JPS60500047A - センタ−レス型およびセンタ−型研削システム - Google Patents
センタ−レス型およびセンタ−型研削システムInfo
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- JPS60500047A JPS60500047A JP84500328A JP50032884A JPS60500047A JP S60500047 A JPS60500047 A JP S60500047A JP 84500328 A JP84500328 A JP 84500328A JP 50032884 A JP50032884 A JP 50032884A JP S60500047 A JPS60500047 A JP S60500047A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の名称〕
セッターレス型およびセンター型研削システム〔発明の分野〕
本発明は、中実および中空の画工作物を研削するだめ、センターレス型研削シス
テム(工作物が常に固定軸上に保持されない)およびセンター型研削盤システム
(工作物が固定軸上に保持される)を両者を含む回転駆動される砥石車を用いて
広範囲の異なる工作物の研削作業を行なうだめの研削/ステムに関する。
センターレス研削は、工作物が一切の中心位置の主軸またはチャックに保持され
ることなく砥石車と対向位置の調整ホイールとの表面間の空間に挿入される公知
の研削技術である。工作物の底部は、砥石車および調整ホイールの中心部に対す
る工作物の垂直方向位置が工作物支持ブレードの支持を失うことなく変化するこ
とができるように、傾斜した頂面を有する工作物支持ブレードによシ常に支持さ
れている。工作物の回転軸心は。
工作物もまた調整ホイールおよび砥石車の両方に支持されるようにこれら両方の
回転軸心の上方に常に位置を維持する。
センターレス研削には2つの異なる形式、即ちインフィートゞ(切込み送り)と
スルーフィード(通し送り)がある。インフィート形式のセンターレス研削にお
いては、砥石車が工作物に対して半径方向に送られる間工作物は工作物支持ブレ
ードおよび調整ホイールにより支持される。砥石車は、工作物と砥石車間の研削
境界面において所要の相対的表面速度を生じるように調整ホイールのそれよりも
大きな表面速度において回転駆動される。スルーフィートゝ形式のセンターレス
研削においては、砥石車の軸心に対して調整ホイールの軸心を傾けることにょし
。
工作物が軸方向に順次送られるが、砥石車はその摩耗量を補償するに丁度充分な
量だけ前送されることにより砥石車と調整ホイール間に一定の間隙を維持する。
工作物がセンターレス研削において作業が行なわれる速度は、一般に、2つのホ
イールの軸心を結ぶ中心線の上の工作物の軸心高さが増加するに伴って増加する
。しかし、この高さが増加し得る割合は、この高さが増加するにつれて研削時の
チャタリングが増加しようとする傾向により制限を受ける。研削時のチャタリン
グが起る傾向もまた。センターレス研削において砥石車の錬磨に伴って増加する
。この研削時のチャクリングは、研削の送り速度を減少することにより避けるこ
とができるが、砥石車は壕だ定期的に研削作業の中断を要するダイヤモンド削正
を行なわねばならず、生産性は妥当ではあるが低いレベルを維持することになる
。
センター型の円筒研削においては、工作物の軸心は研削中面定位置に保持される
。ある場合には、砥石車と工作物が共にその各軸心の周囲で駆動される間、砥石
車は工作物に対して「突込み」の状態となる。他の場合ては、再び砥石車と工作
物が共にその細心の周囲で駆動される間、砥石車は連続するパスにおいて工作物
の全長に沿って綾振りされる。
長尺の工作物、即ち軸方向に砥石車よりも長い工作物は、通常、センター型の一
綾振シ防削もしくはスルーフィード型のセンターレス研削のいずれかによって研
削される。この両方の研削法においては、砥石車および工作物は相互に軸方向に
運動させられ、このため砥石車の表面の前方部分が後方部分よりも太き々研削量
を生じるという事実のため砥石車面を横切る方向て湾曲を生じる、同じ理由によ
って砥石車の表面を両側に切れる部分と切れない部分が生じ、このことは研削作
業の効率および生産性が非常に低いレベルにある砥石車のこの部分てより研削作
業全体について非常に限られた制約が課されることを意味する。
例えば、もし砥石車面の最も切れの悪い部分(常に他の部分よシも切れが悪いち
る部分)砥石車面の最も切れのよい部分に対する最適の送り速度で工作物に対し
て送られる々らば、工作物は砥石車の比較的切れの悪い部分によって焼付きを生
じるおそれがちる。実際に、この問題は、研削機械のオにレータが生産性を改善
するため送り速度を増加しようと試みる時実際に生じる問題である。
スルーフィード型のセンターレス研削においては、砥石車面の比較的切れの悪い
部分は、そのかかる部分における研削チャタリングの比較的低い閾値の故に更に
大きな制約をもたらすことになる。即ち、砥石車面の最も効率の低い部分が研削
チャタリングを生じないようにするレベルまで研削作業全体の効率を低下させね
ばならなくなる。
センター型綾振り研削は、工作物の全長に沿って調整可能な多数の支持部を必要
とすることから更に複雑となる。オはレータは、工作物の長手方向に沿って工作
物の振れをできるだけ小さくかつ均等て維持するためにこれらの静止支持部の半
径方向位置を絶えず調整しなければならない。このため、特にその全長に沿って
離間された多数のカム・ロープおよび支持部を有する長いカム軸の如きその全長
にわたって断面が変化する長尺の細長い工作物の研削を行なう時、高いレベルの
オにレータの技能を必要とする。
その長さの如何に拘らず中空の工作物のセンターレス研削において更に他の問題
と遭遇する。このよう々問題の1つは、工作物の外表面の周囲における各点に位
置する砥石車と工作物の支持部間の工作物の「圧縮」により生じる工作物の歪み
である。
このような工作物の歪みは、完全な円い断面を有するものと考えられる工作物に
おける真円度を欠く表面の研削を生じる原因となシ、これは研削作業の最終段階
において工作物を弛緩させて所要の真円度に研削することを可能にする程度まで
速度を下げねばならず、このことは当然研削作業の生産性を低下させかつ砥石車
を鈍化させることになる。更にまだ、このような工作物の歪みはゲージの読みの
精度を不正確圧する結果となり、このためゲージの読みにより反映される誤差の
補正のための制御ループに対する重大な正量のフィート8バックを生じるおそれ
がある、
〔発明の目的〕
本発明の一特質の主な目的は、工作物の研削を行なう砥石車よりも長い工作物の
センターレスおよびセンター型の両研削作業の効率、コスト効果、精度、信頼性
および生産性を改善するよつ改善された研削システムの提供にろる。これに関し
て1本5
発明の1つの特定の目的は、砥石車の全表面がこのような長尺の工作物の全長に
沿って最大の効率を以て使用することを可能にし、これにより全体的な研削速度
および生産性を最大にする如き研削システムの提供にある。
本発明のこの特質の別の重要な目的は、長尺の工作物の研削面に対する金属加工
上の傷(例えば、「焼付き」)の可能性を大幅に減少しながら、同時に要求され
るオパレータの技能レベルを緩和しかつ研削作業の生産性を向上させる改善され
た研削/ステムの提供にある。
本発明の他の特質の重要な一目的は、砥石車および調整ホイールの軸心上方の比
較的高い位置に工作物を維持することを可能にし、これにより研削チャタリング
を生じることなく工作物の真円度を向上させる改善されたセンターレス研削シス
テムの提供にある。本発明の関連する目的は、研削チャタリングを防止するだめ
の砥石車のダイヤモンド削正の必要を排除するか、ちるいは少なくとも最少限度
に抑える改善されたセンターレス研削システムの提供にある。
本発明の更に別の特質の重要な目的は、工作物の全長に沿う本発明の更に別の目
的1は、中空の工作物の外表面の研削を行なうだめの改善されたセンターレス研
削システムの提供にある。
更に、一つの目的は、中空の工作物の研削作業中工作物の歪みを最少限度に抑え
ることにより、高い精度を以てかかる工作物の研削作業を促進する如きシステム
の提供にある。
6 特表昭GO−500047(7)
本発明の更に別の目的は、中空の工作物の内外の両面の研削を行なうだめ使用す
ることができるように改善されたセンターレス研削システムの提供にある。
本発明の更に特定の目的は、研削面の信頼性に富み正確な管理によシ高度の生産
性の向上を達成する改善された付角研削システムの提供にある2
本発明の更に他の目的は、その主要部分がセンター研削またはセンターレス研削
のいずれに対しても互換性を以て使用することができる改善された研削盤および
関連する制御システムの提供にある。
本発明の他の目的および長所については、以下の詳細な記述および図面から明ら
かになるであろう。
第1図は、本発明の実施のため1種々の相互に運動可能な構成要素に対する回転
および送り駆動部を備え、速度、送シ速度およびトルクの如き異なる物理的なパ
ラメータの値を信号するセ/すを備えた例示的なセンターレス研削盤を示す略図
。
第1A図はいくつかの実施例による本発明の実施において第1図の装置と関連す
る制御システムを示す略図。
第2図は本発明全実施するセンターレス研削盤における工作物支持プレードおよ
び関連する工作物ゲージを示し、また工作物ち・よびこれと接触する調整ホイー
ルおよび砥石車を示す縦断面図。
第3図は第2図に示された構造を示す平面図。
第4図は第1図の研削盤の一部を示す概要図。
第5図は、菓1図の研削盤の制御に使用される関連するメモリー即ち記憶装置を
備えだディジタル・マイクロコンピュータの1つの適当な形態を示すブロック図
。
第6図は、本発明の第1の実施例による第1図の研削盤の制御のため使用はれる
時鎮5図のマイクロコンピュータに対する信号記憶装置即ちメモリーのブロック
図。
第7a図および第7b図(以下本文においては、第7図と総称する)は、第1図
の研削盤を制御するだめの第5図のマイクロコン上0ユータによシ実行される第
6図のメモリーに格納された主プログラムによp実施される一連の操作を示すフ
ロー・チャート。
第8図は、第6図のメモリーに格納されたサブルーチン・プログラムにより実施
され、かつ第1図の研削盤におけるX軸の滑子送りモータXFM’i制御するた
めの算5図のマイクロコンピュータによシ実行される一連の操作を示すフローチ
ャート、第9図は第6図のメモリーに格納されたサメルーチン・プログラムに従
って実施され、第1図の研削盤におけるモード3,4゜5におけるいくつかの操
作を実施するため第5図のマイクロコンピュータにより実行される一連の操作を
示すフローチャート、第10図は、第6図のメモIJ−に格納されたサブル−チ
ン・プログラムに従って実施され、第1図の研削盤におけるモード3゜4.5に
おいて砥石車、駆動モータWMを制御するだめ第5図のマイクロコンピュータに
より実行される一連の操作を示すフローチャート。
第11a図および第Llb図(以下本文においては、第11図と総称する)は、
第6図のメモリーに格納されたサブルーチン・プログラムに従って実施され、か
つ第1図の研削盤((おける削正用ロール滑子送りモータT F M ?、制御
するため第5図のマイクロコンピュータにより実行される一連の操作を示すフロ
ーチャート。
第12図1d、第6図のメモリーに格納されたサブルーチン・プログラムに従っ
て実施され、第1図の研削盤における削正ロール、駆動用モータTMを制御する
ため第5図のマイクロコンピュータにより実行きれる一連の操作を示すフローチ
ャート。
第13図は、第6図のメモリーに格納されたサブルーチン・プログラムに従って
実施され、第1図の研削盤における調整ホイール、駆動モータRMを制御するた
め第5図のマイクロコンピュータによシ実行される一連の操作を示すフローチャ
ート、第14図は1種々の相互に運動可能な構成要素のだめの回転および送り駆
動部を備え、本発明の実施のだめの速度、送り速度およびトルクの如き異なる物
理的パラメータの値を信号するためのセンサを備えた例示的なセンター研削盤を
示す概略図、第15図は、主軸アームに対して与えられる液圧作動の偏部作用力
を制御するための液圧作動回路の概略図と共に第14図の研削盤における主軸支
持アームの1つの部分縦断面図。
第16図は、第14図の研削盤における工作物の片側に関する縦断面図。
第17図は、第6図のメモリーに格納されたサブルーチン・プログラムによシ実
施され、第14図乃至第16図の研削盤における安定静止シリンダに対して与え
られる液圧作動圧力を制御するだめ第5図のマイクロコンピュータにより実行さ
れる一連の操作を示すフローチャート。
第18図は、第6図のメモリーに格納きれたサブルーチン・プログラムに従って
実施され、糖14図乃至第16図の研削盤における工作物駆動モータを制御する
ためツ5図のマイクロコン上0ユータにより実行される一連の操作を示すフロー
チャート。
第19図は、種々の相互に運動可能な構成要素のだめの回転および送り駆動部を
備え、1だ本発明の実施のだめの速度、送り速度およびトルクの如き異なる物理
的パラメータの値を信号するためのセンサを備えた中空の工作物のだめの例示的
なセンターレス研削盤を示す概略図。
鎖20図は第19図における線20−201で関する断面図。
第21図は本発明を実施する例示的な付角研削盤を示す部分斜視図、および
第22図は第21図の研削盤を示す平面図である。
〔典型的な研削盤の形態および構成要素〕第1図は、種々のセンサおよび駆動モ
ータまたはアクチュエータと共に、その種々の相互に運動可能な構成要素を備え
た研削盤の概略を示している。本文に記述する方法および装置のあるものにおい
ては全てのセンサ2よびアクチュエータカ玉必要とされる訳ではないが、第1図
は本発明によりセンターレス研肖]jにおいて使用される機械に取付けられる制
御可能な構成要素のほとんどを示す「全体的」な図と見做すことができる。
センターレス研削盤は、本例においては、固定軸20aの周囲で回転するように
支承され砥石車モータWMによっである角速度ωWに寂いて(本例においては、
反時計方1rlIに)回転、駆動される砥石車20を含む如く示さノ9.ている
、図示の如く、砥石用の表面ば、部品即ち工作物24の加工面と相弘に摩擦接触
関係(て置かれる。工作物24 i−1、形状1cおいて略々円筒状(即ち、そ
の外表面が回転面)であり、傾斜した頂面25aを有する工作物支持ブレード2
5上に支持されている。調整ホイール26もまた、調整用イール・モータRMに
よりある角速度ωWにおいてその軸心周囲に回転駆動される間、工作物24の表
面と摩擦的1て係合する。
センターレス研削・定おいては周知の如く、調整ホイール26は調整ホイールお
よび工作物間の境界面において高い摩擦係数を生じるように最小の粗粒量しか含
まない配合コ゛ムから作られている。その結果、工作物24は常に調整ホイール
26と常に同じ表面速度で回転され、この速度は研削界面において摩擦接触を生
じるように砥石車のそれとは異なるように選択されている。工作物および砥石車
の表面はその界面において同じ方向に運動するため、それらの摩擦接触の相対表
面速度はそれらの周部の表面速度間の差と等しい。
工作物24が最初(て研削盤に挿入される時、ならびに調整ホイール26カ司1
込められる他の場合においてこの工作物を支持する目的のため、工作物支持プレ
ー)”25bが工作物支持ブレード25の後方に支持されている。調整ホイール
26が工作物24と係合するように前送される時、工作物が砥石車20、工作物
支持プレート″25および調整ホイール26と接触するその3つの接触点によっ
て支持されるように、調整ホイール26は後部のプレー1−ゞ25bから工作物
を離して揚上する。
1
工作物と砥石車の界面における研削処置を生じるため、工作物支持ブレード25
を研削盤のベットに水平方向に沿って運動させるX軸の滑子XS、tたは調整ホ
イール26tx軸の滑子XSに沿って水平方向に運動させるR軸の滑子R8のい
ずれかの運動によって、工作物の表面は砥石車に対して相対的(で送られる、滑
子χSおよびR3を左右に運動させるため、液圧作動シリンダまたは液圧作動回
転モータを含む適当々制御可能装置を使用することができる。しかし1本例にお
いて示したように、滑子XSは、ベッド上に固定されたX軸送りモータXFMに
よシ制御可能な速度で反転可能に駆動されるよう結合された送りねじ28と螺合
するナツト27を支持する。論議の目的のため、モータVX !ニアの極性に従
い、またこのような電圧の大きさに比例する速度で左右に運動はせるものと仮定
しよう。分解器29の形態の位置センサは、X軸滑子が前後に運動する時その位
置を表わすため変化する信号XR’j−生じるように滑子XSまたは送シねじ2
8に対して接続されている。
滑子R3は、同様に滑子xS上に支持された送りモータRFMによって付勢され
る2このため、滑子FISは、モータRFMKより制御可能な速度で反転可能に
駆動される送りねじ31と螺合するナンド30を支持する。モータRFMの付勢
は滑子R3を運動させ、これによりモータに加えられる付勢電圧Vr fmの極
性に従って、かつこの電圧の大きさに比例する速度で調整ホイール26を左右に
運動させる。分解器32の形態の位置センサは、R2
軸滑子が前後に運動する時この滑子の位置を表わすように変化する信号RRを生
じるように滑子FIStたは送りねじ31に対して接続されている。
本発明の実施態様のあるものにおける実施においては、砥石車20の回転駆動の
ための加えらi′しつつある電力を検出して信号すること、寸だ砥石車の回転速
度を検出して信号することが(以下に説明する目的のため)望ましい。電力の検
出および信号は種々の方法で可能であるが、第1図は電力の計算のため砥石車モ
ータWMを砥石車20に対して接続する軸と関連するトルク・トランスジューサ
35を示す。このトルク・トランスジューサ35は、砥石車20と工作物24の
界面における前述の摩擦接触状態を生じるため砥石車を駆動する際与えられるト
ルクに比例するDC電圧TORwを生じる。モータWMは速度が制御可能である
ものであり、かつこのモータは液圧作動モータの如き種々の形態をとり得るが、
本例においては加えられる付勢用電圧Vwm に比例する回転速度ωmで作動す
るDOモータであると仮定しよう。砥石車20の実際の回転速度を検出して信号
するだめの有効であるが例示としての装置として1本例においては回□転計36
がモータWMの軸と接続されて砥石車の回転速度(例えば、 rpm 単位)に
比例する直流電圧ωwt生じる如くに示される。
同様なトルク・トランスジューサ37は、調整ホイール・モータRM f調整ホ
イール26に対して接続する軸と関連させられている。このトルク・トランスジ
ューサ37は、調整ホイール26と工作物24の界面VcfE、−いて摩擦接触
状態を生じるため調整へイー13
ルの付勢または制動(通常は後者)を行なうため与えられるトルクに比例するD
C電圧TORr を生じる。モータRMは、砥石車モータWMと同様に、速度が
制御可能であるもので1本例においては、加えられる付勢用電圧Vrm に比例
する回転速度ωrで作動するDCモータであるものとしよう。調整ホイール26
の実際の回転速度を検出して信号するため、回転計38がモータRMの軸と接続
され、調整ホイールの回転速度(例えば、rpm単位)に比例するDC電圧ωr
を生じる。
単に以下の記述における簡素化を図るため、モータRMは両用に、即ち調整ホイ
ール26を反時計方向に駆動するか、あるいは調整ホイール26(これは、砥石
車20と接触中この砥石車により時計方向に駆動される)を反時計方向に作用す
るトルクにより確実に制動するかのいずれかのソースとして作用し得るDCモー
タである、モータの技術においては、DCモータは回生作用によシ操作可能なブ
レーキとして作用するように制御が可能であることは公知である。調整ホイール
26が工作物24と周部で接触状態にされたと仮定すると、モータRMはとれて
より制御可能なブレーキとして作用してこれに加えられる付勢電圧Vrmに比例
する制動効果を生じることができる。必要に応じて、このモータを調整ホイール
26の回転速度ωrが加えられる電圧Vrの変化によシ制御される変更可能なト
ルクを生じる電磁ブレーキと見做すこともできる。このように、調整ホイールと
工作物間の相対的な摩擦面の速度は、調整ホイール26に対して接続された軸を
介してモータRMにより与えられる制動効果を制御す14 特表昭6[1−50
0047(9)砥石車20による工作物24の研削作業が進行するに伴い、砥石
車は鈍化状態となる許りでなく、その表面もまた所要の形状から劣化し得る。従
って、従来技術においては、砥石車の形状即ち幾何学的形態を回復するため、そ
の切れの回復のための周期的な「目直し」および(または)砥石車表面の周期的
な「削正」を行なうことが慣例であった。これらp関連する目直しおよび削正の
手順は、本文においては全般的て砥石車の表面の「調整」と呼ぶことにする。
第1図の研削盤は、所要の砥石車の表面形状に合致する表面を有する調整要素即
ち削正ロール50を含んでいる。削正または目直しが必要であるかあるいは要求
される時は常に、所要の形状に回復させられるように砥石車面を摩滅させるが、
あるいは砥石車面に保持される摩滅粒子の切れを調整するため、削正ロール50
の作用面は砥石車の表面と相対的に摩擦接触関係となるように相互に送ることが
できるっこのため、第1図は、砥石車の中心を通る軸心Tに沿って運動が可能な
削正ロールの滑子TSKよシ支持きれた主軸上で削正ロール50をその軸心の周
囲に回転するように取付けられた状態で示している。削正滑子TSは、滑子TS
におけるナツト55と螺合した送りねじ54に対して機械的に接続された削正用
送シモータTFMKよって垂直方向に沿って摺動可能である。モータTFMは、
送りねじ54がある方向に回転するようにそのステータが研削盤のベット8に対
して固定され、滑子TSは砥石車の回転軸に対して上下に送られる。モータTF
Mは、本例ておいては、簡素化のため、付勢電圧Vtfmの極性および大きさに
対応する方向でかつこれに比5
例する速度において送りねじを駆動するDCモータであると仮定シよう。削正ロ
ール50の位置を常に知ることができるように、分解器53が送りねじ54に対
して接続され、削正滑子TOが上下に運動する時この滑子の物理的位置と共に変
化する信号URを生じる。
調整要素50は、通常は、砥石車面の所要の形状に合致する作用面を有する円筒
状のロールの形態をとる。砥石車20と削正ロール50の相互の摩擦作用を生じ
るため、後者は削正滑子TS上に数句けられかつこれと共に運動する削正用モー
タTMによって制御可能な速度において回転するよう駆動されるかあるい(d制
動される。モータRMの場合におけると同様に、このモータTMは、両用に、即
ちロール50を時計方向に駆動するか、あるいは反時計方向に作用するトルクに
よってロール50(後者力これと接触状態にある砥石車20により時計方向に駆
動される時)を確実に制動するかのいずれかのソースとして作用することができ
るDCモータである。砥石車20がロール50と周部で接触状態にされたと仮定
すれば、このためモータTMはこれに加えられる付勢電圧Vtmに比例する制動
効果を生じる制御可能なブレーキとして作用することができる。即ち、モータR
Mは、削正ロール50の回転速度ωtが加えられる電圧Vtの変化により制御さ
れる変更可能なトルクを生じる電磁ブレーキとして作用する。このように、砥石
車面と削正ロール50との間の相対的な摩擦面の速度は、ロール508て接続さ
れた軸を介してモータTMにより与えられる制動効果を制御することによって制
御が可能である。
6
また以下において明らかtてなる目的のため、相互の摩擦接触状態にある間モー
タTMの作用により削正ロール5oを駆動するか制動する際に費消される電力を
検出しあるい(d制御することが望寸しい。色々な公知の電力検出装置の使用が
可能であるが。
第1図において事例として示された構成においては、モータTMを削正ロール5
0に対して接続する軸と関連したトルク・トランスジューサ57が含寸れている
。このトランスジューサは、(駆動または制動作用のいずれかによるが、通常は
後者により)伝達されるトルクに比例するDC電圧TORtの形態の信号を生成
する。また、削正ロール50の回転速度は、以下において明らかになる理由によ
り検出され信号されることが望ましい。この目的のため、回転計58が削正ロー
ル5oもしくはモータ/ブレーキTMの軸に対して接続され、これが口、ル5o
が如何なる瞬間においても削正中である速度(rpmで表わされる)K比例する
DC電圧0ノtを生じる。
第1図に示される形式の研削システムの構成においては、対応する軸XおよびH
に対する4つの滑子xSおよびR8は照合用のリミット・スイッチによシ固定さ
れた既知の基準位置を有する。これら滑子のいず八かがその照合リミット・スイ
ッチと係合する位置にある時、この滑子が取付けられる構成要素(即ち、滑子X
Sの場合には研削盤のベッド、まだ滑子R8の場合には滑子XS)における滑子
の位置は既知の値である。
第1A図は、以下に述へる本発明のいくつかの実施旅、様において使用され本発
明の方法を実施するよう用いらねる制御/ステムの全体的なノロツク図である。
その液も詳NIな形態に丸・い17
では、この制御システムは入力として桓1図に示される如く生成される信号XR
1RR,UR,TORt、TORr、ω■y、 ωt、 (il rに加えて、
以下に述べる2つのゲート信号E1およびE2を受取り、捷だこのシステムは出
力として、砥石車20.削正ロール50および調整ホイール26の各回転速度を
決定するモータ付勢[言号Vwm、Vtm、Vrm、ならびKX軸の滑子XS、
削正滑子TSおよび削正ホイールの滑子R8の送り速度を決定する信号Vxfm
。
Vtfm、Vrfm f与える。更に、釜センザ、検出された物理的変数を表わ
す全信号のいずれも本発明の全ての実施例の実施において使用する必要がないこ
とが明らかであろう。いくつかの典型的であるが異なる実施例については、装置
および方法の両方に関して本文の以降の部分に2いて詳細に記述されよう。
(定義および記号)
調整ホイール二工作物が研削中玉作吻の回転速度を制卸するため工作物の表面と
摩擦接触状態にその表面が維持される間その回転軸心の周囲に駆動されるシリン
ダ。理想的(では、工作物は、調整ホイールと工作物との境界面において摩擦接
触および材料の除去が生じないよう+711整ホイールと丁度同じ表面速度で回
転することで、このためには、調整ホイールは通常砥石車とは異なる粒度仕様を
有する比較的少量の摩滅材およびゴムの結合材で作られる。砥石車は、砥石車と
工作物の境界面で材料の摩擦作用およびその結果の材料の除去が生じるように調
整ホイールと異なる表面速度で常て駆動される。
工作物支持プレート9:調整ホイールと砥石車間に配置された工作物の底部を支
持するため、センターレス研削において典型的て使用される工作物支持部材。工
作物と係合する表面であるブレードの」−面(d通常砥石車に向って上方1(傾
斜する。このブレードは、通常工作物がその全長にわたって支持されるよう(C
少なくとも工作物と同じ長さである。
砥石車の調整:(1)その切れに影響を与える(鈍化させるか鋭利にする)ため
、または(11)特(・て所要の形状全回復するようにその形状に影gを与える
ため、または(iii)両方の槻能(1)>よび(11)を実施するだめの砥石
車の表面の修正措置。
砥石車の調整要素:調整される砥石車の所要の形状に合致する作用面全有し、砥
石車から材料を除去させる(ある場合には、望ましいことではないが調整要素か
ら桐料を除去させる)相互の摩擦接触および送りの両方を生じるよう砥石車の表
面と接触状態Kfif:<ことができる部材。本明細書においては、用語「削正
」および「削正ローラ」は単に便宜上「調整」および「調整要素」と同義語とし
て用いられる。
相対表面速度:砥石車と工作物の如き2つの表面の境界面において摩擦接触状態
が生じる相対表面速度。もし第1の面が約914m/分(3,000フィート/
分)で1つの方向に運動し、第2の面が約305m/分(1,,000フィート
/分)で反対方向に運動するならば、相対表面速度は約1.219m/分(4,
000フィート/分)となる。もし第2の面が運動しなければ、摩擦接触の相対
速度は第1の表面速度と等しい。もし第2の面が第1の面と同じ方向に運動する
ならば、その相対表面速度は2つの表面速度間の差となる。もし2つの個々の表
面速度が等しければ。
その相対表面速度は零となり、2つの面が接触していようとこ9
れらの面の相対的な摩擦接触は存在しない、この後者の状態は。
センターレス研削における調整ホイールと工作物の境界面における理想的な状態
である、
相対送シ:
砥石車と工作物の如き2つの部材の相対的な実際の運動で。
相互の摩擦接触が1続く時漸進的な喰込みを生じ、またこれにより一方または両
方の面から羽村が漸進的に除去される。第1の部材が実際に運動し婢2の部材が
静止状態(おそらくは、軸心の周囲に回転中)であるか、あるいはその逆である
か、または両方の部材が実際に運動するか1は重要ではない。送りは、速度の単
位、例えば儂/分で表わすことができる。
材料の除去率:これは、単位時間当り除去される材料の体積を意味する。これは
、crd/秒またはm、7分の如き寸法単位を有する。本願においては、記号ビ
」を付した英字(・寸時間に関する第1の’Ha、従って記号W′は砥石車から
