(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円すい台形状のワークの外周面に接触する砥石と、
前記ワークの外周面に前記砥石とは異なる方向から接触する調整車と、
前記ワークの軸方向の端面の中央部に接触させる位置決め部材と、
前記砥石、前記調整車及び前記位置決め部材を搭載している装置ベースと、
を備え、
前記位置決め部材は、前記端面と点接触可能とする球面形状の接触部を有し、
前記調整車は、前記球面形状の中心点を通過するとともに、前記砥石の中心線と平行かつ前記球面形状の中心点を通過する線である加工基準線と直交する回転中心線回りに回転することで前記ワークに接近及び離反可能となって、前記装置ベースに搭載されている、研削装置。
【請求項２】
前記砥石は、前記加工基準線と平行な線方向にそって前記ワークの外周面と線接触する砥石面を有し、前記加工基準線に対して平行移動することで前記砥石面を前記ワークに接近及び離反可能となって、前記装置ベースに搭載されている、請求項１に記載の研削装置。
【請求項３】
前記接触部の球面形状及び加工対象となるワークの形状に基づいて、当該ワークの外周面と接触する前記砥石の前記加工基準線からの距離を算出する演算部と、
算出した前記距離に基づいて前記砥石を前記ワークに接近移動させるための制御を行う動作制御部と、を更に備えている請求項２に記載の研削装置。
【請求項４】
前記演算部は、次の式（１）により前記距離を算出するように構成されている、請求項３に記載の研削装置。
Ｚ＝ｃｏｓ（θ／２）×（Ｄ／２）＋ｈ    ・・・（１）
ただし、
Ｚ：前記距離
θ：加工対象となるワークのテーパ角度
Ｄ：加工対象となるワークの前記端面側における直径
ｈ：ｒ×ｓｉｎ（θ／２）
ｒ：前記球面形状の半径
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円すい台形状のワークの外周面を研削する研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
円すいころ軸受が備えている円すいころは、内輪及び外輪の軌道面を転動することから、その外周面に機械加工が施されており、高い精度で製造されている。このような加工を行う装置として、センタレス研削装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
センタレス研削装置は、円すいころの外周面に接触する砥石と、この砥石とは異なる方向から円すいころの外周面に接触する調整車とを有している。これら砥石及び調整車は、円すいころが加工位置に搬入されると、この円すいころに対して接近し、所定の位置に配置される。この位置は、円すいころの形状に応じて予め設定された位置であり、所定の位置にある砥石及び調整車は、円すいころの外周面に線接触した状態となる。この状態で調整車が回転し、砥石が円すいころの外周面に接触して研削が行われる。なお、加工位置に搬入された円すいころは、支持部材（ブレード）によって下から支えられており、また、円すいころの軸方向の端面（大端面）が位置決め部材に接触することで、円すいころの軸方向についての位置決めがされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３００１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
円すいころ軸受には様々な型番があり、型番毎に円すいころのテーパ角度や直径等の寸法（形状）が異なる。このように形状が様々である円すいころを前記のようなセンタレス研削装置により加工する場合、型番を変更する毎に、円すいころの形状（テーパ角度や直径）に応じて砥石及び調整車の位置及び姿勢を調整し直す必要がある。
【０００６】
例えば、円すいころの形状に応じて、調整車の位置及び姿勢を調整し直す作業は、従来、作業者が、加工対象とする円すいころと調整車との位置関係を確認しながら微調整することで行われている。しかし、この作業は非常に難しく熟練を要する。前記のような微調整に時間が多くかかると、作業効率が低下し、生産性に影響を与える。
