JP2017127926A - 砥石修正装置、及び同装置を備えた工作機械、並びに砥石修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】砥石と砥石修正装置との相対的移動を２軸方向以上で行い、砥石の表面形状に沿って点接触点を移動させて、砥石の修正を行う。【解決手段】研削盤に備えられる砥石表面粗さ修正装置５０は、砥石１４に対して対向して配置され、弾性部材５８を介して支持ベース５４に支持されて砥石１４との当接状態が点接触となる刃部２６を有する。該刃部２６は２軸方向の移動手段によって、砥石軸の回転軸線回りに回転している砥石１４の表面形状に沿って、相対移動される構成をとる。【選択図】図３

Description

本発明は、ワークを研削する砥石の表面粗さや表面形状を修正する砥石修正装置に関する。また、同砥石修正装置を備えた工作機械に関する。更には、同砥石修正装置を用いた砥石修正方法に関する。

一般的にはツルーイング装置と称される砥石修正装置は、砥石の表面断面形状（例えば、湾曲凸形状）に対応した形状（例えば、湾曲凹形状）に形成された砥石修正装置としての総形ツルアを備える。そして、この総形ツルアを回転する砥石に当接させることにより砥石表面の粗さや形状の修正を行っている。

ところで、砥石表面の修正、すなわちツルーイングを行う際、周囲の雰囲気温度やツルーイング時の摩擦熱等の熱変位の影響を受け、砥石とツルアの位置ずれることで砥石表面の修正、すなわちツルーイングを精度良く行えないという問題があった。

この問題を解決するものとして、本発明者らは、先に、総形ツルアを用いた総形研削における、砥石表面の粗さの修正のツルーイングにおいて、熱変位などの影響を低減し得る微少量ツルーイング装置を開発し、提案した（下記特許文献１参照）。それは、総形ツルアを弾性支持とすることにより、熱変位をこの弾性支持により吸収して、熱変位の影響を低減とするものである。これにより、砥石の微少量除去のツルーイングを精度良く行うことができる。

特開２０１５−１７４１８８号公報 特開昭５３−６０７９２号公報 特開平５−１６９３６７号公報

上述の微少量ツルーイング装置を、複数の総形形状を加工する研削盤等の工作機械に適用した場合、複数の工作物形状に合わせて工作物を加工する砥石形状も合わせる必要がある。そのため、必要な砥石形状ごとに、砥石修正装置の総形ツルアを交換する必要が生じる。そのため、作業者が手動で交換するか、自動工具交換装置などを搭載することで対応している。

総形ツルアの交換を手動で行う場合には、段取り替え時間が増加する。また、自動工具交換装置を搭載して自動的に行う場合には、専用の工具交換装置が必要になり、当該装置のコストや大きさが問題となる。更には、対象となる工作物形状の種類が多くなると同数の総形ツルアが必要となる。

而して、本発明は上記した問題を解決するために創案されたものであって、熱変位の影響を低減しながら、複数の砥石形状に容易に対応できる砥石修正装置および砥石修正方法の提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次の手段をとる。

本発明に係る砥石修正装置は、回転可能に支持された砥石軸に取り付けられた砥石と、前記砥石の表面粗さを修正するための移動対象部材を直線状の異なる方向に移動させる２つ以上の移動手段と、前記移動手段を制御する制御装置と、を有する工作機械に備えられる。

前記工作機械の砥石修正装置は前記砥石の表面粗さを修正する砥石表面粗さ修正装置を備える。そして、当該砥石表面粗さ修正装置は、前記砥石に対して対向して配置され、弾性部材を介して支持ベースに支持されて前記砥石との当接状態が点接触となる刃部を有し、該刃部は前記移動手段によって、前記砥石軸の回転軸線回りに回転している前記砥石の表面形状に沿って、前記砥石に対して２軸以上の方向に相対移動される構成をとる。

上記本発明によれば、砥石の表面粗さを修正する砥石表面粗さ修正装置は、当該装置の刃部の砥石との点接触により、砥石の表面を微小量除去して、表面粗さの修正が行われる。その際、両者の点接触は砥石表面粗さ修正装置に設けられた弾性部材により弾性力が付与された接触とされている。これにより熱的変化の影響を吸収することが出来て、砥石の表面粗さの修正が精度良く行われる。

また、上記本発明によれば、砥石の表面粗さの修正は、砥石と点接触する砥石表面粗さ修正装置の刃部の運動により行われる。当該刃部は砥石と点接触できる形状であればよいので、砥石の表面形状、すなわちワークの形状に影響を受けることがない。したがって、従来のように砥石の表面形状、すなわちワークの形状に応じて、その都度、砥石表面粗さ修正装置の刃部を取り替える必要がない。様々な形状の砥石の表面粗さ修正する場合でも、移動手段による刃部の運動軌跡で対応できるため、砥石の表面粗さ修正作業が容易となる。

上記本発明の砥石修正装置は、次の構成とすることができる。

先ず、前記砥石表面粗さ修正装置は、前記刃部の変位量であって、前記２軸以上の方向における少なくとも１軸の方向の変位量を測定する計測手段を有する構成とすることができる。この構成によれば、少なくとも１軸方向の変位量の計測により、砥石と刃部との接触、非接触の切り替わりや、接触中の接触力を測定または推測することができる。

