JPH0575548B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高精度の平面加工を行うことのでき
る研磨方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

たとえば、第７図に示すようなボスＡが突設さ
れた円柱状の被加工物Ｗの加工面Ｂを研磨加工す
る場合、第８図に示すように、平面ホーニング装
置により加工していた。この装置においては、回
転軸Ｓに固着された砥石Ｃを上向きで回転させて
図示せぬ加圧回転軸によりチヤツクＤにより保持
された被加工物Ｗを矢印Ｐ方向に一定圧力で押し
付けている。このとき、被加工物Ｗは、加圧回転
軸の軸線とチヤツクＤの軸線との偏心による強制
回転（公転）と砥石Ｃの回転によるつれまわり
（自転）運転を行い、砥石Ｃの平面形状が転写さ
れるようになつている。

しかるに、上記従来の加工方法によれば、砥石
Ｃの内側の方が外側よりも摩耗量が多く、この偏
摩耗により使用頻度の増加に伴ない砥石Ｃが中凹
となつて平面度が悪化し、これに伴なつて被加工
物Ｗも徐々に中凸となつて平面度が悪化する。そ
れゆえ、砥石Ｃの平面度が悪化するたびに、加工
を一時中断し砥石Ｃの形状修正を行う必要があ
る。この形状修正作業は、通常単石ドレツシング
あるいはリング状の修正治具により行うため、す
こぶる非能率である欠点をもつている。したがつ
て、このことは平面ホーニング加工の自動化と合
理化を阻む大きな問題となつている。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に着目してなされたもの
で、砥石面の修正を行うことなく、砥石の平面度
を安定して維持することのできる研磨方法を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕 本発明の研磨方法は、同一平面をなす研磨作用
面を有する複数の砥石片からなる砥石を上記研磨
作用面に直交する回転軸線のまわりに回転させる
工程と、上記研磨作用面に被加工物を押し付け且
つ上記砥石の回転に追従してつれまわりさせなが
ら上記被加工物を平面加工する工程と、上記被加
工物の研摩面の平面度を測定する工程と、上記平
面度測定結果に基づいて上記研磨作用面に対する
上記被加工物の加工位置を上記平面加工により平
面度が低下した研磨作用面の平面度を向上させる
位置に相対的に変位させる工程とを具備し、高精
度かつ高能率で平面研磨を行うことができるよう
にしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述
する。

第１図及び第２図は、この実施例の研磨方法に
用いられる研磨装置を示している。この研磨装置
は、平面ホーニング加工を行う加工部１と、この
加工部１にて加工された被加工物Ｗの形状精度を
測定する測定部２と、この測定部２及び加工部１
を統御する演算制御部３とからなつている。しか
して、上記加工部１は、平面ホーニング加工を行
う平面ホーニング機構４と、この平面ホーニング
機構４に被加工物Ｗ（形状については第８図参照）
を搬出入する移載機構５とからなつている。上記
平面ホーニング機構４は、基台６と、この基台６
に設けられ矢印７方向に移動自在なテーブル８
と、このテーブル８の取付けられたモータを主体
とする砥石回転駆動部９と、この砥石回転駆動部
９の上方に突出した円柱状の回転軸１０の上端部
に連結された基台１０ａ上に固着され例えばダイ
ヤモンドペレツトからなるセグメント状砥石１１
と（第３図参照）、テーブル８に添設されテーブ
ル８の移動体８ａの矢印７方向の変位量を検出す
る変位測定部１２と、基台６に固定され基台６上
方を覆う支持体１３と、この支持体１３に垂設さ
れた加圧回転駆動部１４とからなつている。そし
て、テーブル８は、基台６に固定された案内支持
体１５と、この案内支持体１５に矢印７方向に摺
動自在に支持された移動体８ａと、移動体８ａに
螺合された送りねじ１６と、この送りねじ１６の
一端部に取付けられた第１のプーリ１７と、基台
６の下部に設けられたモータ１８と、このモータ
１８の回転軸１８ａに取付けられた第２のプーリ
１９と、第１及び第２のプーリ１７，１９に巻き
掛けられたベルト２０とからなつている。そし
て、移動体８ａは、ベルト２０を介して伝達され
たモータ１８の回転により送りねじ１６が回転す
ることにより矢印７方向に駆動されるようになつ
ている。さらに、変位測定部１２は、基台６上に
案内支持体１５に隣接して固設された支持台２１
と、この支持台２１上に矢印７方向に沿つて複数
個列設されたリミツトスイツチ２２…とからなつ
ている。これらリミツトスイツチ２２…は、移動
体８ａに側面に突設されている突片（図示せず）
に係合して、その位置を示す位置検出信号を出力
するようになつている。また、第３図Ａに示すよ
うに、砥石１１は、（円弧状の）砥石片１１ａ…
からなつている。これら砥石片１１ａ…は、基台
１０ａ上にその回転中心を中心とする内側、中央
部、外側の三つの同心円上に複数個配設されてい
る。そうして、内側、中央部、外側の各砥石片１
１ａ…の研磨作用面積の和は、等しくなるように
設定されている。つまり、砥石１１が回転して
も、被加工物Ｗのどの加工位置においても研磨量
がほぼ同じとなるように設けられている。なお、
この場合の砥石占拠率（砥石面積／ブランク面積
×100）は、第３図Ｂに示すように、外側から内
側にかけて直線的に変化している。

