JP5821616B2 - 研削異常監視方法および研削異常監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作物の研削において研削異常の監視を行う方法および研削異常の監視を行う装置に関するものである。

例えば特開平４−１７６５４１号公報（特許文献１）には、工作物の研削において異常を判定する方法として、砥石車の砥石車駆動用モータの駆動電力が所定の閾値を超えたときに異常と判定することが記載されている。つまり、砥石車駆動用モータの駆動電力から算出される研削負荷が所定の閾値より大きくなった場合、工作物に加工変質層が発生することから、異常であると判定している。

特開平４−１７６５４１号公報

一般的に、研削サイクルは、空研、粗研、仕上げ、スパークアウトの工程で順に行われている。また、粗研では、第一粗研、第二粗研に分けて行う工程もあり、第一粗工程では、主に黒皮を取り除いている。ここで、黒皮とは、一般的に、熱間圧延や冷間圧延の工程後における工作物表面の酸化被膜をいうが、以下の説明では、熱間圧延や冷間圧延のみならず、焼入れ等の熱処理、切削、鋳造、鍛造等の工程後における工作物表面の被膜を含むものとする。そして、第一粗工程とは、砥石車により工作物表面の被膜を研削する工程をいう。工作物と砥石車との接触初期の加工工程である第一粗工程では、工作物と砥石車とが接触してから全面当たりとなるまで、工作物と砥石車との相対移動を定速で、且つ工作物の砥石車による切込量を一定で研削している。そのため、第一粗工程において、研削が進むにつれて工作物と砥石車との単位時間当たりの接触面積が増大するので、研削負荷が増加し、工作物に加工変質層が発生する場合がある。また、研削前の工作物の形状精度にはバラツキがあるため、第一粗工程において、工作物と砥石車との接触面積が大きく変動し、研削負荷も大きく変動して工作物に加工変質層が発生する場合がある。

第一粗工程において工作物に加工変質層が発生しても、その後の第二粗工程や仕上げ工程により加工変質層を取り除くことが可能であれば、正常であると判定してもよい。ところが、従来の研削異常判定方法では、工作物に加工変質層が発生しないように閾値を設定している。そのため、最終加工品が正常であっても第一粗工程で一度閾値を越えてしまうと異常であると判定されてしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、工作物と砥石車との接触初期の加工工程において工作物に加工変質層が発生した場合、研削異常の判定精度を向上することができる研削異常監視方法および研削異常監視装置を提供することを目的とする。

（請求項１）本発明の研削異常監視方法は、工作物と砥石車とを相対移動させることにより前記工作物を研削する研削盤を用いて、研削異常を監視する研削異常監視方法において、前記工作物と前記砥石車との接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削残り取代を検出する研削残り取代検出工程と、前記接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削負荷を検出する研削負荷検出工程と、前記工作物を研削したときの研削負荷が変化すると前記工作物の加工変質層の厚さが変化する関係に基づいて、検出した前記研削負荷に対応する前記加工変質層の厚さを求め、求めた前記加工変質層の厚さと、検出した前記研削残り取代とを比較して、前記工作物に発生した前記加工変質層を発生後の研削で取り除くことが可能であるか否かで研削異常を判定する研削異常判定工程と、を備える。

（請求項２）前記研削残り取代検出工程は、前記接触初期の加工工程の終了時における前記研削残り取代を検出し、前記研削負荷検出工程は、前記接触初期の加工工程の終了時における前記研削負荷を検出し、前記研削異常判定工程は、検出した前記研削負荷に対応する前記加工変質層の厚さが検出した前記研削残り取代を超えた場合に研削異常であると判定するようにしてもよい。

（請求項３）本発明の研削異常監視方法は、工作物と砥石車とを相対移動させることにより前記工作物を研削する研削盤を用いて、研削異常を監視する研削異常監視方法において、前記工作物と前記砥石車との接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削残り取代を検出する研削残り取代検出工程と、前記接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削負荷を検出する研削負荷検出工程と、前記工作物を研削したときの研削負荷が変化すると前記工作物の加工変質層の厚さが変化する関係及び前記工作物を研削するときの研削残り取代に基づいて、前記工作物に発生した前記加工変質層を発生後の研削で取り除くことが可能な研削負荷を閾値として前記研削残り取代に応じて設定する閾値設定工程と、検出した前記研削残り取代における前記研削負荷が検出した前記研削残り取代に対応した前記閾値を超えた場合に研削異常であると判定する研削異常判定工程と、を備える。

（請求項４）前記研削異常監視方法は、前記砥石車の研削条件を変更する制御工程、を備え、前記制御工程は、検出した前記研削負荷が前記閾値を超えず、且つ前記閾値に近づくように前記砥石車の研削条件を変更するようにしてもよい。

