(57)【要約】【課題】ワークの研削加工に際して、ワークの被加工面に凸部が発生した場合でも、その凸部を修正研削することができて、研削加工精度を向上させることができる研削盤を提供する。【解決手段】回転砥石２２によるワーク１５の被加工面１５ａの研削終了後に、平面度検出センサ２４により被加工面１５ａの平面度を計測して検出する。その平面度検出センサ２４による検出結果に基づいて、再研削位置及び研削量を演算する。この場合、被加工面１５ａを等高線処理して、所定高さ以上の等高線が消滅するように再研削位置及び研削量を算出する。そして、この演算結果に応じて、平面度が向上されるように修正研削を実行させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転砥石によって研削された被加工面の平面度を検出するための検出手段と、
その検出手段による検出結果に応じて、再研削位置及び研削量を演算するための演算手段と、
その演算手段による演算結果に応じて、平面度が向上されるように修正研削を実行させる制御手段と
を備えたことを特徴とする研削盤。
【請求項２】
前記演算手段は、被加工面を等高線処理して、所定高さ以上の等高線が消滅するように再研削位置及び研削量を算出することを特徴とする請求項１に記載の研削盤。
【請求項３】
前記演算手段は、等高線が複数存在する場合に、等高線ごとの再研削位置を算出することを特徴とする請求項２に記載の研削盤。
【請求項４】
前記演算手段は、規定の研削量と平面度とを比較して、実際の研削量を算出し、その算出結果に応じて修正研削量を決定することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の研削盤。
【請求項５】
回転砥石によって研削された被加工面の平面度を検出し、
その検出結果に応じて、再研削位置及び研削量を演算し、
その演算結果に応じて、平面度が向上されるように修正研削を実行する
ことを特徴とした研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転砥石によりワークの被加工面を研削する研削盤に係り、特に被加工面の修正研削を行うようにした研削盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の研削盤においては、例えば図４に示すように、回転砥石２２を回転させながらワーク１５上の被加工面１５ａに接触させるとともに、ワーク１５を回転砥石２２に対して被加工面１５ａの延長方向に相対移動させて、ワーク１５の被加工面１５ａを研削している。このとき、ワーク１５が大型である場合には、図４及び図５に示すように、ワーク１５の裏面に複数の補強リブ１５ｂが突出形成されていることが多い。このように、大型のワーク１５の被加工面１５ａを研削する場合、図４に鎖線で示すように、被加工面１５ａの補強リブ１５ｂと対応しない部分では、補強リブ１５ｂと対応する部分に比較して剛性が低いため、回転砥石２２の接触圧に伴う撓み量が大きくなる。その結果、図５及び図６に示すように、被加工面１５ａの補強リブ１５ｂと対応しない部分では、補強リブ１５ｂと対応する部分よりも実際の研削量が小さくなって、加工後における被加工面１５ａに複数の凸部２５が形成され、研削加工精度の低下を招くという問題があった。
【０００３】
一方、ワークを搭載するためのテーブルをフレーム上に移動可能に支持するとともに、ワークの両側から加工を施すための工具を備えた一対の加工ヘッドを、テーブルの両側のフレーム上にテーブルの移動方向と直交する方向へ移動可能に支持した工作機械において、テーブルの移動位置と加工ヘッドの移動位置との精密な位置合わせを行うようにした構成が従来から提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この従来構成においては、フレームが、テーブルを支持するためのテーブル支持部と各加工ヘッドを支持する一対のヘッド支持部とを一体に形成した平面ほぼ十字状のメインフレーム部と、そのメインフレーム部のテーブル支持部の両端に連結した一対の延長フレーム部とから構成されている。この構成によれば、テーブル支持部と一対のヘッド支持部とを一体に形成したメインフレーム部上において、テーブルの移動位置と加工ヘッドの移動位置との精密な位置合わせを容易に行うことができる。このため、各加工ヘッドの工具をテーブル上のワークの所定加工位置に正確に対応させることができて、ワークの両側面に高精度の加工を施すことができる。
