JPH0649270B2 - 研削制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主軸と砥石軸とを所定のスイベル量に制御しつ
つ研削加工を行うようにした研削制御装置に関する。

〔従来技術〕

従来、ワークの例えば内面を研削加工する場合は、砥石
を回転させつつ軸方向送りをかけてワーク内に挿入し、
しかる後ワークに軸直角方向の切込み送りをかけ、ワー
クを砥石に押圧して順次黒皮研削、荒研削、仕上研削等
を行ようにしている。そしてこの研削加工においては、
砥石軸が上記ワークの押圧により撓むのは避け得ず、そ
のままではワークの加工面がテーパ状になって製品の円
筒度が低下することとなる。外面研削においても、砥石
軸がワークの押圧により撓み、円筒度が低下するのは、
内面を研削する場合と同様である。このテープ化を抑制
するため、従来仕上研削工程の後にスパークアウト工程
を設けているわけであるが、このスパークアウトにより
加工面のテーパ化を完全になくしようとするとサイクル
タイムが長くなり経済的でない。

そこで従来、研削制御装置においては、主軸と砥石軸と
を予め予想される撓角に応じて特定の交差状態に調節す
るようにしており、そしてこの場合、異なる種類のワー
ク、例えばサイズ、材質あるいは前工程における熱処理
が異なるワークについてはワーク種毎に異なるスイベル
量に設定し直すようにしているが、同一種類のワークに
ついては、上記撓角等は同一程度になるものと考えられ
ることから、どのワークに対しても一定のスイベル量で
もって研削するようにしている。しかしながら同一スイ
ベル量にして研削した場合、同一種類のワークであって
も上記研削精度、特に円筒度がワーク毎に異なる場合が
あり、そのため従来の研削制御装置では、研削精度にバ
ラツキが生じるという問題があり、一方この円筒度を安
定化するにはスパークアウト工程を長くする必要があ
り、結局サイクルタイムが延長されるという問題があっ
た。このように加工精度が変動するのは、同種のワーク
であっても砥石の切込速度が速いほど、砥石の切込み深
さが増加して該砥石に加わる荷重が増大し、該砥石のダ
メージはその仕事量、すなわち（加工量×荷重）によっ
て表されることから、研削取代によって目詰り等の砥石
ダメージが変化し、砥石の切味等が変化してその分砥石
軸の撓角が変動しているものと考えられる。

ところで実開昭60-42551号公報には、研削時の砥石径を
検出し、これに基づいて段階的にスイベル量を変化させ
るようにしたものが示されているが、該公報の技術では
被加工物側の取代にばらつきがあっても、単に砥石径に
基づいてスイベル量を制御するため、ワークの加工面の
テーパ化を十分に低減できるものではなかった。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、
サイクルタイムが長くなることなく、精度の高い加工を
行うことで被加工面のテーパ化を十分になくして円筒度
を安定化できる研削加工装置を提供することを目的とし
ている。

〔発明の構成及び作用〕

本発明者は、上記スイベル制御において、同種のワーク
であっても円筒度が変動する原因について鋭意研究し、
以下の点を見いだした。即ち (a) 一般にワークはその未加工径にバラツキがあり、
従って未加工径と仕上径との差である加工代、いわゆる
取代にはワーク間でバラツキが生じることとなるが、同
種のワークの場合、上記取代が大きいほど目詰り等の砥
石ダメージが大きくなり、切味が悪化して撓角が大きく
なり、その分加工面がテーパ状になる。

(b) 従って上記目的を達成するには、ワーク毎に取代
を求め、この取代が大きいワークについては、撓角が大
きくなる分だけ大きいスイベル量でもって研削する必要
があるが、逆に取代の小さいワークについてはスイベル
量を小さくすればよい。

そこで本発明は、スイベル制御を行う研削制御装置にお
いて、第１図の機能ブロック図に示されているように、
ワークに研削加工を施す研削装置１と、該装置１のスイ
ベル量を制御するスイベル制御手段６１と、ワークの取
代を求めるためのワークセンサ６２と、該センサの検出
出力から被加工物の加工代である取代を演算する取代演
算部と，ワークの取代の平均取代に対する取代増減量を
演算する取代増減量演算部とからなる取代演算手段６３
と、上記取代増減量と比例係数の積と、平均取代に対す
る設定スイベル量との和を、上記取代増減量が大きい程
大きくなる実際スイベル量として演算し、この値を、現
在スイベル量を実際スイベル量に一致させるためのスイ
ベル量補正信号として上記スイベル量制御手段６１に与
えるスイベル量補正手段６４とを設けたものである。

