JPH064220B2 - 数値制御研削盤における自動砥石寸法測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、数値制御研削盤において砥石の径や長さ等を
自動的に測定する寸法測定方法に関する。

〔従来の技術〕

数値制御研削盤において、工作物の研削や自動トルーイ
ング、あるいは自動ドレッシング等により小さくなった
砥石の径を測定する方法として、測定対象となる砥石を
主軸に取り付けてその砥石を回転させることなく作業員
の手動操作により起点から基準プレートへ向けて相対移
動させ、起点から砥石が基準プレートに触れるまでの移
動距離と、予め測定されて演算装置に記憶されている起
点から基準プレートまでの距離（及び砥石が傾斜してい
る場合はその砥石の傾斜角）に基づいて砥石の径を演算
装置で算出する方法が提案されている（特開昭６０−２
４９５７３号公報）。

なお、上記の起点は機械原点と実質的に同一である。

〔発明が解決しようとする課題〕

理論の上では、上記の方法で砥石の径を間違いなく測定
することができる。しかし、実際には、起点から基準プ
レートまでの距離が常に一定とは限らず、微細なごみの
挟み付けによって変えることが多い基準プレートの取付
け状態や温度等によって僅かながら変化するため、その
ままであると砥石径を精度よく測定することができな
い。また、基準プレートの摩耗を避けるためには砥石を
回転させて測定することができないので、偏心誤差が生
じる。その上、従来のような手動操作による測定（起点
から基準プレートまでの距離の測定も含む）では、数値
制御研削盤の自動運転を中断せずに砥石径を自動的に測
定することができない。

本発明は、温度変化等に関係なく、砥石の偏心誤差をな
くして高い精度で自動的に多数個の砥石の寸法を測定す
ることができる数値制御研削盤における自動砥石寸法測
定方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明は、寸法が既知の
基準工具を主軸に装着し、その主軸を基準工具と一緒に
主軸回りに回転させながら起点から基準プレートへ向け
て相対移動させ、前記基準工具が前記基準プレートに接
触した時に生じるＡＥ信号を検出して前記基準工具の相
対移動距離を計測する工程と、前記基準工程の寸法およ
び相対移動距離に基づいて前記起点と前記基準プレート
との間の基準距離を算出する工程と、寸法が未知の砥石
を有する被測定工具を前記主軸に装着し、主軸を被測定
工具と一緒に主軸回りに回転させながら起点から基準プ
レートへ向けて相対移動させ、前記被測定工具が前記基
準プレートに接触した時に生じるＡＥ信号を検出して前
記被測定工具の相対移動距離を計測する工程と、前記基
準距離と前記被測定工具の相対移動距離とから前記被測
定工具の砥石の寸法を算出する工程とを具備した構成と
した。

〔作用〕

被測定工具の砥石寸法を測定する必要が生じた場合に
は、まず、寸法が既知の基準工具を主軸に装着して該主
軸回りに回転させ、その基準工具を起点から基準プレー
トへ向けて相対移動させる。基準工具がこの基準プレー
トに当接する時に生じたＡＥ信号を検出して基準工具の
相対移動距離を計測する。そして、この移動距離と基準
工具の寸法とから起点と基準プレートとの間の基準距離
を算出する。

次に、寸法が未知の砥石を持つ被測定工具を主軸に装着
して該主軸回りに回転させながら、この主軸を基準プレ
ートへ向けて相対移動させ、被測定砥石が基準プレート
に当接する時に生じるＡＥ信号を検出して前記被測定砥
石の相対移動距離を計測する。そして、この移動距離と
前記基準距離とから前記被測定工具の砥石の寸法を算出
する。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は、砥石の径を測定する場合の本発
明の方法を実施するための装置の一例を示すもので、図
中Ａは自動工具交換装置（図示せず）を有する数値制御
研削盤（以下、ＮＣ研削盤と称する）である。このＮＣ
研削盤Ａは、いわゆる、グライデイングセンターと同様
の基本構造を有するものであり、砥石１ａを有する工具
１が図示しない工具マガジンから取り出されて主軸２に
装着されるとともに、ＮＣ制御装置３により、Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸の各駆動モータ４，５，６がそれぞれ制御され
るようになっている。本発明の方法を実施するための装
置は、このＮＣ研削盤Ａに付設されるもので、主軸２に
よりＹ軸方向に移動せしめられる上記工具１を定点で検
知する接触検知手段７と、この接触検知手段７で得られ
た検知信号に基づき後述の所定の演算を行って工具１の
砥石１ａの径を求める演算手段８とから構成されてい
る。

