JP2014213424A - Machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、環状のワークをマグネットチャックにより吸着保持した状態で加工する工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool that processes an annular workpiece while being attracted and held by a magnet chuck.
例えば、環状のワークの内周面又は外周面を研削する工作機械として、特許文献1に記載された研削盤が知られている。この研削盤は、マグネットチャックコイルの電磁力により、バッキングプレートにワークの軸方向一端面を吸着保持させた状態で、当該ワークをバッキングプレートと共に回転させる。そして、研削盤は、砥石を回転させながら加工位置まで移動させることによって、ワークの外周面を加工するようになっている。 For example, a grinding machine described in Patent Document 1 is known as a machine tool for grinding an inner peripheral surface or an outer peripheral surface of an annular workpiece. The grinding machine rotates the workpiece together with the backing plate in a state where the axial end surface of the workpiece is attracted and held on the backing plate by the electromagnetic force of the magnet chuck coil. And the grinding machine processes the outer peripheral surface of a workpiece | work by moving to a processing position, rotating a grindstone.
この種の研削盤では、試加工時において、バッキングプレートに対するワークの吸着力が最適となるように、マグネットチャックコイルに供給する電流値を予め設定している。しかし、ワークには取代量や金属組織の配置に個体差があるので、個々のワークで磁力線の通り方がそれぞれ異なる。このため、ワークによっては吸着力が弱くなるものがある。
ワークの吸着力が弱いと、研削加工中に、砥石とワークとの間に生じる摩擦抵抗によって、ワークがバッキングプレートに対して滑りながら回転する、いわゆるワークの滑りが生じる場合がある。この場合には、ワークの回転数が設定値と異なってくるため、ワークの加工品質に悪影響を及ぼす可能性が高くなる。
In this type of grinding machine, the current value supplied to the magnet chuck coil is set in advance so that the attractive force of the workpiece with respect to the backing plate is optimized during trial machining. However, since there are individual differences in the amount of machining allowance and the arrangement of the metal structure, the way the magnetic lines of force are different for each work. For this reason, some workpieces have a weaker suction force.
If the workpiece attracting force is weak, a so-called slippage in which the workpiece rotates while sliding with respect to the backing plate may occur due to frictional resistance generated between the grindstone and the workpiece during grinding. In this case, since the rotation speed of the workpiece is different from the set value, there is a high possibility that the machining quality of the workpiece will be adversely affected.
このような問題を解決するために、マグネットチャックコイルに供給する電流値を大きくして、バッキングプレートによるワークの吸着力を予め強く設定しておくことが考えられる。しかし、この場合には、バッキングプレートの脱磁時間等が長くなり、サイクルタイムが長くなるため、実用化が困難である。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ワークの滑りを抑制することができる工作機械を提供することを目的とする。
In order to solve such a problem, it is conceivable to increase the value of the current supplied to the magnet chuck coil and to set the work attracting force of the backing plate strongly in advance. However, in this case, since the demagnetizing time of the backing plate becomes long and the cycle time becomes long, practical application is difficult.
This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the machine tool which can suppress the slip of a workpiece | work.
前記目的を達成するための本発明の工作機械は、マグネットチャックコイルの電磁力により、環状のワークをバッキングプレートに吸着保持させた状態で、ワークをその軸心回りに回転させながら加工する工作機械であって、加工前及び加工中のワークの径を計測する定寸装置と、前記マグネットチャックコイルに供給する電流値を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記ワークの1周期当たりにおける前記定寸装置の計測信号のうねりの山数又は谷数を算出する算出部と、前記加工前の前記うねりの山数又は谷数と、前記加工中の前記うねりの山数又は谷数とを比較することで、前記バッキングプレートに対してワークの滑りが生じているか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果が肯定的である場合に、ワークの吸着力を増加させるために、前記マグネットチャックコイルに供給する電流値を増加させる制御部とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a machine tool according to the present invention is a machine tool that performs machining while rotating a workpiece around its axis while an annular workpiece is attracted and held on a backing plate by electromagnetic force of a magnet chuck coil. And a sizing device that measures the diameter of a workpiece before and during machining, and a control device that controls a current value supplied to the magnet chuck coil, the control device per cycle of the workpiece. The number of undulations or valleys of the swell of the measurement signal of the sizing device, the number of undulations or valleys before the processing, and the number of undulations or valleys during the processing The determination unit that determines whether or not the workpiece is slipping with respect to the backing plate, and the determination result of the determination unit is affirmative, To increase the, and having a control unit to increase the current value supplied to the magnetic chuck coil.