上記構成による本発明では、ワークセンサ６２，及び取
代演算手段６３によりワークの取代が求められ、スイベ
ル量補正手段６４により、実際スイベル量が検知され、
平均取代に対する設定スイベル量が、上記取代増減量に
対応した実際スイベル量に補正され、上記取代増減量が
大きいほどスイベル量を大きくするためのスイベル補正
信号がスイベル制御手段６１に与えられ、これにより取
代が大きいワークは、砥石軸の撓角の大きさに応じた大
きいスイベル量でもって研削され、その結果取代に応じ
て撓角が大きくなってもワークのテーパ化が抑制され、
その結果円筒度が向上するとともに安定化することとな
り、スパークアウト工程が短くなる分だけサイタイムが
短縮される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第２図及び第３図は本発明の一実施例による研削制御装
置を示し、その全体構成を示す第２図において、１はワ
ークＷの内面に研削加工を施す研削装置であり、これは
砥石駆動装置７、ワーク駆動装置１４及び砥石ドレッシ
ング装置１５から構成されている。

上記砥石駆動装置７の砥石テーブル２はベッド１ａの上
面に図示左右方向に摺動自在に載置され、該砥石テーブ
ル２の下面に固着されたメネジボックス（図示せず）に
は砥石テーブル移動用ボールネジ３が螺合され、該ボー
ルネジ３にその出力軸が連結された砥石送りモータ４は
上記ベッド１ａに固着されている。また上記砥石テーブ
ル２上にはホイールヘッドモータ５が装着され、該モー
タ５の出力軸には砥石６が連結されている。

上記ワーク駆動装置１４のワークテーブル８はベッド１
ａの上面に図示上下方向に摺動自在に載置され、該ワー
クテーブル８の下面に固着されたメネジボックス（図示
せず）にはワークテーブル移動用ボールネジ９が螺合さ
れ、該ボールネジ９にその出力軸が連結された切込送り
モータ１０は上記ベッド１ａに固着されている。そして
上記ワークテーブル８上には、スイベルテーブル８ａが
回動可能に装着されており、該テーブル８ａの連結ブラ
ケット部８ｂには該スイベルテーブル８ａを回転駆動す
るスイベルモータ１６の出力軸が連結されている。さら
にまた、上記スイベルテーブル８ａ上には、ワークＷを
チャックするための主軸台１１が装置され、該主軸台１
１と、これの近傍に装着された駆動モータ１２とは駆動
ベルト１３により連結されている。

上記砥石ドレッシング装置１５はワークテーブル８に装
着された揺動タイプのもので、その揺動アーム１５ａに
はドレッシング工具１５ｂが取付けられている。

６０は切込制御装置であり、これは研削装置１の切込送
りモータ１０による切込速度，切込送り量を設定値にな
るようフィードバック制御するためのものである。

２０はスイベル制御装置であり、これはスイベルモータ
１６によるスイベル量信号をパルスエンコーダ２８を介
して受け、研削装置１のスイベル量が所定値になるよう
にフィードバック制御するためのものである。このスイ
ベル制御装置２０等のブロック構成を示す第３図におい
て、２１はスイベル角設定部であり、この設定部２１に
おいては、平均取代Ｓのワークにおいてテーパの生じな
い設定スイベル量θｏが設定れており、これは予め実験
において求めたものである。２２は駆動制御信号作成部
であり、これは上記設定されたスイベル量を目標値とし
てこれと、パルスエンコーダ２８を介して入力されたス
イベルモータ１６による現在スイベル量とを比較し、両
者が一致するようスイベルモータ１６をフィードバック
制御するための駆動制御信号Ｃを作成する。そして２３
は上記駆動制御信号Ｃに応じた駆動信号Ｄを作成するド
ライバである。

３０は砥石６がワークＷの被加工面に接触したとき、こ
れをホイールヘッドモータ５の電力変化から検知するギ
ャップエリミネータであり、これはワークＷの未加工内
径Ｄｓを検知するためのワークセンサとなっている。

４０はワークＷの取代Ｂ′の平均取代Ｓに対する増減量
Ｂを演算する取代演算装置であり、これは取代演算部４
１と取代増減量演算部４２とから構成されている。上記
取代演算部４１は上記ギャップエリミネータ３０からの
砥石６とワークＷの接触探知信号を受け、該検知時の切
込送り位置から求めた研削開始時の未加工内径Ｄｓと、
予め設定されている仕上内径Ｄｆとから下記式(1)によ
り該ワークＷの取代Ｂ′を演算する。

Ｂ′＝（Ｄｆ−Ｄｓ）／２ …(1) また上記取代増減量演算部４２は上記取代Ｂ′の平均取
代Ｓに対する増減量Ｂ＝Ｓ−Ｂ′を演算する。

５０はスイベル量補正装置であり、これは上記スイベル
角設定部２１に設定されている平均取代Ｓのワークに対
する設定スイベル量θｏを下記式(2)により上記取代増
減量Ｂに応じた実際スイベル量θに変換する。

θ＝θｏ＋Ｋ＊Ｂ …(2) ここで平均取代Ｓのワークに対する設定スイベル量θｏ
は、前述の通り平均取代Ｓのワークにおいてテーパの生
じない設定スイベル量であるのに対し、実際スイベル量
θは、平均取代Ｓのワークと、取代増減量Ｂだけ取代の
異なるワークにおいてテーパを生じないように演算され
たスイベル量である。