次に、前記砥石表面粗さ修正装置は、前記刃部と、前記刃部を保持する刃部保持部と、前記弾性部材を介して前記刃部保持部に接続される支持ベース部材と、前記計測手段と、を有し、前記刃部保持部は、前記支持ベース部材に対して前記１軸の方向に相対移動可能に構成されており、前記計測手段は、前記支持ベース部材または前記刃部保持部に取り付けられ、前記支持ベース部材に対する前記刃部保持部の前記１軸の方向の変位量を測定する構成とすることができる。この構成によれば、計測手段を砥石表面粗さ修正装置の支持ベース部材または前記刃部保持部に取付けて、刃部保持部の１軸の方向の変位量を測定することができる。

次に、前記砥石表面粗さ修正装置は、前記１軸の方向において前記計測手段に対向する部材と、前記計測手段と、の接触を防止する接触防止手段を有している構成とすることができる。この構成によれば、当該接触防止手段により計測手段が対向する部材と接触するのを防止することができる。

次に、前記砥石修正装置は、前記砥石表面粗さ修正装置とは別に、前記砥石の表面形状を修正する砥石表面形状修正装置を備えている構成とすることができる。そして、当該砥石表面形状修正装置は、弾性部材を備えなく剛性支持された砥石形状修正刃部を有している構成とする。この構成によれば、砥石表面粗さ修正装置により砥石表面を微小量除去することにより表面粗さ修正を行うことができる。また、砥石表面形状修正装置により表面形状修正を行うことができる。

上述した砥石表面粗さ修正装置や、砥石表面形状修正装置等の、各砥石修正装置を有して研削盤等の工作機械を構成することができる。そして、当該工作機械は、次の構成とすることができる。

先ず、前記工作機械の前記制御装置は、前記刃部の変位量の閾値を格納する記憶手段と、前記刃部の変位量と、前記刃部の変位量の閾値と、の偏差（偏差）を求める偏差演算手段と、を有し、前記偏差に応じて、前記砥石表面粗さ修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御を修正することができる。この構成によれば、制御装置により刃部の変位量の閾値との偏差に応じて、砥石表面粗さ修正装置に対する砥石の２軸以上の相対移動制御を修正することができる。

次に、前記工作機械の前記制御装置は、前記砥石の表面粗さの修正を行う場合は、前記砥石表面粗さ修正装置の前記刃部が、前記砥石軸の軸線回りに回転している前記砥石の表面に沿って点接触するように、前記砥石表面粗さ修正装置に対して前記砥石を、前記２軸以上にて相対移動制御し、前記砥石の表面形状の修正を行う場合は、前記砥石表面形状修正装置の前記砥石形状修正刃部が、前記砥石軸の軸線回りに回転している前記砥石の表面に沿って点接触するように、前記砥石形状修正装置に対して前記砥石を、前記２軸以上にて相対移動制御することにより行われる。この構成によれば、制御装置により、砥石の表面粗さの修正は、砥石表面粗さ修正装置を制御することにより行われ、砥石の表面形状の修正は、砥石表面形状修正装置を制御することにより行われる。

次に、前記当該工作機械は、砥石形状を計測する砥石表面形状計測手段と、表面形状形状誤差を求める演算手段と、を有し、前記形状誤差に応じて制御手段は、表面粗さ修正と表面形状修正とを切り替えるようになっている。

次に、前記工作機械の制御装置は、複数のワーク形状の情報と、前記複数のワーク形状に対応させた複数の砥石形状の情報と、を格納するデータ格納部と、それぞれの前記砥石形状に対する表面粗さ修正及び表面形状修正に必要となる、前記砥石修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御をさせる情報を格納する移動情報格納部、または当該情報を算定する算定部と、を有し、供給されたワークに応じて、前記移動情報格納部から読み出した情報、または前記算定部からの情報、に基づいて、前記砥石表面粗さ修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御、または前記砥石表面形状修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御、を切り替える構成とすることができる。この構成によれば、砥石表面粗さの修正作業と砥石表面形状の修正作業は、砥石表面粗さ修正装置と砥石表面形状修正装置の制御装置の制御を切り替えるのみで容易に対応することができる。

上述した砥石修正装置及び同装置を有した工作機械は、次の砥石修正方法をとることができる。

先ず、本発明の砥石修正方法は、回転可能に支持された砥石軸に取り付けられた砥石と、前記砥石の表面粗さを修正するための移動対象部材を直線状の異なる方向に移動させる２つ以上の移動手段と、前記移動手段を制御する制御装置と、を有する工作機械に用いられる砥石修正方法であって、前記砥石の表面粗さを修正する砥石表面粗さ修正装置は、弾性部材を介して支持された前記砥石との当接状態が点接触となる刃部を有し、前記砥石表面粗さ修正装置を前記砥石に対して対向させて配置し、前記移動手段によって、前記砥石表面粗さ修正装置を、前記砥石軸の軸線回りに回転している前記砥石の表面形状に沿って、前記砥石に対して２軸以上の方向に相対移動させる、砥石修正方法である。

次に、上記した砥石修正方法であって、前記砥石表面粗さ修正装置と、弾性部材を介することなく支持された砥石表面形状修正刃部を有する砥石表面形状修正装置と、を有する砥石修正装置と、複数のワーク形状の情報と、前記複数のワーク形状に対応させた複数の砥石形状の情報と、それぞれの前記砥石形状に対する表面粗さ修正及び形状修正に必要となる、前記砥石修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御をさせる相対移動情報、または当該相対移動情報を算定する算定部と、を用いて、供給されたワークに応じて、前記相対移動情報に基づいて、前記砥石表面粗さ修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御、または前記砥石表面形状修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御、を切り替える、砥石修正方法である。

