JP2817958B2 - 研削工程を制御するための改良された装置と方法、および砥石を修正するための装置と方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一般的に研削工程を実施するために回転砥石
車を用いた研削盤に関し、とくに超砥粒研削砥石車を使
用する機械とそれの自動制御とに関する。

従来技術の説明 連続した工作物が研削されるときにたとえばCBN（立
法晶窒化ホウ素）砥石車およびダイヤモンド砥石車のよ
うな超砥粒砥石車が尖鋭度を増加する傾向にあり、した
がって砥石車に与えられる法線抵抗が同じであっても金
属除去速度が大きくなり、これにより寸法および仕上げ
に変動を生ずる結果となることは研削技術分野において
既知である。

超砥粒砥石車を再修正すると結合剤により粒子が平坦
化されるので砥石の研削作用を鈍化させることはよく知
られている。砥石車が工作物を順次に研削するとき種々
の研削作用を介して結合剤は侵食され、これにより新た
な尖鋭な粒子材料が露出される。

超砥粒砥石車および砥石車ドレッシング（目直し）パ
ターンを扱った従来技術の文献の１つに米国特許第4,65
3,235号があり、この中では、研削サイクルのスパーク
アウトまたはドウェル（dwell:一時停止）部分において
所定の時間間隔で研削砥石駆動モータの動力消費量を検
知するのに電力トランスデューサが使用され、かつ最大
研削動力から、送りを再開始するためのある所定低位動
力レベルへ、移行する間の動力レベルがモニタされる方
法が開示されている。もし時間間隔が到達する前に低位
動力レベルが発生したならば砥石車はその使用目的に対
して尖鋭になりすぎていることがわかり、いま尖鋭にな
りすぎた砥石車を再修正しかつ「鈍化」させるためにド
レッシングサイクルが開始される。砥石車駆動モータ動
力消費量をモニタすることは簡単でかつ費用がかから
ず、また等式すなわち動力はVs×Ftに等しい。（ここで
Vsは研削砥石車速度:M/S）という関係から接線抵抗成分
Ftを求めることが可能なので、砥石駆動モータ動力消費
量をモニタするという一般的発想は通常の研削砥石車用
いる機械においてはよく知られている。動力モニタはギ
ャップ除去装置およびクラッシュ検出器としてきわめて
有用であり、適応制御概念の基礎として使用されてき
た。しかしながら動力モニタは、砥石車尖鋭度測定に不
可欠と考えられ注線抵抗Fnの測定に適していない。

砥石車尖鋭度を評価して研削工程を制御することにお
いて、他の従来技術特許は研削砥石車主軸のたわみを検
出することにより砥石車の送り速度を制御することを教
示しようとする試みている。このような特許の１つが米
国特許第3,344,560号である。法線抵抗はとくに内面研
削盤の場合に研削工程における主要なたわみ発生抵抗で
あり、ある従来技術の機械では、もし研削砥石車主軸が
たわんだときは砥石車を工作物に対し再心出しをするた
めに砥石車ヘッドを旋回させてきた。

内面研削盤はたとえは外面研削盤に比較してその砥石
車支持主軸の直径が一般的に小さいので、砥石車支持主
軸のたわみはとくに敏感である。

〔発明の要約〕

本出願人は、法線抵抗トランスデューサが研削砥石車
側から見た法線抵抗Fnを測定する系であって、 （ａ） 一定の法線抵抗研削サイクルを制御すること
と； （ｂ） 砥石車尖鋭度を法線抵抗Fnとおよび下限界抵抗
Fthとの関数として評価することと； （ｃ） 工作物のランナウトを測定することと； （ｄ） 研削サイクルをたとえば急速傾斜上昇切込みに
より最適化することと； （ｅ） ギャップ解消のための工作物の接触を検知する
ことと；および （ｆ） 下限界抵抗Fthをサイズ調節のための基礎とし
て使用することと； を含む方法により研削工程を制御するために使用される
ところの系を考えついた。

さらに本出願人は、 （ａ） 正しいダイヤモンドの接触をモニタすること
と； （ｂ） ドレッシング抵抗状態から砥石の幾何系形状を
モニタすることと；および （ｃ） （１） ドレス間隔を決定するために；および （２） 形直しの後で法線抵抗とおよびドレッ
シング速度とを制御することにより砥石を調節するため
に； 砥石車尖鋭度測定法を使用することと； を含む方法により砥石修正工程を制するために法線抵抗
トランスデューサを使用する制御系を考えついた。

