(57)【要約】【課題】オペレータの技量や熟練度によらず良好な研磨を行い、外径寸法精度・研磨面の均一性・製造効率を高める。【解決手段】被研磨品を軸周りに回転させながら砥石を押し当て且つ砥石と被研磨品とを被研磨品の軸と平行な方向へ相対移動させると共に砥石と被研磨品の軸との距離が小さくなる方向へ相対移動させることにより被研磨品の外周面を研磨し、研磨するときに砥石の押当方向に対向するように被研磨品を挟んで砥石とは反対側からワークレストを被研磨品に押し付けて被研磨品に対して押付力を付与し被研磨品を支持する研磨品の製造方法で、ワークレストを被研磨品に向け進行可能に備え、押付力検出部により押付力の強度を検出し、且つ、押付力が一定となるようにワークレストを被研磨品に向け進行させながら研磨する。押付力を一定にする制御に代え、研磨量（被研磨品の外径減少量）だけワークレストを進行させる制御を行っても良い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨品を当該被研磨品の軸周りに回転させながら当該被研磨品に砥石を押し当て且つ当該砥石と前記被研磨品とを前記被研磨品の軸と平行な方向へ相対移動させるとともに前記砥石と前記被研磨品の軸との距離が小さくなる方向へ相対移動させることにより当該被研磨品の外周面を研磨する一方、研磨を行うときに前記砥石の押当方向に対向するように前記被研磨品を挟んで前記砥石とは反対側からワークレストを前記被研磨品に押し付けて当該被研磨品に対して押付力を付与することにより当該被研磨品を支持する研磨品の製造方法であって、
前記ワークレストは、前記被研磨品に向けて進行可能に備えられており、
前記押付力の強度を検出可能な押付力検出部により前記押付力を検出し、且つ、当該押付力検出部により検出された押付力が一定となるように前記ワークレストを前記被研磨品に向け進行させながら、前記被研磨品の研磨を行う
ことを特徴とする研磨品の製造方法。
【請求項２】
前記ワークレストを前記被研磨品に向けて進行させるワークレスト駆動部を介して前記ワークレストの進行を制御するワークレスト制御部が、
前記被研磨品の研磨中に、
前記押付力検出部からの検出信号を受け、
前記押付力が一定となるように前記ワークレスト駆動部を介し前記ワークレストを前記被研磨品に向け進行させる
請求項１に記載の研磨品の製造方法。
【請求項３】
被研磨品を当該被研磨品の軸周りに回転させながら当該被研磨品に砥石を押し当て且つ当該砥石と前記被研磨品とを前記被研磨品の軸と平行な方向へ相対移動させるとともに前記砥石と前記被研磨品の軸との距離が小さくなる方向へ相対移動させることにより当該被研磨品の外周面を研磨する一方、研磨を行うときに前記砥石の押当方向に対向するように前記被研磨品を挟んで前記砥石とは反対側からワークレストを前記被研磨品に押し付けて当該被研磨品に対して押付力を付与することにより当該被研磨品を支持する研磨品の製造方法であって、
前記ワークレストは、前記被研磨品に向けて進行可能に備えられており、
前記被研磨品の外径を外径測定部により測定し、且つ、前記外径測定部により測定された被研磨品の外径の減少分だけ前記ワークレストを前記被研磨品に向け進行させながら、前記被研磨品の研磨を行う
ことを特徴とする研磨品の製造方法。
【請求項４】
前記ワークレストを前記被研磨品に向けて進行させるワークレスト駆動部を介して前記ワークレストの進行を制御するワークレスト制御部が、
前記被研磨品の研磨中に、
前記外径測定部からの測定信号を受け、
前記ワークレスト駆動部を介し被研磨品の外径の減少分だけ前記ワークレストを前記被研磨品に向け進行させる
請求項３に記載の研磨品の製造方法。
【請求項５】
前記被研磨品に押し付けられる前記ワークレストの先端部を弾性部材により形成した
請求項１から４のいずれか一項に記載の研磨品の製造方法。
【請求項６】
前記弾性部材は、木材、ベークライト、および、ＦＲＰのうちのいずれかである
請求項５に記載の研磨品の製造方法。
【請求項７】
前記ワークレストはその先端部に、被研磨品に向けてＶ字状に開き且つ当該Ｖ字状の谷間に被研磨品を受入れて当該被研磨品を側面から挟むように支持するＶ字状受入部を有する
請求項１から６のいずれか一項に記載の研磨品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨品の製造方法に係り、特に、圧延ロールなどの金属製の加工対象物を軸周りに回転させながら砥石を押し当て、表面を研磨する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延ロールやレベラーロール、中空ロールのような円柱状または円筒状の金属製品を製造するため、被研磨品（本願では「ワーク」と言うこともある）を軸周りに回転させ、これに砥石を押し当てることにより表面を研磨し、所定の外径寸法に仕上げる研磨加工が様々な金属加工製品の製造に用いられている。
