JP2020093355A - 砥石車表面状態取得装置及び砥石車表面状態取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】砥石車の表面に配置された砥粒の高さの分布を定量的に出力することが可能な砥石車表面状態取得装置及び砥石車表面状態取得方法を提供することを目的とする。【解決手段】砥石車表面状態取得装置１０は、アクチュエータ１２によって接触子１３を所定の前進量だけ前進させた状態でテーブル１１によって接触子１３を表面に沿って相対移動させる接触子移動制御部と、接触子１３と接触した砥粒３の砥石車１の表面における相対的な高さを接触子１３の前進量を用いて解析し、砥石車１の表面における砥粒３の高さの分布の状態を出力する分布解析出力部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、砥石車表面状態取得装置及び砥石車表面状態取得方法に関する。

研削加工においては、加工により劣化した砥石車を定期的に或いは使用頻度や加工の状況に応じて、砥石車の切れ味を回復させるためにドレッシングが行われる。ドレッシングは、時期や回数が作業者によって決定されて実施される場合が多く、その結果、必要以上にドレッシングが行われたり、無駄なコストや作業時間が生じたりする虞がある。そこで、従来から、下記特許文献１、下記特許文献２及び下記特許文献３に開示されているように、ドレッシングの要否を判断する際に砥石車の表面の状態を評価することができる砥石車表面状態取得装置及び砥石車表面状態取得方法が複数提案されている。

特開平５−１２３９６６号公報 特許第２８３１３４３号公報 特開２００８−１２２２７３号公報

ところで、砥石車の切れ味は砥石車の表面の全体に配置された砥粒の高さに依存する。このため、ドレッシングの要否を判断する際には、砥石車の表面の全体における砥粒の高さの分布が定量的に把握できることが好ましい。これに関し、上記従来の砥石車表面状態取得装置及び砥石車表面状態取得方法においては、線状或いは二次元的に砥石車の表面の状態を取得することに留まる。従って、上記従来の砥石車表面状態取得装置及び砥石車表面状態取得方法においては、砥石車の表面の全体における砥粒の高さの分布を定量的に得ることが困難である。

本発明は、上記課題を解決するためのなされたものであり、その目的は、砥石車の表面に配置された砥粒の高さの分布を定量的に出力することが可能な砥石車表面状態取得装置及び砥石車表面状態取得方法を提供することにある。

本発明に係る砥石車表面状態取得装置は、砥石車の表面に配置された砥粒に接触可能な接触子と、接触子を砥石車の表面に向けて相対的に前進又は後退させる第一アクチュエータと、砥石車を回転させる第二アクチュエータと、接触子を砥石車に対して砥石車の軸線方向に相対移動させる第三アクチュエータと、接触子と砥石車の表面に配置された砥粒との接触を検出可能なセンサと、第一アクチュエータによって接触子を砥石車に対して相対的に所定の前進量だけ前進させた位置に停止させた状態で、第二アクチュエータによって砥石車を回転させると共に、第三アクチュエータによって接触子を砥石車に対して砥石車の軸線方向に相対移動させる制御部と、接触子と接触した砥粒の砥石車の表面における相対的な高さを接触子の前進量を用いて解析し、砥石車の表面における砥粒の高さの分布の状態を出力する分布解析出力部と、を備える。

又、本発明に係る砥石車表面状態取得方法は、砥石車の表面に設けられた砥粒に接触可能な接触子と、接触子を砥石車の表面に向けて相対的に前進又は後退させる第一アクチュエータと、砥石車を回転させる第二アクチュエータと、接触子を砥石車に対して砥石車の軸線方向に相対移動させる第三アクチュエータと、接触子と砥石車の表面に配置された砥粒との接触を検出するセンサと、を備えた装置を用いて、砥石車の表面の状態を取得する砥石車表面状態取得方法であって、第一アクチュエータによって接触子を砥石車に対して相対的に所定の前進量だけ前進させた位置に停止させた状態で、砥石車を回転させると共に、接触子を砥石車に対して砥石車の軸線方向に相対移動させる制御工程と、接触子と接触した砥粒の砥石車の表面における相対的な高さを接触子の前進量を用いて解析し、砥石車の表面における砥粒の高さの分布の状態を出力する分布解析出力工程と、を備える。

これらによれば、所定の前進量だけ砥石車の表面に向けて前進した接触子が砥石車の表面全体にわたって相対移動することにより、前進した接触子と接触する砥粒の分布を取得することができる。この場合、前進量が少ない場合に接触子と接触する砥粒は砥石車の表面において高さ（突出量）が相対的に大きく、前進量が多くなる程、接触子と接触する砥粒は砥石車の表面において高さ（突出量）が相対的に小さい。従って、接触子を所定の前進量だけ前進させた位置で停止させた状態で砥石車に対して砥石車の軸線方向に相対移動させることにより、砥石車の表面の状態、即ち、表面に配置された砥粒の状態であって定量的な砥粒の高さの分布を取得することができる。

