JP2007237378A - ツルーイング装置、ツルーイング方法、これらに用いるツルーイング砥石および溝加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研削砥石とツルーイング砥石との周速の相対速度を簡単に制御することができると共に、研削部が断面山形に形成された研削砥石を効率よくツルーイングすることができるツルーイング装置、ツルーイング方法、これらに用いるツルーイング砥石および溝加工装置を提供する。
【解決手段】切刃となる研削部が断面山形に形成された円盤状の研削砥石３１に対し、回転接触してツルーイングを行うツルーイング装置９において、切刃となるツルーイング部が研削部の斜面に対応する傾斜周面に形成された円盤状のツルーイング砥石５１と、ツルーイング砥石５１を研削砥石３１の回転軸を平行な回転廻りに回転させる回転機構５２と、研削砥石３１に対しツルーイング砥石５１を、研削部の斜面方向に相対的に往復移動させる往復動機構５６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ツルーイング砥石を用いて研削砥石のツルーイングを行うツルーイング装置、ツルーイング方法、これらに用いるツルーイング砥石および溝加工装置に関するものである。

従来、この種のツルーイング装置として、カップ型（王冠型）のツルーイング砥石を備えたものが知られている。このカップ型のツルーイング砥石は、研削砥石の回転軸とツルーイング砥石の回転軸とが直交しており、ツルーイング砥石の周縁上面に対し、断面が矩形に形成された研削砥石の研削部が接触してツルーイングが行われる。この場合、研削砥石とカップ型ツルーイング砥石との回転数を調整し、周速を等しくすることで、接触面に滞留する遊離砥粒の量を増やし効率のよいツルーイングを行うことが可能となっている（特許文献１参照）。
特開平８−３２３６１８号公報

ところで、研削砥石の研削部の断面が山形に形成され、研削砥石の回転軸とツルーイング砥石の回転軸とを直交させた状態でツルーイングを行う場合、上記従来のツルーイング装置では、カップ型ツルーイング砥石の周縁部に対し、研削砥石を中心に向かってツルーイングすることになる。かかる場合、累積のツルーイング時間が増すにつれて、カップ型ツルーイング砥石の外径が摩耗して外形寸法が小さくなってゆく。このため、回転数が一定の場合、カップ型ツルーイング砥石の周速が遅くなり、研削砥石とツルーイング砥石との周速の相対速度が大きくなる。これにより、接触面に滞留する遊離砥粒の量が減少し、一定の条件下でツルーイングを行うのが困難となっていた。もっとも、外径が摩耗に対応して、カップ型ツルーイング砥石の回転数を制御すれば、かかる不具合は解消される。しかし、このような回転数制御は、極めて複雑になることが想定される。

そこで、研削砥石とツルーイング砥石との周速の相対速度を簡単に制御することができると共に、研削部が断面山形に形成された研削砥石を効率よくツルーイングすることができるツルーイング装置、ツルーイング方法、これらに用いるツルーイング砥石および溝加工装置を提供することをその課題としている。

本発明のツルーイング装置は、切刃となる研削部が断面山形に形成された円盤状の研削砥石に対し、回転接触してツルーイングを行うツルーイング装置において、切刃となるツルーイング部が研削部の斜面に対応する傾斜周面に形成された円盤状のツルーイング砥石と、ツルーイング砥石を、研削砥石に対しツルーイング動作させるツルーイング動作手段と、を備え、ツルーイング動作手段は、ツルーイング砥石を研削砥石の回転軸を平行な回転廻りに回転させる回転機構と、研削砥石に対しツルーイング砥石を、研削部の斜面方向に相対的に往復移動させる往復動機構と、を有していることを特徴とする。

そして、回転機構は、回転する研削砥石の周速とツルーイング砥石の周速とが同一になるように、ツルーイング砥石を回転させることが、好ましい。

本発明のツルーイング方法は、切刃となる研削部が断面山形に形成された円盤状の研削砥石に対し、切刃となるツルーイング部が研削部の斜面の対応する傾斜周面に形成された円盤状のツルーイング砥石を、回転接触してツルーイングを行うツルーイング方法において、研削砥石とツルーイング砥石とを、相互に平行な回転軸廻りに回転させながら、研削砥石に対しツルーイング砥石を、研削部の斜面方向に相対的に往復運動させてツルーイングすることを特徴とする。

