JP2024048709A - 研削システム及び研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク外径の測定誤差を簡便に抑制可能な研削システム及び研削方法を提供する。【解決手段】研削システム１は、砥石１１と、外径測定装置２０と、コントローラ３０とを備える。コントローラ３０は、ワークＷの研削が完了したときの外径測定装置２０の完了時測定値Ｖｃと、外径測定装置２０によってワークＷの外径を再測定したときの外径測定装置２０の再測定値Ｖｒとの差分を用いて、砥石１１を次のワークＷに対して相対移動させる。【選択図】図２

Description

本開示は、研削システム及び研削方法に関する。

従来、外径測定装置によってワークの外径を測定しながら砥石をワーク側に送ることによって、ワークの外径が目標範囲に入るまでワークを研削する研削システムが知られている。

特許文献１では、外径測定装置の起動時における急激な温度変化に伴う測定誤差を抑制することを目的として、外径測定装置の起動後にワークを１つ研削するごとにマスターワークで零点校正する手法が提案されている。

特開平０５－３０９５４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の手法では、マスターワークを準備する必要があるだけでなく、マスターワークの待機や投入のための設備を設ける必要もあるため煩雑である。

本開示は、ワーク外径の測定誤差を簡便に抑制可能な研削システム及び研削方法を提供することを目的とする。

本開示に係る研削システムは、ワークに対して相対回転する砥石と、ワークの外径を測定する外径測定装置と、砥石をワークに対して相対移動させることによって、砥石でワークを研削するコントローラとを備える。コントローラは、ワークの研削が完了したときの外径測定装置の測定値と、外径測定装置によってワークの外径を再測定したときの外径測定装置の測定値との差分を用いて、砥石を次のワークに対して相対移動させる。

本開示によれば、ワーク外径の測定誤差を簡便に抑制可能な研削システム及び研削方法を提供することができる。

実施形態に係る研削システムの模式図 実施形態に係る研削方法を説明するためのフローチャート

（研削システム１）
図１は、本実施形態に係る研削システム１の模式図である。

研削システム１は、未加工のワークＷ（被加工物）の研削に用いられる。図１に示すように、研削システム１は、研削盤１０、外径測定装置２０及びコントローラ３０を備える。

［ワークＷ］
ワークＷは、研削システム１における研削加工の対象である。ワークＷは、円柱状、円盤状あるいは円筒状に形成された被加工部を有する。ワークＷの一部が被加工部であってもよく、ワークＷの全体が被加工部であってもよい。研削は、ワークＷのうち被加工部の外周面に対して施される。例えば、ワークＷがクランクシャフトである場合、ピンの外周面が研削される。ただし、ワークＷはクランクシャフトに限られない。

ワークＷは、図示しない主軸装置に支持されている。主軸装置は、ワークＷを回転させるモータを内蔵している。ワークＷは、Ｚ軸方向に平行な軸心ＡＸ０を中心として回転する。

ワークＷの研削が完了すると、当該ワークＷは主軸装置から取り外され、次のワークＷが新たに主軸装置に取り付けられる。

ただし、本実施形態では、研削が完了したワークＷが主軸装置に取り付けられたまま残される場合が想定されている。研削が完了したワークＷが主軸装置に残される場合とは、例えば、或る日の研削システム１の稼働が終了した場合や、或る日の昼休みに研削システム１が一時停止した場合である。後述するように、研削完了後に主軸装置に残されたワークＷの外径は、外径測定装置２０によって再測定される。外径が再測定されたワークＷは主軸装置から取り外され、その後、次のワークＷが新たに主軸装置に取り付けられる。

［研削盤１０］
研削盤１０は、砥石１１、砥石台１２及び送り部１３を有する。

砥石１１は、円盤状に形成される。砥石１１は、ワークＷに対して相対回転する。砥石１１は、Ｚ軸方向に平行な軸心ＡＸ１を中心として回転可能である。砥石１１の軸心ＡＸ１は、ワークＷの軸心ＡＸ０と平行である。

