JP5556788B2 - 知能研削砥石、知能研削砥石による研削制御方法、 - Google Patents

Description

本発明は、研削車となる研削砥石の内部に各種センサ及びＩＣチップを内装し、更に切削液の供給性能を向上させた新規な知能研削砥石、知能研削砥石による研削制御方法、に関するものである。

近年、例えば、研削精度を向上させるために、砥石車は、その使用中における回転バランスや研削状態の監視が必要である。特に、高能率、高寿命の研削加工性能を備えた超砥粒砥石においては、一般砥石に比較して砥粒硬度が高いために回転不釣合、研削焼け、研削割れ、ビビリ現象などの研削異常状態を監視して、研削異常状態の発生で直ちに処置する必要がある。

その対策として、従来は、砥石車に研削亀裂の発生や成長が生じるときに発生する超音波振動（ＡＥ波）を検出すべく、非回転部材に固定されたＡＥセンサを通して砥石の側面に液体を噴射し、その液体を介して伝播する振動を検出しているが、検出される振動が噴射状態や混入気体に影響される欠点がある。また、砥石車の研削温度を検出すべく、被研削材中に温度センサを設けているが、被削材上の研削位置が移動するために正確な研削温度を検出することができない。このように、研削中に発生する振動や研削温度が正確に検出できないと、砥石の目詰まりなどの研削異常の判定が不正確となって、製品の不良率を高めることとなる。これらの問題点を解消した新技術とその研削装置が必須であり、その解決技術を特許文献で見ることができる。

先ず、高速回転する砥石車から高精度研削制御に必要とする情報を外部に容易に伝達可能として、外部からセンタレス研削盤に対して高精度研削の制御を可能とするセンタレス研削盤がある。その構成は、調整車と、この調整車と互いの外周面を対向して配置された砥石車と、を備えたセンタレス研削盤において、上記砥石車には、当該砥石車の状態を検出する検出センサと、上記検出センサから得る砥石車情報を電磁誘導により外部に伝達する情報伝達コイルと、を具備する一方、砥石車側筐体に、情報伝達コイルから電磁誘導により上記情報が伝達される情報被伝達コイルを設けたセンタレス研削盤である（例えば、特許文献１参照。）。

また、別の内面研削盤は、砥石軸の撓み量を考慮した研削を可能とし、これにより、加工品質を向上させたものである。その構成は、砥石軸の撓みを検出する撓み検出手段と、砥石軸の撓みの検出値に基づいて切込み付与手段による切込み動作を制御する切込み動作制御手段とを備えている。撓み検出手段が、ホイールヘッドに組み込まれた発電装置と、砥石軸の歪を検出する歪センサと、発電装置からの電力により歪センサを駆動してその出力信号を送信する送信機と、切込み動作制御手段側に設けられて送信機からの信号を受信する受信機とを備えたものである（例えば、特許文献２参照。）。

更に、別の砥石車は、回転軸に取り付けられて被削材を研削する砥石車に関し、特に、研削状態検出機能或いは回転バランス修正機能を備えたものに関する。その構成は、回転軸に取り付けられるコア部と、該コア部の外周面に固設されて被削材を研削する研削部とを備えた砥石車であって、前記コア部内に設けられ、前記研削部による研削に際して発生する超音波振動を該研削部に近接する位置において検出する超音波振動検出センサと、前記コア部内に設けられ、前記研削部による研削に際して発生する研削温度を該研削部の研削面に近接する位置において検出する温度センサと、前記超音波振動検出センサにより検出された超音波振動が予め定められた判断基準値よりも小さく、且つ前記温度センサにより検出された研削温度が予め定められた判断基準値よりも大きいと判断された場合には、前記砥石車のドレッシングを判定するドレッシング判定手段とを含む砥石車としたものである（例えば、特許文献３参照。）。

特開２０１１−１６１５２０号公報 特開２００７−１６８０５１号公報 特許第２８１０４８９号公報

上記特開２０１１−１６１５２０号公報のセンタレス研削盤は、砥石車に当該砥石車の状態を検出する検出センサとして振動センサと温度センサとを砥石車の砥石の内径側の支持部材となるフランジ側面に貼り付け、上記検出センサから得る砥石車情報を電磁誘導により外部に伝達する情報伝達コイルと、を具備する。一方、砥石車側筐体に、情報伝達コイルから電磁誘導により上記情報が伝達される情報被伝達コイルを設け、回転体の砥石情報は情報被伝達コイルを介して外部制御ユニットに伝送されるものである。これにより、温度センサは、砥石内部や砥石外周面の被研削材（ワーク）との研削点の表面温度をダイレクトに正確に測定できない。また、振動センサも同様に、振動源から離れた砥石の支持部材となるフランジ側面の伝達された振動を拾っている為、砥石の研削点での振動源の検出ではなく、擬似的な振動情報となるなどの問題点が解決されていない。

