(57)【要約】【課題】内面研削盤において、砥石径を変更したときに周速度超過により砥石が破損するのを確実に防止できるようにする。【解決手段】砥石径、砥石長、クイル径及びクイル長を入力し、入力された砥石径、砥石長、クイル径及びクイル長から砥石イナーシャ及びクイルイナーシャを計算し、固有値である砥石軸イナーシャを加えた総イナーシャから定格回転速度の所定割合の回転速度まで加速又は減速する場合の基準時間を計算し、基準時間まで加速、一定速度回転又は減速を行い、基準時間におけるインバータの出力を検出し、検出された値が、通常のインバータの出力に対して所定値以上大きい場合には、内面研削盤を自動的に停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石と、該砥石が取り付けられるクイルと、該クイルが連結される砥石軸と、該砥石軸を回転させる電動モータと、該電動モータに電力を供給し、出力を検出可能なインバータとを備えた内面研削盤を制御する方法において、
砥石径、砥石長、クイル径及びクイル長を入力する入力工程と、
上記入力された砥石径、砥石長、クイル径及びクイル長から砥石イナーシャ及びクイルイナーシャを計算するイナーシャ計算工程と、
固有値である砥石軸イナーシャを加えた総イナーシャから定格回転速度の所定割合の回転速度まで加速又は減速する場合の基準時間を計算する基準時間計算工程と、
上記基準時間まで加速、一定速度回転又は減速を行う加減速工程と、
上記基準時間におけるインバータの出力を検出するインバータ出力検出工程と、
上記インバータ出力検出工程において検出された値が、通常のインバータの出力に対して所定値以上大きい場合には、内面研削盤を自動的に停止させる自動停止工程とを含むことを特徴とする内面研削盤の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内面研削盤の制御方法に関し、特にその砥石の破壊を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内面研削盤で使用する砥石軸は、その外径がワークの加工内径よりも小さくなければ、ワーク内面の研削加工を行うことはできない。また、高精度かつ高効率に研削加工するためには、高回転速度が必要である。
【０００３】
例えば、特許文献１のように、砥石径に合わせて回転速度を容易に変更することができるようにした内面研削盤が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９７５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、砥石には、安全周速度が定められており、それ以上の周速度で砥石を回転させると、砥石の破損等の問題が発生する。
【０００６】
そこで、従来は、内面研削盤を操作するオペレータが、使用する砥石の外径、長さ及びクイルの外径、長さを入力している。例えば、直径２０ｍｍで安全周速度６０ｍ／ｓｅｃの砥石を使用する場合、最高回転数５７，３００ｒｐｍ以下で使用する必要がある。
【０００７】
しかし、ワークの変更などで、直径５０ｍｍで安全周速度６０ｍ／ｓｅｃの砥石に変更したが、ＮＣ装置の砥石形状の入力情報を変更し忘れたまま内面研削盤を稼働させると、最大回転数となったときには、この砥石の外径が２．５倍となっていることから、砥石は、安全周速度の２．５倍の１５０ｍ／ｓｅｃ（５４０ｋｍ／ｈ）の周速度で回転し、異常振動等が発生して機械破損等につながるおそれがある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、砥石径を変更したときに周速度超過により砥石が破損するのを確実に防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、この発明では、入力された砥石径等の情報が正しいかどうかを判断し、入力情報が誤っている場合には、内面研削盤を自動で停止するようにした。
【００１０】
具体的には、第１の発明では、砥石と、該砥石が取り付けられるクイルと、該クイルが連結される砥石軸と、該砥石軸を回転させる電動モータと、該電動モータに電力を供給し、出力を検出可能なインバータとを備えた内面研削盤を制御する方法を対象とし、
