JPH11320400A - 研削砥石の監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】研削盤の運転状態を細部にわたりコントロール
することができる研削砥石の監視装置を提供する。 【解決手段】研削盤の砥石軸１１および／または研削砥
石１２の振動を検出する振動検出手段１３と、研削盤の
コントローラ１７に入力された砥石回転数の設定値に基
づいて砥石軸および／または研削砥石の回転周波数の固
有領域を定め、この固有回転周波数領域における実振動
レベルを抽出する振動レベル抽出手段１５と、振動レベ
ル抽出手段により抽出された実振動レベルと予め設定さ
れた少なくとも一の基準振動レベルとを比較し、この演
算結果に基づいて研削盤のコントローラに指令信号を出
力する演算手段１６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械加工に用いら
れる研削盤を操作する際の研削砥石のバランス状態を監
視する、研削砥石の監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の研削盤の自動監視装置としては、
例えば特開昭５６−１２６，５６７号公報に記載された
ものが知られている。この自動監視装置は、図５に示す
ように、工具１で金型２を自動磨きする際の、工具の異
常状態を検出および制御する装置であり、工具１が金型
の側面３に接触したり、側面の段差部４へ落下したりす
るのを自動的に検出し、工具回転モータとテーブル送り
を停止しようとするものである。

【０００３】同図（Ｃ）は金型自動磨き装置の外観を示
した斜視図であり、図中符号５は金型の磨き部、６はテ
ーブル、７は磨きヘッド、８は磨きヘッド７の上部に取
り付けられた変位検出器、９は磨き工具１に与える荷重
を調整するためのナット、１０は磨きヘッド７を支える
ためのコラムである。

【０００４】この自動磨き装置は、工具１が常に一定荷
重で金型２を加工するようになっているため、同図
（Ａ）や（Ｂ）に示すように、工具１が金型の側面３に
接触したり、側面の段差部４へ落下したりすると、変位
検出器８から出力される信号が急激に変動することを利
用して、工具１およびテーブル６を駆動するモータを自
動で停止させるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の研削盤の自動監視装置は、砥石が加工に不適
当な状態となって初めて研削盤の運転を停止するといっ
た単一のコントロールは可能であるものの、砥石の状態
を詳細に把握することは不可能であり、研削盤の運転状
態を細かくコントロールすることは困難であった。

【０００６】このため、加工を停止する必要がない場合
にも、研削盤を停止してしまうなど、生産性の低下を招
いたり、あるいは砥石の状態に合わせた最適な研削盤の
コントロールが不可能であるために、精密な加工を行う
際の自動運転には適用できないといった問題があった。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、研削盤の運転状態を細部に
わたりコントロールすることができる研削砥石の監視装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の研削砥石の監視装置は、研削盤の砥
石軸および／または研削砥石の振動を検出する振動検出
手段と、 前記研削盤のコントローラに入力された砥石
回転数の設定値に基づいて前記砥石軸および／または研
削砥石の回転周波数の固有領域を定め、この固有回転周
波数領域における前記振動検出手段からの実振動レベル
を抽出する振動レベル抽出手段と、 前記振動レベル抽
出手段により抽出された実振動レベルと予め設定された
少なくとも一の基準振動レベルとを比較し、この演算結
果に基づいて前記研削盤のコントローラに指令信号を出
力する演算手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００９】また、請求項２記載の研削砥石の監視装置
は、前記演算手段には第１の基準振動レベルとこれより
大きい値の第２の基準振動レベルとが入力され、 当該
演算手段は、 前記振動レベル抽出手段により抽出され
た実振動レベルが、前記第１の基準振動レベル以下のと
きは、前記研削盤のコントローラに対して加工可能の指
令信号を出力し、 前記実振動レベルが、前記第１の基
準振動レベルから前記第２の基準振動レベルの間のとき
は、前記研削盤のコントローラに対して加工サイクルの
停止するとともに前記研削砥石を回転させたまま待機さ
せる指令信号を出力し、 前記実振動レベルが、前記第
２の基準振動レベル以上のときは、前記研削盤のコント
ローラに対して瞬時に加工サイクルおよび前記研削砥石
の回転を停止させる指令信号を出力することを特徴とす
る。

