JPS6028635B2 - 温度補正機能を有する定寸装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作物の外径寸法を加工中に測定し、工作物が
所定の寸法になったことを検出して定寸信号を出力する
定寸装置に関するもので、その目的とするところは、加
工熱等による工作物の熱膨張に応じて発生する工作物の
軸線方向の伸びによって定寸動作点を補正し、工作物の
定寸精度を温度変化に影響されることなく高精度に確保
することにある。

一般に、研削盤等に使用される定寸装置は、加工中の工
作物の外蓬寸法を測定ヘッドで測定し、この測定ヘッド
より出力される工作物の外蚤寸法に応じた測定信号を予
め設定された設定電圧と比較し「測定信号が設定電圧を
下回ったことにより定寸信号を出力するようになってい
る。

ところで工作物は研削加工等に伴って発生する加工熱に
より熱膨張するため、この状態で工作物の外蓬寸法を測
定して加工を行うと、実際に加工された工作物の外燈寸
法は定寸より熱膨張した分だけ小さくなり、工作物の外
径寸法を高精度に確保することができない。従釆、この
ような欠陥に対処するために、測定ヘッド上に工作物外
周面の温度を測定する温度検出器を設け、この温度検出
器の出力により測定ヘッドから出力される測定信号を補
正して、定寸動作点をずらすものが提案されているが、
このものにおいては、工作物外周面の温度により測定信
号を補正しているため、工作物の材質変更により熱膨張
率が変化し熱膨張による定寸増大量が変化すると正確な
補正ができないだけでなく、温度検出器が工作物外周面
に当接した位暦に設けられているため、温度検出器が摩
耗しやすく、またクーラント液の飛散による温度測定誤
差が生じやすい欠点があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、工作物の熱
膨張によって心押台センタが後退できるように構成する
とともに、この心押台センタの後退量を心押台の後端部
に鼓設した変位検出装置によって検出するようにしたこ
とを特徴とするものである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において１０‘よ図略のベッド上に案内されたテ
ーブルで、このテーブル１０上の左端には主軸台１１が
戦瞳されている。そして．この主軸台１１には主軸セン
タ１２が欧着された主軸】３が軸架されており、モータ
１４によって回転駆動されるようになっている。また、
主軸１３の先端面には工作物Ｗの端部と係合するドライ
ブピン１５が突設されている。一方、テーブル軍Ｑ上の
右端にはＬ心押台１６が載暦されており、この心押台１
６には「心押台センタ亀７が核着されたセンタスリーブ
翼８が鞠架され、心押台１６に固着されたキー１９とセ
ンタスリーブ１８１こ形成されたキー溝２０とによって
軸万向運動のみが許容されている。

このセンタスリーブ１８と心押台１６との間には押出
手段を構成するスプリング２１が縄設され、心押台セン
ター７が工作物Ｗ側へ押圧されている。これにより工作
物Ｗは挟持され、前記ドライブピン１５により回転され
る。そしてもこの状態で砥石車２２を工作物Ｗ側へ所定
量送り込み「工作物Ｗの藤線方向へ所定の範囲でトラバ
ース運動を行わせることにより〜工作物Ｗの外周面が研
削加工される。また「前記心押台１６の後部には、可動
部である可動コァ２３ａの位置変化で変位を検出する差
敷変圧器２３が変位検出装置として固着されており、こ
の差動変圧器２３の可動コア２３ａは連結腕１８ａを介
してセンタスリーブ富蟹の後端部、第１図において右端
部に連結されている。したがって、差動変圧器２３の可
動コア２３ａは心押台センタ軍７〜センタスリーブ亀８
と連動して移動され、心押台センタ１７の軸万向移動が
差動変圧器２３によって検出される。さらに、テーブル
１０上の工作物Ｗを挟んで砥石車２２と対向した位置に
は、測定ヘッド２亀が工作物Ｗの鞄線と直交する方向に
移動可能に案内され、加工中における工作物Ｗの外径寸
法を測定するようになっている。

この測定ヘッド２４には、例えば測定子２５の変位によ
ってィンダクタンスの変化するブリッジ回路をなす４個
のコイルが設けられており、図略の油圧シリンダによっ
て測定ヘッド２４が工作物Ｗ側へ移動され、測定ヘッド
２４の測定子２５が工作物Ｗの藤線上に位置すると、測
定ヘッド２４から工作物Ｗの外律寸法に応じた測定信号
が出力される。２６は測定ヘッド２４、差動変圧器２３
と共に本発明にかかる定寸装置を構成する定寸制御装置
で、この定寸制御装置２６は、測定ヘッド２４より出力
される測定信号を工作物Ｗの鞠線方向の伸び量によって
補正し、この補正された測定信号を設定電圧と比較して
定寸信号ＡＳ１，ＡＳ２を出力するようになっており、
この定寸制御装置２６より出力される定寸信号により「
粗研削から粗研削への切換、研削加工完了等の制御が行
われる。