（請求項５）前記接触初期の加工工程は、前記工作物と前記砥石車との相対移動を定速で、且つ前記工作物の前記砥石車による切込量を一定で行う工程であるようにしてもよい。

（研削異常監視装置）
（請求項６）本発明の研削異常監視装置は、工作物と砥石車とを相対移動させることにより前記工作物を研削する研削盤を用いて、研削異常を監視する研削異常監視装置において、前記工作物と前記砥石車との接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削残り取代を検出する研削残り取代検出手段と、前記接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削負荷を検出する研削負荷検出手段と、前記工作物を研削したときの研削負荷が変化すると前記工作物の加工変質層の厚さが変化する関係に基づいて、検出した前記研削負荷に対応する前記加工変質層の厚さを求め、求めた前記加工変質層の厚さと、検出した前記研削残り取代とを比較して、前記工作物に発生した前記加工変質層を発生後の研削で取り除くことが可能であるか否かで研削異常を判定する研削異常判定手段と、を備える。
（請求項７）本発明の研削異常監視装置は、工作物と砥石車とを相対移動させることにより前記工作物を研削する研削盤を用いて、研削異常を監視する研削異常監視装置において、前記工作物と前記砥石車との接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削残り取代を検出する研削残り取代検出手段と、前記接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削負荷を検出する研削負荷検出手段と、前記工作物を研削したときの研削負荷が変化すると前記工作物の加工変質層の厚さが変化する関係及び前記工作物を研削するときの研削残り取代に基づいて、前記工作物に発生した前記加工変質層を発生後の研削で取り除くことが可能な研削負荷を閾値として前記研削残り取代に応じて設定する閾値設定手段と、検出した前記研削残り取代における前記研削負荷が検出した前記研削残り取代に対応した前記閾値を超えた場合に研削異常であると判定する研削異常判定手段と、を備える。

（請求項１）工作物と砥石車との接触初期の加工工程（以下、「第一粗工程」という）において工作物に加工変質層が発生した場合、その後の研削により加工変質層を取り除くことが可能であれば、正常であると判定し、その後の研削により加工変質層を取り除くことが不可能であれば、異常であると判定してもよい。そこで、本発明の研削異常監視方法のように、工作物を研削したときの研削負荷が変化すると工作物の加工変質層の厚さが変化する関係に基づいて、第一粗工程において検出した研削負荷に対応する加工変質層の厚さを求める。そして、求めた加工変質層の厚さと、第一粗工程において検出した研削残り取代とを比較する。これにより、第一粗工程において工作物に加工変質層が発生した場合でも研削異常の判定精度を向上することができ、工作物の研削不良率を低減させることができる。

（請求項２）第一粗工程の終了時の研削残り取代を検出し、第一粗工程の終了時の研削負荷を検出している。これにより、第一粗工程後の粗工程を行う前に研削異常を判定できるので、生産効率を向上させることができる。

（請求項３）工作物を研削したときの研削負荷が変化すると工作物の加工変質層の厚さが変化する関係に基づいて、第一粗工程中における研削残り取代に対する研削負荷についての閾値を設定する。これにより、第一粗工程中において研削異常を判定できるので、生産効率をさらに向上させることができる。

（請求項４）研削異常の判定に際して、研削負荷が閾値を超えなければ、正常であると判定している。そこで、研削負荷が閾値を超えず、且つ閾値に近づくように研削条件を変更しても、正常であると判定できる。そこで、閾値を超えず、且つ閾値に近い条件変更用目標値を設定し、この条件変更用目標値を超えたら条件変更用目標値を下回るように研削条件を変更することで、研削時間、すなわち研削サイクルタイムを短縮できる。

（請求項５）工作物と砥石車との相対移動を定速で、且つ工作物の砥石車による切込量を一定で行う工程においては、研削負荷は大きく変動する。よって、該工程に本発明の研削異常監視方法を適用することにより、研削異常の判定精度を向上することができる。

（請求項６）（請求項７）本発明の研削異常監視装置によれば、上述した研削異常監視方法における効果と同様の効果を奏する。また、研削異常監視方法における他の特徴部分について、本発明の研削異常監視装置に同様に適用できる。そして、同様の効果を奏する。

研削盤の平面図である。 第一実施形態：研削異常監視装置の機能ブロック図である。 第一実施形態：異常監視プログラムのフローチャートである。 研削負荷と加工変質層厚さとの関係のテーブルデータを示す図である。 一般的な研削残り取代に対する研削負荷を示す図である。 表示装置の画面の履歴表示状態を示す。 第二実施形態：研削異常監視装置の機能ブロック図である。 第二実施形態：異常監視プログラムのフローチャートである。 第二実施形態：研削残り取代に対する研削負荷の閾値および条件変更用目標値を示す図である。

（１．研削盤の機械構成）
研削盤１の一例として、主軸台トラバース型内面研削盤を例に挙げ、図１を参照して説明する。そして、当該研削盤１の研削対象の工作物Ｗを軸受の外輪とし、当該研削盤１を用いて当該軸受の外輪の内周軌道面を研削する場合を例に挙げて説明する。そして、ここでは、同種の工作物Ｗを複数個研削する場合、すなわち量産製品としての工作物Ｗを製造する場合を対象として説明する。

図１に示すように、研削盤１は、ベッド１０と、テーブル２０と、主軸台３０と、砥石支持装置４０と、近接スイッチ５０と、接触検知センサ８０と、砥石車成形装置（図示せず）と、制御装置６０と、定寸装置９０とから構成される。

ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ただし、ベッド１０の形状は矩形状に限定されるものではない。このベッド１０の上面には、一対のＺ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂが、図１の左右方向（Ｚ軸方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。一対のＺ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂは、テーブル２０が摺動可能なレールである。さらに、ベッド１０には、一対のＺ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂの間に、テーブル２０を図１の左右方向に駆動するための、Ｚ軸ボールねじ１１ｃが配置され、このＺ軸ボールねじ１１ｃを回転駆動するＺ軸モータ１１ｄが配置されている。

さらに、ベッド１０の上面には、砥石台４１が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂが、図１の上下方向（Ｘ軸方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＸ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂの間に、砥石台４１を図１の上下方向に駆動するための、Ｘ軸ボールねじ１２ｃが配置され、このＸ軸ボールねじ１２ｃを回転駆動するＸ軸モータ１２ｄが配置されている。

