JP2018167348A - 研削加工装置及び研削加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工作物と主軸との間のスリップを未然に防止できる研削加工装置及び研削加工方法を提供する。
【解決手段】研削加工装置１は、主軸Ｃｍ，Ｃｓの支持部（センタ１４、センタ１８）に両端が支持される工作物Ｗ及び砥石軸２４に保持される砥石車２３をそれぞれ回転させ、工作物Ｗに対して砥石車２３を相対的に接近離間させることで、工作物Ｗの研削加工を行う研削加工装置１において、研削抵抗の時間に対する傾きである研削抵抗傾きを算出する傾き算出部３１と、研削抵抗傾きの研削抵抗傾き閾値を設定する閾値設定部３２と、研削抵抗傾きが研削抵抗傾き閾値を超えたか否かを判定する傾き判定部３３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削加工装置及び研削加工方法に関するものである。

研削加工装置には、主軸に設けられるセンタで工作物の両端面を加圧保持し、センタの加圧力に伴う摩擦力によりセンタの回転を工作物に伝達する駆動方式がある。また、主軸に設けられるチャックやケレで工作物の周面を加圧保持し、チャックやケレの加圧力に伴う摩擦力によりチャックやケレの回転を工作物に伝達する駆動方式もある。

図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、これらの駆動方式の研削加工装置では、特に粗研削加工中に砥石車Ｇの砥石軸動力又は工作物Ｗの主軸動力が工作物Ｗの保持力を上回ると、工作物Ｗと主軸（センタ、チャック、ケレ）との間でスリップが発生して工作物Ｗが不良品となるおそれがある。

なお、主軸動力は、研削加工点Ｐｇにおける接線研削抵抗Ｆｎ及び研削加工点Ｐｇと砥石車Ｇの回転中心Ｃｇとの距離Ｒｇで表されるモーメント（（Ｆｎ・Ｒｇ）、以下、「研削抵抗モーメントＭｎ」という）で表される。また、保持力は、センタＣとセンタ穴Ｈとの摩擦力Ｆ及び摩擦力発生点Ｐｆ（便宜上、センタＣとセンタ穴Ｈとの摩擦部分の径方向の中間点とする）と工作物Ｗの回転中心Ｃｗとの距離Ｒｗで表されるモーメント（（Ｆ・Ｒｗ）、以下、「摩擦力モーメントＭｍ」という）で表される。

このため、研削加工装置では、研削抵抗モーメントＭｎが摩擦力モーメントＭｍ以下となるように研削条件を決定している。例えば、特許文献１には、工作物と主軸（センタ）との間のスリップを未然に防止できる研削加工装置が記載されている。この研削加工装置は、研削加工前に工作物と主軸（センタ）との間でスリップが発生する主軸用駆動モータの限界電流値を検出し、研削加工中にモータ電流値が限界電流値に基づいて設定される閾値に達したら研削条件を変更する。

特許第５４０２３４７号公報

モータ電流値の閾値は、工作物の大きさに応じて変わるため、場合に応じて閾値の設定を変更する必要がある。しかし、上述の特許文献１に記載の研削加工装置では、一定の閾値を設定して研削加工を制御しているため、工作物と主軸（センタ）との間のスリップを未然に防止できない場合がある。

本発明は、工作物と主軸との間のスリップを未然に防止できる研削加工装置及び研削加工方法を提供することを目的とする。

本発明に係る研削加工装置は、主軸の支持部に両端が支持される工作物及び砥石軸に保持される砥石車をそれぞれ回転させ、前記工作物に対して前記砥石車を相対的に接近離間させることで、前記工作物の研削加工を行う研削加工装置において、研削抵抗の時間に対する傾きである研削抵抗傾きを算出する傾き算出部と、前記研削抵抗傾きの研削抵抗傾き閾値を設定する閾値設定部と、前記研削抵抗傾きが前記研削抵抗傾き閾値を超えたか否かを判定する傾き判定部と、を備える。

研削加工におけるスリップは、工作物の粗研削加工において、研削抵抗モーメントが摩擦力モーメントを上回ると発生するので、スリップが発生するときの研削抵抗の時間に対する傾きは、工作物の粗研削加工が正常に行われるときの研削抵抗の時間に対する傾きと比較して増大する傾向にある。研削加工装置は、研削抵抗の時間に対する傾きを監視しているので、工作物と主軸との間のスリップの発生を未然に防止できる。よって、工作物の不良品の流出を防止できる。

本発明に係る研削加工方法は、主軸の支持部に両端が支持される工作物及び砥石軸に保持される砥石車をそれぞれ回転させ、前記工作物に対して前記砥石車を相対的に接近離間させることで、前記工作物の研削加工を行う研削加工方法において、研削抵抗の時間に対する傾きである研削抵抗傾きを算出する傾き算出工程と、前記研削抵抗傾きの研削抵抗傾き閾値を設定する閾値設定工程と、前記研削抵抗傾きが前記研削抵抗傾き閾値を超えたか否かを判定する傾き判定工程と、を備える。本発明の研削加工方法によれば、上述した研削加工装置における効果と同様の効果が得られる。

