JP2004160585A - 研削盤およびツルーイング位置算出方法並びにツルーイング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】安全にかつ正確に研削砥石とツルーイング砥石の接点を確立した上で、精度よく研削砥石の整形を行えるようにする。
【解決手段】研削砥石２８を整形するツルーイング砥石３１を有し、テーブル４１上に配置されたツルーイング装置３０と、研削砥石２８に近い位置で主軸頭１６に設置され、テーブル１４上のワークおよびツルーイング砥石３１を観察するための顕微鏡４０と、この顕微鏡４０での観察のために、研削砥石の位置を手動で微動変化させるための手動パルス発生装置４６と、顕微鏡４０による観察中に研削砥石の制御軸上の座標を取得するための手段４８を研削盤に設ける。
【選択図】 図１
【解決手段】研削砥石２８を整形するツルーイング砥石３１を有し、テーブル４１上に配置されたツルーイング装置３０と、研削砥石２８に近い位置で主軸頭１６に設置され、テーブル１４上のワークおよびツルーイング砥石３１を観察するための顕微鏡４０と、この顕微鏡４０での観察のために、研削砥石の位置を手動で微動変化させるための手動パルス発生装置４６と、顕微鏡４０による観察中に研削砥石の制御軸上の座標を取得するための手段４８を研削盤に設ける。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削盤およびツルーイング位置の算出方法に係り、特に、薄刃砥石などの研削砥石をツルーイングするにあたって、研削砥石とツルーイング砥石の接点を精度よく確定できるようにした研削盤およびツルーイング位置の算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、研削盤のＮＣ化と精密化が進んでおり、精巧な機械部品の成形に用いる金型の加工や、ガラス、プラスチック材料を直接加工して精密部品にする研削加工も行えるようになっている。
【０００３】
研削盤では、研削加工を続けていくと、次第に砥石の砥粒の切れ味が鈍ってきたり、砥石が摩耗して形状が変わってくるので、適宜、ドレッシングやツルーイングを行う必要がある。
【０００４】
そこで、円盤状の砥石である薄刃砥石のツルーイングについて、図１８を参照しながら説明する。
薄刃砥石２は、研削盤の主軸頭５の主軸６に取り付けた状態で、その外周部の刃をツルーイング砥石３を用いて整形する。このツルーイング砥石３は、研削盤の機上に配置されたツルーイング装置４に装着され、水平面上を回転するようになっている。ツルーイング砥石３を回転させながら、その周縁部に薄刃砥石２の刃を接触させ、ツルーイングが行われる。
【０００５】
薄刃砥石２のツルーイングを始めるにあたっては、まず最初に、薄刃砥石２とツルーイング砥石３との位置を調整しておく必要がある。従来は、図１８（ａ）において、薄刃砥石２の中心を通る鉛直線がツルーイング砥石３の中心を通るように、目測で両者の中心位置を合わせてから、さらに、図１８（ｂ）に示すように、肉眼で見ながら主軸頭５を矢印方向に微量ずつ移動させながら、薄刃砥石２をツルーイング砥石３に接触させ、そこを接点としていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、薄刃砥石２とツルーイング砥石３の位置合わせ並びに接点出しを肉眼で見ながらの勘に頼っていたので、薄刃砥石２の中心とツルーイング砥石３の中心が厳密には合っていないまま接点を出すことになり、整形の精度が悪かった。
【０００７】
また、薄刃砥石２をツルーイング砥石３に接触させて接点を出すためには、往々にして作業員はカバー内部に顔を入れて薄刃砥石２を覗き込みながら作業をすることになり、保安上の問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、安全にかつ正確に研削砥石とツルーイング砥石の接点を確立した上で、精度よく研削砥石の整形を行えるようにしたツルーイング位置の算出方法並びにツルーイング方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、上記ツルーイング方法を機上で実施できるようにした研削盤を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、主軸頭とテーブルを備えた３軸あるい４軸制御の研削盤において、研削砥石を整形するツルーイング砥石を有し、前記テーブル上に配置されたツルーイング装置と、研削砥石に近い位置で主軸頭に設置され、前記テーブル上のワークおよびツルーイング砥石を観察するための顕微鏡と、前記顕微鏡での観察のために、前記研削砥石の位置を手動で微動変化させるための手動パルス発生装置と、前記顕微鏡による観察中に研削砥石の制御軸上の座標を取得するための手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、主軸頭とテーブルを備えた３軸あるいは４軸制御の研削盤において、研削砥石を整形するツルーイング砥石を有し、前記テーブル上に配置されたツルーイング装置と、研削砥石に近い位置で主軸頭に設置され、前記テーブル上のワークおよびツルーイング砥石を撮像するためのＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラで撮像した画像データを画像処理する画像処理装置と、画像処理された画像を走査線とともに表示する表示装置と、前記ＣＣＤカメラで走査するために、前記研削砥石の位置を手動で微動変化させるための手動パルス発生装置と、前記ＣＣＤカメラによる走査中に研削砥石の制御軸上の座標を取得するための手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、請求項３に係る発明は、主軸頭とテーブルを備えた３軸あるいは４軸制御の研削盤の研削砥石を前記テーブル上に配置したツルーイング砥石で整形するツルーイング位置を算出する方法であって、研削砥石に近い位置で主軸頭に顕微鏡を設置し、テーブルに載せた試片に前記研削砥石で測定用の溝を加工し、この溝の制御系上の座標を求め、前記溝の形状およびツルーイング砥石を前記顕微鏡で観察しながら、前記研削砥石と試片並びにツルーイング砥石との相対位置を手動で微動変化させ、研削砥石とツルーイング砥石との接点を算出するために必要な位置データを求め、前記溝の座標と位置データに基づいて、研削砥石とツルーイング砥石との接点の制御系上の座標を算出することを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項４に係る発明は、主軸頭とテーブルを備えた３軸あるいは４軸制御の研削盤の研削砥石を前記テーブル上に配置したツルーイング砥石で整形するツルーイング位置を算出する方法であって、研削砥石に近い位置で主軸頭にＣＣＤカメラを設置し、テーブルに載せた試片に前記研削砥石で前記試片に測定用の溝を加工し、この溝の制御軸上の座標を求め、前記溝の形状およびツルーイング砥石を前記ＣＣＤカメラで撮像するとともに所定の画像処理を施した画像として表示装置に表示し、前記表示装置に表示された画像を見ながら、研削砥石と試片並びにツルーイング砥石との相対位置を手動で微動変化させながら前記ＣＣＤカメラで走査し、研削砥石とツルーイング砥石との接点を算出するために必要な位置データを求め、前記溝の座標と位置データに基づいて、研削砥石とツルーイング砥石との接点の制御系上の座標を算出することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１５】
第１実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態に係る研削盤を示す側面図で、図２は、同研削盤の正面図である。この図１および図２において、参照符号１０は、ベッドを示す。１２はコラムで、１４はテーブルを示している。このベッド１０の上には、ガイドレール１１（レールまたはＶ溝）が敷設されており、コラム１２は、ベッド１０上でガイドレール１１を介して摺動可能に設置されている。また、ベッド１０の上面には、ガイドレール１１の延びる方向と直交する方向に延びるＶ溝１３ａ、１３ｂが形成されており、テーブル１４は、このＶ溝１３ａ、１３ｂを案内面として摺動可能に設置されている。コラム１２の側面には上下にガイドレール１５が延びており、このガイドレール１５に沿って主軸頭１６が昇降可能に設置されている。
【００１６】
