研削盤および研削加工方法
【課題】研削加工終了後の検査工程を不要としつつ、高精度な加工を行うことができる研削盤および研削加工方法を提供する。
【解決手段】円柱状または円筒状の工作物Ｗを回転可能に支持する主軸２２と、主軸２２に対して主軸２２の回転軸に交差する方向に相対移動することにより、工作物Ｗの外周面を研削加工する砥石４３と、主軸２２の回転角に応じた工作物Ｗの外周面の位置を測定する測定器５０と、研削加工中における測定器５０による測定結果に基づいて工作物Ｗの外周面形状を算出する外周面形状算出部６４と、算出された工作物Ｗの外周面形状に基づいて、測定器５０により測定した後に行う研削加工の状態を決定する研削加工状態決定部６５を備える。
【解決手段】円柱状または円筒状の工作物Ｗを回転可能に支持する主軸２２と、主軸２２に対して主軸２２の回転軸に交差する方向に相対移動することにより、工作物Ｗの外周面を研削加工する砥石４３と、主軸２２の回転角に応じた工作物Ｗの外周面の位置を測定する測定器５０と、研削加工中における測定器５０による測定結果に基づいて工作物Ｗの外周面形状を算出する外周面形状算出部６４と、算出された工作物Ｗの外周面形状に基づいて、測定器５０により測定した後に行う研削加工の状態を決定する研削加工状態決定部６５を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱状または円筒状の工作物の外周面を研削加工する研削盤および研削加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円柱状または円筒状の外周面を高精度に研削加工するために、例えば、特開昭６２−２８２８６５号公報（特許文献１）などに、定寸装置を備えた研削盤が用いられている。特許文献１などに記載の定寸装置を用いて、粗研削加工から仕上げ研削加工への変更タイミング、および、仕上げ研削加工からスパークアウトへの変更タイミングを決定している。具体的には、定寸装置により計測される工作物の外径が予め設定されたそれぞれの変更タイミングの外径に達した時に定寸装置が信号を出力し、この出力される信号に基づいて次の研削加工へ変更している。
【特許文献１】特開昭６２−２８２８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、定寸装置は工作物の最小径が予め設定された外径に達したときに、信号を出力する。そのため、仮に工作物の径方向断面形状が真円形ではなく、楕円形に成形されてしまった場合には、工作物の短径は設定された外径に達しているが、工作物の長径は設定された外径に達していない場合がある。このように楕円形に加工されてしまう要因としては、研削抵抗の変動など種々の要因が考えられる。従って、研削加工後に、真円度測定器により、工作物の外周面形状を検査する必要がある。検査する工作物の外周面形状としては、例えば、工作物の回転中心に対する工作物の外周面形状、すなわち偏心していないか否かや、工作物の真円度や、工作物の表面性状などである。
【０００４】
このように、研削加工終了後に検査により、不良と判定された場合には、製品として出荷できない。さらに、検査工程の存在により、工作物の加工開始から完成までのサイクルタイムが長くなってしまう。そして、検査工程の分、コスト高になる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、研削加工終了後の検査工程を不要としつつ、高精度な加工を行うことができる研削盤および研削加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る研削盤の発明の特徴は、
円柱状または円筒状の工作物を回転可能に支持する主軸と、
前記主軸に対して前記主軸の回転軸に交差する方向に相対移動することにより、前記工作物の外周面を研削加工する砥石と、
前記主軸の回転角に応じた前記工作物の外周面の位置を測定する測定器と、
研削加工中における前記測定器による測定結果に基づいて前記工作物の外周面形状を算出する外周面形状算出部と、
算出された前記外周面形状に基づいて、前記測定器により測定した後に行う研削加工の状態を決定する研削加工状態決定部と、
を備えることである。
【０００７】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、
前記外周面形状算出部は、スパークアウト中における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状が予め設定された目標形状に達した時に前記スパークアウトを終了することである。
【０００８】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項１において、
前記外周面形状算出部は、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状が予め設定された所定の形状条件を満たしていない場合に研削加工を終了することである。
【０００９】
請求項４に係る発明の特徴は、請求項１において、
前記外周面形状算出部は、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状に基づいて前記仕上げ研削加工における加工条件を変更することである。
【００１０】
請求項５に係る発明の特徴は、請求項４において、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状に基づいて、前記仕上げ研削加工における単位時間当たりの研削量を変更することである。
【００１１】
請求項６に係る発明の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、
前記工作物の外周面形状は、前記工作物の回転中心に対する前記工作物の外周面形状、前記工作物の真円度、および前記工作物の表面性状の少なくとも１つを含むことである。
【００１２】
上記の課題を解決するため、請求項７に係る研削加工方法の発明の特徴は、
回転可能に支持された円柱状または円筒状の工作物に対して、前記工作物の回転軸に交差する方向に砥石を相対移動することにより、前記工作物の外周面を研削加工する研削加工方法において、
研削加工中に前記工作物の回転角に応じた前記工作物の外周面の位置を、測定器により測定する測定ステップと、
前記測定器による測定結果に基づいて前記工作物の外周面形状を算出する外周面形状算出ステップと、
算出された前記外周面形状に基づいて、前記測定器により測定した後に行う研削加工の状態を決定する研削加工状態決定ステップと、
を備えることである。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、従来研削加工後に行っていた測定を、研削加工中に行っている。そして、従来は、研削加工後に行っていた測定は、あくまで加工後の製品検査にすぎなかった。これに対して、本発明の研削加工中における測定は、その後の研削加工の状態を決定するものとなる。つまり、測定結果次第で、測定後の研削加工の状態を変更することが可能となる。このように、研削加工終了後の製品検査を不要としつつ、高精度な加工を行うことができる。
【００１４】
ここで、従来の定寸装置は、工作物の最小径を計測していたのに対して、本発明の測定器は、主軸の回転角に応じた工作物の外周面の位置を測定している。つまり、測定器は、工作物の各回転位相に応じた工作物の外周面の位置座標を測定している。従って、外周面形状算出部は、従来の定寸装置により測定されていた工作物の最小径のみならず、工作物の外周面形状そのものを得ることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、スパークアウトを従来よりも短い時間で終了させることができる。従来、スパークアウトは、例えば、作業者による熟練の経験に基づいて、一定の時間または工作物の回転回数などを設定していた。これに対して、本発明は、測定結果に基づいて、算出された工作物の外周面形状が予め設定された目標形状に達した時にスパークアウトを終了させている。つまり、従来よりも短い時間で、且つ、確実な形状精度を満たした状態で、スパークアウトを終了することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、測定器による測定を、粗研削加工の途中に行うか、加工中のうち粗研削加工と仕上げ研削加工との切替の時に行うとしている。そして、粗研削加工の際または粗、仕上げ研削加工の間に測定した結果に基づいて、得られた工作物の外周面形状がその後の加工により修正困難な程度になったと判定された場合に、その時点で加工を終了するとしている。従来は、最終工程までの加工が終了しなければ、不良品であるか否かを判定できなかった。これに対して、本発明によれば、早期の段階で、不良品であるか否かを判定できる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、測定器による測定を、その後の加工条件を変更することにより最終的に加工終了した時点の工作物の加工精度を高いものとすることができるタイミングに行っている。つまり、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間に測定した結果に基づいて、仮に予め設定された加工条件で加工を継続すると不良品になるおそれがあると判定された場合に、その後の加工条件を変更することができる。一般に、砥石の磨耗などにより砥石の切れ味が悪くなる。砥石の切れ味が良好な時には、高速加工を行っても高精度な加工ができる。一方、砥石の切れ味が悪くなっていくと、研削速度（単位時間当たりの研削量）を低減することで、高精度な加工を得ることができる。また、砥石の磨耗の他に、工作物の加工精度に影響する要因は多々ある。このように加工精度に種々の要因が影響を及ぼすとしても、本発明により、不良品を出すことなく、且つ、可能な限り高速加工を行うことができる。つまり、高精度な加工と加工時間の短縮を実現できる。
