JP2588836Y2 - 研削盤のワーク寸法制御装置 - Google Patents

研削盤のワーク寸法制御装置

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JP2588836Y2
JP2588836Y2 JP1992047214U JP4721492U JP2588836Y2 JP 2588836 Y2 JP2588836 Y2 JP 2588836Y2 JP 1992047214 U JP1992047214 U JP 1992047214U JP 4721492 U JP4721492 U JP 4721492U JP 2588836 Y2 JP2588836 Y2 JP 2588836Y2
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【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は、リング溝品の溝研
削、例えば転がり軸受の軌道輪の溝研削や、その他のワ
ークの研削を行う研削盤のワーク寸法制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、リング溝品の溝研削等において、
加工寸法を自動制御するにつき、ワーク研削中に研削箇
所を直接にインプロセスゲージで実測しながら研削する
方式が採られている。このような制御方式において、ゲ
ージの温度特性による寸法ドリフト等に対処するため、
ポストプロセスゲージを用い、研削加工完了後の加工寸
法を全個数自動測定し、寸法レベルが目標範囲から外れ
た場合に、前記インプロセスゲージの目標寸法の補正を
行うようにしている。
【0003】このように研削後の寸法をポストプロセス
ゲージで測定する場合に、研削直後ではワークに蓄熱さ
れた研削熱の影響で熱膨張があり、寸法を正確に測定す
ることができない。したがって、熱の影響を極力小さく
するために、ある程度のワークを滞留させて空冷すると
共に、白灯油等で冷却した後、ポストプロセスゲージで
測定している。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】しかし、このように滞
留させてからポストプロセスゲージによる測定を行うの
では、インプロセスゲージに補正をかけるタイミングが
滞留個数分だけ遅れてしまうことになる。そのため多数
の不良品を発生することになる。また、空冷後に白灯油
等で冷却しても、室温までは完全に冷却しきらないた
め、熱膨張による測定誤差も含まれてしまう。
【0005】この考案の目的は、研削後のポストプロセ
スゲージによる測定が早い時期に行えて、加工寸法の安
定化が図れる研削盤のワーク寸法制御装置を提供するこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この考案の構成を実施例
に対応する図1と共に説明する。この研削盤のワーク寸
法制御装置は、インプロセスゲージ(8)およびポスト
プロセスゲージ(9)を備えた制御方式に適用される。
インプロセスゲージ(8)は、加工中ワーク(W)の寸
法を測定して砥石(7)の切込み深さの送り制御部(1
5)に検出信号(a),(c)を出力するものである。
ポストプロセスゲージ(9)は、加工済みワーク(W)
の加工寸法を温度低下途中の高温状態で測定すると共
、マスタワーク(MW)の寸法とを測定するものとす
る。このような制御方式において、ポストプロセスゲー
ジ(9)による加工済みワーク(W)の寸法測定に際し
て、測定ワーク(W)およびマスタワーク(MW)の温
度を各々測定する温度センサ(12),(13)を設け
る。1個の温度センサで両ワーク(W),(MW)の測
定を行うようにしても良い。また、両ワーク(W),
(MW)の測定温度差と熱膨張係数と補正係数とから前
記ポストプロセスゲージ(9)による前記加工寸法の測
定値を室温状態の寸法に温度補正する補正演算手段(1
7)を設け、この補正後の加工寸法とマスタワークの測
定値とを比較してインプロセスゲージ(8)に補正信号
(b)を出力する比較手段(19)を設ける。
【0007】
【作用】研削加工は、インプロセスゲージ(8)で加工