【００１０】この請求項１および２記載の研削砥石の監
視装置では、砥石軸または研削砥石の実振動レベルと、
回転数に応じた基準振動レベルとを比較し、その比較結
果に基づいて研削盤をコントロールするので、研削砥石
の形くずれや軸受けの異常などに起因する砥石軸のアン
バランス、あるいは研削砥石の欠損などが生じた場合に
は、それぞれの状態に応じた最適な運転状態のコントロ
ールが可能となり、自動運転時の生産性の向上や加工不
良の大幅な削減ができる。

【００１１】請求項３記載の研削砥石の監視装置は、前
記演算手段は、 前記実振動レベルが、前記第１の基準
振動レベルから前記第２の基準振動レベルの間であっ
て、前記研削盤のコントローラに対して加工サイクルの
停止するとともに前記研削砥石を回転させたまま待機さ
せる指令信号を出力したのちにおいて、 待機開始から
予め設定された時間内に、前記振動検出手段および前記
振動レベル抽出手段により検出される実振動レベルが前
記第１の基準振動レベル以下になった場合には、前記研
削盤のコントローラに対して加工サイクルを自動復帰さ
せる指令信号を出力し、 待機開始から予め設定された
時間内に、前記振動検出手段および前記振動レベル抽出
手段により検出される実振動レベルが前記第１の基準振
動レベル以下にならない場合には、前記研削盤のコント
ローラに対して、前記研削砥石のバランス修正もしくは
砥石修正を行う旨の喚起または自動バランス修正もしく
は自動砥石修正を行わせる指令信号を出力することを特
徴とする。

【００１２】この請求項３記載の研削砥石の監視装置で
は、加工中に研削砥石に浸透した加工液に起因するアン
バランスや研削砥石に付着した切り屑など、回転させる
ことにより取り除くことが可能なアンバランス成分や、
逆に取り除くことが不可能なアンバランス成分のそれぞ
れに対して、適切な処置が自動で行われるため、自動運
転時の研削盤の細かなコントロールが可能となる。

【００１３】請求項４記載の研削砥石の監視装置は、前
記研削砥石の風切り音を集音する集音マイクと、 前記
研削盤のコントローラに入力された砥石回転数の設定値
に基づいて前記研削砥石の回転周波数の固有領域を定
め、この固有回転周波数領域における前記集音マイクか
らの実音圧レベルを抽出する音圧抽出手段とをさらに備
え、 前記演算手段は、前記研削砥石のバランス修正を
行ったのちに、 前記音圧抽出手段により抽出された実
音圧レベルと予め設定された基準音圧レベルとを比較
し、実音圧レベルが基準音圧レベルよりも大きい場合に
は、前記研削盤のコントローラに対して、砥石作業面の
自動修正サイクルを起動させる指令信号を出力すること
を特徴とする。

【００１４】この請求項４記載の研削砥石の監視装置で
は、研削盤を自動運転させる場合に、研削砥石のバラン
ス状態とともに作業面の状態も監視ができるため、高精
度な加工が要求される場合にも自動運転が適用可能とな
る。

【００１５】

【発明の効果】請求項１および２記載の発明によれば、
研削砥石の形くずれや軸受けの異常などに起因する砥石
軸のアンバランス、あるいは研削砥石の欠損などが生じ
た場合には、それぞれの状態に応じた最適な運転状態の
コントロールが可能となり、自動運転時の生産性の向上
や加工不良の大幅な削減ができる。

【００１６】請求項３記載の発明によれば、加工中に研
削砥石に浸透した加工液に起因するアンバランスや研削
砥石に付着した切り屑など、回転させることにより取り
除くことが可能なアンバランス成分や、逆に取り除くこ
とが不可能なアンバランス成分のそれぞれに対して、適
切な処置が自動で行われるため、自動運転時の研削盤の
細かなコントロールが可能となる。

【００１７】請求項４記載の発明によれば、研削盤を自
動運転させる場合に、研削砥石のバランス状態とともに
作業面の状態も監視ができるため、高精度な加工が要求
される場合にも自動運転が適用可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。第１実施形態 図１は本発明の第１実施形態を示すブロック図であり、
構成を説明すると、１１は研削盤に搭載された砥石軸で
あって、その先端には研削砥石１２が取り付けられてい
る。砥石軸１１は、後述するコントローラ１７からの指
令を受けたモータＭにより、所定の回転数で回転する。

