砥石車のツルーイング方法および装置
【課題】ツルーイングロールと砥石車との接触を高感度に検出できるようにする。
【解決手段】支持剛性を制御可能な制御軸受３５，３６にツルーイングロール３０を取付けたツルア軸３４を非接触で回転可能に支持し、ツルーイングロールに砥石車２５を接触させ、ツルーイングロールと砥石車との接触によるツルア軸の変位に基づいてツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を検出し、ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にして、ツルーイングロールによって砥石車をツルーイングする。また、制御軸受によるツルア軸の支持剛性を、ツルーイングロールと砥石車の接触検出時には小さく、砥石車のツルーイング時には大きくするようにした。
【解決手段】支持剛性を制御可能な制御軸受３５，３６にツルーイングロール３０を取付けたツルア軸３４を非接触で回転可能に支持し、ツルーイングロールに砥石車２５を接触させ、ツルーイングロールと砥石車との接触によるツルア軸の変位に基づいてツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を検出し、ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にして、ツルーイングロールによって砥石車をツルーイングする。また、制御軸受によるツルア軸の支持剛性を、ツルーイングロールと砥石車の接触検出時には小さく、砥石車のツルーイング時には大きくするようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツルーイングロールと砥石車との接触を高感度に検出できるようにした砥石車のツルーイング方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に研削盤においては、工作物を予め定められた加工本数研削する毎に、ツルーイング工具によって砥石車の研削面をツルーイングするようになっている。ところで、例えばＣＢＮ等の硬質砥粒からなる砥石車を備えた研削盤においては、熱変位等によるツルーイング工具と砥石車との相対位置変化に係わらず、数ミクロンの精度で砥石車に対するツルーイング工具の切込み量を安定的に制御する必要があるため、接触検出機能を用いて砥石車とツルーイングロールの位置関係を把握するようになっている。
【０００３】
接触検出は各種の方法で実施されており、その１つの方法として、特許文献１に記載されているように、砥石車をドレッシングするロータリドレッサを砥石車に接触させ、接触に伴って発生するＡＥ波をＡＥセンサにより検出して、接触時の砥石車とロータリドレッサとの相対位置関係を求めるものである。また、他の方法として、特許文献２に記載されているように、テーブル側にツルーイング工具と一定の位置関係に設けられた検知ピンに砥石車を接触させ、接触に伴って発生するＡＥ波をＡＥセンサにより検出して、接触時の砥石車とツルーイング工具との相対位置関係を検出するとともに、検知ピンに接触して位置検出するプローブを支持した測定ヘッドを備えたタッチセンサ（５０）を砥石台側に旋回可能に設け、このタッチセンサによって検知ピンのピン長を測定して検知ピンの摩耗量を求め、砥石車とツルーイング工具との相対位置関係を補正するようにしたものである。
【特許文献１】特開平５−１３１３６４号公報（段落００１３、図１、図２）
【特許文献２】特開平９−７０７５５号公報（段落００１９，００２０、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたものにおいては、ロータリドレッサと砥石車とが接触した際に発生するＡＥ波をＡＥセンサによって検出するものであるので、ＡＥ信号自体のレベルを高く取ることができず、このために、ノイズの影響を受けやすく、高感度な接触検出ができない問題がある。また、特許文献２に記載されたものにおいては、検知ピンと砥石車とが接触した際に発生するＡＥ波をＡＥセンサによって検出するものであるので、上記したと同様な理由から、高感度な接触検出ができない問題があり、加えて、検知ピンのピン長を測定するために大掛かりな旋回機構をもったプローブ式のタッチセンサが必要であるため、装置のコストがアップするとともに、旋回機構を有する構成であるために測定精度にバラツキを生ずる問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の不具合を解消するためになされたもので、ツルーイングロールと砥石車との接触を高感度に検出できるようにした砥石車のツルーイング方法および装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係る砥石車のツルーイング方法の構成上の特徴は、支持剛性を制御可能な制御軸受にツルーイングロールを取付けたツルア軸を非接触で回転可能に支持し、前記ツルーイングロールに砥石車を接触させ、前記ツルーイングロールと砥石車との接触による前記ツルア軸の変位に基づいて前記ツルーイングロールと砥石車との接触を検出し、前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にして、前記ツルーイングロールによって砥石車をツルーイングするようにし、前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を、前記ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には小さく、前記砥石車のツルーイング時には大きくするようにしたことである。
【０００７】
請求項２に記載の発明に係る砥石車のツルーイング方法の構成上の特徴は、 請求項１において、前記制御軸受は、磁気軸受により構成されていることである。
【０００８】
請求項３に記載の発明に係る砥石車のツルーイング装置の構成上の特徴は、 支持剛性を制御可能な制御軸受と、該制御軸受に非接触で回転可能に支持されたツルア軸と、前記制御軸受に対して相対移動可能な砥石台に回転可能に支持された砥石車と、前記ツルア軸に取付けられ前記砥石車をツルーイングするツルーイングロールと、該ツルーイングロールと前記砥石車との接触による前記ツルア軸の変位に基づいて前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を検出する変位検出手段と、前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にして前記ツルーイングロールによって砥石車をツルーイングするツルーイング制御手段と、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を小さくし、前記ツルーイングロールによる前記砥石車のツルーイング時には前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を大きくするように前記制御軸受を制御する制御軸受制御手段とによって構成したことである。
【０００９】
請求項４に記載の発明に係る砥石車のツルーイング装置の構成上の特徴は、請求項３において、前記制御軸受は、前記ツルア軸をラジアル方向に支持するラジアル制御軸受と、前記ツルア軸をアキシャル方向に支持するアキシャル軸受とから構成され、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことである。
【００１０】
請求項５に記載の発明に係る砥石車のツルーイング装置の構成上の特徴は、請求項４において、前記ラジアル制御軸受は、軸方向に離間した２組のラジアル制御軸受からなり、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記ツルーイングロール側に配置された先端側のラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことである。
【００１１】
請求項６に記載の発明に係る砥石車のツルーイング装置の構成上の特徴は、請求項４において、前記ラジアル制御軸受は、前記ツルア軸を前後方向にラジアル支持する前後ラジアル制御軸受および上下方向にラジアル支持する上下ラジアル制御軸受からなり、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記前後ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことである。
【００１２】
