(57)【要約】  【課題】  砥石の摩耗による影響を低減して研削加工することができる研削装置を提供する。  【解決手段】  円周面を有する円筒体Ａを回転可能に支持する支持体と、前記円筒体Ａを回転させつつ前記円周面を研削加工する砥石３と、該砥石３を回転駆動する電動モータ４と、前記支持体１を該砥石３の回転中心線と交差する方向へ移動させる移動手段と、前記砥石３及び前記円筒体Ａの周速比を設定する手段と、該手段により設定された周速比に基づいて前記砥石３の回転数を制御する制御部とを備えており、研削加工中における砥石３及び円筒体Ａの周速比を等周速比となるようにした。  【選択図】      図１
2006088264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周面を有する被研削物を回転可能に支持する支持体と、前記被研削物を回転させつつ前記円周面を研削加工する砥石と、該砥石を回転駆動する電動モータと、前記支持体又は前記砥石を該砥石の回転中心線と交差する方向へ移動させる移動手段とを備えた研削装置において、前記砥石及び前記被研削物の周速比を設定する手段と、該手段により設定された周速比に基づいて前記砥石の回転数を制御する制御部とを備えることを特徴とする研削装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記手段により設定された周速比に基づいて回転数を演算する手段と、該手段により演算された回転数を前記電動モータの駆動回路へ出力する手段とを有する請求項１記載の研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は円周面を有する被研削物の円周面を研削加工する研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来の研削装置のレイアウト構成を示す模式図である。転がり軸受の内輪、外輪等の円筒体を研削加工して所定の寸法に仕上げる研削装置は例えば「非特許文献１」に記載されている。図７の研削装置は、円筒体１００を回転可能に支持する支持体１０１と、該支持体１０１を前記円筒体１００のラジアル方向へ移動（切込移動）させる第１の移動手段１０２と、前記円筒体１００を回転させつつ該円筒体１００の円周面を研削加工する円柱形の砥石１０３と、該砥石１０３を回転駆動する電動モータ１０４と、前記砥石１０３を回転中心線方向へ移動させる第２の移動手段１０５とを備える。
【０００３】
この研削装置による円筒体１００の研削加工は、円筒体１００を支持体１０１に回転可能に載置し、電動モータ１０４により砥石１０３を回転させ、第２の移動手段１０５により砥石１０３を円筒体１００の内側へ移動させ、第１の移動手段１０２により支持体１０１を移動させ、前記円筒体１００の円周面を砥石１０３に接触させ、該砥石１０３の回転力により円筒体１００を従動回転させ、該円筒体１００及び砥石１０３の回転速度差（円筒体１：砥石５０）により円筒体１００の内側の円周面を研削加工し、研削加工時間の経過に伴って第１の移動手段１０２により支持体１０１を微量に移動させ、円筒体１００を砥石１０３に押圧するように構成されている。
【非特許文献１】機械工学便覧  改訂第５版  日本機械学会編の１７−１５６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、以上のように構成された研削装置は、研削加工時間の経過に伴って砥石が摩耗し、しかも、砥石の摩耗量は砥石の大きさ、砥石の回転速度等によって異なり、複数の円筒体間の寸法精度を高精度に維持することが難しいため、研削加工時間を、最適な加工時間よりも若干長い時間に設定することにより、寸法精度の維持を図っている。
【０００５】
しかしながら、以上のような対策も寸法精度に影響を及ぼしている要素が明確でなく、研削加工時間の調整も経験に基づくものであるため、改善策が要望されていた。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は砥石の摩耗による影響を低減して研削加工することができる研削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明に係る研削装置は、円周面を有する被研削物を回転可能に支持する支持体と、前記被研削物を回転させつつ前記円周面を研削加工する砥石と、該砥石を回転駆動する電動モータと、前記支持体又は前記砥石を該砥石の回転中心線と交差する方向へ移動させる移動手段とを備えた研削装置において、前記砥石及び前記被研削物の周速比を設定する手段と、該手段により設定された周速比に基づいて前記砥石の回転数を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第１発明にあっては、研削加工時間の経過に伴って砥石が摩耗した場合においても、設定された周速比に基づいて砥石の回転数を制御するため、研削加工時に被研削物に加わる研削負荷を均等化することができ、複数の被研削物間の寸法精度を高精度に維持することができる。