テーブル２０は、長手矩形の平板状に形成されており、ベッド１０の上面のうち、一対のＺ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂ上を摺動可能に配置されている。テーブル２０は、Ｚ軸ボールねじ１１ｃのナット部材に連結されており、Ｚ軸モータ１１ｄの駆動により一対のＺ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂに沿って移動する。このＺ軸モータ１１ｄはエンコーダを有しており、エンコーダによりＺ軸モータ１１ｄの回転角を検出することができる。

主軸台３０は、テーブル２０の上面に設けられ、工作物Ｗを回転可能に支持する。具体的には、主軸台３０は、主軸台本体３１と、マグネットチャック３２と、シュー３３と、主軸モータ３４とを備えている。主軸台本体３１は、テーブル２０の上面のうち、図１の左側に固定されている。この主軸台本体３１には、Ｚ軸周りに回転可能にマグネットチャック３２が設けられている。マグネットチャック３２は、工作物Ｗである軸受を磁力により吸着して保持する。シュー３３、マグネットチャック３２は、主軸台３０に設けられ、シュー３３によって工作物Ｗの側面を支持することにより、工作物Ｗの位置決めを行う。そして、マグネットチャック３２は、主軸モータ３４により主軸台本体３１に対して回転駆動される。この主軸モータ３４はエンコーダを有しており、エンコーダにより主軸モータ３４の回転角を検出することができる。

砥石支持装置４０は、砥石台４１と、砥石車駆動用モータ４２と、砥石車４３とを備えている。砥石台４１は、ベッド１０の上面のうち、一対のＸ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂ上を摺動可能に配置されている。そして、砥石台４１は、Ｘ軸ボールねじ１２ｃのナット部材に連結されており、Ｘ軸モータ１２ｄの駆動により一対のＸ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂに沿って移動する。

そして、この砥石台４１のうち主軸台３０側のＸ軸方向端面には、砥石車駆動用モータ４２が固定されている。この砥石車駆動用モータ４２の先端には、工作物Ｗである軸受外輪の内周軌道面を研削する砥石車４３が設けられている。つまり、砥石車４３は、砥石台４１に対して、Ｚ軸周りに回転可能に取り付けられている。

近接スイッチ５０は、ベッド１０の上面に設けられ、砥石車４３により工作物Ｗである軸受外輪の研削サイクル開始および研削サイクル終了を検出するスイッチである。つまり、近接スイッチ５０は、近接スイッチ５０に砥石台４１が接近して、近接スイッチ５０と砥石台４１とのＺ軸方向離間距離が設定値以下になると研削サイクル開始と判断する。一方、近接スイッチ５０は、近接スイッチ５０から砥石台４１が遠ざかり、近接スイッチ５０と砥石台４１とのＺ軸方向離間距離が設定値を超えた場合に研削サイクル終了と判断する。

接触検知センサ８０は、主軸台本体３１の側面に設けられ、砥石車４３により工作物Ｗである軸受外輪の研削開始を検出するセンサである。つまり、接触検知センサ８０は、工作物Ｗに砥石車４３が接触すると該接触を検知して研削開始と判断する。接触検知センサ８０としては、例えばＡＥセンサが用いられる。
なお、後述する第二実施形態において、接触検知センサ８０は、研削負荷データの収集開始の判定に用いている。接触検知センサ８０に代えて、砥石台４１のＸ軸位置およびテーブル２０のＺ軸位置に基づいて研削負荷データの収集開始の判定を行うこともできる。

砥石車成形装置（図示せず)は、例えば主軸台３０やベッド１０に設けられ、砥石車４３の外周面を成形するドレッサーである。この砥石車成形装置によりドレッシングされた砥石車４３は、切れ味の良好な状態となり、かつ、所望形状に形成される。

定寸装置９０は、テーブル２０の上面に設けられ、砥石車４３により工作物Ｗである軸受外輪の内周軌道面を研削しているときの研削送り位置における工作物Ｗの内径を測定する装置である。この定寸装置９０は、装置本体から延びるＬ字状のアーム９１が図略の駆動装置により図１の左右方向および上下方向に移動可能に構成され、アーム９１の先端に装着されたプローブ９２が軸受外輪の内周軌道面に常に当接可能に構成されている。

制御装置６０は、各モータを制御して、工作物ＷをＺ軸周りに回転させ、砥石車４３を回転させる。また、制御装置６０は、工作物Ｗと砥石車４３との接触初期の加工工程、すなわち第一粗工程において、研削異常を監視する研削異常監視装置７０を備えている。ただし、研削異常監視装置７０は、制御装置６０の内部に備えるものに限られず、外部装置として適用することもできる。なお、第二実施形態において、制御装置６０は、工作物Ｗと砥石車４３とをＺ軸方向およびＸ軸方向の相対移動することにより工作物Ｗである軸受外輪の内周軌道面の研削の適応制御を行う。詳細は後述する。

（２．研削異常の説明）
次に、研削異常監視装置７０により監視する研削異常について説明する。研削異常としては、研削負荷が所定値より大きくなった場合に発生する研削焼け（加工変質層）がある。この加工変質層の厚さａは、例えば、図４に示すように、研削負荷ＰがＰ_ｎからＰ₁と大きくなるにつれてａ_nからａ₁と厚くなる関係にある。

