WO2009090936A1 - 研削装置におけるオシレーション制御方法及び研削装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a grinding apparatus, and more particularly, to a device that simplifies grinding wheel oscillation control required for sheet processing.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an oscillation control method and a grinding apparatus in a grinding apparatus capable of realizing the oscillation necessary for sheet processing with a simple configuration without requiring a dedicated shaft for oscillation. It is to provide.
- the first table member is provided so as to be able to reciprocate in a direction orthogonal to the axial direction of the grindstone, and the first table member
- a second table member is provided on the first table member so as to be able to reciprocate in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the first table member, and a work is mounted on the second table member.
- An oscillation control method is provided in which a reciprocating motion is simultaneously applied to the second table member to cause the workpiece to oscillate so that the workpiece can be processed by the grindstone.
- a grindstone provided rotatably, A first slide means provided so as to be able to reciprocate in a direction perpendicular to the axial direction of the grindstone according to control from the outside; A second slide portion provided on the first slide means so as to be capable of reciprocating in the axial direction of the grindstone according to control from the outside; A work holding and rotating means provided on the second slide means for rotating the work while detachably holding the work; Control drive means for controlling the reciprocation of the first and second slide means, The control drive means is configured to cause the first slide means and the second slide means to reciprocate simultaneously, respectively.
- a grinding apparatus that enables oscillation of the workpiece by combining reciprocating movements of the first slide means and the second slide means.
- two table members are provided so as to be able to reciprocate in mutually orthogonal axial directions, and the oscillation is obtained by combining the reciprocating motions.
- the sheet processing can be realized with a simple configuration without using a shaft dedicated for oscillation.
- FIG. 1 (A) is a front view
- FIG.1 (B) is a side view
- FIG. 2 is an overall perspective view showing a configuration example of a main part of the grinding apparatus according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 5A is a characteristic diagram showing an example of a temporal change in the reciprocation of the first and second slide portions in the embodiment of the present invention.
- FIG. 5A shows the change in the reciprocation of the first slide portion.
- FIG. 5 (B) is a characteristic diagram showing a temporal change of the final reciprocation of the second slide part, a temporal change of only the oscillation component, and a position change according to the cut amount. is there.
- Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5.
- the members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
- the grinding apparatus S according to the embodiment of the present invention is particularly reduced in overall appearance and dimensions as compared with the conventional apparatus, and the width W on the front side is 0.8 m, which is the conventional one. It is thin about 1/3 (see FIG. 1A).
- the depth L of the grinding device S is 2 m, which is slightly smaller than the conventional one (see FIG. 1B).
- the installation space can be greatly reduced as compared with the conventional case.
- the downsizing is made possible by the structure of the workpiece grinding portion as will be described in detail later.
- the grinding apparatus S of the present invention includes a main body 201 on which a grindstone for grinding a workpiece is disposed, an operation panel 202 that is disposed above the main body 201 and sets a grinding amount, and the like.
- An electronic circuit for controlling the grinding operation based on setting data and the like is housed, and a control panel 203 disposed behind the operation panel 202 and a rear panel of the control panel 203, and static pressure and cooling described later.
- a filtration device 204 that filters oil for use, a hydraulic device 205 that is stacked on the filtration device 204 and controls the pressure of static and cooling oil, and a hydraulic device 205 that is stacked on the hydraulic device 205.
- a mist collector 206 that collects static pressure and cooling oil discharged in a mist form for cooling.
- a front door 201a is provided on the front upper portion of the main body 201 so as to be openable and closable. By opening and closing the work, a work such as attachment or removal of a work with respect to a work holding chuck (not shown) provided therein is performed. It can be done.
- FIG. 2 shows a configuration example of a main part of the grinding apparatus S housed and arranged in the main body 201.
- a bed 1 as a base portion is provided on the bottom side of the main body portion 201, and a slide installation surface 2 that is a horizontal surface formed on the bed 1 is provided with first and second slide means.
- the second slide portions 101 and 102, the workpiece holding portion 103 as a workpiece holding and rotating means, and the like are provided.
- the bed 1 is preferably formed using a low thermal expansion casting from the viewpoint of minimizing thermal displacement.
- the planar external shape of the bed 1 in the embodiment of the present invention is roughly square, but a step 1c higher than the slide installation surface 2 is formed along one side thereof, and the top 1d is formed on the top 1d.
- the first to third grindstone spindles 21 to 23 are provided.
- the first slide part 101 is provided on the slide setting surface 2.
- the first slide portion 101 includes a first base plate 11 that is fixed so as to be joined to the slide setting surface 2, and a first table that is provided to face the first base plate 11.
- the plate 12 is roughly divided into a linear motor 13 provided between the first base plate 11 and the first table plate 12.
- the overall appearance of the first base plate 11 is generally rectangular, and its long side is almost the same length as one side of the bed 1 on the opposite side to the stepped portion 1c. (See FIG. 2).
- the first table plate 12 has a lateral width that is substantially the same as the short side of the first base plate 11, but the length of the side in the direction orthogonal to the short side is the long side of the first base plate 11. The length is approximately 1/3 to 2/3, and reciprocation along the long side of the first base plate 11 is facilitated as will be described later.
- the first table plate 12 receives the driving force of the linear motor 13. Receiving and being guided so as to be parallel to the long side of the first base plate 11, it can be reciprocated.
- the direction in which the first table plate 12 reciprocates in other words, the direction orthogonal to the axial direction of the main shaft 18 is, for convenience, the X axis in the three-dimensional coordinates represented by the X, Y, and Z axes.
- Direction (see FIG. 2).
- the first table plate 12 is provided so that the second slide portion 102 is placed thereon.
- the basic structure of the second slide portion 102 is the same as that of the first slide portion 101, and is provided to face the second base plate 14 and the second base plate 14.
- the second table plate 15 and a linear motor 16 provided between the second base plate 14 and the second table plate 15 are roughly divided.
- the second base plate 14 has its lateral width, that is, the length in the X-axis direction set substantially equal to the length of the first table plate 12 in the X-axis direction.
- the length of the axis direction of the main shaft 18 (hereinafter, this direction is referred to as “Z-axis direction” for convenience) is perpendicular to the X axis in the horizontal plane including the first table plate 12. The length is slightly longer than the length in the Z-axis direction.
- the width of the second table plate 15, that is, the length in the X-axis direction is set substantially equal to the length in the X-axis direction of the second base plate 14, while the length in the Z-axis direction is
- the second base plate 14 is set to be shorter than the length in the Z-axis direction.
- the second table plate 15 also has a static pressure bearing formed between the second table plate 15 and the second base plate 14, like the first table plate 12, thereby driving the linear motor 16. In response to the force, the first base plate 12 is guided so as to be parallel to the long side, and can reciprocate in the Z-axis direction.
- a work holding unit 103 is placed on the second table plate 15. That is, the work holding unit 103 includes a chuck 17 that detachably holds a work (not shown), and a spindle 18 that has a motor (not shown) inside and rotatably holds the chuck 17. It has become.
- the spindle 18 and the chuck 17 are arranged so that the chuck 17 protrudes in the direction of the step portion 1c from the edge of the second table plate 15 located on the step portion 1c side formed in the bed 1. It is fixed on the second table plate 15.
- a dress spindle 19 is fixedly provided on the second table plate 15 in the vicinity of the work holding portion 103, so that dressing work of first to third grindstones 24 to 26 described later can be performed. It has become.
