JPS6125760A - 研磨方法及びその装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高精度の平面加工を行うことのできる研磨方
法及びその装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題へ〕

たとえば、第８図に示すようなボス（転）が突設された
円柱状の被加工物（５）の加工面（Ｂ）を研磨加工する
場合、第９図に示すようＫ、平面ホーニング質重罠より
加工していたつこの装置においては、回転軸（８）　Ｋ
固着された砥石（Ｑを上向きで回転させて図示せぬ加圧
回転軸によりチャック（■１り握持された被加工物（６
）を矢印Φ）方向に一定圧カで押し付けている。このと
き、被加工物（６）は、加圧回転軸の軸線とチャック（
ｌの軸線との偏心による強制回転（公転）と砥石（Ｃ）
の回転によるっれまわセ（自転）運動を行い、砥石（Ｑ
の平面形状が転写されるようになっている。

しかるに、上記従来の加工方法によれば、使用頻度の増
加に伴ない砥石（Ｑの平面度が悪化し、これに伴なって
被加工物（５）の平面度も悪化する。それゆえ、砥石（
Ｃりの平面度が悪化するたびＫ、加工を一時中断し砥石
ｔｃ）の形状修正を行う必要がある。

この形状修正作業は、通常単石ドレッシングあるいはリ
ング状の修正治具により行うため、すこぶる非能率であ
る欠截をもっている。したがって、このことは平面ホー
ニング加工の自動化と合理化を妨む大きな問題となって
いる。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に着目してなされたもので、砥石面
の修正を行うことなく、砥石の平面度を安定して維持す
ることのできる研磨方法及びその装置を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の研磨方法は、平面ホーニング加工において、回
転駆動されている砥石に対する被加工物の加工位置を上
記砥石の研磨作用面の平面度を向上させるような方向に
相対的に変位させるよう圧したものである。

また、本発明の研磨装置は、砥石に被加工物を押し付け
て平面ホーニング加工を行う加工部と、平面ホーニング
加工後の被加工物の研磨面の断面形状を測定する測定部
と、この測定部における測定結果に基づいて上記加工部
に制御信号を出力して上記砥石に対する被加工物の加工
位置を砥石の研磨作用面の平面度を向上させる方向に相
対的に移動させる演算制御部とからなるものである。

〔発明の実施例〕

１状下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図及び第２図Ｌ、この実施例の研磨装置を示１．て
いも。この研磨装置は、平面ホーニング加工を行う加工
部（１）と、この加工部（１）Ｋて加工された被加工物
（ロ）の形状精度を測定する測定部（２）と、この測定
部（２）及び加工部（１）を統御する演算制御部（３）
とからなっている。しかして、上記加工物（１）は、平
面ホーニング加工を行う平面ホーニング機構（４）と、
この平面ホーニノグ機構（４）ＩＣ被加工物（ロ）（形
状については第８図参照）を搬出入する移載機構（５）
とからなりスいる。上記平面ホーニング機構（４）は、
基台（６）と、この基台（６）Ｋ設けられ矢印（７）方
向に移動自在なテーブル（８）と、このテーブル（８）
Ｋ取付けられたモータを主体とする砥石回転駆動部（９
）と、この砥石回転駆動部（９）の上方に突出した円柱
状の回転軸ＯＱの上端部に連結された基台（ｌｏｇ）上
に固着された円環状の例えばダイヤモンドベレットから
なる砥石（ｌυと（第３図参照）、テーブル（８）Ｋ添
設されテーブル（８）の移動体（８ａ）の矢印（７）方
向の変位量を検出する変位測定部０のと、基台（６）に
固定され基台（６）上方を覆う支持体０漠と、この支持
体０３に垂設された加圧回転駆動部α４とからなってい
るうそして、テーブル（８）は、基台（６）Ｋ固定され
た案内支持体（１５と、この案内支持体α９に矢印（力
方向に摺動自在に支持された移動体（８ａ）と、移動体
（８ａ）Ｋ螺合された送りねじαｅと、この送りねじα
ｅの一端部に取付けられた第１のプーリαηと、基台（
６）の下部に設けられたモータＯＱと、このモータ０８
の回転軸（１８ａ　）　Ｋ取付けられた第２のプーリ０
９と、第１及び第２のプーリＱ７１．（１！ＪＫ巻き掛
けられたベルト■とからなっている。そして、移動体（
８ａ）は、ベルト（イ）を介して伝達されたモータＯＦ
ｊの回転によす送りねじαｅが回転することにより矢印
（７）方向に駆動されるようＫなっている。さらＫ、変
位測定部ｏ２は、基台（６）上に案内支持体０５に隣接
して固設された支持台Ｑυと、この支持台Ｑυ上に矢印
（７）方向ＫＧって複数個列設されたリミットスイッチ
（イ）・・とからなっている。これらりンットスイッチ
＠・・・は、移動体（８ａ）に側面に突設されている突
片（図示せず＞ＶＣ，係合して、その位置を示す位置検
出信号を出力するようになっている。また、第３図に示
すようＫ、砥石０Ｄの径方向の幅は、被加工物（５）の
加工面（Ｂ）の外径よりも小さいように設定されている
。

