JPH02109683A - 数値制御研削盤における自動砥石寸法測定装置 - 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、数値制御研削盤において砥石の径や長さなど
の寸法と形状変化等とを自動的に測定する測定装置に関
する。

〔従来の技術〕

数値制御研削盤において、工作物の研削や自動トルーイ
ング、あるいは自動ドレッシング等により小さくなった
砥石の径や長さ等のいわゆる寸法を測定し直す装置とし
て、従来、第８図に示すように、タッチセンサ２ｏをテ
ーブル脇に固定し、主軸２１を所定の位置から移動させ
てタッチセンサ２ｏの接触子２０ａに砥石Ｔを接触させ
ることにより、主軸２１の移動距離から砥石Ｔの径や長
さを測定するものが知られている。

また、砥石の自動交換や研削作業に伴う形状変化等を測
定する装置として、第１ｏ図に示すように、回転中の砥
石Ｔの周面に、レバー２２の先端に設けられた接触子２
２ａを触れさせ、枢軸２３を中心とするレバー２２の揺
動を変位計２４で検出して砥石Ｔの変形量を測定するも
のが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第８図に示す前者の寸法測定装置では、通常、砥石の１
点のみの測定を対象としており、径や長さの測定はでき
るが、複数点の測定を行って砥石の形状変化等を測定し
ようとすると、第９図のように、砥石Ｔをその中心０い
Ｏ！、０．以外の　Ｏｌの部分に移動させた場合に、タ
ッチセンサ２０の接触子２０ａが砥石Ｔに干渉するため
、形状変化等を測定することができない。

また、第１θ図の後者の装置は、砥石Ｔの形状変化を測
定することはできるが、回転中の砥石Ｔの周面に接触子
２２ａを接触させる関係から、接触子２２ａの摩耗が激
しく、測定精度が著しく低下するという問題点がある。

更にまた、１個の砥石の寸法と形状変化を計測する必要
がある場合、第８図と第１０図の二つの装置を作業領域
に設置する必要があり、経済的でないとともに、作業領
域が狭くなる不都合がある。

本発明は、砥石の径や長さの測定と形状変化等の測定を
行うことができ、しかも接触子の摩耗がほとんどなく、
精度良く測定することができるとともに、作業領域を大
きく狭めることのない数値制御研削盤における自動砥石
寸法測定装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明は、砥石が装着さ
れる主軸を備え、かつ該主軸はＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸
の少なく七も一方向に駆動モータによって動かされるよ
うに構成された数値制御研削盤において、砥石の接触を
検出する接触検知手段と、砥石を任意の角度に割り出す
主軸割出し手段と、上記接触検知手段によって検知され
た位置から砥石の寸法を算出する演算手段とを具備した
構成としたものである。

〔作用〕

砥石の径や長さを測定する場合においては、（石を主軸
に装着して接触検知手段に向けて移動させる。接触検知
手段に対する砥石の接触によって砥石の移動量が演算手
段で算出される。演算手段は、予め知られた主軸起点と
接触検知手段との間の基準距離から上記算出値を引く演
算を行って砥石の寸法を出す。

また、砥石の形状変化量を知るには、１回の上記寸法測
定が終了する毎に、主軸割出し手段が働いて砥石を所定
角度回動させる。演算手段はこのようにして得られた複
数の寸法の最大値と最小値から砥石の形状変化量を算出
する。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づいて説明する。

第１図と第２図は、本発明の自動砥石寸法測定装置の一
実施例を示すもので、図中Ａは自動工具交換装置（図示
せず）を有する数値制御研削盤（以下、ＮＣ研削盤と称
する）である。このＮＣ研削盤Ａは、いわゆる、グライ
ンディングセンターと同様の基本構造を有するものであ
り、砥石Ｔが図示しない工具マガジンから取り出されて
主軸１に装着されるとともに、ＮＣ制御装置２により、
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各駆動モータ３．４．５がそれぞれ
制御されるようになっている。

本発明の自動砥石寸法測定装置は、このＮＣ研削盤Ａに
付設されるもので、砥石Ｔの接触を検出するタッチセン
サ（接触検知手段）６と、砥石Ｔを任意の角度割り出す
サーボアンプ（主軸割出し手段）７と、上記タッチセン
サ６で得られた検知信号に基づき後述の所定の演算を行
って砥石Ｔの径等を求める演算子段８とから構成されて
いる。