そして、定量的な砥粒の高さの分布を取得することにより、客観的に砥石車の表面における目つぶれや目こぼれ、偏摩耗等の発生を確認することができて、砥石車の修正時期やドレッシングの要否、加工条件の変更を的確に判断することができる。従って、砥石車の表面を理想的な状態に保つことができ、所望の加工品質、加工コスト及び加工時間を実現するための最適な加工条件を設定することが可能となる。

砥石車表面状態取得装置の構成を示す図である。 図１の砥石車の構成を示す断面である。 図１の制御装置の構成を示すブロック図である。 砥粒の高さの検出を説明するための図である。 制御装置から出力される三次元的な砥粒の分布を説明するための図である。 砥石車表面状態取得方法を示すフローチャートである。 変形例に係り、砥粒が鋭利な状態であるときに制御装置から出力されるヒストグラムを説明するための図である。 変形例に係り、砥粒の摩耗が進んだ状態であるときに制御装置から出力されるヒストグラムを説明するための図である。

（１．砥石車表面状態取得装置１０の構成）
砥石車表面状態取得装置１０の構成について図面を参照しながら説明する。砥石車表面状態取得装置１０は、砥石車１の表面の微細な三次元形状を取得し、砥石車１の状態（例えば、目つぶれや目こぼれ等）を推定し、ドレッシングや加工条件の変更の必要性を評価する装置である。このため、砥石車表面状態取得装置１０は、図１に示すように、テーブル１１と、テーブル１１に固定されたアクチュエータ１２と、アクチュエータ１２に固定された接触子１３と、テーブル１１に固定されたセンサ１４と、制御装置１５と、を備えている。

砥石車１は、図１に示すように、母材（図示省略）の表面に形成された砥粒層２を有している。砥粒層２は、図２に示すように、砥粒３（ダイヤモンド、ＣＢＮ（キュービックボロンナイトライド）等）とニッケル合金等のバインダ層４とを含む複合層である。この複合層は、電気メッキ又は無電解メッキによって形成されている。砥粒３のバインダ層４からの突出高さは、数マイクロメートルから数十マイクロメートル程度である。

砥石車１は、図１に示すように、第二アクチュエータとしてのモータＭにより回転駆動されて被加工物（図示省略）に接触させた状態で回転運動し、砥石車１の表面にある砥粒３によって被加工物を所望の形状に研削する。ここで、本実施形態においては、砥石車表面状態取得装置１０は、回転運動する砥石車１の表面の状態を評価するものとする。このため、砥石車１の支持部分には、砥石車１の回転角を検出して出力するエンコーダ５が設けられている。

尚、砥石車１の回転角の検出に関しては、エンコーダ５に限定されるものではなく、砥石車１の回転角を検出できるものであれば如何なるものであっても良い。例えば、回転中の砥石車１の基準位置にて信号を検出した時刻を基準時刻として砥石車１の回転数と基準時刻からの経過時間により比例配分される位置を回転角として検出することも可能である。

テーブル１１は、砥石車１の回転軸方向即ち砥石車１の幅方向に沿って数十マイクロメートルの分解能を有して変位可能とされている。ここで、砥石車１の幅方向の位置が、接触子１３の砥石車１の表面（周表面）に対するスキャン位置Ｓに対応する。テーブル１１は、図１に示すように、第三アクチュエータとして、例えば、モータとボールねじとから構成されるボールねじ機構１１ａによって駆動されるようになっている。尚、第三アクチュエータとしては、周知のリニアモータを用いることも可能である。

第一アクチュエータとしてのアクチュエータ１２は、例えば、圧電アクチュエータであり、接触子１３を砥石車１の表面に向けて１マイクロメートル以下の分解能を有して前進又は後退させるものである。そして、アクチュエータ１２は、接触子１３を砥石車１の周表面に向けて数マイクロメートルから数十マイクロメートル程度前進させる。尚、アクチュエータ１２による接触子１３の前進量については、接触子１３が塑性変形しない範囲で設定することが望ましい。

接触子１３は、先端部分における径が数マイクロメートル程度とされた棒状の部材である。接触子１３は、砥粒３に接触した際に砥粒３の状態（形状）に変化を生じさせないように、弾性変形領域で接触することが可能な材質から形成される。

センサ１４は、接触子１３と砥粒３とが接触したことを検出可能なものであり、例えば、接触子１３と砥粒３とが接触することにより発生したテーブル１１の振動を検出するＡＥ（Acoustic Emission）センサを用いることができる。尚、センサ１４については、ＡＥセンサの他、例えば、接触子１３の弾性変形に起因して生じる物理量の変化を直接的又は間接的に検出できるものであれば、如何なるものを用いても良い。

