JPS63114877A - 数値制御研削盤における砥石の加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、数値制御研削盤の工具く砥石）を主軸に取
り付けたままで、寸法を測定し、形状や表面の粗度など
の状態を判定し、さらに砥石を加工して修正することが
可能な数値制御研削盤における砥石の加工装置に関する
。

［従来の技術］ 数値制御研削盤によりワークの研削を行う場合に、寸法
精度や表面状態の良好な研削を能率良く行うためには砥
石（工具）の寸法、形状（真円度、平坦度、真円度など
）、及び切れ味を左右する表面の粗度を常に最良の状態
に保つ必要がある。このために、従来は、適当な研削時
間あるいは研削量毎に、作業員が目視で形状を判定し、
寸法を測り、手を触れてその感触によって摩耗状況を判
断し、必要な場合には主軸から外して加工装置に運び、
形状の修正（トルーイング）や目立て（ドレッシング）
を行い、再度主軸に装着して研削を妹続するようにして
いた。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、上記のような方法は人間の手作業によっ
て形状の変化を調べるしので、誤差が多く、時間がかか
り能率が悪かった。また、形状修正のための加工作業を
一々砥石を主軸から外して行わなければならず、研削能
率が低下するとともに、砥石の加工の機械を別に必要と
し、さらに、取り付けの都度、主軸への工具の取り付は
状態が変わるので、主軸に固定したときに偏心が生じて
しまうという問題点があった。

［問題点を解決するための手段ｊ 上記のようｔ問題点を解決するために、この発明は、砥
石を回転させる主軸と、該主軸に対して相対移動可能に
設置されたテーブルとを備えた数値制御研削盤において
、上記テーブル上に、砥石を加工する加工工具と、上記
砥石の外面の位置を検出する検出器とを設置するととも
に、砥石を回転しつつ得られた上記検出器の検出値から
砥石の形状あるいは表面の粗度を示す指標値を算出し、
この指標値が所定の範囲を越えたときに上記加工工具を
砥石に臨ませて砥石の形状を修正するように上記数値制
御研削盤を駆動する制御装置を設けたちのである。

［作用コ このような砥石の加工装置においては、テーブルを主軸
に対して相対移動して検出器を砥石の外面の位置を検出
するための計測位置に移動し、主軸を回転すると、砥石
の外面の位置の変化が測定される。制御装置においてこ
のデータを処理し、砥石の本来の形状からの変位及び砥
石の外面の凹凸の状況を示す指標値を算出し、この値を
予め制御装置に入力した設定値と比較して、指標値が設
定の範囲を越える場合には、制御装置から砥石の数値制
御研削盤及び加工装置に対して、加工装置を砥石に臨ま
せてその形状及び表面粗度を修正するように砥石を加工
する信号が出力される。

［実施例コ 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図においてＡは、自動工具交換装置（図示略）を有
する数値制御研削盤である。この数値制御研削盤Ａは、
いわゆるグラインディングセンタと同様の基本構造を有
するものであり、立設されたコラムｌに取り付けられた
主軸頭２と、主軸頭に臨んで水平に設置されたテーブル
３とを備えており、このテーブル３は、Ｘ軸駆動モータ
（図示略）とＹ軸駆動モータ４により、ベース５に対し
てＸ軸方向（第１図において紙面に垂直な方向）及びＹ
軸方向（第１図で左右方向）に移動され、一方、主軸頭
２はＺ軸駆動モータ６によりＸ軸方向（第１図において
上下方向）に移動されるようになっている。主軸頭２の
主軸７には、砥石８を有する工具９が図示しない工具マ
ガジンから取り出されて装着されるようになっており、
これらの過程を自動制御する数値制御装置が付設されて
いる。

