JPH0241871A - 数値制御研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、テーブル等の基準面上に砥石接触検知手段を
設げた数値制御研削盤に関する。

〔従来の技術〕

従来のテーブルに砥石接触検知手段を設けた数値制御研
削盤には、以下のようなものがある。

イ）　テーブルＫＡＥセンサなどからなる砥石接触検知
手段を内蔵して、砥石と、テーブル上に固着した被研削
物との接触を検知可能としたもの。

口）　テーブルにＡＥセンサなどからなる砥石接触手段
を設けて、基準位置から砥石と砥石接触手段との接触点
までの距離を測定し、基準砥石との差を補正可能とした
もの（特開昭６３−９３５６４号、１０９９７７号公報
）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記イ）においては、砥石が最初に被研
削物のどの箇所に接触するかは明確でなく、しから最初
に接触したときの切り込み量も正確には把握しきれない
ため、精度の高い加工は期待できない。

また、上記口）においては、基準砥石と使用砥石との交
換の際、取付は誤差が生じたり、また、基準砥石と使用
砥石との間に重量差がある場合、主軸の位置が変化した
りすることが考えられ、必ずしも適正な補正がなされる
とは限らない。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり
、砥石の外周下端と被研削物との距離を常に把握するこ
とで、砥石径の変化の補正をすることな（、高精度の研
削加工を可能とすることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、砥石が装着される主軸を備え、かつ該主軸は
Ｙ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の少なくとも一方向に駆動モー
タによって動かすように構成された数値制御研削盤にお
いて、砥石の接触を検出する接触検知手段と、砥石が接
触検知手段に接近したことを検出する砥石接近検知手段
と、砥石が接触検知手段に接触して、測定タイミング発
生回路からタイミング信号が出されるまでに移動した主
軸の移動量から、主軸の基準点における砥石外周下端と
基準面との距離を算出する演算手段とを具備することに
より、上記従来の問題点を解決したものである。

〔作用〕

砥石を装着した主軸の基準点、例えば主軸の機械原点に
おける砥石の外周下端と、被研削物を取り付ける基準面
、例えばテーブル上面やチャック上面間の距離を測定す
るには、砥石を装着した主軸の基準点における位置を数
値制御研削盤の演算手段部に記憶した後、早い送り速度
で主軸を移動させる。砥石の外周が砥石接近検知手段に
よって検出されると、主軸の送り速度を低速にする。主
軸の送り速度が低速になって、移動している砥石の外周
下端が接触検知手段に接触し、接触圧が定められた直に
達すると、測定タイミング発生回路からタイミング信号
が演算手段部へ送られる。

演算手段部では、タイミング信号が送られて（るとただ
ちに、主軸の位置を記憶する。演算手段部は、先に記憶
しておいた主軸の基準点における位置と、タイミング信
号が送られてきたときに記憶した主軸の位置から、砥石
の外周下端が接触検知手段に接触して、測定タイミング
発生回路からタイミング信号が出るまでに主軸が移動し
た距離を演算する。

接触検知手段に定められた圧力を加えて、測定タイミン
グ発生回路からタイミング信号が出されるときの、被研
削物を取り付ける基準面と接触検知手段の砥石接触部上
端間の距離は、あらかじめ測定された既知の値である。

演算した主軸の移動距離と、基準面と砥石接触検知手段
の砥石接触部上端間の既知の距離を演算（加算）して、
主軸の基準点における砥石外周下端と基準面間の距離を
算出する。そして、高さが既知の被研削物をテーブル上
に固着すれば、砥石外周下端から被研削物上面の距離が
算出できる。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第２図は、基準面と基準点における砥石外
周下端の距離を測定する砥石位置測定装置の一例を示す
もので、第１図は数値制御研削盤の概略図、第２図は第
１図に示す接触検知手段の概略図であり、図中Ａは数値
ｍｌＪ　Ｎ研削盤である。

８は数値側■されて上下（矢印２０方向）に移動できる
主軸ハウジングである。１１は、数値側間されて左右（
矢印３０方向）および前後（矢印４０方向）に移動でき
るテーブルである。基準面１１ａはテーブル上面として
もよいし、テーブル上に設置したチャックなどの上面で
もよい。主軸ハウジング８は、Ｚ軸の駆動モータ６で上
下に移動し、テーブル１１は、Ｙ軸の駆動モータ５で左
右に移動し、さらにＹ軸の駆動モータ７で前後に移動す
る。

本発明を達成するための砥石位置測定装置は、主軸９に
取り付けてＺ軸の駆動モータ６によって上下される砥石
１０の外周下端１０ａが、接触検知手段１の砥石接触部
１ｂに接近したことを検出する砥石接近検知手段２と、
この信号を処理する砥石接近信号処理回路４、砥石１０
の外周下端１０ａが砥石接触部１ｂに接触したことを検
出する接触検知手段１と、この接触検知手段１で得られ
た信号からＺ軸の移動距離を測定するための測定タイミ
ング発生回路６と、ここで得られたＺ軸の移動距離など
から後述する所定の演算を行う演算処理部１３から構成
されている。

