JP4159672B2 - 円筒体の砥石研磨方法及び砥石交換時期検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、研磨対象の円筒体に安定した一定の押圧力を加えて円筒研磨することができ、研磨砥石の端面をワークに対して迅速かつ安全に接近させて、研磨開始までの時間を短縮できる円筒体の砥石研磨方法、及び研磨対象の円筒体に安定した一定の押圧力を加えて円筒研磨することができる円筒体の砥石研磨方法において、研磨砥石が使用不適な厚み以下になる交換時期を検出できる砥石交換時期検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円筒体であるワークに一定圧力を加えて円筒研磨する砥石研磨装置は、
Ｙテーブル装置はＹ方向移動用モータとＹ方向移動用エアシリンダ装置のいずれでも移動する複式構造になっていて、Ｙ方向移動用モータを回転して研磨砥石の端面を両端チャックされ回転される円筒体であるワークに対して近接させて停止しモータ出力軸を回転不能にロックし、その後、研磨砥石を回転するとともにＹ方向移動用エアシリンダ装置を伸長作動して研磨砥石の端面をワークに当接して一定圧力を加え、次いで、Ｘ方向移動用サーボモータを回転して研磨砥石をワークの面長方向に移動して円筒研磨を行うように構成されている。
【０００３】
また、従来の砥石研磨装置は、研磨砥石の自動交換を行うために、待機位置で、研磨砥石を挟む両側でかつ研磨砥石を支持するスピンドル側に引っ込んでいる対向一対の光電センサをワーク方向にストロークさせて研磨砥石の端面を検出し、研磨砥石が使用不適な厚み以下になる交換時期を検出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の、ワークに一定圧力を加えて円筒研磨する砥石研磨装置は、研磨砥石をワーク方向に移動開始してから研磨開始するまでの時間が長かった。
【０００５】
また上記従来の、ワークに一定圧力を加えて円筒研磨する砥石研磨装置は、エアシリンダ装置の作動気体の圧力を一定に保つことにより、研磨砥石を円筒体に一定圧力で押し付けて研磨するものであるので、研磨中に研磨圧力を変更することが困難であった。
【０００６】
また上記従来の、ワークに一定圧力を加えて円筒研磨する砥石研磨装置は、Ｙテーブルと可動ブラケットが同一方向に独立して移動する複式テーブル構造であったので、案内構造が重複し、ロック装置やコンプレッサ等が必要であり、構造が複雑で製作コストが高く付いていた。
【０００７】
また、従来の研磨砥石交換時期を検出できる砥石研磨装置は、センサが汚れるとセンシング不能になる不具合があった。
【０００８】
本願発明は、上述した点に鑑み案出したもので、Ｙテーブルを複式テーブル構造としなくて済み、研磨砥石の端面を円筒体であるワークに対して迅速かつ安全に接近させて、研磨開始までの時間を短縮できる砥石研磨方法を提供することを目的としている。
【０００９】
また、本願発明は、研磨対象の円筒体に安定した一定の押圧力を加えて円筒研磨することができる砥石研磨方法において、研磨砥石が使用不適な厚み以下になる交換時期を検出できる砥石交換時期検出方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願第一の発明は、円筒体であるワークの一端から他端まで一定ピッチ毎に計測した各区間の計測直径値の最小位について、研磨砥石をワークに密着し研磨圧力を一定に保って一方向へ移動するときの一回研磨寸法の四倍となるように近似する値に補正した各区間の研磨前直径値とし、研磨砥石を円筒体に密着し研磨圧力を一定に保って往復移動を繰り返しつつ研磨することにより、研磨前最小直径値よりも全長を一回研磨した小さい均一径に研磨するものであって、研磨前最小直径値よりも大きな研磨代部分は、研磨前直径値に比例した往復回数だけ研磨し、その際各区間の研磨代部分が連続して存在するときはその連続する区間を往復研磨し、該往復研磨を少なくとも一回行ってなお存在する研磨代部分が 離れるときは、既に研磨前最小直径値に研磨した区間を重複しないように研磨移動して研磨代部分に到達させて該研磨代部分を往復研磨し、研磨前最小直径値よりも大きな研磨代部分がなくなるまで研磨したら、円筒体の他端まで既に研磨前最小直径値に研磨した残りの区間を研磨移動する砥石研磨方法であって、
研磨砥石を交換した際に一度だけ、研磨砥石をキャリブレータ又はワークに当接してそのときのＹ方向移動用サーボモータの原点位置からの到達距離Ａ_０２を検出して交換時の研磨砥石の厚みＢ_０ を算出し、
ｎ回目の研磨に際して、
Ｙ方向移動用サーボモータの原点位置に対応する研磨砥石７ｃの支持面の位置からワークＷの中心までの距離Ｌと、ワークの半径Ｄ_ｎ ／２と、研磨砥石のワークとのギャップＣ_ｍｉｎ と、研磨前の研磨砥石の厚みＢ_{（ｎ−１）ｅ}とから、
