JP3632225B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、工作物の外径を研削する研削装置に関する。詳細にはインプロセス定寸装置を有する研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒研削盤等の研削装置においては、図１７に示すように、主軸台と心押台のセンタ１５ａ，１６ａにより支持した工作物Ｗに対し回転する砥石車１９を有する砥石台を送り込んで被研削面Ｗａの外径を研削している。この種の円筒研削加工においては、高い精度を得るために定寸装置２４を用いて研削中に被研削面Ｗａの外径を計測しながら加工を行っている（インプロセス定寸制御）。
【０００３】
この定寸装置２４は工作物Ｗの被研削面Ｗａの外径寸法を連続的に測定し、その測定信号（アナログ信号）をＡ−Ｄコンバータを介して研削装置の制御装置に出力するようになっている。この入力された測定値は研削装置の制御装置にて所定のサンプリング周期で使用されその瞬間における測定値とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１５に定寸装置２４にて測定した被研削面Ｗａの外径寸法（以下、工作物径という）ｄｗおよび砥石台駆動用のサーボモータに取り付けられたエンコーダからの出力から測定した砥石台の位置（以下、砥石位置という）ｄｘの時間推移を示した測定結果の一例を示す。なお、砥石位置ｄｘは定寸装置２４のサンプリング周期と同じ周期で測定されており、測定値は工作物Ｗの被研削面Ｗａの外径に変換してある。すなわち、工作物Ｗの回転軸線から砥石車１９の先端位置までの距離を半径としたときの直径の値として格納される。図１５の径ｄｗおよび砥石位置ｄｘはマクロ的に見ると直線的に変化している。ところが、図１６に示す工作物径ｄｗの時間推移の拡大図のように工作物径ｄｗをミクロ的に見ると、トルクの変動に起因する周期的な変動やノイズによるバラツキが発生している。ただし、このバラツキは工作物径ｄｗに対して誤差範囲内にあるため、工作物径ｄｗの値を直接利用する場合や砥石位置ｄｘとの差である研削残量を算出する場合には影響を与えない。しかし、工作物径ｄｗ変位の傾きである工作物径の変化率を計算する場合にはその誤差が拡散されるために測定された工作物径ｄｗを直接利用して工作物径ｄｗの変化率を算出することができないといった問題があった。
【０００５】
また、この定寸装置２４を用いて工作物Ｗと砥石車１９の接触点を検知する場合、工作物径ｄｗの変化を監視し、工作物径ｄｗの値が減少し始めた時を砥石車１９と工作物Ｗの接触点として検知することが行われているが、上述したトルク変動に起因する周期的な変動やノイズによるバラツキにより、砥石車１９と工作物Ｗの接触点が実際の接触点とずれるといった問題があった。
【０００６】
さらに、インプロセス定寸制御においては、定寸装置２４からの測定値（工作物径ｄｗ）に従って研削加工が行われるため、定寸装置２４に何らかの要因で不都合が生じ、誤った測定値（工作物径ｄｗ）が研削装置の制御装置に出力されると正常な加工が行われなくなる。そして、砥石車１９による研削加工が行われているにもかかわらず、定寸装置２４からの測定値（工作物径ｄｗ）が変化しない場合には、砥石車１９による切り込みが継続され工作物Ｗの目標加工径を越えても切り込みがなされてしまい、手直し加工の不可能な工作物Ｗが発生してしまうという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するための請求項１記載の発明の構成は、定寸装置を用いて加工中の工作物径を測定しながら研削加工を行う研削装置において、前記定寸装置により測定される工作物径を所定のサンプリング周期で入力し、工作物径の測定値として記憶保持する測定値保持手段と、前記測定値保持手段により記憶保持されている前記工作物径の少なくとも工作物１回転当たりの測定回数分の前記工作物の測定値を平均化した工作物径の平均値を前記サンプリング周期毎に求める測定値平均化手段と、前記測定値平均化手段により求められた前記工作物径の平均値の変化の傾きを算出し、この傾きに前記サンプリング周期に前記測定回数を乗じて求められる時間の半分を乗じることにより補正した平均化工作物径を求める平均値補正手段と、前記平均値補正手段により求められた前記平均化工作物径を前記定寸装置の測定時における工作物径として砥石台の送りを制御する制御手段とからなる。
【０００８】