【特許文献１】特開２００２−５９３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記特許文献１に記載の従来構成によれば、テーブル及び加工ヘッドの移動位置の精密な位置合わせを可能にしているため、ワークの加工精度を向上させることができる。このため、このような従来技術において、加工工具等を変更することにより、この従来技術を応用して精密加工を実行することも考えられる。しかしながら、テーブルや加工ヘッド等の精度を向上したとしても、ワークの加工精度低下が同ワークの変形に起因しているため、ワークの研削時における加工精度の低下を抑制することは困難であった。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、大型のワークの研削加工に際して、ワークの被加工面にワーク変形に起因する凸部が発生した場合でも、その凸部を修正研削することができて、研削加工精度を向上させることができる研削盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明は、回転砥石によって研削された被加工面の平面度を検出するための検出手段と、その検出手段による検出結果に応じて、再研削位置及び研削量を演算するための演算手段と、その演算手段による演算結果に応じて、平面度が向上されるように修正研削を実行させる制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
従って、この研削盤においては、回転砥石によるワークの被加工面の研削後に、検出手段により被加工面の平面度が検出される。そして、その検出結果に基づいて再研削位置及び研削量が演算されるとともに、その演算結果に応じて平面度を向上させるように修正研削が実行される。よって、大型のワークの研削加工時に、ワークの被加工面に凸部が発生した場合でも、その凸部や膨らみ部を容易かつて的確に修正研削することができて、研削加工精度を向上させることができる。また、凸部の部分のみを研削すればよく、修正を短時間で行うことが可能になる。なお、ここで、凸部は膨らみ部等の突出部を示すものとする。
【０００９】
また、前記の構成において、前記演算手段は、被加工面を等高線処理して、所定高さ以上の等高線が消滅するように再研削位置及び研削量を算出するように構成するとよい。このように構成した場合には、被加工面の等高線処理に基づいて、再研削位置及び研削量を適正に算出することができて、被加工面の修正研削を一層容易に、かつ短時間で行うことができる。
【００１０】
さらに、前記の構成において、前記演算手段は、等高線が複数存在する場合に、等高線ごとの再研削位置を算出するように構成するとよい。このように構成した場合には、被加工面の修正研削を等高線ごとに分けて行うことができる。
【００１１】
さらに、前記の構成において、前記演算手段は、規定の研削量と平面度とを比較して、実際の研削量を算出し、その算出結果に応じて修正研削量を決定するように構成するとよい。このように構成した場合には、実際の研削量を予め算出して、その算出結果に応じて修正研削量を決定することができて、被加工面の修正研削の繰り返し回数を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、この発明によれば、大型のワークの研削加工に際して、ワークの被加工面に凸部や膨らみ部が発生した場合でも、その凸部等を修正研削することができて、研削加工精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１〜図８に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態の研削盤においては、ベッド１１上にテーブル１２がレール１３を介して水平面内でＸ軸方向へ移動可能に配設され、Ｘ軸方向移動用モータ１４により、図示しないボールスクリュー等を介して同Ｘ軸方向へ移動される。
【００１４】
前記テーブル１２上には大型のワーク１５が載置され、図４及び図５に示すように、その上面には被加工面１５ａが形成されるとともに、裏面には複数の補強リブ１５ｂが突出形成されている。
【００１５】
