球体研磨装置
【課題】球体の加工品質を向上させるとともに、研磨加工効率を高めることができる球体研磨装置を提供する。
【解決手段】軸方向に圧力を加えながら回転盤体３を固定盤体２に対して回転させることにより球体を研磨加工する球体研磨装置１において、加工中の球体５の直径を測定する球径測定器６と、球径測定器６の測定値により球体５を研磨する研磨加工能率を制御するＰＬＣ７と、を備え、球径測定器６は、被測定球体５の姿勢を変更する姿勢変更機構６４を有し、ＰＬＣ７は、加工完了寸法を設定する設定手段７１と、測定値Ｄｍより平均直径を算出する加工能率演算部７２と、設定手段７１により設定された設定値及び平均直径に応じて加工能率の目標値を設定する加工能率演算部７２と、測定値Ｄｍと加工完了寸法とを比較して加工を停止させる加工能率演算部７２と、を有する。
【解決手段】軸方向に圧力を加えながら回転盤体３を固定盤体２に対して回転させることにより球体を研磨加工する球体研磨装置１において、加工中の球体５の直径を測定する球径測定器６と、球径測定器６の測定値により球体５を研磨する研磨加工能率を制御するＰＬＣ７と、を備え、球径測定器６は、被測定球体５の姿勢を変更する姿勢変更機構６４を有し、ＰＬＣ７は、加工完了寸法を設定する設定手段７１と、測定値Ｄｍより平均直径を算出する加工能率演算部７２と、設定手段７１により設定された設定値及び平均直径に応じて加工能率の目標値を設定する加工能率演算部７２と、測定値Ｄｍと加工完了寸法とを比較して加工を停止させる加工能率演算部７２と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工球体を研磨する球体研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば玉軸受等に用いられる鋼球を製造する際に使用される球体研磨装置は、被加工球体を固定盤体と回転盤体（砥石）との間で挟持し、回転盤体を回転させることにより被加工球体を研磨している。この球体研磨装置は、多数の被加工球体を盤間（固定盤体と回転盤体との間）に供給する回転コンベアを備えている。回転コンベアにより搬送された被加工球体は、整列されながら入口シュートから盤間に送りこまれて研磨されるとともに、固定盤体を一周したところで出口シュートから再び回転コンベアに戻される。この動作を繰り返すことにより、被加工球体の表面が真球状に研磨される。
【０００３】
球体研磨装置は、出口シュートから戻る一部（測定ロット）を抜き取った被加工球体の各直径を測定し、研磨開始時は研磨能率を高めて加工効率重視で加工し、測定ロットの平均直径が所定値に達すると研磨能率を下げて加工品質重視で加工し、その後、測定ロットの平均直径が加工目標寸法に一致したときに、この研磨加工を終了する。このように、球体研磨装置は、研磨加工効率を考慮して被加工球体を研磨している。（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−５８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の球体研磨装置は、各球体の直径を一箇所測定したのみであるため、球体での直径不同及び測定ロットの平均直径の相互差が生じ、球体の加工品質を向上させることが課題となっていた。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、球体の加工品質を向上させるとともに、研磨加工効率を高めることができる球体研磨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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、固定盤体と、前記固定盤体に対して軸方向に所定間隔をあけて対向配置された回転盤体とを備え、前記固定盤体と前記回転盤体との間に球体を挟持した状態で、軸方向に圧力を加えながら前記回転盤体を前記固定盤体に対して回転させることにより前記球体を研磨加工する球体研磨装置において、
加工中の前記球体の直径を測定する球径測定部と、
前記球径測定部の測定値により前記球体を研磨する研磨加工能率を制御する制御部と、を備え、
前記球径測定部は、前記被測定球体の姿勢を変更する姿勢変更手段を有し、
前記制御部は、
加工完了寸法を設定する設定手段と、
前記測定値より平均直径を算出する演算部と、
前記加工完了寸法及び前記平均直径に応じて加工能率の目標値を設定する加工能率設定手段と、
前記平均直径と前記加工完了寸法とを比較して加工を停止させる完了判定手段と、を有することである。
【０００８】
請求項１の球体研磨装置によれば、加工中の球体の直径を姿勢変更して複数箇所測定して平均直径を算出し、加工完了寸法、及び平均直径に応じて加工能率の目標値を設定して研磨加工し、平均直径と加工完了寸法とを比較して加工を停止する。これにより、球体の複数箇所を測定した平均直径により加工を停止するので、加工バラツキの影響を低減して加工でき、球体の加工品質を向上させることができ、また、加工完了寸法と平均直径とに応じて加工能率を設定して加工するので 研磨加工効率を高めることができる。
【０００９】
請求項２に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、前記加工能率設定手段は、前記回転盤体の軸方向圧力又は回転速度を変化させることにより前記加工能率を設定することである。
【００１０】
請求項２の球体研磨装置によれば、回転盤体の軸方向圧力又は回転速度を変化させることにより加工能率を設定して加工し、研磨加工効率を高めることができる。
【００１１】
請求項３に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、前記姿勢変更手段は、前記被測定球体を少なくとも一方向に回動させる回動手段を含むことである。
【００１２】
請求項３の球体研磨装置によれば、球形測定部の姿勢変更手段が被測定球体を回動させて複数箇所測定するので、加工バラツキの影響を低減して加工でき、球体の加工品質を向上させることができる。
【００１３】
請求項４に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、前記演算部は、前記測定値より測定ロットの平均直径の相互差を算出し、
前記加工能率設定手段は、前記相互差に応じて前記加工能率の目標値を設定することである。
【００１４】
請求項４の球体研磨装置によれば、被測定球体の測定ロットの平均直径の相互差を算出し、相互差に応じて加工能率を設定及び加工を停止するので、加工ロット内での加工バラツキの影響を低減して加工でき、球体の加工品質を向上させることができる。
【００１５】
請求項５に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、前記演算部は、前記測定値より直径不同を算出し、
前記加工能率設定手段は、前記直径不同に応じて前記加工能率の目標値を設定することである。
【００１６】
請求項５の球体研磨装置によれば、被測定球体の直径不同を算出し、直径不同に応じて加工能率を設定及び加工を停止するので、球体での加工バラツキの影響を低減して加工でき、球体の加工品質を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、球体の加工品質を向上させるとともに、研磨加工効率を高めることができる球体研磨装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の球体研磨装置を示す斜視図である。
【図２】図１の球形測定器の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態の球体研磨装置の制御構成を示すブロック図である。
【図４】図３の測定制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は図３の加工能率演算部による演算処理の加工時間と直径寸法との関係を示す説明図あり、（ｂ）は図３の加工能率演算部による演算処理の加工時間と直径不同との関係を示す説明図あり、（ｃ）は図３の加工能率演算部による演算処理の加工時間と測定ロットの平均直径の相互差との関係を示す説明図ある。
【図６】図３の加工能率演算部の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図３の加工能率演算部の段階１加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図３の加工能率演算部の段階２加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートである。
