(57)【要約】【課題】新しい研削砥石がその寿命を終えるまで、テーパ量の測定を行うことなく、しかも砥石径やドレス時からの加工回数等の補正パラメータを加味した上で往復動範囲を調整し、高い精度でテーパ量を制御した加工を行うこと。【解決手段】ワークＷに設けられた加工孔Ｗａの内面を研削砥石Ｔを用いて研削する内面研削装置１０における研削砥石Ｔの往復動範囲を設定する内面研削パターン設定装置１３０において、研削砥石Ｔの往復動範囲を入力し、試験加工を行って研削砥石Ｔをドレスした後のテーパ量変化を検出し、往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行うドレス後の回数のうち少なくとも１つを補正し、試験加工を行って研削砥石Ｔの外径が変化した場合のテーパ量変化を検出し、往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行う砥石外径寸法のうち少なくとも１つを補正する制御部１００とを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに設けられた加工孔の内面を研削砥石を用いて研削する内面研削装置における上記研削砥石の往復動範囲を設定する内面研削パターン設定装置において、
上記研削砥石の往復動範囲を入力する入力部と、
試験加工を行って上記研削砥石をドレスした後のテーパ量変化を検出するドレス変化検出部と、
このドレス変化検出部の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行うドレス後の回数のうち少なくとも１つを補正するドレス変化補正部と、
試験加工を行って上記研削砥石の外径が変化した場合のテーパ量変化を検出する外径変化検出部と、
この外径変化検出部の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行う砥石外径寸法のうち少なくとも１つを補正する外径変化補正部とを備えていることを特徴とする内面研削パターン設定装置。
【請求項２】
ワークに設けられた加工孔の内面を研削する内面研削装置において、
上記加工孔内に挿入される研削砥石と、
この研削砥石を上記加工孔の内面に摺動させる回転駆動機構と、
上記研削砥石を上記加工孔の軸方向に沿って往復動させる直動駆動機構と、
上記研削砥石の軸方向の往復動範囲を制御する制御部とを備え、
上記制御部には、少なくとも１つの加工条件に基づいて定められた内面研削パターンが設定された内面研削パターン設定部が設けられていることを特徴とする内面研削装置。
【請求項３】
上記内面研削部は、
上記研削砥石の往復動範囲を入力する入力部と、
試験加工を行って上記研削砥石をドレスした後のテーパ量変化を検出するドレス変化検出部と、
このドレス変化検出部の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行うドレス後の回数のうち少なくとも１つを補正するドレス変化補正部と、
試験加工を行って上記研削砥石の外径が変化した場合のテーパ量変化を検出する外径変化検出部と、
この外径変化検出部の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行う砥石外径寸法のうち少なくとも１つを補正する外径変化補正部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の内面研削装置。
【請求項４】
ワークに設けられた加工孔の内面を研削砥石を用いて研削する内面研削装置における上記研削砥石の往復動範囲を設定する内面研削パターン設定方法において、
上記研削砥石の往復動範囲を入力する工程と、
試験加工を行って上記研削砥石をドレスした後のテーパ量変化を検出する工程と、
このテーパ量変化の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行うドレス後の回数のうち少なくとも１つを補正する工程と、
試験加工を行って上記研削砥石の外径が変化した場合のテーパ量変化を検出する工程と、
このテーパ量変化の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行う砥石外径寸法のうち少なくとも１つを補正する工程とを備えていることを特徴とする内面研削パターン設定方法。
【請求項５】
ワークに設けられた加工孔の内面を研削砥石により研削する内面研削方法において、
上記研削砥石の往復動範囲を入力する工程と、
試験加工を行って上記研削砥石をドレスした後のテーパ量変化を検出する工程と、
このテーパ量変化の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行うドレス後の回数のうち少なくとも１つを補正する工程と、
試験加工を行って上記研削砥石の外径が変化した場合のテーパ量変化を検出する工程と、
このテーパ量変化の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行う砥石外径寸法のうち少なくとも１つを補正する工程と、