請求項５に係る発明によれば、単位時間当たりの研削量を低減することで、確実に高精度に加工することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明のように、工作物の外周面形状として定義している。工作物の外周面形状としては、工作物の回転中心に対する工作物の外周面形状、工作物の真円度、および工作物の表面性状の何れか１つでもよいし、全てでもよい。また、選択した２つでもよい。これらは、要求される加工精度に応じて適宜変更可能である。
【００１９】
請求項７に係る発明によれば、上述した請求項１に係る研削盤による効果と同一の効果を奏する。すなわち、本発明によれば、測定結果次第で、測定後の研削加工の状態を変更することが可能となる。このように、研削加工終了後の製品検査を不要としつつ、高精度な加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の研削盤を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（研削盤１の構成）
本実施形態の研削盤１の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、研削盤１の平面図である。図１に示すように、研削盤１は、ベッド１０と、主軸台２０と、心押台３０と、砥石支持装置４０と、測定器５０とから構成される。
【００２１】
ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。このベッド１０の上面には、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａ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。一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａは、砥石支持装置４０を構成する砥石台トラバースベース４１が摺動可能なレールである。さらに、ベッド１０の上面のうち、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａより図１の下側（機械の手前側）には、主軸台２０が摺動可能な一対の第一ガイドレール１２ａ、１２ａ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。また、ベッド１０の上面のうち、一対の第一ガイドレール１２ａ、１２ａより図１の右側には、心押台３０が摺動可能な一対の第二ガイドレール１３ａ、１３ａ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。さらに、第一ガイドレール１２ａと第二ガイドレール１３ａとの間には、一対の第三ガイドレール１４ａ、１４ａ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。
【００２２】
また、ベッド１０には、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａの間に、砥石台トラバースベース４１を図１の左右方向に駆動するための、砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｂが配置され、この砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｂを回転駆動する砥石台用Ｚ軸モータ１１ｃが配置されている。さらに、ベッド１０には、一対の第一ガイドレール１２ａ、１２ａの間に、主軸台２０を図１の左右方向に駆動するための、第一Ｚ軸ボールねじ１２ｂが配置され、この第一Ｚ軸ボールねじ１２ｂを回転駆動する第一Ｚ軸モータ１２ｃが配置されている。ベッド１０には、一対の第二ガイドレール１３ａ、１３ａの間に、心押台３０を図１の左右方向に駆動するための、第二Ｚ軸ボールねじ１３ｂが配置され、この第二Ｚ軸ボールねじ１３ｂを回転駆動する第二Ｚ軸モータ１３ｃが配置されている。さらに、ベッド１０には、一対の第三ガイドレール１４ａ、１４ａの間に、測定器５０を図１の左右方向に駆動するための、第三Ｚ軸ボールねじ１４ｂが配置され、この第三Ｚ軸ボールねじ１４ｂを回転駆動する第三Ｚ軸モータ１４ｃが配置されている。
【００２３】
主軸台２０は、主軸台本体２１と、主軸２２と、主軸センタ２３とを備えている。主軸台本体２１は、ベッド１０の上面のうち、一対の第一ガイドレール１２ａ、１２ａ上を摺動可能に配置されている。そして、主軸台本体２１は、第一Ｚ軸ボールねじ１２ｂのナット部材に連結されており、第一Ｚ軸モータ１２ｃの駆動により一対の第一ガイドレール１２ａに沿って移動する。この主軸台本体２１の内部には、主軸２２が軸周り（図１のＺ軸周り）に回転可能に挿通支持されている。この主軸２２は、図示しないモータにより回転駆動される。また、主軸２２の右端に、長尺の工作物Ｗの軸方向一端を支持する主軸センタ２３が取り付けられている。
【００２４】
心押台３０は、心押台本体３１と、心押センタ３２とを備えている。心押台本体３１は、ベッド１０の上面のうち、一対の第二ガイドレール１３ａ、１３ａ上を摺動可能に配置されている。そして、心押台本体３１は、第二Ｚ軸ボールねじ１３ｂのナット部材に連結されており、第二Ｚ軸モータ１３ｃの駆動により一対の第二ガイドレール１３ａ、１３ａに沿って移動する。この心押台本体３１は、図１の左右方向に貫通する穴が形成されている。この心押台本体３１の貫通孔に、心押センタ３２が回転可能に挿通支持されている。この心押センタ３２の回転軸は、主軸２２の回転軸と同軸上に位置している。そして、この心押センタ３２は、工作物Ｗの軸方向他端を支持する。つまり、心押センタ３２は、主軸センタ２３に対向するように配置されている。そして、主軸センタ２３と心押センタ３２とにより、工作物Ｗの両端を支持している。このように、工作物Ｗは、主軸センタ２３および心押センタ３２により、主軸軸周り（Ｚ軸周り）に回転可能に保持されている。
【００２５】
砥石支持装置４０は、砥石台トラバースベース４１と、砥石台４２と、砥石車４３と、砥石回転用モータ４４とを備えている。砥石台トラバースベース４１は、矩形の平板状に形成されており、ベッド１０の上面のうち、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａ上を摺動可能に配置されている。砥石台トラバースベース４１は、砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｂのナット部材に連結されており、砥石台用Ｚ軸モータ１１ｃの駆動により一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａに沿って移動する。この砥石台トラバースベース４１の上面には、砥石台４２が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ａ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、砥石台トラバースベース４１には、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ａの間に、砥石台４２を図１の上下方向に駆動するための、Ｘ軸ボールねじ４１ｂが配置され、このＸ軸ボールねじ４１ｂを回転駆動するＸ軸モータ４１ｃが配置されている。
【００２６】
砥石台４２は、砥石台トラバースベース４１の上面のうち、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ａ上を摺動可能に配置されている。そして、砥石台４２は、Ｘ軸ボールねじ４１ｂのナット部材に連結されており、Ｘ軸モータ４１ｃの駆動により一対のＸ軸ガイドレール４１ａに沿って移動する。つまり、砥石台４２は、ベッド１０、主軸台２０および心押台３０に対して、Ｘ軸方向およびＺ軸方向（トラバース送り方向）に相対移動可能となる。
