JP2007083351A - 研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】 接触検出手段による接触検出によって砥石車の研削面が削られるのを抑制できるツルーイン装置を有する研削盤を提供する。
【解決手段】 砥石車２１の研削面２１ａをツルーイングするツルーイングロール３２と、該ツルーイングロールと同軸上に隣接して配設された接触検知用ロール３３とからなるツルーイング装置３０と、接触検知用ロールと砥石車の研削面との接触を検出する接触検出手段３５を備え、該接触検出手段によって接触が検出されるツルーイング装置と砥石車との相対移動位置を求め、該相対移動位置を基点にして砥石車の研削面に対するツルーイングロールの切込み量を制御するようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、砥石車のツルーイング装置を備えた研削盤、特に接触検出手段を用いて砥石車の研削面に対するツルーイングロールの切込み量を正確に制御できるようにしたツルーイング装置を備えた研削盤に関するものである。

一般に研削盤においては、工作物を予め定められた加工本数研削する毎に、ツルーイング工具によって砥石車の研削面をツルーイングするようになっている。ところで、例えばＣＢＮ等の硬質砥粒からなる砥石車を備えた研削盤においては、熱変位等によるツルーイング工具と砥石車との相対位置変化に係わらず、数ミクロンの精度で砥石車に対するツルーイング工具の切込み量を安定的に制御するために、砥石車を支持した砥石台あるいはツルーイング工具を支持したツルーイング装置内にＡＥセンサ等からなる接触検出手段を設け、砥石車の研削面にツルーイング工具が接触したことをＡＥ信号に基づいて検知し、この接触位置を基点にして砥石車に対するツルーイング工具の切込み量を制御するようになっている。このようなツルーイング装置が、例えば特許文献１に記載されている。
特開平５−１３１３６４（段落０００２、００１３、図１）

特許文献１に記載されたものにおいては、砥石車の研削面にツルーイング工具を実際に接触させて接触を検出するものであるため、接触時にツルーイン工具によって砥石車の研削面が削られ、砥石車の研削面に接触検出による傷が残ってしまう。

すなわち、従来においては、図４に示すように、比較的薄幅のツルーイングロール１を支持したツルーイング装置２に対して砥石車３を支持した図略の砥石台をＸ軸方向およびＺ軸方向に相対移動可能に設け、図４（Ａ）に示すように、砥石車３の研削面３ａがツルーイングロール１に対応した状態で、砥石車３をツルーイングロール１に向かってＺ軸方向に前進させ、図４（Ｂ）に示すように、砥石車３の研削面３ａがツルーイングロール１の外周面に接触したことを、砥石台あるいはツルーイング装置に設置したＡＥセンサ等によって検出し、この接触検出位置のＺ軸方向位置（座標値）を記憶することにより、このＺ軸方向位置を基点にして砥石車３をツルーイングロール１に対して微小な切込み量を付与してツルーイングを行うようになっている。

しかしながら、図４に示す従来のものにおいては、砥石車３がツルーイングロール１に接触した際に、ツルーイングロール１によって砥石車３の研削面３ａが削られ、研削面３ａに図４（Ｃ）に示すような傷３ａ１を残すことになり、この傷３ａ１を取り除くために、ツルーイング量を大きくしなければならない。従って、この傷を取り除くためにツルーイング量を大きくする必要があり、ツルーイングのサイクルタイムが増加するとともに、砥石車のツールコストが増加する問題がある。