【図９】図３の加工能率演算部の段階３加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の球体研磨装置の主実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態の球体研磨装置１を示す斜視図である。球体研磨装置１は、プレス加工された被加工球体５を研磨する際に使用されるものである。球体研磨装置１は、固定盤体２と、固定盤体２と同一軸心Ａ１上に対向配置された回転盤体３と、多数の球体５を固定盤体２と回転盤体３との間に供給する回転コンベア４と、加工中の球体５の一部（測定ロット）を抜き取った球体５の各直径を測定する球径測定器６（球径測定部）と、球体５の直径測定値により球体５を研磨する研磨加工能率を制御するプログラマブルコントローラ７（制御部）と、を備えている。
【００２０】
回転コンベア４は、その軸心Ｃ１周りに回転可能に配置された円柱状の内壁部４１と、内壁部４１とともに回転する底板部４２と、底板部４２の外側に配置された外壁部４３とを備えている。内壁部４１及び底板部４２は、図示しない駆動モータを駆動することにより、軸心Ｃ１を中心として矢印Ｃ方向に回転される。これにより、多数の球体５を、回転コンベア４によって同時に搬送することができる。
【００２１】
固定盤体２は、球体５を回転コンベア４から盤間（固定盤体２と回転盤体３との間）に送り込むための入口シュート２３と、球体５を盤間から回転コンベア４へ戻すための出口シュート２４とが、本体の一部を切り欠くことによって形成されている。
【００２２】
回転コンベア４により搬送された球体５は、整列されながら入口シュート２３から盤間に送り込まれて研磨されるとともに、固定盤体２を一周したところで出口シュート２４から再び回転コンベア４に戻される。
【００２３】
回転盤体３は、砥石によって形成されており、回転軸１０に軸心Ａ１周りに回転可能に支持されている。また、回転盤体３は、軸方向にスライド可能に支持されており、図示しない押圧手段により固定盤体２側（矢印Ｂ方向）に押圧可能とされている。これにより、回転盤体３は、球体５を盤間に送り込んだ状態で、押圧手段により固定盤体２側に高圧の押圧力で押し込まれるとともに、図示しない駆動モータにより矢印Ａ方向に所定の回転速度で回転される。
【００２４】
球径測定器６は、プログラマブルコントローラ７（ＰＬＣ）からの指示により出口シュート２４から戻る一部（測定ロット）を抜き取った球体５の各直径を測定し、測定値をＰＬＣ７に出力する。
【００２５】
図２（ａ）は、図１の球形測定器６を正面から見た概略図である。図２（ｂ）は、図１の球形測定器６を上部から見た概略図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照しながら球形測定器６の構成を説明する。
球形測定器６は、球体５を載置するＶ字溝が形成された置き台６１と、球体５の水平方向の一方に当接する測定基準６２と、球体５の水平方向の他方に測定子６３ａが進退して直径を測定する測定器６３と、置き台６１に載置された球体５の姿勢を変更する姿勢変更機構６４（姿勢変更手段）と、を備える。
なお、出口シュート２４から戻る一部（測定ロット）を抜き取った球体５は、図示しない搬入装置により置き台６１に搬入され、図示しない搬出装置により置き台６１から回転コンベアに搬出される。
【００２６】
測定器６３は、直進軸１軸を有し、図１に示すＰＬＣ７からの指示により、水平方向（Ｘ軸）に動作する直進アクチュエーターＬ１の先端に設けられた測定子６３ａが、置き台６１に載置された被計測球体５の水平方向の他方に接触して測定し、測定値をＰＬＣ７に出力する。
【００２７】
姿勢変更機構６４は、直進軸１軸及び回動軸１軸を有するアーム６４ａと、直進軸１軸及び回動軸１軸を有しアーム６４ａの先端に設けられるハンド６４ｂとからなる。
アーム６４ａは、アーム６４ａを上下させるために垂直方向（Ｙ軸）に動作する直進アクチュエーターＬ２と、アーム６４ａを回動（Ｙ１軸）する回動アクチュエーターＲ２（回動手段）とからなる。
ハンド６４ｂは、球体５に向けて進退（Ｚ軸）させるための直進アクチュエーターＬ３と、先端部が合成ゴムからなり球体５を掴持して回動（Ｚ１軸）させるための回動アクチュエーターＲ３（回動手段）とからなる。
【００２８】
姿勢変更機構６４は、図１に示すＰＬＣ７からの指示により、アーム６４ａ及びハンド６４ｂを動作させて球体５の姿勢を変更し、複数箇所の直径測定を可能にする。
【００２９】
ここで、図２（ｂ）は、図２（ａ）のアーム６４ａを正面から見て向こう側に９０度回動させて、上部から見た図である。
【００３０】
図３は、本発明の実施形態の球体研磨装置１の制御構成を示すブロック図である。球体研磨装置１が備えるＰＬＣ７が制御する制御構成について説明する。
加工制御部７６は、図示しない作業者により操作されて加工開始信号７６ａを入力すると、研磨加工を指示する加工中信号７６ｂをオンし、後述する加工能率演算部７２から研磨加工が完了した加工完了判定信号７２ａを入力すると加工中信号７６ｂをオフする。
【００３１】
設定手段７１は、球体５を研磨する目標値の加工完了寸法Ｋｍ及び加工条件Ｋｃを設定し記憶する。
加工完了寸法Ｋｍは、球体５の直径を複数測定し、その平均値である平均直径Ｄｆ±Δｄと、球体５の直径を複数測定し、その最大値と最小値の差である直径不同Ｓｆと、球体研磨装置１内にあって加工中の加工ロットから一部を抜き取った測定ロットの球体５の平均直径の最大値と最小値との差である相互差Ｅｆとからなる。
加工条件Ｋｃは、回転コンベア４の回転速度Ｋｖからなる。
【００３２】
加工能率演算部７２（演算部、加工能率設定手段、完了判定手段）は、加工中信号７６ｂがオンのときに以下の演算処理を実行し、研磨加工が完了すると完了判定信号７２ａを出力する。そして、加工能率演算部７２は、設定手段７１から加工完了寸法Ｋｍ及び加工条件Ｋｃを入力し、また、球径測定器６から球体５の直径測定値Ｄｍを入力し、これらの入力情報に応じて回転盤体３の回転速度及び回転盤体３を固定盤体２側に押し付ける押圧力を演算して、それぞれを回転速度変更手段７３及び押圧力変更手段７４に出力する。加工能率演算部７２の処理手順は、後述する。
【００３３】
回転速度変更手段７３は、入力した回転速度の指示に基づき回転盤体３を回転させるモータＭを駆動する。
【００３４】
押圧力変更手段７４は、入力した押圧力の指示に基づき回転盤体３を固定盤体２側に押し付ける直進型の電動シリンダＥＣを駆動する。
【００３５】
過去データ蓄積手段７９は、加工能率演算部７２の演算結果データを蓄積し、この過去データを加工能率演算部７２が参照して加工精度を高めるとともに、加工能率を高めるように演算される。
【００３６】
測定制御部７５は、加工中信号７６ｂがオンすると、搬入装置８１に球体５の搬入を指示する。この搬入指示により、搬入装置８１は、球体５を図１に示す出口シュート２４から球径測定器６へ搬入して、測定可能な状態となる。
また、測定制御部７５は、球体５の複数箇所の測定が完了したならば、搬出装置８２に球体５の搬出を指示する。この搬出指示により、搬出装置８２は、球体５を球径測定器６から図１に示す回転コンベア４に搬出する。そして、測定制御部７５は、次の球体５を測定するために搬入装置８１に球体５の搬入を指示し、加工中信号７６ｂがオンの間はこれを続ける。
【００３７】
測定制御部７５は、球径測定器６の置き台６１に球体５が載置されたならば、測定器６３に球体５の直径計測を指示する。また、測定制御部７５は、球体５の直径を複数箇所測定するために、姿勢変更機構６４に球体５の所定の姿勢への変更を指示する。測定制御部７５の処理手順は、後述する。
【００３８】
図４は、図３の測定制御部７５の処理手順を示すフローチャートである。ＰＬＣ７は、測定制御部７５の処理を常時実行する。ここで、例えば、球体５の測定箇所数ｎは「４」とし、測定ロット数ｍは「８」とする。
ＰＬＣ７は、測定ロット数ｍに「１」を設定し（ステップＳ１１）、測定箇所数ｎに「１」を設定し（ステップＳ１２）、加工中信号７６ｂがオンか判定し（ステップＳ１３）、加工中信号７６ｂがオンでない場合、ステップＳ１１に移行し（ステップＳ１３：ＮＯ）、加工中信号７６ｂがオンするまで待機する。
【００３９】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ１３において加工中信号７６ｂがオンの場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、搬入装置８１に球体５の搬入を指示し（ステップＳ１４）、測定器６３に球体５の測定箇所ｎ番目の直径計測を指示し（ステップＳ１５）、測定箇所数ｎが「４」であるか判定し（ステップＳ１６）、測定箇所数ｎが「４」の場合、ステップＳ１９に移行し（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１６において測定箇所数ｎが「４」でない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、ｎを＋１し（ステップＳ１７）、姿勢変更機構６４に球体５を測定箇所ｎ番目に対応した姿勢への変更を指示し（ステップＳ１８）、ステップＳ１３に移行する。
