JP2002178256A - 工作機械の制御システムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】研削加工中にインプロセスで工作物の加工精度
を検出することが可能な工作機械の制御システムを提供
する。 【解決手段】微研削時において（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、工
作物の半径変化速度ΔＶを算出し（Ｓ１６）、その半径
変化速度ΔＶと微研削時切込速度Ｖｆとの差分の絶対値
が許容範囲内（下限値α、上限値β）に収まっているか
どうかを判定し（Ｓ１８）、収まっていればカウンタ値
Ｔをインクリメントし（Ｓ２０）、収まっていなければ
カウンタ値Ｔをクリアし（ｓ２２）、カウンタ値Ｔがカ
ウンタしきい値Ｔｆ以上であれば（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、
工作物の加工精度が許容範囲内に収まっており良品であ
ると判定し（Ｓ２８）、カウンタ値Ｔがカウンタしきい
値Ｔｆ未満であれば（Ｓ２６：Ｎｏ）、工作物の加工精
度が許容範囲内に収まっておらず品質不良あると判定す
る（Ｓ３０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工作機械の制御シス
テムおよび記録媒体に係り、詳しくは、工作物を保持し
て回動させ、その工作物に向けて回動する砥石を移動さ
せ、工作物に砥石を接触させて研削加工する工作機械の
制御システム、および、この制御システムのプログラム
が記録されたコンピュータで読み取り可能な記録媒体に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、工作物を保持して回動させ、
その工作物に向けて回動する砥石を移動させ、工作物に
砥石を接触させて研削加工する工作機械が種々提案され
ている。このような工作機械で同一寸法形状の工作物を
多数個生産する際には、工作物の加工精度を許容範囲内
に収める必要があり、そのための品質チェックが重要に
なる。従来の品質チェック方法では、研削加工済みの任
意の個数の工作物を母集団とし、その母集団から無作為
に抜き取った１個の工作物を試料とし、その試料の寸法
を測定器（例えば、真円度測定器など）を用いて測定
し、その測定結果から母集団の寸法を推定して加工精度
を評価していた。つまり、工作物の生産ラインから適宜
抽出した工作物に対して、生産ラインのオフラインで品
質チェックを行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の品質チェック方
法には以下の問題がある。 前記試料の寸法を測定器を用いて測定している間、工
作機械による研削加工を中断していると（生産ラインを
停止させていると）、工作機械の製造効率（生産ライン
の生産効率）が低下することになる。 前記試料の寸法を測定器を用いて測定している間も、
工作機械による研削加工を続行していると（生産ライン
を稼働させていると）、前記試料の測定結果から加工精
度が許容範囲を外れていることが判明した場合、その試
料の測定中に生産した工作物についても加工精度が許容
範囲を外れていると推定されるが、その加工精度が許容
範囲を外れた品質不良の工作物については品質チェック
を行うことができず良品とみなされるおそれがある。 実際に加工精度を測定するのは母集団のなかの１個の
工作物だけであり、母集団の他の工作物の加工精度につ
いてはあくまで推定で評価しているだけであるため、母
集団のなかには加工精度が許容範囲を外れた品質不良の
工作物が含まれているおそれがある。

【０００４】このような従来の品質チェック方法の問題
点を解決するには、研削加工中にインプロセスで工作物
の加工精度を検出すればよい。そうすれば、工作機械の
製造効率（生産ラインの生産効率）が低下することはな
く、全ての工作物について品質チェックを実行できるた
め、品質不良の工作物が良品とみなされることもなくな
る。本発明は上記要求を満足するためになされたもので
あって、その目的は、研削加工中にインプロセスで工作
物の加工精度を検出することが可能な工作機械の制御シ
ステムを提供することにある。また、本発明の別の目的
は、この制御システムのプログラムが記録されたコンピ
ュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段・作用および発明の効果】
係る目的を達成するためになされた請求項１に記載の発
明は、工作物を保持して回動させる工作物回動手段と、
工作物を研削する砥石と、その砥石を回動させながら工
作物に向けて移動させる砥石駆動手段と、工作物の径を
測定する工作物径測定手段とを備えた工作機械の制御シ
ステムにおいて、前記工作物径測定手段の測定した工作
物の径に基づいて、その工作物の径の変化速度を算出す
る工作物径変化速度算出手段と、前記砥石駆動手段が前
記砥石を工作物に向けて移動させる移動速度と、前記工
作物径変化速度算出手段の算出した工作物の径の変化速
度との差分を算出し、その差分が所定範囲内に収まって
いるかどうかを判定する第１判定手段と、その第１判定
手段の判定した前記差分が所定範囲内に収まっている状
態が、所定時間以上続いているかどうかを判定する第２
判定手段と、その第２判定手段の判定に基づいて、前記
第１判定手段の判定した前記差分が所定範囲内に収まっ
ている状態が所定時間以上続いている場合には工作物の
加工精度が許容範囲内に収まっていると判定し、それ以
外の場合には工作物の加工精度が許容範囲内に収まって
いないと判定する第３判定手段とを備えた工作機械の制
御システムをその要旨とする。

【０００６】ここで、工作物が砥石に接触した直後に
は、砥石の反対方向に工作物が逃げて大きく撓み、その
撓み量は研削加工がすすむにつれて除々に減少してゆ
き、最終的には、砥石駆動手段が砥石を工作物に向けて
移動させる移動速度（切込速度）に対応した撓み量に収
束する。そして、工作物の撓み量が前記移動速度に対応
した値に収束したとき、工作物の径の変化速度は前記移
動速度とほぼ等しくなる。工作物の撓み量が大きい状態
では、工作物の断面の真円度が低くなっている。そのた
め、工作物の撓み量が最も小さくなっている状態（工作
物の撓み量が前記移動速度に対応した値に収束し、工作
物の径の変化速度が前記移動速度とほぼ等しくなってい
る状態）にすれば、工作物の断面の真円度を高めて加工
精度を向上させることができる。