図１に示すように、前記ベッド１１上にはコラム１６がレール１７を介して、水平面内でＸ軸方向と直交するＹ軸方向へ移動可能に配設され、Ｙ軸方向移動用モータ１８により、図示しないボールスクリュー等を介して同Ｙ軸方向へ移動される。コラム１６の前面には加工ヘッド１９がレール２０を介して、垂直面内でＸ軸方向と直交するＺ軸方向へ移動可能に支持され、Ｚ軸方向移動用モータ２１により、図示しないボールスクリュー等を介して同Ｚ軸方向へ移動される。
【００１６】
図１に示すように、前記加工ヘッド１９には回転砥石２２がＹ軸方向に延びる軸線上で回転可能に支持され、砥石回転用モータ２３により回転される。そして、コラム１６のＹ軸方向への移動により、回転砥石２２がワーク１５上の被加工面１５ａの所定研削位置に対応配置される。この状態で、回転砥石２２が回転されながら、加工ヘッド１９のＺ軸方向への下降移動によりワーク１５の被加工面１５ａに接触される。それとともに、テーブル１２のＸ軸方向への移動によりワーク１５が回転砥石２２に対して相対移動されて、ワーク１５の被加工面１５ａに研削加工が施されるようになっている。
【００１７】
図１に示すように、前記加工ヘッド１９の側面には、検出手段を構成する平面度検出センサ２４が上方の退避位置と下方の検出位置との間で移動可能に支持されている。そして、図１に鎖線で示すように、ワーク１５の被加工面１５ａの研削加工後に、この平面度検出センサ２４が退避位置から検出位置に移動されるとともに、加工ヘッド１９の下降移動により検出センサ２４の検出部２４ａがワーク１５の被加工面１５ａに接触される。この状態で、テーブル１２のＸ軸方向への移動及びコラム１６のＹ軸方向への移動によりワーク１５が平面度検出センサ２４に対して相対移動されて、その検出センサ２４により被加工面１５ａの平面度が検出されるようになっている。
【００１８】
次に、前記のような構成の研削盤の回路構成について説明する。
図２に示すように、ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムに従って、各モータ１４，１８，２１，２３に駆動信号を出力したり、平面度検出センサ２４から検出信号を入力したりして、研削盤全体の動作を制御する。ＲＡＭ３３は、プログラムの実行に伴って発生する諸データ等を記憶する。入力部３４はキーボード等よりなり、ワーク１５の大きさや材料、回転砥石２２による被加工面１５ａの研削量等のデータを入力する。表示部３５はディスプレイ等よりなり、入力部３４から入力されたデータ等を表示する。
【００１９】
そして、前記ＣＰＵ３１は演算手段を構成し、回転砥石２２によるワーク１５の被加工面１５ａの研削加工後に、平面度検出センサ２４から被加工面１５ａの平面度の検出信号を入力したとき、その検出結果に応じて、被加工面１５ａ上の再研削位置及び研削量を演算する。この場合、図７及び図８に示すように、被加工面１５ａ上で再研削の必要な凸部２５を等高線処理して、所定高さ以上の等高線２５ａ，２５ｂ，２５ｃが消滅するように、再研削位置及び研削量を算出する。また、等高線２５ａ，２５ｂ，２５ｃが複数存在する場合には、等高線２５ａ，２５ｂ，２５ｃごとの再研削位置を算出する。さらに、ＣＰＵ３１は制御手段を構成し、前記の演算結果に応じて、平面度が向上されるように回転砥石２２にて修正研削を実行させる。なお、前記平面度検出センサ２４の昇降は、図示しないモータ等のアクチュエータによって行われる。そして、回転砥石２２による加工時には、ワーク１５と接触しないように、上昇位置に配置される。
【００２０】
次に、前記のように構成された研削盤の動作を説明する。
さて、この研削盤において、回転砥石２２により大型のワーク１５の被加工面１５ａを研削加工した場合、ワーク１５の裏面に複数の補強リブ１５ｂが突設されて、被加工面１５ａの補強リブ１５ｂと対応しない部分では、補強リブ１５ｂと対応する部分に比較して剛性が低くなっているので、図４に鎖線で示すように、回転砥石２２の接触圧に伴う撓み量が大きくなる。このため、図５及び図６に示すように、被加工面１５ａの補強リブ１５ｂと対応しない部分では、補強リブ１５ｂと対応する部分よりも実際の研削量が小さくなって、加工終了後の被加工面１５ａ上に複数の凸部２５が形成され、これらの凸部２５を修正するための再研削が必要になる。
【００２１】
