JP2013198963A

JP2013198963A - 研削装置

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Publication number: JP2013198963A
Application number: JP2012069425A
Authority: JP
Inventors: Eiko Kuroe; 栄光黒江; Nobuhiko Nagai; 暢彦永井; Fumiyoshi Kano; 史義加納
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2013-10-03
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP5741501B2

Abstract

【課題】研削焼けを発生させることなく高精度な研削が可能な研削装置を提供する。
【解決手段】研削装置が、ワーク側ユニットと、砥石側ユニットと、切込み方向に関してワークと並列にワーク側ユニットに固定された第１ストッパと、第１ストッパに対向して砥石側ユニットに設けられた第２ストッパと、第１ストッパを第２ストッパに押し付けると共にワークを砥石に押し付けるための押付力を発生する押付力発生手段と、制御装置とを具備し、第１ストッパは、圧電アクチュエータと力センサとを含んでおり、第２ストッパに押付けられた第１ストッパを縮小させることにより、ワークが砥石により研削される間に、力センサが押付け力に起因して発生して第１ストッパに作用する力を計測する。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削装置に関するものである。

圧電アクチュエータの優れた応答性及び位置制御性を利用した工作機械として特許文献１に記載された端面研削装置が従来知られている。この研削装置では、円筒状ワークの軸線の延長線上に配置された圧電アクチュエータが、高精度な研削加工を可能にしている。

特許第３２９５９６４号公報

特許文献１に示された端面研削装置は、研削加工を高精度に行うことができるという点で満足できるものである。しかしながら、この装置によっても、研削加工中の高温によるワーク表面の変質、いわゆる研削焼けが発生することがあり、これを完全に防ぐことが難しかった。

本発明は前述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、研削焼けを発生させることなく高精度な研削が可能な研削装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の第１の様態は、ワーク（Ｗ）を保持するワーク側ユニット（１０）と、回転する砥石（２３）を有する砥石側ユニット（２０）と、ワーク（Ｗ）の切込み方向に関して前記ワーク（Ｗ）と並列に、前記ワーク側ユニット（１０）及び前記砥石側ユニット（２０）のいずれか一方に固定された第１ストッパ（３０）と、前記第１ストッパ（３０）に対向して前記ワーク側ユニット（１０）及び前記砥石側ユニット（２０）のいずれか他方に設けられた第２ストッパ（４０，１４０，２４０，３４０）と、前記第１ストッパ（３０）を前記第２ストッパ（４０，１４０，２４０，３４０）に押し付けると共にワーク（Ｗ）を前記砥石（２３）に押し付けるための押付力（Ｐ）を発生する押付力発生手段（８０）と、制御装置（７０）と、を具備し、ワーク側ユニット（１０）と砥石側ユニット（２０）とが前記切込み方向で相対的に移動可能であるようにされている、研削装置であって、前記第１ストッパ（３０）が、その切込み方向の全長を伸縮する圧電アクチュエータ（３１）と、力センサ（３２）とを含んでおり、前記第２ストッパ（４０，１４０，２４０，３４０）に押付けられた前記第１ストッパ（３０）を縮小させることにより、ワーク（Ｗ）が前記砥石（２３）により研削される間に、前記力センサ（３２）が前記押付け力（Ｐ）に起因して発生して前記第１ストッパ（３０）に作用する反力（Ｒ₁）を計測する研削装置を提供する。

これによると、圧電アクチュエータ（３１）を縮小させる間に、精度の高い研削を実施することが可能になると共に、加工抵抗が増大するときに減少する前記反力（Ｒ₁）を計測することにより、加工抵抗の増大を検知することが可能になり、その結果研削焼けを回避することが可能になる。

