JP2005262385A - Contact detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接触検出装置に関するものであり、詳しくは、ワークを支持するワーク支持台と、刃具を支持すると共に前記ワーク支持台に対して相対的に移動する刃具台とを備える工作機械に設けられ、ワークと刃具との接触を検出する接触検出装置に関するものである。 The present invention relates to a contact detection device, and more specifically, is provided in a machine tool including a work support base that supports a work and a blade base that supports the tool and moves relative to the work support base. The present invention relates to a contact detection device that detects contact between a workpiece and a cutting tool.
ワークを支持するワーク支持台と、刃具を支持すると共にワーク支持台に対して相対的に移動する刃具台とを備える円筒研削盤、旋盤、フライス盤、マシニングセンタ等の各種の工作機械では、加工に際してのワークに対する刃具の位置決め、早送りから加工送りへと送り速度を変更する時期の判定等、適宜の処理を行うために、実際のワークの位置を正確に特定する必要がある。ここで、ワークの位置を特定するために、刃物台等の適宜部位にタッチプローブ等の接触型センサを設け、この接触型センサをワークに対して移動させてワークに接触させることで、実際のワークの位置を検出するワーク位置検出装置が、一般的に用いられている。しかしながら、このようなワーク位置検出装置を採用することとすると、刃具とは別途に、ワークに接触させる機器を装備しなければならず、工作機械全体の構造が複雑化する。また、ワークの実質的な加工とは別途に、加工に先んじて、ワーク位置検出装置を作動させてワークの位置を特定しておかなければならず、加工工程全体の処理が煩雑化する。 In various machine tools such as a cylindrical grinder, a lathe, a milling machine, and a machining center, each of which includes a work support base that supports a work and a tool base that supports the tool and moves relative to the work support base. In order to perform appropriate processing such as positioning of the cutting tool with respect to the workpiece and determining when to change the feed speed from rapid feed to machining feed, it is necessary to accurately specify the position of the actual workpiece. Here, in order to specify the position of the workpiece, a contact type sensor such as a touch probe is provided at an appropriate part of the tool post or the like, and the contact type sensor is moved with respect to the workpiece and brought into contact with the workpiece. A workpiece position detection device that detects the position of a workpiece is generally used. However, if such a workpiece position detecting device is adopted, a device that contacts the workpiece must be provided separately from the blade, and the structure of the entire machine tool becomes complicated. In addition to the substantial machining of the workpiece, the workpiece position must be specified by operating the workpiece position detection device prior to machining, which complicates the entire machining process.
これに対して、ワークと刃具とが接触した際に生じる刃具の破壊音波やワークの破断音波等、特有のアコースティックエミッション(以下、「AE」と称する)を検出するアコースティックエミッションセンサ(以下、「AEセンサ」と称す)を用いた接触検出装置が提案されている。この接触検出装置によれば、ワークに接触し始める刃具の位置を特定することができ、これにより、加工に際してのワークに対する刃具の位置決め、早送りから加工送りへと送り速度を変更する時期の判定等、適宜の処理を行うことができる。そして、このような接触検出装置では、上述のワーク位置検出装置のように、刃具とは別途に、ワークに接触させる機器を装備する必要がなく、工作機械全体の構造を簡略化することができる。また、加工に先んじて、接触型センサをワークに対して移動させてワークの位置を特定しておく必要がなく、加工工程全体の処理を簡素化することもできる。 On the other hand, an acoustic emission sensor (hereinafter referred to as “AE”) that detects a specific acoustic emission (hereinafter referred to as “AE”) such as a breaking sound wave of the cutting tool or a breaking sound wave of the workpiece generated when the work and the cutting tool come into contact with each other. A contact detection device using a "sensor" has been proposed. According to this contact detection device, it is possible to specify the position of the cutting tool that starts to contact the workpiece, thereby positioning the cutting tool with respect to the workpiece during machining, determining when to change the feed speed from rapid feed to machining feed, etc. An appropriate process can be performed. And in such a contact detection apparatus, it is not necessary to equip the apparatus which contacts a workpiece | work separately from a blade tool like the above-mentioned workpiece position detection apparatus, and can simplify the structure of the whole machine tool. . Further, it is not necessary to specify the position of the workpiece by moving the contact type sensor relative to the workpiece prior to machining, and the processing of the entire machining process can be simplified.
上記特許文献には、ワークの一端側を支持して回転させる主軸台、ワークの他端側を支持する心押し台、主軸台や心押し台のセンタ等、適宜の部位にAEセンサを設ける旨が開示されている。しかしながら、上述のように、AEセンサを主軸台や心押し台等に設けることとすると、AEセンサが、ワークを支持する側の部材に設けられることになり、次のような問題が生じる。 In the above-mentioned patent document, an AE sensor is provided at an appropriate part such as a headstock for supporting and rotating one end of a work, a tailstock for supporting the other end of the work, a center of a headstock and a tailstock, etc. Is disclosed. However, as described above, when the AE sensor is provided on the headstock, the tailstock, or the like, the AE sensor is provided on the member that supports the workpiece, and the following problem occurs.