- first to third grindstone spindles 21 to 23 are provided on the top portion 1d of the stepped portion 1c so as to be fixed at an appropriate interval in the X-axis direction.
- a first grindstone 24, a second grindstone 25, and a third grindstone 26 are rotatably attached to the first to third grindstone spindles 21 to 23, respectively.
- the first to third grindstones 24 to 26 are fixed to the stepped portion 1 c so as to face the work holding portion 103.
- the first to third grindstone spindles 21 to 23 are provided so that their axial directions are along the Z-axis direction of the three-dimensional coordinates (see FIG. 2).
- the bed 1 is arranged so that the stepped portion 1c side is the front side of the apparatus, that is, the front side of the main body 201, and an operator attaches a work via the front door 201a. It is possible to perform operations such as removing and removing and attaching or replacing the first to third grindstones 24 to 26 (FIGS. 1 and 2).
- a loading device 104 for exchanging workpieces is provided in the vicinity of the first to third grindstone spindles 21 to 13 in the step portion 1c.
- the loading device 104 according to the embodiment of the present invention is composed mainly of the swing cylinder 71, the upper and lower cylinders 72, and the two air chucks 73 and 74.
- the turning cylinder 71 provided in the step portion 1c is rotatable in a horizontal plane, and the upper and lower cylinders 72 are placed on the turning cylinder 71.
- the upper and lower cylinders 72 can move up and down in the vertical direction, and the first and second air chucks 73 and 74 are stacked on the upper and lower cylinders 72. With this configuration, loading and unloading operations can be performed at appropriate positions with respect to the chuck 17 by turning by the turning cylinder 71 and vertical movement by the upper and lower cylinders 72.
- the first air chuck 74 has a first probe 76 for measuring the sheet depth
- the second air chuck 73 has an inner diameter post-pro measurement.
- Each of the second measuring elements 75 is attached to an appropriate position, and is configured to be able to measure each when loading.
- the workpiece grinding operation (not shown) is performed by first attaching the workpiece (not shown) to the chuck 17 and setting the operation panel 202 according to the desired grinding.
- a start switch (not shown)
- the first table plate 12 is moved in the X-axis direction and the second table plate 15 is moved in the Z-axis direction according to the desired grinding by the control from the control panel 203.
- the first to third grindstones 24 to 26 are appropriately selected and ground.
- the first grindstone 24 is used for inner diameter grinding
- the second grindstone 25 is used for sheet grinding
- the third grindstone 26 is used for end face grinding. .
- the electrical components for drive control of the first and second slide portions 101 and 102 are a control unit 301 (denoted as “CPU” in FIG. 3), and a drive signal.
- the output circuit 302 and the first and second servo amplifiers 303A and 303B are configured as main components.
- control unit 301 is configured with a storage element (not shown) such as a RAM and a ROM, and an input / output interface circuit (not shown) as main components centered on a known and well-known microcomputer. It has become. Oscillation control in the embodiment of the present invention is realized by execution of software processing in the control unit 301. In FIG. 3, the content of the oscillation control processing executed in the control unit 301 is a functional block. (Details will be described later).
- a signal for controlling the operation of the linear motors 13 and 16 is output from the control unit 301 to drive the first and second slide units 101 and 102.
- the drive signal output circuit 302 applies such a signal to a predetermined level and signal format suitable for driving the linear motors 13 and 16 via the first and second servo amplifiers 303A and 303B. It is to be converted and output.
- the first and second servo amplifiers 303A and 303B output voltages and currents necessary for driving the linear motors 13 and 16 in accordance with the output of the drive signal output circuit 302.
- the linear motor 13 is driven by the first servo amplifier 303A
- the linear motor 16 is driven by the second servo amplifier 303B.
- the oscillation control according to the embodiment of the present invention is different from the conventional one by moving the first slide portion 101 in the X-axis direction without using a table and a drive shaft dedicated to oscillation.
- the second slide portion 102 is given a movement in the X-axis direction, and the second slide portion 102 itself is given a movement in the Z-axis direction. The oscillation of the slide part 102 is obtained.
- a processing system for determining the movement of the oscillation first, the movement of the first slide portion 101 (first table member) in the X-axis direction, that is, in other words, the X of the first slide portion 101.
- a processing system for determining the movement of the oscillation first, the movement of the first slide portion 101 (first table member) in the X-axis direction, that is, in other words, the X of the first slide portion 101.
- cam data 401 is stored in a storage area (not shown) of the control unit 301. ing.
- the cam data 401 defines basic movement amounts of the first and second slide portions 101 and 102 with respect to the passage of time during a predetermined unit time, in other words, movement positions (cam displacement). It is.
- Such cam data 401 is stored in, for example, a table format. More specifically, the cam data 401 is preferably data such that the reciprocating motion is relatively gentle, such as sine wave data, but is not necessarily limited to such data. It is not a thing.
- the cam displacement is read from the cam data 401 every moment according to the change of the reference pulse. That is, in the control unit 301, a pulse having a so-called ramp waveform in which the signal level increases with the passage of time is generated as a reference pulse at a predetermined repetition period T.
- One period T (see FIG. 3) of the reference pulse corresponds to the unit time described in the description of the cam data 401, and this unit time is also referred to as “one scan”.
- Such a repetition period T can be arbitrarily set by, for example, a well-known and well-known input means (not shown) such as a keyboard.
- the cam displacement obtained in accordance with the change in the reference pulse is the cam displacement in the X-axis direction of the first slide portion 101 and the cam displacement in the Z-axis direction of the second slide portion 102.
- the side on which the cam displacement branched for driving the first slide portion 101 is processed is referred to as an “X-axis processing system”, and the second slide portion 102.
- the side on which the cam displacement branched for driving is referred to as a “Z-axis processing system”.
- the first oscillation gain (hereinafter referred to as “OSC gain”) Kx is applied to the cam displacement in the X-axis direction
- the second OSC gain Kz is applied to the cam displacement in the Z-axis direction.
- the basis for obtaining the oscillation in the desired direction by the movement of the first slide portion 101 in the X-axis direction and the movement of the second slide portion 102 in the Z-axis direction The concept will be described with reference to the explanatory diagram shown in FIG. In FIG. 4, the plane with “X” conceptually represents the first slide portion 101, and the plane with “Z” conceptually represents the second slide portion 102. Is.
- the X axis and the Z axis are orthogonal to each other, and the first slide portion 101 moves in the X axis direction and the second slide portion 102 moves in the Z axis simultaneously.
- oscillation of the direction and the amount of movement corresponding to each amount of movement is obtained (see FIG. 4).
- the first OSC gain Kx and the second OSC gain Kz are the same. Changing the size of each means changing the moving amount and direction of each, and thereby the oscillation direction can be adjusted.
- the orientation direction is 45 degrees with respect to the X-axis direction (see FIG. 4).
- the first OSC gain Kx and the second OSC gain Kz can be set to desired values in the control unit 301 by a publicly known / known input means (not shown) such as a keyboard.
- a predetermined offset amount X is added.
- the offset amount X is for determining the origin when the first slide unit 101 is started.
- the cam displacement amount of the X-axis processing system to which the offset amount X is added determines the movement position of the first slide portion 101, that is, the movement position of the first slide portion 101 in the X-axis direction. It corresponds to a thing.
- This signal is branched into two, and one of the signals is converted into a signal suitable for driving the linear motor 13 by the first servo amplifier 303A in the drive signal output circuit 302, and sent to the first servo amplifier 303A. Will be entered.
