JP2004017194A

JP2004017194A - 研削装置およびそれを用いて砥石車をワ−クへ自動的に接近させる方法

Info

Publication number: JP2004017194A
Application number: JP2002173842A
Authority: JP
Inventors: Akinori Yui; 由井　明紀; Shigeki Okuyama; 奥山　繁樹; Tomio Kubo; 久保　富美夫
Original assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Current assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】非接触センサ手段による砥石車の切り込み開始点近傍への位置調整を自動的に短時間で行う研削装置の提供
【解決手段】砥石車の下降速度切り替え回数ｎ（但しｎ＝ｉ−１）、砥石車の下降速度Ｓ_ｉを下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切替える基準電気信号値Ｕ_ｉおよび砥石車の下降を停止する基準電気信号値Ｕ_０を記憶する記憶部ＲＯＭと、砥石車の下降速度Ｓ_ｉ、非接触センサ手段より出力された電気信号値Ｖ_ｉを記録する記録部ＲＡＭと、非接触センサ手段より出力された電気信号値Ｖ_ｉと基準電気信号値Ｕ_ｉとを比較する比較部と、この基準電気信号値Ｕ_ｉを検出した際に切替える砥石車下降速度Ｓ_ｉ＋ _１および砥石車の下降を停止する指示を出力する制御ユニット部を有する研削装置。砥石車下降速度を高速から低速へと順次自動的に切り替えて砥石車をワ−クに自動的に接近させることができる。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワ−クに対する砥石車の切り込み開始点を、砥石車の底部をワ−クに接することなく決める際に、砥石車をワ−ク表面に自動的に接近させる方法および該方法を実施する研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属、セラミック、シリコン基板等のワ−クをプランジ研削、トラバ−ス研削、平面加工成形、溝加工、切断する機械加工を行なうＮＣ研削装置は知られており（特開昭５５−８３５６７号、同５９−５９３４９号、同６１−１７３８５１号、特開平４−１３５５２号、特開２０００−１３５６７５号、同２０００−２７１８６６号、同２０００−３１７８２９号、同２００１−１７０８３２号、特許第２６９４１８９号、特許第３０２３０１８号）、また、岡本工作機械製作所、日立精工、ナガセインテグレックス、シギア（台湾）、Ｋｅｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ（スイス）、Ｊｏｎｅｓ　＆　Ｓｈｉｐｍａｎ　ＰＬＣ（英国）、Ｊｕｎｇ（ドイツ）、Ｔａｃｃｈｅｌｌａ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｓ．ｐ．Ａ（イタリア）等より市販されている。
【０００３】
図８、図９および図１０に平面研削機械１の一例を示す。図中、２はワ−ク、３は左右方向（Ｘ軸方向）に往復移動可能なテ−ブル、４は電磁チャック、５は前後方向（Ｚ軸方向）に往復移動可能なサドル、６は砥石装置、７は砥石車を垂直方向（Ｙ軸方向）に移動する昇降機構を備えたコラム、８は砥石軸頭、９は砥石軸に備えられた砥石車、Ｍは砥石軸回転駆動モ−タ−、１０は操作盤、１１はベッド、１２は研削液供給ノズル、１３は制御ユニット部、１４は軸装置、１５はサ−ボモ−タである。
【０００４】
砥石軸頭８の鉛直方向（Ｙ軸方向）昇降動力は、サ−ボモ−タ１５から歯車１６、送りネジ１７、ネジ受け１８を介して砥石軸頭８に伝えられる。
テ−ブル３とワ−ク２との相対位置関数は既知とする（例えば、ハイデンハイン社のスケ−ルをテ−ブルに取り付け、テ−ブル上に取り付けたリミットスイッチにワ−ク左端が触れる位置をワ−ク基準原点とし、テ−ブル左端反転位置をテ−ブル原点とする。
【０００５】
１９は関数発生器、２０は研削量設定器、２１はパルス発生回路、２２は駆動回路である。
関数発生器１９には、予め研削量設定器２０（例えば対話型数値制御操作盤１０の操作キ−）により、研削すべきワ−ク形状に対応する関数式が設定されている。この関数式は変数として位置検出信号Ａを用いるものである。従って、関数発生器１９には入力される位置検出信号Ａに対応する研削量信号Ｂを演算し、連続的に出力する。
研削量信号Ｂは、次のパルス発生回路２１に与えられる。パルス発生回路２１は研削量信号Ｂを信号処理して制御パルス信号Ｃに変換し、駆動回路２２に出力する。
駆動回路２２は、現在のテ−ブル位置において研削すべき量に応じてサ−ボモ−タ１５を回転させる結果、砥石９は適性な高さ位置に設定される。
