JP6241185B2 - Centerless shoe grinding simulation apparatus and centerless shoe grinding simulation method - Google Patents
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Description
本発明は、心なしシュー研削のシミュレーション装置、および、心なしシュー研削のシミュレーション方法に関する。 The present invention relates to a simulation device for centerless shoe grinding and a simulation method for centerless shoe grinding.
転がり軸受の外輪の外周面など環状形状をなす工作物の外周面を研削する加工方法として、心なしシュー研削と称される研削加工方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A grinding method called centerless shoe grinding is known as a processing method for grinding an outer peripheral surface of an annular workpiece such as an outer peripheral surface of an outer ring of a rolling bearing (see, for example, Patent Document 1).
この心なしシュー研削方式は、図9に正面図を、図10に平面図を例示するように、工作物Wの一端面を主軸55の先端に固定されたバッキングプレート54に当接させるとともに、工作物Wの外周面を下方からフロントシュー51とリアシュー52の2個のシューを用いて支持している。通常、フロントシュー51は、工作物の鉛直方向(図9の上下方向)から砥石53側に近い位置に配置され、リアシュー52は、工作物Wと砥石53の接点の反対側に水平方向(図9の左右方向)からある角度傾いた位置において工作物Wと接するように配置される。そして、各シュー51,52の位置は、工作物Wの中心OWが主軸55の回転中心OSに対して図9において右下方にずれるように設定される。
In this centerless shoe grinding method, as shown in a front view in FIG. 9 and a plan view in FIG. 10, one end surface of the workpiece W is brought into contact with a
バッキングプレート54は、電磁力により工作物Wを吸着するようになっており、その電磁力で工作物Wを図9において時計回りに回転させることにより、工作物Wはフロントシュー51とリアシュー52の間に吸い込まれ、安定して位置決めされた状態で回転する。この状態で、図9において反時計回りに回転する砥石53を工作物Wに切り込ませることにより、工作物Wの外周面が高精度に研削される。
The
フロントシュー51とリアシュー52は、それぞれシューピン56,57回りに揺動自在な状態でシューホルダ58,59に取り付けられている。心なしシュー研削による研削加工が進むと工作物Wの径が徐々に小さくなるが、各シュー51,52は、シューピン56,57回りに揺動して工作物Wの径変化に追従して工作物を支持する。
The
上記心なしシュー研削では、各シュー51,52の形状を表すシュー長LF,LRとシュー幅WF,WRが、研削後の工作物Wの形状に大きく影響することが知られている。そこで、各シュー51,52のシュー長LF,LRとシュー幅WF,WRを少しずつ変えながら工作物Wを実際に試研削して、工作物Wの形状変化を測定するという作業を繰り返して、工作物Wに要求される加工精度を満足する各シュー51,52のシュー長LF,LRとシュー幅WF,WRを見つけることが行われている。
In the centerless shoe grinding, it is known that the shoe lengths L F and L R and the shoe widths W F and W R representing the shapes of the
しかしながら、上記のように各シューの形状を変えながら工作物の試研削と工作物の形状測定を交互に繰り返すのは、多大な作業時間およびコストが必要になるという問題があった。そこで、心なしシュー研削において、シューの形状による加工後の工作物形状をシミュレーションすることが望まれていた。 However, alternately repeating the trial grinding of the workpiece and the measurement of the shape of the workpiece while changing the shape of each shoe as described above has a problem that a great amount of work time and cost are required. Therefore, in the centerless shoe grinding, it has been desired to simulate the workpiece shape after machining according to the shoe shape.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、加工精度を満足するフロントシューおよびリアシューの形状を得ることができる心なしシュー研削のシミュレーション装置、および、心なしシュー研削のシミュレーション方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the problem to be solved by the present invention is that of the centerless shoe grinding capable of obtaining the shape of the front shoe and the rear shoe satisfying the machining accuracy. A simulation apparatus and a simulation method of centerless shoe grinding are provided.
請求項1に係る発明は、環状の工作物の外周面を、前記工作物の中心軸と直交する面内に揺動自在とされたフロントシューとリアシューとで支持し、回転駆動される工作物に、回転駆動される砥石を切り込ませ、前記工作物の外周面を研削する心なしシュー研削のシミュレーション装置であって、前記工作物の形状を記憶する工作物形状記憶部と、前記フロントシューの形状と揺動中心の位置を記憶し、前記フロントシューの形状として、前記工作物に接触する2つの端点間の長さであるシュー幅と、前記2つの端点間を結ぶ線分から前記揺動中心までの長さであるシュー長さを記憶するフロントシュー情報記憶部と、前記リアシューの形状と揺動中心の位置を記憶し、前記リアシューの形状として、前記工作物に接触する2つの端点間の長さであるシュー幅と、前記2つの端点間を結ぶ線分から前記揺動中心までの長さであるシュー長さを記憶するリアシュー情報記憶部と、前記砥石の形状を記憶する砥石形状記憶部と、前記工作物を研削する際の研削盤に対する指令値を記憶する指令値記憶部と、前記工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状と、前記フロントシューのシュー幅、シュー長さおよび揺動中心の位置と、前記リアシューのシュー幅、シュー長さおよび揺動中心の位置と、前記指令値とに基づいて、所定時間毎の前記工作物の中心位置を算出する工作物中心位置算出部と、前記工作物の中心位置が算出される毎に、前記工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状と、前記工作物中心位置算出部に記憶されている前記工作物の中心位置と、前記砥石の形状と、前記指令値とに基づいて、前記砥石により前記所定時間に研削される前記工作物の研削点を算出する研削点算出部と、前記研削点が算出される毎に、前記工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状を前記研削点に基づいて変更する工作物形状変更部と、を備えていることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, the outer peripheral surface of the annular workpiece is supported by a front shoe and a rear shoe that are swingable in a plane orthogonal to the central axis of the workpiece, and the workpiece is rotationally driven. A centerless shoe grinding simulation apparatus for cutting a grindstone to be rotated and grinding an outer peripheral surface of the workpiece, the workpiece shape storage unit storing the shape of the workpiece, and the front shoe And the position of the center of swing, and the shape of the front shoe is determined from the shoe width, which is the length between the two end points in contact with the workpiece, and the line segment connecting the two end points. A front shoe information storage unit for storing a shoe length which is a length to the center, a shape of the rear shoe and a position of a swing center are stored , and the shape of the rear shoe is set between two end points in contact with the workpiece. Head of And the grindstone shape storage unit for storing the shoe width, and the rear shoe information storage unit for storing the shoe length is the length from the line segment to the swing center connecting between the two end points, the shape of the grinding wheel is, A command value storage unit for storing a command value for a grinding machine when grinding the workpiece, a shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit, a shoe width and a shoe length of the front shoe And a center position of the work piece for calculating a center position of the work piece at predetermined time intervals based on the position of the swing center , the shoe width and shoe length of the rear shoe, the position of the swing center, and the command value. Each time the calculation unit and the center position of the workpiece are calculated, the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit and the workpiece stored in the workpiece center position calculation unit The center position of the Based on the shape of the stone and the command value, a grinding point calculation unit that calculates a grinding point of the workpiece to be ground at the predetermined time by the grindstone, and each time the grinding point is calculated, A workpiece shape changing unit that changes the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit based on the grinding point.
