JP4574625B2

JP4574625B2 - 竪型両頭平面研削盤における砥石の初期位置設定方法

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Publication number: JP4574625B2
Application number: JP2006546605A
Authority: JP
Inventors: 義広若生; 能成内田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Daisho Seiki Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Daisho Seiki Corp
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: US7435158B2; CN101076432A; KR20070085487A; CN100532020C; KR101126464B1; US20080108280A1; DE112004003024T5; JPWO2006061910A1; WO2006061910A1

Description

本発明は、竪型両頭平面研削盤における砥石の初期位置設定方法に関するものである。

下記特許文献１には、上下に対向する１対の砥石を、それぞれ砥石回転用電動モータにより回転駆動するとともに、砥石昇降用モータにより上下方向に移動することによって、ワークの上下被研削面を同時に平面研削する竪型両頭平面研削盤が開示されている。

この種の研削盤では、多数のワークを連続して研削する場合、まず最初に、ワークの被研削面から所定の距離だけ離れた初期位置に、上下の砥石を位置づける作業が行われる。この初期位置の設定作業は、通常、一番最初のワークに対して次の要領で行われる。

まず、一番最初のワークを上下砥石間に挿入し、下側の砥石がワークの下面に接触するまで、該砥石を手動パルサーによって上昇させる。次に、上側の砥石についても、ワークの上面に接触するまで手動パルサーによって下降させる。

そして、ワークに接触した位置から、各砥石をワークから離れる方向に所定量だけ移動させ、この位置を初期位置として研削盤のコントローラに記憶する。

その後の研削作業では、各ワークを上下砥石間に挿入するときに、砥石を初期位置で待機し、挿入した後は、初期位置を起点として砥石を上下移動し、研削を行うようになっている。

特開２００２−３０７２７０号公報

上記方法による従来の砥石の初期位置設定作業では、砥石を軽く手で回しながら手動パルサーにより上下移動させ、砥石の回転が重くなったり、「シャー」という擦れ音がすることによって、砥石がワークに接触したことを判断していた。すなわち、ワークに対する砥石の接触が、作業者の感覚のみに依存して判断されていたため、作業者によって接触の検出にバラツキが生じ、その結果、砥石の初期位置にもバラツキが生じるという問題があった。

また、砥石の回転や上下移動はほとんどが手動であるため、作業者の労力が大きく、一人での作業が困難で、設定に長時間を要するという問題があった。

本発明は、短時間で簡単に砥石の初期位置を設定できるようにすることを目的とする。また、作業者の感覚に依存することなくワークに対する砥石の接触を検出し、正確な初期位置を設定できるようにすることを目的とする。