接触検出手段７は、工具１の砥石１ａが接触せしめられ
る基準プレート９と、この基準プレートを固定する治具
９ａと、この治具９ａに取り付けられたＡＥセンサ１０
とから成る。ＡＥセンサ１０は、工具１の砥石１ａが基
準プレート９に接触せしめられた際に生じる信号を検知
するものであり、ＡＥセンサ１０で検出された検知信号
（アコースティック・エミッション信号、以下ＡＥ信号
という）は、信号処理部７ａで接点信号に変換されてＮ
Ｃ制御装置３に導かれる構成とされている。信号処理部
７ａは第３図のように、ＡＥ信号を、ローパスフィルタ
ＬＰＦおよびハイパスフィルタＨＰＦで特定周波数成分
のみ抽出すると同時に増幅し、検波処理後、コンパレー
タＣＯＭＰで設定されたしきい値と比較して検波信号レ
ベルがしきい値以上であれば、接点をＯＮさせるもので
ある。

なお、上記ＡＥ信号は、物質が完全に破壊する前に、徐
々に進行するクラック等から発生するもので、一種の弾
性波である。

また、演算手段８は、上記ＮＣ制御装置３の内部に設け
られているもので、フイードパルスｆを伝送するアンド
ゲート８ａと、このアンドゲート８ａからのフィードパ
ルスｆにより上記Ｙ軸駆動モータ５のサーボ装置を制御
するための出力パターンを発生する補間器８ｂと、上記
接触検知手段７からのＡＥ信号の入力により、補間器８
ｂの内部のカウンタから工具１の砥石１ａが基準プレー
ト９に接触した時の工具１の位置Ｙ（Ｙ軸上の座標値）
を取り込むとともに、上記アンドゲート８ａをＯＦＦ状
態として主軸２つまり工具１のＹ軸方向の移動を停止さ
せ、また後述の原理に基づき工具１の砥石径を演算する
ＣＰＵ（中央演算処理装置）８ｃと、このＣＰＵ８ｃに
接続された記憶装置８ｄとから成る。この記憶装置８ｄ
には、ＮＣ制御装置３および砥石の寸法測定をなす前記
装置の制御を行う制御プログラムが登録されている。な
お、第１図において１１はＮＣテープである。

次に、本発明のＣＮ研削盤における自動砥石寸法測定方
法について述べる。

第４図と第５図は、砥石１ａの径を測定する場合の、本
発明の原理を説明するもので、第５図において、主軸２
が起点にあるとき、主軸２と基準プレート９との距離
（以下、基準距離という）をＬｏとすると、工具１の砥
石１ａの径ｄは、次式で与えられる。

ｄ＝２（Ｌｏ−ａ）…………（１） ここで、ａは被測定工具１の砥石１ａの移動距離を示
す。すなわち、起点に有るときの道をＹｏ、また砥石１
ａが基準プレート９に接触したときの主軸２の位置をＹ
とすると、 ａ＝｜Ｙ−Ｙｏ｜…………（２） により求められる。この動作を、第１図、第２図を参照
して説明する。

まず、被測定工具１の起点における位置Ｙｏを記憶装置
８ｄ内に記憶させておき、次に、被測定工具１をＹ軸に
沿って移動させると、被測定工具１の砥石１ａが基準プ
レート９に接触し、そのときの位置ＹがＣＰＵ８ｃに取
り込まれ、同時に、軸移動を停止する。このＣＰＵ８ｃ
は、これら検出位置Ｙｏ，Ｙから上記被測定工具１の移
動距離ａを算出する。

また、（１）式における基準距離Ｌｏは、次式によって
求められる。

Ｌｏ＝ｄｏ／２＋ａｏ…………（３） ここで、ｄｏは、基準工具１２の砥石１２ａの既知の径
であり、ａｏは、基準工具１２を被測定工具１の代わり
に主軸２に装着し、かつ被測定工具１と同様に移動させ
て得られる基準工具１２の移動距離で、移動距離ａと同
様にして求められる。

このように、径寸法が知られた砥石１２ａを有する基準
工具１２を用いて基準距離Ｌｏを予め測定しておき、そ
の後、被測定工具１を主軸２に装着して、工具移動距離
ａを求め、（１）式に従って砥石径ｄを演算する。

