JP2013154462A - 研削盤のツルーイング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高精度なツルーイングを可能とする研削盤のツルーイング装置を提供することを目的とする。
【解決手段】研削盤１のツルーイング装置は、砥石車１１の形状を成形するツルア３１と、砥石車１１を回転させた状態で、ツルア３１と砥石車１１の軸方向の端面を接触させて、砥石車１１に対するツルア３１の相対軸方向位置を検知する検知手段３３と、検知されたツルア３１の相対軸方向位置に基づいて砥石車１１に対するツルア３１の相対移動を制御してツルーイングを行う制御手段４０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、工作物を砥石車により研削加工する研削盤において、砥石車の形状を成形するツルアを備えるツルーイング装置に関するものである。

研削盤は、工作物を所定の形状に加工するために、または研削加工の加工効率を好適に維持するために、ツルアにより砥石車の研削面を成形するツルーイング装置を備えるものがある。このようなツルーイング装置として、例えば、特許文献１には、回転可能なロータリーツルア（一般に「ロータリードレッサ」とも称する場合がある）を、砥石車に対して相対移動させてツルーイングを行うものが開示されている。ところで、研削盤においては、砥石車やロータリーツルアを含む各部位の摩耗や熱変位などに起因して、砥石車とツルアの相対位置が変化することがある。そのため、ツルーイングにおける開始基準位置などの制御位置にツルアを位置決めする際に、制御位置に対して位置決め誤差が生じることがある。

研削盤のツルーイング装置は、ツルーイングの精度を向上させるためにはツルアの位置決め誤差の影響を低減する必要がある。そこで、砥石車とツルアの接触を検知することで、接触位置に基づいたツルーイング開始基準位置の補正方法が知られている。例えば、特許文献１には、砥石車とロータリーツルアが接触した際にロータリーツルアの回転軸が変位することを利用して、当該接触を検出する方法が開示されている。また例えば、特許文献２には、ロータリーツルアと同軸上に支持された接触検知ロールと砥石車の接触に基づいて、砥石車に対するロータリーツルアの位置を把握する方法が開示されている。このようなツルーイング装置によれば、接触検知された砥石車とツルアの位置関係に基づいてツルアの移動量を補正することで、砥石車に対するツルアのツルーイング開始基準位置を補正することができるとされている。

特開２００７−２６０８０９号公報 特開２００７−０８３３５１号公報

ここで、研削盤の駆動状態においては、上述したように研削盤の各部位において熱変位が生じている。また、ロータリーツルアを備えるツルーイング装置においても同様に、ロータリーツルアを回転駆動させる電動モータやロータリーツルアの回転軸を支持する軸受などの発熱により熱変位が生じている。このような研削盤の熱変位には、各回転軸における軸方向の熱変位が含まれる。従来では、ツルーイング装置における軸方向の熱変位については、成形する砥石車の形状によっては影響がない場合もあり、また影響がある場合でも砥石車に対するツルアの切込み量をある程度確保することで対応していた。これは、軸方向の熱変位は、径方向の熱変位と比較して変位量が小さいことや、ロータリーツルアについてはツルーイング時にのみ回転駆動を要する回転軸の熱変形に伴うものであるからと考えられる。しかし、砥石車の形状が複雑化し、またツルーイングに要する回転数の高速化、ツルーイングの高精度化などの要請に対応するためには、熱変位による影響が顕著となるため、適切に補正することが求められるようになってきた。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、より高精度なツルーイングを可能とする研削盤のツルーイング装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明によると、砥石車の形状を成形するツルアと、前記砥石車を回転させた状態で、前記ツルアと前記砥石車の軸方向の端面を接触させて、前記砥石車に対する前記ツルアの相対軸方向位置を検知する検知手段と、検知された前記ツルアの前記相対軸方向位置に基づいて前記砥石車に対する前記ツルアの相対移動を制御してツルーイングを行う制御手段と、を備える。

請求項２に係る発明によると、前記ツルアは、回転可能に支持されたロータリーツルアであり、前記検知手段は、前記砥石車および前記ロータリーツルアの両部材を回転させた状態且つ互いの回転軸を平行に維持させた状態で、軸方向に対向する前記両部材の端面同士を接触させて、前記相対軸方向位置を検知する。

請求項３に係る発明によると、前記検知手段は、軸方向に対向する前記砥石車のコア部の端面と前記ロータリーツルアのコア部の端面を接触させて、前記ロータリーツルアの前記相対軸方向位置を検知する。

