(57)【要約】【課題】  省エネに貢献する回転加工装置の制御方法を提供する。【解決手段】  砥石などの回転加工ツールを回転させるモータなどの駆動機構の制御は、無負荷の時間帯を、駆動機構への通電を停止して回転加工ツールを惰性回転させる通電停止時間と、次のワークに対する加工を開始する時点で前記回転加工ツールが定常回転数に復帰するように駆動機構へ通電する立ち上げ時間に分け、この立ち上げ時間を前記駆動機構に流れる瞬間最大電流値が閾値を超えない範囲で短くする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工する回転加工ツールを回転せしめる駆動機構への通電を制御する回転加工装置の制御方法において、
前記駆動機構への通電の制御は、無負荷の時間帯を、駆動機構への通電を停止して回転加工ツールを惰性回転させる通電停止時間と、次のワークに対する加工を開始する時点で前記回転加工ツールが定常回転数に復帰するように駆動機構へ通電する立ち上げ時間に分け、この立ち上げ時間を前記駆動機構に流れる瞬間最大電流値が閾値を超えない範囲で短くすることを特徴とする回転加工装置の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の回転加工装置の制御方法において、前記無負荷の時間帯はワークに対する加工が完了した後から次のワークに対する加工を開始するまでの間、
複数の回転加工ツールが順番に稼働している際にそのうちの少なくとも１つが不稼働となる時間帯、若しくは回転加工ツールが組み込まれたラインが停止しその後当該回転加工ツールを再稼働させるまでの間であることを特徴とする回転加工装置の制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の回転加工装置の制御方法において、前記駆動機構は直接駆動または間接駆動の電動モータであることを特徴とする回転加工装置の制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の回転加工装置の制御方法において、前記間接駆動の電動モータはベルトドライブ式であり、ベルトを駆動するプーリ間のテンションとアライメントが管理されることを特徴とする回転加工装置の制御方法。
【請求項５】
請求項１に記載の回転加工装置の制御方法において、前記ワークは外表面を研削加工される円筒状及び／または円盤状ワークであることを特徴とする回転加工装置の制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の回転加工装置の制御方法において、前記ワークは無段変速機構のプーリシャフトであることを特徴とする回転加工装置の制御方法。
【請求項７】
請求項１に記載の回転加工装置の制御方法において、前記瞬間最大電流値が閾値を超えた場合には、システム停止信号を発することを特徴とする回転加工装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転加工ツールを回転させてワークを加工する回転加工装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転慣性力の大きな砥石（回転加工ツール）の回転によって例えば歯車を研削する場合、歯車研削用砥石は砥石回転用電動機により回転駆動されるとともに、被研削歯車は被研削歯車回転用電動機により回転駆動されるが、この際、砥石と被研削歯車とは、相互に噛み合った状態で、整合し合った回転位相を保ちつつ同期回転されなければならないため、旧来砥石と被研削歯車の回転始動時より、砥石と被研削歯車とが、互いに整合し合った回転位相をたもちつつ同期回転しうるように、極めて複雑な制御回路に頼って砥石および被研削歯車の回転を制御している。
【０００３】
しかし、従来の歯車研削装置においては、制御回路が複雑であるばかりでなく、砥石と被研削歯車との回転位相を整合させて同期回転を開始する作業の都度、慣性の大きい砥石を停止状態から始動させなければならないため、砥石を支持して回転させる砥石支持軸や砥石回転用電動機には大きな負担がかかっている。
【０００４】
そこで、特許文献１（特開昭５８−１８６５２３号公報）が提案されている。この特許文献１には、砥石を回転させた状態のまま、簡単な制御装置により、被研削歯車の回転位相を砥石の回転位相に整合させた上、被研削歯車を砥石に対して同期回転させることができる歯車研削装置を提案している。
