JP2014050929A - 両頭研削装置および研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工中に研削砥石の近傍でワークの加工面を精度良く計測することができ、ワークの仕上げ寸法を正確に算出するとともに、加工時間を短縮することができる両頭研削装置を提供する。
【解決手段】両頭研削装置であって、ワークＷの両加工面Ｗａ，Ｗｂを研削する一対の研削砥石を支持する工具支持装置と、ワークＷの仕上げ寸法を計測する計測装置４０と、工具支持装置および計測装置４０にワークＷを搬送するワーク支持装置５０と、を備え、計測装置４０は、両加工面Ｗａ，Ｗｂにそれぞれ対峙して配置される二つのノズル４１，４２と、ノズル４１，４２から加工面Ｗａ，Ｗｂに吹き付けられた流体の圧力を計測する圧力計測手段４４ａ，４４ｂと、圧力計測手段４４ａ，４４ｂで計測された流体の圧力に基づいて、ワークＷの仕上げ寸法を算出する演算装置と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワークの両端に設けられた加工面を研削し、ワークの仕上げ寸法を計測する両頭研削装置および研削方法に関する。

両頭研削装置としては、ワークの両端に設けられた加工面を研削する一対の研削砥石を支持する工具支持装置と、ワークの仕上げ寸法を計測する計測装置と、を備えているものがある。従来の計測装置は、両加工面に対峙して配置されるセンサと、センサによって計測された加工面の変位量に基づいて、ワークの仕上げ寸法を算出する演算装置と、を有している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−０９８１９７号公報

前記した従来の計測装置では、接触圧を計測する接触型の変位センサや、非接触型の光センサを用いて加工面の変位量を計測している。この構成では、加工中に研削砥石の近傍でセンサが加工面を計測する場合には、センサや加工面に付着したクーラントや切粉が、センサの計測結果に影響するという問題がある。

本発明は、前記した問題を解決し、加工中に研削砥石の近傍でワークの加工面を精度良く計測することができ、ワークの仕上げ寸法を正確に算出するとともに、加工時間を短縮することができる両頭研削装置および研削方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、両頭研削装置であって、ワークの両端に設けられた加工面を研削する一対の研削砥石を支持する工具支持装置と、前記ワークの仕上げ寸法を計測する計測装置と、前記工具支持装置および前記計測装置に前記ワークを搬送するワーク支持装置と、を備えている。前記計測装置は、前記両加工面にそれぞれ対峙して配置される二つのノズルと、前記ノズルに流体を供給するポンプと、前記ノズルから前記加工面に吹き付けられた流体の圧力を計測する圧力計測手段と、前記圧力計測手段で計測された前記流体の圧力に基づいて、前記ワークの仕上げ寸法を算出する演算装置と、を有している。

前記した両頭研削装置を用いた研削方法は、前記ワーク支持装置によって前記ワークを前記両研削砥石の間に配置する段階と、前記両研削砥石によって前記両加工面を研削する段階と、前記ワーク支持装置によって前記ワークを前記両ノズルの間に配置する段階と、前記ノズルから前記加工面に前記流体を吹き付けるとともに、前記圧力計測手段によって、前記流体の圧力を計測する段階と、前記演算装置によって前記ワークの仕上げ寸法を算出する段階と、を備えている。

前記した両頭研削装置および研削方法では、ノズルから噴射された流体によって、ノズルや加工面に付着したクーラントや切粉を除去することができる。したがって、加工中に研削砥石の近傍でワークの加工面を精度良く計測することができる。
また、計測装置の構成が簡素化されているため、ワークの仕上がり寸法を自動で計測する自動定寸装置と比べて、計測装置の製造コストを低減することができる。

前記演算装置は、前記流体の圧力に基づいて、前記ノズルと前記加工面との間の距離を算出し、前記両ノズルの間の距離から、前記ノズルと前記加工面との間の距離を除いた値を、前記ワークの仕上げ寸法として算出するように構成することができる。
なお、ノズルから所定の距離ごとに設定した面に流体を吹き付けたときの圧力を実測し、圧力と距離との関係を示したパラメータを演算装置に予め記憶させておくことで、流体の圧力に基づいて、ノズルと加工面との間の距離を算出することができる。

また、演算装置は、基準の仕上げ寸法に加工されたワークの加工面に流体を吹き付けたときの流体の圧力を計測しておき、この基準となる圧力に対して、計測対象のワークの加工面に流体を吹き付けたときの流体の圧力の変化率によって、ワークの仕上げ寸法を算出するように構成してもよい。

前記した両頭研削装置において、前記ワーク支持装置は回転板を有し、前記両研削砥石および前記両ノズルを前記回転板の外周部を挟んで配置し、前記回転板の外周部に、前記ワークを支持するワーク支持部を形成してもよい。