【０００７】
そこで、本発明は、研削装置が備えている構成部材の位置設定を容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の研削装置は、円すい台形状のワークの外周面に接触する砥石と、前記ワークの外周面に前記砥石とは異なる方向から接触する調整車と、前記ワークの軸方向の端面の中央部に接触させる位置決め部材と、前記砥石、前記調整車及び前記位置決め部材を搭載している装置ベースと、を備え、前記位置決め部材は、前記端面と点接触可能とする球面形状の接触部を有し、前記調整車は、前記球面形状の中心点を通過する回転中心線回りに回転することで前記ワークに接近及び離反可能となって、前記装置ベースに搭載されている。
【０００９】
この研削装置によれば、位置決め部材は、加工対象となるワークの軸方向についての位置決めが可能であり、そして、この位置決め部材の接触部（球面形状の中心点）を通過する回転中心線を基準として、調整車は回転移動する構成となる。このため、加工対象となるワークの基準と、調整車の基準とを共通化させることができ、基準が明確となって、それぞれの位置設定が容易となる。
【００１０】
また、研削対象となるワークの形状に応じた直径の調整車を、位置決め部材の接触部の前記中心点を通過する回転中心線回りに回転させれば、ワークの外周面に調整車を線接触させることが可能となり、ワークの外周面を研削する際の調整車の位置設定が容易となる。
【００１１】
また、前記砥石は、前記球面形状の前記中心点を通過すると共に前記回転中心線と交差する加工基準線に対して平行移動することで前記ワークに接近及び離反可能となって、前記装置ベースに搭載されているのが好ましい。
この研削装置によれば、研削対象となるワークの形状に基づいて、このワークの外周面と接触する砥石の前記加工基準線からの距離を演算によって容易に求めることができ、ワークの外周面を研削する際の砥石の位置設定が容易となる。
【００１２】
また、前記のとおり、位置決め部材は、加工対象となるワークの軸方向についての位置決めが可能であり、そして、この位置決め部材の接触部（球面形状の中心点）を通過する加工基準線を基準として、砥石は平行移動する構成となる。このため、加工対象となるワークの基準と、砥石の基準とを共通化させることができ、基準が明確となって、それぞれの位置設定が容易となる。
【００１３】
そして、前記研削装置は、前記接触部の球面形状及び加工対象となるワークの形状に基づいて、当該ワークの外周面と接触する前記砥石の前記加工基準線からの距離を算出する演算部と、算出した前記距離に基づいて前記砥石を前記ワークに接近移動させるための制御を行う動作制御部と、を更に備えているのが好ましい。
この構成によれば、演算部が算出した距離に基づいて、動作制御部が砥石をワークに接近させるための制御が行われることで、砥石がワークに線接触する規定の位置とすることが可能となる。
【００１４】
また、前記演算部は、次の式（１）により前記距離を算出するように構成されているのが好ましい。
Ｚ＝ｃｏｓ（θ／２）×（Ｄ／２）＋ｈ    ・・・（１）
ただし、
Ｚ：前記距離
θ：加工対象となるワークのテーパ角度
Ｄ：加工対象となるワークの前記端面側における直径
ｈ：ｒ×ｓｉｎ（θ／２）
ｒ：前記球面形状の半径
【００１５】
この演算部により、ワークの外周面と接触する砥石の前記加工基準線からの距離が求められ、この距離に基づいて砥石をワークに接近移動させるための制御を行うことができる。つまり、球面形状を有する前記接触部の中心点を通過する加工基準線を基準とすることで、砥石の位置設定を容易な計算により実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、研削装置が備えている構成部材（調整車）の位置設定が容易となる。この結果、加工対象とするワークの形状が変更される場合において、調整車の位置及び姿勢を調整し直す作業の時間短縮が可能となり、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の研削装置の一部を示す側面図である。