そして、研削砥石とツルーイング砥石とを、相互の周速が同一になるように回転させることが、好ましい。

この構成によれば、ツルーイング砥石と研削砥石とが平行な回転廻りに回転し、ツルーイング部と研削部とがその斜面方向に相対的に往復移動してツルーイングを行うことで、厚さ方向にツルーイング部が摩耗してゆく。これにより、ツルーイング砥石が目減りしてもその外径寸法が小さくなることがないため、研削砥石とツルーイング砥石の周速が変化せず、接触面に遊離砥粒が滞留しやすくなり、効率よく且つ可及的にツルーイングを行うことができる。

この場合、ツルーイング砥石のツルーイング部は、一対の傾斜周面を有して断面山形に形成されていることが、好ましい。

この構成によれば、ツルーイング部を研削部に臨ませ易く、且つツルーイング砥石或いは研削砥石を付け替えることなく、山形の研削砥石（の研削部）を効率良くツルーイングすることができる。

この場合、ツルーイング動作手段は、研削砥石に対しツルーイング砥石を回転軸の軸線方向に相対的に進退させる進退動機構を、更に有していることが、好ましい。

この構成によれば、ツルーイング砥石を進退させることで、研削部の傾斜周面を片面ずつツルーイングすることができる。

本発明のツルーイング砥石は、上述したツルーイング装置、または上述したツルーイング方法に用いられることを特徴とする。

この構成によれば、研削部が断面山形に形成された研削砥石のツルーイングに好適なツルーイング砥石を提供することができる。

本発明の溝加工装置は、上述したツルーイング装置を搭載したことを特徴とする。

この構成によれば、精度良く溝加工を行うことができる溝加工装置を提供することができる。

以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るツルーイング装置、ツルーイング方法、これらに用いるツルーイング砥石および溝加工装置について説明する。図１は、溝加工装置１の全体図であり、溝加工装置１は、機台となるベッド部２と、ベッド部２の上面前方において左右に延在する加工テーブル３と、加工テーブル３とベッド部２の間に介設され、加工テーブル３をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるＸＹテーブル４と、ベッド部２の上面後方に立設したコラム５と、コラム５から前方に突出するように設けられ、加工対象ローラＲに溝加工を行う研削ユニット６と、コラム５の前面に配設され、研削ユニット６をＺ軸方向に移動させるＺ軸テーブル７と、を備えている。また、加工テーブル３上には、加工対象ローラＲを装着した対象物回転機構８と、対象物回転機構８の左側に位置して、研削ユニット６の研削砥石３１にツルーイングを行うツルーイングユニット９と、対象物回転機構８の右側に位置して、ツルーイング後の研削砥石３１により溝加工されるダミーワーク１０と、ダミーワーク１０の外側に位置して、ダミーワーク１０に形成された検証溝の断面形状を画像認識する画像認識手段１１と、が搭載されている。さらに、溝加工装置１には、これら構成装置をＮＣ制御する制御装置１２が設けられている。

Ｚ軸テーブル７は、コラム５の前面に突設され、互いに平行な一対のＺ軸ガイドレール２１、２１と、研削ユニット６を支持すると共にＺ軸ガイドレール２１に案内されてＺ軸方向に移動自在に構成されたモータ駆動のＺ軸スライダと２２と、を備えている。Ｚ軸テーブル７は、制御装置１２の制御に基づいて、研削ユニット６を加工対象ローラＲの近傍まで高速で昇降させ、加工対象ローラＲの近傍からは低速で下降させて、切込み量を微調整できる構成となっている。

研削ユニット６は、Ｚ軸テーブル７に支持された研削砥石回転機構３２と、研削砥石回転機構３２の先端部に装着した研削砥石３１と、から構成されている。研削砥石回転機構３２は、ケーシング３３の内部に砥石モータおよび減速機を組み込んで構成され（いずれも図示省略）、減速機から延びる砥石回転軸３４の先端部に研削砥石３１が着脱自在に取り付けられている。

研削砥石３１は、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成されており、円盤状に成形されている。研削砥石３１の外周縁に位置する研削部は、その断面が山型形状となっており、加工対象ローラＲの表面にＶ型溝を形成することが可能となっている。

ＸＹテーブル４は、ベッド部２の上面に固定したＸ軸テーブル４２と、Ｘ軸テーブル４２上に載置したＹ軸テーブル４１とから成り、このＹ軸テーブル４１に加工テーブル３が搭載されている。Ｘ軸テーブル４２は、ベッド部２に設けられた一対のＸ軸ガイドレールと、一対のＸ軸ガイドレール上をＸ軸方向に移動するモータ駆動のＸ軸スライダ４５と、から構成されている。同様に、Ｙ軸テーブル４１は、Ｘ軸スライダ４５上に設けられた一対のＹ軸ガイドレールと、一対のＹ軸ガイドレール上をＹ軸方向に移動するモータ駆動のＹ軸スライダ４３と、から構成されている。

