JPH0692064B2 - マスターカムを用いない内面プロファイル研削の制御法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマスターカムを使用しないでハウジング等の内
面にプロファイル研削をする制御方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

マスターカムを用いないで油圧ポンプのハウジング等の
内面にプロファイル研削を施す場合、ワークとなるハウ
ジングをワークスピンドルに取付け、当該スピンドルを
その回転を制御しつつ低速回転させる一方、高速回転さ
せられる砥石を有する砥石スピンドルを、そのスピンド
ルの往復方向で位置決めをし、前記ワークの回転に同期
させて切込み送りを行いプロファイル研削を施すように
なっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように筒状をなすワークが回転させられていると
き、マスターカムを用いないでワークの内面にプロファ
イル研削を施す場合には、砥石はワークの切削面に対し
当該ワークの回転に同期して切込み運動（前後運動）を
させられるので、当該砥石は切込（前進）運動−停止，
逃げ（後退）運動−停止を繰返す。

このように、砥石が切込みのため往復運動を繰返すこと
は、その運動時に大きな変速点が何個所も存在すること
になるため、高速且つ高精度を切込み制御は相当に困難
である。

しかし、高速且つ高精度の内面プロファイル研削を、マ
スターカムを使用しないで実現できれば、マスターカム
を使用しないためイニシャルコストの低減を図ることが
できるのみならず、加工性の向上も図ることが出来て便
利である。

本発明は、このようなマスターカムを要しない高速，高
精度の内面プロファイル研削を実現できる制御法を提供
することをその課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題解決のため、次の構成をとった。即
ち、本発明の構成は、ワークがワークスピンドルに支持
されて回転させられているとき、この回転に同期させ
て、高速回転させられている砥石に、前記ワークの回転
軸に沿って前後往復する切込み運動を行わせるようにし
たマスターカムを用いない内面プロファイル研削のサー
ボ制御に於て、砥石の切込み運動の指令値から、当該砥
石の切込み運動に関する指令値の加速度データを任意に
設定できる適宜単位時間で時分割形成し、指令値の加速
度データが予め設定された所定の内容を示すとき、任意
に設定できる時間、加速度ゼロを示す指令値を挿入して
原指令値を創成することを主な特徴とするものである。

〔作 用〕

砥石の切込み送りに際して、その送り指令値から、例え
ば、送りの加速度が急に変化する時点を予め捉え、加速
度に尖鋭な変化をもたらす指令値の中に、その指令値に
代え加速度ゼロを示す指令値を挿入することにより、加
速度の尖鋭な変化によって生じる作動時の振動等を防止
乃至は緩和することができる。

〔実施例〕

次に本発明制御法の実施例を第１図の制御ブロックによ
り説明する。

１は内面研削盤のワークスピンドルで、1aはチャック、
1bは軸、1cはこの軸1bに取付けてスピンドルの回転数
（角）をパルス信号で出力するようにしたエンコーダで
ある。Ｗは上記チャック1aに取付けた被加工材たるワー
クで、ここでは油ポンプのハウジングに形成される筒状
体がワークＷとしてチャックされている。上記軸1bは、
図示しないサーボモータ等により、その回転が制御され
つつ駆動される。

２は内面研削ヘッドで、スピンドル2aの先端に砥石2bを
具備すると共に、スピンドル2aがエアモータ等の高速モ
ータ2cにより高速回転させられるようになっている。
尚、スピンドル2aは図示しないが玉軸受等により支えら
れている。

３は上記研削ヘッド２が載架された刃物台で、この台３
は往復台４上において、サーボモータ3Zの回転により切
込み送り（前進）と逃げ（後退）の作動がなされるよう
に構成されている。

切込み送りの往復動機構は、送りネジや油圧シリンダ等
により行われるが、ここでは往復台４に取付けた上記モ
ータ3Zの正，逆転と、この回転を伝達する送りネジ3a、
及び、このネジ3aの回転を受ける刃物台３の側に設けた
ナット部材3bにより構成されている。3cはこの刃物台３
の往復動における移動量をパルス信号で検出する適宜形
式の測長器である。