【０００７】そこで、請求項１に記載の発明では、工作
物の径の変化速度が前記移動速度とほぼ等しくなってい
るかどうか（前記差分が所定範囲内に収まっているかど
うか）を判定している。そして、工作物の径の変化速度
が前記移動速度とほぼ等しくなっている状態が、所定時
間以上続いた場合に、工作物の加工精度が許容範囲内に
収まっていると判定している。従って、請求項１に記載
の発明によれば、研削加工中にインプロセスで工作物の
加工精度を検出することが可能になり、工作機械の製造
効率（生産ラインの生産効率）が低下することはなく、
全ての工作物について品質チェックを実行できるため、
品質不良の工作物が良品とみなされることもなくなる。
尚、前記した第１判定手段における所定範囲と、第２判
定手段における所定時間とについては、実験的に最適値
を求めて設定すればよい。

【０００８】次に、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の工作機械の制御システムにおいて、前記砥石駆
動手段は、前記工作物径測定手段の測定した工作物の径
に基づいて、前記砥石を工作物に向けて移動させる移動
速度を複数段階に分けて段階的に下げてゆき、前記第１
判定手段，第２判定手段，第３判定手段はそれぞれ、前
記砥石駆動手段による前記移動速度の少なくとも最後の
段階にて、前記各判定を行うことをその要旨とする。

【０００９】従って、請求項２に記載の発明によれば、
砥石を工作物に向けて移動させる移動速度を複数段階に
分けて段階的に下げてゆくことにより、研削加工時間の
短縮と、研削終了時の加工精度の確保とを両立させるこ
とができる。そして、工作物の最終的な加工精度が決定
される段階（砥石駆動手段による前記移動速度の少なく
とも最後の段階。例えば、微研削時）にて、前記各判定
を行うことにより、工作物の加工精度を正確に検出する
ことができる。

【００１０】次に、請求項３に記載の発明は、請求項１
または請求項２に記載の工作機械の制御システムにおい
て、前記第３判定手段は、その判定終了時に、前記第１
判定手段の判定した前記差分が所定範囲内に収まってい
ない場合には、それ以前の状態に関係なく、工作物の加
工精度が許容範囲内に収まっていないと判定することを
その要旨とする。つまり、第３判定手段の判定終了時
に、前記第１判定手段の判定した前記差分が所定範囲内
に収まっていない場合、それ以前に工作物の径の変化速
度が前記移動速度とほぼ等しくなっていたとしても、工
作物の最終的な加工精度は許容範囲を外れたものとな
る。そこで、請求項３に記載の発明のようにすれば、研
削加工の終了時における工作物の加工精度を許容範囲内
に確実に収めることができる。

【００１１】次に、請求項４に記載の発明は、請求項１
〜３のいずれか１項に記載の工作機械の制御システムに
おいて、前記工作物径測定手段は、工作物の径を周期的
に測定し、前記工作物径変化速度算出手段は、前記工作
物径測定手段が周期的に測定した工作物の径に基づい
て、その周期的に測定された工作物の径の変化の平均値
をとり、その平均値に基づいて工作物の径の変化速度を
算出することをその要旨とする。つまり、工作物径測定
手段の測定結果に何らかの原因でノイズが含まれている
場合、工作物径変化速度算出手段が算出した工作物の径
の変化速度には誤差が生じることがある。そこで、請求
項４に記載の発明のようにすれば、前記ノイズの影響を
回避することが可能になり、工作物の径の変化速度を正
確に算出することができる。

【００１２】次に、請求項５に記載の発明は、請求項４
に記載の工作機械の制御システムにおいて、前記第２判
定手段は、前記工作物径測定手段による工作物の径の測
定の周期に基づいて、前記所定時間の検出を行うことを
その要旨とする。従って、請求項５に記載の発明によれ
ば、工作物径測定手段による工作物の径の測定の周期を
流用して前記所定時間の検出を行うため、前記所定時間
の検出を容易かつ確実に行うことができる。

【００１３】次に、請求項６に記載の発明は、請求項１
〜５のいずれか１項に記載の工作機械の制御システムに
おいて、前記第３判定手段の判定結果を報知する報知手
段を備えたことをその要旨とする。従って、請求項６に
記載の発明によれば、報知手段の報知した第３判定手段
の判定結果に基づいて、工作機械のオペレータは、研削
加工を終了した工作物の加工精度が許容範囲内に収まっ
ているかどうか（工作物が良品か不良品か）を確実に認
知することができる。

【００１４】次に、請求項７に記載の発明は、請求項１
〜６のいずれか１項に記載の工作機械の制御システムに
おける前記工作物径変化速度算出手段，第１判定手段，
第２判定手段，第３判定手段として、コンピュータシス
テムを機能させるためのプログラムが記録されたコンピ
ュータで読み取り可能な記録媒体を提供するものであ
る。

【００１５】つまり、請求項１〜６のいずれか１項に記
載の工作機械の制御システムにおける前記工作物径変化
速度算出手段，第１判定手段，第２判定手段，第３判定
手段を実現するための機能は、コンピュータシステムで
実行されるプログラムとして備えることができる。この
ようなコンピュータプログラムの場合、例えば、ＲＯＭ
やバックアップＲＡＭをコンピュータで読み取り可能な
記録媒体として前記コンピュータプログラムを記録して
おき、このＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピ
ュータシステムに組み込んで用いることができる。この
他、半導体メモリ（メモリスティックなど），ハードデ
ィスク，フロッピー（登録商標）ディスク，データカー
ド（ＩＣカード，磁気カードなど），光ディスク（ＣＤ
−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤなど），光磁
気ディスク（ＭＯなど），相変化ディスク，磁気テープ
などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に前記コ
ンピュータプログラムを記録しておき、そのコンピュー
タプログラムを必要に応じてコンピュータシステムにロ
ードして起動することにより用いてもよい。