Ｘ軸テーブル４２は、主として、加工対象ローラＲに形成される複数のＶ型溝が等ピッチで形成されるよう、加工テーブル３を介して加工対象ローラＲをＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸テーブル４１は、主として、対象物回転機構８、ツルーイングユニット９およびダミーワーク１０を、適宜研削砥石３１に臨ませるよう、加工テーブル３をＹ軸方向に移動させる。したがって、加工対象ローラＲへの溝加工では、上記のＺ軸テーブル７による研削砥石３１の昇降と、Ｘ軸テーブル４２による加工対象ローラＲの溝ピッチ分の後退と、が繰り返し行なわれることになる。また、制御装置１２には、溝加工からツルーイング動作に移行するタイミングを指標する加工量が材料ごとに記憶されており、目標の加工量に到達した時点で、Ｙ軸テーブル４１を介してツルーイングユニット９を研削砥石３１に臨ませる。なお、実施形態のものでは、加工対象ローラＲの複数のＶ型溝が略半分加工されたところで、ツルーイングを行なうようになっている。

対象物回転機構８は、加工テーブル３上の中央に搭載され、ギアードモータ８１と、ギアードモータ８１から延出し、加工対象ローラＲを片持ちで回転支持する装着軸とから構成されている。装着軸には、例えばエアーチャックが設けられており、円筒状の加工対象ローラＲを内側から強固にチャッキングできるようになっている。また、対象物回転機構８は、制御装置１２によりＮＣ制御されており、加工対象ローラＲをその材質を考慮し、研削砥石３１と異なる周速（予め設定されている）で回転させる。なお、対象物回転手段８は、ギアードモータ８１以外でも加工対象ローラＲを回転しながら研削砥石３１に臨ませる構成であればよい。

ツルーイングユニット９は、加工テーブル３上の図示左側に搭載され、摩耗した研削砥石３１の研削部に臨んでこれをツルーイングし、研削砥石３１の形状修正を行うものである。ツルーイングユニット９は、切刃となるツルーイング部に遊離砥粒を付着させた円盤状のツルーイング砥石５１と、ツルーイング砥石５１を着脱自在に装着すると共に、装着したツルーイング砥石５１を研削砥石３１に対しツルーイング動作させるツルーイング動作機構と、から構成されている。また、ツルーイング動作機構は、ツルーイング砥石５１を砥石回転軸３４と平行な回転軸廻りに回転させるツルーイング回転機構５２と、ツルーイング砥石５１のツルーイング部を研削砥石３１の研削部に対しその斜面方向に往復移動させる往復動機構５６と、研削砥石３１に対しツルーイング砥石５１を砥石回転軸３４の軸線方向に進退させる進退動機構５７と、から構成されている。

ツルーイング砥石５１は、そのツルーイング部が研削砥石３１の研削部に対応する一対の傾斜周面を有して断面山型形状に形成されている。これにより、ツルーイング部を研削部に臨ませ易く、且つツルーイング砥石或いは研削砥石を付け替えることなく、山形の研削砥石３１を効率良くツルーイングすることができる。ツルーイング部には、研削砥石３１の研削部との擦れ合いで容易に遊離する遊離砥粒が塗着されており、研削砥石３１の研削部との間でラッピング様の動作を行なうことで、研削部を所望の形状に整形（形状修正）する。

ツルーイング回転機構５２は、ツルーイング動作に際し、ツルーイング砥石５１を研削砥石３１と同じ周速で回転させるものであり、ツルーイング砥石５１駆動源となるツルーイングモータ５３と、ツルーイングモータ５３の主軸であるツルーイング回転軸５５と、を備えている。そして、ツルーイング回転軸５５の先端部には、ツルーイング砥石５１が着脱自在に取り付けられている。このツルーイング回転軸５５と砥石回転軸３４とは、相互に平行になるように設置されており、ツルーイング砥石５１が、研削砥石３１と平行な回転軸廻りに回転され、ツルーイング砥石５１が摩耗してもツルーイング砥石５１の外径寸法が変化することがない構成になっている。これにより、ツルーイング砥石５１と研削砥石３１との周速が等しい状態を容易に制御することができるため、最適なツルーイング動作を簡単に得ることができる（図２参照）。

往復動機構５６は、ツルーイング砥石５１から遊離した遊離砥粒を研削砥石３１に押し付け、且つ両砥石５１、３１の回転を伴って、研削部の斜面方向に沿ってラッピング様の動作を行うものである。このラッピング様の動作により、研削砥石３１が適宜研削され形状修正が為される。このため、往復動機構５６は、図示では省略したが、動力源となるモータと、ツルーイング砥石５１を研削部の両斜面に沿ってそれぞれ移動させるリンク機構と、を備えている。この場合、リンク機構は、研削部に対しＶ字状の移動形態と執るため、切り替えにより２方向にそれぞれ往復動するようになっている。

