JPH0335064B2 - - Google Patents

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JPH0335064B2
JPH0335064B2 JP61258954A JP25895486A JPH0335064B2 JP H0335064 B2 JPH0335064 B2 JP H0335064B2 JP 61258954 A JP61258954 A JP 61258954A JP 25895486 A JP25895486 A JP 25895486A JP H0335064 B2 JPH0335064 B2 JP H0335064B2
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JP
Japan
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grindstone
numerically controlled
shape
processing
grinding machine
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JP61258954A
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JPS63114877A (ja
Inventor
Masami Katayanagi
Hitoshi Komori
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Niigata Engineering Co Ltd
Original Assignee
Niigata Engineering Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0335064B2 publication Critical patent/JPH0335064B2/ja
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、数値制御研削盤の工具(砥石)を
主軸に取り付けたままで、寸法を測定し、形状や
表面の粗度などの状態を判定し、さらに砥石を加
工して修正することが可能な数値制御研削盤にお
ける砥石の加工装置に関する。
[従来の技術] 数値制御研削盤によりワークの研削を行う場合
に、寸法精度や表面状態の良好な研削を能率良く
行うためには砥石(工具)の寸法、形状(真円
度、平坦度、直角度など)、及び切れ味を左右す
る表面の粗度を常に最良の状態に保つ必要があ
る。このために、従来は、適当な研削時間あるい
は研削量毎に、作業員が目視で形状を判定し、寸
法を測り、手を触れてその感触によつて摩耗状況
を判断し、必要な場合には主軸から外して加工装
置に運び、形状の修正(トルーイング)や目立て
(ドレツシング)を行い、再度主軸に装着して研
削を継続するようにしていた。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記のような方法は人間の手作
業によつて形状の変化を調べるもので、誤差が多
く、時間がかかり能率が悪かつた。また、形状修
正のための加工作業を一々砥石を主軸から外して
行わなければならず、研削能率が低下するととも
に、砥石の加工の機械を別に必要とし、さらに、
取り付けの都度、主軸への工具の取り付け状態が
変わるので、主軸に固定したときに偏心が生じて
しまうという問題点があつた。
[問題点を解決するための手段] 上記のような問題点を解決するために、この発
明は、砥石を回転させる主軸と、該主軸に対して
相対移動可能に設置されたテーブルとを備えた数
値制御研削盤において、上記テーブル上に、砥石
を加工する加工工具と、上記砥石の外面の位置を
検出する検出器とを設置するとともに、砥石を回
転しつつ得られた上記検出器の検出値から砥石の
形状あるいは表面の粗度を示す、平均値および偏
差からなる指標値を算出し、この指標値が所定の
範囲を越えたときに上記加工工具を砥石に臨ませ
て砥石の形状を修正するように上記数値制御研削
盤を駆動する制御装置を設けたものである。
[作用] このような砥石の加工装置においては、テーブ
ルを主軸に対して相対移動して検出器を砥石の外
面の位置を検出するための計測位置に移動し、主
軸を回転すると、砥石の外面の位置の変化が測定
される。制御装置においてこのデータを処理し、
砥石の本来の形状からの変位及び砥石の外面の凹
凸の状況を示す指標値を算出し、この値を予め制
御装置に入力した設定値と比較して、指標値が設
