JPS5871061A

JPS5871061A - 研摩装置

Info

Publication number: JPS5871061A
Application number: JP16575581A
Authority: JP
Inventors: Koji Nakazawa; 中沢　宏治; Masami Masuda; 正美桝田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-10-19
Filing date: 1981-10-19
Publication date: 1983-04-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は硬處材の高精度切込み研摩のｔめの高精度接触
検出手段を備え九研摩装置に関するものでおる。

第１図は本発明で対象とする研摩盤の模式図である０図
において、１は砥石（工具）で回転駆動機構によ多回転
される。２はワーク（被加工物）でホルダ３に剛性支持
されている。４は接触状況検出手段としてホルダ５に固
定され几振動（加速度）と、クアップ又は研摩力、研摩
量、研摩時の電気的出力のいずれかを検出するビ、クア
、プである。５は送シテープ）ｖ（５−１はテーブル固
定側を示す）で、ホルダ３を固定・保持しておシ、送ｐ
モータ６によりワーク２を砥石１に対して切込方向（ｉ
ｉ！近方肉方向たは後退方向に送る。

ワーク２を砥石１で研摩する場合、ワークが砥石に接触
するまでは早送夛とし、接触し友ところで微速送シま九
は送〕停止とする必要がある。

＃１２図はワークと砥石が接触する前後の振動波形説明
図でお夛、（＆）はホルダ３に取付けられた接触状況検
出手段例えば加速度ピックアップ４で得られる研摩時の
振動出力の説明図、（ｂ）は上記振動出力から接触を判
定する方法を説明する友めの図である。

従来は、振動出力の振幅が基準値（［圧）Ｖｒ＠ｆ以上
になったこと（ｗ４２図ａ点参照）によｐＩＩ触と判定
していた。しかしこの方法では、外来振動（砥石軸受部
中モータの振動等）や砥石表面の付着物等による振動ノ
イズ（＠２Ｅｐ参照）の発生によシ、まだ接触していな
いのに接触したと誤判定してしまう不都合が６夛、基準
値Ｖｒｅｆは余ヤ小さく設定することができず、接触時
の研摩圧が必要以上に大きくな夛、ワークや砥石の研摩
面を痛めてしまい、微小破損や欠け（ｆ　ｙピング）を
生じさせる等の問題があった。

また、接触を検出してから送りモータが停止するまでに
時間遅れず（第２図参照）を伴なうような場合には、接
触初期のパルス状振動波形振幅のみの判定では、接触し
て時間を経過後の研摩振動波形は第２図（＆）　、　（
ｂ）のように異なってしまい研摩圧のばらつきも大きく
なる。

砥石軸受部の老朽化に伴ない、外来振動は段々大きくな
るので、前記Ｖｒ＊ｆの値も段々大きく設定しなければ
ならず、上記問題はますます深刻になる。

本発明の目的は、上記し友従来技術の欠点をなくシ、外
来振動があってもワークと砥石等工具の接触判定におい
て誤判定をおこさないようにし、さらには基準電圧値Ｖ
ｒａｆをできるだけ小さくするごとくより、接触時の研
摩圧を小さくすることを可能にするＫある。

上記の目的を達成するために、本発明ではワークホルダ
に設けられた接触状況検出手段例えば加速度ピックアッ
プの振動出力の振幅のみに着目するのではなく、振幅の
時間的幅にも同時く着目する、換言すれば振動出力の振
幅が所定時間内圧基準値を超えた頻度を測定することに
よｐ接触の有無を判定する。

さらに１振動線幅が基準値以上か以下かで、それぞれ切
込み機構の送シを後退、前進させ、この動作を迅速にす
ることＫより過渡的接触状−でのワークに加わる過負荷
を防止し、ｉ＆砥石にワークが平均的に接触するように
なりた状態を送シ機構の状１１（モータ回転角、速度等
）によｐ判定する。

第３図は研摩振動波形の拡大図と、接触判定基準値Ｖｒ
＠ｆとコンパレータ出力との関係及びモータ駆動信号の
説明図でるる。

以下ｗｉ１図及び第３図を参照しながら、本発明を実施
例によって詳細に説明する。

ｗｉ４図は本発明の研摩装置の制御回路の一実例を示す
プロ、り図である。図において、７はコンパレータ、８
Ｆ′ｉパルス信号発振６（ｏｓｃ）、９ｒｉムＮＤ回路
、１０はカウンタ、１１は割算回路である。

本発明で、ワーク２と回転している砥石１の接触を検知
するＫは、ｔｒホルダ３に固定され友加速度ビ、クア、
プ４の振動出力〔第３図（ａ）〕を検出し、接触判定基
準値Ｖｒｅｆとの大小をコンパレータ７で比較し、その
出力信号１２１：１３図（ｂ）〕をムＭＤ回路９の正方
の入力とする。

