(57)【要約】【課題】  ワーク研削加工の開始から終了までの作業時間を短縮し、消費エネルギー量を低減した環境対応型の省エネルギー研削方法および研削盤を提供することにある。【解決手段】  研削盤で消費される動力を所定のレベルに設定して所定の時間にわたって、ワークの少なくとも第１及び第２の被研削領域を、砥石車で研削する研削ステップと、前記研削盤で消費される動力を前記所定のレベルより大きなレベルに設定して、前記移動体を前記大きなレベルに応じて定められた所定の時間にわたって移動させることにより前記砥石車を前記少なくとも第１及び第２の被研削領域の間で変位させて前記砥石車を位置決めする。【選択図】  図５
2006167872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削盤の所定の位置に配置された主軸に回転的に固定された所定の長さのワークの少なくとも第１及び第２の被研削領域を、移動体に設けられた砥石車で研削するワークの研削方法であって、
前記研削盤で消費される動力を所定のレベルに設定して所定の時間にわたって、前記ワークの前記少なくとも第１及び第２の被研削領域を、前記砥石車で研削する研削ステップと、
前記研削盤で消費される動力を前記所定のレベルより大きなレベルに設定して、前記移動体を前記大きなレベルに応じて定められた所定の時間にわたって移動させることにより前記砥石車を前記少なくとも第１及び第２の被研削領域の間で変位させて前記砥石車を位置決めする位置決めステップを有することを特徴とするワークの研削方法。
【請求項２】
前記位置決めステップは、前記ワークの軸と直交する方向に前記移動体を移動させる第１の移動ステップと、
前記ワークの軸と平行な方向に前記移動体を移動させる第２の移動ステップと、
前記第１および第２の移動ステップにおいて前記研削盤で消費される動力を前記所定のレベルより大きなレベルに設定するレベル設定ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のワークの研削方法。
【請求項３】
所定の位置に配置された主軸に回転的に固定された所定の長さのワークの少なくとも第１及び第２の被研削領域を、移動体に設けられた砥石車で研削する研削盤であって、
前記研削盤で消費される動力を所定のレベルに設定して所定の時間にわたって、前記ワークの前記少なくとも第１及び第２の被研削領域を、前記砥石車で研削する研削手段と、
前記研削盤で消費される動力を前記所定のレベルより大きなレベルに設定して、前記移動体を前記大きなレベルに応じて定められた所定の時間にわたって移動させることにより前記砥石車を前記少なくとも第１及び第２の被研削領域の間で変位させて前記砥石車を位置決めする位置決め手段を含むことを特徴とする研削盤。
【請求項４】
前記位置決め手段は、前記ワークの軸と直交する方向に前記移動体を移動させる第１の位置決め手段と、
前記ワークの軸と平行な方向に前記移動体を移動させる第２の位置決め手段と、
前記第１および第２の位置決め手段において、前記研削盤で消費される動力を前記所定のレベルより大きなレベルに設定するレベル設定手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の研削盤。
【請求項５】
主軸に回転的に固定された所定の長さのワークの複数の研削領域を砥石車で研削する研削盤であって、
所定の質量を有し、前記砥石車を支持する砥石台と、
前記砥石台の前記所定の質量に応じた加速度で前記砥石台を移動させて前記砥石車を前記ワークの前記複数の被研削領域の何れか１つの被研削領域に、前記加速度に応じた時間で、位置決めする位置決め機構を含むことを特徴とする研削盤。
【請求項６】
前記位置決め機構は、前記砥石台を前記質量に応じた加速度で加速し、前記質量に応じた加速度と絶対値がほぼ等しい減速度で減速して前記何れか一つの被研削領域に位置決めすることを特徴とする請求項５に記載の研削盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する砥石車によってワークを研削加工する研削方法および研削盤に関し、特に、ワーク研削加工の開始から終了までの消費エネルギー量を低減させる環境対応型の省エネルギー研削方法および研削盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、砥石車が静圧軸受により片持ち構造で回転駆動可能に支持された砥石台を、主軸台および心押台に向かって進退可能にベッド上にスライド機構を介して装架し、主軸台と心押台との間に回転駆動可能に支持されたワークを砥石車によって、クーラントノズルからクーラントを掛けながら研削加工する研削盤が知られている（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１には、ベッド上の一対の案内に沿って砥石台を摺動可能に案内し、ベッドに固定したサーボモータの回転駆動力をボールネジ機構を介して砥石台に伝達し、砥石台を前後動させる形式の送り機構を使用した研削盤が開示されている。この特許文献１には、砥石車が静圧軸受により片持ち構造で回転駆動可能に支持された砥石台を、主軸台および心押台に向かって進退可能にベッド上にスライド機構を介して装架された砥石台送り機構を有する研削盤が開示されている
