JPH048474A - 研削盤の切込み制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、砥石の摩耗量に応じて補正された比例ゲイ
ンを用いて研削盤における切込み速度を制御する技術に
関する。

（従来の技術） 一般に、例えば内面研削盤は、前後移動可能な切込台上
にワーク保持機構を介して円筒状ワークを回転保持して
おり、この円筒状ワークは上記切込台を切込み送りさせ
ることにより、そのワーク内面の研削位置にある砥石で
もって内面研削されるとともに、上記円筒状ワークの内
面寸法はインプロセスゲージを用いて測定され、その測
定寸法が所定の寸法と等しくなると、上記切込台を後退
させるように構成されている。

また、上記のような内面研削盤にあっては、例えば砥石
が取り付けられた砥石軸のモータにおける電流値や電力
値を用いて、砥石にかかる研削力を研削力信号として出
力し、この研削力信号とあらかじめ設定した研削力目標
値とから研削力偏差を求め、その研削力偏差に所定の比
例ゲインを乗算することにより上記切込台の送り速度を
比例制御していた。

しかして、上記のような円筒状ワーク内面を砥石でもっ
て複数個にわたり研削すると、上記砥石はワークの研削
個数が増すに従い砥石が摩耗して砥石径が変化するとと
もに、その砥石の研削性能が変化することは避けられず
、その結果上記のような比例制御によれば、砥石の研削
性能が変化した割合に応じて、その砥石にかかる研削力
は研削力目標値に到達しなくなる。

そこで、あらかじめ研削加工を行うことにより使用する
砥石の研削性能が変化する割合を事前に予想し、その予
想した割合を定数に用いて上記比例制御における比例ゲ
インを補正するように構成されていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の内面研削盤にあっては
、あらかじめ研削加工を行うことにより事前に予測した
砥石の研削性能が変化する割合を定数に用いて、比例制
御における比例ゲインを補正するように構成されている
ため、その定数は固定されており、一方例えば砥石品質
のばらつき、あるいは砥石をドレスした際に生じるドレ
スのばらつきにより、各砥石の研削性能が各々異なって
くることは避けられない。

ところが、従来の内面研削盤にあっては上記のように単
に固定された一つの定数でもって上記比例ゲインを補正
するのみであるため、各砥石の研削性能に適合した適切
な補正を行うことができず、従って各砥石に生ずる品質
のばらつき、あるいはドレスのばらつきを十分に吸収す
ることが不可能であり、その結果研削された円筒状ワー
クの円筒度にばらつきが生ずるという問題点があった。

（課題を解決するための手段） この発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、砥石が摩耗して変化する研削性能に
応じて比例制御における比例ゲインを補正することにあ
り、上記目的を達成するために本発明は下記の如く構成
されている。

すなわち、第１図のクレーム対応図によれば、研削手段
ａはワーク及び研削用砥石を相対的に接近させ切込み送
りさせるとともに、この送りにより上記ワークを複数個
連続的に同一寸法に研削加工する。

検出手段すは上記研削用砥石にかかる研削力を電気的に
研削力信号として取り出す。

制御手段Ｃは上記検出手段すからの研削力信号Ｆに基づ
き、所定の比例ゲインＫｐを用いてあらかじめ設定した
設定値と等しくなるように、上記切込送りの速度を比例
制御する。

摩耗量演算手段ｄは上記砥石１０における所定の砥石径
を基準とし、この砥石１０でもって上記ワークＷを上記
寸法に研削加工した後あるいは研削途中の砥石径と上記
基準の砥石径との差分から上記砥石１０の摩耗量Ｐ２を
演算する。

補正値演算手段ｅは上記摩耗量演算手段ｄからの砥石１
０の摩耗ｉＰ２に基づいて上記制御手段Ｃの比例ゲイン
Ｋｐを補正する。

（作用） この発明は、第２図実線で示すように砥石の摩耗量に適
応した比例ゲインを用いることにより研削力を一定に制
御ができるようにしたもので、本発明によれば、摩耗量
演算手段ｄにおいて砥石１０の摩耗量Ｐ２を求め、補正
値演算手段ｅにおいて上記摩耗量Ｐ２に基づき制御手段
Ｃにおける比例ゲインＫＰを補正するように作用する。

（実施例の説明） 以下、本発明に係る研削装置を内面研削盤に適応した一
実施例について第３図及び第４図を用いて詳細に説明す
る。

すなわち、上記内面研削盤は第３図に示す如くＸ軸方向
へ前後移動可能な切込台１とＺ軸方向へ往復移動可能な
砥石台２とを備えており、上記切込台１はサーボモータ
３及び図示しないボールネジ機構を介して駆動され、一
方上記砥石台２はす−ボモータ４及びボールネジ機構５
を介して駆動されるように構成されている。