- the linear motor 13 is driven by the first servo amplifier 303A in accordance with the signal from the drive signal output circuit 302.
- the first slide unit 101 takes into account the first OSC gain Kx and the offset amount X. It moves in the X-axis direction according to the cam data, that is, cam displacement.
- the other one of the two of the cam displacement amounts of the X-axis processing system to which the offset amount X is added is differentiated, and then multiplied by the feed forward gain Kff to obtain a speed signal.
- the signal is input to the first servo amplifier 303A via the drive signal output circuit 302. This is to compensate for the control delay in the drive control of the first slide portion 101, in other words, the control delay of the linear motor 13, and the feedforward control of the linear motor 13 by the speed signal as described above. Is to be done.
- a predetermined offset amount Z is added in the Z-axis processing system.
- the offset amount Z is for determining the origin when the second slide unit 102 is started.
- sheet position control data for determining the cutting amount of the second slide portion 102 with respect to the work is further added (see FIG. 3).
- the cut amount of the workpiece is determined by the movement of the second slide portion 102 in the Z-axis direction.
- the amount of movement of the second slide unit 102 in the Z-axis direction is determined based on the sheet position control data 402 stored in the control unit 301 in advance in a table format, for example.
- the sheet position control data 402 defines the movement position of the second slide unit 102 with respect to the passage of time according to the cutting into the workpiece. Based on the sheet position control data 402, the linear motor 16 is driven and the second slide portion 102 is moved, so that a speed command and a position command are given to the linear motor 16 to control its operation. Is supposed to be executed.
- the second OSC gain Kz is multiplied, and the cam data after the addition of the predetermined offset amount Z and the sheet position control data is the same as the previous X-axis processing system.
- One of the two branches is converted into a signal suitable for driving the linear motor 16 by the second servo amplifier 303B in the drive signal output circuit 302 and input to the second servo amplifier 303B. It will be.
- the linear motor 16 is driven by the second servo amplifier 303B according to the signal from the drive signal output circuit 302.
- the second slide unit 102 oscillates according to the above cam data, It moves toward a workpiece (not shown) so as to give a cutting amount according to the sheet position control data.
- the other of the cam data branched into two is differentiated in the same manner as the X-axis processing system described above, and then multiplied by the feed forward gain Kff, and as a speed signal,
- the signal is input to the second servo amplifier 303B via the drive signal output circuit 302. This is to compensate for the control delay in the drive control of the second slide portion 102, in other words, the control delay of the linear motor 16, and the feedforward control of the linear motor 16 by the speed signal as described above. Is to be done.
- the first to third switches 411 to 413 are provided for switching the control processing depending on the type of grinding work. Specifically, in the case of oscillation control, all of them are on (closed). The completed state). On the other hand, in the case of inner diameter processing, since only the movement in the Z-axis direction is required, only the second switch 412 is turned on, and the first and third switches 411 and 413 are turned off (open state). It is supposed to be.
- FIG. 5 is a characteristic diagram showing an example of temporal changes in the movement positions (reciprocating movements) of the first and second slide portions 101 and 102, which will be described below.
- FIG. 5A shows an example of a characteristic line indicating a change in the movement position of the first slide unit 101.
- the first slide unit 101 is moved corresponding to the component in the X-axis direction for generating the final oscillation movement in the second slide unit 102.
