JPH06106475A - 数値制御研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】砥石車の摩耗量を正確に測定すること。 【構成】砥石車Ｇの研削面に対して前進し、砥石面との
接触を検出する接触センサ５２と、砥石面の幅方向に対
する接触センサの接触位置データＣ_A,Ｃ_B を工作物の種
類Ａ，Ｂ毎に記憶し、工作物の種類に対応する接触位置
データに応じて、接触センサの砥石面の幅方向に対する
位置を制御し、砥石車を接触センサの方向に移動させ、
接触センサ５２から信号が出力された時の接触面の位置
が検出される。よって、接触センサが確実に砥石車の摩
耗面に接触し、摩耗面の位置を正確に検出することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、研削部の幅が砥石車の
研削面の幅よりも狭く、研削部の位置が異なる多種類の
工作物を同一の砥石車で研削する数値制御研削盤に関す
る。特に、砥石車の研削部によって摩耗した箇所の位置
を精度良く測定することで、砥石車の適正なツルーイン
グ（整形）を行うようにした装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、研削部の位置が異なる多種類の工作
物をそれらの研削部の幅よりも広い幅の砥石車で研削す
ることが行われている。この場合は、同一の工作物を数
本繰り返し研削を行うと、砥石車は研削部に対応する部
分が摩耗し、断面がＵ字形状となる。

【０００３】他種類の工作物の研削に先立って、砥石の
摩耗した箇所の位置を検出して、この位置から所定量ツ
ルーイングする必要がある。前記砥石の摩耗箇所の位置
検出を、従来は、砥石を検出ピンに向けて送り、砥石が
検出ピンに接触したときの位置検出装置の信号を取り込
むことにより行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】工作物によって研削部
の位置が工作物の回転軸線方向に異なる場合、砥石の摩
耗箇所も変わってくる。接触センサを砥石車の研削面の
中央部に位置決めしたのでは、必ずしも、接触センサが
砥石車の研削面の摩耗領域に接触するとは限らない。例
えば、工作物の研削部の幅が砥石車の幅の半分よりも狭
い場合には、砥石車と工作物との位置関係によっては、
砥石車の研削面の中央部が摩耗しない場合がある。従っ
て、この場合に、接触センサを砥石車の研削面の中央部
に位置決めして砥石車の方向に送ると、この接触センサ
は研削面の摩耗していない部分に接触することになり、
砥石車の摩耗箇所の位置を正確に検出することができな
い。この結果、砥石車のツルーイングが不十分となり、
その工作物の研削精度及び面性状が低下するという問題
がある。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、研削位置
の異なる多種類の工作物をそれらの幅よりも広い幅の砥
石車で研削する研削盤において、砥石車の摩耗した面の
位置を正確に測定することでツルーイングを適正に行う
ことにより工作物の研削精度及び面性状を向上させるこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、砥石と工作物
をそれぞれ回転させる回転駆動装置と、砥石を工作物に
対して接近離間する方向に相対移動させる送り装置とを
備え、工作物の研削部の幅が砥石の幅よりも狭くかつ研
削部の位置が工作物回転軸線方向に異なる複数の工作物
の研削部を同一の砥石により研削するようにした研削装
置において、送り装置によって移動される砥石に接触す
る検出ピンを有し、接触信号を出力する接触検出装置
と、接触信号が出力された時の砥石の位置を検出する位
置検出装置と、砥石と接触検出装置を工作物回転軸線方
向に相対移動させる移動装置と、工作物の研削部の位置
に応じた砥石に対する接触検出装置の位置を工作物毎に
記憶する位置記憶手段と、この位置記憶手段の位置信号
に基づき砥石と接触検出装置を相対移動させ、砥石を検
出ピンに接触する方向に移動させ、接触検出装置から接
触信号が出力された時の位置検出装置からの砥石の位置
信号を位置記憶手段に記憶させるべく移動装置、送り装
置、位置検出装置並びに位置記憶手段を制御する制御手
段を備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】砥石車の研削面の位置を測定する場合に、位置
記憶手段から、現在研削中の工作物の研削部の位置に応
じた接触検出装置の位置が読み出される。その後、この
位置記憶手段の位置信号に基づき砥石と接触検出装置を
相対移動させ、砥石を検出ピンに接触する方向に移動さ
せ、接触検出装置から接触信号が出力された時の位置検
出装置からの砥石の位置信号を位置記憶手段に記憶させ
る。