上述した各砥石修正方法によれば、上述した各砥石修正装置、及び該砥石修正装置を有する工作機械の場合と同様の作用効果が得られる。

本発明によれば、熱変位の影響を低減しながら、砥石と砥石修正装置との当接を点接触（シングルポイント）として、砥石と砥石修正装置との相対的移動を２軸線以上で行うので、砥石の表面形状に沿って点接触点を移動させて、砥石の修正を行うことができる。

本発明に係る砥石修正装置を研削盤に適用した実施形態の全体構成を示す平面図である。 図１に示す研削盤の側面図である。 砥石修正装置を構成する砥石表面粗さ修正装置と砥石表面形状修正装置の配設構成の一例を示す平面図である。 砥石表面粗さ修正装置の第１実施形態を示す断面図である。 砥石表面粗さ修正装置の第２実施形態を示す断面図である。 同第２実施形態を示す斜視図である。 制御装置の構成要素を示すブロック図である。 砥石表面粗さ修正方法の制御フローを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。本実施形態は、工作機械の代表として研削盤１０を例にして、研削盤１０に備えられる砥石修正装置１２および砥石修正方法について説明する。

先ず、図１および図２に基づいて、研削盤１０の全体構成について説明する。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載された図では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸方向は鉛直上向きを示している。また、Ｚ軸方向は砥石回転軸Ｌ１と平行な方向を示しており、Ｘ軸方向は砥石回転軸Ｌ１に直交する方向であり、砥石１４がワークＷに切り込む方向を示している。また砥石回転軸Ｌ１とワーク回転軸Ｌ２と砥石表面形状修正装置６０の回転軸Ｌ３は、いずれもＺ軸方向と平行である。

研削盤１０は、図１及び図２に示すように、ワークＷに対して砥石１４をＸ軸方向及びＺ軸方向へ相対的に移動制御してワークＷを研削する。研削盤１０の平面形状で矩形に形成された基台１１上の略中央部には、Ｚ軸方向に延びる一対のＺ軸方向ガイドレール１６にスライド案内されるＺ軸方向スライドテーブル１８が配設されている。Ｚ軸方向スライドテーブル１８は、制御装置８０（ＮＣ制御装置等）によって作動制御されるＺ軸方向駆動モータ２２を駆動源とするＺ軸方向送りねじ２０の回転動作によってＺ軸方向へスライドされる。この本実施形態のＺ軸方向駆動モータ２２が、本発明の一つの移動手段であり、Ｚ軸方向の移動手段である。

また、Ｚ軸方向駆動モータ２２には、Ｚ軸方向スライドテーブル１８のＺ軸方向の位置を確認するために、Ｚ軸方向駆動モータ２２の出力軸の回転角度を検出してその検出信号を制御手段に送るエンコーダ等のＺ軸方向位置検出手段２４が設けられている。制御装置８０は、Ｚ軸方向駆動モータ２２を用いて、砥石表面粗さ修正装置５０の刃部２６（図３、図４参照）に対して砥石１４を相対的にＺ軸方向へ移動させ、Ｚ軸方向位置検出手段２４からの検出信号に基づいて、刃部２６に対する砥石１４のＺ軸方向への相対的な移動量を検出可能である。

Ｚ軸方向スライドテーブル１８上には、Ｘ軸方向に延びる一対のＸ軸方向ガイドレール２８にスライド案内されるＸ軸方向スライドテーブル（砥石スライドテーブル）３０が配設されている。Ｘ軸方向スライドテーブル３０は、制御装置８０によって作動制御されるＸ軸方向駆動モータ３４（Ｘ軸方向移動手段に相当）を駆動源とするＸ軸方向送りねじ３２の回転動作によってＸ軸方向へスライドされる。この本実施形態のＸ軸方向駆動モータ３４が、本発明の一つの移動手段であり、Ｘ軸方向の移動手段である。

また、Ｘ軸方向駆動モータ３４には、Ｘ軸方向スライドテーブル３０のＸ軸方向の位置を確認するために、Ｘ軸方向駆動モータ３４の出力軸の回転角度を検出してその検出信号を制御装置８０に送るエンコーダ等のＸ軸方向位置検出手段３６が設けられている。制御装置８０は、Ｘ軸方向駆動モータ３４を用いて、砥石１４を相対的にＸ軸方向へ移動させ、Ｘ軸方向位置検出手段３６からの検出信号に基づいて、当該刃部２６に対する砥石１４のＸ軸方向への相対的な移動量を検出可能である。

Ｘ軸方向スライドテーブル３０上には、砥石駆動モータ３８と砥石軸ホルダ４６とがそれぞれ配設されている。砥石駆動モータ３８の出力軸には駆動プーリ４０が設けられている。一方、砥石軸ホルダ４６に回転可能に支持されかつ一端部に略円筒状の砥石１４が設けられる砥石軸４８（Ｚ軸方向に平行な砥石回転軸Ｌ１回りに回転する砥石軸）の他端には、従動プーリ４２が設けられている。そして、駆動プーリ４０と従動プーリ４２との間にはベルト４４が張設され、これによって、砥石駆動モータ３８の出力軸のトルクがベルト４４を介して砥石軸４８に伝達される。

