JPH0248160A - マスターカムを用いない内面プロファイル研削の制御法 - 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〕 本発明はマスターカムを使用しないでハウジング等の内
面にプロファイル研削をする制御方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

マスターカムを用いないで油圧ポンプのハウジング等の
内面にプロファイル研削を施す場合、ワークとなるハウ
ジングをワークスピンドルに取付け、当該スピンドルを
その回転を制御しつつ低速回転させる一方、高速回転さ
せられる砥石を有する砥石スピンドルを、そのスピンド
ルの往復方向で位置決めをし、前記ワークの回転に同期
させて切込み送りを行いプロファイル研削を施すように
なっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように筒状をなすワークが回転させられていると
き、マスターカムを用いないでワークの内面にプロファ
イル研削を施す場合には、砥石はワークの切削面に対し
当該ワークの回転に同期して切込み運動（前後運動）を
させられるので、当該砥石は切込（前進）運動−停止、
逃げ（後退）運動−停止を繰返す。

このように、砥石が切込みのため往復運動を繰返すこと
は、その運動時に大きな変速点が何個所も存在すること
になるため、高速且つ高精度の切込み制御は相当に困難
である。

しかし、高速且つ高精度の内面プロファイル研削を、マ
スターカムを使用しないで実現できれば、マスターカム
を使用しないためイニシャルコストの低減を図ることが
できるのみならず、加工性の向上も図ることが出来て便
利である。

本発明は、このようなマスターカムを要しない高速、高
精度の内面プロファイル研削を実現できる制御法を提供
することをその課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題解決のため、次の構成をとった。即ち
、本発明の構成は、ワークがワークスピンドルに支持さ
れて回転させられているとき、この回転に同期させて、
高速回転させられている砥石に切込み運動を行わせるよ
うにしたマスターカムを用いない内面プロファイル研削
のサーボ制御に於て、砥石の切込み運動の指令値から、
当該砥石の切込み運動に関する指令値の加速度データを
任意に設定できる適宜単位時間で時分割形成し、指令値
の加速度データが予め設定された所定の内容を示すとき
、任意に設定できる時間、加速度ゼロを示す指令値を挿
入して原指令値を創成することを主な特徴とするもので
ある。

〔作　用〕

砥石の切込み送りに際して、その送り指令値から、例え
ば、送りの加速度が急に変化する時点を予め捉え、加速
度に尖鋭な変化をもたらす指令値の中に、その指令値に
代え加速度ゼロを示す指令値を挿入することにより、加
速度の尖鋭な変化によって生じる作動時の振動等を防止
乃至は緩和することができる。

〔実施例〕

次に本発明制御法の実施例を第１図の制御ブロックによ
り説明する。

１は内面研削盤のワークスピンドルで、１ａはチャック
、１ｂは軸、ＩＣはこの軸１ｂに取付けてスピンドルの
回転数（角）をパルス信号で出力するようにしたエンコ
ーダである。Ｗは上記チャック１ａに取付けた被加工材
たるワークで、ここでは油ポンプのハウジングに形成さ
れる筒状体がワークＷとしてチャックされている。上記
軸１ｂは、図示しないサーボモータ等により、その回転
が制御されつつ駆動される。

２は内面研削ヘッドで、スピンドル２ａの先端に砥石２
ｂを具備すると共に、スピンドル２ａがエアモータ等の
高速モータ２Ｃにより高速回転させられるようになって
いる。尚、スピンドル２ａは図示しないが玉軸受等によ
り支えられている。

３は上記研削ヘッド２が載架された刃物台で、この台３
は往復台４上において、サーボモータ３２の回転により
切込み送り（前進）と逃げ（後退）の作動がなされるよ
うに構成されている。

切込み送りの往復動機構は、送りネジや油圧シリンダ等
により行われるが、ここでは往復台４に取付けた上記モ
ータ３Ｚの正、逆転と、この回転を伝達する送りネジ３
ａ、及び、このネジ３ａの回転を受ける刃物台３の側に
設けたナツト部材３ｂにより構成されている。３ｃはこ
の刃物台３の往復動における移動量をパルス信号で検出
する適宜形式の測長器である。

