JP3918896B2 - 研削加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円柱体、偏心した円柱体あるいは非真円の円柱体などを含む概略円柱体の被加工物の外周面を研削加工するのに用いられる研削加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の研削加工装置としては、例えば図１０に示すようなものがあった。図示の研削加工装置は、回転駆動される主軸１０１を設けた主軸台１０２と、回転自在なセンタ１０３を設けた心押し台１０４と、研削砥石１０５を設けた砥石台１０６を備えており、主軸台１０２の主軸１０１と心押し台１０４のセンタ１０３とで被加工物Ｗを軸回りに回転可能に保持している。このとき、主軸台１０２には、主軸１０１とともに旋回するケレ１０７が設けてあり、被加工物Ｗには、ケレ１０７に係合するドッグ１０８が取付けてあって、ケレ１０７およびドッグ１０８により被加工物Ｗに回転を与えるようになっている。また、砥石台１０６は、回転駆動源であるモータ１０９と、回転伝達機構や砥石回転軸を収容したハウジング１１０を備えており、砥石台駆動手段１１１により、主軸台１０２および心押し台１０４で保持された被加工物Ｗに対して進退する方向（図の上下方向）および被加工物Ｗの軸線方向（図の左右方向）に駆動される。
【０００３】
上記の研削加工装置は、被加工物Ｗと研削砥石１０５を互いに同方向もしくは逆方向に回転させ、砥石台１０６を適宜の方向に移動させながら被加工物Ｗの外周面に研削加工を行うこととなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したような従来の研削加工装置にあっては、予め被加工物Ｗにドッグ１０８を取付けることから、加工前の段取りに時間がかかり、また、ドッグ１０８を取付けた部分を研削することができないので、この部分を研削するためには、それ以外の部分を研削し終えた被加工物Ｗを一旦取外し、ドッグ１０８の取付け位置および被加工物Ｗの向きを反転させてセットし直す必要がある。このため、従来の研削加工装置は、作業に多くの時間と手間がかかるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題になっていた。
【０００５】
なお、従来では、主軸台に、被加工物Ｗの端部を把持するチャックを備えた構成とし、ケレやドッグを用いないものもあったが、この場合、装置の構造が複雑になると共に、チャックで把持した部分の研削ができないので、ドッグを用いた場合と同様の問題点があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、従来使用していたケレやドッグあるいはチャックを一切不要にして装置を簡略化し、作業の時間や手間を節減することができると共に、高精度の研削加工を自動的に行うことができる研削加工装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる研削加工装置は、請求項１として、回転駆動される主軸を設けた主軸台と、主軸台の主軸との間で被加工物を軸回りに回転可能に挟持するセンタを設けた心押し台と、回転駆動される研削砥石を設けた砥石台と、挟持された被加工物に対して砥石台を進退駆動する砥石台駆動手段と、主軸台の主軸の回転負荷を検出する主軸負荷検出手段と、主軸台の主軸の回転速度を調整する主軸回転調整手段と、砥石台の研削砥石の回転負荷を検出する砥石負荷検出手段と、主軸負荷検出手段からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段を制御するのに加えて、砥石負荷検出手段からの検出信号に基づいて主軸回転調整手段を制御する研削加工制御手段を備え、被加工物を主軸およびセンタのみにより挟持すると共に、研削加工制御手段が、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力すると共に、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号が基準値以下になったときに、主軸回転調整手段に主軸の減速指令を出力し、その後、研削砥石の切込み量を一定量増加させる手段である構成としており、上記の構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
また、本発明に係わる研削加工装置は、請求項２として、回転駆動される主軸を設けた主軸台と、主軸台の主軸との間で被加工物を軸回りに回転可能に挟持するセンタを設けた心押し台と、心押し台の少なくともセンタを主軸台に対して進退駆動するセンタ駆動手段と、回転駆動される研削砥石を設けた砥石台と、挟持された被加工物に対して砥石台を進退駆動する砥石台駆動手段と、主軸台の主軸の回転負荷を検出する主軸負荷検出手段と、砥石台の研削砥石の回転負荷を検出する砥石負荷検出手段と、主軸負荷検出手段からの検出信号に基づいてセンタ駆動手段を制御するのに加えて、砥石負荷検出手段からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段を制御する研削加工制御手段を備え、被加工物を主軸およびセンタのみにより挟持すると共に、研削加工制御手段が、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、センタ駆動手段にセンタの前進指令を出力すると共に、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力する手段である構成とし、請求項３として、研削加工制御手段が、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、センタ駆動手段にセンタの前進指令を出力すると共に、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力し、砥石負荷検出手段からの検出信号が基準値以下になったときに、センタ駆動手段にセンタの後退指令を出力する手段である構成としており、上記の構成を課題を解決するための手段としている。
【０００９】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる研削加工装置では、主軸台の主軸と心押し台のセンタとの間で被加工物を軸回りに回転可能に挟持し、被加工物と研削砥石を互いに同方向もしくは逆方向に回転させて被加工物の外周面に研削加工を行う。この際、研削加工装置では、主軸負荷検出手段により主軸の回転負荷を検出し、研削加工制御手段により、主軸負荷検出手段からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段を制御しており、主軸の回転負荷の変化に応じて、砥石台を進退駆動して被加工物に対する研削砥石の切込み量を変化させる。つまり、主軸台の主軸と心押し台のセンタとの間において被加工物を所定の力で挟持しておけば、主軸と被加工物との保持状態が良好に維持されるように、被加工物に対する研削砥石の切込み量が調整される。
【００１０】
より具体的には、研削加工中において、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたとき、すなわち、被加工物に対する研削砥石の切込み量が過大であるために、主軸台の主軸と被加工物との間でスリップが生じたときに、主軸の回転負荷が低下するので、この回転負荷の低下を検出することで被加工物のスリップを判断し、研削加工制御手段により、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力して、被加工物に対する研削砥石の切込み量を減少させる。
【００１１】
また、請求項１に係わる上記の研削加工装置では、主軸の回転負荷の低下に伴って研削砥石の切込み量を減少させる一方で、砥石負荷検出手段により砥石台の研削砥石の回転負荷を検出し、研削加工制御手段により、砥石負荷検出手段からの検出信号に基づいて主軸回転調整手段を制御しており、研削砥石の回転負荷の変化に応じて主軸台の主軸の回転速度を変化させる。
【００１２】
さらに、請求項１に係わる上記の研削加工装置では、主軸台の主軸の回転負荷の低下に伴って研削砥石の切込み量を減少させた状態において、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号が基準値以下になったときに、研削加工制御手段により、主軸回転調整手段に主軸の減速指令を出力して主軸を減速させ、その後、研削砥石の切込み量を一定量増加させて切込み量が零になるのを防止し、自動的に最適条件を決定する。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる研削加工装置では、主軸台の主軸と心押し台のセンタとの間で被加工物を軸回りに回転可能に挟持し、被加工物と研削砥石を互いに同方向もしくは逆方向に回転させて被加工物の外周面に研削加工を行う。この際、研削加工装置では、主軸負荷検出手段により主軸の回転負荷を検出し、研削加工制御手段により、主軸負荷検出手段からの検出信号に基づいてセンタ駆動手段を制御しており、主軸の回転負荷の変化に応じて、心押し台のセンタを進退駆動して主軸とセンタによる被加工物の挟持力を変化させ、主軸およびセンタと被加工物との保持状態を常に良好に維持する。
