JP2023005591A - 研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】工作物が砥石車に連れ回り回転していることを判定することができる研削盤を提供する。【解決手段】研削盤１を構成する制御装置７０または駆動回路３５は、検出器３４により検出された主軸３２の実回転角度と主軸用モータ３３への指令値から求められた主軸３２の理想回転角度との差を用い、差が所定閾値Ｔｈを超えた場合、または、差の変動幅が所定幅ΔＡを超えた場合に、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転したと判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、研削盤に関する。

特許文献１，２には、砥石車により工作物の外周面を研削する研削盤が記載されている。研削盤において、工作物は、主軸装置の回転駆動力が伝達されることにより回転する。そして、工作物は、砥石車による研削抵抗に抗して、主軸装置の回転駆動力により回転することで、砥石車により研削される。

また、特許文献１，２には、主軸装置の回転駆動力を工作物に伝達する機構として、主軸装置の軸線から偏心した位置に設けられた回し部材（偏心駆動金具や偏心駆動ピンなどとも称する）が用いられている。回し部材は、主軸装置の回転により、主軸装置の軸線から偏心した位置で公転する。また、回し部材は、工作物に取り付けられたケレ、または、クランクシャフトのカウンタウエイト部などの工作物の非真円部分に回転方向一方に係合することで、工作物を主軸装置の軸線回りに回転させることができる。

特開２００２－１１６５８号公報 特開２０１０－１９４６８２号公報

回し部材は、工作物の搬入出の際に工作物と干渉しないように、軸方向に進退動作が可能な構成を採用することがある。このような構成において、回し部材が軸方向に前進する機構に異常が発生し、回し部材が適切に前進動作できない状態となると、主軸装置の回転駆動力が工作物に適切に伝達されない状態となり得る。

主軸装置の回転駆動力が工作物に適切に伝達されない状態となった場合、工作物は砥石車の回転により砥石車に連れ回り回転する状態となり得る。そして、工作物が砥石車に連れ回り回転する状態となった後に、回し部材が前進動作して工作物に係合する状態となることがある。

しかし、工作物が砥石車に連れ回り回転する状態となってしまうと、その間、砥石車により工作物が適切に研削されなくなり、例えば、真円度や円筒度などについて所望の形状精度を得ることができない。

また、上記のように回し部材の前進する機構に異常が発生した場合の他にも、主軸装置の回転駆動力が工作物に適切に伝達されない状態になることがある。このような場合には、上記のように、工作物が砥石車に連れ回り回転することがある。工作物が砥石車に連れ回り回転することがあれば、上記のように、真円度や円筒度などについての所望の形状精度を得ることができない。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、工作物が砥石車に連れ回り回転していることを判定することができる研削盤を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
工作物を支持し、前記工作物を回転駆動する主軸装置と、
前記工作物の外周面を研削する砥石車を備え、前記砥石車を回転駆動する砥石台と、
前記工作物と前記砥石車とを相対的に接近および離間させる移動装置と、
前記主軸装置、前記砥石台および前記移動装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記主軸装置は、
主軸ハウジングと、
前記主軸ハウジングに回転可能に支持された主軸と、
前記主軸を回転駆動する主軸用モータと、
前記主軸の回転角度を検出する検出器と、
前記制御装置の指令値および前記検出器により検出された前記主軸の回転角度に基づいて前記主軸用モータを駆動する駆動回路と、
を備え、
前記制御装置または前記駆動回路は、
前記検出器により検出された前記主軸の実回転角度と前記主軸用モータへの指令値から求められた前記主軸の理想回転角度との差を用い、前記差が所定閾値を超えた場合、または、前記差の変動幅が所定幅を超えた場合に、前記工作物が前記砥石車に連れ回り回転したと判定する、研削盤にある。

制御装置または駆動回路は、主軸の実回転角度と主軸の理想回転角度との差を用いて、当該差が所定閾値を超えた場合、または、当該差の変動幅が所定幅を超えた場合に、工作物が砥石車に連れ回り回転したと判定する。ここで、工作物が砥石車に連れ回り回転せずに、工作物が砥石車により正常に研削されている状態においては、主軸と工作物とは、一体的に回転する状態となる。例えば、主軸が一定回転となるように制御されている場合には、主軸の実回転角度は主軸の理想回転角度にほぼ一致するため、実回転角度と理想回転角度との差は、非常に小さな値（ほぼゼロ）となる。

一方、工作物が砥石車に連れ回り回転している状態においては、主軸と工作物とが一体的に回転していない状態となる。このとき、主軸の回転と工作物の回転とは異なる状態となる。そして、工作物が一時的に砥石車に連れ回り回転した後に、工作物が主軸と一体的に回転する状態になると、工作物の回転が主軸に逆伝達されることにより、主軸は、正常な場合に対して回転状態が異なる状態となる。

