(57)【要約】【課題】ブレードに作用する荷重の測定精度の向上を図りうるセンタレス研削装置等を提供する。【解決手段】調整砥石１が軸線Ｏ1回りに時計回りに回転し、かつ、研削砥石２が軸線Ｏ2回りに時計回りに回転し、ワークＷが軸線ＯW回りに反時計回りに回転しながら、ワークＷとの当接を契機として減速された研削砥石２により外周から研削加工または切り込み加工される。第１応力センサＳ1および第２応力センサＳ2のそれぞれの出力に基づき、記憶装置に記憶時保持されている相関関係情報にしたがって、任意の時刻においてブレード４に作用している荷重ｆ、ひいてはブレード４により支持されているワークＷに作用している荷重およびブレード４における荷重の作用位置ｙが制御装置２０により測定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削砥石と、調整砥石と、前記研削砥石および前記調整砥石の間に配置されたブレードと、前記ブレードを支持するワークレストと、前記ワークレストに配置されている応力センサと、前記調整砥石を駆動する第１駆動機構と、前記研削砥石を駆動する第２駆動機構と、前記第１駆動機構および前記第２駆動機構のそれぞれの動作を制御する制御装置と、を備えているセンタレス研削装置であって、
前記応力センサとしての一対の応力センサのそれぞれが、前記ブレードの長手方向について前記ブレードまたは前記ワークレストにおける異なる箇所のそれぞれに配置され、
前記制御装置が、前記ブレードに作用する荷重と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす相関関係情報を記憶保持する記憶装置を備え、かつ、前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記記憶装置に記憶されている前記相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重を測定することを特徴とするセンタレス研削装置。
【請求項２】
請求項１記載のセンタレス研削装置において、
前記記憶装置が、前記ブレードに作用する荷重と、前記ブレードにおける荷重の作用位置と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす情報を前記相関関係情報として記憶保持し、
前記制御装置が、前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記記憶装置に記憶されている前記相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重と、前記ブレードにおける荷重の作用位置と、を測定することを特徴とするセンタレス研削装置。
【請求項３】
請求項２記載のセンタレス研削装置において、
前記記憶装置が、前記ブレードに作用する荷重ｆと、前記ブレードにおける荷重の作用位置ｙと、前記一対の応力センサのそれぞれの出力ｓと、のそれぞれを座標軸とする３次元直交座標系における曲面を表わす式ｓ＝ｇ1（ｆ，ｙ）およびｓ＝ｇ2（ｆ，ｙ）を前記相関関係情報として記憶保持し、
前記制御装置が、前記一対の応力センサのそれぞれの出力ｓ1およびｓ2に基づき、前記相関関係情報にしたがって、ｆ−ｙ平面における曲線ｓ1＝ｇ1（ｆ，ｙ）およびｓ2＝ｇ2（ｆ，ｙ）の交点の座標値として、前記ブレードに作用する荷重ｆと、前記ブレードにおける荷重の作用位置ｙと、を測定することを特徴とするセンタレス研削装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のセンタレス研削装置において、
前記一対の応力センサが、前記ブレードを基準として対称的に配置されていることを特徴とするセンタレス研削装置。
【請求項５】
研削砥石と、調整砥石と、前記研削砥石および前記調整砥石の間に配置されたブレードと、前記ブレードを支持するワークレストと、前記ワークレストに配置されている応力センサと、前記調整砥石を駆動する第１駆動機構と、前記研削砥石を駆動する第２駆動機構と、前記第１駆動機構および前記第２駆動機構のそれぞれの動作を制御する制御装置と、を備えているセンタレス研削装置において、前記応力センサの出力に基づいて前記ブレードに作用する荷重を測定する方法であって、
前記応力センサとしての一対の応力センサのそれぞれを、前記ブレードの長手方向について前記ブレードまたは前記ワークレストにおける異なる箇所のそれぞれに配置し、