そこで、この研削盤においては、回転砥石２２によるワーク１５の被加工面１５ａの研削加工後に、ＣＰＵ３１の制御により、図３に示すフローチャートの各ステップ（以下単にＳという）の動作が実行される。すなわち、Ｓ１においては、ワーク１５の研削加工が終了したか否かが判別され、研削加工が終了するとＳ２に進行する。Ｓ２においては、平面度検出センサ２４が検出位置に下降されるとともに、加工ヘッド１９が下降移動されて、検出センサ２４の検出部２４ａがワーク１５の被加工面１５ａに接触される。次のＳ３においては、テーブル１２のＸ軸方向への移動及びコラム１６のＹ軸方向への移動によりワーク１５が平面度検出センサ２４に対して相対移動されながら、その検出センサ２４により被加工面１５ａの平面度が計測されて、その計測された検出信号がＣＰＵ３１に出力されるとともに、その平面度データ、すなわち被加工面１５ａの上下位置データがＲＡＭ３３に記憶される。そして、Ｓ４においては、平面度検出センサ２４が退避位置に上昇されるとともに、加工ヘッド１９が上方位置に上昇移動される。
【００２２】
その後、Ｓ５においては、ＣＰＵ３１により平面度検出センサ２４の検出結果と予めＲＡＭ３３に記憶された規定の平面度とが比較され、ワーク１５の被加工面１５ａ上に規定値以上の凹凸が存在するか否かが判別される。そして、被加工面１５ａ上に規定値以上の凹凸がない場合には、被加工面１５ａが規定の平面度に研削されているものとして、修正研削動作が終了する。これに対して、図５及び図６に示すように、被加工面１５ａ上に凸部２５等の規定値以上の凹凸がある場合には、次のＳ６に進行する。
【００２３】
続いて、Ｓ６においては、図７及び図８に示すように、被加工面１５ａ上で再研削の必要な凸部２５について等高線処理が施されて、等高線２５ａ，２５ｂ，２５ｃが設定される。次のＳ７においては、回転砥石２２が被加工面１５ａ上の１つの凸部２５と対応する再研削開始位置に移動配置される。その後、Ｓ８においては、１つの凸部２５における１つの等高線２５ａ〜２５ｃが消滅するように、回転砥石２２による研削範囲及び研削回数が算出される。そして、Ｓ９においては、Ｓ８の算出結果に応じて、回転砥石２２により被加工面１５ａの修正研削が行われる。
【００２４】
次のＳ１０においては、前記平面度検出センサ２４による被加工面１５ａの修正研削面に対する再計測と等高線処理とが実行されて、未修正研削の等高線２５ａ〜２５ｃが残っているか否かが判別される。そして、等高線２５ａ〜２５ｃが残っている場合には、前記Ｓ８に戻ってＳ８〜Ｓ１０の動作が繰り返し行われ、等高線２５ａ〜２５ｃが残っていない場合には、Ｓ１１に進行する。Ｓ１１においては、被加工面１５ａ上のすべての凸部２５について、修正研削が終了したか否かが判別される。そして、すべての凸部２５の修正研削が終了した場合には、前記Ｓ２に戻ってそれ以降の動作が繰り返し行われ、被加工面１５ａの平面度の検出及び凸部２５の修正研削が再び行われる。
【００２５】
一方、前記Ｓ１１の判別において、すべての凸部２５の修正研削が終了していない場合には、Ｓ１２に進行する。Ｓ１２においては、回転砥石２２が被加工面１５ａ上の次の凸部２５と対応する再研削開始位置に移動配置される。その後、前記Ｓ８に戻ってそれ以降の動作が繰り返し行われ、その凸部２５について等高線２５ａ〜２５ｃごとに研削範囲及び研削回数が算出されるとともに、その算出結果に応じて修正研削が行われる。
【００２６】
なお、前記凸部２５は、補強リブ１５ｂが原因となる外に、ワーク１５のうねりや、平面形状等によっても生じる。また、回転砥石２２が高回転の場合には、補強リブ１５ｂの部分は、同補強リブ１５ｂを介して摩擦熱が逃がされるが、他の部分は、摩擦熱が蓄積されて膨張し、その状態で研削が実行される。そのため、補強リブ１５ｂ以外の部分の研削量が多くなり、研削終了後の冷却収縮により、補強リブ１５ｂの部分に凸部が形成されることもある。
【００２７】
以上のように、動作されるこの実施形態の研削盤においては、以下の効果を奏する。
（１）  回転砥石２２によるワーク１５の被加工面１５ａの研削後に、平面度検出センサ２４により被加工面１５ａの平面度が計測され、その計測結果に基づいて再研削位置及び研削量が演算されるとともに、その演算結果に応じて平面度を向上させるように修正研削が実行される。従って、ワーク１５の被加工面１５ａに凸部２５が発生した場合でも、その凸部２５を容易かつて的確に修正研削することができて、研削加工精度を向上させることができる。また、ワーク１５全体を修正研削するのではなく、凸部２５の部分のみの修正研削が実行されるため、修正研削を効率よく短時間で行うことができ、特に、大きなワーク１５の場合に有用である。
【００２８】