ここで、工作物Ｗの研削残り取代Ｒと研削負荷Ｐとの一般的な関係の概略を図５を参照して説明する。工作物Ｗと砥石車４３との接触検知によって第一粗工程が開始される。このときの研削残り取代をＲｏ、研削負荷をＰｏとする。第一粗工程では、工作物Ｗと砥石車４３とが接触してから全面当たりとなるまで、工作物Ｗと砥石車４３との相対移動を定速で、且つ工作物Ｗの砥石車４３による切込量を一定で研削する。そのため、第一粗工程において、研削が進むにつれて工作物Ｗと砥石車４３との単位時間当たりの接触面積が増大するので、研削負荷Ｐが増加し、研削残り取代ＲがＲｐに達する第一粗工程の終了時において、最大の研削負荷Ｐｐとなる。

そして、粗工程が開始されると、研削負荷Ｐは下降し、所定の研削負荷Ｐａに達したところで維持される。研削残り取代ＲがＲｅに達すると粗工程が終了して仕上げ工程が開始され、研削負荷Ｐが徐々に下降する。そして、研削残り取代Ｒが０に達すると仕上げ工程が終了する。

本実施形態の研削異常監視装置７０では、第一粗工程の終了時において工作物Ｗに発生した加工変質層をその後の研削により取り除くことが可能であるか否かを判定する。すなわち、加工変質層の発生が許容される第一粗工程において、図４に示す研削負荷Ｐと加工変質層の厚さａとの関係に基づいて、第一粗工程の終了時において検出した最大の研削負荷Ｐｐに対応する加工変質層の厚さを求める。そして、求めた加工変質層の厚さと、第一粗工程の終了時において検出した研削残り取代Ｒｐとを比較する。求めた加工変質層の厚さが、検出した研削残り取代Ｒｐを超えていないときは、その後の研削により加工変質層を取り除くことが可能となるので、従来は異常であると判定されていたものが正常であると判定されることになる。また、求めた加工変質層の厚さが、検出した研削残り取代Ｒｐを超えているときは、その後の研削により加工変質層を取り除くことが不可能となるので、異常であると判定されることになる。よって、研削異常の判定精度を向上することができ、工作物Ｗの研削不良率を低減させることができる。

（３．研削異常監視装置の構成）
次に、研削異常監視装置７０について、図２の機能ブロック図を参照して説明する。ここで研削異常監視装置７０を説明するに当たり、図２には、上述した研削盤１の一部構成についても記載する。ここで、図２において、図１の研削盤１の構成と同一構成については、同一符号を付す。そして、砥石車駆動用モータ４２には、当該砥石車駆動用モータ４２の駆動電力を計測するモータ電力計４２ａが取り付けられている。なお、モータ電力計４２ａに代えて、砥石車駆動用モータ４２のモータアンプにより直接電力値を収集してもよい。

研削異常監視装置７０は、研削残り取代測定部７１と、研削負荷算出部７２と、データ記憶部７３と、第一粗工程終了通知部７４と、異常判定部７５と、出力部７６とを備えて構成される。

研削残り取代測定部７１は、第一粗工程終了時において、定寸装置９０から読み込んだ工作物Ｗを砥石車４３により研削するときの研削送り位置における工作物Ｗの内径に基づいて、研削残り取代Ｒを算出する。

研削負荷算出部７２は、第一粗工程終了時において、モータ電力計４２ａから取り込んだ砥石車駆動用モータ４２の駆動電力に基づいて、工作物Ｗを砥石車４３により研削することにより発生する研削負荷（以下、実測の研削負荷Ｐｒｎとする）を算出する。研削負荷Ｐｒｎは、砥石車駆動用モータ４２の駆動電力が大きくなれば大きくなる関係を有している。なお、研削負荷Ｐｒｎの算出方法として、本実施形態においては、砥石車駆動用モータ４２の駆動電力を用いるが、この他に以下により研削負荷Ｐｒｎを算出することもできる。例えば、研削負荷Ｐｒｎは、砥石車駆動用モータ４２の電流値、砥石車４３と工作物Ｗとの相対移動を行うＸ軸モータ１２ｄの電流値、電力値、工作物Ｗを回転可能に駆動する主軸モータ３４の電流値、電力値、砥石車４３または工作物Ｗの支持部分のたわみ変形量などにより算出できる。

また、研削負荷Ｐｒｎは、工作物Ｗにおける研削部位の変形量、すなわち砥石車４３に押し付けられることにより生じる工作物Ｗのたわみ変位量に基づいて算出できる。当該たわみ変位量は、研削負荷Ｐｒｎに応じたものとなるためである。工作物Ｗにおける研削部位のたわみ変位量は、例えば、変位センサにより計測する。

また、研削負荷Ｐｒｎは、工作物Ｗの研削部位の温度により算出できる。当該温度は、研削負荷Ｐｒｎに応じたものとなるためである。ただし、工作物Ｗにおける砥石車４３に接触している点、すなわち研削点の温度を計測することは容易でない。そこで、工作物Ｗの研削部位（内周面または外周面）のうち研削点（砥石車４３との接触点）からずれた位相の部位の温度を計測する。工作物Ｗの研削部位の温度は、研削点と研削点からずれた位相では異なるが、研削点からずれた位相の温度は、研削点の温度に応じた値となる。従って、研削点からずれた位相であっても十分に計測できる。そして、工作物Ｗの研削部位のうち研削点からずれた位相の温度の計測は、当該部位に接触させる接触式温度センサまたは当該部位に非接触とする非接触式温度センサにより計測する。

データ記憶部７３は、作業者によって予め実測された研削負荷（以下、テーブルデータ設定用の研削負荷Ｐｄｎとする）と加工変質層の厚さａとの関係のテーブルデータ（図４参照）を記憶する。

