研削方法および研削装置
【課題】研削割れの発生を防止できるとともに、生産性を向上できる研削方法を提供する。
【解決手段】温度Ａ２および温度Ａ３を設定する設定工程と、研削点Ｐの温度を測定する測定工程と、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２および温度Ａ３により定まる温度の範囲内である場合、研削点Ｐの温度を低下させるように研削条件を再設定する調整工程と、を含み、温度Ａ２は、測定工程および調整工程に要する時間、および研削前に予め設定される砥石２０によるワークＷへの切込量に基づいて、ワークＷに引っ張り残留応力が発生するまでに研削点Ｐの温度を低下可能な温度に設定され、温度Ａ３は、温度Ａ２よりも低い温度に設定される。
【解決手段】温度Ａ２および温度Ａ３を設定する設定工程と、研削点Ｐの温度を測定する測定工程と、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２および温度Ａ３により定まる温度の範囲内である場合、研削点Ｐの温度を低下させるように研削条件を再設定する調整工程と、を含み、温度Ａ２は、測定工程および調整工程に要する時間、および研削前に予め設定される砥石２０によるワークＷへの切込量に基づいて、ワークＷに引っ張り残留応力が発生するまでに研削点Ｐの温度を低下可能な温度に設定され、温度Ａ３は、温度Ａ２よりも低い温度に設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させてワークを研削する研削方法および研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、研削加工では、互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させ、ワークの加工面を削ってワークを所定の形状に成形している。このような研削を行う研削装置は、ＮＣプログラム等で予め設定された切込量だけワークの研削を繰り返す。
【０００３】
このような研削装置では、砥石とワークとの接触点（研削点）の温度が上昇しても決められた動作を継続してしまう。
従って、焼入れ等の熱処理が行われたワークを研削する場合、想定した以上にワーク形状がバラついたときに、ワークが部分的に再加熱されて、ワークが部分的に割れる可能性がある。つまり、研削割れが発生する可能性がある。
【０００４】
例えば、図１３に示すように、想定した以上にワークが部分的に突出した場合には、当該突出部分での研削量が多くなってしまう。このような場合には、砥石をワークに接近させるエアカットを行う段階で前記突出部分を研削してしまう。つまり、研削を行う前の段階で研削が行われ、さらに本来の研削が行われるため、研削時の発熱量が多くなり、研削点の温度が上昇し、研削割れが発生する可能性がある。
【０００５】
また、研削割れの発生を防止するために、切込量を小さな値に設定するとともに、前記エアカットで砥石をワークに接近させる距離を遠くすることが考えられる。つまり、ワーク形状のバラツキを予め大きく想定して研削を行うことが考えられるが、この場合、砥石の空転時間および実際の研削時間が長くなり、生産性が低下してしまう。
【０００６】
つまり、研削割れの発生を防止するとともに生産性の低下を防止するためには、研削点の温度を測定する必要がある。
【０００７】
特許文献１に開示される研削装置では、ワーク（工作物）に接触するフィンガーに二つの熱電対線を接続し、研削時にワーク表面（フィンガーとワークとの接触点）の温度が上昇することで発生する電圧に基づいて、ワーク表面の温度を測定する。
【０００８】
このような研削装置にて測定される温度は、ワーク表面の温度であり、研削点の温度ではない。より詳細には、ワーク表面の温度は研削点の温度よりも低い。また、フィンガーをワークに接触させて温度を測定する構成では、研削点にフィンガーを接触できない。従って、研削点の温度を正確に測定することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２４６６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、研削割れの発生を防止できるとともに、生産性を向上できる研削方法および研削装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１においては、互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させて前記ワークを研削する研削方法であって、第一温度および第二温度を設定する設定工程と、研削点の温度を測定する測定工程と、前記研削点の測定温度が前記第一温度および前記第二温度により定まる温度の範囲内である場合、前記研削点の温度を低下させるように研削条件を再設定する調整工程と、を含み、前記第一温度は、前記測定工程および前記調整工程に要する時間に基づいて、前記ワークに引っ張り残留応力が発生するまでに前記研削点の温度を低下可能な温度に設定され、前記第二温度は、前記第一温度よりも低い温度に設定される、ものである。
【００１２】
請求項２においては、前記測定工程では、前記ワークに接続されるとともに前記ワークに対応する第一金属線と、一端部が前記砥石の表面より露出した状態で前記砥石の回動と一体的に回動するとともに前記第一金属線に対応し、研削時に前記ワークの加工面と接触する第二金属線と、を用い、前記第二金属線の一端部が前記ワークの加工面に接触したとき、前記各金属線および前記ワークによって構成される電気回路の電圧値に基づいて、前記研削点の温度を測定する、ものである。