以上の動作は、操作盤１０からの運転指令により制御ユニット部１３を介して行われる。
【０００６】
この平面研削装置１では、テ−ブル３上のチャック４にワ−ク２を固定し、サドル５を移動させてＺ軸方向の位置を決め、テ−ブル３をＸ軸方向に往復移動させる過程で砥石軸頭８に備えられた回転している砥石車９をワ−ク２に接触させ、砥石軸頭をＹ軸方向にサ−ボモ−タ１５とボ−ルネジ１７で送りをかけてワ−クに切り込みをかけて研削する。この際、ワ−ク表面には研削液供給ノズル１２より研削液が供給される。
【０００７】
テ−ブル３の左右送りには、図示されていないが、サ−ボバルブ油圧シリンダ−駆動方式（特許第３０２３０１８号）、ボ−ルネジをサ−ボモ−タで駆動する方式、或いは、テ−ブルを直接リニアモ−タで駆動する方式が利用されている。
【０００８】
電動モ−タ−にて回転させた円盤状の砥石車をワ−ク（被加工物）の上方から所望の切り込み量の研削を行なう研削装置は、作業者が▲１▼砥石とワ−ク間の隙間の距離を見ながら手動パルス発生器に連結しているハンドルを回転しながらまたはジョグボタンを押しながら砥石車をワ−クに接近させ、▲２▼ついで、作業者が砥石車とワ−ク間の隙間の距離を見ながらハンドル１０ａを回転しながら前記工程の砥石車の下降速度よりは遅い速度で砥石車をワ−クに接近させ、▲３▼わずかな火花が飛んだ位置または研削液の変化した状態の位置を切り込み開始点と認識して行なっている。
【０００９】
この切り込み開始点位置の調整作業は、手動の研削装置は勿論のことＮＣ研削装置でも行われる。ＮＣ研削装置のときは、一度この作業をしてワ−クに対する砥石の切り込み開始点位置を決定すると、後はワ−クの加工を加工ソフトプログラムに従って自動で行なうことができる。同一寸法部品を繰り返し生産するときは、前加工寸法のばらつきを予め推測して加工点から一定量離れた安全な位置まで砥石車を高速で下降させて位置決めし、次に研削下降と同一条件で砥石車をワ−クに徐々に接近させ実研削加工に移るためエア−カット時間が長くなる。
この高速回転している砥石車をワ−クに近づける作業は熟練技能者にとっても容易ではなく、作業者の勘と経験に基づいて行なわざるを得ず、ワ−クの加工形状や材質によって条件が変わるため、また、砥石の外径が砥石の磨耗およびドレッシングにより時々刻々と変化するために熟練技能者の技が要求され、この技の習熟には長期間を要する。
【００１０】
また、この作業は、ワ−クに砥石車をおそるおそる接近させ、砥石車とワ−クの距離が遠いところを開始点として微細切り込みを開始すると長時間要する。逆に、砥石車を高速度でワ−クに接近させると砥石車がワ−クに激しく衝突して砥石車が破損したり、ワ−クに研削では除去できないダメ−ジを与えたりする。それゆえ、この砥石切り込み開始点の決定作業は作業者が一番嫌う作業であった。
【００１１】
非接触センサを用いてこの砥石切り込み開始点決定を自動化することが種々提案されている。例えば、実開昭６３−１１０３７１号公報はテ−ブル上に取り付けられたワ−クの上面と、回転する砥石車の加工面との距離を非接触で計測する距離センサを砥石車の安全保護カバ−に敷設した平面研削装置を、特開平６−５５４１４号公報は超音波センサを用いてワ−クと砥石間の位置を決定する方法を、特開２０００−３２６２２４号公報は空気圧力センサ（ＡＥセンサ）を用いて砥石車をワ−クへの切り込み開始位置へと接近させる方法を記載する。
【００１２】
更に、特開２０００−２６３４３６号公報は、レ−ザ光投光／受光端部と、受光量を表示する表示器を備えた増幅器とからなるカラ−識別センサ３００を図６に示す砥石車カバ−２３側面に備え付け、水平方向に移動可能なテ−ブル上に設置された磁気チャック４上に置かれたワ−ク２の表面に研削液をノズル１２より供給してワ−ク表面に研削液の薄膜を形成し、該薄膜の表面にカラ−識別センサ３００の光源から光を照射しつつ、かつ、その反射光を光ファイバ−に集光して光の色成分を認識してその値Ｅ_ｉを制御ユニット部１３の演算部に送信しつつ、ワ−ク表面に対し垂直方向に設けられた回転砥石車９をワ−ク表面に下降させ、回転する砥石車９がワ−クに近づくにつれてワ−ク表面に形成された液体の薄膜に空気が巻き込まれて細かい気泡を液体の薄膜内部に生じさせ、前記光の色成分の値Ｅ_ｉが予めＣＰＵの記憶部に気泡を内部に生じた研削液薄膜の光の色成分Ｅｏと一致した際の砥石のワ−クに対する位置を砥石の切り込み開始点とする方法を提供する。
【００１３】
また、特願２００１−１７６４０８号明細書は、図５に示すように研削装置の砥石９近傍に設置されたノズル１２より研削液を、テ−ブル上の磁気チャック４上に載置されたワ−ク２の加工点に向けてワ−ク２表面に供給しつつ、該ワ−ク表面に対して回転している砥石車９をワ−ク表面に下降させ、前記研削液を供給するノズル１２内に設置した水中マイクロホン３００が受波した研削液の音圧信号を所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ３０７に通過させ、このバンドパスフィルタを通過した音圧信号より基本周波数を抽出し、該基本周波数における音圧信号の値（Ｐ_ｉ）が、予め設定した前記基本周波数における音圧信号の値（Ｐ_０）に達した（Ｐ_ｉ＝Ｐ_０）ときをワ−クに対する砥石の切り込み開始点と決定する方法を提案する。
