない。例えば厚さが５０ｍｍになった研
磨砥石が外され、再び取りつけられることがある。使用
され厚みが小さくなった研磨砥石が外され再び取りつけ
らる場合の、厚みをＢ₀ で表示すると、Ｂ₀ ≦Ｂ_max の
関係にある。図２においては、研磨砥石７ｃの厚み
Ｂ₀ 、とギャップＣが表示されているが、上記計算式
は、Ａ₀₁＝Ｌ−Ｅ−Ｃ−Ｂ₀ とはならない。これは、厚
みＢ₀ やＣをデータ入力できないので、既知の数値であ
るＢ_max 、Ｃ_min を利用して早送りの距離を算出するこ
とにしたものである。これにより、研磨砥石７ｃが早送
りされたままキャリブレータ１６に勢いよく当接する惧
れが生ずるのを回避できる。 【００１２】次いで、図１に示すＹ方向移動用サーボモ
ータ１３を一定トルクに出力制御して低回転することに
より、図３に示すように、研磨砥石７ｃを低速送りに切
り換えて、回転駆動しない研磨砥石７ｃの端面をキャリ
ブレータ１６にソフトに当接する。当接すると、反力が
高まってＹ方向移動用サーボモータ１３の出力トルクが
設定トルクに急速に等しくなって、回転静止状態にな
る。このときの、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点
位置からの到達距離Ａ₀₂を、制御回路１５の中の加減算
器１５ａのカウント値より検出し、砥石交換時における
研磨砥石７ｃの厚みＢ₀ を、計算式；Ｂ₀ ＝Ｌ−Ａ₀₂−
Ｅ より算出する。すなわち、研磨砥石を交換した際に
該研磨砥石を一回だけキャリブレータ１６に当接すれ
ば、該研磨砥石の厚みＢ₀ を算出できる訳である。 【００１３】なお、上記の例は、研磨に先立って、研磨
砥石７ｃの端面をキャリブレータ１６に当接して砥石交
換時における研磨砥石７ｃの厚みＢ₀ を算出するが、キ
ャリブレータ１６を設けることは必要的ではない。キャ
リブレータ１６を設けなくても、砥石交換後の最初のワ
ークＷをキャリブレータと見立て、砥石交換後の最初の
一回だけ研磨砥石７ｃの端面をワークＷにソフトタッチ
に当接すれば、砥石交換時における研磨砥石７ｃの厚み
Ｂ₀ を算出できる。これは、ワークＷの直径がデータ入
力されるからである。従って、上記の二式において、Ｅ
とＤ/2を置換して計算すれば良い。 【００１４】上記のようにして、砥石交換時における研
磨砥石７ｃの厚みＢ₀ を算出したら、以後は、最小のギ
ャップＣ_min を確保して研磨砥石７ｃの早送りする距離
を算出することができるので、その距離だけ早送りし、
低速送りに切り換えて研磨砥石７ｃをワークＷにソフト
タッチに当接して一定圧力をかけて研磨を行うことがで
き、研磨終了時には、次回に研磨するときの研磨砥石の
早送りする距離を算出するための研磨砥石７ｃの厚みを
算出することができる。 【００１５】研磨砥石７ｃの端面をワークＷに当接して
砥石交換後の最初の研磨を行う。図１に示すＸ方向移動
用サーボモータ１１を駆動してワークＷの一端に対応す
る位置に停止させ、モータ３ｄを駆動して研磨砥石７ｃ
を回転しワークＷの一端より研磨を開始する。図４に示
すように、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点位置か
らの到達距離Ａ₁ だけ早送りして研磨砥石７ｃをワーク
Ｗに近接させる。Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点
位置に対応する研磨砥石７ｃの支持面の位置からワーク
Ｗの中心までの距離Ｌと、研磨砥石７ｃをワークＷに対
して早送りして低速送り開始位置に近接するときの研磨