前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記ブレードに作用する荷重と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重を測定することを特徴とする荷重測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センタレス研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スルーフィード方式のセンタレス研削装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このセンタレス研削装置によれば、研削砥石および調整砥石が、それぞれの回転軸線が非平行になるように対向して配置されている。ワーク（被加工物）が回転している研削砥石および調整砥石の間に供給されると、当該ワークが調整砥石およびブレードに支持された状態で研削砥石の軸線方向に推進し、その過程でワークの外側面が研削加工される。この研削加工の際、ワークが研削砥石および調整砥石から受ける負荷を検知することは、加工精度の向上等の観点から重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４９３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、例えば、ブレードを支持するワークレストに歪センサが設置され、当該歪センサの出力信号に基づき、ワークにかかる負荷が測定される場合、当該測定精度が低下する可能性があった。
【０００５】
そこで、本発明は、ブレードに作用する荷重の測定精度の向上を図りうるセンタレス研削装置等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】
本発明は、研削砥石と、調整砥石と、前記研削砥石および前記調整砥石の間に配置されたブレードと、前記ブレードを支持するワークレストと、前記ワークレストに配置されている応力センサと、前記調整砥石を駆動する第１駆動機構と、前記研削砥石を駆動する第２駆動機構と、前記第１駆動機構および前記第２駆動機構のそれぞれの動作を制御する制御装置と、を備えているセンタレス研削装置、および、当該センタレス研削装置において前記応力センサの出力に基づいて前記ブレードに作用する荷重を測定する方法に関する。
【０００７】
本発明のセンタレス研削装置は、前記応力センサとしての一対の応力センサのそれぞれが、前記ブレードの長手方向について前記ブレードまたは前記ワークレストにおける異なる箇所のそれぞれに配置され、前記制御装置が、前記ブレードに作用する荷重と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす相関関係情報を記憶保持する記憶装置を備え、かつ、前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記記憶装置に記憶されている前記相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重を測定することを特徴とする。
【０００８】
本発明の荷重測定方法は、前記応力センサとしての一対の応力センサのそれぞれを、前記ブレードの長手方向について前記ブレードまたは前記ワークレストにおける異なる箇所のそれぞれに配置し、前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記ブレードに作用する荷重と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重を測定することを特徴とする。
【０００９】
本発明のセンタレス研削装置において、前記記憶装置が、前記ブレードに作用する荷重と、前記ブレードにおける荷重の作用位置と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす情報を前記相関関係情報として記憶保持し、前記制御装置が、前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記記憶装置に記憶されている前記相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重と、前記ブレードにおける荷重の作用位置と、を測定することが好ましい。
【００１０】