【００１４】
これらレ−ザ光利用のカラ−識別センサ、カラ−識別センサに代えて距離デジタルレ−ザセンサ、或いは、超音波を利用した水中マイクロホン、空気圧力センサ等の電気信号を発するセンサ手段３００を備えた研削装置１は、非接触で砥石車とワ−ク間の距離を測定でき、砥石車のワ−クへの切り込み開始点の位置設定を自動的に行なえる利点を有するが、非接触で砥石車とワ−ク間の距離を電気信号で出力するため、一定速度で回転している砥石車９の下降速度が１００ｍｍ／分と大きいときは、ワ−ク上の研削液薄膜の厚みおよび気流の発生状態が一定でないゆえに出力されたデジタル電気信号（ｄｅｊｉｔ）の振れ幅が変化する。
【００１５】
図１１は、非接触センサとして、ワ−ク表面に投光されたレ−ザ光の反射光の受光量からワ−クまでの距離を測定する株式会社キ−エンスの長距離デジタルレ−ザセンサＬＶ−Ｈ３７（商品名）を用い、テ−ブルが停止している状態で１０リットル／分の研削油をワ−ク表面に供給しつつ、３２ｍ／秒で回転している砥石車を接近させた場合のワ−ク・砥石車間距離とデジタル電気信号トリガ値（レ−ザ散乱光強度）の相関図を示す。出力波形には相当量のノイズを含んでいる。
【００１６】
図４は、この長距離デジタルレ−ザセンサＬＶ−Ｈ３７（商品名）を用いて測定したときの、デジタルレ−ザセンサＬＶ−Ｈ３７が示すデジタル電気信号のトリガ−値とワ−ク砥石車間の距離を示すものである。
【００１７】
トリガレベル一定の場合、一定速度で回転している砥石車９の下降速度が１００ｍｍ／分と大きいときは、出力（ｄｅｊｉｔ）された電気信号Ｖ_ｉの振れ幅は大きく、０．３〜０．０４ｍｍの位置決め制度のばらつきがあり、下降速度が１０ｍｍ／分ではそのばらつきは０．０２ｍｍ程度になる。また、下降速度が速い場合には停止信号出力後の時間遅れに起因する砥石車移動量も大きくなり、オ−バ−シュ−ト発生のおそれもある。
【００１８】
砥石車９の下降速度が１００ｍｍ／分と大きいときは、砥石車のワ−クへの衝突を忌避するためには砥石車のワ−クへの接近距離が０．５ｍｍ近傍で停止する必要があり、手動に切替えて砥石車９の下降速度を遅くに切替えて手動で手パハンドルを回しながら残りの距離を下降させる。また、砥石車の下降速度を５ｍｍ／分と遅くすると砥石車９の低部をワ−ク表面０．０２ｍｍ近傍の切り込み開始点距離まで自動的に接近させることができるが、この距離に砥石車を接近させるに要する時間が長くなる欠点があった。
【００１９】
本発明者等は、一定速度で回転する砥石車９の下降速度を種々変えてワ−クに接近させた場合の出力信号Ｖ_ｉ（ｍＶ）と砥石車の底部とワ−ク表面間の距離Ｌ_ｉの相関を実測し、図４にその相関図を描いた。図４において、曲線もしくは折れ線はその出力信号Ｖ_ｉにおける砥石車の底部とワ−ク表面間の距離Ｌ_ｉの平均値を結んだもので、縦線はその出力信号Ｖ_ｉにおけるワ−ク表面間の距離の振れ幅Ｌ_ｉを示す。
【００２０】
前記図４は、砥石車９の下降速度の設定が１００ｍｍ／分のときは、出力信号値が１７０ｍＶであっても砥石車の底部とワ−ク表面間の距離は０．２６７ｍｍから−０．１２２ｍｍのいずれかであり、この値間０．３８９ｍｍの振れがあることを示唆する。
この下降速度で砥石車９を下降させて砥石車がワ−クに実際に接触した際（例えば砥石車とワ−ク間距離が−０．１２２ｍｍ）には、大きな火花が飛び散り、初心者の作業者はびっくりするであろう。即ち、砥石車とワ−クの実干渉が発生し、本発明の目的を達成しない。
【００２１】
設定する砥石車９の下降速度が小さくなるにつれ、この振れ幅は順次より小さくなる。砥石車９の下降速度の設定が７５ｍｍ／分のときは、出力信号値が１９０ｍＶであっても砥石車の底部とワ−ク表面間の距離は−０．０５ｍｍから＋０．１１ｍｍのいずれかであり、この値間０．１６ｍｍの振れである。砥石車９の下降速度の設定が５０ｍｍ／分のときは、出力信号値が２１０ｍＶであっても砥石車の底部とワ−ク表面間の距離は０．０２５ｍｍから０．１４５ｍｍのいずれかであり、この値間０．１２０ｍｍの振れである。砥石車９の下降速度の設定が２５ｍｍ／分のときは、出力信号値が２６０ｍＶであっても砥石車の底部とワ−ク表面間の距離は０．００５ｍｍから０．０６５ｍｍのいずれかであり、この値間０．０６０ｍｍの振れである。
【００２２】
