JP2023048638A - 研削装置及びその制御方法 - Google Patents
研削装置及びその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023048638A JP2023048638A JP2021158063A JP2021158063A JP2023048638A JP 2023048638 A JP2023048638 A JP 2023048638A JP 2021158063 A JP2021158063 A JP 2021158063A JP 2021158063 A JP2021158063 A JP 2021158063A JP 2023048638 A JP2023048638 A JP 2023048638A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grinding
- rotating device
- grindstone
- axis
- override
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
Abstract
【課題】研削装置及びその制御方法において、オーバライド指令変更時の切込過ぎ緩和機能を実現する技術を提供する。【解決手段】加工中にオーバライド変化が生じた場合に速度変化が生じるか否かを判定し、速度変化が生じる場合は逃がし加算量を計算して逃がし加算操作を実行し、速度を変更し、この変更された速度で切込を行う。前記速度変化が無い場合は逃がし減衰操作を実行する。【選択図】図7
Description
本発明は、研削装置及びその制御方法に関し、特に、ジグ研削盤等の砥石をつけた砥石回転装置を直線軸で半径方向に送ったり固定したりでき、さらにそれらの装置ごと別の回転装置で回すことで円の内面ないし外面の研削を行うことができる研削装置及びその制御方法に関する。
ジグ研削盤による加工対象物(以下、「ワーク」と称する)の研削は、例えばいわゆるシングルコラム方式の機械においては、テーブル上に載置されたワークを滑台により前後(Y軸方向)、左右(X軸方向)に移動させつつ、砥石とそれを回転させるための高周波モータが下端に取り付けられた、いわゆるクイルを上下動(Z軸方向)させることにより実現される。なお、いわゆるダブルコラム方式(門形機)のジグ研削盤の場合は、ワークはX軸方向のみに移動させ、Y軸方向については、砥石側(主軸本体)を移動させる。X軸やY軸やZ軸などという軸方向の命名は機械の製作者によって入れ替え可能であることは言うまでもない。
また、更に詳細には、大別して次の二通りの研削がある。一つは、主軸に対して砥石の回転軸(砥石軸)を偏心させる(切り込ませる)ことにより、砥石を砥石軸について回転させつつ主軸の連続回転により砥石を旋回させ、すなわち砥石を遊星回転させ、また同時に、クイルを上下動させることにより、砥石を螺旋状に旋回させ、内壁の均等研削による真円の穴ぐり加工を行う研削である。この場合、基本的に、砥石外径の大きさと砥石軸の偏心の程度(切り込み量(例えば最大50mm)に応じて、穴の径が決定されることとなる。他の一つは、曲率が一定でない非真円の穴ぐり加工や曲率が一定でない端部の加工を行う研削である。この場合は、いわゆるチョッピング加工を行う。詳細には、砥石軸は偏心させないか、又は主軸回転中心と砥石の外周とが一致するように砥石の半径相当分だけ砥石を上述の切り込みとは逆方向(マイナス方向)偏心させておき、まず、ワークの加工位置(研削点)までの移動は、X,Y軸送りにより行う。その後、正味切り込み加工分だけ自動で砥石を偏心させ、すなわち自動切り込みを行いつつチョッピング加工を行う。このとき、曲率が一定でないワークの加工面に砥石により切り込む際に、ワークが当接する加工点における法線が、砥石の切り込み方向と常に一致するように、主軸の角度制御(割り出し)を行う。特許文献1は、かかるジグ研削盤の主要構成を開示している。但し、特許文献1は砥石を上下させる構成は省略している。ここでは、直線の往復運動をチョッピングと呼んでいるのであって一般的なチョッピング加工で使われる往復速度の遅い・速いについて制限を設けたチョッピングという語の定義はしない。
