(57)【要約】【課題】本発明は、光学部品のガラスや半導体シリコンウエハのようなワークを超精密に研削加工する場合の研削装置及びその制御方法に関し、砥石のドレッシングを行う回数を低減し、ドレッシングに要する時間を短縮して研削効率を向上させ、かつ精度良くワークを研削加工することを目的とする。【解決手段】両頭研削装置２０に、研削主軸回転手段３５ａ，３５ｂと、法線分力検出手段３６ａ，３６ｂと、制御手段３７とを設ける。制御手段３７は、法線分力検出手段３６ａ，３６ｂが検出した法線分力の変動に基づいて、砥石３２ａ、３２ｂの切れ味が低下したかどうかの判定を行い、研削主軸回転手段３５ａ，３５ｂは切れ味が低下した砥石３２ａ、３２ｂの回転方向を反対方向に切り替えて、ワーク３３の研削加工を行う。【選択図】      図１
2004268232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石の回転方向が２方向に切り替え可能な研削装置であって、
前記砥石を回転させてワークを研削加工する回転駆動手段と、
前記砥石の切れ味の低下を検出する検出手段と、
前記検出手段において前記砥石の切れ味の低下が検出された際、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替える制御手段とを備えたことを特徴とする研削装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ワークの研削加工中に前記検出手段により前記砥石の切れ味の低下が検出された際、前記研削加工中である当該ワークの研削加工が終了した後に、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記ワークの前記研削加工中に前記砥石の切れ味が低下した際に発生する研削抵抗の変動を検出し、前記制御手段は、前記研削抵抗の変動に基づき、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の研削装置。
【請求項４】
前記砥石の切れ味が低下した際の前記研削抵抗の変動値をしきい値として設定し、前記制御手段は前記しきい値に基づいて、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の研削装置。
【請求項５】
前記砥石は、対向する２つの砥石から構成されており、前記制御手段は、前記２つの砥石の回転方向をそれぞれ独立に制御し、かつ、前記制御手段により研削抵抗の変動値が前記しきい値を超えたと検出された際、前記研削抵抗の変動値が前記しきい値を超えた側の前記砥石の回転方向を反対方向に切り替えることを特徴とする請求項４に記載の研削装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記研削抵抗の変動値が前記しきい値を超えたと検出された際、前記２つの砥石の回転方向をそれぞれ反対方向に切り替えることを特徴とする請求項５に記載の研削装置。
【請求項７】
砥石の回転方向が２方向に切り替え可能な研削装置であって、
前記砥石を回転させてワークを研削加工する回転駆動手段と、
あらかじめ前記砥石の切れ味が低下する前記砥石の稼動量を格納した記憶手段と、
前記砥石の稼動量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記砥石の実稼動量が前記記憶手段に記憶された前記砥石の稼動量を超えた際に、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替える制御手段とを備えたことを特徴とする研削装置。
【請求項８】
砥石の回転方向を２方向に制御を行う研削装置の制御方法であって、
前記砥石を回転させてワークを研削加工する研削加工中において、
前記砥石の切れ味の低下を検出し、
前記砥石の切れ味の低下が検出された際、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替える制御を行うことを特徴とする研削装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研削装置及びその制御方法に係り、特に光学部品のガラスや半導体シリコンウエハのようなワークを超精密に研削加工する場合の研削装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の研削装置においては、回転させた砥石をワークに接触させて研削加工を行うことが一般的に行われている。この研削加工に使用する砥石は、所定時間研削すると目詰まり、目つぶれ、砥粒の脱落等が発生して砥石の切れ味が低下する場合がある。砥石の切れ味が低下した状態でワークを研削加工すると、ワークの加工精度が低下するという問題がある。
【０００３】
研削装置の中の１つである両頭研削装置は、対向する２つの砥石を有しており、どちらか一方の砥石の切れ味が低下した状態でワークの研削加工を行った場合、２つの砥石の切れ味の違いにより研削加工後のワークの２つの研削加工面の粗さが異なり、ワークに反りが発生するという問題がある。
【０００４】
そのため、従来、砥石の切れ味が低下した場合には、ドレッシングボード又はドレッシング用砥石を用いて、砥石のドレッシングを行なって、砥石の切れ味を回復させていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−６０１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、砥石は、ワークを所定時間研削すると切れ味が低下するため、所定時間研削する毎に砥石をドレッシングする必要があり、砥石をドレッシングすることは研削装置の研削効率を低下させていた。なお、ドレッシングを行う頻度は砥石や研削条件等に依存する。
【０００７】
