JPH06106453A - 数値制御研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】砥石車のドレシング周期を最適化することによ
り、砥石車の有効利用と加工効率の向上を図ること。 【構成】工作物の径を測定しながら砥石車で工作物を研
削し、工作物の径が所定の予め設定された設定値に達し
た時に、砥石車の送り速度を変更するようにした数値制
御研削盤において、研削中の工作物の径に応じた信号を
工作物の回転周期に比して十分に短い周期でサンプリン
グしてディジタルデータに変換し、そのデータから工作
物の外周の回転に伴うデータの時間変動特性を測定し、
その特性の振動状態を判定し、振動状態がある状態を越
えた場合に、砥石車のドレスを行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作物の径が予め設定
された設定値に達した時に、砥石車の送り速度を変更す
る研削盤において、砥石車の摩耗の程度を精度良く判定
して、砥石車のドレスタイミングを最適にした数値制御
研削盤に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、砥石車により工作物を研削している
際に工作物の外径を測定して、その測定値が予め記憶さ
れている設定値に達した時に、砥石車の送り速度を変更
する研削盤が知られている。この研削盤においては、研
削中に工作物の径をリアルタイムに測定することが可能
である。

【０００３】一方、砥石車のドレッシング周期は、通
常、工作物の研削本数により制御されている。即ち、一
定本数の工作物の研削が終了する毎に、砥石車のドレッ
シングを行うようにしている。工作物の研削本数は研削
量を意味しているので、結局、研削量で砥石車のドレッ
シング周期を制御していることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同一研
削量を研削しても、砥石車の研削面の磨耗の程度は、砥
石車の径によって変化する。即ち、同一研削量を研削し
たとしても、砥石車の径が小さくなるにつれて総合の回
転数が増加するので、磨耗の程度は砥石径に反比例して
増加する。

【０００５】よって、砥石車の磨耗の程度が所定値を越
えないようにドレッシング周期を決定する場合、砥石車
の最小径を基準にして工作物の研削本数を決定しなけれ
ばならない。しかしながら、このように、砥石車の最小
径を基準として研削本数を決定した場合には、砥石車の
径が大きい場合には、磨耗の程度が所定値に達する前に
ドレッシングが行われることになる。このことは、砥石
車が有効に利用されていないことを意味し、ドレッシン
グ周期が短くなって加工効率を低下させている原因とな
っている。

【０００６】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的は、砥石車のドレッシング
周期を最適化することにより、砥石車の有効利用と加工
効率の向上を図ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、工作物の径を
測定しながら砥石車で工作物を研削し、工作物の径が所
定の予め設定された設定値に達した時に、砥石車の送り
速度を変更するようにした数値制御研削盤において、研
削中の工作物の径に応じた信号を出力する径測定装置
と、径測定装置の出力する信号を工作物の回転周期に比
して十分に短い周期でサンプリングしてディジタルデー
タに変換するサンプリング手段と、サンプリング手段の
出力するデータから工作物の外周の回転に伴うデータの
時間変動特性を測定し、その特性の振動状態を判定する
判定手段と、判定手段により振動状態がある状態を越え
た場合には、砥石車をドレスする制御を行うドレス制御
手段とを設けたことである。

【０００８】

【作用】砥石車の磨耗の程度が大きくなると、切れ味が
低下し、同一速度で研削した場合に、工作物の研削に振
動が表れる。この振動により、工作物の径が微小振動
し、図１０に示すように、研削中に工作物の径を測定す
る径測定装置の出力信号が振動する。この振動状態を判
定することで、砥石車のドレッシングタイミングを判定
するようにしている。径測定装置の出力する信号はサン
プリング手段により工作物の回転周期に比して十分に短
い周期でサンプリングされデジィタルデータに変換され
る。このデータの時間変動は、工作物の外周の回転に伴
う径の変動を表している。このデータの時間変動特性の
振動状態が判定され、その振動状態が所定状態に達した
時に、ドレッシングが必要であると判定される。

【０００９】

【発明の効果】本発明は、上記のように、研削中に径測
定装置の出力する信号の振動状態から砥石の磨耗の程度
を判定しているので、砥石車の径にかかわらず、研削面
の磨耗の程度が正確に検出できる。よって、砥石車のド
レッシングタイミングが最適となるので、砥石車は有効
に利用され、且つ、研削効率が向上する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１において、１０は研削盤のベッドで、この
ベッド１０上にはテーブル１１が摺動可能に配設されて
いる。テーブル１１上には主軸１３を軸架した主軸台１
２が配設され、その主軸１３はサーボモータ１４により
回転される。又、テーブル１１上の右端には心押台１５
が載置され、心押台１５のセンタ１６と主軸１３のセン
タ１７とによって工作物Ｗが挾持されている。工作物Ｗ
は主軸１３に突設された位置決めピン１８に嵌合し、工
作物Ｗの回転位相は主軸１３の回転位相に一致してい
る。また、主軸台１２には後述の砥石Ｇのドレッシング
を行うドレス工具１９が取付けられている。