さらに、加圧回転駆動部１４は、支持体１３に
取付けられた軸受体２３と、この軸受体２３に軸
支された加圧旋回軸２４と、軸受体２３に内設さ
れこの加圧旋回軸２４を回転駆動させるこの加圧
旋回モータ（図示せず）と、この加圧旋回軸２４
の下端部に連結された円筒状のチヤツク２５と、
加圧旋回軸２４の上端部に係合するとともに支持
体１３に固定された例えば油圧シリンダ、空気圧
シリンダ等からなる加圧装置２６と、加圧装置２
６に設けられ加圧旋回軸２４の軸方向の変位量を
検出する切込み量検出部２６ａと、軸受体２３に
取付けられたカバー支持体２７と、このカバー支
持体２７に懸吊され加圧旋回軸２４及び砥石１１
近傍を囲繞するカバー２８と、加圧旋回軸２４に
近接して設けられ加工部位に加工液を供給するノ
ズル２９とからなつている。しかして、加圧旋回
軸２４の軸線と回転軸１０との軸線は、互に平行
となるように設定されている。また、加圧旋回軸
２４は、例えばスプライン機構を介して、矢印３
０方向に前記モータにより回転するとともに、矢
印３１方向に前記加圧装置により加圧されるよう
になつている。さらに、チヤツク２５の軸線は、
加圧旋回軸２４の軸線とは、同軸でなく偏心して
設けられている。また、カバー支持体２７は、例
えば空気圧シリンダを有し、この空気圧シリンダ
により適時にカバー２８を矢印３１方向に昇降さ
せるようになつている。