また、上記特開２００７−１６８０５１号公報の内面研削盤は、砥石軸に撓み検出手段を設け、砥石軸の撓みの検出値に基づいて切込み付与手段による切込み動作を制御する切込み動作制御手段を備えている。上記撓み検出手段は、ホイールヘッドに組み込まれた発電装置と、砥石軸の歪を検出する歪センサと、発電装置からの電力により歪センサを駆動してその出力信号を外部制御ユニットに送信する送信機と、切込み動作制御手段側に設けられて送信機からの信号を受信する受信機とを備えたものである。しかし、歪センサは、振動源から離れた砥石軸に取り付けられている為に砥石軸に伝達された振動を拾っている為、砥石の研削点での振動源の検出ではなく、擬似的な振動情報となるなどの問題点が解決されていない。

更に、上記特許第２８１０４８９号公報の砥石車は、回転軸に取り付けられるコア部内に、超音波振動検出センサと温度センサと振動センサ等を設けたものであるから、振動発生源や研削熱発生源となる研削部の振動や温度を直接検出できない。即ち、コア部内に伝達される研削部（砥粒層）からの振動や発熱は、砥石の研削点での振動源や温度の検出ではなく、擬似的な振動情報と温度情報となるなどの問題点が解決されていない。

本発明は、砥石車における温度センサ・振動センサ等に見られるように、砥石の研削点での振動源や温度の検出ではなく、擬似的な振動情報と温度情報となるなどの問題点に基づいてなされたものである。

即ち、その目的は、研削車となる研削砥石の砥粒層の内部に、各種センサを内装して発生源の砥粒層で起きる発熱、砥石摩耗、振動、応力等を直に正確な情報として検出可能とし、更に、研削砥石にＩＣチップを備えて砥石メーカーの初期設定値や初期設定情報を記憶するとともに、砥石研削時の各種砥石情報を記憶し、別の研削盤に変更しても、砥石の最適研削条件のもとに研削可能とした知能研削砥石とこれによる研削制御方法を提供する。

更に、この知能研削砥石において、知能研削砥石の砥粒層をフランジの外周面に交換可能に装備して再利用可能とし、研削運転時の最適研削条件値をＩＣチップにもフィードバックして履歴情報として更新記憶するとともに、知能研削砥石の砥粒層の摩耗による交換の再利用回数とその新規砥石の研削負荷状態を履歴情報として更新記憶して経歴管理を行わせる知能研削砥石による研削制御方法を提供する。

上記目的を達成するべく本発明の請求項１による知能研削砥石は、研削液を浸透供給する通路部分の砥粒密度を低くし、該通路部分から研削点となる砥粒層表面に研削液を噴出させる砥粒層と、上記砥粒層の温度，外径，振動，応力を個別に検知する複数の感知センサと、上記砥粒層の温度と外径を検出する数組の感知センサは、外径長を異ならせて砥粒と一体的に外径方向に向けて焼き込んで砥粒層内に備え、上記砥粒層を分割セグメントとして基板の外周面に着脱可能に装着させた研削砥石と、上記研削砥石にこの砥石メーカー出荷時に初期設定値を初期設定情報として記憶させるとともに研削運転時に温度，外径，振動，応力の各種研削状況を更新記憶し、外部のＮＣ制御部に対して記憶した各種研削情報を出力するＩＣチップと、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２による知能研削砥石は、請求項１記載の知能研削砥石において、上記砥粒層の温度と外径を検出する数組の感知センサは、熱電対叉はサーミスタ叉は電気導線からなり、その各数組の外端側が砥石摩耗に伴う砥石外径の減少で順次切断されることを特徴する。

また、本発明の請求項３の知能研削砥石による研削制御方法は、請求項１記載の知能研削砥石において、上記ＩＣチップは、Ａ／Ｄ変換部とメモリ部と演算処理部と送信部と電源部とを具備したものであり、このチップ内に、砥石メーカー出荷時の知能研削砥石の初期設定値を初期設定情報として記憶させ、研削運転時には砥石の温度，外径，振動，応力の各種研削状況を更新記憶すると共に、研削盤を制御する外部のＮＣ制御部に各種研削情報を出力し、上記ＮＣ制御部は研削管理プログラムにより、上記知能研削砥石の運転条件を最適研削条件値に制御すべく、研削熱による砥粒層の砥石温度と砥石摩耗に伴う外径計測値の情報により研削盤の知能研削砥石の回転数と研削送り込み量と研削液を自動制御して最適研削条件値での研削運転を行わせ、上記研削運転時の最適研削条件値をＩＣチップにもフィードバックして履歴情報として更新記憶し、更に、上記ＩＣチップは、砥粒層の摩耗による砥粒層の交換の再利用回数とその新規砥石の研削負荷状態を履歴情報として更新記憶して経歴管理を行わせることを特徴とする。