請求項７に記載の発明に係る砥石車のツルーイング装置の構成上の特徴は、請求項３ないし請求項６のいずれか１項において、前記制御軸受は、磁気軸受により構成されていることである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、砥石車に接触するツルーイングロールを取付けたツルア軸を制御軸受に非接触で回転可能に支持させ、ツルーイングロールと砥石車との接触によるツルア軸の変位に基づいてツルーイングロールと砥石車との接触を検出するようにし、制御軸受によるツルア軸の支持剛性を、ツルーイングロールと砥石車の接触検出時には小さく、砥石車のツルーイング時には大きくするようにしたので、ツルーイングロールと砥石車との接触によってツルア軸を容易に変位させることができ、このツルア軸の変位に基づいてツルーイングロールと砥石車との接触位置を的確に把握することができるようになる。しかも、従来のようなＡＥセンサやプローブ式タッチセンサを用いることなくツルーイングロールと砥石車との接触を検出できるので、高感度で高精度な接触検出を行うことができる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、制御軸受は、磁気軸受により構成されているので、磁気軸受によってツルア軸の支持剛性を変化させることにより、請求項１と同様な効果を奏することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、ツルア軸に取付けられたツルーイングロールと砥石車との接触によるツルア軸の変位に基づいてツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を検出する変位検出手段と、ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にしてツルーイングロールによって砥石車をツルーイングするツルーイング制御手段と、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には制御軸受によるツルア軸の支持剛性を小さくし、ツルーイングロールによる砥石車のツルーイング時には制御軸受によるツルア軸の支持剛性を大きくするように制御軸受を制御する制御軸受制御手段とによって構成したので、請求項１と同様に、ツルーイングロールと砥石車との接触位置を的確に把握することができるとともに、ツルーイングロールと砥石車との接触を高感度かつ高精度に検出することができる砥石車のツルーイング装置を容易に得ることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、制御軸受は、ツルア軸をラジアル方向に支持するラジアル制御軸受と、ツルア軸をアキシャル方向に支持するアキシャル軸受とから構成され、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には、ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたので、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には、ツルーイングロールと砥石車との接触によってツルア軸をラジアル方向に容易に変位させることができ、これによって、砥石車に傷等を付けることなく、接触を高感度に検出することができる。しかも、ツルーイングロールによる砥石車のツルーイング時には、ツルア軸を高剛性に支持できるので、高精度なツルーイングを実施することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、ラジアル制御軸受は、軸方向に離間した２組のラジアル制御軸受からなり、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には、ツルーイングロール側に配置された先端側のラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたので、ツルーイングロールと砥石車との接触によってツルーイングロール側に位置するツルア軸の先端側のみラジアル方向に容易に変位させることができる。
【００１８】
請求項６に係る発明によれば、ラジアル制御軸受は、ツルア軸を前後方向にラジアル支持する前後ラジアル制御軸受および上下方向にラジアル支持する上下ラジアル制御軸受からなり、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には、前後ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたので、ツルーイングロールと砥石車との接触によってツルア軸を砥石台の進退方向に平行な前後方向にのみ確実に変位させることができる。
【００１９】
請求項７に係る発明によれば、制御軸受は、磁気軸受により構成されているので、磁気軸受を制御する制御手段によってツルア軸の支持剛性を変化させることにより、請求項３ないし請求項６と同様な効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、砥石車のツルーイング装置を備えた研削盤１０の全体を示すもので、研削盤１０のベッド１１上には、テーブル１２が水平なＺ軸方向に移動可能に案内支持され、サーボモータ１３によりボールねじを介してＺ軸方向に移動される。テーブル１２上には主軸台１５と心押台１６とが対向して配置され、主軸台１５と心押台１６との間に工作物ＷがＺ軸方向と平行な軸線の回りに回転可能にセンタ支持されるようになっている。主軸台１５には、主軸駆動モータ１７によって回転駆動される主軸１８が回転可能に軸承され、工作物Ｗは主軸１８に駆動金具等を介して連結され、回転駆動される。
【００２１】
また、ベッド１１上には、砥石台２０がテーブル１２の移動方向と直交する水平なＸ軸方向に移動可能に支持され、サーボモータ２１によりボールねじを介してＸ軸方向に移動される。砥石台２０には砥石軸２２が主軸１８と平行な軸線の回りに回転可能に軸承され、砥石駆動モータ２３によりベルト伝動機構を介して回転駆動される。砥石軸２２の先端には、外周にＺ軸に平行な研削面２５ａを有する砥石車２５が取付けられている。
【００２２】
テーブル１２上には、砥石車２５をツルーイングするツルーイングロール３０を回転可能に備えたツルーイングユニット３１が配設されている。ツルーイングユニット３１は、図２に示すように、テーブル１２に取付けられたハウジング３３と、ハウジング３３に砥石車２５と平行な水平軸線の回りに回転可能に配置されたツルア軸３４と、ハウジング３３内に設けられ、ツルア軸３４を非接触でラジアル方向に回転可能に支持する軸方向に離間した２組の制御軸受としての制御型ラジアル磁気軸受３５、３６と、ツルア軸３４を非接触でアキシャル方向に支持する制御軸受としての制御型アキシャル磁気軸受３７と、ツルア軸３４を回転駆動するビルトインモータ３８とによって構成されている。ビルトインモータ３８は、ツルア軸３４上に配設されたロータ部３８ａと、ロータ３８ａを取巻くようにハウジング３３内に配設されたステータ部３８ｂとを備えている。ステータ部３８ｂはモータ制御手段４０に接続され、モータ制御手段４０によってビルトインモータ３８の回転速度を制御するようになっている。
【００２３】
ツルア軸３４の先端部には、砥石車２５をツルーイングするツルーイングロール３０が取付けられ、このツルーイングロール３０は砥石車２５より薄幅に構成されている。
【００２４】
２組のラジアル磁気軸受３５、３６は、ツルア軸３４をラジアル方向に支持するもので、ツルーイングロール３０側に配置された先端側のラジアル磁気軸受３５は、ツルア軸３４を互いに直交する２方向のラジアル方向、すなわち、Ｘ軸方向に平行な前後方向とこれに直交する上下方向の両側から挟むように配置された２対のラジアル電磁石３５ａ、３５ｂを備えている。ツルーイングロール３０と反対側に配置された後端側のラジアル磁気軸受３６も、同様の２対のラジアル電磁石３６ａ、３６ｂを備えている。これらラジアル電磁石３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂは、ツルア軸３４を磁力により吸引してこれをラジアル方向に非接触で支持するものであり、制御軸受制御手段としての磁気軸受制御手段４３に接続されている。
【００２５】
先端側のラジアル磁気軸受３５の近傍には、ツルア軸３４の互いに直交するラジアル方向（前後方向および上下方向）の変位を検出するための２つのラジアル変位センサ４５ａ、４５ｂがハウジング３３に配設されている。他方のラジアル磁気軸受３６の近傍には、ツルア軸３４の互いに直交するラジアル方向（前後方向および上下方向）の変位を検出するための２つのラジアル変位センサ４６ａ、４６ｂがハウジング３３に配設されている。これらのラジアル変位センサ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂは、変位検出手段４７に接続されている。
【００２６】
アキシャル磁気軸受３７は、ツルア軸３４をアキシャル方向（水平方向）に支持するもので、ツルア軸３４の後部に設けたフランジ部３４ａを左右両側から挟むように配置された一対のアキシャル電磁石３７ａ、３７ｂを備えている。アキシャル電磁石３７ａ、３７ｂは、フランジ部３４ａを磁力により吸引してツルア軸３４をアキシャル方向に非接触で支持するものであり、磁気軸受制御手段４３に接続されている。ハウジング３３には、ツルア軸３４のアキシャル方向の変位を検出するアキシャル変位センサ４８が配設されている。アキシャル変位センサ４８は、変位検出手段４７に接続されている。
【００２７】
変位検出手段４７は、ラジアル変位センサ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂおよびアキシャル変位センサ４８を駆動し、ラジアル変位センサ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂの出力に基づいてツルア軸３４のラジアル方向の変位を検出するとともに、アキシャル変位センサ４８の出力に基づいてツルア軸３４のアキシャル方向の変位を検出するものである。
【００２８】
また、磁気軸受制御手段４３は、変位検出手段４７の出力に基づいて、ツルア軸３４の位置が所定の目標位置となるようにラジアル電磁石３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂおよびアキシャル電磁石３７ａ、３７ｂを制御するものである。かかる磁気軸受制御手段４３には、ツルア軸３４を異なる支持剛性で支持できるように、ツルア軸３４の支持剛性を切替える支持剛性制御手段５０が備えられている。
【００２９】
