(57)【要約】【課題】  センタレス研削によって被加工物に精密なリング溝を削成する場合、研削工程において研削砥石を同時ドレッシングするというインプロセス方式のセンタレス研削技術（未公知の先願）を改良して、複数個のリング溝相互の間隔寸法を超高精度に制御する。【解決手段】  研削砥石軸６を、砥石支持部６ａとプーリ支持部６ｂとに分割し、スプライン結合部６ｃで連結する。一方、ベアリングケース・甲７とベアリングケース・乙８とによって研削砥石軸の砥石支持部６ａを支持するとともに、ベアリングケース・丙９によって研削砥石軸のプーリ支持部６ｂを支持する。上記３個のベアリングケースそれぞれには螺旋溝１１が形成されていて、これをカバースリーブ１０で覆って冷却液の流路が形成されている。この流路に冷却液を流通させて、研削砥石軸６の熱膨張を防止し、熱膨張に起因する誤差を防止する。【選択図】  図１
2007190617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センタレス研削により、被加工物に複数個のリング溝を削成する方法において、
ａ．予め研削砥石に、上記の溝に対応するリング突条を設けるとともに、
ｂ．プランジ式のロータリドレッサに、上記のリング突条に対応するリング溝を形成しておき、
ｃ．前記被加工物を、ブレードと調整砥石とによって支承し、
ｄ．一方、前記研削砥石の砥石軸の軸受部に冷却液を循環させて冷却しつつ、該研削砥石のリング突条によって被加工物にリング溝を削成し、
ｅ．上記ｄ項のリング溝削成と同時に併行して、前記ロータリドレッサのリング溝により研削砥石のリング突条をドレッシングして、
被加工物の溝研削と、研削砥石のドレッシングと、研削砥石軸受の液冷とを同時に併行して行なうことを特徴とする、液冷式インプロセス・センタレス研削方法。
【請求項２】
前記の砥石軸受部に対する冷却液循環は、研削砥石軸を支承している複数個のベアリングをグループに分類し、
各グループのベアリングを支持している複数個のベアリングケースの外周付近に冷却液を循環流動させることを特徴とする、請求項１に記載した液冷式インプロセス・センタレス研削方法。        
【請求項３】
前記複数個のベアリングケースの冷却は、各ベアリングケースが支持しているベアリングの負荷に比例せしめて冷却液の冷却容量を配分して行なうことを特徴とする、請求項１に記載した液冷式インプロセス・センタレス研削方法。
【請求項４】
ワーク（１）を支承するブレード（２）および調整砥石（３）と、上記ワークを研削する研削砥石（４）とを備えたセンタレス研削機において、
研削作業中の研削砥石に対して接触し得る、プランジ式のロータリドレッサを具備しており、
かつ、前記研削砥石の砥石軸（６）を支承しているベアリングを支持するベアリングケース（７，８，９）の外周部に冷却液を循環流動させる手段を備えていることを特徴とする、液冷式インプロセス・センタレス研削装置。
【請求項５】
前記研削砥石軸（６）が、砥石支持部（６ａ）と、プーリ支持部（６ｂ）と、これらを連結するスプライン結合部（６ｃ）とに分割されており、 
上記砥石支持部（６ａ）を、ベアリングを介して両持ち形に支持するベアリングケース・甲（７）およびベアリングケース・乙（８）と、
前記プーリ支持部（６ｂ）を、ベアリングを介して片両持ち形に支持するベアリングケース・丙（９）とが設けられていて、上記３個のベアリングケース・甲，乙，丙，それぞれに、その外周部に冷却液循環流路が形成されていて、
これらの冷却液循環流路が相互に並列に接続連通されていることを特徴とする、請求項４に記載した液冷式インプロセス・センタレス研削装置。
【請求項６】
前記の並列に配置された冷却液流路毎に、その流出口付近に温度センサ（１８）が設けられるとともに、その流入口付近に流量制御弁（１７）が設けられており、
かつ、前記温度センサ（１８）の検出信号を入力されて、前記流量制御弁（１７）に対して制御信号を与える自動制御装置（２０）を具備していて、