制御装置１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフェース等を主要構成部品とするマイクロコンピュータであり、砥石車表面状態取得装置１０の作動を統括して制御するものである。制御装置１５は、図３に示すように、位置決定部としての回転角取得部１５ａと、制御部としてのテーブル作動制御部１５ｂ及びアクチュエータ作動制御部１５ｃと、分布解析出力部としての砥粒高さ算出部１５ｄ及び砥粒分布出力部１５ｅと、から構成されている。

位置決定部としての回転角取得部１５ａは、エンコーダ５から出力される回転角を所定のサンプリングレートにより取得し、砥粒３の高さの分布を評価するための位置であるサンプリング点Ｐ（図５にて白抜きの丸で示す）を決定する。ここで、回転角取得部１５ａは、スキャン位置Ｓごとにサンプリング点Ｐを決定することにより、砥石車１の周表面の全体にサンプリング点Ｐを決定する。

制御部としてのテーブル作動制御部１５ｂは、テーブル１１即ちテーブル１１にアクチュエータ１２を介して組み付けられた接触子１３を、砥石車１の幅方向に沿って所定の分解能により移動させる。これにより、テーブル作動制御部１５ｂは、図１にて破線により示すように、接触子１３が砥石車１の周方向に沿って砥粒３の高さを検出（評価）する位置であるスキャン位置Ｓに接触子１３を移動させることができる。制御部としてのアクチュエータ作動制御部１５ｃは、アクチュエータ１２を作動させて、接触子１３を砥石車１の周表面即ち砥粒３に向けて所定の前進量により段階的に前進させる。

分布解析出力部としての砥粒高さ算出部１５ｄは、アクチュエータ作動制御部１５ｃによって接触子１３が段階的に前進した状態で、接触子１３と砥粒３との接触により生じるセンサ１４から出力された信号を取得し、取得した信号に基づいて砥石車１の周表面における砥粒３の高さの分布を解析する。

ここで、センサ１４としてＡＥセンサを用いる場合、ＡＥセンサは接触子１３と砥粒３との接触によって発生した振動を信号として砥粒高さ算出部１５ｄに出力する。この場合、発生した振動は時間の経過とともに減衰するため、例えば、振動が減衰しているときに接触子１３が他の砥粒３と接触すると新たに振動が入力されることになり、個々の砥粒３と接触子１３との接触を区別することが困難になる場合がある。このため、砥粒高さ算出部１５ｄは、砥石車１の周速度に応じて設定される数ＭＨｚ程度のサンプリング周波数（サンプリングレート）により、センサ１４からの信号を入力する。尚、サンプリング周波数（サンプリングレート）を高く設定する程、砥粒３と接触子１３との接触はより正確に検出される。

又、砥粒高さ算出部１５ｄは、センサ１４から信号を取得した場合には、後述するように、段階的に前進した接触子１３に対応して決定される砥粒３の高さと、回転角取得部１５ａによって決定されたサンプリング点とを対応付けて高さ情報として記憶する。

分布解析出力部としての砥粒分布出力部１５ｅは、砥粒高さ算出部１５ｄに記憶された砥粒３の高さ情報を三次元的な砥石車１の表面の状態として外部に出力する。ここで、外部とは、作業者が砥石車１の砥粒３の分布を確認することができるモニタ等であり、例えば、砥石車１を備えた研削装置に設けられたモニタ等を利用することができる。

（２．砥粒３の高さの検出）
次に、接触子１３による砥粒３の高さの検出について説明する。テーブル作動制御部１５ｂは、砥石車１の幅方向にて一端側を原位置とし、この原位置から他端側の終点に向けて十数マイクロメートルごとに段階的にテーブル１１を移動させて接触子１３をスキャン位置Ｓに移動させる。尚、テーブル作動制御部１５ｂは、接触子１３のスキャン位置Ｓを回転する砥石車１に対して螺旋状に移動させる。

アクチュエータ作動制御部１５ｃは、例えば、砥石車１の回転軸を基準として砥石車１の径方向に沿って予め設定されているスタート位置から接触子１３が段階的に前進させた位置に停止するように、アクチュエータ１２を作動させる。この場合、アクチュエータ作動制御部１５ｃは、数マイクロメートル程度に設定された一回当たりの前進量により、接触子１３を前進させる。ここで、アクチュエータ作動制御部１５ｃは、テーブル作動制御部１５ｂが原位置から終点までスキャン位置Ｓを移動させる間においては接触子１３を前進させず、テーブル作動制御部１５ｂがスキャン位置Ｓを原位置に戻したときに接触子１３を一回当たりの前進量により前進させる。

