垂直双盘表面研磨机械中研磨轮的初始位置设定方法

摘要

本发明提供一种在用于通过研磨轮旋转驱动电动机旋转驱动一对研磨轮且研磨轮垂直驱动电动机上下移动研磨轮来同时表面研磨工件的上下研磨表面的垂直型双盘表面研磨机械中，开始研磨操作之前研磨轮的初始位置设定方法。该方法包括移动行程(#1，#4)，用于通过研磨轮旋转驱动电动机(46)旋转研磨轮(2，3)，并通过用于升高/降低研磨轮的电动机(41)垂直移动研磨轮(2，3)从设定开始位置(Q1)朝向工件(W)的研磨表面移动，所述设定开始位置与工件(W)的研磨表面垂直分开；探测行程(#2，#5)，用于探测研磨轮(2，3)和工件(W)的研磨表面之间的接触，且根据探测在垂直方向停止研磨轮(2，3)的移动；以及初始位置设定行程(#3，#6)，用于通过用于升高/降低研磨轮的电动机(41)沿与工件(W)的研磨表面分开的方向垂直移动研磨轮(2，3)一预定的量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种垂直双盘表面研磨机械中研磨轮的初始位置设定方法。

背景技术

此后指出的专利文件1揭示了一种垂直双盘表面研磨机械，其中一对垂直相对研磨轮由研磨轮旋转驱动电动机旋转且由研磨轮垂直驱动电动机垂直移动，使得工件的上部和下部研磨表面的表面研磨同时进行。

在这种类型的研磨机的情况下，当大量工件连续研磨时，首先，上部和下部研磨轮位于远离工件研磨表面预定距离的初始位置。初始位置通常以如下方式相对于第一工件设置。

首先，第一工件插入在上部和下部研磨轮之间，且下部研磨轮通过人工视觉或观察垂直上升或升起直到下部研磨轮与工件的下表面接触。接着，上部研磨轮通过人工视觉或观察降低直到上部研磨轮与工件的上表面接触。

两研磨轮都从在它们与工件接触的位置移开预定距离，且这些位置被存储或记录在研磨机的控制器内作为初始位置。

在接下来的研磨操作中，当每个工件插入在上部和下部研磨轮之间时，研磨轮在初始位置备用，且在工件插入后，研磨轮从作为起始点的初始位置垂直移动，并进行研磨操作。

专利文件1：日本未审查专利公开号第2002-307270

发明内容

本发明要解决的问题

根据上述方法的研磨轮初始位置的常规设定操作，研磨轮通过人工视觉或观察垂直移动，同时人工轻轻旋转研磨轮，且当研磨轮的旋转变重或发出摩擦声时操作员判断研磨轮与工件接触。即，操作员仅通过他或她的感觉来判断研磨轮与工件接触。因此，有这样的问题：接触的探测因操作员的不同而不同，结果研磨轮的初始位置也不同。

此外，研磨轮大部分通过人工旋转和垂直移动。因此，有这样的问题：操作员的工作很重，一个人很难进行研磨操作，且要花费很长时间来设置。

本发明的目的是在短时间内方便地设置研磨轮的初始位置。本发明另一目的是能够不根据操作员的感觉探测工件和研磨轮之间的接触，且精确地设定初始位置。

解决问题的方法

根据权利要求1的本发明提供了一种在用于工件的垂直型双盘表面研磨机械中开始研磨操作之前设定研磨轮的初始位置的方法，其中一对垂直相对的上部和下部研磨轮分别由研磨轮旋转驱动电动机可旋转地驱动和由研磨轮垂直驱动电动机垂直驱动，以同时在工件的上部和下部研磨表面进行表面研磨，包括：垂直移动行程，其中研磨轮由研磨轮旋转驱动电动机可旋转地驱动并由研磨轮垂直驱动电动机垂直驱动使得研磨轮从每个设定开始位置朝向工件的研磨表面移动，每个设定开始位置与工件的研磨表面垂直分开；探测行程，其中研磨轮和工件的研磨表面之间的接触被探测，且根据探测在垂直方向停止研磨轮；以及初始位置设定行程，其中研磨轮垂直移动预定量，使得研磨轮离开工件的研磨表面。

