JP2005059176A - ツルーイング・ドレッシング方法、および同装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小径の内研砥石車３は、その内研砥石軸３ａが細いために撓み易い。そこで、
上記の内研砥石軸に曲げ応力を与えないようにツルーイングし、ドレッシングする技術を提供する。
【解決手段】 小径の内研砥石車３を回転させながら、レーザーツルーイング機構６から
内研砥石３ｂの外周面にＹＡＧレーザーの基本波を照射して該内研砥石の外周面を所望の形状寸法に仕上げる（ツルーイング）。引き続いてレーザードレッシング機構７からＹＡＧレーザーの高調波を照射して、該内研砥石の外周面の微視的状態を整える（ドレッシング）。このように光学的手段でツルーイングし、ドレッシングするので、内研砥石軸３ａに外力を与えず、曲げ応力を生じさせない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、小径の内面研削用研削砥石車（略称・内研砥石車）をツルーイングし、ドレッシングする技術に関するものである。

被加工物を高能率で研削して良好な仕上げ面を得るには、研削砥石車をツルーイングし、かつドレッシングすることが必要である。
また、小径の内研砥石車には内研砥石車特有の難しい問題が有る。
ツルーイングとドレッシングとは、技術的開発進歩の歴史的な経緯によって混同される場合が少なくない。
ツルーイングとは、砥石の研削面を所望のマクロ形状に整形することであって概要的には、最終製品の研削仕上げ面の輪郭をネガチブに反転した形状に整形することになる。
ドレッシングとは、砥石の研削面のミクロ形状を整えることであって、つまり、砥石面を顕微鏡的に観察したとき、砥粒がボンド材のベースから突出して切刃を形成するとともに、砥粒の間にポケットが形成されているようにすることである。

内面研削用の砥石車は軸を有していて、通常は片持ち形に支持して回転されながら、その外周面で被加工面（孔の内面）を研削する。
被加工面である孔の径が小さい場合は、砥石車も小径になり、軸はさらに細くなる。このため、ツルーイングされたりドレッシングされたりするとき、軸が外力を受けて曲げ変形を被る。
内研砥石車の軸が曲がると、研削作業の加工精度は著しく低下する。その上、回転部材である内研砥石車の重心が回転中心線から離れて偏心し、回転に伴って振動を生じ、いっそう加工精度を悪くする。

砥石車の軸が曲がるという問題を解消するために、特開昭５７−６１４６７号公報「研削砥石のドレッシング方法」が公知である。
図４は、上記公知発明を示し、同公報の第１図として掲げられたものである。
研削盤の砥石ヘッド（１）に装着されている砥石（２）にダイアモンドドレッサ（４）を接触させると砥石軸（３）が弾性変形するという問題が提起されている。
そこで、この公知発明では、「撓み量とドレッシング抵抗との関係」を予め実験的に検出して記憶しておき、ドレッシング作業時にドレッシング抵抗値を実測して軸の撓み量を算出し、磁歪素子を伸縮させて撓みを補正する。

また、砥石車の砥石を歪ませないための改良として、特開平５−６９３２３号公報「加工用砥石の形状修正方法及び装置」および特開昭５２−７６７９３号「砥石成形研削装置」が公知である。
図５は、上記特開平５−６９３２３号公報に図４として開示された模式図である。
駆動源２で回転駆動される回転軸１０に、加工用砥石１１が取り付けられて回転加工具１が形成されている。
２個の７４１は修正用砥石（ドレッサ）、７４０はそれぞれ回転軸であって、全体として修正用加工具７４を構成している。８４は駆動源、９４はＸ軸ステージ、１００はＺ軸ステージである。
一対のドレッサ７４１で加工用砥石１１を挟みつけているので、該加工用砥石１１に対して曲げ応力を与えない。
この公知発明は、「一対のドレッサ」という点で本願発明と共通しているが、次の点に留意しておかねばならない。
イ．加工用砥石１１の歪みを防止する構造であって、加工用砥石の回転軸１０の撓みやドレッサの回転軸７４０の撓みを防止するという技術的思想は無く、そのような効果も得られない。
ロ．加工用砥石１１の両側面を加工する構造であって、その外周面は加工されない。

図示を省略するが、前記特開昭５７−６１４６７号公報の発明も、上記特開平５−６９３２３号公報の発明と類似であり、前記イ項と同様に、ドレッサ回転軸の撓みは防止されず、前記ロ項と同様に、加工用砥石の外周面が加工されない。
図面の参照を望まれるならば特開平５−６９３２３号公報を御覧いただきたい。
特開平５−６９３２３号公報「加工用砥石の形状修正方法及び装置」 特開平５−６９３２３号公報「加工用砥石の形状修正方法及び装置」 特開昭５２−７６７９３号公報「砥石成形研削装置」

本発明は、ツルーイングとドレッシングとのそれぞれについて、その技術的な意義を再確認するとともに両者の混同を排し、
小径の内研砥石車を対象とするツルーイングとドレッシングとの組み合わせにおいて、最良のツルーイングを施工し、かつ、最良のドレッシングを施工して、
小径の内研砥石車特有の技術的困難である「軸の撓み」を防止することを目的とする。
上記の小径とは直径５ミリメートル以下をいう。その理由は、直径５ミリメートル以上では軸の撓みによる不具合が比較的に軽微であり、直径５ミリメートル以下の場合は撓みによる不具合（研削精度の低下）が無視できないからである。