上記原理に基づいて前記記憶装置３内の制御プログラム
により、砥石径ｄの測定をなす際の位置の作動を第６図
のフローチャートに従って説明する。

まず、主軸２を起点位置Ｙｏに戻した状態で、自動工具
交換装置を作動して図示しない工具マガジンから既知の
径ｄ₀の砥石１２ａを有する基準工具1、2を取出した主軸
２に装着するとともに、主軸２を回転し基準工具１２の
起点における位置Ｙ₀を演算手段８の記憶装置８ｄに記
憶させておく（ステップＳ１）。次いで、主軸２をＹ軸
方向に移動させ、基準工具１２を第１図において下方に
移動させる（ステップＳ２）。すると、演算手段８のア
ンドゲート８ａのゲート信号がＯＮ状態となり、フイー
ドパルスｆがこのアンドゲート８ａを通って補間器８ｂ
はこのフイードパルスｆによってＹ軸駆動モータ５の制
御信号を出力し、Ｙ軸駆動モータ５は作動を続ける。そ
して、基準工具１２の砥石１２ａが基準プレート９に接
触すると、ＡＥセンサー７はＡＥ信号を出力し、その信
号は信号処理部７ａによって検出され（ステップＳ
３）、演算手段８のＣＰＵ８ｃに入る。ＣＰＵ８ｃは、
この接触信号が入力されると、補間器８ｂの内部のカン
ウンタからフイードパルスｆのパルス数を基準工具１２
の位置Ｙとして取り込み、記憶装置８ｄ内に登録すると
ともに（ステップＳ４）、アンドゲート８ａのゲート信
号をＯＦＦ状態にしてフイードパルスｆの補間器８ｂへ
の入力を止め、Ｙ軸駆動モータ５を停止させ、また、基
準工具１２を起点へ復帰させる（ステップＳ５）。

さらに、ＣＰＵ８ｃは、記憶装置８ｄに登録されている
制御プラグラムに基づき移動を算定し（ステップＳ
６）、この算定した移動距離が基準工具１２の移動距離
ａｏであることを確認するとともに（ステップＳ７）、
記憶装置８ｄ内に登録されている基準工具１２の砥石径
ｄｏと制御プログラムによって基準距離Ｌｏを算出し
（ステップＳ８）、これを記憶装置８ｄに登録する（ス
テップＳ９）。

そして、次に自動工具交換装置を作動して主軸２の基準
工具１２を被測定工具１と交換し、上記基準工具１２の
場合とほぼ同様な手順により、被測定工具１の砥石径を
測定する。すなわち、被測定工具１の起点における位置
Ｙｏを記憶装置８ｄ内に記憶させておく（ステップＳ
１）。次いで、主軸２を作動して上記被測定工具１を回
転させるとともに、第１図において下方に移動させる。
このとき、フイードパルスｆはアンドゲート８ａを通っ
て補間器８ｂに入り、補間器８ｂからＹ軸駆動モータ５
の制御信号が出力される。被測定工具１の砥石１ａが基
準プレート９に接触すると、ＡＥセンサーはＡＥ信号を
出し、信号処理部７ａがこれを検出しＣＰＵ８ｃに送
る。ＣＰＵ８ｃは、この接触信号が入力されると、記憶
装置８ｄの内部のカンウンタからフイードパルスｆのパ
ルス数を被測定工具１の位置Ｙとして取り込み、記憶装
置８ｄ内に登録するとともに（ステップＳ４）、アンド
ゲート８ａをＯＦＦにしてフイードパルスｆの補間器８
ｂへの入力を止め、Ｙ軸駆動モータ５を停止させ被測定
工具１を起点へ復帰させる（ステップＳ５）。また、Ｃ
ＰＵ８ｃは、記憶装置８ｄ内の制御プログラムにより移
動距離を算定してこれが被測定工具１の移動距離ａであ
ることを確認するとともに（ステップＳ６，Ｓ７）、記
憶装置８ｄ内に記憶されている基準距離Ｌｏと制御プロ
グラムによって被測定工具１の砥石径ｄを算出し（ステ
ップＳ10）、その算出値を測定した砥石径ｄとして記憶
装置８ｄ内に登録して（ステップ11）、終了する。