【００１１】ベッド１０の後方には工作物Ｗ側に向かっ
て進退可能な砥石台２０が案内され、砥石台２０にはモ
ータ２１によって回転駆動される砥石車Ｇが支承されて
いる。この砥石台２０は、図略の送り螺子を介してサー
ボモータ２３に連結され、サーボモータ２３の正逆転に
より前進後退される。

【００１２】一方、ベッド１０の前方には、工作物Ｗの
径を測定する外径測定装置５０が配設されている。外径
測定装置５０は主として、オフセット間隔の調整が可能
な一対の接触子５１と差動トランス５２と増幅器５３と
から構成されている。一対の接触子５１のＵ，Ｖ軸方向
の慴動位置決めは図略のサーボモータにより行われる。
そして、工作物Ｗの径の測定時には一対の接触子５１の
間隔は工作物Ｗの径の変動に伴って変化し、その測定値
は外径測定装置５０の増幅器５３を介して数値制御装置
３０に出力される。この出力値は、設定されたオフセッ
ト間隔に対する一対の接触子５１の間隔の変移を表して
いる。

【００１３】ドライブユニット４０，４１，４５は数値
制御装置３０から指令パルスを入力して、それぞれサー
ボモータ２３，１４，外径測定装置５０の図示しないサ
ーボモータを駆動する回路である。又、サーボモータ２
３、１４には、それぞれ、速度を検出するタコジェネレ
ータ６３、６１、位置を検出するパルスエンコーダ６
２、６０が付加されており、それらの信号は、それぞ
れ、ドライブユニット４０、４１に帰還している。ドラ
イブユニット４０、４１はパルスエンコーダ６２、６０
の出力により砥石車Ｇの現在位置と工作物Ｗの現在回転
角を記憶しており、それらの現在位置及び現在回転角は
数値制御装置３０により読み取ることが可能である。数
値制御装置３０は主として、サーボモータ１４，２３を
同期制御し、工作物Ｗの研削加工を制御する装置であ
る。その数値制御装置３０には、加工サイクルデータ等
を入力するテープリーダ４２と制御データ等の入力を行
う操作盤を兼ねたキーボード４３と各種の情報を表示す
るＣＲＴ表示装置４４が接続されている。

【００１４】図２は、数値制御装置３０の電気的構成を
示したブロックダイヤグラムである。数値制御装置３０
は研削盤を制御するためのメインＣＰＵ３１と制御プロ
グラムを記憶したＲＯＭ３２と各種データを記憶するＲ
ＡＭ３３と入出力インタフェース３４とデータ入力手段
を達成するＡ／Ｄコンバータ３８とから主として構成さ
れている。

【００１５】メインＣＰＵ３１にはＡ／Ｄコンバータ３
８が接続されており、そのＡ／Ｄコンバータ３８にて外
径測定装置５０から出力されるアナログ信号をディジタ
ル値に変換した工作物Ｗの現在径の測定値がメインＣＰ
Ｕ３１に入力される。又、メインＣＰＵ３１からは速度
切換信号等がＩ／Ｏポートを介してシーケンスコントロ
ーラ３９に入力されている。

【００１６】ＲＡＭ３３内にはＮＣデータ領域３３１、
外径データメモリ領域３３２、ドレス指令フラグ領域３
３３と、現在位置レジスタ３３４とが形成されている。
ＮＣデータ領域３３１はＮＣデータを記憶する領域であ
り、外径データメモリ領域３３２は外径測定装置５０に
より時間の経過と共に検出された外径データを蓄積する
領域であり、現在位置レジスタ３３４は砥石車の研削点
の現在位置を記憶する領域である。

【００１７】数値制御装置３０にはその他サーボモータ
１４，２３の駆動系として、ドライブＣＰＵ３６とＲＡ
Ｍ３５とパルス分配回路３７が設けられている。ＲＡＭ
３５はメインＣＰＵ３１から砥石車Ｇの位置決めデータ
を入力する記憶装置である。ドライブＣＰＵ３６は砥石
車Ｇの送りに関しスローアップ、スローダウン、目標点
の補間等の演算を行い補間点の位置決めデータを定周期
で出力する装置である。パルス分配回路３７は移動指令
パルスを出力する回路である。

