JPH11300611A - トラバース研削加工制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トラバース研削を自動定寸制御する際に、加工
時間の短縮と精度向上を図るトラバース研削加工制御装
置を提供する。 【解決手段】トラバース研削ごとに階段状に研削される
実測寸法（図４実線）に対して、連続的に変化するダミ
ー研削量を実測寸法から減算する。これにより見かけ上
連続的に徐々に研削されているような変化を示す予測寸
法（図４点線）を得て、この予測寸法が図４のＰ２信号
点（粗研から精研への切り替え点）に一致したときに粗
研から精研に研削動作を切り替える。これにより、精研
の取代を確実に確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトラバース研削加工
制御装置に係り、トラバース研削において自動定寸の制
御を行うトラバース研削加工制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トラバース研削は、研削盤に装着された
ワークに対して砥石をワークの軸方向（トラバース方
向）に往復走行させ、例えば、円柱状のワークの外周面
を均等に研削していく研削方法として知られている。ま
た、従来、加工精度向上のため加工中のワーク寸法をイ
ンプロセスで測定し、該測定値に基づいて、粗研、精
研、スパークアウト、研削停止等の各研削動作の制御を
自動で行う自動定寸装置が知られている。このような自
動定寸装置は、上記トラバース研削加工装置にも使用さ
れており、インプロセスで測定しているワーク寸法が予
め設定された所定の寸法に達すると砥石のワークへの送
込み量を切り替えることによって粗研、精研、スパーク
アウト等の研削動作の切り替えを行うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、トラバース
研削においては、砥石のトラバース研削の１周期毎に、
ワークの寸法が離散的に変化する。これに伴い、インプ
ロセスで測定するワーク寸法も、時間に対して階段状に
減少するような変化を示す。従って、自動定寸制御を行
う場合に、一般の研削加工であればワーク寸法が所定の
寸法に達した時点から即座に研削動作、例えば粗研から
精研の研削動作に切り替えることが可能であるのに対
し、トラバース研削の場合には、トラバース研削周期の
各終了時点におけるワーク寸法から研削動作を切り替え
るしかなく、粗研から精研に研削動作を切り替えるタイ
ミングが定まらない。このため、精研の取代がほとんど
なくなってしまう場合があり、この場合には、精研にお
けるトラバース回数が少なくなるため、仕上げ寸法の精
度が安定しないという不具合があった。

【０００４】この一方、従来、粗研を行っている際に、
粗研によって精研の取代を削らないように粗研のトラバ
ース送り速度を徐々に遅くしながら、精研の研削動作に
切り替えるようにしている場合がある。しかしながら、
この場合には、加工時間が長くなるという不具合があっ
た。また、従来、研削開始点をギャップセンサーで感知
して、アプローチ速度から粗研送りに切り替える方法が
使用されていたが、このために特別なセンサーが必要と
されていた。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、トラバース研削を自動定寸制御する際に、加工
時間の短縮と精度向上を図るトラバース研削加工制御装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、被加工物の軸心方向に砥石を相対的に移動
させて該砥石により前記被加工物をトラバース研削する
と共に、前記被加工物の所定位置の寸法を測定手段によ
って測定し、該測定した寸法に基づいて前記トラバース
研削の加工制御を行うトラバース研削加工制御装置にお
いて、前記トラバース研削周期に同期させて同期信号を
発生させる同期信号発生手段と、前記トラバース研削ご
とに階段状に研削される研削量を、予め前記トラバース
研削期間に連続的に変化するダミー研削量として前記同
期信号発生手段の同期信号に同期して周期的に発生する
ダミー研削量発生手段と、前記測定手段によって測定し
た実測寸法に前記ダミー研削量発生手段からのダミー研
削量を減算し、前記被加工物の予測寸法を求める予測寸
法測定手段と、前記予測寸法測定手段によって求めた予
測寸法に基づいて前記砥石の送込み量を調整する砥石送
込み量調整手段と、を備えたことを特徴としている。

