JPH0890409A

JPH0890409A - 研削装置

Info

Publication number: JPH0890409A
Application number: JP23497894A
Authority: JP
Inventors: Moriaki Sakakura; 守昭坂倉; Takayuki Hotta; 尊之堀田; Go Abeta; 郷阿部田
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 1996-04-09
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JP3632225B2

Abstract

(57)【要約】【目的】定寸装置による工作物径の測定値からトルク
の変動による周期的な変動やノイズによるバラツキを除
去し、精度の高い研削加工を可能にした研削装置の提
供。【構成】定寸装置によって測定された工作物径を所定
のサンプリング周期にて随時記憶保持する測定値保持手
段と、前記測定値保持手段にて保持された少なくとも工
作物１回転の測定回数分の工作物径の測定値を平均化す
る測定値平均化手段と、前記平均化された工作物径を時
間的に補正する平均値補正手段と、前記補正された工作
物径を定寸装置の測定時の工作物径として砥石台の送り
を制御する制御手段とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作物の外径を研削す
る研削装置に関する。詳細にはインプロセス定寸装置を
有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
１７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Ｗａの外径を研削
している。この種の円筒研削加工においては、高い精度
を得るために定寸装置２４を用いて研削中に被研削面Ｗ
ａの外径を計測しながら加工を行っている（インプロセ
ス定寸制御）。

【０００３】この定寸装置２４は工作物Ｗの被研削面Ｗ
ａの外径寸法を連続的に測定し、その測定信号（アナロ
グ信号）をＡ−Ｄコンバータを介して研削装置の制御装
置に出力するようになっている。この入力された測定値
は研削装置の制御装置にて所定のサンプリング周期で使
用されその瞬間における測定値とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１５に定寸装置２４
にて測定した被研削面Ｗａの外径寸法（以下、工作物径
という）ｄｗおよび砥石台駆動用のサーボモータに取り
付けられたエンコーダからの出力から測定した砥石台の
位置（以下、砥石位置という）ｄｘの時間推移を示した
測定結果の一例を示す。なお、砥石位置ｄｘは定寸装置
２４のサンプリング周期と同じ周期で測定されており、
測定値は工作物Ｗの被研削面Ｗａの外径に変換してあ
る。すなわち、工作物Ｗの回転軸線から砥石車１９の先
端位置までの距離を半径としたときの直径の値として格
納される。図１５の径ｄｗおよび砥石位置ｄｘはマクロ
的に見ると直線的に変化している。ところが、図１６に
示す工作物径ｄｗの時間推移の拡大図のように工作物径
ｄｗをミクロ的に見ると、トルクの変動に起因する周期
的な変動やノイズによるバラツキが発生している。ただ
し、このバラツキは工作物径ｄｗに対して誤差範囲内に
あるため、工作物径ｄｗの値を直接利用する場合や砥石
位置ｄｘとの差である研削残量を算出する場合には影響
を与えない。しかし、工作物径ｄｗ変位の傾きである工
作物径の変化率を計算する場合にはその誤差が拡散され
るために測定された工作物径ｄｗを直接利用して工作物
径ｄｗの変化率を算出することができないといった問題
があった。

【０００５】また、この定寸装置２４を用いて工作物Ｗ
と砥石車１９の接触点を検知する場合、工作物径ｄｗの
変化を監視し、工作物径ｄｗの値が減少し始めた時を砥
石車１９と工作物Ｗの接触点として検知することが行わ
れているが、上述したトルク変動に起因する周期的な変
動やノイズによるバラツキにより、砥石車１９と工作物
Ｗの接触点が実際の接触点とずれるといった問題があっ
た。

【０００６】さらに、インプロセス定寸制御において
は、定寸装置２４からの測定値（工作物径ｄｗ）に従っ
て研削加工が行われるため、定寸装置２４に何らかの要
因で不都合が生じ、誤った測定値（工作物径ｄｗ）が研
削装置の制御装置に出力されると正常な加工が行われな
くなる。そして、砥石車１９による研削加工が行われて
いるにもかかわらず、定寸装置２４からの測定値（工作
物径ｄｗ）が変化しない場合には、砥石車１９による切
り込みが継続され工作物Ｗの目標加工径を越えても切り
込みがなされてしまい、手直し加工の不可能な工作物Ｗ
が発生してしまうという問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るための請求項１記載の発明の構成は、定寸装置を用い
て加工中の工作物径を測定しながら研削加工を行う研削
装置において、前記定寸装置により測定される工作物径
を所定のサンプリング周期で入力し、工作物径の測定値
として記憶保持する測定値保持手段と、前記測定値保持
手段により記憶保持されている前記工作物径の少なくと
も工作物１回転当たりの測定回数分の前記工作物の測定
値を平均化した工作物径の平均値を前記サンプリング周
期毎に求める測定値平均化手段と、前記測定値平均化手
段により求められた前記工作物径の平均値を時間的に補
正した平均化工作物径を求める平均値補正手段と、前記
平均値補正手段により求められた前記平均化工作物径を
前記定寸装置の測定時における工作物径として砥石台の
送りを制御する制御手段とからなる。