支持剛性制御手段５０は、ツルーイングロール３０と砥石車２５の接触検出時には、ラジアル磁気軸受３５、３６によるツルア軸３４の支持剛性を小さくし、砥石車２５のツルーイング時には、ラジアル磁気軸受３５、３６によるツルア軸３４の支持剛性を大きくするものである。すなわち、ツルーイングロール３０と砥石車２５の接触検出時には、ツルア軸３４に作用する接触負荷によってツルア軸３４を容易に変位できるようにするとともに、砥石車２５のツルーイング時には、ツルア軸３４に作用するツルーイング負荷に対してツルア軸３４がほとんど変位しないように、ツルア軸３４の変位に比例してラジアル磁気軸受３５、３６を制御する制御特性を変更するようにしている。具体的には、砥石車２５のツルーイング時には、ラジアル磁気軸受３５、３６を比例および積分（ＰＩ）制御することによってツルア軸３４の支持剛性を高め、ツルーイングロール３０に作用する負荷によってツルア軸３４がラジアル方向に変位するのを抑制するようにしており、また、ツルーイングロール３０と砥石車２５の接触検出時には、ラジアル磁気軸受３５、３６を比例（Ｐ）制御に切替えることによってツルア軸３４の支持剛性を低下させ、ツルーイングロール３０に作用する負荷に対してツルア軸３４を変位しやすくするようにしている。
【００３０】
なお、２組のラジアル磁気軸受３５、３６のうち、支持剛性を低下させるラジアル磁気軸受は、ツルーイングロール３０側に配置された先端側のラジアル磁気軸受３５だけでもよく、このようにすることにより、ツルーイングロール３０と砥石車２５との接触によってツルーイングロール３０側に位置されたツルア軸３４の先端側のみラジアル方向に容易に変位させることができるようになる。
【００３１】
あるいはまた、２組のラジアル磁気軸受３５、３６のツルア軸３４を前後方向（Ｘ軸方向）の両側から挟むように配置された一対のラジアル磁気軸受（ラジアル電磁石３５ａ）およびツルア軸３４を上下方向の両側から挟むように配置された一対のラジアル磁気軸受（ラジアル電磁石３５ｂ）のうち、支持剛性を低下させるラジアル磁気軸受は、ツルーイングロール３０と砥石車２５の接触検出によってツルア軸３４に接触負荷が作用する方向の前後方向に配置されたラジアル磁気軸受だけであってもよく、このようにすることにより、ツルーイングロール３０と砥石車２５との接触によってツルア軸３４を砥石台２０の進退方向に平行な前後方向にのみ確実に変位させることができるようになる。
【００３２】
研削盤１０を制御するＣＮＣ装置５１は、図１に示すように、中央処理装置５２と、種々の制御値およびプログラムを記憶するメモリ５３と、インターフェィス５４、５５から主に構成されている。メモリ５３には、研削加工プログラム、ツルーイングプログラム、接触検出位置データ、ツルーイング切込み量データ、ならびに砥石径データ、砥石幅データ等、研削加工サイクルおよびツルーイングサイクルを実行するのに必要な種々のデータが記憶されている。ＣＮＣ装置５１には、入力装置５６を介して種々のデータが入力されるようになっており、入力装置５６は、データの入力等を行うためのキーボード、データの表示を行うＣＲＴ等の表示装置を備えている。
【００３３】
ＣＮＣ装置５１は、Ｘ軸モータ駆動ユニット５７を介して砥石台２０をＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータ２１に駆動信号を与えるとともに、Ｚ軸モータ駆動ユニット５８を介してテーブル１２をＺ軸方向へ移動させるＺ軸サーボモータ１３に駆動信号を与えるようになっている。
【００３４】
また、ＣＮＣ装置５１は、砥石車２５による工作物Ｗの加工本数をカウントし、加工本数が予め定められた値に達するとツルーイング動作の開始を指令する。かかるツルーイング動作は、図４に示す接触検出サイクルと、図５に示すツルーイングサイクルからなり、以下、接触検出サイクルの処理を、図３に示す動作説明図と、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３５】
まず、ＣＮＣ装置５１の中央処理装置５２は、ツルーイング動作の開始指令に基づいて、図４に示すステップ１０２〜ステップ１１２の接触検出サイクルを順次実行する。ステップ１０２では、Ｚ軸およびＸ軸サーボモータ１３、２１を駆動してテーブル１２および砥石台２０をＺ軸方向およびＸ軸方向に移動制御し、砥石車２５を図３（Ａ）の実線で示すように、研削面２５ａがツルーイングユニット３１に支持されたツルーイングロール３０に対応する接触検出開始位置に位置決めする。次いで、ステップ１０４において、磁気軸受制御手段４３の支持剛性制御手段５０によって、ラジアル磁気軸受３５、３６の支持剛性を「低」側に切替える。ステップ１０６においては、ツルーイングロール３０および砥石車２５を回転駆動するとともに、Ｘ軸サーボモータ２１を駆動して砥石台２０をテーブル１２側に向かって前進させ、砥石車２５をツルーイングロール３０に対して図３（Ａ）の矢印方向に相対移動させる。
【００３６】
次いで、ステップ１０８においては、砥石車２５とツルーイングロール３０との接触によるツルア軸３４の前後方向（Ｘ軸方向）の変位を検出するラジアル変位センサ４５ａ、４６ａより変位信号が出力されたか否かが判断され、ラジアル変位センサ４５ａ、４６ａより変位信号が出力されていない場合（判断結果がＮ０の場合）には、ステップ１０６に戻ってＸ軸サーボモータ２１による砥石台２０の前進動作が続行される。砥石車２５の研削面２５ａが図３（Ａ）の２点鎖線で示すように、ツルーイングロール３０に接触すると、その接触負荷によってツルア軸３４がＸ軸方向に変位し、これがラジアル変位センサ４５ａ、４６ａによって検出され、変位信号が変位検出手段４７に出力される。これにより、ステップ１０８における判断結果がＹＥＳになり、このときの砥石台２０のＸ軸方向の位置Ｘ１がステップ１１０においてメモリ５２の所定の記憶エリアに記憶されるとともに、砥石台２０の前進が停止される。次いで、ステップ１１２で砥石台２０がＸ軸サーボモータ２１によって所定量（ＸＡ）後退される。
【００３７】
この際、砥石台２０がラジアル変位センサ４５ａ、４６ａより変位信号が出力された時点（記憶位置Ｘ１）よりオーバランして停止しても、接触検出精度には何ら影響ない。
【００３８】
続いて、ＣＮＣ装置５１の中央処理装置５２は、図５に示すステップ２０２〜ステップ２１６のツルーイングサイクルを順次実行する。まず、ステップ２０２では、ツルーイングのトラバース回数をカウントするカウンタＮの内容が０にクリヤされる。ステップ２０４においては、テーブル１２がＺ軸サーボモータ１３によって所定量移動され、次いでステップ２０６において、Ｘ軸サーボモータ２１によって砥石台２０が上記した後退量（ＸＡ）にツルーイング切込み量ΔＸだけ加算した距離だけ前進される。これによって図３（Ｂ）に示すように、砥石車２５の研削面２５ａがツルーイングロール３０の外周面の側方に対応するツルーイング開始位置に位置決めされる。すなわち、砥石台２０は、前述したステップ１１０において記憶されたツルーイングロール３０と砥石車２５との接触位置Ｘ１に、ツルーイング切込み量ΔＸだけ切込まれたＸ軸方向位置（Ｘ１＋ΔＸ）に位置決めされる。厳密には、ラジアル変位センサ４５ａ、４６ａが変位信号を出力するまでに、ツルア軸３４が１〜２μｍ程度変位することが必要であるため、実際にツルーイングロール３０が砥石車２５に切込まれる量は、上記したツルーイング切込み量ΔＸより、ラジアル変位センサ４５ａ、４６ａが変位信号を出力するに要した１〜２μｍ減算した値となる。
【００３９】
次にステップ２０８において、ラジアル磁気軸受３５、３６の支持剛性が「高」側に切替えられ、ステップ２１０では、テーブル１２がＺ軸サーボモータ２１によって所定量トラバースされ、砥石車２５に対してツルーイングロール３０が１往復され、ツルーイングロール３０によって砥石車２５の研削面２５ａが所定の切込み量でツルーイングされる。この場合には、ラジアル磁気軸受３５、３６の支持剛性が高くなっているため、ツルーイング抵抗によってツルア軸３４がほとんど変位することがなく、ツルア軸３４の支持は安定したものとなり、砥石車２５の研削面２５ａが高精度にツルーイングされる。
【００４０】
１回目のツルーイングが終了すると、ステップ２１２において、トラバース回数カウント用のカウンタＮに１が加算され、次いで、ステップ２１４において、カウンタＮの内容が設定回数ＮＡに達したか否かが判断され、未だ設定回数に達していない場合（判断結果がＮ０の場合）には、ステップ２１６に移行して、砥石車２５が図３（Ｂ）に示す位置でツルーイングロール３０に対してさらに切込み量ΔＸだけ切込まれ、次いで上記したステップ２１０に戻って、上記したと同様にテーブル１２が再びトラバースされ、これによって砥石車２５の研削面２５ａが切込み量ΔＸでツルーイングされる。
【００４１】
このようにして、ツルーイングロール３０により砥石車２５の研削面２５ａが設定回数だけツルーイングされて、定められたツルーイングサイクルが完了すると、ステップ２１４における判断結果がＹＥＳになり、砥石台２０は原位置に復帰され、プログラムはリターンされる。上記したステップ２０２〜２１６からなる機能手段によって、請求項におけるツルーイング制御手段を構成している。
【００４２】
なお、特にＣＢＮ等の超砥粒からなる砥石車２５においては、砥石車２５に対するツルーイングロール３０の切込み量を大きくできない制約があるため、順次切込みを付与しながらツルーイングを数回（例えば２〜３回）繰り返すことにより、砥石車２５の研削面２５ａの目直しおよび整形を的確に行えるようになるが、かかるツルーイング回数は特に限定されるものではなく、例えば、砥石車２５の研削面２５ａのダメージが小さな状態でツルーイングを行う場合には、１回の切込みでツルーイングを完了することも可能である。
【００４３】