【０００８】

【発明の効果】上述したように、本発明は、砥石車の研
削面の摩耗領域に正確に検出ピンが接触するように、工
作物の研削部の位置に応じた砥石と接触検出装置の位置
を工作物毎に記憶しておき、現在、研削している工作物
に対応する位置に基づいて、砥石車と接触検出装置を相
対移動させるようにしたものである。従って、研削中の
工作物の種類にかかわらず、接触センサを正確に砥石車
の研削面の摩耗領域に接触させることができる。その結
果、砥石車の摩耗した面の位置を正確に測定でき、この
位置から所定量のツルーイングを行うことができるの
で、工作物の研削精度及び面性状を向上させることがで
きる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１において、１０は研削盤のベッドで、この
ベッド１０上にはテーブル１１が摺動可能に配設されて
いる。テーブル１１上には主軸１３を軸架した主軸台１
２が配設され、その主軸１３は主軸モータ１８により回
転される。又、テーブル１１上の右端には心押台１５が
載置され、心押台１５のセンタ１６と主軸１３のセンタ
１７とによって工作物Ｗが挾持されている。工作物Ｗは
主軸１３に突設された位置決めピン１８と嵌合し、これ
により、工作物Ｗの回転と主軸１３の回転とが同期して
いる。

【００１０】ベッド１０の後方には工作物Ｗ側に向かっ
て進退可能な砥石台２０が案内され、砥石台２０にはモ
ータ２１によって回転駆動される所定間隔を隔てて設け
られた砥石車Ｇが支承されている。この砥石台２０は、
図略の送り螺子を介してサーボモータ２３に連結され、
サーボモータ２３の正逆転により前進後退される。

【００１１】一方、テーブル１１上において、主軸台１
２の砥石車側には、砥石車Ｇをツルーイング（整形）す
るためのツルア５３を先端に回転可能に保持したツルー
イング装置５０と、先端に検出ピン５２を有したＡＥセ
ンサ（音波電気変換センサ、接触センサ）５１が配設さ
れている。ＡＥセンサ５１の出力は比較器５４を介し
て、２値信号に変換されて数値制御装置３０に入力して
いる。この検出ピン５２及びツルア５３の砥石車Ｇに対
する主軸軸線方向（Ｚ軸方向）の相対位置はサーボモー
タ１４の回転によりテーブル１１を移動させることで変
化させることができ、主軸軸線に垂直な方向（Ｘ軸方
向）の位置は砥石台２０をサーボモータ２３によりテー
ブル１１に対して移動させることで変化させることがで
きる。

【００１２】ドライブユニット４０，４１は数値制御装
置３０から指令パルスを入力して、それぞれサーボモー
タ２３，１４を駆動する回路である。又、サーボモータ
２３、１４には、それぞれ、速度を検出するタコジェネ
レータ６３、６１、位置を検出するパルスエンコーダ６
２、６０が付加されており、それらの信号は、それぞ
れ、ドライブユニット４０、４１に帰還している。ドラ
イブユニット４０、４１はパルスエンコーダ６２、６０
の出力により砥石台２０とテーブル１１の移動量が検出
される。それらの移動量は数値制御装置３０により読み
取ることが可能であり、機械原点を基準とした砥石台２
０とテーブル１１の移動量を検出することができる。数
値制御装置３０は主として、サーボモータ１４，２３を
制御し、工作物Ｗの研削加工を制御する装置である。そ
の数値制御装置３０には、加工サイクルデータ等を入力
するテープリーダ４２と制御データ等の入力と操作指令
を与える制御盤４３とが接続されている。制御盤４３に
は加工開始を指令する加工ボタン４５と工作物指定スイ
ッチ４４が設けられており、その工作物指定スイッチ４
４の操作により研削すべき工作物の種類が指定される。