測定タイミング発生回路３は、接触検知手段１に砥石１
０が接触して、わずかな加圧が圧力センサ１ａに加わる
と測定タイミングが発生するように調整され、数値制御
装置１２にこのタイミング信号が送られるとただちにＺ
軸が上昇するように操作される。このため、接触検知手
段１と砥石１０の接触圧および接触時間は極めて少ない
うえ、砥石接触部１ｂには高硬度のセラミックスなどを
使用しているので、砥石接触部１ｂの摩耗はさらに防止
される。

砥石接近信号処理回路４は、砥石接近検知手段２から送
られてきた信号をもとに、砥石外周下端１０ａが砥石接
触部１ｂに定められた距離まで接近したことを判定し、
定められた距離になると信号を発生して、数値制御装置
１２へ送る。数値制御装置１２では、砥石接近信号処理
回路４からの信号を受けると、ただちにＺ軸の送り速度
を減少させる。このようにして砥石外周下端１０ａと砥
石接触部１ｂ間の距離が定められた距離になるまで速い
送り速度で砥石１０を下降させることにより、砥石位置
の測定に要する時間を短縮させている。

次に、第３図により、基準面１１ａに対する砥石１Ｑの
位置を測定する場合の、本発明の詳細な説明する。

数値制御装置１２（第１図参照）によって上下に移動す
るＺ軸の基準点１４における砥石１０の砥石外周下端１
０ａと基準面１１３間の距離りは、次式で与えられる。

Ｉ、　＝　ｍ　−）−ｎ　　・・・・・・・・・　（１
）ここでｍは、接触検知手段１に定められた圧力を加え
て、測定タイミング発生回路３からタイミング信号が出
力されるときの、基準面１１ａと接触検知手段１の砥石
接触部１ｂ間の長さで、あらかじめ測定された既知の値
である。

これはプＯツクゲージとダイヤルゲージで比較測定する
ことで容易て知ることができる。ただし、砥石接触部１
ｂに対して、タイミング信号が出力するのと同じ圧力を
ダイヤルゲージの測定端子に加えなげればならない。こ
の他、実際に被研削物を研削し、その仕上がり寸法（厚
さ）から求める方法もある。ｎは、Ｚ軸の基準点１４に
おける砥石外周下端１０ａが接触検知手段１の砥石接触
部１ｂに接触し、その信号によって測定タイミング発生
回路６から送られる測定タイミング信号が数値制御装置
１２に受信されるまでにＺ軸が移動（下降）した距離で
ある。

Ｚ軸の基準点１４における座標をＺ。、砥石外周下端１
０ａが接触検知手段１の砥石接触部１ｂに接触して、測
定タイミング発生回路６（第１図参照）から発生した測
定タイミング信号が数値制御装置１２へ送られてきたと
きのＺ軸の座標なＺｌ　とすれば、砥石１０の移動距離
ｎは、次式で与えられる。

ｎ：ＩＺｏ　　Ｚｔ　　Ｉ　　−−（２）この原理に基
づいて（１）式から算出された、基準点１４における砥
石１０の砥石外周下端１０ａと基準面１１３間の距離り
から、砥石の切り込み量Δで被研削物を研削する場合の
一例を、第１図ないし第４図に基づいて説明する。

Ｚ軸の基準点となる座標Ｚ。を演算処理部１３に記憶し
、主軸９を回転させ、速い送り速度でＺ軸を下降させる
。砥石外周下端１０ａが砥石接触部１ｂに接近して、砥
石接近信号処理回路４から数値制御装置１２に信号が送
られてくると、Ｚ軸の送り速度を遅い速度にする。減速
された遅い速度で砥石外周下端１０ａが接触検知手段１
の砥石接触部１ｂに接触し、測定タイミング発生回路６
から測定タイミングが数値制御装置１２に送られて（る
と、そのときの２軸の原種Ｚ１を演算処理部１３内に記
憶するとともに、ただちに速い送り速度でＺ軸を上昇さ
せ、砥石１０および砥石接触部１ｂが摩耗するのを防止
する。

演算処理部１６内に記憶されたＺ。とＺ、から、（２）
式および（１）式の演算を演算処理部１３で行ない、Ｚ
軸の基漁点Ｚ。Ｋおける砥石外周下端１０ａと基準面１
１３間の距＠Ｌを算出する。