上記した第１の実施の形態によれば、ツルーイングロール３０と砥石車２５との接触検出時には、磁気軸受３５、３６によるツルア軸３４の支持剛性を小さくし、ツルーイングロール３０による砥石車２５のツルーイング時には、磁気軸受３５，３６によるツルア軸３４の支持剛性を大きくするようにしたので、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には、ツルア軸３４に作用する接触負荷によってツルア軸３４を容易に変位でき、砥石車２５に傷等を付けることなく、接触を高感度に検出することができるようになる。また、ツルーイングロール３０による砥石車２５のツルーイング時には、ツルア軸３４に作用するツルーイング負荷に対してツルア軸３４をほとんど変位しないようにできるので、ツルア軸３４を高剛性に支持でき、高精度なツルーイングを実施することができるようになる。
【００４４】
図６は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、第１の実施の形態と異なる点は、外周面１２５ａと端面１２５ｂに研削面をもつ砥石車１２５を備えた研削盤において、砥石車１２５の外周面１２５ａと端面１２５ｂをそれぞれツルーイングロール３０によってツルーイングするようにしたものである。かかる第２の実施の形態においても、図１および図２で示した研削盤１０およびツルーイングユニット３１をそのまま利用できる。なお、砥石車１２５の外周面１２５ａをツルーイングするツルーイング動作については、第１の実施の形態と同じであるので、以下においては、主に砥石車１２５の端面１２５ｂをツルーイングするツルーイング動作について説明する。
【００４５】
このような砥石車１２５をツルーイングする場合には、磁気軸受制御手段４３の支持剛性制御手段５０によって、ラジアル磁気軸受３５、３６およびアキシャル磁気軸受３７の支持剛性を順次低くして、まず、上記した第１の実施の形態で述べたと同様に、砥石車１２５の外周面１２５ａとツルーイングロール３０の外周面とが接触した砥石台２０のＸ軸方向の位置Ｘ１を検出する。 次いで、図６（Ａ）に示すように、テーブル１２のＺ軸方向の移動により、砥石車１２５の端面１２５ｂをツルーイングロール３０の端面に接触させ、そのときのツルア軸３４のアキシャル方向の変位をアキシャル変位センサ４８により検出し、このアキシャル変位センサ４８の変位信号に基づいて、砥石車１２５の端面１２５ｂとツルーイングロール３０の端面とが接触したテーブル１２のＺ軸方向の位置Ｚ１を検出し、その位置Ｚ１を記憶する。
【００４６】
しかる後、磁気軸受制御手段４３の支持剛性制御手段５０によって、ラジアル磁気軸受３５、３６およびアキシャル磁気軸受３７の支持剛性をそれぞれ高く制御し、その状態で、第１の実施の形態で述べたように、上記したＸ軸方向位置Ｘ１を基準にして砥石車１２５の外周面１２５ａをツルーイングロール３０にてツルーイングする。次いで、図６（Ｂ）に示すように、テーブル１２を上記したＺ軸方向位置Ｚ１にツルーイング切込み量ΔＺだけ切込んだＺ軸方向位置（Ｚ１＋ΔＺ）に位置決めし、その状態で、砥石台２０をＸ軸方向に前進して砥石車１２５の端面１２５ｂをツルーイングロール３０にてツルーイングする。
【００４７】
なお、端面にのみ研削面を有するカップ形などの砥石車に本発明を適用することも可能であり、この場合のツルーイングユニット３１は、アキシャル磁気軸受３７の支持剛性のみ、ツルーイングロール３０と砥石車２５との接触検出時と、ツルーイングロール３０による砥石車２５のツルーイング時とで切替えるようにすればよい。
【００４８】
上記した実施の形態においては、ツルーイングロール３０をテーブル１２上に設置した例について述べたが、ツルーイングロール３０は、砥石台２０に対してＺ軸方向およびＸ軸方向に相対移動可能な、例えば主軸台１５や心押台１６に設置してもよい。
【００４９】
また、上記した実施の形態においては、ツルア軸３４を支持するラジアル磁気軸受３５、３６の支持剛性を、通常時は、比例および積分（ＰＩ）制御してツルア軸３４の支持剛性を高め、ツルーイングロール３０と砥石車２５との接触検出時には、ラジアル磁気軸受３５，３６を比例（Ｐ）制御に切替えてツルア軸３４の支持剛性を低下させるように制御する支持剛性制御手段５０について述べたが、支持剛性制御手段５０はそのような制御構成に限定されることなく、ツルア軸３４の変位に比例してラジアル磁気軸受３５、３６を制御する制御特性を変更して支持剛性を変更できるあらゆる構成を採り得るものである。
【００５０】
また、上記した実施の形態においては、軸受として磁気軸受３５、３６、３７を用いた例で説明したが、これに限定されるものではなく、ツルア軸３４の変位を検出して、その検出信号を基に軸位置を制御する機能、すなわち、支持剛性を任意に変更可能な制御軸受であればよい。したがって、例えば、流体軸受を用いることによっても達成できる。
【００５１】
なお、図４および図５に示すフローチャートは、本発明を実施するうえで好適な一例を示すものにすぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものであることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す砥石車のツルーイング装置を備えた研削盤の平面図である。
【図２】図１におけるツルーイング装置を支持する磁気軸受を示す断面図である。
【図３】ツルーイング動作を示す動作説明図である。
【図４】接触検出サイクルを示すフローチャートである。
【図５】ツルーイングサイクルを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す砥石車のツルーイング装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１２・・・テーブル、１３、２１・・・サーボモータ、１５・・・主軸台、１６・・・心押台、２０・・・砥石台、２５、１２５・・・砥石車、２５ａ、１２５ａ、１２５ｂ・・・研削面、３０・・・ツルーイングロール、３１・・・ツルーイングユニット、３４・・・ツルア軸、３５、３６・・・ラジアル制御軸受（ラジアル磁気軸受）、３７・・・アキシャル制御軸受（アキシャル磁気軸受）、３８・・・ビルトインモータ、４０・・・モータ制御手段、４３・・・制御軸受制御手段（磁気軸受制御手段）、４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ・・・ラジアル変位センサ、４７・・・変位検出手段、４８・・・アキシャル変位センサ、５０・・・支持剛性制御手段、５１・・・ＣＮＣ装置、５２・・・中央処理装置、５３・・・メモリ、Ｗ・・・工作物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツルーイングロールと砥石車との接触を高感度に検出できるようにした砥石車のツルーイング方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に研削盤においては、工作物を予め定められた加工本数研削する毎に、ツルーイング工具によって砥石車の研削面をツルーイングするようになっている。ところで、例えばＣＢＮ等の硬質砥粒からなる砥石車を備えた研削盤においては、熱変位等によるツルーイング工具と砥石車との相対位置変化に係わらず、数ミクロンの精度で砥石車に対するツルーイング工具の切込み量を安定的に制御する必要があるため、接触検出機能を用いて砥石車とツルーイングロールの位置関係を把握するようになっている。
【０００３】
接触検出は各種の方法で実施されており、その１つの方法として、特許文献１に記載されているように、砥石車をドレッシングするロータリドレッサを砥石車に接触させ、接触に伴って発生するＡＥ波をＡＥセンサにより検出して、接触時の砥石車とロータリドレッサとの相対位置関係を求めるものである。また、他の方法として、特許文献２に記載されているように、テーブル側にツルーイング工具と一定の位置関係に設けられた検知ピンに砥石車を接触させ、接触に伴って発生するＡＥ波をＡＥセンサにより検出して、接触時の砥石車とツルーイング工具との相対位置関係を検出するとともに、検知ピンに接触して位置検出するプローブを支持した測定ヘッドを備えたタッチセンサ（５０）を砥石台側に旋回可能に設け、このタッチセンサによって検知ピンのピン長を測定して検知ピンの摩耗量を求め、砥石車とツルーイング工具との相対位置関係を補正するようにしたものである。
【特許文献１】特開平５−１３１３６４号公報（段落００１３、図１、図２）
【特許文献２】特開平９−７０７５５号公報（段落００１９，００２０、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたものにおいては、ロータリドレッサと砥石車とが接触した際に発生するＡＥ波をＡＥセンサによって検出するものであるので、ＡＥ信号自体のレベルを高く取ることができず、このために、ノイズの影響を受けやすく、高感度な接触検出ができない問題がある。また、特許文献２に記載されたものにおいては、検知ピンと砥石車とが接触した際に発生するＡＥ波をＡＥセンサによって検出するものであるので、上記したと同様な理由から、高感度な接触検出ができない問題があり、加えて、検知ピンのピン長を測定するために大掛かりな旋回機構をもったプローブ式のタッチセンサが必要であるため、装置のコストがアップするとともに、旋回機構を有する構成であるために測定精度にバラツキを生ずる問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の不具合を解消するためになされたもので、ツルーイングロールと砥石車との接触を高感度に検出できるようにした砥石車のツルーイング方法および装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係る砥石車のツルーイング方法の構成上の特徴は、支持剛性を制御可能な制御軸受にツルーイングロールを取付けたツルア軸を非接触で回転可能に支持し、前記ツルーイングロールに砥石車を接触させ、前記ツルーイングロールと砥石車との接触による前記ツルア軸の変位に基づいて前記ツルーイングロールと砥石車との接触を検出し、前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にして、前記ツルーイングロールによって砥石車をツルーイングするようにし、前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を、前記ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には小さく、前記砥石車のツルーイング時には大きくするようにしたことである。
