JPS6020140B2 - グラインダ加工中の加工物の回転を検査する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、グラィンダ加工されつつある機械的加工物の
回転を検査する方法および装置に係り、特に加工物がシ
ュウ上に載せられて、電磁クランプ装置を有するスピン
ドルによって回転するようにしたグラインダに関する。

この形式のグラィンダの不具合の一つは、加工されつつ
ある加工物が正規に回転しないことがあることである。
それは、いくつかの原因によるものである。すなわち、
スピンドルを回転する動力が低すぎること、加工物に加
わるスピンドルの磁気引力が欠除または不足しているこ
と、加工物に加わる砥石車の押圧力が大きすぎること「
加工物の予備加工が不十分であること、および摺動シュ
ゥの配置が不正または不良になることなどである。不良
または不規則な回転は、不良加工品の生産と、機械の生
産性低下とを招来する。

従来においては、この回転は機械を操作する人がその加
工品を視覚的に点検することによって検査されている。

他方において、また加工サイクル時間が短かいためにも
、この方法は、多数の機械をただ一人の操作員に検査さ
せるようにグラィンダを完全自動化しようとする現今の
傾向に合致しない。特に、この傾向は、加工中に加工物
の寸法、適時に寸法の変化、すなわち除去率、および加
工物形状の誤差を測定し、かつそれに従って研削サイク
ルの種々の段階を操作するようにしたゲージの製造が促
がした。

このようなゲージは、いくつかの形式があり、特に電子
式および空気式ゲージが知られている。

しかしながら、すでに述べたように今日までのどの装置
でも加工物の真の回転を検査することはできなかった。
本発明の目的は、グラィンダ加工中の加工物の不足回転
または不正回転を自動的に検査する方法を提供すること
である。

本発明の他の目的は、グラィンダ上の加工物の不足また
は不良回転の結果として或る信号を供給して自動的に良
好な操作を実行し、従って不良加工物の生産と、機械の
低下生産性とを回避することができる装置を提供するこ
とである。これらの目的およびその他の目的および利点
は、下記の方法によって達成される。

すなわち、、機械に対して固定された方向による加工物
寸法に応じて測定値を発生することによって加工物寸法
が測定されるように、グラィンダ上の機械的加工物の回
転を検査する方法であって、前記方法は本発明によって
、前記固定方向について加工物の表面の相対的移動によ
って変化する少なくも一つの変化物を検出するように前
記測定信号を処理することを予見し、前記変化物は加工
物の回転の均一度に応答する了承信号を発生するに使用
される。前記方法を実施する装置は、加工物の幾何学的
特徴およびそれらの変動についての情報をあたえるよう
に前記加工物寸法に応答する信号を提供するようにした
測定装置および後続時間に検知された測定信号を処理す
るようにした処理装置とを含み、前記実施装置は、本発
明によって更に、前記処理装置をトリガする遅延装置と
、前記処理装置の出力信号を予め設定された基準信号と
比較する比較装置と、加工物の不規則回転の結果として
前記比較装置によって動作される同意装置とを含んでい
る。

この装置の特殊な特徴によれば、前記処理装置は、加工
物の形状誤差を測定するそれ自身は周知の回路を含み、
前記回路の出力は、前記比較装置の入力と接続されて、
加工物自体から材料除去が開始する前に加工物の回転を
検査する。

本発明の前記装置の他の特徴によれば、前記処理装置は
加工中の加工物から材料除去の割合を計測する周知回路
を含み、前記回路の出力は材料除去時に加工物の回転を
検査するために前記比較装置の入力に接続される。

本発明は、好ましい非制限的の実施例を示す添付図面を
参照して更に詳細に説明する。

第１図を参照すると、被加工物は、環１１の形態をして
おり、その外側円筒表面は、砥石車１２によって研削さ
れる。

この被加工物は、通常には機械の上に取付けられ、また
自動的に図示しない機械腕によって取外される。環１１
は、シュー１３，１４の上に置かれて、点線で示したス
ピンドル１５によって回転させられる。このスピンドル
は、電磁作用によって環を固持している。環１１の寸法
、更に正確にいえば公称寸法に対する偏差は、固定基準
フィーラ１９に対して動くことのできるフィーラ１８を
持った測定頭部１７を有する電子式ゲージによって検知
される。

