JPS63237867A - 平面研削盤の砥石位置検出装置 - 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） 本発明は回転軸の軸方向端部に固着された台金と、該台
金の軸方向端面に設けられた超砥粒層とにより超砥粒砥
石を構成し、超砥粒層の軸方向の端面を研削面としてい
る平面研削盤の砥石位置検出装置に関する。

（従来技術及びその問題点） 一般に研削中における研削面の軸方向の位置変化は、研
削作業による研削面の摩耗や回転軸の熱膨張による伸び
が原因しており、それらにより工作物寸法に変化が生じ
る。

このような工作物寸法の変化に対し、砥石の研削面の位
置を、インプロセスで連続的に精密測定すれば、砥石回
転軸の微移動装置と関連させて工作物寸法の管理が容易
になり、研削盤としての応用範囲が飛躍的に増大する。

このため従来より下記のような各種砥石位置検出装置が
開発されている。

（１）砥石の研削面に検測器の接触子を当ててその動き
により砥石位置を検出する装置（特公昭４５−１３９２
）。

（２）砥石の研削面に液体又はエアーを吹き付けてその
圧力変化により砥石位置を検出する装置（特開昭４９−
１０４２９０　、特開昭５３−１１５９９３）。

（３）レーザー光線等のオプチカルセンサーの動きによ
り直接砥石の研削面の摩耗量を測定する装置（特開昭５
５−１２８０９５　’）。

しかしながら上記各従来装置ではいずれも砥石の研削面
を直接測定しているので、次のような不具合がある。即
ち： 上記（１）の装置では回転中の砥石研削面により接触子
自体が摩耗してしまい、正確な測定の継続は困難である
。また研削液や研削屑が接触子に多量に当たり、正確な
位置測定を乱す。

上記（２）の装置では、測定ノズルから噴出するエアー
が研削液や研削屑により乱され、測定誤差が生じる恐れ
がある。

上記（３）の装置では、レーザー光線が研削液や研削屑
により乱されたり遮蔽されたりする。また極めて複雑で
精密な機構を研削現場に装置する必要があり、コスト的
にも不利である。

（発明の目的） 近年においては、ダイヤモンドやボラゾン等の超砥粒を
利用した超砥粒砥石が多く使用されるようになってきて
おり、このような超砥粒砥石は研削面の摩耗が非常に少
なく、少なくとも１０ット程度の研削工程期間中では、
砥石摩耗は仕上げ寸法に殆んど影響しない程度になって
いる。従って工作物寸法に影響を与える砥石位置変化の
要因は、回転軸の熱膨張のみと考えても差し支えがなく
なってきている。

本発明は上記のような超砥粒砥石の普及による耐摩耗性
の向上に鑑み、測定部分を研削液や研削屑の影響が殆ん
ど無い箇所に設けることにより、正確に測定を行え、し
かも故障等が少ない砥石位置検出装置を提供することを
目的としている。

（目的を達成するための技術的手段） 上記目的を達成するために本発明は、回転軸の軸方向端
部に固着された台金と、該台金の軸方向端面に設けられ
た超砥粒層とにより超砥粒砥石を構成し、超砥粒層の軸
方向端面を研削面としている平面研削盤において、台金
の外周面に環状溝を形成し、該環状溝に対して半径方向
外方から間隔を隔てて対向して環状溝の軸方向位置を測
定するセンサーを配置し、環状溝の位置測定により砥石
位置を検出するようにしている。

（作用） 台金の外周環状溝の軸方向の変位をセンサーでｎ１定す
ることにより、回転軸の熱膨張による砥石の研削面の位
置を検出する。

研削面自体を直接測定するのではないので、研削液や研
削屑はセンサー等には殆んどぶつからず、研削中常に正
確な測定を行え、また研削屑によりセンサーが傷付く恐
れもない。

（実施例） 第１図は本発明を適用した研削盤の縦断面略図を示して
おり、この第１図において、砥石（砥石車）１は厚肉環
状の金属製台金２と超砥粒層３とから構成されており、
台金１は水平な回転軸５の軸方向一端部、例えば前端部
のフランジ８に着脱自在に固定されている。超砥粒層３
はダイヤモンドあるいはボラゾン等の超砥粒により構成
されており、台金２の軸方向前端面に例えば電着により
一様な厚さに形成されている。この超砥粒層３の前端面
が研削面として利用される。

回転軸５は筒状の回転軸ホルダー６内に軸受７を介して
支持されており、回転軸ホルダー６に対して回転自在で
あり、一方係止スリーブ１０等により回転軸ホルダー６
と共に軸方向に移するようになっている。

