JPH04331069A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は研削盤に係り、特にワ
ークの研削焼けを生じることなく短時間で効率良くワー
クを研削できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、この種の研削盤としては、カッ
プ形砥石の端面で円柱状ワークの端面を研削加工するも
のが知られており、このような研削加工においてはワー
クの研削焼けを防止する必要がある。

【０００３】そこで、従来より、上記のような研削盤で
は、一定の研削時間経過毎にあるいは所定位置までワー
クを研削した後に、砥石を所定の量だけ後退させて、ワ
ークの研削焼けを防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の研削盤にあっては、ワークの研削焼けを防止
するにあたり、一定の研削時間経過毎にあるいは所定位
置までワークを研削した後に、砥石を所定の量だけ後退
させるように構成されているものの、砥石の研削性能に
関係なく、常に、一定の研削時間あるいは所定位置まで
砥石がワークを研削するので、例えば、砥石の研削性能
が非常に悪く研削力が大きい場合、ワークに研削焼けが
生じることは避けられない。

【０００５】また、従来の研削盤では、上記の如く砥石
の研削性能によって研削焼けが生じるため、砥石の切込
送り速度を速くすることができず、研削時間が長くなる
。

【０００６】ところで、砥石の研削性能が良くかつ研削
抵抗が常に小さい場合は、ワークの研削焼けが生じない
ため、砥石を所定の量だけ後退させる必要がない。とこ
ろが、このような場合にあっても、従来の研削盤は、常
に砥石が所定の量だけ後退するため、ここで一旦研削が
中断されるので、研削に要する無駄時間が多く、効率良
く研削できない等の問題点がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上述の事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ワー
クの研削焼けを確実に防止しかつ短時間で効率良くワー
クを研削することにあり、上記目的を達成するために、
請求項１に記載の発明は、砥石が、ワークに向かって一
定の切込送り速度で相対的に移動しかつワークを研削す
る研削装置において、上記砥石の現在の研削力を検出す
る研削力検出手段と、上記ワークが焼付く限界の研削力
を記憶する記憶手段と、上記現在の研削力と限界の研削
力とを比較するとともに、その比較の結果、現在の研削
力が限界の研削力より大きい時、砥石とワークとを一時
的に離隔する離隔制御手段とを具備することを特徴とす
る。

【０００８】請求項２に記載の発明は、砥石が、ワーク
に向かって相対的に移動しかつワークを一定の研削力で
研削する研削装置において、上記砥石の研削時間をカウ
ントするタイマーと、上記一定の研削力でワークが焼付
く限界の研削時間を記憶する記憶手段と、上記タイマー
にてカウントされた現在の研削時間と上記限界の研削時
間とを比較するとともに、その比較の結果、現在の研削
時間が限界の研削時間を越えた時、上記砥石とワークと
を一時的に離隔する離隔制御手段とを具備することを特
徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、離隔制御手段が、現
在の研削力と限界の研削力とを比較するとともに、その
比較の結果、現在の研削力が限界の研削力より大きい時
、砥石とワークとを一時的に離隔する。

【００１０】請求項２の発明によれば、離隔制御手段が
、タイマーにてカウントされた現在の研削時間と上記限
界の研削時間とを比較するとともに、その比較の結果、
現在の研削時間が限界の研削時間を越えた時、砥石とワ
ークとを一時的に離隔する。

【００１１】

【実施例】以下、この発明に係る研削盤の一実施例につ
いて図１ないし図７を用いて詳細に説明する。

【００１２】図１に示すものは請求項１の発明に係る研
削盤の実施例を示すもので、この研削盤は主軸台１及び
砥石台２を有し、主軸台１は所定の位置に固定されてい
る一方、砥石台２は軸線Ｚ方向に沿って前後進可能に設
けられている。

【００１３】また、上記主軸台１には円柱状のワーク３
が配設されており、ワーク３は回転保持機構４により回
転可能に支持されている。一方、砥石台２には磁気軸受
式スピンドルユニット５が設置されており、このスピン
ドルユニット５のロータ軸６にはカップ形砥石７が取り
付けられているとともに、ロータ軸６の長手方向中央付
近には円形状スラストディスク８が一体形成されている
。

