JPS582033B2 - 砥石摩耗測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作物を研削加工することによって生ずる砥石
摩耗を測定するための砥石摩耗測定装置に関するもので
、その目的とするところは、砥石摩耗をインプロセスで
、しかもきわめて高精度に測定し得る砥石摩耗測定装置
を提供することである。

一般に、砥石摩耗をインプロセスで高精度に測定できる
装置はあまり例がなく、一部において空気マイクロメー
タ等の検出装置を用いて砥石径の変化を直接検出してい
る程度である。

しかるにこ０のような空気マイクロメータ等を用いたも
のにおいては、温度変化等の外乱によって測定誤差を生
じ、高精度な測定ができない問題がある。

本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、
オプチカルセンサを用いて砥石摩耗をインプロセスで高
精度に測定できるようにしたものである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

１０は砥石１１を回転可能に装架した砥石台で、この砥
石台１０は図略の工作物を研削加工するために、公知の
送り装置によって図の左右方向に前進後退されるように
なっており、この研削加工によって生ずる砥石１１の摩
耗量は後述するようにしてインプロセスで測定される。

また砥石台１０にはドレッシング装置１２が装備され、
このドレッシング装置１２は砥石１１の摩耗量が設定量
に達する毎に起動されて砥石１１をドレッシングするよ
うになっている。

１３はオプチカルセンサで、このオプチカルセンサ１３
は前記砥石１１の頂部を跨ぐようにして図の上下方向に
移動可能に案内され、デイジタルサーボモータ１４によ
って上下動されるようになっている。

かかるオプチカルセンサ１３には砥石１１の頂部を境に
してレーザガン１５と光分割検出体１６が砥石１１の接
線方向に相対向して配設され、このレーザガン１５より
発せられたレーザ光線が砥石１１の頂部を横切ってレン
ズ１８により拡大され、これが前記光分割検出体１６に
照射されるようになっている。

かかる光分割検出体１６は前記レンズ１８によって拡大
されたレーザ光線を分割して受ける多数の光電素子Ｐ１
１〜ＰＮを前記オプチカルセンサ１３の移動方向に沿っ
て連続して配列してなり、これら光電素子Ｐ１１〜ＰＮ
がレーザ光線を受けて動作するようになっている。

なお、前記オプチカルセンサ１３は後述する説明で明ら
かなように、予め定められた数の光電素子にレーザ光線
が照射されないように、レーザ光線の一部が砥石１１の
頂部によって遮られる位置に位置決めされる。

前記光分割検出体１６の各光電素子Ｐ１１〜ＰＮの出力
は、増幅回路２０に加えられて出力増幅されると共にイ
ンバータ２１に加えられて出力反転され、このインバー
タ２１によって反転された各出力が前記光電素子と同数
のアンド回路Ａ１１〜ＡＮの一方の入力端子に与えられ
る。

２２はきわめて高い周波数でパルスを発振する発振器で
、この発振器２２より発振されたパルスは走査回路２３
に与えられ、この走査回路２３より前記各アンド回路Ａ
１１〜ＡＮの他方の入力端子に順次走査信号が出力され
る。

各アンド回路Ａ１１〜ＡＮの出力はオア回路０１を介し
て加算カウンタ２４に投与され、この加算カウンタ２４
によって前記光分割検出体１６の出力が計数される。

前記発振器２２より発振されたパルスは同時に分周回路
２５にも与えられて所定の割合に分周され、この分周さ
れたパルスがリングカウンタ２６に投与される。

リングヵウンタ２６は分周回路２５より所定数のパルス
が投与される毎にリセット信号ＲＳを送出し、このリセ
ット信号ＲＳが後述するフリツプフロツプに与えられる
と共に、遅延回路Ｄを介して前記加算カウンタ２４に与
えられる。

これによってフリツプフロツプをリセットすると共に、
微少時間遅れて加算カウンタ２４の計数内容をクリヤす
る。

このようにして加算カウンタ２４は一定時間毎にその内
容がクリヤされるようになっており、この加算カウンタ
２４がクリヤされるまでの間に前記光分割検出体１６の
出力が繰返し計数される。

前記加算カウンタ２４は２進カウンタとして構成され、
その下位の各ビットは第２のオア回路０２に、その上位
の各ビットは第３のオア回路０３にそれぞれ接続されて
いる。