回転軸５の後端部には外周スプライン部５ａが形成され
ており、該スプライン部５ａはプーリー１５の筒部１５
ａの内周スプライン部に軸方向移動自在にスプライン嵌
合している。プーリー１５は軸受を介して軸受ケース１
６の内周面に回転自在に支持されており、軸受ケース１
６は研削盤本体１１に固定されている。プーリー１５は
ベルト１８及び駆動側プーリー１９ａを介して回転駆動
モーター１９に連動連結しており、駆動モーター１９の
回転により回転軸５を回転する。

回転軸ホルダー６は第２図に示すように研削盤本体１１
のガイドレール部１２の上に軸方向移動可能で回転不能
に載置されている。

回転軸ホルダー６の上端部には第１図に示すようにキー
２３を介してボールねじホルダー２２が連結されており
、ボールねじホルダー２２は回転軸と平行なボールねじ
２４にボールを介して螺合している。

ボールねじ２４は回転自在に研削盤本体１１に支持され
ると共に、後端部にウオームホイール２５を一体的に備
え、ウオームホイール２６は微移動用駆動モーター２７
のウオーム２６に噛み合っている。即ち駆動モーター２
７の回転によりウオーム２６、ウオームホイール２５を
介してボールねじ２４を回転させ、それによりボールね
じホルダー２２、回転軸ホルダー６及び回転軸５を軸方
向に一体的に移動させることができる。

上記モーター２７に砥石位置制御用信号処理装置３２及
び本発明の要部である砥石位置検出装置３３が接続され
ている。

砥石位置検出装置３３は前後１対の第１、第２センサー
３５．３６及び環状溝３１等から構成されている。環状
溝３１は台金２の半径方向外周面に一定の前後幅を有す
るように断面形状方形に形成されている。センサー３５
．３６は環状溝３１の幅と略同じ前後間隔で配置される
と共に台金２の環状溝３１に対して半径方向外方から間
隔を隔てて対向している。両センサー３５．３６はセン
サーホルダー３７に支持され、センサーホルダー３７は
その軸部３８が研削盤本体１１のボス部４０に軸方向移
動自在に嵌合支持されている。軸部３８の軸心にはめね
じ部４１が形成され、該めねじ部４１にはセンサー位置
調節ハンドル４５のおねじ部４２が螺合しており、ハン
ドル４５を回転することにより、センサー３５．３６の
軸方向位置を調節できるようになっている。

センサ一部分の断面拡大図を示す第３図において、セン
サー３５．３６としては、エアーケージが使用されてお
り、センサー３５．３６の各先端部からそれぞれ砥石中
心に向かって′Ｄｊ定用エアーを噴射するようになって
おり、その空気圧力の変動を信号処理装置３２の検出回
路５０で検出するようにな７ている。例えば第４図のよ
うに砥石１の位置が前方に変位した時には第２センサー
３６が環状溝３１から外れて台金外周面に近接し、それ
により第２センサー３６のエアー圧力は高くなる。第１
センサー３５のエアー圧力は変化しない。

第１図において、処理装置３２には前記検出回路５０、
演算回路５１及び補正回路５２が備えられている。検出
回路５０は上述のように各センサー３５．３６のエアー
圧力の変動を検出し、例えば圧力感知スイッチによりい
ずれのセンサーの圧力が変動したかを検出してそれを電
気信号に変換し、演算回路５１に入力する機能を有して
いる。

演算回路５１は検出回路５０からの電気信号により例え
ば砥石位置を前方に移動するかあるいは後方に移動する
かを演算し、補正回路５２で補正した後微移動駆動モー
ター２７に指令を送る機能を有している。

次に作動について説明する。研削工程に入る前に、砥石
１の研削面をワーク寸法に適する位置に合わせておき、
またハンドル４５を回転操作することにより両センサー
３５．３６を第３図に示すようにそれぞれ環状溝３１の
軸方向端部に対応する適正位置に合わせておく。そして
研削作業を始める。

ワークを順次研削する研削工程において、回転軸５が熱
膨張してくると第４図のように砥石位置は前方に変位し
てくる。このとき第２センサー３６から環状溝３１の後
端縁３１ｂが外れ、第２センサー３６は台金２の外周面
に近接するので、第２センサー３６のエアー圧力は高く
なる。−万態１センサー３５のエアー圧力には変化はな
い。

