JPH03264265A - 磨耗検出機構付き砥石および砥石の磨耗検出方法 - 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、研削中に砥粒層の磨耗が一定限度に達したこ
とを検知するための磨耗検出機構付き砥石および砥石の
磨耗検出方法に関する。

「従来の技術と解決すべき課題」 例えば、ハイスや超硬工具等の極めて硬い被削材を研削
する場合、砥石の砥粒層が磨耗して砥石寿命が尽きてい
るのに気付かず、不注意に過大な切り込み量を設定して
研削を続行し、被削材が砥石台金に切り込んで被削材や
砥石が破損する事態が生じることかある。

この問題は、作業員が簡単に砥粒層の磨耗を目で確認で
きればある程度防止できるが、特に乾式研削においては
切粉が砥石に付着し、台金と砥粒層との境界が不明瞭と
なるため、砥粒層磨耗量の確認は容易ではない。また、
最近ではＮＣ研削盤を用いて研削工程を無人化すること
が多いことから、人手に頼ることなく砥粒層の磨耗を確
実に検知できる手段が望まれていた。

「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ま
ず本発明の請求項１に係わる砥石は、台金の端面に非導
電性砥粒層を形成してなる砥石において、前記台金に固
定され一端が非導電性砥粒層の側に突出する可削性通電
部を設けたことを特徴とする。

また請求項２の砥石は、台金の端面に導電性砥粒層を形
成してなる砥石において、前記台金に固定され一端が導
電性砥粒層の側に突出する可削性通電部を設けるととも
に、この可削性通電部および台金と導電性砥粒層との間
を絶縁する絶縁層を設けたことを特徴とする。

また、請求項３の砥石は、台金の端面に非導電性砥粒層
を形成してなる砥石において、前記砥粒層の内部または
側面に台金とは絶縁された可削性通電部を設けるととも
に、この可削性通電部の両端に接続された一対の接点を
設けたことを特徴とする。

また、請求項４の砥石は、台金の端面に導電性砥粒層を
形成してなる砥石において、前記導電性砥粒層の内部ま
たは側面に、台金および導電性砥粒層に対して絶縁され
た可削性通電部を設けるとともに、この可削性通電部の
両端に接続された一対の接点を設けたことを特徴とする
。

一方、本発明の請求項５の磨耗検出方法は、請求項１ま
たは２Ｊこ記載の磨耗検出ａｍ付き砥石を用いて導電性
を有する被削材を研削しつつ、前記可削性通電部と被削
材との導通を検出することを特徴とする。

また、請求項６の磨耗検出方法は、請求項３または４記
載の磨耗検出機構付き砥石を用いて被削材を研削しつつ
、前記接点間の断線を検出することを特徴とする。

「実施例」 第１図および第２図は、本発明に係わる磨耗検出機構付
き砥石の第１実施例を示す縦断面図および正面図である
。

このカップ型砥石ｌは、カップ型をなし導電性を有する
アルミ台金製等の台金２の端面に、直径方向に延びる一
対の細長い可削性通電部３を形成したうえ、さらに前記
端面に一定厚の非導電性砥粒Ｊ！１４を形成したもので
あり、可削性通電部３と台金２は導通している。

可削性通電部３としては、導電性が高く被削材によって
容易に削られる比較的軟質の材質が適し、具体的にはグ
ラファイト、銅などの金属、導電性プラスチック等が選
択される。その形成方法としては、グラファイトや金属
の場合、これらの原料粉を砥粒層４の原料とともに型込
めして同時にプレス成形する方法や、予めこれらの材質
で成形された棒状の可ＩＩＩ性ａ電部３をろう付けまた
は導電性接着剤を用いて台金２に接着しておく等の方法
が可能である。

非導電性砥粒層４の結合剤としては、フェノールやポリ
イミド等のレジノイドボンド、ビトリファイドボンド、
エラスチックボンド、ゴム、シェラツク、オキシクロラ
イド、シリケートなど非導電性のものであればいずれも
使用可能である。