この工程により求められた内面研削パターンを記憶させる工程と、
記憶された上記内面研削パターンに基づいて、上記研削砥石による内面研削を行う工程とを備えていることを特徴とする内面研削方法。
【請求項６】
コンピュータを動作させるためのプログラムにおいて、
研削砥石を用いて研削する内面研削装置における上記研削砥石の往復動範囲を設定する内面研削パターン設定装置において、
ワークに設けられた加工孔の内面を研削する研削砥石の往復動範囲を入力させる入力手段と、
試験加工を行って上記研削砥石をドレスした後のテーパ量変化を検出させるドレス変化検出手段と、
上記テーパ量変化の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行うドレス後の回数のうち少なくとも１つを補正させるドレス変化補正手段と、
試験加工を行って上記研削砥石の外径が変化した場合のテーパ量変化を検出させる外径変化検出手段と、
上記テーパ量変化の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行う砥石外径寸法のうち少なくとも１つを補正させる外径変化補正手段とを備えていることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔の内径加工を行う内面研削パターン設定装置、内面研削装置、内面研削パターン設定方法、内面研削方法及びプログラムに関し、特に多数のワークを高い精度で、かつ、能率よく加工できる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、金属材製のワークに丸孔を形成する際に用いられる内面研削装置が知られている。内面研削装置は、予め設けられたガイド孔を円柱状の砥石で研削しながら内径を広げてゆき、所望の内径に到達した時点で加工を終了する装置である。製品によっては特に高い円筒度（テーパ量が小）が要求される場合があるものの、内面研削は剛性の低い機構を用いることになるため、例えば、砥石形状をテーパ形状に変えたり、ワーク軸の旋回、砥石軸の旋回、オシレーション速度や位置を変えたりする等の方法がとられている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
一方、砥石は、その外径が小さくなるほど切れ味が上がるという傾向がある。また、砥石は定期的に表面をドレスすることになるが、このドレス直後は切れ味が悪く、加工するにつれ切れ味が上がるという傾向がある。また、研削砥石とワークとの摩擦によって発生する熱条件等の加工条件によっても加工能率が変化する。
【０００４】
このように加工条件が複雑に変化する状況下で一定のテーパ量を保つためには、砥石の往復動範囲等の加工条件を調整する必要がある。例えば、数個ずつ加工終了した後にワークのテーパ量を測定し、許容範囲を外れた不良品が出た時点で加工条件を変更する方法が考えられる。しかしながら、不良品が出るため歩留りが悪かった。また、加工条件の設定変更も作業者の経験と勘に頼らざるを得ず、必ずしも最適な加工条件での研削を行うことができなかった。さらに、加工条件を変えるたびに加工作業を停止することになるため、自動化できず生産効率が悪かった。
【０００５】
一方、加工中に自動的にワーク内にプローブを挿入し、テーパ量を測定し、フィードバックをかけることで往復動範囲を調整し、テーパ量を制御することが考えられる（インプロセス制御）。
【特許文献１】特公平０７−００９７８４号公報
【特許文献２】特開平０８−２８１５４０号公報
【特許文献３】特許３３４５９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した内面研削装置では、次のような問題があった。すなわち、インプロセス制御では、自動的にテーパ量を制御することができるものの、計測のための時間を要し、全体の加工時間が大きくなる虞がある。
【０００７】
そこで本発明は、新しい研削砥石がその寿命を終えるまで、テーパ量の測定を行うことなく、しかも砥石径やドレス時からの加工回数等の補正パラメータを加味した上で往復動範囲を調整し、高い精度でテーパ量を制御した加工を行うことができる内面研削パターン設定装置、内面研削装置、内面研削パターン設定方法、内面研削方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の内面研削パターン設定装置、内面研削装置、内面研削パターン設定方法、内面研削方法及びプログラムは次のように構成されている。
【０００９】