更に、砥石車９の下降速度の設定が５ｍｍ／分のときは、出力信号値が３４０ｍＶであっても砥石車の底部とワ−ク表面間の距離は０．０１５ｍｍから０．０３５ｍｍのいずれかであり、この値間０．０２０ｍｍの振れであり、砥石車がワ−クに接触することはない。砥石車９の下降速度の設定が５ｍｍ／分のときで、出力信号値が３５０ｍＶのときは、砥石車の底部とワ−ク表面間の距離は−０．００５ｍｍから＋０．０２５ｍｍのいずれかであり、この値間０．０２０ｍｍの振れである。この下降速度５ｍｍ／分で砥石車９を下降させて出力信号値が３５０ｍＶとなって砥石車の下降を停止させた場合、砥石車がワ−クに実際に接触したとしても下降速度が遅いので火花の発生は無いか、あったとしても小さく、また、ワ−クが破損することはない。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、砥石車の研削面とワ−クの被研削面との間隔を非接触で検出できるセンサを用い、砥石切り込み開始点を決定する際に、短時間で砥石車をワ−ク近傍に接近する方法の提供および該非接触センサを用いた砥石車のワ−クへの接近方法を実施できる研削装置の提供を目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、ワ−クを載せる水平方向に移動可能なテ−ブル、
前記テ−ブルの表面に対し垂直方向に昇降可能に設けられた円盤状の砥石車および該砥石車の昇降手段と回転駆動手段、
前記テ−ブル上に載せられたワ−クの表面に研削液を供給するノズル、
前記砥石車とワ−ク間の距離Ｌ_ｉを検出し、電気信号で出力する非接触センサ手段、
予め砥石車を一定速度で回転させつつ、砥石車を下降速度Ｓ_ｉで下降させてワ−クに接近させて測定した前記非接触センサ手段より出力された電気信号値Ｖ_ｉと砥石車とワ−ク間の距離Ｌ_ｉ、および該電気信号値Ｖ_ｉにおける砥石車とワ−ク間の距離の振れ幅ｌ_ｉとから砥石車とワ−ク間の距離が０以上となる電気信号値Ｖ_ｉと下降速度Ｓ_ｉの相関から砥石車の下降速度Ｓ_ｉをより速度が小さい下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切替える基準電気信号値Ｕ_ｉおよび下降速度を切り替える回数ｎを決め、この基準電気信号値Ｕ_ｉとこの基準電気信号値Ｕ_ｉを検出した際に切替える砥石車下降速度Ｓ_ｉ＋ _１および砥石車の下降を停止する基準電気信号値Ｕ_０および下降速度を切り替える回数ｎを予め記憶する記憶手段、ならびに、
前記非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉを前記記憶手段に記憶された基準電気信号値Ｕ_ｉと比較し、非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉが基準電気信号値Ｕ_ｉに一致したときに砥石車の下降速度Ｓ_ｉを下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切替えと、非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉが基準電気信号値Ｕ_０に一致したときに砥石車の下降動作を停止させる制御手段、
とを備えることを特徴とする、研削装置を提供するものである。
【００２５】
砥石車の下降速度を自動的に高速から低速へと順次切り替えて、砥石車底部とワ−ク表面間の距離が約０．０２ｍｍとなる切り込み開始点位置へ砥石車を接近させるに要する時間が短縮される。また、砥石車の最終下降速度が小さいので、万が一、砥石車底部がワ−クに衝突したとしても、火花の発生は無いか、仮にあったとしても小さく、また、ワ−クが破損することはない。
【００２６】
本発明の請求項２は、前記研削装置において、非接触センサ手段が、レ−ザ光センサ、超音波センサおよび空気圧力センサより選ばれた電圧信号を出力するものであることを特徴とする。
【００２７】
これら非接触センサ手段は、砥石車底部とのワ−ク表面間距離を電圧信号に変えて研削装置の制御装置の記録部（ＲＡＭ）および記憶部（ＲＯＭ）に出力できる。
【００２８】
本発明の請求項３は、前記センサ手段を備えた研削装置を用い、予め砥石車を一定速度で回転させつつ、砥石車を下降速度Ｓ_ｉで下降させて表面に研削液が一定量で供給されているワ−クに接近させて非接触センサ手段より出力された電気信号値Ｖ_ｉと砥石車とワ−ク間の距離Ｌ_ｉ、および該電気信号値Ｖ_ｉにおける砥石車とワ−ク間の距離の振れ幅ｌ_ｉとから砥石車とワ−ク間の距離が０以上となる電気信号値Ｖ_ｉと下降速度Ｓ_ｉの相関から砥石車の下降速度Ｓ_ｉを下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切替える基準電気信号値Ｕ_ｉおよび下降速度を切り替える回数ｎを決め、この基準電気信号値Ｕ_ｉとこの基準電気信号値Ｕ_ｉを検出した際に切替える砥石車下降速度Ｓ_ｉ＋ _１および砥石車の下降を停止する基準電気信号値Ｕ_０および下降速度を切り替える回数ｎを記憶手段に入力して記憶させ、