【００１４】さらに、上記ロータ軸６の外周面側には２
組のラジアル磁気軸受部９，９が設けられており、各ラ
ジアル磁気軸受部９は図２に示す如く４つのラジアル電
磁石９ａ〜９ｄ及びラジアル方向位置センサ９ｅ〜９ｈ
を有し、これら４つのラジアル電磁石のうち、向かい合
う２つのラジアル電磁石９ａ，９ｃならびにラジアル電
磁石９ｂ，９ｄは一対となって動作するようにそれぞれ
構成され、４つのラジアル方向位置センサ９ｅ〜９ｈも
同様に向かい合う２つのラジアル方向位置センサ９ｅ，
９ｃならびにラジアル方向位置センサ９ｆ，９ｈが一対
となって動作するように構成されている。

【００１５】また、これら二対のラジアル電磁石及びラ
ジアル方向位置センサは、ロータ軸６芯を中心に９０度
づつ傾いて設置されている。

【００１６】一方、上記スラストディスク８の周辺には
１組のアキシャル磁気軸受部１０が設けられており、こ
のアキシャル磁気軸受部１０は２つのドーナツ型アキシ
ャル電磁石１０ａ，１０ｂ及びアキシャル方向位置セン
サ１０ｃを有し、これらのアキシャル電磁石１０ａ，１
０ｂはスラストディスク８を介して互いに向かい合うよ
うに設置されている一方、アキシャル方向位置センサ１
０ｃはロータ軸６端面側に配設されている。

【００１７】ところで、上記のようなラジアル方向位置
センサ９ｅ〜９ｈ及びアキシャル方向位置センサ１０ｃ
は、その各センサ検出値Ｓ１　，Ｓ１　…，Ｓ２　を制
御部１１へそれぞれ出力するように構成されており、次
に、その制御部１１について説明する。

【００１８】制御部１１には位置検出回路１２が設けら
れており、位置検出回路１２は上記の如く各センサ検出
値Ｓ１　，Ｓ１　…，Ｓ２が入力され、ロータ軸両端６
ａ，６ｂのラジアル方向浮上位置ｈＲ１，ｈＲ２及びア
キシャル方向浮上位置ｈＡ１を求め、これを処理回路１
３へ出力する。

【００１９】一方、処理回路１３は、ロータ軸両端６ａ
，６ｂのラジアル方向における目標位置ｈＲ０，ｈＲ０
をそれぞれ記憶しているとともに、この目標位置ｈＲ０
と上記ロータ軸一端６ａのラジアル方向浮上位置ｈＲ１
とを比較し、その比較偏差δＲ　を増幅して電磁石ドラ
イバ１４へ出力する。電磁石ドライバ１４は比較偏差δ
Ｒ　分の励磁電流ｉＲ　をラジアル電磁石９ａ〜９ｄへ
出力する。これと同時に、この処理回路１３ではロータ
軸他端６ｂのラジアル方向浮上位置ｈＲ１についても上
記と同様な処理を行うように構成されている。

【００２０】また、上記のような処理回路１３は、ロー
タ軸６のアキシャル方向における目標位置ｈＡ０を記憶
しているとともに、この目標位置ｈＡ０と上記アキシャ
ル方向浮上位置ｈＡ１とを比較し、その比較偏差δＡ　
を増幅して電磁石ドライバ１４へ出力し、電磁石ドライ
バ１４は比較偏差δＡ　分の励磁電流ｉＡ　をアキシャ
ル電磁石１０ａ，１０ｂへ出力する。

【００２１】このようにして、ラジアル電磁石９ａ〜９
ｄ及びアキシャル電磁石１０ａ，１０ｂが励磁された結
果、ロータ軸６は所定の位置に非接触支持される。

【００２２】さらに、制御部１１には、研削力検出回路
１５，ＲＡＭ１６ならびに離隔制御手段として研削力比
較回路１７が設けられており、研削力検出回路１５は、
上記励磁電流ｉＡ　値の変化が砥石７における研削力の
変化に等しいことを利用して、現在の研削力Ｆを検出し
、かつこの研削力Ｆを研削力比較回路１７へ出力するよ
うに構成されている。ＲＡＭ１６には研削力設定値とし
てワーク３が焼付く限界の研削力Ｆ０　が記憶されてい
る。

【００２３】また、上記研削力比較回路１７は現在の研
削力Ｆと限界の研削力Ｆ０　とを比較するとともに、そ
の比較の結果、現在の研削力Ｆが限界の研削力Ｆ０　よ
り大きい時、砥石台後退指令ａ１　を研削盤ＮＣ部１８
へ出力する。逆に、現在の研削力Ｆが限界の研削力Ｆ０
　より小さい時、研削力比較回路１７は砥石台前進指令
ａ２　を研削盤ＮＣ部１８へ出力する。