請求項４に係る発明によると、前記砥石車および前記ロータリーツルアのうち一方部材のコア部は、円盤状のコア本体と、当該コア本体の端面から軸方向に延伸し前記コア本体の外径よりも小さい外径に形成された柱状部と、を有し、前記検知手段は、前記柱状部の先端面と前記砥石車および前記ロータリーツルアのうち他方部材の端面を接触させて、前記ロータリーツルアの前記相対軸方向位置を検知する。
請求項５に係る発明によると、前記制御手段によるツルーイングの際に前記砥石車の外周面が非円筒状に形成される。

請求項１に係る発明によると、ツルーイング装置は、検知手段により検知された砥石車に対するツルアの相対軸方向位置に基づいて制御し、ツルーイングを行う。この検知手段によるツルアの相対軸方向位置は、回転させた状態の砥石車の軸方向の端面とツルアの端面を接触させて検知されたものである。これにより、砥石車の軸方向の熱変位を勘案して、砥石車に対するツルアの相対軸方向位置をより正確に検出することができる。そして、検知された相対軸方向位置に基づいて制御手段がツルアと砥石車の相対位置を制御することにより、ツルーイングにおいて基準位置となるツルーイング開始基準位置をより正確に設定できる。従って、ツルーイング装置は、研削加工またはツルーイングに要する回転数の高速化などに伴う熱変位の影響を低減し、より高精度なツルーイングを行うことができる。これにより、ツルーイングにおける砥石車の除去量を最小に抑制し、砥石車の寿命を長期化することが可能となる。そして、このような砥石車を研削加工に使用することにより、研削加工をより高精度に行うことできる。本発明における「ツルア」には、ロータリーツルアである場合には砥粒層およびコア部が含まれ、固定式のツルアである場合には刃先部、ツルア本体、およびホルダ部が含まれる。同様に、本発明における「砥石車」には、砥粒層およびコア部が含まれる。

さらに、砥石車とツルアの接触を検知手段により検知していることから、砥石車が回転することでより好適に接触信号が発生し、検知手段の検知感度を向上させることができる。これにより、砥石車とツルアの接触時間を短縮できるので、接触による摩耗を低減することができる。

請求項２に係る発明によると、ツルアは回転可能に支持されたロータリーツルアであって、このロータリーツルアの相対軸方向位置は検知手段により互いの回転軸を平行に維持された砥石車とロータリーツルアの端面同士を接触させて検知されたものである。これにより、ロータリーツルアの回転軸の熱変形によるロータリーツルアの軸方向の熱変位をさらに加味して、砥石車に対するロータリーツルアのツルーイング開始基準位置をより正確に検出することができる。

また、本発明では、砥石車とロータリーツルアの相対軸方向位置を検知する際に、両部材を回転させた状態としている。これにより、実際のツルーイングにおいて熱変位が生じている状態と同様となり、ツルーイングにおける熱変位量を勘案したツルーイング開始基準位置を検出することができる。さらに、砥石車とロータリーツルアの接触を検知手段により検知していることから、両部材が回転することでより好適に接触信号が発生し、検知手段の検知感度をさらに向上させることができる。

請求項３に係る発明によると、検知手段は、砥石車とロータリーツルアのコア部同士を接触させて、砥石車に対するロータリーツルアの相対軸方向位置を検知する。コア部は、研削加工およびツルーイングによって摩耗する部位ではなく、且つ回転軸の熱変形に伴って軸方向に変位する。よって、検知手段は、対向する両部材のコア部の端面同士を接触させることにより、摩耗などの影響を防止し、より高精度に両部材の軸方向位置の関係を把握することができる。従って、ツルーイング装置は、より高精度なツルーイングが可能となる。

請求項４に係る発明によると、砥石車のコア部の端面またはロータリーツルアのコア部の端面の少なくとも一方に、柱状部を設ける構成としている。これにより、砥石車とロータリーツルアの相対軸方向位置および相対径方向位置を検出する際に、砥石車またはロータリーツルアのコア部の端面に存在するボルト等の突出部が、砥石車またはロータリーツルアの砥粒層、コア部の外周面の端面、コア部の他の突出部などに接触することを防止できる。従って、砥石車またはロータリーツルアの砥粒層の摩耗、砥石車のコア部またはロータリーツルアのコア部の摩耗、コア部から突出した突出部の破損などを防止できる。

請求項５に係る発明によると、制御手段によるツルーイングの際に砥石車の外周面が非円筒状に成形される。ここで、砥石車の回転軸、およびロータリーツルアを備えるツルーイング装置にあってはロータリーツルアの回転軸は、駆動装置や軸受などで発生する熱に影響され、支持する砥石車またはロータリーツルアを軸方向に変位させる。このような熱変位が発生した場合に、成形される砥石車の形状が非円筒状、即ちテーパー状であったり少なくとも一部に円弧状に形成される部位を有していたりすると熱変位によるツルーイングへの影響が大きくなる。特に、ロータリーツルアの外周面形状を砥石車に転写する総形ロータリーツルアの場合には、この影響は顕著となる。

