JP2007229915A - 研磨機の冷却ノズルの設置監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨機、特に機械加工済みの歯を備えた加工中の製品の歯側面を研磨する機械の冷却ノズルの正しい設置を監視する方法を得る。
【解決手段】加工中の製品３に対して所定位置に砥石車２を備えた研磨機の自動試験サイクルにおいて、冷却ノズル９の位置設定後、冷却剤供給部の電源を入れた場合と電源を切った場合の研磨スピンドル駆動部の消費電力の変化が測定され、測定値は特定された望ましい値域と比較され、望ましい値域の範囲外である場合には研磨機の機械加工工程は遮断される。
【選択図】図１

Description

本発明は、研磨機、特に機械加工済みの歯を備えた加工中の製品の歯側面を研磨する機械の冷却ノズルの正しい設置を監視する方法に関する。

歯車や機械加工済みの硬質歯を備えた歯車に似た加工中の製品の歯側面を研磨する機械加工工程では、高い経済的効率性と適当な研磨品質を達成するために、冷却潤滑剤で冷却する必要がある。最適な冷却／潤滑を達成するために、砥石車の周辺および砥石車と加工中の製品との研磨間隙の中に向かって最適角度で適切な加圧型冷却潤滑剤の液体噴流をする。この工程は、通常研磨スピンドル軸台または作業スピンドル軸台上に配置され、かつ調節可能な噴流形成冷却ノズルにより実現し、砥石車または加工中の製品に対する前記ノズルの位置は、機械加工工程を開始する以前に機械設置者が加工するのに適切となるよう設置する必要がある。

冷却ノズルを不完全に設置すると、例えば加熱しすぎにより当該工程において不適切に冷却されることになり、加工中の製品は表面品質が粗悪となるか、または他の欠陥を有するため使用不能となる。さらに、砥石車と加工中の製品間の接触面が高温すぎることにより、または飛火により、冷却液と空気混合による爆燃が機械作業領域で起こりうるし、それによって機械が発火しうる。このため、例えば新しい加工中の製品への切り替えの際、または砥石車の交換の後に、設置者または操作者が冷却ノズルを正しく設置することは大変重要となるのである。

この状況では実際のところ、設置する人員および操作する人員の訓練を徹底することに注意が払われる。冷却ノズルの正しい設置を確保するための他の知られている方策としては、機械制御システムにより加工開始を遮断することが挙げられ、設置者または操作者がタッチボタンにより研磨点に対して冷却ノズルの位置が正しく設置されていることを明示確認する場合にのみ解除される。この解決策の欠点は、冷却ノズルの設定の確認によって、設定が実際に設計書にしたがって行なわれたという確証が得られるわけではなく、また、くず片や機械の発火の危険性が完全に取り除かれてはいないということにある。

さらに、少なくとも機械の発火を防ぐことのできる既知の方法として、機械作業領域に消火システムを組み込む方法が挙げられる。このシステムは例えば爆燃により作動するようにする。しかしながら、そのようなシステムは高価であり、かつ冷却ノズルの不適切な設置による爆燃の場合には、消火媒体を機械の作業領域から取り除く間、機械加工工程に長期の製造機能低下が生じることになる。爆燃が起こらない限りくず片の生成を防止することもない。

それゆえ、本発明の目的は、研磨機、特に機械加工済みの歯を備えた加工中の製品の歯側面を研磨する機械の冷却ノズルの正しい位置の監視方法を提案することにあり、冷却ノズルの不完全な設定を原因としたくず片の生成や機械の発火の発生を機械調整者または操作者とは無関係に防止するという点で既知の機械の欠点を回避する。