次に、被研削物１５の研削面１５ａと基準点Ｚｏにおけ
る砥石外周下端１０８間の距離ｌは、次式で与えられる
。

Ｊ＝Ｌ−Ｈ・・・・・・・・・　（３）ここでＨは被研
削物１５の厚さで、基準面１１ａから被研削物１５の研
削面１５ａまでの高さに相半する、あらかじめ測定され
た既知の値である。

Ｚ軸の移動方向を下降に対して＋（プラス）とするとき
、砥石外周下端１０ａが被研削物１５の研削面１５ａに
接するときのＺ軸の座標Ｚ、は、次式で与えられる。

Ｚｚ”Ｚｏ＋Ｊ　　・・・・・・　（４）被研削物１５
に対する砥石１０の切り込み量をΔとすると、切り込み
量Δで被研削物１５の研削面１５ａを研削するときのＺ
軸の座標Ｚ、は、次式％式％ したがって、厚さＨの被研削物１５の研削面１５ａを切
り込み景Δで研削するためには、Ｚ軸の座標をＺ、に設
定して、テーブルを移動しながら研削を行えばよい。

上記原理に基づいて、数値制御装置１２内の制御プログ
ラムにより、厚さＨの被研削物１５の研削面１５ａを、
砥石１０の切り込み量Δで研削する場合の動作を、第５
図のフローチャートに示す。

すなわち、 ステップＳ１１ 砥石外周下端１０ａが砥石接近検知手段２に衝突しない
位置までＺ軸を上昇させた後、Ｙ軸とＹ軸を移動して、
砥石外周下端１０ａと接触検知手段１の砥石接触部１ｂ
の位置関係が、測定し５る決められた位置関係になるよ
うにする。

ステップＳ２； 任意の位置にあるＺ軸の座標を基準点座標Ｚ。

として、演算処理部１３内に記憶するＯステップＳ３； 主軸９を回転させる。

ステップＳ４； Ｚ軸を速い送り速度で下降させる。

ステップＳ５； 砥石接近検知手段２および砥石接近信号処理回路４から
その信号が数値：ｌｉ！Ｉ　’Ｒ＋装置１２へ送られて
くるまで、Ｚ軸は速い送り速度で下降する。

ステップＳ６； 砥石接近検知信号が数値制御装置１２へ送られて（ると
、Ｚ軸の送り速度を遅（して下降させる。

ステップＳ７； 砥石外周下端１０ａが接触検知手段１の砥石接触部１ｂ
Ｋ接触し、測定タイミング発生回路４カ）ら数値制御装
置１２へ測定タイミングが送られるまで下降をつづける
。

ステップＳ８； 測定タイミングが送られてくるとそのときのＺ軸の座標
２．を演算処理部１６内に８己憶する。

ステップＳ９； ただちにＺ軸を速い送り速度で上昇させ、砥石１０と接
触検知手段１を非接触状態にする。

ステップＳ１０； 演算処理部１６内では、記憶したＺ軸の座標Ｚ０とｚｌ
から（２）式の演算を行う。

ステップＳ１１； （１）式の演算を行う。

ステップＳ１２； （３）式の演算を行なって、被研削物１５の研削面１５
ａと基準点Ｚ０における砥石外周下端１０ａ間の距離ｌ
を求める。

ステップＳ１３； 被研削物１５を研削開始するためのスタート位Ｉｆｆへ
移動する。研削開始のスタート位置への移動は、Ｙ軸お
よびＹ軸を移動して行なう。

ステップＳ１４； （５）式により、被研削物１５への切り込み量Δを加え
た実際に研削するための座標Ｚ、を演算して、Ｚ軸を移
動する。

ステップＳ１５； テーブルを移動させて、被研削物１５の研削な行なう。

ステップ８１６； 研削が完了するまでステップＳ１５の動作を行なう。

なお、ステップ８１０−８１２の演算処理と、Ｓ９およ
び８１３は同時並行して行なってもよい。

本発明を実施するうえで、砥石の摩耗量を検知すること
は必要ないが、検知しておけば砥石交換を行なう上での
設定置として利用できる。

砥石の摩耗量１ｒを算出する場合の原理を第６図、第７
図に従って説明する。

第７図は、摩耗前の砥石１０の外周下端１０ａが接触検
知手段１の砥石接触部１ｂに接触して、測定タイミング
発生回路６から測定タイミングが発生し、このときのＺ
軸の座標をＺｌとして演算処理部１３内に記憶したこと
を示している。

第８図は、研削に使用あるいはドレッシングによって摩
耗した砥石１０の外周下端１０ａが接触検知手段１に接
触し、測定タイミング発生回路３から測定タイミング信
号が数値制御装置１２に送られたときのＺ軸の座標をＺ
ｂとして、演算処理部１３内に記憶したことを示してい
る。

上記Ｚａは、第５図のフローチャートにおいて、ステッ
プＳ１→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７を実行して記憶
する。Ｚｂを記憶する場合も同じである。

