JPH069784B2 - 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、砥石によるワーク（被加工物）の研削加工を
制御する研削制御装置に関し、特に、砥石を所定個数の
ワークを研削する毎にドレスするドレス装置の摩耗量と
砥石によるワークの研削加工条件とを関連付けたものに
関する。

（従来の技術） 従来より、研削盤の砥石によりワークを自動的に研削加
工する場合、加工に伴って砥石が摩耗することから、こ
の砥石の摩耗に応じてワークに対する加工の制御を調整
するようにすることは知られている。

その一例として、例えば特開昭５６−１５７９３８号公
報には、砥石を回転させながらワークに対し相対的にオ
シレート移動させてワークを研削加工する場合、ワーク
の円筒度を計測し、砥石の摩耗によりワークの円筒度が
不良になったときには、砥石軸の切込送りを停止させて
該砥石軸の撓みのみにより研削するようにしたものが開
示されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、一般に、研削盤においては、砥石はワークの
研削に伴って摩耗すると同時に目詰まり等を生じるた
め、砥石を所定個数のワークを研削する毎にドレス装置
によりドレス（砥直し）することが行われるが、この砥
石のドレスを長期間に亘って繰り返すと、ドレス装置の
ダイヤモンドも摩耗して、砥石が正規の状態にドレスさ
れ難くなり、このドレス不良により砥石の切れ味が低下
する。そして、例えば内面研削盤にあっては、砥石が砥
石軸先端に片持ちされているので、砥石とワークとを所
定の面圧で押し付けた条件下では、砥石の切れ味の低下
により同じ切込送り速度であっても砥石の加工力が増大
し、砥石軸の撓みが許容量以上に増大した状態で砥石が
オシレート移動され、その結果、ワーク内面が奥側に向
かって小径のテーパ状に加工されて、ワークに対する加
工精度が不安定になるという問題があった。

すなわち、上記内面研削盤における砥石軸の撓みとワー
ク内面のテーパ加工との関係について詳述すると、研削
加工の定常状態では、砥石に加わる加工力は単位長さ当
りの等分布荷重ｗ（単位は例えばＫｇ／ｍｍ）で示され
る。このとき、上記等分布荷重ｗが加わる砥石軸の撓み
量δは次式で表される。

δ＝ｗ・ｘ^４／（８・Ｅ・Ｉ） … ここで、Ｅは縦弾性係数、Ｉは断面２次モーメントであ
る。また、ｘは砥石における砥石軸基端側端部からの距
離で、砥石の砥石軸方向の全長をａとすると、ｘの最大
値はａである。

上記式をｘで微分すると、 ｄδ／ｄｘ＝（１／２）・ ｛ｗ／（Ｅ・Ｉ）］・ｘ^３… となり、この式は、砥石軸の撓み量の増加比率は砥石
軸の先端に向かうほど大きくなるという特性を示してお
り、このことで砥石のオシレート移動によりワーク内面
が奥側に向かって小径のテーパ状に加工されることとな
る。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、上記したドレス装置の摩耗進行により砥
石のドレス状態が変化するのを検出して、それに応じて
ワークに対する砥石のオシレート位置を変化させるよう
にすることにより、ドレス装置のダイヤモンドが摩耗し
てもその影響をさほど受けることなくワークをその軸心
と平行に研削できるようにして、ワークに対する加工精
度を長期間に亘って安定に保ち得るようにすることにあ
る。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明では、砥石軸の先
端に設けられ、回転しながらワークに対し相対的にオシ
レート位置を基準とした所定範囲に亘り砥石軸と平行な
前後方向に砥石軸先端側へ向かう前進と砥石軸基端側に
向かう後退とを交互に繰り返してオシレート移動し、ワ
ークを研削する砥石と、この砥石をドレスするドレス装
置とを備え、上記砥石のワークに対する研削加工を制御
するようにした研削制御装置が前提である。

そして、予め実験や経験データ等によって設定された上
記ドレス装置の摩耗進行に伴うドレス抵抗特性を記憶す
る記憶手段を設けるとともに、ドレス装置の実際のドレ
ス抵抗をドレス時におけるドレス台の振動状態、砥石軸
撓み状態等によって検出するドレス抵抗検出手段を設け
る。