また、上記切込台１の上面側には図示しないワーク保持
機構を介して回転保持せしめた円筒状ワークＷが配設さ
れているとともに、そのワークＷ内面の寸法を測定する
一般的構造のインプロセスゲージ６が設けられており、
このインプロセスゲージ６を介して測定された寸法は寸
法検出器７へ出力され、この寸法検出器７によれば上記
測定された寸法が所定の寸法と等しくなると寸法完了点
信号Ｓを後述する数値制御部１２内の摩耗量演算部へ出
力するように構成されている。

さらに、上記砥石台２の上面側には砥石軸８を有する砥
石スピンドルユニット９が載置され、その砥石軸８の先
端部には砥石１０が取り付けられており、この砥石１０
によれば上記砥石台２を移動せしめた研削位置Ａにおい
て、上記ワークＷの内面を研削するように構成されてい
る。

また、上記砥石スピンドルユニット９の砥石軸８は一般
的構造の磁気軸受でもって軸支したもので、これにより
上記のように内面研削を行なう砥石１０において、その
砥石１０にかかる研削力の変化と、上記磁気軸受の電磁
石を励磁する励磁電流の変化とが等しいことを利用する
ことで、上記砥石１０にかかる研削力はその励磁電流を
もってアナログ値の研削ツノ信号Ｆ、として検出され、
上記砥石スピンドルユニット９はその研削力信号Ｆ１を
後述する数値制御部１２内のＡ／Ｄ変換器１３へ出力す
るように構成されている。

ドレッサー１１は上記砥石１０の一端面を移動せしめた
ドレス位置Ｂにおいて、上記砥石１０をドレスするもの
である。

次に、上記内面研削盤の数値制御部１２の構成について
説明すると、これは上記Ａ／Ｄ変換器１３を介して出力
されるデジタル値の研削力信号Ｆ２と研削力目標値Ｆｏ
とから比較器１３において研削力偏差αを演算するとと
もに、その研削ツノ偏差αに比例ゲインＫｐを乗算して
、フィードバック制御系に関する切込台速度Ｖ、を求め
る一方、上記研削力目標値Ｆｏにフィードフォワードゲ
インＫＦを乗算して、フィードフォワード制御系に関す
る切込台速度Ｖ。を求める。

そして、加算器１４において上記フィードバック制御系
に関する切込台速度Ｖ、と上記フィードフォワード制御
系に関する切込台速度■ｏとを加算して切込台速度指令
値■を演算し、この切込台速度指令値■は軸コントロー
ラ１５へ出力されるように構成されている。

また、軸コントローラ１５は上記切込台速度指令値Ｖに
基づいてサーボドライバ１６及びサーボモータ３を介し
切込台１を移動せしめるとともに、上記切込台１の位置
をサーボモータ３及びサーボドライバ１６を介して読み
込み、その読み込んだ位置のうち研削終了点における切
込台の位置Ｐ。

を摩耗量演算部１７へ出力するように構成されている。

摩耗量演算部１７は、上記ドレッサー１１でもってドレ
スした砥石１０を用いて、１個目のワークを所定の寸法
に内面研削した後の砥石径を基準とし、その砥石１０で
もって２個目以上のワークを上記と同様な所定の寸法に
研削加工した後の砥石径と上記基準の砥石径との差分か
ら上記砥石の摩耗量Ｐ２を求めるもので、この砥石の摩
耗量Ｐ２は上記１個目のワーク及び２個目以上のワーク
を研削終了後において、上記軸コントローラ１５から出
力される切込台の位置Ｐ１の変化量より求められ、補正
値演算部１８へ出力されるように構成されている。

補正値演算部１８は、予め設定された比例定数ｋｐ及び
第２図に示す摩耗定数ｋｃを備えており、上記摩耗量演
算部１７から出力される砥石１０の摩耗量Ｐ２に上記摩
耗定数ｋ。を乗算して、比例ゲイン補正値に１を求め、
この比例ゲイン補正値に、と上記比例定数ｋｐとを加算
して上記数値制御部１２内の比例ゲインＫＰを演算する
。したがって、その比例ゲインＫｐは砥石の摩耗量に基
づく比例ゲイン補正値に、をもって補正されるように構
成されている。

