特開 2024-154514 といし測定手段及びそれを用いたドレス実施システムと研削盤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024154514

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】といし測定手段及びそれを用いたドレス実施システムと研削盤

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/18 20060101AFI20241024BHJP

   B24B 49/08 20060101ALI20241024BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20241024BHJP

   B24B 5/04 20060101ALI20241024BHJP

   B24B 53/00 20060101ALI20241024BHJP

   B24B 53/12 20060101ALI20241024BHJP

   B24B 47/22 20060101ALI20241024BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

B24B49/18

B24B49/08

B24B49/10

B24B5/04

B24B53/00 A

B24B53/12 Z

B24B47/22

B23Q17/22 D

B23Q17/22 Z

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023068345

(22)【出願日】2023-04-19

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-06-18

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和 ４年 ４月２０日 シギヤ精機製作所のショールームにてデモンストレーションの実施 令和 ４年 ５月１２日 シギヤ精機製作所のショールームにてデモンストレーションの実施 令和 ４年１１月 ８日 ＪＩＭＴＯＦ２０２２にて展示 令和 ４年 ９月２９日 ツールエンジニア２０２２年１０月号、４２～４５頁に掲載 令和 ４年１０月２８日 ツールエンジニア２０２２年１１月号、１６～１７頁に掲載 令和 ５年 ２月２５日 機械技術２０２３年３月号、３５～３９頁に掲載

(71)【出願人】

【識別番号】593127027

【氏名又は名称】株式会社シギヤ精機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110003085

【氏名又は名称】弁理士法人森特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】篠原 智明

(72)【発明者】

【氏名】永尾 公壮

【テーマコード（参考）】

3C029

3C034

3C043

3C047

【Ｆターム（参考）】

3C029AA24

3C034AA01

3C034BB74

3C034BB92

3C034BB94

3C034CA08

3C034CB12

3C034DD05

3C043AA01

3C043CC03

3C043DD02

3C043DD05

3C043DD06

3C043EE03

3C047AA02

3C047AA08

3C047AA12

3C047AA15

3C047AA16

3C047EE04

3C047EE11

3C047EE18

(57)【要約】

【課題】高精度ではあるが測定距離の短い非接触式のセンサによるといしの研削面の位置の検出を、一般といしにも適用可能としたといし測定手段及びそれを用いたドレス実施システムと研削盤を提供する。
【解決手段】研削盤に用いるといし測定手段１０であって、研削盤に装着しているといしの研削面の位置を測定する非接触式の第１センサ３０と、といしの研削面の位置を測定し、第１センサ３０よりも測定距離が短く、かつ測定精度の高い非接触式の第２センサ２０とを備え、第１センサ３０と第２センサ２０とにより、２段階でといしの研削面の位置を測定可能にしている。このことにより、交換時のといしの径が不明であっても、といしと、第２センサ２０のうち研削面との対向部との干渉を防止して、短時間でといしの研削面の位置を高精度に測定可能になる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

研削盤に用いるといし測定手段であって、
研削盤に装着しているといしの研削面の位置を測定する非接触式の第１センサと、
前記といしの研削面の位置を測定し、前記第１センサよりも測定距離が短く、かつ測定精度の高い非接触式の第２センサとを備え、
前記第１センサと前記第２センサとにより、２段階で前記といしの研削面の位置を測定可能にしたことを特徴とするといし測定手段。

【請求項2】

前記第１センサ及び前記第２センサの各センサの検出面との対向部と、前記といしのドレスに用いるドレッサが本体と一体になっている請求項１に記載のといし測定手段。

【請求項3】

研削盤に用いるといしのドレスを実施するためのドレス実施システムであって、
前記研削盤は、前記といしとワークとが相対的に移動可能であり、
前記ドレスを行うドレッサと、
といし測定手段と、
制御手段とを備えており、
前記相対的な移動により、前記といしと前記ワークとの対向距離が調整される方向をＸ軸方向、前記Ｘ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とすると、
前記といし測定手段は、
前記といしとの間で、相対的にＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能であり、
研削盤に装着しているといしの研削面の位置を測定する非接触式の第１センサと、
前記といしの研削面の位置を測定し、前記第１センサよりも測定距離が短く、かつ測定精度の高い非接触式の第２センサとを備え、
前記第１センサと前記第２センサとにより、２段階で前記といしの研削面の位置を測定可能にしたものであり、
前記制御手段は、
前記といしに対向させた前記第１センサで、前記といしの研削面の位置を測定した後、前記といしに対向させた前記第２センサで、前記といしの研削面の位置を測定し、
前記相対的な移動により、前記第２センサによる測定時には、前記第２センサと前記といしとの対向距離を、前記第１センサによる測定時における前記第１センサと前記といしとの対向距離よりも短くすることを特徴とするドレス実施システム。