本発明の実施形態における研削加工装置の平面図である。 研削加工の概略動作を説明するためのフローチャートである。 サンプリング研削加工の動作を説明するためのフローチャートである。 本研削加工の動作を説明するためのフローチャートである。 粗研削加工の詳細動作を説明するためのフローチャートである。 研削加工装置で行われるスパイラルサイクルの研削加工工程における工作物と砥石車を示す図である。 研削加工装置で行われるスパイラルサイクルの研削加工工程における砥石車の送り位置と工作物の回転位相との関係を示す図である。 研削加工工程においてスリップが無い場合の主軸の駆動電流値及び砥石車の送り位置の経時変化を示す図である。 研削加工工程においてスリップが有る場合の主軸の駆動電流値及び砥石車の送り位置の経時変化を示す図である。 工作物が振れの有る状態で支持され、スリップが無い場合の主軸の駆動電流値の経時変化を示す図である。 工作物が振れの有る状態で支持され、スリップが有る場合の主軸の駆動電流値の経時変化を示す図である。 本発明の実施形態における別例の研削加工装置の平面図である。 図１１の研削加工装置における粗研削加工の詳細動作を説明するためのフローチャートである。 研削加工工程における研削抵抗モーメントを説明するための工作物と砥石車を示す図である。 図１３ＡのＸＢ−ＸＢ断面図である。

（１．研削加工装置の構成）
本実施形態の研削加工装置の一例として、テーブルトラバース型円筒研削加工装置を例に挙げて説明する。図１に示すように、研削加工装置１は、ベッド１０、テーブル１１、主軸台１３、心押台１７、砥石台２１及び制御装置３０等を備える。

ベッド１０上には、テーブル１１がＺ軸サーボモータ１２によってＺ軸線方向に移動可能に案内支持される。テーブル１１上には、主軸台１３が設置される。この主軸台１３には、マスタ主軸Ｃｍ（Ｃ軸）が回転可能に支持され、マスタ主軸Ｃｍの先端に工作物Ｗの一端を支持するセンタ１４が取付けられる。マスタ主軸Ｃｍは、進退駆動装置１５によってＺ軸線方向に進退されるとともに、マスタサーボモータ１６（回転駆動部）によってＺ軸線と平行な軸線回りに回転駆動される。

さらに、テーブル１１上には、主軸台１３と対向する位置に心押台１７が設置される。この心押台１７には、マスタ主軸Ｃｍと同軸上にスレーブ主軸Ｃｓ（Ｃ軸）が回転可能に軸支され、スレーブ主軸Ｃｓの先端に工作物Ｗの他端を支持するセンタ１８が取付けられる。スレーブ主軸Ｃｓは、センタ加圧装置１９によってＺ軸線方向に進退されるとともに、スレーブサーボモータ２０（回転駆動部）によってマスタ主軸Ｃｍと同期してＺ軸線と平行な軸線回りに回転駆動される。

進退駆動装置１５は、マスタ移動モータ１５ａと、送りねじ１５ｂと、ガイド１５ｃと、スライダ１５ｄと、フローティングジョイント１５ｅを備える。マスタ移動モータ１５ａのモータ軸には、送りねじ１５ｂが連結される。ガイド１５ｃは、送りねじ１５ｂと並列且つ平行に配置される。

スライダ１５ｄには、送りねじ１５ｂが螺合されるとともに、ガイド１５ｃが貫通される。さらに、スライダ１５ｄには、フローティングジョイント１５ｅを介してマスタ主軸Ｃｍが連結される。マスタ主軸Ｃｍは、マスタ移動モータ１５ａの駆動による送りねじ１５ｂの回転で、スライダ１５ｄがガイド１５ｃに沿って移動することで、Ｚ軸線と平行な軸線方向に所定量進退される。

センタ加圧装置１９は、スレーブ移動モータ１９ａと、送りねじ１９ｂと、ガイド１９ｃと、スライダ１９ｄと、スプリング１９ｅを備える。スレーブ移動モータ１９ａのモータ軸には、送りねじ１９ｂが連結される。ガイド１９ｃは、送りねじ１９ｂと並列且つ平行に配置される。

スライダ１９ｄには、送りねじ１９ｂが螺合されるとともに、ガイド１９ｃが貫通される。さらに、スライダ１９ｄは、スプリング１９ｅを介してスレーブ主軸Ｃｓを工作物Ｗ側へ押圧し、図略のストッパロッドを介して工作物Ｗとは反対側へスレーブ主軸Ｃｓを移動可能に連結する。スレーブ主軸Ｃｓは、スレーブ移動モータ１９ａの駆動による送りねじ１９ｂの回転で、スライダ１９ｄがガイド１９ｃに沿って移動することで、Ｚ軸線と平行な軸線方向に所定量進退される。

工作物Ｗの両端は、進退駆動装置１５及びセンタ加圧装置１９によるマスタ主軸Ｃｍ及びスレーブ主軸ＣｓのＺ軸線と平行な軸線方向の移動により、センタ１４，１８で挟み込まれて支持される。そして、マスタ主軸Ｃｍがフローティングジョイント１５ｅによりスライダ１５ｄに対しＺ軸線と平行な軸線方向に移動しないように固定されているので、スプリング１９ｅを圧縮するようにセンタ加圧装置１９によりスレーブ主軸ＣｓをＺ軸線と平行な軸線方向に移動させることで、スプリング１９ｅの圧縮量に応じた加圧力を工作物Ｗに与えることができる。