上記のように構成した請求項1に係る発明によれば、フロントシューのシュー幅、シュー長さおよび揺動中心の位置をフロントシュー情報記憶部に記憶し、リアシューのシュー幅、シュー長さおよび揺動中心の位置をリアシュー情報記憶部に記憶し、所定時間毎に、このシュー幅、シュー長さおよび揺動中心の位置と工作物形状記憶部に記憶されている工作物の形状と研削盤に対する指令値に基づき、工作物中心位置を算出している。そして、算出された工作物中心位置に工作物を配置した状態で、砥石により所定時間に研削される工作物の研削点を算出し、工作物形状記憶部に記憶されている工作物の形状を変更している。これにより、工作物の外周面を研削する心なしシュー研削において、工作物の形状変化による工作物中心位置の変化を考慮した正確なシミュレーションが可能となる。従って、シミュレーションした工作物の形状により、工作物に要求される加工精度を満足するフロントシューおよびリアシューの形状を得ることができる。
According to the invention according to claim 1 configured as described above, the shoe width, the shoe length, and the position of the swing center of the front shoe are stored in the front shoe information storage unit , and the shoe width, the shoe length of the rear shoe, and The position of the swing center is stored in the rear shoe information storage unit, and the shoe width, the shoe length, the position of the swing center, the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit, and the grinding machine at predetermined time intervals. The center position of the workpiece is calculated based on the command value for. Then, with the workpiece arranged at the calculated workpiece center position, the grinding point of the workpiece to be ground for a predetermined time by the grindstone is calculated, and the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit is calculated. It has changed. Thereby, in the centerless shoe grinding for grinding the outer peripheral surface of the workpiece, it is possible to perform an accurate simulation in consideration of a change in the center position of the workpiece due to a change in the shape of the workpiece. Therefore, the shape of the front shoe and the rear shoe satisfying the machining accuracy required for the workpiece can be obtained from the simulated shape of the workpiece.
請求項2に係る発明は、環状の工作物の外周面を、前記工作物の中心軸と直交する面内に揺動自在とされたフロントシューとリアシューとで支持し、回転駆動される工作物に、回転駆動される砥石を切り込ませ、前記工作物の外周面を研削する心なしシュー研削のシミュレーション方法であって、前記工作物を研削する際の研削盤に対する指令値を算出する指令値算出工程と、工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状と、フロントシュー情報記憶部およびリアシュー情報記憶部に記憶されているフロントシューおよびリアシューの形状と揺動中心の位置と、前記指令値とに基づいて、所定時間毎の前記工作物の中心位置を算出する工作物中心位置算出工程と、前記工作物の中心位置が算出される毎に、前記工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状と、前記工作物中心位置算出工程において算出された前記工作物の中心位置と、砥石形状記憶部に記憶されている前記砥石の形状と、前記指令値とに基づいて、前記砥石により前記所定時間に研削される前記工作物の研削点を算出する研削点算出工程と、前記研削点が算出される毎に、前記工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状を前記研削点に基づいて変更する工作物形状変更工程と、を備え、フロントシューの形状として、前記工作物に接触する2つの端点間の長さであるシュー幅と、前記2つの端点間を結ぶ線分から前記揺動中心までの長さであるシュー長さを用い、リアシューの形状として、前記工作物に接触する2つの端点間の長さであるシュー幅と、前記2つの端点間を結ぶ線分から前記揺動中心までの長さであるシュー長さを用いたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, the outer peripheral surface of the annular workpiece is supported by a front shoe and a rear shoe that are swingable in a plane orthogonal to the central axis of the workpiece, and the workpiece is rotationally driven. A centerless shoe grinding simulation method for cutting a grindstone that is rotationally driven and grinding an outer peripheral surface of the workpiece, and a command value for calculating a command value for a grinding machine when grinding the workpiece A calculation step, the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit, the shape of the front shoe and the rear shoe stored in the front shoe information storage unit and the rear shoe information storage unit, and the position of the swing center; A workpiece center position calculating step for calculating the center position of the workpiece every predetermined time based on the command value, and each time the center position of the workpiece is calculated is recorded in the workpiece shape storage unit. Based on the shape of the workpiece being performed, the center position of the workpiece calculated in the workpiece center position calculating step, the shape of the grindstone stored in the grindstone shape storage unit, and the command value A grinding point calculating step for calculating a grinding point of the workpiece to be ground by the grindstone for the predetermined time, and the workpiece stored in the workpiece shape storage unit each time the grinding point is calculated. A workpiece shape changing step for changing the shape of the workpiece based on the grinding point, and as a shape of the front shoe, a shoe width which is a length between two end points in contact with the workpiece, and the two Using the shoe length that is the length from the line segment connecting the end points to the swing center, the rear shoe has a shoe width that is the length between the two end points in contact with the workpiece, and the two end points. From line segments connecting Characterized by using the length of the shoe length of KiYurado to the center.