【請求項4】

前記制御手段は、前記第２センサによる前記といしの研削面の位置の測定に基づいて、前記ドレスの開始時における前記といし及び前記ドレッサの座標を設定し、前記座標の位置から前記ドレッサによりドレスを実施させ、ドレス実施後に、ワーク加工時の基準となる前記Ｘ軸の座標系の設定であるＸ軸座標系設定を行う請求項３に記載のドレス実施システム。

【請求項5】

前記ドレスの開始時における座標の設定、前記ドレスの実施及び前記Ｘ軸座標系設定の３つの工程から任意の工程を選択でき、選択した任意の工程までを実施して終了させるようにした請求項３に記載のドレス実施システム。

【請求項6】

請求項３から５のいずれかに記載のドレス実施システムを備えた研削盤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、研削盤に用いるといしについて、といしの研削面の位置の測定を、高精度かつ自動的に行うことができるといし測定手段及びそれを用いたドレス実施システムと研削盤に関する。

【背景技術】

【0002】

研削盤に用いるといしは、交換時等にドレッサにより、研削面の目直しや形直しを行うドレスが実施される。ドレス時のドレス座標の設定は、作業者が目視でといしとドレッサ接触させるティーチング作業により行うことができる。しかし、ティーチング作業は、といしとドレッサが接触するドレスポイントを目視するため、装置の中に身体が入り込む場合もあり安全面の懸念があった。また、人手による作業は時間がかかるだけでなく、といしとドレッサを衝突させないためには高い熟練度が求められていた。

【0003】

前記の問題は、ドレス時だけでなく、ワークの研削開始時においても同様である。このため近年では、非接触式のエアセンサを用いて、といし径を検出することにより、ティーチング作業を省いた自動化の試みが提案されている。例えば特許文献１、２に記載の自動研削装置においては、エアセンサの空気噴射ノズルからといしに向かって空気を吹き付けて、といし径を検出するようにしている。このことにより、作業者がティーチング作業を行うことなく研削加工を開始できることになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１１０８９３号公報

【特許文献2】特開２０１８－３４２９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、エアセンサは測定距離が短く、使用状態によるといし径の変化の大きい一般といしの測定には適していなかった。具体的には、一般といしを新たな一般といしに交換した場合、一般といしはといし径の変化が大きく、といし径が不明であるため、といしと空気噴射ノズルとの干渉を防ぐには、といしの初期位置は、といしの研削面が空気噴射ノズルから十分離れた位置に設定する必要があった。

【0006】

この場合、といしを空気噴射ノズルに近づける速度が速いと、といしの行き過ぎによる流れ込みにより、測定精度が低下する懸念があった。したがって、エアセンサで一般といしのといし径を検出するには、といしを十分離れた位置から、徐々に空気噴射ノズルに近づける必要があった。この方法では、測定完了までに非常に長い時間を要するので、エアセンサによるといし径の検出は、対象がＣＢＮホイール等のといし径変化の小さい超砥粒ホイールに限られていた。

【0007】

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、高精度ではあるが測定距離の短い非接触式のセンサによるといしの研削面の位置の検出を、一般といしにも適用可能としたといし測定手段及びそれを用いたドレス実施システムと研削盤を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するために、本発明のといし測定手段は、研削盤に用いるといし測定手段であって、研削盤に装着しているといしの研削面の位置を測定する非接触式の第１センサと、前記といしの研削面の位置を測定し、前記第１センサよりも測定距離が短く、かつ測定精度の高い非接触式の第２センサとを備え、前記第１センサと前記第２センサとにより、２段階で前記といしの研削面の位置を測定可能にしたことを特徴とする。

【0009】

この構成によれば、高精度ではあるが測定距離の短い第２センサを有効に活用できる。具体的には、第１センサでといしの研削面の位置を測定した後は、といしの送り速度を高めて素早くといしを、第２センサのうち検出面（研削面）との対向部に近接し、かつ当該対向部に干渉しない位置まで送ることができる。この後は、第２センサを用いて、といしの研削面の位置を高精度に測定可能になる。すなわち、本発明のといし測定手段を用いれば、交換時のといしの径が不明であっても、といしと、第２センサのうち研削面との対向部との干渉を防止して、短時間でといしの研削面の位置を高精度に測定可能になる。このため、本発明は、使用状態による寸法変化の大きい一般といしのドレス実施の際にも適用可能となる。また、本発明はといし交換時だけではなく、大型機等の熱変形の大きな機械の場合は、コールドスタート時のドレス実施にも有効になる。