【００２７】
そして、この砥石台４２のうち図１の下側部分には、図１の左右方向に貫通する穴が形成されている。この砥石台４２の貫通孔に、砥石車回転軸部材（図示せず）が、砥石中心軸周り（Ｚ軸周り）に回転可能に支持されている。この砥石車回転軸部材の一端（図１の左端）に、砥石車４３が同軸的に取り付けられている。また、砥石台４２の上面には、砥石回転用モータ４４が固定されている。そして、砥石車回転軸部材の他端（図１の右端）と砥石回転用モータ４４の回転軸とにプーリが懸架されることで、砥石回転用モータ４４の駆動により、砥石車４３が砥石軸周りに回転する。
【００２８】
測定器５０は、ベッド１０の上面のうち、一対の第三ガイドレール１４ａ、１４ａ上を摺動可能に配置されている。そして、測定器５０は、第三Ｚ軸ボールねじ１４ｂのナット部材に連結されており、第三Ｚ軸モータ１４ｃの駆動により一対の第三ガイドレール１４ａ、１４ａに沿って移動する。さらに、測定器５０は、対向して配置された一対の測定子５１を備えている。この一対の測定子５１を工作物Ｗに対して接近させたり遠ざけたりすることができる。具体的には、測定子５１をＸ方向に移動させることができる。この一対の測定子５１は、主軸２２の回転軸を通る鉛直平面上にて工作物Ｗに当接するように設けられている。そして、それぞれの測定子５１は、工作物Ｗのうち主軸２２の回転軸を通る鉛直平面上に位置する部位のＹ軸座標値を測定することができる。つまり、一対の測定子５１は、工作物Ｗの外径を測定するいわゆる定寸装置としての機能を有する。さらに、一対の測定子５１は、主軸２２の回転角に応じた工作物Ｗの外周面の位置を測定できる。なお、主軸２２の回転角に応じた工作物Ｗの外周面の位置を測定するには、一対の測定子５１の何れか一方のみの信号を用いることで足りる。
【００２９】
次に、制御装置６０の詳細構成について、図２を参照して説明する。図２は、制御装置６０のブロック構成図である。図２に示すように、制御装置６０は、指令部６１と、加工制御部６２と、測定制御部６３と、外周面形状算出部６４と、研削加工状態決定部６５とから構成される。
【００３０】
指令部６１は、所定のプログラムに基づいて、円筒状または円柱状の工作物Ｗの加工および測定に関しての指令を出力する。加工制御部６２は、指令部６１から出力された指令および研削加工状態決定部６５から出力される指令に基づいて、加工に必要な各種モータを制御する。
【００３１】
測定制御部６３は、指令部６１から出力された指令に基づいて、測定器５０により研削加工中の工作物Ｗを測定するために測定器５０を制御する。具体的には、測定制御部６３は、第三Ｚ軸モータ１４ｃ（図２の「測定用モータ」に相当）を制御することにより測定器５０のＺ軸方向位置を位置決めし、且つ、測定用油圧シリンダー（図２の「測定用油圧装置」に相当）により測定器５０のＸ軸方向への移動を制御する。さらに、測定制御部６３は、測定器５０により工作物Ｗの測定を行わせる。
【００３２】
外周面形状算出部６４は、研削加工中における測定器５０による測定結果に基づいて工作物Ｗの外周面形状を算出する。上述したように、測定器５０は、主軸２２の回転角に応じた工作物Ｗの外周面の位置を測定する。そこで、外周面形状算出部６４は、測定器５０から出力される測定結果と、その測定の時における主軸２２の回転角とに基づいて、工作物Ｗの外周面形状を算出する。ここで、工作物Ｗの外周面形状とは、工作物Ｗの回転中心に対する工作物Ｗの外周面形状、工作物Ｗの真円度、および工作物Ｗの表面性状の少なくとも１つを含む。本実施形態においては、工作物Ｗの外周面形状として、上記３種全てを含むものとする。なお、工作物Ｗの回転中心に対する工作物Ｗの外周面形状とは、例えば、偏心している場合にはその偏心量に相当する。さらに、外周面形状算出部６４は、測定器５０を定寸装置として機能させることで、工作物Ｗの外径を算出する。つまり、外周面形状算出部６４は、偏心量、真円度および表面性状の他に、工作物Ｗの外径も算出する。ただし、ここで測定される外径とは、一対の測定子５１の間の距離のうち最小値としている。
【００３３】
研削加工状態決定部６５は、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外周面形状および工作物Ｗの外径に基づいて、測定器５０により測定した後に行う研削加工の状態を決定する。この研削加工の状態についての詳細は、後述する。
【００３４】
（研削加工方法）
次に、上述した研削盤１を用いた研削加工方法について、図３を参照して説明する。図３は、研削盤１を用いた研削加工方法を示すフローチャートである。
【００３５】
本実施形態においては、工作物Ｗに対して、粗研削加工、仕上げ研削加工、スパークアウトの順に行う。図３に示すように、まず、粗研削加工を行う（Ｓ１）。粗研削加工は、単位時間当たりの研削量が多くなるように、砥石車４３による切り込み速度を早くする。ここで、粗研削加工を開始してから、全ての研削加工を終了するまでの間、測定器５０により、定寸装置として工作物Ｗの外径の測定を行う。つまり、外周面形状算出部６４は、研削加工を行っている間、工作物Ｗの外径を算出している。続いて、測定器５０による工作物Ｗの外周面位置の測定を開始し、且つ、その測定結果に基づいて外周面形状算出部６４により工作物Ｗの外周面形状を算出する（Ｓ２）。
【００３６】
続いて、粗研削加工用の定寸信号Ｐ２がＯＮするまで、粗研削加工を継続する（Ｓ３）。ここで、粗研削加工用の定寸信号Ｐ２は、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外径が研削加工状態決定部６５に予め設定されている粗研削加工の定寸値に達した場合に、ＯＮされる信号である。そして、粗研削加工用の定寸信号Ｐ２がＯＮすると、粗研削加工を終了する（Ｓ４）。続いて、測定器５０による測定も終了する（Ｓ５）。
【００３７】
そして、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外周面形状が、予め設定された粗許容値以内であるか否かを判定する（Ｓ６）。具体的には、偏心量、真円度、表面性状のそれぞれに粗許容値を設定しておき、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの偏心量、真円度、表面性状が、対応する粗許容値以内であるか否かを判定する。この粗許容値とは、後の仕上げ研削加工を行うことにより、最終の目標の偏心量、真円度、表面性状（以下、包括する意味で「目標形状」とも称する。また、本発明の「目標形状」に相当する。）に達することができる範囲である。
【００３８】
そして、算出された工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の少なくとも何れか１つが対応する粗許容値を超えている場合には（Ｓ６：Ｎｏ）、研削加工状態決定部６５の指令に基づいて異常と判定して研削加工を終了する（Ｓ８）。つまり、この状態とは、後の工程である仕上げ研削加工を行ったとしても、目標形状に達することができず、修復不能である場合である。
【００３９】
一方、算出された工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが対応する粗許容値以内である場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、さらに、算出された工作物Ｗの外周面形状が、予め設定された条件変更基準値以内であるか否かを判定する（Ｓ７）。この条件変更基準値とは、上述した粗許容値よりも低い基準値である。この条件変更基準値は、粗許容値と同様に、具体的には、偏心量、真円度、表面性状のそれぞれの基準値からなる。
【００４０】
そして、算出された工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが対応する条件変更基準値以内である場合には（Ｓ７：Ｙｅｓ）、予め設定された仕上げ研削条件により仕上げ研削加工を開始する（Ｓ９）。一方、算出された工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の少なくとも何れか１つが対応する条件変更基準値を超えている場合には（Ｓ７：Ｎｏ）、研削加工状態決定部６５の指令に基づいて、当初設定されていた仕上げ研削条件を変更して、変更した仕上げ研削条件により仕上げ研削加工を開始する（Ｓ１０）。この変更される仕上げ研削条件は、変更前の仕上げ研削条件に対して、単位時間当たりの研削量を低減することができる条件である。例えば、砥石車４３の切り込み速度を遅くしたり、主軸２２または砥石車４３の回転速度を早くしたりする。
【００４１】
