(57)【要約】【課題】ワークの滑りを抑制することができる工作機械を提供する。【解決手段】研削盤１は、加工前及び加工中のワークＷの内径を計測するインプロセスゲージ５と、マグネットチャックコイル２４に供給する電流値を制御する制御装置６とを備えている。制御装置６は、ワークＷの１周期当たりにおけるインプロセスゲージ５の計測信号のうねりの山数Ｎ１，Ｎ２を算出する算出部６１と、加工前のうねりの山数Ｎ１と、加工中のうねりの山数Ｎ２とを比較することで、バッキングプレート２５に対してワークＷの滑りが生じているか否かを判定する判定部６２と、判定部６２の判定結果が肯定的である場合に、ワークＷの吸着力を増加させるために、マグネットチャックコイル２４に供給する電流値を増加させる制御部６３とを有する。【選択図】図４
2014213424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットチャックコイルの電磁力により、環状のワークをバッキングプレートに吸着保持させた状態で、ワークをその軸心回りに回転させながら加工する工作機械であって、
加工前及び加工中のワークの径を計測する定寸装置と、
前記マグネットチャックコイルに供給する電流値を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記ワークの１周期当たりにおける前記定寸装置の計測信号のうねりの山数又は谷数を算出する算出部と、
前記加工前の前記うねりの山数又は谷数と、前記加工中の前記うねりの山数又は谷数とを比較することで、前記バッキングプレートに対してワークの滑りが生じているか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果が肯定的である場合に、ワークの吸着力を増加させるために、前記マグネットチャックコイルに供給する電流値を増加させる制御部とを有することを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記判定部は、前記加工前の前記うねりの山数又は谷数に対する、前記加工中の前記うねりの山数又は谷数の比率に基づいて判定する請求項１に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状のワークをマグネットチャックにより吸着保持した状態で加工する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、環状のワークの内周面又は外周面を研削する工作機械として、特許文献１に記載された研削盤が知られている。この研削盤は、マグネットチャックコイルの電磁力により、バッキングプレートにワークの軸方向一端面を吸着保持させた状態で、当該ワークをバッキングプレートと共に回転させる。そして、研削盤は、砥石を回転させながら加工位置まで移動させることによって、ワークの外周面を加工するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−８０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の研削盤では、試加工時において、バッキングプレートに対するワークの吸着力が最適となるように、マグネットチャックコイルに供給する電流値を予め設定している。しかし、ワークには取代量や金属組織の配置に個体差があるので、個々のワークで磁力線の通り方がそれぞれ異なる。このため、ワークによっては吸着力が弱くなるものがある。
ワークの吸着力が弱いと、研削加工中に、砥石とワークとの間に生じる摩擦抵抗によって、ワークがバッキングプレートに対して滑りながら回転する、いわゆるワークの滑りが生じる場合がある。この場合には、ワークの回転数が設定値と異なってくるため、ワークの加工品質に悪影響を及ぼす可能性が高くなる。
【０００５】
このような問題を解決するために、マグネットチャックコイルに供給する電流値を大きくして、バッキングプレートによるワークの吸着力を予め強く設定しておくことが考えられる。しかし、この場合には、バッキングプレートの脱磁時間等が長くなり、サイクルタイムが長くなるため、実用化が困難である。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ワークの滑りを抑制することができる工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明の工作機械は、マグネットチャックコイルの電磁力により、環状のワークをバッキングプレートに吸着保持させた状態で、ワークをその軸心回りに回転させながら加工する工作機械であって、加工前及び加工中のワークの径を計測する定寸装置と、前記マグネットチャックコイルに供給する電流値を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記ワークの１周期当たりにおける前記定寸装置の計測信号のうねりの山数又は谷数を算出する算出部と、前記加工前の前記うねりの山数又は谷数と、前記加工中の前記うねりの山数又は谷数とを比較することで、前記バッキングプレートに対してワークの滑りが生じているか否かを判定する判定部と、前記判定部の判定結果が肯定的である場合に、ワークの吸着力を増加させるために、前記マグネットチャックコイルに供給する電流値を増加させる制御部とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、ワークの加工中において、判定部が、バッキングプレートに対してワークの滑りが生じていると判定した場合、制御部がマグネットチャックコイルに供給する電流値を増加させるため、バッキングプレートに対するワークの吸着力を強くすることができる。これにより、ワークの滑りを効果的に抑制することができる。
また、ワークの径を計測する定寸装置の計測信号を、ワークの滑りを判定する信号として用いることができるため、ワークＷの滑りを判定する信号を得るための計測器を別途構成する場合に比べて、工作機械の構成を簡略化することができる。
【０００８】
前記判定部は、前記加工前の前記うねりの山数又は谷数に対する、前記加工中の前記うねりの山数又は谷数の比率に基づいて判定することが好ましい。この場合、ワークの滑りが生じているか否かの判定を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の工作機械によれば、ワークの滑りを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る工作機械である研削盤の全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】上記研削盤のワーク保持装置を示す概略側面図である。
【図３】上記研削盤の定寸装置の計測信号を示すグラフである。
【図４】上記研削盤の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】上記制御装置が実行する制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係る工作機械である研削盤の全体構成を示す概略斜視図である。この研削盤１は、環状のワークＷを回転可能に保持するワーク保持装置２と、研削装置３と、切込み装置４と、インプロセスゲージ（定寸装置）５と、制御装置６（図４参照）とを備えている。ワークＷは、例えば、転がり軸受の外輪であり、その内周面が、軌道溝を形成するための被研削面（被加工面）とされている。ワーク保持装置２は、切込み装置４の切込み台４１上に載置された状態で固定されている。
【００１２】
図２は、ワーク保持装置２の全体構成を示す概略側面図である。ワーク保持装置２は、前部回転軸２１と、後部回転軸２２と、回転軸駆動モータ２３と、マグネットチャックコイル２４と、バッキングプレート２５とを備えている。
後部回転軸２２は、非磁性体からなり、無端ベルト２６を介して回転軸駆動モータ２３に連結されている。前部回転軸２１は、磁性体からなり、後部回転軸２２に一体回転可能に固定されている。バッキングプレート２５は、磁性体からなり、前部回転軸２１の前端面に一体回転可能に固定されている。
【００１３】
マグネットチャックコイル２４は、前部回転軸２１の外周に配置されており、このマグネットチャックコイル２４の電磁力により、前部回転軸２１及びバッキングプレート２５に、磁束が通過する閉磁路が形成される。これにより、ワークＷの一端面をバッキングプレート２５の端面に吸着保持させることができる。そして、この状態で、回転軸駆動モータ２３を駆動することで、後部回転軸２２及び前部回転軸２１を介して、バッキングプレート２５と共にワークＷをその軸心回りに回転させることができる。
【００１４】
図１において、研削装置３は、砥石３１と、スピンドル３２と、スピンドル駆動モータ３３と、スピンドル台３４と、スピンドル台駆動モータ３５とを備えている。砥石３１は、ワークＷの被研削面を研削加工するものであり、スピンドル３２の砥石軸３２ａに装着されている。この砥石軸３２ａは、無端ベルト３６を介してスピンドル駆動モータ３３に連結されている。これにより、スピンドル駆動モータ３３を駆動することで、スピンドル３２の砥石軸３２ａと共に砥石３１を回転させることができる。
【００１５】
スピンドル３２は、スピンドル台３４上に載置された状態で固定されている。スピンドル台３４には、当該スピンドル台３４を図中の矢印ａ方向に移動させるためのスピンドル台駆動モータ３５が連結されている。これにより、スピンドル台３４と共にスピンドル３２を矢印ａ方向に移動することで、砥石３１をワークＷを研削加工する加工位置まで移動させることができる。
【００１６】
切込み装置４は、前記切込み台４１と、この切込み台４１と共にワーク保持装置２を図中の矢印ｂ方向に移動させるための切込み台駆動モータ４２とを備えている。これにより、切込み台４１と共にワーク保持装置２に保持されたワークＷが矢印ｂ方向に移動することで、砥石３１にワークＷに対する切込み動作を行わせることができる。