本発明のセンタレス研削装置において、前記記憶装置が、前記ブレードに作用する荷重ｆと、前記ブレードにおける荷重の作用位置ｙと、前記一対の応力センサのそれぞれの出力ｓと、のそれぞれを座標軸とする３次元直交座標系における曲面を表わす式ｓ＝ｇ1（ｆ，ｙ）およびｓ＝ｇ2（ｆ，ｙ）を前記相関関係情報として記憶保持し、前記制御装置が、前記一対の応力センサのそれぞれの出力ｓ1およびｓ2に基づき、前記相関関係情報にしたがって、ｆ−ｙ平面における曲線ｓ1＝ｇ1（ｆ，ｙ）およびｓ2＝ｇ2（ｆ，ｙ）の交点の座標値として、前記ブレードに作用する荷重ｆと、前記ブレードにおける荷重の作用位置ｙと、を測定することを特徴とする。
【００１１】
本発明のセンタレス研削装置において、前記一対の応力センサが、前記ブレードを基準として対称的に配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のセンタレス研削装置および荷重測定方法によれば、ブレードにおける荷重作用位置の相違に応じて、荷重が同一であっても一の応力センサの出力が変化することが勘案され、当該一の応力センサとは異なる箇所に配置された他の応力センサの出力も用いられることによって当該ブレードに作用する荷重の測定精度の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態としてのセンタレス研削装置の構成説明図。
【図２】センタレス研削装置における応力センサの配置態様に関する説明図。
【図３】一対の応力センサの荷重作用位置に応じた出力態様に関する説明図。
【図４】一対の応力センサの荷重およびその作用位置に応じた出力態様に関する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としてのセンタレス研削装置は、調整砥石１と、研削砥石２と、ブレード４と、制御装置２０と、第１回転駆動機構４１１と、第１並進駆動機構４１２と、第２回転駆動機構４２１と、第２並進駆動機構４２２と、を備えている。
【００１５】
調整砥石１は、第１回転駆動機構４１１によって軸線Ｏ1回りに回転可能に支持されている。センタレス研削装置がスルーフィード式である場合、軸線Ｏ1は、研削砥石２の軸線Ｏ2と傾斜角をなすように延在し、また、調整砥石１は、略一葉双曲面体状（軸線方向について一端から中央にかけて徐々に縮径した後、中央から他端にかけて徐々に拡径するような略円筒状）に形成されている。これにより、調整砥石１および研削砥石２の間に案内されたワークＷ（例えば略円筒状または略円柱状のワーク）に対して、ｙ軸（またはこれに略平行な軸線）回りの回転力および±ｙ方向（例えば＋ｙ方向）への並進力が与えられる。
【００１６】
第１回転駆動機構４１１は、調整砥石スライダ１１によって水平方向（±ｘ方向（必要に応じてさらに±ｙ方向））または水平面に対して傾斜した面に沿って往復動可能に支持されている。調整砥石スライダ１１は第１並進駆動機構４１２によって駆動される。調整砥石スライダ１１は基台１０を介してベッドに搭載されている。調整砥石スライダ１１は、ｚ軸に平行な軸線（旋回ピン）回りに旋回し、ｙ軸に対する調整砥石１の軸線Ｏ1のなす角度を調整可能に構成されている。第１並進駆動機構４１２によって駆動される。調整砥石スライダ１１は基台１０（または下部スライダ）を介してベッドに搭載されている。なお、調整砥石スライダ１１はベッドに直接的に搭載されていてもよい。調整砥石１の近傍には、その外周面をドレッシングする調整砥石ドレッシング装置が設けられていてもよい。
【００１７】
研削砥石２は、略円柱状であり、調整砥石１の外周面に対してその外周面を対向させるように配置され、第２回転駆動機構４２１により軸線Ｏ2（ｙ軸に平行な軸線）回りに回転可能に支持されている。第２回転駆動機構４２１は、ベッドに搭載されている研削砥石スライダ１２によって例えば水平方向（±ｘ方向（必要に応じてさらに±ｙ方向））または水平面に対して傾斜した面に沿って往復動可能に支持されている。研削砥石スライダ１２は第２並進駆動機構４２２によって駆動される。研削砥石２の近傍には、その外周面をドレッシングする研削砥石ドレッシング装置が設けられていてもよい。
【００１８】
ブレード４は、調整砥石１および研削砥石２の間に配置されている。ブレード４は、ベッドの上に搭載されているワークレスト６に対して固定されている。ワークレスト６には、ブレード４に作用する外力（またはワークレスト６のひずみ量）に応じた信号を出力する第１応力センサＳ1および第２応力センサＳ2が設けられている。第１応力センサＳ1および第２応力センサＳ2は、例えば同一仕様のひずみゲージにより構成されている。第１応力センサＳ1および第２応力センサＳ2のうち少なくとも一方がブレード４に設けられてもよい。
