(57)【要約】【課題】研削点の温度を直接測定することなしに研削割れの発生を抑制できる研削方法及び研削装置を提供する。【解決手段】被削材に対する研削砥石の切込量を設定する工程Ｓ０２と、前記研削砥石に対する前記被削材の送り速度を設定する工程Ｓ０３と、前記研削砥石の回転速度を設定する工程Ｓ０４と、前記切込量、前記送り速度、及び前記回転速度に基づいて仕事量をあらわす指標を求める工程Ｓ０５と、前記仕事量をあらわす指標が予め設定された閾値以下か否かを判定する工程Ｓ０６と、を含み、前記仕事量をあらわす指標が前記閾値以下であると判定された場合にのみ、前記研削砥石による前記被削材の研削を開始する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被削材に対する研削砥石の切込量を設定する工程と、
前記研削砥石に対する前記被削材の送り速度を設定する工程と、
前記研削砥石の回転速度を設定する工程と、
前記切込量、前記送り速度、及び前記回転速度に基づいて仕事量をあらわす指標を求める工程と、
前記仕事量をあらわす指標が予め設定された閾値以下か否かを判定する工程と、を含み、
前記仕事量をあらわす指標が前記閾値以下であると判定された場合にのみ、前記研削砥石による前記被削材の研削を開始する研削方法。
【請求項２】
前記被削材の材質と前記研削砥石の状態との少なくとも一方に基づいて予め前記閾値を求める請求項１に記載の研削方法。
【請求項３】
次の（１）式により前記仕事量をあらわす指標を求める請求項１又は２に記載の研削方法。
Ｗ＝α×ｔ×（１／Ｖ２）×Ｖ１＝α×Ａ・・・（１）
Ｗ：仕事量
α：被削材の材質と砥石状態により定まる係数
ｔ：切込量
Ｖ１：研削砥石の回転速度
Ｖ２：被削材の送り速度
Ａ：仕事量をあらわす指標
【請求項４】
研削砥石による被削材の研削を行う研削機構部と、
前記被削材に対する前記研削砥石の切込量、前記研削砥石に対する前記被削材の送り速度、及び、前記研削砥石の回転速度をそれぞれ入力可能な入力部と、
前記入力部への入力結果に基づいて仕事量をあらわす指標を求める仕事量指標算出部と、
前記仕事量をあらわす指標が予め設定された閾値以下か否かを判定する判定部と、
前記判定部により前記仕事量をあらわす指標が前記閾値以下であると判定された場合にのみ、前記入力部への入力結果に基づいて前記研削機構部を制御して、前記研削機構部による前記被削材の研削を開始する研削制御部と、
を備える研削装置。
【請求項５】
前記閾値は、前記被削材の材質と前記研削砥石の状態との少なくとも一方に基づいて求められる請求項４に記載の研削装置。
【請求項６】
前記仕事量をあらわす指標は、次の（１）式により求められる請求項４又は５に記載の研削装置。
Ｗ＝α×ｔ×（１／Ｖ２）×Ｖ１＝α×Ａ・・・（１）
Ｗ：仕事量
α：被削材の材質と砥石状態により定まる係数
ｔ：切込量
Ｖ１：研削砥石の回転速度
Ｖ２：被削材の送り速度
Ａ：仕事量をあらわす指標
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、研削方法及び研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、回転する研削砥石を被削材に接触させて研削加工する場合等においては、研削点の温度上昇に起因する、いわゆる研削割れが発生する場合がある。
特許文献１には、研削点の温度を測定する測定機構に代えて、研削砥石を回転させるモータの電流値を測定することで、研削点の温度と相関の有る切込量を推定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５３１９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、切込量が増大するほど、モータにかかる負担が大きくなり、モータの電流値が大きくなることが記載されている。しかしながら、モータの電流値と研削点の温度とには必ずしも相関がある訳ではないことが判明した。