【００４０】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ１６において測定箇所数ｎが「４」の場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、搬出装置８２に球体５の搬出を指示し（ステップＳ１９）、測定ロット数ｍが「８」であるか判定し（ステップＳ２０）、測定ロット数ｍが「８」の場合、ステップＳ１１に移行する（ステップＳ２０：ＹＥＳ）。
【００４１】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ２０において測定ロット数ｍが「８」でない場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ｍを＋１し（ステップＳ２１）、ステップＳ１２に移行する。
【００４２】
これにより、ＰＬＣ７は、加工中信号７６ｂがオンの間、球体５の直径測定を制御する。
【００４３】
次に、加工能率演算部７２の演算処理について図５、図６、図７、図８、及び図９を参照しながら説明する。図５（ａ）は図３の加工能率演算部７２による演算処理の加工時間と直径寸法との関係を示す説明図あり、図５（ｂ）は図３の加工能率演算部７２による演算処理の加工時間と直径不同との関係を示す説明図あり、図５（ｃ）は図３の加工能率演算部７２による演算処理の加工時間と測定ロットの平均直径の相互差との関係を示す説明図あり、図６は、図３の加工能率演算部７２の処理手順を示すフローチャートであり、図７は図３の加工能率演算部７２の段階１加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートであり、図８は図３の加工能率演算部７２の段階２加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートであり、図９は図３の加工能率演算部７２の段階３加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートである。
【００４４】
加工能率演算部７２の演算処理は、研磨加工の開始から終了までは他段階に区分される。本実施例では図５に示すように３段階に区分され、各段階の演算処理が図６に示すように順次実行される。ＰＬＣ７は、図６に示す加工能率演算部７２の処理を常時実行する。具体的には、ＰＬＣ７は、加工中信号７６ｂがオンか判定し（ステップＳ３）、加工中信号７６ｂがオンでない場合ステップＳ３を再度処理し（ステップＳ３：ＮＯ）、加工中信号７６ｂがオンするまで待機する。
【００４５】
一方、ステップＳ３において加工中信号７６ｂがオンの場合（図５に示す時刻Ｔ０）、ＰＬＣ７は、ステップＳ４に移行し（ステップＳ３：ＹＥＳ）、段階１の初期加工の加工能率演算処理を実行し（ステップＳ４）、段階２の粗加工の加工能率演算処理を実行し（ステップＳ５）、段階３の仕上げ加工の加工能率演算処理を実行し（ステップＳ６）、ステップＳ３に移行する。これにより、加工ロットの研磨加工が完了し、加工中信号７６ｂがオンするまで待機する。
【００４６】
続いて、図７に示す段階１加工の可能能率演算処理手順について説明する。球体研磨装置１は、段階１の初期加工では、前工程における仕上がり寸法のばらつきをなくすための研磨加工が行われる。ＰＬＣ７は、設定された回転コンベア４の回転速度Ｋｖに応じて回転盤体３の回転速度Ｖを演算して出力し（ステップＳ４１）、球体５が回転コンベア４から盤間に送り込まれる数量と、盤間から回転コンベア４に戻される数量とを一致させる。
【００４７】
そして、ＰＬＣ７は、入力する球体５の直径測定値Ｄｍから、現在の平均直径Ｄｎｏｗ、直径不同Ｓｎｏｗ、及び相互差Ｅｎｏｗを算出し（ステップＳ４２）、加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄと現在の平均直径Ｄｎｏｗとの差に応じて押圧力Ｐを演算して出力し（ステップＳ４３）、現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径の下限値Ｄｆ−Δｄ未満か判定し（ステップＳ４４）、現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径の下限値Ｄｆ−Δｄ未満の場合、ステップＳ４５に移行し（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、研磨加工しようとするが現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄを下回っているので所定の異常処理を行い（ステップＳ４５）、段階１加工の加工能率演算処理を終了する。
【００４８】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ４４において現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径の下限値Ｄｆ−Δｄ未満でない場合ステップＳ４６に移行し（ステップＳ４４：ＮＯ）、現在の直径不同Ｓｎｏｗがばらつき低減目標の直径不同Ｓ１以下であるか判定し（ステップＳ４６）、現在の直径不同Ｓｎｏｗが直径不同Ｓ１以下でない場合、ステップＳ４２に移行し（ステップＳ４６：ＮＯ）、段階１加工の加工能率演算処理を継続する。
【００４９】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ４６において現在の直径不同Ｓｎｏｗが直径不同Ｓ１以下の場合（図５に示すポイントＰＴ１）、ステップＳ４７に移行し（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、現在の相互差Ｅｎｏｗがばらつき低減目標の相互差Ｅ１以下であるか判定し（ステップＳ４７）、現在の相互差Ｅｎｏｗが相互差Ｅ１以下でない場合、ステップＳ４２に移行し（ステップＳ４７：ＮＯ）、段階１加工の加工能率演算処理を継続する。
【００５０】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ４７において現在の相互差Ｅｎｏｗが相互差Ｅ１以下の場合（図５に示すポイントＰＴ１ａ及び時刻Ｔ１）、段階１加工の可能能率演算処理を終了する（ステップＳ４７：ＹＥＳ）。
【００５１】
これにより、球体研磨装置１は、前工程における仕上がり寸法のばらつきをなくす（即ち、直径不同および相互差が大きく低減、例えば、半減）ための研磨加工が行われる。
【００５２】
ここで、ステップＳ４２の処理が本発明の演算部が実行する処理に、ステップＳ４３，Ｓ４６，Ｓ４７の処理が本発明の加工能率設定手段が実行する処理に、それぞれ相当する。
【００５３】
続いて、図８に示す段階２加工の可能能率演算処理手順について説明する。段階２の粗加工では、加工能率重視での研磨加工が行われる。ＰＬＣ７は、設定された回転コンベア４の回転速度Ｋｖに応じて回転盤体３の回転速度Ｖを演算して出力し（ステップＳ５１）、球体５が回転コンベア４から盤間に送り込まれる数量と、盤間から回転コンベア４に戻される数量とを一致させる。
【００５４】
そして、ＰＬＣ７は、入力する球体５の直径測定値Ｄｍから、現在の平均直径Ｄｎｏｗ、直径不同Ｓｎｏｗ、及び相互差Ｅｎｏｗを算出し（ステップＳ５２）、加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄと現在の平均直径Ｄｎｏｗとの差に応じて押圧力Ｐを演算（押圧力Ｐを高くして加工能率を上げる）して出力し（ステップＳ５３）、現在の平均直径Ｄｎｏｗが平均直径Ｄ１（段階３加工の精度重視の仕上げ加工に移行する寸法）以下か判定し（ステップＳ５４）、現在の平均直径Ｄｎｏｗがの平均直径Ｄ１以下でない場合、ステップＳ５２に移行し（ステップＳ５４：ＮＯ）、段階２加工の加工能率演算処理を継続する。
【００５５】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ５４において現在の平均直径Ｄｎｏｗが平均直径Ｄ１以下の場合（図５に示すポイントＰＴ２及び時刻Ｔ２）、段階２加工の可能能率演算処理を終了する（ステップＳ５４：ＹＥＳ）。
ここで、平均直径Ｄ１は、過去データ蓄積手段７９に記憶されている過去データを参照して、現在の直径寸法Ｄｎｏｗから加工完了寸法がその目標値Ｄｆ±Δｄ，Ｓｆ，Ｅｆに到達するに十分な取代を残したものとする。
【００５６】
これにより、球体研磨装置１は、加工能率重視での研磨加工が行われる。
【００５７】
ここで、ステップＳ５２の処理が本発明の演算部が実行する処理に、ステップＳ５３，Ｓ５４の処理が本発明の加工能率設定手段が実行する処理に、それぞれ相当する。
【００５８】
続いて、図９に示す段階３加工の可能能率演算処理手順について説明する。段階３の仕上げ加工では、精度重視の研磨加工が行われる。ＰＬＣ７は、設定された回転コンベア４の回転速度Ｋｖに応じて回転盤体３の回転速度Ｖを演算して出力し（ステップＳ６１）、球体５が回転コンベア４から盤間に送り込まれる数量と、盤間から回転コンベア４に戻される数量とを一致させる。
