JPH042467A - 研削盤におけるワークの回転数検出装置および研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、研削盤におけるワークの回転数検出装置およ
び研削盤に関し、特にワークの回転数を正確に検出する
技術に関する。

（従来の技術） 例えば、内面研削盤における円筒状ワークは、ワーク保
持機構を介して回転保持せしめられているとともに、上
記ワーク内面は回転する砥石でもって研削が行なわれる
。

ところで、上記ワークの研削中にそのワークの回転数と
砥石の回転数との比が整数倍付近にあると、研削された
上記ワーク内面にびびりが発生しやすくなることは避け
られず、これを防止するため上記内面研削盤にあっては
、予め研削前に上記ワークの回転数と砥石の回転数との
比が整数倍付近にならないように、そのワークの回転数
と砥石の回転数とを設定している。

しかして、研削中はワークに対する負荷の変化に応じて
、上記予め設定されたワークの回転数が変化することは
避けられず、これにより上記ワタの回転数と上記砥石の
回転数との比が整数倍付近にならないようにするため、
上記内面研削盤にあっては、上記ワークの回転数を検出
してそのワークの回転数を制御するように構成されてい
る。

また、上記ワークの回転数を検出するワークの回転数検
出装置は、機械式あるいは光学式の一般的な回転計を用
いており、この装置は上記ワークの保持機構を構成する
モータあるいはプーリ等の回転体に上記回転計を取付け
、これによりその回転体の回転数を検出することで、ワ
ークの回転数を検出するように構成されている。

一方、上記回転計に代えて加速度計を用いたワークの回
転数検出装置があり、この装置は−Ｆ記ワークの回転中
に上記回転計へ伝わる振動の周波数が、そのワークの回
転数に相当することを利用したもので、この装置にあっ
ては上記ワーク保持機構を構成するベアリングのハウジ
ング等に上記加速度計を取付け、この加速度計により上
記ベアリング等の振動を検出し、その検出値を周波数分
析することにより、ワークの回転数を検出するように構
成されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のワークの回転数検出装
置において、機械式の一般的な回転計を用いた装置にあ
っては、回転計を構成するベアリング等が長期に亘る連
続使用を考慮されていないため、研削中におけるワーク
の回転数を長期間安定して検出することが難しく、一方
光学式の回転計を用いた装置は、一般的に研削中におい
てワクの加工部へ送油する研削油、あるいは回転部潤滑
用の潤滑油等により、光学的にワークの回転数を正確に
検出することが困難であった。

また、加速度計を用いたワークの回転数検出装置にあっ
ては、特にワークの保持機構として空気軸受等の非接触
な軸受を用いる場合、ワークの回転により発生する振動
が保持機構の外壁へ伝わりにくいので、研削中における
ワークの回転数を検出することは不可能であった。

さらに、上記の如くワークの回転数を正確に検出するこ
とができないので、内面研削盤にあっては、実際にワー
クの回転数と砥石の回転数との比が整数倍付近になった
ことを知らずに、ワークの研削が行なわれるため、ワー
ク内面にびびりが生じてワークの研削精度が低下する等
の問題点があった。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、研削中におけるワークの回転数を
正確に検出することにあり、上記目的を達成するために
各発明は、第１図のクレム対応図に示すように下記の如
く構成されている。

すなわち、請求項１の発明によれば、研削手段ａは、先
端部に砥石４を有するロータ軸３を磁気軸受で支持して
なる砥石スピンドルユニット２を備え、回転保持した円
筒状ワ〜りＷを上記砥石４で研削する。

出力ラインｂは、上記磁気軸受の電磁石を励磁する電流
を検出し出力する。

検出手段Ｃは、上記出力ラインｂから出力される電流の
変動成分よりワークの回転数ｎＯを検出する。

また、請求項２の発明によれば、研削手段ａは、先端部
に砥石４を有するロータ軸３を磁気軸受で支持してなる
砥石スピンドルユニット２を備え、回転保持した円筒状
ワークＷを上記砥石４で研削する。