上記第２センサー３６の圧力変動は検出回路５０により
検出され、電気信号に変換されて演算回路５１に人力さ
れ、演算回路５２では上記電気信号により砥石位置を後
進させることを決定して、その信号を補正回路５２を介
してモーター２７に送る。

上記信号によりモーター２７は駆動して、回転軸ホルダ
ー６及び回転軸５を後進させ、それにより砥石を後進さ
せる。

砥石１が後進して第３図のような適正位置まで戻ると、
第２センサー３６は元の圧力に戻り、それによりモータ
ー２７は停止し、砥石１は第３図の位置に保持される。

また外気の冷え込み等の要因により回転軸５が収縮して
砥石位置が後退した時には、反対に第１センサー３５に
台金２の外周面が近接することにより第１センサー３５
のエアー圧力が高くなり、回転軸５を前進させ、砥石１
を前方の元の位置に戻す。

（別の実施例） （１）第１、第２センサー３５．３６として無接触スイ
ッチ、例えば近接スイッチを備え、第３図のように台金
２の環状溝３１に対向させる。

即ち第１〜第４図を利用して説明すると、第３図の状態
では両センサー（近接スイッチ）３５．３６はＯＦＦの
状態であり、回転軸５の熱膨張により台金２が前方に移
動して、第４図のように台金２の外周面が第２センサー
（第２近接スイツチ）３６に近接すると、第２センサー
３６はＯＮ状態になる。それを第１図の検出回路５０で
検出して、演算回路５１で回転軸５を後退させることを
決定し、補正回路５２を介してモーター２７に指令を送
り、回転軸５を後退させ、砥石位置を元に戻す。

（２）第５図に示す実施例は、環状溝３１の前後の端縁
３１ａ、３１ｂの断面形状を半径方向外方にゆくに従い
開く傾斜面に形成し、エアーケージのセンサー３５．３
６により砥石の変位量を測定できるようにした例である
。

環状溝３１の底面の軸方向端部Ｐ１に対向している時（
距離ｄ１の時）の圧力を基準圧力としており、砥石１が
前方に変位した場合には、その前方移動量ｆに比例して
第２センサー３６に環状溝３１の後端縁３１ｂ部分が近
づいて第２センサー３６のエアー圧力が高くなり、−万
態１センサー３５は基準圧力のまま保たれる。即ち第２
センサー３６の対向相手部が２１点から２２点に変わり
、噴射距離がｄ２になり、第２センサー３６のエアー圧
力の変動量が砥石１の前方移動量ｆに比例あるいは対応
して増加し、そのエアー圧力の変動量を第１図の検出回
路５０で測定し、砥石１の研削面の変位量を検出し、電
気信号に変換して演算回路５１に入力する。そして演算
回路５１で回転軸５を後方にどれだけ移動させるかを演
算し、補正回路５２で補正してモーター２７に指令を送
り、回転軸５を後退させる。（３）第５図のような環状
溝３１に傾斜端縁３１ａ、３１ｂを有する構造のものに
おいて、第１、第２センサー３５．３６として静電容量
型の無接触スイッチを利用することもできる。

例えば砥石１が前方に変位した時には、軸方向移動量に
比例して第２センサー３６の静電容量が高くなるので、
その静電容量の変化により砥石１の軸方向の変位量を検
出する。

また第５図のような環状溝３１に傾斜端縁３１、を有す
る構造のものにおいて、第１、第２センサー３５．３６
として電磁誘導型の無接触スイッチを利用することもで
きる。この場合は電流や電圧の変化量により砥石１の軸
方向の変位量を検出する。− （５）第６図は環状溝３１の前後両端縁３１　ａ　ｓ　
３１ｂを傾斜面にすると共に、センサーとして前端縁３
１ａに対してレーザー光線を照射するレーザー変位計５
３を配置した例である。

レーザー変位計５３は半導体レーザー駆動回路５５、半
導体レーザー５６、投光レンズ５７、受光レンズ５８、
光位置検出素子５９及びアンプ６１．６２等を備えてい
る。６図の実線で示す砥石位置の前側端縁３１ａに照射
した時の位置を基準位置として設定している。

砥石１が例えば仮想線のように前方に変位すると光位置
検出素子５９上のスポットはＴ１からＴ２に移動・する
。このスポット移動量を第１図の検出回路５０で検出し
、電気信号に代えて演算回路５１に入力し、演算回路５
１で回転軸５を後方にどれだけ移動させるかを演算し、
補正回路５２で補正してモーター２７に指令を送り、回
転軸５を後退させ、砥石位置を後退させて元の位置に戻
す。