この研削盤では、テーブル１４の送り運動を制御する軸がＸ軸、コラム１２の送り運動を制御する軸がＹ軸、主軸頭１６の昇降運動を制御する軸がＺ軸である。この実施形態では、これらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に加えて、テーブル１４の上に配置された旋回台２７の旋回運動を制御するＣ軸が設けられている。
【００１７】
Ｘ軸の送り機構は、図２に示すように、Ｘ軸サーボモータ１７により駆動されるＸ軸ボールねじ１８と、テーブル１４の下面に取り付けられている図示しないボールナットとから構成されている。Ｙ軸の送り機構は、図１に示すように、Ｙ軸サーボモータ２０によって駆動されるＹ軸ボールねじ２１と、コラム１２の下面に取り付けられた図示しないボールナットから構成されている。Ｚ軸の送り機構についても同様に、コラム１２の頂部にＺ軸サーボモータ２２が設置されており、Ｚ軸ボールねじ２４が垂下するように延びて、主軸頭１６側に取り付けられた図示しないボールナットがＺ軸ボールねじ２４に螺合するようになっている。
【００１８】
主軸頭１６においては、主軸２５が水平な姿勢で支持されており、この主軸２５の先端部には、砥石フランジ２６ａ、２６ｂで挟み付けるようにして研削砥石２８が保持されている。この研削砥石２８は、この実施形態では、円盤状の薄刃砥石であって、鉛直面に平行な面内を回転する姿勢で主軸２５に取り付けられている。
【００１９】
図２に示すように、テーブル１４の上に設置された旋回台２７には、加工対象のワークを固定するためのチャック装置２９が載置されている。旋回台２７は、図示しないＣ軸サーボモータにより駆動されるＣ軸旋回機構を内蔵している。また、テーブル１４には、旋回台２７に加えて、加工のじゃまにならない位置にツルーイング装置３０が設置されている。図１に示すように、ツルーイング装置３０は、円柱状のツルーイング砥石３１と、このツルーイング砥石を回転駆動する駆動部３２とから構成されている。
【００２０】
主軸頭１６の取付板２３には、ツルーイング位置の算出に使用する顕微鏡４０が取り付けられている。この顕微鏡４０は、鉛直な姿勢で取り付けられ、チャック装置２９に取り付けられたワークやツルーイング砥石３１の上面を観察できるようになっている。
【００２１】
図１において、参照符号４２は、ＮＣ装置を示し、参照符号４４は、ＮＣ装置４２から送られる指令に基づいてＸ軸サーボモータ１７、Ｙ軸サーボモータ２０、Ｚ軸サーボモータ２２をそれぞれ駆動するサーボ駆動回路である。手動パルス発生器４６は、研削砥石２８の位置等を手動で微動させるときに使用するもので、パルスを発生させ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｃ軸の各軸について手動で微動操作をすることができる。座標表示部４８は、ＮＣ装置４２に付属し、研削砥石２８およびツルーイング砥石３１の現位置のＮＣ座標を表示する機能を有している。
【００２２】
図４に示すように、研削砥石２８の外周部の刃はＶ字形の刃である。この実施形態のツルーイングでは、研削砥石２８の両側の刃面２８ａ、２８ｂを研削して、刃を精密にＶ字に整形する。他方、ツルーイング砥石３１では、外周にテーパ部３１ａが形成されており、研削砥石２８の内側の刃面２８ａをツルーイングする場合と、外側の刃面２８ｂをツルーイングする場合とでは、ツルーイング位置は異なっている。
【００２３】
ツルーイング位置として算出するＮＣ座標Ｐｔ（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）とは、研削砥石２８とツルーイング砥石３１との位置の相対関係が図３、図４に示すようになっているときの研削砥石２８の中心（研削砥石の位置というときはその中心の位置をもって表す）のＮＣ座標である。これらの図３、図４において、Ｏは、あらかじめＮＣ装置に認識されているＮＣ原点である。
【００２４】
ツルーイング位置では、研削砥石２８の中心は、ツルーイング砥石３１の中心を通るＹ−Ｚ平面上にある。この条件は、研削砥石のＸ軸上の座標Ｘｔで特定することができる。
【００２５】
また、図４に示すように、内側の刃面２８ａをツルーイングする場合、研削砥石２８の中心はツルーイング砥石３１のテーパ部３１ａの上側エッジ３３に一致する位置にあり、この条件は、研削砥石２８のＹ軸上の座標Ｙｔ１で特定される。同様に、研削砥石２８の外側の刃面２８ｂをツルーイングする場合、研削砥石２８の中心がツルーイング砥石３１のテーパ部３１ａの上側エッジ３３に一致する条件は、研削砥石２８のＹ軸上の座標Ｙｔ２で特定される。
【００２６】
そして、研削砥石２８の刃の先端がツルーイング砥石３１の上面に接触した位置にあるという条件は、研削砥石２８のＺ軸上のＺｔで特定される。
【００２７】
以下、図５乃至図１４を参照しながら、ツルーイング位置を算出する手順について説明する。
【００２８】
（１．１）顕微鏡の設置
前もって、主軸頭１６には、なるべく研削砥石２８に近い位置で、しかも顕微鏡観察のし易い位置に顕微鏡４０を取り付けておく。第１の実施形態では、顕微鏡４０の接眼レンズから覗いて直接観察する。
【００２９】
（１．２）試片への溝の加工
図５（ａ）に示すように、テーブル１４上にあるチャック装置２９には、ダミーのワークである試片５０を取り付けておく。そして、手動パルス発生器４６を操作しながらＸ軸サーボモータ１７、Ｙ軸サーボモータ２０を駆動してテーブル１４とコラム１２を送り、研削砥石２８を試片５０の直上の適当な位置で停止する。そして、このときのテーブル１４、研削砥石２８の位置のＸ座標、Ｙ座標を（Ｘ３，Ｙ３）とする。
研削砥石２８を回転させ、次いで、Ｚ軸サーボモータ２２により主軸頭１６を駆動して徐々に下降させて研削砥石２８を試片５０に接触させて表面に適当な長さの溝５２を付けておく。図６に示すように、溝５２は、Ｘ軸方向に長さをもち、Ｙ軸方向に幅をもった細長い溝となる。適当な深さまで溝５２を形成した後は、主軸頭１６を上昇させて研削砥石２８を溝５２から待避させておく。
【００３０】
（１．３）顕微鏡による溝の観察およびツルーイング位置の確定
こうして試片５０に付けた溝５２をＸ軸方向、Ｙ軸方向に分けて顕微鏡４０で次のように観察する。
【００３１】
（ｉ）Ｘ軸方向
図５（ｂ）に示すように、手動パルス発生器４６を操作してＸ軸サーボモータ１７にパルスを送り、テーブル１４を微動させながら、顕微鏡４０で溝５２を観察する。図６（ａ）に示すように、顕微鏡４０での視野の中心には、十字形の照準線６０があり、この照準線６０の中心が溝５２の右端の点（イ）に一致するまでテーブル１４を微動する。そして、このときのテーブル１４（溝５２の（イ）観測点）のＸ座標Ｘ１を座標表示部４８から読み取る。
【００３２】
今度は、図５（ｃ）のように、手動パルス発生器４６を操作して逆方向にテーブル１４を微動させながら、顕微鏡４０で溝５２を観察する。図６（ｂ）に示すように、顕微鏡４０の視野の照準線６０が溝５２の左端の点（ロ）に一致したときにテーブル１４の移動を停止し、このときのテーブル１４（溝５２の（ロ）観測点）のＸ座標Ｘ２を座標表示部４８から読み取る。
【００３３】
ここで、研削砥石２８の中心と顕微鏡４０の中心の間のＸ軸方向の距離をＧとすると、
Ｇ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２−Ｘ３ …（１）
の関係にある。
【００３４】
次いで、図５（ｄ）において、顕微鏡４０の下にツルーイング砥石３１が来るように、テーブル１４およびコラム１２を手動パルス発生器で移動する。顕微鏡４０で観察しながら、照準線６０がツルーイング砥石３１の中心の印に一致したところで停止し、このときのテーブル１４（ツルーイング砥石３１上の中心観測点）のＸ座標Ｘ４を座標表示部４８から読み取る。
【００３５】
ここで、図３、図５（ｄ）から、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の中心に一致しているときのＸ座標Ｘｔと、Ｘ４との間には、
Ｘｔ＝Ｘ４−Ｇ …（２）
の関係が成り立つから、（１）、（２）式から、
Ｘｔ＝Ｘ４＋Ｘ３−（Ｘ１＋Ｘ２）／２ …（３）
である。
したがって、（３）式に、上述の観察により求めたＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４を代入すれば、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の中心に一致しているときのＸ座標Ｘｔが確定することになる。
【００３６】
（ｉｉ）Ｙ軸方向
Ｘ軸の場合と同様に、図７（ａ）において、試片５０の上面に溝５２を付けたときの研削砥石２８のＹ軸座標を座標表示部４８から読み取り、これをＹ３とする。