頭部１７は、揺動支持体２１によって機械上に装架され
、この支持体は頭部が環１１の直径の変動に精密に従動
できるように移動されることを可能とする。砥石車１２
はスライド２３によって支持され、急速接近運動と、加
工中の工具送りと、工具の戻しとは、このスラィド‘こ
よって行なわれる。

この形式の研削機械は、非常に高い時間的出力と非常に
良好な加工品質を許容する。しかし、すでに述べたよう
に、加工物が均一に回転しないことがある。

このような場合には、もし機械操作者が直ちに介入しな
ければ、加工物は焼付および傷溝を生じてそれをスクラ
ップにする。従って、加工物の損失だけでなく、機械は
スクラップ物を生産するために動いていることになるの
で、機械の生産性を低下する。

第２図を参照すると、加工作業の検査は、環１１の形状
の不規則性すなわち楕円性を検出する第１の電気ユニッ
ト２５と、処理回路２７と材料除去率を計測するように
したタイミング回路２８からなる第２電気ユニット２６
とによって実行される。

これらの２個の電気ユニット２５，２６は、それぞれ特
許第１０９７９０６号明細書および特許第１０４４８３
６号明細書に記載された公知のものと同様である。

第３図は、これら２個の電気ユニット２５および２６を
図示したものであり第１の電気ユニット２５は、被加工
物の最大径の情報を記憶する第１記憶装置８０と被加工
物の最小経の情報を記憶する第２記憶装置８１とを有し
、これらの記憶装置８０，８１には電気装置２９からの
信号が入力される。また、最大径と最小径との差は比較
回路８２で算出され、その結果は第３記憶装置８３で記
憶される。また、第１、第２および第３記・ 億装置の
それぞれの最新のデー外ま更新回路８４に供給されるよ
うになっている。一方、第２の電気ユニット２６はある
時間における被加工物の直径を表わす値を検出して記憶
する第４記憶装置８５と所定時間経過後の被加工物の直
径を検出して記憶する第５記憶装置８６とを有している
。これらの記憶装置８５，８６の出力差は比較回路８７
で比較され、その差は第６記憶装置８８で記憶される。
さらにまた、第４、第５および第６記憶装層における最
新のデータはタイミング回路２８に供給されるようにな
っている。このようにして、それ自身周知の電気装置２
９からの信号、すなわちフィーラ１８，１９によって検
出された寸法に応答する信号をユニット２５，２６が受
ける。第２図の装置は、ユニット２５，２６の出力信号
を使用して、研削の開始前とその研削中との両方のとき
に環１１が均一に回転しているかどうかを検査する。ユ
ニット２５の入力側に配置した回路は、このユニットを
トリガさせる回路であって、抵抗３１を含み、その一端
部はプラス電源に接続され、他方の端部はコンデンサ３
２と、休止中は閉じているスイッチ３３とに接統されて
いる。

コンデンサ３２は、ナンド３４の入力に並列接続され、
このナンドの出力は他のナンド３５を経てユニット２５
を制御する。

ユニット２５の出力は、抵抗３６を経て演算増幅器３７
の正入力に後続される。

演算増幅器３７の負入力には、適当な電圧源により供給
されたポテンショメータ３８により、抵抗３９を経て、
供給される可調整基準電圧を受ける。増幅器３７は、抵
抗４０によって正入力へフィード・バック接続される。

増幅器３７の出力は、ナンド４１の入力に接続され、そ
の出力は２個のナンド４２，４３によって形成された二
安定回路４４のセット入力に接続される。二安定回路４
４は、その出力をＮＰＮトランジスタ４５のベースと接
続される。二安定回路４４の他の入力（リセット）は、
抵抗３１、コンデンサ３２およびスイッチ３３の共通点
と接続される。

トランジスタ４５のコレクタと直列接続に抑制ダイオー
ド４７およびリレー巻線４８が並列に接続されて挿入さ
れる。４９は研削盤の制御回路中に組込まれたりレー接
点であって被加工物の回転が停止していたり、回転が不
規則のときに回路を開いて加工サイクルを中断する。

