JP4581647B2 - ツルーイング方法および研削盤 - Google Patents

Description

本発明は、工作物の幅の異なる複数の研削箇所を所定順序で砥石車によって研削加工する研削サイクルを繰り返し、砥石車の研削面が摩耗したときツルーイング装置により研削面を修正するツルーイング方法および研削盤に関する。

近年、研削盤では、ＣＢＮやダイヤモンド等の超砥粒を用いた砥石車が用いられている。この種の超砥粒は、高硬度で摩耗砥砕し難いことから、高能率研削に適する反面、一般砥石に比べて高価で、ツルーイングによって必要最小量だけのツルーイング量を除去するようにしないと、砥石車の寿命が短くなり、結果としてツールコストが上昇することになる。

このため、研削加工によって摩耗した砥石車の研削面の位置を正確に検出し、この検出した研削面から所定量だけツルアに切込みを与えてツルーイングするための技術として、特許文献１に記載されるツルーイング装置が知られていた。この特許文献１に記載されたツルーイング装置は、特許文献１の図１に記載されるように、主軸台３に取り付けられたロータリドレッサユニット（ツルーイング装置）１５のハウジング１５ａに固定された振動センサ１７およびＡＥ波検知装置１８から構成される振動検出装置を備え、超砥粒砥石（砥石車）１０の研削面の中央にロータリドレッサユニット１５を位置決めし、砥石台５をロータリドレッサユニット１５に向かって前進させてロータリドレッサ１４と超砥粒砥石（砥石車）１０が接触したときの振動を振動検出装置によって検出する。そして、振動を検出したときの砥石台５の位置を基準にしてツルーイングを開始することにより、砥粒を超砥粒砥石１０から除去するようにしていた。
特許２７５０４４９号公報（段落番号[００１０]から[００１８]、図１、図３）

ところで、工作物によっては、幅の異なる複数の研削箇所を砥石車の研削面の一部を用いて順次研削加工する場合がある。このような工作物を研削加工する場合、砥石車の研削面の幅方向の摩耗量も研削箇所との接触の有無、接触回数および加工条件等によって変わってくる。例えば、図５に示すような研削面の幅より狭い研削箇所を順次研削した場合、加工条件が同一であれば接触回数の最も多い研削面の部位が最も摩耗することとなる。

このため、特許文献１のようにロータリドレッサ１５を砥石車の研削面の中央部に位置決めしたのでは、必ずしも、ロータリドレッサ１５が砥石車の研削面の最も摩耗した部位に接触するとは限らず、ロータリドレッサ１５が砥石車の研削面の最も摩耗した部位に接触しなかった場合には、ロータリドレッサ１５の切込み量が不足し、砥石車のツルーイングが不十分となる問題があった。また、研削面の摩耗量に係らずツルーイングを十分に行うためには、ロータリドレッサ１５の切込み量を多くし、ツルーイングで除去する砥粒を多くすることが必要となり、この場合には、砥石車の寿命を短くしてツールコストを上昇させる問題があった。

本発明は、上記した従来の不具合を解消するためになされたもので、砥石車の研削面の摩耗量に応じてツルーイング装置と研削面の接触する部位を求め、ツルーイングを適正に行うことにより、１回あたりのツルーイングによって除去される砥粒の量を低減して砥石車の寿命を延ばし、ツールコストを低減することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、工作物を回転可能に支持する工作物支持装置と、砥石車を回転可能に軸承する砥石台と、前記砥石車の研削面を修正するツルアが取り付けられたツルーイング装置とを備え、前記研削面の幅より狭い異なる幅の前記工作物の複数の研削箇所を所定順序で前記砥石車によって研削加工する研削サイクルを繰り返し、前記砥石車の研削面が摩耗したとき前記ツルーイング装置により前記研削面を修正する研削盤のツルーイング方法において、前記ツルーイング装置による前記研削面の修正直後から前記複数の研削箇所を研削加工して生じる研削面の複数部位の摩耗量をそれぞれ求め、 前記ツルーイング装置による前記研削面の修正直後から前記研削サイクルを繰り返して前記複数の研削箇所を研削加工して生じる研削面の複数部位の摩耗量をそれぞれ積算して前記複数部位の各摩耗量を演算し、演算された研削面の複数部位の摩耗量のうちで最も摩耗量の多い研削面の部位の前記ツルアの切込み方向位置を確認し、前記研削面の最も摩耗量の多い摩耗部位の前記ツルアの切込み方向位置を基準にして前記研削面全体をツルーイング装置によってツルーイングすることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、砥石台またはツルーイング装置に振動検出器を備え、砥石車の最も摩耗量の多い研削面の部位にツルアが対向するように割り出した後、砥石車とツルアを接近させ、振動検出器によって研削面とツルアが接触したときに発生する振動を検出し、最も摩耗量の多い研削面の部位のツルアの接触を検出し、最も摩耗量の多い研削面の部位のツルアの切込み方向位置を確認するようにしたことである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、研削面に接触する検出ピンと、研削面に検出ピンが接触したときの振動を検出して接触信号を出力する振動検出器とを備え、最も摩耗量の多い研削面の部位に検出ピンが対向するように割り出した後、砥石車と検出ピンを接近させ、振動検出器によって研削面と検出ピンが接触したときに発生する振動を検出し、研削面と検出ピンが接触したときの位置に基づいて最も摩耗量の多い研削面の部位のツルアの切込み方向位置を確認するようにしたことである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、工作物を回転可能に支持する工作物支持装置と、砥石車を回転可能に軸承する砥石台と、前記砥石車の研削面を修正するツルアが取り付けられたツルーイング装置とを備え、前記研削面の幅より狭い異なる幅の前記工作物の複数の研削箇所を所定順序で前記砥石車によって研削加工する研削サイクルを繰り返し、前記砥石車の研削面が摩耗したとき前記ツルーイング装置により前記研削面を修正する研削盤において、前記ツルーイング装置による前記研削面の修正直後から前記研削サイクルを繰り返して前記複数の研削箇所を研削加工して生じる研削面の複数部位の摩耗量をそれぞれ積算して前記複数部位の各摩耗量を演算する摩耗量演算手段と、前記摩耗量演算手段によって演算された研削面の複数部位の摩耗量のうちで最も摩耗量の多い研削面の部位を特定する最摩耗部位特定手段と、 前記最摩耗部位特定手段で特定された前記最も摩耗量の多い研削面の部位の前記ツルアの切込み方向位置を確認する切込み方向位置確認手段と、前記切込み方向位置確認手段によって確認された前記最も摩耗量の多い研削面の部位の前記ツルアの切込み方向位置に基づき前記研削面の全てをツルーイングするため前記砥石台とツルーイング装置を相対移動させるツルーイング制御手段と、を備えたことである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項４において、切込み方向位置確認手段は、砥石台またはツルーイング装置に設けられた振動検出器と、最も摩耗量の多い研削面の部位と対向する位置にツルーイング装置を割り出した後に砥石台とツルーイング装置を振動検出器から接触信号が出力されるまで相対的に接近させる接触移動制御手段とを備えたことである。