【００１６】尚、上述した［特許請求の範囲］および
［課題を解決するための手段および発明の効果］に記載
した構成要素と、後述する［発明の実施の形態］に記載
した構成部材との対応関係は以下のようになっている。
「工作機械」は円筒研削盤１０に該当する。「工作物回
動手段」は、主軸台１６、心押台１８、主軸１６ａ、チ
ャック１６ｂ、センタ１８ａ、主軸サーボモータ４２、
主軸エンコーダ４４、数値制御装置１００から構成され
る。「砥石駆動手段」は、砥石台２０、砥石駆動モータ
２４、プーリ２６，３０、ベルト２８、第１モータ駆動
回路（ＤＵＺ）８０、第１サーボモータ８２、第１エン
コーダ８４、数値制御装置１００から構成される。「砥
石」は砥石車２２に該当する。「工作物径測定手段」
は、定寸装置５０とＡ／Ｄコンバータ１０８およびＣＰ
Ｕ１０２におけるＳ１２の処理に該当する。

【００１７】「工作物径変化速度算出手段」は、ＣＰＵ
１０２におけるＳ１６の処理に該当する。「第１判定手
段」は、ＣＰＵ１０２におけるＳ１８の処理に該当す
る。「第２判定手段」は、ＣＰＵ１０２におけるＳ２０
〜Ｓ２４の各処理に該当する。「第３判定手段」は、Ｃ
ＰＵ１０２におけるＳ２６〜Ｓ３０の各処理に該当す
る。「報知手段」は、出力装置１１２および数値制御装
置１００から構成される。「記録媒体」はＲＯＭ１２２
に該当する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を円筒研削盤の制御
システムに具体化した一実施形態について図面を参照し
て説明する。 ［実施形態の主要構成］図１は、本実施形態における円
筒研削盤の制御システムの概略構成図であり、円筒研削
盤の要部平面図と、制御システムのブロック回路図とを
示すものである。本実施形態の制御システム１は、円筒
研削盤１０、数値制御装置（ＣＮＣ：Computerized Num
erical Control）１００、入力装置１１０、出力装置１
１２などから構成されている。

【００１９】円筒研削盤１０の構成部材はベッド１２上
に配置されている。ベッド１２上には、テーブル１４が
水平方向（図示Ｘ−Ｘ’方向）に移動可能に案内支持さ
れている。テーブル１４は、第２サーボモータ９２の回
転軸に取り付けられたボールねじ（図示略）によって送
り移動される。第２サーボモータ９２の回転位置（テー
ブル１４の位置）は第２エンコーダ９４によって検出さ
れる。テーブル１４上には、主軸台１６と心押台１８と
が対向して配置されている。主軸台１６における心押台
１８側の端部には主軸１６ａが設けられ、主軸１６ａの
先端部にはチャック１６ｂが設けられ、主軸１６ａは主
軸サーボモータ４２によって回転駆動される。主軸サー
ボモータ４２の回転数は主軸エンコーダ４４によって検
出される。心押台１８における主軸台１６側の端部には
センタ１８ａが設けられている。

【００２０】工作物（ワーク）Ｗは第１端部（図示左端
部）と第２端部（図示右端部）とを有し、その第１端部
はチャック１６ｂによって把持され、その第２端部はセ
ンタ１８ａによってセンタ支持され、工作物Ｗは主軸台
１６と心押台１８との間に支持される。そして、工作物
Ｗは主軸１６ａの回転に伴って回転駆動（回動）され、
その工作物Ｗの回転軸（ワーク回転軸）はテーブル１４
の移動方向（図示Ｘ−Ｘ’方向）と平行に設定されてい
る。そして、ベッド１２上には、工作物Ｗの半径を測定
するための定寸装置５０が配設されている。

【００２１】また、ベッド１２上には、砥石台２０が、
テーブル１４の移動方向（図示Ｘ−Ｘ’方向）と直交す
る水平方向（図示Ｙ−Ｙ’方向）に案内支持されてい
る。砥石台２０は、第１サーボモータ８２の回転軸に取
り付けられたボールねじ（図示略）によって送り移動さ
れる。第１サーボモータ８２の回転位置（砥石台２０の
位置）は第１エンコーダ８４によって検出される。砥石
台２０には、円板状の砥石車２２がテーブル１４の移動
方向（図示Ｘ−Ｘ’方向）と平行な軸線回りに回転可能
に支持されている。砥石車２２の回転軸にはプーリ３０
が取り付けられ、砥石駆動モータ２４の回転軸にはプー
リ２６が取り付けられ、各プーリ３０，２６にはベルト
２８が架け渡されている。そして、砥石駆動モータ２４
の動力は、プーリ２６→ベルト２８→プーリ３０の経路
で砥石車２２に伝達され、砥石車２２は高速で回転駆動
（回動）される。

【００２２】円筒研削盤１０は、数値制御装置１００に
よって制御される。数値制御装置１００は、ＣＰＵ１０
２、ＲＡＭ１２０、ＲＯＭ１２２、インターフェース
（Ｉ／Ｆ）１０４，１０６、Ａ／Ｄコンバータ１０８な
どを有する周知のマイクロコンピュータを含んで構成さ
れている。入力装置（例えば、キーボード、ポインティ
ングディバイスなど）１１０から転送されてくる種々の
データ信号は、インターフェース１０４を介してＣＰＵ
１０２へ転送される。また、ＣＰＵ１０２の生成した種
々のデータ信号は、インターフェース１０４を介して出
力装置（例えば、ディスプレイ、音声再生装置など）１
１２へ転送される。

