JPH0215973A - 研削砥石の修正装置および修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に研削砥石の輪郭修正に関するものであ
り、さらに詳しくは、総形研削に用いられる研削砥石の
輪郭修正のための修正装置および修正方法に関するもの
である。

従来の技術 「ドレッシング」なる言葉は、総形研削作業に用いられ
る研削砥石の修正工程を述べるのに用いられる。総形研
削において、研削砥石は被加工物に要求される形の逆の
形を持つことを要求されるので、ドレッシングは必須で
ある。研削工程では、被加工物に要求形状が移される。

総形研削工程は、金属加工産業において、精密かつ複雑
な形状を持った多種の被加工物の生産に用いられる。そ
れはまた、精密な平歯車および、はすば歯車の生産に用
いられる。

研削砥石の修正は、ドレッサー（本発明においては以下
修正工具と称す、）と呼ばれる高速で回転する金属輪に
よって行われる。研削砥石と修正工具とが回転させられ
ている間、修正工具は、研削砥石の縁に対して与えられ
るべき要求形状に対応する既設定経路を通るように導か
れる。修正工具が予定経路を同一運動サイクルで連続的
に進むにつれ、研削砥石はサイクル毎に同じ量だけ修正
工具に対して前進させられる。逆に修正工具が連続する
サイクル運動どうしの間に研削砥石に向って一定距離接
近しながら、次の予定経路を移動してもよい。

発明が解決しようとする課題 研削砥石の修正または輪郭形成については、「初期修正
間趙」および［再修正問題」として述べられる２つの重
要な問題がある。

初期修正問題 ほとんどの場合、研削砥石は、当初は円筒形ディスクの
形で入手される。修正作業を行う°にあたっては、修正
工具は設定経路上を連続サイクルを繰返して動き、研削
砥石は修正工具の経路へと段階的に一定量づつ前進させ
られる。最初は研削砥石の角部だけが影響されるのは明
らかである。研削砥石が次第に修正工具の経路により深
く送られるにつれて、研削砥石は、完全な輪郭が完成さ
れるまで一層ずつ次々と除去される。研削砥石の一定量
の前進が自動的に行われると言っても、研削砥石が要求
される形状に達した瞬間は、人の判断業務を必要とし熟
練作業員に頼ることとなる。もし修正工程があまり早く
停止すれば研削砥石の形状は未完成で不完全であり、も
し修正工程が止るのが遅すぎれば研削砥石材料の不要な
ロスを招き時間ロスをも伴う。

再修正問題 最初の輪郭形成後、研削砥石は使用され始める。

研削が進むにつれて、砥石は減り始める。研削砥石や被
工作物の特性の不均一により、はとんど常に研削砥石の
不均一摩耗が起る。しばらく研削作業が続くと研削砥石
の再修正が必要となる。

研削砥石の再修正は、初期修正に似た方法で行われる。

突出した部分が最初のサイクルで除かれ、何回かのサイ
クルを繰り返しなのち適正な形状が研削砥石の縁部に再
び形成される。しかし修正が完了した瞬間の判定には再
び熟練作業員を必要とする。

本発明は、総形研削に用いられる研削砥石について、そ
の外面を予め設定した輪郭に形成または復元するにあた
って、熟練作業員を必要とするという問題点、またこの
作業を停止させるにあたって、作業員の判断ミスにより
研削砥石材料のロスや時間的ロスを発生させるという問
題点を解決することをその目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明は、研削砥石の修正装
置、この修正装置の制御システム及び研削砥石の修正方
法を提供する。

まず、研削砥石の修正装置の要旨は、研削砥石の外面を
予め設定した輪郭に形成または復元する研削砥石を修正
するための装置であって、該装置は、修正工具、同一の
運動サイクルで、連続的に、該予め設定した輪郭に応じ
た経路に沿って、該修正工具及び該研削砥石を相対的に
移動させる手段、該修正工具と該研削砥石とをサイクル
ごとに増加する量をもって該経路を横切る方向に相対的
に移動させて、該経路に沿って該修正工具が移動する間
に該修正工具を該研削砥石の外面に接触させるとともに
、該予め設定された輪郭が該研削砥石の外面に形成され
るまで、各サイクルごとに接触持続時間を増加させる手
段、各サイクル毎に接触持続時間を監視する手段、及び
各サイクルと前のサイクルとの接触持続時間の差異を測
定する為の比較手段を備え、該差異が微小となるとき修
正操作が停止される研削砥石の修正装置、にある。

