JP7724133B2 - 研削加工システム - Google Patents

研削加工システム

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JP7724133B2 JP2021177915A JP2021177915A JP7724133B2 JP 7724133 B2 JP7724133 B2 JP 7724133B2 JP 2021177915 A JP2021177915 A JP 2021177915A JP 2021177915 A JP2021177915 A JP 2021177915A JP 7724133 B2 JP7724133 B2 JP 7724133B2
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Description

本発明は、研削加工システムに関する。
研削加工は、例えば、高速に回転する砥石車と、回転する工作物とを接触させて行われる。従って、研削加工においては、工作物に対する研削加工精度を維持するために、砥石車の状態を管理することは重要である。このため、従来から、特許文献1~3には、砥石車により工作物を研削加工する加工状態に基づいて、砥石車の状態を管理する技術が開示されている。
特開2017-151962号公報 特開2020-23040号公報 特開2020-15129号公報
ところで、加工状態を評価し、評価結果に基づいて砥石車の状態を管理する場合、少なくとも、評価結果が取得できることが前提になる。従って、評価結果が取得できない場合、特に、意図せず評価結果が取得できない場合には、砥石車の状態を把握することができない。その結果、砥石車が劣化した状態で研削加工が継続されるおそれがある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、意図せず評価結果の取得ができない場合であっても、良好な研削加工が可能な研削加工システムを提供しようとするものである。
本発明の一態様は、砥石車によって工作物に対して研削加工を行う研削盤本体と、
前記研削盤本体に設けられ、前記研削盤本体による前記工作物の研削加工中における加工状態を観測するために、研削加工中に観測される測定データを検出する観測装置と、
前記研削盤本体による前記研削加工の回数を表す研削加工回数をカウントすると共に、前記研削盤本体の動作を制御する制御装置と、
前記観測装置により検出される前記測定データに基づいて前記研削盤本体が前記工作物を研削加工した際の前記加工状態に関する評価項目についての評価処理を行い、前記評価項目の評価結果に関する評価信号を前記制御装置に出力する加工状態評価装置と、
を備え、
前記加工状態評価装置は、研削加工サイクルの都度、前記評価処理を行うように設定され、
前記制御装置は、
前記加工状態評価装置から前記評価信号を取得できる場合には、前記加工状態評価装置から取得した前記評価信号の前記評価結果が前記砥石車による研削加工状態の悪化の兆候が生じたとする前記評価結果である場合に、前記研削盤本体にて前記砥石車の修正処理を実施させる兆候管理処理を実施し、
前記加工状態評価装置から前記評価信号を取得するように設定されているにも関わらず前記加工状態評価装置から前記評価信号を取得できない場合には、前記研削加工回数が規定回数に達した場合に前記研削盤本体にて前記砥石車の前記修正処理を実施させる回数管理処理を実施する、研削加工システムにある。
制御装置は、加工状態評価装置から評価信号を取得できる場合には、兆候管理処理を実施する。兆候管理処理は、加工状態評価装置から取得した評価信号の評価結果が砥石車による研削加工状態の悪化の兆候が生じたとする評価結果である場合に、研削盤本体にて砥石車の修正処理を実施させる処理である。このように、研削加工状態が悪化する前の段階にて、砥石車の修正処理を行うことで、研削加工状態の悪化を抑制することができる。従って、工作物を高精度に研削加工し続けることができる。
さらに、兆候管理処理が実施されているとき、砥石車の修正処理は、工作物の研削加工回数が規定回数に達したときに実施するのではなく、研削加工状態の悪化の兆候が生じたと評価された場合に実施することができる。従って、砥石車の修正処理を工作物の研削加工回数が規定回数を超えていたとしても砥石車の修正処理を行うことなく、研削加工を継続することができる。これにより、砥石車の修正処理のインターバル(前回修正処理を実施してから次に修正処理を実施するまでの研削加工回数)を長くすることができる。従って、砥石車の長寿命化を図ることができる。
ただし、制御装置による兆候管理処理は、加工状態評価装置から評価信号を取得することが必要となる。制御装置は、意図せずに評価信号が取得できない状況、例えば、加工状態評価装置への給電が遮断される状況(停電状況)や通信が途絶された状況が発生するおそれがある。このように、制御装置が加工状態評価装置から評価信号を取得できない場合には、制御装置は、回数管理処理を実施する。回数管理処理は、研削加工回数が規定回数に達した場合に研削盤本体にて砥石車の修正処理を実施させる処理である。つまり、制御装置は、兆候管理処理を実施できない状況においては、回数管理処理を実施することで、砥石車の状態を良好に維持することができる。その結果、工作物の研削精度が悪化することを抑制できる。
以上のごとく、上記態様によれば、意図せず評価結果の取得ができない場合であっても、良好な研削加工が可能な研削加工システムを提供することができる。
実施形態1の研削加工システムの構成を示す平面図である。 図1の制御装置の構成を示す図である。 図2の制御装置を構成する兆候管理処理部による兆候管理指令の内容を示す図である。 実施形態2の加工状態評価装置による処理を示すフローチャートである。 実施形態3の制御装置の構成を示す図である。 実施形態4の制御装置の構成を示す図である。 実施形態4の制御装置を構成する兆候管理処理部による兆候管理指令の内容を示す図である。
(実施形態1)
1.研削加工システム1の概要