また、本発明の請求項４の知能研削砥石による研削制御方法は、請求項３記載の知能研削砥石による研削制御方法において、上記ＩＣチップは、砥粒層の摩耗による砥粒層の交換の再利用回数とその新規砥石の研削負荷状態を履歴情報として更新記憶して経歴管理を行わせることを特徴とする。

本発明の請求項１と２の研削砥石によると、砥粒層内に少なくとも温度感知素子と外径感知素子とを外径長を異ならせた数組を砥粒と一体的に外径方向に向けて焼き込んだから、発熱源となる砥粒層の温度を直に正確に検知測定出来るとともに、砥粒層の摩耗に伴って生じる外径の減少でも正確に砥粒層の温度が検知測定できる。更に、基板内から砥粒層に向けて研削液を浸透供給して研削点となる砥粒層表面に噴出するから発熱源となる研削点に対して砥粒層内から直に効率良く冷却できる。更に、基板内にＩＣチップを装備しているから、砥粒層の温度変化や外径摩耗の状況と共に研削液の供給との関係を情報収集し、使用履歴として更新保存できる。
また、砥粒層は、分割セグメントとして基板の外周面に着脱可能に装備させた再生可能な研削砥石としたから、砥石摩耗、即ち、砥粒層の摩耗による砥粒層の交換が砥石メーカーで何回でも簡便、且つ正確にできる。

また、本発明の請求項２の研削砥石において、感知センサ、即ち温度感知素子は、一方の半円盤体を形成する砥粒中にアルメル叉はコンスタンタン他の素材の一つからなる−極粉を混入し、他方の半円盤体を形成する砥粒中にクロメル叉は鉄叉は銅他の素材の一つからなる＋極粉を混入した粉体の熱電対構成とすれば、砥粒層の摩耗に関係なく砥粒層の温度を一層正確に検知測定できる。

また、本発明の請求項３の知能研削砥石による研削制御方法は、基板内に内蔵するＩＣチップは、砥粒層の各種検知情報となる温度，外径，振動，応力をＡ／Ｄ変換部からメモリ部に記憶し、演算処理部の研削管理プログラムにより砥石の使用状況情報を演算処理し、送信部により各種情報を外部へ出力でき、砥石の研削熱による砥石温度や砥石摩耗に伴う外径計測値の情報により研削盤における研削砥石の回転数や研削送り込み量等を自動制御して最適研削条件での研削運転でき、砥石の使用状況を更新した使用履歴として記憶保存できる。これにより、その知能研削砥石を他の研削盤で使用時にも、直ちに最適研削条件での研削運転できる上に、研削条件を更に最適研削条件に進歩的に更新できる。また、砥粒密度を低くした通路部分から研削点となる砥粒層表面に研削液を噴出させるに際して、砥粒層の各種検知情報となる温度、外径、振動、応力により、最適値にその噴出量が制御できる。

また、本発明の請求項４の知能研削砥石による研削制御方法は、請求項３の研削砥石による研削制御方法の効果の他に、砥石摩耗で砥粒層の交換が砥石メーカーで何回もでき、更に、砥粒層交換の為に客先から砥石メーカーへフィードバックされる砥石のＩＣチップに記憶された更新登録で研削実績が解明され、更に最適、最強な研削条件に書き換えた知能研削砥石に変貌して客先に届けられ、益々高付加価値となった知能研削砥石の再利用が可能で高いエコ効果が得られる。更に、上記知能研削砥石は、次の砥粒層交換に備えて使用状況の把握が可能となり各種履歴を進歩的に記憶保存できる。

本発明の第１の実施の形態を示し、知能研削砥石の断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、知能研削砥石の側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、各種知能研削砥石の断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、ＩＣチップとその周辺回路図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、知能研削砥石とその研削盤の概要図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、各種センサの温度・外径検出特性図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、知能研削砥石の最適研削制御のフローチャート図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、知能研削砥石の側面図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、知能研削砥石の最適研削制御のフローチャート図である。 本発明の第３の実施の形態を示し、知能研削砥石の側面図である。

以下、図１乃至図１０を参照して本発明の各実施の形態を説明する。

本発明の第１の実施の形態となる知能研削砥石は、図１と図２に示す。知能研削砥石１０は、砥粒層１を基板（環状台金とも云う、以下基板で表現する。）３の外周面３Ａに装備させたものである。上記砥粒層１内に少なくとも温度の感知センサＤ１を砥粒と一体的に外径方向に向けて焼き込んでいる。上記感知センサＤ１は、熱電対Ｓ１，Ｓ２，Ｓ，Ｓ３からなり、外径長ｒ１，ｒ２，ｒ３を異ならせた数組（３組）を備え、その各数組の外端Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３側が砥石摩耗に伴う砥石外径の減少で外径長ｒ１，ｒ２，ｒ３の順に切断されるように構成されている。この機能により、温度の感知センサＤ１に外径感知センサＤ２の機能を持たせている。

