JPS6362676A - クリ−プフイ−ド研削盤 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、平面研削盤、円筒研削盤、内面研削盤などの
クリープフィ−ド研削盤に関する。

従来の技術 近年、この種の研削盤にあっては、通常の研削加工に対
し、ワークへの切込み深さを極端に大きくし、その代わ
りに砥石とワークとの相苅速度を極端に遅くし、研削効
率を向上させるようにした、所謂クリープフィード研削
と称される方式を採用しているものがある。

このようなりリープフィード研削方式は、研削が進むに
つれて砥石の摩滅、摩耗の進行が早くなる。即ち、砥石
の切れ味が悪くなったり、研削送り速度が速過ぎて研削
送り量が多過ぎる場合には、研削物（ワーク）に研削焼
けを生じてワークが不良品となる場合が多い１゜ そこで、砥石を連続ドレッシングしながら行うようにし
たクリープフィード研削方式を採用したものもある。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような連続ドレッシング方式では、研削し
ていない時であってもドレッサが砥石をドレスしてしま
い、砥石の）摩耗が極めてｌｉｔ　＜無、Ｉ駄が多いも
のである。又、砥石交換の回数が増え、その交換のため
の時間も相当型することとなる。

問題点を解決するための手段 砥石軸の研削抵抗を検出する検出手段を設け、この検出
手段により検出した研削抵抗値の所定値以上の急峻な変
化に基づき研削焼は前兆を検出する研削抵抗値判定手段
を設け、前記研削焼は前兆の検出時に研削抵抗値を低下
させる研削送り速度を設定する速度算出手段を設ける。

作用 砥石軸の研削抵抗を検出手段によって検出することによ
り、砥石の切れ味を知ることができる。

ここに、検出手段により検出する研削抵抗を観察すると
、研削焼けを生ずるような場合にはその前兆として研削
抵抗の急峻な変化という特異な変化を示す。従って、検
出される研削抵抗を監視し、研削抵抗値判定手段によっ
てこの急峻な抵抗値変化を見つけることにより研削焼は
前兆が検出される。このような研削焼は前兆が見つ目ら
れた時には、速度算出手段が研削抵抗が低下するように
研削送り速度にドげることにより、実際には研削焼けを
生じない状態で研削動作が続行される。

実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する３゜まず、
第２図により研削盤構造の一例を説明する。

この研削盤１は、前後方向に駆動されるサドル２と、左
右方向に駆動されるテーブル３と、垂直なコラム４と、
このコラム４に上下動自在に保持された砥石ヘッド５と
を備えてなる。ここに、テーブル３」−のマグネットチ
ャック６にはワーク７が固定されている。又、砥石ヘッ
ド５には砥石８が直結された砥石回転用モータ９と、ド
レッサ１０を駆動するドレッサ回転用モータ１１と、こ
のモータ１１を保持する支持部イ」を昇降させるドレッ
サ昇降用モータ１２とが保持されている。更に、前記コ
ラム４の上部には砥石ヘッド５を昇降させる砥石ヘッド
昇降用モータ１３が保持されている。

しかして、本実施例では、まず、前記砥石８の砥石軸８
ａの研削抵抗Ｒを検出する検出手段としての電力検出器
１４を設けるものである。この電力検出器１４は第３図
に示すように砥石軸８ａ、従って、砥石回転用モータ９
に列して接続したものである。１５は人力電源である。

この電力検出器１４からの出力である消費電力と検出す
べき研削抵抗とは直線的な関係にあり、電力検出器１４
からのフィードバック信号を研削抵抗に比例した電圧入
力として捉えているものである。従って、研削抵抗をＲ
［ｋｇ重／ｃ％］、電力検出器１４からの出力電圧をＥ
　（Ｖ）　、消費電力をＰ［ＫＷ］とすると、Ｅ＝　Ｋ
　、・Ｐ、Ｐ＝に２・ＲによりＥ＝に、・Ｒ２・Ｒ＝に
、・Ｒ・・・・・・・・・・・・（１）（ただし、Ｋ、
、　Ｒ２，Ｋ、は比例定数）なる関係となる。