【０００４】
特許文献２には、軸受け部に供給された潤滑油が排油溝から油溜り部に一旦蓄積されてドレイン口を介して潤滑油供給装置に送出される研削盤が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１１８９２２号公報
【特許文献２】特開２００１−８２４７３号公報（〔００２３〕、図１）
【０００５】
従来の研削盤では、砥石車が静圧軸受により片持ち構造で砥石台に回転駆動可能に支持される構成をとっているので、研削加工時の剛性を上げ加工精度を維持するために、砥石車の軸および軸受部の軸径が大きく設計されている。
【０００６】
また、上記の軸受部は砥石台において静圧軸受により支持されているが、その軸受け部に供給された潤滑油は排油溝から油溜り部に一旦蓄積されてドレイン口を介して潤滑油供給装置に送出されるため、可動部である砥石台に油溜り部を備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の研削盤によると、砥石車の軸および軸受部の軸径が大きく設計され、また、砥石台に油溜り部を備えていることから、可動部の重量が大きくなって可動部を高速で移動させること、ひいては、可動部を大きな加速度で移動させることができなかった。
【０００８】
換言すれば、ワーク研削時の消費動力より砥石車の割出し動作時の消費動力を小さく設定して可動部を低速で、かつ、低加速度で移動させているため、砥石車の割出し動作時間、ひいては、ワークの加工時間を短縮できず、その結果、消費エネルギー量を低減することができなかった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、砥石車の割出し動作時間の短縮によってワークの加工時間を短縮し、それによって消費エネルギー量を低減することができるワークの研削方法および研削盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、研削盤の所定の位置に配置された主軸に回転的に固定された所定の長さのワークの少なくとも第１及び第２の被研削領域を、移動体に設けられた砥石車で研削するワークの研削方法であって、前記研削盤で消費される動力を所定のレベルに設定して所定の時間にわたって、前記ワークの前記少なくとも第１及び第２の被研削領域を、前記砥石車で研削する研削ステップと、前記研削盤で消費される動力を前記所定のレベルより大きなレベルに設定して、前記移動体を前記大きなレベルに応じて定められた所定の時間にわたって移動させることにより前記砥石車を前記少なくとも第１及び第２の被研削領域の間で変位させて前記砥石車を位置決めする位置決めステップを有することを特徴とするワークの研削方法を提供する。
【００１１】
上記発明において、前記位置決めステップが、前記ワークの軸と直交する方向に前記移動体を移動させる第１の移動ステップと、前記ワークの軸と平行な方向に前記移動体を移動させる第２の移動ステップと、前記第１および第２の移動ステップにおいて、前記研削盤で消費される動力を前記所定のレベルより大きなレベルに設定するレベル設定ステップを含むものであってもよい。
【００１２】
第２の発明は、上記の目的を達成するため、所定の位置に配置された主軸に回転的に固定された所定の長さのワークの少なくとも第１及び第２の被研削領域を、移動体に設けられた砥石車で研削する研削盤であって、前記研削盤で消費される動力を所定のレベルに設定して所定の時間にわたって、前記ワークの前記少なくとも第１及び第２の被研削領域を、前記砥石車で研削する研削手段と、前記研削盤で消費される動力を前記所定のレベルより大きなレベルに設定して、前記移動体を前記大きなレベルに応じて定められた所定の時間にわたって移動させることにより前記砥石車を前記少なくとも第１及び第２の被研削領域の間で変位させて前記砥石車を位置決めする位置決め手段を含むことを特徴とする研削盤を提供する。
【００１３】
上記発明において、前記位置決め手段が、前記ワークの軸と直交する方向に前記移動体を移動させる第１の位置決め手段と、前記ワークの軸と平行な方向に前記移動体を移動させる第２の位置決め手段と、前記第１および第２の位置決め手段において、前記研削盤で消費される動力を前記所定のレベルより大きなレベルに設定するレベル設定手段を含むものであってもよい。
【００１４】
第３の発明は、上記の目的を達成するため、主軸に回転的に固定された所定の長さのワークの複数の研削領域を砥石車で研削する研削盤であって、所定の質量を有し、前記砥石車を支持する砥石台と、前記砥石台の前記所定の質量に応じた加速度で前記砥石台を移動させて前記砥石車を前記ワークの前記複数の被研削領域の何れか１つの被研削領域に、前記加速度に応じた時間で、位置決めする位置決め機構を含むことを特徴とする研削盤を提供する。