また、ベッド１０上のテーブル１１の後方位置には、砥石台２１がＸ軸サーボモータ２２によってＺ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に案内支持される。砥石台２１には、砥石車２３がＺ軸方向と平行な軸線の回りに回転可能な砥石軸２４を介して軸支され、砥石軸駆動モータ２５によって回転駆動される。

制御装置３０は、詳細は後述するが、工作物Ｗの本研削加工工程、すなわち空研工程、粗研削加工工程、精研削加工工程、微研削加工工程、スパークアウトの各工程を制御する。また、制御装置３０は、本研削加工工程の制御の他に、特に工作物Ｗの粗研削加工時における工作物Ｗとマスタ主軸Ｃｍ（センタ１４）及びスレーブ主軸Ｃｓ（センタ１８）との間に発生するスリップ（以下、単に「スリップ」という）の発生を未然に防止する制御を行う。

（２．スリップの防止方法）
研削加工では、工作物Ｗの両端をＣ軸、すなわちマスタ主軸Ｃｍのセンタ１４及びスレーブ主軸Ｃｓのセンタ１８で挟み込んで支持するので、砥石車２３が工作物Ｗに切り込む力に対抗してＣ軸を回転させる必要がある。このため、研削加工が開始されると、マスタサーボモータ１６及びスレーブサーボモータ２０の負荷電流値（Ｃ軸電流値）が増大する。

そして、スリップは、背景技術でも述べたように、工作物Ｗの粗研削加工において、研削抵抗モーメントＭｎが摩擦力モーメントＭｍを上回ると発生するので、スリップが発生するときのＣ軸電流値（研削抵抗）は、工作物Ｗの粗研削加工が正常に行われるときのＣ軸電流値（研削抵抗）と比較して増大する傾向にある。

ここで、スリップが発生しない正常時の研削加工工程におけるＣ軸電流値の経時変化について説明する。このときの研削加工工程は、図６Ａに示すように、端面が円形状の工作物Ｗをスパイラルサイクル、すなわち図６Ｂに示すように砥石車２３の送り（Ｘ軸方向）位置と工作物Ｗの回転位相（角度）が比例関係にあるサイクルで行われる場合である。図７は、Ｃ軸電流値Ａと時間ｔとの関係（図示実線）及び砥石車２３の送り（Ｘ軸方向）位置Ｘと時間ｔとの関係（図示一点鎖線）を示す。

図７に示すように、０から時刻ｔ１までは、砥石車２３が工作物Ｗに接触する直前まで砥石車２３を早送りする空研である。時刻ｔ１から時刻ｔ３までは、砥石車２３を送り速度Ｖ１で送る粗研削工程である。時刻ｔ３から時刻ｔ４までは、砥石車２３を送り速度Ｖ１より低速の送り速度Ｖ２で送る精研削工程である。時刻ｔ４から時刻ｔ５までは、砥石車２３を送り速度Ｖ２より低速の送り速度Ｖ３で送る微研削工程である。時刻ｔ５から時刻ｔ５３までは、スパークアウトである。

粗研削工程において、時刻ｔ２から時刻ｔ２３までは、砥石車２３の実際の単位時間当たりの切込み量が増加し、時刻ｔ２３から時刻ｔ３までは、砥石車２３の実際の単位時間当たりの切込み量が一定である。精研削工程において、時刻ｔ３から時刻ｔ３４までは、砥石車２３の実際の単位時間当たりの切込み量が減少し、時刻ｔ３４から時刻ｔ４までは、砥石車２３の実際の単位時間当たりの切込み量が一定に近付く。微研削工程において、時刻ｔ４から時刻ｔ４５までは、砥石車２３の実際の単位時間当たりの切込み量が減少し、時刻ｔ４５から時刻ｔ５までは、砥石車２３の実際の単位時間当たりの切込み量が一定に近付く。

スパークアウトにおいて、時刻ｔ５から時刻ｔ５１までは、砥石車２３の実際の単位時間当たりの切込み量が減少し、時刻ｔ５１から時刻ｔ５２までは、砥石車２３の実際の単位時間当たりの切込み量が一定に近付き、時刻ｔ５２から時刻ｔ５３までは、砥石車２３の実際の単位時間当たりの切込み量が０となる。なお、粗研削工程、精研削工程、微研削工程、スパークアウトにおいては、砥石車２３の回転速度は一定である。

図７に示すように、砥石車２３は、工作物Ｗに対してＸ軸方向に前進して粗研削工程を開始し（図７の時刻ｔ１）、Ｘｓの位置で工作物Ｗに接触したら粗研削加工を行う（図７の時刻ｔ２）。粗研削加工においては、Ｃ軸電流値Ａは、上昇した後に整定する。その後、砥石車２３は、精研削加工に移行するが（図７の時刻ｔ３）、このときＣ軸電流値Ａは、緩やかに低下する。その後、砥石車２３は、微研削加工に移行するが（図７の時刻ｔ４）、このときＣ軸電流値Ａは、精研削加工時よりは急に低下する。そして、砥石車２３は、Ｘｅの位置で微研削工程を終了する（図７の時刻ｔ５）。以上の研削加工では、良品の工作物Ｗが得られる。