そこで本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、砥石のドレッシングを行う頻度を低減し、ドレッシングに要する時間を短縮して研削効率を向上させ、かつ精度良くワークを研削加工することのできる研削装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１記載の発明では、砥石の回転方向が２方向に切り替え可能な研削装置であって、前記砥石を回転させてワークを研削加工する回転駆動手段と、前記砥石の切れ味の低下を検出する検出手段と、前記検出手段において前記砥石の切れ味の低下が検出された際、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替える制御手段とを備えたことを特徴とする研削装置により、解決できる。
【００１０】
上記発明によれば、検出手段が砥石の切れ味の低下を検出した際に、制御手段は砥石の回転方向を反対方向に切り替えて、砥石の切れ味を回復させて、精度良くワークを研削加工することができる。また、砥石のドレッシングを行う場合と比較して、研削効率を向上させることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記制御手段は、前記ワークの研削加工中に前記検出手段により前記砥石の切れ味の低下が検出された際、前記研削加工中である当該ワークの研削加工が終了した後に、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の研削装置により、解決できる。
【００１２】
上記発明によれば、検出手段により砥石の切れ味の低下が検出された際、制御手段は研削加工中のワークの研削加工が終了した後に、砥石の回転方向を反対方向に切り替えるため、ワークの加工精度が低下することを防ぐことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明では、前記検出手段は、前記ワークの前記研削加工中に前記砥石の切れ味が低下した際に発生する研削抵抗の変動を検出し、前記制御手段は、前記研削抵抗の変動に基づき、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の研削装置により、解決できる。
【００１４】
上記発明によれば、検出手段が研削抵抗の変動を検出することで、制御手段は砥石の切れ味が低下したことを検知することができる。したがって、制御手段は研削抵抗の変動に基づき、砥石の回転方向を反対方向に切り替えることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明では、前記砥石の切れ味が低下した際の前記研削抵抗の変動値をしきい値として設定し、前記制御手段は前記しきい値に基づいて、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の研削装置により、解決できる。
【００１６】
上記発明によれば、砥石が砥石の切れ味が低下した際の研削抵抗の変動値をしきい値として設定することで、研削抵抗の変動がしきい値を超えた際、制御手段は砥石の切れ味が低下したことを検知して、砥石の回転方向を反対方向に切り替えることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明では、前記砥石は、対向する２つの砥石から構成されており、前記制御手段は、前記２つの砥石の回転方向をそれぞれ独立に制御し、かつ、前記制御手段により研削抵抗の変動値が前記しきい値を超えたと検出された際、前記研削抵抗の変動値が前記しきい値を超えた側の前記砥石の回転方向を反対方向に切り替えることを特徴とする請求項４に記載の研削装置により、解決できる。
【００１８】
上記発明によれば、制御手段は２つの砥石の回転方向をそれぞれ独立に制御するため、研削抵抗の変動値がしきい値を超えたと検出された際、砥石の切れ味が低下した側の砥石の回転方向を反対方向に切り替えて、ワークの加工精度を向上させることができる。
【００１９】
請求項６記載の発明では、前記制御手段は、前記研削抵抗の変動値が前記しきい値を超えたと検出された際、前記２つの砥石の回転方向をそれぞれ反対方向に切り替えることを特徴とする請求項５に記載の研削装置により、解決できる。
【００２０】
上記発明によれば、制御手段は、研削抵抗の変動値がしきい値を超えたと検出された際、２つの砥石の回転方向をそれぞれ反対方向に切り替えるため、２つの砥石の切れ味を等しくすることができる。したがって、ワークの加工精度をさらに向上させることができる。
【００２１】
請求項７記載の発明では、砥石の回転方向が２方向に切り替え可能な研削装置であって、前記砥石を回転させてワークを研削加工する回転駆動手段と、あらかじめ前記砥石の切れ味が低下する前記砥石の稼動量を格納した記憶手段と、前記砥石の稼動量を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記砥石の実稼動量が前記記憶手段に記憶された前記砥石の稼動量を超えた際に、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替える制御手段とを備えたことを特徴とする研削装置により、解決できる。
【００２２】
上記発明によれば、砥石の稼動量が、砥石の切れ味が低下する砥石の稼動量を超えた際に、制御手段は砥石の回転方向を反対方向に切り替えるため、精度良くワークを研削加工することができる。また、砥石の回転方向を切り替えることで、砥石の切れ味を回復させることができ、ドレッシングを行う場合と比較して、研削効率を向上させることができる。
【００２３】
請求項８記載の発明では、砥石の回転方向を２方向に制御を行う研削装置の制御方法であって、前記砥石を回転させてワークを研削加工する研削加工中において、前記砥石の切れ味の低下を検出し、前記砥石の切れ味の低下が検出された際、前記砥石の回転方向を反対方向に切り替える制御を行うことを特徴とする研削装置の制御方法により、解決できる。