砥石１１は、砥石台１２によって支持される。砥石１１は、砥石台１２とともにＺ軸方向に垂直なＸ軸方向に移動可能である。ワークＷに対して砥石１１がＸ軸方向に相対移動することによって、砥石１１によるワークＷの研削が行われる。

本実施形態に係る研削盤１０では、ワークＷのＸ軸方向における位置が固定され、砥石１１がＸ軸方向に移動するように構成されているが、砥石１１のＸ軸方向における位置が固定され、ワークＷがＸ軸方向に移動するように構成してもよい。

砥石台１２は、砥石１１を回転可能に支持する。砥石台１２は、砥石１１を回転駆動させるモータを内蔵している。砥石台１２は、後述する送り台１４に取り付けられる。砥石台１２は、送り台１４とともにＸ軸方向に移動可能である。

送り部１３は、ワークに対して砥石１１をＸ軸方向に相対移動させる。送り部１３は、送り台１４、ボールネジ１５及びモータ１６を含む。送り台１４は、砥石台１２に取り付けられる。送り台１４は、ボールネジ１５を介してモータ１６に連結される。ボールネジ１５は、Ｘ軸方向に沿って配置される。ボールネジ１５は、モータ１６によって回転駆動される。ボールネジ１５が回転することによって、送り台１４、砥石台１２及び砥石１１はＸ軸方向に移動する。送り台１４、ボールネジ１５及びモータ１６は、砥石１１をワークＷに対して相対移動させるＮＣ駆動装置として機能する。

［外径測定装置２０］
ワークＷの研削中、外径測定装置２０は、ワークＷの外径（直径又は半径）を測定する。外径測定装置２０は、ワークＷの研削の開始から完了までの間、コントローラ３０に測定値Ｖを継続的に出力する。

研削完了後に主軸装置に残されたワークＷが存在する場合、外径測定装置２０は、当該ワークＷの外径を再測定する。外径測定装置２０は、ワークＷの外径を再測定すると、再測定によって取得された測定値（以下、「再測定値Ｖｒ」という。）をコントローラ３０に出力する。

外径測定装置２０としては、接触子をワークＷに当接させる接触式の外径測定装置が用いられる。具体的には、Ｖ字に広がったブロックとブロック間の接触子との三点でワークＷに接触してワークＷの外径を測定する三点接触式外径測定装置を用いることができる。

［コントローラ３０］
コントローラ３０は、取得部３１、記憶部３２、差分算出部３３、判定部３４及び送り制御部３５を有する。

ワークＷの研削中、取得部３１は、外径測定装置２０から測定値Ｖを取得する。取得部３１は、ワークＷの研削中に取得した測定値Ｖを判定部３４に出力する。そして、後述する完了信号が判定部３４から入力されると、取得部３１は、そのときの外径測定装置２０の測定値（以下、「完了時測定値Ｖｃ」という。）を記憶部３２に記憶させる。

研削完了後に主軸装置に残されたワークＷの外径が再測定された場合、取得部３１は、外径測定装置２０から再測定値Ｖｒを取得する。取得部３１は、再測定値Ｖｒを差分算出部３３に出力する。

記憶部３２は、ワークＷの研削が完了すると、完了時測定値Ｖｃを記憶する。また、記憶部３２は、ワークＷの外径の目標範囲を予め記憶している。ワークＷの外周面を研削する場合、目標範囲は、例えば「〇〇（所定の数値）以下」と定めることができる。

差分算出部３３は、取得部３１からワークＷの再測定値Ｖｒを取得する。差分算出部３３は、記憶部３２を参照して、ワークＷの完了時測定値Ｖｃを取得する。差分算出部３３は、再測定値Ｖｒと完了時測定値Ｖｃとの差分ΔＶを算出する。差分ΔＶは、ワークＷの研削完了時からワークＷの再測定値を取得するまでの温度変化で外径測定装置２０の状態が変化することによって生じるものである。本実施形態において、差分算出部３３は、完了時測定値Ｖｃから再測定値Ｖｒを引くことによって差分ΔＶを算出することとする。差分ΔＶは、正の値でもよいし、負の値でもよい。