Ｙ方向移動用サーボモータの原点位置に対応する砥石の支持面の位置から研磨砥石をワークに対して早送りして近接させる位置までの到達距離Ａ_ｎ を、
計算式；Ａ_ｎ ＝Ｌ−Ｄ_ｎ ／２−Ｃ_ｍｉｎ −Ｂ_{（ｎ−１）ｅ} から算出し、
Ｙ方向移動用サーボモータを高回転して研磨砥石を両端チャックされ回転される円筒体であるワークに対して上記の到達距離Ａ_ｎ だけ早送りさせて近接し、次いでＹ方向移動用サーボモータを一定トルクに出力制御して低回転して研磨砥石の端面をワークに当接して一定圧力を加え、次いで、Ｘ方向移動用サーボモータを回転して研磨砥石をワークの面長方向に移動して円筒研磨を行い、
（ｎ＋１）回目の研磨に際する早送りの到達距離際Ａ_ｎ＋１ の算出のために、
ｎ回目の研磨終了時に、Ｙテーブル用サーボモータの原点位置からの研磨到達距離Ａ_ｎｅを検出して、この研磨到達距離Ａ_ｎｅと、研磨終了時のワークの半径Ａ_ｎｅと、上記の距離Ｌとから、
ｎ回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_ｎｅを、
計算式：Ｂ_ｎｅ＝Ｌ−Ａ_ｎｅ−Ｄ_ｎｅ／２ から算出する、
ことを特徴とする円筒体の砥石研磨方法を提供するものである。
【００１１】
本願第二の発明は、第一の発明の円筒体の砥石研磨方法において、
計算式：Ｂ_ｎｅ＝Ｌ−Ａ_ｎｅ−Ｄ_ｎｅ／２ から算出したｎ回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_ｎ が数値設定されている使用不適な厚みＢ_ｋ 以下になったときは、研磨砥石を交換することを特徴とする砥石交換時期検出方法を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本願第一の発明の円筒体の砥石研磨方法及び本願第二の発明の砥石研磨交換時期検出方法の実施の形態を図１ないし図８を参照して説明する。
【００１３】
先ず、本願発明を実施できる円筒体の砥石研磨装置について、簡単に説明する。
図１において、モータ１ａとボールネジ・ナット１ｂとガイド１ｃとからなる直動装置１により移動するブラケット２に軸支される反駆動側チャック手段３が後退位置にある状態で、ブラケット４に軸支されモータ５により駆動回転される駆動側チャック手段６との間に、図示しない産業用ロボットにチャックされた円筒体であるワークＷを位置して、該ワークＷの一端の被チャック孔を駆動側チャック手段６に当接させてから反駆動側チャック手段３を移動し、反駆動側チャック手段３をワークＷの他端の被チャック孔を当接して両端チャックする。
すると、図示しない産業用ロボットがチャック解除して離隔する。
【００１４】
研磨ヘッド７は、Ｙテーブル８に設けられ、Ｙテーブル８はＸテーブル９に設けられている。研磨ヘッド７は、Ｙテーブル８に設けられたブラケット７ａとブラケットに軸支されるスピンドル７ｂと、スピンドル７ｂに交換可能に固定チャックされる研磨砥石７ｃと、スピンドル７ｂを駆動回転するモータ７ｄを有してなる。Ｘテーブル８は、Ｘ方向ガイド１０に案内されかつＸ方向移動用サーボモータ１１の回転をボールネジ・ナットを介して直動に変換され両端チャックされたワークＷの面長方向に移動自在である。Ｙテーブル８は、Ｙ方向ガイド１２に案内されかつＹ方向移動用サーボモータ１３の回転をボールネジ・ナットを介して直動に変換されワークＷに対して接近・離隔する方向に移動自在である。
【００１５】
なお、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の動力を伝達するボールネジに螺合するボールナットはゴムを介してＹテーブル８に弾持され、研磨砥石７ｃがワークＷにソフトタッチになる役目を果たすとともに、ワークＷが真円でないために数十ミクロン触れ回り回転することによるワークＷが研磨砥石７ｃに作用する反力を緩和し平均化してボールネジに伝達する役目を果たす。
【００１６】
従って、研磨を行うには、研磨砥石７ｃをワークＷの一端に対応させ、その後、Ｙ方向移動用サーボモータ１３を高回転して研磨砥石７ｃの端面を、両端チャックされ回転されるワークＷに対して接近する方向に早送りさせてギャップを確保して近接し、次いで研磨砥石７ｃを回転するか、停止したままにして、Ｙ方向移動用サーボモータ１３を一定トルクに出力制御して低回転することにより、研磨砥石７ｃの端面をワークＷに当接して一定圧力を加えて研磨開始するとともに、この一定トルクの出力を検知して直ちにＸ方向移動用サーボモータ１１を選択した研磨モードに従って回転して研磨砥石７ｃをワークＷの面長方向に片道移動、一回又は複数回往復移動、一回半又は複数回半往復移動、又はランダム移動して円筒研磨を行う。
【００１７】