基台１１上には、軸状のワークＷをＺ軸方向のワーク回転軸Ｌ２回りに回転させながら設定位置に保持する第１主軸装置６６と第２主軸装置８６とが、Ｚ軸方向に平行なワーク回転軸Ｌ２上に配設されている。第１主軸装置６６は、基台１１上に固定された主軸台６８、主軸台６８に対しワーク回転軸Ｌ２上に往復動可能な主軸ハウジング７０と、この主軸ハウジング７０内でワーク回転軸Ｌ２回りに回転可能に支持された主軸７２とを備え、主軸７２の先端にはワークＷの一方の端面の中心部を支持するセンタ部材７４が設けられている。

また、主軸７２は、制御装置８０によって作動制御される主軸モータ（図示省略）を駆動源として任意の角速度で任意の角度まで回転制御される。また、第２主軸装置８６においても、第１主軸装置６６と同様にして、主軸台８８、主軸ハウジング９０、主軸９２及びセンタ部材９４を備えて構成されている。また、主軸ハウジング７０には、砥石修正装置１２の修正装置ハウジング７６が設置されており、砥石表面粗さ修正装置５０と砥石表面形状修正装置６０が設けられている。なお図２に示すように、砥石回転軸Ｌ１と、ワーク回転軸Ｌ２と、砥石表面形状修正刃部の回転軸Ｌ３は、いずれも、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に平行な平面である仮想平面ＶＭ上にある。

図１に示されるように、上記研削盤１０の砥石修正装置１２は、砥石表面粗さ修正装置５０と、砥石表面形状修正装置６０の２種類備えている。砥石表面粗さ修正装置５０は、ワークＷの研削により砥石１４の表面の切れ刃が不揃いとなった場合に、砥石１４の表面を微小量除去して切れ刃を揃えた状態に修正するための装置である。砥石表面形状修正装置６０は、砥石１４の表面形状が所定の表面形状と異なる形状となった場合に、表面形状を整える装置である。なお、砥石表面の粗さの修正は砥石の微小量除去で行われ、表面形状の修正は粗さの修正より砥石の除去が多く行われることにより行われる。

図３は、砥石表面粗さ修正装置５０と、砥石表面形状修正装置６０の配設位置関係を示す。図３で見て、砥石表面粗さ修正装置５０は修正装置ハウジング７６の上部位置に設置されており、砥石表面形状修正装置６０は右側位置に設置されている。なお、図３に示される砥石表面粗さ修正装置５０は第１実施形態を示す。

図４は、当該第1実施形態の砥石表面粗さ修正装置５０を拡大して示す。図４に基づいて砥石表面粗さ修正装置５０を説明する。砥石表面粗さ修正装置５０は、刃部２６と、刃部保持部５２と、支持ベース５４と、弾性部材５８とを備える。支持ベース５４は有底の筒形状であり、筒形状の筒内に刃部２６が、図４で見て、上下動可能に配設される。上下動方向はＸ軸方向である。刃部２６は先端部が露出された状態で、刃部保持部５２の保持穴５３に保持されている。刃部保持部５２の側部と支持ベース５４の筒形状の内筒との間には摺動ガイド５６が介挿されており、刃部保持部５２が上下動する際の摺動抵抗の軽減を図っている。なお、刃部２６の材質はダイヤモンドを使っており、高価であるため、刃部２６は刃部保持部５２に対して交換可能とされている。

図４で見て、刃部保持部５２の下部位置には台座５２Ａが形成されている。台座５２Ａは支持ベース５４の筒内に形成されている切欠き凹部５５に嵌め合わされている。切欠き凹部５５は上下方向に所定の長さ形成されている。これにより刃部保持部５２は上下動可能とされている。この上下動方向はＸ軸方向である。そして、刃部保持部５２の上下動範囲の位置決めは、切欠き凹部５５の上部段壁５５Ａと下部段壁５５Ｂにより行われる。すなわち、上方向の移動は上部段壁５５Ａにより位置決めされ、下方向の移動は下部段壁５５Ｂにより位置決めされる。

刃部保持部５２の台座５２Ａと支持ベース５４の筒形状の底面５４Ａとの間には、コイルばね等の弾性部材５８が介在されており、刃部保持部５２を、図４で見て、上方に付勢している。これにより、刃部２６は前述の切欠き凹部５５の長さ範囲内において上下動可能に弾性支持された状態として支持ベース５４に具備される。

また、刃部保持部５２の台座５２Ａと支持ベース５４の筒形状の底面５４Ａとの間には、変位センサ５９が配設されている。本実施形態では、変位センサ５９は支持ベース５４の底面５４Ａに取付けられて配設されており、刃部保持部５２すなわち刃部２６の上下動変位を検出する。この変位センサ５９が本発明の計測手段に相当する。なお、刃部保持部５２の台座５２Ａに対する変位センサ５９と切り欠き凹部５５の下部段壁５５Ｂとの位置関係は、台座５２Ａの底面が変位センサ５９の先端に当たる前に、台座５２Ａが切り欠き凹部５５の下部段壁５５Ｂにより下方移動が規制される関係となっている。すなわち、切り欠き凹部５５の下部段壁５５Ｂが、変位センサ５９が台座５２Ａのと接触を防止する接触防止手段となっている。