また、上記ドレス抵抗検出手段により検出された実際の
ドレス抵抗を上記記憶手段に記憶されているドレス抵抗
特性と比較してドレス装置の実際のドレス摩耗量を演算
し、そのドレス摩耗量に応じて上記ワークに対する砥石
のオシレート位置をドレス摩耗量が増大するほど砥石軸
先端側たる砥石前進側にずらすように補正制御する制御
手段を設けた構成とする。

（作用） 上記の構成により、本発明では、砥石が所定個数のワー
クを研削する毎にドレス装置によりドレスされると、そ
のドレス時、ドレス装置の摩耗進行に伴って増大するド
レス抵抗が検出手段により検出され、その検出されたド
レス抵抗は予め記憶手段に記憶されているドレス抵抗特
性と比較され、この比較によりドレス装置の実際のドレ
ス摩耗量が演算され、この実際のドレス摩耗量に応じて
砥石のワークに対するオシレート位置が砥石軸の先端側
たる砥石前進側に変位するように補正制御される。この
ことにより、ドレス装置の摩耗進行に伴い砥石の切れ味
が低下して砥石軸が許容量以上に撓んでも、それを補償
するようにオシレート位置の前進側へのずれにより砥石
撓み量の小さい部分でワークの砥石前進側部分が重点的
に研削されることとなり、よってドレス装置の摩耗進行
に拘らずワークをその軸心と平行に研削して、ワークに
対する加工精度を長期間に亘って安定に維持することが
できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明を内面研削盤に適用した実施例の全体構
成を示し、１は内面研削盤のベース、２は該ベース１上
の一側部にベース１長手方向（図で左右方向）に前後に
往復移動可能に支持された砥石台であって、該砥石台２
の上面には砥石台２の移動方向と同じ方向に延びる砥石
軸３がホイルヘッド４を介して回転自在に支承され、該
砥石軸３の先端つまり砥石台２の前進方向前側の端部に
は円柱状の砥石５が片持ち状態で装着されている。ま
た、上記砥石軸３は図示しない砥石回転駆動装置に駆動
連結されており、砥石回転駆動装置によって砥石５を高
速回転させるようになされている。

また、上記ベース１の一側端部には上記砥石台２を介し
て砥石軸３先端の砥石５を前後にオシレート移動させる
パルスモータよりなる砥石送りモータ６が取り付けられ
ている。すなわち、このモータ６により、砥石軸３と共
に回転する砥石５を、後述のワークＷに対し相対的にオ
シレート位置を基準とした所定範囲に亘り砥石軸３と平
行な前後方向に砥石軸３先端側へ向かう前進と同基端側
に向かう後退とを交互に繰り返してオシレート移動さ
せ、ワークＷの中心孔Ｗ_１内面を研削するようになって
いる。

一方、上記ベース１上の他側部には主軸テーブル９がパ
ルスモータよりなるワーク切込みモータ８によって上記
砥石台２の移動方向に直角な方向（図で上下方向）に送
り移動可能に載置支持され、上記主軸テーブル９の上面
には主軸１１が回転自在に支承され、該主軸１１にはベ
アリングのアウタレース等、中心孔Ｗ_１を有する円筒状
のワークＷがその軸心を上記砥石軸３と略平行に配置せ
しめてローディングされる。また、上記主軸１１はワー
ク回転駆動装置（図示せず）に駆動連結されており、ワ
ーク回転駆動装置によりワークＷをその軸心回りつまり
砥石軸３と略平行な回転中心でもって低速回転させるよ
うになされている。

また、上記主軸テーブル９の砥石台２側の端部には砥石
台２上の砥石５をドレス（砥直し）するドレス装置１２
が取り付けられている。該ドレス装置１２は、主軸テー
ブル９に固定されたドレス台１３と、該ドレス台１３に
砥石台２の移動方向と直角な方向に延びる支持ブロック
１４を介して固定されたダイヤモンド１５とからなり、
上記ワーク切込みモータ８によりドレス台１３及びダイ
ヤモンド１５を図で下方に移動させておき、その状態で
砥石５を回転させながら上記砥石送りモータ６によって
図で左方に前進送りさせることにより、ダイヤモンド１
５を砥石５の外周研削面に当接せしめて砥石５をドレス
するようになされている。