【０００７】
請求項２に記載の発明に係る砥石車のツルーイング方法の構成上の特徴は、 請求項１において、前記制御軸受は、磁気軸受により構成されていることである。
【０００８】
請求項３に記載の発明に係る砥石車のツルーイング装置の構成上の特徴は、 支持剛性を制御可能な制御軸受と、該制御軸受に非接触で回転可能に支持されたツルア軸と、前記制御軸受に対して相対移動可能な砥石台に回転可能に支持された砥石車と、前記ツルア軸に取付けられ前記砥石車をツルーイングするツルーイングロールと、該ツルーイングロールと前記砥石車との接触による前記ツルア軸の変位に基づいて前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を検出する変位検出手段と、前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にして前記ツルーイングロールによって砥石車をツルーイングするツルーイング制御手段と、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を小さくし、前記ツルーイングロールによる前記砥石車のツルーイング時には前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を大きくするように前記制御軸受を制御する制御軸受制御手段とによって構成したことである。
【０００９】
請求項４に記載の発明に係る砥石車のツルーイング装置の構成上の特徴は、請求項３において、前記制御軸受は、前記ツルア軸をラジアル方向に支持するラジアル制御軸受と、前記ツルア軸をアキシャル方向に支持するアキシャル軸受とから構成され、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことである。
【００１０】
請求項５に記載の発明に係る砥石車のツルーイング装置の構成上の特徴は、請求項４において、前記ラジアル制御軸受は、軸方向に離間した２組のラジアル制御軸受からなり、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記ツルーイングロール側に配置された先端側のラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことである。
【００１１】
請求項６に記載の発明に係る砥石車のツルーイング装置の構成上の特徴は、請求項４において、前記ラジアル制御軸受は、前記ツルア軸を前後方向にラジアル支持する前後ラジアル制御軸受および上下方向にラジアル支持する上下ラジアル制御軸受からなり、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記前後ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことである。
【００１２】
請求項７に記載の発明に係る砥石車のツルーイング装置の構成上の特徴は、請求項３ないし請求項６のいずれか１項において、前記制御軸受は、磁気軸受により構成されていることである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、砥石車に接触するツルーイングロールを取付けたツルア軸を制御軸受に非接触で回転可能に支持させ、ツルーイングロールと砥石車との接触によるツルア軸の変位に基づいてツルーイングロールと砥石車との接触を検出するようにし、制御軸受によるツルア軸の支持剛性を、ツルーイングロールと砥石車の接触検出時には小さく、砥石車のツルーイング時には大きくするようにしたので、ツルーイングロールと砥石車との接触によってツルア軸を容易に変位させることができ、このツルア軸の変位に基づいてツルーイングロールと砥石車との接触位置を的確に把握することができるようになる。しかも、従来のようなＡＥセンサやプローブ式タッチセンサを用いることなくツルーイングロールと砥石車との接触を検出できるので、高感度で高精度な接触検出を行うことができる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、制御軸受は、磁気軸受により構成されているので、磁気軸受によってツルア軸の支持剛性を変化させることにより、請求項１と同様な効果を奏することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、ツルア軸に取付けられたツルーイングロールと砥石車との接触によるツルア軸の変位に基づいてツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を検出する変位検出手段と、ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にしてツルーイングロールによって砥石車をツルーイングするツルーイング制御手段と、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には制御軸受によるツルア軸の支持剛性を小さくし、ツルーイングロールによる砥石車のツルーイング時には制御軸受によるツルア軸の支持剛性を大きくするように制御軸受を制御する制御軸受制御手段とによって構成したので、請求項１と同様に、ツルーイングロールと砥石車との接触位置を的確に把握することができるとともに、ツルーイングロールと砥石車との接触を高感度かつ高精度に検出することができる砥石車のツルーイング装置を容易に得ることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、制御軸受は、ツルア軸をラジアル方向に支持するラジアル制御軸受と、ツルア軸をアキシャル方向に支持するアキシャル軸受とから構成され、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には、ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたので、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には、ツルーイングロールと砥石車との接触によってツルア軸をラジアル方向に容易に変位させることができ、これによって、砥石車に傷等を付けることなく、接触を高感度に検出することができる。しかも、ツルーイングロールによる砥石車のツルーイング時には、ツルア軸を高剛性に支持できるので、高精度なツルーイングを実施することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明によれば、ラジアル制御軸受は、軸方向に離間した２組のラジアル制御軸受からなり、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には、ツルーイングロール側に配置された先端側のラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたので、ツルーイングロールと砥石車との接触によってツルーイングロール側に位置するツルア軸の先端側のみラジアル方向に容易に変位させることができる。
【００１８】
請求項６に係る発明によれば、ラジアル制御軸受は、ツルア軸を前後方向にラジアル支持する前後ラジアル制御軸受および上下方向にラジアル支持する上下ラジアル制御軸受からなり、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には、前後ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたので、ツルーイングロールと砥石車との接触によってツルア軸を砥石台の進退方向に平行な前後方向にのみ確実に変位させることができる。
【００１９】
請求項７に係る発明によれば、制御軸受は、磁気軸受により構成されているので、磁気軸受を制御する制御手段によってツルア軸の支持剛性を変化させることにより、請求項３ないし請求項６と同様な効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、砥石車のツルーイング装置を備えた研削盤１０の全体を示すもので、研削盤１０のベッド１１上には、テーブル１２が水平なＺ軸方向に移動可能に案内支持され、サーボモータ１３によりボールねじを介してＺ軸方向に移動される。テーブル１２上には主軸台１５と心押台１６とが対向して配置され、主軸台１５と心押台１６との間に工作物ＷがＺ軸方向と平行な軸線の回りに回転可能にセンタ支持されるようになっている。主軸台１５には、主軸駆動モータ１７によって回転駆動される主軸１８が回転可能に軸承され、工作物Ｗは主軸１８に駆動金具等を介して連結され、回転駆動される。
【００２１】
