JPH03270873A - ワークの円筒度検出装置 - 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、ワークの円筒度を検出するワークの円筒度検
出装置に関し、特にワークの研削中にそのワークの円筒
度を検出する技術に関する。

（従来の技術） 例えば、円筒状のワーク内面を内面研削するにあたって
、その各ワーク内面にはそれぞれ前加工において生じた
円筒度が良いもの、および悪いものがあることは避けら
れず、これらの円筒度が所定の円筒度となるようにワー
ク内面の内面研削を行なう必要がある。

ところで、ワーク内面の内面研削を行なう研削サイクル
において円筒度の悪いものにあっては、例えば第１４図
（ａ）に示すような粗研Ａ　１）および精研Ａ、の研削
サイクルＡを用いることにより所定の円筒度にワーク内
面を仕上げ、一方円筒度の良いものにあっては、第１４
図（ｂ）に示すように上記研削サイクルＡに比して精研
Ｂ１における切込みテーブルの速度が速い研削サイクル
Ｂをもって、上記円筒度の悪いものに比し短時間で所定
の円筒度にワーク内面を仕上げることは理論上可能であ
る。

しかして、従来の内面研削の研削サイクルは、製品歩留
りを考慮して前加工におけるワーク内面の円筒度の良し
悪しにかかわらず、所定の円筒度に仕上げることができ
るようにその研削サイクルを円筒度が悪い方の研削サイ
クルＡに固定して、この研削サイクルＡをもって内面研
削を行なっていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の如く研削サイクルは前加工におけ
る円筒度の悪いワークを基準にして、この研削サイクル
Ａに固定し、所定の円筒度に仕上げるように構成されて
いるため、円筒度の良いワークは研削サイクルＢを用い
て短時間で所定の円筒度に仕上げることかできるにもか
かわらず、悪い方の研削サイクルＡでもって仕上げられ
、そのため無駄な時間を要し、単位時間当たりのワーク
の研削仕上がり量か少なくなるという問題点かあった。

また、所定の円筒度に仕上げられたワ一つてあっても、
上記の如く固定された１つの研削サイクルＡでもって仕
上げられたものであるため、仕上がり後のワークには前
加工における円筒度のバラツキが影響して、円筒度がバ
ラつくという問題点があった。

そこで、従来よりワークの研削中に上記円筒度を検出し
、その円筒度の良し悪しに対応する研削サイクルを用い
ることにより、無駄な研削に要する時間および上記円筒
度のバラツキを可及的に減少せしめることができるよう
な装置の開発が望まれていたが、一般的にワークの周辺
にはワーク保持機構および砥石等の部材があるため、ワ
ークの研削中にインプロセスケージ等を用いて幾何学的
に上記円筒度を検出することが構造的に困難であり、そ
のためワーク研削中に円筒度を検出する検出装置は従来
全くなかった。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは、ワークの研削中に円筒度を検出
する円筒度検出装置を提供するとともに、この装置を用
いて単位時間当たりのワークの研削仕上かり量を可及的
に増加せしめ、かつ上記ワークを均一な円筒度に仕」二
げることにあり、上記目的を達成するために各発明は、
第１図のクレーム対応図に示すように下記の如く構成さ
れている。

すなわち、請求項１の発明によれば、出力手段ａは回転
する円筒状ワーク４の内面あるいは外面をオシレーショ
ン動作して砥石９により研削するとともに、この研削に
より生ずる砥石９の研削力Ｆを所定の振幅りを有する研
削力信号Ｓとして出力する。

振幅検出手段すは上記出ノｊ手段ａからの研削力信号Ｓ
の振幅りを検出する。

記憶手段Ｃは上記振幅りと上記ワーク４の円筒度θとの
関係を予め記憶する。

円筒度検出手段ｄは、上記記憶された振幅とワークの円
筒度との関係より上記振幅検出手段すて検出された振幅
りに対応するワークの円筒度θを求める。

また、請求項２の発明によれは比較手段ｅは、上記記憶
手段Ｃに記憶された所定の振幅を振幅設定値とし、この
振幅設定値と上記振幅検出手段すで検出された振幅りと
を比較する。

サイクル作成手段ｆは、上記比較手段ｅの比較結果に基
づいて上記検出された振幅りに対応するワークの円筒度
θが上記振幅設定値に対応する円筒度をなすように研削
サイクルを作成する。

