JPH0558859B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本判明は、高精度の平面加工を行うことのでき
る研磨装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

たとえば、第７図に示すようなボスＡが突設さ
れた円柱状の被加工物Ｗの加工面Ｂを研磨加工す
る場合、第８図に示すように、平面ホーニング装
置により加工していた。この装置においては、回
転軸Ｓに固着された砥石Ｃを上向きで回転させて
図示せぬ加圧回転軸によりチヤツクＤにより握持
された被加工物Ｗを矢印Ｐ方向に一定圧力で押し
付けている。このとき、被加工物Ｗは、加圧回転
軸の軸線とチヤツクＤの軸線との偏心による強制
回転（公転）と砥石Ｃの回転によるつれまわり
（自転）運動を行い、砥石Ｃの平面形状が転写さ
れるようになつている。

しかるに、上記従来の加工方法によれば、使用
頻度の増加に伴ない砥石Ｃの平面度が悪化し、こ
れに伴なつて被加工物Ｗの平面度も悪化する。そ
れゆえ、砥石Ｃの平面度が悪化するたびに、加工
を一時中断し砥石Ｃの形状修正を行う必要があ
る。この形状修正作業は、通常単石ドレツシング
あるいはリング状の修正治具により行うため、す
こぶる非能率である欠点をもつている。したがつ
て、このことは平面ホーニングの加工の自動化と
合理化を妨む大きな問題となつている。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に着目してなされたもの
で、砥石面の修正を行うことなく、砥石の平面度
を安定して維持することのできる研磨装置を提供
することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の研磨装置は、(イ)平面状の研磨作用面を
有する砥石と、この砥石を保持し上記研磨作用面
に直交する回転軸線のまわりに上記砥石を回転駆
動する砥石回転駆動部と、この砥石回転駆動部を
上記回転軸線に直交する方向に進退駆動自在に支
持するテーブルと、被加工物を上記砥石の回転に
追従して回転自在に保持して上記研磨作用面に押
し付ける加圧部と研磨加工前の上記被加工物を上
記砥石上に搬入するともに研磨加工後の上記被加
工物を上記砥石から搬出する第１搬送部とを有す
る加工部、(ロ)上記加工部にて研磨加された上記被
加工物の研磨面を洗浄する洗浄部と、この洗浄部
により洗浄された上記被加工物の研磨面の平面度
を測定して電気信号に変換する測定ステーシヨン
と、上記第１搬送部により搬出された上記被加工
物を搬入して上記洗浄部及び上記測定ステーシヨ
ンに搬送する第２搬送部とを有する測定部、(ハ)上
記測定部から出力された電気信号が示す平面度測
定結果に基づいて上記研磨作用面に対する上記被
加工物の加工位置を上記平面加工により平面度が
低下した研磨作用面の平面度を向上させる位置に
移動させる制御信号を上記加工部に出力する演算
制御部、を具備し、被化合物の平面加工を高精度
かつ高能率で行うようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述
する。

