JP2012121090A

JP2012121090A - 研削盤

Info

Publication number: JP2012121090A
Application number: JP2010272883A
Authority: JP
Inventors: Kenro Sanada; 謙郎真田
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2012-06-28

Abstract

【課題】シンプルな構成で経年劣化の早期進行を抑え、安価な手段で、精度よく砥石寸法を検出する。
【解決手段】砥石８を回転させるホイールヘッド２３を備える。第１，２移動装置は、ワーク及び砥石８を互いに接近させる第１方向と、該第１方向と交差する第２方向とに相対的に移動させる。ドレッサー４は砥石８外面をドレスする。第１，２移動装置により砥石８を第２方向に移動させ、砥石８外面が接触することにより砥石８の位置を検出するブロック片５を備える。制御装置７は、記憶する砥石８の基準位置と、砥石８外面のブロック片５への接触により検出した砥石８の検出位置とを比較して実際の砥石径を算出し、第１，２移動装置を制御してワークＷ及び砥石８の相対位置を補正する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ドレス用のドレッサーを備えた研削盤に関する。

従来より、一般的な研削盤は、主に砥石の研削能力の回復を目的として、砥石の外面をダイヤモンドが取り付けられたドレッサーで周期的にドレスするようにしている。

ところで、研削盤では、ドレッサーで砥石の外面をドレスすると砥石寸法が変化し、そのまま順次ワークを研削すると、各ワークの形状にばらつきが生じてしまうので、予め制御装置にドレス後の予測砥石寸法がプログラミングされていて、そのデータに基づいてドレス後の砥石の位置を制御して、研削後の各ワークの形状に差が生じないようにしている。

しかし、砥石の外面をドレッサーで複数回ドレスするとダイヤモンドも次第に摩耗していき、それに伴ってドレス時の砥石の外面のドレス量が次第に減ってしまう。したがって、制御装置で予測した砥石寸法よりもドレス後の実際の砥石寸法が大きくなってしまい、そのまま砥石でワークを研削すると、当該ワークを予測以上に削り過ぎてしまうことになる。

これを回避するために、特許文献１の研削盤には、ドレッサーに取り付けられたダイヤモンドの摩耗量を調べるためのマイクロゲージが設けられていて、該マイクロゲージは、制御装置によって制御されるシリンダの伸縮動作によりダイヤモンドに向かって移動可能となっている。また、上記研削盤は、サーボモータ、ピニオン、入力歯車及び作動ネジからなるドレッサー移動手段を備えていて、制御装置がサーボモータを回転させることにより、ピニオン、入力歯車を介して作動ネジが回転し、該作動ネジの回転によりドレッサーが砥石側に向かって移動するようになっている。そして、上記制御装置がシリンダを制御してマイクロゲージを移動させることにより、当該マイクロゲージを上記ダイヤモンドに接触させてダイヤモンドの磨耗量を測定し、その測定値分だけ移動手段を制御してダイヤモンドを砥石側に接近させてドレス後の砥石寸法がばらつかないようにしている。

特開２０００−１０８０２７号公報（段落００２７〜００３１欄、図１）

しかし、一般的に、研削盤では、作業環境上、切粉屑等の所謂コンタミネーションが多量に発生するので、特許文献１のように、マイクロゲージをダイヤモンドに向かって移動させるシリンダや、ダイヤモンドを砥石に向かって移動させる移動手段といった複雑な機構を設けると、上記シリンダや移動手段の駆動部分にコンタミネーションが付着して駆動部の負荷を高めてしまい、ひいては、経年劣化による故障時期が早まる可能性がある。

また、ダイヤモンドは摩耗するとはいえ非常に固いものであるので、当該ダイヤモンドの磨耗量を調べるために、マイクロゲージを幾度も接触させると、マイクロゲージ自体の劣化が早くなり、正確な磨耗量が測定できなくなり、ひいては、ドレス後に砥石寸法にばらつきが生じる可能性もある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シンプルな構成で経年劣化の早期進行を抑え、安価な手段で、しかも精度よく砥石寸法が検出できる研削盤を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、砥石の外面を接触させるか、又は、通過させる基準位置検出手段を設け、該基準位置検出手段に砥石の外面が接触、又は、通過したときの砥石の位置と基準位置とに基づき、砥石寸法を算出するようにしたことを特徴とする。