の材料の除去率を体積で表わす。同様((、記号M″は部品(工作物)からの材
料の除去率を体積で表わし、記号R’pは部品(工作物)の半径の減少率を表わ
す。
比研削エイ・ルギ(SGE):(i)工作物の材料の除去に費消されたエネルギ
の(11)かかる除去された材料に対する体積の比率。同じ比率が、(1)動力
(単位時間当シのエネルギ)の()I)材料の除去率(単位時間当り除去てれる
材料の体積)K対する比率、即ちRWR/M’により表わされる。単位の例:毎
分立方インチ当りの馬力、または毎秒立方センチメートル当り毎秒グラム−セン
チメートル。
0
比削正エネルギ(STE):(1)砥石車材料の除去に費消されたエネルギの(
11)かかる除去された材料の体積に対する比率2同じ比率が、(1)消費動力
(単位時間当りのエネルギ)の(11)材料の除去率(単位時間当りの除去され
た材料の体積)に対する比重、即ちPWR/W’で表わされる。単位の例:毎分
立法インチ当りの馬力、または毎秒立方センチメートル当り毎秒グラム−センチ
メートル。
ある種類の研削作業におけるSGEおよび(′−iたは)STEの制御のだめの
システムについては、弊米国特許第3,653,855号、1981年3月30
日出願の係属中の弊米国特許出願第249,192号「研削′制御の方法および
装置J 、 1982年3月5日出願の同第355.303 r研削装置のだめ
の制御システム」、および1982年3月5日出願の同第355,304号「仕
上げ研削法および装置の制御/ステム」において記載されている・。
第1図の序論から、下言ピの記号が以下に要約するように異なる物理的変数を表
わすことが明らかであろう、即ち。
E :消費エネルギ
Eg:研削作用に費消されたエネルギ
Et:削正作用に費消されたエネルギ
Fg:研削境界面における工作物と砥石車の相対送り率Fp:工作物の送り率(
速度)
Ft:削正ロールの送り率(速度)
Fts :削正滑子の送り率(速度)
Fxs:X軸滑子の送り率(速度)
FOR:摩擦接触作用による砥石車、削正ロール捷たは工作21
物に対する接線方向の作用力
Gi、 G2 :工作物検出ゲージ60.61からの盾号L :砥石車面または
研削/削正接触の領域の軸方向長さM :研削により除去される工作物材料の体
積M′ :研削中の部品からの材料(金属)の除去体積率単位の例:毎分立方イ
ンチ
PWR:動力、即ち単位時間当シ費消さiたエネルギPWRr:調整ホイールの
回転駆動のため調整ホイール・モータにより要する動力
PWRt:砥石車と部分的に摩擦接触を生じるため削正ロールを駆動または制動
するため削正ロール・モータによシ要する動力
PWRt :削正作用に要する全動力量P−wRw :砥石車の回転駆動のため
砥石車モータに工す要する動力
PWRwg:研削作用に要するP WRwの該当部分PTWwt :削正作用に
要するPRWwの該当部分R’p:工作物の半径方向の減少率
Rp:工作物の半径
Rt :削正ロールの半径
R’t、:削正ロールの半径方向の減少率Rw:砥石車の半径
ByW:砥石車の半径方向の減少率
R’wg:研削による砥石車の半径方向の減少率R’wt:削正による砥石車の
半径方向の減少率22 特表昭GO−5(101147(11)Sp:工作物の
表面速度
Srg:研削境界面における相対表面速度−8rt:削正境界面における相対表
面速度Sw:砥石車の表面速度(典型的には、フィート/毎分)TOR,r :
調整ホイールの駆動に要したトルクTOR1:削正ロールの駆軌または制動に要
したトルクTORw :砥石車の駆動に要したトルクTORwg :削正および
研削が同時に生じる時、研削境界面において摩擦接触に対して与えられる全砥石
車トルクTORwの該当部分
子ORwt: TORwgと類似するも、削正境界面における摩擦接触作用に対
して与えられるTORwの該当部分W′:砥石車からの材料の除去体積率。単位
の例:毎分立方インチ
Wt:削正によシ除去される砥石車材料の体積ωp :工作物即ち研削される部
品の回転速度(典型的には。
rpm単位)
ωt :削正ロールの回転速度
ωW :砥石車の回転速度
ωr :調整ホイールの回転速度
(註) 接尾辞rdJを付した上記記号はいずれも、対応する変数の「所定の」
即ち設定点の値を表わし、「0」を付すと「元の」値を、「1」を付すと「断時
」値を表わす。例えば。
wdは砥石車の回転速度に対する指令値即ち設定点の値を表わし+ RpOは元
の工作物の半径を表わし、Rwiは瞬間的な砥3
石車の半径を表わす、
上記の記号のあるものについては、言1述が進むてっれて更如詳A40に説明す
る。
(中実の工作物のセンターレス研削に対するT1しい実施態様の詳細な説明)
第1図の砥石車20が工作物即ち部品24における研削作業中。
砥石車面20bおよび工作物の面24bの相互の摩擦接触状態を生じるため、砥
石車はモータWMKより1駆動され、工作物24は調整ホイール26によって制
動される一砥石車2oおよび調整ホイール26が共に工作物24に対して摩擦接
触状態になってこれを時計方向に駆動しようとするが、調整ホイール26は砥石
車2oよpも低い表面速度で駆動される。その結果、調整ホイール駆動モータR
Mは、その電流がその電源圧フィードバックされる制御可能な回生ブレーキとし
て作用する。この調整ホイールに工作物を制動することによりその速度を制御す
るように作用する許りでなく、工作物が研削中砥石車の全長((わたシ工作物に
対する連続する補助的な支持部即ち「安定した支持部」としても作用する。工作
物支持プレード25はどの工作物の研削中でも固定状態を維持するが、研削され
る特定の工作物が調整ホイールおよび砥石車の軸心に対して所要の高をに配置き
れるように工作物支持プレード25の垂直位置を研削に先立って調整することが
できる。また、異なる組の工作物て対して異なる工作物支持プレート9を利用す
ることができる。
本実施態様においては、砥石車20は固定された回転軸心を有し、工作物24は
電圧Vx fmに比例する送り速度FXsでモータXFMによって駆動されるX
軸の滑子XSの前送運動によって砥石車に対して送りが与えらハ、る。この状態
が生じつつある時、X軸の滑子の送り速度Fxsは、工作物24の直径および砥
石車2゜の半径が減少しつつある速度D′pおよびR’wの合計に等しい。
調整ホイール滑子R3はX軸の滑子xS上で「ピギーバック」状に支持され、そ
の結果調整ホイール26bおよび工作物支持プレード25間の距離は滑子xSが
砥石車に向けて前送される時一定に維持することが想起されよう。工作物24お
よび砥石卓型の半径は、研削境界面における摩擦接触状態によって減少するため
、工作物はセンターレス研削操作の典型である如く工作物支持プレードの傾斜し
た頂面25aK沿って降下する。工作物24の回転軸も才だ研削が進行するに伴
って徐々に降下するが、この軸心はそ九ぞれ砥石車と調整ホイールの軸心20a
および26ai通る中心線cl (第4図)よシ下方には決して下がらない。あ
るい+d、工作物も後部の支持プレード25bと係合するに充分なたけ降下する
ことがない。
砥石車と工作物間の摩擦接触境界面において生じる作用は。
多くの変数に従属する。この境界面における作用および砥石車面の「切れ」を表
わす最良の指標は、工作物から材料が除去されるエネルギ効率である。この指標
は、ある工作物材料の体積Mを除去する際費消されるエネルギEgの量である比
率SGEとして表わすことができる。即ち。
5GE−費消されたエイ・ルギ/除去された工作物の体積−Eg/M fl、)
SGEの寸法単位は1例えば、フィート−ポン)7m、、また25
はワット−分/cry、 捷たは馬カー分/ln3として表わすことができる。
もし体積Mが除去される時間の長さで式fl)の分子および分母を除すならば、
SGEは材料の除去体積率(て対する工作材料の除去において加えられる動力の
比率となる、これは下式により表わはねる。即ち
S G E = PWRg/M ’ (2j砥石車20が第1図に示される如き
工作物24と相互に摩擦接触状態でかつ相互にインフィード状態で回転、駆動さ
ね1、またある物理的変数が第1図に関して前に説明したように信号されるもの
と考えよ乞砥石車2oを回転駆動する除の動力(消費されたエネルギの比率)は
下式により表わされる。即ち、PWRw=2yr−TORw・0w (3)通常
、この動力はフィート−ホント/分の寸法単位で表わされるが、容易に馬力の如
き他の単位に変換することができる。
同様に、工作物の制動において加えられる動力は調整ホイールの動力であシ、こ
れは下式により表わされる。即ち、PWRr=2ye−TORr−ωr (4)
このため、SGEの比率の分子、即ち砥石車面20bと工作物面241)の間の
境界面における摩擦接触状態に加えられる全動力量PWRgは、下式となる。即
ち。
PWRg=PWRw−PWRr
−2π((TORw・0w)−[TORr−ωrJ:] (5)S C−E率の
分母、即ち工作材料の除去体積率M′を考えると、工作物24が速度Fxs (
例えば、irl、7分で表わすことができる)26 特表昭GO−5(1004
7(12)において砥石車20て対して送ら力、ることか判る。この送す運動の
間、砥石車の半径Rwが比率R’ W で摩滅し、工作物の半径R1)は比率R
′pで摩滅する。工作物か、らの旧料体積除去率は下式の如く決定することがで
きる。α1jち。
M’=2tr・L、Rp、R’p (6+上記の式(2)、(5)および(6)
を用いて、もしM′の値が既知ならば、PWRgのどの値が予め定めた範囲内で
、あるいは約定めだ設定点SG[a vc従って実際のSGE率を維持するため
必要であるかを決定することができる。しかし、前に述べたように、瞬間的な研
削率R′pおよび工作物の半径Rpは一般にセンターレス研削作業においては未
知である、このためM′は未知となる。
本発明の一特質によれば、RpおよびR’pの値は、工作物の直径方向に反対側
に配置された1対の工作物検出装置からの信号によって決定される。このため、
例示された実施態様においては、1対の位置測定ゲージ60.61がそれぞれ工
作物24の最上部と最下部の面に隣接して配置される。ゲージ・ヘッドは、工作
物の底面と頂面と常に係合関係になるよう押圧されるように相互に偏倚されてい
る。あるい、は捷だ、接触状態にないゲージ・ヘッドを使用することもできるが
、このようなゲージ・ヘッドは市販され、通常はその位置が測定される表面(こ
の場合は、工作物の表面)とゲージ・ヘッドとの間の一定の空隙を維持するため
空圧作動のサーボ・フォロワ・ノズルを有する複動空圧シリンダを使用する。接
触状態にあるかあるいは接触状態にないゲージ・ヘッドの場合は、このヘッドの
運動は、LVDT7
(線形特性の変更可能な差動変成器)および位相の極性弁別器によって、ゲージ
・ヘッドの運動量に正比例する電気的信号に変換される。第1図の例示的なシス
テムにおいては、2つのゲージ60.61によシ生成される電気信号はそれそh
GlおよびG2で表わされる。
新たな工作物24が例示的なセンターレス研削システムに対して挿入される毎に
、工作物は所要の最終径に研削されたよう匠装置され、ゲージが工作物の直径の
両端部を検出するように。
工作物の回転軸は2つのゲージ60.61の中心線と完全に垂直方向に整合状態
となる。ゲージ60.61に対する工作物の軸心の水平位置が、調整ホイール2
6と工作物支持プレード25の双方を支持するX軸の滑子χSの前送運動と組合
わされた工作物24.および(その程度は少ないが)砥石車20の減少する半径
により研削の間砥石車から僅かに離れるように運動する。その結果、実際の工作
物の直径と新しい工作物の最初の研削中ゲージ信号G1およびC2により表わさ
れる直径との間には僅かな差が確実し得るが、研削が進行するに伴って前記の差
即ちゲージの誤差は減少し、ゲージの精度が最も厳密である所要の最終径に工作
物が達する時零にまで低下する。正確なゲージの読みを所要の最終半径に確保す
るため、ゲージ60.61は、正確に所要の最終径と表面の仕上げのマスター工
作物に対して周期的に照合することができる。
必要ならば、例え工作物が研削中水平方向に僅かに移動する場合でも、ゲージが
常に工作物の最上位および最下位の面を検出することを確保するゲージ60.6
1の先端に相互に平行な小さ8
な平板を設けることができる。このような板の使用もまた。工作物の全研削作業
にわたり工作物の適正な直径を検出することを保証する、
第2図および第3図に示されるように、下方のり一ジ60はプレード25と25
bの間の滑子XSの頂面に取付けられている。上部のゲージ6Jは工作物支持プ
レートS25に対して平坦Gで延在する板62上に取付けられ、板62の両端部
は取付はアレーンー63.64を介して滑子XSの反対側に対して数個けられて
いる。これらのフレーム63.64・は、工作物がフレームを経てプレード25
.25bの頂面上に軸方向に挿入することを許容するに充分な大きさの開口を画
成する。このような取付は構造によシ、両方のゲージ60.61は、研削盤内の
熱膨張または熱収縮が2つのゲージに等しく影響を及ぼそうとするように、滑子
XSの恩部分によって皮付される。
異なる工作物の大きさに対してゲージ60の垂直方向位置の調整を可能にするた
め、ゲージ60は運動可能なブラケット65上に取付けられている。このブラケ
ット65は、板62に対して固定されブラケット65従ってゲージ60の垂直方
向位置を変比させるだめの調整ねじ67を支持する静止状のブラケット66上て
摺動自在に取付けられている。
ゲージ60.61からの電気的な出力信号G1.(:、2の太ききは。
2つのゲージを通る共通の中心線に沿って既知の基準位置からの工作物の上下の
各面の変位を表わす。もしこれらの基準位置がX軸の滑子xS(第2図)の頂部
の如き共通の規定線に関してHlおよびH2で表わされるならば、工作物の直径
29
Dp=H2−Hl−G1−G2となる。このように、2つのゲージ60゜61は
直径用ゲージを形成し、ある瞬間における直径Dpの半部がこの瞬間ておける工
作物の半径Rpとなる・ある時間間隔Δtにおける実際の研削率R’pは、単に
Δtにより除された前記間隔における工作物の半径における変化量ΔRp でち
る。即ち。
R’p= ΔRp/Δt(7)
変化量ΔRpは1選択された時間間隔Δtの始めと終りにおける工作物の半径の
値の間の差である。
RpおよびR′pの直はM′の値の計算のため式(6jにおいて使用することが
でき、この値は更に研削作業を制御するだめの最終的に重要なパラメータである
SGEの値の制御のため式(2)において使用することができる。
本発明によるセンターレス研削作業におけるS(1,Eの制御は、これまでセン
ターレス研削においては使用できなかったいくつかの重要な利点を提供する。こ
のような利点の1つは、工作物の中心と砥石車と調整ホイールの中心を結ぶ中心
線との間の比較的大きな距離を維持するように工作物支持ブレードを定置できる
ことである、即ち、工作物は砥石車に対して「良好な状態」にさせることができ
る。このことは、センターレス研削においては、工作物の軸心が2つのホイール
の中心線の上方に揚上されるに伴い工作物の回転運動が一般に加速される故に望
ましいことである。しかし、工作物の軸心が揚上されると、工作物を工作物支持
プレードから離す方向に揚上させようとする作用力の故に研削の「チャタリング
」もまた増加しようとする。値30 特表昭GO−5000470の
SGEを制御することにより、前記の作用力は、工作物に対する研削作用力が最
小に抑制されて与えられた研削動力レベルにおいて略々一定になるように制御さ
れるため最小に抑えられる。
このように、工作物は研削チャタリングを生じることなく砥石車上において更に
良好な状態とすることができ、これにょシ工作物の丸加工を迅速にして生産性を
高めることになる。
センターレス研削におけるSGE値の制御の重要な別の利点は、砥石車のダイヤ
モンドゝ口直しの必要を低減するがあるいは更に排除することである。砥石車が
従来のセンターレス研削において鈍化すると、研削送り率が減少(生産性が減少
)ず′□るまで研削チャタリングを増加しようとする傾向がある。砥石車の目直
しを行なうことによシ研ぎ出しは、研削作業の停止(これも更に生産性を低下さ
せる)を要求する。しかし、SGE値の制御によれば、砥石車の鋭利度は比較的
一定に維持され、砥石車のダイヤモンド口直しの必要は最少限度に抑えられある
いは更に排除され、砥石車の目直しのため研削作業を停止する必要はなく、研削
チャタリングを避けるため研削送り率を低下させる必要がない。
センターレス研削におけるSC,E値の更に別の利点は、センターレス研削にお
いて生じる熱の量の減少であり、これによシ過熟による研削面に対する金属加工
傷の危険を最少限度に抑えるものである。SGE値の制御が比較的低い動力レベ
ルにおける砥石車の鋭利度を含む比較的一定な研削条件を維持する故に。
生じる熱は小さくかつ一定である。その結果、工作物の「焼付き」の危険は最少
限度に抑えられ、オペレータの熟練度および1
注意の要件は低減する。このため、生産性の増加およびコストの低下をもたらす
結果となる。
工作物の半径Rpおよび研削率R′pを用いるセンターレス研削作業においてS
GE値を自動的に制御するだめ色々な方法がある、1つの特てT1しい手法は、
工作物と砥石車間の摩擦接触状態の相対表面速度、および工作物と砥石車の相互
のインンイード率を一緒に制御することである。例えば、X軸の送り率F’xs
を制御するため値RpおよびR’pの値を用いて、実際の研削率R′pを設定
値に維持することができる、このようにR’p を一定に保持すれば、値M′は
既知の率R’pにおいて変化するRpK正比例する。このように、SGE率の分
母M′が常に既知であり、このことは分子PWRgの所要の値も捷だどんなSG
Eの設定値に対しても既知であることを意味する。
その結果、値SGEは、PWRg を所要の値に保持するたの。
式(5)によりPWRgの1つ以上の成分を制御することにより設定点の直に保
持することがてきる。
もし工作物の半径Rpがある研削作業において大きな比率で変化しない(例えば
、最初の半径約101.6mm(4インチ)から最後の半径約100.584
mm (3,96インチ)まで研削される工作物)の場合は、Rpの変化は無視
することができる。このため。
値SGEの分母M′は下式の如く表わすことができる。即ち、M’−kR’p
但し、には2πL×最初の工作物径Rpと比例する因数であ私PWRg を制御
する色々な方法(弊米国特許第3.653,855号参照)があるが、1つの方
法は、予め選定された調整可能な設定点の値と近似するようωWを維持するため
砥石車の工作物速度を制御することから始壕る、次いで、砥石車が鈍化する(で
伴い、送り束FXS が一定に維持するも砥石車の粗粒が工作物24から材料を
摩滅する際有効((作用しない故VC+−ルクTORwが増加する。換言すれば
、鋭利度が鈍化した砥石車は、一定の研削率を維持するためモータWMから更に
太さなトルクを要求し。
このため費消される研削動力PWRgは増加す7−1このため、更に、SGEの
値を増加させる・
制御/ステムは、このTORw (およびSGE )における増加を検出して、
砥石車駆動モータWMに対する電圧Vwmを減少することにより応答する。この
ため砥石車20の速度oJWを低下させ、これが下式の故に研削境界面における
相対表面速度Srgを減少することになる。即ち、
Srg = SW Sp 、 (8)
但し、 Swは砥石車の表面速度、まだSpは工作物の表面速度である。Srg
Kおける減少は砥石車/工作物間の境界面における駆集および結合材の分離を
増加し、その結果砥石車は自動的に再び鋭利化し、これが値SGEが設定点の値
と略々等しくなるよう回復されるまで上記の変化を反転させることになる。
この自己削正作用は人間の目にはほとんど判らないが、もし設定点がある別の値
に変更されるならば、実際のS G E (fiをこの新たな設定点と一致させ
るためωWの補正的な調整作用が生じる。
今述べた許りの制御/ステムに代るものとして、トルクTORw Vcおける変
化を用いて送り率Fxsの調整を行なう間、33
砥石車の速度を一定に維持することができる−即ち、TORwにおける変化量を
用いて、砥石車の表面に対する所iの補正作用を生じるようにX軸の滑子送りモ
ータXFMに対する電圧Vwfmを調整することができる一更に、送り率F’x
s の増加(ri研削境界面における粗粒と結合材の破壊を促進して砥石車を自
動的に再び鋭利化することになる。
工作物の粗研削操作の間、前に述べた形式の制御システム即ち一定のSGE値を
最適のレベルVC#<ことによって最大の生産性が達成される。しかし、仕上げ
研削においては、研削を所要の最終寸法において停止し々ければならないためこ
の基準は変化し、研削条件は所要の最終面仕上げを得るように最終寸法に達する
時変更することが望寸しい、
本発明のセンターレス研削システムの望ましい実施態様においては、仕上げ研削
は、1982年3月5日出願の本譲受人の米国特許出願第355.304号「仕
上げ研削法および装置のための制御システム」において記載されたものと類似の
方法によって制御されることが望ましい。このシステムにおいては、工作物の実
際の半径が仕上げ研削が進行する時監視され、砥石車面と工作物の所要の最終径
との間の残る距離の指数関数として減少する割合で砥石車および工作物がインフ
ィードされ、このインフィード)ま工作物の最終径において終了する。砥石車ま
た、削正要素を砥石車に対して砥石車と工作物の減少するインフィード率の関数
として変化する割合で送りl与えることにより、仕上げ研削と同時に削正される
。上記の係属中の米国特許出願に記載されるように、砥石車の形状を制御するた
め仕上げ研削34 待表昭[EO−500047θりの間開時に削正を行なうこ
とにより、研削された物品の最終的形状を制御しかつ研削された物品の表面仕上
げを制御することが特に望ましい。
仕上げ研削において同時の削正措置を行なう際、削正要素は砥石車に対して(1
)削正境界面において砥石車から羽村の除去に望ましい速度と対応する第1の成
分と、(2)砥石車と工作物のインフィード率の関数として変化する研削による
砥石車の摩滅率と対応する第2の成分を有する割合で前送される。砥石車および
工作物は、(1)砥石車の望ましい減少するインフィード速度と対応する第1の
成分と、(2)削正境界面において砥石車から材料が除去される割合と対応する
第2の成分とを有する割合においてインフィードされる。研削による砥石車の摩
滅率は、砥石車の摩耗率とある特定の研削操作に対する研削インフィード率との
間の動力の関数関係、即ち、特定の砥石車、工作物の材料、研削境界面における
相対表面速度、および研削による砥石車の摩滅率に影響を及ぼす他の特定の条件
から決定される。
最後に、比率制御手順は、所要の表面仕上げが最終的な研削部品において達成さ
れるように仕上げ研削の量制御自在に変更される。
仕上げ研削操作におけるオペレータが選択する主な設定点は下記の如くである。
即ち、
(1)研削送り率Fgの減少率を決定する利得要因、(2)所要の削正率R’w
td、即ち同時の削正および研削の間延石車から材料が除去される速度、
(3jSGE値の所要の制御量を提供する削正境界面にだける所5
要の相対表面速度Srt、
(4)所要の砥石車速度ωwd
(5)調整ホイールの速度ωrd と同じ所要の工作速度ωpa制御されろパラ
メータは、上記の(4)と(5)に加えて、X軸の分野率Fxs、削正滑子送り
率Fts、および削正ロールの速度ωtを含み、それに対する設定点は5つのオ
にレータが選択した設定点から計算されろ。これらの後の3つのパラメータは、
所要の研削送り減少率、所要の削正率R’wt および削正境界面におげろ所要
の相対表面速度Srt を達成する主要な手段であるため、これらパラメータの
制御は特に重要である。
2つのサーボ制御された滑子の送り速度F’xsおよびFts に対する設定点
は、所要の研削減少率および削正率を維持するためしばしば変更しなければなら
ないが、これらの設定点を計算するため、研削境界面における砥石車の摩耗率R
/ W gを最初に決定しなければならない。ある瞬間における指令される研削
送り率Fgおよび係数におよび指数すの予め定めた値から、研削境界面における
砥石車の、摩耗率R′Wgを下式から計算することができる。即ち、
R′那−真数(k+ (b log Fg)] (9)この式(9)の展開につ
いては、前掲の係属中の米国特許出願第355、304号において詳細に記載さ
れている。出発点は、同時の削正および研削操作において研削境界面における砥
石車の摩耗率R/Wgと研削送り率Fgとの間の動力の関数関係を定義する基本
的な式である。即ち、それは
R’wg=k Fg b QO)
削正用滑子は、削正境界面に生じる2つの半径の減少R/ tおよびR’wtの
みでなく、研削境界面において生じる砥石車の半径における減少量R′wgの和
ともも等しい速度Ftsにおいて前送されなければならな、。即ち、Fts=R
’ t + R’wt 十R’wg (II)しかし、削正境界面における削正
ロール面の有効な送り率Ftば、削正境界面に生じる2つの半径の減少量のみ割
合に等しい。
同様に、研削境界面においては、研削送り速度Fgは工作物の全送り速度Fpと
同じではない。工作物は、研削境界面において生じる2つの半径減少量のみでな
くMIJ正境正面界面じる砥石車の半径の減少量の和とも等しい速度Fpで前送
されなければならない。即ち、
Fp=R’ p+R’wg+R’wt (1,2)しかし、有効研削送り速度F
gは、研削境界面に生じろ2つの半径減少量のみの和に等しい。即ち、
Fg=R’ p+R’wg Q3)
もし研削送り速度Fgが既知であれば、R′wg の直火式(9)から計算する
ことができる。従って、R’wtが1つの設定点の値でありかつR’ t が既
知である故に削正滑子送り速度Ftsに対する設定点を式(10を用いて計算す
ることができ、あるいは更に一般的に削正ロールの摩耗が非常に遅いため零であ
ると仮定することができる。
工作物の送り速度Fpに対する所要の値は、研削送り速度Fg37
に削正速度R’wt’(&加えたものである。即ち、上式(13)および1」4
)から
F p = F g + R’ w t(15)FgおよびR′wt の両方の
値は設定点の値を有し、そのためFpの所要の値は単にこれら2つの設定点の値
に過ぎない。同時の削正操作に伴なう仕上げ研削の間X軸の滑子の送り速度F’
xsに対する設定点を決定するのはこのFpO値である。実際の工作物の送り速
度Fpは、砥石車の摩耗および調整ホイールと砥石車間の狭い領域への工作物の
徐々の降下の故に、X軸の滑子送り速度F X Sから僅かに異なることになる
が、2つの送り速度FpおよびFXS間の差は非常に小さく、工作物の所要半径
に達する時を決定するのはゲージであって送り速度ではない。このため、値Fp
とFxs間の僅かな差は制御システムのl+f度に影響な及ぼすことはない。
次に仕上げ研削と同時に実施されろ削正操作について述べれば、削正境界面にお
ける材料の除去は、「STE」即ち比削正エネルギとして定義される比土に従っ
て制御されろ。前述の如く、このSTEは削正境界面において砥石車から材料が
除去されるエネルギ効率の測定値であり、削正境界面における砥石車材料のある
体積量Wtを除去する際費消されるエネルギEtO量の比率として表わすことが
できる。即ち、5TE−消費されたエネルギ/除去された砥石車の体積量−Et
/Vgt ′1(ト)
もし式(16)における分子および分母を体積量Wtが除去される期間で除すな
らば、STEの値は材料の除去体積量に対する砥石車材料の除去に与えられた動
力の比率となる。これは、下式により表わされる。即ち、
5TE=PWRt/W’ t (17)同時n○削正および研削の場合、上記の
式は下式の如くになる。即ち、
STE=PWRwt−PWRt/2π(L) (Rw) (R’wt、) (1
8)STEの値を予め定めた範囲内または予め定めた値に維持することにより、
砥石車面は所要の形状および所要の鋭利度(または鈍化度)に保持することがで
き、その結果工作物に対する砥石車面の結果の状態は定量的な予測性な以て制御
することができる。研削条件にわたって所要の制御量を維持するため、制御シス
テムは実際のSTE値を絶えず監視して、設定点の値5TEaからの実際のST
E値の変動に応答して削正口・−ルの速度ωt を自動的に変化する。もし実際
のSTE値が設定点の値5TEa 以上に上昇するならば、モータ電圧Vtmが
増加してモータTMにより削正ロール50に対して加えられる制動トルク奢減少
させ、これにより削正ロールの速度ωtを増加させる。
削正ロールの速度ωtにおける増加は、削正境界面における相対表面速度Srt
’e減少し、その結果砥石車は鋭利な状態となってトルクTORt; の減少を
もたらすことになる。こQ−・ため、実際のSTE値が設定点の値5TEa と
略々等しく回復するまで上記の変化と逆方向となる。即ち、TORt値における
減少は実際のSTE値を減少させ、これが更に電圧Vtmをして減少させ、その
結果削正ロールの速度ωtがその元のレベルまで戻ることになる。値Vtmにお
ける徐々の増加は、Vtmが略々9
一定の値に保持されろようにこの補正作用の連続するサイクルにわたって部分さ
れることが望ましい。このサーボ・ループの自己補正作用は、実際のSTEおよ
び設定点の値5TEaが最初に等につだ後は人間の目((はほとんど判別できな
い。
STE値をこのように制御することにより、砥石車の形状および鋭利度の双方!