【００３７】
図７（ｂ）に示すように、手動パルス発生器４６を操作してＹ軸サーボモータ２０にパルスを送り、コラム１２を微動させながら、顕微鏡４０で溝５２を観察する。図８（ａ）において、顕微鏡４０の視野の照準線６０の中心が溝５２の上端の点（ハ）に一致したところでコラム１２を停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ１を座標表示部４８から読み取る。
【００３８】
次いで、図７（ｃ）のように、手動パルス発生器４６を操作して更にコラム１２を微動させながら、顕微鏡４０で溝５２を観察する。図８（ｂ）に示すように、顕微鏡４０の視野の照準線６０が溝５２の下端の点（ニ）に一致したときにコラム１２の移動を停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ２を座標表示部４８から読み取る。
【００３９】
ここで、研削砥石２８の中心と顕微鏡４０の中心の間のＹ軸方向の距離をＦとすると、
Ｆ＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２−Ｙ３ …（４）
の関係にある。
【００４０】
次いで、図９（ａ）において、顕微鏡４０の下にツルーイング砥石３１が来るように、コラム１２およびテーブル１４を手動パルス発生器４６で移動する。顕微鏡４０で観察しながら、図１０（ａ）に示すように、照準線６０がツルーイング砥石３１の上側エッジ３３の左側の点（ホ）に一致したところで停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ４を座標表示部４８から読み取る。
【００４１】
ここで、図１１に示すように、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の左側の上エッジ３３の点（ホ）に一致しているときの研削砥石２８のＹ座標Ｙｔ１と、Ｙ４との間には、
Ｙｔ１＝Ｙ４−Ｆ …（５）
の関係が成り立つから、（４）、（５）式から、Ｆを消去すると、
Ｙｔ１＝Ｙ４−（Ｙ１＋Ｙ２）／２＋Ｙ３ …（６）
である。
したがって、（６）式に、上述の観察により求めた座標Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を代入すれば、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の上エッジ３３に一致しているとき、すなわち研削砥石２８の内側の刃面２８ａを整形するときのツルーイング位置を確定するＹ座標Ｙｔ１が確定することになる。
【００４２】
同じ様にして、図９（ｂ）並びに図１０（ｂ）に示すように、照準線６０がツルーイング砥石３１の右側の上エッジ上の点（ヘ）に一致したときの、研削砥石２８のＹ座標Ｙ５を座標表示部４８から読み取る。
【００４３】
左側の上エッジの場合と同様に、図１２に示すように、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の上エッジ３３上の右側の点（ヘ）に一致しているときの研削砥石２８のＹ座標Ｙｔ２と、Ｙ５との間には、
Ｙｔ２＝Ｙ５−Ｆ …（７）
の関係が成り立つから、（４）、（７）式から、
Ｙｔ２＝Ｙ５−（Ｙ１＋Ｙ２）／２＋Ｙ３ …（８）
である。
したがって、（８）式に、上述の観察により求めたＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ５を代入すれば、研削砥石２８の外側の刃面２８ｂのエッジが、ツルーイング砥石３１の上エッジに一致しているとき、すなわち研削砥石２８の外側の刃面２８ｂを整形するときのツルーイング位置を確定するＹ座標Ｙｔ２が確定することになる。
【００４４】
（ｉｉｉ）Ｚ軸方向
研削砥石２８の刃の先端がツルーイング砥石３１の上面に接触した位置のＺ座標Ｚｔは、以下のようにして求める。
図１３において、あらかじめ研削砥石２８をツルーイング砥石３１の上の適当な高さに位置決めしておく。そして、ツルーイング砥石３１は、ゆっくりと回転している状態にしておく。他方、研削砥石２８の方は、フリーに回転できる状態になっている。
【００４５】
そこで、手動パルス発生器４６を操作してＺ軸サーボモータ２２にパルスを送り、研削砥石２８の刃先がツルーイング砥石３１の上面に接触するまで、主軸頭１６をゆっくりと下降させる。研削砥石２８がツルーイング砥石３１の上面に接触すると、それまで停止していた研削砥石２８はツルーイング砥石３１とともに連れ回りをするので、このときの研削砥石２８のＺ座標を座標表示部４８から読み取り、それをＺｔとすることができる。
【００４６】
（１．４）ツルーイングの実行
以上のようにして、ツルーイング位置として算出するＮＣ座標Ｐｔ（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）（正確には、研削砥石２８の内側の刃面を整形するためのツルーイング位置であるＰｔ（Ｘｔ，Ｙｔ１，Ｚｔ）と、研削砥石２８の外側の刃面を整形するためのツルーイング位置であるＰｔ（Ｘｔ，Ｙｔ２，Ｚｔ））が正確に確定したので、以下のようにして研削砥石２８のツルーイングを行う。
【００４７】
図１４に示すように、研削砥石２８の内側の刃面２８ａを整形する場合を説明する。
【００４８】
研削砥石２８とツルーイング砥石の接点は、図１４（ａ）に示すようになる。そして、この接点をツルーイングの基点Ｐｔ（Ｘｔ，Ｙｔ１，Ｚｔ）として、図１４（ｂ）に示すように、研削砥石２８をツルーイング砥石３１のテーパ部３１ａに沿って移動させるべく、Ｙ、Ｚ補間を行うように、そしてＹ軸方向に追い込み量を入れるように加工プログラムを作成し、この加工プログラムに基づいた数値制御により研削砥石２８を整形すればよい。これにより、高精度のツルーイングが実現できる。
【００４９】
なお、Ｐｔ（Ｘｔ，Ｙｔ２，Ｚｔ）をツルーイングの基点する研削砥石２８の外側の刃面２８ｂを整形する場合については、内側の刃面２８ａの場合と同様であるので説明は省略する。
【００５０】
第２実施形態
次に、本発明の第２の実施形態について、図１５を参照しながら説明する。
【００５１】
本発明の第２実施形態に係る研削盤では、顕微鏡４０の替わりにＣＣＤカメラ６０を主軸頭１６に設置した実施の形態である。ＣＣＤカメラ６０で撮像した画像データは電子ライン発生装置６２に送られ、この電子ライン発生装置６２を介して撮影した溝５２やツルーイング砥石３１の精度の高い画像が表示装置６４に表示される。また、表示装置６４の表示画面には、ＣＣＤカメラ６０で溝５２やツルーイング砥石３１を走査するときには、その画像に重ねて走査線を表示することができるようになっている。
【００５２】
（２．１）試片への溝の加工
試片５０への溝５２の加工の手順は、第１実施形態の説明中、（１．２）試験への溝の加工で説明したのと異なるところはなく、同じ手順で、ダミーの試片５０に溝５２を付け、その時のテーブル１４、研削砥石２８の位置のＸ座標、Ｙ座標を（Ｘ３、Ｙ３）とする（図５（ａ）、図７（ａ）参照）。
【００５３】
（２．２）ＣＣＤカメラによる溝の撮像およびツルーイング位置の確定
電子ライン発生装置６２を使用してＣＣＤカメラ６０で撮像したＣＣＤ画像を表示装置６４のモニタ画面に出力する場合を説明する。
試片５０に付けた溝５２をＣＣＤカメラ６０で撮像すると、そのＣＣＤ画像データは、図１６に示すような輪郭エッジのはっきりとした画像６６にして表示装置６４に表示することができる。そうしておいてから、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に分けてＣＣＤカメラ６０により、以下のようにして走査する。なお、この時の機械の動きは、図５に示した動作と同じである。
【００５４】
（ｉ）Ｘ軸方向
手動パルス発生器４６を操作してＸ軸サーボモータ１７にパルスを送り、テーブル１４を微動させながら、ＣＣＤカメラ６０で溝５２を走査する（図５（ｂ）の動きに対応）。表示装置６４の画面には、溝５２の画像６６とともにＣＣＤカメラ６０の位置を表すＸ軸走査線６８が表示されるので、表示装置６４の画面を見ながら、Ｘ軸走査線６８が溝５２の画像６６右端の（イ）点に一致するまでテーブル１４を微動する。そして、このときのテーブル１４（溝５２の（イ）観測点）のＸ座標Ｘ１を座標表示装置４８から読み取る。
【００５５】
今度は、表示装置６４の画面を見ながら、手動パルス発生器４６を操作して逆方向にテーブル１４を微動させながら、ＣＣＤカメラ６０で溝５２を走査する（図５（ｃ）の動きに対応）。Ｘ軸走査線６８が溝５２の画像６６左端の点（ロ）に一致したときにテーブル１４の移動を停止し、このときのテーブル１４（溝５２の（ロ）観測点）のＸ座標Ｘ２を座標表示部４８から読み取る。
