JPH06258050A

JPH06258050A - 砥石形状計測装置

Info

Publication number: JPH06258050A
Application number: JP6922793A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Shoji; 克雄庄司; Tsutomu Haga; 務芳賀
Original assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】［目的］砥石外周の曲面形状を計測し、所定以上の誤差
が生じたらツルーイング装置で砥石形状をツルーイング
する。［構成］外周に研削面を備えて回転する研削砥石３６
と、この外周面をドレッシングするために回転するドレ
ッサとを備えたドレッシング装置において、投光器３７
ａから研削砥石３６に光を投光する。この光の光路１２
上に受光器３７ａを配置し、光１２を受光器３７ｂが受
けたときのオン・オフの位置を計測し、研削砥石３６の
外形を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、砥石形状計測装置に関
する。詳しくは、極微粒ダイヤモンドホイール、ＣＢＮ
ホイールなどの研削砥石の曲面をロータリドレッサでツ
ルーイングとドレッシングし、成形後砥石形状の計測が
できる砥石形状計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファインセラミックスなどの新素材が使
われるにつれ、これらの素材を高能率、高精度に研削す
る必要性が増えている。ファインセラミックスなどの高
硬度材料を加工するには、ダイヤモンドホイール、ＣＢ
Ｎホイールなど硬い砥粒を有する砥石が使われている。

【０００３】これらの材料の加工で砥石の目づまり、砥
石の形くずれなどを起こし砥石の切れ味が低下すると、
通常砥石と同じようにツルーイングとドレッシングとを
行う必要がある。このドレッシングは、ロータリドレッ
シング、ポイントドレッシングなど従来からのドレッシ
ング、ツルーイングの方法が行われている。

【０００４】しかし、ダイヤモンド、ＣＢＮ砥石の砥粒
が硬くツルーイングとドレッシングが従来の方法では困
難である。ダイヤモンドホイールのツルーイング、ドレ
ッシングを精度良く、効率的に行いたいという要望が高
まっている。

【０００５】一方、砥石を円弧状に成形後、砥石の円弧
の外周の形状を測定するものも知られている。例えば、
特公平４−７１６６７号のように、接触子を砥石外周に
接触させ、円弧半径、中心位置を求め、目標よりずれて
いた時補正する砥石測定装置はある。しかし、この測定
装置は記載されているように接触式のため接触子が接触
するたびに摩耗が生じる問題点がある。また、測定装置
は、ドレッシング及びツルーイング装置と別体のため砥
石周辺を両装置で占拠し、操作性が悪いという問題点も
生じていた。

【０００６】他方、実開平４−１２５５６５号公報のよ
うに、非接触でツルーイングされた研削面を測定する砥
石形状計測装置も知られている。しかし、計測のための
レーザ光の投光方向がツルーイング装置の移動方法と無
関係なために測定が正確でない、座標の計算が複雑にな
るなどの問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な構造と制御装置で研削砥石の外形を計測できツルーイ
ング及びドレッシング装置（以下、単にツルーイング装
置という。）に搭載した砥石形状計測装置を提供するこ
とにある。

【０００８】本発明の他の目的は、砥石外周のＲ形状を
計測し、所定以上の誤差が生じたらツルーイング装置で
砥石形状をツルーイングし、光路をツルーイングのため
の旋回軸線と一致させた砥石形状計測装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に次のような手段を採る。

【００１０】この発明は、研削砥石の外周面をツルーイ
ングするために旋回軸を備えたツルーイング装置におい
て、前記研削砥石に光を投光するために前記旋回軸線に
沿って投光するための投光器と、前記光を受光するため
に前記光の光路上で、かつ前記旋回軸線上に距離を有し
て配置された受光器と、前記光を前記受光器が受けたと
きのオン・オフを検知及び前記オン・オフの座標位置を
検出するための砥石形状検出手段とからなることを特徴
とする砥石形状計測装置である。

【００１１】

【作用】研削砥石の外周面をツルーイングするためのツ
ルーイング装置において、投光器から研削砥石に光を旋
回軸線上に沿って投光する。この光の光路上に受光器を
配置し、光を受光器が受けたときのオン・オフの位置を
砥石形状検出手段で計測し、研削砥石の外周面形状を計
測する。

