JPH07186042A - 砥石の接触検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エアーカット時間の短縮と、砥石とワークと
の初期接触の高精度検知を行うことができる砥石の接触
検知装置を提供すること、加工液の導電性を利用せずに
砥石とワークとの間の距離、及び接触の有無を検出する
ことができる接触検知装置を提供する。 【構成】 内部に導電性の台金５を有した砥石１と該砥
石によって加工される誘電性を有したワーク４との間の
静電容量を測定する静電容量測定装置６と、該測定装置
によって測定された該静電容量値に基づいて砥石とワー
クとの間の距離を判定する加工機制御装置３とを備え、
制御装置により判定された上記距離の値に基づいて砥石
をワークに対して短時間で接近させることによりエアー
カットに要する時間を短縮し、両者の接触の有無を高精
度に検知した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は砥石を用いた研削加工装
置において、砥石とワーク（被加工物）との接触を高精
度に検知すると共にエアーカットに要する時間を短縮し
た砥石の接触検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転する砥石によってワーク（被加工
物）に研削加工を施す研削加工装置に於いては、回転す
る砥石を即座にワークに接触させて研削を開始するので
はなく、砥石とワークとを適当な間隔をおいて配置した
状態で砥石の回転を開始し、徐々に砥石をワークに接近
させながら切込みを行って行く手順を踏むのが一般であ
る。砥石がワークに接触する前に砥石を空転させながら
ワークに接近させて行く作業はエアーカットと称され、
エアーカットは所望の砥石切込みを精度よく行う為、或
は深切込みによる砥石の破損を防止する為にも必要な作
業工程であるが、現状ではこのエアーカットに要する時
間が長くなり、全体としての加工に要する時間を増大さ
せる大きな要因となっている。このようなところから、
実際の研削作業に直接関与しないエアーカットに要する
時間をできる限り短縮し、しかも砥石とワークとの初期
接触を高精度に検知し、その結果切込み量を厳密に調整
できる技術の開発が強く望まれていた。

【０００３】従来技術として、特開昭５５−１１７０６
号公報、特開昭５７−１３８５５８号公報、特開昭５９
−２４９４７号公報、特開昭６１−６１７４１号公報に
は夫々初期接触を検知する技術が開示されているが、何
れにおいてもエアーカットの時間を短縮させる点につい
ての配慮はなされていない。また１９９０年度精密工学
会秋季大会学術講演会講演論文集第６１３〜６１４頁掲
載の『非導電性研削砥石の通電接触検出法』には、加工
液（水道水）の導電性に着目し、砥石−ワークの接近距
離を測定する内容が開示されているが、この構成によれ
ば、加工液の介在を前提としている為、接触の有無は検
知できても、砥石とワークとの間が一定値以上離間して
いる場合の離間距離を正確に検出することは不可能であ
り、その結果エアーカット時間を短縮することは困難で
ある。

【０００４】

【発明の目的】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、エアーカット時間の短縮と、砥石とワークとの初期
接触の高精度検知を行うことができる砥石の接触検知装
置を提供することを目的としている。また、本発明は加
工液の導電性を利用せずに砥石とワークとの間の距離、
及び接触の有無を検出することができる接触検知装置を
提供することも目的としている。

【０００５】

【発明の構成】上記目的を達成するため、本願第１の発
明は、内部に導電性の台金を有した砥石と該砥石によっ
て加工される誘電性を有したワークとの間の静電容量を
測定する静電容量測定装置と、該測定装置によって測定
された該静電容量値に基づいて砥石とワークとの間の距
離を判定する加工機制御装置とを備え、制御装置により
判定された上記距離の値に基づいて砥石をワークに対し
て短時間で接近させることによりエアーカットに要する
時間を短縮したことを特徴とする。本願第２の発明は、
内部に台金を有した砥石と該砥石によって加工される誘
電性を有したワークとの間の静電容量を測定する静電容
量測定装置と、該測定装置によって測定された該静電容
量に基づいて砥石とワークとの間の距離を判定する加工
機制御装置と、該制御装置により判定された上記距離の
値に基づいて砥石とワークとの接触を高精度に検知する
ことを特徴とする。