上記基板３内から砥粒層１に向けて研削液Ｋを浸透供給して研削点となる砥粒層１表面に噴出させるべく、３本の湾曲した流路４，５，６が砥粒層１内に埋設されている。上記流路４，５，６は、砥粒密度を低くして研削液Ｋの浸透供給力を高めている。具体的には、砥粒密度の高い砥粒層１の砥粒密度は研削効率の高い砥粒率４０〜６２％の範囲内とし、砥粒密度の低い流路４，５，６は、浸透性の良い砥粒率４６〜１２％の範囲内としている。上記数値は、実際のテスト結果から求めた。尚、上記砥粒密度の低い砥粒層１は、図示のように、放射状の風車形状の通孔とするほか、各種形状（サンドイッチ状の偏平板、その他任意の流路形状が採用できる）が採用できる。

更に、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、温度の感知素子Ｄ１について、図１と図２の知能研削砥石１０において、熱電対Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に替えて、サーミスタＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３叉はクロム抵抗線等の電気導線Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に設計変更した知能研削砥石１０，２０，３０である。更に、側面に歪センサＨＳとＩＣチップＰを貼り付けている。これにより、上記砥粒層１で発生する温度と外径と機械的歪みを検出可能としている。その他の構成は、図１と図２の知能研削砥石１０と同一構成に付き、同一符号を附して説明を省略する。

上記知能研削砥石１０，２０，３０の基板３内叉は側面には、図４に示すＩＣチップＰの集積回路を内蔵している。上記ＩＣチップＰは、その入力端子５０に、砥石の工場出荷時に、砥石メーカーの推奨加工条件となる初期設定値を初期設定情報（砥石の基本情報となる砥粒，結合度，結合剤，寸法）として入力する他、少なくとも温度感知センサＤ１とこの三つの熱電対Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３からなる外径感知センサＤ２と歪センサＨＳとを入力している。入力端子の出力側には、Ａ／Ｄ変換部５１とメモリ部５２と演算処理部５３と送信部５４とバッテリ部５５とを具備している。しかして、上記メモリ部５２には、砥石メーカー出荷時にこの知能研削砥石１０，２０，３０には、初期設定情報の初期研削条件が記憶保存されている。この知能研削砥石１０，２０，３０は、砥石メーカーの推奨加工条件をＩＣチップＰに記憶保存しているから、客先の加工現場において、オペレータが砥石メーカーの推奨加工条件を研削盤７０のＮＣ制御装置（外部制御部）６０内で読み取り記憶保存し、上記初期研削条件を引き出して研削盤の運転を直ちに簡潔に行なわせる。即ち、上記演算処理部５３には、研削管理プログラムＰＧにより砥粒層１の現在の使用状況情報を初期研削条件と合わせて演算処理し、研削盤７０の外部のＮＣ制御装置（外部制御部）６０へ公知手段の送信部５４により伝送される。上記ＮＣ制御装置（外部制御部）６０は、知能研削砥石１０，２０，３０の運転条件を最適値に制御するとともに、砥粒層１の使用状況の各種履歴を更新しつつ記憶保存するように回路構成されている。上記使用状況の各種履歴とは、各種センサによる砥石の知能化により、研削加工中の砥石表面温度、研削点の研削圧、砥石外径、砥石歪みによる砥石振動、応力等の負荷状態を経時変化として記憶保存し、其の状況を把握の容易化を図れるようにしている。

尚、上記ＩＣチップＰの構成要素を最小限とすべく、図４の下段に示すＩＣチップＰ１のように、入力端子５０とＡ／Ｄ変換部５１とメモリ部５２と送信部５４とバッテリ部５５だけの構成とし、上記演算処理部５３とこの研削管理プログラムＰＧは、研削盤７０のＮＣ制御装置（外部制御部）６０に備えたものに置換させ、この演算処理部５３とこの研削管理プログラムＰＧにより、知能研削砥石１０，２０，３０の運転条件を最適値に制御するとともに、砥粒層１の使用状況の各種履歴も合わせて記憶保存するように回路構成しても良い。

上記第１の実施の形態の知能研削砥石１０は、図５に示す研削盤７０の主軸Ｓに装着して使用される。上記研削盤７０は、ＸＹ軸送りテーブルＴ上のワークＷに対して主軸Ｓに装着された知能研削砥石１０に対して、ＮＣ制御装置（外部制御部）６０により砥石回転数Ｎと研削の切込量Ｍ等の研削制御が行なわれるとともに、砥粒層１からの温度測定値ｅ１、振動測定値ｅ３，外径測定値ｅ２等がＩＣチップチップＰの集積回路内の演算処理部５３の研削管理プログラムＰＧにより砥粒層の使用状況情報を演算処理して研削盤７０のＮＣ制御装置（外部制御部）６０に伝送され、最適運転制御される。更に、研削砥石１０の流路４，５，６には、ＮＣ制御装置（外部制御部）６０からの指令を研削液供給部８０が受けて所定の供給量、供給圧とした研削液Ｋを供給される。