上記の構成において、研磨砥石７ｃの端面を、ワークＷに対して早送りさせ、研磨砥石７ｃとワークＷとのギャップが微小寸法になってから研磨砥石７ｃの移動速度を低速にしてワークＷに対してソフトに当接して研磨を開始できるようにすることは、研磨砥石７ｃが移動してから研磨開始までの時間を短縮するために重要である。
【００１８】
そこで、この実施の態様は、制御回路１５に、研磨砥石７ｃをワークＷに対して早送りして近接させるギャップが例えば２ｍｍに予め入力設定されている。また、Ｙテーブル８の移動位置を、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点位置からの到達距離として、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の出力軸に設けられたロータリーエンコーダ１４の出力パルスを制御回路１５の中の加減算器１５ａに入力しカウントして常に現在の到達位置をアブソリュート値として検出できるようになっている。さらに、制御回路１５には、毎回の研磨対象のワークＷの直径Ｄがデータ入力される。
【００１９】
研磨砥石を交換した際に一回だけ、最初の研磨を開始する前に、図２に示すように、研磨砥石７ｃの回転を停止したままにして、図１に示すＹ方向移動用サーボモータ１３の原点位置からの到達距離Ａ_０１だけ早送りして研磨砥石７ｃをキャリブレータ１６に近接させる。
【００２０】
この場合、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点位置に対応する研磨砥石７ｃの支持面の位置からワークＷの中心までの距離Ｌと、ワークＷの中心からキャリブレータ１６の当接面までの距離Ｅと、未使用の研磨砥石７ｃの厚みＢ_ｍａｘ （例えば１００ｍｍ）と、研磨砥石７ｃをワークＷに対して早送りして低速送り開始位置に近接するときの研磨砥石７ｃとワークＷとのギャップＣ_ｍｉｎ （例えば２ｍｍに設定する）が既知の数値であるので、
到達距離Ａ_０１は、
計算式；Ａ_０１＝Ｌ−Ｅ−Ｃ_ｍｉｎ −Ｂ_ｍａｘ より算出する。
【００２１】
交換する研磨砥石７ｃは未使用のものに限定されない。例えば厚さが５０ｍｍになった研磨砥石が外され、再び取りつけられることがある。使用され厚みが小さくなった研磨砥石が外され再び取りつけられる場合の、厚みをＢ_０ で表示すると、Ｂ_０ ≦Ｂ_ｍａｘ の関係にある。
【００２２】
図２においては、研磨砥石７ｃの厚みＢ_０ 、とギャップＣが表示されているが、上記計算式は、Ａ_０１＝Ｌ−Ｅ−Ｃ−Ｂ_０ とはならない。
【００２３】
これは、厚みＢ_０ やＣをデータ入力できないので、既知の数値であるＢ_ｍａｘ 、Ｃ_ｍｉｎ を利用して早送りの距離を算出することにしたものである。これにより、研磨砥石７ｃが早送りされたままキャリブレータ１６に勢いよく当接する惧れが生ずるのを回避できる。
【００２４】
次いで、図１に示すＹ方向移動用サーボモータ１３を一定トルクに出力制御して低回転することにより、図３に示すように、研磨砥石７ｃを低速送りに切り換えて、回転駆動しない研磨砥石７ｃの端面をキャリブレータ１６にソフトに当接する。当接すると、反力が高まってＹ方向移動用サーボモータ１３の出力トルクが設定トルクに急速に等しくなって、回転静止状態になる。
【００２５】
このときの、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点位置からの到達距離Ａ_０２を、制御回路１５の中の加減算器１５ａのカウント値より検出し、砥石交換時における研磨砥石７ｃの厚みＢ_０ を、
計算式；Ｂ_０ ＝Ｌ−Ａ_０２−Ｅ より算出する。
【００２６】
すなわち、研磨砥石を交換した際に該研磨砥石を一回だけキャリブレータ１６に当接すれば、該研磨砥石の厚みＢ_０ を算出できる訳である。
【００２７】
なお、上記の例は、研磨に先立って、研磨砥石７ｃの端面をキャリブレータ１６に当接して砥石交換時における研磨砥石７ｃの厚みＢ_０ を算出するが、キャリブレータ１６を設けることは必要的ではない。
【００２８】
キャリブレータ１６を設けなくても、砥石交換後の最初のワークＷをキャリブレータと見立て、砥石交換後の最初の一回だけ研磨砥石７ｃの端面をワークＷにソフトタッチに当接すれば、砥石交換時における研磨砥石７ｃの厚みＢ_０ を算出できる。これは、ワークＷの直径がデータ入力されるからである。従って、上記の二式において、ＥとＤ／２を置換して計算すれば良い。
【００２９】
上記のようにして、砥石交換時における研磨砥石７ｃの厚みＢ_０ を算出したら、以後は、最小のギャップＣ_ｍｉｎ を確保して研磨砥石７ｃの早送りする距離を算出することができるので、その距離だけ早送りし、低速送りに切り換えて研磨砥石７ｃをワークＷにソフトタッチに当接して一定圧力をかけて研磨を行うことができ、研磨終了時には、次回に研磨するときの研磨砥石の早送りする距離を算出するための研磨砥石７ｃの厚みを算出することができる。