さらに、上記ドレス装置１２のドレス台１３には、ドレ
ス装置１２による砥石５のドレス時の実際のドレス抵抗
Ｄｉをドレス台１３の振動によって検出するドレス抵抗
検出手段としての振動検出器よりなるドレス抵抗検出器
１６が一体的に取り付けられ、該検出器１６の出力信号
は上記砥石送りモータ６、ワーク切込みモータ８を作動
制御する制御装置１７に入力されている。

上記制御装置１７において上記砥石送りモータ６を作動
制御するための制御部は第２図に詳示するように構成さ
れている。すなわち、該制御部は、モータ６の作動を予
め設定されたプログラム通りにシーケンス制御するシー
ケンスコントローラ１８と、ドライバ回路１９を介して
モータ６を作動制御するとともに、該モータ６の作動状
態（砥石台２の移動位置）を検出するパルスカウンタ２
０の出力信号をフィードバック信号として入力するモー
タコントローラ２１とを備え、上記シーケンスコントロ
ーラ１８は内面研削盤の所定部位に設けた検出器群（図
示せず）からの各インタロック信号と、上記モータコン
トローラ２１からのモータ作動完了信号とが一致すると
制御信号を出力する。

また、制御部には砥石５の移動開始位置を設定する位置
設定部２２と、砥石５の移動速度を設定する速度設定部
２３とが設けられている。上記位置設定部２２は、砥石
５を、ワークＷに対し大きく後退した後退位置と、砥石
５前端がドレス装置１２のダイヤモンド１５に対応する
位置と、砥石５後端が同ダイヤモンド１５に対応する位
置と、主軸１１にローディングされるワークＷとの干渉
を避けるために主軸１１から所定距離だけ後退したロー
ディングＯＫ位置とにそれぞれ位置付けるための位置デ
ータを記憶するメモリ２２ａ〜２２ｄで構成されてい
る。そして、上記各メモリ２２ａ〜２２ｄのデータ信号
は位置選択回路２４に入力されており、該位置選択回路
２４は上記シーケンスコントローラ１８からの制御信号
を受けたとき、上記メモリ２２ａ〜２２ｄ又は後述の目
標オシレート位置演算回路２７からの各位置データ信号
の中から所定の１つを選択してそれを上記モータコント
ローラ２１に出力する。一方、上記速度設定部２３は、
砥石５を、第１のドレス速度と、該第１のドレス速度と
は異なる第２のドレス速度と、早送り速度と、研削加工
速度とでそれぞれ送り移動させるための速度データを記
憶するメモリ２３ａ〜２３ｄで構成され、これら各メモ
リ２３ａ〜２３ｄのデータ信号は速度選択回路２５に入
力されており、該速度選択回路２５は上記シーケンスコ
ントローラ１８からの制御信号を受けたときに、メモリ
２３ａ〜２３ｄのデータ信号の中から所定の１つを選択
してその信号を上記モータコントローラ２１に出力す
る。