出力ラインｂは、上記磁気軸受の電磁石を励磁する電流
を検出し出力する。

検出手段Ｃは、上記出力ラインｂから出力される電流の
変動成分よりワークの回転数ｎＱを検出する。

演算手段ｄは、上記検出手段Ｃからのワークの回転数ｎ
ｏと上記砥石４の回転数とに基づき、その両者の比が整
数倍付近以外となるように上記ワーク及び砥石の少なく
ともいずれか一方の補正回転数０１を演算する。

制御手段ｅは、上記演算手段ｄからの補正回転数ｎ１に
基づいて上記ワークＷ及び砥石の少なくともいずれか一
方を回転させる。

（作用） 本発明は、磁気軸受で支持したロータ軸の砥石で円筒状
ワークを研削するとき、その磁気軸受を構成する電磁石
の励磁電流の変動成分として上記ワークの回転数に相当
した周波数が生ずることを利用したもので、本発明によ
れば、研削手段ａにおける磁気軸受の電磁石を励磁する
電流が出力ラインｂを介して出力され、この出力された
電流の変動成分より回転数検出手段Ｃにおいて、ワーク
の回転数を検出するように作用する。

（実施例） 以下、各発明を内面研削盤に適用した一実施例について
、第２図ないし第５図を用いて詳細に説明する。

すなわち、第２図に示すものは請求項１の発明に係るワ
ークの回転数検出装置を内面研削盤本体１に適用したも
ので、この内面研削盤本体１は砥石スピンドルユニット
２を備えており、そのユニット２は先端部に砥石４を有
するロータ軸３が図示しない電磁石でもって所定の位置
に磁気軸受で支持されているとともに、図示しない高周
波モータを介して回転駆動するように構成されている。

また、上記ロータ軸３の砥石４側には、ワークＷを回転
保持せしめるワーク保持機構が配設されており、このワ
ーク保持機構は、ワーク保持機構本体５内の図示しない
ベアリング等により回転可能に軸支された本体主軸６を
備え、その本体主軸６の一端側６ａには、ワークＷを保
持するチャック機構７が設けられている。

一方、上記本体主軸６の他端側６ｂには、本体用プーリ
８が固着されており、この本体用プーリ８は、モータ９
の主軸１０に固着したモータ用プーリ１１とベルト１２
を介して連動するように構成され、このように構成する
ことにより上記内面研削盤本体１は、上記モータ９を回
動して上記チャック機構で保持したワークＷを回転せし
め、上記砥石４により上記ワークＷ内面の内面研削を行
なうように構成されている。

さらに、この発明の電気回路部分の構成について説明す
ると、上記砥石スピンドルユニット２は、そのユニット
２内に収納された図示しない電磁石の励磁電流を外部へ
出力する出カケープル１３を備えており、この出カケー
プル１３から出力される励磁電流は、内面研削中におい
て第３図（ａ）に示すようにその電流の変動成分として
ワークの回転数に相当した周波数を有するようになる。

また、上記出カケープル１３は、一般的構造のバンドパ
スフィルタ１４．増幅器１５および周波数カウンタ１６
を順に接続してなる回転数検出部１７へ接続されている
。

次に、上記の如く構成したワークの回転数検出装置の動
作について、第２図および第３図を用いて説明する。

本装置によれば、モータ９を駆動することによりワーク
Ｗを所定の回転数で回転せしめるとともに、−刃型磁石
でもって磁気軸受で支持しているロータ軸３を回転せし
めて、砥石４によりワークＷの内面研削を行なうと同時
に、第３図（ａ）に示すような上記電磁石の励磁電流ａ
、が、砥石スピンドルユニット２より出カケープル１３
を介してバンドパスフィルタ１４へ出力される。

その後、バンドパスフィルタ１４において、上記励磁電
流ａ１の外乱が分離されて第３図（ｂ）に示すような波
形ａ２に整形され、この波形ａ２は増幅器１５でもって
ＡＣ電圧として増幅されて第３図（ｃ）に示すような波
形ａ３を形成した後、周波数カウンタ１６において、上
記波形ａ３の単位時間に有するピーク点をカウントして
、上記ワ−りＷの回転数を得るように動作する。

次に、請求項２の発明に係る内面研削盤について、第４
図および第５図を用いて説明する。

なお、内面研削盤本体の基本的構成および内面研削中に
おいて、砥石スピンドルユニットから出カケープルを介
してワークの回転数に相当した周波数を有する励磁電流
を回転数検出部へ出力し、この回転数検出部でワークの
回転数を検出することは、請求項１の発明と同様である
ため、同一箇所には同一符号を付しその詳細説明は省略
する。

