JP2765166B2

JP2765166B2 - 磨耗検出機構付き砥石および砥石の磨耗検出方法

Info

Publication number: JP2765166B2
Application number: JP2060784A
Authority: JP
Inventors: 尚登及川; 務高橋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JPH03264265A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、研削中に砥粒層の磨耗が一定限度に達した
ことを検知するための磨耗検出機構付き砥石および砥石
の磨耗検出方法に関する。

「従来の技術と解決すべき課題」例えば、ハイスや超硬工具等の極めて硬い被削材を研
削する場合、砥石の砥粒層が磨耗して砥石寿命が尽きて
いるのに気付かず、不注意に過大な切り込み量を設定し
て研削を続行し、被削材が砥石台金に切り込んで被削材
や砥石が破損する事態が生じることがある。

この問題は、作業員が簡単に砥粒層の磨耗を目で確認
できればある程度防止できるが、特に乾式研削において
切粉が砥石に付着し、台金と砥粒層との境界が不明瞭と
なるため、砥粒層磨耗量の確認は容易ではない。また、
最近ではNC研削盤を用いて研削工程を無人化することが
多いことから、人手に頼ることなく砥粒層の磨耗を確実
に検知できる手段が望まれていた。

「課題を解決するための手段」本発明は上記課題を解決するためになされたもので、
まず本発明の請求項１に係わる砥石は、台金の端面に非
導電性砥粒層を形成してなる砥石において、前記台金に
固定され一端が非導電性砥粒層の側に突出する可削性通
電部を設け、該可削性通電部は前記非導通性砥粒層内へ
の突出量の異なる複数のものからなり、複数段階に亘っ
て前記非導電性砥粒層の摩耗を検出できるようにしたこ
とを特徴とする。

また請求項２の砥石は、台金の端面に導電性砥粒層を
形成してなる砥石において、前記台金に固定され一端が
導電性砥粒層の側に突出する可削性通電部を設けるとと
もに、この可削性通電部および台金と導電性砥粒層との
間を絶縁する絶縁層を設けたことを特徴とする。

また、請求項３の砥石は、台金の端面に非導電性砥粒
層を形成してなる砥石において、前記砥粒層の内部また
は側面に台金とは絶縁された可削性通電部を設けるとと
もに、この可削性通電部の両端に接続された一対の接点
を設けたことを特徴とする。

また、請求項４の砥石は、台金の端面に導電性砥粒層
を形成してなる砥石において、前記導電性砥粒層の内部
または側面に、台金および導電性砥粒層に対して絶縁さ
れた可削性通電部を設けるとともに、この可削性通電部
の両端に接続された一対の接点を設けたことを特徴とす
る。

一方、本発明の請求項５の磨耗検出方法は、請求項１
または２に記載の磨耗検出機構付き砥石を用いて導電性
を有する被削材を研削しつつ、前記可削性通電部と被削
材との導通を検出することを特徴とする。

また、請求項６の磨耗検出方法は、請求項３または４
記載の磨耗検出機構付き砥石を用いて被削材を研削しつ
つ、前記接点間の断線を検出することを特徴とする。

「実施例」第１図および第２図は、本発明に係わる磨耗検出機構
付き砥石の第１実施例を示す縦断面図および正面図であ
る。

このカップ型砥石１は、カップ型をなし導電性を有す
るアルミ合金製等の台金２の端面に、直径方向に延びる
一対の細長い可削性通電部３を形成したうえ、さらに前
記端面に一定厚の非導電性砥粒層４を形成したものであ
り、可削性通電部３と台金２は導通している。

可削性通電部３としては、導電性が高く被削材によっ
て容易に削られる比較的軟質の材質が適し、具体的には
グラファイト、銅などの金属、導電性プラスチック等が
選択される。その形成方法としては、グラファイトや金
属の場合、これらの原料粉を砥粒層４の原料とともに型
込めして同時にプレス成形する方法や、予めこれらの材
質で成形された棒状の可削性通電部３をろう付けまたは
導電性接着剤を用いて台金２に接着しておく等の方法が
可能である。