上記テーブル３はベース５上にＹ軸方向に敷設されたレ
ール（図示略）上に設置され、テーブル３とベース５の
間にはＹＭ駆動モータ４の回転をＹ軸方向の直線運動に
変換してテーブル３を駆動するポールねじ機溝１０が設
けられている。そして、このテーブル３上には、ワーク
Ｗが治具により固定されるとと乙に、その一端部には、
砥石８を加工する形状修正工具１１と、砥石８の切れ味
を出ずための目立て工具１２と、砥石８の外周面８ａの
位置を検出する接触型の位置検出器１３とが設置されて
おり、これらは同時に砥石８に接触することがないよう
に配置されている。上記砥石８は、ダイヤモンドのよう
な硬度の高い砥粒１４と、この砥粒１４を結合する比較
的硬度の小さい結合剤１５とから円板状あるいは筒状な
どの回転体状に形成され（第２図（イ）、（ロ）参照）
、上記形状修正工具ＩＩは、砥粒１４と結合剤１５を一
堵に加工する硬質の刃体を備え、一方、上記目立て工具
１２は、砥石８の結合剤１５のみを削って砥粒１４を表
面から突出させて残存させる比較的軟質の刃体を備えて
いる。上記位置検出器１３は、検出器本体１６の頭部に
、頂部に球状あるいは転勤可能な円板状の接触子１７を
もつ支持ビン１８がＹ袖を含む垂直面内で回動自在に枢
着されて成り、この支持ビン１８は弾性部材により砥石
８側に付勢されており、砥石８が当該位置に来たときは
その外周面８ａに追随して接触する（第３図参照）。そ
して、支持ビン［８が振れるとその傾斜角を接触子１７
の水平方向の変位に換算して表示計１９に表示するよう
になっている（第４図参照）。次に、制御装置２０の要
部の構成を第５図により説明すると、位置検出器１３の
出力信号を電圧に変換する電圧変換器２１、この電圧を
増幅する増幅器２２、アナログ信号をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器２３、このデータを記憶する記憶回
路２４、データを演算処理して指標値を算出する演算回
路２５、設定値を入力する設定回路２６、設定値と指標
値とを比較する比較回路２７、判定する判定回路２８及
び数値制御装置３０に作業信号を出力する信号出力回路
２９等を備えている。

次に、上記のように構成された砥石の加工装置の構成と
作用について、第６図のフロー図に基づいて説明すると
、まず、制御装置２０は数値制御装置３０に対して砥石
８の外周面８ａの位置計測を行わせる信号を出力する（
Ｓｔｌ）。すると、数値制御装置３０は、まず、砥石８
の回転を止めた゛　　状態で接触子１７と砥石８の中心
とのＸ軸及びＺ軸の座標を一致させ、さらにＹ軸駆動モ
ータ４を駆動してテーブル３を基県位置に移動する（こ
のときの主軸７と位置検出器１３の中心との距離をＱ、
とする）。そして、接触子１７が砥石８の外周面８ａに
接触するまて高速で移動させる（このとき、表示計１９
は最小値（−ａ）を示している）。ここで移動速度を低
速にして計測位置（表示計１１％０を示す）まで移動す
る（第７図（イ）はこのときの−例を示す）。このとき
のテーブル３のＹ座標の変位をｇｌとすると、接触子１
９の接触位置での砥石の半径Ｒ６は次の式で求められる
（第３図参照）。

ｎｏ＝Ｑｏ　　１２１ この状態で、主軸７を低速で回転させると、表示計１９
の表示を（ｒ）とすれば、半径Ｒは次の式によって、順
次全周に亙って求められる（第４図参照）。

Ｒ＝　Ｒｏ　＋　ｒ 位置検出器１３から出力された計測値「と、数値制御装
置３０において得られたＹ軸変位値Ｒ８は、制御装置２
０に入力され、電圧変換器２１において電圧に変換され
、増幅器２２において増幅され、Ａ／Ｄ変換器２３によ
りデジタル信号に変換され、記憶回路２４に記憶される
。なお、実際のデータは砥石８の外周面８ａについて時
系列的に（ｒｎ、ｒｚ、ｒｓ、・・・、　ｒｎ）として
得られる。そして、演算回路２５においては、これらの
データ（Ｒｏ　、　ｒ　１゜ｒｚ、ｒａ＋・・・、ｒｎ
）から、下記のような種々の指標値が算出される。