また加算カウンタ２４の下位の各ビットは第１のアンド
回路Ａ１の各入力端子にそれぞれ接続され、このアンド
回路Ａ１は下位の各ビットに全て“１”がセットされた
場合、すなわち加算カウンタ２４の計数値が設定値に達
した場合に動作され、この動作出力によってフリツプフ
ロツプＦＦをセットするようになっている。

かかるフリツプフロツプＦＦのセット端子は第１のノッ
ト回路Ｎ１を介して第４のオア回路０４に接続され、こ
のオア回路０４にはまた前記第３のオア回路０３の出力
端子が接続されている。

２７は発振器で、この発振器２７より発振されたパルス
は、それぞれ４つの入力端子を持つ第２および第３のア
ンド回路Ａ２ ，Ａ３の各１つの入力端子に与えられる
ようになっている。

これらアンド回路Ａ２ ，Ａ３の各入力端子には前記第
４のオア回路０４の出力とスタート信号ＳＳとがそれぞ
れ与えられ、また第２のアンド回路Ａ２の入力端子には
前記第３のオア回路０３の出力が第２のノット回路Ｎ２
を介して与えられ、更に第３のアンド回路Ａ３の入力端
子には前記第３のオア回路０３の出力が直接与えられる
ようになっている。

なお、前記発振器２７は通常きわめて低い周波数（前記
リングカウンタ２６の周期の所定倍）に設定されている
が、前記加算カウンタ２４の内容が零の場合、換言すれ
ば前記光電素子Ｐ１１〜ＰＮの全てにレーザ光線が照射
されるような位置にオプチカルセンサ１３が位置されて
いる場合には、周波数変換回路２８により高い周波数に
変換され、これによってオプチカルセンサ１３を測定位
置まで高速で移動せしめるようになっている。

前記第２のアンド回路Ａ２を通して出力される発振器２
１からのパルスは、ドライブユニット２９のプラス端子
に与えられ、また第３のアンド回路Ａ３を通して出力さ
れる発振器２７のパルスは、ドライブユニット２９のマ
イナス端子に与えられる。

かかるドライブユニット２９はこれに分配されたパルス
に応答して前述したデイジタルサーボモータ１４を正逆
転駆動し、これによって前記オプチカルセンサ１３を上
下動せしめるようになっている。

また前記第２のアンド回路Ａ２を通して出力されるパル
スは、第４のアンド回路Ａ４を介して加減算カウンタ３
０の加算端子に与えられ、前記第３のアンド回路Ａ３を
通して出力されるパルスは、第５のアンド回路Ａ５を介
して前記加減算カウンタ３０の減算端子に与えられる。

かかる加減算カウンタ３０はこれに与えられたパルスを
加減算し、その内容が設定値に達するとドレッシング開
始信号ＤＳを出力するようになっており、これに基づい
てドレッシング装置１２が起動されるとリセット信号Ｒ
Ｓが加減算カウンタ３０に与えられてその内容がリセッ
トされるようになっている。

なお、前記第４および第５のアンド回路Ａ４ ，Ａ５に
はオンジョブ信号ＪＳがそれぞれ与えられ、このオンジ
ョブ信号ＪＳはドレッシングの開始から完了までの間ダ
ウンして各アンド回路Ａ４，Ａ５をブロツクするように
なっている。

次に上述した構成におけけ本発明装置の制御について説
明する。

図に示すようにレーザガン１５より発せられたレーザ光
線の一部が砥石１１の頂部によって遮られる位置にオプ
チカルセンサ１３が位置決めされているものとすると、
この状態においては光分割検出体１６を構成する多数の
光電素子Ｐ１１〜ＰＮのうちの所定数の光電素子にレー
ザ光線が照射されず、それら光電素子の出力はそれぞれ
“０”、その他の光電素子の出力はそれぞれ“１”とな
る。

これら光電素子Ｐ１１〜ＰＮの各出力は増幅回路２０に
より出力増幅されると共に、インバータ２１によりそれ
ら出力が反転されてアンド回路Ａ１１〜ＡＮにそれぞれ
与えられる。

これらアンド回路Ａ１１〜ＡＮには発振器２２より発振
された高周波数のパルスをスキャニングする走査回路２
３より走査信号が順次与えられているため、前述したよ
うにレーザ光線が照射されていない光電素子にそれぞれ
連なる各アンド回路に前記走査信号が与えられる毎に、
それらアンド回路よりオア回路０１を介して加算カウン
タ２４にパルスが投与され、このパルス数が加算カウン
タ２４により計数される。

