JPH0649271B2 - 研削制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、切込速度を荒研削、仕上研削等の各研削工程
毎に一定に制御する定速度研削型研削制御装置に関す
る。

〔従来技術〕

従来、ワークの例えば内面を研削加工する場合は、砥石
を回転させつつ軸方向送りをかけてワーク内に挿入し、
しかる後ワークに軸直角方向送りをかけて、順次黒皮研
削、荒研削、仕上研削及びスパークアウト等を行うよう
にしている。そしてこの各研削工程における切込速度の
制御方法として、従来、定速度研削があり、これは各研
削工程における加工面状態等の研削条件を考慮して定め
た各研削工程毎に一定の切込速度でもって切込速度制御
を行う方法であり、例えば黒皮研削は凹凸の激しい偏肉
部分を研削するものであるから荒研削より低速度に設定
されている。

そして従来の研削制御装置では上記各切込速度を、異な
る種類のワーク例えばサイズ，材質あるいは前工程にお
ける熱処理が異なるワークについては設定し直すように
しているが、同一種類のワークについてはどのワークに
対しても一定にしている。しかしながら同一切込速度に
制御した場合、同種のワークであっても研削精度がワー
ク毎に異なる場合があり、結局研削精度の低いワークが
生じるという問題があった。このように研削精度が変動
するのは、同種のワークであっても研削取代の変化によ
り目詰り等砥石ダメージが変化し、砥石の切味等を変化
させてしまうものがあるためであると考えられる。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、砥石ダメージを抑制して砥石寿命を延長できるとと
もに、研削精度を安定化でき、かつ向上できる研削制御
装置を提供することを目的としている。

〔発明の構成及び作用〕

本発明者は、上記定速度研削制御において、同種のワー
クであっても研削精度が変動する原因について鋭意研究
し、以下の点を見い出した。即ち、 (a) 一般にワークはその未加工径にバラツキがあり、
従って未加工径と仕上径との差である加工代、いわゆる
取代にはワーク間でバラツキが生じることとなるが、同
種のワークの場合、砥石の切込速度が速いほど、砥石の
切込み深さが増加して該砥石に加わる荷重が増大し、該
砥石のダメージはその仕事量、すなわち（加工量×荷
重）によって表されることから上記取代が大きいほど目
詰り等の砥石ダメージが大きくなり、砥石の切味が悪化
して研削精度が低下する。

(b) 従って上記目的を達成するには、ワーク毎に取代
を求め、この取代が大きいワークについてはその分低速
の切込速度でもって研削する必要があるが、逆に取代の
小さいワークについては高速の切込速度で研削すればよ
い。

そこで本発明は、定速度研削を行う研削制御装置におい
て、第１図の機能ブロック図に示されているように、ワ
ークに研削加工を施す研削装置１と、該装置１の切込速
度を各研削工程毎に一定に制御する切込制御手段６１
と、ワークの取代を求めるためのワークセンサ６２，及
び取代演算手段６３と、上記切込制御手段６１による切
込速度を補正する切込速度補正手段６４とを設けたもの
である。

上記構成になる本発明では、ワークセンサ６２，及び取
代演算手段６３によりワークの取代が求められ、切込速
度補正手段６４により、切込速度を上記取代が大きいほ
ど小さくするための切込速度補正信号が切込制御手段６
１に与えられ、これにより取代が大きいワークは、低速
の切込速度でもって制御され、その分砥石ダメージが抑
制されて研削精度が向上し、逆に取代の小さいワークは
高速の切込速度でもって研削され、その分研削精度が低
下することなくサイクルタイムが短縮されることとな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第２図に及び第３図は本発明の一実施例による研削制御
装置を示し、その全体構成を示す第２図において、１は
ワークＷの内面に研削加工を施す研削装置であり、これ
は砥石駆動装置７、ワーク駆動装置１４及び砥石ドレッ
シング装置１５から構成されている。