【０００９】
第２発明に係る研削装置は、前記制御部は、前記手段により設定された周速比に基づいて回転数を演算する手段と、該手段により演算された回転数を前記電動モータの駆動回路へ出力する手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
第２発明にあっては、研削加工時に、砥石及び被研削物の周速比を設定する手段に基づいて電動モータの駆動回路へ駆動信号が出力され、砥石の回転数を低速に補正することができるため、研削加工時に被研削物に加わる研削負荷を均等化することができ、複数の被研削物間の寸法精度を高精度に維持することができる。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明によれば、研削加工時に被研削物に加わる研削負荷を均等化することができ、複数の被研削物間の寸法精度を高精度に維持することができる。
【００１２】
第２発明によれば、研削加工時に被研削物に加わる研削負荷を均等化することができ、複数の被研削物間の寸法精度を高精度に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る研削装置のレイアウト構成を示す模式図である。
図に示す研削装置は転がり軸受の内輪、外輪等の円筒体Ａからなる被研削物（以下円筒体という）の内側円周面を研削加工するものであり、円筒体Ａを回転可能に支持する支持体１と、該支持体１をボールねじ機構を介して円筒体Ａのラジアル方向へ移動（切込移動）させる第１の電動モータ２と、円筒体Ａと同芯的に配置される円柱形の砥石３と、該砥石３を回転駆動する第２の電動モータ４と、第２の電動モータ４及び砥石３を該砥石３の回転中心線方向へ移動させる第３の電動モータ５と、砥石目立て用の円柱形のドレッサ６と、該ドレッサ６を回転駆動するドレッサ用の第４の電動モータ７と、ドレッサ６及び第４の電動モータ７を砥石３のラジアル方向へ移動させる移動手段と、第１〜第４の電動モータ２，４，５，７の駆動回路を制御する制御部８と、該制御部８に入力された緒条件等を表示する表示部９とを備える。
【００１４】
支持体１は円筒体Ａを保持する回転可能な回転部材を備える切込台１ａからなり、該切込台１ａの裏側に回転軸が回転のみ可能に支持されており、該回転軸に第１の電動モータ２の出力軸２ａが連動連結されている。回転軸と切込台１ａとの間には回転軸の回転を軸長方向への移動に変換するボールねじ機構が設けられており、第１の電動モータ２の駆動により、切込台１ａを回転部材とともに回転軸の軸線方向へ移動させるように構成されている。
【００１５】
砥石３は円筒体Ａの内側に挿入配置される程度に小径の円柱形をなしており、軸受部材１０に回転可能に支持された軸体１１の一端部に取着されている。軸受部材１０と電動モータ４とは、砥石３の回転中心線方向へ移動可能とした架台１２に支持されており、該架台１２が第３の電動モータ５により移動される。電動モータ４の出力軸４ａには大径の伝動輪１３が嵌合固定されており、軸体１１には伝動輪１３に比べて１／１０程度の大きさとした小径の伝動輪１４が嵌合固定されており、出力軸４ａの回転を約１０倍に増速して砥石３に伝動するように構成されている。
【００１６】
第３の電動モータ５の出力軸と架台１２との間には、出力軸の回転を軸長方向への移動に変換するボールねじ機構が設けられており、第３の電動モータ５の駆動により、架台１２を砥石３及び第２の電動モータ４とともに砥石３の回転中心線方向、換言すれば研削加工位置及び非研削加工位置へ移動させるように構成されている。
【００１７】
ドレッサ６及び第４の電動モータ７は、支持部材１５に支持されており、該支持部材１５を移動させることによりドレッサ６を砥石３と接離する方向へ移動させるように構成されている。
【００１８】
以上のように構成された研削装置による円筒体Ａの研削加工は、円筒体Ａを回転部材に保持し、第３の電動モータ５の駆動により砥石３を研削加工位置（円筒体Ａの内側）へ移動させ、第２の電動モータ４の駆動により砥石３を回転させ、第１の電動モータ２の駆動により円筒体Ａ（回転部材）を砥石３と接触する方向へ移動させ、円筒体Ａを砥石３に接触させる。この接触した状態で砥石３の回転力が円筒体Ａ及び回転部材に伝動され、該円筒体Ａ及び回転部材が砥石３の回転方向へ従動回転する。この円筒体Ａ及び回転部材の回転速度と、砥石３の回転速度との回転速度差により、円筒体Ａの内側の円周面を研削加工し、研削加工時間の経過に伴って第１の電動モータ２による切込台１ａの切込移動速度が微量に調整される。