- the position X1 on the vertical axis corresponds to the predetermined offset amount X added in the control unit 301 described above.
- the movement of the first slide portion 101 after the position X1 is along the cam data 401 described above, and the magnitude (amplitude) of the movement is the first described above. It is determined according to the OSC gain Kx.
- the time T during which the first slide portion 101 is reciprocated once corresponds to the reference pulse repetition period T described in FIG. 5 (A), the time required for reciprocation changes in the middle (the repetition period is extended), but this slows down the speed of the oscillation operation during the oscillation control.
- the oscillation operation speed is changed by changing the repetition cycle of the reference pulse.
- FIG. 5B shows the oscillation component in the Z-axis direction, that is, the second slide portion 102 corresponding to the result obtained by multiplying the cam data 401 and the second OSC gain Kz described in FIG.
- the change in the moving position is represented by a two-dot chain characteristic line.
- a change in the movement position of the second slide portion 102 according to the sheet position control data 402 described with reference to FIG. 3 is represented by a one-dot chain characteristic line (see FIG. 5B).
- the actual movement of the second slide unit 102 is obtained as a vector composition of two movements represented by the characteristic line of the two-dot chain line and the characteristic line of the one-dot chain line.
- B it is represented by a solid characteristic line.
- the vertical axis position Z1 corresponds to the predetermined offset amount Z added in the control unit 301 described above. Since the movement of the second slide portion 102 is based on the same cam data 401 (see FIG. 3) as described above, it is completely synchronized with the first slide portion 101. .
- control drive unit is configured by the control unit 301, the drive signal output circuit 302, and the first and second servo amplifiers 303A and 303B.
- the present invention can be applied particularly to a grinding apparatus in which simplification and downsizing are desired.
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- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Abstract
オシレーション専用の軸を要することなく、簡易な構成で、シート加工を可能とする。 第1のスライド部101は、X軸方向に、第2のスライド部102は、砥石24~26の軸線方向であるZ軸方向で、それぞれ往復動可能に設けられており、制御部301におけるオシレーショ制御処理の実行によって、駆動信号出力回路302、第1及び第2のサーボアンプ303A,303Bを介して、第1及び第2のリニアモータ13,16が駆動されることにより、第1のスライド部101と第2のスライド部102が、それぞれ同時に往復動せしめられ、その往復動の合成によりオシレーションが生ずるようになっている。
Description
本発明は、研削装置に係り、特に、シート加工の際に必要とされる砥石オシレーション制御の簡素化等を図ったものに関する。
従来、XZ直交軸構成で内径加工を可能とする研削装置において、例えば、中空部材の内部に、流体制御等に用いられる弁体が着座、離間するシート面を形成するシート加工を可能とするためには、いわゆるシートオシレーションが必要となるが、そのためには、XZ直交軸と別個にオシレーション専用の軸を設ける構成が一般的である(例えば、特許文献1等参照)。
しかしながら、かかる従来装置にあっては、オシレーション専用の軸を備える構成であるため、装置全体の構成が複雑になるばかりか、装置の大型化を招くと共に、高価格化を招くという問題があった。
特開平7-148661号公報
しかしながら、かかる従来装置にあっては、オシレーション専用の軸を備える構成であるため、装置全体の構成が複雑になるばかりか、装置の大型化を招くと共に、高価格化を招くという問題があった。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、オシレーション専用の軸を要することなく、簡易な構成で、シート加工に必要なオシレーションを実現できる研削装置におけるオシレーション制御方法及び研削装置を提供するものである。
本発明の第1の形態によれば、砥石を回転自在に設ける一方、前記砥石の軸線方向に対して直交する方向に往復動可能に第1のテーブル部材を設けると共に、前記第1のテーブル部材の往復動方向に対して直交する方向に往復動可能に前記第1のテーブル部材上に第2のテーブル部材を設け、当該第2のテーブル部材上にワークを取り付け、前記第1のテーブル部材と第2のテーブル部材に、それぞれ往復動を同時に与えて、前記ワークにオシレーションを生じせしめて、前記砥石による前記ワークのシート加工を可能としてなるオシレーション制御方法が提供される。
本発明の第2の形態によれば、回転自在に設けられた砥石と、
外部からの制御に応じて前記砥石の軸線方向に対して直交する方向に往復動可能に設けられた第1のスライド手段と、
外部からの制御に応じて前記砥石の軸線方向に往復動可能に前記第1のスライド手段上に設けられた第2のスライド部と、
前記第2のスライド手段に設けられ、ワークを着脱自在に保持しつつ回転せしめるワーク保持回転手段と、
前記第1及び第2のスライド手段の往復動を制御する制御駆動手段と、を具備し、
前記制御駆動手段は、前記第1のスライド手段と第2のスライド手段に、それぞれ往復動を同時に生じせしめるよう構成されてなり、
前記第1のスライド手段と第2のスライド手段の往復動の合成により、前記ワークのオシレーションを可能としてなる研削装置が提供される。
本発明の第2の形態によれば、回転自在に設けられた砥石と、
外部からの制御に応じて前記砥石の軸線方向に対して直交する方向に往復動可能に設けられた第1のスライド手段と、
外部からの制御に応じて前記砥石の軸線方向に往復動可能に前記第1のスライド手段上に設けられた第2のスライド部と、
前記第2のスライド手段に設けられ、ワークを着脱自在に保持しつつ回転せしめるワーク保持回転手段と、
前記第1及び第2のスライド手段の往復動を制御する制御駆動手段と、を具備し、
前記制御駆動手段は、前記第1のスライド手段と第2のスライド手段に、それぞれ往復動を同時に生じせしめるよう構成されてなり、
前記第1のスライド手段と第2のスライド手段の往復動の合成により、前記ワークのオシレーションを可能としてなる研削装置が提供される。
本発明によれば、互いに直交する軸方向で往復動可能に2つのテーブル部材を設けて、それぞれの往復動の合成によってオシレーションが得られるように構成したので、2つの軸を通常の研削作業に用いつつ、オシレーション専用の軸を用いることなく、簡易な構成で、シート加工が実現できるという効果を奏するものである。
13…第1のリニアモータ