【００５９】
そして、ＰＬＣ７は、入力する球体５の直径測定値Ｄｍから、現在の平均直径Ｄｎｏｗ、直径不同Ｓｎｏｗ、及び相互差Ｅｎｏｗを算出し（ステップＳ６２）、加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄと現在の平均直径Ｄｎｏｗとの差に応じて押圧力Ｐを演算（押圧力Ｐを低くして精度重視とする）して出力し（ステップＳ６３）、現在の平均直径Ｄｎｏｗと加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄとを比較し（ステップＳ６４）、現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径Ｄｆ＋Δｄを超える場合、ステップＳ６２に移行し（ステップＳ６４：Ｓ６４ａ）、段階３加工の加工能率演算処理を継続する。
【００６０】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ６４において現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径Ｄｆ−Δｄ未満の場合、ステップＳ６８に移行し（ステップＳ６４：Ｓ６４ｂ）、現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄを下回っているので所定の異常処理を行い（ステップＳ６８）、段階３加工の加工能率演算処理を終了する。
【００６１】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ６４において現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄの範囲内にある場合（図５に示すポイントＰＴ３）、ステップＳ６５に移行し（ステップＳ６４：Ｓ６４ｃ）、現在の直径不同Ｓｎｏｗが加工完了寸法の直径不同Ｓｆ以下であるか判定し（ステップＳ６５）、現在の直径不同Ｓｎｏｗが加工完了寸法の直径不同Ｓｆ以下でない場合、ステップＳ６２に移行し（ステップＳ６５：ＮＯ）、段階３加工の加工能率演算処理を継続する。
【００６２】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ６５において現在の直径不同Ｓｎｏｗが加工完了寸法の直径不同Ｓｆ以下の場合、（図５に示すポイントＰＴ３ａ）、ステップＳ６６に移行し（ステップＳ６５：ＹＥＳ）、現在の相互差Ｅｎｏｗが加工完了寸法の相互差Ｅｆ以下であるか判定し（ステップＳ６６）、現在の相互差Ｅｎｏｗが加工完了寸法の相互差Ｅｆ以下でない場合、ステップＳ６２に移行し（ステップＳ６６：ＮＯ）、段階３加工の加工能率演算処理を継続する。
【００６３】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ６６において現在の相互差Ｅｎｏｗが加工完了寸法の相互差Ｅｆ以下の場合（図５に示すポイントＰＴ３ｂ）、ステップＳ６７に移行し（ステップＳ６６：ＹＥＳ）、加工停止信号７２ａを出力し（ステップＳ６７）、段階３加工の可能能率演算処理を終了する（図５に示す時刻Ｔｆ）。
【００６４】
これにより、球体研磨装置１は、精度重視での研磨加工が行われ、その加工を終了する。
【００６５】
ここで、ステップＳ６２の処理が本発明の演算部が実行する処理に、ステップＳ６３の処理が本発明の加工能率設定手段が実行する処理に、ステップＳ６４〜Ｓ６７の処理が本発明の完了判定手段が実行する処理に、それぞれ相当する。
【００６６】
以上のように、本実施の形態に係る球体研磨装置１によれば、加工中の加工ロットから一部を抜き取った測定ロットの球体５の直径を姿勢変更して複数箇所測定することにより、平均直径、直径不同、及び相互差を演算し、これらの演算結果とこれらに対応した加工完了寸法とを比較して、比較結果に応じて加工能率の目標値を設定して研磨加工する。本実施形態に係る球体研磨装置１によれば、加工開始からの段階１加工は前工程における仕上がり寸法のばらつきをなくすための研磨加工が行われ、続く段階２加工は加工能率重視での研磨加工が行われ、続く段階３加工は精度重視での研磨加工が行われ、そして、加工を停止するので、加工バラツキの影響を低減して加工でき、球体の加工品質を向上させるとともに研磨加工効率を高めることができる球体研磨装置を提供することができる。
【００６７】
なお、上記実施形態では、段階１加工として前工程における仕上がり寸法のばらつきをなくすための研磨加工を行うとしたが、しかし、これに限らず、前工程における仕上がり寸法のばらつきが小さい場合、段階１加工を省略した構成にも適用可能である。
【００６８】
また、上記実施形態では、球体５の測定箇所数ｎは「４」とし、測定ロット数ｍは「８」としたが、しかし、これに限らず、これらの設定値は経験値（過去データ）から適宜決定してもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、姿勢変更手段は、直進軸１軸及び回動軸１軸を有するアーム６４ａと、直進軸１軸及び回動軸１軸を有しアーム６４ａの先端に設けられるハンド６４ｂとからなる姿勢変更機構６４としたが、しかし、これに限らず、例えばロボットやマニピュレータなどにより球体５を姿勢変更する構成にも適用可能である。
【００７０】
また、上記実施形態では、回転盤体３を固定盤体２側に押し付ける押圧力を発生させる手段は、直進型の電動シリンダＥＣとしたが、しかし、これに限らず、例えば油圧シリンダなどの高圧の押圧力を発生させる構成にも適用可能である。
【００７１】
また、上記実施形態では、段階２加工から段階３加工に移行する判定手段は、現在の平均直径Ｄｎｏｗとしたが、しかし、これに限らず、例えば、現在の平均直径Ｄｎｏｗ＋現在の直径不同Ｓｎｏｗ、現在の平均直径Ｄｎｏｗ＋現在の相互差Ｅｎｏｗ、又は、現在の平均直径Ｄｎｏｗ＋現在の直径不同Ｓｎｏｗ＋現在の相互差Ｅｎｏｗにより判定する構成にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１：球体研磨装置、 ２：固定盤体、 ３：回転盤体、 ４：回転コンベア、 ５：球体、 ６：球径測定器（球径測定部）、 ７：プログラマブルコントローラ（制御部）、 ２３：入口シュート、 ２４：出口シュート、 ６１：置き台、 ６２：測定基準、 ６３：測定器、 ６３ａ：測定子、 ６４：姿勢変更機構（姿勢変更手段）、 ６４ａ：アーム、 ６４ｂ：ハンド、 ７１：設定手段、 ７２：加工能率演算部（演算部、加工能率設定手段、完了判定手段）、 ７２ａ：加工完了判定信号、 ７３：回転速度変更手段、 ７４：押圧力変更手段、 ７５：測定制御部、 ７６：加工制御部、 ７６ａ：加工開始信号、 ７６ｂ：加工中信号、 ７９：過去データ蓄積手段、 Ａ：回転盤体の回転方向、 Ａ１：回転盤体の回転軸心、 Ｂ：回転盤体の押圧方向、 Ｃ：回転コンベアの回転方向、 Ｃ１：回転コンベアの回転軸心、 Ｄ１，Ｄｆ，Ｄｎｏｗ：平均直径、 Ｄｍ：測定値、 ＥＣ：直進型の電動シリンダ、 Ｅ１，Ｅ２，Ｅｆ，Ｅｎｏｗ：ロットの平均直径の相互差、 Ｋｃ：加工条件、 Ｋｍ：加工寸法、 Ｋｖ：回転コンベアの回転速度、 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３：直進アクチュエーター、 Ｍ：モータ、 Ｒ２，Ｒ３：回動アクチュエーター（回動手段）、 Ｓ１，Ｓ２，Ｓｆ，Ｓｎｏｗ：直径不同
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工球体を研磨する球体研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば玉軸受等に用いられる鋼球を製造する際に使用される球体研磨装置は、被加工球体を固定盤体と回転盤体（砥石）との間で挟持し、回転盤体を回転させることにより被加工球体を研磨している。この球体研磨装置は、多数の被加工球体を盤間（固定盤体と回転盤体との間）に供給する回転コンベアを備えている。回転コンベアにより搬送された被加工球体は、整列されながら入口シュートから盤間に送りこまれて研磨されるとともに、固定盤体を一周したところで出口シュートから再び回転コンベアに戻される。この動作を繰り返すことにより、被加工球体の表面が真球状に研磨される。
【０００３】