（作用） 本発明は、第２図に示す如くワーク内面の円筒度θ（θ
＝θ、〈θ２〈θ３）か異なるワークｄ＋、ｄ２．ｄ３
があって、これらのワークをオシレーション動作する砥
石でもって内面研削を行なうと、その砥石に生した研削
力は所定の振幅を有する研削力信号Ｓとなるとともに、
その研削力信号Ｓの振幅は上記円筒度θに応じて変化し
、かつその振幅りと上記円筒度θとの関係が第３図に示
すような関係となることを利用して、上記研削力信号Ｓ
の振幅りより円筒度θを求めるものであり、本発明によ
れば、出力手段ａから出力される研削力信号Ｓの振幅り
を振幅検出手段すて検出した後、記憶手段Ｃに記憶され
た上記振幅とワークの円筒度との関係より、上記検出さ
れた振幅りに対応する円筒度θを求めることでワークの
円筒度を検出するように作用する。

（実施例） 次に、本発明に係るワークの円筒度検出装置を内面研削
盤に適用した一実施例について、第４図ないし第１３図
を用いて詳細に説明する。

本装置を取り付けた内面研削盤は第４図に示す如く、Ｘ
軸方向へ上下移動可能な切込み用テーブル１とＺ軸方向
へ往復移動可能な砥石台テーブル２とを備えており、上
記切込み用テーブル１はサーボモータ３および図示しな
いボールネジ機構を介して駆動されるとともに、上記切
込み用テーブル１の上面側には、図示しないワーク保持
機構を介して回転、保持せしめた円筒状のワーク４を配
置するように構成されている。

一方、上記砥石台テーブル２はサーボモータ５およびボ
ールネジ機構６を介して駆動されるとともに、上記砥石
台テーブル２の上面側にはスピンドル本体７が載置され
、そのスピンドル本体７のスピンドル８先端部には砥石
９が取り付けられており、この砥石９は上記砥石台テー
ブル２を往復移動せしめることにより、上記ワーク４の
内面をオシレーション動作して内面研削を行なうように
構成されている。

また、上記スピンドル本体７のスピンドル８は一般的構
造の磁気軸受でもって軸支するように構成されており、
そのため上記の如く内面研削を行なう砥石９に生じる砥
石の法線方向あるいは接線方向における研削力の変化と
、上記磁気軸受の電磁石に与える励磁型面の変化とが等
しいことを利用することで、それらの研削力は励磁電流
をもってアナログ値の研削力信号Ｓとなり、スピンドル
本体７は上記研削力信号Ｓを数値制御部１０へ出力する
ように構成されている。

すなわち、上記の如く砥石９をオシレーンヨン動作させ
てワーク４内面の内面研削を行なうと、上記研削力信号
Ｓは第５図に示すように粗研Ｃｃおよび精研Ｃ７におい
て、上記オシレーンヨン動作と同期して所定の振幅を有
する研削力信号Ｓｌｙ。

Ｓｌとなるとともに、その所定の振幅は第３図に示すよ
うに上記ワーク内面の円筒度と線形の関係となる。

次に、上記数値制御部１０において、請求項１の発明に
係る部分の構成について説明すると、その数値制御部１
０にはバンドパスフィルタ１１およびＡ／Ｄ変換器１２
．振幅測定部１３よりなる振幅検出部１４が設けられて
おり、この振幅検出部１４は、上記所定の振幅を有する
アナログ値の研削力信号Ｓか上記バンドパスフィルタ１
１を介し、Ａ／Ｄ変換器１２でもってデジタル値の研削
力信号に変換され、このデジタル値の研削力信号Ｓから
上記振幅測定部１３において研削力信号Ｓの振幅りを測
定し、その振幅りを円筒度検出部１５へ出ツノするよう
に構成されている。

また、ＲＯＭ１６は予め第３図に示すような研削力信号
Ｓの振幅りとワークの円筒度θとの関係を記憶しており
、上記円筒度検出部１５は」二連ＲＯＭ１６内に記憶さ
れた振幅とワークの円筒度との関係より、上記振幅測定
部１３から出力された所定の振幅りに対応する円筒度θ
を求めるように構成されている。

次に、上記の如く構成されたワークの円筒度検出装置の
動作について、第４図および第５図を用いて説明する。

すなわち、この装置によれは、まずモータ５を駆動して
砥石台テーブル２を往復移動させ、これによりワーク４
内面に挿入された砥石９がオシレーション動作して、第
５図に示すようにワーク４内面の粗研Ｃ６および精研Ｃ
７を行なうと同時に、上記砥石９に生じた法線方向の研
削力あるいは接線方向の研削力を所定の振幅りを有する
研削力信号Ｓ（法線方向の研削力信号Ｓ口および接線方
向の研削力信号Ｓ＋）として、スピンドル本体７から数
値制御部１０へ出力する。