本発明によれば、ワークの加工中において、判定部が、バッキングプレートに対してワークの滑りが生じていると判定した場合、制御部がマグネットチャックコイルに供給する電流値を増加させるため、バッキングプレートに対するワークの吸着力を強くすることができる。これにより、ワークの滑りを効果的に抑制することができる。
また、ワークの径を計測する定寸装置の計測信号を、ワークの滑りを判定する信号として用いることができるため、ワークWの滑りを判定する信号を得るための計測器を別途構成する場合に比べて、工作機械の構成を簡略化することができる。
According to the present invention, when the determination unit determines that the workpiece is slipping with respect to the backing plate during machining of the workpiece, the control unit increases the current value supplied to the magnet chuck coil. It is possible to increase the adsorption force of the workpiece to the plate. Thereby, the slip of a workpiece | work can be suppressed effectively.
In addition, since the measurement signal of the sizing device that measures the diameter of the workpiece can be used as a signal for determining the slip of the workpiece, when a measuring instrument for obtaining a signal for determining the slip of the workpiece W is separately configured. In comparison, the configuration of the machine tool can be simplified.
前記判定部は、前記加工前の前記うねりの山数又は谷数に対する、前記加工中の前記うねりの山数又は谷数の比率に基づいて判定することが好ましい。この場合、ワークの滑りが生じているか否かの判定を容易に行うことができる。 The determination unit preferably determines based on a ratio of the number of peaks or valleys of the undulation during the processing to the number of peaks or valleys of the undulation before the processing. In this case, it is possible to easily determine whether or not the workpiece has slipped.
本発明の工作機械によれば、ワークの滑りを抑制することができる。 According to the machine tool of the present invention, it is possible to prevent the workpiece from slipping.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図1は、本発明の一実施形態に係る工作機械である研削盤の全体構成を示す概略斜視図である。この研削盤1は、環状のワークWを回転可能に保持するワーク保持装置2と、研削装置3と、切込み装置4と、インプロセスゲージ(定寸装置)5と、制御装置6(図4参照)とを備えている。ワークWは、例えば、転がり軸受の外輪であり、その内周面が、軌道溝を形成するための被研削面(被加工面)とされている。ワーク保持装置2は、切込み装置4の切込み台41上に載置された状態で固定されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an overall configuration of a grinding machine that is a machine tool according to an embodiment of the present invention. The grinding machine 1 includes a
図2は、ワーク保持装置2の全体構成を示す概略側面図である。ワーク保持装置2は、前部回転軸21と、後部回転軸22と、回転軸駆動モータ23と、マグネットチャックコイル24と、バッキングプレート25とを備えている。
後部回転軸22は、非磁性体からなり、無端ベルト26を介して回転軸駆動モータ23に連結されている。前部回転軸21は、磁性体からなり、後部回転軸22に一体回転可能に固定されている。バッキングプレート25は、磁性体からなり、前部回転軸21の前端面に一体回転可能に固定されている。
FIG. 2 is a schematic side view showing the overall configuration of the
The rear rotating
マグネットチャックコイル24は、前部回転軸21の外周に配置されており、このマグネットチャックコイル24の電磁力により、前部回転軸21及びバッキングプレート25に、磁束が通過する閉磁路が形成される。これにより、ワークWの一端面をバッキングプレート25の端面に吸着保持させることができる。そして、この状態で、回転軸駆動モータ23を駆動することで、後部回転軸22及び前部回転軸21を介して、バッキングプレート25と共にワークWをその軸心回りに回転させることができる。