請求項１に係る発明方法の構成は、小径の内研砥石車をツルーイングし、ドレッシングする方法において、加工対象物である小径内研砥石車を回転させながら、一対のロータリードレッサで、該内研砥石車の外周面を「その回転中心線と垂直な方向」に挟みつけてツルーイングし、
ツルーイングを終えた内研砥石車を回転させながら、その外周面にレーザー光を照射してドレッシングすることを特徴とする。

以上に説明した請求項１の発明方法によると、機械的な研削手段によって効率良く、しかも、砥石軸に歪みを与えることなく小径の内研砥石車をツルーイングすることができ、 かつ、光学的手段によって、砥石軸に外力を与えることなくドレッシングし、該小径の内研砥石車を「研削作業に供し得る状態」にすることができる。
特に、ツルーイングに適した機械的な加工と、ドレッシングに適した光学的な加工とを時系列的に組み合わせることによって、小径内研砥石車の細い砥石軸に曲げ応力を与えることなく、格別の熟練を要せずに高精度のツルーイング・ドレッシング加工を可能ならしめた。

請求項２に係る発明方法の構成は、（図１参照）小径の内研砥石車をツルーイングし、ドレッシングする方法において、
加工対象物である小径の内研砥石車を回転させながら、その外周面にＹＡＧレーザーの基本波を照射してツルーイングし、
ツルーイングを終えた内研砥石車を回転させながら、その外周面にＹＡＧレーザーの高調波を照射してドレッシングすることを特徴とする。

以上に説明した請求項２の発明方法によると、加工能力の大きいＹＡＧレーザー基本波によって効率良く、しかも、砥石軸に歪みを与えることなく小径の内研砥石車をツルーイングすることができ、
かつ、超硬砥粒を損傷しないＹＡＧレーザーの高調波によって、該小径の内研砥石車の細い砥石軸に外力を与えることなくドレッシングし、該小径の内研砥石車を「研削作業に供し得る状態」にすることができる。
特に、ツルーイングに適したＹＡＧレーザー基本波による強力な加工と、ドレッシングに適したＹＡＧレーザーの高調波によるマイルドな加工とを時系列的に組み合わせることによって、小径内研砥石車の細い砥石軸に曲げ応力を与えることなく、格別の熟練を要せずに高精度のツルーイング・ドレッシング加工を可能ならしめた。

請求項３に係る発明方法の構成は、請求項１または請求項２の方法によってツルーイングし、ドレッシングした小径の内研砥石車を用いて研削作業を行ない、該小径の内研砥石車が目づまりし、目こぼれし、もしくは目つぶれした場合、
上記の小径内研砥石車を回転させながら、その外周面にＹＡＧレーザーの高調波を照射してドレッシングすることにより該小径の内研砥石車を再生して、研削作業の続行を可能ならしめることを特徴とする。

以上に説明した請求項３の発明方法によると、前記請求項１または請求項２の発明方法によって「研削作業に供し得る状態」ならしめた小径の内研砥石車が、研削作業によって
損耗したとき、その細い砥石軸に歪みを与えること無くドレッシングして「研削作業に供し得る状態」に復元させることができる。
しかも、この請求項３に係る発明方法は、前記請求項１または請求項２の発明方法の実施に用いた設備によって実施することができるので、きわめて経済的である。

請求項４に係る発明方法の構成は、前記請求項２の発明方法の構成要件に加えて、（図３を参照）加工対象物である小径内研砥石車を回転させながら、その外周面にＹＡＧレーザーの基本波を照射してツルーイングする際、該小径内研砥石車の外周面に対して、入射角φ≠０ならしめることを特徴とする。

以上に説明した請求項４の発明方法によると、ツルーイング作業の実施形態の自由度が大きい。
すなわち、小径の内研砥石車の被加工面に対するＹＡＧレーザー基本波の照射方向が、
「面に垂直な方向」に限定されず、任意に斜め方向から照射できるので、ＹＡＧレーザー光学系統の配置や構成が拘束されない。従って、狭義のツルーイング手段以外の機器（例えば計測装置など）と干渉する虞れが無い。また、ツルーイング加工点を直接的に（ＴＶ手段や反射鏡などを用いないで）観察するに好都合である。

請求項５に係る発明方法の構成は、前記請求項２または請求項４の発明方法の構成要件に加えて、（図３参照）ＹＡＧレーザーの基本波を照射してツルーイングする際、これと異なるレーザー光を被加工面に照射して、該被加工面の位置、寸法を計測することを特徴とする。

以上に説明した請求項５の発明方法によると、ツルーイング加工の進行状態を観察，計測しつつ施工できるので、小径内研砥石車の外周面を複雑な形状にツルーイングすることも容易に可能である。
このような計測が可能になったのは、ＹＡＧレーザー基本波によって乾式でツルーイングするからこそである。すなわち、従来技術におけるがごとく、ダイヤモンドツールを用いて研削液を注ぎかけながらツルーイングしていては、被加工箇所の計測や観察は望むべくも無い。