本発明は、上記した従来の不具合を解消するためになされたもので、接触検出手段による接触検出によって砥石車の研削面が削られるのを抑制できるツルーイン装置を有する研削盤を提供せんとするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、砥石車に対して相対移動可能なツルーイング装置を備え、該ツルーイング装置を前記砥石車の研削面に対して切込んで砥石車の研削面をツルーイングするようにした機構を有する砥石車のツルーイング装置において、前記ツルーイング装置は、前記砥石車の研削面をツルーイングするツルーイングロールと、該ツルーイングロールに隣接して同軸上に配設された接触検知用ロールとによって構成され、前記接触検知用ロールと前記砥石車の研削面との接触を検出する接触検出手段を備え、該接触検出手段によって接触が検出される前記ツルーイング装置と前記砥石車との相対移動位置を求める相対移動位置検出手段を設け、該相対移動位置検出手段によって求められた相対移動位置を基点にして前記砥石車の研削面に対する前記ツルーイングロールの切込み量を制御する切込み量制御手段を設けたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記接触検知用ロールは、前記ツルーイングロールの幅よりも十分大きな幅を有し、かつ前記ツルーイングロールと面一に維持されているものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１もしくは請求項２において、前記接触検出手段は、ＡＥセンサからなっているものである。

請求項１に係る発明によれば、ツルーイングロールと同軸上に隣接して配設された接触検知用ロールと砥石車の研削面とを接触させてその接触を検出するようにしたので、従来のように接触検出時に砥石車の研削面が削られることがなく、砥石車の研削面に接触検出による傷が付くのを抑制できるようになる。従って、その傷を取り除くためにツルーイング量を大きくする必要がなく、砥石車のツールコストを低減できるとともに、ツルーイングのサイクルタイムを短縮することができる。

しかも、接触検知用ロールはツルーイングロールと同軸上に設けられ、軸方向に位置が異なるのみであるため、従来装置に比して、接触検出手段の配置位置やツルーイングサイクルをほとんど変更することなく実施でき、既存のツルーイング装置を備えた研削盤にも容易に適用することができる。

請求項２に係る発明によれば、接触検知用ロールは、ツルーイングロールの幅よりも十分大きな幅を有しているので、砥石車との接触領域が大きくなることにより、砥石車との接触によっても接触検知用ロールが砥石車によって削られることを抑制できるとともに、接触検出手段による検知精度が高められ、高感度な接触検出を可能にできる。

しかも、接触検知用ロールはツルーイングロールと面一に維持されているので、ツルーイングサイクルを制御するための構成を簡単にすることができる。

請求項３に係る発明によれば、接触検出手段は、ＡＥセンサからなっているので、比較的構成が簡単で安価なセンサによって、接触検知用ロールと砥石車との接触検出を行えるようになる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、砥石車のツルーイング装置を備えた研削盤１０の全体を示すもので、研削盤１０のベッド１１上には、テーブル１２が水平なＸ軸方向に移動可能に案内支持されている。テーブル１２上には主軸台１３と心押台１４とが対向して配置され、主軸台１３にはワークＷの一端を把持するチャック１５が設けられ、心押台１４にはワークＷの他端を支持するセンタ１６が設けられている。ワークＷは、チャック１５とセンタ１６とによってテーブル１２の移動方向（Ｘ軸方向）と平行な軸線の回りに回転できるように両端を支持され、チャック１５によって回転駆動されるようになっている。

また、ベッド１１上には、砥石台２０がテーブル１２の移動方向と直交する水平なＺ軸方向に移動可能に案内支持されている。砥石台２０には砥石車２１がテーブル１２の移動方向（Ｘ軸方向）と平行な軸線の回りに回転可能に支持されている。砥石車２１は、例えば円盤状の金属コアの外周に超硬質のＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドで結合したもので構成されている。砥石車２１は外周面に、テーブル１２の移動方向（Ｘ軸方向）と平行な円筒研削面２１ａ（図２参照）を有している。砥石車２１は砥石駆動モータ２２によってベルト伝動機構を介して回転駆動され、円筒研削面２１ａによってワークＷの円筒部をトラバース研削するようになっている。

テーブル１２には、砥石車２１をツルーイングするためのツルーイング装置３０が設けられている。ツルーイング装置３０は図２に示すように、回転可能なツルア軸３１の一端に取付けられた薄幅のツルーイングロール３２を備えている。ツルーイングロール３２の外周面には砥石車２１の研削面２１ａと平行な円筒状のツルーイング面３２ａが設けられている。ツルア軸３１にはツルーイングロール３２に隣接して接触検知用ロール３３が同軸上に取付けられている。ツルア軸３１は図略のビルトインモータによって回転駆動されるようになっている。