また、砥粒層４に含まれる砥粒の種類としては、被削材
の種類に合わせてダイヤモンドやＣＢＮ等の超砥粒や、
ＧＣ等の一般砥粒が選択される。砥粒層４は、無気孔で
も有気孔でもよいし、伝熱性を高めるために銀、銅など
の金属フィラーを添加したり、炭素繊維やガラス繊維、
金属繊維等を添加して強度向上を図ってもよい。

可削性通電部３の幅は、砥粒層４と台金２との接着強度
を低下させないように、導通を検知しうる範囲で極力小
さいことが望ましい。また、可削性通電部３の厚さは、
導通を検知してから研削盤を停止するまでに台金２に被
削材が食い込まずに済むように、研削条件や研削盤の特
性を考慮して決定すべきである。

上記構成からなる磨耗検出機構付き砥石ｌを使用するに
は、第１図に示すように、研削盤のスピンドル軸５に砥
石１を固定するとともに、ワークテーブル（図示時）に
固定された被削材Ｗとスピンドル軸５との間に導通検出
装置６を接続する。

この導通検出装置６は、サイレンやランプ等の警報手段
を備えるとともに、研削盤の制御装置に接続され、スピ
ンドル軸５と被削材Ｗとが瞬間的に導通すると、直ちに
警報を発して研削盤を停止させる構成となっている。

したがって、被削材Ｗの研削により砥粒層４が徐々に磨
耗し、やがて可削性通電部３が露出して被削材Ｗに接触
すると、導通検出装置６がこれを検知して研削盤を停止
すると同時に警報を発するから、不注意に被削材Ｗか台
金２に切り込み、台金２や被削材Ｗが損傷する事故が防
止できる。これは特に、無人で２４時間操業を行なうＮ
Ｃ制御ライン等において極めて有効である。

また、上記の磨耗検出機構は、砥粒層４の磨耗を直接検
出するから、被削材Ｗと砥石！との距離などから磨耗量
を検出する等の間接検出法に比して信頼性が遥かに高く
、構成も単純で設備コストが安く済む。

なお、台金２として非導電性の樹脂製台金等を使用する
場合には、可削性通電部３とスピンドル軸５とを接続す
る導電体を台金２に設ければよい。

この導電体は台金２の外面に露出した状態で固定されて
いもよいし、台金２の内部に設けられてもよい。また、
本発明は乾式研削、湿式研削のいずれにも適用可能であ
る。

次に、第３図は前記可削性通電部３の変形例を示し、符
号ＩＯは円板状とした例、１１は矩形板状にした例、！
２は砥粒層４の外周縁から内周縁に達する細長い線状と
した例、１３はさらに長くした例である。可削性通電部
の両端が挾む台金中心角αか大きいほど、砥石１の回転
中に導通状態にある割合か大きくなり、導通の検出か容
易にむる。

なお、上記の各側では可削性通電部３，１０．１１．１
２．１３を台金２とは別の材質て成形していたが、台金
２の端面に小さな突出部を一体形成し、これを可削性通
電部として使用することも可能である。

第４図はその一例を示すもので、導電性台金２の端面に
は、その層方向全長に亙り、幅方向中心に沿って細い円
環状の突条（可削性通電部）！４が形成され、これが非
導電性砥粒層４の内部に一定量突出している。この例で
は、可−削性通電部１４が全周に亙って形成されている
ので、−旦可削性通ｉｔ部Ｉ４が露出すると、その後は
常に被削材Ｗと導通した状態に維持され、その分、導通
の検出が容易で、導通検出装置６の構成か単純化できる
。

また、台金２と同心の突条１４は通常の機械加工で容易
に形成できるから、製造コストも安い。

次に第５図および第６図は、２種の突出量ＴＩ。

Ｔ２　を有する可削性通電部３Ａ、３Ｂを、一対づつ対
称な位置において台金２の端面に形成した例を示してい
る。この例によれば、砥粒層４の磨耗につれてまず初め
に可削性通Ｎ部３Ａたけが露出し、砥石１回転毎に２パ
ルスの導通信号が検出される。そしてさらに磨耗が進行
すると、可削性通Ｎ部３Ｂも露出して１回転毎に４パル
スの信号か検出されるようになる。