【００１９】
粗研削加工においては、次の工程で研削加工が行われる。
(1) 割出→砥石と円筒体とが確実に接触しない位置まで第３の電動モータ５により砥石を高速で移動させる。
(2) 準急→砥石と円筒体との接触が予想される工程（砥石にダメージを与えないように第３の電動モータ５により砥石を低速で移動させる。）
(3) 黒皮→砥石と円筒体との接触を検知した後、円筒体表面の加工が粗い状態での研削（砥石にダメージを与えないように第２の電動モータ４により砥石を低速回転させ、低速で研削する。）
(4) 粗→本研削（第２の電動モータ４により砥石を高速回転させ、高速で研削する。）
(5) 仕上→仕上研削（第２の電動モータ４により砥石を低速回転させ、低速で研削する。）
(6) スパークアウト→砥石の軸体１１の弾性変形の戻りを考慮した研削を行う。
【００２０】
図２は制御部のブロック図である。
マイクロプロセッサを用いてなる制御部８には、予め実験により得られたデータに基づいて適正な周速比であると設定された砥石３及び円筒体Ａの設定周速比Ｖｓ／Ｖｗ、砥石３の研削時における回転数Ｎｓ（rpm ）及び研削加工前の砥石直径Ｄｓ（mmφ ）、円筒体Ａの内周の研削仕上内径Ｄｗ（mmφ ）及び円筒体Ａの設定回転数Ｎｗ（rpm ）、砥石３及び円筒体Ａの種類等の諸条件を入力する入力部１６と、設定された研削工程で研削加工を開始するための研削開始用のスイッチ１７と、回転数制御を行うか否かを選択するための回転数制御用のスイッチ１８とが接続されており、出力部には第１〜第４の電動モータ２，４，５，７の駆動回路２０，４０，５０，７０が接続されており、入力部１６が入力した諸条件等は表示部９に表示される。また、制御部８には、円筒体Ａの周速度Ｖｗ（m/min ）を演算する第１の演算部と、設定周速比Ｖｓ／Ｖｗに基づいて砥石３の周速度Ｖｓｏ（m/min ）を演算する第２の演算部と、この第２の演算部が演算した周速度Ｖｓｏ（m/min ）に基づいて砥石３の回転数Ｎｓｏ（rpm ）を演算する第３の演算部と、第３の演算部が演算した回転数Ｎｓｏ（rpm ）を電動モータ２，４，５，７の駆動回路２０，４０，５０，７０へ出力する手段とを有する。また、制御部８には研削装置の基本メニューとして砥石３の許容回転数が設定されており、この許容回転数を超えて砥石３を回転させることができないようになっている。
【００２１】
円筒体Ａの周速度Ｖｗ（m/min ）は、円筒体の設定回転数Ｎｗ（rpm ）と、円筒体Ａの研削仕上内径Ｄｗ（mmφ ）とに基づいて
Ｖｗ＝Ｎｗ×Ｄｗ×π
の式により算出する。
砥石３の周速度Ｖｓ（m/min ）は、砥石３の回転数Ｎｓ（rpm ）と、研削加工前の砥石直径Ｄｓ（mmφ ）とに基づいて
Ｖｓ＝Ｎｓ×Ｄｓ×π
の式により算出する。
砥石３及び円筒体Ａの設定周速比は
Ｖｓ／Ｖｗ
の式により算出する。
【００２２】
図３は周速比と表面粗さ（品質）との関係を示すグラフである。図３では周速比３１以下では表面粗さが１．８以上であり、周速比３８以上では表面粗さが２．０以上であったが、周速比３２〜３７では表面粗さが１．７３以下であり、品質がよいため、この周速比３２〜３７の範囲を適正周速比であると設定する。
【００２３】
以上の構成において、研削作業を行う場合、
1.  砥石３、円筒体Ａを選択し、砥石直径及び円筒体Ａの内径を測定する。
2.  砥石３、円筒体Ａの諸条件を入力する。
3.  円筒体Ａの回転速度を設定する。
4.  実験により得られたデータに基づいて設定された設定周速比を入力し、回転数の制御を開始するためのスイッチ１８をオンにする。
5.  制御部８に入力した諸条件等を表示部９に表示し、表示部９を見て諸条件等を確認する。
6.  研削開始用のスイッチ１７をオンにする。
【００２４】
図４は砥石の回転数制御を行う制御部８の動作内容を示すフローチャートである。電源がオンされた後、制御部８が制御動作を開始する。円筒体Ａの設定回転数Ｎｗ（rpm ）と、円筒体Ａの研削仕上内径Ｄｗ（mmφ ）とがオペレータにより入力部１６に入力され、この回転数等の諸条件が入力部１６から制御部８に取込まれ（Ｓ１）、表示部９に表示される。３２〜３７の範囲の値がオペレータにより入力部１６に設定周速比Ｖｓ／Ｖｗとして入力され、この設定周速比Ｖｓ／Ｖｗが入力部１６から制御部８に取込まれ（Ｓ２）、表示部９に表示される。回転数制御用のスイッチ１８がオンされているか否かを判定し（Ｓ３）、スイッチ１８がオンされている場合、円筒体Ａの回転数Ｎｗ（rpm ）と、円筒体Ａの研削仕上内径Ｄｗ（mmφ ）とに基づいて円筒体Ａの内周の周速度Ｖｗ（m/min ）を    Ｖｗ＝Ｎｗ×Ｄｗ×π