【００１２】

【実施例】この発明の一実施例を図面を参照しながら以
下に説明する。以下に示す実施例は、円筒研削用のツル
ーイング装置にこの発明を適用した例である。図１は、
ツルーイング装置の平面図、図２はツルーイング装置の
一部断面で示した側面図、図３は旋回フレームの上部支
持構造を示す断面図である。

【００１３】ツルーイング装置１の機台２は、図示しな
い研削盤のベッド上に設けられたテーブル３に固定され
ている。テーブル３は水平面内でＺ軸線方向にサーボモ
ータ（図示せず）により移動される。Ｚ軸線方向と直交
するＸ軸線方向に砥石台（図示せず）がサーボモータ
（図示せず）により駆動制御される。機台２はコラム部
４と、コラム部４の上下部に設けられた上板５および下
板６とからなっている。

【００１４】上板５および下板６間に旋回フレーム７が
配置されている。旋回フレーム７には、上下部に旋回軸
８，９が設けられ、旋回軸８，９は軸受１０，１１を介
して上板５および６に支持されている。これにより、旋
回フレーム７は垂直方向の旋回軸線１２の回りを旋回自
在となっている。

【００１５】上板５に設けられたサーボモータ１３は、
旋回フレーム７を旋回させるためのものである。旋回フ
レーム７は、サーボモータ１３の出力軸１４および上部
旋回軸８にそれぞれ設けられた歯付プーリ１５，１６
と、両歯付プーリ１５，１６間に設けられた歯付ベルト
１７とを介して駆動される（図３参照）。

【００１６】旋回フレーム７にはスライダ１８が図示し
ない案内部材を介して昇降自在に設けられている。サー
ボモータ１９の出力軸に設けられた面板２０と、スライ
ダ１８との間にリンク２１の両端が上部ピン２２，下部
ピン２３によって枢支されている。スライダ１８はサー
ボモータ１９の駆動によって、上部ピン２２が出力軸の
回りを旋回することにより昇降する。サーボモータ１９
は、砥石３２を研削砥石３６の軸中心と一致させるため
のものである。

【００１７】スライダ１８にはボールねじ２４が水平方
向に設けられている。ボールねじ２４に螺着されたナッ
ト２５には、ブラケット２６を介してハウジング２７が
固定されている。ハウジング２７は図示しない案内部材
を介してスライダ１８に対して水平方向に移動自在であ
る。ボールねじ２４は、歯付プーリ２８および図示しな
い歯付ベルトを介して図示しないサーボモータに連結さ
れている。サーボモータの駆動によってボールねじ２４
が回転し、ハウジング２７が水平方向（Ｘ軸方向）、す
なわち研削砥石６に接近又は遠ざかる方向に移動する。

【００１８】ハウジング２７内には、スピンドル２９が
軸受３０を介して回転自在に支持されている。スピンド
ル２９の一端には砥石固定板３１を介してツルーイング
のための砥石３２が固定されている。スピンドルの他端
は、プーリ３３ａ，３３ｂおよびタイミングベルト３４
を介してサーボモータ３５に連結されている。ツルーイ
ングのための砥石３２は、このサーボモータ３５の駆動
によって回転する。

【００１９】以上のような構造において、研削砥石３６
の形状に応じて砥石３２が旋回、水平移動して研削砥石
３６を所望の円弧形状にツルーイング及びドレッシング
を行う。なお、このツルーイング及びドレッシング作業
の前に、サーボモータ１９を駆動し砥石３２を研削砥石
３６の軸中心と一致させる。

【００２０】ツルーイング装置１には、研削砥石３６の
外形形状を検出するための検出手段が設けられている。
形状検出手段は、光学式のものであり、旋回フレーム７
の上下部内面に設けられた投光器３７ａと受光器３７ｂ
とからなっている。投光器３７ａは、本実施例では光源
に半導体レーザが用いられたレーザ投光器であり、その
光軸と旋回フレーム７の旋回軸線１２とが一致するよう
に配置されている。

