JPH0645328Y2 - 研削盤の制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この考案は研削盤の制御装置に係わり、特にスピンドル
のロータ軸を磁気軸受で軸支したものに関する。

《従来の技術》 近年、研削盤においては研削仕上げの高精度化に伴い砥
石をいわゆる超高速回転させて研削加工することが行な
われている。

例えば、内面研削盤においては、通常、機械的軸受で軸
支されたスピンドルを用いてワークの研削加工が行なわ
れている。すなわちワークを主軸台に取付け、この主軸
台または砥石軸テーブルあるいはこれら両方を移動して
ワークを所定寸法に研削加工している。この際、所定の
寸法に研削されたか否かを定寸検出器で検出し、この検
出器の検出信号により研削の寸法変化量が所定の値に達
したときに主軸台または砥石軸テーブルを後退移動して
砥石とワークとを離すようにしている。

《考案が解決しようとする課題》 しかしながら、上記装置によると、研削加工が行なわれ
る際、寸法値が所定寸法に達したときに主軸台または砥
石台テーブルを介して砥石が後退させられるが、この種
のテーブルはサーボモータおよびボールネジを用いて構
成されていることから、後退指令がなされてから実際に
後退する際にはボールネジやテーブルガイドの摩擦やす
べり、およびテーブル自体の質量等の影響を受け、指令
に対するタイムラグが生じる。このため研削された仕上
がりの寸法またはテーパにバラツキが生じるという不具
合がある。

《課題を解決するための手段》 本考案は、上記課題を解決するためになされたものであ
って、その構成は電磁石の磁力により浮上保持されて回
転駆動されるロータ軸の先端に砥石の設けられたスピン
ドルと、ワークを保持する主軸台と、前記スピンドルま
たは主軸台あるいはこれら両方を移動して研削の寸法変
化量を調整する切込テーブルと、前記ワークの寸法変化
量を測定する定寸検出器と、前記電磁石の励磁電流を調
整してロータ軸を基準の目標位置へ浮上保持制御すると
ともに、前記切込テーブルの移動を制御する制御手段と
からなり、前記定寸検出器の検出出力によりワークの寸
法値が所定値に達したことが検知されたとき、ワークか
ら砥石が離れる方向に前記切込テーブルを後退させるよ
うに指令を発する研削盤の制御装置において、前記制御
手段には前記ワークの寸法値が所定値に達したことが検
知されたとき、前記切込テーブルの後退指令と同時に、
前記切込テーブルの後退方向とは逆方向に前記砥石が移
動するよう前記ロータ軸の基準の浮上目標位置を他の浮
上目標位置に変更する目標位置変更手段が設けられてい
ることを特徴とする。

《作用》 本考案では、ワークが所定の寸法に研削され、切込テー
ブルの後退指令がなされるとき、これと同時にロータ軸
の基準の浮上目標位置が他の浮上目標位置に変更され、
これによりロータ軸および砥石そのものが切込テーブル
の後退方向とは逆方向に移動し、砥石とワークの離隔が
なされる。

すなわち、本考案では、ワークと砥石の離隔は電磁石の
磁力で空中に浮上しているロータ軸の移動によるもので
あり、しかも浮上しているロータ軸の移動は摩擦やすべ
りが零であること、またロータ軸も軽質量であることか
ら、切込テーブルの後退によるワークと砥石の離隔に先
立ち、砥石そのものが移動してワークから離れる。

《実施例》 以下、本考案を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本考案に係わる研削盤の制御装置の概略構成
を示すブロック図であって、図中ａは内面研削盤のスピ
ンドル,bは主軸台の載置されている切込テーブル,cは磁
気軸受コントローラおよびｄはメインコントローラであ
り、この両コントローラc,dにより制御手段ｅが形成さ
れている。

スピンドルａにおいて、そのロータ軸１の左右端側にラ
ジアル電磁石2a,2b,2cおよび2dが設けられていて、これ
らによりロータ軸１のラジアル方向が軸支されていると
ともに、ロータ軸１の中央にこのロータ軸１と一体的に
設けられたデスク３の両側に対向させてアキシャル電磁
石4a,4b,4cおよび4dが設けられていて、これらによりロ
ータ軸１のアキシャル方向が軸支されている。