本発明の第２の様態は、ワーク側ユニット（１０）と、砥石側ユニット（２０）と、前記ワーク側ユニット（１０）及び前記砥石側ユニット（２０）のいずれか一方に固定された第１ストッパ（３０）と、前記第１ストッパ（３０）に対向して前記ワーク側ユニット（１０）及び前記砥石側ユニット（２０）のいずれか他方に設けられた第２ストッパ（４０，１４０，２４０，３４０）と、制御装置（７０）とを具備する研削装置を用いる研削加工方法であって、前記第１ストッパ（３０）が圧電アクチュエータ（３１）と力センサ（３２）とを含んでおり、前記圧電アクチュエータ（３１）を伸張することにより前記第１ストッパ（３０）の全長を伸張する段階と、前記第１ストッパ（３０）と前記第２ストッパ（４０，１４０，２４０，３４０）との間に間隙（Ａ）が空くように前記ワーク側ユニット（１０）と前記砥石側ユニット（２０）とを配置する段階と、前記間隙（Ａ）がゼロになるまで前記ワーク側ユニット（１０）又は前記砥石側ユニット（２０）を送り速度（Ｖ₁）で移動させる間に、前記砥石（２３）によってワーク（Ｗ）を研削する第１の研削段階と、前記間隙（Ａ）をゼロに維持する押付力（Ｐ）を前記ワーク側ユニット（１０）から前記砥石側ユニット（２０）へ又は前記砥石側ユニット（２０）から前記ワーク側ユニット（１０）へ作用させる間に、前記圧電アクチュエータ（３１）を作動させて縮小速度（Ｖ₂）で前記第１ストッパ（３０）の全長を縮小することによって、前記砥石（２３）によりワーク（Ｗ）を研削する第２の研削段階と、を含んでおり、さらに、前記第２の研削段階中に、前記押付け力（Ｐ）に起因して発生して前記第１ストッパ（３０）の前記力センサ（３２）によって測定される力（Ｒ₁）に基づいて、制御装置（７０）が、第２の研削段階を継続するか中止するかを判定する段階を含む研削加工方法を提供する。

これによると、圧電アクチュエータ（３１）を縮小させる間に、精度の高い研削を実施することが可能になると共に、加工抵抗が増大するときに減少する前記反力（Ｒ₁）を計測することにより、加工抵抗の増大を検知して、研削焼けを回避することが可能になる。

この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１の実施形態による研削装置の平面図である。図１に示される研削装置の第１ストッパの模式的な拡大図である。図１に示される研削装置の仕上研削工程中の配置を模式的に示す平面図である。本発明の第２の実施形態による研削装置の平面図である。図４に示される研削装置のドレッシング中の配置を模式的に示す平面図である。図４に示される研削装置のドレッシング後の配置を模式的に示す平面図である。第２の実施形態による研削装置の変更例による第２ストッパ及び砥石側ユニットを模式的に示す平面図である。第２の実施形態による研削装置の第２の変更例による第２ストッパを模式的に示す平面図である。

以下、図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施形態による研削装置について説明する。
本発明の第１の実施形態の研削装置は、円盤状のワークＷの外周面を研削するものであり、ワークＷを保持するワーク側ユニット１０と、砥石２３を有する砥石側ユニット２０と、ワーク側ユニット１０に固定された第１ストッパ３０と、前記第１ストッパ３０に対向して砥石側ユニット２０に設けられた第２ストッパ４０と、ワーク側ユニット１０を切込み方向、即ち図１のｙ軸方向において往復移動させるワーク移動装置５０と、ワークＷの寸法を計測する測寸装置６０と、制御装置７０とを具備している。

ワーク側ユニット１０は、直方体状の本体部１１と、本体部１１の図の右側からｘ軸方向に突出する主軸１２と、主軸駆動モータ（図示せず）とを備えていて、ワークＷを主軸１２の先端部に固定して回転することができる。また、本体部１１は、ワーク移動装置５０を構成する２本のスライド５１にガイドされてｙ軸方向に移動することができる。

ワーク移動装置５０は、前述した２本のｙ軸方向に延びるスライド５１と、パルスモータ５２と、送りネジ５３とを具備しており、ワーク側ユニット１０の本体部１１をｙ軸方向に移動させることができる。また、本実施形態におけるワーク移動装置５０のパルスモータ５２は、後述する仕上研削工程において、第１ストッパ３０を第２ストッパ４０に押し付けると共にワークＷを砥石２３に押し付けるための押付力Ｐを発生する押付力発生手段８０としても機能する。

第１ストッパ３０は、ワーク側ユニット１０の本体部１１の図の下側の側面、即ち砥石側ユニット２０の本体部に対向する側面に固定されている。図２を参照すると、第１ストッパ３０は、圧電アクチュエータ３１として働く先端側の積層された第１圧電素子群３１と、力センサ３２として働く基端側の積層された第２圧電素子群３２と、それらを収納する図示しない保護ケースとを具備しており、第１圧電素子群３１と第２圧電素子群３２は直列に配置されている。また第１圧電素子群３１及び第２圧電素子群３２は、それぞれのリード線３３および３４によって制御装置７０へ電気的に接続されている。