正確に制御することができる。
実際のSTE値を確認するための出発点は、下記の基本的なSTE値の式である
。即ち、
5TE=PWRt、/W’ t
−PWRwt、−PWRt;、/2π(L) (Rw) (R’wt;) (1
へ20)下式によりモータWMによって砥石車20に対して加えられる全動力量
P W Rwを決定することができる。即ち、PWRw=2π(TORw)(0
w ) (2])しかし、砥石車の全、駆動動力PWR=nの一部PWRwgは
、砥石車と工作物間の研削境界面において費消され、他の部分PWRwt)ま砥
石車と削正ロール間のAllll正面界面いて費消される。砥石車の全動力量の
後者の部分PWRwt は下式により表わすことができる。即ち、
PWRwt=2 π(TOR〜マt) Co)w ) j22)同様に、削正ロ
ールの制動のためモータTMに与えられる動力量PWRtは下式の如(表わすこ
とh″=てきる。即ち、PWRt、=2π(TORt)(ωt) (23)削正
境界面においては、砥石車面から削正ロール面に対して伝達される接線方向の作
用力FOR,は、作用的にはブレーキとして作用するモータTMにより削正ロー
ルに対して加えられ0
る接線方向の作用力FOR2と大きさが同じで方向が反対である(加速作用が存
在しない場合)ことが判るであろう。また、上式におけるトルクT ORw t
:kEよびTOIRt は下式の如(定義することができる。即ち、
TORwt=(FORl)Rw (2’1)TORt、=(FOR2)Rt (
25)FOR1=FOR2であるから、
TORwt−(TORt)(Rw/Fit) (26)TORt の値がトラン
スジューツー57により信号されるため、TORwtの値はこの最後の式からめ
ろことがでさ、砥石車の半径Rwの値は最初の砥石車半径Rwo から研削およ
び削正により除去された量を控除したものであり、これは瞬間的な削正および研
削においては砥石車と接触した後に削正滑子により前送される距離と同じである
。従って、
Rw=Rwo−(Fts)(ΔT ) (27)また、削正ロールの半径Rtの
1直はその最初の値RtOで一定の状態を維持するものと仮定することができる
。このため、モータWMにより砥石車を介して削正境界面に対して加えられろ全
動力量PWRwt は下式により示すことができる。即ち、PWRwt=2π(
TORwt)(ωW ) f28)また、式(26)から控除することにより、
下式を得る。即ち、PWRVI t −2π(TORt、) (Rw/Rt)
((17w ) (29)削正境界面における摩擦接触のため仕事および摩擦の
生じた熱として費消された動力は、入力動力からブレーキとして作用する干−タ
TMに対して与えられたものを差引いたものである。
41
モータTJi、そのトルクがその回転方向と反対であるためブレーキとして作用
する。このため、動力PWRt(材料の除去の仕事および削正境界面における熱
を生じる)は、PWRwの符号を(+)、PWRtの符号を(−)ととることに
より下式により得られる。
即ち、
PWRt=PWRwt−PWRt
−2π((TORw t) (ωW) −(TORl) (ωt)) (30)
式(26)から式((4)を差引けば、下式となる。即ち、PWRt−2πTO
Rt、((ωw=Rw/Rt)−ωt)(3υこのように、STEの式は下記の
如(どなる。即ち、5TE= PWRt /W’ t −PWRw t −PW
Rt/W’ t (3a−〔2π(TORWt)(0w)−2π(TORt)
(ωt))/2(L)(Rw) (R’ w t ) (33)=((TORt
) (Rw/Rt) (0w) −(TORt、) 〕/L(Rw)(R’wt
) C341
=((TORt) (Rw/Rt) (ωW)−(ωt、 ) ) /L (R
w)(R’wi) (35)
上記の式における全ての因数は、砥石車に左ける既知の定数である砥石車の長さ
L1開始時の半径RWOから特定の瞬間までの砥石車の全摩耗量を差引くことに
よりそ・ノ瞬間に対して計算することができる砥石車の半径RW1および削正境
界面における砥石車の摩滅率R’wtを除いて、トランスジューサの信号から、
あるいは前に述べた測定または計算から知られる。
ある期間Tにわたる砥石車の全厚減量ΔRwは下式の如く定義することができる
。即ち、
ΔRw−T(R’vig+R’w、t) (36)従って、如何なる瞬間におい
ても、Rwiは、Rw1=Rvio−’ri (Ft’wg十R’wt) C3
7)削正境界面における砥石車の摩滅率R’wtは、通常ある設定点の値澹有す
るか、あるいは削正滑子の送り速度FtSと研削境界面における砥石車の摩滅率
R′wgとの間の差として計算することができる。即ち、
R′″t=Ft°−1′・go8)
砥石車の摩滅率R′wgは、式(9)を用いて計算することができる。
このように、STE値の実際の値は、研削運転中反復して計算することができ、
また必要に応じて、実際のSTE値を設定点5TEd に保持するために削正ロ
ールの速度ωtのどんな調整が必要となるかを判定するため設定点5TEa と
比較することができる。
上記の制御システムに代るものとして、削正ロール速度o)tはある設定点の値
に一定の状態で維持することもでき、またSTE値の誤差は値ωtの代りに削正
滑子の送り速度Ftsを調整するためモータT F M 7補正のため付勢する
ために使用することもできる。あるいはまた、削正滑子の送り速度Ftsは、S
TE値の誤差が過度に負となってSTE値がωtにおける変化がSTE値を設定
点s’rEa と一致するよって回復させない程度まで下降する場合においての
み調整することができる。値(titの代りに値Fts を調整することにより
、設定点5TEaに値STE値を保持することの付帯的事実として、研削作用に
ょ3
って生じる砥石車の半径の諷少率の如何に拘らず砥石車面との摩擦接触を維持す
るため削正ロールは常に充分な速さを以てインノイ−1・ゝされる。
作用境界面における研削作用に対するSGE率が、(1)このような作用のため
加えられる動力PWRgの(l])工作物24からの材料の除去体積量M′に対
する比率であることが想起されよう。このことは、下式により表わされる。即ち
、S GE = P W Rg / M ’ (39)同時の削正および研削運
転中、研削作用に要する動力PWRg(理由については前に述べた)は、(1)
調整ホイール26の回転制動のため加えられるPWRr と、(11)砥石車の
回転駆動に対して加えられるPWRw の一部PWR,g の代数和である。即
ち、全砥石車動力量PWRwは、トランスジューサ35および回転計36(第1
図)からの信号TORwおよびωWを用いて式(3)により決定することができ
るが、研削境界面に投入される前記全動力量の割合はトルク・トランスジューサ
の信号から直接計算することはできない。しかし、研削境界面において砥石車面
から工作物24に対して与えられる接線方向の作用力FOR3が、作用において
工作物24により砥石車に対して加えられる接線作用力FOR4と等しくかつ方
向が反対であることが判るであろう。トルクTORrはトランスジューサ37に
より信号され、Rpはゲージの読みから確認することができ、かつRwは式(2
7)から確認することができるため、研削境界面において砥石車モータWMによ
り与えられ(トルクTORwの一部に過ぎない)トルクTORwgを割算するこ
とができる。従って、下式の如ぐ表わすことがで4
きる。即ち、
FOR3,−FOR4(40)
FOR3,Rw=TORwg (41)FOR4、Rp=TORr (112)
TORwg−TORr 、Rvi/Rp (11:+!ここで、砥石車207&
介して研削境界面に加えられる研削動力量PWRWgは下記の如く表わされる。
即ち、PWRwg−2π−TORw g −(IJW (44]−2π−TOR
rRw/Rp、0w (45)モータRMが工作物l制動するため、研削境界面
において費消される全動力量(工作物および砥石車材料を除去する仕事を生じ、
摩擦による熱を生じる)は、PWRwgの符号を十としPWRrの符号を−とじ
て下記の如く得られる。即ちPWRg=PWRwg−PWRr ’ (46)−
(2π’TORr−Rv+/Rp−ω、)−(2π、TORr、ωr) (47
)−2π−TORr ((RW/R1)−(IJW ) −ωr ”J (48
)また、式(2)に式咽と(6)を代入することにより、同時の削正およびセン
ターレース研削の間SC,E値は下式の如く表わされる。
即ち、
SGE=PWRg/Mz
=TORr (((IJW ・Rw/Rp ) +(l)r)/L=Rp−R’
p (49)以下において更に詳細に述べろ例示の制御システムの同時の削正兼
研削段においてはSGE値は制御されないが、SGE値の式(48)はこのよう
なSGE値の制御を必要に応じて行なうどと45
ができることを示すためここに示した。この式は、研削境界面における相対表面
速度および(または)相対インフィード率l制御する代りに、削正境界面におい
て生じる砥石車の調整作用の・ぐラメータ娑制御することにより同時の削正およ
び研削において間接的にSC,E値を制御するため使用することができる。
例えば、SGE値のその設定点値からの逸脱は、削正ロールの速度ωtを調整し
て削正境界面における相対摩擦接触面速度Srtを変化させることにより補正す
ることができる。もし砥石車が例えば鈍化すると、その結果のSGE値の増加は
削正ロール速度ωtを増加するように削正ロール駆動モータTMに対する駆動電
圧Vtmを増加することによって補正することかできる。このため、削正境界面
における相対速度Srt を減少し、これが更に砥石車の鋭利度ン再び高めるた
め削正境界面における粗粒および結合材の破壊を促進する。砥石車の鋭利度を再
び高める措置は、今述べた詐りの変化自体を反対にさせてSGE値をその設定点
値まで回復させる。
工作物の仕上げ研削において、砥石車の表面の条件を変化させて工作物が所要の
仕上げ研削寸法に近付く時工作物において所要の表面仕上げ状態を生じることが
しばしば望ましい。1982年3月5日出願の係属中の弊米国特許出願第355
,304号「仕上げ研削法および装置のための制御システム」において記載した
ように、砥石車の表面条件の所要の変更は、(1)削正境界面における摩擦接触
の相対表面速度および(または)削正境界面における相対インフィード率を制御
可能に変更することにより達成可能である。例えば、砥石車は、削正境界面にお
ける相対表面速度Srtを増加することにより、仕上げ研削の終了時に工作物に
おいて更に平滑な表面仕上げをもたらすため鈍化することができる。この相対表
面速度Srtは、個々の表面速度SWおよびSiの代数和と等しい。即ち、5r
t=SW−8t (!i0)
”’ (TORw、 0w ) −(T ORr −ωt) (51)その結果
、パラメータTORW、ωW、TORt、およびωt のどれかの調整操作が値
Srtにおける変化を生じることが判るであろう。
上記の制御方法を用いる第1図の研削装置を制御するための望ましい手段は、必
要に応じて、信号値!表示するDC電圧を使用するアナログ・コンピュータに組
込まれるか、あるいはその配線によりプログラムされた対話型のハード・ワイア
ド・コンピュータとして組込むこともできるが、第5図に示されたソフトウェア
・プログラム化されたディジタル・ミニコンピユータまたはマイクロコンピュー
タである。ディジタル・ミニコン上0ユータの内部の構造の詳細は当業者には周
知であり、米合衆国市場において今日入手可能な広範囲のこのようなコンピュー
タのどれでも選択することができる。
背景として、周知の如(、コンピュータは、メモリーから信号を取出して算術演
算を行ない、その結果を記憶する基本的なステップが記憶された命令のマスター
・プログラムに従って高速のシーケンスにおいて実施されるように、他のコンピ
ュータの構成要素に対して更にタイミング信号を送出するタイミング信号デバイ
ダ71に対して比較的高い一定の周波数上パルスな与7
えるクロック発振器70(第5図)を含んでいる。この目的のため、このコンピ
ュータは、入力線73により維持されろ演算論理装置(ALU)72’Y含む。
アキュムレータ75がALUからの出力を受取り、これを出力線76上に送出す
る。このアキュムレータからの出力は、ある算術演算または比較ステップにおい
てALUに対するオはランド入力として送返される。これらの回線は、テープ・
リーダ77からの入力またはA L U72により行なわれる計算の結果として
変化する変数の2進値もしくは2進化10進数値において表わされる多重ビツト
信号を送る多重回線である。テープ・リーダ77は、デコーダ78および入出力
インターフェース79を介してコンピュータに対して接続されている。
このコンピュータは、以下に詳細に説明するように、命令装置80aおよびデー
タ装置so b v含む各部に機能的に分割されるシステムの記憶装置即ち「メ
モリー」80内に信号記憶レジスタを含んでいる。命令セクション80aにおけ
るこの記憶レジスタは、「マスター・プロクラム」の読込みおよび格納によりセ
ットされて、論理的分岐および割込みによりJ−ti実行されるべき操作を指定
する命令の多重ピント・ワードを保有する。この命令メモリーは、マスター・プ
ログラムを保有し、汎用ミニコンピユータのゲートおよび制御部を構成してこれ
を特殊目的のディジタル制御装置に変換するものであるが、このプログラムの関
連部分については以下に記述することにする。第1図の研削盤の制御に必要な全
ての機能を実施するための単一のミニコンピユータを第5図に示したが、これら
の機能が共通の7執を介する漏話によりタスクを共有するように構成されろ別個
のミニコンピユータの間に分離することができることが理解されよう。
ディジタル・コンピュータの構成および作用は周知であるため、アドレス番号に
対するブロクシム・カウンタ81の増進が、アドレス選択兼経路指定ゲート82
なしてアドレス指定メモリーの命令を入力回線73に対しかつ命令レジスタ84
に対して読込みを行なわせることを簡単に知れば充分であろう。後者における命
令コードは復号されてALU72に対して送出され、次に行なわれるべき操作(
例えば、加減算、相補演算、比較等)を指示5ものと仮定しよう。命令レジスタ
におけるデータ・アドレスはアドレス選択兼経路指定ゲート85に対して送られ
て、メモリーから次にオペランドとして使用されるべきデータ・ワードを取出す
ようにその条件術はン行ない、多重ビツト信号が回線73を介してALUの入力
側に送られる。算術演算または論理演算ンーケ ンスの終りに、結果がアキュム
レータ75に現われ、回線76を介しゲート85を経てメモリー80における適
当な場所即ちレジスタに対して送られる。ゲート85は、答えが適正な記憶場所
に対して格納するため送られて前に格納された数値信号を置換スるように、命令
レジスタのデータ・アドレス出力により制御される。
第6図(惧如何にしである信号が形成され使用されるかを明らかにする頭字語を
有する関連記憶レジスタ即ち記憶場所を有す49
における整然として順序付けを生じるよ5に構成される非常に多数の命令ワード
を保有する。余りにも細部にわたるのを避しながら当業者に充分な説明を行なう
ため、関連するプログラム命令は第6図1−表示されないが、以下に述べるフロ
ーチャートにえいて説明する。
第6図に示されるように、この特定の事例における主な指令信号ハ、「xvC」
、l”RVC」、「UvG」、「VRM」、iVRMJ オよび[VTMJで表
わされる。これら6つのディジタル信号は、各ディジクル/アナログ・コンバー
クDACを通るように送らttテ、ml 図における各モータXFM、RFM、
TFM、PM、WMおよびTMを付勢する6つの電圧Vxfm、 Vrfm、
Vtfm、 Vwm。
VrmおよびVtm を生じる。このように、指示信号XVC1RVG、[JV
G、VWM、V:RM:およびVTMは、X軸の滑子送り 速度F’xs、調整
ホイール滑子送り速度Frs、削正滑子送り速度Fts、砥石車20の回転速度
ω■、調整ホイール26の回転速度ωWおよび削正ロール50の回転速度O几
を制御する。
第6図はまた、第1図からのトランスジューサ信号XR,RR。
UR,ωッ、ω1、ωt、TORW、TORr、TORt、clおよびG2が、
分解器29.32.53、回転計36.38.58、トランスジューサ35.3
7.57、およびゲー)60.61からそれぞれ記憶セクション80bへ送られ
ることを示している。これらのアナログ信号は、各アナログ/ディジタル・コン
バータADOを通るように送られて、それぞれ対応−jるディジル#信号rXR
J、j’RRJ、[VRJ、「町、およびl’GsB」を生じる。これらの信号
は、記憶装置から来るかのように処理され、従ってこれら信号が検索されてAL
U72に対して送ることができる適当な命令によって処理される。
第6図におけるあるブロックの隅部にだける対角方向の線は、このレジスタにお
いて記憶され信号されたワードが予め定めた定数であることを示すためのもので
ある。熱論、記憶された数即ち定数は、手動のデータ入力キーボードな介して、
あるいはマスター−プログラムの一部としである異なる値を一レジスタに対し読
込むことにより容易に調整可能である。トランスジューサ信号の場合におけるよ
うに、これらの予め定めた一定であるが調整可能な信号もまた、適当な命令によ
り検素されてA L U72に対して送ることもできる。
第6図におけるメモリー図における記憶セクション8o1)は、6つのモータX
FM、RFM、TRM、WM、RWおよびTMを正しく付勢する終局の目的のた
め、周期的に′使用されてR更される種々の信号を生じるための装置2含んでい
る。このような装置は、記憶装置のみならずこれにより生成された信号を表わす
頭字語により識別されるメモリー即ち記憶装置を含む。レジスタにおける変更可
能な値により表わされる量は同じ頭字語により表わすことができ、これらの数字
は記憶されたマスター・プログラムの制御下でALUによって行なわれるプログ
ラムされた計算も多過ぎるが、完全にリストは下記の如(である。
ANGL:(1) 調整ホイールおよび砥石車の中心を通る中心線と、(2)砥
石車とマスターの工作物の中心を通る中心線との1
間の角度を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号CORΔ二砥石車の摩
耗量を保証するため人為的にXAPを調整するために使用されろPFACTOR
,工FACTORおよびDFACTOIRの和
GV:砥石車と係合させろための削正ロールの前送、および削正ロールの引込め
運動の間、UFRAの所要の値を得ろためCOHに対して加算される値を表わす
予め定めた一定である調整可能な信号
DD二指令された事象が生じるDTGの特定の値を表わす予め定めた一定である
が調整可能な信号
DFACTOR:砥石車滑子モータWFMを制御するPIDサーボ・ループにお
ける微分利得因数
DTG :その時の工作物の半径PTRAD と所要の最終径PTRADD間の
差
FD:仕上げ研削の最初の部分における所要のX軸送り速度として用いられる計
算値GR/DDI
FGRFIN:仕上げ研削モード間XFRA の所要の値を表わす予め定めた一
定である調整可能な信号
FRT :砥石車の「留置」位置への砥石車の戻し運動の間XFRA の所要の
値を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号
FSR:安定した静置により工作物に作用する所要の作用力GAP:削正ロール
が1間隙欠取て追従」する時削正ロール面と砥石車面間の所要の距離を表わす予
め定めた一定であるカー調整可能な信号
GD : DFACTORを得る際RADERRに対し与えられるべき微分利得
因数を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号
G 工: 工FACTORを得る際RADERRに対し与えられるべき積分利得
因数を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号
GP : PFAGTOR次行る際RADERRに対し与えられるべき比例利得
因数を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号
GPSR:PSHの所要の直火得る際FSHの所要の値に対し与えられるべき利
得因数1表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号
GVR:VPMケ得る際PTVERHに対し与えられるべき利得因数を表わす予
め定めた一定であるが調整可能な信号GR二所要の荒研削速度を表わす予め定め
た一定であるが調整可能な信号
GRV : VRMを得る際RGVERHに対し与えられるべき利得因数を表わ
す予め定めた一定であるが調整可能な信号GSB:工作物の底部と固定された基
準点間のその時の距離に比例するゲージ50からの信号
GST:工作物の頂部と固定された基準点間のその時の距離に比例するゲージ5
1からの信号
GT:VTMy得る際5URVERRに対し与えられるべき利得因数1表わす予
め定めた一定であるが調整可能な信号GT:VTMを得る際TRVERRに対し
与えられるべき利得53
因数を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号GU 二〇VCを得る際V
ERHに対し与えられるべき利得因数を表わす予め定めた一定であるが調整可能
な信号GVSR:VSIRv得ろ際PSFIERRに対し与えられるべき利得因
数を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号GW:VWMを得る際WHV
ERRに対し与えられるべき利得因数次表わす予め定めた一定であるが調整可能
な信号[−1s○:2つの工作物ゲージ60.61からの信号に対する2つの既
知の基準点間の距離を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号
工FACTOR:滑子モータWFMを制御するPよりサーボ・ループにおける積
分利得因数
KNORAD:マスター部品の既知の半径PFACTOR:砥石車滑子モータW
FMを即ちするPよりサーボ・ループにおける比例利得因数
PSRニジリンダを安定静置させるため与えられて作用力FSRを生じる圧力
PSRERR:PSRの実際および所要の値開の差PTDIA: 工作物の直径
PTRADJ’(p:工作物の半径
PTRADD=Rpd: 所要の工作物の所要の半径(研削後)PTRADI:
既知の半径のマスター工作物に対する工作物半径のゲージ信号値次表わすため予
め定めた一定であるが調整可能な信号
PTV :工作物の実際の回転速度
54 特表昭GO−50004769)PTVD :工作物の所要の回転速度
PTVERR:PTVとPTVD開の差PTWT:工作物の支持軸間の工作物の
へたりによるある安定静止状態にある工作物により生じる下方向の作用力ΔR:
RCP がΔT毎に変更さぜられる増分、即ちΔT毎のインチ単位の指令され
たR軸滑子の送−り率RADERR:実際の工作物の半径PTRADと実際のX
軸滑子位置XAP間の差
RADR=Rr二調整ホイールの半径
RADT=R1二削正ロールの半径
RADW=Rw: 砥石車の半径
RADW工:実際の工作物の半径の出発値RCEP二R軸滑子R8が移動される
指令された最終位置RCP :X軸滑子に対する砥石車滑子R8の指令された位
置RGV:調整ホイールの実際の回転速度RGVD二p整ホイールの所要の回転
速度RGVERR:RGVとRGVD間の差RJOG : 「ジョギング」モー
ドにおけるRRFAの所要の値を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号
RR二Fl軸滑子R3の実際の位置を表わす分解器信号RRPR:新たな工作物
の研削が開始される前にR軸滑子R3が戻されろ「留置」位置を表わす予め定め
た一定であるが調整可能な信号
R8O:調整ホイールが基準位置(RRLS と係合状態)にある時、工作物安
定工作物支持ブレードの中心X1と調整ホイ5
一ルの回転軸間の距離を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号
R3UR1:R8URA に対する第1の設定点を表わす予め定めた一定である
が調整可能な信号
R8[JR2:R8URA に対する第2の設定点乏表わす予め定めた一定であ
るが調整可能な信号
R8URV=Sr:削正境界面における実際の相対表面速度RVC:調整ホイー
ル滑子送りモータRFMの調整のための駆動信号
scl二比率SGEの所要の値
SGV:GAPの確保のため削正滑子の運動中UFRA の所要の値R8URA
を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号5URVEPtR:R3UR
AとR8UR1またはR8UR2のいずれかどの間の差
ΔT二対話型制御システムに対する対話間隔TD工S:同時の削正および研削を
開始するため要求されろDTC,の値を表わす予め定めた一定であるが調整可能
な信号TORR−TORr:調整ホイールの駆動のため与えられるトルク
TORT=TORt、:削正ホイールの駆動のため与えられるトルクTORW=
TOIRw:研削ホイールの、駆動のため与えられるトルクTRV:削正ロール
の実際の回転速度
ΔU:ΔT毎のインチ単位の指令された削正滑子送り率UAP :砥石車の回転
軸に対する削正ロール滑子の実際の位置UCEP:削正ロール面が移動される指
令最終位置6
UCP:砥石車の回転軸に対する削正ロール滑子の指令位置UERR:UCPと
[JAP間の差
UFRA:毎分インチ単位の指令された削正滑子送り速度UR:削正滑子の実際
の位置を表わす分解器信号[JVC:削正ロール滑子送りモータT F Mに対
する駆動信号VPM :工作物モータPMに対する駆動信号VRM :調整ホイ
ール・モータRMに対する。駆動信号VSR: PSRを生じる圧力供給源を調
整する駆動信号VTM 二削正ロール・モータTMに対する駆動信号VWM:砥
石車モータWMに対する1駆動信号VWW工:研削が行ンよりれない時延石車駆
動モータWM に対する適当に遊休速度ホイールの駆動のため与えられるトルク
を表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号WHV:砥石車の実際の回転速
度
WHVD:砥石車の所要の回転速度