一方、往復台４は、機械のベツド上に、スピンドル２ａ
の軸方向に沿って往復摺動可能となるように送りネジと
ナツト部材のような送り機構を具備して載架されており
、モータ４Ｘの正、逆転によりその往復動が駆動される
。

而して、マスターカムを用いない内面研削にあっては、
ワークＷの内面に形成したいプロファイルを得るため、
比較的低速１例えば、３０〜５０ｒＰｍで回転させられ
るワークスピンドル１ｂの回転に同期して刃物台３の切
込み送りを駆動制御するが、この制御系に本発明方法を
適用して次に説明する。

而して、５は設定部で、ワークスピンドル１ｂの回転角
が所定値のとき、刃物台３に所定量の切込み送りを行わ
せる形式で指令値の設定を行う。

この設定値は、指令部６においてパルス信号に変換され
てサーボアンプ８に供給できる形式の指令値に形成され
、比較部７を経由して、パルスワイズモジュレーション
（ｐｗＭ）タイプのサーボアンプ８に供給され、このア
ンプ８の出力によってモータ３Ｚが駆動される。

ここで、上記ワークスピンドル１ｂのパルスエンコーダ
ＩＣによる検出パルスは、指令部６に供給される。指令
部６では、上記スピンドル１ｂの回転角（数）に関する
設定値と、当該スピンドル１ｂのエンコーダ１ｃから供
給される回転角（数）の検出値が一致したとき、このス
ピンドルの回転角（数）に対応した切込送りの指令値が
指令部６からサーボアンプ８に供給される。

本発明ではサーボアンプ８に設定部５に設定した指令値
が指令部６から供給されるとき、供給に先立ち、まず、
この指令値の列から、適宜単位時間で時分割した切込み
送りに関する加速度データを、適宜の単位時間ごとに加
速度データ形成部に於て形成する。

上記で形成された加速度データは判別部１３において設
定部１５に設定した判別データと逐次比較される。ここ
で、判別データは、上記の加速度データにおいて加速度
の符号反転や加速度値の変動を表わす内容で設定されて
いるので、上記加速度データがこのような内容であると
き、設定部１１から加速度ゼロを意味する指令値が判別
部１２を経由して指令部６に供給されて、もとの指令値
列における該当部分に挿入され、このようにして創成さ
れた指令値がサーボアンプ８に供給されるのである。

一方、上記のようにして創成された指令値が供給されて
作動するサーボアンプ８の出力を受はモータ３ｚが作動
するとき、本発明では、その刃物台３の現在送り量が測
長器３ｃから比較部７に帰還させる。この帰還される検
出値と先の切込送り量の指令値が一致するとき、指令部
６から次の切込み送りに関する位置、速度の指令値が供
給され、以下、順次このようにしてワークスピンドル１
ｂの回転角（数）に同期して砥石２ｂの切込み送りが制
御される。

本発明では上記のような切込み送りの制御がなされる内
面研削において、刃物台３の切込み運動の往復動時にお
ける実際の加速度を常時監視しておき、監視している実
際の加速度値が予め任意に設定される所定の値と一致し
たとき、別に設定した指令値により、サーボアンプ８を
駆動することを他の要旨とするものである。

以下、この点について説明する。

而して、１３は実際加速度のデータ形成部で、測定器３
ｃから供給される移動量のデータを速度乃至は加速度の
データに形成する微分器を主体に形成されており、ここ
では、基準クロック１０に設定できる任意のサンプリン
グ周期において、刃物台３の切込み運動の往復動時にお
ける実際加速度データを逐次形成する。

１４は上記加速度データ形成部９に適宜サンプリング周
期で逐次形成される加速度データの前後のもの同士を、
逐次比較する加速度データの比較部で、この比較値の大
きさや符号の反転などが加速度データに表われる刃物台
３の実際の切込み運動時における挙動を示すこととなる
。

１５は、上記比較部１４に得られる比較値の内容に対応
して別の指令値を設定するようにした設定部で１例えば
、加速度データの比較値によって刃物台が許容される範
囲を超えて振動を生じていることが明らかになった場合
などに対応して、例えば加速度０を意味する別の指令値
を設定できるように形成されている。ここで、比較値の
判断基準は、経験的又は計算により求める。また、別の
指令値は加速度Ｏ以外のものでもよい。