【００１３】図２は、数値制御装置３０の電気的構成を
示したブロックダイヤグラムである。数値制御装置３０
は研削盤を制御するためのメインＣＰＵ３１と制御プロ
グラムを記憶したＲＯＭ３２と各種データを記憶するＲ
ＡＭ３３と入出力インタフェース３４とから主として構
成されている。

【００１４】ＲＡＭ３３内にはＮＣデータ領域３３１、
工作物の種類と接触位置データとの対応関係を規定した
接触位置テーブル領域３３２とツルーイング時期を指定
するツルーイング指令フラグ領域３３３と砥石車の研削
面の中点Ｐの設定された座標系（工作物Ｗに固定された
座標系で、テーブル１１と砥石台２０との移動を、砥石
車Ｇの中点Ｐの２次元座標での移動に変換するための座
標系。本実施例では、図６に示すように、主軸１３のセ
ンタ１７の先端位置を原点とする座標系が設定されてい
る。）におけるＸ座標とＺ座標とで表される現在位置
（以下、単に、砥石車の現在位置という）を記憶する現
在位置レジスタ３３４と砥石車Ｇの摩耗量を記憶する摩
耗量領域３３５と工作物の種類を記憶する工作物種類領
域３３６と砥石車の現在径を記憶する現在径領域３３７
とが形成されている。

【００１５】数値制御装置３０には、その他、サーボモ
ータ１４，２３の駆動系として、ドライブＣＰＵ３６と
ＲＡＭ３５とパルス分配回路３７が設けられている。Ｒ
ＡＭ３５はメインＣＰＵ３１から砥石車Ｇの現在位置に
関する位置決めデータを入力する記憶装置である。ドラ
イブＣＰＵ３６は砥石車Ｇの送りに関しスローアップ、
スローダウン、目標点の補間等の演算を行い補間点の位
置決めデータを定周期で出力する装置である。パルス分
配回路３７は移動指令パルスを出力する回路である。

【００１６】又、ドライブＣＰＵ３６はドライブユニッ
ト４０、４１から砥石台２０及びテーブル１１の移動量
を読取りＲＡＭ３５に記憶する。そして、メインＣＰＵ
３１によりＲＡＭ３５に記憶された砥石台２０の移動量
に応じて、ＲＡＭ３３の現在位置レジスタ３３４の値が
加減算されて、砥石車Ｇの現在位置のＸ座標及びＺ座標
が更新される。この現在位置レジスタ３３４の値は、砥
石台２０とテーブル１１の移動に伴ってリアルタイムで
更新される。そして、メインＣＰＵ３１は、任意時刻で
現在位置レジスタ３３４の値を参照することにより、そ
の時の砥石車Ｇの現在位置のＸ、Ｚ座標を知ることがで
きる。

【００１７】次に、本装置の作動を説明する。図３は数
値制御装置３０のＣＰＵ３１による処理手順を示したフ
ローチャートである。初期操作として、砥石車Ｇが交換
された場合、その他、砥石車Ｇの現在位置の較正が必要
となった場合には、砥石車Ｇの研削面と検出ピン５２と
が接触する位置に位置決めし、現在位置レジスタ３３４
の値を検出ピン５２の先端の既知の座標Ｇに置換するこ
とで、精密な位置決めが行われる。その後、現在位置レ
ジスタ３３４の値Ｘ、Ｚは、砥石台２０とテーブル１１
の移動量に応じてリアルタイムで更新され、現在位置レ
ジスタ３３４を参照することで、砥石車Ｇの現在位置を
正確に知ることができる。加工開始する場合には、作業
者が心押台１６と主軸台１３間に工作物Ｗをセットし、
加工ボタン４５を押すと、ステップ１００において、操
作盤４０の工作物指定スイッチ４１の状態が読み取られ
る。次に、ステップ１０２において、工作物指定スイッ
チ４１で指定された工作物の種類と、ＲＡＭ３３の工作
物種類領域３３６に記憶されている現在の工作物の種類
とが比較され、工作物の種類が変化したか否かが判定さ
れる。工作物の種類が変化した場合には、ステップ１０
４において、工作物指定スイッチ４１で指定された工作
物の種類が、新しく、ＲＡＭ３３の工作物種類領域３３
６に記憶され、研削される工作物の種類の新規設定が完
了される。次に、ステップ１０６において、ＲＡＭ３３
の領域３３３に設けられているツルーイング指令フラグ
がオンとされる。これは、工作物の種類が変化する毎
に、砥石車Ｇの形状を整形するためである。