上記各電磁石によるロータ軸１の浮上位置制御は、ロー
タ軸１の左右端側に設けられたラジアル方向位置センサ
5,6,7,8およびロータ軸１の一端側に設けられたアキシ
ャル方向位置センサ９によりロータ軸１の位置を検出
し、この検出信号を磁気軸受コントローラｃで処理し、
ロータ軸１が基準の目標位置に浮上保持されるように各
電磁石の励磁電流が調整されて行なわれている。

このため、この磁気軸受コントローラｃには、ブリッジ
回路その他の処理回路が内蔵されているとともに、ロー
タ軸１が基準の目標位置へ保持されるように各電磁石へ
励磁電流を供給する電磁石ドライバが内蔵されている。
また、この磁気軸受コントローラｃにはメインコントロ
ーラｄからの指令に基づいて、上記基準の浮上目標位置
を他の浮上目標位置に変更する目標位置変更手段が内蔵
されている。

図中10はロータ軸１の先端に設けられた砥石であって、
ロータ軸１の回転とともに回転させられるように構成さ
れている。すなわち、ロータ軸１のほぼ中央部に設けら
れたモータ11に後述のモータドライバから駆動電流が供
給されると、ロータ軸１はモータの回転子として作用し
て回転し、これにより砥石10が超高速回転させられる。

スピンドルａはこれを載置しているテーブル12がロータ
軸１の軸方向（図面の矢印Ｚ方向）へサーボモータ13お
よびこれにより回転させられるボールネジ14によって移
動できるように構成されている。

切込テーブルｂには主軸台15が設けられていて、これに
ワークＷが保持されているとともに、保持されたワーク
Ｗはその被研削内周面が砥石10の円周面と接触しながら
ロータ軸１とは逆方向に回転させられるように構成され
ている。

図中16は切込テーブルｂに載置された周知の定寸検出器
であって、主軸台15に保持されたワークＷの内径を測定
できるように定寸コンタクト16a,16bが突出して設けら
れているとともに、任意の内径位置を測定できるように
検出器自体がサーボモータ17によってロータ軸１の軸方
向へ移動可能な定寸コンタクトスライドテーブル18上に
設けられている。

切込テーブルｂはロータ軸１と直交する方向（図面の矢
印Ｘ方向）へサーボモータ19およびこれにより回転させ
られるボールネジ20によって移動できるように構成され
ている。

メインコントローラｄには、プログラマブルコントロー
ラが内蔵されていて、格納されたプログラムに従ってス
ピンドルａおよび切込テーブルｂを制御するように構成
されている。すなわち、定寸検出器16からの検出信号を
処理して寸法を検出する寸法検出回路21からの出力を入
力し、また上記各テーブル12,18,bの移動のための各サ
ーボモータ13,17,19を駆動する各ドライバ22,23,24に出
力し、さらにロータ軸１を回転駆動させるためのモータ
ドライバ25に出力するように構成されている。

磁気軸受コントローラｃはメインコントローラｄによっ
て統括的に制御されるように構成されている。すなわ
ち、磁気軸受コントローラｃは上述のように各位置セン
サ５〜９の検出信号を基にロータ軸１を基準の目標位置
へ浮上保持するように各電磁石2a〜2d,4a〜4dの励磁電
流を制御しているが、各電磁石の駆動開始および停止は
メインコントローラｄからの指令に基づいて行なわれる
とともに、メインコントローラｄからの指令に基づいて
ロータ軸１の基準の浮上目標位置が他の浮上目標位置に
変更されるように構成されている。

以上の構成からなる本実施例を第２図の切込状態図およ
び第３図の制御動作を示すフローチャートを参照して説
明する。

今、主軸台15にワークＷがセットされ研削作業が開始さ
れると、メインコントローラｄから磁気軸受コントロー
ラｃへ磁気軸受駆動指令がなされ、これにより各電磁石
2a〜2d,4a〜4dに励磁電流が供給されてロータ軸１が所
定の基準の目標位置へ浮上保持されるとともに、モータ
ドライバ25が駆動されてモータ11のコイルに電流が供給
されてロータ軸１が回転駆動される（ステップ100）。

