JP2683635B2 - 砥石のバランス状態検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は砥石のバランス状態検出装置、詳しくは砥石
のバランス状態を表示する表示装置や同じくバランス状
態をプリントアウトするプリンタ、さらには砥石のアン
バランスを自動的に修正する修正装置等を作動させるた
めのバランス状態検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、回転駆動される砥石にてワークを研削する研削
盤は、研削精度を向上させることが大きな課題となって
いる。上記研削精度を低下させる要因としては種々のも
のがあるが、砥石がアンバランスなためその回転に伴っ
て振動を生じると研削精度が低下することは周知の事実
である。

上記対策としては回転中の砥石のバランス状態を表示
する表示装置や、同じくバランス状態をプリントアウト
するプリンタが挙げられ、作業者は表示装置の表示に基
いて所定の研削精度を保つべく砥石のバランス修正を行
なったり、プリントアウトされた砥石のバランス状態に
基いてワークの品質管理を行なったりしている。

一方、上記表示装置やプリンタとは別に、モータによ
って位置変更可能なウエイトを備えた修正装置がある。
同修正装置は砥石の側面に取着され、砥石のバランス状
態に応じてウエイトの位置を変更して砥石の重心を移動
させ、自動的にそのバランス修正を行なうようになって
いる。

上記表示装置、プリンタ及び修正装置には、バランス
状態検出装置が組み込まれたり接続されたりしている。
同検出装置は研削盤全体に発生する振動を検出するとと
もに、その振動の中から砥石の回転数と同じ周波数帯域
の振動のみをバンドパスフィルタにて抽出するようにな
っており、この抽出された振動、すなわち砥石のバラン
ス状態に基いて前記表示装置等が上述のような動作を実
行するようになっている。

そして、上記バランス状態検出装置は砥石の振動を常
に検出して前記表示装置等に入力し、表示装置等はその
時々の砥石のバランス状態に基いて表示動作や修正動作
を行なっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記研削盤は砥石ヘッドの移動等の種々の
動作に伴って砥石自体のアンバランスに起因する振動と
は別の振動を生じ、この振動の中には前記バンドパスフ
ィルタが通過させる周波数帯域も含まれている。バラン
ス状態検出装置はこれらの振動と砥石自体の振動とを合
わせた振動を前記表示装置等に出力するため、それらの
動作も狂い、砥石のバランスを正確に修正したり、的確
な品質管理を行なったりすることができないという問題
がある。

本発明の目的は、研削盤の動作状態にかかわらず砥石
のバランス状態を正確に検出することができる砥石のバ
ランス状態検出装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 第一の発明は、研削盤の回転駆動される砥石を対象と
し、そのバランス状態を検出する砥石のバランス状態検
出装置において、前記研削盤が実行する動作の内、所定
の動作が実行されるのを識別する動作識別手段と、前記
動作識別手段の識別結果に応じて砥石のバランス状態の
検出結果を有効、又は無効化させる判定手段とを備えた
砥石のバランス状態検出装置をその要旨とするものであ
る。

第二の発明は、研削盤に発生する振動を振動検出手段
にて検出し、その振動から研削盤の砥石回転数と対応す
る周波数の振動のみを第一の抽出手段にて抽出し、その
振動の大きさにより前記砥石のバランス状態を検出する
砥石のバランス状態検出装置において、前記第一の抽出
手段にて抽出された振動から振幅の小さい振動を抽出す
る第二の抽出手段を備えた砥石のバランス状態検出装置
をその要旨とするものである。

［作用］ 研削盤が実行する各工程は、例えば重研削によって大
きな振動が発生し、このため砥石自体のアンバランスに
起因する振動を正確に検出できない工程と、振動がほと
んどなく砥石自体のアンバランスに起因する振動を正確
に検出できる工程とに分けられる。動作識別手段は現在
行なわれている工程がいずれの工程であるかを識別し、
その識別結果に基き判定手段は、大きな振動の発生する
工程であれば砥石のバランス状態の検出結果を無効化し
て後段の動作を行なわせず、一方、ほとんど振動の発生
しない工程であれば砥石のバランス状態の検出結果を有
効化して所定の動作を行なわせる。