すなわち、この内面研削盤は第４図に示すように、回転
数検出部１７で検出されたワークＷの回転数を演算部１
８へ出力するように構成されているとともに、砥石スピ
ンドルユニット２内に、図示しない回転数センサが配設
されており、この回転数センサによれば、ロータ軸３の
先端部に取付けられた砥石４の回転数を検出して上記演
算部１８へ出力するように構成されている。

また、演算部１８は上記ワークＷの回転数と上記砥石４
の回転数とに基づき、その両者の比が整数倍以外となる
ように上記ワークの補正回転数ｎを演算するとともに、
そのワークの補正回転数ｎ１を制御部１９を構成する主
軸回転数設定部２０へ出力するように構成されており、
この演算部１８にあっては、第５図に示すフローチャー
トに基づいて処理動作が行なわれる。

制御部１９は、主軸回転数設定部２０および主軸回転数
制御部２１よりなり、これは上記主軸回転数設定部２０
において、上記演算部１８から出力されるワークＷの補
正回転数ｎ１をモータ９の主軸１０における目標回転数
として設定し、上記主軸回転数制御部２０において、上
記モータ９の主軸１０が上記目標回転数となるように制
御するよう構成され、これにより上記ワークの補正回転
数ｎ１に基づいてモータ９の主軸１０が回転するととも
に、この回転はベルト１２を介してワーク保持機構５の
本体主軸６へ伝達されてワークＷを回転させるように構
成されている。

次に、上記の如く構成された内面研削盤の動作について
、第５図に示すフローチャートを用いて説明する。

このフローチャートによれば、まず内面研削盤本体１を
駆動してワークＷの内面研削を行なうと、砥石スピンド
ルユニット２および出カケープル１３、回転数検出部１
７を介して上記ワークＷの回転数ｎ。が常時出力され、
一方砥石スピンドルユニット２より砥石４の回転数Ｎが
常時出力されており（第４図参照）、上記ワークの回転
数ｎｏと砥石の回転数Ｎとが整数倍付近以外となるよう
演算するために用いる設定値を、例えば０．３として設
定しくステップ１００）、上記ワークの回転数ｎｏおよ
び砥石の回転数Ｎを読み込む（ステップ１０１）。

その後、式（１）を用いて上記砥石の回転数Ｎに対する
ワークの回転数ｎｏの比を求め、その比の整数部のみを
Ａとしくステップ１０２Ｌ次に式（２）を用いて、上記
整数部Ａに上記設定値の０．３を加算するとともに、こ
の加算結果でもって上記砥石の回転数Ｎを除算してワー
クの補正回転数ｎ、を演算することにより、そのワーク
の補正回転数０１は上記砥石の回転数Ｎに対する比が整
数倍付近以外となり（ステップ１０３）、このワークの
補正回転数ｎｌに基づいて制御部１９（第４図参照）が
ワークを回転させる（ステップ１０４）とともに、上記
ステップ１０１へ戻り、ステップ１０１からステップ１
０４のループ処理を行なうように動作する。

Ａ　＝　（Ｎ　／　ｎ　ｏの整数部）　　　　　　・・
・（１）ワークの補正回転数ｎ＋　＝Ｎ／　（Ａ生膜定
値）・・・（２） したがって、請求項１の発明に係る本実施例によれば、
上記の如く砥石スピンドルユニット内に収納された電磁
石の励磁電流は、変動成分としてワークの回転数に相当
した周波数を有するものであり、この励磁電流が出カケ
ープルを介して回転数検出部へと出力されて、ワークの
回転数を検出するように構成したため、上記ワークの回
転数は単に電気回路のみを用いて上記励磁電流より検出
されるので、正確なワークの回転数を求めることができ
る。

特に、ワークの保持機構として空気軸受等の非接触な軸
受を用いる場合や心無し研削盤のようにワークの回転数
とワークを回転駆動させる駆動系の回転数が異なる保持
機構を用いる場合において有効である。