さらＫ、加圧回転駆動部０４）は、支持体０３に取付け
られた軸受体（ハ）と、この軸受体＠に軸支された加圧
旋回軸０４１と、軸−受体（２３に内股されこの加圧旋
回軸Ｃ４を回転駆動させるこの加圧旋回モータ（図示せ
ず）と、この加圧旋回軸ｒ２４の下端部に連結された円
筒状のチャック（ハ）と、加圧旋回軸＠の上端部に係合
するとともに支持体（１３に固定された例えば油圧／リ
ンダ、空気圧シリンダ等からなる加圧装ｆｔ翰と、加圧
装置（ハ）Ｋ設けられ加圧旋回軸＠の軸方向の変位量を
検出する切込み量検出部（３）ａ）と、軸受体（至）Ｋ
取付けられたカバー支持体罰と、このカバー支持体＠に
懸吊され加圧旋回軸１２４及び砥石α１）近傍を囲繞す
るカバー（ハ）と、加圧旋回軸（財）Ｋ近接して設けら
れ加工部位にカロエ液を供給するノズル翰とからなって
いる。しかして、加圧旋回軸ｅ４の軸線と回転軸ｆｉｌ
との軸線は、互忙平行となるように設定されている。ま
た、加圧旋回軸＠は、例えばスプライン機構を介して、
矢印（３０）方向に前記モータにより回転するとともＫ
、矢印Ｇυ力方向前記加圧装置により加圧されるよう罠
なっている。

さらＫ、チャック（ホ）の軸線は、加圧旋回軸＠の軸線
とは、同軸でなく偏心して設けられている。また、カバ
ー支持体罰は、例えば空気圧シリンダを有し、この空気
圧シリンダにより適時にカバー（至）を矢印（３０）方
向に昇降させるようになっている。

一方、移載機構（４）は、被加工物（６）を砥石Ｑｌｌ
上に搬入する搬入部θ邊と、砥石（１１！上の被加工物
（５）を測定部（２）の水切プローステージ璽ン（至）
Ｋ搬出する搬出部（ロ）とからなっている。しかして、
搬入部Ｇのは、基台（６）上にテーブル（８）　Ｋ近接
して載設された架台（至）と、この架台（ロ）上に固設
され九ローダ０ηとからなっている。このローダｃ３η
は、本体（至）と、この本体（至）罠突設されたアーム
０優と、このアーム（至）の先端部に取付けられ被加工
物（６）を着脱自在く握持するグリップ■とからなって
いる。そして、アーム（至）の軸線は、矢印（力方向に
平行かつ回転軸ＯＩの軸線と直交するように設定されて
いる。そして、アームＣ３１は、その軸線のまわりに回
転駆動されるようになっているとともＫｆｌえは空気圧
／リンダにより軸線方向に進退駆動されるようＫなって
いる。