一方、移載機構５は、被加工物Ｗを砥石１１上
に搬入する搬入部３２と、砥石１１上の被加工物
Ｗを測定部２の水切ブローステーシヨン３３に搬
出する搬出部３４とからなつている。しかして、
搬入部３２は、基台６上にテーブル８に近接して
載設された架台３５と、この架台３５上に固設さ
れたローダ３７とからなつている。このローダ３
７は、本体３８と、この本体３８に突設されたア
ーム３９と、このアーム３９の先端部に取付けら
れ被加工物Ｗを着脱自在に握持するグリツプ４０
とからなつている。そして、アーム３９の軸線
は、矢印７方向に平行かつ回転軸１０の軸線と直
交するように設定されている。そして、アーム３
９は、その軸線のまわりに回転駆動されるように
なつているとともに例えば空気圧シリンダにより
軸線方向に進退駆動されるようになつている。ま
た、本体３８は矢印４１方向に旋回駆動されるよ
うになつていて、図示せぬ被加工物置台より砥石
１１上に被加工物Ｗを移載するように設けられて
いる。さらに、搬出部３４は、基台６上にテーブ
ル８を挾んで搬入部３２に対置して載設された架
台４２と、この架台４２上に固設されたアンロー
ダ４３とからなつている。このアンローダ４３
は、本体４４と、この本体４４に突設されたアー
ム４５と、このアーム４５の先端部に取付けられ
被加工物Ｗを着脱自在に握持するグリツプ４６と
からなつている。そして、アーム４５の軸線は回
転軸１０の軸線と直交するように設定されてい
る。そして、アーム４５は、その軸線のまわりに
回転駆動されるようになつているとともに例えば
空気圧シリンダにより軸線方向に進退駆動される
ようになつている。また、本体４４は、矢印４７
方向に旋回駆動されるようになつていて、砥石１
１上から被加工物Ｗを水切ブローステーシヨン３
３に移載するように設けられている。他方、測定
部２は、被加工物Ｗを矢印７方向に沿つて搬送す
るトランスフア機構４８と、このトランスフア機
構４８の搬送始点位置において基台６に設置され
た水切ブローステーシヨン３３と、トランスフア
機構４８に沿つて水切ブローステーシヨン３３の
次に基台６に設置された位相決めステーシヨン４
９と、トランスフア機構４８に沿つてこの位相決
めステーシヨン４９の次に基台６に設置された測
定ステーシヨン５０と、トランスフア機構４８に
沿つて測定ステーシヨン５０の次に基台６に設置
され測定ステーシヨン５０にて形状測定が完了し
た被加工物Ｗを一時的に載置しておく待機ステー
シヨン５１とからなつている。しかして、トラン
スフア機構４８は、基台６に設置された案内駆動
体５２と、この案内駆動体５２に係合保持された
３台の搬送体５３…とからなつている。上記安内
駆動体５２は、搬送体５３…を適時に矢印７方向
に進退駆動するようになつている。また、搬送体
５３…は、被加工物Ｗを着脱自在に保持するグリ
ツプ部（図示せず）を有しているとともに、この
グリツプ部を矢印３１方向に適時に昇降駆動する
ようになつている。さらに、水切ブローステーシ
ヨン３３は、被加工物Ｗが載置される載置台５４
と、載置台５４上方に配設された空気圧シリンダ
５５と、この空気圧シリンダ５５のピストンロツ
ド５６に取付けられ適時に載置台５４を覆うカバ
ー５７と、このカバー５７内部に設けられ洗浄液
を噴射するノズル５８ａと、同じくカバー５７内
部に設けられ空気を噴射するノズル５８ｂとから
なつている。また、位相決めステーシヨン４９
は、被加工物Ｗを載置して所定量回転させるもの
である。さらに、測定ステーシヨン５０は、逆Ｌ
字状の支持具５９と、この支持具５９に矢印７方
向に沿つて列設された複数の例えば差動トランス
などからなる変位検出器６０…と、被加工物Ｗを
載置して適時に昇降駆動する昇降台６１とからな
つている。上記変位検出器６０…の測定子（図示
せず）は、下方に配向され、昇降台６１により上
昇している被加工物Ｗの加工面Ｂ（研磨面）の変
位量（平面度）を測定するようになつている。し
かして、前記演算制御部３は、支持体１３に垂設
されている。そして、この演算制御部３は、例え
ばマイクロコンピユータなどの演算・記憶・制御
機能を有していて、変位検出器６０…及びリミツ
トスイツチ２２…に電気的に接続されている。そ
うして、後述する加工プログラムに基づいて、加
工部１と測定部２とを制御するようになつてい
る。