【００１７】
インプロセスゲージ５は、研削装置３によるワークＷの研削加工前及び研削加工中に、ワークＷの内径を計測するものである。インプロセスゲージ５は、処理回路等が内蔵されたゲージ本体５１と、ワークＷの被研削面に接触させる一対のアーム５２とを備えている。ゲージ本体５１は、スピンドル台３４上に設けられており、スピンドル台３４と共に矢印ａ方向に移動することで、一対のアーム５２がワークＷの内周面に挿入されるようになっている。
インプロセスゲージ５の計測信号は、切込み台４１の移動速度や、ワークＷの研削加工を完了するタイミングを制御するために用いられる。したがって、インプロセスゲージ５によって、研削加工中にリアルタイムでワークＷの内径寸法をモニタすることができるので、高精度の研削が可能となる。
【００１８】
図３は、インプロセスゲージ５の計測信号を示すグラフである。具体的には、図３（ａ）は、研削加工中における切込み台４１の移動量及びワークＷの研削残量（研削加工完了位置で０となる）の変化の様子を示しており、図３（ｂ）は、図３（ａ）の要部拡大図である。
図３（ａ）に示すように、研削装置３による研削加工は、割出、準急、黒皮、粗、仕上、及びＳＯ（スパークアウト）の工程を含んでいる。割出工程は、スピンドル台駆動モータ３５により、砥石３１を、ワークＷと接触しない近接位置まで高速で移動させる工程である。準急工程は、スピンドル台駆動モータ３５により、砥石３１を、ワークＷと接触することが予想される位置まで低速で移動させる工程である。この準急工程からワークＷの研削加工が開始される。
【００１９】
黒皮工程は、スピンドル駆動モータ３３により砥石３１を低速回転させながら、ワークＷの被研削面を粗く研削加工する工程である。粗工程は、スピンドル駆動モータ３３により砥石３１を高速回転させながら、ワークＷの被研削面を高速で研削する工程である。仕上工程は、スピンドル駆動モータ３３により砥石３１を低速回転させることで、ワークＷの被研削面を低速で研削する工程である。ＳＯ工程は、砥石３１の砥石軸３２ａの弾性変形の戻りを考慮した研削を行う工程である。
【００２０】
図３（ａ）に示すように、研削加工前である割出工程、及び研削加工中である準急工程及び黒皮工程の前半では、インプロセスゲージ５の計測信号は、うねり（振幅）が大きくなっている。これは、ワークＷの被研削面が、十分に研削加工されていない状態であるため、その被研削面の凹凸形状に応答するように、計測信号が出力されているためである。そして、研削加工中である黒皮工程の後半、粗工程、仕上工程及びＳＯ工程へと移るに従って、計測信号のうねりは徐々に小さくなり、加工完了位置（研削残量＝０）で収束するようになっている。
【００２１】
図３（ｂ）において、研削加工前（割出工程）におけるワークＷの１周期当たりにおける計測信号のうねりの山数Ｎ１と、研削加工中（準急工程）におけるワークＷの１周期当たりにおける計測信号のうねりの山数Ｎ２とを比較してみる。
通常、研削加工中のうねりは、研削加工前のうねりよりも小さくなるが、研削加工中のうねりの山数Ｎ２（例えば、図中の左側の山数Ｎ２）は、研削加工前のうねりの山数Ｎ１と同数（ここでは４個）となる。
【００２２】
ところが、研削加工中のうねりの山数Ｎ２は、例えば、図中の右側の山数Ｎ２で示すように、研削加工前のうねりの山数Ｎ１よりも減少する場合がある（ここでは３個減少している）。これは、バッキングプレート２５によるワークＷの吸着力が弱いために、ワークＷの被研削面と砥石３１との間に生じる摩擦抵抗によって、バッキングプレート２５に対してワークＷが滑りながら回転する、いわゆるワークＷの滑りが生じているためである。したがって、インプロセスゲージ５の計測信号における、研削加工前のうねりの山数Ｎ１と、研削加工中のうねりの山数Ｎ２とを比較することで、ワークＷの滑りが生じているか否かを判定することができる。
【００２３】
図４は、研削盤１の制御装置６の構成を示すブロック図である。制御装置６は、マグネットチャックコイル２４に供給する電流値を制御するものであり、算出部６１と、判定部６２と、制御部６３とを有している。
算出部６１は、インプロセスゲージ５の計測信号を収集し、研削加工前及び研削加工中のワークＷの１周期当たりにおける当該計測信号のうねりの山数Ｎ１，Ｎ２を算出する。なお、ワークＷの周期は、例えば、ワークＷを回転させる回転軸駆動モータ２３の駆動回転数から算出することができる。
【００２４】
判定部６２は、算出部６１が算出した、研削加工前のうねりの山数Ｎ１と、研削加工中のうねりの山数Ｎ２とを比較することで、バッキングプレート２５に対してワークＷの滑りが生じているか否かを判定する。具体的には、判定部６２は、研削加工前のうねりの山数Ｎ１に対する、研削加工中のうねりの山数Ｎ２の比率を算出し、この比率と、ワークＷの型番ごとによって設定される適切な値（変数Ａ）とに基づいて判定する。