砥石車ヘッド主軸上に作用する法線抵抗Fnをモニタす
るために本出願人により選択された抵抗測定系はきわめ
て剛な構造となるように選択されたが、これは既存の代
表的な砥石車ヘッド装着配置すなわち最終的には往復台
系に結合される砥石車度ヘッドの下側に板を積重ねる配
置とは妥協しないであろう。

電力計などのような動力モニタは砥石車ヘッド抵抗を
モニタするために本出願人により選択された圧電構造ロ
ードセルに比較して応答時間がかなり遅い（約200:1の
比〕。

本発明は回転可能な工作物に接触される回転可能な超
砥粒砥石車を有する研削盤として態様化して図示され、
ここで該研削盤は砥石と工作物との間の法線方向接触抵
抗をモニタする抵抗トランスデューサを有する。モニタ
された法線抵抗に応じて研削送り速度が変化される。

代替態様においては、工作物の真円外れを求めるため
に法線抵抗が使用される。

他の代替態様においては、砥石修正サイクルを求める
ために法線抵抗が使用される。

〔実施例〕

図面の第１図を参照すると、例示の内面研削盤10は、
研削工程の間に工作物12を支持しかつ回転させるための
工作主軸台11を有するように図示されている。研削盤10
は工作主軸台11を支持するベッド13有し、研削砥石車ヘ
ッド14は旋回テーブル15に装着される一方で、研削工程
を実施する間に研削砥石車17を工作主軸台12に対し相対
移動させるようにＸ軸往復台16により支持される。Ｘ軸
往復台16はＺ軸運動すなわち工作物12の軸方向運動を与
えるように機械ベット13に滑動可能に装着されたＺ軸往
復台18上に支持されている。往復台16、18を移動させる
ために適当なＸおよびＺ軸サーボ駆動部19、20が設けら
れている。機械10にコンピュータ数値制御装置（CNC）2
1が付属されて装置21はプログラム命令とおよび砥石車
ヘッドトランスデューサまたはロードセル22（第３図お
よび第４図参照）により検出される抵抗係数とに従って
サーボ命令を提供するように働く。

機械ベッド13はまた砥石修正装置23をも支持し、この
場合は超砥粒砥石車17をドレッシング（目直し）するた
めのカップ型回転ダイヤモンド砥石車24を有する。

第２図の立面図は研削砥石車17が研削モードすなわち
工作物12の内孔内にあるところを示し、この場合Ｘ軸運
動は半径方向の法線抵抗Fnを発生させよう。研削中には
また接線抵抗Ftanも存在する。第３図は研削砥石車ヘッ
ド14と研削砥石車17とを示し、ここで研削砥石車17は砥
石車ヘッド14内の回転主軸25に装着され、砥石車ヘッド
14は回転テーブル15により支持され、かつ砥石車ヘッド
14は中間テーブル26とおよびきわめて丈夫なロードセル
22とにより回転テーブル15に固定される。第４図に示す
ようにロードセル22は４個の圧電装置27すなわち負荷抵
抗に応答して信号を出す固体素子部材で構成された組立
体である。図示のロードセル22はキスラー（Kistler）
社から提供されている市販の組立体であって、組立ボル
ト28により大きな予備荷重が与えられ、ボルト28は数千
ポンドの予備荷重を形成する。使用されるロードセル22
は、ＸおよびＺ方向（第１図参照）の抵抗だけでなく、
第１図から見て紙面に向くＹ方向の抵抗も検出可能であ
り、ここでX,YおよびＺは相互に直角方向の抵抗成分で
ある 第２図のFnに相当するＸ成分は、係数ラムダ（Λ）を
考慮して、装置の研削条件を決めるに際し極めて有用な
成分である。尚、斯かる係数ラムダは、単位法線当り１
分間の立方単位で示す金属除去容積速度である。

第３図ａに示すように、従来使用していた取付板（不
図示）に代えてロードセル22を使用した。但し、これに
よって機械の剛性が著しく損なわれることはない。装置
27には0.1MNの予備荷重が与えられ、これはトランスデ
ューサの直線性とセルの剛性とを確保する。