【0010】

前記本発明のといし測定手段においては、前記第１センサ及び前記第２センサの各センサの検出面との対向部と、前記といしのドレスに用いるドレッサが本体と一体になっていることが好ましい。この構成によれば、本体のうちドレッサに近い部位に、各センサの検出面との対向部を配置できるので、熱変形などがあっても、ドレッサと当該対向部との位置関係が変化しにくくなるようにすることができる。あわせて、本発明のといし測定手段の既存の装置への取り付けも容易になる。

【0011】

本発明のドレス実施システムは、研削盤に用いるといしのドレスを実施するためのドレス実施システムであって、前記研削盤は、前記といしとワークとが相対的に移動可能であり、前記ドレスを行うドレッサと、といし測定手段と、制御手段とを備えており、前記相対的な移動により、前記といしと前記ワークとの対向距離が調整される方向をＸ軸方向、前記Ｘ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とすると、前記といし測定手段は、前記といしとの間で、相対的にＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能であり、研削盤に装着しているといしの研削面の位置を測定する非接触式の第１センサと、前記といしの研削面の位置を測定し、前記第１センサよりも測定距離が短く、かつ測定精度の高い非接触式の第２センサとを備え、前記第１センサと前記第２センサとにより、２段階で前記といしの研削面の位置を測定可能にしたものであり、前記制御手段は、前記といしに対向させた前記第１センサで、前記といしの研削面の位置を測定した後、前記といしに対向させた前記第２センサで、前記といしの研削面の位置を測定し、前記相対的な移動により、前記第２センサによる測定時には、前記第２センサと前記といしとの対向距離を、前記第１センサによる測定時における前記第１センサと前記といしとの対向距離よりも短くすることを特徴とする。

【0012】

本発明のドレス実施システムは、前記本発明のといし測定手段と同一構成のといし測定手段を備えているので、交換時のといしの径が不明であっても、といしと、第２センサのうち研削面との対向部との干渉を防止して、短時間でといしの研削面の位置を高精度に測定可能になる。

【0013】

前記本発明のドレス実施システムにおいては、前記制御手段は、前記第２センサによる前記といしの研削面の位置の測定に基づいて、前記ドレスの開始時における前記といし及び前記ドレッサの座標を設定し、前記座標の位置から前記ドレッサによりドレスを実施させ、ドレス実施後に、ワーク加工時の基準となる前記Ｘ軸の座標系の設定であるＸ軸座標系設定を行うことが好ましい。この構成によれば、ドレスの開始時の座標設定、ドレス、ワーク加工時の基準となるＸ軸座標系設定といった一連の工程を連続的に実施するので、作業時間の短縮化を図ることができる。

【0014】

また、前記ドレスの開始時における座標の設定、前記ドレスの実施及び前記Ｘ軸座標系設定の３つの工程から任意の工程を選択でき、選択した任意の工程までを実施して終了させるようにしていることが好ましい。このような工程選択を可能にしていることにより、作業者の作業に対する自由度が向上し、作業者のノウハウを生かした作業が可能になる。

【0015】

さらに、本発明の研削盤は、前記各本発明のドレス実施システムを備えているので、交換時のといしの径が不明であっても、といしと、第２センサのうち研削面との対向部との干渉を防止して、短時間でといしの研削面の位置を高精度に測定可能になる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の効果は前記のとおりであり、要約すれば、本発明のといし測定手段を用いれば、交換時のといしの径が不明であっても、といしと、第２センサのうち研削面との対向部との干渉を防止して、短時間でといしの研削面の位置を高精度に測定可能になり、本発明のといし測定手段を備えたドレス実施システムや研削盤においても同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る研削盤の要部を示す外観斜視図。