第一粗工程終了通知部７４は、研削プログラムに指令されている第一粗工程における所定の切込量の研削が完了した信号を制御装置６０から入力したら、第一粗工程の終了通知を研削残り取代測定部７１および研削負荷算出部７２に通知する。

異常判定部７５は、データ記憶部７３から読込んだテーブルデータにより、研削負荷算出部７２により算出される第一粗工程終了時の研削負荷Ｐｐに対応する加工変質層の厚さａｐを決定する。そして、第一粗工程終了時の加工変質層の厚さａｐが第一粗工程終了時の研削残り取代Ｒｐを超えた場合に、研削異常であると判定する。

出力部７６は、研削異常であると判定された場合に、研削異常に関する情報について、表示装置８１の画面への表示処理、印刷装置８２による印字処理、記憶装置８３への記憶処理、または通信装置８４により外部装置への通信出力などを行う。出力の選択は、作業者により行われる。これにより、研削異常に関する情報について、作業者によって選択された出力形態により、作業者は確実に研削異常を把握することができる。

（４．研削異常監視装置による処理）
次に、研削異常監視装置７０による研削異常監視プログラムの実行について、図３を参照して説明する。研削異常監視プログラムは、第一粗工程終了時の加工変質層の厚さａｐと、第一粗工程終了時の研削残り取代Ｒｐとに基づいて、研削異常が発生したか否かを判定する。以下に詳細に説明する。

図３に示すように、加工変質層に関するデータとして研削負荷Ｐｄｎと加工変質層の厚さａとの関係のテーブルデータ（図４参照）が既に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１）。まだ記憶されていなければ、加工変質層に関するデータを読込む（ステップＳ２）。

加工変質層に関するデータが記憶されていれば、研削サイクルを開始する（ステップＳ３）。研削サイクルが開始されることで、図２に示すように、制御装置６０が各モータを駆動し、砥石車４３により工作物Ｗである軸受外輪の内周軌道面を研削し始める。より詳細には、研削サイクル開始後、図１に示すように、砥石車４３が工作物Ｗである軸受外輪の径方向内側に進入可能となる位置に向かって、砥石台４１を基準位置（図示せず）からＸ軸方向へ移動させる。その後、テーブル２０をＺ軸方向に移動させることにより、砥石車４３が工作物Ｗである軸受外輪の径方向内側に進入する。そして、砥石車４３が工作物Ｗである軸受外輪の内周軌道面に向かってＸ軸方向に移動し、研削を開始する。工作物Ｗの研削は、第一粗工程で黒皮を研削してから第二粗工程を行い、仕上工程を行う。研削が終了すると、研削開始までとは逆の順序で動作し、基準位置に戻り、研削サイクルを終了する。

近接スイッチ５０がＯＮ状態、すなわち研削サイクルが開始されたら、接触検知センサ８０が工作物Ｗと砥石車４３との接触を検知して第一粗工程が開始されたか否かを判定する（ステップＳ４）。そして、第一粗工程開始後（ステップＳ５）、第一粗工程が終了した旨の通知の有無を判定する（ステップＳ６）。具体的には、図２に示す第一粗工程終了通知部７４が、制御装置６０から第一粗工程における所定の切込量の研削が完了した信号を入力したら、第一粗工程の終了通知を研削残り取代測定部７１および研削負荷算出部７２に通知する。

そして、第一粗工程が終了した旨の通知が有ったら、第一粗工程終了時における研削残り取代Ｒｐを測定すると共に研削負荷Ｐｐを算出する（ステップＳ７）。そして、算出した研削負荷Ｐｐにより発生する加工変質層の厚さａｐを加工変質層データから読込む（ステップＳ８）。具体的には、図２に示すデータ記憶部７３に記憶された研削負荷Ｐｄｎと加工変質層の厚さａとの関係に基づいて、研削負荷算出部７２で算出した研削負荷Ｐｐに対する加工変質層の厚さａｐを読込む。

そして、第一粗工程終了時における研削異常判定を行う。つまり、第一粗工程終了時における研削残り取代Ｒｐが加工変質層の厚さａ_ｐを超えたか否かを判定する（ステップＳ９）。そして、第一粗工程終了時における研削残り取代Ｒｐが加工変質層の厚さａ_ｐを超えていない場合には、正常と判定し（ステップＳ１０）、当該工作物Ｗの研削サイクルが終了するまで研削サイクルを実行する（ステップＳ１１）。

一方、ステップＳ９において、第一粗工程終了時における研削残り取代Ｒｐが研削残り取代Ｒｐを超えている場合には、研削異常と判定し、図２の出力部７６により、表示装置８１に異常内容を表示し、記憶装置８３に異常内容を記憶する（ステップＳ１２）。そして、研削サイクルを停止する（ステップＳ１３）。

一方、ステップＳ１１において、当該工作物Ｗの研削サイクルが終了したら、次の工作物Ｗが有るか否かを判定し（ステップＳ１４）、次の工作物Ｗが有れば、該工作物Ｗの設置の段取りを行い（ステップＳ１５）、ステップＳ３から処理を繰り返す。一方、次の工作物Ｗがなければ、研削サイクルを停止する（ステップＳ１３）。