そのため、主軸の実回転角度が、主軸の理想回転角度からずれた角度となる。主軸の実回転角度が主軸の理想回転角度から大きくずれれば、主軸の実回転角度と主軸の理想回転角度との差が所定閾値を超える状態となる。このような状態になれば、工作物が砥石車に連れ回り回転したと判定される。

また、工作物が砥石車に連れ回り回転している状態において、工作物の回転が主軸に逆伝達されるような場合には、主軸の実回転角度が、主軸の理想回転角度からずれた角度となる。主軸の実回転角度が主軸の理想回転角度から大きくずれれば、主軸の実回転角度と主軸の理想回転角度との差が所定閾値を超える状態となる。このような状態になれば、工作物が砥石車に連れ回り回転したと判定される。

また、所定閾値を用いた判定に代えて、次のようにすることができる。上述したように、工作物が一時的に砥石車に連れ回り回転した後に、工作物が主軸と一体的に回転する状態になると、工作物の回転が主軸に逆伝達されることにより、主軸は正常な場合に対して回転状態が異なる状態となる。このとき、主軸の実回転角度と主軸の理想回転角度との差は、正常な場合に比べて大きく変動する状態となる。そのため、主軸の実回転角度と主軸の理想回転角度との差の変動幅が所定幅を超える状態となる。このような状態においても、工作物が砥石車に連れ回り回転したと判定される。

工作物が砥石車に連れ回り回転している状態において、工作物の回転が主軸に逆伝達されるような場合には、主軸の実回転角度と主軸の理想回転角度との差は、正常な場合に比べて大きく変動する状態となる。そのため、主軸の実回転角度と主軸の理想回転角度との差の変動幅が所定幅を超える状態となる。このような状態においても、工作物が砥石車に連れ回り回転したと判定される。

従って、主軸の実回転角度と主軸の理想回転角度とを用いることで、工作物が砥石車に連れ回り回転していることを判定することができるため、工作物の形状精度が悪化することを抑制でき、不良品の発生を抑制できる。

研削盤の平面図である。 研削盤の一部構成についての機能ブロック図である。 （Ａ）正常研削時における工作物と砥石車の回転方向を示す図である。（Ｂ）工作物が砥石車に連れ回り回転している時における工作物と砥石車の回転方向を示す図である。 制御装置と主軸用駆動回路における第一の判定処理の構成を示す図である。 （Ａ）正常研削時における定寸装置の出力値の時間変化（挙動）を示す。（Ｂ）正常研削時における砥石車用モータの動力の時間変化（挙動）を示す。（Ｃ）正常研削時における主軸の実回転角度と主軸の理想回転角度との差の時間変化（挙動）を示す。 （Ａ）連れ回り回転が発生する場合における定寸装置の出力値の時間変化（挙動）を示す。（Ｂ）連れ回り回転が発生する場合における砥石車用モータの動力の時間変化（挙動）を示す。（Ｃ）連れ回り回転が発生する場合における主軸の実回転角度と主軸の理想回転角度との差の時間変化（挙動）を示す。 制御装置と主軸用駆動回路における第二の判定処理の構成を示す図である。

（１．研削盤１の構成）
研削盤１の構成について図１を参照して説明する。研削盤１は、工作物Ｗを回転させ、砥石車Ｔを回転させ、かつ、砥石車Ｔを工作物Ｗに対して工作物Ｗの軸線に交差する方向に相対的に接近させることにより、工作物Ｗの外周面を研削する。

研削盤１は、テーブルトラバース型の研削盤、砥石台トラバース型の研削盤などを適用可能である。また、研削盤１は、円筒研削盤、カム研削盤等を適用可能である。以下においては、研削盤１は、テーブルトラバース型の円筒研削盤を例にあげる。つまり、当該研削盤１は、工作物Ｗを工作物Ｗの軸線方向に移動させ、かつ、砥石車Ｔを工作物Ｗの軸線に交差する方向に移動させる構成である。

研削盤１は、ベッド１０、テーブル２０、主軸装置３０、心押装置４０、砥石台５０、定寸装置６０、制御装置７０を備える。ベッド１０は、設置面上に設置されている。ベッド１０は、Ｘ軸方向の正面側（図１の下側）の幅（Ｚ軸方向長さ）が長く形成されており、Ｘ軸方向の背面側（図１の上側）の幅が短く形成されている。

ベッド１０は、Ｘ軸方向の正面側の上面に、Ｚ軸方向に延在するＺ軸案内面１１を備える。さらに、ベッド１０には、Ｚ軸案内面１１に沿って駆動するＺ軸駆動機構１２を備える。本形態では、Ｚ軸駆動機構１２は、ボールねじ機構１２ａとＺ軸用モータ１２ｂとを備える場合を例にあげる。ボールねじ機構１２ａが、Ｚ軸案内面１１に平行に延在し、Ｚ軸用モータ１２ｂが、ボールねじ機構１２ａを駆動する。

