JPS5830110B2 - ケンサクカコウセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、研削加工プロセスにおける研削現象の変化
を検出し、この変化に応じ、切込速度などの研削条件を
変えて研削盤を自動制御するようにした研削加工制御装
置に関するものである。

従来、例えば定速切込みの内面研削盤においては、切込
み台を一定の送り速度で送り込んだ後、スパークアウト
させ、このスパークアウト時間を所定に保持してワーク
を目標寸法に研削するようにしている。

しかし、このような定速切込み方式の内面研削加工にあ
っては、砥石の切れ味が劣化すると、砥石によるワーク
の金属除去率、すなわち研削能力が低下し、その分、ワ
ークや砥石軸の保持部分や切込み機構、ワークや砥石自
体の弾性変形に起因して、切込んだ分だけは削れず、切
込んだ量と実際に削れた量との間に生ずる差、いわゆる
かつぎ量が増して、研削抵抗が増加する。

このような場合には、切込み速度を落さないと研削条件
が著しく悪化するのであるが、定速切込み方式において
は、適正研削条件を逸脱した無理な切込みが与えられる
為、ワークの仕上面精度及び円筒度が低下してしまい、
砥石や砥石軸に悪影響を与えることになる。

そこで、従来においては、砥石によって研削されるワー
クの個数をスキップカウンタにより計数し、これにより
砥石のドレッシングを定間隔で行なうようにしているが
、このドレッシングの時期は、研削砥石の種類、ワーク
の材質、加工条件、あるいは目標とする加工品質により
異なってくる。

例えば、ワークの前加工寸法のバラツキ、砥石品質のバ
ラツキなどによって設定個数に達しない時点で砥石の切
れ味が低下した場合、設定個数に達するまでドレッシン
グが行なわれないため無理な研削力がかかり、所定の加
工品質を維持できなくなる。

又、砥石の切れ味が比較的よく、充分な研削能力がある
にも拘らずスキップカウンタの計数値が設定個数に達し
た場合は、これにより砥石にドレス投入がかげられ、砥
石を必要以上にドレッシングしてしまうので、砥石の消
耗および交換周期を早め、研削盤の稼働率も低下させて
しまう欠点があった。

また、実切込量、内面研削におけるワーク１回転当りの
ワーク寸法変化量、いわゆる加工寸法変化率を、常に一
定に維持する制御装置が提案されているが、内面研削の
ように通常砥石周速がほぼ一定でする場合には、加工寸
法変化率が太きいとワークの表面プラナが粗く、小さい
と細かくなり、加工寸法変化率を一定にすれば、はぼ一
定した面プラナが得られることが知られている。

従って、この制御装置によれば、ワークの面プラナを一
定にした加工ができる。

この仕上研削工程でこの制御を行なえば、成果はあるが
、粗研削工程でこの制御を行なえば、仕上研削時間、ス
パークアウト時間が比較的短かくて、粗研削の面プラナ
が残っても良好な面プラナな維持できる。

しかしながら、この制御装置においても、砥石の切れ味
劣化がかつぎ量を増大させ、やはり研削条件を悪くして
いる。

又、一方では、研削抵抗を検出しながらこれを一定に制
御する、いわゆるフォースコントロール研削が知られて
いる。

この研削では、砥石の切れ味がよい時は寸法変化率が犬
となり、面プラナが粗くなり、切れ味が低下すると寸法
変化率が小となって、面プラナが必要以上に得られるが
、能率が低下していた。

この発明は、以上のような欠点をすみやかに除去するた
めの、極めて効果的な手段を提供することを目的とする
もので、加工寸法変化率を一定にして研削して、所定の
面プラナ（第３図のＡで示される）を得、砥石の切れ味
が悪くなる（第３図のＳｅ 、 ＳｌおよびＳ２で示さ
れる）、その加工寸法変化率では、許容研削抵抗（第３
図のＦ。