本発明の両頭研削装置および研削方法では、加工中に研削砥石の近傍でワークの加工面を精度良く計測することができるため、ワークの仕上がり寸法を正確に算出するとともに、加工時間を短縮することができる。また、ノズルを研削砥石の近傍に配置することができるため、計測装置をコンパクトに設置することができるとともに、計測装置の計測精度を高めることができ、また、計測装置の構成が簡素化されているため、製造コストを低減することができる。

本実施形態の両頭研削装置を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 本実施形態の両頭研削装置における計測装置の構成図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の両頭研削装置１は、図１（ｂ）に示すように、円形断面のワークＷの上下両端に設けられた上下の加工面Ｗａ，Ｗｂを同時に研削するものである。

両頭研削装置１は、ワークＷの両加工面Ｗａ，Ｗｂを研削する上下一対の研削砥石１０，２０を支持する工具支持装置３０と、ワークＷの仕上げ寸法を計測する計測装置４０（図２参照）と、工具支持装置３０および計測装置４０にワークＷを搬送するワーク支持装置５０と、を備えている。

工具支持装置３０は、両研削砥石１０，２０を回転させるための上下二つの工具主軸１５，２５を備えている。

上側の研削砥石１０は、円板部材１１と、円板部材１１の下面１１ａの外周縁部に設けられた環状の砥石１２と、を備えている（図１（ａ）参照）。
上側の工具主軸１５は、軸方向が上下方向に配置されており、図示しない駆動装置によって軸回りに回転する。上側の工具主軸１５の下端部は、円板部材１１の下面１１ａの中心部に着脱自在となっている。
そして、駆動装置によって上側の工具主軸１５を回転させることで、上側の研削砥石１０が周方向に回転する。

下側の研削砥石２０および工具主軸２５は、上側の研削砥石１０および工具主軸１５と上下対象の構成である。下側の研削砥石２０は、円板部材２１と、円板部材２１の上面２１ａに設けられた環状の砥石２２と、を備え（図１（ａ）参照）、下側の工具主軸２５の上端部が円板部材２１に着脱自在となっている。そして、図示しない駆動装置によって下側の工具主軸２５を回転させることで、下側の研削砥石２０が周方向に回転する。

両頭研削装置１では、両研削砥石１０，２０を回転させながら、両研削砥石１０，２０の間にワークＷを配置し、両砥石１２，２２をワークＷの両加工面Ｗａ，Ｗｂに接触させることで、ワークＷの両加工面Ｗａ，Ｗｂを研削することができる。
なお、両研削砥石１０，２０は、図示しない送り機構によって上下方向の位置を調整可能となっている。

ワーク支持装置５０は、水平に配置された円板状の回転板５１と、軸方向が上下方向に配置された回転軸５２と、を備え、回転軸５２の上端部が回転板５１の下面５１ａの中心部に連結されている。そして、図示しない駆動装置によって、回転軸５２を回転させることで、回転板５１が周方向に回転する。本実施形態では、回転板５１が図１（ａ）において左回り（反時計回り）に回転するように構成されている。

回転板５１の外周部には、ワークＷを支持するワーク支持部５１ｂが形成されている。ワーク支持部５１ｂはワークＷが挿通される円形の貫通穴であり、複数のワーク支持部５１ｂが回転板５１の周方向に等間隔に形成されている。

前記した両研削砥石１０，２０は、回転板５１の外周部の一部を上下方向に挟んで配置されている（図１（ｂ）参照）。本実施形態では、図１（ａ）において回転板５１の外周部の右端部が、両研削砥石１０，２０の間に配置されている。そして、回転板５１を回転させると、両研削砥石１０，２０の間を各ワーク支持部５１ｂが順次に通過する。

回転板５１において、両研削砥石１０，２０に挟まれた領域以外の領域の上方および下方には、ワーク支持部５１ｂに挿通されたワークＷに摺接するガイド部材（図示せず）が設けられている。このガイド部材によってワークＷの姿勢を保つように構成されている。

計測装置４０は、図２に示すように、ワークＷの両加工面Ｗａ，Ｗｂにそれぞれ対峙して配置される上下二つのノズル４１，４２と、両ノズル４１，４２に流体（圧縮空気）をそれぞれ供給する二つのポンプ４３ａ，４３ｂと、両ノズル４１，４２から両加工面Ｗａ，Ｗｂに吹き付けられた流体の圧力をそれぞれ計測する二つの圧力計測手段４４ａ，４４ｂと、両圧力計測手段４４ａ，４４ｂで計測された流体の圧力に基づいて、ワークＷの仕上げ寸法を算出する演算装置４５と、を有している。