本実施形態の研削加工システム1について図1を参照しながら説明する。図1に示すように、研削加工システム1は、研削盤2、観測装置3および加工状態評価装置4を備える。研削盤2は、工作物Wを回転させ、かつ、砥石車Tを回転させながら、工作物Wと砥石車Tとを相対移動させることで、砥石車Tにより工作物Wを研削加工する。研削盤2は、円筒研削盤、カム研削盤、平面研削盤など、種々の構成を適用可能である。
観測装置3は、研削盤2による研削加工の状態を観測する装置である。観測装置3は、研削盤2による研削加工の状態を観測するために、研削盤2に設けられる。観測装置3は、例えば、研削加工中における研削盤2を構成する部材の動作を取得するセンサ、研削加工中において発生する研削加工音を取得するセンサ、砥石車Tや工作物Wの表面画像を取得するセンサなどを適用することができる。
加工状態評価装置4は、研削盤2による工作物Wの研削加工中に観測装置3によって観測された測定データに基づいて、研削盤2の研削加工状態に関する複数の評価項目を評価する。そして、加工状態評価装置4は、評価した複数の評価項目の評価結果を研削盤2に出力する。本実施形態では、加工状態評価装置4は、研削盤2と通信することにより、複数の評価項目の評価結果を含む各々の評価信号Sを出力する。
また、研削盤2は、砥石車Tの状態に起因して工作物Wの研削精度が低下した場合に、砥石車Tの修正処理を実施する。具体的には、研削盤2は、砥石車Tの目立てを行うドレッシング動作を実施させる。
そして、研削盤2は、ドレッシング動作を実施するタイミングについて、加工状態評価装置4から取得した評価信号Sの評価結果に基づいて決定する。具体的には、研削盤2は、加工状態評価装置4から取得した評価信号Sの評価結果が砥石車Tによる研削加工状態の悪化の兆候が生じたとする評価結果である場合に、ドレッシング動作を実施する。
ただし、研削盤2が評価結果に基づいてドレッシング動作を実施するタイミングを決定できるのは、研削盤2が加工状態評価装置4から評価信号Sを取得できる場合である。しかし、研削盤2が意図せずに評価信号Sが取得できない状況、例えば、加工状態評価装置4への給電が遮断される状況(停電状況)や通信が途絶された状況が発生するおそれがある。このような場合には、研削盤2は、加工状態評価装置4から評価信号Sを取得することができない。
そこで、研削盤2が加工状態評価装置4から評価信号Sを取得できない場合には、評価信号Sを用いない処理を行うこととする。具体的には、研削盤2は、研削加工回数が規定回数に達した場合に、ドレッシング動作を実施する。
図1においては、研削加工システム1は、1台の加工状態評価装置4が1台の研削盤2に対して設けられる場合を例にあげる。このように構成することで、研削盤2と加工状態評価装置4との間における通信速度を高速にすることができる。ただし、研削加工システム1は、1台の加工状態評価装置4が複数台の研削盤2に対して通信可能に設けられるようにしても良い。この場合、加工状態評価装置4は、例えば、サーバ装置に設けることができる。つまり、加工状態評価装置4および複数の研削盤2は、ネットワークを構成するように形成される。
2.研削盤2の構成
研削盤2の構成について図1を参照して説明する。研削盤2は、研削盤本体10、操作盤20、制御装置30を備える。研削盤本体10は、砥石車Tによって工作物Wに対して研削加工を行う。詳細には、研削盤本体10は、工作物Wを回転可能に支持し、かつ、砥石車Tを回転した状態で、工作物Wと砥石車Tとを接近離間可能となるように相対移動することにより、工作物Wを研削加工可能に構成されている。
本実施形態では、研削盤本体10は、円筒研削盤であって、砥石台トラバース型研削盤を例にあげる。ただし、研削盤本体10は、テーブルトラバース型研削盤を適用することもできるし、円筒研削盤以外の研削盤を適用することもできる。本実施形態における研削盤本体10は、ベッド11、主軸台12、心押台13、トラバースベース14、砥石台15、定寸装置16、および、砥石車修正装置17を備える。
ベッド11は、設置面上に配置されている。主軸台12は、ベッド11の上面において、機械正面側であるX軸方向の手前側(図1の下側)、かつ、機械左側面側であるZ軸方向の一端側(図1の左側)に配置されている。主軸台12は、工作物Wの軸方向一端を支持し、工作物WをZ軸回りに回転可能に支持する。さらに、主軸台12は、主軸台12に設けられたモータ12aを駆動することにより、工作物WをZ軸回りに回転駆動する。
心押台13は、ベッド11の上面において、主軸台12に対してZ軸方向に対向する位置に配置されている。すなわち、心押台13は、機械正面であるX軸方向の手前側(図1の下側)、かつ、機械右側面側であるZ軸方向の他端側(図2の右側)に配置されている。心押台13は、工作物Wの軸方向他端を支持し、工作物WをZ軸回りに回転可能に支持する。従って、工作物Wは、主軸台12および心押台13によって回転可能に両端支持される。なお、工作物Wは、主軸台12のみにより片持ち支持されるようにしても良い。
トラバースベース14は、ベッド11の上面において、Z軸方向に移動可能に配置されている。トラバースベース14は、ベッド11に設けられたモータ14aの駆動により移動する。砥石台15は、トラバースベース14の上面において、X軸方向に移動可能に配置されている。砥石台15は、トラバースベース14に設けられたモータ15aの駆動により移動する。砥石台15は、回転可能に設けられた砥石車Tを備える。砥石車Tは、砥石台15に設けられたモータ15bの駆動により回転する。砥石車Tは、複数の砥粒が結合剤により固定されて構成されている。
定寸装置16は、工作物Wの寸法(径)を測定する。定寸装置16は、ベッド11の上面において、Z軸方向に移動可能に設けられている。定寸装置16は、ベッド11に設けられた送り機構16aによりZ軸方向の位置が制御される。
砥石車修正装置17は、砥石車Tの形状を修正するための装置である。すなわち、砥石車修正装置17は、砥石車Tのツルーイングおよびドレッシングを行う装置である。砥石車修正装置17は、例えば、ロータリドレッサや単石ドレッサなどを適用することができる。図1において、砥石車修正装置17は、ロータリドレッサを示す。