一方、前記発振器２２より分周回路２６に所定数のパル
スが投与される毎に、リングカウンタ２６よりリセット
信号ＲＳが出力され、このリセット信号ＲＳはフリツプ
フロツプＦＦに与えられてフリツプフロツプＦＦがリセ
ットされると共に、遅延回路Ｄを介して前記加算カウン
タ２４に与えられ、これによって加算カウンタ２４の計
数内容がクリヤされる。

ここで今、砥石１１の摩耗が全くないものと仮定すれば
、光分割検出体１６の出力状態は不変であり、それゆえ
に前記加算カウンタ２４がリセットされてから次にリセ
ットされるまでの一定時間の間に、加算カウンタ２４に
は一定数のパルスが投与されることになり、加算カウン
タ２４の下位の各ビットの全てに“１”がセットされる
。

これにより第１のアンド回路Ａ１が動作され、このアン
ド回路Ａ１の動作出力によってフリツプフロツプＦＦが
セットされる。

これに対して、研削加工に伴なって砥石１１が摩耗し、
これにより今までレーザ光線が照射していなかった光電
素子にもレーザ光線が照射されて光分割検出体１６の出
力状態が変化すると、単位時間当りに加算カウンタ２４
に投与されるパルス数が減少し、これによって加算カウ
ンタ２４の計数値が設定値に到る前に、前記リングカウ
ンタ２４からの信号ＲＳによりその計数内容がクリヤさ
れ、フリツプフロツプＦＦはセットされない。

従って砥石１１に摩耗がない状態ないしはその摩耗がき
わめて僅かなうちは、前記リングカウンタ２６からのリ
セット信号ＲＳによって一旦リセットされたフリップフ
ロツプＦＦが、続く第１のアンド回路Ａ１からの出力に
よって再びセット状態に反転復帰されるため、フリツプ
フロツプＦＦは実質的にセット状態に維持されることに
なる。

これによりフリツプフロツプＦＦのセット端子からの出
力が“１”になり、これが第１のノット回路Ｎ１により
“０”に反転されるため、発振器２７より発振されたパ
ルスは第２および第３のアンド回路Ａ２ ．Ａ３により
ブロツクされ、どこへも出力されない。

しかるに砥石１１の摩耗が進行していくと、リングカウ
ンタ２６からのリセット信号ＲＳによってリセットされ
たフリツプフロツプＦＦがセットされず、このフリツプ
フロツプＦＦのセット端子より第１のノット回路Ｎ１を
介して第２および第３のアンド回路Ａ２，Ａ３にそれぞ
れ入力される信号が“１”に持続され、またこのとき第
３のオア回路０３の出力が“０”であるため、第２のノ
ット回路Ｎ２を介して第２のアンド回路Ａ２に“１”が
入力されている。

従ってこの状態で発振器２７よりパルスが発振されると
、このパルスは第２のアンド回路Ａ２を介してドライブ
ユニット２９のプラス端子に分配され、これによりデイ
ジタルサーボモータ１４を正転してオプチカルセンサ１
３を図の下方に移動せしめ、これによってオプチカルセ
ンサ１３が砥石１１の摩耗量だけ追随されると、フリツ
プフロツプＦＦがセット状態に復帰され、パルス分配を
停止する。

この場合オプチカルセンサ１３が砥石１１の摩耗量に対
してより多く移動され、これによって砥石１１により予
定された数以上の光電素子への照射が妨げられた場合に
は、単位時間当りに加算カウンタ２４に投与されるパル
ス数が逆に増加し、これによって加算カウンタ２４の上
位のビットに“１”がセットされると、その信号“１”
が第３のオア回路０３を介して第３のアンド回路Ａ３に
与えられると共に、第４のオア回路０４を介して第３の
アンド回路Ａ３に与えられる。

従って発振器２１より発振されたパルスが第３のアンド
回路Ａ３を通してドライブユニット２９のマイナス端子
に分配され、デイジタルサーボモータ１４が逆転される
。

前記第２および第３のアンド回路Ａ２ ，Ａ３よりドラ
イブユニット２９に分配されるパルスは同時に、第４お
よび第５のアンド回路Ａ４，Ａ５をそれぞれ介して加減
算カウンタ３０の加算端子および減算端子に投与される
。