ワークに設けられた加工孔の内面を研削砥石を用いて研削する内面研削装置における上記研削砥石の往復動範囲を設定する内面研削パターン設定装置において、上記研削砥石の往復動範囲を入力する入力部と、試験加工を行って上記研削砥石をドレスした後のテーパ量変化を検出するドレス変化検出部と、このドレス変化検出部の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行うドレス後の回数のうち少なくとも１つを補正するドレス変化補正部と、試験加工を行って上記研削砥石の外径が変化した場合のテーパ量変化を検出する外径変化検出部と、この外径変化検出部の検出結果に基づいて、上記往復動範囲の補正量、補正の回数、補正を行う砥石外径寸法のうち少なくとも１つを補正する外径変化補正部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、新しい研削砥石がその寿命を終えるまで、テーパ量の測定を行うことなく、しかも砥石径やドレス時からの加工回数等の補正パラメータを加味した上で往復動範囲を調整し、高い精度でテーパ量を制御した加工を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態に係る内面研削装置１０を模式的に示す断面図、図２は内面研削装置１０における研削砥石ＴとワークＷとの位置関係を示す断面図である。なお、図中Ｗは内面研削装置１０を用いて加工を行うワーク、ＷａはワークＷに設けられた加工孔、Ｔは研削砥石を示している。内面研削装置１０では、例えば１つの研削砥石Ｔで４００個のワークＷの内径３ｍｍの加工孔Ｗａの内面研削を行うことで、研削砥石Ｔの寿命となることを想定している。
【００１２】
内面研削装置１０は、ワークＷを支持するとともに図１中Ｒ１方向に回転させる支持回転機構２０と、この支持回転機構２０に対向して配置され、クイルＫを介して研削砥石Ｔを支持し、加工孔Ｗａの内面に図１中Ｒ２方向に回転させながらその外周面を摺動させる回転駆動機構３０と、この回転駆動機構３０を軸方向に往復動（オシレーション）させることで、研削砥石Ｔを加工孔Ｗａの軸方向に沿って往復動させる直動駆動機構４０と、これら支持回転機構２０、回転駆動機構３０、直動駆動機構４０とを連係制御する制御部１００とを備えている。
【００１３】
制御部１００は、外部から入力された各種加工条件を記憶されるメモリ１１０と、このメモリ１１０から読み出した各種加工条件にしたがって支持回転機構２０、回転駆動機構３０、直動駆動機構４０を駆動する駆動部１２０と、メモリ１１０に入力するための各種加工条件を設定する内面研削パターン設定装置１３０とを備えている。
【００１４】
内面研削パターン設定装置１３０は、加工条件が記憶されるパターンメモリ１３１と、試行研削を行い設定を行うための設定用制御部１３２と、加工条件を修正する修正部１３３とを備えている。設定用制御部１３２には、内面研削パターンを求めるためのプログラムが読み込まれている。
【００１５】
このように構成された内面研削装置１０では、先に内面研削パターンを最適化し、この最適化された内面研削パターンをパターンメモリ１３１に設定した後、内面研削パターンに基づいて内面研削が行われる。なお、この内面研削装置１０では、ドレス（研削砥石Ｔの目立て及び成形）からの加工回数と、研削砥石Ｔの外径寸法をパラメータとして、最適化を行う。また、研削砥石Ｔの往復動範囲Ｌは、往復動量は一定であるため、前進端位置を決めることによって規定される（図２参照）。
【００１６】
なお、予め砥石径ランク切替点パラメータＡ〜Ｉを任意に定める。
【表１】
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内面研削パターンの最適化は、設定用制御部１３２に読み込まれたプログラムからの指令により図３及び図４に示すフローにしたがって行われる。最初に加工精度調整を行う（ＳＴ１０）。加工精度の調整は、加工条件、ドレス条件、砥石選択等を過去の加工実績等に基づいて行う。次に、ワークＷのテーパ量が許容範囲内となるような初期の往復動範囲Ｌを過去の加工実績等に基づいて設定する（ＳＴ１１）。
【００１７】
次に、設定された条件下で第１次予備試験加工を行う（ＳＴ１２）。第１次予備試験加工は、予め設定されたドレスインターバル（ドレスを行ってから次のドレスを行うまでの加工個数Ｎ）にしたがって、Ｎ個のワークＷの研削加工を行い、加工精度及びテーパ量のデータを採取する（ＳＴ１２）。ここで、加工精度とテーパ量の変化度を確認し（ＳＴ１３）、加工精度が許容範囲外であればＳＴ１０に戻る。また、加工精度が許容範囲内で、かつ、テーパ量の変化度が基準値以下であればドレスからの加工回数はパラメータとならないことから後述するＳＴ２０に進む。また、加工精度が許容範囲内で、かつ、テーパ量の変化度が基準値以上であれば第１次試験加工を行う（ＳＴ１４）。
【００１８】
第１次試験加工においては、ドレス後のテーパ量の変化度に基づいて最適な補正切替点パラメータα１〜α５を決定する。補正切替点パラメータα１〜α５は、補正を行うポイント（ドレス後の加工個数）である。例えば、下記のような補正切替点パラメータα１〜α５が得られる。ここでは、Ｎｏ．１とはドレス後の１個目の加工を示している。修正部１３３では、得られた補正切替点パラメータα１〜α５に基づいて加工条件を修正する。
