JPH0426984B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、研削中の被削材のたわみ量を一定の
範囲内に制限させることによつて研削精度を向上
させ、かつ最適な研削速度の制御をする研削盤に
おけるといしの送り制御装置に関する。

従来の研削盤におけるといし車の送り制御装置
は、研削抵抗が常に一定になるようにといし台の
送り量を制御するものであつた。研削抵抗が一定
であると、被削材の剛性によつて被削材のたわみ
量が変化する。すなわち被削材の剛性が小さい
と、大きくたわむことになる。たわみ量が多い
と、ひびりが生じる原因となり、仕上げ寸法精度
が悪化し、真円度が低下する。従つて被削材の剛
性に応じて研削抵抗の設定値を変更する必要があ
つた。この設定値を決定するには、多くの実験、
勘を必要とした。従つて、一般に研削条件を設定
する場合、安全を見込んで研削速度を遅くして、
たわみ量を少なくするため、加工時間が長くかか
りこのために加工率が悪かつた。

一方この様な欠点を改良するといし車の送り制
御装置としては、前記のものが研削抵抗を一定に
したのに対し、被削材の研削中のたわみ量を常に
一定になるようにといし車の送りを制御する装置
が知られている。この装置は研削中に被削材の外
径寸法Ｘを計り、被削材の最終仕上り外径寸法Ｗ
との関係から、その時のとり代（Ｘ−Ｗ）を算出
し、仕上り位置を基準として、といし台の送り量
Ｙを求め、とり代（Ｘ−Ｗ）と送り量Ｙとの関係
から被削材のたわみ量2Z＝（Ｘ−Ｗ）−2Yを算出
するものであつた。そして、このたわみ量2Zが
常に一定になるように送り量Ｙを制御するもので
あつた。

ところがこの方法は、といし車の研削面の位置
を測定するのではなく、といし車が固着されてい
るといし台の送りの位置を測定しているため必ず
しも研削面の位置が正確に測定されるものではな
かつた。即ち、といし車は研削と共にその半径が
減少する上、といし台も熱変形を受けてといし台
上におけるといし車の位置もわずかに変化し、更
に、ドレツサの摩耗、ドレツサ切込み量と、とい
し台補正量との誤差があるために、必ずしもとい
し台の位置によつてといし車の研削面の位置が測
定されるというものではなかつた。

従つて、この様な方法で測定した被削材のたわ
み量には、誤差が含まれ、正確なといし車の送り
制御ができなかつた。

本発明は、従来のこの様な欠点を改良するため
になされたものであつて、被削材の外径寸法検出
手段によつて研削中に測定されデータをもとにし
て、研削中のたわみ量を算出することによつて、
たわみ量の精度のよい測定を行ない、その後の研
削速度をこのたわみ量から算定するようにしたも
のである。

即ち本発明は、被削材の径の寸法を測定する測
径手段と、回転駆動するといし車を前記被削材に
対し進退自在に支持し、所定の送り速度が設定さ
れ前記といし車によつて前記被削材を研削すると
いし車駆動手段とを有し、第１の送り速度で研削
する第１の研削工程と第２の送り速度で研削する
第２の研削工程に分けて研削を行う研削盤のとい
し車送り制御装置において、前記第１の研削工程
と第２の研削工程の間に、前記被削材のたわみが
無くなるように設定した時間内で送り速度を零な
いしそれに近い微速度に設定して研削を行うたわ
み手段と、このたわみ除去手段による研削の前に
前記測径手段から被削材半径r2を入力するととも
に、前記たわみ除去手段による研削の後に前記測
径手段から被削材半径r1を入力し、更に被削材の
１回転当たりのといしの切込み量2Δから式δr＝
（r2−r1−Δ）を演算して被削材のたわみ量δrを
求める第１の演算手段と、この第１の演算手段か
ら出力されるたわみ量δrに反比例した送り速度を
第２の研削工程の送り速度として設定する第２の
演算手段とを具備する。