砥石７ｃとワークＷとのギャップＣ_min （例えば２ｍｍ
に設定する）と、ワークＷの半径Ｄ₁ /2と、砥石交換時
における研磨砥石７ｃの厚みＢ₀ とが既知の数値である
ので、到達距離Ａ₁ は、計算式；Ａ₁ ＝Ｌ−Ｄ₁ /2−Ｃ
_min −Ｂ₀ より算出する。 【００１６】次いで、図１に示すＹ方向移動用サーボモ
ータ１３を一定トルクに出力制御して低回転することに
より、図５に示すように、研磨砥石７ｃを低速送りに切
り換えてギャップＣ_min を解消するように移動して、研
磨砥石７ｃの端面をワークＷにソフトに当接する。当接
すると、反力が高まってＹ方向移動用サーボモータ１３
の出力トルクが設定トルクに急速に等しくなって、回転
静止状態になる。Ｘ方向移動用サーボモータ１１を駆動
して円筒研磨を開始する。Ｘ方向移動用サーボモータ１
１は選択した研磨モードに従って回転して研磨砥石７ｃ
をワークＷの面長方向に片道移動、一回又は複数回往復
移動、一回半又は複数回半往復移動、又はランダム移動
して円筒研磨を行う。ワークＷの直径に変化があって、
これに起因して、研磨砥石７ｃがワークＷに対する研磨
圧力が高まって反力が増大方向に変化するときは、Ｙ方
向移動用サーボモータ１３の出力トルクが設定トルクよ
りも大きくなるので、研磨砥石７ｃがワークＷに対して
極微小に離れるようにＹ方向移動用サーボモータ１３が
回転して出力トルクを微減して設定トルクに等しくなる
ように復帰する。 【００１７】１回目の研磨を終了する場合、図５に示す
ように、上記の１回目の研磨終了時のＹテーブル用サー
ボモータ１３の原点位置からの研磨到達距離Ａ_1eを検出
して制御回路１５に記憶する。そして、１回目の研磨終
了時のワークＷの直径をＤ_1eと制御回路１５において想
定して、１回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_1eを、
計算式：Ｂ_1e＝Ｌ−Ａ_1e−Ｄ_1e/2 から算出する。Ｄ_1e
/2は想定値であるのでＢ_1eの値も想定値となる。 【００１８】続いて、砥石交換後の二回目の研磨を行
う。図１に示すＸ方向移動用サーボモータ１１を駆動し
てワークＷの一端に対応する位置に停止させ、モータ３
ｄを駆動して研磨砥石７ｃを回転しワークＷの一端より
研磨を開始する。図６に示すように、Ｙ方向移動用サー
ボモータ１３の原点位置からの到達距離Ａ₂ だけ早送り
して研磨砥石７ｃをワークＷに近接させる。到達距離Ａ
₂ は、計算式；Ａ₂ ＝Ｌ−Ｄ₂ /2−Ｃ_min −Ｂ_1eより算
出する。 【００１９】次いで、図１に示すＹ方向移動用サーボモ
ータ１３を一定トルクに出力制御して低回転することに
より、図７に示すように、研磨砥石７ｃを低速送りに切
り換えてギャップＣ_min を解消するように移動して、研
磨砥石７ｃの端面をワークＷにソフトに当接して研磨を
開始し、Ｘ方向移動用サーボモータ１１を駆動して円筒
研磨を開始する。２回目の研磨を終了する場合、図７に
示すように、上記の２回目の研磨終了時のＹテーブル用
サーボモータ１３の原点位置からの研磨到達距離Ａ_2eを
検出して制御回路１５に記憶する。そして、１回目の研
磨終了時のワークＷの直径をＤ_2eを制御回路１５におい
て決定して、２回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_2e
を、計算式：Ｂ_2e＝Ｌ−Ａ_2e−Ｄ_2e/2 から算出する。 【００２０】従って、三回目の研磨を行う場合には、図
示しないが、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点位置
