JPH0732245A - 定寸装置及び定寸方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の温度補正付の定寸装置では間接的に加
工物の軸方向の伸びを検出したり、研削動力を測定する
ことで定寸動作点の補正を行うので不正確である。又、
測定子背部にサーミスタを配するものは伝熱に時間がか
かるため、加工物の温度検出に時間がかかる。そして何
れもマスター合せに関し温度補正をしないので正確でな
い。 【構成】 測定子１１の中間へ温度センサ２７を配設
し、温度センサ２７で直接加工物Ｗの温度を測定する。
定寸方法はマスターゲージ３０と加工物Ｗの両温度を測
定し、その温度差により、加工物Ｗの研削による拡径及
び測定フインガー１２の補正量を求め、この補正量は数
値制御装置の定寸動作点の補正とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は研削盤で研削する加工物
を測定する定寸装置及び定寸方法に関し、特にマスター
合せを行って加工物の直径の測定を行なう定寸装置及び
定寸方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】円筒研削盤では定寸装置を用い、寸法管
理を行なう。この定寸装置の較正は所望加工物直径と同
直径のマスターゲージを研削盤に備えておいて、該マス
ターゲージを測定装置で測定して零点を合せ、その較正
後の測定装置で加工物の研削部直径を機上計測で行な
い、定寸となると砥石を後退し研削の終了とすることが
行われている。

【０００３】然し乍ら、加工物は研削熱で加熱膨張して
拡径した状態であり、又、研削中に機上で加工物直径を
測定（インプロセス）すると、測定装置の測定子は比較
的長く加工物に接触するため、研削熱で加熱された加工
物から測定子を先端に備えるフインガーへ伝わるため、
フインガーは熱変形を生じ、実際に使用する状態での正
寸法と比較すると熱変形の分が誤差として表われる。マ
スターゲージは機上の研削に与らず格別には昇温しない
位置に配置されている。そのため、マスター合せをして
測定した加工物をマスターゲージと同径に零合せした測
定装置で測定すると研削後に冷却した加工物の直径は所
望の直径よりも小さくなってしまう。そこで、実際に研
削した上、冷却後の加工物の直径を計測しておいて、研
削熱より拡径する寸法を見込んで寸法管理を行なう。処
が研削代、材質、砥石の切れ味、研削液の温度、量等に
より、研削熱の発生と、該研削熱による加工物の拡径は
一定しないため、寸法がばらつくことになる。このよう
な課題を解消するために定寸装置に温度補正機能を備え
ることが考えられる。例えば特公昭６０−２８６３５号
公報には加工物が研削熱により加熱されると直径が拡径
すると共に軸方向にのびることに着目して心押台に加工
物の軸方向へののびによる心押台センタの変位を差動変
圧器で電圧変換し、定寸装置の補正を行なうものがある
（以下心押台側変位測定補正法と称す）。又特開昭５９
−２０９７５９号公報には研削中の研削動力に基づいて
研削熱から加工物の直径の膨張量を演算し、この膨張量
に相当する寸法を測定演算部に入力して、測定装置を補
正して、加工物の温度のバラツキによる仕上げ寸法のば
らつきをなくすようにしている（以下動力測定補正法と
称す）。

【０００４】特公昭５１−２６７６号公報には定寸装置
の温度補正装置が示されている。これは加工物に接触す
る測定子の一方にサーミスタを備えており、このサーミ
スタで検出した加工物温度により、測定子間間隔を変更
する送りねじをパルスモータにより駆動して測定子間間
隔を補正することにより、定寸の補正を行なうものであ
る（以下加工物温度測定法と称す）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】心押台側変位測定補正
法によれば、加工物の研削熱による拡径と軸方向の膨張
は一義的ではない。即ち、加工物の直径と長さの比、加
工物の全長に対して加工物を研削する部分の軸方向長さ
の割合等が異なると、加工物の研削熱による拡径量と軸
方向の膨張量の割合は一義的には変化しないので、上記
諸要素が変更されると心押台側変位に基づく、直径測定
の補正値が適当でなくなる。又、研削盤の加工物主軸も
加工物主軸軸受の発生熱による温度上昇により軸方向に
変位するから、始業後定常状態となるまでに時間のかか
る加工物主軸の変位がほぼ安定するまで待機しないとミ
クロンオーダの計測は不可能である。