16…第2のリニアモータ
101…第1のスライド部
102…第2のスライド部
103…ワーク保持部
301…制御部
302…駆動信号出力回路
303A…第1のサーボアンプ
303B…第2のサーボアンプ
16…第2のリニアモータ
101…第1のスライド部
102…第2のスライド部
103…ワーク保持部
301…制御部
302…駆動信号出力回路
303A…第1のサーボアンプ
303B…第2のサーボアンプ
以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図5を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における研削装置の全体構成について、図1を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態における研削装置Sは、特に、その全体外観、寸法が従来装置に比して非常に小型化されたもので、その正面側の横幅Wは、0.8mと、従来の大凡1/3程度の細身となっている(図1(A)参照)。また、研削装置Sの奥行きLは、2mで、従来よりやや小さくなっている(図1(B)参照)。このように、特に、正面横幅の縮小化が図られているために、その設置スペースが従来に比して大幅に削減できるものとなっている。このような小型化を可能としたのは、詳細は後述するが、ワーク研削部分の構造にある。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における研削装置の全体構成について、図1を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態における研削装置Sは、特に、その全体外観、寸法が従来装置に比して非常に小型化されたもので、その正面側の横幅Wは、0.8mと、従来の大凡1/3程度の細身となっている(図1(A)参照)。また、研削装置Sの奥行きLは、2mで、従来よりやや小さくなっている(図1(B)参照)。このように、特に、正面横幅の縮小化が図られているために、その設置スペースが従来に比して大幅に削減できるものとなっている。このような小型化を可能としたのは、詳細は後述するが、ワーク研削部分の構造にある。
本発明の研削装置Sは、ワークの研削を行う砥石などが配設される本体部201と、本体部201の上方に配設されて研削量などを設定する操作盤202と、操作盤202の設定データなどを基に研削動作の制御等を行う電子回路が収納されて操作盤202の後方に配設される制御盤203と、制御盤203の後方に配設され、後述する静圧兼冷却用油の濾過を行う濾過装置204と、この濾過装置204に積層されるよう設けられて静圧兼冷却油の圧力を制御する油圧装置205と、この油圧装置205に積層されるように設けられる冷却のため霧状に放出された静圧兼冷却油の回収を行うミストコレクタ206とに大別されて構成されたものとなっている。
本体部201の正面上部には、前面扉201aが開閉可能に設けてあり、その開閉によって、内部に設けられたワーク保持用のチャック(図示せず)へ対するワークの取り付けや取り外しなどの作業が行えるようになっている。
本体部201の正面上部には、前面扉201aが開閉可能に設けてあり、その開閉によって、内部に設けられたワーク保持用のチャック(図示せず)へ対するワークの取り付けや取り外しなどの作業が行えるようになっている。
図2には、本体部201内に収納、配設される研削装置Sの主要部の構成例が示されており、以下、同図を参照しつつ、その構成例について説明する。
本体部201の底部側には、基台部としてのベッド1が設けられており、このベッド1に形成された水平面であるスライド設置面2に、第1及び第2のスライド手段としての第1及び第2のスライド部101,102や、ワーク保持回転手段としてのワーク保持部103などが設けられるものとなっている。なお、ベッド1は、低熱膨張鋳物を用いて形成するのが、熱変位を最小限に抑える観点から好ましい。
本体部201の底部側には、基台部としてのベッド1が設けられており、このベッド1に形成された水平面であるスライド設置面2に、第1及び第2のスライド手段としての第1及び第2のスライド部101,102や、ワーク保持回転手段としてのワーク保持部103などが設けられるものとなっている。なお、ベッド1は、低熱膨張鋳物を用いて形成するのが、熱変位を最小限に抑える観点から好ましい。
本発明の実施の形態におけるベッド1の平面外観形状は大凡正方形状となっているが、その一つの辺に沿ってスライド設置面2より高い段部1cが形成されており、その頂部1dには、第1乃至第3の砥石スピンドル21~23等が設けられるものとなっている。
スライド設定面2上には、第1のスライド部101が設けられている。この第1のスライド部101は、スライド設定面2に接合されるように固定して設けられた第1のベースプレート11と、この第1のベースプレート11に対向するように設けられた第1のテーブルプレート12と、第1のベースプレート11と第1のテーブルプレート12との間に設けられたリニアモータ13とに大別されて構成されたものとなっている。
本発明の実施の形態において、第1のベースプレート11は、その全体外観形状が大凡長方形となっており、その長辺は、上述の段部1cと反対側のベッド1の一辺とほぼ同じ長さに設定されたものとなっている(図2参照)。
また、第1のテーブルプレート12は、その横幅が第1のベースプレート11の短辺とほぼ同一であるが、この短辺と直交する方向の辺の長さは、第1のベースプレート11の長辺の大凡1/3~2/3程度の長さとなっており、後述するように第1のベースプレート11の長辺に沿っての往復動が容易となるようにしてある。
また、第1のテーブルプレート12は、その横幅が第1のベースプレート11の短辺とほぼ同一であるが、この短辺と直交する方向の辺の長さは、第1のベースプレート11の長辺の大凡1/3~2/3程度の長さとなっており、後述するように第1のベースプレート11の長辺に沿っての往復動が容易となるようにしてある。
なお、この第1のテーブルプレート12と第1のベースプレート11との間には、詳細は省略するがいわゆる静圧軸受けが形成されており、第1のテーブルプレート12はリニアモータ13の駆動力を受けて第1のベースプレート11の長辺に平行するように案内されて往復動可能となっている。
ここで、第1のテーブルプレート12が往復動する方向、換言すれば、主軸18の軸線方向と直交する方向を、便宜的に、X、Y及びZ軸により表される3次元座標におけるX軸方向とする(図2参照)。
ここで、第1のテーブルプレート12が往復動する方向、換言すれば、主軸18の軸線方向と直交する方向を、便宜的に、X、Y及びZ軸により表される3次元座標におけるX軸方向とする(図2参照)。
そして、第1のテーブルプレート12には、第2のスライド部102が載置されるように設けられている。
この第2のスライド部102は、その基本的な構造は、先の第1のスライド部101と同一のもので、第2のベースプレート14と、この第2のベースプレート14に対向するように設けられた第2のテーブルプレート15と、第2のベースプレート14と第2のテーブルプレート15との間に設けられたリニアモータ16とに大別されて構成されたものとなっている。
この第2のスライド部102は、その基本的な構造は、先の第1のスライド部101と同一のもので、第2のベースプレート14と、この第2のベースプレート14に対向するように設けられた第2のテーブルプレート15と、第2のベースプレート14と第2のテーブルプレート15との間に設けられたリニアモータ16とに大別されて構成されたものとなっている。
本発明の実施の形態における第2のベースプレート14は、その横幅、すなわち、X軸方向の長さが第1のテーブルプレート12のX軸方向の長さにほぼ等しく設定されている一方、X軸を含む水平面内においてX軸と直交する方向、換言すれば、主軸18の軸線方向(以下、この方向を便宜的に「Z軸方向」と称する)の長さは、第1のテーブルプレート12のZ軸方向の長さよりもやや長目のものとなっている。
一方、第2のテーブルプレート15は、その横幅、すなわち、X軸方向の長さが第2のベースプレート14のX軸方向の長さにほぼ等しく設定されている一方、Z軸方向の長さは、第2のベースプレート14のZ軸方向の長さよりも短めに設定されたものとなっている。
そして、第2のテーブルプレート15も第1のテーブルプレート12同様、第2のテーブルプレート15と第2のベースプレート14との間に静圧軸受けが形成されており、それにより、リニアモータ16の駆動力を受けて第1のベースプレート12の長辺に平行するように案内されてZ軸方向に往復動可能となっている。
そして、第2のテーブルプレート15も第1のテーブルプレート12同様、第2のテーブルプレート15と第2のベースプレート14との間に静圧軸受けが形成されており、それにより、リニアモータ16の駆動力を受けて第1のベースプレート12の長辺に平行するように案内されてZ軸方向に往復動可能となっている。
さらに、第2のテーブルプレート15の上には、ワーク保持部103が載置されたものとなっている。
すなわち、ワーク保持部103は、図示されないワークを着脱可能に保持するチャック17と、内部にモータ(図示せず)を有してチャック17を回転自在に保持する主軸18とから構成されたものとなっている。
本発明の実施の形態においては、ベッド1に形成された段部1c側に位置する第2のテーブルプレート15の縁からチャック17が段部1c方向へ突出するように主軸18及びチャック17が、第2のテーブルプレート15上に固定されて設けられたものとなっている。
すなわち、ワーク保持部103は、図示されないワークを着脱可能に保持するチャック17と、内部にモータ(図示せず)を有してチャック17を回転自在に保持する主軸18とから構成されたものとなっている。