制御部６３は、判定部６２の判定結果が肯定的である場合、すなわちワークＷの滑りが生じていると判定した場合、バッキングプレート２５によるワークＷの吸着力を増加させるために、マグネットチャックコイル２４に供給する電流値を増加させる。
【００２５】
図５は、制御装置６が実行する制御のフローチャートである。以下、この図を参照して、制御装置６の制御手順について説明する。
まず、ワークＷを研削加工する前に、インプロセスゲージ５が計測信号を出力しているか否かを、制御装置６の算出部６１において判定する（ステップＳＴ１）。算出部６１は、計測信号を出力していると判定した場合、インプロセスゲージ５から計測信号を収集する（ステップＳＴ２）。そして、算出部６１は、研削加工前に収集した計測信号のうねりの山数Ｎ１を算出する（ステップＳＴ３）。
【００２６】
次に、算出部６１は、準急工程が開始された否かを判定する（ステップＳＴ４）。この判定は、例えば、スピンドル台駆動モータ３５の駆動回転数が低下したか否かによって判定することができる。
算出部６１は、準急工程が開始されたと判定した場合、インプロセスゲージ５から計測信号を収集する（ステップＳＴ５）。そして、算出部６１は、研削加工中に収集した計測信号のうねりの山数Ｎ２を算出する（ステップＳＴ６）。
【００２７】
次に、判定部６２において、研削加工前の山数Ｎ１に対する研削加工中のうねりの山数Ｎ２の比率と変数Ａとに基づいて、ワークＷの滑りが生じているか否かを判定する。具体的には、判定部６２は、研削加工中のうねりの山数Ｎ２が、研削加工前の山数Ｎ１に変数Ａを乗算した値を下回っているか否かを判定する（ステップＳＴ７）。
【００２８】
判定部６２の判定結果が肯定的である場合、すなわち、ワークＷの滑りが生じていると判定された場合、制御部６３は、マグネットチャックコイル２４に供給する電流値を増加させる（ステップＳＴ８）。本実施形態における制御部６３は、例えば、電流値を基本設定値に対して１０％増加させる。これにより、マグネットチャックコイル２４の電磁力が増大し、バッキングプレート２５によるワークＷの吸着力を強くすることができる。電流値を増加させた後は、ステップＳＴ９に移行する。
一方、ステップＳＴ７において、判定部６２の判定結果が否定的である場合、すなわち、ワークＷの滑りが生じていないと判定された場合、ステップＳＴ８を飛ばして、ステップＳＴ９に移行する。
【００２９】
ステップＳＴ９において、制御部６３は、ワークＷの研削加工が終了したか否かを判定する（ステップＳＴ９）。この判定は、インプロセスゲージ５の計測信号により、ワークＷの研削残量が０になったか否かによって判定することができる。
制御部６３は、研削加工が完了したと判定した場合、マグネットチャックコイル２４に供給する電流値を基本設定値に戻す（ステップＳＴ１０）。一方、制御部６３は、研削加工が完了していないと判定した場合、ステップＳＴ５に戻す。
【００３０】
以上、本発明の実施形態に係る研削盤１によれば、ワークＷの研削加工中において、判定部６２がバッキングプレート２５に対してワークＷの滑りが生じていると判定した場合、制御部６３がマグネットチャックコイル２４に供給する電流値を増加させるため、バッキングプレート２５に対するワークＷの吸着力を強くすることができる。これにより、ワークＷの滑りを効果的に抑制することができる。
また、ワークＷの内径を計測するインプロセスゲージ５の計測信号を、ワークＷの滑りを判定する信号として用いることができるため、ワークＷの滑りを判定する信号を得るための計測器を別途構成する場合に比べて、研削盤１の構成を簡略化することができる。
また、制御装置６の判定部６２は、研削加工前のうねりの山数Ｎ１に対する、研削加工中のうねりの山数Ｎ２の比率に基づいて判定するため、ワークＷの滑りが生じているか否かの判定を容易に行うことができる。
【００３１】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、上記実施形態における制御装置６の判定部６２は、研削加工前及び研削加工中のうねりの山数Ｎ１，Ｎ２に基づいて判定しているが、研削加工前及び研削加工中のうねりの谷数に基づいて判定するようにしても良い。また、工作機械は、研削盤に限らず、マグネットチャックコイルの電磁力によりワークを吸着保持させた状態で加工するものであれば、他の工作機械に適用することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１：研削装置（工作機械）、５：インプロセスゲージ（定寸装置）、６：制御装置、２４：マグネットチャックコイル、２５：バッキングプレート、６１：算出部、６２：判定部、６３：制御部、Ｗ：ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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