【００１５】
上記発明において、前記位置決め機構が、前記砥石台を前記質量に応じた加速度で加速し、前記質量に応じた加速度と絶対値がほぼ等しい減速度で減速して前記何れか一つの被研削領域に位置決めするものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、可動部としての軸受部および砥石台全体を小型化して軽量化することによって、砥石車の割出し動作時の消費動力をワーク研削時の消費動力よりも大きくして、可動部を高速に、かつ、高加速度で移動させることができる。そのことによって、ワーク研削加工の開始から終了までの作業時間を短縮し、消費エネルギー量を低減した環境対応型の省エネルギー研削方法および研削盤を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態）
（研削盤の構成）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る研削盤について図面を参照して説明する。尚、説明の便宜上、研削盤の全体構成に係る位置関係を、研削盤に向かって立つ使用者（図１において左側に立つ）から見た状態として説明する。すなわち、使用者から見て、手前側を「前」、奥側を「後」、右側を「右」、左側を左」として説明する。また、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＺ軸方向とする。
【００１８】
図１は、第１の実施の形態の円筒研削盤の平面図、図２は、図１に示す円筒研削盤の側面図である。また、図３は、図１に示す円筒研削盤の側面図である。図４（ａ）は図３における流体軸受を拡大して示す断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の流体軸受をその軸方向から示す断面図である。
【００１９】
この円筒研削盤１０は、コンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）１００により全体の駆動が制御されるものであり、研削盤本体と図示しない付属装置からなる。主な付属装置は、クーラント供給装置、ミスト収集装置及びこれらの装置を研削盤本体と接続するダクト装置からなっている。
【００２０】
円筒研削盤１０は、円筒研削盤１０の基台部分を構成するベッド１１と、ベッド１１の上面でＺ軸方向に配置される一対のＺ軸レール１２と、Ｚ軸レール１２に沿ってＺ軸方向に移動駆動されるＺ軸移動体１３と、Ｚ軸移動体１３の上面でＸ軸方向に配置される一対のＸ軸レール１４と、Ｘ軸レール１４に沿ってＸ軸方向に移動駆動されるＸ軸移動体１５と、Ｘ軸移動体１５の上に配置され砥石車Ｔを支持すると共に回転駆動する砥石台１６と、ベッド１１の上面に配置されワークＷを支持すると共に主軸モータ２４で回転駆動する左右一対の主軸台１７とを有する。
【００２１】
Ｚ軸移動体１３はリニアモータにより駆動されるように構成されており、一対のＺ軸レール１２間において、ベッド１１の上面にはリニアモータのマグネット２１が、Ｚ軸移動体１３の下面にはリニアモータのコイル２２が各々配置されている。すなわち、リニアモータは通電により電界を発生するコイル２２及びこの電界との磁界との相互作用で動力を発生するマグネット２１とで構成され、このリニアモータによりＺ軸移動体１３のＺ軸方向への移動が駆動されるようになっている。
【００２２】
同様に、Ｘ軸移動体１５もリニアモータにより駆動されるように構成されており、一対のＸ軸レール１４間において、Ｚ軸移動体１３の上面にはリニアモータのマグネット（図示せず）が、Ｘ軸移動体１５の下面にはリニアモータのコイル２３（図１中ハッチングで示す部分）が、各々配置されており、これらマグネット及びコイル２３によりリニアモータが構成されており、このリニアモータによりＸ軸移動体１５のＸ軸方向への移動が駆動されるようになっている。
【００２３】
このＸ軸移動体１５は、Ｚ軸移動体１３上に載置された基盤２５と、基盤２５に固設され、砥石台１６の主体部を構成する砥石台本体２６と、砥石軸１９を有し、砥石台本体２６に着脱可能に取り付けられた砥石軸ユニット２７とを有して構成される。そして、砥石台本体２６は、基盤２５から前方に追出された迫出し部２８を有しており、この迫出し部２８の前面に砥石軸ユニット２７が取り付けられている。よって、砥石車Ｔは、砥石台１６の前方に大きく追出した状態、所謂「オーバーハングした状態」となっている。なお、基盤２５を省略して砥石台本体２６を直接、Ｚ軸移動体１３上に載置してもよい。また、砥石台本体２６に対して着脱可能にユニット化された砥石軸ユニット２７に砥石軸１９を設けず、砥石台本体２６自体に砥石軸１９を設けてもよい。
【００２４】
砥石台１６は、砥石車Ｔが交換可能に固定される砥石軸１９を具備しており、この砥石軸１９を回転させることで、支持した砥石車Ｔを回転駆動する。
【００２５】