その後、数値制御部１０において、所定の振幅りを有す
る研削力信号Ｓはバンドパスフィルタ１１およびＡ／Ｄ
変換器１２．振幅測定部１３を介して、その振幅りが測
定された後、円筒度検出部１５において上記振幅りに対
応するワーク４内面の円筒度θが粗研または精研を行な
う内面研削中に求められる。

次に、請求項２の発明について、第３図ないし第１２図
を用いて説明する。

なお、スピンドル本体７から所定の振幅を有する研削力
信号を出力し、数値制御部を構成する振幅検出部におい
て、その振幅が検出されるように構成されていることは
請求項１の発明と同様であり、その詳細説明は省略する
。

すなわち、本装置は第４図に示すように、予め設定され
た上記研削力信号の振幅設定値１７を備えており、この
振幅設定値１７は第３図に示すワークの円筒度と研削力
信号の振幅との関係から、希望する所定の円筒度に対応
する振幅を設定したものであり、上記振幅設定値１７は
比較部１８へ出力され、比較部１８は上記振幅設定値１
６とワークの内面研削中における研削力信号Ｓの振幅り
とが入力されるとともに、両者を比較し、その比較結果
すなわちワーク内面が上記所定の円筒度に到達したか否
かをサイクル設定部１９へ出力し、サイクル設定部１９
は上記比較結果に基づいて、ワーク内面が上記所定の円
筒度をなすように研削サイクルを作成するよう構成され
ている。

また、制御信号発生回路２０は上記研削サイクルに基づ
いて切込み用テーブル１を駆動するための制御信号を軸
コントローラ一部２１へ出力し、これにより上記切込み
用テーブル１が軸コントローラ一部２１および切込み用
テーブルのサーボドライバ２２．サーボモータ３を介し
て駆動するように構成されている。

次に、上記の如く構成されたワークの円筒度検出装置の
動作について、第６図および第７図を用いて説明する。

第６図に示すものは、上記サイクル設定部１９において
精研速度を補正することで、ワーク内面が所定の円筒度
をなすようにしたものであり、これは第７図に示すフロ
ーチャートに基づいて実行される。

すなわち、上記フローチャートによれは、粗研および精
研における研削力信号の振幅をＷ４．および振幅設定値
をＷ。、精研速度の初期値をＳｃ。

精研速度の補正に用いる補正定数をＫｏと定め粗研を行
なう（ステップ１００）。

そして、粗研か終了する直前における研削力信号の振幅
Ｗ１から振幅設定値Ｗｏを減算して、その減算結果と０
とを比較しくステップ１０１）、その比較結果が０より
大きい場合（ＹＥＳ）、すなわち粗研が終了する直前の
円筒度が上記振幅設定値Ｗｃに対応する円筒度より悪い
場合、精研の速度を遅くして所定の円筒度となるように
するため、上記精研速度Ｓを式（１）より求め、５＝Ｓ
ｃ　　Ｋｃ　　（Ｗ＋　　Ｗｃ　）　　　　−（１）こ
れによって第６図点線で示すような研削サイクルが作成
され（ステップ１０２）、次にその研削サイクルに示さ
れた精研速度に基ついて、切込み用テーブルのサーボモ
ータ回転数が演算され（ステップ１０３）、サーボモー
タを駆動して精研が行なわれる。

一方、上記ステップ１０１において比較結果が０より小
さい場＝　（ＮＯ）　、すなわち精研が終了する直前の
円筒度が上記振幅設定値Ｗ。に対応する円筒度より良い
場合、精研速度Ｓはその初期値Ｓ口をもって、第６図実
線で示すような研削サイクルをなして上記ステップ１０
３の処理が行なわれる。

第８図に示すものは、上記サイクル設定部１９において
粗研から精研へ至る過程で切込み用テブルを精研の位置
まて戻すリトラクション量を補正することで、ワーク内
面か所定の円筒度をなすようにしたものであり、これは
第９図に示すフロチャートに基づいて実行される。

すなわち、上記フローチャートによれば、粗研および精
研における研削力信号の振幅をＷｌ、および振幅設定値
をＷ。、リトラクション量の初期値をＲ６，上記リトラ
クション量を補正する補正定数をＫ。と定め、粗研を行
なう（ステップ１００）。