からの到達距離Ａ₃ を、計算式；Ａ₃ ＝Ｌ−Ｄ₃ /2−Ｃ
_min−Ｂ_2eより算出して、この到達距離Ａ₃ だけ早送り
して研磨砥石７ｃをワークＷに近接させ、研磨砥石７ｃ
を低速送りに切り換えてギャップＣ_min を解消するよう
に移動して、研磨砥石７ｃの端面をワークＷにソフトに
当接して研磨を開始し、Ｘ方向移動用サーボモータ１１
を駆動して円筒研磨を開始する。そして、３回目の研磨
終了時のＹテーブル用サーボモータ１３の原点位置から
の研磨到達距離Ａ_3eを検出して制御回路１５に記憶す
る。そして、１回目の研磨終了時のワークＷの直径をＤ
_3eを制御回路１５において決定して、３回目の研磨終了
時の研磨砥石の厚みＢ_3eを、計算式：Ｂ_3e＝Ｌ−Ａ_3e−
Ｄ_3e/2 から算出する。 【００２１】以上のことから分かるように、ｎ回目の研
磨を行う場合には、図８に示すように、Ｙ方向移動用サ
ーボモータ１３の原点位置からの到達距離Ａ_n を、計算
式；Ａ_n ＝Ｌ−Ｄ_n /2−Ｃ_min −Ｂ_(n-1)eより算出し
て、この到達距離Ａ_n だけ早送りして研磨砥石７ｃをワ
ークＷに近接させ、次いで、図９に示すように、研磨砥
石７ｃを低速送りに切り換えてギャップＣ_min を解消す
るように移動して、研磨砥石７ｃの端面をワークＷにソ
フトに当接して研磨を開始し、Ｘ方向移動用サーボモー
タ１１を駆動して円筒研磨を開始する。そして、３回目
の研磨終了時のＹテーブル用サーボモータ１３の原点位
置からの研磨到達距離Ａ_neを検出して制御回路１５に記
憶する。そして、１回目の研磨終了時のワークＷの直径
をＤ_neを制御回路１５において決定して、３回目の研磨
終了時の研磨砥石の厚みＢ_neを、計算式：Ｂ_ne＝Ｌ−Ａ
_ne−Ｄ_ne/2 から算出する。 【００２２】ｎ回研磨を繰り返し、上記の計算式：Ｂ_ne
＝Ｌ−Ａ_ne−Ｄ_ne/2 から算出した研磨砥石の現在の厚
みＢ_neと、現在の厚みＢと使用不適な厚みＢ_k との関係
が、不等式；Ｂ_ne≦Ｂ_k を満たすことになったとき
は、制御回路１５が研磨砥石Ｗを交換する交換要求信号
を出力し、自動又は人手により研磨砥石Ｗの交換が行わ
れる。 【００２３】Ｄ_ne/2は想定値であるので研磨を繰り返す
と、想定値Ｄ_ne/2の真正値に対する誤差が大きいと、Ｂ
_neの真正値に対する誤差が毎回増えていくか、毎回減っ
ていくことになる。しかし、本願発明では、誤差に蓄積
に対しては充分に大きい値である最小のギャップＣ_min
を確保して研磨砥石を早送りするので、早送りする研磨
砥石７ｃがワークＷに当接する惧れがなく、研磨砥石７
ｃやワークＷに傷が生じない。例えば、研磨砥石が未使
用の厚み１００ｍｍから２０ｍｍになると交換が必要あ
るものとする場合、誤差を１０μｍとして毎回増えてい
くとしても、１００回研磨した時点で蓄積する誤差は１
ｍｍとなる。従って、ギャップＣ_min を２ｍｍとすれ
ば、Ｙテーブル用サーボモータ１３を高回転して研磨砥
石をワークに対して上記の到達距離Ａ_n だけ早送りさせ
て近接させたとき、早送りする研磨砥石７ｃがワークＷ
に当接する惧れがない。次いで、Ｙ方向移動用サーボモ
ータ１３を一定トルクに出力制御して低回転して研磨砥
石７ｃの端面をワークＷにソフトタッチに当接できる。 【００２４】上記具体例として、１０μｍの誤差が毎回
蓄積する場合には、Ｄ_ne/2の想定値の設定が不適切であ
るので、Ｄ_ne/2の想定値を真正値に対してできるだけ誤
差が少ないように設定するために、研磨砥石の種類
と、研磨圧力と、研磨砥石の回転の有無、研磨砥