上記タッチセンサ６は、砥石Ｔの接触を検知する接触子
（先端球）６ａと、砥石Ｔが接触子６ａに所定の位置ま
で近付いてきたことを検知する光電センサ６ｂと、砥石
Ｔが接触子６ａに触れた際に接触信号を出力するスイッ
チ６ｃとを有する。光電センサ６ｂから出力された信号
は、信号処理部９へ入力され、砥石Ｔから反射される光
の受光量が設定値以上になったとき、信号処理部９から
接点信号がＮＣ制御装置２へ出力され、またタッチセン
サ６のスイッチ６ｃから出力された検知信号は、信号処
理部ｌＯで接点信号に変換されてＮＣ制御装置２へ導か
れる構成となっている。

また、サーボアンプ７は、ＮＣ制御装置２から出力され
た割出し角度と回動起動信号を受ける角度割出し回路７
ａと、この角度割出し回路７ａから出力された信号を受
けて主軸モータ１１へ回動のための信号を送り出すアン
プ部７ｂとからなり、ＮＣ制御装置２から入力したパル
ス数と、パルスコーグ１２から主軸ｌの回動角度に応じ
て出力されるパルス数とを角度割出し回路７ａにおいて
比較し、後者のパルス数が前者のパルス数に一致したと
きにアンプ部７ｂの出力を停止させて主軸１の回動を停
止させる構成とされている。

演算手段８は、上記Ｎ　Ｃ＠弁装置ｔ２の内部に設けら
れているもので、第２図に示すようにフィードパルスｆ
を伝送するアンドゲート８ａと、このアンドゲート８ａ
かものフィードパルスｆによりＺ軸駆動モータ５のサー
ボ装置を制御するための出カバターンを発生する補間器
８ｂと、上記光電センサ６ｂからの位・置検出信号、ま
ｔ；はタッチセンサ６のスイッチ６ｃからの接触信号の
入力により、補間器８ｂの内部のカウンタから砥石Ｔ（
あるいは、後述の基準ブロック１４）が接触子６ａより
一定距離離れた位置に到達したとき、または砥石Ｔが接
触子６ａに接触した時の位置Ｚ（Ｚ軸上の座標値）を取
り込むとともに、上記アンドゲート８ａをＯＦＦ状態と
して主軸１つまり砥石ＴのＺ軸方向の移動を停止させ、
また後述の原理に基づき砥石長等を＠算するＣＰＵ　（
中央演算鬼理装置）８ｃと、このＣＰＵ８ｃに接続され
た記憶装置８ｄとから成る。この記憶装置８ｄには、Ｎ
Ｃ制御装置２および砥石の寸法測定をなす前記諸装置の
制御を行う制御プログラムが登録されている。

また、制御プログラムで主軸割出しを実行したときには
、ＣＰＵ８ｃから割出し角度と回動起動信号がサーボア
ンプ７へ送り出される。なお、第１図において符号１３
はＮＣテープである。

次に、本発明のＮＣ研削盤における自動砥石寸法測定装
置の作用を説明する。

第３図と第４図は、砥石Ｔの長さ方向の測定を行う場合
の原理を説明するもので、主軸ｌの端面１ａから、Ｚ軸
と垂直な面１４．ａまでのＺ軸方向の距離εＺｏが予め
測定しである基準ブロック１４を主軸頭１５に設置して
置く。

起点における主軸１の端面１ａと、タッチセンサ６の接
触子６ａが接触信号を出力するまでの距離（基準距離）
Ｌｏは、次式で与えられる。

Ｌ　ｏ　＝　ａ　ｏ＋　ｔ　Ｚ　ｏ　　甲−−°”°”
°°°（１）ここで、ａｏは基準ブロック１４がタッチ
センサ６の接触子６ａに触れて接触信号がＯＮするまで
に移動した軸移動量である。

次に砥石Ｔを主軸ｌに挿着してタッチセンサ６の接触子
６ａに接触させる。このときの軸移動量をａとすれば、
砥石Ｔの位置Ｔａにおける砥石長Ｌｘは次式で与えられ
る。

ＬＸ＝ＬＯ−ａ　　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（２）位置Ｔａの測定が終了したら、微小量だけタ
ッチセンサ６より離れた開始点へ戻し、制御プログラム
で設定されている始角分、主軸ｌを割り出す。