刃部２６の先端形状は、断面円弧形状の球面形状とされている。また、砥石１４の表面断面形状も凸円弧形状とされている。これにより刃部２６の球面形状が砥石１４の表面の凸円弧形状と接触すると点接触となる。砥石１４と砥石表面粗さ修正装置５０の相対位置関係は、後述する制御装置８０により制御されて、点接触状態で砥石１４の表面を刃部２６が移動し、砥石１４の表面粗さの修正を行う。

図５及び図６は、砥石表面粗さ修正装置５０の第２実施形態を示す。図５は断面図、図６は斜視図を示す。当該第２実施形態において、上述の第１実施形態と対応する構成要素には１００番台の符号を付して示した。なお、当該符号の付与により、実質的な構成内容が同じの場合には、詳細説明を省略することがある。この第２実施形態の砥石表面粗さ修正装置５０は、上述の第１実施形態と同様に、刃部１２６と、刃部保持部１５２と、支持ベース１５４と、弾性部材１５８とを備える。

第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、刃部を保持する刃部保持部を支持ベースに弾性支持する構成である。この第２実施形態では、支持ベース１５４の両側部と刃部保持部１５２との間に弾性部材１５８が配置されて構成されている。弾性部材１５８は第１板ばね１５８Ａと第２板ばね１５８Ｂの２枚が平行に配置されて、刃部１２６を支持ベース１５４に弾性支持している。これにより，刃部１２６は支持ベース１５４に対して、図５で見て、上下方向（X軸方向）に弾性変位可能としている。

図５で見て、刃部１２６を保持した刃部保持部１５２の下面と、支持ベース１５４との底面１５４Ａとの間には、変位センサ１５９とストッパ部材７８が配置されている。なお、両者１５９，７８を刃部保持部１５２の下面位置に配設することができない場合は、第２ばね１５８Ｂの下面であっても良い。変位センサ１５９とストッパ部材７８は本実施形態では、支持ベース１５４の底面１５４Ａに取付けられて配置されている。ストッパ部材７８は変位センサ１５９が上方の刃部保持部１５２の下面又は第２板ばね１５８Ｂと当接するのを防止するためのものであるので、その高さは変位センサ１５９の高さより高い位置とされている。

次に、図３に戻り、砥石表面形状修正装置６０を説明する。図３で見て、砥石表面形状修正装置６０は修正装置ハウジング７６に配設されている。回転基部６２の外周に円環状の砥石形状修正刃部６４が一体的に形成されている。砥石形状修正刃部６４の表面部の断面形状は凸湾曲形状とされている。これにより砥石形状修正刃部６４と砥石１４とは点接触することが可能とされている。修正装置ハウジング７６内には不図示の回転駆動モータが内臓されており、回転基部６２を回転する。

図１及び図２に示される制御装置８０は、Ｘ軸方向駆動モータ３４とＺ軸方向駆動モータ２２を制御して砥石１４の表面と、砥石表面粗さ修正装置５０の刃部２６及び砥石表面形状修正装置の砥石形状修正刃部６４とを点接触状態で移動させる制御手段である。両者１４と２６，６４を点接触状態で移動させることは、図１及び図２におけるＸ軸方向及びＺ軸方向の相対移動を制御することにより行なわれる。

図７は制御装置８０による砥石１４の相対駆動移動制御のブロック図を示す。本実施形態では、Ｘ軸方向の移動、及びＺ軸方向の移動も砥石１４を移動させる駆動手段を制御することにより行われる。Ｘ軸方向の移動はＸ軸方向駆動モータ３４を制御装置８０により駆動制御することにより行われる。Ｚ軸方向の移動はＸ軸方向駆動モータを制御装置８０により駆動制御することにより行われる。そして、制御装置８０によるＸ軸方向駆動モータ３４とＺ軸方向駆動モータ２２の位置制御は、それぞれの方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向）を位置検出手段により検知して行われる。Ｘ軸方向はＸ軸方向位置検出手段であるエンコーダ３６により砥石１４のＸ軸方向の位置を検出してＸ軸方向駆動モータ３４の制御が行われる。Ｚ軸方向はＺ軸方向位置検出手段であるエンコーダ２４により砥石２６のＸ軸方向の位置を検出してＸ軸方向駆動モータ３４の制御が行われる。

なお、制御装置８０には、本実施形態では、データ格納部９６、移動情報格納部９７、算定部９８、砥石修正種別の切替部９９の各種制御機能部を備える。データ格納部９６は複数のワーク形状の情報と、この複数のワーク形状に対応させた複数の砥石形状の情報とを格納する。移動情報格納部９７はそれぞれの砥石形状に対する表面粗さ修正及び表面形状修正に必要となる、砥石修正装置１２に対する砥石１４のＸ軸方向及びＺ軸方向の相対移動制御をさせる情報を格納する。算定部９８は砥石１４をＸ軸方向及びＺ軸方向に相対移動制御させる情報を算定する。砥石修正種別の切替部９９は、砥石表面粗さ修正装置５０のＸ軸方向及びＺ軸方向の相対移動制御と、砥石表面形状修正装置６０のＸ軸方向及びＺ軸方向の相対移動制御とを切替える制御を行う。

制御装置８０は、更に、刃部２６の変位量の閾値を格納する記憶手段と、刃部２６の変位量と、刃部２６の変位量の閾値と、の偏差（ズレ）を求める偏差演算手段と、を有し、偏差（ズレ）に応じて、砥石表面粗さ修正装置５０に対する砥石１４の前記２軸以上の相対移動制御を修正するようになっている。