【０００５】
また、ＣＶＴ（無段変速機）のプーリシャフト（固定側）の面加工なども砥石を使用し、定常（定格）回転させて加工している。
ＣＶＴは従来の自動変速機より部品点数が少なく軽量であり、燃費もいいことから飛躍的に普及している。ＣＶＴには各種形式が存在するが、現在最も普及しているのは機械式金属ベルトドライブタイプである。この金属ベルトドライブタイプＣＶＴは、変速機構、制御用オイルポンプ、発進クラッチ、前後切替機構から成り立っている。変速機構は金属Ｖ字型ベルトと２つのプーリから成り立っている。金属ベルトは薄いスチール製の先端Ｖ字型エレメント数百個と、そのエレメントを両側から挟みつける薄いスチール製積層リング１０枚組２セットから成り立っている。プーリは駆動力を伝えるドライブ側と車輪に出力を伝えるドリブン側の２つで、各々制御用オイルポンプからの油圧により溝幅を変更できる。金属ベルトは各プーリにかけられ、金属ベルトのエレメントはプーリのＶ字溝の傾斜角面（シーブ面）にフィットするようになっている。プーリに接触しているのはＶ字型エレメントの側面で、スチール製積層リングはプーリに接触していない。
【０００６】
ＣＶＴのプーリ加工について特許文献２（特開２００４−３４５０５７号公報）が提案されている。
この特許文献２には、シーブ面を研削する時の段取りを省いて、シーブ面の研削効率の向上を図るために、シーブ面を研削するときには、円板背面支持機構により円板部の背面を支え、軸を研削する時には、円板背面支持機構を待避させる。研削治具は、シーブ面を研削する時に円板部の背面を支える円板背面支持機構を備え、この円板背面支持機構は、円板部とともに回転可能な回転支持手段と、この回転支持手段を待避位置から使用位置へ移動させ、使用後は移動手段で待避位置へ戻すようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１８６５２３号公報
【特許文献２】特開２００４−３４５０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
回転砥石などの回転加工ツールを用いて連続して複数のワークを加工する場合、加工時の回転加工ツールの回転数は常に一定でなければならない。このため、ワークとワークの加工間隔が短い場合には、図５に示すように、加工時、非加工時を問わず定常回転させておくのが効率的である。
一方、ワークとワークの加工間隔が長い場合には、非加工時に定常回転させておくのは無駄である。しかしながら加工間隔が極端に長くない場合に、慣性モーメントの大きな回転砥石を停止させたり極端に低速回転まで落とすと、定常回転になるまでに時間と大きなエネルギーが必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の目的は既存の加工装置やシステムから無駄を除くことである。回転加工装置、とりわけ加工面を最終仕上げする回転砥石による研削・研磨工程は、連続的な加工作業であり、砥石の慣性モーメントが大きく、負荷の有無（ワーク加工の有無）に拘わらず定速回転させており、無駄な電力消費があった。
【００１０】
以下の（表１）を参照すると、装置の各パートの電力消費を分析しても、駆動部では（液温調除く）砥石軸モータの消費電力が極めて大きいことが明白である。更にその消費電力を測定すると、常に定速回転しているため、無負荷時も電力を消費している。そこで、本願発明は無負荷時の通電を停止したり、或いはパーシャル回転させるなど回転加工ツールに回転変動機能を持たせ節電を図る。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
即ち本発明の構成は、ワークを加工する回転加工ツールを回転せしめる駆動機構への通電を制御する回転加工装置の制御方法において、前記駆動機構への通電の制御は、無負荷の時間帯を、駆動機構への通電を停止して回転加工ツールを惰性回転させる通電停止時間と、次のワークに対する加工を開始する時点で前記回転加工ツールが定常回転数に復帰するように駆動機構へ通電する立ち上げ時間に分け、この立ち上げ時間を前記駆動機構に流れる瞬間最大電流値が閾値を超えない範囲で短くした。
【００１３】
本願では加工機を保護するために最大瞬間電流値を設定し、その値を超えない範囲で、且つ消費電力がほぼ最小となる立ち上げ時間を事前に確認しておき、その余の時間については駆動源への通電を停止する。