The
図1において、研削装置3は、砥石31と、スピンドル32と、スピンドル駆動モータ33と、スピンドル台34と、スピンドル台駆動モータ35とを備えている。砥石31は、ワークWの被研削面を研削加工するものであり、スピンドル32の砥石軸32aに装着されている。この砥石軸32aは、無端ベルト36を介してスピンドル駆動モータ33に連結されている。これにより、スピンドル駆動モータ33を駆動することで、スピンドル32の砥石軸32aと共に砥石31を回転させることができる。
In FIG. 1, the
スピンドル32は、スピンドル台34上に載置された状態で固定されている。スピンドル台34には、当該スピンドル台34を図中の矢印a方向に移動させるためのスピンドル台駆動モータ35が連結されている。これにより、スピンドル台34と共にスピンドル32を矢印a方向に移動することで、砥石31をワークWを研削加工する加工位置まで移動させることができる。
The
切込み装置4は、前記切込み台41と、この切込み台41と共にワーク保持装置2を図中の矢印b方向に移動させるための切込み台駆動モータ42とを備えている。これにより、切込み台41と共にワーク保持装置2に保持されたワークWが矢印b方向に移動することで、砥石31にワークWに対する切込み動作を行わせることができる。
The cutting device 4 includes the cutting table 41 and a cutting
インプロセスゲージ5は、研削装置3によるワークWの研削加工前及び研削加工中に、ワークWの内径を計測するものである。インプロセスゲージ5は、処理回路等が内蔵されたゲージ本体51と、ワークWの被研削面に接触させる一対のアーム52とを備えている。ゲージ本体51は、スピンドル台34上に設けられており、スピンドル台34と共に矢印a方向に移動することで、一対のアーム52がワークWの内周面に挿入されるようになっている。
インプロセスゲージ5の計測信号は、切込み台41の移動速度や、ワークWの研削加工を完了するタイミングを制御するために用いられる。したがって、インプロセスゲージ5によって、研削加工中にリアルタイムでワークWの内径寸法をモニタすることができるので、高精度の研削が可能となる。
The in-
The measurement signal of the in-
図3は、インプロセスゲージ5の計測信号を示すグラフである。具体的には、図3(a)は、研削加工中における切込み台41の移動量及びワークWの研削残量(研削加工完了位置で0となる)の変化の様子を示しており、図3(b)は、図3(a)の要部拡大図である。
図3(a)に示すように、研削装置3による研削加工は、割出、準急、黒皮、粗、仕上、及びSO(スパークアウト)の工程を含んでいる。割出工程は、スピンドル台駆動モータ35により、砥石31を、ワークWと接触しない近接位置まで高速で移動させる工程である。準急工程は、スピンドル台駆動モータ35により、砥石31を、ワークWと接触することが予想される位置まで低速で移動させる工程である。この準急工程からワークWの研削加工が開始される。
FIG. 3 is a graph showing a measurement signal of the in-
As shown in FIG. 3A, the grinding process by the
黒皮工程は、スピンドル駆動モータ33により砥石31を低速回転させながら、ワークWの被研削面を粗く研削加工する工程である。粗工程は、スピンドル駆動モータ33により砥石31を高速回転させながら、ワークWの被研削面を高速で研削する工程である。仕上工程は、スピンドル駆動モータ33により砥石31を低速回転させることで、ワークWの被研削面を低速で研削する工程である。SO工程は、砥石31の砥石軸32aの弾性変形の戻りを考慮した研削を行う工程である。
The black skin process is a process of roughly grinding the surface to be ground of the workpiece W while rotating the grindstone 31 at a low speed by the
図3(a)に示すように、研削加工前である割出工程、及び研削加工中である準急工程及び黒皮工程の前半では、インプロセスゲージ5の計測信号は、うねり(振幅)が大きくなっている。これは、ワークWの被研削面が、十分に研削加工されていない状態であるため、その被研削面の凹凸形状に応答するように、計測信号が出力されているためである。そして、研削加工中である黒皮工程の後半、粗工程、仕上工程及びSO工程へと移るに従って、計測信号のうねりは徐々に小さくなり、加工完了位置(研削残量=0)で収束するようになっている。
As shown in FIG. 3 (a), the measurement signal of the in-
図3(b)において、研削加工前(割出工程)におけるワークWの1周期当たりにおける計測信号のうねりの山数N1と、研削加工中(準急工程)におけるワークWの1周期当たりにおける計測信号のうねりの山数N2とを比較してみる。
通常、研削加工中のうねりは、研削加工前のうねりよりも小さくなるが、研削加工中のうねりの山数N2(例えば、図中の左側の山数N2)は、研削加工前のうねりの山数N1と同数(ここでは4個)となる。
In FIG. 3B, the number N1 of undulations of the measurement signal per cycle of the workpiece W before grinding (indexing step) and the measurement signal per cycle of the workpiece W during grinding (semi-urgent step). Compare the number N2 of swells.