Ｚ軸駆動機構１２を駆動するために、Ｚ軸用駆動回路１２ｃおよびＺ軸用検出器１２ｄが設けられる。Ｚ軸用駆動回路１２ｃは、アンプ回路を含み、Ｚ軸用モータ１２ｂを駆動する。Ｚ軸用検出器１２ｄは、本形態においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、Ｚ軸用モータ１２ｂの回転軸の角度を検出する。なお、Ｚ軸駆動機構１２は、上記のボールねじ機構１２ａを備える構成に代えて、リニアモータなどを適用することもできる。

また、ベッド１０は、Ｘ軸方向の背面側の上面に、Ｚ軸方向に交差する方向に延在する案内面１３を備える。本形態においては、案内面１３は、Ｚ軸に直交するＸ軸方向に延在するＸ軸案内面である。さらに、ベッド１０には、Ｘ軸案内面１３に沿って駆動するＸ軸駆動機構１４を備える。本形態では、Ｘ軸駆動機構１４は、ボールねじ機構１４ａとＸ軸用モータ１４ｂとを備える場合を例にあげる。ボールねじ機構１４ａが、Ｘ軸案内面１３に平行に延在し、Ｘ軸用モータ１４ｂが、ボールねじ機構１４ａを駆動する。

Ｘ軸駆動機構１４を駆動するために、Ｘ軸用駆動回路１４ｃおよびＸ軸用検出器１４ｄが設けられる。Ｘ軸用駆動回路１４ｃは、アンプ回路を含み、Ｘ軸用モータ１４ｂを駆動する。Ｘ軸用検出器１４ｄは、本形態においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、Ｘ軸用モータ１４ｂの回転軸の角度を検出する。なお、Ｘ軸駆動機構１４は、上記のボールねじ機構１４ａを備える構成に代えて、リニアモータなどを適用することもできる。

テーブル２０は、長尺状に形成されており、ベッド１０のＺ軸案内面１１にＺ軸方向（水平左右方向）に移動可能に支持されている。また、テーブル２０は、Ｚ軸ボールねじ機構１２ａのボールねじナットに固定されており、Ｚ軸用モータ１２ｂの回転駆動によってＺ軸方向に移動する。

主軸装置３０は、工作物Ｗを支持し、工作物Ｗを回転駆動する。主軸装置３０は、テーブル２０上のＺ軸方向の一端側に配置されている。主軸装置３０は、主軸ハウジング３１と、主軸３２、主軸用モータ３３と、主軸用検出器３４と、主軸用駆動回路３５と、センタ部材３６と、駆動力伝達機構３７とを備える。

主軸ハウジング３１は、テーブル２０上に固定されている。主軸３２は、主軸ハウジング３１に軸受を介して回転可能に支持される。主軸用モータ３３は、主軸３２を回転駆動する。主軸用検出器３４および主軸用駆動回路３５は、主軸用モータ３３を駆動するために設けられている。主軸用検出器３４は、本形態においては、例えば、エンコーダなどの角度検出器であって、主軸用モータ３３の回転軸の角度を検出する。主軸用駆動回路３５は、アンプ回路を含み、主軸用モータ３３を駆動する。

センタ部材３６は、工作物Ｗの軸方向一端の端面を支持する。センタ部材３６は、主軸ハウジング３１に固定されて回転不能となるように設けられるようにしても良いし、主軸３２に固定されて主軸ハウジング３１に対して回転可能に設けられるようにしても良い。

駆動力伝達機構３７は、主軸３２の端面に設けられており、主軸３２の回転駆動力を工作物Ｗに伝達することで工作物Ｗを回転させる。駆動力伝達機構３７は、例えば、主軸３２の軸線から偏心した位置に設けられた回し部材である。つまり、駆動力伝達機構３７としての回し部材は、主軸３２の軸方向端面から、主軸３２の軸方向に延在する偏心駆動ピンである。当該回し部材は、主軸３２が回転することにより、主軸３２の軸線回りに公転する。

本形態においては、駆動力伝達機構３７としての回し部材は、工作物Ｗに取り付けられたケレＷａに対して回転方向一方に係合することで、工作物Ｗを主軸３２の軸線回りに回転させる。なお、駆動力伝達機構３７としての回し部材は、クランクシャフトのカウンタウエイト部やカムシャフトのカム部などの工作物Ｗの非真円部分に対して回転方向一方に係合することで、工作物Ｗを主軸３２の軸線回りに回転させることもできる。

ここで、本形態において、駆動力伝達機構３７としての回し部材は、主軸３２の軸線方向に進退可能に設けられている。例えば、工作物Ｗの搬入出の際に工作物Ｗと干渉しないように、回し部材に進退可能な機構が設けられる。工作物Ｗの搬入出の際に回し部材を退避させ、工作物Ｗに係合する際に回し部材を前進させる。