上記砥石駆動装置７の砥石テーブル２はベッド１ａの上
面に図示左右方向に摺動自在に載置され、該砥石テーブ
ル２の下面に固着されたメネジボックス（図示せず）に
は砥石テーブル移動用ボールネジ３が螺合され、該ボー
ルネジ３にその出力軸が連結された砥石送りモータ４は
上記ベッド１ａに固着されている。そして上記砥石テー
ブル２上にはホイールヘッドモータ５が装着され、該モ
ータ５の出力軸には砥石６が連結されている。

上記ワーク駆動装置１４のワークテーブル８はベッド１
ａの上面に図示上下方向に摺動自在に載置され、該ワー
クテーブル８の下面に固着されたメネジボックス（図示
せず）にはワークテーブル移動用ボールネジ９が螺合さ
れ、該ボールネジ９にその出力軸が連結された切込送り
モータ１０は上記ベッド１ａに固着されている。そして
上記ワークテーブル８上には、ワークＷをチャックする
ための主軸台１１が装着され、該主軸台１１と、これの
近傍に装着された駆動モータ１２とは駆動ベルト１３に
より連結されている。

上記砥石ドレッシング装置１５はワークテーブル８に装
着された揺動タイプのもので、その揺動アーム１５ａに
はドレッシング工具１５ｂが取付けられている。

２０は切込制御装置であり、これはパルスエンコーダ２
８からの切込速度、切込量信号を受け、研削装置１の切
込速度、切込量を設定値になるようにフィードバック制
御するためのものである。

この切込制御装置２０等のブロックの構成を示す第３図
において、２１は準急送り、黒皮送り、荒送り、仕上送
りにおけるワークの種類に応じた各切込送り速度を設定
する切込速度設定部、２２は準急送り量、黒皮研削量、
荒研削量、及び仕上研削量をワークの種類に応じた大き
さに設定する切込量設定部であり，これらの設定値は、
例えば黒皮送り速度は平均取代Ｓ（未加工径の平均値と
仕上加工径との差）のワークにおいて所定の研削精度の
得られる速度を予め実験により求め、この値が設定され
る。２３，２４はそれぞれ切込速度設定値、切込量設定
値を選択信号作成部２５からの選択信号Ｅに応じて選択
する切込速度選択部，切込量選択部であり、上記選択信
号Ｅはシーケンス制御部２６からのシーケンス信号Ｆに
応じて作成される。また２７は駆動制御信号作成部であ
り、これは上記切込速度選択部２３、切込量選択部２４
にて選択された設定値を目標値としてこれと、切込送り
モータ１０の回転速度、回転量を検出するパルスエンコ
ーダ２８からの現在値とを比較し、両者が一致するよう
にフィードバック制御するための駆動制御信号Ｃを作成
する。そして２９は該駆動制御信号Ｃに応じた駆動信号
Ｄを出力するドライバである。

３０は砥石６がワークＷの被加工面に接触したことをホ
イールヘッドモータ５の電力変化から検知するギャップ
エリミネータであり、これはワークＷの研削開始時内
径、即ち未加工径Ｄｓを検知するためのワークセンサと
なっている。

４０はワークＷの取代Ｂ′の平均取代Ｓに対する増減量
Ｂを演算する取代演算装置であり、これは取代演算部４
１と、取代増減量演算部４２とから構成されている。上
記取代演算部４１は上記ギャップエリミネータ３０から
の砥石６とワークＷとの接触検知信号を受け、該検知時
の切込送り位置から得られる未加工内径Ｄｓと、予め設
定されている仕上内径Ｄｆとから下記式(1)により該ワ
ークＷの取代Ｂ′を演算する。