上述したジグ研削盤では、CNCの機能の選択や制御ソフトの作り方によって、例えば、オーバーライドスイッチを動作させた直後やオシレーション範囲・速度・中心位置の設定変更させた直後はその後よりも先の面に近づくことがある。そこで,チョッピングおよびオシレーション研削中におけるオーバーライドスイッチを含むオシレーション範囲・速度・中心位置の設定変更の際に一瞬だけ砥石の往復範囲の端と研削面の先の面を引き離す指令を重畳させ、しかる後にオーバーライドスイッチや前述の設定変更を適用し、往復回数とともに徐々に通常の位置に戻すことにより、往復の範囲の向こう側にある面に砥石が衝突することを防止するソフトウェアまたは機械装置の開発が望まれており、本発明者らは、かかる要望に答える研削装置やその制御方法を特願2018-160030及び特願2019-107534として出願している。
上述したジグ研削盤では、砥石をつけた砥石回転装置を直線軸で半径方向に送ったり固定したりできる自動切込装置を有し、さらにそれらの装置ごと別の回転装置(前述の主軸に相当する装置)で回すことで円の内面ないし外面の研削を行うことができる。また、別の回転装置に相当する装置の回転速度はオーバライドスイッチにより作業者が自由に回転速度の指令回転速度に対する倍率を変えられるものがある。
しかしながら、別の回転装置に相当する装置の回転速度を変更してしまうと遠心力などにより切込過ぎを生じる可能性があり、オーバライドスイッチ等により特に急激な変化が生じた時に、切込過ぎを感じざるを得ないことが多い。そこで、かかるオーバライド指令変更時の切込過ぎ緩和機能を有するジグ研削盤の開発が望まれるが、かかる課題を解決するための有効な提案は殆どなされていない。
しかしながら、別の回転装置に相当する装置の回転速度を変更してしまうと遠心力などにより切込過ぎを生じる可能性があり、オーバライドスイッチ等により特に急激な変化が生じた時に、切込過ぎを感じざるを得ないことが多い。そこで、かかるオーバライド指令変更時の切込過ぎ緩和機能を有するジグ研削盤の開発が望まれるが、かかる課題を解決するための有効な提案は殆どなされていない。
本発明の目的は、研削装置及びその制御方法において、オーバライド指令変更時の切込過ぎ緩和機能を実現する技術を提供することにある。
本発明者は、オーバライド指令変更時の切込過ぎ緩和機能を実現する研削装置及びその制御方法の構成について、鋭意研究した結果、オーバライドスイッチの操作時にそれをそのまま制御装置に適用するのではなく一旦 砥石回転装置を直線軸で半径方向に研削対象から遠い方向に送りオーバライドを適用させることで、このような緩和機能を実現し得ることを想到した。または、オーバライドスイッチの操作時にそれをそのまま制御装置に適用するのではなく一旦 砥石回転装置を直線軸で半径方向に研削対象から遠い方向に送りオーバライドを適用させ徐々に元の座標に戻すという操作を自動で行う機能を用意することで、同様の緩和機能を実現し得ることを想到した。さらに、外側を研削している時と内側を研削している時では逃がす方向を変えることができるようにすれば好適であることも見出した。
即ち、本発明の第一の様相によれば、オーバライドスイッチの操作時にそれをそのまま制御装置に適用するのではなく一旦 砥石回転装置を直線軸で半径方向に研削対象から遠い方向に送りオーバライドを適用させることを特徴とする研削装置及びその制御方法が得られる。
また、本発明の第二の様相によれば、オーバライドスイッチの操作時にそれをそのまま制御装置に適用するのではなく一旦 砥石回転装置を直線軸で半径方向に研削対象から遠い方向に送りオーバライドを適用させ徐々に元の座標に戻すという操作を自動で行う機能を有することを特徴とする研削装置及びその制御方法が得られる。
上記研削装置及びその制御方法において、外側を研削している時と内側を研削している時では逃がす方向を変えることができるようにしても良い。
本発明によれば、研削装置及びその制御方法において、オーバライド指令変更時の切込過ぎ緩和機能を実現することができる。
