(57)【要約】【課題】平面研削盤における研削方法において、簡単な構造により、研削精度の向上を図ることを目的としている。【解決手段】砥石３を砥石回転用電動モータ８により回転すると共に砥石軸芯方向に移動することにより、ワークＷを所定の取代だけ平面研削する平面研削方法である。砥石回転用電動モータ８の電流を電流検知器３２により検知し、回転状態の砥石３を砥石回転軸芯方向にワーク側へ移動中、無負荷状態の電流値から所定量の電流増加を検出した時を研削開始位置とし、該研削開始位置Ｐ３を基準として所定取代Ｄ６の研削を行なう。研削開始位置Ｐ３を判断するための所定量の電流増加は、０．５アンペアに設定するのが好ましい。これにより、特別な測定装置やセンサーを取り付ける必要がなく、メンテナンス及び調節も必要なくなる。【選択図】　図５
2004042174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石を砥石回転用電動モータにより回転すると共に砥石回転軸芯方向に移動することにより、ワークを平面研削する平面研削方法において、
砥石回転用電動モータの電流を検出し、
砥石をワークから離れた待機位置から砥石回転軸芯方向にワーク側へ移動中、砥石回転用電動モータの電流が無負荷状態の値から所定量増加した時の砥石の位置を研削開始位置とし、該研削開始位置を基準として所定取代の研削を行なうことを特徴とする平面研削方法。
【請求項２】
請求項１記載の平面研削方法において、砥石回転用電動モータの電流が無負荷状態の値から０．５アンペア増加した時の砥石の位置を研削開始位置とすることを特徴する平面研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、砥石を砥石回転用電動モータにより回転すると共に砥石回転軸芯方向に移動することにより、ワークを平面研削するいわゆるインフィード方式の平面研削方法であって、竪型平面研削盤、横型平面研削盤あるいは両頭平面研削盤等、各種平面研削盤に適用できる平面研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インフィード方式の平面研削方法において、前加工におけるワーク寸法のばらつき並びに研削時のワークの取付高さのばらつき等に対して、常に一定の取代で研削できるように、ダイヤルゲージ等各種インプロセス測定器を用い、各ワーク毎に実際の研削量を測定し、取代を調整している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなインプロセス測定器により研削量を実測する方法では、研削盤にセンサー等の測定部材を別途取り付けなければならず、メンテナンス及び調節が複雑になり、測定作業にも手間がかかる。
【０００４】
【発明の目的】
本願発明は平面研削方法において、センサー等の測定用部材を新たに備えることなく、常に一定の取代で研削でき、研削精度の良い平面研削方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【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願請求項１記載の発明は、砥石を砥石回転用電動モータにより回転すると共に砥石回転軸芯方向に移動することにより、ワークを平面研削する平面研削方法において、砥石回転用電動モータの電流を検出し、砥石をワークから離れた待機位置から砥石回転軸芯方向にワーク側へ移動中、砥石回転用電動モータの電流が無負荷状態の値から所定量増加した時の砥石の位置を研削開始位置とし、該研削開始位置を基準として所定取代の研削を行なうことを特徴とする平面研削方法である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の平面研削方法において、砥石回転用電動モータの電流が無負荷状態の値から０．５アンペア増加した時の砥石の位置を研削開始位置とすることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本願発明によるインフィード方式の平面研削方法を実施するための竪型平面（片面）研削盤を示している。図１は一部断面で示す側面図であり、この図１において、垂直な砥石軸１の下端ヘッド２に環状の回転砥石３が着脱自在に固定されており、上記砥石軸１は上下スライド筒５に回転可能で上下方向一体移動可能に支持されると共に、後述する動力伝達機構を介して砥石回転用電動モータ８に連動連結し、該砥石回転用電動モータ８により所望の回転速度で回転するようになっている。上下スライド筒５は研削盤本体７に上下方向移動可能に支持されると共に、後述する昇降機構を介して昇降用ＡＣサーボモータ１０に連動連結し、該昇降用ＡＣサーボモータ１０により所望の速度で上下方向に移動できるようになっている。