トランジスタ４５のベースは、滅結合ダイオード５１を
経て抵抗５２およびコンデンサ５３の共通点に接続され
る。

抵抗５２は正電源に接続される。コンデンサ５３は、ナ
ンド５５の入力と並列にあり、このナンド５５の出力は
他のナンド５６を経てタイミング回路２８を制御する。
更に、コンデソサ５３は、２個のナソド５８，５９によ
って形成された二安定回路５７の入力（リセット）と接
続される。二安定回路５７の他の入力（セット）は、タ
イミング回路に接続される。二安定回路５７の出力は、
ＮＰＮトランジスタ６１のベースに接続される。トラン
ジスタ６１のコレクタは、ダイオード６２を経てリレー
６３の巻線に接続され、このリレーの接点６４は研削盤
の制御回路中に組込まれたりし−接点であって「被加工
物の回転が停止していたり「回転が不規則のときに回路
を開いて加工サイクルを中断する。

巻線６３に並列に、抑制ダイオード６５がある。

リレーの付勢、従って接点６４の閉鎖は、トランジスタ
６川こよって制御されるとともに、更に他のＮＰＮトラ
ンジスタ６７によって制御される。ＮＰＮトランジスタ
６７のコレクタにはダイオード６８が直列接続されてい
る。トランジスタ６７の状態は、ベースにおける電圧レ
ベルに依っている。

このベースはｔ演算増幅器？Ｑの出力に接続され、この
演算増幅器はへ抵抗７１を経てユニット２６の出力信号
を正入力に受ける。増幅器７０‘まその正入力において
抵抗７２によりフィード・バックに接続され「負入力に
おいて適当な電圧源により供給されるポテンショメータ
了４により抵抗７蚤を経て供給された可調整基準電圧を
受ける。第２図のナンドの或るものは互いに接続された
２入力を持つこと「（それらのナンド‘ま実質的にィン
バータとして作用すること）に注意してｔ本装置の動作
を以下説明する。

環１１は、摺動シュウ量３，亀４の上に装置され「スピ
ンドル１５を動作して環自体を吸着し、それを回転させ
る。

フィーラ１８，１９は、環１１の外面に接触する。接点
３３は、機械サイクルに動作する図示しない適当な自動
動作によって開く。従って、いままで短絡されていたコ
ンデンサ３２は抵抗３１を経て充電される。コンデンサ
３２の電圧が、ナンド３４の限界値を超えると、ナンド
の出力に低レベル信号（信号０）を生じる。ナンド３５
の出力は、レベル１になるので「ユニット２６はトリガ
される。コンデンサ３２の装荷時間による遅延は、環自
体にフィーラ亀８，亀９が最初に衝接した結果として起
る過渡現象の後にフィーラが環に確実に接触したときに
ユニット２５が作動するように予め設定される。

研削動作の前の加工動作は、加工物に若干の楕円性をあ
たえることが多い。従って、環が回転すれば、この楕円
性はユニット２５によって検出される。もしこれに反し
て、加工物が所要の回転をしないときには、ユニット２
６は楕円性は見掛け上存在しないことを検知する。

フィーラ１８，１９０は、そのとき機械に対して実質的
に固定した方向について作用し、常に同一直径を計測す
るからである。楕円性の存在または非存在は、加工物が
真に回転しているかどうかを検査する判定基準とされる
。

もし加工物が均等に回転しているならば、ユニット２５
は〜楕円性（すなわち、加工物の最大および最小直径の
差）を検出して、増幅器３７の正入力における電圧が負
入力における電圧よりも高くなるように十分に高い出力
信号を供孫台する。

従って、増幅器３７‘まナンド４９の入力における信号
１の供給を転換する。そして、ナンド４１の出力および
ナンド４２の入力（二安定マルチパイプレータ４４のセ
ット端子）は、レベル０に達する。それと反対にト二安
定回路４４のリセット入力は「 コンデンサ３２が充電
されるとしベル１に達する。トランジスタ卒５のベース
に接触された二安定の出力は、レベル１になり、トラン
ジスタ４５は導通を開始する。巻線４８は付勢され、接
点４９を閉じて研削車１２の送りに対する同意信号を供
給する。もし、これと反対に、ユニット２５が何も楕円
性を検知しないならば「（ポテンショメータ３８によっ
て供給される基準電圧を適当に調整することによってそ
の影響を避けられる妨害は別として）二安定回路４４の
セット入力はしベル１のま）である。