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、研削点の温度を直接測定することなしに研削割れの発生を抑制できる研削方法及び研削装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明の第一態様によれば、研削方法は、被削材に対する研削砥石の切込量を設定する工程と、前記研削砥石に対する前記被削材の送り速度を設定する工程と、前記研削砥石の回転速度を設定する工程と、前記切込量、前記送り速度、及び前記回転速度に基づいて仕事量をあらわす指標を求める工程と、前記仕事量をあらわす指標が予め設定された閾値以下か否かを判定する工程と、を含み、前記仕事量をあらわす指標が前記閾値以下であると判定された場合にのみ、前記研削砥石による前記被削材の研削を開始する。
このようにすることで、研削点の温度と相関のある仕事量をあらわす指標が閾値以下であると判定された場合にのみ、研削砥石による被削材の研削が開始される。そのため、意図しない研削点の温度上昇を抑制できる。
したがって、研削点の温度を直接測定することなしに、被削材の研削割れの発生を抑制できる。
【０００６】
この発明の第二態様によれば、第一態様に係る研削方法において、前記被削材の材質と前記研削砥石の状態との少なくとも一方に基づいて予め前記閾値を求めてもよい。
このようにすることで、被削材の材質や研削砥石の状態に応じた閾値を設定することができる。そのため、研削割れの発生しない領域内で、可能な限り研削効率を増大することができる。したがって、研削加工にかかる時間を短縮できる。
【０００７】
この発明の第三態様によれば、第一態様に係る研削方法において、次の（１）式により前記仕事量をあらわす指標を求めるようにしてもよい。
Ｗ＝α×ｔ×（１／Ｖ２）×Ｖ１＝α×Ａ・・・（１）
Ｗ：仕事量
α：被削材の材質と砥石状態により定まる係数
ｔ：切込量
Ｖ１：研削砥石の回転速度
Ｖ２：被削材の送り速度
Ａ：仕事量をあらわす指標
このようにすることで、研削点の温度と相関のある仕事量をあらわす指標を、切込量、研削砥石の回転速度、及び被削材の送り速度に基づいて容易に求めることができる。
【０００８】
この発明の第四態様によれば、研削装置は、研削砥石による被削材の研削を行う研削機構部と、前記被削材に対する前記研削砥石の切込量を入力可能な切込量入力部と、前記研削砥石に対する前記被削材の送り速度を入力可能な送り速度入力部と、前記研削砥石の回転速度を入力可能な回転速度入力部と、前記切込量入力部、前記送り速度入力部、及び前記回転速度入力部への入力結果に基づいて仕事量をあらわす指標を求める仕事量指標算出部と、前記仕事量をあらわす指標が予め設定された閾値以下か否かを判定する判定部と、前記判定部により前記仕事量をあらわす指標が前記閾値以下であると判定された場合にのみ、前記切込量入力部、前記速度入力部、及び前記回転速度入力部への入力結果に基づいて前記研削機構部を制御して、前記研削機構部による前記被削材の研削を開始する研削制御部と、を備える。
このように構成することで、切込量入力部、送り速度入力部、及び回転速度入力部への入力結果により求められた仕事量をあらわす指標が、研削割れの発生しない条件である場合にのみ、研削砥石による被削材の研削を開始することができる。
したがって、研削点の温度を直接測定することなしに、被削材の研削割れの発生を抑制できる。
【０００９】
この発明の第五態様によれば、第四態様に係る前記閾値は、前記被削材の材質と前記研削砥石の状態との少なくとも一方に基づいて求められたものであってもよい。
このように構成することで、被削材の材質や研削砥石の状態に応じた閾値を設定することができる。そのため、研削割れの発生しない領域内で、可能な限り研削効率を増大することができる。したがって、研削加工にかかる時間を短縮できる。
【００１０】
この発明の第六態様によれば、第四又は第五態様に係る前記仕事量をあらわす指標は、次の式により求めてもよい。
Ｗ＝α×ｔ×（１／Ｖ２）×Ｖ１＝α×Ａ・・・（１）
Ｗ：仕事量
α：被削材の材質と砥石状態により定まる係数
ｔ：切込量
Ｖ１：研削砥石の回転速度
Ｖ２：被削材の送り速度
Ａ：仕事量をあらわす指標
