(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒ワークを当該円筒ワークの中心線回りに回転させる回転機構と、
回転する前記円筒ワークの外周面に接触させて研削を行うための砥石と、
前記円筒ワークの外周面に対して前記砥石と異なる位置で接触可能である接触部を有し、当該砥石の接触による当該円筒ワークの変形を抑制する矯正機構と、
前記円筒ワークの研削開始後の第１時間帯では前記接触部を前記円筒ワークの外周面に接触させて前記砥石による研削を行い、当該第１時間帯後であって研削終了を含む第２時間帯では前記接触部を前記円筒ワークから離した状態で前記砥石の送り速度を低下させて研削する制御を行う研削制御部と、
を備えている、円筒ワークの研削加工装置。
【請求項２】
前記第１時間帯は、前記ワークの外周面に対して粗加工を行う時間帯を含み、
前記第２時間帯は、前記ワークの外周面に対して仕上げ加工を行う時間帯、及びスパークアウトの時間帯の内の、少なくともスパークアウトの時間帯を含む、請求項１に記載の円筒ワークの研削加工装置。
【請求項３】
前記矯正機構は、更に、前記円筒ワークに対して前記接触部を押し付け可能でかつ押し付け力の変更を可能とするアクチュエータを有し、
前記研削制御部は、前記アクチュエータの動作を制御して前記押し付け力を制御する圧力制御部を有している、請求項１又は２に記載の円筒ワークの研削加工装置。
【請求項４】
前記圧力制御部は、前記円筒ワークに前記砥石が接触することで生じる反力に関する負荷情報を取得し、取得した前記負荷情報に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御して当該アクチュエータの出力を調整する、請求項３に記載の円筒ワークの研削加工装置。
【請求項５】
前記圧力制御部は、前記反力が大きくなる場合の前記負荷情報が取得されると、前記アクチュエータの出力を大きくし、前記反力が小さくなる場合の前記負荷情報が取得されると、前記アクチュエータの出力を小さくする、請求項４に記載の円筒ワークの研削加工装置。
【請求項６】
前記圧力制御部は、前記押し付け力に対応する前記アクチュエータの出力情報を記憶している記憶部を有し、当該出力情報に基づいて前記アクチュエータを動作させる制御を行う、請求項３に記載の円筒ワークの研削加工装置。
【請求項７】
前記矯正機構は、前記円筒ワークに対して前記接触部を押し付け可能でかつ当該円筒ワークと当該接触部との相対位置を変更可能とするアクチュエータを有し、
前記研削制御部は、前記アクチュエータの動作ストロークを制御して前記円筒ワークと前記接触部との相対位置を調整する制御を行う位置制御部を有している、請求項１又は２に記載の円筒ワークの研削加工装置。
【請求項８】
前記接触部は、前記円筒ワークの外周面に平行となる中心線回りに回転自在なローラである請求項１〜７のいずれか一項に記載の円筒ワークの研削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒ワークの外周面を研削する研削加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転がり軸受の外輪等の円筒ワークの外周面を研削する装置として、スルーフィードセンタレス研削加工装置が知られている。図９に示すように、この研削加工装置は、円柱形状を有する砥石９０と調整車９１との間をブレード９２上に沿って、複数の円筒ワークＷを通過させる間に、各円筒ワークＷの外周面に対して砥石９０を接触させ、研削する装置である。
【０００３】
しかし、スルーフィードセンタレス研削加工装置では、装置上に加工基準となる明確な位置が無く、所望の精度（寸法、真円度、粗さ等）を得るためには砥石９０と調整車９１との間隔やワーク芯高等の各機構部の配置を微調整する必要があるが、その作業は、作業者の試行錯誤に頼る部分が大きい。このため、円筒ワークＷのサイズ（型番）の変更が行われると、砥石９０と調整車９１との間隔の変更が必要であるが、その変更（段替え）に時間を要する。特に、多種混流生産や多品種小ロットの生産を行う場合、段替えを頻繁に行う必要があり、この場合、装置の稼働率が著しく低下し生産性が悪くなる。
なお、このようなスルーフィードセンタレス研削を行う場合、一度の研削代（取り代）を小さくする必要があり、また、所望の精度を得るためには、複数セットの間隔が異なる砥石９０と調整車９１とを含む研削装置を並べて、これら研削装置に対して円筒ワークＷを順に通過させる必要がある。このため、段替えの際、これら複数セットの研削装置全ての調整が必要となる。
【０００４】
円筒ワークの外周面の研削を行う他の装置として、インフィード研削加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、例えば図１０に示すように、円筒ワークＷを下から支持する二つのシュー９９と、円筒ワークＷを保持するチャック９８ａ及びこのチャック９８ａを回転させる図外のモータを含む回転機構９８と、砥石９７とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平６−１１９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
インフィード研削加工装置は、転がり軸受の内輪のように比較的肉厚である円筒ワークの外周面研削に好適である。つまり、この研削加工装置を用いて転がり軸受の比較的薄肉である外輪の外周面を研削しようとすると、図１１に示すように、砥石９７の接触力によって円筒ワークＷが押し潰されて変形してしまい、所望の精度（例えば真円度）を得ることができない。特に、生産効率を高めるために砥石９７の送り速度を速めると、研削抵抗が大きくなって円筒ワークＷの変形が大きくなり、精度の確保が困難となる。
【０００７】