並列に配置された複数の冷却液流路それぞれの出口液温度が等しくなるように制御される構造であることを特徴とする、請求項５に記載した液冷式インプロセス・センタレス研削装置。
【請求項７】
前記３個のベアリングケースそれぞれの外周に螺旋溝（１１）が設けられるとともに、
上記ベアリングケースにカバースリーブ（１０）が外嵌されていて、
ベアリングケースとカバースリーブとの間に螺旋状の冷却液流路が形成されていることを特徴とする、請求項４ないし請求項６の何れかに記載した液冷式インプロセス・センタレス研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインプロセス方式のセンタレス研削に係り、特に、複数の精密リング突条を削成する場合、溝間隔寸法を高精度ならしめ得るように改良したセンタレス研削方法及び同装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、複数の超精密溝１ａ，１ｂ，１ｃを有する円柱状のワーク１をセンタレス研削する場合の従来例を示す。  
（図５（Ａ）参照）この例のワーク１は、１個のフランジ１ｄと３個の超精密溝１ａ，同１ｂ，同１ｃとを有している。
上記の超精密溝をセンタレス研削で削成するには同図５（Ｂ）のように、研削砥石４に精密リング突条４ａ，同４ｂ，同４ｃを形成しておき、
被加工物であるワーク１をブレード２と調整砥石３とで支承して回転させつつ、前記の研削砥石４をワーク１に接触させ、該研削砥石の外周面に形成されている精密リング突条で超精密溝を削成する。
【０００３】
ところが、研削作業の進行に伴って、研削砥石４の精密リング突条が次第に摩滅して縮小する。このため、削成される超精密溝の断面形状が不正確になる。
すなわち、削成される溝の幅寸法および溝の深さ寸法が減少し、かつ、溝底の角が丸くなる。
こうした不具合を解消するため、図６に示した技術が開発されている。これは、本発明者らが創作し、本出願人によって別途に出願されている発明である（特願２００５−９０８４９号・以下、未公知の先願と略称する）。
この未公知の先願に係る発明の技術的な特徴は、以下に説明するように研削工程とドレッシング工程とが同時に併行して進行すること（インプロセス方式のセンタレス研削技術）である。
【０００４】
（図６参照）ワーク１を研削している状態の研削砥石４の外周面に対して、ロータリドレッサ５を同時に接触させる。このようにして、センタレス研削とドレッシングとが同時に併行して遂行される。
この図６から、次の作用が推察される。
精密リング突条４ａに着目されたい。この精密リング突条４ａは、超精密溝１ａを研削した後、約半回転してロータリドレッサ５の成形溝５ａに接触し、ドレッシング（整形）を受ける。
整形された精密リング突条４ａは、再び約半回転してワーク１の超精密溝１ａに接触して、これをセンタレス研削する。
このようなサイクルを繰り返して、常にドレッシングしたての正確な精密リング突条４ａによって超精密溝１ａを高精度でセンタレス削成する。
以上は、３個の精密リング突条の内の１個である精密リング突条４ａについて述べたが、他の２個の精密リング突条４ｂ及び同４ｃも同様にして、研削作業をおこないつつ、同時にドレッシングされる。
【特許文献１】特願２００５−９０８４９号特許願
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、前記未公知の先願に係るインプロセス方式のセンタレス研削技術の出願後、これを製作供給して実用に供し、期待通りの高精度センタレス研削が可能であることが実証され、好評を博した。
ところが暫くの間、研削を続けると複数の超精密溝相互の間隔寸法に微小な誤差を生じることが判明した。
本発明は以上に述べた事情に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、