加工するワ−クをテ−ブル上に載せた後、ワ−ク表面に前記一定量の研削液を供給しつつ、前記一定の回転速度で回転している砥石車を下降速度Ｓ_ｉで自動的に下降させてワ−クに接近させていき、その砥石下降時に前記非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉを前記記憶手段に記憶された基準電気信号値Ｕ_ｉと比較し、非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉが基準電気信号値Ｕ_ｉに一致すると自動的に砥石下降速度Ｓ_ｉを下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切替えてワ−クへの砥石車の接近を行ない、前記非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉが基準電気信号値Ｕ_０に一致したときに砥石車の下降動作を自動的に停止させることを特徴とする、砥石車のワ−クへの接近方法を提供するものである。
【００２９】
高速から低速へと砥石車の下降速度を自動的に切り替えて砥石車底部をワ−ク表面近傍に砥石車を接近させることができるので、この砥石車を切り込み開始点（例えば砥石車の底部とワ−ク表面間距離を０．０２ｍｍと設定）位置へ接近させるに要する時間が短縮される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を更に詳細に説明する。
図１は、本発明の非接触センサ手段を備える研削装置の部分正面図、図２は制御装置の回路、図３は本発明方法のフロ−シ−ト図、図４は砥石車下降速度を種々変化させた際の砥石車・ワ−ク間距離（縦軸）と非接触センサ手段が出力したデジタル電気信号値の相関図である。図５は本発明の一実施例を示す砥石車の下降速度を変化させつつ測定した検出器が発信するデジタル電気信号値とワ−ク・砥石車間距離の相関を示す図である。
【００３１】
図１において、１は平面研削装置、２はワ−クで、水平方向（Ｘ軸方向）に往復移動可能なテ−ブル上に置かれたチャック４上に載せられている。９は砥石車、１０は操作盤、１２は研削液供給ノズル、１３は制御ユニット部（ＣＰＵ）、３００は前述の株式会社キ−エンスの長距離デジタルレ−ザセンサＬＶ−Ｈ３７（商品名）で、３０１は増幅器、３０２はレ−ザ光投光／受光器である。
【００３２】
図２に示す制御ユニット部１３において、この制御部（ＣＰＵ）は記憶部ＲＯＭと記録部ＲＡＭと比較器を備え、研削機械側Ｉ／Ｏポ−ト３１７よりサ−ボモ−タ、サ−ボバルブ、研削装置１本体のシ−ケンス３１８に繋がれている。
【００３３】
次に図４を用いて制御装置の記憶部ＲＯＭに記憶される砥石車の下降速度Ｓ_ｉと下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切替える基準電気信号値Ｕ_ｉを決める方法について述べる。　実際に研削するに用いる砥石車を研削装置１の砥石軸に装着し、研削加工時の砥石の周速度で砥石車を回転させる。図４は、直径３５０ｍｍ、砥石幅３８ｍｍの砥石ＷＡ６０Ｈ８Ｖを用い、周速度３０ｍ／分で砥石車を回転させながら図に示される下降速度で砥石車を下降させて研削液が表面に供給されているワ−クに接近させた場合の出力信号Ｖ_ｉ（ｄｅｊｉｔ）と砥石車の底部とワ−ク表面間の距離Ｌ_ｉの相関を実測し、その相関図を示したものである。
【００３４】
この実測の際、ワ−ク表面には実際の研削と同一条件の研削液５〜２５リットル／分をワ−ク表面に供給しつつ行う。ノズル３０より噴射された研削液はワ−ク２上に薄膜を形成し、ワ−クと砥石車間距離が約２ｍｍのところまでは明度に変化はないが、回転する砥石車９がワ−ク２に接近するにつれて薄膜内に細かい気泡を含み始め、さらに砥石車がワ−クに接近するにつれて細かい気泡を含んだ白色の帯状の研削液流を形成し、この気泡の量は砥石車がワ−クに接近するほど多くなる。即ち、明度は明るくなり、レ−ザ光の反射受光量は増加するのでトリガ値も増加する。
【００３５】
非接触センサ手段として用いられた長距離デジタルレ−ザセンサ３００は、回転している砥石車の下を通過したワ−ク２表面の研削液流に投光／受光器３０２からレ−ザ光（λ＝６５０ｎｍ）をワ−ク表面に照射（投光）し、反射した光を受光してレ−ザ散乱光強度を検出器３０１が電気信号値（４桁のｄｉｇｉｔ）で出力するもので、予め実験により電気信号のトリガ値とワ−ク・砥石車間の距離を求め、記憶装置に登録しておく。
【００３６】
ワ−ク表面上の研削液流へのレ−ザ光の投光角度は３０〜９０度が好ましい。図１では投光角度９０度である。投光角度が小さい程、より砥石車の底部直下に近い研削液流の反射レ−ザ光の受光量を検出でき、精度は高くなる。長距離デジタルレ−ザセンサ３００の投光／受光器３０２は砥石車のカバ−に設けてもよいし、テ−ブル４に取り付けてもよい。
【００３７】
制御ユニット部（ＣＰＵ）１３は、ＯＫデ−タ（Ｅ）記憶部のＲＯＭ、デ−タ書き換えのラッチ回路部のＲＡＭから構成される。
本発明の砥石車のワ−クへの接近方法において、図４の相関図を用い、一例として砥石切り込み開始点をワ−ク表面より約０．０２ｍｍの位置とする方法を次に記載する。砥石車の下降速度の自動切替えは２〜５回（ｉ＝３〜６）とする。