また、請求項２記載の構成は、前記研削装置において、前記砥石台の位置を前記所定のサンプリング周期にて測定する砥石位置測定手段と、前記平均化工作物径と前記砥石台の位置とから前記定寸装置の測定時における研削残量を算出する研削残量算出手段と、前記研削残量算出手段により求められた前記研削残量に基づき砥石車と前記工作物が接触したことを検知する接触検知手段とからなる。
【０００９】
さらに、請求項３記載の発明の構成は、請求項２記載の研削装置において、前記測定値保持手段に保持された前記工作物径から工作物径の変化量を前記サンプリング周期毎に算出する径変化量算出手段と、前記研削残量算出手段により算出された前記研削残量と前記径変化量算出手段により算出された前記工作物径の変化量に基づき前記定寸装置の異常を判断する定寸装置異常判別手段とからなる。
【００１０】
【作用】
請求項１に係る本発明の作用は、定寸装置による工作物径の測定が開始されると、あらかじめ設定されているサンプリング周期で工作物径の測定値が入力され、測定値保持手段により記憶保持される。そして、測定値平均化手段によって前記測定値保持手段に記憶保持されている工作物径の測定値の少なくとも工作物１回転当たりの測定回数分の工作物の測定値から工作物径の平均値が前記所定のサンプリング周期で随時求められる。続いて、前記測定値平均化手段によって求められた工作物径の平均値を平均値補正手段により時間的に補正し平均化工作物径が求められる。以上により求められた平均化工作物径を定寸装置の測定時の工作物径として制御手段により砥石台の送りを制御して研削加工を行う。
【００１１】
また、請求項２に係る発明の作用は、砥石位置測定手段によって前記所定のサンプリング周期にて測定された砥石台の位置と前記平均化工作物径から前記研削残量が研削残量算出手段にて算出される。そして、この研削残量の値に基づいて工作物と砥石車の接触が接触検知手段にて検出される。
さらに、請求項３に係る発明の作用は、定寸装置による工作物径の測定が開始されると、工作物径測定手段によりあらかじめ設定されているサンプリング周期で工作物径が入力される。この入力された工作物径は、測定値保持手段により記憶保持される。そして、径変化量算出手段によって前記測定値保持手段に記憶保持されいる工作物径の測定値から工作物径の変化量が前記所定のサンプリング周期毎に随時求められる。また、砥石位置測定手段により前記所定のサンプリング周期毎に測定された砥石台の位置と前記径変化量算出手段によって算出された工作物径の変化量に基づいて定寸装置の異常が定寸装置異常判別により判別される。
【００１２】
【実施例】
以下図面に基づき本発明の実施例を説明をする。
図１は本発明の実施例である研削装置の全体構成図であり、研削盤１０のベッド１１上に左右方向（Ｚ方向）移動可能に案内支持した工作物テーブル１２上には、主軸１５を軸承する主軸台１４と心押台１６が左右方向に対向して同軸的に設けられ、工作物Ｗは主軸１５と心押台１６に設けたセンタ１５ａ，１６ａにより両端が支持されている。主軸１５は主軸台１４に設けたモータ１８により回転駆動され、工作物Ｗは左端部が主軸１５から突設された回止め部材１７に係合されて主軸１５と共に回転される。
【００１３】
また、ベッド１１上には、Ｚ方向と直交する水平なＸ方向に移動可能に砥石台１３が案内支持され、この砥石台１３にはＣＢＮ砥石等の砥石車１９が主軸１５と平行な砥石軸２０により軸承され、Ｖベルト回転伝達機構２１を介してモータ２２により回転駆動される。ベッド１１に設けたサーボモータ２３は、数値制御装置３０のパルス分配回路３４から分配される制御パルスに基づいて作動する駆動回路４１により制御駆動され、図略の送りねじ装置を介して砥石台１３にＸ方向の送りを与えるものである。エンコーダ等の位置検出器２５はサーボモータ２３の回転角度を介して砥石台１３の移動位置を検出し、この検出値はセンサコントローラ４２を介して数値制御装置３０に入力される。
【００１４】
工作物テーブル１２上に設置された定寸装置２４は、１対の測定子３４ａの先端部を研削中の工作物Ｗの被研削面に係合してその外径寸法を連続的に直接測定し、その測定信号（アナログ信号）は数値制御装置３０に入力される。
数値制御装置３０は、図１に示すように、研削装置全体を制御し管理する中央処理装置（ＣＰＵ）３１、メモリ３２、外部とのデータの授受を行うインタフェース３３、及びＣＰＵ３１からの指令に応じて駆動パルスを分配送出するパルス分配回路３４を備えている。ＣＰＵ３１には、Ａ−Ｄコンバータ３５を介して定寸装置２４が接続され、またセンサコントローラ４２が接続されている。このセンサコントローラ４２はＣＰＵ３１により制御され、前述の位置検出器２５が接続されている。更に、インタフェース３３には、制御データ等を入力するキーボード等の入力装置４０が接続され、またパルス分配回路３４には、駆動回路４１を介して前述のサーボモータ２３が接続されている。メモリ３２には、工作物Ｗを加工するための加工プログラム及びその他のデータ等が格納されている。また、メモリ３２には後述する砥石位置ｄｘおよび工作物径ｄｗ、砥石位置の平均値Ａｄｘおよび工作物径の平均値Ａｄｗ並びに平均化砥石位置ＤＸおよび平均化工作物径ＤＷをそれぞれ工作物１回転当たりの測定回数分ずつ記憶保持する第１バッファ３２ａ、第２バッファ３２ｂおよび第３バッファ３２ｃがそれぞれ設けられている。