砥石台本体２６は、砥石軸１９を回転駆動させるための回転駆動手段２９を備えており、この回転駆動手段２９は、回転駆動される回転軸を有したモータ等からなり、その外側ハウジングが砥石台本体２６と一体に形成された、所謂「ビルトインモータ」とされている。そして、回転駆動手段２９の回転軸の先端には、駆動プーリ３０が固定されており、回転軸と共に回転するようになっている。
【００２６】
砥石台本体２６には、駆動プーリ３０の前方（図２中左側）に、上下方向に移動可能なテンションプーリ３１が備えられており、このテンションプーリ３１は、その上下方向の移動量を調節することで、駆動プーリ３０と後述する砥石軸プーリ３２とに巻き掛けられたベルト３３の張力を調節可能としている。
【００２７】
砥石軸ユニット２７は、砥石軸本体２６の迫出し部２８の前面に着脱可能に取り付けられるユニット基台３４と、ユニット基台３４のさらに前面に設けられた左右一対の流体軸受３５と、各流体軸受３５に両端部分が支持され砥石車Ｔが固定される砥石軸１９と、砥石車Ｔを被覆する砥石車カバー３６とを備えている。
【００２８】
砥石軸１９は、その軸方向がＺ軸方向に向けられており、図３に示すように、一端部に砥石車Ｔを固定するフランジ部３７を有した第一軸部３８と、第一軸部３８の一端部と連結可能な第二軸部３９と、第一軸部３８と第二軸部３９とを連結、分離させるための連結手段４０とから構成されている。
【００２９】
第一軸部３８は、フランジ部３７の近傍において軸受３５により回転可能に支持されると共に、他端部がスラスト軸受４１により支持されており、軸受３５とスラスト軸受４１との間において砥石軸プーリ３２が固定されている。この砥石軸プーリ３２と砥石台本体２６の駆動プーリ３０とにベルト３３を巻き掛けることで回転駆動手段２９からの回転力が砥石軸１９に伝達され、砥石軸１９が回転するようになっている。
【００３０】
第二軸部３９は、第一軸部３８と連結する側とは反対側に、その軸方向に移動させるための移動手段４２が設けられ、軸方向に移動可能とされており、この移動手段４２と第一軸部３８と連結する側の間において軸受３５により回転可能に支持されている。なお、図中符号４３は、砥石車Ｔの振れを自動で修正することのできるオートバランサである。
【００３１】
この第一軸部３８と第二軸部３９とは、連結手段４０により互いに連結されており、砥石車Ｔを交換する際には、連結手段４０による第一軸部３８と第二軸部３９との連結を解除し、第二軸部３９を第一軸部３８から遠ざかる方向に移動させることで、第一軸部３８と第二軸部３９との間に所定量の隙間を形成し、その隙間を介して砥石車Ｔを第一軸部３８のフランジ部３７にボルトを介して着脱できるようになっている。
【００３２】
砥石軸ユニット２７の軸受は、流体軸受３５とされており、砥石軸ユニット２７及び砥石台本体２６に各々設けられた流体の供給経路を介して供給される流体により、作動するようになっている。なお、砥石軸ユニット２７の砥石台本体２６との間には、各々に設けられた供給経路を、互いに接続又は分離することのできる接続手段４４が備えられている。
【００３３】
流体軸受３５は、図４（ａ）に詳しく示すように、砥石軸１９を回転可能に支持する軸受部材４８と、軸受部材４８と砥石軸１９との間に潤滑油を供給するための第一供給部４９と、第一供給部４９より軸方向両外側に配置され潤滑油を回収するための回収部５０と、回収部５０より更に軸方向外側に配置され所定圧力に加圧されたエアを供給するための第二供給部５１とを有した構成とされている。この流体軸受３５は、軸受部材４８の軸方向両側に、端部部材５２が更に備えられており、この端部部材５２と軸受部材４８の軸方向端部との間に、所定量の隙間が形成されるようになっており、その隙間が第二供給部５１とされている。
【００３４】
軸受部材４８は、その内径が、砥石軸１９の外径よりも若干大きい径とされており、その内周面５３に第一供給部４９と回収部５０とが各々形成されている。この軸受部材４８は、第一供給部４９と回収部５０との間の内周面５３ａと、砥石軸１９との間の隙間ｔ１が、回収部５０と第二供給部５１との間の内周面５３ｂと、砥石軸１９との間の隙間ｔ２よりも、若干狭くなるように形成されている。
【００３５】
また、端部部材５２の内周面５４は、軸受部材４８における回収部５０と第二供給部５１との間の内周面５３ｂと、略同一の面となるように構成されている。なお、これら内周面と砥石軸１９との隙間を適宜設定することで、流体軸受３５の支持精度等を調整することができる。
【００３６】
図４（ｂ）に示すように、この流体軸受３５は、第一供給部４９における砥石軸１９の上方にユニット側供給路４６ａが、回収部５０における砥石軸１９の下方にユニット側回収路４６ｂが各々接続されている。これらユニット側供給路４６ａとユニット側回収路４６ｂとは、接続手段４４により砥石台本体２６の本体側供給路４５ａと本体側回収路４５ｂとに各々接続され、更に、本体側供給路４５ａと本体側回収路４５ｂは、図示しない潤滑油供給装置のポンプとタンクとに各々接続されている。
【００３７】