一方、往復台４は、機械のベッド上に、スピンドル2aの
軸方向に沿って往復動可能となるように送りネジとナッ
ト部材のような送り機構を具備して載架されており、モ
ータ4Xの正，逆転によりその往復動が駆動される。

面して、マスターカムを用いない内面研削にあっては、
ワークＷの内面に形成したいプロファイルを得るため、
比較的低速、例えば、30〜50rpmで回転させられるワー
クスピンドル1bの回転に同期して刃物台３の切込み送り
を駆動制御するが、この制御系に本発明方法を適用して
次に説明する。

而して、５は設定部で、ワークスピンドル1bの回転角が
所定値のとき、刃物台３に所定量の切込み送りを行わせ
る形式で指令値の設定を行う。

この設定値は、指令部６においてパルス信号に変換され
てサーボアンプ８に供給できる形式の指令値に形成さ
れ、比較部７を経由して、パルスワイズモジュレーショ
ン（PWM）タイプのサーボアンプ８に供給され、このア
ンプ８の出力によってモータ3Zが駆動される。

ここで、上記ワークスピンドル1bのパルスエンコーダ1c
による検出パルスは、指令部６に供給される。指令部６
では、上記スピンドル1bの回転角（数）に関する設定値
と、当該スピンドル1bのエンコーダ1cから供給される回
転角（数）の検出値が一致したとき、このスピンドルの
回転角（数）に対応した切込送りの指令値が指令部６か
らサーボアンプ８に供給される。

本発明ではサーボアンプ８に設定部５に設定した指令値
が指令部６から供給されるとき、供給に先立ち、まず、
この指令値の列から、適宜単位時間で時分割した切込み
送りに関する加速度データを、適宜の単位時間ごとに加
速度データ形成部９に於て形成する。

上記で形成された加速度データは判別部12において設定
部15に設定した判別データと逐次比較される。ここで、
判別データは、上記の加速度データにおいて加速度の符
号反転や加速度値の変動を表わす内容で設定されている
ので、上記加速度データがこのような内容であるとき、
補正指令値設定部11から加速度ゼロを意味する指令値が
判別部12を経由して指令部６に供給されて、もとの指令
値列における該当部分に挿入され、このようにして創成
された指令値がサーボアンプ９に供給されるのである。

一方、上記のようにして創成された指令値が供給されて
作動するサーボアンプ８の出力を受けモータ3Zが作動す
るとき、本発明では、その刃物台３の現在送り量が測長
器3cから比較部７に帰還させる。この帰還される検出値
と先の切込送り量の指令値が一致するとき、指令部６か
ら次の切込み送りに関する位置，速度の指令値が供給さ
れ、以下、順次このようにしてワークスピンドル1bの回
転角（数）に同期して砥石2bの切込み送りが制御され
る。

本発明では上記のような切込み送りの制御がなされる内
面研削において、刃物台３の切込み運動の往復動時にお
ける実際の加速度を常時監視しておき、監視している実
際の加速度値が予め任意に設定される所定の値と一致し
たとき、別に設定した指令値により、サーボアンプ８を
駆動することを他の要旨とするものである。

以下、この点について説明する。

而して、13は実際加速度のデータ形成部で、測定器3cか
ら供給される移動量のデータを速度乃至は加速度のデー
タに形成する微分器を主体に形成されており、ここで
は、基準クロック10に設定できる任意のサンプリング周
期において、刃物台３の切込み運動の往復動時における
実際加速度データを逐次形成する。

14は上記加速度データ形成部13に適宜サンプリング周期
で逐次形成される加速度データの前後のもの同士を、逐
次比較する加速度データの比較部で、この比較値の大き
さや符号の反転などが加速度データに表われる刃物台３
の実際の切込み運動時における挙動を示すこととなる。

15は、上記比較部14に得られる比較値の内容に対応して
別の指令値を設定するようにした設定部で、例えば、加
速度データの比較値によって刃物台が許容される範囲を
超えて振動を生じていることが明らかになった場合など
に対応して、例えば加速度０を意味する別の指令値を設
定できるように形成されている。ここで、比較値の判断
基準は、経験的又は計算により求める。また、別の指令
値は加速度０以外のものでもよい。