具体的には、ワークを研削する砥石と、該砥石を回転させる回転駆動手段と、上記ワーク及び砥石を互いに接近させる第１方向と該第１方向と交差する第２方向とに相対的に移動させる移動手段と、上記ワーク近傍に設けられ、上記砥石外面をドレスするドレッサーと、上記回転駆動手段及び移動手段に接続され、上記回転駆動手段の回転駆動及び移動手段の移動位置をそれぞれ制御する制御装置とを備えた研削盤を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、上記移動手段により上記砥石を第１方向及び第２方向の少なくとも一方に移動させ、当該砥石外面が接触するか、又は、通過することにより上記砥石の位置を検出する基準位置検出手段を備え、上記制御装置は、上記基準位置検出手段に対する砥石の基準位置を記憶していて、上記砥石外面の基準位置検出手段への接触、又は、通過により検出した砥石の検出位置が入力されると、上記基準位置と上記検出位置とを比較して実際の砥石寸法を算出し、上記ワーク及び上記砥石の相対位置を補正するように上記移動手段を制御することを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記基準位置検出手段は、超硬合金製ブロック片からなり、上記砥石外面が上記ブロック片の側面に接触することにより上記砥石の位置を検出するように構成されていることを特徴とする。

第３の発明では、第１の発明において、上記基準位置検出手段は、光電センサからなり、上記砥石外面が上記光電センサから投光される信号光を通過する過程で遮ることにより上記砥石の位置を検出するように構成されていることを特徴とする。

第１の発明によれば、既存の設備に基準位置検出手段を設けるだけでよく、安価で、しかも、特許文献１の如きシリンダ等の複雑な機構にコンタミネーションが付着して駆動部の負荷を高めてしまうということがなく、経年劣化の早期進行を抑えることができる。また、砥石寸法を検出するのに、特許文献１の如き非常に硬いダイヤモンドにマイクロゲージを接触させなくて済むので、マイクロゲージの劣化による測定のばらつきを懸念する必要がなく、精度よく砥石寸法を検出することができる。

第２の発明によれば、砥石をブロック片に接触させるだけで簡単に砥石寸法を検出することができる。

第３の発明によれば、砥石寸法を非接触で簡単に検出することができる。

本発明の実施形態１に係る研削盤の平面図である。ドレッサーで砥石の外面をドレスしている状態を示す図１のＡ部相当図である。図２の状態からブロック片に砥石の外面を接触させている状態を示す図である。図３のＢ部拡大図である。（ａ）は本発明の実施形態２の図３対応図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。本発明の実施形態３の図３対応図である。本発明の実施形態３の図４対応図である。本発明の実施形態４の図２対応図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
《発明の実施形態１》
図１は、本実施形態１に係る研削盤１の概略平面図である。該研削盤１は、略矩形板状のベッド１０を備えていて、該ベッド１０の長手方向（本発明の第１方向Ｚ）の一端側には、ワークＷを研削する円柱状砥石８が取り付けられる砥石台２が、上記ベッド１０の長手方向の他端側には、上記ワークＷを支持する主軸台３が配設されている。

上記砥石台２は、上記ベッド１０の長手方向に沿って延びる略長方形状をなす砥石台本体２１と、回転軸心がベッド１０の長手方向に沿うように上記砥石８が上記ベッド１０の長手方向他端に回転可能に取り付けられた回転駆動手段としてのホイールヘッド２３と、該ホイールヘッド２３が上記砥石台２上をベッド１０長手方向に移動可能となるように構成された第１移動装置２２とを備えている。

該第１移動装置２２は、上記ホイールヘッド２３を載置する砥石テーブル２２ａと、上記砥石台本体２１の長手方向一端に取り付けられた第１サーボモータ２２ｂと、該第１サーボモータ２２ｂに連結された第１作動ネジ２２ｃとを備え、砥石テーブル２２ａは第１作動ネジ２２ｃにボールネジ機構（図示せず）により移動可能に連結されていて、上記第１サーボモータ２２ｂが回転駆動することにより、上記第１作動ネジ２２ｃが回転して、上記砥石テーブル２２ａを上記ベッド１０長手方向の所定の位置に移動させることが可能となっている。

上記主軸台３は、上記ベッド１０の幅方向（本発明の第２方向Ｘ）に沿って延びる略長方形状をなす主軸台本体３１と、上記ベッド１０の長手方向一端側に上記ワークＷを保持するチャック部３２ａを有するワーク保持装置３２と、該ワーク保持装置３２が上記主軸台本体３１上をベッド１０幅方向に移動可能となるように構成された第２移動装置３３とを備えていて、上記ワーク保持装置３２には、図示しないモータが内蔵され、上記チャック部３２ａで保持したワークＷを回転させることができるようになっている。