次に上記修正装置の制御システムの要舌は、研削砥石及
び修正工具間の予め定められた動きを伴う連続するサイ
クルの間、該研削砥石及び該修正工具間の接触持続時間
を測定する手段及び該接触持続時間の差異が微小となり
修正操作を停止させる時期を確かめるために、連続する
サイクルの接触持続時間を比較する手段を備えた研削砥
石の修正装置の制御システム、にある。

また研削砥石の修正方法の要旨は、研削砥石の外面を予
め設定した輪郭に形成または復元するための研削砥石の
修正方法であって、該方法は、同一の運動サイクルで、
連続的に、該予め設定した輪郭に応じた経路に沿って、
修正工具及び該研削砥石を相対的に移動させること、該
修正工具と該研削砥石とをサイクル毎に増加する量をも
って該経路を横ぎる方向に相対的に移動させて、該経路
に沿って該修正工具が移動する間に該修正工具を該研削
砥石の外面に接触させるとともに、該予め設定された輪
郭が該研削砥石の外面に形成されるまで、各サイクルご
とに接触持続時間を増加させること、各サイクルごとに
接触持続時間を監視すること、各サイクルにおける接触
持続時間を前のサイクルにおける接触持続時間と比較す
ること、ある特定のサイクルの接触時間と前のサイクル
の接触時間との差異が微小となるまで、該修正工具と該
研削砥石との相対的運動のサイクルを続行すること、及
びそこで修正操作を停止することを含む研削砥石の修正
方法、にある。

作用 本発明によれば、上記問題点を解決するための研削砥石
の修正装置、この修正装置の制御システム及び研削砥石
の修正方法は、その原理を、修正ａｍは絶えず同じ運動
サイクルを行い研削砥石はそのサイクル毎に同量づつ増
加して相対的に送り出されるので、研削砥石と修正工具
との接触持続時間が不均一でかつ長くなっていくと言う
事実においている。初期修正の場合には砥石の角部だけ
が最初に接触する。研削砥石が修正工具の経路に送り出
されるに従ってさらに接触が深まり、結果として接触持
続時間が長くなる。再修正状態においては、最初は突出
点だけが接触しているのだが、次第に全体の形状が接触
してくる。しかし正しい輪郭が研削砥石に与えられてし
まえば、２つの例において、修正が続けられるとしても
接触持続時間の増加は無い。

本発明による装置は、各サイクルごとの接触持続時間の
監視装置を備えている。各サイクルの接触持続時間と前
のサイクルの接触持続時間との差は測定される。この差
が無視できる程度に微小になると修正作業は完了する。

さらに詳しくは、修正工具を運転するのに用いられたモ
ーターの使用電力は、ベースとして経過時間に関して監
視されている。修正工具と研削砥石との間に接触がない
時には、スピンドルを回転させておくのに要求される電
流は一定（空回り電流）である、研削砥石と修正工具と
の接触時間が増加するにつれて大電流を要する持続時間
が長くなり、完全な形状が達成された時にだけ持続時間
が安定する。それぞれのサイクルにおける電流−時間カ
ーブは接触持続時間を表わす、積算電力は電流−時間カ
ーブ下の面積で与えられる。この値は前のサイクルにお
ける値と比較され、もしはっきりした差があれば修正は
続けられる。差が無視できる程度に微小になれば修正は
停止される。

実施例 以下図面を参照しながら説明する。第１図は被加工物１
２の隣接する２つの歯の間の空間と正しく逆の形をした
縁輪郭を持つ円形研削砥石１Ｇを示しており、本例では
被加工物１２は丁度研削されたばかりの歯車である。す
なわち第１図の研削砥石は、歯車の２つの隣接した歯の
側面と歯元とを研削する研削工程が完了した後、歯車と
の研削のための接触から離れた直後であると考えてよい
。