次に、粗研削加工工程においてスリップが発生する異常時のＣ軸電流値の経時変化について説明する。図８に示すように、砥石車２３は、工作物Ｗに対してＸ軸方向に前進して粗研削工程を開始し（図８の時刻ｔ１）、Ｘｓの位置で工作物Ｗに接触したら粗研削加工を行う（図８の時刻ｔ２）。粗研削加工において、Ｃ軸電流値Ａは上昇するが、図７に示す正常時のＣ軸電流値Ａよりも急激に増大している。すなわち、異常時のＣ軸電流値Ａの上昇率（Ｃ軸電流値Ａの時間ｔに対する傾き（Ａｆ−Ａｓ）／（ｔ６−ｔ２）（以下、「電流傾き」という））は、正常時のＣ軸電流値Ａの電流傾き（Ａｅ−Ａｓ）／（ｔ２３−ｔ２）よりも急になっている。

そして、Ｃ軸電流値Ａは、不安定になって低下し始める（図８の時刻ｔ６−ｔ７）。このとき、工作物Ｗは、スリップが発生している。なお、図８の時刻ｔ７において、砥石車２３は、工作物Ｗに対し後退して研削加工を中止している。以上のように、Ｃ軸電流値Ａの電流傾き（研削抵抗傾き）（Ａｆ−Ａｓ）／（ｔ６−ｔ２）が、正常時のＣ軸電流値Ａの電流傾き（研削抵抗傾き）（Ａｅ−Ａｓ）／（ｔ２３−ｔ２）よりも急になったらスリップが発生すると予測できる。

ただし、図７及び図８に示すＣ軸電流値Ａの経時変化は、工作物Ｗがセンタ１４，１８間に全く振れの無い理想的な状態で支持される場合である。しかし、実際の工作物Ｗには、センタ穴に対して工作物Ｗの外周の振れが生じるため、図９及び図１０に示すように、粗研削加工における正常時のＣ軸電流値Ａ（図示実線）及び粗研削加工における異常時のＣ軸電流値Ａ（図示実線）は、主軸（マスタ主軸Ｃｍ、スレーブ主軸Ｃｓ）が１回転（回転位相（角度）０°〜３６０°）する毎に上下動する。このように上下動するＣ軸電流値Ａでは、電流傾きを算出することが困難であるため、Ｃ軸電流値Ａの信号をローパスフィルタに通し、主軸Ｃｍ，Ｃｓの１回転毎の電流傾きを１次近似することで電流傾き（図示一点鎖線）を容易に得ることができる。

（３．制御装置の構成）
図１に示すように、制御装置３０は、傾き算出部３１、閾値設定部３２、傾き判定部３３、速度変更部３４及び加工制御部３５を備える。

傾き算出部３１は、ローパスフィルタ及びタイマを備え、マスタサーボモータ１６の駆動電流値をＣ軸電流値として入力し、Ｃ軸電流値の時間に対する傾きを電流傾きとして算出する。つまり、傾き算出部３１は、工作物Ｗの粗研削加工の加工条件でサンプリング研削加工を行ったとき、工作物Ｗと主軸Ｃｍ，Ｃｓ（センタ１４，１８）との間でスリップが発生しない正常時の電流傾きを正常電流傾きとして算出しておく。

さらに、傾き算出部３１は、工作物Ｗの粗研削加工の加工条件のうち砥石車２３の粗研削送り速度のみを上昇させてサンプリング研削加工を行い、工作物Ｗと主軸Ｃｍ，Ｃｓ（センタ１４，１８）との間でスリップを発生させ、そのスリップが発生した異常時の電流傾きを異常電流傾きとして算出しておく。そして、詳細は後述するが、スリップの発生を予測するために、工作物Ｗの粗研削加工の加工条件で本研削を行ったときの電流傾きを算出する。

スリップ発生の判定は、工作物Ｗをセンタ１４，１８間に挟持した後、工作物Ｗ及びセンタ１４（１８）に跨るように、Ｚ軸線方向に延びる線状のマークを付しておく。そして、砥石車２３の送り速度のみを上昇させて粗研削加工を行う度に、マークをチェックしてマークがずれていたらスリップが発生したと判定する。なお、マスタサーボモータ１６の駆動電流の代わりに、スレーブサーボモータ２０の駆動電流をＣ軸電流値として入力し、Ｃ軸電流値の時間に対する傾きを電流傾きとして算出するようにしてもよい。

閾値設定部３２は、電流傾きの電流傾き閾値を設定する。閾値設定部３２の電流傾き閾値の設定方法としては、傾き算出部３１で検出したスリップが発生しない正常電流傾き、及びスリップが発生した異常電流傾きの中間値、すなわち正常電流傾き（ａ１／Δｔ）と異常電流傾き（ａ２／Δｔ）の和の２分の１（（ａ１／Δｔ＋ａ２／Δｔ）／２）を電流傾き閾値として設定する。ここで、ａ１は、時間Δｔにおける正常時の電流の上昇値、ａ２は、時間Δｔにおける異常時の電流の上昇値である。