二の時、研削抵抗Ｒと研削時間１．とは第４図（ａ）又
は同図（ｂ）に示すような関係にある。ここに、第４図
（ａ）は研削抵抗ＲをＲ，、Ｒ２、Ｒ３の３段階に変化
させた場合（Ｒ，、＞　Ｒ，、、＞　Ｒ，、であり、各
々の抵抗値差はΔＲとする）を示す。又、第４図（ｂ）
では研削抵抗Ｒ％がＲ２に対してへＲ以上に大きい場合
を示す。ここに、このような研削抵抗Ｒを詳細に観測す
ると、砥石８の切れ味が悪くなったり、研削送り速度が
速過ぎて研削送り量が多過ぎる場合、最終的にはワーク
７に研削焼けを生ずる。このような場合には、その前兆
として第４図（ａ、）（ｂ）の双方に示すように、研削
途中で急峻に抵抗値が定常的な値から大きく変化する特
異な特性を示し、かつ、研削抵抗値が大きい場合程その
回数が多くなることが判る、１この急峻な変化部分Ｍが
研削焼は前兆部分である。

従って、このような研削抵抗値の特異な変化特性によれ
ば、定常的な基へ！・値に苅するある幅（レベル）の設
定値を定めて研削抵抗Ｒの基準値からのずれを検出する
ことにより、急峻な変化部分Ｍの検出は容易であり、こ
の検出［１，４点を研削焼けを生ずる前兆として把握す
ることができる。このような研削焼は前兆検出に基つき
研削送り速度（テーブル送り速度）を制御するものであ
り、最初にこの制御方式について説明する９、 まず、研削送り速度■は、研削抵抗ＲがＲ−０時に初期
設定速度Ｖ。をとり、■≧−Ｒｍａｘの時（砥石用回転
モータ９の定格値の８０〜９５％程度にすればよい）を
Ｖ−０とするものである。即ち、第５図に示すように研
削抵抗値と研削速度との関係のみを示す座標において、
（○、Ｖ０）と（■≧Ｉｎ　ｉｌ　Ｘ　。

Ｏ）との２点を通る直線と考えると、研削送り速度■は Ｖ−ｖｏ−ａ・１マ　　・・・・・・　・・・・・・・
・（２）で示される。ここに、パラメータである勾配ａ
は、ａ　＝　ｆ（ｎ　）　　　　　・・・・・・・・　
・・・・・・・・・（３）なる関数として示すことがで
きる。ここに、ｎは、第４図（ａ）、第５図に示すよう
に、例えばｔ　ｌ　Ｉも２等のタイミングにおいて急峻
変化部分Ｍ、即ち研削焼は前兆を検出した回数（ｎ＝ｏ
、ｉｔ　　２゜・）であり、その都度研削送り速度の勾
配ａの値を変えて実際の研削焼けが生じないように制御
するものである。

ここで、勾配ａを同数ｎの一次関数と考え、例えば ａ、　＝　Ｋ−ｎ＋ｂ　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（４）（ただし、Ｋ、ｂは
定数） とおくと、研削焼は前兆を未だ検出していないｎ−〇の
時には、ａ、　＝　ｖ　。／　Ｒｍａｘにより、ｂ＝ｖ
。

／Ｒ，ｍａｘであるので、 ａ−に−ｎ＋−−−・　・・・・・・・・・・・・　・
・・・・（５）Ｉ≧ｍａｘ となる。よって、この時の研削送り速度Ｖは■＝Ｖｏ−
（Ｋ−ｎ＋−１〈−晶Ｘ）・Ｒ・・・・−（６）となる
。

そして、例えば第４図（ａ）及び第５図に示すように、
研削抵抗か■？、１で、■１なる研削送り速度で研削中
（これらの図における■の特性線−Ｌでの動作中）に、
研削開始時点し。から１，１なる時間後（イで示す）に
研削焼は前兆を捉えたとすると（■特性線上の最初の変
化部分Ｍであって変化量がＡ）、その検出の基準となる
設定値（レベル）を１３とし、研削抵抗値がＩ嶋から八
Ｒだけ下げたＲ２となるように研削送り速度Ｖをｖ、−
ｖ、、−ΔＶだけ低下するように勾配ａの値を変更した
とすると、これらの速度は ■。