前記閾値は、例えば、あらかじめ実験的に求めた表面粗さ修正に適した接触力、接触力に応じた変位量などであってもよい。接触力や変位量の閾値上限た下限として上記の値を設定し、推定又は計測した接触力や変位量が上下限の範囲内となるように相対位置を制御することで、修正に適した接触状態を保つことが容易になる。

また、砥石形状計測および形状誤差演算は、接触または非接触センサで磁石表面形状を直接的に測定して求める場合でもよいし、加工回数や加工時の研削動力など砥石表面形状や形状誤差と相関性のあるパラメータなどから間接的に推定する場合であってもよい。

次に、上述した砥石修正装置１２による砥石修正方法を説明する。先ず、砥石表面粗さ修正装置５０による砥石表面粗さ修正方法を説明する。なお、この説明における砥石表面粗さ修正装置５０は第１実施形態の場合である。

図８は砥石表面粗さ修正方法のフローを示す。砥石表面粗さ修正は砥石の表面を微小量除去することにより行う。ステップＳ１１でその砥石の微小量除去がスタートすると、ステップＳ１２で砥石１４がスタート位置に設定される。この砥石１４のスタート位置設定は、砥石表面粗さ修正装置５０が移動しない設定状態とされているので、砥石表面粗さ修正装置５０の刃部２６に対向する位置に砥石１４を相対移動することにより行われる。この相対移動は、制御装置８０によりＸ軸方向駆動モータ３４とＺ軸方向駆動モータ２２を駆動制御して行う。スタート位置状態は砥石１４の表面が砥石表面粗さ修正装置５０の刃部２６の先端とわずかに隙間を置いた相対位置関係状態とされている。

次に、ステップＳ１３で砥石１４を砥石表面粗さ修正装置５０の刃部２６の先端に徐々に近づける。この動作も制御装置８０の制御によりＸ軸方向駆動モータ３４とＺ軸方向駆動モータ２２を駆動制御することにより行う。ステップＳ１３の動作により砥石１４と刃部２６が接触状態となったかどうかをステップＳ１４で判断する。この判断は変位センサ５９が刃部２６が後方に移動したことを検知することにより行われる。なお、この接触状態は前述したように点接触状態であり、弾性部材により弾性接触状態とされた状態である。

ステップＳ１４における変位センサ５９による接触の有無判断は、例えば、変位センサ５９の移動量が１０μｍ以上となったかどうかにより判断する。ステップＳ１４の判断がＮＯの場合は、ステップＳ１３に戻り、砥石１４の刃部２６に近付ける動作を継続する。ステップＳ１４の判断がＹＥＳの場合は、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では砥石１４の表面の円弧形状に沿って砥石表面粗さ修正装置５０の刃部２６が点接触状態で移動させて、刃部２６により砥石１４の表面の粗さ修正を行う。

ステップＳ１５における刃部２６の先端と砥石１４の表面との点接触状態は、砥石表面粗さ修正装置５０の弾性部材５８による弾性接触状態となっている。これにより刃部２６による砥石表面は、微小量除去される。

ステップＳ１５による砥石表面粗さ修正を終えたら、ステップＳ１６に進み、砥石１４を砥石表面粗さ修正装置５０の刃部２６から後退させる。この後退動作も、制御装置８０によりＸ軸方向駆動モータ３４とＺ軸方向駆動モータ２２を駆動制御して行う。砥石１４を所定の位置まで後退させたら、ステップＳ１７で終了する。

なお、上記における砥石１４のＸ軸方向及びＺ軸方向の相対位置制御において、刃部２６の変位量が閾値を超えた場合には、その相対位置制御は修正して行われる。

次に、砥石表面形状修正装置６０による砥石表面形状修正方法を説明する。基本的な動作ステップは、図８に示した砥石表面粗さ修正装置５０による砥石表面粗さ修正方法と同じである。ただ、砥石の表面形状を修正するものであるので、砥石表面粗さ修正装置５０の砥石形状修正刃部６４は回転基部６２に直接剛体結合されており、砥石形状修正刃部６４により砥石１４の表面の形状修正を容易に行えるようにしている点が異なる。点接触させる点は同じである。

なお、本実施形態では、上述の砥石表面粗さ修正装置５０と砥石表面形状修正装置６０の制御の切替えは、図７に示す制御装置８０の砥石修正種別の切替部９９により行われる。また、砥石１４の表面と、砥石表面粗さ修正装置５０の刃部２６または砥石表面形状修正装置６０の砥石形状修正刃部６４とを点接触状態で移動させる制御は、データ格納部９６に格納された情報、移動情報格納部９７に格納された情報に基づいて、算定部９８で算定されて制御される。

上述した本実施形態の砥石修正装置１２によれば、砥石表面粗さ修正装置５０及び砥石表面形状修正装置６０を備えているので、砥石表面粗さ修正と砥石表面形状修正を同じ研削盤等の工作機械で行うことができる。