石の回転数、被研磨材料の種類と、被研磨材料の回
転数と、片道研磨、一回又は複数回往復研磨等の研磨
回数等と、往復研磨モードが選択されることにより決定
される研磨回数等を種々に選択して研磨テストしたとき
の研磨代との関係を求め、データとして制御回路１５に
入力しておき、研磨モードが選択されれば、研磨代を決
定する諸条件が選択されて研磨代が想定され、もってデ
ータ入力される研磨開始時のワークの直径Ｄ_n から、研
磨終了時のワークの半径Ｄ_n /2（想定値）が真正値に極
めて近い値（５μｍ以内の誤差）として算定されるよう
にすることが重要である。 【００２５】続いて、研磨前においては一端と中程の複
数カ所で径が十数μｍの相違があるワークについて、必
要最小限の研磨代を研磨するだけでワークの一端から他
端まで均一径とすることができ、短時間に精密な円筒研
磨ができる、研磨モードの一例を、図１０（ａ）、
（ｂ）を参照して説明する。図１０（ａ）は、駆動側チ
ャック手段６と反駆動側チャック手段３で両端チャック
され回転されるワークＷを研磨砥石７ｃにより研磨する
所を示すもので、図中の直径値は、ワークＷの一定ピッ
チ毎に各区間の計測直径値を補正した研磨前直径値を示
す。図１０（ａ）は、ワークＷの一端から１０ｍｍ離れ
た位置の直径を計測し、次いで３０ｍｍピッチで直径を
計測し、最後の計測箇所からワークＷの他端まで１０ｍ
ｍ離れている所を示す。直径計測は、小数点第三位まで
計測して小数点第三位を四捨五入した。研磨砥石７ｃ
は、ワークＷに密着し研磨圧力を一定に保って一方向へ
移動するときの一回の研磨寸法が２．５ミクロンとなる
ように、研磨圧力が調整されて研磨を行えるようになっ
ており、研磨砥石７ｃが一往復研磨するとワークＷは直
径が１０ミクロン小さくなるように研磨される。従っ
て、各区間の研磨前直径値の最小位は、小数点第二位で
あるので研磨砥石の一回の研磨寸法が２．５ミクロンで
あるから該一回の研磨寸法の四倍となるように値に補正
されている。図１０（ｂ）は、円筒体の各区間の研磨前
直径値をブロック積みの棒グラフで示しかつブロックを
取り除く順序を矢印と番号で示すことにより研磨砥石７
ｃの移動順序によって説明するものである。図中、左の
数値は直径値であり、一目盛りは５ミクロンである。従
って、一つのブロックの高さは５ミクロンある。研磨砥
石の一回の研磨寸法が２．５ミクロンであるので、研磨
砥石７ｃを一往復することにより一つのブロックを取り
除くことができる。以下に、ブロックを取り除く順序の
説明を通して、直径が最終的に均一になることを概念的
に説明する。ブロックが積まれたものであるならば、下
段のブロックを取り除くとその上に積まれているブロッ
クは一段下がる。実際の研磨は内部から先に行うことは
できない。しかし、ある区間の研磨を最上段のブロック
に対する研磨ではなく下段のブロックに対する研磨に相
当するものと概念的に決めて直径を小さく研磨していく
考えることができる。しかして、研磨砥石７ｃをワーク
Ｗに密着し一回の研磨寸法が２．５ミクロンとなるよう
に研磨圧力を一定に保って図１０（ｂ）中の矢印に付け
た符号１から符号１８に示す順序で往復移動を繰り返し
つつ研磨することにより、一往復研磨したブロックを取
り除いていくと、円筒体全長を研磨前最小直径値よりも
一往復研磨した小さい均一径に研磨することができる。
研磨砥石７ｃの往復移動の順序を示す、図１０（ｂ）中
の１から１８の番号の付け方は以下の規則に従ってい
る。研磨前最小直径値よりも大きな研磨代部分に相当す
るブロックは、図１０（ｂ）中の矢印に付けた符号１、
２、４、６、８、１０、１２、１４、１６の順序で往復