【０００８】また、請求項２記載の構成は、前記研削装
置において、前記砥石台の位置を前記所定のサンプリン
グ周期にて測定する砥石位置測定手段と、前記平均化工
作物と前記砥石台の位置とから前記定寸装置の測定時に
おける研削残量を算出する研削残量算出手段と、前記研
削残量算出手段により求められた前記研削残量に基づき
砥石車と前記工作物が接触したことを検知する接触検知
手段とからなる。

【０００９】さらに、請求項３記載の発明の構成は、定
寸装置を用いて加工中の工作物径を測定しながら研削加
工を行う研削装置において、所定のサンプリング周期毎
の工作物径を記憶保持する工作物径保持手段と、前記工
作物径保持手段に保持された前記工作物径から工作物径
の変化量を前記サンプリング周期毎に算出する径変化量
算出手段と、前記砥石台の位置を前記所定のサンプリン
グ周期毎にて測定する砥石位置測定手段と、前記工作物
径と前記砥石台の位置とから前記定寸装置の測定時にお
ける研削残量を算出する研削残量算出手段と、前記研削
残量算出手段により算出された前記研削残量と前記径変
化量算出手段により算出された前記工作物径の変化量に
基づき前記定寸装置の異常を判断する定寸装置異常判別
手段とからなる。

【００１０】

【作用】請求項１に係る本発明の作用は、定寸装置によ
る工作物径の測定が開始されると、あらかじめ設定され
ているサンプリング周期で工作物径の測定値が入力さ
れ、測定値保持手段により記憶保持される。そして、測
定値平均化手段によって前記測定値保持手段に記憶保持
されている工作物径の測定値の少なくとも工作物１回転
当たりの測定回数分の工作物の測定値から工作物径の平
均値が前記所定のサンプリング周期で随時求められる。
続いて、前記測定値平均化手段によって求められた工作
物径の平均値を平均値補正手段により時間的に補正し平
均化工作物径が求められる。以上により求められた平均
化工作物径を定寸装置の測定時の工作物径として制御手
段により砥石台の送りを制御して研削加工を行う。

【００１１】また、請求項２に係る発明の作用は、砥石
位置測定手段によって前記所定のサンプリング周期にて
測定された砥石台の位置と前記平均化工作物径から前記
研削残量が研削残量算出手段にて算出される。そして、
この研削残量の値に基づいて工作物と砥石車の接触が接
触検知手段にて検出される。さらに、請求項３に係る発
明の作用は、定寸装置による工作物径の測定が開始され
ると、工作物径測定手段によりあらかじめ設定されてい
るサンプリング周期で工作物径が入力される。この入力
された工作物径は、測定値保持手段により記憶保持され
る。そして、径変化量算出手段によって前記測定値保持
手段に記憶保持されいる工作物径の測定値から工作物径
の変化量が前記所定のサンプリング周期毎に随時求めら
れる。また、砥石位置測定手段により前記所定のサンプ
リング周期毎に測定された砥石台の位置と前記径変化量
算出手段によって算出された工作物径の変化量に基づい
て定寸装置の異常が定寸装置異常判別により判別され
る。

【００１２】

【実施例】以下図面に基づき本発明の実施例を説明をす
る。図１は本発明の実施例である研削装置の全体構成図
であり、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１５ａ，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１
５から突設された回止め部材１７に係合されて主軸１５
と共に回転される。

【００１３】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。

【００１４】工作物テーブル１２上に設置された定寸装
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。数値制御装置３０は、図１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（Ｃ
ＰＵ）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４
２が接続されている。このセンサコントローラ４２はＣ
ＰＵ３１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３
２には、工作物Ｗを加工するための加工プログラム及び
その他のデータ等が格納されている。また、メモリ３２
には後述する砥石位置ｄｘおよび工作物径ｄｗ、砥石位
置の平均値Ａｄｘおよび工作物径の平均値Ａｄｗ並びに
平均化砥石位置ＤＸおよび平均化工作物径ＤＷをそれぞ
れ工作物１回転当たりの測定回数分ずつ記憶保持する第
１バッファ３２ａ、第２バッファ３２ｂおよび第３バッ
ファ３２ｃがそれぞれ設けられている。

【００１５】次に、上記のように構成された本実施例の
動作を、図２に示すフローチャート並びに図３、図４お
よび図５に示す説明図により説明する。数値制御装置３
０のＣＰＵ３１は入力装置４０からの指令により研削装
置が作動を開始すると砥石車１９を回転し、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する。また、定寸装置２４の測定
も開始される。そして、図２のフローチャートに示すプ
ログラムが実行される。ただし、以下の各ステップは全
てサンプリング周期Δｔ毎に実行されるものとする。な
お、サンプリング周期Δｔとは定寸装置２４にて測定さ
れる工作物Ｗの被研削面の外形寸法をサンプリングする
時間である。