ロードセル22により、法線方向、接線方向および軸方
向の研削抵抗が容易に求められる。信号の交差結合は代
表例では１％より小であるので問題はない。したがって
この系によれば、1Nより小さい抵抗測定値変動は識別可
能である。

測定時間フレーム内で直線関数である圧電装置に固有
の信号ドリフト（0.5ニュートン秒より小さい）の問題
はコンピュータで調節される。

〔研削砥石車主軸〕

従来技術に機械においては、抵抗測定は研削抵抗に比
例する識別可能な変位を可能にする追従要素に依存して
いる。この研削盤では別の方法が用いられている。

この研削盤で使用される好ましい研削砥石車主軸25
は、前方および後方の両方でABECクラス９のアンギュラ
玉軸受の対応対で組立てられた急速回転主軸である。そ
の剛性特性のためにこのような配置が選択された。低速
においては24Krpm主軸が使用され、これは14Kwのモータ
を有しかつ90MN/mを超える静的半径方向剛性を有してい
た。高速用には9.5Kwモータを有する45Krpm主軸が使用
された。この主軸は65MN/mの静的剛性を有していた。両
ケースとも剛性は主軸先端で測定される。

第５図および第６図を参照すると、出願人は例示の砥
石等級に対しあるパラメータを決定した。第５図は比金
属除去速度対仕上げ（RMS:二乗平均値平方根）のプロッ
トであり、一方第６図は種々の送り速度に対する一群の
曲線を示し、ここで定常状態に到達するとラムダの値が
一様になる傾向を有する。以上より、ラムダの値が、研
削工程が進むにつれて尖鋭する砥石車の尖鋭量や、当初
は「鈍化した状態」にある研削砥石車17を所望の研削品
質にまで仕上げる手段を決める重要な基準であることが
判明した。

第７図は法線抵抗対蓄積容積のプロットを示し、ここ
で切込み速度の一群がプロットされて超砥粒砥石車17を
用いて到達した定常状態を示す。

第８図は研削砥石車が制御抵抗速度（C.F.速度）に急
速に接近して切込みが停止されるまでそのC.F.速度に維
持され、次に種々の減少素度（D.R.）を有するドウェル
（一時停止）またはスパークアウト期間が発生し、減少
速度の終端で下限界抵抗Fthが発生するところの研削サ
イクルを示すグラフであり；下限界抵抗はその抵抗では
研削が行われない研削砥石と工作物との間の境界面抵抗
と定義される。

第９図は法線研削抵抗Fn対時間の実際のプロットを示
したグラフである。

第10図はラムダ対法線抵抗の直線プロットであり、他
のパラメータが選択されたときあるパラメータを決定す
るのに使用される。

磁器質結合CBN（または他の超砥粒）研削砥石の組
成、たとえば粒径、コンセントレーション（集中度）お
よび気孔率などを説明する標準基準のほかに砥石の金属
除去特性の主な決定因子は、砥石面の状態である。

トルーイング（形直し）の直後は結合剤表面は粒子先
端と同じ面位置であるので、たとえあったとしても粒子
の突起はほとんどないに等しい。これにより金属除去能
力の小さい鈍作用砥石車を形成する。この砥石は、グリ
ッドブラスト加工、軟かいカーボランダム棒を用いた棒
突き加工、または通常低速度で行われる研削加工を含む
数種の方法により開放または修正が可能である。これら
の方法の各々の目的は結合剤を侵食して十分な粒子突起
およびチップ間隔を形成することである。

生産状態で運転するとき、多数の研削サイクルの後に
ビトリファイドCBN砥石車は結果的にそれ自身を修正す
るであろう。砥石車は、その定常状態になる、即ち、固
有の尖鋭度を備えるまで、それ自身でもって尖鋭化して
いく。その本質的状態が望ましい研削状態であろう。グ
リットブラスト加工または棒突き加工によりこの状態に
到達することは、反復方法または予言可能方法で達成す
ることを困難にする。したがって、新しい砥石車をドレ
ッシングした後に送り速度を減少することおよび砥石車
がより尖鋭になったときにこの送り速度を徐々に増加す
ることを通常含むところの制御された工程によりこの状
態を達成することが普通の方法である。ある種の従来技
術の機械は離散的固定入力からこの修正サイクルを自動
的に実施可能であるが、出願人は以下に述べるような砥
石車尖鋭度値即ち金属除去パラメータΛｗのフィードバ
ックからこれを自動的に行う系を考えついた。