請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項４において、切込み方向位置確認手段は、研削面に接触する検出ピンと、研削面に検出ピンが接触したときの振動を検出する振動検出器と、最も摩耗量の多い研削面の箇所と対向する位置に検出ピンを割り出した後に砥石台と検出ピンを振動検出器から接触信号が出力されるまで相対的に接近させる接触移動制御手段とを備えたことである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、砥石車の研削面の複数の部位のうちで、最も摩耗量の多い部位を基準としてツルーイングするので、研削面の摩耗量が部位によって異なっていても、砥石車のツルーイング量を必要最小限とすることができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、砥石車の研削面の複数の部位のうちで、最も摩耗量の多い部位にツルーイング装置が接触したことを砥石台またはツルーイング装置に内蔵した振動検出器により検出し、前記最も摩耗量の多い部位へのツルアの切込み方向位置を確認してツルーイングを行うので、ツルーイング動作をすばやく且つ正確に行うことができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、砥石車の研削面の複数の部位のうちで、最も摩耗量の多い部位と対向する位置に検出ピンを割り出して検出ピンと砥石車を接近させ、前記研削面の最も摩耗量の多い部位のツルアへの切込み方向位置を確認するようにしたことにより、検出ピンを用いてツルアの位置決めを行うものにおいても最も摩耗量の多い部位の位置を正確に検出してツルーイング動作を行うことができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、摩耗量演算手段により演算された砥石車の研削面の複数の部位のうちで、最も摩耗量の多い部位を最摩耗部位特定手段によって特定し、前記特定された最も摩耗量の多い部位のツルアへの切込み方向位置を切込み方向確認手段によって確認し、ツルーイングするようにしたので、研削面の摩耗量が部位によって異なっていても、ツルーイング量を必要最小限にでき、ツールコストの安価な研削盤を提供することができる。

上記のように構成した請求項５に係る発明においては、接触移動制御手段が砥石車の最も摩耗量の多い部位と対向する位置にツルアを割り出した後に砥石車とツルアを接近させて接触を検知し、研削面の最も摩耗量の多い部位のツルアへの切込み方向位置を確認するので、ツルアと砥石車の接触により砥石車の最も摩耗量の多い研削面の部位のツルア切込み方向位置を正確に検出し、すばやく且つ正確なツルーイングが可能な研削盤を提供することができる。

上記のように構成した請求項６に係る発明においては、接触移動制御手段が最も摩耗量の多い研削面の部位と対向する位置に検出ピンを割り出した後に前記砥石台と検出ピンを振動検出器から接触信号が出力されるまで相対的に接近させて接触を検知し、研削面の最も摩耗量の多い部位のツルアへの切込み方向位置を確認するので、検出ピンによって砥石車の最も摩耗量の多い研削面の部位のツルア切込み方向位置を正確に検出し、正確なツルーイング動作が可能な研削盤を提供することができる。

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。図１において、１０は研削盤のベッドで、このベッド１０上にはテーブル１１が摺動可能に配設され、サーボモータ１４により図略のボールネジを介してＺ軸方向に移動される。テーブル１１上には主軸１３を回転可能に軸承した主軸台１２が配設され、主軸１３は主軸モータ１８により回転される。テーブル１１上には主軸台１２と対向して心押台１５が載置され、心押台１５のセンタ１６と主軸１３のセンタ１７とによって工作物Ｗが挾持される。工作物Ｗは主軸１３にケレ回しにより連結されて回転駆動される。

ベッド１０の後方には工作物Ｗ側に向かって進退可能な砥石台２０が案内され、図略の送りねじを介してサーボモータ２３に連結され、サーボモータ２３の正逆転によりＸ軸方向に前進後退される。

砥石台２０には、ビルトインモータ２１によって回転駆動される砥石軸２２に砥石車Ｇが支承されている。砥石台２０の内部には、ＡＥセンサ（音波電気変換センサ、振動検出センサ）５１が砥石軸２２を回転可能に軸承する図略の流体軸受に隣接して配置されている。ＡＥセンサ５１の出力は比較器５４（図２参照）を介して、２値信号（オン・オフ信号）に変換されて数値制御装置３０に入力され、砥石車Ｇと後述するツルーイング装置５０のロータリツルア５３の接触を検知する。

