JPH068090A - マグネットチャック装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造により、被加工物に対するチャッ
ク力を無段階で連続的に変化させることができると共
に、マグネットチャックコイルが温度変化などしても、
それに発生する磁束密度を常に一定に保持することにあ
る。 【構成】 被加工物（1）を、マグネットチャックコイ
ル（6）に生成された電磁力により主軸（4）にチャック
するマグネットチャック装置において、加工条件に応じ
た外部指令により、複数の基準電流値から所望の電流値
を選択して設定する外部指令設定回路（19）と、マグネ
ットチャックコイル（6）に流れる電流の変化を検出す
る電流検出回路（15）と、電流検出回路（15）により検
出されてフィードバックされる実際電流値と上記外部指
令設定回路（19）により選択された基準電流値とを比較
し、その誤差に基づいてマグネットチャックコイル
（6）に流れる電流を修正する誤差修正回路（16）とを
具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマグネットチャック装置
及びその制御方法に関し、詳しくは、被加工物を、マグ
ネットチャックコイルに生成された電磁力により主軸に
チャックするマグネットチャック装置、及び、そのマグ
ネットチャック装置におけるチャック力を被加工物に応
じて制御する制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、軸受内輪等のように、環状ワー
クの溝を研削加工する場合、その環状ワークである被加
工物を研削用砥石に対して位置決め支持する手段とし
て、マグネットチャック装置を使用するのが一般的であ
る。

【０００３】この種、研削盤に使用されるマグネットチ
ャック装置は、被加工物を、マグネットチャックコイル
に生成された電磁力により主軸にチャックする構造を有
する。このマグネットチャックコイルの電磁力は、上記
被加工物の大きさや研削加工条件などにより適正なチャ
ック力となるように設定される。

【０００４】上記マグネットチャックコイルによるチャ
ック力の制御は、トランスやスライダックを利用した電
圧供給回路に基づいて、そのマグネットチャックコイル
に供給される電流を可変することにより行われていた。

【０００５】即ち、トランスを使用した場合、そのトラ
ンスの二次側でのタップ切替えにより供給電圧を可変
し、マグネットチャックコイルに流れる電流を調整する
ことにより、また、スライダック〔単巻トランス〕を使
用した場合、内蔵された巻線の摺動位置を可変すること
により、それぞれ、上記供給電圧が所望値となるように
設定することによって、マグネットチャックコイルによ
るチャック力が最適値となるように制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のマグ
ネットチャック装置では、前述したようにトランスやス
ライダックを使用する点で以下のような問題があった。

【０００７】まず、トランスを使用した場合、マグネッ
トチャックコイルに供給される電流を可変するに際し
て、トランスの二次側でのタップを選択して切替えなけ
ればならず、通常、上記トランスのタップはボルトナッ
トや半田付けで固定されているため、通電状態を保持し
たままで切替えることが不可能で、タップ切替えでは非
通電状態が介在するという不具合があった。また、この
タップ切替えは、段階的な電圧変化しか得られないとい
うのが実状であった。

【０００８】この点で、スライダックを使用した場合、
マグネットチャックコイルに供給される電圧を連続的に
変化させることが可能であって有効である。しかしなが
ら、市販されているスライダックは、マグネットチャッ
クコイルに供給される電流を可変するに際して、手動で
ダイヤルを回転させるようにした構造が一般的であるた
め、被加工物に対するチャック力をその研削状態に応じ
て連続的に変化させようとすることが非常に困難で、特
に、仕上げ研削時やスパークアウト研削時にはチャック
力を弱め、粗研削時に生じた被加工物の歪みを元に戻し
加工しているが、この時のチャック力を最適値に設定す
ることは困難であった。また、この場合、その変化に追
従させて上記マグネットチャックコイルへの電流を可変
しようとすると、ダイヤルを外部から自動的に回転させ
るためのモータ等の駆動機構を設けなければならず、大
掛りな設備が必要になるという問題があった。