【図2】本発明の一実施形態に係るといし測定手段の拡大斜視図。

【図3】図１に示した研削盤の要部の平面図にブロック図を追加した図。

【図4】本発明の一実施形態において、初期設定から研削実施のためのＸ軸座標系設定までの工程を示したフローチャート。

【図5】本発明の一実施形態において、といし交換時のといしと、といし測定手段及び主軸台との位置関係を示した平面図。

【図6】本発明の一実施形態において、噴射口と研削面とが対向した状態を示した平面図。

【図7】本発明の一実施形態において、研削面を噴射口に近接させた状態を示した平面図。

【図8】図７の状態からといしが噴射口に向けて前進した状態を示した平面図。

【図9】本発明の一実施形態において、ドレスを実施中の状態を示した平面図。

【図10】本発明の一実施形態において、Ｘ軸座標系設定時におけるといしとワークとの関係を示す平面図。

【図11】本発明の一実施形態において、工程選択画面の一例を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る研削盤１の要部を示す外観斜視図を示している。図１において、といし台２にといし３が搭載されており、といし３は研削面３ｂが露出した状態でといしカバー４で覆われている。テーブル５上に主軸台６と心押台７が搭載されている。主軸台６に設けた主軸センタ８と心押台７に設けた心押軸センタ９との間にワークＷ（図３参照）が挟まれる。

【0019】

といし台２は、ワークＷに向かう方向及びその逆方向であるＸ軸方向に移動可能である。Ｘ軸方向は、といし３とワークＷとの対向距離が調整される方向であり、図１に示した作業者側から見ると前後方向である。主軸台６及び心押台７はテーブル５と一体に、主軸センタ８及び心押軸センタ７の軸方向であるＺ軸方向に移動可能である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向と直交する方向であり、図１に示した作業者側から見ると左右方向である。この構成において、ワークＷの研削は、といし台２をＸ軸方向に移動させて、回転中のといし３の研削面３ｂをワークＷに当接させた状態で行い、テーブル５をＺ軸方向に移動させることにより、研削対象面を変えることができる。

【0020】

図１において、研削盤１はといし測定手段１０を備えている。といし測定手段１０の本体１１は支持体５０を介してテーブル５に取り付けられており、テーブル５と一体にＺ軸方向に移動可能である。図２はといし測定手段１０の拡大斜視図を示している。といし測定手段１０は、本体１１及びその内蔵部品で主要部を構成している。といし測定手段１０の本体１１は、ボルト１５により支持体５０（図１参照）に取り付けられる。

【0021】

本体１１の端面に非接触式の第１センサである超音波センサー３０が取り付けられている。図２は、センサカバー１２を取り外した状態を図示しており、使用時には、センサカバー１２は超音波センサー３０を覆った状態でボルト１３により本体１１に取り付けられる。発振受信部３１は、音波を発振し、対象物で反射した音波を受信する部分である。コネクタ３２に電源供給やセンサ出力のためのケーブル（図示せず）が接続される。

【0022】

図２に示したように、といし測定手段１０は、非接触式の第２センサであるエアセンサ２０を備えている。エアセンサ２０は、噴射口２１、コネクタ２２、エア流路２３、エアホース２４及びエアセンサ本体２５で構成されている。噴射口２１は、本体１１の側面に形成されている。コネクタ２２に接続したエアホース２４を経てエア流路２３に供給されたエアが噴射口２１から噴出する。エアホース２４はエアセンサ本体２５に接続されており、エア入力コネクタ２６に接続されたエアホース（図示せず）からのエアが供給される。エアセンサ本体２５は、エア圧の検出部分であり、検出値は出力ケーブル２７を経て制御手段６０（図３参照）に送られる。エアセンサ本体２５の配置位置は、特に制限はないが、本実施形態では図１に示したように、主軸台６の背面に配置している。

【0023】

超音波センサー３０及びエアセンサ２０は、といし３の研削面３ｂと各センサの検出面（研削面３ｂ）との対向部との間の距離を測定するものであるが、詳細は後に説明するとおり、測定値に基づいて、といし３の研削面３ｂの位置を求めることができる。このため、本実施形態では、各センサによる測定のことを、といし３の研削面３ｂの位置の測定という。

【0024】

本体１１からは、ドレッサ４０が突出しており、ボルト１４により本体１１に固定されている。ドレッサ４０は、といし３（図１参照）の研削面３ｂの目直しや形直しであるドレスを行う工具である。図２の例では、ドレッサ４０は先端にダイヤモンドが埋め込まれたタイプであるが、他のタイプであってもよい。例えば本体１１を大型化させて、ロータリドレッサを採用してもよい。