未公知の先願に係るインプ¨ロセス方式のセンタレス研削技術を改良し、『超精密溝の形状寸法を高精度ならしめる』という長所を損なうことなく、超精密溝相互の間隔寸法誤差を防止するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的（溝相互の間隔寸法誤差防止）を達成するため、本発明者らは、先ず誤差の発生原因を探求した。
その結果、（図６参照）研削作業の進行に伴って研削砥石軸４ｅの温度が上昇し、熱膨張のために精密リング突条４ａ、同４ｂ、同４ｃの間隔寸法が増加すること、及び、これが溝間隔誤差の原因であることを確認し、
さらに、温度上昇を招いた熱源が、研削砥石軸を支持しているベアリングであることを確認した。
そこで本発明者らは、熱源であるベアリングを有効に冷却する構成を研究開発することによって、研削砥石軸の熱膨張を抑制する技術を開発し、本発明の液冷式インプロセス・センタレス研削方法、および、同センタレス研削装置を完成するに至った。
【０００７】
上述の原理に基づく具体的な構成として、請求項１に係る液冷式インプロセス・センタレス研削方法は、センタレス研削によって被加工物に複数個のリング溝を削成する方法において、
ａ．予め研削砥石に、上記の溝に対応するリング突条を設けるとともに、
ｂ．プランジ式のロータリドレッサに、上記のリング突条に対応するリング溝を形成しておき、
ｃ．前記の被加工物を、ブレードと調整砥石とによって支承し、
ｄ．一方、前記研削砥石の砥石軸の軸受部に冷却液を循環させて冷却しつつ、該研削砥石のリング突条によって被加工物にリング溝を削成し、
ｅ．上記ｅ項のリング溝削成と同時に併行して、前記ロータリドレッサのリング溝により研削砥石のリング突条をドレッシングして、
被加工物の溝研削と、研削砥石のドレッシングと、研削砥石軸受の液冷とを同時に併行して行なうことを特徴とする。  
【０００８】
請求項２に係る発明方法の構成は、前記請求項１の発明方法の構成要件に加えて、（図１参照）
前記の砥石軸受部に対する冷却液循環は、研削砥石軸を支承している複数個のベアリングをグループに分類し、
各グループのベアリングを支持している複数個のベアリングケース（７，８，９）の外周付近に冷却液を循環流動させることを特徴とする。 
【０００９】
請求項３に係る発明方法の構成は、前記請求項２の発明方法の構成要件に加えて、
前記複数個のベアリングケースの冷却を、各ベアリングケースが支持しているベアリングの負荷に比例せしめて冷却液の冷却容量を配分することを特徴とする。 
【００１０】
請求項４に係る発明装置の構成は、
（図６参照）ワーク（１）を支承するブレード（２）および調整砥石（３）と、上記ワークを研削する研削砥石（４）とを備えたセンタレス研削機において、
研削作業中の研削砥石に対して接触し得る、プランジ式のロータリドレッサ（５）を具備しており、
かつ、（図１参照）前記研削砥石の砥石軸（６）を支承しているベアリングを支持するベアリングケース（７，８，９）の外周部に冷却液を循環流動させる手段を備えていることを特徴とする、液冷式インプロセス・センタレス研削装置。
【００１１】
請求項５に係る発明装置の構成は、前記請求項４の発明装置の構成要件に加えて、
（図１参照）前記研削砥石軸（６）が、砥石支持部（６ａ）と、プーリ支持部（６ｂ）と、これらを連結するスプライン結合部（６ｃ）とに分割されており、 
上記砥石支持部（６ａ）を、ベアリングを介して両持ち形に支持するベアリングケース・甲（７）およびベアリングケース・乙（８）と、
前記プーリ支持部（６ｂ）を、ベアリングを介して片両持ち形に支持するベアリングケース・丙（９）とが設けられていて、
上記３個のベアリングケース・甲，乙，丙，それぞれに、その外周部に冷却液循環流路が形成されていて、
さらに、（図３参照）これらの冷却液循環流路が相互に並列に接続連通されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明装置の構成は、前記請求項５の発明装置の構成要件に加えて、