そこで、砥石９７の接触による円筒ワークＷの変形を抑えるためには、砥石９７の送り速度を低く設定すればよいが、この場合、研削加工時間（サイクルタイム）が長くなり、生産性が低下する。
このように、インフィード研削加工装置の場合、精度（加工精度）の向上と生産性の向上とはトレードオフの関係にあり、これらを同時に満たすことは不可能であると考えられていた。
【０００８】
なお、特許文献１に開示されている技術では、円筒ワークを上からローラにより押している。これにより、円筒ワークが変形しようとしても、ローラで矯正することが可能となる。しかし、特許文献１に開示されている装置を用いて、粗加工を行うことは可能であるが、高い精度を要する仕上げ加工を行うことは困難である。これは、仕上げ加工を行う場合、砥石の送り速度を低下させており、この場合、研削抵抗は小さく円筒ワークがほとんど変形しないにもかかわらず、上側のローラが円筒ワークを押すことで円筒ワークが僅かであるが不要に変形してしまい、この変形が仕上げ加工に要する精度に悪影響を与えてしまうためである。
【０００９】
そこで、本発明は、研削時間を短縮しながら、加工精度を高めることが可能となる円筒ワークの研削加工装置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】
【００１０】
前記目的を達成するための円筒ワークの研削装置は、円筒ワークを当該円筒ワークの中心線回りに回転させる回転機構と、回転する前記円筒ワークの外周面に接触させて研削を行うための砥石と、前記円筒ワークの外周面に対して前記砥石と異なる位置で接触可能である接触部を有し、当該砥石の接触による当該円筒ワークの変形を抑制する矯正機構と、前記円筒ワークの研削開始後の第１時間帯では前記接触部を前記円筒ワークの外周面に接触させて前記砥石による研削を行い、当該第１時間帯後であって研削終了を含む第２時間帯では前記接触部を前記円筒ワークから離した状態で前記砥石の送り速度を低下させて研削する制御を行う研削制御部と、を備えている。
【００１１】
この研削加工装置によれば、第１時間帯では、円筒ワークの外周面に接触部を接触させることにより、砥石の接触による円筒ワークの変形が抑えられ、この第１時間帯では砥石の送り速度を速くすることができる。これにより、研削時間が短縮される。その後の第２時間帯では、接触部を円筒ワークから離した状態で砥石の送り速度を低下させて研削を行うことにより、砥石の接触による円筒ワークの変形は抑えられ、そして、接触部が円筒ワークを強制的に押さないため、円筒ワークの精度を高めることが可能となる。以上のように、研削時間を短縮しながら、精度を高めることが可能となる。
なお、前記第２時間帯において砥石の送り速度を低下させるが、これは第１時間帯における砥石の送り速度よりも低下させることを意味しており、また、送り速度を低い値で有する場合の他に、送り速度をゼロとする場合も含む。
【００１２】
また、前記第１時間帯は、前記ワークの外周面に対して粗加工を行う時間帯を含み、前記第２時間帯は、前記ワークの外周面に対して仕上げ加工を行う時間帯、及びスパークアウトの時間帯の内の、少なくともスパークアウトの時間帯を含むのが好ましい。
この場合、粗加工を短時間で行うことができ、生産効率を向上させることができ、第２時間帯で高い加工精度で研削を行うことができる。
【００１３】
また、前記矯正機構は、更に、前記円筒ワークに対して前記接触部を押し付け可能でかつ押し付け力の変更を可能とするアクチュエータを有し、前記研削制御部は、前記アクチュエータの動作を制御して前記押し付け力を制御する圧力制御部を有する構成とすることができる。
この場合、円筒ワークに対する接触部の押し付け力を所定の値として、円筒ワークの変形を抑制することが可能となる。
【００１４】
また、このような押し付け力の制御を行う場合において、前記圧力制御部は、前記円筒ワークに前記砥石が接触することで生じる反力に関する負荷情報を取得し、取得した前記負荷情報に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御して当該アクチュエータの出力を調整するのが好ましい。
砥石の送り速度と、円筒ワークに砥石を接触させることで生じる反力とは、相関がある。そこで、この反力に関する負荷情報を取得し、この負荷情報に基づいてアクチュエータの出力を調整することで、円筒ワークに対する砥石の接触状態（接触力）に応じて接触部の押し付け力を変更することができる。この結果、適切な押し付け力によって接触部が円筒ワークに接触して、円筒ワークの変形を抑制することが可能となる。
また、この場合において、前記圧力制御部は、前記反力が大きくなる場合の前記負荷情報が取得されると、前記アクチュエータの出力を大きくし、前記反力が小さくなる場合の前記負荷情報が取得されると、前記アクチュエータの出力を小さくするのが好ましい。
前記反力が大きくなる場合は、円筒ワークに対して砥石は強く接触しており、この場合、円筒ワークは変形しやすい状態にあることから、接触部による押し付け力を高めて円筒ワークの変形を抑制することができる。
【００１５】
または、前記のような押し付け力の制御を行う場合において、前記圧力制御部は、前記押し付け力に対応する前記アクチュエータの出力情報を記憶している記憶部を有し、当該出力情報に基づいて前記アクチュエータを動作させる制御を行う構成とすることができる。
この場合、定められた押し付け力で接触部を円筒ワークに接触させ、円筒ワークの変形を抑制することが可能となる。
【００１６】
また、前記のような押し付け力の制御以外として、前記矯正機構は、前記円筒ワークに対して前記接触部を押し付け可能でかつ当該円筒ワークと当該接触部との相対位置を変更可能とするアクチュエータを有し、前記研削制御部は、前記アクチュエータの動作ストロークを制御して前記円筒ワークと前記接触部との相対位置を調整する制御を行う位置制御部を有する構成とすることができ、これにより位置制御を行ってもよい。つまり、円筒ワークと接触部との相対位置を所定の値に保って、円筒ワークの変形をこの接触部により抑制することが可能となる。