【０００７】本発明によれば、トラバース研削ごとに階
段状に研削される実測寸法に対して、連続的に変化する
ダミー研削量を実測寸法から減算することにより、見か
け上連続的に徐々に研削されているような変化を示す予
測寸法に修正し、この予測寸法に基づいて例えば粗研か
ら精研に研削条件を切り替えるようにしたため、如何な
る条件でも一定の取代を確保することができ、常に一定
の精研時間を保守し、安定した仕上げ寸法を得ることが
できるようになる。

【０００８】また、精研によって研削する取代を確保す
るために、従来は粗研時のトラーバース送り速度を徐々
に遅くするようにしていたが、本発明では粗研時におい
てトラバース送り速度を一定にして行うことができるた
め加工時間の短縮及びサイクルタイムの向上が図れる。
また、請求項４に記載の発明によれば、トラバース研削
の開始時において砥石が所定の退避位置から被加工物に
当接する位置に移動したことを被加工物の寸法変化に基
づいて検出し、該検出時から前記砥石の送込み速度を高
速から低速、即ち、アプローチ（準急送り）から粗研送
りに切り替えるようにしたため、被加工物の素材寸法の
バラツキにより従来生じていた無駄な粗研送りの時間を
適切に防止することができ、加工時間の短縮及びサイク
ルタイムの向上が図れるようになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るトラバース研削加工制御装置の好ましい実施の形態に
ついて詳説する。図１は、本発明が適用されるトラバー
ス研削加工機の全体構成図である。同図に示すようにト
ラバース研削加工機は、研削盤１４、研削盤制御装置１
６（以下、単に制御装置１６という。）及び自動定寸装
置（測定ヘッド１８及び管制部２０）とから構成され
る。

【００１０】上記研削盤１４は、砥石１２及び砥石台１
１を備え、砥石１２は、円板状に形成され、この中心軸
が砥石台１１によって軸支されると共に、モータ駆動に
よって回転するようになっている。砥石台１１は、モー
タ駆動によってワーク１０に向かう方向（同図Ａ方
向）、及びワーク１０の軸方向（トラバース方向：同図
Ｂ方向）に移動するようになっている。従って、砥石１
２は、砥石台１１によって、ワーク１０に所望の切込深
さで当接すると共にトラバース方向に往復移動し、ワー
ク１０を研削する。尚、ワーク１０は図示しないチャッ
クによって研削盤１４上に固定されると共に、チャック
の回転によってワーク１０もその軸を回転軸として回転
するようになっている。これにより、例えばワーク１０
を所望径の円柱状に加工することができる。

【００１１】自動定寸装置は、上記研削盤１４に固定さ
れる測定ヘッド１８と管制部２０とから構成される。測
定ヘッド１８には２本のフィンガ１８Ａ、１８Ａが設け
られ、これらのフィンガ１８Ａ、１８Ａの先端部に取り
付けられたコンタクト１８Ｂ、１８Ｂがワーク１０の外
周面の上下方向から当接される。そして、ワーク１０の
寸法に応じてフィンガ１８Ａ、１８Ａが変位し、この変
位が測定ヘッド１８本体内の差動トランスによって検出
されるようになっている。これによりワーク寸法が検出
され、その検出されたワーク寸法は電気信号により管制
部２０に送信される。

【００１２】管制部２０は、上記測定ヘッド１８から入
力されたワーク寸法に基づいて、所要の情報をモニタ表
示すると共に、制御装置１６にアプローチ、準急送り、
粗研、精研、スパークアウト、研削停止等の研削動作の
切り替えを指令する指令信号を出力する。尚、管制部２
０の制御の詳細については後述する。制御装置１６は、
上記研削盤１４に制御信号を出力し、ワーク１０及び砥
石１２の回転動作や砥石台１１の移動動作を制御する。
また、上記管制部２０から入力される指令信号に基づい
て、砥石１２のトラバース送り速度、砥石１２のワーク
１０への送込み量等の制御内容を切り替え、アプロー
チ、準急送り、粗研、精研、スパークアウト、研削停止
等の各種研削動作を研削盤１４に実行させる。