【００５６】
次いで、図１７において、ＣＣＤカメラ６０の下にツルーイング砥石３１が来るように、表示装置６４の画面を見ながら、テーブル１４およびコラム１２を手動パルス発生器４６で移動する（図５（ｄ）の動きに対応）。Ｘ軸走査線６８がツルーイング砥石３１の中心の印Ｃに一致したところで停止し、このときのテーブル１４（ツルーイング砥石３１上の中心観測点）のＸ座標Ｘ４を座標表示部４８から読み取る。
【００５７】
第１実施形態と同様に、（３）式に、上述の走査により求めたＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４を代入すれば、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の中心に一致しているときのＸ座標Ｘｔが確定することになる。
【００５８】
（ｉｉ）Ｙ軸方向
Ｙ軸方向についても、第１実施形態と同様に、以下のようにして走査する。なお、この時の機械の動きは、図７に示した動作と同じである。
【００５９】
手動パルス発生器４６を操作してＹ軸サーボモータ２０にパルスを送り、コラム１２を微動させながら、図１６において、ＣＣＤカメラ６０で溝５２をＹ軸方向に走査する（図７（ｂ）の動きに対応）。表示装置６４の画面を見ながら、Ｙ軸走査線６９が溝５２の画像６６上端の点ハに一致したところでコラム１２を停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ１を座標表示部４８から読み取る。
【００６０】
次いで、手動パルス発生器４６を操作して更にコラム１２を微動させながら走査し（図７（ｃ）の動きに対応）、ＣＣＤカメラ６０のＹ軸走査線６９が溝５２の画像６６下端の点（ニ）に一致したときにコラム１２の移動を停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ２を座標表示部４８から読み取る。
【００６１】
次いで、図１７において、ＣＣＤカメラ６０の下にツルーイング砥石３１が来るように、コラム１２およびテーブル１４を手動パルス発生器４６で移動する（図９（ａ）の動きに対応）。表示装置６４の画面を見ながら、Ｙ軸走査線６９がツルーイング砥石３１の上エッジ３３上の点（ホ）に一致したところでそれぞれ停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ４を座標表示部４８から読み取る。
【００６２】
第１実施形態と同様に、（６）式に、上述の走査により求めた座標Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を代入すれば、研削砥石２８の内側の刃面２８ａのエッジが、ツルーイング砥石３１の左側上エッジに一致しているとき、すなわち研削砥石２８の内側の刃面２８ａを整形するときのツルーイング位置を確定するＹ座標Ｙｔ１が確定することになる。
【００６３】
同じ様にして、Ｙ軸走査線６９がツルーイング砥石３１の上エッジ上の点（ヘ）に一致したときの（図９（ｂ）の動きに対応）、研削砥石２８のＹ座標Ｙ５を座標表示部４８から読み取る。
【００６４】
第１実施形態と同様に、（８）式に、上述の観察により求めたＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ５を代入すれば、研削砥石２８の外側の刃面２８ｂのエッジが、ツルーイング砥石３１の右側の上エッジに一致しているとき、すなわち研削砥石２８の外側の刃面２８ｂを整形するときのツルーイング位置を確定するＹ座標Ｙｔ２が確定することになる。以上のようにして、研削砥石２８を覗きながら行う作業から解放され、表示装置６４を見ながら走査してツルーイング位置を正確に確定することができる。
【００６５】
以上、電子ライン発生装置６２を用いて溝５２やツルーイング砥石３１のＣＣＤ画像をモニタ画面に映し出してツルーイング位置を求める方法について説明したが、電子ライン発生装置６２の替わりにＣＣＤ画像に濃淡処理を加えてモニタ上に映し出す画像処理装置を用いてもよい。この画像処理装置の場合は、あらかじめ１画素あたり距離を入力しておき、モニタの左上隅に機械座標を設定しておけば、エッジセンサを用いることで、走査のための軸移動を行うことなく、モータ上の表示画像から寸法や距離を確認することができる。
【００６６】
（ｉｉｉ）Ｚ軸方向
研削砥石２８の刃面２８ａの先端はツルーイング砥石３１の上面に接触した位置のＺ座標Ｚｔは、第１実施形態において（１．３（ｉｉｉ））で説明したところと異なることはないので、その説明は省略する。
【００６７】
（２．３）ツルーイングの実行
以上のようにして、ツルーイング位置として算出するＮＣ座標Ｐｔ（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）（正確には、研削砥石２８の内側刃面２８ａを整形するためのツルーイング位置であるＰｔ（Ｘｔ，Ｙｔ１，Ｚｔ）と、研削砥石２８の外側刃面２８ｂを整形するためのツルーイング位置であるＰｔ（Ｘｔ，Ｙｔ２，Ｚｔ））が確定したので、第１実施形態の（１．４）に説明したのと同様にして、加工プログラムを作成し、その加工プログラムを実行した数値制御により、研削砥石２８のツルーイングを行えばよい。
【００６８】
以上、本発明について、研削砥石として刃の断面がＶ字形の薄刃砥石をツルーイングする実施形態を挙げて説明したが、薄刃砥石であれば、刃の断面が片Ｖ形やＵ字形のものでも同じようにしてツルーイングを行うことが可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、安全にかつ正確に研削砥石とツルーイング砥石の接点を確立した上で、精度よく研削砥石の整形を行うことができる。
【００７０】
また、本発明の研削盤によれば、以上のツルーイングの位置の確定を機上で安全に能率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による研削盤を示す側面図。
【図２】本発明の第１の実施形態による研削盤を示す正面図。
【図３】図１の研削盤において、研削砥石をツルーイングする位置を示す正面図。
【図４】研削砥石とツルーイング砥石の接点を示す説明図。
【図５】顕微鏡によりＸ軸方向の溝を観察する場合の動作の示す図。
【図６】顕微鏡で溝を観察したときの視野を示す説明図。
【図７】顕微鏡によりＹ軸方向の溝を観察する場合の動作の示す図。
【図８】顕微鏡で溝を観察したときの視野を示す説明図。
【図９】顕微鏡によりツルーイング砥石を観察する場合の動作の示す図。
【図１０】顕微鏡でツルーイング砥石を観察したときの視野を示す説明図。
【図１１】Ｙ軸方向のツルーイング位置の確定手順を説明する図。
【図１２】Ｙ軸方向のツルーイング位置の確定手順を説明する図。
【図１３】Ｚ軸方向のツルーイング位置の確定手順を説明する図。
【図１４】本発明のツルーイング方法による送りを示す説明図。
【図１５】本発明の第２の実施形態による研削盤を示す側面図。
【図１６】ＣＣＤカメラによる溝の画像の表示例を示す図。
【図１７】ＣＣＤカメラによるツルーイング砥石の画像の表示例を示す図。
【図１８】従来のツルーイングの手順を示す説明図。
【符号の説明】
１０ ベッド
１２ コラム
１４ テーブル
１７ Ｘ軸サーボモータ
１８ Ｘ軸ボールねじ
２０ Ｙ軸サーボモータ
２１ Ｙ軸ボールねじ
２２ Ｚ軸サーボモータ
２４ Ｚ軸ボールねじ
２５ 主軸
２８ 研削砥石
２９ チャック装置
３１ ツルーイング砥石
４０ 顕微鏡
６０ ＣＣＤカメラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削盤およびツルーイング位置の算出方法に係り、特に、薄刃砥石などの研削砥石をツルーイングするにあたって、研削砥石とツルーイング砥石の接点を精度よく確定できるようにした研削盤およびツルーイング位置の算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、研削盤のＮＣ化と精密化が進んでおり、精巧な機械部品の成形に用いる金型の加工や、ガラス、プラスチック材料を直接加工して精密部品にする研削加工も行えるようになっている。
【０００３】
研削盤では、研削加工を続けていくと、次第に砥石の砥粒の切れ味が鈍ってきたり、砥石が摩耗して形状が変わってくるので、適宜、ドレッシングやツルーイングを行う必要がある。
【０００４】