【００１８】又、ドライブＣＰＵ３６はドライブユニッ
ト４０、４１から、それぞれ、現在位置及び現在回転角
を読取り、ＲＡＭ３５に記憶する。そして、メインＣＰ
Ｕ３１によりＲＡＭ３５に記憶された砥石車Ｇの中心位
置の現在位置は読み取られ、その値はその時の砥石車Ｇ
の半径を用いて砥石車Ｇの研削点における現在位置に変
換されて、ＲＡＭ３３の現在位置レジスタ３３４に記憶
される。そして、メインＣＰＵ３１は、任意時刻で現在
位置レジスタ３３４の値を参照することにより、その時
の砥石車Ｇの研削点の現在位置を知ることができる。

【００１９】次に、本装置の作動を説明する。図３、図
４は数値制御装置３０のＣＰＵ３１による処理手順を示
したフローチャートである。ステップ１００において、
ＲＡＭ３３のＮＣデータ領域３３１から１ブロックのＮ
Ｃデータが読み取られる。そして、ステップ１０２にお
いて、そのＮＣデータがＧ０１コード、即ち、研削送り
コードであると判定されると、次のステップ１０４にお
いて、ＲＡＭ３３の領域３３３に設けられているドレス
指令フラグがオンか否かが判定される。ドレス指令フラ
グがオンである場合には、ステップ１０６へ移行して、
ドレスサイクルが実行される。ドレスサイクルでは、テ
ーブル１１がサーボモータ１４により主軸方向にトラバ
ースされることにより、砥石車Ｇがドレス工具１９によ
ってドレッシングされる。そして、ドレスサイクルの実
行の完了後に、ステップ１０８において、ドレス指令フ
ラグがオフとされる。

【００２０】次に、ステップ１１０において、定寸研削
指令が与えられているか否かが判定される。定寸研削指
令が与えられていると判定されると、ステップ１１２に
おいて、外径測定装置５０が作動される。即ち、外径測
定装置５０の工作物Ｗに対する位置が決定され、一対の
接触子５１が工作物Ｗの外周に接触される。そして、ス
テップ１１４において、定寸研削が実行される。即ち、
外径測定装置５０により測定された工作物Ｗの現在径が
予め設定された所定値に達するまで所定速度での研削が
実行される。

【００２１】尚、ステップ１０４において、ドレス指令
フラグがオフの場合には、砥石車は未だ、ドレスを行う
程、磨耗していないので、ステップ１０６以下のドレス
サイクルは実行されない。また、ステップ１０２におい
て、Ｇ０１コードでないと判定された場合には、ステッ
プ１１８において、読み取られたＮＣデータに応じた処
理が実行される。さらに、ステップ１１０において、Ｎ
Ｃデータに定寸研削指令が付与されていない場合には、
ステップ１２０において、ＮＣデータで指令された移動
量だけの研削送りが実行される。

【００２２】次に、砥石車のドレッシングタイミングを
決定する処理手順について、図４、図５を参照して説明
する。図４に示すプログラムは、図３のステップ１１４
において、定寸研削が指令された時に、定寸研削と並行
して実行される。ステップ２００において、増加量合計
ＴＤが０に初期設定され、タイマが所定時間に設定され
る。次に、ステップ２０２において、外径測定装置５０
から出力されるアナログ信号はＡ／Ｄコンバータ３８で
ディジタルデータに変換され、現時刻(i) における外径
データｄ(i) として読み取られ、ＲＡＭ３３の外径デー
タメモリ領域３３２に記憶される。

【００２３】次に、ステップ２０４において、現時刻
(i) における外径データｄ(i) の前回のサンプリング時
刻(i-1) における外径データｄ(i-1) に対する変化量Ｄ
(i) が演算される。次に、ステップ２０６において、変
化量Ｄ(i) が正か否かが判定され、正の場合には、ステ
ップ２０８において、その変化量Ｄ(i) は増加量合計Ｔ
Ｄに加算される。又、変化量Ｄ(i) が正でない場合に
は、変化量Ｄ(i) は増加量合計ＴＤに加算されない。次
に、ステップ２１０において、一定時間経過したか否か
が判定され、一定時間経過していない場合には、ステッ
プ２０２〜２１０の処理が繰り返し実行される。この処
理により、図５に示すように、外径データの時間的に変
動する特性において、一定時間内における増加部分の総
和が演算される。