（１）砥石の形状の目安となる指標値 最大半径　　Ｒｍａｘ−Ｒｏ　＋　ｒｍａｘ最小半径　
　Ｒｍ１ｎ＝　Ｒｏ＋　ｒｍｉｎ最大振れ量　ΔＲ＝　
ｒｍａｘ　−ｒｍｉｎ概略平均半径Ｒｍ　＝　Ｒｏ＋　
（ｒｍａｘ＋　ｒｍｉｎ）／　２（ｎ）砥石の表面粗度
の目安となる指標値平均振れ値　　Ｍ　−（ｒｎ”ｒｚ
”ｒｎ”−”ｒｎ）／ｎ偏差Ｉ　　　　　Ｓ　　＝　（
ｓ／（ｎ　−１））”　５但し、５−（ｒｎ　−Ｍ）’
＋　（ｒｚ−Ｍ）’＋　・＋　（ｒｎ　−Ｍ）２偏差２
　　　　　Ｐ　　＝（ｐ／ｎ）０・５但しｓｐ＝　（ｒ
ｎ　　ｒｚ）２＋　（ｒｚ　　ｒ＊）”＋・・・＋（ｒ
ｎ　−ｒｎ）２そして、比較回路２７において、予め設
定回路２６に入力された設定値と上記の各指標値を比較
する。まず、砥石８の形状の目安となる指標値が基準範
囲内であるか否かを判定回路２８において判定しくＳ　
ｔ３　）、信号出力回路２９が数値制御装置３０に対し
て種々の指令信号を出力する。上記の指標値（Ｒｍａｘ
、　Ｒｍｉｎ、ΔＲ，Ｒｍの一部あるいは全部）が設定
された範囲外であれば（判定が否であれば）、数値制御
装置３０に砥石８を研削する信号を出力する。数値制御
装置３０は各軸方向の駆動モータ４，６を制御して、形
状修正工具１１を砥石８に接触させ、次に主軸７を回転
させて砥石８を砥粒１４、結合剤１５ともに一定虫削る
（トルーイング、Ｓｔ４、第８図（イ）参照）。そして
、各軸の駆動モータ４，６を駆動して、再度、位置検出
器１３を測定位置に移動し、形状を測定しく第７図（ロ
）はこのときの−例を示す）、指標値を算出し、形状の
判定を行い、このような作業の循環ループを判定が合と
なるまで繰り返す。次に、表面の粗度の指標値（上記Ｍ
、Ｓ、Ｐの一部あるいは全部）を設定値と比較しく５ｔ
５）、指標値が設定範囲外であるとき（判定が否である
とき、表面が滑らかであるとき）には、数値制御装置３
０に目立て（ドレッシング）を行う信号を出力する。す
ると数値制御装置３０は、各駆動モータ４，６を駆動し
て目立て工具１２を砥石８と接触させつつ主軸７を回転
し、主に結合剤１５のみを削って砥粒１４を砥石８の表
面から突出させる（Ｓｔ６）。そしてこの過程を判定が
合となるまで繰り返す（第７図（ハ）は合となったとき
の測定の一例を、第８図（ロ）は砥石８の表面状態の一
例を示す）。

上記過程を経て、砥石８の形状がほぼ真円となり、表面
は砥粒１４が突出して切れ味のよい状態になる。そこで
砥石８によるワークＷの研削を行う（Ｓｔ７）が、一定
の研削時間経過後、あるいは一定の研削量に達した時に
再び上記の過程を繰り返して行わせるようにプログラム
されている（Ｓｔ８）。

第９図は、この発明の他の実施例を示すもので、砥石８
の外周面８ａではなく、平坦な端面の形状あるいは粗度
を判定し修正するように構成されているもので、第２図
（ハ）に示すように工具９の凹所９ａを有する先端にリ
ング状の砥石８が固着されており、この砥石８の端面８
ｂでワークＷの研削を行うようにされている。そして、
位置検出器１３の支持ピン１８はＸ軸を含む垂直面何で
回動自在とされ、形状修正工具１１ａ、目立て工具（図
示路）はそれぞれ上記端面８ｂを加工するように設置さ
れている。この装置により端面８ｂの形状及び粗度を測
定するには、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置決めをした後、Ｘ軸
駆動モータ４ａを駆動してボールねじ機構１０ａを介し
てテーブル３を移動して、接触子１７を端面８ｂに接触
させ、表示計１９の表示が０の位置（計測位置）で停止
させる。このときのテーブル３の移動距離から、接触位
置での工具長さが計算され、砥石８の厚さが算出される
。