第１図及び第２図は、この実施例の研磨装置を
示している。この研磨装置は、平面ホーニング加
工を行う加工部１と、この加工部１にて加工され
た被加工物Ｗの形状精度を測定する測定部２と、
この測定部２及び加工部１を制御する演算制御部
３とからなつている。しかして、上記加工部１
は、平面ホーニング加工を行う平面ホーニング機
構４と、この平面ホーニング機構４に被加工物Ｗ
（形状については第８図参照）を搬出入する第１
搬送部をなす移載機構５とからなつている。上記
平面ホーニング機構４は、基台６と、この基台６
に設けられた矢印７方向に移動自在なテーブル８
と、このテーブル８に取付けられたモータを主体
とする砥石回転駆動部９と、この砥石回転駆動部
９の上方に突出した円柱状の回転軸１０の上端部
に連結された基台１０ａ上に固着された円環状の
例えばダイヤモンドペレツトからなる砥石１１と
（第３図参照）、テーブル８に添設されテーブル８
の移動体８ａの矢印７方向の変位量を検出する変
位測定部１２と、基台６に固定され基台６上方を
覆う支持体１３と、この支持体１３に垂設され加
圧部をなす加圧回転駆動部１４とからなつてい
る。そして、テーブル８は、基台６に固定された
案内支持体１５と、この案内支持体１５に矢印７
方向に摺動自在に支持された移動体８ａと、移動
体８ａに螺合された送りねじ１６と、この送りね
じ１６の一端部に取付けられた第１のプーリ１７
と、基台６の下部に設けられたモータ１８と、こ
のモータ１８の回転軸１８ａに取付けられた第２
のプーリ１９と、第１及び第２のプーリ１７，１
９に巻き掛けられたベルト２０とからなつてい
る。そして、移動体８ａは、ベルト２０を介して
伝達されたモータ１８の回転により送りねじ１６
が回転することにより矢印７方向に駆動されるよ
うになつている。さらに、変位測定部１２は、基
台６上に案内支持体１５に隣接して固設された支
持台２１と、この支持台２１上に矢印７方向に沿
つて複数個列設されたリミツトスイツチ２２……
とからなつている。これらのリミツトスイツチ２
２……は、移動体８ａに側面に突設されている突
片（図示せず）に係合して、その位置を示す位置
検出信号を出力するようになつている。また、第
３図に示すように、砥石１１の径方向の幅は、被
加工物Ｗの加工面Ｂの外径よりも小さいように設
定されている。さらに、加圧回転駆動部１４は、
支持体１３に取付けられた軸受体２３と、この軸
受体２３に軸支された加圧旋回軸２４と、軸受体
２３に内接されこの加圧旋回軸２４を回転運動さ
せるこの加圧旋回モータ（図示せず）と、この加
圧旋回軸２４の下端部に連結された円筒状のチヤ
ツク２５と、加圧旋回軸２４の上端部に係合する
とともに支持体１３に固定された例えば油圧シリ
むダ、空気圧シリンダ等からなる加圧装置２６
と、加圧装置２６に設けられ加圧旋回軸２４の軸
方向の変位量を検出する切込み量検出部２６ａ
と、軸受体２３に取付けられたカバー支持体２７
と、このカバー支持体２７に懸吊された加圧旋回
軸２４及び砥石１１近傍を囲繞するカバー２８
と、加圧旋回軸２４に近接して設けられ加工部位
に加工液を供給するノズル２９とからなつてい
る。しかして、加圧旋回軸２４の軸線と回転軸１
０との軸線は、互に平行となるように設定されて
いる。また、加圧旋回軸２４は、例えばスプライ
ン機構を介して、矢印３０方向に前記モータによ
り回転すとともに、矢印３１方向に前記加圧装置
２６により加圧されるようになつている。さら
に、チヤツク２５の軸線は、加圧旋回転軸２４の
軸線とは、同軸ではく偏心して設けられている。
また、カバー支持体２７は、例えば空気圧シリン
ダを有し、この空気圧シリンダにより適時にカバ
ー２８を矢印３１方向に昇降させるようになつて
いる。一方、移載機構５は、被加工物Ｗを砥石１
１上に搬入する搬入部３２と、砥石１１上の被加
工物Ｗを測定部２の水切ブローステーシヨン３３
に搬出する搬出部３４とからなつている。しかし
て、搬入部３２は、基台６上にテーブル８に近接
して載設された架台３５と、この架台上に固設さ