WHVERR二WHVとWHVD 間の差WWRG=R’wg:研削による砥石
車の摩耗率WWRT =R’ w t :削正による砥石車の摩耗率ΔX :X
CPがΔT毎に変更させられろ増分量、即ちΔT毎のインチ単位の指令されたX
軸滑子送り率XAP:砥石車の回転軸に対するX軸滑子の実際の位置、しばしば
工作物の回転軸からの距離を実際におけるよりも小さく見せるよう量CORだけ
人為的に調整される。
ΔXAP:ΔTにおけるXAPの変化
XCEP:X軸速度XSが移動される指令される最終位置57
XCP:砥石車の回転軸に対するX軸滑子XSの指令位置XERR:XCPとX
AP間の差
毎分インチ単位の指令されたX軸滑子送り速度XJOG : 「ジョギング」モ
ードにおけるXFRAの所要の値1表わす予め定めた一定であるが調整可能な信
号xP:工作物ブレードの中心x1と砥石車め回転軸間の距離XPRK :新た
な工作物の研削が開始される前たX軸滑子XSが戻される「留置」位置を表わす
予め定めた一定であるが調整可能な信号
XR’:X軸滑子XSの実際の位置を表わす分解器信号XSI :工作物支持ブ
レードの中心x1と砥石車面間の距離XSO:工作物支持ブレードが基準位置に
ある(XRLSと係合する)時、砥石車の回転軸と工作物支持ブレードの中心1
1間の距離2表わす予め定めた一定であるが調整可能な信号XVC:X軸滑子送
りモータXFMに対する駆動信号YP:マスター工作物の中心と調整ホイールと
砥石車の中心を通る中心線との間の距離を表わす予め定めた一定であるが調整可
能な信号
上記の頭字語は、以下において、従来周知のもので容易に理解できる意味を有す
る種々の下付き文字、接尾辞および接頭辞と共に使用される。例えば、下付き文
字1はその時の対話間隔ΔTにおける瞬時値を意味し、下付き文字(i−1)は
前の間隔ΔTにおける値を意味する、の如くである。頭字語に対して付された接
尾辞[A VGJまたは[AVJ は、通常最後の100対接尾辞rIJはこの
特定の量の最初の値を示し、接尾辞rDJはいくつかのこのような値の和を示し
、通常この10の値の和は最後の対話間隔ΔTにおいて測定されあるいは計算さ
れる。
本発明はこの特定の実施態様を実施に際して、第5図のミニコンピユータ・シス
テムは、ある機能外28施するための複数の手段を構成しかつ含まれる方法のス
テップを実施するように一マスター・プログラムにより条件付けされる。このミ
ニコンピユータ・システムは、分解機能XF1. M 訊回転計WHV、RC,
V、TRV、ゲージ、A/Dコンノミータ、D/Aコンバータおよび駆動−E−
−タRM、WM1TM、XFM、RFM%TFM の全てがコy ピx−タ・シ
ステムの外部であるため、関与する唯一の装置ではない。この点を念頭において
、本発明の本実施態様の詳細な理解は繰返して行なう諸操作の一連の説明から最
もよく得ることがテキ、これによりマスター・プログラムの関連するサブルーチ
ンが第7図乃至第13図におけるフローチャートに関して詳細に説明される。
第7図は、第8図乃至第13図に示されたサブルーチンの実行のための逐次の間
隔において割込みされる間、コンピュータ・システムが従う主プログラムを示し
ている。例えば、クロック70およびタイミング信号発生器71により測定され
た連続する期間ΔTは、持続期間が40ミリ秒でよい。かかる各期間内で、シス
テムが主ブロクラムに戻ってこれを進行する如き各サブ期間の終りにおいて残る
時間がほとんど常にあるが、サブル−チンがΔTの一部により実行することがで
きるように、タイミング・9
パルスによりサブ期間が区分されている。このように、各サブルーチンは、主な
反復期間ΔT1例えば40ミlJ秒毎に1回実行される。割算ステップのパルス
は、主として20ミリ秒毎に現われ、その結果2,000回の取出し、計算また
は記り意ステップが各<0ミIJ秒の間隔中に実行することができる。米国特許
第3.656424号において記述される「マイクロ運動/マクロ運動」システ
ムに従って、種々のサーボ・モータが各反復間隔ΔT内で多数回更新されること
が望ましい。ここでいう取出し期間とは単なる例示であり、これらの期間は仙の
特定の値をとるように選択することができろ。
次に第7図においては、研削盤に対する動力が投入される時常にシステムが従う
主プロクラムが示されている。第1のステップ001はシステムに忘ける全ての
フラッグlクリアし、その後ステップ002がオペレータに対して以後のステッ
プにおいて要求されろ種々の設定点および定数に対する所要の予め定めた値を入
れることを指令する催告メツセージな生じる。この催告メツセージは、一般に、
手動のΔT値大入カキ−ボード8フ隣接して配置されるCRT86 (第5図)
上に表示される。オペレータにより入力されねばならない特定の値は、第6図の
メモリー図における対角方向の隅部の線を有するクロックに含まれる。これらの
値は、メモ’J 80に対して手動によりキーインすることができ、あるいはテ
ープに前以て記録してテープ・1ノーダ77ン介して入力することもできる。
ステップ003においては、既知の半径の工作物をロードしてこの既知の半径の
1直KNORAD 7キーインすることをオはし一部に対して命令する別の催告
メツセージをシステムが生成する。この既知の半径の工作物は、通常は、平滑な
表面仕−ヒげに前以て研削されその半径がマイクロメータにより正確に測定され
た「マスター」部品である。以下の記述から明らかとなるように、このような「
マスター」部品の使用が望ましいが、これはゲージの信号を高い精度客以て実際
の工作物の半径に変換することが可能となるためである。
ステップ004においては、第5図に全体的に示され通常キーボード上に配置さ
れるスイッチ87の1つである[MREFJスイッチlオペレータが閉路するだ
けで開始する「研削盤の基準設定の実施」をオはレークに対して命令する更に他
の催告メッセーシヲンステムが表示する。この催告メンセージは、オペレークが
ステップ002および003における前のメンセージにより表示される全ての設
定ステップを完了する前に、表示されることになる。このスイッチが閉路されろ
時、システムはステップ006まで進行し、オはレークが対応するスイッチを閉
路する時常に「ジョギング」率XJOGおよびRJOGにおいてその各滑子XS
およびR8を移動させることをXおよびR軸に対するサブルーチンに可能にする
「モー11」フラッグMDI欠設定する。これらのスイッチは、オ投レータのキ
ーボード上に配置されるスイッチ87(第5図)のバンク内に含まれ、一般にそ
れぞれ[Jog XFMJおよび[Jog RFMJで示される。滑子XSおよ
びBSのこのモードにおける運動方向は、オはレータが対応する「ジョグ」スイ
ッチを1正」位置(滑子xSまたはR8を砥石車に対して運動させる−の「ジョ
ギング」信号な生61
しる)に対して移動させるか、あるいは「逆」位置(滑子XsまたはR8%砥石
車から離れる方向に1i71させる十の「ジョギング」信号2生じる)に対して
移動させるかに依存する。「ジョグ」スイッチの1一つ以上のがオペレータによ
り閉路される時、対応する滑子ン移動させるためのモータXFMおよびRFMの
付勢は、それぞれ第8図および第9図のX軸およびR軸のサブルーチンにより行
なわれる。
内部に挿入された既知の半径のKNORADのマスター工作物に対する研削盤の
基準設定の目的は、砥石車の半径Rwおよび調整ホイールの半径Rrのその時の
実際の寸法に対してシステムを基準設定次行なうこと、および既知の半径KNO
RADに関する工作物のゲージ信号G1およびG2の再基準設定を行なうことで
ある。調整ホイールの半径は通常このホイールの削正が行なわれる時のみ減少し
、かつ砥石車の半径は各研削作業中に行なわれる計算によって常に監視されるが
、それにも拘らずこれらのホイールのその時の実際の寸法に対して研削システム
全体の基準設定欠周期的に行なうことが望ましい。
マスター工作物の既知の半径KNORADと関連して使用され研削システムの基
準設定を行なう既知の値は、(1)砥石車の回転軸とX軸滑子XSが基準リミッ
ト・スイッチXRLSと係合状態にある時グレード25,25bの中間点x1と
の間の水平方向距離と、(2)R軸滑子R3が基準リミット・スイッチRRLS
と係合状態にある時前記中間点x1と調整ホイールの回転軸間の水平方向距離
R3Oと、(3)調整ホイールと砥石車の中心を通る中心線c1の上方のマスタ
ー工作物の中心の高さYPと、(4)前記ホイールの中心線c1とマスター関連
および砥石車の中心を通る中心線02間の角度ANGL である。これらの値は
全て与えられた研削盤においては既知であり、システム・メモリーに格納された
キーインされた定数である。
モード1のフラッグMDIがステップ006に設定された後、システムはオペレ
ータに対して他の催告メツセージを表示するステップOO7に進み、この時オペ
レータに対してUXFiL SおよびR,RLS が閉路されるまでXRFおよ
びRFM−>ジョグ状態にせよ」の指令を与える。X軸およびR軸の滑子の引込
められた基準位置を確保するリミット・スイッチであることが想起されよう。ス
テップ007における催告メツセージに応答して、オペレータは「ジョグ」スイ
ッチを用いて滑子XSおよびR3が前記リミット・スイッチXRLSおよびRR
LS tt開閉路るまで滑子XSおよびRS7引っ込めるよう進行する。これら
スイッチの閉路は、ステップ008および009において検出され、オペレータ
に対して「マスター部品が砥石車に接触するまでXFMをジョグ操作火打なう」
ことを指令する催告メツセージを表示するステップ011にシステム2進める。
このように、オペレータは再び[XRFジョグ]スイッチを使用するよう進み、
この時マスター工作物が丁度砥石車と軽く係合するまでX軸滑子をゆるやかに前
進させる。これは依然としてモード1の一部であり、即ちフラッグM D Iが
依然としてONであり、このため、オペレータが1XFRジヨグ」スイッチを「
正」の位置に移動することになる故にこの値XJOGがこの時負となるが、第7
図のサブルーチンは依然として指令された送り速度XFRA3
を「ジョギング」速度XJOGに設定する。X軸滑子の前進するジョギング運動
の間、値XAPおよびXCPはステップ106において連続的に変化させられ、
即ち、ジョギング運動のΔT毎に、xcpはΔXの値により変更され、X軸滑子
がXCPにおける変化に応答して前送される時、変化する分解語信号XRのため
XAPは同じ変化量を以て追随する。
オはレータは、次に、ステップ012において表示される催告メツセージである
「部品基準設定の実施」を命令される。オペレータは、第5図におけるスイッチ
87の別の1つである「PTREF」スイッチを単に閉路することによりこの手
順を開始する。主プログラムのステップ013は、PTREF スイッチが閉路
される時を検出して、その間ステップ012に催告メツセージを維持し、RTR
EFスイッチの閉路が検出される時ステップ014においてフラッグM D 1
t、6クリアする。これがモード1の終了である。
72ツクMDIのクリアの直後に、システムはフラッグDISABL をステッ
プ015に設定し、次いで「モー12」フラッグMD2をステップ016に設定
する。モード2においては、X軸滑子モータXFMは、システムが、(1)xc
pおよびXAPの双方を計算された値Xに初期化し、(2)実際の砥石車径RA
DWのこの時の値を計算し、(3)この時ゲージ50.51により読取られつつ
ある既知の半径KNORADに等しくゲージ基準信号PTRAD 工 を設定す
る間、作動禁止状態にされる。第7図のステップ017に示される ように、滑
子XSにおける中間点と砥石車の中心20aとの距離XPがの下記の如く計算す
ることができる。即ち、
XP=YPcot、 ANGL C52+ステツプ017における第2の割算は
、下記の如く実際の工作物の半径の出発値を決定する。即ち、
RADWI =YPAin ANGL −KNORA D (53+従って、滑
子の中間点三1と砥石車面間の距離XSIは下記の如(である。即ち、
X5I−XP−RADWI 54]
XAPおよびXCPは、ステップ017に示される如くこの値XSHにおいて初
期化される。最後に、これもまたステップ017に示すれるように、ゲージ基準
信号PTRADIがKNORADに等しく設定される。
ステップ017から、主プログラムは別のメツセージを表示するステップ018
に進み、この時尤ペレータに対して「調整ホイールがマスター部品に接触するま
でRFMのジョグ操作を行なう」ことを催告する。次に、第4レータは、調整ホ
イールはマスター工作物と接触状態拠なるまでR軸滑子R87前送させるため「
RFMジョグ」スイッチを使用するよう進行する。
滑子R8が前進するに伴い、その分解語信号RRは絶えず増加し、その結果調整
ホイールがマスター工作物と接触する時分解器信号RRの最後の滑子R8がその
引っ込められた基準位置から横切った距離を表わす。このように、調整ホイール
のこの時の実際の半径RADRi は値R3Oがら分解語信号の値FiRiおよ
びマスター工作物の半径KNORAD 欠控除したものに等しいことが判る。−
これがステップ019において行なわれる計算で65
ある。
これは「設定」手順を完了するモート92の終了となり、主プログラムがフラン
クMD2およびDISABL をクリアするステップ020に進む。この時シス
テムは、「モード6」フラッグMD5が設定されるステップ021に進じ。各工
作物の研削作業の終りに反復されるこのモードでは、オペレータがマスター工作
物を取外して研削される実際の工作物娑挿入するに充分な余地を有するようにX
@屑子がその既知の位置XAP=KNORADから予め定めた「゛重置」 位置
に対して引っ込められる。熱論、この実際の工作物は通常マスター工作物のそれ
とは僅かに異なる半径を有するが、X軸滑子に対する砥石車面の実際の位置は依
然として知られるが、これは砥石車の既知の出発位置XAP−3SI からの全
ての運動が、分留器信号XRの監視および実際の位置の信号XAPの値の更新に
よって連続的に測定されるためである。
砥石車を予め定めた「留置」位置に引っ込めるため、主プログラムのステップ0
22はキーインされた値XRPKとRRP K@それぞれに等しくなるように指
令されたX軸およびR軸の「最終点」位置の値XCEPおよびRCEP %設定
する。以下の記述から明らかになるように、これらの値は、研削作業が進行状態
にない時又軸およびR軸の滑子の所要の引っ込み位置1表わす。
次にいかにして送りモータXFMがオにレータによる「XFMジョグ」スイッチ
の操作に応答して制御されるかについての更に詳細な記述について第8図のX軸
すブルーチンについて見れば、このサブルーチンは作動禁止フラッグXDISA
BLiサンプルするステップ101から開始する。もしこのフラッグがオフであ
るならば、サブルーチンはステップ102に進み、これがモード1のフラッグM
DIがONであるがどうかを判定する。
もしそうであれば、システムはステップ103 <進み;これがオペレータが「
XRFショク」スイッチを閉路したかどうがセ判定する。もし答えが肯定であれ
ば、システムは指令された送り速度XRFA(インチ/毎分つをステップ104
においてジョギング速度XJOG と等しく設定し、この指令送り速度XFRA
はこの時ステップ105においてインチ/ΔT単位の指令送り率であるΔX1の
値を決定するため用いられる。即ち、指令されたインチ/分信号XFRAは、毎
分1500の40ミリ秒のΔTが存在する故にXFRA を1590で除すこと
によりインチ/分信号に変換される。換言すれば、ΔX1 はインチ7分の単位
でメモリーに対してキーインされる所要の送り速度XJOG ft達成するため
、X軸の滑子が40ミリ秒の1回の反復間隔ΔTにおいて前送されねばならない
増分距離を表わす。
ここで、異なる操作モードにおいて要求される異なるX軸滑子送り速度が第8図
のX軸丈ブルーチンにおける指令送り速度信号XFRA の値を単に変化するこ
とによって達成されることを知ることが重要であろう。XFRA O値の変化は
常にΔx1の値における対応する変化を惹起する結果となり、これは更にX軸滑
子モータXFMK対して与えられる付勢電圧Vxfmのレベルを変化させる。
値XFRA がステップ104に、おいてXJOG に等しく設定された後、第
8図の丈ブルーチンはステップ105に進み、こ7
こて分留器信号XRが読出される。この分留器信号はモータXFMの出力側軸の
変化位置を表わし、ステップ105における最初の計算は分留器信号の各対の連
続する読みXRiおよびXFlj、−1間の差によって表わされる差ΔXAP1
z決定する。
その結果の値ΔXAPl は、読みXRiおよびxRl−1間の反復間隔におけ
ろX軸滑子の位置における実際の変化量を表わす。
ステップ105における第2の計算は、新たな各位、ΔXAPLを前の位置信号
XAPi−1の値に加算することによりX軸滑子のその時の実際の位置を表わす
信号XAP i の値を連続的に更新する。
ステップ105におけるΔX1.の計算に続 いて、X軸のサブルーチンはステ
ップ107に進み、ここでX軸滑子のその時の指令位置ン表わす信号XCP 1
が前に指令された位置信号XCPi−1に対し値Δx1乞加算することにより
各反復間隔において更新される。これがステップ107における最初の計算であ
る。ステップ107における第2の計算は、その時の指令された位置信号XCP
i とその時の実際め位置の信号XAPi間の差である誤差信号XERRi の
値を決定する。この誤差信号XERRiは次に、D/Aコンバータ101により
X軸滑子送りモータXFMに対する駆動電圧Vwfm に変換されるべき電圧指
令信号XVCiの値を引算するステップ107の最後の計算において使用される
。第8図に示されるように、この指令信号XVCi の値は、キーインの均等度
即ち利得因数により乗じられる誤差信号XERRiの値である。ステップ107
から、このサブルーチンはステップ108における主プロクラムへ戻る。
8
「ジョグ」スイッチが例えばオペレータによるスイッチの間欠的操作の故に閉路
されない時、ステップ103はシステムなt、テΔX1%ステップ109におい
て零に設定させる否定の応答を生じる。これまでの説明から判るように、゛x軸
滑子送りモータXFMが消勢され、これにより ΔXiが零である限り滑子を単
に固定位置に保持する。
ここで、第8図の“X軸ザブルーチンのステップ107において実施される如く
丁度述べた許りの計算は、モード1.3,4.5または6のいずれかにおいてX
軸滑子送りモータXFMが付勢される時常に同じであることが判るであろう。Δ
X]の値は、システムがある瞬間において作動中であるモードに従って変化する
。
滑子XSがリミット−スイッチXRLS 7閉路するに充分なだけ引っ込められ
る時は常に、このスイッチの閉路はX軸すノルーチンのステップ101において
読取られるフラッグXDISABL 7設定する。このフラッグが設定される時
、システムは直ちにステップ109においてΔXi’j<零に設定し、ステップ
108においてX軸のサブルーチンから出て主プログラムに戻る。このため、例
えオペレータがたまたま「XFMジョグ」スイッチを閉路状態に保持する場合で
も、スイッチXRLS が閉路される時送りモータXFMが消勢されることを保
証する。
「亡−ド6」フラッグMD6がマスター・プログラムによって設定された時常に
、X軸のサブルーチンはステップ101.10.2.1,10.IIL 112
,113 *経て最後にステップJ13においてフラッグMD6の存在娑検出す
る。その時、こ69
のサブルーチンはステップ114に進み、ここでX軸の滑子の「留置」位置へ引
っ込める間、指令された送り速度信号X FRAta、、 X軸の滑子の所要速
度を表わすキーインされた値FRTに等しく設定する。前述の如<、XFRA
の値は、ステップ105において値Δx1を決定することによりX軸の滑子の運
動の実際の速度!決定する。
主プログラムのステップ023は、設定「終了点」位置XCEPとその時の指令
された位置xcpi との間の差が値Δx1よりも小さい時を検出することによ
り、X軸の滑子が所要の「留置」位置に達した詩聖検出する。ステップ023に
おける答えが肯定である時、ステップ024は第8図のサブルーチンのステップ
107に対する指令された位置の信号XCPi の値を「終了点」位置信号XC
EPの値に等しくなるように設定し、これがX軸滑子の引っ込み運動7XCEP
により表わされる位置において終了させるが、これがキーインされた値XRPK
により表わされる所要の「留置」位置である。
以下に記述するように、R軸のサブルーチンはモード6におけろ同様な「留置」
ルーチンを進む。主プログラムのステップ025は、設定された「終了点」位置
RCEP とその時の指令されたR軸位置RCP i との間の差は値ΔR1よ
りも小さい時を検出することにより、R軸の滑子R8が所要の留置された位置に
達する時を検出する。ステップ025が肯定の答えとなる時、ステップ026は
指令された位置信号RCPi O値9 RCEPの値に等しくなるように設定し
、これによりRCEP に表わされる位置におけるX軸の滑子の引っ込み運動を
終了する。
7Ots表oaeo−soooHe
主プログラムは次にMD6zクリアするステップ027へ進み、これによりモー
ド、6を終了する。その時、オペレータに対する別の催告メツセージがステップ
028において表示され、この時オペレータに対してマスター工作物を取外し、
未加工の工作物ン装填し、次いで「サイクル開始の実施」を命令する。
工作物の実際の研削を一開始するオにレータによる「サイクル開始」操作は、第
5図のスイッチ87の別のものである「サイクル開始」を単に閉路することによ
り行なわれる。主プログラムのステップ029は、オはレータが「サイクル開始
」スイッチを閉路した時娑検出し、次いでステップ030において駆動モータW
M、RM7付勢しがっステップ031において「モード3JンシツクMD37設
定するため進む。
「e−ド3」のフラッグMD3がONの時、lX8図はX軸fブルーチンはステ
ップ110において肯定的な応答を生じ、指令された送り速度信号XFFIA
2荒研削のために要する半径方向研削速度を表わすキーインされた値GRの2倍
に等しくなるように設定するステップ116に進む。即ち、所要の半径方向の研
削速度GRは、X軸に沿った25および26の送り運動が研削により半径ではな
く工作物の直径における減少を可能にしなければならない故に、所要の直径方向
の研削速度20Hに変換される。
砥石車の摩耗に対して公差が与えられなかったために、実際の送り速度を所要の
研削速度に等しく設定することが所要の速度2GHにおけろ研削を実際に生じな
いことを指摘すべきである。しかし、実際の送り速度は値xc、p1 およびX
APエ にょ1
つて減少され、その後者は砥石車の摩耗量を補償するため値CORΔ】 を加算
することにより各反復間隔ΔTにおいて修正される。このため、指令された送り
速度信号XFRA が所要の研削速度20Hの値に正確に等しくなるように設定
されるが、X軸滑子従って工作物の送りは、実際には砥石車の摩耗化補償するた
め異なる速度で進行する。この補償作用は因数GOBliにより与えられるが、
この値は第9図のサブルーチンにおいて割算され第8図のサブルーチンのステッ
プ118としてその時のΔXAPi に加算される。
砥石車の摩耗量を補償する場合でさえ実際の研削速度は所要の研削速度GRから
逸脱し得るが、これは工作物が研削作業の進行と共に25の傾斜した頂面に沿っ
て降下するためである。このため、モード3の反復間隔毎に、X軸のサブルーチ
ンのステップ118(第8図)は、前の反復間隔における所要の工作物の直径P
TD工ADi−1からのあるΔTに対する所要の直径減少量xFRA/1soo
v控除することによりその瞬間における所要の工作物の直径P T D 工A
D i t、:決定する。ゲージ信号G5TiおよびG5B1 (以下に述べる
第9図参照)から決定される如く、実際の工作物の直径PTDIAiは、実際の
値と所要の値との間の誤差PTDERRi(もし存在するならば)娑決定するた
め更新された所要の値PTDIADi から控除される。その結果生じる誤差値
PTDERRi は、次に値ΔX工の計算の際所要の公称送り速度XFRA/1
500(インチ/ΔT単位)に加算される。この一連の計算の正味の効果は、工
作物の半径疋おける減少の実際の率と所要の率の間の何等かの誤差の値だけ、ス
テップ107におけるその時の指令された位置信号XCPi を調整を行なうこ
とである。その結果、工作物が、所要の研削速度を近似化する速度において実際
に研削されることになる。
次に第9図においては、このサブルーチンはゲージ信号GSTおよびGSB7用
いて、それぞれ実際の工作物の直径および半径を表わす信号PTDIAiおよび
PTRADi を連続的に更新する。後者の値は砥石車の半径RADWおよびモ
ード3において用いられた砥石車の摩耗補償因数CORΔの値の計算に要する許
りでなく、モード4および5におけろ信号「運動すべき距離」の値の計算のため
にも必要である。このため、第9図のサメルーチンは、研削が生じるモードのみ
であるモート″3乃至5においてのみ活動状態如ある。
第9図のサブルーチンの最初のステップ150は、フラッグMD3.MD4、M
n2のどれかがONであるがどうが7検出し、もし答えが否定であれば、システ
ムは直ちにこのサブルーチンから出る。ステップにおいてもし答えが「爵定」で
あれば、システムはステップ151に進み、ここでゲージ信号G5TiおキびG
SB工の値がゲージADCから読出される。最後の10のΔTに対するゲージ信
号の値のGSTおよびGSBの移動平均は、ステップ152において連続的に更
新され値C,S T iおよびG5B1 として格納される。
キーインされた定数の1つがISOであり、これは各ゲージ60.61の2つの
基準点H2およびH1間の既知の固定距離である。即ち、低い方のゲージ61は
工作物の最も低い而と既知の底部の基準点との間の距離2表わす信号GSB(G
1)’a;生じ、73
高い方のゲージ60は工作物の最も高い面と既知の頂部の基準点との間距離を表
わす信号GST (G2 )を生じろ。これらの2つの基準点H2と81間の垂
直距離は、キーインされた定数HS Oの値であり、このためステップ153に
おいて計算1tろ如き如何なる瞬間における工作物の実際の直径である。即ち、