【００１４】
より具体的には、研削加工中において、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたとき、すなわち、被加工物に対する研削砥石の切込み量が過大であるために、主軸台の主軸と被加工物との間でスリップが生じたときに、主軸の回転負荷が低下するので、この回転負荷の低下を検出することで被加工物のスリップを判断し、研削加工制御手段により、センタ駆動手段にセンタの前進指令を出力して、主軸とセンタによる被加工物の挟持力を増大させる。
【００１５】
また、請求項２に係わる上記の研削加工装置では、主軸台の主軸の回転負荷の低下に伴って心押し台のセンタを前進させる一方で、砥石負荷検出手段により砥石台の研削砥石の回転負荷を検出し、研削加工制御手段により、研削砥石の回転負荷の検出信号に基づいて砥石台駆動手段を制御しており、研削砥石の回転負荷の変化に応じて、砥石台を進退駆動して被加工物に対する研削砥石の切込み量を変化させる。
【００１６】
さらに、請求項２に係わる上記の研削加工装置では、主軸の回転負荷の低下に伴って心押し台のセンタを前進させた状態において、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、研削加工制御手段により、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力して、被加工物に対する研削砥石の切込み量を減少させる。
【００１７】
本発明の請求項３に係わる研削加工装置では、主軸の回転負荷の低下に伴って心押し台のセンタを前進させた状態において、砥石負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超え、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力した後、砥石負荷検出手段からの検出信号が基準値以下になったときに、研削加工制御手段により、センタ駆動手段にセンタの後退指令を出力して、主軸とセンタによる被加工物の挟持力を減少させる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる研削加工装置によれば、主軸を有する主軸台、センタを有する心押し台、砥石台、砥石台駆動手段、主軸負荷検出手段、および研削加工制御手段を備えた構成を採用したことにより、主軸およびセンタのみで被加工物を挟持する簡単な構造で、被加工物を確実に保持し且つ被加工物に回転を与えることができ、これにより、従来使用していたケレやドッグあるいはチャックが一切不要になると共に、従来のような被加工物のセットのし直しといった作業が不要になって、作業の時間や手間を節減することができ、さらに、被加工物のセットおよび取出しの自動化や、研削加工可能な被加工物の自由度の向上なども実現することができ、高精度の研削加工を自動的に行うことができる。また、砥石台駆動手段、主軸負荷検出手段、および研削加工制御手段を用いた自動制御により、主軸と被加工物との圧接状態が良好に維持されるように、被加工物に対する研削砥石の切込み量を最適なものに調整し得るので、主軸およびセンタのみで被加工物を挟持する簡単な構造でありながら、高精度の研削加工を自動的に行うことができ、とくに、主軸台の主軸と被加工物との間でスリップが生じた際に、被加工物に対する研削砥石の切込み量を自動的に一定量減少させて、それ以降のスリップの発生を抑制することができる。
【００２０】
また、請求項１に係わる上記の研削加工装置によれば、とくに、主軸回転調整手段および砥石負荷検出手段を用いた自動制御により、砥石台駆動手段および主軸負荷検出手段による切込み量の制御をカバーするものとして、研削砥石の回転負荷の変化に応じて主軸台の主軸の回転速度を変化させて、研削砥石の回転負荷を最適なものに調整することができる。
【００２１】
さらに、請求項１に係わる上記の研削加工装置によれば、とくに、主軸台の主軸の回転負荷の低下に伴って研削砥石の切込み量が一定量以下に減少した際に、主軸台の主軸を減速させることで研削砥石の回転負荷を一定量減少させて、被加工物のスリップの発生をより確実に防止すると共に、再び砥石の切込みを与えることにより、被加工物に対する研削砥石の切込み量が減少し過ぎるのを防止することができる。
【００２２】
本発明の請求項２に係わる研削加工装置によれば、主軸を有する主軸台、センタを有する心押し台、センタ駆動手段、砥石台、砥石台駆動手段、主軸負荷検出手段、および研削加工制御手段を備えた構成を採用したことにより、主軸およびセンタのみで被加工物を挟持する簡単な構造で、被加工物を確実に保持し且つ被加工物に回転を与えることができ、これにより、従来使用していたケレやドッグあるいはチャックが一切不要になると共に、従来のような被加工物のセットのし直しといった作業が不要になって、作業の時間や手間を節減することができ、さらに、被加工物のセットおよび取出しの自動化や、研削加工可能な被加工物の自由度の向上なども実現することができ、高精度の研削加工を自動的に行うことができる。また、センタ駆動手段、主軸負荷検出手段、および研削加工制御手段を用いた自動制御により、主軸の回転負荷の変化に応じて、主軸およびセンタと被加工物との圧接状態を常に良好に維持し得ると共に、例えば、研削砥石の切込み量を多くしたい場合には、主軸とセンタによる被加工物の挟持力を大きくし、切込み量を少なくしたい場合には挟持力を小さくするように制御し得るので、被加工物に必要以上の挟持力が加わるのを防止することができ、被加工物の変形を防止することができ、主軸台と心押し台とで被加工物を挟持する簡単な構造でありながら、高精度の研削加工を自動的に行うことができ、とくに、主軸台の主軸と被加工物との間でスリップが生じた際に、主軸とセンタによる被加工物の挟持力を自動的に一定量増大させて、それ以降のスリップの発生を抑制することができる。
る。
【００２４】
また、請求項２に係わる上記の研削加工装置によれば、とくに、砥石台駆動手段および砥石負荷検出手段を用いた自動制御により、センタ駆動手段および主軸負荷検出手段による挟持力の制御をカバーするものとして、研削砥石の回転負荷の変化に応じて、被加工物に対する研削砥石の切込み量を最適なものに調整することができる。
【００２５】
さらに、請求項２に係わる上記の研削加工装置によれば、とくに、主軸の回転負荷の低下に伴って心押し台のセンタが一定量以上に前進した際に、被加工物に対する研削砥石の切込み量を減少させて、被加工物のスリップの発生をより確実に防止すると共に、被加工物にそれ以上の挟持力が加わるのを防止することができる。これにより、被加工物が比較的小径である場合でも、主軸とセンタによる挟持力を適切なものにして、被加工物の変形を防止することができ、高精度の研削加工を行うことができる。
【００２６】
本発明の請求項３に係わる研削加工装置によれば、請求項２と同様の効果を得ることができるうえに、とくに、主軸の回転負荷の低下に伴って心押し台のセンタを一定量以上に前進させ、さらに、被加工物に対する研削砥石の切込み量を減少させた際に、主軸とセンタによる被加工物の挟持力を減少させて、被加工物に必要以上の挟持力が加わるのをより確実に防止することができる。
【００２７】
【実施例】
図１〜図３は本発明に係わる研削加工装置の一実施例を説明する図である。
【００２８】
図１に示す研削加工装置は、回転駆動される主軸１を設けた主軸台２と、センタ３を回転自在に設けた心押し台４と、回転駆動される研削砥石５を設けた砥石台６と、挟持された被加工物Ｗに対して砥石台６を進退駆動する砥石台駆動手段７と、主軸台２の主軸１の回転負荷を検出する主軸負荷検出手段８と、主軸負荷検出手段８からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段７を制御する研削加工制御手段９を備えている。この実施例の被加工物Ｗは、中間に大径部を有する概略円柱体である。
【００２９】
主軸台２は、主軸１を回転駆動する主軸用モータ１０を内蔵している。主軸台２および心押し台４は、図示しないベッド上に配置してあって、不動の主軸台２に対して心押し台４を進退させることができ、主軸１とセンタ３との間で被加工物Ｗを軸回りに回転可能に挟持する。ここで、主軸１およびセンタ３は、先端部が尖頭状を成している。これに対して、被加工物Ｗは、その両端部に、円錐形のテーパ穴が同軸状に形成してあり、両テーパ穴に主軸１およびセンタ３の尖頭状先端部を係合させた状態にして回転可能に挟持される。
【００３０】
砥石台６は、回転駆動源である砥石用モータ１１と、回転伝達機構や砥石回転軸を収容したハウジング１２を備え、研削砥石５の回転軸が主軸１やセンタ３の軸線と平行になるように配置してある。砥石台駆動手段７は、スライド用モータ１３を駆動源とするスライド機構により、主軸１およびセンタ３で挟持された被加工物Ｗに対して砥石台６を進退駆動すると共に、図示しない別のモータおよびスライド機構により、砥石台６を被加工物Ｗの軸線方向にも往復駆動する。
【００３１】
