特許 7568273 研削盤の運転方法及び研削盤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】研削盤の運転方法及び研削盤

(51)【国際特許分類】

   B24B 7/02 20060101AFI20241008BHJP

   B24B 47/20 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

B24B7/02

B24B47/20

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020211126

(22)【出願日】2020-12-21

(65)【公開番号】P2022097890

(43)【公開日】2022-07-01

【審査請求日】2023-09-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000150604

【氏名又は名称】株式会社ナガセインテグレックス

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 幸泰

(72)【発明者】

【氏名】新藤 良太

(72)【発明者】

【氏名】村瀬 信義

【審査官】山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５５－０８３５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２９０３５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ７／０２

Ｂ２４Ｂ ４７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転砥石の外周面によりワークの上面を研削する研削盤の運転方法であって、
テストピースの上面を研削して得た辺コーナのダレの表面形状のカーブを記憶し、
ワークの辺コーナの部分の前記回転砥石の移動ルートを記憶した前記ダレの表面形状のカーブと上下対称形状にして、ワークの前記辺コーナの部分の切り込み量をワークの上面の他の部分と同じにする研削盤の運転方法。

【請求項2】

外周面によりワークの上面を研削する回転砥石を有する研削盤において、
テストピースの上面を研削して得た辺コーナのダレの表面形状のカーブデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した前記ダレの表面形状のカーブデータを上下反転するとともに、その上下反転したカーブデータに従って前記回転砥石をワークの辺コーナの部分の研削のために移動させる制御手段と、を備えた研削盤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転砥石を有する研削盤の運転方法及び研削盤に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の研削盤の運転方法が特許文献１に開示されている。この特許文献１の研削盤の運転方法においては、回転砥石がワークに対する切り込み方向に移動されるとともに、ワークが水平面内を送り移動される。これによって、ワークの上面が研削される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－６６９１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１にも記載されているように、回転砥石はワークとの間の圧力によって変形するものである。すなわち、図１４に示すように、ワーク１００の上面１０７を研削する場合は、回転砥石１５が半径方向に圧縮されるように変形される。しかし、図１２に示すように、ワーク１００に対する研削開始部である辺のコーナ（以下、辺コーナという）１０１がエッジを形成している。このため、回転砥石１５にかかる背分力などの切削抵抗が大きく変化し、辺コーナ１０１の部分においては、回転砥石１５の変形量が少ない。これによって、研削開始側の辺コーナ１０１の切り込み量がワーク１００の上面１０７の部分より多くなる。その結果、開始側の辺コーナ１０１が円弧状に研削されて、図１５に示すように、辺コーナ１０１にいわゆるダレ１０５が形成される。また、同じく図１２及び図１５に示すように、研削終了部においても、背分力などの切削抵抗が大きく変化する。従って、回転砥石１５の変形量が少ない。このため、終了側の辺コーナ１０２の切り込み量がワーク１００の上面１０７の部分より多くなる。その結果、研削終了部の終了側の辺コーナ１０２も円弧状に研削されて、ダレ１０６が形成される。

【0005】

さらに、図１３及び図１６に示すように、前記開始側の辺コーナ１０１と終了側の辺コーナ１０２との間における一方側の辺コーナ１０８及び他方側の辺コーナ１０９においても、回転砥石１５の変形量が少なくなることによってそれぞれダレ１１０，１１１が形成される。特に、ワーク１００の四隅の角部であるコーナ（以下、角コーナという）１２０においては、隣接する辺コーナ１０１，１０２，１０８，１０９のダレ１０５，１０６，１１０，１１１が重畳されて、辺コーナ１０１，１０２，１０８，１０９のダレ１０５，１０６，１１０，１１１より大きなダレ１１４が形成される。図１７は、ダレ１１４を含むダレ１０５，１０６，１１０，１１１を稜線が形成される平面の面取りと仮想して描いたものである。実際のダレ１１４および１０５，１０６，１１０，１１１は、稜線が形成されることがない膨らんだ曲面となる。ここで、一方側の辺コーナ１０８及び他方側の辺コーナ１０９は回転砥石１５の中心軸線と交差する方向に延びる辺の辺コーナであって、最初に研削加工が行われる側の辺の辺コーナ１０８を前部側とする。