【００３０】
研磨砥石７ｃの端面をワークＷに当接して砥石交換後の最初の研磨を行う。
図１に示すＸ方向移動用サーボモータ１１を駆動してワークＷの一端に対応する位置に停止させ、モータ３ｄを駆動して研磨砥石７ｃを回転しワークＷの一端より研磨を開始する。
【００３１】
図４に示すように、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点位置からの到達距離Ａ_１ だけ早送りして研磨砥石７ｃをワークＷに近接させる。
【００３２】
Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点位置に対応する研磨砥石７ｃの支持面の位置からワークＷの中心までの距離Ｌと、研磨砥石７ｃをワークＷに対して早送りして低速送り開始位置に近接するときの研磨砥石７ｃとワークＷとのギャップＣ_ｍｉｎ （例えば２ｍｍに設定する）と、ワークＷの半径Ｄ_１ ／２と、砥石交換時における研磨砥石７ｃの厚みＢ_０ とが既知の数値であるので、
到達距離Ａ_１ は、
計算式；Ａ_１ ＝Ｌ−Ｄ_１ ／２−Ｃ_ｍｉｎ −Ｂ_０ より算出する。
【００３３】
次いで、図１に示すＹ方向移動用サーボモータ１３を一定トルクに出力制御して低回転することにより、図５に示すように、研磨砥石７ｃを低速送りに切り換えてギャップＣ_ｍｉｎ を解消するように移動して、研磨砥石７ｃの端面をワークＷにソフトに当接する。当接すると、反力が高まってＹ方向移動用サーボモータ１３の出力トルクが設定トルクに急速に等しくなって、回転静止状態になる。
【００３４】
Ｘ方向移動用サーボモータ１１を駆動して円筒研磨を開始する。Ｘ方向移動用サーボモータ１１は選択した研磨モードに従って回転して研磨砥石７ｃをワークＷの面長方向に片道移動、一回又は複数回往復移動、一回半又は複数回半往復移動、又はランダム移動して円筒研磨を行う。
【００３５】
ワークＷの直径に変化があって、これに起因して、研磨砥石７ｃがワークＷに対する研磨圧力が高まって反力が増大方向に変化するときは、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の出力トルクが設定トルクよりも大きくなるので、研磨砥石７ｃがワークＷに対して極微小に離れるようにＹ方向移動用サーボモータ１３が回転して出力トルクを微減して設定トルクに等しくなるように復帰する。
【００３６】
１回目の研磨を終了する場合、図５に示すように、上記の１回目の研磨終了時のＹテーブル用サーボモータ１３の原点位置からの研磨到達距離Ａ_１ｅを検出して制御回路１５に記憶する。そして、１回目の研磨終了時のワークＷの直径をＤ_１ｅと制御回路１５において想定して、
１回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_１ｅを、
計算式：Ｂ_１ｅ＝Ｌ−Ａ_１ｅ−Ｄ_１ｅ／２ から算出する。
Ｄ_１ｅ／２は想定値であるのでＢ_１ｅの値も想定値となる。
【００３７】
続いて、砥石交換後の二回目の研磨を行う。
図１に示すＸ方向移動用サーボモータ１１を駆動してワークＷの一端に対応する位置に停止させ、モータ３ｄを駆動して研磨砥石７ｃを回転しワークＷの一端より研磨を開始する。
【００３８】
図６に示すように、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点位置からの到達距離Ａ_２ だけ早送りして研磨砥石７ｃをワークＷに近接させる。
到達距離Ａ_２ は、
計算式；Ａ_２ ＝Ｌ−Ｄ_２ ／２−Ｃ_ｍｉｎ −Ｂ_１ｅより算出する。
【００３９】
次いで、図１に示すＹ方向移動用サーボモータ１３を一定トルクに出力制御して低回転することにより、図７に示すように、研磨砥石７ｃを低速送りに切り換えてギャップＣ_ｍｉｎ を解消するように移動して、研磨砥石７ｃの端面をワークＷにソフトに当接して研磨を開始し、Ｘ方向移動用サーボモータ１１を駆動して円筒研磨を開始する。２回目の研磨を終了する場合、図７に示すように、上記の２回目の研磨終了時のＹテーブル用サーボモータ１３の原点位置からの研磨到達距離Ａ_２ｅを検出して制御回路１５に記憶する。そして、１回目の研磨終了時のワークＷの直径をＤ_２ｅを制御回路１５において決定して、
２回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_２ｅを、
計算式：Ｂ_２ｅ＝Ｌ−Ａ_２ｅ−Ｄ_２ｅ／２ から算出する。
【００４０】