【０００３】
また、研磨加工に関する発明を開示する文献として下記特許文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４６６２２号公報
【特許文献２】特開２０１３−２７９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような研磨加工では、ワークを挟んで砥石と反対側からワークに対してワークレストを押し付けながら加工を行うことがある。ワークに押し当てられる砥石に対向するようにワークレストをワークに押し付けることでワークを支持し、安定した研磨を行うためである。
【０００６】
ところが、加工を進めるとワークの外径は次第に小さくなっていくから、ワークレストの押付力が弱まりあるいはワークとワークレストとの間に隙間が生じる。このような押付力の弱まりあるいは隙間は、ワークレストによる支持力を低下させ、高速で回転するワークが軸と直交する方向にぶれやすくなり、ワークが暴れることにより研磨面の均一性や製品の寸法精度に悪影響を及ぼす。このため、ワークレストをワークに向けて進行させる位置調整が必要となる。
【０００７】
しかしながら、このようなワークレストの調整作業は、オペレータ（加工技術者）の勘に基づく手動操作に頼っているのが現状であり、オペレータの技量や熟練度によって製品の品質が左右される面がある。なぜなら、ワークレストの押し付けが弱いと上記のようなワークの暴れを十分に防ぐことが出来ない一方で、押し付けが強過ぎても、ワークレストが押し付けられている部分が過剰に研磨されるなどワーク全体の研磨の均一性や外径寸法の精度が損なわれるからである。
【０００８】
さらに、上記のようなワークレストの調整作業を加工中何度も手作業で行わなければならない煩わしさがあり、最終的な仕上げについても、マイクロメータでワークの外径を何回も測る確認作業が必要で、製造効率の面からも改善の余地がある。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、オペレータの技量や熟練度によらなくても良好な研磨加工を可能とすることにより製品品質のばらつきを無くし、外径寸法の精度および研磨面の均一性を高めるとともに、研磨品の製造効率を向上させる点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決し目的を達成するため、本願の第一の発明に係る研磨品の製造方法は、被研磨品を当該被研磨品の軸周りに回転させながら当該被研磨品に砥石を押し当て且つ当該砥石と前記被研磨品とを前記被研磨品の軸と平行な方向へ相対移動させるとともに前記砥石と前記被研磨品の軸との距離が小さくなる方向へ相対移動させることにより当該被研磨品の外周面を研磨する一方、研磨を行うときに前記砥石の押当方向に対向するように前記被研磨品を挟んで前記砥石とは反対側からワークレストを前記被研磨品に押し付けて当該被研磨品に対して押付力を付与することにより当該被研磨品を支持する研磨品の製造方法である。
【００１１】
またこの第一の発明では、上記ワークレストを被研磨品に向けて進行可能に備え、上記押付力の強度を検出可能な押付力検出部により上記押付力を検出し、且つ、当該押付力検出部により検出された押付力が一定となるように上記ワークレストを被研磨品に向け進行させながら被研磨品の研磨を行う。
【００１２】
このような第一の発明では、被研磨品の研磨中にオペレータの勘によることなく押付力検出部によってワークへのワークレストの押付力を検出し、当該押付力が一定となるようにワークレストを進行させるから、研磨が進んでもワークを一定の力で安定して支持することができ、ムラのない均一な研磨が可能で、全長に亘って外径寸法精度の高い研磨品を製造することが出来る。なお、砥石とワークの移動について、ワークの軸に平行な方向への移動を「往復動」、砥石とワークの軸との距離が小さくなる方向への移動を「切込動」とそれぞれ称する。
【００１３】
ワークレストの進行操作は、手動で行っても良いが（押付力の値が一定の値となるようにオペレータが操作する）、自動化することも可能である。具体的には、ワークレストを被研磨品に向けて進行させるワークレスト駆動部を介してワークレストの進行を制御するワークレスト制御部が、被研磨品の研磨中に前記押付力検出部からの検出信号を受け、前記押付力が一定となるようにワークレスト駆動部を介しワークレストを被研磨品に向け進行させるようすれば良い。
【００１４】