【００１６】まず、ステップ１０１にて定寸装置２４に
よって測定された工作物Ｗの被研削面の外径（以下、工
作物径という）ｄｗがＡ−Ｄコンバータ３５を介してデ
ジタル信号としてＣＰＵ３１に入力される。なお、説明
のため、時刻ｔにおける工作物径をｄｗ（ｔ）と記す。
続くステップ１０２にて位置検出器２５によって測定さ
れた砥石台１３の切り込み位置（以下、砥石位置とい
う）ｄｘがセンサコントローラ４２を経てＣＰＵ３１に
入力される。なお、説明のため、時刻ｔにおける砥石位
置をｄｘ（ｔ）と記す。また、この砥石位置ｄｘの値は
工作物Ｗの被研削面の外径、すなわち、工作物Ｗの回転
軸線から砥石車１９の先端位置までの距離を半径とした
ときの直径の値に換算されているものとする。

【００１７】ステップ１０３にて、ステップ１０１で入
力された工作物径ｄｗ（ｔ）および後述する第１バッフ
ァ３２ａ（図３参照）内に記憶保持されている工作物径
ｄｗ（ｔ−Δｔ），ｄｗ（ｔ−２ＮΔｔ），．．．，ｄ
ｗ（ｔ−（Ｎ−１）Δｔ）から次式より工作物径の平均
値Ａｄｗ（ｔ）が算出される。

【００１８】

【数１】

【００１９】この式（１）にて算出される工作物径の平
均値Ａｄｗ（ｔ）は、工作物１回転中に測定された工作
物径ｄｗの平均値である。なお、Ｎは工作物１回転当た
りの工作物径測定回数であり、工作物Ｗの回転速度と前
記サンプリング周期Δｔから決定される。続いてステッ
プ１０３同様にステップ１０４にて、ステップ１０２で
入力された砥石位置ｄｘ（ｔ）および後述する第１バッ
ファ３２ａ（図３参照）内に記憶保持されている砥石位
置ｄｘ（ｔ−Δｔ），ｄｘ（ｔ−２ＮΔｔ），．．．，
ｄｘ（ｔ−（Ｎ−１）Δｔ）から次式より砥石位置の平
均値Ａｄｘ（ｔ）が算出される。

【００２０】

【数２】

【００２１】ステップ１０５にて、前記入力された工作
物径ｄｗおよび砥石位置ｄｘがメモリ３２内に設けられ
た第１バッファ３２ａに、前記算出された工作物径の平
均値Ａｄｗおよび砥石位置の平均値Ａｄｘが第２バッフ
ァ３２ｂにそれぞれ格納される。第１バッファ３２ａは
図３に示すように、工作物１回転当たりの測定回数Ｎ個
分の工作物径ｄｗおよび砥石位置ｄｘが格納される領域
が設けられており、容量を越えたバッファ内の測定値
（工作物径ｄｗおよび砥石位置ｄｘ）は古いものから削
除され、常に１回前の測定値から工作物１回転分の測定
値（ｄｗ（ｔ−Δｔ）からｄｗ（ｔ−ＮΔｔ）およびｄ
ｘ（ｔ−Δｔ）からｄｘ（ｔ−ＮΔｔ））が保持される
ようになっている。例えば、サンプリング周期Δｔが１
０ｍｓで、工作物Ｗの回転数が２００／ｍｉｎとする
と、工作物１回転あたりの測定回数Ｎは３０となり、３
０個の測定値ｄｗ，ｄｘがそれぞれ保持される。

【００２２】第２バッファ３２ｂは図４に示すように、
工作物１回転当たりの測定回数Ｎ個分の工作物径の平均
値Ａｄｗおよび砥石位置の平均値Ａｄｘが格納される領
域が設けられており、第１バッファ３２ａ同様に容量を
越えたバッファ内の測定値（工作物径の平均値Ａｄｗお
よび砥石位置の平均値Ａｄｘ）は古いものから削除さ
れ、常に１回前の算出値から工作物１回転分の算出値
（Ａｄｗ（ｔ−Δｔ）からＡｄｗ（ｔ−ＮΔｔ）および
Ａｄｘ（ｔ−Δｔ）からＡｄｘ（ｔ−ＮΔｔ））が保持
されるようになっている。

【００２３】ステップ１０６にて工作物径ｄｗおよび砥
石位置ｄｘがそれぞれ２Ｎ回以上測定されたか否かの判
別がなされる。これは、第２バッファ３２ｂ内の工作物
径の平均値Ａｄｗおよび砥石位置の平均値Ａｄｘの値
が、測定値（工作物径ｄｗおよび砥石位置ｄｘ）のみか
ら算出された値ですべて満たされたか否かの判別を行っ
ている。すなわち、定寸装置２４による測定が始まって
から工作物Ｗが１回転するまでは、第１バッファ３２ａ
内の値は測定値ｄｗ，ｄｘで満たされないため、工作物
Ｗが測定開始から２回転するまでは平均値Ａｄｗ，Ａｄ
ｘの値は誤った値が算出される。そして、ステップ１０
６で、測定回数が２Ｎ以上と判断される、すなわち、工
作物Ｗが測定開始から２回転した場合にはステップ１０
７に移行し、測定回数が２Ｎに満たない場合にはステッ
プ１０１からステップ１０５を繰り返す。