また、ベッド１１上には、砥石台２０がテーブル１２の移動方向と直交する水平なＸ軸方向に移動可能に支持され、サーボモータ２１によりボールねじを介してＸ軸方向に移動される。砥石台２０には砥石軸２２が主軸１８と平行な軸線の回りに回転可能に軸承され、砥石駆動モータ２３によりベルト伝動機構を介して回転駆動される。砥石軸２２の先端には、外周にＺ軸に平行な研削面２５ａを有する砥石車２５が取付けられている。
【００２２】
テーブル１２上には、砥石車２５をツルーイングするツルーイングロール３０を回転可能に備えたツルーイングユニット３１が配設されている。ツルーイングユニット３１は、図２に示すように、テーブル１２に取付けられたハウジング３３と、ハウジング３３に砥石車２５と平行な水平軸線の回りに回転可能に配置されたツルア軸３４と、ハウジング３３内に設けられ、ツルア軸３４を非接触でラジアル方向に回転可能に支持する軸方向に離間した２組の制御軸受としての制御型ラジアル磁気軸受３５、３６と、ツルア軸３４を非接触でアキシャル方向に支持する制御軸受としての制御型アキシャル磁気軸受３７と、ツルア軸３４を回転駆動するビルトインモータ３８とによって構成されている。ビルトインモータ３８は、ツルア軸３４上に配設されたロータ部３８ａと、ロータ３８ａを取巻くようにハウジング３３内に配設されたステータ部３８ｂとを備えている。ステータ部３８ｂはモータ制御手段４０に接続され、モータ制御手段４０によってビルトインモータ３８の回転速度を制御するようになっている。
【００２３】
ツルア軸３４の先端部には、砥石車２５をツルーイングするツルーイングロール３０が取付けられ、このツルーイングロール３０は砥石車２５より薄幅に構成されている。
【００２４】
２組のラジアル磁気軸受３５、３６は、ツルア軸３４をラジアル方向に支持するもので、ツルーイングロール３０側に配置された先端側のラジアル磁気軸受３５は、ツルア軸３４を互いに直交する２方向のラジアル方向、すなわち、Ｘ軸方向に平行な前後方向とこれに直交する上下方向の両側から挟むように配置された２対のラジアル電磁石３５ａ、３５ｂを備えている。ツルーイングロール３０と反対側に配置された後端側のラジアル磁気軸受３６も、同様の２対のラジアル電磁石３６ａ、３６ｂを備えている。これらラジアル電磁石３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂは、ツルア軸３４を磁力により吸引してこれをラジアル方向に非接触で支持するものであり、制御軸受制御手段としての磁気軸受制御手段４３に接続されている。
【００２５】
先端側のラジアル磁気軸受３５の近傍には、ツルア軸３４の互いに直交するラジアル方向（前後方向および上下方向）の変位を検出するための２つのラジアル変位センサ４５ａ、４５ｂがハウジング３３に配設されている。他方のラジアル磁気軸受３６の近傍には、ツルア軸３４の互いに直交するラジアル方向（前後方向および上下方向）の変位を検出するための２つのラジアル変位センサ４６ａ、４６ｂがハウジング３３に配設されている。これらのラジアル変位センサ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂは、変位検出手段４７に接続されている。
【００２６】
アキシャル磁気軸受３７は、ツルア軸３４をアキシャル方向（水平方向）に支持するもので、ツルア軸３４の後部に設けたフランジ部３４ａを左右両側から挟むように配置された一対のアキシャル電磁石３７ａ、３７ｂを備えている。アキシャル電磁石３７ａ、３７ｂは、フランジ部３４ａを磁力により吸引してツルア軸３４をアキシャル方向に非接触で支持するものであり、磁気軸受制御手段４３に接続されている。ハウジング３３には、ツルア軸３４のアキシャル方向の変位を検出するアキシャル変位センサ４８が配設されている。アキシャル変位センサ４８は、変位検出手段４７に接続されている。
【００２７】
変位検出手段４７は、ラジアル変位センサ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂおよびアキシャル変位センサ４８を駆動し、ラジアル変位センサ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂの出力に基づいてツルア軸３４のラジアル方向の変位を検出するとともに、アキシャル変位センサ４８の出力に基づいてツルア軸３４のアキシャル方向の変位を検出するものである。
【００２８】
また、磁気軸受制御手段４３は、変位検出手段４７の出力に基づいて、ツルア軸３４の位置が所定の目標位置となるようにラジアル電磁石３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂおよびアキシャル電磁石３７ａ、３７ｂを制御するものである。かかる磁気軸受制御手段４３には、ツルア軸３４を異なる支持剛性で支持できるように、ツルア軸３４の支持剛性を切替える支持剛性制御手段５０が備えられている。
【００２９】
支持剛性制御手段５０は、ツルーイングロール３０と砥石車２５の接触検出時には、ラジアル磁気軸受３５、３６によるツルア軸３４の支持剛性を小さくし、砥石車２５のツルーイング時には、ラジアル磁気軸受３５、３６によるツルア軸３４の支持剛性を大きくするものである。すなわち、ツルーイングロール３０と砥石車２５の接触検出時には、ツルア軸３４に作用する接触負荷によってツルア軸３４を容易に変位できるようにするとともに、砥石車２５のツルーイング時には、ツルア軸３４に作用するツルーイング負荷に対してツルア軸３４がほとんど変位しないように、ツルア軸３４の変位に比例してラジアル磁気軸受３５、３６を制御する制御特性を変更するようにしている。具体的には、砥石車２５のツルーイング時には、ラジアル磁気軸受３５、３６を比例および積分（ＰＩ）制御することによってツルア軸３４の支持剛性を高め、ツルーイングロール３０に作用する負荷によってツルア軸３４がラジアル方向に変位するのを抑制するようにしており、また、ツルーイングロール３０と砥石車２５の接触検出時には、ラジアル磁気軸受３５、３６を比例（Ｐ）制御に切替えることによってツルア軸３４の支持剛性を低下させ、ツルーイングロール３０に作用する負荷に対してツルア軸３４を変位しやすくするようにしている。
【００３０】
なお、２組のラジアル磁気軸受３５、３６のうち、支持剛性を低下させるラジアル磁気軸受は、ツルーイングロール３０側に配置された先端側のラジアル磁気軸受３５だけでもよく、このようにすることにより、ツルーイングロール３０と砥石車２５との接触によってツルーイングロール３０側に位置されたツルア軸３４の先端側のみラジアル方向に容易に変位させることができるようになる。
【００３１】
あるいはまた、２組のラジアル磁気軸受３５、３６のツルア軸３４を前後方向（Ｘ軸方向）の両側から挟むように配置された一対のラジアル磁気軸受（ラジアル電磁石３５ａ）およびツルア軸３４を上下方向の両側から挟むように配置された一対のラジアル磁気軸受（ラジアル電磁石３５ｂ）のうち、支持剛性を低下させるラジアル磁気軸受は、ツルーイングロール３０と砥石車２５の接触検出によってツルア軸３４に接触負荷が作用する方向の前後方向に配置されたラジアル磁気軸受だけであってもよく、このようにすることにより、ツルーイングロール３０と砥石車２５との接触によってツルア軸３４を砥石台２０の進退方向に平行な前後方向にのみ確実に変位させることができるようになる。
【００３２】
研削盤１０を制御するＣＮＣ装置５１は、図１に示すように、中央処理装置５２と、種々の制御値およびプログラムを記憶するメモリ５３と、インターフェィス５４、５５から主に構成されている。メモリ５３には、研削加工プログラム、ツルーイングプログラム、接触検出位置データ、ツルーイング切込み量データ、ならびに砥石径データ、砥石幅データ等、研削加工サイクルおよびツルーイングサイクルを実行するのに必要な種々のデータが記憶されている。ＣＮＣ装置５１には、入力装置５６を介して種々のデータが入力されるようになっており、入力装置５６は、データの入力等を行うためのキーボード、データの表示を行うＣＲＴ等の表示装置を備えている。
【００３３】
ＣＮＣ装置５１は、Ｘ軸モータ駆動ユニット５７を介して砥石台２０をＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータ２１に駆動信号を与えるとともに、Ｚ軸モータ駆動ユニット５８を介してテーブル１２をＺ軸方向へ移動させるＺ軸サーボモータ１３に駆動信号を与えるようになっている。
【００３４】
また、ＣＮＣ装置５１は、砥石車２５による工作物Ｗの加工本数をカウントし、加工本数が予め定められた値に達するとツルーイング動作の開始を指令する。かかるツルーイング動作は、図４に示す接触検出サイクルと、図５に示すツルーイングサイクルからなり、以下、接触検出サイクルの処理を、図３に示す動作説明図と、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３５】
まず、ＣＮＣ装置５１の中央処理装置５２は、ツルーイング動作の開始指令に基づいて、図４に示すステップ１０２〜ステップ１１２の接触検出サイクルを順次実行する。ステップ１０２では、Ｚ軸およびＸ軸サーボモータ１３、２１を駆動してテーブル１２および砥石台２０をＺ軸方向およびＸ軸方向に移動制御し、砥石車２５を図３（Ａ）の実線で示すように、研削面２５ａがツルーイングユニット３１に支持されたツルーイングロール３０に対応する接触検出開始位置に位置決めする。次いで、ステップ１０４において、磁気軸受制御手段４３の支持剛性制御手段５０によって、ラジアル磁気軸受３５、３６の支持剛性を「低」側に切替える。ステップ１０６においては、ツルーイングロール３０および砥石車２５を回転駆動するとともに、Ｘ軸サーボモータ２１を駆動して砥石台２０をテーブル１２側に向かって前進させ、砥石車２５をツルーイングロール３０に対して図３（Ａ）の矢印方向に相対移動させる。