上記第２移動装置３３は、上記ワーク保持装置３２を載置する主軸テーブル３３ａと、上記主軸台本体３１のベッド１０幅方向一端に取り付けられた第２サーボモータ３３ｂと、該第２サーボモータ３３ｂに連結された第２作動ネジ３３ｃとを備え、主軸テーブル３３ａは第２作動ネジ３３ｃにボールネジ機構（図示せず）により移動可能に連結されていて、上記第２サーボモータ３３ｂが回転駆動することにより、上記第２作動ネジ３３ｃが回転して、上記主軸テーブル３３ａを上記ベッド１０幅方向の所定の位置に移動させることが可能となっている。

そして、上記第１移動装置２２と第２移動装置３３とにより、上記ワークＷ及び砥石８を第１方向Ｚに互いに相対的に接近させたり、或いは、第２方向Ｘに互いに相対的に移動させる本発明の移動手段が構成されている。

上記主軸テーブル３３ａのベッド１０幅方向一端には、ベッド１０長手方向一端側に向かって延びる延出部材３４が固定されていて、該延出部材３４の延出端寄りで、且つ、上記ワークＷ近傍には、図２及び図３に示すように、砥石８の外面（外周面）をドレスするドレッサー４と、超硬合金からなる基準位置検出手段としてのブロック片５とがベッド１０幅方向他端側に向かって並設されている。

上記ドレッサー４は、略碗型状をなす砥石ドレス部４１と、該砥石ドレス部４１を回転可能に軸支するドレッサー本体４２とを備え、該ドレッサー本体４２には、図示しないが上記砥石ドレス部４１を回転させるサーボモータが内蔵されている。そして、上記砥石ドレス部４１の開口側端縁には、図示しない複数のダイヤモンド片が固定されていて、上記砥石ドレス部４１を回転させ、且つ、上記砥石ドレス部４１の開口側端縁を上記砥石８外面（外周面）に接触させることにより、上記砥石８外面（外周面）をドレスするようになっている。

上記ブロック片５は、上記第２移動装置３３により上記砥石８を第２方向Ｘに移動させ、当該砥石８外面（外周面）が上記ブロック片５の側面に接触することにより上記砥石８の位置を検出するように構成されている。

上記ホイールヘッド２３、第１移動装置２２、第２移動装置３３及びドレッサー４には、図１に示すように、上記ホイールヘッド２３の回転駆動、上記第１移動装置２２、第２移動装置３３の移動位置及びドレッサー４の回転駆動をそれぞれ制御する制御装置７が接続されている。

上記制御装置７は、図４に示すように、上記ドレッサー４によるドレス後の予測砥石径がＲの際の上記ブロック片５に対する砥石８の基準位置（軸心位置）Ｓ１を記憶していて、上記砥石８外面（外周面）のブロック片５側面への接触により検出した砥石８の検出位置（軸心位置）Ｓ２が入力されると、上記基準位置Ｓ１と上記検出位置Ｓ２とを比較して、その差ｄから実際の砥石８の径Ｒ’を算出し、上記ワークＷ及び上記砥石８の相対位置を補正するように上記第１移動装置２２及び第２移動装置３３を制御するようになっている。

次に、ドレッサー４によるドレス後の砥石８の位置を補正する方法について説明する。

まず、制御装置７は、上記砥石８が回転するように上記ホイールヘッド２３を制御するとともに、上記砥石８により上記ワークＷが研削されるように、上記第１移動装置２２及び上記第２移動装置３３を制御して、上記ワークＷ及び上記砥石８を互いに接近させた後、接触させる。

そして、上記砥石８でワークＷを研削した後、図２に示すように、制御装置７は、上記ドレッサー４を制御して上記砥石ドレス部４１を回転させるとともに所定の周期で上記砥石８を上記ドレッサー４に接触させ、当該砥石８外面（外周面）をドレスする。

しかる後、上記制御装置７は、図３に示すように、第１移動装置２２を制御してベッド１０長手方向一端側に向かって移動させた後、上記第２移動装置３３を制御して上記ブロック片５を上記砥石８に向かって移動させ、該ブロック片５の側面を上記砥石８外面（外周面）に接触させる。

すると、上記制御装置７は、上記砥石８外面（外周面）のブロック片５の側面への接触により検出した砥石８の検出位置（軸心位置）Ｓ２が入力されると、図４に示すように、上記砥石８の基準位置（軸心位置）Ｓ１と上記検出位置Ｓ２とを比較して実際の砥石径Ｒ’を算出する。