【００２４】ステップ１０７に移行すると、平均化工作
物径ＤＷが次式にて算出される。

【００２５】

【数３】

【００２６】この平均化工作物径ＤＷは、式（１）にて
算出した工作物径の平均値Ａｄｗに時間的な補正をした
値ある。すなわち、図６に示すように、算出した工作物
径の平均値Ａｄｗ（ｔ）は工作物径の測定値ｄｗ（ｔ）
に対してほぼ半回転分の時間差（Ｎ−１）Δｔ／２を有
している。そこで、工作物Ｗの１回転中の工作物径ｄｗ
の変化を線形と仮定し、前回の工作物径の平均値Ａｄｗ
（ｔ−ＮΔｔ）と今回の工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ）
とから工作物径の変位の傾き（Ａｄｗ（ｔ）−Ａｄｗ
（ｔ−ＮΔｔ））／ＮΔｔを算出し、この工作物径の変
位の傾きに時間差（Ｎ−１）Δｔ／２を乗して工作物径
の変位量を求めて今回の工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ）
に加えて補正している。以上の演算により算出された平
均化工作物径ＤＷ（ｔ）は時刻ｔにおける工作物径の測
定値ｄｗからトルク変動に起因する周期的な変動やノイ
ズによるバラツキを除去された値になる。そして、この
平均化工作物径ＤＷ（ｔ）を時刻ｔでの工作物径として
以下のステップを実行する。なお、図示はしないが測定
を開始して一番最初に算出された平均化工作物径ＤＷは
初期工作物径Ｄ０としてメモリに記憶保持される。ステ
ップ１０８にて、平均化砥石位置ＤＸ（ｔ）が平均化工
作物径ＤＷと同様に次式にて算出される。

【００２７】

【数４】

【００２８】そして、工作物径ＤＷと同様に、平均化砥
石位置ＤＸ（ｔ）を時刻ｔでの砥石位置として以下のス
テップを実行する。ただし、後述するステップ１１３等
で砥石位置ｄｘは変化量を算出しないので、ステップ１
０４、ステップ１０８等を行わず、砥石位置の測定値ｄ
ｘをそのまま使用してもよい。ステップ１０９にて工作
物径ｄｗおよび砥石位置ｄｘがそれぞれ３Ｎ回以上測定
されたか否かの判別がなされる。これは、後述する第３
バッファ３２ｃ内に平均化工作物径ＤＷおよび平均化砥
石位置ＤＸの値がすべて満たされたか否かの判別を行っ
ている。すなわち、定寸装置２４による測定が始まって
から工作物Ｗが３回転すると第３バッファ３２ｃ内に平
均化工作物径ＤＷおよび平均化砥石位置ＤＸが満たされ
る。そして、ステップ１０９で、測定回数が３Ｎ以上と
判断される、すなわち、工作物Ｗが測定開始から３回転
した場合にはステップ１１０に移行し、測定回数が２Ｎ
に満たない場合にはステップ１１５に移行する。

【００２９】ステップ１１５に移行すると、前記式
（３）および式（４）で算出された平均化工作物径ＤＷ
および平均化砥石位置ＤＸがメモリ３２内に設けられた
第３バッファ３２ｃに記憶され、ステップ１０１に戻
る。なお、この第３バッファ３２ｃは図５に示すよう
に、第１第２バッファ３２ａ、３２ｂ同様、Ｎ個の平均
化工作物径ＤＷおよび平均化砥石位置ＤＷが格納される
領域が設けられており、容量を越えたバッファ内の算出
値ＤＷ，ＤＸは古いものから削除され、常に１回前の算
出値からＮ分の算出値（ＤＷ（ｔ−Δｔ）からＤＷ（ｔ
−ＮΔｔ）およびＤＸ（ｔ−Δｔ）からＤＸ（ｔ−ＮΔ
ｔ））が保持されるようになっている。

【００３０】一方、ステップ１１０に移行すると、砥石
位置ＤＸと工作物径ＤＷの差である研削残量ＤＲが次式
で算出される。

【００３１】

【数５】

【００３２】次にステップ１１１にて、定寸装置２４の
異常判断の処理が行われる。この定寸装置異常判断処理
を図７および図８のフローチャートにて詳細に説明す
る。図７のステップ１５１にて前記式（５）にて算出さ
れた研削残量ＤＲが正か負、すなわち切り込みが有るか
無いかの判別がなされる。切り込みが有る（ＤＲ＞０）
と判断された場合はステップ１５２に移行し、切り込み
が無い（ＤＲ＜０）と判断された場合には図８のステッ
プ１７１に移行する。