ｖ、＝ｖ、−□・Ｒ１・・・　・・・　・・・・・（７
）Ｉ史ｍａｘ ■、＝■ｏ−（Ｋ十−−−）・丁〈、・パ・・（８）　
ｍａｘ として示される。これにより、研削動作は研削抵抗がＩ
？、２で、研削送り速度がＶ２による■特性線上での研
削動作に変更される。そして、このような研削動作中に
、再びタイミングｔ７．（ハ点で示ず）９一 時点で研削焼は前兆が検出されたとすると、研削抵抗が
Ｒ２から■り、にΔＲたけ低下するように、研削送り速
度をＶ　２−■３　””Δ■だけ低下するように勾配ａ
の値を変更させる。即ち、 ｖ９＝　ｖ。−（２Ｋ　＋−，、、−、ｘ）・Ｒ３・・
・・・＝−＝　（９）とする。これにより、今度は研削
抵抗がＲ３で、研削送り速度がＶ、により■特性線ＩＺ
での研削動作に変更される。

即ち、■線−■−のイ点から■線上へ移動し、二の■線
Ｊ二の口点から■線上のハ点側へ移動するものである。

研削送り速度と時間との関係で考えると、第５図のよう
に制御し、研削抵抗と研削送り速度との関係で考えると
、第６図のように制御するものである。

つまり、本実施例では、研削抵抗Ｒと研削送り速度Ｖと
の関係式を（６）式で示したように定め、かつ、研削焼
けが実際に発イ１；する研削抵抗より少し低いレベルの
基準比較レベルＢを設定しくこのレベルＢは、ワーク７
の材質や砥石８の椙質等の研削条件によって異なる）、
電力検出器１４によって検出している研削抵抗と比ｌＩ
ＱシてこのレベルＢを越えるような急峻な抵抗値変化へ
があったら、研削焼けを生じないように、研削送り速度
を規制する勾配ａの値を（５）式に従い、研削焼は前兆
の検出毎に変更して速度制御するものである。このよう
に研削送り速度を制御することにより、実際に研削焼け
を生じさせることなく研削動作を継続させて研削処理さ
せることができる。かつ、その研削盤の能力と研削条件
、例えば砥石８の状態や種類、ワーク７の材質、研削量
等を総合的に見た砥石軸８ａの研削抵抗Ｒという形で検
出した適応制御となるものである。

ところで、研削盤としては、研削効率を向トさせるため
には、研削送り速度をできるだけＩ−げることが必要で
あるが、本実施例のように段階的に研削送り速度を低下
させる場合であっても、初期設定速度Ｖ。を少し高めに
設定することにより対処できる。即ち、研削焼けの前兆
を検出した場合、研削焼けを生じない範囲で機械の能力
と研削条件に合った最大に近い速度を自分１−１身で設
定するので、研削効率のよいものとなる。

そして、従来のように連続ドレッシング、即ち、非研削
時にもドレスするようなものではないので、砥石８の無
駄な消耗が減り、砥石交換回数も減少するものとなる。

しかして、このような研削抵抗適応速度制御方式を実施
するため、本実施例では例えば第１図に示すようなブロ
ック図構成とする。まず、前記電力検出器１４からの出
力電圧はローパスフィルタ１６及びバンドパスフィルタ
１７に入力されている。ここに、ローパスフィルタ１６
は研削抵抗の直流分Ｒを検出するためのものである。又
、バンドパスフィルタ］７は研削焼けの前兆となるよう
な急峻な抵抗の変化量Ａを検出するものである。

ここに、研削中において研削焼けを生ずると二の変化量
が大きく、かつ、ある周波数・振幅成分を持つため、バ
ンドパスフィルタ１７によって検出できる。一方、この
バンドパスフィルタ１７の検出出力は研削抵抗値判定手
段としてのコンパレータ１８に人力されている。このコ
ンパレータ］８は実際に研削焼けが生じないように研削
焼は発生レベルＡに対して多少低めに比較基準レベルＢ
を基準設定器１９によって設定してなるものであり、こ
の比較基準レベルＢを越えるような変化量Ａなる急峻な
抵抗値変化があった場合には、コンパレータ１８から研
削焼は前兆検出信号が出力される。