16は、上記設定部15の設定した別の指令値を供給するた
め予め、設定された条件（加速度データ同士の比較値）
と比較部14から供給される実際加速度のデータ比較値と
を比較し、加速度データ同士の比較値が設定条件と一致
したとき、ここでは加速度０の指令値を、設定部15から
選択部8aを経由してサーボアンプ８に直接供給する判別
部である。従って、このとき設定部５から指令値の供給
はない。また、この指令値の挿入時間は、上記設定部15
において任意に設定可能である。

ここで、任意のサンプリング周期で形成され、且つ、形
成された実際加速度のデータ同士を比較した値は、それ
が前後で急に数値が大きくなったり、符号が反転したり
したときを検出する指標となる。

例えば、設定部５、指令部６、比較部７、サーボアンプ
８から成り、切込み送りモータ3Zを駆動制御する制御系
において、ある指令値により実際にワークＷを加工する
と共に、この加工時の加速度データを補正制御系の加速
度データ形成部９や比較部７において検出しておき、実
際の研削加工の仕上がり具合と上記の検出された加速度
データとを対応検証し、この検証結果により切込み送り
速度をもっと早められる区間（時間）やこれとは逆に遅
める必要がある区間（時間）、或は、減速，停止タイミ
ングや加速タイミング等に関する条件等を得ることがで
きるが、経験的に上記の加速度が尖鋭に変化する地点等
では、十分な制御精度が得にくい。

従って、このような地点で高速駆動させた上で制御精度
を保持又は上げるためには、切込み運動の指令値は実際
値において、上記加速度データの変動点や符号が反転す
る地点を検出することに意義があるのである。

〔発明の効果〕

本発明は以上の通りであって、マスターカムを使用しな
い内面プロファイル研削の制御において、ワークスピン
ドルの回転と同期させて砥石の切込み運動を制御する場
合、砥石は繰返して切込み往復動やこれに伴う急制御や
切込み運動方向の変更をさせられるが、本発明制御法を
適用することにより、このような多様な動作を高速で行
なわせても振動の発生やレスポンスの遅れを緩和乃至は
解消することができるという特有の効果が得られる。

従って、本発明はマスターカムを使用しない内面研削の
制御にきわめて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用したマスターカムレス内面研
削盤の主要部を含む制御系のブロック図である。 １……ワークスピンドル、1c……エンコーダ、２……研
削ヘッド、３……刃物台、3Y……送りモータ、3c……測
長器、４……往復台、５……設定部、６……指令部、７
……比較部、８……サーボアンプ、９……加速度データ
形成部、10……基準クロック、11……補正指令値設定
部、12……判別部、13……実際加速度データ形成部、14
……加速度データ比較部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークがワークスピンドルに支持されて回
   転させられているとき、この回転に同期させて、高速回
   転させられている砥石に、前記ワークの回転軸に沿って
   前後往復する切込み運動を行わせるようにしたマスター
   カムを用いない内面プロファイル研削のサーボ制御に於
   て、砥石の切込み運動の指令値から、当該砥石の切込み
   運動に関する指令値の加速度データを任意に設定できる
   適宜単位時間で時分割形成し、指令値の加速度データが
   予め設定された所定の内容を示すとき、任意に設定でき
   る時間、加速度ゼロを示す指令値を挿入して原指令値を
   創成することを特徴とするマスターカムを用いない内面
   プロファイル研削の制御法。
2. 【請求項２】ワークがワークスピンドルに支持されて回
   転させられているとき、この回転に同期させて、高速回
   転させられている砥石に、前記ワークの回転軸に沿って
   前後往復する切込み運動を行わせるようにしたマスター
   カムを用いない内面プロファイル研削のサーボ制御に於
   て、砥石の切込み運動時、適宜サンプリング周期で当該
   砥石の切込み運動中の加速度データを形成して加速度状
   態を常時監視しておき、その加速度データが予め設定さ
   れる所定の内容を示すとき、任意に設定できる時間、加
   速度ゼロを示すサーボ指令値をサーボ制御部に直接供給
   することを特徴とするマスターカムを用いない内面プロ
   ファイル研削の制御法。