主軸負荷検出手段８は、主軸台２の主軸用モータ１０に取付けた電流検出器あるいは電流／電圧検出器を入力源とするものであって、検出した電流あるいは電流と電圧に基づいて主軸１の回転負荷を検出する。
【００３２】
研削加工制御手段９は、主軸負荷検出手段８からの検出信号が入力される演算装置１４と、演算装置１４からの指令信号に基づいて砥石台駆動手段７のスライド用モータ１３に駆動指令を出力する制御装置１５を備えている。ここで、研削加工制御手段９は、研削加工中における主軸負荷検出手段８からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、砥石台駆動手段７のスライド用モータ１３に砥石台６の後退指令を出力する。とくに、この実施例では、演算装置１４において、主軸１の回転負荷の変動を監視し、その変動量が予め設定した基準値を超えたときに、制御装置１５からの指令により砥石台６を一定量後退させる。
【００３３】
上記の構成を備えた研削加工装置の動作を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
研削加工装置は、心押し台４の前進ならびに位置決めにより、主軸台２の主軸１と心押し台４のセンタ３とで被加工物Ｗを一定の挟持力で保持したのち、主軸用モータ１０を作動させて、主軸１とともに被加工物Ｗを回転させる。つまり、被加工物Ｗには、主軸１との間の摩擦力により回転が与えられる。そして、砥石用モータ１１を作動させて、被加工物Ｗの回転方向と同一または逆の方向に研削砥石５を回転させ、さらに、砥石台駆動手段７により砥石台６を移動させて、被加工物Ｗの外周面に対する研削加工を開始する（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００３５】
この研削加工の開始とともに、研削加工装置は、主軸負荷検出手段８により常に主軸１の回転負荷を検出し、研削加工制御手段９において、回転負荷の変動を監視し続けている（ステップＳ３）。ここで、例えば、被加工物Ｗにおいて研削砥石５から受ける力が大きくなり、主軸１と被加工物Ｗとの間でスリップが生じると、図３に示すように、主軸１の回転負荷（主軸用モータ１０の負荷）が急激に減少する。
【００３６】
このとき、研削加工装置は、研削加工手段９の演算装置１４において、回転負荷の変動量が基準値を超えたと判定（ステップＳ３においてＮｏ）すると、主軸１と被加工物Ｗとの間でスリップが発生したと判断して、制御装置１５に指令信号を出力し、さらに、制御装置１５から砥石台駆動手段７のスライド用モータ１３に後退指令を出力し、砥石台６を一定量後退（上昇）させることにより、被加工物Ｗに対する研削砥石５の切込み量を一定量減少させる（ステップＳ４〜Ｓ７）。
【００３７】
これにより、被加工物Ｗへの負荷が減少し、それ以降の被加工物Ｗのスリップが防止されて、良好な研削加工が継続されることになる。なお、再び被加工物Ｗのスリップが生じれば、研削砥石５の切込み量を一定量減少させる上記の制御を繰り返し行い、被加工物Ｗへの負荷を適切なものにする。
【００３８】
また、研削加工手段９の演算装置１４において、主軸１の回転負荷の変動量が基準値の範囲内であると判定（ステップＳ３においてＹｅｓ）したときには、研削加工の終了を確認するのに続いて、加工ステップが全て終了しているか否かを判定し、終了していないと判定（ステップＳ９においてＮｏ）した場合には、上記の制御フローを繰り返し、終了したと判定（ステップＳ９においてＹｅｓ）した場合には、作業を終了する（ステップＳ８〜Ｓ１０）。
【００３９】
このように、上記実施例の研削加工装置では、従来使用していたケレやドッグあるいはチャック等が不要であって、セットした被加工物Ｗの全体を研削加工し得るので、従来のように部分的に研削加工した被加工物Ｗをセットし直す必要も無く、被加工物Ｗのセットや取外しを自動化することも容易である。また、被加工物Ｗを挟持するという簡単な構造でありながら、主軸１に対して被加工物Ｗがスリップした際には、研削砥石５の切込み量を減少させてスリップを防止する自動制御を行うこととなり、言い換えれば、研削砥石５の最適な切込み条件を自動的に決定し得ることとなる。
【００４０】
図４および図５は、本発明に係わる研削加工装置の他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４１】
図４に示す研削加工装置は、前の実施例の装置（図１参照）の構成に加えて、主軸台２の主軸１の回転速度を調整する主軸回転調整手段２１と、砥石台６の研削砥石５の回転負荷を検出する砥石負荷検出手段２２を備えると共に、研削加工制御手段９が、主軸負荷検出手段８からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段７を制御するのに加えて、砥石負荷検出手段２２からの検出信号に基づいて主軸回転調整手段２１を制御するようになっている。
【００４２】
主軸回転調整手段２１には、主軸用モータ１０の回転数を調整するインバータが用いられ、このインバータの働きで主軸１の回転速度を調整する。砥石負荷検出手段２２は、砥石用モータ１１に取付けた電流検出器あるいは電流／電圧検出器を入力源とするものであって、検出した電流あるいは電流と電圧に基づいて研削砥石５の回転負荷を検出する。
【００４３】
研削加工制御手段９は、研削加工中において、主軸１の回転負荷の低下に伴って研削砥石５の切込み量を減少させる制御を行ったうえで、砥石負荷検出手段２２からの検出信号が基準値以下になったときに、主軸回転調整手段２１に主軸の減速指令を出力し、その後、研削砥石５の切込み量を一定量増加させる。
【００４４】
上記の構成を備えた研削加工装置の動作を図５のフローチャートを用いて説明する。なお、図５におけるステップＳ２１〜Ｓ２７およびステップＳ３２〜Ｓ３４は、先の実施例の動作（図２参照）でのステップＳ１〜Ｓ７およびＳ８〜Ｓ１０と同じである。
【００４５】
すなわち、研削加工装置は、主軸１と被加工物Ｗとの間でスリップが発生し、これにより主軸１の回転負荷が低下し、ステップ２３において、主軸１の回転負荷の変動量が基準値を超えたと判定（Ｎｏ）したときに、研削砥石５の切込み量を一定量減少させる制御（ステップＳ２４〜Ｓ２７）を行い、その後、研削加工制御手段９の演算装置１４において、砥石負荷検出手段２２からの検出信号に基づいて研削砥石５の回転負荷が基準値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。
【００４６】
そして、研削砥石５の回転負荷が基準値以下ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２３に戻り、また、研削砥石５の回転負荷が基準値以下である場合（Ｙｅｓ）には、制御装置１５に指令信号を出力し、制御装置１５から主軸回転調整手段２１に主軸１の減速指令を出力し、主軸１（主軸用モータ１０）の回転数を一定量減少させ、その後、砥石台６とともに研削砥石５を前進させて一定の切込みを与える（ステップＳ２９〜Ｓ３３）。
【００４７】
つまり、上記実施例の研削加工装置は、主軸１の回転負荷の低下に伴って研削砥石５の切込み量を一定量減少させる制御を行うが、この制御を繰り返し行うと研削砥石５の切込み量が著しく減少してしまう恐れがあるため、主軸回転調整手段２１および砥石負荷検出手段２２を用いた自動制御により、主軸１を減速させた後に砥石台６を前進させて研削砥石５の切込みを与え、研削砥石５の回転負荷を最適なものに調整し、これにより、被加工物Ｗのスリップの発生をより確実に防止し、且つ被加工物Ｗに対する研削砥石５の切込み量が減少し過ぎるのを防止するものとなっている。
【００４８】
図６および図７は、本発明に係わる研削加工装置のさらに他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
図６に示す研削加工装置は、主軸１を設けた主軸台２と、主軸台２との間で被加工物Ｗを回転可能に挟持する心押し台４と、心押し台４の少なくともセンタ３を主軸台２に対して進退駆動するセンタ駆動手段２３と、回転駆動される研削砥石５を設けた砥石台６と、挟持された被加工物Ｗに対して砥石台６を進退駆動する砥石台駆動手段７と、主軸１の回転負荷を検出する主軸負荷検出手段８と、主軸負荷検出手段８からの検出信号に基づいてセンタ駆動手段２３を制御する研削加工制御手段９を備えている。
【００５０】
センタ駆動手段２３は、ばね機構２４を介してセンタ３を進退駆動する駆動部２５を備えている。研削加工制御手段９は、研削加工中における主軸負荷検出手段８からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、センタ駆動手段２３にセンタ３の前進指令を出力する。
【００５１】
上記の構成を備えた研削加工装置の動作を図７のフローチャートを用いて説明する。なお、図７におけるステップＳ４１〜Ｓ４３およびステップＳ４７〜Ｓ４９は、先の実施例の動作（図２参照）でのステップＳ１〜Ｓ７およびＳ８〜Ｓ１０と同じである。
【００５２】
