(57)【要約】【課題】 砥石軸の撓み量を考慮した研削を可能とし、これにより、加工品質を向上させることができる内面研削盤を提供する。【解決手段】  砥石軸4の撓みを検出する撓み検出手段21と、砥石軸4の撓みの検出値に基づいて切込み付与手段8による切込み動作を制御する切込み動作制御手段22とを備えている。撓み検出手段21が、ホイールヘッド5に組み込まれた発電装置13と、砥石軸4の歪を検出する歪センサ16と、発電装置13からの電力により歪センサ16を駆動してその出力信号を送信する送信機17と、切込み動作制御手段22側に設けられて送信機17からの信号を受信する受信機23とを備えている。【選択図】    図３
2007168051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面が被研削面であるワークを保持して回転させるワーク保持手段と、研削砥石が装着されて回転する砥石軸を有するホイールヘッドと、ワーク保持手段およびホイールヘッドを相対的に移動させて砥石にワークに対する切込み動作を行わせる切込み付与手段とを備えている内面研削盤において、
砥石軸の撓みを検出する撓み検出手段と、砥石軸の撓みの検出値に基づいて切込み付与手段による切込み動作を制御する切込み動作制御手段とを備えていることを特徴とする内面研削盤。
【請求項２】
撓み検出手段が、ホイールヘッドに組み込まれた発電装置と、砥石軸の歪を検出する歪センサと、発電装置からの電力により歪センサを駆動してその出力信号を送信する無線送信装置と、切込み動作制御手段側に設けられて無線送信装置からの信号を受信する無線受信装置とを備えている請求項１の内面研削盤。
【請求項３】
砥石軸がハウジング内に回転自在に支持されており、撓み検出手段が、ハウジング側に設けられて、砥石軸の径方向の変位を検出する非接触変位センサを備えていることを特徴とする請求項１の内面研削盤。
【請求項４】
砥石軸が転がり軸受を介してハウジング内に回転自在に支持されており、ハウジング側に固定された転がり軸受の外輪に温度センサが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項の内面研削盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受外輪内周に軌道面を研削する際などに使用される内面研削盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内面研削盤として、内面が被研削面であるワークを保持して回転させるワーク保持手段と、研削砥石が装着されて回転する砥石軸を有するホイールヘッドと、ワーク保持手段およびホイールヘッドを相対的に移動させて砥石にワークに対する切込み動作を行わせる切込み付与手段とを備えているものが知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２６８１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種の内面研削盤を使用した研削加工では、適応制御（研削負荷を一定にして研削する制御）を行うなどして、加工品質の向上が図られているが、切込み方向に対する研削力により砥石軸に撓みが生じることから、撓んだ砥石軸の復元力により研削負荷にばらつきが発生して、表面粗さ等の品質が低下するという問題や、撓みの残量により加工寸法や形状がばらつくという問題があり、これらの問題を解消することが課題となっている。
【０００４】
この発明の目的は、砥石軸の撓み量を考慮した研削を可能とし、これにより、加工品質を向上させることができる内面研削盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明による内面研削盤は、内面が被研削面であるワークを保持して回転させるワーク保持手段と、研削砥石が装着されて回転する砥石軸を有するホイールヘッドと、ワーク保持手段およびホイールヘッドを相対的に移動させて砥石にワークに対する切込み動作を行わせる切込み付与手段とを備えている内面研削盤において、砥石軸の撓みを検出する撓み検出手段と、砥石軸の撓みの検出値に基づいて切込み付与手段による切込み動作を制御する切込み動作制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００６】
切込み付与手段は、ワーク保持手段を固定してこれに対してホイールヘッドをワークの径方向に移動させるものであってもよく、ホイールヘッドを固定してこれに対してワーク保持手段をワークの径方向に移動させるものであってもよい。切込み付与手段は、例えば、ワーク保持台を切込みモータによってワークの径方向（切込み方向）に移動させることにより、砥石にワークに対する切込み動作を行わせるものとされる。
【０００７】
切込み付与手段によってワーク保持手段およびホイールヘッドを相対的に移動させた場合、砥石軸が撓むことによって、ワーク保持手段またはホイールヘッドの移動量（見掛け切込み量）と実際に砥石が研削される量（実切込み量）とは、等しくならず、見掛け切込み量−実切込み量＝砥石軸の撓みとなる。したがって、例えば、ワーク保持手段の移動量を検出して見掛け切込み量を求めるとともに、インプロセスゲージによって実切込み量を検出することにより、その差として砥石軸の撓みを求めることができる。そして、砥石軸の撓み量が一定となるように切込み速度を制御することで、研削負荷のばらつきを減少させ、表面粗さ等の加工品質を向上させることができる。