中のワーク寸法を実測しながら目標寸法になるまで行わ
れる。加工の完了したワーク(W)は、研削位置(Q)
からの排出後にポストプロセスゲージ(9)で加工寸法
が測定され、同時にワーク(W)の温度も温度センサ
(12)で測定される。マスタワーク(MW)の温度も
常に測定され、この温度差から熱膨張分の補正を行って
ワーク(W)の加工寸法とする。この補正後の加工寸法
は、寸法基準となるマスタワーク(MW)のポストプロ
セスゲージ(9)による測定値と比較手段によって比較
し、目標値とずれている場合、そのずれ分に応じてイン
プロセスゲージ(8)の目標寸法を補正する。
【0008】このように、ワーク温度によりポストプロ
セスゲージ(9)の測定値を補正するので、研削後にで
きるだけ早い時期にポストプロセスゲージ(9)による
測定を行い、インプロセスゲージ(8)へのフィードバ
ックを行うことができる。また、寸法基準となるマスタ
ワーク(MW)の温度を補正の温度基準とするため、室
温を直接に補正の基準とする場合に比べて安定した補正
演算が行える。
【0009】
【実施例】この考案の一実施例を図1および図2に基づ
いて説明する。図1は制御ブロック線図である。機械ベ
ッド1上に、ワーク切込方向にスライド可能な砥石台2
が設置され、モータ3aおよび送りねじ(図示せず)か
らなる切込み送り駆動部3により進退駆動される。砥石
台2には、ワークWの軸方向にスライド可能なスライダ
4が設置され、モータ5aおよび送りねじ(図示せず)
からなる砥石挿入駆動部5により進退駆動される。前記
スライダ4に砥石駆動モータ6が設置され、そのモータ
軸からなる砥石軸7aに回転砥石7が設けられている。
【0010】ワークWは、例えば転がり軸受の外輪とな
るリング状部品であり、研削位置Qで主軸(図示せず)
のチャックに把持されて回転させられる。この研削位置
Qにおいて、研削中のワークWの研削加工面である軌道
溝の溝径を測定するインプロセス溝径測定手段8が設け
られている。この測定手段8は、例えば直径測定が可能
な2つの測定端子8a,8aを有するフォークゲージ形
式の電気マイクロメータと、そのアンプとからなり、直
径値の目標寸法を零点に調整しておくことにより目標寸
法からのずれ量が寸法信号aとして出力されるように構
成され、かつ外部からの補正信号bの入力により、零点
補正を行う機能を備えている。
【0011】研削位置Qと離れてポストプロセス溝径測
定手段9が設けてあり、その測定位置へ研削位置Qのワ
ークWが搬送装置10で自動搬送される。ポストプロセ
ス溝径測定手段9は、前記と同様なフォークゲージ形式
の電気マイクロメータと、そのアンプ等とで構成され
る。ポストプロセス溝径測定手段9には、マスタワーク
MWの常置部Pと、この常置部PのマスタワークMWを
測定位置に対して自動搬入および自動搬出するマスタワ
ーク搬入搬出装置11とが付設してある。また、ポスト
プロセス溝径測定手段9による測定中ワークWの表面温
度を測定する温度センサ12、および常置部Pのマスタ
ワークMWの表面温度を測定する温度センサ13が設け
てある。マスタワークMWは、通常のワークWと同様な
形状に特別に高精度に加工したワークであるが、寸法基
準となる溝径以外の箇所はワークWと異なる形状であっ
ても良い。なお、マスタワーク搬入搬出装置11を設け
る代わりに、ポストプロセス溝径測定手段9の測定機構
部をマスタワークMWの常置部Pへ旋回移動等によって
移動させるようにしても良い。その場合、前記2個の温
度センサ12,13は1個で共用される。
【0012】測定装置演算部14は、インプロセス溝径
測定手段8およびポストプロセス溝径測定手段9の寸法
信号を処理する手段であり、次の各手段を備えている。
すなわち、信号変換手段16,補正演算手段17,マス
タワーク寸法記憶手段18,および比較手段19を備え
ている。
【0013】信号変換手段16は、インプロセス溝径測
定手段8の寸法信号aを所定の信号cに変換してNC送
り制御部15に出力する手段であり、例えば寸法信号a
の値が目標値である零点に達すると、前記信号cとして
切込み送りの停止信号を出力する。また、信号変換手段
16は、目標値である零点の他に、何点かの途中判定値
が設定され、寸法信号aの値が途中判定値になると、前
