研削加工方法及び同装置
【課題】砥石の振動等の発生を抑制しつつ回転角度により研削代が異なるワークをより効率良く加工する。
【解決手段】内面研削盤は、砥石２４と、ワーク１を回転駆動するホイールヘッド２０と、砥石２４とワーク周面とを切込み方向に相対送りする第１テーブル２６等を含む移動機構と、ホイールヘッド２０等の駆動を制御するＮＣ装置３０とを備える。このＮＣ装置３０は、電力検出回路２１から出力される砥石駆動モータのモータ電力の値に基づいて砥石２４とワーク内主面との接触検知を行う接触検知部３２と、その接触検知に基づき、砥石２４とワーク内周面とが接触状態にあるときのワーク１（主軸１２）の回転速度が、それ以外のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１の一回転中の回転速度を制御すべくワーク駆動モータ１４に制御信号を出力する速度制御部３６とを含む。
【解決手段】内面研削盤は、砥石２４と、ワーク１を回転駆動するホイールヘッド２０と、砥石２４とワーク周面とを切込み方向に相対送りする第１テーブル２６等を含む移動機構と、ホイールヘッド２０等の駆動を制御するＮＣ装置３０とを備える。このＮＣ装置３０は、電力検出回路２１から出力される砥石駆動モータのモータ電力の値に基づいて砥石２４とワーク内主面との接触検知を行う接触検知部３２と、その接触検知に基づき、砥石２４とワーク内周面とが接触状態にあるときのワーク１（主軸１２）の回転速度が、それ以外のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１の一回転中の回転速度を制御すべくワーク駆動モータ１４に制御信号を出力する速度制御部３６とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク内周面または外周面を研削加工する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
砥石、及びワークを回転駆動しながら、ワーク周面に対して砥石を一定の送り速度で切込み送りすることにより当該ワーク周面を真円や楕円等の所定の形状に研削する方法が一般に知られている。
【０００３】
ところで、周面に凹凸を有する、あるいはワーク取付時に芯ずれが生じた場合等、ワークの回転角度により研削代が異なるワークを上記方法によって研削する場合には、ワークの回転に伴い砥石がワーク周面に断続的に接触するため、これによって砥石が振動したり、場合によっては砥石が損傷を受けたりする。このような砥石の振動等は、加工精度の向上の大きな妨げとなる。
【０００４】
そこで従来では、特許文献１に記載されるように、砥石によるワークの研削力を検出し、その変動幅が規定値より大きい間（つまり、ワーク周面の起伏が大きい間）はワークを低速で駆動し、これにより砥石の振動等を抑え、変動幅が上記既定値以下になると（つまり、ワーク周面がほぼ全周に亘り砥石と接触した状態となると）、ワークの回転速度を高めることが行われている。
【特許文献１】特開平４−３２２９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１のような方法では、例えばワーク一回転中において砥石がワーク周面の一部分でしか接触しておらず、その大部分が非接触（エアカットの状態）となるような状況でも、変動幅が上記既定値以下になるまでの間はワークを一律に低速で駆動するため、ワークの周面形状によっては比較的長時間に亘ってワークを低速で駆動することとなる。従って、ワーク内周面を効率的に加工する上で、改善の余地が残されている。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑み、砥石の振動等の発生を抑制しつつ、回転角度により研削代が異なる周面を有するワークをより効率良く加工することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、回転角度により研削代が異なる周面を有するワークを回転駆動し、そのワーク周面と砥石とを切込み方向に相対送りすることによりワークの前記周面を所定の形状に加工する研削加工方法であって、前記砥石の回転負荷を検出することにより砥石とワーク周面との接触状況を検知し、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、非接触状態のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１回転中の回転速度を制御するようにしたものである。より具体的には、所定のアプローチ用速度でワークを回転駆動しながら前記砥石をワーク周面に対して接近させるアプローチ工程と、前記砥石がワーク周面に接触した時点以降の加工工程とを含み、この加工工程において、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときには前記アプローチ用速度よりも遅い所定の低速度でワークを回転駆動し、砥石とワーク周面とが非接触状態にあるときには、前記低速度よりも速い所定の高速度で前記ワークを回転駆動するようにしたものである。
【０００８】
このように、加工工程において、ワーク１回転中におけるワークの回転速度を、砥石とワーク周面との接触状況の検知に基づき切り替える方法によれば、ワーク１回転中において、砥石とワーク周面との接触中は、ワークを低速度で回転させることにより砥石の振動等を抑制することができ、砥石とワーク周面が非接触状態のときには、ワークを高速度で回転させることによりエアカット期間の時間短縮を図ることができる。従って、従来の方法、つまり砥石とワーク周面との接触の有無に拘わらず一律に低速度でワークを駆動する従来方法に比べると、砥石の振動等の発生を抑制しながらも効率良くワーク周面を加工することが可能となる。
【０００９】
なお、砥石とワーク周面との接触状況が接触状態から非接触状態に変化するときの当該変化を検知し、直ちにワークの回転速度を制御しても、ワークが回転しているために若干の応答遅れが生じ得る。そのため、前記加工工程では、ワーク１回転中の回転角度を検出し、その検出角度と前記接触状況の検知とに基づき砥石とワーク周面とが非接触状態から接触状態へ変化するときのワークの回転角度を記憶し、この記憶した回転角度に基づき、次回のワーク１回転中におけるワークの回転角度であってワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるべき切り替え角度を定め、この切り替え角度に基づき、次回のワーク１回転中におけるワークの回転速度を制御するのが好適である。
【００１０】
このように前回のワーク１回転中の接触状況に基づいて次回のワーク１回転中の回転速度の切り替えを行うようにすれば、上記のような応答遅れの問題を解消することが可能となる。
【００１１】
この場合、前回のワーク１回転中に記憶した回転角度に対して所定角度分だけ早期にワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるべく前記切り替え角度を定めるようにするのが好適である。
【００１２】
つまり、ワーク周面に凸部が有るような場合、砥石の切込み送りが進行するに伴い通常は砥石とワーク周面との接触範囲が拡大する。そのため、次回のワーク１回転中、上記のように前回のワーク１回転中に記憶した回転角度よりも所定角度分だけ早期にワークの回転速度を高速度から低速度に切り替えるようにすれば、ワーク周面への砥石の接触時に、より確実にワークの回転速度を切換えておくことが可能となる。
【００１３】
一方、本発明に係る研削加工装置は、砥石と、ワークを回転駆動するワーク駆動手段と、前記砥石とワーク周面とを切込み方向に相対送りする送り駆動手段とを備え、非真円の周面を有するワークの前記周面を真円に加工すべく前記駆動手段を制御する制御手段とを有する研削加工装置であって、前記制御手段は、前記砥石の回転負荷の検出に基づき前記砥石とワーク周面との接触状況を検知する接触検知手段と、接触検知手段による前記接触状況の検知に基づき、前記砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、非接触状態のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１回転中の回転速度を制御する速度制御手段と、を含むものである。
【００１４】