球体研磨装置は、出口シュートから戻る一部（測定ロット）を抜き取った被加工球体の各直径を測定し、研磨開始時は研磨能率を高めて加工効率重視で加工し、測定ロットの平均直径が所定値に達すると研磨能率を下げて加工品質重視で加工し、その後、測定ロットの平均直径が加工目標寸法に一致したときに、この研磨加工を終了する。このように、球体研磨装置は、研磨加工効率を考慮して被加工球体を研磨している。（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−５８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の球体研磨装置は、各球体の直径を一箇所測定したのみであるため、球体での直径不同及び測定ロットの平均直径の相互差が生じ、球体の加工品質を向上させることが課題となっていた。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、球体の加工品質を向上させるとともに、研磨加工効率を高めることができる球体研磨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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、固定盤体と、前記固定盤体に対して軸方向に所定間隔をあけて対向配置された回転盤体とを備え、前記固定盤体と前記回転盤体との間に球体を挟持した状態で、軸方向に圧力を加えながら前記回転盤体を前記固定盤体に対して回転させることにより前記球体を研磨加工する球体研磨装置において、
加工中の前記球体の直径を測定する球径測定部と、
前記球径測定部の測定値により前記球体を研磨する研磨加工能率を制御する制御部と、を備え、
前記球径測定部は、前記被測定球体の姿勢を変更する姿勢変更手段を有し、
前記制御部は、
加工完了寸法を設定する設定手段と、
前記測定値より平均直径を算出する演算部と、
前記加工完了寸法及び前記平均直径に応じて加工能率の目標値を設定する加工能率設定手段と、
前記平均直径と前記加工完了寸法とを比較して加工を停止させる完了判定手段と、を有することである。
【０００８】
請求項１の球体研磨装置によれば、加工中の球体の直径を姿勢変更して複数箇所測定して平均直径を算出し、加工完了寸法、及び平均直径に応じて加工能率の目標値を設定して研磨加工し、平均直径と加工完了寸法とを比較して加工を停止する。これにより、球体の複数箇所を測定した平均直径により加工を停止するので、加工バラツキの影響を低減して加工でき、球体の加工品質を向上させることができ、また、加工完了寸法と平均直径とに応じて加工能率を設定して加工するので 研磨加工効率を高めることができる。
【０００９】
請求項２に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、前記加工能率設定手段は、前記回転盤体の軸方向圧力又は回転速度を変化させることにより前記加工能率を設定することである。
【００１０】
請求項２の球体研磨装置によれば、回転盤体の軸方向圧力又は回転速度を変化させることにより加工能率を設定して加工し、研磨加工効率を高めることができる。
【００１１】
請求項３に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、前記姿勢変更手段は、前記被測定球体を少なくとも一方向に回動させる回動手段を含むことである。
【００１２】
請求項３の球体研磨装置によれば、球形測定部の姿勢変更手段が被測定球体を回動させて複数箇所測定するので、加工バラツキの影響を低減して加工でき、球体の加工品質を向上させることができる。
【００１３】
請求項４に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、前記演算部は、前記測定値より測定ロットの平均直径の相互差を算出し、
前記加工能率設定手段は、前記相互差に応じて前記加工能率の目標値を設定することである。
【００１４】
請求項４の球体研磨装置によれば、被測定球体の測定ロットの平均直径の相互差を算出し、相互差に応じて加工能率を設定及び加工を停止するので、加工ロット内での加工バラツキの影響を低減して加工でき、球体の加工品質を向上させることができる。
【００１５】
請求項５に係る球体研磨装置の構成上の特徴は、前記演算部は、前記測定値より直径不同を算出し、
前記加工能率設定手段は、前記直径不同に応じて前記加工能率の目標値を設定することである。
【００１６】
請求項５の球体研磨装置によれば、被測定球体の直径不同を算出し、直径不同に応じて加工能率を設定及び加工を停止するので、球体での加工バラツキの影響を低減して加工でき、球体の加工品質を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、球体の加工品質を向上させるとともに、研磨加工効率を高めることができる球体研磨装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の球体研磨装置を示す斜視図である。
【図２】図１の球形測定器の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態の球体研磨装置の制御構成を示すブロック図である。
【図４】図３の測定制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は図３の加工能率演算部による演算処理の加工時間と直径寸法との関係を示す説明図あり、（ｂ）は図３の加工能率演算部による演算処理の加工時間と直径不同との関係を示す説明図あり、（ｃ）は図３の加工能率演算部による演算処理の加工時間と測定ロットの平均直径の相互差との関係を示す説明図ある。
【図６】図３の加工能率演算部の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図３の加工能率演算部の段階１加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図３の加工能率演算部の段階２加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートである。
【図９】図３の加工能率演算部の段階３加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の球体研磨装置の主実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態の球体研磨装置１を示す斜視図である。球体研磨装置１は、プレス加工された被加工球体５を研磨する際に使用されるものである。球体研磨装置１は、固定盤体２と、固定盤体２と同一軸心Ａ１上に対向配置された回転盤体３と、多数の球体５を固定盤体２と回転盤体３との間に供給する回転コンベア４と、加工中の球体５の一部（測定ロット）を抜き取った球体５の各直径を測定する球径測定器６（球径測定部）と、球体５の直径測定値により球体５を研磨する研磨加工能率を制御するプログラマブルコントローラ７（制御部）と、を備えている。
【００２０】
回転コンベア４は、その軸心Ｃ１周りに回転可能に配置された円柱状の内壁部４１と、内壁部４１とともに回転する底板部４２と、底板部４２の外側に配置された外壁部４３とを備えている。内壁部４１及び底板部４２は、図示しない駆動モータを駆動することにより、軸心Ｃ１を中心として矢印Ｃ方向に回転される。これにより、多数の球体５を、回転コンベア４によって同時に搬送することができる。
【００２１】
固定盤体２は、球体５を回転コンベア４から盤間（固定盤体２と回転盤体３との間）に送り込むための入口シュート２３と、球体５を盤間から回転コンベア４へ戻すための出口シュート２４とが、本体の一部を切り欠くことによって形成されている。
【００２２】
回転コンベア４により搬送された球体５は、整列されながら入口シュート２３から盤間に送り込まれて研磨されるとともに、固定盤体２を一周したところで出口シュート２４から再び回転コンベア４に戻される。
【００２３】
回転盤体３は、砥石によって形成されており、回転軸１０に軸心Ａ１周りに回転可能に支持されている。また、回転盤体３は、軸方向にスライド可能に支持されており、図示しない押圧手段により固定盤体２側（矢印Ｂ方向）に押圧可能とされている。これにより、回転盤体３は、球体５を盤間に送り込んだ状態で、押圧手段により固定盤体２側に高圧の押圧力で押し込まれるとともに、図示しない駆動モータにより矢印Ａ方向に所定の回転速度で回転される。
【００２４】
球径測定器６は、プログラマブルコントローラ７（ＰＬＣ）からの指示により出口シュート２４から戻る一部（測定ロット）を抜き取った球体５の各直径を測定し、測定値をＰＬＣ７に出力する。
【００２５】
図２（ａ）は、図１の球形測定器６を正面から見た概略図である。図２（ｂ）は、図１の球形測定器６を上部から見た概略図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照しながら球形測定器６の構成を説明する。
球形測定器６は、球体５を載置するＶ字溝が形成された置き台６１と、球体５の水平方向の一方に当接する測定基準６２と、球体５の水平方向の他方に測定子６３ａが進退して直径を測定する測定器６３と、置き台６１に載置された球体５の姿勢を変更する姿勢変更機構６４（姿勢変更手段）と、を備える。