従来では、ロータリーツルアの熱変位を許容するために、ツルーイングにおける砥石車の研磨量（除去量）を増加するように切込み量を深く設定するなどして対応していた。これに対して、本発明によれば、より高精度なツルーイングが可能となるため、ツルーイングにおける砥石車の除去量を最小に抑制することができる。よって、研削加工に使用する砥石車の寿命を長期化することが可能となる。

実施形態におけるツルーイング装置を備えた研削盤の平面図である。 センサユニットによる砥石車とロータリーツルアの軸方向位置の検知状態を示す平面図である。 センサユニットによる砥石車とロータリーツルアの径方向位置の検知状態を示す平面図である。 砥石車をツルーイングしている状態を示す平面図である。 ツルーイングの処理を示すフローチャートである。

＜実施形態＞
（研削盤のツルーイング装置の構成）
本実施形態の研削盤１について、図１〜図３を参照して説明する。研削盤１は、ベッド２に支持された工作物Ｗに対して砥石車１１を相対移動させて研削加工を行う工作機械である。研削盤１は、砥石台１０と、工作物支持装置２０と、ツルーイング装置３０と、制御装置４０（本発明の「制御手段」に相当する）を備えて構成される。

砥石台１０は、砥石車１１と、砥石軸１２を有する。砥石台１０には、工作物Ｗを研削する砥石車１１を回転駆動させる図示しない駆動装置が設けられている。砥石軸１２は、砥石台１０に軸受を介して回転可能に支持され、上記の駆動装置によって所定の回転数で回転駆動される砥石車１１の回転軸である。また、砥石車１１は、コア部１１１および砥粒層１１２により構成される。コア部１１１は、本実施形態においては、円盤状に形成された鉄などの金属コアであって砥石軸１２にボルト等により着脱可能に連結されている。砥粒層１１２は、研削加工の際に工作物Ｗと接触する部位であって、例えば、コア部１１１の外周に超硬質のＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドなどで結合して構成される。

また、砥石台１０は、ベッド２の上面に配置され砥石車１１の中心軸Ａｗに直交する方向に延びる図示しないガイドレール上に案内支持されている。これにより、砥石車１１は、ベッド２の上面と平行で且つ工作物Ｗの径方向であるＺ軸方向（図１の上下方向）に移動可能となっている。また、砥石台１０は、制御装置４０により砥石車１１のＺ軸方向への移動および回転数などを制御される。

工作物支持装置２０は、工作物Ｗの中心軸の回りに回転可能となるように、工作物Ｗの両端を支持する。工作物支持装置２０は、テーブル２１と、主軸台２２と、心押台２３と、チャック２４と、センタ２５を有する。テーブル２１は、研削盤１のベッド２の上面に配置され砥石車１１の中心軸Ａｗの方向に延びる図示しないガイドレール上に案内支持されている。これにより、テーブル２１は、ベッド２の上面と平行で且つ工作物Ｗの軸方向であるＸ軸方向（図１の左右方向）に移動可能となっている。

主軸台２２および心押台２３は、テーブル２１の上面に対向して配置され工作物Ｗの一端または他端をそれぞれ支持している。主軸台２２には、図示しない駆動装置により回転する主軸が備えられており、主軸が回転駆動されることにより工作物Ｗが回転するように構成されている。また、主軸台２２は、制御装置４０により主軸の回転数や回転位相などを制御される。主軸台２２には工作物Ｗの一端を把持するためのチャック２４が設けられ、心押台２３には工作物Ｗの他端を支持するセンタ２５が設けられている。よって、工作物Ｗは、チャック２４とセンタ２５とによってテーブル２１の移動方向（Ｘ軸方向）と平行な軸回りに回転可能に両端を支持されるとともに、主軸台２２により回転駆動される。

ツルーイング装置３０は、主軸台２２の砥石台１０側の側面に固定され、砥石車１１の外周面をツルーイングする装置である。ツルーイング装置３０は、ロータリーツルア３１と、ツルア軸３２と、ＡＥセンサ３３（本発明の「検知手段」に相当する）を有する。ツルーイング装置３０には、ロータリーツルア３１を回転駆動させる図示しないビルトインモータが設けられている。ロータリーツルア３１は、砥石車１１の形状を成形するツルーイング工具であって、コア部３１１および砥粒層３１２により構成され、例えば、コア部３１１の外周に粒状のダイヤモンドを焼結して砥粒層３１２を形成されている。ツルア軸３２は、ツルーイング装置３０に軸受を介して回転可能に支持され、上記のビルトインモータによって所定の回転数で回転駆動されるロータリーツルア３１の回転軸である。