次いで、メインコントローラｄからスピンドルテーブル
サーボモータドライバ22および切込テーブルサーボモー
タドライバ24に駆動指令がなされ、これにより両サーボ
モータ13,19が急速回転してワークＷと砥石10とが急速
接近して接触する（ステップ102,第２図Ａ点）。この接
触は図示しないセンサによって検出され、この検出信号
がメインコントローラｄに送出されて両サーボモータ1
3,19が停止される。

なお、この接触検出はロータ軸１の位置変動を検出して
いる各位置センサ５〜９により検出し、この検出信号を
磁気軸受コントローラｃに入力し、ここからメインコン
トローラｄに出力するようにしても良い。

ワークＷと砥石10との接触後、粗研が開始される（ステ
ップ104）。この際、メインコントローラｄからスピン
ドルテーブルサーボモータドライバ22にオシレーション
指令がなされ、サーボモータ13が正逆転し、テーブル12
をロータ軸１の軸方向へ一定量往復動を行いオシレーシ
ョン動作が行なわれるとともに、切込テーブルサーボモ
ータドライバ24に粗研の切込指令がなされ、サーボモー
タ19が回転駆動して所定の寸法変化量となるように切込
テーブルｂが移動される（第２図Ａ〜Ｂの区間）。この
寸法変化量は図示しないサーボモータ19の回転数検出器
により検出し、この検出信号を基に移動量が算出され
る。

なお、第３図のフローチャートに図示されていないが、
研削作業中には必要に応じてメインコントローラｄから
定寸コンタクトサーボモータドライバ23に駆動指令を出
しサーボモータ17を駆動し、定寸コンタクトスライドテ
ーブル18を移動して周知のように間欠定寸動作が行なわ
れる。

粗研削終了後（ステップ106肯定）、精研が開始される
（ステップ108）。すなわち、メインコントローラｄか
ら切込テーブルサーボモータドライバ24に精研の切込指
令がなされてサーボモータ19の回転速度が低下し、所定
の寸法変化量となるように切込テーブルｂが移動される
（第２図Ｂ〜Ｃの区間）。なお、寸法変化量の算出は上
記粗研削時と同様に行なわれる。

この精研作業において所定の寸法まで研削されると、す
なわち間欠定寸操作によりその時点の寸法が測定されそ
の測定値から所定の寸法変化量で精研を行い、その精研
が終了すると（ステップ110肯定，第２図Ｃの地点）、
メインコントローラｄから磁気軸受コントローラｃに目
標位置変更指令がなされる。

このように目標位置変更指令がなされると、砥石10がワ
ークＷから離れる方向（第１図では砥石10が下側へ移動
する方向）となるように浮上目標位置の変更が行われ
る。

なお、第１図では砥石10からワークＷを離す際に切込テ
ーブルｂを後退させる方向は切込テーブルｂが上側に移
動する方向であるから、前記浮上目標位置変更指令は切
込テーブルｂの後退方向とは逆方向に砥石10が移動する
ようロータ軸１の基準の浮上目標位置を他の浮上目標位
置に変更するものである。

また、上記のような浮上目標位置変更指令とともに、切
込テーブルサーボモータドライバ24へ後退指令がなさ
れ、さらにスピンドルテーブルサーボモータドライバ22
にオシレーション動作停止指令がなされる（ステップ11
2）。

このため、磁気軸受コントローラｃはラジアル電磁石2a
〜2dに浮上目標位置が変更された分に相当する励磁電流
が供給されて、ロータ軸１の浮上位置が変更される。す
なわち砥石10がほとんどタイムラグを生じることなく、
（例えば、サーボモータおよびボールネジを用いた切込
テーブルが後退指令がなされてから後退開始するまでの
タイムラグの1/10以下）移動してワークＷから離れるこ
とができる（第２図Ｃ〜Ｄの区間）。

一方、切込テーブルｂもロータ軸１の浮上位置変更と同
時に後退移動が開始されるが、サーボモータ19の回転駆
動およびこれによるボールネジ20の回転駆動を伴うた
め、ある程度のタイムラグをもって後退が開始される
（第２図Ｄの地点）。