【0006】

なお、理解を容易にするために、図１２～図１６や図１７などの各図面においては、回転砥石１５の変形量やダレ１０５，１０６，１１０，１１１、１１４の形状を誇張して描いている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の研削盤の運転方法においては、回転砥石によりワークの上面を研削する研削盤の運転方法であって、ワークのコーナにおいて、そのコーナの部分の切り込み量をワークの上面の他の部分と同じにすることを特徴とする。

【0008】

また、本発明の研削盤の運転方法においては、回転砥石によりワークの上面を研削する研削盤の運転方法であって、ワークのコーナにおいて、そのコーナの部分の切り込み量をワークの上面の他の部分より少なくすることを特徴とする。

【0009】

さらに、本発明の研削盤においては、回転砥石を有する研削盤において、コーナのダレのカーブデータを記憶する記憶手段と、そのカーブデータを反転するとともに、その反転したカーブデータに従って前記回転砥石を研削のために移動させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【0010】

以上の方法においては、コーナに対する切り込み量がワークの他の部分と同じまたは少ないため、そのコーナが円弧状に切り込まれることを回避できて、コーナのエッジを保全できる。

【発明の効果】

【0011】

以上のように、本発明においては、コーナのエッジを保全したままワークの表面を適切に加工できるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】研削盤を示す正面図。

【図2】研削盤の制御関連の電気的構成を示すブロック図。

【図3】辺コーナのカーブルート設定のフローチャート。

【図4】研削加工の処理を示すフローチャート。

【図5】研削加工におけるストローク動作のルートを示す簡略平面図。

【図6】ワークに対する研削加工開始部を示す簡略正面図。

【図7】ワークに対する研削加工終了部を示す簡略正面図。

【図8】ストローク動作の開始側を示す説明図。

【図9】ストローク動作の終了側を示す説明図。

【図10】実施形態における研削終了後のワークを示す説明図。

【図11】変更例における研削終了後のワークを示す説明図。

【図12】従来の方法による研削開始部及び研削終了部の研削状態を示す説明図。

【図13】従来の方法によるストローク動作の開始側及び終了側を示す説明図。

【図14】研削動作時における回転砥石の変形を示す説明図。

【図15】従来方法による研削開始部及び研削終了部の研削結果を示す説明図。

【図16】従来方法によるストローク動作の開始側及び終了側の研削結果を示す説明図。

【図17】稜線を仮想したダレを示す斜視図。

【図18】変更例のストロークルートを示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（実施形態）
以下、本発明を具体化した実施形態を説明する。
図１に示すように、平面研削盤のフレーム１１の上面には、移動台１０がＸ軸方向（図１の左右方向）に移動可能に支持されている。その移動台１０にはマグネットチャックよりなるチャックテーブル１２が搭載されている。そして、このチャックテーブル１２の上面にワーク１００が載置され、チャックテーブル１２のマグネット（図示しない）が通電によって励磁されることにより、チャックテーブル１２が磁力を帯び、ワーク１００がチャックテーブル１２の上面に磁気吸着される。チャックテーブル１２には、ワーク１００を所定位置で位置決めするための位置決め部材（図示しない）が設けられている。本実施形態においてワーク１００は、図５に示す平面長方形（四角形）の直方体形状であるが、立方体形状でもよい。

【0014】

フレーム１１の上面にはコラム１３がＺ軸方向（前後方向）に移動可能に支持されている。コラム１３の前面には昇降体１４がＹ軸方向（上下方向）に移動可能に、すなわち昇降可能に支持され、この昇降体１４には、砥石軸３０により回転砥石１５がＺ軸方向に延びる回転中心２００を中心に回転可能に支持されている。この回転砥石１５により、チャックテーブル１２上のワーク１００の表面である上面１０７が研削される。