（５．表示装置の画面の履歴表示状態）
次に、図６を参照して、表示装置８１の画面の履歴表示状態について説明する。図３の研削異常監視プログラムの実行により、研削異常が発生した場合には（図３のステップＳ１０）、異常内容が記憶装置８３に記憶される。なお、記憶装置８３には、異常内容の他、正常内容についても記憶しても良い。そして、多数の工作物Ｗの研削が行われた場合、記憶装置８３には、過去の異常履歴が記憶される。また、研削異常として記憶されていない工作物Ｗは、正常であることが分かる。また、記憶装置８３に正常内容が記憶されている場合には、直接的に正常である工作物Ｗを把握できる。

そうすると、図６に示すように、表示装置８１の画面には、全ての工作物Ｗについて、正常であるか研削異常であるかが表示される。このように、研削異常に関する情報の過去の履歴を記憶することで、研削異常の傾向を把握できる。そこで、研削異常の傾向を用いることで、今後の研削を行う際に、研削異常の発生の前兆を予測できる。その結果、今後の研削について、適切な対策を決定できる。

以上説明したように、本実施形態の研削異常監視方法によれば、第一粗工程の終了時の研削残り取代Ｒｐを検出し、第一粗工程の終了時の研削負荷Ｐｐを検出している。これにより、第一粗工程後の粗工程を行う前に研削異常を判定できるので、生産効率を向上させることができる。

なお、上述の実施形態では、第一粗工程の終了時の研削負荷Ｐｐが最大値となることを前提に、第一粗工程の終了時の加工変質層の厚さａｐと、第一粗工程の終了時の研削残り取代Ｒｐとを比較する構成とした。これに代えて、第一粗工程中において最大となる研削負荷を検出し、該研削負荷に対応する加工変質層の厚さと、該研削負荷検出時の研削残り取代もしくは第一粗工程の終了時の研削残り取代Ｒｐとを比較する構成としてもよい。

また、研削前の工作物Ｗの寸法を予め測定し、既知である第一粗工程における切込量および加工品の寸法から第一粗工程の終了時の研削残り取代Ｒｐを求めておく。そして、求めた研削残り取代Ｒｐと第一粗工程の終了時の加工変質層の厚さａｐとを比較する構成としてもよい。また、求めた研削残り取代Ｒｐが多い場合は少ない場合と比較して、第一粗工程の研削負荷を高めに設定することが可能であり、生産効率を向上させることができる。

＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の研削異常監視装置について説明する。上述した研削異常監視装置７０は、第一粗工程の終了時において発生する研削異常を監視することとした。しかし、研削前の工作物Ｗの形状精度にはバラツキがあるため、第一粗工程において、工作物Ｗと砥石車４３との接触面積が大きく変動し、研削負荷も大きく変動して工作物Ｗに加工変質層が発生する場合がある。そこで、本実施形態では、第一粗工程中において研削残り取代に対する研削負荷の閾値を設定し、第一粗工程中において発生する研削異常を監視することとした。以下に詳細に説明する。

（１．閾値の説明）
研削異常監視装置１７０に設定される閾値Ｐ（Ｒ）について説明する。従来の研削異常監視装置では、工作物Ｗに加工変質層が発生しない研削負荷を閾値として設定しているが、本実施形態の研削異常監視装置１７０では、第一粗工程において工作物Ｗに発生した加工変質層をその後の研削により取り除くことが可能な研削負荷Ｐｄｎを閾値Ｐ（Ｒ）として設定する。すなわち、第一粗工程中において、図４に示す研削負荷Ｐｄｎと加工変質層の厚さａとの関係に基づいて、研削残り取代Ｒに対する研削負荷Ｐｄｎである閾値Ｐ（Ｒ）を設定する。この閾値Ｐ（Ｒ）は、例えば、図９に示すように、研削残り取代ＲがＲｏからＲｐと小さくなるにつれてＰｐからＰｏと小さくなる関係にある。

この閾値Ｐ（Ｒ）を設定することにより、第一粗工程において工作物Ｗに加工変質層が発生しても、その後の研削により加工変質層を取り除くことが可能となるので、従来は異常であると判定されていたものが正常であると判定されることになる。また、研削負荷Ｐｒｎが閾値Ｐ（Ｒ）より大きくなった場合は、その後の研削により加工変質層を取り除くことが不可能となるので、異常であると判定されることになる。よって、工作物Ｗの研削不良率を低減させることができると共に、研削異常の判定精度を向上することができる。

（２．研削異常監視装置の構成）
本実施形態における研削異常監視装置１７０について図７を参照して説明する。本実施形態の研削異常監視装置１７０は、研削残り取代測定部１７１と、研削負荷算出部１７２と、データ記憶部７３（第一実施形態と同様）と、閾値設定部１７４と、異常判定部７５（第一実施形態と同様）と、出力部７６（第一実施形態と同様）とを備えて構成される。

研削残り取代測定部１７１は、第一粗工程中において、定寸装置９０から読み込んだ工作物Ｗを砥石車４３により研削するときの研削送り位置における工作物Ｗの内径に基づいて、研削残り取代Ｒを算出する。

研削負荷算出部１７２は、第一粗工程中において、モータ電力計４２ａから取り込んだ砥石車駆動用モータ４２の駆動電力に基づいて、工作物Ｗを砥石車４３により研削することにより発生する研削負荷Ｐｒｎを算出する。なお、このときの研削負荷Ｐｒｎは、第一実施形態と同様である。

閾値設定部１７４は、データ記憶部７３に記憶された研削負荷Ｐｄｎと加工変質層の厚さａとの関係に基づいて、研削残り取代測定部１７１により算出される第一粗工程中の研削残り取代Ｒに対する研削負荷Ｐｄｎである閾値Ｐ（Ｒ）を設定する。