第２図は前記定寸制御装置２６の具体的な構成を示すブ
ロック図で、大きくは蓋勤変圧器２３とともに変位検出
装置をなす変位量検出部２７と、寸側測定部２８と、動
作点補正回路２９と、比較回路４０，４１とから構成さ
れている。この図において３川ま測定ヘッド２３のコイ
ルに交流電圧を印加する発振回路「 ３１は測定ヘッド
２４から出力される工作物Ｗの外径寸法に応じた微小レ
ベルの測定信号を増幅する増幅回路、３２は増幅回路３
１より出力された交流の測定信号を発振回路３０より発
生される交流電圧に同期して整流する同期整流回路で、
この同期整流回路３２・からは工作物Ｗの外蓬寸法に応
じた直流の測定電圧が出力される。そして、この直流の
測定電圧は増幅回路３３にて所定のレベルに増幅され動
作点補正回路２９を構成する演算回路３４の一方の入力
端子に与えられる。またト３５は心押台センター７の軸
万向移動を検出する差動変圧器２３に交流電圧を印加す
るもので、差動変圧器２３より出力される心押台センタ
１７の軸万向の位置に応じた交流の測定電圧は、前記増
幅回路３１と同様の増幅回路３６にて増幅され、同期整
流回路３７によって同期整流される。

これにより「同期整流回路３７からは心押台センタ１７
の位置に対応した直流信号が出力されるようになる。３
８は工作物Ｗに設けられたセンタ穴のばらつきにより心
押台センタ１７の位置がばらついた場合でも、この心押
台センタ１７の位置のばらつきに影響されないで、工作
物Ｗの熱膨張による心押台センタ１７の軸方向移動量を
測定するための演算回路で、この演算回路３８はゲート
ＧＩを介してコンデンサＣＩに充電された心押台センタ
１７の初期位置を表わす直流電圧と、同期整流回路３７
からゲートＧＩに与えられている心押台センタ１７の現
在位置を表わす直流電圧とを入力し、両者の偏差を工作
物Ｗの軸万向の伸びを表わす信号として出力する。

そして、この信号はゲートＧ２を介して動作点補正回路
２９の可変増幅回路３９に与えられるようになっている
。可変増幅回路３９は、演算回路３８より出力されてい
る工作物Ｗの軸線方向の伸びを表わす信号を工作物Ｗの
直径方向の伸びを表わす信号に変換し、この変換された
信号を所定のレベルに増幅するもので、例えば工作物Ｗ
の直径と長さとの比に応じて可変抵抗器ＶＲＩの設定を
行うことにより、増幅率が変化するようになっており、
この可変増幅回路３９より出力される工作物Ｗの直径方
向の伸びを表わす信号は演算回路‐３４の他方の入力に
与えられる。この演算回路３４は増幅回路３３より出力
されている工作物Ｗの外径寸法を表わす測定信号から、
可変増幅回路３９より出力されている工作物Ｗの直径方
向の伸びを表わす信号を減算するもので、この演算回路
３４からは工作物Ｗの熱膨張による外律寸法の増大が補
正された測定信号が出力される。

そして、この補正された測定信号は比較回路４０，４川
こ与えられ、測定信号が可変抵抗器ＶＲ２に設定された
設定電圧ＶＳＩを下回ると比較回路４０からゲートＧ３
を介して第１定寸信号ＡＳＩが出力され、可変抵抗器Ｖ
Ｒ３に設定された設定電圧ＶＳ２を下回ると比較回路４
１からゲートＧ４を介して第２定寸信号ＡＳ２が出力さ
れる。なお、４２は定寸制御装置２６全体の動作タイミ
ングを制御するもので、第３図に示すように、制御回路
４２に定寸開始信号ＳＴＡＲＴが与えられると、ゲート
ＧＩを開く信号が一定時間則ｓだけ出力され、この後、
ゲートＧ２を開く信号が出力されるようになる。

そして、ゲートＧ２が開かれた後、一定時間けが経過す
るとゲートＧ３，Ｇ４を開く信号が出力される。時間ね
としては同期整流回路３７から出力されている直流電圧
がコンデンサＣＩに充電されるのに充分な時間が設定さ
れ、時間のとしては、可変増幅回路３９、演算回路３４
、比較回路４０，４１の動作が安定するのに必要な時間
が設定される。次に上記構成による定寸装置の動作を説
明する。

