JP2933795B2 - 研削装置 - Google Patents

研削装置

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爲義 平野
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は研削装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】研削装置では、加工中の工作物温度は研
削砥石の表面性状と密接な関係があり、目つぶれ、目づ
まり、あるいは、目こぼれ等の研削異常の重要な判断項
となり得る。このような工作物温度の測定には、従来、
工作物を分解したり、細孔を形成することにより熱電対
を工作物中に埋め込み、金属間の熱起電力を測定して検
出するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような工作物温度の測定方法は実験用としては有効であ
るが、製品となる工作物には適用できないという問題点
がある。本発明は前記問題点に鑑み、工作物温度を適切
に測定しながら研削する研削装置を提供することを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第1発明は、熱電対を構成する各熱電対線の一端部
を離間して研削中の工作物表面に接触させることによ
り、工作物温度を測定する温度検出手段を設け、該温度
検出手段により工作物の温度を検出しつつ研削加工を行
なうようにしたものである。
【0005】第2発明は、研削中の所定時間内に研削砥
石の目つぶれ、目づまりあるいは目こぼれによる加工品
質不良を起こさない温度範囲を第1許容温度範囲として
設定し、前記温度検出手段で測定した工作物温度が前記
第1許容温度範囲であるかどうかを判断して研削砥石の
ドレス必要性の有無を判定する判定手段を設けたもので
ある。
【0006】第3発明は、研削中の所定時間内に研削砥
石が目つぶれ、目づまりあるいは目こぼれを起こさない
温度を第2許容温度上限として設定し、前記温度検出手
段で測定した工作物温度が前記第2許容温度上限である
かどうかを判断して、該第2許容温度上限に達するまで
は切込速度を所定の高速値に調整し、前記第2許容温度
上限を越えた後は所定の低速値に調整する切込速度調整
手段を設けたものである。
【0007】第4発明は、前記温度検出手段で測定した
工作物温度に基づいて工作物の膨張寸法を算出し、該膨
張寸法に基づいて切込寸法を調整する切込寸法調整手段
を設けたものである。
【0008】第5発明は、工作物の加工径を測定する一
対のフィンガーにそれぞれ接触子を設け、該接触子の一
方にこれを挾持するように、前記熱電対を構成する熱電
対線の端部を取り付けたものである。
【0009】
【作用】前記第1発明の構成によれば、熱電対を構成す
る各熱電対線は工作物の表面上の離間した2点で接触す
る。工作物の表面温度は研削砥石との接触領域を除き一
様となっており、前記2点間の温度差はないため、中間
金属の法則により前記熱電対には熱電対接点部の温度に
於ける熱起電力が発生する。そして、この熱起電力に基
づいて工作物温度を測定する。
【0010】前記第2発明の構成によれば、工作物温度
が第1許容温度範囲よりも低ければ、砥粒が脱落した目
こぼれの状態にあると判断し、高ければ砥石が目つぶれ
又は目づまりの状態にあると判断する。そして、この判
断に基づいて適宜砥石をドレスする。
【0011】前記第3発明の構成によれば、工作物温度
が第2許容温度上限よりも低い間は目こぼれの心配がな
いので切込みを現状の速度よりも速くし、高くなれば目
つぶれ又は目づまりの恐れがあるので遅くする。これに
より、工作物温度から判断される砥石状態に応じた適切
な切込速度で研削が続けることができる。
【0012】前記第4発明の構成によれば、工作物温度
から求められる膨張寸法に基づいて切込寸法を調整して
いるので、工作物は温度が低下して収縮した際に所望の
寸法精度に形成される。
【0013】前記第5発明の構成によれば、接触子によ
り工作物の研削寸法を測定しながらこの接触子に近接し
て設けた熱電対により寸法測定位置での工作物温度を直
接検出することができ、熱電対を異常に変形させたり急
速に摩耗させたりすることなく実際の研削状態がより正
確に判断される。
【0014】
【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。図1は研削装置の概略図を示し、1は切込台で
ある。この切込台1は切込モータ2の駆動により図1中
上下方向に往復移動するようになっている。また、この
切込台1には、略円筒形状の工作物Wが回転駆動自在に
取り付けられるとともに、ドレッサ3が装着されてい
る。4は研削砥石で、加工ヘッド4aに回転駆動自在に
取り付けられており、下記するように適宜前記ドレッサ
3でドレスされるようになっている。