また摩耗速度が小さいので、ビトリファイド結合CBN
砥石車は通常リ・トルーイング（再形直し）作業を必要
とする前にいくつかの数を部品をスキップする。しかし
ながらそれが起きるときは、トルーイング作業が砥石車
の尖鋭度すなわち切削能力に影響を与えるかどうかを予
測することはむずかしい。以下に述べる工程は、新砥石
車のドレッシング後またはスキップドレッシング後のい
ずれかで、トルーイングの鈍化効果を行わせるように手
を加えることのないオペレータ不要の修正サイクル行う
ための方法である。

逐次的に部品が研削されると、結合剤が侵食されると
共に砥石車はより尖鋭な使用をする。その結果、本質的
な尖鋭度値が到達されるまで抵抗レベルは減少する。尖
鋭度の２つの尺度が計算された。１つの尺度である金属
除去パラメータΛｗは、単位抵抗当りの金属除去容積速
度mm³/分/N（第６図）として表される。他方は、ジュー
ル/mm³として表される比動力（第6a図）である。これら
の数値は両方とも、定常状態砥石車尖鋭度に与える送り
速度の効果を示す。

結合CBN砥粒を用いた適応研削のためにここに使用さ
れる原理は、剛な機械装置において、単位時間当りの砥
石車／工作物変位と、砥石車の回転速度と、および砥石
車17により切取られる研削幅とを用いることによりラム
ダの値が（周期的かつ連続的に）計算可能であるという
事実と組合せながら研削抵抗のモニタリングを介して砥
石車状態を連続的に測定する能力に向けられる。抵抗測
定系からの代表的な出力軌跡が第3b図に示されている。
軌跡は特性曲線であり次の５つの明確な相：すなわち、
ａ）近接部分（非接線）、ｂ）弾性係合および抵抗上
昇、ｃ）定常状態における研削、ｄ）スパークアウト，
およびｅ非接触状態より上の下限界抵抗レベルを有す
る。砥石車の尖鋭度値の計算が主要計算であるが：比エ
ネルギー、燃焼時エネルギー、および最適スパークアウ
ト時間もまた求めることが可能である。

さらにこの系を用いることにより砥石面の状態の検査
が可能なので、ドレッシング抵抗が敏感に測定可能であ
る（第10a図）。したがって制御は、不均一な硬さ、構
成または形状を示す砥石車状態の警告を発することが可
能であり、また不適当な内孔プロフィルまたはテーパに
より部品が廃棄されるのを防止することが可能になる。

第3b図を参照すると、定常状態最大抵抗レベルと定常
状態減少下下限レベルとが接近されることがわかるであ
ろう。ビトリファイド結合CBN砥石車を使用して試験中
に、各サイクルの砥石車摩耗および尖鋭度の変化は無視
しうることが推定された。したがって研削サイクル定常
状態部分内では、主軸たわみ度はゼロでありかつ金属除
去速度は次式で与えられる。

Qw＝〔DwW〕〔Vf〕 Qw＝金属除去速度 Dw＝工作物の直径 W ＝接触幅 Vf＝半径方向送り速度 また、もし下限界抵抗レベルが種々の砥石車尖鋭度状
態に対し実験的に確認されるならば、そのときスパーク
アウト曲線上にある点の研削抵抗減少速度は次式から求
められる。

Λw ＝金属除去パラメータ Fi ＝初期スパークアウト法線分力 Fth ＝下限界法線分力 Ks ＝系の剛性 t_c ＝時間 この抵抗傾向を観察することにより砥石車17の状態が
決定可能である。したって、ドレッシングをすべきか否
かの決定は減少サイクル中に測定された研削抵抗に基づ
いて行うことが可能である。

また砥石車形状が劣化するとき、トルーイング（形直
し）が必要となる。第10b図は相当直径Deとドレス頻度
との関係を示す。これは簡単に次式で表される。

PPD＝ADe^B PPD＝ドレス当りの部品数 A,B＝砥石車に関連する定数 第10a図は一緒に並べてクランプされた２個の研削砥
石車にまたがって測定した法線抵抗測定値のプロットを
示す。