【００１９】また、この砥石軸１１には、加速度ピック
アップ（振動検出手段）１３が取り付けられており、増
幅・変換器１４およびトラッキングフィルタ（振動レベ
ル抽出手段）１５を介して、演算装置（演算手段）１６
に接続されている。

【００２０】さらに、コントローラ１７は、研削盤の運
転状態をコントロールするものであり、このコントロー
ラ１７に入力された砥石１２の設定回転数は、当該コン
トローラ１７から、モータＭおよびトラッキングフィル
タ１５に送出される。

【００２１】次に作用を説明する。コントローラ１７か
らモータＭに対して設定回転数信号が送出されると、砥
石軸１１を介して研削砥石１２がその所定の設定回転数
により回転するが、このとき、その設定回転数は研削盤
のコントローラ１７からトラッキングフィルタ１５にも
送出される。

【００２２】一方、砥石軸１１に取り付けられた加速度
ピックアップ１３から取り込まれた砥石軸１１の振動加
速度は、増幅・変換器１４によって振動変位に変換され
たのち、トラッキングフィルタ１５に入力される。

【００２３】ここで、トラッキングフィルタ１５にはコ
ントローラ１７からそ研削砥石１２の設定回転数が入力
されているので、これに基づき、トラッキングフィルタ
１５では、その砥石１２の回転周波数の近傍の振動変位
のみを抽出する（図２参照）。これにより、抽出すべき
砥石１２の固有回転周波数領域を特別な装置を使用する
ことなく決定できる。

【００２４】さらに、このトラッキングフィルタ１５に
て抽出された振動変位は、演算装置１６に取り込まれ、
ここに予め設定された大小２段階の振動レベル（しきい
値）と比較演算される。

【００２５】図２は、この大小２段階の振動レベルのイ
メージを表わしたものであり、例えば、加工物表面にび
びりマークなどが現れるときの砥石軸１１の振動レベル
を同図に示す小さい方の振動レベル１とし、研削砥石１
２が欠損を起こした場合に発生する振動レベルを同図に
示す大きい方の振動レベル２と、予め設定しておく。つ
まり、振動レベル１を越える程度の振動が生じると加工
物表面にびびりマークが生じるおそれが十分高く、さら
に振動レベル２を越える程度の振動が生じると研削砥石
１２が欠損した可能性が十分高いものとする。

【００２６】そして、研削加工を行う際には、加速度ピ
ックアップ１３から増幅・変換器１４を介してトラッキ
ングフィルタ１５によって、常に砥石軸１１の振動レベ
ルを監視し、さらに、演算装置１６にて上述した振動レ
ベル１および２と比較演算する。

【００２７】監視されている砥石軸１１の振動が、振動
レベル１以下の場合には、何らの問題なく加工が進行し
ているので、演算装置１６から研削盤のコントローラ１
７に対して加工可能の指令を送出する。これに対して、
監視されている砥石軸１１の振動が、振動レベル１を超
えているが振動レベル２以下の場合には、上述したよう
に加工物表面にびびりマークなどが生じている可能性が
あるので、演算装置１６からコントローラ１７に対して
指令信号を出力し、加工サイクルの停止および研削砥石
１２の回転待機を行わせる。

【００２８】さらに、砥石軸１１の振動が振動レベル２
を超えた場合には、研削砥石１２が欠損した可能性が高
いので、演算装置１６からコントローラ１７に別の指令
信号を発し、瞬時に加工サイクルおよび砥石軸１１の回
転を停止する。

【００２９】この研削砥石のバランス監視装置による
と、演算装置１６に大小２段階の振動レベル１，２を設
定しておくことにより、研削盤の運転状態を砥石１２の
状態に応じて細かにコントロールすることが可能となる
ため、自動運転時の生産性を向上させるばかりでなく、
加工不良を大幅に減少させることができる。

【００３０】また、この研削砥石のバランス監視装置
は、研削中の砥石１２の状態が変化し、バランスを悪化
させた場合の安全装置として働くばかりでなく、たとえ
ば砥石軸１１の軸受に異常が起きた場合にも、本監視装
置により検知が可能である。

【００３１】第２実施形態 図３は本発明の研削砥石のバランス監視装置の第２実施
形態を示すフローチャートであり、装置構成は上述した
第１実施形態と同じであるため図１および図２を参照し
ながら説明する。