従って、三回目の研磨を行う場合には、図示しないが、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点位置からの到達距離Ａ_３ を、計算式；Ａ_３ ＝Ｌ−Ｄ_３ ／２−Ｃ_ｍｉｎ−Ｂ_２ｅより算出して、この到達距離Ａ_３ だけ早送りして研磨砥石７ｃをワークＷに近接させ、研磨砥石７ｃを低速送りに切り換えてギャップＣ_ｍｉｎ を解消するように移動して、研磨砥石７ｃの端面をワークＷにソフトに当接して研磨を開始し、Ｘ方向移動用サーボモータ１１を駆動して円筒研磨を開始する。そして、３回目の研磨終了時のＹテーブル用サーボモータ１３の原点位置からの研磨到達距離Ａ_３ｅを検出して制御回路１５に記憶する。そして、１回目の研磨終了時のワークＷの直径をＤ_３ｅを制御回路１５において決定して、３回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_３ｅを、計算式：Ｂ_３ｅ＝Ｌ−Ａ_３ｅ−Ｄ_３ｅ／２ から算出する。
【００４１】
以上のことから分かるように、ｎ回目の研磨を行う場合には、図８に示すように、Ｙ方向移動用サーボモータ１３の原点位置からの到達距離Ａ_ｎ を、計算式；Ａ_ｎ ＝Ｌ−Ｄ_ｎ ／２−Ｃ_ｍｉｎ −Ｂ_{（ｎ−１）ｅ}より算出して、この到達距離Ａ_ｎ だけ早送りして研磨砥石７ｃをワークＷに近接させ、次いで、図９に示すように、研磨砥石７ｃを低速送りに切り換えてギャップＣ_ｍｉｎ を解消するように移動して、研磨砥石７ｃの端面をワークＷにソフトに当接して研磨を開始し、Ｘ方向移動用サーボモータ１１を駆動して円筒研磨を開始する。そして、３回目の研磨終了時のＹテーブル用サーボモータ１３の原点位置からの研磨到達距離Ａ_ｎｅを検出して制御回路１５に記憶する。そして、１回目の研磨終了時のワークＷの直径をＤ_ｎｅを制御回路１５において決定して、３回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_ｎｅを、計算式：Ｂ_ｎｅ＝Ｌ−Ａ_ｎｅ−Ｄ_ｎｅ／２ から算出する。
【００４２】
ｎ回研磨を繰り返し、上記の計算式：Ｂ_ｎｅ＝Ｌ−Ａ_ｎｅ−Ｄ_ｎｅ／２ から算出した研磨砥石の現在の厚みＢ_ｎｅと、現在の厚みＢと使用不適な厚みＢ_ｋ との関係が、
不等式；Ｂ_ｎｅ≦Ｂ_ｋ を満たすことになったときは、
制御回路１５が研磨砥石Ｗを交換する交換要求信号を出力し、自動又は人手により研磨砥石Ｗの交換が行われる。
【００４３】
Ｄ_ｎｅ／２は想定値であるので研磨を繰り返すと、想定値Ｄ_ｎｅ／２の真正値に対する誤差が大きいと、Ｂ_ｎｅの真正値に対する誤差が毎回増えていくか、毎回減っていくことになる。しかし、本願発明では、誤差に蓄積に対しては充分に大きい値である最小のギャップＣ_ｍｉｎ を確保して研磨砥石を早送りするので、早送りする研磨砥石７ｃがワークＷに当接する惧れがなく、研磨砥石７ｃやワークＷに傷が生じない。
【００４４】
例えば、研磨砥石が未使用の厚み１００ｍｍから２０ｍｍになると交換が必要あるものとする場合、誤差を１０μｍとして毎回増えていくとしても、１００回研磨した時点で蓄積する誤差は１ｍｍとなる。
【００４５】
従って、ギャップＣ_ｍｉｎ を２ｍｍとすれば、Ｙテーブル用サーボモータ１３を高回転して研磨砥石をワークに対して上記の到達距離Ａ_ｎ だけ早送りさせて近接させたとき、早送りする研磨砥石７ｃがワークＷに当接する惧れがない。
【００４６】
次いで、Ｙ方向移動用サーボモータ１３を一定トルクに出力制御して低回転して研磨砥石７ｃの端面をワークＷにソフトタッチに当接できる。
【００４７】
上記具体例として、１０μｍの誤差が毎回蓄積する場合には、Ｄ_ｎｅ／２の想定値の設定が不適切であるので、Ｄ_ｎｅ／２の想定値を真正値に対してできるだけ誤差が少ないように設定するために、（１）研磨砥石の種類と、（２）研磨圧力と、（３）研磨砥石の回転の有無、（４）研磨砥石の回転数、（５）被研磨材料の種類と、（６）被研磨材料の回転数と、（７）片道研磨、一回又は複数回往復研磨等の研磨回数等と、往復研磨モードが選択されることにより決定される研磨回数等を種々に選択して研磨テストしたときの研磨代との関係を求め、データとして制御回路１５に入力しておき、研磨モードが選択されれば、研磨代を決定する諸条件が選択されて研磨代が想定され、もってデータ入力される研磨開始時のワークの直径Ｄ_ｎ から、研磨終了時のワークの半径Ｄ_ｎ ／２（想定値）が真正値に極めて近い値（５μｍ以内の誤差）として算定されるようにすることが重要である。
【００４８】
続いて、研磨前においては一端と中程の複数カ所で径が十数μｍの相違があるワークについて、必要最小限の研磨代を研磨するだけでワークの一端から他端まで均一径とすることができ、短時間に精密な円筒研磨ができる、研磨モードの一例を、図１０（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００４９】