回し部材の進退機構に、例えば、スプリング３７ａなどが設けられており、回し部材は、スプリング３７ａの付勢力によって前進する。仮に、回し部材が主軸３２に対して引っ掛かると、回し部材が完全に前進した状態とならない場合がある。このような場合には、回し部材がケレなどとの係合が解除された状態となる。

心押装置４０は、テーブル２０上のＺ軸方向の他端側に配置されている。心押装置４０は、センタ部材４１を備える。センタ部材４１は、工作物Ｗの軸方向他端の端面を支持する。センタ部材４１は、回転不能に設けられるようにしても良いし、回転可能に設けられるようにしても良い。

砥石台５０は、砥石車Ｔを備え、砥石車Ｔを回転駆動する。砥石台５０は、砥石車Ｔの他に、砥石台本体５１、砥石軸５２、砥石車用モータ５３、砥石車用駆動回路５４を備える。

砥石車Ｔは、円盤状に形成されている。砥石車Ｔは、工作物Ｗの外周面を研削するために用いられる。砥石車Ｔは、複数の砥粒を結合材により固定されて構成されている。砥粒には、アルミナや炭化ケイ素などのセラミックス質の材料などにより形成される一般砥粒、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒などが適用される。

砥石台５０は、例えば矩形状に形成されており、ベッド１０のＸ軸案内面１３にＸ軸方向（水平前後方向）に移動可能に支持されている。また、砥石台５０は、Ｘ軸ボールねじ機構１４ａのボールねじナットに固定されており、Ｘ軸用モータ１４ｂの回転駆動によってＸ軸方向に移動する。

砥石軸５２は、砥石台本体５１に軸受を介して回転可能に支持される。砥石軸５２の先端に、砥石車Ｔが固定されており、砥石軸５２の回転によって砥石車Ｔを回転させる。砥石車用モータ５３は、砥石軸５２を回転駆動する。例えば、砥石車用モータ５３は、ベルトを介して砥石軸５２に回転駆動力を伝達する。ただし、砥石車用モータ５３は、砥石軸５２と同軸に配置しても良い。一般に、砥石車用モータ５３の駆動による砥石車Ｔの回転速度は、主軸用モータ３３の駆動による工作物Ｗの回転速度に比べて高速である。

砥石車用駆動回路５４は、砥石車用モータ５３を駆動するために設けられている。砥石車用駆動回路５４は、アンプ回路を含み、砥石車用モータ５３を駆動する。

定寸装置６０は、ベッド１０の上面に設けられ、工作物Ｗの外径寸法を計測する。定寸装置６０は、例えば、工作物Ｗの外周面に接触可能な一対の接触子を備えており、工作物Ｗへの接触部位における外径寸法を計測する。

制御装置７０は、加工制御を実行するＣＮＣ装置である。つまり、制御装置７０は、加工プログラムおよび定寸装置６０による計測結果に基づいて、移動装置としてのＺ軸駆動機構１２およびＸ軸駆動機構１４を駆動して、テーブル２０および砥石台５０の位置制御を行う。つまり、制御装置７０は、テーブル２０および砥石台５０などの位置制御を行うことで、工作物Ｗと砥石車Ｔとを相対的に接近および離間させる。さらに、制御装置７０は、主軸装置３０および砥石台５０の制御を行う。つまり、制御装置７０は、主軸３２の回転制御および砥石車Ｔの回転制御を行う。

（２．研削盤１の機能ブロック構成）
次に、研削盤１の一部構成における機能について図２を参照して説明する。制御装置７０は、加工プログラムおよび定寸装置６０による計測結果に基づいて制御指令値を生成する。制御装置７０は、各駆動回路１２ｃ，１４ｃ，３５，５４に制御指令値を出力し、各駆動回路１２ｃ，１４ｃ，３５，５４は、制御指令値に基づいて各モータ１２ｂ，１４ｂ，３３，５３を駆動する。また、各駆動回路１２ｃ，１４ｃ，３５，５４は、各検出器１２ｄ，１４ｄ，３４による検出結果を取得し、制御指令値に加えて当該検出結果に基づいて各モータ１２ｂ，１４ｂ，３３，５３を駆動する。

（３．工作物Ｗと砥石車Ｔの回転状態）
工作物Ｗと砥石車Ｔの回転状態について図３を参照して説明する。図３の（Ａ）に示すように、正常研削時には、工作物Ｗと砥石車Ｔとは同一方向に回転する。つまり、研削箇所において、工作物Ｗの回転方向の接線ベクトルと砥石車Ｔの回転方向の接線ベクトルとは、反対方向となる。また、砥石車Ｔの回転速度は、工作物Ｗの回転速度に比べて高速である。