一方、テーブル１１上において、主軸台１２の砥石車側には、砥石車Ｇをツルーイング（整形）するためのロータリツルア５３を回転可能に保持したツルーイング装置５０が配設されている。ロータリツルア５３の砥石車Ｇに対する主軸軸線方向（Ｚ軸方向）の相対位置はサーボモータ１４の回転によりテーブル１１を移動させることで変化させることができ、主軸軸線に垂直な方向（Ｘ軸方向）の位置は砥石台２０をサーボモータ２３によりテーブル１１に対して移動させることで変化させることができる。

サーボモータ２３、１４には、位置を検出するパルスエンコーダ６２、６０がそれぞれ付加されており、それらパルスエンコーダ６２、６０の信号は、それぞれドライブユニット４０、４１に帰還される。ドライブユニット４０，４１は、パルスエンコーダ６２、６０の帰還信号によってサーボモータ２３、１４の速度を演算するとともに、数値制御装置３０から位置指令値および速度指令値を入力し、サーボモータ２３，１４を駆動する回路である。

数値制御装置３０は、ドライブユニット４０、４１を介してパルスエンコーダ６２、６０の出力を読み取ることが可能であり、機械原点を基準とした砥石台２０とテーブル１１の移動量を検出することができる。数値制御装置３０は主として、サーボモータ１４，２３およびビルトインモータ２１を制御し、工作物Ｗの研削加工を制御するとともに、ツルーイング装置５０を制御して砥石車Ｇのツルーイング動作を制御する装置である。数値制御装置３０には、加工開始スイッチ４５等を備えた制御盤４３が接続されている。

図２は、数値制御装置３０の電気的構成を示したブロックダイヤグラムである。数値制御装置３０は研削盤を制御するためのメインＣＰＵ３１と工作物Ｗの複数の研削箇所に砥石車Ｇを割り出し、粗研削加工、精研削加工、微研削加工を順次実行するための研削プログラム等の制御プログラムを記憶したＲＯＭ３２と各種データを記憶するＲＡＭ３３と入出力インタフェース３４とから主として構成されている。

ＲＡＭ３３内には、ＮＣデータ記憶領域３３１、現在位置レジスタ３３２、現在砥石径記憶領域３３３、摩耗量記憶領域３３４および、摩耗演算点位置記憶領域３３５が形成されている。ＮＣデータ記憶領域３３１には、工作物Ｗの複数の研削箇所を研削する際の工作物回転速度Ｎｄ、砥石回転速度ＮＤ、粗研削、精研削および微研削における研削送り速度Ｓならびに取代ｔ等の加工条件データおよび、工作物Ｗの複数の研削箇所の工作物径ｄ等の形状データが記憶されている。現在位置レジスタ３３２には、砥石車Ｇの研削面の中点Ｌの設定された座標系（工作物Ｗに固定された座標系で、テーブル１１と砥石台２０との移動を、砥石車Ｇの中点Ｌの２次元座標での移動に変換するための座標系、本実施の形態では、図８に示すように、主軸１３のセンタ１７の先端位置を原点とする座標系が設定されている。但し、工作物Ｗを加工する際には工作物Ｗに形成されたセンタ穴の深さ分だけ補正された工作物座標系が用いられる。）におけるＸ座標とＺ座標とで表される現在位置（以下、単に、砥石車Ｇの現在位置という）が記憶される。摩耗量記憶領域３３４には、図５に示すように砥石車Ｇの研削面上に微小間隔で設定された複数の摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐｎ毎の摩耗量が記憶される。摩耗演算点位置記憶領域３３５には摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐｎ毎に砥石車Ｇの研削面の中点Ｌからの相対距離Ｃ１〜Ｃｎが記憶されている。

数値制御装置３０には、その他、サーボモータ１４，２３の駆動系として、ドライブＣＰＵ３６とＲＡＭ３５が設けられている。ＲＡＭ３５はメインＣＰＵ３１から入力される砥石車Ｇの現在位置に関する位置決めデータを記憶する記憶装置である。ドライブＣＰＵ３６は砥石車Ｇの送りに関しスローアップ、スローダウン、目標点の補間等の演算を行い補間点の位置決めデータを定周期で出力する装置である。ドライブＣＰＵ３６はドライブユニット４０、４１から砥石台２０およびテーブル１１の移動量を読取り、ＲＡＭ３５に記憶する。そして、メインＣＰＵ３１によりＲＡＭ３５に記憶された砥石台２０の移動量に応じて、ＲＡＭ３３の現在位置レジスタ３３２の値が加減算されて、砥石車Ｇの現在位置のＸ座標およびＺ座標が更新される。現在位置レジスタ３３２の値は、砥石台２０とテーブル１１の移動に伴ってリアルタイムで更新される。メインＣＰＵ３１は、任意時刻で現在位置レジスタ３３２の値を参照することにより、その時の砥石車Ｇの現在位置のＸ、Ｚ座標を知ることができる。

次に、本装置の作動を説明する。図３は数値制御装置３０のＣＰＵ３１による処理手順を示したフローチャートである。加工開始する場合には、作業者が自動運転スイッチ４５を押すと、ステップ１００において、図略の搬送装置によって心押台１６と主軸台１３間に工作物Ｗがセットされ、ステップ１０２において、現在加工している工作物Ｗの研削箇所を示すカウンタｎが１にセットされる。

次に、ステップ１０４では、ＲＡＭ３３のＮＣデータ領域３３１からｎ段目の研削箇所のＮＣデータおよびＲＯＭ３５に記憶された研削プログラムに従って研削が実行される。この研削サイクルは工作物Ｗのｎ段目の研削箇所と砥石車Ｇの研削面が対向するようテーブル１１が割り出され、砥石車Ｇが早送り速度で前進された後、粗研削送り速度で砥石車Ｇが最初の研削箇所に切り込まれる。その後、精研削送り速度、微研削送り速度およびスパークアウト（速度＝０）に切り替えられて、仕上げ寸法に到達した時点で、早送り速度で後退させられ、ｎ段目の研削加工が完了する。