工作機械は、常時、同一の種類のワークを加工する専用機として使用されるものばかりでなく、種類の異なるワークを加工する汎用機として使用されるものもある。そして、汎用機として使用される工作機械によって種々の形状のワークを加工する場合には、ワーク自体の形状に差異があることから、ワークを支持する側の部材に設けられたAEセンサと、刃具台に支持された刃具との距離が区々となる。また、たとえ専用機として使用される工作機械によって同一種類のワークを加工する場合でも、ワークが複数の加工対象面を有するものであると、異なる加工対象面を加工する際においては、AEセンサと刃具との距離が区々となる。 Machine tools are not only used as dedicated machines that always process the same type of workpiece, but also used as general-purpose machines that process different types of workpieces. And when processing a workpiece of various shapes by a machine tool used as a general-purpose machine, since there is a difference in the shape of the workpiece itself, an AE sensor provided on a member that supports the workpiece, and a cutting tool The distance from the blade supported by the table varies. Further, even when machining the same type of workpiece by a machine tool used as a dedicated machine, if the workpiece has a plurality of machining target surfaces, when machining different machining target surfaces, The distance from the cutting tool varies.
ところで、AEセンサは、AEが発生する部位に近づける程、高精度でAEを検出することができる一方で、AEが発生する部位から遠ざけると、微弱なAEを検出できなくなったり、ノイズを拾い易くなったりして、AEの検出精度が低下するものである。AEセンサは、このような特性を有するものであるが故、上述のようにAEセンサと刃具との距離が区々であると、AEセンサの検出精度にバラツキを生じてしまう。そして、このように検出精度にバラツキを生じると、接触検出装置の検出によって特定されるワークに接触を開始する刃具の位置精度についてもバラツキを生じ、この結果、ワークの加工精度にバラツキを生じて加工品質を低下させてしまう虞がある。 By the way, the AE sensor can detect the AE with higher accuracy as it is closer to the site where the AE occurs. On the other hand, if the AE sensor is moved away from the site where the AE occurs, the weak AE cannot be detected or noise can be easily picked up. As a result, the detection accuracy of AE decreases. Since the AE sensor has such characteristics, if the distance between the AE sensor and the cutting tool is varied as described above, the detection accuracy of the AE sensor varies. And when the detection accuracy varies in this way, the positional accuracy of the cutting tool that starts contact with the workpiece specified by the detection of the contact detection device also varies, and as a result, the workpiece machining accuracy varies. There is a risk of lowering the processing quality.
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、AEセンサでの検出精度にバラツキが生じ難い接触検出装置の提供を課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a contact detection device in which the detection accuracy of the AE sensor does not easily vary.
上記課題を解決するために本発明の採った主要な手段は、
「ワークを支持するワーク支持台と、刃具を支持すると共に前記ワーク支持台に対して相対的に移動する刃具台とを備える工作機械に設けられ、前記ワークと前記刃具との接触を検出する接触検出装置であって、
前記刃具台側に配設されてワークと刃具とが接触する際のアコースティックエミッションを検出するアコースティックエミッションセンサを備えることを特徴とする接触状態検出装置」
である。
The main means taken by the present invention to solve the above problems are as follows:
“A contact that is provided in a machine tool that includes a work support base that supports a work and a blade base that supports the cutting tool and moves relative to the work support base, and detects contact between the work and the cutting tool. A detection device,
A contact state detection device comprising an acoustic emission sensor disposed on the blade base side and detecting an acoustic emission when the workpiece and the blade are in contact with each other.
It is.
上記構成の接触検出装置では、AEセンサが刃物台側に設けられているため、ワークの形状が変わったり、単一のワークにおいて加工対象面が変わったりしても、AEセンサと刃具との距離は、常に一定となる。よって、AEセンサでの検出精度にバラツキが生じ難くなる。 In the contact detection device having the above configuration, since the AE sensor is provided on the tool post side, the distance between the AE sensor and the cutting tool even if the shape of the workpiece changes or the surface to be processed changes in a single workpiece. Is always constant. Therefore, variations in detection accuracy with the AE sensor are less likely to occur.
上述した手段において、
「前記刃具は、砥石車であり、
前記刃具台は、前記砥石車が装着される砥石軸を有するものであり、
前記アコースティックエミッションセンサは、前記砥石軸の内部に組み付けられている
ことを特徴とする接触検出装置」
としてもよい。
In the means described above,
"The blade is a grinding wheel,
The tool rest has a grinding wheel shaft on which the grinding wheel is mounted,
The acoustic emission sensor is assembled in the grinding wheel shaft.