【００１９】
図２に示されているように、第１応力センサＳ1は、ｙ方向についてブレード４の延在領域のうち、調整砥石１および研削砥石２のそれぞれの延在領域と重複する対象領域（ｙ｜−Ｄ≦ｙ≦Ｄ）から−ｙ方向に外れた位置（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ｘ0，−Ｄ−ｄ1，ｚ0）に配置されている。第２応力センサＳ2は、当該対象領域から＋ｙ方向に外れた位置（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ｘ0，Ｄ＋ｄ2，ｚ0）に配置されている。なお、ｘ方向およびｚ方向（または鉛直方向）のそれぞれについて第１応力センサＳ1および第２応力センサＳ2の位置が異なっていてもよい。
【００２０】
制御装置２０は、コンピュータ（ＣＰＵ（演算処理装置）、ＲＯＭまたはＲＡＭなどのメモリ（記憶装置）および入出力Ｉ／Ｆ回路等により構成されている。）により構成されている。制御装置２０は、第１回転駆動機構４１１、第１並進駆動機構４１２、第２回転駆動機構４２１および第２並進駆動機構４２２のそれぞれの動作を制御する。
【００２１】
（機能）
インフィード式のセンタレス研削装置においては、調整砥石１および研削砥石２の間にワークＷが供給されることによって、ワークＷと、調整砥石１、研削砥石２およびブレード４のそれぞれとの三接点が適当に位置決めされ、調整砥石１または研削砥石２をワークＷの径方向に切り込むことで所望の研削加工が実現される。調整砥石１および研削砥石２の間隔は、第１並進駆動機構４１２および第２並進駆動機構４２２のうち少なくとも一方の動作が制御されることによって予め調整されている。図１に示されているように、ｘ−ｚ平面における調整砥石１の中心（軸線Ｏ1）および研削砥石２の中心（軸線Ｏ2）を結ぶ線分Ｌはｘ軸に平行であり、ワークＷの中心ＯWは当該線分Ｌの上方に位置する。
【００２２】
調整砥石１が軸線Ｏ1回りに時計回りに回転し、かつ、研削砥石２が軸線Ｏ2回りに時計回りに回転するように、第１回転駆動機構４１１および第２回転駆動機構４２１のそれぞれの動作が制御される。この過程で、ワークＷが軸線ＯW回りに反時計回りに回転しながら、ワークＷとの当接を契機として送り速度が減速された研削砥石２により外周から研削加工または切り込み加工される。ワークＷと研削砥石２を急速で近づけ、接触した瞬間に速度を落として研削する方法は、特にワークＷの歪のバラツキの大きい場合、安全を見て一番大きな歪を想定して微速切込のストロークを長くとるため、加工時間がかかる。これに対して、ワークＷとの当接を契機として送り速度が減速される方式は加工時間の短縮につながる。
【００２３】
スルーフィード式のセンタレス研削装置の場合、上記のように、ワークＷがその軸線方向について調整砥石１および研削砥石２の一端側から他端側まで並進移動する過程で、その外側面が研削加工中の研削抵抗の変化を計測することができる。砥石１、２間を移動しながら研削されるワークＷへの研削抵抗の変化を把握することで、両砥石１、２の隙間の変化、つまり研削量の変化を知ることができ、砥石１、２の摩耗状態の管理も可能となる。
【００２４】
第１応力センサＳ1および第１応力センサＳ2のそれぞれの出力に基づき、記憶装置に記憶時保持されている相関関係情報にしたがって、任意の時刻においてブレード４に作用している荷重ｆ、ひいてはブレード４により支持されているワークＷに作用している荷重およびブレード４における荷重の作用位置ｙが制御装置２０により測定される。
【００２５】
制御装置２０を構成する記憶装置には、ブレード４に作用する荷重ｆ、ブレード４における荷重ｆの作用位置（ｙ座標値）および第１応力センサＳ1の出力ｓの相関関係を表わす相関関係情報が記憶保持されている。この相関関係は、例えばｆ−ｙ−ｓ空間における曲面を表わす式ｓ＝ｇ1（ｆ，ｙ）として表現される。制御装置２０を構成する記憶装置には、ブレード４に作用する荷重ｆ、ブレード４における荷重ｆの作用位置（ｙ座標値）および第２応力センサＳ2の出力ｓの相関関係が記憶保持されている。この相関関係は、例えばｆ−ｙ−ｓ空間における曲面を表わす式ｓ＝ｇ2（ｆ，ｙ）として表現される。
【００２６】
第１応力センサＳ1および第２応力センサＳ2の仕様は同一であり、かつ、ｙ方向について第１応力センサＳ1が負領域に配置され、第２応力センサＳ2が正領域に配置されている（図２参照）。このため、ｙおよびｆを変数とする関数ｇ1（ｆ，ｙ）およびｇ2（ｆ，ｙ）の間には関係式（０１）で表わされるような関係がある。