第一の抽出手段は振動検出手段にて検出された振動の
中から砥石の回転数に対応する周波数の振動を抽出す
る。抽出された振動は砥石自体のアンバランスに起因す
る振動のみのはずであるが、実際は砥石以外の同じ周波
数の振動も砥石自体の振動と共に第一の抽出手段を通過
し、砥石自体の振動に上乗せされ振動波形の振幅を大き
くする。従って、第一の抽出手段にて抽出された一連の
振動の振幅は一定でなく、振幅の大きい箇所は砥石以外
の振動を含み振幅の小さい箇所はほぼ砥石のアンバラン
スのみに起因する振動と見なすことができる。第二の抽
出手段は振幅の小さい振動を抽出してこれを砥石自体の
アンバランス状態に比例する振動とする。

［実施例］ 以下、本発明をNC研削盤を対象とするバランス状態検
出装置に具体化した第一実施例を第１〜４図に従って説
明する。なお、本実施例のバランス状態検出装置は検出
した砥石のバランス状態を、砥石のバランス状態を表示
する表示装置、同じく砥石のバランス状態をプラントア
ウトするプリンタ、及び砥石のバランスを自動的に修正
する修正装置に出力するようになっている。

第1,2図に示すように、研削盤１の砥石２の側面には
バランス修正装置３が取着され、同修正装置３の内部に
互いに直交するように配置された回転可能な雄ねじ４に
はそれぞれウエイト５が螺合されている。両雄ねじ４は
一対の傘歯車6,7を介してそれぞれモータ８に連結さ
れ、両モータ８の回転に伴いそれぞれのウエイト５は互
いに直交する方向に移動し、砥石２の重心を変更するよ
うになっている。

一方、第１図に示すように、研削盤１の砥石ヘッド1a
には研削盤１全体に生じる振動を検出する振動検出手段
としての加速度ピックアップ９が取着されている。ま
た、前記砥石２を回転駆動するためのモータ10には原点
検出センサ11が内装され、同原点検出センサ11は砥石２
が１回転する間に原点位置信号を１回出力するようにな
っている。

さらに、研削盤１の制御部13内に設けられた制御装置
13aは、この研削盤１に一連の研削作業を行なわせるた
めの多数の工程からなる作動プログラムを備えるととも
に、その内の所定の工程を研削盤が実行している時に、
後述する表示装置14に制御信号を出力するようになって
いる。

第１図に示すように、前記加速度ピックアップ、原点
検出センサ11が接続された表示装置14には、多数のLED
が環状に等間隔で配設されて位置表示部14aを構成し、
その中心には数値表示部14bが設けられている。さら
に、表示装置14にはプリンタ15が接続されている。

第３図に示すように、前記表示装置14に内装された判
定手段、動作識別手段としての中央演算処理装置16（以
下、CPUという）には、前記加速度ピックアップ９が濾
過手段としてのバンドパスフィルタ17を介して接続され
るとともに、前述した各部材も同様に接続されている。
また、CPU16には前記研削盤１の制御装置13aも接続さ
れ、その制御信号を入力するようになっている。さら
に、CPU16にはランダムアクセスメモリ18（RAM）、並び
にリードオンドメモリ19（ROM）が接続され、次に述べ
るような各種処理を行なうようになっている。

なお、本実施例のバランス状態検出装置は前記加速度
ピックアップ９、バンドパスフィルタ17、CPU16により
構成されている。

第４図に示すように、CPU16は前記原点検出センサ11
からの検出信号に基いて砥石２の回転数を判定し、前記
バンドパスフィルタ17にこの回転数に対応する周波数帯
域の振動のみを通過させるように制御信号を出力する。
CPU16はバンドパスフィルタ17からの検出信号が示す振
動波形の各ピーク値v1〜vnを連続してサンプリングする
とともに、前記原点検出センサ11から入力される原点位
置信号を基準とした各ピークの位相α１〜αｎを連続し
てサンプリングする。