【０００８】
砥石３の前下方には円形のインデックステーブル１１が水平姿勢で配置されており、該インデックステーブル１１はテーブル支持ケース１２に垂直回転軸芯Ｏ１回り回転可能に支持されると共に図示しないテーブル駆動用電動モータに連動連結し、１８０°ずつインデックス回転制御されるようになっている。インデックステーブル１１上には、１対のワーク保持治具１５がテーブル回転軸芯Ｏ１回りに１８０°の位相差で配置されると共に、それぞれ円筒形の治具支持ケース１６に自転軸芯Ｏ２回り回転可能に支持されており、インデックステーブル１１が半回転することにより、砥石車側の研削位置Ａ１と、反対側の着脱位置Ａ２の間でワーク保持治具１５を位置変更できるようになっている。
【０００９】
テーブル支持ケース１２の前方にはワーク着脱装置１７が配置されており、該ワーク着脱装置１７は、研削盤本体７に固着された取付枠２０の前面に、左右方向移動可能に左右スライド２１を支持しており、該左右スライダ２１にシリンダ２２を介して内部拡張式のワーク掴み爪２３を昇降可能に設けてある。
【００１０】
図２は図１のＩＩ−ＩＩ断面拡大図であり、前記シリンダ２２及びワーク掴み爪２３は左右に間隔をおいて１対設けられており、ワーク掴み爪２３はワークＷの中心孔に挿入されて拡張することにより、ワークＷを掴むことができるようになっている。左側のワーク掴み爪２３はローディング用であって、左右スライダ２１の左右方向の移動により、取付枠２０の左側に配置された未加工ワーク搬入機構１８と着脱位置Ａ２のワーク保持治具１５のとの間を往復し、一方、右側のワーク掴み爪２３はアンローディング用であって、左右スライダ２１の左右方向の移動により、取付枠２０の右側に配置された加工済ワーク搬出機構１９と着脱位置Ａ２のワーク保持治具１５の間を往復するようになっている。
【００１１】
図３は砥石昇降機構及び砥石回転機構並びにそれらの制御機構の一例を示す側面略図であり、上下スライド筒５はボールねじ機構２５のトラベルナット２６に固定されており、該トラベルナット２６はボールを介して垂直な送りねじ２７に昇降可能に螺合し、送りねじ２７はウォームギヤ機構２９を介して前記昇降用ＡＣサーボモータ１０に連動連結している。すなわち、昇降用ＡＣサーボモータ１０の回転により、ウォームギヤ機構２９及びボールねじ機構２５を介して上下スライド筒５と共に砥石軸１及び砥石３を昇降するようになっている。
【００１２】
昇降用ＡＣサーボモータ１０にはロータリエンコーダ３１が連結されており、該ロータリエンコーダ３１で昇降用ＡＣサーボモータ１０の回転角度を検出することにより、砥石３の上下方向位置及び上下方向の移動量（昇降量）を検出するようになっている。たとえば、ロータリエンコーダ３１の１パルスで０．５μｍの上下方向の移動量を検出できる性能を有している。
【００１３】
砥石軸１の上端部にはスプライン部１ａが形成されており、該スプライン部１ａは、内周スプラインを有するスプロケット３０に上下方向摺動自在にスプライン嵌合し、該スプロケット３０はベルト伝動機構２８を介して前記砥石回転用電動モータ８に連動連結している。すなわち、砥石回転用電動モータ８の回転により、ベルト伝動機構２８、スプロケット３０及びスプライン嵌合部分を介して砥石軸１及び砥石３を回転し、かつ、砥石軸１及び砥石３の上下方向の移動は許すようになっている。砥石回転用電動モータ８には、ワークＷに対する砥石３の研削開始位置（接触位置）を検知するために、上記砥石回転用電動モータ８内を流れる電流値を計測する電流検知器３２が備えられている。
【００１４】