すなわち、上記の研削加工装置は、研削加工中において、主軸１と被加工物Ｗとの間でスリップが発生し、これにより主軸１の回転負荷が低下し、研削加工制御手段９の演算装置１４において、主軸１の回転負荷の変動量が基準値を超えたと判定（ステップＳ４３においてＮｏ）すると、制御装置１５に指令信号を出力し、制御装置１５からセンタ駆動手段２３に前進指令を出力して、心押し台４のセンタ３を一定量前進させ、主軸１とセンタ３による被加工物Ｗの挟持力を一定量増加させる（ステップＳ４４〜Ｓ４６）。つまり、被加工物Ｗとの接触部面積が増大するため、主軸１と被加工物Ｗとの摩擦力、および被加工物Ｗとセンタ３との摩擦力が増大し、それ以降の被加工物Ｗのスリップが防止される。
【００５３】
また、上記実施例の研削加工装置は、主軸１の回転負荷の変化に応じて、主軸１とセンタ３による被加工物Ｗの挟持力が最適なものとなるように制御し得るので、上記したスリップの防止だけでなく、例えば、研削加工の種類に対応して挟持力を最適なものに制御することができ、具体的には、研削砥石５の切込み量を大きくして粗加工を行う場合には、その負荷に対応して被加工物Ｗの挟持力を増大させ、研削砥石５の切込み量を小さくして仕上げ加工を行う場合には、挟持力を減少させるように制御することができる。なお、センタ駆動手段は、心押し台４の全体を進退駆動するものであっても良い。
【００５４】
図８および図９は、本発明に係わる研削加工装置のさらに他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５５】
図８に示す研削加工装置は、前の実施例の構成（図６参照）に加えて、砥石台６の研削砥石５の回転負荷を検出する砥石負荷検出手段２２を備えると共に、研削加工制御手段９が、主軸負荷検出手段８からの出力信号に基づいてセンタ駆動手段２３を制御するのに加えて、砥石負荷検出手段２２からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段７を制御する。
【００５６】
研削加工制御手段９は、研削加工中において、主軸１の回転負荷の低下に伴って主軸１とセンタ３による被加工物Ｗの挟持力のを一定量増大させる制御を行ったうえで、砥石負荷検出手段２２からの検出信号の変動が基準値を超えたとき、すなわち、研削砥石５の回転負荷の変動量が予め定めた基準値を超えたときに、砥石台駆動手段７に砥石台６の後退指令を出力する。
【００５７】
上記の構成を備えた研削加工装置の動作を図９のフローチャートを用いて説明する。なお、図９におけるステップＳ５１〜Ｓ５６およびステップＳ６２〜Ｓ６４は、前の実施例の動作（図７参照）でのステップＳ４１〜Ｓ４６およびＳ４７〜Ｓ４９と同じである。
【００５８】
すなわち、研削加工装置は、主軸１と被加工物Ｗとの間でスリップが発生し、これにより主軸１の回転負荷が低下し、ステップ５３において、主軸１の回転負荷の変動量が基準値を超えたと判定（Ｎｏ）したときに、センタ３を前進させて挟持力を一定量増加させる制御（ステップＳ５４〜Ｓ５６）を行い、その後、研削加工制御手段９の演算装置１４において、砥石負荷検出手段２２からの検出信号に基づいて研削砥石５の回転負荷の変動量が基準値を超えているか否かを判定する（ステップＳ５７）。
【００５９】
そして、研削砥石５の回転負荷の変動量が基準値以内である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５３に戻り、回転負荷の変動量が基準値を超えている場合（Ｎｏ）には、現在行っている研削加工が仕上げ加工であるか否かを判定する（ステップＳ５８）。このとき、仕上げ加工ではない場合（Ｎｏ）つまり粗加工である場合には、研削砥石５の大きい切込み量が必要であるため、ステップＳ５３に戻って研削加工を継続する。
【００６０】
また、研削加工が仕上げ加工である場合（Ｙｅｓ）には、制御装置１５に指令信号を出力し、制御装置１５から砥石台駆動手段７に砥石台６の後退指令を出力し、被加工物Ｗに対する研削砥石５の切込み量を一定量減少させる（ステップＳ５９〜Ｓ６１）。
【００６１】
つまり、上記実施例の研削加工装置は、主軸１の回転負荷の低下に伴ってセンタ３の前進させ、被加工物Ｗの挟持力を一定量増加させる制御を行うが、この制御を繰り返し行うと、挟持力が過大になって被加工物Ｗを変形させてしまう恐れがあるため、砥石負荷検出手段２２および砥石台駆動手段７を用いた自動制御により、研削砥石５の回転負荷の変動量が基準値を超えたとき、すなわち、被加工物Ｗの変形に伴って負荷の変動が大となるときに、研削砥石５の切込み量を減少させることで、被加工物Ｗのスリップの発生をより確実に防止し、且つ被加工物Ｗに対する挟持力が必要以上に大きくなるのを防止するものとなっている。
【００６２】
なお、現在行っている研削加工が粗加工であるか仕上げ加工であるかを判断するには、研削砥石５の初期の切込み量（原点からの移動量）等を用いる。この場合、研削加工制御手段９において、制御装置１５から演算装置１４に切込み量を判断する信号を入力すればよい。
【００６３】
さらに、この実施例の研削加工装置は、上記の動作に加えて、砥石台駆動手段７に砥石台６の後退指令を出力し、研削砥石５の切込み量を減少させたときに、被加工物Ｗへの負荷も減少するので、研削加工制御手段９により、被加工物Ｗに対する挟持力が初期値に戻るように、センタ駆動手段２３にセンタ３の後退指令を出力する。これにより、被加工物Ｗに必要以上の挟持力が加わるのがより確実に防止されることとなる。
【００６４】
この実施例の研削加工装置では、上述した自動制御により、被加工物Ｗに影響を及ぼすことのない最適な挟持力を自動的に決定し得るので、被加工物Ｗが外径の小さい曲りやすいものであっても高精度の研削加工を行い得る。また、砥石負荷検出手段２２からの検出信号に基づいて研削砥石５の回転負荷の変動量が基準値を超えているか否かを判定した際に、その変動量が著しく大きく、予め設定した上限値を上回るような場合は、被加工物Ｗに変形が生じたものと判断し、研削加工を中断する制御を行うこともできる。
【００６５】
なお、本発明に係わる研削加工装置は、各構成部位の具体例が上記各実施例のみに限定されるものではない。また、上記各実施例以外に各手段を組み合わせた構成にして、研削加工装置を制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる研削加工装置の一実施例を示す説明図である。
【図２】図１に示す研削加工装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】主軸と被加工物との間でスリップが生じた状態を説明するものとして、時間経過に伴う主軸用モータの負荷の変化を示すグラフである。
【図４】 本発明に係わる研削加工装置の他の実施例を示す説明図である。
【図５】図４に示す研削加工装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】 本発明に係わる研削加工装置のさらに他の実施例を示す説明図である。
【図７】図６に示す研削加工装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】 本発明に係わる研削加工装置のさらに他の実施例を示す説明図である。
【図９】図８に示す研削加工装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】従来の研削加工装置を示す説明図である。
１ 主軸
２ 主軸台
３ センタ
４ 心押し台
５ 研削砥石
６ 砥石台
７ 砥石台駆動手段
８ 主軸負荷検出手段
９ 研削加工制御手段
２１ 主軸回転調整手段
２２ 砥石負荷検出手段
２３ センタ駆動手段
Ｗ 被加工物
【発明の属する技術分野】
本発明は、円柱体、偏心した円柱体あるいは非真円の円柱体などを含む概略円柱体の被加工物の外周面を研削加工するのに用いられる研削加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の研削加工装置としては、例えば図１０に示すようなものがあった。図示の研削加工装置は、回転駆動される主軸１０１を設けた主軸台１０２と、回転自在なセンタ１０３を設けた心押し台１０４と、研削砥石１０５を設けた砥石台１０６を備えており、主軸台１０２の主軸１０１と心押し台１０４のセンタ１０３とで被加工物Ｗを軸回りに回転可能に保持している。このとき、主軸台１０２には、主軸１０１とともに旋回するケレ１０７が設けてあり、被加工物Ｗには、ケレ１０７に係合するドッグ１０８が取付けてあって、ケレ１０７およびドッグ１０８により被加工物Ｗに回転を与えるようになっている。また、砥石台１０６は、回転駆動源であるモータ１０９と、回転伝達機構や砥石回転軸を収容したハウジング１１０を備えており、砥石台駆動手段１１１により、主軸台１０２および心押し台１０４で保持された被加工物Ｗに対して進退する方向（図の上下方向）および被加工物Ｗの軸線方向（図の左右方向）に駆動される。
【０００３】