そこで、円盤状の砥石である薄刃砥石のツルーイングについて、図１８を参照しながら説明する。
薄刃砥石２は、研削盤の主軸頭５の主軸６に取り付けた状態で、その外周部の刃をツルーイング砥石３を用いて整形する。このツルーイング砥石３は、研削盤の機上に配置されたツルーイング装置４に装着され、水平面上を回転するようになっている。ツルーイング砥石３を回転させながら、その周縁部に薄刃砥石２の刃を接触させ、ツルーイングが行われる。
【０００５】
薄刃砥石２のツルーイングを始めるにあたっては、まず最初に、薄刃砥石２とツルーイング砥石３との位置を調整しておく必要がある。従来は、図１８（ａ）において、薄刃砥石２の中心を通る鉛直線がツルーイング砥石３の中心を通るように、目測で両者の中心位置を合わせてから、さらに、図１８（ｂ）に示すように、肉眼で見ながら主軸頭５を矢印方向に微量ずつ移動させながら、薄刃砥石２をツルーイング砥石３に接触させ、そこを接点としていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、薄刃砥石２とツルーイング砥石３の位置合わせ並びに接点出しを肉眼で見ながらの勘に頼っていたので、薄刃砥石２の中心とツルーイング砥石３の中心が厳密には合っていないまま接点を出すことになり、整形の精度が悪かった。
【０００７】
また、薄刃砥石２をツルーイング砥石３に接触させて接点を出すためには、往々にして作業員はカバー内部に顔を入れて薄刃砥石２を覗き込みながら作業をすることになり、保安上の問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、安全にかつ正確に研削砥石とツルーイング砥石の接点を確立した上で、精度よく研削砥石の整形を行えるようにしたツルーイング位置の算出方法並びにツルーイング方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、上記ツルーイング方法を機上で実施できるようにした研削盤を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、主軸頭とテーブルを備えた３軸あるい４軸制御の研削盤において、研削砥石を整形するツルーイング砥石を有し、前記テーブル上に配置されたツルーイング装置と、研削砥石に近い位置で主軸頭に設置され、前記テーブル上のワークおよびツルーイング砥石を観察するための顕微鏡と、前記顕微鏡での観察のために、前記研削砥石の位置を手動で微動変化させるための手動パルス発生装置と、前記顕微鏡による観察中に研削砥石の制御軸上の座標を取得するための手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、主軸頭とテーブルを備えた３軸あるいは４軸制御の研削盤において、研削砥石を整形するツルーイング砥石を有し、前記テーブル上に配置されたツルーイング装置と、研削砥石に近い位置で主軸頭に設置され、前記テーブル上のワークおよびツルーイング砥石を撮像するためのＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラで撮像した画像データを画像処理する画像処理装置と、画像処理された画像を走査線とともに表示する表示装置と、前記ＣＣＤカメラで走査するために、前記研削砥石の位置を手動で微動変化させるための手動パルス発生装置と、前記ＣＣＤカメラによる走査中に研削砥石の制御軸上の座標を取得するための手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、請求項３に係る発明は、主軸頭とテーブルを備えた３軸あるいは４軸制御の研削盤の研削砥石を前記テーブル上に配置したツルーイング砥石で整形するツルーイング位置を算出する方法であって、研削砥石に近い位置で主軸頭に顕微鏡を設置し、テーブルに載せた試片に前記研削砥石で測定用の溝を加工し、この溝の制御系上の座標を求め、前記溝の形状およびツルーイング砥石を前記顕微鏡で観察しながら、前記研削砥石と試片並びにツルーイング砥石との相対位置を手動で微動変化させ、研削砥石とツルーイング砥石との接点を算出するために必要な位置データを求め、前記溝の座標と位置データに基づいて、研削砥石とツルーイング砥石との接点の制御系上の座標を算出することを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項４に係る発明は、主軸頭とテーブルを備えた３軸あるいは４軸制御の研削盤の研削砥石を前記テーブル上に配置したツルーイング砥石で整形するツルーイング位置を算出する方法であって、研削砥石に近い位置で主軸頭にＣＣＤカメラを設置し、テーブルに載せた試片に前記研削砥石で前記試片に測定用の溝を加工し、この溝の制御軸上の座標を求め、前記溝の形状およびツルーイング砥石を前記ＣＣＤカメラで撮像するとともに所定の画像処理を施した画像として表示装置に表示し、前記表示装置に表示された画像を見ながら、研削砥石と試片並びにツルーイング砥石との相対位置を手動で微動変化させながら前記ＣＣＤカメラで走査し、研削砥石とツルーイング砥石との接点を算出するために必要な位置データを求め、前記溝の座標と位置データに基づいて、研削砥石とツルーイング砥石との接点の制御系上の座標を算出することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１５】
第１実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態に係る研削盤を示す側面図で、図２は、同研削盤の正面図である。この図１および図２において、参照符号１０は、ベッドを示す。１２はコラムで、１４はテーブルを示している。このベッド１０の上には、ガイドレール１１（レールまたはＶ溝）が敷設されており、コラム１２は、ベッド１０上でガイドレール１１を介して摺動可能に設置されている。また、ベッド１０の上面には、ガイドレール１１の延びる方向と直交する方向に延びるＶ溝１３ａ、１３ｂが形成されており、テーブル１４は、このＶ溝１３ａ、１３ｂを案内面として摺動可能に設置されている。コラム１２の側面には上下にガイドレール１５が延びており、このガイドレール１５に沿って主軸頭１６が昇降可能に設置されている。
【００１６】
この研削盤では、テーブル１４の送り運動を制御する軸がＸ軸、コラム１２の送り運動を制御する軸がＹ軸、主軸頭１６の昇降運動を制御する軸がＺ軸である。この実施形態では、これらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に加えて、テーブル１４の上に配置された旋回台２７の旋回運動を制御するＣ軸が設けられている。
【００１７】
Ｘ軸の送り機構は、図２に示すように、Ｘ軸サーボモータ１７により駆動されるＸ軸ボールねじ１８と、テーブル１４の下面に取り付けられている図示しないボールナットとから構成されている。Ｙ軸の送り機構は、図１に示すように、Ｙ軸サーボモータ２０によって駆動されるＹ軸ボールねじ２１と、コラム１２の下面に取り付けられた図示しないボールナットから構成されている。Ｚ軸の送り機構についても同様に、コラム１２の頂部にＺ軸サーボモータ２２が設置されており、Ｚ軸ボールねじ２４が垂下するように延びて、主軸頭１６側に取り付けられた図示しないボールナットがＺ軸ボールねじ２４に螺合するようになっている。
【００１８】
主軸頭１６においては、主軸２５が水平な姿勢で支持されており、この主軸２５の先端部には、砥石フランジ２６ａ、２６ｂで挟み付けるようにして研削砥石２８が保持されている。この研削砥石２８は、この実施形態では、円盤状の薄刃砥石であって、鉛直面に平行な面内を回転する姿勢で主軸２５に取り付けられている。
【００１９】
図２に示すように、テーブル１４の上に設置された旋回台２７には、加工対象のワークを固定するためのチャック装置２９が載置されている。旋回台２７は、図示しないＣ軸サーボモータにより駆動されるＣ軸旋回機構を内蔵している。また、テーブル１４には、旋回台２７に加えて、加工のじゃまにならない位置にツルーイング装置３０が設置されている。図１に示すように、ツルーイング装置３０は、円柱状のツルーイング砥石３１と、このツルーイング砥石を回転駆動する駆動部３２とから構成されている。
【００２０】
主軸頭１６の取付板２３には、ツルーイング位置の算出に使用する顕微鏡４０が取り付けられている。この顕微鏡４０は、鉛直な姿勢で取り付けられ、チャック装置２９に取り付けられたワークやツルーイング砥石３１の上面を観察できるようになっている。
【００２１】