続いて、仕上げ研削加工用の定寸信号Ｐ１がＯＮするまで、仕上げ研削加工を継続する（Ｓ１１）。ここで、仕上げ研削加工用の定寸信号Ｐ１は、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外径が研削加工状態決定部６５に予め設定されている仕上げ研削加工の定寸値に達した場合に、ＯＮされる信号である。そして、仕上げ研削加工用の定寸信号Ｐ１がＯＮすると、仕上げ研削加工を終了する（Ｓ１２）。続いて、測定器５０による工作物Ｗの外周面位置の測定を開始し、且つ、その測定結果に基づいて外周面形状算出部６４により工作物Ｗの外周面形状および工作物Ｗの外径を算出する（Ｓ１３）。つまり、仕上げ研削加工の後に行うスパークアウト中における工作物Ｗの外周面形状（偏心量、真円度、表面性状）を算出する。ここでは、同時に、スパークアウト中における工作物Ｗの外径も算出する。
【００４２】
続いて、スパークアウトを開始する（Ｓ１４）。スパークアウトとは、砥石車４３の工作物Ｗに対する移動指令をゼロとして行う処理である。このスパークアウト中に、継続して測定器５０による測定と、外周面形状算出部６４による工作物Ｗの外周面形状および工作物Ｗの外径の算出とが行われている。
【００４３】
続いて、工作物Ｗの外径が、予め設定された仕上げ寸法許容値以内であるか否かを判定する（Ｓ１５）。つまり、工作物Ｗの外径が、仕上げ寸法許容値より小さくなったか否かを判定する。そして、算出された工作物Ｗの外径が仕上げ寸法許容値を超えている場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、研削加工状態決定部６５の指令に基づいて異常により加工を終了する（Ｓ１８）。
【００４４】
一方、算出された工作物Ｗの外径が仕上げ寸法許容値以内である場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、算出されている工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが、予め設定された目標の偏心量、真円度および表面性状（本発明の「目標形状」に相当する）に達したか否かを判定する（Ｓ１６）。そして、工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが、対応する目標形状に達していないと判定されると、Ｓ１５に戻る（Ｓ１６：Ｎｏ）。つまり、工作物Ｗの外径が仕上げ寸法許容値以内であって、工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが、対応する目標形状に達したと判定されるまで、スパークアウトが継続される。
【００４５】
そして、工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが対応する目標形状に達したと判定された場合には（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、研削加工状態決定部６５の指令に基づいて、正常として加工を完了する（Ｓ１７）。
【００４６】
以上説明した研削加工方法によれば、以下の効果を奏する。従来研削加工後に行っていた測定を、本実施形態においては研削加工中に行っている。さらに、本実施形態の研削加工中における測定は、その後の研削加工の状態を決定するものである。つまり、測定器５０の測定結果次第で、測定後の研削加工の状態を変更することが可能となる。このように、研削加工終了後の製品検査を不要としつつ、高精度な加工を行うことができる。
【００４７】
また、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外周面形状に基づいて、スパークアウトを終了するか否かを決定している。従って、スパークアウトを従来よりも短い時間で終了させることができる。さらに、確実に目標形状に達し且つ仕上げ寸法許容値以内となったときに、スパークアウトを終了させるため、早期にスパークアウトを終了させたとしても、確実な目標の形状精度、すなわち目標の偏心量、真円度および表面性状を満たすことができる。
【００４８】
また、スパークアウト中の他、測定器５０による測定を、粗研削加工の途中に行っている。そして、粗研削加工の際に測定した結果に基づいて、得られた工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状がその後の加工により修正困難な程度になったと判定された場合に、その時点で加工を終了するとしている。これにより、本実施形態によれば、早期の段階で、不良品であるか否かを判定できる。
【００４９】
また、粗研削加工の際に外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外周面形状に基づいて、仕上げ研削加工における加工条件を変更している。これにより、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間に測定した結果に基づいて、仮に予め設定された加工条件で研削加工を継続すると不良品になるおそれがあると判定された場合に、その後の加工条件を変更することができる。従って、加工精度に種々の要因が影響を及ぼすとしても、不良品を出すことなく、且つ、可能な限り高速加工を行うことができる。つまり、高精度な加工と加工時間の短縮を実現できる。
【００５０】
＜その他＞
上記実施形態においては、粗研削加工の際に測定器５０による測定を行うこととしたが、粗研削加工と仕上げ研削加工の間に測定器５０による測定を行うようにしてもよい。このようにしたときにも、上記とほぼ同様の効果を得ることができる。ただし、粗研削加工と仕上げ研削加工の間に行う場合には、その測定時間を必要とするため、粗研削加工の際に測定を同時に行う方がサイクルタイムの短縮につながる。
【００５１】
また、上記実施形態においては、工作物Ｗの外周面形状として、偏心量、真円度および表面性状の全てを対象として説明した。この他に、工作物Ｗに要求される精度によって、必要なパラメータを選択できる。例えば、真円度のみを対象とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】研削盤１の平面図である。
【図２】制御装置６０のブロック構成図である。
【図３】研削盤１を用いた研削加工方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１：研削盤、 １０：ベッド
２０：主軸台、 ２１：主軸台本体、 ２２：主軸、 ２３：主軸センタ
３０：心押台、 ３１：心押台本体、 ３２：心押センタ
４０：砥石支持装置、 ４１：砥石台トラバースベース、 ４２：砥石台
４３：砥石車、 ４４：砥石回転用モータ
５０：測定器、 ５１：測定子
６０：制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱状または円筒状の工作物の外周面を研削加工する研削盤および研削加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円柱状または円筒状の外周面を高精度に研削加工するために、例えば、特開昭６２−２８２８６５号公報（特許文献１）などに、定寸装置を備えた研削盤が用いられている。特許文献１などに記載の定寸装置を用いて、粗研削加工から仕上げ研削加工への変更タイミング、および、仕上げ研削加工からスパークアウトへの変更タイミングを決定している。具体的には、定寸装置により計測される工作物の外径が予め設定されたそれぞれの変更タイミングの外径に達した時に定寸装置が信号を出力し、この出力される信号に基づいて次の研削加工へ変更している。
【特許文献１】特開昭６２−２８２８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、定寸装置は工作物の最小径が予め設定された外径に達したときに、信号を出力する。そのため、仮に工作物の径方向断面形状が真円形ではなく、楕円形に成形されてしまった場合には、工作物の短径は設定された外径に達しているが、工作物の長径は設定された外径に達していない場合がある。このように楕円形に加工されてしまう要因としては、研削抵抗の変動など種々の要因が考えられる。従って、研削加工後に、真円度測定器により、工作物の外周面形状を検査する必要がある。検査する工作物の外周面形状としては、例えば、工作物の回転中心に対する工作物の外周面形状、すなわち偏心していないか否かや、工作物の真円度や、工作物の表面性状などである。
【０００４】
このように、研削加工終了後に検査により、不良と判定された場合には、製品として出荷できない。さらに、検査工程の存在により、工作物の加工開始から完成までのサイクルタイムが長くなってしまう。そして、検査工程の分、コスト高になる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、研削加工終了後の検査工程を不要としつつ、高精度な加工を行うことができる研削盤および研削加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る研削盤の発明の特徴は、