【0025】

図２に示したといし測定手段１０は、本体１１に超音波センサー３０の発振受信部３１（検出面との対向部）、エアセンサ２０の噴射口２１（検出面との対向部）及びドレッサ４０の３つの手段が一体になったものである。この構成によれば、本体１１のうちドレッサ４０に近い部位に、各センサの検出面との対向部を配置できるので、熱変形などがあっても、ドレッサ４０と当該対向部との位置関係が変化しにくくなるようにすることができる。あわせて、既存の装置への取り付けも容易になる。また、３つの手段が一体に移動する構成であれば他の構成であってもよく、例えば、テーブル５と一体の部材に３つの手段を取り付けたものであってもよく、研削盤１の構成部材に３つの手段を取り付けたものであってもよい。

【0026】

図３は、図１に示した研削盤１の要部の平面図に、信号のやり取りを示すブロック図を追加した図である。図示の便宜のため、図２に示したセンサカバー１２の図示は省略している（図５以降も同じ。）。制御手段６０には、テーブル５の位置情報が入力され（信号線６１）、あわせてといし３の中心軸３ａの位置情報も入力される（信号線６２）。また、制御手段６０には、エアセンサ本体２５の検出値と、超音波センサー３０の検出値が入力される。

【0027】

制御手段６０は、これらの位置情報及び検出値に基づいて、テーブル送りモータ７０及びといし台送りモータ８０の制御を行う。テーブル送りモータ７０の制御により、テーブル５（図１参照）と一体の主軸台６及び心押台７の位置制御が可能になる。この位置制御と同時に、といし測定手段１０が位置制御され、主軸センタ８と心押軸センタ９との間に挟まれたワークＷも位置制御される。

【0028】

研削盤１は、ワークＷの加工だけでなく、詳細は後に説明するとおり、制御手段６０の指令により、といし３の研削面３ｂのドレスを行い、ドレスの開始時におけるといし３又はドレッサ４０の座標を設定し、この座標の位置からドレッサ４０によりドレスを実施させ、ドレス実施後に、ワーク加工時の基準となるＸ軸の座標系の設定であるＸ軸座標系設定を行うことができる。したがって、研削盤１は、ドレス開始時における座標の設定、ドレスの実行及びＸ軸座標系の３つの工程を実行させるドレス実施システムを備えたものとしても認定可能である。

【0029】

図４は、本実施形態において、初期設定からワーク加工時の基準となるＸ軸座標設定までの工程を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って、本実施形態について工程順に説明する。開始時には、必要な場合にのみ初期設定を行う（図４のステップ１００）。初期設定は、最初に１度実施しておけばよく、各センサが動くなどして位置関係が変わった場合に必要となる操作である。初期設定としては、ドレッサ４０の座標設定、Ｘ軸座標系設定、エアセンサ２０の校正及びセンサ基準位置設定が挙げられる。

【0030】

ドレッサ４０の座標設定とは、ドレッサ４０の先端位置の座標を設定することである。Ｘ軸座標系設定とは、ワーク中心の座標値を設定することである。エアセンサ２０の校正とは、噴出するエアの圧力を距離として規定する作業のことである。この校正は、エアセンサ２０の噴射口２１と研削面３ｂとの間にシムを挟むことにより実施することができる。センサ基準位置設定は、超音波センサー３０及びエアセンサ２０による測定時に、各センサを研削面３ｂに対向させるときの各センサの位置を設定することである。

【0031】

初期設定が終わると、といし交換を行う（図４のステップ１０１）。図５はといし交換時のといし３と、といし測定手段１０及び主軸台６との位置関係を示した平面図である。本図は、図示の便宜のためエアセンサ２０（図２参照）は、噴射口２１のみを図示している（図６以降も同じ）。本図に示したように、といし交換時には、といし３の中心軸３ａは最後退位置にある。このため、といし３の研削面３ｂとドレッサ４０の先端との間には十分な距離が確保されており、両者の干渉は起こらない。

【0032】

図５の状態では、初期設定に基づき、超音波センサー３０はといし３の研削面３ｂと対向する位置にある。超音波センサー３０の発振受信部３１から音波が発振されており（矢印ａ）、といし３の研削面３ｂで反射された音波を発振受信部３１で受信する。このことにより、発振受信部３１と研削面３ｂとの間の距離ｓ１が測定される（図４のステップ１０２）。発振受信部３１のＸ座標は固定値で既知であるため、距離ｓ１の測定により、研削面３ｂのＸ座標が算出可能となる。また、既知の発振受信部３１のＸ座標と、制御手段６０（図３）が認識している、といし３の中心軸３ａのＸ座標により、中心軸３ａと発振受信部３１との間の距離ｄ１も算出可能となる。距離ｄ１の算出により、といし３の半径ｒ１も算出可能となる。