上記のように構成した請求項2に係る発明によれば、上述した心なしシュー研削のシミュレーション装置と同様の効果を奏することができる。
According to the invention according to
本発明によれば、加工精度を満足するフロントシューおよびリアシューの形状を得ることができる心なしシュー研削のシミュレーション装置、および、心なしシュー研削のシミュレーション方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the simulation apparatus of the centerless shoe grinding which can obtain the shape of the front shoe and the rear shoe which satisfies processing precision, and the simulation method of the centerless shoe grinding can be provided.
以下、本発明の実施形態に係る心なしシュー研削のシミュレーション装置1、および、心なしシュー研削のシミュレーション方法について図面を参照しつつ説明する。 A centerless shoe grinding simulation apparatus 1 and a centerless shoe grinding simulation method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、本実施形態の心なしシュー研削のシミュレーション装置1がシミュレーション対象とする心なしシュー研削加工に使用される研削盤の構成について説明する。研削盤の構成は、図9、図10に示す背景技術に記載の研削盤と同じ構成であるので、共通する構成要素についての説明は、その一部又は全部を省略する。 First, a configuration of a grinding machine used for a centerless shoe grinding process, which is a simulation target by the simulation device 1 for centerless shoe grinding of the present embodiment, will be described. Since the configuration of the grinding machine is the same as that of the grinding machine described in the background art shown in FIGS. 9 and 10, a part or all of the description of common components will be omitted.
図9と図10に示すように、研削盤は、砥石53と、砥石台(図示せず)と、フロントシュー51と、リアシュー52と、バッキングプレート54と、主軸台(図示せず)と、制御部(図示せず)を備える。被加工物である工作物Wは、例えば転がり軸受の外輪等の環状形状をなしている。砥石53は、大量の砥粒により円盤状に形成され、砥石台に砥石軸回りに回転可能に軸支されている。砥石台は、制御部からの指令により、砥石を砥石軸回りに回転させ、砥石をX軸方向に(図9の左右方向)に移動させる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the grinding machine includes a
フロントシュー51とリアシュー52は、研削盤の図示しないベッド等に固定されるシューベース部材等(図示せず)を介して、それぞれ、シューホルダ58,59に対してシューピン56,57回りに揺動自在な状態で取り付けられ、工作物Wの外周面を下方から支持している。
The
バッキングプレート54は、主軸台に回転可能に軸支された主軸55の先端に固定され、電磁力により工作物Wの一端面を吸着できるようになっている。主軸台は、制御部からの指令により主軸55を回転させ、バッキングプレート54を通じて工作物Wを回転させる。
The
制御部は、砥石台と主軸台に指令し、砥石53のX軸方向位置と、砥石53および主軸55の回転速度を制御する。
The control unit commands the grindstone head and the headstock and controls the position of the
上記のように構成された研削盤は、工作物Wの一端面を主軸台に固定されたバッキングプレート54に当接させ、工作物Wの外周面をフロントシュー51とリアシュー52の2個のシューで支持した状態で、主軸台により回転駆動される工作物Wの外周面に、砥石台により回転駆動される砥石53の周面を切り込ませて、工作物Wの外周面を研削することができる。
In the grinding machine configured as described above, one end surface of the workpiece W is brought into contact with the
次に、心なしシュー研削のシミュレーション装置1、および、心なしシュー研削のシミュレーション方法について、説明する。図1に示すように、心なしシュー研削のシミュレーション装置1は、工作物形状記憶部2と、フロントシュー情報記憶部3と、リアシュー情報記憶部4と、砥石形状記憶部5と、指令値記憶部6と、研削条件記憶部7と、工作物中心位置算出部8と、研削点算出部9と、工作物形状変更部10とを備えている。
Next, a simulation apparatus 1 for centerless shoe grinding and a simulation method for centerless shoe grinding will be described. As shown in FIG. 1, a centerless shoe grinding simulation apparatus 1 includes a workpiece
工作物形状記憶部2には、工作物Wの周面形状が記憶されている。工作物Wの周面形状は、工作物Wの軸方向に同一であると仮定されている。シミュレーション開始直前には、研削加工されていない状態の工作物Wの形状、例えば工作物径から分かる円形状が記憶されている。シミュレーション開始後には、工作物形状記憶部2は、工作物形状変更部10によって逐次変更される工作物Wの周面形状を記憶する。
The workpiece
工作物Wの周面形状を記憶する形態について、より詳しく説明する。図2に示すように、工作物Wは、円形状の周縁を初期状態として、工作物Wの中心OWから分割角αで等角に分割される。工作物Wの周縁上の複数の端点11と、工作物Wの中心OWとをそれぞれ結んだ線分を工作物線分12とする。なお、各端点11間を結ぶ工作物Wの周方向の線分13は、補間関数を用いて算出される。ここで、端点11と工作物線分12を、個々に説明する場合には、それぞれ、符号11a、11b、11c、・・・と符号12a、12b、12c、・・・を用いる。このように、工作物形状記憶部2は、工作物Wの各位相における工作物線分12a、12b、12c、・・・をもって工作物Wの周面形状として記憶している。より具体的には、工作物Wの周面形状は、工作物線分12a、12b、12c、・・・の線分長さにより認識されている。
The form which memorize | stores the surrounding surface shape of the workpiece W is demonstrated in detail. As shown in FIG. 2, the workpiece W is a circular periphery as an initial state, is divided into equiangular division angle α from the center O W of the workpiece W. A plurality of