【００１８】次に、ステップ１０８において、ＲＡＭ３
３のＮＣデータ領域３３１から１ブロックのＮＣデータ
が読み取られる。そして、ステップ１１０において、そ
のＮＣデータがＧ０１コード、即ち、研削送りコードで
あるか否かが判定される。研削送りコードであると判定
されると、次のステップ１１２において、ツルーイング
指令フラグがオンか否かが判定される。ツルーイング指
令フラグがオンである場合には、ステップ１１４へ移行
して、後述する砥石車Ｇの摩耗面の位置が検出される。
そして、次のステップ１１６で、後述するツルーイング
サイクルが実行される。ツルーイングサイクルでは、テ
ーブル１１と砥石車Ｇとが所定の位置に位置決めされた
後、テーブル１１がサーボモータ１４により主軸方向に
トラバースされることにより、砥石車Ｇがツルーイング
される。そして、ツルーイングサイクルの実行の完了後
に、ステップ１１８において、ツルーイング指令フラグ
がオフとされる。

【００１９】尚、ステップ１１２において、ツルーイン
グ指令フラグがオフの場合には、砥石車は未だ、ツルー
イングを行う程、摩耗していないか、工作物の種類が変
化しなかったので、ステップ１１６以下のツルーイング
サイクルは実行されない。また、ステップ１１０におい
て、Ｇ０１コードでないと判定された場合には、ステッ
プ１３０において、読み取られたＮＣデータに応じた処
理、例えば、Ｓコード、Ｍコードであれば、主軸の回転
数の制御、クーラント等の補助機能の制御等が実行され
る。

【００２０】次に、ステップ１２０において、ＮＣデー
タで指令された移動速度で指令された位置までの研削送
りが実行され、工作物は研削される。次に、ステップ１
２２で、読み込まれたＮＣデータは最後か否かが判定さ
れ、最後でなければ、ステップ１０８に戻り、次のＮＣ
データが読み込まれる。ＮＣデータが最後であれば、ス
テップ１２４において、研削された工作物の本数ｎが１
だけ加算される。そして、ステップ１２６において、研
削本数ｎが所定値Ａ以上か否かが判定され、所定値以上
であれば、ステップ１２８において、研削本数ｎを０に
リセットし、ツルーイング指令フラグがオンにされ、本
プログラムは終了する。本実施例では、工作物の種類が
変化しなくても、研削本数ｎが所定本数Ａを越えた時
に、砥石車Ｇの摩耗は所定量に達したとみなして、ツル
ーイングを行うようにしている。