そして、粗研が終了する直前における上記研削力信号の
振幅Ｗ１から振幅の設定値Ｗｏを減算して、その減算結
果と０とを比較しくステップ１０１）、その比較結果が
０より大きい場合上記と同様に円筒度は悪いので（ＹＥ
Ｓ）、切込み用テーブルのりトラクション量を多くして
所定の円筒度となるようにするため、上記リトラクショ
ン量Ｒを式（２）より求め、 Ｒ＝Ｒ，］　＋Ｋｏ　　（Ｗｌ−Ｗｏ　）　・　（２）
これにより第８図点線で示すような研削サイクルが作成
され（ステップ１０２）、次にその研削サイクルに示さ
れたりトラクション量Ｒに基づいて、切込み用テーブル
のサーボモータ位置が演算され（ステップ１０Ｂ）、そ
の演算されたサーポモタ位置から精研を行なう。

一方、上記ステップ１０１において比較結果が０より小
さい場合上記と同様に円筒度は良いので（ＮＯ）　、リ
トラクション量Ｒはその初期値Ｒ６をもって第８図実線
で示すような研削サイクルをなして上記ステップ１０３
の処理が行なわれる。

第１０図に示すものは、上記研削サイクル設定部１９に
おいて、粗研の終了後にスパークアウトを入れることに
より、ワーク内面か所定の円筒度をなすようにしたもの
であり、これは第１１図に示すフローチャートに基づい
て実行される。

すなわち、上記フローチャートによれば、研削力信号の
振幅をＷｌ、振幅設定値をＷＯ１上記スパークアウトの
時間に関する補正定数をＫＯと定め、粗研を行なう（ス
テップ１００）。そして、粗研が終了する直前における
上記研削力信号の振幅Ｗ１から振幅の設定値Ｗｏを減算
して、その減算結果と０とを比較しくステップ１０２）
、その比較結果か０より大きい場合上記と同様に円筒度
は悪いので（ＹＥＳ）、粗研の終了後にスパークアウト
を入れて所定の円筒度となるようにするため、そのスパ
ークアウトの時間Ｔ、を式（３）より求め、 Ｔ＋　＝Ｋｃ　　（Ｗ＋　　Ｗｏ　）　　　　　　−（
３）これによって第１０図点線で示すような研削サイク
ルが作成され（ステップ１０２）、次にその研削サイク
ルに示された精研速度に基づいて、粗研の終了後に上記
時間Ｔ１分のスパークアウトを行ない（ステップ１０３
）、その後精研が行なわれる（ステップ１０４）。

一方、上記ステップ１０１において、比較結果が０より
小さい場合ワークの円筒度は良いので（ＮＯ）　、ステ
ップ１０４の処理が行なわれる。

第１２図に示すものは、上記研削サイクル設定部１つに
おいて精研の終了後にワーク内面が所定の円筒度をなす
ようにスパークアウトを入れるものであり、これは第１
３図に示すフローチャートに基づいて実行される。

すなわち、−上記フローチャートによれは、研削力信号
の振幅をＷｌ、精研における振幅の設定値をＷ。と定め
（ステップ１００）、ワーク内面の粗研および精研を行
ない（ステップ１０１）、精研か終了したか否かを判断
しくステップ１０２）、精研が終了していない場合は上
記ステップ１０１に戻り精研を行なう。

一方、精研が終了した場合（ＹＥＳ、）、上記研削力信
号の振幅Ｗ１から振幅の設定値Ｗｏを減算して、その減
算結果と０とを比較しくステップ１０３）、その比較結
果が０より小さい場合」二連と同様に円筒度は良いので
（Ｎｏ）　、切込み用テブルを後退させる。また、上記
ステップ１０３において比較結果か０より大きい場合、
上記と同様に円筒度は悪いので（ＹＥＳ）、切込み用テ
ーブルを停止させてスパークアウトを行なうとともに（
ステップ１０５）、上記ステップ１０３へ戻り再度比較
を行ない、その比較結果が０より小さくなると切込み用
テーブルを後退させる。

したがって、請求項１の発明に係る本実施例によれば、
ワーク内面の粗研および精研を行なうと同時に、出力さ
れる研削力信号の振幅を振幅検出部で検出した後、ＲＯ
Ｍ内に記憶された上記振幅とワークの円筒度との関係か
ら、上記検出された振幅に対応する円筒度を求めること
により、ワタの円筒度を検出するため、ワークの円筒度
は研削ツノ信号から電気的に検出されるので、ワークの
粗研および精研中にワークの円筒度を検出する装置を提
供できる。