したがって、回転砥石の場合、駆動源電源を通電停止とすると、その瞬間から砥石の回転数は徐々に低下し、最終的には砥石は停止する。継続的に加工を実施する場合は、砥石が完全停止する前に定常回転に戻すようにしなければならない。つまり設定した最大瞬間電流値（閾値）を超えない範囲でより短い時間で、砥石を定常回転に戻す。最近では回転数低下中の砥石の回転数をモニターし、インバータ（制御装置）でモータと砥石を同期させ、定常回転に戻す手法もとられている。
回転加工ツールの定常回転復帰時間と消費電力は単純な相関はなく、個々の装置について設定した最大瞬間電流値（閾値）を超えない範囲で、消費電力がほぼ最小となるモータ停止時間と定常回転復帰時間の組み合わせを決定する。
【００１４】
加工工程で一番時間の長い無負荷状態は、ワークの加工完了から次の未加工ワークをセットする工程である場合が多い。これまで、この工程は不稼働無負荷で、ワークを加工しないにも拘わらず回転加工ツールは定常回転していた。この工程の回転加工ツールの駆動源を通電停止にできれば、消費電力削減が可能となる。
そこで、本発明における無負荷の時間帯としては、例えば、ワークに対する加工が完了した後から次のワークに対する加工を開始するまでの間、複数の回転加工ツールが順番に稼働している際にそのうちの少なくとも１つが不稼働となる時間帯、若しくは回転加工ツールが組み込まれたラインが停止しその後当該回転加工ツールを再稼働させるまでの間が挙げられる。
【００１５】
本願発明では駆動方式は問わず、直接駆動でも間接駆動でもよく間接駆動ではベルトドライブ、チェーンドライブ、ギヤドライブなど公知のどのような駆動形式でもよい。
具体的な駆動機構としては、直接駆動または間接駆動の電動モータが挙げられる。この電動モータは例えばベルトドライブ式であり、ベルトを駆動するプーリ間のテンションとアライメントが管理されるものが考えられる。
これまでの常に定常回転させている状態では、それほど問題とならないが、本願にあっては間接駆動とりわけベルトドライブでは、プーリ間のテンションとアライメントを定期的に測定し、許容範囲内に管理しなければならない。これは、不稼働無負荷で回転加工ツールの駆動源を通電停止することによる駆動力のない状態と、負荷のない定常回転状態と、負荷の有る定常回転状態の３つのパターンが存在し、ベルトの状態変化がこれまでより大きくなるからである。
【００１６】
前記ワークとしては、外表面を研削加工される円筒状または円盤状ワーク、具体的には無段変速機構のプーリシャフトが挙げられる。
ＣＶＴのプーリシャフトは鍛造され基本的な加工が行われた後、熱処理が施され、最終的面仕上げの研削加工が、円形砥石により実施される。熱処理後のプーリシャフトは表面硬化しているため、円形砥石などでなければ表面加工は難しい。
【００１７】
また、前記瞬間最大電流値が閾値を超えた場合には、システム停止信号を発することが好ましい。
装置の稼働中に不具合が発生する可能性がある。例えばベルトの管理は装置が停止していなければ実施できない。そこで、本発明では日常的に装置の状態をモニターする場合に連続してモニターしやすく、簡単に実施できる回転駆動装置の電流値をモニターすることとした。
これにより例えば、駆動系、電装系などに不具合が発生し、過大電流が流れた場合は、装置にシステム停止信号を発し、装置を停止させ装置やワークを保護することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る回転加工装置の制御方法によれば、無駄な電力消費を抑えることができ、且つ回転加工装置に大きな電流が流れることなく機械や部品の損傷を招くことなく、定格回転数に戻すことができ、ワーク加工も効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る制御方法を適用した回転加工装置をＣＶＴ（無段変速機）の部品の研削に応用した例を示す平面図
【図２】本発明に係る制御方法を適用した回転加工装置の回転数および消費電力と加工経過時間との関係を示すグラフ
【図３】本発明に係る制御方法を適用した回転加工装置の通電停止時間及び立ち上げ時間と回転数との関係を示すグラフ
【図４】本発明に係る制御方法を適用した回転加工装置の再始動加速時間、消費電力及び瞬間最大電流値の関係を示すグラフ
【図５】従来の回転加工装置の回転数および消費電力と加工経過時間との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示すように、本発明に係る制御方法を適用した回転加工装置は、３台の回転加工装置１０、２０、３０を連続して配置している。