第１ストッパ３０がこのように構成されているので、制御装置７０からの信号に基づいて第１ストッパ３０の全長を伸縮すること、及び第１ストッパ３０のｙ軸方向に作用する力を計測して制御装置７０に伝送することが可能である。なお、本実施形態では第１ストッパ３０の先端側に圧電アクチュエータ３１及び基端側に力センサ３２が配置されているが、この関係を逆にした実施形態も可能である。

砥石側ユニット２０は、直方体状の本体部２１と、本体部２１の図１の右側からｘ軸方向に突出する主軸２２と、主軸駆動モータ（図示せず）とを備えていて、主軸２２の先端部に固定された砥石２３を回転することができる。また、第１ストッパ３０に対向する本体部２１の側面には、第１ストッパ３０と互いに当接する第２ストッパ４０が設けられていて、前記第２ストッパ４０は、本実施形態ではその全長は不変である。

次に、第１の実施形態の研削装置を使って研削加工がどのように行われるかについて説明する。ここでは、典型的な例として、研削加工が粗研削工程と仕上研削工程の二段階の工程で行われるものとして説明する。

粗研削工程の最初に第１ストッパ３０を最大限伸張させる。次に、第１ストッパ３０と第２ストッパ４０との間に間隙Ａが空くようにワーク側ユニット１０を配置する。この間隙Ａは、それがゼロとなったときにワークＷの粗研削工程終了時の外径が得られるように定められた値を有するものである。

次に、砥石２３及びワークＷを回転すると共に、ワーク移動装置５０を作動させてワーク側ユニット１０を所定の送り速度Ｖ₁でｙ軸方向下方に移動させる。前記間隙Ａがゼロになるまで、即ち第１ストッパ３０と第２ストッパ４０とが当接するまでワーク側ユニット１０の移動及び砥石２３とワークＷの回転を継続する。前記間隙Ａがゼロになると、粗研削工程は終了され、この工程の結果、ワークＷの粗研削の外径が得られる。なお、前記間隙Ａがゼロになったことを検知するために、第１ストッパ３０に内蔵された力センサ３２が利用されてよい。

次に、粗研削工程に連続して仕上研削工程が行われる。この仕上研削工程では、第１ストッパ３０と第２ストッパ４０とが接触したまま、第１ストッパ３０の全長が圧電アクチュエータ３１によって所定の縮小速度で減少することによってワークＷに微小な切込み量が与えられて仕上研削が実施される。この加工を行うためには、図３に示されるように、仕上研削工程中に絶えず押付力Ｐがワーク側ユニット１０から砥石側ユニット２０に作用している必要がある。本実施形態では、押付力発生手段８０としてワーク移動装置５０のパルスモータ５２が用いられており、そのため、パルスモータ５２は仕上研削工程中にも通電されて励磁されている。また、第１ストッパ３０の縮小速度は仕上研削工程の切込み速度Ｖ₂に一致するように設定されており、この切込み速度Ｖ₂は、前述した粗研削工程の送り速度Ｖ₁よりも小さな値に設定されている。

圧電アクチュエータ３１の縮小は、測寸装置６０によって計測されたワークＷの外径が所定の値になったときに停止される。また同時に砥石２３及びワークＷの回転も停止されて仕上研削工程が終了する。

さらに、本実施形態においては、仕上研削工程中に、研削装置の第１ストッパ３０が備える力センサ３２が計測した力に基づいて仕上研削を継続するか中止するかを判定する段階を含んでいる。以下に、この段階についてより詳しく説明する。

仕上研削工程中には、第１ストッパ３０と第２ストッパ４０が接し且つワークＷと砥石２３が接しているため、押付力Ｐに対する反力としてワーク側ユニット１０には第１ストッパ３０とワークＷの二ヶ所に反力Ｒ₁及びＲ₂が作用する。ここで、ワークＷに作用する反力Ｒ₂は、砥石に作用する法線方向の加工抵抗に大きさが等しい力であると見なせる。この反力Ｒ₂を測定することはできないが、押付力Ｐが既知の一定の力であるので、第１ストッパ３０に作用する反力Ｒ₁を測定することにより、前記加工抵抗が適正な範囲に在るか否かを調べることができる。