このように構成することで、研削点の温度と相関のある仕事量をあらわす指標を、切込量、研削砥石の回転速度、及び被削材の送り速度から容易に求めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
上記研削方法及び研削装置によれば、研削点の温度を直接測定することなしに、被削材の研削割れの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施形態における研削装置の概略構成を示す図である。
【図２】縦軸を研削温度、横軸を仕事量をあらわす指標としたグラフである。
【図３】縦軸を研削温度、横軸をモータの電流値としたグラフである。
【図４】この発明の実施形態における研削方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、この発明の実施形態における研削方法及び研削装置を図面に基づき説明する。
図１は、この発明の実施形態における研削装置の概略構成を示す図である。図２は、縦軸を研削温度、横軸を仕事量をあらわす指標としたグラフである。図３は、縦軸を研削温度、横軸をモータの電流値としたグラフである。
【００１４】
図１に示すように、研削装置１００は、研削機構部１０と、入力部１１と、仕事量指標算出部１２と、判定部１３と、記憶部１４と、研削制御部１５と、を備えている。
研削機構部１０は、研削砥石２０によって被削材２１の研削を行う機構である。この研削機構部１０は、円盤状の研削砥石２０の回転速度Ｖ１及び被削材２１に対する研削砥石２０の切込量ｔ、及び、研削砥石２０に対する被削材２１の送り速度Ｖ２を、それぞれ研削制御部１５からの制御信号に基づいて増減させることが可能となっている。
【００１５】
例えば、研削砥石２０の回転速度Ｖ１は、研削砥石２０を回転させるモータ（図示せず）の回転速度を調整することにより増減できる。さらに、被削材２１の送り速度Ｖ２は、被削材２１が固定された台座Ｄを移動させるアクチュエータ（図示せず）の移動速度の調整により増減させることができる。また、被削材２１に対する研削砥石２０の切込量ｔは、被削材２１に対して研削砥石２０を相対変位させるアクチュエータ（図示せず）の作動量の調整により増減することができる。
【００１６】
入力部１１は、被削材２１に対する研削砥石２０の切込量ｔ、研削砥石２０の回転速度Ｖ１、及び、研削砥石２０に対する被削材２１の送り速度Ｖ２をそれぞれ入力可能になっている。この入力部１１に入力された切込量ｔ、送り速度Ｖ２、及び、回転速度Ｖ１の各情報は、仕事量指標算出部１２に向けて出力される。
【００１７】
仕事量指標算出部１２は、入力部１１への入力結果に基づいて仕事量をあらわす指標Ａを求める。より具体的には、仕事量指標算出部１２は、入力部１１から出力された切込量ｔ、回転速度Ｖ１及び送り速度Ｖ２の各情報に基づいて仕事量をあらわす指標Ａを求める。この実施形態における仕事量指標算出部１２は、以下に示す（１）式により仕事量を算出する。
Ｗ＝α×ｔ×（１／Ｖ２）×Ｖ１＝α×Ａ・・・（１）
ここで、「Ｗ」は仕事量、「α」は被削材の材質と砥石状態により定まる係数、「ｔ」は切込量、「Ｖ１」は研削砥石の回転速度、「Ｖ２」は被削材の送り速度、「Ａ」は仕事量をあらわす指標である。
仕事量指標算出部１２により求められた仕事量をあらわす指標Ａの情報は、判定部１３に向けて出力される。なお、仕事量指標算出部１２で求める仕事量をあらわす指標Ａは、上述した（１）式で算出する場合に限られない。
【００１８】
判定部１３は、仕事量指標算出部１２によって求められた仕事量をあらわす指標Ａが、予め設定された閾値以下か否かを判定する。
【００１９】
ここで、図２に示すように、上述した仕事量をあらわす指標Ａは、研削温度（言い換えれば、研削点の温度）と相関がある。つまり、仕事量をあらわす指標Ａから研削温度を推定することができる。そこで、判定部１３は、仕事量をあらわす指標Ａが閾値以下か否かを判定することで、間接的に、研削温度が被削材２１に研削割れが生じない研削温度の範囲内となっているか否かを判定している。図２においては、破線にて研削割れの発生しない領域を例示している。
【００２０】
その一方で、図３に示すグラフのように、研削砥石２０を回転させるモータ（図示せず）の電流値（Ａ）と研削温度（℃）とには相関が無く、モータの電流値に基づいて研削温度を推定することは困難であることが分かる。