砥石回転用電動モータ８及び砥石昇降用ＡＣサーボモータ１０のオンオフ及び回転速度を制御するために、両モータ８，１０はマイコンを内蔵するコントローラ３３に接続し、該コントローラ３３の入力部には前記電流検知器３２及びロータリエンコーダ３１等が接続し、電流検知器３２により検出された砥石回転用電動モータ８の電流値と、ロータリエンコーダ３１により検知された送りねじ２７の回転角度検知信号が入力されるようになっている。
【００１５】
コントローラ３３内では、ロータリエンコーダ３１より検知した送りねじ２７の回転角及び回転数により、砥石３の上下方向の位置及び昇降量を算出するようになっており、そして、前記電流検知器３２から入力された電流値が無負荷回転時の値（たとえば７アンペア）に対して０．５アンペア増加した時に、砥石３が研削開始位置に至ったと判断し、該研削開始位置からの下降量を研削量としてロータリエンコーダ３１で計測するように設定されている。
【００１６】
図４は研削位置Ａ１におけるワークＷ及びワーク保持治具１５の縦断面拡大図である。ワークＷはコンプレッサの軸受部材であり、ボス部４０とつば部４１を一体に有しており、つば部４１の表面が本願研削方法による平面研削対象面となっている。
【００１７】
治具支持ケース１６には垂直なワーク回転軸３４が自転軸芯Ｏ２回り回転可能に支持されており、ワーク回転軸３４の上端面に筒型の治具本体３５が同軸芯に固着され、該治具本体３５の上面に環状の位置決めピース３６が同軸芯に固着され、上記治具本体３５とワーク回転軸３４は、両者３５，３４にいんろう嵌合する円柱部材３７により同一軸芯上に合わせられている。位置決めピース３６の内径はワークＷのボス部４１が嵌合する寸法に設定され、また自転軸芯Ｏ２から偏芯した位置には上方に突出する回止め兼位置決めピン３８が固着されている。円柱部材３７の中心には上方に突出する中心ロッド３９がボルト４４により固定されており、該中心ロッド３９はワークＷの中心孔４２に嵌合する寸法に設定されている。
【００１８】
砥石３と研削位置Ａ１におけるワーク保持治具１５との前後方向の位置関係は、自転軸芯Ｏ２が、砥石３の研削面幅Ｅの中央線を通るように設定されている。
【００１９】
図５は、前記図３のロータリエンコーダ３１で検出された砥石３の上下方向の位置及び昇降量を基に、コントローラ３３によって制御される砥石３の下降速度及び下降量（送り量及び研削量）を示す作用説明図であり、理解しやすいように上下方向の寸法のみを拡大して示してある。
【００２０】
図５において、位置Ｐ１は砥石３が最も上方に位置する待機位置であって、研削位置Ａ１で自転しているワークＷに対して、待機位置Ｐ１から高速の送り速度Ｖ１（たとえば２０００μｍ／ｓ）で砥石３が下降を始めるように設定されている。
【００２１】
位置Ｐ２は上記高速の送り速度Ｖ１から中速の送り速度Ｖ２（たとえば２００μｍ／ｓ）に切り換えられる位置であって、上記待機位置Ｐ１から距離Ｄ１（たとえば３２０μｍ）だけ下方位置に設定されている。
【００２２】
位置Ｐ３は砥石３がワークＷの表面に接触する研削開始位置であって、図３の電流検知器３２により検知される電流値が、無負荷時の値（７アンペア）から０．５アンペア増加した時の位置である。該研削開始位置Ｐ３において、中速の送り速度Ｖ２から低速の切削速度Ｖ３（たとえば７０μｍ／ｓ）に切り換えられるように設定されている。また、待機位置Ｐ１から予想される研削開始位置Ｐ３までの距離Ｄ５は概ね４００μｍ前後であり、位置Ｐ２から予想される研削開始位置Ｐ３までの距離Ｄ２は概ね８０μｍである。
【００２３】
位置Ｐ４は研削中において低速の研削速度Ｖ３から微低速の仕上げ速度Ｖ４（たとえば１２μｍ）に切り換えられ位置であり、研削開始位置Ｐ３からの距離Ｄ３は７０μｍに設定されている。
【００２４】
位置Ｐ５は研削終端位置であり、研削開始位置Ｐ３から研削終端位置Ｐ５までの距離Ｄ４は、所定の取代１００μｍに設定されている。
【００２５】
さらに、研削終端位置Ｐ５においては、タイマーによりたとえば２秒間スパークアウトし、その後、砥石３を上方の待機位置Ｐ１に戻すように設定されている。
【００２６】
なお、図５では下降速度Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４の変化を、各位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で急激に行なわれるような表現で示してあるが、これは便宜上の表現であって、それぞれ一定の減速距離を経て変化するように設定されている。