（３．研削異常監視装置による処理）
研削異常監視装置１７０による処理について図８を参照して説明する。閾値設定用データとして研削負荷Ｐｄｎと加工変質層の厚さａとの関係のテーブルデータ（図４参照）が既に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ２１）。まだ記憶されていなければ、閾値設定用データを読込む（ステップＳ２２）。

閾値設定用データが記憶されていれば、研削サイクルを開始する（ステップＳ２３）。研削サイクルが開始されることで、図７に示すように、制御装置６０が各モータを駆動し、砥石車４３により工作物Ｗである軸受外輪の内周軌道面を研削し始める。

研削サイクルが開始された後には、工作物Ｗを砥石車４３により研削するときの研削残り取代Ｒｓを測定する（ステップＳ２４）。具体的には、図７に示す研削残り取代測定部１７１が定寸装置９０から読み込んだ工作物Ｗを砥石車４３により研削するときの研削送り位置における工作物Ｗの内径に基づいて、研削残り取代Ｒｓを測定する。

そして、閾値設定用データから各研削残り取代Ｒｎに対する閾値Ｐ（Ｒ）を図４より選択し、各研削残り取代Ｒｎでの研削負荷（以下、条件変更用目標値設定用のＰｓｎとする）を閾値Ｐ（Ｒ）より所定量小さい値で設定する（ステップＳ２５）。具体的には、図７に示すデータ記憶部７３に記憶された研削負荷Ｐｄｎと加工変質層の厚さａとの関係に基づいて、研削残り取代測定部１７１により測定される各研削残り取代Ｒｎに対する閾値Ｐ（Ｘ）を選択し、各研削残り取代Ｒｎでの研削負荷Ｐｓｎを閾値Ｐ（Ｒ）より所定量小さい値で設定する。

近接スイッチ５０がＯＮ状態、すなわち研削サイクルが開始されたら、接触検知センサ８０が工作物Ｗと砥石車４３との接触を検知したか否かの判定を開始する（ステップＳ２６）。

そして、接触検知センサ８０が工作物Ｗと砥石車４３との接触を検知、すなわち第一粗工程が開始されると（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、研削残り取代ＲｎがＲｐになったか否かを判定する（ステップＳ２７）。

そして、研削残り取代ＲｎがＲｐでない場合、すなわち第一粗工程が終了していない場合には、研削残り取代Ｒｎでの閾値Ｐ（Ｒ）を閾値設定用データから読込む（ステップＳ２８）。具体的には、図７に示すデータ記憶部７３に記憶された研削負荷Ｐｄｎと加工変質層の厚さａとの関係に基づいて、研削残り取代測定部１７１により測定される研削残り取代Ｒｎに対する閾値Ｐ（Ｒ）を読込む。

そして、閾値Ｐ（Ｒ）の読込直後から、研削異常判定を行う（ステップＳ２９）。つまり、研削残り取代Ｒｎに対する研削負荷Ｐｒｎが閾値Ｐ（Ｒ）を超えず、且つ閾値Ｐ（Ｒ）より小さい研削負荷Ｐｓｎになるように砥石車４３の研削条件、例えば砥石車４３の研削送り速度、回転速度、工作物Ｗの回転速度等を変更する適応制御を行う。粗工程の現時点における研削負荷Ｐｒｎが閾値Ｐ（Ｒ）を超えたら研削異常の判定を行う。

具体的には、図９に示すように、閾値Ｐ（Ｒ）を超えず、且つ閾値Ｐ（Ｒ）に近い研削負荷Ｐｓｎである条件変更用目標値Ｑ（Ｒ）を設定し、この条件変更用目標値Ｑ（Ｒ）となるように研削条件を変更する。そして、研削残り取代Ｒｎに対する研削負荷Ｐｒｎが、閾値Ｐ（Ｒ）を超えていない場合には、正常と判定し（ステップＳ３０）、ステップＳ２７に戻って上述の処理を行う。

一方、ステップＳ２９において、研削残り取代Ｒｎに対する研削負荷Ｐｒｎが、閾値Ｐ（Ｒ）を超えている場合には、研削異常と判定し、図７の出力部７６により、表示装置８１に異常内容を表示し、記憶装置８３に異常内容を記憶する（ステップＳ３３）。そして、研削サイクルを停止する（ステップＳ３４）。

一方、ステップＳ２７において、研削残り取代ＲｎがＲｐになった場合、すなわち第一粗工程が終了した場合には、第二粗工程、さらに仕上げ工程へと進む（ステップＳ３１）。

そして、近接スイッチ５０がＯＦＦ状態、すなわち研削サイクルが終了したら（ステップＳ３２）、次の工作物Ｗが有るか否かを判定し（ステップＳ３５）、次の工作物Ｗが有れば、該工作物Ｗの設置の段取りを行い（ステップＳ３６）、ステップＳ２３から処理を繰り返す。一方、次の工作物Ｗがなければ、研削サイクルを停止する（ステップＳ３４）。

以上説明したように、第一粗工程において、研削負荷Ｐｄｎと加工変質層の厚さａとの関係に基づいて、研削残り取代Ｒｎに対する研削負荷Ｐｄｎである閾値Ｐ（Ｒ）を設定しており、この研削異常監視装置１７０によっても、第一実施形態の研削異常監視装置７０と同様の効果を得ることができる。

なお、研削サイクルの負荷データの収集開始および収集終了の判定は、上記実施形態において接触検知センサ８０を用いたが、この接触検知センサ８０を用いずに、砥石台４１およびテーブル２０が予め設定されたＸ軸位置およびＺ軸位置に移動してきたことにより行うこともできる。