【００１５】
次に、上記のように構成された本実施例の動作を、図２に示すフローチャート並びに図３、図４および図５に示す説明図により説明する。
数値制御装置３０のＣＰＵ３１は入力装置４０からの指令により研削装置が作動を開始すると砥石車１９を回転し、主軸台１４と心押台１６により支持された工作物Ｗがモータ１８により所定の速度で回転する。また、定寸装置２４の測定も開始される。そして、図２のフローチャートに示すプログラムが実行される。ただし、以下の各ステップは全てサンプリング周期Δｔ毎に実行されるものとする。なお、サンプリング周期Δｔとは定寸装置２４にて測定される工作物Ｗの被研削面の外形寸法をサンプリングする時間である。
【００１６】
まず、ステップ１０１にて定寸装置２４によって測定された工作物Ｗの被研削面の外径（以下、工作物径という）ｄｗがＡ−Ｄコンバータ３５を介してデジタル信号としてＣＰＵ３１に入力される。なお、説明のため、時刻ｔにおける工作物径をｄｗ（ｔ）と記す。
続くステップ１０２にて位置検出器２５によって測定された砥石台１３の切り込み位置（以下、砥石位置という）ｄｘがセンサコントローラ４２を経てＣＰＵ３１に入力される。なお、説明のため、時刻ｔにおける砥石位置をｄｘ（ｔ）と記す。また、この砥石位置ｄｘの値は工作物Ｗの被研削面の外径、すなわち、工作物Ｗの回転軸線から砥石車１９の先端位置までの距離を半径としたときの直径の値に換算されているものとする。
【００１７】
ステップ１０３にて、ステップ１０１で入力された工作物径ｄｗ（ｔ）および後述する第１バッファ３２ａ（図３参照）内に記憶保持されている工作物径ｄｗ（ｔ−Δｔ），ｄｗ（ｔ−２ＮΔｔ），．．．，ｄｗ（ｔ−（Ｎ−１）Δｔ）から次式より工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ）が算出される。
【００１８】
【数１】

【００１９】
この式（１）にて算出される工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ）は、工作物１回転中に測定された工作物径ｄｗの平均値である。なお、Ｎは工作物１回転当たりの工作物径測定回数であり、工作物Ｗの回転速度と前記サンプリング周期Δｔから決定される。
続いてステップ１０３同様にステップ１０４にて、ステップ１０２で入力された砥石位置ｄｘ（ｔ）および後述する第１バッファ３２ａ（図３参照）内に記憶保持されている砥石位置ｄｘ（ｔ−Δｔ），ｄｘ（ｔ−２ＮΔｔ），．．．，ｄｘ（ｔ−（Ｎ−１）Δｔ）から次式より砥石位置の平均値Ａｄｘ（ｔ）が算出される。
【００２０】
【数２】

【００２１】
ステップ１０５にて、前記入力された工作物径ｄｗおよび砥石位置ｄｘがメモリ３２内に設けられた第１バッファ３２ａに、前記算出された工作物径の平均値Ａｄｗおよび砥石位置の平均値Ａｄｘが第２バッファ３２ｂにそれぞれ格納される。
第１バッファ３２ａは図３に示すように、工作物１回転当たりの測定回数Ｎ個分の工作物径ｄｗおよび砥石位置ｄｘが格納される領域が設けられており、容量を越えたバッファ内の測定値（工作物径ｄｗおよび砥石位置ｄｘ）は古いものから削除され、常に１回前の測定値から工作物１回転分の測定値（ｄｗ（ｔ−Δｔ）からｄｗ（ｔ−ＮΔｔ）およびｄｘ（ｔ−Δｔ）からｄｘ（ｔ−ＮΔｔ））が保持されるようになっている。例えば、サンプリング周期Δｔが１０ｍｓで、工作物Ｗの回転数が２００／ｍｉｎとすると、工作物１回転あたりの測定回数Ｎは３０となり、３０個の測定値ｄｗ，ｄｘがそれぞれ保持される。
【００２２】
第２バッファ３２ｂは図４に示すように、工作物１回転当たりの測定回数Ｎ個分の工作物径の平均値Ａｄｗおよび砥石位置の平均値Ａｄｘが格納される領域が設けられており、第１バッファ３２ａ同様に容量を越えたバッファ内の測定値（工作物径の平均値Ａｄｗおよび砥石位置の平均値Ａｄｘ）は古いものから削除され、常に１回前の算出値から工作物１回転分の算出値（Ａｄｗ（ｔ−Δｔ）からＡｄｗ（ｔ−ＮΔｔ）およびＡｄｘ（ｔ−Δｔ）からＡｄｘ（ｔ−ＮΔｔ））が保持されるようになっている。
【００２３】