【０００６】動力測定補正法によれば、加工物の研削熱
による拡径の基になる研削熱は研削抵抗の大小によるか
ら、一応は研削動力の変化と加工物直径の大小の変化方
向は同方向である。処が加工物拡径の基となる加工物の
温度上昇は加工物形状、加工物の大小に依存する処もあ
るから、研削動力と加工物の昇温は一義的ではなく、加
工物が変更になれば変更する必要がある。又、仕上研削
になれば砥石台の砥石駆動動力の内、研削抵抗により消
費される動力の全動力に対する割合は小さくなってしま
うため、砥石駆動動力を測定しても加工物の研削熱によ
る温度上昇の差異は計測に必要なようには現われない
（特に砥石駆動電動機の電流値を正確に把握するには装
置が大がかりとなる）。

【０００７】加工物温度測定法によれば、加工物は一方
の測定子に備えるサーミスタが加工物温度を検出するま
で測定子を加工物に当てたままとし、加工物温度の検出
を待って制御回路を介して、測定子間隔を変更するパル
スモータを駆動して補正を行ない、補正後に測定を行な
うため、測定子からサーミスタまで伝熱するのに時間差
が大きく測定に時間がかかり、測定子が寸法測定を行わ
ないで温度測定のために加工物に接触するので測定子の
損耗がはげしくなる。

【０００８】上述した各従来例の加工物の温度上昇によ
る補正は夫々、加工物の温度上昇により拡径する量を計
算した上で行なうものであり、マスターゲージにより寸
法測定装置を較正するものでないので、実用上かなりの
誤差を伴う。即ち、寸法測定装置は加工物の拡径量以外
に測定子のフインガーの熱変形も考慮しなければならな
いが、上記従来例は加工物の温度による加工物の拡径の
みを補正対象としている。従って、上記従来例の定寸方
法では研削した加工物の加工中寸法と冷却後の寸法との
差は充分補正されない。

【０００９】本発明は加工物の温度を直接測定する温度
検出装置を備えることにより、上記従来の加工物の研削
熱による熱膨張による拡径に対する補正がす早く行える
と共に正確に測定出来る定寸装置及び定寸方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は加
工物及びマスターゲージの直径をわたる両側に測定子を
接触して加工物直径を測定する寸法測定装置と、寸法測
定装置を加工物とマスターゲージ間で移動させる送り装
置と、加工物及びマスターゲージの温度検出手段を備え
た定寸装置において、加工物の表面に進退する温度セン
サを備えた温度検出装置を前記送り装置に担持したこと
を特徴とする定寸装置である。

【００１１】本発明の第２の発明は数値制御装置により
切込み動作を行なう研削盤において、マスターゲージに
より寸法測定装置の定寸動作点を補正するのみならず、
マスターゲージ及び加工物の温度を温度検出装置で検出
し又、その温度差による加工物直径の拡径量、又は該拡
径量及び寸法測定装置の変形量に相当する定寸装置の定
寸動作点を補正することを特徴とする定寸方法である。