定の範囲を越える場合には、制御装置から砥石の
数値制御研削盤及び加工装置に対して、加工装置
を砥石に臨ませてその形状及び表面粗度を修正す
るように砥石を加工する信号が出力される。
[実施例] 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。
第1図においてAは、自動工具交換装置(図示
略)を有する数値制御研削盤である。この数値制
御研削盤Aは、いわゆるグラインデイングセンタ
と同様の基本構造を有するものであり、立設され
たコラム1に取り付けられた主軸頭2と、主軸頭
に臨んで水平に設置されたテーブル3とを備えて
おり、このテーブル3は、X軸駆動モータ(図示
略)とY軸駆動モータ4により、ベース5に対し
てX軸方向(第1図において紙面に垂直な方向)
及びY軸方向(第1図で左右方向)に移動され、
一方、主軸頭2はZ軸駆動モータ6によりZ軸方
向(第1図において上下方向)に移動されるよう
になつている。主軸頭2の主軸7には、砥石8を
有する工具9が図示しない工具マガジンから取り
出されて装着されるようになつており、これらの
過程を自動制御する数値制御装置が付設されてい
る。
上記テーブル3はベース5上にY軸方向に敷設
されたレール(図示略)上に設置され、テーブル
3とベース5の間にはY軸駆動モータ4の回転を
Y軸方向の直線運動に変換してテーブル3を駆動
するボールねじ機構10が設けられている。そし
て、このテーブル3上には、ワークWが治具によ
り固定されるとともに、その一端部には、砥石8
を加工する形状修正工具11と、砥石8の切れ味
を出すための目立て工具12と、砥石8の外周面
8aの位置を検出する接触型の位置検出器13と
が設置されており、これらは同時に砥石8に接触
することがないように配置されている。上記砥石
8は、ダイヤモンドのような硬度の高い砥粒14
と、この砥粒14を結合する比較的硬度の小さい
結合剤15とから円板状あるいは筒状などの回転
体状に形成され(第2図イ,ロ参照)、上記形状
修正工具11は、砥粒14と結合剤15を一緒に
加工する硬質の刃体を備え、一方、上記目立て工
具12は、砥石8の結合剤15のみを削つて砥粒
14を表面から突出させて残存させる比較的軟質
の刃体を備えている。上記位置検出器13は、検
出器本体16の頭部に、頂部に球状あるいは転動
可能な円板状の接触子17をもつ支持ピン18が
Y軸を含む垂直面内で回動自在に枢着されて成
り、この支持ピン18は弾性部材により砥石8側
に付勢されており、砥石8が当該位置に来たとき
はその外周面8aに追随して接触する(第3図参
照)。そして、支持ピン18が振れるとその傾斜
角を接触子17の水平方向の変位に換算して表示
計19に表示するようになつている(第4図参
照)。次に、制御装置20の要部の構成を第5図
により説明すると、位置検出器13の出力信号を
電圧に変換する電圧変換器21、この電圧を増幅
する増幅器22、アナログ信号をデジタル信号に
変換するA/D変換器23、このデータを記憶す
る記憶回路24、データを演算処理して指標値を
算出する演算回路25、設定値を入力する設定回
路26、設定値と指標値とを比較する比較回路2
7、判定する判定回路28及び数値制御装置30
に作業信号を出力する信号出力回路29等を備え
ている。
次に、上記のように構成された砥石の加工装置
の構成と作用について、第6図のフロー図に基づ
いて説明すると、まず、制御装置20は数値制御
装置30に対して砥石8の外周面8aの位置計測
を行わせる信号を出力する(St1)。すると、数値
制御装置30は、まず、砥石8の回転を止めた状
態で接触子17と砥石8の中心とのX軸及びZ軸
の座標を一致させ、さらにY軸駆動モータ4を駆
動してテーブル3を基準位置に移動する(このと
きの主軸7と位置検出器13の中心との距離をl0
とする)。そして、接触子17が砥石8の外周面
8aに接触するまで高速で移動させる(このと
き、表示計19は最小値(−a)を示している)。
ここで移動速度を低速にして計測位置(表示計1
9が0を示す)まで移動する(第7図イはこのと
きの一例を示す)。このときのテーブル3のY座
標の変位をl1とすると、接触子19の接触位置で
の砥石の半径R0は次の式で求められる(第3図
参照)。
R0=l0−l1 この状態で、主軸7を低速で回転させると、表
示計19の表示を(r)とすれば、半径Rは次の
式によつて、順次全周に亙つて求められる(第4
図参照)。
R=R0+r 位置検出器13から出力された計測値rと、数
値制御装置30において得られたY軸変位値R0
は、制御装置20に入力され、電圧変換器21に