ステップ１０６にて工作物径ｄｗおよび砥石位置ｄｘがそれぞれ２Ｎ回以上測定されたか否かの判別がなされる。これは、第２バッファ３２ｂ内の工作物径の平均値Ａｄｗおよび砥石位置の平均値Ａｄｘの値が、測定値（工作物径ｄｗおよび砥石位置ｄｘ）のみから算出された値ですべて満たされたか否かの判別を行っている。すなわち、定寸装置２４による測定が始まってから工作物Ｗが１回転するまでは、第１バッファ３２ａ内の値は測定値ｄｗ，ｄｘで満たされないため、工作物Ｗが測定開始から２回転するまでは平均値Ａｄｗ，Ａｄｘの値は誤った値が算出される。そして、ステップ１０６で、測定回数が２Ｎ以上と判断される、すなわち、工作物Ｗが測定開始から２回転した場合にはステップ１０７に移行し、測定回数が２Ｎに満たない場合にはステップ１０１からステップ１０５を繰り返す。
【００２４】
ステップ１０７に移行すると、平均化工作物径ＤＷが次式にて算出される。
【００２５】
【数３】

【００２６】
この平均化工作物径ＤＷは、式（１）にて算出した工作物径の平均値Ａｄｗに時間的な補正をした値ある。すなわち、図６に示すように、算出した工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ）は工作物径の測定値ｄｗ（ｔ）に対してほぼ半回転分の時間差（Ｎ−１）Δｔ／２を有している。そこで、工作物Ｗの１回転中の工作物径ｄｗの変化を線形と仮定し、前回の工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ−ＮΔｔ）と今回の工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ）とから工作物径の変位の傾き（Ａｄｗ（ｔ）−Ａｄｗ（ｔ−ＮΔｔ））／ＮΔｔを算出し、この工作物径の変位の傾きに時間差（Ｎ−１）Δｔ／２を乗して工作物径の変位量を求めて今回の工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ）に加えて補正している。以上の演算により算出された平均化工作物径ＤＷ（ｔ）は時刻ｔにおける工作物径の測定値ｄｗからトルク変動に起因する周期的な変動やノイズによるバラツキを除去された値になる。そして、この平均化工作物径ＤＷ（ｔ）を時刻ｔでの工作物径として以下のステップを実行する。なお、図示はしないが測定を開始して一番最初に算出された平均化工作物径ＤＷは初期工作物径Ｄ０としてメモリに記憶保持される。
ステップ１０８にて、平均化砥石位置ＤＸ（ｔ）が平均化工作物径ＤＷと同様に次式にて算出される。
【００２７】
【数４】

【００２８】
そして、工作物径ＤＷと同様に、平均化砥石位置ＤＸ（ｔ）を時刻ｔでの砥石位置として以下のステップを実行する。ただし、後述するステップ１１３等で砥石位置ｄｘは変化量を算出しないので、ステップ１０４、ステップ１０８等を行わず、砥石位置の測定値ｄｘをそのまま使用してもよい。
ステップ１０９にて工作物径ｄｗおよび砥石位置ｄｘがそれぞれ３Ｎ回以上測定されたか否かの判別がなされる。これは、後述する第３バッファ３２ｃ内に平均化工作物径ＤＷおよび平均化砥石位置ＤＸの値がすべて満たされたか否かの判別を行っている。すなわち、定寸装置２４による測定が始まってから工作物Ｗが３回転すると第３バッファ３２ｃ内に平均化工作物径ＤＷおよび平均化砥石位置ＤＸが満たされる。そして、ステップ１０９で、測定回数が３Ｎ以上と判断される、すなわち、工作物Ｗが測定開始から３回転した場合にはステップ１１０に移行し、測定回数が２Ｎに満たない場合にはステップ１１５に移行する。
【００２９】
ステップ１１５に移行すると、前記式（３）および式（４）で算出された平均化工作物径ＤＷおよび平均化砥石位置ＤＸがメモリ３２内に設けられた第３バッファ３２ｃに記憶され、ステップ１０１に戻る。なお、この第３バッファ３２ｃは図５に示すように、第１第２バッファ３２ａ、３２ｂ同様、Ｎ個の平均化工作物径ＤＷおよび平均化砥石位置ＤＷが格納される領域が設けられており、容量を越えたバッファ内の算出値ＤＷ，ＤＸは古いものから削除され、常に１回前の算出値からＮ分の算出値（ＤＷ（ｔ−Δｔ）からＤＷ（ｔ−ＮΔｔ）およびＤＸ（ｔ−Δｔ）からＤＸ（ｔ−ＮΔｔ））が保持されるようになっている。
【００３０】
一方、ステップ１１０に移行すると、砥石位置ＤＸと工作物径ＤＷの差である研削残量ＤＲが次式で算出される。
【００３１】
【数５】

【００３２】
次にステップ１１１にて、定寸装置２４の異常判断の処理が行われる。この定寸装置異常判断処理を図７および図８のフローチャートにて詳細に説明する。