なお、別の電流傾き閾値の設定方法としては、正常時の電流の上昇値ａ１に異常時の電流の上昇値ａ２よりも小さい値ａ３を加算して時間Δｔにおける電流傾き閾値（（ａ１＋ａ３）／Δｔ）として設定してもよい。また、正常時の最大の電流傾き（ａ１／Δｔ）に異常時の最大の電流傾き（ａ２／Δｔ）を超えない係数α（＞１）を乗算して電流傾き閾値（α・ａ１／Δｔ）として設定してもよい。

傾き判定部３３は、傾き算出部３１で検出した工作物Ｗの粗研削加工の加工条件で本研削を行ったときの電流傾きが、閾値設定部３２で設定した電流傾き閾値を超えたか否かを判定する。速度変更部３４は、傾き判定部３３で電流傾きが電流傾き閾値を超えたと判定されたとき、オーバーライド機能により砥石車２３の粗研削送り速度を変更する。例えば、オーバーライドとして０．８を掛けると、砥石車２３の粗研削送り速度は２０％低速となる。

加工制御部３５は、Ｚ軸サーボモータ１２、マスタ移動モータ１５ａ、マスタサーボモータ１６、スレーブ移動モータ１９ａ、スレーブサーボモータ２０、Ｘ軸サーボモータ２２及び砥石軸駆動モータ２５の各動作を制御して、工作物Ｗの研削加工を行う。

（４．研削加工装置の動作）
次に、本実施形態における研削加工装置１の動作について、先ず、研削加工の概略動作を説明する。制御装置３０は、スリップが発生しない正常電流傾き、及びスリップが発生した異常電流傾きを算出して電流傾き閾値を設定するため、サンプリング研削加工を行う（図２のステップＳ１）。そして、設定した電流傾き閾値を用いて空研、粗研削加工、精研削加工、微研削加工、スパークアウトの本研削加工を行う（図２のステップＳ２）。

次に、サンプリング研削加工の詳細動作を説明する。制御装置３０は、粗研削加工の研削条件を設定して研削加工を開始する（図３のステップＳ１１）。すなわち、制御装置３０は、工作物Ｗ及び砥石車２３を回転開始し、工作物Ｗに対して砥石車２３をＸ軸方向に前進させる。そして、図略の接触検知センサ（ＡＥセンサ）により砥石車２３が工作物Ｗと接触したことを検知したら、主軸Ｃｍ，Ｃｓ（センタ１４，１８）１回転毎に電流傾きを算出する（図３のステップＳ１２）。

制御装置３０は、算出した主軸Ｃｍ，Ｃｓの所定回転における電流傾きのうち最大の電流傾きを工作物Ｗと主軸Ｃｍ，Ｃｓ（センタ１４，１８）との間でスリップが発生しない正常電流傾きとして記憶する（図３のステップＳ１３）。そして、工作物Ｗに対して砥石車２３をＸ軸方向に後退させ、新たな工作物Ｗに交換する（図３のステップＳ１４）。

制御装置３０は、粗研削加工の研削条件のうち砥石車２３の粗研削送り速度を所定値上昇させて設定して研削加工を開始する（図３のステップＳ１５）。そして、砥石車２３が工作物Ｗと接触したら、主軸Ｃｍ，Ｃｓ（センタ１４，１８）１回転毎に電流傾きを算出し（図３のステップＳ１６）、算出した主軸Ｃｍ，Ｃｓの所定回転における電流傾きのうち最大の電流傾きを記憶する（図３のステップＳ１７、閾値設定工程）。

制御装置３０は、この研削加工において工作物Ｗと主軸Ｃｍ，Ｃｓ（センタ１４，１８）との間でスリップが発生したか否かを判断し（図３のステップＳ１８）、スリップが発生していない場合は、ステップＳ１４に戻って上述の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１８において、スリップが発生した場合は、このときに記憶した最大の電流傾きをスリップが発生した異常電流傾きとして記憶する（図３のステップＳ１９、閾値設定工程）。そして、記憶している正常電流傾き及び異常電流傾きに基づいて電流傾き閾値を設定し（図３のステップＳ２０、閾値設定工程）、全ての処理を終了する。

次に、本研削加工の詳細動作を説明する。制御装置３０は、マスタ主軸Ｃｍ（センタ１４）及びスレーブ主軸Ｃｓ（センタ１８）を互いに接近する方向に前進させて工作物Ｗを加圧支持する（図４のステップＳ２１）。そして、工作物Ｗ及び砥石車２３を回転開始して空研を開始する（図４のステップＳ２２、Ｓ２３）。具体的には、加工制御部３５は、マスタサーボモータ１６、スレーブサーボモータ２０及び砥石軸駆動モータ２５の各動作を制御して、工作物Ｗ及び砥石車２３を回転開始する。

制御装置３０は、工作物Ｗに対して砥石車２３をＸ軸方向に粗研削送り速度で前進させ（図５のステップＳ４１）、図略の接触検知センサ（ＡＥセンサ）で砥石車２３が発生するＡＥ波を検出し、工作物Ｗと接触したか否かを判断する（図５のステップＳ４２）。そして、制御装置３０は、砥石車２３が工作物Ｗと接触したと判断したら、主軸Ｃｍ，Ｃｓ（センタ１４，１８）１回転毎に電流傾きを算出して最大の電流傾きを求める（図５のステップＳ４３、傾き算出工程）。