円柱状または円筒状の工作物を回転可能に支持する主軸と、
前記主軸に対して前記主軸の回転軸に交差する方向に相対移動することにより、前記工作物の外周面を研削加工する砥石と、
前記主軸の回転角に応じた前記工作物の外周面の位置を測定する測定器と、
研削加工中における前記測定器による測定結果に基づいて前記工作物の外周面形状を算出する外周面形状算出部と、
算出された前記外周面形状に基づいて、前記測定器により測定した後に行う研削加工の状態を決定する研削加工状態決定部と、
を備えることである。
【０００７】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、
前記外周面形状算出部は、スパークアウト中における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状が予め設定された目標形状に達した時に前記スパークアウトを終了することである。
【０００８】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項１において、
前記外周面形状算出部は、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状が予め設定された所定の形状条件を満たしていない場合に研削加工を終了することである。
【０００９】
請求項４に係る発明の特徴は、請求項１において、
前記外周面形状算出部は、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状に基づいて前記仕上げ研削加工における加工条件を変更することである。
【００１０】
請求項５に係る発明の特徴は、請求項４において、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状に基づいて、前記仕上げ研削加工における単位時間当たりの研削量を変更することである。
【００１１】
請求項６に係る発明の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、
前記工作物の外周面形状は、前記工作物の回転中心に対する前記工作物の外周面形状、前記工作物の真円度、および前記工作物の表面性状の少なくとも１つを含むことである。
【００１２】
上記の課題を解決するため、請求項７に係る研削加工方法の発明の特徴は、
回転可能に支持された円柱状または円筒状の工作物に対して、前記工作物の回転軸に交差する方向に砥石を相対移動することにより、前記工作物の外周面を研削加工する研削加工方法において、
研削加工中に前記工作物の回転角に応じた前記工作物の外周面の位置を、測定器により測定する測定ステップと、
前記測定器による測定結果に基づいて前記工作物の外周面形状を算出する外周面形状算出ステップと、
算出された前記外周面形状に基づいて、前記測定器により測定した後に行う研削加工の状態を決定する研削加工状態決定ステップと、
を備えることである。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、従来研削加工後に行っていた測定を、研削加工中に行っている。そして、従来は、研削加工後に行っていた測定は、あくまで加工後の製品検査にすぎなかった。これに対して、本発明の研削加工中における測定は、その後の研削加工の状態を決定するものとなる。つまり、測定結果次第で、測定後の研削加工の状態を変更することが可能となる。このように、研削加工終了後の製品検査を不要としつつ、高精度な加工を行うことができる。
【００１４】
ここで、従来の定寸装置は、工作物の最小径を計測していたのに対して、本発明の測定器は、主軸の回転角に応じた工作物の外周面の位置を測定している。つまり、測定器は、工作物の各回転位相に応じた工作物の外周面の位置座標を測定している。従って、外周面形状算出部は、従来の定寸装置により測定されていた工作物の最小径のみならず、工作物の外周面形状そのものを得ることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、スパークアウトを従来よりも短い時間で終了させることができる。従来、スパークアウトは、例えば、作業者による熟練の経験に基づいて、一定の時間または工作物の回転回数などを設定していた。これに対して、本発明は、測定結果に基づいて、算出された工作物の外周面形状が予め設定された目標形状に達した時にスパークアウトを終了させている。つまり、従来よりも短い時間で、且つ、確実な形状精度を満たした状態で、スパークアウトを終了することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、測定器による測定を、粗研削加工の途中に行うか、加工中のうち粗研削加工と仕上げ研削加工との切替の時に行うとしている。そして、粗研削加工の際または粗、仕上げ研削加工の間に測定した結果に基づいて、得られた工作物の外周面形状がその後の加工により修正困難な程度になったと判定された場合に、その時点で加工を終了するとしている。従来は、最終工程までの加工が終了しなければ、不良品であるか否かを判定できなかった。これに対して、本発明によれば、早期の段階で、不良品であるか否かを判定できる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、測定器による測定を、その後の加工条件を変更することにより最終的に加工終了した時点の工作物の加工精度を高いものとすることができるタイミングに行っている。つまり、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間に測定した結果に基づいて、仮に予め設定された加工条件で加工を継続すると不良品になるおそれがあると判定された場合に、その後の加工条件を変更することができる。一般に、砥石の磨耗などにより砥石の切れ味が悪くなる。砥石の切れ味が良好な時には、高速加工を行っても高精度な加工ができる。一方、砥石の切れ味が悪くなっていくと、研削速度（単位時間当たりの研削量）を低減することで、高精度な加工を得ることができる。また、砥石の磨耗の他に、工作物の加工精度に影響する要因は多々ある。このように加工精度に種々の要因が影響を及ぼすとしても、本発明により、不良品を出すことなく、且つ、可能な限り高速加工を行うことができる。つまり、高精度な加工と加工時間の短縮を実現できる。
請求項５に係る発明によれば、単位時間当たりの研削量を低減することで、確実に高精度に加工することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明のように、工作物の外周面形状として定義している。工作物の外周面形状としては、工作物の回転中心に対する工作物の外周面形状、工作物の真円度、および工作物の表面性状の何れか１つでもよいし、全てでもよい。また、選択した２つでもよい。これらは、要求される加工精度に応じて適宜変更可能である。
【００１９】
請求項７に係る発明によれば、上述した請求項１に係る研削盤による効果と同一の効果を奏する。すなわち、本発明によれば、測定結果次第で、測定後の研削加工の状態を変更することが可能となる。このように、研削加工終了後の製品検査を不要としつつ、高精度な加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の研削盤を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（研削盤１の構成）
本実施形態の研削盤１の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、研削盤１の平面図である。図１に示すように、研削盤１は、ベッド１０と、主軸台２０と、心押台３０と、砥石支持装置４０と、測定器５０とから構成される。
【００２１】
ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。このベッド１０の上面には、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａ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。一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａは、砥石支持装置４０を構成する砥石台トラバースベース４１が摺動可能なレールである。さらに、ベッド１０の上面のうち、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａより図１の下側（機械の手前側）には、主軸台２０が摺動可能な一対の第一ガイドレール１２ａ、１２ａ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。また、ベッド１０の上面のうち、一対の第一ガイドレール１２ａ、１２ａより図１の右側には、心押台３０が摺動可能な一対の第二ガイドレール１３ａ、１３ａ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。さらに、第一ガイドレール１２ａと第二ガイドレール１３ａとの間には、一対の第三ガイドレール１４ａ、１４ａ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。