上記知能研削砥石１０及び研削盤７０と、ＩＣチップチップＰの集積回路内の演算処理部５３叉は、ＩＣチップチップＰ１ではＮＣ制御装置６０内の演算処理部５３に備えた研削管理プログラムＰＧにより、図７に示す最適研削制御のフローチャート図に従って研削制御方法が実行される。

先ず、知能研削砥石１０，２０，３０に貼り付けたＩＣチップＰ叉はＩＣチップＰ１には、砥石メーカーの推奨加工条件となる初期設定値を初期設定情報（砥石の基本情報となる砥粒，結合度，結合剤，寸法）として砥石メーカー出荷時に、初期研削条件の各種データ（０）として、メモリ部５２に記憶保存されている。即ち、砥石メーカー出荷時には、初期設定情報となる砥石外周表面温度と半径：ｒ１と半径：ｒ２に配置した温度センサＳ１，Ｓ２により、その箇所の実温度を測定し、各温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３他間の距離と温度変化率との関係をＩＣチップＰに記憶させ、砥石外周表面温度が間接的に把握可能としている。次に、研削砥石の研削作業時において、知能研削砥石１０，２０，３０の一つが研削盤７０に装着される。ここで、研削作業の開始により、スタート（Ａ）する。基板３内に内蔵するＩＣチップＰは、砥粒層１内に備えた温度の感知センサＤ１とこのセンサによる外径感知センサＤ２の機能により、各種検知情報（Ｂ）となる砥石温度ｅ１や砥石摩耗に伴う外径計測値ｅ２，振動ｅ３等を検出する。この各種検知情報（Ｂ）は、Ａ／Ｄ変換部５１で数値化されてメモリ部５２に記憶（Ｃ）される。そして、演算処理部５３の研削運転プログラム（研削管理プログラム）ＰＧにより砥粒層１内の各種検知情報（Ｂ）となる使用状況情報を上記初期研削条件の各種データ（０）と合わせて演算処理（Ｄ）される。

上記各種検知情報（Ｂ）となる砥石温度ｅ１や砥石摩耗に伴う外径計測値ｅ２は、図６に示す各種センサの温度・外径検出特性図のように、演算処理部５３の研削運転プログラム（研削管理プログラム）ＰＧにより演算処理されて正確な数値として出力される。其の機能は、知能研削砥石１０，２０，３０において、外径Ｄ０〈半径：ｒ１，ｒ２，ｒ３〉を異ならせ、例えば３数組を備え、その各温度センサＤ１（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３等）が砥石外周面の温度を検出するとともに、砥石摩耗に伴う砥石外径Ｄ０の減少傾向を測定可能とした基本原理とその機能、作用を図６に示す。先ず、知能研削砥石１０，２０，３０は、砥石メーカー出荷時に、初期設定値となる砥石外周表面温度と半径：ｒ１と半径：ｒ２に配置した温度センサＳ１，Ｓ２により、その箇所の実温度を測定し、各温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３間の距離と温度変化率との関係をＩＣチップＰに記憶させてあり、砥石外周表面温度が間接的に把握可能としている。これにより、砥石外周面１０Ｃ，２０Ｃ，３０Ｃの温度検出は、時間経過とともに初められ、半径：ｒ１に配置した温度センサＳ１で研削加工と共に上昇する温度を検出する。この初期においては、半径：ｒ２に配置した温度センサＳ２と半径：ｒ３に配置した温度センサＳ３は、砥石表面からの熱伝達は無く不感帯となっているが、時間経過とともに半径：ｒ２に配置した温度センサＳ２が砥石内温度上昇を検知する。そして、砥石摩耗で外径が半径：ｒ２になると、温度センサＳ１が切断されて機能を失い、温度センサＳ２が感知する温度を温度センサＳ１の最終温度値に補正される。更に、研削加工が進んで半径：ｒ３に配置した温度センサＳ３が砥石内温度上昇を検知する。そして、砥石摩耗で外径が半径：ｒ３になると、温度センサＳ２が切断されて機能を失い、温度センサＳ３が感知する温度を温度センサＳ２の最終温度値に補正される。このようにして、砥石外径Ｄ０の摩耗に係わり無く砥石外周面の温度を正確に検出できる。また、砥石外径Ｄ０は、砥石摩耗に伴う時間的変化を各半径：ｒ１，ｒ２，ｒ３の各温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の切断タイミングで感知でき、この切断時間を仮想線ｌで結ぶと、砥石摩耗による外径変化として読み取れる。