こうして、制御装置７０は、仕上研削工程中に計測される反力Ｒ₁の増減から加工抵抗が適正か否かを判断する。より具体的には、反力Ｒ₁が予め定められた標準下限値Ｒ_1min以上である場合は、第１ストッパ３０の所定の速度Ｖ₂による縮小を継続する。しかしながら、制御装置７０は、反力Ｒ₁が前記標準下限値Ｒ_1min未満に低下した場合には、第１ストッパ３０の縮小を停止するが研削は継続させて、定められた時間内に反力Ｒ₁が増大して前記標準下限値Ｒ_1min以上に戻れば、第１ストッパ３０の縮小を再開して仕上研削工程を継続するが、定められた時間内に戻らなければ仕上研削工程を中止してアラームを発するように構築されている。

このように、第１ストッパ３０に作用する反力Ｒ₁が標準下限値Ｒ_1min未満に留まる時間を制限することにより、比較的高い加工抵抗の継続時間が短時間に制限され、その結果、研削焼けの発生を防ぐことが可能になる。また、一般的に高い加工抵抗を示すワークの加工寸法のばらつきは大きいことが分かっており、したがって本発明の実施形態の方法により、そのようなワークが加工途中で排除されるので、寸法のばらつきの小さい高精度なワークの集団を得ることが可能になる。

次に本発明の第２の実施形態による研削装置について、図４〜図６を参照して以下に説明する。
第２の実施形態の研削装置は、第１の実施形態の研削装置と同様にワークＷの研削加工を実施できることに加えて、さらに砥石２３のドレッシングも実施できるように構成されている。このため第２の実施形態の研削装置は、第１の実施形態の研削装置の構成要素に加えて、さらにドレッサ１１０と、砥石側ユニット２０を図のｘ軸方向で往復移動させる砥石移動装置１２０とを具備している。また第１の実施形態の研削装置では第２ストッパ４０の高さは一定不変であったが、第２の実施形態における第２ストッパ１４０は、その高さ、すなわち切込み方向の全長が可変に構成されている。以下に第１の実施形態と異なる点を主に説明する。

ドレッサ１１０は、ワーク側ユニット１０の主軸１２上に備えられていて、ワークＷと同様に主軸により回転されるものである。また、ドレッサ１１０は、ワークＷから軸方向に離間されて、本体部１１の近くに取付けられている。

砥石移動装置１２０は、切込み方向に直交する方向、即ちｘ軸方向に延びる２本のスライド１２１と、パルスモータ１２２と、送りネジ１２３とを具備しており、砥石側ユニット２０の本体部２１をスライド１２１で案内してｘ軸方向に往復移動させることができる。砥石側ユニット２０は、通常は図４に示されるワーク研削位置に配置されるが、砥石２３のドレッシングの際には、図５に示されるように、左方のドレッシング位置へ、砥石移動装置１２０によって移動される。

第２の実施形態による研削装置の第２ストッパ１４０は、ストッパ本体部１４１と、このストッパ本体部１４１をｙ軸方向に直線移動させるモータ１４２と、ボールねじ１４３と、図示しないガイド機構とを備えている。これにより、第２ストッパ１４０のｙ軸方向、即ち切込み方向の全長は可変に構成され、ストッパ本体部１４１の先端の、例えば主軸２２の中心線Ａｘからの位置を変化させることができる。

第２の実施形態による研削装置のワークＷに対する研削加工は第１の実施形態の場合と同様に実施されるのでその説明は省略する。したがって、以下に第２の実施形態による研削装置においてドレッシングがどのように実施されるのかについて典型的な例に基づいて説明する。

また、第２の実施形態による研削装置を使ったドレッシングは、仕上研削工程又は粗研削工程が終わった段階で実施されるが、通常は、仕上研削工程が終わった後に、或は仕上研削工程中に前記アラームが発せられたときに仕上研削工程を中断して実施される。

ドレッシング工程を開始するにあたり、通常、ワークＷを取り外し、次いでワーク側ユニット１０と砥石側ユニット２０を切込み方向で離間させる。次に、ワーク側ユニット１０に固定された第１ストッパ３０を最大限に伸張させておく。

次に、ワーク側ユニット１０を、第１ストッパ３０が第２ストッパ１４０に当接するまで図の下方へ移動させると共に、仕上研削工程の場合と同様に押付力発生手段８０を作動させることにより押付力Ｐをワーク側ユニット１０から砥石側ユニット２０へ継続的に加えておく。また、第１ストッパ３０が第２ストッパ１４０に当接した段階では、通常は、ドレッサ１１０と砥石２３との間には僅かな隙間が生じている。

