JP2011161520A - センタレス研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転する砥石車１１から高精度研削制御に必要とする情報を外部に容易に伝達可能として、外部からセンタレス研削盤１０に対して高精度研削の制御を可能とする。
【解決手段】調整車１２と、この調整車１２と互いの外周面を対向して配置された砥石車１１と、を備えたセンタレス研削盤１０において、砥石車１１には、砥石車１１の状態を検出する検出センサ２７，２８と、検出センサ２７，２８から得る砥石車情報を電磁誘導により外部に伝達する情報伝達コイル２３と、を具備する一方、砥石車側筐体に、情報伝達コイル２３から電磁誘導により砥石車情報が伝達される情報被伝達コイル２５を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、砥石車と調整車との互いの外周面を対向させ、回転する両車間の隙間に被研削材を搬入することで、被研削材の外周面を砥石車により研削加工するセンタレス研削盤において、その研削精度を向上させる技術分野に関するものである。

図８を参照して従来からあるセンタレス研削盤について説明する。センタレス研削盤は、回転中心軸が平行な砥石車５１と調整車５２とを備える。砥石車５１と調整車５２は、互いの外周面を一定距離の隙間を隔てて相対向している。両車５１，５２間の隙間に被研削材５４を支持する支持部材５３を配置する。支持部材５３の先端は、調整車５２側に下がる傾斜面形状になっている。この形状により被研削材５４は、両車５１，５２の回転中、当該両車５１，５２の隙間に搬送されると、支持部材５３の先端の傾斜面形状により、調整車５２方向に移動しようとする。そして、この移動により、被研削材５４が調整車５２に接触すると、調整車５２の回転により、被研削材５４は、その外周面が砥石車５１に接触した状態で回転させられることにより、当該外周面が削られる（特許文献１参照）。

センタレス研削盤において、砥石車５１はスピンドル（回転軸）先端にゴムなどからなる円筒状の砥石を取り付けて構成されるものであり、スピンドルを高速回転させることで、円筒状砥石で被研削材５４の外周面を研削することができる。

このようにスピンドルが高速回転するために、円筒状砥石の外周面温度が被研削材５４との回転研削に際して高温状態となり、このことにより円筒状砥石の外周面が膨張してその外径が変化しやすく、また、被研削材５４が砥石車５１と調整車５２との間を接触移動することにより、盤全体が高速振動し、砥石車５１の砥石の変形や極端には破損状態となる傾向となる。

このような砥石車５１の状態は、被研削材５４の高精度な研削に影響する。そこで、こうした現象を極力抑制するようにセンタレス研削盤を制御することで、被研削材５４の高精度な研削加工技術が要求される。

このため、砥石車５１内部に当該砥石車５１の温度状態や振動状態を検出する検出装置を配備し、その検出装置で検出した情報を外部に伝達してセンタレス研削盤を制御することが考えられるものの、砥石車５１は高速で回転しているので、砥石車５１の状態を外部に伝達することは技術的に容易ではない。

特開２００９−００６４３８号公報

本発明により解決すべき課題は、センタレス研削盤において、高速回転する砥石車から高精度研削制御に必要とする情報を外部に容易に伝達可能として、外部からセンタレス研削盤に対して高精度研削の制御を可能とすることである。

本発明のセンタレス研削盤は、調整車と、この調整車と互いの外周面を対向して配置された砥石車と、を備えたセンタレス研削盤において、上記砥石車には、当該砥石車の状態を検出する検出センサと、上記検出センサから得る砥石車情報を電磁誘導により外部に伝達する情報伝達コイルと、を具備する一方、砥石車側筐体に、情報伝達コイルから電磁誘導により上記情報が伝達される情報被伝達コイルを設けたことを特徴とする。

本発明のセンタレス研削盤によると、検出センサから得る高速回転する砥石車の情報を、情報伝達コイルと情報被伝達コイルを用いて電磁誘導により外部に取り出すことができる。