図７のステップ１５１にて前記式（５）にて算出された研削残量ＤＲが正か負、すなわち切り込みが有るか無いかの判別がなされる。切り込みが有る（ＤＲ＞０）と判断された場合はステップ１５２に移行し、切り込みが無い（ＤＲ＜０）と判断された場合には図８のステップ１７１に移行する。
【００３３】
切り込みが有ると判断された場合、ステップ１５２に移行するとスパークアウト等により砥石台１３が切り込みを停止しているかの判断がなされる。切り込みが停止されている場合は、後述するステップ１１２に移行し、切り込みが停止されていない場合にはステップ１５３に移行する。
ステップ１５３にて、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）と工作物径最小値ＭｉｎＤＷの大小が比較され、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）が最小値であるか、すなわち、工作物径ＤＷが減少しているか否かの判別がなされる。なお、工作物径最小値ＭｉｎＤＷは後述するステップ１５５にて工作物径ＤＷ（ｔ）が代入され、ステップ１５３が初めて実行される場合には以前の図略のステップで工作物径最小値ＭｉｎＤＷに上述した初期工作物径ＤＷ０が代入されている。
【００３４】
ステップ１５３で、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）が最小値と判別されると（ＤＷ（ｔ）＜ＭｉｎＤＷ）、ステップ１５４に移行して所定の時間をカウントするカウンタＴＣ１をリセットし、ステップ１５５にて工作物径最小値ＭｉｎＤＷを現在の工作物径ＤＷ（ｔ）で更新して、後続のステップ１１２に移行する。
一方、ステップ１５３で、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）が最小でない、すなわち工作物径ＤＷが減少しない場合には、ステップ１５６に移行してカウンタＴＣ１をカウントアップする。そして、ステップ１５７にて、カウンタＴＣ１があらかじめ設定された所定時間ＭａｘＴＣ１内の場合には図２のステップ１１２に移行し、カウンタＴＣ１が所定時間ＭａｘＴＣ１を越えた場合、すなわち、切り込みが有ると判断したのに工作物径ＤＷが所定時間減少しない場合には定寸装置２４の異常と判断して、ステップ１５８に移行して研削加工を中止し異常終了とする（後述する異常状態１の場合）。
【００３５】
また、ステップ１５１にて切り込み無し（ＤＲ＜０）と判断されると図８のステップ１７１に移行し、次式にて工作物１回転当たりの工作物径の変化量ＤＷ１を算出する。
【００３６】
【数６】

【００３７】
なお、この工作物１回転当たりの工作物径の変化量ＤＷ１は前記第３バッファ３２ｃ内に保持されている１回転前の工作物径ＤＷ（ｔ−ＮΔｔ）と現在の工作物径ＤＷ（ｔ）の差である。
ステップ１７２にて、上記式（６）にて算出した工作物１回転当たりの工作物径の変化量ＤＷ１があらかじめ設定された変化量の許容値ＭａｘＤＷ１と比較され、工作物１回転当たりの工作物径の変化量ＤＷ１が変化量の許容値ＭａｘＤＷ１内の場合は後続のステップ１７３に移行し、変化量の最大値ＭａｘＤＷ１を越えた場合、すなわち切り込みが無いと判断したのにの工作物１回転当たりの切り込み量が許容値を越えた場合には定寸装置２４の異常と判断して、ステップ１７８に移行して研削加工を中止し異常終了とする（後述する異常状態３（その１）の場合）。
【００３８】
ステップ１７３に移行すると、次式により工作物径測定開始からの工作物径の変化量ＤＷ２が算出される。
【００３９】
【数７】

【００４０】
なお、この工作物径測定開始からの工作物径の変化量ＤＷ２は、前記初期工作物径ＤＷ０と現在の工作物径ＤＷ（ｔ）の差である。
ステップ１７４にて、上記式（７）にて算出した工作物径測定開始からの工作物径の変化量ＤＷ２があらかじめ設定された変化量の許容値ＭａｘＤＷ２と比較される。工作物径測定開始からの工作物径の変化量ＤＷ２が変化量の最大値ＭａｘＤＷ２内の場合にはステップ１７４に移行し、工作物径測定開始からの工作物径の変化量ＤＷ２が減少量の許容値ＭａｘＤＷ２を越えた場合、すなわち切り込みが無いと判断したのに工作物径の測定を開始してからの切り込み量が許容値を越えた場合には定寸装置２４の異常と判断して、ステップ１７８に移行して研削加工を中止し異常終了とする（後述する異常状態３（その２）の場合）。
【００４１】
ステップ１７５に移行すると、工作物径ＤＷが減少しているかの判断がなされる。すなわち、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）および第３バッファ３２ｃ内の１回前に算出した工作物径ＤＷ（ｔ−Δｔ）との大小が比較される。