CPU16は各ピーク値とその原点位置に対する位相とを
0.5秒ごとに平均し、それぞれ平均ピーク値、及び平均
位相とする。CPU16はこれらの演算結果をその直前、す
なわち0.5秒前の演算結果と一定の比率で加重平均し、
これを繰り返して0.5秒ごとに平均ピーク値と平均位相
とを演算するとともに、平均ピーク値をその瞬間の振動
量として前記数値表示部14bに表示させるとともに、平
均位相をその瞬間の砥石２の最も重い位相と見なし、こ
の位相に対応する位置表示部14aのLEDを点灯させる。

また、CPU16は前記プリンタ15を駆動制御し、所定時
間ごとにその瞬間の平均ピーク値をプリントアウトさせ
る。

さらに、CPU16は上記ピーク値、及び原点位置からの
位相に基いて砥石２に生じているアンバランスベクトル
の方向、及びその大きさを特定し、これと同じ大きさの
ベクトルを逆方向に発生させ砥石２のバランスを均衡さ
せるべく、前記バランス修正装置３のモータ８をモータ
駆動回路20にてそれぞれ駆動しウエイト５を移動させ
る。

研削盤１はその制御装置13のプログラムに従って砥石
２の回転開始、テーブル1bの送り開始、砥石ヘッド1aの
移動等の各工程により構成される研削作業を行ない、制
御装置13aはその中から砥石２が空転状態にある工程、
及び仕上げ削りの工程の時のみCPU16に制御信号を出力
する。

CPU16は研削盤１の制御装置13aからの制御信号が入力
されている時のみ、上述した表示装置14の表示動作、及
び修正装置３の修正動作を行なわせ、それ以外の時には
各装置を停止状態で保持する。さらに、CPU16は所定時
間が経過しプリンタ15に振動のピーク値をプリントアウ
トさせるべき時に、前述した制御装置13aからの制御信
号が入力されていればそのままプリンタ15にプリントア
ウトさせ、一方、制御装置13aからの制御信号が入力さ
れていなければプリントアウトさせず、制御信号が入力
され次第プリントアウトさせる。

一般に、上述した砥石２の空転状態や仕上げ削りの時
は研削盤１の各部にほとんど振動が発生せず、一方、そ
れ以外の工程、例えば粗削り時には研削抵抗等によって
かなりの振動が発生する。このようにして発生した振動
の中には砥石２の回転数と同じ周波数帯域の振動が含ま
れているため、この振動が砥石２自体のアンバランスに
よる振動と共に前記バンドパスフィルタ17を経てCPU16
に入力されてしまうことがある。

本実施例のバランス状態検出装置においては、上述の
ように研削盤１の制御装置13aからの制御信号がCPU16に
入力されている間、すなわちバランス状態検出装置の誤
動作の原因となる振動が研削盤１の各部に発生していな
いときのみ前記表示装置14等を作動させるため、これら
の装置に正確な動作を行なわせることができる。

なお、本実施例においてはNC研削盤を対象とするバラ
ンス状態検出装置として具体化し、研削盤１の作動プロ
グラムに基いて表示装置14や修正装置３の作動、及び停
止を判定したが、本発明はこれに限定されず、例えば、
通常の研削盤を対象としてそのテーブル移動を検出する
センサを設け、同センサがテーブル停止状態を検出し、
かつ前記原点検出センサ11が砥石２の回転を検出した場
合、すなわち、砥石２がワークを研削しておらず空転状
態にあるときのみバランス状態検出装置を作動させるよ
うに構成してもよい。

また、本実施例のバランス状態検出装置は、表示装置
14、プリンタ15、及び修正装置３に砥石２のバランス状
態を出力したが、いずれか一つの装置のみに出力するよ
うに構成してもよい。

次に、本発明を別のバランス状態検出装置を具体化し
た第二実施例を第５図に従って説明する。なお、前記第
一実施例と同じ構成の箇所は同一番号を付すとともにそ
の説明を省く。

本実施例のバランス状態検出装置はプリンタ15による
プリント機能のみを備え、そのプリントアウトする時間
間隔を調整する計測間隔調整ダイヤル21、及びデータを
サンプリングする時間を調整する計測時間調整ダイヤル
22が設けられている。一方、第二の抽出手段としてのCP
U23は第一の抽出手段としてのバンドパスフィルタ17を
介して入力される加速度ピックアップ９からの検出信号
に基き、前記第一実施例において述べた動作に加えて次
に述べるような処理を行なうようになっている。