根据权利要求2的本发明提供了一种在用于工件的垂直型双盘表面研磨机械中开始研磨操作之前设定研磨轮的初始位置的方法，其中一对垂直相对的上部和下部研磨轮分别由研磨轮旋转驱动电动机可旋转地驱动和由研磨轮垂直驱动电动机垂直驱动，以同时在工件的上部和下部研磨表面进行表面研磨，包括：第一垂直移动行程，其中研磨轮由研磨轮旋转驱动电动机可旋转地驱动并由研磨轮垂直驱动电动机垂直驱动使得研磨轮从设定开始位置朝向工件的研磨表面移动，设定开始位置与工件的研磨表面垂直分开；第一探测行程，其中研磨轮中的一个和工件的研磨表面的一个之间的接触被探测，且根据探测在垂直方向停止两个研磨轮；第一初始位置设定行程，其中研磨轮中的一个垂直移动预定量，使得研磨轮中的一个离开工件的研磨表面中的一个；第二垂直移动行程，其中研磨轮的另一个由研磨轮垂直驱动电动机移动，使得研磨轮中的另一个进一步朝向工件的研磨表面中的另一个移动；第二探测行程，其中研磨轮中的另一个与工件的研磨表面中的另一个之间的接触被探测，且根据该探测在垂直方向停止研磨轮中的另一个；第二初始位置设定行程，其中研磨轮中的另一个垂直移动预定量，使得研磨轮中的另一个离开工件的研磨表面中的另一个。

根据权利要求3的本发明，在根据权利要求1或2的本发明的探测行程中，研磨轮旋转驱动电动机的电流值从无负载状态值增加预定量，由此探测研磨轮与工件的研磨表面之间的接触。

根据权利要求4的本发明，在根据权利要求3的本发明中，研磨轮旋转驱动电动机从无负载状态的值增加的量设定成小于从研磨工件时从无负载状态起的电流值增加量。

根据权利要求5的本发明，在根据权利要求1或2的本发明的垂直移动行程中，研磨轮从设定开始位置朝向工件的研磨表面的最大移动量限于一预定值。

根据权利要求6的本发明，在根据权利要求1或2的本发明的移动行程中，研磨轮从设定开始位置朝向工件的研磨表面的垂直移动速度设定成大于研磨工件时研磨轮的垂直移动速度。

根据权利要求7的本发明，在根据权利要求1或2的本发明的移动行程中，研磨轮从设定开始位置朝向工件的研磨表面的移动速度设定成大于研磨工件时研磨轮的移动速度，且研磨轮从设定开始位置朝向工件的研磨表面的最大移动量限于一预定值。

发明效果

根据权利要求1的本发明，在设定研磨轮的初始位置时，研磨轮由研磨轮旋转驱动电动机和研磨轮垂直驱动电动机自动旋转和垂直移动。因此，可减少操作员的工作，且可在短时间内容易地进行设定操作。

根据权利要求2的本发明，在设定研磨轮的初始位置时，研磨轮由研磨轮旋转驱动电动机和研磨轮垂直驱动电动机自动旋转和垂直移动。因此，可减少操作员的工作，且可在短时间内容易地进行设定操作。上部和下部研磨轮同时几乎完全不与工件接触，这防止了由于工件与研磨轮之一接触的弯曲而使另一研磨轮接触位置偏离，且能够精确地探测工件与研磨轮之间的接触。

根据权利要求3的本发明，研磨轮与工件的接触可通过增加研磨轮旋转驱动电动机的电流自动探测，且探测不因操作员而不同。这样，能够精确地设定初始位置。

根据权利要求4的本发明，探测到研磨轮与工件接触时，研磨轮不过度研磨工件，且可加强探测灵敏度。

根据权利要求5的本发明，能够防止工件被研磨轮过度研磨，并防止工件因碰撞研磨轮而受到损坏。

根据权利要求6的本发明，能够快速地设定初始位置。

根据权利要求7的本发明，研磨轮的垂直移动速度设定成大于研磨操作时的速度。这样，能够快速设定初始位置，且即使垂直移动速度很快，由于限制了最大移动量，也能够防止工件被研磨轮过度研磨并防止工件由于碰撞研磨轮而受到损坏。

