JPH04304965A - 連続研削加工装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転被加工物を連続研
削加工する装置に関し、更に詳しくは、砥石の研削速度
を最適値に制御して回転被加工物を連続研削加工する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特定の断面を有する棒鋼等の製品を塑性
加工によって得るには、一般に、前記断面の形状に合わ
せた凹凸をロール表面に形成した成形ロールが用いられ
る。この成形ロール上の所定の輪郭を形成するには、ま
ず、成形ロールの表面に鍛造等の工程により所定輪郭に
近似の粗輪郭を付けておき、前記輪郭に応じた断面を有
する砥石、例えば総型砥石、コンタリング砥石等、によ
って連続研削を施すことが行われている。

【０００３】この場合、従来技術による連続研削装置に
おいては、送りを掛けられた回転砥石が粗輪郭付き成形
ロールの外周部の所定の位置例えば粗輪郭の端部に到達
したときにこれをセンサーで感知して砥石の回転及び送
り速度を研削用として予め定めた値に切り換え、以後研
削終了までこの研削速度値を一定に保つように制御する
構成となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、粗輪郭と所
定輪郭との間の取り代を研削する際、前記所定輪郭の形
状と、取り代部分が鍛造黒皮のため肉の付き方が一様で
ないこととから、砥石にかかる研削負荷は研削の全工程
にわたって常に一定ということにはならず、かなりの変
動があるのが実状であり、それにも拘らず終始一定の研
削速度で研削を行う従来の連続研削加工装置には以下に
述べるような不具合点があった。

【０００５】すなわち、例えば輪郭が凹形円弧形状を有
し、回転砥石に総型砥石を用いる場合、輪郭の特質上、
研削開始当初は粗輪郭の左右端部のみが砥石に当たって
研削されるが粗輪郭の中央部はまだ砥石に接触していな
いため、砥石の全断面にわたって負荷がかかる全負荷状
態にならない。したがって実際の砥石軸負荷は当初は全
負荷よりも低いにも拘わらず、全負荷研削加工速度のま
まの回転及び送り速度で送られるので、低負荷高速度で
研削加工する場合に比較して、全加工時間を余分に費や
していた。

【０００６】又、例えば所定輪郭が成形ロールの軸方向
に長い断面形状を有する場合、一般には回転砥石にコン
タリング加工用砥石を用い、倣い輪郭に倣って砥石を移
動させる倣い加工プログラム制御によって研削加工を行
うが、従来技術の研削加工装置では所定輪郭の長さに沿
って予め一定の厚さの研削取り代を定め、この一定厚さ
の取り代の研削に適した一定の研削速度で研削するよう
に構成されている。

【０００７】しかし前に述べたように粗輪郭の研削取り
代部分は鍛造による黒皮であるため厚さが不均一である
のに研削速度設定にこれが考慮されていなかった。結果
として、取り代が倣い加工プログラムの見込んでいる前
記一定の取り代より少ない、すなわち負荷が少ない部分
では余分に加工時間を費やし、逆に、取り代が前記一定
の取り代より多い、すなわち負荷が多い部分では砥石に
無理がかかっていた。

【０００８】更に、従来技術の連続研削加工装置におい
ては、加工途中での砥石の目づまり及び摩滅状態を感知
できないため、砥石の寿命を縮めることが多かった。

【０００９】本発明は、前記のような、砥石と研削代と
の係合位置変動、研削取り代の不均一等、砥石軸負荷の
変動に起因する不必要な加工時間の浪費及び砥石の過負
荷の発生を防止することを目的とする連続研削加工装置
を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の装置
は、第１の軸心のまわりに回転自在に支持される回転砥
石と、前記第１の軸心に平行な第２の軸心のまわりに回
転自在に被加工物を支持する支持駆動台と、前記回転砥
石に前記第２の軸心に近付く向きに送りをかける送り装
置と、前記回転砥石を回転させる回転駆動装置と、前記
回転砥石が前記回転被加工物の外周部の所定の位置に到
達したときに前記第１及び第２の軸心間の相対距離が所
定値となったことを感知して前記回転砥石の回転速度及
び送り速度を切り換え制御する回転送り制御装置とから
なる連続研削加工装置において、前記回転送り制御装置
は、前記回転砥石の砥石軸の負荷荷重を計測する負荷荷
重計測装置と、計測した前記負荷荷重を前記砥石軸にお
ける所定の許容研削荷重値と比較して前記回転砥石の回
転速度及び送り速度を制御する回転送りフィードバック
制御装置とを有するようにしたことを特徴とする連続研
削加工装置である。

