JPH10277932A - 加圧力制御心押台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 心押台センタの加圧力不良による工作物の加
工精度不良を防止する。 【解決手段】 電流計７０により砥石軸駆動モータ２３
の電流値を検出し、検出された電流値をＡ／Ｄコンバー
タ６９でデジタル信号に変換して数値制御装置６１に入
力する。入力された電流値から数値制御装置６１で研削
抵抗を演算し、この演算された研削抵抗と予め記憶され
ている工作物の剛性に応じてサーボモータ５５を駆動し
てスプリングを圧縮させ、センタ１６の加圧力を調整す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧力の調整が可
能な研削盤等の心押台に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】研削盤で工作物を加工する場合、要求サ
イクルタイム内で要求精度に加工するために、工作物の
加工工程を粗研削、精研削、微研削というように分割す
るのが一般的である。粗研削では砥石の切込み速度を速
くして単位時間当たりの工作物の除去量を多くして、研
削のサイクルタイムを稼ぎ、精研削、微研削では砥石の
切込み速度を遅くして単位時間当たりの工作物の除去量
を少なくして、工作物の寸法精度や形状精度等を向上さ
せるようにしている。

【０００３】心押台センタの加圧力は工作物の重量や研
削抵抗に応じて調整されており、精研削や微研削は粗研
削時よりも研削抵抗がかなり小さいので、粗研削時と同
じ加圧力にすると工作物が湾曲して振れが発生し、加工
精度が悪化することがある。このため、高精度に加工す
る必要があるときは精研削や微研削ではセンタの加圧力
を弱くして工作物の振れを防止し、工作物の加工精度を
向上させるようにしている。

【０００４】このようなセンタの加圧力調整が可能な心
押台は、例えば実願平４−７４５８７号に記載されてい
るものがある。これは、心押台本体にスライド体が移動
可能に支持されており、このスライド体にはラムが嵌合
されている。前記ラムの後方にはスプリングが設けられ
ており、前記ラムを押圧するようになっている。また、
前記スライド体には固定部材が固定されており、この固
定部材は支持部材に支持され、この支持部材にはねじ軸
に螺合されたナット部が固定されている。ねじ軸にはギ
ヤが固定され、このギヤはＮＣモータに固定された他の
ギヤと噛合している。

【０００５】そして、ＮＣモータを回転させることでギ
ヤ、ねじ軸、ナット部、支持部材、固定部材を介してス
ライド体を前進させる。スライド体が前進して、センタ
が工作物のセンタ穴に当接して前進が停止した後、設定
されている加圧力が発生するまで更にＮＣモータを回転
させ、スライド体の前進でスプリングを圧縮させる。ま
た、センタの加圧力を減少させたい場合は、ＮＣモータ
を逆転させてスライド体を後退させることでスプリング
の圧縮量を減少させるようになっている。

【０００６】このようにＮＣモータを正逆転させること
でセンタの加圧力を自由に変化させることができるよう
になっている。そして、粗研削や精研削という加工工程
に応じて、センタの加圧力を変化させるようにしてい
る。各加工工程では主に砥石の切込み速度と工作物すな
わち主軸の回転速度を変化させており、加工工程に応じ
てセンタの加圧力を変化させているので、つまり、砥石
の切込み速度と主軸の回転速度に応じてセンタの加圧力
を変化させるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、砥石切
込み速度や主軸の回転速度は加工工程に応じて変化して
いるが、砥石径や砥石の切れ味等の条件は加工工程とは
関係なく変化している。砥石径は工作物を加工するにつ
れて徐々に減少していくので、砥石軸駆動モータを同一
の回転数で回転させていると砥石周速が変化してくる。
そこで砥石径の減少に伴い砥石軸駆動モータの回転数を
変更して一定の砥石周速を維持するようにしているが、
これは段階的な変更なので、前回の回転数の変更の直後
と今回の回転数の変更の直前では砥石周速にある程度の
差が出てしまうことになる。また、砥石の切れ味はドレ
スインターバルの間で加工本数の増加に伴い徐々に悪化
していくので、前回のドレス直後と今回のドレス直前で
は砥石の切れ味にある程度の差が出てしまうことにな
る。また、砥石の切れ味はドレス速度等のドレス条件を
変更することでも変化してしまうので、同じドレス直後
でもドレス条件によっては切れ味が異なることがある。