【００１７】
また、前記円筒ワークの研削加工装置において、前記接触部は、前記円筒ワークの回転を妨げない形状であればよく、前記円筒ワークの外周面に平行となる中心線回りに回転自在なローラであるのが好ましく、この場合、接触部（ローラ）は、回転する円筒ワークと接触することで供回りすることができ、良好な接触状態が得られる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、薄肉である円筒ワークの外周面に対して研削を行う場合であっても、研削時間を短縮しながら、精度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】円筒ワークの研削加工装置の実施の一形態を横から見た説明図である。
【図２】研削加工装置の一部を上から見た説明図である。
【図３】研削加工に含まれる各工程を説明するためのグラフである。
【図４】圧力制御（その１）のフローチャートである。
【図５】図１に示す研削加工装置の動作の様子を説明する説明図である。
【図６】図１に示す研削加工装置の動作の様子を説明する説明図である。
【図７】圧力制御（その２）のフローチャートである。
【図８】位置制御のフローチャートである。
【図９】スルーフィードセンタレス研削装置を上から見た説明図である。
【図１０】従来のインフィード研削加工装置を側面から見た説明図である。
【図１１】従来のインフィード研削加工装置を側面から見た説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔円筒ワークの研削加工装置の構成について〕
図１は、本発明の円筒ワークの研削加工装置の実施の一形態を横から見た説明図である。図２は、この研削加工装置の一部を上から見た説明図である。研削加工装置１は、転がり軸受の外輪のような中空の円筒ワークの外周面を研削するための装置である。本実施形態では、円筒ワークを転がり軸受の外輪Ｗとして説明する。外輪Ｗは、その径方向内側に設けられる内輪と比較して薄肉であり、径方向から与えられる外力によって内輪よりも変形しやすい。また、外輪Ｗは内輪と比較して半径との比の観点からも薄肉であり剛性が低く変形しやすい。そこで、このような外輪Ｗの外周面ｆに対して研削を行う場合であっても、本実施形態の研削加工装置１は、研削時間を短縮しながら、精度（寸法、真円度、粗さ等）を高めて研削を行うことを可能とする。以下、その構成について説明する。
【００２１】
研削加工装置１は、外輪Ｗを回転させる回転機構１０と、砥石７と、矯正機構２０と、研削制御部３０とを備えている。図１に示す研削加工装置１は、更に、外輪Ｗを下から支持する支持部材として二つのシュー８，９、及び外輪Ｗの径寸法を測定する測定器６を備えている。
【００２２】
回転機構１０は、外輪Ｗを保持するチャック１１、及びこのチャック１１を回転させる駆動用モータ１２（図２参照）を有している。本実施形態のチャック１１はマグネットチャックであり、外輪Ｗの中心線Ｃ１がチャック１１の回転中心線と一致するようにして、外輪Ｗを保持する。駆動用モータ１２がチャック１１を回転させることにより、外輪Ｗを中心線Ｃ１回りに回転させることができる。
【００２３】
シュー８，９は、チャック１１により保持される外輪Ｗの中心線Ｃ１よりも下の位置に設けられている。一方のシュー８は、砥石７と反対側に設けられており、砥石７が外輪Ｗに接触して押した際に外輪Ｗが逃げないように支持する位置に設けられている。他方のシュー９は、砥石７側に設けられており、一方のシュー８と共に外輪Ｗが落下しないように下から支持する位置に設けられている。
【００２４】
砥石７は、円板状（円環状）であり、図示していないが、砥石用モータによって回転するホルダに取り付けられている。この砥石用モータが回転することにより、砥石７は、砥石７の中心線Ｃ２回りに回転する。また、図外のホルダは砥石用アクチュエータ５（図２参照）によって進退移動可能となる構成であり、これにより砥石７は研削の対象となる外輪Ｗに対して接近離反移動可能となる。砥石用アクチュエータ５は、研削制御部３０からの指令信号に基づいて、砥石７を外輪Ｗに接近させたり離反させたりすると共に、接近させる方向へ砥石７を移動させる速度、つまり、砥石７の送り速度を変更したりする。
そして、砥石７は、回転する外輪Ｗの外周面ｆに接触して研削を行う。この際、研削制御部３０によって砥石用アクチュエータ５の動作制御が行われて、砥石７を所定の送り速度で動作させながら外輪Ｗの外周面ｆの研削を行うことができる。
【００２５】
図１において、矯正機構２０は、外輪Ｗの外周面ｆに接触可能である接触部を有している。本実施形態の前記接触部はローラ２１である。また、矯正機構２０は、ローラ２１を動作させる矯正用のアクチュエータ２２を有している。矯正用のアクチュエータ２２は、エアシリンダとする他に、サーボモータの回転を直線移動に変換する機構（例えばボールねじ機構）や、油圧機構（油圧シリンダ）等を有するものとすることができる。なお、後述の圧力制御（その１）及び（その２）を採用する場合、アクチュエータ２２はエアシリンダであり、後述の位置制御を採用する場合、アクチュエータ２２はサーボモータの回転を直線移動に変換する機構を有するものである。いずれの場合であっても、アクチュエータ２２は、ロッド２３をその長手方向に沿って直線移動させることができる。そして、このロッド２３の先部にローラ２１が取り付けられている。特に、ローラ２１は、外輪Ｗの外周面ｆに平行となる中心線Ｃ３回りに回転自在となって、ロッド２３に取り付けられている。
図１に示す形態では、外輪Ｗに対して砥石７が水平方向から接近して接触し、ローラ２１は鉛直方向から接近して接触する構成となっており、ローラ２１は、外輪Ｗの外周面ｆに対して砥石７との接触位置と異なる位置で接触可能となっている。
【００２６】