図１において、参照符号４２は、ＮＣ装置を示し、参照符号４４は、ＮＣ装置４２から送られる指令に基づいてＸ軸サーボモータ１７、Ｙ軸サーボモータ２０、Ｚ軸サーボモータ２２をそれぞれ駆動するサーボ駆動回路である。手動パルス発生器４６は、研削砥石２８の位置等を手動で微動させるときに使用するもので、パルスを発生させ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｃ軸の各軸について手動で微動操作をすることができる。座標表示部４８は、ＮＣ装置４２に付属し、研削砥石２８およびツルーイング砥石３１の現位置のＮＣ座標を表示する機能を有している。
【００２２】
図４に示すように、研削砥石２８の外周部の刃はＶ字形の刃である。この実施形態のツルーイングでは、研削砥石２８の両側の刃面２８ａ、２８ｂを研削して、刃を精密にＶ字に整形する。他方、ツルーイング砥石３１では、外周にテーパ部３１ａが形成されており、研削砥石２８の内側の刃面２８ａをツルーイングする場合と、外側の刃面２８ｂをツルーイングする場合とでは、ツルーイング位置は異なっている。
【００２３】
ツルーイング位置として算出するＮＣ座標Ｐｔ（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）とは、研削砥石２８とツルーイング砥石３１との位置の相対関係が図３、図４に示すようになっているときの研削砥石２８の中心（研削砥石の位置というときはその中心の位置をもって表す）のＮＣ座標である。これらの図３、図４において、Ｏは、あらかじめＮＣ装置に認識されているＮＣ原点である。
【００２４】
ツルーイング位置では、研削砥石２８の中心は、ツルーイング砥石３１の中心を通るＹ−Ｚ平面上にある。この条件は、研削砥石のＸ軸上の座標Ｘｔで特定することができる。
【００２５】
また、図４に示すように、内側の刃面２８ａをツルーイングする場合、研削砥石２８の中心はツルーイング砥石３１のテーパ部３１ａの上側エッジ３３に一致する位置にあり、この条件は、研削砥石２８のＹ軸上の座標Ｙｔ１で特定される。同様に、研削砥石２８の外側の刃面２８ｂをツルーイングする場合、研削砥石２８の中心がツルーイング砥石３１のテーパ部３１ａの上側エッジ３３に一致する条件は、研削砥石２８のＹ軸上の座標Ｙｔ２で特定される。
【００２６】
そして、研削砥石２８の刃の先端がツルーイング砥石３１の上面に接触した位置にあるという条件は、研削砥石２８のＺ軸上のＺｔで特定される。
【００２７】
以下、図５乃至図１４を参照しながら、ツルーイング位置を算出する手順について説明する。
【００２８】
（１．１）顕微鏡の設置
前もって、主軸頭１６には、なるべく研削砥石２８に近い位置で、しかも顕微鏡観察のし易い位置に顕微鏡４０を取り付けておく。第１の実施形態では、顕微鏡４０の接眼レンズから覗いて直接観察する。
【００２９】
（１．２）試片への溝の加工
図５（ａ）に示すように、テーブル１４上にあるチャック装置２９には、ダミーのワークである試片５０を取り付けておく。そして、手動パルス発生器４６を操作しながらＸ軸サーボモータ１７、Ｙ軸サーボモータ２０を駆動してテーブル１４とコラム１２を送り、研削砥石２８を試片５０の直上の適当な位置で停止する。そして、このときのテーブル１４、研削砥石２８の位置のＸ座標、Ｙ座標を（Ｘ３，Ｙ３）とする。
研削砥石２８を回転させ、次いで、Ｚ軸サーボモータ２２により主軸頭１６を駆動して徐々に下降させて研削砥石２８を試片５０に接触させて表面に適当な長さの溝５２を付けておく。図６に示すように、溝５２は、Ｘ軸方向に長さをもち、Ｙ軸方向に幅をもった細長い溝となる。適当な深さまで溝５２を形成した後は、主軸頭１６を上昇させて研削砥石２８を溝５２から待避させておく。
【００３０】
（１．３）顕微鏡による溝の観察およびツルーイング位置の確定
こうして試片５０に付けた溝５２をＸ軸方向、Ｙ軸方向に分けて顕微鏡４０で次のように観察する。
【００３１】
（ｉ）Ｘ軸方向
図５（ｂ）に示すように、手動パルス発生器４６を操作してＸ軸サーボモータ１７にパルスを送り、テーブル１４を微動させながら、顕微鏡４０で溝５２を観察する。図６（ａ）に示すように、顕微鏡４０での視野の中心には、十字形の照準線６０があり、この照準線６０の中心が溝５２の右端の点（イ）に一致するまでテーブル１４を微動する。そして、このときのテーブル１４（溝５２の（イ）観測点）のＸ座標Ｘ１を座標表示部４８から読み取る。
【００３２】
今度は、図５（ｃ）のように、手動パルス発生器４６を操作して逆方向にテーブル１４を微動させながら、顕微鏡４０で溝５２を観察する。図６（ｂ）に示すように、顕微鏡４０の視野の照準線６０が溝５２の左端の点（ロ）に一致したときにテーブル１４の移動を停止し、このときのテーブル１４（溝５２の（ロ）観測点）のＸ座標Ｘ２を座標表示部４８から読み取る。
【００３３】
ここで、研削砥石２８の中心と顕微鏡４０の中心の間のＸ軸方向の距離をＧとすると、
Ｇ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２−Ｘ３ …（１）
の関係にある。
【００３４】
次いで、図５（ｄ）において、顕微鏡４０の下にツルーイング砥石３１が来るように、テーブル１４およびコラム１２を手動パルス発生器で移動する。顕微鏡４０で観察しながら、照準線６０がツルーイング砥石３１の中心の印に一致したところで停止し、このときのテーブル１４（ツルーイング砥石３１上の中心観測点）のＸ座標Ｘ４を座標表示部４８から読み取る。
【００３５】
ここで、図３、図５（ｄ）から、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の中心に一致しているときのＸ座標Ｘｔと、Ｘ４との間には、
Ｘｔ＝Ｘ４−Ｇ …（２）
の関係が成り立つから、（１）、（２）式から、
Ｘｔ＝Ｘ４＋Ｘ３−（Ｘ１＋Ｘ２）／２ …（３）
である。
したがって、（３）式に、上述の観察により求めたＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４を代入すれば、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の中心に一致しているときのＸ座標Ｘｔが確定することになる。
【００３６】
（ｉｉ）Ｙ軸方向
Ｘ軸の場合と同様に、図７（ａ）において、試片５０の上面に溝５２を付けたときの研削砥石２８のＹ軸座標を座標表示部４８から読み取り、これをＹ３とする。
【００３７】
図７（ｂ）に示すように、手動パルス発生器４６を操作してＹ軸サーボモータ２０にパルスを送り、コラム１２を微動させながら、顕微鏡４０で溝５２を観察する。図８（ａ）において、顕微鏡４０の視野の照準線６０の中心が溝５２の上端の点（ハ）に一致したところでコラム１２を停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ１を座標表示部４８から読み取る。
【００３８】
次いで、図７（ｃ）のように、手動パルス発生器４６を操作して更にコラム１２を微動させながら、顕微鏡４０で溝５２を観察する。図８（ｂ）に示すように、顕微鏡４０の視野の照準線６０が溝５２の下端の点（ニ）に一致したときにコラム１２の移動を停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ２を座標表示部４８から読み取る。
【００３９】
ここで、研削砥石２８の中心と顕微鏡４０の中心の間のＹ軸方向の距離をＦとすると、
Ｆ＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２−Ｙ３ …（４）
の関係にある。
【００４０】
次いで、図９（ａ）において、顕微鏡４０の下にツルーイング砥石３１が来るように、コラム１２およびテーブル１４を手動パルス発生器４６で移動する。顕微鏡４０で観察しながら、図１０（ａ）に示すように、照準線６０がツルーイング砥石３１の上側エッジ３３の左側の点（ホ）に一致したところで停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ４を座標表示部４８から読み取る。
【００４１】
ここで、図１１に示すように、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の左側の上エッジ３３の点（ホ）に一致しているときの研削砥石２８のＹ座標Ｙｔ１と、Ｙ４との間には、
Ｙｔ１＝Ｙ４−Ｆ …（５）
の関係が成り立つから、（４）、（５）式から、Ｆを消去すると、
Ｙｔ１＝Ｙ４−（Ｙ１＋Ｙ２）／２＋Ｙ３ …（６）
である。