として算出し、さらに、Ｓ２で取込んだ設定周速比Ｖｓ／Ｖｗと円筒体Ａの内周の周速度Ｖｗとに基づいて砥石３の周速度Ｖｓｏを
Ｖｓｏ＝Ｖｗ×（Ｖｓ／Ｖｗ）
の式により演算し、研削加工前の砥石直径Ｄｓ（mmφ ）と、砥石３の周速度Ｖｓとに基づいて砥石３の回転数Ｎｓを
Ｖｓ／（Ｄｓ×π）
として算出し（Ｓ４）する。次いで、砥石３の回転数Ｎｓｏが許容回転数以下であるか否かを判定し（Ｓ５）、許容回転数以下でない場合、設定周速比Ｖｓ／Ｖｗを再入力する必要があることを表示部９に表示し（Ｓ６）、Ｓ２へ戻り、入力待ちの状態になる。Ｓ５において許容回転数以下である場合、砥石３の回転数Ｎｓｏを第２の電動モータ４の駆動回路４０へ出力し、第２の電動モータ４及び砥石３の回転数Ｎｓｏを調整し（Ｓ７）、制御を終了する。この制御終了後に研削開始用のスイッチ１７がオンされ、研削加工が開始される。
【００２５】
図５は回転数を制御しない場合の研削力と砥石直径における切込速度との関係を示すグラフであり、図６は回転数を制御した場合の研削力と砥石直径における切込速度との関係を示すグラフである。
【００２６】
図５は砥石直径（大）３０．８６mmφ、砥石直径（中）２８．９８mmφ、砥石直径（小）２７．９０mmφの三種類の砥石３を用いてあるが、砥石直径が大きい程研削力は大きく、砥石直径が小さい程研削力は小さく、砥石直径の違いによる研削力の差は大である。
【００２７】
図６は砥石直径（大）３０．８６mmφ、砥石直径（中）３８．９８mmφ、砥石直径（小）２７．９０mmφの三種類の砥石３を用いてあるが、設定周速比Ｖｓ／Ｖｗに基づいて砥石３の回転数Ｎｓｏを制御しているため、砥石直径の違いによる研削力の差は小さい。
【００２８】
以上のように設定周速比Ｖｓ／Ｖｗに基づいて砥石３の回転数Ｎｓｏを制御することにより、表面粗さを小さくすることができ、品質を向上できる。
【００２９】
尚、以上説明した実施の形態では円筒体Ａを被研削物とし、該被研削物を砥石３が研削することについて説明したが、その他、円筒体Ａを研削するための砥石３を被研削物とし、ドレッサ６を砥石とし、該ドレッサ６からなる砥石と円筒体研削用の砥石３からなる被研削物との周速比を前記の実施の形態と同様に設定し、この設定された周速比に基づいてドレッサ６からなる砥石の回転数を前記の実施の形態と同様に制御するように構成してもよい。
【００３０】
また、以上説明した実施の形態では、円筒体Ａを支持する支持体１を砥石３の回転中心線と交差する方向へ移動させるように構成したが、その他、砥石３を、円筒体Ａを支持する支持体１に対して砥石３の回転中心線と交差する方向へ移動させるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る研削装置のレイアウト構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る研削装置の制御部のブロック図である。
【図３】本発明に係る研削装置の周速比と表面粗さとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る研削装置の回転数の制御を行う制御部の動作内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る研削装置の回転数を制御しない場合の研削力と砥石直径における切込速度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る研削装置の回転数を制御した場合の研削力と砥石直径における切込速度との関係を示すグラフである。
【図７】従来の研削装置のレイアウト構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ    円筒体（被研削物）
１    支持体
２    第１の電動モータ（移動手段）
３    砥石
４    第２の電動モータ
８    制御部
【図１】
2006088264.tif 000003
【図２】
2006088264.tif 000004
【図３】
2006088264.tif 000005
【図４】
2006088264.tif 000006
【図５】
2006088264.tif 000007
【図６】
2006088264.tif 000008
【図７】
2006088264.tif 000009