【０００６】本願第３の発明は、砥石の台金に備えたコ
イルに通電した時に、該砥石に対向配置した導電性を有
したワーク上に発生する渦電流に基づいて上記コイルに
発生するインピーダンス変化を測定する渦電流式インピ
ーダンス測定装置と、該測定装置によって測定されたイ
ンピーダンスの値に基づいて砥石とワークとの間の距離
を判定する加工機制御装置とを備え、該制御装置により
判定された上記距離の値に基づいて砥石をワークに対し
て短時間で接近させることによりエアーカットに要する
時間を短縮したことを特徴とする。本願第４の発明は、
砥石の台金に備えたコイルに通電した時に、該砥石に対
向配置した導電性を有したワーク上に発生する渦電流に
基づいて上記コイルに発生するインピーダンス変化を測
定する渦電流式インピーダンス測定装置と、該測定装置
によって測定されたインピーダンスの値に基づいて砥石
とワークとの間の距離を判定する加工機制御装置とを備
え、該制御装置により判定された上記距離の値に基づい
て砥石とワークとの接触を高精度に検知することを特徴
とする。

【０００７】本願第５の発明は、砥石と該砥石によって
加工されるワークとの接触部から流出してくる加工液の
液量を測定する流量測定装置と、該測定装置によって測
定された上記液量の値に基づいて砥石とワークとの間の
距離を判定する加工機制御装置と、該制御装置により判
定された上記距離の値に基づいて砥石をワークに対して
短時間で接近させることによりエアーカットに要する時
間を短縮したことを特徴とする。本願第６の発明は、砥
石と該砥石によって加工されるワークとの接触部から流
出してくる加工液の液量を測定する流量測定装置と、該
測定装置によって測定された上記液量の値に基づいて砥
石とワークとの間の距離を判定する加工機制御装置と、
該制御装置により判定された上記距離の値に基づいて砥
石とワークとの接触を高精度に検知することを特徴とす
る。

【０００８】本願第７の発明は、砥石と該砥石によって
加工されるワークとの接触部から流出してくる加工液の
流圧を測定する圧力測定装置と、該測定装置によって測
定された上記流圧の値に基づいて砥石とワークとの間の
距離を判定する加工機制御装置と、該制御装置により判
定された上記距離の値に基づいて砥石をワークに対して
短時間で接近させることによりエアーカットに要する時
間を短縮したことを特徴とする。本願第８の発明は、砥
石と該砥石によって加工されるワークとの接触部から流
出してくる加工液の流圧を測定する圧力測定装置と、該
測定装置によって測定された上記流圧の値に基づいて砥
石とワークとの間の距離を判定する加工機制御装置と、
該制御装置により判定された上記距離の値に基づいて砥
石とワークとの接触を高精度に検知することを特徴とす
る。本願第８の発明は、上記各接触検知装置による検知
結果を、研削加工機にフィードバックすることにより、
研削加工開始から加工終了まで全自動で行うことを特徴
とする。

【０００９】以下、添付図面に示した実施例により本発
明を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例の接触検
知装置の概略構成を示す図であり、この接触検知装置は
研削加工装置に適用されるものであり、研削加工装置を
構成する砥石１は砥石支持部２によって回転自在に支持
されており、砥石支持部２を昇降させる図示しない駆動
源の動作及び砥石１を回転させる図示しないモータの回
転動作は、加工機制御装置３により制御され、砥石１は
図示しないワーク台座上に支持された誘電性を有したワ
ーク４に向けて進退可能に構成されている。砥石１の内
部に位置する台金５は導電性の金属からなり、該台金５
と誘電性を有したワーク４との間の静電容量を検出する
静電容量測定装置６からのリード線が夫々に接続されて
いる。また、静電容量測定装置６からの計測信号は上記
加工機制御装置３に出力されるように結線されている。

【００１０】なお、砥石支持部２、加工機制御装置３は
既存の研削加工装置に備わったものであり、この研削加
工装置に対して静電容量測定装置６を後付けすることに
より、接触検知装置を備えた研削加工装置を得ることが
できる。この実施例ではストレート砥石を用いた平面研
削加工を例として示しているが本発明はこの加工方式に
限定されるものではない。台金５とワーク４は対向する
電極とみなすことができ、両者の間の静電容量を静電容
量測定装置６により測定することにより、砥石１とワー
ク４との間の距離の値、或は接触の有無を知ることがで
きる。

