JP2011212782A

JP2011212782A - 砥石のドレッサの径管理方法

Info

Publication number: JP2011212782A
Application number: JP2010082446A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Ueno; 大輔植野; Futa Nagashima; 風汰永嶋; Tetsuya Shinohara; 徹也篠原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-27

Abstract

【課題】手間が省かれ簡易な方法でありながら精度の高い砥石のドレッサの径管理方法を提供する。
【解決手段】砥石９５の側面に形成したスピンドル９１と同心状のドレッサ径測定リング部９５３の径を測定し、次いで、ドレッサ軸８４をスピンドル９１と平行にしてドレッサ８３をリング部９５３の外周面であるドレッサ径測定部９５５に接触させ、この時のスピンドル９１の位置とドレッサ軸８４の位置とリング部９５３の径とに基づいてドレッサ８３の径を求める。以降は、ドレッサ８３がリング部９５３の外周面に接触した後に摩耗したリング部９５３の径を測定して１回の摩耗量を把握し、ドレッサ８３がリング部９５３に接触した回数から現在のリング部９５３の径を算出して、ドレッサ８３の径を求める。
【選択図】図３

Description

本発明は、砥石のドレッサの径管理方法に関する。

ワークを砥石で研削する研削盤等においては、目詰まりや摩耗が生じた砥石の研削面をツルーイング（形直し）やドレッシング（目直し）して、研削面の形状を元通りにしたり鈍化した砥粒の切れ刃を創生するといった再生作業を行っている。ツルーイングやドレッシングは、回転させた砥石の研削面を専用の研削工具に接触させる方法でなされるのが一般的であるが、特に砥石を精密に再生するための方法が提案されている（特許文献１，２等参照）。

特開２００５−２６２４２５号公報特開２００８−３０２４６６号公報

特許文献１では、砥石と同軸の基準砥石とタッチセンサによって砥石の径管理を行っており、また、特許文献２では、ツルーイングロールと同軸の接触検知センサを砥石車に接触させることにより、ツルーイングロールの径を管理している。しかしながらいずれの場合も測定の工程が複雑であるといった問題があるため、手間が省かれ簡素な方法でありながら精度の高い工具径の管理方法が要求された。また、いずれも砥石が円筒状であることを前提とした技術であり、ねじ山を研削して成形する刃先が尖鋭な円板状の砥石には適用が困難であるといった問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、手間が省かれ簡易な方法でありながら精度の高い砥石のドレッサの径管理方法を提供することを目的としている。

本発明は、以下を特徴とする砥石のドレッサの径管理方法である。
すなわち、砥石軸に同心状に固定された円板状の砥石に対し、ドレッサ軸に同心状に固定された円板状のドレッサの外周面を接触させて前記砥石をドレッシングするにあたり、前記砥石の側面に、該砥石軸と同心状の外周面を有するドレッサ径測定リング部を設ける工程と、該ドレッサ径測定リング部の径を事前に測定する工程と、前記ドレッサ軸を前記砥石軸と平行に位置付けた状態で、該砥石軸に対し該ドレッサ軸を相対的に近付けて、前記ドレッサの外周面を前記ドレッサ径測定リング部の外周面に接触させる工程と、該工程によって前記ドレッサの外周面が前記ドレッサ径測定リング部の外周面に接触したことを検知する工程と、この検知時における前記砥石軸の位置と、前記ドレッサ軸の位置と、前記ドレッサ径測定リング部の径に基づいて、前記ドレッサの径を求める工程と、前記ドレッサの外周面が前記ドレッサ径測定リング部の外周面に接触した後に、摩耗した該ドレッサ径測定リング部の径を測定して記憶する工程と、前記ドレッサの外周面が前記ドレッサ径測定リング部の外周面に接触した回数から、現在の該ドレッサ径測定リング部の径を算出する工程とを有する。

本発明では、ドレッサの外周面を砥石に設けたドレッサ径測定リング部の外周面に接触させることにより、ドレッサの径を測定することができる。ここで、事前に測定したドレッサ径測定リング部の径と、初めてドレッサの外周面がドレッサ径測定リング部の外周面に接触した後に測定したドレッサ径測定リング部の径との差が、ドレッサが１回接触した際のドレッサ径測定リング部の摩耗量である。したがって、この摩耗量にドレッサの接触回数を乗じた数値が、ドレッサ径測定リングの摩耗量となり、この摩耗量から、現在のドレッサ径測定リング部の径が算出される。したがって、ドレッサの外周面をドレッサ径測定リング部の外周面に接触させてドレッサの径を測定するたびに、予めドレッサ径測定リング部の径を測定する必要がない。