【００２２】
また、ベッド１０には、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａの間に、砥石台トラバースベース４１を図１の左右方向に駆動するための、砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｂが配置され、この砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｂを回転駆動する砥石台用Ｚ軸モータ１１ｃが配置されている。さらに、ベッド１０には、一対の第一ガイドレール１２ａ、１２ａの間に、主軸台２０を図１の左右方向に駆動するための、第一Ｚ軸ボールねじ１２ｂが配置され、この第一Ｚ軸ボールねじ１２ｂを回転駆動する第一Ｚ軸モータ１２ｃが配置されている。ベッド１０には、一対の第二ガイドレール１３ａ、１３ａの間に、心押台３０を図１の左右方向に駆動するための、第二Ｚ軸ボールねじ１３ｂが配置され、この第二Ｚ軸ボールねじ１３ｂを回転駆動する第二Ｚ軸モータ１３ｃが配置されている。さらに、ベッド１０には、一対の第三ガイドレール１４ａ、１４ａの間に、測定器５０を図１の左右方向に駆動するための、第三Ｚ軸ボールねじ１４ｂが配置され、この第三Ｚ軸ボールねじ１４ｂを回転駆動する第三Ｚ軸モータ１４ｃが配置されている。
【００２３】
主軸台２０は、主軸台本体２１と、主軸２２と、主軸センタ２３とを備えている。主軸台本体２１は、ベッド１０の上面のうち、一対の第一ガイドレール１２ａ、１２ａ上を摺動可能に配置されている。そして、主軸台本体２１は、第一Ｚ軸ボールねじ１２ｂのナット部材に連結されており、第一Ｚ軸モータ１２ｃの駆動により一対の第一ガイドレール１２ａに沿って移動する。この主軸台本体２１の内部には、主軸２２が軸周り（図１のＺ軸周り）に回転可能に挿通支持されている。この主軸２２は、図示しないモータにより回転駆動される。また、主軸２２の右端に、長尺の工作物Ｗの軸方向一端を支持する主軸センタ２３が取り付けられている。
【００２４】
心押台３０は、心押台本体３１と、心押センタ３２とを備えている。心押台本体３１は、ベッド１０の上面のうち、一対の第二ガイドレール１３ａ、１３ａ上を摺動可能に配置されている。そして、心押台本体３１は、第二Ｚ軸ボールねじ１３ｂのナット部材に連結されており、第二Ｚ軸モータ１３ｃの駆動により一対の第二ガイドレール１３ａ、１３ａに沿って移動する。この心押台本体３１は、図１の左右方向に貫通する穴が形成されている。この心押台本体３１の貫通孔に、心押センタ３２が回転可能に挿通支持されている。この心押センタ３２の回転軸は、主軸２２の回転軸と同軸上に位置している。そして、この心押センタ３２は、工作物Ｗの軸方向他端を支持する。つまり、心押センタ３２は、主軸センタ２３に対向するように配置されている。そして、主軸センタ２３と心押センタ３２とにより、工作物Ｗの両端を支持している。このように、工作物Ｗは、主軸センタ２３および心押センタ３２により、主軸軸周り（Ｚ軸周り）に回転可能に保持されている。
【００２５】
砥石支持装置４０は、砥石台トラバースベース４１と、砥石台４２と、砥石車４３と、砥石回転用モータ４４とを備えている。砥石台トラバースベース４１は、矩形の平板状に形成されており、ベッド１０の上面のうち、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａ上を摺動可能に配置されている。砥石台トラバースベース４１は、砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｂのナット部材に連結されており、砥石台用Ｚ軸モータ１１ｃの駆動により一対の砥石台用ガイドレール１１ａ、１１ａに沿って移動する。この砥石台トラバースベース４１の上面には、砥石台４２が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ａ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、砥石台トラバースベース４１には、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ａの間に、砥石台４２を図１の上下方向に駆動するための、Ｘ軸ボールねじ４１ｂが配置され、このＸ軸ボールねじ４１ｂを回転駆動するＸ軸モータ４１ｃが配置されている。
【００２６】
砥石台４２は、砥石台トラバースベース４１の上面のうち、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ａ上を摺動可能に配置されている。そして、砥石台４２は、Ｘ軸ボールねじ４１ｂのナット部材に連結されており、Ｘ軸モータ４１ｃの駆動により一対のＸ軸ガイドレール４１ａに沿って移動する。つまり、砥石台４２は、ベッド１０、主軸台２０および心押台３０に対して、Ｘ軸方向およびＺ軸方向（トラバース送り方向）に相対移動可能となる。
【００２７】
そして、この砥石台４２のうち図１の下側部分には、図１の左右方向に貫通する穴が形成されている。この砥石台４２の貫通孔に、砥石車回転軸部材（図示せず）が、砥石中心軸周り（Ｚ軸周り）に回転可能に支持されている。この砥石車回転軸部材の一端（図１の左端）に、砥石車４３が同軸的に取り付けられている。また、砥石台４２の上面には、砥石回転用モータ４４が固定されている。そして、砥石車回転軸部材の他端（図１の右端）と砥石回転用モータ４４の回転軸とにプーリが懸架されることで、砥石回転用モータ４４の駆動により、砥石車４３が砥石軸周りに回転する。
【００２８】
測定器５０は、ベッド１０の上面のうち、一対の第三ガイドレール１４ａ、１４ａ上を摺動可能に配置されている。そして、測定器５０は、第三Ｚ軸ボールねじ１４ｂのナット部材に連結されており、第三Ｚ軸モータ１４ｃの駆動により一対の第三ガイドレール１４ａ、１４ａに沿って移動する。さらに、測定器５０は、対向して配置された一対の測定子５１を備えている。この一対の測定子５１を工作物Ｗに対して接近させたり遠ざけたりすることができる。具体的には、測定子５１をＸ方向に移動させることができる。この一対の測定子５１は、主軸２２の回転軸を通る鉛直平面上にて工作物Ｗに当接するように設けられている。そして、それぞれの測定子５１は、工作物Ｗのうち主軸２２の回転軸を通る鉛直平面上に位置する部位のＹ軸座標値を測定することができる。つまり、一対の測定子５１は、工作物Ｗの外径を測定するいわゆる定寸装置としての機能を有する。さらに、一対の測定子５１は、主軸２２の回転角に応じた工作物Ｗの外周面の位置を測定できる。なお、主軸２２の回転角に応じた工作物Ｗの外周面の位置を測定するには、一対の測定子５１の何れか一方のみの信号を用いることで足りる。
【００２９】
次に、制御装置６０の詳細構成について、図２を参照して説明する。図２は、制御装置６０のブロック構成図である。図２に示すように、制御装置６０は、指令部６１と、加工制御部６２と、測定制御部６３と、外周面形状算出部６４と、研削加工状態決定部６５とから構成される。
【００３０】
指令部６１は、所定のプログラムに基づいて、円筒状または円柱状の工作物Ｗの加工および測定に関しての指令を出力する。加工制御部６２は、指令部６１から出力された指令および研削加工状態決定部６５から出力される指令に基づいて、加工に必要な各種モータを制御する。
【００３１】
測定制御部６３は、指令部６１から出力された指令に基づいて、測定器５０により研削加工中の工作物Ｗを測定するために測定器５０を制御する。具体的には、測定制御部６３は、第三Ｚ軸モータ１４ｃ（図２の「測定用モータ」に相当）を制御することにより測定器５０のＺ軸方向位置を位置決めし、且つ、測定用油圧シリンダー（図２の「測定用油圧装置」に相当）により測定器５０のＸ軸方向への移動を制御する。さらに、測定制御部６３は、測定器５０により工作物Ｗの測定を行わせる。
【００３２】
外周面形状算出部６４は、研削加工中における測定器５０による測定結果に基づいて工作物Ｗの外周面形状を算出する。上述したように、測定器５０は、主軸２２の回転角に応じた工作物Ｗの外周面の位置を測定する。そこで、外周面形状算出部６４は、測定器５０から出力される測定結果と、その測定の時における主軸２２の回転角とに基づいて、工作物Ｗの外周面形状を算出する。ここで、工作物Ｗの外周面形状とは、工作物Ｗの回転中心に対する工作物Ｗの外周面形状、工作物Ｗの真円度、および工作物Ｗの表面性状の少なくとも１つを含む。本実施形態においては、工作物Ｗの外周面形状として、上記３種全てを含むものとする。なお、工作物Ｗの回転中心に対する工作物Ｗの外周面形状とは、例えば、偏心している場合にはその偏心量に相当する。さらに、外周面形状算出部６４は、測定器５０を定寸装置として機能させることで、工作物Ｗの外径を算出する。つまり、外周面形状算出部６４は、偏心量、真円度および表面性状の他に、工作物Ｗの外径も算出する。ただし、ここで測定される外径とは、一対の測定子５１の間の距離のうち最小値としている。