さらに、上記制御部には、本発明の特徴として、ドレス
装置１２のダイヤモンド１５が新しくて摩耗のないとき
の切削加工時におけるワークＷに対する砥石５の初期オ
シレート位置Ｔ_Ｓを設定する初期オシレート位置設定回
路２６と、該設定回路２６で設定された初期オシレート
位置Ｔ_Ｓと上記ドレス抵抗検出器１６により検出された
実際のドレス抵抗Ｄｉとに基づいて目標とするオシレー
ト位置Ｔ_ＯＳを演算し、その位置データ信号を上記位置
設定部２２のメモリ２２ａ〜２２ｄと同様に位置選択回
路２４に出力する目標オシレート位置演算回路２７とを
備えている。そして、上記演算回路２７には、予め実験
や経験等のデータにより第３図に示すようにドレス抵抗
Ｄｉが増大するほど定数Ｋが増大するように設定された
特性テーブルを記憶する記憶部２８と、上記ドレス抵抗
検出器１６により検出された実際のドレス抵抗Ｄｉを上
記記憶部２８の特性に照合比較してドレス抵抗Ｄｉに対
応する定数Ｋを検索し、その定数Ｋを上記初期オシレー
ト位置Ｔ_Ｓから減じて目標のオシレート位置Ｔ_ＯＳ＝Ｔ
_Ｓ−Ｋを演算する演算部２９とが内蔵されている。尚、
上記目標オシレート位置Ｔ_ＯＳが減少するほど砥石５の
オシレート位置が初期オシレート位置Ｔ_Ｓから砥石５前
進側に移動するように設定されている。

よって、本実施例では、上記目標オシレート位置演算回
路２７の記憶部２８により、ドレス装置１２の摩耗進行
に伴うドレス抵抗特性を記憶する記憶手段が構成され
る。また、同回路２７の演算部２９により、ドレス抵抗
検出器１６により検出された実際のドレス抵抗Ｄｉを上
記記憶部２８のドレス抵抗特性と比較して実際のドレス
摩耗量を間接的に演算し、該ドレス摩耗量に応じて砥石
５のオシレート位置Ｔ_ＯＳをドレス摩耗量が増大するほ
ど砥石５前進側（ワークＷの奥側）にずらすように補正
制御する制御手段が構成される。

したがって、上記実施例においては、制御装置１７の所
定の制御部に組み込まれた制御手順に基づいて複数ワー
クＷ，Ｗ，…の内面が順次研削加工される。すなわち、
１個のワークＷが主軸１１にローディングされると、該
主軸１１上のワークＷ及び砥石軸３上の砥石５がそれぞ
れの駆動装置により所定回転数で回転駆動され、その状
態で砥石送りモータ６により砥石５がワークＷの中心孔
Ｗ_１内に嵌挿されて初期オシレート位置Ｔ_Ｓを基準に前
後にオシレート移動するとともに、ワーク切込みモータ
８によりワークＷの中心孔Ｗ_１内面と砥石５の外周研削
面とが所定の面圧で押し付けられ、このことによってワ
ークＷの内面が研削加工される。この１個のワークＷの
研削加工が完了すると、引き続き次のワークＷが供給さ
れてその内面が同様に研削される。

また、上記１個のワークＷの加工完了に伴う加工完了信
号によりワークＷの累積加工数（スキップ回数）が計数
され、この累積加工数が設定数以上に達すると、上記ワ
ークＷに対する研削加工制御が中断され、その代り、砥
石５及びドレス装置１２が共に前進して、回転しながら
前進する砥石５の外周研削面にドレス装置１２のダイヤ
モンド１５が押し付けられ、このことによって砥石５の
外周研削面がドレスされる。この砥石５に対するドレス
工程が完了すると、それまで計数されていたワーク加工
数が「０」にリセットされ、しかる後、上記と同様にし
て新たなワークＷに対する内面研削加工が続行される。

そして、上記ドレス装置１２による砥石５のドレス時、
その実際のドレス抵抗Ｄｉがドレス抵抗検出器１６によ
り検出され、このドレス抵抗Ｄｉは制御装置１７におけ
る目標オシレート位置演算路こ２７の記憶部２８に記憶
されている特性テーブルと照合比較されて実際ドレス抵
抗Ｄｉに対応する定数Ｋが検索され、その検索された定
数Ｋを初期オシレート位置設定回路２６で設定された上
記初期オシレート位置Ｔ_Ｓから減じることにより、目標
オシレート位置Ｔ_ＯＳ＝Ｔ_Ｓ−Ｋが演算される。このド
レス工程後のワークＷの研削加工時は、砥石５が上記演
出された目標オシレート位置Ｔ_ＯＳに位置補正された状
態でオシレート移動してワークＷが研削加工される。