二安定の出力は、レベル０にとどまり、トランジスタ４
５はカット・オフされ、接点４９は開かれている。ユニ
ット２５の動作は、楕円性が或る時間（恐らく材料除去
の第１段階を含む）に測定されるようにプログラムされ
ている。

二安定回路４４の出力における表示は、それぞれの環１
１の加工が終了するまで蓄積される。

加工の終了時に、スイッチ３３が閉じ、二安定回路４４
のリセット端子は０に達し、セット端子は１に達する。
二安定回路の出力は、０に達し、接点４９は再び開く。
従って、材料除去（および恐らく第１の材料除去段階に
対し）の前の環１１の回転は楕円性計測に基いて制御さ
れる。もし、この回路が研磨車送りに対する了承をあた
えたならば、回転は材料除去率の測定に基いて制御され
る。

実際において、前記同意の後には、タイオード５１のカ
ソードは電圧レベル１に達し、コンデンサ５３は充電す
る。

コンデンサ５３の電圧が、ナンド５５の限界値を超える
と、ナンド５５の出力はしベル０に達する。ナンド５６
の出力はしベル１になる。コンデンサ５３による遅延は
、研磨車１２が環１１に接触するところまで動くために
必要な時間を考慮に入れて予め設定される。

ナンド５６に出力における信号１は、材料除去率を計算
するユニット２６のタイミング回路２８をトリガする。

もし、環１１が均等に回転するならば、ゼロでない材料
除去率が検知され、演算増幅器７０の正入力における電
圧は負入力における電圧を超えるので増幅器７０はスイ
ッチを切換えてトランジスタ６７のベースに信号１をあ
たえる。トランジスタ６７は、導通を開始し、そのェミ
ッ夕電流は巻線６３を付勢して接点を閉じた状態に保持
する。

この同意によって加工サイクルが続けられる。もし、そ
の反対に、環１１が回転しないならば、ユニット２６は
ゼロに等しい材料除去率を検出する。

（ポテンショメータ７４によって供給される基準電圧を
適当に調整することによってその影響を避けることがで
きる妨害は別とする。）トランジスタ６７はスイッチ・
オフとなる。ユニット２６は材料除去率の計測を終る以
前の経過時間中に、（これは短かいけれども、ユニット
２６がトリガされた後にときに生じる）、接点６４はト
ランジスタ６１のコレクタ電流によって閉じられ、接点
４９がその同意をあたえる限り、砥石車を前進させるよ
うにする。

トランジスタ６１の状態は、二安定回路５７によって制
御される。開始時において、コンデンサ５３の電圧はし
ベル・ゼロにあり、ユニット２６はまだ材料除去率を計
算するためにトリガされていないで、二安定のセットは
タイミング回路２８から信号１を受ける。従って、二安
定回路５７の出力はしベル１であって、トランジスタ６
１は導通し、接点６４は閉じる。

コンデンサ５３の電圧がレベル１に達すると、二安定の
セット、リセットおよび出力はすべてレベル１となる。

ユニット２６が材料除去率の値を計算するために必要と
する時間が経過した後に、タイミング回路２８は二安定
回路５７のセットをレベル０とする。そして、二安定回
路５７の出力がレベル０に達し、トランジスタ６１は導
通をやめ、接点６４の位置はトランジスタ６７のベース
における信号に依存する。前に述べたように、加工物の
回転の検査は材料除去段階において楕円性を計算するた
めの唯一の回路によって実施される。

但し、最終の段階（仕上げおよび無火花段階）を除く。
何となればこれらの段階では楕円性はなくなるからであ
る。或る場合にはユニット２６に関連する回路によって
材料除去段階だけの回転を検査することが望ましいこと
もある。本発明の他の変形によれば、ユニット２５は帯
城フィルタ回路によって置きかえることができる。