附图说明

图1是本发明应用的垂直双盘表面研磨机械的侧视图。

图2是工件固定夹具的侧剖视图。

图3是研磨轮上升/降低机构、研磨轮旋转机构和其控制机构的一实例的示意性侧视图。

图4是示出了当设置研磨轮初始位置时研磨轮移动的解释性示意图。

具体实施方式

〔垂直双盘表面研磨机械的整个结构〕

图1是本发明应用的垂直双盘表面研磨机械的侧视图。一对垂直相对的环形研磨轮2和3容纳在壳体1内。上部和下部研磨轮2和3分别固定在上部和下部研磨轮轴4和5上，研磨轮轴4和5设置在同一垂直轴线O3上。研磨轮轴4和5由上部和下部滑动缸体6和6支撑，使得研磨轮轴4和5可旋转并垂直地整体移动。

工件供应装置10邻近壳体1设置。工件供应装置10包括固定在垂直台驱动轴11的上部端的旋转台12。台驱动轴11通过轴承由支撑壳体13可旋转地支撑，并连接到驱动电动机(未示出)。

从上面下压工件W的一对工件固定夹具15和15和夹紧装置16设置在旋转台12上。

夹紧装置16包括一对各具有夹紧杆17的缸体18和18。夹紧杆17可向下延伸。每个缸体18设置在与工件固定夹具15的旋转轴线O4相同的轴线上，并固定在支架19上，支架19固定在旋转台12的上部表面上。降低夹紧杆17以将工件W压在工件固定夹具15上，且夹紧杆17可围绕工件固定夹具15的轴线O4旋转，使得工件W在工件W受压的状态。

图2是工件固定夹具的侧剖视图。例如工件W是车辆制动盘，且工件W由毂20和固定在毂20的上部端凸缘的环形盘22组成。

工件固定夹具15具有垂直固定在旋转台12的上壁的缸体夹具本体24，和通过轴承25和26支撑在夹具本体24内的旋转轴27，使得旋转轴27可旋转但不能沿轴向方向移动。定位销28位于旋转轴27的上部端部表面上。定位销28在与固定夹具15相同的轴线上向上突出。环形工件安装台阶29固定在旋转轴27的上部端部表面。环形工件安装台阶29具有工件W的毂20可插入的中心孔30。定位销28的直径设置成使得工件W的毂20可装入定位销28。

用于旋转工件的电动旋转电动机安装在旋转台12上比工件固定夹具15更靠近台中心的位置。减速齿轮34和35分别设置在电动机32的电动机轴33上和旋转轴27的下部端上。减速齿轮34和35在旋转台12上彼此啮合。工件固定夹具15的旋转轴27通过电动机32的旋转而旋转。这样，通过夹紧杆17固定在环形工件安装台阶29上的工件W围绕工件固定夹具15的轴线旋转。

〔研磨轮垂直移动机构和研磨轮旋转机构〕

图3是示出了研磨轮垂直移动机构、研磨轮旋转机构和其控制机构的一实例的示意性侧视图。上部研磨轮轴4通过轴承支撑在上部滑动缸体6中，使得上部研磨轮轴4可以旋转。上部研磨轮轴4可随着上部滑动缸体6沿垂直方向整体移动。上部滑动缸体6固定在滚珠螺杆机构37的行进螺母38。行进螺母38通过滚珠与垂直进给螺纹39螺纹啮合，使得行进螺母38可垂直移动。进给螺纹39连接到AC伺服电动机以通过蜗轮机构40垂直移动上部研磨轮41。因此，当用于升高研磨轮41的AC伺服电动机旋转时，上部研磨轮轴4和上部研磨轮2通过蜗轮机构40和滚珠螺杆机构37一起随着上部滑动缸体6垂直移动。

旋转编码器42连接到上部AC伺服研磨轮垂直驱动电动机41上。旋转编码器42探测上部AC伺服研磨轮垂直驱动电动机41的旋转角，由此探测上部研磨轮2的垂直位置和垂直移动量。