【図２】研削装置の平面図である。
【図３】研削装置の平面図である。
【図４】研削装置の概略構成を示す構成図である。
【図５】加工位置にある円すいころ及びその周囲を示す説明図である。
【図６】接触部の球面形状及び円すいころの形状の説明図である。
【図７】円すいころ及び調整車を示す平面図である。
【図８】別の円すいころ及び調整車を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の研削装置の一部を示す側面図である。図２及び図３は、研削装置の平面図である。図４は、研削装置の概略構成を示す構成図である。各図に示す研削装置１０は、センタレス研削装置であり、円すいころ軸受が備える円すいころ７の外周面８の研削を行う装置である。また、各図は、円すいころ７が加工位置にある状態を示している。
【００１９】
研削装置１０は、外部から搬入されて加工位置にある円すいころ７を下から支持する支持部材（ブレード）１９と、加工位置にある円すいころ７の外周面８に接触する砥石１１と、この外周面８に砥石１１とは異なる方向から接触する調整車１２と、円すいころ７の軸方向の端面（直径が大きい方の大端面）９の中央部に接触する位置決め部材１３と、装置ベース１４とを備えている。支持部材１９、砥石１１、調整車１２及び位置決め部材１３は装置ベース１４に搭載されている。
【００２０】
支持部材１９（図１参照）は、板状のブロック部材であり、加工位置にある円すいころ７を載せることができ、円すいころ７を下から支持する。支持部材１９は、上下方向の高さ及びその上面の傾斜角度を変更可能として、取り付け部材２５に取り付けられている。支持部材１９の高さ及びその上面の傾斜角度は、加工対象である円すいころ７の形状に応じて調整される。取り付け部材２５は、装置ベース１４に着脱可能として取り付けられている。そこで、支持部材１９の高さ及びその上面の傾斜角度の調整は、取り付け部材２５を支持部材１９と共に機外へ取り外した状態で行うことが可能である。
【００２１】
砥石１１は短円柱形状であり、円筒状の砥石面２１を有している。砥石１１は、軸受部２２（図２及び図３参照）により回転可能に支持されており、また、図外のモータにより砥石１１の中心線Ｌ３回りに回転する。砥石１１用の軸受部２２は、装置ベース１４に移動可能として搭載されており、本実施形態では、後に説明する加工基準線Ｌ０に対して平行移動する。軸受部２２の移動は、例えばリニアモータ等のアクチュエータ２８（図４参照）により行われる。この構成によれば、砥石１１は、加工基準線Ｌ０に対して平行移動することができ（図２及び図４において矢印Ｘ１，Ｘ２参照）、これにより、砥石１１は、加工位置にある円すいころ７に接近及び離反可能となる。なお、本実施形態では、前記加工基準線Ｌ０は水平方向の直線である。本実施形態における砥石１１の移動方向は、加工基準線Ｌ０に直交する方向となる。
【００２２】
調整車１２は円すい台形状であり、円すい台状の外周面２３を有している。調整車１２は、軸受部２４により回転可能に支持されており、また、図外のモータにより調整車１２の中心線Ｌ４回りに回転する。調整車１２用の軸受部２４は、装置ベース１４に移動可能として搭載されており、本実施形態では、前記加工基準線Ｌ０と直交する鉛直方向の回転中心線Ｌ１回りに回転（旋回）する（図２及び図３参照）。軸受部２２の移動は、例えばモータ及びクランク等を含むアクチュエータ２９（図４参照）により行われる。この構成によれば、調整車１２は、回転中心線Ｌ１回りに回転することができ、これにより、調整車１２は、加工位置にある円すいころ７に接近及び離反可能となる。前記加工基準線Ｌ０と前記回転中心線Ｌ１とが交差する点が、後述の基準点（Ｔ０）となる。
【００２３】