【０００８】よって、同一の加工工程には同一のセンタ
加圧力という固定的な制御をしていると、長尺物や中空
物のような剛性が低い工作物を加工する場合には、何本
かの工作物を加工して砥石径や砥石の切れ味等の変化に
より研削抵抗が変化した場合に対応しきれず、工作物の
加工精度不良を起こす場合があるという問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、請求項１のものについて
は、心押台本体に摺動可能に支持された心押軸と、工作
物を支持するために前記心押軸の先端に嵌挿されたセン
タと、前記心押軸を軸方向に押圧して前記センタに加圧
力を付与するスプリングと、前記スプリングの圧縮量を
変化させて前記センタの加圧力を調整する駆動手段とか
らなる加圧力制御心押台において、砥石軸の負荷を検出
する砥石軸負荷検出手段と、前記砥石軸負荷検出手段に
より検出された砥石軸負荷から研削抵抗を演算し、前記
演算された研削抵抗と予め記憶されている工作物の剛性
に応じて前記センタの加圧力を変化させるように前記駆
動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
ものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、研削盤のベッド
１０上には図略のサーボモータにより図面の左右方向
（Ｚ軸方向）に移動可能にテーブル１１が案内支持され
ている。このテーブル１１上には主軸１３を軸承した主
軸台１２が配置され、モータ２１により回転駆動され
る。

【００１１】テーブル１１上の主軸台１２と対向する位
置には心押台１７が配置されており、主軸１３のセンタ
２２と同軸上にセンタ１６が設けられている。この心押
台のセンタ１６と主軸のセンタ２２とにより工作物Ｗの
両端が支持される。工作物Ｗは左端が駆動力伝達部材１
５と係合ピン１４により係合されて主軸１３とともにモ
ータ２１により回転駆動される。

【００１２】また、ベッド１０上のテーブル１１の後方
には図略のサーボモータにより図面の上下方向（Ｘ軸方
向）に移動可能に砥石台１８が案内支持されている。こ
の砥石台１８には砥石１９がＺ軸方向と平行な砥石軸２
０により軸承され、砥石軸駆動モータ２３により回転駆
動される。この砥石軸駆動モータ２３には電流計７０
（砥石軸負荷検出手段）が接続されており、この電流計
７０で検出された電流値はＡ／Ｄコンバータ６９を介し
て数値制御装置６１に入力され、研削抵抗が演算される
ようになっている。

【００１３】次に前記心押台１７の詳細な構成につい
て、図２に基づいて説明する。心押台本体３０には心押
軸３１が軸線方向に摺動自在に支持されており、この心
押軸３１の先端のテーパ孔３２には工作物Ｗのセンタ穴
に嵌合する前述の心押台センタ１６が嵌挿されている。
心押軸３１の内孔３３にはスプリング３６を保持したス
プリングハウジング３４が設けられており、このスプリ
ングハウジング３４の先端には鍔部３４ａが形成され、
略中央にはフランジ部３４ｃが形成されている。鍔部３
４ａとフランジ部３４ｃの間には円筒部３４ｂが形成さ
れ、フランジ部３４ｃの後方にも同様に円筒部３４ｄが
形成されており、前記フランジ部３４ｃは図略のボルト
により前記心押軸３１の後端面に固定されている。

【００１４】スプリングハウジング３４の円筒部３４ｄ
の外周にはスリーブ３９に保持されたストロークボール
ベアリング３８が配置されており、これによりスプリン
グハウジング３４とスリーブ３９が軸線方向に相対移動
可能になっている。スリーブ３９は同一円周上に複数の
ボルト４０が貫通され、このボルト４０の先端はスプリ
ングハウジング３４のフランジ部３４ｃに螺着されてお
り、スリーブ３９はスプリングハウジング３４に対して
回転を規制され、軸線方向に移動可能になっている。

【００１５】このスリーブ３９の後端面にはキャップ４
２が固定されており、このキャップ４２の前端面には溝
部４２ａが形成されている。そして、心押台センタ１６
の加圧力調整のためにスリーブ３９とスプリングハウジ
ング３４の円筒部３４ｄの端面との間には所定の間隔が
設けられており、スリーブ３９がスプリングハウジング
３４に対して軸線方向に移動したときに、ストロークボ
ールベアリング３８の円筒部３４ｄがこの溝部４２ａに
入り込むようになっている。

【００１６】前記スプリングハウジング３４の円筒部３
４ｄとキャップ４２の内孔には調整ボルト４１が配置さ
れており、この調整ボルト４１の外周に形成された外周
ねじ部４１ａとキャップ４２の内周に形成されたねじ部
４２ｂが螺合するようになっている。調整ボルト４１の
前端にはショルダ部４１ｄが形成されており、このショ
ルダ部４１ｄにはスラストベアリング３７が嵌合され、
このスラストベアリング３７は前記スプリングハウジン
グ３４の鍔部３４ａとの間でスプリング３６を保持する
ようになっている。

