(57)【要約】  【課題】  装置構造の簡略化、コンパクト化、並びに、研削精度の向上を図れる研削加工装置とその制御方法を提供する。  【解決手段】  回転可能に支持された砥石スピンドルの先端にクイルを介して砥石が取り付けられる。砥石によるワークの研削加工の際は、砥石スピンドルの高周波モータ１１により、砥石スピンドルと一体に砥石がその軸心周りに回転し、かつ、切り込みテーブルが所定の切り込み速度で移動することにより、砥石とワークが相対的に接近移動し、砥石がワークを所定の切り込み速度で切り込むものとする。さらに、研削加工中には、上記高周波モータ１１の電流値、すなわち現在のスピンドル負荷電流値が検出され、この検出値が目標電流値に近づくように、上記切り込み速度が制御されるものとする。  【選択図】  図２
2005279882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持された砥石スピンドルと、
上記砥石スピンドルの先端にクイルを介して取り付けられた砥石と、
上記砥石スピンドルをその軸心周りに回転させる駆動モータと、
上記砥石とこの砥石により研削されるワークとを相対的に接近移動させ、該ワークに対して上記砥石を所定の切り込み速度で切り込ませる切り込みテーブルと、
上記駆動モータの電流値を検出する電流検出手段と、
上記砥石によるワークの研削中に、上記電流値検出手段で検出した現在の電流値が目標電流値に近づくように、上記砥石の切り込み速度を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする研削加工装置。
【請求項２】
上記研削加工装置は、研削工程を構成する複数の工程ごとに、上記目標電流値を変更する変更手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の研削加工装置。
【請求項３】
上記目標電流値は、前工程における目標電流値と比べ、次工程における目標電流値の方が小さく設定されることを特徴とする請求項２に記載の研削加工装置。
【請求項４】
回転可能に支持された砥石スピンドルと、
上記砥石スピンドルの先端にクイルを介して取り付けられた砥石と、
上記砥石スピンドルをその軸心周りに回転させる駆動モータと、
上記砥石とこの砥石により研削されるワークとを相対的に接近移動させ、該ワークに対して上記砥石を所定の切り込み速度で切り込ませる切り込みテーブルとを有する研削加工装置の制御方法であって、
上記制御方法は、
上記駆動モータの電流値を検出するとともに、上記砥石によるワークの研削中に、上記検出した現在の電流値が目標電流値に近づくように、上記砥石の切り込み速度が制御されること
を特徴とする研削加工装置の制御方法。
【請求項５】
上記制御方法は、研削工程を構成する複数の工程ごとに、上記目標電流値が変更されることを特徴とする請求項４に記載の研削加工装置の制御方法。
【請求項６】
上記目標電流値は、前工程における目標電流値と比べ、次工程における目標電流値の方が小さく設定されることを特徴とする請求項５に記載の研削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状のワークを研削する研削加工装置とその制御方法に関し、特に、その装置構造の簡略化、コンパクト化、並びに、研削精度の向上等を図れるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の研削加工装置としては、例えば、特許文献１に記載された構造のものが知られている。この特許文献１の研削加工装置は、砥石スピンドルの先端にクイルを介して砥石が取り付けられるとともに、その砥石スピンドルの先端部やクイルの撓みをセンサで検出し、該センサの検出値に基づき砥石の切り込み速度や切り込み量を制御する等、研削加工条件を最適な状態に調整できるようにしたものである。また、砥石でワークを実際に研削するときは、ワークをその軸心回りに回転させると同時に、砥石スピンドルと一体に砥石をその軸心回りに回転させ、さらに、砥石スピンドルと一体に砥石をその軸心方向に往復運動させている。
【０００３】
しかしながら、同文献１の研削加工装置によると、砥石スピンドルの先端部周囲に別途センサを設置する必要があるため、砥石スピンドルの先端部周囲の装置構造が複雑にならざるを得ない。また、同文献１の研削加工装置では、そのセンサ構造として、砥石スピンドル先端部の外周面にターゲットを取り付け、さらに、該ターゲットの周囲にセンサを配置する構造を採っているため、砥石スピンドル径方向に装置が大型化する。さらに、ターゲットのバランス取りが不十分であると、砥石スピンドルや砥石の振れ回りが生じ、高精度な研削を行なうことができないという問題点もある。