この研削加工装置では、砥石とワーク周面とが切込み方向に相対的に送り駆動されて、ワーク周面に砥石が接触したことが接触検知手段により検知されると、この検知に基づき、速度制御手段がワーク駆動手段を制御して、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、それ以外のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１回転中におけるワークの回転速度を制御する。従って、この研削加工装置によれば、回転角度により研削代が異なるワークの周面研削加工において、請求項１に記載の研削加工方法を良好に実施することができる。
【００１５】
なお、前記速度制御手段は、砥石とワーク周面との前記切込み方向への相対送りに伴う前記接触検知手段による接触状況の検知に応じ、砥石がワーク周面に接触するまでは前記ワークを所定のアプローチ速度で回転駆動し、砥石がワーク周面に接触した後であって砥石とワーク周面とが接触状態にあるときには前記アプローチ速度よりも遅い所定の低速度でワークを回転駆動すると共に、砥石とワーク周面とが非接触状態にあるときには、前記低速度よりも速い所定の高速度で前記ワークを回転駆動するように構成される。
【００１６】
この研削加工装置によれば、請求項２に記載の研削加工方法を良好に実施することができる。
【００１７】
この研削加工装置においては、ワーク１回転中の当該ワークの回転角度を検出する角度検出手段と、その検出角度と前記接触検知手段による接触状況の検知とに基づき砥石とワーク周面とが非接触状態から接触状態へ変化するときのワークの回転角度を記憶する記憶手段と、を備え、次回のワーク１回転中には、前回のワーク１回転中に記憶された前記回転角度に基づきワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるように前記速度制御手段が構成される。
【００１８】
この研削加工装置では、接触検知手段による検知状況が非接触状態から接触状態へ変化すると、そのときのワークの回転角度が記憶手段に記憶される。そして、速度制御手段は、この記憶手段に記憶されている前回のワーク１回転中の回転角度に基づき、次回のワーク１回転中の前記高速度から低速度への速度切り替えを行う。従って、この研削加工装置によれば、請求項３に記載の研削加工方法を良好に実施することができる。
【００１９】
なお、この装置において、記速度制御手段は、次回のワーク１回転中には、前回のワーク１回転中に記憶した回転角度に対して所定角度分だけ早期にワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるものであってもよい。
【００２０】
この研削加工装置によれば、請求項４に記載の研削加工方法を良好に実施することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、回転角度により研削代が異なる周面を有するワークの前記周面を所定の形状に加工する研削加工方法において、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、それ以外のときの回転速度よりも低速とるようにワーク１回転中の回転速度を制御するようにしたので、砥石の振動等の発生を効果的に抑制しつつより効率良くワーク周面を加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。なお、この実施の形態では円筒状のワーク１の内周面を研削する内面研削に本発明を適用したものを示すが、本発明はワーク外周面を研削する円筒研削にも良好に適用することが可能である。
【００２３】
図１は、本発明に係る研削加工装置である内面研削盤を平面図で模式的に示している。この図に示す内面研削盤は、その基台上に、ワーク１を支持するワーク支持ヘッド１０と、砥石車２４を有するホイールヘッド２０とを備えている。
【００２４】
ワーク支持ヘッド１０には、ワーク１を保持（固定）するためのチャックを備えた主軸１２が設けられている。主軸１２は、ワーク駆動モータ１４を駆動源とする図外の駆動機構（本発明に係るワーク駆動手段に相当する）に連結されており、チャックにより保持したワーク１と一体にワーク支持ヘッド１０に対して回転駆動されるようになっている。
【００２５】
前記ホイールヘッド２０は、前記ワーク支持ヘッド１０に対して主軸１２の軸線方向に対向するように配置されている。
【００２６】
ホイールヘッド２０には砥石軸２２が装着され、この砥石軸２２の先端部に砥石２４が固定されている。この砥石２４は、例えば軸線方向に沿うストレートな砥石面をもつ平型の砥石車である。ホイールヘッド２０には、砥石軸２２及び砥石２４を高速で回転駆動する図略の砥石駆動モータが内蔵されている。
【００２７】
ホイールヘッド２０は、砥石軸２２と平行な方向、及び水平面上でこれと直交する切込み方向（図１では上下方向）に移動可能に設けられている。詳しくは、基台上には、砥石軸２２と平行な方向に移動可能な第１テーブル２６と、この第１テーブル上に設けられて前記切込み方向に移動可能な第２テーブル２８とを有する移動機構が設けられており、この移動機構の前記第２テーブル２８上にホイールヘッド２０が支持されている。つまり、砥石軸２２及び砥石２４が高速で回転駆動され、その回転駆動状態で砥石２４がワーク１の内側に挿入され、かつ砥石２４がホイールヘッド２０と共にワーク１の半径方向に切込み送りされることにより、前記砥石２４がワーク内周面に押付けられてその内周面を研削するように構成されている。なお、本発明では、砥石２４ではなくワーク支持ヘッド１０を移動させることにより切込み方向の送りを行うようにしてもよい。
【００２８】
前記ホイールヘッド２０には、その砥石駆動モータのモータ電力（研削電力）、すなわち、砥石２４の回転駆動トルク（回転負荷）に対応する値を検出する電力検出回路２１が接続されている。この電力検出回路２１の検出信号はＮＣ装置３０に入力される。
【００２９】
ＮＣ装置３０（本発明に係る制御手段に相当する）は、予め記憶されているプログラムに従って所定の研削動作を実行するように、ワーク支持ヘッド１０やホイールヘッド２０等の動作を統括的に制御するものであり、接触検知部３２、記憶部３４、及び速度制御部３６等の機能構成を含んでいる。
【００３０】
接触検知部３２は、本発明に係る接触検知手段に相当する。この接触検知部３２は、前記電力検出回路２１から入力される検出信号（研削電力検出信号）に基づきワーク１の内周面に対する砥石２４の接触検知を行うと共に、ワーク駆動モータ１４に内蔵される図略のエンコーダ（本発明に係る角度検出手段に相当する）から入力される信号に基づいて、砥石２４が接触し始めたワーク１の回転角度を記憶部３４に記憶させるものである。具体的には、記憶部３４は、所定角度毎にワーク一回転分に対応する記憶領域を有し、前記接触検知部３２は、ワーク内周面に対して砥石２４が接触したことを検知すると、その時のワーク１の回転角度に対応する記録領域に接触情報（以下、接触記録という）を記憶する。その場合、ワーク一回転中に断続的に複数回、接触を検知した場合には、接触検知部３２は、それぞれの回転角度に対する記憶領域に接触記録を記憶する。
【００３１】
速度制御部３６は、本発明に係る速度制御手段に相当するものである。この速度制御部３６は、ワーク駆動モータ１４に対して制御信号を出力することによりワーク駆動モータ１４の回転速度を制御するものであり、予め設定された速度でワーク駆動モータ１４を駆動すると共に、上記記憶部３４に記憶された接触記録に基づきワーク駆動モータ１４の回転速度を切り替え制御する。
【００３２】
次に、このＮＣ装置３０による加工動作の制御について、図２のフローチャートに従い説明する。なお、この実施の形態に示す加工動作は、例えば風力発電用軸受けの外輪などであって例えば図４に示すように凸部１ａ等を有することにより内周面の研削代が回転角度により異なるワーク１を対象とするものであり、当該ワーク１の内周面を所定内径（符合２で示す）の真円に加工することを前提とするものである。
【００３３】
まず、ＮＣ装置３０は、前記記憶部３４のデータをクリアし、その後、第１，第２のテーブル２６，２８を移動させ、これにより砥石２４を、ワーク１の内周面との間に所定の隙間をおいた位置で当該ワーク１の内側に挿入する（ワーク１内への砥石２４の割り出しを行う）と共に、ホイールヘッド２０に内蔵された砥石駆動モータを作動させて砥石軸２２、及び砥石２４を一体に高速で回転駆動する（ステップＳ１，Ｓ３）。
【００３４】