【００１１】請求項２の装置は、第１の軸心のまわりに
回転自在に支持される回転砥石と、前記第１の軸心に平
行な第２の軸心のまわりに回転自在に被加工物を支持す
る支持駆動台と、前記回転砥石に前記第２の軸心に近付
く向きに第１の送りをかける第１の送り装置と、前記回
転砥石に前記第１の軸心の方向に第２の送りをかける第
２の送り装置と、前記回転砥石を回転させる回転駆動装
置と、前記回転砥石が前記回転被加工物の外周部の所定
の位置に到達したときに前記第１及び第２の軸心間の相
対距離が所定値となったことを感知して前記回転砥石の
回転速度、第１の送り速度、及び第２の送り速度を切り
換えるとともに所定輪郭に合わせて第１の送り速度、及
び第２の送り速度を制御する回転送り制御装置とからな
る連続研削加工装置において、前記回転送り制御装置は
、前記回転砥石の砥石軸の負荷荷重を計測する負荷荷重
計測装置と、計測した前記負荷荷重値を前記砥石軸にお
ける所定の許容研削荷重値と比較して前記回転砥石の回
転速度、第１の送り速度、及び第２の送り速度を制御す
る回転送りフィードバック速度制御装置と、を含むよう
にしたことを特徴とする連続研削加工装置である。

【００１２】

【作用】本発明による連続研削加工方法は、前記の通り
であるので、計測した前記負荷荷重値と前記所定の許容
研削荷重値との差をフィードバックすることにより、前
記負荷荷重が常に適正値になるように制御した砥石の研
削速度、すなわち適正研削速度が得られる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図面によって説明する。 まずその構成について述べると、図１は、凹形円弧断面
形状を有する所定輪郭を研削により成形ロールの外周上
に加工する場合の連続研削加工装置１００を示す略図で
ある。又、図２は、図１の所定輪郭の研削加工状況を示
す部分拡大断面図である。

【００１４】図１において、１０２は回転砥石、１０４
はその軸心、１０６は砥石回転駆動装置、１０８は回転
砥石１０２に矢印Ａの方向に送りをかける砥石送り装置
である。この場合、回転砥石には所定輪郭に合わせた断
面を有する総型砥石を用いる。１１２は回転送り制御装
置、１１４は回転砥石による研削中に砥石軸にかかる研
削負荷荷重を計測する負荷荷重計測装置、１１６は回転
送りフィードバック制御装置である。負荷荷重計測装置
１１４と回転送りフィードバック制御装置１１６とは、
回転送り制御装置１１２の一部を構成する。

【００１５】又、１１８は外周上に所定輪郭１２２を研
削加工される成形ロール、１２０はその軸心である。図
２において、１２２ｘは所定輪郭１２２の研削に先立ち
鍛造などによって所定輪郭１２２に近似の形状で成形ロ
ール１１８上に成形した粗輪郭を示す。１２４は粗輪郭
１２２ｘから研削加工によって所定輪郭１２２を得る際
に除去される研削取り代である。