本発明の実施の形態においては、ベッド1に形成された段部1c側に位置する第2のテーブルプレート15の縁からチャック17が段部1c方向へ突出するように主軸18及びチャック17が、第2のテーブルプレート15上に固定されて設けられたものとなっている。
また、第2のテーブルプレート15上において、ワーク保持部103の近傍には、ドレススピンドル19が固定されて設けられており、後述する第1乃至第3の砥石24~26のドレス作業が可能となっている。
一方、段部1cの頂部1dには、第1乃至第3の砥石スピンドル21~23がX軸方向において適宜な間隔を隔てて固定されて設けられている。これら第1乃至第3の砥石スピンドル21~23には、それぞれ第1の砥石24、第2の砥石25、第3の砥石26が回転可能に取り付けられており、第1乃至第3の砥石スピンドル21~23は、第1乃至第3の砥石24~26が、ワーク保持部103に臨むように段部1cに固設されたものとなっている。換言すれば、第1乃至第3の砥石スピンドル21~23は、その軸方向が3次元座標のZ軸方向に沿うように設けられている(図2参照)。
本発明の実施の形態においては、この段部1c側が、装置の前面側、すなわち、本体部201の前面側となるようにベッド1が配され、作業者が前面扉201aを介してワークの取り付けや取り外し、第1乃至第3の砥石24~26の取り付けや交換等の作業が可能となっている(図1及び図2)。
また、段部1cには、これら第1乃至第3の砥石スピンドル21~13の近傍に、ワーク交換のためのローディング装置104が設けられている。
本発明の実施の形態におけるローディング装置104は、旋回シリンダ71と、上下シリンダ72と、2つのエアチャック73,74を主たる構成要素としてなるものである。
段部1cに設けられた旋回シリンダ71は、水平面内で回転可能となっているもので、この旋回シリンダ71に上下シリンダ72が載置されている。
本発明の実施の形態におけるローディング装置104は、旋回シリンダ71と、上下シリンダ72と、2つのエアチャック73,74を主たる構成要素としてなるものである。
段部1cに設けられた旋回シリンダ71は、水平面内で回転可能となっているもので、この旋回シリンダ71に上下シリンダ72が載置されている。
上下シリンダ72は、垂直方向での上下動が可能となっており、この上下シリンダ72に第1及び第2のエアチャック73,74が積層するように設けられている。
かかる構成により、旋回シリンダ71による旋回と、上下シリンダ72による上下動により、チャック17に対して適切な位置でローディング、アンローディング作業が行えるようになっている。
かかる構成により、旋回シリンダ71による旋回と、上下シリンダ72による上下動により、チャック17に対して適切な位置でローディング、アンローディング作業が行えるようになっている。
また、本発明の実施の形態においては、第1のエアチャック74には、シート深さ測定用の第1の測定子76が、また、第2のエアチャック73には、内径ポスプロ測定用の第2の測定子75が、それぞれ適宜な位置に取着されており、ローディングの際に、それぞれ測定可能に構成されたものとなっている。
かかる構成において、図示されないワークの研削作業は、まず、チャック17にワーク(図示せず)を取着させ、操作盤202において、所望する研削に応じた設定を行う。そして、図示されない始動スイッチを押下することによって、第1のテーブルプレート12がX軸方向に、第2のテーブルプレート15がZ軸方向に、制御盤203からの制御によって所望する研削に応じて往復動されながら、第1乃至第3の砥石24~26が適宜選択され、研削が行われるものとなっている。
なお、本発明の実施の形態においては、第1の砥石24は内径研削に、第2の砥石25はシート研削に、第3の砥石26は端面研削に、それぞれ供されるものとなっている。
なお、本発明の実施の形態においては、第1の砥石24は内径研削に、第2の砥石25はシート研削に、第3の砥石26は端面研削に、それぞれ供されるものとなっている。
次に、上記構成において、図示されないワークにシート加工(シート研削)を施すために第2のスライド部102を所望の方向でオシレーションさせるためのオシレーション制御について、図3及び図4を参照しつつ説明する。
まず、本発明の実施の形態における、第1及び第2のスライド部101,102の駆動制御のための電気的な構成について、図3を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態において、第1及び第2のスライド部101,102の駆動制御のための電気的な構成部分は、制御部301(図3においては「CPU」と表記)と、駆動信号出力回路302と、第1及び第2のサーボアンプ303A,303Bとを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
まず、本発明の実施の形態における、第1及び第2のスライド部101,102の駆動制御のための電気的な構成について、図3を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態において、第1及び第2のスライド部101,102の駆動制御のための電気的な構成部分は、制御部301(図3においては「CPU」と表記)と、駆動信号出力回路302と、第1及び第2のサーボアンプ303A,303Bとを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
制御部301は、例えば、公知・周知のマイクロコンピュータを中心に、RAMやROM等の記憶素子(図示せず)や、入出力インターフェイス回路(図示せず)を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
本発明の実施の形態におけるオシレーション制御は、制御部301におけるソフトウェア処理の実行によって実現されるものであり、図3においては、制御部301において実行されるオシレーション制御処理の内容が機能ブロックを用いて示されている(詳細は後述)。
本発明の実施の形態におけるオシレーション制御は、制御部301におけるソフトウェア処理の実行によって実現されるものであり、図3においては、制御部301において実行されるオシレーション制御処理の内容が機能ブロックを用いて示されている(詳細は後述)。
制御部301におけるオシレーション制御処理の実行により、制御部301からは、第1及び第2のスライド部101,102の駆動のため、リニアモータ13,16の動作制御のための信号が出力されるようになっているが、かかる信号は、第1及び第2のサーボアンプ303A,303Bを介してリニアモータ13,16を駆動するに適した所定のレベル、信号形式に、駆動信号出力回路302により変換して出力されるものとなっている。
第1及び第2のサーボアンプ303A,303Bは、駆動信号出力回路302の出力に応じてリニアモータ13,16の駆動に必要な電圧、電流を出力するものである。本発明の実施の形態においては、第1のサーボアンプ303Aによりリニアモータ13が、第2のサーボアンプ303Bによりリニアモータ16が、それぞれ駆動されるものとなっている。
次に、制御部301におけるオシレーション制御処理の内容について、図3の制御部301内に示された機能ブロックを参照しつつ説明することとする。
まず、本発明の実施の形態においては、シート加工の際に第2のスライド部102が、Z軸方向に沿ってシート研削用の第2の砥石25へ接近しつつ、且つ、前後に往復動、即ち、オシレーションせしめられるものとなっている。
本発明の実施の形態におけるオシレーション制御は、概括的に言えば、従来と異なり、オシレーション専用のためのテーブル、駆動軸を用いることなく、第1のスライド部101のX軸方向の移動により、間接的に第2のスライド部102にX軸方向の移動を与えると共に、第2のスライド部102自体にZ軸方向の移動を与え、その2つの動きの合成(ベクトル合成)として第2のスライド部102のオシレーションを得るものとなっている。
まず、本発明の実施の形態においては、シート加工の際に第2のスライド部102が、Z軸方向に沿ってシート研削用の第2の砥石25へ接近しつつ、且つ、前後に往復動、即ち、オシレーションせしめられるものとなっている。
本発明の実施の形態におけるオシレーション制御は、概括的に言えば、従来と異なり、オシレーション専用のためのテーブル、駆動軸を用いることなく、第1のスライド部101のX軸方向の移動により、間接的に第2のスライド部102にX軸方向の移動を与えると共に、第2のスライド部102自体にZ軸方向の移動を与え、その2つの動きの合成(ベクトル合成)として第2のスライド部102のオシレーションを得るものとなっている。
以下、具体的に説明すれば、まず、制御部301においては、オシレーションの動きを決定するための処理系と、Z軸方向での切り込み量(研削送り量)を決定するための処理系とに大別されて処理が実行されるものとなっている。
オシレーションの動きを決定するための処理系としては、まず、X軸方向の第1のスライド部101(第1のテーブル部材)の動き、即ち、換言すれば、第
1のスライド部101のX軸方向の動きと、Z軸方向の第2のスライド部102(第2のテーブル部材)の動きを規定するため、共通に用いられるカムデータ401が、制御部301の図示されない記憶領域に記憶されている。
オシレーションの動きを決定するための処理系としては、まず、X軸方向の第1のスライド部101(第1のテーブル部材)の動き、即ち、換言すれば、第
1のスライド部101のX軸方向の動きと、Z軸方向の第2のスライド部102(第2のテーブル部材)の動きを規定するため、共通に用いられるカムデータ401が、制御部301の図示されない記憶領域に記憶されている。