図１０（ａ）は、駆動側チャック手段６と反駆動側チャック手段３で両端チャックされ回転されるワークＷを研磨砥石７ｃにより研磨する所を示すもので、図中の直径値は、ワークＷの一定ピッチ毎に各区間の計測直径値を補正した研磨前直径値を示す。
【００５０】
図１０（ａ）は、ワークＷの一端から１０ｍｍ離れた位置の直径を計測し、次いで３０ｍｍピッチで直径を計測し、最後の計測箇所からワークＷの他端まで１０ｍｍ離れている所を示す。直径計測は、小数点第三位まで計測して小数点第三位を四捨五入した。
【００５１】
研磨砥石７ｃは、ワークＷに密着し研磨圧力を一定に保って一方向へ移動するときの一回の研磨寸法が２．５ミクロンとなるように、研磨圧力が調整されて研磨を行えるようになっており、研磨砥石７ｃが一往復研磨するとワークＷは直径が１０ミクロン小さくなるように研磨される。
【００５２】
従って、各区間の研磨前直径値の最小位は、小数点第二位であるので研磨砥石の一回の研磨寸法が２．５ミクロンであるから該一回の研磨寸法の四倍となるように値に補正されている。
【００５３】
図１０（ｂ）は、円筒体の各区間の研磨前直径値をブロック積みの棒グラフで示しかつブロックを取り除く順序を矢印と番号で示すことにより研磨砥石７ｃの移動順序によって説明するものである。図中、左の数値は直径値であり、一目盛りは５ミクロンである。従って、一つのブロックの高さは５ミクロンある。研磨砥石の一回の研磨寸法が２．５ミクロンであるので、研磨砥石７ｃを一往復することにより一つのブロックを取り除くことができる。
【００５４】
以下に、ブロックを取り除く順序の説明を通して、直径が最終的に均一になることを概念的に説明する。
【００５５】
ブロックが積まれたものであるならば、下段のブロックを取り除くとその上に積まれているブロックは一段下がる。実際の研磨は内部から先に行うことはできない。しかし、ある区間の研磨を最上段のブロックに対する研磨ではなく下段のブロックに対する研磨に相当するものと概念的に決めて直径を小さく研磨していく考えることができる。
【００５６】
しかして、研磨砥石７ｃをワークＷに密着し一回の研磨寸法が２．５ミクロンとなるように研磨圧力を一定に保って図１０（ｂ）中の矢印に付けた符号１から符号１８に示す順序で往復移動を繰り返しつつ研磨することにより、一往復研磨したブロックを取り除いていくと、円筒体全長を研磨前最小直径値よりも一往復研磨した小さい均一径に研磨することができる。
【００５７】
研磨砥石７ｃの往復移動の順序を示す、図１０（ｂ）中の１から１８の番号の付け方は以下の規則に従っている。
【００５８】
研磨前最小直径値よりも大きな研磨代部分に相当するブロックは、図１０（ｂ）中の矢印に付けた符号１、２、４、６、８、１０、１２、１４、１６の順序で往復研磨を完了した順に取り除く。
【００５９】
従って、ブロックが研磨前直径値に比例して積まれているので、各区間の研磨前最小直径値よりも大きな研磨代部分に相当するブロックは、積まれているブロックの数だけ研磨移動を往復したときに全部取り除くことができる。
【００６０】
図１０（ｂ）中の例えば符号１の往復研磨を行うことで概念的に同じ段のブロックの取り除くことは、各区間の研磨代部分が連続して存在するときはその連続する区間を往復研磨することを意味している。
【００６１】
また、図１０（ｂ）中の例えば符号２の往復研磨を行って概念的に同じ段のブロックの取り除くように連続する区間を往復研磨すると、符号４の往復区間のブロックと符号６の往復区間のブロックとに別れる。そこで、研磨砥石は、符号３の矢印区間のブロックの符号３の方向に研磨して符号４の往復研磨を行って符号４の矢印区間のブロックを取り除き、次いで、符号５の矢印区間のブロックの符号５の方向に研磨して符号６の往復研磨を行って符号６の矢印区間のブロックを取り除くようにして、研磨砥石の研磨圧力を零にしたりさらに研磨砥石を円筒体から離したりしない。
【００６２】
すなわち、往復研磨を少なくとも一回行ってなお存在する研磨代部分が離れるときは、既に研磨前最小直径値に研磨した区間を円筒体の一端から他端に向かって研磨移動する。
【００６３】
さらに、図１０（ｂ）中の符号１６の往復研磨を行うと、研磨前最小直径値よりも大きな研磨代部分がなくなるまで研磨したことになるので、引き続いて、符号１７の方向に既に研磨前最小直径値に研磨した区間を研磨する。
【００６４】
もって、円筒体の全長を研磨前最小直径値よりも一方向に一回研磨した小さい均一径となるように断続して研磨したことになる。
【００６５】
そこで、最後に、円筒体の他端から一端に向かって図１０（ｂ）中の符号１８の復動研磨を行う。これによって、円筒体の全長を研磨前最小直径値よりも一往復研磨した小さい均一径となるように研磨したことになる。
【００６６】