【0015】5は温度検出装置で、図2に示すように、
1つのフィンガー6の先端2箇所には異なる材質からな
る各熱電対線9が接続された砲弾型の接触子7が絶縁材
8を介して一体化されている。勿論、各接触子7の材質
もそれぞれ接続された熱電対線9の材質と同じものが使
用されている。各熱電対線9はアイスポット10で補償
電線11の一端に接続され、両補償電線11の他端は電
圧計等の検出部12に接続されている。フィンガー6
は、接触子7が工作物Wの内周面に接触するように配置
されるようになっている。
【0016】この温度検出装置5の原理は次の通りであ
る。すなわち、工作物Wは回転しながら研削砥石4によ
って内周面を研削され、研削中は研削砥石接触領域を除
き表面温度がほぼ均一となっている。このため、工作物
Wと熱電対線9との間には中間金属の法則が成立する。
これは、熱電対線9の一端がアイスポット10内で一定
温度に維持され、他端に接続された接触子7が前述のよ
うに均一温度となっている工作物Wの内周面に接触して
いれば、この接触位置がたとえ離れていても、工作物W
の材質に拘わらず前記熱電対線9には熱起電力が発生す
るというものである。したがって、アイスポット10内
で接続された補償電線11を介して検出部12でこの熱
起電力を検出し、この電圧値に対応する温度を工作物温
度として求めることができる。
【0017】なお、前記温度検出装置5では、接触子7
を1つのフィンガー6の2箇所に設けて各接触子7を検
出部12に接続するようにしたが、図3に示すように1
箇所の接触子7の両側に各熱電対線9と同じ材質からな
る端子9aをそれぞれ配置し、各端子9aに対応する熱
電対線9をそれぞれ接続するようにしてもよい。
【0018】13は制御装置で、比較・演算部14と、
切込台制御部15と、モニタリングON/OFF設定部
16とからなっている。比較・演算部14には、前記検
出部11からの出力信号が入力されるようになってい
る。この比較・演算部14には許容温度設定器14aに
設定している第1許容温度範囲および第2許容温度上限
が予め入力されている。
【0019】通常、工作物温度は、例えば荒研削では、
図4中実線で示すように研削の進行とともに変化する
が、研削砥石4から砥石が脱落して、いわゆる目こぼれ
の状態となっている場合には下方側の点線で示すように
変化し、研削砥石4の表面に切屑が詰まった目づまり又
は砥粒切れ刃先端が摩耗した目つぶれの状態となってい
る場合には上方側の点線で示すように変化する。
【0020】このため、前記第1許容温度は、下方側の
点線よりも高い温度T1Lと、工作物温度の読み込み開始
から終了までの間に上方側の点線が越える温度T1Hの範
囲に設定してある。これにより、研削中、工作物温度が
前記温度T1Lよりも低ければ研削砥石4は目こぼれを発
生し、前記温度T1Hよりも高ければ目づまり又は目つぶ
れを発生すると判断することができる。一方、前記第2
許容温度上限は、第1許容温度範囲内の温度T2に設定
してある。温度T2は、研削砥石4の表面性状に問題を
生じない余裕をもった上限温度である。
【0021】前記比較・演算部14では、検出部12か
ら入力された値がこれら許容温度範囲内であるかどうか
を比較、演算し、制御信号を切込台制御部15に出力す
るようになっている。また、比較・演算部14にはモニ
タリング設定部16からのオン,オフ信号が入力される
ようになっている。このモニタリング設定部16は、研
削開始から一定時間経過後に比較・演算部14での測定
温度の読み込みを開始させ、温度測定を開始して所定時
間経過した後にその読み込みを停止させるもので、測定
温度の読み込み開始時期および測定時間が予め設定され
ている。前記比較・演算部14では、これらの入力信号
に基づいて前記切込モータ2を駆動して切込台1を移動
させるようになっている。
【0022】前記構成の研削装置では、次のようにして
工作物Wを研削する。まず、工作物Wを切込台1に取り
付けて回転駆動させるとともに、研削砥石4を工作物W
の内周に挿入する。そして、研削砥石4を回転駆動させ
ながら切込モータ2を駆動して切込台1を研削砥石4に
向けて移動させることにより工作物Wの内周面を研削す
る。この場合、フィンガー6の接触子7を前記工作物W
の内周面に接触させておくことにより、研削中の工作物
Wの表面温度を常時測定する。
【0023】前記制御装置13では荒研削が開始される
と、図5ないし図7に示すフローチャートに従って研削
砥石4のドレス,切込寸法、切込速度等の制御を行な
う。図5のフローチャートは荒研削中に研削砥石4をド
レスする場合の制御方法を示している。まず、荒研削を
開始することにより、一旦、ステップS1でタイマをリ
セットしてステップS2でカウントを開始する。
【0024】そして、ステップS3でモニタを開始する
かどうか、すなわち荒研削の開始から所定時間経過した
かどうかを判断する。経過していなければステップS2