ユニット２５に関連した第２図の装置のその他の部品は
、実質的に変更はない。このように変形された装置の動
作は、下記の考察に基いている。環１１がフィーラ１８
，１９に接触して回転しているときには、加工サイクル
の開始時および加工サイクル中の両方において、加工物
の粗雑なまたは加工された表面に対するこれらのフィー
ラの摩擦によって高い振動数の機械的振動を生じる。

これらのフィーラ１８，１９は機械的振動は、装置２９
により電気的振動として検出される。環１１の直径測定
に関して、前記の振動は、その測定値を示す信号の周波
数に比較して高い周波数を持っていて、或る妨害を代表
し、これは低域フィル外こよって除去される。本発明に
よれば、これらの高周波数の振動の存在または非存在は
、環１１が回転しているか否かを評定する判断基準とさ
れる。

この目的のために、装置２９によって検出された電気的
信号は、装置２５を置きかえた帯域フィルタ回路に直接
送給されて、前記高周波振動を電子的に検出してそれら
の振幅に比例する信号を出力にあたえるようにする。

かような振動の周波数は加工物の回転速度によっている
ので、フィル夕のカット・オフ周波数を適当に調整する
ことによって、加工物が希望値から非常に異なった速度
で回転しているときにおいても停止信号または警報信号
を生ずることが可能である。

加工物の楕円性および、または材料除去によって装置２
９の出力信号内の生ずる振動の周波数を検知する周波数
計によってユニット２５，２６を置きかえ、またはそれ
らに関連せしめ、かつ停止または警報回路を制御するこ
とによって前記と同様の結果を達成することができる。
すでに述べたもの以外にその他多くの変形および変化は
、本発明の要旨を離脱することなく、上記方法および装
置に対して実施することができることは明白である。

本発明は、次のような態様で実施することができる。

１ 寸法変動の測定値に応答する前記信号は、或る時間
において、前記測定信号から検出されることのできる前
記加工物の最大寸法と最小寸法との差であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項による方法。

２ 寸法変動の測定値に応答する前記信号は、前記測定
信号から計算された材料除去率の示度で３あることを特
徴とする特許請求の範囲第１項による方法。

３ 前記変動値は、加工物の回転によって生ずる機械的
振動による前記測定信号の変化に依存する大きさである
ことを特徴とする特許請求の範３囲第１項による方法。

４ 前記処理装置は、加工物の回転運動の結果としてそ
の表面に沿って検出された測定信号を処理することによ
って前記加工物の形状誤差を検査するための自身周知の
ユニットを含み、前記４遅延およびタイミング装置は前
記加工物上の測定位置に向って測定装置が移動するにと
もなう可能な過度現象の終了を確認するに十分の遅延を
もって前記ユニットをトリガさせ、前記比較装置は前記
ユニットの出力信号のレベルの結果としてオン・オフ形
式の信号を前記同意装置にあたえるようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第２項による装置。５ 前記処
理装置は加工されつつある加工物からの材料除去率を計
算するための自身周知のユニットを含み、前記遅延およ
びタィミン装置は研磨車が加工物に実際に接触した後に
前記ユニットをトリガするようにされ、前記比較装置は
オン・オフ出力を持つ形式であることを特徴とする特許
請求の範囲第２項による装置。

６ 前記処理装置は、前記測定信号をフィターして、加
工物回転により加工物と測定装置との間に相対運動が存
在することに困る振動を検出するようにした帯城フィル
タ回路を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項に
よる装置。

７ 材料除去率を計算するように前記ユニットをトリガ
するようにした前記遅延およびタイミング装置の入力は
、形状誤差を計算するための前記ユニットの出力信号の
結果として加工サイクルを続行させるようにした或る同
意素子に関連した回路に接続されることを特徴とする特
許請求の範囲第２項または前掲第４項または第５項によ
る装置。