Normally, the waviness during grinding is smaller than the waviness before grinding, but the number of waviness peaks N2 during grinding (for example, the number N2 on the left side in the figure) is the waviness before grinding. The number is the same as the number N1 (here, 4).
ところが、研削加工中のうねりの山数N2は、例えば、図中の右側の山数N2で示すように、研削加工前のうねりの山数N1よりも減少する場合がある(ここでは3個減少している)。これは、バッキングプレート25によるワークWの吸着力が弱いために、ワークWの被研削面と砥石31との間に生じる摩擦抵抗によって、バッキングプレート25に対してワークWが滑りながら回転する、いわゆるワークWの滑りが生じているためである。したがって、インプロセスゲージ5の計測信号における、研削加工前のうねりの山数N1と、研削加工中のうねりの山数N2とを比較することで、ワークWの滑りが生じているか否かを判定することができる。
However, the number N2 of undulations during grinding may be smaller than the number N1 of undulations before grinding, as indicated by the number N2 on the right side of the drawing (in this case, decreased by three). doing). This is because the work W is rotated by sliding against the
図4は、研削盤1の制御装置6の構成を示すブロック図である。制御装置6は、マグネットチャックコイル24に供給する電流値を制御するものであり、算出部61と、判定部62と、制御部63とを有している。
算出部61は、インプロセスゲージ5の計測信号を収集し、研削加工前及び研削加工中のワークWの1周期当たりにおける当該計測信号のうねりの山数N1,N2を算出する。なお、ワークWの周期は、例えば、ワークWを回転させる回転軸駆動モータ23の駆動回転数から算出することができる。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control device 6 of the grinding machine 1. The control device 6 controls a current value supplied to the
The
判定部62は、算出部61が算出した、研削加工前のうねりの山数N1と、研削加工中のうねりの山数N2とを比較することで、バッキングプレート25に対してワークWの滑りが生じているか否かを判定する。具体的には、判定部62は、研削加工前のうねりの山数N1に対する、研削加工中のうねりの山数N2の比率を算出し、この比率と、ワークWの型番ごとによって設定される適切な値(変数A)とに基づいて判定する。
制御部63は、判定部62の判定結果が肯定的である場合、すなわちワークWの滑りが生じていると判定した場合、バッキングプレート25によるワークWの吸着力を増加させるために、マグネットチャックコイル24に供給する電流値を増加させる。
The
When the determination result of the
図5は、制御装置6が実行する制御のフローチャートである。以下、この図を参照して、制御装置6の制御手順について説明する。
まず、ワークWを研削加工する前に、インプロセスゲージ5が計測信号を出力しているか否かを、制御装置6の算出部61において判定する(ステップST1)。算出部61は、計測信号を出力していると判定した場合、インプロセスゲージ5から計測信号を収集する(ステップST2)。そして、算出部61は、研削加工前に収集した計測信号のうねりの山数N1を算出する(ステップST3)。
FIG. 5 is a flowchart of control executed by the control device 6. Hereinafter, the control procedure of the control device 6 will be described with reference to this figure.