また、コア部３１１は、円盤状のコア本体３１１ａと、円柱状の検知部３１１ｂ（本発明の「柱状部」に相当する）により構成される。コア本体３１１ａは、本実施形態においては、鉄などの金属コアであってツルア軸３２にボルト等により着脱可能に連結されている。これにより、ロータリーツルア３１は、中心軸Ａｔの回りに回転可能となっている。また、コア部３１１の検知部３１１ｂは、ロータリーツルア３１の中心軸Ａｔの方向に延伸する円柱状に形成されている。この検知部３１１ｂは、コア本体３１１ａに一体的に形成され、砥石車１１とロータリーツルア３１の相対軸方向位置を検知する際に砥石車１１のコア部１１１と接触する部位である。そして、検知部３１１ｂの外径Ｄｐは、図２に示すように、コア本体３１１ａの外径Ｄｃよりも小さくなるように形成されている。このように接触子として機能する検知部３１１ｂを有するコア部３１１は、砥石車１１と接触した際の摩耗量を低減するために焼入れ鋼などで形成されると好適である。

ＡＥセンサ３３は、ツルア軸３２の円筒内部に収容され、検知部３１１ｂと接触検知の対象物である砥石車１１との接触によって発生するＡＥ（Acoustic Emission）波を検出し、接触信号を制御装置４０に出力する検知手段である。

また、ＡＥセンサ３３は、砥石車１１およびロータリーツルア３１の両部材１１，３１を回転させた状態且つ互いの回転軸（即ち、砥石軸１２およびツルア軸３２）を平行に維持させた状態で、軸方向に対向する砥石車１１のコア部１１１の端面とロータリーツルア３１のコア部３１１の検知部３１１ｂの端面とを接触させて、砥石車１１に対するロータリーツルア３１の相対軸方向位置を検知する。さらに、ＡＥセンサ３３は、図３に示すように、砥石車１１の外周面と検知部３１１ｂの外周面とを接触させて、砥石車１１に対するロータリーツルア３１の相対的な径方向位置も検知する。このＡＥセンサ３３を用いた砥石車１１およびロータリーツルア３１の位置検知の詳細については後述する。

このような構成からなるツルーイング装置３０は、ツルーイングを行う際に、先ずテーブル２１の移動によりＸ軸方向にロータリーツルア３１を移動させる。そして、砥石台１０による砥石車１１のＺ軸方向の移動によって、砥石車１１に対するロータリーツルア３１の先端位置をツルーイング開始基準位置に位置決めする。続いて、砥石台１０とテーブル２１を同期させて、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に砥石車１１およびロータリーツルア３１を相対移動させることでツルーイングを行うことが可能となっている。ここで、ロータリーツルア３１の「先端位置」とは、ロータリーツルア３１の外周面のうち砥石車１１の外周面に最も近接する部位としている。また、ツルーイング装置３０は、制御装置４０によりロータリーツルア３１の回転数などを制御される。

制御装置４０は、図示しないＣＰＵやＲＯＭなどにより構成され、システムプログラムや各種データ、研削加工条件、ツルーイング条件などを記憶している。また、制御装置４０には、入力装置を介してＡＥセンサ３３からの接触信号を含む種々のデータが入力される。この制御装置４０は、研削加工においては、砥石台１０のＺ軸位置、工作物支持装置２０のＸ軸方向位置、および主軸台２２の回転をＮＣ制御する。そして、制御装置４０は、ツルーイング装置３０のビルトインモータを回転させることで、ロータリーツルア３１の回転を制御するようにしている。

このように、研削盤１は、制御装置４０により、砥石車１１を回転させながら、工作物Ｗに対する砥石台１０の各軸位置を制御することで、工作物Ｗの外周面を研削加工する。また、制御装置４０は、検知手段であるＡＥセンサ３３によって検知された砥石車１１に対するロータリーツルア３１の相対軸方向位置および相対径方向位置を入力する。そして、制御装置４０は、ツルーイングにおいては、砥石車１１およびロータリーツルア３１を回転させた状態で、ロータリーツルア３１の相対軸方向位置および相対径方向位置に基づいて、砥石台１０のＺ軸位置、およびツルーイング装置３０のＸ軸方向位置をＮＣ制御し、砥石車１１の形状を成形する。