ステップ１７５において、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）が１回前に測定した工作物径ＤＷ（ｔ−Δｔ）よりも小さいと判別されると（ＤＷ（ｔ）＜ＤＷ（ｔ−Δｔ））、ステップ１７６に移行する。一方、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）が１回前に測定した工作物径ＤＷ（ｔ−Δｔ）よりも同等もしくは大きいと判別されると（ＤＷ（ｔ）＞＝ＤＷ（ｔ−Δｔ））、ステップ１７６に移行して所定の時間をカウントするカウンタＴＣ２をリセットし、後続のステップ１１２に移行する。
【００４２】
ステップ１７６に移行すると、カウンタＴＣ２をカウントアップし、ステップ１７７にて、カウンタＴＣ２があらかじめ設定された所定時間ＭａｘＴＣ２内の場合には後続のステップ１１２に移行し、カウンタＴＣ２が所定時間ＭａｘＴＣ２を越えた場合、すなわち、切り込みが無いと判断したのに工作物径ＤＷが所定時間減少する場合には定寸装置２４の異常と判断して、ステップ１７８に移行して研削加工を中止し異常終了とする（後述する異常状態２の場合）。
【００４３】
以上に説明したように、ステップ１１１（ステップ１５１からステップ１７９）により以下の３つの状態により定寸装置２４の異常が判別される。
１．研削残量ＤＲ＞０（切り込み有り）でかつ一定時間（ＭａｘＴＣ１）の間、工作物径ＤＷが減少しない。すなわち、異物等により定寸装置２４がメカ的に作動せず測定が正常に行われない、もしくは定寸装置が２４が断線等により保持した値を出力し続けている等の異常。
【００４４】
２．研削残量ＤＲ＜０（切り込み無し）でかつ一定時間（ＭａｘＴＣ２）の間、工作物径ＤＷが減少する。すなわち、砥石１９と定寸装置２４の位置的誤差が大きい場合や、時間的なノイズが乗っている等の異常。
３．研削残量ＤＲ＜０（切り込み無し）でかつ一定時間（ＭａｘＴＣ２）の間、工作物径ＤＷの変化量が許容値以上である。すなわち、定寸装置２４が測定系の異常を起こしている等の場合に該当する。なお、本実施例において異常状態３は、
（その１）工作物１回転当たりの工作物径の変化量Ｄ１
（その２）工作物径測定開始からの工作物径の変化量Ｄ２
の２つ工作物径の変化量により異常を判断している。
【００４５】
なお、上述した定寸装置の異常判別処理において、研削残量ＤＲおよび工作物径の変化量Ｄ１，Ｄ２は、時間的な補正を行った値である平均化工作物径ＤＷおよび平均化砥石位置ＤＸによって算出しているが測定値ｄｗ，ｄｘや平均値Ａｄｗ，Ａｄｘより求めた研削残量および工作物径の変化量から定寸装置の異常判別を行ってもよい。
【００４６】
続いて図２のステップ１１２について説明する。ステップ１１２は研削加工の各種制御処理の全般が行われるステップであり、砥石台１３の切り込みをはじめとする加工制御が行われる。ここでは、ステップ１０７、１０８で算出した平均化工作物径ＤＷおよび平均化砥石位置ＤＸに基づいて工作物径の変化率の算出および砥石車１９と工作物Ｗの接触検知処理が行われる。
【００４７】
まず、工作物径の変化率の算出処理について詳細に説明する。この工作物径の変化率は、例えば、砥石台送り制御における研削残量を予測する処理に使用されるものである。ただし、この研削残量の予測処理は本発明の主旨と関係ないため説明を省略する。
工作物径の変化率ＤＷ’（ｔ）は次式により算出される。
【００４８】
【数８】

【００４９】
なお、この工作物径の変化率ＤＷ’（ｔ）は現在の工作物径ＤＷ（ｔ）および第３バッファ３２ｃに記憶されている１回前の工作物径ＤＷ（ｔ−Δｔ）の差をサンプリング周期Δｔで除したものである。この工作物径の変化量ＤＷ’（ｔ）は平均化処理された平均化工作物径ＤＷにより算出されるためにトルク変動に起因する周期的な変動やノイズによるバラツキから発生する誤差の小さい精度の良い値が求められている。
【００５０】
次に、図９に基づき砥石車１９と工作物Ｗの接触検知処理について説明する。この接触検知処理は研削開始位置の測定に使用されるものである。
まず、ステップ１９１にて工作物径ＤＷが減少しているかが判別される。すなわち、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）が工作物径の最小値ＭｉｎＤＷと比較され現在の工作物径ＤＷ（ｔ）の方が小さい場合はステップ１９２に移行して工作物径の最小値ＭｉｎＤＷを更新しステップ１９３に移行する。一方、現在の工作物径ＤＷ（ｔ）の方が大きい場合には、砥石車１９と工作物Ｗは接触していないと判別しステップ１１２の種々の加工制御ルーチンを実行してステップ１１３に移行する。