この状態で、速度制御部３６からワーク駆動モータ１４に制御信号を出力させ、主軸１２、及びワーク１を一体に回転駆動すると共に、図略の供給手段によりワーク１への加工液の供給を開始させ、さらに電力検出回路２１から出力される検出信号の値を前記接触検知部３２に記憶させる（ステップＳ５）。つまり、接触検知部３２は、無負荷状態の研削電力の値Ｗ０（図３参照）を記憶する。
【００３５】
次に、ＮＣ装置３０は、主軸１２の回転速度を予め設定された速度Ｖ１（本発明に係るアプローチ用速度に相当する）まで上げ、その後、第２テーブル２８を駆動して砥石２４の切込み送りを開始する（ステップＳ７，Ｓ９）。
【００３６】
切込み送りが開始されると、速度制御部３６は、ワーク駆動モータ１４に内蔵される前記エンコーダからの入力信号と記憶部３４内のデータとに基づき、現在の主軸１２の回転角度に対して＋５°の位置に前回のワーク１回転中に記憶された接触記録記があるか否かを判断する（ステップＳ１１）。
【００３７】
ここで、ＮＯと判断した場合には、接触検知部３２において砥石２４がワーク内周面に接触したか否か（以下、接触検知という）、つまりワーク１の上記凸部１ａに砥石２４が接触した否かを判断する（ステップＳ１３）。この判断は、電力検出回路２１から出力される検出信号値を、予め設定された閾値Ｗｔ（図３参照；＞Ｗ０）と比較することにより行う。つまり、ワーク内周面に砥石２４が接触すると、砥石２４の回転負荷が増して研削電力が上昇するため、接触検知部３２は、予め設定された閾値Ｗｔと電力検出回路２１から出力される検出信号値とを比較し、当該信号値が閾値Ｗｔを越えると接触を検知する。
【００３８】
ステップＳ１３の判断がＮＯの場合にはステップＳ７に移行する。これに対して、ステップＳ１３の判断がＹＥＳの場合には、ＮＣ装置３０は、接触検知部３２により現時点、つまり電力検出回路２１から出力される検出信号の値が閾値Ｗｔを越えた時点の主軸１２（ワーク１）の回転角度を記憶部３４に記憶させ、さらに、速度制御部３６からワーク駆動モータ１４に制御信号を出力させることにより、主軸１２の回転速度を予め設定された速度Ｖ２（＜Ｖ１；図３参照；本発明に係る所定の低速度）に切り替える（ステップＳ１５，Ｓ１７）。
【００３９】
そして、接触検知部３２において電力検出回路２１から出力される検出信号の値が前記閾値Ｗｔを下回ったか、つまり砥石２４がワーク内周面に対して非接触であるかを判断し（ステップＳ１９）、ここでの判断がＹＥＳの場合には、ＮＣ装置３０は、ステップＳ７に移行し、速度制御部３６からワーク駆動モータ１４に制御信号を出力させることにより、主軸１２の回転速度を速度Ｖ２から速度Ｖ１（本発明に係る所定の高速度に相当する）切り替えられる。
【００４０】
これに対して、ステップＳ１９の判断がＮＯの場合には、ＮＣ装置３０は、電力検出回路２１から出力される検出信号の値が、主軸１２（ワーク１）一回転において継続的に上記閾値Ｗｔを越えているかを判断する（ステップＳ２１）。つまり、ワーク内周面がほぼ全周に亘り砥石と接触したかを判断する。そして、ステップＳ２１の判断がＮＯの場合には、ステップＳ１７に移行する。これに対して、ステップＳ２１の判断がＹＥＳの場合には、ＮＣ装置３０は、速度制御部３６からワーク駆動モータ１４に制御信号を出力させることにより、砥石２４の切込み送り量に応じて主軸１２の回転速度を、順次、予め設定されている回転速度Ｖ３（Ｖ３＜Ｖ２）→Ｖ４（Ｖ４＜Ｖ３）に切り替え、これによりほぼ真円に加工されたワーク１の内周面に対して順次、荒加工、仕上げ加工、及びスパークアウト加工を施し（ステップＳ２３〜Ｓ２７）、スパークアウト加工が終了すると、ＮＣ装置３０は、第１，第２のテーブル２６，２８を駆動して砥石２４をワーク１から引き出す。これによりワーク１の一連の内面研削加工が終了する。
【００４１】
なお、上記制御において、ステップＳ１１の判断がＹＥＳの場合には、ＮＣ装置３０は、速度制御部３６からワーク駆動モータ１４に制御信号を出力させることにより、主軸１２の回転速度を速度Ｖ２に切り替える（ステップＳ２９）。そして、電力検出回路２１から出力される検出信号の値が閾値Ｗｔを越えるのを待って（ステップＳ３１）、当該検出信号の値が前記閾値Ｗｔを越えると（ステップＳ３１でＹＥＳ）、ＮＣ装置３０は、接触検知部３２によりその時点、つまり電力検出回路２１から出力される検出信号の値が閾値Ｗｔを越えた時点の主軸１２の回転角度を記憶部３４に記憶させ（ステップＳ３３）、その後、ステップＳ１９に移行する。
【００４２】
上記のようなＮＣ装置３０の制御に基づく主軸１２（ワーク１）の動作について図３を用いて説明する。図３は、主軸１２（ワーク１）一回転の研削電力値（電力検出回路２１から出力される検出信号値）と主軸１２の回転速度とを対応させたものである。
【００４３】
ＮＣ装置３０の制御によると、砥石２４の切込み送りが開始されて、砥石２４がワーク内周面に接触するまでは主軸１２が速度Ｖ１で高速駆動される。砥石２４の切込み送りが進み、砥石２４がワーク内周面（凸部１ａ）に接触し、図中実線で示すように研削電力値が閾値Ｗｔを越えると、これに伴い主軸１２の回転速度が速度Ｖ１から速度Ｖ２に切り替えられる。また、その時の主軸１２の回転角度（角度θ１）が記憶部３４に記憶される。なお、当実施形態では、この砥石２４がワーク内周面に接触し、初めて研削電力値が閾値Ｗｔを越えた時点より前が本発明のアプローチ工程に相当し、当該時点以降が同加工工程である。
【００４４】
そして、主軸１２がさらに回転してワーク内周面（凸部１ａ）から砥石２４が離脱し、研削電力値が閾値Ｗｔ未満となると（角度θ２）、これに伴い主軸１２の回転速度が速度Ｖ２ら速度Ｖ１に切り替える。つまり、主軸１２の一回転中、砥石２４とワーク内周面とが接触している間は主軸１２が速度Ｖ２で低速駆動され、それ以外の非接触の間は主軸１２が速度Ｖ１で高速駆動される。
【００４５】
そして、砥石２４が最初にワーク内周面に接触したときをｎ回転目とすると、次回のワーク回転時（ｎ＋１回転目）には、記憶部３４のデータに基づき、図３中に破線で示すように、前回（ｎ回転目）、砥石２４が接触し始めたワーク１の回転角度よりも５°だけ早い段階（θ１−５°）で主軸１２の回転速度が速度Ｖ１から速度Ｖ２に切り替えられ、その後、研削電力値が閾値Ｗｔ未満となると（角度θ２′）、これに伴い主軸１２の回転速度が速度Ｖ２ら速度Ｖ１に切り替えられる。なお、この場合も、研削電力値が閾値Ｗｔを越えると、その時の主軸１２の回転角度（角度θ１′）が記憶部３４に記憶される。
【００４６】
そして、ｎ＋２回転目以降は、ｎ＋１回転目と同様に、記憶部３４のデータに基づいて主軸１２の回転速度が切り替えが行われると共に、記憶部３４のデータが更新され、ワーク１の一回転中に記憶部３４の更新が行われなくなると、既に説明したように、順次、主軸１２の回転速度が速度Ｖ３→Ｖ４に切り替えられることとなる。
【００４７】
以上のように、本発明に係る内面研削盤（本発明に係る研削加工方法）では、主軸１２（ワーク１）の一回転中の回転速度を、砥石２４とワーク内周面との接触検知に基づいて切り替え、非接触時には、主軸１２（ワーク１）を速度Ｖ１で高速駆動する一方、接触時には、主軸１２（ワーク１）を速度Ｖ１よりも低速の速度Ｖ２で低速駆動する。そのため、砥石２４とワーク内周面との接触中は、ワーク１を低速で回転させることにより砥石２４に振動等が生じるのを抑制することができ、他方、砥石２４とワーク内周面が非接触状態のときは、ワーク１を高速で回転させることにより所謂エアカット期間を短縮することができる。例えば、図５は、図４に示すワーク１を上記内面研削盤により研削加工した場合の、切込み送り開始から荒加工に至るまでの主軸１２（ワーク１）の一回転毎の回転速度を概略的に示したものである。この図において、細線は主軸１２を速度Ｖ１で高速駆動した範囲を示しており、太線は速度Ｖ２で低速駆動した範囲を示している。従来の研削加工によれば、砥石の振動等を抑制するために、切込み送り開始から荒加工に至るまで主軸（ワーク）が一律に低速で駆動されていたが、上記の内面研削盤によれば、同図に示すように、切込み送り開始から荒加工に至るまでの大部分の範囲で主軸１２（ワーク１）が高速で駆動される。
【００４８】
従って、上記の内面研削盤によれば、回転角度により研削代が異なる周面を有するワーク１の研削加工において、砥石２４の振動等の発生を抑制しながらも、従来の方法に比べて、効率良くワーク１の内周面を加工することが可能となる。
【００４９】