上記の研削加工装置は、被加工物Ｗと研削砥石１０５を互いに同方向もしくは逆方向に回転させ、砥石台１０６を適宜の方向に移動させながら被加工物Ｗの外周面に研削加工を行うこととなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したような従来の研削加工装置にあっては、予め被加工物Ｗにドッグ１０８を取付けることから、加工前の段取りに時間がかかり、また、ドッグ１０８を取付けた部分を研削することができないので、この部分を研削するためには、それ以外の部分を研削し終えた被加工物Ｗを一旦取外し、ドッグ１０８の取付け位置および被加工物Ｗの向きを反転させてセットし直す必要がある。このため、従来の研削加工装置は、作業に多くの時間と手間がかかるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題になっていた。
【０００５】
なお、従来では、主軸台に、被加工物Ｗの端部を把持するチャックを備えた構成とし、ケレやドッグを用いないものもあったが、この場合、装置の構造が複雑になると共に、チャックで把持した部分の研削ができないので、ドッグを用いた場合と同様の問題点があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、従来使用していたケレやドッグあるいはチャックを一切不要にして装置を簡略化し、作業の時間や手間を節減することができると共に、高精度の研削加工を自動的に行うことができる研削加工装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる研削加工装置は、請求項１として、回転駆動される主軸を設けた主軸台と、主軸台の主軸との間で被加工物を軸回りに回転可能に挟持するセンタを設けた心押し台と、回転駆動される研削砥石を設けた砥石台と、挟持された被加工物に対して砥石台を進退駆動する砥石台駆動手段と、主軸台の主軸の回転負荷を検出する主軸負荷検出手段と、主軸台の主軸の回転速度を調整する主軸回転調整手段と、砥石台の研削砥石の回転負荷を検出する砥石負荷検出手段と、主軸負荷検出手段からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段を制御するのに加えて、砥石負荷検出手段からの検出信号に基づいて主軸回転調整手段を制御する研削加工制御手段を備え、被加工物を主軸およびセンタのみにより挟持すると共に、研削加工制御手段が、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力すると共に、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号が基準値以下になったときに、主軸回転調整手段に主軸の減速指令を出力し、その後、研削砥石の切込み量を一定量増加させる手段である構成としており、上記の構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
また、本発明に係わる研削加工装置は、請求項２として、回転駆動される主軸を設けた主軸台と、主軸台の主軸との間で被加工物を軸回りに回転可能に挟持するセンタを設けた心押し台と、心押し台の少なくともセンタを主軸台に対して進退駆動するセンタ駆動手段と、回転駆動される研削砥石を設けた砥石台と、挟持された被加工物に対して砥石台を進退駆動する砥石台駆動手段と、主軸台の主軸の回転負荷を検出する主軸負荷検出手段と、砥石台の研削砥石の回転負荷を検出する砥石負荷検出手段と、主軸負荷検出手段からの検出信号に基づいてセンタ駆動手段を制御するのに加えて、砥石負荷検出手段からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段を制御する研削加工制御手段を備え、被加工物を主軸およびセンタのみにより挟持すると共に、研削加工制御手段が、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、センタ駆動手段にセンタの前進指令を出力すると共に、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力する手段である構成とし、請求項３として、研削加工制御手段が、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、センタ駆動手段にセンタの前進指令を出力すると共に、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力し、砥石負荷検出手段からの検出信号が基準値以下になったときに、センタ駆動手段にセンタの後退指令を出力する手段である構成としており、上記の構成を課題を解決するための手段としている。
【０００９】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる研削加工装置では、主軸台の主軸と心押し台のセンタとの間で被加工物を軸回りに回転可能に挟持し、被加工物と研削砥石を互いに同方向もしくは逆方向に回転させて被加工物の外周面に研削加工を行う。この際、研削加工装置では、主軸負荷検出手段により主軸の回転負荷を検出し、研削加工制御手段により、主軸負荷検出手段からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段を制御しており、主軸の回転負荷の変化に応じて、砥石台を進退駆動して被加工物に対する研削砥石の切込み量を変化させる。つまり、主軸台の主軸と心押し台のセンタとの間において被加工物を所定の力で挟持しておけば、主軸と被加工物との保持状態が良好に維持されるように、被加工物に対する研削砥石の切込み量が調整される。
【００１０】
より具体的には、研削加工中において、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたとき、すなわち、被加工物に対する研削砥石の切込み量が過大であるために、主軸台の主軸と被加工物との間でスリップが生じたときに、主軸の回転負荷が低下するので、この回転負荷の低下を検出することで被加工物のスリップを判断し、研削加工制御手段により、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力して、被加工物に対する研削砥石の切込み量を減少させる。
【００１１】
また、請求項１に係わる上記の研削加工装置では、主軸の回転負荷の低下に伴って研削砥石の切込み量を減少させる一方で、砥石負荷検出手段により砥石台の研削砥石の回転負荷を検出し、研削加工制御手段により、砥石負荷検出手段からの検出信号に基づいて主軸回転調整手段を制御しており、研削砥石の回転負荷の変化に応じて主軸台の主軸の回転速度を変化させる。
【００１２】
さらに、請求項１に係わる上記の研削加工装置では、主軸台の主軸の回転負荷の低下に伴って研削砥石の切込み量を減少させた状態において、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号が基準値以下になったときに、研削加工制御手段により、主軸回転調整手段に主軸の減速指令を出力して主軸を減速させ、その後、研削砥石の切込み量を一定量増加させて切込み量が零になるのを防止し、自動的に最適条件を決定する。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる研削加工装置では、主軸台の主軸と心押し台のセンタとの間で被加工物を軸回りに回転可能に挟持し、被加工物と研削砥石を互いに同方向もしくは逆方向に回転させて被加工物の外周面に研削加工を行う。この際、研削加工装置では、主軸負荷検出手段により主軸の回転負荷を検出し、研削加工制御手段により、主軸負荷検出手段からの検出信号に基づいてセンタ駆動手段を制御しており、主軸の回転負荷の変化に応じて、心押し台のセンタを進退駆動して主軸とセンタによる被加工物の挟持力を変化させ、主軸およびセンタと被加工物との保持状態を常に良好に維持する。
【００１４】
より具体的には、研削加工中において、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたとき、すなわち、被加工物に対する研削砥石の切込み量が過大であるために、主軸台の主軸と被加工物との間でスリップが生じたときに、主軸の回転負荷が低下するので、この回転負荷の低下を検出することで被加工物のスリップを判断し、研削加工制御手段により、センタ駆動手段にセンタの前進指令を出力して、主軸とセンタによる被加工物の挟持力を増大させる。
【００１５】
また、請求項２に係わる上記の研削加工装置では、主軸台の主軸の回転負荷の低下に伴って心押し台のセンタを前進させる一方で、砥石負荷検出手段により砥石台の研削砥石の回転負荷を検出し、研削加工制御手段により、研削砥石の回転負荷の検出信号に基づいて砥石台駆動手段を制御しており、研削砥石の回転負荷の変化に応じて、砥石台を進退駆動して被加工物に対する研削砥石の切込み量を変化させる。
【００１６】
さらに、請求項２に係わる上記の研削加工装置では、主軸の回転負荷の低下に伴って心押し台のセンタを前進させた状態において、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、研削加工制御手段により、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力して、被加工物に対する研削砥石の切込み量を減少させる。
【００１７】