矯正用のアクチュエータ２２がロッド２３を前進させることで、外輪Ｗに対してローラ２１を押し付け可能とし、かつ、ロッド２３を進退させることで、外輪Ｗとローラ２１との相対位置が変更可能となる。また、矯正機構２０はアクチュエータ２２の動作距離、つまり、ローラ２１（ロッド２３）の移動ストロークを管理する（計測する）変位センサ２４を更に備えている。変位センサ２４の計測値は、研削制御部３０に送信される。
【００２７】
また、矯正用のアクチュエータ２２をエアシリンダとする場合、矯正機構２０は、このアクチュエータ２２を動作させるエアの圧力を調整するために、電空レギュレータ等の圧力制御機能を更に備えている。このため、アクチュエータ２２は、外輪Ｗに対してローラ２１を押し付け可能でかつ、外輪Ｗに対するローラ２１の押し付け力の変更が可能となる。なお、押し付け力の変更（調整）は、後に具体例を説明するが、研削制御部３０によって行われる。
【００２８】
前記のような矯正機構２０によれば、矯正用のアクチュエータ２２の型式にかかわらず、砥石７の接触による外輪Ｗの変形（歪）を抑制することができる。つまり、研削のために砥石７が外輪Ｗに対して所定の送り速度（＞０）を有して接触すると、剛性の低い外輪Ｗは変形しようとするが、この外輪Ｗに対して砥石７と異なる部分でローラ２１を接触させることで、外輪Ｗの前記変形を抑制することができる。
【００２９】
研削制御部３０は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）からなり、内部メモリ等の記憶部３１に格納されている各種プログラムを演算装置（ＣＰＵ）が実行することで各種制御を行うように構成されている。研削制御部３０は、各種制御を行う機能部として圧力制御部３２と位置制御部３３との内の少なくとも一方を有している。これら機能部については後に説明する。
【００３０】
測定器６は、研削される外輪Ｗの径寸法（直径）を計測するためのものであり、本実施形態では接触式のセンサからなる。研削が進むことで径が小さくなる外輪Ｗの外周面ｆの直径がこの測定器６によって刻々と測定され、測定値は研削制御部３０へ送信される。
【００３１】
〔研削加工方法について〕
以上の構成を備えている研削加工装置１によって行われる研削加工について説明する。
図１に示すように、シュー８，９の上に外輪Ｗを載せる。この際、砥石７及びローラ２１は外輪Ｗから離れた退避位置にある。そして、シュー８，９上の外輪Ｗをチャック１１が保持し、回転機構１０によって外輪Ｗを中心線Ｃ１回りに回転させる。更に、砥石７を回転させ、また、矯正機構２０を動作可能状態とする。そして、矯正機構２０によりローラ２１を外輪Ｗに押し付けながら、この外輪Ｗの外周面ｆを砥石７により研削する。
【００３２】
ここで、研削加工に含まれる各工程について説明する。研削加工には、第１粗加工工程、第２粗加工工程、仕上げ加工工程、及びスパークアウト工程が含まれており、この順に行われる、各工程の管理（動作制御）は研削制御部３０によって行われる。なお、第１粗加工工程及び第２粗加工工程は、外輪Ｗの外周面ｆに対して粗加工を行う工程であり、これらは粗加工工程に含まれる。図３は、これら各工程を説明するためのグラフである。このグラフでは、横軸が、研削開始Ｓ１から研削終了Ｓ５までの経過時間を示しており、縦軸が、加工量（研削量）を示している。図３に示すように、時間経過と共に加工量が増加しており、所定の加工量について研削されて得た外輪Ｗは仕上がり寸法Ｋを有する。
【００３３】
第１粗加工工程は黒皮除去工程であり、この工程では外輪Ｗの外周面ｆに砥石７を接触させ黒皮層の除去を行う。第１粗加工工程では、砥石７の送り速度Ｖ１を速くして行う。具体的には仕上げ加工工程における送り速度Ｖ３よりも速い（Ｖ１＞Ｖ３）。
【００３４】
第２粗加工工程では、黒皮層を除去した外輪Ｗの外周面ｆから更に所定の取り代を除去する。この第２粗加工工程では、砥石７の送り速度Ｖ２を最も速くして行う。具体的には第１粗加工工程における送り速度Ｖ１よりも速い（Ｖ２＞Ｖ１）。
【００３５】
仕上げ加工工程では、粗加工を終えた外輪Ｗの外周面ｆに対して仕上げ加工を行い、仕上げ面を得る。この仕上げ加工工程では、砥石の送り速度Ｖ３を遅くして行う。具体的には第１粗加工工程及び第２粗加工工程における送り速度Ｖ１,Ｖ２よりも遅い（Ｖ３＜Ｖ１＜Ｖ２）。
【００３６】
スパークアウト工程では、仕上げ加工を終えた外輪Ｗに対して切り込みを与えずに砥石７を回転させた状態とする。つまり、このスパークアウト工程では、砥石７の送り速度Ｖ４はゼロである（Ｖ４＝０）。このスパークアウト工程は、外輪Ｗの外周面ｆにおける切り残しを無くすためや仕上げ面の精度向上のために行われる。
【００３７】
以上より、本実施形態の研削加工に含まれる各工程における砥石７の送り速度をまとめると、Ｖ４（＝０）＜Ｖ３＜Ｖ１＜Ｖ２となる。
このように砥石７の送り速度を変更しながら、砥石７によって外輪Ｗの外周面ｆの研削が行われる。そして、この間に研削制御部３０及び矯正機構２０が機能して砥石７の接触に起因する外輪Ｗの変形を抑制する。これら研削制御部３０及び矯正機構２０によって行われる制御は、圧力制御と位置制御との内のいずれか一方である。以下において、圧力制御（その１）、圧力制御（その２）、及び位置制御について説明する。
【００３８】
〔圧力制御（その１）について〕
第１粗加工工程及び第２粗加工工程において、外輪Ｗに対するローラ２１の押し付け力を制御する圧力制御（その１）が行われる。図３において「矯正実施範囲」が、この圧力制御（その１）の行われる範囲を示している。図４は、圧力制御（その１）のフローチャートである。圧力制御（その１）は圧力制御部３２（図４ではＰＬＣと記す）によって実行される。
【００３９】
圧力制御部３２からの指令信号によって、第１粗加工工程が開始されると（図４のステップＳｔ１１）、矯正機構２０の動作も開始される（ステップＳｔ２１）。つまり、前記指令信号によって、図５に示すように、外輪Ｗの外周面ｆに砥石７を接触させかつこの外輪Ｗの外周面ｆにローラ２１を所定の押し付け力により押し付ける。なお、第１粗加工工程では、一定の送り速度Ｖ１によって砥石７は送られ、外輪Ｗに接触して研削が行われる。