【００２３】ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１２２に記憶され
ているコンピュータプログラムに従い、コンピュータに
よる各種演算処理により、各インターフェース１０４，
１０５およびＡ／Ｄコンバータ１０８を介して転送され
てきたデータ信号と、ＲＡＭ１２０に記憶されているデ
ータ信号とに基づいて、円筒研削盤１０を制御するため
のデータ信号を生成する。ＲＡＭ１２０には、定寸装置
５０の測定した工作物Ｗの半径（Ｒ（ｎ），Ｒ（ｎ−
１），Ｒ（ｎ−２）……Ｒ（ｎ−ｍ），Ｒ（ｎ−ｍ−
１））を記憶しておくための工作物径バッファ領域１２
０ａ、後述する工作物Ｗの半径変化速度（半径減少速
度）ΔＶを記憶しておくための工作物径変化速度バッフ
ァ領域１２０ｂ、後述する工作物Ｗの微研削時切込速度
Ｖｆを記憶しておくための切込速度バッファ領域１２０
ｃ、後述する許容範囲（有効範囲）の下限値αおよび上
限値βを記憶しておくための許容範囲バッファ領域１２
０ｄ、後述するカウンタしきい値Ｔｆを記憶しておくた
めのカウンタしきい値バッファ領域１２０ｅが設けられ
ている。

【００２４】定寸装置５０から出力されたアナログ信号
（工作物Ｗの半径）は、Ａ／Ｄコンバータ１０８により
ディジタル信号に変換されてＣＰＵ１０２へ転送され
る。主軸エンコーダ４４の検出信号（主軸サーボモータ
４２の回転数）は、インターフェース１０６を介してＣ
ＰＵ１０２へ転送される。

【００２５】第１エンコーダ８４は、第１サーボモータ
８２の回転位置（砥石台２０の位置）を検出し、その検
出信号を、第１モータ駆動回路（ＤＵＺ）８０へ転送す
ると共に、インターフェース１０６を介してＣＰＵ１０
２へ転送する。ＣＰＵ１０２の生成した第１サーボモー
タ８２の駆動信号は、インターフェース１０６を介して
第１モータ駆動回路８０へ転送される。第１モータ駆動
回路８０は、ＣＰＵ１０２の生成した駆動信号に従っ
て、第１サーボモータ８２を回転駆動する。

【００２６】第２エンコーダ９４は、第２サーボモータ
９２の回転位置（テーブル１４の位置）を検出し、その
検出信号を、第２モータ駆動回路（ＤＵＸ）９０へ転送
すると共に、インターフェース１０６を介してＣＰＵ１
０２へ転送する。ＣＰＵ１０２の生成した第２サーボモ
ータ９２の駆動信号は、インターフェース１０６を介し
て第２モータ駆動回路９０へ転送される。第２モータ駆
動回路９０は、ＣＰＵ１０２の生成した駆動信号に従っ
て、第２サーボモータ９２を回転駆動する。

【００２７】［実施形態の動作］数値制御装置１００の
ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１２２に記録されている研削加
工のコンピュータプログラムに従い、円筒研削盤１０に
よる研削加工が開始されると、各エンコーダ４４，８
４，９４の検出信号に基づいて各サーボモータ４２，８
２，９２の回転駆動を制御する。その結果、第１サーボ
モータ８２により砥石台２０が図示Ｙ’方向に移動さ
れ、工作物Ｗの研削加工箇所が砥石車２２の研削面の正
面側に向けられる。そして、砥石駆動モータ２４により
砥石車２２が一定回転速度で回転駆動される。また、第
２サーボモータ９２によりテーブル１４が図示Ｘ−Ｘ’
方向に所定速度で移動される。さらに、主軸サーボモー
タ４２により主軸１６ａが回転駆動され、主軸１６ａに
設けられたチャック１６ｂに把持されている工作物Ｗが
所定回転速度で回転駆動される。そして、工作物Ｗの外
周面の研削加工箇所が砥石車２２の研削面に接触されて
研削加工される。

【００２８】この工作物Ｗの研削加工と同時に、定寸装
置５０により工作物Ｗの半径が測定される。このとき、
定寸装置５０の測定ヘッド５０ａは、工作物Ｗを挟んで
砥石車２２の研削面と対向する位置に配置されている。
そのため、砥石車２２による工作物Ｗの研削加工箇所の
半径を、定寸装置５０によって研削加工中にリアルタイ
ムで測定することができる。

【００２９】ここで、砥石台２０の図示Ｙ’方向への移
動速度は、研削開始から研削終了までの間に３段階に変
更される。尚、この砥石台２０の移動速度は、工作物Ｗ
に対する砥石車２２の切込速度と等しくなる。すなわ
ち、研削が開始されると、まず、砥石台２０の移動速度
（砥石車２２の切込速度）は相対的に速い一定速度に設
定され、工作物Ｗは速いペースで研削加工される（この
研削加工は「粗研削」と呼ばれる）。次に、砥石台２０
の移動速度は粗研削より遅い一定速度に設定され、工作
物Ｗは粗研削より遅いペースで研削加工される（この研
削加工は「精研削」と呼ばれる）。続いて、砥石台２０
の移動速度は精研削より遅い一定速度に設定され、工作
物Ｗは精研削よりさらに遅いペースで研削加工される
（この研削加工は「微研削」と呼ばれる）。

【００３０】つまり、工作物Ｗの研削加工の速度を高め
て研削加工時間を短縮するには、砥石台２０の移動速度
（砥石車２２の切込速度）を速く設定して、速いペース
で研削加工する必要がある。しかし、工作物Ｗの研削加
工の加工精度を高めるには、砥石台２０の移動速度を遅
く設定して、遅いペースで研削加工する必要がある。そ
こで、砥石台２０の移動速度（砥石車２２の切込速度）
を３段階に分けて段階的に下げてゆくことにより、研削
加工時間の短縮と、研削終了時の加工精度の確保とを両
立させているわけである。

【００３１】ここで、砥石台２０の移動速度（砥石車２
２の切込速度）を、粗研削，精研削，微研削の３段階に
切り替える切替時点（変速時点）、および研削加工の終
了時点は、定寸装置５０の測定した工作物Ｗの半径に基
づいて判定される。つまり、円筒研削盤１０のオペレー
タは、精研削の開始時点，微研削の開始時点，研削加工
の終了時点のそれぞれについて工作物Ｗの半径を予め設
定し、それぞれの設定値（精研削開始半径，微研削開始
半径，研削加工終了半径）を入力装置１１０を介して数
値制御装置１００へ入力する。尚、精研削開始半径，微
研削開始半径，研削加工終了半径については、工作物Ｗ
の研削加工前後の半径に基づいて適宜設定すればよい。