そして、上記制御装置７は、算出した砥石径Ｒ’に基づいて、上記ワークＷ及び砥石８の相対位置を補正するように上記第１移動装置２２及び第２移動装置３３を制御する。

尚、上記制御装置７に入力される検出位置Ｓ２の値は、使用者により手動で入力されてもよいし、検出された値が自動で入力されるようになっていてもよい。

以上より、本発明の実施形態１によれば、既存の設備に超硬合金からなるブロック片５を設けるだけでよく、安価で、しかも、特許文献１の如きシリンダ等の複雑な機構にコンタミネーションが付着して駆動部の負荷を高めてしまうということがなく、経年劣化の早期進行を抑えることができる。また、砥石８の砥石径を検出するのに、特許文献１の如き非常に硬いダイヤモンドにマイクロゲージを接触させなくて済むので、マイクロゲージの劣化による測定のばらつきを懸念する必要がなく、精度よく砥石８の砥石径Ｒ’を検出することができる。さらに、砥石８をブロック片５に接触させるだけで簡単に砥石８の砥石径Ｒ’を検出することができる。
《発明の実施形態２》
図５は、本発明の実施形態２の図３対応図である。この実施形態２では、基準位置検出手段が実施形態１と異なっているだけで、その他は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分のみを詳細に説明する。

上記延出部材３４の延出端寄りで、且つ、上記ワークＷ近傍には、砥石８外面（外周面）をドレスするドレッサー４と、基準位置検出手段としての光電センサ６とがベッド１０幅方向他端側に向かって並設されている。

上記光電センサ６は、図５（ｂ）に示すように、信号光Ｂｅを下方に投光する投光部６ａと上記信号光Ｂｅを受光する受光部６ｂとが上下に並設されていて、上記第２移動装置３３により上記砥石８を第２方向Ｘに移動させ、当該砥石８外面（外周面）が上記信号光Ｂｅを通過する過程で遮ることにより上記砥石８の位置を検出するように構成されている。そして、上記光電センサ６は、上記制御装置７に接続されていて、該制御装置７は、上記光電センサ６で検出した砥石８の位置が入力されるようになっている。

尚、実施形態２に係るドレッサー４によるドレス後の砥石８の位置を補正する方法は、実施形態１と同じであるため詳細な説明は省略する。

以上より、本発明の実施形態２によれば、実施形態１と同様の効果が得られるとともに、砥石８の砥石径Ｒ’を非接触で簡単に検出することができる。
《発明の実施形態３》
図６及び図７は、本発明の実施形態３の図３及び図４対応図である。この実施形態３では、ワークＷを砥石８外面（先端面）で研削する点と、ドレッサー４の取付位置とが実施形態１と異なっているだけで、その他は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分のみを詳細に説明する。

上記ドレッサー４は、上記延出部材３４の延出端からベッド１０長手方向一端側に向かって延出するように取り付けられている。

制御装置７は、図７に示すように、上記ドレッサー４によるドレス後の予測砥石長さがＬの際の上記砥石８の基準位置（砥石８のホイールヘッド２３への取付位置）Ｓ１を記憶していて、上記砥石８外面（先端面）のブロック片５側面への接触により検出した砥石８の検出位置（砥石８のホイールヘッド２３への取付位置）Ｓ２が入力されると、上記基準位置Ｓ１と上記検出位置Ｓ２とを比較して、その差ｄから実際の砥石８の長さＬ’を算出し、上記ワークＷ及び上記砥石８の相対位置を補正するように上記第１移動装置２２及び第２移動装置３３を制御するようになっている。

次に、ドレッサー４によるドレス後の砥石８の位置を補正する方法について、実施形態１と異なる部分を詳細に説明する。

上記砥石８でワークＷを研削した後、制御装置７は、上記ドレッサー４を制御して上記砥石ドレス部４１を回転させるとともに所定の周期で上記砥石８を上記ドレッサー４に接触させ、当該砥石８外面（先端面）をドレスする。

しかる後、上記制御装置７は、第１移動装置２２及び第２移動装置３３を制御して上記砥石８を上記ブロック片５に向かって移動させ、該ブロック片５側面に上記砥石８外面（先端面）を接触させる。

すると、上記制御装置７は、上記砥石８の外面のブロック片５の側面への接触により検出した砥石８の検出位置Ｓ２が入力されると、図７に示すように、予め記憶しておいた上記砥石８の基準位置Ｓ１と上記検出位置Ｓ２とを比較して実際の砥石の長さＬ’を算出する。

