JPS6020146B2 - 研削盤といし車の研削能力チエツク方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機械自体の製作サイクルを最適なものとするた
め、研削盤のとし、し車の研削能力をチェックする方法
と装置に関する。

前記チェックは一般に機械加工された加工片のプリセッ
トされた個数に応じて機械の加工サイクルを周期的に中
断することにより行なわれる。

このような仕方で行なわれるため、といし車の構造が原
因で、また加工すべき材料や加工すべき加工片の最初の
寸法、即ち直径が各加工片毎に異なっていることと（即
ち加工片毎にストック値が異なっていること）が原因と
なってとし、し車の磨滅速度は必ずしも加工片が同数で
あっても同じにはならない。ここで、本文中で使用され
る用語“ストック”及び“ストック値”につき説明する
。

“ストック”は加工片の実際寸法と公称寸法の間の差を
意味する。

従って例えば実際直径Ｄと公称直径（所望の仕上直径）
Ｄｏをもつ円筒形加工片の場合、ストックＳはＤ−Ｄｏ
で与えられる。“ストック”はかかる意味で、本明細書
を通じて一貫して用いられている。従って“ストック値
”は上記の例によれば上記○−Ｄｏの値を指すものであ
る。前述の理由から、とし、し車はまだ有効であるとき
にドレッシングすることが起ったり、あるいはドレッシ
ングが若干遅れて行なわれることが起ったりして、とい
し車の寿命と加工片の仕上げ精度に影響することとなる
。

前記制御法は実質的に粗雑で不経済である。

また、研削作業中、ストック除去速度（前記ストックに
相当する材料部分の除去速度）を設定された基準速度と
比較し、比較される信号間の差が予め決められた値を越
えたときに、といし車のドレッシングをそれに従って自
動的に制御することは既知である。ここで、ストック除
去速度とは、単位時間則ち一定時間中に加工片から除去
される材料量を指示する変数である。勿論、それは加工
片直径（又はストック）の時間に関する導関数として近
似的に表わすことができる。この導関数は或る時間内に
除去される量ではないが、材料除去速度を適切に表現す
ることができるものである。しかし前記方法にはその使
用を制限する幾つかの欠点がある。その理由は、真の（
実際の）除去速度と設定された除去速度間の差はとし、
し車の状態に依存するのみならず、加工片の最初のスト
ックや加工片の有し得る欠陥、加工開始時の加工片に対
するとし、し車の接触速度にも依存するからである。こ
こで、真の除去速度とは実際に生じる速度、即ち演算ユ
ニット１５によって測定される速度である。設定された
除去速度は、もし外乱（変化し得る曲げ、といし車の研
削能力の変化、加工片の欠陥等）がなければ、とし、し
車の設定された送り即ち切込速度により生じる理論的除
去速度である。上記設定された除去速度はプログラム装
置１６の出力である。また接触速度とは、といし車が最
初に加工片と接触する瞬間におけるといし車の加工片に
向って接近する移動速度である。もし接触速度が大きい
と、またたとえとし、し車が良好な研削状態を示したと
しても、加工中に加工片の受ける曲げ（たわみ）が大き
くなり、実際の材料除去速度をかなり増大させることに
なる。前記曲げ（たわみ）はとし、し車が加工片に与え
る推力に因り生じる。機械加工中加工片の曲げは減少し
て、加工片は元の形状（例えば円筒形）を復元（リカバ
リ）しようとする傾向をもつ。曲げが大きい程上記復元
傾向が大きく、材料除去速度は増大すると考えられる。
上述の観点から、とし、し車は、それが未だとし、し車
として有効でありドレッシングする必要のないときにド
レッシングするということも起りうる。

そしてこの場合はとし、し車の状態とは無関係にドレッ
シング作業が行なわれる。本発明の解決しようとする技
術的問題点は研削能力をチェックする方法と装置を提供
することにある。

これらは信頼性が高く、ドレッシング作業の回数を最小
限に減少することができ、といし車を常に有効な状態に
保つことができて、加工片の機械加工を完全に行なうこ
とを可能とする。本発明は、従来法とは異なり、とし、
し車の単一の値に基づくのではなく、むしろとし、し車
の状態に依存する複数の値を処理することによって研削
能力をチェックする方法を提供する。前記問題点は本発
明法により解決される。