一方、本願の第二の発明に係る研磨品の製造方法は、前記第一の発明と同様に研磨中にワークレストを進行させるものであるが、研磨量だけ、すなわち外径の減少分だけワークレストをワークに向け進行させる。
【００１５】
具体的には、本願の第二の発明に係る研磨品の製造方法は、被研磨品を当該被研磨品の軸周りに回転させながら当該被研磨品に砥石を押し当て且つ当該砥石と前記被研磨品とを前記被研磨品の軸と平行な方向へ相対移動させるとともに砥石と被研磨品の軸との距離が小さくなる方向へ相対移動させることにより被研磨品の外周面を研磨する一方、研磨を行うときに砥石の押当方向に対向するように被研磨品を挟んで砥石とは反対側からワークレストを被研磨品に押し付けて被研磨品に対して押付力を付与することにより被研磨品を支持する研磨品の製造方法であって、ワークレストを被研磨品に向け進行可能に備えてあり、被研磨品の外径を外径測定部により測定し、且つ、外径測定部により測定された被研磨品の外径の減少分だけワークレストを被研磨品に向け進行させながら、被研磨品を研磨する。
【００１６】
このように外径の減少分だけワークレストを進行させること、言い換えれば、研磨中にワークレストの被研磨品への当接面と被研磨品の表面との相対位置が変化しないように外径測定部により測定された被研磨品の外径の減少分だけワークレストを被研磨品に向け進行させることによっても、研磨が進行した場合にワークへのワークレストの押付力が弱まったり、ワークとワークレストの間に隙間が生じることを防ぐことができ、ワークを安定して支持して良好な研磨加工を行うことが可能となる。また、ワークレストの進行は外径の減少分だけであるから、ワークに対してワークレストが過剰に押し付けられることもない。
【００１７】
ワークレストの進行操作は、前記第一の発明と同様に手動で行っても良いが、自動化することも可能である。具体的には、ワークレストを被研磨品に向けて進行させるワークレスト駆動部を介してワークレストの進行を制御するワークレスト制御部が、被研磨品の研磨中に外径測定部からの測定信号を受け、ワークレスト駆動部を介し被研磨品の外径の減少分だけワークレストを被研磨品に向け進行させるようにすれば良い。
【００１８】
また、本発明（上記第一および第二の発明）の一態様では、被研磨品に押し付けられるワークレストの先端部を弾性部材により形成する。高速回転する研磨中のワークの振れや振動をワークレストで吸収し、寸法精度の高い研磨を行うためである。
【００１９】
上記弾性部材としては、木材、ベークライト、または、ＦＲＰ（Fiber-Reinforced Plastics）を好ましく使用することが出来る。これらの材料は、廉価で入手しやすく加工が容易であるうえに、破損に強く耐久性に優れたワークレストを構成することが出来るからである。
【００２０】
さらに本発明におけるワークレストは、その先端部に被研磨品に向けてＶ字状に開き且つ当該Ｖ字状の谷間に被研磨品を受入れて当該被研磨品を側面から挟むように支持するＶ字状受入部を有する場合がある。このようにワークレストの先端部がＶ字形状を有するようにすれば、当該Ｖ字状受入部に様々な外径のワークを受け入れて、径の違う各種のワークを加工することが可能となる。
【００２１】
本発明において被研磨品（研磨品）は、砥石によって研磨可能なものであればその種類や用途、材質等は特に問わない。形状についても円柱状（中実）であっても、円筒状（中空）であって良い。外径についても必ずしも一定である必要はなく、例えば、外周面が斜面となっていたり（軸方向に進むにつれ径が次第に変化する形状）、外周面に段差がある（軸方向に進むにつれ径が段差状に変化する形状）などであっても構わない。
【００２２】
また、本発明の典型的な態様では、後に述べる実施形態のように加工中ワークを移動することなく砥石をワークに向け移動（切込動）させる。ただし、本発明では逆に砥石を移動することなくワークを砥石に向け移動（切込動）させることにより、または、砥石とワークの双方を両者が近づくように移動（切込動）させることによっても研磨を行うことが可能であり、このような態様の場合にも、前記第一の発明のように押付力が一定になるように、または、前記第二の発明のように外径の減少分だけワークレストをワークに向け進行させれば良い。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、オペレータの技量や熟練度によらなくても良好な研磨加工が可能となり、製品品質のばらつきを無くし、外径寸法の精度および研磨面の均一性を高め、研磨品の製造効率を向上させることが出来る。
【００２４】
本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、各図中、同一の符号は同一又は相当部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る研磨品の製造方法を概念的に示す平面図である。