次に、ドレッサ１１０が砥石２３に触れるまで、第１ストッパ３０の全長を徐々に縮小させ、このドレッサ１１０が砥石２３に触れた位置をドレッシングの基準位置に設定する。ドレッサ１１０が砥石２３に触れた位置は、本実施形態では、第１ストッパ３０に作用する反力Ｒ₁の値が減少することによって検出している。

次に、ドレッサ１１０及び砥石２３をそれぞれ回転させ、第１ストッパ３０の全長を徐々に縮小させることによりドレッシングを行う。前記基準位置から第１ストッパ３０が所定の縮小量δだけ縮小したら第１ストッパ３０の縮小を停止し、またドレッサ１１０及び砥石２３の回転も停止し、ワーク側ユニット１０を図５の上方へ移動させる。この工程により、砥石２３は、第１ストッパ３０の前記所定の縮小量δに等しい所定のドレス量δでドレッシングされる。

また、本実施形態では、ドレッシングの工程においても、仕上研削工程と同様に、計測された反力Ｒ１に基づいてドレッシング中の加工抵抗を監視して、それが適正でないと判定された場合にアラームを発してドレッシングを中止することも可能である。

次に、砥石側ユニット２０を、図６に示されるように、右方のワーク研削位置に戻すと共に、第２ストッパ１４０のストッパ本体部１４１の先端の位置を図６の下方へ、即ち主軸２２の中心線Ａｘに近づく方向へドレス量δに等しい分だけ、モータ１４２を作動させることにより移動させる。これにより、ドレッシングによる砥石の外径の減少分が補償された第２ストッパ１４０の新たな位置が設定され、これがドレッシング後のワークＷの研削加工に適用される。

また、複数回のドレッシングを実施するたびに、ドレス量δに等しい分だけストッパ本体部１４１の先端の位置が同様に低くされるが、本実施形態においては、複数回のドレッシングがそれぞれ異なるドレス量δで実施されてもよい。

このように本実施形態によると、ワーク研削加工に連続して同じ研削装置を使って、圧電アクチュエータ３１を縮小させる間に、ドレッシングを高精度で実施することが可能になると共に、ドレス量δに対応して第２ストッパ１４０の位置が補償されるので、ワーク研削加工の再開を直ぐに容易に行なえるようになる。

次に第２の実施形態による研削装置の変更例について図７を参照して以下に説明する。この変更例の研削装置では、第２ストッパ２４０が、砥石側ユニット２０の本体部２１に固定されている、厚さＴ₀の一枚の現用プレート２４１と、１以上の整数ｎ枚（図７では１枚）の交換用プレート２４２とを備えている。これら交換用プレート２４２は、現用プレート２４１の厚さＴ₀から前記ドレス量δで段階的に減少する厚さＴ_nを有しており、従ってこの厚さＴｎは下式で表すことができる。
Ｔ_n＝Ｔ₀−ｎ・δ

この変更例の第２ストッパ２４０によると、ドレッシングが終了すると、現用プレート２４１が取り外されて、現用プレート２４１の厚さＴ₀よりドレス量δ分だけ薄い厚さＴ₁を有する交換用プレート２４２が選択されて、それが新たな現用プレートとして砥石側ユニット２０の本体部２１に固定される。

次に第２の実施形態による研削装置の第２の変更例について図８を参照して以下に説明する。この第２の変更例の研削装置の第２ストッパ３４０は、回転軸線Ａｃからの距離の差をもって配置された複数の側面を有する偏心カム３４１と、前記偏心カム３４１に固定されて回転軸線Ａｃを中心に回転するラチェット歯車３４３と、前記ラチェット歯車３４３の逆転を防止する係止爪３４４と、前記係止爪３４４をラチェット歯車３４３に押し付ける第１スプリング３４５と、ラチェット歯車３４３を１歯分だけ回転させることにより偏心カム３４１を前記側面の角度の差分だけ段階的に回転させるリンク機構３４２とを具備している。リンク機構３４２は、枢動可能な第１リンク部材３４２ａと、第１リンク部材３４２ａの上端部及び下端部にそれぞれ連結された第２リンク部材３４２ｂ及び第３リンク部材３４２ｃと、第２リンク部材３４２ｂにより押されてラチェット歯車３４３の歯に作用する回転レバー３４２ｄと、この回転レバー３４２ｄをラチェット歯車３４３に押し付ける第２スプリング３４２ｅと、第３リンク部材３４２ｃに作用する一方向作動レバー３４２ｆとを有している。リンク機構３４２は、一方向作動レバー３４２ｆを有することにより、砥石側ユニット２０がドレッシング位置からワーク研削位置へ移動する過程でのみ作動される。リンク機構３４２は、砥石側ユニット２０がワーク研削位置に戻るときに、砥石側ユニット２０の本体部から下方に突出する突出部（図示せず）によって一方向作動レバー３４２ｆが回動されることによって作動されてラチェット歯車３４３を介して偏心カム３４１を図の反時計回りに回転するように構成されている。