具体的には、加工制御部３５は、Ｘ軸サーボモータ２２の動作を制御して、工作物Ｗに対して砥石車２３をＸ軸方向に粗研削送り速度で前進させる。傾き算出部３１は、接触検知センサの接触検知信号が予め設定される閾値を超えたら、マスタサーボモータ１６の駆動電流値をＣ軸電流値として入力する。そして、入力したＣ軸電流値をローパスフィルタに通して主軸Ｃｍ，Ｃｓの１回転毎の電流傾きを算出し、算出した主軸Ｃｍ，Ｃｓの所定回転における電流傾きのうち最大値を求める。

制御装置３０は、最大の電流傾きが電流傾き閾値を超えたか否かを判断し（図５のステップＳ４４、傾き判定工程）、最大の電流傾きが電流傾き閾値を超えていない場合は、ステップＳ４７に進んで粗研削加工を継続する。一方、ステップＳ４４において、最大の電流傾きが閾値を超えた場合は、将来的にスリップが発生すると予測し（図５のステップＳ４５）、オーバーライド機能により砥石車２３の粗研削送り速度を変更する（図５のステップＳ４６）。

具体的には、傾き判定部３３は、傾き算出部３１から送られる最大の電流傾きが、閾値設定部３２から読み出した電流傾き閾値を超えたか否かを判断し、最大の電流傾きが電流傾き閾値を超えた場合は、将来的にスリップが発生すると予測し、砥石車２３の送り速度変更指令を速度変更部３４に入力する。そして、速度変更部３４は、傾き判定部３３から砥石車２３の送り速度変更指令を入力したら、オーバーライド機能により砥石車２３の粗研削送り速度を低速に変更する。

制御装置３０は、粗研削加工が完了したか否かを判断し（図５のステップＳ４７）、粗研削加工が完了していない場合はステップＳ４３に戻って上述の処理を繰り返す。一方、粗研削加工が完了したら、次の精研削加工を行い（図４のステップＳ２５）、続いて微研削加工を行い（図４のステップＳ２６）、さらにスパークアウトを行う（図４のステップＳ２７）。そして、制御装置３０は、スパークアウトが完了したら、工作物Ｗに対して砥石車２３をＸ軸方向に後退開始し（図４のステップＳ２８）、工作物Ｗ及び砥石車２３を回転停止する（図４のステップＳ２９）。

具体的には、加工制御部３５は、Ｘ軸サーボモータ２２の動作を制御して、工作物Ｗに対して砥石車２３をＸ軸方向に後退開始し、マスタサーボモータ１６、スレーブサーボモータ２０及び砥石軸駆動モータ２５の各動作を制御して、工作物Ｗ及び砥石車２３を回転停止する。

そして、マスタ主軸Ｃｍ（センタ１４）及びスレーブ主軸Ｃｓ（センタ１８）を互いに離間する方向に後退させて工作物Ｗを取り外す（図４のステップＳ２９）。そして、次の工作物Ｗの有無を確認し（図４のステップＳ３０）、次の工作物Ｗが有る場合は、ステップＳ２１に戻って上述の処理を繰り返し、次の工作物Ｗが無い場合は、全ての処理を終了する。

（５．別例の制御装置の構成及び動作）
図１１は、別例の制御装置４０の構成を図１に対応させて示す図であり、同一構成部は同一番号を付してその詳細な説明を省略する。図１１に示すように、制御装置４０は、傾き算出部３１、閾値設定部３２、傾き判定部３３、加圧作動部４１及び加工制御部３５を備える。

この制御装置４０は、図１の制御装置３０と比較して、速度変更部３４の代わりに加圧作動部４１を備える点でのみ異なる構成となっている。加圧作動部４１は、電流傾き閾値に応じたセンタ加圧装置１９の加圧力を工作物Ｗに加えるようにセンタ加圧装置１９のスレーブ移動モータ１９ａを作動させる。

図１２は、別例の制御装置４０の動作を図５に対応させて示す図であり、同一ステップは同一番号を付してその詳細な説明を省略する。図１２に示すように、制御装置４０の動作は、図１の制御装置３０の動作と比較して、ステップＳ４６の代わりにステップＳ５１及びステップＳ５２となる点のみ異なる。

すなわち、制御装置４０の傾き判定部３３は、最大の電流傾きが電流傾き閾値を超えた場合は、将来的にスリップが発生すると予測し（図１２のステップＳ４５）、電流傾き閾値の再設定指令を閾値設定部３２に入力する。閾値設定部３２は、傾き判定部３３から電流傾き閾値の再設定指令を入力したら、現在の電流傾き閾値よりも大きい電流傾き閾値を再設定し（図１２のステップＳ５１）、再設定した電流傾き閾値を加圧作動部４１に入力する。

加圧作動部４１は、再設定した電流傾き閾値に応じたセンタ加圧装置１９の加圧力、すなわち現状よりも大きな加圧力を工作物Ｗに加えるようにセンタ加圧装置１９のスレーブ移動モータ１９ａを作動させる（図１２のステップＳ５２）。なお、工作物Ｗは、センタ加圧装置１９の加圧力が大きくなると径方向に撓むので、センタ加圧装置１９の加圧力は、工作物Ｗを軸線回りに回転させたときの振れが許容範囲内となるように設定する。