記信号cとして所定の信号を出力する。NC送り制御部
15では、その信号cに応答して、設定された切込み速
度の信号dを出力する。すなわち、粗切込みから、仕上
げ切込み、およびスパークアウトという順序で、途中判
定値毎に速度変更を行う。
【0014】補正演算手段17は、ポストプロセス溝径
測定手段9の測定値を各温度センサ12,13の温度計
測値を用いて後述のように補正する手段である。マスタ
ワーク寸法記憶手段18は、ポストプロセス溝径測定手
段9によるマスタワークMWの溝径測定値を記憶する手
段であり、測定毎にその記憶内容を更新する。比較手段
19は、補正演算手段17の出力である補正後の加工寸
法(溝径測定値)を、マスタワーク寸法記憶手段18の
記憶寸法から得られる目標寸法と比較し、ずれがある場
合にそのずれ量に応じた補正信号bをインプロセス溝径
測定手段8に出力する手段である。マスタワークMWの
寸法は必ずしも目標寸法ではなく、マスタワークMWの
測定寸法に所定寸法を加算し、あるいは係数を掛けた値
を比較手段19における目標寸法としても良い。目標寸
法の演算手段は、マスタワーク寸法記憶手段18と比較
手段19との何れに設けても良く、目標寸法をマスタワ
ーク寸法記憶手段18に記憶するようにしても良い。
【0015】NC送り制御部15は、研削盤のNC装置
における一部の機能手段を示したものであり、NCプロ
グラムに従って切込み送り制御信号dおよび芯位置制御
信号(図示せず)を各軸モータ3a,5aに出力する。
【0016】上記構成の動作を説明する。研削位置Qに
おいて、ワークWはインプロセス溝径測定手段8で加工
寸法である溝径を測定しながら砥石7によって溝内径面
を研削する。測定値が目標値に達すると、砥石7の切込
み送りを停止して研削を完了する。
【0017】研削加工の完了したワークWは、ポストプ
ロセス溝径測定手段9へ自動搬送して加工寸法を測定す
る。このとき、同時にワークWとマスタワークMWの温
度を温度センサ12,13により測定し、これらの温度
測定値で加工寸法の測定値を補正演算手段17によって
補正する。
【0018】具体的には、図2に示すように、ポストプ
ロセス溝径測定手段9での寸法測定値をX、このときの
ワークWの温度をT、マスタワークMWの温度をT0
室温状態でのワークWの寸法をX0 とすると、 X0 =X/(1+α・ΔT・K) で与えられる。この演算を補正演算手段17により行
う。但し、ΔT=T−T0 、α:熱膨張係数、K:補正
係数、である。この熱膨張係数αは、一般的に材質によ
り既知であるが、これ以外に形状や温度測定方法により
誤差が生じる。そのため、実験により求めた補正係数K
を乗じて補正している。なお、図2においてt0
1 ,t2 は、各々研削完了時、ポストプロセス溝径測
定手段9による測定時、および室温状態飽和時を示す。
【0019】マスタワークMWの寸法は、ワークWの非
測定時に常にポストプロセス溝径測定手段9で測定し、
マスタワーク寸法記憶手段18の記憶値を更新してお
く。すなわち、マスタワークMWの寸法測定は、運転の
立上り時の他に、工程待ち復帰時と連続サイクル中に定
期的に行う。マスタワークMWの温度は、この寸法測定
時に測定して前記の温度補正に用いても良い。
【0020】補正演算手段17で演算した補正後の加工
寸法は、比較手段19によってマスタワーク記憶手段1
8の記憶寸法から得られる目標寸法と比較し、設定許容
範囲から外れている場合にはその差に応じた補正信号b
をインプロセス溝径測定手段8に送る。インプロセス溝
径測定手段8は、この補正信号bによって零点補正等に
より目標寸法の補正を行う。
【0021】このワーク寸法制御装置は、このようにポ
ストプロセス溝径測定手段9による加工寸法の測定時に
ワークWの温度測定を行い、加工寸法の測定値を温度補
正するようにしたため、ポストプロセス溝径測定手段9
による測定を研削加工後にできるだけ早期に行ってイン
プロセス溝径測定手段8へのフィードバックの遅れ時間
を短くすることができる。そのため、加工寸法が安定
し、多量の寸法不良品を生じることがなくなる。
【0022】また、前記の補正演算に際して、寸法基準
となるマスタワークMWの温度を基準温度とするため、
室温を直接に補正の基準とする場合に比べて安定した補