【００２４】
上記発明によれば、研削加工中に砥石の切れ味の低下を検出した際に、制御手段は砥石の回転方向を反対方向に切り替えて、精度良くワークを研削加工することができる。
【００２５】
請求項９記載の発明では、前記砥石の回転方向は、前記研削加工中である前記ワークの研削加工が終了した後に切り替えることを特徴とする請求項８に記載の研削装置の制御方法。
【００２６】
上記発明によれば、砥石の切れ味の低下が検出された際、研削加工中のワークの研削加工が終了した後に、砥石の回転方向を反対方向に切り替えるため、ワークの加工精度が低下することを防ぐことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。本発明の実施例は、研削装置の中の両頭研削装置を用いた場合を例に挙げて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施例である両頭研削装置の概略図を示している。同図に示したＸ１，Ｘ２方向は砥石の移動方向であるスラスト方向を示している。また、Ｙ１，Ｙ２方向はＸ１，Ｘ２方向に直交する面方向であるラジアル方向を示している。
【００２９】
始めに、図１を参照して、両頭研削装置の概略について説明する。なお、図１に示した両頭研削装置２０の左側と右側とに示した構成は同一構成であるので、同図中の左側の構成には符号ａを添記し、同図中の右側の構成には符号ｂを添記して、主に同図中の左側に示した構成についての説明を行い、符号ｂを添記した構成についての説明は省略する。
【００３０】
同図に示されるように、両頭研削装置２０は大略すると研削主軸２４ａ，２４ｂと、サドル２３ａ，２３ｂと、研削主軸移動手段２２ａ，２２ｂと、回転駆動手段である研削主軸回転手段３５ａ，３５ｂと、架台２１と、検出手段である法線分力検出手段３６ａ，３６ｂと、制御手段３７とにより構成されている。
【００３１】
始めに、研削主軸２４ａについて説明する。研削主軸２４ａは、大略するとアウター部材２５ａと、インナー部材２６ａとにより構成されている。アウター部材２５ａは、一方の端部には砥石３２ａが形成されており、他方の端部にはサドル２３ａが形成されている。砥石３２ａのワーク３３と接触する面には、研削動作面３４ａが形成されている。アウター部材２５ａには、研削主軸回転モータ回転子４１ａが形成されており、研削主軸回転モータ回転子４１ａに対して隙間を存在させた状態で研削主軸回転モータ回転子４１ａを囲むように研削主軸回転モータ固定子３９ａがサドル２３ａに形成されている。
【００３２】
アウター部材２５ａは、内側に存在するインナー部材２６ａに対して回転自在な構成となっている。したがって、研削主軸回転手段３５ａと研削主軸移動手段２２ａとにより、アウター部材２５ａがワーク３３に向かって回転移動することで、研削動作面３４ａがワーク３３と接触して、ワーク３３は研削加工される。なお、ワーク保持器（図示せず）によりワーク３３は回転自在に保持されている。
【００３３】
インナー部材２６ａは、サドル２３ａに支持されており、アウター部材２５ａと協動して、ワーク３３に対してのインフィード又はアウトフィードに寄与する。インナー部材には、スラスト方向（Ｘ１，Ｘ２方向）の対向式の流体軸受けであるスラスト用静圧パッド２７ａと、ラジアル方向（Ｘ１，Ｘ２方向に直交する面方向であるＹ１，Ｙ２方向）の支持を行なうラジアル静圧パッド２９ａが形成されている。また、スラスト用静圧パッド２７ａは、管路３１ａと接続されている。
【００３４】
次に、サドル２３ａ、研削主軸回転手段３５ａ、研削主軸移動手段２２ａの順に説明する。サドル２３ａは、Ｘ１，Ｘ２方向に移動可能な状態で架台２１に形成されている。研削主軸移動手段２２ａは、サドル２３ａの研削主軸２４ａが形成されている側の反対側に形成されている。研削主軸移動手段２２ａは、砥石３２ａと、アウター部材２５ａと、研削主軸回転手段３５ａと、サドル２３ａとを一体に、Ｘ１，Ｘ２方向に移動させるものである。
【００３５】
ここで、本発明に用いる研削抵抗について説明する。研削抵抗は、ワーク３３を研削加工するための力であり、研削抵抗には法線分力と主分力とが含まれる。法線分力は、スラスト方向（Ｘ１，Ｘ２方向）に働く力のことである。主分力は、ラジアル方向（Ｘ１，Ｘ２方向に直交する面方向であるＹ１，Ｙ２方向）に働く力のことである。
【００３６】
次に、検出手段である法線分力検出手段３６ａについて説明する。法線分力検出手段３６ａは、制御手段３７と、管路３１ａを介してスラスト用静圧パッド２７ａとに接続されており、スラスト用静圧パッド２７ａからの法線分力の変動を検出するためのものである。この法線分力の変動は、法線分力検出手段３６ａから制御手段３７に送信される。
【００３７】
次に、制御手段３７について説明する。制御手段３７は、法線分力検出手段３６ａからの法線分力の変動に基づいて、研削主軸回転手段３５ａに研削主軸２４ａの回転及び回転方向を制御するためのものである。制御手段３７には、あらかじめしきい値である回転方向切り替えレベルと、法線分力過大レベルとが設定されている。回転方向切り替えレベルは、砥石３２ａの切れ味が低下したことを判定するためのものである。また、法線分力過大レベルは、例えば何らかの異常による負荷の急激な上昇又は両頭研削装置に異常があった場合に、研削主軸２４ａの回転を停止して、ワーク３３の研削加工を中止するためのものである。
【００３８】