なお、出口シュート２４から戻る一部（測定ロット）を抜き取った球体５は、図示しない搬入装置により置き台６１に搬入され、図示しない搬出装置により置き台６１から回転コンベアに搬出される。
【００２６】
測定器６３は、直進軸１軸を有し、図１に示すＰＬＣ７からの指示により、水平方向（Ｘ軸）に動作する直進アクチュエーターＬ１の先端に設けられた測定子６３ａが、置き台６１に載置された被計測球体５の水平方向の他方に接触して測定し、測定値をＰＬＣ７に出力する。
【００２７】
姿勢変更機構６４は、直進軸１軸及び回動軸１軸を有するアーム６４ａと、直進軸１軸及び回動軸１軸を有しアーム６４ａの先端に設けられるハンド６４ｂとからなる。
アーム６４ａは、アーム６４ａを上下させるために垂直方向（Ｙ軸）に動作する直進アクチュエーターＬ２と、アーム６４ａを回動（Ｙ１軸）する回動アクチュエーターＲ２（回動手段）とからなる。
ハンド６４ｂは、球体５に向けて進退（Ｚ軸）させるための直進アクチュエーターＬ３と、先端部が合成ゴムからなり球体５を掴持して回動（Ｚ１軸）させるための回動アクチュエーターＲ３（回動手段）とからなる。
【００２８】
姿勢変更機構６４は、図１に示すＰＬＣ７からの指示により、アーム６４ａ及びハンド６４ｂを動作させて球体５の姿勢を変更し、複数箇所の直径測定を可能にする。
【００２９】
ここで、図２（ｂ）は、図２（ａ）のアーム６４ａを正面から見て向こう側に９０度回動させて、上部から見た図である。
【００３０】
図３は、本発明の実施形態の球体研磨装置１の制御構成を示すブロック図である。球体研磨装置１が備えるＰＬＣ７が制御する制御構成について説明する。
加工制御部７６は、図示しない作業者により操作されて加工開始信号７６ａを入力すると、研磨加工を指示する加工中信号７６ｂをオンし、後述する加工能率演算部７２から研磨加工が完了した加工完了判定信号７２ａを入力すると加工中信号７６ｂをオフする。
【００３１】
設定手段７１は、球体５を研磨する目標値の加工完了寸法Ｋｍ及び加工条件Ｋｃを設定し記憶する。
加工完了寸法Ｋｍは、球体５の直径を複数測定し、その平均値である平均直径Ｄｆ±Δｄと、球体５の直径を複数測定し、その最大値と最小値の差である直径不同Ｓｆと、球体研磨装置１内にあって加工中の加工ロットから一部を抜き取った測定ロットの球体５の平均直径の最大値と最小値との差である相互差Ｅｆとからなる。
加工条件Ｋｃは、回転コンベア４の回転速度Ｋｖからなる。
【００３２】
加工能率演算部７２（演算部、加工能率設定手段、完了判定手段）は、加工中信号７６ｂがオンのときに以下の演算処理を実行し、研磨加工が完了すると完了判定信号７２ａを出力する。そして、加工能率演算部７２は、設定手段７１から加工完了寸法Ｋｍ及び加工条件Ｋｃを入力し、また、球径測定器６から球体５の直径測定値Ｄｍを入力し、これらの入力情報に応じて回転盤体３の回転速度及び回転盤体３を固定盤体２側に押し付ける押圧力を演算して、それぞれを回転速度変更手段７３及び押圧力変更手段７４に出力する。加工能率演算部７２の処理手順は、後述する。
【００３３】
回転速度変更手段７３は、入力した回転速度の指示に基づき回転盤体３を回転させるモータＭを駆動する。
【００３４】
押圧力変更手段７４は、入力した押圧力の指示に基づき回転盤体３を固定盤体２側に押し付ける直進型の電動シリンダＥＣを駆動する。
【００３５】
過去データ蓄積手段７９は、加工能率演算部７２の演算結果データを蓄積し、この過去データを加工能率演算部７２が参照して加工精度を高めるとともに、加工能率を高めるように演算される。
【００３６】
測定制御部７５は、加工中信号７６ｂがオンすると、搬入装置８１に球体５の搬入を指示する。この搬入指示により、搬入装置８１は、球体５を図１に示す出口シュート２４から球径測定器６へ搬入して、測定可能な状態となる。
また、測定制御部７５は、球体５の複数箇所の測定が完了したならば、搬出装置８２に球体５の搬出を指示する。この搬出指示により、搬出装置８２は、球体５を球径測定器６から図１に示す回転コンベア４に搬出する。そして、測定制御部７５は、次の球体５を測定するために搬入装置８１に球体５の搬入を指示し、加工中信号７６ｂがオンの間はこれを続ける。
【００３７】
測定制御部７５は、球径測定器６の置き台６１に球体５が載置されたならば、測定器６３に球体５の直径計測を指示する。また、測定制御部７５は、球体５の直径を複数箇所測定するために、姿勢変更機構６４に球体５の所定の姿勢への変更を指示する。測定制御部７５の処理手順は、後述する。
【００３８】
図４は、図３の測定制御部７５の処理手順を示すフローチャートである。ＰＬＣ７は、測定制御部７５の処理を常時実行する。ここで、例えば、球体５の測定箇所数ｎは「４」とし、測定ロット数ｍは「８」とする。
ＰＬＣ７は、測定ロット数ｍに「１」を設定し（ステップＳ１１）、測定箇所数ｎに「１」を設定し（ステップＳ１２）、加工中信号７６ｂがオンか判定し（ステップＳ１３）、加工中信号７６ｂがオンでない場合、ステップＳ１１に移行し（ステップＳ１３：ＮＯ）、加工中信号７６ｂがオンするまで待機する。
【００３９】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ１３において加工中信号７６ｂがオンの場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、搬入装置８１に球体５の搬入を指示し（ステップＳ１４）、測定器６３に球体５の測定箇所ｎ番目の直径計測を指示し（ステップＳ１５）、測定箇所数ｎが「４」であるか判定し（ステップＳ１６）、測定箇所数ｎが「４」の場合、ステップＳ１９に移行し（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１６において測定箇所数ｎが「４」でない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、ｎを＋１し（ステップＳ１７）、姿勢変更機構６４に球体５を測定箇所ｎ番目に対応した姿勢への変更を指示し（ステップＳ１８）、ステップＳ１３に移行する。
【００４０】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ１６において測定箇所数ｎが「４」の場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、搬出装置８２に球体５の搬出を指示し（ステップＳ１９）、測定ロット数ｍが「８」であるか判定し（ステップＳ２０）、測定ロット数ｍが「８」の場合、ステップＳ１１に移行する（ステップＳ２０：ＹＥＳ）。
【００４１】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ２０において測定ロット数ｍが「８」でない場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ｍを＋１し（ステップＳ２１）、ステップＳ１２に移行する。
【００４２】
これにより、ＰＬＣ７は、加工中信号７６ｂがオンの間、球体５の直径測定を制御する。
【００４３】
次に、加工能率演算部７２の演算処理について図５、図６、図７、図８、及び図９を参照しながら説明する。図５（ａ）は図３の加工能率演算部７２による演算処理の加工時間と直径寸法との関係を示す説明図あり、図５（ｂ）は図３の加工能率演算部７２による演算処理の加工時間と直径不同との関係を示す説明図あり、図５（ｃ）は図３の加工能率演算部７２による演算処理の加工時間と測定ロットの平均直径の相互差との関係を示す説明図あり、図６は、図３の加工能率演算部７２の処理手順を示すフローチャートであり、図７は図３の加工能率演算部７２の段階１加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートであり、図８は図３の加工能率演算部７２の段階２加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートであり、図９は図３の加工能率演算部７２の段階３加工の加工能率演算処理手順を示すフローチャートである。
【００４４】
加工能率演算部７２の演算処理は、研磨加工の開始から終了までは他段階に区分される。本実施例では図５に示すように３段階に区分され、各段階の演算処理が図６に示すように順次実行される。ＰＬＣ７は、図６に示す加工能率演算部７２の処理を常時実行する。具体的には、ＰＬＣ７は、加工中信号７６ｂがオンか判定し（ステップＳ３）、加工中信号７６ｂがオンでない場合ステップＳ３を再度処理し（ステップＳ３：ＮＯ）、加工中信号７６ｂがオンするまで待機する。
【００４５】
一方、ステップＳ３において加工中信号７６ｂがオンの場合（図５に示す時刻Ｔ０）、ＰＬＣ７は、ステップＳ４に移行し（ステップＳ３：ＹＥＳ）、段階１の初期加工の加工能率演算処理を実行し（ステップＳ４）、段階２の粗加工の加工能率演算処理を実行し（ステップＳ５）、段階３の仕上げ加工の加工能率演算処理を実行し（ステップＳ６）、ステップＳ３に移行する。これにより、加工ロットの研磨加工が完了し、加工中信号７６ｂがオンするまで待機する。