【００５１】
ステップ１９３では、研削残量ＤＲが正、すなわち切り込みが有るか否かの判別を行う。ステップ１９３にて研削残量ＤＲ＞０の場合、砥石車１９と工作物Ｗは接触したと判別され、ステップ１９４で接触フラグをＯＮにし、ステップ１９５にて、この時の工作物径ＤＷ（ｔ）および砥石位置（ｔ）を接触点における工作物径ＤＷＣおよび砥石位置ＤＸＣとしてそれぞれメモリ３２に記憶する。そして、この接触点における工作物径ＤＷＣおよび砥石位置ＤＷＣはステップ１１２内の種々の加工制御ルーチンに使用される。
【００５２】
また、ステップ１９３で研削残量ＤＲが負（切り込み無し）と判断されると、砥石車１９および工作物Ｗは接触していないと判別しステップ１１５の種々の加工制御ルーチンを実行してステップ１１３に移行する。
以上に説明したように、接触検知処理（ステップ１９１からステップ１９５）においては、工作物径ＤＷが減少し、かつ、研削残量ＤＲ＞０である時に砥石車１９と工作物Ｗが接触したと判別しており、研削残量ＤＲ＜０になった時点のみで接触したことを判別する場合より正確に接触を検知できるようになっている。
【００５３】
以上の加工制御処理（ステップ１１２）を実行し、ステップ１１３に移行すると、上述したステップ１１５同様にステップ１０７およびステップ１０８で算出した現在の平均化工作物径ＤＷと平均化砥石位置ＤＸを第３バッファ３２ｃに記憶する。そして、ステップ１１４に移行すると、研削加工が完了したか否かが判断され、加工が途中の場合にはステップ１０１に戻りステップ１０１からステップ１１３を繰り返す。一方、ステップ１１６で加工が完了した場合にはプログラムを終了する。
【００５４】
なお、上述した実施例において、平均化工作物径ＤＷの算出の際、測定した工作物径ｄｗの工作物１回転分の測定値（ｄｗ（ｔ），ｄｗ（ｔ−Δｔ），・・・，ｄｗ（ｔ−ＮΔｔ））から算出しているが、この平均化する測定値の個数は図１０から図１３に示す実験結果より決定されている。
この実験は工作物の回転速度を２００／ｍｉｎ、定寸装置２４からの工作物径ｄｗの測定時間（サンプリング周期）Δｔを１０ｍｓした場合に、図１６の切り込みを行った場合の工作物径ＤＷの変化率（工作物径の変化率ＤＷ’）の時間的推移を示したグラフである。
【００５５】
図１０は測定した工作物径の測定値ｄｗそのものから工作物径の変化率ＤＷ’を算出したグラフである。図１１は工作物径の測定値ｄｗを１０個バッファリングして平均化した工作物径ＤＷより工作物径の変化率ＤＷ’算出したグラフである。同様に図１２は工作物径の測定値ｄｗを３０個、図１３は５０個バッファリングして算出した工作物径の変化率ＤＷ’を算出したグラフである。
【００５６】
すなわち、平均化する測定値の個数を１から増やしていくと工作物径の変化率ＤＷ’の変動の振幅は徐々に小さくなり、３０個の時変動の振幅ははぼ０になる。この場合、工作物回転速度をが２００／ｍｉｎでサンプリング周期が１０ｍｓなので工作物１回転当たりの径測定の回数Ｎは３０となり、これに相当する。つまり、平均化によって１回転周期の工作物径ｄｗの変動がキャンセルされたことになる。このことは、平均化処理の測定値数をさらに増加させて、５０とすると、再び周期的な変動が現れることから確認ができる。そこで、工作物径ＤＷは、定寸装置２４からのサンプリング周期とその時の工作物回転速度から算出される工作物１回転分の個数の測定値を平均化して求めるのがよい。
【００５７】
また、上述した実施例において、時間的な補正を行う手段としてステップ１０５にて工作物径の平均値Ａｄｗを工作物１回転分バッファリングし、前回の工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ−ＮΔｔ）と今回の工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ）の値から今回の平均化工作物径ＤＷ（ｔ）を求めている。しかし、現在の工作物径の平均値Ａｄｗ（ｔ）と前回工作物径の測定値ｄｗ（ｔ−ＮΔｔ）から、ステップ１０７で次式（９）により平均化工作物径ＤＷを求め、同様に、今回の砥石位置の平均値Ａｄｘ（ｔ）と前回砥石位置の測定値ｄｘ（ｔ−ＮΔｔ）により、ステップ１０５で次式（１０）により平均化砥石位置ＤＸを求めれば、ステップ１０５にて工作物径の平均値Ａｄｗおよび砥石位置の平均値Ａｄｘをバッファリングしなくてもよい。
【００５８】
【数９】

【００５９】
【数１０】

【００６０】
上記式（９）および式（１０）は、図１４のように補正したものである。この場合、上記実施例の工作物径ＤＷよりも精度は落ちるが、バッファリングするデータを少なくできるといった利点がある。