【００４０】
外輪Ｗに砥石７が接触するとこの砥石７には研削抵抗が作用し、この研削抵抗は回転機構１０が有する駆動用モータ１２（図２参照）の電流値に影響を与える。そこで、圧力制御部３２は、外輪Ｗに接触する砥石７の負荷出力の情報（負荷情報）として駆動用モータ１２の電流値ｉを監視する（図４のステップＳｔ３１）。
圧力制御部３２は、この電流値ｉに基づいて、設定条件圧力でローラ２１が外輪Ｗを押すようにフィードバック制御を行う。つまり、砥石７の送り速度Ｖ１を一定として研削を行っていると電流値ｉは変動する。そこで、取得した電流値ｉが高くなると、圧力制御部３２は、エアシリンダからなるアクチュエータ２２の出力を高め、ローラ２１による外輪Ｗへの押し付け力を高める。これに対して、取得した電流値ｉが低くなると、圧力制御部３２は、エアシリンダからなるアクチュエータ２２の出力を低下させ、ローラ２１による外輪Ｗへの押し付け力を弱める。
【００４１】
これは、電流値ｉが高くなることは、砥石７の研削抵抗が大きくなることを意味しており、研削抵抗が大きくなると外輪Ｗは変形しやすいことから、このような場合にはローラ２１による押し付け力を高めることで、この変形を抑制している。そして、電流値ｉが低くなることは、砥石７の研削抵抗が小さくなることを意味しており、研削抵抗が小さくなると外輪Ｗは変形しにくくなることから、このような場合にはローラ２１による押し付け力を低くすることで、外輪Ｗの変形を防止している。
【００４２】
圧力制御部３２はこのような圧力制御を行い、第１粗加工工程が終了すると（図４のステップＳｔ１２）、第２粗加工工程が開始される（ステップＳｔ１３）。第２粗加工工程の開始と共に、砥石７の送り速度が速められる（送り速度Ｖ１から送り速度Ｖ２へ変化する）。そして、この第２粗加工工程においても、圧力制御部３２が、外輪Ｗに接触する砥石７の負荷出力の情報として駆動用モータ１２の電流値ｉを監視する（図４のステップＳｔ３２）。
圧力制御部３２は、この電流値ｉに基づいて、設定条件圧力でローラ２１が外輪Ｗを押すようにフィードバック制御を行う（図４のステップＳｔ２２）。砥石７の送り速度Ｖ２を一定として研削を行っていると電流値ｉは変動する。そこで、取得した電流値ｉが高くなると、圧力制御部３２はアクチュエータ２２の出力を高め、ローラ２１による外輪Ｗへの押し付け力を高める。これに対して、取得した電流値ｉが低くなると、圧力制御部３２は、アクチュエータ２２の出力を低下させ、ローラ２１による外輪Ｗへの押し付け力を弱める。
【００４３】
これは、第２粗加工工程においても、電流値ｉが高くなることは、砥石７の研削抵抗が大きくなることを意味しており、研削抵抗が大きくなると外輪Ｗは変形しやすいことから、このような場合にはローラ２１による押し付け力を高めることで、この変形を抑制している。そして、電流値ｉが低くなることは、砥石７の研削抵抗が小さくなることを意味しており、研削抵抗が小さくなると外輪Ｗは変形しにくくなることから、このような場合にはローラ２１による押し付け力を低くすることで、外輪Ｗの変形を防止している。
【００４４】
圧力制御部３２はこのような圧力制御を行い、第２粗加工工程が終了すると（図４のステップＳｔ１４）、つまり、所定の取り代が除去されると、仕上げ加工工程が開始される（ステップＳｔ１５）。仕上げ加工工程の開始と共に、砥石７の送り速度を遅くする（送り速度Ｖ２から送り速度Ｖ３へ変化させる）。更に、この仕上げ加工工程の開始と共に、圧力制御部３２からの指令信号によって、アクチュエータ２２を動作させてローラ２１を後退させ（ステップＳｔ２３）、図６に示すように、ローラ２１と外輪Ｗとを非接触とする。なお、砥石７及び外輪Ｗは継続して回転状態にある。
【００４５】
そして、仕上げ加工工程が終了すると（ステップＳｔ１６）、つまり、所定の精度が得られると、スパークアウト工程が開始される（ステップＳｔ１７）。スパークアウト工程では、砥石７の送りを停止し（送り速度Ｖ４＝０）、所定時間について砥石７及び外輪Ｗをそれぞれ回転させる。所定時間が経過すると、外輪Ｗから砥石７を離反させ、外輪Ｗ及び砥石７の回転を停止させ、研削を終える。
【００４６】
以上のように、研削制御部３０の圧力制御部３２は、図３に示すように、外輪Ｗの研削開始Ｓ１後の粗加工工程（第１粗加工工程と第２粗加工工程）を行う第１時間帯Ｔ１では、ローラ２１を外輪Ｗの外周面ｆに接触させて砥石７による研削を行う（図５参照）。そして、この第１時間帯Ｔ１の後であって研削終了Ｓ５を含むスパークアウト工程及びその前の仕上げ加工工程を行う第２時間帯Ｔ２では、ローラ２１を外輪Ｗから離した状態で（図６参照）、砥石７の送り速度を、粗加工工程での送り速度Ｖ１，Ｖ２よりも低下させて研削する制御を行う。
【００４７】
そして、本実施形態の矯正機構２０が有するアクチュエータ２２は、前記のとおり、外輪Ｗに対してローラ２１を押し付け可能でかつ押し付け力の変更を可能とする構成である。そこで、この圧力制御（その１）では、圧力制御部３２が、このアクチュエータ２２の動作を制御して前記押し付け力を制御している。すなわち、砥石７の送り速度（Ｖ１，Ｖ２）と、外輪Ｗに対して砥石７を接触させることで生じる反力とは、相関がある。そこで、圧力制御部３２が、この反力に関する負荷情報を取得し、この負荷情報に基づいてアクチュエータ２２の出力を調整することで、外輪Ｗに対する砥石７の接触状態（接触力）に応じて、この外輪Ｗに対するローラ２１の押し付け力を変更することができる。
【００４８】
この圧力制御（その１）について具体的に説明する。圧力制御部３２は、外輪Ｗに対して砥石７が接触することで生じる反力に関する負荷情報として、砥石７を回転させる駆動用モータ１２（図２参照）の電流値ｉを取得する。そして、圧力制御部３２は、取得したこの負荷情報（電流値ｉ）に基づいてアクチュエータ２２をフィードバック制御して、アクチュエータ２２の出力を調整する制御を行っている。