【００３３】切り込みが有ると判断された場合、ステッ
プ１５２に移行するとスパークアウト等により砥石台１
３が切り込みを停止しているかの判断がなされる。切り
込みが停止されている場合は、後述するステップ１１２
に移行し、切り込みが停止されていない場合にはステッ
プ１５３に移行する。ステップ１５３にて、現在の工作
物径ＤＷ（ｔ）と工作物径最小値ＭｉｎＤＷの大小が比
較され、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）が最小値であるか、
すなわち、工作物径ＤＷが減少しているか否かの判別が
なされる。なお、工作物径最小値ＭｉｎＤＷは後述する
ステップ１５５にて工作物径ＤＷ（ｔ）が代入され、ス
テップ１５３が初めて実行される場合には以前の図略の
ステップで工作物径最小値ＭｉｎＤＷに上述した初期工
作物径ＤＷ０が代入されている。

【００３４】ステップ１５３で、現在の工作物径ＤＷ
（ｔ）が最小値と判別されると（ＤＷ（ｔ）＜ＭｉｎＤ
Ｗ）、ステップ１５４に移行して所定の時間をカウント
するカウンタＴＣ１をリセットし、ステップ１５５にて
工作物径最小値ＭｉｎＤＷを現在の工作物径ＤＷ（ｔ）
で更新して、後続のステップ１１２に移行する。一方、
ステップ１５３で、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）が最小で
ない、すなわち工作物径ＤＷが減少しない場合には、ス
テップ１５６に移行してカウンタＴＣ１をカウントアッ
プする。そして、ステップ１５７にて、カウンタＴＣ１
があらかじめ設定された所定時間ＭａｘＴＣ１内の場合
には図２のステップ１１２に移行し、カウンタＴＣ１が
所定時間ＭａｘＴＣ１を越えた場合、すなわち、切り込
みが有ると判断したのに工作物径ＤＷが所定時間減少し
ない場合には定寸装置２４の異常と判断して、ステップ
１５８に移行して研削加工を中止し異常終了とする（後
述する異常状態１の場合）。

【００３５】また、ステップ１５１にて切り込み無し
（ＤＲ＜０）と判断されると図８のステップ１７１に移
行し、次式にて工作物１回転当たりの工作物径の変化量
ＤＷ１を算出する。

【００３６】

【数６】

【００３７】なお、この工作物１回転当たりの工作物径
の変化量ＤＷ１は前記第３バッファ３２ｃ内に保持され
ている１回転前の工作物径ＤＷ（ｔ−ＮΔｔ）と現在の
工作物径ＤＷ（ｔ）の差である。ステップ１７２にて、
上記式（６）にて算出した工作物１回転当たりの工作物
径の変化量ＤＷ１があらかじめ設定された変化量の許容
値ＭａｘＤＷ１と比較され、工作物１回転当たりの工作
物径の変化量ＤＷ１が変化量の許容値ＭａｘＤＷ１内の
場合は後続のステップ１７３に移行し、変化量の最大値
ＭａｘＤＷ１を越えた場合、すなわち切り込みが無いと
判断したのにの工作物１回転当たりの切り込み量が許容
値を越えた場合には定寸装置２４の異常と判断して、ス
テップ１７８に移行して研削加工を中止し異常終了とす
る（後述する異常状態３（その１）の場合）。

【００３８】ステップ１７３に移行すると、次式により
工作物径測定開始からの工作物径の変化量ＤＷ２が算出
される。

【００３９】

【数７】

【００４０】なお、この工作物径測定開始からの工作物
径の変化量ＤＷ２は、前記初期工作物径ＤＷ０と現在の
工作物径ＤＷ（ｔ）の差である。ステップ１７４にて、
上記式（７）にて算出した工作物径測定開始からの工作
物径の変化量ＤＷ２があらかじめ設定された変化量の許
容値ＭａｘＤＷ２と比較される。工作物径測定開始から
の工作物径の変化量ＤＷ２が変化量の最大値ＭａｘＤＷ
２内の場合にはステップ１７４に移行し、工作物径測定
開始からの工作物径の変化量ＤＷ２が減少量の許容値Ｍ
ａｘＤＷ２を越えた場合、すなわち切り込みが無いと判
断したのに工作物径の測定を開始してからの切り込み量
が許容値を越えた場合には定寸装置２４の異常と判断し
て、ステップ１７８に移行して研削加工を中止し異常終
了とする（後述する異常状態３（その２）の場合）。