れたローダ３７とからなつている。このローダ３
７は、本体３８と、この本体３８に突設されたア
ーム３９と、このアーム３９の先端部に取付けら
れ被加工物Ｗを着脱自在に握持するグリツプ４０
とからなつている。そして、アーム３９の軸線
は、矢印７方向に平行から回転軸１０の軸線と直
交するように設定されている。そして、アーム３
９は、その軸線のまわりに回転駆動されるように
なつているとともに例えば空気圧シリンダにより
軸線方向に進退駆動されるようになつている。ま
た、本内３８は矢印４１方向に旋回駆動されるよ
うになつていて、図示せね被加工物置台より砥石
１１に被加工物Ｗを移載するように設けられてい
る。さらに、搬出部３４は、基台６上にテーブル
８を挟んで搬入部３２に対置して載設された架台
４２と、この架台４２上に固設されたアンローダ
４３からなつている。このアンローダ４３は、本
体４４と、この本体４４に突設されたアーム４５
の先端部に取付けられ被加工物Ｗを着脱自在に握
持するグリツプ４６とからなつている。そして、
アーム４５の軸線は回転軸１０の軸線と直交する
ように設定されている。そして、アーム４５は、
その軸線のまわりに回転駆動されるようになつて
いるとともに例えば空気圧シリンダにより軸線方
向に進退駆動されるようになつている。また、本
体４４は、矢印４７方向に旋回駆動されるように
なつていて、砥石１１上から被加工物Ｗを洗浄部
をなす水切ブローステーシヨン３３に移載するよ
うに設けられている。他方、測定部２は、被加工
部Ｗを矢印７方向に沿つて搬送し第２搬送部をな
すトランスフア機構４８と、このトランスフア機
構の搬送始点位置において基礎台６に設置された
水切ブローステーシヨン３３と、トランスフア機
構４８に沿つて水切ブローステーシヨン３３の次
に基台６に設置された位相決めステーシヨン４９
と、トランスフア機構４８に沿つてこの位相決め
ステーシヨン４９の次に基台６に設置された測定
テーシヨン５０と、トランスフア機構に沿つて測
定されたステーシヨン５０の次に基台６に設置さ
れ測定ステーシヨン５０にて形状測定が完了した
被加工物Ｗを一時的に載置しておく待期ステーシ
ヨン５１とからなつている。しかして、トランス
フア機構４８は、基台６に載置された案内駆動体
５２と、この案内駆動体５２に係合保持された３
台の搬送体５３……とからなつている。上記案内
駆動体５２は、搬送体５３……を適時に矢印７方
向に進退駆動するようになつている。また、搬送
体５３……は、被加工物Ｗを着脱自在に保持する
グリツプ部（図示せず）を有しているとともに、
このクリツプ部を矢印３１方向に適時に昇降駆動
するようになつている。さらに水切ブローステー
シヨン３３は、被加工物Ｗが載置される載置台５
４と、載置台５４上方に配設された空気圧シリン
ダ５５と、この空気圧シリンダ５５のピストンロ
ツド５６に取付けられて適時に載置台５４を覆う
カバー５７と、このカバー５７内部に設けられ洗
浄液を噴射するノズル５８ａと、同じくカバー５
７内部に設けられ空気を噴射するノズル５８ｂと
からなつている。また、位相決めステーシヨン４
９は、被加工物Ｗを載置して所定量回転させるも
のである。さらに、測定ステーシヨン５０は、逆
Ｌ字状の支持具５９と、この支持具５９に矢印７
方向に沿つて列設された複数の例えば差動トラン
スなどから変位検出器６０……と、被加工物Ｗを
載置して適宜に昇降駆動する昇降台６１とからな
つている。上記変位検出器６０……の測定子（図
示せず）は、下方に配向され、昇降台６１により
上昇している被加工物Ｗの加工面Ｂの変位量を測
定するようになつている。しかして、前記演算制
御部３は、支持体１３に垂設されている。そし
て、この演算制御部３は、例えばマイクロコンピ
ユータなどの演算・記憶・制御機能を有してい
て、変位検出器６０……及びリミツトスイツチ２
２……に電気的に接続されている。そうして、後
述する加工プログラムに基づいて、加工部１と測
定部２とを制御するようになつている。