【００２７】
図６は、砥石回転用電動モータ８の電流値の経時変化を表しており、無負荷時には前述ように電流値が７アンペアであり、砥石がワークに接触することにより電流値が急激に上昇する。
【００２８】
この上昇過程の初期において、７アンペアから０．５アンペアの増加を検出した時点Ｔｓを研削開始位置Ｐ３としている。
【００２９】
研削開始位置Ｐ３を過ぎても電流値は上昇しており、研削速度Ｖ３から仕上げ速度Ｖ４に切り換わった後、電流値は低下し、スパークアウト期間Ｓ．Ｏに移る段階で一時安定し、その後、無負荷時の電流値まで低下する。
【００３０】
なお、この図６においても、図５と同様、下降速度Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４→０の変化ＧＡ急激に行なわれるような表現で示してあるが、これも便宜上の表現であって、それぞれ一定の減速距離を経て変化している。したがって、実際に中速送り速度Ｖ２から減速して研削速度Ｖ３になるのは、研削開始位置Ｐ３（Ｔｓ）より少し後のＴ３付近である。
【００３１】
【研削方法】
［ワーク供給］
図２において、ワーク着脱装置１７の左右スライダ２１を左方に移動し、ワーク掴み爪２３を下降してワークＷの中心孔４２に挿入し、拡張することにより左側のワーク掴み爪２３で未加工ワークＷを掴むと同時に、右側のワーク掴み爪２３で着脱位置Ａ２上の加工済みワークＷを掴む。
【００３２】
両ワーク掴み爪２３を上昇して右方に移動し、下降して縮径することにより、未加工ワークＷを着脱位置Ａ２のワーク保持治具１５の上に載せ、加工済みワークＷをワーク搬出機構１９に載せる。
【００３３】
続いてインデックステーブル１１を１８０°回転し、未加工ワークＷを載せたワーク保持治具１５を研削位置Ａ１に位置させる。
【００３４】
研削位置Ａ１において砥石３の下降によりワークＷの表面を所定の取代だけ研削し、研削終了後は、インデックステーブル１１を再び１８０°回転して加工済みワークＷを着脱位置Ａ２に戻し、アンローディング用のワーク掴み爪２３により、ワーク搬出機構１９上へ移送する。
【００３５】
［研削作業］
図７は研削作業の流れをフロー図に示したものであり、該図７により研削作業を説明する。
【００３６】
ステップ１において、研削位置Ａ１で自転しているワークＷに対し、砥石３を待機位置Ｐ１から高速送り速度Ｖ１で下降させ、同時にロータエンコーダ３１により砥石３の上下方向位置及び待機位置Ｐ１からの下降距離を測定すると共に、電流検知器３１により、砥石回転用電動モータ８の電流値（無負荷時）を測定する。
【００３７】
ステップ２において、下降距離が予め設定されたＤ１に至ったか否かを判別し、ＹＥＳであればステップ３に進んで下降速度をＶ１からＶ２に減速し、ＮＯであればステップ１に戻る。
【００３８】
ステップ４では中速の送り速度Ｖ２を持続し、ステップ５に進み、砥石回転用電動モータ８の電流値が無負荷時の値（７アンペア）から０．５アンペア増加したか否かを判別する。ＮＯの場合はステップ４に戻り、ＹＥＳの場合は、砥石３がワークＷに接触する研削開始位置Ｐ３まで下降したと判断し、ステップ６に進んで、下降速度を中速の送り速度Ｖ２から低速の研削速度Ｖ３に切換えると同時に、研削開始位置Ｐ３からの研削量（下降量）の測定を開始する。
【００３９】
ステップ７において下降速度Ｖ３を持続し、ステップ８に進み、研削開始位置Ｐ３からの研削量がＤ３に至ったか否かを判別し、ＮＯの場合はステップ７に戻り、ＹＥＳの場合はステップ９に進み、下降速度を低速の研削速度Ｖ３から微低速の仕上げ速度Ｖ４に切り換え、ステップ１０において仕上げ速度Ｖ４による研削を続行する。
【００４０】
ステップ１１において、速度Ｖ４で研削中、研削開始位置Ｐ３からの研削量がＤ６（所定取代）に至ったか否かを判別し、ＮＯの場合はステップ１０に戻り、ＹＥＳの場合は、ステップ１２に進んで、砥石３を研削終端位置Ｐ５で停止することによりスパークアウトを開始する同時に、タイマーによるカウントを開始する。
【００４１】