【００１３】図２は、上記管制部２０の構成を示した図
である。同図に示すように管制部２０は、主として、信
号処理部２２、予測値算出部２４、判定出力部３０等か
ら構成される。上記信号処理部２２は、測定ヘッド１８
から入力されたワーク寸法を示す電気信号をデジタル信
号に変換し予測値算出部２４に入力する。

【００１４】上記予測値算出部２４は、上記信号処理部
２２から入力されたデジタル信号によりワーク寸法の実
測値を取得し、トラバース研削において実測されるワー
ク寸法の階段状の変化を連続的に減衰する寸法変化に修
正する。図３は、予測値算出部２４の処理内容を説明し
た図である。同図の実線で示すようにワーク寸法の実測
値は、トラバース研削周期Ｔ毎に階段状に変化する。こ
れに対して予測値算出部２４は、同図の点線で示すよう
に時間と共に一定の割合で減衰する予測値を算出する。
即ち、トラバース研削周期Ｔの開始点ｓに同期して図２
に示す同期信号発生部２６から同期信号が予測値算出部
２４に入力され、予測値算出部２４は、この同期信号に
よりトラバース送り周期の開始点ｓにおけるワーク寸法
の実測値を保持する。そして、この開始点ｓから次のト
ラバース研削周期の開始点ｓまでの間、図２に示すダミ
ーデータ出力部２８から所定の割合で増加するダミーデ
ータを入力し、上記保持したワーク寸法の実測値からそ
のダミーデータを減算する。

【００１５】尚、上記ダミーデータは、予めユーザによ
って設定される。また、粗研時と精研時とではトラバー
ス研削周期の１期間に研削される研削量が異なるため、
ダミーデータ出力部２８には粗研と精研に対してそれぞ
れ単位時間当たりの変化量が異なるダミーデータが設定
されるようになっている。そして、ダミーデータ出力部
２８は後述する判定出力部３０から粗研又は精研を示す
信号を入力することによって上記予測値算出部２４に出
力するダミーデータを選択するようにしている。

【００１６】このようにして算出された予測値は、連続
的な研削を行っていると仮定した場合に予測されるワー
ク寸法の変化を示すもので、理想的には各トラバース研
削周期の開始点ｓを通過する直線となる。尚、図３から
も分かるように各トラバース研削周期が終了した時点で
実測値と予測値とが異なる場合でも、各トラバース研削
周期の開始点では、その時点の実測値を基準にダミーデ
ータの減算処理を行うようにしているため、実測値と予
測値とのずれが拡大していく不具合はない。

【００１７】また、上述の説明では、各トラバース研削
周期の開始点ｓの実測値からダミーデータを減算するよ
うにしていたが、これに限らず同期信号発生部２６から
同期信号を入力した時点の実測値からダミーデータを減
算するようにしてもよい。また、同期信号は外部から入
力するようにしてもよい。図２に示す判定出力部３０
は、上記予測値算出部２４によって算出されたワーク寸
法の予測値を入力し、このワーク寸法の予測値に基づい
て粗研、精研、スパークアウト及び研削停止を指令する
指令信号を上記制御装置１６に出力する。具体的には、
判定出力部３０にはユーザによって予め粗研から精研に
切り替える判定値、及び、研削を終了する定寸値が設定
される。そして、判定出力部３０は、上記予測値算出部
２４から入力したワーク寸法の予測値が粗研から精研に
切り替える判定値より大きい場合には粗研を指令する信
号（Ｐ１信号）を制御装置１６に出力し、この判定値以
下で且つ上記定寸値より大きい場合には粗研を指令する
信号（Ｐ２信号）を制御装置１６に出力する。ワーク寸
法の予測値が定寸値に一致した場合にはスパークアウト
を指令する信号（Ｐ３信号）を制御装置１６に出力す
る。また、所定時間スパークアウトを指令するＰ３信号
を出力すると、研削停止を指令する研削停止信号を制御
装置１６に出力する。