で示される）を超えるようになると、加工寸法変化率を
落とす（第３図の、、（０→Ａｏ−δ。

、Ａ１点からＢｓ点へで示される）ように制御し、これ
により砥石の切れ味が劣下してきても、許容研削抵抗内
でもって実用できるワーク仕上面の面プラナ範囲を維持
でき、併せて、砥石および砥石軸に無理な負荷を加えず
、又、砥石ドレッシング頻度をいたずらに上げて砥石を
無駄にすり減らすことのない研削加工制御装置を提供す
るものである。

以下、図面と共にこの発明による研削加工制御装置の好
適な実施例について詳細に説明すると、第１図は、この
発明装置をセンターレス内面研削盤に適用した場合のブ
ロック図を示すもので、１は、略図的に示すセンターレ
ス内面研削盤であり、この内面研削盤１は、脚２上の一
側にスライド台３を介して設置した砥石スピンドルヘッ
ド４と、同じく脚２上の他側部にスライド台５を介して
設置した切込み台６とを備え、上記切込み台６は、砥石
スピンドルヘッド４の移動方向と直角の方向に移動でき
るようになっていると共に、脚２には、切込み台６に切
込み送りを与えるサーボモータ７が設けてあり、このサ
ーボモータ７により切込み台６およびこの切込み台６上
には、図示しないワークスピンドルヘッドによって把持
されるワークＷがセットされている。

８は、このワークＷの加工寸法を連続的に測定するため
のインプロセス定寸装置で、この定寸装置８の出力信号
は、演算回路９に加えられると共に、この演算回路９に
は、さらにワークＷの回転検出器１０から取出される信
号によりワーク１回転毎にパルスを発生するサンプリン
グ信号発生回路１１のサンプリング信号が導入され、こ
のサンプリング信号により、上記定寸装置８からの加工
寸法出力を演算回路９においてサンプリングして、ワー
ク１回転毎の内径寸法の変化率△Ｉを検出し、この変化
率信号を差動増幅回路１２に導入する。

また、との差動増幅回路１２には、切換回路１３を介し
て寸法変化率設定回路１４から設定値信号が導入される
ようになっている。

この切込量設定回路１４には、砥石４ａの切れ味がもつ
とも良いとき、やや悪いとき、最も悪いときの三段階に
分けて、それぞれの場合に、砥石・砥石軸損傷のおそれ
がなく、ワークの研削精度も良好な各別の寸法変化率（
実切込み量）を設定している。

前記差動増幅回路１２から取出される両者の偏差信号は
、サーボモータ駆動回路１５に供給され、このサーボモ
ータ駆動回路１５の出力側に接続された切込み送り用サ
ーボモータ７を駆動して、差動増幅回路１２からの偏差
出力が零となるように切込み台６の切込み速度を制御す
るようにしである。

又、上記サーボモータ駆動回路１５には、上記インフロ
セス定寸装置８の出力信号によって、動作されるシュミ
ット回路１６からの出力が入力されるようになっており
、このシュミット回路１６は、ワークＷの研削寸法が所
定の値になった時に、第１の定寸信号Ｐ１を、又仕上寸
法になった時に、第２の定寸信号Ｐ２を各々送出し、こ
の第１の定寸信号Ｐ１ で切込み台６を仕上送りスピー
ドに切換え、第２の定寸信号Ｐ２でスパークアウトさせ
るようにしである。

又、１７は、砥石スピンドルヘッド４のスピンドルモー
タに生じる負荷電力によって研削抵抗を検出するための
電力検出回路で、この電力検出回路１７からの出力信号
は、研削抵抗の拘束条件を設定する設定回路１８からの
設定信号と共に比較回路１９に導入され、この比較回路
１９から取出される出力信号は、上記切換回路１３の切
換信号として入力されると共に、上記定寸装置８に対し
寸法測定開始指令として入力される。

次に、上記のように構成されたこの発明装置の動作につ
いて説明する。

まず、砥石スピンドルヘッド４をワークＷ方向に前進さ
せ、その砥石４ａがワークＷの研削穴内に挿入された段
階で切込み台６のサーボモータ７に切込み指令を与え、
切込み台６をインフィードさせる。