【００１３】
請求項３においては、前記調整工程では、前記砥石による前記ワークへの切込量を削減する、ものである。
【００１４】
請求項４においては、互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させて前記ワークを研削する研削装置であって、前記砥石および前記ワークの研削点の温度を測定する測定手段と、前記測定手段と接続され、前記研削点の温度の測定結果に基づいて、前記研削点の温度を低下させるように研削条件を再設定する調整手段と、を具備し、前記調整手段は、前記研削点の温度測定に要する時間および前記研削点の温度低下に要する時間に基づいて、前記ワークに引っ張り残留応力が発生するまでに前記研削点の温度を低下可能な第一温度と、前記第一温度よりも低い温度である第二温度と、を設定し、前記研削点の測定温度が前記第一温度および前記第二温度により定まる温度の範囲内である場合、前記研削点の温度を低下させる、ものである。
【００１５】
請求項５においては、前記測定手段は、前記ワークに接続されるとともに前記ワークに対応する第一金属線と、一端部が前記砥石の表面より露出した状態で前記砥石の回動と一体的に回動するとともに前記第一金属線に対応し、研削時に前記ワークの加工面と接触する第二金属線と、を備え、前記調整手段は、前記第二金属線の一端部が前記ワークの加工面に接触したとき、前記各金属線および前記ワークによって構成される電気回路の電圧値に基づいて、前記研削点の温度を測定する、ものである。
【００１６】
請求項６においては、前記研削条件を再設定は、前記砥石による前記ワークへの切込量を削減することである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、研削点の温度に応じて切込量を最適に設定できるため、研削割れの発生を防止できるとともに、生産性を向上できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】研削装置を示す説明図。
【図２】同じく側面図。
【図３】ワークを研削する状態を示す側面図。
【図４】研削点の温度測定を開始する状態を示す側面図。
【図５】ワークの残留応力と研削点の温度との相関を示す図。
【図６】研削方法を示すフロー図。
【図７】研削点の温度測定が終了した状態を示す側面図。
【図８】切込量を削減した状態を示す側面図。
【図９】温度設定の別実施形態を示す図。
【図１０】研削装置の別実施形態を示す側面図。
【図１１】残留応力とモータの電流値との相関を示す図。
【図１２】研削方法の別実施形態を示すフロー図。
【図１３】ワーク形状のバラツキを示すワークの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本実施形態の研削装置１０の構成について説明する。
【００２０】
図１に示すように、研削装置１０は、ワークＷの加工面Ｗ１を削ってワークＷを所定の形状に成形するものである。
【００２１】
本実施形態のワークＷは、熱処理（焼入れおよび焼き戻し）が行われた後で、研削装置１０により研削加工が行われる。実施形態においては、説明の便宜上、鉄によって構成される略円柱形状のものとするが、これに限定されるものでなく、例えば、クランクシャフトやカム等であっても構わない。
【００２２】
図１および図２に示すように、研削装置１０は、砥石２０、測定機構４０、治具３０、および制御機構５０等を具備する。
【００２３】
砥石２０は、ダイヤモンド等からなる砥粒を粘結材で固めることで、略円盤状に形成される。砥石２０は、モータの回転軸と連結される主軸２１に回動可能に支持されて、前記モータの駆動によって一定の回転数Ｒ１で回動する。
また、砥石２０は、ワークＷに対して近接離間可能な砥石台に支持され、前記砥石台の移動によってワークＷに対して近接離間する（図２に示す矢印Ｍ参照）。
【００２４】
治具３０は、ワークＷを所定の姿勢で支持するとともに、砥石２０の回転方向と同じ方向にワークＷを回動させる。このとき、治具３０は、ワークＷを一定の回転数Ｒ２で回動させる。治具３０は、ワークＷと同じ金属部材、すなわち、本実施形態では鉄によって構成される。
【００２５】
本実施形態の研削装置１０では、砥石２０およびワークＷを互いに回動させた状態で、砥石２０をワークＷの近傍まで接近させる（エアカットを行う）。そして、図３に示すように、砥石２０の表面２０ａをワークＷの加工面Ｗ１に接触させ、前記研粒にてワークＷの加工面Ｗ１を削って、ワークＷを研削する。
この場合、どの程度砥石２０をワークＷに接触させるかで、砥石２０によるワークＷへの切込量（以下、単に「切込量」と表記する）が決まる。
【００２６】
以下では、砥石２０の表面２０ａとワークＷの加工面Ｗ１とが接触する部分を「研削点Ｐ」と表記する。研削点Ｐでは、研削時にその温度が大きく上昇し、その上昇度合いは、切込量に応じて変動する。より詳細には、切込量が多くなるにつれて、温度の上昇度合いが大きくなる。
【００２７】
なお、ワークＷを研削するための構成はこれに限定されるものでなく、例えば、治具３０を砥石２０に対して近接離間可能に構成し、ワークＷを砥石２０に接近させるような構成であっても構わない。