【００２４】そして、研削盤ＮＣ部１８は、上記のよう
な砥石台前進及び後退指令ａ２　，ａ１　を基にサーボ
モータドライバ１９及びサーボモータ２０を起動して、
砥石台２を前進及び後退させるように構成されている。

【００２５】なお、高周波モータ２１はロータ軸６を回
動させるもので、かつモータドライバ２２により駆動さ
れるように構成されている。

【００２６】次に、上記の如く構成された研削盤の動作
について図１及び図３を基に説明する。但し、この研削
盤では、ロータ軸６が所定の位置に非接触支持されかつ
高速回転している一方、ワーク３が回転しているものと
する。

【００２７】このような研削盤によれば、砥石台２とと
もに砥石７がワーク３に向かって一定の切込送り速度で
移動して、その砥石７端面でワーク３の端面を研削し始
める（ステップ１００）。

【００２８】そして、上記砥石台２の移動位置等から砥
石７が研削終了位置に到達したか否かを判断する（ステ
ップ１０２）。ここで、砥石７が研削終了位置まで到達
していないと判断した場合（Ｎｏ）、研削力比較回路１
７にて現在の研削力Ｆと限界の研削力（研削力設定値）
Ｆ０　とを比較する（ステップ１０４）。

【００２９】また、上記のような比較の結果、現在の研
削力Ｆが限界の研削力Ｆ０　より大きい時（Ｙｅｓ）、
研削力比較回路１７から砥石台後退指令ａ１　を研削盤
ＮＣ部１８へ出力する。これにより、砥石台２が微少量
だけ後退しかつ砥石７とワーク３とが一時的に離隔する
（ステップ１０６）。

【００３０】その後、ステップ１００の処理に戻り、こ
こで再度、砥石台２とともに砥石７がワーク３に向かっ
て一定の切込送り速度で移動して、その砥石７端面でワ
ーク３の端面を研削する。

【００３１】一方、上記ステップ１０４における比較の
結果、現在の研削力Ｆが限界の研削力Ｆ０　より小さい
時（Ｎｏ）、研削力比較回路１７から砥石台前進指令ａ
２　を研削盤ＮＣ部１８へ出力する。これにより、砥石
台２とともに砥石７がワーク３に向かって一定の切込送
り速度で移動して、その砥石７端面でワーク３の端面を
研削する。すなわち、このような時には砥石とワークと
を離隔しないで連続的に砥石でワークを研削する（ステ
ップ１００）。

【００３２】ところで、上記のようなステップ１００な
いし１０６の処理が繰り返して行われている最中に、ス
テップ１０２における判断の結果、砥石７が研削終了位
置まで到達したと判断した場合（Ｎｏ）、砥石台２を後
退させて研削を終了する（ステップ１０８）。

【００３３】したがって、上記のような実施例によれば
、現在の研削力すなわち砥石の状態に応じて、砥石とワ
ークとが一時的に離隔するので、砥石とワークとの研削
焼けを確実に防止できる。

【００３４】また、このような実施例にあっては、上記
の如く砥石とワークとの研削焼けを確実に防止できるの
で、砥石の切込送り速度を速くすることができ、研削時
間の短縮を図れる。

【００３５】さらに、この実施例では、砥石の状態が良
くかつ現在の研削力が限界の研削力より常に小さい場合
、砥石とワークとが離隔せず、連続的に砥石でワークを
研削するので、効率良くワークを研削できる。

【００３６】図４に示すものは、請求項１の発明に係る
研削盤の第２の実施例を示すもので、上記実施例と同一
部材には同一符号を付してその詳細説明は省略する。

【００３７】この研削盤は、主軸台１及び砥石台２を有
し、主軸台１は軸線Ｘ方向に沿って前後進可能に設けら
れている一方、砥石台２は所定の位置に固定されている
。

【００３８】また、上記主軸台１には円柱状のワーク３
が配設されており、ワーク３は図示しない支持機構によ
り回転可能に支持されている。一方、砥石台２には磁気
軸受式スピンドルユニット５が設置されており、このス
ピンドルユニット５のロータ軸６には砥石２３が取り付
けられている。

【００３９】すなわち、このような研削盤は、砥石２３
がワークに向かって一定の速度で相対的に移動するよう
構成されている。

【００４０】ところで、この研削盤では、図１に示すよ
うな砥石台前進及び後退指令ａ２　，ａ１　に代えて、
主軸台前進及び後退指令ｂ２　，ｂ１　を、研削力比較
回路１７から研削盤ＮＣ部１８へ出力する一方、研削盤
ＮＣ部１８は、その主軸台前進及び後退指令ｂ２　，ｂ
１　を基にサーボモータドライバ２４及びサーボモータ
２５を起動して、主軸台１を前進及び後退させるように
構成されている。なお、このような実施例にあっても上
記と同様な効果が得られる。