第２図は、研削送り時の状態を示す特性図で、研削開始
時点では、切込み台６は一定の切込み速度で切込まれ、
ワークＷと砥石４ａとが接触し、かつ砥石軸にある程度
のたわみが生じてワークＷに対する研削が開始されると
、これによる研削抵抗が、第２図の■のように徐々に増
加する。

この研削抵抗の増大に伴い、電力検出回路１７で検出さ
れるスピンドルモータの負荷電力も増加し、その値が設
定回路１８の設定値ＦＭになると、比較回路１９からイ
ンプロセス定寸装置８に対し測定投入指令が与えられ、
定寸装置８はワークＷの寸法測定を開始する。

この定寸装置８から連続的に送出される加工寸法信号は
、演算回路９においてサンプリング発生回路１１からの
サンプリング信゛号によりワーク１回転毎に研削される
ワークの内径寸法変化率（金属除去率、すなわち実際の
切込量）△Ｉを算出し、この寸法変化率信号△■を差動
増幅回路１２に印加している。

この差動増幅回路１２においては、切換回路１３を介し
て寸法変化率設定回路１４から入力される第１の設定値
△。

と比較され、その両者の偏差が零、すなわち、△■−△
。

どなるようにサーボモータ７を制御し、切込み台６の切
込み送り速度を制御する。

これによりワークＷは、設定回路１４で設定させた金属
除去率△。

を維持しながら研削されることになる。

この時、切込み台６の切込み量と研削寸法との間には、
ｇなるかつぎ量が生じている。

この状態で、ワークの加工方法が所定値に達し、インプ
ロセス定寸法装置８から第１の定寸信号Ｐ□が発生する
と、サーボモータ駆動回路１５は、差動増幅回路１２を
含むサーボ系から切離され、同時にサーボモータ駆動回
路１５は仕上げ送り動作に切換えられ、これによりサー
ボモータ７を駆動すると共に、切込み台６を仕上速度で
切込んでワークＷに対し仕上研削を行なう。

次に、インプロセス定寸装置８が第２の定寸信号（仕上
寸法）Ｐ２を出力すると、切込み台６には切込み後退指
令がかげられ、ワークの研削は完了する。

この仕上研削では研削量も少な（、研削条件が多少悪く
なっても、ワークの円筒度、形状精度にあまり影響なく
、砥石や砥石軸に無理な負荷が加わることがないから、
本実施例では、寸法変化率△■の制御は行なっていない
。

一方、上記△Ｉ−△。

なる条件が維持されるように、切込み台６の切込み速度
が制御されている段階で、砥石４ａの切れ味は次第に悪
くなり、ワークをいくつか削っていくと、第３図のＡの
ように研削抵抗が増していき、磁石４ａの切れ味が劣化
し、スピンドルモータにかかる砥石抵抗が設定回路１８
の設定値Ｆ。

を越える状態、すなわち砥石にとって危険な研削抵抗に
近づくとか、ワークの円筒度が悪くなって許容値を越え
ると、比較回路１９から切換回路１３に対し切換指令信
号が印加され、この切換回路１３は設定回路１４からの
寸法変化率信号を△。