【０００９】また、上記問題とは別に、マグネットチャ
ックコイルの発熱や、研削用砥石との摩擦による被加工
物の発熱によって、マグネットチャックコイルの巻線が
温度上昇し、これに伴って巻線の抵抗値が大きくなる。
その結果、上記マグネットチャックコイルに流れる電流
値が低下し、その電流低下に基づいて発生する磁束密度
が小さくなる。このように、マグネットチャックコイル
での磁束密度が小さくなると、これに伴ってチャック力
が低下し、被加工物を適正に保持することが困難とな
る。

【００１０】これを未然に防止するため、上記磁束密度
が小さくなることが予め想定し、その分、マグネットチ
ャックコイルに供給する電流を大きめに設定する手段も
考えられるが、被加工物の加工中、電流値の低下に伴う
磁束密度の変化により、チャック力が変化し、そのチャ
ック力と被加工物を補助的に支持する力とのバランスが
崩れ、主軸が回転しているにもかかわらず、被加工物が
回転停止したり、研削用砥石とつれ回りして被加工物を
適正に保持することが依然として困難であるという問題
があった。

【００１１】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、簡単な構造に
より、被加工物に対するチャック力を無段階で連続的に
変化させることができると共に、マグネットチャックコ
イルが温度変化などしても、それに発生する磁束密度を
常に一定に保持し得るマグネットチャック装置及びその
制御方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明のマグネットチャック装置
は、被加工物を、マグネットチャックコイルに生成され
た電磁力により主軸にチャックするマグネットチャック
装置において、加工条件に応じた外部指令により、複数
の基準電流値から所望の電流値を選択して設定する外部
指令設定回路と、マグネットチャックコイルに流れる電
流の変化を検出する電流検出回路と、電流検出回路によ
り検出されてフィードバックされる実際電流値と上記外
部指令設定回路により選択された基準電流値とを比較
し、その誤差に基づいてマグネットチャックコイルに流
れる電流を修正する誤差修正回路とを具備したことを特
徴とする。

【００１３】尚、上記マグネットチャック装置では、外
部指令設定回路、電流検出回路、誤差修正回路に加え
て、被加工物のアンチャック時、その被加工物の大きさ
に応じて逆励磁電流及び通電時間を可変し、上記被加工
物及び被加工物の支持部位を消磁する消磁制御回路や、
マグネットチャックコイルの異常状態を検出する異常検
出回路を設けることが望ましい。

【００１４】また、本発明のマグネットチャック装置の
制御方法は、被加工物を、マグネットチャックコイルに
生成された電磁力により主軸にチャックした状態で加工
するに際して、被加工物の加工条件に応じた外部指令に
より、複数の基準電流値から所望の電流値を選択する一
方、マグネットチャックコイルに流れる電流の変化を検
出し、その選択された基準電流値と検出された実際電流
値とを比較し、その比較結果により得られた誤差に基づ
いてマグネットチャックコイルに流れる電流を修正する
ようにしたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明では、マグネットチャックコイルに供給
される電流を常時監視してフィードバック制御すること
により、その電流値を一定にしてマグネットチャックコ
イルに発生する磁束密度を一定に保持する。また、外部
指令に基づいて、被加工物に対するチャック力をその状
況に応じて無段階で連続的に変化させることができ、上
記チャック力を常に最適状態に設定する。

【００１６】

【実施例】本発明に係るマグネットチャック装置及びそ
の制御方法の実施例を図１及び図２に示して説明する。
尚、図１はマグネットチャック装置の構成回路例を、図
２は研削盤のマグネットチャック装置の具体的構造例を
それぞれ示す。

【００１７】まず、図２に示すマグネットチャック装置
は、軸受内輪等のように、環状ワークである磁性体の被
加工物（1）を、その被加工物（1）の溝を研削加工する
研削用砥石（2）に対して位置決め支持する。

