JPH07100762A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研削装置において、砥石車の切れ味の変化に
よる加工サイクルタイムのばらつきを減少させる。 【構成】 加工状態演算手段１４０は砥石車１９の切れ
味の変化に伴い変化する加工状態を示す複数の因子を演
算し、前段研削完了径補正手段１５０は上記複数の因子
を入力情報としてファジー推論により砥石車の切れ味が
よい場合にはその程度に応じて、予め定められた前段研
削完了径を仕上目標径に近づけるように補正する。制御
手段１３０は先ず被研削面Waの外径が前段研削完了径補
正手段により補正された前段研削完了径になるまで砥石
台１３を前進させて砥石車により被研削面を研削し、次
いで砥石台を微研削速度で前進させて砥石車により被研
削面を研削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作物の円筒状の外径
を研削する研削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】円筒研削盤等の研削装置においては、図
１１に示すように、主軸台と心押台のセンタ１５ａ，１
６ａにより支持した工作物Ｗに対し回転する砥石車１９
を有する砥石台を送り込んで被研削面の外径を研削して
いる。砥石台の位置を、図１２の図表の線Ｇに示すよう
に、粗研削G1、精研削G2、微研削G3と順次送り速度を減
少させながら送り込むことにより、工作物Ｗの被研削面
Waの外径は、砥石台位置に換算した値で示せば、例えば
線Ｈに示すように減少する。この種の円筒研削加工にお
いては、高い精度を得るためにインプロセス定寸装置２
４を用いて研削中に被研削面の外径を計測しながら加工
を行い、被研削面Waの外径が予め定められた粗研削完了
径d1及び精研削完了径d2に達した時点で、それぞれ送り
速度を粗研送りから精研送りに、また精研送りから微研
送りに切り替え、仕上目標径Ｄに達すれば研削加工を完
了し、必要に応じスパークアウト研削を行って、砥石台
を後退させている。ある時点における線ＧとＨの差は、
研削加工に必要な研削抵抗を与えるための工作物及びそ
の支持部の撓み（研削残量）である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし図１２に示す関
係は砥石車１９の切れ味により異なったものとなる。す
なわち、砥石車１９の切れ味がよい場合（例えばツルー
イング直後）は、図１３の線Ga及びHaに示すように、研
削残量が小さいので比較的早い時点で粗研削完了径d1に
達する。これにより砥石台の粗研削送りが短くなり、こ
れに応じて送り速度の小さい精研削及び微研削送りが長
くなるので、１本の工作物を研削加工するための合計時
間、すなわちサイクルタイムは長くなる。これと逆に砥
石車１９の切れ味が悪くなった場合（例えばツルーイン
グ後相当本数の工作物を加工した後）には粗研削送りが
長くなり、これによって生じた工作物Ｗの撓みによって
粗研削及び微研削送りが短くなるので、図１３の線Gb及
びHbに示すように、サイクルタイムは短くなる。すなわ
ち砥石車の切れ味の変化によりサイクルタイムのばらつ
きを生じる。連続した加工ラインで工作物を加工する場
合には、一部の加工ステーションにこのようなばらつき
があると、加工ライン全体のネックとなって加工ライン
の能率を低下させるので好ましくない。