【００２４】次に、ステップ２１０において、所定時間
経過したと判定されると、ステップ２１４に移行して、
増加量合計ＴＤが所定のしきい値Ｔｈ以上か否かが判定
される。増加量合計ＴＤが所定のしきい値Ｔｈ以上の場
合には、砥石車の磨耗度が所定レベルに達したことを意
味しているので、ステップ２１６において、ドレス指令
フラグがオンに設定される。又、ステップ２１４におい
て、増加量合計ＴＤが所定のしきい値Ｔｈ以上でない場
合には、砥石車の磨耗度が所定レベルに達していないこ
とを意味しているので、ステップ２１６におけるドレス
指令フラグはオンに設定されない。

【００２５】このようにして、砥石車の磨耗度を外径測
定装置５０の出力する外径データの時間変動における増
加量の一定時間内での総和によって判断することができ
る。そして、上記のように設定されたドレス指令フラグ
に応じて、図３のステップ１０４の判断により、必要な
らドレスサイクルの指令が行われる。

【００２６】次に、砥石車の磨耗度を外径データの時間
変動特性における振幅の大きさにより判断するようにし
た第２実施例について説明する。図３の処理手順により
同様に研削が実行され、ステップ１１４の定寸研削が行
われる時、その定寸研削と並行して、図６に示めすドレ
ッシングタイミングを決定する処理手順が実行される。

【００２７】ステップ３００において、ＲＡＭ３３の外
径データメモリ領域３３２がクリアされ、タイマが所定
値に設定される。次に、ステップ３０２において、外径
測定装置５０から出力されるアナログ信号はＡ／Ｄコン
バータ３８でディジタルデータに変換され、現時刻(i)
における外径データｄ(i) として読み取られ、ＲＡＭ３
３の外径データメモリ領域３３２に記憶される。

【００２８】次に、外径データｄ(i) は砥石車が磨耗し
ていなくても、図１０の（ａ）に示すように、時刻(i)
に対して、ｄ₀(i)=ai+b で、直線的に減少する。よっ
て、外径データの時間変動から振動成分のみを抽出する
ために、ステップ３０４において、外径データの補正が
行われる。このように補正された外径データｄ_a (i)
は、図７の（ｂ）に示すように、振動成分のみとなる。
次に、この補正された外径データｄ_a (i) は外径データ
メモリ領域３３２に順次記憶される。次に、ステップ３
０８において、所定時間が経過したか否かが判定され、
所定時間が経過していない場合には、ステップ３１０で
現時刻(i) を更新して、ステップ３０２に戻り、所定時
間が経過するまで、ステップ３０２〜３０８が繰り返し
実行される。この処理により、図７の（ｂ）に示すよう
に、外径データの時間的に変動特性が記憶される。

【００２９】次に、ステップ３０８において、所定時間
経過したと判定されると、ステップ３１２に移行して、
外径データメモリ領域３３２に記憶された所定時間内の
外径データｄ_a (i) の時間特性がトレースされ、極小と
極大とが抽出される。そして、それらの差により各振幅
が抽出され、抽出された全ての振幅の中から最大のもの
が最大振幅Ａとして演算される。砥石車は磨耗するに連
れて、図１０に示すように、外径測定装置５０の出力す
る外径データの振動成分が大きくなるので、最大振幅Ａ
は砥石車の磨耗度を表している。次に、ステップ３１４
において、最大振幅Ａが所定のしきい値Ａｈ以上か否か
が判定され、最大振幅Ａが所定のしきい値Ａｈ以上と判
定されると、砥石車の磨耗度が所定レベルに達したこと
を意味しているので、ステップ３１６において、ドレス
指令フラグがオンに設定される。尚、ステップ３１４に
おいて、最大振幅Ａが所定のしきい値Ａｈ以上でないと
判定されると、砥石車の磨耗度が所定レベルに達してい
ないことを意味しているので、ステップ３１６における
ドレス指令フラグはオンに設定されない。

【００３０】このようにして、砥石車の磨耗度を外径測
定装置５０の出力する外径データの時間変動における一
定時間内の最大振幅で判断することができる。そして、
上記のように設定されたドレス指令フラグに応じて、図
３のステップ１０４の判断により、必要ならドレスサイ
クルの指令が行われる。

【００３１】次に、砥石車の磨耗度を外径データの時間
変動特性における周期の大きさにより判断するようにし
た第３実施例について説明する。図３の処理手順により
同様に研削が実行され、ステップ１１４の定寸研削が行
われる時、その定寸研削と並行して、図８に示めすドレ
ッシングタイミングを決定する処理手順が実行される。