（ツルーイング動作）
次に、上述した研削盤１のツルーイング装置３０において、砥石車１１のツルーイング動作について、図２〜図５を参照して説明する。制御装置４０は、砥石車１１のツルーイングの開始が指示されると、図５に示す処理を実行する。先ず、制御装置４０は、砥石台１０およびツルーイング装置３０に制御装置を出力し、砥石車１１およびロータリーツルア３１を所定の回転数でそれぞれ回転駆動させる（Ｓ１０）。砥石車１１の回転数は、ツルーイングの際に、砥石車１１が実際に回転される回転数としている。ここでは、機械的な振動や発熱の状態が変動しないように、研削盤１が研削加工する際の加工条件と同様の回転数に設定している。そのため、このツルーイング工程が研削加工工程から一連で実行される場合には、制御装置４０は、砥石車１１の回転数を維持するように制御することになる。

一方で、ロータリーツルア３１の回転数は、砥石車１１と外径によって定まるツルーイング部位（ロータリーツルア３１により成形される部位）の周速に対して、所定の比率で割出された周速となるようにロータリーツルア３１の外径に基づいて算出された回転数に設定される。そして、ツルーイングの前に実行される位置検知においても、ロータリーツルア３１は、上記のように算出された回転数で回転されるようにしている。

また、この時、砥石車１１の回転軸である砥石軸１２と、ロータリーツルア３１の回転軸であるツルア軸３２は平行な状態となっている。本実施形態において例示している研削盤１は、常に砥石軸１２とツルア軸３２が平行な状態が維持される構成となっているが、Ｘ軸およびＺ軸に直交するＹ軸に平行な軸回りに砥石台またはツルーイング装置を回転する機構を有する場合には、上記のように各軸が平行となるように制御を行う。これにより、砥石車１１のコア部１１１の軸方向端面と、ロータリーツルア３１のコア部３１１における検知部３１１ｂの軸方向の先端面とが対向する状態としている。

次に、制御装置４０は、検知部３１１ｂの延長上に砥石車１１のコア部１１１の端面のうち周縁部が位置するように、即ちＺ軸方向から見て検知部３１１ｂの端面全体がコア部１１１の周囲の内側に含まれるように、砥石車１１およびロータリーツルア３１をＺ軸方向に位置決めする（Ｓ２０）。そして、砥石車１１およびロータリーツルア３１の両部材を回転させた状態且つそれぞれの回転軸１２，３２を平行に維持させた状態で、図２に示すように、Ｘ軸方向に相対移動させて接近させる。

その後に、砥石車１１のコア部１１１の端面とロータリーツルア３１の検知部３１１ｂの端面全体が接触すると、ＡＥセンサ３３がＡＥ波を検出する。制御装置４０は、ＡＥセンサ３３によりＡＥ波が検出された際に、ロータリーツルア３１をＸ軸方向へ移動させるテーブル２１の現在位置を取得する。これにより、制御装置４０は、砥石車１１とロータリーツルア３１の相対軸方向位置を検知し（Ｓ３０）、ＲＡＭなどのメモリに記憶する。

続いて、制御装置４０は、検知部３１１ｂの根元部から先端部までの軸方向範囲に砥石車１１の外周面の先端部が位置するように、砥石車１１およびロータリーツルア３１をＸ軸方向に位置決めする（Ｓ４０）。そして、砥石車１１およびロータリーツルア３１の両部材を回転させた状態で、図３に示すように、Ｚ軸方向に相対移動させて接近させる。

その後に、砥石車１１の先端と検知部３１１ｂの外周面が接触すると、ＡＥセンサ３３がＡＥ波を検出する。制御装置４０は、ＡＥセンサ３３によりＡＥ波が検出された際に、砥石車１１をＺ軸方向へ移動させる砥石台１０の現在位置を取得する。これにより、制御装置４０は、砥石車１１とロータリーツルア３１の相対的な径方向位置を検知し（Ｓ５０）、メモリに記憶する。

そして、制御装置４０は、Ｓ１０において制御した砥石車１１とロータリーツルア３１の回転数を維持するように制御する。さらに、制御装置４０は、Ｓ３０で検知された相対軸方向位置（Ｘ軸方向位置）、およびＳ５０で検知された相対径方向位置（Ｚ軸方向位置）に基づいてツルーイング開始基準位置を設定し、図４に示すように、砥石車１１に対するロータリーツルア３１の相対移動を制御してツルーイングを行う（Ｓ６０）。図４においては、砥石車１１の先端の少なくとも一部が円弧状に成形する場合を例示している。

ここで、Ｓ３０で検知された砥石車１１とロータリーツルア３１の相対的なＸ軸方向位置には、砥石車１１およびロータリーツルア３１の軸方向の熱変位量が含まれることになる。同様に、Ｓ５０で検知された砥石車１１とロータリーツルア３１の相対的なＺ軸方向位置には、砥石車１１の摩耗量が含まれることになる。このようにして、研削盤１は、各部位の摩耗や熱変位などに起因する位置決め誤差を織込んでツルーイング開始基準位置を設定することで、ツルーイングの高精度化を図っている。