【００１２】本発明の第３の発明は数値制御装置により
切込み動作を行なう研削盤において、マスターゲージ及
び加工物の温度を温度検出装置で検出して、その温度差
による加工物直径の拡径量、又は該拡径量及び寸法測定
装置の変形量に相当する補正切込み量を定寸装置の定寸
動作点から数値制御装置により加減することを特徴とす
る定寸方法である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。図１，２，３は全体を示す３面図であり、図１は正
面図、図２は側面図、図３は平面図である。本例は円筒
研削盤の心押台側に定寸装置を備えた例であり、図１に
おいて円筒研削盤本体は図略となっている。心押台１上
に立設したコラム２に設けた上下方向の案内２ａにサド
ル３が上下方向移動自在に係合している。サドル３には
水平方向に心押台１と図示されない加工物主軸台でもっ
て水平方向に支持されている加工物Ｗに平行なスライド
ガイド３ａが設けられ該スライドガイド３ａにクロスス
ライド４に固定したスライドバー４ａが係合している。
クロススライド４の加工物主軸台に近い側の一端は垂下
部４ｂを備える。サドル３に固定したナットにねじ込ま
れた垂直方向の送りねじでもって構成されたＹ方向ねじ
送り装置５はコラム２に設けた立型電動機６に連結され
ている。クロススライド４に固定したナットに水平方向
の送りねじをねじ込んで構成したＺ方向ねじ送り装置７
はサドル３に固定した横型電動機８に連結されている。
図２に示すように前記クロススライド４の垂下部４ｂに
は寸法測定装置９及び温度検出装置１０を備えている。

【００１４】寸法測定装置９は周知のものであって、図
４に示すように加工物Ｗの直径をわたる両側に接触する
測定子１１を備えた測定フインガー１２が測定装置本体
１３に測定子１１間隔を例えばＤ₁ 〜Ｄ₂ 間で調整可能
に取付けられており、測定装置本体１３に浮動支持され
ている。そして一方の測定フインガー１２の根本側は図
示されない変位センサ、例えば差動変圧器に連結されて
いる。測定子１１が加工物Ｗの軸方向に直交する図示の
Ｘ方向に進退するように測定装置本体１３は垂下部４ｂ
に固定されたガイド部材１４に案内され、図示されない
駆動装置で出入りするようになっている。

【００１５】温度検出装置１０は図５，６に示すように
寸法測定装置９に固定されている。温度検出装置１０は
ベースプレート１７に装着される。加工物Ｗの軸方向と
直交する方向のスライドガイド１５に２本のリニアシャ
フト１６が係合し、２本のリニアシャフト１６の前進側
端部近くをわたって連結部材１８がリニアシャフト１６
に剛結されている。リニアシャフト１６に滑合した滑り
子２１にはベースプレート１７に固定された流体圧シリ
ンダ１９のピストンロッド１９ａが固定されている。滑
り子２１と連結部材１８との間には圧縮コイルばね２２
が夫々リニアシャフト１６に縮挿されている。リニアシ
ャフト１６にはストッパ２０が固定されており、圧縮コ
イルばね２２の設定圧を定めている。連結部材１８がリ
ニアシャフト１６から外れないようにリニアシャフト１
６の先端にはナット２３がねじ込まれている。連結部材
１８にはリニアシャフト１６と平行で加工物Ｗの軸心に
向う温度センサ支持部材２４の根本が固定されている。
温度センサ支持部材２４の先端部はベースプレート１７
に固設した軸封装置２５を挿通して、先端にはオフセッ
トアーム２６が固定されている。オフセットアーム２６
は平面図の図６のように平面でみて測定フインガー１２
に向って延出し、その先端にサーミスタのような温度セ
ンサ２７を備える。温度センサ２７は両測定子１１の中
間に配置されている。温度センサ２７の先端は加工物Ｗ
の軸心に向いており、前進時に接触する先端は銅板、ア
ルミニウム等の薄板でもって蔽われ、機械的摩擦から保
護されると共に加工物Ｗの熱がサーミスタへよく伝わる
ようになつている。リニアシャフト１６後部には位置を
調節可能にドッグ２０Ａが固定され、ベースプレート１
７には該ドッグ２０Ａにより動作する近接スイッチ２０
ａ，２０ｂを備える。