まず、本発明の理解を容易にするために、本発明が適用される研削装置について図面を参照して説明する。図1は、本発明が適用される研削装置の一例を示す斜視図、図2は、その研削装置を各軸の移動又は旋回方向と共に説明するための図であり、ヘッドに対してU軸送り装置をZ軸直線移動とZ軸周り旋回(C軸と呼称)に旋回させられる。U軸送り装置は砥石軸をU軸方向に直線移動できる。各軸は複数の平行軸を組み合わせたものでも良い。図3は、その研削装置(ジグ研削盤)におけるU軸送り装置と砥石軸周辺の拡大図、図4は、その研削装置(ジグ研削盤)における回転する砥石によるワークの加工と、U軸、Z軸それぞれの軸移動の関係を示す図である。本発明が適用される研削装置10は、図1に示すように、ベッド12上にテーブル送り装置36およびテーブル30がレール16を介してY軸方向(前後方向)へ移動可能に支持されている。コラム14はベッド12に固定されているが、送り装置36との間にはレール16に沿った方向に相対運動を与えることができる。ベッド12の後部には図示しない送り装置36移動用モータが配設され、このモータにより図示しないボールネジ等を介してテーブル送り装置36がレール16に沿って前後移動されるようになっている。コラム14にはヘッド18がW軸方向に移動可能(昇降可能)に支持され、そのヘッド18の先端には砥石軸20が設けられており、砥石軸20の先端には、砥石100(図3参照)が取付けられる。コラム14の上部には図示しないヘッド昇降用モータが配設され、このモータにより図示しないボールネジ等を介してヘッド18が昇降されるようになっている。ヘッド18の内部や後部には砥石軸回転用モータ(図5の302のうちCモータ)が配設され、このモータにより砥石軸20が回転されるようになっている。ヘッド昇降用モータには、図示しない計測手段を構成するエンコーダが付設される。このほかの砥石軸を除く直線軸および回転軸には図示しない場合にもエンコーダおよびモータを備え送り量ないし回転量が算出・制御できるようになっている。このエンコーダから出力されるデータによりヘッド18の昇降量、及び後述するワーク(図4参照)に対する切り込み量が算出される。W軸方向に平行にZ軸が設けられており、W軸のヘッドの動き、C軸回転およびU軸直線運動を妨げることなくZ軸運動を与えることができる。
先に述べた通り、ベッド12上にはレール16を介してY軸送り装置36が載っている。このY軸送り装置36はレール16の方向に沿ってY軸方向に前後直線運動できるように構成されている。このY軸送り装置36の上に更に図示しないレールを介してテーブル30が支持されている。このテーブル30はY軸送り装置36に対して左右方向(X軸方向)に直線運動できるように構成されている。その上面には図示しないワークが着脱可能に設置固定されるようになっている。当然ながらベッド12にはY軸送り装置36を移動する用のモータが配設され、このモータにより図示しないボールネジ等を介してY軸送り装置36がレール16に沿って移動されるようになっている。テーブル30についても同様に図示しないモータおよびボールネジ等を介してY軸送り装置36上を動くようになっている。そして、上記砥石軸回転用モータにより砥石軸20が回転された状態で、上記ヘッド昇降用モータによりヘッド18(砥石軸20)が下降されて、砥石軸20の先端に取り付けられた砥石100がテーブル30上のワークの面に接触させられる。テーブル30は上述の2つのモータでX-Y方向に自由に可動させられる。これにより、ワークの表面が砥石100にて研削されるようになっている。尚、研削装置10は、各種の操作用スイッチ類またはそれに類する入力機器を備え、動作中にその状態を操作者の操作で変更できるように構成され、また砥石100とワークとの接触検知手段としての図示しないAE(アコースティックエミッション)センサをワーク側に備えている。そして、AEセンサによりワークと砥石100との接触を検知したら、操作者にそれを表示するか、スキップ信号により砥石100の送りを止めることができるように構成されている。
図1に示す工作機械(研削装置)10は、以上に述べたように、少なくともX-Y-Zの三軸の同時制御ができるCNC制御の工作機械(研削装置)であり、更に、砥石軸20という回転軸と軸方向が平行な駆動軸(回転軸又は直線駆動軸)を有している。即ち、工作機械(研削装置)10は、ヘッド18の下部にU軸送り装置40を有しており、このU軸送り装置40は、砥石軸20と、その上部の円盤体27を含む直線送り機構であり、砥石軸20とその上部の円盤体27を、その時のC軸の角度位置に応じて所定のストロークの範囲内で直線移動させる装置であり、この直線移動方向をU軸(方向)と定義している。