【００１６】一方、図５は図１の連続研削加工装置によ
るフィードバック作動を含む連続研削工程のフローチャ
ートを示す。

【００１７】ここで、図１の連続研削加工装置１００に
よって所定輪郭を研削加工する工程を図１、図２、及び
図５のフィードバックフローチャートを参照して説明す
る。

【００１８】まず、研削工程全体について説明する。

【００１９】（１）　　研削工程の開始で、図１の総型
砥石１０２を回転させ、矢印Ａの方向に沿い成形ロール
１１８に向かって空送り状態のアプローチ速度でアプロ
ーチする（送りをかける）。（図５ステップ１〜ステッ
プ２）

【００２０】（２）　　総型砥石１０２が成形ロール１
１８外周上の所定位置、例えば図２の粗輪郭１２２ｘの
外端部Ｄｘに到達すると、回転送り制御装置１１２がこ
れを感知して、総型砥石の回転速度と送り速度とを空運
転用の値から研削用の所定の値に切り換えて、研削取り
代の研削加工を開始する。（ステップ３）

【００２１】
（３）　　以後、実研削加工を行って、総型砥石１０２
の先端１０２ａが所定輪郭１２２の最低点Ｅに到達して
研削を完了する。（ステップ４〜ステップ１８）

【００２２】この実研削の間、負荷荷重計測装置１１４
が砥石軸の負荷荷重を計測して回転送りフィードバック
制御装置１１６に送る。回転送りフィードバック制御装
置１１６は、この計測された負荷荷重値を砥石軸におけ
る所定の許容研削荷重値と比較して所定の研削条件が得
られるように、例えば前記負荷荷重が常に前記所定の研
削抵抗値から下方に所定の範囲内の値になるように、前
記回転砥石の回転速度及び送り速度、すなわち研削速度
を制御する。

【００２３】図２において、総型砥石１０２が粗輪郭１
２２ｘの外端部Ｄｘに到達して研削が開始されたときに
総型砥石１０２の先端１０２ａは点Ｅｘｘにある。先端
１０２ａが点Ｅｘｘから所定輪郭１２０の最低点Ｅに相
当する粗輪郭１２２ｘの最低点Ｅｘに到達するまでの距
離ｅを送られる間は、総型砥石１０２が粗輪郭１２２ｘ
の左右全幅にわたって研削する状態にはならない。した
がってこの間は、全幅研削を想定した全負荷時の研削速
度で研削する必要がない。

【００２４】よって、本実施例においては、前記のよう
に、負荷荷重計測装置１１４で計測した砥石軸の負荷荷
重を回転送りフィードバック制御装置１１６によって所
定の砥石軸許容研削荷重値と比較し、前記負荷荷重値が
常に前記所定の砥石軸許容研削荷重値から下方に所定の
範囲内の値になるように制御している。したがって、こ
の点Ｅｘｘから点Ｅｘまでの間は、軽負荷に合わせた、
全負荷時より早い研削速度で研削するので、従来技術の
ように余分な時間を浪費することがない。

【００２５】この点、従来技術の連続研削加工装置にお
いては、点Ｄｘにおいて空送り速度から所定の研削速度
に切り換わった後は、点Ｅｘｘから点Ｅｘまでの間も、
軽負荷にも拘らず全負荷を想定した所定の研削速度を一
貫して維持するように制御するので、余分な時間を浪費
することになっていた。

【００２６】次に、本実施例における実研削加工中の研
削速度フィードバック制御の作動の流れを主体に、研削
加工フローを、図５により説明する。

【００２７】（ステップ１）加工開始。

【００２８】（ステップ２）アプローチ速度でアプロー
チする（送りをかける）。

【００２９】（ステップ３）所定位置を感知し速度を切
り換えて、実研削開始。（（ステップ１〜３）について
は、上記の研削加工工程全体についての説明の（１）及
び（２）に述べたので、ここでは概略のみ記載する。）

【００３０】（ステップ４）所定の許容研削速度で研削
を行う。

【００３１】（ステップ５）図１の負荷荷重計測装置１
１４により砥石軸の負荷荷重（研削抵抗）の検出を行う
。負荷荷重が検出されると次のステップへ移る。検出さ
れない場合はステップ２の前に戻り、ステップ２〜ステ
ップ４を続行する。荷重検出に当たっては、モーターの
電流値が予め定め指定した値以上になると信号を出すセ
ンサーであるギャップエリミネータ（ＧＥ）を用いる。 （ＧＥ検出）