制御手段３７は、研削加工状態における砥石３２ａの法線分力の変動が回転方向切り替えレベルを超えた際に、砥石３２ａの切れ味が低下したと判定する。制御手段３７は、法線分力の変動が回転方向切り替えレベルを超えた際に研削加工中のワーク３３の研削加工が終了後に、研削主軸回転手段３５ａにより研削主軸２４ａの回転方向を反対方向に切り替える。なお、研削主軸２４ａと砥石３２ａは一体に回転駆動するため、研削主軸２４ａの回転方向を切り替えることにより、砥石３２ａの回転方向も切り替えられて、砥石３２ａの切れ味を回復させることができる。また、法線分力検出手段３６ａにより、法線分力の変動が法線分力過大レベルを超えたと判断された際には、制御手段３７は研削主軸回転手段３５ａにより研削主軸２４ａの回転を停止させて、ワーク３３の研削加工を中止する。
【００３９】
次に、両頭研削装置２０の一方の砥石３２ａの切れ味が低下した場合を例に挙げて、切れ味が低下した砥石３２ａの回転方向の切り替え方法について説明する。図２は切れ味が低下した砥石の法線分力の推移を示した図であり、図３は研削加工中に異常が発生した場合の法線分力の推移を示した図である。図２〜図３に示したＡ〜Ｄは、Ａは無負荷運転状態、Ｂは最大法線分力、Ｃは回転方向切り替えレベル、Ｄは法線分力過大レベルをそれぞれ示している。また、Ｔ１は空走状態、Ｔ２は研削加工状態を示している。
【００４０】
図２に示した、Ｅは回転方向切り替えレベルＣを超えた際の法線分力の変動（以下、変動Ｅ）を示しており、Ｔ３は法線分力の変動Ｅが回転方向切り替えレベルＣを超えた際の時間（以下、時間Ｔ３）示している。また、Ｔ４は切れ味の低下した砥石３２ａの回転方向を切り替え可能な時間の範囲（以下、時間帯Ｔ４）を示している。図３に示した、Ｆは法線分力過大レベルＤを超えた際の法線分力の変動（以下、変動Ｆ）を示しており、Ｔ５は研削加工中に異常があった場合の法線分力の変動Ｆが法線分力過大レベルＤを超えた際の時間（以下、時間Ｔ５）示している。図２の時間Ｔ２の範囲に示すように、切れ味の低下していない砥石３２ｂは、ワーク３３を十分に研削加工することができるため、実加工状態の法線分力は、最大法線分力Ｂの値を維持する。
【００４１】
これに対して、図２に示すように、切れ味の低下した砥石３２ａは、ワーク３３を十分に研削加工できないため、切れ味の低下した砥石３２ａの法線分力の変動Ｅは大きくなる。したがって、制御手段３７に回転方向切り替えレベルＣを設定することで、法線分力の変動が回転方向切り替えレベルＣを超えたと検出された場合には、切れ味の低下した砥石３２ａの回転方向を反対方向に切り替えることができる。切れ味の低下した砥石３２ａの回転方向の切り替えは、時間帯Ｔ４の間、つまり研削加工状態にあるワーク３３の研削加工終了後から次のワーク３３を研削加工開始するまでの間に行なうことができる。なお、回転方向切り替えレベルＣは、例えば最大法線分力Ｂの１．３〜２．０倍の値に設定することで、砥石３２ａの切れ味が低下したことを検出することができる。
【００４２】
図３に示すように、研削加工中に異常があった場合の法線分力の変動Ｆは、砥石３２ａの切れ味が低下した際の法線分力の変動Ｅよりも大きくなる。そのため、法線分力検出手段３４ａに法線分力過大レベルＤを設定して、法線分力の変動が法線分力過大レベルＤを超えたと検出された場合には、研削主軸２４ａの回転を停止させて、ワーク３３又は両頭研削装置２０の破損を防止することができる。なお、法線分力過大レベルＤは、例えば最大法線分力Ｂの２．５倍程度の値に設定することで、ワーク３３又は両頭研削装置２０の破損を防止することができる。
【００４３】
このように構成することにより、切れ味の低下した砥石３２ａの法線分力の変動が回転方向切り替えレベルＣを超えた際に、切れ味の低下した砥石３２ａの回転方向を反対方向に切り替えて、砥石３２ａの切れ味を回復させて、精度良くワーク３３を研削加工することができる。また、砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下した際に行っていたドレッシングの頻度を少なくすることができ、両頭研削装置２０の研削効率を向上させることができる。さらに、法線分力の変動が法線分力過大レベルＤを超えた際には、研削主軸２４ａの回転を停止させて、ワーク３３の研削加工を中止し、何らかの異常による負荷の急激な上昇又は両頭研削装置２０を破損から守ることができる。また、切れ味の低下した砥石３２ａの法線分力の変動が回転方向切り替えレベルＣを超えた際に、２つの砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を切り替えても良い。このように２つの砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を切り替えることで、２つの砥石３２ａ，３２ｂの切れ味の差を小さくして、さらに高精度にワーク３３を研削加工することができる。なお、砥石３２ａ，３２ｂから砥粒１５が離脱した場合や砥粒１５が目つぶれした場合には、必要に応じて砥石３２ａ，３２ｂのドレッシングを行い、砥石３２ａ，３２ｂの目立てを行う必要がある。
【００４４】
次に、研削抵抗の変動に主分力の変動を利用して切れ味の低下した砥石の回転方向を切り替える場合について説明する。図４は、主分力の変動を検出するための電流検出手段を備えた両頭研削装置の概略図を示している。なお、図４において、先に説明した図１に示した両頭研削装置２０と同一構成の部分に関しては、同一の符号を添記して説明を省略する。また、図４に示した両頭研削装置３０の左側と右側とに示した構成は同一構成であるので、同図中の左側の構成には符号ａを添記し、同図中の右側の構成には符号ｂを添記して、主に同図中の左側に示した構成についての説明を行い、符号ｂを添記した構成についての説明は省略する。
【００４５】
図４に示すように、両頭研削装置３０は研削主軸回転モータ回転子４１ａと接続された電流検出手段４２ａと、制御手段４３とにより構成されている。制御手段４３は、電流検出手段４２ａからの２つの主分力の変動に基づき、２つの主分力の変動の差を求め、この主分力の変動の差により研削主軸２４ａ，２４ｂの回転方向をそれぞれ独立に制御するためのものである。
【００４６】