そして、潤滑油供給装置のタンクに蓄えられた潤滑油は、ポンプにより所定圧力で本体側供給路４５ａ及びユニット側供給路４６ａを介して第一供給部４９に供給され、回収部５０から回収された潤滑油は、ユニット側回収路４６ｂ及び本体側回収路４５ｂを介してタンクヘと回収されるようになっている。
【００３８】
また、第二供給部５１には、エア供給路４７が接続されており、図示しないエア供給装置から供給される所定圧力のエアがエア供給路４７を介して第二供給部５１に供給されるようになっている。なお、この砥石軸ユニット２７には、固定される砥石車Ｔの直径が１００〜２００ｍｍのＣＢＮ（立方晶窒化硼素：Cubic Boron Nitrid）砥石を使用することで、通常より小径の砥石車Ｔを用いている。また、図は省略するが、砥石軸ユニット２７と砥石台本体２６とは、ボルト等の締結や、所定のロック機構等により互いに固定されるようになっている。
【００３９】
（流体軸受の作用）
次に、本実施の形態の円筒研削盤１０に用いられた流体軸受３５の作用について説明する。流体軸受３５は、図示しない潤滑油供給装置のタンクに蓄えられた潤滑油が、ポンプによって本体側供給路４５ａ及びユニット側供給路４６ａを介して所定圧力で第一供給部４９に供給されると、その圧力により砥石軸１９が軸受部材４８の内周面５３と非接触状態で支持される。
【００４０】
そして、その状態で砥石軸１９に、砥石台本体２６の回転駆動手段２９からの回転力が駆動プーリ３０、ベルト３３、砥石軸プーリ３２を介して回転力が伝達されることで、砥石軸１９が滑らかに回転する。この第一供給部４９に供給された潤滑油は、第一供給部４９と回収部５０との間の内周面５３ａと、砥石軸１９との隙間ｔ１を通って、回収部５０側へと流出する。
【００４１】
ところで、第二供給部５１では、エア供給装置から所定圧力のエアが、エア供給路４７を介して供給されており、第二供給部５１に供給されたエアは、第二供給部５１から、回収部５０側と回収部５０に対して反対側の軸方向端部側とに分岐して各々に流出する。
【００４２】
そして、第二供給部５１から回収部５０側に流出したエアは、回収部５０に接続されたユニット側回収路４６ｂへと流れ、このエアの流れにより、第一供給部４９から回収部５０へと流出した潤滑油が、ユニット側回収路４６ｂに向かうのを促され、エアと共に潤滑油がユニット側回収路４６ｂ及び本体側回収路４５ｂを介してタンクヘと回収される。
【００４３】
一方、第二供給部５１から回収部５０とは反対側の軸方向端部側に流出したエアは、端部部材５２の端部から流体軸受３５の外部へと流出する。つまり、エアパージされる。
【００４４】
このように、流体軸受３５では、第一供給部４９に供給された潤滑油の回収が、第二供給部５１に供給されたエアにより促されるので、その回収時間を短くすることが可能となると共に、第二供給部５１に供給されたエアにより、第一供給部４９に供給された潤滑油が、軸受部材４８の軸方向両端部から流出するのを阻止することができるので、潤滑油の消費量を低減させることができる。また、第一供給部４９に供給された潤滑油の回収が促されるので、従来のように流体軸受３５の下方に油溜まりを備える必要がなくなり、潤滑油の消費量低減と合わせて、砥石台１６を小型かつ大幅に軽量化することが可能となる。
【００４５】
更に、砥石車Ｔをその両側で流体軸受３５により支持しているので、研削加工の際に砥石車Ｔにかかる研削抵抗を両側の流体軸受３５で受けることが可能となり、従来の研削盤で採用されていた片持構造に比較して軸径を小さくしても従来と同等の剛性が得られることから、加工精度を維持したままで砥石台１６を小型・軽量化することができる。
【００４６】
以上、潤滑油の消費量低減と両持構造による軸径の減少とから砥石台１６を大幅に軽量化できるので、これによりＺ軸移動体１３とＸ軸移動体１５の質量が大幅に低減でき、後述するリニアモータによる駆動により、各々Ｚ軸方向およびＸ軸方向に高速駆動が可能となる。
【００４７】
（本発明のシステムの作用）
図５は、本発明のコンピュータ数値制御装置を含むシステムを示す図である。本発明のコンピュータ数値制御装置を含むシステムは、円筒研削盤１０と、コンピュータ数値制御装置１００と、Ｚ軸移動体１３を駆動するための駆動回路（ＤＵ＿Ｚ）２０１と、Ｘ軸移動体１５を駆動するための駆動回路（ＤＵ＿Ｘ）２０２と、回転駆動手段２９を駆動するための駆動回路（ＤＵ＿Ｔ）２０３と、クーラント供給装置２０を駆動するための駆動回路（ＤＵ＿Ｃ）２０４と、主軸モータ２４を駆動するための駆動回路（ＤＵ＿Ｓ）２０５とを有する。
【００４８】
コンピュータ数値制御装置１００は、加工データに基づいたＮＣデータ１０２を参照し、インタフェイス１０３を介して各々駆動回路（ＤＵ＿Ｚ）２０１、駆動回路（ＤＵ＿Ｘ）２０２、駆動回路（ＤＵ＿Ｔ）２０３、駆動回路（ＤＵ＿Ｃ）２０４、駆動回路（ＤＵ＿Ｓ）２０５をプログラム制御する。
【００４９】
駆動回路（ＤＵ＿Ｚ）２０１は、コイル２２に通電することにより電界を発生させ、マグネット２１の磁界との相互作用で動力を発生させて、これらで構成されるリニアモータによりＺ軸移動体１３をＺ軸方向へ駆動する。