今、主軸センタ１２と心押台センタ１７とによって工作
物Ｗが侠持された状態で加工が開始され、図略の油圧シ
リンダにて測定ヘッド２４が工作物側へ移動されたもの
とすると、図略の強電制御装置から定寸制御装置２６へ
の定寸開始信号ＳＴＡＲＴが与えられる。これにより、
定寸制御装置２６の動作が開始されるとともに、制御回
路４２よりゲートＧＩを開く信号が出力され、ゲートＧ
Ｉが一定時間はだけ開かれる。

すると、同期整流回路３７より出力されている直流電圧
がゲートＧＩを介してコンデンサＣＩに充電され、この
コンデンサＣＩに心押台センタ１７の初期位置を表わす
電圧が記憶保持される。時間＄が経過するとゲートＧＩ
を開く信号の送出は停止され、これに替わってゲートＧ
２を開く信号が出力されるようになる。

ゲートＧ２が開かれると可変増幅回路３９には、コンデ
ンサＣＩに記憶された電圧と同期整流回路３７から出力
される電圧との偏差に応じた電圧が与えられるが、測定
開始時点では同期整流回路３７から出力されている電圧
はコンデンサＣＩに記憶されている電圧と等しいため、
偏差は零となる。したがって、可変増幅回路３９からは
信号が出力されず、演算回路３４には増幅回路３３から
出力‐される測定信号のみが与えられる。このとき、増
幅回路３３からは工作物Ｗの外蚤寸法に応じた測定信号
が出力されており、演算回路３４からは増幅回路３３か
ら出力されている測定信号が補正されずにそのまま出力
される。加工が進行し工作物Ｗの外径寸法が減少すると
増幅回路３３より出力される測定信号はこれに伴って減
少してゆく。

また、加工が進むにつれ研削抵抗等によって工作物Ｗが
加熱されると、工作物Ｗは熱腕鞍張を起こすため、増幅
回路３３より出力される測定信号は工作物Ｗの常温にお
ける外蓬寸法よりも高い値が出力されるようになる。一
方、工作物Ｗが熱趣彰叢を起こすと「工作物Ｗは熱膨張
の度合に応じて鞠線方向に伸び「心押台センタ竃７がス
プリング２亀の押圧力に抗して後方に移動される。

すると〜叢勤変圧器２３の可動コア２３８が移動され〜
差動変圧器２３から出力される信号が変化する。これに
より「同期整流回路３７から出力される直流電圧は〜工
作物Ｗの轍方向の伸び量に応じた分だけ増加し、コンデ
ンサＣ首に記憶された電圧との間に偏差が生じる。コン
デンサＣｉの電圧と同期整流回路３７の出力電圧の間に
偏差が生じると「 この偏差が演算回路３８‘こよって
演算されも演算回路３２からは工作物Ｗの藤方向の伸び
に応じた信号が出力されるようになる。すると、この工
作物Ｗの麹方向の伸びに応じた信号は、可変増幅回路３
ｇ‘こよって工作物の直径方向の伸びを表わす信号に変
換され〜演算回路３亀の他方の入力端子に与えられる。
これにより、増幅回路３３より出力されている熱膨張を
伴った測定信号は、可変増幅回路３ｇから出力される信
号によって補正され「演算回路３４からは工作物Ｗの温
度や熱膨擬こ関係されない常温における工作物Ｗの外径
寸法を表わす測定信号が出力されことになる。そして、
工作物Ｗが所定の精研削開始寸法よりも熱膨張による分
だけ大きな径となるまで研削されると「演算回路３亀か
ら出力される測定信号は設定電圧ＶＳ亀を下回わるため
「比較回路４８から第１定寸信号が出力される。

これにより「工作物Ｗの糟研削が開始される。さらに工
作物Ｗの加工が進行し、工作物Ｗの外怪寸法が所定の研
削完了寸法よりも熱膨張分だけ大きな蓬となるまで研削
されると「演算回路３４から出力される測定信号は設定
電圧ＶＳ２を下回わるため、比較回路４１から第２定寸
信号ＡＳ２が出力されＬ工作物Ｗの加工が停止される。