【００２１】
判定部１３は、記憶部１４に対して、予め記憶されている閾値の情報を出力するように要求し、この閾値と、仕事量をあらわす指標Ａとを比較している。判定部１３は、仕事量をあらわす指標Ａが閾値以下であると判定した場合に、上述した切込量ｔ、回転速度Ｖ１、及び送り速度Ｖ２の各情報を、研削制御部１５に向けて出力する。
【００２２】
記憶部１４は、例えば、不揮発性のメモリや、光学ディスク等の記憶媒体である。この記憶部１４には、上述した仕事量をあらわす指標Ａの閾値の情報が記憶されている。記憶部１４は、判定部１３の要求に従いこの閾値の情報を判定部１３に向けて出力する。ここで、上述した研削割れが生じない研削温度の範囲は、シミュレーションや試験等により予め求めることができる。この研削温度の範囲（言い換えれば、上限値）に対応した仕事量をあらわす指標Ａの情報が記憶部１４に予め閾値の情報として記憶されている。
【００２３】
研削割れが生じない研削温度の上限値は、被削材２１の材質に応じて変化する。また、研削割れが生じない研削温度の上限値は、研削砥石２０の状態（摩耗状況や砥粒の大きさ等）に応じても変化する。そのため、この実施形態における記憶部１４は、被削材２１の材質と研削砥石２０の状態との少なくとも一方に基づいて求められた閾値を記憶している。なお、記憶部１４には、例えば、被削材２１の材質に応じた閾値の情報や、研削砥石２０の状態に応じた閾値の情報を、テーブルやマップとして記憶させるようにしても良い。このように構成した場合、判定部１３は、例えば、入力部１１等を介して入力された被削材２１の材質と研削砥石２０の状態との少なくとも一方の情報に適合する閾値の情報を記憶部１４から呼び出して利用することができる。
【００２４】
研削制御部１５は、研削機構部１０を制御する。より具体的には、研削制御部１５は、判定部１３により仕事量をあらわす指標Ａが閾値以下であると判定された場合に、被削材２１に対する研削砥石２０の切込量ｔ、研削砥石２０に対する被削材２１の送り速度Ｖ２、及び研削砥石２０の回転速度Ｖ１が、入力部１１に入力された切込量ｔ、送り速度Ｖ２、及び回転速度Ｖ１となるように、研削機構部１０を制御して、研削機構部１０による被削材の研削を開始する。その一方で、研削制御部１５は、判定部１３により仕事量をあらわす指標Ａが閾値以下では無いと判定された場合、研削機構部１０による被削材２１の研削動作を開始しないように制御する。
【００２５】
この実施形態における研削制御部１５は、研削機構部１０による被削材２１の研削動作を開始した後、被削材２１の形状が仕上がり寸法となったか否かを判定して、仕上がり寸法になったと判定された場合に、研削機構部１０による研削動作を停止する。ここで、仕上がり寸法になったか否かの判定は、上述した切込量ｔ、送り速度Ｖ２、及び回転速度Ｖ１や、経過時間等の各種情報に基づいて判定してもよい。
なお、上述した仕事量指標算出部１２、判定部１３、及び研削制御部１５は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等で実行されるコンピュータプログラムにより構成しても良い。
【００２６】
次に、この発明の研削方法について図面を参照しながら説明する。
図４は、この発明の実施形態における研削方法のフローチャートである。
図４に示すように、この研削方法においては、まず、被削材２１を研削機構部１０にセットする（ステップＳ０１）。
さらに、作業者が、入力部１１を介して、切込量ｔ、回転速度Ｖ１、送り速度Ｖ２の各情報を入力する（ステップＳ０２〜Ｓ４）。なお、切込量ｔ、回転速度Ｖ１、送り速度Ｖ２の各情報を入力する順番は、上記の順番に限られない。また、この実施形態においては、上記以外にも、作業者が、被削材２１の材質や研削砥石の状態等、記憶部１４に記憶されている閾値を選択するための情報を入力する。
【００２７】
上記入力部１１への入力操作が完了すると、仕事量指標算出部１２において、切込量ｔ、回転速度Ｖ１、送り速度Ｖ２の各情報に基づいて、（１）式により仕事量をあらわす指標Ａが算出される（ステップＳ０５）。