に戻ってカウントを続行し、経過していればステップS
4に移行して、ステップS4で検出部12から入力され
る工作物表面温度Treadを読み込む。
【0025】続いて、ステップS5では、前記ステップ
S4で読み込んだ温度が第1許容温度範囲T1L〜T1H
にあるかどうかを判断する。第1許容温度範囲T1L〜T
1H内であれば、ステップS6に移行して荒研削中である
かどうか、すなわち荒研削の開始から所定時間経過した
かどうかを判断する。経過していなければステップS4
に戻って荒研削を続行し、経過していれば終了する。
【0026】ここで、前記荒研削の途中で前記ステップ
S5で読み込まれた工作物表面温度Treadが第1許容温
度範囲T1L〜T1H外となれば、ステップS7に移行して
研削砥石4をドレスした後、ステップS1に戻って前記
動作を繰り返す。このように、前記研削装置では、工作
物Wの研削面での温度を直接測定しながら研削を行なう
ようにすれば、この研削砥石4が破損に至る前にドレス
を行なうことができ、その長寿命化が可能となる。
【0027】図6のフローチャートは仕上研削中におけ
る切込寸法の制御方法について示している。この仕上研
削は前記荒研削に比べて切込速度を遅くすることにより
荒研削の終了と同時に開始する(この場合、研削砥石4
の交換は不要である)。
【0028】まず、ステップS11で前記ステップS4
と同様にして検出部12から入力される工作物表面温度
readを読み込む。そして、ステップS12で、読み込
まれた工作物表面温度Treadに基づいて工作物Wの熱膨
張寸法を算出し、ステップS13で前記ステップS12
で求めた熱膨張寸法に基づいて切込寸法の補正値を算出
することにより仕上研削を行なう。
【0029】続いて、ステップS14で仕上研削中であ
るかどうか、すなわち、前記ステップS2でカウントを
開始してから所定時間経過したかどうかを判断する。経
過していなければステップS11に戻って前記動作を繰
り返し、経過していれば仕上研削を終了する。このよう
に、研削中の工作物Wの熱膨張を考慮するようにすれ
ば、仕上り寸法を高精度にすることができる。
【0030】図7のフローチャートは荒研削中に於ける
切込速度の制御方法について示している。この切込速度
の制御ではステップS21で切込速度を高速に設定して
荒研削を開始するとともに、ステップS22でタイマを
リセットし、ステップS23でカウントを開始する。
【0031】そして、ステップS24で荒研削の開始か
ら所定時間経過したかどうかを判断する。経過していな
ければステップS23に戻って荒研削を続行し、経過し
ていればステップS25に移行して前記ステップS4同
様、検出部からの入力信号により工作物表面温度Tread
を読み込む。
【0032】続いて、ステップS26で読み込まれた工
作物表面温度Treadが第2許容温度上限T2よりも小さ
いかどうかを判断する。小さければ、ステップS27に
移行して前記ステップS21で決定した高速の切込速度
RHで研削を続行し、大きければステップS28に移行
して低速の切込速度VRLで研削を行なう。
【0033】その後、ステップS29で荒研削中である
かどうか、すなわち、荒研削の開始から所定時間経過し
たかどうかを判断し、経過していなければステップS2
5に戻って前記動作を繰り返し、経過していれば荒研削
を終了する。このように、工作物表面温度に応じて研削
途中の切込速度を変更するようにすれば、常に適切な状
態で研削でき、面精度および研削砥石4の寿命を向上さ
せることができる。
【0034】なお、前記実施例では、フィンガー6に熱
電対線9を接続することにより工作物温度のみを測定す
る構成としたが、図8に示すように、自動定寸装置17
に温度検出装置5を組み込んでもよい。この自動定寸装
置17は工作物Wの内径寸法を測定するもので、測定ヘ
ッド18の先端面からは一対の軸部19が回転自在に突
出し、各軸部19の先端には前記フィンガー6がそれぞ
れ直角方向に延設されている。前記軸部19はフィンガ
ー6の先端の間隔が広くなる方向に付勢され、常にフィ
ンガー6の先端部に突設した図示しない内径測定用の接
触子を工作物Wの内周面に当接するようになっている。
また、一方のフィンガー6には前記実施例と同様の熱電
対線9が接続されている。これにより、工作物Wの内径
及び温度を測定しながら研削を行なうことができるの
で、従来の測定ヘッドを用いた加工より工作物Wの内周
面をさらに高精度に研削仕上げすることができる。さら
に、前記第2許容温度上限の設定については、工作物温
度に対応してより細かく切込速度を調整するようにして
もよい。また、工作物温度による切込速度のフィードバ
ック制御を行なうようにしてもよい。
【0035】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第1発
明に係る研削装置によれば、工作物に熱電対を接触させ
るだけでよいので、研削中であっても容易にその表面温