【０００８】
コスト増となるインプロセスゲージを用いることなしに砥石軸の撓みを求めることが可能な構成として、撓み検出手段が、ホイールヘッドに組み込まれた発電装置と、砥石軸の歪を検出する歪センサと、発電装置からの電力により歪センサを駆動してその出力信号を送信する無線送信装置と、切込み動作制御手段側に設けられて無線送信装置からの信号を受信する無線受信装置とを備えていることがあり、また、砥石軸がハウジング内に回転自在に支持されており、撓み検出手段が、ハウジング側に設けられて、砥石軸の径方向の変位を検出する非接触変位センサを備えていることがある。前者のものでは、発電装置は、例えば、砥石軸に設けられたロータ、ハウジング設けられたステータ、およびバッテリー部としての２重層コンデンサからなるものとされ、このようにホイールヘッドの構成を利用して得られた発電装置を歪センサおよび無線送信装置の電源として使用することにより、別途のバッテリーを不要として撓み量の無線送信を可能とするとともに、撓み検出手段をコンパクトなものにすることができる。また、後者のものでは、変位センサを互いに１８０°離れて１対（または、これらと９０°離れた位置にも１対設けて計２対）配置することにより、変位信号の差分を取ることで温度ドリフトの影響を無効化することができるとともに、無負荷時の砥石軸の変位（芯振れ）を計測することにより、ホイールヘッド異常の診断が可能となる。非接触変位センサとしては、例えば、コアに巻かれたコイルに交流電流が供給される渦電流検出方式のものとされるが、これに限られるものではなく、静電容量式などの他の方式のものも使用することができる。
【０００９】
上記の内面研削盤において、砥石軸が転がり軸受を介してハウジング内に回転自在に支持されており、ハウジング側に固定された転がり軸受の外輪に温度センサが設けられていることが好ましい。
【００１０】
内面研削盤では、砥石軸の撓み量を計測するという課題に加えて、ホイールヘッドの寿命予測も重要な課題となっており、温度センサによって転がり軸受の温度を測定することで、転がり軸受の異常を検知することができ、これによりホイールヘッドの寿命診断が可能となる。温度センサは、例えば、熱電対とされるが、これに限定されるものではない。温度センサは、外輪の外周面または側面に設けられる。なお、温度センサに代えて、振動センサを使用することにより、振動によって転がり軸受の異常を検知して、ホイールヘッドの寿命診断を行うこともできる。
【００１１】
ホイールヘッドから得られた信号（温度、歪量）は、好ましくは、全て研削盤内のコントローラ（ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントロール）、モーション・コントローラなど）に入力され、内面研削盤用の表示器にそれらの数値が表示され、さらに、ＰＬＣ内のラダープログラムにより、ホイールヘッドから得られた信号が閾値を越えた場合に、警報を発するようになされる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の内面研削盤によると、砥石軸の撓み量が検出されて、これに応じて、切込み動作が制御されるので、適応制御の高度化が可能となり、研削負荷のばらつきを減少させ、表面粗さ等の加工品質を向上させることができる。また、仕上後の撓み量が測定可能になることで、撓み量を考慮したスパークアウト時間の最適化も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１４】
この発明による内面研削盤(1)は、図１に示すように、内面が被研削面であるワーク(W)を保持して回転させるワーク保持台（ワーク保持手段）(2)と、研削砥石(3)が装着されて回転する砥石軸(4)を有するホイールヘッド(5)と、ホイールヘッド(5)の砥石軸(4)をベルト(7)を介して回転させるホイールヘッド駆動用モータ（ホイールヘッド駆動手段）(6)と、ワーク保持台(2)およびホイールヘッド(5)を相対的に移動させて砥石(3)にワーク(W)に対する切込み動作を行わせる切込み付与手段(8)とを備えている。
【００１５】
ホイールヘッド(5)の砥石軸(4)およびホイールヘッド駆動手段(6)の回転軸には、それぞれプーリ(9)(10)が設けられており、ホイールヘッド駆動用モータ(6)の回転（例えば、３０００ｒｐｍ）が異なる径のプーリ(9)(10)を介して研削砥石(3)に伝達されることにより、研削砥石(3)は高速（例えば、３００００ｒｐｍ）で回転させられる。
【００１６】
切込み付与手段(8)は、ワーク保持台(2)を砥石軸(4)の軸方向と直交する方向に移動させるボールねじ式の切込みモータとされている。
【００１７】
図２および図３は、この発明による内面研削盤(1)の第１実施形態の特徴部分を示している。
【００１８】
図２に示すように、ホイールヘッド(5)は、砥石軸(4)を１対の転がり軸受(12)を介して回転自在に支持するハウジング(11)を有しており、砥石軸(4)に発電装置(13)のロータ(14)が、ハウジング(11)に発電装置(13)のステータ(15)がそれぞれ設けられている。砥石(3)は、ハウジング(11)内にある砥石軸(4)の部分よりも小径のクイル(4a)に取り付けられており、このクイル(4a)は、片持ち状態であることから、切込み方向に対する研削力により撓みやすいものとなっている。