【0033】

超音波センサー３０による測定を終えると、テーブル５（図１）と一体にといし測定手段１０を、初期設定に基づいて、エアセンサ２０の噴射口２１が研削面３ｂに対向する位置まで移動させる（矢印ｂ）。図６は、噴射口２１と研削面３ｂとが対向した状態を示している。この状態から、といし３を送り（矢印ｃ）、図７に示したように、といし３の研削面３ｂを噴射口２１に近接させる（図４のステップ１０３）。

【0034】

図７において、研削面３ｂと噴射口２１との距離はｓ２である。距離ｓ２は１ｍｍ程度であるが、図示の便宜のため誇張して図示している。図７のように、研削面３ｂが噴射口２１に接近したことにより、距離ｓ２はエアセンサ２０の検出距離に近づいた距離になっている。本実施形態においては、前記のとおり超音波センサー３０により、研削面３ｂのＸ座標を算出できることに加え、噴射口２１のＸ座標は固定値で既知である。このことにより、距離ｓ２が１ｍｍ程度になるといし３の目標移動位置のＸ座標が算出可能となる。このため、といし３の前進速度を高めて素早くといし３を目標位置に移動させることができる。距離ｓ２は、超音波センサー３０の測定誤差を考慮して余裕を持たせた距離にしておけば、研削面３ｂが本体１１に干渉することを防止することができる。

【0035】

図７のように、研削面３ｂと噴射口２１との距離がｓ２になった状態から、といし３を送りながら（矢印ｃ）、エアセンサ２０による研削面３ｂの位置測定を行う（図４のステップ１０４）。図７の状態では、エアセンサ２０の噴射口２１と研削面３ｂとが対向しているので、噴射口２１からのエアを研削面３ｂに吹き付けることができる。研削面３ｂが噴射口２１に近づくにつれて、エアセンサ２０内の圧力が変化し、この変化をエアセンサ本体２５（図２参照）が検出し、噴射口２１から研削面３ｂまでの距離が測定可能になる。図７の状態からといし３を噴射口２１に近づけていき、噴射口２１から研削面３ｂまでの距離ｓ２が短くなり、距離ｓ２がエアセンサ２０の測定可能範囲内（例えば０.５ｍｍ以内程度）に達すると、当該距離が測定可能になる。測定可能範囲内に達したことはエアセンサ本体２５の信号値で判断可能である。

【0036】

図８は、図７の状態からといし３が噴射口２１に向けて前進した状態を示している。この状態の距離ｓ３は、エアセンサ２０の測定可能範囲内であり、エアセンサ２０は距離ｓ３を測定している。噴射口２１のＸ座標は固定値で既知であるため、距離ｓ３の測定により、研削面３ｂのＸ座標が算出可能となる。また、既知の噴射口２１のＸ座標と、制御手段６０（図３）が認識しているといし３の中心軸３ａのＸ座標により、中心軸３ａと噴射口２１との間の距離ｄ３も算出可能となる。距離ｄ３の算出により、といし３の半径ｒ２も算出可能となる。

【0037】

エアセンサ２０で求めた距離ｓ３は精度が高く、距離ｓ３から求めた研削面３ｂのＸ座標も精度が高く、距離ｓ３から求めたといし３の半径ｒ２も精度が高い。といし３が移動しても、中心軸３ａのＸ座標に半径ｒ２を加算すれば、研削面３ｂのＸ座標が算出可能となる。この場合、半径ｒ２の精度が高いので、得られる研削面３ｂのＸ座標は精度の高いものとなる。

【0038】

一方、ドレッサ４０の先端のＸ座標は初期設定時に入力され既知であるため、制御手段６０は、予め設定した手順に基づいて、といし３についてドレス開始の基準となるＸ座標をドレス座標として設定し、あわせてドレッサ４０のＺ座標をドレス座標として設定する（図４のステップ１０５）。ドレッサ４０のＺ座標については、別途設けたといし３の端面検出用のセンサの測定値から算出したものでもよいが、ドレッサ４０をＺ軸方向に移動させたときのエアセンサ２０の測定値の変化を検出して算出したものでもよい。このようなＺ座標の検出は、予め制御手段６０に手順を設定しておけば、自動検出が可能である。