度を測定でき、従来のように工作物を分解したり細孔を
穿設したりする必要がなくなる。
【0036】第2発明に係る研削装置によれば、工作物
温度に基づいて研削砥石のドレス必要性の有無を検出す
るようにしたので、この研削砥石に不良が発生したまま
の状態で研削を続行することが防止され、研削砥石が破
損に至るのを回避することができる。
【0037】第3発明に係る研削装置によれば、工作物
温度に基づいて切込速度を制御するようにしたので、研
削を無理なく行なうことができ、研削砥石を常に適切な
状態で使用することが可能となる。この結果、研削面の
面精度が向上し、かつ、研削砥石の寿命を延ばすことが
できる。
【0038】第4発明に係る研削装置によれば、工作物
温度に応じて工作物の膨張寸法を求め、この膨張寸法に
基づいて切込寸法を設定するようにしているので、製品
の寸法をより高精度に仕上げることが可能となる。
【0039】第5発明に係る研削装置によれば、工作物
の寸法を直接測定しながらそのときの工作物の温度に基
づいて研削を行なうようにしたので、所望の製品寸法に
高精度で仕上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る研削装置の概略図である。
【図2】 図1の温度検出装置の回路図である。
【図3】 他の実施例を示す測定用フィンガー先端の正
面図である。
【図4】 研削による工作物の温度変化を示すグラフで
ある。
【図5】 研削砥石のドレス制御方法を示すフローチャ
ートである。
【図6】 研削砥石の切込寸法の制御方法を示すフロー
チャートである。
【図7】 研削砥石の切込速度の制御方法を示すフロー
チャートである。
【図8】 他の実施例を示す測定ヘッドの斜視図であ
る。
【符号の説明】
1…切込台、2…切込モータ、4…研削砥石、5…温度
検出装置(温度検出手段)、9…熱電対線、12…検出
部、13…制御装置(判定手段、切込速度制御手段、切
込寸法制御手段)、14…比較・演算部、15…切込台
制御部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 爲義 広島県広島市南区宇品東5丁目3番38号 トーヨーエイテック株式会社内 (72)発明者 東 輝 広島県広島市南区宇品東5丁目3番38号 トーヨーエイテック株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−108268(JP,A) 特開 昭59−187461(JP,A) 特開 平4−159077(JP,A) 特開 昭48−52088(JP,A) 特公 昭47−34304(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24B 49/14 B24B 49/18

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱電対を構成する各熱電対線の一端部を
    離間して研削中の工作物表面に接触させることにより、
    工作物温度を測定する温度検出手段を設け、該温度検出
    手段により工作物の温度を検出しつつ研削加工を行なう
    ようにしたことを特徴とする研削装置。
  2. 【請求項2】 研削中の所定時間内に研削砥石の目つぶ
    れ、目づまりあるいは目こぼれによる加工品質不良を起
    こさない温度範囲を第1許容温度範囲として設定し、前
    記温度検出手段で測定した工作物温度が前記第1許容温
    度範囲であるかどうかを判断して研削砥石のドレス必要
    性の有無を判定する判定手段を設けたことを特徴とする
    請求項1記載の研削装置。
  3. 【請求項3】 研削中の所定時間内に研削砥石が目つぶ
    れ、目づまりあるいは目こぼれを起こさない温度を第2
    許容温度上限として設定し、前記温度検出手段で測定し
    た工作物温度が前記第2許容温度上限であるかどうかを
    判断して、該第2許容温度上限に達するまでは切込速度
    を所定の高速値に調整し、前記第2許容温度上限を越え
    た後は所定の低速値に調整する切込速度調整手段を設け
    たことを特徴とする請求項1または2記載の研削装置。
  4. 【請求項4】 前記温度検出手段で測定した工作物温度
    に基づいて工作物の膨張寸法を算出し、該膨張寸法に基
    づいて切込寸法を調整する切込寸法調整手段を設けたこ
    とを特徴とする請求項1ないし3記載の研削装置。
  5. 【請求項5】 工作物の加工径を測定する一対のフィン
    ガーにそれぞれ接触子を設け、該接触子の一方にこれを
    挾持するように、前記熱電対を構成する熱電対線の端部
    を取り付けたことを特徴とする請求項1ないし4記載の
    研削装置。
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