また、本実施形態の砥石修正装置１２によれば、砥石表面粗さ修正装置５０及び砥石表面形状修正装置６０の何れの場合も、点接触（シングルポイント）の状態での砥石１４の運動により表面粗さの修正、及び砥石１４の表面形状の修正を行う。従来の総形ツルアの形状を砥石に形状転写する場合と異なり、接触点の運動軌跡（運動転写）で砥石修正を行う。運動軌跡は移動手段により容易に変更できるため、砥石１４の表面形状、すなわちワークの形状に影響を受けることがない。したがって、従来のように砥石１４の表面形状、すなわちワークＷの形状に応じて、その都度、刃部２６や砥石形状修正刃部６４を取り替える必要がなく、砥石１４の表面修正作業が容易となる。これに伴い、従来では各種の刃部２６，６４を保管するスペースを必要としていたが、このスペースの削減も図ることができる。また、少量多品種の生産ラインのように、様々なワーク形状に対応する必要があり、フレキシブルな砥石修正が求められる場合に適している。

また、本実施形態の砥石表面粗さ修正装置５０は、弾性支持されているため、刃部２６を砥石１４に押し付けても、弾性により押付けが吸収されるので、熱変位などの影響や振動の影響を小さくできるので、砥石表面粗さや砥粒切れ刃の不揃いなど微小量除去を精度よくできる。一方、砥石１４の型崩れのように砥石表面状態の修正よりも大きな形状修正を行う場合は、弾性により刃部２６が砥石１４に強く押付けにくい砥石表面粗さ修正装置５０よりも剛性支持された砥石表面形状修正装置６０が行いやすい。砥石表面粗さを修正する場合と、砥石表面形状を修正する場合とで適した装置を切り替えることで、効果的に効率的に砥石表面粗さや砥石表面形状を修正することが実現できる。

以上、本発明を特定の実施形態について説明したが、本発明はその他各種の形態でも実施できる。

例えば、上述した実施形態では、工作機械の代表例として研削盤について説明した。本発明の砥石修正装置１２は、その他各種の工作機械にも適用できる。

また、上述した実施形態では、砥石表面粗さ修正装置５０の刃部２６の支持ベース５４に対する相対移動方向はＸ軸方向の一方向のみである。しかし、必要に応じて、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向のその他の方向にも相対移動可能に構成することもできる。

また、上述の実施形態では、点接触移動させるためのＸ軸方向の相対移動制御と、Ｚ軸方向の相対移動制御は、砥石１４を移動させる駆動手段により行っていた。この相対移動制御は、砥石修正装置１２にＸ軸方向及びＺ軸方向の駆動手段を設けて行うようにしてもよい。また、駆動手段を両者に分割して持たせるようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、点接触移動させるための相対移動制御は、Ｘ軸方向とＺ軸方向の２軸方向の制御で行っている。きめ細かく制御するために３軸方向以上の制御を行ってもよい。制御のシンプル化を図る観点からは２軸方向の制御とするのが好ましい。

また、上述の実施形態では、計測手段としての変位センサ５９は、砥石表面粗さ修正装置５０の支持ベース５４の底面５４Ａに取付けた。しかし、底面５４Ａに対向する部材の刃部保持部５２に取付けることもできる。

また、上述の実施形態では、計測手段による刃部２６の変位量の測定は、変位センサ５９により直接的に測定する方法であったが、移動座標などの他の変数や要素から間接的に推測して測定する方法であってもよい。

１０ 研削盤（工作機械）
１１ 基台
１２ 砥石修正装置
１４ 砥石
１６ Ｚ軸方向ガイドレール
１８ Ｚ軸方向スライドテーブル
２０ Ｚ軸方向送りねじ
２２ Ｚ軸方向駆動モータ
２４ Ｚ軸方向位置検出手段（エンコーダ）
２６ （砥石表面粗さ修正装置の）刃部
２８ Ｘ軸方向ガイドレール
３０ Ｘ軸方向スライドテーブル
３２ Ｘ軸方向送りねじ
３４ Ｘ軸方向駆動モータ
３６ Ｘ軸方向位置検出手段（エンコーダ）
３８ 砥石駆動モータ
４０ 駆動プーリ
４２ 従動プーリ
４４ ベルト
４６ 砥石軸ホルダ
４８ 砥石軸
５０ 砥石表面粗さ修正装置
５２ 刃部保持部
５２Ａ 台座
５３ 保持穴
５４ 支持ベース
５４Ａ 底面
５５ 切り欠き凹部
５５Ａ 上部段壁
５５Ｂ 下部段壁
５６ 摺動ガイド
５８ 弾性部材
５９ 変位センサ
６０ 砥石表面形状修正装置
６６ 第１主軸装置
６８ 主軸台
７０ 主軸ハウジング
７２ 主軸
７４ センタ部材
７６ 修正装置ハウジング
７８ ストッパ部材
８０ 制御装置
８６ 第２主軸装置
８８ 主軸台
９０ 主軸ハウジング
９２ 主軸
９４ センタ部材
９６ データ格納部
９７ 移動情報格納部
９８ 算定部
９９ 砥石修正種別の切替部
Ｗ ワーク
Ｌ１ 砥石回転軸
Ｌ２ ワーク回転軸
Ｌ３ 砥石表面形状修正装置の回転軸

Claims (12)