本発明によれば、手間が省かれ簡易な方法でありながら高い精度で砥石のドレッサの径を測定することができ、また、ねじ山研削用の円板状の砥石にも適用可能であるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態の管理方法が適用される研削装置の全体斜視図である。同研削装置の全体平面図である。ワーク支持ユニットの平面図である。砥石ヘッドの断面図である。要求精度の高い側の砥石の（ａ）側面図、（ｂ）断面図である。同砥石の外周部の拡大断面図である。ドレッサで砥石をドレッシングする状態を示す平面図である。ドレッサの径を測定し、かつ管理するプロセスを示すチャート図である。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。
（１）研削装置の構成
図１および図２は、本発明が適用されるＮＣ研削装置の全体構成を示している。これら図で符号は基台１であり、この基台１上には、ワークＷを支持するとともにＸ方向に移動させるワーク支持ユニット２と、砥石を図２でＹ方向に移動させてワークＷに対し進退させ、進行時にワークＷを研削加工する砥石ユニット３とが設置されている。

砥石ユニット３は砥石ヘッド９を有しており、この砥石ヘッド９には、後述するように油圧配管部と油冷配管部とが設けられている。基台１の周囲には、砥石ヘッド９に対して油圧用の油を供給／排出する油圧ユニット４、砥石ヘッド９に対して油冷用の油を供給／排出する油冷ユニット５、研削時に発生するミストを吸引するミスト吸引機６、制御部７１を備えたコンソールユニット７Ａおよび操作盤７Ｂが配設されている。

基台１上のワーク支持ユニット２は、一対のガイド２１に沿ってＺ方向に移動自在に支持されたワークテーブル２２と、このワークテーブル２２をＺ方向に往復移動させるワーク移動機構２３と、ワークテーブル２２に固定されたワーク支持ヘッド２４とを備えている。ワーク移動機構２３は、ガイド２１間に回転自在に支持され、ワークテーブル２２に螺合して連結されたＺ方向に延びるねじ２３１をモータ２３２で正逆回転させるねじ式の駆動機構であり、ねじ２３１の回転方向に応じてワークテーブル２２がＺ方向に移動させられる。

ワーク支持ヘッド２４は、軸方向がＺ方向と平行とされたハウジング２４１を有しており、このハウジング２４１内に、Ｚ方向に延びるモータ軸を備えたモータ（いずれも不図示）が内蔵されている。モータ軸は図２で右側に突出しており、そのモータ軸に、ワークＷの取り付け部２４２を介してワークＷが着脱自在に取り付けられる。ワークＷはハウジング２４１内のモータによってＺ方向を回転軸として回転させられる。ワークＷは、例えば外周面にねじ山が形成された円筒状のねじなどが挙げられる。ワークＷは、ワーク支持ヘッド２４を介してワークテーブル２２に固定され、ワークテーブル２２と一体にＺ方向に移動する。

また、ワークテーブル２２上の所定箇所には、ドレッサユニット８が配設されている。このドレッサユニット８は、ワークテーブル２２に固定されたベース８１と、ベース８１上に鉛直方向を回転軸方向として回転自在に支持された回転台８２と、この回転台８２上に支持された円板状のドレッサ８３（図３および図７参照、図７矢印Ｂはドレッサ８３の回転方向）とを備えている。ドレッサ８３は、図３に示すように、軸方向が水平方向と平行とされた円筒状のドレッサ軸８４の一端に、ドレッサ軸８４と同心状に固着されている。ドレッサ軸８４はハウジング８５を介して回転台８２に回転自在に支持されており、図示せぬモータによって回転駆動される。回転台８２は、ベース８１に内蔵された図示せぬ回転機構によって回転させられ、かつ任意の回転角度に制御されるようになされている。