請求項１記載の発明は、上下に対向する１対の砥石を、それぞれ砥石回転用電動モータにより回転駆動するとともに、砥石昇降用モータにより上下方向に移動することによって、ワークの上下被研削面を同時に平面研削する竪型両頭平面研削盤において、研削開始前に、砥石の初期位置を設定する方法が、前記砥石を、砥石回転用電動モータにより回転するとともに、ワークの被研削面より上下方向に離れた設定開始位置からワークの被研削面に近づく方向に、砥石昇降用モータにより上下移動する移動行程と、ワークの被研削面に対する砥石の接触を検出するとともに、該検出に基づいて前記砥石の上下移動を停止する検出行程と、前記砥石を、砥石昇降用モータにより、ワークの被研削面から離れる方向に所定量だけ上下移動する初期位置設定行程と、を含むことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、上下に対向する１対の砥石を、それぞれ砥石回転用電動モータにより回転駆動するとともに、砥石昇降用モータにより上下方向に移動することによって、ワークの上下被研削面を同時に平面研削する竪型両頭平面研削盤において、研削開始前に、一対の砥石の初期位置を設定する方法が、前記一対の砥石を、砥石回転用電動モータにより回転するとともに、ワークの被研削面より上下方向に離れた設定開始位置からワークの被研削面に近づく方向に、砥石昇降用モータにより上下移動する第１の移動行程と、ワークの被研削面に対する一方の砥石の接触を検出するとともに、該検出に基づいて双方の砥石の上下移動を停止する第１の検出行程と、前記一方の砥石を、砥石昇降用モータによりワークの被研削面から離れる方向に所定量だけ上下移動する第１の初期位置設定行程と、他方の砥石を、砥石昇降用モータにより被研削面に近づく方向に更に上下移動する第２の移動行程と、ワークの被研削面に対する前記他方の砥石の接触を検出するとともに、該検出に基づいて前記他方の砥石の上下移動を停止する第２の検出行程と、前記他方の砥石を、砥石昇降用モータによりワークの被研削面から離れる方向に所定量だけ上下移動する第２の初期位置設定行程と、を含むことを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の前記検出行程において、砥石回転用電動モータの電流値が無負荷状態の値から所定量増加することによって、ワークの被研削面に対する砥石の接触が検出されるようになっていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記検出行程における、砥石回転用電動モータの電流値の、無負荷状態からの増加量が、ワークを研削する際の電流値の、無負荷状態からの増加量よりも、小さく設定されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の前記移動行程において、設定開始位置からワークの被研削面に近づく方向への砥石の最大移動量が、所定に制限されていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の前記移動行程において、設定開始位置からワークの被研削面に近づく方向への砥石の上下移動速度が、ワークを研削する際の上下移動速度よりも速く設定されていることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の前記移動行程において、前記設定開始位置からワークの被研削面に近づく方向への砥石の移動速度が、ワークを研削する際の移動速度よりも速く設定され、前記設定開始位置からワークの被研削面に近づく方向への砥石の最大移動量が、所定に制限されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、砥石の初期位置設定を行う場合に、砥石の回転や上下移動が、それぞれ砥石回転用電動モータ、砥石昇降用モータによって自動で行われるようになっているため、作業者の労力を軽減することができ、短時間で簡単に設定作業を行うことができる。

請求項２の発明によれば、砥石の初期位置設定を行う場合に、砥石の回転や上下移動がそれぞれ砥石回転用電動モータ、砥石昇降用モータによって自動で行われるようになっているため、作業者の労力を軽減することができ、短時間で簡単に砥石の設定作業を行うことができる。また、上下の砥石が、同時にワークに接触することがほとんどなくなり、一方の砥石の接触によるワークの撓み等によって、他方の砥石の接触位置が変動するのを防止することができ、ワークに対する砥石の接触を正確に検出することができる。

請求項３の発明によれば、ワークに対する砥石の接触を、砥石回転用電動モータの電流値の増加により自動で検出することができ、作業者によって検出にばらつきを生じることもないため、正確な初期位置の設定を行うことができる。

請求項４の発明によれば、ワークに対する砥石の接触を検出する際に、砥石がワークを必要以上に削り込むことがなくなり、検出感度を高めることができる。

請求項５の発明によれば、砥石で過度にワークを削ったり、砥石とワークが衝突等によって破損することを防止することができる。

請求項６の発明によれば、迅速な初期位置設定作業が可能となる。

請求項７の発明によれば、砥石の上下移動速度を研削作業の際よりも速くすることで、迅速な初期位置設定作業が可能となり、上下移動速度が速くても、最大の移動量が制限されているので、砥石で過度にワークを削ったり、砥石とワークが衝突等によって破損することを防止することができる。

本発明を適用した竪型両頭平面研削盤の側面図である。ワーク固定治具の側面断面図である。砥石昇降機構並びに砥石回転機構、及びそれらの制御機構の一例を示す側面略図である。砥石の初期位置設定作業の際の、砥石の動きを示す説明図である。

符号の説明

２上側砥石
３下側砥石
４１砥石昇降用ＡＣサーボモータ
４６砥石回転用モータ
５０電流検知器

〔竪型両頭平面研削盤の全体構成〕
図１は、本発明を適用した竪型両頭平面研削盤の側面図である。本体ケース１内には、上下に対向する１対の環状の砥石２，３が収納されており、上下の砥石２，３は、同一の垂直軸心Ｏ３上に配置された上下の砥石軸４，５にそれぞれ固着され、両砥石軸４，５はそれぞれ上下スライド筒６，６に回転可能かつ一体的に昇降可能に支持されている。