次に、検出手段である電流検出手段４２ａについて説明する。電流検出手段４２ａは、砥石３２ａの切れ味が低下した際に発生する主分力の変動を研削主軸回転モータ固定子３９ａの電流の変位から検出するためのものである。この主分力の変動は、制御手段４３に送信される。なお、砥石３２ｂの切れ味が低下した際に発生する主分力の変動も制御手段４３に送信されるので、制御手段４３には２つの主分力の変動が送信される。
【００４７】
次に、制御手段４３について説明する。制御手段４３には、あらかじめしきい値である回転方向切り替えレベルが設定されている。制御手段４３は、電流検出手段４２ａ，４２ｂから送信された２つの主分力の変動に基づき、２つの主分力の変動の差を求めて、主分力の変動の差が回転方向切り替えレベルを超えたかどうかを判断して、研削主軸回転手段３５ａ，３５ｂを制御することにより、砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を切り替えるためのものである。
【００４８】
回転方向切り替えレベルは、砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下しことを判定するためのものである。制御手段４３により研削加工状態における砥石３２ａ，３２ｂの２つの主分力の変動の差が回転方向切り替えレベルを超えたと判定された際、制御手段４３は研削加工中のワークの研削加工が終了した後に、研削主軸回転手段３５ａ，３５ｂを制御することにより砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を反対方向に切り替える。このように、切れ味が低下した砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を切り替えることで、砥石３２ａ，３２ｂの切れ味を回復させることができる。
【００４９】
図５は切れ味が低下した砥石の主分力の変動の推移を示した図であり、図６は切れ味が低下していない正常な砥石の主分力の変動の推移を示した図であり、図７は切れ味が低下した砥石と切れ味が低下していない砥石との主分力の変動の差の推移を示した図である。図５〜図７に示したＡ、Ｇ、Ｈは、Ａは無負荷運転状態、Ｇは最大主分力、Ｈは回転方向切り替えレベルをそれぞれ示している。また、Ｔ１は空走状態、Ｔ２は研削加工状態、Ｔ７は切れ味が低下した砥石の回転方向を切り替え可能な時間の範囲（以下、時間帯Ｔ７）を示している。図７に示した、Ｉは回転方向切り替えレベルＨを超えた際の主分力の変動（以下、変動Ｉ）を示しており、Ｔ６は主分力の変動Ｉが回転方向切り替えレベルＨを超えた際の時間（以下、時間Ｔ６）示している。
【００５０】
図５の時間Ｔ２の範囲に示すように、砥石３２ａの切れ味が低下する前の実加工状態においては、砥石３２ａ側の主分力の変動は最大主分力Ｇを維持する。砥石３２ａの切れ味が低下すると、実加工状態において砥石３２ａ側の主分力の変動は最大主分力Ｇよりも次第に小さくなる。一方、正常な砥石３２ｂの主分力の変動は、図６に示すように、砥石３２ａの切れ味が低下する以前の実加工状態においては最大主分力Ｇを維持するが、砥石３２ａの切れ味が低下した後の実加工状態においては、最大主分力Ｇよりも次第に大きくなる。したがって、図７に示すように、砥石３２ａの切れ味が低下した後の２つの主分力の変動の差は次第に大きくなる。
【００５１】
したがって、しきい値である回転方向切り替えレベルＨを設定することで、２つの主分力の変動の差の絶対値が回転方向切り替えレベルＨを超えた際、研削加工中のワーク３３の研削加工が終了した後に切れ味が低下した砥石３２ａの回転方向を反対方向に切り替えることができる。また、切れ味が低下した砥石３２ａの回転方向の切り替えは、時間帯Ｔ７の間、つまり研削加工状態にあるワーク３３の研削加工終了後から次のワーク３３を研削加工開始するまでの間に行なうことができる。また、２つの主分力の変動の差の絶対値が回転方向切り替えレベルＨを超えた際、２つの砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を切り替えても良い。２つの砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を切り替えてワーク３３の研削加工を行うことにより、さらに高精度にワーク３３を研削加工することができる。なお、回転方向切り替えレベルＨは、最大主分力Ｇの０．１〜０．８倍に設定することができる。
【００５２】
このように構成することにより、２つの主分力の変動の差の絶対値が回転方向切り替えレベルＨを超えた際、切れ味が低下した砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を反対方向に切り替えて、精度良くワーク３３を研削加工することができる。また、砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下した場合に行っていたドレッシングの頻度を少なくすることができ、両頭研削装置３０の研削効率を向上させることができる。さらに、２つの主分力の変動の差の絶対値が回転方向切り替えレベルＨを超えた際、２つの砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を切り替えても良い。このように２つの砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を切り替えることで、２つの砥石３２ａ，３２ｂの切れ味の差を小さくして、さらに高精度にワーク３３を研削加工することができる。なお、制御手段４３に片方の砥石の主分力に対して、上限及び下限のしきい値を設けることにより、砥石３２ａ，３２ｂの回転方向の切り替えが可能である。砥石３２ａ，３２ｂから砥粒１５が離脱した場合や砥粒１５が目つぶれした場合には、必要に応じて砥石３２ａ，３２ｂのドレッシングを行い、砥石３２ａ，３２ｂの目立てを行う必要がある。