【０００４】
さらに、同文献１の研削加工装置では、粗研削の完了後に砥石の往復運動を止める、いわゆる粗研削スパークアウトで砥石クイルの撓み量を一定量まで下げて、リトラクションを行い、砥石クイルの撓み量をゼロにしているため、研削加工時間が全体的に長くなるといった不具合もある。
【特許文献１】特開平１−２５２３５８号公報（例えば、第４図参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記従来装置の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、第１に、装置構造の簡略化、コンパクト化、並びに、研削精度の向上を図れる研削加工装置とその制御方法を提供すること、第２に、研削加工時間の短縮も図れる研削加工装置とその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る研削加工装置は、回転可能に支持された砥石スピンドルと、上記砥石スピンドルの先端にクイルを介して取り付けられた砥石と、上記砥石スピンドルをその軸心周りに回転させる駆動モータと、上記砥石とこの砥石により研削されるワークとを相対的に接近移動させ、該ワークに対して上記砥石を所定の切り込み速度で切り込ませる切り込みテーブルと、上記駆動モータの電流値を検出する電流検出手段と、上記砥石によるワークの研削中に、上記電流値検出手段で検出した現在の電流値が目標電流値に近づくように、上記砥石の切り込み速度を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る研削加工装置の制御方法は、回転可能に支持された砥石スピンドルと、上記砥石スピンドルの先端にクイルを介して取り付けられた砥石と、上記砥石スピンドルをその軸心周りに回転させる駆動モータと、上記砥石とこの砥石により研削されるワークとを相対的に接近移動させ、該ワークに対して上記砥石を所定の切り込み速度で切り込ませる切り込みテーブルとを有する研削加工装置の制御方法であって、上記制御方法は、上記駆動モータの電流値を検出するとともに、上記砥石によるワークの研削中に、上記検出した現在の電流値が目標電流値に近づくように、上記砥石の切り込み速度が制御されることを特徴とする。
【０００８】
以下の説明では、便宜上、「砥石クイル」というときは、上記砥石のクイルを意味するものとする。また、上記砥石スピンドルを回転駆動する駆動モータの電流値のことを、「スピンドル負荷電流値」というものとする。
【０００９】
上記本発明の研削加工装置とその制御方法では、砥石クイルのラジアル方向負荷変動によって、スピンドル負荷電流値が変動すると、そのスピンドル負荷電流値の変動を吸収するように切り込みテーブルの切り込み速度が調整される。例えば、砥石クイルのラジアル方向負荷が増加し、スピンドル負荷電流値が所定の目標電流値を越えたときには、砥石の切り込み速度が低下し、これにより、砥石クイルにかかるラジアル方向負荷の増加分が吸収され、スピンドル負荷電流値が目標電流値と等しくなるように安定する。
【００１０】
上記本発明の研削加工装置とその製造方法にあっては、上記目標電流値が研削工程を構成する複数の工程ごとに変更されるように構成することもできる。
【００１１】
例えば、前工程における目標電流値と比べ、次工程における目標電流値を小さく設定した場合には、前工程から次工程への工程切り換え時に、次工程の目標電流値になるまで砥石と切り込みテーブルが後退し、これにより、前工程で生じた砥石クイルの撓みが消滅してゼロになるようにするとともに、研削抵抗となるラジアル方向負荷が一定になるようにすることが可能なため、従来の粗研削スパークアウトを省略でき、研削加工時間の短縮と研削加工精度の向上を図れる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にあっては、上記砥石クイルのラジアル方向負荷と、上記スピンドル負荷電流値とにおける、後述の相関関係（Ｆｎ＝ｋＩ）に着目し、スピンドル負荷電流値を一定に制御することにより、砥石クイルのラジアル方向負荷を一定とし、砥石クイルの撓み量が所望の値で一定に保持されるように構成したものである。このため、従来装置のように、砥石クイルの撓み量をセンサで監視する等の構成を採らずとも、常時、砥石クイルの撓み量は一定という研削加工条件の下でワークを研削できるから、砥石クイルの撓み量のばらつきによる研削加工精度の低下を防止することができ、高精度な研削加工を行なえるとともに、かかるセンサの省略を通じて装置構造の簡略化、コンパクト化も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態である研削加工装置の全体構成図、図２は、図１の研削加工装置のブロック図であり、図２は、図１の研削加工装置を構成する砥石スピンドルユニットの一例の断面図である。