そして、上記制御装置７は、算出した砥石の長さＬ’に基づいて、上記ワークＷ及び砥石８の相対位置を補正するように上記第１移動装置２２及び第２移動装置３３を制御する。

以上より、本発明の実施形態３によれば、ワークＷを砥石８先端面で研削する場合においても、実施形態１と同様の効果が得ることができる。
《発明の実施形態４》
図８は、本発明の実施形態４の図２対応図である。この実施形態４では、ドレッサー４がロータリドレッサーではなく、単石ダイヤモンド４３がドレッサー本体４２の先端に固定されたドレッサー４を使用している点と、該ドレッサー４が延出部材３４に２つ取り付けられている点とが実施形態１と異なっているだけで、その他は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分のみを詳細に説明する。

ドレッサー４の一つは、上記延出部材３４の延出端寄りの位置からベッド１０幅方向他端側に向かって突設されていて、上記砥石８を回転駆動させながら当該砥石８外面（外周面）を上記単石ダイヤモンド４３に接触させることにより、上記砥石８外面（外周面）がドレスされるようになっている。

また、上記ドレッサー４のもう一つは、延出部材３４の延出端からベッド１０長手方向一端側に向かって延出するように取り付けられていて、上記砥石８を回転駆動させながら当該砥石８外面（先端面）を上記単石ダイヤモンド４３に接触させることにより、上記砥石８外面（先端面）がドレスされるようになっている。

以上より、本発明の実施形態４によれば、実施形態１と同様の効果が得られるとともに、実施形態１の如き砥石ドレス部４１を回転させない構造なので、安価であり、しかも、１つの研削盤１で砥石８の外周面及び先端面の両方をドレスすることができる。

尚、本発明の実施形態１〜３では、砥石８が第１移動装置２２によりベッド１０の長手方向に移動するように構成される一方、ワークＷが第２移動装置３３によりベッド１０の幅方向に移動するように構成されているが、ワークＷが固定されていて、第１移動装置２２のみにより砥石８をベッド１０長手方向及び幅方向に移動できるような構成にしてもよいし、砥石８が固定されていて、第２移動装置３３のみによりワークＷをベッド１０長手方向及び幅方向に移動できるような構成にしてもよい。

また、実施形態１，３では、基準位置検出手段に超鋼合金からなるブロック片を用いたが、リミットスイッチ等の接触センサを用いてもよい。

本発明は、ドレス用のドレッサーを備えた研削盤に適している。

１研削盤
４ドレッサー
５ブロック片（基準位置検出手段）
６光電センサ（基準位置検出手段）
７制御装置
８砥石
２３ホイールヘッド（回転駆動手段）
２２第１移動装置（移動手段）
３２第２移動装置（移動手段）
Ｓ１基準位置
Ｓ２検出位置
Ｗワーク

Claims

ワークを研削する砥石と、
該砥石を回転させる回転駆動手段と、
上記ワーク及び砥石を互いに接近させる第１方向と該第１方向と交差する第２方向とに相対的に移動させる移動手段と、
上記ワーク近傍に設けられ、上記砥石外面をドレスするドレッサーと、
上記回転駆動手段及び移動手段に接続され、上記回転駆動手段の回転駆動及び移動手段の移動位置をそれぞれ制御する制御装置とを備えた研削盤であって、
上記移動手段により上記砥石を第１方向及び第２方向の少なくとも一方に移動させ、当該砥石外面が接触するか、又は、通過することにより上記砥石の位置を検出する基準位置検出手段を備え、
上記制御装置は、上記基準位置検出手段に対する砥石の基準位置を記憶していて、上記砥石外面の基準位置検出手段への接触、又は、通過により検出した砥石の検出位置が入力されると、上記基準位置と上記検出位置とを比較して実際の砥石寸法を算出し、上記ワーク及び上記砥石の相対位置を補正するように上記移動手段を制御することを特徴とする研削盤。
請求項１に記載の研削盤であって、
上記基準位置検出手段は、超硬合金製ブロック片からなり、上記砥石外面が上記ブロック片の側面に接触することにより上記砥石の位置を検出するように構成されていることを特徴とする研削盤。
請求項１に記載の研削盤であって、
上記基準位置検出手段は、光電センサからなり、上記砥石外面が上記光電センサから投光される信号光を通過する過程で遮ることにより上記砥石の位置を検出するように構成されていることを特徴とする研削盤。