一般に結合剤で固めた研磨材からなる研削砥石の修正は
第３図に示す如く行われる。摩耗した研削砥石は、高速
回転するダイヤモンドまたは他の立方晶系窒化ホウ素の
如き硬質材料の微粒子を付床させた金属製修正工具１４
を用いて、正確に輪郭付けを施される。研削砥石と修正
工具が規定された関係で回軸している間、修正工具は、
研削砥石に要求される形状を与えるように、第２図のＶ
Ｗ面内で設定された経路にそって矢印方向に運動する。

定義されたまたは予め設定された経路は１６で示しであ
る。この運動は、一般にはコンピュータ数値制御（ＣＮ
Ｃ）システムに基づき、運動の２直線軸（ＶおよびＷ方
向）を持った、修正機構１８上の修正工具を支えるモー
タおよびスピンドルによって行われる。第３図に示すご
とく、修正工具スピンドル２Ｇは、モータおよびポール
スクリュドライブ３０により支持台２８の水平道２６内
で水平方向に往復運動するベース２４上において、電動
モータ２２により駆動される。支持台２８はモータおよ
びポールスクリュドライブ３４によって第−垂直道３２
上で垂直方向に動かされる。研削砥石スピンドル３６は
、モータおよびポールスクリュドライブ４６によって柱
４４上で第二垂直道４２にそって垂直方向に往復運動可
能であり、また電動モーター４０により回転駆動される
。

修正機構１８によって行われる２つの直線軸をもった運
動を記述する座標ＶおよびＷは、金属加工に要求される
ほとんどのフオームが数学的に記述されているので、既
に数字的に作成されている。

歯車の研削において研削砥石の両側面に要求される形は
一般にインボリュート形と呼ばれ、歯車の２本の歯の間
の根元を研削する砥石の部分は一般に円弧等のような簡
単な形状から成る。歯車総形研削における研削砥石の修
正プロセス中の修正工具の代表的な経路１６は、第２図
に示されている。

修正機構は修正工具を繰返しサイクルの設定経路上で移
動させ、研削砥石はＹすなわち垂直軸にそった設定経路
に送られる。逆に修正ｌｌ＃１１８が、研削砥石に向っ
て上向きに一定量づつシフトしながら設定経路を移動し
てもよい。

第４図は研削砥石１０の初期の円筒形状および修正され
た輪郭５０を示す、原形と修正された輪郭との間の部分
は、修正作業によって除去される材料である。研削砥石
が段階的に一定の増加量をもって修正工具の経路に送り
込まれると、最初は第４図Ａの角の部分が修正工具によ
って除去される。

続いて、第４図の５０で示される完全な修正輪郭ができ
るまで、次のサイクルで研削材の次の層が除去される。

もし修正プロセスが早く停止すると、研削砥石の形は中
途半端な形（第４図のＢにマークされる）となり、その
結果、不満足な歯形ができてしまう、もしプロセスの停
止が遅すぎれば、輪郭Ｃができて、正確な輪郭ではある
が研削砥石の材料の不必要なロスと時間のロスとを招く
。

従来においては、修正がいつ完了したかの判定は、研削
砥石と修正工具間の完全な接触を音で確認する熟練作業
員を必要としていた０本発明による無人化自動工場にお
いては、これは不要となるであろう。

本発明において問題に対する解決法は、修正機構は常に
同じサイクルの運動を行い、研削砥石はそのサイクル毎
に同量づつ増加して修正工具の経路に送り出されるので
、不均一ではあるが増加する接触持続時間が研削砥石と
修正工具の間で起ると言う概念を基礎としている。第４
図に示すごとく、初期の修正状況では角部Ａだけが最初
に接触し、研削砥石は修正工具の経路に送り込まれるに
つれて各サイクル毎にさらに広い部分で接触が起り、従
って接触持続時間が長くなる。第５図に示す再修正にお
いても、状況は最初に接触する除去されるべき突出部材
料５２について実質的に同じであり、次第に次のサイク
ルで接触部が増えて完全な輪郭が接触されるに至り再修
正輪郭５０が完成する。