特に、この内面研削盤では、既に説明したように、主軸１２（ワーク１）の一回転における砥石２４とワーク内周面との接触記録を更新的に記憶しておき、砥石２４が一旦ワーク内周面に接触すると、それ以後は、その接触記録に基づき一定の回転角度分（実施形態では５°）だけ早いタイミングで主軸１２の回転速度を速度Ｖ１から速度Ｖ２に切り替えるようにしているので、これにより応答遅れの問題を解消できるとう利点がある。すなわち、荒研削加工に至るまで、常に、砥石２４とワーク内周面との接触検知に基づき主軸１２（ワーク１）の回転速度を切り替えるようにしてもよいが、この場合には、接触検知から速度の切り替えが完了するまでの応答遅れによってワーク内周面（凸部１ａ）と砥石２４とが高速で接触し、例えば砥石２４が損傷するといった不都合を招くことが考えられる。しかし、上記のよう前回のワーク回転中に記憶した接触記録に基づき、一定の回転角度だけ早いタイミングで主軸１２の回転速度を切り替えるようすれば、砥石２４が実際にワーク内周面に接触する時点で事前に主軸１２（ワーク１）の回転速度を速度Ｖ１から速度Ｖ２に切り替えることが可能となるため、上記のような応答遅れの問題を解消することが可能となる。なお、この内面研削盤では、ワーク内周面に対する砥石２４の最初の接触時には、応答遅れが生じ得るが、このような接触初期の段階では、砥石２４とワーク内周面との接触面積は比較的小さいく、従って、砥石２４が損傷するといった不都合を伴うことは殆どない。
【００５０】
以上、発明に係る内面研削盤（本発明に係る研削加工方法）について説明したが、内面研削盤（研削加工方法）は本発明の好ましい実施形態の一例であって、その具体的な構成（研削加工方法）は、本発明を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５１】
例えば、上記実施形態では、砥石２４の回転負荷として砥石駆動モータの電力値を検出するようにしているが、例えば同モータに供給される電流値を検出するようしてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、ワーク１を回転駆動しながら砥石２４をワーク内周面に対して接近させ（アプローチ工程）、砥石２４をワーク内周面に接触させて加工を開始するようにしており（加工工程）、加工工程において砥石２４とワーク内周面とが非接触状態のときのワーク１（主軸１２）の回転速度（Ｖ１）を、アプローチ工程におけるワーク１（主軸１２）の回転速度（Ｖ１）と等速度にしているが、勿論、等速である必要はない。要は、加工工程において、砥石２４とワーク内周面とが接触状態にあるときのワーク１の回転速度が、非接触状態のときの同回転速度よりも低速であれば、具体的な速度は適宜設定可能である。
【００５３】
また、実施形態では、前回のワーク１の一回転中に記憶した回転角度（接触記録）に対して所定角度分（５°）だけ早期にワーク１の回転速度を速度Ｖ１から速度Ｖ２に切り替えるように次回の回転速度の切り替え角度を定めているが、勿論、接触記録に対して５°を超える角度、又は５°未満の角度分だけ早期に切り替えるようにしてもよい。要するに接触記録に対してどの程度早期にワーク１の回転速度を切り替えるかは、ワーク１の具体的な形状等に応じて適宜変更可能である。
【００５４】
また、実施形態では、ワーク周面を真円に研削する例について説明したが、周面の形状は真円に限らず、楕円等の非真円形状であってもよい。要は、本発明は、回転角度により研削代の異なるワーク周面の研削に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る内面研削盤、及びその制御系統を示す概略図である。
【図２】ＮＣ装置による加工動作の制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】ＮＣ装置の制御に基づく主軸（ワーク）の動作を説明するための図である。
【図４】ワークの一例を示す平面略図である。
【図５】切込み送り開始から荒加工に至るまでの主軸（ワーク）の一回転毎の回転速度を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ワーク
１０ ワーク支持ヘッド
１２ 主軸
１４ ワーク駆動モータ
２０ ホイールヘッド
２２ 砥石軸
２４ 砥石
２６ 第１テーブル
２８ 第２テーブル
３０ ＮＣ装置
３２ 接触検知部
３４ 記憶部
３６ 速度制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク内周面または外周面を研削加工する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
砥石、及びワークを回転駆動しながら、ワーク周面に対して砥石を一定の送り速度で切込み送りすることにより当該ワーク周面を真円や楕円等の所定の形状に研削する方法が一般に知られている。
【０００３】
ところで、周面に凹凸を有する、あるいはワーク取付時に芯ずれが生じた場合等、ワークの回転角度により研削代が異なるワークを上記方法によって研削する場合には、ワークの回転に伴い砥石がワーク周面に断続的に接触するため、これによって砥石が振動したり、場合によっては砥石が損傷を受けたりする。このような砥石の振動等は、加工精度の向上の大きな妨げとなる。
【０００４】
そこで従来では、特許文献１に記載されるように、砥石によるワークの研削力を検出し、その変動幅が規定値より大きい間（つまり、ワーク周面の起伏が大きい間）はワークを低速で駆動し、これにより砥石の振動等を抑え、変動幅が上記既定値以下になると（つまり、ワーク周面がほぼ全周に亘り砥石と接触した状態となると）、ワークの回転速度を高めることが行われている。
【特許文献１】特開平４−３２２９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１のような方法では、例えばワーク一回転中において砥石がワーク周面の一部分でしか接触しておらず、その大部分が非接触（エアカットの状態）となるような状況でも、変動幅が上記既定値以下になるまでの間はワークを一律に低速で駆動するため、ワークの周面形状によっては比較的長時間に亘ってワークを低速で駆動することとなる。従って、ワーク内周面を効率的に加工する上で、改善の余地が残されている。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑み、砥石の振動等の発生を抑制しつつ、回転角度により研削代が異なる周面を有するワークをより効率良く加工することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、回転角度により研削代が異なる周面を有するワークを回転駆動し、そのワーク周面と砥石とを切込み方向に相対送りすることによりワークの前記周面を所定の形状に加工する研削加工方法であって、前記砥石の回転負荷を検出することにより砥石とワーク周面との接触状況を検知し、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、非接触状態のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１回転中の回転速度を制御するようにしたものである。より具体的には、所定のアプローチ用速度でワークを回転駆動しながら前記砥石をワーク周面に対して接近させるアプローチ工程と、前記砥石がワーク周面に接触した時点以降の加工工程とを含み、この加工工程において、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときには前記アプローチ用速度よりも遅い所定の低速度でワークを回転駆動し、砥石とワーク周面とが非接触状態にあるときには、前記低速度よりも速い所定の高速度で前記ワークを回転駆動するようにしたものである。
【０００８】
このように、加工工程において、ワーク１回転中におけるワークの回転速度を、砥石とワーク周面との接触状況の検知に基づき切り替える方法によれば、ワーク１回転中において、砥石とワーク周面との接触中は、ワークを低速度で回転させることにより砥石の振動等を抑制することができ、砥石とワーク周面が非接触状態のときには、ワークを高速度で回転させることによりエアカット期間の時間短縮を図ることができる。従って、従来の方法、つまり砥石とワーク周面との接触の有無に拘わらず一律に低速度でワークを駆動する従来方法に比べると、砥石の振動等の発生を抑制しながらも効率良くワーク周面を加工することが可能となる。
【０００９】