そして、判定部１３からの要求に基づき、記憶部１４から閾値の情報が判定部１３に入力される。次いで、判定部１３においては、仕事量指標算出部１２で算出した仕事量をあらわす指標Ａが、閾値以下か否かの判定が行われる（ステップＳ０６）。この判定により、閾値以下（ステップＳ０６で「Ｙｅｓ」）であると判定された場合には、研削制御部１５によって研削機構部１０が制御され、被削材２１の研削が開始される（ステップＳ０７）。
【００２８】
一方、仕事量をあらわす指標Ａが閾値以下で無い（ステップＳ０６で「Ｎｏ」）と判定された場合には、切込量、送り速度、及び回転速度の入力を再度やり直す（ステップＳ０２〜Ｓ０４に戻る）。ここで、切込量ｔ、回転速度Ｖ１、送り速度Ｖ２の入力を再度やり直す前に、例えば、作業者に対して、切込量ｔ、回転速度Ｖ１、送り速度Ｖ２の再入力が必要であることを、例えば、音声やランプの点滅等により報知するようにしても良い。
【００２９】
研削機構部１０による被削材２１の研削が開始されると、研削制御部１５によって、所定の周期で、被削材２１が仕上寸法になったか否かの判定がなされる（ステップＳ０８）。この判定の結果、被削材２１が仕上寸法である（ステップＳ０８で「Ｙｅｓ」）と判定された場合には、研削機構部１０による被削材２１の研削が停止される。
一方、被削材２１が仕上寸法に至っていない（ステップＳ０８で「Ｎｏ」）と判定された場合には、研削機構部１０による被削材２１の研削が継続される（ステップＳ０７）。
【００３０】
したがって、上述した実施形態によれば、研削温度と相関のある仕事量をあらわす指標Ａが閾値以下であると判定された場合にのみ、研削砥石２０による被削材２１の研削が開始される。そのため、意図しない研削温度の上昇を抑制できる。
その結果、研削温度を直接測定することなしに、被削材２１の研削割れの発生を抑制することができる。
【００３１】
また、上述した実施形態によれば、被削材２１の材質と研削砥石２０の状態との少なくとも一方に基づいて予め閾値を求めているので、被削材２１の材質や研削砥石２０の状態に応じた閾値を設定することができる。そのため、研削割れの発生しない領域内で、可能な限り研削効率を増大することができる。
その結果、研削割れが発生することを抑制しつつ、被削材２１の研削にかかる時間を短縮できる。
【００３２】
さらに、上述した実施形態によれば、（１）式により仕事量をあらわす指標Ａを求めているので、研削温度と相関のある仕事量をあらわす指標Ａを、切込量ｔ、研削砥石の回転速度Ｖ１、及び被削材の送り速度Ｖ２に基づいて容易に求めることができる。
【００３３】
この発明は上述した実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した実施形態で例示した被削材２１の形状に限られない。
さらに、上述した実施形態においては、（１）式によって仕事量をあらわす指標Ａを算出する場合について説明したが、（１）式とは異なる他の数式を用いて算出するようにしても良い。また、仕事量をあらわす指標Ａは、上述した切込量ｔ、回転速度Ｖ１、送り速度Ｖ２と、仕事量をあらわす指標Ａとのテーブル、マップ等に基づいて求めても良い。
【００３４】
また、上述した実施形態における仕事量をあらわす指標Ａの閾値は、被削材２１の材質や研削砥石２０の状態に応じた閾値を使用する場合を例示した。しかし、仕事量をあらわす指標Ａの閾値は、被削材２１の材質や研削砥石２０の状態に応じたものに限られない。被削材２１として使用され得る材質の全てにおいて研削割れが生じないような閾値を設定するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１０  研削機構部
１１  入力部
１２  仕事量指標算出部
１３  判定部
１４  記憶部
１５  研削制御部
２０  研削砥石
２１  被削材
１００  研削装置
【図１】
2019055453.tif 000003
【図２】
2019055453.tif 000004
【図３】
2019055453.tif 000005
【図４】
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