より小さい第２の設定値△０−δ。

に切換え、これを差動増幅回路１２に供給している。

このため、差動増幅回路１２では設定値△。

−δ。と寸法変化率信号△■とを比較し、その差信号を
サーボモータ駆動回路１５に加えてサーボモータ７を減
速方向に制御する。

この結果、切込み台６の切込み送り速度は低下し、同時
に、ワーク１回転に対する加工寸法変化率△■も減少し
て、その変化率△■は、△０−δ。

に一致するようになる。

すなわち、砥石４ａの切れ味が劣化した分だけ金属除去
率を低下させて、△■＝△０δ０どなるように切込み台
の切込み送り速度を制御し、研削を行なうものである。

この時、研削抵抗はＦ。

以下になる。第３図において切れ味がＳ２に達している
ので、この切換はＡ１点がＢｓ点に条件が変更されたこ
とになる。

又、切込み送り及び研削寸法特性も、第２図に示すもの
よりも下方に移行する。

さらに、同様にして砥石の切れ味がさらに劣化し、イン
プロセス定寸装置８から第１の信号が送出される以前に
、△■−△。

−δ。の制御状態でも、研削抵抗がＦ。

を越える状態、すなわろ第３図のＢｓ点からＢ１点にな
ると、比較回路１９の信号によって切換回路１３は切換
歩進され、差動増幅回路１２には、設定回路１４から△
。

−δ０より小さい第３の設定値△。−２δ０が供給され
、ワークの加工寸法変化△■が△。

−２δ０に一致するように、切込み送り制御がなされる
のである。

そして、この制御状態での研削加工がなされ、インプロ
セス定寸装置８から第１信号Ｐ１が出力した後は、上記
と同様の加工プロセスを経て研削を終了する。

又、寸法変化率△■の設定値が△。

−２δ。の状態で制御されて、インプロセス定寸装置８
の第１信号Ｐ１が出力される以前に研削抵抗がＦ。

を越えたならば、この時点で研削加工をストップし、次
ノフロセスで砥石４ａがドレッシングされるようにドレ
ス指令を与える。

尚、この発明装置は、上述の実施例に限らず、種々の研
削盤に用いることができ、寸法変化率設定回路に設定す
る変化率には、砥石に対するワークの移動１サイクル当
りの実切込み量、あるいは単位時間当りの実切込み量を
用いることができ、その設定値も段階的に設定するほか
、砥石の切れ味に適した値を連続的に設定し、連続的に
切替えるようにしてもよい。

定寸装置８は、他の寸法測定器でもよく、同車検出器１
０、サンプリング信号発生回路１１は、他のワーク移動
サイクル検出装置やタイマー等０組合わせを用いるよう
にすることができる。

研削抵抗検出装置も、砥石軸のたわみ、砥石串受面の圧
力等の測定装置を用いることもできる。

以上のように、この発明によれば、砥石の切上味が劣化
しても、それに適した切込量に選択し１切込み台の切込
み送りを自動制御するようにしたｉら、ワークの加工精
度も所要水準に維持し、砥ｆや砥石軸にも無理な負荷が
かからずに、１回のルツシングで多数個の加工ができ、
砥石を過度は頻繁にドレッシングする必要もなくなるか
ら、但石寿命を向上でき、研削盤の稼動率も向上する隼
の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる研削加工制御装濯をセンタ
ーレス内面研削盤に適用した場合の例を示すブロック図
、第２図は、この発明装置におＯる研削時間と切込み量
、加工寸法及び研削抵抗との関係を示す特性図、第３図
は、この発明装置における寸法変化率と研削抵抗の関係
を示す特性図である。 ６は切込み台、Ｉはサーボモータ、８はインフロセス定
寸装置、９は演算回路（検出手段）、１１はサンプリン
グ信号発生回路、１２は差動増幅回路（制御手段）、１
３は切換回路、１４は寸法変化率設定路、１５はサーボ
モータ駆動回路、１γは電力検出回路、１８は研削抵抗
設定回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 切込み台を切込み動作させるサーボモータと、この
   サーボモータを制御するサーボモータ駆動回路と、ワー
   クの研削加工寸法を測定するインプロセス寸法測定装置
   と、このインプロセス寸法測定装置からの加工寸法信号
   からワークの寸法変化率を算出する寸法変化率算出手段
   と、この算出手段からの寸法変化率と寸法変化率設定回
   路からの設定値を入力としてその両者の差が零となるよ
   うに上記サーボモータ駆動回路を含むサーボモータ系を
   制御する制御手段と、研削加工中の研削抵抗を検出する
   研削抵抗検出装置と、上記制御手段により研削加工が制
   御されているときに上記研削抵抗検出装置の検出する研
   削抵抗値が所定の値を越えるときは上記寸法変化率設定
   回路から制御手段に加えられる設定値を減少させる切替
   回路とからなる研削加工制御装置。