【００４６】
続いて、図７に示す段階１加工の可能能率演算処理手順について説明する。球体研磨装置１は、段階１の初期加工では、前工程における仕上がり寸法のばらつきをなくすための研磨加工が行われる。ＰＬＣ７は、設定された回転コンベア４の回転速度Ｋｖに応じて回転盤体３の回転速度Ｖを演算して出力し（ステップＳ４１）、球体５が回転コンベア４から盤間に送り込まれる数量と、盤間から回転コンベア４に戻される数量とを一致させる。
【００４７】
そして、ＰＬＣ７は、入力する球体５の直径測定値Ｄｍから、現在の平均直径Ｄｎｏｗ、直径不同Ｓｎｏｗ、及び相互差Ｅｎｏｗを算出し（ステップＳ４２）、加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄと現在の平均直径Ｄｎｏｗとの差に応じて押圧力Ｐを演算して出力し（ステップＳ４３）、現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径の下限値Ｄｆ−Δｄ未満か判定し（ステップＳ４４）、現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径の下限値Ｄｆ−Δｄ未満の場合、ステップＳ４５に移行し（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、研磨加工しようとするが現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄを下回っているので所定の異常処理を行い（ステップＳ４５）、段階１加工の加工能率演算処理を終了する。
【００４８】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ４４において現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径の下限値Ｄｆ−Δｄ未満でない場合ステップＳ４６に移行し（ステップＳ４４：ＮＯ）、現在の直径不同Ｓｎｏｗがばらつき低減目標の直径不同Ｓ１以下であるか判定し（ステップＳ４６）、現在の直径不同Ｓｎｏｗが直径不同Ｓ１以下でない場合、ステップＳ４２に移行し（ステップＳ４６：ＮＯ）、段階１加工の加工能率演算処理を継続する。
【００４９】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ４６において現在の直径不同Ｓｎｏｗが直径不同Ｓ１以下の場合（図５に示すポイントＰＴ１）、ステップＳ４７に移行し（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、現在の相互差Ｅｎｏｗがばらつき低減目標の相互差Ｅ１以下であるか判定し（ステップＳ４７）、現在の相互差Ｅｎｏｗが相互差Ｅ１以下でない場合、ステップＳ４２に移行し（ステップＳ４７：ＮＯ）、段階１加工の加工能率演算処理を継続する。
【００５０】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ４７において現在の相互差Ｅｎｏｗが相互差Ｅ１以下の場合（図５に示すポイントＰＴ１ａ及び時刻Ｔ１）、段階１加工の可能能率演算処理を終了する（ステップＳ４７：ＹＥＳ）。
【００５１】
これにより、球体研磨装置１は、前工程における仕上がり寸法のばらつきをなくす（即ち、直径不同および相互差が大きく低減、例えば、半減）ための研磨加工が行われる。
【００５２】
ここで、ステップＳ４２の処理が本発明の演算部が実行する処理に、ステップＳ４３，Ｓ４６，Ｓ４７の処理が本発明の加工能率設定手段が実行する処理に、それぞれ相当する。
【００５３】
続いて、図８に示す段階２加工の可能能率演算処理手順について説明する。段階２の粗加工では、加工能率重視での研磨加工が行われる。ＰＬＣ７は、設定された回転コンベア４の回転速度Ｋｖに応じて回転盤体３の回転速度Ｖを演算して出力し（ステップＳ５１）、球体５が回転コンベア４から盤間に送り込まれる数量と、盤間から回転コンベア４に戻される数量とを一致させる。
【００５４】
そして、ＰＬＣ７は、入力する球体５の直径測定値Ｄｍから、現在の平均直径Ｄｎｏｗ、直径不同Ｓｎｏｗ、及び相互差Ｅｎｏｗを算出し（ステップＳ５２）、加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄと現在の平均直径Ｄｎｏｗとの差に応じて押圧力Ｐを演算（押圧力Ｐを高くして加工能率を上げる）して出力し（ステップＳ５３）、現在の平均直径Ｄｎｏｗが平均直径Ｄ１（段階３加工の精度重視の仕上げ加工に移行する寸法）以下か判定し（ステップＳ５４）、現在の平均直径Ｄｎｏｗがの平均直径Ｄ１以下でない場合、ステップＳ５２に移行し（ステップＳ５４：ＮＯ）、段階２加工の加工能率演算処理を継続する。
【００５５】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ５４において現在の平均直径Ｄｎｏｗが平均直径Ｄ１以下の場合（図５に示すポイントＰＴ２及び時刻Ｔ２）、段階２加工の可能能率演算処理を終了する（ステップＳ５４：ＹＥＳ）。
ここで、平均直径Ｄ１は、過去データ蓄積手段７９に記憶されている過去データを参照して、現在の直径寸法Ｄｎｏｗから加工完了寸法がその目標値Ｄｆ±Δｄ，Ｓｆ，Ｅｆに到達するに十分な取代を残したものとする。
【００５６】
これにより、球体研磨装置１は、加工能率重視での研磨加工が行われる。
【００５７】
ここで、ステップＳ５２の処理が本発明の演算部が実行する処理に、ステップＳ５３，Ｓ５４の処理が本発明の加工能率設定手段が実行する処理に、それぞれ相当する。
【００５８】
続いて、図９に示す段階３加工の可能能率演算処理手順について説明する。段階３の仕上げ加工では、精度重視の研磨加工が行われる。ＰＬＣ７は、設定された回転コンベア４の回転速度Ｋｖに応じて回転盤体３の回転速度Ｖを演算して出力し（ステップＳ６１）、球体５が回転コンベア４から盤間に送り込まれる数量と、盤間から回転コンベア４に戻される数量とを一致させる。
【００５９】
そして、ＰＬＣ７は、入力する球体５の直径測定値Ｄｍから、現在の平均直径Ｄｎｏｗ、直径不同Ｓｎｏｗ、及び相互差Ｅｎｏｗを算出し（ステップＳ６２）、加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄと現在の平均直径Ｄｎｏｗとの差に応じて押圧力Ｐを演算（押圧力Ｐを低くして精度重視とする）して出力し（ステップＳ６３）、現在の平均直径Ｄｎｏｗと加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄとを比較し（ステップＳ６４）、現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径Ｄｆ＋Δｄを超える場合、ステップＳ６２に移行し（ステップＳ６４：Ｓ６４ａ）、段階３加工の加工能率演算処理を継続する。
【００６０】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ６４において現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径Ｄｆ−Δｄ未満の場合、ステップＳ６８に移行し（ステップＳ６４：Ｓ６４ｂ）、現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄを下回っているので所定の異常処理を行い（ステップＳ６８）、段階３加工の加工能率演算処理を終了する。
【００６１】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ６４において現在の平均直径Ｄｎｏｗが加工完了寸法の平均直径Ｄｆ±Δｄの範囲内にある場合（図５に示すポイントＰＴ３）、ステップＳ６５に移行し（ステップＳ６４：Ｓ６４ｃ）、現在の直径不同Ｓｎｏｗが加工完了寸法の直径不同Ｓｆ以下であるか判定し（ステップＳ６５）、現在の直径不同Ｓｎｏｗが加工完了寸法の直径不同Ｓｆ以下でない場合、ステップＳ６２に移行し（ステップＳ６５：ＮＯ）、段階３加工の加工能率演算処理を継続する。
【００６２】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ６５において現在の直径不同Ｓｎｏｗが加工完了寸法の直径不同Ｓｆ以下の場合、（図５に示すポイントＰＴ３ａ）、ステップＳ６６に移行し（ステップＳ６５：ＹＥＳ）、現在の相互差Ｅｎｏｗが加工完了寸法の相互差Ｅｆ以下であるか判定し（ステップＳ６６）、現在の相互差Ｅｎｏｗが加工完了寸法の相互差Ｅｆ以下でない場合、ステップＳ６２に移行し（ステップＳ６６：ＮＯ）、段階３加工の加工能率演算処理を継続する。
【００６３】
一方、ＰＬＣ７は、ステップＳ６６において現在の相互差Ｅｎｏｗが加工完了寸法の相互差Ｅｆ以下の場合（図５に示すポイントＰＴ３ｂ）、ステップＳ６７に移行し（ステップＳ６６：ＹＥＳ）、加工停止信号７２ａを出力し（ステップＳ６７）、段階３加工の可能能率演算処理を終了する（図５に示す時刻Ｔｆ）。