次に、上記内面研削盤の動作について、第３図に示すフ
ローチャートを用い、まずドレス終了後の砥石でもって
１個目のワークを研削する場合、すなわちワーク研削終
了数Ｎをカウントするドレススキップカウンタにおいて
、その研削終了数Ｎが０の場合から説明する。

上記フローチャートによれば、研削力信号値Ｆ２を読み
込み（ステップ１００）、次に砥石台２が研削位置Ａに
あるか否かにより、ワークＷが研削中であるか否かを判
断した結果（ステップ１０１）、その判断結果が研削中
でない場合（ＮＯ）は再度ステップ１００に戻り研削力
信号値Ｆ２を読み込む。一方、上記判断結果が研削中で
ある場合（ＹＥＳ）、ドレススキップカウンタより研削
終了数Ｎ　（＝０）を読み込み（ステップ１０２）、そ
の後」二記研削終了数Ｎ（＝Ｏ）と１とを比較した結果
（ステップ１０３）、その研削終了数Ｎ（＝０）は１よ
りも小さいので（ＹＥＳ）比例ゲイン補正値に１を０に
設定しくステップ１０４）、寸法検出器からの出力を読
み込み（ステップ１０５）、その出力に寸法完了点信号
Ｓが出力されているか否かを判断する（ステップ１０６
）。

そして、上記判断結果において寸法完了点信号Ｓが出力
されていないと判断した場合（ＮＯ）、研削力目標値Ｆ
。を設定しくステップ１０７）、その研削力目標値ＦＣ
から上記研削力信号値Ｆ２を減算し、かつ減算結果（Ｆ
ＣＦ２）と０とを比較した結果（ステップ１０８）、そ
の比較結果が０より小さい場合（ＮＯ）　、すなわち上
記研削力目標値Ｆ。の方が研削力信号値Ｆ２より小さい
場合、フィードバック制御系における切込台速度Ｖ１を
０に設定する（ステップ１０９）。

一方、上記比較結果が０より大きい場合（ＹＥＳ）、す
なわち上記研削力目標値Ｆ。の方が研削力信号値Ｆ２よ
り大きい場合、上記フィードバック制御系における切込
台速度Ｖ１を演算するため、比例定数ｋＰを設定しくス
テップ１１０）この比例定数ｋｐと上記ステップ１０４
において設定した比例ゲイン補正値（ｋ、＝０）とを加
算して比例ゲインＫＰを求めるとともに、式（１）を用
いてフィードバック制御系における切込台速度Ｖ。

を設定する（ステップ１１１）。

Ｖ＋　−（ＦＯＦ２）Ｘ　（ｋｐ＋に、）　・＋＋　（
１）（ただしｋｐ＋Ｊ　＝Ｋｐ） 次に、上記研削力目標値Ｆｏにフィードフォワード定数
ＫＦを乗算してフィードフォワード制御系における切込
台速度Ｖ。を求め（ステップ１１２）、その後上記ステ
ップ１０９．あるいはステップ１１０において設定され
たフィードバック制御系における切込台速度Ｖ１と上記
フィードフォワード制御系における切込台速度Ｖｏとを
加算して、切込台速度指令値Ｖを演算し、（ステップ１
１３）、この切込台速度指令値Ｖに基づいて切込台１を
切込み送りさせるとともに（ステップ１１４）、上記ス
テップ１００へ戻り上記の如き一連の処理動作を再度行
なう。

ところで、上記のような一連の処理動作（ステップ１０
０ないしステップ１１４）を行う途中で、ステップ１０
６における判断結果において寸法完了点信号Ｓが出力さ
れたと判断した場合（ＹＥＳ）、切込台位置Ｐ１を読み
込み（ステップ１１５）、切込台後退用の速度指令値を
設定しくステップ１１６）、その切込台を後退せしめる
。一方、上記ドレススキップカウンタの研削終了数Ｎ　
（＝０）をカウントしてＮ＝１としくステップ１１７）
、その後Ｎ＝１であるか否かの判断を行ない（ステップ
１１８）、上記の如くＮ＝１であるので（ＹＥＳ）、上
記切込台位置Ｐ１を切込台基準位置Ｐ。に置き換え、そ
の切込台基準位置Ｐｏを一時記憶して（ステップ１１９
Ｌ　　ドレス終了後の砥石でもって１個目のワークを研
削する動作が終了する。