【００３６】
次いで、ステップ１０８においては、砥石車２５とツルーイングロール３０との接触によるツルア軸３４の前後方向（Ｘ軸方向）の変位を検出するラジアル変位センサ４５ａ、４６ａより変位信号が出力されたか否かが判断され、ラジアル変位センサ４５ａ、４６ａより変位信号が出力されていない場合（判断結果がＮ０の場合）には、ステップ１０６に戻ってＸ軸サーボモータ２１による砥石台２０の前進動作が続行される。砥石車２５の研削面２５ａが図３（Ａ）の２点鎖線で示すように、ツルーイングロール３０に接触すると、その接触負荷によってツルア軸３４がＸ軸方向に変位し、これがラジアル変位センサ４５ａ、４６ａによって検出され、変位信号が変位検出手段４７に出力される。これにより、ステップ１０８における判断結果がＹＥＳになり、このときの砥石台２０のＸ軸方向の位置Ｘ１がステップ１１０においてメモリ５２の所定の記憶エリアに記憶されるとともに、砥石台２０の前進が停止される。次いで、ステップ１１２で砥石台２０がＸ軸サーボモータ２１によって所定量（ＸＡ）後退される。
【００３７】
この際、砥石台２０がラジアル変位センサ４５ａ、４６ａより変位信号が出力された時点（記憶位置Ｘ１）よりオーバランして停止しても、接触検出精度には何ら影響ない。
【００３８】
続いて、ＣＮＣ装置５１の中央処理装置５２は、図５に示すステップ２０２〜ステップ２１６のツルーイングサイクルを順次実行する。まず、ステップ２０２では、ツルーイングのトラバース回数をカウントするカウンタＮの内容が０にクリヤされる。ステップ２０４においては、テーブル１２がＺ軸サーボモータ１３によって所定量移動され、次いでステップ２０６において、Ｘ軸サーボモータ２１によって砥石台２０が上記した後退量（ＸＡ）にツルーイング切込み量ΔＸだけ加算した距離だけ前進される。これによって図３（Ｂ）に示すように、砥石車２５の研削面２５ａがツルーイングロール３０の外周面の側方に対応するツルーイング開始位置に位置決めされる。すなわち、砥石台２０は、前述したステップ１１０において記憶されたツルーイングロール３０と砥石車２５との接触位置Ｘ１に、ツルーイング切込み量ΔＸだけ切込まれたＸ軸方向位置（Ｘ１＋ΔＸ）に位置決めされる。厳密には、ラジアル変位センサ４５ａ、４６ａが変位信号を出力するまでに、ツルア軸３４が１〜２μｍ程度変位することが必要であるため、実際にツルーイングロール３０が砥石車２５に切込まれる量は、上記したツルーイング切込み量ΔＸより、ラジアル変位センサ４５ａ、４６ａが変位信号を出力するに要した１〜２μｍ減算した値となる。
【００３９】
次にステップ２０８において、ラジアル磁気軸受３５、３６の支持剛性が「高」側に切替えられ、ステップ２１０では、テーブル１２がＺ軸サーボモータ２１によって所定量トラバースされ、砥石車２５に対してツルーイングロール３０が１往復され、ツルーイングロール３０によって砥石車２５の研削面２５ａが所定の切込み量でツルーイングされる。この場合には、ラジアル磁気軸受３５、３６の支持剛性が高くなっているため、ツルーイング抵抗によってツルア軸３４がほとんど変位することがなく、ツルア軸３４の支持は安定したものとなり、砥石車２５の研削面２５ａが高精度にツルーイングされる。
【００４０】
１回目のツルーイングが終了すると、ステップ２１２において、トラバース回数カウント用のカウンタＮに１が加算され、次いで、ステップ２１４において、カウンタＮの内容が設定回数ＮＡに達したか否かが判断され、未だ設定回数に達していない場合（判断結果がＮ０の場合）には、ステップ２１６に移行して、砥石車２５が図３（Ｂ）に示す位置でツルーイングロール３０に対してさらに切込み量ΔＸだけ切込まれ、次いで上記したステップ２１０に戻って、上記したと同様にテーブル１２が再びトラバースされ、これによって砥石車２５の研削面２５ａが切込み量ΔＸでツルーイングされる。
【００４１】
このようにして、ツルーイングロール３０により砥石車２５の研削面２５ａが設定回数だけツルーイングされて、定められたツルーイングサイクルが完了すると、ステップ２１４における判断結果がＹＥＳになり、砥石台２０は原位置に復帰され、プログラムはリターンされる。上記したステップ２０２〜２１６からなる機能手段によって、請求項におけるツルーイング制御手段を構成している。
【００４２】
なお、特にＣＢＮ等の超砥粒からなる砥石車２５においては、砥石車２５に対するツルーイングロール３０の切込み量を大きくできない制約があるため、順次切込みを付与しながらツルーイングを数回（例えば２〜３回）繰り返すことにより、砥石車２５の研削面２５ａの目直しおよび整形を的確に行えるようになるが、かかるツルーイング回数は特に限定されるものではなく、例えば、砥石車２５の研削面２５ａのダメージが小さな状態でツルーイングを行う場合には、１回の切込みでツルーイングを完了することも可能である。
【００４３】
上記した第１の実施の形態によれば、ツルーイングロール３０と砥石車２５との接触検出時には、磁気軸受３５、３６によるツルア軸３４の支持剛性を小さくし、ツルーイングロール３０による砥石車２５のツルーイング時には、磁気軸受３５，３６によるツルア軸３４の支持剛性を大きくするようにしたので、ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には、ツルア軸３４に作用する接触負荷によってツルア軸３４を容易に変位でき、砥石車２５に傷等を付けることなく、接触を高感度に検出することができるようになる。また、ツルーイングロール３０による砥石車２５のツルーイング時には、ツルア軸３４に作用するツルーイング負荷に対してツルア軸３４をほとんど変位しないようにできるので、ツルア軸３４を高剛性に支持でき、高精度なツルーイングを実施することができるようになる。
【００４４】
図６は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、第１の実施の形態と異なる点は、外周面１２５ａと端面１２５ｂに研削面をもつ砥石車１２５を備えた研削盤において、砥石車１２５の外周面１２５ａと端面１２５ｂをそれぞれツルーイングロール３０によってツルーイングするようにしたものである。かかる第２の実施の形態においても、図１および図２で示した研削盤１０およびツルーイングユニット３１をそのまま利用できる。なお、砥石車１２５の外周面１２５ａをツルーイングするツルーイング動作については、第１の実施の形態と同じであるので、以下においては、主に砥石車１２５の端面１２５ｂをツルーイングするツルーイング動作について説明する。
【００４５】
このような砥石車１２５をツルーイングする場合には、磁気軸受制御手段４３の支持剛性制御手段５０によって、ラジアル磁気軸受３５、３６およびアキシャル磁気軸受３７の支持剛性を順次低くして、まず、上記した第１の実施の形態で述べたと同様に、砥石車１２５の外周面１２５ａとツルーイングロール３０の外周面とが接触した砥石台２０のＸ軸方向の位置Ｘ１を検出する。 次いで、図６（Ａ）に示すように、テーブル１２のＺ軸方向の移動により、砥石車１２５の端面１２５ｂをツルーイングロール３０の端面に接触させ、そのときのツルア軸３４のアキシャル方向の変位をアキシャル変位センサ４８により検出し、このアキシャル変位センサ４８の変位信号に基づいて、砥石車１２５の端面１２５ｂとツルーイングロール３０の端面とが接触したテーブル１２のＺ軸方向の位置Ｚ１を検出し、その位置Ｚ１を記憶する。
【００４６】
しかる後、磁気軸受制御手段４３の支持剛性制御手段５０によって、ラジアル磁気軸受３５、３６およびアキシャル磁気軸受３７の支持剛性をそれぞれ高く制御し、その状態で、第１の実施の形態で述べたように、上記したＸ軸方向位置Ｘ１を基準にして砥石車１２５の外周面１２５ａをツルーイングロール３０にてツルーイングする。次いで、図６（Ｂ）に示すように、テーブル１２を上記したＺ軸方向位置Ｚ１にツルーイング切込み量ΔＺだけ切込んだＺ軸方向位置（Ｚ１＋ΔＺ）に位置決めし、その状態で、砥石台２０をＸ軸方向に前進して砥石車１２５の端面１２５ｂをツルーイングロール３０にてツルーイングする。
【００４７】
なお、端面にのみ研削面を有するカップ形などの砥石車に本発明を適用することも可能であり、この場合のツルーイングユニット３１は、アキシャル磁気軸受３７の支持剛性のみ、ツルーイングロール３０と砥石車２５との接触検出時と、ツルーイングロール３０による砥石車２５のツルーイング時とで切替えるようにすればよい。
【００４８】
上記した実施の形態においては、ツルーイングロール３０をテーブル１２上に設置した例について述べたが、ツルーイングロール３０は、砥石台２０に対してＺ軸方向およびＸ軸方向に相対移動可能な、例えば主軸台１５や心押台１６に設置してもよい。
【００４９】
また、上記した実施の形態においては、ツルア軸３４を支持するラジアル磁気軸受３５、３６の支持剛性を、通常時は、比例および積分（ＰＩ）制御してツルア軸３４の支持剛性を高め、ツルーイングロール３０と砥石車２５との接触検出時には、ラジアル磁気軸受３５，３６を比例（Ｐ）制御に切替えてツルア軸３４の支持剛性を低下させるように制御する支持剛性制御手段５０について述べたが、支持剛性制御手段５０はそのような制御構成に限定されることなく、ツルア軸３４の変位に比例してラジアル磁気軸受３５、３６を制御する制御特性を変更して支持剛性を変更できるあらゆる構成を採り得るものである。
【００５０】
また、上記した実施の形態においては、軸受として磁気軸受３５、３６、３７を用いた例で説明したが、これに限定されるものではなく、ツルア軸３４の変位を検出して、その検出信号を基に軸位置を制御する機能、すなわち、支持剛性を任意に変更可能な制御軸受であればよい。したがって、例えば、流体軸受を用いることによっても達成できる。
【００５１】