It is good.
上記構成の接触検出装置は、装備される対象の工作機械を、砥石車によってワークを加工する工作機械、すなわち「研削盤」に特定したものであり、研削盤の砥石軸にAEセンサを組み付けることとしたものである。刃具としての砥石車が装着される砥石軸は、ワークに接触する砥石車の研削面から、常に一定の距離にある部材であり、しかも、研削面に近い部材である。よって、ワークと研削面との接触部分から発生するAEを精度よく検出することができ、検出精度にバラツキが生じ難いばかりでなく、AEの検出精度を向上させることができる。また、砥石車は、砥石軸に直接、装着されるため、研削面とAEセンサとの間に介在される部材が少なく、AEセンサがノイズを拾い難くなる。よって、この点からも、AEの検出精度を向上させることができる。 The contact detection device having the above configuration is a machine tool that processes a workpiece by a grinding wheel, that is, a “grinding machine”, and the AE sensor is assembled to the grinding wheel shaft of the grinding machine. It is what. A grinding wheel shaft on which a grinding wheel as a cutting tool is mounted is a member that is always at a constant distance from the grinding surface of the grinding wheel that contacts the workpiece, and is a member that is close to the grinding surface. Therefore, it is possible to accurately detect AE generated from the contact portion between the workpiece and the grinding surface, and it is difficult to cause variations in detection accuracy, and it is possible to improve the detection accuracy of AE. In addition, since the grinding wheel is mounted directly on the grinding wheel shaft, there are few members interposed between the grinding surface and the AE sensor, and it becomes difficult for the AE sensor to pick up noise. Therefore, also from this point, the detection accuracy of AE can be improved.
上述した手段において、
「前記砥石車は、研削加工用の砥石と、結合剤が弾性材料から構成された弾性砥石とを備えるものであり、
前記弾性砥石をワークに接触させることで、ワークと砥石車との接触を検出する
ことを特徴とする接触検出装置」
としてもよい。
In the means described above,
“The grinding wheel includes a grinding wheel for grinding and an elastic grinding stone whose binder is made of an elastic material.
A contact detection device that detects contact between a workpiece and a grinding wheel by bringing the elastic grindstone into contact with the workpiece "
It is good.
ここで、結合材を構成する弾性材料としては、ゴムや樹脂等、弾性に優れた柔軟な材料を用いればよい。 Here, as the elastic material constituting the binder, a flexible material having excellent elasticity such as rubber or resin may be used.
研削加工用の砥石自体をワークに接触させる場合、ワークに砥石車を急激に接触させると、砥石車が破損したり、ワークが損傷する。よって、ワークに砥石車を近づける際の送り速度を、研削加工時の送り速度、すなわち「研削送り速度」に近い十分に遅い送り速度としなければならず、使用勝手に劣る。 When the grinding wheel itself for grinding is brought into contact with the workpiece, if the grinding wheel is brought into rapid contact with the workpiece, the grinding wheel is broken or the workpiece is damaged. Therefore, the feed speed when the grinding wheel is brought close to the workpiece must be a sufficiently slow feed speed close to the feed speed at the time of grinding, that is, the “grind feed speed”, which is inferior to use.
そこで、上記構成の接触検出装置では、ワークに接触させる砥石を、研削加工用の砥石ではなく、弾性砥石とする。弾性砥石では、ワークに接触した際の衝撃が結合剤自体の弾性により吸収されるため、研削加工用の砥石に比して、速い送り速度にて、ワークに砥石車を接触させることができる。よって、上記構成の接触検出装置によれば、使用勝手を向上させることができる。 Therefore, in the contact detection device having the above-described configuration, the grindstone to be brought into contact with the workpiece is not an abrasive grindstone but an elastic grindstone. In the elastic grindstone, since the impact when contacting the workpiece is absorbed by the elasticity of the binder itself, the grindstone wheel can be brought into contact with the workpiece at a higher feed rate than the grinding wheel for grinding. Therefore, according to the contact detection device having the above configuration, usability can be improved.
上述した手段において、
「前記ワークに前記刃具を近づけて接触させた後、ワークから刃具を遠ざけ、前回の送り速度よりも遅い送り速度にて、再度、ワークに刃具を近づけて接触させることで、ワークと刃具との接触を検出することを特徴とする接触検出装置」
としてもよい。
In the means described above,
`` After bringing the cutting tool close to and contacting the work, move the cutting tool away from the work, and again bring the cutting tool close to and contact with the work at a feed rate slower than the previous feed speed. Contact detection device characterized by detecting contact "
It is good.