（研削盤のツルーイング装置による効果）
上述した研削盤１のツルーイング装置３０によると、検知手段であるＡＥセンサ３３により検知された砥石車１１に対するロータリーツルア３１の相対軸方向位置に基づいて制御してツルーイングを行うものとした。このロータリーツルア３１の相対軸方向位置は、砥石軸１２とツルア軸３２を平行に維持した状態で、砥石車１１のコア部１１１とロータリーツルア３１の検知部３１１ｂの端面同士を接触させて検知されたものである。これにより、ロータリーツルア３１の先端位置の熱変位、および砥石車１１の軸方向の熱変位を勘案して、砥石車１１に対するロータリーツルア３１の相対軸方向位置をより正確に検出することができる。

よって、この相対軸方向位置、および検出された相対径方向位置に基づいて制御手段がロータリーツルア３１と砥石車１１の相対位置を制御することにより、砥石車１１に対するロータリーツルア３１のツルーイング開始基準位置をより正確に設定できる。従って、ツルーイング装置３０は、研削加工およびツルーイングに要する回転数の高速化などに伴う熱変位の影響を低減し、より高精度なツルーイングを行うことができる。これにより、ツルーイングにおける砥石車１１の除去量を最小に抑制し、砥石車１１の寿命を長期化することが可能となる。そして、このような砥石車１１を研削加工に使用することにより、研削加工をより高精度に行うことができる。

ここで、ツルーイングにおいては、砥石車１１の回転数は、工作物Ｗを研削加工する際の加工条件と同様に設定するものとした。また、ロータリーツルア３１の回転数は、砥石車１１の回転数によって定まるツルーイング部位の周速に対して所定の比率で割出された回転数に設定されるものとした。このように、砥石車１１とロータリーツルア３１の相対軸方向位置を検知する際には、両部材を回転させた状態が実際のツルーイングにおいて熱変位が生じている状態と同様となり、ツルーイングにおける熱変位量を勘案したツルーイング開始基準位置を検出することができる。そして、ツルーイングにおける砥石車１１の回転数を、工作物Ｗを研削加工する際の回転数と同一にしたことにより、加工後の工作物Ｗを高精度にすることができる。

また、砥石車１１のコア部１１１の端面とロータリーツルア３１の検知部３１１ｂの端面全体とをそれぞれ回転させた状態で接触させたことにより、相対速度の大きい箇所が必ず接触するため、接触時のＡＥ波が大きくなって検知感度が向上される。そうすると、接触してからＡＥ波を検知するまでの時間を短縮できるので、接触させた部分の摩耗量を減らすことができる。接触させた部分の摩耗量の低減により、砥石車１１に対するロータリーツルア３１の位置決め誤差を小さくできるため、ツルーイング開始基準位置をより高精度にすることができる。従って、より高精度にツルーイングできる。また、検知部３１１ｂの端面全体を接触させたことで、検知部３１１ｂの摩耗量を均一にできる。

さらに、ＡＥセンサ３３は、ロータリーツルア３１のコア部３１１に形成された柱状の検知部３１１ｂの先端面と、砥石車１１のコア部１１１の端面とを接触させて、砥石車１１に対するロータリーツルア３１の相対軸方向位置を検知するものとした。コア部３１１は研削加工およびツルーイングによって摩耗する部位ではないことから、ＡＥセンサ３３の検知精度を維持することができる。また、従来のように砥石車と検知ピンを接触させてツルーイング開始基準位置を検出するものに対し、本発明は、従来の検知ピンより交換頻度の高いロータリーツルア３１に一体的に検知部３１１ｂを設けたため、ロータリーツルア３１の交換と共に検知部３１１ｂも新しくなる。これにより、従来の検知ピンに比べ検知部３１１ｂの摩耗量を少ない状態にできる。従って、高精度にツルーイングできる。

また、この検知部３１１ｂの外径Ｄｐは、ロータリーツルア３１のコア部３１１におけるコア本体３１１ａの外径Ｄｃよりも小さくなるように形成されるものとした。検知部３１１ｂの外径Ｄｐは、ＡＥセンサ３３によるＡＥ波を検知するなどの検知方法や周速度などを勘案して適宜設定されるものである。但し、検知部３１１ｂがコア本体３１１ａと一体的に回転することから、検知部３１１ｂには回転に伴う遠心力が影響することになる。そこで、検知部３１１ｂの外径Ｄｐを少なくともコア本体３１１ａの外径Ｄｃよりも小さくすることで、検知部３１１ｂに作用する遠心力を低減して、振動などの発生を防止できる。これにより、ＡＥセンサ３３は、動作をより安定させることができるので、良好な検知精度を維持することができる。