フロントシュー情報記憶部3には、フロントシュー51の形状を表すシュー長LFとシュー幅WFと、フロントシュー51の揺動中心19の位置と、揺動角度βの範囲が記憶されている。図3に示すように、フロントシュー51は、断面が長方形状をなし、その一面である工作物Wの外周面と対向する面に円弧状の凹部14が形成されている。フロントシュー51の工作物Wの軸方向(図3の紙面垂直方向)における形状は、同一である。凹部14の円弧径は、工作物Wの研削加工前の円弧径より小さく形成されており、工作物Wは、凹部14の両端点15,16において摺接支持されている。
The front shoe
フロントシュー51のシュー幅WFは、端点15と端点16を結ぶ線分17の長さであり、シュー長LFは、線分17の中点18とシューピン56の中心である揺動中心19とを結ぶ線分20の長さである。本実施形態においては、線分17と線分20のなす角は、90度とされている。
Shoe width W F of the
フロントシュー51の揺動中心19の位置は、主軸55の回転中心OSを原点とし、砥石53の移動方向(図3の左右方向)であるX軸方向のX軸値と、X軸および主軸55の回転中心OS軸に直交するY軸方向(図3の上下方向)のY軸値とで表される。フロントシュー51の揺動角度βの範囲は、フロントシュー51がシューホルダ58に接触しないで揺動できる角度の範囲を示しており、線分20とX軸に平行な直線がなす角の最小角度βminと最大角度βmaxで表される。
Position of the
リアシュー情報記憶部4には、フロントシュー情報記憶部3と同様に、リアシュー52の形状を表すシュー長LRとシュー幅WRと、リアシュー52の揺動中心26の位置と、揺動角度γの範囲が記憶されている。図3に示すように、リアシュー52は、断面が長方形状をなし、その一面である工作物Wの外周面と対向する面に円弧状の凹部21が形成されている。リアシュー52の工作物Wの軸方向における形状は、同一である。凹部21の円弧径は、工作物Wの研削加工前の円弧径より小さく形成されており、工作物Wは、凹部21の両端点22,23において摺接支持されている。
The rear shoe information storage unit 4, like the front shoe
リアシュー52のシュー幅WRは、端点22と端点23を結ぶ線分24の長さであり、シュー長LRは、線分24の中点25とシューピン57の中心である揺動中心26とを結ぶ線分27の長さである。本実施形態においては、線分24と線分27のなす角は、90度とされている。
Shoe width W R of the
リアシュー52の揺動中心26の位置は、フロントシュー51と同様に、主軸55の回転中心OSを原点としたX軸値とY軸値とで表される。リアシュー52の揺動角度γの範囲は、リアシュー52がシューホルダ59に接触しないで揺動できる角度の範囲を示しており、線分27とX軸に平行な直線がなす角の最小角度γminと最大角度γmaxで表される。
Position of the
なお、フロントシュー51とリアシュー52の断面形状は、本実施形態の長方形状に限定されず、それぞれシュー幅WF,WRおよびシュー長LF,LRが規定できる形状であれば、任意の形状であってよい。また、フロントシュー51とリアシュー52の凹部14,21も、本実施形態の円弧状に限定されず、例えばV字状に形成されていてもよい。
The cross-sectional shapes of the
砥石形状記憶部5には、砥石53の周面形状として、円盤状に形成された砥石53の直径が記憶されている。砥石53の軸方向形状は、同一とされている。本実施形態の心なしシュー研削のシミュレーション装置1では、研削開始から終了までの間、砥石53の周面形状は一定であると仮定している。
In the grindstone
指令値記憶部6には、心なしシュー研削における研削盤に対する指令値が記憶されている。指令値とは、ある時間における砥石53の回転中心OGと主軸55の回転中心OSとのX軸方向の離間距離を指令する値であるX軸値と、ある時間における工作物Wの回転角を指令する値であるC軸値(C=ωt)である。指令値は、研削条件記憶部7に記憶されている主軸55の回転速度、砥石53の切り込み速度、砥石53の切り込み量、スパークアウト時間等の研削加工条件に基づいて算出される。なお、ωは、工作物Wの角速度であり、工作物Wの回転速度は、主軸55の回転速度に等しいと仮定している。また、砥石53の回転中心OGと主軸55の回転中心OSは、Y軸方向において同一としている。
The command
工作物中心位置算出部8は、工作物形状記憶部2に記憶されている工作物Wの形状と、フロントシュー情報記憶部3およびリアシュー情報記憶部4に記憶されているフロントシュー51とリアシュー52の形状を表すシュー幅WF,WRおよびシュー長LF,LRと揺動中心19,26の位置と、指令値記憶部6に記憶されている指令値である工作物Wの回転角とに基づいて、所定時間毎、すなわちシミュレーションのサンプリング時間毎に工作物Wの中心OW位置を算出し、記憶する。工作物Wの中心OW位置は、主軸55の回転中心OSを原点としたX軸値とY軸値とで表される。
The workpiece center
次に、心なしシュー研削のシミュレーション方法について、説明する。まず、作業者は、工作物Wの周面形状、フロントシュー51の形状と揺動中心19の位置、リアシュー52の形状と揺動中心26の位置、砥石53の周面形状、研削条件、およびシミュレーション条件等を入力する。そして、所定時間毎に、各シューの形状と揺動中心19,26の位置と工作物形状記憶部2に記憶されている工作物Wの形状と研削盤に対する指令値に基づき、工作物Wの中心OW位置を算出する。算出された工作物Wの中心OW位置に工作物Wを指令値に基づく工作物Wの回転角で配置した状態で、砥石53により所定時間に研削加工される工作物Wの研削点28を算出し、工作物形状記憶部2に記憶されている工作物Wの形状を変更する。この変更された工作物Wの形状を用いて、次回の工作物Wの中心Ow位置の算出、研削点28の算出を行う。このように、所定時間毎に、工作物Wの中心Ow位置の算出、研削点28の算出、工作物Wの形状変更を繰り返すことによって、心なしシュー研削のシミュレーションが実行される。
Next, a simulation method for centerless shoe grinding will be described. First, the operator has a peripheral shape of the workpiece W, a shape of the
具体的な工作物Wの中心OW位置の算出方法を図4のフローチャートと図5に基づき説明する。はじめに、心なしシュー研削のシミュレーション開始時か否かを判断する(S1)。工作物Wは、指令値記憶部6に記憶されている、ある時間における工作物Wの回転角で、シミュレーション開始時(S1:YES)であれば、工作物Wの中心OWが主軸55の中心OSに一致するように配置され(S2)、シミュレーション開始後(S1:NO)であれば、工作物Wの中心OWが前回算出した工作物Wの中心OWに一致するように配置される(S3)。
A specific method for calculating the center OW position of the workpiece W will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 and FIG. First, it is determined whether or not simulation of centerless shoe grinding is started (S1). The workpiece W is the rotation angle of the workpiece W stored in the command