【００２８】
測定手段としての測定機構４０は、研削点Ｐの温度を測定するものである。測定機構４０は、鉄線４１、コンスタンタン線４２、および電圧計４３を備える。
【００２９】
鉄線４１は、その一端部４１ａが治具３０と接触する。つまり、鉄線４１は、治具３０を介してワークＷに接続される。また、鉄線４１の他端部は、電圧計４３の＋端子に接続される。
【００３０】
なお、鉄線４１は、ワークＷを構成する金属部材に対応している。例えば、ワークＷが銅で構成される場合、鉄線４１に代えて銅線が用いられる。この場合、治具３０も銅によって構成される。
このように、第一金属線としての鉄線４１は、ワークＷに対応する金属部材である鉄で構成される。
【００３１】
図１に示すように、コンスタンタン線４２の一端部４２ａは、砥石２０の表面２０ａより露出する。また、図３および図４に示すように、前記露出した状態で砥石２０の回動と一体的に回動する。つまり、コンスタンタン線４２の一端部４２ａは、砥石２０より突出する、または砥石２０内に収容されることもなく、砥石２０の表面２０ａと同じ面に位置する。従って、研削時に砥石２０の表面２０ａと同じようにワークＷの加工面Ｗ１と接触する。
コンスタンタン線４２の他端部は、電圧計４３の−端子に接続される。
【００３２】
図１に示すように、コンスタンタン線４２は、その中途部が主軸２１の内側を通って砥石２０まで連通する。また、コンスタンタン線４２の中途部は、砥石２０が回動するときにかかる負荷で断線しないように、所定の部材によって支持された状態で、砥石２０および主軸２１の内側に配設される。このようなコンスタンタン線４２には、極細のコンスタンタン線が用いられる。
【００３３】
ここで、治具３０およびワークＷは、前述のように鉄によって構成される。このため、図４に示すように、コンスタンタン線４２の一端部４２ａがワークＷの加工面Ｗ１に接触したとき、各線４１・４２と治具３０とワークＷとにより電気回路Ｅが構成される。
【００３４】
このとき、研削点Ｐと各線４１・４２の他端部（電圧計４３に接続される側の端部）との間に温度差が生じている場合、電気回路Ｅに電圧が発生し、電気回路Ｅに電流が流れる（図４に示す電流ｉ参照）。つまり、熱電対として機能する。
【００３５】
コンスタンタン線４２は、このような熱電対として機能するように、鉄線４１に対応している。例えば、前述のようにワークＷを銅で構成する場合、前記銅線に対応する金属線が用いられる。
このように、第二金属線としてのコンスタンタン線４２は、鉄線４１に対応する金属部材であるコンスタンタンで構成される。
【００３６】
電圧計４３は、電気回路Ｅに発生する電圧値を測定する。電圧計４３は、制御機構５０と電気的に接続され、測定結果を制御機構５０に送信する（図４に示す電圧値Ｖ参照）。
【００３７】
調整手段としての制御機構５０は、通信機能や演算機能を有し、電圧計４３で測定される電気回路Ｅの電圧値に基づいて、所定の演算処理を行って、研削点Ｐの温度を算出（測定）する。
また、制御機構５０は、砥石台と電気的に接続され、砥石台に信号を送信することで、砥石２０を移動可能に構成される（図２に示す信号Ｓ参照）。このような制御機構５０は、例えば、市販のパーソナルコンピュータ等によって構成される。
【００３８】
研削装置１０は、制御機構５０に記憶されるワークＷを研削するための専用のプログラム（例えば、ＮＣプログラム）を実行することで研削を行う。
【００３９】
研削時には、コンスタンタン線４２の一端部４２ａがワークＷと接触し、そのときの研削点Ｐの温度に応じた電圧が発生する。つまり、研削装置１０では、砥石２０が一回転する度に、測定機構４０によって研削点Ｐの温度を測定する。
【００４０】
ワークＷの加工面Ｗ１と接触したコンスタンタン線４２の一端部４２ａは、砥石２０の表面２０ａとともに摩滅していく。従って、コンスタンタン線４２の一端部４２ａは、研削時にワークＷと接触することで、常に砥石２０の表面２０ａと同じ面に位置する。
【００４１】
ここで、図５に示すように、ワークＷには、熱処理（焼入れおよび焼き戻し）が行われているため、ワークＷを研削するまでは、ワークＷに圧縮残留応力が発生している（図５に示す研削前の温度Ａ０（℃）参照）。
【００４２】
研削により研削点Ｐの温度が上昇すると、ある温度を境に圧縮残留応力は減少し始める（残留応力が０に近付く）。
そして、温度Ａ１（℃）まで研削点Ｐの温度が上昇したときに、圧縮残留応力がなくなる（残留応力が０になる）。さらに温度Ａ１よりも研削点Ｐの温度が上昇すると、ワークＷに引っ張り残留応力が発生する（残留応力が０より大きくなる）。
【００４３】
これは、研削時の発熱でワークＷが再加熱されて、部分的にワークＷに対して更なる焼き戻しが行われることに起因する。
【００４４】
このように、研削点Ｐの温度が上昇し、ワークＷに引っ張り残留応力が発生した場合、研削中または研削後にワークＷが部分的に割れる可能性がある。つまり、研削割れが発生する可能性がある。
【００４５】
このような場合としては、例えば、ワーク形状がバラついた場合等がある。
すなわち、想定した以上にワークが部分的に突出した場合には、エアカットの段階で前記突出部分を研削してしまう（図１３参照）。つまり、研削を行う前の段階で研削が行われ、さらに本来の研削が行われるため、研削時の発熱量が多くなり、研削点の温度が上昇し、研削割れが発生する可能性がある。
【００４６】