【００２１】すなわち、投光器３７ａから発せられたレ
ーザ光は、旋回軸線１２上を通って受光器３７ｂによっ
て受光される。そして、研削砥石３６がレーザ光を遮る
か否か、言い換えれば研削砥石３６の外周が旋回軸線１
２上にあるか否かによって、受光器３７ｂがＯＮ−ＯＦ
Ｆ信号を出力する。

【００２２】図４は、研削砥石の形状を計測し、補正す
るための制御装置６０を示す機能ブロック図である。

【００２３】ＣＰＵ４０は計測装置の全体を制御する中
央処理装置である。ＣＰＵ４０はバスライン４１を介し
て、各種メモリ、演算手段等に接続されている。各種メ
モリにはＣＲＴはキーボード４２からデータが入力され
るとともに、各データはＣＲＴに表示される。

【００２４】Ｘ軸サーボモータ４３は、砥石台をＸ軸線
方向に移動させるためのモータであり、位置検出信号と
速度検出信号とがＸ軸位置制御手段４４および増幅器４
５にそれぞれフィードバックされ、Ｘ軸サーボモータ４
３の作動が制御される。同様にＺ軸サーボモータ４６は
テーブル３をＺ軸線方向に移動させるためのモータであ
り、位置検出信号と速度検出信号がＺ軸位置制御手段４
７および増幅器４８にそれぞれフィードバックされ、Ｚ
軸サーボモータ４６の作動が制御される。

【００２５】計測用プログラムメモリ４９には、砥石形
状の計測を実行するためのプログラム、すなわちＸ軸サ
ーボモータ４３およびＺ軸サーボモータ４６を駆動さ
せ、レーザ光によって砥石を検出するためのプログラム
が記憶されている。レーザ式砥石検出手段３７は、具体
的には投光器３７ａ，受光器３７ｂであり、インターフ
ェイス５０を介してバス４２に接続されている。

【００２６】砥石形状演算手段５１は、砥石検出手段３
７の検出信号が出力されたときのＸ軸、Ｚ軸方向の現在
位置に基づき砥石の形状を演算するためのものである。
砥石形状計測メモリ５２は、砥石検出手段３７によって
検出された研削砥石３６の各点のデータを一時的に記憶
しておくためのものである。投光器３７ａから投光され
たレーザ光は、受光器３７ｂによって受光されるが研削
砥石３６に遮られると受光できなくなる。この受光と、
受光出来なくなる位置、すなわちオン・オフ位置を検出
し、この座標位置を砥石形状計測メモリ５２に記憶して
置く。砥石形状基準メモリ５３には、ワークの研削加工
に必要な基準となる砥石形状が記憶されている。

【００２７】公差メモリ５４には計測された砥石形状
と、基準となる砥石形状との間で許される公差が記憶さ
れている。ツルーイング判定手段５５は、砥石形状基準
メモリ５３に記憶された基準砥石形状と砥石形状計測メ
モリ５２に記憶された計測砥石形状とを比較し、その差
が公差内にあるか否かを判定する手段である。

【００２８】ツルーイングプログラムメモリ５６には、
ツルーイングを行うためのプログラム、すなわち砥石３
２を昇降、水平移動、回転等させるためのプログラムが
記憶されている。このツルーイングプログラムは基準砥
石形状と計測砥石形状との差が公差からはずれたときに
実行される。

【００２９】砥石形状計測装置の動作を図５に示すフロ
ーチャートを参照して以下に説明する。研削砥石３６に
よるワークの研削加工終了後、ステップＰ₁において基
準形状が砥石形状基準メモリ５３に設定されているか否
かが判断される。基準形状が設定されていなければ、ス
テップＰ₂によりキーボード４２を介してデータを基準
メモリ５３に入力する。基準形状が設定されると、ステ
ップＰ₃により計測プログラム４９内のプログラムが実
行される。この計測は次の手順で行われる（図６参
照）。

【００３０】研削砥石３６は、形状計測中に研削加工時
と同一の回転速度で回転駆動される。ツルーイング装置
１は、Ｚ軸サーボモータ４６の駆動により、所定ピッチ
Ｚ_n−Ｚ_n-1ずつＺ軸線方向に移動し、かつ所定ピッチ
移動するごとにＸ軸サーボモータ４３の駆動によりＸ軸
線方向に研削砥石３６が砥石３２の方向に移動する。こ
の各点の位置を直線又は曲線で接続したのが、前記した
砥石形状基準メモリ５３に記憶された研削砥石の形状、
すなわち断面（Ｘ−Ｚ軸）形状に近いものである。