初期および再修正のいずれの場合においても、研削砥石
に正確な輪郭が複製されてしまえば、もし研削が続けら
れても接触持続時間の増加は無い。

砥石の同じ形をした層が除去されて不必要な屑を作るだ
けである。

修正工具は、電動モータ２２によって駆動されるスピン
ドル２０に取付けられている。モータ２２に流れる電流
は、本発明においてはサイクルが持続され緑り返される
間、時間をベースとして監視されている。消費電力の変
化は第６図において一連の電流−時間図で示されている
。接触していない時（サイクル１）は、電流は一定でス
ピンドルを空転させるだけの電流（空回り電流）が流れ
る。修正工具と研削砥石との間の接触が起ると、この後
に続くサイクルにおいて高電流の持続時間が増加し、サ
イクル１０および１１で安定する。これにより完全な形
状条件が完成される０Ｍ似の特徴が、最初の接触がやや
ランダムである点を除いて、再修正サイクルでも観察さ
れる。

本発明の最適な技術の基本概念は、第６図に示すごとく
、各修正サイクルの全期間にわたって修正工具を駆動す
る電動モータ２２の電流−時間カーブを積分することで
ある。積分はコンピュータによって行われ、電流−時間
カーブ下の面積を算出する。この値はコンピュータによ
り前のサイクルの面積と比戟され、もしすぐ前のサイク
ル値と現在のサイクル値との差が目立って大きければ修
正は続けられる。もし差がゼロか無視できる程度に微小
であれば修正は停止され、研削砥石は再使用可能となる
。

第７図は、本発明に実際に用いられる基本的リードウェ
アを示す、修正工具を駆動する電動モータ２２は、交流
モータでも直流モータでも良い。電動モータ２２を駆動
する動力は、勿論モータに適合するスピンドルドライブ
６０から供給される。スピンドルドライブは、監視目的
のために、モータによって消費される電流に比例した電
圧を出力する。

この電圧シグナルは、本例においてはＣＮＣシステムで
あるコンピュータに供給される。特に電圧シグナルは、
機械をコントロールするＣＮＣシステムによって、アナ
ログ−ディジタル交換機を通して読みとられる。

このシステムのソフトウェアは第８図のフローチャート
により示される。スピンドルドライブからの電圧は測定
されて１つの修正サイクルの電流−時間カーブ下の面積
を得るように積分される。

これは前のサイクルのカーブ下の面積である前の値と比
較される。もし差があれば今回の値は前回の値としてコ
ンピュータに記憶され、次回に得られる値を新しい現在
値として修正サイクルが続けられる。もし差が無いかま
たは無視できる程度の微小の差しか検出されないならば
、前の値をゼロとセットすることによりこの演算法が次
のステップにおいても実行できるようにして、修正操作
を終る。

発明の効果 本発明によれば、総形研削に用いられる研削砥石の外面
を、予め設定した輪郭に形成または復元するにあたって
、即ち研削砥石の修正にあたって、その修正を自動的に
行うことができ、従来のように熟練した作業員を必要と
するということが無い。

また修正工程において、作業員の判断ミスにより研削砥
石材料のロスや時間的ロスを発生するということもなく
、研削砥石の効率的な修正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は歯車の歯の間
の空間における、総形縁を持った研削砥石の部分図、第
２図は修正ａＳＳの関係を示す研削砥石の拡大部分図で
、研削砥石の外面の輪郭における修正工具の設定された
経路を示しており、第３図は研削および修正ａｉｍを示
す一覧図、第４図は初期の修正操作における修正サイク
ル中の研削砥石材料の層の除去段階を示す研削砥石の部
分図、第５図は荒れた砥石およびその修正された輪郭お
よび修正工具の設定経路を示す部分図であり、荒れた砥
石の不均整度は、はっきりさせるために誇張して示され
ており、第６図は修正工具の一連のサイクルにおける個
々の電流−時間カーブを示し、第７図はハードウェアシ
ステムを示し、第８図はソフトウェアのフローチャート
を示す。 １０・・・研削砥石、１２・・・被加工物、１４・・・
修正工具、１６・・・予め設定された修正工具の経路、
１８・・・修正機構、２０・・・修正工具スピンドル゛
、２２．４０・・・電動モータ、２４・・・ベース、２
８・・・支持台、３Ｇ、　３４．４６・・・ポールスク
リュドライブ、３６・・・研削砥石スピンドル、４４・
・・柱、５０・・・修正された輪郭、６０・・・スピン
ドルドライブ。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 第７図