次に、図5(a)に示すように、リアシュー52を配置する(S4)。より詳しくは、リアシュー52のシュー幅WRに等しい長さの線分24の両端面22,23を工作物Wの外周面に配置し、線分24の中点25とリアシュー52の揺動中心26とを結ぶ線分27を作成する。そして、線分24と線分27のなす角が90度となる線分24の配置位置を後述する演算により求める(S4)。ステップS5では、図5(b)に示すように、線分27の長さがリアシュー52のシュー長LRに等しくなるように、工作物Wを線分27の方向に沿って平行移動させる。この状態における工作物Wの中心OW位置を、第1の工作物中心位置として記憶する(S6)。
Next, as shown in FIG. 5A, the
続いて、フロントシュー51の配置が完了していないか否かを判断する(S7)。フロントシュー51の配置が完了していなければ(S7:YES)、ステップS9へ移動し、図5(b)に示すように、フロントシュー51を配置する。より詳しくは、リアシュー52を配置するステップS4と同様に、フロントシュー51のシュー幅WFに等しい長さの線分17の両端点15,16を工作物Wの外周面に配置し、線分17の中点18とフロントシュー51の揺動中心19とを結ぶ線分20を作成する。そして、線分17と線分20のなす角が90度となる線分17の配置位置を演算により求める(S9)。ステップS10では、図5(c)に示すように、線分20の長さがフロントシュー51のシュー長LFに等しくなるように、工作物Wを線分20の方向に沿って平行移動させる。この状態における工作物Wの中心OW位置を、第2の工作物中心位置として記憶する(S11)。
Subsequently, it is determined whether or not the arrangement of the
ステップS12では、ステップS6で記憶した第1の工作物中心位置と、ステップS11で記憶した第1の工作物中心位置とが一致しているか否かを判断する。一致していない場合(S12:NO)、言い換えれば、図5(c)に示すようにフロントシュー51の線分27の工作物Wから遠い方の端点26aが、ステップS10の工作物Wの線分20の方向に沿った平行移動に伴って、フロントシュー51の揺動中心26からずれた場合、ステップS4に戻って、リアシュー52の配置から再度実行する。この後のステップS7の判断は、フロントシュー51が一度配置されているので、フロントシュー51の配置が完了となり(S7:NO)、ステップS8に移動し、第1の工作物中心位置と第2の工作物中心が一致しているか否かの判断を行う。一致していない場合(S8:NO)、ステップS9に移動し、フロントシュー51の配置から再度実行する。
In step S12, it is determined whether or not the first workpiece center position stored in step S6 matches the first workpiece center position stored in step S11. If they do not match (S12: NO), in other words, as shown in FIG. 5C, the
上述のリアシュー52の配置処理(S4〜S6)とフロントシュー51の配置処理(S9〜S11)を繰り返し、ステップS8又はステップS12の判断において、図5(d)に示すように、第1の工作物中心位置と第2の工作物中心が一致した時点で、工作物中心位置算出部8は、第1の工作物中心位置又は第2の工作物中心位置を工作物Wの中心OW位置として記憶して、処理を終了する(S13)。なお、ステップS8およびステップS12において、第1の工作物中心位置と第2の工作物中心位置とが一致したかの判断は、完全に一致する場合だけでなく、所定の許容値内であれば一致と判断するようにしてもよい。また、本実施形態では、リアシュー52を配置した後、フロントシュー51を配置したが、逆に、フロントシュー51を配置した後、リアシュー52を配置するようにしてもよい。
The
図4に示すリアシュー52の配置工程(S4)での演算について、図6のフローチャートと図7を参照して、具体的に説明する。はじめに、リアシュー52の揺動角度γが最大角度γmaxとなり、リアシュー52のシュー幅WRに等しい長さの線分24aを、その両端面が工作物Wの外周面上に位置するように配置する(S20)。線分24aと、線分24aの中点25aとリアシュー52の揺動中心26とを結ぶ線分27aとがなす角δ1を求める(S21)。図7に示すように、線分24aと線分27aのなす角δ1は、線分27aの上側の角度としている。以下の説明においても、なす角は、同一方向の角度を示す。ステップS22で、角δ1が90度であるか否かを判断する。90度であれば(S22:YES)、ステップS33に移動し、処理を終了し(S33)、90度でなければ(S22:NO)、ステップS23に移動する。ステップS23で、角δ1が90度より大きいか否か判断する。角δ1が90度より大きくければ(S23:NO)、処理を中断し(S24)、リアシュー52のシュー幅WR、揺動中心26の位置の再設定を促す旨を作業者等に知らせる。角δ1が90度より大きければ(S23:YES)、ステップS25に移動する。
The calculation in the
ステップS25では、リアシュー52の揺動角度γが最小角度γminとなり、リアシュー52のシュー幅WRに等しい長さの線分24bを、その両端面が工作物Wの外周面上に位置するように配置する。線分24bと、線分24bの中点25bと揺動中心26とを結ぶ線分27bとがなす角δ2を求める(S26)。角δ2が90度であるか否かを判断する(S27)。90度であれば(S27:YES)、ステップS33に移動し、処理を終了し(S33)、90度でなければ(S27:NO)、ステップS28に移動する。ステップS28で、角δ2が90度より小さい否か判断する。角δ2が90度より小さくなければ(S23:NO)、処理を中断し(S29)、リアシュー52のシュー幅WR、揺動中心26の位置の再設定を促す旨を作業者等に知らせる。角δ2が90度より小さければ(S28:YES)、ステップS30に移動する。
At step S25, the oscillation angle γ is minimum angle γmin next to the
ステップS30では、リアシュー52のシュー幅WRに等しい長さの線分24cを、その両端面が工作物Wの外周面上に位置するように配置し、且つ線分24cの中点25cと揺動中心26とを結ぶ線分27cが、なす角δ1が90度より大きい前のステップS21で用いた線分27aとなす角δ2が90度より小さい前のステップS26で用いた線分27bとの間の角を2等分する位置に配置する。線分24cと線分27cのなす角δ3を求める(S31)。次に、角δ3が90度であるか否か判断する(S32)。90度であれば(S32:YES)、ステップS33に移動し、処理を終了する。90度でなければ(S32:NO)、ステップS30に戻る。なお、角δ3は、90度より小さいとして説明を続ける。
In step S30, the shoe width W R equal the length of the
スッテプS30に戻り、再度、シュー幅WRに等しい長さの線分24dを、その両端面が工作物Wの外周面上に位置するように配置し、且つ線分24dの中点25dと揺動中心26とを結ぶ線分27dが、なす角δ1が90度より大きい前のステップS21で用いた線分27aとなす角δ2が90度より小さい前のステップS31で用いた線分27cとの間の角を2等分する位置に配置する。線分24dと線分27dのなす角δ4を求める(S31)。角δ4が90度であるか否か判断する(S32)。
Returning to Suttepu S30, again, the
さらに、角δ4が90度でなければ(S32:NO)、ステップS30に戻り、上述の処理を繰り返し、シュー幅WRに等しい長さの線分24と、線分24の中点25と揺動中心26とを結ぶ線分27とがなす角が90度に達した時、すべての処理を終了する(S33)。ステップS30の、なす角が90度より大きい線分となす角が90度より小さい線分とは、順になす角の算出に用いた線分の内、それぞれ最後に用いた線分を使用する。なお、ステップS22、S27、S32において、なす角が90度であるか否か判断は、完全に一致する場合だけでなく、所定の許容値内であれば一致と判断するようにしてもよい。また、図4に示すフロントシュー51の配置工程(S9)での演算は、上述したリアシュー52の配置工程(S4)と同様に実施可能であるので、その説明は省略する。