砥石ユニット３は、一対のガイド３１に沿ってＸ方向に移動自在に支持された砥石テーブル３２と、この砥石テーブル３２をＸ方向に往復移動させる砥石移動機構３３と、砥石テーブル３２に固定された上記砥石ヘッド９とを備えている。砥石移動機構３３は、ガイド３１間に回転自在に支持され、砥石テーブル３２に螺合して連結されたＸ方向に延びるねじ３３１をモータ３３２で正逆回転させるねじ式の駆動機構であり、ねじ３３１の回転方向に応じて砥石テーブル３２がＸ方向に移動させられる。

砥石ヘッド９は、図４に示すように、回転軸方向がＺ方向と平行なスピンドル９１と、このスピンドル９１を回転自在に支持する円筒状の軸受け９２と、この軸受け９２の外周面に固定された円筒状のハウジング９３とを備えている。ハウジング９３は砥石テーブル３２に固定されており、砥石ヘッド９は砥石テーブル３２と一体にＸ方向に移動する。

スピンドル９１には、その両端部にハウジング９３よりも大径であって同一径の円板状の砥石９４，９５がマウント部９１１，９１２を介して同心状に、かつ着脱可能に取り付けられる。この場合、一端側（図４で右側）にはワークＷのねじ山の歯先部分を研削する比較的加工精度の要求が低い砥石９４が取り付けられ、他端側にはワークＷのねじ山における斜面部分を研削する比較的加工精度の要求が高い砥石９５が取り付けられる。いずれの砥石も、ホイール部９４１，９５１の外周縁にワークＷを研削する研削部９４２，９５２が設けられたもので、この場合、ねじをワークＷとするものであって、研削部９４２，９５２はねじ山に切り込む先細りのテーパ状に形成されている。研削部９４２，９５２は、例えばビトリファイドＣＢＮ等の一般周知の砥石材により構成され、ホイール部９４１，９５１に接着剤で接着されている。スピンドル９１における砥石９５のマウント部９１２には、振動によって砥石への接触を検知するＡＥ（Acoustick Emission）センサ等からなる接触センサが設けられている。

また、砥石９５におけるホイール部９５１の外側の側面には、図５および図６に示すように、ドレッサ径測定リング部（以下、単にリング部と略称）９５３が形成されている。このリング部９５３の側面には、電着によって砥粒が固着されており、砥粒が固着された側面が粗研削部９５４、外周面がドレッサ径測定部９５５とされている。

スピンドル９１は径が均一ではなく、長手方向の概ね中央部から砥石９４側が細くなっている。すなわち、スピンドル９１は砥石９４が取り付けられる小径部９１４と、この小径部９１４と同軸的であって砥石９５が取り付けられる大径部９１５とから構成されている。そして、小径部９１４の外周部には、スピンドル９１を回転させるモータ９６が配設されている。

モータ９６は、スピンドル９１の小径部９１４の外周面に固定されたロータ部９６１と、軸受け９２の内周面にロータ部９６１に対向して固定されたステータ部９６２とから構成されている。軸受け９２の内周面の小径部９１４に対向する部分には、ステータ部９６２を収容する大径内周部９２１が形成されている。軸受け９２は両端部に鍔部９２２，９２３が形成されており、これら鍔部９２２，９２３間の主体部９２４の外径は一定である。主体部９２４の砥石９４側は、大径内周部９２１が形成されていることにより肉厚が薄くなっている。

スピンドル９１の大径部９１５には、鍔状のスラスト部９１６が形成されており、軸受け９２の内周面には、スラスト部９１６が回転可能に嵌合してスピンドル９１のスラスト荷重を受けるとともに油が供給される溝状の静圧軸受け部９２５が形成されている。また、軸受け９２の両端部の内周面にはスピンドル９１のラジアル荷重を受けるとともに油が供給される溝状の静圧軸受け部９２６がそれぞれ形成されている。軸受け９２およびハウジング９３には、これら静圧軸受け部９２５，９２６に対して圧油を供給／排出する油圧配管部９１７が形成されている。スピンドル９１は、これら複数箇所（この場合、３箇所）の静圧軸受け部９２５，９２６によって軸受け９２に支持されている。また、軸受け９２のモータ９６に対応する外周面には、ハウジング９３で被われるモータ冷却用のジャケット９２７が形成されており、このジャケット９２７に冷却用の油を供給／排出する油冷配管部９１８が、軸受け９２およびハウジング９３に形成されている。