本発明のセンタレス研削盤は、高速回転する砥石車から高精度研削制御に必要とする情報を外部に容易に伝達可能として、外部からセンタレス研削盤に対して高精度研削の制御を可能とする。

本発明の実施例におけるセンタレス研削盤の正面図 本発明の実施例における砥石車と調整車の斜視図 本発明の実施例における砥石車の斜視図 本発明の実施例における砥石車の断面図 本発明の実施例におけるセンタレス研削盤の回路図 本発明の実施例におけるセンタレス研削盤の発電装置の概略図 本発明の実施例におけるセンタレス研削盤の発電装置の回路図 従来例におけるセンタレス研削盤の正面図

本発明のセンタレス研削盤の実施例を、図１〜７を用いて説明する。

図１はセンタレス研削盤の正面図、図２は砥石車と調整車の斜視図、図３は砥石車の斜視図、図４は砥石車の断面図、図５はセンタレス研削盤の回路図、図６はセンタレス研削盤の発電装置の概略図、図７はセンタレス研削盤の発電装置の回路図を示している。

図１〜４において、センタレス研削盤１０は、それぞれの回転中心軸が平行な砥石車１１と調整車１２とを備える。砥石車１１と調整車１２は、互いの外周面を一定距離の隙間を隔てて相対向している。両車１１，１２間の隙間に被研削材１３を支持する支持部材１４が配置される。支持部材先端１５は、調整車１２側に下がる傾斜面形状になっている。この形状により被研削材１３は、両車１１，１２の回転中、当該両車１１，１２の隙間に搬送されると、調整車１２方向に移動しようとする。そして、この移動により、被研削材１３が調整車１２に接触すると、調整車１２の回転により、被研削材１３は、砥石車１１に接触して回転しながらその外周が削られる。砥石車１１、調整車１２、支持部材１４はハウジング１９にて支持されている。

砥石車１１は、スピンドル１６の先端の大径部外周にゴムなどからなる円筒状の砥石１７が設けられている。このスピンドル１６の外端面に円形のインテリジェント制御基板１８がビス２９にて装着されている。砥石車１１の周囲は、制御基板１８に内面が対向する状態でハウジング１９にて覆われている。

制御基板１８には、センサ装置２０、制御装置２１、出力トランジスタ２２、情報伝達コイル２３、発電コイル２４が設けられている。ハウジング１９の内面には情報被伝達コイル２５、ハウジング１９の内周面には円周方向に磁石２６が設けられている。発電コイル２４と磁石２６とにより制御基板１８内のセンサ装置２０、制御装置２１、出力トランジスタ２２等の各部に電圧を供給する発電装置を構成する。

センサ装置２０は、振動センサ２７と温度センサ２８から構成されている。

振動センサ２７は、砥石車１１の振動状態を検出するものであり、加速度センサで構成されている。加速度センサとしては、コンパクトな実装タイプの３軸センサが好適に用いられ、例えば、H34C日立金属製が挙げられる。

温度センサ２８は、砥石車１１の温度状態を検出するものであり、安価な表面実装タイプが好適に用いられ、例えば、芝浦電子製のKG型が挙げられる。また、温度センサ２８は、制御基板１８をスピンドル１６に固定しているビス２９の近傍に配置することで、金属製のスピンドル１６を介して砥石１７と温度センサ２８が熱的に結合されるので、砥石車１１の温度を正確に検出することが可能となる。