〔砥石車尖鋭度の決定〕

圧電ロードセル22を用いて、機械の制御装置は法線方
向研削抵抗Fnと接線方向研削抵抗Ftとの両方を測定可能
である。Fnの測定から制御装置は一定抵抗研削サイクル
（第９図）を求めることが可能である。この法線抵抗
は、一定に保持されるので、定常状態たわみ状態は次式
の場合に達成される。

Vf＝Vs＋Vw ここでVf＝Ｘ軸送り速度 Vs＝砥石の半径方向変化速度 Vw＝工作物の半径方向変化速度 さらにビトリファイド砥石車の摩耗速度は無視可能な
ので、Vsは０とみなされ、したがって Vf＝Vw が成立する。

第９図を参照すると、機械の制御装置はサイクルの一
定抵抗部分の間の時間間隔t₀からt₁までをモニタし、ま
たこの間隔の間のＸ軸の送り量X₀からX₁までをもモニタ
する。これらの値から次の値が計算される。

金属除去パラメータであるラムダ（Λｗ）は次式で表
される。

ここでＤ＝加工直径 Ｗ＝加工幅 π＝定数 Fth＝下限界抵抗 （π、Ｙ、Ｄ、Ｘ、Ｗ）Fthは定数であり、Fnは固定値
に設定され、かつVfはいま計算されたので、このとき制
御装置はラムダの値を計算する。Λｗは砥石尖鋭度また
は金属除去能力を示すので、ここで機械の制御装置は実
験または理論のいずれかから求められかつ記憶されてい
る表現を参照してΛｗに対する許容研削抵抗Fnを求める
ことが可能である（第10図）。次にこの新しいFn値は、 の式を用いてこの新しいFnを維持するのに必要な対応の
Vf値をもまた計算する。

〔砥石車修正〕

すべての新しい砥石車について、ドレスオフ、スキッ
プドレスまたは要求によるドレスを行った後に、機械の
制御装置21は所定の試験研削抵抗Fn−testで次の工作物
12を自動的に研削する。この試験研削の間にΛｗに対す
る値が求められる。次にこの値は一定のFn値を決定し、
また次の研削サイクルに対する対応のVf値をも決定す
る。この手順は、Fnが所定の値すなわち通常研削砥石17
の本質的Λｗ値に付属する値に到達するまで継続され
る。

従来技術においては用語「トールイング（形直し）」
と「ドレッシング（目直し）」とはしばしば混同して使
用されるが、ここでは性状修正砥石を得るために別個の
定義として使用される。とくに砥石のドレッシングは主
に仕上げおよび金属除去能力（すなわち砥石の表面一体
性）を形成するために行われ、したがって機械サイクル
内の「ドレッシング修正」の作業セットは、たとえばダ
イヤモンド尖端または砥石である修正用工具を砥石に対
して（比較例）遅い送り速度で行う軽い切削（およびそ
れに対する補償）を含む。一方砥石のトールイングは新
しい砥石または使用後の砥石のいずれがで主として砥石
の形状を形成するのに使用され、したがって機械サイク
ル内の「トルーイング修正」の作業セットは、修正用工
具と砥石との（比較例）速い送り速度における重い切削
（およびそれに対する補償）を含む。

したがって好ましい単一抵抗研削方法は次のようにし
て容易に達成される。

〔研削方法−単一抵抗法〕

ステップ１ 第５図および第６図参照；トルーイングが鈍化砥石を
製作するものと仮定のもとに、たとえばXBN 100T 100VH
Aの所定の砥石タイプで尖鋭度試験を行って次の値を求
める。