【０００４】本発明は、粗研削及び精研削等の前段研削
の完了時の径を砥石車の切れ味に応じて補正することに
より、このような問題を解決することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このために、本発明によ
る研削装置は、図１に示すように、モータにより回転駆
動される砥石車１９を有する砥石台１３と、前記砥石車
１９とこれにより研削される工作物Ｗが互いに接近離間
する方向に前記砥石台１３と工作物Ｗを相対移動させる
駆動手段１００と、前記工作物Ｗに対する前記砥石台１
３の位置を検出する位置検出手段１１０と、研削中に工
作物Ｗの被研削面Waの外径を計測する定寸手段１２０を
備え、前段研削に引き続いて微研削を行って前記被研削
面Waを仕上目標径とする研削装置において、前記砥石車
１９の切れ味の変化と関連して変化する加工状態を示す
複数の因子を演算する加工状態演算手段１４０と、上記
複数の因子を入力情報としてファジー推論により砥石車
の切れ味がよい場合にはその程度に応じて予め定められ
た前段研削完了径を仕上目標径に近づけるように補正す
る前段研削完了径補正手段１５０と、前記駆動手段１０
０を作動させて先ず前記定寸手段１２０により計測され
る被研削面Waの外径が前記前段研削完了径補正手段１５
０により補正された前段研削完了径になるまで前記砥石
台１３を前段研削速度で前進させて前記砥石車１９によ
り被研削面Waを研削し、次いで前記砥石台１３を微研削
速度で前進させて前記砥石車１９により被研削面Waを研
削する制御手段１３０を備えたことを特徴とするもので
ある。

【０００６】

【作用】前段研削完了径補正手段１５０は、加工状態演
算手段１４０により演算された複数の因子を入力情報と
してファジー推論により、砥石車の切れ味がよい場合に
は、その程度に応じて予め定められた前段研削完了径を
仕上目標径に近づけるように補正する。制御手段１３０
は駆動手段１００を介して砥石台１３を先ず比較的速い
切込み送り速度で前進させて砥石車１９により工作物Ｗ
の被研削面Waを前段研削し、定寸手段１２０により計測
される被研削面Waの外径が前段研削完了径補正手段１５
０により補正された前段研削完了径になれば前段研削を
終了する。引き続いて制御手段１３０は切込み送り速度
を比較的遅い微研削速度に切り替えて砥石台１３を前進
させて被研削面Waの微研削を行う。定寸手段１２０によ
り計測される被研削面Waの外径が仕上目標径に達すれ
ば、制御手段１３０は必要に応じてスパークアウト研削
を行い、砥石台１３を後退させて研削を終了する。

【０００７】

【発明の効果】このような本発明によれば、砥石車の切
れ味がよい場合には、仕上目標径に近づくように補正さ
れた前段研削完了径まで前段研削において研削されるの
で、送り速度の小さい微研削送りが長くなることはな
く、従ってサイクルタイムが長くなることはない。これ
によりサイクルタイムのばらつきが減少すると共に、平
均サイクルタイムも従来に比して減少する。

【０００８】

【実施例】以下に図２〜図５に示す実施例により、本発
明の説明をする。図２に示すように、研削盤１０のベッ
ド１１上に左右方向（Ｚ方向）移動可能に案内支持した
工作物テーブル１２上には、主軸１５を軸承する主軸台
１４と心押台１６が左右方向に対向して同軸的に設けら
れ、工作物Ｗは主軸１５と心押台１６に設けたセンタ１
５ａ，１６ａにより両端が支持されている。主軸１５は
主軸台１４に設けたモータ１８により回転駆動され、工
作物Ｗは左端部が主軸１５から突設された回止め部材１
７に係合されて主軸１５と共に回転される。

【０００９】また、ベッド１１上には、Ｚ方向と直交す
る水平なＸ方向に移動可能に砥石台１３が案内支持さ
れ、この砥石台１３にはＣＢＮ砥石等の砥石車１９が主
軸１５と平行な砥石軸２０により軸承され、Ｖベルト回
転伝達機構２１を介してモータ２２により回転駆動され
る。ベッド１１に設けたサーボモータ２３は、数値制御
装置３０のパルス分配回路３４から分配される制御パル
スに基づいて作動する駆動回路４１により制御駆動さ
れ、図略の送りねじ装置を介して砥石台１３にＸ方向の
送りを与えるものである。エンコーダ等の位置検出器２
５はサーボモータ２３の回転角度を介して砥石台１３の
移動位置を検出し、この検出値はセンサコントローラ４
２を介して数値制御装置３０に入力される。

【００１０】工作物テーブル１２上に設置されたインプ
ロセス定寸装置２４は、１対の測定子３４ａの先端部を
研削中の工作物Ｗの被研削面Waに係合してその外径寸法
を連続的に直接測定し、その測定信号（アナログ信号）
は数値制御装置３０に入力される。