【0015】

昇降体１４にはタッチプローブ１６を有する上面・端縁センサ１７が下方の計測位置と上方の待機位置とに配置可能に設置されている。
図２に示す制御手段としての制御装置２１には、前記チャックテーブル１２をＸ軸方向に往復動させるためのＸ軸モータ２２，昇降体１４をＹ軸方向に昇降させるためのＹ軸モータ２３，コラム１３をＺ軸方向に往復動させるためのＺ軸モータ２４が接続されている。また、制御装置２１には、回転砥石１５を回転させるための砥石モータ２５が接続されている。制御装置２１には前記上面・端縁センサ１７が接続されている。

【0016】

前記制御装置２１は、制御手段としてのＣＰＵ（中央処理装置）２６と記憶手段としての記憶部２７とを備えている。記憶部２７には各種の一時的なデータが記憶されるとともに、本実施形態の平面研削盤を動作させるためのプログラムのデータが記憶されている。ＣＰＵ２６は、前記プログラムによる本実施形態の平面研削盤の各種の動作を制御する。

【0017】

次に、本実施形態の作用を説明する。
ワーク１００と回転砥石１５との間の相対移動は、ワーク１００のＸ軸方向の移動と、回転砥石１５のＹ軸方向及びＺ軸方向の移動とによって実行されるが、以下の作用説明においては、回転砥石１５のみがＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に移動されるものとして説明する。

【0018】

本実施形態においては、回転砥石１５は、図５に示すように、Ｚ軸方向への移動をともないながらジグザグ状にＸ軸方向においてトラバースされて、ワーク１００の上面１０７を研削する。

【0019】

本実施形態においては、図５に示すように、回転砥石１５のＸ軸方向における１ストローク動作の際に、ストローク動作に先立って図６に示すように、回転砥石１５がワーク１００の上面に位置して仮想切り込み量Ｃだけ切り込むようにＹ軸方向に切り込み送りされる。

【0020】

ワーク１００の上面１０７を研削した場合の実際の切り込み量Ｃ１は以下のようになる。すなわち、図１４に２点鎖線で示すように、回転砥石１５が変形しないと仮定した場合、ワーク１００の上面１０７は仮想切り込み量Ｃだけ研削される。しかし、実際には、Ｙ軸方向の荷重などにより、回転砥石１５が半径方向に圧縮されるように変形される。このため、実際には、仮想切り込み量Ｃから回転砥石１５の変形量分を減じた実際切り込み量Ｃ１だけ切り込まれる。そして、辺コーナ１０１，１０２，１０８，１０９においては回転砥石１５の変形量が少なく、角コーナ１２０においては、さらに少ない。このため、前記のように、ワーク１００の各辺コーナ１０１，１０２，１０８，１０９及び角コーナ１２０にダレ１０５，１０６，１１０，１１１，１１４が生じる。

【0021】

本実施形態においては、回転砥石１５がワーク１００のストローク始端側（図５及び図６の右側）の辺コーナ１０１の上面に達した後、回転砥石１５の外周の研削面は、回転砥石１５の少ない変形量を見込んで、図６に示すように、ダレ１０５の面形状と上下対称の軌跡を有する開始側カーブルート１０３を辿ってワーク１００の上面位置に達する。そして、この回転砥石１５の外周の研削面が開始側カーブルート１０３を進入することにより、ワーク１００の上面１０７に対する開始側の辺コーナ１０１部分の切り込み量をワークの上面１０７の他の部分の実際切り込み量Ｃ１と同じにする。

【0022】

また、回転砥石１５がワーク１００の右または左のストローク終端側（実施形態においては図５及び図７の左側）、すなわち研削終了側の辺コーナ１０２から離脱する際には以下のように動作される。すなわち、回転砥石１５の外周の研削面は、仮想切り込み量Ｃに対応する回転砥石１５の少ない変形量を見込んで、ダレ１０６の面形状と上下対称の軌跡を有する研削終了側のカーブルート１０４を辿ってワーク１００の上面から離脱する。そして、ワーク１００の終了側の辺コーナ１０２の部分の切り込み量をワーク１００の上面１０７の他の部分の実際切り込み量Ｃ１と同じにする。