【００３２】また、オペレータは、粗研削，精研削，微
研削のそれぞれにおける切込速度を予め設定し、それぞ
れの設定値（粗研削時切込速度，精研削時切込速度，微
研削時切込速度）を入力装置１１０を介して数値制御装
置１００へ入力する。尚、これら切込速度については、
工作物Ｗの材質に応じて適宜設定すればよい。すると、
ＣＰＵ１０２は、インターフェース１０４を介して入力
された前記各設定値をＲＡＭ１２０に記憶させる。

【００３３】そして、ＣＰＵ１０２は、研削加工中に定
寸装置５０の測定した工作物Ｗの半径が、ＲＡＭ１２０
に記憶されている精研削開始半径と等しくなった時点
で、砥石台２０の移動速度（砥石車２２の切込速度）を
粗研削時切込速度から精研削時切込速度へ切り替える。
続いて、ＣＰＵ１０２は、研削加工中に定寸装置５０の
測定した工作物Ｗの半径が、ＲＡＭ１２０に記憶されて
いる微研削開始半径と等しくなった時点で、砥石台２０
の移動速度を精研削時切込速度から微研削時切込速度へ
切り替える。その後、ＣＰＵ１０２は、研削加工中に定
寸装置５０の測定した工作物Ｗの半径が、ＲＡＭ１２０
に記憶されている研削加工終了半径（仕上げ半径）と等
しくなった時点で、研削加工を終了させ、第１サーボモ
ータ８２により砥石台２０を図示Ｙ方向に移動させた後
に、各モータ２４，４２，８２，９２を停止させる。

【００３４】この円筒研削盤１０による研削加工中に、
ＣＰＵ１０２はインプロセスで工作物Ｗの加工精度を検
出して品質チェックを行う。図２は、ＣＰＵ１０２が研
削加工中に実行する工作物Ｗの品質チェック処理の流れ
を示すフローチャートである。ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ
１２２に記録されている品質チェック処理のコンピュー
タプログラムに従い、コンピュータによる各種演算処理
によって、以下の各ステップの処理を実行する。

【００３５】尚、前記コンピュータプログラムをコンピ
ュータで読み取り可能な記録媒体（半導体メモリ（メモ
リスティックなど）、ハードディスク、フロッピーディ
スク、データカード（ＩＣカード，磁気カードなど）、
光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，Ｄ
ＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯなど）、相変化ディ
スク、磁気テープなど）を備えた外部記憶装置に記録し
ておき、当該コンピュータプログラムを必要に応じて外
部記憶装置からＣＰＵ１０２にロードして起動すること
により用いるようにしてもよい。

【００３６】まず、ＣＰＵ１０２は、内蔵されたカウン
タのカウンタ値Ｔをクリア（「０」にリセット）する
（ステップ（以下「Ｓ」と記載する）１０）。次に、Ｃ
ＰＵ１０２は、Ａ／Ｄコンバータ１０８を介して入力さ
れた定寸装置５０の出力信号に基づいて、工作物Ｗの現
在の半径Ｒ（ｎ）を測定し、その半径Ｒ（ｎ）をＲＡＭ
１２０の工作物径バッファ領域１２０ａに記憶させる
（Ｓ１２）。

【００３７】そして、ＣＰＵ１０２は、工作物径バッフ
ァ領域１２０ａに記憶された工作物Ｗの現在の半径Ｒ
（ｎ）に基づいて、現在の研削加工が微研削であるかど
うかを判定し（Ｓ１４）、微研削でない場合（Ｓ１４：
Ｎｏ）はＳ１２の処理へ戻り、微研削である場合は（Ｓ
１４：Ｙｅｓ）、工作物Ｗの半径変化速度ΔＶを算出
し、その半径変化速度ΔＶをＲＡＭ１２０の工作物径変
化速度バッファ領域１２０ｂに記憶させる（Ｓ１６）。

【００３８】ここで、工作物Ｗの半径変化速度ΔＶは、
式（１）によって算出される。

【数１】 （Ｒ（ｎ）：サンプリングした工作物Ｗの半径のデータ
のｎ番目のデータ（現在のデータ）、ｍ：サンプリング
回数、ｔ：サンプリング時間）

【００３９】次に、ＣＰＵ１０２は、式（２）に示すよ
うに、工作物Ｗの半径変化速度ΔＶと、ＲＡＭ１２０の
切込速度バッファ領域１２０ｃに記憶されている微研削
時切込速度Ｖｆとの差分の絶対値が、ＲＡＭ１２０の許
容範囲バッファ領域１２０ｄに記憶されている許容範囲
の下限値αと上限値βとの間に収まっているかどうかを
判定し（Ｓ１８）、収まっている場合（Ｓ１８：Ｙｅ
ｓ）はカウンタ値Ｔをインクリメントし（Ｓ２０）、収
まっていない場合（Ｓ１８：ＮＯ）はカウンタ値Ｔをク
リアする（Ｓ２２）。 α≦｜ΔＶ−Ｖｆ｜≦β ………式（２）

【００４０】続いて、ＣＰＵ１０２は、工作物径バッフ
ァ領域１２０ａに記憶されている工作物Ｗの現在の半径
Ｒ（ｎ）に基づいて研削加工が終了したと判定するまで
（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、Ｓ１２〜Ｓ２２の処理を繰り返
す。尚、Ｓ１２〜Ｓ２２の処理のルーチンは、前記サン
プリング時間ｔ毎に繰り返される。その後、ＣＰＵ１０
２は、研削加工が終了したと判定すると（Ｓ２４：Ｙｅ
ｓ）、ＲＡＭ１２０のカウンタしきい値バッファ領域１
２０ｅに記憶されているカウンタしきい値Ｔｆよりもカ
ウンタ値Ｔが大きいかどうかを判定する（Ｓ２６）。