ここで、ツルーイングは、形直し作業である。ツルーイングは、研削加工によって砥石車Tに摩耗、摩滅、砥粒の脱落、砥粒の破砕などが生じた場合に、工作物Wの形状に合わせて砥石車Tを成形する作業、偏摩耗による砥石車Tの振れを取り除く作業などである。ドレッシングは、砥石車Tの目立て(目直し)作業であり、砥粒の突き出し量を調整する作業、砥粒の切れ刃を創成する作業である。つまり、ドレッシング動作は、目つぶれ、目詰まり、目こぼれなどを修正する作業である。
操作盤20は、作業者による各種入力処理を行う入力装置である。例えば、操作盤20の入力操作により、加工プログラムの入力、各種パラメータの入力などが行われる。操作盤20は、さらに表示装置を備えており、作業者による入力情報、研削盤本体10の状態などを表示することができる。
制御装置30は、操作盤20により入力される加工プログラムや各種情報、および、研削盤本体10を構成する各種センサの検出情報を取得する。そして、制御装置30は、取得した加工プログラムおよび研削盤本体10を構成する各種センサによる検出情報などに基づいて、研削盤本体10の動作を制御する。特に、制御装置30は、研削盤本体10を構成する各駆動装置を制御する。
そして、制御装置30は、研削盤本体10を制御することにより、工作物Wの研削加工サイクルを実行する。例えば、1回の研削加工サイクルは、1個の工作物Wを研削加工する処理である。つまり、制御装置30は、研削加工サイクルを繰り返し実行することにより、研削盤本体10により複数個の工作物Wを研削加工させる。また、制御装置30は、操作盤20の表示装置に、各種情報を表示する制御を行う。
さらに、制御装置30は、加工状態評価装置4から評価信号Sを取得する。制御装置30は、評価信号Sに基づいて、砥石車Tの修正処理、特にドレッシング動作を実施するタイミングの管理処理を行う。つまり、制御装置30は、砥石車Tのドレッシング動作を実施するタイミングを決定し、ドレッシング動作を実施するタイミングになった場合に研削盤本体10にドレッシング動作を実施させる。
ただし、制御装置30は、加工状態評価装置4から評価信号Sを取得できない場合がある。このような場合のために、制御装置30は、研削盤本体10による研削加工の回数を表す研削加工回数が規定回数に達した場合に、研削盤本体10に砥石車Tのドレッシング動作を実施させる。そのために、制御装置30は、研削加工回数をカウントする。研削加工回数は、研削加工サイクルの実行回数であって、特に、砥石車Tのドレッシング動作を前回実施してから現在までの研削加工サイクルの実行回数をカウントする。砥石車Tのドレッシング動作を実施した場合には、研削加工回数はリセットされる。
3.観測装置3
観測装置3について図1を参照して説明する。観測装置3は、研削盤2による研削加工の状態を観測するために、研削盤本体10に設けられる。本実施形態においては、観測装置3は、研削加工の状態を表す物理量として、研削盤2を構成する部材の動作に関する観測データを検出する。例えば、観測データは、工作物Wの表面状態に対応して発生する振動の加速度、振動の変位(振幅)などとすることができる。この場合、観測装置3は、工作物Wに直接的または間接的に接触して測定データを測定しても良いし、工作物Wに接触することなく測定データを推定しても良い。
特に、本実施形態においては、観測装置3の1つは、図1に示すように、研削盤本体10の心押台13に設けられる加速度センサである。そして、観測装置3の1つとしての加速度センサは、例えば、工作物Wの研削加工中に観測される心押台13の振動の加速度を検出する。観測装置3の1つとしての加速度センサは、検出した振動の加速度データを測定データDとして加工状態評価装置4に出力する。
また、観測装置3の他の1つは、研削盤本体10を構成する定寸装置16である。観測装置3の他の1つとしての定寸装置16は、測定した工作物Wの外径データ、または、工作物Wの表面形状データを取得する。当該定寸装置16は、取得した外径データまたは表面形状データを測定データDとして、加工状態評価装置4に出力する。なお、観測装置3は、制御装置30を介して加工状態評価装置4に出力するように構成しても良いし、加工状態評価装置4に直接出力するように構成しても良い。
4.加工状態評価装置4の詳細構成
加工状態評価装置4の詳細構成について図1および図2を参照して説明する。本実施形態において、図1に示すように、加工状態評価装置4は、1台の研削盤2に対応して設けられたエッジコンピュータとして機能し、高速演算処理を実現可能としている。加工状態評価装置4は、研削盤2の制御装置30とは独立した通信機器を備えており、制御装置30と通信可能に構成されている。また、加工状態評価装置4は、研削盤2とは独立した電源回路を備えている。
加工状態評価装置4は、観測装置3から測定データDを取得する。そして、加工状態評価装置4は、取得した測定データDに基づいて、研削盤本体10が工作物Wを研削加工した際の研削盤本体10による加工状態に関する複数の評価項目について評価処理を行う。加工状態評価装置4は、評価項目の評価結果に関する評価信号Sを、制御装置30に出力する。
本実施形態においては、複数の評価項目は、例えば、研削加工により発生したびびりの有無、びびりの程度、研削焼けの有無、工作物Wの研削加工面の面粗さ、工作物Wの形状などから、適宜選択することができる。そして、加工状態評価装置4は、各々の評価項目についての評価処理を行い、各々の評価項目の評価結果に関する評価信号Sを制御装置30に通信により出力する。
図2に示すように、加工状態評価装置4は、例えば、4種の評価項目について評価処理を行う。本実施形態においては、「評価項目1」は、研削加工時に発生するびびりの有無、「評価項目2」は、研削焼けの有無、「評価項目3」は、工作物Wの面粗さ、「評価項目4」は、工作物Wの形状とする。
また、加工状態評価装置4は、「評価項目1」~「評価項目4」のそれぞれについて、「良好」、「不良」、「警告」、「失敗」の4種のレベルにより、評価結果を生成する。評価結果「良好」は、評価項目の状態が良好であることを表す。評価結果「不良」は、評価項目の状態が不良であることを表す。評価結果「警告」は、砥石車Tによる研削加工状態の悪化の兆候が生じたことを表す。換言すると、評価結果「警告」は、砥石車Tの状態の悪化に伴って、不良が発生する可能性があることを表す。評価結果「失敗」は、評価自体の失敗を表す。評価自体の失敗には、例えば、評価結果が生成できない場合や、通常の評価結果として存在しないほどの異常値が出力される場合などである。