【００４１】ステップ１７５に移行すると、工作物径Ｄ
Ｗが減少しているかの判断がなされる。すなわち、現在
の工作物径ＤＷ（ｔ）および第３バッファ３２ｃ内の１
回前に算出した工作物径ＤＷ（ｔ−Δｔ）との大小が比
較される。ステップ１７５において、現在の工作物径Ｄ
Ｗ（ｔ）が１回前に測定した工作物径ＤＷ（ｔ−Δｔ）
よりも小さいと判別されると（ＤＷ（ｔ）＜ＤＷ（ｔ−
Δｔ））、ステップ１７６に移行する。一方、現在の工
作物径ＤＷ（ｔ）が１回前に測定した工作物径ＤＷ（ｔ
−Δｔ）よりも同等もしくは大きいと判別されると（Ｄ
Ｗ（ｔ）＞＝ＤＷ（ｔ−Δｔ））、ステップ１７６に移
行して所定の時間をカウントするカウンタＴＣ２をリセ
ットし、後続のステップ１１２に移行する。

【００４２】ステップ１７６に移行すると、カウンタＴ
Ｃ２をカウントアップし、ステップ１７７にて、カウン
タＴＣ２があらかじめ設定された所定時間ＭａｘＴＣ２
内の場合には後続のステップ１１２に移行し、カウンタ
ＴＣ２が所定時間ＭａｘＴＣ２を越えた場合、すなわ
ち、切り込みが無いと判断したのに工作物径ＤＷが所定
時間減少する場合には定寸装置２４の異常と判断して、
ステップ１７８に移行して研削加工を中止し異常終了と
する（後述する異常状態２の場合）。

【００４３】以上に説明したように、ステップ１１１
（ステップ１５１からステップ１７９）により以下の３
つの状態により定寸装置２４の異常が判別される。１．研削残量ＤＲ＞０（切り込み有り）でかつ一定時間
（ＭａｘＴＣ１）の間、工作物径ＤＷが減少しない。す
なわち、異物等により定寸装置２４がメカ的に作動せず
測定が正常に行われない、もしくは定寸装置が２４が断
線等により保持した値を出力し続けている等の異常。

【００４４】２．研削残量ＤＲ＜０（切り込み無し）で
かつ一定時間（ＭａｘＴＣ２）の間、工作物径ＤＷが減
少する。すなわち、砥石１９と定寸装置２４の位置的誤
差が大きい場合や、時間的なノイズが乗っている等の異
常。３．研削残量ＤＲ＜０（切り込み無し）でかつ一定時間
（ＭａｘＴＣ２）の間、工作物径ＤＷの変化量が許容値
以上である。すなわち、定寸装置２４が測定系の異常を
起こしている等の場合に該当する。なお、本実施例にお
いて異常状態３は、（その１）工作物１回転当たりの工作物径の変化量Ｄ１（その２）工作物径測定開始からの工作物径の変化量Ｄ
２の２つ工作物径の変化量により異常を判断している。

【００４５】なお、上述した定寸装置の異常判別処理に
おいて、研削残量ＤＲおよび工作物径の変化量Ｄ１，Ｄ
２は、時間的な補正を行った値である平均化工作物径Ｄ
Ｗおよび平均化砥石位置ＤＸによって算出しているが測
定値ｄｗ，ｄｘや平均値Ａｄｗ，Ａｄｘより求めた研削
残量および工作物径の変化量から定寸装置の異常判別を
行ってもよい。

【００４６】続いて図２のステップ１１２について説明
する。ステップ１１２は研削加工の各種制御処理の全般
が行われるステップであり、砥石台１３の切り込みをは
じめとする加工制御が行われる。ここでは、ステップ１
０７、１０８で算出した平均化工作物径ＤＷおよび平均
化砥石位置ＤＸに基づいて工作物径の変化率の算出およ
び砥石車１９と工作物Ｗの接触検知処理が行われる。

【００４７】まず、工作物径の変化率の算出処理につい
て詳細に説明する。この工作物径の変化率は、例えば、
砥石台送り制御における研削残量を予測する処理に使用
されるものである。ただし、この研削残量の予測処理は
本発明の主旨と関係ないため説明を省略する。工作物径
の変化率ＤＷ’（ｔ）は次式により算出される。

【００４８】

【数８】

【００４９】なお、この工作物径の変化率ＤＷ’（ｔ）
は現在の工作物径ＤＷ（ｔ）および第３バッファ３２ｃ
に記憶されている１回前の工作物径ＤＷ（ｔ−Δｔ）の
差をサンプリング周期Δｔで除したものである。この工
作物径の変化量ＤＷ’（ｔ）は平均化処理された平均化
工作物径ＤＷにより算出されるためにトルク変動に起因
する周期的な変動やノイズによるバラツキから発生する
誤差の小さい精度の良い値が求められている。

【００５０】次に、図９に基づき砥石車１９と工作物Ｗ
の接触検知処理について説明する。この接触検知処理は
研削開始位置の測定に使用されるものである。まず、ス
テップ１９１にて工作物径ＤＷが減少しているかが判別
される。すなわち、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）が工作物
径の最小値ＭｉｎＤＷと比較され現在の工作物径ＤＷ
（ｔ）の方が小さい場合はステップ１９２に移行して工
作物径の最小値ＭｉｎＤＷを更新しステップ１９３に移
行する。一方、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）の方が大きい
場合には、砥石車１９と工作物Ｗは接触していないと判
別しステップ１１２の種々の加工制御ルーチンを実行し
てステップ１１３に移行する。