なお、砥石とワーク周面との接触状況が接触状態から非接触状態に変化するときの当該変化を検知し、直ちにワークの回転速度を制御しても、ワークが回転しているために若干の応答遅れが生じ得る。そのため、前記加工工程では、ワーク１回転中の回転角度を検出し、その検出角度と前記接触状況の検知とに基づき砥石とワーク周面とが非接触状態から接触状態へ変化するときのワークの回転角度を記憶し、この記憶した回転角度に基づき、次回のワーク１回転中におけるワークの回転角度であってワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるべき切り替え角度を定め、この切り替え角度に基づき、次回のワーク１回転中におけるワークの回転速度を制御するのが好適である。
【００１０】
このように前回のワーク１回転中の接触状況に基づいて次回のワーク１回転中の回転速度の切り替えを行うようにすれば、上記のような応答遅れの問題を解消することが可能となる。
【００１１】
この場合、前回のワーク１回転中に記憶した回転角度に対して所定角度分だけ早期にワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるべく前記切り替え角度を定めるようにするのが好適である。
【００１２】
つまり、ワーク周面に凸部が有るような場合、砥石の切込み送りが進行するに伴い通常は砥石とワーク周面との接触範囲が拡大する。そのため、次回のワーク１回転中、上記のように前回のワーク１回転中に記憶した回転角度よりも所定角度分だけ早期にワークの回転速度を高速度から低速度に切り替えるようにすれば、ワーク周面への砥石の接触時に、より確実にワークの回転速度を切換えておくことが可能となる。
【００１３】
一方、本発明に係る研削加工装置は、砥石と、ワークを回転駆動するワーク駆動手段と、前記砥石とワーク周面とを切込み方向に相対送りする送り駆動手段とを備え、非真円の周面を有するワークの前記周面を真円に加工すべく前記駆動手段を制御する制御手段とを有する研削加工装置であって、前記制御手段は、前記砥石の回転負荷の検出に基づき前記砥石とワーク周面との接触状況を検知する接触検知手段と、接触検知手段による前記接触状況の検知に基づき、前記砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、非接触状態のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１回転中の回転速度を制御する速度制御手段と、を含むものである。
【００１４】
この研削加工装置では、砥石とワーク周面とが切込み方向に相対的に送り駆動されて、ワーク周面に砥石が接触したことが接触検知手段により検知されると、この検知に基づき、速度制御手段がワーク駆動手段を制御して、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、それ以外のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１回転中におけるワークの回転速度を制御する。従って、この研削加工装置によれば、回転角度により研削代が異なるワークの周面研削加工において、請求項１に記載の研削加工方法を良好に実施することができる。
【００１５】
なお、前記速度制御手段は、砥石とワーク周面との前記切込み方向への相対送りに伴う前記接触検知手段による接触状況の検知に応じ、砥石がワーク周面に接触するまでは前記ワークを所定のアプローチ速度で回転駆動し、砥石がワーク周面に接触した後であって砥石とワーク周面とが接触状態にあるときには前記アプローチ速度よりも遅い所定の低速度でワークを回転駆動すると共に、砥石とワーク周面とが非接触状態にあるときには、前記低速度よりも速い所定の高速度で前記ワークを回転駆動するように構成される。
【００１６】
この研削加工装置によれば、請求項２に記載の研削加工方法を良好に実施することができる。
【００１７】
この研削加工装置においては、ワーク１回転中の当該ワークの回転角度を検出する角度検出手段と、その検出角度と前記接触検知手段による接触状況の検知とに基づき砥石とワーク周面とが非接触状態から接触状態へ変化するときのワークの回転角度を記憶する記憶手段と、を備え、次回のワーク１回転中には、前回のワーク１回転中に記憶された前記回転角度に基づきワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるように前記速度制御手段が構成される。
【００１８】
この研削加工装置では、接触検知手段による検知状況が非接触状態から接触状態へ変化すると、そのときのワークの回転角度が記憶手段に記憶される。そして、速度制御手段は、この記憶手段に記憶されている前回のワーク１回転中の回転角度に基づき、次回のワーク１回転中の前記高速度から低速度への速度切り替えを行う。従って、この研削加工装置によれば、請求項３に記載の研削加工方法を良好に実施することができる。
【００１９】
なお、この装置において、記速度制御手段は、次回のワーク１回転中には、前回のワーク１回転中に記憶した回転角度に対して所定角度分だけ早期にワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるものであってもよい。
【００２０】
この研削加工装置によれば、請求項４に記載の研削加工方法を良好に実施することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、回転角度により研削代が異なる周面を有するワークの前記周面を所定の形状に加工する研削加工方法において、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、それ以外のときの回転速度よりも低速とるようにワーク１回転中の回転速度を制御するようにしたので、砥石の振動等の発生を効果的に抑制しつつより効率良くワーク周面を加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。なお、この実施の形態では円筒状のワーク１の内周面を研削する内面研削に本発明を適用したものを示すが、本発明はワーク外周面を研削する円筒研削にも良好に適用することが可能である。
【００２３】
図１は、本発明に係る研削加工装置である内面研削盤を平面図で模式的に示している。この図に示す内面研削盤は、その基台上に、ワーク１を支持するワーク支持ヘッド１０と、砥石車２４を有するホイールヘッド２０とを備えている。
【００２４】
ワーク支持ヘッド１０には、ワーク１を保持（固定）するためのチャックを備えた主軸１２が設けられている。主軸１２は、ワーク駆動モータ１４を駆動源とする図外の駆動機構（本発明に係るワーク駆動手段に相当する）に連結されており、チャックにより保持したワーク１と一体にワーク支持ヘッド１０に対して回転駆動されるようになっている。
【００２５】
前記ホイールヘッド２０は、前記ワーク支持ヘッド１０に対して主軸１２の軸線方向に対向するように配置されている。
【００２６】
ホイールヘッド２０には砥石軸２２が装着され、この砥石軸２２の先端部に砥石２４が固定されている。この砥石２４は、例えば軸線方向に沿うストレートな砥石面をもつ平型の砥石車である。ホイールヘッド２０には、砥石軸２２及び砥石２４を高速で回転駆動する図略の砥石駆動モータが内蔵されている。
【００２７】
ホイールヘッド２０は、砥石軸２２と平行な方向、及び水平面上でこれと直交する切込み方向（図１では上下方向）に移動可能に設けられている。詳しくは、基台上には、砥石軸２２と平行な方向に移動可能な第１テーブル２６と、この第１テーブル上に設けられて前記切込み方向に移動可能な第２テーブル２８とを有する移動機構が設けられており、この移動機構の前記第２テーブル２８上にホイールヘッド２０が支持されている。つまり、砥石軸２２及び砥石２４が高速で回転駆動され、その回転駆動状態で砥石２４がワーク１の内側に挿入され、かつ砥石２４がホイールヘッド２０と共にワーク１の半径方向に切込み送りされることにより、前記砥石２４がワーク内周面に押付けられてその内周面を研削するように構成されている。なお、本発明では、砥石２４ではなくワーク支持ヘッド１０を移動させることにより切込み方向の送りを行うようにしてもよい。
【００２８】
前記ホイールヘッド２０には、その砥石駆動モータのモータ電力（研削電力）、すなわち、砥石２４の回転駆動トルク（回転負荷）に対応する値を検出する電力検出回路２１が接続されている。この電力検出回路２１の検出信号はＮＣ装置３０に入力される。