回転加工装置１０はＣＶＴのプーリを構成する部材Ｗの軸の中間部Ｗ１を研削し、回転加工装置２０はＣＶＴのプーリを構成する部材Ｗのプーリに寄った大径部Ｗ２を研削し、回転加工装置３０はＣＶＴのプーリを構成する部材のシーブ面を研削する。尚、図において中間部Ｗ１より右側の小径軸部についても同様の研削加工が施される。
ワークＷは上記装置を順に移動することで全体が研削される。
【００２１】
各回転加工装置１０、２０、３０は、加工テーブル１と芯押しと主軸を有するワークテーブル２を備え、加工テーブル１上には回転砥石３を備えた砥石台４がワークテーブル２に向かって進退可能に配置され、砥石台４には砥石軸用プーリ５が設けられ、またインバータ６によって制御される駆動用モータ７の駆動プーリ８と前記砥石軸用プーリ５との間にベルト９が張設され、駆動用モータ７の回転駆動力を回転砥石３に伝達する構造になっている。
【００２２】
図２（ａ）は上記の回転加工装置の１つの加工パターン（回転加工装置の回転数、消費電力、加工経過時間）を示すグラフであり、具体的な加工はＣＶＴのプーリシャフトのシーブ面または軸面の研削である。３台の装置の加工パターンはほぼ同一のため、１つの装置について説明する。
【００２３】
加工パターンは加工時間帯と無負荷時間帯からなり、無負荷時間帯とはワークに対する加工が終了し、新たな未加工のワークに加工を開始するまでの時間を指す。
本願発明にあっては無負荷時間帯を図３に示すように、モータ停止時間と立ち上げ時間に分けている。
【００２４】
立ち上げ時間は回転数が低下した砥石の回転数を未加工のワークの加工開始時に定常回転まで上昇させるのに必要な時間であり、図４に示すように、この時間を短くすればモータ停止時間が長くなり消費電力は少なくなる。しかしながら、立ち上げ時間を短くすると急激に瞬間最大電流値が大きくなり、ベルトなどの装置の構成部品やワークに作用する力が変化し、構成部品の寿命が短くなりまたワークが傷つくおそれがある。
【００２５】
そこで、許容できる瞬間最大電流値として予め閾値を設定し、この閾値を超えない範囲でできるだけ立ち上げ時間を短くする。この最適立ち上げ時間は、ワークの種類、形状、回転加工装置の種類、定常回転数などによって異なる。
プーリシャフトを研削する場合の一例を挙げると、瞬間最大電流値の閾値は９０アンペア／秒であり、無荷時間帯が２９秒の場合、立ち上げ時間として好ましいのは１０〜１２秒であった。
【００２６】
上記実施例では、無負荷時間帯の例としてワークの加工が終了してから次の未加工ワークの加工を開始するまでを挙げたが、これ以外にも、３台の回転加工装置のうちの１台にドレスを施している間、残りの２台はワークの加工を停止するので無負荷状態となる。この場合には図２（ｂ）に示すパターンを採用する。
【００２７】
即ち、回転砥石は湿った状態になると研削能力が低下するため、常に乾燥させた状態を維持する必要がある。ドレスが施されていない残りの２台の装置の回転砥石の回転数が一定値以下に低下すると水分を吸着し、研削能力が低下するおそれがある。
そこで、残りの２台については一定値（２０００ｒｐｍ）以上を保って水切りを行う。
【００２８】
ドレスによって砥石表面を再生する作業は、頻繁に行われる。したがって、加工パターンとしては、図２（ａ）と（ｂ）を組み合わせたものが考えられる。
【００２９】
また、回転加工装置が無負荷状態になるパターンとしては、何らかの理由で製造ラインが停止した場合である。この場合は運転再開の時期が分からないため、設定された時間までは図２（ｂ）に示すパターンとなるが、設定時間を過ぎた時点で、モータへの通電を停止する。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係る回転加工装置の制御方法は、例えばＣＶＴのプーリシャフトのシーブ面を研削する回転加工装置の制御方法として利用される。
【符号の説明】
【００３１】
１０、２０、３０…回転加工装置、
１…加工テーブル、２…ワークテーブル、３…回転砥石、４…砥石台、５…砥石軸用プーリ、６…インバータ、７…駆動用モータ、８…駆動プーリ、９…ベルト、
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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