研削装置１０では、このようにワーク形状がバラついた場合でも、研削点Ｐの温度を測定し、研削点Ｐの温度が温度Ａ１よりも大きくなる前に、砥石２０をワークＷより離間させることで切込量を削減し、研削点Ｐの温度を低下させる。
【００４７】
以下では、研削方法が用いられて行われる研削装置１０によるワークＷの研削について具体的に説明する。
なお、説明の便宜上、研削装置１０は、最初に設定した切込量で研削を行ってワークＷを所定の形状に成形するものとする。
【００４８】
まず、図２および図６に示すように、治具３０にワークＷをセットする（Ｓ１１０）。
【００４９】
ワークＷをセットした後で、切込量を設定する（Ｓ１２０）。このとき、生産性を確保できるとともに、ある程度ワーク形状のバラツキを吸収できる程度の切込量を設定する。このとき、エアカットを行うときの砥石２０の接近量も設定する。
【００５０】
例えば、生産ライン等に研削装置１０を設置する場合、生産ラインのサイクルタイムを確保できるとともに、ワーク形状がある程度バラついた場合でも、研削点Ｐの温度が大きく上昇しない程度の切込量を設定する。また、接近量についても切込量と同様の観点で設定する。
【００５１】
切込量を設定した後で、図５および図６に示すように、温度Ａ２（℃）および温度Ａ３（℃）を設定する（Ｓ１３０）。温度Ａ２は温度Ａ１よりも低い温度であり、温度Ａ３は温度Ａ２よりも低い温度である。
【００５２】
ここで、研削点Ｐの温度測定には所定の時間を要する。つまり、研削点Ｐの測定温度は、ワークＷの加工面Ｗ１とコンスタンタン線４２の一端部４２ａとが接触した時点（図４に示す時点）での温度である。このため、研削点Ｐの温度を実際に測定するまでの間にタイムラグが発生する。
【００５３】
具体的には、図４に示す時点での研削点Ｐの温度が、図４に示す時点から若干研削（砥石２０の回転）が進んだ図７に示す時点で算出されることとなる。従って、図４に示す時点から図７に示す時点までの間、さらに研削が行われることとなり、図７に示す時点で把握される図４に示す時点での研削点Ｐの測定温度よりも、図７に示す時点での実際の研削点Ｐの温度の方が高くなっている可能性がある。
【００５４】
また、測定機構４０では、砥石２０が一回転する度に研削点Ｐの測定を行う。このため、研削が砥石２０の一回転分だけ進んだ、次の測定時に研削点Ｐの温度が大きく上昇している可能性がある。
【００５５】
つまり、研削点Ｐの温度測定に要する時間として、実際に温度測定に要する時間および測定間隔を考慮する必要がある。
【００５６】
また、研削点Ｐの温度を低下させる際には所定の時間を要する。つまり、切込量を削減して実際に研削を行うまでの間にタイムラグが発生する。
【００５７】
具体的には、図７に示す時点で切込量を削減する動作を開始した場合、図８に示す時点で実際に切込量を削減することとなる。従って、図７に示す時点から図８に示す時点までの間、さらに研削が行われることとなり、研削点Ｐの測定温度よりも図８に示す時点での実際の研削点Ｐの温度の方が高くなっている可能性がある。
【００５８】
つまり、研削点Ｐの温度低下に要する時間として、実際に切込量を削減する時間を考慮する必要がある。
【００５９】
仮に、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ１となった時点を測定機構４０で検出する場合、あるいは研削点Ｐの測定温度が温度Ａ１となった時点で研削点Ｐの温度を低下させる場合、前記タイムラグ等の影響で、研削点Ｐの温度低下が間に合わない可能性がある。
つまり、研削点Ｐの温度が温度Ａ１を超えてしまい、ワークＷに引っ張り残留応力が発生する可能性がある。この場合、研削時または研削後にワークＷに研削割れが発生する可能性がある。
【００６０】
このように、研削点Ｐの温度が温度Ａ１よりも大きくなる前に研削点Ｐの温度を低下させるためには、研削点Ｐの温度測定および研削点Ｐの温度低下に要する時間を考慮する必要がある。
【００６１】
研削装置１０では、ステップＳ１２０の切込量でワークＷの研削を行ったとき、前記研削点Ｐの温度測定および研削点Ｐの温度低下に要する時間等の間に、研削点Ｐの温度がどの程度上昇するかを予め実験等で測定している。また、図５に示すように、当該測定結果等により、研削点Ｐの温度の上昇度合い（マージンＸ１）を算出している。
本実施形態のステップＳ１２０にて設定される温度Ａ２は、温度Ａ１よりもマージンＸ１分だけ低い温度である。なお、温度Ａ２は、温度Ａ１からマージンＸ１を減じた温度よりも低い温度でも構わない。
【００６２】
ステップＳ１３０にて温度Ａ２および温度Ａ３を設定した後で、図３および図６に示すように、砥石２０によってワークＷを切り込む（Ｓ１４０）。
すなわち、砥石２０およびワークＷの回動を開始するとともにエアカットを行う。そして、ステップＳ１２０の切込量に基づいて、砥石２０をワークＷに接触させて、前記切込量で研削を行う。
【００６３】
研削中は、図４および図６に示すように、研削点Ｐの温度を測定する（Ｓ１５０）。
前述のように、コンスタンタン線４２の一端部４２ａとワークＷの加工面Ｗ１とが接触したときに発生する電圧の電圧値を電圧計４３で測定し、当該電圧値に基づいて、制御機構５０が研削点Ｐの温度を測定する。研削点Ｐの温度を実際に測定したとき、研削装置１０は図４に示す状態から図７に示す状態となる。
【００６４】
このように、研削点Ｐの温度を測定する工程（Ｓ１５０）は、研削方法における測定工程として機能する。