【００２９】
ＮＣ装置３０（本発明に係る制御手段に相当する）は、予め記憶されているプログラムに従って所定の研削動作を実行するように、ワーク支持ヘッド１０やホイールヘッド２０等の動作を統括的に制御するものであり、接触検知部３２、記憶部３４、及び速度制御部３６等の機能構成を含んでいる。
【００３０】
接触検知部３２は、本発明に係る接触検知手段に相当する。この接触検知部３２は、前記電力検出回路２１から入力される検出信号（研削電力検出信号）に基づきワーク１の内周面に対する砥石２４の接触検知を行うと共に、ワーク駆動モータ１４に内蔵される図略のエンコーダ（本発明に係る角度検出手段に相当する）から入力される信号に基づいて、砥石２４が接触し始めたワーク１の回転角度を記憶部３４に記憶させるものである。具体的には、記憶部３４は、所定角度毎にワーク一回転分に対応する記憶領域を有し、前記接触検知部３２は、ワーク内周面に対して砥石２４が接触したことを検知すると、その時のワーク１の回転角度に対応する記録領域に接触情報（以下、接触記録という）を記憶する。その場合、ワーク一回転中に断続的に複数回、接触を検知した場合には、接触検知部３２は、それぞれの回転角度に対する記憶領域に接触記録を記憶する。
【００３１】
速度制御部３６は、本発明に係る速度制御手段に相当するものである。この速度制御部３６は、ワーク駆動モータ１４に対して制御信号を出力することによりワーク駆動モータ１４の回転速度を制御するものであり、予め設定された速度でワーク駆動モータ１４を駆動すると共に、上記記憶部３４に記憶された接触記録に基づきワーク駆動モータ１４の回転速度を切り替え制御する。
【００３２】
次に、このＮＣ装置３０による加工動作の制御について、図２のフローチャートに従い説明する。なお、この実施の形態に示す加工動作は、例えば風力発電用軸受けの外輪などであって例えば図４に示すように凸部１ａ等を有することにより内周面の研削代が回転角度により異なるワーク１を対象とするものであり、当該ワーク１の内周面を所定内径（符合２で示す）の真円に加工することを前提とするものである。
【００３３】
まず、ＮＣ装置３０は、前記記憶部３４のデータをクリアし、その後、第１，第２のテーブル２６，２８を移動させ、これにより砥石２４を、ワーク１の内周面との間に所定の隙間をおいた位置で当該ワーク１の内側に挿入する（ワーク１内への砥石２４の割り出しを行う）と共に、ホイールヘッド２０に内蔵された砥石駆動モータを作動させて砥石軸２２、及び砥石２４を一体に高速で回転駆動する（ステップＳ１，Ｓ３）。
【００３４】
この状態で、速度制御部３６からワーク駆動モータ１４に制御信号を出力させ、主軸１２、及びワーク１を一体に回転駆動すると共に、図略の供給手段によりワーク１への加工液の供給を開始させ、さらに電力検出回路２１から出力される検出信号の値を前記接触検知部３２に記憶させる（ステップＳ５）。つまり、接触検知部３２は、無負荷状態の研削電力の値Ｗ０（図３参照）を記憶する。
【００３５】
次に、ＮＣ装置３０は、主軸１２の回転速度を予め設定された速度Ｖ１（本発明に係るアプローチ用速度に相当する）まで上げ、その後、第２テーブル２８を駆動して砥石２４の切込み送りを開始する（ステップＳ７，Ｓ９）。
【００３６】
切込み送りが開始されると、速度制御部３６は、ワーク駆動モータ１４に内蔵される前記エンコーダからの入力信号と記憶部３４内のデータとに基づき、現在の主軸１２の回転角度に対して＋５°の位置に前回のワーク１回転中に記憶された接触記録記があるか否かを判断する（ステップＳ１１）。
【００３７】
ここで、ＮＯと判断した場合には、接触検知部３２において砥石２４がワーク内周面に接触したか否か（以下、接触検知という）、つまりワーク１の上記凸部１ａに砥石２４が接触した否かを判断する（ステップＳ１３）。この判断は、電力検出回路２１から出力される検出信号値を、予め設定された閾値Ｗｔ（図３参照；＞Ｗ０）と比較することにより行う。つまり、ワーク内周面に砥石２４が接触すると、砥石２４の回転負荷が増して研削電力が上昇するため、接触検知部３２は、予め設定された閾値Ｗｔと電力検出回路２１から出力される検出信号値とを比較し、当該信号値が閾値Ｗｔを越えると接触を検知する。
【００３８】
ステップＳ１３の判断がＮＯの場合にはステップＳ７に移行する。これに対して、ステップＳ１３の判断がＹＥＳの場合には、ＮＣ装置３０は、接触検知部３２により現時点、つまり電力検出回路２１から出力される検出信号の値が閾値Ｗｔを越えた時点の主軸１２（ワーク１）の回転角度を記憶部３４に記憶させ、さらに、速度制御部３６からワーク駆動モータ１４に制御信号を出力させることにより、主軸１２の回転速度を予め設定された速度Ｖ２（＜Ｖ１；図３参照；本発明に係る所定の低速度）に切り替える（ステップＳ１５，Ｓ１７）。
【００３９】
そして、接触検知部３２において電力検出回路２１から出力される検出信号の値が前記閾値Ｗｔを下回ったか、つまり砥石２４がワーク内周面に対して非接触であるかを判断し（ステップＳ１９）、ここでの判断がＹＥＳの場合には、ＮＣ装置３０は、ステップＳ７に移行し、速度制御部３６からワーク駆動モータ１４に制御信号を出力させることにより、主軸１２の回転速度を速度Ｖ２から速度Ｖ１（本発明に係る所定の高速度に相当する）切り替えられる。
【００４０】
これに対して、ステップＳ１９の判断がＮＯの場合には、ＮＣ装置３０は、電力検出回路２１から出力される検出信号の値が、主軸１２（ワーク１）一回転において継続的に上記閾値Ｗｔを越えているかを判断する（ステップＳ２１）。つまり、ワーク内周面がほぼ全周に亘り砥石と接触したかを判断する。そして、ステップＳ２１の判断がＮＯの場合には、ステップＳ１７に移行する。これに対して、ステップＳ２１の判断がＹＥＳの場合には、ＮＣ装置３０は、速度制御部３６からワーク駆動モータ１４に制御信号を出力させることにより、砥石２４の切込み送り量に応じて主軸１２の回転速度を、順次、予め設定されている回転速度Ｖ３（Ｖ３＜Ｖ２）→Ｖ４（Ｖ４＜Ｖ３）に切り替え、これによりほぼ真円に加工されたワーク１の内周面に対して順次、荒加工、仕上げ加工、及びスパークアウト加工を施し（ステップＳ２３〜Ｓ２７）、スパークアウト加工が終了すると、ＮＣ装置３０は、第１，第２のテーブル２６，２８を駆動して砥石２４をワーク１から引き出す。これによりワーク１の一連の内面研削加工が終了する。
【００４１】
なお、上記制御において、ステップＳ１１の判断がＹＥＳの場合には、ＮＣ装置３０は、速度制御部３６からワーク駆動モータ１４に制御信号を出力させることにより、主軸１２の回転速度を速度Ｖ２に切り替える（ステップＳ２９）。そして、電力検出回路２１から出力される検出信号の値が閾値Ｗｔを越えるのを待って（ステップＳ３１）、当該検出信号の値が前記閾値Ｗｔを越えると（ステップＳ３１でＹＥＳ）、ＮＣ装置３０は、接触検知部３２によりその時点、つまり電力検出回路２１から出力される検出信号の値が閾値Ｗｔを越えた時点の主軸１２の回転角度を記憶部３４に記憶させ（ステップＳ３３）、その後、ステップＳ１９に移行する。
【００４２】
上記のようなＮＣ装置３０の制御に基づく主軸１２（ワーク１）の動作について図３を用いて説明する。図３は、主軸１２（ワーク１）一回転の研削電力値（電力検出回路２１から出力される検出信号値）と主軸１２の回転速度とを対応させたものである。
【００４３】
ＮＣ装置３０の制御によると、砥石２４の切込み送りが開始されて、砥石２４がワーク内周面に接触するまでは主軸１２が速度Ｖ１で高速駆動される。砥石２４の切込み送りが進み、砥石２４がワーク内周面（凸部１ａ）に接触し、図中実線で示すように研削電力値が閾値Ｗｔを越えると、これに伴い主軸１２の回転速度が速度Ｖ１から速度Ｖ２に切り替えられる。また、その時の主軸１２の回転角度（角度θ１）が記憶部３４に記憶される。なお、当実施形態では、この砥石２４がワーク内周面に接触し、初めて研削電力値が閾値Ｗｔを越えた時点より前が本発明のアプローチ工程に相当し、当該時点以降が同加工工程である。
【００４４】
そして、主軸１２がさらに回転してワーク内周面（凸部１ａ）から砥石２４が離脱し、研削電力値が閾値Ｗｔ未満となると（角度θ２）、これに伴い主軸１２の回転速度が速度Ｖ２ら速度Ｖ１に切り替える。つまり、主軸１２の一回転中、砥石２４とワーク内周面とが接触している間は主軸１２が速度Ｖ２で低速駆動され、それ以外の非接触の間は主軸１２が速度Ｖ１で高速駆動される。
【００４５】