そして、図４に示すように、スタート位置からＮ回目に前進したときに接触子１３が砥粒３と接触した場合、砥粒高さ算出部１５ｄはセンサ１４から信号を取得する。これにより、砥粒高さ算出部１５ｄは、スタート位置からの接触子１３の総前進量（＝一回当たりの前進量×Ｎ）を算出し、算出した総前進量を砥石車１の回転軸とスタート位置との距離から減ずることにより、砥石車１の周表面における砥粒３の相対的な高さを検出（算出）する。同様に、砥粒高さ算出部１５ｄは、Ｎ＋１回目、Ｎ＋２回目、Ｎ＋３回目に前進したときに接触子１３が砥粒３と接触した場合には、それぞれについて、砥石車１の周表面における砥粒３の相対的な高さを検出（算出）する。

（３．砥石車表面状態取得方法）
砥石車表面状態取得方法において、制御装置１５は、図５に示すように、上述したように検出した砥石車１の周表面おける砥粒３の相対的な高さとサンプリング点Ｐとを対応付けた高さ情報に基づいて、砥石車１の周表面における砥粒３の三次元的な高さ分布を取得する。これにより、制御装置１５が取得した三次元的な砥粒３の高さ分布を出力することにより、外部においては砥石車１の表面の状態に基づいてドレッシングの要否や加工条件の変更を評価することができる。ここで、砥石車表面状態取得方法は、非加工時（砥石車１の修正時やドレッシング時を含む）において行われる。以下、砥石車表面状態取得方法を具体的に説明する。

制御装置１５（より詳しくは、ＣＰＵ）は、図６に示す砥石車評価プログラムの実行をステップＳ１０にて開始する。尚、砥石車評価プログラムの実行開始時においては、テーブル１１を作動させることによって接触子１３が砥石車１に対する原位置に対応するスキャン位置Ｓにセットされる。

制御装置１５（アクチュエータ作動制御部１５ｃ）は、続くステップＳ１１にてアクチュエータ１２を作動させて接触子１３を予め設定された前進量（例えば、数マイクロメートル）だけ砥石車１に向けて前進させる（制御工程）。ここで、砥石車評価プログラムにおいては、接触子１３を所定回数となるまで複数回前進させる。そして、制御装置１５は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２においては、制御装置１５（テーブル作動制御部１５ｂ）は、予め設定された移動速度によりボールねじ機構１１ａを作動させて、テーブル１１即ち接触子１３を原位置から砥石車１の他端側である終点に向けて移動させる（制御工程）。これにより、接触子１３は、回転する砥石車１の周表面に対して、螺旋状に相対移動する。ここで、テーブル１１即ち接触子１３の移動速度を遅くするほど螺旋間隔が狭くなり砥粒３の高さ分布の精度を高めることができる。制御装置１５（テーブル作動制御部１５ｂ）は、テーブル１１の移動を開始すると、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３においては、制御装置１５（回転角取得部１５ａ）は、所定のサンプリングレート（サンプリング周波数）によりエンコーダ５から砥石車１の回転角（絶対位置）を取得してサンプリング点Ｐを決定する。そして、制御装置１５は、サンプリング点Ｐを決定すると、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４においては、制御装置１５（砥粒高さ算出部１５ｄ）は、前記ステップＳ１２にて取得したサンプリング点Ｐにおいて、上述したように検出された砥石車１における砥粒３の相対的な高さを検出する。そして、砥粒高さ算出部１５ｄは、サンプリング点Ｐと高さとを対応付けて高さ情報を記憶する（分布解析出力工程）。

具体的に、砥粒高さ算出部１５ｄは、前記ステップＳ１１にて前進した接触子１３と砥粒３とが接触したときにセンサ１４（具体的には、ＡＥセンサ）から出力される信号を取得した場合に、接触子１３と砥粒３とが接触したことを検出する。そして、砥粒高さ算出部１５ｄは、上述したように算出された砥粒３の高さと現在のサンプリング点Ｐとを対応付けて高さ情報を記憶する。このように、制御装置１５は、砥粒３の高さ情報を記憶すると、ステップＳ１５に進む。

尚、制御装置１５は、所定の前進量だけ前進している接触子１３と砥石車１の砥粒３とが接触せずセンサ１４から信号を取得していなければ、現在のサンプリング点Ｐにおいて接触子１３の前進量に対応する高さの砥粒３が存在していない。従って、この場合には、制御装置１５は、砥粒３の高さ情報を記憶することなくステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５においては、制御装置１５（テーブル作動制御部１５ｂ）は、テーブル１１即ち接触子１３が砥石車１の幅方向にて終点まで移動したか否かを判定する。即ち、制御装置１５は、テーブル１１即ち接触子１３が終点まで移動していれば、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１６に進む。一方、制御装置１５は、テーブル１１即ち接触子１３が未だ終点まで移動していなければ、「Ｎｏ」と判定して前記ステップＳ１２以降の各ステップ処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１６においては、制御装置１５（テーブル作動制御部１５ｂ）は、終点まで移動したテーブル１１即ち接触子１３を原位置に戻す。尚、この場合、砥石車１が回転している状態においては、一時的に接触子１３を後退させた状態でテーブル１１を原位置に戻す。制御装置１５は、テーブル１１即ち接触子１３を原位置に戻すと、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７においては、制御装置１５（アクチュエータ作動制御部１５ｃ）は、接触子１３を所定回数となるまで前進させたか否かを判定する。即ち、制御装置１５は、接触子１３を前進させた回数が所定回数未満であれば、「Ｎｏ」と判定して前記ステップＳ１１に戻り、前記ステップＳ１１以降の各ステップ処理を実行する。一方、制御装置１５は、接触子１３を前進させた回数が所定回数であれば、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１８に進む。そして、制御装置１５は、ステップＳ１８にて砥石車評価プログラムの実行を終了する。