再び接触動作を行い、開始点へ戻す。以下同様に、主軸
ｌの割り出しと接触動作を繰り返す。

１回の接触動作終了時に、各測定位置での砥石長が演算
手段８で算出され、記憶装置８ｄに記憶される。演算手
段８は測定された複数の砥石長について、 最大値Ｌ　Ｉ１１！！ 最小値Ｌ　ｍｉｎ ΔＬ　＝　　Ｌ　ｍａｗ　−１，ｍｉＱを求め、制御プ
ログラムで設定された許容値と比較する。許容値を越え
ている場合には、警報を出力する。ＬＩＩｌａｘをＮＣ
制御装置の砥石長オフセットへ登録する。

上記原理に基づいて前記記憶装置８ｄ内の制御プログラ
ムにより、砥石長ＬＸの測定をなす際の装置の作動を第
５図ないし第７図のフローチャートに従って説明する。

まず、装置をスタートさせ、測定回数カウンタ（図示せ
ず）をリセットすると（ステップＳｌ）、主軸ｌの起点
における位置が演算手段８の記憶装置８ｄに記憶され（
ステップＳ２）、基準距離採取モードか否か判断される
（ステップＳ３）。

基準距離採取モードの場合は測定点数が“ｌ　”にセッ
トされ（ステップ８４）、Ｚ軸駆動モータ５の作動によ
り主軸１はＺ軸方向に移動して基準ブロック１４を第３
図で左方に早い送り速度で移動させる（ステップＳ６）
。するさ、演算手段８のアンドゲート８ａのゲート信号
がＯＮ状態となり、フィードパルスｆがこのアンドゲー
ト８ａを通って補間器８ｂに入る。補間器８ｂはこのフ
ィードパルスｆによって２軸駆動モータ５の制御信号を
出力し、Ｚ軸駆動モータ５は作動を続ける。

そして、基準ブロック１４が光電センサ６ｂの検出領域
に侵入すると（ステップＳ７）、光電センサ６ｂは基準
ブロック１４から反射する光量の増大を検出し、その信
号は信号処理部９で接点信号に変換出力されて演算手段
８のＣＰＵ８ｃに入る。

ＣＰＵ８ｃは、この接点信号を検出すると、アントゲ−
）８ａのゲート信号を瞬時ＯＦＦ状態にしてフィードパ
ルスｆの補間器８ｂへの入力を止めＺ軸駆動モータ５を
一旦停止させる。しかして演算手段８は記憶装置８ｄに
登録された制御プログラムに従って２軸駆動モータ５を
再び起動し、接触子６ａの手前、例えば２　ａｍ　（こ
の距離２ｍ＠は、砥石の予想される最大の形状変化量よ
りも少し大きい）に到達するまで主軸ｌを早い速度で移
動させる（ステップＳ８）。なお、接触子６ａと光電セ
ンサ６ｂ間の距離は分かつているので、光電センサ６ｂ
によって基準ブロック１４の移動が検出された後、主軸
１をどれだけ移動させたら基準ブロック１４が接触子６
ａの手前２ＩＩＩ１１に達するかということは、演算手
段８によって予め算出されている。

基準距離採取モードであって（ステップＳ４）、かつ測
定回数カウンタの量が、上記ステップＳ５で算出された
測定点数未満の場合（ステップＳ９）、主軸１は回動さ
せられることなく、前記２ｍｍを遅い送り速度で接触子
６ａに向かって移動する（ステップ３１１）。基準ブロ
ック１４がタッチセンサ６の接触子６ａに接触すると、
スイッチ６ｃは接触信号を出力し、その信号は信号処理
部１０で検出され（ステップ３１２）、演算手段８のＣ
ＰＵ８ｃに入る。

ＣＰＵ８ｃは、この接触信号が入力されると、補間器８
ｂの内部のカウンタからフィードパルスｆのパーレス数
を基準ブロック１４の位置として取り込み、記憶装置８
ｄ内に登録するとともに（ステップ５１３）、アンドゲ
ート８ａのゲート信号をＯＦＦ状態にしてフィードパル
スｆの補間器８ｂへの入力を止め、Ｚ軸駆動モータ５を
停止させる。

このようにして接触位置が記憶されると、ＣＰＵ８ｃは
起点から接触子６ａに接触するまでの移動距離ａｏを算
出する（ステップ５１４）。ここで再び基準距離採取モ
ードか否か判断され（ステップ３１５）、基準距離採取
モードの場合は、ＣＰＵ８ｃにおいて ａＯ＋εＺ。