【００５１】ステップ１９３では、研削残量ＤＲが正、
すなわち切り込みが有るか否かの判別を行う。ステップ
１９３にて研削残量ＤＲ＞０の場合、砥石車１９と工作
物Ｗは接触したと判別され、ステップ１９４で接触フラ
グをＯＮにし、ステップ１９５にて、この時の工作物径
ＤＷ（ｔ）および砥石位置（ｔ）を接触点における工作
物径ＤＷＣおよび砥石位置ＤＸＣとしてそれぞれメモリ
３２に記憶する。そして、この接触点における工作物径
ＤＷＣおよび砥石位置ＤＷＣはステップ１１２内の種々
の加工制御ルーチンに使用される。

【００５２】また、ステップ１９３で研削残量ＤＲが負
（切り込み無し）と判断されると、砥石車１９および工
作物Ｗは接触していないと判別しステップ１１５の種々
の加工制御ルーチンを実行してステップ１１３に移行す
る。以上に説明したように、接触検知処理（ステップ１
９１からステップ１９５）においては、工作物径ＤＷが
減少し、かつ、研削残量ＤＲ＞０である時に砥石車１９
と工作物Ｗが接触したと判別しており、研削残量ＤＲ＜
０になった時点のみで接触したことを判別する場合より
正確に接触を検知できるようになっている。

【００５３】以上の加工制御処理（ステップ１１２）を
実行し、ステップ１１３に移行すると、上述したステッ
プ１１５同様にステップ１０７およびステップ１０８で
算出した現在の平均化工作物径ＤＷと平均化砥石位置Ｄ
Ｘを第３バッファ３２ｃに記憶する。そして、ステップ
１１４に移行すると、研削加工が完了したか否かが判断
され、加工が途中の場合にはステップ１０１に戻りステ
ップ１０１からステップ１１３を繰り返す。一方、ステ
ップ１１６で加工が完了した場合にはプログラムを終了
する。

【００５４】なお、上述した実施例において、平均化工
作物径ＤＷの算出の際、測定した工作物径ｄｗの工作物
１回転分の測定値（ｄｗ（ｔ），ｄｗ（ｔ−Δｔ），・
・・，ｄｗ（ｔ−ＮΔｔ））から算出しているが、この
平均化する測定値の個数は図１０から図１３に示す実験
結果より決定されている。この実験は工作物の回転速度
を２００／ｍｉｎ、定寸装置２４からの工作物径ｄｗの
測定時間（サンプリング周期）Δｔを１０ｍｓした場合
に、図１６の切り込みを行った場合の工作物径ＤＷの変
化率（工作物径の変化率ＤＷ’）の時間的推移を示した
グラフである。

【００５５】図１０は測定した工作物径の測定値ｄｗそ
のものから工作物径の変化率ＤＷ’を算出したグラフで
ある。図１１は工作物径の測定値ｄｗを１０個バッファ
リングして平均化した工作物径ＤＷより工作物径の変化
率ＤＷ’算出したグラフである。同様に図１２は工作物
径の測定値ｄｗを３０個、図１３は５０個バッファリン
グして算出した工作物径の変化率ＤＷ’を算出したグラ
フである。

【００５６】すなわち、平均化する測定値の個数を１か
ら増やしていくと工作物径の変化率ＤＷ’の変動の振幅
は徐々に小さくなり、３０個の時変動の振幅ははぼ０に
なる。この場合、工作物回転速度をが２００／ｍｉｎで
サンプリング周期が１０ｍｓなので工作物１回転当たり
の径測定の回数Ｎは３０となり、これに相当する。つま
り、平均化によって１回転周期の工作物径ｄｗの変動が
キャンセルされたことになる。このことは、平均化処理
の測定値数をさらに増加させて、５０とすると、再び周
期的な変動が現れることから確認ができる。そこで、工
作物径ＤＷは、定寸装置２４からのサンプリング周期と
その時の工作物回転速度から算出される工作物１回転分
の個数の測定値を平均化して求めるのがよい。

【００５７】また、上述した実施例において、時間的な
補正を行う手段としてステップ１０５にて工作物径の平
均値Ａｄｗを工作物１回転分バッファリングし、前回の
工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ−ＮΔｔ）と今回の工作物
径の平均値Ａｄｗ（ｔ）の値から今回の平均化工作物径
ＤＷ（ｔ）を求めている。しかし、現在の工作物径の平
均値Ａｄｗ（ｔ）と前回工作物径の測定値ｄｗ（ｔ−Ｎ
Δｔ）から、ステップ１０７で次式（９）により平均化
工作物径ＤＷを求め、同様に、今回の砥石位置の平均値
Ａｄｘ（ｔ）と前回砥石位置の測定値ｄｘ（ｔ−ＮΔ
ｔ）により、ステップ１０５で次式（１０）により平均
化砥石位置ＤＸを求めれば、ステップ１０５にて工作物
径の平均値Ａｄｗおよび砥石位置の平均値Ａｄｘをバッ
ファリングしなくてもよい。