非導電性砥粒層４の結合剤としては、フェノールやポ
リイミド等のレジノイドボンド、ビトリファイドボン
ド、エラスチックボンド、ゴム、シェラック、オキシク
ロライド、シリケートなど非導電性のものであればいず
れも使用可能である。

また、砥粒層４に含まれる砥粒の種類としては、被削
材の種類に合わせてダイヤモンドやCBN等の超砥粒や、G
C等の一般砥粒が選択される。砥粒層４は、無気孔でも
有気孔でもよいし、伝熱性を高めるために銀、銅などの
金属フィラーを添加したり、炭素繊維やガラス繊維、金
属繊維等を添加して強度向上を図ってもよい。

可削性通電部３の幅は、砥粒層４と台金２との接着強
度を低下させないように、導通を検知しうる範囲で極力
小さいことが望ましい。また、可削性通電部３の厚さ
は、導通を検知してから研削盤を停止するまでに台金２
に被削材が食い込まずに済むように、研削条件や研削盤
の特性を考慮して決定すべきである。

上記構成からなる磨耗検出機構付き砥石１を使用する
には、第１図に示すように、研削盤のスピンドル軸５に
砥石１を固定するとともに、ワークテーブル（図示略）
に固定された被削材Ｗとスピンドル軸５との間に導通検
出装置６を接続する。

この導通検出装置６は、サイレンやランプ等の警報手
段を備えるとともに、研削盤の制御装置に接続され、ス
ピンドル軸５と被削材Ｗとが瞬間的に導通すると、直ち
に警報を発して研削盤を停止させる構成となっている。

したがって、被削材Ｗの研削により砥粒層４が徐々に
磨耗し、やがて可削性通電部３が露出して被削材Ｗに接
触すると、導通検出装置６がこれを検知して研削盤を停
止すると同時に警報を発するから、不注意に被削材Ｗが
台金２に切り込み、台金２や被削材Ｗが損傷する事故が
防止できる。これは特に、無人で24時間操業を行なうNC
制御ライン等において極めて有効である。

また、上記の磨耗検出機構は、砥粒層４の磨耗を直接
検出するから、被削材Ｗと砥石１との距離などから磨耗
量を検出する等の間接検出法に比して信頼性が遥かに高
く、構成も単純で設備コストが安く済む。

なお、台金２として非導電性の樹脂製台金等を使用す
る場合には、可削性通電部３とスピンドル軸５とを接続
する導電体を台金２に設ければよい。この導電体は台金
２の外面に露出した状態で固定されていもよいし、台金
２の内部に設けられてもよい。また、本発明は乾式研
削、湿式研削のいずれにも適用可能である。

次に、第３図は前記可削性通電部３の変形例を示し、
符号10は円板状とした例、11は矩形板状にした例、12は
砥粒層４の外周縁から内周縁に達する細長い線状とした
例、13はさらに長くした例である。可削性通電部の両端
が挾む台金中心角αが大きいほど、砥石１の回転中に導
体状態にある割合が大きくなり、導通の検出が容易にな
る。

なお、上記の各例では可削性通電部3,10,11,12,13を
台金２とは別の材質で成形していたが、台金２の端面に
小さな突出部を一体形成し、これを可削性通電部として
使用することも可能である。

第４図はその一例を示すもので、導電性台金２の端面
には、その周方向全長に亙り、幅方向中心に沿って細い
円環状の突条（可削性通電部）14が形成され、これが非
導電性砥石層４の内部に一定量突出している。この例で
は、可削性通電部14が全周に亙って形成されているの
で、一旦可削性通電部14が露出すると、その後は常に被
削材Ｗと導通した状態に維持され、その分、導通の検出
が容易で、導通検出装置６の構成が単純化できる。ま
た、台金２と同心の突条14は通常の機械加工で容易に形
成できるから、製造コストも安い。