【００１８】以上の如く構成されたトラバース研削加工
機の作用について図４の動作例を示したグラフを用いて
説明する。尚、図４の横軸は時間、縦軸は測定値を示
し、グラフ上の実線で示す波形は上記測定ヘッド１８で
検出されたワーク寸法の実測値、点線で示す波形は上記
管制部２０の予測値算出部２４によって算出された予測
値を示す。

【００１９】まず、ワーク１０の研削が行われる前に測
定ヘッド１８の２本のフィンガ１８Ａ、１８Ａがリトラ
クト状態（フィンガ１８Ａ、１８Ａがワーク１０から離
間されている状態）からワーク１０の外周面の位置まで
移動し、測定ヘッド１８のフィンガ１８Ａ、１８Ａがワ
ーク１０の外周面に上下方向から当接される。これによ
り測定ヘッド１８から出力される寸法値は同図点から
点まで変化し、点からワーク寸法の実測が開始され
る。尚、この段階では、ワーク１０の表面はまだ研削さ
れていないため、点から示すワーク寸法の実測値の波
形は点まで大きく振動している。

【００２０】一方、砥石１２は、トラバース研削の開始
が指示されると退避位置からワーク１０に当接する方向
に高速で移動を開始し（アプローチ）、ある程度ワーク
１０に近づくと高速から中速に切り替えられて準急送り
となる。尚、アプローチから準急送りへの切り替え位置
は、ワーク１０の素材寸法に基づいて予め設定される。

【００２１】次いで、準急送りによって砥石１２がワー
ク１０に当接すると、同図点から点の変化で示すよ
うにワーク寸法の実測値が急激に減少する。上記管制部
２０はこの変化を検出すると、判定出力部３０から粗研
を指令するＰ１信号を制御装置１６に出力する。即ち、
判定出力部３０は、準急送りの間、ワーク寸法の変化を
検出し、この変化が一定の値を越えたら粗研を指令する
Ｐ１信号を制御装置１６に出力する。この処理により一
種のギャップセンサーとしての機能が働き、ワーク素材
寸法のバラツキに応じた研削サイクルが自動的に設定さ
れるようになっている。そして、このように研削サイク
ルがワーク素材寸法に応じて設定されるため、加工時間
が短縮される。尚、上述の場合、ワーク寸法の測定値の
変化量が一定値を越えたら粗研に切り替えるようにした
が、これに限らずワークが研削されたか否かを測定値に
基づく別の評価値で評価し、この評価値が研削されたこ
とを示す値になった場合に粗研に切り替えるようにして
もよい。

【００２２】このように判定出力部３０からＰ１信号が
出力され、同図点からトラバース研削による粗研が開
始されると、ワーク寸法は、同図実線で示すように階段
状に減少していく。一方、粗研が開始されると、ワーク
寸法の予測が開始され、管制部２０の予測値算出部２４
からは同図点線で示すように時間と共に一定の割合で減
衰する予測値が出力される。尚、上記同期信号発生部２
６からは、同図下に示すような同期信号がトラバース研
削周期と同期して出力される。

【００２３】そして、粗研が進むと、次に同図点で示
すようにワーク寸法の予測値が予め設定されたＰ２信号
点に一致するようになる。予測値がＰ２信号点に一致し
た場合には、それまで上記判定出力部３０から出力され
ていたＰ１信号がＰ２信号に切り替わり、制御装置１６
に精研の研削動作への切り替えが指令される。これによ
り、そのＰ２信号が出力されたときのトラバース研削周
期が終了した後、次のトラバース研削周期の開始点（同
図点）から精研による研削動作が開始される。