請求項６に係る発明方法の構成は、前記請求項５の発明方法の構成要件に加えて、（図３を参照）前記ＹＡＧレーザー基本波の、被照射面におけるエネルギー密度、および照射方向の少なくとも何れか片方を自動制御装置によってＮＣ制御するとともに、
レーザー光によって計測した「被加工面の位置、寸法データー」を、上記自動制御装置にフィードバックして、小径内研砥石車の外周面を所望の回転面形状にツルーイングすることを特徴とする。

以上に説明した請求項６の発明方法によると、ＹＡＧレーザー基本波の照射方向や照射強さを自動的に制御して、小径の内研砥石車の外周面を迅速容易に所望の回転面形状にツルーイングすることができる。
特に、加工対象物である内研砥石に損傷を与えない範囲内において、最高能率でツルーイング作業するように自動制御することができる。

請求項７に係る発明装置の構成は、（図１参照）小径の内研砥石車専用の加工装置であって、
該内研砥石車の軸を支持して軸周りに回転させる支持回転機構と、
回転している内研砥石車の外周面にＹＡＧレーザーの基本波を照射するレーザーツルーイング機構と、
回転している内研砥石車の外周面にＹＡＧレーザーの高調波を照射するレーザードレッシング機構とを具備し、
ＹＡＧレザーの基本波照射とＹＡＧレーザーの高調波照射とを切り替え得るようになっていることを特徴とする。

以上に説明した請求項７の発明装置によると、小径の内研砥石車の軸に対して曲げ応力を与えること無く、該小径の内研砥石車を高能率でツルーイングし、かつ、高精度でドレ
ッシングすることができる。その上、ツルーイングを終えてからドレッシングを始めるまでの間に、被加工物である小径の内研砥石車を持ち替える必要が無いので作業工程の進行が円滑迅速に行なわれ、持ち替えによる誤差を生じない。
しかも、本発明装置によると、研削液を注ぎかけることなくツルーイング作業およびドレッシング作業が施工されるので作業環境がクリーンに保たれ、その上、研削液注加用の部材を必要とせず設備コストが低廉である。
これを要するに、本請求項７の発明装置によると、前記請求項２の発明方法を容易に実施して、その効果を充分に発揮させることができる。

請求項８に係る発明装置の構成は、前記請求項７の発明装置の構成要件に加えて、（図３参照）前記ＹＡＧレーザー基本波の照射機構、及び／又は、ＹＡＧレーザー高調波の照射機構が、レーザー光を内研砥石車の外周面に集光する機能、及び、その集光点を「内研砥石車の回転軸と平行な方向」にトラバースする機能を有していることを特徴とする。

以上に説明した請求項８の発明装置によると、比較的小容量のレーザー発振機を用いて
内研砥石の外周面を均一にツルーイングし、ドレッシングすることができる。
レーザー光のトラバースは、機械的に行なうこともでき、光学的に（例えばレンズまたはミラーを操作して）行なうこともでき、設計的な自由度が大きい。

請求項９に係る発明装置の構成は、前記請求項７または請求項８の発明装置の構成要件に加えて、（図３参照）前記ＹＡＧレーザー基本波を照射する機構は、被加工面に対する入射角φを、φ≠０ ならしめ得る構造であることを特徴とする。

以上に説明した請求項９の発明装置によると、レーザー基本波の照射機構の設置箇所を
自由に選定することができ、レーザー系統以外の構成機器との干渉を防止することが容易である。
特に、内研砥石表面の加工点の近くに配置したい機器（例えば計測器）の設置、および
その移動に制約を受けない。

請求項１０に係る発明装置の構成は、請求項７の発明装置の構成要件に加えて、（図３を参照） 前記レーザーツルーイング機構が、ＹＡＧレーザーの高調波と異なる波長のレーザー位置，寸法センサを具備していることを特徴とする。

以上に説明した請求項１０の発明装置によると、ツルーイング加工を施しつつ、その進行状態を寸法データとして検出できるので、
イ．ツルーイングしつつある内研砥石の外周面形状が所望の形状に近づきつつあるか否かを知ること、および、
ロ．ツルーイング操作を終了すべき時点を知ること、
が可能になる。しかも、上記ロ項のツルーイング終了時点を自動的に検出することもできる。
このようにして、ツルーイング操作しつつ寸法計測を行なうことは、「レーザー光によってツルーイングする」という本願発明特有の構成によって初めて可能になったものであり、従来技術に係る超硬ツールによるツルーイングでは予測し得なかった効果である。

請求項１１に係る発明装置の構成は、請求項７の発明装置の構成要件に加えて、（図３を参照）前記レーザー位置，寸法センサの出力信号を入力されて、前記レーザーツルーイング機構の照射方向、および、被照射面におけるレーザー光のエネルギー密度を制御するＮＣ制御機構を具備していることを特徴とする。

以上に説明した請求項１１の発明装置によると、小径の内研砥石車の外周面をツルーイングしながら、その進行状態を自動的に監視し、かつ、最終仕上げ形状寸法が所望どおりとなるように自動制御することができる。
これにより、作業員に格別の知識や高度の熟練を要せずに高精度のツルーイング作業を
行なうことがせきる。