即ち、各加工片毎にその加工片の機械加工サイクルの終
りの部分において、とし、し車によって加工片に加えら
れる推力に困って加工片目身に存在する曲げ状態やひず
みに対応した１つの値、即ちストックの実際の除去速度
と設定された除去速度間の差を決定し、順々に続く加工
片につて前記値を総計、即ち合計又は積分し；この総計
により得られた値を基準値と比較することによってとし
、し車の研削能力をチェックする方法によって解決され
る。事実、加工サイクルの終りの部分では、加工片の曲
げとひずみは普通、相当な程度までとし、し車の状態に
依存することが判った。

更に、いろいろな加工片の曲げ状態やひずみに対応する
データを総計することは思いがけない或いは二次的なフ
ァクターの介在する危険性を回避することを可能にする
。

本発明法を実施する装置は、機械加工中に加工片寸法を
検知する装置と、加工片寸法を検知する装置に応答する
トリガ装置と、各加工サイクルの終りの部分にトリガさ
れかつ加工片の曲げ状態とひずみに応答する１つの値、
即ちストックの実際の除去速度と設定された除去速度間
の差を計算するために用いられかつ次々と計算される値
を総計するために用いられる演算グループとを備え、前
記演算グループはといし車のドレッシングを制御するた
めのスレシュホールド装置に接続されている。

前記トリガ装置（第１図のスレシュホールドュニツト５
０とスイッチ１８）は加工片寸法の（従って実際のスト
ック）実際の値に応じて演算装置をトリガする（動作可
能にする）ものである。

前記演算グループ（第１図のユニット又は装置１５〜１
７，２０はとし、し車の研削能力に応答する信号の積分
計算をするものである。以下、図に基づき本発明の実施
例を説明する。

第１図において、１１は機械加工すべき加工片であり、
この加工片はキャリジ１３上に既知の仕方で固定した計
測ヘッド１２により、加工片のストック、即ち実際直径
と公称径間の差を測定される。しかしながら、勿論実際
直径を測定する絶対測定ヘッドを使用することもできる
。測定された直径値又は公称直径に対する実際直径の差
の値は電気出力信号に変換される。計測ヘッド１２は正
反対に対向した個所で加工片に接触するフィーラをもっ
た２つの可動アームと、測定信号を与えるため前記可動
アームに接続した位置トランスデューサを具える。

前記キャリジは計測ヘッドを測定位置へもって行くため
に使われる。計測ヘッド１２の出力信号は増幅器１４に
送り、その出力機は常にストック除去速度（ストックに
相当する部分の材料除去速度）の実際の値を与えること
のできる演算ユニット１５に接続する。

この演算ユニット１５は計測ヘッド１２の電圧の形の出
力信号を、ストック除去速度、即ち除去率を連続的に与
えるべく、連続的に演算する。この除去速度は前述の如
く測定された直径又はストックの時間に関する導関数と
して表わすことができる。従って演算ユニット１５は微
分回路とすることができる。とし、しヘッドの送り速度
はとし、し車を送る速度であり、従ってそれは切込速度
と定義することができる。しかし切込速度は変化する加
工片の曲がり、とし、し車の摩耗等によって通常はスト
ック除去速度又は率とは異なる。研削盤が、加工されて
いる加工片の実際寸法に応じてとし、し車の送り（切込
）速度を制御するプログラム装置を備えることは既知で
ある。

この実施例もこの方式に従っており、増幅器１４の出力
端はプログラム装置１６に接続され、このプログラム装
置はいるいるな寸法（直径）値の加工片１１について、
とし、し車５２を支持したとし、しヘッド（図示せず）
の設定された送り速度に相当する値を出す。このプログ
ラム装置１６の出力値は加工片の実際直径に応じて、１
つの加工片の機械加工中あらゆる瞬間に変化するもので
ある。即ちプ。グラム装置では加工片の実際寸法に対応
する値が刻々と与えられ、これに応じて１つの加工片の
加工中に設定された送り速度の基準値が刻々と出される
。前記プログラム装置１６の出力信号、すなわち、とし
、し車ヘッドの設定された送り速度と、演算ユニット１
５の出力信号すなわち加工片１１の実際のストック除去
速度は比較ユニット１７で比較される。