花键部分43形成在上部研磨轮轴4的上部端。花键部分43花键配合到链齿轮44使得花键部分43可沿垂直方向滑动。链齿轮44在其内周界上设有花键。链齿轮44连接到电动机46以通过带驱动机构旋转上部研磨轮2。因此，如果研磨轮旋转电动机46旋转，则上部研磨轮轴4和上部研磨轮2通过带驱动机构45、链齿轮44和花键配合部分旋转，允许上部研磨轮轴4和上部研磨轮2垂直移动。用于使上部研磨轮2旋转的电动机46设有测量流过研磨轮旋转电动机46的电流值的上部电流探测器47，以探测上部研磨轮2相对于工件W的接触位置。

下部研磨轮轴5的研磨轮垂直移动机构和研磨轮旋转机构与上部研磨轴4的研磨轮垂直移动机构和研磨轮旋转机构仅垂直对称，且其基本机构相同，且相同的构件用相同的标号表示。

为了独立控制开和关操作、正向旋转和反向旋转之间的切换操作、用于上部和下部AC伺服研磨轮垂直驱动电动机41的电动机和研磨轮和电动机46的旋转速度，电动机41和46与具有微计算机和其中的存储器的控制器50连接，且上部和下部电流探测器47和47与上部和下部旋转编码器42和42与控制器50的输入部分连接。由此，研磨轮旋转电动机46和46的电流值由电流探测器47和47探测，且由旋转编码器42和42探测的AC伺服研磨轮垂直驱动电动机41和41的旋转角探测信号输入到输入部分。

上部和下部研磨轮2和3的每个的垂直位置和垂直移动量在控制器50内通过旋转编码器42探测的旋转角和AC伺服研磨轮垂直驱动电动机41的旋转次数来计算。当从每个电流探测器47输入的电流值从无负载旋转时的值(例如20至30安培)增加预定值(例如1至1.5安培)时，确定研磨轮2和3达到研磨起始位置，且通过旋转编码器42从每个研磨起始位置测得的移动量作为研磨量(预定裕量)。

〔研磨轮的初始位置设定操作〕

接着将解释在研磨操作开始之前，研磨轮2和3的初始位置设定的操作。图4示出了当设定研磨轮初始位置时研磨轮的移动。

当连续研磨大量工件W时，研磨轮2和3的初始位置也是工件W插入上部和下部研磨轮2和3之间时研磨轮2和3的备用位置。初始位置的设定操作通常在第一工件W研磨之前进行一次。

在进行初始位置设定操作之前，将第一工件W装到工件固定夹具15上，且工件W插入在上部和下部研磨轮2和3之间。上部和下部研磨轮2和3垂直通过人工视觉或观察移动靠近设定开始位置Q1。

设定开始位置Q1设定成使得上部和下部研磨轮2和3与上部和下部研磨表面WU和WL之间的距离落入预定距离L1内。该距离L1是设定初始位置时研磨轮2和3的最大移动距离。距离L1可变化并在此后所述的数据设定操作中设定。

图4中的行程#1是通过AC伺服研磨轮垂直驱动电动机41从设定开始位置Q1朝向工件W同时垂直移动上部和下部研磨轮2和3的步骤(图3)(移动行程#1)。这时，上部和下部研磨轮2和3通过研磨轮旋转驱动电动机46(图3)旋转，且同时供应冷却水。工件W也通过电动机32旋转(图2)。

如果上部和下部研磨轮之一首先与工件W接触，则该接触被探测到且两个研磨轮2和3的垂直运动都停止(探测行程#2)。在图4中，上部研磨轮2首先与工件W的研磨表面WU接触，且下部研磨轮3没有达到工件W的研磨表面WL。在图4中，Q2代表上部和下部研磨轮2和3的停止位置(上部研磨轮2的接触位置)。

此后，在行程#3中，上部研磨轮2从工件W离开朝向初始位置Q3垂直移动(初始位置设定行程#3)。初始位置Q3是离开研磨轮2与工件W接触的位置Q2预定距离L2(例如1.5mm)的位置。初始位置Q3存储在控制器50内(图3)。在该行程#3中，下部研磨轮3的垂直运动停止。

在上部研磨轮2位于初始位置Q3之后，在行程#4，下部研磨轮3进一步朝向工件W垂直移动(移动行程#4)。如果下部研磨轮3与工件W接触，探测到该接触，且下部研磨轮3的垂直移动停止(探测行程#5)。在附图中，Q2′表示下部研磨轮3的停止位置(下部研磨轮3的接触位置)。