（図３参照）前記の並列に配置された冷却液流路ごとに、その流出口付近に温度センサ（１８）が設けられるとともに、同じくその流入口付近に流量制御弁（１７）が設けられており、
かつ、前記温度センサ（１８）の検出信号を入力されて、前記流量制御弁（１７）に対して制御信号を与える自動制御装置（２０）を具備していて、
並列に配置された複数の冷却液流路それぞれの出口液温度が等しくなるように制御される構造であることを特徴とする。 
【００１３】
請求項７に係る発明装置の構成は、前記請求項４ないし請求項６の発明装置の構成要件に加えて、（図２参照）
前記３個のベアリングケースそれぞれの外周に螺旋溝（１１）が設けられるとともに、
上記ベアリングケースにカバースリーブ（１０）が外嵌されていて、
ベアリングケースとカバースリーブとの間に螺旋状の冷却液流路が形成されていることを特徴とする。 
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明装置によると、研削工程とドレッシング工程とが同時に併行して遂行されるので、被加工物のリング溝の断面形状が超精密に研削仕上げされ、
さらに、研削工程において冷却作用が働いて、研削砥石軸の熱膨張が制約される。この結果、複数のリング溝相互の間隔寸法が超過精密に維持される。
【００１５】
請求項２の発明方法を上記請求項１の発明方法に併せて実施すると、  
冷却作用が、発熱箇所に対して有効に発揮され、冷却効率が高い。 
【００１６】
請求項３の発明方法を前記請求項２の発明方法に併せて実施すると、複数の発熱箇所のそれぞれに対して過不足なく冷却作用が働き、温度勾配を生じない。このため、研削砥石およびその付属部材に熱歪みを発生せず、超高精度のセンタレス研削を行なうことができる。
【００１７】
請求項４の発明装置によると、研削工程における研削砥石に対してドレッサを作用させることができ、しかも該研削砥石の砥石軸の軸受を冷却することができるので、被加工物のリング溝が正確に研削仕上げされる。すなわち、溝の断面形状も、溝相互の間隔も超高精度で研削仕上げすることができる。
上記の作用効果を他の面から見れば、請求項１に係る発明方法を容易に実施して、その効果を充分に発揮させることができる。
【００１８】
請求項５の発明装置を前記請求項４の発明装置に併せて適用すると、発熱箇所に対して的確に冷却液を循環流動させることができ、しかも、センタレス研削機から研削砥石軸を迅速容易に取り外したり取り付けたりすることができる。
センタレス研削における研削砥石は消耗性の部材であるから、これを迅速容易に交換し得ることの実用的価値は多大である。
【００１９】
請求項６の発明装置を前記請求項５の発明装置に併せて実施すると、複数の発熱箇所の温度が自動的に均等に保たれ、センタレス研削機全体としての温度バランスが保たれる。このため、研削砥石軸に熱歪みを生じる虞れが無く、超高精度の研削仕上げがバックアップされて、被加工物に削成される複数のリング溝相互の間隔を一層高精度ならしめることができる。                        
【００２０】
請求項７の発明装置を、前記請求項４〜同６の発明装置に併せて適用すると、簡単な構成で、ベアリングケースの外周付近に螺旋状の冷却液流路が形成され、しかも冷却液とベアリングケースとの間の熱伝導が良好である。
しかも、カバースリーブを着脱することによって容易に冷却液流路を清掃することができて、メンティナンス性に優れている。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明装置を備えた研削砥石４および研削砥石軸６の全体的な断面図である。
研削砥石４には、精密リング突条４ａ、同４ｂ、および同４ｃが形成されている。図示を省略するが、研削砥石の精密リング突条は、図６（未公知の先願）におけると同様に、ロータリドレッサ５によって同時ドレッシングされ得るようになっていて、インプロセス方式のセンタレス研削が行われるようになっている。
本例の研削砥石軸６は、砥石支持部６ａとプーリ支持部６ｂとに分割され、スプライン結合部６ｃによって連結されている。