【００２７】
ｇ1（ｆ0，ｙ−(ｄ2−ｄ1)／２）＝ｇ2(ｆ0，−ｙ＋(ｄ2−ｄ1)／２）  ‥（０１）。
【００２８】
関係式（０１）は、ｓ−ｙ平面に対して平行な任意の平面ｆ＝ｆ0において、曲線ｓ＝ｇ1（ｆ，ｙ0）および曲線ｓ＝ｇ2（ｆ，ｙ0）が、直線ｙ＝（ｄ2−ｄ1）／２に対して鏡映対称な変化特性を有していることを表わしている。ｄ1＝ｄ2である場合、関係式（０１）は、関係式（０１’）のようにより簡単な形で表現される。
【００２９】
ｇ1（ｆ0，ｙ）＝ｇ2(ｆ0，−ｙ）  ‥（０１’）。
【００３０】
図３には、ｄ1＝ｄ2である場合、第１応力センサＳ1および第２応力センサＳ2のそれぞれの出力ｓの、ブレード４における任意の荷重ｆの作用位置ｙに応じた変化態様の一例が示されている。第１応力センサＳ1の出力ｓは、線形関数ｇ1（ｆ，ｙ）＝−ｃ（ｆ）ｙ＋ｓ0（ｆ）により表わされている。第２応力センサＳ2の出力ｓは、線形関数ｇ2（ｆ，ｙ）＝ｃ（ｆ）ｙ＋ｓ0（ｆ）により表わされている。ｃ（ｆ）（＞０）は荷重ｆの大小に応じて変化する傾きであり、ｓ0（ｆ）（＞０）は荷重ｆの大小に応じて変化する切片である。
【００３１】
関数ｇ1（ｆ，ｙ）および関数ｇ2（ｆ，ｙ）は、関係式（０２）および（０３）で表わされるような性質を有している。
【００３２】
（∂ｇ1／∂ｙ）＜０、（∂ｇ2／∂ｙ）＞０  ‥（０２）。
【００３３】
関係式（０２）は、関数ｇ1（ｆ，ｙ）が変数ｙについて減少関数であること、および、関数ｇ2（ｆ，ｙ）が変数ｙについて増加関数であることを表わしている。図３に示されている一実施例において、線形関数ｇ1（ｆ，ｙ）の傾き−ｃ（ｆ）は負値であり、線形関数ｇ2（ｆ，ｙ）の傾きｃ（ｆ）は正値である。
【００３４】
（∂ｇ1／∂ｆ）＞０、（∂ｇ2／∂ｆ）＞０  ‥（０３）。
【００３５】
関係式（０３）は、関数ｇ1（ｆ，ｙ）および関数ｇ2（ｆ，ｙ）のそれぞれが変数ｆについて増加関数であることを表わしている。図４には、ブレード４における荷重作用位置ｙに加えて、荷重ｆに応じた第１応力センサＳ1および第２応力センサＳ2のそれぞれの出力ｓの変化態様の一例が示されている。ブレード４に作用する荷重ｆが「ｆ1」である場合の関数ｓ＝ｇ1（ｆ＝ｆ1，ｙ）および関数ｓ＝関数ｇ2（ｆ＝ｆ1，ｙ）のそれぞれの変化態様が一点鎖線により示されている。これは、曲面ｓ＝ｇ1（ｆ，ｙ）およびｓ＝ｇ2（ｆ，ｙ）のそれぞれと平面ｆ＝ｆ1との交線に相当する。ブレード４に作用する荷重ｆが「ｆ2（＞ｆ1）」である場合の関数ｓ＝ｇ1（ｆ＝ｆ2，ｙ）および関数ｓ＝関数ｇ2（ｆ＝ｆ2，ｙ）のそれぞれの変化態様が実線により示されている。荷重ｆが大きいほど、切片ｓ0（ｆ）、第１応力センサＳ1および第２応力センサＳ2のそれぞれの出力ｓが大きくなる傾向があることがわかる。
【００３６】
任意の時刻における第１応力センサＳ1の出力ｓが「ｓ1」であり、かつ、第２応力センサＳ2の出力ｓが「ｓ2」である場合、ｆ−ｙ平面における曲線ｓ1＝ｇ1（ｆ，ｙ）およびｓ2＝ｇ2（ｆ，ｙ）の交点の座標値（ｆ，ｙ）が、当該時刻においてブレード４に作用している荷重ｆおよびその作用位置ｙとして測定される。
【００３７】
制御装置２０は、当該測定結果に基づき、例えば第２並進駆動機構４２２の動作を制御することにより、調整砥石１に対する研削砥石２の間隔を調節する。
【００３８】
（本発明の他の実施形態）
関数ｇ1（ｆ，ｙ）およびｇ2（ｆ，ｙ）の間に、前記関係式（０１）に加えて関係式（０４）で表わされるような近似的な関係があるように、第１応力センサＳ1および第２応力センサＳ2の配置（および仕様）が調整されてもよい。
【００３９】
ｇ1（ｆ，ｙ）＋ｇ2(ｆ，ｙ）＝ｆ  ‥（０４）。
【００４０】
この場合、第１応力センサＳ1および第２応力センサＳ2のそれぞれの出力から、ブレード４に作用する荷重ｆがただちに測定される。
【符号の説明】
【００４１】
１‥調整砥石、２‥研削砥石、４‥ブレード、６‥ワークレスト、Ｓ1，Ｓ2‥応力センサ、１０‥基台、１１‥調整砥石スライダ、１２‥研削砥石スライダ、２０‥制御装置、４１１‥第１回転駆動機構、４１２‥第１並進駆動機構、４２１‥第２回転駆動機構、４２２‥第２並進駆動機構、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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