この比較ユニットはその２つの入力信号間の差を与える
。実際のストック（実際寸法と、公称寸法則ち所望の仕
上寸法との差）は研削作業中変化していく。

とし、し車の研削能力をチェックするのに適したストッ
ク値は勿論機械加工すべき加工片の材料又は寸法に依存
する。例えば異なった所望の仕上寸法をもつ２つの異な
った加工片を機械加工するためには、研削機械のプログ
ラミングは異ならなければならない。とし・し車５２の
研削能力のチェックは、加工中に加工片のストックがあ
る値に達したときに始められる（この値はプログラム装
置１６により与えられるプログラムに密接に関係する）
。

研削作業サイクルは通常幾つかの異なった段階、例えば
粗研削、精密研削、スパークアウト（とし、し車の送り
なしでの研削）等か．らなり、これらにより外面研削の
場合には加工片の寸法（直径等）、従ってストックが次
第に減少せしめられる。

加工片の表面性質は前記研削段階を経るにつれて次第に
改善され、最初の形状欠陥を減らし、機械加工の妨害要
因を減らす。それ故、機械加工の終りの段階では、とし
、し車の実際の研削能力に本来影響するパラメータを検
出するのがずっと容易になる。これに反し、最初の機械
加工段階（ストック値が高いとき）には、といし車の研
削能力の評価は、妨害要因の存在により、困難となる。
従って、（加工片１１の実際寸法が公称寸法とかなり異
なっているときは）ストック値が大き過ぎる段階でチェ
ックを開始することは好適ではない。機械加工サイクル
の終りの部分では、主として初期の加工条件に依って加
工サイクルの最初の段階で加工片１１に生じた曲げ（た
わみ）とひずみはもはや存在しない。

機械加工サィルの終りの部分において加工片中にまだ残
っている曲げとひずみはといし車５２の研削能力に実質
的に依存するものである。それ故加工サイクルの終りに
おける実際のストック除去速度と設定された送り速度間
の差は主としてとし・し車５２の状態に依存することが
明らかである。

第１図の装置では、前記チェックの開始はスレシュホー
ルドュニツト５０により起される。

スレシュホールドュニット５０は周知の比較回路であり
、これは機械加工サイクルの終り近くで次第に減少して
いるストックが端子５３でセットした第一の基準値に等
しい値に達したときに出力制御信号（スイッチオン）切
替えるための、即ちスイッチ１８を閉じるための信号）
を出すものである。更に、スレッシュホールドュニット
５０の入力信号が端子５４でセットした第二の基準値に
等しい値（前記第一の値より４・さし、値）に達したと
きに前記スレシュホールド５０の出力信号は、再びスイ
ッチ１８をオフに切替えるように、即ち開くように、変
る。この第二の基準値はゼロにセットすることができ、
この場合にはスイッチ１８のスイッチオフへの切替えは
、加工片が最終の所望寸法に達したとき（ストックがゼ
ロになったとき）に起こる。スイッチ１８は比較ユニッ
ト１７に接続されており、加工片１１のストックがプリ
セットされた２つの値間で変るときには実質的に閉じて
いる。

前記プリセットされる値のうちの第二の値は加工片１１
が所望の公称寸法に達した瞬間に相当する値である。即
ちこの瞬間にストック、即ち実際寸法と公称寸法の差が
ゼロに達する。それ故スイッチ１８が閉じている時間は
加工片毎に変るｏスイッチ１８が閉じると、比較ユニッ
ト１７の出力端の差信号はメモリを有する積分回路２０
に入れられるほかに、トリガュニツト１９にも送られ、
その端子５１に導入される基準値と比較される。

この基準値は比較ユニット１７の許容しうる則ち正常な
出力値、即ちとし・し車の研削能力が良好なときの比較
ユニット１７の出力値とすることができる。トリガュニ
ット１９は、少なくとも部分的にはとし、し車の研削能
力に依存する信号を受け、この信号は前記基準値と比較
され、研削能力が良好なときには前記比較による差が小
さいか又はゼロもこなるようになされている。