PTDIA、−H8O−GSB−GST (55+工作物の半径PTRADはP
TDIA/2となる。その結果、ステップ153における2番目の計算は2でP
TD工A7除すことにより値PTRAD を決定する。
ス′テップ154においては、サブルーチンは7ラツグMD3をテストし、もし
答えが否定であれば、これ(まシステムカーモード4または5にあることを意味
する。これらのモード4および50両方は、砥石車の摩耗量の補償因数CORΔ
で(・まなく更新された工作物の直径および半径の値PTDIAi とPTRA
Diのみ要求し〜従ってシステムはステップ154における否定の答に応答して
第9図のサブル−チンから出て、ステップ166においてシステムを主プログラ
ムに戻す。ステップ154 Kおける肯定応答は、システムがモード3にあるこ
とを意味し、このためサブルーチンがステップ155〜162に進み、ここでP
TRADi の値が、調整ホイー7・しおよび砥石車の中ノド線の上方の工作物
の細心の高さH(第4図参照)の反復貫キ算にお〜・て使用される。この反復計
算は、ステップ155にお(・て、調整ホイールと工作物の中心間0)水平方向
距離の計算力・ら始まり、その時の工作物の半径PTRADi の関数として、
砥石車の中心綜上方の工作物の軸心の高さH,調整ホイールの中ノラと工作物支
持グレードの最上面の比較的低い端部との間の距離B1および工作物支持プレー
ドの最上面の角度ρについて割算する。
新たな工作物毎の研削におけるステソノ155におけるXの最初の計算において
は、値Hがキーインされた値H1と等しくなるようtC最初に設定される。第9
図のサブルーチンのステップ156.157において実施される次の2つの計算
は4.それぞれHおよびXの関数として角度α(第4図参照)を割算する。
これら2つの値は、ANGLlおよびANGLRとして識別される。
従って、ステップ158においては、ANeLlのANGLRに対する比率が値
ANGLFf として割算される。もしこの比率ANGLRの値が1より小さけ
れば、これはHの見積値があまりにも小さいことケ意味し、逆にANGLRの値
が1より大きければ、Hの見積値が太き過ぎることを意味する。
便って、第9図のサブルーチンのステップ159および161は、ANGLRの
値が1より大幅に小さいか(ステップ159)、あるいは1より大幅に大きいか
(ステップ161)を判定する。
もしステップ159または161の一方が肯定応答を生じるならば、Hの値はス
テップ160または162においてそれぞれ増分値ΔHだけ増減させられる。こ
の時、ザブルーチンはステップ155に戻りANGLI、ANGLRおよびAN
GLRの計算を反復する。この一連のステップは、両方のステップ159と16
1が否定応答を生じてANGLRの値が1に近いことを表示するまで繰返して実
施される。このことは、更に、両方の値HおよびXが受入れられる公差範囲内に
あることを示す。
値H−7反復的に決定した後、第9図のサグルーチンはステツ5
プ163に進み、ここでその時の実際の砥石車の半径RA D W iが第9図
におけるステップ163に示された式に従ってステップ155〜162かもの値
11.ステップ156からの角度ANGLIの値およびステップ153からのそ
の時の工作物の半径PTRADi ’V用いて計算される。サブルーチンはステ
ップ163からステップ164に進み、これは最初に誤差信号RADERR1を
記憶場所RADERRI(これによりこの信号を「保管コする)に対して送り、
次いで前の反復間隔からの砥石車の半径11’(ADWIの値からその時の砥石
車の半径RADJ7控除することにより、誤差信号RADERR,に対する新た
な値ン計算する。このように、EADERRi O値は、値PTRADiに達す
るため用 いられろその時の工作物のゲージの読みから判定される如く最も後の
反復間隔における砥石車の半径における逓増する減少量を表わす。即ち、値RA
DERRiは砥石車の摩耗l許す工作物の送り速度において必要とされろ補償の
程度1表わすのである。
次にステップ165において誤差信号RADERRi ’l用いて、周知の如(
X軸送りモータXFMS安定状態で制御するため使用されろ比例、積分および微
分を表わす周知の「P よりJ制御因数PFACTORi、IFACTORi
およびDFACTORi娑計算する。サーボ・モータのこのようなpPIDj制
御はそ」を自体公知であり、本文において詳細に説明する必要&主なし・。第9
図だ示されるように、比例因数PFACTORi iま値RADERRi 7キ
ーインされる利得因数GPで乗算することにより計算され、積分囚数工FACT
ORi iまRADERRiをキーインされた利得因数CIで乗算しかつその結
果の積を前の値IFACTORi−17C加算することにより計算され、微分因
数DFAGTOJ ’・ま前の値RADERRi−Lをその時の値RADERR
iかも控除してその結果の差をキーインした微分利得因j9GDにより乗算する
ことにより計算される。従ってCORΔ1の値は、3つの因数PFACTORi
、IFACTORiおよびDFACTOR工の和である。
再び第8図のX軸すブルーチンに戻って、ステップ117は所要の工作物の最終
半径PTFiADD までの距離を表わ子信号DTC,i の値を計算する。こ
の値DTC4は、その時の実際の工作物半径PTRADi と所要の最終半径値
PTRADD 間の差である。
ステップ117において行なわれる第2の計算は、仕上げ研削中玉作物を砥石車
に対して送ること(前記のモード4および5)を要求する減速率を表わす信号F
Di’Y決定する。以下の記述から明らかになるように、この送り速度FDは時
間と共に指数的に減速する。第8図のステップ117において示すように、ある
瞬間におけるFDlの値は比率GR/DDIで乗算される信号「送ろべき距離」
DTC7上のその時の値である。CTRがモード3における工作物の研削に要求
される速度2表わす定数値であるため、比率GR7D D 1は実際にどんな研
削システムに対する定数であり、DDIは同時の削正操作l開始することが要求
されるDTG値を表わす定数値である。これらの値GRおよびDDlの両方が定
数であるため、比率G R7D D 1もまた明らかに定数である。しかし、値
DTGiは、研削作業が工作物の半径を所要の最終径PTRADD に益々近付
けるよう77
摩滅するに伴って常に減少する。その結果、値FDiもデだ常に減少し、この減
少は時間に関して指数的な割合で生じろ。この指数的に減少する送り速度の値F
Di’a?用いてX軸滑子の送り速度の制御する方法については、モード4およ
び5の説明において以下に更に詳細に記述することにする。
モー)3 ilCおいて行なわhる荒研削の量比研削エネルギSGE欠その設定
点の値5GED に維持するため、第10図のサメルーチンは砥石車駆動モータ
WMの出力トルクTORWを監視して、必要罠応じて実際のSGE値を所要の値
5GEDと等しく維持するためこのモータWMK対する入力電圧を変化させる。
調整ホイールの回転速度RGVは、以下に述べる第13図のサブルーチンにより
ある設定点の値RGVD に一定に保持される。その結果、砥石車駆動モータW
Mの出力トルクTORWは、工作物24から材料を除去する際砥石車の粗粒の効
率が低下するため、砥石車が鈍化するに従って増加する。第10図のサブルーチ
ンは、トルクTORWにおけるこの増加を検出して、然るべく砥石車の回転速度
WHV欠減少させろ。砥石車の速度にぢげるこの減少は研削境界面における相対
表面速度乞減少させ、これにより砥石車を自動的な再整形を行なう。砥石車の再
整形が行なわれると、今述べた変化が逆方向となり、砥石車の回転速度を増加し
て実際のSGE値を所要の値5GED に維持する。
第10図のVMサノルーチンの最初のステップ200は、砥石車の回転計36か
ら受取られるアナログ信号0)−prのディジタル部分である信号WHVi の
値の読取りを行なう。この信号は、如何なる瞬間も砥石車の実際の速度2表わす
。ステップ201は、最も後の10回の読みを連続的に記憶する前述の「スタッ
キング」手順を用いて、例えば最後の10回のΔTKついて速度信号ml■の移
動平均WHVAV 7計算してこれを記憶し、新たな値WHVi欠加算して各Δ
Tにおける最も古い値WHVilOを捨てる。如何なる時も記憶される10個の
値は合計され、10で除されて所要の平均値WHVAVi ’x得る。この平均
化手順は、最も後の信号のみの信号値に依存するのではな(最後の10個の信号
値の移動平均を用いることにより値WHVの信頼性を強化するためにのみ使用さ
れる。
WMサブルーチンのステップ202.203.204がそれぞれフラッグM、D
3.MD4.MD5’e読出して、システムがモード3.4または5のどれにあ
るかを判定する。これらモードの各々は異なる研削送り速度を有し、従って、研
削境界面における工作物からの金属材料の除去率M’が異なる。この金属の除去
率M′は、これがSGE率の分母である故に重要である。
従って、利得因数GWは、各送り研削モード、即ちモード3.4および5毎に異
なる1つの値に設定される。この利得因数GWは、砥石車駆動モータWMの出力
トルクTORW におけるある変化に応答して砥石単速度設定点の値において生
じる変更の大きさン制御する。換言すれば、TORWおよびWHVはSGE比率
の分子における制御する側と制御される側の71!ラメークであり、このためT
ORJ の如何なる値に対する設定点の値WHVDでも確保する利得因数GWの
値は、実際に異なる各研削モードにおいて維持されろSGE値を設定する。
3つの異なる研削モード3.4.5に対する利得因数G’Wの9
値を変化させろため、第10図のサブルーチンのステップ205.206.20
7は、それぞれステップ202.203.204における肯定応答に応答して3
つの異なる値GW1、GW2およびCW3にGW値を設定ずろ。値ew1、GW
2、cw3は全て異なる研削作業に対して変更される全てのキーインされた定数
である。
GW値を適当な値に設定した後、第10図のサブルーチンはステップ208に進
み、ここで駆動モータWMの出力についてトルク・センサ35かも受取ったアナ
ログ信号TORw のディジタル部分である信号TORWi のその時の直を読
出す。ステップ208かも、WMサノルーチンはステップ209に進み、ことで
3つの割算を行なう。最初の計算はステップ205.206または207におい
て設定された利得因数C,WKよりその時の値TORWi を乗算することによ
り砥石車の回転速度のその時要求される値W HV D i 欠決定する。ステ
ップ209における2番目の計算は、計算された設定点の値WHVDi(rpm
単位)と最も後の平均値WHVAVi 間の差(もしあれば)として誤差信号W
HVERFii 7計算する。この誤差信号WHV EFIRiは、この時、砥
石車1駆動モークWMに対し与えられろ駆動電圧VWml制御する指令信号VW
Mにおいて必要とされる調整を行なうため使用される。更に、誤差信号WHVE
RR1は、比例性即ち利得因数GW(キーイ/された定数)により乗算し、次(
・でその結果の積欠前のΔTに対する指令信号VWMi−IJ)値に加算するこ
とにより、積分補正を行なうため用(・られる。指令信号のその結果の新たな値
VWMi は、設定点の速度WHVD に等0
しい実際の砥石車の速度WHV7生じることになる。指令信号は、信号wnvl
により表わされる如き実際の速朋または設定点の速度値WHVDi のいずれ
か一方のこれ以上の微分が行なわれないならば、またそれまでこの値l維持する
ことになる。このサブルーチンのステップ210は、システム、を主プログラム
に戻す。
駆動モータが伺勢される量制御システムがモード3.4または5のいずれにもな
い時は、WMサブルーチンのステップ204は否定の応答l生じる。このためシ
ステムンステソプ211に進ませ、ここで研削作業が行なわ、、ない時延石車駆
動モータWMに対して適当な「遊休」速度を表わすキーインされた値VWM工
と等しくなるように指令信号VWMi ’V段設定る。
荒研削モードMD3においては、荒研削中には同時の削正操作が行なわれないた
め削正ロールは砥石°車とは未だ係合していないが、同時の削正欠開始すること
が要求される時削正ロールが迅速かつ平滑に砥石車と係合状態に入ることができ
ろように、削正ロールと砥石車間に一定の間隙を維持することがめられる。これ
2行なうためには、削正ロールは最初削正ロールと砥石車の対向する面間に所要
の間隙を確保する位置に設定され、次いでモード3において削正滑子を値GOR
により設定された速度で前送する。所要の間隙がモード6において最初に設定さ
れ、その後削正滑子はその率CORΔにおけ−る前送運動がモー13の初めにお
いて開始されるまで静止状態を維持する。CORΔの値は砥石車の半径が摩耗の
ため減少する速度と正確に同じ速度では変化しないが、この値は非常に近似して
いるため砥石車81
と削正ロールの表面間の間隙は略々一定の状態を維持するに充分である。削正滑
子の運動を制御するためのU軸のサブルーチンは第11図に示されている。
次に第11図においては、おのサブルーチンの最初のステップ300は、一連の
7ラツグGOK6、GOK3、GOK仏CTGおよびOTGをクリアする。この
サブルーチンはこの時ステップ301に進んでシステムがモートS6にあるかど
うかン判定する。
もし答が否定であれば、システムはステップ302に進んでモード3のyス)%
行ない、否定の応答はシステムをしてステップ303に進ませてモード4のテス
トを行なわせ、次いでステップ304に進んでモード5のテスIf行なわせる。
この4つのモード即ちモート″3.4,5および6においてのみ、削正滑子の送
りモータが付勢される。
システムがモー)6iである時、ステップ301は肯定応答2生じ、サブルーチ
ンはステップ305に進んでここでフラッグGOK5が読出されて削正滑子がこ
の特定のモー白(おけるその所要の運動の終了に達したかどうかン判定するが、
このフランクについては以下において更に詳細に論述することにする。もしフラ
ッグGOK6 がクリアされると、システムはステップ306に進んでフラッグ
5GFL @テストし、これは通常このサブルーチンが最初にモード6に入る時
クリアされる。ステップ306における否定応答はシステムをしてステップ30
7に進ませ、ここで次の2つのステップ308.309がこ)特定のモートゝの
残りに対してバイパスされるように、7ラツクステツプ308は、モート″6に
おける削正滑子の運動に対する終端点UCEP ン設定する。更に、削正滑子を
その而が砥石車の面から予め定めた距離だけ離れるように離間されろ位置まで引
っ込めるため、この終端点UCEPはその時の砥石車の半径を表わす信号RAD
Wi(第9図参照)、削正ロールの半径(キーインされた定数の1つ)を表わす
信号RADT、および削正ロールと砥石車間の所要の距離(別のキーインされた
定数)1表わす信号GAPの和に等しい値に設定されろ。所要の終端点IJC,
EP 7設定すると、システムはステップ309に進み、ここでU軸の送り速度
指令信号UFRA ンモード6が終了する前に所要の位置に削正滑子を移動させ
る尾充分な速さである運動速度を表わすキーイ/きれた値SGVに等しくなるよ
う設定する。一旦UFRA の値がステップ309において設定されると、この
特定のモード6の残りにおけるステップ308.309を反復する必要はなく、
これがステップ307においてフラッグ5GFL が設定される理由である。そ
の結果、次の反復間隔においては、ステップ306がシステムをしてステップ3
08゜309をバイパスさせる肯定応答を生じる。
システムはステップ309または306からステップ310へ進み、ここで値Δ
U1 が指令信号0FFIA に等しく設定されるが、これは単位がインチ7分
であり、値UFRA %インチ/ΔT(依然としてΔT740ミリ秒と仮定する
)に換算するため1500 で除される。この値ΔUiはX軸のサブルーチンに
関して既に論述した値ΔXiのU軸の対応値であることが判る3
る異なるモードにおいて異なる値に設定され、ΔU1は単に単位をインチ/ΔT
に変換するため1500により除された指令された値UFRA である。
ステップ311は、TR8L が所要の終端点[JCELの1つのΔTの範囲内
にある時を判定する。この判定は、ΔU1の絶対値を所要の終端点[JCEP
とその時の指令された削正滑子の位置UCPi との間の差の絶対値と比較する
ことにより行なわれる。UCEPとUCPi 間の差がΔU1よりも小さい時、
ステップ311は肯定応答を生じ、これがシステムをしてステップ312へ進ま
せ、ここで値ΔU1が零に設定され、削正滑子の新たな指令位置UCPi が所
要の終端点UCEPの値に設定される。このため、削正滑子送りモーフ娑してこ
の時の値ΔTKおける所要の終端点UCEP に大してのみ前送させ、これによ
り削正ロールの面が砥石車の面から所要の距離GAPだけ離れるように削正滑子
を所要の終端点[JCEP に停止させるのである。
システムは、ステップ312からステップ313に進み、ここでフラングMD5
がONであるかどうかを判定する。肯定応答はシステムlステップ314に進め
、これがステップ305においてテストされたフラッグGOK5 を設定する。
このフラッグの設定は、削正滑子がモード6におけるその最後の運動のΔTにあ
ることを表示する。その結果、もしモード6が1つ以上の反復間隔だけ継続する
ならば、フラッグMD5が依然としてONとなるため肯定応答がステップ301
において生成されるが、フラッグGOK6 の設定がステップ305における肯
定応答を生じろことになる。その結果、システムは直接ステップ4
305からステップ315に進み、ここでこのモードの残りにおいてΔUiを零
傾設定する。
削正滑子がモード6において終端点UCEP の1つのΔTの範囲内まで運動す
るまで、ステップ311がシステムケステップ316に進める否定応答欠生じる
。ステップ316はモータTFMの出力軸の変化する位置を表わすU軸の分解器
信号OR1読出す。このため、分解器信号の各対の連続する読みURiおよびU
Ri−]、間の距離により表わされる変化量ΔUAPiが、読みURiとURi
−1間の反復間隔における削正滑子の位置における実際の変化を表わす。値ΔU
APi I、j、新たな各ΔUAPiン第1図に示した如きステップ316にお
いて実施される第2の計算である前の位置の信号UAPi−1の値に加算するこ
とにより、削正滑子のその時の実際の位置1表わす信号UAPi ’&連続的に
更新するため使用される。削正滑子のその時の指令された位置を表わす信号UG
Pi は、同様に、第11図のステップ316において行なわれる3番目の計算
である前に指令された位置信号UCPi−I K値ΔUiを加算することにより
各反復間隔において更新される。第4の計算は、その時の指令位置信号UCPi
とその時の実際の位置信号UAPi との間の差である誤差信号UERR1の
値を決定する。この誤差信号UEliは、次に、D/Aコンバータにより削正滑
子送りモータTFMに対する駆動電圧Vtfmへ変換されるべき電圧指令信号[
JVCiの値を計算するステップ316の最後の計算において使用される。第1
1図において示されるように、この指令信号UVC□ の値は、キーインされた
比例性即ち利得因数GUにより乗算され85
る誤差信号[JERRi の値である。
ツブ316において実施されるものとして丁度述べた許りの計算は、モード3,
4.5および6のどれかにおいて削正滑子送りモータTFMが付勢される時と同
じである。ΔUiの値はシステムが如何なる時点においても作動中であるモード
に従って変化し、またほとんどの場合に値ΔU1における所要の変化は単に指令
された送り速度信号UFRAO値l変化させるだけで行なわれる。
モード3においては、第11図のU軸のサブルーチンが削正滑子モータTFM@
制御して削正ロールと砥石車の表面間の一定の距離GAPi維持する速度で削正
滑子乞前送する。この一定の「連化間隙」は、同時の削正および研削を開始する
ため、間隙を短縮を開始することを要求されるまで維持される。本実施例におい
ては、予め選択されたキーインされた「進むべき距離」の値DDIは同時の削正
と研削ン開始することを要求される時の表示として用いられ、削正滑子の前進運
動は、「進むべき距離」信号DTGi がキーインされる値DDlに達する前に
「直往する間隙」100ΔT7閉塞するため加速される。信号DTGi は第8
図のX軸のサブルーチンのステップ117におけるモード3の間連続的に更新さ
れることが想起されよう。主プログラムのステップ032は、その時の値DTG
i 乞キーインされた値DDlプラス値100のΔX1の和と連続的に比較し、
ΔX1はモード30間比較的一定の状態ン維持するため、値100ΔX1は10
0ΔTにおけるX軸の滑子により横断さ8611表昭G0−500047 (i
)乃れる距離を表わし、これはX軸の滑子が所要の最終径PTRADDまでの距
離が値DDlと等しくなる位置に達する前1(、和(DDl十100ΔXi)が
X軸の滑子の位[100ΔT7表わすことを意味する。信号DTGi がコノ値
(DD1+100.(Xi) Vl−’達する時、主プログラムのステップ03
5が肯定応答を生じてフラッグC’rCが設定されるステップ033にシステム
ン進める。その時、このフラッグGTGは第11図のU軸のサブルーチンのモー
ド3のチャネルにおいて読出される。
U軸のサブルーチンの初めに戻って、システムがモード3にある時、両ステップ
300,301において否定応答が生じ、ステップ302において肯定応答が生
成される。このため、システムtz 7ラツグGOK3 の読出しを行なうステ
ップ32NGへ進めるが、これについては以下に記述する。もし肯定応答がステ
ップ320に生成されろと、システムは直接ステップ322に進められ、ここで
ΔU1の値をCORΔ に等しく設定する。
ステップ320にオける否定応答はシステムをステップ321へ進めてフラッグ
CTGを読出すが、これは削正滑子の前送運動を加速して「追従する間隙」を閉
じろことが必要な時点傾おいて主プログラムにより設定されるフラッグである。
ステップ321における否定応答は、再びシステムをステップ322へ進め、こ
こでΔU1の値がC0FIΔの値に等しく設定される。
CORΔが砥石車の摩耗を補償するためX軸の滑子の送り速度娑調整するため使
用される値であること欠想起しよう。また、単に削正ロールン砥石車面から一定
の距離GAPに維持させることが必要である限り、削正滑子は砥石車が摩滅しつ
つある割7
合と正確に同じ率で前送されなければならないことも想起さJtよう。値COR
Δは砥石車の摩耗率と正確には同じではないが、CORΔに等しい設定値ΔUi
が削正ロールと砥石車の間に比較的一定の距JIC,AP火維持することになる
程度に充分に近似している。
フラッグCTGが設定されろ時、ステップ321は肯定のか容ヲ生じ、これがシ
ステムをして、U軸の送り速度指令信号[JFRA ヲ予め定めたキーインされ
た一定の値C■と値CORΔの1500倍である時間の和である新たな値に等し
くなるよう設定するステップ326へ進めろ。後者の期間である1500COR
は単にインチ/ΔTから換算された因数CORΔであり、値C■は削正ロールと
砥石車間の間隙l閉じるため要求される予め定めた速度(インチ/分単位)を表
わす。
削正ロールが閉鎖速度C■において砥石車に向けて前送されつつある間、U軸の
サブルーチンのステップ321a と321bは削正ロール駆動モータTMの出
力トルクを監視し、削正ロールが砥石車と係合する時点を検出する。これは、前
の反復間隔においてトルク・トランスジューサ57から受取られる信号TORT
i、−1つ値と等しくなるように「初期削正トルク」信号TORT工 の値を設
定することにより行なわれろ。削正ロールがそれに対して全く負荷をかけない時
、信号TORTiの値は比較的小さい。ステップ321aかも、サブル−チンが
ステップ321bに進み、これが実際の削正ロールのトルクが値TORT工の予
め定めた倍数例えば1.3ヲ超える詩聖検出する。
ステップ321bにおいて肯定応答が生成される時、削正ロールが砥石車と摩擦
接触状態となったことが判り、システムはフラッグGOK3 ’a’設定して削
正ロールのステップ326 において設定された加速度において削正ロールの前
送運動を終了する。フランクGOK3 はステップ321cにおいて設定され、
これによりシステムを次の反復間隔において直接ステップ320からステップ3
22へ進めさせる(もしフラッグM D 3がON状態乞維持するならば)。
削正ロールと砥石車間の間隙がつめられつつある期間中、指数すおよび係数にの
値もまた計算される。これらの割算は、ステップ036におけるフラッグCTC
の設定L/c続いてステップ036a において主プログラムの一部として実施
される。指数すの値は、モード30間X軸のサブルーチンにおいて使用される値
CORΔおよびGFIがら計算される。これらの値は、ステップ036a にお
いて再び記述されるように前に述べた式(9)において使用され、次いで係数に
の値はステップ034において再び書込まれる如く上記の式(10)r、<用い
てbがら計算される。これらの式において使用される値CORΔは15oov掛
けて単位をインチ/ΔTからインチ7分へ変換することが判るであろう。
減速する送り速度FD1がX軸のサブルーチンのモード3全体ン通じて減少する
値「進むべき距離J DTGl の関数として連続的に計算される。値F D
i は指数的割合で連続的に減少し、主プログラム≦1ステップ035は値FD
iがモード3の間所要の半径方向の研削速度を表わす値GRまで減少された時を
判定する。ステップ037Vcおける肯定すは、ステップ036においてフラッ
グMD3をクリアし、かつステップ037にお89
いて「セード4」のフラッグMD4を設定するため使用されろ。
モード3はこのように終了され、モード4が開始される。
モード4は仕上げ研削の最初の段階であり、これにおいては仕上げ研削が同時の
削正と共に指数的に減少する送り速度において実施される。モート゛4のフラッ
グMD4が設定されろ時、第8図のX軸のサブルーチンはステップ111におけ
る肯定応答を生じ、これがシステムをステップ119へ進めてモード3のチャネ
ルにおいてステップ117で実施されたDTC,i およ7J F D i の
同じ計算を実施する。ステップ119かも、システムはステップ120へ進んで
、同時の削正が終了する時U軸のザブルーチンにより設定されろフラッグOTC