上記の如く、演算処理（Ｄ）された各種検知情報（Ｂ）は、送信部５４により外部のＮＣ制御装置６０へ出力（Ｅ）される。研削盤７０を運転制御するＮＣ制御装置６０は各種検知情報（Ｂ）を入力して、砥粒層１の研削熱による砥石温度ｅ１や砥石摩耗に伴う外径計測値ｅ２や砥石振動値ｅ３の情報により研削盤７０における知能研削砥石１０の回転数Ｎや研削送り込み量Ｍ及び基板３内から砥粒層１に向けて研削液Ｋの浸透供給（Ｇ）が指令される。即ち、研削液Ｋは、研削点となる砥粒層表面に噴出させるべく、砥粒密度を低くした砥粒率４６〜１２％にした流路４，５，６が浸透供給力を高めている。これにより、研削加工を自動制御して最適研削条件（Ｆ）での研削運転が実行される。そして、上記知能研削砥石１０，２０，３０の使用状況は、メモリ部５２に記憶（Ｃ）され、ＮＣ制御装置６０内にも記憶保存される。

上記発明の第１の実施の形態となる知能研削砥石１０，２０，３０及び研削制御方法による下記の効果が発揮される。先ず、知能研削砥石１０，２０，３０によると、砥粒層１内に少なくとも温度感知素子Ｄ１と外径感知素子Ｄ２とを外径長ｒ１，ｒ２，ｒ３を異ならせた数組を砥粒と一体的に外径方向に向けて焼き込んだから、発熱源となる砥粒層１の温度を直に正確に検知測定出来るとともに、砥粒層の摩耗に伴う外径の減少も同時に検知測定できる。更に、基板３内から砥粒層１に向けて研削液Ｋを浸透供給して研削点となる砥粒層表面に噴出するから発熱源となる研削点に対して砥粒層内から直に効率良く冷却できる。更に、基板３内にＩＣチップＰ叉はＰ１を装備しているから、砥粒層１の温度変化や外径摩耗の状況と共に研削液Ｋの供給との関係が情報収集できる。

また、知能研削砥石１０，２０，３０によると、知能研削砥石の側面に歪センサＨＳを貼り付けたから、砥石温度ｅ１と砥石振動ｅ３を直接正確に検知測定できるし、砥石に加わる応力も同時に直接正確に検知測定できる。

また、知能研削砥石１０，２０，３０とこの研削制御方法によると、基板３内に内蔵するＩＣチップＰ叉はＰ１の集積回路は、砥粒層１の各種検知情報となる温度・外径・振動・応力等をＡ／Ｄ変換部を描いてメモリ部５２に記憶し、演算処理部５３の研削管理プログラムＰＧにより砥粒層１の使用状況情報を演算処理し、送信部５４により各種情報を外部へ出力でき、砥粒層１の研削熱による砥石温度や砥石摩耗に伴う外径計測値の情報により研削盤７０における知能研削砥石の回転数や研削送り込み量等を自動制御して最適研削条件での研削運転でき、砥石の使用状況を使用履歴として記憶保存できる。

続いて、本発明の第２の実施の形態となる知能研削砥石４０は、その構成を図８に示す。この知能研削砥石４０は、砥粒層１を例えば３分割セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｃとして基板３の外周面に対して、着脱可能にした再生可能とした知能研削砥石である。その他の構成は、上記研削砥石１０と同一構成に付き、同一符号を附して説明を省略する。

上記再生可能な知能研削砥石４０による研削制御方法は、図９に示す最適研削制御のフローチャート図により実行される。先ず、知能研削砥石４０に貼り付けたＩＣチップＰ叉はＩＣチップＰ１には、工場出荷時に、砥石メーカーの推奨加工条件となる初期設定値や初期設定情報（砥石の基本情報となる砥粒，結合度，結合剤，寸法等）が砥石メーカー出荷時に、初期研削条件の各種データ（Ｏ）として、メモリ部５２に記憶保存されている。次に、研削砥石の研削作業時において、知能研削砥石４０が研削盤７０に装着される。ここで、研削作業の開始により、スタート（Ａ）される。そして、基板３内に内蔵するＩＣチップ回路５０は、砥粒層１内に備えた温度感知素子Ｄ１と外径感知素子Ｄ２により、各種検知情報（Ｂ）となる砥石温度ｅ１や砥石摩耗に伴う外径計測値ｅ２、振動ｅ３等を検出する。この各種検知情報（Ｂ）は、Ａ／Ｄ変換部５１で数値化されてメモリ部５２に記憶（Ｃ）される。そして、演算処理部５３の研削運転プログラム（研削管理プログラム）ＰＧにより砥粒層１内の各種検知情報（Ｂ）となる使用状況情報を演算処理（Ｄ）される。演算処理（Ｄ）された各種検知情報（Ｂ）は、送信部５４により外部へ出力（Ｅ）される。研削盤７０を運転制御するＮＣ制御装置６０が各種検知情報（Ｂ）を入力して、砥粒層１の研削熱による砥石温度ｅ１や砥石摩耗に伴う外径計測値ｅ２や砥石振動値ｅ３の情報により研削盤７０における知能研削砥石１０，４０の回転数Ｎや研削送り込み量Ｍ及び基板３内から砥粒層１に向けて研削液Ｋの浸透供給（Ｇ）が指令される。即ち、研削液Ｋは、研削点となる砥粒層表面に噴出させるべく、砥粒密度を低くした砥粒率４６〜１２％の範囲内として浸透供給力を高めている。これにより、研削加工を自動制御して最適研削条件（Ｆ）での研削運転が実行される。そして、上記知能研削砥石の使用状況は、メモリ部５２内に記憶（Ｃ）され、ＮＣ制御装置６０にも使用履歴として記憶保存される。