【００６４】
これにより、球体研磨装置１は、精度重視での研磨加工が行われ、その加工を終了する。
【００６５】
ここで、ステップＳ６２の処理が本発明の演算部が実行する処理に、ステップＳ６３の処理が本発明の加工能率設定手段が実行する処理に、ステップＳ６４〜Ｓ６７の処理が本発明の完了判定手段が実行する処理に、それぞれ相当する。
【００６６】
以上のように、本実施の形態に係る球体研磨装置１によれば、加工中の加工ロットから一部を抜き取った測定ロットの球体５の直径を姿勢変更して複数箇所測定することにより、平均直径、直径不同、及び相互差を演算し、これらの演算結果とこれらに対応した加工完了寸法とを比較して、比較結果に応じて加工能率の目標値を設定して研磨加工する。本実施形態に係る球体研磨装置１によれば、加工開始からの段階１加工は前工程における仕上がり寸法のばらつきをなくすための研磨加工が行われ、続く段階２加工は加工能率重視での研磨加工が行われ、続く段階３加工は精度重視での研磨加工が行われ、そして、加工を停止するので、加工バラツキの影響を低減して加工でき、球体の加工品質を向上させるとともに研磨加工効率を高めることができる球体研磨装置を提供することができる。
【００６７】
なお、上記実施形態では、段階１加工として前工程における仕上がり寸法のばらつきをなくすための研磨加工を行うとしたが、しかし、これに限らず、前工程における仕上がり寸法のばらつきが小さい場合、段階１加工を省略した構成にも適用可能である。
【００６８】
また、上記実施形態では、球体５の測定箇所数ｎは「４」とし、測定ロット数ｍは「８」としたが、しかし、これに限らず、これらの設定値は経験値（過去データ）から適宜決定してもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、姿勢変更手段は、直進軸１軸及び回動軸１軸を有するアーム６４ａと、直進軸１軸及び回動軸１軸を有しアーム６４ａの先端に設けられるハンド６４ｂとからなる姿勢変更機構６４としたが、しかし、これに限らず、例えばロボットやマニピュレータなどにより球体５を姿勢変更する構成にも適用可能である。
【００７０】
また、上記実施形態では、回転盤体３を固定盤体２側に押し付ける押圧力を発生させる手段は、直進型の電動シリンダＥＣとしたが、しかし、これに限らず、例えば油圧シリンダなどの高圧の押圧力を発生させる構成にも適用可能である。
【００７１】
また、上記実施形態では、段階２加工から段階３加工に移行する判定手段は、現在の平均直径Ｄｎｏｗとしたが、しかし、これに限らず、例えば、現在の平均直径Ｄｎｏｗ＋現在の直径不同Ｓｎｏｗ、現在の平均直径Ｄｎｏｗ＋現在の相互差Ｅｎｏｗ、又は、現在の平均直径Ｄｎｏｗ＋現在の直径不同Ｓｎｏｗ＋現在の相互差Ｅｎｏｗにより判定する構成にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１：球体研磨装置、 ２：固定盤体、 ３：回転盤体、 ４：回転コンベア、 ５：球体、 ６：球径測定器（球径測定部）、 ７：プログラマブルコントローラ（制御部）、 ２３：入口シュート、 ２４：出口シュート、 ６１：置き台、 ６２：測定基準、 ６３：測定器、 ６３ａ：測定子、 ６４：姿勢変更機構（姿勢変更手段）、 ６４ａ：アーム、 ６４ｂ：ハンド、 ７１：設定手段、 ７２：加工能率演算部（演算部、加工能率設定手段、完了判定手段）、 ７２ａ：加工完了判定信号、 ７３：回転速度変更手段、 ７４：押圧力変更手段、 ７５：測定制御部、 ７６：加工制御部、 ７６ａ：加工開始信号、 ７６ｂ：加工中信号、 ７９：過去データ蓄積手段、 Ａ：回転盤体の回転方向、 Ａ１：回転盤体の回転軸心、 Ｂ：回転盤体の押圧方向、 Ｃ：回転コンベアの回転方向、 Ｃ１：回転コンベアの回転軸心、 Ｄ１，Ｄｆ，Ｄｎｏｗ：平均直径、 Ｄｍ：測定値、 ＥＣ：直進型の電動シリンダ、 Ｅ１，Ｅ２，Ｅｆ，Ｅｎｏｗ：ロットの平均直径の相互差、 Ｋｃ：加工条件、 Ｋｍ：加工寸法、 Ｋｖ：回転コンベアの回転速度、 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３：直進アクチュエーター、 Ｍ：モータ、 Ｒ２，Ｒ３：回動アクチュエーター（回動手段）、 Ｓ１，Ｓ２，Ｓｆ，Ｓｎｏｗ：直径不同
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定盤体と、前記固定盤体に対して軸方向に所定間隔をあけて対向配置された回転盤体とを備え、前記固定盤体と前記回転盤体との間に球体を挟持した状態で、軸方向に圧力を加えながら前記回転盤体を前記固定盤体に対して回転させることにより前記球体を研磨加工する球体研磨装置において、
加工中の前記球体の直径を測定する球径測定部と、
前記球径測定部の測定値により前記球体を研磨する研磨加工能率を制御する制御部と、を備え、
前記球径測定部は、前記被測定球体の姿勢を変更する姿勢変更手段を有し、
前記制御部は、
加工完了寸法を設定する設定手段と、
前記測定値より平均直径を算出する演算部と、
前記加工完了寸法及び前記平均直径に応じて加工能率の目標値を設定する加工能率設定手段と、
前記平均直径と前記加工完了寸法とを比較して加工を停止させる完了判定手段と、を有することを特徴とする球体研磨装置。
【請求項２】
前記加工能率設定手段は、前記回転盤体の軸方向圧力又は回転速度を変化させることにより前記加工能率を設定することを特徴とする請求項１に記載の球体研磨装置。
【請求項３】
前記姿勢変更手段は、前記被測定球体を少なくとも一方向に回動させる回動手段を含むことを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の球体研磨装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記測定値より測定ロットの平均直径の相互差を算出し、
前記加工能率設定手段は、前記相互差に応じて前記加工能率の目標値を設定することを特徴とする請求項1から請求項３のいずれか１項に記載の球体研磨装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記測定値より直径不同を算出し、
前記加工能率設定手段は、前記直径不同に応じて前記加工能率の目標値を設定することを特徴とする請求項1から請求項４のいずれか１項に記載の球体研磨装置。
【請求項１】
固定盤体と、前記固定盤体に対して軸方向に所定間隔をあけて対向配置された回転盤体とを備え、前記固定盤体と前記回転盤体との間に球体を挟持した状態で、軸方向に圧力を加えながら前記回転盤体を前記固定盤体に対して回転させることにより前記球体を研磨加工する球体研磨装置において、
加工中の前記球体の直径を測定する球径測定部と、
前記球径測定部の測定値により前記球体を研磨する研磨加工能率を制御する制御部と、を備え、
前記球径測定部は、前記被測定球体の姿勢を変更する姿勢変更手段を有し、
前記制御部は、
加工完了寸法を設定する設定手段と、
前記測定値より平均直径を算出する演算部と、
前記加工完了寸法及び前記平均直径に応じて加工能率の目標値を設定する加工能率設定手段と、
前記平均直径と前記加工完了寸法とを比較して加工を停止させる完了判定手段と、を有することを特徴とする球体研磨装置。
【請求項２】
前記加工能率設定手段は、前記回転盤体の軸方向圧力又は回転速度を変化させることにより前記加工能率を設定することを特徴とする請求項１に記載の球体研磨装置。
【請求項３】
前記姿勢変更手段は、前記被測定球体を少なくとも一方向に回動させる回動手段を含むことを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の球体研磨装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記測定値より測定ロットの平均直径の相互差を算出し、
前記加工能率設定手段は、前記相互差に応じて前記加工能率の目標値を設定することを特徴とする請求項1から請求項３のいずれか１項に記載の球体研磨装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記測定値より直径不同を算出し、
前記加工能率設定手段は、前記直径不同に応じて前記加工能率の目標値を設定することを特徴とする請求項1から請求項４のいずれか１項に記載の球体研磨装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２３６２６０（Ｐ２０１２−２３６２６０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０７２０８（Ｐ２０１１−１０７２０８）
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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