このようにして加工された工作物Ｗはト加工が完了して
工作物Ｗが常温となると縮小し「外蓬寸法が所定の研削
完了の寸法となる。 ４なお「工作物Ｗの形
状が変化し、長さに対する外蚤寸法の比率が変わった場
合にはトこの比率に応じて可変増幅回路３ｇの可変抵抗
器ＶＲ翼を調整すればよい。また、工作物Ｗの材質のみ
が変更となった場合には上記のような調整を行う必要は
ない。これはし本発明の定寸装置が工作物Ｗの軸万向の
伸びを検出して外歪寸法を補正しており、熱膨張率が高
く外蚤寸法の増加分が高い場合には「軸方向の伸びも多
く、これに伴って外蓬寸法の補正が多くかかるためであ
る。上記実施例においては「工作物Ｗの鯛方向の伸びを
検出し、この検出された伸びに応じて測定信号を補正す
ることにより定寸動作点をずらせていたが、工作物Ｗの
軸方向の伸びに応じて設定電圧ＶＳ首；ＶＳ２を補正し
たり、増幅回路３３９ ３１の増幅度を補正して定寸動
作点をずらすようにしてもよい。

また「心押台センター寸の鞠方向移動は、直線形磁気ス
ケール等他の検出器を用いてもよい。

さらに、上記実施例においては、常温の変化による工作
物Ｗの膨張を考慮していないが、周囲温度を検出し、こ
の周囲温度の変化を加味して定寸動作点を補正するよう
にすれば、さらに高精度な定寸動作が期待できる。以上
述べたように、本発明の定寸装置においては「工作物の
熱膨ヒ張による軸万向の伸びを「心押台センタの軸万向
移動によって検出し、工作物の軸方向の伸び量に応じて
定寸動作点を補正するようにしているから、工作物の材
質に関係なく、高精度な温度補正ができ「定寸精度を高
精度に維持できる利点がある。

またｔ本発明においてはＬ工作物の熱膨張に応じて心押
台センタが後退するように構成するとともに、この心押
台センタの移動を心押台の後端部に敬付レナた変位検出
装置によって検出するようにしているため、変位検出装
置を工作物から遠ざけることができて、加工熱により変
位検出装置が加熱されて測定誤差が生じることを未熟に
防止でき、また、クーラントが変位検出装置に飛散する
こともなく、信頼性を向上できる利点がある。

さらに、工作物と接しているのは、心押台の先端部であ
るため、工作物の回転によって生じる心押台センタと工
作物との間の相対すべり速度を小さくでき、摩耗が少な
くなって耐久性を向上できるだけでなく、すべりによっ
て発生する発熱を減少でき温度上昇に伴う測定誤差の発
生を減少できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の定寸装置により工作物の外軽寸法を測
定している状態を示す図、第２図は第１図における定寸
制御装置２６の具体的な構成を示すブロック図、第３図
は第２図における制御回路４２より出力される制御信号
を示すタイミングチャートである。 １１・…・・主軸台、１２・・・・・・主軸セン夕、１
３・・・・・・主軸、１６…・・・心押台、１７・・・
…心押台センタ、１８・…・・センタスリーブ、２３…
・・・差動変圧器、２４……測定ヘッド、２６…・・・
定寸制御装置、２７・・・・・・変位量検出部、２８・
・・・・・測定部、２９……動作点補正回路、３０，３
５・・・・・・発振回路、３１，３３，３６・・・・・
・増幅回路、３２，３７・・・・・・同期整流回路、３
４，３８・・・・・・演算回路、３９・・・…可変増幅
回路、４０，４１・・・・・・比較回路、ＡＳ１，ＡＳ
２・・・…定寸信号、Ｃ１・・・…コンデンサ、ＧＩ〜
Ｇ４・・・・・・ゲート、ＶＲＩ〜ＶＲ３・・・…可変
抵抗器、ＶＳ１，ＶＳ２・・・・・・設定電圧、Ｗ…・
・・工作物。 矛つ図 オ３図 ガ２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主軸センタと心押台センタとによつて挾持された状
   態で加工される工作物の外径寸法を測定ヘツドで加工中
   に測定し、測定ヘツドより出力される測定電圧を設定電
   圧と比較することにより工作物が所定の寸法になつたこ
   とを判別して定寸信号を出力する定寸装置において、先
   端部に心押台センタを嵌着したセンタスリーブを軸動可
   能に心押台上に配設するとともに、このセンタスリーブ
   を主軸センタ側に押動する押動手段を設け、主軸軸線と
   平行な方向に移動可能な可動部を備えこの可動部の位置
   変化で変位を検出する変位検出装置を、心押台のセンタ
   取付側と反対側の後端部に取付けて、この変位検出装置
   の可動部を前記センタスリーブと連結し、さらに、前記
   変位検出装置によつて検出された工作物の伸びに応じて
   前記測定ヘツドより出力される測定電圧または前記設定
   電圧を補正し、工作物の温度上昇によつて熱膨張した径
   寸法の分だけ前記定寸信号の出力される動作点をずらす
   動作点補正回路とを設けたことを特徴とする温度補正機
   能を有する定寸装置。