次に本発明の原理を説明する。

第１図は本発明装置によつて、被削材のたわみ
量が測定される原理図を示したものである。とい
し車は中心軸０３を中心にして回転し、被削材１
０に接触して研削をする。もし被削材にたわみが
なければ、被削材は軸０１を中心とする円筒１２
の如き外径を有している。ところがといし車によ
る研削力を受けて、被削材１０はたわみを生じ０
２軸を中心とする円筒１４の様な形状にたわむ。
たわみ量は軸０１，０２間の距離δで表わすこと
ができる。このたわみ量δrを生じた状態でといし
車の送りを停止すれば、被削材はそのたわみ量に
比例したスプリングバツク作用によつて、０２軸
が０１軸に重なるように弾性力を生じる。このた
め、といし車の送り速度が零であつたとしても、
被削材が自ら研削面をといし車に押圧接触させる
ために、その被削材の表面は研削されて理想的に
は、０２軸は０１軸と重なるような位置になり、
円筒半径r1を有する円筒１６の形状に研削される
ことになる。

そこで、といし車の送りを停止させた時点にお
いて、被削材の半径r2を測定する。ここにおい
て、といし車の送りを停止させるまでは、被削材
は０２軸を中心として、加工が行われる被削材と
といし車の接触点から０２軸までの距離を最小半
径とした螺旋形状に研削されている。（この時の
といし車一回転当たりの切込み量は、2Δであ
る。）従つて、といし車の送りを停止させたとし
ても、前記最小半径を有する０２軸を中心とする
真円形状以外の非円形部分は被削材が一回転する
ことによつてスプリングバツク作用とは無関係に
研削される。よつて、といし車を停止させた時点
で測定される部分には直径方向に2Δの非円形部
分が含まれており、これを半径当たりに換算する
と、半径r2からΔを減じた（r2−Δ）がこの非円
形部分が除去した最小半径となり、この半径（r2
−Δ）から送り停止後しばらくたつた後（少なく
ともたわみ分がほとんど研削される程度の時間）
の定常状態に達した被削材の半径r1との差（r2−
r1−Δ）が前述したたわみ量δrに等しくなる。

本発明装置は、以上の原理を応用したものであ
る。即ち、まず第１段階の研削において一定の速
度でといし車を送り出し、特定の時刻において送
り出しを停止させ所定の時間、被削材の外径の変
化量を測定することによつてたわみ量を測定す
る。たわみ量に応じて即ち、以後の研削中のたわ
み量が一定のたわみ量限度内に収まるように、と
いし車の送り出し速度を算出する。そして、その
たわみ量を算出した後の研削にあたつては、とい
し車の送りだしを前述した速度によつてコントロ
ールしながら精研削工程の前まで研削する。尚、
たわみ量を測定するのに、望ましくは、といし車
の送りを停止させるのが良いが、被削材の剛性が
大きい場合等においては、ひずみ量が無視できる
程度の微速度に低下させても良い。

以下、本発明を具体的な実施例に基づいてさら
に詳述する。

第２図は本実施例の具体的構成を示したブロツ
クダイアグラムである。

本発明制御装置は、主に被削材の外径検出手段
と、制御手段と、といし車の送り出し駆動手段と
から成りたつている。被削材の外径検出手段は被
削材１０の外表面に２点接触している一対の接触
子４０と、その変位量を電気的信号に変換する作
動トランス４２又はその他位置検出器とから成り
たつている。一対の接触子４０によつて検出され
た外径に比例した電気信号は制御手段５０の入力
端子に入力する。制御手段５０は後述するように
所定の構成から成りたつており、その出力信号
は、といし車の送出を駆動する駆動回路７４に出
力される。駆動回路７４は、サーボモータに直結
しており、サーボモータを制御信号に応じて駆動
させるように結合している。サーボモータ３２
は、そのサーボモータの軸に直結された送りネジ
２６を回転させ送りネジ２６と歯合するナツト２
４を送り出す。ナツト２４はといし台２２に固着
されているので送りネジ２６の回転力を受けてと
いし車は被削材に対して接近したり、あるいは遠
ざかつたりする方向に直線運動を行なう。といし
台２２は中間ベース３０上に摺動自在に装置され
ている。そしてといし台２２には、といし車２が
回転自在に取り付けられている。一方中間ベース
３０は、ベツド２８の上表面に固定されている。
又、被削材の外径検出手段の一部を構成する作動
トランス４２はベツド２８の一端面に固定されて
いるテーブル４４を介し、それに接合する支持台
４６に固着されている。そして、一対の接触子４
０を工作物１０の径方向へ変位できるように支持
している。