上述した砥石車評価プログラムの実行により、制御装置１５（砥粒高さ算出部１５ｄ）が記憶した高さ情報は、砥粒分布出力部１５ｅによって外部に出力される。この場合、砥粒分布出力部１５ｅは、高さ情報に基づいて、図５に示すように、例えば、外部のモニタ等に砥石車１の周表面における砥粒３の高さ分布を三次元的に且つ定量的に表示することができる。これにより、ユーザは、砥石車１の周表面の状態として、例えば、目つぶれや目こぼれ、偏摩耗の発生等を推定することが可能となり、研削びびり等の異常判定を行ったり、ドレッシングや加工条件の変更の必要性等を評価したりすることができる。

又、砥粒分布出力部１５ｅは、砥粒高さ算出部１５ｄが記憶している高さ情報を用いて、例えば、特定のサンプリング点Ｐや特定のスキャン位置Ｓにおける砥粒３の経時変化、具体的には砥粒３の高さが減少する傾向を統計的に推定することができる。そして、砥粒分布出力部１５ｅから出力された砥粒３の経時変化を用いることにより、例えば、研削装置側にて、予め設定された条件に応じて、自動的に砥石車１の修正条件や頻度を調整したり、アラームを出力したりすることができる。

以上の説明からも理解できるように、上記実施形態における砥石車表面状態取得装置１０は、砥石車１の周表面に配置された砥粒３に接触可能な接触子１３と、接触子１３を砥石車１の周表面に向けて前進又は後退させる第一アクチュエータとしてのアクチュエータ１２と、砥石車１を回転させる第二アクチュエータとしてのモータＭと、接触子１３を砥石車１に対して砥石車１の軸線方向に相対移動させる第三アクチュエータとしてのボールねじ機構１１ａと、接触子１３と砥石車１の周表面に配置された砥粒３との接触を検出可能なセンサ１４と、アクチュエータ１２によって接触子１３を砥石車１に対して相対的に所定の前進量だけ前進させた位置に停止させた状態でモータＭによって砥石車１を回転させると共にボールねじ機構１１ａによって接触子１３を砥石車１に対して砥石車１の軸線方向に相対移動させる制御部としてのアクチュエータ作動制御部１５ｃ及びテーブル作動制御部１５ｂと、接触子１３と接触した砥粒３の砥石車１の表面における相対的な高さを接触子１３の前進量を用いて解析し、砥石車１の表面における砥粒３の高さの分布の状態を出力する分布解析出力部としての砥粒高さ算出部１５ｄ及び砥粒分布出力部１５ｅと、を備える。

又、上記実施形態における砥石車表面状態取得方法としての砥石車評価プログラムは、砥石車１の周表面に配置された砥粒３に接触可能な接触子１３と、接触子１３を砥石車１の周表面に向けて前進又は後退させる第一アクチュエータとしてのアクチュエータ１２と、砥石車１を回転させる第二アクチュエータとしてのモータＭと、接触子１３を砥石車１に対して砥石車１の軸線方向に相対移動させる第三アクチュエータとしてのボールねじ機構１１ａと、接触子１３と砥石車１の周表面に配置された砥粒３との接触を検出可能なセンサ１４と、を備えた装置（砥石車表面状態取得装置１０）を用いて、砥石車１の表面に配置された砥粒３の状態を評価する砥石車表面状態取得方法であって、アクチュエータ１２によって接触子１３を砥石車１に対して相対的に所定の前進量だけ前進させた位置に停止させた状態で、砥石車１を回転させると共に、接触子１３を砥石車１に対して砥石車１の軸線方向に相対移動させる制御工程としてのステップＳ１１及びステップＳ１２と、接触子１３と接触した砥粒３の砥石車１の表面における相対的な高さを接触子１３の前進量を用いて解析し、砥石車１の表面における砥粒３の高さの分布の状態を出力する分布解析出力工程としてのステップＳ１４と、を備える。