つぎに、上記構成の研磨装置の作動について述
べる。

まず、この実施例の研磨原理について述べる。
第３図に示す砥石１１面上において、被加工物Ｗ
の軸線が、内周側の点６２にあるとき、砥石１１
は内周側がより多く磨耗するので、砥石１１の断
面形状は、第４図に示めすように、内周部が外周
部よりもつつこむ傾向、つまり中凹となる傾向を
もつている。逆に、被加工物Ｗの軸線が砥石１１
面上において外周側の点６３にあるとき砥石１１
は外周側がより多く摩耗するので砥石の断面形状
は、第５図に示すように、外周部が内周部よりも
つつこむ傾向、つまり凹凸となる傾向をもつてい
る。このことは、加工中心位置を砥石１１の径方
向に変化させることにより、砥石１１の断面形状
つまり平面度を制御できることを示している。す
なわち、砥石１１の断面形状が中凸となつたとき
には、加工中心位置を内周側に移動させ、逆に、
中凹となつたときは加工中心位置を外周側に移動
させることにより砥石１１の研磨作用面の平面度
をほぼ一定に維持することが可能となる。かくし
て、本実施例は、以上の原理に立脚しているもの
であつて、以下に順を追つて述べる。まず、図示
せね被加工物置台上の被加工物Ｗをローダ３７の
グリツプ４０により把持して、砥石１１上に移載
する。このとき、被加工物Ｗの軸線が砥石１１の
点６４にて交わるようにテーブル８の移動体８ａ
の位置決めをあらかじめ行つておく。上記点６４
は、点６２，６３の中間位置となつている。つい
で、加圧旋回軸２４を下降させると、被加工物Ｗ
のボスＡがチヤツク２５により保持されるととも
に、砥石１１に対して被加工物Ｗが押圧される。
ついで、砥石回転駆動部９と加圧回転駆動部１４
を起動して、砥石１１及び加圧旋回軸２４を回転
させる。これと同時に、カバー２８を下降させ、
ノズル２９から下降液を被加工物Ｗに向けて噴射
する。すると、被加工物Ｗは、加圧旋回軸２４と
チヤツク２５との偏心による強制回転（公転）と
砥石１１の周速差によるつれまわり（自転）を行
ない、砥石１１の平面形状が転写される。このと
きの加工量の制御は、前記切込み量検出部２６ａ
または外部タイマにより行う。しかして、一定量
切込んだ後、上述の一連の加工作業を停止し、加
圧旋回軸２４を上昇させる。ついで、加工が終了
した被加工物Ｗをアンローダ４３により反転し、
加工面Ｂを上にした状態で水切ブローステーシヨ
ン３３の載置台５４上に移載する。そして、カバ
ー５７を下降させて、ノズル５８ａより洗浄液を
被加工物Ｗの加工面Ｂに噴射させ洗浄する。つぎ
に、ノズル５８ｂより圧縮空気を噴射し、加工面
８に付着している洗浄液を飛散させつ。さらに、
トランスフア機構４８の搬送体５３により、被加
工物Ｗを水切ブローステーシヨン３３から位相決
めステーシヨン４９まで搬送する。ついで、この
位相決めステーシヨン４９にては、被加工物Ｗは
所定角度回動する。その結果、次の測定ステーシ
ヨン５０において変位検出器６０……の測定子が
加工穴に入ることによる誤測定を防止できる。な
お、被加工物Ｗに、誤測定を惹き起す加工穴が穿
設されていないときは、位相決めステーシヨン５
０を飛び越してもよい。ついで、搬送体２３によ
り水切ブローステーシヨン３３より測定ステーシ
ヨン５０の昇降台６１に被加工物Ｗを搬送する。
そして、昇降台６１を上昇させ、加工面Ｂ変位検
出器６０……の測定子に当接させる。その結果、
これら変位検出器６０……からは、加工面Ｂ形状
を示す検出信号が演算制御部３に出力される。つ
いで、昇降台６１を下降させ、搬送体２３により
被加工物Ｗを待期ステーシヨン５１に移載する。
かくして、加工の１サイクルが終了する。このよ
うな加工サイクルを繰返しているうちに、前述し
たように砥石１１の平面度が劣化する。このよう
な砥石１１の平面度劣化傾向は演算制御部３に入
力した変位検出器６０……からの変位量データに
基づいて算出された断面形状精度により検出され
る。たとえば、第６図に示すように求められた断
面形状精度が許容限６５を越えるようとしている
ときは、その直前で、加工中心位置をずらすよう
に制御する。すなわち、第６図の黒丸で示すよう
に、被加工物Ｗが中凸傾向を示し続けている場合
は、砥石１１は中凹となつているのであるから、
加工中心位置が外周側の点６３となるようにテー
ブル８の移動体８ａの位置修正を行う。しかし
て、この状態で再び加工を断続すると通常被加工
物Ｗは、徐々に中凹傾向を示す。したがつて断面
形状精度が許容限６６を越える直前で加工中心位
置を反対方向にずらす。この場合、砥石は、中凸
となつているのであるから、第６図白丸で示すよ
うに、加工中心位置が点６２となるようにテーブ
ル８の移動体８ａの位置修正を行う。このような
砥石１１による加工中心位置の修正を順次繰り返
す。