【００１５】
本実施形態の研削加工装置は、砥石１を回転させる砥石スピンドルユニット２、砥石１で研削されるワーク３を支持する主軸ユニット４、および、砥石１によるワーク３の研削を統括的に制御する制御手段としてのメインコントローラ５を備えている。
【００１６】
砥石スピンドルユニット２は、ケーシング６内に収容された砥石スピンドル７を備えており、砥石スピンドル７の先端側はケーシング６の外側に突出するように形成され、この突出した砥石スピンドル７の先端部に、クイル８を介して、柱状の砥石１が取り付けられている。
【００１７】
また、砥石スピンドル７は、ケーシング６内に軸受として設置されたボールベアリング１０により、その軸心回りに回転可能に支持されている。さらに、この砥石スピンドル７の外周面側には、砥石スピンドル７をその軸心回りに回転駆動するための駆動モータとして、高周波モータ１１が設けられている。
【００１８】
上記砥石スピンドルユニット２は、Ｚ軸テーブル１２上に取り付け固定されている。このＺ軸テーブル１２は、Ｚ軸サーボモータ１３により、砥石スピンドル７の軸心と平行なＺ軸に沿って移動できるように構成されている。尚、この構成は、例えば、Ｚ軸サーボモータ１３により回転するボールネジをＺ軸に沿って設置し、かつ、そのボールネジのナットとＺ軸テーブル１２とを連結固定する等の、ボールネジ機構等により実現することができる。
【００１９】
主軸ユニット４は、砥石１で研削される円柱状のワーク３を、その軸心回りに回転させる手段であって、砥石１の先端面と対向する位置側に、当該ワーク３をクランプするためのチャック部１４を有している。このチャック部１４は、回転する主軸（図示省略）の先端側に一体に設けられ、かつ、主軸と一緒にその軸心回りに回転する。
【００２０】
また、上記主軸ユニット４は、Ｘ軸テーブル１５上に取り付け固定されている。このＸ軸テーブル１５は、Ｘ軸サーボモータ１６により、Ｚ軸に対し直角のＸ軸に沿って移動できるように構成されている。尚、この構成も上記のようなボールネジ機構等により実現することができる。
【００２１】
本実施形態では、高速回転する砥石１によりワーク３の内径研削を行なう。この内径研削時には、ワーク３内で砥石１をＺ軸方向に沿って往復運動させながら、同時に、当該ワーク３をＸ軸方向に少しずつ移動させることにより、砥石１でワーク３の内径面をワーク径方向であるＸ軸方向に切り込むものとする。
【００２２】
上記砥石１の往復運動は、Ｚ軸テーブル１２をＺ軸方向に沿って往復移動させることにより実現される。また、上記砥石１の切り込み動作は、Ｘ軸テーブル１５をＸ軸方向に沿って移動させることにより実現される。従って、本実施形態では、Ｘ軸テーブル１５が切り込みテーブルとして機能する。以下の説明ではＸ軸テーブル１５のことを切り込みテーブルという。
【００２３】
図１の研削加工装置には定寸装置１７が設けられている（図２、図４参照）。本実施形態ではワーク３の内径研削を行なうため、この定寸装置１７としては、図４のように、一対の内径測定針１７−１、１７−２をワーク３内に挿入して、ワーク３の内径を測定するものとしている。
【００２４】
上記定寸装置１７で測定したワーク３の内径は、該ワーク３の内径測定値として、定寸装置付属機器１８に出力される。定寸装置付属機器１８には、粗研削や精研削等の研削工程ごとに、それぞれの研削工程終了時におけるワーク３の内径目標値が、あらかじめ記憶されている。
【００２５】
また、この定寸装置付属機器１８は、その記憶しているワーク３の内径目標値と、実際に研削されているワーク３の内径測定値とを比較し、その両値が一致したときに、所定の内径信号をメインコントローラ５へ送出する。
【００２６】
図１の研削加工装置においては、１個のワーク３に対し、第１粗研削、第２粗研削、第３粗研削、精研削、仕上げ研削という研削工程順に、当該ワーク３の内径研削が実行される（図８参照）。
【００２７】
その際、現在のワークの内径測定値が第１粗研削の内径目標値に達すると、所定の内径信号として第１粗研削完了信号Ｓ１が、定寸装置付属機器１８からメインコントローラ５へ出力される。
【００２８】