接触検知用ロール３３は砥石車２１の研削面２１ａに接触しても砥石車２１の研削面２１ａを削ったり、傷を付けることがないように、鉄製もしくはそれに類似した金属材料（研削面よりも軟らかい材料）で構成されている。接触検知用ロール３３の外周面には砥石車２１の研削面２１ａと平行な円筒状の接触検出面３３ａが設けられている。また、接触検知用ロール３３は、その幅寸法をツルーイングロール３２の幅寸法より十分に大きく構成され、砥石車２１の研削面２１ａとの接触によって接触検知用ロール３３が極力削られないようにするとともに、後述する接触検出手段による接触検出精度を高めるようにしている。

接触検知手段を構成するＡＥセンサ３５が砥石台２０に配設されている。ＡＥセンサ３５は、砥石車２１と接触検知用ロール３３との接触によって発生する弾性波（Accostic Emission）を検出するものである。ＡＥセンサ３５の配設位置は、上記した砥石台２０の他、接触検知用ロール３３を支持したツルーイング装置３０、あるいは砥石車２１を取付けた砥石軸の軸端に設けることもできる。

研削盤１０を制御する数値制御装置４０は、図１に示すように、中央処理装置４１と、種々の制御値およびプログラムを記憶するメモリ４２と、インターフェィス４３、４４から主に構成されている。メモリ４２には、研削加工プログラム、ツルーイングプログラム、接触検出位置データ、ツルーイング切込み量データ、ならびに砥石径データ、砥石幅データ等、研削加工サイクルおよびツルーイングサイクルを実行するに必要な種々のデータが記憶されている。数値制御装置４０には、入力装置４５を介して種々のデータが入力されるようになっており、入力装置４５は、データの入力等を行うためのキーボード、データの表示を行うＣＲＴ等の表示装置を備えている。また、数値制御装置４０には、接触検知手段（ＡＥセンサ）３５からの接触信号（ＡＥ信号）が増幅器４６を介して入力されるようになっている。

数値制御装置４０は、Ｚ軸モータ駆動ユニット５０を介して砥石台２０をＺ軸方向へ移動させるＺ軸サーボモータ５１に駆動信号を与えるようになっており、Ｚ軸サーボモータ５１に取付けられたエンコーダ５２がＺ軸サーボモータ５１の回転位置、すなわち、砥石台２０の位置をＺ軸モータ駆動ユニット５０および数値制御装置４０へ送出するように構成されている。また、数値制御装置４０は、Ｘ軸モータ駆動ユニット５４を介してテーブル１２をＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータ５５に駆動信号を与えるようになっており、Ｘ軸サーボモータ５５に取付けられたエンコーダ５６がＸ軸サーボモータ５５の回転位置、すなわち、テーブル１２の位置をＸ軸モータ駆動ユニット５４および数値制御装置４０へ送出するように構成されている。

前記数値制御装置４０は、メモリ４２に記憶されたＮＣプログラムの目標位置指令とエンコーダ５２、５６からの現在位置信号との偏差により、サーボモータ５１、５５をそれぞれ駆動し、テーブル１２および砥石台２０をそれぞれ目標位置に位置決め制御する。

数値制御装置４０は、砥石車２１によるワークＷの加工本数をカウントし、加工本数が予め定められた値に達するとツルーイング動作を指令する。以下、数値制御装置４０によるツルーイング動作の処理について図３に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、数値制御装置４０の中央処理装置４１は、ステップ１００において、ツルーイングのトラバース回数をカウントするカウンタＮの内容を０にクリヤし、次いで、ステップ１０２において、Ｘ軸およびＺ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル１２および砥石台２０をＸ軸方向およびＺ軸方向に移動制御し、図２（Ａ）に示すように、砥石車２１の研削面２１ａがツルーイング装置３０の接触検知ロール３３の接触検出面３３ａに対応する接触検出開始位置に位置決めする。次いで、ステップ１０４において、ツルーイングロール３２および接触検知ロール３３ならびに砥石車２１を回転駆動するとともに、Ｚ軸サーボモータ５１を駆動して砥石台２０をテーブル１２側に向かって前進させる。