差分算出部３３は、算出した差分ΔＶを判定部３４に出力する。

ワークＷの研削中、判定部３４は、取得部３１からワークＷの測定値Ｖを取得するとともに、記憶部３２を参照して目標範囲を取得する。ワークＷの研削中、判定部３４は、外径測定装置２０の測定値ＶとワークＷの外径の目標範囲とを比較して、測定値Ｖが目標範囲に入ったか否かを判定する。測定値Ｖが目標範囲に入っていない場合、判定部３４は、送り制御部３５に継続信号を出力する。測定値Ｖが目標範囲に入った場合、判定部３４は、送り制御部３５及び取得部３１それぞれに完了信号を出力する。

判定部３４は、送り制御部３５及び取得部３１それぞれに完了信号を出力した後、差分算出部３３から差分ΔＶを取得する。

次のワークＷの研削中、判定部３４は、差分ΔＶを用いて測定値Ｖが目標範囲に入ったか否かを判定する。具体的には、判定部３４は、測定値Ｖに差分ΔＶを足すことによって補正後測定値Ｖ’を求め、補正後測定値Ｖ’が目標範囲に入ったか否かを判定する。補正後測定値Ｖ’が目標範囲に入っていない場合、判定部３４は、送り制御部３５に継続信号を出力する。補正後測定値Ｖ’が目標範囲に入った場合、判定部３４は、送り制御部３５及び取得部３１それぞれに完了信号を出力する。

送り制御部３５は、判定部３４から継続信号が入力されている間、モータ１４に指令信号を出力することによって、所定の送り速度で砥石１１をワークＷ側に相対移動（前進）させる。送り制御部３５は、判定部３４から完了信号が入力されると、モータ１４に指令信号を出力することによって、所定の移動速度で砥石１１をワークＷと反対側に相対移動（後退）させる。送り制御部３５の動作は、次のワークＷを研削する場合も同じである。

以上の通り、コントローラ３０は、次のワークＷの研削中、前のワークＷの完了時測定値Ｖｃと再測定値Ｖｒとの差分ΔＶを用いて、砥石１１を次のワークＷに対して相対移動させる。具体的には、コントローラ３０は、次のワークＷの研削中、外径測定装置２０の測定値Ｖを差分ΔＶで補正した補正後測定値Ｖ’を求め、補正後測定値Ｖ’が目標範囲に入るように、砥石１１を次のワークＷに対して相対移動させる。

従って、外径測定装置２０の機械的状態が以前から変化していたとしても、前回研削が完了したワークＷの外径を再測定することで、以前の測定値Ｖと現在の測定値Ｖとの測定誤差（すなわち、差分ΔＶ）を把握することができる。そのため、次のワークＷの研削中には、測定値Ｖを差分ΔＶで補正することによって、現在の測定値Ｖに内在する測定誤差を簡便に抑制できる。

（研削方法）
図２は、本実施形態に係る研削方法を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１では、外径測定装置２０によってワークＷの外径を測定しながら、砥石１１をワークＷに対して相対移動（前進）させることによって、砥石１１でワークＷを研削する。

ステップＳ２において、コントローラ３０は、外径測定装置２０によって測定されたワークＷの外径を示す測定値Ｖが目標範囲に入ったか否かを判定する。測定値Ｖが目標範囲に入っていない場合、ワークＷの研削は完了していないので処理はステップＳ１に戻る。測定値Ｖが目標範囲に入った場合、ワークＷの研削が完了したので処理はステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、コントローラ３０は、ワークＷの研削が完了したときのワークＷの外径を示す完了時測定値Ｖｃを取得する。