【0023】

さらに、図８及び図９に示すように、回転砥石１５のＺ軸方向（前後方向）の移動により、回転砥石１５のストローク動作の位置がワーク１００の前方側からワーク１００の上面１０７に移行する場合及び上面１０７から後方側へ離脱する場合も同様な動作が行われる。すなわち、図８に示す回転砥石１５はカーブルート１１２を辿ってワーク１００の上面に達し、図９に示すカーブルート１１３を辿ってワーク１００の上面から離脱する。

【0024】

以上のようにすれば、図１５及び図１６に示すダレ１０５，１０６，１１０，１１１，１１４の形成が防止される。
そこで、以下に、フローチャートを用いて本実施形態の作用を詳細に説明する。図３及び図４に示すフローチャートは、制御装置２１の記憶部２７に記憶されたプログラムがＣＰＵ２６の制御のもとに進行するものである。

【0025】

図３におけるステップＳ（以下、単にＳという）１において、作業者によって、ワーク１００に対する加工条件が入力される。この加工条件には、ワーク１００に上面１０７に対する仮想切り込み量Ｃ，実際切り込み量Ｃ１や、カーブルート１０３，１０４，１１２，１１３のデータが含まれる。このカーブルート１０３，１０４，１１２，１１３のカーブ形状は、ダレ１０５，１０６，１１０，１１１の表面形状がそのダレ１０５，１０６，１１０，１１１と同じ高さ位置において上下に反転した形状であって、ダレ１０５，１０６，１１０，１１１に対して上下対称である。このカーブルート１０３，１０４，１１２，１１３は、ダレ１０５，１０６，１１０，１１１の表面形状のカーブデータが制御装置２１によって上下反転されたものである。ダレ１０５，１０６，１１０，１１１の表面形状データは、ワーク１００の加工前に、あらかじめテストピースの上面を実際切り込み量Ｃ１が得られるように、研削した結果得られたものである。すなわち、従来の通常の加工方法で仮想切り込み量Ｃを設定して切削加工することにより得られたものである。そして、ダレ１０５，１０６，１１０，１１１の部分を撮影したり、タッチプローブによって計測したりすることによって、ダレ１０５，１０６，１１０，１１１の表面形状データを得ることができる。この表面形状のカーブデータが記憶部２７に記憶される。

【0026】

ワーク１００の前後左右の端縁である辺コーナ１０１，１０２，１０８，１０９の位置は、研削加工開始前に上面・端縁センサ１７によって検出されて記憶部２７に記憶される。ワーク１００の加工開始前の上面１０７の高さ位置は研削加工開始前に上面・端縁センサ１７によって検出されて記憶部２７に記憶される。Ｓ２においてカーブルート１０３，１０４，１１２，１１３等の加工条件のデータが記憶部２７に記憶されて設定される。

【0027】

以上のように、加工条件のデータが設定された後に、図４のＳ１１においてワーク１００の加工工程が開始される。ここで、図４のルーチンに示す加工工程とは、１回のストローク動作Ｓにおける研削動作を指す。つまり、１ストロークの研削動作は、回転砥石１５がストローク動作開始位置からワーク１００に対して相対移動して、ワーク１００の上面１０７を１回研削してストローク動作終了位置までの動作を指す。

【0028】

Ｓ１２においては、前記Ｓ２において設定された加工条件のデータが読み出される。Ｓ１３においては、回転砥石１５が図５及び図６に示すストローク動作開始位置から移動される。このストローク動作開始位置は、ワーク１００の上面１０７より上方の位置で、かつワーク１００の辺コーナ１０１，１０２から左方または右方へ離間したところに位置する。Ｓ１４においては、回転砥石１５の周面の研削面が開始側カーブルート１０３に沿って下降をともないながらＸ軸方向の左方に移動される。

【0029】

回転砥石１５の研削面の研削部が開始側カーブルート１０３の終端に達した後は、Ｓ１５において仮想切り込み量Ｃで通常研削に移行する。この通常研削は、ワーク１００の上面を平面状に研削するものである。従って、ワーク１００は実際切り込み量Ｃ１で研削される。