おいて電圧に変換され、増幅器22において増幅
され、A/D変換器23によりデジタル信号に変
換され、記憶回路24に記憶される。なお、実際
のデータは砥石8の外周面8aについて時系列的
に(r1,r2,r3,…,rn)として得られる。そし
て、演算回路25においては、これらのデータ
(R0,r1,r2,r3,…,rn)から、下記のような
種々の指標値が算出される。
() 砥石の形状の目安となる指標値 最大半径 Rmax=R0+rmax 最小半径 Rmin=R0+rmin 最大振れ量 ΔR=rmax−rmin 概略平均半径 Rm=R0+(rmax+rmin)/2 () 砥石の表面粗度の目安となる指標値 平均振れ量 M=(r1+r2+r3+…rn)/n 偏差1 S=(s/(n−1))0.5 但し、 s=(r1−M)2+(r2−M)2+…+(rn−M)2 偏差2 P=(p/n)0.5 但し、 p=(r1−r22+(r2−r32+…+(rn−r12 そして、比較回路27において、予め設定回路
26に入力された設定値と上記の各指標値を比較
する。まず、砥石8の形状の目安となる指標値が
基準範囲内であるか否かを判定回路28において
判定し(St3)、信号出力回路29が数値制御装置
30に対して種々の指令信号を出力する。上記の
指標値(Rmax,Rmin,ΔR,Rmの一部あるい
は全部)が設定された範囲外であれば(判定が否
であれば)、数値制御装置30に砥石8を研削す
る信号を出力する。数値制御装置30は各軸方向
の駆動モータ4,6を制御して、形状修正工具1
1を砥石8に接触させ、次に主軸7を回転させて
砥石8を砥粒14、結合剤15ともに一定量削る
(トルーイング、St4、第8図イ参照)。そして、
各軸の駆動モータ4,6を駆動して、再度、位置
検出器13を測定位置に移動し、形状を測定し
(第7図ロはこのときの一例を示す)、指標値を算
出し、形状の判定を行い、このような作業の循環
ループを判定が合となるまで繰り返す。次に、表
面の粗度の指標値(上記M,S,Pの一部あるい
は全部)を設定値と比較し(St5)、指標値が設定
範囲外であるとき(判定が否であるとき、表面が
滑らかであるとき)には、数値制御装置30に目
立て(ドレツシング)を行う信号を出力する。す
ると数値制御装置30は、各駆動モータ4,6を
駆動して目立て工具12を砥石8と接触させつつ
主軸7を回転し、主に結合剤15のみを削つて砥
粒14を砥石8の表面から突出させる(St6)。そ
してこの過程を判定が合となるまで繰り返す(第
7図ハは合となつたときの測定の一例を、第8図
ロは砥石8の表面状態の一例を示す)。
上記過程を経て、砥石8の形状がほぼ真円とな
り、表面は砥粒14が突出して切れ味のよい状態
になる。そこで砥石8によるワークWの研削を行
う(St7)が、一定の研削時間経過後、あるいは
一定の研削量に達した時に再び上記の過程を繰り
返して行わせるようにプログラムされている
(St8)。
第9図は、この発明の他の実施例を示すもの
で、砥石8の外周面8aではなく、平坦な端面の
形状あるいは粗度を判定し修正するように構成さ
れているもので、第2図ハに示すように工具9の
凹所9aを有する先端にリング状の砥石8が固着
されており、この砥石8の端面8bでワークWの
研削を行うようにされている。そして、位置検出
器13の支持ピン18はX軸を含む垂直面何で回
動自在とされ、形状修正工具11a、目立て工具
(図示略)はそれぞれ上記端面8bを加工するよ
うに設置されている。この装置により端面8bの
形状及び粗度を測定するには、Y軸、Z軸方向の
位置決めをした後、X軸駆動モータ4aを駆動し
てボールねじ機構10aを介してテーブル3を移
動して、接触子17を端面8bに接触させ、表示
計19の表示が0の位置(計測位置)で停止させ
る。このときのテーブル3の移動距離から、接触
位置での工具長さが計算され、砥石8の厚さが算
出される。ここで、主軸7を回転する端面8bの
主軸7を中心とする円上における凹凸が、位置検
出器13により測定され、データは制御装置20
に入力されるとともに表示計19に表示される。
次に、テーブル3を上下に移動して上記円の半径
を変え、主軸7を回転してデータを採取し、これ
を繰り返して端面8bの全面のデータを得る。制
御装置20以降におけるデータの処理方法や判定
方法は、前例と同様であり、また、作用及び効果
も、前例と同様のものがある。
なお、上記においては、ワークWの研削と砥石
8の測定を別々に行うようにしているが、位置検
出器13を、形状修正工具11、目立て工具1
2、ワークW等を載置するテーブル3とは別に設
置して、ワークWの研削中に位置検出器13を測
定位置に移動可能とし、研削と同時に測定を行つ