また、本体（射は矢印（４１）方向に旋回駆動されるよ
うになっていて、図示せぬ被加工物置台より砥石住υ上
に被加工物１’Ｍ９を移載するように設けられている。

ざらに、搬出部ｃ３４）け、基台（６）上にテーブル（
８）を挾んで搬入部ｃ３邊に対置して載設された架台３
邊と、この架台Ｗａ上に固設されだアンローダＵｎとか
らなっている。この了７０−ダｔ４１は、本体１４→と
、この本体１４４）Ｋ突設されたア〜ム←會と、このア
ーム（４９の先端部に取付けられ被加工物（５）を着脱
自在に握持するグリップ■とからなっている。そして、
アーム（４りの軸線は回転軸θ１の軸線と直交するよう
に設定されている。そして、アーム卿り、その軸線のま
わりに回転駆動されるようになっているとともＫ例えば
空気圧グリップにより軸線方向に進退駆動されるように
なっている。また、本体■け、矢印１４７）方向に旋回
駆動されるようＫなっていて、砥石αυ上から被加工物
（６）を水切ブローステーン璽ン（ト）Ｋ移載するよう
に設けられているう他方、測定部（２）は、被加工物（
６）を矢印（７）方向に沿って搬送するトランスファ機
構（ハ）と、このトランスファ機構の搬送始低位置にお
いて基台（６）Ｋ設置された水切プローステージ冒ン（
至）と、トランスファ機構（至）Ｋ沿って水切プロース
テージ四ンαりの次に基台＋６）Ｉｃ設置された位相決
めステージ四ン（４１と、トランスファ機構（ハ）Ｋ沿
ってこの位相決めステーション四の次に基台（６）Ｋ設
置された測定ステージ璽ンωと、トランスファ機構（財
）に宿って測定ステ−ノ璽ン６Ｉの次に基台（６）Ｋ設
置され測定ステージ讐ンωにて形状測定が完了した被加
工物（６）を一時的忙載置しておく待期ステージ璽ン５
Ｄとからなっている。しかして、トランスファ機構器は
、基台（６）Ｋ設置された案内駆動体むっと、この案内
駆動体６３に係合保持された３台の搬送体關・・とから
なっている。上記案内駆動体りは、搬送体＠・・・を適
時に矢印（力方向に進退駆動するようＫなっている。ま
た、搬送体（至）・・・け、被加工物（５）を着脱自在
に保持するグリノブ部（図示せず）を有しているととも
Ｋ、このグリップ部を矢印０υ方向に適時に昇降駆動す
るようＫなっている。さらＫ、水切プローステージ璽ン
（至）は、被加工物（６）が載置される載置台（ロ）と
、載置台（ロ）上方に配設された空気圧シリンダ（至）
と、この空気圧シリンダ（至）のピストンロッドｆ４に
取付けられ適時に載置台（ロ）を覆うカバー６ηと、こ
のカバ−６η内部に設けられ洗浄液を噴射するノズル（
５８ａ）と、同じくカバ−６η内部に設けられ空気を噴
射するノズル（５８ｂ）とからなっている。また、位相
決めステーション四は、被加工物（６）を載置して所定
量回転させるものである。さらに、測定ステー７Ｗン団
け、逆り字状の支持具鏝と、この支持具６１に矢印（７
）方向に沿って列設された複数の例えば差動トランスな
どからなる変位検出器■・・・と、被加工物（６）を載
置して適時に昇降駆動する昇降台−とからなっている。

上記変位検出器■・・・の測定子（図示せず）Ｖ！、、
下方に配向され、昇降台−により上昇している被加工物
（６）の加工面（Ｂ）の変位量を測定するようになって
いる。しかして、前記演算制御部（３）は、支持体Ｑ３
に垂設されているうそして、この演算制御部（３）は、
例えばマイクロコンピュータなどの演算・記憶・制御機
能を有していて、変位検出器の・・・及びリミットスイ
ッチ■・・・Ｋ電気的に接続されている。そうして、後
述する加ニブログラムに基づいて、加工部（１）と測定
部（２）とを制御するようＫなっている。

つぎに、上記構成の研磨装置に基づいて、この実施例の
研磨方法について述べる。

まず、この実施例の研磨方法の原理について述べる。第
３図に示す砥石０】）面上において、被加工物（６）の
軸線が、内周側の点ｉＫあるとき、砥石αυは内周側が
より多く摩耗するので、砥石α１）の断面形状は、第４
図に示すように１内局部が外周部よりもつっこむ傾向、
つまり中凹となる傾向をもっている◇逆Ｋ、被加工物（
ロ）の軸線が砥石０９面上において外周側の点１１にあ
るとき砥石ａυは外周側がより多く摩耗するので砥石の
断面形状は、第５図に示すようＫ、外周部が内周部より
もつっこむ傾向、つまり中凸となる傾向をもっている。