正演算が行え、加工寸法がより一層安定する。
【0023】なお、比較手段19による補正信号bの送
出は、加工寸法が設定範囲を超えた場合に必ずしも毎回
行わなくても良い。一例を具体的示せば、次のように行
う。すなわち、比較装置19における許容範囲を図3の
+NG〜−NGの範囲とし、加工良好範囲を+OK〜−
OKの範囲に設定する。数値例を示すと、+NGおよび
−NGを各々+10μm,−10μmに、+OKおよび
−OKを各々+4μm,−4μmに設定する。この場合
に、補正演算手段17から出力される加工寸法につき、
10個中で7個が目標値(零点)に対してプラスである
と、−0.5μm、マイナスであると+0.5μmの補
正を行わせる補正信号bを出力する。また、+OK〜+
NG、または−OK〜−NGの範囲が2個連続して測定
されると、それぞれ−2μm,+2μmの補正を行わせ
る。
【0024】
【考案の効果】この考案の研削盤のワーク寸法制御装置
は、ポストプロセスゲージによる加工寸法の測定時にワ
ークの温度測定を行い、加工寸法の測定値を温度補正す
るようにしたため、ポストプロセスゲージによる測定を
研削加工後にできるだけ早期に行ってインプロセスゲー
ジへのフィードバックの遅れ時間を短くすることができ
る。そのため加工寸法が安定し、多量の寸法不良品を生
じることがなくなる。また、補正演算の温度基準を、寸
法基準となるマスタワークの温度とするため、室温を基
準とする場合に比べて安定した補正演算が行え、加工寸
法がより一層安定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。
【図2】その補正演算に使用するワーク寸法と時間との
関係、およびワーク寸法と温度との関係曲線を示すグラ
フである。
【図3】加工寸法の測定値と許容範囲等との関係を示す
グラフである。
【符号の説明】
3…切込み送り駆動部、7…砥石、8…インプロセス溝
径測定手段、9…ポストプロセス溝径測定手段、12,
13…温度センサ、14…測定装置演算部、15…NC
送り制御部、17…補正演算手段、18…マスタワーク
寸法記憶手段、19…比較手段、MW…マスタワーク、
W…ワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B24B 49/04 B24B 49/04 B 49/06 49/06 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24B 49/02 - 49/06 B24B 49/14 B23Q 15/02 B23Q 15/04 B23Q 15/18

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加工中ワークの寸法を測定して砥石の切
    込み深さの送り制御部に検出信号を出力するインプロセ
    スゲージと、加工済みワークの加工寸法を温度低下途中
    の高温状態で測定すると共にマスタワークの寸法を測定
    するポストプロセスゲージと、前記加工寸法の測定に際
    して測定ワークおよびマスタワークの温度を各々測定す
    る温度センサと、両ワークの測定温度差と熱膨張係数と
    補正係数とから前記ポストプロセスゲージによる前記加
    工寸法の測定値を室温状態の寸法に温度補正する補正演
    算手段と、この補正後の加工寸法とマスタワークの測定
    値とを比較して前記インプロセスゲージに補正信号を出
    力する比較手段とを備えた研削盤のワーク寸法制御装
    置。
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KR101501409B1 (ko) * 2014-02-21 2015-03-12 인하대학교 산학협력단 공작기계의 가공상태 모니터링 장치
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JPH0398761A (ja) * 1989-09-12 1991-04-24 Toyo Eitetsuku Kk 研削盤の研削寸法制御方法およびその装置

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