そして、砥石２４が最初にワーク内周面に接触したときをｎ回転目とすると、次回のワーク回転時（ｎ＋１回転目）には、記憶部３４のデータに基づき、図３中に破線で示すように、前回（ｎ回転目）、砥石２４が接触し始めたワーク１の回転角度よりも５°だけ早い段階（θ１−５°）で主軸１２の回転速度が速度Ｖ１から速度Ｖ２に切り替えられ、その後、研削電力値が閾値Ｗｔ未満となると（角度θ２′）、これに伴い主軸１２の回転速度が速度Ｖ２ら速度Ｖ１に切り替えられる。なお、この場合も、研削電力値が閾値Ｗｔを越えると、その時の主軸１２の回転角度（角度θ１′）が記憶部３４に記憶される。
【００４６】
そして、ｎ＋２回転目以降は、ｎ＋１回転目と同様に、記憶部３４のデータに基づいて主軸１２の回転速度が切り替えが行われると共に、記憶部３４のデータが更新され、ワーク１の一回転中に記憶部３４の更新が行われなくなると、既に説明したように、順次、主軸１２の回転速度が速度Ｖ３→Ｖ４に切り替えられることとなる。
【００４７】
以上のように、本発明に係る内面研削盤（本発明に係る研削加工方法）では、主軸１２（ワーク１）の一回転中の回転速度を、砥石２４とワーク内周面との接触検知に基づいて切り替え、非接触時には、主軸１２（ワーク１）を速度Ｖ１で高速駆動する一方、接触時には、主軸１２（ワーク１）を速度Ｖ１よりも低速の速度Ｖ２で低速駆動する。そのため、砥石２４とワーク内周面との接触中は、ワーク１を低速で回転させることにより砥石２４に振動等が生じるのを抑制することができ、他方、砥石２４とワーク内周面が非接触状態のときは、ワーク１を高速で回転させることにより所謂エアカット期間を短縮することができる。例えば、図５は、図４に示すワーク１を上記内面研削盤により研削加工した場合の、切込み送り開始から荒加工に至るまでの主軸１２（ワーク１）の一回転毎の回転速度を概略的に示したものである。この図において、細線は主軸１２を速度Ｖ１で高速駆動した範囲を示しており、太線は速度Ｖ２で低速駆動した範囲を示している。従来の研削加工によれば、砥石の振動等を抑制するために、切込み送り開始から荒加工に至るまで主軸（ワーク）が一律に低速で駆動されていたが、上記の内面研削盤によれば、同図に示すように、切込み送り開始から荒加工に至るまでの大部分の範囲で主軸１２（ワーク１）が高速で駆動される。
【００４８】
従って、上記の内面研削盤によれば、回転角度により研削代が異なる周面を有するワーク１の研削加工において、砥石２４の振動等の発生を抑制しながらも、従来の方法に比べて、効率良くワーク１の内周面を加工することが可能となる。
【００４９】
特に、この内面研削盤では、既に説明したように、主軸１２（ワーク１）の一回転における砥石２４とワーク内周面との接触記録を更新的に記憶しておき、砥石２４が一旦ワーク内周面に接触すると、それ以後は、その接触記録に基づき一定の回転角度分（実施形態では５°）だけ早いタイミングで主軸１２の回転速度を速度Ｖ１から速度Ｖ２に切り替えるようにしているので、これにより応答遅れの問題を解消できるとう利点がある。すなわち、荒研削加工に至るまで、常に、砥石２４とワーク内周面との接触検知に基づき主軸１２（ワーク１）の回転速度を切り替えるようにしてもよいが、この場合には、接触検知から速度の切り替えが完了するまでの応答遅れによってワーク内周面（凸部１ａ）と砥石２４とが高速で接触し、例えば砥石２４が損傷するといった不都合を招くことが考えられる。しかし、上記のよう前回のワーク回転中に記憶した接触記録に基づき、一定の回転角度だけ早いタイミングで主軸１２の回転速度を切り替えるようすれば、砥石２４が実際にワーク内周面に接触する時点で事前に主軸１２（ワーク１）の回転速度を速度Ｖ１から速度Ｖ２に切り替えることが可能となるため、上記のような応答遅れの問題を解消することが可能となる。なお、この内面研削盤では、ワーク内周面に対する砥石２４の最初の接触時には、応答遅れが生じ得るが、このような接触初期の段階では、砥石２４とワーク内周面との接触面積は比較的小さいく、従って、砥石２４が損傷するといった不都合を伴うことは殆どない。
【００５０】
以上、発明に係る内面研削盤（本発明に係る研削加工方法）について説明したが、内面研削盤（研削加工方法）は本発明の好ましい実施形態の一例であって、その具体的な構成（研削加工方法）は、本発明を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５１】
例えば、上記実施形態では、砥石２４の回転負荷として砥石駆動モータの電力値を検出するようにしているが、例えば同モータに供給される電流値を検出するようしてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、ワーク１を回転駆動しながら砥石２４をワーク内周面に対して接近させ（アプローチ工程）、砥石２４をワーク内周面に接触させて加工を開始するようにしており（加工工程）、加工工程において砥石２４とワーク内周面とが非接触状態のときのワーク１（主軸１２）の回転速度（Ｖ１）を、アプローチ工程におけるワーク１（主軸１２）の回転速度（Ｖ１）と等速度にしているが、勿論、等速である必要はない。要は、加工工程において、砥石２４とワーク内周面とが接触状態にあるときのワーク１の回転速度が、非接触状態のときの同回転速度よりも低速であれば、具体的な速度は適宜設定可能である。
【００５３】
また、実施形態では、前回のワーク１の一回転中に記憶した回転角度（接触記録）に対して所定角度分（５°）だけ早期にワーク１の回転速度を速度Ｖ１から速度Ｖ２に切り替えるように次回の回転速度の切り替え角度を定めているが、勿論、接触記録に対して５°を超える角度、又は５°未満の角度分だけ早期に切り替えるようにしてもよい。要するに接触記録に対してどの程度早期にワーク１の回転速度を切り替えるかは、ワーク１の具体的な形状等に応じて適宜変更可能である。
【００５４】
また、実施形態では、ワーク周面を真円に研削する例について説明したが、周面の形状は真円に限らず、楕円等の非真円形状であってもよい。要は、本発明は、回転角度により研削代の異なるワーク周面の研削に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る内面研削盤、及びその制御系統を示す概略図である。
【図２】ＮＣ装置による加工動作の制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】ＮＣ装置の制御に基づく主軸（ワーク）の動作を説明するための図である。
【図４】ワークの一例を示す平面略図である。
【図５】切込み送り開始から荒加工に至るまでの主軸（ワーク）の一回転毎の回転速度を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ワーク
１０ ワーク支持ヘッド
１２ 主軸
１４ ワーク駆動モータ
２０ ホイールヘッド
２２ 砥石軸
２４ 砥石
２６ 第１テーブル
２８ 第２テーブル
３０ ＮＣ装置
３２ 接触検知部
３４ 記憶部
３６ 速度制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転角度により研削代が異なる周面を有するワークを回転駆動し、そのワーク周面と砥石とを切込み方向に相対送りすることによりワークの前記周面を所定の形状に加工する研削加工方法であって、
前記砥石の回転負荷を検出することにより砥石とワーク周面との接触状況を検知し、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、非接触状態のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１回転中の回転速度を制御することを特徴とする研削加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の研削加工方法において、
所定のアプローチ用速度でワークを回転駆動しながら前記砥石をワーク周面に対して接近させるアプローチ工程と、前記砥石がワーク周面に接触した時点以降の加工工程とを含み、
この加工工程において、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときには前記アプローチ用速度よりも遅い所定の低速度でワークを回転駆動し、砥石とワーク周面とが非接触状態にあるときには、前記低速度よりも速い所定の高速度で前記ワークを回転駆動することを特徴とする研削加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載の研削加工方法において、