【００５３】
次に、図８乃至図９を参照して、研削抵抗の変動に法線分力の変動を用いた両頭研削装置２０が実施する切れ味が低下した砥石３２ａ，３２ｂの回転方向の切り替え処理についてフローチャートを用いて説明する。図８乃至９は、砥石の回転方向の切り替え処理のフローチャートを示した図である。
【００５４】
図８に示すように、ＳＴＥＰ５０においては、ワーク３３を研削加工するために必要な砥石３２ａ，３２ｂの回転方向及び回転数、研削主軸２４ａ，２４ｂの待機位置、砥石３２ａ，３２ｂとワーク３３が接触するように想定した想定接触位置（以下、想定接触位置）、ワーク３３の処理枚数Ｍｍａｘ等の研削加工条件を両頭研削装置内のコンピュータ（図示せず）に入力する。
【００５５】
続く、ＳＴＥＰ５１では、カウンターの数値を初期設定（Ｍ＝１）する。次のＳＴＥＰ５２では、研削主軸２４ａ，２３ｂが待機位置から起動し、想定接触位置まで移動すると、処理はＳＴＥＰ５３に進む。ＳＴＥＰ５３では、ワーク３３が２つの砥石３２ａ，３２ｂに接触した状態から、砥石３２ａ，３２ｂによりワーク３３の研削加工が開始される。ＳＴＥＰ５４では、砥石３２ａ，３２ｂの切れ味低下判定を行なう。この切れ味低下判定は、例えば、先に述べた図８に示したように、各砥石３２ａ，３２ｂの法線分力の変動が回転方向切り替えレベルＣを超えたかどうかにより判定される。このＳＴＥＰ５４で砥石３２ａ，３２ｂに目詰まりが発生した（Ｙｅｓ）と判定された場合は、処理は▲１▼に進む。
【００５６】
ここで、図９を参照して、ＳＴＥＰ５４で砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下した（Ｙｅｓ）と判定された後の処理について説明する。ＳＴＥＰ５４で砥石３２ａ，３２ｂに切れ味が低下した（Ｙｅｓ）と判定されると、処理はＳＴＥＰ６２に進む。このＳＴＥＰ６２では、法線分力の変動が回転方向切り替えレベルＣを超えた際に、研削加工中であったワーク３３の研削加工が引き続き行われる。続く、ＳＴＥＰ６３では、ワーク３３の研削加工が終了したかどうかの判定が行われる。このＳＴＥＰ６３で研削加工処理が終了していない（Ｎｏ）と判定された場合には、処理はＳＴＥＰ６２に戻る。研削加工処理が終了した（Ｙｅｓ）と判定された場合には、処理はＳＴＥＰ６４に進む。
【００５７】
ＳＴＥＰ６４では、研削主軸２４ａ，２４ｂはワーク３３から離間して待機位置まで移動して、処理はＳＴＥＰ６５に進む。続く、ＳＴＥＰ６５では切れ味が低下した砥石３２ａ，３２ｂの回転方向が反対方向に切り替えられて、処理はＳＴＥＰ６６に進む。
【００５８】
ＳＴＥＰ６６では、カウンターをインクリメントする。ＳＴＥＰ６６での処理が終了すると、処理は▲２▼へと進み、処理は図１５に示したＳＴＥＰ５１とＳＴＥＰ５２の間に戻り、ＳＴＥＰ５２以降の処理が行われる。ＳＴＥＰ５２以降の処理では、切れ味が低下した砥石３２ａ，３２ｂの回転方向は反対方向に切り替えられているため、精度良くワーク３３の研削加工を行うことができる。
【００５９】
ＳＴＥＰ５４で砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下していない（Ｎｏ）と判定されると、処理はＳＴＥＰ５５に進む。続く、ＳＴＥＰ５５では、研削加工異常判定が行なわれる。この研削加工異常判定は、例えば、先に述べた図９に示したように、法線分力の変動Ｆが法線分力過大レベルＤを超えたかどうかにより判定される。このＳＴＥＰ５５で異常（Ｙｅｓ）と判定された場合は、砥石３２ａ，３２ｂの回転が停止されてワーク３３の研削加工が途中終了される。このように、法線分力過大レベルＤを設定することにより、何らかの異常による負荷の急激な上昇及び両頭研削装置の破損を防ぐことができる。
【００６０】
次のＳＴＥＰ５６では、ワーク３３の研削加工が終了したかどうかの判定がされる。研削加工が終了した（Ｙｅｓ）と判定された場合には、ＳＴＥＰ５７に進む。研削加工が終了していない（Ｎｏ）と判定された場合には、ＳＴＥＰ５３とＳＴＥＰ５４の間に戻り、ＳＴＥＰ５４とＳＴＥＰ５５とを繰り返し行う。次のＳＴＥＰ５７では、研削主軸２４ａ，２４ｂはワーク３３から離間して待機位置まで移動して、ＳＴＥＰ５８に進む。ＳＴＥＰ５８では、カウンターをインクリメントする。
【００６１】
続く、ＳＴＥＰ５９では、研削加工が終了したワーク３３をワーク保持器から回収して、研削加工前のワーク３３をワーク保持器に挿入する。ＳＴＥＰ６０では、研削加工したワーク３３の枚数がＳＴＥＰ５０で入力したＭｍａｘを超えたかどうかの判定が行われる。Ｍｍａｘを超えていないと判定された（Ｙｅｓ）場合には、ＳＴＥＰ５１とＳＴＥＰ５２の間に戻り、ＳＴＥＰ５４からＳＴＥＰ５５までのＳＴＥＰを繰り返し行う。Ｍｍａｘを超えたと判定された（Ｙｅｓ）場合には、ワーク３３の研削加工処理は終了される。
【００６２】
なお、砥石３２ａ，３２ｂの切れ味低下判定は、ＳＴＥＰ５５の研削加工異常判定に依存しないので、ＳＴＥＰ５５に関してはフローに設けても良いし、設けなくても良い。また、研削抵抗の変動に主分力の変動を用いた両頭研削装置３０において、図８乃至図９に示したフローを実施する場合には、図８に示したＳＴＥＰ５５の工程を抜いたフローチャートに沿って同様に行うことができる。また、研削抵抗の変動に法線分力の変動と主分力の変動の両方を用いて、砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下したかどうかの判定を行っても良い。法線分力の変動と主分力の変動とを用いることで、砥石３２ａ，３２ｂの切れ味低下判定の精度を向上させることができる。
【００６３】