研磨を完了した順に取り除く。従って、ブロックが研磨
前直径値に比例して積まれているので、各区間の研磨前
最小直径値よりも大きな研磨代部分に相当するブロック
は、積まれているブロックの数だけ研磨移動を往復した
ときに全部取り除くことができる。図１０（ｂ）中の例
えば符号１の往復研磨を行うことで概念的に同じ段のブ
ロックの取り除くことは、各区間の研磨代部分が連続し
て存在するときはその連続する区間を往復研磨すること
を意味している。また、図１０（ｂ）中の例えば符号２
の往復研磨を行って概念的に同じ段のブロックの取り除
くように連続する区間を往復研磨すると、符号４の往復
区間のブロックと符号６の往復区間のブロックとに別れ
る。そこで、研磨砥石は、符号３の矢印区間のブロック
の符号３の方向に研磨して符号４の往復研磨を行って符
号４の矢印区間のブロックを取り除き、次いで、符号５
の矢印区間のブロックの符号５の方向に研磨して符号６
の往復研磨を行って符号６の矢印区間のブロックを取り
除くようにして、研磨砥石の研磨圧力を零にしたりさら
に研磨砥石を円筒体から離したりしない。すなわち、往
復研磨を少なくとも一回行ってなお存在する研磨代部分
が離れるときは、既に研磨前最小直径値に研磨した区間
を円筒体の一端から他端に向かって研磨移動する。さら
に、図１０（ｂ）中の符号１６の往復研磨を行うと、研
磨前最小直径値よりも大きな研磨代部分がなくなるまで
研磨したことになるので、引き続いて、符号１７の方向
に既に研磨前最小直径値に研磨した区間を研磨する。も
って、円筒体の全長を研磨前最小直径値よりも一方向に
一回研磨した小さい均一径となるように断続して研磨し
たことになる。そこで、最後に、円筒体の他端から一端
に向かって図１０（ｂ）中の符号１８の復動研磨を行
う。これによって、円筒体の全長を研磨前最小直径値よ
りも一往復研磨した小さい均一径となるように研磨した
ことになる。実際の研磨は内部から先に行うことは不可
能であるが、上記のブロックを取り除く順序で説明する
ように砥石研磨の移動を行うと、円筒体の直径が小さく
なる状態が、り、あたかも下段のブロックを取り除くと
上段のブロックが一段落ち、かつブロックが取り除かれ
る順番に対応するように概念的に把握することができ、
結果として、必要最小限の砥石研磨の移動により、円筒
体の全長を研磨前最小直径値よりも一往復研磨した小さ
い均一径となるように精密研磨することができる。な
お、図１０（ｂ）中の符号１８の研磨を行うことは、必
要ではない。その理由は、符号１７の研磨を終了した時
点で均一径となるからである。要するに、制御回路４１
による研磨砥石７ｃの往復移動制御は、ワークＷの一端
から他端まで一定ピッチ毎に計測した各区間の計測直径
値の最小位について、研磨砥石７ｃをワークＷに密着し
研磨圧力を一定に保って一方向へ移動するときの一回研
磨寸法の四倍となるように近似する値に補正した各区間
の研磨前直径値とし、研磨砥石を円筒体に密着し研磨圧
力を一定に保って往復移動を繰り返しつつ研磨すること
により、研磨前最小直径値よりも全長を一回研磨した小
さい均一径に研磨するものであって、研磨前最小直径値
よりも大きな研磨代部分は、研磨前直径値に比例した往
復回数だけ研磨し、その際各区間の研磨代部分が連続し
て存在するときはその連続する区間を往復研磨し、該往
復研磨を少なくとも一回行ってなお存在する研磨代部分
が離れるときは、既に研磨前最小直径値に研磨した区間
を重複しないように研磨移動して研磨代部分に到達させ
て該研磨代部分を往復研磨し、研磨前最小直径値よりも
大きな研磨代部分がなくなるまで研磨したら、円筒体の