ワークに対して刃具を速い送り速度で近づけて接触させると、ワークに対して刃物が慣性により移動したり、発生したAEをAEセンサによって検出する際やAEセンサからの信号を処理する際に生じるタイムラグが大きく影響したりして、AEの検出精度を低下させてしまう虞がある。一方、ワークに対して刃具を、十分に遅い送り速度で近づけて接触させることで、AEの検出精度を向上させることはできる。しかしながら、ワークに刃具を近づける際の送り速度を遅くすると、今度は、ワークに刃具を近づけて接触させるまでの時間が長くなってしまい、加工工程全体が遅延化してしまうといった問題を生じてしまう。 When the cutting tool is brought close to and brought into contact with the workpiece at a high feed rate, the blade moves with the workpiece due to inertia, or occurs when the generated AE is detected by the AE sensor or a signal from the AE sensor is processed. There is a possibility that the detection accuracy of the AE may be lowered due to a large influence of the time lag. On the other hand, the AE detection accuracy can be improved by bringing the cutting tool into close contact with the workpiece at a sufficiently slow feed rate. However, if the feed speed when bringing the cutting tool closer to the workpiece is slowed, this time, the time until the cutting tool is brought close to the workpiece and brought into contact with it becomes longer, resulting in a problem that the entire machining process is delayed.
そこで、上記構成の接触検出装置では、速い送り速度にてワークに刃具を接触させた後に、ワークから刃具を遠ざけ、前回の送り速度よりも遅い送り速度にて、再度、ワークに刃具を近づけて接触させることで、ワークと刃具との接触を検出することとする。これにより、加工工程全体を遅延化させることなく、AEの検出精度を向上させることができる。なお、繰り返しワークと刃具とを接触させる回数としては、2回以上であればよいが、3回以上の多数回とすれば、AEの検出精度を、より一層、向上させることができる。 Therefore, in the contact detection device having the above configuration, after the cutting tool is brought into contact with the workpiece at a high feed rate, the cutting tool is moved away from the workpiece, and the cutting tool is brought close to the workpiece again at a feeding speed slower than the previous feeding speed. The contact between the workpiece and the cutting tool is detected by the contact. Thereby, the detection accuracy of AE can be improved without delaying the entire machining process. Note that the number of times the workpiece and the cutting tool are repeatedly brought into contact with each other may be two or more, but if the number of times is three or more, the AE detection accuracy can be further improved.
上述した手段において、
「前記ワークに前記刃具を近づける際において変動するワークと刃具との間のクーラント圧力を監視するクーラント圧力監視手段を備え、
該クーラント圧力監視手段の監視結果に基いて、クーラント圧力が予め設定された圧力以上に増大した後に、送り速度を遅くしてワークに刃具を接触させることで、ワークと刃具の接触を検出する
ことを特徴とする接触検出装置」
としてもよい。
In the means described above,
“With coolant pressure monitoring means for monitoring the coolant pressure between the workpiece and the blade that fluctuates when the blade is brought close to the workpiece,
Based on the monitoring result of the coolant pressure monitoring means, the contact between the workpiece and the blade tool is detected by bringing the blade tool into contact with the workpiece by slowing the feed rate after the coolant pressure has increased beyond a preset pressure. Touch detection device featuring
It is good.
工作機械では、ワークや刃具の冷却、ワークと刃具との潤滑等のために、ワークと刃具との間にクーラントを浴びせることが一般的に行われている。ここで、ワークに対して刃具を近づけていくと、ワークと刃具との間の距離が縮まるため、この間に流通するクーラントの圧力(動圧)が高くなる。 In machine tools, it is common practice to apply coolant between the workpiece and the blade for cooling the workpiece and the blade, lubricating the workpiece and the blade, and the like. Here, when the cutting tool is brought closer to the work, the distance between the work and the cutting tool is shortened, so that the pressure (dynamic pressure) of the coolant flowing during this time increases.
そこで、上記構成の接触検出装置では、このクーラントの圧力をクーラント圧力監視手段によって監視することで、ワークに刃具が近づいたことを検出し、その後の送り速度を遅くして、遅い送り速度にてワークに刃具を接触させる。これにより、加工工程全体を遅延化させることなく、AEの検出精度を向上させることができる。 Therefore, in the contact detection device configured as described above, the coolant pressure is monitored by the coolant pressure monitoring means to detect that the cutting tool has approached the workpiece, and the subsequent feed rate is slowed down, with a slow feed rate. Bring the cutting tool into contact with the workpiece. Thereby, the detection accuracy of AE can be improved without delaying the entire machining process.