【００３２】まず、ステップ１〜３では、加速度ピック
アップ１３により取り込まれ、増幅・変換器１４および
トラッキングフィルタ１５を介して演算装置１６に入力
された砥石軸１１の振動レベルは、この演算装置１６に
より大小２段階の振動レベル１，２と比較演算される。

【００３３】ステップ３における振動レベルが振動レベ
ル１以下であった場合には、研削盤は加工可能な状態と
判断され、ステップ４へ進んで加工を開始するかまたは
加工サイクルを続行する。これとは逆に、ステップ３に
て振動レベルが振動レベル１を超えた場合には、今度は
ステップ５にて振動レベル２と比較演算され、ここで振
動レベル２を超えている場合には、ステップ６へ進んで
瞬時に加工サイクルおよび砥石回転が停止される。ま
た、ステップ５にて振動レベル２以下の場合には、ステ
ップ７へ進んで加工サイクルが停止され、砥石１２は回
転したまま待機した状態になる。

【００３４】次のステップ８では、演算装置１６にセッ
トされたカウンタタイマにより、待機状態から一定時間
経過した後、ステップ９にて再び演算装置１６により振
動レベルが比較演算され、振動レベル１以下となった場
合には、ステップ１０へ進んで、演算装置１６より研削
盤のコントローラ１７に指令信号が送られ、加工サイク
ルを復帰させる。逆に、ステップ９にて、経過時間を過
ぎた後にも振動レベル１を超えている場合には、ステッ
プ１１へ進んでコントローラ１７に別の信号が送られ、
砥石１２のバランス修正が自動で行なわれる。

【００３５】以上のように本実施形態によると、上述し
た第１実施形態の効果に加えて、加工中に研削砥石１２
に浸透した加工液に起因するアンバランスや、研削砥石
１２に付着した切り屑など、回転により取り除くことが
可能なアンバランス成分や取り除くことが不可能なアン
バランス成分のそれぞれに対して、適切な処置が自動で
行われるため、自動運転時の研削盤の細かなコントロー
ルが更に可能となる。

【００３６】第３実施形態 図４は本発明の研削砥石のバランス監視装置の第３実施
形態を示すフローチャートであり、ステップ１〜１１ま
では上述した第２実施形態（図３）と同じ処理が実行さ
れる。

【００３７】本実施形態の装置構成としては、図１に示
すシステムの研削盤にさらに集音マイクが取り付けら
れ、この集音マイクで集音された風切り音から、研削盤
のコントローラ１７に入力された砥石回転数に応じ、固
有周波数領域の音圧レベルを抽出するためのトラッキン
グフィルタ１５および増幅・変換器１４、さらには、こ
の変換された音圧レベルを予め設定された音圧レベルと
比較演算する機能が演算装置１６に付加されている。

【００３８】そして、図示するステップ７の研削砥石１
２を回転待機させた状態から、次のステップ８では、演
算装置１６にセットされたカウンタタイマにより、待機
状態から一定時間経過した後、ステップ９にて再び演算
装置１６により振動レベルが比較演算され、振動レベル
１以下となった場合には、ステップ１０へ進んで、演算
装置１６より研削盤のコントローラ１７に指令信号が送
られ、加工サイクルを復帰させる。

【００３９】逆に、ステップ９にて、経過時間を過ぎた
後にも振動レベル１を超えている場合には、ステップ１
１へ進んでコントローラ１７に別の信号が送られ、砥石
１２のバランス修正が自動で行なわれる。

【００４０】このバランス修正が行われたのちに、ステ
ップ１２にて上述した集音マイクを用いて音圧レベルを
取り込み、次のステップ１３にて、演算装置１６に入力
された特定周波数領域の砥石回転中の風切り音の音圧レ
ベルを、演算装置１６に予め設定されている音圧レベル
の基準値と比較演算する。

【００４１】ステップ１４における判断の結果、取り込
まれた音圧レベル（測定値）が基準値以下の場合には、
ステップ１５へ進んで加工サイクルの復帰を研削盤のコ
ントローラ１７に指令する。逆に、ステップ１４におけ
る判断の結果、音圧レベルの測定値が基準値よりも大き
くなっている場合には、ステップ１６へ進んで砥石作業
面の自動修正サイクルを起動させ、修正後にステップ１
７で加工サイクルを復帰させる。