そして、知能研削砥石１０の砥粒層１を基板３の外周に交換可能に装備させた再生研削砥石４０としたから、第１の実施の形態となる研削制御方法による効果の他に、再生知能研削砥石４０の砥粒層１の交換使用状況の各種履歴を知能研削砥石４０のＩＣチップＰ叉はＩＣチップＰ１メモリ部５２に記憶（Ｃ）やＮＣ制御装置６０内のメモリ部に記憶保存する。即ち、砥粒層１の初回砥粒層の使用履歴、２回砥粒層の交換による使用履歴、３回砥粒層の交換による使用履歴、４回砥粒層の交換による使用履歴・・・Ｎ回砥粒層の交換の使用履歴が経時変化として記憶保存される。この使用履歴は、客先から砥石メーカーに戻され再生される時、客先の加工実績データを読み取って再利用可能の判断を行うとともに、更に、技術向上した初期 研削条件の各種データ（０）を更新登録する。これにより、砥石メーカーから客先に最新の砥石情報に更新された各種データ（０）の情報として知能研削砥石４０のＩＣチップＰ叉はＩＣチップＰ１メモリ部５２に記憶（Ｃ）すべく、フィードバックされ研削運転に利用される。そして、砥粒層１だけの交換により、高価でハイテク研削砥石となる砥石車（知能研削砥石４０）を何回も繰り返して使用できるから、安価なハイテク機能を備えた知能研削砥石となる。

本発明の第２の実施の形態となる知能研削砥石４０及びとこの研削制御方法によれば、下記の効果が奏せられる。特に、砥粒層を基板の外周面に交換可能に装備させた知能研削砥石としたから、第１の実施の形態となる知能研削砥石１０の研削制御方法による効果の他に、砥粒層を分割セグメント状として基板の外周面に対して、着脱可能にした知能研削砥石の砥粒層交換による使用状況の各種使用履歴が砥粒層の交換毎に積算されて記憶保存できる。しかして、砥粒層の初回使用に始まり、３分割セグメント１Ａ，１Ｂ，１Ｃにした砥粒層１を２回交換、３回交換、４回交換・・・Ｎ回交換すれば、その交換毎の使用履歴データが記憶保存でき、これを新規に更新される各種データ（０）として知能研削砥石４０のＩＣチップＰ叉はＩＣチップＰ１メモリ部５２にフィードバックして記憶（Ｃ）でき、研削運転にレベルアップして利用できる。更に、砥粒層の交換により、高価な知能研削砥石となる砥石車を何回も繰り返して使用でき、安価で有りながらハイテク機能を持ち、エコ効果の高い知能研削砥石として提供できる。尚、図示には、研削液Ｋの浸透経路４，５，６が示されていないが、任意形状の浸透経路を配置される事勿論である。

本発明の知能研削砥石１０や知能研削砥石４０は、上記実施の形態における構成に限定されず、その発明の要旨内での設計変更が自由にできる。例えば、図１０に示す第３の実施の形態の知能研削砥石４２のように、砥粒１に＋極粉Ｂ１と−極粉Ａ１を混入した二分割の再生可能な知能研削砥石４２としても良い。温度感知センサＤ１は、砥粒１を一対の半円盤体に形成して円盤状に接合して焼き込むに際して、上記一方の半円盤体５０Ｂを形成する砥粒１中にアルメル叉はコンスタンタン他の素材の一つからなる−極粉Ａ１を混入し、上記他方の半円盤体５０Ａを形成する砥粒１中にクロメル叉は鉄叉は銅他の素材の一つからなる＋極粉Ｂ１を混入する。上記＋極粉Ｂと−極粉Ａとの接合面Ｇ０により熱電対の温度感知部ｅが形成される。また、反対側（１８０°の反転位置）＋極粉Ｂ１と−極粉Ａ１との隙間Ｇ１内には、−極粉及び＋極粉を含まない砥粒Ｃ１が充填されている。この−極粉及び＋極粉から出力線Ｌ１，Ｌ２を引き出し、基板３から外部出力する粉体の熱電対構成としたものである。その他の詳細構成は、上記知能研削砥石１０，２０，３０と同一構成に付き、同一符号を附して説明を省略する。また、知能研削砥石４０と同様に、４組の温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を備えるには、上記＋極粉Ｂ１と−極粉Ａ１とを４分割させることにより実施できる。