なお、本実施例のバランス状態検出装置は前記加速度
ピックアップ９、バンドパスフィルタ17、CPU23、計測
間隔調整ダイヤル21、及び計測時間調整ダイヤル22によ
り構成されている。

CPU23は前記計測間隔調整ダイヤル21によって設定さ
れた時間、例えば１時間ごとに、計測時間調整ダイヤル
22によって設定された計測時間、例えば５分間だけサン
プリングを実行する。すなわち、CPU23は前記第一実施
例と同様に、加速度ピックアップ９からの検出信号に基
いて振動の各ピーク値を0.5秒間隔で平均しそれぞれ平
均ピーク値とするとともに、５分間に得られる各平均ピ
ーク値の内、最も小さいピーク値を10個選出し、さらに
これらの平均値を演算する。そして、CPU23はこのよう
にして１時間ごとに得られたピーク値をその都度前記プ
リンタ15にプリントアウトさせる。

一般に、研削抵抗等によって生じてバンドパスフィル
タ17を通過してしまった振動は、砥石２自体のアンバラ
ンスに起因する振動に上乗せされ振動波形の振幅を大き
くする。従って、CPU16に入力された振動の内、ピーク
値の大きなものは研削盤１の動作等による振動を含み、
ピーク値の小さなものはほぼ砥石２のアンバランスに起
因する振動そのものと見なすことができる。従って、上
述のように検出信号の中から小さいピーク値を抽出すれ
ば、その時点の砥石２のバランス状態を正確に把握する
ことができる。

さらに、本実施例においては振動の最も小さいピーク
値10個の平均値をプリントアウトさせるように構成した
ため、仮に何らかの原因で検出信号中に砥石２自体のア
ンバランスよるものより遥かに小さい異常なピーク値の
振動を含んでいたとしても、プリントアウトされた振動
量はほとんど影響を受けることがない。

なお、本実施例のバランス状態検出装置にはCPU16に
て抽出された砥石２の振動値をプリンタ15にプリントア
ウトさせたが、その代わりに、この値を表示装置14に表
示させてもよいし、前記第一実施例のようにピーク値自
体に加えてそれが発生する位相も特定し、これらの値に
基いて修正装置３を作動させてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の砥石のバランス状態検
出装置によれば、研削盤の作動状態にかかわらず砥石の
バランス状態を正確に検出することができるという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明を具体化した第一実施例を示し、第
１図は研削盤とその制御部、表示装置、プリンタ、及び
修正装置の関係を示す説明図、第２図は修正装置の内部
を示す正面図、第３図は電気的構成を示すブロック図、
第４図は加速度ピックアップと原点検出センサの検出信
号を示す図、第５図は第二実施例の電気的構成を示すブ
ロック図である。 １は研削盤、２は砥石、９な振動検出手段としての加速
度ピックアップ、16は判定手段、動作識別手段としての
CPU、17は第一の抽出手段としてのバンドパスフィル
タ、23は第二の抽出手段としてのCPU。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−94242（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−259232（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−54327（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−18233（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−190432（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−182327（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】研削盤（１）の回転駆動される砥石（２）
   を対象とし、そのバランス状態を検出する砥石のバラン
   ス状態検出装置において、 前記研削盤（１）が実行する動作の内、所定の動作が実
   行されるのを識別する動作識別手段（16）と、 前記動作識別手段（16）の識別結果に応じて砥石（２）
   のバランス状態の検出結果を有効、又は無効化させる判
   定手段（16）と を備えた砥石のバランス状態検出装置。
2. 【請求項２】研削盤（１）に発生する振動を振動検出手
   段（９）にて検出し、その振動から研削盤（１）の砥石
   （２）回転数と対応する周波数の振動のみを第一の抽出
   手段（17）にて抽出し、その振動の大きさにより前記砥
   石（２）のバランス状態を検出する砥石のバランス状態
   検出装置において、 前記第一の抽出手段（17）にて抽出された振動から振幅
   の小さい振動を抽出する第二の抽出手段（23）を備えた
   砥石のバランス状態検出装置。