ステップ２ 選択する。

ステップ３ 多パスドレスに従って研削パラメータを求める。

ステップ４ 研削中の実際の砥石尖鋭度をモニタして次のサイクル
のための速度を求める。

ステップ５ 次の研削サイクルのための研削パラメータを決定す
る。

ステップ６ 多パスドレスが行われるまでステップ４および５を継
続する。

ここに開示の方法および装置はとくにCBN砥石のよう
な超砥粒砥石を評価するのに設計された研削試験の実施
から得られた成果である。

〔CBN研削試験の実施およびデータ取得技術〕

コンピュータ化データ取得はいきわめて有力な近代的
技術手法の１つである。アナログまたはディジタルのパ
ラメータは解析用パソコンをインターフェースにして電
子的に入力可能である。希望のトリガリングおよびタイ
ミングは容易にプログラムが可能であり、公式もそれが
記憶される前に入力に適用可能である。データが収集さ
れるとただちに測定項目の関数として他の変数が発生さ
れる。最後にパラメータ間の関係を描写的に示すために
価値のあるグラフを作成可能である。データの解像度が
高いので、これらのグラフは特定の領域をさらに詳細に
よく調べるように拡張可能である。以下の手順は内面研
削盤を試験するためにデータ取得系がどのように適用さ
れたかを示す。このデータ取得方法は砥石、研削液、ド
レッサを評価するために使用され、かつ、最も重要なこ
とには適応制御の概念のための基礎を提供するために使
用される。

〔試験データ取得機器〕

第14図の略図を参照すると、試験データ取得系の主要
要素は次のとおりである。

ａ） 研削抵抗を測定するために研削砥石車ヘッド14お
よび主軸25の下側に装着された一組の圧電抵抗リング
（ロードセル22） ｂ） 砥石車ヘッド動力消費量を求めるためおよびFtを
相互参照するための動力モニタ（電力トランスデューサ
29） ｃ） Ｘ軸方向位置をモニタするためのLVDT₃₀ ｄ） データ収集動作を起動するために工作主軸台11の
後側に装着された近接スイッチ31 ｅ） データを収集しかつ記憶するためにハードディス
クおよびフロッピーディスクの駆動装置を有した32ビッ
トマイクロコンピュータPC 32 ｆ） 信号調節器（ボード33）、増幅器34およびフィル
タ35 〔信号プロセシング〕 ４つのパラメータが測定された。

１） LVDT−往復台位置 ２） HP−砥石車ヘッド動力 ３） Ftan−接線方向研削抵抗 ４） Fn−法線方向研削抵抗 法線および接線抵抗はロードセル22の圧電装置により測
定される。圧電回路（図示なし）は命令されたときヌル
（null）化する設備を有する。

次に２つの測定抵抗信号は低域フィルタ35に送られて
砥石車ヘッド回転速度に基づく変動を除去する。これら
の両方の信号は、動力モニタ29からの出力信号とおよび
LVDT30からの変位信号とともにすべて信号調整器33に送
られる。これはサーボ駆動装置19、20により発生された
雑音を最少にしまた較正点を追加する。４つの信号はパ
ーソナルコンピュータPC 32とストリップチャート記録
計36との両方に送られる。

PC32へのインターフェースは取得ボードまたはアダプ
タ37を経由する。PC32への２つの追加入力はスタート取
得信号とおよび工作主軸台の近接スイッチ31とである。
ストリップチャート記録計36は試験の間比較のために使
用された。記録計36は利用可能なスタートおよびストッ
プ入力を有する。

〔データ取得手順〕

まず0.025秒ごとにデータが収集される。これにより
きわめて多くのデータが収集される。この問題に対する
解決は、データ取得を加工速度と確実に同期化するため
のトリガセンサとして工作主軸台近接スイッチ31を取付
けることであった。すべての研削サイクルは定常状態抵
抗が得られるように目的をもって設計されたので、最大
抵抗、最少抵抗またある中間抵抗が記録されるかどうか
は重要ではなかった。

PC32はスタート取得信号を待つようにプログラムされ
た。信号が受取られると、それは工作主軸台トリガか検
知されるごとにデータを収集した。CNC機械制御装置38
が送り速度研削をスタートする直前にストリップチャー
ト記録装置36をスタートするように制御装置38から命令
が送られた。30分後にロードセル22に付属の圧電回路を
ヌル化するように命令が与えられた。これは前の信号の
ドリフトを削除した。

同時にデータ取得ソフトウェアにデータ収集をスター
トするように命令が与えられた。しかしながら第１のセ
ットのデータは工作主軸台11上の近接スイッチ31が感知
されるまではセーブされなかった。次の４つの値の１組
がメモリ内に記憶された。これらの入力はアナログ値で
あった。−10Vから＋10Vまでの値が０ないし4095の値で
表された。近接スイッチ31が感知されるごとに他の組の
データが記憶された。これは研削サイクルを完了した後
に制御装置38がスタート取得命令を除去するまで継続し
た。加工速度は480RPMであったので、データ収集は１秒
間に８回行われた。