【００１６】マスターゲージ３０は例えば直径Ｄ₁ 〜Ｄ
₂ まで７種のものを串刺し状に設けて、その軸心を加工
物Ｗと平行して心押台１上において回転駆動されるよう
に支持されている。図７は図３の背面側からみた縦断面
図であってマスターゲージの部分を示す。マスターゲー
ジ３０はマスターゲージスリーブ３１に重ねた状態で嵌
合し、ロックナット３２で締込まれ、該スリーブ３１に
固定されてユニットとなっている。マスターゲージ支持
バー３３は心押台１に固定したハウジング３６に装架し
た軸受３４に嵌入し、該バー３３は軸封部３５を通じて
両端が軸受部外へ突出し、一端にはマスターゲージスリ
ーブ３１が嵌入して、該スリーブ３１を締込むボルト３
７がねじ込まれており、他端は軸継手３８を介してマス
ターゲージ回転用電動機３９に連結されている。電動機
３９はハウジング３６に固定されている。

【００１７】図８は制御装置を示す。サーミスタのよう
な温度センサ２７の抵抗による電圧変化は温度測定器４
０で計測され、マイクロコンピュータ４１に入力され、
加工物Ｗの温度に見合う後述の補正寸法信号が数値制御
装置４２に送られる。又、寸法測定装置９で測定された
寸法は差動変圧器の電圧として増幅器付の制御装置４３
に入力され、所望寸法との差が数値制御装置４２に入力
される。数値制御装置４２で加工物Ｗの温度に見合う補
正寸法信号により、所望の仕上寸法即ち、定寸動作点が
補正され、砥石台を駆動するサーボモータを駆動して切
込み量を補正するようになっており、寸法測定装置９、
制御装置４３で定寸動作が行われる。

【００１８】次に本発明の測定作用を加工物Ｗについて
例をあげて説明する。

【００１９】図３に示すように加工物Ｗの測定点Ｐとマ
スターゲージ３０とはＺ軸（加工物Ｗの軸方向）方向に
Ｚ１離れており、図２に示すように加工物Ｗの軸心とマ
スターゲージ３０の高さの差はＹ方向（上下方向）にＹ
１である。又、寸法測定装置９が後退するＸ方向（加工
物Ｗに直角な水平方向に測定子１１はＸ１進退するもの
とする。上記においてＸ方向の測定子の移動は寸法測定
装置９に備える前後方向の駆動装置（図示されない。周
知であるので省略）により行われる。Ｙ方向の寸法測定
装置９の移動は電動機６がねじ送り装置５を回転してサ
ドル３と共にクロススライド４を上下動することにより
行われ、Ｚ方向の移動は電動機８がねじ送り装置７を回
転してクロススライド４を左右に動かすことにより行わ
れる。

【００２０】荒加工時はインプロセスで寸法測定装置９
を用いて加工物Ｗの直径を測定し乍ら研削し直径Ｄ₁ で
研削加工を止める。この場合には寸法測定装置９のマス
ター合せは行わず、又温度検出装置１０は用いない。即
ち、図５において流体圧シリンダ１９は右行端に有り、
ドッグ２０Ａは近接スイッチ２０ｂを作動させた位置に
有り、リニアシャフト１６、連結部材１８、滑り子２
１、温度センサ支持部材２４、オフセットアーム２６、
温度センサ２７は右行限位置にある。