本発明によれば、この目的は請求項１に記載の特徴全体により達成される。

本発明の核心は、自動的に機械上で測定する特別な試験サイクルにあり、機械設置者または操作者により先に行われる冷却ノズルの設置を調査し、機械制御システムにおいて特定された試験基準が達成された場合に、機械加工を単に解除するようにする。用いられる試験基準は、好適には試験サイクル中の研磨スピンドル駆動部上で行なわれるトルク測定の結果である。これは、物質的流量を理由として冷却剤の流れが接線方向に砥石車に接触する場合と、冷却潤滑剤が砥石車と加工中の製品面の間の研磨間隙に引き込まれる場合に、研磨スピンドル駆動部の消費電力が多少変化するという周知の事実に基づく。

本発明によれば、研磨機を設置した後、冷却剤流に電源を入れた場合と切った場合とで研磨スピンドル駆動部の消費電力を測定し、二つの測定値を比較することにより冷却ノズルの設置を評価する。

本発明の一実施形態によれば、二つの測定値から導かれた測定された消費電力の変化は、特定の望ましい値域と比較され、測定結果が望ましい範囲の外である場合には、研磨機の設置工程に介入が入る。

本発明に記載の方法の他の実施形態では、冷却剤に電源を入れた場合と切った場合に、研磨スピンドル駆動部の消費電力を、加工中の製品を取り除いた第一試験位置で研磨具を用いて測定し、かつ加工中の製品面に近接した第二試験位置で研磨具を用いて測定し、消費電力の変化に関する測定結果はそれぞれ特定の望ましい値域と比較され、かつ測定結果が望ましい範囲の外である場合には、研磨機の設定工程に介入する。

好適には、研磨具は第一試験位置内の第一規定回転数と第二試験位置内の第一規定回転数とは異なる第二規定回転数で駆動する。

第一試験位置での測定のために、研磨具は、好適には研磨具の方に向けられた冷却剤の流れの動作が加工中の製品、作業用固定具または心押し台による影響を受けない位置にある。

第二試験位置での測定のために、研磨具は、好適には加工中の製品に直接近接し、加工中の製品に対して形成された間隙は特定の幅を有する。

さらに本発明の実施形態では、冷却剤流の電源を入れることにより生じる研磨スピンドル駆動部の消費電力変化の望ましい値域が機械制御システムに送り込まれ、かつ当該研磨機は自動試験サイクルで試験手順を実施することを特徴とする。

損傷を回避するため、測定値が望ましい値域から逸脱する場合には、研磨機の機械加工工程が遮断されるとより有利となる。

本発明の他の実施形態では、冷却ノズルは少なくとも一つの空間的方向に自動的に移動可能であり、および／または少なくとも一つの軸の周りを自動的に回転可能であり、かつ望ましい範囲から逸脱する測定値の場合、冷却ノズルの設置は、次の修正サイクルにおける機械制御システムを用いて少なくとも一つの軸を自動回転または移動することにより修正され、測定値が調整者または操作者の介入なく特定の望ましい範囲になるようにする。

好適には、機械の設置の後に、研磨スピンドル駆動部の消費電力の変化が冷却剤流に電源を入れることにより、加工中の製品を取り除いた第一試験位置の砥石車の場合と、加工中の製品面に近接した第二試験位置の砥石車の場合とで自動試験サイクルにおいて測定され、当該測定値は機械制御システムにおける特定の望ましい値域と比較され、当該機械加工工程は次にその測定値が望ましい値域の外である場合に遮断される。

第一試験測定のために、砥石車は、砥石車に接する冷却剤流の動作が加工中の製品、作業用固定具または心押し台により影響を受けない位置にある。一方で、第二試験測定のためには、砥石車は加工中の製品のすぐ近くに位置して、加工中の製品と特定の幅を有する幅狭な潤滑間隙を形成し、一方で砥石車と加工中の製品は接触しない位置にある。