本体ケース１に隣接してワーク供給装置１０が設置されており、ワーク供給装置１０は、垂直なテーブル駆動軸１１の上端に固定された回転テーブル１２を備え、テーブル駆動軸１１は、支持ケース１３に軸受を介して回転自在に支持されるとともに、図示しない駆動モータに連動連結している。

回転テーブル１２上には、１対のワーク固定治具１５，１５と、ワークＷを上方から固定するクランプ装置１６とが備えられている。

クランプ装置１６は、下方へ伸張可能なクランプロッド１７を有する１対のシリンダ１８，１８を備えており、各シリンダ１８，１８は、それぞれワーク固定治具１５，１５の回転軸心Ｏ４と同一軸心上に配置され、回転テーブル１２の上面に固定されたブラケット１９に固定されている。クランプロッド１７を下降することにより、ワーク固定治具１５上のワークＷを押さえつけ、しかも、ワークＷを押さえつけた状態で、クランプロッド１７は、ワークＷと共にワークＷ固定治具１５の軸心Ｏ４回りに回転できるようになっている。

図２は、ワーク固定治具の側面断面図である。ワークＷは、たとえば、車両用のブレーキディスクであり、ハブ２０とハブの上端フランジに固着された環状のディスク２２から構成されている。

ワーク固定治具１５は、回転テーブル１２の上壁に垂直姿勢で固定された筒状の治具本体２４と、治具本体２４内に軸受２５，２６を介して回転自在且つ軸方向移動不能に支持された回転軸２７を備え、回転軸２７の上端面には、固定治具軸心と同一軸心で上方に突出する位置決めピン２８が立設されるとともに、環状ワーク取付台２９が固定されており、環状ワーク取付台２９は、ワークＷのハブ２０が挿入できる中心孔３０を有している。位置決めピン２８の直径は、ワークＷのハブ２０が嵌合する寸法となっている。

ワーク固定治具１５よりテーブル中心側の回転テーブル１２上には、ワーク回転用の電動モータ３２が取り付けられ、電動モータ３２のモータ軸３３と回転軸２７の下端とに各減速ギヤ３４，３５が設けられ、該減速ギヤ３４，３５が互いに回転テーブル１２内で噛み合っている。電動モータ３２の回転により、ワーク固定治具１５の回転軸２７を回転し、これにより、環状ワーク取付台２９にクランプロッド１７で固定されたワークＷを、固定治具１５軸心回りに回転するようになっている。

〔砥石昇降機構及び砥石回転機構〕
図３は、砥石昇降機構並びに砥石回転機構、及びそれらの制御機構の一例を示す側面略図である。上側砥石軸４は、上下スライド筒６内に軸受を介して回転可能に支持されると共に、上下スライド筒６と一体的に上下方向に移動可能となっており、上下スライド筒６はボールねじ機構３７のトラベルナット３８に固定されており、該トラベルナット３８は、ボールを介して垂直な送りねじ３９に昇降可能に螺合し、送りねじ３９はウォームギヤ機構４０を介して上側砥石昇降用ＡＣサーボモータ４１に連動連結している。したがって、砥石昇降用ＡＣサーボモータ４１の回転により、ウォームギヤ機構４０及びボールねじ機構３７を介して上下スライド筒６と共に上側砥石軸４及び上側砥石２を昇降するようになっている。

砥石昇降用ＡＣサーボモータ４１にはロータリエンコーダ４２が連結されており、ロータリエンコーダ４２で上側砥石昇降用ＡＣサーボモータ４１の回転角度を検出することにより、上側砥石２の上下方向位置及び上下方向の移動量（昇降量）を検出するようになっている。

上側砥石軸４の上端部にはスプライン部４３が形成されており、該スプライン部４３は、内周スプラインを有するスプロケット４４に上下方向摺動自在にスプライン嵌合し、スプロケット４４は、ベルト伝動機構４５を介して上側砥石回転用電動モータ４６に連動連結している。したがって、上側砥石回転用電動モータ４６の回転により、ベルト伝動機構４５、スプロケット４４、スプライン嵌合部分を介して上側砥石軸４及び上側砥石２を回転し、かつ、上側砥石軸４及び上側砥石２の上下方向の移動は許容するようになっている。上側砥石回転用電動モータ４６には、ワークＷに対する上側砥石２の接触位置等を検知するために、上側砥石回転用電動モータ内を流れる電流値を計測する上側電流検知器４７が備えられている。