これらによれば、所定の前進量だけ砥石車１の表面に向けて前進した接触子１３が砥石車１の周表面全体にわたって相対移動することにより、前進した接触子１３と接触する砥粒３の分布を取得することができる。この場合、前進量が少ない場合に接触子１３と接触する砥粒３は砥石車１の周表面において高さ（突出量）が相対的に大きく、前進量が多くなる程、接触子１３と接触する砥粒３は砥石車１の周表面において高さ（突出量）が相対的に小さい。従って、接触子１３を所定の前進量だけ前進させた状態で砥石車１に対して砥石車１の軸線方向に（即ち、砥石車１の周表面に沿って）相対移動させることにより、砥石車１の周表面の状態、即ち、表面に配置された砥粒３の状態であって定量的な砥粒３の高さの分布を取得することができる。

そして、定量的な砥粒３の高さの分布を取得することにより、客観的に砥石車１の表面における目つぶれや目こぼれ、偏摩耗等の発生を確認することができて、砥石車１の修正時期やドレッシングの要否、ドレッシングの前後における砥粒３の変化、加工条件の変更を的確に判断することができる。従って、砥石車１の表面を理想的な状態に保つことができ、所望の加工品質、加工コスト及び加工時間を実現するための最適な加工条件を設定することが可能となる。

又、砥石車表面状態取得装置１０を用いた場合には、接触子１３が砥石車１の周表面に対して相対的に移動できるため、例えば、表面（即ち、砥粒３）の状態を確認するために砥石車１を研削装置から取り外す必要がない。これにより、極めて簡便に砥石車１の周表面の状態を取得することができる。

この場合、接触子移動制御部を構成するアクチュエータ作動制御部１５ｃは、接触子１３を砥石車１に対して相対的に前進量ずつ複数回前進させてそれぞれの位置に停止させた状態で、砥石車１を回転させると共に、接触子１３を砥石車１に対して砥石車１の軸線方向に相対移動させることができる。

これによれば、異なる前進量により前進した接触子１３が砥石車１の周表面全体にわたって相対移動することにより、異なる高さ（突出量）を有する砥粒３の分布を取得することができる。これにより、定量的な砥粒３の高さのより詳細な分布を取得することができ、より客観的に砥石車１の表面の状態を確認することができる。

又、これらの場合、アクチュエータ１２は、モータＭ及びボールねじ機構１１ａと比べて微小量の位置決めを可能とするアクチュエータである。この場合、アクチュエータ１２は、圧電アクチュエータである。これらによれば、砥粒３における微小な高さの相対量を検出することができる。

又、これらの場合、分布解析出力部を構成する砥粒高さ算出部１５ｄは、接触子１３の前進量を用いて砥粒３の高さを算出し、算出した高さを含む高さ情報を記憶し、分布解析出力部を構成する砥粒分布出力部１５ｅは、砥粒高さ算出部１５ｄに記憶された高さ情報に基づいて、砥石車１の表面における砥粒３の高さの分布の状態を出力する。

これによれば、砥粒高さ算出部１５ｄが接触子１３の前進量（複数回前進する場合には、それぞれの回数に対応する前進量）を用いて砥粒３の高さを算出することができる。従って、砥粒３の高さ分布をより容易に且つより正確に定量化することができる。

この場合、砥石車１の表面における位置としてのサンプリング点Ｐを決定する位置決定部としての回転角取得部１５ａを有し、砥粒高さ算出部１５ｄが、回転角取得部１５ａによって決定されたサンプリング点Ｐと、サンプリング点Ｐにおける砥粒３の高さと、を対応付けた高さ情報を記憶し、砥粒分布出力部１５ｅが、砥粒高さ算出部１５ｄに記憶された高さ情報によって表される高さとサンプリング点とを用いて、砥石車１の表面における砥粒３の高さの分布の状態を出力する。

これによれば、回転角取得部１５ａによって砥石車１の表面上にサンプリング点Ｐが決定され、サンプリング点Ｐと、砥粒高さ算出部１５ｄによって算出された砥粒３の高さと、を対応付けて高さ情報として記憶することができる。そして、この高さ情報を用いて、砥石車１の表面における砥粒３の高さの分布を出力する場合、位置（サンプリング点Ｐ）と砥粒３の高さとからなる三次元的、且つ、定量的な砥粒３の高さの分布を出力することができる。

これにより、例えば、砥石車１の表面における特定の位置について、客観的に砥石車１の表面における目つぶれや目こぼれ、偏摩耗等の発生を容易に確認することができる。これにより、砥石車１の修正時期やドレッシングの要否、ドレッシングの前後における砥粒３の変化、加工条件の変更をより客観的に判断することができる。従って、砥石車１の表面を理想的な状態に保つことができ、所望の加工品質、加工コスト及び加工時間を実現するための最適な加工条件を設定することが可能となる。

（４．変形例）
上記実施形態においては、砥石車表面状態取得装置１０が所定のサンプリングレートによりエンコーダ５から砥石車１の回転角（絶対位置）を取得することにより、制御装置１５の回転角取得部１５ａが正確にサンプリング点Ｐを決定するようにした。そして、正確に決定されたサンプリング点Ｐと砥粒３の高さとを対応付けた高さ情報を用いることにより、砥石車１の周表面における砥粒３の高さ分布を三次元的に且つ定量的に取得して評価できるようにした。