位置決め部材１３（図２参照）は、加工位置にある円すいころ７の軸方向の端面（大端面）９に接触させる部材であり、円すいころ７の軸方向についての位置決めを行う。位置決め部材１３は、装置ベース１４に昇降移動可能として搭載されている。円すいころ７を加工位置に搬入する際、位置決め部材１３は下方の退避位置に退避する。搬入が完了すると、位置決め部材１３は端面９に接触可能となる高さまで上昇する。
【００２４】
加工位置への円すいころ７の搬入方向は、図５に示す矢印方向Ｙである。図５は、加工位置にある円すいころ７及びその周囲を示す説明図である。なお、図５は、この円すいころ７を上から見た場合を示している。図５において、位置決め部材１３は、球面形状の接触部１５を有しており、この接触部１５は、加工位置にある円すいころ７の軸方向の端面（大端面）９と点接触可能となる。図５において、接触部１５と端面９との接触点をＴ１としている。そして、この接触部１５の球面形状の中心点Ｔ０が基準点（加工基準点）となる。なお、図５では、説明を容易とするため、接触部１５を大きく記載している。
【００２５】
この研削装置１０では、回転中心線Ｌ１及び加工基準線Ｌ０が定義されている。回転中心線Ｌ１は、接触部１５の球面形状を構成する前記中心点Ｔ０を通過する直線であり、本実施形態では、中心点Ｔ０を通過する鉛直方向の直線である。そして、この中心点Ｔ０を通過すると共に回転中心線Ｌ１と交差する直線を、加工基準線Ｌ０としている。本実施形態では、加工基準線Ｌ０は、中心点Ｔ０を通過しかつ加工位置への円すいころ７の搬入方向と平行な直線と一致する。特に、加工基準線Ｌ０は、水平方向の直線となり、加工基準線Ｌ０と回転中心線Ｌ１とは直交する関係にある。
また、図５に示すように、接触部１５は、加工位置にある円すいころ７の端面９に軸方向から接触するため、加工基準線Ｌ０はこの円すいころ７を貫通する方向の直線となる。回転中心線Ｌ１は、接触部１５と端面９との接触点Ｔ１と、中心点Ｔ０とを結ぶ線分に直交する直線となる。
【００２６】
砥石１１は円柱形状であり、この砥石１１の中心線Ｌ３と加工基準線Ｌ０とは平行である。そして、砥石１１の砥石面２１と円すいころ７の外周面８とは線接触するが、この線接触する部分（線接触部分）の線方向は、加工基準線Ｌ０と平行になる。このため、加工位置に搬入され砥石１１に外周面８が線接触する円すいころ７の中心線Ｌ２は、加工基準線Ｌ０に対して傾いた状態となる。円すいころ７のテーパ角度をθとすると、加工基準線Ｌ０に対する円すいころ７の中心線Ｌ２の傾斜角度はθの半分の角度（θ／２）となる。
このように円すいころ７の中心線Ｌ２が傾いても、接触部１５は球面形状を有していることから、この接触部１５は端面９に点接触する。そして、接触部１５と端面９との接触点Ｔ１と、接触部１５の中心点Ｔ０とを結ぶ線分の延長線と、円すいころ７の中心線Ｌ２とは一致する。
【００２７】
そして、砥石１１は、前記のように定義され中心点Ｔ０を通過する加工基準線Ｌ０に対して平行移動することで、加工位置にある円すいころ７に接近及び離反可能となっている。また、調整車１２は、前記のように定義され中心点Ｔ０を通過する回転中心線Ｌ１回りに回転することで、加工位置にある円すいころ７に接近及び離反可能となっている。このように、砥石１１及び調整車１２は、接触部１５の中心点Ｔ０を共通する基準として、円すいころ７に対して位置決めすることができる構成となっており、また、円すいころ７は、この中心点Ｔ０を中心に含む接触部１５によって位置決めされている。つまり、砥石１１、調整車１２及び加工対象となる円すいころ７それぞれの位置設定のための基準は、共通している。
【００２８】
砥石１１及び調整車１２が、中心点Ｔ０を共通する基準としていることの利点について、以下、説明する。
本実施形態の研削装置１０（図４参照）は、更に、演算部１６と、動作制御部１７とを備えている（図４参照）。演算部１６及び動作制御部１７は、コンピュータからなり、このコンピュータに記憶されているコンピュータプログラムが実行されることで機能とする機能部である。
【００２９】