ＡＮＤ回路９＃−ｉパルス信号発振器８からの基本周波
数出力パルス信号１５ｔもう一方の入力として両信号の
ムＮＤ出力１４を得る。これｔカウンタ１０でカクント
する。割算回路１１はカウンタ出力１４．パルス僅号１
５及び時間基準信号（例えば、砥石回転信号）１５ｔ−
人力とし、一定時間〔例えば、砥石の一回転（１ｒｅマ
）〕内におけるムＭＤ出力１４の発生頻度を計算し、こ
れが予め設定された基準度数（例えば、基本周波数出力
パルス信号１３に対して５０％）以上になると接触と判
定し、モータ駆動指令信号１６を発し、送シモータ６を
自動的に停止させる。

このようにすると、砥石１の一回転内のワーク２との接
触状態は再現性が得られ、ばらつきか少なくなる。

第５図は本発明によるトランジスタ・リレー切換による
送９モータの正転・反転切換え制御法のｉ！！明図であ
る０図において、１７は増幅器、１８Ｆｉバンドパスフ
イルタ（ｎｐｙ）、１９ｄコンパレータ、２０Ｕ）ラン
ジスタ・リレー、２１は直流電源でるる。

ビ、クア、プ４からの振動出力が増幅器１７に入力され
て増＠キれ、バンドパスフィルタ１８で研摩振動成分が
抽出される。この出力がコンパレータ１９によシ接触判
定基準値Ｖｒ＊ｆ　（可変）と比較され、孟−夕駆動信
号２２〔第３図（ｂ）に相当〕１に得る。この信号によ
）送ｐモータ（直流モータ）６に加える直流電源２１の
極性をトランジスタ・リレー２０（第５図では機械的切
換スイッチによシ機能が図示されている。）で自動的に
切換え、振動振幅がＶｒｅｆ以下の場合は切込方向へ前
進させ、Ｖｒｅｆ以上の場合は後退させるように切換え
制御する。

一般に送シ用直流モータは機械的な２次遅れ系でらる念
め、このような高速な切換制御をしても系の安定性は比
較的得られる。さらに、直流電源２１の電圧はＩｌｌ！
Ｉ可能にしてあシ、系の安定性はさらに向上する。

１１６図は本発明による直流増幅器電源による送シモー
タの正転・反転切換えｊｔ制御法の説明図である。第５
図で説明したと同様の切込み制御を実施することができ
るものである０図において、２３はインバータ、２４は
差動増幅器、２５は平滑回路、２６は直流増幅器である
。

＃！３図（ｂ）の信号を入力信号（後退信号）１２と゛
し、インバータ２３によシ第３図（Ｃ）に示す反転信号
（切込信号）２７を得る。信号１２と２７を差動増幅６
２４に入力すると、第３図（（１）　Ｋ示す信号を得る
。これを平滑回路２５を経て直流増幅器２６に入力し、
送シ用直流モータ６の極性可変電源電圧を得る。

第５図、＃Ｉ６図で説明した本発明の手段によシ、初期
接触状態でのワーク２に加わる過負荷を防止でき、また
接触によＩＩモータ６の回転速度がある一定時間はぼ停
止状態または微小の逆回転運動を伴なうようＫなりたこ
とによシ接触の判定が可能となる。この送シモータの運
動状態ｔａｌｌｌべるにはタブジェネレータをモータに
直結し、その出力を見てもよいが、さらに簡単にする本
発明の方法を以下に説明する。

第７図、第８図は送シモータの微小角反転動作の本発明
による簡便な検出法の説明図である。

送９テーブル固定側５−ａＫガイド５−ｂを設ける。モ
ータ６外周にモータ回シ止め２８を固定し、モータ回シ
止め２Ｂとテーブル固定側ガイド５−ｂとの閾に隙間を
設けておく　［１８図（第７図の側面図）参照〕。これ
Ｋよプ゛モータ回転軸に対しモータ外枠（ステータ）は
微小回転角だけ回転自在になる。従って、送りテーブル
５１に切込み方向に送る場合は、モータ回）止め２８の
ム面がガイド５−ｂに接しておシ、後退方向に送る場合
は、回シ止め２８のＢＷＪがガイド５−ｂに接する−従
って、Ｂｓ分に接触検出部として小形リミットスイッチ
を設けるか、またはＢ面に局部的に設けられた導電材と
ガイド５−ｂとの眠気的導通を調べることによ如、Ｂ面
がガイド５−ｂｌｃ［ｌ、たかどうか（モータの反転）
か判定でき、ワーク２が砥石１に接触してからこの方法
圧よりモータの反転か検出されたところで送）モータ６
ｔ−停止させれば、常圧再現性のある接触状態が得られ
、研摩圧のばらつきが減少する。