ステップ１０６では、全て研削箇所の研削箇所の研削が完了したか否かが判定される。全ての研削箇所の研削加工が完了した場合には、ステップ１１０に移行し、全ての研削箇所の研削加工が完了していない場合には、ステップ１０８でカウンタｎに１を加算してステップ１０４に戻り、全ての研削箇所の研削加工が完了するまでステップ１０４の研削加工が繰返される。

ステップ１１０に移行すると、工作物Ｗが搬出され、ステップ１１２において、研削された工作物の本数ｉが１だけ加算される。そして、ステップ１１４において、研削本数ｉがツルーイング本数に到達したか否かが判定され、ツルーイング本数に到達したのであれば、ステップ１１６において、砥石車Ｇの摩耗量の演算が行われた後、ステップ１１８にてツルーイング処理を実行し、ステップ１２０でカウンタｉを１にセットして処理を終了する。また、研削本数ｉがツルーイング本数に到達していないならば、処理を終了する。

次に、ステップ１１６における砥石車Ｇの摩耗量の演算について説明する。この砥石車Ｇの摩耗量の演算は、砥石車Ｇの砥粒負荷に基づいて演算される。一般に、次に示す一般的な研削理論式（１）において、砥粒最大切込み深さｇと砥粒切刃間隔ａの比（以下、砥粒負荷指数ｑと称す）が、一個の砥粒が工作物Ｗに一回接触したときの砥粒負荷に比例することが知られている。このことから、砥粒負荷指数ｑが大きくなるほど砥粒負荷が大きくなることとなる。

但し、
ｇ：砥粒最大切込み深さ
ａ：砥粒切刃間隔
ｖ：工作物周速度
Ｖ：砥石周速度
Δｔ：工作物１回転あたりの切込み量
Ｄ：砥石径
ｄ：工作物径

図４のフローチャートは、工作物Ｗの研削加工による砥石車Ｇの摩耗量を演算する手順を示すものである。始めにステップ１５０では、工作物Ｗの研削箇所を示すカウンタｎを１にセットする。次にステップ１５２では、ＮＣデータ記憶領域３３１に記憶された砥石車Ｇの回転速度ＮＤと砥石径記憶領域３３３に記憶された砥石径Ｄとから次式によって砥石周速度Ｖが演算される。
Ｖ＝π＊Ｄ＊ＮＤ ・・・（２）
次にステップ１５４では、ＮＣデータ記憶領域３３１に記憶された工作物Ｗのｎ段目の研削箇所の径ｄおよび工作物回転速度Ｎｄから次式により、工作物周速度ｖが演算される。
ｖ＝π＊ｄ＊Ｎｄ ・・・（３）
また、ステップ１５４では、ＮＣデータ記憶領域３３１に記憶された工作物Ｗのｎ段目の粗加工時の送り速度Ｓと工作物Ｗの回転速度Ｎｄから工作物１回転あたりの切込み量Δｔが次式により演算される。
Δｔ＝Ｓ／Ｎｄ ・・・（４）
ステップ１５６では、これらステップ１５２、１５４で求められた工作物周速度ｖ、砥石周速度Ｖ、工作物１回転あたりの切込み量Δｔ、砥石径記憶領域３３３に記憶された砥石径Ｄおよび工作物Ｗのｎ段目の研削箇所の径ｄを（１）に代入して工作物Ｗのｎ段目の粗研削加工時における砥粒負荷指数ｑが演算される。

そして、ステップ１５８では、ＮＣデータ記憶領域３３１に記憶された工作物Ｗのｎ段目の研削箇所の粗研削加工時の取代ｔおよび工作物Ｗの径ｄから工作物Ｗのｎ段目の粗研削加工が開始されてから終了するまでに工作物Ｗが研削される量（研削代断面積Ｍと称す）が次式から求められる。
Ｍ＝π／４（ｄ１^２−ｄ２^２） ・・・（５）
但し、ｄ１は粗研削加工開始時おける工作物径であり、ｄ２は粗研削加工終了時おける工作物径である。また、粗研削加工開始時おける工作物径ｄ１は、ＮＣデータ記憶領域３３１に記憶された工作物形状データにおける工作物Ｗのｎ段目の研削箇所の初期工作物径であり、粗研削加工終了時の工作物径ｄ２は、粗研削加工開始時おける工作物径ｄ１から粗研削加工の取代ｔを減算した値（ｄ２＝ｄ１−２ｔ）である。なお、後述する精研削開始時おける工作物径ｄ１は、粗研削加工終了時の工作物径ｄ２を代入し、微研削開始時おける工作物径ｄ１は、精粗研削加工終了時の工作物径ｄ２を代入することにより求めることができる。

ステップ１６０では、ステップ１５６で演算された砥粒負荷指数ｑおよび、ステップ１５８で演算された工作物Ｗのｎ段目の粗研削加工が開始されてから終了するまでの研削代断面積Ｍおよび、所定の係数を掛けることにより、工作物Ｗのｎ段目の粗研削加工時の砥石摩耗量が演算される。この演算された砥石摩耗量は、研削面に設定された摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐｎのうちのｎ段目の研削箇所と接触する研削面の位置に設定された摩耗量演算点の砥石摩耗量を記憶する摩耗量記憶領域３３４に積算される。摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐｎの中からｎ段目の研削箇所と接触する研削面の位置に設定された摩耗量演算点を判定するには、ＲＯＭ３２に記憶された研削プログラムの砥石車Ｇの割り出し位置および、ＮＣデータ記憶領域３３１に記憶された工作物Ｗの形状データが用いられる。