1. 回転可能に支持された砥石軸に取り付けられた砥石と、
   前記砥石の表面粗さを修正するための移動対象部材を直線状の異なる方向に移動させる２つ以上の移動手段と、
   前記移動手段を制御する制御装置と、を有する工作機械に備えられる砥石修正装置であって、
   当該砥石修正装置は前記砥石の表面粗さを修正する砥石表面粗さ修正装置を備え、
   当該砥石表面粗さ修正装置は、前記砥石に対して対向して配置され、弾性部材を介して支持ベースに支持されて前記砥石との当接状態が点接触となる刃部を有し、該刃部は前記移動手段によって、前記砥石軸の回転軸線回りに回転している前記砥石の表面形状に沿って、前記砥石に対して２軸以上の方向に相対移動される、砥石修正装置。
2. 請求項１に記載の砥石修正装置であって、
   前記砥石表面粗さ修正装置は、前記刃部の変位量であって、前記２軸以上の方向における少なくとも１軸の方向の変位量を測定する計測手段を有する、砥石修正装置。
3. 請求項２に記載の砥石修正装置であって、
   前記砥石表面粗さ修正装置は、前記刃部と、前記刃部を保持する刃部保持部と、前記弾性部材を介して前記刃部保持部に接続される支持ベースと、前記計測手段と、を有し、
   前記刃部保持部は、前記支持ベースに対して前記１軸の方向に相対移動可能に構成されており、
   前記計測手段は、前記支持ベースまたは前記刃部保持部に取り付けられ、前記支持ベースに対する前記刃部保持部の前記１軸の方向の変位量を測定する、砥石修正装置。
4. 請求項３に記載の砥石修正装置であって、
   前記砥石表面粗さ修正装置は、前記１軸の方向において前記計測手段に対向する部材と、前記計測手段と、の接触を防止する接触防止手段を有している、砥石修正装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の砥石修正装置であって、
   前記砥石表面粗さ修正装置とは別に、前記砥石の表面形状を修正する砥石表面形状修正装置を備えており、
   前記砥石表面形状修正装置は、弾性部材を備えなく剛性支持された砥石形状修正刃部を有している、砥石修正装置。
6. 請求項１から請求項５に記載の砥石修正装置を有する工作機械。
7. 請求項６に記載の工作機械であって、
   前記制御装置は、
   前記刃部の変位量の閾値を格納する記憶手段と、
   前記刃部の変位量と、前記刃部の変位量の閾値と、の偏差を求める偏差演算手段と、を有し、
   前記偏差に応じて、前記砥石表面粗さ修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御を修正する、工作機械。
8. 請求項６又は請求項７に記載の工作機械であって、
   前記制御装置は、
   前記砥石の表面粗さの修正を行う場合は、前記砥石表面粗さ修正装置の前記刃部が、前記砥石軸の軸線回りに回転している前記砥石の表面に沿って点接触するように、前記砥石表面粗さ修正装置に対して前記砥石を、前記２軸以上にて相対移動制御し、
   前記砥石の表面形状の修正を行う場合は、前記砥石表面形状修正装置の前記砥石形状修正刃部が、前記砥石軸の軸線回りに回転している前記砥石の表面に沿って点接触するように、前記砥石形状修正装置に対して前記砥石を、前記２軸以上にて相対移動制御する、工作機械。
9. 請求項８に記載の工作機械であって、
   砥石形状を計測する砥石表面形状計測手段と、
   表面形状形状誤差を求める演算手段と、を有し、
   前記形状誤差に応じて制御手段は、表面粗さ修正と表面形状修正とを切り替える、工作機械。
10. 請求項８に記載の工作機械であって、
    前記制御装置は、
    複数のワーク形状の情報と、前記複数のワーク形状に対応させた複数の砥石形状の情報と、を格納するデータ格納部と、
    それぞれの前記砥石形状に対する表面粗さ修正及び表面形状修正に必要となる、前記砥石修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御をさせる情報を格納する移動情報格納部、または当該情報を算定する算定部と、を有し、
    供給されたワークに応じて、前記移動情報格納部から読み出した情報、または前記算定部からの情報、に基づいて、前記砥石表面粗さ修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御、または前記砥石表面形状修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御、を切り替える、工作機械。
11. 回転可能に支持された砥石軸に取り付けられた砥石と、
    前記砥石の表面粗さを修正するための移動対象部材を直線状の異なる方向に移動させる２つ以上の移動手段と、
    前記移動手段を制御する制御装置と、を有する工作機械を用いる砥石修正方法であって、
    前記砥石の表面粗さを修正する砥石表面粗さ修正装置は、弾性部材を介して支持された前記砥石との当接状態が点接触となる刃部を有し、
    前記砥石表面粗さ修正装置を前記砥石に対して対向させて配置し、
    前記移動手段によって、前記砥石表面粗さ修正装置を、前記砥石軸の軸線回りに回転している前記砥石の表面形状に沿って、前記砥石に対して２軸以上の方向に相対移動させる、砥石修正方法。
12. 請求項１１に記載の砥石修正方法であって、
    前記砥石表面粗さ修正装置と、弾性部材を介することなく支持された砥石表面形状修正刃部を有する砥石表面形状修正装置と、を有する砥石修正装置と、
    複数のワーク形状の情報と、
    前記複数のワーク形状に対応させた複数の砥石形状の情報と、
    それぞれの前記砥石形状に対する表面粗さ修正及び形状修正に必要となる、前記砥石修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御をさせる相対移動情報、または当該相対移動情報を算定する算定部と、を用いて、
    供給されたワークに応じて、前記相対移動情報に基づいて、前記砥石表面粗さ修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御、または前記砥石表面形状修正装置に対する前記砥石の前記２軸以上の相対移動制御、を切り替える、砥石修正方法。
    

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