【００５０】
同様に、駆動回路（ＤＵ＿Ｘ）２０２は、コイル２３に通電することにより電界を発生させ、マグネットの磁界との相互作用で動力を発生させて、これらで構成されるリニアモータによりＸ軸移動体１５をＸ軸方向へ駆動する。
【００５１】
駆動回路（ＤＵ＿Ｔ）２０３は、ビルトインモータである回転駆動手段２９を回転駆動し、駆動プーリ３０からベルト３３で砥石軸プーリ３２を回転伝達して砥石軸１９および砥石車Ｔを回転させる。
【００５２】
駆動回路（ＤＵ＿Ｃ）２０４は、クーラント供給装置２０を駆動して研削点にクーラントを吐出させる。
【００５３】
駆動回路（ＤＵ＿Ｓ）２０５は、主軸モータ２４を所定の回転数で回転駆動し、主軸台１７に取付けられたワークＷを回転させる。
【００５４】
図６（ａ）は、上記の各駆動回路により研削加工に必要な動力を発生させてワークを加工したときの、横軸を時間軸とした円筒研削盤の消費動力を示す図であって、下側に示す線図が本発明の研削盤の消費動力で、上側に示す線図が従来の研削盤の消費動力である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）の研削加工をするときのワーク形状と加工部分である被研削領域を示す図である。ワークＷの被研削領域を、図に示すようにＡ、Ｂ、Ｃの３箇所とすると、これらの箇所を研削加工するときの図６（ａ）における消費動力パターンは、本発明の研削盤ではＡ′、Ｂ′、Ｃ′、従来の研削盤ではＡ″、Ｂ″、Ｃ″の区間が対応する。
【００５５】
次に、図６（ｂ）に示したワークＷを本発明の研削盤と従来の研削盤により研削加工する場合の、各駆動回路の消費動力に基づく円筒研削盤の消費動力を、図６（ａ）により詳述する。まず、本発明の研削盤で研削加工する場合の消費動力パターンを説明する。
【００５６】
ワークＷが主軸台１７に取付けられ、その他の加工に必要な準備が完了した時点を横軸の加工時間０とし、縦軸の消費動力０とする。ｓ１までの時間に駆動回路（ＤＵ＿Ｓ）２０５により主軸モータ２４を駆動してワークＷを所定の回転数で回転させると共に、駆動回路（ＤＵ＿Ｔ）２０３により砥石車Ｔを回転させる。このときの消費動力はＬ１である。次に、ｓ２までの時間に駆動回路（ＤＵ＿Ｃ）２０４によりクーラント供給装置２０を駆動して研削点にクーラントを吐出させる。このときの消費動力はＬ２である。
【００５７】
次に、ｓ３までの時間に駆動回路（ＤＵ＿Ｚ）２０１によりコイル２２に通電してリニアモータによりＺ軸移動体１３をＺ軸方向へ駆動する。また、駆動回路（ＤＵ＿Ｘ）２０２によりコイル２３に通電してリニアモータによりＸ軸移動体１５をＸ軸方向へ駆動する。上記のｓ２からｓ３までの時間は、リニアモータによりＺ軸方向およびＸ軸方向への研削点の位置決め時間である。この位置決め動作は、砥石車Ｔを被研削領域の間で変位させるものであって、割出し動作ともいう。このときの消費動力はＬ５である。図６（ａ）に示した消費動力パターンでは、Ｚ軸方向への割出し動作時の消費動力Ｌ５の方がＸ軸方向への割出し動作時の消費動力Ｌ４より大きくなっているが、この逆の大小関係になっていてもよい。また、Ｚ軸方向およびＸ軸方向への割出し動作を少なくとも一部区間において同時におこなってもよい。そして、後述する研削加工の時間における消費動力Ｌ３よりも割出し動作時の消費動力の方が大きいことが特徴である。これは、少なくともＺ軸方向への割出し動作時またはＸ軸方向への割出し動作時の消費動力が研削加工の時間における消費動力Ｌ３よりも大きければよい。
【００５８】
次に、ｓ４までの時間は、上記の割出し動作によって位置決めされたＸ軸およびＺ軸移動体１５，１３上の砥石車Ｔが研削点近傍から徐々に切込み量を増加させて研削加工に入るまでの時間であって、アプローチともいう。このときの消費動力は、ｓ１からｓ２までの消費動力と同じで、Ｌ２である。
【００５９】
次に、このアプローチ終了後、ｓ５までの時間が研削加工の時間である。加工による負荷増加に伴い消費動力はＬ２からＬ３に増加する。次に、ｓ６までの時間、すなわち、研削加工が終了して火花が切れるまでの時間は、Ｘ軸方向の位置をそのままにして、スパークアウトさせる。
【００６０】
上記のｓ２からｓ６までの時間がワークＷの被研削領域Ａに対応したＡ′の加工区間であり、本例では、同様の加工をＢ′、Ｃ′区間においても行い、時間ｓ７で研削は終了する。その後、ｓ８までの時間に、駆動回路（ＤＵ＿Ｃ）２０４によりクーラント供給装置２０を停止させ、消費動力はＬ１となる。また、ｓ９までの時間に、駆動回路（ＤＵ＿Ｚ）２０１および駆動回路（ＤＵ＿Ｘ）２０２によりＺ軸方向およびＸ軸方向へ駆動して、所定の初期位置へＺ軸移動体１３およびＸ軸移動体１５を戻す。
【００６１】
以上で、ワークＷの研削加工が終わるので、回路（ＤＵ＿Ｓ）２０５および駆動回路（ＤＵ＿Ｔ）２０３により主軸モータ２４を停止させてワークＷの回転を停止させると共に砥石車Ｔの回転を停止させて、研削加工がすべて終了し、消費動力は０に戻る。