【００１７】また、調整ボルト４１のフランジ部４１ｃ
外周には工具差し込み穴４１ｂが形成されており、この
工具差し込み穴４１ｂに図略の工具を差し込んで調整ボ
ルト４１を回転させると、キャップ４２が図略のボルト
により回転を規制されているので調整ボルト４１はスラ
ストベアリング３７とともに軸線方向で進退移動して、
スプリング３６の初期の圧縮量を調整できるようになっ
ている。

【００１８】前記スリーブ３９の外周にはガイド部材４
３が図略のボルトにより固定されており、このガイド部
材４３は駆動手段５０により案内移動される。この駆動
手段５０はサーボモータ５５、ボールネジ４５、歯車４
８、５４から構成されている。サーボモータ５５は心押
台本体３０に取付けられたモータベース５３の後端面に
取付けられ、後端にはエンコーダ５５ａが取付けられて
いる。このサーボモータ５５の出力軸５１にはキー５２
を介して歯車５４が一体回転可能に取付けられている。
この歯車５４には歯車４８が噛合しており、この歯車４
８にはキー４７を介してボールネジナット４６が一体回
転可能に取付けられており、このボールネジナット４６
にはボールネジ４５が螺合されている。

【００１９】そして、前記サーボモータ５５の回転は歯
車５４、４８を介してボールネジナット４６に伝達さ
れ、このボールネジナット４６の回転によりボールネジ
４５は軸線方向に進退移動する。そして、このボールネ
ジ４５の後端に固定されたガイド部材４３は前記スリー
ブ３９の外周に固定され、ボールネジ４５の進退移動に
より案内移動されるようになっている。

【００２０】制御手段６０は図１に示すように、数値制
御装置６１、入力装置６６、出力装置６７、駆動回路６
８、Ａ／Ｄコンバータ６９により構成されている。数値
制御装置６１は、ＣＰＵ６２、メモリ６３、インターフ
ェース６４、６５から構成されている。メモリ６３には
研削抵抗とセンタ加圧力の対応関係テーブルや加工プロ
グラム等が記憶されている。この研削抵抗とセンタ加圧
力の対応関係テーブルは、例えば研削抵抗がＡ〜Ｂなら
ばセンタ加圧力はａ、研削抵抗がＢ〜Ｃならばセンタ加
圧力はｂというように研削抵抗のある範囲に対してセン
タ加圧力が段階的に設定されている。また、研削抵抗が
同じでも工作物の剛性によってはセンタ加圧力を変更す
る必要があるため、工作物の剛性を複数段階に分け、そ
の剛性の段階毎に複数の研削抵抗とセンタ加圧力の対応
関係テーブルが記憶されている。

【００２１】インターフェース６４にはキーボード等の
入力装置６６とＣＲＴ等の出力装置６７が接続され、イ
ンターフェース６５には駆動回路６８、前記エンコーダ
５５ａおよびＡ／Ｄコンバータ６９が接続されている。
Ａ／Ｄコンバータ６９には砥石軸駆動モータ２３の電流
値を検出する電流計７０が接続されており、電流計７０
で検出された電流値がＡ／Ｄコンバータ６９でアナログ
信号からデジタル信号に変換されてインターフェース６
５に入力される。

【００２２】駆動回路６８はサーボモータ５５に接続さ
れており、インターフェース６５を介してＣＰＵ６２か
らの指令によりサーボモータ５５が回転駆動され、この
回転がエンコーダ５５ａにより検出されて数値制御装置
６１にフィードバックされてスプリング３６の圧縮量が
制御される。そして、心押台センタ１６の加圧力を変更
する場合は、センタ１６が工作物Ｗのセンタ孔に嵌合し
て心押軸３１の前進が停止している状態で、サーボモー
タ５５を更に回転させて、歯車５４、４８、ボールネジ
４５、ガイド部材４３を介してスリーブ３９と、このス
リーブ３９に螺着されている調整ボルト４１が前進す
る。すると、スプリングハウジング３４の鍔部３４ａと
調整ボルト４１のショルダ部４１ｄの間に保持されてい
るスプリング３６が圧縮され、心押台センタ１６の加圧
力が調整される。