【００４９】
例えば、圧力制御部３２は、前記反力が大きくなる場合の負荷情報（電流値ｉ）が取得されると、アクチュエータ２２の出力を大きくし、前記反力が小さくなる場合の負荷情報（電流値ｉ）が取得されると、アクチュエータ２２の出力を小さくする。前記反力が大きくなる場合は、外輪Ｗに砥石７は強く接触しており、この場合、外輪Ｗは変形しやすい状態にあることから、ローラ２１による押し付け力を高めて外輪Ｗの変形を抑制することができる。これに対して、前記反力が小さくなる場合は、外輪Ｗに砥石７は比較的弱く接触しており、この場合、外輪Ｗの変形は小さいことから、ローラ２１による押し付け力を低くして、外輪Ｗの変形を抑制する。
以上より、圧力制御（その１）によれば、適切な押し付け力によってローラ２１は外輪Ｗに接触し、砥石７が接触する外輪Ｗの変形を抑制することが可能となる。
【００５０】
なお、第１粗加工工程及び前記第２粗加工工程では、設定条件圧力によってローラ２１が外輪Ｗを押すようにフィードバック制御される。前記設定条件圧力とアクチュエータ２２の出力とは相関があり、所定の設定条件圧力を得るためのアクチュエータ２２の出力は圧力制御部３２において予め定められている。
また、前記設定条件圧力は、砥石７の負荷出力×設定係数で表すことができる。設定係数は入力することで自由に変更可能であり任意の値をとり得る。また、第１粗加工工程と第２粗加工工程とで異なる設定係数を採用することができる。
【００５１】
〔圧力制御（その２）について〕
外輪Ｗに対するローラ２１の押し付け力について圧力制御部３２が行う圧力制御は、他の手順とすることができる。なお、この圧力制御（その２）の場合も、第１粗加工工程及び第２粗加工工程において外輪Ｗに対するローラ２１の押し付け力が制御される。つまり、図３に示す「矯正実施範囲」が、この圧力制御（その２）が行われる範囲である。図７は、圧力制御（その２）のフローチャートである。圧力制御（その２）は圧力制御部３２（図７ではＰＬＣと記す）によって実行される。
【００５２】
圧力制御部３２からの指令信号によって、第１粗加工工程が開始されると（図７のステップＳｔ４１）、矯正機構２０の動作も開始される（ステップＳｔ５１）。つまり、前記指令信号によって、図５に示すように、外輪Ｗの外周面ｆに砥石７を接触させかつこの外輪Ｗの外周面ｆにローラ２１を所定の第１の押し付け力により押し付ける。なお、第１粗加工工程では、一定の送り速度Ｖ１によって砥石７は送られ、外輪Ｗに接触して研削が行われる。
【００５３】
前記第１の押し付け力は一定となるように圧力制御部３２によって制御される。このために、ローラ２１から外輪Ｗに第１の押し付け力を与えるだけのアクチュエータ２２の出力値が定められており、また、この出力値でアクチュエータ２２を動作させるための指令信号が、内部メモリ（記憶部３１）に記憶されている。なお、アクチュエータ２２はエアシリンダからなる。そこで、第１粗加工工程の間、圧力制御部３２からアクチュエータ２２に対して前記指令信号が送信される。これにより、アクチュエータ２２は定められている出力値で動作し、外輪Ｗにローラ２１を第１の押し付け力により押し付けることができる。
【００５４】
圧力制御部３２はこのような圧力制御を行い、第１粗加工工程が終了すると（図７のステップＳｔ４２）、第２粗加工工程が開始される（ステップＳｔ４３）。第２粗加工工程の開始と共に、砥石７の送り速度が速められる（送り速度Ｖ１から送り速度Ｖ２へ変化する）。そして、この第２粗加工工程においても、外輪Ｗにローラ２１を所定の第２の押し付け力により押し付ける（ステップＳｔ５２）。
【００５５】
前記第２の押し付け力は一定となるように圧力制御部３２によって制御される。このために、ローラ２１から外輪Ｗに第２の押し付け力を与えるだけのアクチュエータ２２の出力値が定められており、また、この出力値でアクチュエータ２２を動作させるための指令信号が、内部メモリ（記憶部３１）に記憶されている。そこで、第２粗加工工程の間、圧力制御部３２からアクチュエータ２２に対して前記指令信号が送信される。これにより、アクチュエータ２２は定められている出力値で動作し、外輪Ｗにローラ２１を第２の押し付け力により押し付けることができる。
【００５６】
圧力制御部３２はこのような圧力制御を行い、第２粗加工工程が終了すると（図７のステップＳｔ４４）、つまり、所定の取り代が除去されると、仕上げ加工工程が開始される（ステップＳｔ４５）。仕上げ加工工程の開始と共に、砥石７の送り速度を遅くする（送り速度Ｖ２から送り速度Ｖ１へ変化させる）。更に、この仕上げ加工工程の開始と共に、圧力制御部３２からの指令信号によって、アクチュエータ２２を動作させてローラ２１を後退させ（ステップＳｔ５３）、図６に示すように、ローラ２１と外輪Ｗとを非接触とする。なお、砥石７及び外輪Ｗは継続して回転状態にある。
【００５７】
そして、仕上げ加工工程が終了すると（ステップＳｔ４６）、つまり、所定の精度が得られると、スパークアウト工程が開始される（ステップＳｔ４７）。スパークアウト工程では、砥石７の送りを停止し（送り速度Ｖ４＝０）、所定時間について砥石７及び外輪Ｗをそれぞれ回転させる。所定時間経過すると、外輪Ｗから砥石７を離反させ、外輪Ｗ及び砥石７の回転を停止させ、研削を終える。
【００５８】
なお、第１粗加工工程及び第２粗加工工程では、第１及び第２の押し付け力によってローラ２１が外輪Ｗを押すように制御されるが、第１及び第２の押し付け力はそれぞれ変更可能であり任意の値を取り得る。また、第１粗加工工程と第２粗加工工程とで異なる押し付け力を採用することができる。
【００５９】
以上のように、研削制御部３０の圧力制御部３２は、図３に示すように、外輪Ｗの研削開始Ｓ１後の粗加工工程（第１粗加工工程と第２粗加工工程）を行う第１時間帯Ｔ１では、ローラ２１を外輪Ｗの外周面ｆに接触させて砥石７による研削を行う（図５参照）。そして、この第１時間帯Ｔ１の後であって研削終了Ｓ５を含むスパークアウト工程及びその前の仕上げ加工工程を行う第２時間帯Ｔ２では、ローラ２１を外輪Ｗから離した状態で（図６参照）、砥石７の送り速度を、粗加工工程での送り速度Ｖ１，Ｖ２よりも低下させて研削する制御を行う。