然后，在行程#6，下部研磨轮3从工件W远离朝向初始位置Q3垂直移动(初始位置设定行程#6)。位置Q3存储或记录在控制器50内。

研磨轮2和3的初始位置设定操作完成，且现在可开始研磨操作。

在设定操作中，由于研磨轮2和3通过AC伺服研磨轮垂直驱动电动机41垂直移动，不再需要像常规操作那样研磨轮由使用者用人工视觉或观察来垂直移动操作。由于研磨轮2和3通过研磨轮旋转驱动电动机46旋转，不再需要研磨轮由使用者的人工旋转操作。可减少操作所费力，并可容易地实施设定操作。

在探测行程#2和#5中，研磨轮2和3相对于工件W的接触通过以下方式探测。即，如图3所示，在初始位置设定操作中，每个研磨轮旋转驱动电动机46的电流值一致通过每个电流探测器47测得，且当研磨轮2或3与工件W接触且负载施加时电流值的增加由控制器50检测。如果增加量达到预定值，则确定研磨轮2和3与工件W接触，且AC伺服研磨轮旋转驱动电动机46停止。

因此研磨轮2和3相对于工件W的接触根据研磨轮旋转驱动电动机46的电流值变化而不是根据操作员的感觉自动探测。因此，不会引起因操作员不同而不同，且可精确地探测该接触。

接下来将解释关于初始位置设定的数据的设定。数据设定操作在初始位置设定操作之前进行。例如，数据设定屏显示在研磨机的显示单元内，并设定上部和下部研磨轮2和3与工件W接触时上部和下部研磨轮旋转电动机46电流值的增加量、设定初始位置时研磨轮2和3的最大移动量L1以及研磨轮2和3的垂直移动速度。

关于每个数据的设定值，电流值的增加量可设为0.5A、研磨轮的最大移动量L1可设定为5mm，且研磨轮的移动速度可设定为100至200μm/s。

研磨轮2和3与工件W接触时的电流值增加量较佳地设定成一值，该值小于进行研磨操作时电流值的增加量(例如1至1.5A)。这样，研磨轮2和3与工件W的接触可用高灵敏度，几乎不研磨工件W进行探测。

进行初始位置的设定操作时，通过将研磨轮2和3的最大移动量L1限于预定值，能够防止研磨轮2和3过度研磨工件W。

最大移动量L1设定成5mm时，设定开始位置Q1应当设定成与研磨表面WU和WL分开不大于5mm距离的位置，例如2至3mm之间的距离。这样，设定初始位置时，研磨轮2和3绝对与工件W接触，且可防止由于未接触引起误差。仅在从研磨表面WU和WL的距离在5mm范围内时设定开始位置Q1的位置才令人满意，且该距离不需要完全相同。因此，操作员可方便地手工对设定开始位置进行设定而不需要技术和技能。

较佳的是，研磨轮2和3的垂直移动速度设定的值(100至200μm/s)高于一般研磨操作的值(例如5至20μm/s)。这样，可即刻进行初始位置设定操作。即使增加垂直移动速度，因为垂直移动量限制于预定值L1，工件W不会由于动力过度研磨，且能够防止工件W和研磨轮2和3被损坏。

在行程#2和#5中，上部研磨轮2与工件W接触时，上部和下部研磨轮2和3的垂直运动都停止，上部研磨轮2首先移动到初始位置Q3并与工件W分开，且然后下部研磨轮3与工件W接触。这样，上部和下部研磨轮2和3不同时与工件W接触。这防止由于工件与研磨轮之一接触发生弯曲而使另一研磨轮的接触位置变得不正确。

本发明不限于这些实施例，且可适当改变该设计。例如，在图4中，在下部研磨轮3的行程#4和#5结束后，上部研磨轮2的行程#3和行程#6可同时进行。此外，上部研磨轮2的行程#3和行程#4和下部研磨轮3的随后行程可同时进行。这样，下部研磨轮3可连续移动到位置Q2′而不在位置Q2阻挡下部研磨轮3。

工业应用

当用垂直双盘表面研磨机械连续研磨大量工件W时，可有效地利用本发明作为主要操作。