上記内面研削盤の制御方法は、
砥石径、砥石長、クイル径及びクイル長を入力する入力工程と、
上記入力された砥石径、砥石長、クイル径及びクイル長から砥石イナーシャ及びクイルイナーシャを計算するイナーシャ計算工程と、
固有値である砥石軸イナーシャを加えた総イナーシャから定格回転速度の所定割合の回転速度まで加速又は減速する場合の基準時間を計算する基準時間計算工程と、
上記基準時間まで加速、一定速度回転又は減速を行う加減速工程と、
上記基準時間におけるインバータの出力を検出するインバータ出力検出工程と、
上記インバータ出力検出工程において検出された値が、通常のインバータの出力に対して所定値以上大きい場合には、内面研削盤を自動的に停止させる自動停止工程とを含む構成とする。
【００１１】
ここで、イナーシャとは、慣性力のことである。上記の構成によると、砥石径などの入力値を誤った場合に、定格回転数に到る前に内面研削盤を自動で停止させ、砥石が安全周速度よりも高速で回転するのを確実に防止して砥石の破損等による問題を未然に防ぐことができる。また、内面研削盤自体の改造は必要ではなく、制御ソフトの変更により対応できるので、既存機にも容易に適用できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、砥石径を変更したときに周速度超過により砥石が破損するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】正しい砥石径運転時と、砥石間違い運転時のシミュレーション結果を示し、（ａ）が回転数の移り変わりを、（ｂ）が出力の移り変わりをそれぞれ示すグラフである。
【図２】シミュレーションにおける各値を示す表であり、（ａ）が正しい砥石径運転時で、（ｂ）が砥石間違い運転時である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
本実施形態に係る内面研削盤は、詳しくは図示しないが、円柱状の砥石と、この砥石が取り付けられるクイルと、このクイルが連結される砥石軸と、この砥石軸を回転させる電動モータと、この電動モータに電力を供給し、出力を検出可能なインバータとを備えている。
【００１６】
次いで、本実施形態に係る内面研削盤の制御方法について説明する。
【００１７】
まず、入力工程において、砥石径、砥石長、クイル径及びクイル長等の必要なデータを内面研削盤の入力装置（図示省略）を用いてインプットする。
【００１８】
次いで、イナーシャ計算工程において、砥石径、砥石長、クイル径、クイル長からそれぞれのイナーシャ（慣性力）を内面研削盤のＣＰＵ等が計算する。以下の計算は、このＣＰＵ等が行う。砥石軸イナーシャＪ３は、固定値であるので、予め入力するか、上記ＣＰＵ等が計算しておくとよい。
【００１９】
次いで、基準時間計算工程において、砥石軸のイナーシャを加えた総イナーシャから、最大出力となる定格の所定割合（本実施形態では２０％）の回転速度まで、加速又は減速する場合の基準時間を計算する。所定割合は特に限定されず、３０％等でもよい。
【００２０】
具体的には、砥石イナーシャをＪ１、クイルイナーシャをＪ２、砥石軸イナーシャをＪ３、定格トルクをＴｍ、負荷トルクをＴｌ、回転速度をＮとすると、基準時間は、加速時と減速時とでそれぞれ、
加速時間＝（Ｊ１＋Ｊ２＋Ｊ３）／（Ｔｍ−Ｔｌ）×２π（Ｎ−０）／６０……（１）
減速時間＝（Ｊ１＋Ｊ２＋Ｊ３）／（−Ｔｍ−Ｔｌ）×２π（０−Ｎ）／６０…（２）
となる。
【００２１】
次いで、加減速工程において、計算した時間で、定格回転速度の２０％の回転数まで、インバータから電流を送って電動モータを回転させ、加速、一定速度回転、減速を行う。
【００２２】
次いで、インバータ出力検出工程において、上記基準時間におけるインバータの出力を検出する。
【００２３】
次いで、自動停止工程において、検出された出力値が、通常のインバータの出力に対して所定値以上大きい場合には、内面研削盤を自動的に停止させる。このとき、砥石入力に間違いがあることを、アラームとして発信しオペレータに注意を促すようにしてもよい。
