(57)【要約】【課題】研磨装置において前加工工程における加工精度の監視を行う。【解決手段】ワーク３に対して研磨工程を行う研磨装置において、ワーク取代残量Ｒを検出する取代残量検出手段と、前記ワーク取代残量に基づいて、前記研磨工程よりも前に行われる前加工工程における加工精度を判定する判定手段とを備えている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して研磨工程を行う研磨装置において、
ワーク取代残量を検出する取代残量検出手段と、
前記ワーク取代残量に基づいて、前記研磨工程よりも前に行われる前加工工程における加工精度を判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記取代残量検出手段は、研磨を行う砥石の最終切り込み位置と当該砥石とワークとの初期接触位置との差からワーク取代残量を検出することを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記判定手段は、複数のワークの取代残量の平均値又は偏差に基づいて前記前加工工程の加工精度を判定することを特徴とする請求項１又は２記載の研磨装置。
【請求項４】
ワークに対して研磨を行う研磨工程と、前記研磨工程よりも前に行われる前加工工程と、を含むワーク加工方法において、
前記研磨工程においてワーク取代残量を検出する工程と、
前記ワーク取代残量に基づいて、前記前加工工程における加工精度を判定し、前記前加工工程の加工条件を調整する工程と、
を含むことを特徴とするワーク加工方法。
【請求項５】
前記前加工工程が、ワークの切削工程及び／又は熱処理工程であることを特徴とする請求項４記載のワーク加工方法。
【請求項６】
ワークに対して研磨を行う研磨工程と、前記研磨工程よりも前に行われる前加工工程と、を含むワーク加工プロセスを制御する装置であって、
前記研磨工程においてワーク取代残量を検出する手段と、
前記ワーク取代残量に基づいて、前記前加工工程における加工精度を判定し、前工程の加工条件を調整する手段と、
を備えていることを特徴とするワーク加工プロセス制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨装置、ワーク加工方法、及びワーク加工プロセス制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
研磨工程を含む製造ラインでは、研磨工程のサイクルタイムを改善することが求められている（例えば、特許文献１参照）。
サイクルタイム及び加工品質を改善させるために、様々な対策が取られているが、期待するほどの効果が上がっていないのが現状である。
【０００３】
【特許文献１】
特公平６−６９６６３号公報（第１頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
サイクルタイム及び加工品質の改善が十分に達成できないのは、研磨工程の問題だけではなく、前工程である熱処理や旋削工程の品質にも影響を受けている。
図６及び図７は、前工程の品質と研磨工程におけるサイクルタイムとの関係を示している。図６（ａ）は研磨（内面研磨）されるワークのうち、取代残量が小さく真円度が良いもの１００を示しており、点線で示す研磨最終形状（真円）１００ａに対して、加工対象面１００ｂの偏肉・いびつが小さくなっている。一方、図６（ｂ）は、真円度の悪いもの１０１を示しており、取代残量が大きく研磨最終形状１０１ａに対して加工対象面１０１ｂの偏肉・いびつが大きくなっている。
【０００５】
図７（ａ）は、図６（ａ）のワーク１００における研削力測定結果を、図７（ｂ）は、図６のワーク１０１における研削力測定結果を示している。図６及び図７からわかるように、取代残量が大きい場合（偏肉・いびつが大）は、次工程である研磨工程にて多くのサイクルタイムが必要となる。特に、図７中において、Ｔ１＜Ｔ２である。また、偏肉・いびつで真円度が悪い場合は、断続的な加工となり砥石へのダメージが大きく品質が低下する。
【０００６】
以上の問題を解決するには、取代残量の大きさやバラツキを把握することが重要である。
そこで、本発明は、研磨装置において前加工工程における加工精度の監視を行うことを目的とする
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ワークに対して研磨工程を行う研磨装置において、ワーク取代残量を検出する取代残量検出手段と、前記ワーク取代残量に基づいて、前記研磨工程よりも前に行われる前加工工程における加工精度を判定する判定手段と、を備えていることを特徴とする。
前加工工程におけるワークの取代残量が大きい（偏肉・いびつが大）と、次加工工程である研磨工程にて多くのサイクルタイムが必要となることから、研磨工程において取代残量を検出し、その取代残量が大きければ、前加工工程における加工精度が低いことを判定することができる。
【０００８】
前記取代残量検出手段は、研磨を行う砥石の最終切り込み位置と当該砥石とワークとの初期接触位置との差からワーク取代残量を検出するのが好ましい。