本発明の請求項３に係わる研削加工装置では、主軸の回転負荷の低下に伴って心押し台のセンタを前進させた状態において、砥石負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超え、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力した後、砥石負荷検出手段からの検出信号が基準値以下になったときに、研削加工制御手段により、センタ駆動手段にセンタの後退指令を出力して、主軸とセンタによる被加工物の挟持力を減少させる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる研削加工装置によれば、主軸を有する主軸台、センタを有する心押し台、砥石台、砥石台駆動手段、主軸負荷検出手段、および研削加工制御手段を備えた構成を採用したことにより、主軸およびセンタのみで被加工物を挟持する簡単な構造で、被加工物を確実に保持し且つ被加工物に回転を与えることができ、これにより、従来使用していたケレやドッグあるいはチャックが一切不要になると共に、従来のような被加工物のセットのし直しといった作業が不要になって、作業の時間や手間を節減することができ、さらに、被加工物のセットおよび取出しの自動化や、研削加工可能な被加工物の自由度の向上なども実現することができ、高精度の研削加工を自動的に行うことができる。また、砥石台駆動手段、主軸負荷検出手段、および研削加工制御手段を用いた自動制御により、主軸と被加工物との圧接状態が良好に維持されるように、被加工物に対する研削砥石の切込み量を最適なものに調整し得るので、主軸およびセンタのみで被加工物を挟持する簡単な構造でありながら、高精度の研削加工を自動的に行うことができ、とくに、主軸台の主軸と被加工物との間でスリップが生じた際に、被加工物に対する研削砥石の切込み量を自動的に一定量減少させて、それ以降のスリップの発生を抑制することができる。
【００２０】
また、請求項１に係わる上記の研削加工装置によれば、とくに、主軸回転調整手段および砥石負荷検出手段を用いた自動制御により、砥石台駆動手段および主軸負荷検出手段による切込み量の制御をカバーするものとして、研削砥石の回転負荷の変化に応じて主軸台の主軸の回転速度を変化させて、研削砥石の回転負荷を最適なものに調整することができる。
【００２１】
さらに、請求項１に係わる上記の研削加工装置によれば、とくに、主軸台の主軸の回転負荷の低下に伴って研削砥石の切込み量が一定量以下に減少した際に、主軸台の主軸を減速させることで研削砥石の回転負荷を一定量減少させて、被加工物のスリップの発生をより確実に防止すると共に、再び砥石の切込みを与えることにより、被加工物に対する研削砥石の切込み量が減少し過ぎるのを防止することができる。
【００２２】
本発明の請求項２に係わる研削加工装置によれば、主軸を有する主軸台、センタを有する心押し台、センタ駆動手段、砥石台、砥石台駆動手段、主軸負荷検出手段、および研削加工制御手段を備えた構成を採用したことにより、主軸およびセンタのみで被加工物を挟持する簡単な構造で、被加工物を確実に保持し且つ被加工物に回転を与えることができ、これにより、従来使用していたケレやドッグあるいはチャックが一切不要になると共に、従来のような被加工物のセットのし直しといった作業が不要になって、作業の時間や手間を節減することができ、さらに、被加工物のセットおよび取出しの自動化や、研削加工可能な被加工物の自由度の向上なども実現することができ、高精度の研削加工を自動的に行うことができる。また、センタ駆動手段、主軸負荷検出手段、および研削加工制御手段を用いた自動制御により、主軸の回転負荷の変化に応じて、主軸およびセンタと被加工物との圧接状態を常に良好に維持し得ると共に、例えば、研削砥石の切込み量を多くしたい場合には、主軸とセンタによる被加工物の挟持力を大きくし、切込み量を少なくしたい場合には挟持力を小さくするように制御し得るので、被加工物に必要以上の挟持力が加わるのを防止することができ、被加工物の変形を防止することができ、主軸台と心押し台とで被加工物を挟持する簡単な構造でありながら、高精度の研削加工を自動的に行うことができ、とくに、主軸台の主軸と被加工物との間でスリップが生じた際に、主軸とセンタによる被加工物の挟持力を自動的に一定量増大させて、それ以降のスリップの発生を抑制することができる。
る。
【００２４】
また、請求項２に係わる上記の研削加工装置によれば、とくに、砥石台駆動手段および砥石負荷検出手段を用いた自動制御により、センタ駆動手段および主軸負荷検出手段による挟持力の制御をカバーするものとして、研削砥石の回転負荷の変化に応じて、被加工物に対する研削砥石の切込み量を最適なものに調整することができる。
【００２５】
さらに、請求項２に係わる上記の研削加工装置によれば、とくに、主軸の回転負荷の低下に伴って心押し台のセンタが一定量以上に前進した際に、被加工物に対する研削砥石の切込み量を減少させて、被加工物のスリップの発生をより確実に防止すると共に、被加工物にそれ以上の挟持力が加わるのを防止することができる。これにより、被加工物が比較的小径である場合でも、主軸とセンタによる挟持力を適切なものにして、被加工物の変形を防止することができ、高精度の研削加工を行うことができる。
【００２６】
本発明の請求項３に係わる研削加工装置によれば、請求項２と同様の効果を得ることができるうえに、とくに、主軸の回転負荷の低下に伴って心押し台のセンタを一定量以上に前進させ、さらに、被加工物に対する研削砥石の切込み量を減少させた際に、主軸とセンタによる被加工物の挟持力を減少させて、被加工物に必要以上の挟持力が加わるのをより確実に防止することができる。
【００２７】
【実施例】
図１〜図３は本発明に係わる研削加工装置の一実施例を説明する図である。
【００２８】
図１に示す研削加工装置は、回転駆動される主軸１を設けた主軸台２と、センタ３を回転自在に設けた心押し台４と、回転駆動される研削砥石５を設けた砥石台６と、挟持された被加工物Ｗに対して砥石台６を進退駆動する砥石台駆動手段７と、主軸台２の主軸１の回転負荷を検出する主軸負荷検出手段８と、主軸負荷検出手段８からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段７を制御する研削加工制御手段９を備えている。この実施例の被加工物Ｗは、中間に大径部を有する概略円柱体である。
【００２９】
主軸台２は、主軸１を回転駆動する主軸用モータ１０を内蔵している。主軸台２および心押し台４は、図示しないベッド上に配置してあって、不動の主軸台２に対して心押し台４を進退させることができ、主軸１とセンタ３との間で被加工物Ｗを軸回りに回転可能に挟持する。ここで、主軸１およびセンタ３は、先端部が尖頭状を成している。これに対して、被加工物Ｗは、その両端部に、円錐形のテーパ穴が同軸状に形成してあり、両テーパ穴に主軸１およびセンタ３の尖頭状先端部を係合させた状態にして回転可能に挟持される。
【００３０】
砥石台６は、回転駆動源である砥石用モータ１１と、回転伝達機構や砥石回転軸を収容したハウジング１２を備え、研削砥石５の回転軸が主軸１やセンタ３の軸線と平行になるように配置してある。砥石台駆動手段７は、スライド用モータ１３を駆動源とするスライド機構により、主軸１およびセンタ３で挟持された被加工物Ｗに対して砥石台６を進退駆動すると共に、図示しない別のモータおよびスライド機構により、砥石台６を被加工物Ｗの軸線方向にも往復駆動する。
【００３１】
主軸負荷検出手段８は、主軸台２の主軸用モータ１０に取付けた電流検出器あるいは電流／電圧検出器を入力源とするものであって、検出した電流あるいは電流と電圧に基づいて主軸１の回転負荷を検出する。
【００３２】
研削加工制御手段９は、主軸負荷検出手段８からの検出信号が入力される演算装置１４と、演算装置１４からの指令信号に基づいて砥石台駆動手段７のスライド用モータ１３に駆動指令を出力する制御装置１５を備えている。ここで、研削加工制御手段９は、研削加工中における主軸負荷検出手段８からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、砥石台駆動手段７のスライド用モータ１３に砥石台６の後退指令を出力する。とくに、この実施例では、演算装置１４において、主軸１の回転負荷の変動を監視し、その変動量が予め設定した基準値を超えたときに、制御装置１５からの指令により砥石台６を一定量後退させる。
【００３３】
上記の構成を備えた研削加工装置の動作を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
研削加工装置は、心押し台４の前進ならびに位置決めにより、主軸台２の主軸１と心押し台４のセンタ３とで被加工物Ｗを一定の挟持力で保持したのち、主軸用モータ１０を作動させて、主軸１とともに被加工物Ｗを回転させる。つまり、被加工物Ｗには、主軸１との間の摩擦力により回転が与えられる。そして、砥石用モータ１１を作動させて、被加工物Ｗの回転方向と同一または逆の方向に研削砥石５を回転させ、さらに、砥石台駆動手段７により砥石台６を移動させて、被加工物Ｗの外周面に対する研削加工を開始する（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００３５】