【００６０】
そして、本実施形態の矯正機構２０が有するアクチュエータ２２は、前記のとおり、外輪Ｗに対してローラ２１を押し付け可能でかつ押し付け力の変更を可能とする構成である。そこで、この圧力制御（その２）では、圧力制御部３２が、アクチュエータ２２の動作を制御して前記押し付け力を制御している。
【００６１】
このために、圧力制御部３２が有する記憶部３１には、前記第１及び第２の押し付け力それぞれに対応するアクチュエータ２２の出力情報として、これら第１及び第２の押し付け力を得るための出力でアクチュエータ２２を動作させる指令信号が記憶されている。そして、圧力制御部３２は、第１粗加工工程及び第２粗加工工程それぞれにおいて、記憶部３１に記憶されている出力情報（指令信号）に基づいてアクチュエータ２２を動作させる制御を行う。これにより、第１粗加工工程と第２粗加工工程とのそれぞれにおいて、定められた一定の押し付け力でローラ２１を外輪Ｗに接触させることが可能である。
なお、このように一定の押し付け力でローラ２１を外輪Ｗに接触させることで、砥石７により研削される外輪Ｗの変形が抑制されるのは、各工程において外輪Ｗは一定の割合で研削されることに基づく。
【００６２】
〔位置制御について〕
前記のような、外輪Ｗに対するローラ２１の押し付け力を制御する圧力制御（その１）（その２）以外に、外輪Ｗとローラ２１との相対位置を調整する制御を行う位置制御を行って、矯正機構２０を機能させてもよい。この位置制御では、第１粗加工工程及び第２粗加工工程において、外輪Ｗに対するローラ２１の位置が制御される。つまり、図３に示す「矯正実施範囲」が、この位置制御が行われる範囲である。図８は、位置制御のフローチャートである。位置制御は位置制御部３３（図８ではＰＬＣと記す）によって実行される。
【００６３】
位置制御部３３からの指令信号によって、第１粗加工工程が開始されると（図８のステップＳｔ６１）、矯正機構２０の動作も開始される（ステップＳｔ７１）。つまり、前記指令信号によって、図５に示すように、外輪Ｗの外周面ｆに砥石７を接触させかつこの外輪Ｗの外周面ｆにローラ２１を所定の押し付け力により押し付ける。なお、第１粗加工工程では、一定の送り速度Ｖ１によって砥石７は送られ、外輪Ｗに接触して研削が行われる。
【００６４】
外輪Ｗの外周面ｆの径は研削が進むと徐々に小さくなる。このような時間経過に伴って径が小さくなる外周面ｆとローラ２１との距離を、位置制御部３３は計算により求めることができる。そして、位置制御部３３は前記距離がゼロとなるように、アクチュエータ２２を動作させる制御を行う。なお、外輪Ｗの径は、砥石７の送り速度Ｖ１に基づいて予め求められ内部メモリ（記憶部３１）に記憶させた値であってもよく、又は、研削の際に測定器６によって測定された値であってもよい。
以上より、この位置制御では、位置制御部３３は、外輪Ｗの外周面ｆとの間隔がゼロとなってローラ２１が位置するように、アクチュエータ２２の動作を制御する。このために、アクチュエータ２２は、サーボモータの回転を直線移動に変換する機構（例えばボールねじ機構）を有するものであり、これにより、ローラ２１の微細な位置制御が可能となる。
【００６５】
位置制御部３３はこのような位置制御を行い、第１粗加工工程が終了すると（図８のステップＳｔ６２）、第２粗加工工程が開始される（ステップＳｔ６３）。第２粗加工工程の開始と共に、砥石７の送り速度が速められる（送り速度Ｖ１から送り速度Ｖ２へ変化する）。そして、この第２粗加工工程においても、位置制御部３３は、研削が進むにつれて徐々に径が小さくなる外輪Ｗの外周面ｆとローラ２１との距離がゼロとなるように、アクチュエータ２２を動作させる制御を行う（ステップＳｔ７２）。
【００６６】
位置制御部３３はこのような位置制御を行い、第２粗加工工程が終了すると（図８のステップＳｔ６４）、つまり、所定の取り代が除去されると、仕上げ加工工程が開始される（ステップＳｔ６５）。仕上げ加工工程の開始と共に、砥石７の送り速度を遅くする（送り速度Ｖ２から送り速度Ｖ１へ変化させる）。更に、この仕上げ加工工程の開始と共に、位置制御部３３からの指令信号によって、アクチュエータ２２を動作させてローラ２１を後退させ（ステップＳｔ７３）、図６に示すように、ローラ２１と外輪Ｗとを非接触とする。なお、砥石７及び外輪Ｗは継続して回転状態にある。
【００６７】
そして、仕上げ加工工程が終了すると（ステップＳｔ６６）、つまり、所定の精度が得られると、スパークアウト工程が開始される（ステップＳｔ６７）。スパークアウト工程では、砥石７の送りを停止し（送り速度Ｖ４＝０）、所定時間について砥石７及び外輪Ｗをそれぞれ回転させる。所定時間経過すると、外輪Ｗから砥石７を離反させ、外輪Ｗ及び砥石７の回転を停止させ、研削を終える。
【００６８】
以上のように、研削制御部３０の圧力制御部３２は、図３に示すように、外輪Ｗの研削開始Ｓ１後の粗加工工程（第１粗加工工程と第２粗加工工程）を行う第１時間帯Ｔ１では、ローラ２１を外輪Ｗの外周面ｆに接触させて砥石７による研削を行う（図５参照）。そして、この第１時間帯Ｔ１の後であって研削終了Ｓ５を含むスパークアウト工程及びその前の仕上げ加工工程を行う第２時間帯Ｔ２では、ローラ２１を外輪Ｗから離した状態で（図６参照）、砥石７の送り速度を、粗加工工程での送り速度Ｖ１，Ｖ２よりも低下させて研削する制御を行う。
【００６９】
そして、本実施形態の矯正機構２０が有するアクチュエータ２２は、前記のとおり、外輪Ｗに対してローラ２１を押し付け可能でかつ外輪Ｗとローラ２１との相対位置を変更可能とする構成である。そこで、この位置制御では、位置制御部３３が、アクチュエータ２２の動作ストロークを制御して、外輪Ｗとローラ２１との相対位置を調整する制御を行う。つまり、研削の時間経過に伴って径が小さくなる外輪Ｗの外周面ｆに追従するようにしてローラ２１の位置制御が行われる。これにより、外輪Ｗとローラ２１との相対位置を所定の値（本実施形態ではゼロ）に保って、砥石７が接触する外輪Ｗの変形をこのローラ２１により抑制することが可能となる。