進退動機構５７は、いわゆるＹ軸テーブルであり、上記のツルーイング回転機構５２および往復動機構５６を搭載し、これら両機構５２、５６を介してツルーイング砥石５１をＹ軸方向に進退させる。一連のツルーイング動作において、進退動機構５７は、ツルーイング砥石５１の一方の傾斜周面を研削砥石３１の一方の傾斜周面に押し付け、続いてツルーイング砥石５１の他方の傾斜周面を研削砥石３１の他方の傾斜周面に押し付けるよう制御される。

なお、ツルーイングユニット９の他にドレッシングユニットを設けてもよい。これにより目詰まりを解消することが可能となる。

さらに、上記構成の他にツルーイング砥石５１の周縁部から加工液が染み出すような構成を加えてもよい。例えば、ツルーイング砥石５１の内部に加工液の貯留空間を形成すると共に、ツルーイング回転軸５５の軸心に貯留空間に連なる内部流路を形成し、ツルーイング回転軸５５に巻回したスリップリングから加工液を供給するようにする。このようにすれば、ツルーイング砥石５１が回転することで、遠心力によりツルーイング砥石５１内の加工液がツルーイング砥石の周縁部から染み出し、遊離砥粒が接触部に滞留し易くなる。したがって、より効率よくツルーイングを行うことが可能となる。

ダミーワーク１０は、カーボンで板状に形成されており、加工テーブル３上の図示右側に、研削砥石３１に対して直交する起立姿勢で位置決め固定されている。ダミーワーク１０の上端部は加工部となっており、Ｙ軸テーブル４１によりダミーワーク１０に臨んだ研削砥石３１は、加工部に対し厚さ方向に検証用のＶ字型溝を形成する。すなわち、研削砥石３１は、ダミーワーク１０の加工部をその上端面と平行に横断するように移動し、加工対象ローラＲに形成するＶ型溝と同様の検証溝を形成する。

ダミーワーク１０は板状に形成されているため、画像認識手段１１により、焦点合わせやハレーションの問題を生ずることなく撮像を行うことができ、検証溝の断面形状を介して、研削砥石３１の研削部の断面形状を正確に把握することができる。また、板状に形成したことで、溝加工を短時間で行うことができると共に、ダミーワーク１０の占有スペースを小さくすることができる。さらに、ダミーワーク１０はカーボン製であるため、ダミーワーク１０に溝加工を行っても加工部にクラックや変形が生じ難く、且つ研削砥石３１の断面形状を正確に再現する。これにより、ツルーイング後の研削砥石３１の断面形状を精度よく把握することができる。さらにまた、黒色のダミーワーク１０とこれに形成した検証溝とのコントラストが良好となるため、正確な画像認識が可能となる。

画像認識手段１１は、加工テーブル３上においてダミーワーク１０に向き合う位置に取り付けられたＣＣＤカメラ６１を用いてダミーワーク１０に形成された検証溝を画像認識し、研削砥石３１の研削部の断面形状を把握するものである。具体的には、ダミーワーク１０に加工された検証溝の端面（断面形状）を撮像し、撮像結果を画像処理して検証溝の形状や各部のサイズを画像認識する。制御装置１２には、検証溝の各部のサイズ等に関し、予め基準値および許容値が記憶されており、認識結果と基準値とを比較して、認識結果が基準値±許容値の範囲外である場合には、装置外部に設けたディスプレイ７１に研削砥石３１をツルーイングユニット９に臨ませる旨を表示する構成となっている。すなわち、検証溝（研削部の断面形状）が所望の形状となるまで、ツルーイング動作が繰り返されることとなる。

ここで、この溝加工装置１により形成される、加工対象ローラＲに複数のＶ型溝を加工する一連の動作について説明する。溝加工装置１による溝加工法は、研削砥石３１により加工対象ローラＲに溝加工を行う溝加工工程と、研削砥石３１に定期的にツルーイングを行うツルーイング工程と、ツルーイング工程の後、板状のダミーワーク１０に対し、研削砥石３１により上端部を横断するように溝加工を行うダミー加工工程と、ダミー加工工程の後、加工面に形成された検証溝の断面形状を画像認識する画像認識工程と、から成る。