演算部１６には、接触部１５の球面形状に関するデータ、及び、加工対象となる円すいころ７の形状に関するデータが入力される。接触部１５の球面形状に関するデータには、図６に示すように、この球面形状の半径ｒのデータが含まれる。また、円すいころ７の形状に関するデータには、円すいころ７のテーパ角度θ、及び、円すいころ７の端面９側における直径Ｄが含まれる。加工対象となる円すいころ７の端面９には凹部３１が形成されており、この凹部３１に接触部１５は点接触する。そこで、前記の端面９側における直径Ｄは、この凹部３１の底面３１ａを径方向に延長して外周面８と交差する位置Ｑ１における直径Ｄである。
【００３０】
そして、演算部１６は、これら接触部１５の球面形状（半径ｒ）及び加工対象となる円すいころ７の形状（テーパ角度θと直径Ｄ）に基づいて、この円すいころ７の外周面８と接触する砥石１１（砥石面２１）の加工基準線Ｌ０からの距離Ｚを算出する機能を有している。なお、前記距離Ｚは、図６に示すように、加工基準線Ｌ０に直交する方向の寸法である。
【００３１】
演算部１６による演算処理を具体的に説明する。演算部１６（コンピュータの記憶装置）には、次の式（１）の演算を行うプログラムが記憶されている。そして、演算部１６は、次の式（１）により前記距離Ｚを算出する。
【００３２】
Ｚ＝ｃｏｓ（θ／２）×（Ｄ／２）＋ｈ    ・・・（１）
ただし、
Ｚ：前記距離
θ：加工対象となる円すいころ７のテーパ角度
Ｄ：加工対象となる円すいころ７の端面９側における直径
ｈ：ｒ×ｓｉｎ（θ／２）
ｒ：接触部１５の球面形状の半径
【００３３】
なお、前記式（１）は、図６から明らかなように幾何学的な形状を解くことで得られる。前記ｈは、接触部１５と端面９（底面３１ａ）との接触点Ｔ１と、加工基準線Ｌ０と端面９との交差点Ｔ２との距離であり、加工基準線Ｌ０を基準とした場合の接触部１５と端面９との接触位置（Ｔ１）のずれ量を示している。
【００３４】
このようにして、演算部１６は、中心点Ｔ０を通過する加工基準線Ｌ０を基準とした場合における、砥石１１の位置（距離Ｚ）を設定することができる。
また、前記式（１）によれば、距離Ｚは、テーパ角度θと直径Ｄの関数であるため、円すいころ７の型番が変更され、形状が変更されても、同じ式により距離Ｚの算出が可能である。
【００３５】
図４において、研削装置１０が備えている前記動作制御部１７は、演算部１６が算出した前記距離Ｚに基づいて、砥石１１を円すいころ７に接近移動させるための制御を行う機能を有している。つまり、加工基準線Ｌ０から前記距離Ｚについて離れた位置に砥石１１の砥石面２１が位置するように、砥石１１をアクチュエータ２８により移動させるための制御が行われる。
具体的に説明すると、動作制御部１７は、演算部１６が算出した前記距離Ｚに基づいて砥石１１を移動させる所定量を示す指令信号を生成し、この指令信号を前記アクチュエータ２８に出力する。これにより、アクチュエータ２８が指令信号に従って動作し、砥石１１を所定量について移動させることができ、この結果、砥石１１は規定の位置に位置合わせされる。このように、本実施形態によれば、演算により求められた前記距離Ｚをデータとして用いて、砥石１１の位置に関する数値制御（ＮＣ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌ）が容易となる。
【００３６】
そして、前記のとおり、砥石１１は、接触部１５の中心点Ｔ０を通過する加工基準線Ｌ０に対して平行移動することで円すいころ７に接近及び離反可能となって、装置ベース４に搭載されている。この構成により、研削対象となる円すいころ７の形状に基づいて、この円すいころ７の外周面８と接触する砥石１１（砥石面２１）の加工基準線Ｌ０からの距離Ｚを演算によって容易に求めることができ、円すいころ７の外周面８を研削する際の砥石１１の位置設定が容易となる。
【００３７】
また、前記式（１）によれば、円すいころ７の型番が変更されても、その都度、距離Ｚの再計算が行われることで、砥石１１の位置の再設定が容易に行われる。