次に、現在のワークの内径測定値が第２粗研削の内径目標値に達すると、所定の内径信号として第２粗研削完了信号Ｓ２が、定寸装置付属機器１８からメインコントローラ５へ出力される。
【００２９】
その後、現在のワークの内径測定値が第３粗研削の内径目標値に達すると、所定の内径信号として第３粗研削完了信号Ｓ３が、定寸装置付属機器１８からメインコントローラ５へ出力される。
【００３０】
続いて、現在のワークの内径測定値が精研削の内径目標値に達すると、所定の内径信号として精研削完了信号Ｓ４が、定寸装置付属機器１８からメインコントローラ５へ出力される。
【００３１】
そして、最終的に、現在のワークの内径測定値が仕上げ研削（オーバーフィード）内径目標値に達すると、所定の内径信号として仕上げ研削完了信号Ｓ５が、定寸装置付属機器１８からメインコントローラ５へ出力される。
【００３２】
図１の研削加工装置は、さらに電流検出手段として、電流検出センサ２０を有する。電流検出センサ２０は、スピンドル負荷電流値、すなわち砥石スピンドル７を回転駆動する高周波モータ１１の電流値を検出する。このように電流検出センサ２０で検出されたスピンドル負荷電流値は、センサアンプ２１を介し、アナログ電圧のセンサ信号としてメインコントローラ２０へ送出される。
【００３３】
メインコントローラ２０は、Ａ／Ｄ変換器２２や切り込み速度演算器２３等の機器から構成されている。
【００３４】
上記メインコントローラ２０のＡ／Ｄ変換器２２は、センサアンプ２１から送出されてきた電流検出センサ２０の検出値、すなわち現在のスピンドル負荷電流値I(t)をディジタル変換する。
【００３５】
上記メインコントローラ２０の切り込み速度演算器２３は、上記ディジタル変換された現在のスピンドル負荷電流値を基に、砥石１と切り込みテーブル１５の切り込み速度を演算する。また、その演算結果は、切り込み速度指令として、切り込みテーブル１５を駆動するためのＸ軸サーボモータ１６のサーボドライバ１６−１へ出力される。
【００３６】
上記切り込み速度演算器２３における切り込み速度の演算は、下記式１のI(t)に、現在のスピンドル負荷電流値I(t)を代入して、V(t)を算出するものである。尚、現在のスピンドル負荷電流値I(t)と目標電流値Itとが等しい場合は、あらかじめ設定された切り込みテーブル１５の基準切り込み速度が維持される。
【００３７】
V（ｔ）＝ｋ１｛［It−I(t)］＋ｋ２∫［It−I(t)］｝      …（１）
V（ｔ）：切り込み速度
I(t)  ：現在のスピンドル負荷電流値
It    ：目標電流値
ｋ１  ：比例ゲイン
ｋ２  ：積分ゲイン
上記式１の導出過程を説明すると、以下の通りである。
【００３８】
図５は、砥石１で円筒状のワーク３を内径研削するときの力の説明図である。同図において、Ｆｎ（Ｎ）は、砥石クイル８にかかるラジアル方向負荷、Ｆｔ（Ｎ）は、砥石１の回転方向にかかる負荷（スピンドル負荷）である。
【００３９】
以下の説明においては、砥石クイル８に対しｎＮのラジアル方向負荷がかかった時の単位時間当たりの研削量（定数）を、Ｕｇ（μｍ／Ｎ／ｔ）とする。また、砥石１とワーク３間の動摩擦係数をμとし、単位時間あたりの研削量をＧ（μｍ）とし、スピンドル負荷電流値をＩ（Ａ）とする。そうすると、以下の式１と式２が成立する。
【００４０】
Ｆｎ×μ＝Ｆｔ      …（２）
Ｆｎ×Ｕｇ＝Ｇ      …（３）
上記式２と式３より、
Ｆｔ／μ＝Ｇ／Ｕｇ      …（４）
Ｆｔ＝ｋＩ      …（５）
となる。但し、ｋは定数である。
【００４１】
上記式４に上記式５を代入すると、
ｋＩ／μ＝Ｇ／Ｕｇ      …（６）
となる。
【００４２】
そして、上記式６を変形すると、
ｋＩ／Ｇ＝μ／Ｕｇ      …（７）
となる。
【００４３】
ここで、単位時間あたりの研削量Ｇは切り込み速度Ｖであるから、上記式７は、下記式８のように書ける。
【００４４】
ｋ（Ｉ／Ｖ）＝（μ／Ｕｇ）      …（８）
次に、砥石１が一定の速度でワーク３を切り込むときの研削負荷、研削量について説明する。この説明では下記の表１のように物理量を定義する。
【００４５】
【表１】
2005279882.tif 000003
Ｘ（ｔ）は、
Ｘ（ｔ）＝Ｖｔ      …（９）
となる。
【００４６】
Ｇｇ（ｔ）は、
Ｇｇ（ｔ）＝Ｕｇ｛∫Ｆｎ（ｔ−１）｝      …（１０）
となる。但し、ｔ＝０から１までは研削量を０とする。
【００４７】
Ｆｎ（ｔ）は、
Ｆｎ（ｔ）＝Ｓ｛Ｘ（ｔ）−Ｇｇ（ｔ）｝      …（１１）
となる。但し、ｔ＝０から１までは研削量を０とする。
【００４８】