ステップ１３において、タイマーカウントしながらスパークアウトを持続し、ステップ１４に進み、タイマーカウントが終了したか否かを判別し、ＮＯの場合はステップ１３に戻り、ＹＥＳの場合はスパークアウトが終了したものと認識して、ステップ１５に進み、砥石３を待機位置Ｐ１まで上昇させる。
【００４２】
上記研削作業において、ワーク保持治具１５に取り付けられた未加工ワークＷの表面は、前加工の精度のばらつきにより変化があるが、ワーク毎に、砥石回転用電動モータ８の電流値の変化で研削開始位置（接触位置）を検出し、所定量の取代を研削することになり、安定した研削精度を得ることができる。
【００４３】
なお、上記実施の形態におけるワークＷはコンプレッサの軸受け部分であり、組付時のガス気密性を確保するため、砥石３の研削面をワークの自転軸芯Ｏ２上に位置させると共にを微かに傾斜させることにより、図５に仮想線で示すようにワーク表面を、中央部が周縁よりも僅か１．５μｍ凹んだ凹面形状に研削している。このような研削は、通常の完全な平面を研削する場合に比べてより高い真直度が要求されるが、本願の研削方法によると安定した研削精度が得られる。
【００４４】
【その他の実施の形態】
（１）砥石軸を水平に配置した横軸型平面研削盤あるいは対向する１対の回転砥石を備えた両頭平面研削盤においても、本願発明の研削方法を適用することは可能である。
【００４５】
（２）研削開始位置の設定基準となる電流値の増加量は、前記実施の形態では０．５アンペアに設定しているが、ワークの硬さ、砥石の回転速度あるいは送り速度によって、それぞれに適した各種値に設定することは可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によると、（１）ワークをインフィード研削により平面研削する方法において、砥石回転用電動モータの電流値の増加を検知することにより、砥石がワークに接触する研削開始位置を検知し、該研削開始位置を基準として、所定の取代を研削するようにしているので、ワークの前加工時に精度のばらつきがあっても、各ワーク毎に簡単に研削開始位置を検知でき、研削精度が向上する。
【００４７】
（２）砥石回転用電動モータの電流値の変化を検知して研削開始位置を検出するので、従来のようにインプロセス測定器で研削量を実測する場合に比べて、センサー等の測定用具を取り付ける必要がなく、メンテナンス及び調節の手間が省けると共に構造が複雑化しない。
【００４８】
（３）研削開始位置を認識するための電流増加量を、０．５アンペアに設定してあると、ワーク表面の黒皮部分等のように実際の取代に含まれないような部分を、取代から除外することができると共に、実際のワークの肉部分を研削し過ぎることもなく、無駄なく、効率良く研削することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明にかかる研削方法を適用する片面研削盤の側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面拡大図である。
【図３】砥石の昇降及び回転駆動機構を示す図である。
【図４】ワーク保持治具及びワークの縦断面拡大図である。
【図５】砥石の下降速度及び送り量を示す作用説明図である。
【図６】砥石回転用電動モータの電流値の経時変化を示す図である。
【図７】本願発明による研削方法の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
１　砥石軸
３　砥石
８　砥石回転用電動モータ
１０　砥石昇降用ＡＣサーボモータ
１１　インデックステーブル
１５　ワーク保持治具
１７　ワーク着脱装置
２５　ボールねじ機構（昇降機構）
３１　ロータリエンコーダ
３２　電流検知器
３３　コントローラ
【図１】
2004042174.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004042174.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004042174.tif 000008
【図７】
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