次に、第５図および第６図は、２種の突出量T1,T2を
有する可削性通電部3A,3Bを、一対づつ対称な位置にお
いて台金２の端面に形成した例を示している。この例に
よれば、砥粒層４の磨耗につれてまず初めに可削性通電
部3Aだけが露出し、砥石１回転毎に２パルスの導通信号
が検出される。そしてさらに磨耗が進行すると、可削性
通電部3Bも露出して１回転毎に４パルスの信号が検出さ
れるようになる。

したがって、この砥石１を用いれば、まず２パルス時
に警報を発するのみとし、この警報により作業員が砥石
交換等の手段を講じないと、次いで４パルスの信号を発
して研削盤を緊急停止させる等の段階的作動が可能であ
る。勿論、可削性通電部3A,3Bの個数や高さ種類は必要
に応じて適宜変更してよい。

ところで、以上述べた例は全て砥粒層４が非導電性の
場合であったが、次の第７図および第８図は砥粒層15が
メタルボンド砥粒層、あるいは金属フィラー等の大量添
加等により導電性を付与された場合の構造例である。

この例では、台金２の端面に可削性通電部３を形成す
る点で上記各実施例と同様であるが、台金２および可削
性通電部３と、導電性砥粒層15との間に、全面に亙って
絶縁層16を形成したことを特徴とする。なお、可削性通
電部３はスピンドル軸と導通している。

この絶縁層16としては、各種の樹脂、Al₂O₃またはZrO
₂等のセラミックス、ガラス等のように、薄く十分な絶
縁性を有するとともに被削性に優れ、砥粒層15と台金２
との接合強度を低下させない材質が選択されるが、特に
樹脂被覆は最も形成容易で被削性に優れ、被削材に対す
る攻撃性も少なく、最も好ましい。

この例においても、前記各実施例と同様の作用が得ら
れ、砥粒層15の磨耗が進行すると絶縁層16が削られて可
削性通電部３が露出し、被削材Ｗとの間が導通する。な
お、砥粒層15の電気抵抗が可削性通電部３に比して十分
に高い場合には、その抵抗値の差から、絶縁層16を設け
なくても可削性通電部３と被削材Ｗとの接触が識別でき
る。

次に、第９図および第10図は、再び非導電性砥粒層４
を使用した例であるが、台金２の内周面の対称位置に、
矩形板状の可削性通電部20を一対固定したことを特徴と
する。可削性通電部20の材質は前記同様でよく、台金２
と導通するように、ろう付けや導電性接着剤、ネジ止め
等の手段で台金２および砥粒層４に固定されている。

可削性通電部20の先端は、砥粒層４の側に一定量だけ
突出し、砥粒層４が磨耗して使用限界に達すると被削材
Ｗと接触しうるように設定されている。なお、可削性通
電部20を別部材にする代わりに、台金２にこのような可
削性通電部20を一体形成してもよい。

この例においても、砥粒層４が磨耗して使用限界に達
すると被削材Ｗと台金２を固定するスピンドル軸５との
間が導通するから、それを検出すれば、台金２と被削材
Ｗとの接触が防止できる。

また、この例では、市販の砥石に可削性通電部20を固
定するだけで実現可能なので、製作コストが安いうえ、
砥粒層４と台金２の接合強度に影響を与えない利点も有
する。ただし、可削性通電部20が砥粒層４の内側に隣接
して形成されているので、被削材Ｗの被研削面が小さ
く、砥粒層４が磨耗しても被削材Ｗが可削性通電部20に
触れないような場合には適用できない。

なお、上記の例では合金２の内周面に可削性通電部20
を固定していたが、その代わりに第11図に示すように、
台金２の外周面に固定することも可能である。また、上
記の例では砥粒層４として非導電性のものを使用してい
たが、導電性砥粒層を使用する場合には、可削性通電部
20および台金２と砥粒層４との間を絶縁する絶縁層を設
ければよい。この場合は、可削性導通部20はスピンドル
軸と導通されている。

次に、第12図および第13図は、非導電性砥粒層４の内
部に、台金２の端面から一定の高さにおいて半径方向に
端面と平行に延びる可削性通電部30を設け、さらにこの
可削性通電部30の両端に一対の接点端子31,32を接続し
たことを特徴とする。