【００５８】

【数９】

【００５９】

【数１０】

【００６０】上記式（９）および式（１０）は、図１４
のように補正したものである。この場合、上記実施例の
工作物径ＤＷよりも精度は落ちるが、バッファリングす
るデータを少なくできるといった利点がある。

【００６１】

【発明の効果】以上に述べたように本発明の研削装置
は、工作物径を工作物１回転当たりの測定回数分の測定
値を平均化した値より求めているので、トルクの変動に
起因する周期的な変動やノイズによるバラツキを除去で
き、精度の高い工作物径の測定が行え、高精度な砥石と
工作物の接触検知や研削加工が行えるといった効果があ
る。その上、周期的な変動やバラツキを除去できるため
に各種研削制御で使用される工作物径の変化率の算出も
可能になる。

【００６２】また、本発明の研削装置は、算出された研
削残量と工作物径の変化量の２つの条件に基づき定寸装
置の異常を検知できるため、定寸装置の異常に起因する
切り込みすぎによる手直し不可能な工作物の発生を防止
できるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す研削装置の全体構成を示
す図である。

【図２】本発明の実施例を示す研削装置の動作を示した
フローチャートである。

【図３】第１バッファ３２ａを示した図である。

【図４】第２バッファ３２ｂを示した図である。

【図５】第３バッファ３２ｃを示した図である。

【図６】平均化工作物径算出を説明する説明図である。

【図７】定寸装置異常判別処理を示したフローチャート
である。

【図８】定寸装置異常判別処理を示したフローチャート
である。

【図９】接触検知処理を示したフローチャートである。

【図１０】工作物径の変化率を時間的推移で示した実験
結果である。

【図１１】工作物径の変化率を時間的推移で示した実験
結果である。

【図１２】工作物径の変化率を時間的推移で示した実験
結果である。

【図１３】工作物径の変化率を時間的推移で示した実験
結果である。

【図１４】平均化工作物径算出を説明する説明図であ
る。

【図１５】工作物径および砥石位置を時間的推移で示し
たグラフである。

【図１６】工作物径の誤差を示したグラフである。

【図１７】本発明が対象とする研削装置の一例を主要部
を示した図である。

【符号の説明】

１３砥石台１９砥石車２４定寸装置３０制御装置３２メモリ３２ａ第１バッファ３２ｂ第２バッファ３２ｃ第３バッファＷ工作物ｄｗ工作物径の測定値ｄｘ砥石位置の測定値Ａｄｗ工作物径の平均値Ａｄｘ砥石位置の平均値ＤＷ平均化工作物径ＤＸ平均化砥石位置ＤＲ研削残量ＤＷ０初期工作物径ＤＷ１工作物１回転当たりの工作物径の変化量ＤＷ２測定開始からの工作物径の変化量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定寸装置を用いて加工中の工作物径を測
定しながら研削加工を行う研削装置において、前記定寸
装置により測定される工作物径を所定のサンプリング周
期で入力し、工作物径の測定値として記憶保持する測定
値保持手段と、前記測定値保持手段により記憶保持され
ている前記工作物径の少なくとも工作物１回転当たりの
測定回数分の前記工作物の測定値を平均化した工作物径
の平均値を前記サンプリング周期毎に求める測定値平均
化手段と、前記測定値平均化手段により求められた前記
工作物径の平均値を時間的に補正した平均化工作物径を
求める平均値補正手段と、前記平均値補正手段により求
められた前記平均化工作物径を前記定寸装置の測定時に
おける工作物径として砥石台の送りを制御する制御手段
とを備えたことを特徴とする研削装置。
【請求項２】前記請求項１記載の研削装置において、
前記砥石台の位置を前記所定のサンプリング周期毎に測
定する砥石位置測定手段と、前記平均化工作物と前記砥
石台の位置とから前記定寸装置の測定時における研削残
量を算出する研削残量算出手段と、前記研削残量算出手
段により求められた前記研削残量に基づき砥石車と前記
工作物が接触したことを検知する接触検知手段とを備え
たこと特徴とする研削装置。
【請求項３】定寸装置を用いて加工中の工作物径を測
定しながら研削加工を行う研削装置において、所定のサ
ンプリング周期毎の工作物径を記憶保持する工作物径保
持手段と、前記工作物径保持手段に保持された前記工作
物径から工作物径の変化量を前記サンプリング周期毎に
算出する径変化量算出手段と、前記砥石台の位置を前記
所定のサンプリング周期毎にて測定する砥石位置測定手
段と、前記工作物径と前記砥石台の位置とから前記定寸
装置の測定時における研削残量を算出する研削残量算出
手段と、前記研削残量算出手段により算出された前記研
削残量と前記径変化量算出手段により算出された前記工
作物径の変化量に基づき前記定寸装置の異常を判断する
定寸装置異常判別手段とを備えたことを特徴とする研削
装置。