他端まで既に研磨前最小直径値に研磨した残りの区間を
研磨移動するものである。この研磨モードで円筒研磨を
行うと、研磨代を必要最小限にしてワークの一端から他
端まで超精密に均一な研磨ができる。 【００２６】本願発明は、研磨ヘッドが単一である場合
に限定されない。例えば、ワークの両側に対向二対の研
磨ヘッドを備えていて、１〜４ヘッド研磨を行う場合に
も適用される。この場合、各研磨ヘッド毎に、研磨砥石
を早送りする距離や研磨砥石の厚みを算出する必要があ
ることは勿論である。 【００２７】 【発明の効果】本願第一の発明の砥石研磨方法によれ
ば、 Ｙ方向移動用サーボモータの駆動により研磨砥石をワ
ークに対して接近・離隔自在であるのでＹテーブルを複
式テーブル構造としなくて済む。 Ｙ方向移動用サーボモータを高回転して研磨砥石を早
送りしワークに対して近接し次いでＹ方向移動用サーボ
モータを一定トルクに出力制御して低回転して研磨砥石
をワークに当接して一定圧力を加えて研磨を開始するの
で、研磨砥石の端面を円筒体であるワークに対して迅速
かつ安全に接近させて、研磨開始までの時間を短縮でき
る。 ワークの径が様々に変化し、また研磨砥石の厚みが未
使用の厚みＢ_max から使用不適な厚みＢ_K に変化して
も、研磨砥石をワークＷに対して早送りして低速送り開
始位置に近接するときの研磨砥石とワークとのギャップ
を、常に最小寸法Ｃ_min 内に抑えることができ、研磨開
始までの時間を短縮できる。 研磨砥石をキャリブレータに当接して研磨砥石の厚み
を算出する動作工程は、砥石交換をしたときの一回のみ
であり、もって研磨時間を短縮できる。本願第二の発明
の砥石交換時期検出方法によれば、研磨砥石が使用不適
な厚み以下になる交換時期を検出できるから、砥石研磨
作業の無人化、工場の無人化に寄与する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本願第一発明の砥石研磨方法及び本願第二の発
明の砥石交換時期検出方法を実施するための砥石研磨装
置の概略平面図。 【図２】本願第一発明の砥石研磨方法の説明図であっ
て、交換した研磨砥石をキャリブレータに対してギャッ
プを確保して早送りする距離を計算するための説明図。 【図３】本願第一発明の砥石研磨方法の説明図であっ
て、交換した研磨砥石をキャリブレータに対し当接して
研磨砥石を厚みを計算するための説明図。 【図４】本願第一発明の砥石研磨方法の説明図であっ
て、交換した研磨砥石を交換後の最初のワークに対して
最小のギャップを確保して早送りする距離を計算するた
めの説明図。 【図５】本願第一発明の砥石研磨方法の説明図であっ
て、交換した研磨砥石を交換後の最初のワークに対し当
接して研磨を行い、研磨終了時の研磨砥石を厚みを計算
するための説明図。 【図６】本願第一発明の砥石研磨方法の説明図であっ
て、交換した研磨砥石を交換後二番目のワークに対して
最小のギャップを確保して早送りする距離を計算するた
めの説明図。 【図７】本願第一発明の砥石研磨方法の説明図であっ
て、交換した研磨砥石を交換後二番目のワークに対し当
接して研磨を行い、研磨終了時の研磨砥石を厚みを計算
するための説明図。 【図８】本願第一発明の砥石研磨方法の説明図であっ
て、交換した研磨砥石を交換後ｎ番目のワークに対して
最小のギャップを確保して早送りする距離を計算するた
めの説明図。 【図９】本願第一発明の砥石研磨方法の説明図であっ
て、交換した研磨砥石を交換後ｎ番目のワークに対し当
接して研磨を行い、研磨終了時の研磨砥石を厚みを計算