ここで、図３の（Ｂ）に示すように、主軸３２の回転駆動力が工作物Ｗに十分に伝達されず、工作物Ｗと砥石車Ｔとの研削抵抗によって、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転する場合がある。この場合、研削箇所において、工作物Ｗの回転方向の接線ベクトルと砥石車Ｔの回転方向の接線ベクトルとは、同一方向となる。そして、工作物Ｗと砥石車Ｔとは反対方向に回転する状態となる。

このような工作物Ｗの連れ回り回転が生じる場合は、例えば、駆動力伝達機構３７の異常時がある。駆動力伝達機構３７としての回し部材が主軸３２との引っ掛かりなどによって完全に前進した状態とならない場合に起こり得る。回し部材が一時的に前進しない状態となると、工作物Ｗが連れ回り回転する状態となる。

また、回し部材のような駆動力伝達機構３７を用いない場合において、例えば、センタ部材３６と工作物Ｗとの摩擦力により、主軸３２の回転駆動力が工作物Ｗに伝達される場合がある。この場合、研削抵抗が非常に大きい場合に、工作物Ｗが、主軸３２の回転駆動力によって回転するのではなく、砥石車Ｔに連れ回り回転することがある。

ここで、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転するのは、工作物Ｗおよび砥石車Ｔの相互押圧力が大きい場合である。粗研においては、砥石車Ｔの送り速度が大きい。そのため、粗研において工作物Ｗが研削されない状態になると、工作物Ｗおよび砥石車Ｔの相互押圧力が大きくなる。そして、工作物Ｗおよび砥石車Ｔの相互押圧力が大きくなると、両者の摩擦力が大きくなり、さらに、砥石車Ｔの砥粒の引っ掛かり力が大きくなる。従って、精研や微研の時に比べて、粗研の時に、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転する可能性が高くなる。

（４．連れ回り回転に関する第一の判定処理）
図３の（Ｂ）に示すように工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転しているか否かを判定する第一の判定処理について、図４を参照して説明する。第一の判定処理は、制御装置７０および主軸用駆動回路３５が行う処理である。図４において、制御装置７０の内部に示すブロックである判定７０ａと閾値設定７０ｂと判定後処理７０ｃは、制御装置７０内のプログラムにより実行される機能を意味する。主軸用駆動回路３５の内部に示す機能要素は、形成された回路により実行される機能を意味する。

図４に示すように、制御装置７０が、主軸用駆動回路３５に主軸用モータ３３を回転駆動するための速度指令値を出力し、さらに、速度指令値を積分することにより得られる位置指令値を出力する。

主軸用駆動回路３５は、制御装置７０から取得した速度指令値および位置指令値、ならびに、主軸用検出器３４により検出された主軸３２の実回転角度を取得し、速度指令値、位置指令値および実回転角度に基づいて主軸用モータ３３の駆動を行う。この機能は、連れ回り回転とは無関係の基本的な処理となる。

詳細には、主軸用駆動回路３５の位置カウンタ３５ｆが、主軸用検出器３４により検出された主軸３２の実回転角度を取得し、実回転角度の位置を表すカウント値を得る。そして、主軸用駆動回路３５の位置偏差生成部３５ａが、制御装置７０から取得した位置指令値と、位置カウンタ３５ｆの出力値との差である位置偏差を生成する。位置偏差は、制御装置７０から取得した位置指令値と、主軸用検出器３４により検出された主軸３２の回転角度との差に相当する。

主軸用駆動回路３５の位置制御処理部３５ｂが、入力した位置偏差に位置ループゲインを乗算した出力値を生成する。また、位置速度変換部３５ｅが、位置カウンタ３５ｆの出力値を速度値に変換する。

続いて、主軸用駆動回路３５の速度偏差生成部３５ｃが、制御装置７０から出力される速度制御値、位置制御処理部３５ｂの出力値、および、位置速度変換部３５ｅによる出力値に基づいて、速度偏差を生成する。主軸用駆動回路３５の速度制御処理部３５ｄが、入力した速度偏差に速度ループゲインを乗算することにより、主軸用モータ３３の駆動信号を出力する。

ここで、制御装置７０が出力する位置指令値は、速度指令値から求められた主軸３２の理想回転角度に相当する。理想回転角度は、例えば、速度指令値を逐次積分することによって生成されるようにすれば良い。主軸用駆動回路３５は、速度制御がメインであり、位置制御は補助的に行っている。補助的に行うために、位置制御処理部３５ｂで大きく増幅しない。あるいは、位置制御を補助的に行わないよう位置制御処理部３５ｂは無くても良い。

一方、主軸用駆動回路３５は、上述したように、主軸用検出器３４により検出された主軸３２の実回転角度を取得する。ここで、主軸用検出器３４の分解能は、主軸用検出器３４としてエンコーダを用いるため、十分に高い。従って、主軸３２が高速回転したとしても、主軸用駆動回路３５が取得する主軸３２の実回転角度を取得することができる。