偏心カム３４１の複数の側面に関する、前記回転軸線Ａｃからの距離の差は、ドレス量δに等しく設定されていて、本実施形態では、隣接する側面が第１ストッパ３０に対向するように偏心カム３４１が反時計回りに回転されると前記距離がドレス量δ分だけ縮小されるように偏心カム３４１が作られている。

この第２の変更例の第２ストッパ３４０は前述のように構成されているので、ドレッシングが終了して、砥石側ユニット２０がドレッシング位置からワーク研削位置へ移動する過程でリンク機構３４２が作動されて、第１ストッパ３０に対向する偏心カム３４１の現用の側面が、回転軸線Ａｃからのより短い距離を有する隣接する側面に切替えられる。

その他の実施形態
第１の実施形態では、押付力発生手段８０としてワーク移動装置５０のパルスモータ５２が用いられていたが、押付力発生手段８０として、砥石側ユニット２０をｙ軸方向上側に付勢する流体シリンダを用いる実施形態も本発明において可能である。その実施形態では、砥石側ユニット２０は、ワーク側ユニット１０と同様にスライドによりガイドされ、仕上研削工程が開始されるとき、ワーク側ユニット１０の本体部は一定位置に固定され、砥石側ユニット２０が流体シリンダの発生する押付力Ｐによってｙ軸方向上側に付勢されて、第１ストッパ３０の縮小に追随するように構築されることが可能である。

第１及び第２の実施形態では、圧電アクチュエータ３１及び力センサ３２を備える第１ストッパ３０がワーク側ユニット１０に取付けられ、第２ストッパ４０が砥石側ユニット２０に設けられたが、第１ストッパ３０を砥石側ユニット２０に取付けて、第２ストッパ４０をワーク側ユニット１０に設ける実施形態も本発明において可能である。

また、力センサ３２が第１ストッパ３０ではなく第２ストッパ４０に含まれる実施形態も本発明において可能である。

第１の実施形態では、砥石側ユニット２０の位置は固定されて、ワーク側ユニット１０がワーク移動装置５０によってｙ軸方向に移動可能であったが、ワーク側ユニット１０の位置が固定されて、砥石側ユニット２０がｙ軸方向で移動可能な実施形態も本発明において可能である。

第２の実施形態では、砥石側ユニット２０はｙ軸方向には固定されるがｘ軸方向には砥石移動装置１２０によって移動可能にされ、ワーク側ユニット１０がワーク移動装置５０によってｙ軸方向に移動可能であったが、ワーク側ユニット１０がｙ軸方向には固定されるがｘ軸方向に移動可能にされ、砥石側ユニット２０がｙ軸方向で移動可能であるがｘ軸方向では固定される実施形態も本発明において可能である。

前述の実施形態において、力センサは圧電素子を利用したものであったが、力センサは圧電素子タイプに限定されることはなく他の方式の力センサを用いた実施形態も本発明において可能である。

１０ワーク側ユニット
２０砥石側ユニット
２３砥石
３０第１ストッパ
３１圧電アクチュエータ
３２力センサ
４０第２ストッパ
５０ワーク移動装置
６０測寸装置
７０制御装置
８０押付力発生手段