【００２４】このように、予測値に基づいて粗研から精
研に切り替えられるため同図の実線の実測値に示される
ように粗研によってワーク１０がＰ２信号点を越えて研
削されることがなくなり、粗研によって精研の取代が研
削される不具合が防止される。研削動作が粗研から精研
に切り替えられると、ワーク１０への砥石送込み量が粗
研の時に比べて少なくなり、同図の実線で示すようにト
ラバース研削周期の１期間で減少するワーク寸法は粗研
の時に比べて少なくなる。また、精研に切り替えられる
と、上記管制部２０のダミーデータ出力部２８から予測
値算出部２４に出力されるダミーデータも粗研から精研
時用に設定されたダミーデータに切り替えられ、同図点
線で示すように上記予測値算出部２４によって算出され
る予測値の減衰の割合も少なくなる。

【００２５】尚、同図点線で示すように粗研から精研に
切り替わると再度予測値がＰ２信号点より大きくなるた
め、Ｐ１信号が判定出力部３０から出力されることにな
るが、Ｐ１信号が出力されると再び粗研の研削動作に戻
ることになるので、これを防止するために、一旦Ｐ２信
号が出力された後には、元のＰ１信号が出力されないよ
うにしている。

【００２６】次いで、精研が進むと、同図点で示すよ
うにワーク寸法の予測値が予め設定されたＰ３信号点
（定寸点）に一致するようになる。予測値がＰ３信号点
に一致した場合には、それまで、上記判定出力部３０か
ら出力されていたＰ２信号がＰ３信号に切り替わり、制
御装置１６にスパークアウトの研削動作への切り替えが
指令される。これにより、そのＰ３信号が出力されたと
きのトラバース研削周期が終了した後、次のトラバース
研削周期の開始点（同図点）からスパークアウトによ
る研削動作が開始される。尚、スパークアウトにおいて
は砥石１２の送込み量は０となり、トラバース送り動作
のみとなる。また、予測値算出部２４による予測値の算
出も行われなくなる。これにより、所定時間経過してワ
ーク寸法の実測値が定寸に達すると（同図点）、判定
出力部３０からそれまで出力されていたＰ３信号が研削
停止信号に切り替えられ、砥石１２がワーク１０から退
避して研削が終了する。

【００２７】以上、上記実施の形態では、予測値を用い
て研削動作の切り替え制御を行う場合について説明した
が、これに限らず、上記予測値をモニタに表示するよう
にしてもよい。マニュアルで研削動作の切り替え制御を
行う場合には、この予測値の表示を参照して適切に精研
の取代を確保することができるようになる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るトラバ
ース研削加工制御装置によれば、トラバース研削ごとに
階段状に研削される実測寸法に対して、連続的に変化す
るダミー研削量を実測寸法から減算することにより、見
かけ上連続的に徐々に研削されているような変化を示す
予測寸法に修正し、この予測寸法に基づいて例えば粗研
から精研に研削条件を切り替えるようにしたため、如何
なる条件でも一定の取代を確保することができ、常に一
定の精研時間を保守し、安定した仕上げ寸法を得ること
ができるようになる。