（６）第１図に仮想線で示すように１対の砥石１．１′
を相対向して備えた両頭平面研削盤に本発明を適用する
こともできる。ただしこの場合でも環状溝３１及び検出
装置３３は一方の砥石１に備えるだけで良い。

特に両頭平面研削盤で薄いワーク（例えば厚み２ｍｍ以
下）を加工する場合は、従来の砥石面直接方式ではセン
サーを砥石間にいれることができなくて測定不可能であ
るが、本発明ではそのような不都合は生じないから、充
分に初期の目的を達成することができる。

（７）図示の実施例は回転軸５を水平に備えた横軸型で
あるが、回転軸５を垂直に備えた室軸型の平面研削盤に
適用することもできる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によると、極めて摩耗が少な
い超砥粒砥石を備えた平面研削盤において、台金２の外
周面に環状溝３１を形成し、該環状溝３１に半径方向外
方から間隔を隔てて対向させて環状溝３１の軸方向位置
を測定するセンサー３５．３６を配置し、環状溝３１の
位置測定により砥石位置（研削面の位置）を検出するよ
うにしているので、次のような利点がある。

（１）センサーを研削面に直接接触させたりあるいは研
削面に対向させたりする必要はなくなるので、センサー
に対する研削液や研削屑の影響を殆んど排除することが
でき、それらの要因による測定誤差が生じる心配は殆ん
どなくなり、故障が少なく正確で安定した変位量測定を
行うことができる。

（２）台金２の外周面に環状溝３１を形成し、センサー
を台金２の半径方向外方側に配置しているので、研削面
部分には検出装置用の部品（測定子等）を全く配置する
必要はなく、センサーの配置及び点検等が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した平面研削盤の縦断面略図、第
２図は第１図の■−■断面拡大図、第３図は第１図の砥
石の適正位置状態を示す１部分の断面拡大図、第４図は
砥石が変位した状態を示す第３図と同じ部分の断面拡大
図、第５図、第６図はそれぞれ別の実施例を示す第３図
と同じ部分の断面拡大図である。１・・・超砥粒砥石、
２・・・台金、３・・・超砥粒層、５・・・回転軸、２
２．２４．２７・・・ボールねじホルダー、ボールねじ
、モーター（微移動装置の一例）、３１・・・環状溝、
３５．３６・・・センサー、５３・・・レーザー変位計
（センサーの別の例） 特許出願人　　大昌精機株式会社 第２図 手続補正書（自発） 昭和６２年５月２５日 昭和６２年　　特　　許　　願　　第　　６８５０５号
２、発明の名称 平面研削盤の砥石位置検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　大阪府池田市神田４丁目２５番４５号名　称　
大昌精機株式会社 代表者　代表取締役　小俣　情夫 ４、代理人 住　所　　大阪市北区東天満２丁目９番４号千代田ビル
東館７階（・５３０） ５、補正命令の日付　（発送日）昭和　年　月　日（１
）明細書７頁１１行「ウオームホイール２６」を「ウオ
ームホイール２５」と補正する。 （２）同８頁１８行及び１２頁９行の各「エアーケージ
」を「エアーゲージ」と補正する。 （３）同１０頁１６行「演算回路５２」を「演算回路５
１」と補正する。 （４）同１３頁１７行「傾斜端縁３１、」を「傾斜端縁
３１ａ、３１ｂＪと補正する。 （５）同１４頁３行左端「（５）第６図」を「（４）第
６図」と補正する。 （６）同１５頁１行左端「（６）第１図」を「（５）第
１図」と補正する。 （７）同１５頁１２行左端「（７）図示の」を「（６）
図示の」と補正する。 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸の軸方向端部に固着された台金と、該台金
   の軸方向端面に設けられた超砥粒層とにより超砥粒砥石
   を構成し、超砥粒層の軸方向端面を研削面としている平
   面研削盤において、台金の外周面に環状溝を形成し、該
   環状溝に対して半径方向外方から間隔を隔てて対向して
   環状溝の軸方向位置を測定するセンサーを配置し、環状
   溝の位置測定により砥石位置を検出するようにしたこと
   を特徴とする平面研削盤の砥石位置検出装置。
2. （２）回転軸を軸方向に移動させる微移動装置を設け、
   前記センサーからの信号を受けてワークに適する砥石位
   置に回転軸の位置を制御するように上記微移動装置に指
   令を送る信号処理装置を微移動装置に接続した特許請求
   の範囲第１項記載の平面研削盤の砥石位置検出装置。