前記判定手段は、複数のワークの取代残量の平均値又は偏差に基づいて前記前加工工程の加工精度を判定するのが好ましい。なお、取代残量の偏差を求めると、前加工工程の安定性を判定できる。
【０００９】
本発明に係るワーク加工方法は、ワークに対して研磨を行う研磨工程と、前記研磨工程よりも前に行われる前加工工程とを含み、さらに前記研磨工程においてワーク取代残量を検出する工程と、前記ワーク取代残量に基づいて、前記前加工工程における加工精度を判定し、前加工工程の加工条件を調整する工程と、を含むことを特徴とする。ここで、前記前加工工程としては、例えば、ワークの切削工程及び／又は熱処理工程である。研磨工程において取代残量を検出することで、前加工工程における加工精度がわかり、これに基づいて前加工工程の加工条件を調整することで最適な取代残量となり、研磨工程のサイクルタイムの短縮又は安定性を図ることができる。
【００１０】
本発明に係るワークプロセス制御装置は、ワークに対して研磨を行う研磨工程と、前記研磨工程よりも前に行われる前加工工程と、を含むワーク加工プロセスを制御する装置であって、前記研磨工程においてワーク取代残量を検出する手段と、前記ワーク取代残量に基づいて、前記前加工工程における加工精度を判定し、前工程の加工条件を調整する手段と、を備えていることを特徴とする。研磨工程において取代残量を検出することで、前加工工程における加工精度がわかり、これに基づいて前加工工程の加工条件を調整することで最適な取代残量となり、研磨工程のサイクルタイムの短縮又は安定性を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、実施形態に係る研磨装置の要部構成例を示している。研磨装置１は、砥石１の回転駆動を行う駆動機構部２と、ワーク（円形ワーク）としての軸受内輪素材３を支持する支持機構部４と、これらの機構部２，４の各駆動制御を行う制御部としての制御ユニット５とを備えている。
【００１２】
この研磨装置は、ワーク３の加工・組立工程プロセスの中の一工程である研磨工程に用いられるものである。研磨工程は、ワークの加工工程の最終加工工程として行われる。ワーク加工工程中には、研磨工程の前加工工程として、材料の調製・削出し工程（熱処理・旋削工程）が含まれている。
【００１３】
研磨装置の駆動機構部２は、図１の左右方向にスライド移動可能に構成されており、内輪素材３に研磨加工を行う場合には、図１に破線の矢印にて示すように移動して、加工面としてのワーク内周面３ａに砥石外周面を接触させることが可能な加工位置となる。また、駆動機構部２が図１に示す退避位置に移動することにより、砥石１やワーク３の取替作業などを容易に行えるようになっている。
【００１４】
駆動機構部２には、一端側に砥石１が着脱可能に装着されるとともに、図示しない軸受手段に回転自在に支持されたホイールヘッド（以下、単に「Ｗ／Ｈ」という）２１と、このＷ／Ｈ２１を回転駆動する駆動用の電動モータ２２とが設けられている。この電動モータ２２は、インバータ駆動されるＡＣモータなどにより構成されている。また、Ｗ／Ｈ２１の他端側及び電動モータ２２の出力軸には、第１プーリ２３及び第２プーリ２４がそれぞれ一体回転可能に取り付けられている。これらの第１及び第２プーリ２３，２４には、ベルト体２５が架け渡されており、駆動機構部２では、上記制御ユニット５からの動作指令に応じてモータ２２が回転したときに、その回転力をＷ／Ｈ２１に伝えて、当該Ｗ／Ｈ２１及び砥石１を図１のＰ方向に一定速度で回転駆動する。
【００１５】
研磨装置の支持機構部４は、切込み台４１と、この切込み台４１にボールねじ式連結機構（図示せず）を介して接続された切込みモータ４２とを備えており、上記制御ユニット５から切込みモータ４２への速度指令に応じて、同モータ４２が回転することによってワーク３に対する砥石１の切り込み速度（研磨速度）を変更できるように構成されている。詳細にいえば、上記切込み台４１には、ワーク３を回転可能な状態で保持するマグネットチャックと、このマグネットチャックによって保持されたワーク３を図１のＱ方向に回転するワーク回転用モータとが設けられている（図示せず）。そして、上記切込みモータ４２が図１のＲ方向に回転したときに、上記ボールねじ式連結機構が動作することによって切込み台４１は同図のＳ方向に移動される。これにより、回転中のワーク３も切込み台４１の移動とともに上記Ｓ方向に押し込まれて、その加工面３ａと砥石との接触（研磨）位置がＳ方向に移動される。この結果、加工面３ａに対する砥石１の切込み量（研磨量）が変更されるとともに、切込みモータ４２の回転速度を変えることにより、砥石１の研磨速度（切込み速度）もまた変更される。
【００１６】
研磨装置の制御ユニット５は、ＣＰＵやメモリなどによって構成され、プログラムに従って研磨工程中の各工程（割出、準急、黒皮、粗、仕上、及び仕上ＳＰ（スパークアウト））を行うようになっている。
制御ユニット５は、研磨工程中にワーク３の取代残量を検出し、前加工工程における加工精度を監視する機能を有しており、取代残量演算部でもある。
【００１７】