上記式１０に上記式９を代入すると、
Ｆｎ（ｔ）＝Ｓ［Ｘ（ｔ）−Ｕｇ｛∫Ｆｎ（ｔ−１）｝］      …（１２）
となる。但し、Ｆｎ（０）＝０、Ｆｎ（１）＝Ｓ｛Ｘ（０）｝とする。
【００４９】
ここで、上記式１１のＵｇに大、中、小の３通りの定数を代入したときの、Ｆｎ（ｔ）とＸ（ｔ）との関係、並びに、Ｕｇ（ｔ）とＸ（ｔ）との関係を示すと、図６、図７のようになる。
【００５０】
尚、図６において、左側の縦軸は、切り込み開始からｔ秒後の切り込み量、右側の縦軸は、ラジアル方向負荷に後述する切れ味定数を掛け合わせた単位時間あたりの研削量を示し、横軸は、切り込み時間の時間軸である。また、図７において、左側の縦軸は、切り込み開始からｔ秒後の切り込み量、右側の縦軸は、実際の研削量を示し、横軸は、研削時間の時間軸である。
【００５１】
図６からは以下の（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）の内容が読み取れる。尚、この図６において、グラフ（ａ）はＵｇを大（砥石の切れ味が良い場合）とした時、グラフ（ｂ）はＵｇを中（砥石の切れ味が良い場合と悪い場合の中間である場合）とした時、グラフ（ｃ）はＵｇを小（砥石の切れ味が悪い場合）とした時のものである。グラフ（ｄ）はテーブル切み込み設定量を示したものである。
【００５２】
（イ）  Ｕｇが小の時は、Ｆｎ（ｔ）が一定となるための切り込み時間が長くなり、Ｕｇが大の時は、その切り込み時間が短くなっている。Ｕｇは、砥石クイルにｎＮのラジアル負荷がかかったときの単位時間当たりの研削量であるから、このＵｇを一般にいわゆる砥石１の切れ味と定義することができる。そして、以下の説明ではこのＵｇを切れ味定数という。
【００５３】
（ロ）  砥石の切れ味の良し悪し（切れ味定数の大小）にかかわらず、砥石によるワークの切り込み開始から所定時間が経過するまで、単位時間当たりのラジアル方向負荷は増加する。このことは、図６中のグラフ（ａ）ではｔ＝０〜２前後、グラフ（ｂ）ではｔ＝０〜３．５前後、グラフ（ｃ）ではｔ＝０〜３前後のように、切り込み開始（ｔ＝０）から所定時間が経過するまでの間は、いずれのグラフも曲線的に増加していることから読み取れる。そして、ラジアル方向負荷により砥石クイルが撓むから、切り込み開始から所定時間を経過するまでの間は、ラジアル方向負荷の増加に応じて、砥石クイルの撓み量も増加する。
【００５４】
（ハ）  上記所定時間の経過後に、ラジアル方向負荷は一定に安定する。この点は、図６中のいずれのグラフ（ａ）（ｂ）（ｃ）も、上記のような曲線的な増加の後に、略水平横ばい状態となっていることから読み取れる。従って、上記所定時間の経過後は、ラジアル方向負荷の安定化に応じて、砥石クイルの撓み量も一定に安定する。
【００５５】
（二）  上記ラジアル方向負荷が一定に安定するまでの時間は、砥石の切れ味（切れ味定数）と密接な関係がある。すなわち、切れ味が良い場合と悪い場合では、悪い方が、ラジアル方向負荷が安定し難い傾向にあり、その安定までに時間がかかる。この点は、図６のグラフにおいて、切れ味の良いもの（グラフ（ａ））に比べて、切れ味の悪いもの（グラフ（ｃ））の方が、上記のような水平横ばい状態となるのに時間がかかっていることから読み取れる。
【００５６】
図７からは以下の（ホ）、（へ）、（ト）、（チ）の内容が読み取れる。尚、この図７において、グラフ（ａ）はＵｇを大（砥石の切れ味が良い場合）とした時、グラフ（ｂ）はＵｇを中（砥石の切れ味が良い場合と悪い場合の中間である場合）とした時、グラフ（ｃ）はＵｇを小（砥石の切れ味が悪い場合）とした時のものである。グラフ（ｄ）はテーブル切み込み設定量を示したものである。
【００５７】
（ホ）  砥石の切れ味の良し悪し（切れ味定数の大小）にかかわらず、一般に、テーブル切み込み設定量と、実際の研削量とには、所定の差が生じる。すなわち、実際の研削量の方が少なくなる。このことは、例えば、図７中のグラフ（ａ）のように切れ味の良い砥石では、切り込み量が０．０８ｍｍのときに、未だ０．０７ｍｍしか研削が行われていないことから読み取れる。そして、この所定の差の分だけ砥石クイルが撓むから、この所定の差が砥石クイルの撓む量に相当する。
【００５８】
（へ）  砥石の切れ味の良し悪し（切れ味定数の大小）にかかわらず、一般に、砥石クイルの撓み量（上記所定の差）は、切り込み開始から所定時間を経過するまで、所定の割合で増加する。このことは、図２中のいずれのグラフ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）も、最初に曲線的に増加している部分があるところから読み取れる。