次に、本発明の要旨に係る制御手段５０につい
て述べる。

制御手段５０は、外径検出手段からの信号を入
力して増幅する増幅器５２を有している。増幅器
５２は、測定信号を増幅し、それに接続する比較
回路５４に出力する。比較回路５４は、所定の基
準設定値があらかじめ設定されており、測定信号
がこの所定の基準設定値に達した時に、その旨の
位置信号を処理装置７０に出力している。一方比
較回路５４の位置信号出力は遅延回路６０に入力
し、及び、サンプルホールド回路５６へゲート入
力している。サンプルホールド回路５６は前記の
測定信号をも入力するようにできている。同様に
サンプルホールド回路５８は前記測定信号を入力
するとともに、遅延回路６０の出力信号をゲート
入力としている。サンプルホールド回路５６，５
８によつてサンプルホールドされた測定信号は引
算回路６４に入力されるようになつており、この
引算回路６４によつて被削材のたわみ量を求める
第１の演算手段が構成される。そしてこの引算回
路６４からの出力はAD変換器６６を介して測定
信号をデイジタル量にして、演算回路６８へ入力
する。一方、演算回路６８は遅延回路６２を通し
て時間信号（α₁＋α₂）を入力している。そして、
演算回路６８は前記時間信号に同期して、所定の
方法にてたわみを算出し、その値を処理装置７０
に出力する。処理装置７０は、その情報をもとに
所定の計算をして、といし車を送り出す指令パル
スを偏差カウンタ７２に送出する。偏差カウンタ
７２はサーボモータ３２の軸に結合している回転
量検出器３４からの出力信号をフイードバツク入
力してパルス数の減算を行なう。そして、偏差カ
ウンタ７２の値は、といし車の送り出すべき量に
比例し、その値が零になるまでといし車は送られ
る。駆動回路７４は偏差カウンタ７２の値に基づ
いて、所定の位置まで所定の速度でサーボモータ
を回転させるような出力信号を送出する。そして
駆動回路７４にはサーボモータ３２の軸に直結し
ている速度検出器３６から検出された速度信号を
フイードバツクさせ一定の速度で制御するように
されている。

以上が本発明装置に係る実施例の具体的な構成
である。

次にこの様な構成の元に本発明装置の作用につ
いて述べる。

第３図は、本発明制御装置を用いて、といし車
を送出するときのサイクル線図である。図中P0
点はといし車の研削面と被削材に空間があり、ま
た研削していない位置関係にある場合である。
P0点からといし車を所定の距離Ｄだけ進めてP1
に至る。P1の直後において、といし車の研削面
は被削材に接触し研削しはじめる。P1から次に
一定の送り速度で被削材を研削してP2に至る。
ここでP2は前記の差動トランス４２によつて測
定された測定信号が所定の値、即ちAS1となたと
きの位置である。比較器５４からその位置信号
（AS1信号）が処理装置７０に送出されると、処
理装置７０はといし車の送出を停止するように作
用する。そして、送出を停止している期間がP2
からP3点に至るまでの時間T1である。