【００３２】（ステップ６）研削速度を所定の理想的な
加工速度（許容研削速度）の１／２に落とすとともに、
現在の加工位置と加工終了点の位置とから加工残の研削
取り代（残移動量）を演算する。

【００３３】（ステップ７）研削抵抗が所定の砥石軸許
容設定値の７５％以下に低下する時間を自動設定し、こ
の時間の間研削を続行する。（零研）

【００３４】（ステップ８）所定輪郭に対する残移動量
が≦０かどうかを判断する。ＹＥＳ（検出値≦０）の場
合はステップ１８に移る。ＮＯ（検出値＞０）の場合は
研削を続行する

【００３５】（ステップ９）所定の許容研削速度で研削
を行う。

【００３６】（ステップ１０）負荷荷重計測装置１１４
により砥石軸の負荷荷重（研削抵抗）の検出を行う。 （ＧＥ検出）。負荷荷重が検出されると次のステップへ
移る。検出されない場合はステップ８の前に戻る。

【００３７】（ステップ１１）ステップ６で１／２にし
た研削速度を更にその３／４に落として、現在の加工位
置と加工終了点の位置とから加工残の研削取り代（残移
動量）を演算する。

【００３８】（ステップ１２）検出した負荷荷重に対す
る切削速度が　＜０．１ｍｍ／ｍｉｎかどうかを判断す
る。切削速度＜０．１ｍｍ／ｍｉｎ　の場合はステップ
７の前に戻る。切削速度≧０．１ｍｍ／ｍｉｎ　の場合
は研削を続行する。ここで０．１ｍｍ／ｍｉｎの代わり
に「理想的な加工速度（許容研削速度）×１／３」を用
いてもよい。このステップ１２までの間に砥石と被加工
物とは前面接触状態になっている。

【００３９】（ステップ１３）所定の許容研削速度で研
削を行う。

【００４０】（ステップ１４）負荷荷重計測装置１１４
により砥石軸の負荷荷重（研削抵抗）の検出を行う。負
荷荷重が検出されると次のステップ１５に移る。検出さ
れない場合はステップ９の前に戻る。（零研）

【００４
１】（ステップ１５）既に砥石と被加工物との間が完全
接触している状態下での加工の砥石軸負荷状況を感知し
ながら加工する。完全接触なので負荷の変動はあまりな
いが、負荷が僅かでも上がった場合に微少な加工速度落
ちにするため、速度を直前のステップの研削速度の９／
１０として加工残の研削取り代（残移動量）を演算する
。

【００４２】（ステップ１６）研削抵抗が所定の砥石軸
許容設定値の７５％以下に低下する時間を自動設定し、
この時間の間研削を続行する。（零研）

【００４３】（
ステップ１７）所定輪郭に対する残移動量が＝０かどう
か（加工残があるかないか）を判断する。残移動量＝０
の場合は次のステップ１８に移る。残移動量≠０場合は
ステップ９の前に戻り、研削を続行する。

【００４４】（ステップ１８）研削抵抗が所定の砥石軸
許容設定値の７５％以下に低下する時間を４０ｓｅｃに
設定し、この時間の間研削を続行する。（零研）

【００
４５】（ステップ１９）以上の順序を経て研削が完了す
る。

【００４６】更に、本発明の別の実施例について図面に
よって説明する。図３は、成形ロールの軸方向に長い断
面形状を有する所定輪郭を研削により成形ロールの外周
上に加工する場合の連続研削加工装置２００を示す略図
である。又、図４は、図３の所定輪郭の研削加工状況を
示す部分拡大断面図である。