ところで、例えば、エンコーダ５を備えておらず正確にサンプリング点Ｐを決定することが困難である場合であっても、砥石車表面状態取得装置１０は、統計的に解析することによって砥石車１の表面の状態をより正確に推定することが可能である。以下、この変形例を説明する。

サンプリング点Ｐが正確に決定することが困難な場合、制御装置１５の砥粒高さ算出部１５ｄは、例えば、接触子１３をＮ回目に前進させた際に砥粒３と接触することによってセンサ１４から信号が入力された合計時間或いは信号の入力回数（接触回数）を記憶する。同様に、砥粒高さ算出部１５ｄは、Ｎ＋１回目、Ｎ＋２回目、Ｎ＋３回目における合計時間や入力回数についても記憶する。

そして、砥粒分布出力部１５ｅは、図７及び図８に示すように、記憶した合計時間や入力回数のうち予め設定された時間閾値や回数閾値を超えた頻度についてヒストグラムを作成して出力する。尚、センサ１４として、ＡＥセンサを用いた場合には、上述したように信号（振動）の減衰時間が生じるため、ヒストグラムを作成する際には、時間閾値や回数閾値を設定することが好ましい。

ここで、図７は、砥粒３の先端が鋭利な状態におけるヒストグラムを示し、接触子１３の前進回数に対して頻度の変化が大きい。一方、図８は、砥粒３の摩耗が進んだ状態におけるヒストグラムを示し、接触子１３の前進回数に対して頻度の変化が小さい。このように、砥石車表面状態取得装置１０を任意の時間間隔で作動させてヒストグラムを複数作成し、複数のヒストグラムにおける頻度の差分を算出することにより、時間経過に伴う砥石車１における砥粒３の高さ変化の傾向即ち砥粒３の摩耗が進んでいるか否かを正確に把握することができる。

以上の説明からも理解できるように、この変形例によれば、砥粒分布出力部１５ｅは、砥粒高さ算出部１５ｄに記憶された高さ情報に含まれる砥粒３の高さを所定の閾値である時間閾値や回数閾値を用いて算出した頻度として表し、砥石車１の表面における砥粒３の高さの分布の状態を出力することができる。

これにより、サンプリング点Ｐが正確に決定できない場合であっても、砥粒３の高さを頻度として表すことにより、砥石車１の周表面における砥粒３の状態即ち高さ分布を統計的に推定することが可能となる。従って、この変形例においても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

本発明の実施にあたっては、上記実施形態及び上記変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態及び上記変形例においては、砥石車表面状態取得装置１０が円筒研削盤に設けられた回転する円筒状の砥石車１における砥粒３の状態を評価するようにした。これに代えて、砥石車表面状態取得装置１０が普通砥石車における砥粒の状態を評価することも可能である。

又、上記実施形態及び上記変形例においては、砥石車表面状態取得装置１０が専用の接触子１３を有するようにした。これに代えて、接触子１３を、例えば、砥石車１のドレッシングで用いるポイントドレッサと共用したり、他の機構のピン等と共用したりするようにしても良い。又、接触子１３を、例えば、ロータリドレッサに設けるようにしても良い。

又、上記実施形態及び上記変形例においては、制御装置１５のテーブル作動制御部１５ｂは、回転する砥石車１に対して接触子１３を連続的に終点まで移動させるように、即ち、接触子１３が回転する砥石車１に対して螺旋状に終点まで移動させるようにした。これに代えて、テーブル作動制御部１５ｂは、砥石車１が一回転する毎にスキャン位置Ｓを終点に向けて移動させるようにしても良い。

更に、上記実施形態及び上記変形例においては、接触子１３が砥石車１の軸線方向に相対移動するようにした。これに代えて、砥石車１が接触子１３に対して相対移動（スライド移動）するように構成することも可能である。

１…砥石車、２…砥粒層、３…砥粒、４…バインダ層、５…エンコーダ、１０…砥石車表面状態取得装置、１１…テーブル、１１ａ…ボールねじ機構（第三アクチュエータ）、１２…アクチュエータ（第一アクチュエータ）、１３…接触子、１４…センサ、１５…制御装置、１５ａ…回転角取得部（位置決定部）、１５ｂ…テーブル作動制御部（制御部）、１５ｃ…アクチュエータ作動制御部（制御部）、１５ｄ…砥粒高さ算出部（分布解析出力部）、１５ｅ…砥粒分布出力部（分布解析出力部）、Ｍ…モータ（第二アクチュエータ）、Ｐ…サンプリング点（位置）、Ｓ…スキャン位置

Claims (10)