【００４１】そして、ＣＰＵ１０２は、カウンタ値Ｔが
カウンタしきい値Ｔｆ以上の場合は（Ｔ≧Ｔｆ、Ｓ２
６：Ｙｅｓ）、工作物Ｗの加工精度が許容範囲内に収ま
っている旨のデータ信号を生成し、そのデータ信号をイ
ンターフェース１０４を介して出力装置１１２へ出力し
（Ｓ２８）、品質チェック処理を終了する。すると、出
力装置１１２は、工作物Ｗの加工精度が許容範囲内に収
まっており良品であることをオペレータに通知する（例
えば、ディスプレイにより視覚的に通知したり、音声再
生装置により聴覚的に通知する）。また、ＣＰＵ１０２
は、カウンタ値Ｔがカウンタしきい値Ｔｆ未満の場合は
（Ｔ＜Ｔｆ、Ｓ２６：Ｎｏ）、工作物Ｗの加工精度が許
容範囲内に収まっていない旨のデータ信号を生成し、そ
のデータ信号をインターフェース１０４を介して出力装
置１１２へ出力し（Ｓ３０）、品質チェック処理を終了
する。すると、出力装置１１２は、工作物Ｗの加工精度
が許容範囲内に収まっておらず品質不良であることをオ
ペレータに通知する。

【００４２】このように、本実施形態では、微研削時に
おいて（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、工作物Ｗの半径変化速度Δ
Ｖを算出し（式（１）、Ｓ１６）、その半径変化速度Δ
Ｖと微研削時切込速度Ｖｆとの差分の絶対値が許容範囲
内（下限値α、上限値β）に収まっているかどうかを判
定し（式（２）、Ｓ１８）、収まっていればカウンタ値
Ｔをインクリメントし（Ｓ２０）、収まっていなければ
カウンタ値Ｔをクリアし（ｓ２２）、カウンタ値Ｔがカ
ウンタしきい値Ｔｆ以上であれば（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、
工作物Ｗの加工精度が許容範囲内に収まっており良品で
あると判定し（Ｓ２８）、カウンタ値Ｔがカウンタしき
い値Ｔｆ未満であれば（Ｓ２６：Ｎｏ）、工作物Ｗの加
工精度が許容範囲内に収まっておらず品質不良あると判
定する（Ｓ３０）。

【００４３】図３は、工作物Ｗの研削加工中（粗研削，
精研削，微研削）における工作物Ｗの半径および砥石台
２０（砥石車２２）の位置の時間変化を示すグラフであ
り、微研削は時間ＴＭ１から時間ＴＭ２の期間行われ
る。図４（Ａ）は、微研削中（時間ＴＭ１から時間ＴＭ
２の期間）における工作物Ｗの半径変化速度ΔＶの時間
変化の一例を示すグラフであり、工作物Ｗの半径変化速
度ΔＶはサンプリング時間ｔ毎に算出される。図４
（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す工作物Ｗの半径変化速度Δ
Ｖに対応したカウンタ値Ｔの時間変化の一例を示すグラ
フである。

【００４４】［実施形態の作用・効果］ （１）精研削時および微研削時において、工作物Ｗが砥
石車２２に接触した直後には、砥石車２２の反対方向に
工作物Ｗが逃げて大きく撓み、その撓み量は研削加工が
すすむにつれて除々に減少してゆき、最終的には、切込
速度に対応した撓み量に収束する。そして、工作物Ｗの
撓み量が切込速度に対応した値に収束したとき、工作物
Ｗの半径変化速度ΔＶは切込速度とほぼ等しくなる。工
作物Ｗの撓み量が大きい状態では、工作物Ｗの断面の真
円度が低くなっている。そのため、工作物Ｗの撓み量が
最も小さくなっている状態（工作物Ｗの撓み量が切込速
度に対応した値に収束し、工作物Ｗの半径変化速度ΔＶ
が切込速度とほぼ等しくなっている状態）にすれば、工
作物Ｗの断面の真円度を高めて加工精度を向上させるこ
とができる。また、３つの研削状態（粗研削，精研削，
微研削）のうち、切込速度が最も遅い微研削において、
工作物Ｗの最終的な加工精度が決定される。

【００４５】そこで、本実施形態では、微研削時に、工
作物Ｗの半径変化速度ΔＶが微研削時切込速度Ｖｆとほ
ぼ等しくなっているかどうか（下限値αと上限値βとの
間に収まっているかどうか）を判定している（Ｓ１
８）。そして、工作物Ｗの半径変化速度ΔＶが微研削時
切込速度Ｖｆとほぼ等しくなっている状態（Ｓ１８：Ｙ
ｅｓ）が、所定時間Ｔｓ以上続いた場合に（Ｓ２６：Ｙ
ｅｓ）、工作物Ｗの加工精度が許容範囲内に収まってい
ると判定している（Ｓ２８）。

【００４６】従って、本実施形態によれば、研削加工中
にインプロセスで工作物Ｗの加工精度を検出することが
可能になり、円筒研削盤１０の製造効率（生産ラインの
生産効率）が低下することはなく、全ての工作物Ｗにつ
いて品質チェックを実行できるため、品質不良の工作物
Ｗが良品とみなされることもなくなる。尚、ＲＡＭ１２
０の許容範囲バッファ領域１２０ｄに記憶しておく許容
範囲の下限値αおよび上限値βは、実験的に最適値を求
めて設定すればよい。

【００４７】（２）上記（１）において、工作物Ｗの半
径変化速度ΔＶが微研削時切込速度Ｖｆとほぼ等しくな
っている状態（Ｓ１８：Ｙｅｓ）が所定時間Ｔｓ以上続
いているかどうかの判定は、カウンタ値Ｔがカウンタし
きい値Ｔｆ以上かどうかを判定することにより行ってい
る。つまり、図２に示すＳ１２〜Ｓ２２の処理のルーチ
ンは、サンプリング時間ｔ毎に周期的に繰り返されるた
め、式（３）に示すように、工作物Ｗの半径変化速度Δ
Ｖが微研削時切込速度Ｖｆとほぼ等しくなっている状態
の継続時間Ｔｃは、カウンタ値Ｔにサンプリング時間ｔ
を乗算した値になる。また、式（４）に示すように、所
定時間Ｔｓは、カウンタしきい値Ｔｆにサンプリング時
間ｔを乗算した値になる。