【００１８】このマグネットチャック装置は、後部回転
軸（3b）及びその後部回転軸（3b）の先端に機械的に装
着された前部回転軸（3a）からなる主軸（4）を有し、
その前部回転軸（3a）の先端にバッキングプレート
（5）を機械的に同軸的に連結する。このバッキングプ
レート（5）の先端に、研削用砥石（2）に対して位置決
めすべき被加工物（1）の端面を、後述のマグネットチ
ャックコイルによる電磁力によりチャックする。上記主
軸（4）の前部回転軸（3a）の外周に、マグネットチャ
ックコイル（6）をその前部回転軸（3a）を囲繞するよ
うに配置する。このマグネットチャックコイル（6）を
フラックスガイド（7）を介してベース（8）に取り付
け、そのベース（8）にシューブラケット（9）を介して
複数のシュー（10）を取り付ける。これらシュー（10）
を、バッキングプレート（5）にチャックされた被加工
物（1）の溝又は外径に当接させることにより、バッキ
ングプレート（5）により研削用砥石（2）に対してチャ
ックされた被加工物（1）を補助的に支持する。

【００１９】上記マグネットチャック装置の各構成部材
のうち、前部回転軸（3a）、フラックスガイド（7）、
ベース（8）、シューブラケット（9）、シュー（10）及
びバッキングプレート（5）を磁性体で構成し、これら
構成部材と被加工物（1）とで、マグネットチャックコ
イル（6）の電磁力により、磁束が通過する閉磁路を形
成し、被加工物（1）をバッキングプレート（5）に磁気
吸着によりチャックする。一方、後部回転軸（3b）は非
磁性体で構成し、磁束が後部に逃げないようにする。

【００２０】被加工物（1）の研削時、バッキングプレ
ート（5）にチャックされた被加工物（1）は、シュー
（10）により補助的に支持された状態でもって主軸
（4）の作動によって回転し、これに対して、回転する
研削用砥石（2）が、所定の研削動力〔砥石の切れ味に
よって影響される接線方向研削力〕に基づいて被加工物
（1）を切削加工する。

【００２１】次に、本発明の特徴である上記マグネット
チャック装置の構成回路について説明する。

【００２２】このマグネットチャック装置は、図１に示
すようにマグネットチャックコイル（6）に接続された
チャックコイル励磁回路（11）で主要部が構成される。
このチャックコイル励磁回路（11）は、励磁制御回路
（12）、正逆切換え回路（13）、電力回路（14）、電流
検出回路（15）、誤差修正回路（16）及び消磁制御回路
（17）からなる。尚、このチャックコイル励磁回路（1
1）以外に、整流平滑回路（18）、外部指令設定回路（1
9）、回生制御回路（20）及び異常検出回路（21）が設
けられる。

【００２３】具体的に、整流平滑回路（18）は、コンデ
ンサを含む回路素子で構成され、交流の入力電流を整流
すると共に平滑して直流の出力電流を送出する。

【００２４】また、チャックコイル励磁回路（11）の励
磁制御回路（12）は、整流平滑回路（18）から出力され
る直流電流をマグネットチャックコイル（6）の励磁電
流として制御する。正逆切換え回路（13）は、励磁制御
回路（12）から出力される励磁電流の方向を切り換え
る。即ち、被加工物（1）のチャック時にはマグネット
チャックコイル（6）を正励磁し、被加工物（1）のアン
チャック時にはマグネットチャックコイル（6）を逆励
磁する。電力回路（14）は、正逆切換え回路（13）を介
して励磁制御回路（12）から出力される励磁電流をマグ
ネットチャックコイル（6）に供給する。電流検出回路
（15）は、電力回路（14）とマグネットチャックコイル
（6）間に接続され、マグネットチャックコイル（6）に
流れる励磁電流を検出する。

【００２５】一方、外部指令設定回路（19）は、シーケ
ンサやデジタルスイッチ等の外部入力により、例えば、
研削動力の変化に追従するようにその研削動力に相当す
る所望の電流値を設定する等、正励磁の強弱、逆励磁の
基準となる設定値を記憶保持し、その基準電流値をチャ
ックコイル励磁回路（11）に送出する。

【００２６】また、マグネットチャック励磁回路（11）
の誤差修正回路（16）は、電流検出回路（15）からフィ
ードバックされる電流値、即ち、マグネットチャックコ
イル（6）に実際に流れる電流値と、外部指令設定回路
（19）からの基準電流値とを比較し、その実際電流値と
基準電流値との誤差を修正して、その修正された電流値
を励磁制御回路（12）に送出する。