【００２１】次に仕上研削に入る前にマスター合せが行
われる。加工物Ｗから後退位置に測定子１１がある状態
で寸法測定装置９はＺ方向にＺ１心押台１の方向へ移動
し、続いてＹ方向にＹ１上昇しマスターゲージ３０と対
向位置となる。続いてマスターゲージ３０を回転する電
動機３９が回転して、軸継手３８を介してマスターゲー
ジ支持バー３３が回転し、マスターゲージ３０はマスタ
ーゲージスリーブ３１と共に回転する。尚、マスターゲ
ージを回転せずに測定することもできる。ここで温度検
出装置１０の流体圧シリンダ１９は前進付勢され、リニ
アシャフト１６、連結部材１８、滑り子２１、温度セン
サ支持部材２４、オフセットアーム２６、温度センサ２
７は前進し、温度センサ２７がマスターゲージ３０に接
触するとマスターゲージ３０の温度の検出が始まる。温
度センサ２７がマスターゲージ３０に接触した後も流体
圧シリンダ１９は前進付勢するのでリニアシャフト１
６、滑り子２１は前進し、圧縮コイルばね２２を圧縮
し、温度センサ２７をマスターゲージ３０に圧してマス
ターゲージ３０と温度センサ２７との接触を確実なもの
として温度測定の正確さを期すと共に温度センサ２７に
過大な圧力が加わらないようにしている。温度センサ２
７の前進よりわずかに遅れて前進を始めた測定子１１は
遅れてマスターゲージ３０の測定点に達して測定が行わ
れる。今マスターゲージ３０の測定温度が２０℃とす
る。そして寸法測定装置９は零合せが行われる。ここで
は数値制御装置４２の原点補正は行われない。マスター
合せ後に測定子１１はマスターゲージ３０から後退し、
次に送り装置で加工物Ｗの測定点Ｐの手前の後退位置へ
の寸法測定装置９のＹ及びＺ方向へのＹ１，Ｚ１の移動
により位置を変える。ここで加工物Ｗの仕上研削状態に
おいて温度センサ２７を前進して加工物Ｗに接触し、加
工物Ｗの温度により変化したサーミスタの抵抗値の変化
により温度測定器４０はサーミスタの抵抗変化による電
圧変化をＡ／Ｄ変換した信号をマイクロコンピュータ４
１に送り、マイクロコンピュータ４１は例えば加工物Ｗ
の温度が３０℃であるとすると仕上げ研削における寸法
測定装置９の設定寸法をマスターゲージ３０と加工物Ｗ
の温度差による寸法差及び寸法測定装置の熱変形量を補
正したＤに設定するように数値制御装置４２の原点補正
が行われる。続いて測定子１１を前進して加工物Ｗの直
径をわたる両側に接触しインプロセスゲージ仕上加工が
行われる。温度センサ２７は仕上加工が始まる直前に後
退させてよい。即ち、寸法測定装置で測定された電圧変
化は制御装置４３によりＡ／Ｄ変換され、数値制御装置
４２に送られ定寸動作が行われる。即ち、定寸動作点の
寸法がＤに補正されており、制御装置４３からの現在加
工物Ｗの寸法が入力されることにより、現在加工物寸法
と仕上寸法の差を砥石台を前進して砥石を加工物Ｗへ切
込むべき寸法として演算し、加工物寸法と仕上寸法の差
が零となるまで砥石台を前進して停止し、スパークアウ
ト後に砥石台を後退させる。又寸法測定装置の測定子１
１は同時に後退し、続いて電動機８が付勢されねじ送り
装置７によりクロススライド４は心押台１側へＺ１移動
し、寸法測定装置９は心押台１のマスターゲージ３０の
位置に移動して待機する。

【００２２】上記においては加工物Ｗとマスターゲージ
３０の温度差に基いて定寸動作点を変更し、即ち、数値
制御装置の原点補正を行った。

【００２３】ここで他の実施例としてはＣＮＣ制御装置
を備えている場合に加工物Ｗとマスターゲージ３０の温
度は同一であるとして定寸動作点は補正しないで、加工
物Ｗとマスターゲージ３０の温度差に基づく寸法差をＣ
ＮＣ制御装置により、砥石切込量を補正するようにして
もよい。

【００２４】実施例は加工物Ｗとマスターゲージ３０の
温度差に基づく補正を加工物Ｗの拡径量と寸法測定装置
の変形量に従って行っている。ここで寸法測定装置が温
度補償機能を備えている場合は当然寸法測定装置の熱変
形量は考慮外となる。又、一般に寸法測定装置の熱変形
による測定誤差は加工物Ｗの熱変形による拡径量に比較
して小さく実用上無視してよい場合も多い。従って、上
記実施例における補正は加工物Ｗとマスターゲージ３０
の温度差に基づく補正は加工物Ｗの拡径量のみに従って
行ってもよい。