したがって、（６）式に、上述の観察により求めた座標Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を代入すれば、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の上エッジ３３に一致しているとき、すなわち研削砥石２８の内側の刃面２８ａを整形するときのツルーイング位置を確定するＹ座標Ｙｔ１が確定することになる。
【００４２】
同じ様にして、図９（ｂ）並びに図１０（ｂ）に示すように、照準線６０がツルーイング砥石３１の右側の上エッジ上の点（ヘ）に一致したときの、研削砥石２８のＹ座標Ｙ５を座標表示部４８から読み取る。
【００４３】
左側の上エッジの場合と同様に、図１２に示すように、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の上エッジ３３上の右側の点（ヘ）に一致しているときの研削砥石２８のＹ座標Ｙｔ２と、Ｙ５との間には、
Ｙｔ２＝Ｙ５−Ｆ …（７）
の関係が成り立つから、（４）、（７）式から、
Ｙｔ２＝Ｙ５−（Ｙ１＋Ｙ２）／２＋Ｙ３ …（８）
である。
したがって、（８）式に、上述の観察により求めたＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ５を代入すれば、研削砥石２８の外側の刃面２８ｂのエッジが、ツルーイング砥石３１の上エッジに一致しているとき、すなわち研削砥石２８の外側の刃面２８ｂを整形するときのツルーイング位置を確定するＹ座標Ｙｔ２が確定することになる。
【００４４】
（ｉｉｉ）Ｚ軸方向
研削砥石２８の刃の先端がツルーイング砥石３１の上面に接触した位置のＺ座標Ｚｔは、以下のようにして求める。
図１３において、あらかじめ研削砥石２８をツルーイング砥石３１の上の適当な高さに位置決めしておく。そして、ツルーイング砥石３１は、ゆっくりと回転している状態にしておく。他方、研削砥石２８の方は、フリーに回転できる状態になっている。
【００４５】
そこで、手動パルス発生器４６を操作してＺ軸サーボモータ２２にパルスを送り、研削砥石２８の刃先がツルーイング砥石３１の上面に接触するまで、主軸頭１６をゆっくりと下降させる。研削砥石２８がツルーイング砥石３１の上面に接触すると、それまで停止していた研削砥石２８はツルーイング砥石３１とともに連れ回りをするので、このときの研削砥石２８のＺ座標を座標表示部４８から読み取り、それをＺｔとすることができる。
【００４６】
（１．４）ツルーイングの実行
以上のようにして、ツルーイング位置として算出するＮＣ座標Ｐｔ（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）（正確には、研削砥石２８の内側の刃面を整形するためのツルーイング位置であるＰｔ（Ｘｔ，Ｙｔ１，Ｚｔ）と、研削砥石２８の外側の刃面を整形するためのツルーイング位置であるＰｔ（Ｘｔ，Ｙｔ２，Ｚｔ））が正確に確定したので、以下のようにして研削砥石２８のツルーイングを行う。
【００４７】
図１４に示すように、研削砥石２８の内側の刃面２８ａを整形する場合を説明する。
【００４８】
研削砥石２８とツルーイング砥石の接点は、図１４（ａ）に示すようになる。そして、この接点をツルーイングの基点Ｐｔ（Ｘｔ，Ｙｔ１，Ｚｔ）として、図１４（ｂ）に示すように、研削砥石２８をツルーイング砥石３１のテーパ部３１ａに沿って移動させるべく、Ｙ、Ｚ補間を行うように、そしてＹ軸方向に追い込み量を入れるように加工プログラムを作成し、この加工プログラムに基づいた数値制御により研削砥石２８を整形すればよい。これにより、高精度のツルーイングが実現できる。
【００４９】
なお、Ｐｔ（Ｘｔ，Ｙｔ２，Ｚｔ）をツルーイングの基点する研削砥石２８の外側の刃面２８ｂを整形する場合については、内側の刃面２８ａの場合と同様であるので説明は省略する。
【００５０】
第２実施形態
次に、本発明の第２の実施形態について、図１５を参照しながら説明する。
【００５１】
本発明の第２実施形態に係る研削盤では、顕微鏡４０の替わりにＣＣＤカメラ６０を主軸頭１６に設置した実施の形態である。ＣＣＤカメラ６０で撮像した画像データは電子ライン発生装置６２に送られ、この電子ライン発生装置６２を介して撮影した溝５２やツルーイング砥石３１の精度の高い画像が表示装置６４に表示される。また、表示装置６４の表示画面には、ＣＣＤカメラ６０で溝５２やツルーイング砥石３１を走査するときには、その画像に重ねて走査線を表示することができるようになっている。
【００５２】
（２．１）試片への溝の加工
試片５０への溝５２の加工の手順は、第１実施形態の説明中、（１．２）試験への溝の加工で説明したのと異なるところはなく、同じ手順で、ダミーの試片５０に溝５２を付け、その時のテーブル１４、研削砥石２８の位置のＸ座標、Ｙ座標を（Ｘ３、Ｙ３）とする（図５（ａ）、図７（ａ）参照）。
【００５３】
（２．２）ＣＣＤカメラによる溝の撮像およびツルーイング位置の確定
電子ライン発生装置６２を使用してＣＣＤカメラ６０で撮像したＣＣＤ画像を表示装置６４のモニタ画面に出力する場合を説明する。
試片５０に付けた溝５２をＣＣＤカメラ６０で撮像すると、そのＣＣＤ画像データは、図１６に示すような輪郭エッジのはっきりとした画像６６にして表示装置６４に表示することができる。そうしておいてから、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に分けてＣＣＤカメラ６０により、以下のようにして走査する。なお、この時の機械の動きは、図５に示した動作と同じである。
【００５４】
（ｉ）Ｘ軸方向
手動パルス発生器４６を操作してＸ軸サーボモータ１７にパルスを送り、テーブル１４を微動させながら、ＣＣＤカメラ６０で溝５２を走査する（図５（ｂ）の動きに対応）。表示装置６４の画面には、溝５２の画像６６とともにＣＣＤカメラ６０の位置を表すＸ軸走査線６８が表示されるので、表示装置６４の画面を見ながら、Ｘ軸走査線６８が溝５２の画像６６右端の（イ）点に一致するまでテーブル１４を微動する。そして、このときのテーブル１４（溝５２の（イ）観測点）のＸ座標Ｘ１を座標表示装置４８から読み取る。
【００５５】
今度は、表示装置６４の画面を見ながら、手動パルス発生器４６を操作して逆方向にテーブル１４を微動させながら、ＣＣＤカメラ６０で溝５２を走査する（図５（ｃ）の動きに対応）。Ｘ軸走査線６８が溝５２の画像６６左端の点（ロ）に一致したときにテーブル１４の移動を停止し、このときのテーブル１４（溝５２の（ロ）観測点）のＸ座標Ｘ２を座標表示部４８から読み取る。
【００５６】
次いで、図１７において、ＣＣＤカメラ６０の下にツルーイング砥石３１が来るように、表示装置６４の画面を見ながら、テーブル１４およびコラム１２を手動パルス発生器４６で移動する（図５（ｄ）の動きに対応）。Ｘ軸走査線６８がツルーイング砥石３１の中心の印Ｃに一致したところで停止し、このときのテーブル１４（ツルーイング砥石３１上の中心観測点）のＸ座標Ｘ４を座標表示部４８から読み取る。
【００５７】
第１実施形態と同様に、（３）式に、上述の走査により求めたＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４を代入すれば、研削砥石２８の中心が、ツルーイング砥石３１の中心に一致しているときのＸ座標Ｘｔが確定することになる。
【００５８】
（ｉｉ）Ｙ軸方向
Ｙ軸方向についても、第１実施形態と同様に、以下のようにして走査する。なお、この時の機械の動きは、図７に示した動作と同じである。
【００５９】
手動パルス発生器４６を操作してＹ軸サーボモータ２０にパルスを送り、コラム１２を微動させながら、図１６において、ＣＣＤカメラ６０で溝５２をＹ軸方向に走査する（図７（ｂ）の動きに対応）。表示装置６４の画面を見ながら、Ｙ軸走査線６９が溝５２の画像６６上端の点ハに一致したところでコラム１２を停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ１を座標表示部４８から読み取る。
【００６０】
次いで、手動パルス発生器４６を操作して更にコラム１２を微動させながら走査し（図７（ｃ）の動きに対応）、ＣＣＤカメラ６０のＹ軸走査線６９が溝５２の画像６６下端の点（ニ）に一致したときにコラム１２の移動を停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ２を座標表示部４８から読み取る。
【００６１】
次いで、図１７において、ＣＣＤカメラ６０の下にツルーイング砥石３１が来るように、コラム１２およびテーブル１４を手動パルス発生器４６で移動する（図９（ａ）の動きに対応）。表示装置６４の画面を見ながら、Ｙ軸走査線６９がツルーイング砥石３１の上エッジ３３上の点（ホ）に一致したところでそれぞれ停止し、このときの研削砥石２８のＹ座標Ｙ４を座標表示部４８から読み取る。