このように、ステップ１５２からステップ１６０を実行することにより、ｎ段目の研削箇所を粗研削したときに生じる摩耗量が演算され、この演算された摩耗量が摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐｎの中からｎ段目の研削箇所と接触する研削面の位置に設定された摩耗量演算点に対応する摩耗量記憶領域３３４に積算される。

そして、以下に続くステップ１６２からステップ１６８では、ステップ１５４からステップ１６０の粗研削加工時の摩耗量の演算と同様に、（１）式〜（５）式を用いて精研削加工時における摩耗量を求め、ｎ段目の研削箇所と接触する研削面の位置に設定された摩耗量演算点に対応する摩耗量記憶領域３３４に積算され、ステップ１７０からステップ１７６では、微研削加工時における摩耗量を求め、ｎ段目の研削箇所と接触する研削面の位置に設定された摩耗量演算点に対応する摩耗量記憶領域３３４に積算される。

以上のように、ステップ１５２からステップ１７６でｎ段目の研削箇所と接触する研削面の位置に設定された摩耗量演算点に対応する摩耗量記憶領域３３４に積算されると、ステップ１７８において、次の研削箇所があるか否かが判定される。次の研削箇所があれば、ステップ１８０でカウンタｎに１を加算してステップ１５４に戻り、以後ステップ１５４からステップ１７６でｎ＋１段目の研削箇所と接触する研削面の位置に設定された摩耗量演算点に対応する摩耗量記憶領域３３４に積算され、全ての研削箇所について砥石車Ｇの摩耗量が摩耗量演算点に対応する摩耗量記憶領域３３４に積算されると、ステップ１８２に移行する。

この結果、摩耗量記憶領域３３４には工作物Ｗの全ての加工箇所を加工したときの砥石車Ｇの摩耗量が各摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐｎに記憶されることになる。例えば、図５に示す工作物Ｗの３つの研削箇所を研削した場合に、研削面に摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐ３０が設定されていたとすると、図６（ａ）に示すように１段目の研削箇所を研削したときには、研削箇所と接触する研削面の位置に設定された摩耗量演算点Ｐ１０〜Ｐ２０に摩耗量が加算される。図６（ｂ）に示すように２段目の研削箇所を研削したときには、研削箇所と接触する研削面の位置に設定された摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐ２０に摩耗量が加算される。図６（ｃ）に示すように３段目の研削箇所を研削したときには、研削箇所と接触する研削面の位置に設定された摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐ１５に摩耗量が加算される。この結果、図６（ｃ）に示すように、摩耗量演算点Ｐ１０〜Ｐ１５の摩耗量が最も多くなり、この摩耗量演算点Ｐ１０〜Ｐ１５が設定された研削面が最も摩耗量の多い部位となる。

そして、ステップ１８２に進むと、摩耗量が最も多い摩耗量演算点の中から中間にある摩耗量演算点（図６の工作物では摩耗量演算点Ｐ１３）が抽出され、この中間にある摩耗量演算点の位置と砥石車Ｇの中点Ｌからの相対距離が摩耗演算点位置記憶領域３３５から検索される（図６の工作物では、摩耗量演算点Ｐ１３の相対距離Ｃ１３が検出される）。なお、説明のため、図６（ａ）〜図６（ｃ）の各摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐｎにおける摩耗量の差は、かなり強調して描かれている。

次にステップ１１８で実行されるツルーイングサイクルの処理手順を図７を参照して説明する。ステップ２００では、図４のステップ１８２で検索された摩耗量が最も多い摩耗量演算点の中から中間にある摩耗量演算点が設定された研削面の位置にロータリツルア５３を位置決めすべく、テーブル１１が移動される。このテーブル１１の移動は、図８に示すように、砥石車Ｇの摩耗領域の中点の砥石車Ｇの幅の中心線Ｌからの相対位置で与えられている摩耗量が最も多い摩耗量演算点の中から中間にある摩耗量演算点が設定された研削面の位置、例えば、摩耗量演算点Ｐ１３であれば、−Ｃ１３（Ｃ１３<０）、部位Ｐ３０に対してはＣ３０（Ｃ３０<０）与えられている。ロータリツルア５３はテーブル１１に固定されているので、ロータリツルア５３の中心線ＲのＺ座標Ｑ１（図８ではＱ１<０）は固定値で既知である。また、Ｑ３は研削加工が終了したときの砥石車Ｇの位置である。

よって、砥石車Ｇの現在位置のＺ座標がＱ１−（Ｃ１〜Ｃｎ）となる位置にテーブル１１が移動される。即ち、ロータリツルア５３の中心線Ｒが砥石車の中心線Ｌに対してＣ１〜Ｃｎだけオフセットした位置に位置決めされる。（但し、Ｃ１〜Ｃｎは、摩耗演算点位置記憶領域３３５に記憶された摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐｎ毎に砥石車Ｇの研削面の中点Ｌからの相対距離）。この移動により、ロータリツルア５３の中心線Ｒを砥石車Ｇの最も摩耗した部位の中心に位置決めすることができる。

次に、ステップ２０２で、砥石台２０を主軸軸線Ｘ方向に単位量だけ前進させる。そして、ステップ２０４でＡＥセンサ５１から接触信号が検出されたか否かが判定される。接触信号が検出されなければ、ステップ２０２に戻り、砥石台２０の送りが継続され、ＡＥセンサ５１から接触信号が出力されるまで、砥石台２０の送りが実行される。砥石車Ｇがロータリツルア５３に接触してＡＥセンサ５１から接触信号が出力されれば、ステップ２０６に移行して、現在位置レジスタ３３２から砥石車Ｇの現在位置のＸ座標Ｊが読み取られ、ステップ２０８にて砥石台２０が後退される。