請求項１の発明方法によると、機械的な研削手段によって効率良く、しかも、砥石軸に歪みを与えることなく小径の内研砥石車をツルーイングすることができ、かつ、光学的手段によって、砥石軸に外力を与えることなくドレッシングし、該小径の内研砥石車を「研削作業に供し得る状態」にすることができる。
特に、ツルーイングに適した機械的な加工と、ドレッシングに適した光学的な加工とを時系列的に組み合わせることによって、小径内研砥石車の細い砥石軸に曲げ応力を与えることなく、格別の熟練を要せずに高精度のツルーイング・ドレッシング加工を可能ならしめることができる。

請求項２に係る発明方法によると、加工能力の大きいＹＡＧレーザー基本波によって効率良く、しかも、砥石軸に歪みを与えることなく小径の内研砥石車をツルーイングすることができ、
かつ、超硬砥粒を損傷しないＹＡＧレーザーの高調波によって、該小径内研砥石車の細い砥石軸に外力を与えることなくドレッシングし、該小径の内研砥石車を「研削作業に供し得る状態」にすることができる。
特に、ツルーイングに適したＹＡＧレーザー基本波による強力な加工と、ドレッシングに適したＹＡＧレーザーの高調波によるマイルドな加工とを時系列的に組み合わせることによって、小径内研砥石車の細い砥石軸に曲げ応力を与えることなく、格別の熟練を要せずに高精度のツルーイング・ドレッシング加工を可能ならしめることができる。

請求項３に係る発明方法によると、前記請求項１または請求項２の発明方法によって「研削作業に供し得る状態」ならしめた小径の内研砥石車が、研削作業で損耗したとき、その細い砥石軸に歪みを与えること無くドレッシングして「研削作業に供し得る状態」に復元させることができる。
しかも、この請求項３に係る発明方法は、前記請求項１または請求項２の発明方法の実施に用いた設備によって実施することができるので、きわめて経済的である。

請求項４に係る発明方法によると、ツルーイング作業の実施形態の自由度が大きい。
すなわち、小径の内研砥石車の被加工面に対するＹＡＧレーザー基本波の照射方向が、
「面に垂直な方向」に限定されず、任意に斜め方向から照射できるので、ＹＡＧレーザー光学系統の配置や構成が拘束されない。従って、狭義のツルーイング手段以外の機器（例えば計測装置など）と干渉する虞れが無い。また、ツルーイング加工点を直接的に（ＴＶ手段や反射鏡などを用いないで）観察するに好都合である。

請求項５に係る発明方法によると、ツルーイング加工の進行状態を観察，計測しつつ施工できるので、小径内研砥石車の外周面を複雑な形状にツルーイングすることも迅速かつ容易に可能である。
このような計測が可能になったのは、ＹＡＧレーザー基本波によって乾式でツルーイングするからこそである。すなわち、従来技術におけるがごとく、ダイヤモンドツールを用いて研削液を注ぎかけながらツルーイングしていては、被加工箇所の計測や観察は望むべくも無い。このように、従来においては全く予想し得なかった優れた実用的効果を得ることができた。

請求項６に係る発明方法によると、ＹＡＧレーザー基本波の照射方向や照射強さを自動的に制御して、小径の内研砥石車の外周面を迅速容易に所望の回転面形状にツルーイングすることができる。
特に、加工対象物である内研砥石に損傷を与えない範囲内において、最高能率でツルーイング作業するように自動制御することができる。

請求項７に係る発明装置によると、小径の内研砥石車の軸に対して曲げ応力を与えること無く、該小径の内研砥石車を高能率でツルーイングし、かつ、高精度でドレッシングすることができる。その上、ツルーイングを終えてからドレッシングを始めるまでの間に、被加工物である小径の内研砥石車を持ち替える必要が無いので作業工程の進行が円滑迅速に行名われ、持ち替えによる誤差を生じない。
しかも、本発明装置によると、研削液を注ぎかけることなくツルーイング作業およびドレッシング作業が施工されるので作業環境がクリーンに保たれ、研削液循環系統の機器を必要とせず設備コストが低廉である。
これを要するに、本請求項７の発明装置によると、前記請求項２の発明方法を容易に実施して、その効果を充分に発揮させることができる。

請求項８に係る発明装置によると、比較的小容量のレーザー発振機を用いて内研砥石の外周面を均一にツルーイングし、ドレッシングすることができる。
レーザー光のトラバースは、機械的に行なうこともでき、光学的に（例えばレンズまたはミラーを操作して）行なうこともでき、設計的な自由度が大きい。

請求項９に係る発明装置によると、レーザー基本波の照射機構の設置箇所を自由に選定することができ、レーザー系統以外の構成機器との干渉を防止することが容易である。
特に、内研砥石表面の加工点の近くに配置したい機器（例えば計測器）の設置、および
その移動に制約を受けない。

請求項１０係る発明装置によると、ツルーイング加工を施しつつ、その進行状態を寸法データとして検出することができるので、
（イ）ツルーイングしつつある内研砥石の外周面形状が所望の形状に近づきつつあるか否かを知ること、および、
（ロ）ツルーイング操作を終了すべき時点を知ること、
が可能になる。しかも、ツルーイング終了時点を自動的に検出することもできる。
このようにして、ツルーイング操作しつつ寸法計測を行なうことは、「レーザー光によってツルーイングする」という本願発明特有の構成によって初めて可能になったものであり、従来技術に係る超硬ツールによるツルーイングでは予測し得なかった効果である。