First, before grinding the workpiece W, the
次に、算出部61は、準急工程が開始された否かを判定する(ステップST4)。この判定は、例えば、スピンドル台駆動モータ35の駆動回転数が低下したか否かによって判定することができる。
算出部61は、準急工程が開始されたと判定した場合、インプロセスゲージ5から計測信号を収集する(ステップST5)。そして、算出部61は、研削加工中に収集した計測信号のうねりの山数N2を算出する(ステップST6)。
Next, the
When it is determined that the semi-urgent process has started, the
次に、判定部62において、研削加工前の山数N1に対する研削加工中のうねりの山数N2の比率と変数Aとに基づいて、ワークWの滑りが生じているか否かを判定する。具体的には、判定部62は、研削加工中のうねりの山数N2が、研削加工前の山数N1に変数Aを乗算した値を下回っているか否かを判定する(ステップST7)。
Next, the
判定部62の判定結果が肯定的である場合、すなわち、ワークWの滑りが生じていると判定された場合、制御部63は、マグネットチャックコイル24に供給する電流値を増加させる(ステップST8)。本実施形態における制御部63は、例えば、電流値を基本設定値に対して10%増加させる。これにより、マグネットチャックコイル24の電磁力が増大し、バッキングプレート25によるワークWの吸着力を強くすることができる。電流値を増加させた後は、ステップST9に移行する。
一方、ステップST7において、判定部62の判定結果が否定的である場合、すなわち、ワークWの滑りが生じていないと判定された場合、ステップST8を飛ばして、ステップST9に移行する。
When the determination result of the
On the other hand, when the determination result of the
ステップST9において、制御部63は、ワークWの研削加工が終了したか否かを判定する(ステップST9)。この判定は、インプロセスゲージ5の計測信号により、ワークWの研削残量が0になったか否かによって判定することができる。
制御部63は、研削加工が完了したと判定した場合、マグネットチャックコイル24に供給する電流値を基本設定値に戻す(ステップST10)。一方、制御部63は、研削加工が完了していないと判定した場合、ステップST5に戻す。
In step ST9, the
When it is determined that the grinding process has been completed, the
以上、本発明の実施形態に係る研削盤1によれば、ワークWの研削加工中において、判定部62がバッキングプレート25に対してワークWの滑りが生じていると判定した場合、制御部63がマグネットチャックコイル24に供給する電流値を増加させるため、バッキングプレート25に対するワークWの吸着力を強くすることができる。これにより、ワークWの滑りを効果的に抑制することができる。
また、ワークWの内径を計測するインプロセスゲージ5の計測信号を、ワークWの滑りを判定する信号として用いることができるため、ワークWの滑りを判定する信号を得るための計測器を別途構成する場合に比べて、研削盤1の構成を簡略化することができる。
また、制御装置6の判定部62は、研削加工前のうねりの山数N1に対する、研削加工中のうねりの山数N2の比率に基づいて判定するため、ワークWの滑りが生じているか否かの判定を容易に行うことができる。
As mentioned above, according to the grinding machine 1 which concerns on embodiment of this invention, when the
Further, since the measurement signal of the in-
Further, since the
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、上記実施形態における制御装置6の判定部62は、研削加工前及び研削加工中のうねりの山数N1,N2に基づいて判定しているが、研削加工前及び研削加工中のうねりの谷数に基づいて判定するようにしても良い。また、工作機械は、研削盤に限らず、マグネットチャックコイルの電磁力によりワークを吸着保持させた状態で加工するものであれば、他の工作機械に適用することもできる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with appropriate modifications. For example, the
1:研削装置(工作機械)、5:インプロセスゲージ(定寸装置)、6:制御装置、24:マグネットチャックコイル、25:バッキングプレート、61:算出部、62:判定部、63:制御部、W:ワーク 1: grinding device (machine tool), 5: in-process gauge (sizing device), 6: control device, 24: magnet chuck coil, 25: backing plate, 61: calculation unit, 62: determination unit, 63: control unit , W: Work
Claims (2)
加工前及び加工中のワークの径を計測する定寸装置と、
前記マグネットチャックコイルに供給する電流値を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記ワークの1周期当たりにおける前記定寸装置の計測信号のうねりの山数又は谷数を算出する算出部と、
前記加工前の前記うねりの山数又は谷数と、前記加工中の前記うねりの山数又は谷数とを比較することで、前記バッキングプレートに対してワークの滑りが生じているか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果が肯定的である場合に、ワークの吸着力を増加させるために、前記マグネットチャックコイルに供給する電流値を増加させる制御部とを有することを特徴とする工作機械。 A machine tool that performs machining while rotating a workpiece around its axis in a state where an annular workpiece is attracted and held on a backing plate by the electromagnetic force of a magnet chuck coil,
A sizing device that measures the diameter of the workpiece before and during machining;
A controller for controlling a current value supplied to the magnet chuck coil,
The controller is
A calculation unit for calculating the number of undulations or valleys of the measurement signal of the sizing device per cycle of the workpiece;
By comparing the number of peaks or valleys of the undulation before the machining and the number of peaks or valleys of the undulation during the machining, it is determined whether or not the workpiece has slipped with respect to the backing plate. A determination unit to perform,
And a control unit that increases a current value supplied to the magnet chuck coil in order to increase the attractive force of the workpiece when the determination result of the determination unit is affirmative.
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