なお、クーラント圧力監視手段としては、特に限定するものではないが、ワークと刃具との間におけるクーラントの圧力を計測する圧力センサを用いたもの、ワークや刃具を回転させたり移動させるための適宜の駆動機器において動力を監視するもの等を例示することができる。ここで、駆動機器の動力を監視するものでは、クーラントの圧力が増加すると、ワークや刃具にクーラントによる圧力が負荷されるため、ワークや刃具を回転させたり移動させるために必要な動力(モーター等の電動機であれば駆動電力:ワット)が増加する。よって、この動力を監視することで、間接的に、クーラントの圧力を検出することができる。 The coolant pressure monitoring means is not particularly limited, but is one that uses a pressure sensor that measures the pressure of the coolant between the workpiece and the blade, or an appropriate device for rotating or moving the workpiece or the blade. The thing etc. which monitor motive power in a drive apparatus can be illustrated. Here, when monitoring the power of the driving equipment, the coolant pressure is applied to the workpiece and the cutting tool when the coolant pressure increases. Therefore, the power (motor, etc.) required to rotate or move the workpiece or the cutting tool. If this is the case, the driving power (watts) will increase. Therefore, the coolant pressure can be indirectly detected by monitoring this power.
上述の通り、本発明によれば、AEセンサでの検出精度にバラツキが生じ難い接触検出装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a contact detection device that is unlikely to vary in the detection accuracy of the AE sensor.
次に、本発明に係る接触検出装置の実施形態の一例を、図面に従って詳細に説明する。なお、以下では、工作機械としての円筒研削盤に本発明に係る接触検出装置を装備した例を示すが、本発明に係る接触検出装置は、円筒研削盤に限らず、その他の研削盤、旋盤、フライス盤、マシンニングセンタ等、種々の工作機械の広範に適用することができるものである。 Next, an example of an embodiment of a contact detection device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, an example in which a cylindrical grinder as a machine tool is equipped with the contact detection device according to the present invention will be described. However, the contact detection device according to the present invention is not limited to the cylindrical grinder, but other grinders and lathes. It can be widely applied to various machine tools such as a milling machine and a machining center.
まず、図1に、円筒研削盤10の一例を示し、この円筒研削盤10の概略について説明する。円筒研削盤10は、基台部分を構成するベッド20と、このベッド20上に、X軸方向に移動自在に搭載された砥石台30と、ベッド20上に、Z軸方向に移動自在に搭載されたワークテーブル40とを備えている。ここで、砥石台30は、刃具としての砥石車Tを支持するものであり、刃具台を構成するものである。また、ワークテーブル40は、ワークWを支持するものであり、ワーク支持台を構成するものである。
First, FIG. 1 shows an example of a
砥石台30は、砥石車Tを回転駆動させると共にX軸方向に移動駆動させるものであり、砥石車Tが装着された砥石軸31と、砥石軸31を回転自在に支持する軸頭32と、砥石軸31を回転駆動させるモーター等の回転駆動装置(図示省略)とを備えている。また、この砥石台30は、サーボモーターや送りねじ機構等を用いて構成された公知の移動駆動装置(図示省略)によって、ベッド20上にて、X軸方向に移動駆動されるものである。
The
ワークテーブル40は、その上面の一端側に搭載された主軸台41と、他端側に搭載された心押し台43とを備えており、主軸台41と心押し台43とでワークWを支持して、このワークWを回転駆動させると共にZ軸方向に移動駆動させるものである。ここで、主軸台41には、ワークWの一端側を支持する主軸42が設けられており、この主軸42は、主軸台41に内蔵されたモーター等の回転駆動装置(図示省略)によって回転駆動される。また、心押し台43は、ワークWの他端側に穿設されたセンタ穴に挿入されるセンタ44を備えており、このセンタ44によって、ワークWの他端側が回転自在に支持される。さらに、ワークテーブル40は、サーボモーターや送りねじ機構等を用いて構成された公知の移動駆動装置(図示省略)によって、ベッド20上にてZ軸方向に移動駆動される。
The work table 40 includes a