【００１１】実際の加工においては、実際に使用する砥
石とワークとの間の静電容量の値と、距離との関係を予
め算出するための関係式を作成しておく必要があるが、
台金の種類、材質、大きさ及び砥石の種類、材質さえ同
じであれば、一度求めた関係式を流用可能である。この
関係式を求める為の測定においては、砥石１をワーク４
に徐々に接近させながら、静電容量値の変化と砥石の送
り量との関係を求めれば良く、容易である。また、この
測定においては、砥石の静電容量値と、砥石−ワーク間
の静電容量値を別個に知ることができる為、砥石の厚み
が変化した場合にもこの関係式を用いて測定を行うこと
ができるので便利である。

【００１２】本発明の上記実施例は、砥石内には台金と
称される金属の部分が存在し、この台金と誘電性のある
ワークとの間の静電容量を測定することにより、砥石と
ワークとの間の距離を検知することができることに着目
してなされたものであり、静電容量測定装置６により砥
石とワークとの間の静電容量を測定することによって、
測定された静電容量の値に基づいて制御装置３が砥石と
ワークとの間の距離を判定し、これを図示しない表示部
に表示するようにしたものである。作業者は当該表示内
容をモニターすることにより、砥石をワークに対して短
時間で接近させることが可能となり、エアーカット時間
を短縮することができる。この結果、加工に要する時間
を短縮し、大きな経済的効果を上げることができる。ま
た、この装置を利用すれば、砥石とワークとの初期接触
を検知することができ、切込み量の高精度な制御が可能
となる。

【００１３】また、砥石１とワーク４との間の距離が静
電容量値により判明するため、この結果を加工機制御装
置３にフィードバックすることにより、砥石を一旦取付
けさえすれば、同じ砥石を使う限り、その後は全て自動
で研削加工を行うことが可能となる。また、静電容量測
定装置６は加工機制御装置を備えた既存の研削加工機に
後付けするだけで、砥石とワークとの間の距離の測定
（エアーカット時間の短縮）及び初期接触の検知を行う
ことができるので、新たな加工装置を製作する必要がな
く、経済的にも有利である。

【００１４】次に、図２は本発明の他の実施例を実現す
る為の接触検知装置の概略構成説明図であり、導電性の
台金５を有した砥石１により導電性を有したワーク４を
加工する場合に渦電流式インピーダンス測定装置１０を
用いてワーク表面に発生する渦電流を測定することによ
り、両者の距離を測定するものである。具体的には台金
５内に内蔵したコイル１１に対して、渦電流式インピー
ダンス測定装置１０から高周波の交流電流を流すことに
より発生したコイル１１からの電磁場がワーク４の表面
に渦電流を引き起こす。そして、この渦電流に対応して
コイルのインピーダンスが変化し、このインピーダンス
変化を渦電流式インピーダンス測定装置１０によって測
定する。このインピーダンス変化量は、台金５とワーク
４との間の距離に対応したものとなるので、加工開始前
にインピーダンス変化量と上記距離との関係を算出する
関係式を求め、加工機制御装置３内のメモリに制御プロ
グラムとして格納しておけば、加工作業中にコイルのイ
ンピーダンス量を測定することにより砥石１とワーク５
との間の距離、或は互いの接触の有無を知ることができ
る。

【００１５】この測定方式は、渦電流式の接触変位測定
方法と同様な原理を利用しており、２つの導体の間に介
在するものの影響を受けにくい渦電流値を測定してい
る。この為、外乱による影響を受けにくく、例えば砥石
とワークとの間に流れる加工液の量が変化した場合であ
っても、その影響を受けることが殆どないという利点を
有する。また、砥石１とワーク４との間の距離が渦電流
値に基づいたコイルのインピーダンス変化より判明する
ため、この結果を加工機制御装置３にフィードバックす
ることにより、砥石を一旦取付けさえすれば、同じ砥石
を使う限り、その後は全て自動で研削加工を行うことが
可能となる。また、渦電流式インピーダンス測定装置１
０は加工機制御装置を備えた既存の研削加工機に後付け
するだけで、砥石とワークとの間の距離の測定（エアー
カット時間の短縮）及び初期接触の検知を行うことがで
きるので、新たな加工装置を製作する必要がなく、経済
的にも有利である。