したがって、この砥石１を用いれば、まず２パルス時に
警報を発するのみとし、この警報により作業員が砥石交
換等の手段を講じないと、次いで４パルスの信号を発し
て研削盤を緊急停止させる等の段階的作動が可能である
。勿論、可削性通電部３Ａ、３Ｂ　の個数や高さ種類は
必要に応じて適宜変更してよい。

ところで、以上述べた例は全て砥粒層４が非導電性の場
合であったが、次の第７図および第８図は砥粒層１５か
メタルボンド砥粒層、あるいは金属フィラー等の大量添
加等により導電性を付与された場合の構造例である。

この例では、台金２の端面に可削性通電部３を形成する
点で上記各実施例と同様であるが、台金２おヨヒ１１７
！Ｘｉｌ！１Ｅ１３ト、１１ｉＮ性砥粒Ｈ１５トの間に
、全面に亙って絶縁層■６を形成したことを特徴とする
。なお、可削性通電部３はスピンドル軸と導通している
。

この絶縁層Ｉ６としては、各種の樹脂、Ａｌｔｏｓまた
はＺｒＯ，等のセラミックス、ガラス等のように、薄く
十分な絶縁性を有するとともに被削性に優れ、砥粒層１
５と台金２との接合強度を低下させない材質が選択され
るが、特Ｉこ樹脂被覆は最も形成容易で被削性にも優れ
、被削材に対する攻撃性も少なく、最も好ましい。

この例においても、前記各実施例と同様の作用か得られ
、砥粒層１５の磨耗が進行すると絶縁層１６が削られて
可削性通電部３が露出し、被削材Ｗとの間が導通する。

なお、砥ｔｉＮ１１５の電気抵抗か可削性通電部３に比
して十分に高い場合には、その抵抗値の差から、絶縁層
１６を設けなくても可削性通電部３と被削材Ｗとの接触
が識別できる。

次に、第９図および第１Ｏ図は、再び非導電性砥粒層４
を使用した例であるか、台金２の内周面の対称位置に、
矩形板状の可削性通電部２０を一対固定したことを特徴
とする。可削性通電部２゜の材質は前記同様でよく、台
金２と導通するように、ろう付けや導電性接着剤、ネジ
止め等の手段で台金２および砥粒層４に固定されている
。

可削性通電部２０の先端は、砥粒層４の側に一定量だけ
突出し、砥粒層４が磨耗して使用限界に達すると被削材
Ｗと接触しうるように設定されている。なお、可削性通
電部２０を別部材にする代わりに、台金２Ｚここのよう
な可削性通電１２０を一体形成してもよい。

この例においても、砥粒層４が磨耗して使用限界に達す
ると被削材Ｗと台金２を固定するスピンドル軸５との間
が導通するから、それを検出すれば、台金２と被削材Ｗ
との接触が防止できる。

また、この例では、゛市販の砥石に可削性通電部２０を
固定するだけで実現可能なので、製作コストか安いうえ
、砥粒層４と台金２の接合強度に影響を与えない利点ら
有する。たたし、可削性通電部２０か砥粒層４の内側に
隣接して形成されているので、被削材Ｗの被研削面が小
さく、砥粒層４か磨耗しても被削材Ｗが可削性通電１２
０に触れないような場合には適用できない。

なお、上記の例では台金２の内周面に可削性通電部２０
を固定していたが、その代わりに第１１図に示すように
、台金２の外周面に固定することも可能である。また、
上記の例では砥粒層４として非導電性のものを使用して
いたが、導電性砥粒層を使用する場合には、可削性通電
部２０および台金２と砥粒層４との間を絶縁する絶縁層
を設ければよい。この場合は、可削性導通部２０はスピ
ンドル軸と導通されている。