ここでドライブユニット２９には砥石１１の摩耗に応じ
てオプチカルセンサ１３をその摩耗量だけ追随移動せし
めるべくパルスが分配されるため、前記加減算カウンタ
３０には結局砥石１１の摩耗量に応じたパルス数が投与
されることになり、この加減算カウンタ３０の計数値に
基づいて砥石摩耗を測定できる。

このように砥石１１が微少量づつ摩耗する毎に、発振器
２７からのパルスがデイジタルサーボモータ駆動用のド
ライブユニット２９に与えられてオプチカルセンサ１３
が砥石１１の摩耗に追随され、同時にそのパルスは加減
算カウンタ３０に投与され、この加減算カウンタ３０に
砥石１１の摩耗量が累積記憶される。

しかして加減算カウンタ３０の累積値が所定の値に達す
ると、加減算カウンタ３０よりドレッシング開始信号Ｄ
Ｓが出力され、これが図略の制御装置に指令される。

これに基づいて制御装置はドレッシング装置１２を起動
し、このドレッシング装置１２により砥石１１がドレツ
シングされる。

同時に制御装置からのリセット信号ＲＳによって加減算
カウンタ３０がリセットされる。

かかるドレッシングにより砥石１１が所定量消耗される
と、その消耗量だけオプチカルセンサ１３が前述したと
同様にして移動されるようになるが、この場合において
は、前記ドレッシング開始信号ＤＳに基づきオンジョブ
信号ＪＳがダウンされるため、前記発振器２１からのパ
ルスが第４および第５のアンド回路Ａ４ ，Ａ５により
ブロツクされ、それゆえに加減算カウンタ３０にはパル
スが投与されない。

なお、かかるオンジョブ信号ＪＳはドレッシングの完了
信号に伴なって再び復帰される。

以上述べた説明で明らかなように、本発明は砥石摩耗に
応じて移動されるオプチカルセンサの移動量を砥石摩耗
量として検出するようにした構成であるので、砥石摩耗
をインプロセスで高精度に測定でき、しかもかかるオプ
チカルセンサの移動が、このセンサの出力を繰返し走査
した結果に基づいて制御されるようになっているので、
例えば砥石の振動等による誤差成分が互いに打消され、
測定精度の確保に有効である。

なお、上述した実施例においてデイジタルサーボ系によ
って制御する態様について説明したが、これをアナログ
サーボに置換えて砥石摩耗の測定を行うようにすること
もできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す砥石摩耗測定装置の制御回
路図である。 １０・・・・・・砥石台、１１・・・・・・砥石、１３
・・・・・・オプチカルセンサ、１４・・・・・・デイ
ジタルサーボモータ、１５・・・・・・レーザガン、１
６・・・・・・光分割検出体、Ｐ１１〜ＰＮ・・・・・
・光電素子、２２・・・・・・発振器、２３・・・・・
・走査回路、２４・・・・・・加算カウンタ、２５・・
・・・・分周回路、２６・・・・・・リングカウンタ、
２７・・・・・・発振器、３０・・・・・・加減算カウ
ンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 砥石台に回転可能に装架された砥石の摩耗量をイン
   プロセスで測定する装置であって、前記砥石の作用面を
   境にして相対向された光源と該光源からの光を分割して
   受ける複数個の光電素子からなる光分割検出体とを含み
   前記砥石に対して移動可能に設けられたオプチカルセン
   サ、前記光分割検出体の出力を検出するための走査信号
   を出力する走査信号発生装置、該走査信号発生装置の走
   査により検出された前記光分割検出体の出力を計数する
   カウンタ、前記走査信号発生装置の走査信号の所定倍の
   同期で前記カウンタの内容をクリヤする信号を発生する
   リセット信号発生装置、前記カウンタの計数内容に応じ
   て前記オプチカルセンサをそのカウンタの計数値が設定
   値になる方向に移動せしめる駆動装置ならびに該駆動装
   置によって前記オプチカルセンサが砥石に対して移動さ
   れるときに該オプチカルセンサの移動量を摩耗量として
   検出し記憶する砥石摩耗量記憶装置によって構成してな
   る砥石摩耗測定装置。