【００２１】次に、ステップ１１４で実行される摩耗面
の位置検出プログラムの処理手順を図４を参照して説明
する。ステップ２００において、ＲＡＭ３３の接触位置
テーブル領域３３２が検索され、工作物種類領域３３６
に記憶されている工作物種類に対応する位置データＣが
読み出される。この位置データＣは、図６に示すよう
に、砥石車Ｇの摩耗領域の中点の砥石車Ｇの幅の中心線
Ｌからの相対位置で与えられている。位置データＣは工
作物Ａに対しては−Ｃ_A （Ｃ_A ≧０）、工作物Ｂに対し
てはＣ_B （Ｃ_B ≧０）で与えられている。検出ピン５２
の先端の主軸軸線Ｚからの距離、即ち、Ｘ座標Ｇは既知
である。又、検出ピン５２及びツルア５３はテーブル１
１に固定されているので、検出ピン５２の中心線ＵのＺ
座標Ｑ１（図６ではＱ１＜０）及びツルア５３の中心線
ＶのＺ座標Ｑ２（図６ではＱ２＜０）は固定値で既知で
ある。又、本実施例では、工作物Ｗを研削する時の現在
位置のＺ座標Ｑ３（図６ではＱ３＞０）は固定値で既知
である。

【００２２】よって、ステップ２０２において、砥石車
Ｇの現在位置のＺ座標がＱ１−Ｃとなる位置にテーブル
１１を移動させる。即ち、検出ピン５２の中心線Ｕが砥
石車の中心線Ｌに対してＣだけオフセットした位置に位
置決めされる。研削終了時の位置関係からの移動量で言
えば、Ｑ３−Ｑ１＋Ｃ（工作物Ａの場合には、（Ｑ３−
Ｑ１−Ｃ_A ）、工作物Ｂの場合には、（Ｑ３−Ｑ１＋Ｃ
_B ））だけテーブル１１を砥石車Ｇの方向に移動させる
ことになる。この移動により、検出ピン５２の中心線Ｕ
を砥石車Ｇの摩耗領域の中点に位置決めすることができ
る。

【００２３】次に、ステップ２０４で、砥石台２０を主
軸軸線Ｘ方向に単位量だけ前進させる。そして、ステッ
プ２０６でＡＥセンサ５１から接触信号が検出されたか
否かが判定される。接触信号が検出されなければ、ステ
ップ２０４に戻り、砥石台２０の送りが継続され、ＡＥ
センサ５１から接触信号が出力されるまで、砥石台２０
の送りが実行される。ＡＥセンサ５１から接触信号が出
力されれば、ステップ２０８に移行して、現在位置レジ
スタ３３４から砥石車Ｇの現在位置のＸ座標Ｊが読み取
られる。ステップ２１０において、砥石車Ｇの摩耗量Δ
ＭがＧ−Ｊにより演算され、次のステップ２１２におい
て、摩耗量ΔＭがＲＡＭ３３の摩耗量領域３３５に記憶
される。次に、２２４において、現在位置レジスタ３３
４のＸ座標の値が検出ピン５２の先端のＸ座標Ｇに変更
される。これにより、砥石車Ｇの現在位置のＸ座標は摩
耗面Ｓの位置のＸ座標により管理される。

【００２４】次に、図３のステップ１１６で実行される
ツルーイングサイクルの手順について、図５を参照して
説明する。ステップ３００において、図６に示す位置関
係となるように、砥石車Ｇを主軸軸線から充分に遠ざ
け、砥石台Ｇの現在位置のＺ座標がＱ２＋Ｄとなるよう
に、テーブル１１を移動させる。Ｄはツルア５３の中心
線Ｖと砥石車Ｇの中心線Ｌとの予め設定された相対距離
である。これにより、砥石車Ｇは図６に示す位置関係に
位置決めされる。

【００２５】次に、ステップ３０２において、砥石車Ｇ
の現在位置がＫ＋ａとなるまで早送りされる。Ｋはツル
ア５３の先端のＸ座標であり、ａは、図７に示すよう
に、砥石車Ｇの摩耗面Ｓを基準とするツルーイング開始
位置である。これにより、砥石車はツルア５３の先端に
対して図７のＧ^' で示す位置に位置決めされる。砥石車
の摩耗していない面とツルア５３の先端との距離がａ−
ΔＭとなる。尚、ａは摩耗量ΔＭにδを加算した値であ
り、摩耗量ΔＭに応じて変化する。又、十分大きめのａ
を用いれば、ａは固定値であっても良い。