の読出しを行なう。ステップ120におけろ否定応答は、システムをしてステッ
プ121へ進ませ、ここで指令された送り速度信号XFRAO値が値(2FDi
+WWRT)kζ設定される。この新たな送り速度値は、X軸の滑子を速度2F
Diで前送すると同時に砥石車の半径が同時の削正および砥石車のため削正境界
面において減少しつつある別の割合WWFIT においてX軸の滑子を前送する
ことにより、工作物を砥石車に対して減速する送り速度FDi において前送す
ることによって仕上げ研削を実施するためのものである。所要の研削送り速度F
Di が満たされる精度は、所要の削正率WWRT が削正境界面において満た
される精度に依存することは明らかであろう。
システムは、ステップ121からステップ106aへ進み、ここでFDiおよび
XFRAの新たな値を用いてΔx1 の新たな値を計算する。この新たな値Δx
1は、次に、前に述べたと同じ方法で砥石車滑子の送り速度を制御するためステ
ップ107において用いられる。
再び第11図のけ@h−y−ツルーチンi′I:おいては、この゛サブルーチン
のモード4のチャネルはフラッグM’D4の’0 定(’)故K、ステップ30
3におけろ肯定応答により進入する。次に、このサブルーチンは、以下に述べる
フラッグC,OK45の読出しを行なうステップ330へ進む。もしフランクG
OK45が設定されなかったならば、システムはステップ331へ進み、ここで
値「進むべき距離J DTGlが同時の削正と研削化終了することが要求される
点を表わすキーインされた値TD工Sまで減少される時1判定する。
ステップ331が否定応答2生じる限り、U軸のサブルーチンはステップ337
に進み、ここで研削作業の故に砥石車の摩耗1WWRG が研削送り速度FD1
のその時の値について計算される。この値WWGRは、主プログラムのステップ
036aにおいて計算された値すおよびkを用いてステップ337において再び
書込まれる如き式00)ヲ用いて計算される。この計算された値WWRGは、次
にステップ338において用いられて、砥石車が研削作業のため計算された割合
WWRG で摩滅する間、値WWRT (キーインされた値の1つ)によって表
わされる所要の削正率を達成する削正滑子送り速度指令信号UFRA(インチ/
分単位)に対する新たな値を計算する。第11図のステップ338に示されるよ
うに、指令信号UFRA のこの新たな値はWWRTとWWRG の和に等しい
。この時、システムはステップ339へ進み、ここで新たな値ΔU1がもう一度
1500 により1
り新たな[JFRA の値を除すこと(Cより決定される。前のよう(τ、ステ
ップ316においてこのΔU1の値を用いて削正滑子の送り速度を制御するー。
ステップ331がDTGi が肯定応答を生じて同時の削正操作を終了すべき値
まで決定したことを表示する時、システムはステップ332へ進んでここでフラ
ッグOTGが読出される。
研削操作毎に最初にステップ332に達する時このフラッグOTGは常にクリア
となり、これによりシステムをフラッグOTGが設定されるステップ333へ進
める否定の応答を生じる。次に、システムはステップ334へ進み、ここで別の
新たな終端点の値UCEPが設定される。この時、UCEPがその時の砥石車半
径の値RADWi(第9図のサブルーチンのステップ713において割算される
如き)、削正ロール半径の値RADT、および前に述べた値GAPの和に等しい
値に設定される。これはステップ308における値UCEPの設定のためのもの
と同じ方式であるが、ステップ334において決定される値はその間に砥石車の
半径が減少するためややl」・さくなる。しかし、ステップ334において設定
される新たな値の最後の結果はステップ308において設定される値と同じもの
となる。
即ち削正滑子が削正ロールの面が値C,APと対応する距離だけ砥石車面から離
れる位置まで引っ込められることになる。
システムは、ステップ334からステップ335へ進み、ここで送り速度指令信
号UFRA がモード3において「追従すべき間隙」を詰めるため使用したもの
と同じ値CV(但し、反対の極性)で設定されろ。この値C■は、削正ロールが
ステップ331で使用される値TDIS により決定される同時の削正/研削が
終了させられる時点で砥石車から離れるように戻される速度を決定する。システ
ムはステップ335が1コステツプ310へ進み、ここでΔU1の値が再び新た
な送り速度指令信号の値[JFRA を1500 で除すことにより決定される
。
削正ロールが指令された速度で後退されつつある間、ステップ311は常に絶対
値ΔU1を新たに設定された終端点UCEPとその時の指令位置UCP i 間
の残りの距離と比較して、所要の終端点の1つのΔT内にある時を決定する。肯
定応答がステップ311において生じる時、システムはステップ312(前に述
べた)、および両方共否定応答を生じるステップ313と327に進む。ステッ
プ327がら、システムはステップ342へ進み、これが削正滑子の後退運動が
その最後のΔT値にあることを示すフラッグGOK45を設定する。このため、
もしシステムが依然として次のΔTにおいてモード4にあるならば、システムは
ステップ330がら直接ステップ315へ進み、これがΔU1を零に設定しその
結果削正滑子はこれ以上駆動されない。
次に第8図のX軸のサブルーチンのモード4においては、同時の削正/研削が終
了する時、にフラッグOTGがU軸のサブルーチンのステップ332において設
定されることを想起しよう。この状態が生じると、削正操作がもはや実施されな
いため、X軸の送り速度指令値FDiを削正速度の値WWF1.Tで対方向する
ことはもはや必要でも望ましくもない。従って、フラッグOTG、にONになる
時、χ軸のサブルーチンのステップ12093
が肯定応答を生じて、システムをしてステップ121ではな(ステップ122に
進ませて、X軸送り速度指令信号XFRA を減速する工作物の送り速度の値F
Diの2倍に等しく設定する。
ステップ106と107は、この時、仕上げ研削を所要の速度FDiで継続させ
る。
減速送り速度FDjが工作物の領域を所要の最終値PTRADDまで減少させる
仕上げ研削の最後の増分に対する所要の半径仕上げ研削送り速度を応答キーイン
された値FGFINに達する時、モード4が終了されモード5が開始される。主
プログラムのステップし■(第7b図)は、FDiの値がキーインされた値FG
RC,IN まで減少された時を判定し、この条件が生じる時ステップ042は
システムをステップ041に進めてフラッグMD4をクリアし次いでフラッグM
D5を設定するステップ042″に進む肯定応答を生じる。
第8図のX軸のザブルーチンにおいては、「モード5」のフラッグM D 5の
設定がシステムをステップ111からステップ123へ進め、ここで研削送り速
度指令信号が2FDiからキーインされた定数値FGF工、Hの2倍に変更され
る。ステップ123カラ、システムはステップ106乃至108に進む。
第11図のU軸のサブルーチンにおいて、「モード5」のフラッグMD5の設定
はステップ304において肯定応答を生じてシステムをステップ350へ進め、
ここでフラッグe o K45カ読出される。このフラッグGOK45は、削正
滑子がモード4またはモート″5のいずれかにおいて生じ得るその後退位置へ戻
された時設定されるフラッグであることを想起しよう。もし削正滑子が未だ後退
位置に達しないか、あるいはその後退運動を開始さえしなかったならば、ステッ
プ350がシステムをステップ332へ進める否定応答を生じる。即ち、ステッ
プ350における否定応答はステップ331における肯定応答と同じ効果を有し
、同時の削正操作がUFRAを−CV に設定することにより終了され、新たな
終端点[JCEPがステップ335において設定される。この状態は、削正滑子
が値TD工Sにより表わされる位置に達する前にモード5に入るならば、同時の
削正/研削操作を即時終了することが望ましいため、望ましい結果である。
ステップ350における肯定応答は、削正滑子が既にその後退位置に達したこと
、およびシステムが直接ステップ315に進みこれが値ΔU1を零に設定するこ
とにより削正滑子の送りモータTFMを消勢することを表示する。
仕上げ研削モード5においては、実際の工作物の半径が所要の最終工作物半径の
値PTRADDまで減少した時を判定することにより、実際の工作物の半径値P
TRADiを用いて仕上げ研削を終了すべき時を判定する。この比較は主プログ
ラムのステップ043において行なわれ、このステップが肯定応答を生じる時、
フラッグMD5がステップ044において即時クリアされる。次に、主プログラ
ムはステップ045に進み、これがフラッグSTE工NC(以下に記述する)を
クリアし、次いでフランクMD5が設定されるステップ021に戻るステップ0
46に対して進む。このため、X軸滑子駆動モークXFMをしてX軸滑子を前に
述べたと同じ方法でその「留置」位置へ後退させる。
削正ロール駆動モータTMが主プログラムでステップ0045
において始動されたが、削正ロールの速度の制御は削正ロール力1石車と係合す
るモート゛4の間に限られるため、その制御はモード4まで開始されない。モー
ド4における削正ロールの速゛度を制御するためのザブルーチンは第12図に示
される。このサブルーチンは削正ロールの速度TRVの設定点速度には保持せず
、その代りに削正ロール速度を調整して削正境界面における相対表面速度な表わ
す信号R3URV を設定点の値[JS[JRAに等しく保持する。この値R3
[JRVは、1981年3月30日出願の係属中の米国特許用H第249,19
2号「研削制御の方法および装置」において更に詳細に述べられた数式から計算
される。この式は、第12図のステップ508において再び書込まれる。上記の
係属中の米国特許出願において述べられろように、削正境界面における相対表面
速度はSTE値の間接的な制御方法である。
第12図のサブルーチンの最初のステップ500は、フラッグM D 4がON
であるかどうか7判定し、もし答えが肯定であれば、システムはステップ501
へ進み、これが削正ロールの回転計58からその時の削正ロールの速度信号T
RV i を読出す。
ステップ502は、最後の10の速度読出し値TRViの移動平均値TRVAV
i を計算してこれを格納する。同様に、ステップ503は砥石車の回転計36
から砥石車の速度WHVi を読出し、ステップ504は最後の]−0回の削正
ロール速度の読みWHViの移動平均値WHVAVi を計算してこれを格納す
る。
ステップ505は、モード4において実施さ寸する仕上げ研削が宜「進むべき距
離」DTCiがキーインされた値DD2 に等しい地点まで進んだ時、主プロク
ラムのステップ039において設定されろフラッグ5TEINCを読出す。値D
D2は、所要の表面仕」二げが仕−トげ研削の最後の部分において工作物に行な
われるゆえに、砥石車の表面条件を変化させるためSTEを変更することが望ま
しい「進むべき距離」の値を表わす。DTGiの値が値DD2に達する時、主プ
ログラムのステップ038はシステムをフランク5TEINCが設定されるステ
ップ041に進めろ肯定応答を生じる。
第12図のサブルーチンにおいては、フラッグ5TEINCが設定されるまで、
ステップ505が否定の応答を生じ、これがシステムをステップ506に進め、
ここで値R8URA がキーインされた設定点の値R8UR1に設定される。次
に、システムはステップ508へ進み、ここで値R8[JRVが上記の式を用い
て計算される。第12図のステップ5.08において再び示される如きこの式が
、′その各々が直接的な加算、減算、乗算または除算の演算である一連の個々の
計算を要求することが判るであろう。その結果得た値R8URVは、この時ステ
ップ509において用いられてステップ506において設定された値R8URA
とステップ508において計算された値FISURVの間の差(もしあれば)で
ある誤差信号5URVERRを計算する。この誤差信号5URVERRは、次に
、削正ロールの速度の指令信号VTMに対する積分補正を行なうためステップ5
10において用いられる。更に、誤差信号5URVERRは利得因数GTにより
乗じられ、その結果の積は前の速度指令信号VTJ−1に対して加えられて新た
な速度指令信号VTMiを生じる。次に、このザブ9フ
ルーチンはシステムをステップ511において主プログラムに戻す。
フラッグ5TEINCが主プログラムのステップ041において設定された後、
第12図のサブルーチンのステップ505はシステムをステップ506ではなく
ステップ507に進めろ肯定応答を生じて、R3URAO値を第2のキーインさ
れた設定点値R8UR2に設定する。この設定点値RSUR2は、研削された工
作物に比較的平滑な最終表面仕上げをもたらすため砥石車の表面を鈍化させる効
果を有する比較的高いSTE値を生じるように最初の設定点値US[JRlより
も大きい。
調整ホイールの駆動モータRMが主プログラムのステップ030において開始さ
れたことを想起されよう。モータRMに対する駆動電圧Vrmを制御するための
指令信号VRMを生じるためのサブルーチンを第13図に示す。このサブルーチ
ンの最初のステップ600は、調整ホイールの回転計39から受取るアナログ信
号ωrのディジタル部分である信号RGViO値を読出す。この信号RGVは、
如何なる瞬間における調整ホイールの実際の速度を表わしている。ステップ60
1は、例えば、最後の10のΔTにわたる速度信号RGVの移動平均値RGVA
Vを計算してこれを格納する。
ステップ602においては、第13図のサブルーチンがキーインされた設定点の
速度値RCVD(rpm単位)と最も後の平均値RGVAVi 間の差(もしあ
れば)として誤差信号FIC,VEFiR工を計算する。この誤差信号RGVE
RRi は、この時、駆動モータRMに対して与えられる駆動電圧Vrmを制御
する指令信号VRMにおいて必要な調整を行なうため用いられる。更に、誤差信
号RGVERR,は、これを比例度即ち利得因数GRV(キーインされた定数の
1つ)で乗算口、次いでその結果の積を前のΔTに対する指令信号VRMi−1
の値に加算することにより積分補正を行なうため用いられる。指令信号のその結
果の新たな値VRMiは、実際の調整ホイールの速度RGVを設定点の速度RG
VD に回復されようとする傾向を有する。この指令信号は、設定点の速度から
実際の速度のこれ以上の偏差が生じなければ、それまでこの新たな値を維持して
実際の調整ホイールの速度を設定点の速度に保持する。このサブルーチンのステ
ップ603は、システムを主プログラムへ戻す。
上記の事例においては、指数すおよび係数にの値は、仕上げ研削が開始される直
前に個々の工作物の荒研削の間に計算される。あるいはまた、特に高い精度が絶
対的な要件ではない用途においては、bおよびkの値は、他の望ましくは研削作
業において行なわれる計算から近似化することができる。多くの研削作業は、同
じ材料および同じ初期寸法を有する砥石車を用いて同じ種類の工作物を毎日研削
する非常に反復性が高い。その結果、一旦値すおよびkがある1組の研削条件に
おいて1つのこのような砥石車による1つのこのような工作物の研削作業を行な
うため設定されると、これらの値すおよびkは通常は、他の同様な研削作業に対
して高い妥当性を有することになる。例えば、指数すに対して値「2」を、また
係数kに対して値「1」を用いるならば多くの研削作業において滴定すべき結果
をもたらすことになる仁とが判った。このような特定の値が、生プロ9
クラムのステップ036a を雫に省略し、第11図の〔l軸のステップ337
においてそれぞれbおよびkに対してキーインされた値「2」および「1」を用
いることにより、ここで詳細に述べたシステムにおいて使用することかで゛きる
のである。
また、上記のシステムは、削正ロールの摩耗および調整ホイールの摩耗が無視し
得る程小さいことを前提とする、即ち値RADT およびRADRが基準決定ル
ーチン間にお〜・て一定と仮定されることも判るであろう。しかし、必要に応じ
て、システムは砥石車の摩耗率よりも通常遥かに小さい削正ロールおよび調整ホ
イールの摩耗率を補償するように調整することができる。
削正ロールの摩耗率を補償するための特定のシステムの事例については、本発明
の譲受人に対して譲渡された前掲の係属中の米国特許出願萬249,192号に
おいて記載されている。
(中実の工作物のセンター型研削のための望ましい実施態様の詳細な説明)
中心軸を有する研削面の正確な中心度を要求する工作物の研削を行なうために、
上記のセンターレス研削システムは比較的容易に大幅の改善が施されたセンター
型研削システムに変換することが可能である。このようなセンター研削システム
の一例は、第14図乃至第16図に示されている。このシステムは、工作物24
を工作物支持プレードではな(1対の主軸100および101上に支持し、工作
物24は調整ホイールの代りに主軸または工作物駆動モータPMによって駆動さ
れ、固定軸の砥石車20に対する工作物24の送り運動は専ら円筒状の補助ホイ
ー/’−102の制菌された運動によって行なわれている。この補助ホイール]
00
102は、このホイール102が回転1駆動されず従って速度調整機能を行なわ
ない点を除いて、第1図のシステムにおける調整ホイール26と類似している。
即ち、補助ホイール102はそれ自体の軸心の周囲に自由空転する。補助ホイー
ル102と工作物24間の滑りを除去する必要がないため、補助ホイール102
は、通常は調整ホイール1て含まれる粗粒を含まない専ら硬質コ゛ムから作るこ
とができ、あるいは鋼鉄から作ることさえ可能である。
第16図に示されるように、センター研削システムにおける補助ホイール102
は少なくとも軸心方向においては砥石車2oと同じ長さである。このため、補助
ホイール102は、工作物24が砥石車20に対して送られろ時工作物24に対
し加えられろ研削作用力に抗して工作物24に対する堅固な支持を提供するが、
これは工作物の送り運動を実際に生じる補助ホイール102の前送運動であるた
めである。その結果、研削作用力による工作物の撓みによる精度低下はほとんど
排除される。
補助ホイール102のX軸に沿った運動は、第1図のセンター研削システムのモ
ード3におけるX軸の滑子を制御するため使用される同じサブルーチン、即ち第
8図および第9図に示されろサブルーチンによって制御することができる。工作
物の軸心はセンター研削盤においては(以下に記述する如く)主軸100.10
1の枢動運動のため微小量だけ下垂するが、この変化は非常に小さく、最終半径
は専らゲージ115によって決定されるため無視することができる(これについ
ても以下に述べろ)、その結果、第14図乃至第16図のセンクー研削盤を制御
]01
)−るためには、第9図のサノルーチンのステップ705乃至713は、その時
の値CORΔを前の砥石車の半径の値RADWj、−1から控除するだけで各反
復間隔ΔTKおける実際の新たな砥石車の半径匝RADJ を言」算する単一の
ステップにより置換することができる。即ち、
RADWi=RADWi−1−COH2(56)第14図乃至第16図のシステ
ムにおけるゲージ115は直径ゲージではなく半径ゲージであるため、第9図の
サノルーチンのステップ153もまた、ゲージ信号からその時の工作物の半径P
TFIADi を最初に計算するよ5K(以下に更に詳細に述べるよう(τ)修
正さルろ。従って、工作物の直径PTDIAiはPTRADiの値を2で乗じる
ことにより計算されろ。
工作物24が補助ホイール102の作用下で砥石車20に対して送られることを
可能にするため、主軸100.101は、工作物24の軸心と平行に伸びる共通
の回転軸を有するトラニオン105.106上に枢着されたアーム103.10
4上に支持されろ。補助ホイール102が砥石車20に向けて前送される時、こ
の補助ホイールにより工作物24に対して加わる作用力は主軸アーム103.1
04をしてその各々の枢着部の周囲に枢動させ、これにより工作物を砥石車に対
して送らせる。
主軸アーム103.104のトラニオン支持部は研削作巣中単−方向性であるこ
と、即ちこれら支持部が主軸アーム103.104が砥石車20から離反する方
向ではなくこれに接近する方向のみに枢動運動することを許容することが望まし
い。この単一性の支持の目的は、主軸アーム103.104が砥石車から離れよ
うとする工作物の撓みに抵抗することを可能にするためである。例えば、もし出
発加工物がその回転軸に関して偏心状態の面を有するならば、研削される工作物
のこの部分は、充分な材料が研削されて工作物の面を回転軸に対して同心状にす
るまで揺動することになる。もし主軸アーム103.104が主軸アームが両方
向に枢動することを許ず方法で支持されるならば、主軸アームは当然工作物に対
して前後に揺動することになろう。しかし、この単一方向性の支持により、主軸
は工作物の砥石車から遠去する方向の運動に抵抗し、これにより偏心状態の「大
きな」部分が砥石車を通過する度に工作物に対して余分な送り作用力を付加する
のである。その結果は、工作物の「真円那工作用」を促進することになる。
第14図乃至第16図の実施例においては、工作物の主軸アーム103、IC1
4の枢着部の両方向性の運動は、主軸アーム103%104を砥石車20に対し
て押圧する軽い偏倚圧力を生じる液圧作動シリンダ107(第15図)Kより阻
止される。これらのシリンダ107は前送(送り)方向における軽い偏倚圧力の
みを伶しるが、これらシリンダは主軸アーム103,104に対して作用する後
退作用力に強力に抵抗する。このために、7リンダ107はこれに対し加圧流体
Pを流入させ;5がシリンダからの流体の流出を阻止する逆止弁109を介して
加圧流体が供給される。ある工作物の研削が完了すると、作用圧力Pがンレノイ
ドl 10によりシリンダ107から排除され、これにより研削された工作物の
取外しおよび新たな工作物の挿入のため主軸アームを後退させる。たしかに、あ
る用途においては、所要03
の最終半径に達する時工作物に対して過度の送り圧力の付与を避けるため仕上げ
研削の間この液圧作動圧力を排除することが望ましい。
工作物上に偏心状の面を研削することが必要な時、X軸の滑子は工作物の偏心度
と同期して揺動させろことができる。即ち、X軸の滑子は、(])(偏心面の高
い点が研削境界面にある時補助ホイールを引っ込めて)所要の偏心面を工作物上
に研削させるか、あるいは(2)(偏心面の高い点が研削境界面にある時補助ホ
イールを前送して)工作物から偏心面を研削させろ揺動運動を生じるため前後に
積極的に付勢することができる。
工作物の主軸の枢動運動の別の利点は、更に砥石車の過度の摩耗を点滅する研削
盤の動的な強度を増加することである。動的な強度は、その静的強さに対する比
率である「減衰率」の値に関して典型的:(表現される。工作機械・:(おける
典型的な減衰率は01乃至02の範囲内にあるが、本文に述べるセンター型研削
盤は実質的に高い動的強度、例えば約04を有する。これは、10陪以上も砥石
車の過度の摩耗を低減することができるため大きな改善である。
本発明の重要な特質によれば、砥石車の柚方向長さよりも実質的((長い工作物
は連続する軸方向の場所において研削され、かかる各場所における研削は、研削
が砥石車面を均等に横切って行なわれるように、砥石車を通る略々の半径方向に
延長する経路に沿って砥石車および工作物を相互に送ることにより、また連続ず
ろ各軸方向位置における研削条件を最適化するようにこれら位置におけろ研削の
間SGE値を制御することにより行04
なわれる。このように、第14図乃至第16図のセンター研削/ステムは工作物
の軸心に対して平行なZ軸に沿って主軸アーム103.104の制御された運動
を提供する。第1図のセンターレス研、’fl]システムにおける工作物支持プ
ノード25’を二対しても等しく適用可能なこのZ軸の運動は、工作物0連続す
る長さが砥石車に対して「突出され」得ろように、長い工作物24(第16図参
照)を砥石i3Qに沿って割出しを行なうことを可能:・′こずろ。
連続する突出毎にSGE匝を馨]御することにより、工作物全体を所要の最終寸
去の子分の1乃至2の範囲内で高度の効率および精度を以て研削することができ
る。従って、研削作業の最終的な増分は最淡の綾去り研削パスにおいて、あるい
はセンターL/ ス研AIJのfa合には最後のスルーフィートゝセンターレス
研削パスにおいて迅速に実施することができる。
S GE値の制御1−よる多重突起を有する長尺の工作物を研削するこの方法は
、研削装置の全体的な生産性の大きな改善をもたらし、研肖1]面の金属加工品
質を大幅に改善し、オペレータの技能レベルおよび時間、〃低減するものである
。研削は連続する突起部を有する砥石車の食中にわたり均等に行なわれろため、
砥石車の全表面はS(1,E値を1制御することにより高いレベルに維持される
同じレベルの効率および生産性で使用されろ。砥石車面は平坦かつ鋭利に維持さ
れ、これ((より生産性を最大限度に拡大し、かつ七ン4−研削の綾振り研削ま
たはスルーフィード・センターレス型研削においてその幅にわたり砥石車が不均
一に摩滅する時しばしば生じる「焼付き」の如き工作物心(対する悪影響を回避
するものである。
105
長尺の工作物を各突起研削毎に支持するため補助ホイール102が使用される時
は、長尺の工作物の多重突起研削が特に有効である。補助ホイール102はシス
テムから工作物の柔軟性を取除く効果を有し、高度の精度および信頼性を以て制
御することができる比較的堅固なシステムを提供する。研削作用力および金属除
去率が適用することかできるため、生産性もまた向上させ得る。
第14図第3図乃至第16図の例示されたシステムにおいては、Z軸に沿った工
作物24の割出し運動は、研削盤のベッド上のZ軸路111上に載るZ軸の滑子
ZSに主軸アーム103,104枝持することによって行なわれる。滑子ZSの
運動は、手動により操作可能な2軸送りモータZFMにより、あるいは研削シス
テムの他のパラメータを制御する同じコンピュータ制御/ステムのサブルーチン
((よって制御が行なわれる。研削突起がなくなる毎に1ンレノイド弁110を
単に開くだけで僅かな工作物の後退を許容し、補助ホイール102は工作物から
送り圧力を僅かに除去するため後退され、2軸モ一タZFMが付勢されて次の研
削位置に対する工作物の割出しを行なう。この手順は、工作物の全ての所要の表