【００７０】
〔各形態について〕
以上のように、図１に示す研削加工装置１によれば、粗加工を行う第１時間帯Ｔ１（図３参照）では、外輪Ｗの外周面ｆにローラ２１を接触させることにより、砥石７の接触に起因する外輪Ｗの変形が抑えられ、この第１時間帯Ｔ１では砥石７の送り速度（Ｖ１，Ｖ２）を速くすることができる。これにより、研削時間が短縮される。
そして、その後の第２時間帯Ｔ２では、ローラ２１を外輪Ｗから離した状態で砥石７の送り速度（Ｖ３，Ｖ４）を低下させて研削を行うことにより、砥石７の接触に起因する外輪Ｗの変形は抑えられ、そして、ローラ２１が外輪Ｗを強制的に押さないため、外輪Ｗの精度（真円度）を高めることが可能となる。以上のように、薄肉である外輪Ｗに対する研削であっても、インフィード研削によって、研削時間を短縮しながら、精度を高めることが可能となる。
そして、外輪Ｗを研削加工装置１にセットすれば、第１粗加工工程からスパークアウト工程まで完了することができる。つまり、一つの装置１において複数の工程を集約して行うことができ、製造ラインの小規模化が可能となる。
【００７１】
また、本実施形態では、外輪Ｗの外周面ｆに接触させる接触部は、この外周面ｆに平行となる中心線Ｃ３回りに回転自在なローラ２１である。このため、ローラ２１は、回転する外輪Ｗと接触することで供回りすることができ、好ましい接触状態が得られる。例えば、摺接による傷がつきにくくなる。
【００７２】
なお、前記実施形態（図３参照）では、第１時間帯Ｔ１は、外輪Ｗの外周面ｆに対して粗加工を行う時間帯であり、第２時間帯Ｔ２は、外輪Ｗの外周面ｆに対して仕上げ加工を行う時間帯、及びスパークアウトの時間帯の双方である場合について説明した。しかし、第１時間帯Ｔ１と第２時間帯Ｔ２との境界は、図３に示す形態以外であってもよい。例えば、第１時間帯Ｔ１は、外輪Ｗの外周面ｆに対して粗加工を行う時間帯の他に、仕上げ加工を行う時間帯も含み、第２時間帯Ｔ２は、スパークアウトの時間帯のみであってもよい。
つまり、第１時間帯Ｔ１は、外輪Ｗの外周面ｆに対して粗加工を行う時間帯を含み、第２時間帯Ｔ２は、外輪Ｗの外周面ｆに対して仕上げ加工を行う時間帯、及びスパークアウトの時間帯の内の、少なくともスパークアウトの時間帯を含めばよい。これにより、粗加工を短時間で行うことができ、生産効率を向上させることができ、第２時間帯Ｔ２で高い加工精度で研削を行うことができる。
【００７３】
以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の研削加工装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
例えば、前記実施形態では、外輪Ｗを下から支える支持部材としてシュー８，９を用いる場合（シュー研削）について説明したが、このようなシュー８，９を用いることなく研削を行う他の研削加工装置であってもよい。シューを用いない円筒研削の場合、例えば外輪Ｗを軸方向両側から把持（芯押し）して、この外輪Ｗを回転させて研削を行うことができる。
また、研削の対象を転がり軸受の外輪Ｗとして説明したが、その対象とする円筒ワークは他のものであってもよく、転がり軸受の内輪であってもよい。また、軸方向に長い長尺の円筒ワークであってもよく、この場合、自重によるたわみを防止するために支持部材を用いるのが好ましい。
更に、矯正機構２０は、単一のローラ（接触部）２１を有する場合について説明したが、複数のローラ（接触部）２１を有していてもよい。つまり、外輪Ｗの外周面ｆに対して押す位置が複数箇所であってもよい。
また、前記実施形態では、加工時に測定器６を用いる場合があることを説明したが、加工時に測定器６を使用しないで加工することも可能である。
また、前記実施形態では、第２粗加工工程での砥石７の送り速度Ｖ２が、第１粗加工工程での送り速度Ｖ１よりも速い（Ｖ２＞Ｖ１）場合について説明したが、これと異なる加工パターンもある。つまり、第１粗加工工程での砥石７の送り速度Ｖ１を、第２粗加工工程での送り速度Ｖ２以上としてもよい（Ｖ１≧Ｖ２）。
【符号の説明】
【００７４】
１：研削加工装置          ７：砥石                      １０：回転機構
２０：矯正機構            ２１：ローラ（接触部）        ２２：アクチュエータ
３０：研削制御部          ３１：記憶部                  ３２：圧力制御部
３３：位置制御部          Ｗ：外輪（円筒ワーク）        ｆ：外周面
Ｃ１：外輪の中心線        Ｃ３：ローラの中心線          Ｔ１：第１時間帯
Ｔ２：第２時間帯          Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４：送り速度
【図１】
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【図２】
0006488894.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006488894.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006488894.tif 000008
【図８】
0006488894.tif 000009
【図９】
0006488894.tif 000010
【図１０】
0006488894.tif 000011
【図１１】
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