【図面の簡単な説明】

第１図、本発明の装置ではないが、摺動シュウの上に戦
っている加工物が電子ゲージによって測定されるように
した外側グラィンダを部分的に示す図、第２図は、本発
明により構成され、第１図に示す形式のグラィンダに適
用するために特に適する装置の配線図、第３図は第１お
よび第２の電気ユニットの回路の詳細を示したブロック
図である。 １１……環（加工物）、１２・・・…研磨車、１３，１
４……シユウ、１５……スピンドル、１７．．…．電子
ゲージ測定頭部、１８，１９・・・・・・フィーラ、２
１…・・・揺動支持体、２３・・・・・・スライド、２
５，２６……電気ユニット、２７・・・…処理回路、２
８・・・・・・タイミング回路、２９・・・・・・電気
装置、３１・・・・・・抵抗、３２・・・・・・コンデ
ンサ、３３・・…・スイッチ、３４，３５・・・・・・
ナンド（ＮＡＮＤ）、３６．．．・・・抵抗、３７・・
・・・・演算増幅器、３８・・・・・・ポテンショメー
タ、３９，４０・・・・・・抵抗、４１，４２，４３…
…ナンド、４４……二安定回路、４５……ＮＰＮトラン
ジスタ、４７・・・・・・抑制ダイオード、４８・・・
・・・リレー巻線、４９・・・・・・リレー接点、５１
・・・・・・減結合ダイオード、５２・・・・・・抵抗
、５３・・・・・・コンデンサ、５５，５６，５８，５
９……ナンド、５７・・・・・・二安定回路、６１・・
・・・・ＮＰＮトランジスタ、６２…・・・ダイオード
、６３・・・・・・リレー巻線、６４・・・・・・リレ
ー接点、６５・…・・抑制ダイオード、６７・・・・・
・ＮＰＮトランジスタ、６８・・…・ダイオード、７０
・・・・・・演算増幅器、７１，７２，７５・・・・・
・抵抗、７４・・・・・・ポテンショメー夕。 ｒｉＧ．２「１６．３ ｒｉＧ．ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シユー１３，１４によつて支えられた被加工物１１
   をスピンドル１５で回転駆動し、被加工物の削り代を砥
   石車１２で研削加工し、加工中の被加工物の直径を計測
   して直径に対応する第１の信号を出力し、この第１の信
   号の最大値と最小値との差から被加工物の真円度に対応
   した第２の信号を出力し、さらに加工中の被加工物の一
   定時間経過後における直径の減少量から被加工物の材料
   除去率に対応した第３の信号を出力し、前記第２の信号
   と基準信号とを比較して得られた出力信号を第４の信号
   としてとり出す一方、前記第３の信号と基準信号とを比
   較して得られた出力信号を第５の信号として別個にとり
   出し、この第４および第５の信号から被加工物が均一に
   回転しているかどうかを判別するようにしたことを特徴
   とする円筒研削盤における被加工物の回転を検査する方
   法。 ２ 被加工物１１を研削する砥石車１２と、上記被加工
   物１１を回転可能に支承するシユー１３，１４と、上記
   被加工物１１を回転するスピンドル１５と、サイクル制
   御手段と、被加工物を計測するために回転中に計測位置
   におかれ被加工物の直径に対応した第１の信号を発生さ
   せる測定装置１７，２９と、この第１の信号の最大値と
   最小値とを検出し、被加工物の真円度に対応する第２の
   信号を発生させるように前記信号を処理する第１の電気
   ユニツト２５と、被加工物の加工中、一定時間経過後に
   おける直径の減少量に対応する信号を検出し、被加工物
   の材料除去率を示した第３の信号を出力する第２の電気
   ユニツト２６と、前記第１および第２の電気ユニツトに
   接続され、前記第２の信号と第３の信号のそれぞれを基
   準信号と比較する比較装置３７，７０と、前記第１およ
   び第２の電気ユニツトに接続され、加工中の所定の段階
   で前記第１おぐび第２の電気ユニツトをトリガーし、回
   転の均一度を検出する遅延およびタイミング装置３１，
   ３２，３３と、前記比較装置３７，７０に接続され、被
   加工物の規則的な回転の有無を示した信号によつて接点
   を開閉するリレー接点４９，６４とを備えたことを特徴
   とする、グラインダ加工中の被加工物の回転を検査する
   装置。