【００４８】従って、継続時間Ｔｃが所定時間Ｔｓ以上
かどうかは（Ｔｃ≧ｔｓ）、カウンタ値Ｔがカウンタし
きい値Ｔｆ以上かどうか（Ｔ≧Ｔｆ）をみればわかるこ
とになる。 Ｔｃ＝Ｔ・ｔ ………式（３） Ｔｓ＝Ｔｆ・ｔ ………式（４） このように、本実施形態によれば、継続時間Ｔｃが所定
時間Ｔｓ以上かどうかの判定をカウンタ値Ｔに基づいて
行うため、当該判定を容易かつ確実に行うことができ
る。尚、ＲＡＭ１２０のカウンタしきい値バッファ領域
１２０ｅに記憶しておくカウンタしきい値Ｔｆは、実験
的に最適値を求めて設定すればよい。

【００４９】（３）工作物Ｗの半径変化速度ΔＶが微研
削時切込速度Ｖｆとほぼ等しくなっていない（下限値α
と上限値βとの間に収まっていない）場合には（Ｓ１
８：Ｎｏ）、カウンタ値Ｔをクリアしている（Ｓ２
２）。そのため、工作物Ｗの半径変化速度ΔＶが微研削
時切込速度Ｖｆとほぼ等しくなっている状態（Ｓ１８：
Ｙｅｓ）がある程度続いた場合でも、微研削が終了する
直前に、半径変化速度ΔＶが微研削時切込速度Ｖｆとほ
ぼ等しくならない状態になると（Ｓ１８：Ｎｏ）、カウ
ンタ値Ｔがクリアされてカウンタしきい値Ｔｆ未満にな
る（Ｓ２６：Ｎｏ）。

【００５０】つまり、微研削の終了時点（Ｓ２４：Ｙｅ
ｓ）で半径変化速度ΔＶが微研削時切込速度Ｖｆとほぼ
等しくなっていない場合、それ以前に半径変化速度ΔＶ
が微研削時切込速度Ｖｆとほぼ等しくなっていたとして
も、工作物Ｗの最終的な加工精度は許容範囲を外れたも
のとなる。そこで、本実施形態では、微研削の終了時点
で半径変化速度ΔＶが微研削時切込速度Ｖｆとほぼ等し
くなっていない場合には、それ以前の状態に関係なく、
カウンタ値Ｔをクリアすることで、研削加工の終了時に
おける工作物Ｗの加工精度を許容範囲内に確実に収める
ようにしている。

【００５１】（４）工作物Ｗの半径変化速度ΔＶを算出
する際には（Ｓ１６）、式（１）に示すように、サンプ
リングした工作物Ｗの半径のデータのｎ番目のデータ
（現在のデータ）である半径Ｒ（ｎ）からｍ＋１回前の
サンプリングデータ（ｎ−ｍ−１番目のデータ）である
半径Ｒ（ｎ−ｍ−１）について、任意のデータ（ｋ番目
のデータである半径Ｒ（ｋ））とその直前のデータ（ｋ
−１番目のデータである半径Ｒ（ｋ−１））との差分を
とり、ＲＡＭ１２０の工作物径バッファ領域１２０ａに
記憶されている全データ（Ｒ（ｎ）〜Ｒ（ｎ−ｍ−
１））について当該差分の総和（Σ）をとり、その総和
の平均（／ｍ）をとり、その平均値をサンプリング時間
ｔで除算している。

【００５２】つまり、定寸装置５０の測定結果にノイズ
が含まれている場合、現在のサンプリングデータ（半径
Ｒ（ｎ））とその直前のサンプリングデータ（半径Ｒ
（ｎ−１））との差分だけから半径変化速度ΔＶを算出
すると、算出した半径変化速度ΔＶに誤差が生じること
になる。ちなみに、定寸装置５０の測定結果にノイズが
含まれる原因としては、円筒研削盤１０の機構的原因
（主軸台１６、心押台１８、主軸１６ａ、チャック１６
ｂ、センタ１８ａなどの寸法誤差）、円筒研削盤１０に
対する工作物Ｗの取付寸法誤差、定寸装置５０の測定ヘ
ッド５０ａや工作物Ｗに付着した研削屑などがあげられ
る。

【００５３】そこで、本実施形態では、前記したように
工作物Ｗの半径の変化の平均をとることで、前記ノイズ
の影響を回避して、工作物Ｗの半径変化速度ΔＶを正確
に算出するようにしている。

【００５４】尚、サンプリング回数ｍは任意の整数であ
り、このサンプリング回数ｍを大きく設定するほど、前
記ノイズの影響を受けない正確な半径変化速度ΔＶが得
られるが、その反面、ＲＡＭ１２０における工作物径バ
ッファ領域１２０ａの記憶容量が増大するため、大容量
のＲＡＭ１２０が必要となり、ＲＡＭ１２０の部品コス
トが増大することになる。従って、サンプリング回数ｍ
は、前記ノイズの影響を回避するのに十分な値に実験的
に設定する必要がある。ちなみに、前記ノイズは工作物
Ｗの１回転毎に周期的に現れることが多いため、サンプ
リング回数ｍにサンプリング時間ｔを乗算した値が工作
物Ｗの１回転に要する時間と等しくなるようにサンプリ
ング回数ｍを設定すれば、サンプリング回数ｍを小さく
した上で前記ノイズの影響を確実に回避することができ
る。

【００５５】［別の実施形態］尚、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、以下のように具体化して
もよく、その場合でも、上記実施形態と同等もしくはそ
れ以上の作用・効果を得ることができる。 ［１］上記実施形態では、上記（３）に記載したよう
に、Ｓ２２の処理においてカウンタ値Ｔをクリアしてい
る。しかし、Ｓ２２の処理において、カウンタ値Ｔをデ
クリメントするようにしてもよい。この場合には、上記
（３）に記載の効果は得られなくなるものの、上記
（１）（２）（４）の効果については同様に得られる。