取代残量の取得方法を、図２及び図３を参照しつつ説明する。まず、取代残量Ｒの演算に関する制御ユニット５の処理は、大きくわけて、最終切込位置Ｙの演算（ステップＳ１，Ｓ２）、砥石１とワーク３の初期接触位置Ｚの取得（Ｓ５）、取代残量Ｒの演算（ステップＳ６）とがある。取代残量Ｒは、砥石１による最終切込位置Ｙと、砥石１とワーク３との初期接触位置Ｚとの差として求めることができるため、位置Ｙ，Ｚを求めることにより取代残量Ｒを求めることができる。なお、図３において、取代残量演算部としての機能は、点線によって囲まれた枠内によって示されている。
【００１８】
最終切込位置を求めるには、まず、砥石１の総切込量Ｘを演算する（ステップＳ１）。総切込量Ｘは、研磨工程中の各工程における切込量の総和であり、具体的には、割出・準急・黒皮・粗・仕上の各工程における切込量の総和である。ただし、ここでは、切込原点位置Ｏを砥石中心としているため、総切込量Ｘの中に砥石径を含める。したがって、総切込量Ｘは、「Ｘ＝割出量＋準急量＋黒皮量＋粗量＋仕上量＋砥石径」として求められる。
切込最終位置Ｙは、原点Ｏからの総切込量Ｘ離れた位置であるから、総切込量Ｘに基づいて演算できる。ただし、ここでは、砥石中心と原点位置とのずれによるオフセット値も考慮しているため、切込最終位置Ｙ＝Ｘ＋オフセット値となっている。
【００１９】
その後、制御ユニット５は、研磨工程を開始し（ステップＳ３）、砥石１とワーク３の接触を検知すると、その位置を初期接触位置Ｚとして取得する（ステップＳ５）。先に演算した切込最終位置Ｙと、取得した初期接触位置Ｚとの差が取代残量Ｒであり、Ｒ＝Ｙ−Ｚとして演算できる（ステップＳ６）。演算によって求めた取代残量Ｒは、モニタ表示されるとともに、制御ユニット５の履歴レジスタ（取代残量履歴保存部）に登録される（ステップＳ７）。このように、研磨装置は、複数のワークの取代残量履歴保存機能も有する。
【００２０】
履歴レジスタには、各ワークの取代残量が保存されており、制御ユニット５は、研磨済みワークの取代残量Ｒのデータをモニタ表示する。このように、研磨装置は、取代残量履歴表示機能も有する。
例えば、研磨済みワーク所定個（例えば１００個）分の取代残量Ｒの履歴のグラフ表示、及び／又は研磨済みワーク所定個（例えば１０個）分の取代残量の履歴の数値表示が行われる。したがって、作業者は、研磨済みワークの取代残量データのモニタ表示によって、前加工工程の加工精度を監視することができる。
【００２１】
さらに、制御ユニット５は、取代残量データＮ個分ごと（Ｎは設定可能）に平均値（ｘ）や偏差（σ）が算出される。制御ユニット５は、取代残量Ｒの平均値が所定のしきい値（ユーザが設定）を越えていれば、取代残量が大きすぎることが判り、前加工工程の精度確認を促す警告メッセージを表示する。また、取代残量Ｒの偏差が所定のしきい値（ユーザが設定）を越えている場合は、前加工工程の加工安定性が低くなっており、偏差の平均値が所定のしきい値（ユーザが設定）を越えていれば、前加工工程の精度確認を促す警告メッセージを表示する。このように、研磨装置は、前加工工程の加工精度判定及び／又は警告機能も有する。
【００２２】
図４に示すように、取代残量に関するデータがしきい値を超えた場合には、ユーザは、前加工工程（熱処理・旋削工程の加工条件の設定等）を調整・確認し、しきい値以下の最適な取代残量が得られるようにすることで、速やかに前加工工程の加工精度改善が行え、研磨サイクルタイムの短縮と安定が可能となる。
前加工工程の調整・確認としては、例えば、旋削工程であれば、適切な取代量となる様に原因を追求・調整し、旋削量の調整や旋削条件設定値の見直しを行う。また、熱処理工程であれば、熱処理によるひずみが発生しない様に原因を追求・調整し、熱処理条件設定値の見直しを行う。
なお、研磨工程がバッチ処理で行われる等の場合には、取代残量履歴を前加工工程の品質改善のための統計データとして活用し、長期的な品質改善を図ってもよい。
【００２３】
図５は、本発明のワーク加工プロセス制御装置の実施形態を示している。この制御装置５１は、先に説明した制御ユニット５の他、前加工工程用の装置に対して加工条件の調整を自動的に行う加工条件調整部５２を備えており、制御ユニット５において取代残量がしきい値を超えた場合には、調整部５２が前加工工程を自動調整して加工精度を改善し、適切な取代残量が得られるようにフィードバックを行う。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、取代残量に基づいて前加工工程の加工精度を監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】研磨装置の概略構成図である。
【図２】砥石とワークの位置関係図である。
【図３】取代残量取得フローチャートである。
【図４】前加工工程に対する加工条件調整フィードバックの説明図である。
【図５】ワーク加工プロセス制御装置の構成図である。
【図６】ワークの真円度を示す図である。
【図７】研削力測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
３  ワーク
５  制御ユニット
５１  ワーク加工プロセス制御装置
５２  加工条件調整部
【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】
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