この間において、前記たわみの測定原理で述べ
たように被削材はスプリングバツクによつてこの
所定の時間研削されている。そこでサンプルホー
ルド回路５６は、まずP2に達した時点における
被削材の半径r2の数値をサンプルホールドする。
一方サンプルホールド回路５８は、P2に達して
から前記時間T1よりわずかに短い遅延時間α1の
後の時刻における被削材の半径r1をサンプルホー
ルドする。そしてサンプルホールド回路５６およ
び５８の２つの出力は引算回路６４に出力され、
そこでたわみ量δrがr2−r1−Δなる演算式によつ
て計算される。その値は、といし車の送出を停止
した間において、被削材が自己のスプリングバツ
ク作用によつて研削された量である。そしてこの
たわみ量δrを表わすアナログ量をAD変換器６６
によつてデジタル量に変換した後、演算回路６８
に出力する。演算回路６８は検出したたわみ量δr
の標準のたわみ量δsに対する割合を算出し、それ
に比例定数Ｋをかけてたわみ率を求める。このた
わみ率は、処理装置７０に出力される。そして、
ここでたわみ率に応じて、そのたわみ量が一定の
制限範囲内になる様なといし車の送り出し速度を
計算する。所定の時間T1経過した後、即ちP3点
において、その速度に応じてといし車を送出す
る。そしてその結果といし車は速度FMの速さで
P4点まで送られる。P4点は、前記の差動トラン
スが検出した値がAS2になつた場合であり、これ
はあらかじめ設定された値である。P4点以降は
より滑らかな研削を行なう精研削領域である。そ
して、前記制御手段が精研削領域にはいつたこと
を検出した場合には比較回路５４はAS2信号を処
理装置７０に送出する。処理装置７０はこの信号
を検出し、前記たわみ率に応じた精研削速度を演
算し、この演算された精研削速度でといし車を送
出する。そしてその結果、P5点に達する。P5点
は、一対の接触子４０から検出された被削材の外
径測定値がAS3に達した時点である。この時点に
達した時、比較回路５４はAS3信号を処理回路７
０に送出し、処理回路７０はその信号を検出して
といし車の送りだしを所定の期間（T2）停止す
る。この待ち期間は、精研削中に生じたわずかな
たわみ量をとるための時間である。そしてT2経
過した後P6点に達した後、といし車を早送り後
退させてP7点に至る。このようにして、一サイ
クルの研削工程が終る。

次に処理装置７０の作動について説明する。

第４図は処理装置７０の作動を示すフローチヤ
ートである。ステツプ１０２において、といし車
を所定の位置まで空削送りするための速度設定を
する。そしてステツプ１０４において、前ステツ
プ１０２で設定された位置及び速度に応じて、所
定パルス数及びパルス周期を持つたパルス例を発
生させる。次のステツプ１０６では前ステツプ１
０４において空削送りがなされ、といし車が被削
材に接触直線の状態になつてから第１粗研送り速
度（FR）を設定する。次のステツプ１０８では、
前ステツプ１０６において、設定された速度に応
じて、一単位のといし車の送り処理をする。次の
ステツプ１１０では被削材の外径寸法データが所
定の値に達した場合に比較回路５４からAS1信号
が入力されるがその信号が入力された場合には次
のステツプ１１２に移り、その信号がまだ入力さ
れない場合には、ステツプ１０８に戻りといし車
の送り処理を繰り返す。ステツプ１１２において
は所定の位置まで研削が進んだことになり、とい
し車の送りをT1秒間停止させる。そして、次の
ステツプ１１４では、その停止期間において前述
したように被削材のたわみ率が計算されているか
らそのデータを入力する。次のステツプ１１６に
おいては、そのたわみ率に反比例した速度を第２
粗研送り速度（FM）として設定する。ステツプ
１１８では、前記ステツプ１１６で設定された速
度に応じて一単位あたりのといし車の送り処理を
する。次のステツプ１２０においてAS2信号が入
力されている場合には、送りを停止してのステツ
プ１２２へ進む。信号AS2がまだ入力されていな
い場合にはステツプ１１８に戻り一単位づつとい
し車を送り出す制御をする。ステツプ１２２にお
いては、前処理において第３図に示す、P4点ま
で処理されたことになるから、ステツプ１２２に
おいてたわみ率Ａに反比例して変化する精研送り
速度FFを設定する。なお、FFRは基準精研送り
速度である。次にステツプ１２４において同様に
その速度に応じて一単位づつ送り制御を行なう。
ステツプ１２６において、AS3信号が入力されて
いる場合には所定のP5点まで研削が進んだこと
になるから、ステツプ１２８において、T2秒間
送りを停止する。一方AS3信号が入力されていな
い場合には、まだP5点までに達していないから
ステツプ１２４に戻り一単位づつ送り制御を行な
う。ステツプ１２８でT2秒間送り停止をするこ
とによつて被削材のスプリングバツク作用によつ
てごく微小の幅だけ研削される。そしてP6点に
達した時にステツプ１３０において早送り後退処
理を行なう。ステツプ１３０では早送り後退処理
のための後退位置及びその速度を設定する。次の
ステツプ１３２において、ステツプ１３０で設定
された後退距離及び速度に応じたパルスを発生さ
せる。このようにして、１回の研削工程が終わ
る。以上述べた実施例において、引算回路６４
（第１の演算手段）から出力されるたわみ量に反
比例した送り速度を第２の研削工程の送り速度と
して設定する第２の演算手段は、演算回路６８お
よび処理装置７０におけるステツプ１１６から構
成される。