Claims

ワーク（Ｗ）を保持するワーク側ユニット（１０）と、
回転する砥石（２３）を有する砥石側ユニット（２０）と、
ワーク（Ｗ）の切込み方向に関して前記ワーク（Ｗ）と並列に、前記ワーク側ユニット（１０）及び前記砥石側ユニット（２０）のいずれか一方に固定された第１ストッパ（３０）と、
前記第１ストッパ（３０）に対向して前記ワーク側ユニット（１０）及び前記砥石側ユニット（２０）のいずれか他方に設けられた第２ストッパ（４０，１４０，２４０，３４０）と、
前記第１ストッパ（３０）を前記第２ストッパ（４０，１４０，２４０，３４０）に押し付けると共にワーク（Ｗ）を前記砥石（２３）に押し付けるための押付力（Ｐ）を発生する押付力発生手段（８０）と、
制御装置（７０）と、を具備し、
ワーク側ユニット（１０）と砥石側ユニット（２０）とが前記切込み方向で相対的に移動可能であるようにされている、研削装置であって、
前記第１ストッパ（３０）が、その切込み方向の全長を伸縮する圧電アクチュエータ（３１）と、力センサ（３２）とを含んでおり、
前記第２ストッパ（４０，１４０，２４０，３４０）に押付けられた前記第１ストッパ（３０）を縮小させることにより、ワーク（Ｗ）が前記砥石（２３）により研削される間に、前記力センサ（３２）が前記押付け力（Ｐ）に起因して発生して前記第１ストッパ（３０）に作用する反力（Ｒ₁）を計測することを特徴とする、研削装置。
前記制御装置（７０）が、前記力センサ（３２）によって測定された前記反力（Ｒ₁）が所定の標準下限値（Ｒ_1min）未満に留まる時間に基づいて、研削を継続するか中止するかを判定することを特徴とする、請求項１に記載の研削装置。
ドレッサ（１１０）をさらに具備するとともに、前記砥石側ユニット（２０）と前記ワーク側ユニット（１０）とが、前記切込み方向に直交する方向においても相対的に移動可能であるようにされている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研削装置であって、
前記第２ストッパ（１４０，２４０，３４０）は、該第２ストッパの前記切込み方向の全長が可変に構成されており、
前記ワーク側ユニット（１０）は、ワーク（Ｗ）を回転させる主軸（１２）を有しており、
前記ドレッサ（１１０）は、ワーク側ユニット（１０）の前記主軸（１２）に、ワーク（Ｗ）から軸方向に離間された位置で固定されており、
砥石（２３）をドレッシングするとき、砥石（２３）をドレッサ（１１０）に対向させるために砥石側ユニット（２０）がワーク研削位置からドレッシング位置へ、前記切込み方向に直交する方向で移動され、
所定のドレス量（δ）だけ砥石（２３）がドレッシングされたとき、前記第２ストッパ（１４０，２４０，３４０）の前記全長が前記所定のドレス量（δ）に等しい分だけ縮小されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研削装置。
前記第２ストッパ（１４０）が、ストッパ本体部（１４１）と、前記ストッパ本体部（１４１）を前記切込み方向で往復移動させるモータ（１４２）とボールねじ（１４３）とを具備することを特徴とする、請求項３に記載の研削装置。
前記第２ストッパ（２４０）が、砥石側ユニット（２０）の本体部（２１）に固定された厚さ（Ｔ₀）の現用プレート（２４１）と、１以上の整数のｎ枚の交換用プレート（２４２）とを具備しており、
前記交換用プレート（２４２）は、前記現用プレート（２４１）の厚さ（Ｔ₀）から前記ドレス量（δ）で段階的に減少する厚さ（Ｔ_n）を有しており、
ドレッシングが終了すると、前記現用プレート（２４１）が取り外され、現用プレート（２４１）よりドレス量（δ）分だけ厚さの薄い交換用プレート（２４２）が新たな現用プレートとして砥石側ユニット（２０）の本体部（２１）に固定されることを特徴とする、請求項３に記載の研削装置。
前記第２ストッパ（３４０）が、ドレス量（δ）に等しい回転軸線（Ａｃ）からの距離の差をもって配置された複数の側面を有する偏心カム（３４１）と、前記偏心カム（３４１）を前記側面の角度の差分だけ段階的に回転させるリンク機構（３４２）と、を具備しており、
前記リンク機構（３４２）は、前記砥石側ユニット（２０）がドレッシング位置からワーク研削位置へ移動する過程でのみ作動されるように構成されており、
ドレッシングが終了して、前記砥石側ユニット（２０）がドレッシング位置からワーク研削位置へ移動する過程で前記リンク機構（３４２）が作動されて、前記第１ストッパ（３０）に対向する前記偏心カム（３４１）の側面が前記回転軸線（Ａｃ）からのより短い距離を有する隣接する側面に切替えられることを特徴とする、請求項３に記載の研削装置。