加工状態評価装置4は、例えば、測定データDのうちの心押台13の振動に基づいて、びびりの有無、研削焼けの有無、面粗さを推定してレベルを判定し、評価結果を含む評価信号Sを研削盤2の制御装置30に出力する。また、加工状態評価装置4は、例えば、測定データDのうちの心押台13の振動および工作物Wの外径に基づいて、研削焼けの有無や工作物Wの形状のレベルを判定し、評価結果を含む評価信号Sを研削盤2の制御装置30に出力する。
なお、加工状態評価装置4において、評価項目のそれぞれについての評価結果の種類は、上記4種に限られるものではなく、任意に設定することができる。ただし、評価結果の種類として、少なくとも「警告」を含むものとする。
また、本実施形態においては、加工状態評価装置4は、例えば、研削加工サイクルの都度、評価処理を実施することができる。つまり、加工状態評価装置4は、全数の工作物Wに対して「評価項目1」~「評価項目4」のそれぞれについての評価処理を行い、評価結果を生成する。そして、加工状態評価装置4は、次の工作物Wの研削加工が開始される前に、評価結果を制御装置30に出力する。
ここで、工作物Wが1か所の研削箇所を有する場合には、1回の研削加工サイクルは、1個の工作物Wにおける1か所の研削箇所を研削加工する処理である。この場合、当該1回の研削加工サイクルが終了した後に、加工状態評価装置4が、当該研削箇所についての評価処理を行う。
また、例えば、クランクシャフトやカムシャフトのように複数のジャーナル部などを有する工作物Wにおいて、複数のジャーナル部のそれぞれに対して同様の研削加工を行う場合がある。工作物Wが複数のジャーナル部のような複数の同種の研削箇所を有する場合には、1回の研削加工サイクルは、1個の工作物Wにおける複数の研削箇所を研削加工する処理である。この場合、当該1回の研削加工サイクルが終了した後に、加工状態評価装置4が、当該複数の研削箇所についての評価処理を行うようにしても良い。
この他に、複数の同種の研削箇所を研削対象とする当該1回の研削加工サイクルの途中の段階で、既に研削加工を行った一部の研削箇所についての評価処理を行うようにしても良い。この場合、当該工作物Wにおいて残りの研削箇所の研削加工を行っている最中に、評価処理を行うことができ、1回の研削加工サイクルが終了するまでに、評価処理を終了することができる。
5.制御装置30の砥石車修正処理に関する詳細構成
制御装置30の構成のうち、砥石車修正処理に関する機能について、図2および図3を参照して説明する。制御装置30は、PLC(Programmable Logic Controller)31、および、CNC(Computerized Numerical Control)装置32により構成される。
PLC31は、加工状態評価装置4と通信することにより、加工状態評価装置4から評価信号Sを取得する。PLC31は、評価信号Sに基づいて、砥石車Tのドレッシングを行うか否かを決定する。CNC装置32は、PLC31より、砥石車Tのドレッシングを行う指令を受けた場合に、研削盤本体10にて砥石車Tに対するドレッシング動作を実施させる。
PLC31は、図2に示すように、信号取得部41、評価項目設定部42、評価項目有効判定部43、評価信号取得判定部44、出力部45を備える。
信号取得部41は、加工状態評価装置4から出力された評価信号Sを取得する。つまり、信号取得部41は、加工状態評価装置4にて評価された評価項目の評価結果に関する評価信号Sを取得する。本実施形態においては、加工状態評価装置4は、複数の評価項目のそれぞれの評価結果に関する評価信号Sを出力する。従って、信号取得部41は、加工状態評価装置4から出力される複数の評価項目のそれぞれの評価結果に関する評価信号Sを取得可能に構成される。信号取得部41が加工状態評価装置4から各評価信号Sを取得した場合には、例えばラダーロジックなどによって、評価項目毎に「信号ON」となり、その後に「信号OFF」に切り替えられる。
評価項目設定部42は、複数の評価項目のうち、加工状態評価装置4から取得する評価項目の要否について設定する。すなわち、評価項目設定部42は、加工状態評価装置4から取得する評価項目については「有効」と設定され、取得しない(不要な)評価項目については「無効」と設定される。
評価項目設定部42は、例えば、予め必要とする評価項目について「有効」または「無効」を作業者が任意に設定しても良いし、信号取得部41が取得した評価信号Sにおける評価項目に応じて「有効」または「無効」を設定しても良い。本実施形態の評価項目設定部42は、図2に示すように、「評価項目1」~「評価項目4」のそれぞれについて「有効」または「無効」が設定できる場合を例にあげる。「評価項目1」、「評価項目2」および「評価項目4」が「有効」に設定され、「評価項目3」が「無効」に設定されている。
信号取得部41は、評価項目設定部42にて「有効」に設定された評価項目についての評価信号Sを取得する。一方、信号取得部41は、評価項目設定部42にて「無効」に設定された評価項目についての評価信号Sは取得しない。図2においては、信号取得部41は、「評価項目1」、「評価項目2」および「評価項目4」に関する評価信号Sを取得し、「評価項目3」に関する評価信号Sを取得しない。そして、信号取得部41は、取得すべき3種の評価項目のそれぞれについての評価信号Sを取得できていれば、評価項目のそれぞれについて、「信号ON」の状態に切り替える。
評価項目有効判定部43は、評価項目設定部42の設定状態を確認する。そして、評価項目有効判定部43は、評価項目設定部42の設定状態として「評価項目1」~「評価項目4」のうちの少なくとも1つが「有効」に設定された状態であれば「Yes」と判定する。一方、評価項目有効判定部43は、評価項目設定部42の設定状態として「評価項目1」~「評価項目4」の全てが「無効」に設定された状態であれば「No」と判定する。