【００５９】
（ト）  上記所定時間の経過後に、砥石クイルの撓み量の時間的な変化（増加）は、０に収束してなくなる。このことは、図２中のいずれのグラフ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）も、曲線的に変化した後に、直線状になっている点から読み取れる。
【００６０】
（チ）  砥石クイルの撓み量の時間的な変化が収束してなくなるまでの時間は、砥石の切れ味（切れ味定数）と密接な関係がある。すなわち、切れ味が良い砥石と悪い砥石とでは、悪い砥石の方が、砥石クイルの撓み量の時間的な変化が収束し難く、その収束に時間がかかる。この点は、図２のグラフ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、切れ味の良い砥石（グラフ（ａ））に比べて、切れ味の悪い砥石（グラフ（ｃ））の方が、長く時間をかけて直線状になることから読み取れる。
【００６１】
以上説明した通り、ラジアル方向負荷が一定に安定するまでの時間や、砥石クイルの撓み量の時間的な変化は、砥石の切れ味によって異なるが、本発明では、切れ味を一定と仮定して、砥石の撓み量を所望の値で一定に保持するための制御を行なう。これが本発明の基本的な考え方である。
【００６２】
上記基本的な考え方に従い、砥石の切れ味は一定と仮定すると、１個のワークを研削する間は、Ｆｎ＝ｋＩ（Ｆｎはラジアル方向負荷、ｋは定数、Ｉはスピンドル負荷電流である）となる。このことを利用して、本発明の実施形態では、１個のワーク研削中におけるスピンドル負荷電流値を検出し、その検出値に基づき切り込みテーブルの切り込み速度を調整することにより、スピンドル負荷電流値が常に所望の目標電流値となるように制御する。
【００６３】
以上のような制御を行なえば、上記Ｆｎ＝ｋＩとの関係から、研削中のＦｎ、すなわちラジアル方向負荷が一定となる。そして、研削中のラジアル方向負荷Ｆｎにより砥石クイルが撓むから、研削中のラジアル方向負荷Ｆｎが一定となれば、砥石クイルの撓み量も所望の値で一定に保持されるということになる。
【００６４】
以上より、本発明の実施形態では、以下の式１３すなわち前記式１に基づき、切り込み速度を調整制御する。
【００６５】
V（ｔ）＝ｋ１｛［It−I(t)］＋ｋ２∫［It−I(t)］｝      …式１３（＝式１）
V（ｔ）：切り込み速度
I(t)  ：現在のスピンドル負荷電流値
It    ：目標電流値
ｋ１  ：比例ゲイン
ｋ２  ：積分ゲイン
ところで、砥石クイル８のラジアル方向負荷が大きくなると、一般的には、それだけ余分に大きな力で砥石スピンドル７を回転させる作用が高周波モータ１１側に生じ、これによりスピンドル負荷電流値I(t)は増加する。
【００６６】
しかし、本実施形態の研削加工装置では、実際のスピンドル負荷電流値I(t)は目標電流値Itという所定の値で安定するように能動的に制御される。そして、このようにスピンドル負荷電流値I(t)が所定の値で安定するため、上述の通り、Ｆｎ＝ｋＩとの関係から、砥石クイル８のラジアル方向負荷が一定となり、砥石クイル８の撓み量も所望の値で一定に保持されるというものである。
【００６７】
前記式１３（＝式１）中の目標電流値（It）は、前述した定寸装置付属機器１８から出力される内径信号に基づき、以下のように設定変更される。尚、この設定変更は、定寸装置１７からメインコントローラ５側に出力される上記内径信号Ｓ１〜Ｓ５に基づき、同メインコントローラ５の工程切り換え器２４が行なう。
【００６８】
まず、第１粗研削完了信号Ｓ１がメインコントローラ５に入力されると、同メインコントローラの切り込み速度演算器２３では、上記式１中の現在の目標電流値（It）を第２粗研削目標電流値に変更する。
【００６９】
その後、第２粗研削完了信号Ｓ２がメインコントローラ５に入力されると、同メインコントローラの切り込み速度演算器２３では、目標電流値（It）として現在設定されている第２粗研削目標電流値を、それより低い値である第３粗研削目標電流に変更する。
【００７０】
さらに、第３粗研削完了信号がメインコントローラ５に入力されると、同メインコントローラの切り込み速度演算器２３では、目標電流値（It）として現在設定されている第３粗研削目標電流を、精研削開始電流値に変更する。
【００７１】
次に、上記の如く構成された図１の研削加工装置の動作について、図１と図２を基に説明する。
【００７２】