次に、ドレス終了後の砥石でもって２個目のワークを研
削する場合、すなわちドレススキップカウンタにおいて
ワークの研削終了数がＮ＝１の場合について説明する。

これは、上記と同様にステップ１００ないしステップ１
１４の順に一連の処理動作を行う途中で、ステップ１０
６における判断結果において司法完了点信号Ｓが出力さ
れたと判断した場合（ＹＥＳ）、切込台位置Ｐ１を読み
込み（ステップ１１５）、切込台後退用の速度指令値を
設定しくステップ１１６）、その切込台を後退せしめる
。

一方、ドレススキップカウンタの研削終了数Ｎ（＝１）
をカウントしてＮ＝２としくステップ１１７）、その後
Ｎ＝１であるか否かの判断を行ない（ステップ１１８）
、上記の如（Ｎ＝２であるので（Ｎｏ）　、上記切込台
位置Ｐ、から上記切込台基準位置Ｐｏを減算することに
より、摩耗した砥石における半径分の摩耗量が求められ
、この半径分の摩耗量を２倍して砥石の摩耗量Ｐ２を演
算した後（ステップ１２０）、その砥石の摩耗量Ｐ２に
摩耗定数ｋｏを乗算して比例ゲイン補正値に、を求め（
ステップ１１２）、またこ、の比例ゲイン補正値に、は
３個目のワークを研削する場合、上記ステップ１１１に
おいて比例定数ｋｐに加算されて比例ゲインＫｐをなす
ように動作する。

したがって、本実施例によれば上記の如く砥石の摩耗量
を求め、その摩耗量に摩耗定数を乗算した比例ゲイン補
正値と比例定数とを加算し、これにより比例ゲインを演
算するように構成したため、砥石の摩耗量により変化す
る砥石の研削性能に適合した適切な比例ゲインの補正を
行なうことができる。

なお、本実施例によれば研削力は砥石軸を支持する磁気
軸受の励磁電流から検出されるものであるが、これに代
えて砥石軸をベアリング軸受で支持して、その軸受外輪
にロードセル等を配設することにより研削力を検出して
もよく、あるいは砥石軸回転用のモータにおける電流値
やＣ値から研削力を検出してもよい。

また、本実施例にあっては砥石に対してワークを切込み
送りさせ、その送り速度を制御するものであるが、これ
に代えてワークに対して砥石を切込み送りさせてもよく
、またワークと砥石の双方を切込み送りさせてもよい。

さらに、本実施例によれば研削終了点における切込台の
位置を検出するものであるが、この研削終了点に代えて
任意に決めた研削途中の研削点における切込台の位置で
あってもよい。

また、本実施例にあっては内面研削盤について説明した
が、これに代えて本発明に係る研削装置を円筒研削盤に
適用してもよいことは勿論である。

（発明の効果） この発明に係る研削装置は、上記の如く摩耗量演算手段
において砥石の摩耗量を求め、補正値演算手段において
上記摩耗量に基づき制御手段における比例ゲインを補正
するように構成したため、摩耗量により変化する砥石の
研削性能に適合した比例ゲインを用いて切込送りの速度
を比例制御できるので、砥石に生ずる品質のばらつきあ
るいはドレスのばらつきを十分に吸収して、円筒状ワー
クの円筒度をばらつきなく研削することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は砥石摩耗量と比例ゲ
インとの関係を説明する説明図、第３図は本発明を適用
した内面研削盤のブロック図、第４図は第３図に示す内
面研削盤の動作を示すフローチャートである。 １０・・・砥石 １２・・・数値制御部 １７・・・摩耗量演算部 １８・・・補正値演算部 Ｆ、、Ｆ２・・・研削力信号 に、・・・比例ゲイン に１・・・比例ゲイン補正値 Ｆ２・・・摩耗量 Ｗ・・・ワーク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワーク及び研削用砥石を相対的に接近させ切込み送
   りさせるとともに、この送りにより上記ワークを複数個
   連続的に同一寸法に研削加工する研削手段と、 上記研削用砥石にかかる研削力を電気的に研削力信号と
   して取り出す検出手段と、 上記検出手段からの研削力信号に基づき、所定の比例ゲ
   インを用いてあらかじめ設定した設定値と等しくなるよ
   うに、上記切込送りの速度を比例制御する制御手段とを
   備えてなる研削盤において、上記砥石における所定の砥
   石径を基準とし、この砥石でもって上記ワークを上記寸
   法に研削加工した後あるいは研削途中の砥石径と上記基
   準の砥石径との差分から上記砥石の摩耗量を求める摩耗
   量演算手段と、 上記摩耗量演算手段からの砥石の摩耗量に基づいて上記
   制御手段の比例ゲインを補正する補正値演算手段と、 からなることを特徴とする研削盤の切込み制御装置。