その場合、上記記憶部２８に記憶されている特性はドレ
ス抵抗Ｄｉが増大するほど定数Ｋの値が増大する特性で
あるので、ドレス装置１２のダイヤモンド１５が砥石５
に対するドレスの繰返しにより摩耗してドレス抵抗Ｄｉ
が増大するのに伴い、上記目標のオシレート位置Ｔ_ＯＳ
が減少補正されて、ドレス工程を繰り返す毎にワークＷ
研削時の砥石５のオシレート位置がその前進側（ワーク
Ｗの奥側）に次第に変位する。その結果、ドレス装置１
２の摩耗に伴う砥石５の切れ味の低下により砥石軸３の
撓み量が許容量以上に増大してワークＷ内面が奥側に向
かって小径のテーパ状に研削されようとしても、それを
補償するようにワークＷ内面の奥部が重点的に研削され
るようになり、ワークＷの内面を依然としてその軸心と
平行に円筒状に研削加工してその真直度を向上凍時する
ことができ、よってドレス装置１２の摩耗進行に伴う砥
石５を介してのワークＷの加工精度を長期間に亘って安
定させることができる。

尚、上記実施例ではドレス時のドレス台１３の振動によ
りドレス装置１２の実際のドレス抵抗Ｄｉを検出するよ
うにしたが、ドレス時の磁石軸３の撓み量を撓み検出器
によって検出し、その砥石軸３の撓み量をもってドレス
抵抗Ｄｉとするようにしてもよく、また、ドレス装置１
２によりドレスされる砥石５のドレス体積の総量（ドレ
スにより砥石５から除去された体積の累積量）を演算し
てそれをドレス抵抗Ｄｉとするようにしてもよい。さら
には、ドレス装置として、駆動モータにより回転駆動さ
れる円板の一側面に複数のダイヤモンドを同心環状に固
着してなり、その円板を回転させながらダイヤモンドを
順次砥石の外周研削面に接触させてドレスするようした
にいわゆるロータリ式のものを用いるときには、上記円
板駆動用のモータの電力を検出して該モータ電力をドレ
ス抵抗Ｄｉとすることもできる。

（発明の効果） 以上の如く、本発明によれば、砥石軸先端に砥石を片持
ちした研削盤における砥石ドレス時のドレス抵抗を検出
し、そのドレス抵抗に基づいてドレス装置のドレス摩耗
量を演算し、そのドレス摩耗量に応じて砥石のワークに
対する研削加工条件としての砥石のオシレート位置を砥
石軸先端側に補正制御するようにしたことにより、ドレ
ス装置が摩耗してもその摩耗による砥石を介してのワー
クに対する加工精度を長期的に安定に保つことができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は全体構成
を示す平面図、第２図は制御装置における砥石送りモー
タ用制御部の詳細説明図、第３図は目標オシレート位置
演算回路に記憶されている特性を示す図である。 ５…砥石、６…砥石送りモータ、１２…ドレス装置、１
６…ドレス抵抗検出器、２７…目標オシレート位置演算
回路、２８…記憶部、２９…演算部、Ｗ…ワーク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砥石軸の先端に設けられ、回転しながらワ
   ークに対し相対的にオシレート位置を基準とした所定範
   囲に亘り砥石軸と平行な前後方向に砥石軸先端側へ向か
   う前進と砥石軸基端側に向かう後退とを交互に繰り返し
   てオシレート移動し、ワークを研削する砥石と、 該砥石をドレスするドレス装置とを備え、上記砥石のワ
   ークに対する研削加工を制御するようにした研削制御装
   置において、 上記ドレス装置の摩耗進行に伴うドレス抵抗特性を記憶
   する記憶手段と、 ドレス装置の実際のドレス抵抗を検出するドレス抵抗検
   出手段と、 該検出手段によるドレス抵抗を上記記憶手段のドレス抵
   抗特性と比較して実際のドレス摩耗量を演算し、上記ワ
   ークに対する砥石のオシレート位置を上記ドレス摩耗量
   が増大するほど砥石軸先端側たる砥石前進側にずらすよ
   うに補正制御する制御手段とを設けたことを特徴とする
   研削制御装置。