前記力センサ（３２）が圧電素子を利用したものであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の研削装置。
前記力センサ（３２）の圧電素子が、前記圧電アクチュエータ（３１）に直列に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載の研削装置。
前記力センサ（３２）が第１ストッパではなく第２ストッパに含まれることを特徴とする、請求項１に記載の研削装置。
ワーク側ユニット（１０）と、砥石側ユニット（２０）と、前記ワーク側ユニット（１０）及び前記砥石側ユニット（２０）のいずれか一方に固定された第１ストッパ（３０）と、前記第１ストッパ（３０）に対向して前記ワーク側ユニット（１０）及び前記砥石側ユニット（２０）のいずれか他方に設けられた第２ストッパ（４０，１４０，２４０，３４０）と、制御装置（７０）とを具備する研削装置を用いる研削加工方法であって、
前記第１ストッパ（３０）が圧電アクチュエータ（３１）と、力センサ（３２）とを含んでおり、
前記圧電アクチュエータ（３１）を伸張することにより前記第１ストッパ（３０）の全長を伸張する段階と、
前記第１ストッパ（３０）と前記第２ストッパ（４０，１４０，２４０，３４０）との間に間隙（Ａ）が空くように前記ワーク側ユニット（１０）と前記砥石側ユニット（２０）とを配置する段階と、
前記間隙（Ａ）がゼロになるまで前記ワーク側ユニット（１０）又は前記砥石側ユニット（２０）を送り速度（Ｖ₁）で移動させる間に、前記砥石（２３）によってワーク（Ｗ）を研削する第１の研削段階と、
前記間隙（Ａ）をゼロに維持する押付力（Ｐ）を前記ワーク側ユニット（１０）から前記砥石側ユニット（２０）へ又は前記砥石側ユニット（２０）から前記ワーク側ユニット（１０）へ作用させる間に、前記圧電アクチュエータ（３１）を作動させて縮小速度（Ｖ₂）で前記第１ストッパ（３０）の全長を縮小することによって、前記砥石（２３）によりワーク（Ｗ）を研削する第２の研削段階と、を含んでおり、
さらに、前記第２の研削段階中に、前記押付け力（Ｐ）に起因して発生して前記第１ストッパ（３０）の前記力センサ（３２）によって測定される反力（Ｒ₁）に基づいて、制御装置（７０）が、第２の研削段階を継続するか中止するかを判定する段階を含むことを特徴とする研削加工方法。
前記第２の研削段階を継続するか中止するかを判定する段階において、
前記制御装置（７０）は、前記反力（Ｒ₁）が予め定められた標準下限値（Ｒ_1min）以上である場合は、第１ストッパ（３０）の縮小を継続するが、前記反力（Ｒ₁）が、前記標準下限値（Ｒ_1min）未満に低下した場合には、前記第１ストッパ（３０）の縮小を停止するが研削は継続させて、定められた時間内に前記反力（Ｒ₁）が増大して前記標準下限値（Ｒ_1min）以上に戻れば、前記第１ストッパ（３０）の縮小を再開して第２の研削段階を継続するが、前記定められた時間内に戻らなければ第２の研削段階を中止することを特徴とする、請求項１０に記載の研削加工方法。
ドレッサ（１１０）をさらに具備すると共に、前記第２ストッパ（１４０，２４０，３４０）の切込み方向の全長が可変に構成されている研削装置を用いる請求項９または１０に記載の研削加工方法であって、
ワーク側ユニット（１０）と砥石側ユニット（２０）を前記切込み方向で離間させる段階と、
前記圧電アクチュエータ（３１）を伸張することにより前記第１ストッパ（３０）の全長を伸張する段階と、
前記砥石側ユニット（２０）をワーク研削位置からドレッシング位置へ前記切込み方向に直交する方向で移動させる段階と、
前記第１ストッパ（３０）と前記第２ストッパ（１４０，２４０，３４０）とを当接させる段階と、
前記当接を維持する押付力（Ｐ）を前記ワーク側ユニット（１０）から前記砥石側ユニット（２０）へ又は前記砥石側ユニット（２０）から前記ワーク側ユニット（１０）へ作用させる間に、前記第１ストッパ（３０）の全長を縮小することによって、前記ドレッサ（１１０）により砥石（２３）を所定のドレス量（δ）でドレッシングする段階と、
前記第２ストッパ（１４０，２４０，３４０）の前記全長を前記ドレス量（δ）に等しい分だけ縮小する段階と、
前記砥石側ユニット（２０）をワーク研削位置に戻す段階と、を更に含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の研削方法。