ステップ１０６においては、接触検出手段（ＡＥセンサ）３５より接触信号が出力されたか否かが判断され、未だ接触信号が出力されていない場合（判断結果がＮ０の場合）には、ステップ１０４に戻ってＺ軸サーボモータ５１による砥石台２０の前進動作が続行される。砥石車２１の研削面２１ａが図２（Ｂ）に示すように、接触検知ロール３３の接触検出面３３ａに接触して接触検出手段３５より接触信号が出力されると、ステップ１０６における判断結果がＹＥＳになり、次のステップ１０８に移行される。

この際、接触検知ロール３３が砥石車２１の研削面２１ａよりも軟らかい材料で構成されているため、砥石車２１の研削面２１ａは接触検知ロール３３によって削られることがなく、また、接触検知ロール３３がツルーイングロール３２に対して十分に大きな幅を有しているので、接触検知ロール３３と砥石車２１との接触領域が大きくなることにより、砥石車２１との接触によっても接触検知用ロール３３が砥石車２１によって削られることを抑制できる。しかも、接触検知用ロール３３と砥石車２１との接触領域が大きくなることにより、ＡＥセンサ３５の検知精度もよくなり、接触をすばやく検知できるため、この点からも接触検知用ロール３３が砥石車２１によって削られることを抑制できるようになる。このようなことから、接触検知用ロール３３はツルーイングロール３２と常に面一（同径）状態に保持される。

ステップ１０８においては、砥石台２０の前進が停止されるとともに、接触が検出されたＺ軸方向の位置Ｚ１がメモリ４２の所定の記憶エリアに記憶される。 次いで、ステップ１１０において、砥石台２０がＺ軸サーボモータ５１によって所定量（ＺＡ）後退されるとともに、テーブル１２がＸ軸サーボモータ５５によって所定量（ＸＡ）移動され、これによって図２（Ｃ）に示すように、砥石車２１の研削面２１ａがツルーイングロール３２のツルーイング面３２ａに対応するツルーイング開始位置に位置決めされる。

続いて、ステップ１１２において、砥石台２０がＺ軸サーボモータ５１によって上記した所定量（ＺＡ）だけ前進され、これによって砥石車２１は前述したステップ１０８において記憶された接触検出位置、すなわち、Ｚ軸方向位置Ｚ１に位置決めされる。次いで、ステップ１１４において、砥石台２０がメモリ４２に記憶されたツルーイング切込み量ΔＺだけ前進され、図２（Ｄ）に示すように、砥石車２１がツルーイングロール３２に対して切込み量ΔＺだけ切込まれる。次にステップ１１６において、テーブル１２がＸ軸サーボモータ５５によって所定量トラバースされ、これによってツルーイングロール３２によって砥石車２１の研削面２１ａが切込み量ΔＺでツルーイングされ、１回目のツルーイングが終了する。

１回目のツルーイングが終了すると、ステップ１１８において、トラバース回数カウント用のカウンタＮに１を加算し、次いで、ステップ１２０において、カウンタＮの内容が設定回数ＮＡに達したか否かが判断され、未だ設定回数に達していない場合（判断結果がＮ０の場合）には、ステップ１１４に戻って、砥石車２１が図２（Ｄ）に示す位置でツルーイングロール３２に対してさらに切込み量ΔＺだけ切込まれ、テーブル１２のトラバースによって砥石車２１の研削面２１ａが切込み量ΔＺでツルーイングされる（ステップ１１６）
このようなツルーイングロール３２による砥石車２１の研削面２１ａのツルーイング動作により、ツルーイングロール３２も僅かに摩耗するが、テーブルトラバースによるツルーイング時に、その摩耗したツルーイングロール３２によってツルーイングされた砥石車２１の研削面２１ａにより、接触検知用ロール３３が研削されるようになるため、接触検知用ロール３３は常にツルーイングロール３２に対して面一（同径）に維持されるようになる。