溝加工工程は、加工対象ローラＲを対象物回転機構８に装着し、ダミーワーク１０を加工テーブル３に固定した状態から、ＸＹテーブル４により研削砥石３１の直下に加工対象ローラＲを臨ませ、上昇位置に待機している研削ユニット６を徐々に下降させてゆき加工対象ローラＲに擦接させる。この時、研削砥石３１の砥粒が加工対象ローラＲの周面を擦接しながら削り取ることで所望の形状のＶ型溝が形成される。その後、研削ユニット６を上昇させる（この場合には、加工対象ローラＲの周面から研削砥石３１が僅かに離れる程度）と共に、加工テーブル３を溝ピッチ分、Ｘ軸方向に移動させ、再び研削ユニット６を加工対象ローラＲに臨ませる。以上の動作を繰り返し行うことで加工対象ローラＲの表面に複数のＶ型溝が相互に等しい間隙を有して平行に加工される。

ツルーイング工程では、溝加工工程において所定の加工量に到達すると、制御装置１２からツルーイング指令が発令され、Ｙ軸テーブル４１が駆動してツルーイングユニット９を研削砥石３１の直下に臨ませて、研削砥石３１の研削部の断面形状を形状修正する上記のツルーイング動作を行なう。

ダミー加工工程では、ツルーイング工程終了後に制御装置１２から検証指令が発令され、Ｙ軸テーブル４１が駆動してダミーワーク１０が研削砥石３１に臨み、ダミーワーク１０の加工部にＶ字型の検証溝を加工する。

画像認識工程では、ダミー加工工程後にダミーワーク１０に形成された検証溝の断面形状をＣＣＤカメラ６１で画像認識し、検証溝のサイズを測定し、基準値と照らし合わせる。この時、基準値±許容値の範囲外の場合には、ツルーイングユニット９に臨ませ、基準値±許容値の範囲内である場合には、加工対象ローラＲに臨ませて、残りのＶ型溝を形成する。

以上のように、本発明によれば、研削砥石とツルーイング砥石との周速の相対速度を簡単に制御することができると共に、研削部が断面山形に形成された研削砥石を効率よくツルーイングすることができる。

溝加工装置の全体図斜視図である。 研削砥石のツルーイングの説明図である。

符号の説明

１…溝加工装置 ９…ツルーイングユニット（ツルーイング装置） ３１…研削砥石 ５１…ツルーイング砥石 ５２…ツルーイング回転機構（回転機構） ５６…往復動機構 ５７…進退動機構

Claims (8)

1. 切刃となる研削部が断面山形に形成された円盤状の研削砥石に対し、回転接触してツルーイングを行うツルーイング装置において、
   切刃となるツルーイング部が前記研削部の斜面に対応する傾斜周面に形成された円盤状のツルーイング砥石と、
   前記ツルーイング砥石を、前記研削砥石に対しツルーイング動作させるツルーイング動作手段と、を備え、
   前記ツルーイング動作手段は、前記ツルーイング砥石を前記研削砥石の回転軸と平行な回転廻りに回転させる回転機構と、前記研削砥石に対し前記ツルーイング砥石を、前記研削部の斜面方向に相対的に往復移動させる往復動機構と、を有していることを特徴とするツルーイング装置。
2. 前記回転機構は、回転する研削砥石の周速と前記ツルーイング砥石の周速とが同一になるように、前記ツルーイング砥石を回転させることを特徴とする請求項１に記載のツルーイング装置。
3. 前記ツルーイング砥石の前記ツルーイング部は、一対の前記傾斜周面を有して断面山形に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のツルーイング装置。
4. 前記ツルーイング動作手段は、前記研削砥石に対し前記ツルーイング砥石を前記回転軸の軸線方向に相対的に進退させる進退動機構を、更に有していることを特徴とする請求項３に記載のツルーイング装置。
5. 切刃となる研削部が断面山形に形成された円盤状の研削砥石に対し、切刃となるツルーイング部が前記研削部の斜面の対応する傾斜周面に形成された円盤状のツルーイング砥石を、回転接触してツルーイングを行うツルーイング方法において、
   前記研削砥石と前記ツルーイング砥石とを、相互に平行な回転軸廻りに回転させながら、前記研削砥石に対し前記ツルーイング砥石を、前記研削部の斜面方向に相対的に往復運動させてツルーイングすることを特徴とするツルーイング方法。
6. 前記研削砥石と前記ツルーイング砥石とを、相互の周速が同一になるように回転させることを特徴とする請求項５に記載のツルーイング方法。
7. 請求項１ないし４のいずれかに記載のツルーイング装置、または請求項５または６に記載のツルーイング方法に用いられることを特徴とするツルーイング砥石。
8. 請求項１ないし４のいずれかに記載のツルーイング装置を搭載したことを特徴とする溝加工装置。

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