研削サイクルの完了されるとただちに、取得ソフトウ
ェアは生データをmm、ワットおよびニュートンの実際値
に変換した。変換は各入力に対してプログラム可能な公
式によりあらかじめ仕様化されていた。次に値はあらか
じめ決められたセル位置にある展開シート内に自動的に
入力された。この時点で取得ソフトウェアがその業務を
完了した。

ここで展開シートが取出されてマクロ的を用途に使用
される。データの一体化を確認するために、法線抵抗、
接線抵抗、および下限界抵抗がグラフとしてコンピュー
タPC32上に順次に表示された。展開シート内のすべての
データに基づいて多くの計算が行れた。定常状態のFn、
Ftanおよび出力の最大値が計算のために決定されかつ使
用された。

第１表はレポートファイル内のハードディスク上にセ
ーブされたサンプルデータを含み、そのレポートファイ
ルから一覧データシートが作成された。

1.905mm/min（.075 IPM）にて、 法線抵抗はまた、切削送り速度における「カッティン
グエア」を避けるために、ギャップエリミネータ速度の
終端すなわち砥石往復台が工作物に最大速度で送られる
位置をトリガするのにも使用可能である。砥石が工作物
と接触するとき、ギャップ速度は低下されて機械は急速
な粗研削速度に入る。

第11図および第12図の流れ図はモニタされた法線抵抗
に応答して制御されかつギャップエリミネータ速度を含
む好ましい研削サイクルを示す。

〔真円外れの検出〕

ロードセル22または砥石外周のまわりの法線抵抗の変
動をサンプリングしてこれにより工作物12の真円外れを
求めるのにも使用可能である。試験においては外周上で
30個ほどの断続位置の抵抗値がサンプリングされた。こ
のとき切込みは工作物12を真円にするようにサンプリン
グされた抵抗値に比例して変化された。