【図２】図２は、前記第１実施形態に係る研磨品の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図３】図３は、前記第１実施形態に係る研磨品の製造方法におけるワークレスト、ワークおよび砥石の関係を示す側面図（図１のＡ１−Ａ１矢視による図）である。
【図４】図４は、前記第１実施形態に係る研磨品の製造方法におけるワークレストとワークとの関係を拡大して示す側面図（図１のＡ１−Ａ１矢視による図）である。
【図５】図５は、前記第１実施形態に係る研磨品の製造方法における外径測定ゲージ、ワークおよび砥石の関係を示す側面図（図１のＡ１−Ａ１矢視による図）である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態に係る研磨品の製造方法を概念的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔第１実施形態〕
図１から図５に示すように本発明の第１の実施形態に係る研磨品の製造方法は、円柱状または円筒状の金属製ワーク１４の外周面を砥石１５で研磨し、所定の外径（目標値）に仕上げるもので、ワーク１４の一端部をチャック１２で把持する一方、他端部をピン１３で回転可能に支持する。チャック１２にはモータ１１を接続してあり、加工にあたってはこのモータ１１によりワーク１４を中心軸（以下単に「軸」と言う）１４ａの周りに回転させる（図３の矢印Ｒ１参照）。
【００２７】
一方、ワーク１４に押し当てることによりこれを研磨する砥石１５は、円盤状の形状を有し、回転するとともに（図３の矢印Ｒ２参照）、ワーク１４の軸１４ａに平行な方向（ワーク１４の長さ方向）への移動（図１の矢印Ｘ参照）ならびにワーク１４の軸１４ａに直交する方向への移動（図１および図３の矢印Ｙ１参照）が可能なように備えられ、これら移動の制御を砥石制御部１７が砥石駆動部１６を介して加工中に行う。
【００２８】
また、砥石１５が押し当てられるワーク１４を押し返すようにワーク１４を挟んで砥石１５とは反対側からワーク１４を支える複数のワークレスト１８を備える。これらのワークレスト１８は、図３および図４に示すようにワーク１４に当接する先端部１８ａをＶ字状に切り欠いた谷部（Ｖ字状受入部）１８ｂをそれぞれ有し、ワーク１４へ当接させたときに当該谷部１８ｂにワーク１４を受け入れて、当該谷部１８ｂによってワーク１４を挟み込むように支持する。ワークレスト１８の先端部１８ａは木材からなり、木材の持つ弾性によって加工中に生じるワーク１４のぶれや振動を吸収する。また、Ｖ字状の谷部１８ｂを備えることで外径が異なる様々なワーク１４に対しても安定した支持を行うことが可能となる。
【００２９】
各ワークレスト１８は、ワーク１４の軸１４ａに直交し且つ砥石の切込動の方向Ｙ１の逆の方向（ワーク１４の軸１４ａに近づく方向）Ｙ２へ移動可能に備えてあり、加工の進行に伴い、ワークレスト制御部２１がワークレスト駆動部１９を介してワーク１４に向けワークレスト１８を進行させる。ワークレスト駆動部１９は、動力手段としてのモータ（図示せず）と、モータ軸の回転運動をワークレスト１８を進行させる直線運動に変換する機構（例えばピニオンとラック、又はボールねじなど／図示せず）とを含む。
【００３０】
なお、ワークレスト駆動部１９は、加工が終了した場合にワークレスト１８をワーク１４から離脱させるために、例えばモータを逆回転させることによりワークレスト１８をワーク１４から後退させる（矢印Ｙ２とは逆方向へ移動させる）ことも可能である。
【００３１】
また本実施形態では、ワーク１４へのワークレスト１８の押付力を検出する押付力検出部２０を備える。この押付力検出部２０は、ワークレスト駆動部１９に含まれるモータのトルクを検出することにより当該押付力を検出するが、押付力の検出方法は特に問わず、例えばワークレスト１８にあるいはワークレスト１８と当該モータとの間にひずみゲージなどの力（荷重）センサを備えることにより検出するなど他の方式によることも可能である。
【００３２】
さらに本実施形態では、ワーク１４の外径を測定する外径測定部２２を備える。この外径測定部２２は、図５に示すようにワーク１４を上下から挟むようにワーク１４の外周面に接触する外径測定ゲージ２２ａを備えることによりワーク１４の外径を測定し、測定結果を砥石制御部１７およびワークレスト制御部２１へ出力する。
【００３３】