【００１９】
クイル(4a)表面には、砥石軸(4)のクイル(4a)の歪を検出する歪センサ(16)と、発電装置(13)からの電力により歪センサ(16)を駆動してその出力信号を送信する送信機（無線送信装置）(17)とが設けられている。
【００２０】
各転がり軸受(12)は、ハウジング(11)内周に固定された外輪(12a)、砥石軸(4)外周に固定された内輪(12b)、および両輪(12a)(12b)間に配された玉(12c)を有しており、各外輪(12a)に、温度センサ(18)がそれぞれ設けられている。温度センサ(18)の出力は、無線でなく、図示略した配線を介して取り出される。
【００２１】
図３に示すように、内面研削盤(1)は、砥石軸(4)の撓みを検出する撓み検出手段(21)と、砥石軸(4)の撓みの検出値に基づいて切込みモータ(8)による切込み動作を制御するコントローラ（切込み動作制御手段）(22)とをさらに備えている。
【００２２】
撓み検出手段(21)は、ホイールヘッド(5)に設けられている発電装置(13)、歪センサ(16)および送信機(17)と、コントローラ(22)側に設けられて送信機(17)からの信号を受信する受信機（無線受信装置）(23)とを備えている。
【００２３】
コントローラ(22)には、ホイールヘッド駆動用モータ(6)のモータ電力、温度センサ(18)によって検出されたホイールヘッド（Ｗ／Ｈ）温度、および歪センサ(16)によって検出された砥石軸(4)の歪量が入力され、表示器(24)にそれらの数値が表示される。そして、ホイールヘッド駆動用モータ(6)を駆動する発電機(6a)のモータ電力が所定電力となるように制御されるとともに、砥石軸(4)の歪から砥石軸(4)の撓み量が求められて、この砥石軸(4)の撓み量に基づいて切込みモータ(8)の切込み動作が制御される。また、ホイールヘッド（Ｗ／Ｈ）温度は、閾値と比較され、閾値を越えた場合には、温度異常（砥石軸の寿命）と判定されて、警報が出される。
【００２４】
図４および図５は、この発明による内面研削盤(1)の第２実施形態を示している。以下の説明において、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
図４および図５において、第１実施形態の撓み検出手段(21)に代えて、ホイールヘッド(5)のハウジング(11)に、砥石軸(4)のクイル(4a)を囲むように、正方形の枠(19)が取り付けられており、正方形枠(19)の各辺の中央に、砥石軸(4)の径方向の変位を検出する非接触変位センサ(20)がクイル(4a)を径方向外方から臨むように設けられている。
【００２６】
非接触変位センサ(20)は、固定側であるハウジング(11)に対する砥石軸(4)のクイル(4a)の相対変位を検出するもので、これにより、研削中の砥石軸(4)の撓み量を求めることができる。得られた撓み量は、図３に示したように、コントローラ(22)に出力されて、この砥石軸(4)の撓み量に基づいて切込みモータ(8)の切込み動作が制御される。また、非接触変位センサ(20)によって無負荷時（非研削時）の変位を検出することにより、砥石軸(4)の芯振れを求めることができ、第１実施形態で使用されている温度センサ(18)を省略した場合でも、ホイールヘッド(5)の異常を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、この発明による内面研削盤の全体構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、この発明による内面研削盤の第１実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図３】図３は、この発明による内面研削盤の第１実施形態の制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、この発明による内面研削盤の第２実施形態の要部を示す側面図である。
【図５】図５は、同要部の横断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
(1)     内面研削盤
(2)     ワーク保持台（ワーク保持手段）
(3)     研削砥石
(4)     砥石軸
(5)     ホイールヘッド
(8)     切込み付与手段
(11)    ハウジング
(12)    転がり軸受
(12a)   外輪
(13)    発電装置
(16)    歪センサ
(17)    送信機（無線送信装置）
(18)    温度センサ
(20)    非接触変位センサ
(21)    撓み検出手段
(22)    コントローラ（切込み動作制御手段）
(23)    受信機（無線受信装置）
(W)     ワーク
【図１】
2007168051.tif 000003
【図２】
2007168051.tif 000004
【図３】
2007168051.tif 000005
【図４】
2007168051.tif 000006
【図５】
2007168051.tif 000007