下側の砥石軸５の砥石昇降機構及び砥石回転機構は、上側砥石軸４用の砥石昇降機構及び砥石回転機構と、上下対称に配置されているだけで基本的構造は同様であり、同じ機能の部品には同じ符号を付してある。

上下の各砥石回転用電動モータ４６及び砥石昇降用ＡＣサーボモータ４１のオンオフ、正逆回転切替及び回転速度を、それぞれ個別に制御するため、各モータ４６，４１はマイコン、メモリ等を内蔵するコントローラ５０に接続され、該コントローラ５０の入力部には、上下の電流検知器４７及び上下のロータリーエンコーダ４２等が接続され、各電流検知器４７により検出された上下の各砥石回転用電動モータ４６の各電流値と、各ロータリーエンコーダ４２により検知された砥石昇降用ＡＣサーボモータ４１の各回転角度検知信号が入力されるようになっている。

コントローラ５０内では、各ロータリーエンコーダ４２により検知した砥石昇降用ＡＣサーボモータ４１の回転角及び回転数により、上下の各砥石２，３の上下方向の位置及び昇降量をそれぞれ算出するようになっており、そして、各電流検知器４７から入力された電流値が無負荷回転時の値（たとえば、２０〜３０アンペア）に対して所定量（たとえば、１〜１．５アンペア）増加したときに、各砥石２，３が研削開始位置に到ったと判断し、各研削開始位置からの移動量を研削量（所定取り代）としてロータリーエンコーダ４２で計測するように設定されている。

〔砥石の初期位置設定作業〕
次に、研削を開始する前に、砥石２，３の初期位置を設定する作業について説明する。図４は、砥石の初期位置を設定する際の砥石の動きを示している。

この砥石２，３の初期位置は、例えば、多数のワークＷを連続して研削する場合に、各ワークＷを上下砥石２，３間に挿入するときの、砥石２，３の待機位置でもあり、その設定は、通常、一番最初のワークＷを研削する前に一回だけ行われる。

初期位置設定を行うに先立ち、まず、一番最初のワークＷをワーク固定治具１５に装着し、該ワークＷを上下砥石２，３間に挿入する。そして、上下の砥石２，３を、手動パルサー等を用いて上下移動し、設定開始位置Ｑ１に位置づけておく。

設定開始位置Ｑ１は、上下砥石２，３とワークＷの上下被研削面ＷＵ，ＷＬとの距離が、所定の距離Ｌ１内に収まるような位置とされており、この距離Ｌ１は、初期位置設定作業を行う際の、砥石２，３の最大移動距離である。距離Ｌ１は、後述するデータ設定において可変設定可能となっている。

図４の行程＃１は、上下の砥石２，３を、砥石昇降用ＡＣサーボモータ４１（図３）により同時に設定開始位置Ｑ１からワークＷに近づく方向へ上下移動する行程である（移動行程＃１）。この際、上下の砥石２，３は、砥石回転用電動モータ４６（図３）により回転され、同時に冷却水が供給される。また、ワークＷも、電動モータ３２（図２）によって回転されるようになっている。

上下一方の砥石が先にワークＷに接触すると、該接触を検出し、双方の砥石２，３の上下移動を停止する（検出行程＃２）。図４では、上側の砥石２が先にワークＷの被研削面ＷＵに接触し、下側の砥石３は、ワークＷの被研削面ＷＬに到っていない。図４中のＱ２は、上下砥石２，３の停止位置（上側砥石２の接触位置）を示す。

その後、行程＃３において、上側の砥石２をワークＷから離れる方向へ上下移動し、初期位置Ｑ３に位置づける（初期位置設定行程＃３）。初期位置Ｑ３は、砥石２がワークＷに接触した位置Ｑ２から、所定の距離Ｌ２（例えば、１．５ｍｍ）だけ離れた位置である。この初期位置Ｑ３はコントローラ５０（図３）に記憶される。この行程＃３の間、下側の砥石３の上下移動は、停止したままとなる。