また、請求項２の発明に係る本実施例によれば、上記の
如く励磁電流の変動成分より検出された正確なワークの
回転数を用い、演算部においてそのワークの回転数と砥
石の回転数とに基づき、その両者の比が整数倍付近以外
となるようにワークの補正回転数を演算し、この補正回
転数をもって上記ワークを回転させるように構成したた
め、ワークの回転数と砥石の回転数との比は確実に整数
倍付近以外となるので、ワーク内面の研削面に生ずるび
びりを防止することができる。

なお、本実施例にあっては回転数検出部１７て周波数カ
ウンタ１６を用いたが、これに代えて高速フユーリエ変
換器（Ｆ　Ｆ　Ｔ）を用いてもよく、また上記実施例に
おいては演算部１８はワークの回転数と砥石の回転数と
に基づいて、その両者の比が整数倍付近以外となるよう
に」二記ワークの補正回転数を演算するものであるが、
これに代えて上記砥石の補正回転数を演算してもよく、
またはワーク及び砥石の両者について補正回転数を演算
してもよく、あるいは上記演算部１８は上記両者の比が
整数倍付近となったときに、予め設定された所定の補正
回転数を上記ワークの回転数または上記砥石の回転数に
加算するものであってもよい。

更にワークの回転数と砥石の回転数とに基づいて、その
両者の比が整数倍付近となったときに警報を出すよう構
成しても、上記と同様にワーク内面の研削面に生ずるび
ひりを防止することができる。

（発明の効果） 請求項１の発明に係るワークの回転数検出装置は、磁気
軸受を構成する電磁石の励磁電流の変動成分がワークの
回転数に相当した周波数を発生することを利用して、ワ
ークの回転数を検出するように構成したため、ワークの
回転数はセンサ等の機器を用いず単に電気回路のみを用
いて上記電流より検出されるので、安価でかつ正確にワ
ークの回転数を求めることが可能となる。

また、請求項２の発明に係る研削盤は、上記の如く上記
電流の変動成分より検出された正確なワークの回転数を
用い、演算手段においてそのワークの回転数と砥石の回
転数とに基づき、その両者の比が整数倍付近以外となる
ようにワーク及び砥石の少なくともいずれか一方の補正
回転数を演算し、この補正回転数をもって上記ワーク及
び砥石の少なくともいずれか一方を回転させるように構
成したため、ワークの回転数と砥石の回転数との比は確
実に整数倍付近以外となるので、ワークの研削面に生ず
るびびりを防止してワークの研削精度を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は請求項１の発明に係
るワークの回転数検出装置のブロック図、第３図（ａ）
（ｂ）（ｃ）は励磁電流の変化の様子を説明する説明図
、第４図は請求項２の発明に係る内面研削盤のブロック
図、第５図は請求項２の発明の詳細な説明するフローチ
ャートである。 １・・・内面研削盤本体 ２・・・砥石スピンドルユニット ３・・・ロータ軸 ４・・・砥石 １３・・・出カケープル １７・・・回転数検出部 １８・・・演算部 １９・・・制御部 Ｗ・・・・・・ワーク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、先端部に砥石を有するロータ軸を磁気軸受で支持し
   てなる砥石スピンドルユニットを備え、回転保持した円
   筒状ワークを上記砥石で研削する研削手段と、 上記磁気軸受の電磁石を励磁する電流を検出し、出力す
   る出力ラインと、 上記出力ラインから出力される電流の変動成分よりワー
   クの回転数を検出する検出手段と、からなることを特徴
   とする研削盤におけるワークの回転数検出装置。 ２、先端部に砥石を有するロータ軸を磁気軸受で支持し
   てなる砥石スピンドルユニットを備え、回転保持した円
   筒状ワークを上記砥石で研削する研削手段と、 上記磁気軸受の電磁石を励磁する電流を検出し、出力す
   る出力ラインと、 上記出力ラインから出力される電流の変動成分よりワー
   クの回転数を検出する検出手段と、上記検出手段からの
   ワークの回転数と上記砥石の回転数とに基づき、その両
   者の比が整数倍付近以外となるように上記ワーク及び砥
   石の少なくともいずれか一方の補正回転数を演算する演
   算手段と、 上記演算手段からの補正回転数に基づいて上記ワークお
   よび砥石の少なくともいずれか一方を回転させる制御手
   段と、 を具備することを特徴とする研削盤。