Further, if the angle [delta] 4 is 90 degrees (S32: NO), the flow returns to step S30, repeating the above processing, the
研削点算出部9は、工作物中心位置算出部8で工作物Wの中心OW位置が算出される毎に、工作物形状記憶部2に記憶されている工作物Wの形状と、工作物中心位置算出部8に記憶されている工作物Wの中心OW位置と、砥石形状記憶部5に記憶されている砥石53の形状と、指令値記憶部6に記憶されている指令値とに基づいて、砥石53により所定時間に研削加工される工作物Wの研削点28を算出する。なお、研削点28を個々に説明する場合には、符号28a、28b、28c、・・・を用いる。
The grinding
具体的には、図8(a)に示すように、算出開始時のある時間において、工作物Wは、指令値記憶部6に記憶されている回転角で、工作物中心位置算出部8に記憶されている主軸55の回転中心OSを原点として工作物Wの中心OW位置に配置されている。工作物Wの周面形状は、工作物形状記憶部2に記憶されている工作物Wの中心OWを基準とした工作物線分12により形状認識されている。
Specifically, as shown in FIG. 8A, at a certain time at the start of calculation, the workpiece W is transferred to the workpiece center
砥石53の回転中心OGは、主軸55の回転中心OSを原点として、指令値記憶部6に記憶されているとX軸方向の離間距離を有した位置に配置されている。砥石53の周面形状は、シミュレーション中一定であると仮定され、砥石形状記憶部5に記憶された円盤状の砥石53の直径により認識されている。
Rotational center O G of the
図8(b)に示すように、所定時間経過後、すなわち、シミュレーションのサンプリング時間経過後には、工作物Wは、図8の時計回りに回転し、指令値記憶部6に記憶されている所定時間経過後の回転角の位置となる。工作物Wの回転と同時に、砥石53は、図8の左方向に、指令値記憶部6に記憶されている所定時間後のX軸方向の離間距離となる位置に移動し、工作物Wに対して切り込みを与える。図8(b)の斜線部分は、所定時間中に研削加工により除去される部分を示している。
As shown in FIG. 8B, after a predetermined time has elapsed, that is, after the simulation sampling time has elapsed, the workpiece W rotates clockwise in FIG. 8 and is stored in the command
研削点算出部9は、所定時間経過の砥石53の周面形状と、工作物形状記憶部2に記憶されている工作物線分12により形状認識される工作物Wの形状とから、所定時間経過後の砥石53の外周面と工作物線分12との交点である研削点28を幾何学的に算出している。
The grinding
工作物形状変更部10は、研削点算出部9で研削点28が算出される毎に、研削点28に基づいて、工作物形状記憶部2に記憶されている工作物Wの形状を変更する。つまり、研削点28に基づいて、工作物形状記憶部2に記憶されている工作物Wの工作物線分12の端点11を、砥石53により所定時間中に研削加工された形状を変更する。図8(b)の例では、工作物線分12cの端点11cと工作物線分12dの端点11dが、それぞれ研削点28aと28bに変更され、工作物線分12cと工作物線分12dの長さが更新される。変更された工作物Wの形状は、工作物形状記憶部2に記憶され、次回の工作物Wの中心OW位置の算出、研削点28の算出に反映される。
The workpiece
上記のように構成された心なしシュー研削のシミュレーション装置1、および、心なしシュー研削のシミュレーション方法によれば、工作物Wの中心Ow位置の算出と研削点28の算出と工作物Wの形状変更とを繰り返すことにより、常に工作物Wを揺動自在とされたフロントシュー51とリアシュー52により支持し、工作物Wの形状変化による工作物Wの中心OW位置の変化を考慮して、正確なシミュレーションを実行することできる。従って、シミュレーションした工作物Wの形状を確認することにより、工作物Wに要求される加工精度を満足するフロントシュー51およびリアシュー52の形状を得ることができる。
According to the centerless shoe grinding simulation apparatus 1 and the centerless shoe grinding simulation method configured as described above, the calculation of the center Ow position of the workpiece W, the calculation of the grinding point 28, and the shape of the workpiece W are performed. by repeating the change, always workpiece W is supported by the
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.
上記実施形態では、フロントシュー51の工作物Wの外周面に配置したシュー幅WFに等しい長さの線分17と、その中点18と揺動中心19を結ぶ線分20とのなす角が90度とされているが、90度に限定されず、任意の角度に設定されてもよい。また、リアシュー52も同様に、リアシュー52のシュー幅WRに等しい長さの線分24と、その中点25と揺動中心26を結ぶ線分27のなす角は、90度に限定されず、任意の角度に設定されてもよい。
In the above embodiment, the angle between the workpiece W shoe width W F equal the length of a
また、各シュー51,52のシュー長LF,LRとシュー幅WF,WRを少しずつ変えながらシミュレーションを繰り返して、工作物Wに要求される加工精度を満足する各シュー51,52のシュー長LF,LRとシュー幅WF,WRを見つけるようにしてもよい。
In addition, the simulation is repeated while changing the shoe lengths L F and L R and the shoe widths W F and W R of the
1:心なしシュー研削のシミュレーション装置、 2:工作物形状記憶部、
3:フロントシュー情報記憶部、 4:リアシュー情報記憶部、 5:砥石形状記憶部、
6:指令値記憶部、 7:研削条件記憶部、 8:工作物中心位置算出部、
9:研削点算出部、 10:工作物形状変更部、
11,11a,11b,11c,・・・,15,16,22,23,26a:端点、
12,12a,12b,12c,・・・:工作物線分、
13,17,20,24,24a,24b,24c,24d,
27,27a,27b,27c,27d:線分、
14,21:凹部、18,25,25a,25b,25c,25d:中点、
19,26:揺動中心、 28,28a,28b,28c,・・・:研削点、
51:フロントシュー、 52:リアシュー、 53:砥石、
54:バッキングプレート、 55:主軸、 56,57:シューピン、
58,59:シューホルダ、
LF,LR:シュー長、OG:砥石53の回転中心、 OS:主軸55の回転中心、