【００１１】数値制御装置３０は、図２に示すように、
研削装置全体を制御し管理する中央処理装置（ＣＰＵ）
３１、メモリ３２、外部とのデータの授受を行うインタ
フェース３３、及びＣＰＵ３１からの指令に応じて駆動
パルスを分配送出するパルス分配回路３４を備えてい
る。ＣＰＵ３１には、Ａ−Ｄコンバータ３５を介して定
寸装置２４が接続され、またセンサコントローラ４２が
接続されている。このセンサコントローラ４２はＣＰＵ
３１により制御され、前述の位置検出器２５が接続され
ている。更に、インタフェース３３には、制御データ等
を入力するキーボード等の入力装置４０が接続され、ま
たパルス分配回路３４には、駆動回路４１を介して前述
のサーボモータ２３が接続されている。メモリ３２に
は、工作物Ｗを加工するための加工プログラム、研削完
了径の補正処理を行うためのプログラム、ファジー推論
を実行するための各メンバシップ関数及びプロダクショ
ンルール、並びにその他のデータ等が格納されている。

【００１２】本実施例と請求項の関係において、サーボ
モータ２３が駆動手段１００を、位置検出器２５が位置
検出手段１１０を、定寸装置２４が定寸手段１２０を、
ＣＰＵ３１及びパルス分配回路３４が制御手段１３０
を、ＣＰＵ３１及びメモリ３２が加工状態演算手段１４
０及び前段研削完了径補正手段１５０をそれぞれ構成し
ている。

【００１３】次に、上記のように構成された本実施例の
動作の説明をする。入力装置４０からの指令により研削
装置が作動を開始すると、数値制御装置３０のＣＰＵ３
１は、砥石車１９が回転し、主軸台１４と心押台１６に
より支持された工作物Ｗがモータ１８により所定の速度
で回転した状態で、主加工プログラム（図示省略）に基
づき、予め設定した粗研削送り速度で砥石台１３を前進
させ、工作物Ｗの粗研削を実施する。粗研削の間に時々
刻々変化する砥石台１３の切込み送り位置は位置検出器
２５により検出され、その検出値はセンサコントローラ
４２を経てＣＰＵ３１に入力され、また定寸装置２４は
測定子３４ａが工作物Ｗの被研削面Waに係合されて被研
削面Waの外径をインプロセス計測し、その計測値はＡ−
Ｄコンバータ３５によりデジタル信号に変換してＣＰＵ
３１に入力される。

【００１４】粗研削が進行し定寸装置２４により計測さ
れた被研削面Waの径が粗研削完了径D1に達すれば、ＣＰ
Ｕ３１は切込み送り速度を粗研削送り速度より小さい予
め設定された精研削送り速度に切り替えて砥石台１３を
前進させ、工作物Ｗの精研削を実施する。精研削が進行
し定寸装置２４により計測された被研削面Waの径が精研
削完了径D2に達すれば、ＣＰＵ３１は切込み送り速度を
更に小さく予め設定された微研削送り速度に切り替えて
砥石台１３を前進させ、工作物Ｗの微研削を実施する。
そして定寸装置２４により計測された被研削面Waの径が
仕上目標径Ｄに達すればＣＰＵ３１は砥石台１３の送り
を停止し、所定時間のスパークアウト研削を行ってから
砥石台１３を後退させてその工作物Ｗの研削加工を終了
し、引き続き次の工作物Ｗの加工を行う。

【００１５】以上に述べた本実施例の動作は、粗研削完
了径D1及び精研削完了径D2が研削状態に応じて補正され
る点を除き、図１２に示す従来技術の作動と実質的に同
一である。また、砥石車１９は所定数の工作物Ｗの加工
がなされる都度ツルーイングにより研削面の整形がなさ
れ、ツルーイング後の工作物Ｗの加工本数はメモリ３２
に記憶される。