かくして、砥石１１の平面度は、加工中心位置
を変更することにより、一定の精度範囲内に維持
させる。したがつて、砥石１１の形状精度を修正
するために、加工を中断する必要がなくなり、平
面ホーニング加工の自動化及び高能率化が可能と
なる。とくに、洗浄後の被加工物Ｗの加工面Ｂの
断面形状を測定することにより砥石１１の断面形
状を求めるようにしているので、脱落した研磨砥
粒や加工残留層などの悪影響を受けることがな
い。その結果、断面形状の測定精度が極めて高く
なり、平面度の制御を確実に行うことができる利
点をもつている。

なお、さらに、移載機構５及びトランスフア機
構４８の代りに、被加工物Ｗの搬送をすべてロボ
ツトにより行わせてもよい。さらにまた、加圧旋
回軸２４は、単に加工物Ｗを砥石１１に加圧し
て、単につれまわり（自転）のみを行わせるよう
にしてもよい。さらにまた、上記実施例において
は、加工中心位置は３点６２，６３，６４である
が、このようなポイント設定の他に、外側と内側
の限界点を定めておき、これらの間の連続的に任
意の間隔で変位させるようにしてもよい。さら
に、上記実施例においては、砥石１１側を動かす
ことにより加工中心位置を変化させているが、砥
石１１側を固定し被加工物Ｗを動かすようにして
もよい。

〔発明の効果〕

本発明の研磨装置は、以下のような格別の効果
を奏する。すなわち、砥石の平面度を加工を中
断することなく、一定の範囲に維持することがで
きるので、平面加工精度及び平面加工能率が高く
なる。砥石の平面度の修正作業を行う必要がな
くなり、被加工物の自動化が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の研磨装置の正面
図、第２図は同じく平面図、第３図は第１図に示
す砥石の拡大平面図、第４図及び第５図は本発明
の一実施例の研磨装置の作動説明図、第６図は同
じく加工数と被加工物の断面形状精度との関係を
示すグラフ、第７図は被加工物の斜視図、第８図
は従来の平面ホーニング加工の説明図である。 １……加工部、２……測定部、３……演算制御
部、５……移載機構（第１搬送部）、８……テー
ブル、９……砥石回転駆動部、１１……砥石、１
４……加圧回転駆動部（加圧部）、３３……水切
ブローステーシヨン（洗浄部）、４８……トラン
スフア機構（第２搬送部）、Ｗ……被加工物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記構成を具備することを特徴とする研磨装
   置。 (イ) 平面状の研磨作用面を有する砥石と、この砥
   石を保持し上記研磨作用面に直交する回転軸線
   のまわりに上記砥石を回転駆動する砥石回転駆
   動部と、この砥石回転駆動部を上記回転軸線に
   直交する方向に進退駆動自在に支持するテーブ
   ルと、被加工物を上記砥石の回転に追従して回
   転自在に保持して上記研磨作用面に押し付ける
   加圧部と、研磨加工前の上記被加工物を上記砥
   石上に搬入するともに研磨加工後の上記被加工
   物を上記砥石から搬出する第１搬送部とを有す
   る加工部。 (ロ) 上記加工部にて研磨加された上記被加工物の
   研磨面を洗浄する洗浄部と、この洗浄部により
   洗浄された上記被加工物の研磨面の平面度を測
   定して電気信号に変換する測定ステーシヨン
   と、上記第１搬送部により搬出された上記被加
   工物を搬入して上記洗浄部及び上記測定ステー
   シヨンに搬送する第２搬送部とを有する測定
   部。 (ハ) 上記測定部から出力された電気信号が示す平
   面度測定結果に基づいて上記研磨作用面に対す
   る上記被加工物の加工位置を上記平面加工によ
   り平面度が低下した研磨作用面の平面度を向上
   させる位置に移動させる制御信号を上記加工部
   に出力する演算制御部。