面が研削されるまで研削突起毎の終了時に反復されろ。次1(、工作物を取外し
、2軸モ一タZFMを逆方向に付勢して、新たな工作物の研削のため滑子zSお
よび主軸アーム103.104をその開始位置に戻す。
主軸100および101間に長い工作物24の弛みを防止するため、複数の安定
した支持部112が工作物の下側に沿って隔てられている。これらの安定支持部
112はZ軸の滑子ZS上に支持され、各安定支持部は工作物24の下側と係合
してこれを支持する略々V字形の頂面を設けた垂直方向に調整可能な支持受台1
13を有する。これらの受台113は、(1)長い工作物の重量によりこれに対
して及ぼされる下方の作用力および主軸100.101間に弛もうとする傾向、
および(2)研削境界面において工作物に対して作用する接線方向の作用力FT
と釣合う上方向の作用力を作用させるように制御される液圧作動シリンダ114
によって工作物に対して上方向に押圧される。この上方向の作用力の成分(1)
は、異なる個々の工作物の寸法、重量および形状から各安定支持位置について予
め計算することができるキーインされた定数PTWT である。成分(2)は、
更に動的な研削条件に依存している。
ある与えられた研削境界面において、工作物に及ぼされる接線方向の作用力FT
の大きさは下記の如く定義される。即ち、F T = P、WRw 73w 、
57)但し、PWRw はフィート・ポ/ド/分単位の砥石車に対する動力、
SWはフィート/分単位の砥石車の表面速度、FTはポンド単位である。この数
式は、下記の如く制御システムにおいて使用可能なパラメータに関して書直す−
とができる。即ち、FT=2π(TORW)(WHV)、/2π(RADW)
(WHV)/12−12TORW/RADW C5〜
このように、ある安定支持部により工作物しく対して加えられる作用力FSHの
値は下記の如く表わすことができる。即ち、FSR=12TORW/RADW+
PTWT (s9+SCE値が比較的一定の状態に維持される限り、TORWの
07
値もまた比較的一定の状態((維持されるが、仕上げ研削の間SC,E値は慎重
に変更されることによりTOPIWを変化させる。
更に、RADWの値は1つの砥石車の略々全使用寿命の量変化する。従って、安
定支持部における工作物に対して所要の釣合い作用力FSRを維持するように液
圧作動シリンダ114に対して与えられだ液圧作用圧力の自動制御を提供するこ
とが望ましい。更に、シリンダ113に対して与えられる液圧作用圧力PSRが
、成端により定義される如(、液圧作動ピストンの表面積を勘定に入れた利得因
数CPSRを乗じた作用力FSIRと等しい値に維持されろことが望ましい。即
ち、PSR二GPSF1.FSR
、=GPSR(12・TORW/RADW+PTWT) (60)第17図は、
各安定支持シリンダ114に対して加えられる液圧力のこの自動制御を構成する
目的のための上記のコンピュータ制御システムに対して付加することができるサ
ブルーチンを示している。このサブルーチンはステップ800において入り、こ
こでトランスジューサ35からのアナログ信号TORWを受取るADOからの砥
石車入力トルクT ORW iのその時の値を読取る。
TORWiの値は、必要に応じて通常の「スタッキング」手順により平均化する
ことができる。このサメルーチンは、次にステップ801に進み、ここで砥石車
の半径RADWiのその時の値が前の反復間隔におげろ値RA DW i −I
J・ら最も後の反復間隔の砥石車の半径における逓減分を表わすその時のCOH
2値を控除したものとして計算される。
ステップ802においては第17図のサメルーチンが3つの計08
算を実施するが、その第1の割算(ま、」二記の式1jiO)により決定される
如きシリンダ113に対して与えられる所要の液圧作動圧力PSR1のその時の
値の計算である。この式は、ステップ800および801において決定されるそ
の時の値TORWiおよびRADW\ならびに上記のキーインされる定数CPS
RおよびPTWT を使用する。ステップ802における第2の割算は、その時
の所要の液圧作動圧力PSR1と前の反復間隔に対して対応する値PSRi−1
との間の差に過ぎない誤差信号PSRERHの値を決定する。この時、誤差値P
SRERRjはステップ802における第3の計算において使用されて制御電圧
レベルVSRiの値を決定するが、この値はDACに送られて、安定支持シリン
ダ114に対して加えられる実際の液圧作動圧力PSRのレベルを決定する弁ま
たは類似の装置を制御するためのアナログ信号を生成する。電圧信号VSRiの
所要の値は第17図のステップ802において規定され、前の値VSRi−1と
利得因数GV SR(別のキーインされた定数)((より乗ぜられた誤差信号P
SIRERRiの値の和を構成する。このサブルーチンは次にステップ803に
おいて主プログラムに戻る。
Z軸の制御システムが荒研削の間研削率の定数を値GRに保持するため、比率S
GEの分母である金属の除去率M′は略々一定である。その結果、一定の比率S
GEは、分子PWRgを一定に維持することによりある工作物を砥石車を通過し
て割出す時、突起部毎、ならびにこの工作物の連続する突起部にわたって維持す
ることができる。これは、センターレス研削システムの制御のための第10図の
サブルーチンと関、連して@に述べたと109
同じ方法て行なわれ、即ち、砥石車((対する入力トルクTORwにおけろ変化
は自己研摩作用を開始するよう砥石車の速度ωViにおけろ変化量に変換され、
これが更に入力トルクをその元の1/ベルに回復させるものである。
第10図のサブルーチンにおいては、トルクTORtzKおけるある変化を対応
する砥石車の速度wVlの変化量に変換する利得因数GWは、荒研削および仕上
げ研削の異なる段階に対する異なる値GWl、GW2、cW3に設定される。多
重突起状態の長尺の工作物を研削する時は、連続する突起部により利得研削面間
の不連続部を平滑化するため、仕上げ研削が最後の綾振り(マタはスルフィード
のセンターレス研削)のパスにおいて行なわれる故に通常は荒研削のみが含まれ
る。その結果、最初の利得因数GW1のみが第14図乃至第16図の例示したセ
ンター研削システム(でおいて通常使用され、従って、第10図のサブルーチン
のステップ203.204.206および207は省かれる。
工作物が第14図乃至第16図のセンター研削システム1cおいて研削工作物の
半径を測定するため、工作物の全長にわたって多重研削位置の各々にはLVDT
ゲージ115が設けられている。
これらのゲージ115は、第1図乃至第3図のセンターレス研削システムにおい
て使用されるゲージ60.61と同じものであるが、工作物の中心部は主軸10
0,101により固定されるため第14図乃至第16図のセンター研削システム
における各研削位置には1つのゲージしか必要な゛い。このため、直径ゲージで
はなく半径ゲージのみが必要とされろ。
ゲージ115は、工作物の(各ゲ、−ジ位費における)最も低い面と既知の基準
位置YR(第16図参照)間の距離Y1を表わす電気的な出力信号を生じる。主
軸の勘定と同じ基準位置YR間の距離Y2もまた既知であり、このため工作物の
半径RpifY1と72間の距離である。即ち、
Rp−Y 2− Y 1 ’ (611支持部112の1つがある研削領域内に
配置される時、この特定の研削位置に対するゲージ115は前記安定支持部の受
台113内に支持することができる。実際に、液圧作動/リンダはこれに対して
LVDT)ランスジューサを直接取付けた状態で入手され、シリンダ114のピ
ストンは工作物24が研削される時その最も低い面の変化する高さに追従するた
め、液圧作動シリンダ114におけるピストンの位置を信号するこのような一体
のゲージを工作物ゲージとして使用すること、ができる。安定支持部を具備しな
い研削位置は、ゲージ115に対して個々の支持台116が設けられている。Z
軸の滑子zS上に取付けられるこれらの受台116は、異なる工作物の寸法に対
する内部のゲージ115の垂直位置を調整するため手動の調整ねじ117が設け
られている。
工作物の駆動モーフPMに対する駆動電圧Vpmを制御するための指令信号VP
Mを生じるためのサブルーチンが第18図に示すレル。このサブルーチンの第1
のステップ900は、工作物の回転計39から受取るアナログ信号ωpのディジ
タル部分である信号PTVO値を読出す。この信号PTVは、以下なる瞬間にお
けろ工作物の実際の速度を表わす。ステップ901は、例11
えば最後の10のΔTに対する速度信号PTVの移動平均値PTVAVを割算し
てこれを格納する。これは、最も後の10の読みを連続的忙格納し、新たな値P
TViを加え、各ΔTにおける最も古い値PTVi−10を捨てる「スタッキン
グ」手順により行なわれる従来周知の平均化手法である。ある時点において格納
された1−0の値は加算されて〕0により除され、所要の平均値P’TVAV
を提供する。
ステップ902においては、第18図のサブルーチンが、キーインされた設定点
の速度の値PTVD(rpm単位)と最も後の平均値PTVAVl 間の差(も
しあれば)として誤差信号PTVE、RRiを計算する。この時、この誤差信号
PTVERRiを用いて、駆動モータPivlに対して与えられる駆動゛電圧V
pmを制御する指令信号VPMにおいて要求される調整を行なう。更に、誤差信
号PTVERRiを用いて、これを比例9ci、即ち利得因数GPV(キーイン
された定数の1つ)で乗じ、次いでその結果の積を前のΔTに対する指令信号V
PM lLlの値に加えることにより積分補正を行なう。結果として得た指令信
号の新たな値VPMiは、実際の工作物の速度PTVを設定点速度P T V
pK回復させようとする。この指令信号はこの新たな伝火維持して、実際の速度
がこれ以上設定点の速度から逸脱しなげれば、それまで実際の工作物の速度を設
定点の速度に保持する。
第14図乃至第16図のセンター研削システム((おける削正ロール50は、第
1図乃至第3図のセンターレス研削システムと同じ方法て作動する。即ち、削正
ロール50は上記の第11図のサブルーチンと類似のザブルーチンを用いて同時
の削正および研削操12
作のため砥石車20((対して送ることができ、あるいは削正ロール:・まある
個数の工作物が研削される毎に、またはオペレータからの指令毎に単に砥石車を
削正するため使用することもできろ。
(中実の工作物のセンターレス研削の7てめの望ましい実施態様の詳細な説明)
本発明の更に重要な特質によれば、センターレス研削作業において、研削境界面
において工作物をこれに加わる半径方向の作用力を受けるように支持するため中
空の工作物の内側に嵌合する調整ホイールを使用して中空の工作物の研削が行な
われる。
調整ホイールが工作物の中空の内部に出入りするよう運動させるためこのホイー
ルをその軸心方向に運動させるための制御可能な送り装置が設けられている。中
空の工作物の内側((工作物の外表面を研削しつつある砥石車と直接対向する位
置に調整ホイールを設けることにより、このシステムは、中空の工作物のセンタ
ーレス型研削のための従来技術の手法において遭遇する重大な諸問題を回避する
ものである。例えば、本システムは、砥石車と外側の工作物支持部間で中空の工
作物を「押潰す」ことにより生じ得る工作物の歪みを避け、またこのような歪み
を避けることにより中空の工作物が遥かに急速に研削することが可能となる。ま
たこのような工作物の歪みを避)げるため、研削作業中に更に正確なゲージの読
みを提供するものである。
工作物の回転速度を制御するため内側の調整ホイールを使用することにより、中
空の工作物の研削のための従来技術の手法における他の問題をも克服するもので
ある。例えば、従来技術の手法では一般に工作物の送りを制御するため駆動され
る磁気113
チャックを使用したが、磁気チャックを非常に大きく(高価となる)しなければ
、ある量の回転の滑りがチャックと工作物間の境界面に生じ得る。この問題は、
滑りの問題もなく工作物の速度を正確にかつ充分な信頼性を以て制御することが
できる内側の調整ホイールにより中空の工作物を駆動することにより避しナられ
る。
内側の調整ホイールの使用により中空の工作物を研削するためのセンターレス研
削システムが第19図乃至第20図に例示されている。このシステムは第1図乃
至第3図のセンターレス研削システムとは異なり、Z軸の滑子zSがZ軸の滑子
とR軸の滑子R8の間に挿置されている。このように、調整ホイール26は依然
としてZ軸の滑子XSにより支持されるが、調整ホイールも2つの相互に直交す
る軸心、即ちR軸およびZ軸に沿ってZ軸の滑子に対して制御されるよう:(運
動させることもできる。
Z軸の滑子zSはそれ自体の送りモータZFMに制御可能な駆動電圧Vzfmが
供給される。この電圧Vzfm は、中空の工作物24に対して接近離反するよ
うに調整ホイール26を送るためZ軸に沿って滑子R8を横送りさせるため手動
により制御することもできる。
第19図乃至第20図の研削システム((おけるZ軸方向の運動の目的は、工作
物24の中空の内部に対して出入りするように調整ホイール26を運動させるこ
とにある。Z軸の滑子zSが運動させられる時は常に、この滑子はこれにR軸の
滑子R3を載置し、その結果調整ホイールは必要に応じて実際に同時にR軸およ
びZ軸の両方に沿って運動させることができる。
第19図乃至第20図のシステムにおけるR軸の滑子R8上の調整ホイール26
の取付は状態は、第19図乃至第20図のシステムにおける調整ホイール26が
滑子R8の片側から側方に突出している点で第1図のシステムにおける調整ホイ
ールにおける取付は方法とは異なっている。この取付は方法の目的は、熱論、調
整ホイール26を工作物24の中空の内部に対して整合させるためである。従っ
て、Z軸の滑子zSの運動は調整ホイール26を工作物24に対して出入りさせ
ることができ、調整ホイールが中空の工作物内にある間、調整ホイールをR軸の
送りモータRFMにより工作物の内部表面に対して送ることができる。工作物2
4は、R軸の滑子RSまたはZ軸の滑子XSのいずれか一方を前送させることに
より砥石車20に対して送ることができる。
第19図に示されるように、中空の工作物24は滑子XS上に取付けられた磁気
チャック200により砥石車20と整合状態に所要の軸方向位置に保持される。
周知の如く、磁気チャックはその表面に対して工作物の端部を磁気的に吸引し、
次いで工作物が加工されつつある間工作物を磁気作用によりこの所定位置に保持
することにより工作物を所定位置に保持するものである。
チャックの面は、砥石車の軸心((対して直角をなす。本例においては、磁気チ
ャック200が自由空転して、その結果工作物24が調整ホイール26により駆
動される間工作物と共に回転する。
例示のシステムにおける磁気チャック200の機能が専ら工作物の軸心を砥石車
の軸心に対して平行にして工作物を所要の軸方向位置に保持するため、チャック
の面に対して平行な方向に生じる滑りは問題とならない。
15
上記の独特な特徴はさておいて、第19図および第20図の研削システムは第1
図乃至第3図の研削システムと構造および作用の両方において類似していかこの
ため、Z軸の滑子XSは、装填および取外しならびに研削作業中工作物24を支
持するため工作物支持ブレード25および工作物支持ブレード25bの双方を支
持する。また、工作物の外径部は1対の位置測定用ゲ・−シロ0.61によって
測定され、下方のゲージ61はブレード25,25bの1藺で滑子XSに支持さ
れ、上方のゲージ60は支持フレーム63.64(第2図および第3図参照)を
介し滑子XSの反対側に取付けられた板62に支持されている。前述の如く、こ
れらのフレーム63、64は、工作物をこれらフレームを経てル−ト25.25
bの頂面上に軸方向に挿入することを許すに充分な大きさである開口を画成する
。
3つの回転駆動モータWM、RMおよびTM、ならびに送りモータXFMおよび
TFMの機能および制御もまた第1図乃至第3図のシステムと類似しており、従
ってこれらのモータは第8図乃至第13図に関して前に述べたサメルーチンと類
似のサブルーチンによって制御することができる。唯一の重要な相違は、調整ホ
イール26が工作物の内側に配置されている故に、工作物の直径ではなく半径の
減少率を調整するため、第19図および第20図のシステムにだけるZ軸の送り
速度を制御しなげればならないことである。このようた、マルチズレフサ「2」
は第8図のZ軸のサブルーチンにおけるステップ116.121.122.12
3および106aから除去され、ステップ106.106aおよび118におい
て計算される誤差信号PTDERRは、これ16
直径方向ではなく半径方向の研削率における誤差を反映するようiC2で除され
る。
第19図および第20図の実施態様においては、調整ホイール2Gが工作物24
の平坦な内側面と整合する平坦な而を有する如くに示されている。しかし 、も
し工作物24の内側面に輪郭を付すならば、調整ホイール26の内側面もまた同
様に関連する輪郭を与−えて、工作物の金山にわたって均一な補助支持部を提供
するようにすることもできる。このことは、特に比較的薄い工作物の場合に特に
望ましいことである。
例示したシステムの別の可能な変更例は、磁気チャック200を付勢して調整ホ
イール26を自由空転させることにより工作物24を駆動させることである。工
作物24は、磁気チャック200を支持する同じ滑子であることが望ましいZ軸
の滑子XSまたはR軸の滑子R3のいずれか一方を前送することにより依然とし
て砥石車に糠て送ることができる。更に別の可能な変更例は、工作物支持ル−ト
および調整ホイールを静止位置に保持しながら、砥石車をZ軸の滑子上に支持す
ることにより砥石車を工作物に対して送ることである。
図面には示さないが、調整ホイール26が駆動モータZFMKよりZ軸に沿って
運動させられろ間グイー1′モンドロ直し具はこの調整ホイールの目直しができ
ろように滑子XS上に支持されろことが望ましい。このような目直しは、工作物
に対して所要の摩擦係合状態を生じるには金属で詰った状態もしくはあまりにも
平滑な状態となった材料を除去するため、周期的に、例えば1日に1回行なうこ
とが望ましい。
117
第19図および第20図の研削システムはまた、直径が適当;C異なる砥石車お
よび調整ホイールを交換することにより中空の工作物の内側面の研削を行なうた
め使用することができろ。即ち、中空の工作物の内側に嵌合するよう(C調整ホ
イール26を同じ直径の砥石車と交換することができ、砥石車20は同じかやや
小さな直径の調整ホイールと交換することができろ。次いで、比較的一定SGE
値を維持するように研削システムのパラメータを制御しながら、R軸の滑子BS
3前送することにより工作物の内側面を研削するよう(で、調整ホイールを中空
の工作物に対して送るのである。
(センター研削仰角研削のための望ましい実施態様の詳細な説明)
本発明はまた、第21図および第22図に示された如きセンター型のイ」角 ホ
イール研削作業に対しても適用可能である。仰角ホイール研削盤は、砥石車の軸
心に対して平行でない研削面を有し、あるいは軸心が工作物の軸心に対しても平
行でない砥石車を使用する。その結果、このような砥石車は、第21図および第
22図に示された工作物24上の肩部24aの如き工作物の軸心に対して平行で
ない工作物面を研削するため使用することができる。この実施例においては、仰
角砥石車20には、肩部の面24aに直ぐ隣接する円筒状の工作物面24bの研
削のため使用されるが、砥石車の面20bは工作物の肩部24aを研削するため
使用される。ように、相互に直角である2つの傾斜した面20aおよび20bが
設けられている。これらの2つの面による研削は同時もしくは逐次のいずれとす
ることもできる。砥石車20および工作118 7%表昭GO−500(147
(3の物24の軸心は、砥石車の面20aおよび20bが所要の工作物の而24
aおよび24bと係合するように相互iC傾斜している。
2つの工作物の面24aおよび24bを対応する砥石車のWI2(Laおよび2
0bで研削するためには、工作物および砥石車は2軸およびX軸として示されろ
2つの相互に直角の軸Ki9って相互に相対的に送られる。2@の送り速度が砥
石車の而20aと工作物の面24a間の境界面における研削作用を制御し、X軸
の送り速度が砥石車の面20bと工作物の面24. b間の境界面におけろ研削
作用を制御する。Z軸に沿った相互のインフィード作用が、研削盤のベッド上で
水平方向にX軸の滑子zSを運動させるZ軸の送りモータZFMによって生じる
。第21図および第22図に示されるように、Z軸の滑子ZSは送りモータZF
Mにより制御可能な速度で反対方向に駆動される送りねじ301と螺合したナツ
ト300を支持する。モータZFMの速度および方向は、とのモータに対して加
えられる付勢電圧Vzfmの大きさおよび極性によって制御され、分解器302
がZ軸の滑子が2軸に沿って前後に運動する時この滑子の位置を表わす信号ZR
を生じる。
X軸の滑子XSの送り運動は、第14図乃至第16図の実施例に関連して前に述
べたと同じ方法で送りモータXFMにより制御される。このように、とのモータ
XFMは、その上に支持された補助ホイール102と共に、付勢電圧Vxfmの
極性に従ってX軸に沿って前後にこの電圧の大きさに比例する割合で滑子xSを
運動させる。このような運動の間、分解器29は、如何なる瞬間においてもX軸
の滑子の位置を表わす信号XRを生じる。
19
送りモータZ F lvlおよびXFMの制御は、2つの工作物の表面を同時も
しくは逐次のいずれかで研削するかに従って多くの異なる方法において実施する
ことができる。最も簡単な方法は、2つの表面の逐次研削を行なうことである。
この場合、研削システムの他のパラメータが第14図乃至第16図のセンター研
削システム(C関して前に述べたと同じ方法で制御される間、Z軸の送りモータ
ZFMは工作物の面24bの研削中は消勢される。従って、工作物の面24aの
研削中、X軸の送りモータXFM(−!fi勢され、Z軸のモータZFMは工作
物を砥石車に対して軸方向に送るため付勢される。
工作物の面24aの研削を行なうために、Z軸の滑子ZSは、第22図に示され
ろようにモータZFMによって右方に送られる。
このZ軸の送りの間、研削システムは、送りモータZFMおよびその分解器信号
ZRIJ″−X軸の送りモータX F lviおよびその分解語信号XRと代る
点を除いて、X軸の送りと同じように制御されろ。このため、砥石車の速度は、
依然として工作物の肩部24aの研削中SGE値を制御するように制御されてい
る。この研削作業のl相において、最終寸法につし・て監視される工作物の寸法
は、LVDTゲージ304により検出される肩部の面24aの軸心位置である。
このゲージ304は、研削中の工作物の肩部面24aと既知の基準位置間の距離
を表わす電気的な出力信号を生じろ。このように、ゲージ304からの信号は、
前記のX軸(’)fjll 御システムにおいて用いられたゲージ信号に代るも
のとして使用することができろ。工作物の肩部24aの所要の最終位隊を表わす
このゲージ信号の所要の最終値は、前に述べたX軸20
の制御システム(でおいて使用される定数PTRADDと対応スる定数として制
御システム((対してキーインされる。
第21図および第22図の研削盤6(おける工作物24は、主軸100および被
駆動チャック303によって支持される。このチャック303は、工作物の肩部
24aの研削中低石車20により工作物に対して加えられるZ軸の作用力に対し
て更に強い抵抗を生じるため、第2の主軸に勝るものでふる。即ち、チャック3
03は、Z軸の研削の間工作物に対して加えられる軸方向の作用力に抵抗するよ
うに工作物に対する補助支持部として作用する。
チャック303はまた、χ軸およびZ軸の両方の研削の間延石車を回転させるよ
う作用し、第14図乃至第16図の実施例において前に述べた工作物駆動モータ
PMと同じように制御されるモータP M (+でよって駆動される。
(本発明を実施し1こセンターレス型ス)v−フイ、−ド研削システム)
本発明の1つの特に有りか用途は、調整ホイ・−ルの軸心が砥石車の軸心(・τ
対して傾斜して、砥石車の表面に沿って長手方向に工作物を運動させようとする
作用ベクトルを生じるセンターレス型スルーフィード研削においてである。この
形式の研削作業においては、複数の工作物がしばしば同じ砥石車によって同時に
研削される。このような研削作業においてSGE値を制御するためには、例え工
作物が研削中その軸心の方向に常に運動していても、実際に研削速度を知る必要
がある。
本発明)更!別の特質によれば、センクーレス型のスル−フ12す
る研削の前後に複数の工作物の選択された寸法を測定することにより監視され、
研削の前後の測定された寸法間の差によって示されろ如く工作物から除去される
材料の体積を決定し、除去されfこ材料の体積を選択された期間により除すこと
によって工作物からの材料の除去束な決定する。従って、システムの1つ以上の
パラメータは必要に応じて実際の研削速度を一定に維持するため調整することが
でき、これにより比率SGEの分母即ち金属の除去率M′に対して略々一定の値
を維持する。実際の研削速度を制御するため調整ば可能なシステムのパラメータ
の事例としては、工作物支持プレート9の高さおよび調整ホイールと砥石車の軸
心間の傾斜角度がある。
金属の除去速度M′が上記の方法で略々一定に維持される限り、上記の本発明の
種々の実施態様において用いられた同じ種類の制御システムによって略々一定の
SG、E値が維持可能である。即ち、比率SGE値の分子PWRgは、砥石車に
対する入力トルクT OR* における変化に応答して砥石車の速度ωWを変化
させることにより略々一定に保持することができる。本文に詳細に述べたように
、砥石車の速度におけるこの変くヒは、入力トルクTORW を略々−走のレベ
ルに維持させる自己研摩作用を生じることによりこれ匠対して一定のSGE値を
維持するのである。
センターレス型のスルフィード研削操作におけるある工作物から除去される材料
の体積を決定するため、研削作業の前後に工作物の適当な寸法が測定される。例
えば、簡単な円筒状の工作物の場合には、研削の前に工作物の直径および長さを
測定し、次いで研削後の直径を再び測定するだけでよい。研削前の工作物の直径
をDIとし研削後の直径をD2とすれば、研削1でより除去されろ材料の体積は
(DI2−D22)/4に等しい。既知の期間において研削される複数の工作物