Ｂ′＝（Ｄｆ−Ｄｓ）／２ …(1) 上記取代増減量演算部４２は取代Ｂ′の平均取代Ｓに対
する増減量Ｂ＝Ｓ−Ｂ′を演算する。

５０は黒皮切込速度補正部５１と、荒切込速度補正部５
２とから構成された切込速度補正装置であり、これは上
記設定された平均取代Ｓのワークに対する切込速度を取
代増減量Ｂに応じた速度に補正するためのもので、上記
黒皮切込速度補正部５１は設定黒皮切込速度Ｖsoを下記
式(2)により取代増減量Ｂに応じた実際黒皮切込速度Ｖ
ｓに補正し、上記荒切込速度補正部５２は上記設定荒切
込速度Ｖroを下記式(3)により取代増減量Ｂに対応した
実際荒切込速度Ｖｒに補正する。

Ｖｓ＝Ｖso−Ｋ_１＊Ｂ …(2) Ｖｒ＝Ｖro−Ｋ_２＊Ｂ …(3) 次に作用効果について説明する。

ここで第４図(a)，(b)はそれぞれ実際黒皮切込速度Ｖ
ｓ，実際荒切込速度Ｖｒと取代増減量Ｂとの関係を示す
特性図であり、該特性線の傾きが上記式(2)，(3)の比例
係数Ｋ_１，Ｋ_２に相当し、これらはワークの種類、即ち
材質，サイズあるいは前加工、例えば熱処理の程度によ
って決定される実験値である。図から明らかなように、
取代増減量ＢがＯ、即ち平均取代Ｓのワークでは両切込
速度Ｖｓ，Ｖｒとも設定値と同じＶso，Ｖroであり、Ｂ
_１，Ｂ_２のワークではＶｓ，ＶｒはそれぞれＶｓ_１，Ｖ
ｓ_２，Ｖｒ_１，Ｖｒ_２であり、取代が大きいほど低速に
なっている。

本実施例装置では、各設定部２１，２２により各種の切
込速度、切込量が設定されており、主軸台１１にワーク
Ｗをローディングし、本装置を始動すると、シーケンス
制御部２６からシーケンス信号Ｆが選択信号作成部２５
に入力され、該作成部２５から選択信号Ｅが切込速度選
択部２３、及び切込量選択部２４に入力される。すると
まず、この両選択部２３，２４において目標値である設
定準急送り速度、設定準急送り量が選択され、この両目
標値は駆動制御信号作成部２７においてパルスエンコー
ダ２８から入力された現在値と比較され、両者の差に応
じた駆動制御信号Ｃがドライバ２９に入力され、該制御
信号Ｃに応じた駆動信号Ｄが切込送りモータ１０に入力
され、これによりワークＷは軸直角方向に送られ、また
この際の切込速度、切込量はパルスエンコーダ２８を介
して駆動制御信号作成部２７にフィードバックされる。
このようにしてワークＷは所定の設定送り速度、送り量
に制御される。

そして上記準急送りにおいて、ワークＷの内面が砥石６
に接触すると、ギャップエリミネータ３０によりこの接
触の際のホイールヘッドモータ５の電力変化から両者の
接触が検知され、この検知信号が取代演算部４１に入力
される。ここで取代Ｂ′が平均取代ＳよりＢ_１だけ大き
いワークを考えると、上記演算部４１において、上記式
(1)により取代Ｂ′が演算され、さらに平均取代Ｓに対
する増量Ｂ_１が演算され、該取代増量Ｂ_１は切込速度補
正装置５０に入力される。すると該装置５０の黒皮切込
速度補正部５１，荒切込速度補正部５２において、それ
ぞれ上記設定黒皮切込速度Ｖso，設定荒切込速度Ｖroが
上記式(2)，(3)により取代増量Ｂ_１に応じた実際黒皮切
込速度Ｖｓ_１，実際荒切込速度Ｖｒ_１に補正され（第４
図(a)，(b)参照）、この両実際切込速度Ｖｓ_１，Ｖｒ_１
が切込速度選択部２３に入力される。