続いて、主軸用駆動回路３５は、主軸３２の理想回転角度と主軸３２の実回転角度との差を生成する。本形態においては、上述したように、位置偏差生成部３５ａが、制御装置７０から出力される位置指令値と、主軸用検出器３４により検出された主軸３２の実回転角度から実回転角度の位置を表すカウント値との位置偏差を生成している。この位置偏差が、主軸３２の理想回転角度と主軸３２の実回転角度との差となる。

そして、主軸用駆動回路３５は、生成した差（位置偏差）を、制御装置７０へ出力する。ここで、制御装置７０において、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転しているか否かを判定するための所定閾値Ｔｈが予め設定されている。制御装置７０は、主軸用駆動回路３５から取得した差（位置偏差）と予め設定されている所定閾値Ｔｈとに基づいて、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転しているか否かを判定する。続いて、制御装置７０は、連れ回り回転したと判定された場合に、判定後処理を実施する。判定後処理は、例えば、主軸装置３０の駆動の停止、研削の停止、警告の出力、作業者や管理者への通知などである。

（５．連れ回り回転の判定方法）
上記の第一の判定処理においては、制御装置７０が、主軸３２の実回転角度と主軸３２の理想回転角度との差に基づいて、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転しているか否かの判定を行う。以下に、連れ回り回転の判定方法について、図４～図６を参照して説明する。

まず、図５を参照して、正常研削時について説明する。図５の（Ａ）は、正常研削時における定寸装置６０の出力値の時間変化（挙動）を示す。図５の（Ｂ）は、正常研削時における砥石車用モータ５３の動力の時間変化（挙動）を示す。図５の（Ｃ）は、正常研削時における主軸３２の実回転角度と主軸３２の理想回転角度との差の時間変化（挙動）を示す。

図５の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）において、時刻ｔ１～ｔ６は、次のとおりである。時刻ｔ１は、砥石車Ｔを工作物Ｗに向けて早送り動作による接近開始時である。時刻ｔ２は、工作物Ｗの粗研開始時である。時刻ｔ３は、粗研から精研（第一次仕上げ加工）への切り替わり時である。時刻ｔ４は、精研から微研（第二次仕上げ加工）への切り替わり時である。時刻ｔ５は、微研からスパークアウトへの切り替わり時である。時刻ｔ６は、スパークアウトの終了時、すなわち研削終了時である。主軸３２の回転速度、砥石車Ｔの回転速度は、粗研、精研、微研、スパークアウト共に同じである。砥石車Ｔの工作物Ｗに対するＸ軸方向の切込み速度は、粗研、精研、微研の順に低下する。スパークアウト時の砥石車Ｔの工作物Ｗに対するＸ軸方向の切込み速度は、ゼロである。

ここで、定寸装置６０による計測は、時刻ｔ２の粗研開始時から、時刻ｔ６の研削終了時まで行う。また、主軸３２の実回転角度と主軸３２の理想回転角度との差の生成処理は、粗研のときのみ実施する。

図５の（Ａ）（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２に粗研が開始される（粗研送り動作が開始される）と、初期においては、クーラント動圧がかかることで砥石車用モータ５３の動力が増加する。続いて、工作物Ｗが撓み変形することで、砥石車用モータ５３の動力がさらに増加する。この間、工作物Ｗはまだ研削されていない。

続いて、工作物Ｗの研削が開始されると、定寸装置６０の値（定寸値）が減少し始める。そして、時刻ｔ３に粗研を終了する。粗研の間（ｔ２～ｔ３）、図５の（Ｃ）に示すように、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転していない状態であれば、主軸３２の実回転角度と主軸３２の理想回転角度との差は、ほぼゼロとなる。詳細には、当該差は、上限の所定閾値Ｔｈより小さく、下限の所定閾値－Ｔｈより大きい。つまり、当該差は、所定閾値Ｔｈの絶対値を超えない。さらに、当該差の変動幅は、所定幅ΔＡよりも小さい。

このような現象となる理由は、次のとおりである。工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転せずに、工作物Ｗが砥石車Ｔにより正常に研削されている状態においては、主軸３２と工作物Ｗとは、一体的に回転する状態となる。さらに、主軸３２は、一定回転となるように一定速度制御が行われている。従って、主軸３２の実回転角度は、主軸３２の理想回転角度にほぼ一致する状態となり、実回転角度と理想回転角度との差は、非常に小さな値（ほぼゼロ）となる。

続いて、時刻ｔ３にて精研が開始されると、砥石車用モータ５３の動力が小さくなり、さらに、時刻ｔ４にて微研が開始されると、当該動力がさらに小さくなり、時刻ｔ６においてスパークアウトが終了するときには当該動力がほぼゼロとなる。そして、定寸装置６０の値（定寸値）は、粗研、精研、微研、スパークアウトの順に工程が進むに従って、目標寸法に近づいて行く。