1. 砥石車の表面に配置された砥粒に接触可能な接触子と、
   前記接触子を前記砥石車の前記表面に向けて相対的に前進又は後退させる第一アクチュエータと、
   前記砥石車を回転させる第二アクチュエータと、
   前記接触子を前記砥石車に対して前記砥石車の軸線方向に相対移動させる第三アクチュエータと、
   前記接触子と前記砥石車の前記表面に配置された前記砥粒との接触を検出可能なセンサと、
   前記第一アクチュエータによって前記接触子を前記砥石車に対して相対的に所定の前進量だけ前進させた位置に停止させた状態で、前記第二アクチュエータによって前記砥石車を回転させると共に、前記第三アクチュエータによって前記接触子を前記砥石車に対して前記砥石車の前記軸線方向に相対移動させる制御部と、
   前記接触子と接触した前記砥粒の前記砥石車の前記表面における相対的な高さを前記接触子の前記前進量を用いて解析し、前記砥石車の前記表面における前記砥粒の前記高さの分布の状態を出力する分布解析出力部と、
   を備えた砥石車表面状態取得装置。
2. 前記制御部は、前記接触子を前記砥石車に対して相対的に前記前進量ずつ複数回前進させてそれぞれの位置に停止させた状態で、前記砥石車を回転させると共に、前記接触子を前記砥石車に対して前記砥石車の前記軸線方向に相対移動させる、請求項１に記載の砥石車表面状態取得装置。
3. 前記第一アクチュエータは、前記第二アクチュエータ及び前記第三アクチュエータと比べて微小量の位置決めを可能とするアクチュエータである、請求項１又は請求項２に記載の砥石車表面状態取得装置。
4. 前記第一アクチュエータは、圧電アクチュエータである、請求項３に記載の砥石車表面状態取得装置。
5. 前記分布解析出力部は、
   前記接触子の前記前進量を用いて前記砥粒の前記高さを算出し、算出した前記高さ含む高さ情報を記憶する砥粒高さ算出部と、
   前記砥粒高さ算出部に記憶された前記高さ情報に基づいて、前記砥石車の前記表面における前記砥粒の前記高さの分布の状態を出力する砥粒分布出力部と、
   で構成される、請求項１乃至請求項４のうちの何れか一項に記載の砥石車表面状態取得装置。
6. 前記砥石車の前記表面における位置を決定する位置決定部を有し、
   前記砥粒高さ算出部が、前記位置決定部によって決定された前記位置と、前記位置における前記砥粒の前記高さと、を対応付けた前記高さ情報を記憶し、
   前記砥粒分布出力部が、前記砥粒高さ算出部に記憶された前記高さ情報によって表される前記高さと前記位置とを用いて、前記砥石車の前記表面における前記砥粒の前記高さの分布の状態を出力する、請求項５に記載の砥石車表面状態取得装置。
7. 前記砥粒分布出力部は、
   前記砥粒高さ算出部に記憶された前記高さ情報に含まれる前記砥粒の前記高さを所定の閾値を用いて算出した頻度として表し、前記砥石車の前記表面における前記砥粒の前記高さの分布の状態を出力する、請求項５に記載の砥石車表面状態取得装置。
8. 前記制御部は、前記第二アクチュエータによって前記砥石車を回転させると同時に、前記第三アクチュエータによって前記接触子を前記砥石車に対して前記砥石車の前記軸線方向に相対移動させることにより、前記接触子を前記砥石車に対して相対的に螺旋状に移動させる、請求項１乃至請求項７のうちの何れか一項に記載の砥石車表面状態取得装置。
9. 前記接触子は、前記砥粒に接触する際に弾性変形領域で変形することが可能な材質により形成され、
   前記センサは、前記接触子の弾性変形に起因して生じる物理量の変化を検出可能である、請求項１乃至請求項８のうちの何れか一項に記載の砥石車表面状態取得装置。
10. 砥石車の表面に設けられた砥粒に接触可能な接触子と、
    前記接触子を前記砥石車の前記表面に向けて相対的に前進又は後退させる第一アクチュエータと、
    前記砥石車を回転させる第二アクチュエータと、
    前記接触子を前記砥石車に対して前記砥石車の軸線方向に相対移動させる第三アクチュエータと、
    前記接触子と前記砥石車の前記表面に配置された前記砥粒との接触を検出するセンサと、
    を備えた装置を用いて、
    前記砥石車の前記表面の状態を取得する砥石車表面状態取得方法であって、
    前記第一アクチュエータによって前記接触子を前記砥石車に対して相対的に所定の前進量だけ前進させた位置に停止させた状態で、前記砥石車を回転させると共に、前記接触子を前記砥石車に対して前記砥石車の前記軸線方向に相対移動させる制御工程と、
    前記接触子と接触した前記砥粒の前記砥石車の前記表面における相対的な高さを前記接触子の前記前進量を用いて解析し、前記砥石車の前記表面における前記砥粒の前記高さの分布の状態を出力する分布解析出力工程と、
    を備えた砥石車表面状態取得方法。

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