（６．その他）
上述した実施形態では、研削加工装置１は、工作物Ｗをセンタ１４，１８で回転を伝達する構成としたが、工作物Ｗを摩擦力で回転を伝達する保持部であれば、例えば３つ爪で工作物Ｗの外周を把持するチャックや挿入した工作物Ｗの外周にセットネジを当接させるケレで回転を伝達する構成としてもスリップの発生を判定できる。

また、研削加工装置１には、主軸台１３における砥石車２３もしくは工作物Ｗの近傍に振動検出装置としてＡＥ（アコースティックエミッション）センサを設ける。ＡＥセンサは、砥石車２３もしくは工作物Ｗから放出される弾性波が大きくなると出力電圧が高くなる傾向にある。制御装置３０，４０は、ＡＥセンサで弾性波の大きさを研削抵抗として測定し、ＡＥセンサの出力電圧の時間に対する傾きである電圧傾きを算出してスリップの発生を予測する構成としてもよい。

また、研削加工装置１には、センタ１４もしくはセンタ１８に歪ゲージを設ける。歪ゲージは、センタ１４もしくはセンタ１８の歪が大きくなると出力電圧が高くなる傾向にある。制御装置３０，４０は、歪ゲージで歪の大きさを研削抵抗として測定し、歪ゲージの出力電圧の時間に対する傾きである電圧傾きを算出してスリップの発生を予測する構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、Ｃ軸電流値を検出して電流傾きによりスリップの発生を予測する構成としたが、砥石軸駆動モータ２５の駆動電流値を検出して電流傾きによりスリップの発生を予測する構成としてもよい。また、砥石軸駆動モータ２５の駆動電流値から砥石車２３と工作物Ｗとの研削加工点（接触点）における研削抵抗モーメントを求め、研削抵抗モーメントとＣ軸電流値との関係を示すテーブルを記憶しておく。そして、検出したＣ軸電流値に基づいて研削抵抗モーメントを求め、求めた研削抵抗モーメントの時間に対する傾きによりスリップの発生を予測する構成としてもよい。

（７．実施形態の効果）
本実施形態の研削加工装置１は、主軸Ｃｍ，Ｃｓの支持部（センタ１４、センタ１８）に両端が支持される工作物Ｗ及び砥石軸２４に保持される砥石車２３をそれぞれ回転させ、工作物Ｗに対して砥石車２３を相対的に接近離間させることで、工作物Ｗの研削加工を行う研削加工装置１において、研削抵抗の時間に対する傾きである研削抵抗傾きを算出する傾き算出部３１と、研削抵抗傾きの研削抵抗傾き閾値を設定する閾値設定部３２と、研削抵抗傾きが研削抵抗傾き閾値を超えたか否かを判定する傾き判定部３３と、を備える。

研削加工におけるスリップは、工作物Ｗの粗研削加工において、研削抵抗モーメントＭｎが摩擦力モーメントＭｍを上回ると発生するので、スリップが発生するときの研削抵抗の時間に対する傾きは、工作物Ｗの粗研削加工が正常に行われるときの研削抵抗の時間に対する傾きと比較して増大する傾向にある。本実施形態の研削加工装置１は、研削抵抗の時間に対する傾きを監視しているので、工作物Ｗと主軸Ｃｍ，Ｃｓとの間のスリップの発生を未然に防止できる。よって、工作物Ｗの不良品の流出を防止できる。

また、研削抵抗は、工作物Ｗの回転駆動部（マスタサーボモータ１６又はスレーブサーボモータ２０）もしくは砥石車２３の回転駆動部（砥石軸駆動モータ２５）の駆動電流であり、傾き算出部３１は、回転駆動部１６，２０，２５の駆動電流の時間に対する傾きである電流傾きを算出する。また、研削抵抗は、工作物Ｗもしくは砥石車２３から放出される弾性波の大きさであり、弾性波の大きさに応じて振動検出装置から出力される電圧であり、傾き算出部３１は、振動検出装置の電圧の時間に対する傾きである電圧傾きを算出する。また、研削抵抗は、支持部（センタ１４、センタ１８）の歪の大きさであり、歪の大きさに応じて歪センサから出力される電圧であり、傾き算出部３１は、歪センサの電圧の時間に対する傾きである電圧傾きを算出する。これらによっても工作物Ｗと主軸Ｃｍ，Ｃｓとの間のスリップの発生を予測できる。

また、研削加工装置１は、研削抵抗傾きが研削抵抗傾き閾値を超えたとき、工作物Ｗに対して砥石車２３を相対的に接近させる送り速度を低下させる方向に変更する速度変更部３４、を備える。これにより、研削抵抗モーメントＭｎは、摩擦力モーメントＭｍより小さくなるので、研削抵抗の上昇率は、小さくなってスリップが発生しない研削抵抗の上昇率になる。