−・方、バンドパスフィルタ１７かへの出力はピークホ
ールド回路２０にも人力されており、比較基準レベルＢ
を最初に越えた急峻変化量Ａのピーク値はこのピークホ
ールド回路２０によってホールドされる１、そして、Ａ
　／　１１）コンバータ２１によってデジタル信号に変
換される１、ここに、Ａ、　／　Ｄコンバータ２１のＡ
　／　Ｉ）変換用パルス信号はコンパレータ１８の出力
側に接続したＡ、　／　Ｄ変換用パルス回路２２によっ
て作成される。即ち、コンパレータ１８が最初に動作し
た時に１パルス分だけ作成される。

そして、Ａ／Ｄコンバータ２１によりデジタル値化され
たデータはラッチ回路２３がラッチし、更にＤ／Ａコン
バータ２４により最初に検出した急峻な変化ｉ　ａのア
ナログ値を取出している。この１）／Δコンバータ２４
の出力側には抵抗、可変抵抗による分圧回路２５が接続
されており、これにより定数Ｋ　＝　Ａ　／　ｍ　ｌｙ
＜得られる。ここに、ｍは定数であり、２〜６程度の値
が適当であり、ｒ’Ｉ’ｌの値が大きい程小刻みに勾配
ａを切換えし得る。一方、研削焼は前兆の検出回数ｎ、
従ってコンパレータ１８の出力信号をカウンタ２６によ
って計数する。これらのローパスフィルタ１６、カウン
タ２６及びＩ）　／　Ａコンバータ２４の出ノＪ及び初
期設定速度■。は速度算出手段２７側に入力されている
。この速度算出手段２７は、利得自動切換え増幅回路２
８と、加算器２９と、乗算器３０と、減算器３１とによ
り構成されている。まず、カウンタ２６の出力により、
利得自動切換え増幅回路２８のゲインを切換えてに−ｎ
の値を得る５、そして、初期設定速度Ｖ。が抵抗、可変
抵抗による分圧回路３２を介してＶ。／Ｒｍａｘとして
俟えた加算器２９により前記増幅器２８からの出力に−
ｎとの加算がなされる。これにより、（５）の演算処理
がなされる。次に、ローパスフィルタ】（うによって得
られる実際の研削抵抗値Ｒ（直流分）が加算器２９から
の出力とともに乗り器３０に入力される二とにより、（
Ｋ　−ｎ　＋−−）・Ｒなる演算処理がｍａｘ なされる。つぎに、この演算結果と初期設定速度Ｖｏ　
とが減算器３］に人力されて（５）式の減算器＝１５− できるものである。

理がなされる。そして、この演算結果がバッファアンプ
３３を通して実際の研削送り速度Ｖの指令信号として出
力し、速度制御する。　なお、３４はＡ、　／　Ｄコン
バータ２１、Ａ／Ｄ変換用パルス回路２２及びカウンタ
２６用のリセット回路である。

発明の効果 本発明は、−に述したように研削焼けが生ずる場合には
その前兆として研削抵抗が急峻な変化を示す点に着目し
、砥石軸の研削抵抗を検出してその検出結果を監視する
ことによって研削焼は前兆を見出し、前兆が発見された
場合には研削抵抗が低くなるように研削送り速度を低下
させるように制御したので、品質低下、不良品の発生に
つながる実際の研削焼けを生じさせることなく、その時
点に適した最適な研削送り速度にて効率よく研削を続行
させることができ、かつ、連続ドレッシング方式のよう
に非Ｍｍ時もドレスするようなものではないので、砥石
の無駄な消耗を防１］−することも

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はブロッ
ク図、第２図は研削盤の側面図、第３図は一部を抽出し
て示す正面図、第４図は時間−研削抵抗の関係を示す特
性図、第５図は時間−研削送り速度の関係を示す特性図
、第６図は研削抵抗−研削送り速度の関係を示す特性図
である。 ８・・・砥石、８ａ・・・砥石軸、１４・・電力検１」
４器（検出手段）、］８　・コンパレータ（研削抵抗値
判定手段）、２７・・・速度算出手段 −胃邸浮１鉗匡　　　　　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 砥石軸の研削抵抗を検出する検出手段を設け、この検出
   手段により検出した研削抵抗値の所定値以上の急峻な変
   化に基づき研削焼け前兆を検出する研削抵抗値判定手段
   を設け、前記研削焼け前兆の検出時に研削抵抗値を低下
   させる研削送り速度を設定する速度算出手段を設けたこ
   とを特徴とするクリープフィード研削盤。