即ち、図1に示す工作機械(研削装置)10では、ヘッド18は、Z軸方向に直線移動(上下移動)できる。Z軸との区別のため、W軸送り装置と呼称する。また、ヘッド18に対して、U軸送り装置40をZ軸直線移動とZ軸周り旋回(C軸と呼称する)に旋回させることができる。U軸送り装置40は、砥石軸20をU軸方向に直線移動させることができる。図2及び図3を参照して、工作機械(研削装置)10の駆動軸制御を更に具体的に述べれば、工作機械(研削装置)10では、U軸の直線送り機構はC軸の回転側に載っている。砥石軸(U軸)の送り指令によって、U軸送り装置40をU軸の方向に沿って直線移動させることができる。C軸の回転指令によって砥石軸の中心ごと回転する。更に、このC軸装置は、Z軸装置で鉛直方向に直線移動させることができる。
図5は、図1に示したジグ研削盤の制御系の概略を示すブロック図である。本発明に係るジグ研削盤は、制御系として、制御装置300と、入出力装置310と、各軸モータ320及びそれぞれのモータドライバ330、砥石回転モータ102Aと砥石モータインバータ102invを有している。制御装置300は、コンピュータ数値制御部(CNC)302と、プログラマブルコントローラ304と、I/O(入出力)モジュール306を有している。本発明に係るジグ研削盤の制御系には、入出力装置310として、キーボード、各種スイッチ、温度センサ等と、スキップ信号に関わるツールセッタ、AEセンサ等も有している。
ここで、改めて従来例の問題点を説明しておく。図1乃至図5に示したジグ研削盤10は、特に図3に分かり易く示されるように、砥石100をつけた砥石回転装置102(砥石回転装置としては、砥石回転モータ102A、砥石モータインバータ102inv[図5参照]等を含むことは勿論であるがそのうち加工室に入れられる部分)を直線軸(U軸)で(C軸の)半径方向に送ったり固定したりできる自動切込装置104(U軸送り装置40に相当する、以下同様)ごと別の回転装置(C軸回転装置)106(C軸回転のためのCモータ、C軸モータドライブ[図5参照] 等を含むことは勿論である)で回すことで研削対象の円(厚みを考慮すれば円筒形)の内面ないし外面の研削を行うことができる研削装置である。また、別の回転装置(C軸回転装置)106に相当する装置の回転速度はオーバライドスイッチにより作業者が自由に回転速度の指令回転速度に対する倍率を変えられるものとする。しかしながら、別の回転装置(C軸回転装置)106に相当する装置の回転速度を変更してしまうと、その質量があるので遠心力などにより切込過ぎを生じる可能性がある。特に、オーバライド指令変更時のような急激な変化時に切込過ぎを感じることとなる虞れがある。
そこで、本発明の実施形態の研削装置及びその制御方法においては、オーバライドスイッチの操作時にそれをそのまま制御装置300(図5参照)に適用するのではなく、一旦 砥石回転装置102を直線軸(U軸)で半径方向に研削対象から遠い方向に送りオーバライドを適用させることとした。即ち、本発明の実施形態の研削装置10は、砥石100をつけた砥石回転装置102を直線軸(U軸)で半径方向に送ったり固定したりできる自動切込装置104を有し、更に、砥石回転装置102を含む自動切込装置104全体ごと別の回転装置(C軸回転装置)106で回すことで研削対象の円(厚みを考慮すれば円筒形)の内面ないし外面の研削を行うことができる研削装置であって、別の回転装置(C軸回転装置)106の回転速度をオーバライドスイッチで操作者が自由に変更できるように構成された研削装置において、オーバライドスイッチの操作時に直ちに制御装置300(図5参照)に適用するのではなく、一旦自動切込装置104を動作させて砥石回転装置102を直線軸(U軸)で半径方向に研削対象から遠い方向に送り、その後、別の回転装置(C軸回転装置)106の回転速度のオーバライドを適用させることを特徴とする。また、上記研削装置10において、オーバライドスイッチの操作時に直ちに制御装置300(図5参照)に適用するのではなく、一旦自動切込装置104を動作させて砥石回転装置102を直線軸(U軸)で半径方向に研削対象から遠い方向に送り、その後、別の回転装置(c軸回転装置)106の回転速度のオーバライドを適用させ、時間の経過とともに徐々に元の座標(CNC制御の目標座標)に戻すという操作を自動で行う機能を有するようにしても良い。 