（２）  この研削盤においては、前記再研削位置及び研削量の演算に際して、被加工面１５ａに等高線処理が施され、所定高さ以上の等高線２５ａ〜２５ｃが消滅するように再研削位置及び研削量が算出される。このとき、等高線２５ａ〜２５ｃが複数存在する場合には、等高線２５ａ〜２５ｃごとに再研削位置が算出される。従って、被加工面１５ａ上の再研削位置及び研削量を適正に算出することができて、被加工面１５ａの修正研削を等高線２５ａ〜２５ｃごとに分けて一層容易に、かつ短時間で行うことができる。
【００２９】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
さて、この第２実施形態では、前記第１実施形態における図３のブローチャートのＳ８の動作に代えて、図９に示すようなＳ８ａ〜Ｓ８ｄの動作が行われるようになっている。すなわち、Ｓ８ａにおいては、平面度検出センサ２４により計測された被加工面１５ａ上の凸部２５の高さと、予め設定された規定の研削量とが比較され、先の研削加工による実際の研削量が算出される。例えば、規定の研削量が１μｍであるのに対して、高さ０．５μｍの凸部２５が残っている場合には、実際に０．５μｍ分の研削しか行われなかったものとして、その実際の研削量の０．５μｍ（５０％）が算出される。
【００３０】
次のＳ８ｂにおいては、前記Ｓ８ａの算出結果に基づいて、１つの等高線２５ａ〜２５ｃに対する修正研削量が算出される。例えば、算出された実際の研削量が０．５μｍ（５０％）である場合、高さ０．５μｍの凸部２５が通常の規定研削量０．５μｍで修正研削されると、高さ０．２５μｍの凸部２５が再び残ってしまうことになる。そのため、Ｓ８ｂにおいては、Ｓ８ａで算出された実際の研削量０．５μｍ（５０％）を比率を予め加味して修正研削量が算出される。そして、この算出結果に応じて、Ｓ８ｃにおいては、研削範囲が算出されるとともに、Ｓ８ｄにおいては、研削回数が算出される。
【００３１】
従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果と同様の効果を得ることができる。また、この第２実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
【００３２】
（３）  規定の研削量と検出平面度との比較により実際の研削量が算出され、その算出結果に応じて規定通りの研削が実行されるように修正研削量が決定される。このため、算出された実際の研削量に応じて実際に実行される修正研削量を設定することができ、被加工面１５ａの修正研削の繰り返し回数を低減することができる。
【００３３】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  前記実施形態においては、裏面に補強リブ１５ｂを突出形成したワーク１５上の被加工面１５ａを研削する場合について例示しているが、その他のワークの被加工面を研削する場合に実施すること。
【００３４】
・  研削工具として、回転砥石２２に代えて、フライスやカップ砥石等の他の工具を用いた研削盤に具体化すること。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態の研削盤を示す部分破断正面図。
【図２】図１の研削盤の回路構成を示すブロック図。
【図３】同研削盤の修正研削動作を示すフローチャート。
【図４】回転砥石によりワークを研削する状態を示す正面図。
【図５】研削後のワークの状態を示す平面図。
【図６】同じく研削後のワークの状態を示す正面図。
【図７】ワークの修正研削のための等高線処理を説明する部分拡大正面図。
【図８】同じくワークの等高線処理を説明する部分平面図。
【図９】第２実施形態の研削盤の修正研削動作の一部を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３６】
１１…ベッド、１２…テーブル、１４…Ｘ軸方向移動用モータ、１５…ワーク、１５ａ…被加工面、１５ｂ…補強リブ、１６…コラム、１８…Ｙ軸方向移動用モータ、１９…加工ヘッド、２１…Ｚ軸方向移動用モータ、２２…回転砥石、２３…砥石回転用モータ、２４…平面度検出センサ、２５…凸部、２５ａ…等高線、２５ｂ…等高線、２５ｃ…等高線、３１…演算手段及び制御手段を構成するＣＰＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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