請求項１１に係る発明装置によると、小径の内研砥石車の外周面をツルーイングしながら、その進行状態を自動的に監視し、かつ、最終仕上げ形状寸法が所望どおりとなるように自動制御することができる。
これにより、作業員に格別の知識や高度の熟練を要せずに高精度のツルーイング作業を
行なうことがせきる。

本発明は、小径の内研砥石車を適用の対象とする（小径内研砥石車の砥石軸は必然的に細く、かつ片持ち形に砥石車を支持するので撓み易いという問題を有している）。
本発明はツルーイングとドレッシングとの混同から脱却して、両者それぞれの意義と特質とを解明し、特に、細い砥石軸に曲げ応力を与えずにツルーイングした後、この細い砥石軸に曲げ応力を与えずにドレッシングする。
ツルーイングは、砥石軸にほとんど応力を与えないことを条件として、機械的手段で行なっても良く、光学的手段で行なっても良い。
ドレッシングは、砥石軸に全く応力を与えないように、ＹＡＧレーザーの高調波を用いることを必要条件とする。

機械的な加工では、砥石軸に全く応力を与えないことが困難であるから、仕上げ工程に当たるドレッシング操作は必ずＹＡＧレーザーで行なう。
さらに、ＹＡＧレーザー基本波では超硬砥粒に対して僅少ながら損傷を与える虞れが絶無ではないから、作用がマイルドなＹＡＧレーザー高調波でドレッシングする。
ツルーイング操作の初期及び中期においては、超硬砥粒に僅少な損傷を与える虞れを容認し得るから、作業能率の高いＹＡＧレーザー基本波を用いる。ツルーイング操作の末期においては、ＹＡＧレーザー基本波のエネルギー密度を小さくして超硬砥粒の損傷を防止する（詳細は後述）。

図１は請求項２、請求項３および請求項７に対応し、レーザーツルーイング機構、およびレーザードレッシング機構、並びに小径の内研砥石車およびその支持回転機構を描いた模式的な斜視図に制御系統を付記した図である。
符号３を付して示したのはツルーイングおよびドレッシングの対象とする小径の内研砥石車である。該小径の内研砥石車の内研砥石軸３ａは支持，回転機構５に取り付けられていて、円弧矢印θのように回転されつつ往復矢印ａ，ｂのように往復駆動される（この往復矢印方向は後の説明で明らかにされるが、ツルーイング作業およおびドレッシング作業におけるトラバース方向に相当する）。

前記小径の内研砥石車３の側方にレーザーツルーイング機構６、および、レーザードレ
ッシング機構７を配置する。
上記レーザーツルーイング機構６は、ＹＡＧレーザーの基本波を内研砥石３ｂの外周面に向けて照射する。ＹＡＧレーザーの基本波は波長１０６４ｎｍであって、砥石の表層を破壊（ボンド材の熔融，気化，酸化）除去する力が比較的に大きい。符号ｔはレーザー基本波によるツルーイング加工点である。
内研砥石３ｂが円弧矢印θのように回転しながら往復矢印ａ，ｂのように往復駆動されると、ツルーイング加工点ｔは円周方向に走査されつつ、軸心方向にトラバースされる。

このようにして小径の内研砥石車３の内研砥石３ｂの外周面がピッチの小さい螺旋状にＹＡＧレーザー基本波の照射を受けて、その表層がきわめて薄く（サブマイクロメートルオーダー）除去される。この操作を繰り返し継続することによって、内研砥石３ｂが次第に所望の形状寸法に仕上げられてゆく。
この際、内研砥石３ｂの超硬砥粒（例えばダイヤモンド砥粒）が僅かな損傷を受ける。ドレッシングにおいては超硬砥粒が損傷を被ることは一切許されないが、ツルーイングという作業はボンド材も超硬砥粒も含めて除去しながら目的の形状に削り上げてゆくのであるから、ツルーイング工程の終末期を除いて超硬砥粒の損傷を厭わない。
ツルーイング工程の終末期になると、ＹＡＧレーザー基本波のエネルギー密度を下げて超硬砥粒の損傷を防止することが望ましい。その具体的な手法については、図３を参照して後に説明する。

従来技術におけるツルーイング操作は単石工具または回転砥石を用いて行なったので研削液（クーラント）を注ぎかけながら行なわねばならなかったが、本実施形態のようにレーザー光でツルーイングすれば研削液を要しないので研削液注加手段を設ける必要が無い。従って設備コストが低廉で済むのみならず、装置全体が小型軽量となり、その上、作業環境を汚さない。
更に、ツルーイング作業を行ないつつ被加工面を非接触で計測することが可能になるが、これについては図３を参照して後に詳しく述べる。
上述の作用原理から明らかなように、本実施形態においては、内研砥石軸３ａに対して曲げ応力を与えることなく有効なツルーイングが行なわれる。

前記のツルーイング加工点ｔから離れた点ｄに向けてＹＡＧレーザーの高調波を照射するように、レーザードレッシング機構７が設置される。
本例ではレーザー高調波の照射点ｄが前記ツルーイング加工点ｔの反対側に設定されている。このように構成すると、レーザーツルーイング機構６とレーザードレッシング機構７との配置が容易である。上記双方の点ｔ，ｄを接近させても良く、また一致させることも不可能ではない。その理由は、ツルーイング作業とドレッシング作業とが同一点に対して同時に行なわれることは無いからである。
ＹＡＧレーザーの第２高調波は波長は５３２ｎｍ、第３高調波は波長３５５ｎｍ、第４高調波は波長２６６ｎｍであるが、何れか任意の高調波を用いることができる。本例では第３高調波を用いた。第３高調波（波長３５５ｎｍ）は紫外光であるから取り扱いが容易で好都合である（ドレッシング加工点ｄの目視観察を妨げず、また、蛍光物質を利用してレーザー光束を観察することもできる）。