図５において、制御装置２１は、メモリ３０、Ａ／Ｄ変換器３１，３２、ＣＰＵ（プロセッサ）３３等からなるマイクロコンピュータで構成されている。メモリ３０は、ＣＰＵ３３の動作処理プログラム、作業データ等が記憶される。Ａ／Ｄ変換器３１，３２は、振動センサ２７，温度センサ２８に接続されており、センサ信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ３３の各入力ポートａ，ｂに入力する。ＣＰＵ３３は、Ａ／Ｄ変換されたセンサ信号を動作処理プログラムに従い処理する。ＣＰＵ３３の第１出力ポートｃには情報伝達コイル２３の一端側が、また、第２出力ポートｄには出力トランジスタ２２のベースが、それぞれ、接続されている。情報伝達コイル２３の他端側は、出力トランジスタ２２のコレクタに接続されている。出力トランジスタ２２のエミッタはグランドされている。なお、Ａ／Ｄ変換器３１，３２の代わりにＣＰＵ３３に内臓のＡ／Ｄ変換器を用いてもよい。

ＣＰＵ３３は、各センサ信号を１ｋＨｚのデジタル被変調信号として第２出力ポートｄから出力する一方、第１出力ポートｃから１３５ｋＨｚのデジタル搬送波信号を出力する。そして搬送波信号は出力トランジスタ２２において各センサ信号により変調され、情報伝達コイル２３には、それに対応した電流が流れる。その結果、情報伝達コイル２３の周囲には、この電流の変化に応じて変調する磁界が発生することで、この変調磁界に応じて情報被伝達コイル２５には誘導電圧が発生する。この場合の電磁誘導の結合度は、これら両コイル２３，２５の位置関係に応じて変化する。すなわち、両コイル２３，２５の距離を短くすることで電磁誘導の結合度が高まり、その結果、情報被伝達コイル２５の出力が大きくなり、ノイズ等の外乱の影響を受け難くなる。情報被伝達コイル２５側では、復調回路３４にて当該コイル２５の誘導電圧を整流することでセンサ信号を復調する。よって、センタレス研削盤１０を制御する制御装置３５では、この取り出したセンサ信号から、センタレス研削盤１０における研削情報を得て、センタレス研削盤１０を制御することができるようになる。

図６に、発電コイル２４と磁石２６からなる発電装置の一例を示す。この例は、インテリジェント制御基板１８の周囲に等間隔に、Ｎ，Ｓの２対の磁石２６を交互にハウジング１９に固定し、インテリジェント制御基板１８に固定した発電コイル２４が砥石車１１のスピンドル１６の回転によって磁石２６のＮ，Ｓの磁場を交互に横切ることで、一回転あたり２サイクルの単相交流を出力する単相出力式の発電装置である。なお、磁石２６は２対に限るものではなく、１対あるいは３対以上設けてもよい。

次に、図７に示すように、発電コイル２４の交流出力を、ダイオードブリッジ４１とコンデンサ４２からなる全波整流回路にて直流に変換し、さらに三端子レギュレータ４３にて例えば５ｖの安定した直流電圧を得て、振動センサ２７、温度センサ２８、ＣＰＵ３３等のインテリジェント制御基板１８上の部品に供給する。

なお、単相出力式の発電装置に限るものではなく、インテリジェント制御基板１８上に３系統の単相交流発電コイルを周方向に１２０度づれて配置してなる三相出力式の発電装置でもよい。このように３系統の単相交流発電コイルを１２０度ごとに配置するとともに、磁石２６を３対以上配置することで、スピンドル１６の回転に伴って発電コイル２４が磁石２６に吸着されることによるインテリジェント制御基板１８のぶれを防ぐことができる。

また、制御基板１８上のセンサ装置２０、制御装置２１、出力トランジスタ２２、情報伝達コイル２３、発電コイル２４等の各部品は、熱可塑性樹脂を用いたモールド方法によるホットメルト工法にて基板ごと固める。これにより、切削粉や研削時に被研削材１３にかける油から各部品を保護することができる。

次に、センタレス研削盤１０の動作について説明する。

砥石車１１と調整車１２が回転され、両車１１，１２の隙間に被研削材１３が搬送され支持部材１４にて支持される。支持部材１４の先端の傾斜面形状により、支持部材１４は調整車方向に移動して調整車１２に接触すると、調整車１２の回転により、被研削材１３は、その外周面が砥石車１１に接触した状態で回転させられることにより、当該外周面が削られる。