【００３１】それに伴ってレーザ光も同様な動きをし、
砥石３６の外周面の各点でレーザ光が遮られるごとに、
砥石検出手段３７が信号を出力する。このときのレーザ
光は、前記各点を中心にＸ軸方向に移動して研削砥石３
６の外形を探りながらオン・オフの位置を計測する。そ
して、ステップＰ₄により、これらの出力信号を発生し
たレーザ光の座標位置は、砥石３６の外周面の各点の座
標位置（Ｘ₁，Ｚ₁）、（Ｘ₂，Ｚ₂）、…（Ｘ_n，Ｚ
_n）として砥石形状計測メモリ５２に記憶される。

【００３２】次にステップＰ₅により、砥石形状演算手
段５１が、座標位置（Ｘ₁，Ｚ₂），（Ｘ₂，Ｚ₂）…
（Ｘ_n，Ｚ_n）から砥石３６の形状を演算する。同時に
Ｒ形状がある場合は、曲率中心（Ｘ_c，Ｚ_c）および曲
率径ｒも算出する。次に、ステップＰ₆により、ツルー
イング判定手段５５が、計測された砥石形状が公差以内
にあるか否か判断する。そして、砥石形状が公差以上で
あれば、ステップＰ₆によりツルーイング用プログラム
メモリ５６に記憶されたプログラムを実行する。公差以
内であれば、ツルーイングは行わない。

【００３３】

【その他の実施例】前記砥石形状計測装置は、円筒研削
盤に適用したものであったが平面研削盤など他の研削盤
に適用できる。また、前記ドレッシング砥石は回転する
砥石３２であったがポイントドレッサなど回転しないも
のでも良い。更に、前記ドレッシング装置は円弧のため
のドレッシング装置であったが他の曲面のドレッシング
装置であっても良い。前記サーボモータ１３，３５は、
通常の制御できないタイプの駆動モータでも良い。

【００３４】

【発明の効果】

ａ．ツルーイング装置に室温変化等による熱変形等誤差
が生じても、ツルーイング装置の旋回軸線上に光路を有
するため、ツルーイングした砥石外周の形状に誤差を生
じにくい。

【００３５】ｂ．ツルーイング装置の旋回中心軸線と光
路（軸）とが一致しているので研削砥石の座標と、ツル
ーイング装置の座標の相対関係位置を求めることが容易
となり、計測結果を正確にフィードバックでき、ツルー
イングされた砥石形状の精度が向上する。

【００３６】ｃ．形状計測からツルーイングに移行する
時間を最短にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ツルーイング装置の平面図である。

【図２】図２は、図１の一部切断図である。

【図３】図３は、図１のII-II 線切断図である。

【図４】図４は、砥石形状制御装置の機能ブロック図で
ある。

【図５】図５は、砥石形状制御装置の動作のフローチャ
ートを示す図である。

【図６】図６は、砥石形状測定時の計測動作を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…ツルーイング装置３…テーブル８，９…旋回軸３６…研削砥石３７ａ…投光器３７ｂ…受光器４０…ＣＰＵ４３…Ｘ軸サーボモータ４６…Ｚ軸サーボモータ５１…砥石形状演算手段５２…砥石形状計測メモリ５３…砥石基準メモリ５４…公差メモリ５６…ツルーイングプログラムメモリ

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【手続補正書】

【提出日】平成５年４月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図３】

【図６】

【図２】

【図５】

【図４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研削砥石の外周面をツルーイングするため
に旋回軸を備えたツルーイング装置において、前記研削砥石に光を投光するために前記旋回軸線に沿っ
て投光するための投光器と、前記光を受光するために前記光の光路上で、かつ前記旋
回軸線上に距離を有して配置された受光器と、前記光を前記受光器が受けたときのオン・オフを検知及
び前記オン・オフの座標位置を検出するための砥石形状
検出手段とからなることを特徴とする砥石形状計測装
置。