尚、上記研削装置10において、研削対象の外側(外周面加工時等)を研削している時と内側(内周面加工時等)を研削している時では、上記の逃がす方向を変えるようにしても良い。図6は、本発明の実施形態の研削装置及びその制御方法における(a)オーバライド指令、(b)自動切込位置、(c)実回転速度の関係を示すグラフである。本発明の実施形態の研削装置及びその制御方法では、図6(a)に示すように、オーバライドスイッチが操作された時点で、図6(b)に破線で示すように、直ちに(制御装置300(図5参照)に)適用するのではなく、一旦自動切込装置104による自動切込位置を半径方向に研削対象から遠い方向に送り、徐々に元の(座標の)指令位置に戻す操作とすることで、図6(c)に示すように、実回転速度もその分遅れて追いついてくるようになる。
また、図7は、本実施形態の研削装置における加工プロセス開始から終了までの制御処理のフローチャートである。即ち、本実施形態の研削装置において加工プロセスが開始され(S701)、加工中にオーバライドスイッチの操作等がありオーバライド変化が生じるかチェックし(S702)、速度変化が生じるか否かを判定する(S703)。速度変化が生じる場合は(S703でYES)、その時点で残っている逃がし量に対する逃がし加算量を計算し(S704)、逃がし方向を判断し(S705)、逃がし加算操作を実行し(S706)、速度が変更される(S707)。この変更された速度で切込が行われ、砥石の回転が終了したか否かを判定し(S708)、砥石の回転が終了した場合は(S708でYES)、加工プロセスが終了する(S709)。一方、砥石の回転が終了していなければ(S708でNO)、S702に戻る。また、上述したS703の判定で速度変化が無い場合は(S703でNO)、逃がし減衰操作を実行し(S710)、S708に至る。
10 ジグ研削盤(研削装置)、 100 砥石、 102 砥石回転装置、104 自動切込装置、 106 別の回転装置(C軸回転装置)、300 制御装置、 W ワーク、
Claims (5)
- 砥石をつけた砥石回転装置を直線軸で半径方向に送ったり固定したりできる自動切込装置を有し、更に、前記砥石回転装置を含む前記自動切込装置全体ごと別の回転装置で回すことで円の内面ないし外面の研削を行うことができる研削装置であって、前記別の回転装置の回転速度をオーバライドスイッチで操作者が自由に変更できるように構成された研削装置において、前記オーバライドスイッチの操作時に直ちに制御装置に適用するのではなく、一旦前記自動切込装置を動作させて前記砥石回転装置を直線軸で半径方向に研削対象から遠い方向に送り、その後前記別の回転装置の回転速度のオーバライドを適用させることを特徴とする研削装置。
- 砥石をつけた砥石回転装置を直線軸で半径方向に送ったり固定したりできる自動切込装置を有し、更に、前記砥石回転装置を含む前記自動切込装置全体ごと別の回転装置で回すことで円の内面ないし外面の研削を行うことができる研削装置であって、前記別の回転装置の回転速度をオーバライドスイッチで操作者が自由に変更できるように構成された研削装置において、前記オーバライドスイッチの操作時に直ちに制御装置に適用するのではなく、一旦前記自動切込装置を動作させて前記砥石回転装置を直線軸で半径方向に研削対象から遠い方向に送り、その後オーバライドを適用させ時間の経過とともに徐々に元の座標に戻すという操作を自動で行う機能を有することを特徴とする研削装置。
- 請求項1又は2に記載の研削装置において、外側を研削している時と内側を研削している時では逃がす方向を変えることを特徴とする研削装置。
- 砥石をつけた砥石回転装置を直線軸で半径方向に送ったり固定したりできる自動切込装置を有し、さらにそれら砥石回転装置や自動切込装置を含む装置ごと別の回転装置で回すことで円の内面ないし外面の研削を行うことができる研削装置で、別の回転装置の回転速度をオーバライドスイッチで操作者が自由に変更できるように構成された研削装置で、加工中にオーバライド変化が生じた場合に速度変化が生じるか否かを判定する工程と、速度変化が生じる場合は逃がし加算量を計算して逃がし加算操作を実行する工程と、速度を変更し、この変更された速度で切込を行う工程とを、有することを特徴とする研削装置の制御方法。