【００４２】このように本実施形態によれば、研削盤を
自動運転させる場合に、砥石１２のバランス状態ととも
に作業面の状態も監視ができるため、高精度な加工が要
求される場合にも自動運転が適用可能となる。

【００４３】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研削砥石の監視装置の第１実施形態を
示すブロック図である。

【図２】第１実施形態の振動レベルのイメージ図であ
る。

【図３】本発明の研削砥石の監視装置の第２実施形態を
示すフローチャートである。

【図４】本発明の研削砥石の監視装置の第３実施形態を
示すフローチャートである。

【図５】従来の研削砥石の自動運転システムの槻要を示
す図である。

【符号の説明】

１１…砥石軸 １２…研削砥石 １３…加速度ピックアップ（振動検出手段） １４…増幅変換器 １５…トラッキングフィルタ（振動レベル抽出手段） １６…演算装置（演算手段） １７…コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 稔 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】研削盤の砥石軸および／または研削砥石の
   振動を検出する振動検出手段と、 前記研削盤のコントローラに入力された砥石回転数の設
   定値に基づいて前記砥石軸および／または研削砥石の回
   転周波数の固有領域を定め、この固有回転周波数領域に
   おける前記振動検出手段からの実振動レベルを抽出する
   振動レベル抽出手段と、 前記振動レベル抽出手段により抽出された実振動レベル
   と予め設定された少なくとも一の基準振動レベルとを比
   較し、この演算結果に基づいて前記研削盤のコントロー
   ラに指令信号を出力する演算手段と、を備えたことを特
   徴とする研削砥石の監視装置。
2. 【請求項２】前記演算手段には第１の基準振動レベルと
   これより大きい値の第２の基準振動レベルとが入力さ
   れ、 当該演算手段は、 前記振動レベル抽出手段により抽出された実振動レベル
   が、前記第１の基準振動レベル以下のときは、前記研削
   盤のコントローラに対して加工可能の指令信号を出力
   し、 前記実振動レベルが、前記第１の基準振動レベルから前
   記第２の基準振動レベルの間のときは、前記研削盤のコ
   ントローラに対して加工サイクルの停止するとともに前
   記研削砥石を回転させたまま待機させる指令信号を出力
   し、 前記実振動レベルが、前記第２の基準振動レベル以上の
   ときは、前記研削盤のコントローラに対して瞬時に加工
   サイクルおよび前記研削砥石の回転を停止させる指令信
   号を出力することを特徴とする請求項１記載の研削砥石
   の監視装置。
3. 【請求項３】前記演算手段は、 前記実振動レベルが、前記第１の基準振動レベルから前
   記第２の基準振動レベルの間であって、前記研削盤のコ
   ントローラに対して加工サイクルの停止するとともに前
   記研削砥石を回転させたまま待機させる指令信号を出力
   したのちにおいて、 待機開始から予め設定された時間内に、前記振動検出手
   段および前記振動レベル抽出手段により検出される実振
   動レベルが前記第１の基準振動レベル以下になった場合
   には、前記研削盤のコントローラに対して加工サイクル
   を自動復帰させる指令信号を出力し、 待機開始から予め設定された時間内に、前記振動検出手
   段および前記振動レベル抽出手段により検出される実振
   動レベルが前記第１の基準振動レベル以下にならない場
   合には、前記研削盤のコントローラに対して、前記研削
   砥石のバランス修正もしくは砥石修正を行う旨の喚起ま
   たは自動バランス修正もしくは自動砥石修正を行わせる
   指令信号を出力することを特徴とする請求項２記載の研
   削砥石の監視装置。
4. 【請求項４】前記研削砥石の風切り音を集音する集音マ
   イクと、 前記研削盤のコントローラに入力された砥石回転数の設
   定値に基づいて前記研削砥石の回転周波数の固有領域を
   定め、この固有回転周波数領域における前記集音マイク
   からの実音圧レベルを抽出する音圧抽出手段とをさらに
   備え、 前記演算手段は、前記研削砥石のバランス修正を行った
   のちに、 前記音圧抽出手段により抽出された実音圧レベルと予め
   設定された基準音圧レベルとを比較し、実音圧レベルが
   基準音圧レベルよりも大きい場合には、前記研削盤のコ
   ントローラに対して、砥石作業面の自動修正サイクルを
   起動させる指令信号を出力することを特徴とする請求項
   ３記載の研削砥石の監視装置。