【００４１】図５に示すものは請求項２の発明に係る研
削盤の実施例を示すもので、上記請求項１の発明に係る
研削盤の第１の実施例と同一部材には同一符号を付して
その詳細説明は省略する。

【００４２】この研削盤の制御部１１はＲＡＭ２６及び
研削力比較回路２７を有し、ＲＡＭ２６には研削力設定
値として所望の研削力Ｆ１　が設定されている。研削力
比較回路２７は、現在の研削力Ｆと所望の研削力Ｆ１　
とを比較するとともに、その比較の結果、現在の研削力
Ｆが所望の研削力Ｆ１　より小さい時、切込速度上昇指
令ｃ１　を研削盤ＮＣ部１８へ出力する。

【００４３】また、上記制御部１１はＲＡＭ２８，タイ
マー２９及び離隔制御手段としてタイム比較回路３０を
備え、ＲＡＭ２８にはタイマー設定値として限界の研削
時間Ｔ０　が設定されており、この限界の研削時間Ｔ０
　は、上記所望の研削力Ｆ１　付近で砥石がワークを研
削し始めてから、そのワークが焼付く直前までの時間が
設定されている。タイマー２９は現在の研削力Ｆが所望
の研削力Ｆ１　より大きくなったときから研削時間Ｔを
カウントし始めるように構成されている。

【００４４】一方、上記タイム比較回路３０は上記のよ
うな限界の研削時間Ｔ０　と現在の研削時間Ｔとを比較
するとともに、その比較の結果、現在の研削時間Ｔが限
界の研削時間Ｔ０　を超えた時、砥石台後退指令ａ１　
を研削盤ＮＣ部１８へ出力する。

【００４５】次に、上記の如く構成された研削盤の動作
について図５及び図６を基に説明する。但し、この研削
盤では、ロータ軸６が所定の位置に非接触支持されかつ
高速回転している一方、ワーク３が回転しているものと
する。

【００４６】このような研削盤によれば、砥石台２とと
もに砥石７がワーク３に向かって移動して、その砥石７
端面でワーク３の端面を研削し始める（ステップ２００
）。

【００４７】そして、上記砥石台２の移動位置等から砥
石７が研削終了位置に到達したか否かを判断する（ステ
ップ２０２）。ここで、砥石７が研削終了位置まで到達
していないと判断した場合（Ｎｏ）、研削力比較回路２
７にて現在の研削力Ｆと所望の研削力（研削力設定値）
Ｆ１　とを比較する（ステップ２０４）。

【００４８】また、上記のような比較の結果、現在の研
削力Ｆが所望の研削力Ｆ０　より小さい時（Ｎｏ）、研
削力比較回路２７から切込送り速度上昇指令ｃ１　を研
削盤ＮＣ部１８へ出力して（ステップ２０６）、ステッ
プ１０４の処理に戻る。

【００４９】ここで、切込送り速度上昇指令ｃ１　が研
削盤ＮＣ部１８へ出力されると、砥石台２の前進移動速
度が上昇しかつ砥石７の切込送り速度が上昇するので、
現在の研削力が次第に大きくなる。このようにして、現
在の研削力Ｆが所望の研削力Ｆ０　より大きくなった時
（Ｙｅｓ）、この時点からタイマー２９が研削時間Ｔを
カウントし始める（ステップ２１０）。

【００５０】その後、タイム比較回路３０にて限界の研
削時間Ｔ０　と現在の研削時間Ｔとを比較し（ステップ
２１２）、その比較の結果、現在の研削時間Ｔが限界の
研削時間Ｔ０　を超えていない時（Ｎｏ）、再度、ステ
ップ２１２の処理を行う。そして、このような処理を何
度か行った結果、現在の研削時間Ｔが限界の研削時間Ｔ
０　を超えた時（Ｙｅｓ）、タイム比較回路３０から砥
石台後退指令ａ１　を研削盤ＮＣ部１８へ出力する。こ
れにより、その限界の研削時間Ｔ０　経過後に、砥石台
２が微少量だけ後退し、かつ砥石７とワーク３とが一時
的に離隔する（ステップ２１４）。

【００５１】その後、ステップ２００の処理に戻り、こ
こで再度、砥石台２とともに砥石７がワーク３に向かっ
て一定の切込送り速度で移動して、その砥石７端面でワ
ーク３の端面を研削する。