チャック１２とピン１３の間にワーク１４を装填し研磨加工を開始すると図２に示すように、砥石１５の往復動および切込動が行われるとともに、各ワークレスト１８の進行が開始される（ステップＳ１０１）。砥石１５の往復動は、回転する砥石をワーク１４の外周面に押し当てた状態でワーク１４の一端部から他端部までの間を砥石１５が往復移動することにより行われる。一方、切込動は、砥石１５がワーク１４の一端部から他端部までの間を例えば１往復または予め定められた複数回移動するごとにワーク１４に向けて（矢印Ｙ１方向へ）砥石１５が一定距離（例えば０．０１ｍｍ等）進行させることにより行われる。
【００３４】
他方、ワークレスト１８は、ワークレスト制御部２１がワークレスト駆動部１９を介して砥石１５の切込動の方向Ｙ１とは反対方向Ｙ２へ、つまりワーク１４に近づく方向へワークレスト１８を進行させる。この制御は、押付力検出部２０からワークレスト制御部２１へ伝送されるワークレスト１８の押付力（ワークレスト駆動部１９内のモータのトルク）の値に基づいてこの値が一定となるように行われる。
【００３５】
そして、上記のような砥石１５とワークレスト１８の制御が、外径測定部２２から砥石制御部１７およびワークレスト制御部２１へそれぞれ伝送されるワーク１４の外径値が目標値になるまで続けられ（ステップＳ１０２）、ワーク１４の外径が目標値に達した場合には、砥石制御部１７は砥石１５の往復動および切込動を止め、ワークレスト制御部２１はワークレスト１８の進行を停止し（ステップＳ１０２〜Ｓ１０３）、加工を終了する。なお、上記目標値は、当該ワーク１４の仕上がり外径寸法であり、加工の開始前に予め砥石制御部１７およびワークレスト制御部２１に設定しておく。
【００３６】
〔第２実施形態〕
図６は本発明の第２の実施形態に係る研磨品の製造方法を示すものであるが、前記第一実施形態と同一の構成には同一の符号を付して重複した説明を省略し、相違点を中心に第２実施形態について述べる。
【００３７】
この第２実施形態に係る製造方法は、前記第１実施形態と異なり、ワークレスト１８の制御をワーク１４の研磨量、すなわち外径の減少分に基づいて行う。具体的には、加工中ワークレスト制御部２１は、ワーク１４の外径の測定信号を外径測定部２２から定期的に（例えば、予め設定された一定の時間ごとに、あるいは砥石が１往復又は所定の複数回だけ往復動するごとに）受信し、この測定信号に基づいてワーク１４の外径の減少量を算出し、当該外径の減少分だけワークレスト駆動部１９を介してワークレスト１８をワーク１４に向けて進行させる。
【００３８】
このように外径の減少分だけワークレスト１８を進行させることによっても、ワークレスト１８による支持力が低下しあるいはワーク１４とワークレスト１８との間に隙間ができてワーク１４が暴れることを防ぐことが出来る。なお、砥石１５の制御（往復動および切込動に関する制御）は、前記第１実施形態（図２）と同様である。
【００３９】
また、ワーク１４の外径が目標値に達したら前記第１実施形態（図２）と同様に、砥石制御部１７は砥石１５の制御（往復動および切込動）を停止し、ワークレスト制御部２１はワークレスト１８の進行を停止して加工を終了する。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は図面に基づいて述べた前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。
【００４１】
例えば、前記各実施形態ではワークレスト１８を３台備えるものとしたが、１台または２台または４台以上ワークレストを備えても良く、ワークレストの数は特に限定されない。例えばワークの長さに応じて、あるいは要求される加工精度等に応じて適宜数のワークレストを備えれば良い。また、加工にあたってワークレスト以外にもワークを支持する手段、例えばワークを下側から支持するローラなどをさらに備えても良い。
【００４２】
さらに、前記実施形態ではワークレストを駆動する動力手段としてモータを使用したが、油圧や空圧など他のアクチュエータを使用することも可能である。また、外径測定部として前記実施形態ではワークを挟む接触式のセンサを使用したが、これ以外の接触式センサ、あるいはレーザ外径測定器のような光学式その他の非接触式センサを使用しても良い。
【符号の説明】
【００４３】
１１  モータ
１２  チャック
１３  ピン
１４  ワーク（被研磨品）
１４ａ  ワークの中心軸
１５  砥石
１６  砥石駆動部
１７  砥石制御部
１８  ワークレスト
１８ａ  ワークレストの先端部
１８ｂ  谷部（Ｖ字状受入部）
１９  ワークレスト駆動部
２０  押付力検出部
２１  ワークレスト制御部
２２  外径測定部
２２ａ  外径測定ゲージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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