上記において、主軸２の回転数は、４０００［rpm］、
送り速度は、４［mm/min］に設定され、主軸２の１回転
当たりの送り量は、１μｍとなっているが、このよう
に、主軸２を回転させて砥石１２ａを基準プレート９に
接触させるため、砥石１２ａが偏心していても、その影
響が完全に取り除かれる。なお、測定時における主軸２
の１回転当たりの送り量は、必要とする精度から導かれ
る分解能以下となるように定められる。

実験によれば、砥石１２ａが基準プレート９に分解能程
度（１μｍ）のごくわずかな量だけ接触しても、検出さ
れるＡＥ信号のレベルは高く、速い応答速度が得られ
た。

２回目の測定に際しては、基準プレート９を、Ｘ軸方
向、若しくはＺ軸方向に移動させ、被測定工具１の砥石
１ａが基準プレート９の未接触部分に接触するようにす
る。さらに測定が繰り返されて基準プレート９の測定面
が上記各砥石１２ａで研磨され、未接触部分が無くなっ
たときは、別の砥石で該測定面自動研磨を行い、再度基
準プレート９を使用し得るようにする。

なお、上記では、工具をＹ軸方向に移動させて砥石の径
を測定する場合について説明したが、工具をＸ軸方向
（第１図で紙面に垂直な方向）に動かして砥石の径を測
定することも、また、工具をＺ軸方向（第１図で左右方
向）に移動させて砥石の長さを測定することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、寸法が既知の基準工具
を主軸に装着し、その主軸を基準工具と一緒に主軸回り
に回転させながら起点から基準プレートへ向けて相対移
動させ、前記基準工具が前記基準プレートに接触した時
に生じるＡＥ信号を検出して前記基準工具の相対移動距
離を計測する工程と、前記基準工具の寸法および相対移
動距離に基づいて前記起点と前記基準プレートとの間の
基準距離を算出する工程と、寸法が未知の砥石を有する
被測定工具を前記主軸に装着し、主軸を被測定工具と一
緒に主軸回りに回転させながら起点から基準プレートへ
向けて相対移動させ、前記被測定工具が前記基準プレー
トに接触した時に生じるＡＥ信号を検出して前記被測定
工具の相対移動距離を計測する工程と、前記基準距離と
前記被測定工具の相対移動距離とから前記被測定工具の
砥石の寸法を算出する工程とを具備した構成とされてい
るので、次の効果がある。

ＮＣ研削盤上においてＮＣ研削盤の機能を有効に活
用し、ＮＣ研削盤の自動運転の中で自動運転を中断する
ことなく砥石寸法を測定することができる。

起点と基準プレート間の基準距離はＮＣ研削盤自体
が計測するものであるから、測定によって荒れた基準プ
レートの面をＮＣ研削盤の自動運転の中で平らに研削し
直し、多数個の被測定工具の砥石寸法を測定することが
できる。

基準プレートの取付け上の誤差や温度変化に伴う誤
差、及び砥石の偏心誤差をなくして精度よく砥石寸法を
迅速に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するための装置の一例を
示す概略図、第２図は同ブロック図、第３図は信号処理
部の一例を示すブロック図、第４図と第５図は本発明の
方法を説明するための図、第６図は本発明のフローチャ
ートである。 １…被測定工具、１ａ…砥石、２…主軸、９…基準プレ
ート、１２…基準工具、１２ａ…砥石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】寸法が既知の基準工具を主軸に装着し、そ
   の主軸を基準工具と一緒に主軸回りに回転させながら起
   点から基準プレートへ向けて相対移動させ、前記基準工
   具が前記基準プレートに接触した時に生じるＡＥ信号を
   検出して前記基準工具の相対移動距離を計測する工程
   と、 前記基準工具の寸法および相対移動距離に基づいて前記
   起点と前記基準プレートとの間の基準距離を算出する工
   程と、 寸法が未知の砥石を有する被測定工具を前記主軸に装着
   し、主軸を被測定工具と一緒に主軸回りに回転させなが
   ら起点から基準プレートへ向けて相対移動させ、前記被
   測定工具が前記基準プレートに接触した時に生じるＡＥ
   信号を検出して前記被測定工具の相対移動距離を計測す
   る工程と、 前記基準距離と前記被測定工具の相対移動距離とから前
   記被測定工具の砥石の寸法を算出する工程とを具備した
   ことを特徴とする数値制御研削盤における自動砥石寸法
   測定方法。