【００２２】
前記研削砥石軸６の砥石支持部６ａは研削砥石４を取り付けられ、かつその両端部をベアリングケース・甲７とベアリングケース・乙８とにより、それぞれベアリングを介して両持ち形に支持している
前記研削砥石軸６のスプライン結合部６ｃはプーリ１２を取り付けられ、ベアリングケース・丙９によりベアリングを介して片持ち形に支持されている。符号１３を付して示したのは駆動用のＶベルトである。
前記３個のベアリングケース・甲、同乙、および同丙は、それぞれの外周に螺旋溝１１を形成されるとともに、カバースリーブ１０を外嵌され、螺旋状の冷却液流路を構成されている。この部分の詳細については、図２を参照して後に説明する。
【００２３】
上述のように構成すると、センタレス研削機に対するベアリングケース・甲７の取り付けを解除するとともに、ベアリングケース・乙８の取り付けを緩めて、砥石支持部６ａを取り外すことが容易である上に、ベアリングケースの冷却手段である螺旋溝１１やカバースリーブ１０が取り外し作業を妨げない。
センタレス研削における研削砥石は消耗性の部材であるから、研削砥石軸６を取り外して研削砥石を交換しなければならない。こうした観点から、本発明特有の冷却機構に邪魔されないで研削砥石軸を取り外し得るということは不可欠な要件である。
【００２４】
図２は、前掲の図１に示した３個のベアリングケースの内の１個（ベアリングケース・丙９）付近を抽出して描いた拡大詳細図であり、（Ａ）は組立て状態の断面図、（Ｂ）は分解斜視図である。
ベアリングケース・丙９の外周面に螺旋溝１１が削成されていて、この螺旋溝１１を覆うようにカバースリーブ１０が外嵌される。これにより、螺旋形の冷却液流路が形成される。この他のベアリングケース・甲７や、ベアリングケース・乙８も同様の構造になっている。
【００２５】
本図２の例のように、螺旋溝１１とカバースリーブ１０とで冷却液流路を構成すると、例えば別体の銅管をベアリングケースに巻き付けた場合に比して、冷却液が直接的にベアリングケースに接触するので熱伝導が良く、しかも、カバースリーブ１０を取り外して冷却液流路を迅速容易に清掃することができ、メンティナンス性にすぐれている。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態における冷却液循環流動の系統図である。
ポンプ１４が水槽１５から吸入して吐出した冷却液（本例では水）は、リリーフ弁１６で調圧され、多岐管２１で３つに分流して、それぞれベアリングＢｇの周囲を流動した後、冷却器１９を経て水槽１５に還流する。
本図３においてベアリングＢｇの周囲を回っている流路は、前掲の図１、図２の螺旋溝１１（螺旋状流路）に相当している。
本例では、３つの螺旋状流路が並列に接続連通されている。
【００２７】
並列に配置された螺旋状流路のそれぞれは、その流入口付近に流量制御弁１７が、流出口付近に温度センサ１８が、それぞれ設けられている。
本発明において流入口付近とは「冷却液が熱交換する箇所よりも上流側」の意であり、流出口付近とは、「冷却液が熱交換する箇所よりも下流側」の意である。
温度センサ１８の検出信号は自動制御装置２０に入力され、該自動制御装置は流量制御弁１７に対して指令信号を与える。  
【００２８】
前記の自動制御装置２０は、３個の温度センサ１８の検出温度が互いに等しくなるように、３個の流量制御弁１７それぞれに絞り開閉信号を出力する。
いま仮に、このような制御をしなかった場合を想定すると、（図１参照）３個のベアリングケース・甲７、ベアリングケース・乙８、およびベアリングケース・丙９の温度が等しくならない。その理由は、それぞれのベアリングケースが支持する多数のベアリングの負荷が、必ずしも等しくないからである。
センタレス研削機の設計製作にあたっては、多数のベアリング相互の負荷率を等しくするように努めるが、研削条件の変化に伴ってベアリング負荷も変動するので、正確に一定な負荷率を保つことは困難である。
【００２９】