【００３８】
図４より電気信号値Ｖ_ｉと砥石車とワ−ク間の距離Ｌ_ｉ、および該電気信号値Ｖ_ｉにおける砥石車とワ−ク間の距離の振れ幅ｌ_ｉとから砥石車とワ−ク間の距離が０以上となる電気信号値Ｖ_ｉとそのときの砥石車下降速度Ｓ_ｉを基準値として３つ選択する。選択される砥石車下降速度Ｓ_ｉは、電気信号値Ｖ_ｉのときの砥石車とワ−ク間の距離Ｌ_ｉが重なる部分があるものを選択するのが好ましい。
【００３９】
砥石車下降速度の切り替え回数ｎが２回（ｉ＝３）のとき、砥石車下降速度Ｓ_ｉとして最初Ｓ_１は７５ｍｍ／分、砥石車下降速度Ｓ_ｉを切り替える基準電気信号値Ｕ_ｉとして１回目Ｕ_１は１６０ｍＶとし、この電圧信号１６０ｍＶがカラ−識別センサ３００から出力されたときに砥石車下降速度Ｓ_２を５０ｍｍ／分と設定し、２回目の基準電気信号値Ｕ_２は２００ｍＶとし、この電圧信号２００ｍＶがカラ−識別センサ３００から出力されたときに切り替える砥石車下降速度Ｓ_３を５ｍｍ／分と設定し、３回目（最終）の基準電気信号値Ｕ_０は３５０ｍＶと設定する。この電圧信号３５０ｍＶが長距離デジタルレ−ザセンサ３００から出力され、これを比較器で確認され、その出力を受けた制御ユニット部１３は砥石車の下降を停止する指令をサ−ボモ−タ１５に出力する（図３参照）。
【００４０】
砥石車下降速度の切り替え回数ｎが、図５に示す４回（ｉ＝５）のとき、砥石車下降速度Ｓ_ｉとして最初Ｓ_１は１００ｍｍ／分、第１回目の砥石車下降速度Ｓ_２７５ｍｍ／分に切り替える基準電気信号値Ｕ_ｉとして１回目Ｕ_１は１６０ｍＶとし、この電圧信号１６０ｍＶが長距離デジタルレ−ザセンサ３００から出力されたときに第２回目の砥石車下降速度Ｓ_３を５０ｍｍ／分に切り替えるその２回目の基準電気信号値Ｕ_２は２１０ｍＶとし、この電圧信号２１０ｍＶが長距離デジタルレ−ザセンサ３００から出力されたときに第３回目に切り替える砥石車下降速度Ｓ_４を２５ｍｍ／分と設定し、３回目の基準電気信号値Ｕ_３は２５０ｍＶとし、この電圧信号２５０ｍＶが長距離デジタルレ−ザセンサ３００から出力されたときに第４回目に切り替える砥石車下降速度Ｓ_５を５ｍｍ／分と設定し、４回目（最終）の基準電気信号値Ｕ_０は３４０ｍＶと設定する。この電圧信号３４０ｍＶが長距離デジタルレ−ザセンサ３００から出力され、これを比較器で確認され、その出力を受けた制御ユニット部１３は砥石車の下降を停止する指令をサ−ボモ−タ１５に出力する。
【００４１】
前記Ｖ_ｉの値は、砥石車径、砥石車の回転速度（周速度）、砥石車幅、研削液供給量に依存するので、図４の相関図は、実際の研削条件で行って作成する必要がある。
【００４２】
これら砥石車下降速度の切り替え回数ｎ、砥石車下降速度Ｓ_ｉ、基準電気信号値Ｕ_ｉ、最終基準電気信号値Ｕ_０を記憶部ＲＯＭに記憶させ、砥石車の切り込み開始点位置検出Ｏｎ−Ｏｆｆスィッチ１０ａをＯｎとし、下降速度Ｓ_１で砥石車を待機位置より自動的に下降させつつ、非接触センサ３００が読み取った研削液薄膜の明度のデジタル値（Ｖ_ｉ）をカウンタ−で読み取り、ラッチ回路（ＲＡＭ）に送信し、前述のＲＯＭに入力されたデ−タＵ_ｉと、順次ＲＡＭに送信されてくる電機信号のデジタル値Ｖ_ｉを比較し、デジタル値Ｖ_ｉが記憶したＵ_ｉの値に一致もしくは記憶したＵ_ｉのしきり範囲の数値に達する度に砥石車の下降速度Ｓ_ｉが次の下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切り替えられ、デジタル値Ｖ_ｉが最終電気信号値Ｕ_０に一致もしくは記憶したＵ_０のしきり範囲の数値に達したとき、切り替えの切り込み開始点としてシ−ケンサ３１８より研削装置１の制御ユニット部１３に伝達し、サ−ボモ−タ１４の駆動を停止させる指示を出力するとともに、操作盤１０上の砥石の切り込み開始点位置検出Ｏｎ−Ｏｆｆスィッチ１０ａに伝え、スィッチ１０ａの色を緑から赤に変化させて作業者に砥石車が切り込み開始点に到達したことを報せるとともに、スイッチ１０ａをＯｆｆに切り替える。
砥石車の下降停止時、砥石車９とワ−ク間の距離は、約０．０２ｍｍとなっているが、厳密に０．０２ｍｍに設定することを希望するなら作業者は手動で手パハンドルを回転させて送り速度０．００１ｍｍ／分で微調整する。
【００４３】
ついで、作業者は、切り込み速度（砥石車の加工速度）の設定を切り替え、砥石切り込み開始点位置検出Ｏｎ−Ｏｆｆスィッチ１０ａをＯｆｆのまま、手パハンドルを回転させてワ−クの切り込みを手動で開始するか、砥石ジョグボタン１０ｂを押してワ−クの切り込みを手動で開始する。
または、作業者は、切り込み速度（砥石車の下降速度）の設定を切り替え、砥石切り込み開始点位置検出Ｏｎ−Ｏｆｆスィッチ１０ａをＯｎに切り替え、スタ−トボタンを押してワ−クへの砥石車の自動切り込みを開始する。
【００４４】
図３に砥石車をワ−クに接近させる本発明のフロ−シ−トを示す。