ステップＳ４において、コントローラ３０は、ワークＷの外径を再測定したときのワークＷの外径を示す再測定値Ｖｒを取得する。

ステップＳ５において、コントローラ３０は、完了時測定値Ｖｃと再測定値Ｖｒとの差分ΔＶを取得する。

ステップＳ６において、外径を再測定したワークＷを主軸装置から取り外し、次のワークＷを主軸装置に新たに取り付ける。

ステップＳ７では、外径測定装置２０によって次のワークＷの外径を測定しながら、差分ΔＶを用いて砥石１１を次のワークＷに対して相対移動（前進）させることによって、砥石１１で次のワークＷを研削する。

ステップＳ８において、コントローラ３０は、外径測定装置２０によって測定された次のワークＷの外径を示す測定値Ｖに差分ΔＶを足すことによって補正後測定値Ｖ’を求め、補正後測定値Ｖ’が目標範囲に入ったか否かを判定する。補正後測定値Ｖ’が目標範囲に入っていない場合、次のワークＷの研削は完了していないので処理はステップＳ７に戻る。補正後測定値Ｖ’が目標範囲に入った場合、次のワークＷの研削が完了したので処理は終了する。

（実施形態の変形例）
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

［変形例１］
上記実施形態において、差分算出部３３は、完了時測定値Ｖｃから再測定値Ｖｒを引くことによって差分ΔＶを算出することとしたが、再測定値Ｖｒから完了時測定値Ｖｃを引くことによって差分ΔＶを算出してもよい。この場合、判定部３４は、測定値Ｖから差分ΔＶを引くことによって補正後測定値Ｖ’を求める。

［変形例２］
上記実施形態において、判定部３４は、次のワークＷの研削中、外径測定装置２０の測定値Ｖを差分ΔＶで補正することとしたが、目標範囲を差分ΔＶで補正してもよい。この場合、判定部３４は、目標範囲に差分ΔＶを足すことによって補正後目標範囲を求め、測定値Ｖが補正後目標範囲に入ったか否かを判定する。

１…研削システム、１０…研削盤、１１…砥石、１２…砥石台、１３…送り部、１４…送り台、１５…ボールネジ、１６…モータ、２０…外径測定装置、３０…コントローラ、３１…取得部、３２…記憶部、３３…差分算出部、３４…判定部、３５…送り制御部、Ｗ…ワーク、Ｖｃ…完了時測定値、Ｖｒ…再測定値、ΔＶ…差分

Claims (5)

1. ワークに対して相対回転する砥石と、
   前記ワークの外径を測定する外径測定装置と、
   前記砥石を前記ワークに対して相対移動させることによって、前記砥石で前記ワークを研削するコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、前記ワークの研削が完了したときの前記外径測定装置の測定値と、前記外径測定装置によって前記ワークの外径を再測定したときの前記外径測定装置の測定値との差分を用いて、前記砥石を次のワークに対して相対移動させる、
   研削システム。
   
2. 前記コントローラは、前記次のワークの研削中、前記外径測定装置の測定値が目標範囲に入るように、前記砥石を前記次のワークに対して相対移動させる、
   請求項１に記載の研削システム。
   
3. 前記コントローラは、前記次のワークの研削中、前記外径測定装置の測定値を前記差分で補正する、
   請求項２に記載の研削システム。
   
4. 前記コントローラは、前記次のワークの研削中、前記目標範囲を前記差分で補正する、
   請求項２に記載の研削システム。
   
5. 外径測定装置によってワークの外径を測定しながら、前記ワークに対して相対回転する砥石を前記ワークに対して相対移動させることによって、前記砥石で前記ワークを研削する工程と、
   前記ワークの研削が完了したときの前記外径測定装置の測定値と、前記外径測定装置によって前記ワークの外径を再測定したときの前記外径測定装置の測定値との差分を取得する工程と、
   前記外径測定装置によって次のワークの外径を測定しながら、前記差分を用いて前記砥石を前記ワークに対して相対移動させることによって、前記砥石で前記次のワークを研削する工程と、
   を備える研削方法。