上記知能研削砥石４２によると、温度感知センサＤ１即ち温度感知部ｅは、一方の半円盤体を形成する砥粒中にアルメル叉はコンスタンタン他の素材の一つからなる−極粉１Ｄを混入し、他方の半円盤体を形成する砥粒中にクロメル叉は鉄叉は銅他の素材の一つからなる＋極粉１Ｅを混入した粉体の熱電対構成としたから、砥粒層１の摩耗に関係なく砥粒層の温度を正確に検知測定できる。また、知能研削砥石４２の側面に歪センサＨＳを貼り付ければ、砥石振動や応力を直接正確に検知測定できる。また、上記知能研削砥石１０及び他の知能研削砥石２０，３０，４０と同様な作用、効果が得られる。

本発明は、平面研削盤用の研削砥石の実施例で説明したが、内面研削盤他の研削盤用の知能研削砥石となる砥石車にも多様に適用が可能である。

１ 砥粒層
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ ３分割セグメント
３ 基板（環状台金）
３Ａ 外周面
４，５，６ 流路
４Ａ，５Ａ，６Ａ 流路
１０ 知能研削砥石
２０ 知能研削砥石
３０ 知能研削砥石
４０ 知能研削砥石
４２ 知能研削砥石
５０ 入力端子
５１ Ａ／Ｄ変換部
５２ メモリ部
５３ 演算処理部
５４ 送信部
５５ バッテリ部
６０ ＮＣ制御装置（外部制御部）
７０ 研削盤
８０ 研削液供給部
Ａ１ −極粉
Ｂ１ ＋極粉
Ｂ 各種検知情報
Ｃ１ 砥粒
Ｄ０ 砥石外径
Ｄ１ 温度感知センサ
Ｄ２ 外径感知センサ
Ｅ 外部出力
ｅ 温度感知部
ｅ１ 温度測定値
ｅ２ 外径測定値
ｅ３ 振動測定値
Ｆ 各種研削条件
Ｇ 研削液の浸透供給
Ｇ０ 接合面
Ｇ１ 隙間
ＨＳ 歪センサ
ｒ１，ｒ２，ｒ３ 外径長
Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３ 外端
Ｋ 研削液
Ｌ１，Ｌ２ 出力線
Ｏ 砥石メーカー出荷時の各種データ
Ｐ，Ｐ１ ＩＣチップ
ＰＧ 研削管理プログラム
Ｔ ＸＹ軸送りテーブル
Ｓ 主軸
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 熱電対
Ｎ 砥石回転数
Ｍ 切込量
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 研削液を浸透供給する通路部分の砥粒密度を低くし、該通路部分から研削点となる砥粒層表面に研削液を噴出させる砥粒層と、上記砥粒層の温度，外径，振動，応力を個別に検知する複数の感知センサと、上記砥粒層の温度と外径を検出する数組の感知センサは、外径長を異ならせて砥粒と一体的に外径方向に向けて焼き込んで砥粒層内に備え、上記砥粒層を分割セグメントとして基板の外周面に着脱可能に装着させた研削砥石と、上記研削砥石にこの砥石メーカー出荷時に初期設定値を初期設定情報として記憶させるとともに研削運転時に温度，外径，振動，応力の各種研削状況を更新記憶し、外部のＮＣ制御部に対して記憶した各種研削情報を出力するＩＣチップと、を備えたことを特徴とする知能研削砥石。
2. 上記砥粒層の温度と外径を検出する数組の感知センサは、熱電対叉はサーミスタ叉は電気導線からなり、その各数組の外端側が砥石摩耗に伴う砥石外径の減少で順次切断されることを特徴する請求項１記載の知能研削砥石。
3. 上記ＩＣチップは、Ａ／Ｄ変換部とメモリ部と演算処理部と送信部と電源部とを具備したものであり、このチップ内に、砥石メーカー出荷時の知能研削砥石の初期設定値を初期設定情報として記憶させ、研削運転時には砥石の温度，外径，振動，応力の各種研削状況を更新記憶すると共に、研削盤を制御する外部のＮＣ制御部に各種研削情報を出力し、上記ＮＣ制御部は研削管理プログラムにより、上記知能研削砥石の運転条件を最適研削条件値に制御すべく、研削熱による砥粒層の砥石温度と砥石摩耗に伴う外径計測値の情報により研削盤の知能研削砥石の回転数と研削送り込み量と研削液を自動制御して最適研削条件値での研削運転を行わせ、上記研削運転時の最適研削条件値をＩＣチップにもフィードバックして履歴情報として更新記憶することを特徴とする請求項１記載の知能研削砥石による研削制御方法。
4. 請求項３記載の知能研削砥石による研削制御方法において、上記ＩＣチップは、更に、砥粒層の摩耗による砥粒層の交換の再利用回数とその新規砥石の研削負荷状態を履歴情報として更新記憶して経歴管理を行わせることを特徴とする知能研削砥石による研削制御方法。

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