（図３参照）３個のベアリングと３個の温度センサ１８とに着目すると、負荷の大きいベアリングを冷却した水流は比較的高温になり、負荷の小さいベアリングを冷却した水流は比較的低温である。
そこで、３個の温度センサ１８それぞれの検出水温が互いに等しくなるように、それぞれの流量制御弁１７を開閉制御すると、３個のベアリングＢｇはほぼ等温になるように冷却される。
このようにして、自動制御装置２０は、各ベアリングの負荷に比例せしめて冷却水量を配分するように、流量制御弁１７に対して指令信号を与える。本発明を実施する場合、上記の「ベアリング負荷に比例せしめる」とは、必ずしも単純な正比例に限らず、他の要素を加味して、例えば１．３乗に比例させるなどすることもできる。すなわち、本発明における「比例」は、正比例に限定されない。
【００３０】
（図１参照）３個のベアリングケース７、８、９のそれぞれについて考察すると、その内周面に嵌合されているベアリングから熱流を受け取り、その外周面に設けられている螺旋溝１１を流れる冷却液に熱流を与えている。従って当然に、該ベアリングケース内には温度勾配が出来る。
このため、単純にベアリングケース相互の外周面温度を揃えるだけでは理想的な熱バランスが得られるとは限らない。従って、本発明を実施する際、自動制御装置２０に与えるプログラムは、諸種の補正式を含んだ複雑なものとなる。本発明において『ベアリングの負荷に比例せしめて冷却液の冷却容量を配分する』（請求項３）とは、こうした補正要因を加味して比例配分することを含んでいる。
【００３１】
図４は、本発明の１実施形態におけるセンタレス研削の作業手順を示す。
（Ｂ）のように、被加工物の「円柱面」に成形溝５ａ，５ｂ，５ｃを削成する前工程として、（Ａ）のように該「円柱面」１ｅを高精度の円柱面に研削仕上げする。
その理由は、本発明におけるがごとくサブミクロンの溝精度を追及するには、該溝の下地である円柱面を高精度に仕上げてからでなければ、超高精度の溝は削成できないからである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の１実施形態における研削砥石軸及び研削砥石、並びにベアリングケースの冷却機構を描いた断面図
【図２】上記実施形態における冷却機構の詳細を示し、（Ａ）は組立て状態の断面図、（Ｂ）は分解斜視図
【図３】本発明の１実施形態における研削砥石軸の冷却機構、及びその制御機構を模式的に描いた系統図
【図４】本発明の１実施形態における研削作業の手順を示し、（Ａ）は前工程として円柱面を研削している状態の模式図、（Ｂ）は後続工程として複数の溝を研削している状態の模式図
【図５】複数の溝を有する被加工物をセンタレス研削する従来例を示し、（Ａ）は被加工物の単品図、（Ｂ）は研削砥石の精密リング突条で被加工物に超精密溝を削成している状態の平面図
【図６】高精度の溝を削成できるように改良された未公知の先願を模式的に描いた平面図
【符号の説明】
【００３３】
１…ワーク
１ａ，１ｂ，１ｃ…超精密溝
１ｄ…フランジ
２…ブレード
３…調整砥石
４…研削砥石
４ａ，４ｂ，４ｃ…精密リング突条
４ｅ…研削砥石軸 
５…ロータリドレッサ 
５ａ，ｂ，ｃ…成形溝 
５ｄ…ドレッサ軸 
６…研削砥石軸 
６ａ…砥石支持部 
６ｂ…プーリ支持部 
６ｃ…スプライン結合部 
７…ベアリングケース・甲 
８…ベアリングケース・乙 
９…ベアリングケース・丙 
１０…カバースリーブ 
１１…螺旋溝 
１２…プーリ
１３…Ｖベルト 
１４…ポンプ 
１５…水槽 
１６…リリーフ弁 
１７…流量制御弁 
１８…温度センサ 
１９…冷却器 
２０…自動制御装置 
【図１】
2007190617.tif 000003
【図２】
2007190617.tif 000004
【図３】
2007190617.tif 000005
【図４】
2007190617.tif 000006
【図５】
2007190617.tif 000007
【図６】
2007190617.tif 000008