次に、あらかじめ設定された砥石３２ａ，３２ｂの稼動量に基づいて、砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を切り替える方法について説明する。砥石３２ａ，３２ｂの稼動量とは、例えば、一定時間に砥石３２ａ，３２ｂが研削加工したワーク３３の処理枚数や、砥石３２ａ，３２ｂがワークを加工処理した時間等のことである。次に、図１０を参照して、砥石３２ａ，３２ｂの稼動量に砥石３２ａ，３２ｂが一定時間に研削加工したワーク３３の処理枚数を用いた場合の砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を切り替え方法について説明する。図１０は、設定された枚数を研削加工処理する毎に砥石の回転方向を切り替える両頭研削装置の概略図を示している。なお、図１０において、先に説明した図１に示した両頭研削装置２０と同一構成の部分に関しては、同一の符号を添記して説明を省略する。
【００６４】
図１０に示すように、両頭研削装置９０は、記憶手段９１と、カウント手段９２と、制御手段９３とを設けている。記憶手段９１は制御手段９３と接続されており、検出手段であるカウント手段９２は、制御手段９３と両頭研削装置９０内のコンピュータ（図示せず）と接続されている。制御手段９３は、記憶手段９１と、カウント手段９２と、研削主軸回転手段３５ａ，３５ｂとにそれぞれ接続された構成となっている。記憶手段９１は、あらかじめ砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下するワーク３３の処理枚数を格納している。この砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下するワーク３３の処理枚数は、砥石３２ａ，３２ｂの種類や、ワーク３３の種類、ワーク３３の研削量等により変わる。また、砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下するワーク３３の処理枚数は、事前に実際にワーク３３を研削加工して砥石３２ａ，３２ｂの評価を行い決定させる。
【００６５】
カウント手段９２は、両頭研削装置９０が研削加工したワーク３３の枚数をカウントするためのものである。制御手段９３は、カウント手段９２によりカウントされたワーク３３の枚数が、記憶手段９１に記憶された砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下する処理枚数を超えたかどうか判定し、超えたと判定された場合には、研削主軸回転手段３５ａ，３５ｂにより２つの砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を反対方向に切り替えるためのものである。
【００６６】
このように構成することにより、制御手段９３は、カウント手段がカウントする研削加工されたワーク３３の枚数が、記憶手段９１に記憶された砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下する処理枚数を超えたかどうか判定することができ、研削加工されたワーク３３の枚数が記憶手段９１に記憶された処理枚数を超えた際、２つの砥石３２ａ，３２ｂの回転方向を反対方向に切り替えて、精度良くワーク３３を研削加工することができる。また、砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下した場合に行っていたドレッシングの頻度を少なくすることができ、両頭研削装置９０の研削効率を向上させることができる。なお、図１０においては、砥石３２ａ，３２ｂの稼動量としてワーク３３の処理枚数を用いたが、ワーク３３の処理枚数の代わりに砥石３２ａ，３２ｂがワーク３３を加工処理する時間を用いても同様の効果を得ることができる。また、砥石３２ａ，３２ｂから砥粒１５が離脱した場合や砥粒１５が目つぶれした場合には、必要に応じて砥石３２ａ，３２ｂのドレッシングを行い、砥石３２ａ，３２ｂの目立てを行う必要がある。
【００６７】
次に、図１１を参照して、両頭研削装置９０が実施する砥石３２ａ，３２ｂの回転方向の切り替え処理についてフローチャートを用いて説明する。図１１は、設定された枚数を研削加工する毎に砥石の回転方向を切り替えるためのフローチャートを示したものである。図１１に示すように、ＳＴＥＰ７３では、記憶手段９１に砥石３２ａ，３２ｂの切れ味が低下するワーク３３の処理枚数Ｎｘを記憶させる。次のＳＴＥＰ７４では、ワーク３３を研削加工するために必要な砥石３２ａ，３２ｂの回転方向及び回転数、研削主軸２４ａ，２４ｂの待機位置、砥石３２ａ，３２ｂとワーク３３が接触するように想定した想定接触位置（以下、想定接触位置）、ワーク３３の処理枚数Ｎｍａｘ等の研削加工条件を両頭研削装置内のコンピュータ（図示せず）に入力する。
【００６８】
続く、ＳＴＥＰ７５では、カウンターの数値を初期設定（Ｍ＝１）する。次のＳＴＥＰ７６では、研削主軸２４ａ，２４ｂを待機位置から起動して、想定接触位置まで移動させる。ＳＴＥＰ７７では、ワーク３３が２つの砥石３２ａ，３２ｂに接触した状態から、砥石３２ａ，３２ｂによりワーク３３の研削加工が開始され、ＳＴＥＰ７８では、続き引きワーク３３の研削加工が行われる。
【００６９】
次に、ＳＴＥＰ７９では、ワーク３３の研削加工が終了したかどうかの判定が行われる。このＳＴＥＰ７９で研削加工処理が終了していない（Ｎｏ）と判定された場合には、処理はＳＴＥＰ７７とＳＴＥＰ７８との間に戻る。研削加工処理が終了した（Ｙｅｓ）と判定された場合には、処理はＳＴＥＰ８０に進む。
【００７０】
ＳＴＥＰ８０では、研削主軸２４ａ，２４ｂはワーク３３から離間して待機位置まで移動して、処理はＳＴＥＰ８１に進む。続く、ＳＴＥＰ８１では、カウンターをインクリメントする。続く、ＳＴＥＰ８２では、研削加工が終了したワーク３３をワーク保持器から回収して、研削加工前のワーク３３をワーク保持器に挿入してワーク３３の交換を行い、処理はＳＴＥＰ８３に進む。