が演算されて基準距離Ｌｏが算出され（ステップ３１６
）、その値が記憶装置８ｄに記憶される（ステップ５１
７）。

上記の記憶が済むと、２軸駆動モータ５の作動により、
基準ブロック１４は接触子６ａより２■手前まで後退さ
せられ（ステップ５２０）、カウンタに測定回数がカウ
ントアツプされる（ステップ５２１）。

前、記ステップＳ９がＮｏとなると、主軸ｌは２軸駆動
モータ５の作動により起点に復帰され（ステップ５２２
）、基準距離採取モードか否か判断されて（ステップｌ
＋３）、ＹＥＳの場合はエンドとなる。

まｆ−、ステップＳ３において、基準距離採取モードで
ない場合は、始角、ピッチ角より測定点数が演算手段８
で算出される（ステップ３５）とともに、砥石Ｔが工具
マガジンから取り出されて主軸Ｉに挿着される。以後、
前記同様に、２軸駆動モータ５の作動により主軸１はＺ
軸方向に移動して砥石Ｔを第１図と第４図で左方に早い
送り速度で移動させる（ステップＳ６）。すると、演算
手段８のアントゲ−）８ａのゲート信号がＯＮ状態とな
り、フィードパルスｆがこのアントゲ−）８ａを通って
補間器８ｂに入る。補間器８ｂはこのフィードパルスｆ
によってＺ軸駆動モータ５の制御信号を出力し、Ｚ軸駆
動モータ５は作動を続ける。

そして、砥石Ｔが光電センサ６ｂの検出領域に侵入する
と（ステップ８７）、光電センサ６ｂは砥石Ｔから反射
する光量の増大を検出し、その信号は信号処理部９で接
点信号に変換出力されて演算手段８のＣＰＵ８ｃに入る
。演算手段８は記憶装置８ｄに登録された制御プログラ
ムに従ってＺ軸駆動モータ５を制御し、接触子６ａの手
前、２ｍｍに到達するまで主軸ｌを早い速度で移動させ
る（ステップＳ８）。ステップＳ９において測定回数カ
ウンタの量が、上記ステップＳ５で算出された測定点数
未満の場合、ＮＣ制御装置２よりサーボアンプ７に指令
が出され、主軸モータ１１が回動して砥石Ｔを所定角度
割り出す（ステップ５１０）。

一方、ＣＰＵ８ｃは、上記検出信号が入力された後、主
軸１の移動継続で砥石Ｔが早い速度で接触子６ａに２ｍ
ｍまで近付くと、２軸駆動モータ５の回転速度を低下さ
せ遅い送り速度で主軸１をＺ軸方向へ移動させる（ステ
ップ５ｌｌ）。そして砥石Ｔがタッチセンサ６の接触子
６ａに接触すると、基準ブロック１４の場合と同様に、
スイッチ６ｃは接触信号を出力し、その信号は信号処理
部ｉｏで検出され（ステップ５１２）、演算手段８のＣ
ＰＵ８　ｃに入る。ＣＰＵ８ｃは、この接触信号が入力
されると、補間器８ｂの内部のカウンタからフィードパ
ルスｆのパルス数を砥石Ｔの位置として取り込み、記憶
装置８ｄ内に登録するとともに（ステップ５１３）、ア
ンドゲート８ａのゲート信号をＯＦＦ状態にしてフィー
ドパルスｆの補間器８ｂへの入力を止め、２軸駆動モー
タ５を停止させる。

このようにして接触子６ａに対する砥石Ｔの接触位置が
記憶されると、ＣＰＵ８ｃは起点から接触子６ａに接触
するまでの移動距離ａを算出する（ステップ５１４）。

基準距離採取モードか否か判断され（ステップ５１５）
、基準距離採取モードでない場合は、ＣＰＵ８　ｃが ｏ−ａ を演算して砥石長ＬＸを算出しくステップ５１８）、そ
の砥石長を記憶装置８ｄに記憶する（ステップ５１９）
。上記の記憶が済むと、Ｚ軸駆動モータ５の作動により
、砥石Ｔは接触子６ａより２ｍｍ手前まで後退させられ
（ステップ５２０）、カウンタに測定回数がカウントア
ツプされる（ステップ５２１）。