このような砥石台30及びワークテーブル40を備えた円筒研削盤10では、砥石台30に支持された砥石車Tと、ワークテーブル40に支持されたワークWとを、X軸用及びZ軸用の各移動駆動装置を作動させることで、X軸方向及びZ軸方向に相対的に移動させて、砥石車TによるワークWの研削加工が行われる。ここで、本例では、小径部W1と大径部W2とを備えた円筒状のワークWにおいて、ワークWの一端から大径部W2の端面にかけて、小径部W1外周面の研削加工が行われる。また、この研削加工に際しては、ワークWに対して砥石車TをX軸方向に研削送り速度で送って研削するプランジカット研削を、Z軸方向において適宜ピッチで繰り返し行い、最終的に、小径部W1のZ軸方向全体を、砥石車TをX軸方向に固定しながらZ軸方向に研削送り速度で送って研削するトラバースカット研削により仕上げて、加工を終了させる。そして、加工開始時においては、砥石車Tを、その端面がワークWの大径部W2の端面に接触した状態で位置決めした上で、第1回目のプランジカット研削が行われるのであるが、この時の砥石車Tの位置決めに際しては、小径部W1に接触しない状態で、ワークWに対して砥石車TをZ軸方向に移動させて砥石車Tを大径部W2に近づけ、後述する接触検出装置によってワークWと砥石車Tとの接触を検出することで、砥石車Tの位置決めが行われる。ここで、接触検出装置は、ワークWと砥石車Tとが接触した際に発生するAEを検出するAEセンサ50と、このAEセンサ50からの信号処理や、AEセンサ50からの信号処理に伴って各種機器の駆動を制御する接触検出用制御装置を備えるものである。また、AEセンサ50は、砥石台30側の部材に取り付けられている。具体的には、砥石台30の砥石軸31の内部に取り取り付けられている。
In the cylindrical grinding
また、詳細は省略するが、この円筒研削盤10は、加工プログラムの実行により数値制御にてワークWを加工するものであり、CPU、ROM、RAM、ハードディスク等を有するコンピュータを用いて構成された公知のCNC制御装置(図示省略)を備えている。そして、砥石台30のX軸方向の移動駆動、砥石軸32の回転駆動、ワークテーブル40のZ軸方向の移動駆動、主軸42の回転駆動等、各種機器の駆動は、CNC制御装置によって制御される。また、前述したAEセンサ50からの信号処理も、このCNC制御装置によって行われる。よって、本例では、接触検出用制御装置が、CNC制御装置の一部によって構成されている。なお、接触検出用制御装置としては、CNC制御装置を兼用したものに限らず、CNC制御装置とは別途に設けられたものであってもよい。
Although not described in detail, the
ところで、CNC制御装置のハードディスクには、ワークWの加工に際して実行される加工プログラムが格納されており、加工に際しての各種機器の制御は、この加工プログラムの実行により行われる。よって、この加工プログラム中に、接触検出装置の制御に関するプログラムを書き込んでおけば、加工プログラムの実行によりワークWを加工する毎に、砥石車Tの自動的な位置決めを実現させることができる。なお、これに限らず、加工プログラムとは別途に、接触検出装置の制御に関する接触検出装置制御用プログラムを格納しておき、適時、接触検出装置制御用プログラムを実行させることで、砥石車Tの自動的な位置決めを行うようにしてもよい。 By the way, the hard disk of the CNC control apparatus stores a machining program to be executed when machining the workpiece W, and various devices are controlled during the machining by executing the machining program. Therefore, if a program related to the control of the contact detection device is written in the machining program, automatic positioning of the grinding wheel T can be realized every time the workpiece W is machined by executing the machining program. Not limited to this, a contact detection device control program related to the control of the contact detection device is stored separately from the machining program, and the contact detection device control program is executed in a timely manner. Automatic positioning may be performed.
次に、接触検出装置の詳細を、AEセンサ50や砥石車Tの詳細、及び、作動態様の詳細を含めて、以下に説明する。
Next, details of the contact detection device will be described below, including details of the
AEセンサ50は、AEを検出する公知のものであり、図2に示すように、センサ取付部材51によって砥石軸31の先端部分の内部に取り付けられている。また、このAEセンサ50は、CNC制御装置に接続されている。ここで、本例では、砥石軸31が、軸頭32の軸受け32aによって片持ち状に支持されているものを示すが、図3に示すように、両持ち状に支持されるものであっても、砥石軸31の先端部分にAEセンサ50を内蔵させることとすると、AEセンサ50を装着し易いことから、好適である。また、砥石軸31にAEセンサ50といった付属品が取着されることから、砥石軸31の回転バランスが崩れる虞がある。この場合には、図2及び図3に示すように、砥石軸31の内部に、AEセンサ50と共に、適宜のバランサー52を設けて、砥石軸31の良好な回転バランスを確保できるようにするとよい。
The
また、砥石車Tは、その端面をワークWの大径部W2の端面に接触させて位置決めされるものであるため、図4に示すように、外周面に研削加工用の砥石Taと端面に弾性砥石Tbとを備えるものとして構成されている。 The grinding wheel T is positioned by bringing its end face into contact with the end face of the large-diameter portion W2 of the workpiece W. Therefore, as shown in FIG. 4, the grinding wheel Ta for grinding and the end face are provided on the outer peripheral face. An elastic grindstone Tb is provided.