【００４７】図３において、２０２は回転砥石、２０４
はその軸心、２０６は砥石回転駆動装置、２０８は回転
砥石２０２に矢印Ｂの方向に第１の送りをかける砥石第
１送り装置、２１０は回転砥石２０２に矢印Ｃの方向に
第２の送りをかける砥石第２送り装置である。２１２は
回転送り制御装置、２１４は回転砥石による研削中に砥
石軸にかかる研削負荷荷重を計測する負荷荷重計測装置
、２１６は回転送りフィードバック制御装置である。 負荷荷重計測装置２１４と回転送りフィードバック制御
装置２１６とは、回転送り制御装置２１２の一部を構成
する。。

【００４８】又、２１８は外周上に所定輪郭２２２が研
削加工される成形ロール、２２０はその軸心である。図
３において、２２２ｘは所定輪郭２２２の研削に先立ち
鍛造などによって所定輪郭２２２に近似の形状で成形ロ
ール２１８上に成形した粗輪郭を示す。２２４は粗輪郭
２２２ｘから研削加工によって所定輪郭２２２を得る際
に除去される研削取り代である。本実施例の場合、回転
砥石２０２にコンタリング加工用砥石を用い、所定倣い
輪郭に倣って砥石を移動させる倣い加工プログラム制御
によって研削加工を行う。

【００４９】ここで、図３の連続研削加工装置２００に
よって所定輪郭を研削加工する工程を説明する。コンタ
リング加工用砥石２０２を回転させ、矢印Ｂの方向に沿
い成形ロール２１８に向かって送りをかける。コンタリ
ング加工用砥石２０２が成形ロール２１８外周上の所定
位置、例えば粗輪郭２２２ｘ（Ｆｘ〜Ｇ〜Ｈｘ〜Ｊｘ）
の左端点Ｆｘに到達すると、回転送り制御装置２１２が
これを感知して、コンタリング加工用砥石の回転速度と
第１の送り速度とを空運転用の値から研削用の所定の値
に切り換えるとともに第２の送りを開始することにより
研削取り代の研削を開始し、総型砥石２０２の先端２０
２ａが所定輪郭２２２（Ｆ〜Ｇ〜Ｈ〜Ｊ）の最右点Ｊに
到達して研削を終了する。

【００５０】この実研削の間、負荷荷重計測装置２１４
が砥石軸の負荷荷重を計測して回転送りフィードバック
制御装置２１６に送る。回転送りフィードバック制御装
置２１６は、この計測された負荷荷重を砥石軸における
所定の砥石軸許容研削荷重値と比較して前記負荷荷重が
常に前記所定の砥石軸許容研削荷重値から下方に所定の
範囲内の値になるように前記回転砥石の回転速度及び送
り速度、すなわち研削速度を制御する。

【００５１】図３において、所定輪郭２２２と粗輪郭２
２２ｘとの間の研削取り代２２４は鍛造黒皮のため厚さ
が不均一である。そのため本発明においては、前記のよ
うに、負荷荷重計測装置２１４で計測した砥石軸の負荷
荷重を回転送りフィードバック制御装置２１６によって
所定の砥石軸許容研削荷重値と比較し、前記負荷荷重値
が常に前記所定の砥石軸許容研削荷重値から下方に所定
の範囲内の値になるように制御している。

【００５２】したがって、実際の研削取り代の厚さに応
じて、研削取り代の厚さが薄い部分では軽負荷高速で、
研削取り代の厚い部分では高負荷低速で研削するので、
所定輪郭２２２の全幅にわたって一定の研削速度で研削
する従来技術による連続研削加工装置のように余分な時
間を浪費したり、砥石や砥石軸が過負荷状態になること
がない。

【００５３】

【発明の効果】本発明による連続研削加工方法は、前記
の通りであるので、砥石軸負荷の変動に起因する不必要
な加工時間の排除、及び砥石の過負荷発生の防止が可能
となる。結果として、加工時間が短縮され、加工効率を
大幅に増大できる。又、砥石の過負荷発生の防止により
、砥石及び砥石軸まわりの過負荷による破損を防止でき
、その寿命を大幅に延長できる。