両ノズル４１，４２は、回転板５１の外周部を上下に挟んで配置され、回転板５１の上方および下方に設けられたガイド部材に取り付けられている。両ノズル４１，４２は、図１（ａ）に示すように、回転板５１の回転方向において、両研削砥石１０，２０よりも下流側に配置されている。

上側のノズル４１は、図２に示すように、配管４５ａを介してポンプ４３ａに接続されており、ポンプ４３ａから供給された流体（圧縮空気）を、研削後のワークＷの上側の加工面Ｗａに吹き付ける。

下側のノズル４２は、図２に示すように、上側のノズル４１と上下対象の構成であり、配管４５ｂを介してポンプ４３ｂに接続され、ポンプ４３ｂから供給された流体（圧縮空気）を、研削後のワークＷの下側の加工面Ｗｂに吹き付ける。

圧力計測手段４４ａ，４４ｂは、ノズル４１，４２から加工面Ｗａ，Ｗｂに流体を吹き付けたときの流体の圧力を計測するセンサである。圧力計測手段４４ａ，４４ｂは、ノズル４１，４２とポンプ４３ａ，４３ｂとをそれぞれ接続する両配管４５ａ，４５ｂの中間部に設けられている。
圧力計測手段４４ａ，４４ｂは、ノズル４１，４２から流体を噴射したときの配管４５ａ，４５ｂ内の圧力を計測している。さらに、圧力計測手段４４ａ，４４ｂは、後記する演算装置４５に電気的に接続されており、計測された圧力を演算装置４５に出力するように構成されている。

演算装置４５は、ワークＷの仕上げ寸法を算出するコンピュータである。演算装置４５における各処理は、記憶部に記憶されているプログラムがＣＰＵによって実行されることで具現化される。

演算装置４５には、ノズル４１，４２の先端面から所定の距離ごとに設定した面に流体を吹き付けたときの圧力を実測し、その圧力と距離との関係を示したパラメータが予め記憶されている。また、演算装置４５には、両ノズル４１，４２の先端面の間の距離Ｌ１が予め記憶されている。

演算装置４５は、圧力計測手段４４ａ，４４ｂによって計測された流体の圧力をパラメータの圧力に対応させることで、ノズル４１，４２の先端面と加工面Ｗａ，Ｗｂとの間の距離Ｌ２，Ｌ３を算出する。
そして、演算装置４５は、両ノズル４１，４２の先端面の間の距離Ｌ１から、ノズル４１，４２の先端面と加工面Ｗａ，Ｗｂとの間の距離Ｌ２，Ｌ３を除いた値Ｌ４を、ワークＷの仕上げ寸法として算出する。
さらに、演算装置４５は、ワークＷの仕上げ寸法を図示しないモニタ等の出力装置に出力する。

次に、前記した両頭研削装置１を用いた研削方法について説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、ワーク支持装置５０の回転板５１の回転方向において、両研削砥石１０，２０よりも上流側に配置されたワーク支持部５１ｂにワークＷを挿通させて支持させる。
両研削砥石１０，２０を回転させるとともに、回転板５１を回転させ、両研削砥石１０，２０の間にワークＷを配置することで、図１（ｂ）に示すように、両砥石１２，２２によって、ワークＷの両加工面Ｗａ，Ｗｂを研削する。

両研削砥石１０，２０の間を通過したワークＷが、図２に示すように、両ノズル４１，４２の間に配置されたことが、図示しないセンサによって検出されると、両ポンプ４３ａ，４３ｂから流体が両配管４５ａ，４５ｂにそれぞれ供給される。これにより、両ノズル４１，４２から両加工面Ｗａ，Ｗｂに流体が吹き付けられる。

圧力計測手段４４ａ，４４ｂは、ノズル４１，４２から流体を噴射したときの配管４５ａ，４５ｂ内の圧力を計測し、その値を演算装置４５に出力する。
演算装置４５は、圧力計測手段４４ａ，４４ｂによって計測された流体の圧力をパラメータの圧力に対応させ、両ノズル４１，４２と両加工面Ｗａ，Ｗｂとの間の距離Ｌ２，Ｌ３をそれぞれ算出する。例えば、ノズル４１，４２と加工面Ｗａ，Ｗｂとの間の距離Ｌ２，Ｌ３が大きくなれば、流体の圧力が小さくなり、距離Ｌ２，Ｌ３が小さくなれば、流体の圧力が大きくなる。
さらに、演算装置４５は、両ノズル４１，４２の間の距離Ｌ１から、両ノズル４１，４２と両加工面Ｗａ，Ｗｂとの間の距離Ｌ２，Ｌ３を除いた値を、ワークＷの仕上げ寸法Ｌ４として算出する。そして、演算装置４５は、ワークＷの仕上げ寸法Ｌ４を図示しないモニタ等の出力装置に出力する。
工具主軸１５，２５が研削時の熱によって変位した場合など、ワークＷの仕上げ寸法Ｌ４が基準値と異なる場合には、その誤差に基づいて、両研削砥石１０，２０の上下方向の位置を補正する。