【００２７】更に、消磁制御回路（17）は、被加工物
（1）の大きさ等に応じて、後述の制御信号及び逆励磁
力設定信号に基づいて、バッキングプレート（5）及び
被加工物（1）の最適消磁を実行する。その制御信号に
は、外部シーケンサ等から入力される励磁ＯＮ−ＯＦＦ
信号、正逆切換え信号及び強弱切換え信号などがある。
また、逆励磁力設定信号は、マグネットチャックコイル
（6）の逆励磁時、そのマグネットチャックコイル（6）
に流れる逆励磁電流及び時間を所望値に設定する信号で
ある。

【００２８】次に、回生制御回路（20）は、電力回路
（14）と整流平滑回路（18）間に接続され、励磁制御回
路（12）からのゲート制御信号に基づいて作動する。と
ころで、励磁ＯＦＦ信号によりマグネットチャックコイ
ル（6）に供給される励磁電流が遮断されると、その励
磁電流の通電時にマグネットチャックコイル（6）に自
己誘導作用により蓄積されたエネルギーの変化を妨げよ
うとする逆起電力が発生する。そこで、この回生制御回
路（20）では、励磁電流が遮断された時点で励磁制御回
路（12）からゲート制御信号が送出され、そのゲート制
御信号によりマグネットチャックコイル（6）に発生し
た逆起電力を、整流平滑回路（18）のコンデンサとマグ
ネットチャックコイル（6）のインダクタンスとの直列
回路によりゼロとする。

【００２９】最後に、異常検出回路（21）は、マグネッ
トチャックコイル（6）の断線、レアショートの発生及
び過電流の発生などの異常状態を検出し、図示しない
が、その検知出力に基づいて研削盤を運転停止してマグ
ネットチャックコイル（6）のメンテナンスを実行す
る。

【００３０】上述した回路構成からなるマグネットチャ
ック装置の回路動作を以下に説明する。

【００３１】まず、被加工物（1）をマグネットチャッ
ク装置のバッキングプレート（5）に装着するに際して
は、制御信号により正逆切換え回路（13）を正励磁状態
に設定し、交流の入力電流を整流平滑回路（18）で直流
電流に変換し、その直流電流を励磁制御回路（12）で励
磁電流として制御し、その励磁電流を正逆切換え回路
（13）及び電力回路（14）を介してマグネットチャック
コイル（6）に供給する。この時、図中実線矢印に示す
ようにマグネットチャックコイル（6）に流れる正励磁
電流を電流検出回路（15）で検出する。

【００３２】一方、外部指令設定回路（19）では、シー
ケンサやデジタルスイッチ等の外部入力により設定され
た基準電流値を、マグネットチャックコイル（6）に流
れて電流検出回路（15）からフィードバックされた実際
電流値と共に、誤差修正回路（16）に入力する。この誤
差修正回路（16）では、基準電流値と実際電流値とを比
較し、両者の誤差を修正して、その修正された電流値を
励磁制御回路（12）に送出する。この電流値のフィード
バックにより、マグネットチャックコイル（6）での温
度変化などがあっても、それに流れる電流を常に一定と
でき、そのマグネットチャックコイル（6）に発生する
磁束密度を一定とすることができる。また、上記外部指
令設定回路（19）からの外部入力が、例えば、研削動力
の変化に追従するようにその研削動力に相当する所望の
電流値を設定するものであれば、マグネットチャックコ
イル（6）に流れる電流値は、上述した研削動力に相当
する所望の電流値と常に一致し、その結果、バッキング
プレート（5）の被加工物（1）に対するチャック力が、
研削動力の変化に追従して常に良好な状態を維持するこ
とができる。

【００３３】上述のようにして被加工物（1）に対して
所定の研削が完了した時点で、その被加工物（1）をバ
ッキングプレート（5）から離脱させるが、その時、被
加工物（1）及びバッキングプレート（5）を消磁する必
要がある。