図１の研削加工装置で円筒状のワーク３の内径研削を行なうときは、主軸ユニット４のチャック部１４にワーク３をセットし、このワーク３の内径面側に砥石スピンドルユニット２の砥石１を配置させる。砥石１の配置動作は、切り込みテーブル１５とＺ軸テーブル１２の移動により行なうことができる。すなわち、図１の研削加工装置においては、切り込みテーブル１５をＸ軸方向へ所定量移動することにより、ワーク３を砥石１の端面と対向する位置に配置することができ、この状態で、Ｚ軸テーブル１２をＺ軸方向へ所定量移動することにより、砥石１をワーク３の内径面側に挿入配置させることができる。
【００７３】
上記のようにしてワーク３の内径面側に砥石１が配置されると、次に、ワーク３の内径面に向かって砥石１が相対的に接近移動し、その砥石１の外周面側でワーク３の内径面を切り込む動作、すなわち内径研削が行なわれる。この切り込み動作は、具体的には切り込みテーブル１５の移動により行なわれる。
【００７４】
また、図１の研削加工装置では、ワーク３内で砥石１をＺ軸方向に沿って往復運動させながら、その往復運動する砥石１の周面側でワーク１３の内径研削を行なうものとしている。その際、砥石１の往復運動は、Ｚ軸テーブル１２の往復移動により実現される。具体的には、メインコントローラ５から、Ｚ軸テーブルを移動させるための図示しないＺ軸サーボモータに対して、往復運動の実行指令が与えられると、Ｚ軸テーブル１２が往復運動する。
【００７５】
図８は、図１の研削加工装置で行われる内径研削の工程の詳細と、その各工程における切り込みテーブル１５と砥石１の切り込み量を示したものである。また、図９は、図８の内径研削の各工程における目標電流値と、その各工程における実際のスピンドル負荷電流を示したものである。
【００７６】
図８および図９において、Ｔ０の期間は、ワーク３の内径面側に配置された砥石１が相対的にワークの内径面に向かって急速に前進移動し接触するまでの過程である。Ｔ１の期間は、砥石１とワーク３の接触後に最初に行われる第１粗研削の工程である。Ｔ２の期間は、第１粗研削後に行われる第２粗研削の工程である。Ｔ３の期間は、第２粗研削後に行われる第３粗研削の工程である。Ｔ４の期間は、第３粗研削後に行われる精研削の工程である。Ｔ５の期間は、精研削後に行われる仕上げ研削の工程である。Ｔ６の期間は、仕上げ研削の完了後に、砥石１がＸ軸方向に沿って急速に後退移動して元の位置に戻る過程である。また、Ｔ２３の期間は、第２粗研削の完了から第３粗研削に入るまでの過程、Ｔ３４は、第３粗研削の完了から精研削に入るまでの過程、Ｔ４５は、精研削の完了から仕上げ研削に入るまでの過程である。
【００７７】
図８に示したように、図１の研削加工装置における内径研削は、粗研削、精研削、仕上げ研削という３工程に大別でき、さらに、粗研削は、第１粗研削、第２粗研削、第３粗研削という３工程に細分化されている。
【００７８】
図１の研削加工装置にあっては、上記のような内径研削の各工程のうち、特に第２粗研削と第３粗研削の実行中に、スピンドル負荷電流値I(t)がそれぞれの目標電流値It（It2若しくはIt3）と等しい一定の値で安定するように制御される。
【００７９】
すなわち、砥石クイル８のラジアル方向負荷Ｆｎ変動によって、現在のスピンドル負荷電流値I(t)が変動すると、その変動を吸収するように切り込みテーブル１５の切り込み速度が以下のように調整される。
【００８０】
メインコントローラ５の切り込み速度演算器２３は、ワーク３の内径研削中、現在のスピンドル負荷電流値I(t)に基づき上記式１のV(t)値を算出している。ここで、例えば、砥石クイル８のラジアル方向負荷Ｆｎが増し、現在のスピンドル負荷電流値I(t)が所定の目標電流値Itを少しでも越えると、上記式１のV(t)値は、基準切り込み速度より小さな値となる。そして、この小さな値、すなわち基準切り込み速度より遅い切り込み速度V(t)値は、切り込み速度指令値として、Ｘ軸サーボモータ１６のサーボドライバ１６−１に対して出力される。
【００８１】
そうすると、切り込みテーブル１５と砥石１の切り込み速度が低下し、この速度低下によって、砥石クイル８にかかるラジアル方向負荷Ｆｎの増加分は吸収され、スピンドル負荷電流値I(t)は目標電流値Itと等しくなるように安定する。従って、Ｆｎ＝ｋＩとの関係から、砥石クイル８のラジアル方向負荷Ｆｎは一定となり、砥石クイル８の撓み量も所望の値で一定に保持される。
【００８２】
図１の研削加工装置にあっても、内径研削中に砥石クイル８が撓むことは避けられないが、この砥石クイル８の撓み量は常時、所望の値で一定に保持されるから、図１の研削加工装置によると、砥石クイル８の撓み量の変動によるワーク３の円筒度のばらつきを防止することができる。