以下、添付の図面に示される好適な実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。

機械加工済みの歯を備えた歯車の側面の継続的生成研磨のための研磨機（図３の２４）の例を用いて本発明を詳細に説明する。図１は、研磨ワーム２が設置されて、研磨機２４上の研磨スピンドル（図３の１９）の研磨スピンドル軸１の周りを回転するようにする構成を示し、前記研磨ワーム２は図１には図示されていない研磨スピンドル駆動部（図３の１８）により作動する。外側の歯４を備えた加工中の製品（歯車）３を作業用固定具５に設置し、この固定具５を機械に接続することにより研磨ワーム２に対して送り込み方向Ｘの方に駆動回転し移動可能とするようにする。

冷却剤供給部６は、冷却ホース７、供給管８およびその供給管に接続する冷却ノズル９を含む。供給管８は、その長手方向（冷却ノズル送り込み方向）Ｐ３に移動可能であり、回転軸１０の周りを回転可能であり、かつ運搬アーム１１の長手方向（供給管移動方向）Ｐ２に移動可能であり、そのアーム１１に固定することができ、または取り外し可能である。当該運搬アーム１１は、機械上に設置される送り台１２に配置され、摺動移動方向Ｐ１に研磨スピンドル軸１と平行に駆動移動するようにする。送り台１２は、冷却ノズル（研磨油ノズル）９を自動的に研磨ワーム２の係合点に従うよう機能し、機械加工の過程において機械加工工程の自然な結果としてＰ１方向へ移動する。

冷却ノズル９の設置は、次の場合に正確となる。すなわち、一方では冷却ノズル９から放出した冷却噴流が研磨ワーム２のシリンダーと接線方向にねじ山の高さの半分で接触する場合であり、他方では、研磨工程中に冷却噴流が研磨ワーム２と歯車３との間の間隙１３へと向けられるために、冷却剤／潤滑剤が回転研磨ワーム２の表面によりその特定の間隙幅を備えた間隙１３に引き込まれる場合である。

図３によれば、研磨機２４は中央機械制御システム１５を具備し、同システム１５は、記憶部１６に接続して望ましい値を記憶し、かつ入力装置１７に接続して制御指令および望ましい値を読み込むようにする。機械制御システム１５は、研磨スピンドル駆動部１８から（例えば消費電力の）測定値を受信する。機械制御システム１５は、数個の調節機器２０、・・・、２３を制御し、これらの調節機器は図１に示されたＰ１、Ｐ２、Ｐ３の方向および回転軸１０の周りで冷却ノズル９を移動させることができる。

冷却ノズル９の設置が正しいか調べるために、機械２４を設置した後に、設置者または操作者は特別自動試験サイクルを始動させ、それによって研磨ワーム２を加工中の製品を取り除いた第一位置に設置して第一規定回転数で作動させ、冷却剤供給部の電源を入れて、それにより生じた研磨スピンドル駆動部１８の消費電力の変化が測定され、測定結果が機械制御システム１５内で（記憶部１６に記憶された）特定の望ましい値域と比較される。第一測定結果が、特定の許容範囲内にある場合には、研磨ワーム２は、第二規定回転数で駆動され、加工中の製品に近接する第二位置に移動し、特定幅を有する間隙１３が、研磨ワーム２の側面と加工中の製品の歯側面１４との間に残る。このようにして生じた研磨スピンドル駆動部１８の消費電力の変化を測定し、加工中の製品に近接した研磨ワームの位置での特定の望ましい値と測定値とを比較した後に、自動試験サイクルは終了する。

両方の測定値が許容範囲内にある場合、制御システムは機械加工工程を解除する。他方で、一つの測定値または両方の測定値が許容範囲より高いかまたは許容範囲未満である場合には、機械加工工程は遮断され、設置者または操作者は新しい試験サイクルを始動する前に冷却ノズル９の設定を再検査する必要がある。

本発明の更なる実施形態において、望ましい値域から測定値が逸脱した場合、当該試験サイクルに続く修正サイクルは、調整機器２０、・・・、２３を用いて軸１０、Ｐ１、Ｐ２およびＰ３の少なくとも一つを自動的に回転させまたは移動させることにより冷却ノズル２の設定を変更し、両方の測定値を調整者または操作者が介入することなく特定の望ましい値域とすることができるようにする。