【００１６】次に、図３は本発明の他の実施例を実現す
る為の装置構成を示す略図であり、この実施例は砥石１
の回転によって発生する加工液１２の液流の流量、或は
流圧の変化を流量測定装置１３或は圧力測定装置１４に
よって測定することにより、流量値、或は圧力値に基づ
いて砥石とワークとの間の距離、或は接触の有無を検知
するようにした構成が特徴的である。即ち、加工液１２
は砥石１の回転時に砥石１とワーク４との間の間隙を通
って砥石回転方向後方に流出するが、砥石とワークとの
間隔が大きい時は多くの流量が低い圧力で流出されて行
く一方で、該間隔が狭くなると、少ない流量が高い圧力
で流出されることとなる。この流量及び流圧の変化を流
出方向後方位置に配置した流量測定装置１３或は圧力測
定装置１４（或は両者を一体化した装置）により測定す
ることにより、砥石とワークとの間の距離及び互いの接
触の有無を知ることができる。この結果、エアーカット
の短縮或は省略による加工に要する時間の短縮、切込み
量の厳密制御が可能となった。

【００１７】また、砥石１とワーク４との間の距離が、
加工時に砥石とワークとの間に発生する加工液の流量、
流圧の変化より判明するため、この結果を加工機制御装
置３にフィードバックすることにより、砥石の種類、材
質、台金の種類、材質等々に影響されることなく、全て
自動で研削加工を行うことが可能となる。また、この流
量測定装置、或は圧力測定装置を加工機制御装置を備え
た既存の研削加工機に後付けするだけで、砥石とワーク
との間の距離の測定（エアーカット時間の短縮）及び初
期接触の検知を行うことができるので、新たな加工装置
を製作する必要がなく、経済的にも有利である。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、内部に台
金を有した砥石と該砥石によって加工される誘電性を有
したワークとの間の静電容量を測定、モニタするための
静電容量計測装置と、該静電容量計測装置によって測定
された該静電容量に基づいて砥石とワークとの間の距離
を判定する加工機制御装置とを備え、制御装置により判
定された上記距離の値に基づいて砥石をワークに対して
短時間で接近させることによりエアーカットに要する時
間を短縮（省略）するようにしたので、研削加工に要す
る時間を短縮し、研削加工機の稼働率を高めることがで
きる。また上記と同様の手法により測定した砥石とワー
クとの間の静電容量に基づいて両者の接触を高精度に検
知するようにしたので、切込み量を厳密に調整したり、
深切込みによる砥石の破損を防止することができる。

【００１９】また、砥石の台金に備わったコイルに交流
電流を流した時にコイルからの磁場によりワーク表面に
発生する渦電流の値に基づいて砥石とワークとの間の距
離を判定する加工機制御装置を備え、該制御装置により
判定された上記距離の値に基づいて砥石をワークに対し
て短時間で接近させることによりエアーカットに要する
時間を短縮（省略）したり、或は上記距離の値に基づい
て砥石とワークとの接触を高精度に検知するようにした
ので、加工に要する時間の短縮、切込み量の厳密制御を
可能にした。また、砥石と該砥石によって加工されるワ
ークとの接触部から流出してくる加工液の液量或は圧力
を測定する測定手段と、測定された流量、或は圧力の値
に基づいて砥石とワークとの間の距離を判定する加工機
制御装置とを備え、該制御装置により判定された上記距
離の値に基づいて砥石をワークに対して短時間で接近さ
せることによりエアーカットに要する時間を短縮（省
略）したり、或は上記距離の値に基づいて砥石とワーク
との接触を高精度に検知するようにしたので、加工に要
する時間の短縮、切込み量の厳密制御が可能となった。
上記の各装置によれば、各測定装置による検知結果を、
研削加工機にフィードバックすることにより、研削加工
開始から加工終了まで全自動で行うことが可能となる。
しかも、各測定装置は既存の加工機に後付けするだけ
で、該加工機に上記能力を付与することが可能となるの
で、経済的にも有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の接触検知装置の概略構成例
を示す図。