１６は、上記設定部１５の設定した別の指令値を供給す
るため予め、設定された条件（加速度ブタ同士の比較値
）と比較部１１から供給される実際加速度のデータ比較
値とを比較し、加速度データ同士の比較値が設定条件と
一致したとき、ここでは加速度Ｏの指令値を、設定部１
５から選択部８ａを経由してサーボアンプ８に直接供給
する判別部である。従って、このとき設定部５から指令
値の供給はない。また、この指令値の挿入時間は、上記
設定部１５において任意に設定可能である。

ここで、任意のサンプリング周期で形成され、且つ、形
成された実際加速度のデータ同士を比較した値は、それ
が前後で急に数値が大きくなったり、符号が反転したり
したときを検出する指標となる。

例えば、設定部５、指令部６、比較部７、サボアンプ８
から成り、切込み送りモータ３ｚを駆動制御する制御系
において、ある指令値により実際にワークＷを加工する
と共に、この加工時の加速度データを補正制御系の加速
度形成部１０や比較部１１において検出しておき、実際
の研削加工の仕上がり具合と上記の検出された加速度デ
ータとを対応検証し、この検証結果により切込み送り速
度をもっと早められる区間（時間）やこれとは逆に遅め
る必要がある区間（時間）、或は、減速。

停止タイミングや加速タイミング等に関する条件等を得
ることができるが、経験的に上記の加速度が尖鋭に変化
する地点等では、十分な制御精度が得にくい。

従って、このような地点で高速駆動させた上で制御精度
を保持又は上げるためには、切込み運動の指令値又は実
際値において、上記加速度データの変動点や符号が反転
する地点を検出することに意義があるのである。

〔発明の効果〕

本発明は以上の通りであって、マスターカムを使用しな
い内面プロファイル研削の制御において、ワークスピン
ドルの回転と同期させて砥石の切込み運動を制御する場
合、砥石は繰返して切込み往復動やこれに伴う急制御や
切込み運動方向の変更をさせられるが、本発明制御法を
適用することにより、このような多様な動作を高速で行
なわせても振動の発生やレスポンスの遅れを緩和乃至は
解消することができるという特有の効果が得られる。

従って、本発明はマスターカムを使用しない内面研削の
制御にきわめて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用したマスターカムレス内面研
削盤の主要部を含む制御系のブロック図である。 １・・・ワークスピンドル、１ｃ・・・エンコーダ、２
・研削ヘッド、３・・・刃物台、３Ｙ・・送りモータ、
３ｃ・・測長器、４・・・往復台、５・・設定部、６・
・・指令部、７・・・比較部、８・・・サーボアンプ、
９・・加速度形成部、１０・・加速度データ比較部、１
２・・補正指令値設定部、１３・・判別部 ＝１２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ワークがワークスピンドルに支持されて回転させら
   れているとき、この回転に同期させて、高速回転させら
   れている砥石に切込み運動を行わせるようにしたマスタ
   ーカムを用いない内面プロファイル研削のサーボ制御に
   於て、砥石の切込み運動の指令値から、当該砥石の切込
   み運動に関する指令値の加速度データを任意に設定でき
   る適宜単位時間で時分割形成し、指令値の加速度データ
   が予め設定された所定の内容を示すとき、任意に設定で
   きる時間、加速度ゼロを示す指令値を挿入して原指令値
   を創成することを特徴とするマスターカムを用いない内
   面プロファイル研削の制御法。 ２　ワークがワークスピンドルに支持されて回転させら
   れているとき、この回転に同期させて、高速回転させら
   れている砥石に切込み運動を行わせるようにしたマスタ
   ーカムを用いない内面プロファイル研削のサーボ制御に
   於て、砥石の切込み運動時、適宜サンプリング周期で当
   該砥石の切込み運動中の加速度データを形成して加速度
   状態を常時監視しておき、その加速度データが予め設定
   される所定の内容を示すとき、任意に設定できる時間、
   加速度ゼロを示すサーボ指令値をサーボ制御部に直接供
   給することを特徴とするマスターカムを用いない内面プ
   ロファイル研削の制御法。