【００６２】
次に、従来の研削盤で研削加工する場合の消費動力パターンについて説明するが、上記と重複する部分は簡単に説明する。
【００６３】
加工準備が完了した後、本発明と同様にｓ１までの時間にワークＷを所定の回転数で回転させると共に、砥石車Ｔを回転させる。このときの消費動力はＭ１であり、本発明の場合の消費動力Ｌ１より大きい。これは、従来の研削盤では、砥石車Ｔの直径および砥石軸１９の直径が大きく、それに伴い消費動力が増加するからである。次に、ｓ２までの時間に研削点にクーラントを吐出させる。このときの消費動力はＭ２である。
【００６４】
次に、ワークＷの被研削領域Ａに対応したＡ″の加工区間について説明する。本発明の例で説明したアプローチ時間（ｓ３からｓ４）、研削加工時間（ｓ４からｓ５）、スパークアウト時間（ｓ５からｓ６）は、従来の研削盤でも同じであり、各々の消費動力はＭ２，Ｍ５，Ｍ２である。従って、従来と本発明の研削盤で時間が異なるのは、割出し動作の時間である。
【００６５】
本発明によれば、発明の割出し動作の時間（ｓ２からｓ３）をｕ１とし、これに対応する従来の場合の割出し動作の時間をｕ２とすると、ｕ２はｕ１に比べて大きいが、消費動力はＺ軸方向への割出し動作時にＭ３、Ｘ軸方向への割出し動作時にＭ４であって、本発明に比べて増加の割合は小さい。これは、従来の研削盤では、砥石台の可動部としての質量が大きく、かつ、ボールネジ機構による送り機構を採用していることから、砥石台を高速に駆動することが困難なことによる。
【００６６】
従って、割出し動作時の消費動力Ｍ３またはＭ４が研削加工時の消費動力Ｍ５を超えることはなかった。以上と同様の加工をＢ″、Ｃ″区間においても行い、クーラント供給装置を停止させ、所定の初期位置へ戻って、時間ｓ１０で研削作業は終了する。
【００６７】
ここで、図７は、本発明と従来例の緒元の一部を比較した図である。従来の研削盤では、砥石車として外径３５０ｍｍ程度の普通砥石が使用されており、砥石車の質量は１５Ｋｇあった。これに対して、本発明では、砥石車としてＣＢＮ砥石を使用することで外径１５０ｍｍ程度に小径化して、質量も１．２Ｋｇと軽量化した。これと共に、砥石軸１９を従来の片持ち支持から両持ち支持として軸受の支持剛性を高めることにより、砥石軸１９の直径も７５ｍｍから４０ｍｍと小径化した。
【００６８】
さらに、潤滑油の供給および回収方法を改良して潤滑油の使用量を低減すると共に油溜まりを不要とすることで、割出し動作時の可動部となる質量を従来の約８００Ｋｇから１５０Ｋｇに大幅に減少させた。上記の可動部質量の削減とリニアモータを用いた駆動方式による駆動の効率化によって、本発明では最大加速度１Ｇが可能となり、従来の最大加速度０．０８Ｇに比較して大幅な加速度向上が図られた。
【００６９】
図８は、本発明と従来例との速度プロファイルの比較図である。本発明のリニアモータによる駆動方式によれば、質量１５０Ｋｇの砥石台を最大加速度１Ｇで０．１４ｓだけ加速すると最大速度８０ｍ／ｍｉｎに達する。最大加速度で０．１４ｓだけ加速し、最大加速度で０．１４ｓだけ減速すると、このときの移動距離は約５０ｍｍである。したがって、割出し動作時においては、ほとんどの場合において最大速度に達することなく最大加速度で加速して割出し動作を行うことができる。
【００７０】
一方、従来の研削盤では、質量３５０Ｋｇの砥石台を最大加速度０．０８Ｇで１．７ｓだけ加速すると最大速度１０ｍ／ｍｉｎに達する。ボールネジによる送り機構により回転力を砥石台の推進力に変換するときの効率も悪いので、上記性能は実際にはさらに悪化する。したがって、割出し動作時においては、ほとんどの場合において最大加速度で加速しても最大速度に達することはなく、割出し動作に時間がかかる。
【００７１】
上記の説明を、図６（ａ）に照らすと、本発明では、割出し動作時間ｕ１が短く、かつ割出しに要する消費動力Ｌ５を大きくとることができる。そして、本発明はリニアモータでＺ軸移動体１３またはＸ軸移動体１５を駆動して割出し動作を行っているので、消費動力を大きくしても高効率で推進力が発生し、図８に示した速度プロファイルのように短い時間で割出し動作を行うことができる。また、きわめて短い時間で割出し動作を完了させることができるので、消費動力Ｌ５を研削加工の時間における消費動力Ｌ３よりも大きくしても、研削盤としての定格動力はあくまでも研削加工の時間における消費動力Ｌ３であって、省エネルギーを達成できる。
【００７２】
一方、従来の研削盤では、割出し動作時間ｕ２が長く、かつ割出しに要する消費動力Ｍ４を大きくとることができない。これは、ボールネジによる送り機構で大きな質量の砥石台を駆動するので、消費動力Ｍ４を大きくしても、送り機構が追従せず、定格動力が大きくなるだけで効果がないからである。
【００７３】
（実施の形態の効果）