上側の砥石２を初期位置Ｑ３に位置づけたあと、行程＃４において、下側の砥石３を、更にワークＷに近づく方向へ上下移動する（移動行程＃４）。そして、下側の砥石３がワークＷに接触すると、該接触を検出し、該下側の砥石３の上下移動を停止する（検出行程＃５）。図中Ｑ２’は、下側の砥石３の停止位置（下側砥石３の接触位置）を示す。

その後、行程＃６において、下側の砥石３を、ワークＷから離れる方向へ上下移動し、初期位置Ｑ３に位置づける（初期位置設定行程＃６）。この位置Ｑ３はコントローラ５０に記憶される。

以上により砥石２，３の初期位置設定の作業は終了し、研削作業を開始できる状態になる。

上記設定作業において、砥石２，３の上下移動は、砥石昇降用ＡＣサーボモータ４１により行われるため、従来のように、作業者が手動パルサー等を用いて砥石を上下移動する操作が不要となる。また、砥石２，３の回転は、砥石回転用電動モータ４６により行われるため、作業者が手で砥石を回転する操作が不要となる。したがって、作業者の労力が軽減され、簡単に設定作業を行えるようになっている。

上記検出行程＃２、＃５において、ワークＷに対する砥石２，３の接触は、次のように検出される。すなわち、図３に示すように、初期位置設定作業中、砥石回転用電動モータ４６の電流値を常に電流検知器４７により計測しておき、コントローラ５０において、砥石２，３がワークＷに接触する前の無負荷の状態から、砥石２，３がワークＷに接触して負荷が加わったときの電流値の増加を監視する。そして、その増加量が所定に達すると、砥石２，３がワークＷに接触したと判断し、砥石昇降用ＡＣサーボモータ４６を停止する。

したがって、ワークＷに対する砥石２，３の接触が、作業者の感覚ではなく、砥石回転用電動モータ４６の電流値の変化に基づいて自動で検出されるため、作業者によってバラツキが生じることもなく、正確な検出が可能になっている。

次に、初期位置設定に関するデータ設定について説明する。このデータ設定は、初期位置の設定作業の前に行うものであり、例えば、研削盤の表示装置にデータ設定画面を表示させ、上下砥石２，３がワークＷに接触したときの、上下砥石回転用電動モータ４６の電流値の増加量と、初期位置設定を行う場合の砥石２，３の最大移動量Ｌ１と、砥石２，３の上下移動速度等を設定する。

各データの設定値は、例えば、電流値の増加量を０．５Ａとし、砥石の最大移動量Ｌ１を５ｍｍとし、砥石の移動速度を１００〜２００μｍ／ｓとすることができる。

砥石２，３がワークＷに接触したときの電流値の増加量は、研削を行うときの電流値の増加量（例えば、１〜１．５Ａ）よりも、小さい値に設定するのが好ましい。これにより、ワークＷをほとんど削ることなく高感度で砥石２，３の接触を検出できる。

初期位置の設定作業を行う際の、砥石２，３の最大移動量Ｌ１を所定に制限することによって、砥石２，３が過度にワークＷを削り込むことを防止することができる。

最大移動量Ｌ１を５ｍｍに設定した場合、設定開始位置Ｑ１は、ワークＷの被研削面ＷＵ，ＷＬから５ｍｍ以内、例えば、２〜３ｍｍの距離だけ離れた位置にすればよい。これにより、初期位置設定作業の際に、砥石２，３がワークＷに必ず接触することになり、未接触によるエラーが生じなくなる。設定開始位置Ｑ１の位置設定は、被研削面ＷＵ，ＷＬからの距離が上記５ｍｍの範囲内に収まれば足り、しかも、当該距離を上下の砥石２，３で全く同じする必要もないため、技術や熟練を要することなく作業者の目視によって簡単に手動で行うことができる。