【００５４】又、加工途中に負荷荷重が検出され、負荷
状況を把握できるので、砥石の目づまり及び摩滅状態を
検出でき、砥石の交換時期及びドレッシング時期を事前
に把握しやすくなる。結果として、研削工程における砥
石関係の効率的な手配運用が可能となる。

【００５５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の連続研削加工装置を示す略
図である。

【図２】図１の所定輪郭の研削加工状況を示す部分拡大
断面図である。

【図３】本発明の別の実施例の連続研削加工装置を示す
略図である。

【図４】図３の所定輪郭の研削加工状況を示す部分拡大
断面図である。

【図５】図１の連続研削装置による連続研削工程のフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１００　　連続研削加工装置 １０２　　総型砥石 １０６　　砥石回転駆動装置 １０８　　砥石送り装置 １１２　　回転送り制御装置 １１４　　負荷荷重計測装置 １１６　　回転送りフィードバック制御装置１１８　　
成形ロール １２２　　所定輪郭 １２２ｘ　　粗輪郭 １２４　　研削取り代 ２００　　連続研削加工装置 ２０２　　コンタリング加工用砥石 ２０６　　砥石回転駆動装置 ２０８　　砥石第１の送り装置 ２１０　　砥石第２の送り装置 ２１２　　回転送り制御装置 ２１４　　負荷荷重計測装置 ２１６　　回転送りフィードバック制御装置２１８　　
成形ロール ２２２　　所定輪郭 ２２２ｘ　　粗輪郭 ２２４　　研削取り代

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の軸心のまわりに回転自在に支持
   される回転砥石と、前記第１の軸心に平行な第２の軸心
   のまわりに回転自在に被加工物を支持する支持駆動台と
   、前記回転砥石に前記第２の軸心に近付く向きに送りを
   かける送り装置と、前記回転砥石を回転させる回転駆動
   装置と、前記回転砥石が前記回転被加工物の外周部の所
   定の位置に到達したときに前記第１及び第２の軸心間の
   相対距離が所定値となったことを感知して前記回転砥石
   の回転速度及び送り速度を切り換え制御する回転送り制
   御装置とからなる連続研削加工装置において、前記回転
   送り制御装置は、前記回転砥石の砥石軸の負荷荷重を計
   測する負荷荷重計測装置と、計測した前記負荷荷重を前
   記砥石軸における所定の許容研削荷重値と比較して前記
   回転砥石の回転速度及び送り速度を制御する回転送りフ
   ィードバック制御装置とを有するようにしたことを特徴
   とする連続研削加工装置。
2. 【請求項２】　　第１の軸心のまわりに回転自在に支持
   される回転砥石と、前記第１の軸心に平行な第２の軸心
   のまわりに回転自在に被加工物を支持する支持駆動台と
   、前記回転砥石に前記第２の軸心に近付く向きに第１の
   送りをかける第１の送り装置と、前記回転砥石に前記第
   １の軸心の方向に第２の送りをかける第２の送り装置と
   、　　前記回転砥石を回転させる回転駆動装置と、前記
   回転砥石が前記回転被加工物の外周部の所定の位置に到
   達したときに前記第１及び第２の軸心間の相対距離が所
   定値となったことを感知して前記回転砥石の回転速度、
   第１の送り速度、及び第２の送り速度を切り換えるとと
   もに所定輪郭に合わせて第１の送り速度、及び第２の送
   り速度を制御する回転送り制御装置とからなる連続研削
   加工装置において、前記回転送り制御装置は、前記回転
   砥石の砥石軸の負荷荷重を計測する負荷荷重計測装置と
   、計測した前記負荷荷重値を前記砥石軸における所定の
   許容研削荷重値と比較して前記回転砥石の回転速度、第
   １の送り速度、及び第２の送り速度を制御する回転送り
   フィードバック速度制御装置と、を含むようにしたこと
   を特徴とする連続研削加工装置。