次に作用効果について説明する。

ここで第４図は実際スイベル量θと取代増減量Ｂとの関
係を示す特性図であり、該特性線の傾きが上記式(2)の
比較定数Ｋに相当し、これはワークの種類、即ち材質、
サイズあるいは前加工、例えば熱処理の程度によって決
定される実験値である。図から明らかになるように、取
代増減量が０、即ち平均取代Ｓのときは実際スイベル量
θは設定値と同じθｏであり、また、Ｂ１，Ｂ２のとき
はそれぞれθ１，θ２であり、取代が大きいほどスイベ
ル量は大きくなっている。

まず、本装置における切込制御について説明すれば、主
軸台１１にワークＷをローディングし、本装置を始動す
ると、従来のものと同様に、切込制御装置６０により予
め設定された切込送り速度、及び切込送り量になるよう
に切込送りモータ１０がフィードバック制御され、これ
により順次黒皮研削、荒研削、仕上研削及びスパークア
ウトが行われる。

次に取代Ｂ′が平均取代ＳよりＢ_１だけ大きいワークに
おけるスイベル制御について説明する。

上記切込制御において、ワークＷの内面が砥石６に接触
すると、ギャップエリミネータ３０により、この接触の
際のホイールヘッドモータ５の電力変化から両者の接触
が検知され、この検知信号が取代演算部４１に入力され
る。すると、該取代演算部４１において上記式(1)によ
り取代Ｂ′が演算され、さらに取代増減量演算部４２に
おいて取代増量Ｂ_１が演算され、この取代増量Ｂはスイ
ベル量補正装置５０に入力される。このスイベル量補正
装置５０において、上記設定スイベル量θｏが上記式
(2)により取代増量Ｂ_１に応じた実際スイベル量θ_１に
補正され（第４図参照）、これは駆動制御信号作成部２
２に入力される。

上記駆動制御信号作成部２２では、実際スイベル量θ_１
を目標値として、これとパルスエンコーダ２８からの現
在値とを比較し、両者を一致させるための駆動制御信号
Ｃが作成される。この制御信号Ｃはドライバ２３に入力
され、該制御信号Ｃに応じた駆動信号Ｄがスイベルモー
タ１６に入力され、このようにして主軸台１１の軸線が
砥石６の軸線に対して反時計方向にθ_１だけ回動するよ
うスイベル制御が行われ、このスイベル量θ_１でもって
上述の切込制御が行なわれ、その結果ワークＷは加工面
全長にわたって同じ仕上内径に研削され、所定の円筒度
が確保される。

このように本実施例では、平均取代Ｓに対する設定スイ
ベル量θｏを、取代増減量Ｂに対応した実際スイベル量
θに補正し、これを目標値としてスイベル制御を行うよ
うにしたので、取代の大きさ、ひいては砥石軸の撓角に
応じたスイベル量でもって研削を行なうことができ、そ
の結果同一種類のワークであれば取代が異なっても同一
円筒度に研削でき、円筒度を向上できるととも安定化で
き、しかもこの場合スパークアウト工程を長くする必要
はないのでサイクルタイムが延長されることもない。

なお、上記実施例ではワークセンサとしてギャップエリ
ミネータ３０を例にとって説明したが、このワークセン
サは例えばワーク内径をローディング前に計測するプリ
ケージ，ローディング後に計測するインプロセスゲージ
であってもよく、また上記実施例ではワークの内面を研
削する場合について説明したが、本発明は勿論外面研削
にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る研削制御装置によれば、ワー
クの取代を求め、この取代に応じたスイベル量に制御す
るようにしたので、取代ひいては研削軸の撓角に応じた
スイベル量でもって研削でき、被加工面のテーパ化を防
止でき、円筒度を向上できるとともに安定化できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例による研削制御装置の全体構成図、第
３図はそのブロック構成図、第４図はその取代増減量−
実際スイベル量特性図である。 １……研削装置、２０……スイベル制御装置、３０……
ギャップエリミネータ（ワークセンサ）、４０……取代
演算装置、５０……スイベル量補正装置、６１……スイ
ベル制御手段、６２……ワークセンサ、６３……取代演
算手段、６４……スイベル量補正手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸と砥石軸との交差角度を変更するため
   のスイベル手段を有し、被加工物の内面又は外面に研削
   加工を施す研削装置と、 該研削装置の主軸と砥石軸との交差角度であるスイベル
   量を制御するスイベル制御手段と、 上記スイベル量を検出するスイベル量検出手段と、 被加工物の内径又は外径を検出するワークセンサと、 該センサの検出出力から被加工物の加工代である取代を
   演算する取代演算部と、ワークの取代の平均取代に対す
   る取代増減量を演算する取代増減量演算部とからなる取
   代演算手段と、 上記取代増減量と比例係数の積と、平均取代に対する設
   定スイベル量との和を、上記取代増減量が大きい程大き
   くなる実際スイベル量として演算し、この値を、現在ス
   イベル量を実際スイベル量に一致させるためのスイベル
   量補正信号として上記スイベル制御手段に与えるスイベ
   ル量補正手段とを備えたことを特徴とする研削制御装
   置。