次に、ステップ２１０では、図８に示す位置関係となるように、砥石車Ｇを主軸軸線から充分に遠ざけ、砥石台Ｇの現在位置のＺ座標がＱ１＋Ｆとなるように、テーブル１１を移動させる。Ｆはロータリツルア５３の中心線Ｒと砥石車Ｇの中心線Ｌとの予め設定された相対距離である。これにより、砥石車Ｇは図８に示す位置関係に位置決めされる。
次に、ステップ２１２において、砥石車Ｇの現在位置がＪ＋ａとなるまで早送りされる。Ｊはロータリツルア５３の先端のＸ座標であり、ａは、図９に示すように、砥石車Ｇの研削面の最も摩耗した部位を基準とするツルーイング開始位置である。これにより、砥石車はロータリツルア５３の先端に対して図９のＧ^' で示す位置に位置決めされる。なお、ａは研削面の最も多い摩耗量にδを加算した値であり、研削面の最も多い摩耗量に応じて変化する。また、十分大きめのａを用いれば、ａは固定値であっても良い。

次に、ステップ２１４において、テーブル１１が所定量Ｔだけトラバースされる。次に、ステップ２１６において、砥石車Ｇの現在位置のＸ座標がＪ−ｂに等しくなったか否が判定される。ｂは、図９に示すように、砥石車Ｇの最も摩耗量の多いを基準とするツルーイング終了位置である。等しくなければ、ステップ２１８において、砥石台２０が所定量δだけＸ軸に平行に移動され、ステップ２１４２に戻り、テーブル１１のトラバース移動が繰り返される。このようにして、ステップ２１６において、砥石車Ｇの現在位置のＸ座標がＪ−ｂになるまでトラバース、切り込みが繰り返され、図９に示す動作経路により、砥石車Ｇのツルーイングが完了する。

次に、ステップ２２０において、現在砥石径記憶領域３３３に記憶されている現在径ＲがＤ−ｂ＊２だけ減少されて、新砥石径が現在砥石径記憶領域３３３に記憶され、現在径Ｄが更新される。また、ステップ２２２において、現在位置レジスタ３３４に記憶されている砥石車Ｇの現在位置のＸ座標がｂだけ加算されて、現在位置レジスタ３３４に記憶され、現在位置の修正が完了される。この砥石径は、砥石の摩耗限界（使用限界）を見るなどに用いられる。

以上述べたように、幅の異なる複数の研削面を研削加工する場合において、砥石車Ｇの研削面の最も摩耗する部位を求めてツルーイングするようにしたことにより、必要最小限のツルーイング量で砥石車Ｇの研削面を修正することができ、ツールコストを低減できる。

また、砥石車の研削面の各部位の摩耗量が求められることから、最も摩耗量の少ない部位に基づいてツルーイング開始位置を設定するようにすれば、必要最小限のツルーイング動作でツルーイングを完了できるので、ツルーイング時間を短縮することができる。

なお、上記実施の形態において、研削面の各部位の摩耗量を演算するに上記（１）式を用いたが、さらに摩耗量を正確に求めるために、実験で求めた砥粒負荷指数ｑ（＝ｇ／ａ）と砥石摩耗量の関係を予め記憶させ、上記（１）式で演算された砥粒負荷指数ｑに対応する砥石摩耗量を読み出す、また、上記（１）式に、工作物の材質（熱処理を含む）、クーラントの供給状態、砥石仕様等を加味し、これらを補正係数として上記（１）式に加えて演算するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では1種類の工作物Ｗを連続して研削加工する研削盤について説明したが、複数種類の工作物Ｗを混在して研削加工する研削盤においても、各種類の工作物Ｗを研削加工したときの砥石摩耗量をそれぞれ演算して積算するようにすれば、研削面の最も多い摩耗量の部位を求めることが可能である。

なお、砥石車Ｇとツルーイング装置５０のロータリツルア５３の接触を検知（確認）する手段としては、接触式、非接触 式等、種々の形態が考えられる。例えば、接触時の振動を検知するセンサや接触時の電気抵抗の変化を検知するセンサ等である。特に、上述したＡＥセンサ５１は、被研削 ワークと砥石とが接触した場合、接触点で発生する弾性波（Ａｃｃｏｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を検知し、対象とする周波数範囲は１０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの超音波領域であり、このような高周波の信号を対象とすることにより、機械振動などの外乱に影響されにくい。このため、ＡＥセンサ５１は、砥石車Ｇの状態の変化を極めて敏感に、かつ、忠実に検知することができ、検知時期が早いといった点で優れる。また、砥石車Ｇとロータリツルア５３の接触を検知（確認）する手段を設ける位置は、センサ等の特性に応じて適宜決めれば良く、特に限定されるものではないが、砥石車Ｇまたはロータリツルア５３の近傍に設けると検知精度が向上する。ＡＥセンサの場合、上述した砥石台２０の内部に設ける形態以外に、砥石台２０または、ツルーイング装置５０の外周に設ける形態、ロータリツルア５３または砥石車Ｇに設ける形態、ロータリツルア５３の回転軸または砥石車Ｇの回転軸に設ける形態（例えば、特開平６−７９６２３号公報）等が挙げられる。

次に、第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態では、砥石台にＡＥセンサを内蔵し、砥石車Ｇとロータリツルア５３との接触を検知するのに代えて、図１１に示す先端に検出ピン５２を有したＡＥセンサ５１がテーブル１１上に配置されている点で相違する。