【００２３】次に、上記構成の加圧力制御心押台の動作
を図３のフローチャートに基づいて説明する。予め工作
物Ｗの重量と剛性から決定された複数の研削抵抗とセン
タ加圧力の対応関係テーブルを数値制御装置６１のメモ
リ６３に記憶させておく。これから研削加工する工作物
を指定し、ＣＰＵ６２からの指令で駆動回路６８を介し
てサーボモータ５５の回転を制御して、心押台１７のセ
ンタ１６を規定量（研削加工する工作物の長さによって
異なる）だけ前進させて工作物Ｗのセンタ孔に嵌合させ
て主軸センタ２２との間で工作物Ｗを支持する。この状
態でサーボモータ５５を更に回転させてガイド部材４３
によりスリーブ３９とこれに螺着している調整ボルト４
１を前進させて、スプリング３６を圧縮してセンタ１６
の加圧力を規定値（研削加工する工作物の重量や剛性に
よって異なる）に調整する。

【００２４】そして、モータ２１により工作物Ｗが回転
されるとともに、砥石軸駆動モータ２３により砥石１９
が回転駆動されて、研削加工が開始される。研削加工中
は砥石軸駆動モータ２３の電流値が電流計７０で検出さ
れる。（ステップ１００） 電流計７０で検出された電流値はＡ／Ｄコンバータ６９
でアナログ信号からデジタル信号に変換されて数値制御
装置６１に入力される。この電流値からＣＰＵ６２にて
研削抵抗が演算される。（ステップ１０１） 次に、ＣＰＵ６２で演算された研削抵抗と現在の工作物
の剛性とメモリ６３に記憶されている研削抵抗とセンタ
加圧力の対応関係テーブルから現在の工作物の研削加工
に最適な心押台センタ１６の加圧力が決定される。（ス
テップ１０２） ＣＰＵ６２で決定された心押台センタ１６の加圧力に応
じてスプリング３６の圧縮量が演算される。（ステップ
１０３） そして、演算されたスプリング３６の圧縮量に応じてＣ
ＰＵ６２から指令が出力されてサーボモータ５５が回転
駆動され、調整ボルト４１の進退移動によりスプリング
３６の圧縮量が変更されて心押台センタ１６の加圧力が
変更される。（ステップ１０４） なお、上記実施の形態では、研削抵抗とセンタ加圧力の
対応関係テーブルは研削抵抗のある範囲に対してセンタ
加圧力を段階的に設定するようにしたが、研削抵抗に対
してセンタ加圧力を連続的に設定するようにしてもよ
い。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、研削加工中に砥石軸負
荷検出手段で検出された砥石軸の負荷により、制御手段
で研削抵抗を演算し、この演算された研削抵抗と予め記
憶されている工作物の剛性に応じて駆動手段によりスプ
リングを圧縮させ、センタの加圧力を変化させるように
したので、砥石の切れ味や砥石径という加工工程とは無
関係の条件の変化により研削抵抗が変化した場合でもセ
ンタの加圧力は研削抵抗に対して最適な値に調整される
ので、長尺物や中空物等の低剛性の工作物でも振れ等が
防止でき、高精度の加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における加圧力制御心押台
を備えた研削盤の概略全体図である。

【図２】本発明の実施の形態における加圧力制御心押台
の断面図である。

【図３】本発明の実施の形態におけるセンタ加圧力の変
更動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１３ 主軸 １６ 心押台センタ １７ 心押台 １８ 砥石台 １９ 砥石 ２０ 砥石軸 ２２ 主軸センタ ２３ 砥石軸駆動モータ ３１ 心押軸 ３４ スプリングハウジング ３６ スプリング ４１ 調整ボルト ４５ ボールネジ ４６ ボールネジナット ４８ 歯車 ５０ 駆動手段 ５４ 歯車 ５５ サーボモータ ６０ 制御手段 ７０ 電流計（砥石軸負荷検出手
段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】心押台本体に摺動可能に支持された心押軸
   と、工作物を支持するために前記心押軸の先端に嵌挿さ
   れたセンタと、前記心押軸を軸方向に押圧して前記セン
   タに加圧力を付与するスプリングと、前記スプリングの
   圧縮量を変化させて前記センタの加圧力を調整する駆動
   手段とからなる加圧力制御心押台において、砥石軸の負
   荷を検出する砥石軸負荷検出手段と、前記砥石軸負荷検
   出手段により検出された砥石軸負荷から研削抵抗を演算
   し、前記演算された研削抵抗と予め記憶されている工作
   物の剛性に応じて前記センタの加圧力を変化させるよう
   に前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特
   徴とする加圧力制御心押台。