【0030】

Ｓ１６においては、図７に示すように、ストローク動作終了側において、回転砥石１５の研削面が終了側カーブルート１０４を辿って上昇をともないながらＸ軸方向に移動する。Ｓ１７において回転砥石１５の研削面の研削部が終了側カーブルート１０４の終端に達したことが認識されると、Ｓ１３に戻り、回転砥石１５は逆方向にストローク移動される。

【0031】

以上のようにして、回転砥石１５はトラバース動作される。
以上のようにすれば、ワーク１００のストローク開始側の辺コーナ１０１及びストローク終了側の辺コーナ１０２にダレ１０５，１０６が形成されることを回避できる。

【0032】

また、図８及び図９に示すように、回転砥石１５の研削ストロークのストローク動作の位置において、ワーク１００の前端側の辺コーナ１０８及び後端側の辺コーナ１０９が回転砥石１５の厚さの範囲内にあるときには、以下の動作が行われる。すなわち、研削のストローク動作Ｓの位置，つまり回転砥石１５の研削面がストローク動作Ｓによって研削移動する高さは、ダレ１１０，１１１に対して前記と同様に上下反転した上下対称状をなす前端側カーブルート１１２及び後端側カーブルート１１３の高さ位置となる。これによって、ワーク１００の前端側の辺コーナ１０８及び後端側の辺コーナ１０９のダレ１１０，１１１の形成を回避できる。その結果、角コーナという１２０のダレ１１４の形成を回避できる。

【0033】

従って、本実施形態では、以下の効果を発揮する。
（１）回転砥石１５の研削面が回転砥石１５のストローク動作Ｓにともなって、ダレ１０５，１０６，１１０，１１１が反転したカーブルート１０３，１０４，１１２，１１３を辿る。このため、ワーク１００の研削加工開始側の辺コーナ１０１，１０２，１０８，１０９が余分に切り込まれることはなく、辺コーナ１０１，１０２，１０８，１０９及び角コーナ１２０が円弧状になることを回避できて、図１０に示すように、辺コーナのエッジを保全できる。

【0034】

（２）回転砥石１５があらかじめ設定されたカーブルート１０３，１０４，１１２，１１３を辿ることにより、ダレ回避を実現できるため、作業者の作業負担はなく、そのダレ回避を容易に実現できる。

【0035】

（変更例）
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様で具体化してもよい。そして、前記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0036】

・カーブルート１０３，１０４，１１２，１１３の開始位置及び終了位置を前記実施形態より上方の位置にすれば、言い換えれば、カーブルート１０３，１０４，１１２，１１３の開始位置及び終了位置の切り込み量を少なくすれば、図１１に示すように、９０度以下の尖ったコーナエッジ１２１を形成できる。ただし、このコーナエッジ１２１は誇張して描いている。

【0037】

・ワーク１００として、平面台形状，対向する二辺が他の二辺に対して傾斜する平面平行四辺形などの形状とすること。
・前記実施形態はストローク動作をジグザグにトラバースさせたが、図１８に矢印で示すように、平行に移動するストローク動作を１ピッチずつずらせて行うこと。この場合、図１８に示すように、研削を双方向のストローク動作で行ってもよい。また、研削を図示しない一方向のみのストローク動作で行い、他方向のストローク動作は研削することなく帰還のみとしてもよい。

【符号の説明】

【0038】

１５…回転砥石
２１…制御装置
２６…ＣＰＵ
２７…記憶部
１００…ワーク
１０１…辺コーナ
１０２…辺コーナ
１０３…開始側カーブルート
１０４…終了側カーブルート
１０５…ダレ
１０６…ダレ
１０８…辺コーナ
１０９…辺コーナ
１１０…ダレ
１１１…ダレ
１１２…前端側カーブルート
１１３…後端側カーブルート
１１４…ダレ
１０７…上面
Ｃ…仮想切り込み量
Ｃ１…切り込み量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】