上記の作動。、は、測定回数カウンタに定められた測定
点数に一致するまで繰り返され、これが一致し前記ステ
ップＳ９においてＮＯとなると、主軸ｌは起点へ復帰さ
れる（ステップ５２２）。また基準距離採取モードか判
断され（ステップ５２３）、Ｎｏである場合は、上記で
測定、及び記憶された砥石長の最大値（Ｌ　ｍａｘ）と
最小値（Ｌｍｉｎ）が算出され（ステップ５２４）、バ
ラツキ量が算出される（ステップ５２５）。

バラツキ量が制御プログラムに設定された許容値以内で
あるかどうかが検討され（ステ・７プ５２６）、許容値
以内である場合は最大値をＮＣ制御装置２の工具オフセ
ットに登録して（ステップ５２７）終わりとなり、また
許容値を越えている場合は、警報信号を出力して（ステ
ップ８２８）終了する。

なお、上記では、砥石ＴをＺ軸方向に移動させて砥石Ｔ
の長さを測、定する場合について説明したが、砥石をＸ
軸方向（第１図で紙面に垂直な方向）やＹ軸方向（上下
方向）に動かして砥石の径を測定することもできる。こ
の場合は、タッチセンサ６が砥石の移動方向に配置替え
されることは言うまでもない。また、上記実施例では、
砥石ＴまＩ；は基準ブロック１４が接触子６ａに近付く
際、接触子６ａの２ｍｍ手前まで早い速度で移動した後
、遅い速度で移動して接触子６ａに接触し、また砥石Ｔ
の後退位置は、接触子６ａの２ｍｍ手前となっているが
、これは寸法測定作業をできるだけ能率的に行うためで
あり、２ｍｍに限定されるものではない。更にまた、上
記実施例では、光電センサ６ｂから位置検出信号が出力
されると、主軸１の２軸方向の移動が一旦停止するよう
にされているが、主軸１を停止させないで移動を継続さ
せるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、砥石が装着される主軸
を備え、かつ該主軸はＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の少なく
とも一方向に駆動モータによって動かされるように構成
された数値制御研削盤において、砥石の接触を検出する
接触検知手段と、砥石を任意の角度に割り出す主軸割出
し手段と、上記接触検知手段によって検知された位置か
ら砥石の寸法を算出する演算手段とを具備した構成とさ
れているので、主軸を所定角度宛回動させて割出しを行
い、一方向からタッチセンサに接触させることによって
、その複数位置を個々に測定することができる。その結
果、次の効果が得られる。

（ａ）　　タッチセンサの接触子との干渉や接触子の摩
耗といった障害を伴わずに、バラツキ量、及び径または
長さを測定することができる。すなわち、複数点の測定
された位置において、それらの最大差からバラツキ量を
得、また主軸端或いは主軸心より最も離れた位置までの
距離から、主軸に取り付けられた状態での実際の長さ、
或いは径を得ることができる。

（ｂ）　　従来は、径・長さの寸法と振れを測定するた
めには、既述のように２個の装置を研削作業領域に設置
する必要があったのに対し、本発明においては１個のタ
ッチセンサのみを作業領域内に置けばよいので、作業領
域が拡大する。

（Ｃ）　　複数の点について、その位置を知ることがで
きるので、砥石の部品的な脱落や変形等、砥石の異常を
自動的にチエツクする機能、例えば、バラツキ量に対し
て一定のしきい値を設け、これを越えた場合には、警報
を発するなどの機能を付与することが容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る数値制御研削盤における自動砥
石寸法測定装置の一実施例を示す側面図、第２図は演算
手段の一例を示すブロック図、第３図と第４図は、寸法
の測定原理を説明するための説明図、第５図ないし第７
図は本発明のフローチャートである。第８図は従来の寸
法計測装置の側面図、第９図は同正面図、第１θ図は従
来の形状変化等の測定装置の側面図である。 Ｔ・・・砥石、ｌ・・・主軸、３，４．５・・・駆動モ
ータ、６・・・タッチセンサ（接触検知手段）、７・・
・サーボアンプ（主軸割出し手段）、８・・・演算手段
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 砥石が装着される主軸を備え、かつ該主軸はＸ軸、Ｙ軸
   、およびＺ軸の少なくとも一方向に駆動モータによって
   動かされるように構成された数値制御研削盤において、
   砥石の接触を検出する接触検知手段と、砥石を任意の角
   度に割り出す主軸割出し手段と、上記接触検知手段によ
   って検知された位置から砥石の寸法を算出する演算手段
   とを具備したことを特徴とする数値制御研削盤における
   自動砥石寸法測定装置。