【００５６】［２］上記実施形態では、上記（４）に記
載したように、Ｓ１６の処理において工作物Ｗの半径変
化速度ΔＶを算出する際に、工作物Ｗの半径の変化の平
均をとっている。しかし、Ｓ１６の処理において工作物
Ｗの半径変化速度ΔＶを算出する際に、現在のサンプリ
ングデータ（半径Ｒ（ｎ））とその直前のサンプリング
データ（半径Ｒ（ｎ−１））との差分だけから半径変化
速度ΔＶを算出するようにしてもよい。この場合には、
上記（４）に記載の効果は得られなくなるものの、上記
（１）（２）（３）の効果については同様に得られる。
また、定寸装置５０の測定結果にノイズが含まれない場
合には、正確な半径変化速度ΔＶが得られることに加
え、ＲＡＭ１２０における工作物径バッファ領域１２０
ａの記憶容量が少なくて済むため、小容量のＲＡＭ１２
０で十分になり、ＲＡＭ１２０の部品コストを削減する
ことができる。

【００５７】［３］上記実施形態は円筒研削盤の制御シ
ステムに適用したものであるが、本発明はこれに限ら
ず、工作物を保持して回動させ、その工作物に向けて回
動する砥石を移動させ、工作物に砥石を接触させて研削
加工する工作機械（例えば、クランクシャフト研削盤、
カム研削盤など）の制御システム全般に適用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態における円筒研
削盤の制御システムの概略構成図。

【図２】一実施形態において工作物の研削加工中に実行
される品質チェック処理の流れを示すフローチャート。

【図３】一実施形態において研削加工中における工作物
の半径および砥石台の位置の時間変化を示すグラフ。

【図４】図４（Ａ）は、微研削中における工作物の半径
変化速度ΔＶの時間変化を示すグラフ。図４（Ｂ）は、
半径変化速度ΔＶに対応したカウンタ値Ｔの時間変化を
示すグラフ。

【符号の説明】

１…制御システム １０…円筒研削盤 １６…主軸台 １６ａ…主軸 １６ｂ…チャック １８…心押台 １８ａ…センタ ２０…砥石台 ２２…砥石車 ２４…砥石駆動モータ ２６，３０…プーリ ２８…ベルト ４２…主軸サーボモータ ４４…主軸エンコーダ ５０…定寸装置 ８０…第１モータ駆動回路（ＤＵＺ） ８２…第１サーボモータ ８４…第１エンコーダ １００…数値制御装置 １０８…Ａ／Ｄコンバータ １０２…ＣＰＵ １１２…出力装置 １２２…ＲＯＭ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作物を保持して回動させる工作物回動
   手段と、 工作物を研削する砥石と、 その砥石を回動させながら工作物に向けて移動させる砥
   石駆動手段と、 工作物の径を測定する工作物径測定手段とを備えた工作
   機械の制御システムにおいて、 前記工作物径測定手段の測定した工作物の径に基づい
   て、その工作物の径の変化速度を算出する工作物径変化
   速度算出手段と、 前記砥石駆動手段が前記砥石を工作物に向けて移動させ
   る移動速度と、前記工作物径変化速度算出手段の算出し
   た工作物の径の変化速度との差分を算出し、その差分が
   所定範囲内に収まっているかどうかを判定する第１判定
   手段と、 その第１判定手段の判定した前記差分が所定範囲内に収
   まっている状態が、所定時間以上続いているかどうかを
   判定する第２判定手段と、 その第２判定手段の判定に基づいて、前記第１判定手段
   の判定した前記差分が所定範囲内に収まっている状態が
   所定時間以上続いている場合には工作物の加工精度が許
   容範囲内に収まっていると判定し、それ以外の場合には
   工作物の加工精度が許容範囲内に収まっていないと判定
   する第３判定手段とを備えたことを特徴とする工作機械
   の制御システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の工作機械の制御システ
   ムにおいて、 前記砥石駆動手段は、前記工作物径測定手段の測定した
   工作物の径に基づいて、前記砥石を工作物に向けて移動
   させる移動速度を複数段階に分けて段階的に下げてゆ
   き、 前記第１判定手段，第２判定手段，第３判定手段はそれ
   ぞれ、前記砥石駆動手段による前記移動速度の少なくと
   も最後の段階にて、前記各判定を行うことを特徴とする
   工作機械の制御システム。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の工作機
   械の制御システムにおいて、 前記第３判定手段は、その判定終了時に、前記第１判定
   手段の判定した前記差分が所定範囲内に収まっていない
   場合には、それ以前の状態に関係なく、工作物の加工精
   度が許容範囲内に収まっていないと判定することを特徴
   とする工作機械の制御システム。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の工
   作機械の制御システムにおいて、 前記工作物径測定手段は、工作物の径を周期的に測定
   し、 前記工作物径変化速度算出手段は、前記工作物径測定手
   段が周期的に測定した工作物の径に基づいて、その周期
   的に測定された工作物の径の変化の平均値をとり、その
   平均値に基づいて工作物の径の変化速度を算出すること
   を特徴とする工作機械の制御システム。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の工作機械の制御システ
   ムにおいて、 前記第２判定手段は、前記工作物径測定手段による工作
   物の径の測定の周期に基づいて、前記所定時間の検出を
   行うことを特徴とする工作機械の制御システム。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の工
   作機械の制御システムにおいて、 前記第３判定手段の判定結果を報知する報知手段を備え
   たことを特徴とする工作機械の制御システム。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の工
   作機械の制御システムにおける前記工作物径変化速度算
   出手段，第１判定手段，第２判定手段，第３判定手段と
   して、コンピュータシステムを機能させるためのプログ
   ラムが記録されたコンピュータで読み取り可能な記録媒
   体。