【００１６】本実施例では前述した粗研削及び精研削の
間に、図３のフローチャートに示す研削完了径補正処理
がなされる。粗研削が開始されればこれと平行してこの
研削完了径補正処理が開始される。先ずＣＰＵ３１は図
３のステップ１００及びステップ１０１において、定寸
装置２４により計測された被研削面Waの径及び位置検出
器２５により検出された砥石台１３の位置を入力する。
砥石台１３の位置は、工作物Ｗと砥石車１９の間の熱変
位及び砥石車１９の摩耗による誤差を補正したものとす
る。続くステップ１０２でＣＰＵ３１は、入力された被
研削面Waの径と砥石台１３の位置（被研削面Waの径に換
算した値）の差として、研削残量Ｚを演算する。

【００１７】次いでＣＰＵ３１はステップ１０３におい
て、ステップ１０１で入力された砥石台１３の位置を予
め定められた指定位置と比較して粗研削完了径の補正を
行うか否かを判断する。ＣＰＵ３１は砥石台１３が指定
位置に達していなければステップ１００〜１０２を繰り
返し、指定位置に達すれば制御動作をステップ１０４に
進める。この指定位置は、粗研削がある程度進行して研
削状態が安定した位置で、かつ砥石車１９の切れ味がも
っとも悪くなった状態でもそれ以前に精研削に切り替わ
ることがない位置に定められる。なおこの粗研削完了径
の補正は、本実施例では砥石台１３の位置が予め定めら
れた指定位置となったときに行うようにしたが、ステッ
プ１００で入力された被研削面Waの径が予め定められた
指定径となったときに行うようにしてもよい。

【００１８】砥石台１３が指定位置に達すれば、ＣＰＵ
３１は制御動作をステップ１０４に進めて加工本数比Ｎ
を演算する。この加工本数比Ｎは、ツルーイング後の工
作物Ｗの加工本数をツルーイングインターバルの間にな
される全加工本数で除算したものである。続くステップ
１０５で、この加工本数比Ｎとステップ１０２で演算し
た研削残量Ｚに基づき、ＣＰＵ３１はファジー推論によ
り粗研削完了径の補正率Ｒを演算する。このファジー推
論の内容は次の通りである。

【００１９】先ず本実施例の研削装置のメモリ３２に
は、図４の(a)及び(b)に示す研削残量及び加工本数比に
関する入力情報メンバシップ関数、図５に示す出力情報
メンバシップ関数、並びに図６の(a)及び(b)に示す粗研
削及び精研削についてのプロダクションルールが記憶さ
れている。研削残量及び加工本数比に関する入力情報メ
ンバシップ関数の横軸は、研削残量、加工本数比を表
し、縦軸は０から１までのグレードを表す。ＳＭＬ、Ｍ
ＤＬ、ＬＲＧは、小さい、中ぐらい、大きいと思われる
それぞれの研削残量、加工本数比に対するグレードの変
化を表す関数である。出力情報メンバシップ関数の横軸
は補正率を表し、縦軸は０から１までのグレードを表
す。ＮＬＧ、ＮＭＬ、ＮＳＬ・・・はプロダクションル
ールで選択される関数であり、グレードから頭切りされ
た関数の面積重心から補正率が算出される。ＣＰＵ３１
は先ずステップ１０２で演算した研削残量Ｚと研削残量
のメンバシップ関数により、グレードを演算する。図示
の例では図４の(a)に示すように、研削残量についての
グレードは、ＳＭＬに対しては0.4、ＭＤＬに対しては
0.6と演算される。同様に加工本数比についてのグレー
ドは、ＺＲＯに対しては0.2、ＳＭＬに対しては0.8と演
算される。この各数値を図６(a)の粗研削のプロダクシ
ョンルールに適用してＭＩＮをとれば図７のようにな
り、これに基づき出力情報メンバシップ関数の３つの関
数を頭切りし、図５の３つの関数の斜線部を合わせた面
積の重心から、ＣＰＵ３１によって補正率Ｒを演算す
る。この結果、補正率Ｒは５２パーセントと演算され
る。

