(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を当接させることでワークを加工する加工機に適用され、工具の状態を検出するための工具状態検出装置であって、
工具とワークとの間に導電性の検出液を供給する検出液供給手段と、
工具とワークとの間に給電を行う検出用給電手段と、
工具の状態に応じて変化される、工具とワークとの間の電流値或いは電圧値を測定する測定手段と、
測定手段による測定値から工具の状態を判定する判定手段とを備え、
前記加工機は研削機であって、工具は砥粒を導電性のボンドにて固めた砥石車であり、前記判定手段はワークの加工中において、測定手段による測定値が予め設定されたしきい値を越えた場合に、砥石車が摩耗されたと判定することを特徴とした工具状態検出装置。
【請求項２】
前記加工機は、砥石車とワークとの間に電解加工液を供給する電解加工液供給手段と、砥石車とワークとの間に給電する電解研削用給電手段とを備え、砥石車とワークとの間に生じる電解作用により電解研削を行う電解研削機である請求項１に記載の工具状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、砥石車を当接させることでワークを加工する研削機に適用され、砥石車とワークとが所定距離に近接されたことを検出する工具状態検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来のＮＣ（数値制御）研削機において、回転される砥石車によりワークを加工する際、速い送り速度で砥石車をワークに対して所定距離に近接させるとともに、遅い送り速度で砥石車をワークに当接させて切り込む制御を行っていた。このように、砥石車のワークに対する近接を速い速度で行わせることで、加工時間を短縮することができる。
【０００３】
ところが、予め入力された砥石車及びワークの位置データには多少の誤差が存在する。従って、砥石車をワークに対して、例えば、数μｍ〜数十μｍのごく近い位置まで速い速度で送ることは、砥石車とワークとの衝撃的な当接の危惧があり、砥石車及び／又はワークが損傷される問題が生じていた。その結果、砥石車のワークに対する送り速度の切り換えを、ワークから数十μｍを越える遠い位置で行うように設定しなくてはならず、加工時間をそれ程短くするには至らなかった。
【０００４】
このような問題を解決するには、砥石車がワークに対して所定距離に近接されたことを直接的に検出する装置を設け、この装置による検出に応じて送り速度を切り換えるようにすれば良いが、現時点では適当な装置が存在しない。
【０００５】
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであって、その目的は、例えば、工具とワークとのごく近い近接を検出することが可能な、加工機の工具状態検出装置及び工具状態検出方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、工具とワークとの間に導電性の検出液を供給する検出液供給手段と、工具とワークとの間に給電を行う検出用給電手段と、工具の状態に応じて変化される、工具とワークとの間の電流値或いは電圧値を測定する測定手段と、測定手段による測定値から工具の状態を判定する判定手段とを備え、加工機は研削機であって、工具は砥粒を導電性のボンドにて固めた砥石車であり、前記判定手段はワーク加工中において、測定手段による測定値が予め設定されたしきい値を越えた場合に、砥石車が摩耗されたと判定することを特徴とした工具状態検出装置である。
【０００９】
請求項２の発明では、加工機は、砥石車とワークとの間に電解加工液を供給する電解加工液供給手段と、砥石車とワークとの間に給電する電解研削用給電手段とを備え、砥石車とワークとの間に生じる電解作用により電解研削を行う電解研削機である。
【００１１】
（作用）
上記構成の請求項１の発明においては、工具とワークとの間に導電性の検出液が供給されるとともに、工具とワークとの間に給電がなされる。そして、工具の状態の変化にともなう、工具とワークとの間の電流値或いは電圧値の変化から、工具の状態が判定される。
【００１４】
請求項２の発明においては、砥石車とワークとの間に生じる電解作用により、ワークの電解研削がなされる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を、超硬鋼ロールの外周及びカリバーの研削を行うＮＣ電解複合研削機において具体化した一実施形態について説明する。
【００１６】
図１及び図２は電解複合研削機の全体図である。竪型の主軸台１１はベッド１２の中央部に配設されている。主軸台１１は駆動モータ１３により回転駆動される。主軸台１１はロール101 を同軸位置で固定支持可能である。
【００１７】