また、研削点Ｐの温度を測定する工程（Ｓ１５０）では、各線４１・４２と治具３０とワークＷとによって構成される電気回路Ｅの電圧値に基づいて、研削点Ｐの温度を測定する。
【００６５】
ステップＳ１５０にて研削点Ｐの温度を測定した後で、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ３以上であるかを確認する（Ｓ１６０）。
【００６６】
研削点Ｐの測定温度が温度Ａ３以上でない（温度Ａ３未満である）場合、ワーク形状が仕上寸法となっているかを確認する（Ｓ１６０：Ｎｏ、Ｓ１７０）。
つまり、研削装置１０でワークＷを必要な分だけ研削したかを確認する。言い換えれば、これ以上ワークＷを研削する必要があるか確認する。
【００６７】
仕上寸法となっている場合、研削を正常に行うことができたと判断する（Ｓ１７０：Ｙｅｓ、Ｓ１８０）。
つまり、研削装置１０は、研削中にワークＷに引っ張り残留応力が発生することなく研削が完了したと判断する。言い換えれば、研削割れが発生する可能性がない状態で研削が完了したと判断する。そして、研削を終了する。
【００６８】
一方、仕上寸法となっていない場合、ステップＳ１４０に戻り、切込量等の研削条件を変更せずに研削を継続する（Ｓ１７０：Ｎｏ）。
研削装置１０は、このような研削動作を繰り返し、ワークＷを所定の形状に成形する。
【００６９】
研削点Ｐの測定温度が温度Ａ３以上である場合、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２以下であるかを確認する（Ｓ１６０：Ｙｅｓ、Ｓ１６５）。
つまり、研削点Ｐの温度が温度Ａ１を越える前に、研削点Ｐの温度を低下可能であるかを確認する。
【００７０】
研削点Ｐの温度が温度Ａ２以下である場合、切込量を削減して研削割れの発生を防止可能であると判断し、切込量を削減して研削を継続する（Ｓ１６５：Ｙｅｓ、Ｓ１５５）。
つまり、研削装置１０は、研削点Ｐの温度が温度Ａ３以上であるとともに、温度Ａ２以下である場合、砥石２０をワークＷより離間させて切込量を削減する（図７に示す矢印Ｍ１参照）。
【００７１】
仮に、温度Ａ３が低い温度、例えば、温度Ａ０よりやや高い温度である場合、多くのワークＷの研削で切込量の削減が行われ、生産性が低下してしまう。また、温度Ａ３が高い温度、例えば、温度Ａ２よりやや低い温度である場合、ワーク形状のバラツキで突出した部分等を研削したときに急激に温度が上昇し、温度Ａ３を超えたときに、温度Ａ２まで超えてしまう可能性がある。
つまり、温度Ａ３は、生産性を確保できるとともに、急激な温度変化に対応できる程度に、温度Ａ２よりも低い温度が設定される。
【００７２】
このように、制御機構５０は、研削点Ｐの温度の測定結果に基づいて、切込量を削減する。
また、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２および温度Ａ３により定まる温度の範囲内（温度Ａ３以上、温度Ａ２以下）である場合に切込量を削減する工程（Ｓ１６０：Ｙｅｓ、Ｓ１６５：Ｙｅｓ、Ｓ１５５）は、研削方法における調整工程として機能する。
【００７３】
実際に切込量を削減したとき、研削装置１０は、図７に示す状態から図８に示す状態となる。
これにより、研削装置１０は研削点Ｐの温度を低下させる。そして、ステップＳ１４０に戻り、再設定した切込量で研削を継続しながら研削点Ｐの温度を測定する。
【００７４】
切込量を削減した当初は、ステップＳ１２０の切込量で研削を行っていない部分が、ステップＳ１５５の切込量で研削されるとともに、ステップＳ１２０の切込量で研削を行った部分が研削されない（砥石２０が空回りする）。
そして、ステップＳ１５５の切込量で研削を継続するうちに、ワークＷの研削が進み、ステップＳ１２０の切込量で研削を行った部分も研削されるようになる。そして、ステップＳ１７０の仕上寸法となるまで研削したとき、研削が終了する。
【００７５】
これによれば、研削点Ｐの温度を測定し、研削割れが発生する可能性がある温度である温度Ａ１となる前に、研削点Ｐの温度を低下できる。従って、研削点Ｐの温度に応じて切込量を最適に設定できる。
【００７６】
このため、ワーク形状がバラついて、研削中に研削点Ｐの温度が大きく上昇した場合でも、研削点Ｐの温度を低下できるため、研削割れの発生を防止できる。
また、ワーク形状のバラツキを予め大きく想定することなく切込量やエアカットによる砥石２０の接近量を設定できるため、砥石２０の空転時間および実際の研削時間を最適に設定できる。従って、生産性を向上できる。
【００７７】
このように、制御機構５０は、ワークＷに引っ張り残留応力が発生するまでに研削点Ｐの温度を低下可能な第一温度としての温度Ａ２を設定する。
また、温度Ａ２よりも低い温度である第二温度としての温度Ａ３を設定する。
そして、温度Ａ２および温度Ａ３を設定する工程（Ｓ１３０）は、研削方法における設定工程として機能する。
【００７８】
また、制御機構５０は、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２および温度Ａ３により定まる温度の範囲内（温度Ａ３以上、温度Ａ２以下）である場合、研削点Ｐの温度を低下させる。
【００７９】
一方、ステップＳ１６５にて研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２より大きい場合、既に研削点Ｐの温度が温度Ａ１を超えてワークＷに引っ張り残留応力が発生し、研削割れが発生する可能性があると判断し、研削を中止する（Ｓ１６５：Ｎｏ、Ｓ１７５）。