１：研削盤
１０：ベッド、 １１ａ，１１ｂ：Ｚ軸ガイドレール、１１ｃ：Ｚ軸ボールねじ
１１ｄ：Ｚ軸モータ、１２ａ，１２ｂ：Ｘ軸ガイドレール、 １２ｃ：Ｘ軸ボールねじ
１２ｄ：Ｘ軸モータ
２０：テーブル
３０：主軸台、 ３１：主軸台本体、 ３２：マグネットチャック
３３：シュー、 ３４：主軸モータ
４０：砥石支持装置、４１：砥石台、 ４２：砥石車駆動用モータ
４２ａ：モータ電力計、 ４３：砥石車
５０：近接スイッチ、 ６０：制御装置、 ８０：接触検知センサ、 ９０：定寸装置
７０：研削異常監視装置、 ７１：研削残り取代測定部、 ７２：研削負荷算出部
７３：データ記憶部、 ７４：第一粗工程終了通知部、 ７５：異常判定部
７６：出力部
１７０：研削異常監視装置、 １７１：研削残り取代測定部、 １７２：研削負荷算出部
１７４：閾値設定部

Claims (7)

1. 工作物と砥石車とを相対移動させることにより前記工作物を研削する研削盤を用いて、研削異常を監視する研削異常監視方法において、
   前記工作物と前記砥石車との接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削残り取代を検出する研削残り取代検出工程と、
   前記接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削負荷を検出する研削負荷検出工程と、
   前記工作物を研削したときの研削負荷が変化すると前記工作物の加工変質層の厚さが変化する関係に基づいて、検出した前記研削負荷に対応する前記加工変質層の厚さを求め、求めた前記加工変質層の厚さと、検出した前記研削残り取代とを比較して、前記工作物に発生した前記加工変質層を発生後の研削で取り除くことが可能であるか否かで研削異常を判定する研削異常判定工程と、
   を備える研削異常監視方法。
2. 請求項１において、
   前記研削残り取代検出工程は、前記接触初期の加工工程の終了時における前記研削残り取代を検出し、
   前記研削負荷検出工程は、前記接触初期の加工工程の終了時における前記研削負荷を検出し、
   前記研削異常判定工程は、検出した前記研削負荷に対応する前記加工変質層の厚さが検出した前記研削残り取代を超えた場合に研削異常であると判定する研削異常監視方法。
3. 工作物と砥石車とを相対移動させることにより前記工作物を研削する研削盤を用いて、研削異常を監視する研削異常監視方法において、
   前記工作物と前記砥石車との接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削残り取代を検出する研削残り取代検出工程と、
   前記接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削負荷を検出する研削負荷検出工程と、
   前記工作物を研削したときの研削負荷が変化すると前記工作物の加工変質層の厚さが変化する関係及び前記工作物を研削するときの研削残り取代に基づいて、前記工作物に発生した前記加工変質層を発生後の研削で取り除くことが可能な研削負荷を閾値として前記研削残り取代に応じて設定する閾値設定工程と、
   検出した前記研削残り取代における前記研削負荷が検出した前記研削残り取代に対応した前記閾値を超えた場合に研削異常であると判定する研削異常判定工程と、
   を備える研削異常監視方法。
4. 請求項３において、
   前記研削異常監視方法は、
   前記砥石車の研削条件を変更する制御工程、
   を備え、
   前記制御工程は、検出した前記研削負荷が前記閾値を超えず、且つ前記閾値に近づくように前記砥石車の研削条件を変更する研削異常監視方法。
5. 請求項１〜４の何れか一項において、
   前記接触初期の加工工程は、前記工作物と前記砥石車との相対移動を定速で、且つ前記工作物の前記砥石車による切込量を一定で行う工程である研削異常監視方法。
6. 工作物と砥石車とを相対移動させることにより前記工作物を研削する研削盤を用いて、研削異常を監視する研削異常監視装置において、
   前記工作物と前記砥石車との接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削残り取代を検出する研削残り取代検出手段と、
   前記接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削負荷を検出する研削負荷検出手段と、
   前記工作物を研削したときの研削負荷が変化すると前記工作物の加工変質層の厚さが変化する関係に基づいて、検出した前記研削負荷に対応する前記加工変質層の厚さを求め、求めた前記加工変質層の厚さと、検出した前記研削残り取代とを比較して、前記工作物に発生した前記加工変質層を発生後の研削で取り除くことが可能であるか否かで研削異常を判定する研削異常判定手段と、
   を備える研削異常監視装置。
7. 工作物と砥石車とを相対移動させることにより前記工作物を研削する研削盤を用いて、研削異常を監視する研削異常監視装置において、
   前記工作物と前記砥石車との接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削残り取代を検出する研削残り取代検出手段と、
   前記接触初期の加工工程における前記工作物を研削するときの研削負荷を検出する研削負荷検出手段と、
   前記工作物を研削したときの研削負荷が変化すると前記工作物の加工変質層の厚さが変化する関係及び前記工作物を研削するときの研削残り取代に基づいて、前記工作物に発生した前記加工変質層を発生後の研削で取り除くことが可能な研削負荷を閾値として前記研削残り取代に応じて設定する閾値設定手段と、
   検出した前記研削残り取代における前記研削負荷が検出した前記研削残り取代に対応した前記閾値を超えた場合に研削異常であると判定する研削異常判定手段と、
   を備える研削異常監視装置。

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