このように構成されたAEセンサ50及び砥石車Tを適用した接触検出装置により、図5に示しように、ワークWに対して砥石車TをZ軸方向に移動させ、砥石車Tの端面がワークWの大径部W2の端面に接触を開始した時点にて、砥石車TのZ軸方向の移動を停止させて砥石車Tの位置決めを行う。これを以下に具体的に説明する。
As shown in FIG. 5, the grinding wheel T is moved in the Z-axis direction with respect to the workpiece W by the contact detection device to which the
円筒研削盤10の稼動開始前の段階では、砥石車Tが、ワークWに対して十分に離間した部位である原点に位置するのであるが、稼動開始と共に、砥石車Tを、早送り速度にてX軸方向及びZ軸方向に移動させてワークWに近づける。この時、実際のワークWの正確な位置ではなく、設定上のワークWの位置に基いて、ワークWと砥石Tとの間に、砥石車TがワークWに確実に衝突しない十分な距離が確保された位置まで、ワークWに砥石車Tを近づける。なお、この砥石車Tの位置を、以下、第1アプローチ位置と称す。
At the stage before the start of the operation of the cylindrical grinding
次に、砥石車Tを、第1アプローチ位置から、早送り速度よりも遅い第1アプローチ速度にて、Z軸方向に移動させてワークWの大径部W2に近づけていき、大径部W2に接触させる(図示矢印A)。すると、ワークWと砥石車Tとの接触によりAEが発生する。よって、このAEをAEセンサ50によって検出することで、砥石車Tの現在の位置が、ワークWとの接触を開始した位置であると特定することができる。ここで、AEセンサ50は、砥石台30側、特に砥石軸31に設けられているため、AEセンサ50は、AEを高精度で検出する。また、砥石車Tの端面に設けられた弾性砥石TbをワークWに接触させるため、ある程度、速い送り速度でワークWに砥石車Tを接触させても、砥石車Tが破損したり、ワークWが損傷することがない。
Next, the grinding wheel T is moved from the first approach position at the first approach speed slower than the rapid feed speed in the Z-axis direction to approach the large diameter portion W2 of the workpiece W, and the large diameter portion W2 is moved. Contact (shown arrow A). Then, AE occurs due to the contact between the workpiece W and the grinding wheel T. Therefore, by detecting this AE by the
次に、砥石車Tを、第1アプローチ速度でワークWに接触した位置から、第1アプローチ位置よりもワークWに近い位置である第2アプローチ位置まで、早送り速度で僅かに後退させて、ワークWの大径部W2から遠ざける(図示矢印B)。次に、再度、砥石車Tを、第1アプローチ速度よりもさらに遅い第2アプローチ速度にて、第2アプローチ位置からワークWの大径部W2に近づけていき、大径部W2に、再度、接触させて(図示矢印C)、AEを発生させる。そして、このAEをAEセンサ50によって検出することで、ワークWとの接触を開始した状態である砥石車Tの位置を、高精度で特定し、砥石車Tをこの位置で停止させて、砥石車TのZ軸方向の位置決めを完了させる。その後は、砥石車TをX軸方向に研削送り速度にて移動させて、ワークWの小径部W1にプランジカット研削を行う所定の研削加工を実行する。
Next, the grinding wheel T is slightly retracted at a rapid feed speed from the position in contact with the work W at the first approach speed to the second approach position that is closer to the work W than the first approach position. Move away from the large diameter portion W2 of W (arrow B in the figure). Next, again, the grinding wheel T is moved closer to the large diameter portion W2 of the workpiece W from the second approach position at a second approach speed that is slower than the first approach speed, AE is generated by contact (arrow C in the figure). Then, by detecting this AE by the
ところで、研削加工においては、ワークWと砥石車Tとの間にクーラントが浴びせられる。よって、上述のようにワークWと砥石車Tとを複数回、接触させることで、最終的にワークWに接触する際の砥石車Tの送り速度を遅く設定することができる態様に限らず、この態様に代えて、或いは、この態様に併用して、ワークWと砥石車Tとの間に流通するクーラントの圧力の変動を利用することで、ワークWに接触する際の砥石車Tの送り速度を遅く設定することができるようにしてもよい。具体的には、ワークWと砥石車Tとの間に流通するクーラントの圧力を、クーラント圧力監視手段によって監視し、クーラント圧力が予め設定された圧力以上に増大することで、ワークWの大径部W2に砥石車Tが近づいたことを特定し、その後の送り速度を遅くして、遅い送り速度にてワークWに砥石車Tを接触させるようにしてもよい。ここで、砥石車Tを回転駆動させるモーター等の回転駆動装置は、砥石車Tを高速で、しかも、高精度に一定速度で回転させるものであるため、砥石車Tに負荷される応力が変動すると、この回転駆動装置の動力が大きく変動する。よって、この回転駆動装置の動力を監視することで、砥石車Tに負荷されるクーラント圧力を、高精度で検出することができる。従って、クーラント圧力監視手段として、砥石車Tを回転駆動する回転駆動装置の動力を監視して、これにより、間接的に、クーラント圧力を監視するものを採用するのが好適である。 By the way, in the grinding process, a coolant is poured between the workpiece W and the grinding wheel T. Therefore, by contacting the workpiece W and the grinding wheel T a plurality of times as described above, the feed speed of the grinding wheel T when finally contacting the workpiece W is not limited to being set, Instead of this mode, or in combination with this mode, the grinding wheel T feeds when contacting the workpiece W by utilizing the pressure fluctuation of the coolant flowing between the workpiece W and the grinding wheel T. The speed may be set slower. Specifically, the pressure of the coolant flowing between the workpiece W and the grinding wheel T is monitored by the coolant pressure monitoring means, and the coolant pressure increases to a preset pressure or greater, thereby increasing the diameter of the workpiece W. You may make it specify that the grinding wheel T approached the part W2, make the subsequent feed speed slow, and make the grinding wheel T contact the workpiece | work W at slow feed speed. Here, the rotational driving device such as a motor for rotating the grinding wheel T rotates the grinding wheel T at a high speed and at a constant speed with high accuracy, so that the stress applied to the grinding wheel T varies. Then, the power of this rotary drive device fluctuates greatly. Therefore, the coolant pressure applied to the grinding wheel T can be detected with high accuracy by monitoring the power of the rotary drive device. Therefore, it is preferable to employ a coolant pressure monitoring means that monitors the power of the rotational drive device that rotationally drives the grinding wheel T and indirectly monitors the coolant pressure.