また、研削加工装置１は、支持部（センタ１４、センタ１８）に主軸Ｃｍ，Ｃｓの軸線方向の加圧力を加えるセンタ加圧装置１９と、研削抵抗傾き閾値に応じたセンタ加圧装置１９の加圧力を工作物Ｗに加えるようにセンタ加圧装置１９を制御する加圧作動部４１と、を備える。

そして、閾値設定部３２は、研削抵抗傾きが研削抵抗傾き閾値を超えたとき、現在の研削抵抗傾き閾値よりも大きい研削抵抗傾き閾値を再設定し、加圧作動部４１は、再設定した研削抵抗傾き閾値に応じたセンタ加圧装置１９の加圧力を工作物Ｗに加えるようにセンタ加圧装置１９を作動させる。これにより、研削抵抗モーメントＭｎは、摩擦力モーメントＭｍより小さくなるので、研削抵抗の上昇率は、小さくなってスリップが発生しない研削抵抗の上昇率になる。

本実施形態に係る研削加工方法は、主軸Ｃｍ，Ｃｓの支持部（センタ１４、センタ１８）に両端が支持される工作物Ｗ及び砥石軸２４に保持される砥石車２３をそれぞれ回転させ、工作物Ｗに対して砥石車２３を相対的に接近離間させることで、工作物Ｗの研削加工を行う研削加工方法において、研削抵抗の時間に対する傾きである研削抵抗傾きを算出する傾き算出工程と、研削抵抗傾きの研削抵抗傾き閾値を設定する閾値設定工程と、研削抵抗傾きが研削抵抗傾き閾値を超えたか否かを判定する傾き判定工程と、を備える。本実施形態の研削加工方法によれば、上述した研削加工装置１における効果と同様の効果が得られる。

１：研削加工装置、 １６：マスタサーボモータ、 １９：センタ加圧装置、 ２０：スレーブサーボモータ、 ２３：砥石車、 ２５：砥石軸駆動モータ、 ３０：制御装置、 ３１：傾き算出部、 ３２：閾値設定部、 ３３：傾き判定部、 ３４：速度変更部、 ３５：加工制御部、 ４１：加圧作動部、 Ｃｍ：マスタ主軸、 Ｃｓ：スレーブ主軸、 Ｗ：工作物

Claims (7)

1. 主軸の支持部に両端が支持される工作物及び砥石軸に保持される砥石車をそれぞれ回転させ、前記工作物に対して前記砥石車を相対的に接近離間させることで、前記工作物の研削加工を行う研削加工装置において、
   研削抵抗の時間に対する傾きである研削抵抗傾きを算出する傾き算出部と、
   前記研削抵抗傾きの研削抵抗傾き閾値を設定する閾値設定部と、
   前記研削抵抗傾きが前記研削抵抗傾き閾値を超えたか否かを判定する傾き判定部と、
   を備える、研削加工装置。
2. 前記研削抵抗は、前記工作物の回転駆動部もしくは前記砥石車の回転駆動部の駆動電流であり、前記傾き算出部は、前記回転駆動部の駆動電流の時間に対する傾きである電流傾きを算出する、請求項１に記載の研削加工装置。
3. 前記研削抵抗は、前記工作物もしくは前記砥石車から放出される弾性波の大きさであり、前記弾性波の大きさに応じて振動検出装置から出力される電圧であり、前記傾き算出部は、前記振動検出装置の前記電圧の時間に対する傾きである電圧傾きを算出する、請求項１に記載の研削加工装置。
4. 前記研削抵抗は、前記支持部の歪の大きさであり、前記歪の大きさに応じて歪センサから出力される電圧であり、前記傾き算出部は、前記歪センサの前記電圧の時間に対する傾きである電圧傾きを算出する、請求項１に記載の研削加工装置。
5. 前記研削加工装置は、
   前記研削抵抗傾きが前記研削抵抗傾き閾値を超えたとき、前記工作物に対して前記砥石車を相対的に接近させる送り速度を低下させる方向に変更する速度変更部、を備える、請求項１−４の何れか一項に記載の研削加工装置。
6. 前記研削加工装置は、
   前記支持部に前記主軸の軸線方向の加圧力を加える加圧装置と、
   前記研削抵抗傾き閾値に応じた前記加圧装置の加圧力を前記工作物に加えるように前記加圧装置を制御する加圧作動部と、
   を備え、
   前記閾値設定部は、前記研削抵抗傾きが前記研削抵抗傾き閾値を超えたとき、現在の前記研削抵抗傾き閾値よりも大きい前記研削抵抗傾き閾値を再設定し、
   前記加圧作動部は、前記再設定した研削抵抗傾き閾値に応じた前記加圧装置の加圧力を前記工作物に加えるように前記加圧装置を作動させる、請求項１に記載の研削加工装置。
7. 主軸の支持部に両端が支持される工作物及び砥石軸に保持される砥石車をそれぞれ回転させ、前記工作物に対して前記砥石車を相対的に接近離間させることで、前記工作物の研削加工を行う研削加工方法において、
   研削抵抗の時間に対する傾きである研削抵抗傾きを算出する傾き算出工程と、
   前記研削抵抗傾きの研削抵抗傾き閾値を設定する閾値設定工程と、
   前記研削抵抗傾きが前記研削抵抗傾き閾値を超えたか否かを判定する傾き判定工程と、
   を備える、研削加工方法。

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