次に、第１２図および第１３図は、非導電性砥粒層４の
内部に、台金２の端面から一定の高さにおいて半径方向
に端面と平行ｌこ延びる可削性通電部３０を設け、さら
にこの可削性Ｘｉ！Ｉ電部３０の両端に一対の接点端子
３１．３２　　を接続したことを特徴とする。

可削性通電部３０としては、前連した各材質等からなる
細い丸線、平線、撚線、板材、薄膜等を砥粒層４の成形
と同時にその内部に形成したものである。また、接点端
子３１．３２はり−ト線または金属薄板等からなり、少
なくともいずれか一方の接点端子３１．３２　　は台金
２から絶縁された状態で、砥石取付孔３３の表裏面の開
口縁まで延ばされている。そして、この砥石は、取付孔
３３を貫通するスピンドル軸５に固定されたうえ、各端
子３１．３２かスピンドル軸５に内蔵された一対の通電
路を介して断線検出装置（図示時）に接続される。この
＃ｒ１Ｍ検出装置は、各接点端子３１．３２の間が非導
通状態になると、警報を発するとともに研削盤を停止さ
せる構成とされる。

この例によれば、砥粒層４が磨耗して使用限界に達する
と、被削材Ｗか可削性通電ｆ４３０を削って断線させ、
断線検出装置が警報を発するとともに研削盤を停止させ
る。これにより、上記各実施例と同様に台金２への被削
材Ｗの食い込みを未然に防止できる。

なお、上記の例において、一方の接点端子３１゜３２を
台金４１と導通された場合には、その接点端子を省いて
台金４１を接点として使用してもよい。また、上記構成
を導電性砥粒層を用いた砥石に適用するには、可削性通
電部３０および接点端子３１．３２　　を導電性砥粒層
から絶縁する絶縁層を設ければよい。

なお、以上説明した各実施例はいずれもカップ型砥石で
あったが、本発明はホイール型砥石、ホニング砥石、超
仕上げ砥石、ツルーイング用砥石、ドレッング用砥石な
どの雌形式の砥石にも適用可能である。

例えば第１４図および第１５図は、ホイール型砥石の側
面に可削性通電部４０を設けた例である。

この砥石は、非導電体からなる円板状台金４１の外周面
に非導電性の砥粒層４２を形成したもので、可削性通電
１１４０は可削性の導電体からなる円弧状をなす線材ま
たは薄膜等で、その両端には一対の薄板状の接点端子４
３．４４　　が接続され、これらは台金４■こ固定され
るとともに取付孔４３の周縁の両側に達している。

この砥石によれば、砥粒層４２か磨耗すると可削性通電
部４０が削られ断線するので、これをスピンドル軸に内
蔵された通電線を介して検出すればよい。

なお、台金４１および砥粒層４２が導電性を有する場合
には、第１６図に示すように絶縁体４６を介して可削性
通電部４０、接点端子４３．４４を固定すれば実現可能
である。

「実験例」 第１図および第２図で説明した磨耗検出機構付きカップ
型砥石を実際に作成した。概要は以下の通りである。

台金材質；アルミ台金、 台金直径；１００ｘｘφ、砥粒層の幅：１０■、ダイヤ
モンド砥粒層の厚さ；３ｘｚ、 ダイヤモンド粒径、＃　２７０、集中度；７５、砥粒層
結合剤：ポリイミド、 可削性Ｊ笛部の材質；グラファイト、 可削性通電部の寸法： 外径９８ｘｕφ×内径８２■φＸ厚さＱ　、　３　ｚｚ
０次いで、この磨耗検出機構付き砥石を研削盤に装着し
、十分にドレッシングを行なった後、導通検出装置をセ
ットして超硬台金製のドリルの研削試験を行なった。研
削条件は、砥石周速１２００肩／分、切り込み量０．０
２ｚｚ、ワークの送り速度ｌｘ／ｗｉｎの往復研削、乾
式とした。