前記した両頭研削装置１および研削方法では、図２に示すように、ノズル４１，４２から噴射された流体（圧縮空気）によって、ノズル４１，４２や両加工面Ｗａ，Ｗｂに付着したクーラントや切粉を除去することができる。したがって、加工中に両研削砥石１０，２０の近傍でワークＷの加工面Ｗａ，Ｗｂを精度良く計測することができるため、ワークＷの仕上がり寸法Ｌ４を正確に算出するとともに、加工時間を短縮することができる。
また、ノズル４１，４２を両研削砥石１０，２０の近傍に配置することができるため、計測装置４０をコンパクトに設置することができる。
また、計測装置４０の構成が簡素化されているため、製造コストを低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、図２に示す演算装置４５がワークＷの仕上げ寸法を算出する構成としては、基準の仕上げ寸法に加工されたワークＷの加工面Ｗａ，Ｗｂに流体を吹き付けたときの流体の圧力を計測しておき、この基準となる圧力に対して、計測対象のワークＷの加工面Ｗａ，Ｗｂに流体を吹き付けたときの流体の圧力の変化率によって、ワークＷの仕上げ寸法を算出してもよい。

本実施形態のワーク支持装置５０では、図１（ａ）に示すように、回転板５１を用いてワークＷを工具支持装置３０および計測装置４０に搬送しているが、ワークＷを搬送する構成は限定されるものではない。例えば、直線状のガイドレールにワークＷをスライドさせることで、ワークＷを工具支持装置３０およびワーク支持装置５０に搬送することもできる。

本実施形態では、図２に示すように、ノズル４１，４２から噴射される流体が圧縮空気であるが、流体の構成は限定されるものではなく、例えば、ノズル４１，４２から水（流体）を噴射するように構成してもよい。

１ 両頭研削装置
１０，２０ 研削砥石（上側，下側）
１１，２１ 円板部材
１２，２２ 砥石
１５，２５ 工具主軸
３０ 工具支持装置
４０ 計測装置
４１，４２ ノズル（上側，下側）
４３ａ，４３ｂ ポンプ（上側，下側）
４４ａ，４４ｂ 圧力計測手段（上側，下側）
４５ 演算装置
５０ ワーク支持装置
５１ 回転板
５１ｂ ワーク支持部
Ｗ ワーク
Ｗａ，Ｗｂ 加工面（上側，下側）

Claims (4)

1. ワークの両端に設けられた加工面を研削する一対の研削砥石を支持する工具支持装置と、
   前記ワークの仕上げ寸法を計測する計測装置と、
   前記工具支持装置および前記計測装置に前記ワークを搬送するワーク支持装置と、を備え、
   前記計測装置は、
   前記両加工面にそれぞれ対峙して配置される二つのノズルと、
   前記ノズルに流体を供給するポンプと、
   前記ノズルから前記加工面に吹き付けられた流体の圧力を計測する圧力計測手段と、
   前記圧力計測手段で計測された前記流体の圧力に基づいて、前記ワークの仕上げ寸法を算出する演算装置と、を有していることを特徴とする両頭研削装置。
2. 前記演算装置は、
   前記流体の圧力に基づいて、前記ノズルと前記加工面との間の距離を算出し、
   前記両ノズルの間の距離から、前記ノズルと前記加工面との間の距離を除いた値を、前記ワークの仕上げ寸法として算出することを特徴とする請求項１に記載の両頭研削装置。
3. 前記ワーク支持装置は、回転板を有し、
   前記両研削砥石および前記両ノズルは前記回転板の外周部を挟んで配置され、
   前記回転板の外周部に、前記ワークを支持するワーク支持部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の両頭研削装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された両頭研削装置を用いた研削方法であって、
   前記ワーク支持装置によって前記ワークを前記両研削砥石の間に配置する段階と、
   前記両研削砥石によって前記両加工面を研削する段階と、
   前記ワーク支持装置によって前記ワークを前記両ノズルの間に配置する段階と、
   前記ノズルから前記加工面に前記流体を吹き付けるとともに、前記圧力計測手段によって、前記流体の圧力を計測する段階と、
   前記演算装置によって前記ワークの仕上げ寸法を算出する段階と、を備えていることを特徴とする研削方法。

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