このことは、加工中心位置を砥石ａＤの径方向に変化さ
せることＫよシ、砥石Ｉの断面形状つｉυ平面度を制御
できることを示している。すなわち、砥石（υの断面形
状が中凸となったときＫは、加工中心位置を内周側に移
動させ、逆Ｋ、中凹となったときは加工中心位置を外周
側に移動させることにより砥石αυの研磨作用面の平面
度をほぼ一定に維持することが可能となる。かくして、
本実施例は、以上の原理に立脚しているものであって、
以下に順を迫って述べる。まず、図示せぬ被加工物置台
上の被加工物（６）をローダ０７）のグリップ顛によ）
把持して、砥石←υ上に移載する◇このとき、被加工物
（５）の軸線が砥石Ｑυの点（２）Ｋて交わるようにテ
ーブル（８）の移動体（８ａ）の位置決めをあらかじめ
行っておく。上記ａａ４）は、点旬、−の中間位置とな
っている。ついで、加圧旋回軸＠を下降させると、被加
工物（５）のボス（４）がチャック（ハ）Ｋよシ保持さ
れるとともＫ、砥石θυに対して被加工物員が押圧され
る。ついで、砥石回転駆動部（９）と加圧回転駆動部Ｉ
を起動して、砥石＜１１１及び加圧旋回軸＠を回転させ
る。これと同時Ｋ、カバー（至）を下降させ、ノズル（
２）から加工液を被加工物（５）Ｋ向けて噴射する。

すると、被加工物（イ）は、加圧旋回軸（２）とチャッ
ク（ハ）との偏心による強制回転（公転）と、砥石ａυ
の周速差によるつれまわＪｌｌ（自転）を行ない、砥石
α珍の平面形状が転写される。このときの加工量の制御
線、前記切込み量検出部（２６ａ）または外部タイマに
より行う。しかして、一定量切込んだ後、上述の一連の
加工作業を停止し、加圧旋回軸（２）を上昇させる。つ
いで、加工が終了した被加工物（６）をアンローダ（ハ
）Ｋより反転し、加工面（匂を上にした状態で水切プロ
ーステージ冒ン（至）の載置台（ロ）上に移載する。そ
して、カバー（２）を下降させて、ノズル（５８ａ）よ
り洗浄液を被加工物（６）の加工面（２）Ｋ噴射させ洗
浄する。つぎＫ、ノズル（５８ｂ）よ）圧縮空気を噴射
し、加工面（８）Ｋ付着している洗浄液を飛散させる。

さらに、　トランスファ機構（ハ）の搬送体鏝によシ、
被加工物（５）を水切プローステージ璽ン（至）から位
相決めステージ曹ンｉ４Ｉまで搬送する。ついで、この
位相決めステージ嘗ンＫＩＫては、被加工物（６）は所
定角度回動する。その結果、次の測定ステージ■ン■に
おいて変位検出器■・・・の測定子が加工穴に入ること
による誤測定を防止できる。なお、被加工物（６）罠、
誤測定を惹き起す加工穴が穿設されていないときは、位
相決めステージ、ン団を飛び越してもよい。ついで、搬
送体＠により水切フローステージ璽ン（至）３．り　ｔ
ｌｌｌ　定Ｘ　ｆ　−シ曹ン鏝の昇降台１１）Ｋ被加工
物（へ）を搬送する０そして、昇降台６１）を上昇させ
、加工面（６）を変位検出器鏝・・・の測定子に当接さ
せる。その結果、これら変位検出器用・・からは、加工
面Φ）形状を示す検出信号が演算制御部（３）Ｋ出力さ
れる。ついで、昇降台旬を下降させ、搬送体ｉＫより被
加工物（ロ）を時期ステージ璽ン６１）Ｋ移載する。か
くして、加工の１サイクルが終了する。このような加工
サイクルを繰返しているうちに、ｌＩ［ｌ述したように
砥石復υの平面度が劣化する。このような砥石αυの平
面度劣化傾向は演算制御部（３）Ｋ入力した変位検出器
側・・からの変位量データに基づいて算出された断面形
状精度により検出される。たとえば、第６図に示すよう
に求められた断面形状精度が杵容限−を越えるようとし
ていると傘は、その直前で、加工中心位置をずらすよう
に制御する。すなわち、第６図の黒丸で示すようＫ、被
加工物（ロ）が中凸傾向を示し続けている場合は、砥石
αυは中門となっているのであるから、加工中心位置が
外周側の点峙となるようにテーブル（８）の移動体（８
ａ）の位置修正を行うつしかして、この状態で再び加工
を継続すると通常被加工物（６）は、徐々に中門傾向を
示す。したがって断面形状精度が許容限鏝を越える直前
で加工中心位置を反対方向くずらす。この場合、砥石は
、中凸となっているのであるから、第６図白丸で示すよ
うＫ、加工中心位置が点＠となるようにテーブル（８）
の移動体（８ａ）の位置修正を行う。このような砥石α
υによる加工中心位置の修正を順次繰り返す。