本発明は好ましい実施例に関して図示されかつ説明さ
れてきたが、本発明がそれに限定されることは意図とし
ていない。むしろ本発明は添付の特許請求の範囲に入る
すべての設計および修正態様にまでその範囲が及ぶもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動制御装置を有する内面研削盤の略平面図； 第２図は第１図に示す工作物の立断面図； 第３図は第１図の研削砥石車ヘッドの拡大斜視図； 第3a図はロードセル砥石車ヘッド装着対標準砥石車ヘッ
ド装着の周波数応答線図； 第3b図はCBN研削試験の間に求められた研削抵抗の線
図； 第４図は第１図の旋回テーブルおよび研削砥石車ヘッド
装着装置の平面図； 第５図は比金属除去速度対所定の砥石車等級に対する仕
上げを示すグラフ； 第６図は所定の砥石車等級に対するラムダ対累積除去容
積を複数の切込み速度に対して求めた複数の線図を示す
グラフ； 第6a図は比砥石車消費動力対工作物からの累積除去容積
の線図； 第７図は法線抵抗対累積容積を複数の切込み速度に対し
てプロットしたグラフ； 第８図は抵抗制御系を示す単位時間当りの切込み抵抗グ
ラブ； 第９図は一定研削抵抗サイクルの間に実際に求められた
法線抵抗対時間をプロットしたグラフ； 第10図はラムダ対法線抵抗をプロットしたグラフ； 第10a図はドレス法線抵抗測定値をプロットしたグラ
フ； 第10b図はドレス当りの部品数対相当直径をプロットし
たグラフ； 第11図は好ましくは研削系に対する流れ図の頂部部分； 第12図は好ましい研削系に対する流れ図の底部部分； 第13図は法線抵抗（Fn）および動力（Kw）対時間（秒）
をプロットした代表的なCBN研削パターンの線図；およ
び 第14図はCBN研削試験装置の略図である。 10……研削盤 11……工作主軸台 12……工作物 13……機械ベース 14……砥石車ヘッド 17……研削砥石車 19,20……相対送り手段 21……制御手段 22……測定手段（ロードセル） 23……砥石車修正装置 24……砥石車修正工具 27……抵抗トランスデューサ、圧電装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ・ビー・マトソン アメリカ合衆国マサチューセッツ州 01520，ホルデン，ウィンター・ヒル・ ロード 61 (72)発明者 バーナード・ディー・ヴァイレット アメリカ合衆国マサチューセッツ州レオ ミンスター，クレストフィールド・レー ン 73 (56)参考文献 特開 昭50−12676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−144957（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−203755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−72796（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−199359（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−79565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−79549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−39588（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−6875（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭47−18838（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭52−21674（ＪＰ，Ｙ１) 独国特許出願公開3636770（ＤＥ，Ａ １) 独国特許出願公開3430557（ＤＥ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B24B 49/00 - 49/18 B24B 53/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械ベース13と、回転可能な工作物12を支
   持するための前記ベース13により支持された工作主軸台
   11と、回転可能な超砥粒研削砥石車17を支持するための
   前記機械ベース13により支持された砥石車ヘッド14と、
   前記砥石車17と工作物12とを２つの間の法線抵抗ベクト
   ルに沿ってある送り速度で相対的に送るための手段19,2
   0とを有する研削盤10において、 前記砥石車17と工作物12とが接触している間に前記工作
   物12を相対的に回転するための手段11と、 前記砥石車17と前記工作物12との間に発生する前記法線
   抵抗ベクトルの大きさを前記工作物12の実質的に少なく
   とも１回転によって測定するための手段22と、 前記少なくとも１回転の間に複数の時間間隔で前記法線
   抵抗ベルトルをサンプリングしてそれらのサンプリング
   から工作物が砥石車から外れる位置を決定するための制
   御手段21とを含む、研削工程を制御するための装置。
2. 【請求項２】前記測定するための手段が抵抗トランスデ
   ューサを含む請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】前記抵抗トランスデューサが前記砥石車ヘ
   ッドに添付されたロードセルを含む請求項２記載の装
   置。
4. 【請求項４】前記ロードセルが圧電装置27を含む請求項
   ３記載の装置。
5. 【請求項５】機械ベース13と、回転可能な工作物12を支
   持するための前記ベース13により支持された工作主軸台
   11と、回転可能な超砥粒研削砥石車17を支持するための
   前記機械ベース13により支持された砥石車ヘッド14と、
   前記ベース13上に装着された砥石車修正装置23であって
   前記研削砥石車17と修正装置23を相互に対して相対的に
   移動するための送り手段19,20を含む砥石車修正装置23
   とを有する研削盤10において、 前記砥石車17と前記砥石車修正装置23との間の接触線に
   沿って発生する法線抵抗ベクトルの大きさを測定するた
   めの手段22と、 前記法線抵抗ベクトルの値に応じて砥石車修正装置の相
   対運動および回転数の量を変化するための制御手段21と
   を含む砥石車修正を決定するための装置。
6. 【請求項６】前記測定するための手段が抵抗トランスデ
   ューサを含む請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】前記抵抗トランスデューサが前記砥石車ヘ
   ッドに添付されたロードセルを含む請求項６記載の装
   置。
8. 【請求項８】前記ロードセルが圧電装置27を含む請求項
   ６記載の装置。
9. 【請求項９】（ａ） 研削砥石車17を砥石車ヘッド14上
   で回転するステップと、 （ｂ） 前記研削砥石車17に近接して砥石車修正工具24
   を設けるステップと、 （ｃ） 前記工具24と砥石車ヘッド14との間に周期的間
   隔で相対送り運動を行わせて前記砥石車17を前記修正工
   具24に接触させるステップとを含む研削盤10における研
   削砥石車17を修正するための方法において、 （ｄ） 前記砥石車17と前記工具24との間の法線方向接
   触抵抗を検出するための法線抵抗トランスデューサを設
   けることと、 （ｅ） 前記相対送り運転が行われている間に前記砥石
   車17と修正工具24との間の前記法線鉄鋼をモニタするこ
   とと、 （ｆ） 前記法線方向接触抵抗の値に応じて前記送り運
   動の送り速度を変化することとを含む、砥石車を修正す
   るための方法。
10. 【請求項１０】（ｇ）前記法線方向接触抵抗の値に応じ
    て前記周期的間隔の頻度を変化することを更に含む請求
    項９記載の方法。
11. 【請求項１１】前記ステップ（ｄ）が前記法線抵抗トラ
    ンスデューサ27を砥石車ヘッド装着部材22内に配置する
    ことを含む請求項10記載の装置。
12. 【請求項１２】前記ステップ（ｄ）が前記法線抵抗トラ
    ンスデューサ27として圧電ロードセルを使用することを
    含む請求項11記載の方法。