に対してこの計算を行ない、次いでこの工作物のグループ全体から除去された材
料の総体積を合計し、その結果の和をこれら工作物が研削された既知の期間で除
すことが望ましい。その結果得られる値は、この特定の研削期間におけろ材料の
平均除去速度となる。
このような研削速度の監視法によって、センターレス型スルーフィード研削((
おいて比率SGE値の制御が可能となり、センターレス研削におけるSGE値の
制御に付随する本文に述べた全ての利点が得られるのである。
特表昭6O−50(1047(3υ
−f不デど・
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 J 駆動される砥石車と、駆動される調整ホイールと、前記砥石車と前記調整ホ イールの間に工作物支持プレードにより支持されろ工作物のセンターレス型研削 のための工作物支持プレート8と、 前記工作物が研削中玉作物の半径の減少率を決定する装置と、工作物の半径の前 記減少率に応じて、前記砥石車による工作物材料の除去稟に対する工作物材料の 除去χおいて費消さ、hる動力の比率を制御する装置とを設けるセンターレス型 研削システム。 2、前記の工作物の半径の減少率を決定する装置が、前記工作物の直径方向の反 対側に配置される1対の工作物ゲージ力・らなる請求の範囲第1項記載のセンタ ーレス型研削システム。 3、前記工作物ゲージが、B・]記工作物の最下位と最上位の面を検出するよう に配置される請求の範囲第2項記載のセンターレス型研削システム。 4 前記工作物ゲージが一次的に変更可能な差動変成器である請求の範囲第2項 記載のセンターレス型研削システム。 5 前記工作物支持プレートを前記調整ホイールを支持する運動可能な滑子と、 前記砥石車に対して前記工作物支持プレードと前記調整ホイールを制御可能に前 送する毒制御可肯匠な駆動装置を設け、前記工作物ゲージが前記滑子上に支持さ れる請求の範囲第2項記載のセンターレス型研削システム。 6 前記工作物ゲージが前記工作物の頂部と底部の面を検出するように配置され 、頂部のゲージは、前記工作物支持プレード24 に沿って・軸方向に前記工作物の装置および取外しを可能1コする形態の支持装 置によって前記滑子上に載置される請求の範囲第5項記載0センターレス型研削 システム。 7、前記支持装置が、前記工作物に対して冷却液バ(]を供給する装置を含む請 求の範囲第6項記載のセンターレス型研削システム。 8 前記工作物ゲージの各々が、検出された工作物の面と固定基準点との間の距 離に比例して変化する電気的信号を生じる請求の範囲第2項記載のセンターレス 型研削システム。 9 前記比率制御装置が、前記工作物と前記砥石車間のJ’A W接触状態の相 対表面速度と、前記工作物と前記砥石車の相対的なインフィード速度とを関連的 に制御する装置を含む請求の範囲i l 項記載のセンターレス型研削システム 。 10、前記比率制御装置が、前記の相対的な表面速度を増加もしくは減少させて 前記砥石車の表面上の粗粒の破壊作用を減少もしくは増加させることにより砥石 車の鈍化もしくは鋭利化を行なう装置を含む請求の範囲第9項記載のセンターレ ス型研削システム。 11、@記比率制御装置が、前記の相対的なインフィード速度を増減して前記砥 石車の表面上の粗粒破壊作用を増減することにより砥石車の鈍化もしくは鋭利化 を行なう装置を含む請求の範囲第9項記載のセンターレス型研削システム。 12゜研削が前記砥石車の表面を横切って均一に行なわれるようして、前記砥石 車の略々半径方向に通る経路に沿って前記工作物と前記砥石車を相互に向って送 るための装置を設ける請求の範125 間第1項記載のセンターレス型研削システム。 ・ 13.前記送り装置が、前記調整ホイールと前記工作物支持ブレードを前記 砥石車+/c向けて制御可能に前送する装置を含む請求の範囲第12項記載のセ ンターレス型研削システム。 14、前記砥石車の回転軸が静止状態である請求の範囲第13項記載のセンター レス型研AIJシステム。 15゜前記工作物が前記工作物支持ル−トゝ上に支持されて前記砥石車から離反 させられる間、前記調整ホイールと砥石車間で軸方向に前記工作物を運動させろ 装置を設ける請求の範囲第1項記載のセンクーレス型研削システム。 16、前記調整ホイールが前記砥石車と同じ方向に駆動され、前記工作物と前記 砥石車間の摩擦接触状態の相対的な表面速度が調整ホイールと砥石車の表面速度 間の差と等しくなるように調整ホイールを制御して前記工作物の回転運動を制動 する装置を設ける請求の範囲第1項記載のセンターレス型研削システム。 17、前記比率制御装置が、前記工作物と砥石車を制御された速度で相対的にイ ンフィードする装置と、前記砥石車をある設定点速度で駆動する装置と、前記砥 石車に対する動力入力量を監視する装置と、前記入力に応じて前記設定点速度を 一時的に変化させることにより砥石車の速度を一時的に変更し、その結果前記砥 石車に対する入力がその元のレベルまで回復されるようにする装置とを含む請求 の範囲第1項記載のセンクーレス型研削システム。 J8.前記調整ホイールを前記砥石車に対して相対的に前送して前記工作物と前 記砥石車の相対的なインフィードを行なう装置126 特表昭6(1−5000 47(2)と、 (1) 前記工作物の半径の減少率、および(2)前記砥石車に対する前記調整 ホイールの位置から前記砥石車の摩耗率を決定する装置と、 前記工作物と前記砥石車の相対的な所要のインフィード率を維持するように、前 記砥石車の摩耗率に従って前記砥石車に対する明記調整ホイールの相対、的な前 進速度を制御づ−る装置とを設ける請求の範囲第1項記載のセンターレス型研削 システム。 19、前記砥石車に対する前記調整ホイールの位置を監視する装置を設ける請求 の範囲第1&項記載のセンターレス型研削システム。 20、駆動される砥石車と、駆動される調整ホイールと、irJ記砥記章石車記 調整ホイールの間に工作物支持ブレー ドにより支持される工作物のセンターレ ス型研削のための工作物支持ブレードと、 前記工作物が研削中その半径の減少率を決定する装置と、前記調整ホイールを前 記砥石車に対して相対的に前送して前記工作物と前記砥石車の相対的なインフィ ードを行なう装置と、(1)前記工作物の半径の減少率、および(2)前記砥石 車九対する前記調整ホイールの位置から前記砥石車の摩耗率を決定する装置と、 前記工作物と前記砥石車の相対的な所要のインフィード率を維持するように、前 記砥石車の摩耗上に従ってその砥石車に対する前記調整ホイールの相対的な前進 速度を制御する装置とを設けるセンターレス型研削/ステム。 27 21、前記工作物の半径の減少率(応じて、砥石車:でよる工作物材料の除去業 匠対する工作物材料の除去の際費消される動力の比率を制御する装置を設ける請 求の範1第20項記載のセンクーレス型研削システム。 22、前記砥石車ζ対する前記調整ホイールの位置を監滉する装置を設ける請求 の軛団騙20項記載の二ンメーレス型研削システム。 231.駆動さユる砥石車と、駆動されろ調整ホイールと、前記砥石車と前記調 整ホイールの間に工作物支持グレードにより支持されろ工作物のセンターレス型 研削のための工作物支持ブレードと、 前記工作物が研削中その半径の減少率を決定する装置と、前記工作物と前記砥石 車間の9擦接触状態の相対表面速度と、前記工作物と前記砥石車の相対的なイン フィード速度とを関連的に制御する装置を設けるセンターレス型研削システム。 24、駆動されろ砥石車と、駆動さitろ調整ホイールと、前記砥石車と前記調 整ホイールの間((工作物支持グレードにより支持されろ工作物のセンターレス 型研削のための工作物支持ブレードと、 前記調整ホイールを前記砥石車て対して相対的に前送して前記工作物と前記砥石 車の相対的なインフィードを行なう装置と、前記砥石車1(対する前記調整ホイ ールの位置を監視する装置と、 前記工作′吻の研削中、前記調整ホイールの位置に応じて前記砥石車101粍率 を決定する装置と、 28 所要の研削遠心を維持するよう(で、前記砥石車の摩耗率に従ってその砥石車に 対する前記調整ホイールの相対的な前進速度を制御する装置とを設けるセンター レス型研削システム。 25、その軸心周囲に回転するように支持されブこ砥石車と、ハ砥石車を制御可 能な速度で回転、駆動する装置と、その軸心周囲に回転するように支持された補 助ホイ・−ルとを設け、該補助ホイールは1jtJ記砥石車と少な(とも同じ軸 方向長さを有し、 前記砥石車と前記補助ホイール間における工作物に対する予め定めた回転軸を規 定する工作物支持装置を設け、該支持装置はこれにより支持された工作物を砥石 車と摩擦接触状態になるように前送させるため砥石車に向けて運動可能てあり、 前記工作物を前記の予め定めた軸心周囲に制御可能な速度で回転駆動する装置と 、 前記補助ホイールを前記砥石車に対して制御可能な速度で送って前記工作物を砥 石車に対して送込む装置とを設けるセンクー研削システム。 26、前記工作物支持装置により規定される前記の予め定めた軸心が、前記補助 ホイールと前記砥石車の中心を結ぶ線上に配置される請求の範囲第25項記載の センクー型研削/ステム。 27、前記工作物支持装置が前記砥石車に向けて運動するように枢着される請求 の範囲第25項記載のセンター型研削システム。 28、前記工作物支持装置が少なくとも04の減衰率を有する請求の範囲第27 項記載のセンター型研削システム。 ?9.前記工作物支持装置が、これにより支持される工作物;で対129 して加えられろ送り作用力に応答して前記砥石車に対して運動するように支持さ れ、前記支持装置もまた前記砥石車から離れる方向に運動しないよう拘束される 請求の範囲第25項記載のセンター型研削システム。 30、前記工作物の底部に沿っである間隔で工作物を支持するための複数の安定 支持部を設ける請求の範囲第25項記載のセンター型研削システム。 31、前記安定支持部が垂直方向に調整可能である請求の範囲第30項記載のセ ンター型研削システム。 32、制御可能な作用力を以て前記工作物に対して上方向に前記安定支持部を押 圧する装置と、前記安定支持部により工作物に対して加えられる作用力が前記砥 石車により工作物に対して加えられる接線方向の作用力と実質的に均衡するよう に、前記砥石車に対する入力および前記砥石車の表面速度の関数として前記作用 力を制御する装置とを設ける請求の範囲第30項記載のセンター型研削システム 。 33、前記工作物が研削中、工作物の半径の減少率を決定する装置と、前記工作 物の半径の減少率に応じて砥石車による工作物材8:叫の除去率に対する工作物 材料の除去の際費消される動力の比率を制御する装置とを設げる請求の範囲第2 5項記載のセンター型研削システム。 34、前記工作物と前記砥石車間の摩擦接触状態の相対的な表面速度と、前記工 作物と前記砥石車の相対的なインフィード運度とを関連的に制御する装置を設け る請求の範囲第25項記載のセンター型研削システム。 35、前記の相対的な表面速度を増加もしく、す減少させて前記砥石車の表面上 の粗粒の破壊作用を減少もしくは増加させ、これにより砥石車の鈍化もしく1・ ま鋭利化を行な装置を設ける請求の範囲第34項記載のセンター型研削システム 。 36゜前記の相対的なインフィード速度を増減して前記砥石車の表面上の粗粒破 壊作用を増減させ、これ((より砥石車の鈍化もしくは鋭利化を行なう装置秘含 む請求の範囲第34項記載のセンター型研削システム。 37、前記工作物が前記工作物支持ブレード上に支持されて前記砥石車から離反 させられる間、前記調整ホイールと砥石車間で軸方向に前記工作物を運動させる 装置を設ける請求の範囲第25項記載のセンター型研削7ステム。 38、前記工作物と砥石車を制御された速度で相対的にインフィードする装置と 、前記砥石車をある設定点速度で駆動する装置と、前記砥石車に対する動力入力 量を監視する装置と、前記入力量に応じて前記設定点速度を一時的に変化させる ことにより砥石車の速度を一時的に変更し、その結果前記砥石車に対する入力量 がその元のレベルまで回復されるようにする装置とを設げろ請求の範囲第25項 記載のセーター型研削システム。 39、前記砥石車に対する前記補助ホイールの位置を監視する装置と、 研削中前記工作物と前記砥石車の半径の減少率を決定する装置と、 所要の研削速度を維持するように、前記工作物と前記砥石車の半径の減少率に従 って、前記砥石車に対して前記補助ホイール31 の前進速度を制御する装置とを設げる請求の範囲第25項記載のセンター型研削 システム。 40゜その軸心周囲に回転するように支持された砥石車と、該砥石車を制御可能 な速度で回転駆動する装置と、工作物の対する予め定めた回転軸を規定する工作 物支持装置と、前記工作物を前記の予め定めた軸心の周囲に制御可能な速度で回 転、駆動する装置と、 前記砥石車と工作物を相互に向けて相対的に送る装置と、前記工作物の底部を支 持するため前記の予め定めた工作物の軸心の下方に配置された少なくとも1つ安 定支持部と、制御可能な作用力により前記工作物に対して上方に前記安定支持部 を押圧する装置と、 前記砥石車により工作物((対して加えられる接線方向の作用力と実質同に均衡 するように、前記砥石車に対する動力入力量および前記砥石車の表面速度の関数 として前記作用力を制御する装置とを設けるセンター型研削システム。 41、前記安定支持部を上方に押圧する前記装置が、(1) 前記砥石車により 前記工作物に対して加えられる接線方向の作用力、および(2)前記支持装置か らの前記工作物の弛みによる前記安定支持部上の工作物の重量の和と実質的に均 衡する作用力を及ぼすように制御される請求の範囲第40項記載のセンター型研 削システム。 42、前記工作物の底部((市っである間隔で工作物を支持する如き複数の安定 支持部を設ける請求の範囲第40項記載のセンター型研削/ステム。 32 43、工作物の研削のため使用される砥石車の軸方向長さよりも実質的に長い工 作物を研削する研削7ステムにおいて、石車を制御可能な速度で回転駆動する装 置とを設け、前記砥石車の軸方向長さは研削される工作物の軸方向長さよりも実 質的に短く、 前記工作物をその軸心に制御可能な速度で回転軸@する装置と、 前記砥石車の面を横切る方向に研削が均等に行なわれるように、砥石車を略々半 径方向に通る経路rtcf?1って前記工作物と砥石車を相互に対して相対的に 送る装置と、前記工作物を連続する軸方向位置において研削させるため、前記砥 石車に対して軸方向元前記工作物を運動させる装置と、前記砥石車による工作物 材料の除去率((対する工作物材料の除去に際して費消される動力の比率を制御 して、前記の連続する各軸方向位置における最適の研削条件を維持する装置とを 設ける研削システム。 44、前記工作物が研削中、工作物の半径の減少率を決定する装置を設け、前記 比率制御装置は、前記工作物の半径の減少率に応じて、工作物と砥石車間の摩擦 接触状態の相対的な表面速度と、前記工作物と砥石車の相対的なインフィード速 度とを関連的に制御する請求の範囲第113項記載の研削システム。 45、前記比率制御装置が、前記の相対的な表向速度を増加もしくは減少させて 前記砥石車の表面上の粗粒の破壊作用を減少もしくは増加させ、これにより砥石 車の鈍化もしくは鋭利化を行133 なう装置を設ける請求の範囲第44項古己載の研r+’lシステム。 46゜W記の相対的なインフィード速度を増減して前記砥石車の表面上の粗粒破 壊作用を増減させ、これにより砥石車の鈍化もしくは鋭利化を行なう装置を含む 請求の範囲第44項記載の研削システム。 47、前記工作物の前記砥石車とは反対側のその細心周囲で回転するように支持 された補助ホイールを設ける請求の範囲第43項記載の研削システム。 48、前記送り装置が、前記砥石車に対して相対的に前記補助ホイールを前送し て、前記工作物と前記砥石車の相対的なインフイ・−ドを行なう装置を含む請求 の範囲第47項記載の研削システム。 49、前記工作物が研削中下作物の半径の減少率を決定する装置と、 (1)前記工作物の半径の減少率、および(2)前記砥石車に対する前記補助ホ イールの位置から前記砥石車の摩耗率を決定する装置と、 前記工作物と前記砥石車の相対的な所要のインフィード率を維持するように1前 記砥石車の摩耗率に従って前記砥石車に対する前記補助ホイールの相対的な前進 速度を制御する装置とを設ける請求の範囲第48項記載の研削システム。 50、前記砥石車と前記補助ホイール間で工作物に対する予め定めた回転軸を規 定する工作物支持装置を設け、該支持装置はこれにより支持された工作物を前記 砥石車に対して摩擦接触状態になるよう前送させるため砥石車に向って運動可能 であり。 前記の予め定めた軸の周囲に制御可能4(速度で前記工作物を回転駆動する装置 とを設ける請求の範囲第48項記載のセンター型研削システム。 51、前記工作物支持装置により規定される前記の予め定めた軸心が前記補助ホ イールと前記砥石車の中心を結ぶ線上に配置される請求の範囲第50項記載のセ ンター型研削システム。 52、前記比率制御装置が、ある設定点速度で前記砥石車な駆動する装置と、前 記砥石車に対する動力入力量を幣視する装置と、前記入力における変化に応じて 前記設定点速度を一時的((変化させることにより砥石車の面における変化を生 じろように砥石車の速度を一時的に変更し、その結果前記砥石車に対する入力量 がその元のレベルまで回復されるようKjる装置とを含む請求の範囲第43項記 載の研削システム。 53、前記工作物の底部に沿っである間隔でその工作物を支持するための複数の 安定支持部を設ける請求の範囲第43項記載のセンター型研削システム。 54゜前記安定支持部が垂直方向に調整可能である請求の範囲第53項記載のセ ンター型研削システム。 55、制御可能な作用力を以て前記工作物に対して上方向に前記安定支持部を押 圧する装置と、前記安定支持部により工作物に対して加えられろ作用力が前記砥 石車により工作物に対して加えられる接線方向の作用力と実質的に均衡するよう に、前記砥石車に対する入力および前記砥石車の表面速度の関数として前記作用 力を制御する装置とを設ける請求の範囲第53項記載のセンター型研削システム 。 35 56、中空の工作物の外表面j<研削するためのセンターレス型研削システムi ’(おいて、 その軸心周囲に回転するように支持された砥石車と、該砥石車を制御可能な速度 で回転駆動する装置と、研削境界面において前記工作物に対して加えられる接線 方向の作用力を受けるよう工作物を支持する工作物支持装置と、研削境界面にお いて前記工作物(lc対して加えられる半径方向の作用力を受けるように工作物 を支持するため中空の工作物の内側に嵌合する調整ホイールと、 制御可能な速度において前記調整ホイールを回転、駆動することにより、前記工 作物の回転速度が前記工作物と前記砥石車間において制御可能な相対表面速度で 摩擦接触状態を生じるように制御することができる装置と、前記砥石車と調整ホ イールの軸心な相対的に相互に送って、前記工作物の外表面の研削を行なう装置 と、 前記工作物を前記砥石車と調整ホイール間に維持するように該工作物の軸方向運 動を拘束する装置とを設けるセンターレス型研削システム。 57、前記調整ホイールをその軸心の方向に運動させて、これが中空の工・作物 の内部に関して軸方向に出入りするように運動させる装置を設ける請求の範囲第 56項記載のセンターレス型研削システム。 58、前記送り装置が、前記調整ホイールを前記砥石車に向って半径方向に前送 させる装置を含む請求の範囲第57項記載のセンター型研削システム。 36 59、前記拘束装置が工作物1c対して自由空転する一磁気チャソクである請求 の範1q第56項記載のセンターレス型研削システム。 60、前記磁気チャックが前記砥石車の軸心に対し実質的i′c直角をなす面内 に存在する平坦面を有する請求の範囲第59項記載のセンターレス型研削システ ム。 61、前記調整ホイールが、前記工作物の内面と関連する表面を有する請求の範 囲第56項記載のセンターレス型研削システム。 62、中空の工作物の外表面を研削するためのセンターレス型研削システムにお いて、 その軸心周囲に回転するように支持された砥石車と、該砥石車を制御可能な速度 で回転駆動する装置と、研削境界面において前記工作物に対して加えられる接線 方向の作用力を受けるよう工作物を支持する工作物支持装置と、前記研削境界面 において前記工作物に対して加えられる半径方向の作用力を受けるように工作物 を支持するため中空の工作作の内側と嵌合する補助ホイールと、 制御可能な速度において前記調整ホイールを回転駆動する装装置と、 前記砥石車と前記補助ホイールの軸心を相対的に相互に送って、前記工作物の外 表面の研削を行なう装置と、前記工作物を前記砥石車と前記補助ホイ、−ル間に 1′4持するように該工作物の軸方向運動を拘束する装置と、前記砥石車による 工作物材料の除去率に対する工作物材料の除去の際費消される動力の比率を制御 して最適の研削条件を維持する装置とを設けろセンターレス型研削システム。 137 63、前記工作物が研削中、工作物の半径の減少率を決定する装置を設け、前記 比率制御装置が、前記工作物の半径の減少率に応じて、前記工作物と前記砥石車 間の摩擦接触状態の相対的な表面速度と、前記工作物と前記砥石車の相対的なイ ンフィード速度とを関連的に制御する請求の範囲第62項記載のセンターレス型 研削システム。 64、前記の相対的な表面速度を増加もしくは減少させて前記砥石車の表面上の 粗粒の破壊作用を減少もしくは増加させ、これにより砥石車の鈍化もしくは鋭利 化を行なう装置を設ける請求の範囲第63項記載のセンターレス型研削システム 。 65、前記比率制御装置が、前記の相対的なインフィード速度を増減して前記砥 石車の表面上の粗粒破壊作用を増減させ、これにより砥石車の鈍化もしくは鋭利 化を行なう装置を含む請求の範囲第63項記載のセンターレス型研削システム。 66、前記の工作物の半径の減少率を決定する装置が、前記工作物の直径方向の 反対l1l11vc配置されろ1対の工作物ゲージからなる請求の範囲第63項 記載のセンターレス型研削システム。 67、センター型付角ホイール研削システムにおいて、その軸方向周囲に回転す るように支持される砥石車と、制御可能な速度で前記砥石車を回転駆動する装置 と、前記砥石車の予め定めた回転軸を規定する工作物支持装置とを設け、前記砥 石車は前記工作物支持装置の回転軸に対し平行かつ直角をなす1対の傾斜した研 削面を有し、前記工作物支持装置に保持された工作物を回転駆動する装置138 待表昭GO−500047(5)相互に直角の軸心に沿って前記工作物支持装 置と前記の傾斜した研削面の各々を相互に相対的に送り、前記支持装置により保 持された工作物上に2つの異なる表面を研削する装置とを設けるセンター型研削 システム。 68゜前記砥石車と前記工作物面の各々の間における摩擦接触状態の相対表面速 度と、前記砥石車と前記工作物面の各々の相対的なインフィー訃8速度とを関連 的に制御する装置を設ける請求の範囲第67項記載のセンター型研削システム。 69、前記制御装置が、前記工作物面が研削される時これらの面の位置を監視す る装置を含む請求の範囲第68項記載のセンター型研削システム。 70、研削中の工作物の面の位置における変化率を減少する装置と、前記変化率 に応じて、前記砥石車により工作物材料からの除去率援対する前記工作物面の各 々からの工作物材料の除去において費消された動力の比率を制御する装置とを設 ける請求の範囲第67項記載のセンター型研削システム。 71、前記の相互に直角の軸心の1つが前記工作物の回転軸と平行であり、前記 軸心の他方が前記工作物の回転軸に対して直角である請求の範囲第67項記載の センター型研削システム。 72、前記砥石車の回転軸が静止している請求の範囲第67項記載のセンター型 研削システム。 73、前記砥石車と反対側の工作物と係合するよう配置された補助ホイールを設 け、該補助ホイールはその軸心周囲で回転するように支持される請求の範囲第6 7項記載のセンター型研削システム。 39 74、駆動される砥石車と駆動される調整ホイール間の工作物支持プレードに対 して複数の工作物を逐次送る工程を含み、前記調整ホイールの軸心は工作物が前 記工作物支持プレードに沿って前送されるように前記砥石車の軸心((対して傾 斜しており、研削の前後に前記の複数の工作物の選択された寸法、および前記複 数の工作物の研削に要する時間を周期的に測定し、測定された半径および研削時 間を用いて、前記複数の工作物からの材料の平均除去率を決定し、 工作物材料の前記の平均除去率に対する工作物材料の除去に費消された動力の比 率を制御する工程からなるセンターレス型スルフィード研削方法。 75、前記材料の平均除去率は、前記の測定された工作物の寸法を用いて前記複 数の工作物から除去されろ材料の体積を計算し、次いで材料の平均除去率を決定 するため前記の測定された研削時間で前記体積を除すことにより決定される請求 の範囲第74項記載のセンターレス型スルフィードゝ研削力法。 76、工作物が砥石車と調整ホイール間の工作物支持ブレード上で支持されるセ ンターレス型スルフィードゝ研削において研削速度を監視する方法において、 選択された研削期間内の研削の前後に複数の工作物の選択された寸法を測定し、 研削の前後の測定された工作物の寸法間の差により示されろ如き前記工作物から 除去されろ材料の体積を決定し、前記の選択された期間(でより除去されろ材料 の本積を除すことにより前記工作物からの材料除去率を決定する工程からなる4 0 方法。 77、工作物の研削に使用される砥石車の軸方向長さよりも実質的に長い工作物 を研削する方法において、連続する軸方向の位置において工作物の研削を行ない 、前記砥石車の表面を横切る方向に研削が均等に行なわれるように、砥石車およ び工作物を相互に相対的に送ることにより、前記の各位置における研削が行なわ れ、前記砥石車による工作物制料の除去率に対する工作物材料の除去において費 消される動力の比率を制御して、前記の連続する軸方向位置の各々において最適 の研削条件を維持する工程からなる方法。 78、前記砥石車と反対側の工作物において支持ホイールが前記工作物と係合さ せられて、前記の連続する軸方向位置の各々において工作物:(対して加えられ るインフィー1’作用力を受けるように工作物を支持する請求の範囲第77項記 載の方法。 79、前記支持ホイールが、前記工作物を前記砥石車に対して送るため砥石車に 向けて前送される調整ホイールである請求の範囲第78項記載のセンターレス型 研削方法。 1
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