可削性通電部30としては、前述した可材質等からなる
細い丸線、平線、撚線、板材、薄膜等を砥粒層４の成形
と同時にその内部に形成したものである。また、接点端
子31,32はリード線または金属薄板等からなり、少なく
ともいずれか一方の接点端子31,32は台金２から絶縁さ
れた状態で、砥石取付孔33の表裏面の開口縁まで延ばさ
れている。そして、この砥石は、取付孔33を貫通するス
ピンドル軸５に固定されたうえ、各端子31,32がスピン
ドル軸５に内蔵された一対の通電路を介して断線検出装
置（図示略）に接続される。この断線検出装置は、各接
点端子31,32の間が非導通状態になると、警報を発する
とともに研削盤を停止させる構成とされる。

この例によれば、砥粒層４が磨耗して使用限界に達す
ると、被削材Ｗが可能性通電部30を削って断線させ、断
線検出装置が警報を発するとともに研削盤を停止させ
る。これにより、上記各実施例と同様に台金２への被削
材Ｗの食い込みを未然に防止できる。

なお、上記の例において、一方の接点端子31,32を台
金41と導通された場合には、その接点端子を省いて台金
41を接点として使用してもよい。また、上記構成を導電
性砥粒層を用いた砥石に適用するには、可削性通電部30
および接点端子31,32を導電性砥粒層から絶縁する絶縁
層を設ければよい。

なお、以上説明した各実施例はいずれもカップ型砥石
であったが、本発明はホイール型砥石、ホーニング砥
石、超仕上げ砥石、ツルーイング用砥石、ドレッシング
用砥石などの他形式の砥石にも適用可能である。

例えば第14図および第15図は、ホイール型砥石の側面
に可削性通電部40を設けた例である。この砥石は、非導
電体からなる円板状台金41の外周面に非導電性の砥粒層
42を形成したもので、可削性通電部40は可削性の導電体
からなる円弧状をなす線材または薄膜等で、その両端に
は一対の薄板状の接点端子43,44が接続され、これらは
台金41に固定されるとともに取付孔43の周縁の両側に達
している。

この砥石によれば、砥粒層42が磨耗すると可削性通電
部40が削られ断線するので、これをスピンドル軸に内蔵
された通電線を介して検出すればよい。

なお、台金41および砥粒層42が導電性を有する場合に
は、第16図に示すように絶縁体46を介して可削性通電部
40、接点端子43,44を固定すれば実現可能である。

「実験例」第１図および第２図で説明した磨耗検出機構付きカッ
プ型砥石を実際に作成した。概要は以下の通りである。

台金材質；アルミ合金、台金直形;100mmφ、砥粒層の幅;10mm、ダイヤモンド砥粒層の厚さ;3mm、ダイヤモンド粒径；＃270、集中度;75、砥粒層結合剤：ポリイミド、可削性通電部の材質；グラファイト、可削性通電部の寸法；外径98mmφ×内径82mmφ×厚さ0.3mm。

次いで、この磨耗検出機構付き砥石を研削盤に装着
し、十分にドレッシングを行なった後、導通検出装置を
セットして超硬合金製のドリルの研削試験を行なった。
研削条件は、砥石周速1200m/分、切り込み量0.02mm、ワ
ークの送り速度1m/minの往復研削、乾式とした。

その結果、砥粒層の磨耗により可削性通電部が露出し
た瞬間にドリルとスピンドル軸との導通が検出でき、上
記のような通常の研削条件においても本発明は条件に適
用可能であることが確認できた。また、ドリルが可削性
通電部を削ることによるドリルへの悪影響は全くなかっ
た。

「発明の効果」以上説明したように、本発明の請求項１、２および５
に係わる磨耗検出機構付き砥石および砥石の磨耗検出方
法によれば、砥粒層が磨耗して使用限界に達すると、可
削性通電部が砥粒層と面一に露出して被削材と導通する
から、この導通を検出することにより被削材が台金に食
い込む事態を未然に防止でき、台金および被削材の損傷
を防ぐことが可能である。