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 　１．研削砥石の外面を予め設定した輪郭に形成または
   復元する研削砥石を修正するための装置であって、該装
   置は、修正工具、同一の運動サイクルで、連続的に、該
   予め設定した輪郭に応じた経路に沿って、該修正工具及
   び該研削砥石を相対的に移動させる手段、該修正工具と
   該研削砥石とをサイクルごとに増加する量をもって該経
   路を横切る方向に相対的に移動させて、該経路に沿って
   該修正工具が移動する間に該修正工具を該研削砥石の外
   面に接触させるとともに、該予め設定された輪郭が該研
   削砥石の外面に形成されるまで、各サイクルごとに接触
   持続時間を増加させる手段、各サイクル毎に接触持続時
   間を監視する手段、及び各サイクルと前のサイクルとの
   接触持続時間の差異を測定する為の比較手段を備え、該
   差異が微小となるとき修正操作が停止される研削砥石の
   修正装置。
2. 　２．監視手段は、接触持続時間に関する情報を蓄える
   ことができるコンピューターに該情報を提供可能に構成
   されており、比較手段はコンピューターにより構成され
   ている請求項１に記載の研削砥石の修正装置。
3. 　３．監視手段は、各サイクル毎に、修正工具を運転す
   るに必要な駆動力に比例した信号を形成するための手段
   を有している請求項１または２に記載の研削砥石の修正
   装置。
4. 　４．修正工具の駆動手段は電気的に運転され、監視手
   段により形成される信号は、該駆動手段に流れる電流に
   比例するように構成されている請求項３に記載の研削砥
   石の修正装置。
5. 　５．比較手段は、各サイクルの接触持続時間を通して
   該駆動手段により流される電流を示す電流−時間カーブ
   下の面積を積算し、そしてこれを前のサイクルにおいて
   該駆動手段により流される電流を示す電流−時間カーブ
   下の 面積と比較することにより、連続するサイクルにおいて
   監視手段により形成される信号間の相違を比較すること
   が可能なように構成されている請求項４に記載の研削砥
   石の修正装置。
6. 　６．該差異が微小となったとき修正操作を自動的に停
   止する手段を有する請求項１〜５のいずれかに記載の研
   削砥石の修正装置。
7. 　７．研削砥石及び修正工具間の予め定められた動きを
   伴う連続するサイクルの間、該研削砥石及び該修正工具
   間の接触持続時間を測定する手段及び該接触持続時間の
   差異が微小となり修正操作を停止させる時期を確かめる
   ために、連続するサイクルの接触持続時間を比較する手
   段を備えた研削砥石の修正装置の制御装置。
8. 　８．接触持続時間を測定する手段が、修正工具を運転
   するために供給される電力を監視することにより動作す
   るよう構成され、かつ比較手段はコンピューターにて構
   成されている請求項７に記載の研削砥石の修正装置の制
   御装置。
9. 　９．該差異が微小となったとき修正操作を自動的に停
   止する手段を有する請求項７または８に記載の研削砥石
   の修正装置の制御装置。
10. 　１０．研削砥石の外面を予め設定した輪郭に形成また
    は復元するための研削砥石の修正方法であつて、該方法
    は、同一の運動サイクルで、連続的に、該予め設定した
    輪郭に応じた経路に沿って、修正工具及び該研削砥石を
    相対的に移動させること、該修正工具と該研削砥石とを
    サイクル毎に増加する量をもって該経路を横ぎる方向に
    相対的に移動させて、該経路に沿って該修正工具が移動
    する間に該修正工具を該研削砥石の外面に接触させると
    ともに、該予め設定された輪郭が該研削砥石の外面に形
    成されるまで、各サイクルごとに接触持続時間を増加さ
    せること、各サイクルごとに接触持続時間を監視するこ
    と、各サイクルにおける接触持続時間を前のサイクルに
    おける接触持続時間と比較すること、ある特定のサイク
    ルの接触時間と前のサイクルの接触時間との差異が微小
    となるまで、該修正工具と該研削砥石との相対的運動の
    サイクルを続行すること、及びそこで修正操作を停止す
    ることを含む研削砥石の修正方法。