かくして、砥石Ｑｌ）の平面度は、加工中心位置を変更
することＫより、一定の精度範囲内（維持される。した
がって、砥石ａｌｌの形状精度を修正するために、加工
を中断する必要がなくなり、平面ホーニング加工の自動
化及び高能率化が可能となる。

なお、第７図に示すように、砥石は、円環状に限ること
なく、外側、中央、内側の単位面積当シの作用砥粒数が
ほぼ一定となるように、セグメント状の小砥石Ｉη・を
基台慢に固着してもよい。このようＫすること（より、
加工中心の径方向位置に対する依存性が小さくなる。さ
らに、移載機構（５）及びトランスファ機構（至）の代
りに、被加工物（＠の搬送をすべてロボットにより行わ
せてもよい。

さらにまた、加圧旋回軸０４）は、単に被加工物（６）
を砥石（ＩＩＩＫ加圧して、単につれまわり輪転）のみ
を行わせるよう圧してもよい。さらに、被加工物■の加
工位置の修正を、砥石ａｌｌの断面形６１）の直接測定
によってもよい。さらに′！、た、上記実施例において
は、加工中心位置は３点饅、（至）、−であるが、この
ようなポイント設定の他Ｋ、外側と内側の限界点を定め
ておき、これらの閣を連続的に任意の間隔で変位させる
ようにしてもよい。さらに、上記実施例においては、砥
石ＯＤ側を動かすことＫより加工中心位置を変化させて
いるが、砥石復υ側を固定し被加工物（ロ）を動ずよう
Ｋしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明の研磨方法及びその装置は、回転駆動される砥石
罠抑圧される被加工物の加工位置を砥石の断面形状に応
じて変化させることにより、砥石の平面度を加工を中断
することなく一定範囲内に維持することかで鴬る。した
がって、高精度を維持しかつ加工能率が顕著に向上する
とともに、自動化が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の研磨装置の正面図、第２図
は同じく平面図、第３図は第１図に示す砥石の拡大平面
図、第４図及び第５図は本発明の一実施例の研磨方法の
説明図、第６図は同じく加工数と被加工物の断面形状精
度との関係を示すグラフ、第７図は本発明の他の実施例
の研摩装置で用いられる砥石の平面図、第８図は被加工
物の斜視図、第９図は従来の平面ホーニング加工の説明
図である。 （１）・・・加工部、　（２）・・・測定部、（３）・
・・演算制御部、（５）・・・移載機構（搬送部）、（
８）・・チーグル、（９）・・砥石回転駆動部、Ｑυ・
・砥石、　０乃・・加圧回転駆動部（加圧部）、（ハ）
・・トランスファ機構（搬送部）、（５）・・・被加工
物。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 （ほか１名） −〉１Ｗ旨験 零−ｔ１！を 第８図　　　第９図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸線に直交する平面状の研磨作用面を有する
   砥石を回転させる方法と、上記研磨作用面に被加工物を
   押し付け上記砥石により研磨する方法と、上記研磨作用
   面若しくは上記砥石による上記被加工物の研磨面の断面
   形状を測定する方法と、上記断面形状測定結果に基づい
   て上記砥石に対する上記被加工物の加工位置を上記回転
   軸線に直交し上記研磨作用面の平面度を向上させる方向
   に相対的に変位させる方法とを具備することを特徴とす
   る研磨方法。
2. （２）下記構成を具備することを特徴とする研磨装置。 （イ）平面状の研磨作用面を有する砥石と、この砥石を
   保持し上記研磨作用面に直交する回転軸線のまわりに上
   記砥石を回転駆動する砥石回転駆動部と、この砥石回転
   駆動部を上記回転軸線に直交する方向に進退駆動自在に
   支持するテーブルと、被加工物を保持して上記研磨作用
   面に押し付ける加圧部とからなる加工部。 （ロ）上記加工部にて研磨加工された上記被加工物の上
   記砥石による研磨面の断面形状を測定して電気信号に変
   換する測定部。 （ハ）研磨加工前の上記被加工物を上記砥石上に搬入す
   るとともに研磨加工後の上記被加工物を上記測定部に搬
   出する搬送部。 （ニ）上記測定部から出力された電気信号に基づいて上
   記テーブルを上記砥石に対する上記被加工物の加工位置
   が上記研磨作用面の平面度を向上させる方向に移動させ
   る制御信号を上記加工部に出力する演算制御部。