その結果、砥粒層の磨耗により可削性通電部が露出した
瞬間にドリルとスピンドル軸との導通が検出でき、上記
のような通常の研削条件においても本発明は条件に適用
可能であることが確認できた。また、ドリルが可削性通
電部を削ることによるドリルへの悪影響は全くなかった
。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明の請求項１．２および５に
係わる磨耗検出機構付き砥石および砥石の磨耗検出方法
によれば、砥粒層が磨耗して使用限界に達すると、可削
性通電部か砥粒層と面一に露出して被削材と導通するか
ら、この導通を検出することにより被削材が台金に食い
込む事態を未然に防止でき、台金および被ぼり材の損傷
を防ぐことが可能である。

一方、本発明の請求項３．４および６に係わる磨耗検出
機構付き砥石および砥石の磨耗検出方法によれば、砥粒
層が磨耗して使用限界に達すると、可削性通電部が被削
材との接触により削られ、導通状態にあった各接点の間
が断線するから、この断線を検出することｌこより被削
材が台金Ｉこ食い込む事態を未然に防止でき、前記同様
の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明に係わる磨耗検出機構付
き砥石の第１実施例を示す縦断面図および正面図、第３
図および第４図はそれぞれ第１実施例の変形例を示す正
面図、第５図および第６図は第２実施例を示す正面図お
よび要部の側面図、第７図および第８図は第３実施例の
縦断面図および要部の側面図、第９図および第１０図は
第４実施例の正面図および縦断面図、第１Ｉ図は第４実
施例の変形例を示す縦断面図、第１２図および第１３図
は第５実施例の要部の正面図および縦断面図、第１４図
および第１５図は第６実施例の正面図および縦断面図、
第１６図は第６実施例の変形例を示す正面図である。 ■・・磨耗検出機構付き砥石、２・・・カップ型台金、
３・・・可削性通電部、４・・・非導電性砥粒層、５・
・・スピンドル軸、６・・・導通検出装置、！０，１１
，１２゜１４・・・可削性通電部、１５・・・導電性砥
粒層、Ｉ６・・・絶縁層、２０．２１・・・可削性通電
部、３０・・・可削性通１１７ＩＩＫ、３１．３２・・
・接点端子、４０・・・可削性通電部、４Ｉ・・・円板
状台金、４２・・・砥Ｆｉ２層、４３．４４・・・接点
端子、４５・・・取付孔、４６・・・絶縁層。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）台金の端面に非導電性砥粒層を形成してなる砥石
   において、前記台金に固定され一端が非導電性砥粒層の
   側に突出する可削性通電部を設けたことを特徴とする磨
   耗検出機構付き砥石。
2. （２）台金の端面に導電性砥粒層を形成してなる砥石に
   おいて、前記台金に固定され一端が導電性砥粒層の側に
   突出する可削性通電部を設けるとともに、この可削性通
   電部および台金と導電性砥粒層との間を絶縁する絶縁層
   を設けたことを特徴とする磨耗検出機構付き砥石。
3. （３）台金の端面に非導電性砥粒層を形成してなる砥石
   において、前記砥粒層の内部または側面に台金とは絶縁
   された可削性通電部を設けるとともに、この可削性通電
   部の両端に接続された一対の接点を設けたことを特徴と
   する磨耗検出機構付き砥石。
4. （４）台金の端面に導電性砥粒層を形成してなる砥石に
   おいて、前記導電性砥粒層の内部または側面に、台金お
   よび導電性砥粒層に対して絶縁された可削性通電部を設
   けるとともに、この可削性通電部の両端に接続された一
   対の接点を設けたことを特徴とする磨耗検出機構付き砥
   石。
5. （５）請求項１または２に記載の磨耗検出機構付き砥石
   を用いて導電性を有する被削材を研削しつつ、前記可削
   性通電部と被削材との導通を検出することを特徴とする
   砥石の磨耗検出方法。
6. （６）請求項３または４記載の磨耗検出機構付き砥石を
   用いて被削材を研削しつつ、前記接点間の断線を検出す
   ることを特徴とする砥石の磨耗検出方法。