加工対象である小径の内研砥石車３の内研砥石３ｂに対して、先に説明したようにして
ツルーイングした後、レーザードレッシング機構７から点ｄに向けてＹＡＧレーザー高調波を照射する。ＹＡＧレーザー高調波はＹＡＧレーザー基本波に比して作用がマイルドであり、超硬砥粒をほとんど損傷しないでボンド材を酸化除去し、または熔融除去し、もしくは昇華除去する。これにより、内研砥石３ｂがドレッシングされる。
ツルーイング作業の直後に行なわれるドレッシング操作とは、超硬砥粒を残してボンド材の表層を除去することである。
本実施形態において前記の点ｄはドレッシング加工点である。

ドレッシングにおいても、前述したツルーイングにおけると同様に、ドレッシング加工点ｄが内研砥石３ｂの外周面に対し相対的に、円弧矢印θ方向に回転しつつ往復矢印ａ，ｂのようにトラバースされ、該内研砥石３ｂの外周面が一様にドレッシングされる。
また、本実施形態におけるドレッシングは先に説明したツルーイングと同様に乾式の状態で行なわれる。すなわち、研削液の注加を必要とせずに行なわれる。このため、装置全体が小型軽量かつ低コストで構成される上に、ドレッシング作業環境を清潔に保つことが容易である。
本実施形態のツルーイング・ドレッシング装置は、センタレス研削機の付属機器として構成した。中央自動制御装置８は、本図１に描かれている構成部分以外の研削機全般を制御していおり、かつ、予め与えられているプログラムに従って、前記支持回転機構５による内研砥石３ｂの回転・トラバース、並びにレーザーツルーイング機構６およびレーザードレッシング機構７を総合的に制御していて、
最初にツルーイング作業を行なわせ、その後ドレッシング作業を行なわせる。

図２は、前記と異なる実施形態の２例を説明するために示したツルーイング装置の模式図である。
前掲の図１を参照して述べたツルーイング・ドレッシング操作は請求項２の発明方法に対応するものであって、最初の工程ではレーザーでツルーイングし、次の工程はレーザーでドレッシングした。
これに比して請求項１に係る発明方法は、最初の工程で機械的にツルーイングし、次の工程はレーザーでドレッシングする。これら請求項１の発明方法と請求項２の発明方法とに共通するところのものは、（イ）小径の内研砥石車を加工の対象とし、その砥石軸に曲げ応力を与えないこと、および（ロ）ツルーイングとドレッシングとを明確に区別して、それぞれ異なる方式の加工を施すこと……である。

本図２は、請求項１の発明方法における最初のツルーイング工程の２例を描いてある。
この図２に描かれている構成部分のみに着目すると、本発明者の一人によって創作された公知の技術であるが、後に説明するようにレーザードレッシングと組み合わせて施工することに創作性が有る。
図２（Ａ）は、内研用小径砥石５の外周面を円柱状にツルーイングする例であって、
該内研用小径砥石５は支持回転機構５に取り付けられてＸ軸の周りに回転せしめられる。
一対のロータリドレッサ・甲１３Ａとロータリドレッサ・乙１３Ｂとが内研用小径砥石５を「Ｘ軸と垂直な方向（矢印ｆ，ｆ′）」に挟みつけてツルーイングする。
このように一対のロータリドレッサで挟みつけるから、内研用小径砥石の砥石軸に曲げ応力が掛からない。
砥石軸に曲げ応力を与えずにツルーイングした後、前掲の図１に示したレーザードレッシング機構７と同様の手段で、砥石軸に曲げ応力を与えずにドレッシングして内研用小径砥石を「小径の孔の研削に供し得る状態」に仕上げる。このようにして請求項１に係る発明方法が遂行される。

図２（Ｂ）は、内研用小径砥石５の外周面を回転面にツルーイングする例であって、
該内研用小径砥石５の外周面をネガティブに反転した断面形状を有するロータリドレッサ・甲１４Ａと、同様の断面形状を有するロータリドレッサ・乙１４Ｂとで内研用小径砥石５を「Ｘ軸と垂直な方向（矢印ｆ，ｆ′）」に挟みつけてツルーイングする。
このようにしてツルーイングした内研用小径砥石５を、（図１を援用）レーザドレッシング機構７により、砥石軸に曲げ応力を与えずにドレッシングして該研用小径砥石を「小径の孔の研削に供し得る状態」に仕上げる。
この図２（Ｂ）に示した実施例によると、内研用小径砥石の外周面を任意所望の回転面形状にツルーイング仕上げすることができるので、例えば被加工物の小径の孔を球面座に研削仕上げする場合に好適である。