実際の研磨は内部から先に行うことは不可能であるが、上記のブロックを取り除く順序で説明するように砥石研磨の移動を行うと、円筒体の直径が小さくなる状態があり、あたかも下段のブロックを取り除くと上段のブロックが一段落ち、かつブロックが取り除かれる順番に対応するように概念的に把握することができ、結果として、必要最小限の砥石研磨の移動により、円筒体の全長を研磨前最小直径値よりも一往復研磨した小さい均一径となるように精密研磨することができる。
【００６７】
なお、図１０（ｂ）中の符号１８の研磨を行うことは、必要ではない。その理由は、符号１７の研磨を終了した時点で均一径となるからである。
【００６８】
要するに、制御回路４１による研磨砥石７ｃの往復移動制御は、円筒体であるワークＷの一端から他端まで一定ピッチ毎に計測した各区間の計測直径値の最小位について、研磨砥石７ｃをワークＷに密着し研磨圧力を一定に保って一方向へ移動するときの一回研磨寸法の四倍となるように近似する値に補正した各区間の研磨前直径値とし、研磨砥石を円筒体に密着し研磨圧力を一定に保って往復移動を繰り返しつつ研磨することにより、研磨前最小直径値よりも全長を一回研磨した小さい均一径に研磨するものであって、
研磨前最小直径値よりも大きな研磨代部分は、研磨前直径値に比例した往復回数だけ研磨し、その際各区間の研磨代部分が連続して存在するときはその連続する区間を往復研磨し、該往復研磨を少なくとも一回行ってなお存在する研磨代部分が離れるときは、既に研磨前最小直径値に研磨した区間を重複しないように研磨移動して研磨代部分に到達させて該研磨代部分を往復研磨し、研磨前最小直径値よりも大きな研磨代部分がなくなるまで研磨したら、円筒体の他端まで既に研磨前最小直径値に研磨した残りの区間を研磨移動するものである。
【００６９】
この研磨モードで円筒研磨を行うと、研磨代を必要最小限にしてワークの一端から他端まで超精密に均一な研磨ができる。
【００７０】
本願発明は、研磨ヘッドが単一である場合に限定されない。例えば、ワークの両側に対向二対の研磨ヘッドを備えていて、１〜４ヘッド研磨を行う場合にも適用される。この場合、各研磨ヘッド毎に、研磨砥石を早送りする距離や研磨砥石の厚みを算出する必要があることは勿論である。
【００７１】
【発明の効果】
本願第一の発明の円筒体の砥石研磨方法によれば、
（１）Ｙ方向移動用サーボモータの駆動により研磨砥石をワークに対して接近・離隔自在であるのでＹテーブルを複式テーブル構造としなくて済む。
（２）Ｙ方向移動用サーボモータを高回転して研磨砥石を早送りしワークに対して近接し次いでＹ方向移動用サーボモータを一定トルクに出力制御して低回転して研磨砥石をワークに当接して一定圧力を加えて研磨を開始するので、研磨砥石の端面を円筒体であるワークに対して迅速かつ安全に接近させて、研磨開始までの時間を短縮できる。
（３）ワークの径が様々に変化し、また研磨砥石の厚みが未使用の厚みＢ_ｍａｘ から使用不適な厚みＢ_Ｋ に変化しても、研磨砥石をワークＷに対して早送りして低速送り開始位置に近接するときの研磨砥石とワークとのギャップを、常に最小寸法Ｃ_ｍｉｎ 内に抑えることができ、研磨開始までの時間を短縮できる。
（４）研磨砥石をキャリブレータに当接して研磨砥石の厚みを算出する動作工程は、砥石交換をしたときの一回のみであり、もって研磨時間を短縮できる。
【００７２】
本願第二の発明の砥石交換時期検出方法によれば、研磨砥石が使用不適な厚み以下になる交換時期を検出できるから、砥石研磨作業の無人化、工場の無人化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願第一発明の円筒体の砥石研磨方法及び本願第二の発明の砥石交換時期検出方法を実施するための円筒体の砥石研磨装置の概略平面図。
【図２】本願第一発明の円筒体の砥石研磨方法の説明図であって、交換した研磨砥石をキャリブレータに対してギャップを確保して早送りする距離を計算するための説明図。
【図３】本願第一発明の円筒体の砥石研磨方法の説明図であって、交換した研磨砥石をキャリブレータに対し当接して研磨砥石を厚みを計算するための説明図。
【図４】本願第一発明の円筒体の砥石研磨方法の説明図であって、交換した研磨砥石を交換後の最初のワークに対して最小のギャップを確保して早送りする距離を計算するための説明図。
【図５】本願第一発明の円筒体の砥石研磨方法の説明図であって、交換した研磨砥石を交換後の最初のワークに対し当接して研磨を行い、研磨終了時の研磨砥石を厚みを計算するための説明図。
【図６】本願第一発明の円筒体の砥石研磨方法の説明図であって、交換した研磨砥石を交換後二番目のワークに対して最小のギャップを確保して早送りする距離を計算するための説明図。
【図７】本願第一発明の円筒体の砥石研磨方法の説明図であって、交換した研磨砥石を交換後二番目のワークに対し当接して研磨を行い、研磨終了時の研磨砥石を厚みを計算するための説明図。
【図８】本願第一発明の円筒体の砥石研磨方法の説明図であって、交換した研磨砥石を交換後ｎ番目のワークに対して最小のギャップを確保して早送りする距離を計算するための説明図。