【００２０】次いでＣＰＵ３１は、ステップ１０６にお
いて、予め定められた基準粗研削完了径と仕上目標径Ｄ
との差分に補正率Ｒを乗じ、これを仕上目標径Ｄに加え
ることにより粗研削完了径D1を演算して、粗研削におけ
る研削完了径補正処理を終了する。平行して行われてい
る主加工プログラムによる粗研削が進行し、定寸装置２
４により計測された被研削面Waの径が、以上のようにし
て補正された粗研削完了径D1に達すれば、ＣＰＵ３１は
切込み送り速度を粗研削送り速度から精研削送り速度に
切り替えて砥石台１３を前進させ、工作物Ｗの精研削を
開始する。研削残量Ｚが小さければ、また加工本数比Ｎ
が小さければ砥石車１９の切れ味はよいので、補正率Ｒ
は砥石車１９の切れ味がよい程小さい値になり、粗研削
完了径D1も小さくなって仕上目標径Ｄに近づく。

【００２１】主加工プログラムで引き続き行われる精研
削においても、粗研削の場合と同様、精研削と平行して
図３のフローチャートによる研削完了径補正処理がなさ
れる。この場合には、図６の(b)に示すように、プロダ
クションルールが粗研削の場合とは多少異なるが、これ
を除き同様にしてＣＰＵ３１は補正率Ｒを演算し、この
補正率Ｒと予め定められた基準精研削完了径に基づき、
粗研削の場合と同様にして精研削完了径D2を演算する。
平行して行われる精研削が進行し、定寸装置２４により
計測される被研削面Waの径が、補正された精研削完了径
D2に達すれば、ＣＰＵ３１は切込み送り速度を精研削送
り速度から微研削送り速度に切り替えて砥石台１３を前
進させ、工作物Ｗの微研削を開始する。粗研削の場合と
同様、精研削時の補正率Ｒも砥石車１９の切れ味がよい
程小さい値になり、精研削完了径D2も小さくなって仕上
目標径Ｄに近づく。

【００２２】微研削においては、定寸装置２４により計
測された被研削面Waの径が仕上目標径Ｄに達すれば、Ｃ
ＰＵ３１は前述のようにしてその工作物Ｗの研削加工を
終了し、次の工作物Ｗの加工行う。

【００２３】上述のように本実施例によれば、ツルーイ
ングの直後などで砥石車１９の切れ味がよい場合には、
粗研削では仕上目標径Ｄに近づくように補正された粗研
削完了径D1まで研削がなされ、また精研削では仕上目標
径Ｄに近づくように補正された精研削完了径D2まで研削
がなされるので、送り速度の小さい微研削送りが、砥石
車１９の切れ味が悪い場合に比して長くなることはな
い。従って砥石車１９の切れ味がよい場合のサイクルタ
イムが切れ味が悪い場合に比して長くなることはなく、
サイクルタイムのばらつきが減少すると共に、平均サイ
クルタイムも従来に比して減少する。なお図５に示す出
力情報メンバシップ関数は、妥当な出力値が得られるよ
うに中央付近を１００パーセントとしてほゞ左右対称と
すればよく、図示のように左右端をそれぞれ０及び２０
０パーセントとする必要は必ずしもない。

【００２４】ステップ１０５のファジー推論のための入
力情報は、上記実施例では研削残量及び加工本数比を使
用したが、加工本数比の代わりに研削残量変化量を使用
して研削完了径の補正率Ｒを演算するようにしてもよ
い。研削残量変化量は連続して記憶された多数の研削残
量を用いて演算された工作物１回転当たりの研削残量の
変化量であり、この演算のためには、図３のステップ１
０２で、所定の小時間間隔で演算した研削残量を工作物
２回転分に相当する数だけメモリ３２の記憶領域に予め
記憶しておく。研削残量変化量の入力情報メンバシップ
関数は図８に示す通りであり、粗研削及び精研削につい
てのプロダクションルールは図９の(a)及び(b)に示す通
りであり、それ以外のメンバシップ関数は前述の実施例
と同じである。