【００２６】次に、ステップ３０４において、テーブル
１１が所定量Ｔだけトラバースされる。次に、ステップ
３０６において、砥石車Ｇの現在位置のＸ座標がＫ−ｂ
に等しくなったか否が判定される。ｂは、図７に示すよ
うに、砥石車Ｇの摩耗面Ｓを基準とするツルーイング終
了位置である。等しくなければ、ステップ３０８におい
て、砥石台２０が所定量δだけＸ軸に平行に移動され、
ステップ３０４に戻り、テーブル１１のトラバース移動
が繰り返される。このようにして、ステップ３０６にお
いて、砥石車Ｇの現在位置のＸ座標がＫ−ｂになるまで
トラバース、切り込みが繰り返され、図７に示す動作経
路により、砥石車Ｇのツルーイングが完了する。

【００２７】次に、ステップ３１０において、現在径領
域３３７に記憶されている現在径ＲがΔＭ＋ｂだけ減少
されて、新砥石径が現在径領域３３７に記憶され、現在
径が更新される。又、ステップ３１２において、現在位
置レジスタ３３４に記憶されている砥石車Ｇの現在位置
のＸ座標がｂだけ加算されて、現在位置レジスタ３３４
に記憶され、現在位置の修正が完了される。この砥石径
は、砥石の摩耗限界（使用限界）を見るなどに用いられ
る。

【００２８】以上述べたように、砥石車Ｇの摩耗面Ｓの
位置を検出する時に、工作物の種類にかかわらず砥石車
Ｇの摩耗面Ｓに検出ピン５２が確実に接触するので、砥
石車の摩耗面の位置が正確に検出されるので、適正な量
ｂのツルーイングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な実施例に係る数値制御研削盤
の構成図。

【図２】数値制御研削盤の数値制御装置の構成図。

【図３】数値制御装置のＣＰＵによる主処理手順を示し
たフローチャート。

【図４】数値制御装置のＣＰＵによる摩耗量の測定処理
手順を示したフローチャート。

【図５】数値制御装置のＣＰＵによるツルーイングの処
理手順を示したフローチャート。

【図６】摩耗量の測定時及びツルーイング時の位置決め
方法を示した説明図。

【図７】ツルーイング時の位置決め方法を示した説明
図。

【符号の説明】

Ｗ…工作物 Ｇ…砥石車 ３０…数値制御装置 ３３…ＲＡＭ ５０…ツルーイング装置 ５３…ツルア ５１…ＡＥセンサ（接触検出装置） ５２…検出ピン（接触検出装置） ３３２…接触位置テーブル領域（位置記憶手段） ３１…ＣＰＵ（制御手段） ステップ２０６、２０８…位置検出装置 ステップ２００〜２０４、２１０、２２４…制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/403 Ｆ 9064−3Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥石と工作物をそれぞれ回転させる回転
   駆動装置と、砥石を工作物に対して接近離間する方向に
   相対移動させる送り装置とを備え、工作物の研削部の幅
   が砥石の幅よりも狭くかつ研削部の位置が工作物回転軸
   線方向に異なる複数の工作物の研削部を同一の砥石によ
   り研削するようにした数値制御研削装置において、 前記送り装置によって移動される砥石に接触する検出ピ
   ンを有し、接触信号を出力する接触検出装置と、 接触信号が出力された時の砥石の位置を検出する位置検
   出装置と、 砥石と接触検出装置を工作物回転軸線方向に相対移動さ
   せる移動装置と、 工作物の研削部の位置に応じて砥石に対する接触検出装
   置の位置を工作物毎に記憶する位置記憶手段と、 この位置記憶手段の位置信号に基づき砥石と接触検出装
   置を相対移動させ、砥石を検出ピンに接触する方向に移
   動させ、接触検出装置から接触信号が出力された時の位
   置検出装置からの砥石の位置信号を位置記憶手段に記憶
   させるべく前記移動装置、送り装置、位置検出装置並び
   に位置記憶手段を制御する制御手段を備えたことを特徴
   とする数値制御研削装置。