【００３４】上記被加工物（1）をバッキングプレート
（5）から取り外すに際しては、制御信号により、消磁
制御回路（17）を作動させると共に正逆切換え回路（1
3）を逆励磁状態に設定する。この時、マグネットチャ
ックコイル（6）には、正励磁電流が遮断されることに
より逆起電力が発生するが、この逆起電力は、電力回路
（14）を介してゲート制御信号に基づく回生制御回路
（20）により、整流平滑回路（18）のコンデンサとマグ
ネットチャックコイル（6）のインダクタンスとの直列
回路での時定数によって短い時間でゼロとなる。

【００３５】また、逆励磁力設定信号により、マグネッ
トチャックコイル（6）に流れる逆励磁電流及び時間を
所望値に設定し、消磁制御回路（17）を介して励磁制御
回路（12）から逆励磁電流を正逆切換え回路（13）及び
電力回路（14）を介してマグネットチャックコイル
（6）に供給する。このマグネットチャックコイル（6）
に流れる逆励磁電流により、バッキングプレート（5）
及び被加工物（1）に存在する残留磁気を可及的に減少
させ、両者を脱磁する。

【００３６】尚、上記マグネットチャックコイル（6）
の断線、レアショートが発生したり、また、過電流が発
生した場合、異常検出回路（21）によりこれらの異常状
態を検出し、その検知出力に基づいて作業者にその異常
状態を報知する。これによって、作業者が、不良のマグ
ネットチャックコイル（6）を迅速に新品交換すること
ができ、不具合発生を未然に防止できる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、マグネットチャックコ
イルに供給される電流を常時監視してフィードバック制
御することにより、上記マグネットチャックコイルが温
度変化などしても、その電流値を一定にしてマグネット
チャックコイルに発生する磁束密度を一定に保持するこ
とができ、被加工物に対するチャック力を定常状態に維
持することが可能となる。また、外部指令に基づいて、
上記チャック力をその状況に応じて無段階で連続的に変
化させることができ、チャック力を常に最適状態に設定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマグネットチャック装置の実施例
を示す構成回路図

【図２】（ａ）は研削盤に使用した本発明のマグネット
チャック装置を示す断面図、（ｂ）はシューに支持され
た被加工物及びそれに対して配置された研削用砥石を示
す側面図

【符号の説明】

1 被加工物 4 主軸 6 マグネットチャックコイル 15 電流検出回路 16 誤差修正回路 19 外部指令設定回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を、マグネットチャックコイル
   に生成された電磁力により主軸にチャックするマグネッ
   トチャック装置において、 加工条件に応じた外部指令により、複数の基準電流値か
   ら所望の電流値を選択して設定する外部指令設定回路
   と、マグネットチャックコイルに流れる電流の変化を検
   出する電流検出回路と、電流検出回路により検出されて
   フィードバックされる実際電流値と上記外部指令設定回
   路により選択された基準電流値とを比較し、その誤差に
   基づいてマグネットチャックコイルに流れる電流を修正
   する誤差修正回路とを具備したことを特徴とするマグネ
   ットチャック装置。
2. 【請求項２】 被加工物のアンチャック時、その被加工
   物の大きさに応じて逆励磁電流及び通電時間を可変し、
   上記被加工物及び被加工物の支持部位を消磁する消磁制
   御回路を具備したことを特徴とする請求項１記載のマグ
   ネットチャック装置。
3. 【請求項３】 マグネットチャックコイルの異常状態を
   検出する異常検出回路を具備したことを特徴とする請求
   項１又は２記載のマグネットチャック装置。
4. 【請求項４】 被加工物を、マグネットチャックコイル
   に生成された電磁力により主軸にチャックした状態で加
   工するに際して、 被加工物の加工条件に応じた外部指令により、複数の基
   準電流値から所望の電流値を選択する一方、マグネット
   チャックコイルに流れる電流の変化を検出し、その選択
   された基準電流値と検出された実際電流値とを比較し、
   その比較結果により得られた誤差に基づいてマグネット
   チャックコイルに流れる電流を修正するようにしたこと
   を特徴とするマグネットチャック装置の制御方法。