このようにして、ツルーイングロール３２により砥石車２１の研削面２１ａが設定回数だけツルーイングされて、定められたツルーイングサイクルが完了すると、ステップ１２０における判断結果がＹＥＳになり、砥石台２０は原位置に復帰され、プログラムはリターンされる。

なお、特にＣＢＮ等の超砥粒からなる砥石車２１においては、砥石車２１に対するツルーイングロール３２の切込み量を大きくできない制約があるため、順次切込みを付与しながらツルーイングを数回（例えば２〜３回）繰り返すことにより、砥石車２１の研削面２１ａの目立ておよび整形を的確に行えるようになるが、かかるツルーイング回数は特に限定されるものではなく、例えば、砥石車２１の研削面２１ａのダメッジが小さな状態でツルーイングを行う場合には、１回の切込みでツルーイングを完了することも可能である。

上記した実施の形態においては、砥石車２１と接触検知用ロール３３との接触をＡＥセンサ３５にて検出する例について述べたが、接触検出手段として特にＡＥセンサに限定されることなく、各種構成の接触検出手段を用いることができるものである。

上記した実施の形態においては、ツルーイング装置３０をテーブル１２上に設置した例について述べたが、ツルーイング装置３０は、砥石台２０に対してＸ軸方向およびＺ軸方向に相対移動可能な、例えば主軸台１３や心押台１４に設置してもよい。

なお、図３に示すフローチャートは、本発明を実施するうえで好適な一例を示すものにすぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものであることは勿論である。

本発明の実施の形態を示すツルーイング装置を備えた研削盤の平面図である。 図１におけるツルーイング装置によるツルーイング動作を説明する説明図である。 研削盤を制御する数値制御装置によるツルーイング動作を示すフローチャートである。 従来のツルーイング装置によるツルーイング動作を説明する説明図である。

符号の説明

１２・・・テーブル、１３・・・主軸台、１４・・・心押台、２０・・・砥石台、２１・・・砥石車、２１ａ・・・研削面、３０・・・ツルーイング装置、３１・・・ツルア軸、３２・・・ツルーイングロール、３３・・・接触検知用ロール、３５・・・接触検知手段（ＡＥセンサ）、４０・・・数値制御装置、４１・・・中央処理装置、４２・・・メモリ、Ｗ・・・ワーク。

Claims (3)

1. 砥石車に対して相対移動可能なツルーイング装置を備え、該ツルーイング装置を前記砥石車の研削面に対して切込んで砥石車の研削面をツルーイングするようにした機構を有する研削盤において、前記ツルーイング装置は、前記砥石車の研削面をツルーイングするツルーイングロールと、該ツルーイングロールに隣接して同軸上に配設された接触検知用ロールとによって構成され、前記接触検知用ロールと前記砥石車の研削面との接触を検出する接触検出手段を備え、該接触検出手段によって接触が検出される前記ツルーイング装置と前記砥石車との相対移動位置を求める相対移動位置検出手段を設け、該相対移動位置検出手段によって求められた相対移動位置を基点にして前記砥石車の研削面に対する前記ツルーイングロールの切込み量を制御する切込み量制御手段を設けたことを特徴とする研削盤。
2. 請求項１において、前記接触検知用ロールは、前記ツルーイングロールの幅よりも十分大きな幅を有し、かつ前記ツルーイングロールと面一に維持されている研削盤。
3. 請求項１もしくは請求項２において、前記接触検出手段は、ＡＥセンサからなっている研削盤。
   
   
   

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