かかるカムデータ401は、予め定められた単位時間の間における時間の経過に対する第1及び第2のスライド部101,102の基本的な移動量、換言すれば、移動位置(カム変位)を定めるものである。このようなカムデータ401は、例えば、表形式等によって記憶されるものとなっている。また、かかるカムデータ401としては、より具体的には、例えば、正弦波データなどのように往復動が比較的緩やかになるようなものが好適であるが、必ずしもそのようなものに限定されるものではない。
本発明の実施の形態においては、基準パルスの変化に従ってカムデータ401からカム変位が時々刻々と読み出されるようになっている。
すなわち、制御部301においては、時間の経過と共に信号レベルが上昇するいわゆるランプ波形を有するパルスが所定の繰り返し周期Tで基準パルスとして生成されるようになっている。この基準パルスの1周期T(図3参照)は、上述のカムデータ401の説明において述べた単位時間に対応するものであり、この単位時間は、”1スキャン”とも称されるものである。
かかる繰り返し周期Tは、例えば、キーボード等の図示されない公知・周知の入力手段によって任意に設定可能となっている。
すなわち、制御部301においては、時間の経過と共に信号レベルが上昇するいわゆるランプ波形を有するパルスが所定の繰り返し周期Tで基準パルスとして生成されるようになっている。この基準パルスの1周期T(図3参照)は、上述のカムデータ401の説明において述べた単位時間に対応するものであり、この単位時間は、”1スキャン”とも称されるものである。
かかる繰り返し周期Tは、例えば、キーボード等の図示されない公知・周知の入力手段によって任意に設定可能となっている。
しかして、上述の基準パルスの変化にしたがって得られたカム変位は、第1のスライド部101のX軸方向のカム変位とされると共に、第2のスライド部102のZ軸方向のカム変位とされるよう、2つに分岐されるものとなっている。
なお、以下の説明においては、説明の便宜上、第1のスライド部101の駆動のために分岐されたカム変位が処理される側を「X軸処理系」と、また、第2のスライド部102の駆動のために分岐されたカム変位が処理される側を「Z軸処理系」と、それぞれ称することとする。
そして、X軸方向のカム変位に対しては、第1のオシレーションゲイン(以下「OSCゲイン」と称する)Kxが、また、Z軸方向のカム変位に対しては、第2のOSCゲインKzが、それぞれ乗算されるようになっている。
なお、以下の説明においては、説明の便宜上、第1のスライド部101の駆動のために分岐されたカム変位が処理される側を「X軸処理系」と、また、第2のスライド部102の駆動のために分岐されたカム変位が処理される側を「Z軸処理系」と、それぞれ称することとする。
そして、X軸方向のカム変位に対しては、第1のオシレーションゲイン(以下「OSCゲイン」と称する)Kxが、また、Z軸方向のカム変位に対しては、第2のOSCゲインKzが、それぞれ乗算されるようになっている。
ここで、本発明の実施の形態において、第1のスライド部101のX軸方向の移動と、第2のスライド部102のZ軸方向の移動により、所望する方向のオシレーションを得るための基本概念について、図4に示された説明図を参照しつつ説明することとする。
図4において、「X」が付された平面は、第1のスライド部101を概念的に表し、また、「Z」が付された平面は、第2のスライド部102を概念的に表したものである。
図4において、「X」が付された平面は、第1のスライド部101を概念的に表し、また、「Z」が付された平面は、第2のスライド部102を概念的に表したものである。
本発明の実施の形態においては、X軸とZ軸は相互に直交しており、かかるX軸方向において第1のスライド部101が、また、Z軸において第2のスライド部102が同時に移動せしめられる結果、これら第1及び第2のスライド部101,102の運動のベクトル合成結果として、それぞれの移動量に応じた方向と移動量のオシレーションが得られるものとなっている(図4参照)。
先に述べたように、第1のスライド部101と第2のスライド部102の基本の移動量、すなわち、カム変位は、同一であるので、第1のOSCゲインKxと第2のOSCゲインKzの大きさを変えることは、それぞれの移動量及び方向を変えることになり、それによって、オシレーション方向が調整できるものとなっている。
先に述べたように、第1のスライド部101と第2のスライド部102の基本の移動量、すなわち、カム変位は、同一であるので、第1のOSCゲインKxと第2のOSCゲインKzの大きさを変えることは、それぞれの移動量及び方向を変えることになり、それによって、オシレーション方向が調整できるものとなっている。
すなわち、図4に示されたように、仮に、第1のスライド部101の移動量がXa、第2のスライド部102の移動量がZaと表されるとした場合、オシレーション量(往復動の振幅)Lは、L=(Xa2+Za2)1/2と表されるものとなる。
また、オシレーションの方向は、X軸を基準とした場合、その角度θは、θ=tan-1(Za/Xa)と表されるものとなる。
したがって、仮に、第1のOSCゲインKxと第2のOSCゲインKzが共に同一である場合、第1のスライド部101の移動量と第2のスライド部102の移動量は同一であるため、オシレーション方向は、X軸方向に対して45度の方向となる(図4参照)。
なお、第1のOSCゲインKx、第2のOSCゲインKzは、キーボード等の図示されない公知・周知の入力手段によって、所望する値が制御部301に設定できるものとなっている。
また、オシレーションの方向は、X軸を基準とした場合、その角度θは、θ=tan-1(Za/Xa)と表されるものとなる。
したがって、仮に、第1のOSCゲインKxと第2のOSCゲインKzが共に同一である場合、第1のスライド部101の移動量と第2のスライド部102の移動量は同一であるため、オシレーション方向は、X軸方向に対して45度の方向となる(図4参照)。
なお、第1のOSCゲインKx、第2のOSCゲインKzは、キーボード等の図示されない公知・周知の入力手段によって、所望する値が制御部301に設定できるものとなっている。
再び、図3における制御部301の機能ブロックの説明に戻れば、上述のようにして基本のカムデータに対して第1のOSCゲインKx、第2のOSCゲインKzがそれぞれ乗ぜられた後は、X軸処理系においては、所定のオフセット量Xが加算されるものとなっている。なお、このオフセット量Xは、第1のスライド部101の始動時の原点を定めるためのものである。
このようにして、オフセット量Xが加算されたX軸処理系のカム変位量は、第1のスライド部101の移動位置、すなわち、X軸方向の第1のスライド部101の移動位置を定めるにものに相当する。この信号は2つに分岐されて、その一方は、駆動信号出力回路302において、第1のサーボアンプ303Aによりリニアモータ13を駆動するに適した信号に変換されて、第1のサーボアンプ303Aへ入力されることとなる。そして、リニアモータ13は、第1のサーボアンプ303Aにより駆動信号出力回路302からの信号に応じて駆動される結果、第1のスライド部101は、第1のOSCゲインKx及びオフセット量Xが加味されたカムデータ、すなわち、カム変位に応じてX軸方向で移動することとなる。
また、上述のようにオフセット量Xが加算されたX軸処理系のカム変位量の2つに分岐された内の他方は、微分され、次いで、フィードフォワードゲインKff が乗ぜられて、速度信号として、駆動信号出力回路302を介して、第1のサーボアンプ303Aへ入力されるようになっている。
これは、第1のスライド部101の駆動制御における制御遅れ、すなわち、換言すれば、リニアモータ13の制御遅れを補償するためのもので、上述のような速度信号によってリニアモータ13のフィードフォワード制御が行われるものとなっている。
これは、第1のスライド部101の駆動制御における制御遅れ、すなわち、換言すれば、リニアモータ13の制御遅れを補償するためのもので、上述のような速度信号によってリニアモータ13のフィードフォワード制御が行われるものとなっている。
一方、基本のカム変位に対して第2のOSCゲインKzが乗ぜられた後は、Z軸処理系においては、所定のオフセット量Zが加算されるものとなっている。なお、このオフセット量Zは、第2のスライド部102の始動時の原点を定めるためのものである。
Z軸処理系においては、さらに、第2のスライド部102のワークに対する切り込み量を定めるシート位置制御データが加算されるようになっている(図3参照)。
Z軸処理系においては、さらに、第2のスライド部102のワークに対する切り込み量を定めるシート位置制御データが加算されるようになっている(図3参照)。
すなわち、本発明の実施の形態においては、ワークの切り込み量は、第2のスライド部102のZ軸方向の移動により決定されるものとなっている。この第2のスライド部102のZ軸方向の移動量は、制御部301に、例えば、表形式で予め記憶されているシート位置制御データ402に基づいて決定されるものとなっている。
かかるシート位置制御データ402は、ワークへの切り込みに応じた時間の経過に対する第2のスライド部102の移動位置が規定されたものである。
このシート位置制御データ402に基づいて、リニアモータ16を駆動し、第2のスライド部102を移動せしめることによって、リニアモータ16に対して速度指令と位置指令を与えてその動作を制御するサーボ制御が実行されるものとなっている。
このシート位置制御データ402に基づいて、リニアモータ16を駆動し、第2のスライド部102を移動せしめることによって、リニアモータ16に対して速度指令と位置指令を与えてその動作を制御するサーボ制御が実行されるものとなっている。