第２回目の研削においては、被削材が同一種類
の物であれば、第１回目に測定したたわみ量に基
づいて、当初から適正な速度で研削する様にして
も良い。

以上、述べた実施例においては制御手段５０の
一部をアナログ回路で処理し、その一部をデジタ
ル回路あるいはマイクロプロセツサによつて処理
している。しかし、本実施例のような処理は、外
径測定センサと、このアナログ信号をデジタル量
に変換するAD変換器及びこれを入力する一連の
デジタルコンピユーターシステム及びこの処理デ
ータに応じて駆動回路に信号を送出する出力イン
ターフエイスとを用いることによつて構成するこ
ともできる。

以上要するに本発明は、研削段階の任意の特定
された時刻において研削を一時停止するかあるい
は研削速度をきわめて遅く減速させ、その間に被
削材のスプリングバツク作用によつて研削される
幅から被削材のたわみ量を検出する。そして、こ
の実際に測定されたたわみ量を用いて、以後の研
削についてたわみ量が適正な範囲になるような速
度で研削を進めるようにしたものである。

従つて本発明装置によれば被削材のたわみ量を
被削材の外径測定センサから直接求めているため
に、たわみ量の測定がきわめて精確である。又、
以上のように本制御装置はたわみ量が一定の範囲
内になるようにといし車の送りを制御したもので
あるから被削材の剛性によらずに最適制御が行な
われる。又、たわみ量の測定精度が高いために、
最終加工精度も高くたわみの許容限度内の最大速
度でといし車を送出するために検出速度が速くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置によつて測定される被削材
のたわみ量の測定の原理を示した説明図である、
第２図は本発明装置に係る一具体的実施例を示し
た制御装置の具体的構成図である。第３図は同実
施例に使用した制御装置によるといし車の送り制
御を示すサイクル図である。第４図は同実施例に
おいて使用した処理装置の処理を示すフローチヤ
ーである。 ２……といし車、１０……被削材、５４……比
較回路、５６，５８……サンプルホールド回路、
６４……引算回路、７０……処理装置、７２……
偏差カウンタ、７４……駆動回路、３２……サー
ボモータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被削材の径の寸法を測定する測径手段と、回
   転駆動するといし車を前記被削材に対し進退自在
   に支持し、所定の送り速度が設定され前記といし
   車によつて前記被削材を研削するといし車駆動手
   段とを有し、第１の送り速度で研削する第１の研
   削工程と第２の送り速度で研削する第２の研削工
   程に分けて研削を行う研削盤のといし車送り制御
   装置において、 前記第１の研削工程と第２の研削工程の間に、
   前記被削材のたわみが無くなるように設定した時
   間内で送り速度を零ないしそれに近い微速度に設
   定して研削を行うたわみ除去手段と、 このたわみ除去手段による研削の前に前記測径
   手段から被削材半径r2を入力するとともに、前記
   たわみ除去手段による研削の後に前記測径手段か
   ら被削材半径r1を入力し、更に被削材の１回転当
   たりのといしの切込み量2Δから式δr＝（r2−r1−
   Δ）を演算して被削材のたわみ量δrを求める第１
   の演算手段と、 この第１の演算手段から出力されるたわみ量δr
   に反比例した送り速度を第２の研削工程の送り速
   度として設定する第２の演算手段と、 を具備したことを特徴とする研削盤のといし車送
   り制御装置。