【００３３】
研削加工状態決定部６５は、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外周面形状および工作物Ｗの外径に基づいて、測定器５０により測定した後に行う研削加工の状態を決定する。この研削加工の状態についての詳細は、後述する。
【００３４】
（研削加工方法）
次に、上述した研削盤１を用いた研削加工方法について、図３を参照して説明する。図３は、研削盤１を用いた研削加工方法を示すフローチャートである。
【００３５】
本実施形態においては、工作物Ｗに対して、粗研削加工、仕上げ研削加工、スパークアウトの順に行う。図３に示すように、まず、粗研削加工を行う（Ｓ１）。粗研削加工は、単位時間当たりの研削量が多くなるように、砥石車４３による切り込み速度を早くする。ここで、粗研削加工を開始してから、全ての研削加工を終了するまでの間、測定器５０により、定寸装置として工作物Ｗの外径の測定を行う。つまり、外周面形状算出部６４は、研削加工を行っている間、工作物Ｗの外径を算出している。続いて、測定器５０による工作物Ｗの外周面位置の測定を開始し、且つ、その測定結果に基づいて外周面形状算出部６４により工作物Ｗの外周面形状を算出する（Ｓ２）。
【００３６】
続いて、粗研削加工用の定寸信号Ｐ２がＯＮするまで、粗研削加工を継続する（Ｓ３）。ここで、粗研削加工用の定寸信号Ｐ２は、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外径が研削加工状態決定部６５に予め設定されている粗研削加工の定寸値に達した場合に、ＯＮされる信号である。そして、粗研削加工用の定寸信号Ｐ２がＯＮすると、粗研削加工を終了する（Ｓ４）。続いて、測定器５０による測定も終了する（Ｓ５）。
【００３７】
そして、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外周面形状が、予め設定された粗許容値以内であるか否かを判定する（Ｓ６）。具体的には、偏心量、真円度、表面性状のそれぞれに粗許容値を設定しておき、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの偏心量、真円度、表面性状が、対応する粗許容値以内であるか否かを判定する。この粗許容値とは、後の仕上げ研削加工を行うことにより、最終の目標の偏心量、真円度、表面性状（以下、包括する意味で「目標形状」とも称する。また、本発明の「目標形状」に相当する。）に達することができる範囲である。
【００３８】
そして、算出された工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の少なくとも何れか１つが対応する粗許容値を超えている場合には（Ｓ６：Ｎｏ）、研削加工状態決定部６５の指令に基づいて異常と判定して研削加工を終了する（Ｓ８）。つまり、この状態とは、後の工程である仕上げ研削加工を行ったとしても、目標形状に達することができず、修復不能である場合である。
【００３９】
一方、算出された工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが対応する粗許容値以内である場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、さらに、算出された工作物Ｗの外周面形状が、予め設定された条件変更基準値以内であるか否かを判定する（Ｓ７）。この条件変更基準値とは、上述した粗許容値よりも低い基準値である。この条件変更基準値は、粗許容値と同様に、具体的には、偏心量、真円度、表面性状のそれぞれの基準値からなる。
【００４０】
そして、算出された工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが対応する条件変更基準値以内である場合には（Ｓ７：Ｙｅｓ）、予め設定された仕上げ研削条件により仕上げ研削加工を開始する（Ｓ９）。一方、算出された工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の少なくとも何れか１つが対応する条件変更基準値を超えている場合には（Ｓ７：Ｎｏ）、研削加工状態決定部６５の指令に基づいて、当初設定されていた仕上げ研削条件を変更して、変更した仕上げ研削条件により仕上げ研削加工を開始する（Ｓ１０）。この変更される仕上げ研削条件は、変更前の仕上げ研削条件に対して、単位時間当たりの研削量を低減することができる条件である。例えば、砥石車４３の切り込み速度を遅くしたり、主軸２２または砥石車４３の回転速度を早くしたりする。
【００４１】
続いて、仕上げ研削加工用の定寸信号Ｐ１がＯＮするまで、仕上げ研削加工を継続する（Ｓ１１）。ここで、仕上げ研削加工用の定寸信号Ｐ１は、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外径が研削加工状態決定部６５に予め設定されている仕上げ研削加工の定寸値に達した場合に、ＯＮされる信号である。そして、仕上げ研削加工用の定寸信号Ｐ１がＯＮすると、仕上げ研削加工を終了する（Ｓ１２）。続いて、測定器５０による工作物Ｗの外周面位置の測定を開始し、且つ、その測定結果に基づいて外周面形状算出部６４により工作物Ｗの外周面形状および工作物Ｗの外径を算出する（Ｓ１３）。つまり、仕上げ研削加工の後に行うスパークアウト中における工作物Ｗの外周面形状（偏心量、真円度、表面性状）を算出する。ここでは、同時に、スパークアウト中における工作物Ｗの外径も算出する。
【００４２】
続いて、スパークアウトを開始する（Ｓ１４）。スパークアウトとは、砥石車４３の工作物Ｗに対する移動指令をゼロとして行う処理である。このスパークアウト中に、継続して測定器５０による測定と、外周面形状算出部６４による工作物Ｗの外周面形状および工作物Ｗの外径の算出とが行われている。
【００４３】
続いて、工作物Ｗの外径が、予め設定された仕上げ寸法許容値以内であるか否かを判定する（Ｓ１５）。つまり、工作物Ｗの外径が、仕上げ寸法許容値より小さくなったか否かを判定する。そして、算出された工作物Ｗの外径が仕上げ寸法許容値を超えている場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、研削加工状態決定部６５の指令に基づいて異常により加工を終了する（Ｓ１８）。
【００４４】
一方、算出された工作物Ｗの外径が仕上げ寸法許容値以内である場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、算出されている工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが、予め設定された目標の偏心量、真円度および表面性状（本発明の「目標形状」に相当する）に達したか否かを判定する（Ｓ１６）。そして、工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが、対応する目標形状に達していないと判定されると、Ｓ１５に戻る（Ｓ１６：Ｎｏ）。つまり、工作物Ｗの外径が仕上げ寸法許容値以内であって、工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが、対応する目標形状に達したと判定されるまで、スパークアウトが継続される。
【００４５】
そして、工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状の全てが対応する目標形状に達したと判定された場合には（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、研削加工状態決定部６５の指令に基づいて、正常として加工を完了する（Ｓ１７）。
【００４６】
以上説明した研削加工方法によれば、以下の効果を奏する。従来研削加工後に行っていた測定を、本実施形態においては研削加工中に行っている。さらに、本実施形態の研削加工中における測定は、その後の研削加工の状態を決定するものである。つまり、測定器５０の測定結果次第で、測定後の研削加工の状態を変更することが可能となる。このように、研削加工終了後の製品検査を不要としつつ、高精度な加工を行うことができる。
【００４７】