【００２９】また、精研によって研削する取代を確保す
るために、従来は粗研時のトラーバース送り速度を徐々
に遅くするようにしていたが、本発明では粗研時におい
てトラバース送り速度を一定にして行うことができるた
め加工時間の短縮及びサイクルタイムの向上が図れる。
また、トラバース研削の開始時において砥石が所定の退
避位置から被加工物に当接する位置に移動したことを被
加工物の寸法変化に基づいて検出し、該検出時から前記
砥石の送込み速度を高速から低速、即ち、アプローチ
（準急送り）から粗研送りに切り替えるようにしたた
め、被加工物の素材寸法のバラツキにより従来生じてい
た無駄な粗研送りの時間を適切に防止することができ、
加工時間の短縮及びサイクルタイムの向上が図れるよう
になる。即ち、研削開始時において砥石を退避位置から
被加工物に当接する位置まで高速でアプローチして粗研
に切り替える際に、従来は、被加工物の素材寸法のバラ
ツキを考慮して砥石が被加工物に当接する前の余裕をも
った位置から粗研に切り替えるようにしていたため、砥
石が被加工物に当接するまでの間に行われる粗研動作の
分だけ時間を無駄に要していた。しかし、本発明では被
加工物の素材寸法にかかわらず砥石が被加工物に当接す
ると略同時に精研に切り替わるためこのような不具合が
なく、また、砥石をアプローチの速度で移動させている
際に被加工物が多量に研削されて、被加工物が損傷する
という不具合もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明が適用されるトラバース研削加
工機の全体構成図である。

【図２】図２は、自動定寸装置の管制部の内部構成を示
したブロック図である。

【図３】図３は、ワーク寸法の実測値と予測値との関係
を示した図である。

【図４】図４は、本発明が適用されるトラバース研削加
工機の作用を示した説明図である。

【符号の説明】

１０…ワーク １１…砥石台 １２…砥石 １４…研削盤 １６…制御装置 １８…測定ヘッド ２０…管制部 ２２…信号処理部 ２４…予測値算出部 ２６…同期信号発生部 ２８…ダミーデータ出力部 ３０…判定出力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 保男 大阪府八尾市南植松町２丁目34番地 光洋 機械工業株式会社内 (72)発明者 市川 一 大阪府八尾市南植松町２丁目34番地 光洋 機械工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物の軸心方向に砥石を相対的に移
   動させて該砥石により前記被加工物をトラバース研削す
   ると共に、前記被加工物の所定位置の寸法を測定手段に
   よって測定し、該測定した寸法に基づいて前記トラバー
   ス研削の加工制御を行うトラバース研削加工制御装置に
   おいて、 前記トラバース研削周期に同期させて同期信号を発生さ
   せる同期信号発生手段と、 前記トラバース研削ごとに階段状に研削される研削量
   を、予め前記トラバース研削期間に連続的に変化するダ
   ミー研削量として前記同期信号発生手段の同期信号に同
   期して周期的に発生するダミー研削量発生手段と、 前記測定手段によって測定した実測寸法に前記ダミー研
   削量発生手段からのダミー研削量を減算し、前記被加工
   物の予測寸法を求める予測寸法測定手段と、 前記予測寸法測定手段によって求めた予測寸法に基づい
   て前記砥石の送込み量を調整する砥石送込み量調整手段
   と、 を備えたことを特徴とするトラバース研削加工制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記ダミー研削量発生手段は、前記予測
   寸法に基づいて前記砥石の送込み量が切り替えられる
   と、前記ダミー研削量の変化量を可変することを特徴と
   する請求項１のトラバース研削加工制御装置。
3. 【請求項３】 前記ダミー研削量の変化量は、前記砥石
   の送込み量に対応して所望の値に設定できることを特徴
   とする請求項２のトラバース研削加工制御装置。
4. 【請求項４】 被加工物の軸心方向に砥石を相対的に移
   動させて該砥石により前記被加工物をトラバース研削す
   ると共に、前記被加工物の所定位置の寸法を測定手段に
   よって測定し、該測定した寸法に基づいて前記トラバー
   ス研削の加工制御を行うトラバース研削加工制御装置に
   おいて、 前記トラバース研削の開始時において前記砥石が所定の
   退避位置から前記被加工物に当接する位置に移動したこ
   とを、前記測定手段によって測定される前記被加工物の
   寸法の変化に基づいて検出する研削開始点検出手段と、 前記研削開始点検出手段によって前記砥石が前記被加工
   物に当接したことを検出すると、該検出時から前記砥石
   の送込み速度を高速から低速に切り替える制御手段と、 を備えたことを特徴とするトラバース研削加工制御装
   置。