【0039】

以上、ドレス座標設定までの工程について説明したが、初期設定が行われ、かつ予め制御手段６０に各種手順が設定されていれば、人手を要する部分はなく、ドレス座標設定は自動実施が可能になる。

【0040】

ドレス座標が設定されると、既知のドレッサ４０の先端のＸ座標から、研削面３ｂがドレッサ４０に当接するまでの移動量が算出できる。したがって、といし３を研削面３ｂがドレッサ４０に当接する位置までＸ軸方向に移動させ、設定したドレッサ４０のＺ座標を起点として、ドレッサ４０をＺ軸方向に移動させると、ドレスを実施することができる（図４のステップ１０６）。図９はドレスを実施中の状態を示している。本図の状態では、ドレッサ４０の先端が研削面３ｂに当接している。ドレスの実施は、予め制御手段６０に各種手順が設定されていれば、人手を要する部分はなく、自動実施が可能になる。

【0041】

以上、といし交換からドレスの実施までの工程を説明したが、本実施形態は、測定距離の長い非接触式のセンサである超音波センサー３０と、超音波センサー３０よりも測定距離が短く、かつ測定精度の高い非接触式のエアセンサ２０を用いて、２段階でといし３の研削面３ｂの位置を測定するというものである。この構成によれば、超音波センサー３０でといし３の研削面３ｂの位置を測定した後は、といし３の送り速度を高めて素早くといし３を、エアセンサ２０の噴射口２１（検出面との対向部）に近接し、かつ噴射口２１に干渉しない位置まで送ることができる。この後は、エアセンサ２０を用いて、といし３の研削面３ｂの位置を高精度に測定可能になる。

【0042】

すなわち、本実施形態によれば、交換時のといし３の径が不明であっても、といし３とエアセンサ２０の噴射口２１（検出面との対向部）との干渉を防止して、短時間でといし３の研削面３ｂの位置を高精度に測定可能になる。このため、本実施形態は、使用状態による寸法変化の大きい一般といしのドレス実施の際にも適用可能となる。また、本実施形態はといし交換時だけではなく、大型機等の熱変形の大きな機械の場合は、コールドスタート時のドレス実施にも有効になる。

【0043】

次に、Ｘ軸座標系設定（図４のステップ１０７）について説明する。Ｘ軸座標系設定とは、ワーク加工時の基準となる座標系の設定である。より具体的には、Ｘ軸方向において、といし３の研削面３ｂとワーク中心との間の位置関係に係る座標系の設定のことである。図１０は、Ｘ軸座標系設定時におけるといし３とワークＷとの関係を示す平面図である。ドレス実施後は、前記のドレス座標設定の要領で、改めてといし３の半径を算出し、これを半径ｒ３とする。半径ｒ３が分ると、ドレス座標設定時の座標系において、といし３の研削面３ｂのＸ座標が算出可能となる。Ｘ軸座標系は、このＸ座標を基準とした座標系である。Ｘ軸座標系設定は、予め制御手段６０に各種手順が設定されていれば、人手を要する部分はなく、自動実施が可能になる。

【0044】

ドレス座標設定時の座標系において、主軸中心線６ａの位置は固定値であり既知であり、Ｘ軸座標系に換算可能である。ワークＷの直径の測定値を予め入力しておけば、Ｘ軸座標系におけるワークＷの表面のＸ座標が算出可能となる。このＸ座標が分れば、研削面３ｂとワークＷの表面との間の距離x１も算出可能になる。距離x１が、ワークＷを研削するためのといし３の送り量であり、といし３をx１だけ、ワークＷに向けて移動させればワークＷの研削が可能になる。

【0045】

以上、ドレス座標設定、ドレス実施及びＸ軸座標系設定の各工程について説明したが、前記のとおり、初期設定が完了していれば、これらの３つの工程は連続して自動実施が可能である。初期設定後は、３つの工程を全て実行させてもよいが、選択した任意の工程で終了させるようにしてもよい。図１１に工程選択画面の一例を示している。図１１の各図において、説明の便宜のため、選択した工程に斜線を付している。