また、制御装置４０によるツルーイングの際に砥石車１１の外周面の少なくとも一部が円弧状に成形されるものとした。砥石車１１の砥石軸１２およびロータリーツルア３１のツルア軸３２は、上述したように、モータなどの駆動装置や軸受などで発生する熱に影響され、支持する砥石車１１またはロータリーツルア３１を軸方向に変位させる。このような熱変位が発生した場合に、成形される砥石車１１の形状が非円筒状、即ちテーパー砥石、アンギュラ形砥石、または少なくとも一部に円弧状に形成される部位を有する砥石車の場合に、熱変位によるツルーイングへの影響が大きくなる。

従来では、砥石車またはロータリーツルアの熱変位を許容するために、ツルーイングにおける砥石車の研磨量（除去量）を増加するように切込み量を深く設定するなどして対応していた。これに対して、本実施形態の研削盤１のツルーイング装置３０によれば、砥石車１１またはロータリーツルア３１の軸方向の熱変位および径方向の熱変位を勘案してツルーイング開始基準位置をより正確にできるため、砥石車１１の形状が非円筒状であってもより高精度なツルーイングを可能にし、ツルーイングにおける砥石車１１の除去量を最小に抑制することができる。よって、研削加工に使用する砥石車１１の寿命を長期化することが可能となる。

＜実施形態の変形態様＞
本実施形態において、検知手段としてのＡＥセンサ３３は、ツルーイング装置３０のツルア軸３２に設ける構成とした。これに対して、ＡＥセンサは、砥石車１１とロータリーツルア３１が接触した際に発生するＡＥ波を検知可能な部位であれば設置可能であり、例えば、砥石台１０の砥石軸１２の内周部や、当該砥石軸１２またはツルア軸３２を支持する軸受ないしその周辺としてもよい。また、検知手段として、ＡＥセンサを例示して説明したが、砥石車１１とロータリーツルア３１が接触したことを検知可能であれば、その他の各種センサを適用することが可能である。

また、接触子として機能する柱状部である検知部３１１ｂが、ロータリーツルア３１のコア部３１１のコア本体３１１ａに形成される構成とした。これに対して、検知部３１１ｂを有さない構成とし、例えば、砥石車１１のコア部１１１とロータリーツルア３１のコア部３１１の端面同士を直接接触させるようにしてもよい。このように、コア部１１１，３１１の端面同士を直接接触させる場合には、コア部１１１，３１１のボルト等の突出部が、砥石車１１またはロータリーツルア３１の砥粒層やその他の部位に接触しない構成であればよい。具体的には、コア部１１１，３１１の端面において、径方向内側に突出部を配置するとともに、径方向外側に平面部を配置すればよい。このような構成においても、両部材１１，３１のコア部１１１，３１１は、回転軸が熱変形している場合には軸方向に熱変位していることになり、検知手段により同様に相対軸方向位置を検知されることになる。
また、砥石車１１のコア部１１１の外周面とロータリーツルア３１のコア部３１１の外周面同士を直接接触させるようにしてもよい。コア部１１１，３１１の外周面同士を直接接触させる場合には、コア部１１１，３１１の外周面以外の部位が接触しない構成であればよい。具体的には、砥石車１１の回転軸方向の長さに対しコア部１１１の回転軸方向の長さを十分に長くし、ロータリーツルア３１の回転軸方向の長さに対しコア部３１１の回転軸方向の長さを十分に長くすればよい。

また、上記の柱状部は、砥石車１１とロータリーツルア３１の端面同士を好適に接触させることなどを目的としていることから、砥石車１１およびロータリーツルア３１のうち一方部材に設けるようにしてもよい。つまり、本実施形態と同様の柱状部が砥石車１１のコア部１１１に形成されるようにしてもよい。さらに、この柱状部は、砥石車１１のコア部１１１およびロータリーツルア３１のコア部３１１の両方に設けるようにしてもよい。

また、柱状の検知部３１１ｂは、その外径Ｄｐがコア本体３１１ａの外径Ｄｃより小さくなるように形成されるものとした。これは、検知部３１１ｂが検知対象以外の部材と干渉することを防止することなどを目的としている。これに対して、検知感度をより向上させるために、例えば検知部の周速を同じ回転数で上昇させるために、その外径Ｄｐを適宜設定するようにしてもよい。この場合には、検知部３１１ｂの外径Ｄｐが、当該検知部３１１ｂが形成されるコア本体３１１ａの外径Ｄｃに対して同径または大径となることも考えられる。