【００６１】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明の研削装置は、工作物径を工作物１回転当たりの測定回数分の測定値を平均化した値より求めているので、トルクの変動に起因する周期的な変動やノイズによるバラツキを除去でき、精度の高い工作物径の測定が行え、高精度な砥石と工作物の接触検知や研削加工が行えるといった効果がある。その上、周期的な変動やバラツキを除去できるために各種研削制御で使用される工作物径の変化率の算出も可能になる。
【００６２】
また、本発明の研削装置は、算出された研削残量と工作物径の変化量の２つの条件に基づき定寸装置の異常を検知できるため、定寸装置の異常に起因する切り込みすぎによる手直し不可能な工作物の発生を防止できるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す研削装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例を示す研削装置の動作を示したフローチャートである。
【図３】第１バッファ３２ａを示した図である。
【図４】第２バッファ３２ｂを示した図である。
【図５】第３バッファ３２ｃを示した図である。
【図６】平均化工作物径算出を説明する説明図である。
【図７】定寸装置異常判別処理を示したフローチャートである。
【図８】定寸装置異常判別処理を示したフローチャートである。
【図９】接触検知処理を示したフローチャートである。
【図１０】工作物径の変化率を時間的推移で示した実験結果である。
【図１１】工作物径の変化率を時間的推移で示した実験結果である。
【図１２】工作物径の変化率を時間的推移で示した実験結果である。
【図１３】工作物径の変化率を時間的推移で示した実験結果である。
【図１４】平均化工作物径算出を説明する説明図である。
【図１５】工作物径および砥石位置を時間的推移で示したグラフである。
【図１６】工作物径の誤差を示したグラフである。
【図１７】本発明が対象とする研削装置の一例を主要部を示した図である。
【符号の説明】
１３ 砥石台
１９ 砥石車
２４ 定寸装置
３０ 制御装置
３２ メモリ
３２ａ 第１バッファ
３２ｂ 第２バッファ
３２ｃ 第３バッファ
Ｗ 工作物
ｄｗ 工作物径の測定値
ｄｘ 砥石位置の測定値
Ａｄｗ 工作物径の平均値
Ａｄｘ 砥石位置の平均値
ＤＷ 平均化工作物径
ＤＸ 平均化砥石位置
ＤＲ 研削残量
ＤＷ０ 初期工作物径
ＤＷ１ 工作物１回転当たりの工作物径の変化量
ＤＷ２ 測定開始からの工作物径の変化量

Claims (3)

1. 定寸装置を用いて加工中の工作物径を測定しながら研削加工を行う研削装置において、
   前記定寸装置により測定される工作物径を所定のサンプリング周期で入力し、工作物径の測定値として記憶保持する測定値保持手段と、
   前記測定値保持手段により記憶保持されている前記工作物径の少なくとも工作物１回転当たりの測定回数分の前記工作物の測定値を平均化した工作物径の平均値を前記サンプリング周期毎に求める測定値平均化手段と、
   前記測定値平均化手段により求められた前記工作物径の平均値の変化の傾きを算出し、この傾きに前記サンプリング周期に前記測定回数を乗じて求められる時間の半分を乗じることにより補正した平均化工作物径を求める平均値補正手段と、
   前記平均値補正手段により求められた前記平均化工作物径を前記定寸装置の測定時における工作物径として砥石台の送りを制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする研削装置。
2. 前記請求項１記載の研削装置において、前記砥石台の位置を前記所定のサンプリング周期毎に測定する砥石位置測定手段と、前記平均化工作物径と前記砥石台の位置とから前記定寸装置の測定時における研削残量を算出する研削残量算出手段と、前記研削残量算出手段により求められた前記研削残量に基づき砥石車と前記工作物が接触したことを検知する接触検知手段とを備えたこと特徴とする研削装置。
3. 前記請求項２記載の研削装置において、前記測定値保持手段に保持された前記工作物径から工作物径の変化量を前記サンプリング周期毎に算出する径変化量算出手段と、前記研削残量算出手段により算出された前記研削残量と前記径変化量算出手段により算出された前記工作物径の変化量に基づき前記定寸装置の異常を判断する定寸装置異常判別手段とを備えたことを特徴とする研削装置。

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