砥石２，３の上下移動速度は、一般的な研削時の上下移動速度（例えば、５〜２０μｍ／ｓ）よりも高速（１００〜２００μｍ／ｓ）に設定するのが好ましい。これにより、初期位置設定作業を迅速に行うことができる。また、上下移動速度を速くしても、上下移動量が所定Ｌ１に制限されているので、勢い等によってワークＷを過度に削り込むことがなく、また、ワークＷや砥石２，３が破損するのを防止することができる。

行程＃２〜＃５では、上側の砥石２がワークＷに接触したときに上下双方の砥石２，３の上下移動を停止し、上側の砥石２を先に初期位置Ｑ３まで移動させることによってワークＷから離反させ、その後、下側の砥石３をワークＷに接触させている。これにより、上下の砥石２，３が同時にワークＷに接触することがなく、一方の砥石の接触でワークＷが撓むことにより、他方の砥石の接触位置が不正確になるのを防止している。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。例えば、図４において、上側砥石２の行程＃３を、下側砥石３の行程＃４，＃５を終えた後に、行程＃６と同時に行うことも可能である。また、上側砥石２の行程＃３と、下側砥石３の＃４以降の行程を同時に行うこともできる。これらの場合、下側の砥石３を位置Ｑ２で停止させることなく位置Ｑ２’まで連続して移動させることができる。

本発明は、竪型両頭平面研削盤によって多数のワークＷを連続して研削する場合に、その前段階の作業として有効に利用できる。

Claims

上下に対向する１対の砥石を、それぞれ砥石回転用電動モータにより回転駆動するとともに、砥石昇降用モータにより上下方向に移動することによって、ワークの上下被研削面を同時に平面研削する竪型両頭平面研削盤において、
研削開始前に、前記一対の砥石の初期位置を設定する方法が、
前記一対の砥石を、砥石回転用電動モータにより回転するとともに、ワークの被研削面より上下方向に離れた設定開始位置からワークの被研削面に近づく方向に、砥石昇降用モータにより上下移動する第１の移動行程と、
ワークの被研削面に対する一方の砥石の接触を検出するとともに、該検出に基づいて双方の砥石の上下移動を停止する第１の検出行程と、
他方の砥石の上下移動を停止したまま、前記一方の砥石を、砥石昇降用モータによりワークの被研削面から離れる方向に所定量だけ上下移動する第１の初期位置設定行程と、
前記他方の砥石を、砥石昇降用モータにより被研削面に近づく方向に更に上下移動する第２の移動行程と、
ワークの被研削面に対する前記他方の砥石の接触を検出するとともに、該検出に基づいて前記他方の砥石の上下移動を停止する第２の検出行程と、
前記他方の砥石を、砥石昇降用モータによりワークの被研削面から離れる方向に所定量だけ上下移動する第２の初期位置設定行程と、
を含むことを特徴とする、竪型両頭平面研削盤における砥石の初期位置設定方法。
前記検出行程において、砥石回転用電動モータの電流値が無負荷状態の値から所定量増加することによって、ワークの被研削面に対する砥石の接触が検出されるようになっている、請求項２記載の竪型両頭平面研削盤における砥石の初期位置設定方法。
前記検出行程における、砥石回転用電動モータの電流値の無負荷状態からの増加量が、ワークを研削する際の電流値の無負荷状態からの増加量よりも、小さく設定されている、請求項３記載の竪型両頭平面研削盤における砥石の初期位置設定方法。
前記移動行程において、設定開始位置からワークの被研削面に近づく方向への砥石の最大移動量が、所定に制限されている、請求項２に記載の竪型両頭平面研削盤における砥石の初期位置設定方法。
前記移動行程において、設定開始位置からワークの被研削面に近づく方向への砥石の移動速度が、ワークを研削する際の移動速度よりも速く設定されている、請求項２記載の竪型両頭平面研削盤における砥石の初期位置設定方法。
前記移動行程において、前記設定開始位置からワークの被研削面に近づく方向への砥石の移動速度が、ワークを研削する際の移動速度よりも速く設定され、前記設定開始位置からワークの被研削面に近づく方向への砥石の最大移動量が、所定に制限されている、請求項２に記載の竪型両頭平面研削盤における砥石の初期位置設定方法。