この研削加工の開始とともに、研削加工装置は、主軸負荷検出手段８により常に主軸１の回転負荷を検出し、研削加工制御手段９において、回転負荷の変動を監視し続けている（ステップＳ３）。ここで、例えば、被加工物Ｗにおいて研削砥石５から受ける力が大きくなり、主軸１と被加工物Ｗとの間でスリップが生じると、図３に示すように、主軸１の回転負荷（主軸用モータ１０の負荷）が急激に減少する。
【００３６】
このとき、研削加工装置は、研削加工手段９の演算装置１４において、回転負荷の変動量が基準値を超えたと判定（ステップＳ３においてＮｏ）すると、主軸１と被加工物Ｗとの間でスリップが発生したと判断して、制御装置１５に指令信号を出力し、さらに、制御装置１５から砥石台駆動手段７のスライド用モータ１３に後退指令を出力し、砥石台６を一定量後退（上昇）させることにより、被加工物Ｗに対する研削砥石５の切込み量を一定量減少させる（ステップＳ４〜Ｓ７）。
【００３７】
これにより、被加工物Ｗへの負荷が減少し、それ以降の被加工物Ｗのスリップが防止されて、良好な研削加工が継続されることになる。なお、再び被加工物Ｗのスリップが生じれば、研削砥石５の切込み量を一定量減少させる上記の制御を繰り返し行い、被加工物Ｗへの負荷を適切なものにする。
【００３８】
また、研削加工手段９の演算装置１４において、主軸１の回転負荷の変動量が基準値の範囲内であると判定（ステップＳ３においてＹｅｓ）したときには、研削加工の終了を確認するのに続いて、加工ステップが全て終了しているか否かを判定し、終了していないと判定（ステップＳ９においてＮｏ）した場合には、上記の制御フローを繰り返し、終了したと判定（ステップＳ９においてＹｅｓ）した場合には、作業を終了する（ステップＳ８〜Ｓ１０）。
【００３９】
このように、上記実施例の研削加工装置では、従来使用していたケレやドッグあるいはチャック等が不要であって、セットした被加工物Ｗの全体を研削加工し得るので、従来のように部分的に研削加工した被加工物Ｗをセットし直す必要も無く、被加工物Ｗのセットや取外しを自動化することも容易である。また、被加工物Ｗを挟持するという簡単な構造でありながら、主軸１に対して被加工物Ｗがスリップした際には、研削砥石５の切込み量を減少させてスリップを防止する自動制御を行うこととなり、言い換えれば、研削砥石５の最適な切込み条件を自動的に決定し得ることとなる。
【００４０】
図４および図５は、本発明に係わる研削加工装置の他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４１】
図４に示す研削加工装置は、前の実施例の装置（図１参照）の構成に加えて、主軸台２の主軸１の回転速度を調整する主軸回転調整手段２１と、砥石台６の研削砥石５の回転負荷を検出する砥石負荷検出手段２２を備えると共に、研削加工制御手段９が、主軸負荷検出手段８からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段７を制御するのに加えて、砥石負荷検出手段２２からの検出信号に基づいて主軸回転調整手段２１を制御するようになっている。
【００４２】
主軸回転調整手段２１には、主軸用モータ１０の回転数を調整するインバータが用いられ、このインバータの働きで主軸１の回転速度を調整する。砥石負荷検出手段２２は、砥石用モータ１１に取付けた電流検出器あるいは電流／電圧検出器を入力源とするものであって、検出した電流あるいは電流と電圧に基づいて研削砥石５の回転負荷を検出する。
【００４３】
研削加工制御手段９は、研削加工中において、主軸１の回転負荷の低下に伴って研削砥石５の切込み量を減少させる制御を行ったうえで、砥石負荷検出手段２２からの検出信号が基準値以下になったときに、主軸回転調整手段２１に主軸の減速指令を出力し、その後、研削砥石５の切込み量を一定量増加させる。
【００４４】
上記の構成を備えた研削加工装置の動作を図５のフローチャートを用いて説明する。なお、図５におけるステップＳ２１〜Ｓ２７およびステップＳ３２〜Ｓ３４は、先の実施例の動作（図２参照）でのステップＳ１〜Ｓ７およびＳ８〜Ｓ１０と同じである。
【００４５】
すなわち、研削加工装置は、主軸１と被加工物Ｗとの間でスリップが発生し、これにより主軸１の回転負荷が低下し、ステップ２３において、主軸１の回転負荷の変動量が基準値を超えたと判定（Ｎｏ）したときに、研削砥石５の切込み量を一定量減少させる制御（ステップＳ２４〜Ｓ２７）を行い、その後、研削加工制御手段９の演算装置１４において、砥石負荷検出手段２２からの検出信号に基づいて研削砥石５の回転負荷が基準値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。
【００４６】
そして、研削砥石５の回転負荷が基準値以下ではない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２３に戻り、また、研削砥石５の回転負荷が基準値以下である場合（Ｙｅｓ）には、制御装置１５に指令信号を出力し、制御装置１５から主軸回転調整手段２１に主軸１の減速指令を出力し、主軸１（主軸用モータ１０）の回転数を一定量減少させ、その後、砥石台６とともに研削砥石５を前進させて一定の切込みを与える（ステップＳ２９〜Ｓ３３）。
【００４７】
つまり、上記実施例の研削加工装置は、主軸１の回転負荷の低下に伴って研削砥石５の切込み量を一定量減少させる制御を行うが、この制御を繰り返し行うと研削砥石５の切込み量が著しく減少してしまう恐れがあるため、主軸回転調整手段２１および砥石負荷検出手段２２を用いた自動制御により、主軸１を減速させた後に砥石台６を前進させて研削砥石５の切込みを与え、研削砥石５の回転負荷を最適なものに調整し、これにより、被加工物Ｗのスリップの発生をより確実に防止し、且つ被加工物Ｗに対する研削砥石５の切込み量が減少し過ぎるのを防止するものとなっている。
【００４８】
図６および図７は、本発明に係わる研削加工装置のさらに他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
図６に示す研削加工装置は、主軸１を設けた主軸台２と、主軸台２との間で被加工物Ｗを回転可能に挟持する心押し台４と、心押し台４の少なくともセンタ３を主軸台２に対して進退駆動するセンタ駆動手段２３と、回転駆動される研削砥石５を設けた砥石台６と、挟持された被加工物Ｗに対して砥石台６を進退駆動する砥石台駆動手段７と、主軸１の回転負荷を検出する主軸負荷検出手段８と、主軸負荷検出手段８からの検出信号に基づいてセンタ駆動手段２３を制御する研削加工制御手段９を備えている。
【００５０】
センタ駆動手段２３は、ばね機構２４を介してセンタ３を進退駆動する駆動部２５を備えている。研削加工制御手段９は、研削加工中における主軸負荷検出手段８からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、センタ駆動手段２３にセンタ３の前進指令を出力する。
【００５１】
上記の構成を備えた研削加工装置の動作を図７のフローチャートを用いて説明する。なお、図７におけるステップＳ４１〜Ｓ４３およびステップＳ４７〜Ｓ４９は、先の実施例の動作（図２参照）でのステップＳ１〜Ｓ７およびＳ８〜Ｓ１０と同じである。
【００５２】
すなわち、上記の研削加工装置は、研削加工中において、主軸１と被加工物Ｗとの間でスリップが発生し、これにより主軸１の回転負荷が低下し、研削加工制御手段９の演算装置１４において、主軸１の回転負荷の変動量が基準値を超えたと判定（ステップＳ４３においてＮｏ）すると、制御装置１５に指令信号を出力し、制御装置１５からセンタ駆動手段２３に前進指令を出力して、心押し台４のセンタ３を一定量前進させ、主軸１とセンタ３による被加工物Ｗの挟持力を一定量増加させる（ステップＳ４４〜Ｓ４６）。つまり、被加工物Ｗとの接触部面積が増大するため、主軸１と被加工物Ｗとの摩擦力、および被加工物Ｗとセンタ３との摩擦力が増大し、それ以降の被加工物Ｗのスリップが防止される。
【００５３】
また、上記実施例の研削加工装置は、主軸１の回転負荷の変化に応じて、主軸１とセンタ３による被加工物Ｗの挟持力が最適なものとなるように制御し得るので、上記したスリップの防止だけでなく、例えば、研削加工の種類に対応して挟持力を最適なものに制御することができ、具体的には、研削砥石５の切込み量を大きくして粗加工を行う場合には、その負荷に対応して被加工物Ｗの挟持力を増大させ、研削砥石５の切込み量を小さくして仕上げ加工を行う場合には、挟持力を減少させるように制御することができる。なお、センタ駆動手段は、心押し台４の全体を進退駆動するものであっても良い。
【００５４】
図８および図９は、本発明に係わる研削加工装置のさらに他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５５】
図８に示す研削加工装置は、前の実施例の構成（図６参照）に加えて、砥石台６の研削砥石５の回転負荷を検出する砥石負荷検出手段２２を備えると共に、研削加工制御手段９が、主軸負荷検出手段８からの出力信号に基づいてセンタ駆動手段２３を制御するのに加えて、砥石負荷検出手段２２からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段７を制御する。