OW:工作物Wの中心、 W:工作物、 WF,WR:シュー幅、
α:分割角、 β,γ:揺動角度、βmin,γmin:最小角度、
βmax,γmax:最大角度、 δ1,δ2,δ3,δ4:角
1: simulation device for centerless shoe grinding, 2: workpiece shape storage unit,
3: front shoe information storage unit, 4: rear shoe information storage unit, 5: grindstone shape storage unit,
6: Command value storage unit, 7: Grinding condition storage unit, 8: Workpiece center position calculation unit,
9: Grinding point calculation unit, 10: Workpiece shape changing unit,
11, 11a, 11b, 11c,..., 15, 16, 22, 23, 26a: end points,
12, 12a, 12b, 12c, ...: workpiece line segment,
13, 17, 20, 24, 24a, 24b, 24c, 24d,
27, 27a, 27b, 27c, 27d: line segments,
14, 21: recess, 18, 25, 25a, 25b, 25c, 25d: midpoint,
19, 26: rocking center, 28, 28a, 28b, 28c, ...: grinding point,
51: Front shoe, 52: Rear shoe, 53: Whetstone,
54: backing plate, 55: spindle, 56, 57: shoe pin,
58, 59: shoe holder,
L F , L R : shoe length, O G : rotation center of the
O W: center of the workpiece W, W: workpiece, W F, W R: shoe width,
α: division angle, β, γ: swing angle, βmin, γmin: minimum angle,
βmax, γmax: maximum angle, δ 1 , δ 2 , δ 3 , δ 4 : angle
Claims (2)
前記工作物の形状を記憶する工作物形状記憶部と、
前記フロントシューの形状と揺動中心の位置を記憶し、前記フロントシューの形状として、前記工作物に接触する2つの端点間の長さであるシュー幅と、前記2つの端点間を結ぶ線分から前記揺動中心までの長さであるシュー長さを記憶するフロントシュー情報記憶部と、
前記リアシューの形状と揺動中心の位置を記憶し、前記リアシューの形状として、前記工作物に接触する2つの端点間の長さであるシュー幅と、前記2つの端点間を結ぶ線分から前記揺動中心までの長さであるシュー長さを記憶するリアシュー情報記憶部と、
前記砥石の形状を記憶する砥石形状記憶部と、
前記工作物を研削する際の研削盤に対する指令値を記憶する指令値記憶部と、
前記工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状と、前記フロントシューのシュー幅、シュー長さおよび揺動中心の位置と、前記リアシューのシュー幅、シュー長さおよび揺動中心の位置と、前記指令値とに基づいて、所定時間毎の前記工作物の中心位置を算出する工作物中心位置算出部と、
前記工作物の中心位置が算出される毎に、前記工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状と、前記工作物中心位置算出部に記憶されている前記工作物の中心位置と、前記砥石の形状と、前記指令値とに基づいて、前記砥石により前記所定時間に研削される前記工作物の研削点を算出する研削点算出部と、
前記研削点が算出される毎に、前記工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状を前記研削点に基づいて変更する工作物形状変更部と、
を備えていることを特徴とする心なしシュー研削のシミュレーション装置。 The outer peripheral surface of the annular workpiece is supported by a front shoe and a rear shoe that are swingable in a plane orthogonal to the center axis of the workpiece, and a rotationally driven grindstone is attached to the rotationally driven workpiece. A centerless shoe grinding simulation device for cutting and grinding the outer peripheral surface of the workpiece,
A workpiece shape storage unit for storing the shape of the workpiece;
The shape of the front shoe and the position of the swing center are stored, and the shape of the front shoe is obtained from the shoe width that is the length between the two end points in contact with the workpiece and the line segment that connects the two end points. A front shoe information storage unit that stores a shoe length that is a length to the swing center ;
The shape of the rear shoe and the position of the center of swing are stored, and the shape of the rear shoe is determined from the shoe width, which is the length between two end points in contact with the workpiece, and the line connecting the two end points. A rear shoe information storage unit that stores the shoe length that is the length to the moving center ;
A grinding wheel shape storage unit for storing the shape of the grinding wheel;
A command value storage unit for storing a command value for a grinding machine when grinding the workpiece;
The shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit, the shoe width, shoe length and swing center position of the front shoe , and the shoe width, shoe length and swing center position of the rear shoe . A workpiece center position calculating unit that calculates a center position of the workpiece for each predetermined time based on the position and the command value;