以下、この検知ピン５２を用いたツルーイングについて、図１０のフローチャートで説明する。なお、図１０のフローチャートは図３にステップ１１８において実行される。

ステップ３００では、図４のステップ１８２で検索された摩耗量が最も多い摩耗量演算点の中から中間にある摩耗量演算点が設定された研削面の位置に検出ピン５２を位置決めすべく、テーブル１１が移動される。このテーブル１１の移動は、図８に示すように、砥石車Ｇの摩耗領域の中点の砥石車Ｇの幅の中心線Ｌからの相対位置で与えられている摩耗量が最も多い摩耗量演算点の中から中間にある摩耗量演算点が設定された研削面の位置、例えば、摩耗量演算点Ｐ１３であれば、−Ｃ１３（Ｃ１３<０）、部位Ｐ３０に対してはＣ３０（Ｃ３０<０）与えられている。検出ピン５２およびツルア５３はテーブル１１に固定されているので、検出ピン５２の中心線ＵのＺ座標Ｑ２（図１１ではＱ２<０）およびツルア５３の中心線ＲのＺ座標Ｑ１（図１１ではＱ１<０）は固定値で既知である。また、Ｑ３は研削加工が終了したときの砥石車Ｇの位置である。

よって、砥石車Ｇの現在位置のＺ座標がＱ２−（Ｃ１〜Ｃｎ）となる位置にテーブル１１を移動させる。即ち、検出ピン５２の中心線Ｕが砥石車の中心線Ｌに対して（Ｃ１〜Ｃｎ）だけオフセットした位置に位置決めされる。（但し、Ｃ１〜Ｃｎは、摩耗演算点位置記憶領域３３５に記憶された摩耗量演算点Ｐ１〜Ｐｎ毎に砥石車Ｇの研削面の中点Ｌからの相対距離）。

研削終了時の位置関係からの移動量で言えば、−Ｑ３−Ｑ２＋（Ｃ１〜Ｃｎ）（部位Ｐ１３の場合には、（−Ｑ３−Ｑ２−Ｃ１３ ）、部位Ｐ３０の場合には、（−Ｑ３−Ｑ２＋Ｃ３０ ））だけテーブル１１を砥石車Ｇの方向に移動させることになる。この移動により、検出ピン５２の中心線Ｕを砥石車Ｇの最も摩耗した部位の中心に位置決めすることができる。

次に、ステップ３０２で、砥石台２０を主軸軸線Ｘ方向に単位量だけ前進させる。そして、ステップ３０４でＡＥセンサ５１から接触信号が検出されたか否かが判定される。接触信号が検出されなければ、ステップ３０２に戻り、砥石台２０の送りが継続され、ＡＥセンサ５１から接触信号が出力されるまで、砥石台２０の送りが実行される。砥石車Ｇが検出ピン５２に接触してＡＥセンサ５１から接触信号が出力されれば、ステップ３０８に移行して、現在位置レジスタ３３４から砥石車Ｇの現在位置のＸ座標Ｊが読み取られる。これにより、検出ピン５２の先端のＸ座標Ｋが確定され、ステップ３１０にて砥石台２０が後退される。

次に、ステップ３１２において、検出ピン５２の先端からロータリツルア５３の先端までの距離ｈ（既知）と、ステップ３１０で確定された検出ピン５２の先端のＸ座標Ｋからロータリツルア５３の先端のＸ座標Ｊが求められる。次に、ステップ３１２では、図１１に示す位置関係となるように、砥石車Ｇを主軸軸線から充分に遠ざけ、砥石台Ｇの現在位置のＺ座標がＱ１＋Ｆとなるように、テーブル１１を移動させる。Ｆはロータリツルア５３の中心線Ｒと砥石車Ｇの中心線Ｌとの予め設定された相対距離である。これにより、砥石車Ｇは図１１に示す位置関係に位置決めされる。

次に、ステップ３１４において、砥石車Ｇの現在位置がＪ＋ａとなるまで早送りされる。Ｊはロータリツルア５３の先端のＸ座標であり、ａは、図９に示すように、砥石車Ｇの研削面の最も摩耗した部位を基準とするツルーイング開始位置である。これにより、砥石車はロータリツルア５３の先端に対して図９のＧ^' で示す位置に位置決めされる。なお、ａは研削面の最も多い摩耗量にδを加算した値であり、研削面の最も多い摩耗量に応じて変化する。また、十分大きめのａを用いれば、ａは固定値であっても良い。

次に、ステップ３１６において、テーブル１１が所定量Ｔだけトラバースされる。次に、ステップ３１８において、砥石車Ｇの現在位置のＸ座標がＪ−ｂに等しくなったか否が判定される。ｂは、図７に示すように、砥石車Ｇの最も摩耗量の多いを基準とするツルーイング終了位置である。等しくなければ、ステップ３２０において、砥石台２０が所定量δだけＸ軸に平行に移動され、ステップ３１６に戻り、テーブル１１のトラバース移動が繰り返される。このようにして、ステップ３２０において、砥石車Ｇの現在位置のＸ座標がＪ−ｂになるまでトラバース、切込みが繰り返され、図９に示す動作経路により、砥石車Ｇのツルーイングが完了する。

次に、ステップ３２２において、現在砥石径記憶領域３３３に記憶されている現在径ＲがＤ−ｂ＊２だけ減少されて、新砥石径が現在砥石径記憶領域３３３に記憶され、現在径Ｄが更新される。また、ステップ３２４において、現在位置レジスタ３３４に記憶されている砥石車Ｇの現在位置のＸ座標がｂだけ加算されて、現在位置レジスタ３３４に記憶され、現在位置の修正が完了される。

このように、検出ピン５２を用いた場合においても、検出ピン５２を研削車Ｇの研削面の最も摩耗した部位に接触させ、ツルーイングするようにしたことにより、必要最小限のツルーイング量で砥石車Ｇの研削面を修正することができツールコストを低減できる。