評価項目有効判定部43によって評価項目設定部42の設定状態として「評価項目1」~「評価項目4」のうちの少なくとも1つが「有効」に設定されていると判定された場合、評価信号取得判定部44は、「有効」に設定された評価項目に関する評価信号Sが信号取得部41によって「信号ON」に切り替えられているか否かを判定する。すなわち、評価信号取得判定部44は、評価項目設定部42において「有効」に設定された評価項目について、加工状態評価装置4から評価結果に関する評価信号Sが取得できているか否かを判定する。
上述したように、加工状態評価装置4は、評価処理を行った後には、評価結果に関する評価信号Sを制御装置30のPLC31に通信により出力する。PLC31の信号取得部41が、評価項目設定部42において「有効」に設定された評価項目に関する評価信号Sを通信により取得する。この場合、信号取得部41は、評価信号Sを取得することにより、「信号OFF」から「信号ON」に切り替える。
ところで、制御装置30と加工状態評価装置4との間の通信状態の悪化や、停電等により加工状態評価装置4への給電が遮断されると、加工状態評価装置4から制御装置30に対して評価信号Sを送信できない。この場合、PLC31の信号取得部41は、「有効」に設定された評価項目に関する評価信号Sについて「信号OFF」から「信号ON」に切り替えることができない。
評価信号取得判定部44は、「信号ON」に切り替えられている場合には、「Yes」と判定する。すなわち、評価信号取得判定部44は、評価項目設定部42において「有効」に設定された評価項目について、加工状態評価装置4から全ての評価信号Sが取得できている場合には、「Yes」と判定する。一方、評価信号取得判定部44は、「信号OFF」の場合には、「No」と判定する。すなわち、評価信号取得判定部44は、評価項目設定部42において「有効」に設定された評価項目について、加工状態評価装置4から評価信号Sが取得できていない場合には、「No」と判定する。なお、取得すべき複数の評価項目のうち1種でも取得できない場合に、「No」と判定する。
出力部45は、評価項目有効判定部43および評価信号取得判定部44の判定結果に基づいて兆候管理処理および回数管理処理の一方を選択して実施する。出力部45は、選択した管理処理により指令を生成し、生成した指令をCNC装置32に出力する。ここでの指令とは、主として、研削盤本体10に対してドレッシング動作の実施に関する指令である。
出力部45は、兆候管理処理を行う兆候管理処理部45aと、回数管理処理を行う回数管理処理部45bとを備える。兆候管理処理は、砥石車Tによる研削加工状態の悪化の兆候が生じたと評価された場合に、研削盤本体10にて砥石車Tのドレッシング動作を実施させる処理である。ただし、兆候管理処理は、他の処理を含むようにすることができる。回数管理処理は、研削盤本体10による研削加工の回数を表す研削加工回数が規定回数に達した場合に、研削盤本体10にて砥石車Tのドレッシング動作を実施させる処理である。
出力部45の兆候管理処理部45aは、評価項目有効判定部43にて複数の評価項目のうち少なくとも1つが「有効」に設定されていると判定され、かつ、評価信号取得判定部44にて「信号ON」に切り替えられたと判定された場合、兆候管理処理を実行する。つまり、信号取得部41が、取得設定された評価項目の評価結果に関する評価信号Sを加工状態評価装置4から取得できる場合には、兆候管理処理部45aは、取得した評価信号Sの評価結果に基づいて兆候管理処理を実行する。兆候管理処理部45aは、兆候管理処理を実行することにより、兆候管理指令R1をCNC装置32に出力する。
兆候管理指令R1について、図3を参照して説明する。兆候管理指令R1は、第一指令R11、第二指令R12、第三指令R13、第四指令R14を含む。つまり、兆候管理処理部45aは、兆候管理処理を実行することにより兆候管理指令R1に含まれる指令R11~R14の中からいずれかを決定し、決定した兆候管理指令R1をCNC装置32に出力する。
図3に示すように、兆候管理指令R1の各指令R11~R14は、信号取得部41が取得した評価信号Sの評価結果に応じて設定されている。評価結果には、上述したように、「良好」、「不良」、「警告」および「失敗」の4種のレベルが存在する。そこで、各指令R11~R14は、4種のレベルのそれぞれに応じた指令とされている。
第一指令R11は、評価結果が「良好」である場合に決定される指令である。第一指令R11は、砥石車修正装置17による砥石車Tのドレッシングのインターバルを長く(ドレス延命)するための指令である。換言すると、第一指令R11は、研削盤本体10に対して、砥石車Tのドレッシング動作を実施させない指令である。評価結果が「良好」である場合には、砥石車Tをドレッシングする必要性がないと判定されることから、第一指令R11は、上記のように設定されている。さらに、第一指令R11は、操作盤20の表示装置に、「評価結果:良好」の表示をさせるための指令を含む。
第二指令R12は、評価結果が「不良」である場合に決定される指令である。評価結果が「不良」である場合には、工作物Wの研削加工を継続すると、さらに不良の工作物Wを生成する可能性がある。そこで、第二指令R12は、次の工作物Wに対する研削加工サイクルを停止する指令である。つまり、第二指令R12は、研削盤本体10による工作物Wの研削加工を停止する指令である。さらに、第二指令R12は、操作盤20の表示装置に、「評価結果:不良」の表示をさせるための指令を含む。また、第二指令R12は、管理装置や管理者および作業者の端末などの外部機器に対して、評価結果が「不良」であることを教示する処理を行うこともできる。
第三指令R13は、評価結果が「警告」である場合に決定される指令である。すなわち、第三指令R13は、研削加工状態の悪化の兆候が生じている場合に決定される指令である。研削加工状態の悪化の兆候が生じている場合とは、対象の評価項目が不良ではないが、不良に近づいてきていることを意味する。そこで、第三指令R13は、研削盤本体10にて砥石車Tのドレッシング動作を実施させるための指令とされる。さらに、第三指令R13は、操作盤20の表示装置に、「評価結果:警告」の表示をさせるための指令を含む。表示内容に、前回のドレッシング動作からの研削加工回数を追加して表示することもできる。また、第三指令R13は、管理装置や管理者および作業者の端末などの外部機器に対して、評価結果が「警告」であることを教示する処理を行うこともできる。教示内容に、前回のドレッシング動作からの研削加工回数を追加して教示することもできる。