【００５６】
研削加工制御手段９は、研削加工中において、主軸１の回転負荷の低下に伴って主軸１とセンタ３による被加工物Ｗの挟持力のを一定量増大させる制御を行ったうえで、砥石負荷検出手段２２からの検出信号の変動が基準値を超えたとき、すなわち、研削砥石５の回転負荷の変動量が予め定めた基準値を超えたときに、砥石台駆動手段７に砥石台６の後退指令を出力する。
【００５７】
上記の構成を備えた研削加工装置の動作を図９のフローチャートを用いて説明する。なお、図９におけるステップＳ５１〜Ｓ５６およびステップＳ６２〜Ｓ６４は、前の実施例の動作（図７参照）でのステップＳ４１〜Ｓ４６およびＳ４７〜Ｓ４９と同じである。
【００５８】
すなわち、研削加工装置は、主軸１と被加工物Ｗとの間でスリップが発生し、これにより主軸１の回転負荷が低下し、ステップ５３において、主軸１の回転負荷の変動量が基準値を超えたと判定（Ｎｏ）したときに、センタ３を前進させて挟持力を一定量増加させる制御（ステップＳ５４〜Ｓ５６）を行い、その後、研削加工制御手段９の演算装置１４において、砥石負荷検出手段２２からの検出信号に基づいて研削砥石５の回転負荷の変動量が基準値を超えているか否かを判定する（ステップＳ５７）。
【００５９】
そして、研削砥石５の回転負荷の変動量が基準値以内である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５３に戻り、回転負荷の変動量が基準値を超えている場合（Ｎｏ）には、現在行っている研削加工が仕上げ加工であるか否かを判定する（ステップＳ５８）。このとき、仕上げ加工ではない場合（Ｎｏ）つまり粗加工である場合には、研削砥石５の大きい切込み量が必要であるため、ステップＳ５３に戻って研削加工を継続する。
【００６０】
また、研削加工が仕上げ加工である場合（Ｙｅｓ）には、制御装置１５に指令信号を出力し、制御装置１５から砥石台駆動手段７に砥石台６の後退指令を出力し、被加工物Ｗに対する研削砥石５の切込み量を一定量減少させる（ステップＳ５９〜Ｓ６１）。
【００６１】
つまり、上記実施例の研削加工装置は、主軸１の回転負荷の低下に伴ってセンタ３の前進させ、被加工物Ｗの挟持力を一定量増加させる制御を行うが、この制御を繰り返し行うと、挟持力が過大になって被加工物Ｗを変形させてしまう恐れがあるため、砥石負荷検出手段２２および砥石台駆動手段７を用いた自動制御により、研削砥石５の回転負荷の変動量が基準値を超えたとき、すなわち、被加工物Ｗの変形に伴って負荷の変動が大となるときに、研削砥石５の切込み量を減少させることで、被加工物Ｗのスリップの発生をより確実に防止し、且つ被加工物Ｗに対する挟持力が必要以上に大きくなるのを防止するものとなっている。
【００６２】
なお、現在行っている研削加工が粗加工であるか仕上げ加工であるかを判断するには、研削砥石５の初期の切込み量（原点からの移動量）等を用いる。この場合、研削加工制御手段９において、制御装置１５から演算装置１４に切込み量を判断する信号を入力すればよい。
【００６３】
さらに、この実施例の研削加工装置は、上記の動作に加えて、砥石台駆動手段７に砥石台６の後退指令を出力し、研削砥石５の切込み量を減少させたときに、被加工物Ｗへの負荷も減少するので、研削加工制御手段９により、被加工物Ｗに対する挟持力が初期値に戻るように、センタ駆動手段２３にセンタ３の後退指令を出力する。これにより、被加工物Ｗに必要以上の挟持力が加わるのがより確実に防止されることとなる。
【００６４】
この実施例の研削加工装置では、上述した自動制御により、被加工物Ｗに影響を及ぼすことのない最適な挟持力を自動的に決定し得るので、被加工物Ｗが外径の小さい曲りやすいものであっても高精度の研削加工を行い得る。また、砥石負荷検出手段２２からの検出信号に基づいて研削砥石５の回転負荷の変動量が基準値を超えているか否かを判定した際に、その変動量が著しく大きく、予め設定した上限値を上回るような場合は、被加工物Ｗに変形が生じたものと判断し、研削加工を中断する制御を行うこともできる。
【００６５】
なお、本発明に係わる研削加工装置は、各構成部位の具体例が上記各実施例のみに限定されるものではない。また、上記各実施例以外に各手段を組み合わせた構成にして、研削加工装置を制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる研削加工装置の一実施例を示す説明図である。
【図２】図１に示す研削加工装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】主軸と被加工物との間でスリップが生じた状態を説明するものとして、時間経過に伴う主軸用モータの負荷の変化を示すグラフである。
【図４】 本発明に係わる研削加工装置の他の実施例を示す説明図である。
【図５】図４に示す研削加工装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】 本発明に係わる研削加工装置のさらに他の実施例を示す説明図である。
【図７】図６に示す研削加工装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】 本発明に係わる研削加工装置のさらに他の実施例を示す説明図である。
【図９】図８に示す研削加工装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】従来の研削加工装置を示す説明図である。
１ 主軸
２ 主軸台
３ センタ
４ 心押し台
５ 研削砥石
６ 砥石台
７ 砥石台駆動手段
８ 主軸負荷検出手段
９ 研削加工制御手段
２１ 主軸回転調整手段
２２ 砥石負荷検出手段
２３ センタ駆動手段
Ｗ 被加工物
Claims (3)
- 回転駆動される主軸を設けた主軸台と、
主軸台の主軸との間で被加工物を軸回りに回転可能に挟持するセンタを設けた心押し台と、
回転駆動される研削砥石を設けた砥石台と、
挟持された被加工物に対して砥石台を進退駆動する砥石台駆動手段と、
主軸台の主軸の回転負荷を検出する主軸負荷検出手段と、
主軸台の主軸の回転速度を調整する主軸回転調整手段と、
砥石台の研削砥石の回転負荷を検出する砥石負荷検出手段と、
主軸負荷検出手段からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段を制御するのに加えて、砥石負荷検出手段からの検出信号に基づいて主軸回転調整手段を制御する研削加工制御手段を備え、
被加工物を主軸およびセンタのみにより挟持すると共に、
研削加工制御手段が、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力すると共に、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号が基準値以下になったときに、主軸回転調整手段に主軸の減速指令を出力し、その後、研削砥石の切込み量を一定量増加させる手段であることを特徴とする研削加工装置。 - 回転駆動される主軸を設けた主軸台と、
主軸台の主軸との間で被加工物を軸回りに回転可能に挟持するセンタを設けた心押し台と、
心押し台の少なくともセンタを主軸台に対して進退駆動するセンタ駆動手段と、
回転駆動される研削砥石を設けた砥石台と、
挟持された被加工物に対して砥石台を進退駆動する砥石台駆動手段と、
主軸台の主軸の回転負荷を検出する主軸負荷検出手段と、
砥石台の研削砥石の回転負荷を検出する砥石負荷検出手段と、
主軸負荷検出手段からの検出信号に基づいてセンタ駆動手段を制御するのに加えて、砥石負荷検出手段からの検出信号に基づいて砥石台駆動手段を制御する研削加工制御手段を備え、
被加工物を主軸およびセンタのみにより挟持すると共に、
研削加工制御手段が、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、センタ駆動手段にセンタの前進指令を出力すると共に、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力する手段であることを特徴とする研削加工装置。 - 研削加工制御手段が、主軸の回転負荷の低下により主軸負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、センタ駆動手段にセンタの前進指令を出力すると共に、研削加工中における砥石負荷検出手段からの検出信号の変動が基準値を超えたときに、砥石台駆動手段に砥石台の後退指令を出力し、砥石負荷検出手段からの検出信号が基準値以下になったときに、センタ駆動手段にセンタの後退指令を出力する手段であることを特徴とする請求項２に記載の研削加工装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP10576199A JP3918896B2 (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 研削加工装置 |
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