砥石の摩耗量をΔｒとすれば、ＺａとＺｂから次の式で
与えることができる。

Δｒ＝　Ｚａ−Ｚｂ　　……　（６） 摩耗の制限値をあらかじめ数値制菌装置１２の演算処理
部１６内に記憶しておけば、Δｒが制限値を越えたとき
主軸９の回転を停止させたり、摩耗量オーバや砥石交換
の信号を出すことも可能となる。

なお、上記では、Ｚ軸を上下させて基準面１１ａとＺ軸
の基準点１４における砥石外周下端１０８間の距離から
砥石位置を測定する場合について説明したが、上下させ
る軸や前後、左右に移動する軸がそれぞれＺ軸、Ｙ軸、
Ｘ軸に限定されるものではない。

また、本実症例では主軸が横軸の平面研削盤について説
明したが、たて型の平面研削盤でも可能なことは言うま
でもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は砥石を装着する主軸が嘔
動モータによってＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の少なくとも一
方向に動かされろように構成された数値側（財）研削盤
において、砥石が接触したことで検知する接触検知手段
と、ここからの信号によって移動した軸の座標を記憶す
る測定タイミング信号発生回路、砥石が接触検知手段に
近づいたことを検知する砥石接近検知手段と砥石接近信
号処理回路、数呟制仰装置とその演算機能を利用し、基
準面と基準点における砥石外周下端間の距離を自動測定
することによって、常に砥石外周下端と被研削物上面の
距離が把握され、ドレッサー装置ＪＰ被研削物に対して
正確に砥石の切り込み量を管理することができる。

このため、数値、制御研削盤の自動運転を中断すること
な（、自動ドレッシング工程を組込むことも可能で、迅
速かつ、高い研削精度が得られるだけでなく、被研削物
の形状や厚みを高い精度で工作できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を実施するための装置の一例を示
す概略図、第２図は第１図に示した接触検知手段に含ま
れる主要な構成要素の概略図、第３図は本発明の砥石位
置測定装置の原理を説明するための説明図、第４図は本
発明の砥石位置測定装置の原理を用いて被研削物と砥石
外周下端間の距離を測定する場合の説明図、第５図は本
発明の砥石位置測定装置を用いて、被研削物を砥石の切
り込み量Δで研削する場合を説明するためっフローチャ
ート、第６図と第７図は本発明の砥石位置測定装置の原
理を用いて、砥石の摩耗量を測定する場合のそれぞれ説
明図である。 １・・・・・・接触検知手段、 １ａ・・・・・・圧力センサ、 １ｂ・・・・・・砥石接触部、 ２・・・・・・砥石接近検知手段、 ３・・・・・・測定タイミング発生回路、４・・・・・
・砥石接近信号処理回路、５・・・・・・Ｘ軸駆動モー
タ、 ６・・・・・・ｚ１１１車動モータ、 ７・・・・・・Ｙ軸駆動モータ、 ８・・・・・・主軸ハウジング、 ９・・・・・・主軸、 １０・・・・・・砥石、 １０ａ・・・・・・砥石外周下端、 １１・・・・・・テーブル（Ｘ軸）、 １１ａ・・・・・・基準面、 １２・・・・・・数値制御装置、 １６・・・・・・演算処理部、 １４・・・・・・Ｚ軸の基準点（２０）、１５・・・・
・・被研削物（工作物）、１５ａ・・・・・・研削面。 第３図 第４図 １ｂ・−脈石Ｎ触部 １３−−一浸真ｙ！：理郡 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 砥石が装着可能で、かつＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の少なく
   とも一方向に移動可能な主軸と、被研削物を載置可能な
   テーブルと、このテーブルに設けられ砥石との接触を検
   知する砥石接触検知手段と、この砥石と砥石接触検知手
   段との接触位置データを基に演算する演算手段を有する
   数値制御研削盤において、前記演算手段は、前記主軸が
   、任意の基準点から前記主軸に装着された砥石が前記砥
   石接触検知手段に接触するまで移動した距離をｎ、前記
   砥石接触検知手段が砥石との接触を検知した際の、前記
   テーブルの基準面から前記砥石接触手段の砥石との接触
   点までの距離をｍ、前記主軸に装着される砥石の端部か
   らテーブルの基準面までの距離をＬ、前記テーブルに被
   研削物を載置した際の前記テーブルの基準面からこの被
   研削物の研削面までの距離をＨ、前記主軸が、前記任意
   の基準点から前記主軸に装着された砥石が前記被研削物
   の研削面に接触するまでの距離をｌとするとき、このｌ
   をＬ＝ｍ＋ｎ、およぎｌ＝Ｌ−Ｈにより求めることを特
   徴とする数値制御研削盤。