先に実験を行って作製した図４より砥石車の下降速度切り替え回数ｎ（ｎ＝ｉ−１）、砥石車の下降速度Ｓ_ｉ、基準電気信号値Ｕ_ｉ、この基準電気信号値Ｕ_ｉとこの基準電気信号値Ｕ_ｉを検出した際に切替える砥石車下降速度Ｓ_ｉ＋ _１および砥石車の下降を停止する基準電気信号値Ｕ_０を決め、これらデ−タを制御ユニット部１３の記憶部に入力する。
【００４５】
加工するワ−ク２をテ−ブル３上のチャック４上に載せた後、ワ−ク表面に前記一定量の研削液を供給しつつ、砥石切り込み開始点設定のスタ−トボタンを押す。
【００４６】
一定の回転速度で回転している砥石車を砥石待機位置より設定された下降速度Ｓ_ｉで自動的に下降させてワ−クに接近させていき、その砥石下降時に前記非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉを前記記憶手段に記憶された基準電気信号値Ｕ_ｉと比較する。
【００４７】
非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉが基準電気信号値Ｕ_ｉに一致すると自動的に砥石下降速度Ｓ_ｉを下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切替えてワ−クへの砥石車の接近を行なう。
【００４８】
前記非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉが基準電気信号値Ｕ_０に一致したときに砥石車の下降動作を自動的に停止させる。
【００４９】
実施例１
直径３５０ｍｍ、幅３８ｍｍのポ−ラスタイプのＣ／ＧＣ８０Ｉ１４Ｖ砥石車を砥石軸に備えた株式会社　岡本工作機械製作所のＣＮＣ平面研削装置　ＰＳＧ−６３ＥＸ（商品名）の左右移動テ−ブルに、株式会社キ−エンスの長距離デジタルレ−ザセンザＬＶ−３７Ｈ（商品名）を備え、テ−ブル上のチャックに取り付けたワ−クＦＣ２００に１０リットル／分の研削液（Ｗ２−１の５０倍希釈液）を供給しつつ、テ−ブルを停止させた状態で、図５に示す砥石車下降速度の切り替え回数ｎが４回（ｉ＝５）、砥石車下降速度Ｓ_ｉとして最初Ｓ_１は１００ｍｍ／分、第１回目の砥石車下降速度Ｓ_２７５ｍｍ／分に切り替える基準電気信号値Ｕ_ｉとして１回目Ｕ_１は１６０ｍＶとし、この電圧信号１６０ｍＶが長距離デジタルレ−ザセンサ３００から出力されたときに第２回目の砥石車下降速度Ｓ_３を５０ｍｍ／分に切り替えるその２回目の基準電気信号値Ｕ_２は２１０ｍＶとし、この電圧信号２１０ｍＶが長距離デジタルレ−ザセンサ３００から出力されたときに第３回目に切り替える砥石車下降速度Ｓ_４を２５ｍｍ／分と設定し、３回目の基準電気信号値Ｕ_３は２５０ｍＶとし、この電圧信号２５０ｍＶが長距離デジタルレ−ザセンサから出力されたときに第４回目に切り替える砥石車下降速度Ｓ_５を５ｍｍ／分と設定し、４回目（最終）の基準電気信号値Ｕ_０は３４０ｍＶと設定し、砥石車を３２ｍ／秒で回転させながら砥石車の底部がワ−ク表面から５ｍｍ離れている位置から砥石車をワ−ク表面に向けて自動的に接近させた。
なお、長距離デジタルレ−ザセンザのレ−ザ光のワ−ク表面への投光角度は３０度、ワ−クと投光器間の距離は８０ｍｍである。
【００５０】
電圧信号３４０ｍＶが長距離デジタルセンサから出力され、砥石車の下降が停止されるまでに要した時間は、３．７秒であった。砥石車の下降が停止された際の砥石車・ワ−ク表面間の距離は０．０２ｍｍであった。
【００５１】
比較例１
株式会社　岡本工作機械製作所のＣＮＣ平面研削装置　ＰＳＧ−６３ＥＸ（商品名）の左右移動テ−ブル上チャックに取り付けたワ−クＦＣ２００に、テ−ブルが停止している状態で手動で作業者がワ−ク表面より５ｍｍ離れた位置より３２ｍ／秒で回転している砥石車をワ−クに１５秒以内で接近させるか５人に試行させたところ、砥石車・ワ−ク表面間の距離は平均０．３５ｍｍであった。
【００５２】
以上、非接触センサ手段として、長距離デジタルレ−ザセンサ手段を例に挙げて本発明の砥石車のワ−クへの自動接近方法を述べたが、非接触センサ手段は砥石車とワ−ク間の距離Ｌｉを検出し、電気信号で出力する非接触センサ手段であれば如何なるセンサでもよく、公知技術または先願発明技術の欄で既述した水中マイクロホン、空気圧力センサ、カラ−識別センサなども利用できる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は、非接触で砥石切り込み開始点を砥石車の下降速度を切り替えて自動的に設定できるので、砥石切り込み開始点位置調整を短時間で行うことができ、また、砥石車衝突によりワ−クが破損する機会が減少した。
【図面の簡単な説明】
【図１】平面研削装置の一部を切り欠いた正面図である。
【図２】制御部の平面図である。
【図３】本発明の砥石車を切り込み開始点近傍に位置決めするフロ−シ−トである。
【図４】砥石車の下降速度を種々変えた際の砥石車・ワ−ク間距離と非接触センサ手段より出力された電気信号（電圧）の相関図である。