図３は前記と異なる実施形態を示す模式図である。ただし、部分的に同様ないし類似の構成部分を有している。
支持回転機構５は小径の内研砥石車３を支持して回転させながらトラバースさせる。
レーザーツルーイング機構６は、ＹＡＧレーザーの基本波（波長１０６４ｎｍ）を該小径の内研砥石車３の外周面に向けて照射する。この照射は、レーザー光束をツルーイング加工点ｔに集光させるが、焦点調節可能な構造であって、レーザー光の集束範囲をほとんど１点に絞ることもでき、また微小区域に拡散させることもできる。すなわち、被照射面におけるレーザー光のエネルギー密度を調節できるようになっている。
前記のようにレーザー光束を集光させると、比較的に小容量のレーザー発振機を用いて
高能率のレーザー加工が可能になる。
さらに、支持回転機構５によって小径の内研砥石車３をＸ軸方向にトラバースさせる代りに、レーザーツルーイング機構６の照射方向をＸ軸方向に走査させることもできる。ツルーイング加工点ｔのトラバースを機械的に（支持回転機構で）行なうか、光学的に（レーザーツルーイング機構で）行なうかは、設計的に選択することができる。

符号９を付して示したのはレーザー方式の位置センサである。ただし、位置を検知すれば被測定物の寸法を算出できるので、このセンサをレーザー位置寸法センサ９と呼ぶ。
本発明を実施する場合、レーザー位置寸法センサは公知の機器を適宜に選定して用いることができるので、上記レーザー位置寸法センサ９の構造の詳細は省略する。
ただし、レーザーツルーイング機構６の照射光の影響を受けないように、ＹＡＧレーザー基本波（波長１０６４ｎｍ）と異なる波長のレーザー位置寸法センサを用いることが望ましい。
前記のレーザー位置寸法センサとして適当な市販の機器の２例を挙げると、波長６５０ｎｍの赤色可視光を用いるもの、および波長７５０ｎｍの赤外不可視光を用いるものが有る。これらは何れもＹＡＧレーザ基本波と干渉しないので好適である。
また、波長４０８ｎｍの紫色光を短波長側可視限界とするレーザ微細表面観察用顕微鏡も市販されており、併せて利用することが推奨される。
前記レーザーツルーイング機構６の投射光束の、内研砥石車に対する入射角φは必ずしも０でなくても良い。φ≠０ならしめることによって、レーザーツルーイング機構６とレーザー位置寸法センサ９との配置関係の自由度が大きくなり全体的設計が容易になる。

先に述べたように、ツルーイングとは研削砥石の表層を削り取って所望の形状寸法に整える作業である。従って、ツルーイングしながら同時に形状，寸法の測定を行なうことは
極めて望ましい。しかしながら従来技術におけるツルーイング作業は、研削液（クーラント）を注ぎ掛けながら行なったので非接触式の形状寸法計測は不可能であって、やむを得ずに接触式計測を行っていた。接触式計測においては接触子（プローブ）の接触圧によって砥石軸に曲げ応力を与えることが不可避である。本実施形態（図３）においては、レーザー光によってツルーイング加工を施すことにより、はじめてツルーイング作業中の非接触計測を可能ならしめた。

本実施形態（図３）におけるツルーイングはＹＡＧレーザーの基本波（１０６４ｎｍ）で行なう。基本波は高調波に比べて砥石表層の除去作用が強烈であるからツルーイングに好適である。すなわち、超硬砥粒に微小な損傷を与える虞れは有るが、高能率でツルーイングが進行する。
ツルーイングは、サブミリメートルオーダーで砥石の表層を剥ぎ取る操作であるから、
通常、最表層の超硬砥粒も除去される。従って、超硬砥粒が微小な損傷を受けることは致命的な不具合ではない。しかしながら、ツルーイング操作の末期になると、次工程のドレッシングを考慮して完全な（損傷を被っていない）超硬砥粒を残しておかねばならない。

そこで、レーザー位置寸法センサ９でツルーイングの進捗状態を監視し、所望の形状寸法に近づいたらＮＣ制御機構１２によってレーザーツルーイング機構６を自動操作して、
ツルーイング加工点ｔのレーザー光エネルギー密度を減少させる。
エネルギー密度減少の具体的手段は、レーザー発振を弱めても良く、また光学系を自動操作して焦点をぼかしても良い。
このようにして、ツルーイング加工工程の前期と中期とは高能率で施工し、ツルーイング加工工程の末期には超硬砥粒に損傷を与えずに施工する。
上述のように完全な超硬砥粒を残してツルーイングした小径の内研砥石車３を引き継いで、次の工程のドレッシング作業は、マイルドな高調波レーザー光によって超硬砥粒を損傷させることなく行なわれる。

以上に説明したようにツルーイングし、ドレッシングすることによって、小径の内研砥石車３は「研削作業に教師得る状態」となるが、研削作業を施工すると砥石の目こぼれ、目詰まり、及び目つぶれといった損耗を生じ、いわゆる「砥石の切れ味」が悪くなる。
このような損耗を生じた場合は、（図１を援用）

本発明は、研削盤に必要な研削砥石車を所望の形状寸法に整える作業（ツルーイング）および該研削砥石車の表面状態を微視的に整える作業（ドレッシング）を遂行する。
特に、上記研削砥石車が小径であって砥石軸が撓み易い場合、砥石軸に曲げ応力を与えない。
本発明の適用によって、小径の内面研削が高精度で行なわれ得るようになり、工作機械産業の発展に貢献する。