そして、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２以上となったワークＷを回収し、別のワークＷを治具３０にセットして、始めから研削加工を行う（Ｓ１８５）。
【００８０】
これによれば、研削割れが発生したことを速やかに検出できる。従って、研削割れが発生する可能性があるワークＷが研削工程以降の工程に搬送されることを防止できる。
【００８１】
なお、温度Ａ２および温度Ａ３の設定値を本実施形態よりも低くして、ワークＷの圧縮残留応力が減少しないように研削を行う構成であっても構わない。
【００８２】
この場合、図９に示すように、圧縮残留応力が減少し始める温度Ａ４（℃）を予め測定し、当該温度Ａ４とマージンＸ１との差である温度Ａ５（℃）を設定するとともに、温度Ａ５よりも低い温度である温度Ａ６（℃）を設定する。そして、研削点Ｐの温度が研削時に温度Ａ６以上であるとともに温度Ａ５以下となったときに切込量を削減する。
【００８３】
コンスタンタン線４２は、ワークＷと接触したときに研削点Ｐの温度を測定できるものであればよく、例えば、箔状のコンスタンタン線４２であっても構わない。
【００８４】
本実施形態では、研削点Ｐの温度を低下させるために切込量を削減したが、これに限定されるものでない。すなわち、以下のようにして研削点Ｐの温度を低下させても構わない。
【００８５】
例えば、ワークＷの回転数Ｒ１を上昇させても構わない。これによれば、熱源である研削点ＰからワークＷの接触部分が早く離間するようになるため、熱がワークＷの内側まで伝導し難くなる。このため、研削点Ｐの温度を低下できる。
【００８６】
また、砥石２０の回転数Ｒ２を低下させても構わない。これによれば、ワークＷと砥石２０との間の摩擦抵抗を減少できる。このため、研削点Ｐの温度を低下できる。
この場合、測定機構４０による測定間隔が長くなるため、温度Ａ２（マージンＸ１）は、このような砥石２０の回転数Ｒ２の低下も考慮して設定すればよい。
【００８７】
さらに、研削を中断しても構わない。具体的には、砥石２０とワークＷとの接触状態を解除しても構わない。これによれば、研削点Ｐの温度を低下できる。
【００８８】
このように、研削点Ｐの温度の測定結果に基づいて、研削点Ｐの温度を低下させるように研削条件を再設定する工程（Ｓ１６０：Ｙｅｓ、Ｓ１６５：Ｙｅｓ、Ｓ１５５）は、研削方法における調整工程として機能する。
【００８９】
ここで、「研削条件」とは、前述のような、ワークＷおよび砥石２０の回転数Ｒ１・Ｒ２、砥石２０とワークＷとの接触状態の解除、および切込量を指す。また、「再設定する」とは、このような研削条件のうち、少なくともいずれか一つを変更することをいう。
【００９０】
ただし、より生産性を向上できるとともに、より研削点Ｐの温度低下に要する時間を短くできるという観点から、研削条件の再設定は、切込量を削減することで行うことが好ましい。
【００９１】
以下では、研削装置１０の別実施形態について説明する。
【００９２】
図１０に示すように、別実施形態の研削装置１１０は、本実施形態の測定機構４０に変えて、モータの電流値を測定する測定機構１４０を具備する。
【００９３】
ここで、モータの電流値は研削中常に変動している。これは、一定の回転数Ｒ１で回動している砥石２０がワークＷと接触した場合、モータに負荷がかかり、モータの電流値が上昇することに起因する。従って、切込量が多い程、モータにかかる負荷が大きくなり、モータの電流値が大きくなる。
例えば、ワーク形状がバラついて一部が大きく突出している場合等は、当該突出した部分を研削したときに、モータの電流値が大きくなる。
【００９４】
このように、モータの電流値と切込量との間には相関がある。また、前述のように研削点Ｐの温度は、切込量に応じて変化するため、実際の切込量がわかれば研削点Ｐの温度を算出可能である。
【００９５】
つまり、モータの電流値と研削点Ｐの温度との間には相関があり、モータの電流値を測定することで、研削点Ｐの温度を算出できる。図１１は、このようなモータの電流値と研削点Ｐの温度との間の相関に基づいて、モータの電流値とワークＷの残留応力との関係を示したグラフである。
【００９６】
図１１に示すように、モータの電流値が電流値Ｂ１（Ａ）まで上昇すると、切込量が増加して研削点Ｐの温度が上昇し、ワークＷに引っ張り残留応力が発生する可能性がある。従って、モータの電流値が電流値Ｂ１まで上昇するまでに、切込量を削減することで、ワークＷに引っ張り残留応力が発生することを防止できる。
【００９７】
研削装置１１０は、このような図１１に示すモータの電流値とワークＷの残留応力との関係に基づいて、切込量を削減する点が、本実施形態の研削装置１０と異なる点である。
【００９８】
すなわち、図１１および図１２に示すように、ワークＷをセットして、切込量を設定した後で（Ｓ２１０、Ｓ２２０）、電流値Ｂ２（Ａ）および電流値Ｂ３（Ａ）を設定する（Ｓ２３０）。
【００９９】
電流値Ｂ２は、研削点Ｐの温度測定（モータの電流値を測定してから研削点Ｐの温度を算出するまで）に要する時間および研削点Ｐの温度低下に要する時間に基づいて、電流値Ｂ１までモータの電流値が上昇するまでに、研削点Ｐの温度を低下可能な電流値が設定される。