また、砥石車１１の回転により、発電装置から制御基板１８内のセンサ装置２０、制御装置２１、出力トランジスタ２２等の各部に電圧が供給される。

被研削材１３の研削に伴い、被研削材１３が砥石車１１と調整車１２との間を接触移動することによる盤全体の高速振動を振動センサ２７にて随時検出するとともに、砥石１７の外周面温度が被研削材１３の回転研削に際して高温状態となりその温度を温度センサ２８にて随時検出する。

振動センサ２７にて検出したアナログ信号（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）と、温度センサ２８にて検出したアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器３１，３２にてＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ３３に送信され、ＣＰＵ３３はパルス信号として、例えば振動信号（Ｘ方向）、振動信号（Ｙ方向）、振動信号（Ｚ方向）、温度信号の順番で情報伝達コイル２３、情報被伝達コイル２５を介して制御装置３５に転送する。制御装置３５では、所定の値と比較して振動が大きく、または高温であれば、砥石車１１のスピンドル１６のモータ３８の回転速度を小さくするように制御して、砥石車１１の振動を低下させ、または温度を低くすることができる。

以上説明したように本実施の形態では、高速回転する砥石車１１において振動センサ２７から得る砥石車１１の振動状態ならびに温度センサ２８から得る砥石車１１の温度状態を、情報伝達コイル２３と情報被伝達コイル２５を用いて電磁誘導により外部に容易に取り出すことができ、外部からセンタレス研削盤１０に対して高精度研削の制御が可能となる。しかも、電磁誘導による伝達は、無線による伝達に比べ安価である。

また、発電コイル２４にて制御基板１８上の各部品に必要な電力が供給されるので、電池が不要となり、電池の交換の手間がかからず、重量物である電池がなくなり軽量化が図れる。しかも、高速回転時の精度向上と砥石破損を防ぐことを目的としており、発電コイル２４による発電は回転時のみであっても特に問題はない。

本発明は、ベアリング等の研削を行うセンタレス研削盤に適用できる。

１０ センタレス研削盤
１１ 砥石車
１２ 調整車
１３ 被研削材
１４ 支持部材
１６ スピンドル
１７ 砥石
１８ 制御基板
１９ ハウジング
２１ 制御装置
２２ 出力トランジスタ
２３ 情報伝達コイル
２４ 発電コイル
２５ 情報被伝達コイル
２６ 磁石

Claims (5)

1. 調整車と、この調整車と互いの外周面を対向して配置された砥石車と、を備えたセンタレス研削盤において、上記砥石車には、当該砥石車の状態を検出する検出センサと、上記検出センサから得る砥石車情報を電磁誘導により外部に伝達する情報伝達コイルと、を具備する一方、砥石車側筐体に、情報伝達コイルから電磁誘導により上記情報が伝達される情報被伝達コイルを設けたことを特徴とするセンタレス研削盤。
2. 上記砥石車側に、上記検出センサの検出信号に搬送波信号を重畳して出力処理すると共に、その出力電流を情報伝達コイルに流す制御を行う制御装置を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のセンタレス研削盤。
3. 砥石車側筐体に磁石を配置し、砥石車側に上記磁石に対向する発電コイルを設け、砥石車の回転と共に発電コイルを一体回転させることで当該発電コイルに電磁誘導による電圧を生成し、この生成した電圧を上記砥石車側各部に供給する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のセンタレス研削盤。
4. 砥石車をスピンドルに円筒状の砥石を装着して構成し、このスピンドル先端面に制御基板を装着し、この制御基板上に上記検出センサ、制御装置、情報伝達コイルおよび発電コイルを配置する、ことを特徴とする請求項３に記載のセンタレス研削盤。
5. 上記制御基板上の上記検出センサ、制御装置、情報伝達コイルおよび発電コイルを熱可塑性樹脂にて基板ごとモールドして固める、ことを特徴とする請求項４に記載のセンタレス研削盤。

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