【0046】

図１１（ａ）は、ドレス座標のみが選択されており、この場合はドレス座標設定の工程が終われば動作が終了する。図１１（ｂ）は、ドレス座標及びドレスが選択されており、座標系は選択されていない。この場合は、ドレス実施の工程が終われば動作が終了する。図１１（ｃ）は、ドレス座標、ドレス及び座標系の全てが選択されており、Ｘ軸座標系設定の工程が終われば動作が終了する。このような工程選択を可能にしたことにより、作業者の作業に対する自由度が向上し、作業者のノウハウを生かした作業が可能になる。例えば、ドレス座標を選択した場合は、ドレスは自動実施されないので、音を聞いたり、研削面３ｂを見る等の確認をしながらドレスの状況を把握して作業を進めることができる。また、ドレスを選択した場合は、座標系設定は自動実施されないので、ワークＷとといし３を接触させてワーク径を入力したり、実際に少し切り込んだ際の寸法から正確に補正値を入力する等が可能になる。このため、精度良く加工するための設定が手動で可能になる。

【0047】

以上、本発明の実施形態について説明したが、前記実施形態は一例であり、適宜変更したものであってもよい。前記実施形態は、といし台２がＸ軸方向の１方向に移動し、テーブル５がＺ軸方向の１方向に移動する構成であったが、といし３とワークＷとが相対的に移動可能な構成であればよい。例えば、といし台２がＸ軸方向及びＺ軸方向の２方向に移動する構成であってもよく、テーブル５がＸ軸方向及びＺ軸方向の２方向に移動する構成であってもよい。

【0048】

また、前記実施形態では、第１センサが超音波センサー３０、第２センサがエアセンサ２０の例で説明したが、第２センサが第１センサよりも測定距離が短く、かつ測定精度が高いという関係であればよく、他のセンサでもよい。例えば、第１センサが光学式センサ、第２センサがレーザーという組み合わせであってもよい。

【符号の説明】

【0049】

１ 研削盤
３ といし
３ｂ 研削面
１１ 本体
２０ エアセンサ（第２センサ）
２５ エアセンサ本体
２１ 噴射口
３０ 超音波センサ（第１センサ）
３１ 発振受信部
４０ ドレッサ
６０ 制御手段
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2024-04-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

研削盤に用いるといし測定手段であって、
研削盤に装着しているといしの研削面の位置を測定する非接触式の第１センサと、
前記といしの研削面の位置を測定し、前記第１センサよりも測定距離が短く、かつ測定精度の高い非接触式の第２センサとを備え、
前記第１センサと前記第２センサとにより、２段階で前記といしの研削面の位置を測定可能にし、
前記第１センサ及び前記第２センサの各センサの検出面との対向部と、前記といしのドレスに用いるドレッサが本体と一体になっていることを特徴とするといし測定手段。

【請求項2】

研削盤に用いるといしのドレスを実施するためのドレス実施システムであって、
前記研削盤は、前記といしとワークとが相対的に移動可能であり、
前記ドレスを行うドレッサと、
といし測定手段と、
制御手段とを備えており、
前記相対的な移動により、前記といしと前記ワークとの対向距離が調整される方向をＸ軸方向、前記Ｘ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とすると、
前記といし測定手段は、
前記といしとの間で、相対的にＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能であり、
研削盤に装着しているといしの研削面の位置を測定する非接触式の第１センサと、
前記といしの研削面の位置を測定し、前記第１センサよりも測定距離が短く、かつ測定精度の高い非接触式の第２センサとを備え、
前記第１センサと前記第２センサとにより、２段階で前記といしの研削面の位置を測定可能にしたものであり、
前記制御手段は、
前記といしに対向させた前記第１センサで、前記といしの研削面の位置を測定した後、前記といしに対向させた前記第２センサで、前記といしの研削面の位置を測定し、
前記相対的な移動により、前記第２センサによる測定時には、前記第２センサと前記といしとの対向距離を、前記第１センサによる測定時における前記第１センサと前記といしとの対向距離よりも短くすることを特徴とするドレス実施システム。

【請求項3】

前記制御手段は、前記第２センサによる前記といしの研削面の位置の測定に基づいて、前記ドレスの開始時における前記といし及び前記ドレッサの座標を設定し、前記座標の位置から前記ドレッサによりドレスを実施させ、ドレス実施後に、ワーク加工時の基準となる前記Ｘ軸の座標系の設定であるＸ軸座標系設定を行う請求項２に記載のドレス実施システム。

【請求項4】

前記ドレスの開始時における座標の設定、前記ドレスの実施及び前記Ｘ軸座標系設定の３つの工程から任意の工程を選択でき、選択した任意の工程までを実施して終了させるようにした請求項３に記載のドレス実施システム。

【請求項5】

請求項２から４のいずれかに記載のドレス実施システムを備えた研削盤。