【００７１】
ＳＴＥＰ８３では、研削加工したワーク３３の枚数がＳＴＥＰ７３で入力した処理枚数Ｎｘを超えたかどうかの判定が行われる。超えたと判定された（Ｙｅｓ）場合には、処理はＳＴＥＰ８５に進み、ＳＴＥＰ８５では２つの砥石３２ａ，３２ｂの回転方向が反対方向に切り替えられて、処理はＳＴＥＰ７５とＳＴＥＰ７６との間に進む。このＳＴＥＰ８３で超えていないと判定された（Ｎｏ）場合には、処理はＳＴＥＰ８４に進む。続く、ＳＴＥＰ８４では、研削加工したワーク３３の番号Ｎの値がＳＴＥＰ７４で入力したＮｍａｘを超えたかどうかの判定が行われる。超えていないと判定された（Ｎｏ）場合には、ＳＴＥＰ７５とＳＴＥＰ７６との間に戻り、処理が行われる。このＳＴＥＰ８４で超えたと判定された（Ｙｅｓ）場合には、ワーク３３の研削加工処理は終了される。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。なお、検出手段として振動や、音や、光学顕微鏡を用いても良い。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、検出手段が砥石の切れ味の低下を検出した際に、制御手段は砥石の回転方向を反対方向に切り替えて、砥石の切れ味を回復させて、ワークを精度良く研削加工することができる。また、砥石のドレッシングを行う場合と比較して、研削装置の研削効率を向上させることができる。
【００７４】
請求項２記載の発明によれば、砥石の切れ味の低下が検出された際、制御手段は研削加工中のワークの研削加工が終了した後に、砥石の回転方向を反対方向に切り替えるため、ワークの加工精度が低下することを防ぐことができる。
【００７５】
請求項３記載の発明によれば、研削抵抗の変動に基づき、制御手段は砥石の切れ味が低下したことを検知して、砥石の回転方向を反対方向に切り替えることができる。
【００７６】
請求項４記載の発明によれば、砥石が砥石の切れ味が低下した際の研削抵抗の変動値をしきい値として設定することで、研削抵抗の変動がしきい値を超えた際、砥石の切れ味が低下したことを判定して、制御手段は砥石の回転方向を反対方向に切り替えることができる。
【００７７】
請求項５記載の発明によれば、制御手段は２つの砥石の回転方向をそれぞれ独立に制御するため、研削抵抗の変動値がしきい値を超えたと検出された際、砥石の切れ味が低下した側の砥石の回転方向を反対方向に切り替えて、ワークの加工精度を向上させることができる。
【００７８】
請求項６記載の発明によれば、制御手段は、研削抵抗の変動値がしきい値を超えたと検出された際、２つの砥石の回転方向をそれぞれ反対方向に切り替えるため、２つの砥石の切れ味を等しくすることができる。したがって、ワークの加工精度をさらに向上させることができる。
【００７９】
請求項７記載の発明によれば、砥石の稼動量が、砥石の切れ味が低下する砥石の稼動量を超えた際に、制御手段は砥石の回転方向を反対方向に切り替えるため、精度良くワークを研削加工することができる。また、砥石の回転方向を切り替えることで、砥石の切れ味を回復させることができ、ドレッシングを行う場合と比較して、研削効率を向上させることができる。
【００８０】
請求項８記載の発明によれば、研削加工中に砥石の切れ味の低下を検出した際に、砥石の回転方向を反対方向に切り替えて、精度良くワークを研削加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である両頭研削装置の概略図である。
【図２】切れ味が低下した砥石の法線分力の推移を示した図である。
【図３】研削加工中に異常が発生した場合の法線分力の推移を示した図である。
【図４】主分力の変動を検出するための電流検出手段を備えた両頭研削装置の概略図である。
【図５】切れ味が低下した砥石の主分力の変動の推移を示した図である。
【図６】切れ味が低下していない正常な砥石の主分力の変動の推移を示した図である。
【図７】切れ味が低下した砥石と切れ味が低下していない砥石との主分力の変動の差の推移を示した図である。
【図８】砥石の回転方向の切り替え処理のフローチャートを示した図（その１）である。
【図９】砥石の回転方向の切り替え処理のフローチャートを示した図（その２）である。
【図１０】設定された枚数を研削加工処理する毎に砥石の回転方向を切り替える両頭研削装置の概略図である。
【図１１】設定された枚数を研削加工する毎に砥石の回転方向を切り替えるためのフローチャートを示した図である。
【符号の説明】
２０、３０、９０  両頭研削装置
２１  架台
２２ａ、２２ｂ  研削主軸移動手段
２３ａ、２３ｂ  サドル
２４ａ、２４ｂ  研削主軸
２５ａ、２５ｂ  アウター部材
２６ａ、２６ｂ  インナー部材
２７ａ、２７ｂ  スラスト用静圧パッド
２９ａ、２９ｂ  ラジアル静圧パッド
３１ａ、３１ｂ  管路
３２ａ、３２ｂ  砥石
３３  ワーク
３４ａ、３４ｂ  研削動作面
３５ａ、３５ｂ  研削主軸回転手段
３６ａ、３６ｂ  法線分力検出手段
３７、４３、９３  制御手段
３９ａ、３９ｂ  研削主軸回転モータ固定子
４１ａ、４１ｂ  研削主軸回転モータ回転子
４２ａ、４２ｂ  電流計測手段
９１  記憶手段
９２  カウント手段
【図１】
2004268232.tif 000003
【図２】
2004268232.tif 000004
【図３】
2004268232.tif 000005
【図４】
2004268232.tif 000006
【図５】
2004268232.tif 000007
【図６】
2004268232.tif 000008
【図７】
2004268232.tif 000009
【図８】
2004268232.tif 000010
【図９】
2004268232.tif 000011
【図１０】
2004268232.tif 000012
【図１１】
2004268232.tif 000013