- 請求項4に記載の研削装置の制御方法において、前記速度変化が無い場合は逃がし減衰操作を実行することを特徴とする研削装置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021158063A JP2023048638A (ja) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 研削装置及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021158063A JP2023048638A (ja) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 研削装置及びその制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023048638A true JP2023048638A (ja) | 2023-04-07 |
Family
ID=85779696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021158063A Pending JP2023048638A (ja) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 研削装置及びその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023048638A (ja) |
-
2021
- 2021-09-28 JP JP2021158063A patent/JP2023048638A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3672325B2 (ja) | 工作機械装置 | |
JP2010017801A (ja) | 切削加工方法及び切削加工装置 | |
EP1927911B1 (en) | Machining apparatus | |
JP2007152480A (ja) | Nc加工装置のnc加工プログラム作成方法及びnc加工プログラム作成装置 | |
JP2007000945A (ja) | 研削方法及び装置 | |
US20190217405A1 (en) | Gear machining apparatus and gear machining method | |
JP5440154B2 (ja) | 研削プログラム、自動研削プログラム及び円筒研削盤 | |
JP2006035387A (ja) | 凹面を有するカムを研削する方法および装置 | |
JP2023048638A (ja) | 研削装置及びその制御方法 | |
JP2023048942A (ja) | 研削装置 | |
JP7143025B2 (ja) | 研削装置及びその制御方法 | |
JP3482331B2 (ja) | 仕上げ加工方法 | |
JP5425570B2 (ja) | トリポード型等速ジョイントのトラニオンの加工方法及び装置 | |
JP7161254B2 (ja) | 加工方法、加工装置およびプログラム | |
JP6430217B2 (ja) | プロファイル研削盤 | |
JP2007125644A (ja) | 砥石車のツルーイング装置 | |
JP7301610B2 (ja) | 研削装置及びその制御方法 | |
JP7431645B2 (ja) | ドレス研削装置及びその方法 | |
RU2754218C1 (ru) | Устройство для механической обработки внутренних каналов и соответствующий способ механической обработки | |
JP3528197B2 (ja) | 研削装置 | |
JP2002028863A (ja) | 砥石の上下ドレッシング方法および研削装置 | |
JP4313090B2 (ja) | Cvtシーブ面の研削方法およびその研削治具 | |
JP3881987B2 (ja) | ホーニングツール、ホーニング盤およびホーニング加工方法 | |
JP3812869B2 (ja) | 円筒研削方法及び装置 | |
JP2001252867A (ja) | 半径測定式定寸制御方法及び半径測定式定寸装置 |