本発明の具体的な実施例に係る数値制御研削盤の構成図。 数値制御研削盤の数値制御装置の構成図。 数値制御装置のＣＰＵによる主処理手順を示したフローチャート。 砥石車と工作物の接触状態を説明する説明図。 研削車による工作物の研削加工状態を示す図。 数値制御装置のＣＰＵによる摩耗量の演算処理手順を示したフローチャート。 摩耗量の測定時およびツルーイング時の位置決め方法を示した説明図。 数値制御装置のＣＰＵによるツルーイングの処理手順を示したフローチャート。 ツルーイング時の位置決め方法を示した説明図。 第２の実施の形態における数値制御装置のＣＰＵによるツルーイング時の位置決め処理手順を示したフローチャート。 第２の実施の形態における摩耗量の測定時およびツルーイング時の位置決め方法を示した説明図。

符号の説明

Ｗ…工作物、Ｇ…砥石車、３０…数値制御装置、３３…ＲＡＭ、５０…ツルーイング装置、５３…ロータリツルア、５１…ＡＥセンサ、５２…検出ピン、Ｐ１〜Ｐｎ…研削面の摩耗演算点。

Claims (6)

1. 工作物を回転可能に支持する工作物支持装置と、砥石車を回転可能に軸承する砥石台と、前記砥石車の研削面を修正するツルアが取り付けられたツルーイング装置とを備え、前記研削面の幅より狭い異なる幅の前記工作物の複数の研削箇所を所定順序で前記砥石車によって研削加工する研削サイクルを繰り返し、前記砥石車の研削面が摩耗したとき前記ツルーイング装置により前記研削面を修正する研削盤のツルーイング方法において、
   前記ツルーイング装置による前記研削面の修正直後から前記研削サイクルを繰り返して前記複数の研削箇所を研削加工して生じる研削面の複数部位の摩耗量をそれぞれ積算して前記複数部位の各摩耗量を演算し、
   演算された研削面の複数部位の摩耗量のうちで最も摩耗量の多い研削面の部位の前記ツルアの切込み方向位置を確認し、
   前記研削面の最も摩耗量の多い摩耗部位の前記ツルアの切込み方向位置を基準にして前記研削面全体をツルーイング装置によってツルーイングすることを特徴とするツルーイング方法。
2. 請求項１において、前記砥石台またはツルーイング装置に振動検出器を備え、
   前記砥石車の最も摩耗量の多い研削面の部位に前記ツルアが対向するように割り出した後、前記砥石車とツルアを接近させ、
   前記振動検出器によって前記研削面とツルアが接触したときに発生する振動を検出し、
   前記最も摩耗量の多い該研削面の部位の前記ツルアの接触を検出し、前記最も摩耗量の多い研削面の部位の前記ツルアの切込み方向位置を確認するようにしたことを特徴とするツルーイング方法。
3. 請求項１において、前記研削面に接触する検出ピンと、前記研削面に検出ピンが接触したときの振動を検出して接触信号を出力する振動検出器とを備え、
   前記最も摩耗量の多い研削面の部位に前記検出ピンが対向するように割り出した後、前記砥石車と検出ピンを接近させ、
   前記振動検出器によって前記研削面と検出ピンが接触したときに発生する振動を検出し、
   前記研削面と検出ピンが接触したときの位置に基づいて前記最も摩耗量の多い研削面の部位の前記ツルアの切込み方向位置を確認するようにしたことを特徴とするツルーイング方法。
4. 工作物を回転可能に支持する工作物支持装置と、砥石車を回転可能に軸承する砥石台と、前記砥石車の研削面を修正するツルアが取り付けられたツルーイング装置とを備え、前記研削面の幅より狭い異なる幅の前記工作物の複数の研削箇所を所定順序で前記砥石車によって研削加工する研削サイクルを繰り返し、前記砥石車の研削面が摩耗したとき前記ツルーイング装置により前記研削面を修正する研削盤において、
   前記ツルーイング装置による前記研削面の修正直後から前記研削サイクルを繰り返して前記複数の研削箇所を研削加工して生じる研削面の複数部位の摩耗量をそれぞれ積算して前記複数部位の各摩耗量を演算する摩耗量演算手段と、
   前記摩耗量演算手段によって演算された研削面の複数部位の摩耗量のうちで最も摩耗量の多い研削面の部位を特定する最摩耗部位特定手段と、
   前記最摩耗部位特定手段で特定された前記最も摩耗量の多い研削面の部位の前記ツルアの切込み方向位置を確認する切込み方向位置確認手段と、
   前記切込み方向位置確認手段によって確認された前記最も摩耗量の多い研削面の部位の前記ツルアの切込み方向位置に基づき前記研削面の全てをツルーイングするため前記砥石台とツルーイング装置を相対移動させるツルーイング制御手段と、
   を備えたことを特徴とする研削盤。
5. 請求項４において、切込み方向位置確認手段は、前記砥石台またはツルーイング装置に設けられた振動検出器と、
   前記最も摩耗量の多い研削面の部位と対向する位置に前記ツルーイング装置を割り出した後に前記砥石台とツルーイング装置を振動検出器から接触信号が出力されるまで相対的に接近させる接触移動制御手段と、
   を備えたことを特徴とする研削盤。
6. 請求項４において、切込み方向位置確認手段は、前記研削面に接触する検出ピンと、
   前記研削面に検出ピンが接触したときの振動を検出する振動検出器と、
   前記最も摩耗量の多い研削面の箇所と対向する位置に前記検出ピンを割り出した後に前記砥石台と検出ピンを振動検出器から接触信号が出力されるまで相対的に接近させる接触移動制御手段と、
   を備えたことを特徴とする研削盤。

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