つぎに、上記構成の研磨装置に基づいて、この
実施例の研磨方法について述べる。

まず、この実施例の研磨方法の原理について述
べる。第３図Ａに示す砥石１１面上において、被
加工物Ｗの軸線が、内周側の点６２にあるとき、
砥石１１の断面形状は、第４図に示すように、内
周部が外周部よりもつつこむ傾向、つまり中凹と
なる傾向をもつている。逆に、被加工物Ｗの軸線
が砥石１１面上において外周側の点６３にあると
き砥石１１は外周側がより多く摩耗するので砥石
の断面形状は、第５図に示すように、外周部が内
周部よりもつつこむ傾向、つまり中凸となる傾向
をもつている。このことは、加工中心位置を砥石
１１の径方向に変化させることにより、砥石１１
の断面形状つまり平面度を制御できることを示し
ている。すなわち、砥石１１の断面形状が中凸と
なつたときには、加工中心位置を内周側に移動さ
せ、逆に、中凹となつたときは加工中心位置を外
周側に移動させることにより砥石１１の研磨作用
面の平面度をほぼ一定に維持することが可能とな
る。かくして、本実施例は、以上の原理に立脚し
ているものであつて、以下に順を追つて述べる。
まず、図示せぬ被加工物置台上の被加工物Ｗをロ
ーダ３７のグリツプ４０により把持して、砥石１
１上に移載する。このとき、被加工物Ｗの軸線が
砥石１１の点６４にて交わるようにテーブル８の
移動体８ａの位置決めをあらかじめ行つておく。
上記点６４は、点６２，６３の中間位置となつて
いる。ついで、加圧旋回軸２４を下降させると、
被加工物ＷのボスＡがチヤツク２５により保持さ
れるとともに、砥石１１に対して被加工物Ｗが押
圧される。ついで、砥石回転駆動部９と加圧回転
駆動部１４を起動して、砥石１１及び加圧旋回軸
２４を回転させる。これと同時に、カバー２８を
下降させ、ノズル２９から加工液を被加工物Ｗに
向けて噴射する。すると、被加工物Ｗは、加圧旋
回軸２４とチヤツク２５との偏心による強制回転
（公転）と、砥石１１の周速差によるつれまわり
（自転）を行ない、砥石１１の平面形状が転写さ
れる。このときの加工量の制御は、前記切込み量
検出部２６ａまたは外部タイマにより行う。しか
して、一定量切込んだ後、上述の一連の加工作業
を停止し、加圧旋回軸２４を上昇させる。つい
で、加工が終了した被加工物Ｗをアンローダ４３
により反転し、加工面Ｂを上にした状態で水切ブ
ローステーシヨン３３の載置台５４上に移載す
る。そして、カバー５７を下降させて、ノズル５
８ａより洗浄液を被加工物Ｗの加工面Ｂに噴射さ
せ洗浄する。つぎに、ノズル５８ｂより圧縮空気
を噴射し、加工面８に付着している洗浄液を飛散
させる。さらに、トランスフア機構４８の搬送体
５３により、被加工物Ｗを水切ブローステーシヨ
ン３３から位相決めステーシヨン４９まで搬送す
る。ついで、この位相決めステーシヨン４９にて
は、被加工物Ｗは所定角度回動する。その結果、
次の測定ステーシヨン５０において変位検出器６
０…の測定子が加工穴に入ることによる誤測定を
防止できる。なお、被加工物Ｗに、誤測定を惹き
起す加工穴が穿設されていないときは、位相決め
ステーシヨン４９を飛び越してもよい。ついで、
搬送体２３により水切ブローステーシヨン３３よ
り測定ステーシヨン５０の昇降台６１に被加工物
Ｗを搬送する。そして、昇降台６１を上昇させ、
加工面Ｂを変位検出器６０…の測定子に当接させ
る。その結果、これら変位検出器６０…からは、
加工面Ｂ形状を示す検出信号が演算制御部３に出
力される。ついで、昇降台６１を下降させ、搬送
体２３により被加工物Ｗを待機ステーシヨン５１
に移載する。かくして、加工の１サイクルが終了
する。このような加工サイクルを繰返しているう
ちに、前述したように砥石１１の平面度が劣化す
る。このような砥石１１の平面度劣化傾向は演算
制御部３に入力した変位検出器６０…からの変位
量データに基づいて算出された断面形状精度によ
り検出される。たとえば、第６図に示すように求
められた断面形状精度が許容限６５を越えるよう
としているときは、その直前で、加工中心位置を
ずらすように制御する。すなわち、第６図の黒丸
で示すように、被加工物Ｗが中凸傾向を示し続け
ている場合は、砥石１１は中凹となつているので
あるから、加工中心位置が外周側の点６３となる
ようにテーブル８の移動体８ａの位置修正を行
う。しかして、この状態で再び加工を継続すると
通常被加工物Ｗは、徐々に中凹傾向を示す。した
がつて断面形状精度が許容限６６を越える直前で
加工中心位置を反対方向にずらす。この場合、砥
石は、中凸となつているのであるから、第６図白
丸で示すように、加工中心位置が点６２となるよ
うにテーブル８の移動体８ａの位置修正を行う。
このような砥石１１による加工中心位置の修正を
順次繰り返す。