機械加工済みの歯を備えた歯車の継続的生成研磨のための機械上に冷却ノズルを配置した図を示す。 研磨ウォームと歯車の間の液体間隙の図を示す。 本発明に記載の方法を実施する機械の制御システムの図を示す。

符号の説明

１ 研磨スピンドル軸
２ 研磨具（研磨ワーム）
３ 加工中の製品（歯車）
４ 外側の歯
５ 作業用固定具
６ 冷却剤供給部
７ 冷却ホース
８ 供給管
９ 冷却ノズル
１０ 回転軸
１１ 運搬アーム
１２ 送り台
１３ 間隙
１４ 歯側面
１５ 機械制御システム
１６ 記憶部
１７ 入力装置
１８ 研磨スピンドル駆動部
１９ 研磨スピンドル
２０ 移動装置Ｐ１
２１ 移動装置Ｐ２
２２ 移動装置Ｐ３
２３ 移動装置（回転軸１０）
２４ 研磨機
Ｘ 送り込み方向
Ｐ１ 摺動移動方向
Ｐ２ 供給管移動方向
Ｐ３ 冷却ノズル送り込み方向

Claims (11)

1. 研磨機の冷却ノズルの正しい設置を監視する方法であり、前記研磨機は研磨スピンドル駆動部により作動する研磨具を備えた研磨スピンドルを含む方法において、研磨機の設置の後に研磨スピンドル駆動部の消費電力を冷却剤供給部に電源を入れた場合と切った場合に測定し、二つの測定の比較により冷却ノズルの設置が評価されることを特徴とする方法。
2. 当該研磨機は、機械加工済みの歯を備えた加工中の製品の歯側面を研磨する機械であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 当該研磨具は研磨ワームであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 二つの測定から導かれた消費電力の変化の測定値は、特定の望ましい値域と比較され、測定値が望ましい値域の範囲外である場合には研磨機の設定工程への介入が指示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 研磨スピンドル駆動部の消費電力を、冷却剤供給部に電源を入れた場合と切った場合に、加工中の製品を取り除いた第一試験位置で研磨具を用いて測定し、かつ加工中の製品面に近接した第二試験位置で研磨具を用いて測定し、消費電力の変化の測定値がいずれの場合にも特定の望ましい値域と比較され、測定値が望ましい値域の範囲外である場合に研磨機の設定工程への介入が指示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 第一試験位置において、研磨具は第一規定回転数で作動し、第二試験位置では第一規定回転数とは異なる第二規定回転数で作動することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 第一試験位置での測定のために、研磨具は、研磨具に向かう冷却剤流の動作が加工中の製品、作業用固定具または心押出し台により影響を受けない位置にあることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 第二位置を測定するために、研磨具は、加工中の製品のすぐ周辺にあり、加工中の製品に特定の幅を有する間隙を形成することを特徴とする請求項５に記載の方法。
9. 冷却剤供給部の電源を入れることにより生じる研磨スピンドル駆動部の消費電力の変化の望ましい値域は、機械制御システムにおいて特定され、かつ研磨機は自動試験サイクルで試験工程を実施することを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 測定値が望ましい値域から逸脱する場合に、研磨機の機械加工工程が遮断されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 冷却ノズルは、少なくとも一つの空間的方向に自動的に移動可能であり、および／または少なくとも一つの回転軸の周りを自動的に回転可能であり、かつ測定値が望ましい値域から逸脱する場合に、冷却ノズルの設定が、続く正しいサイクル中に機械制御システムにより軸の少なくとも一つで回転または移動して変化することにより、測定値が設置者または操作者の介入なしに特定の望ましい値域内になるようにすることを特徴とする請求項１に記載の方法。

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