第四指令R14は、評価結果が「失敗」である場合に決定される指令である。評価結果が「失敗」である場合には、評価処理が適切に行われていないため、加工状態の評価自体ができない状態となる。この状態において、工作物Wの研削加工を継続すると、場合によっては不良の工作物Wを生成する可能性がある。そこで、第四指令R14は、次の工作物Wに対する研削加工サイクルを停止する指令である。つまり、第四指令R14は、研削盤本体10による工作物Wの研削加工を停止する指令である。さらに、第四指令R14は、操作盤20の表示装置に、「評価結果:失敗」の表示をさせるための指令を含む。また、第四指令R14は、管理装置や管理者および作業者の端末などの外部機器に対して、評価結果が「失敗」であることを教示する処理を行うこともできる。
出力部45の回数管理処理部45bは、評価項目有効判定部43にて全ての評価項目が「無効」に設定されていると判定された場合、すなわち、全ての評価項目について取得不要と設定されている場合、回数管理処理を実行する。さらに、回数管理処理部45bは、評価信号取得判定部44にて「信号ON」に切り替えられていないと判定された場合、回数管理処理を実行する。すなわち、信号取得部41が、取得設定された評価項目の評価結果に関する評価信号Sを加工状態評価装置4から取得できない場合には、回数管理処理部45bは、回数管理処理を実行する。回数管理処理部45bは、回数管理処理を実行することにより、回数管理指令R2をCNC装置32に出力する。
回数管理処理は、研削盤本体10による研削加工の回数を表す研削加工回数が規定回数に達した場合に、研削盤本体10にて砥石車Tのドレッシング動作を実施させるための処理である。そこで、回数管理処理部45bは、前回のドレッシング動作からの研削加工回数を取得し、取得した研削加工回数が記憶されている規定回数に達したか否かを判定する。回数管理処理部45bは、研削加工回数が規定回数に達した場合には、砥石車Tのドレッシング動作を実施させるための回数管理指令R2をCNC装置32に出力する。
一方、回数管理処理部45bは、研削加工回数が規定回数に達していない場合には、砥石車Tのドレッシング動作を実施させない回数管理指令R2をCNC装置32に出力する。なお、回数管理処理部45bは、研削加工回数が規定回数に達していない場合には、CNC装置32に何の指令も出力しないようにすることもできる。
さらに、回数管理処理部45bが出力する回数管理指令R2には、操作盤20の表示装置に、「回数管理」の表示をさせるための指令を含むようにしても良い。また、回数管理指令R2は、管理装置や管理者および作業者の端末などの外部機器に対して、回数管理処理を行うことを教示する処理を行うこともできる。
ここで、兆候管理処理部45aによる兆候管理処理が実施されている状態において、例えば通信遮断などにより、信号取得部41が加工状態評価装置4から評価信号Sを取得できなくなる場合がある。そして、兆候管理処理によりドレッシング延命である第一指令R11が継続して決定されている場合に、研削加工回数が既に規定回数を超えていることがある。
そこで、兆候管理処理を実施して研削加工回数が規定回数を超えている状態において、信号取得部41が加工状態評価装置4から評価信号Sを取得できない状態が生じた場合には、回数管理処理部45bは、研削加工回数が規定回数に達したと判定して、研削盤本体10にて砥石車Tのドレッシング動作を実施させるための回数管理指令R2をCNC装置32に出力する。
CNC装置32は、PLC31の出力部45の兆候管理処理部45aにより指令R11~R14が出力された場合には、出力された指令R11~R14に基づいて研削盤本体10の制御を実施する。
CNC装置32は、出力部45の兆候管理処理部45aから第一指令R11が出力された場合には、ドレッシング延命および画面表示を実施する。また、CNC装置32は、出力部45の兆候管理処理部45aから第二指令R12が出力された場合には、次の研削加工サイクル停止および画面表示を実施する。CNC装置32は、出力部45の兆候管理処理部45aから第三指令R13が出力された場合には、ドレッシング動作を実行すると共に、画面表示を実施する。CNC装置32は、出力部45の兆候管理処理部45aから第四指令R14が出力された場合には、次の研削加工サイクル停止および画面表示を実施する。
6.効果
上述したように、制御装置30は、加工状態評価装置4から評価信号Sを取得できる場合には、兆候管理処理を実施する。兆候管理処理は、加工状態評価装置4から取得した評価信号Sの評価結果が砥石車Tによる研削加工状態の悪化の兆候が生じたとする評価結果である場合に、研削盤本体10にて砥石車Tのドレッシング動作を実施させる処理である。
特に、制御装置30は、加工状態評価装置4から取得した評価信号Sの評価結果が砥石車Tによる研削加工状態の悪化の兆候が生じたとする評価結果である場合に、兆候管理指令R1のうちの第三指令R13の指令内容を実施する。つまり、制御装置30は、評価信号Sの評価結果に基づいて、研削盤本体10にて砥石車Tのドレッシング動作を実施させる。このように、研削加工状態が悪化する前の段階にて、砥石車Tの修正処理を行うことで、研削加工状態の悪化を抑制することができる。従って、工作物Wを高精度に研削加工し続けることができる。
さらに、兆候管理処理が実施されているとき、砥石車Tのドレッシング動作は、工作物Wの研削加工回数が規定回数に達したときに実施するのではなく、研削加工状態の悪化の兆候が生じたと評価された場合に実施することができる。従って、砥石車Tのドレッシング動作を工作物Wの研削加工回数が規定回数を超えていたとしても砥石車Tのドレッシング動作を行うことなく、研削加工を継続することができる。これにより、砥石車Tのドレッシング動作のインターバル(前回ドレッシング動作を実施してから次にドレッシング動作を実施するまでの研削加工回数)を長くすることができる。従って、砥石車Tの長寿命化を図ることができる。