するための説明図。 【図１０】本願第二発明の砥石研磨方法及び本願第四発
明の砥石研磨方法において、好適に選択される円筒研磨
モードを説明するための図である。（ａ）は、円筒体を
研磨砥石で研磨するに際して、ワークの一定ピッチ毎の
研磨前直径値を示す。（ｂ）は、ワークの各区間の研磨
前直径値をブロック積みの棒グラフで示しかつブロック
を取り除く順序を矢印と番号で示すことにより研磨砥石
の移動を説明するための図である。 【符号の説明】 Ｗ ・・・ワーク １ ・・・直動装置 １ａ ・・・モータ １ｂ ・・・ボールネジ・ナット １ｃ ・・・ガイド ２ ・・・ブラケット ３ ・・・反駆動側チャック手段 ４ ・・・ブラケット ５ ・・・モータ ６ ・・・駆動側チャック手段 ７ ・・・研磨ヘッド ７ａ ・・・ブラケット ７ｂ ・・・スピンドル ７ｃ ・・・研磨砥石 ７ｄ ・・・モータ ８ ・・・Ｙテーブル ９ ・・・Ｘテーブル １０ ・・・Ｘ方向ガイド １１ ・・・Ｘ方向移動用サーボモータ １２ ・・・Ｙ方向ガイド １３ ・・・Ｙ方向移動用サーボモータ １４ ・・・ロータリーエンコーダ １５ ・・・制御回路 １５ａ ・・・加減算器 １６ ・・・キャリブレータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 研磨砥石を交換した際に一度だけ、研磨
   砥石をキャリブレータ又はワークに当接してそのときの
   Ｙ方向移動用サーボモータの原点位置からの到達距離Ａ
   ₀₂を検出して交換時の研磨砥石の厚みＢ₀ を算出し、 ｎ回目の研磨に際して、 Ｙ方向移動用サーボモータの原点位置に対応する研磨砥
   石７ｃの支持面の位置からワークＷの中心までの距離Ｌ
   と、ワークの半径Ｄ_n /2と、研磨砥石のワークとのギャ
   ップＣ_min と、研磨前の研磨砥石の厚みＢ_(n-1)eとか
   ら、 Ｙ方向移動用サーボモータの原点位置に対応する砥石の
   支持面の位置から研磨砥石をワークに対して早送りして
   近接させる位置までの到達距離Ａ_n を、 計算式；Ａ_n ＝Ｌ−Ｄ_n /2−Ｃ_min −Ｂ_(n-1)e から算
   出し、 Ｙ方向移動用サーボモータを高回転して研磨砥石を両端
   チャックされ回転される円筒体であるワークに対して上
   記の到達距離Ａ_n だけ早送りさせて近接し、次いでＹ方
   向移動用サーボモータを一定トルクに出力制御して低回
   転して研磨砥石の端面をワークに当接して一定圧力を加
   え、次いで、Ｘ方向移動用サーボモータを回転して研磨
   砥石をワークの面長方向に移動して円筒研磨を行い、 （ｎ＋１）回目の研磨に際する早送りの到達距離際Ａ
   _n+1 の算出のために、 ｎ回目の研磨終了時に、Ｙテーブル用サーボモータの原
   点位置からの研磨到達距離Ａ_neを検出して、この研磨到
   達距離Ａ_neと、研磨終了時のワークの半径Ａ_neと、上記
   の距離Ｌとから、 ｎ回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_neを、 計算式：Ｂ_ne＝Ｌ−Ａ_ne−Ｄ_ne/2 から算出する、 ことを特徴とする砥石研磨方法。 【請求項２】 〔請求項１〕に記載の砥石研磨方法にお
   いて、 計算式：Ｂ_ne＝Ｌ−Ａ_ne−Ｄ_ne/2 から算出したｎ回目
   の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_n が数値設定されてい
   る使用不適な厚みＢ_k 以下になったときは、研磨砥石を
   交換することを特徴とする砥石交換時期検出方法。