【表２】
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このようにして補正切替点パラメータα１〜α５を定め、この補正切替点パラメータα１〜α５に基づいて、第１次予備試験加工と同様の第１次確認試験加工を行ってデータを採取し（ＳＴ１５）、テーパ量の変化度が改善されたか否かを確認する（ＳＴ１６）。図５は補正を行わない場合の加工個数とテーパ量との関係を示すグラフである。ドレスは１８個おきに行っている。図６は補正を行った場合の加工個数とテーパ量との関係を示すグラフである。図６に示すように補正切替点パラメータα１〜α５に基づいて補正を行ったことでテーパ量が改善されていればＳＴ２０に進み、改善されていなければＳＴ１４に戻る。
【００１９】
第２次予備試験加工は、少なくとも３種類の砥石径を有する研削砥石Ｔで、ワークＷの研削加工を行い、加工精度及びテーパ量のデータを採取する（ＳＴ２０）。３種類の砥石径は、例えば、最大使用砥石径・最小使用砥石径・中間砥石径のものを用いる。
【００２０】
ここで、加工精度とテーパ量の変化度を確認し（ＳＴ２１）、テーパ量の変化度が基準値以下であれば終了する。また、テーパ量の変化度が基準値以上であれば第２次試験加工を行う（ＳＴ２２）。
【００２１】
第２次試験加工においては、砥石径の変化によるテーパ量の変化度に基づいて最適な往復動位置補正値を決定する。
【００２２】
往復動位置補正値は、切替点パラメータα１〜α５と砥石径ランク切替点パラメータとの組合せに応じて、修正部１３３において算出される。
【００２３】
上述した砥石径ランク切替点パラメータに基づいて、第２次予備試験加工と同様の第２次確認試験加工を行ってデータを採取し（ＳＴ２３）、テーパ量の変化度が改善されたか否かを確認する（ＳＴ２４）。改善されていなければＳＴ２２に戻り、改善されていればＳＴ３０に進む。
【００２４】
最終的には、補正切替点パラメータα１〜α５及び砥石径ランク切替点パラメータＡ〜Ｉに基づく往復動位置補正値が内面研削パターンとして下記のように得られる。
【表３】
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第１次試験加工及び第２次試験加工によって得られた往復動位置補正値が含まれる内面研削パターンをパターンメモリ１３１に記憶させる（ＳＴ３０）。
【００２５】
次に、製品となるワークＷを製造するための内面研削を行う。メモリ１１０にパターンメモリ１３１から内面研削パターンを読み込む。これにより、各種加工条件が上述したようにして最適化された内面研削パターンが設定される。そして、このメモリ１１０から読み出した各種加工条件にしたがって支持回転機構２０、回転駆動機構３０、直動駆動機構４０が駆動される。
【００２６】
駆動が開始されると、往復動範囲、ドレスからの回数、砥石径等によって自動的に往復動範囲Ｌが往復動位置補正値に基づいて調整されてゆき、研削砥石Ｔが最大外径から最小外径となるまで、加工精度及びテーパ量の変化度等をインプロセスで計測することなく、研削加工を行うことができる。このため、加工時間を短縮することができる。
【００２７】
上述したように、本実施の形態に係る内面研削装置１０によれば、テーパ量の変化度を基準値以下とするために、砥石径及びドレスからの回数と砥石切れ味との関係に着目することで、安定したテーパ精度を確保しながら連続加工が可能となる。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、先にドレスからの回数によるテーパ量変化度を設定してから、砥石外径によるテーパ量変化度を設定したが、逆の手順を用いても良い。また、一方のみを設定してもよい。さらに、テーパ量変化度に与える他の要因があれば、調整を行って設定するようにしても良い。
【００２９】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明の一実施の形態に係る内面研削装置の構成を一部断面にして模式的に示す説明図。
【図２】同内面研削装置における研削砥石とワークとの位置関係を示す断面図。
【図３】同内面研削装置に組み込まれた内面研削パターン設定装置の内面研削パターン設定フローの第１段階を示す説明図。
【図４】同内面研削パターン設定フローの第２段階を示す説明図。
【図５】補正前のテーパ変化量度合いを示すグラフ。
【図６】補正後のテーパ変化量度合いを示すグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
１０…内面研削装置、１００…制御部、１３０…内面研削パターン設定装置、１３１…パターンメモリ、１３２…設定用制御部、１３３…修正部、Ｔ…研削砥石、Ｗ…ワーク、Ｗａ…加工孔、Ｋ…クイル。
【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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