ただし、制御装置30による兆候管理処理は、加工状態評価装置4から評価信号Sを取得することが必要となる。制御装置30は、意図せずに評価信号Sが取得できない状況、例えば、加工状態評価装置4への給電が遮断される状況(停電状況)や通信が途絶された状況が発生するおそれがある。このように、制御装置30が加工状態評価装置4から評価信号Sを取得できない場合には、制御装置30は、回数管理処理を実施する。回数管理処理は、研削加工回数が規定回数に達した場合に研削盤本体にて砥石車Tのドレッシング動作を実施させる処理である。
つまり、制御装置30は、兆候管理処理を実施できない状況においては、回数管理処理を実施することで、砥石車Tの状態を良好に維持することができる。その結果、工作物Wの研削精度が悪化することを抑制できる。
また、本実施形態においては、加工状態評価装置4は、加工状態に関する複数の評価項目(「評価項目1」~「評価項目4」)についての評価処理を行うように構成されている。そして、制御装置30は、評価項目設定部42により、複数の評価項目のうち加工状態評価装置4から取得する評価項目が設定されている。
制御装置30は、設定された評価項目の評価結果に関する評価信号Sを加工状態評価装置4から取得できる場合には、加工状態評価装置4から取得した評価信号Sの評価結果に基づいて兆候管理処理を実施する。一方、制御装置30は、設定された評価項目の評価結果に関する評価信号Sを加工状態評価装置4から取得できない場合には、回数管理処理を実施する。
加工状態評価装置4が複数の評価項目について評価処理を行うことができる場合において、制御装置30が、兆候管理処理と回数管理処理とを上記のように選択的に実施することにより、結果として工作物Wの研削精度の悪化を抑制することができる。
この場合、制御装置30は、評価項目設定部42において、仮に全ての評価項目について取得不要と設定されている場合には、加工状態評価装置4から評価信号Sを取得することはない。従って、制御装置30は、回数管理処理を実施する。
また、図3に示すように、兆候管理指令R1を、4種のレベルの指令R11~R14に設定している。そして、指令R11~R14に応じた指令内容が実施される。特に、評価結果が「不良」および「失敗」の場合に、第二指令R12および第四指令R14の指令内容が実施されることで、工作物Wの不良を生成することを抑制できる。
(実施形態2)
実施形態2の研削加工システム1において、加工状態評価装置4による処理について図4を参照して説明する。実施形態1の加工状態評価装置4は、全数の工作物Wに対して対象の評価項目についての評価処理を行うこととした。本実施形態の加工状態評価装置4は、評価結果の良好度合に応じて、評価処理を行うタイミングを変更する。
図4に示すように、加工状態評価装置4は、工作物Wの研削加工がされた後に、当該工作物Wに対して評価項目についての評価処理を行う(S1)。続いて、加工状態評価装置4は、評価結果が「良好」であるか否かを判定する(S2)。
続いて、加工状態評価装置4は、評価結果が「良好」である場合に(S3:Yes)、良好度合が高いか否かを判定する。例えば、評価処理により数値が得られる場合であって、当該数値が、「良好」を表す下限値と上限値との間に含まれる場合に、評価結果が「良好」と評価されるとする。この場合、中央値に近い場合、良好度合が「高」とし、下限値または上限値に近い場合に、良好度合が「低」とする。
良好度合が「高」である場合(S4:Yes)、評価処理のタイミングを第一設定回数Naに設定する(S5)。続いて、前回の評価処理からの研削加工回数Nを取得する(S6)。そして、研削加工回数Nが、第一設定回数Naに達したか否かを判定する(S7)。研削加工回数Nが第一設定回数Naに達していなければ(S7:No)、S6の処理を行い、処理を繰り返す。
S7において、研削加工回数Nが第一設定回数Naに達した場合には(S7:Yes)、処理をリターンする。つまり、当該工作物Wについて評価処理を行う(S1)。従って、良好度合が「高」とされた場合には、評価処理のインターバルが第一設定回数Naとなる。
S4において、良好度合が「低」である場合には(S4:No)、評価処理のタイミングを第二設定回数Nbに設定する(S8)。第二設定回数Nbは、第一設定回数Naよりも少ない回数とされる。続いて、前回の評価処理からの研削加工回数Nを取得する(S9)。そして、研削加工回数Nが、第二設定回数Nbに達したか否かを判定する(S10)。研削加工回数Nが第二設定回数Nbに達していなければ(S10:No)、S9の処理を行い、処理を繰り返す。
S10において、研削加工回数Nが第二設定回数Nbに達した場合には(S10:Yes)、処理をリターンする。つまり、当該工作物Wについて評価処理を行う(S1)。従って、良好度合が「低」とされた場合には、評価処理のインターバルが第二設定回数Nbとなる。
このように、加工状態評価装置4は、評価結果が良好な場合において、良好度合が高い場合には、良好度合が低い場合に比べて、評価処理を前回行ってから次に評価処理を行うまでの工作物の研削回数を多く設定している。工作物Wの研削加工サイクルが終了してから加工状態評価装置4が評価処理を行うような場合において、全数の工作物Wに対して評価処理を行うと、サイクルタイムが長くなるおそれがある。このような場合には、本実施形態は有効である。また、加工状態評価装置4による演算負荷を低減することができるため、他の処理を実行するなど、有用性は高い。
(実施形態3)
実施形態3の研削加工システム1について図5を参照して説明する。本実施形態の研削加工システム1は、実施形態の研削加工システム1に対して、制御装置30のPLC31のみが相違する。
なお、実施形態3以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本実施形態のPLC31は、信号取得部41、評価項目設定部42、評価信号取得判定部44、出力部45を備える。本実施形態のPLC31は、実施形態1のPLC31を構成する評価項目有効判定部43を備えない。他の構成41,42,44,45は、実施形態1の構成と同様である。実施形態3の研削加工システム1は、実施形態1の評価項目有効判定部43に関する部分を除き、実施形態1の研削加工システム1と同様の効果を奏する。
(実施形態4)