【図５】砥石車の下降速度を変化させつつ測定した検出器のトリガ値とワ−ク・砥石車間距離の相関を示す図である。
【図６】カラ−識別センサを非接触センサ手段として備える研削装置の部分正面図である。（公知）
【図７】水中マイクロホンを非接触センサ手段として備える研削装置の部分正面図である。
【図８】平面研削装置の斜視図である。（公知）
【図９】平面研削装置の側面図である。（公知）
【図１０】平面研削装置のブロック図である。（公知）
【図１１】一定速度で砥石車をワ−クに接近させたときの砥石車・ワ−ク間距離（ΔＹ）とレ−ザ散乱光強度の電機信号値（Ｖ_ｉ）との相関図である。
【符号の説明】
１　　　　平面研削装置
２　　　　ワ−ク
３　　　　テ−ブル
４　　　　チャック
９　　　　砥石車
１２　　　研削液供給ノズル
１３　　　制御ユニット部
３００　　非接触センサ
３０１　　検出器
３０２　　投光／受光器

Claims

ワ−クを載せる水平方向に移動可能なテ−ブル、
前記テ−ブルの表面に対し垂直方向に昇降可能に設けられた円盤状の砥石車および該砥石車の昇降手段と回転駆動手段、
前記テ−ブル上に載せられたワ−クの表面に研削液を供給するノズル、
前記砥石車とワ−ク間の距離Ｌ_ｉを検出し、電気信号で出力する非接触センサ手段、
予め砥石車を一定速度で回転させつつ、砥石車を下降速度Ｓ_ｉで下降させてワ−クに接近させて測定した前記非接触センサ手段より出力された電気信号値Ｖ_ｉと砥石車とワ−ク間の距離Ｌ_ｉ、および該電気信号値Ｖ_ｉにおける砥石車とワ−ク間の距離の振れ幅ｌ_ｉとから砥石車とワ−ク間の距離が０以上となる電気信号値Ｖ_ｉと下降速度Ｓ_ｉの相関から砥石車の下降速度Ｓ_ｉをより速度が小さい下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切替える基準電気信号値Ｕ_ｉおよび下降速度を切り替える回数ｎを決め、この基準電気信号値Ｕ_ｉとこの基準電気信号値Ｕ_ｉを検出した際に切替える砥石車下降速度Ｓ_ｉ＋ _１および砥石車の下降を停止する基準電気信号値Ｕ_０および下降速度を切り替える回数ｎを予め記憶する記憶手段、ならびに、
前記非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉを前記記憶手段に記憶された基準電気信号値Ｕ_ｉと比較し、非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉが基準電気信号値Ｕ_ｉに一致したときに砥石車下降速度Ｓ_ｉを下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切替えと、非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉが基準電気信号値Ｕ_０に一致したときに砥石車の下降動作を停止させる制御手段、
とを備えることを特徴とする、研削装置。
非接触センサ手段が、レ−ザ光センサ、超音波センサおよび空気圧力センサより選ばれた電圧信号を出力するものであることを特徴とする、請求項１に記載の研削装置。
請求項１に記載の研削装置を用い、予め砥石車を一定速度で回転させつつ、砥石車を下降速度Ｓ_ｉで下降させて表面に研削液が一定量で供給されているワ−クに接近させて非接触センサ手段より出力された電気信号値Ｖ_ｉと砥石車とワ−ク間の距離Ｌ_ｉ、および該電気信号値Ｖ_ｉにおける砥石車とワ−ク間の距離の振れ幅ｌ_ｉとから砥石車とワ−ク間の距離が０以上となる電気信号値Ｖ_ｉと下降速度Ｓ_ｉの相関から砥石車の下降速度Ｓ_ｉを下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切替える基準電気信号値Ｕ_ｉおよび下降速度を切り替える回数ｎを決め、この基準電気信号値Ｕ_ｉとこの基準電気信号値Ｕ_ｉを検出した際に切替える砥石車下降速度Ｓ_ｉ＋ _１および砥石車の下降を停止する基準電気信号値Ｕ_０および下降速度を切り替える回数ｎを記憶手段に入力して記憶させ、
加工するワ−クをテ−ブル上に載せた後、ワ−ク表面に前記一定量の研削液を供給しつつ、前記一定の回転速度で回転している砥石車を下降速度Ｓ_ｉで自動的に下降させてワ−クに接近させていき、その砥石下降時に前記非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉを前記記憶手段に記憶された基準電気信号値Ｕ_ｉと比較し、非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉが基準電気信号値Ｕ_ｉに一致すると自動的に砥石下降速度Ｓ_ｉを下降速度Ｓ_ｉ＋ _１に切替えてワ−クへの砥石車の接近を行ない、前記非接触センサ手段から出力された電気信号値Ｖ_ｉが基準電気信号値Ｕ_０に一致したときに砥石車の下降動作を自動的に停止させることを特徴とする、砥石車のワ−クへの接近方法。