ここで、主軸７を回転すると端面８ｂの主軸７を中心と
する円上における凹凸が、位置検出器１３により測定さ
れ、データは制御装置２０に入力されるとともに表示計
１９に表示される。次に、テーブル３を上下に移動して
上記内の半径を変え、主軸７を回転してデータを採取し
、これを繰り返して端面８ｂの全面のデータを得る。制
御装置２０以降におけるデータの処理方法や判定方法は
、前例と同様であり、また、作用及び効果も、前例と同
様のものがある。

なお、上記においては、ワークＷの研削と砥石８の測定
を別々に行うようにしているが、位置検出器１３を、形
状修正工具＋１．目立て工具１２、ワークＷ等を載置す
るテーブル３とは別に設置して、ワークＷの研削中に位
置検出器１３を測定位置に移動可能とし、研削と同時に
測定を行ってもよい。この場合、研削中に砥石８の形状
や表面の粗度を判定し、砥石８の指標値が設定範囲を越
えたら直ちに加工して修正することが可能となる。

また、このようにすると、砥石８の加工中に形状測定を
行い、オンラインでデータを算出し、加工によって形状
の修正が完了したかどうかを判断することができ、砥石
８の形状の修正を迅速に行うことが可能になる。さらに
、上記の例では、位置検出器１３として接触型のむのを
使用しｆこが、電磁波、超音波あるいは静電容量などを
応用した非接触型のものを採用してもよい。

［発明の効果で 以上詳述したように、この発明は、砥石を回転させる主
軸と、該主軸に対して相対移動可能に設置されたテーブ
ルとを備えた数値制御研削盤において、上記テーブル上
に、砥石を加工する加工工具と、上記砥石の外面の位置
を検出する検出器とを設置するとともに、砥石を回転し
つつ得られた上記検出器の検出値から砥石の形状あるい
は表面の粗度を示す指標値を算出し、このｔ旨標値が所
定の範囲を越えたときに上記加工工具を砥石に臨ませて
砥石の形状を修正するように上記数値制御研削盤を駆動
する制御装置を設けたものであるので、砥石の形状及び
表面粗度の測定と、加工工具による形状及び表面粗度の
修正が数値制御研削盤の機構を生かして自動的に行え、
人手による場合に比べ、測定と判定、及び修正加工が迅
速に、効率よく、精度よく行なわれる。また、各作業が
主軸に取り付けた状態で行なわれるので、取り外す手間
が省けるとともに、実際に作業する状態で測定と加工が
なされ、主軸への取り付け、取り外しの際の偏心などの
影響も相殺されて精度のよい状態で研削を行わしめる。

そして、そのために新たな装置を必要とせず、むしろ砥
石の加工のための機械を省くことができるなどの優れた
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の正面図、第２図（イ）、
（ロ）１（ハ）砥石の例を示す図、第３図は測定の方法
を示す図、第４図は同じく測定の方法を示す図、第５図
は制御装置の構成と機能を示す図、第６図はこの装置の
作動の過程を示すフロー図、第７図（イ）、（ロ）、（
ハ）は位置検出器の検出値の例を示すグラフ、第８図（
イ）、（ロ）は、砥石の表面の凹凸状況を示す断面図、
第９図はこの発明の他の実施例を示す側面図である。 ３・・・・・テーブル、７・・・・・・主軸、８・・・
・・・砥石、８ａ・・・・・・外周面、８ｂ・・・・・
端面、１１．１１ａ・・・・・・形状修正工具、１２・
・・・・目立て工具、１３・・・・・位置検出器、２０
・・・・・・制御装置、Ａ・・・・・・数値制御研削盤
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 砥石を回転させる主軸と、該主軸に対して相対移動可能
   に設置されたテーブルとを備えた数値制御研削盤におい
   て、上記テーブル上に、砥石を加工する加工工具と、上
   記砥石の外面の位置を検出する検出器とを設置するとと
   もに、砥石を回転しつつ得られた上記検出器の検出値か
   ら砥石の形状あるいは表面の粗度を示す指標値を算出し
   、この指標値が所定の範囲を越えたときに上記加工工具
   を砥石に臨ませて砥石の形状を修正するように上記数値
   制御研削盤を駆動する制御装置を設けたことを特徴とす
   る数値制御研削盤における砥石の加工装置。