つまり、研削装置１１０は、このような温度測定に要する時間および研削点Ｐの温度低下に要する時間の間に、モータの電流値がどの程度上昇するかを予め実験等で測定している。また、当該測定結果等により、モータの電流値の上昇度合い（マージンＸ２）を算出している。
【０１００】
電流値Ｂ２は、電流値Ｂ１よりもマージンＸ２分だけ低い電流値である。また、電流値Ｂ３は、電流値Ｂ２よりも低い電流値である。
【０１０１】
ステップＳ２３０にて電流値Ｂ２・Ｂ３を設定した後は、モータの電流値が電流値Ｂ２および電流値Ｂ３により定まる電流値の範囲内であるかを確認する点（Ｓ２６０、Ｓ２６５）を除いて、本実施形態の研削装置１０と同様である。
【０１０２】
これによれば、本実施形態の研削装置１０よりも簡素な構成で、研削割れの発生を防止できるとともに、生産性を向上できる。
【０１０３】
このように、測定機構１４０による研削点Ｐの温度測定は、研削点Ｐの温度と相関のあるもの（別実施形態では砥石２０を回動させるモータの電流値）に基づいて、間接的に測定しても構わない。
ただし、研削点Ｐの温度をより正確に測定できるという観点から、本実施形態のように、熱電対として機能する測定機構４０よって研削点Ｐの温度を直接的に測定することが好ましい。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 研削装置
２０ 砥石
２０ａ 砥石の表面
４０ 測定機構（測定手段）
５０ 制御機構（調整手段）
Ａ２ 温度（第一温度）
Ａ３ 温度（第二温度）
Ｐ 研削点
Ｗ ワーク
Ｗ１ ワークの加工面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させてワークを研削する研削方法および研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、研削加工では、互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させ、ワークの加工面を削ってワークを所定の形状に成形している。このような研削を行う研削装置は、ＮＣプログラム等で予め設定された切込量だけワークの研削を繰り返す。
【０００３】
このような研削装置では、砥石とワークとの接触点（研削点）の温度が上昇しても決められた動作を継続してしまう。
従って、焼入れ等の熱処理が行われたワークを研削する場合、想定した以上にワーク形状がバラついたときに、ワークが部分的に再加熱されて、ワークが部分的に割れる可能性がある。つまり、研削割れが発生する可能性がある。
【０００４】
例えば、図１３に示すように、想定した以上にワークが部分的に突出した場合には、当該突出部分での研削量が多くなってしまう。このような場合には、砥石をワークに接近させるエアカットを行う段階で前記突出部分を研削してしまう。つまり、研削を行う前の段階で研削が行われ、さらに本来の研削が行われるため、研削時の発熱量が多くなり、研削点の温度が上昇し、研削割れが発生する可能性がある。
【０００５】
また、研削割れの発生を防止するために、切込量を小さな値に設定するとともに、前記エアカットで砥石をワークに接近させる距離を遠くすることが考えられる。つまり、ワーク形状のバラツキを予め大きく想定して研削を行うことが考えられるが、この場合、砥石の空転時間および実際の研削時間が長くなり、生産性が低下してしまう。
【０００６】
つまり、研削割れの発生を防止するとともに生産性の低下を防止するためには、研削点の温度を測定する必要がある。
【０００７】
特許文献１に開示される研削装置では、ワーク（工作物）に接触するフィンガーに二つの熱電対線を接続し、研削時にワーク表面（フィンガーとワークとの接触点）の温度が上昇することで発生する電圧に基づいて、ワーク表面の温度を測定する。
【０００８】
このような研削装置にて測定される温度は、ワーク表面の温度であり、研削点の温度ではない。より詳細には、ワーク表面の温度は研削点の温度よりも低い。また、フィンガーをワークに接触させて温度を測定する構成では、研削点にフィンガーを接触できない。従って、研削点の温度を正確に測定することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２４６６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、研削割れの発生を防止できるとともに、生産性を向上できる研削方法および研削装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１においては、互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させて前記ワークを研削する研削方法であって、第一温度および第二温度を設定する設定工程と、研削点の温度を測定する測定工程と、前記研削点の測定温度が前記第一温度および前記第二温度により定まる温度の範囲内である場合、前記研削点の温度を低下させるように研削条件を再設定する調整工程と、を含み、前記第一温度は、前記測定工程および前記調整工程に要する時間に基づいて、前記ワークに引っ張り残留応力が発生するまでに前記研削点の温度を低下可能な温度に設定され、前記第二温度は、前記第一温度よりも低い温度に設定される、ものである。
【００１２】