【図２】本発明の他の実施例の接触検知装置の概略構成
例を示す図。

【図３】本発明の他の実施例の接触検知装置の概略構成
例を示す図。

【符号の説明】

１ 砥石、２ 砥石支持部、３ 加工機制御装置、４
ワーク、５ 台金、６静電容量測定装置、１０ 渦電流
式インピーダンス測定装置、１１ コイル、１２ 加工
液、１３ 流量測定装置、１４ 圧力測定装置。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に導電性の台金を有した砥石と該砥
   石によって加工される誘電性を有したワークとの間の静
   電容量を測定する静電容量測定装置と、該測定装置によ
   って測定された該静電容量値に基づいて砥石とワークと
   の間の距離を判定する加工機制御装置とを備え、該制御
   装置により判定された上記距離の値に基づいて砥石をワ
   ークに対して短時間で接近させることによりエアーカッ
   トに要する時間を短縮したことを特徴とする砥石の接触
   検知装置。
2. 【請求項２】 内部に台金を有した砥石と該砥石によっ
   て加工される誘電性を有したワークとの間の静電容量を
   測定する静電容量測定装置と、該測定装置によって測定
   された該静電容量に基づいて砥石とワークとの間の距離
   を判定する加工機制御装置と、該制御装置により判定さ
   れた上記距離の値に基づいて砥石とワークとの接触を高
   精度に検知することを特徴とする砥石の接触検知装置。
3. 【請求項３】 砥石の台金に備えたコイルに通電した時
   に、該砥石に対向配置した導電性を有したワーク上に発
   生する渦電流に基づいて上記コイルに発生するインピー
   ダンス変化を測定する渦電流式インピーダンス測定装置
   と、該測定装置によって測定されたインピーダンスの値
   に基づいて砥石とワークとの間の距離を判定する加工機
   制御装置とを備え、該制御装置により判定された上記距
   離の値に基づいて砥石をワークに対して短時間で接近さ
   せることによりエアーカットに要する時間を短縮したこ
   とを特徴とする砥石の接触検知装置。
4. 【請求項４】 砥石の台金に備えたコイルに通電した時
   に、該砥石に対向配置した導電性を有したワーク上に発
   生する渦電流に基づいて上記コイルに発生するインピー
   ダンス変化を測定する渦電流式インピーダンス測定装置
   と、該測定装置によって測定されたインピーダンスの値
   に基づいて砥石とワークとの間の距離を判定する加工機
   制御装置とを備え、該制御装置により判定された上記距
   離の値に基づいて砥石とワークとの接触を高精度に検知
   することを特徴とする砥石の接触検知装置。
5. 【請求項５】 砥石と該砥石によって加工されるワーク
   との接触部から流出してくる加工液の液量を測定する流
   量測定装置と、該測定装置によって測定された上記液量
   の値に基づいて砥石とワークとの間の距離を判定する加
   工機制御装置と、該制御装置により判定された上記距離
   の値に基づいて砥石をワークに対して短時間で接近させ
   ることによりエアーカットに要する時間を短縮したこと
   を特徴とする砥石の接触検知装置。
6. 【請求項６】 砥石と該砥石によって加工されるワーク
   との接触部から流出してくる加工液の液量を測定する流
   量測定装置と、該測定装置によって測定された上記液量
   の値に基づいて砥石とワークとの間の距離を判定する加
   工機制御装置と、該制御装置により判定された上記距離
   の値に基づいて砥石とワークとの接触を高精度に検知す
   ることを特徴とする砥石の接触検知装置。
7. 【請求項７】 砥石と該砥石によって加工されるワーク
   との接触部から流出してくる加工液の流圧を測定する圧
   力測定装置と、該測定装置によって測定された上記流圧
   の値に基づいて砥石とワークとの間の距離を判定する加
   工機制御装置と、該制御装置により判定された上記距離
   の値に基づいて砥石をワークに対して短時間で接近させ
   ることによりエアーカットに要する時間を短縮したこと
   を特徴とする砥石の接触検知装置。
8. 【請求項８】 砥石と該砥石によって加工されるワーク
   との接触部から流出してくる加工液の流圧を測定する圧
   力測定装置と、該測定装置によって測定された上記流圧
   の値に基づいて砥石とワークとの間の距離を判定する加
   工機制御装置と、該制御装置により判定された上記距離
   の値に基づいて砥石とワークとの接触を高精度に検知す
   ることを特徴とする砥石の接触検知装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８に記載の接触検知装置に
   よる検知結果を、研削加工機にフィードバックすること
   により、研削加工開始から加工終了まで全自動で行うこ
   とを特徴とする研削加工装置。