以上説明したように、本発明によれば、砥石軸受部やモ
ータ等からの外来振動があるような悪い作業環境下でも
、ワークと砥石等工具の接触判定において誤判定を起こ
さなくなった。これにより接触判定基準値Ｖｒｅｆは非
常に小′さい値に設定することが可能にな９、接触時の
研摩圧を小さくでき、同時に蚊研摩圧のばらつきも少な
くすることができるため量産性が向上する。

ま九、ワークと砥石研摩両面の接触圧を過負荷から繰る
ことかできる几め、チッピング等が効果的に防止できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で対象とす″る型摩盤の模式図、第２図
（ａ）　、　（ｂ）はワークと砥石が接触する前後の振
動波形説明図、ｗ４３図（ａ）〜（ｄ）は研摩振動波形
の拡大図と接触判定基準値Ｖｒｅｆとコンパレータ出力
との関係及びモータ駆動信号の説明図、第４図は本発明
の研摩装置の制御回路の一実施例を示すブロック図、第
５図及び第６図は本発明による送シモータの正転・反転
切換え制御法の説明図、第７図及び第８図は本発明によ
る送シモータの微小角反転動作の検出法の説明図モある
・１・・・砥石（工具）、２・・・ワーク（被加工物）、
５・・・ホノνダ、４・・・接触状況検出手段（ビ、ク
ア、プ）、ｒ、５・・・送シテーブル、５−ａ・・・送
シテープル固定側、５−ｂ・・・テープＩ固定側ガイド
、６・・・送りモータ、７・・・コンパレータ、８・・
・バノシス信号発信器、９・・・ＡＮＤ回路、１０・・
・カクンタ、１１・・・割算回路、１２・・・コンパレ
ータの出力信号、１３・・・パノシス信号、１４・・・
ＡＮＤ出力、１５・・・時間基準信号（砥石回転信号）
、１６・・・モータ駆動指令信号、１７・・・増幅器、
１８・・・バンドパスフィルタ、１９・・・コンパレー
タ、２０・・・トランジスタ・リレー、２１・・・直流
電流、２２・・・モータ駆動信号、２３・・・インバー
タ、２４・・・差動増幅器、２５・・・平滑回路、２６
・・・直流増幅器、２７・・・反転信号（切込信号）、
２８・・・モータ回９止め。才　２　図第５図オ　６　図オ　７　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　工具と、該工具の回転駆動１１＃Ｉと、工Ａ
［対し相対的に被加工物が前進・後退する切込み機構と
、工具と被加工物の接触状況を検出する手段を設は九被
加工物支持系と、骸接触状況検出手段からの出力で上記
切込み機構を制御する制御回路を備えてなる研摩装置に
おいて、接触状況検出手段からの出力信号レベルが予め
設定された閾値を超え九累積回数又Ｆｉ所定時間内に＃
閾値を超え次頻度が予め設定された基準度数を超え九時
を工具と被加工物の接触と判定する判定回路を上記制御
回路ＩｃＡ備せしめ友ことを特徴とする研摩装置。
（２）上記接触状況検出手段として振動ピックアップ又
は研摩力、研摩前、研摩時の電気的出力のいずれかを検
毘するピックアップを備えた特許請求の範８第１項記載
の研摩装置。
（３）　　工具と、綻工具の回転駆動機構と、工ＡＪＣ
対し相対的に被加工物が前進・後退する切込み機構と、
工具と被加工物の接触状況を検出する手段を設けた被加
工物支持系と、該接触状況検出手段からの出力で上記切
込み機構を制御する制御回路を備えてなる研摩装置にお
いて、工具と被加工物の歯触を判定する手汐と、゛接触
状況検出手段からの出力信号レベルが予め設定された閾
値を超えた瞬間に切込み機構を後退させ、鋏出力信号レ
ベルが＃閾値以下になった瞬間に切込み機構を前進させ
るように制御する手段を上記制御回路１ｌｌｃＡ備せし
めたことを特徴とする研摩装置。
（４）上記工具゛と被加工物の接触を判定する手段は、
切込み機構の前進速度ま危は過多モータの回転速度が所
定値以下になるか、切込み機構の瞬間的後退量または送
シモータの瞬間的逆回転角度が所定値以上になり次こと
を検出して接触を検知するよう構成し友ものである特許
請求の範８ｊ１１３項記載の研摩装置。
（５）送りそ一夕の逆回転角度を検出する手段として、
送りモータのステータを該モータ回転軸に対して微小回
転角だけ回転自在に構成し、該回転自在にした機構部に
電気的あるいは機械的接触検出ｌ＠ｌｔ−設け、送シモ
ータが回転駆動する際に上記モータ・ステータが回転自
在分だけ回シ切りてからモータ回転軸が回り出し、切込
み機構を駆動するようにして送りモータの正転・反＠を
検出可能にした特許請求の範囲第４項記載の研摩装置。