（２）研削装置の動作
次に、上記研削装置の動作を、砥石９４，９５によるワークＷの研削動作と、ドレッサ８３による砥石９４，９５のドレッシングに分けて説明する。

（２−１）砥石によるワークの研削
ワークＷが、外周面にねじ山が形成された円筒状のものである場合、そのワークＷはワーク支持ヘッド２４に軸方向がＺ方向と平行な状態に取り付けられる。そして、ワーク移動機構２３によってワークＷはワークテーブル２２ごと砥石ユニット３の前方の加工位置に移動させられる。一方、砥石ユニット３においては、砥石移動機構３３によって砥石ヘッド９が砥石テーブル３２ごとワークＷに向かってＸ方向に進行する。ワークＷは回転させられ、砥石９４でねじ山の歯先部分が研削され、砥石９５でねじ山の斜面部分が研削される。砥石９４による研削は、砥石９４の外周面がねじ山の歯先部分に接触する研削位置まで砥石ヘッド９をワークＷ側に進行させるとともにスピンドル９１を回転させ、一方、ワークを回転させながらＺ方向に移動させることによりなされる。また、砥石９５による研削は、砥石ヘッド９を、砥石９５の研削部９５２がねじ山間の谷に入り込んで先端が両歯面に接触する研削位置まで進行させるとともにスピンドル９１を回転させ、ワークＷを回転させながらＺ方向に微動させることによりなされる。また、砥石９５の側面の粗研削部９５４を用いて、必要な粗研削（例えば端面の研削）をワークＷに対して行うことができる。

（２−２）ドレッサによる砥石のドレッシング
砥石９４，９５はドレッサ８３によって定期的にドレッシングされる。ドレッシングは、ワークテーブル２２をＺ方向に移動させてドレッサユニット８を一方の砥石に近接させ、回転台８２を回転させて図７に示すように（図７では砥石９５を示している）ドレッサ８３のドレッサ軸８４が砥石９５の研削部９５２に対して平行になる状態で、回転している砥石９５の研削部９５２の内周側の端部に、ドレッサ８３の外周面を接触させる。

そして、砥石テーブル３２を図７でＸ１方向に移動させながら、かつワークテーブル２２をＺ１方向に移動させながら、常にドレッサ８３が研削部９５２に接触するようにして研削部９５２に摺動させることにより、研削部９５２の表面がドレッサ８３でドレッシングされる。研削部９５２に径方向にうねりがある場合には、回転台８２をそれに応じて回転させ、常にドレッサ８３の径方向が研削部９５２への接触面の法線方向に沿う状態になるように微調整する。

（２−３）ドレッサの径の測定
ドレッサ８３によるドレッシングは、砥石９４，９５の研削部９４２，９５２への接触による切込み量を一定にすることが求められ、特に、刃先が鋭利な砥石９５の研削部９５２では、切込み量が僅かに大きくても研削部９５２の形状が崩れるおそれがある。したがって、ドレッサ８３の径の管理が厳密になされる必要がある。本実施形態では、以下のようにしてドレッサ８３の径を測定して厳密な管理を可能としている。

ドレッサ８３の径を測定するには、まず事前に、砥石９５の側面に形成したリング部９５３の径を測定しておく（図８：ステップＳ１）。リング部９５３の径の測定は、スピンドル９１に取り付ける前に行うことができる。次に、図３に示すように、ドレッサ軸８４をスピンドル９１の回転軸線と平行に位置付けてドレッサ８３と砥石９５のＺ方向位置を合わせ、この状態から、砥石テーブル３２をドレッサ８３側に移動させてドレッサ８３の外周面をリング部９５３の外周面のドレッサ径測定部９５５に接触させる（ステップＳ２）。そして、ドレッサ８３がリング部９５３に接触したことが接触センサによって検知される（ステップＳ３）。

次いで、ドレッサ８３がリング部９５３に接触したことを検知した時におけるスピンドル９１の軸線のＸ方向の座標位置と、ドレッサ軸８４の軸線のＸ方向の座標位置と、はじめに測定したリング部９５３の径とに基づき、ドレッサ８３の径を求める（ステップＳ４）。ドレッサ８３の径は、スピンドル９１のＸ方向の座標位置［Ｘ１］からドレッサ軸８４のＸ方向の座標位置［Ｘ２］を引いてスピンドル９１とドレッサ軸８４の軸間距離［Ｘ３］を求め、この軸間距離［Ｘ３］からリング部９５３の半径Ｒを引いた値がドレッサ８３の半径ｒであるから、これを２倍すればドレッサ８３の径（直径）は２ｒとして求まる。