次に、粗研の途中において、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転する状態が発生する場合について、図６を参照して説明する。上述したように、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転するのは、粗研時である可能性が高い。以下には、粗研時に連れ回り回転する場合について説明する。

図６において、時刻ｔ２ａの時に、例えば、駆動力伝達機構３７としての回し部材と主軸３２とが引っ掛かることにより、回し部材が前進動作できずに、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転し始めるものとする。

時刻ｔ１からｔ２ａまでは、図５に示すように、正常研削時と同一の挙動となる。時刻ｔ２ａにて工作物Ｗが連れ回り回転し始めると、工作物Ｗは砥石車Ｔとの相対回転が生じないため、基本的には研削されない。ただし、理想状態とは異なる相対回転が生じる場合には、工作物Ｗの一部が局所的に研削される。従って、図６の（Ａ）に示すように、定寸装置６０の値（定寸値）は、時刻ｔ２ａ以降において、図５の（Ａ）に示すような変化とは異なり、乱れた変化をする。

図６の（Ｂ）に示すように、工作物Ｗの研削が基本的には行われないため、砥石車用モータ５３の動力は、急減する。そして、工作物Ｗと砥石車Ｔとの相対回転の程度に応じて、僅かに変動することがある。

そして、工作物Ｗが連れ回り回転する状態となった後に、回し部材と主軸３２との引っ掛かりが解除されて、回し部材が前進動作して工作物Ｗに係合する状態となることがある。そうすると、主軸３２には、回し部材を介して、連れ回り回転していた工作物Ｗの回転が逆伝達される。具体的には、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転の後に、回し部材が工作物Ｗに係合する際に、工作物Ｗと回し部材とが衝突することがある。当該衝突によって、工作物Ｗの回転が回し部材に逆伝達され、回し部材から主軸３２に逆伝達される。

従って、主軸３２の実回転角度が、主軸３２の理想回転角度からずれた角度となる。特に、図６の（Ｃ）に示すように、主軸３２の実回転角度と主軸３２の理想回転角度との差は、時刻ｔ２ａ以降、大きく変動する。特に、図３の（Ａ）（Ｂ）に示したように、連れ回り回転においては、工作物Ｗが正常時に対して逆回転となる。この場合、工作物Ｗと回し部材との衝突力が大きくなるため、変動も大きくなる。

主軸３２の実回転角度が主軸３２の理想回転角度から大きくずれれば、図６の（Ｃ）に示すように、主軸３２の実回転角度と主軸３２の理想回転角度との差が上限の所定閾値Ｔｈを超える状態となる。また、当該差が、下限の所定閾値－Ｔｈを超える（下回る）場合もある。このような状態になれば、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転したと判定される。

また、当該差が所定閾値Ｔｈを超えたか否かにより判定する場合の他に、次のように行うこともできる。上述したように、主軸３２は、工作物Ｗの連れ回り回転の影響を受けると共に、主軸用モータ３３の回転駆動によって駆動される。この場合の主軸３２の実回転角度と主軸３２の理想回転角度との差は、正常な場合に比べて大きく変動する状態となる。そのため、当該差の変動幅が、所定幅ΔＡを超える状態となる。このような状態においても、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転したと判定できる。

また、上述したように、回し部材のような駆動力伝達機構３７を用いない場合において、研削抵抗が非常に大きい場合に、工作物Ｗが、主軸３２の回転駆動力によって回転するのではなく、砥石車Ｔに連れ回り回転することがある。工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転している状態において、工作物Ｗの回転が主軸３２に逆伝達される場合がある。この場合にも、上記同様に、主軸３２の実回転角度が、主軸３２の理想回転角度からずれた角度となる。そして、所定閾値Ｔｈ、または、所定幅ΔＡを用いて判定することで、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転したと判定できる。

主軸用モータ３３は、正常時のように、主軸３２を、回転方向一方（図３の（Ａ））へ一定回転させようとする。一方、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転するため、センタ部材３６と工作物Ｗとの摩擦力によって、主軸３２が、連れ回り回転している工作物Ｗの回転方向（図３の（Ｂ））に回転しようとする。従って、主軸３２の実回転角度は、主軸用モータ３３による回転駆動力と工作物Ｗからの回転駆動力とによって、図６の（Ｃ）に示すように、大きく変動する状態となる。

この場合においても、制御装置７０は、主軸３２の実回転角度と主軸３２の理想回転角度との差が、所定閾値Ｔｈ（または－Ｔｈ）を超える場合、または、当該差の変動幅が所定幅ΔＡを超える場合には、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転したと判定することができる。なお、所定閾値Ｔｈのみによる判定を行っても良いし、所定幅ΔＡのみによる判定を行っても良いし、両者による判定を行っても良い。