【００３８】
更に、前記のとおり、位置決め部材１３は、加工対象となる円すいころ７の軸方向についての位置決めが可能であり、そして、この位置決め部材１３の接触部１５（球面形状の中心点Ｔ０）を通過する加工基準線Ｌ０を基準として、砥石１１は平行移動する構成となる。このため、加工対象となる円すいころ７の基準と、砥石１１の基準とを共通化させることができ、基準が明確となって、それぞれの位置設定が容易となる。
【００３９】
また、前記のとおり、調整車１２は、接触部１５の中心点Ｔ０を通過する回転中心線Ｌ１回りに回転することで（図７参照）、円すいころ７に接近及び離反可能となって、装置ベース１４に搭載された構成となっている。図８は、図７と比較して、研削対象である円すいころ７の型番（サイズ）が変更された場合の説明図である。図７及び図８それぞれに示すように、本実施形態の前記構成によれば、円すいころ７の型番が変更されても、研削対象となる円すいころ７の形状に応じた直径の調整車１２を、回転中心線Ｌ１回りに回転（旋回）させれば、円すいころ７の外周面８に調整車１２を線接触させることが可能となり、円すいころ７の外周面８を研削する際の調整車１２の位置設定が容易となっている。
【００４０】
また、位置決め部材１３は、加工対象となる円すいころ７の軸方向についての位置決めが可能であり、そして、この位置決め部材１３の接触部１５（球面形状の中心点Ｔ０）を通過する回転中心線Ｌ１を基準として、調整車１２は回転移動する構成である。このため、加工対象となる円すいころ７の基準と、調整車１２の基準とを共通化させることができ、基準が明確となって、それぞれの位置設定が容易となる。
【００４１】
以上より、調整車１２にとって、接触部１５の中心点Ｔ０を通る回転中心線Ｌ１が位置設定のための基準となる。そして、前記のとおり、この接触部１５の中心点Ｔ０は、砥石１１の位置調整のための基準にもなっている。
このように、調整車１２及び砥石１１の位置調整の基準が中心点Ｔ０に集約されていることから、これらの位置調整のための数値制御が容易となる。また、この基準（中心点Ｔ０）を含む接触部１５は、加工対象である円すいころ７の端面９に接触することで円すいころ７の位置決めの基準にもなっている。この結果、円すいころ７に対する調整車１２及び砥石１１の位置設定（位置管理）が容易となる。
【００４２】
本実施形態の研削装置１０によれば、調整車１２及び砥石１１の位置設定が容易となるため、円すいころ７の型番を変更する場合において、調整車１２の位置及び姿勢を調整し直す作業、並びに、砥石１１の位置を調整し直す作業の時間短縮が可能となり、生産性を向上させることができる。
【００４３】
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。
研削の対象となるワークは、円すい台形状を有するものであれば、円すいころ７以外であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
７：円すいころ（ワーク）    ８：外周面              ９：軸方向の端面（大端面）
１０：研削装置              １１：砥石              １２：調整車
１３：位置決め部材          １４：装置ベース        １５：接触部
１６：演算部                １７：動作制御部        Ｔ０：中心点
Ｌ０：加工基準線            Ｌ１：回転中心線        Ｚ：距離
θ：テーパ角度              Ｄ：直径                ｒ：半径
【図１】
0006657870.tif 000002
【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】
0006657870.tif 000008
【図８】
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