【００８３】
また、図１の研削加工装置によると、上記のように一定に保持される砥石クイル８の撓み量をあらかじめ見込んで、ワーク３に対し砥石１を傾けて内面研削を行なうことにより、砥石クイル８の撓みによるワーク内面のテーパ形状化を容易に防止することができ、円筒度のよいワークを得ることができる。
【００８４】
尚、砥石１を傾けてワーク３の内面研削を行なうためには、例えば、砥石スピンドルユニット２または主軸ユニット４のいずれか一方を、旋回テーブル等でＹ軸（Ｙ軸とはＺ軸とＸ軸に直角に交わる軸である）回りに旋回可能に構成すればよい。
【００８５】
図１の研削加工装置では、第２粗研削時の目標電流値としてIt2を設定し、また第３粗研削時の目標電流値についてはIt2より低いIt3を設定するものとした（図９参照）。このため、図９に示したように、第２粗研削時における実際のスピンドル負荷電流値は、It2という目標電流値付近で安定し、また、第３粗研削時における実際のスピンドル負荷電流値は、It3という目標電流値付近で安定するものとなっている。
【００８６】
第２粗研削が完了すると、目標電流値がIt2からそれより低いIt3へ設定変更されるため、第２粗研削の完了から第３粗研削に入るまでの過程（Ｔ２３の期間）では、現在のスピンドル負荷電流値I(t)が設定変更後の目標電流値It3になるまで、砥石１がワーク３の内径面から相対的に所定量後退する。これにより、第２粗研削の完了までに生じた砥石クイル８の撓みは消滅し、撓みのない砥石クイル８の状態で、砥石１による第３粗研削が開始される。
【００８７】
また、第３粗研削の完了から精研削に入るまでの過程（Ｔ３４の期間）でも、同様に目標電流値がIt3からそれより低いIt4へ設定変更されるため、その期間内で砥石１が所定量後退し、これにより、撓みのない砥石クイル８の状態で、砥石１による精研削が開始される。
【００８８】
さらに、精研削の完了から仕上げ研削に入るまでの過程（Ｔ４５の期間）でも、同様に目標電流値がIt4からそれより低いIt5へ設定変更されるため、その期間内で砥石１が所定量後退し、これにより、撓みのない砥石クイル８の状態で、砥石１による研削仕上げが開始される。
【００８９】
尚、上記実施形態では本発明をワークの内面研削に適用した例について説明したが、本発明をワークの外面研削に適用することを妨げるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態である研削加工装置の全体構成図。
【図２】図１の研削加工装置のブロック図。
【図３】図１の研削加工装置を構成する砥石スピンドルユニットの一例の断面図。
【図４】定寸装置の説明図。
【図５】柱状の砥石で円筒状のワークを内径研削するときの力の説明図。
【図６】式１１のＵｇに大、中、小の３通りの定数を代入したときの、Ｆｎ（ｔ）とＸ（ｔ）との関係を示すグラフの図。
【図７】式１１のＵｇに大、中、小の３通りの定数を代入したときの、Ｕｇ（ｔ）とＸ（ｔ）との関係を示すグラフの図。
【図８】図１の研削加工装置で行われる内径研削の工程の詳細と、その各工程における切り込みテーブルと砥石の切り込み量を示した説明図。
【図９】図８の内径研削の各工程における目標電流値と、その各工程における実際のスピンドル負荷電流を示した説明図。
【符号の説明】
【００９１】
１  砥石
２  砥石スピンドルユニット
３  ワーク
４  主軸ユニット
５  メインコントローラ
６  ケーシング
７  砥石スピンドル
８  クイル
９  砥石
１０  ボールベアリング
１１  高周波モータ
１２  Ｚ軸テーブル
１３  Ｚ軸サーボモータ
１４  チャック部
１５  Ｘ軸テーブル（切り込みテーブル）
１６  Ｘ軸サーボモータ
１６−１  サーボドライバ
１７  定寸装置
１７−１、１７−２  内径測定針
１８  定寸装置付属機器
２０  電流検出センサ（電流検出手段）
２１  センサアンプ
２２  Ａ／Ｄ変換器
２３  切り込み速度演算器
２４  工程切り換え器
Ｓ１  第１粗研削完了信号
Ｓ２  第２粗研削完了信号
Ｓ３  第３粗研削完了信号
Ｓ３  精研削完了信号
Ｓ５  仕上げ研削完了信号
It2   第２粗研削の目標電流値
It3   第３粗研削の目標電流値
It4   精研削の目標電流値
It5   仕上げ研削の目標電流値
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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