積分回路２川ま前記の如くスイッチ１８に接続しており
、メモリ又は記憶装置としても働く積分コンデンサを含
む。

比較ユニット１７の出力値の差信号である電圧Ｖ＾−Ｖ
Ｐをスイッチ１８を経て入力信号として受けるが、この
差信号は同時にトリガュニット１９に送られ、前記基準
値と比較され、差信号、即ち入力信号が端子５１で与え
た基準値を超えたとき、トリガュニツト１９はトリガ信
号を与え、積分回路２０を作動させる。即ち積分回路２
０は、もし比較ユニット１７の出力値が端子５１で入力
した基準値より高ければ、スイッチ１８の閉鎖中に比較
ユニット１７の出力値を前記スイッチの閉鎖時間につい
て積分する積分回路である。もしスイッチ１８の閉鎖時
間（この閉鎖時間はスレシュホールドュニット５川こよ
って決まる）がｎ×△ｔであれば、積分回路２０１こよ
って計算される積分値は下記の式によっておおよそ表わ
すことができる。この積分値は積分回路２０によって記
憶される。複数の加工片１１が相継いで加工されるため
、積分回路２０は端子５１の基準信号のものより大きな
幅をもつ信号の時間△ｔの積分をすべて合計する。上述
のことは次の近似式で解析して表わすことができる。ｎ Ｕ＝Ｚ（Ｖ＾−ＶＰ）・△ｔ ｌ 但し、 Ｕは積分回路２０に記憶した電圧パルスの合計（毎秒当
りのボルト）を示す：Ｖ＾は実際のストック除去速度に
比例した電圧：ＶＰは設定された速度に比例した電圧： ｎはスイッチ装置１８の閉鎖時間をｎ×△ｔとして表わ
す数値：上記スイッチ１８の閉鎖時間ｎ×△ｔは前記の
如く機械加工サィクルルの終りの近くでストックがスレ
シュホ−ルドュニット５０に設定される第一と第二の基
準値内にある期間である。

前記の如く、積分回路２０は入力端に電圧Ｖ＾一ＶＰを
受ける。

ＶＰはプログラム装置１６の出力電圧である。この積分
回路２０‘まトガュニット１９により相次ぐ複数の期間
中動作可能にされる。従って上記式は入力信号Ｖ＾−Ｖ
Ｐの関数として積分回路２０の出力信号Ｕを近似的に表
わす。積分回路２０の出力信号はドレッシング制御装置
２１に導入され、適切にプリセットされた値と比較され
る。実質的にドレッシング制御装置２１はスレシュホー
ルド装置である。

プリセットされた値を超えたときこの制御ユニット２１
はといし車５２をドレッシングするための制御を行ない
、同時に既知のユニット２２を用いて積分回路２０をリ
セットする。本発明による制御装置では、といし車の研
削能力が実際に不十分であるときにドレッシングを行な
うことができ、従って不必要なドレッシングをすること
による加工の休み時間を最低限に減少する。

第２図は第１図のメモリを含む積分回路２０の好適実施
例を示す。

第２図を参照すれば、入力端３０から抵抗器３１を経て
比較ユニット１７からくる信号は演算増幅器２９の負の
入力端に達する。

すなわちこれは実際の除去速度と設定された除去速度間
の差を表わす信号である。演算増幅器２９の正の入力端
は抵抗器３３を経て接地ーバィアスされているが、この
増幅器は電圧＋Ｖと−Ｖより給電され、抵抗器３４によ
り負のフィードバックでその負の入力端に接続されてい
る。

ィンバータとして働く演算増幅器２９は出力端３５に位
相が反対の信号を入力信号に与える。ィンバータ回路２
９の出力信号は抵抗器３６を経て演算増幅器３８の正の
入力端に導入される。

この増幅器はスイッチ４５が閉じたときコンデンサ４０
により負のフィードバックで接続され、かくして積分回
路として働く。演算増幅器３８は電圧＋Ｖと−Ｖにより
給電され、その負の入力端は抵抗器４１により接地され
ており、その出力端は抵抗器４３を経て接地されている
。コンデンサ４川まスイッチ４５により充電され、この
充電は抵抗器４１の値に依存する。