また、請求項２の発明に係る実施例によれば、振幅設定
値と上記振幅検出部で検出された振幅とを比較し、その
比較結果に基づいて、上記検出された振幅に対応するワ
ークの円筒度が上記振幅設定値に対応する所定の円筒度
をなすように研削サイクルを作成し、この研削サイクル
を基にワークの内面研削を行なうため、円筒度が異なる
ワークであっても、その円筒度に応じた研削サイクルで
上記振幅設定値に対応する所定の円筒度に仕上げられる
ので、円筒度のバラツキが可及的に減少するとともに、
上記研削サイクルによれば研削時間は円筒度に応した無
駄のない時間となり、単位時間当たりのワークの仕上が
り量を増加せしめることかできる。

なお、本実施例にあっては磁気軸受の励磁電流をもって
研削力信号として出力するものであり、その励磁電流に
代えてロードセルを用いて研削力信号を出力してもよく
、あるいは誘導トランスを用いて砥石軸の変位量を非接
触で検出し、その変位量から研削力を検出することによ
り研削力信号を出力してもよい。

また、本実施例はワークの内面を研削する内面研削盤に
ついて説明したか、ワークの外面を研削するものであっ
てもよい。

（発明の効果） 本発明に係るワークの円筒度検出装置は、上記の如く砥
石かオシレーション動作してワークを研削するとき出力
される研削力信号の振幅を振幅検出手段で検出した後、
記憶手段にある上記振幅と上記ワークの円筒度との関係
から、上記検出された振幅に対応する円筒度を求めるこ
とにより、ワークの円筒度を検出するように構成したた
め、そのワークの円筒度は上記研削力信号から電気的に
検出されるので、ワークの研削中にワークの円筒度を検
出する二とかできる。

また、請求項２の発明によれば、上記の如く振幅設定値
と上記振幅検出手段で検出された振幅とを比較し、その
比較結果に基づいて、上記検出された振幅に対応するワ
ークの円筒度が上記振幅設定値に対応する所定の円筒度
をなすように研削サイクルを作成するよう構成したため
、円筒度の異なるワークであってもその円筒度に応した
研削サイクルで」二連所定の円筒度に仕上げられるので
、円筒度のバラツキか可及的に減少するとともに、上記
研削サイクルによれは研削時間は円筒度に応した無駄の
ない時間となり、単位時間当たりのワークの仕上がり量
を増加せしめることかできる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図および第３図は本発明
の詳細な説明する説明図、第４図は本装置を装着した内
面研削盤のブロック図、第５図は精研および粗研におけ
る砥石の法線方向および接線方向の研削力信号を説明す
る説明図、第６図は精研速度の補正を説明する説明図、
第７図は第６図の動作を説明するフローチャート、第８
図はリトラクンヨン量の補正を説明する説ｍ図、第９図
は第８図の動作を説明する説明図、第１０図は粗研終了
後のスパークアウトの時間を説明する説明図、第１１図
は第１０図の動作を説明する説明図、第１２図は精研終
了後のスパークアウトの時間を説明する説明図、第１３
図は第１２図の動作を説明する説明図、第１４図は従来
の研削サイクルを説明する説明図である。 ４・・・ワーク ９・・・砥石 １４・・・振幅検出部 １５・・・円筒度検出部 １６・・・ＲＯＭ １７・・振幅設定値 １８・・・比較部 １９・・・サイクル設定部 Ｌ・・・振幅 Ｓ・・・研削力信号 θ・・・円筒度 特許出師人 セイコ 精機株式会社 代 理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転する円筒状ワークの内面あるいは外面をオシレ
   ーション動作して砥石により研削するとともに、この研
   削により生ずる砥石の研削力を所定の振幅を有する研削
   力信号として出力する出力手段と、 上記出力手段からの研削力信号の振幅を検出する振幅検
   出手段と、 上記振幅と上記ワークの円筒度との関係を予め記憶した
   記憶手段と、 上記記憶された振幅とワークの円筒度との関係より上記
   振幅検出手段で検出された振幅に対応するワークの円筒
   度を求める円筒度検出手段と、を備えることを特徴とす
   るワークの円筒度検出装置。 ２、上記記憶手段に記憶された所定の振幅を振幅設定値
   とし、この振幅設定値と上記振幅検出手段で検出された
   振幅とを比較する比較手段と、上記比較手段の比較結果
   に基づいて上記検出された振幅に対応するワークの円筒
   度が上記振幅設定値に対応するワークの円筒度をなすよ
   うに研削サイクルを作成するサイクル作成手段と、 を設けたことを特徴とする請求項１に記載のワークの円
   筒度検出装置。