前記加工工程では、ワーク１回転中の回転角度を検出し、その検出角度と前記接触状況の検知とに基づき砥石とワーク周面とが非接触状態から接触状態へ変化するときのワークの回転角度を記憶し、この記憶した回転角度に基づき、次回のワーク１回転中におけるワークの回転角度であってワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるべき切り替え角度を定め、この切り替え角度に基づき、次回のワーク１回転中におけるワークの回転速度を制御することを特徴とする研削加工方法。
【請求項４】
請求項３に記載の研削加工方法において、
前回のワーク１回転中に記憶した回転角度に対して所定角度分だけ早期にワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるべく前記切り替え角度を定めることを特徴とする研削加工方法。
【請求項５】
砥石と、ワークを回転駆動するワーク駆動手段と、前記砥石とワーク周面とを切込み方向に相対送りする送り駆動手段とを備え、回転角度により研削代が異なる周面を有するワークの前記周面を所定の形状に加工すべく前記駆動手段を制御する制御手段とを有する研削加工装置であって、
前記制御手段は、前記砥石の回転負荷の検出に基づき前記砥石とワーク周面との接触状況を検知する接触検知手段と、
接触検知手段による前記接触状況の検知に基づき、前記砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、非接触状態のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１回転中の回転速度を制御する速度制御手段と、を含むことを特徴とする研削加工装置。
【請求項６】
請求項５に記載の研削加工装置において、
前記速度制御手段は、砥石とワーク周面との前記切込み方向への相対送りに伴う前記接触検知手段による接触状況の検知に応じ、砥石がワーク周面に接触するまでは前記ワークを所定のアプローチ速度で回転駆動し、砥石がワーク周面に接触した後であって砥石とワーク周面とが接触状態にあるときには前記アプローチ速度よりも遅い所定の低速度でワークを回転駆動すると共に、砥石とワーク周面とが非接触状態にあるときには、前記低速度よりも速い所定の高速度で前記ワークを回転駆動することを特徴とする研削加工装置。
【請求項７】
請求項６に記載の研削加工装置において、
ワーク１回転中の当該ワークの回転角度を検出する角度検出手段と、
その検出角度と前記接触検知手段による接触状況の検知とに基づき砥石とワーク周面とが非接触状態から接触状態へ変化するときのワークの回転角度を記憶する記憶手段と、を備え、
前記速度制御手段は、次回のワーク１回転中には、前回のワーク１回転中に記憶された前記回転角度に基づきワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えることを特徴とする研削加工装置。
【請求項８】
請求項７に記載の研削加工装置において、
前記速度制御手段は、次回のワーク１回転中には、前回のワーク１回転中に記憶した回転角度に対して所定角度分だけ早期にワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えることを特徴とする研削加工装置。
【請求項１】
回転角度により研削代が異なる周面を有するワークを回転駆動し、そのワーク周面と砥石とを切込み方向に相対送りすることによりワークの前記周面を所定の形状に加工する研削加工方法であって、
前記砥石の回転負荷を検出することにより砥石とワーク周面との接触状況を検知し、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、非接触状態のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１回転中の回転速度を制御することを特徴とする研削加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の研削加工方法において、
所定のアプローチ用速度でワークを回転駆動しながら前記砥石をワーク周面に対して接近させるアプローチ工程と、前記砥石がワーク周面に接触した時点以降の加工工程とを含み、
この加工工程において、砥石とワーク周面とが接触状態にあるときには前記アプローチ用速度よりも遅い所定の低速度でワークを回転駆動し、砥石とワーク周面とが非接触状態にあるときには、前記低速度よりも速い所定の高速度で前記ワークを回転駆動することを特徴とする研削加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載の研削加工方法において、
前記加工工程では、ワーク１回転中の回転角度を検出し、その検出角度と前記接触状況の検知とに基づき砥石とワーク周面とが非接触状態から接触状態へ変化するときのワークの回転角度を記憶し、この記憶した回転角度に基づき、次回のワーク１回転中におけるワークの回転角度であってワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるべき切り替え角度を定め、この切り替え角度に基づき、次回のワーク１回転中におけるワークの回転速度を制御することを特徴とする研削加工方法。
【請求項４】
請求項３に記載の研削加工方法において、
前回のワーク１回転中に記憶した回転角度に対して所定角度分だけ早期にワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えるべく前記切り替え角度を定めることを特徴とする研削加工方法。
【請求項５】
砥石と、ワークを回転駆動するワーク駆動手段と、前記砥石とワーク周面とを切込み方向に相対送りする送り駆動手段とを備え、回転角度により研削代が異なる周面を有するワークの前記周面を所定の形状に加工すべく前記駆動手段を制御する制御手段とを有する研削加工装置であって、
前記制御手段は、前記砥石の回転負荷の検出に基づき前記砥石とワーク周面との接触状況を検知する接触検知手段と、
接触検知手段による前記接触状況の検知に基づき、前記砥石とワーク周面とが接触状態にあるときのワークの回転速度が、非接触状態のときの回転速度よりも低速となるようにワーク１回転中の回転速度を制御する速度制御手段と、を含むことを特徴とする研削加工装置。
【請求項６】
請求項５に記載の研削加工装置において、
前記速度制御手段は、砥石とワーク周面との前記切込み方向への相対送りに伴う前記接触検知手段による接触状況の検知に応じ、砥石がワーク周面に接触するまでは前記ワークを所定のアプローチ速度で回転駆動し、砥石がワーク周面に接触した後であって砥石とワーク周面とが接触状態にあるときには前記アプローチ速度よりも遅い所定の低速度でワークを回転駆動すると共に、砥石とワーク周面とが非接触状態にあるときには、前記低速度よりも速い所定の高速度で前記ワークを回転駆動することを特徴とする研削加工装置。
【請求項７】
請求項６に記載の研削加工装置において、
ワーク１回転中の当該ワークの回転角度を検出する角度検出手段と、
その検出角度と前記接触検知手段による接触状況の検知とに基づき砥石とワーク周面とが非接触状態から接触状態へ変化するときのワークの回転角度を記憶する記憶手段と、を備え、
前記速度制御手段は、次回のワーク１回転中には、前回のワーク１回転中に記憶された前記回転角度に基づきワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えることを特徴とする研削加工装置。
【請求項８】
請求項７に記載の研削加工装置において、
前記速度制御手段は、次回のワーク１回転中には、前回のワーク１回転中に記憶した回転角度に対して所定角度分だけ早期にワークの回転速度を前記高速度から低速度に切り替えることを特徴とする研削加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１９６０２２（Ｐ２００９−１９６０２２Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３９０４３（Ｐ２００８−３９０４３）
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
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