また上述のワークＷと砥石６との接触により準急送りに
おける目標値と現在値とが一致することとなり、この一
致信号Ｇが選択信号作成部２５に入力され、該作成部２
５から黒皮切込速度、黒皮研削量を選択すべき信号Ｅが
各選択部２３，２４に入力される。するとこの各選択部
２３，２４により実際黒皮切込速度Ｖｓ_１，設定黒皮研
削量が選択され、これらが駆動制御信号作成部２７に入
力され、この設定黒皮研削量及び取代増量Ｂ_１に応じた
実際黒皮切込速度Ｖｓ_１を目標値として、この場合は、
黒皮研削が平均取代Ｓのワークより低速の黒皮切込速度
でもってフィードバック制御される。

上記黒皮研削において目標値と現在値が一致し、該黒皮
研削が終了すると、選択信号作成部２５からの荒切込速
度、荒研削量が選択信号Ｅに応じて選択され、これを目
標値として荒研削が行われるわけであるが、この場合平
均取代Ｓのワークの場合の設定荒切込速度Ｖroより低速
の実際荒切込速度Ｖｒ_１を目標として研削され、さらに
順次仕上研削、スパークアウトが行われ、これにより該
取代Ｂ′のワークＷの定速度研削が終了する。

このように本実施例では、ワークＷの取代を求め、該取
代の大きさに応じた黒皮，荒切込速度でもって黒皮，荒
研削を行うようにしたので、取代が大きいワークは低速
で研削され、砥石ダメージを抑制でき、その結果砥石寿
命を延長できるとともに、研削精度を向上でき、逆に取
代の小さいワークは高速で研削され、その分サイクルタ
イムを延長できる。

なお、上記実施例では、ワークセンサとしてギャップエ
リミネータ３０を例にとって説明したが、このワークセ
ンサは例えばワークＷの内径をローディング前に計測す
るプリケージ，ローディング後に計測するインプロセス
ゲージであってもよい。また上記実施例では黒皮，荒切
込速度の両方を取代に応じて補正するようにしたが、本
発明では必ずしも両方とも補正する必要はなく、例えば
黒皮切込速度のみを補正した場合も砥石寿命の延長，加
工精度の向上効果が得られる。また、荒研削と仕上げ研
削とを行なうものについては荒研削のみを行なえばよい
ことは勿論である。さらにまた上記実施例ではワークの
内面を研削する場合について説明したが、本発明は勿論
外面研削にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明にかかる研削制御装置によれば、ワ
ークの取代を求め、取代の大小に応じて切込速度を制御
するようにしたので、砥石ダメージを抑制でき、砥石寿
命を延長できるとともに、研削精度を向上できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例による研削制御装置の全体構成図、第
３図はそのブロック構成図、第４図(a)，(b)はそれぞれ
取代増減量−実際黒皮切込速度特性図，取代増減量−実
際荒切込速度特性図である。 １……研削装置、２０……切込制御装置、３０……ギャ
ップエリミネータ（ワークセンサ）、４０……取代演算
装置、５０……切込速度補正装置、６１……切込制御手
段、６２……ワークセンサ、６３……取代演算手段、６
４……切込速度補正手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一種類の被加工物の内面又は外面に研削
   加工を施す研削装置と、 該研削装置の切込速度を各研削工程毎に一定になるよう
   制御する切込制御手段と、 被加工物の内径又は外径を検出するワークセンサと、 該センサの検出出力から被加工物の加工代である取代を
   演算する取代演算部と、複数のワークの未加工径の平均
   値と仕上加工径との差である平均取代に対する、被加工
   ワークの取代の取代増減量を演算する取代増減量演算部
   とからなる取代演算手段と、 上記平均取代を有するワークに対して最適の値となる設
   定切込速度が予め設定され、上記取代増減量が大きいほ
   ど上記平均取代に対する設定切込速度より切込速度を小
   さくするための切込速度補正信号を上記切込制御手段に
   与える切込速度補正手段とを備えたことを特徴とする研
   削制御装置。