本発明の実施形態を描いた模式図であって、請求項２、請求項３、および請求項７に対応している。 本発明方法の請求項１におけるツルーイング操作を説明するための模式図であって、（Ａ），（Ｂ）それぞれが実施例を表している。 本発明におけるレーザーツルーイング機構、並びにレーザー位置寸法センサ、および、その制御系統を描いた模式図である。 小径の内研砥石車のドレッシング作業において砥石軸が曲がるという問題を提起した公知発明に係る公開特許公報（昭５７−６１４６７号）に第１図（ａ）として開示された図面である。 加工用砥石を加工する場合、該加工用砥石の撓みを防止するための公知発明に係る公開特許公報（特開平５−６９３２３号）に第４図として開示された同発明第４実施例の構成を示す模式図である。

符号の説明

３ 小径の内研砥石車
３ａ 内研砥石軸
３ｂ 内研砥石
５ 支持回転機構
６ レーザーツルーイング機構
７ レーザードレッシング機構
８ ＣＰＵ（自動制御装置の中央処理機構）
１２ ＮＣ制御機構
１３Ａ ロータリドレッサ・甲
１３Ｂ ロータリドレッサ・乙
１４Ａ ロータリドレッサ・甲
１４Ｂ ロータリドレッサ・乙

Claims (11)

1. 小径の内研砥石車をツルーイングし、ドレッシングする方法において、
   加工対象物である小径内研砥石車を回転させながら、一対のロータリードレッサで、該内研砥石車の外周面を「その回転中心線と垂直な方向」に挟みつけてツルーイングし、
   ツルーイングを終えた内研砥石車を回転させながら、その外周面にレーザー光を照射してドレッシングすることを特徴とする、ツルーイング・ドレッシング方法。
2. 小径の内研砥石車をツルーイングし、ドレッシングする方法において、
   加工対象物である小径の内研砥石車を回転させながら、その外周面にＹＡＧレーザーの基本波を照射してツルーイングし、
   ツルーイングを終えた小径の内研砥石車を回転させながら、その外周面にＹＡＧレーザーの高調波を照射してドレッシングすることを特徴とする、ツルーイング・ドレッシング方法。
3. 請求項１または請求項２の方法によってツルーイングし、ドレッシングした小径の内研砥石車を用いて研削作業を行ない、該小径の内研砥石車が目づまりし、目こぼれし、もしくは目つぶれした場合、
   上記の小径内研砥石車を回転させながら、その外周面にＹＡＧレーザーの高調波を照射してドレッシングすることにより該小径の内研砥石車を再生して，研削作業の続行を可能ならしめることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載したツルーイング・ドレッシング方法。
4. 加工対象物である小径内研砥石車を回転させながら、その外周面にＹＡＧレーザーの基本波を照射してツルーイングする際、該小径内研砥石車の外周面に対するレーザー光の入射角φを、 φ≠０ならしめることを特徴とする、請求項２に記載したツルーイング・ドレッシング方法。
5. ＹＡＧレーザーの基本波を照射してツルーイングする際、これと異なるレーザー光を被加工面に照射して、該被加工面の位置、寸法を計測することを特徴とする請求項２または請求項４に記載したツルーイング・ドレッシング方法。
6. 前記ＹＡＧレーザー基本波のエネルギー密度、および照射方向の少なくとも何れか片方を自動制御装置によってＮＣ制御するとともに、
   レーザー光によって計測した「被加工面の位置、寸法データー」を、上記自動制御装置にフィードバックして、小径内研砥石車の外周面を所望の回転面形状にツルーイングすることを特徴とする、請求項５に記載したツルーイング・ドレッシング方法。
7. 小径の内研砥石車の加工装置であって、
   該内研砥石車の軸を支持して軸周りに回転させる支持回転機構と、
   回転している内研砥石車の外周面にＹＡＧレーザーの基本波を照射するレーザーツルーイング機構と、
   回転している内研砥石車の外周面にＹＡＧレーザーの高調波を照射するレーザードレッシング機構とを具備し、
   ＹＡＧレーザーの基本波照射とＹＡＧレーザーの高調波照射とを切替えて使用し得るようになっていることを特徴とする、ツルーイング・ドレッシング装置。
8. 前記ＹＡＧレーザー基本波の照射機構、及び／又は、ＹＡＧレーザー高調波の照射機構は、レーザー光を内研砥石車の外周面に集光する機能、および、その集光点を「内研砥石車の回転軸と平行な方向」にトラバースする機能を有していることを特徴とする、請求項７に記載したツルーイング・ドレッシング装置。
9. 前記ＹＡＧレーザー基本波を照射する機構は、被加工面に対する入射角φを、φ≠０ ならしめ得る構造であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載したツルーイング・ドレッシング装置。
10. 前記レーザーツルーイング機構が、ＹＡＧレーザーの高調波と異なる波長のレーザー位置，寸法センサを具備していることを特徴とする、請求項７に記載したツルーイング・ドレッシング装置。
11. 前記レーザー位置，寸法センサの出力信号を入力されて、前記レーザーツルーイング機構の照射方向、および、被照射面におけるレーザー光のエネルギー密度を制御するＮＣ制御機構を具備していることを特徴とする、請求項１０に記載したツルーイング・ドレッシング装置。

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