実施形態4の研削加工システム1について図6および図7を参照して説明する。本実施形態の研削加工システム1は、実施形態1の研削加工システム1に対して、制御装置30のPLC31が相違する。
PLC31は、信号取得部51、評価結果判定部52、出力部53を備える。PLC31は、実施形態1のPLC31を構成する評価項目設定部42を備えない。従って、信号取得部51は、加工状態評価装置4から全ての評価項目に関する評価信号Sを取得する。ただし、信号取得部51は、評価結果「良好」を取得せず、他の評価結果「不良」、「警告」、「失敗」を取得する。なお、加工状態評価装置4が、評価結果「良好」についての評価信号Sを出力しないように設定することもできるし、信号取得部51が、評価結果「良好」についての評価信号Sを取得しないように設定することもできる。
評価結果判定部52は、信号取得部51が取得した評価信号Sに基づいて、評価結果「良好」以外の「不良」、「警告」または「失敗」を取得したか否かを判定する。評価結果判定部52が、評価結果「不良」、「警告」または「失敗」を取得した場合には、「Yes」と判定し、評価結果として何ら取得していない場合には、「No」と判定する。
出力部53は、兆候管理処理部53aおよび回数管理処理部53bを備える。評価結果判定部52が評価結果「不良」、「警告」または「失敗」を取得した場合には、出力部53は、兆候管理処理部53aにより兆候管理処理が実施される。兆候管理処理部53aは、兆候管理処理を実行することにより、兆候管理指令R3をCNC装置32に出力する。
一方、評価結果判定部52が評価結果として何ら取得していない場合には、出力部53は、回数管理処理部53bにより回数管理処理が実施される。回数管理処理は、実施形態1における回数管理処理と同様である。
兆候管理指令R3について、図7を参照して説明する。兆候管理指令R3は、第一指令R31、第二指令R32、第三指令R33を含む。第一指令R31、第二指令R32、第三指令R33は、実施形態1の第二指令R12、第三指令R13、第四指令R14と同様である。本実施形態においても、実施形態1と同様の効果を奏する。
1 研削加工システム
4 加工状態評価装置
10 研削盤本体
30 制御装置
T 砥石車
W 工作物
S 評価信号

Claims (8)

  1. 砥石車によって工作物に対して研削加工を行う研削盤本体と、
    前記研削盤本体に設けられ、前記研削盤本体による前記工作物の研削加工中における加工状態を観測するために、研削加工中に観測される測定データを検出する観測装置と、
    前記研削盤本体による前記研削加工の回数を表す研削加工回数をカウントすると共に、前記研削盤本体の動作を制御する制御装置と、
    前記観測装置により検出される前記測定データに基づいて前記研削盤本体が前記工作物を研削加工した際の前記加工状態に関する評価項目についての評価処理を行い、前記評価項目の評価結果に関する評価信号を前記制御装置に出力する加工状態評価装置と、
    を備え、
    前記加工状態評価装置は、研削加工サイクルの都度、前記評価処理を行うように設定され、
    前記制御装置は、
    前記加工状態評価装置から前記評価信号を取得できる場合には、前記加工状態評価装置から取得した前記評価信号の前記評価結果が前記砥石車による研削加工状態の悪化の兆候が生じたとする前記評価結果である場合に、前記研削盤本体にて前記砥石車の修正処理を実施させる兆候管理処理を実施し、
    前記加工状態評価装置から前記評価信号を取得するように設定されているにも関わらず前記加工状態評価装置から前記評価信号を取得できない場合には、前記研削加工回数が規定回数に達した場合に前記研削盤本体にて前記砥石車の前記修正処理を実施させる回数管理処理を実施する、研削加工システム。
  2. 前記修正処理は、前記砥石車の目立てを行うドレッシング動作である、請求項1に記載の研削加工システム。
  3. 前記加工状態評価装置は、前記加工状態に関する複数の前記評価項目についての前記評価処理を行うように構成され、
    前記制御装置は、
    複数の前記評価項目のうち前記加工状態評価装置から取得する前記評価項目が設定されており、
    設定された前記評価項目の評価結果に関する前記評価信号を前記加工状態評価装置から取得できる場合には、前記加工状態評価装置から取得した前記評価信号の前記評価結果に基づいて前記兆候管理処理を実施し、
    設定された前記評価項目の評価結果に関する前記評価信号を前記加工状態評価装置から取得できない場合には、前記回数管理処理を実施する、請求項1または2に記載の研削加工システム。
  4. 前記制御装置は、さらに、全ての前記評価項目について取得不要と設定されている場合には、前記回数管理処理を実施する、請求項3に記載の研削加工システム。
  5. 前記兆候管理処理は、
    前記評価結果が良好である場合に、前記修正処理を実施せず、
    前記評価結果が前記砥石車による研削加工状態の悪化の兆候が生じたことを表す場合に、前記修正処理を実施し、
    前記評価結果が不良である場合、および、前記評価結果が前記評価処理に失敗した場合の少なくとも一方の場合に、前記研削盤本体による前記工作物の研削加工を停止する、請求項1~4のいずれか1項に記載の研削加工システム。
  6. 前記制御装置は、前記兆候管理処理を実施して前記研削加工回数が前記規定回数を超えている状態において、前記加工状態評価装置から前記評価信号を取得できない状態が生じた場合には、前記修正処理を実施する、請求項1~5のいずれか1項に記載の研削加工システム。
  7. 前記加工状態評価装置は、前記評価項目として、研削加工に伴って発生するびびりの有無、前記びびりの大きさ、研削加工に伴って前記工作物に発生する研削焼けの有無、前記工作物の研削加工面における面粗さ、および、研削加工による前記工作物の形状のうちの少なくとも1つについて前記評価処理を行う、請求項1~6のいずれか1項に記載の研削加工システム。
  8. 前記制御装置は、さらに、前記回数管理処理を行う場合に、前記回数管理処理を行うことを外部機器に教示する、請求項1~7のいずれか1項に記載の研削加工システム。
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