【図９】本願第一発明の円筒体の砥石研磨方法の説明図であって、交換した研磨砥石を交換後ｎ番目のワークに対し当接して研磨を行い、研磨終了時の研磨砥石を厚みを計算するための説明図。
【図１０】本願第一発明の円筒体の砥石研磨方法において、好適に選択される円筒研磨モードを説明するための図である。（ａ）は、円筒体を研磨砥石で研磨するに際して、ワークの一定ピッチ毎の研磨前直径値を示す。（ｂ）は、ワークの各区間の研磨前直径値をブロック積みの棒グラフで示しかつブロックを取り除く順序を矢印と番号で示すことにより研磨砥石の移動を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｗ ・・・ワーク
１ ・・・直動装置
１ａ ・・・モータ
１ｂ ・・・ボールネジ・ナット
１ｃ ・・・ガイド
２ ・・・ブラケット
３ ・・・反駆動側チャック手段
４ ・・・ブラケット
５ ・・・モータ
６ ・・・駆動側チャック手段
７ ・・・研磨ヘッド
７ａ ・・・ブラケット
７ｂ ・・・スピンドル
７ｃ ・・・研磨砥石
７ｄ ・・・モータ
８ ・・・Ｙテーブル
９ ・・・Ｘテーブル
１０ ・・・Ｘ方向ガイド
１１ ・・・Ｘ方向移動用サーボモータ
１２ ・・・Ｙ方向ガイド
１３ ・・・Ｙ方向移動用サーボモータ
１４ ・・・ロータリーエンコーダ
１５ ・・・制御回路
１５ａ ・・・加減算器
１６ ・・・キャリブレータ

Claims (2)

1. 円筒体であるワークの一端から他端まで一定ピッチ毎に計測した各区間の計測直径値の最小位について、研磨砥石をワークに密着し研磨圧力を一定に保って一方向へ移動するときの一回研磨寸法の四倍となるように近似する値に補正した各区間の研磨前直径値とし、研磨砥石を円筒体に密着し研磨圧力を一定に保って往復移動を繰り返しつつ研磨することにより、研磨前最小直径値よりも全長を一回研磨した小さい均一径に研磨するものであって、研磨前最小直径値よりも大きな研磨代部分は、研磨前直径値に比例した往復回数だけ研磨し、その際各区間の研磨代部分が連続して存在するときはその連続する区間を往復研磨し、該往復研磨を少なくとも一回行ってなお存在する研磨代部分が離れるときは、既に研磨前最小直径値に研磨した区間を重複しないように研磨移動して研磨代部分に到達させて該研磨代部分を往復研磨し、研磨前最小直径値よりも大きな研磨代部分がなくなるまで研磨したら、円筒体の他端まで既に研磨前最小直径値に研磨した残りの区間を研磨移動する円筒体の砥石研磨方法であって、
   研磨砥石を交換した際に一度だけ、研磨砥石をキャリブレータ又はワークに当接してそのときのＹ方向移動用サーボモータの原点位置からの到達距離Ａ_０２を検出して交換時の研磨砥石の厚みＢ_０ を算出し、
   ｎ回目の研磨に際して、
   Ｙ方向移動用サーボモータの原点位置に対応する研磨砥石７ｃの支持面の位置からワークＷの中心までの距離Ｌと、ワークの半径Ｄ_ｎ ／２と、研磨砥石のワークとのギャップＣ_ｍｉｎ と、研磨前の研磨砥石の厚みＢ_{（ｎ−１）ｅ}とから、
   Ｙ方向移動用サーボモータの原点位置に対応する砥石の支持面の位置から研磨砥石をワークに対して早送りして近接させる位置までの到達距離Ａ_ｎ を、
   計算式；Ａ_ｎ ＝Ｌ−Ｄ_ｎ ／２−Ｃ_ｍｉｎ −Ｂ_{（ｎ−１）ｅ} から算出し、
   Ｙ方向移動用サーボモータを高回転して研磨砥石を両端チャックされ回転される円筒体であるワークに対して上記の到達距離Ａ_ｎ だけ早送りさせて近接し、次いでＹ方向移動用サーボモータを一定トルクに出力制御して低回転して研磨砥石の端面をワークに当接して一定圧力を加え、次いで、Ｘ方向移動用サーボモータを回転して研磨砥石をワークの面長方向に移動して円筒研磨を行い、
   （ｎ＋１）回目の研磨に際する早送りの到達距離際Ａ_ｎ＋１ の算出のために、
   ｎ回目の研磨終了時に、Ｙテーブル用サーボモータの原点位置からの研磨到達距離Ａ_ｎｅを検出して、この研磨到達距離Ａ_ｎｅと、研磨終了時のワークの半径Ａ_ｎｅと、上記の距離Ｌとから、
   ｎ回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_ｎｅを、
   計算式：Ｂ_ｎｅ＝Ｌ−Ａ_ｎｅ−Ｄ_ｎｅ／２ から算出する、
   ことを特徴とする円筒体の砥石研磨方法。
2. 請求項１に記載の円筒体の砥石研磨方法において、
   計算式：Ｂ_ｎｅ＝Ｌ−Ａ_ｎｅ−Ｄ_ｎｅ／２ から算出したｎ回目の研磨終了時の研磨砥石の厚みＢ_ｎ が数値設定されている使用不適な厚みＢ_ｋ 以下になったときは、研磨砥石を交換することを特徴とする砥石交換時期検出方法。

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