てもよい。この場合、研削中に砥石8の形状や表
面の粗度を測定し、砥石8の指標値が設定範囲を
越えたら直ちに加工して修正することが可能とな
る。また、このようにすると、砥石8の加工中に
形状測定を行い、オンラインでデータを算出し、
加工によつて形状の修正が完了したかどうかを判
断することができ、砥石8の形状の修正を迅速に
行うことが可能になる。さらに、上記の例では、
位置検出器13として接触型のものを使用した
が、電磁波、超音波あるいは静電容量などを応用
した非接触型のものを採用してもよい。
[発明の効果] 以上詳述したように、この発明は、砥石を回転
させる主軸と、該主軸に対して相対移動可能に設
置されたテーブルとを備えた数値制御研削盤にお
いて、上記テーブル上に、砥石を加工する加工工
具と、上記砥石の外面の位置を検出する検出器と
を設置するとともに、砥石を回転しつつ得られた
上記検出器の検出値から砥石の形状あるいは表面
の粗度を示す指標値を算出し、この指標値が所定
の範囲を越えたときに上記加工工具を砥石に臨ま
せて砥石の形状を修正するように上記数値制御研
削盤を駆動する制御装置を設けたものであるの
で、砥石の形状及び表面粗度の測定と、加工工具
による形状及び表面粗度の修正が数値制御研削盤
の機構を生かして自動的に行え、人手による場合
に比べ、測定と判定、及び修正加工が迅速に、効
率よく、精度よく行なわれる。また、各作業が主
軸に取り付けた状態で行なわれるので、取り外す
手間が省けるとともに、実際に作業する状態で測
定と加工がなされ、主軸への取り付け、取り外し
の際の偏心などの影響も相殺されて精度のよい状
態で研削を行わしめる。そして、そのために新た
な装置を必要とせず、むしろ砥石の加工のための
機械を省くことができる。また、砥石の形状ある
いは表面の粗度を示す指標値として、振れの大き
さだけに止どまらず、他の要素(最大振れ量、概
略平均半径、平均振れ値、および偏差等)を算出
しそれらを加味した総合判断で、砥石の形状修正
を行うか否かを判定するようにしているので、振
れの大きさだけで修正するか否か判定する場合に
ありがちな検出誤差が生じにくく、砥石を自動研
削する場合に最適であるなどの優れた効果を奏す
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の正面図、第2図
イ,ロ,ハ砥石の例を示す図、第3図は測定の方
法を示す図、第4図は同じく測定の方法を示す
図、第5図は制御装置の構成と機能を示す図、第
6図はこの装置の作動の過程を示すフロー図、第
7図は位置検出器の検出値の例を示すグラフ、第
8図イ,ロは、砥石の表面の凹凸状況を示す断面
図、第9図はこの発明の他の実施例を示す側面図
である。 3……テーブル、7……主軸、8……砥石、8
a……外周面、8b……端面、11,11a……
形状修正工具、12……目立て工具、13……位
置検出器、20……制御装置、A……数値制御研
削盤。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 砥石を回転させる主軸と、該主軸に対して相
    対移動可能に設置されたテーブルとを備えた数値
    制御研削盤において、上記テーブル上に、砥石を
    加工する加工工具と、上記砥石の外面の位置を検
    出する検出器とを設置するとともに、砥石を回転
    しつつ得られた上記検出器の検出値から砥石の形
    状を示す、最大半径、最小半径、最大振れ量およ
    び概略平均半径から成る指標値を算出し、この指
    標値が所定の範囲を越えたときに上記加工工具を
    砥石に臨ませて砥石の形状を修正するように上記
    数値制御研削盤を駆動する制御装置を設けたこと
    を特徴とする数値制御研削盤における砥石の加工
    装置。 2 砥石を回転させる主軸と、該主軸に対して相
    対移動可能に設置されたテーブルとを備えた数値
    制御研削盤において、上記テーブル上に、砥石を
    加工する加工工具と、上記砥石の外面の位置を検
    出する検出器とを設置するとともに、砥石を回転
    しつつ得られた上記検出器の検出値から砥石の表
    面の粗度を示す、平均振れ値および偏差から成る
    指標値を算出し、この指標値が所定の範囲を越え
    たときに上記加工工具を砥石に臨ませて砥石の形
    状を修正するように上記数値制御研削盤を駆動す
    る制御装置を設けたことを特徴とする数値制御研
    削盤における砥石の加工装置。
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