Each time the center position of the workpiece is calculated, the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit, and the center position of the workpiece stored in the workpiece center position calculation unit A grinding point calculation unit for calculating a grinding point of the workpiece to be ground by the grinding wheel at the predetermined time based on the shape of the grinding wheel and the command value;
A workpiece shape changing unit that changes the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit based on the grinding point each time the grinding point is calculated;
A simulation device for heartless shoe grinding characterized by comprising:
前記工作物を研削する際の研削盤に対する指令値を算出する指令値算出工程と、
工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状と、フロントシュー情報記憶部およびリアシュー情報記憶部に記憶されているフロントシューおよびリアシューの形状と揺動中心の位置と、前記指令値とに基づいて、所定時間毎の前記工作物の中心位置を算出する工作物中心位置算出工程と、
前記工作物の中心位置が算出される毎に、前記工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状と、前記工作物中心位置算出工程において算出された前記工作物の中心位置と、砥石形状記憶部に記憶されている前記砥石の形状と、前記指令値とに基づいて、前記砥石により前記所定時間に研削される前記工作物の研削点を算出する研削点算出工程と、
前記研削点が算出される毎に、前記工作物形状記憶部に記憶されている前記工作物の形状を前記研削点に基づいて変更する工作物形状変更工程と、
を備え、フロントシューの形状として、前記工作物に接触する2つの端点間の長さであるシュー幅と、前記2つの端点間を結ぶ線分から前記揺動中心までの長さであるシュー長さを用い、リアシューの形状として、前記工作物に接触する2つの端点間の長さであるシュー幅と、前記2つの端点間を結ぶ線分から前記揺動中心までの長さであるシュー長さを用いたことを特徴とする心なしシュー研削のシミュレーション方法。 The outer peripheral surface of the annular workpiece is supported by a front shoe and a rear shoe that are swingable in a plane orthogonal to the center axis of the workpiece, and a rotationally driven grindstone is attached to the rotationally driven workpiece. A simulation method of centerless shoe grinding for cutting and grinding the outer peripheral surface of the workpiece,
A command value calculating step for calculating a command value for a grinding machine when grinding the workpiece;
The shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit, the shape of the front shoe and the rear shoe stored in the front shoe information storage unit and the rear shoe information storage unit, the position of the swing center, the command value, Based on the workpiece center position calculating step for calculating the center position of the workpiece every predetermined time,
Each time the center position of the workpiece is calculated, the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit, the center position of the workpiece calculated in the workpiece center position calculating step, A grinding point calculation step of calculating a grinding point of the workpiece to be ground by the grinding wheel at the predetermined time based on the shape of the grinding wheel stored in the grinding wheel shape storage unit and the command value;
Each time the grinding point is calculated, a workpiece shape changing step for changing the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit based on the grinding point;
A shoe width which is a length between two end points contacting the workpiece and a line segment connecting the two end points to the swing center as a shape of the front shoe. As a shape of the rear shoe, a shoe width which is a length between two end points contacting the workpiece, and a shoe length which is a length from a line segment connecting the two end points to the swing center A simulation method of centerless shoe grinding characterized by being used .
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