【００２５】実施例は温度センサをクロススライドに担
持して設けたが、定寸方法に関しては、温度センサはマ
スターゲージ近傍に固設して、マスターゲージの温度を
検出するようにし、加工物の温度測定を別個の温度セン
サで測定してもよいことは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】本発明の定寸装置は上記のように寸法測
定装置の測定子間に温度センサを配し、夫々を加工物に
接触可能としたため、温度センサを加工物の温度が伝導
され易いように構成でき、加工物温度は直ちに温度セン
サに伝わり、加工物温度測定は素早く終了するので測定
による寸法測定開始は早く出来る。温度センサと測定子
は分かれているので夫々の構成は複雑とならず、保守、
点検も容易である。

【００２７】本発明の定寸方法によれば加工物とマスタ
ーゲージの温度差に基づいて数値制御装置の定寸動作点
を補正するか、定寸動作点からの上記温度差に見合う切
込量を数値制御装置により補正するため、加工物の温度
の如何にかかわらず加工物は正確に仕上げられる。寸法
測定装置自体を特に補正する必要がないので特別な寸法
測定装置を用いる必要がない。

【００２８】実施例はマスターゲージの温度を２０℃と
して説明したが、マスターゲージの温度は２０℃でなく
てもよい。この場合は、マスターゲージとワークの温度
差による補正に加うるに更にマスターゲージ、ワークが
標準温度と異なる温度を例えば室温２５℃と同温度に研
削前マスターゲージとワークがなっているとすると２５
℃を基準とする補正が必要であり、このような場合はマ
イクロコンピュータ４１の記憶装置にこの補正値をテー
ブルの形として設けておけばよい。又、マスターゲージ
温度を標準温度とするため、研削液を標準温度に調温し
てマスターゲージにそそぐようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の正面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図１の平面図である。

【図４】寸法測定装置の側面図である。

【図５】温度検出装置の縦断面図である。

【図６】図５の平面図である。

【図７】マスターゲージ部の縦断面図である。

【図８】実施例の制御ブロック図である。

【符号の説明】

１ 心押台 ９ 寸法測定装置 １０ 温度検出装置 １１ 測定子 １２ 測定フインガー ２７ 温度センサ ３０ マスターゲージ ４０ 温度測定器 ４１ マイクロコンピュータ ４２ 数値制御装置 ４３ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤枝 善行 神奈川県横浜市金沢区堀口120番地 株式 会社日平トヤマ横浜工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工物及びマスターゲージの直径をわた
   る両側に測定子を接触して加工物直径を測定する寸法測
   定装置と、寸法測定装置を加工物とマスターゲージ間で
   移動させる送り装置と、加工物及びマスターゲージの温
   度検出手段を備えた定寸装置において、加工物の表面に
   進退する温度センサを備えた温度検出装置を前記送り装
   置に担持したことを特徴とする定寸装置。
2. 【請求項２】 数値制御装置により切込み動作を行なう
   研削盤において、マスターゲージにより寸法測定装置の
   定寸動作点を補正するのみならず、マスターゲージ及び
   加工物の温度を温度検出装置で検出し又、その温度差に
   よる加工物直径の拡径量、又は該拡径量及び寸法測定装
   置の変形量に相当する定寸装置の定寸動作点を補正する
   ことを特徴とする定寸方法。
3. 【請求項３】 数値制御装置により切込み動作を行なう
   研削盤において、マスターゲージ及び加工物の温度を温
   度検出装置で検出して、その温度差による加工物直径の
   拡径量、又は該拡径量及び寸法測定装置の変形量に相当
   する補正切込み量を定寸装置の定寸動作点から数値制御
   装置により加減することを特徴とする定寸方法。