砥石車１１とロータリーツルア３１の相対軸方向位置を検知するために、本実施形態では砥石車１１のコア部１１１とロータリーツルア３１の検知部３１１ｂを接触させ、実施形態の変形態様では両部材１１，３１のコア部１１１，３１１のコア本体同士を直接接触させるものとした。これに対して、一方部材のコア部を他方部材のコア部以外の端面に接触させる構成としてもよい。例えば、ロータリーツルア３１のコア部３１１に形成された検知部３１１ｂを、砥石車１１におけるコア部１１１の外周に形成された砥粒層１１２に接触させるようにしてもよい。砥石車１１の砥粒層１１２の軸方向端面は、研削加工およびツルーイングによる摩耗が少ない部位ではあるが、良好な検知感度を維持するという観点からは、本実施形態で例示したように、コア部同士を接触させる構成が好適である。

また、本実施形態において、砥石車１１は、ツルーイングの際に外周面の少なくとも一部が円弧状に成形されるものとした。これに対して、例えば、砥石車１１は、円筒状、テーパー状、またはアンギュラ形研削盤に用いられるアンギュラ形砥石の外形状などに成形されるようにしてもよい。外周形状が円筒状の場合には、砥石車１１やロータリーツルア３１に熱変位が生じていても、ツルーイングの際に十分なＸ軸方向の移動距離を確保することで対応することが可能である。しかし、この移動距離をより短く適正に設定することで他部位との干渉を防止するとともに、サイクルタイムを短縮することができる。従って、砥石車１１の外周面が何れの形状であっても、本発明の熱変位を補正可能なツルーイング装置を適用することは有用である。

さらに、本実施形態では、ツルアは回転可能に支持されたロータリーツルア３１であるものとした。これに対して、ツルアは、研削盤において砥石車１１が移動可能な範囲に設置された単石ツルアやピン形状ツルアなどの固定式としてもよい。このような固定式のツルアの場合には、本発明の「ツルア」には、砥石車と接触する刃先部、ツルア本体、およびホルダ部が含まれ、検知手段は、ツルアの何れかの部位と、回転させた砥石車の軸方向の端面とを接触させて相対軸方向位置を検知することになる。これにより、砥石車の軸方向の熱変位を勘案して、本実施形態と同様の効果を奏する。

１：研削盤、 ２：ベッド
１０：砥石台
１１：砥石車、 １１１：コア部、 １１２：砥粒層、 １２：砥石軸
２０：工作物支持装置
２１：テーブル、 ２２：主軸台、 ２３：心押台、 ２４：チャック
２５：センタ
３０：ツルーイング装置
３１：ロータリーツルア、 ３１１：コア部、 ３１２：砥粒層
３１１ａ：コア本体、 ３１１ｂ：検知部（柱状部）
３２：ツルア軸、 ３３：ＡＥセンサ（検知手段）
４０：制御装置（制御手段）
Ｗ：工作物、 Ａｗ：砥石車の中心軸、 Ａｔ：ロータリーツルアの中心軸

Claims (5)

1. 砥石車の形状を成形するツルアと、
   前記砥石車を回転させた状態で、前記ツルアと前記砥石車の軸方向の端面を接触させて、前記砥石車に対する前記ツルアの相対軸方向位置を検知する検知手段と、
   検知された前記ツルアの前記相対軸方向位置に基づいて前記砥石車に対する前記ツルアの相対移動を制御してツルーイングを行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする研削盤のツルーイング装置。
2. 請求項１において、
   前記ツルアは、回転可能に支持されたロータリーツルアであり、
   前記検知手段は、前記砥石車および前記ロータリーツルアの両部材を回転させた状態且つ互いの回転軸を平行に維持させた状態で、軸方向に対向する前記両部材の端面同士を接触させて、前記相対軸方向位置を検知することを特徴とする研削盤のツルーイング装置。
3. 請求項２において、
   前記検知手段は、軸方向に対向する前記砥石車のコア部の端面と前記ロータリーツルアのコア部の端面を接触させて、前記ロータリーツルアの前記相対軸方向位置を検知することを特徴とする研削盤のツルーイング装置。
4. 請求項２または３において、
   前記砥石車および前記ロータリーツルアのうち一方部材のコア部は、円盤状のコア本体と、当該コア本体の端面から軸方向に延伸し前記コア本体の外径よりも小さい外径に形成された柱状部と、を有し、
   前記検知手段は、前記柱状部の先端面と前記砥石車および前記ロータリーツルアのうち他方部材の端面を接触させて、前記ロータリーツルアの前記相対軸方向位置を検知することを特徴とする研削盤のツルーイング装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項において、
   前記制御手段によるツルーイングの際に前記砥石車の外周面が非円筒状に成形されることを特徴とする研削盤のツルーイング装置。

Images