【００５２】ところで、上記のようなステップ２００な
いし２１４の処理が繰り返して行われている最中に、ス
テップ２０２における判断の結果、砥石７が研削終了位
置まで到達したと判断した場合（Ｎｏ）、砥石台２を後
退させて研削を終了する（ステップ２１６）。

【００５３】したがって、上記のような実施例によれば
、限界の研削時間経過後に砥石とワークとが一時的に離
隔するので、ワークの研削焼けを確実に防止できる。

【００５４】図７に示すものは請求項２の発明に係る研
削盤の第２の実施例を示すもので、上記実施例と同一部
材には同一符号を付してその詳細説明は省略する。

【００５５】この研削盤は主軸台１及び砥石台２を有し
、主軸台１は軸線Ｘ方向に沿って前後進可能に設けられ
ている一方、砥石台２は所定の位置に固定されている。

【００５６】また、上記主軸台１には円柱状のワーク３
が配設されており、ワーク３は図示しない支持機構によ
り回転可能に支持されている。一方、砥石台２には磁気
軸受式スピンドルユニット５が設置されており、このス
ピンドルユニット５のロータ軸６には砥石２３が取り付
けられている。

【００５７】ところで、この研削盤では、図５に示すよ
うな砥石台後退指令ａ１　に代えて、主軸台後退指令ｂ
１　を、タイム比較回路３０から研削盤ＮＣ部１８へ出
力するように構成されている。なお、このような実施例
にあっても上記と同様な効果が得られる。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の発明に係る研削盤は、上記の
如くワークが焼き付く限界の研削力より現在の研削力が
大きい時、砥石とワークとを一時的に離隔させるように
構成したため、現在の研削力すなわち砥石の状態に応じ
て、砥石とワークとが一時的に離隔するので、ワークの
研削焼けを確実に防止できる。

【００５９】また、このような研削盤では、上記の如く
ワークの研削焼けを確実に防止できるので、砥石の切込
送り速度を速くすることができ、研削時間の短縮を図れ
る。

【００６０】さらに、この研削盤では、砥石の研削性能
が良くかつ現在の研削力が限界の研削力より小さい場合
、砥石とワークとが離隔せず、連続的に砥石でワークを
研削するので、効率良くワークを研削できる。

【００６１】一方、請求項２の発明に係る研削盤は、上
記の如くワークが焼付く限界の研削時間より現在の研削
時間が越えた時、砥石とワークとを一時的に離隔させる
ように構成したため、限界の研削時間経過後に砥石とワ
ークとが一時的に離隔するので、上記と同様に砥石とワ
ークとの研削焼けを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明に係る研削盤のブロック図。

【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線断面図。

【図３】図１に示す研削盤の動作を説明するフローチャ
ート。

【図４】請求項１の発明に係る研削盤の他の実施例を示
すブロック図。

【図５】請求項２の発明に係る研削盤のブロック図。

【図６】図５に示す研削盤の動作を説明するフローチャ
ート。

【図７】請求項２の発明に係る研削盤の他の実施例を示
すブロック図。

【符号の説明】

３　　ワーク ７　　砥石 １５　　研削力検出回路 １６　　ＲＡＭ（記憶手段） １７　　研削力比較回路（離隔手段） ２３　　砥石 ２９　　タイマー ２８　　ＲＡＭ（記憶手段） ３０　　タイム比較回路 Ｆ　　現在の研削力 Ｆ０　　　限界の研削力 Ｔ　　現在の研削時間 Ｔ０　　　限界の研削時間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砥石が、ワークに向かって一定の切込送り
   速度で相対的に移動しかつワークを研削する研削装置に
   おいて、上記砥石の現在の研削力を検出する研削力検出
   手段と、上記ワークが焼付く限界の研削力を記憶する記
   憶手段と、上記現在の研削力と限界の研削力とを比較す
   るとともに、その比較の結果、現在の研削力が限界の研
   削力より大きい時、砥石とワークとを一時的に離隔する
   離隔制御手段とを具備することを特徴とする研削盤。
2. 【請求項２】砥石が、ワークに向かって相対的に移動し
   かつワークを一定の研削力で研削する研削装置において
   、上記砥石の研削時間をカウントするタイマーと、上記
   一定の研削力でワークが焼付く限界の研削時間を記憶す
   る記憶手段と、上記タイマーにてカウントされた現在の
   研削時間と上記限界の研削時間とを比較するとともに、
   その比較の結果、現在の研削時間が限界の研削時間を越
   えた時、上記砥石とワークとを一時的に離隔する離隔制
   御手段とを具備することを特徴とする研削盤。