【００２４】
一方、検出された出力値が、通常のインバータの出力に対して所定値よりも小さい場合には、予め設定した通常の加速時間で使用回転数まで加速させ、研削加工を開始する。
【００２５】
−シミュレーション例−
次いで、具体的にシミュレーションした例として、回転数が４０，０００回転／分、出力５．５ｋＷでの場合について、図１及び図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００２６】
まず、入力値として、図２（ａ）に記載しているような砥石径、砥石長、比重等の値を入力する。
【００２７】
次いで、総イナーシャとして、上記入力値に対して、砥石軸イナーシャＪ１、クイルイナーシャＪ２が計算される。砥石軸イナーシャＪ３は上述したように固定値である。
【００２８】
基準時間として、図１（ａ）に示すように、通常の正しい砥石径５０ｍｍのものであれば、定格回転速度の２０％である８，０００回転／分までの加速時間は、約４秒である。
【００２９】
一方、砥石を間違えて、砥石径８０ｍｍのものを使用した砥石間違い運転時を想定すると、同じ出力の場合８，０００回転／分に到達するまで約１２秒もかかる。すなわち、本来、８，０００回転／分に到達しなければならない４秒のときには、２，６６０回転／分までしか到達していないことが分かり、誤った砥石を使用していることが分かる。
【００３０】
図１（ｂ）の出力で比較すると、加速時間が４秒において正しい砥石径だと、８００００回転／分到達時の出力は、計算通りの１．１ｋＷであるのが、誤った砥石径のものであれば、３．３１ｋＷという大きな出力が必要になってしまう。このため、この加速時間４秒において、インバータ出力が正常の１．１ｋＷではなく、３．３１ｋＷという大きな値であることを検出することにより、通常運転時に比べて砥石径が大きな誤った砥石を使用していることが分かる。
【００３１】
このシミュレーション結果から、正常な加速時間４秒のときの予想されるインバータ出力よりも大きな過負荷状態であるときに、砥石径などのインプットの誤りを検知することができる。この検知結果を利用し、例えば、所定値を１ｋＷとし、正常の１．１ｋＷよりも０．１ｋＷ以上大きいときには、異常運転と判断し、内面研削盤を自動停止したり、オペレータに通知したりすることで、定格回転数に到る前に内面研削盤を自動で停止させ、未然に事故を確実に防ぐことができる。
【００３２】
図２（ａ）は、正しい砥石径の砥石を最大周速度６０ｍ／ｓｅｃまで加速させたときの加速時間の計算結果を示す。砥石外径、内径、長さ、比重を入力することで、重量とイナーシャＪ１が計算される。
【００３３】
次ぎに、クイルの外径、内径、長さ、比重を入力することで、重量とイナーシャＪ２が計算される。Ｊ３は、固定値である。
【００３４】
砥石軸の最大出力、最大回転数は固定値であり、砥石周速度を入力すると、使用回転数（２２，９１８回転／分）、出力（３．１５１ｋＷ）が計算され、加速時間（１１．４４５ｓｅｃ）が計算される。
【００３５】
図２（ｂ）は、誤った砥石の計算例を示す。砥石の外径を直径８０ｍｍとした場合の加速時間は、２１．５２２ｓｅｃで正しい砥石径に対して約２倍の加速時間がかかり、回転数も１４，３２４回転／分と約２／３となる。このため、誤った砥石径を入力した場合、加速時間、出力、回転数とも大きく異なり、砥石の破損等の事故につながることが分かる。
【００３６】
このように、内面研削盤に対して大きな改造をせずに、制御ソフト上で、計算式と加減側時間変更を追加することにより、内面研削盤を安全に使用できる。このため、既存の内面研削盤に対しても制御ソフトの変更だけで安全性を向上させることができる。
【００３７】
したがって、本実施形態に係る内面研削盤の制御方法によると、制御ソフトの変更だけで内面研削盤を改造することなく、砥石径を変更したときに周速度超過により砥石が破損するのを確実に防止することができる。
【００３８】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【図１】
2020082234.tif 000003
【図２】
2020082234.tif 000004