しかも、請求項1,5に係る発明においては、非導電性
砥粒層内における可削性通電部の突出量を異ならせたか
ら、最初の摩耗検出段階で摩耗限界に近いことを検出し
て操作者等に警報を発して砥石交換等に備えることがで
き、次の摩耗検出段階で摩耗限界（使用限界）に達した
としてフライス盤の緊急停止等を行うことができるか
ら、砥石の摩耗限界に達する前の摩耗検出段階で摩耗限
界を予告することができ、より安全且つ確実な対応が可
能となる。

一方、本発明の請求項３、４および６に係わる磨耗検
出機構付き砥石および砥石の磨耗検出方法によれば、砥
粒層が磨耗して使用限界に達すると、可削性通電部が被
削材との接触により削られ、導通状態にあった各接点の
間が断線するから、この断線を検出することにより被削
材が台金に食い込む事態を未然に防止でき、前記同様の
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明に係わる磨耗検出機構付
き砥石の第１実施例を示す縦断面図および正面図、第３
図および第４図はそれぞれ第１実施例の変形例を示す正
面図、第５図および第６図は第２実施例を示す正面図お
よび要部の側面図、第７図および第８図は第３実施例の
縦断面図および要部の側面図、第９図および第10図は第
４実施例の正面図および縦断面図、第11図は第４実施例
の変形例を示す縦断面図、第12図および第13図は第５実
施例の要部の正面図および縦断面図、第14図および第15
図は第６実施例の正面図および縦断面図、第16図は第６
実施例の変形例を示す正面図である。１……磨耗検出機構付き砥石、２……カップ型台金、３
……可削性通電部、４……非導電性砥粒層、５……スピ
ンドル軸、６……導通検出装置、10,11,12,14……可削
性通電部、15……導電性砥粒層、16……絶縁層、20,21
……可削性通電部、30……可削性通電部、31,32……接
点端子、40……可削性通電部、41……円板状台金、42…
…砥粒層、43,44……接点端子、45……取付孔、46……
絶縁層。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B24D 3/34 B24D 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】台金の端面に非導電性砥粒層を形成してな
る砥石において、前記台金に固定され一端が非導電性砥
粒層の側に突出する可削性通電部を設け、該可削性通電
部は前記非導電性砥粒層内への突出量の異なる複数のも
のからなり、複数段階に亘って前記非導電性砥粒層の摩
耗を検出できるようにしたことを特徴とする摩耗検出機
構付き砥石。
【請求項２】台金の端面に導電性砥粒層を形成してなる
砥石において、前記台金に固定され一端が導電性砥粒層
の側に突出する可削性通電部を設けるとともに、この可
削性通電部および台金と導電性砥粒層との間を絶縁する
絶縁層を設けたことを特徴とする摩耗検出機構付き砥
石。
【請求項３】台金の端面に非導電性砥粒層を形成してな
る砥石において、前記砥粒層の内部または側面に台金と
は絶縁された可削性通電部を設けるとともに、この可削
性通電部の両端に接続された一対の接点を設けたことを
特徴とする摩耗検出機構付き砥石。
【請求項４】台金の端面に導電性砥粒層を形成してなる
砥石において、前記導電性砥粒層の内部または側面に、
台金および導電性砥粒層に対して絶縁された可削性通電
部を設けるとともに、この可削性通電部の両端に接続さ
れた一対の接点を設けたことを特徴とする摩耗検出機構
付き砥石。
【請求項５】請求項１または２に記載の摩耗検出機構付
き砥石を用いて導電性を有する被削材を研削しつつ、前
記可削性通電部と被削材との導通を検出することを特徴
とする砥石の摩耗検出方法。
【請求項６】請求項３または４記載の摩耗検出機構付き
砥石を用いて被削材を研削しつつ、前記接点間の断線を
検出することを特徴とする砥石の摩耗検出方法。