（６．連れ回り回転に関する第二の判定処理）
図３の（Ｂ）に示すように工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転しているか否かを判定する第二の判定処理について、図７を参照して説明する。第二の判定処理は、第一の判定処理と同様に、制御装置７０および主軸用駆動回路３５が行う処理である。図７において、制御装置７０の内部に示すブロックは、制御装置７内のプログラムにより実行される機能を意味する。主軸用駆動回路３５の内部に示すブロックである判定３５ｇと閾値設定３５ｈは、主軸用駆動回路３５内のプログラムにより実行される機能を意味する。主軸用駆動回路３５の内部に示す機能要素は、形成された回路により実行される機能を意味する。

第二の判定処理は、第一の判定処理に対して、主軸用駆動回路３５が連れ回りの判定を行う点が異なる。以下、両者の相違点に関連する部分のみについて説明する。第二の判定処理において、主軸用駆動回路３５の位置偏差生成部３５ａが、主軸３２の理想回転角度と主軸３２の実回転角度との差（位置偏差）を生成する。主軸用駆動回路３５の判定３５ｇにおいては、生成した当該差（位置偏差）に基づいて、工作物Ｗが砥石車Ｔに連れ回り回転しているか否かが判定される。

そして、主軸用駆動回路３５の判定３５ｇによる連れ回り回転しているか否かの判定結果は、制御装置７０へ出力される。制御装置７０は、主軸用駆動回路３５から取得した判定結果に基づいて、連れ回り回転したとの判定結果である場合に、判定後処理を実施する。判定後処理は、例えば、主軸装置３０の駆動の停止、研削の停止、警告の出力、作業者や管理者への通知などである。

１ 研削盤
１２ Ｚ軸駆動機構（移動装置）
１４ Ｘ軸駆動機構（移動装置）
３０ 主軸装置
３１ 主軸ハウジング
３２ 主軸
３３ 主軸用モータ
３４ 主軸用検出器
３５ 主軸用駆動回路
５０ 砥石台
７０ 制御装置
Ｔｈ 所定閾値
Ｔ 砥石車
Ｗ 工作物
ΔＡ 所定幅

Claims (7)

1. 工作物を支持し、前記工作物を回転駆動する主軸装置と、
   前記工作物の外周面を研削する砥石車を備え、前記砥石車を回転駆動する砥石台と、
   前記工作物と前記砥石車とを相対的に接近および離間させる移動装置と、
   前記主軸装置、前記砥石台および前記移動装置を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記主軸装置は、
   主軸ハウジングと、
   前記主軸ハウジングに回転可能に支持された主軸と、
   前記主軸を回転駆動する主軸用モータと、
   前記主軸の回転角度を検出する検出器と、
   前記制御装置の指令値および前記検出器により検出された前記主軸の回転角度に基づいて前記主軸用モータを駆動する駆動回路と、
   を備え、
   前記制御装置または前記駆動回路は、
   前記検出器により検出された前記主軸の実回転角度と前記主軸用モータへの指令値から求められた前記主軸の理想回転角度との差を用い、前記差が所定閾値を超えた場合、または、前記差の変動幅が所定幅を超えた場合に、前記工作物が前記砥石車に連れ回り回転したと判定する、研削盤。
2. 前記工作物が前記砥石車に連れ回り回転することによって、前記工作物の回転が前記主軸に逆伝達されることで、前記主軸の実回転角度が、前記主軸の理想回転角度からずれた角度となる、請求項１に記載の研削盤。
3. 前記駆動回路は、前記差を生成すると共に、生成した前記差を前記制御装置へ出力し、
   前記制御装置は、前記駆動回路から取得した前記差に基づいて前記工作物が前記砥石車に連れ回り回転しているか否か判定する、請求項１または２に記載の研削盤。
4. 前記駆動回路は、前記差を生成し、前記差に基づいて前記工作物が前記砥石車に連れ回り回転しているか否かを判定し、判定結果を前記制御装置へ出力し、
   前記制御装置は、前記駆動回路から前記判定結果を取得する、請求項１または２に記載の研削盤。
5. 前記制御装置は、前記工作物が前記砥石車に連れ回り回転したと判定された場合に、前記主軸装置の駆動を停止する、請求項１～４のいずれか１項に記載の研削盤。
6. 前記制御装置または前記駆動回路は、粗研時の前記差に基づいて前記工作物が前記砥石車に連れ回り回転しているか否かを判定する、請求項１～５のいずれか１項に記載の研削盤。
7. 正常研削時における前記工作物の回転方向は、前記工作物が前記砥石車に連れ回り回転する際の前記工作物の回転方向に対して反対方向である、請求項１～６のいずれか１項に記載の研削盤。

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