この抵抗器はコンデンサ自身の充電電流値を決定するも
のである。スイッチ４５は既知のユニット４６で制御し
、このユニットはスイッチを開閉することができる。

ユニット４６はトリガユニツト１９の出力端と接続して
いる（第１図）。

ユニット４６は積分回路２０（第１図）の入力信号がト
リガュニット１９の端子５１にセットした基準信号の幅
を超えたときスイッチ４５を閉じさせるために適当に制
御される（第１図）。

これが行なわれると、コンデンサ４０上の電圧はスイッ
チ４５の閉鎖時間△ｔと演算器３８の出力端にある信号
の幅の積に比例した値だけ増す。第ｉ図の積分回路２０
の入力端の信号がトリガュニット１９（第１図）の端子
５１上にセットした基準信号より低いまたはそれに等し
い幅をもっときには後者はユニット４６に作用してスイ
ッチ４５を開かせる。この状態で「増幅器３８の出力端
とコンデンサ４０間の接続が中断され、メモリコンデン
サ４０の端子の電圧変化を受けない。コンデンサ４０の
端子にある電圧は差敷増幅器４７の入力端に導入される
。この増幅器は単一のゲインと入力インピーダンスをも
ち、これはスイッチ４５が開いたときコンデンサ４０の
放電電流が辛うじて認められる程の高さである。時間間
隔△ｔの間にコンデンサ４０１こメモリされた信号の合
計に応じて、増幅器４７の出力端々９上の電圧は第１図
につき述べた如く制御ユニット２１の入力端に導入され
る。

トリガュニット１９とドレッシング制御袋魔２１は例え
ば第３図に示す如き構成の比較回路とすることができる
。

スレシユホールドユニツト５０も２つの基準値を受入れ
る比較回路と考えることができる。第３図につき説明す
れば、比較ユニット亀丁（第１図）の出力端にある信号
は抵抗器２４を経て演算増幅器２３の負の入力端に導入
され、既述の如く正当に選択された基準信号は抵抗器２
５を経て同じ増幅器の正の入力端に導入される。

演算増幅器２３は電圧十Ｖと−Ｖを供給され、正の入力
端で抵抗器２６により正のフィードバックに接続される
。抵抗器２７は回路中の電流を制限するが、演算増幅器
２３の出力端と接続した陰極と接地バィアスした陽極を
もつダイオード２８は増幅器自身の出力電圧を制限する
ための手段として使う。

加工サイクルをチェックする前に、すなわち第１図のス
イッチ１８を閉じる前には演算増幅器２３の入力端には
基準信号だけがあり、そのため演算増幅器２３の出力端
には積分回路２０（第１図）を遮断し得る高電圧レベル
をもつ信号が存在する。加工サイクルのチェックの間に
、すなわちスイッチ１８を閉じた後、もし実際のストッ
ク除去速度とプログラミングされた除去速度間の差を表
わす信号が前述の基準信号より低ければ、積分回路２Ｍ
まオフになったままである。

ものその差信号が基準信号を超えれば、増幅器２３の出
力は低電技レベルにされ、積分回路２０をオンに切換え
ようとするすスイッチ１８を再び開くことは、あるスト
ック値に達した後ではなく、スイッチ１８が閉じたとき
に自動的に作動されるタイマーを用いて制御することが
できる。