以上から、本発明によれば、従来の研削盤に比べて、割出し動作時間を短くでき、特に加工完了までに多くの割出し動作を要するワーク形状の場合には大幅な加工時間の短縮が可能となる。図７に示した本発明の研削盤と従来の研削盤で比較すると、加工時間は１０〜２０％短縮された。この短縮された時間は、図６（ａ）の斜線で示した部分に相当する。この時間は、駆動回路（ＤＵ＿Ｓ）２０５により主軸モータ２４を駆動してワークＷを所定の回転数で回転させ、また、駆動回路（ＤＵ＿Ｔ）２０３により砥石車Ｔを回転させ、さらに、駆動回路（ＤＵ＿Ｃ）２０４によりクーラント供給装置２０を駆動して研削点にクーラントを吐出させているので、消費エネルギー量は大きい。従って、本発明により、消費エネルギー量を低減した環境対応型の省エネルギー研削盤を提供することができる。
【００７４】
また、消費エネルギー量の低減目標が定められている場合は、低減すべき所定の消費エネルギー量から加工時間における短縮すべき時間を定めることができる。図８の速度プロファイルから加速度に応じた時間で加速および減速することで割出し動作すなわち位置決め動作をすることができる。
【００７５】
上記の説明を、図６（ａ）に照らすと、斜線で示した部分に相当する時間、すなわち、各加工領域の各割出し動作時間および所定の初期位置へＺ軸移動体１３およびＸ軸移動体１５を戻す時間の合計が上記短縮時間となるように各割出し動作時間すなわち位置決め時間を設定すればよい。この場合において、割出しに要する消費動力Ｌ５が研削加工の時間における消費動力Ｌ３よりも大きことは要しない。上記の実施の態様によっても、消費エネルギー量を低減した環境対応型の省エネルギー研削盤を提供することができる。
【００７６】
（実施例）
図９（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例である。図９（ａ）は、図９（ｂ）に示すワークＷを本発明および従来の円筒研削盤で研削加工した時の加工時間と消費動力の関係を実測値を基にグラフ化して示すものである。ワークＷは５段の段付シャフトで、５つの被加工領域を有しており、全加工時間は、従来の円筒研削盤で研削加工した時の５０秒から１２％短縮して４４秒となった。これは、ワークＷの１本当りでは、約０．０３ｋＷｈの消費エネルギーの低減となる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１の実施の形態の円筒研削盤の平面図である。
【図２】図１に示す円筒研削盤の側面図である。
【図３】図１に示す円筒研削盤の側面図である。
【図４】（ａ）は図３における流体軸受を拡大して示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の流体軸受をその軸方向から示す断面図である。
【図５】本発明のコンピュータ数値制御装置を含むシステムを示す図である。
【図６】（ａ）は、上記の各駆動回路により研削加工に必要な動力を発生させてワークを加工したときの、横軸を時間軸とした円筒研削盤の消費動力を示す図である。また、（ｂ）は、図６（ａ）の研削加工をするときのワーク形状と加工部分である被研削領域を示す図である。
【図７】本発明と従来例の緒元の一部を比較した図である。
【図８】本発明と従来例との速度プロファイルの比較図である。
【図９】本発明の実施例である。
【符号の説明】
【００７８】
１０・・・円筒研削盤、１１・・・ベッド、１２・・・Ｚ軸レール
１３・・・Ｚ軸移動体、１４・・・Ｘ軸レール、１５・・・Ｘ軸移動体
１６・・・砥石台、１７・・・主軸台、１９・・・砥石軸
２０・・・クーラント供給装置、２１・・・マグネット
２２、２３・・・コイル、２４・・・主軸モータ、２５・・・基盤
２６・・・砥石台本体、２６・・・砥石軸本体、２７・・・砥石軸ユニット
２８・・・迫出し部、２９・・・回転駆動手段、３０・・・駆動プーリ
３１・・・テンションプーリ、３２・・・砥石軸プーリ、３３・・・ベルト
３４・・・ユニット基台、３５・・・流体軸受、３６・・・砥石車カバー
３７・・・フランジ部、３８・・・第一軸部、３９・・・第二軸部
４０・・・連結手段、４１・・・スラスト軸受、４２・・・移動手段
４４・・・接続手段、４５ａ・・・本体側供給路、４５ｂ・・・本体側回収路
４６ａ・・・ユニット側供給路、４６ｂ・・・ユニット側回収路
４７・・・エア供給路、４８・・・軸受部材、４９・・・第一供給部
５０・・・回収部、５１・・・第二供給部、５２・・・端部部材
５３、５３ａ、５３ｂ、５４  内周面
１００・・・コンピュータ数値制御装置、１０２・・・データ
１０３・・・インタフェイス
Ｔ・・・砥石車、Ｗ・・・ワーク
【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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【図７】
2006167872.tif 000009
【図８】
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【図９】
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