【００６２】
第１実施形態と同様に、（６）式に、上述の走査により求めた座標Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を代入すれば、研削砥石２８の内側の刃面２８ａのエッジが、ツルーイング砥石３１の左側上エッジに一致しているとき、すなわち研削砥石２８の内側の刃面２８ａを整形するときのツルーイング位置を確定するＹ座標Ｙｔ１が確定することになる。
【００６３】
同じ様にして、Ｙ軸走査線６９がツルーイング砥石３１の上エッジ上の点（ヘ）に一致したときの（図９（ｂ）の動きに対応）、研削砥石２８のＹ座標Ｙ５を座標表示部４８から読み取る。
【００６４】
第１実施形態と同様に、（８）式に、上述の観察により求めたＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ５を代入すれば、研削砥石２８の外側の刃面２８ｂのエッジが、ツルーイング砥石３１の右側の上エッジに一致しているとき、すなわち研削砥石２８の外側の刃面２８ｂを整形するときのツルーイング位置を確定するＹ座標Ｙｔ２が確定することになる。以上のようにして、研削砥石２８を覗きながら行う作業から解放され、表示装置６４を見ながら走査してツルーイング位置を正確に確定することができる。
【００６５】
以上、電子ライン発生装置６２を用いて溝５２やツルーイング砥石３１のＣＣＤ画像をモニタ画面に映し出してツルーイング位置を求める方法について説明したが、電子ライン発生装置６２の替わりにＣＣＤ画像に濃淡処理を加えてモニタ上に映し出す画像処理装置を用いてもよい。この画像処理装置の場合は、あらかじめ１画素あたり距離を入力しておき、モニタの左上隅に機械座標を設定しておけば、エッジセンサを用いることで、走査のための軸移動を行うことなく、モータ上の表示画像から寸法や距離を確認することができる。
【００６６】
（ｉｉｉ）Ｚ軸方向
研削砥石２８の刃面２８ａの先端はツルーイング砥石３１の上面に接触した位置のＺ座標Ｚｔは、第１実施形態において（１．３（ｉｉｉ））で説明したところと異なることはないので、その説明は省略する。
【００６７】
（２．３）ツルーイングの実行
以上のようにして、ツルーイング位置として算出するＮＣ座標Ｐｔ（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）（正確には、研削砥石２８の内側刃面２８ａを整形するためのツルーイング位置であるＰｔ（Ｘｔ，Ｙｔ１，Ｚｔ）と、研削砥石２８の外側刃面２８ｂを整形するためのツルーイング位置であるＰｔ（Ｘｔ，Ｙｔ２，Ｚｔ））が確定したので、第１実施形態の（１．４）に説明したのと同様にして、加工プログラムを作成し、その加工プログラムを実行した数値制御により、研削砥石２８のツルーイングを行えばよい。
【００６８】
以上、本発明について、研削砥石として刃の断面がＶ字形の薄刃砥石をツルーイングする実施形態を挙げて説明したが、薄刃砥石であれば、刃の断面が片Ｖ形やＵ字形のものでも同じようにしてツルーイングを行うことが可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、安全にかつ正確に研削砥石とツルーイング砥石の接点を確立した上で、精度よく研削砥石の整形を行うことができる。
【００７０】
また、本発明の研削盤によれば、以上のツルーイングの位置の確定を機上で安全に能率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による研削盤を示す側面図。
【図２】本発明の第１の実施形態による研削盤を示す正面図。
【図３】図１の研削盤において、研削砥石をツルーイングする位置を示す正面図。
【図４】研削砥石とツルーイング砥石の接点を示す説明図。
【図５】顕微鏡によりＸ軸方向の溝を観察する場合の動作の示す図。
【図６】顕微鏡で溝を観察したときの視野を示す説明図。
【図７】顕微鏡によりＹ軸方向の溝を観察する場合の動作の示す図。
【図８】顕微鏡で溝を観察したときの視野を示す説明図。
【図９】顕微鏡によりツルーイング砥石を観察する場合の動作の示す図。
【図１０】顕微鏡でツルーイング砥石を観察したときの視野を示す説明図。
【図１１】Ｙ軸方向のツルーイング位置の確定手順を説明する図。
【図１２】Ｙ軸方向のツルーイング位置の確定手順を説明する図。
【図１３】Ｚ軸方向のツルーイング位置の確定手順を説明する図。
【図１４】本発明のツルーイング方法による送りを示す説明図。
【図１５】本発明の第２の実施形態による研削盤を示す側面図。
【図１６】ＣＣＤカメラによる溝の画像の表示例を示す図。
【図１７】ＣＣＤカメラによるツルーイング砥石の画像の表示例を示す図。
【図１８】従来のツルーイングの手順を示す説明図。
【符号の説明】
１０ ベッド
１２ コラム
１４ テーブル
１７ Ｘ軸サーボモータ
１８ Ｘ軸ボールねじ
２０ Ｙ軸サーボモータ
２１ Ｙ軸ボールねじ
２２ Ｚ軸サーボモータ
２４ Ｚ軸ボールねじ
２５ 主軸
２８ 研削砥石
２９ チャック装置
３１ ツルーイング砥石
４０ 顕微鏡
６０ ＣＣＤカメラ
Claims (5)
- 主軸頭とテーブルを備えた３軸あるいは４軸制御の研削盤において、
研削砥石を整形するツルーイング砥石を有し、前記テーブル上に配置されたツルーイング装置と、
研削砥石に近い位置で主軸頭に設置され、前記テーブル上のワークおよびツルーイング砥石を観察するための顕微鏡と、
前記顕微鏡での観察のために、前記研削砥石の位置を手動で微動変化させるための手動パルス発生装置と、
前記顕微鏡による観察中に研削砥石の制御軸上の座標を取得するための手段と、
を備えることを特徴とする研削盤。 - 主軸頭とテーブルを備えた３軸あるいは４軸制御の研削盤において、
研削砥石を整形するツルーイング砥石を有し、前記テーブル上に配置されたツルーイング装置と、
研削砥石に近い位置で主軸頭に設置され、前記テーブル上のワークおよびツルーイング砥石を撮像するためのＣＣＤカメラと、
前記ＣＣＤカメラで撮像した画像データを画像処理する画像処理装置と、
画像処理された画像を走査線とともに表示する表示装置と、
前記ＣＣＤカメラで走査するために、前記研削砥石の位置を手動で微動変化させるための手動パルス発生装置と、
前記ＣＣＤカメラによる走査中に研削砥石の制御軸上の座標を取得するための手段と、
を備えることを特徴とする研削盤。 - 主軸頭とテーブルを備えた３軸あるいは４軸制御の研削盤の研削砥石を前記テーブル上に配置したツルーイング砥石で整形するツルーイング位置を算出する方法であって、
研削砥石に近い位置で主軸頭に顕微鏡を設置し、
テーブルに載せた試片に前記研削砥石で測定用の溝を加工し、この溝の制御系上の座標を求め、
前記溝の形状およびツルーイング砥石を前記顕微鏡で観察しながら、前記研削砥石と試片並びにツルーイング砥石との相対位置を手動で微動変化させ、研削砥石とツルーイング砥石との接点を算出するために必要な位置データを求め、
前記溝の座標と位置データに基づいて、研削砥石とツルーイング砥石との接点の制御系上の座標を算出することを特徴とするツルーイング位置算出方法。 - 主軸頭とテーブルを備えた３軸あるいは４軸制御の研削盤の研削砥石を前記テーブル上に配置したツルーイング砥石で整形するツルーイング位置を算出する方法であって、
研削砥石に近い位置で主軸頭にＣＣＤカメラを設置し、
テーブルに載せた試片に前記研削砥石で前記試片に測定用の溝を加工し、この溝の制御軸上の座標を求め、
前記溝の形状およびツルーイング砥石を前記ＣＣＤカメラで撮像するとともに所定の画像処理を施した画像として表示装置に表示し、
前記表示装置に表示された画像を見ながら、研削砥石と試片並びにツルーイング砥石との相対位置を手動で微動変化させながら前記ＣＣＤカメラで走査し、研削砥石とツルーイング砥石との接点を算出するために必要な位置データを求め、前記溝の座標と位置データに基づいて、研削砥石とツルーイング砥石との接点の制御系上の座標を算出することを特徴とするツルーイング位置算出方法。 - 請求項３または４に記載の方法により算出した接点の座標をツルーイングの基点として数値制御により研削砥石を整形することを特徴とするツルーイング方法。
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-
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