リング部９５３のドレッサ径測定部９５５は、ドレッサ８３の外周面が接触したことにより僅かながら摩耗する。ここで、摩耗したリング部９５３の径を再び測定し、摩耗量とともに制御部７１に記憶させる（ステップＳ５）。

以上で１回目のドレッサ８３の径の測定を終えるが、次回以降、ドレッサ８３の径を測定する場合には、制御部７１で、ドレッサ８３がリング部９５３に接触した回数から現在のリング部９５３の径が算出され（ステップＳ６）、リング部９５３の径を上記ステップＳ１に当てはめる。

上記ドレッサ８３の径管理方法では、ドレッサ８３を砥石９５に形成しリング部９５３に接触させることにより、ドレッサ８３の径を高精度に測定することができる（上記ステップＳ１，Ｓ５）。ここで、事前に測定したリング部９５３の径と、初めてドレッサ８３がリング部９５３に接触した後に測定したリング部９５３の径との差が、ドレッサ８３が１回接触した際のリング部９５３の摩耗量である。したがって、この摩耗量にドレッサ８３の接触回数を乗じた数値がリング部９５３の摩耗量となり、この摩耗量から、現在のリング部９５３の径が算出される（ステップＳ６）。したがって、ドレッサ８３をリング部９５３に接触させてドレッサ８３の径を測定するたびに、予めリング部９５３の径を測定する必要がない。したがって、２回目以降のドレッサ８３の径を測定する場合の手間が省かれる。

（３）砥石ヘッドの作用効果
本実施形態の砥石ヘッド９においては、要求精度の異なる２つの砥石９４，９５を１つのスピンドル９１の両端にそれぞれ同心状に支持し、それら砥石９４，９５を、砥石ヘッド９に内蔵させた１つのモータ９６によって回転させる構成である。このため、２つの砥石９４，９５を駆動させる構造として簡素であるとともに、両砥石９４，９５の取り付け誤差や、振動による相手への影響といった問題が生じにくく、結果として加工精度の向上が図られる。

また、スピンドル９１の径を２段として剛性が高い大径部９１５側で高い精度が要求される砥石９５を支持し、小径部９１４側では精度の要求が比較的低い砥石９４を支持し、小径部９１４の周囲のスペースを利用してモータ９６を配設している。このため、モータ９６を内蔵しながら全体の径が大きくなることなくコンパクト化が図られる。また、油圧による静圧軸受け部９２６でスピンドル９１を支持することにより減衰性が向上し、このため、スピンドル９１の振動が効果的に抑えられ高い軸受け性能が発揮される。

８３…ドレッサ
８４…ドレッサ軸
９１…スピンドル（砥石軸）
９４，９５…砥石
９５３…ドレッサ径測定リング部
９５５…ドレッサ径測定部（ドレッサ径測定リング部の外周面）

Claims

砥石軸に同心状に固定された円板状の砥石に対し、ドレッサ軸に同心状に固定された円板状のドレッサの外周面を接触させて前記砥石をドレッシングするにあたり、
前記砥石の側面に、該砥石軸と同心状の外周面を有するドレッサ径測定リング部を設ける工程と、
該ドレッサ径測定リング部の径を事前に測定する工程と、
前記ドレッサ軸を前記砥石軸と平行に位置付けた状態で、該砥石軸に対し該ドレッサ軸を相対的に近付けて、前記ドレッサの外周面を前記ドレッサ径測定リング部の外周面に接触させる工程と、
該工程によって前記ドレッサの外周面が前記ドレッサ径測定リング部の外周面に接触したことを検知する工程と、
この検知時における前記砥石軸の位置と、前記ドレッサ軸の位置と、前記ドレッサ径測定リング部の径に基づいて、前記ドレッサの径を求める工程と、
前記ドレッサの外周面が前記ドレッサ径測定リング部の外周面に接触した後に、摩耗した該ドレッサ径測定リング部の径を測定して記憶する工程と、
前記ドレッサの外周面が前記ドレッサ径測定リング部の外周面に接触した回数から、現在の該ドレッサ径測定リング部の径を算出する工程と、
を有することを特徴とする砥石のドレッサの径管理方法。