このようにすれば、閉鎖期間は所望ならぱあらゆる加工
片１１について一定とすることができる。

即ちスレシユホールドユニツト５０はその入力信号が関
連した基準値に等しくなったときにスイッチ１８をオン
（閉鎖）又はオフ（開き）に切替える。それ故スイッチ
１８の閉鎖時間は変えることができる。スイッチ１８の
閉鎖時間は、端子５４の基準値（圧力）に依存するスイ
ッチオフ制御を除去すること及び或る決まった一定時間
スイッチ１８を閉じたままに（スイッチオンにしたまま
に）保つタイマーを設けることによって、一定にするこ
とができる。前記実施側毛髪発明の範囲内で種々設計変
更し得るものであることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置をブロック図で示す図
、第２，３図は夫々第１図の装置の回路部分を示す図で
ある。 ｌｉ・・…・加工片、１２・…・・計測ヘッド、亀３・
・・・・‘キヤリジ、１４…・・・増幅器、１５・・…
・演算ユニット、１６・・・…プログラム装置、１７・
・・・・・比較ユニット、１８……スイッチ、１９……
トリガユニツト、２０…・・・積分回路、２１・…・・
ドレッシング制御装置、２９…・・・演算増幅器、３３
，３４…・・・抵抗器、４０・…・・コンデンサ、４５
・…・・スイッチ「 ４６・・…・ユニット、４７・・
…・差動増幅器、５２……といし車。 図 船 図 Ｎ 船 図 の 舷

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 丸い表面の加工片１１を機械加工する研削盤のとい
   し車５２の研削能力をチエツクする方法において、機械
   加工している加工片１１の直径に対応する電子測定信号
   を発生させ；前記測定信号に応じて加工片１１に向うと
   いし車５２の送り即ち切込速度Ｖ＿Ｐ又は移動率を設定
   すると共に加工片からの材料の除去率Ｖ＿Ａを表わす信
   号を得るために前記測定信号を電子的に演算し；差信号
   Ｖ＿Ａ−Ｖ＿Ｐを得るために前記材料除去率Ｖ＿Ａを表
   わす信号を前記設定された送り速度Ｖ＿Ｐと比較し；加
   工片直径が決められたプリセツトされた値間にあるとき
   に前記差信号Ｖ＿Ａ−Ｖ＿Ｐを検出する５０，１８ため
   に前記加工片直径に対応する測定信号を使用し；総計即
   ち積分信号を得るために前記差信号の検出された値を、
   順々に続く加工片について、時間に関して総計し；とい
   し車をドレツシングすべきかどうかを指示する制御信号
   を比較の結果として得るために前記総計即ち積分信号を
   プリセツトされた基準値と比較２１することを特徴とす
   る研削盤といし車の研削能力チエツク方法。 ２ 順々に続く加工片１１の丸い表面を機械加工する研
   削盤のといし車５２の研削能力をチエツクする装置にお
   いて、機械加工している加工片１１の実際直径に対応す
   る電子測定信号を与える計測装置１２，１４と；前記測
   定信号に応じて加工片１１に向うといし車５２の送り即
   ち切込速度を表わす信号Ｖ＿Ｐを与えるプログラム装置
   １６と；加工片１１からの材料の除去率を表わす信号Ｖ
   ＿Ａを得るために前記測定信号を電子的に演算するため
   の、前記計測装置１４に接続した演算ユニツト１５と；
   前記切込速度を表わす信号Ｖ＿Ｐと加工片１１からの材
   料の除去率を表わす信号Ｖ＿Ａの比較から生じる差信号
   Ｖ＿Ａ−Ｖ＿Ｐを得るために前記演算ユニツト１５とプ
   ログラム装置１６に接続した比較ユニツト１７と；加工
   片直径が決められたプリセツトされた値間にあるときに
   前記差信号Ｖ＿Ａ−Ｖ＿Ｐを検出するために計測装置１
   ２，１４と比較ユニツト１７に接続したスイツチ装置５
   ０，１８と；検出された差信号Ｖ＿Ａ−Ｖ＿Ｐを受けて
   それを時間に関して積分するための、前記スイツチ装置
   に接続した積分回路２０を具え、前記積分回路は前記検
   出された差信号Ｖ＿Ａ−Ｖ＿Ｐが、といし車５２の研削
   能力が良好であるときに差信号Ｖ＿Ａ−Ｖ＿Ｐの値に基
   づいて選択された基準値を越えたときに前記積分回路２
   ０を動作可能にする即ちトリガするために前記スイツチ
   装置１８に接続したトリガユニツト１９を含んでおり；
   また前記積分回路２０により与えられた積分信号をプリ
   セツトされた基準値と比較するため及びこの比較の結果
   として、といし車５２をドレツシングするためのドレツ
   シング制御信号を与えるために前記積分回路２０に接続
   したドレツシング制御装置２１；を具えたことを特徴と
   する研削盤といし車の研削能力チエツク装置。