コラム１４はベッド１２に立設されている。外周研削用ヘッド１５及びカリバー研削用ヘッド１６は、それぞれ２軸駆動機構１７，１８を介してコラム１４の前面に取り付けられている。両ヘッド１５，１６は、それぞれ２軸駆動機構１７，１８の駆動によって、図１の左右方向及び上下方向の２軸方向に移動可能である。両ヘッド１５，１６は竪型の砥石軸１９，２０を備え、砥石軸１９には外周研削用砥石車２１が、砥石軸２０にはカリバー研削用砥石車２２がそれぞれ固定されている。各砥石軸１９，２０はそれぞれ駆動モータ２３，２４により回転駆動される。図６に示すように、各砥石車２１，２２は、ダイヤモンド等の非導電性の砥粒Ｄを導電性のボンドＢにより固めて円盤状に成型することで製作されている。
【００１８】
図３に示すように、検出液供給手段及び加工液供給手段としての加工液供給装置２５は、電解加工液Ｒの貯溜機能及びポンプ機能を有する。加工液供給装置２５は加工液ノズル２５ａを備えている。加工液ノズル２５ａは各ヘッド１５，１６に固定されている。検出用給電手段及び電解研削用給電手段としての給電装置２６は電源２６ａを備え、陰極が各砥石車２１，２２（詳しくはボンドＢ）に接続され、陽極が主軸台１１を介してロール101 に接続されている。測定手段としての電流測定器２７は給電装置２６の給電線上に介在され、外周研削用砥石車２１とロール101 との間を流れる電流値を測定可能である。測定手段としての電流測定器２８は給電装置２６の給電線上に介在され、カリバー研削用砥石車２２とロール101 との間を流れる電流値を測定可能である。表示装置２９は、図示しないが、例えば、点灯によって外周研削用砥石車２１及び／又はカリバー研削用砥石車２２が摩耗された旨を表示可能である。
【００１９】
判定手段としてのコンピュータ３０は、図示しないが記憶回路や演算回路等を備えている。前記２軸駆動機構１７，１８、駆動モータ１３，２３，２４、加工液供給装置２５、給電装置２６、電流測定器２７，２８及び表示装置２９は、コンピュータ３０に接続されている。コンピュータ３０は、予め記憶されたプログラムに従って、事前に入力されるロール101 の種類、カリバー101bの位置及び加工情報、砥石車２１，２２の位置等のデータや、電流測定器２７，２８からの入力電流値等に基づき、２軸駆動機構１７，１８、駆動モータ１３，２３，２４、加工液供給装置２５、給電装置２６及び表示装置２９を制御する。
【００２０】
次に、コンピュータ３０の制御によるロール101 の外周101 ａ及びカリバー101bの加工動作について順に説明する。
ロール101 が主軸台１１にセットされた状態でプログラムが起動される。
【００２１】
加工液供給装置２５が動作され、それが貯溜する検出液を兼ねる電解加工液Ｒが加工液ノズル２５ａを介して各砥石車２１，２２とロール101 との間に圧送供給される。各砥石車２１，２２とロール101 との間は電解加工液Ｒにより接続される。給電装置２６が動作され、各砥石車２１，２２とロール101 との間に、予め設定された一定の電圧が印加され、ロール101 の表面に不動態化被膜が生成される電流密度の範囲、つまり、図５に示すように、臨界電流密度ρ以下の範囲で各砥石車２１，２２とロール101 との間に電解作用を生じさせる。電流測定器２７によって、外周研削用砥石車２１（詳しくはボンドＢ）とロール101 との間を流れる電流値が測定される。電流測定器２８によって、カリバー研削用砥石車２２（詳しくはボンドＢ）とロール101 との間を流れる電流値が測定される。
【００２２】
各電流測定器２７，２８からの入力電流値と予め記憶した近接判定用のしきい値とが比較され、各入力電流値が近接判定用のしきい値を上回ったか否かが判定される。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、前述したロール101 の主軸台１１へのセット時、各砥石車２１，２２はロール101 から離れた位置で待機されているため、各電流測定器２７，２８からの入力電流値は近接判定用のしきい値よりも低い。従って、各砥石車２１，２２が、例えば、０．３ｍｍ／ｍｉｎの速い送り速度でロール101 に対して近接移動されるように、２軸駆動機構１７，１８が動作される。
【００２４】
図４（ｂ）に示すように、砥石車２１，２２がロール101 に対して所定距離（例えば、数μｍ）に近接されると、両者２１及び101 ，２２及び101 間において電気抵抗となる電解加工液Ｒの介在量の少なさから、電流測定器２７，２８より入力される入力電流値が近接判定用のしきい値を上回る。入力電流値が近接判定用のしきい値を上回ると、砥石車２１，２２の送り速度が、例えば、０．０３ｍｍ／ｍｉｎとなるように、２軸駆動機構１７，１８の動作が切り換えられる。なお、外周研削用砥石車２１とカリバー研削用砥石車２２とが同時にロール101 に対して所定距離に近接されるとは限らないが、今回は両砥石車２１，２２がロール101 に対して同時に所定距離に近接されたものとして説明した。
【００２５】
そして、各砥石車２１，２２はこの遅い送り速度（０．０３ｍｍ／ｍｉｎ）でロール101 に所定量切り込まれ、その表面に生成された不動態化被膜を除去しながら、ロール101 の外周101a及びカリバー101bの研削が同時になされる。