なお、図４および図５に示すフローチャートは、本発明を実施するうえで好適な一例を示すものにすぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものであることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す砥石車のツルーイング装置を備えた研削盤の平面図である。
【図２】図１におけるツルーイング装置を支持する磁気軸受を示す断面図である。
【図３】ツルーイング動作を示す動作説明図である。
【図４】接触検出サイクルを示すフローチャートである。
【図５】ツルーイングサイクルを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す砥石車のツルーイング装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１２・・・テーブル、１３、２１・・・サーボモータ、１５・・・主軸台、１６・・・心押台、２０・・・砥石台、２５、１２５・・・砥石車、２５ａ、１２５ａ、１２５ｂ・・・研削面、３０・・・ツルーイングロール、３１・・・ツルーイングユニット、３４・・・ツルア軸、３５、３６・・・ラジアル制御軸受（ラジアル磁気軸受）、３７・・・アキシャル制御軸受（アキシャル磁気軸受）、３８・・・ビルトインモータ、４０・・・モータ制御手段、４３・・・制御軸受制御手段（磁気軸受制御手段）、４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ・・・ラジアル変位センサ、４７・・・変位検出手段、４８・・・アキシャル変位センサ、５０・・・支持剛性制御手段、５１・・・ＣＮＣ装置、５２・・・中央処理装置、５３・・・メモリ、Ｗ・・・工作物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持剛性を制御可能な制御軸受にツルーイングロールを取付けたツルア軸を非接触で回転可能に支持し、前記ツルーイングロールに砥石車を接触させ、前記ツルーイングロールと砥石車との接触による前記ツルア軸の変位に基づいて前記ツルーイングロールと砥石車との接触を検出し、前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にして、前記ツルーイングロールによって砥石車をツルーイングするようにし、前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を、前記ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には小さく、前記砥石車のツルーイング時には大きくするようにしたことを特徴とする砥石車のツルーイング方法。
【請求項２】
請求項１において、前記制御軸受は、磁気軸受により構成されていることを特徴とする砥石車のツルーイング方法。
【請求項３】
支持剛性を制御可能な制御軸受と、該制御軸受に非接触で回転可能に支持されたツルア軸と、前記制御軸受に対して相対移動可能な砥石台に回転可能に支持された砥石車と、前記ツルア軸に取付けられ前記砥石車をツルーイングするツルーイングロールと、該ツルーイングロールと前記砥石車との接触による前記ツルア軸の変位に基づいて前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を検出する変位検出手段と、前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にして前記ツルーイングロールによって砥石車をツルーイングするツルーイング制御手段と、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を小さくし、前記ツルーイングロールによる前記砥石車のツルーイング時には前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を大きくするように前記制御軸受を制御する制御軸受制御手段とによって構成したことを特徴とする砥石車のツルーイング装置。
【請求項４】
請求項３において、前記制御軸受は、前記ツルア軸をラジアル方向に支持するラジアル制御軸受と、前記ツルア軸をアキシャル方向に支持するアキシャル軸受とから構成され、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことを特徴とする砥石車のツルーイング装置。
【請求項５】
請求項４において、前記ラジアル制御軸受は、軸方向に離間した２組のラジアル制御軸受からなり、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記ツルーイングロール側に配置された先端側のラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことを特徴とする砥石車のツルーイング装置。
【請求項６】
請求項４において、前記ラジアル制御軸受は、前記ツルア軸を前後方向にラジアル支持する前後ラジアル制御軸受および上下方向にラジアル支持する上下ラジアル制御軸受からなり、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記前後ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことを特徴とする砥石車のツルーイング装置。
【請求項７】
請求項３ないし請求項６のいずれか１項において、前記制御軸受は、磁気軸受により構成されていることを特徴とする砥石車のツルーイング装置。
【請求項１】
支持剛性を制御可能な制御軸受にツルーイングロールを取付けたツルア軸を非接触で回転可能に支持し、前記ツルーイングロールに砥石車を接触させ、前記ツルーイングロールと砥石車との接触による前記ツルア軸の変位に基づいて前記ツルーイングロールと砥石車との接触を検出し、前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にして、前記ツルーイングロールによって砥石車をツルーイングするようにし、前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を、前記ツルーイングロールと砥石車との接触検出時には小さく、前記砥石車のツルーイング時には大きくするようにしたことを特徴とする砥石車のツルーイング方法。
【請求項２】
請求項１において、前記制御軸受は、磁気軸受により構成されていることを特徴とする砥石車のツルーイング方法。
【請求項３】
支持剛性を制御可能な制御軸受と、該制御軸受に非接触で回転可能に支持されたツルア軸と、前記制御軸受に対して相対移動可能な砥石台に回転可能に支持された砥石車と、前記ツルア軸に取付けられ前記砥石車をツルーイングするツルーイングロールと、該ツルーイングロールと前記砥石車との接触による前記ツルア軸の変位に基づいて前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を検出する変位検出手段と、前記ツルーイングロールと砥石車とが接触した位置を基準にして前記ツルーイングロールによって砥石車をツルーイングするツルーイング制御手段と、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を小さくし、前記ツルーイングロールによる前記砥石車のツルーイング時には前記制御軸受による前記ツルア軸の支持剛性を大きくするように前記制御軸受を制御する制御軸受制御手段とによって構成したことを特徴とする砥石車のツルーイング装置。
【請求項４】
請求項３において、前記制御軸受は、前記ツルア軸をラジアル方向に支持するラジアル制御軸受と、前記ツルア軸をアキシャル方向に支持するアキシャル軸受とから構成され、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことを特徴とする砥石車のツルーイング装置。
【請求項５】
請求項４において、前記ラジアル制御軸受は、軸方向に離間した２組のラジアル制御軸受からなり、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記ツルーイングロール側に配置された先端側のラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことを特徴とする砥石車のツルーイング装置。
【請求項６】
請求項４において、前記ラジアル制御軸受は、前記ツルア軸を前後方向にラジアル支持する前後ラジアル制御軸受および上下方向にラジアル支持する上下ラジアル制御軸受からなり、前記ツルーイングロールと前記砥石車との接触検出時には、前記前後ラジアル制御軸受による支持剛性を小さくしたことを特徴とする砥石車のツルーイング装置。
【請求項７】
請求項３ないし請求項６のいずれか１項において、前記制御軸受は、磁気軸受により構成されていることを特徴とする砥石車のツルーイング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２６０８０９（Ｐ２００７−２６０８０９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８６９１５（Ｐ２００６−８６９１５）
【出願日】平成１８年３月２８日（２００６．３．２８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２８日（２００６．３．２８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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