また、外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外周面形状に基づいて、スパークアウトを終了するか否かを決定している。従って、スパークアウトを従来よりも短い時間で終了させることができる。さらに、確実に目標形状に達し且つ仕上げ寸法許容値以内となったときに、スパークアウトを終了させるため、早期にスパークアウトを終了させたとしても、確実な目標の形状精度、すなわち目標の偏心量、真円度および表面性状を満たすことができる。
【００４８】
また、スパークアウト中の他、測定器５０による測定を、粗研削加工の途中に行っている。そして、粗研削加工の際に測定した結果に基づいて、得られた工作物Ｗの偏心量、真円度および表面性状がその後の加工により修正困難な程度になったと判定された場合に、その時点で加工を終了するとしている。これにより、本実施形態によれば、早期の段階で、不良品であるか否かを判定できる。
【００４９】
また、粗研削加工の際に外周面形状算出部６４により算出された工作物Ｗの外周面形状に基づいて、仕上げ研削加工における加工条件を変更している。これにより、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間に測定した結果に基づいて、仮に予め設定された加工条件で研削加工を継続すると不良品になるおそれがあると判定された場合に、その後の加工条件を変更することができる。従って、加工精度に種々の要因が影響を及ぼすとしても、不良品を出すことなく、且つ、可能な限り高速加工を行うことができる。つまり、高精度な加工と加工時間の短縮を実現できる。
【００５０】
＜その他＞
上記実施形態においては、粗研削加工の際に測定器５０による測定を行うこととしたが、粗研削加工と仕上げ研削加工の間に測定器５０による測定を行うようにしてもよい。このようにしたときにも、上記とほぼ同様の効果を得ることができる。ただし、粗研削加工と仕上げ研削加工の間に行う場合には、その測定時間を必要とするため、粗研削加工の際に測定を同時に行う方がサイクルタイムの短縮につながる。
【００５１】
また、上記実施形態においては、工作物Ｗの外周面形状として、偏心量、真円度および表面性状の全てを対象として説明した。この他に、工作物Ｗに要求される精度によって、必要なパラメータを選択できる。例えば、真円度のみを対象とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】研削盤１の平面図である。
【図２】制御装置６０のブロック構成図である。
【図３】研削盤１を用いた研削加工方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１：研削盤、 １０：ベッド
２０：主軸台、 ２１：主軸台本体、 ２２：主軸、 ２３：主軸センタ
３０：心押台、 ３１：心押台本体、 ３２：心押センタ
４０：砥石支持装置、 ４１：砥石台トラバースベース、 ４２：砥石台
４３：砥石車、 ４４：砥石回転用モータ
５０：測定器、 ５１：測定子
６０：制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状または円筒状の工作物を回転可能に支持する主軸と、
前記主軸に対して前記主軸の回転軸に交差する方向に相対移動することにより、前記工作物の外周面を研削加工する砥石と、
前記主軸の回転角に応じた前記工作物の外周面の位置を測定する測定器と、
研削加工中における前記測定器による測定結果に基づいて前記工作物の外周面形状を算出する外周面形状算出部と、
算出された前記外周面形状に基づいて、前記測定器により測定した後に行う研削加工の状態を決定する研削加工状態決定部と、
を備えることを特徴とする研削盤。
【請求項２】
請求項１において、
前記外周面形状算出部は、スパークアウト中における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状が予め設定された目標形状に達した時に前記スパークアウトを終了することを特徴とする研削盤。
【請求項３】
請求項１において、
前記外周面形状算出部は、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状が予め設定された所定の形状条件を満たしていない場合に研削加工を終了することを特徴とする研削盤。
【請求項４】
請求項１において、
前記外周面形状算出部は、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状に基づいて前記仕上げ研削加工における加工条件を変更することを特徴とする研削盤。
【請求項５】
請求項４において、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状に基づいて、前記仕上げ研削加工における単位時間当たりの研削量を変更することを特徴とする研削盤。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、
前記工作物の外周面形状は、前記工作物の回転中心に対する前記工作物の外周面形状、前記工作物の真円度、および前記工作物の表面性状の少なくとも１つを含むことを特徴とする研削盤。
【請求項７】
回転可能に支持された円柱状または円筒状の工作物に対して、前記工作物の回転軸に交差する方向に砥石を相対移動することにより、前記工作物の外周面を研削加工する研削加工方法において、
研削加工中に前記工作物の回転角に応じた前記工作物の外周面の位置を、測定器により測定する測定ステップと、
前記測定器による測定結果に基づいて前記工作物の外周面形状を算出する外周面形状算出ステップと、
算出された前記外周面形状に基づいて、前記測定器により測定した後に行う研削加工の状態を決定する研削加工状態決定ステップと、
を備えることを特徴とする研削加工方法。
【請求項１】
円柱状または円筒状の工作物を回転可能に支持する主軸と、
前記主軸に対して前記主軸の回転軸に交差する方向に相対移動することにより、前記工作物の外周面を研削加工する砥石と、
前記主軸の回転角に応じた前記工作物の外周面の位置を測定する測定器と、
研削加工中における前記測定器による測定結果に基づいて前記工作物の外周面形状を算出する外周面形状算出部と、
算出された前記外周面形状に基づいて、前記測定器により測定した後に行う研削加工の状態を決定する研削加工状態決定部と、
を備えることを特徴とする研削盤。
【請求項２】
請求項１において、
前記外周面形状算出部は、スパークアウト中における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状が予め設定された目標形状に達した時に前記スパークアウトを終了することを特徴とする研削盤。
【請求項３】
請求項１において、
前記外周面形状算出部は、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状が予め設定された所定の形状条件を満たしていない場合に研削加工を終了することを特徴とする研削盤。
【請求項４】
請求項１において、
前記外周面形状算出部は、粗研削加工の際、または、粗研削加工と仕上げ研削加工との間における前記工作物の外周面形状を算出し、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状に基づいて前記仕上げ研削加工における加工条件を変更することを特徴とする研削盤。
【請求項５】
請求項４において、
前記研削加工状態決定部は、算出された前記外周面形状に基づいて、前記仕上げ研削加工における単位時間当たりの研削量を変更することを特徴とする研削盤。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、
前記工作物の外周面形状は、前記工作物の回転中心に対する前記工作物の外周面形状、前記工作物の真円度、および前記工作物の表面性状の少なくとも１つを含むことを特徴とする研削盤。
【請求項７】
回転可能に支持された円柱状または円筒状の工作物に対して、前記工作物の回転軸に交差する方向に砥石を相対移動することにより、前記工作物の外周面を研削加工する研削加工方法において、
研削加工中に前記工作物の回転角に応じた前記工作物の外周面の位置を、測定器により測定する測定ステップと、
前記測定器による測定結果に基づいて前記工作物の外周面形状を算出する外周面形状算出ステップと、
算出された前記外周面形状に基づいて、前記測定器により測定した後に行う研削加工の状態を決定する研削加工状態決定ステップと、
を備えることを特徴とする研削加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１０５０５９（Ｐ２０１０−１０５０５９Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７６５３８（Ｐ２００８−２７６５３８）
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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