【００２６】
ここで、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、ロール101 の加工中における外周研削用砥石車２１の先端付近の拡大図である。図６（ａ）に示すように、摩耗されていない砥石車２１の先端は、ダイヤモンド砥粒ＤがボンドＢから大きく突出した状態となっており、このダイヤモンド砥粒Ｄを以ってロール101 に当接されている。従って、ダイヤモンド砥粒Ｄがロール101 との間のスペーサとなって、ボンドＢとロール101 の表面との距離は長くなっている。その結果、両者２１，101 間での電解加工液Ｒの介在量の多さから、電流測定器２７からの入力電流値は、予め記憶された摩耗判定用のしきい値より低くなる。
【００２７】
しかし、図６（ｂ）に示すように、砥石車２１（ダイヤモンド砥粒Ｄ）がロール101 との摺接により摩耗されると、ボンドＢとロール101 との距離が短くなる。従って、電解加工液Ｒの介在量の少なさから、電流測定器２７からの入力電流値が摩耗判定用のしきい値を越える。従って、表示装置２９が動作され、外周研削用砥石車２１が摩耗劣化された旨が表示される。なお、詳述しないが、カリバー研削用砥石車２２についても外周研削用砥石車２１と同様に、電流測定器２８からの入力電流値に基づき摩耗状態が判定される。
【００２８】
表示装置２９による外周研削用砥石車２１及び／又はカリバー研削用砥石車２２が摩耗された旨の表示は、次回のロール加工時には新しい砥石車２１及び／又は２２を使用した方が良い等の作業者の判断の参考となる。砥石車２１及び／又は２２の摩耗如何にかかわらず今回のロール101 の加工は継続され、各砥石車２１，２２がロール101 に対して所定量だけ切り込まれた後、プログラムが終了される。
【００２９】
上記構成の本実施形態においては、次のような効果を奏する。
（１）上述したように、加工時における砥石車２１，２２のロール101 に対する送り速度の減速切り換えを、ロール101 の表面から数μｍの近い位置で行うことが可能となった。従って、ロール101 の加工時間を大幅に短縮することができた。
【００３０】
（２）上述したように、砥石車２１，２２の摩耗状態を容易でかつ正確に判定することができ、作業者による面倒で不正確な摩耗状態の判定作業を省くことができた。
【００３１】
（３）電解複合研削を行うための加工液供給装置２５、電解加工液Ｒ及び給電装置２６が、砥石車２１，２２のロール101 に対する近接の検出及び砥石車２１，２２の摩耗状態の検出に利用されている。従って、専用の加工液供給装置２５、電解加工液Ｒ及び給電装置２６を別個に設ける必要がなく、電解複合研削機を安価に提供することが可能となった。
【００３２】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、以下の態様でも実施できる。
（１）機械研削のみを行う研削機において具体化すること。この場合、砥石車２１，２２のロール101 に対する近接の検出及び砥石車２１，２２の摩耗状態の検出のために、専用の検出液、検出液供給装置及び給電装置を必要とするが、しかし、加工時に使用される加工液が導電性のものであれば、液及び液供給装置は兼用可能である。
【００３３】
（２）給電装置２６により一定の電流を流し、測定手段としての電圧測定器によって電圧の変化を測定するようにしても良い。
【００３６】
【発明の効果】
上記構成の請求項１の発明によれば、加工時における砥石車のワークに対する送り速度の減速切り換えを、ワークからごく近い位置で行うことが可能となる。従って、ワークの加工時間を大幅に短縮することができる。
【００３７】
また、砥石車の摩耗状態を容易でかつ正確に判定することができ、作業者による面倒で不正確な摩耗状態の判定作業を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電解複合研削機の正面図。
【図２】  電解複合研削機の平面図。
【図３】  電解複合研削機の主要部を説明する図。
【図４】  （ａ）砥石車がロールに対して所定距離よりも遠い位置にある状態を示す拡大図、（ｂ）砥石車がロールに対して所定距離に近接された状態を示す拡大図。
【図５】  不動態化被膜が生成される電流密度の範囲を説明する説明図。
【図６】  （ａ）摩耗されていない砥石車の先端の拡大図、（ｂ）摩耗された砥石車の先端の拡大図。
【符号の説明】
２１…工具としての外周研削用砥石車、２２…同じくカリバー研削用砥石車、２５…検出液供給手段としての加工液供給装置、２６…検出用給電手段としての給電装置、２７，２８…測定手段としての電流測定器、３０…判定手段としてのコンピュータ、101 …ワークとしてのロール、Ｒ…検出液としての電解加工液。
【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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