【００３２】第２実施例における図６のステップ３００
〜３１０と同様にステップ４００〜４１０において、Ｒ
ＡＭ３３の外径データメモ領域３３２に外径データの振
動成分ｄ_a (i) の時間変動特性が記憶される。そして、
所定時間の経過後、ステップ４１２において、外径デー
タメモリ領域３３２に記憶された所定時間内の外径デー
タｄ_a (i) の時間特性がトレースされ、極大が抽出され
る。そして、各極大間の時間差が抽出され、抽出された
全ての時間差の中から最大のものが最大周期Ｔとして演
算される。砥石車は磨耗するに連れて、図１０に示すよ
うに、外径測定装置５０の出力する外径データの振動成
分が大きくなり、最大周期も大きくなる。よって、最大
周期Ｔは、砥石車の磨耗度を表している。次に、ステッ
プ４１４において、最大周期Ｔが所定のしきい値Ｔｈ以
上か否かが判定され、最大周期Ｔが所定のしきい値Ｔｈ
以上と判定されると、砥石車の磨耗度が所定レベルに達
したことを意味しているので、ステップ４１６におい
て、ドレス指令フラグがオンに設定される。尚、ステッ
プ４１４において、最大周期Ｔが所定のしきい値Ｔｈ以
上でないと判定されると、砥石車の磨耗度が所定レベル
に達していないことを意味しているので、ステップ４１
６におけるドレス指令フラグはオンに設定されない。

【００３３】このようにして、砥石車の磨耗度を外径測
定装置５０の出力する外径データの時間変動における一
定時間内の最大周期で判断することができる。そして、
上記のように設定されたドレス指令フラグに応じて、図
３のステップ１０４の判断により、必要ならドレスサイ
クルの指令が行われる。

【００３４】上述したように、研削中の外径測定装置５
０の出力する外径データの時間変動特性において、所定
時間内での増加部分の総和、振動成分の最大振幅、振動
成分の最大周期により、砥石車の磨耗度が判定され、そ
れらの値が所定値に達した時に、砥石車のドレスが行わ
れる。外径データの時間変動特性の振動状態と砥石車の
磨耗度は相関が高いので、精度の高い磨耗度の判定が可
能となる。よって、ドレスタイミングが適正となるの
で、砥石車が有効に利用されると共に必要回数以上のド
レスが行われないので、工作物の研削効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な実施例に係る数値制御研削盤
の構成図。

【図２】数値制御研削盤の数値制御装置の構成図。

【図３】数値制御装置のＣＰＵによる処理手順を示した
フローチャート。

【図４】数値制御装置のＣＰＵによるドレス要否判定手
順を示したフローチャート。

【図５】外径データの時間変動特性における増加分の総
和を求める演算を示した説明図。

【図６】第２実施例におけるドレス要否判定手順を示し
たフローチャート。

【図７】外径データの時間変動特性における最大振幅を
求める演算を示した説明図。

【図８】第３実施例におけるドレス要否判定手順を示し
たフローチャート。

【図９】外径データの時間変動特性における最大周期を
求める演算を示した説明図。

【図１０】外径測定装置の出力する信号の時間変動特性
が砥石車の磨耗度に依存することを示した特性図。

【符号の説明】

Ｗ…工作物 Ｇ…砥石車 ３０…数値制御装置 ３３…ＲＡＭ ３３２…外径データメモリ領域（判定手段） ３３３…ドレス指令フラグ領域（判定手段） ５０…外径測定装置（径測定手装置） ３８…Ａ／Ｄコンバータ（サンプリング手段） ステップ２００〜２１６、ステップ３００〜３１４、ス
テップ４００〜４１４…判定手段 ステップ１０４〜１０８…ドレス制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/18 Ｃ 9064−3Ｈ 19/403 Ｒ 9064−3Ｈ 19/407 Ｅ 9064−3Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作物の径を測定しながら砥石車で工作
   物を研削し、前記工作物の径が所定の予め設定された設
   定値に達した時に、前記砥石車の送り速度を変更するよ
   うにした数値制御研削盤において、 研削中の前記工作物の径に応じた信号を出力する径測定
   装置と、 前記径測定装置の出力する信号を前記工作物の回転周期
   に比して十分に短い周期でサンプリングしてディジタル
   データに変換するサンプリング手段と、 前記サンプリング手段の出力するデータから工作物の外
   周の回転に伴うデータの時間変動特性を測定し、その特
   性の振動状態を判定する判定手段と、 前記判定手段により振動状態がある状態を越えた場合に
   は、前記砥石車をドレスする制御を行うドレス制御手段
   とを有する数値制御研削盤。