そして、切込テーブルｂが所定量後退した後、主軸台10
からワークＷが取り外されて研削作業が終了する（ステ
ップ114肯定）。

上述のように、本実施例は、ワークが所定の寸法に精研
され、切込テーブルｂの後退指令がなされるとき、これ
と同時にロータ軸１の基準の浮上目標位置が他の浮上目
標位置に変更され、これによりロータ軸１および砥石10
そのものが切込テーブルｂの後退方向とは逆方向に移動
し、砥石10とワークＷの離隔がなされるものである。

すなわち、本実施例にあっては、ワークＷと砥石10の離
隔が電磁石の磁力で空中に浮上しているロータ軸１の移
動によるものであり、しかも浮上しているロータ軸１の
移動は摩擦やすべりが零であること、またロータ軸１も
軽質量であることから、切込テーブルｂの後退によるワ
ークＷと砥石10の離隔に先立ち、砥石10そのものが移動
してワークＷから離れる点で、精研終了時にワークＷか
ら砥石10をほとんどタイムラグなしに離すことができ、
これにより研削仕上がりの寸法等のばらつきを未然に防
止することができ、高精度な研削加工が可能となる。

なお、上述の実施例では主軸台の載置されているテーブ
ルを切込テーブルとしたが、これはスピンドルの載置さ
れているテーブルであっても良く、またこれら双方を切
込テーブルとしても良い。

さらに、上述の実施例では内面研削盤の例を示したが、
これを平面その他の研削盤に適用しても良いことは勿論
であり、この場合、ロータ軸の浮上目標位置の変更はア
キシャル方向であっても良いことは勿論である。

《効果》 本考案は、上記の如く切込テーブルの後退指令と同時
に、ロータ軸の基準の浮上目標位置を他の浮上目標位置
に変更し、これによりロータ軸および砥石そのものが切
込テーブルの後退方向とは逆方向に移動し、砥石とワー
クの離隔を図るように構成したものである。

すなわち、本考案にあっては、ワークと砥石の離隔が電
磁石の磁力で空中に浮上しているロータ軸の移動による
ものであり、しかも浮上しているロータ軸の移動は摩擦
やすべりが零であること、またロータ軸も軽質量である
ことから、切込テーブルの後退によるワークと砥石の離
隔に先立ち、砥石そのものが移動してワークから離れる
点で、ワークから砥石をほとんどタイムラグなしに離す
ことができる。これにより研削仕上がりの寸法等のばら
つきを未然に防止することができ、高精度な研削加工が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の概略構成を示すブロック図、第２
図は切込状態図および第３図は制御動作のフローチャー
トである。 １……ロータ軸 2a〜2d……ラジアル電磁石 4a〜4d……アキシャル電磁石 10……砥石 11……モータ 12……テーブル 13,19……サーボモータ 15……主軸台 ａ……スピンドル ｂ……切込テーブル ｃ……磁気軸受コントローラ ｄ……メインコントローラ ｅ……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 Ｆ１６Ｃ 32/04 Ａ 8613−3Ｊ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁石の磁力により浮上保持されて回転駆
   動されるロータ軸の先端に砥石の設けられたスピンドル
   と、ワークを保持する主軸台と、前記スピンドルまたは
   主軸台あるいはこれら両方を移動して研削の寸法変化量
   を調整する切込テーブルと、前記ワークの寸法変化量を
   測定する定寸検出器と、前記電磁石の励磁電流を調整し
   てロータ軸を基準の目標位置へ浮上保持制御するととも
   に、前記切込テーブルの移動を制御する制御手段とから
   なり、 前記定寸検出器の検出出力によりワークの寸法値が所定
   値に達したことが検知されたとき、ワークから砥石が離
   れる方向に前記切込テーブルを後退させるように指令を
   発する研削盤の制御装置において、 前記制御手段には前記ワークの寸法値が所定値に達した
   ことが検知されたとき、前記切込テーブルの後退指令と
   同時に、前記切込テーブルの後退方向とは逆方向に前記
   砥石が移動するよう前記ロータ軸の基準の浮上目標位置
   を他の浮上目標位置に変更する目標位置変更手段が設け
   られていることを特徴とする研削盤の制御装置。