【００２５】更にファジー推論のための入力情報として
は、上記各実施例で使用した研削残量、加工本数比及び
研削残量変化量のほかに、研削残量速度比、研削残量振
れ量など砥石車１９の切れ味に関連して変化するものを
使用することができる。研削残量速度比はステップ１０
２で演算した研削残量を工作物１回転当たりの切込み速
度で除することにより得られ、この研削残量速度比の入
力情報メンバシップ関数は図１０の(a)に示すようにな
る。研削残量振れ量は記憶領域にストックされた多数の
研削残量を用いて演算した工作物１回転当たりの研削残
量の最大値と最小値の差であり、この研削残量振れ量の
入力情報メンバシップ関数は図１０の(b)に示すように
なる。これらの入力情報を使用する場合には、研削残量
変化量はその値が負で大きいほど、また研削残量振れ量
はその値が小さいほど、補正率Ｒが小さい値になるよう
にプロダクションルールを作成する。この入力情報は２
つに限らず、３つ以上を組み合わせて使用してもよい。

【００２６】なお上記実施例では、最終仕上げである微
研削の前に行う前段研削を粗研削と精研削の２つに分け
て行ったが、研削条件によっては精研削を省略して本発
明を実施してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による研削装置の構成を示す図であ
る。

【図２】 本発明による研削装置の一実施例の全体構成
を示す図である。

【図３】 図２に示す実施例における研削完了径補正処
理のサブプログラムを示すフローチャートである。

【図４】 補正率のファジー推論に使用する入力情報メ
ンバシップ関数の例を示す図である。

【図５】 同じく出力情報メンバシップ関数の例を示す
図である。

【図６】 同じくプロダクションルールの例を示す図で
ある。

【図７】 図６のプロダクションルールに実際の数値を
適用した例を示す図である。

【図８】 入力情報メンバシップ関数の別の例を示す図
である。

【図９】 プロダクションルールの別の例で図８に対応
するものを示す図である。

【図１０】 入力情報メンバシップ関数の更に別の例を
示す図である。

【図１１】 本発明が対象とする研削装置の一例の主要
部を示す図である。

【図１２】 従来の研削装置の一例の基本的作動状態の
説明図である。

【図１３】 従来の研削装置における砥石車の切れ味の
違いによる作動の違いを説明する図である。

【符号の説明】

１３…砥石台、１９…砥石車、１００…駆動手段、１１
０…位置検出手段、１２０…定寸手段、１３０…制御手
段、１４０…加工状態演算手段、１５０…前段研削完了
径補正手段、Ｗ…工作物、Wa…被研削面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータにより回転駆動される砥石車を有
   する砥石台と、前記砥石車とこれにより研削される工作
   物が互いに接近離間する方向に前記砥石台と工作物を相
   対移動させる駆動手段と、前記工作物に対する前記砥石
   台の位置を検出する位置検出手段と、研削中に工作物の
   被研削面の外径を計測する定寸手段を備え、前段研削に
   引き続いて微研削を行って前記被研削面を仕上目標径と
   する研削装置において、前記砥石車の切れ味の変化と関
   連して変化する加工状態を示す複数の因子を演算する加
   工状態演算手段と、上記複数の因子を入力情報としてフ
   ァジー推論により砥石車の切れ味がよい場合にはその程
   度に応じて予め定められた前段研削完了径を仕上目標径
   に近づけるように補正する前段研削完了径補正手段と、
   前記駆動手段を作動させて先ず前記定寸手段により計測
   される被研削面の外径が前記前段研削完了径補正手段に
   より補正された前段研削完了径になるまで前記砥石台を
   前段研削速度で前進させて前記砥石車により被研削面を
   研削し、次いで前記砥石台を微研削速度で前進させて前
   記砥石車により被研削面を研削する制御手段を備えたこ
   とを特徴とする研削装置。