かくして、砥石１１の平面度は、加工中心位置
を変更することと、砥石１１による研磨量が被加
工物Ｗのどの加工位置においてもほぼ一定となる
ように砥石片１１ａ…が設定されていることが相
俟つて、一定の精度範囲内に維持される。したが
つて、砥石１１の形状精度を修正するために、加
工を中断する必要がなくなり、平面ホーニング加
工の自動化及び高能率化が可能となる。

上記実施例においては、砥石片１１ａ…の数
は、内側、外側、中央部で同数としているが、外
側にいくほど大きさを小さく、且つ数を増やすこ
とにより、砥石片１１ａ…間の距離を短くして各
砥石片１１ａ…間の距離がはなれすぎ被加工物Ｗ
が落ち込むことを防止できる。さらに、内側の砥
石片１１ａ…の摩耗を軽減するために、砥粒集中
度を内側に行くほぼ高めるようにしてもよい。さ
らに、砥石片１１ａ…が配設される同心円の数
は、適宜設定してよい。また、砥石片１１ａ…
は、同心円上に沿つて配設することなく、平均的
研磨作用面積が径方向でほぼ等しくなるように無
作為に配設してもよい。さらにまた、砥石片１１
ａ…の形状についても円形、角形等任意に設定し
てよい。さらに、移載機構５及びトランスフア機
構４８の代りに、被加工物Ｗの搬送をすべてロボ
ツトにより行わせてもよい。さらにまた、加圧旋
回軸２４は、単に被加工物Ｗを砥石１１に加圧し
て、単につれまわり（自転）のみを行わせるよう
にしてもよい。さらにまた、上記実施例において
は、加工中心位置は３点６２，６３，６４である
が、このようなポイント設定の他に、外側と内側
の限界点を定めておき、これらの間を連続的に任
意の間隔で変位させるようにしてもよい。さら
に、上記実施例においては、砥石１１側を動かす
ことにより加工中心位置を変化させているが、砥
石１１側を固定し被加工物Ｗを動かすようにして
もよい。

〔発明の効果〕

本発明の研磨方法は、以下のような格別の作用
効果を奏する。すなわち、砥石の平面度を加工
を中断することなく、一定の範囲に維持すること
ができるので、平面加工精度及び平面加工能率が
高くなる。砥石の平面度の修正作業を行う必要
がなくなり、被加工物の平面加工の自動化が容易
になる。平面加工直後の被加工物の研磨面の平
面度の測定結果に基づいて、砥石に対する被加工
物の加工位置を変更させ、砥石の平面度を一定の
範囲に維持するようにしているので、被加工物の
平面度の全数検査が可能となり、砥石の平面度の
変化をリアルタイムで知ることができるようにな
る。このことは、平面加工精度及び平面加工能率
を一層向上させる役割を果たしている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の研磨方法に用いら
れる研磨装置の正面図、第２図は同じく平面図、
第３図Ａは第１図に示す砥石の拡大平面図、第３
図Ｂは砥石占拠率を示すグラフ、第４図及び第５
図は本発明の一実施例の研磨方法の説明図、第６
図は同じく加工数と被加工物の断面形状精度との
関係を示すグラフ、第７図は被加工物の斜視図、
第８図は従来の平面ホーニング加工の説明図であ
る。 １……加工部、２……測定部、３……演算制御
部、５……移載機構（搬送部）、８……テーブル、
９……砥石回転駆動部、１１……砥石、１４……
加圧回転駆動部（加圧部）、４８……トランスフ
ア機構（搬送部）、Ｗ……被加工物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同一平面をなす研磨作用面を有する複数の砥
   石片からなる砥石を上記研磨作用面に直交する回
   転軸線のまわりに回転させる工程と、上記研磨作
   用面に被加工物を押し付け且つ上記砥石の回転に
   追従してつれまわりさせながら上記被加工物を平
   面加工する工程と、上記被加工物の研摩面の平面
   度を測定する工程と、上記平面度測定結果に基づ
   いて上記研磨作用面に対する上記被加工物の加工
   位置を上記平面加工により平面度が低下した研磨
   作用面の平面度を向上させる位置に相対的に変位
   させる工程とを具備することを特徴とする研磨方
   法。