このようにして、Z軸処理系において、第2のOSCゲインKzが乗ぜられると共に、所定のオフセット量Z及びシート位置制御データが加算された後のカムデータは、先のX軸処理系同様、2つに分岐されて、その一方は、駆動信号出力回路302において、第2のサーボアンプ303Bによりリニアモータ16を駆動するに適した信号に変換されて、第2のサーボアンプ303Bへ入力されることとなる。そして、リニアモータ16は、第2のサーボアンプ303Bにより駆動信号出力回路302からの信号に応じて駆動される結果、第2のスライド部102は、上述のカムデータに応じてオシレーションしつつ、図示されないワークへ向かってシート位置制御データに応じた切り込み量を与えるべく移動することとなる。
また、Z軸処理系において、2つに分岐されたカムデータの内、他方は、先に説明したX軸処理系同様、微分され、次いで、フィードフォワードゲインKff が乗ぜられて、速度信号として、駆動信号出力回路302を介して、第2のサーボアンプ303Bへ入力されるようになっている。
これは、第2のスライド部102の駆動制御における制御遅れ、すなわち、換言すれば、リニアモータ16の制御遅れを補償するためのもので、上述のような速度信号によってリニアモータ16のフィードフォワード制御が行われるものとなっている。
これは、第2のスライド部102の駆動制御における制御遅れ、すなわち、換言すれば、リニアモータ16の制御遅れを補償するためのもので、上述のような速度信号によってリニアモータ16のフィードフォワード制御が行われるものとなっている。
なお、図3において、X軸処理系においては、カムデータに第1のOSCゲインKxを乗じた後に、また、Z軸処理系においては、カムデータに第2のOSCゲインKzを乗じた後に、第1及び第2のスイッチ411,412が設けられ、また、シート位置制御データ402を、カムデータに第2のOSCゲインKzを乗じた結果に加算する直前に、第3のスイッチ413が設けられたものとなっているが、これは概念的なもので、具体的に電子部品としてのスイッチが設けられているものではなく、ソフトウェア処理により、スイッチのオン、オフに等価な処理がなされるものとなっている。
かかる第1乃至第3のスイッチ411~413は、研削作業の種類によって、制御処理の切り替えを行うために設けられたもので、具体的には、オシレーション制御の場合は、全てがオン(閉成状態)とされるものである。これに対して、内径加工の場合には、Z軸方向の動きのみで良いため、第2のスイッチ412のみがオンとされ、第1及び第3のスイッチ411,413は、オフ(開成状態)とされるものとなっている。
図5には、第1及び第2のスライド部101,102の移動位置(往復動)の時間的変化の例を示す特性線図が示されており、以下、同図について説明する。
まず、図5(A)には、第1のスライド部101の移動位置の変化を示す特性線の例が示されている。第1のスライド部101は、第2のスライド部102における最終的なオシレーションの動きを生成するためのX軸方向の成分に相当する移動が行われるものである。図5(A)において、縦軸の位置X1は、先に説明した制御部301内で加算される所定のオフセット量Xに対応するものである。
そして、この位置X1以降における第1のスライド部101の動きは、先に説明したカムデータ401に沿ったものであり、また、その移動の大きさ(振幅)は、先に説明した第1のOSCゲインKxに応じて定まるものである。
まず、図5(A)には、第1のスライド部101の移動位置の変化を示す特性線の例が示されている。第1のスライド部101は、第2のスライド部102における最終的なオシレーションの動きを生成するためのX軸方向の成分に相当する移動が行われるものである。図5(A)において、縦軸の位置X1は、先に説明した制御部301内で加算される所定のオフセット量Xに対応するものである。
そして、この位置X1以降における第1のスライド部101の動きは、先に説明したカムデータ401に沿ったものであり、また、その移動の大きさ(振幅)は、先に説明した第1のOSCゲインKxに応じて定まるものである。
さらに、図5(A)において、第1のスライド部101の1回の往復動が行われる時間Tは、図3において説明した基準パルスの繰り返し周期Tに対応するものである。なお、図5(A)においては、途中で往復動に要する時間が変化している(繰り返し周期が延びている)が、これは、オシレーション制御の途中で、オシレーション動作の速度を減速した例を示すものである。なお、オシレーション動作速度を変えるのは、基準パルスの繰り返し周期を変えることで行われるものとなっている。
一方、図5(B)には、Z軸方向のオシレーション成分、すなわち、図3において説明した、カムデータ401に第2のOSCゲインKzを乗じた結果に対応する第2のスライド部102の移動位置の変化が二点鎖線の特性線により表されている。
また、図3で説明したシート位置制御データ402に応じた第2のスライド部102の移動位置の変化が、一点鎖線の特性線により表されている(図5(B)参照)。
また、図3で説明したシート位置制御データ402に応じた第2のスライド部102の移動位置の変化が、一点鎖線の特性線により表されている(図5(B)参照)。
第2のスライド部102の実際の動きは、既に述べたように、二点鎖線の特性線と一点鎖線の特性線により表された2つの動きのベクトル合成として得られるものであり、図5(B)において実線の特性線により表されている。なお、図5(B)において、縦軸の位置Z1は、先に説明した制御部301内で加算される所定のオフセット量Zに対応するものである。
かかる第2のスライド部102の動きは、既に述べたように、同一のカムデータ401(図3参照)に基づくものであるので、第1のスライド部101と完全に同期したものとなっている。
かかる第2のスライド部102の動きは、既に述べたように、同一のカムデータ401(図3参照)に基づくものであるので、第1のスライド部101と完全に同期したものとなっている。
なお、上述した本発明の実施の形態においては、制御部301、駆動信号出力回路302、第1及び第2のサーボアンプ303A,303Bにより、制御駆動手段が構成されたものとなっている。
従来装置と異なり、オシレーション専用の軸を要することなくオシレーションを得ることができるので、特に、構成の簡素化と小型化が所望される研削装置に適用できる。
Claims (6)
- 研削装置におけるオシレーション制御方法であって、
砥石を回転自在に設ける一方、前記砥石の軸線方向に対して直交する方向に往復動可能に第1のテーブル部材を設けると共に、前記第1のテーブル部材の往復動方向に対して直交する方向に往復動可能に前記第1のテーブル部材上に第2のテーブル部材を設け、当該第2のテーブル部材上にワークを取り付け、前記第1のテーブル部材と第2のテーブル部材に、それぞれ往復動を同時に与えて、前記ワークにオシレーションを生じせしめて、前記砥石による前記ワークのシート加工を可能としてなることを特徴とする研削装置におけるオシレーション制御方法。 - 第2のテーブル部材には、オシレーションのための往復動を与えると共に、ワークの軸線方向における切り込み量に応じた移動を与えることを特徴とする請求項1記載のシート加工におけるオシレーション制御方法。
- 研削装置であって、
回転自在に設けられた砥石と、
外部からの制御に応じて前記砥石の軸線方向に対して直交する方向に往復動可能に設けられた第1のスライド手段と、
外部からの制御に応じて前記砥石の軸線方向に往復動可能に前記第1のスライド手段上に設けられた第2のスライド部と、
前記第2のスライド手段に設けられ、ワークを着脱自在に保持しつつ回転せしめるワーク保持回転手段と、
前記第1及び第2のスライド手段の往復動を制御する制御駆動手段と、を具備し、
前記制御駆動手段は、前記第1のスライド手段と第2のスライド手段に、それぞれ往復動を同時に生じせしめるよう構成されてなり、
前記第1のスライド手段と第2のスライド手段の往復動の合成により、前記ワークのオシレーションを可能としてなることを特徴とする研削装置。 - 制御駆動手段は、第1、第2のスライド手段の単位時間における往復動を規定する基本のカムデータを有し、
前記第1のスライド手段を、前記カムデータに、所望するオシレーション方向に応じて定まる第1のオシレーションゲインを乗じた乗算結果に基づいて往復動せしめる一方、
前記第2のスライド手段を、前記カムデータに、所望するオシレーション方向に応じて定まる第2のオシレーションゲインを乗じた乗算結果に基づいて往復動せしめるよう構成されてなることを特徴とする請求項3記載の研削装置。 - 制御駆動手段は、第2のスライド手段に、オシレーションのための往復動を生じせしめる共に、ワークの軸線方向における切り込み量に応じた移動を生じせすめるよう構成されてなることを特徴とする請求項4記載の研削装置。
- 制御駆動手段は、ワークの切り込み量に応じた第2のスライド手段のZ軸方向における位置制御のための位置制御データを有し、当該位置制御データに基づいて、前記第2のスライド手段の位置を制御するよう構成されていなることを特徴とする請求項5記載の研削装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011016118A1 (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | ボッシュ株式会社 | 研削装置 |
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2008
- 2008-01-17 JP JP2008008319A patent/JP2011067874A/ja active Pending
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2009
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