以上、本発明に係る接触検出装置の一例を説明したが、本発明に係る接触検出装置はこれに限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。 In the above, an example of the contact detection device according to the present invention has been described. However, the contact detection device according to the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、接触検出装置の使用態様としては、ワークに対して砥石車等の刃具をZ軸方向に位置決めするために限らず、刃具をX軸方向に位置決めするためや、X軸及びZ軸以外のその他の軸を有する工作機械において刃具をその他の軸方向に位置決めするために用いてもよい。また、刃具の位置決めに限らず、例えば、適宜の送り速度でワークに刃具を接触させた後に、送り速度を、加工を行う加工送り速度に変更させるために、接触検出装置を用いてもよい。 For example, the usage mode of the contact detection device is not limited to positioning a cutting tool such as a grinding wheel with respect to the workpiece in the Z-axis direction, but for positioning the cutting tool in the X-axis direction, or other than the X-axis and the Z-axis. In a machine tool having other axes, the cutting tool may be used for positioning in other axial directions. In addition to the positioning of the cutting tool, for example, a contact detection device may be used to change the feed speed to a processing feed speed for processing after the cutting tool is brought into contact with the workpiece at an appropriate feed speed.
T 砥石車(刃具)
Ta 研削加工用の砥石
Tb 弾性砥石
W ワーク
W1 小径部
W2 大径部
10 円筒研削盤(工作機械)
20 ベッド
30 砥石台(刃具台)
31 砥石軸
32 軸頭
32a 軸受け
40 ワークテーブル(ワーク支持台)
41 主軸台
42 主軸
43 心押し台
44 センタ
50 AEセンサ
51 取付部材
52 バランサー
T grinding wheel (blade)
Ta Grinding wheel Tb Elastic grinding wheel W Workpiece W1 Small diameter part W2
20
31
41
Claims (5)
前記刃具台側に配設されてワークと刃具とが接触する際のアコースティックエミッションを検出するアコースティックエミッションセンサを備えることを特徴とする接触状態検出装置。 Contact detection for detecting contact between the workpiece and the blade tool provided in a machine tool including a workpiece support table that supports the workpiece and a blade tool table that supports the blade and moves relative to the workpiece support table. A device,
A contact state detection apparatus comprising an acoustic emission sensor that is disposed on the blade base side and detects an acoustic emission when the workpiece and the blade are in contact with each other.
前記刃具台は、前記砥石車が装着される砥石軸を有するものであり、
前記アコースティックエミッションセンサは、前記砥石軸の内部に組み付けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の接触検出装置。 The cutting tool is a grinding wheel,
The tool rest has a grinding wheel shaft on which the grinding wheel is mounted,
The contact detection apparatus according to claim 1, wherein the acoustic emission sensor is assembled inside the grindstone shaft.
前記弾性砥石をワークに接触させることで、ワークと砥石車との接触を検出する
ことを特徴とする請求項2に記載の接触検出装置。 The grinding wheel includes a grinding wheel for grinding, and an elastic grinding stone whose binder is made of an elastic material,
The contact detection apparatus according to claim 2, wherein contact between the workpiece and the grinding wheel is detected by bringing the elastic grindstone into contact with the workpiece.
該クーラント圧力監視手段の監視結果に基いて、クーラント圧力が予め設定された圧力以上に増大した後に、送り速度を遅くしてワークに刃具を接触させることで、ワークと刃具の接触を検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一つに記載の接触検出装置。 A coolant pressure monitoring means for monitoring a coolant pressure between the workpiece and the blade that fluctuates when the blade is brought close to the workpiece;
Based on the monitoring result of the coolant pressure monitoring means, the contact between the workpiece and the blade tool is detected by bringing the blade tool into contact with the workpiece by slowing the feed rate after the coolant pressure has increased beyond a preset pressure. The contact detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the contact detection device is characterized in that:
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