請求項２においては、前記測定工程では、前記ワークに接続されるとともに前記ワークに対応する第一金属線と、一端部が前記砥石の表面より露出した状態で前記砥石の回動と一体的に回動するとともに前記第一金属線に対応し、研削時に前記ワークの加工面と接触する第二金属線と、を用い、前記第二金属線の一端部が前記ワークの加工面に接触したとき、前記各金属線および前記ワークによって構成される電気回路の電圧値に基づいて、前記研削点の温度を測定する、ものである。
【００１３】
請求項３においては、前記調整工程では、前記砥石による前記ワークへの切込量を削減する、ものである。
【００１４】
請求項４においては、互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させて前記ワークを研削する研削装置であって、前記砥石および前記ワークの研削点の温度を測定する測定手段と、前記測定手段と接続され、前記研削点の温度の測定結果に基づいて、前記研削点の温度を低下させるように研削条件を再設定する調整手段と、を具備し、前記調整手段は、前記研削点の温度測定に要する時間および前記研削点の温度低下に要する時間に基づいて、前記ワークに引っ張り残留応力が発生するまでに前記研削点の温度を低下可能な第一温度と、前記第一温度よりも低い温度である第二温度と、を設定し、前記研削点の測定温度が前記第一温度および前記第二温度により定まる温度の範囲内である場合、前記研削点の温度を低下させる、ものである。
【００１５】
請求項５においては、前記測定手段は、前記ワークに接続されるとともに前記ワークに対応する第一金属線と、一端部が前記砥石の表面より露出した状態で前記砥石の回動と一体的に回動するとともに前記第一金属線に対応し、研削時に前記ワークの加工面と接触する第二金属線と、を備え、前記調整手段は、前記第二金属線の一端部が前記ワークの加工面に接触したとき、前記各金属線および前記ワークによって構成される電気回路の電圧値に基づいて、前記研削点の温度を測定する、ものである。
【００１６】
請求項６においては、前記研削条件を再設定は、前記砥石による前記ワークへの切込量を削減することである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、研削点の温度に応じて切込量を最適に設定できるため、研削割れの発生を防止できるとともに、生産性を向上できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】研削装置を示す説明図。
【図２】同じく側面図。
【図３】ワークを研削する状態を示す側面図。
【図４】研削点の温度測定を開始する状態を示す側面図。
【図５】ワークの残留応力と研削点の温度との相関を示す図。
【図６】研削方法を示すフロー図。
【図７】研削点の温度測定が終了した状態を示す側面図。
【図８】切込量を削減した状態を示す側面図。
【図９】温度設定の別実施形態を示す図。
【図１０】研削装置の別実施形態を示す側面図。
【図１１】残留応力とモータの電流値との相関を示す図。
【図１２】研削方法の別実施形態を示すフロー図。
【図１３】ワーク形状のバラツキを示すワークの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本実施形態の研削装置１０の構成について説明する。
【００２０】
図１に示すように、研削装置１０は、ワークＷの加工面Ｗ１を削ってワークＷを所定の形状に成形するものである。
【００２１】
本実施形態のワークＷは、熱処理（焼入れおよび焼き戻し）が行われた後で、研削装置１０により研削加工が行われる。実施形態においては、説明の便宜上、鉄によって構成される略円柱形状のものとするが、これに限定されるものでなく、例えば、クランクシャフトやカム等であっても構わない。
【００２２】
図１および図２に示すように、研削装置１０は、砥石２０、測定機構４０、治具３０、および制御機構５０等を具備する。
【００２３】
砥石２０は、ダイヤモンド等からなる砥粒を粘結材で固めることで、略円盤状に形成される。砥石２０は、モータの回転軸と連結される主軸２１に回動可能に支持されて、前記モータの駆動によって一定の回転数Ｒ１で回動する。
また、砥石２０は、ワークＷに対して近接離間可能な砥石台に支持され、前記砥石台の移動によってワークＷに対して近接離間する（図２に示す矢印Ｍ参照）。
【００２４】
治具３０は、ワークＷを所定の姿勢で支持するとともに、砥石２０の回転方向と同じ方向にワークＷを回動させる。このとき、治具３０は、ワークＷを一定の回転数Ｒ２で回動させる。治具３０は、ワークＷと同じ金属部材、すなわち、本実施形態では鉄によって構成される。
【００２５】
本実施形態の研削装置１０では、砥石２０およびワークＷを互いに回動させた状態で、砥石２０をワークＷの近傍まで接近させる（エアカットを行う）。そして、図３に示すように、砥石２０の表面２０ａをワークＷの加工面Ｗ１に接触させ、前記研粒にてワークＷの加工面Ｗ１を削って、ワークＷを研削する。
この場合、どの程度砥石２０をワークＷに接触させるかで、砥石２０によるワークＷへの切込量（以下、単に「切込量」と表記する）が決まる。
【００２６】
以下では、砥石２０の表面２０ａとワークＷの加工面Ｗ１とが接触する部分を「研削点Ｐ」と表記する。研削点Ｐでは、研削時にその温度が大きく上昇し、その上昇度合いは、切込量に応じて変動する。より詳細には、切込量が多くなるにつれて、温度の上昇度合いが大きくなる。
【００２７】
なお、ワークＷを研削するための構成はこれに限定されるものでなく、例えば、治具３０を砥石２０に対して近接離間可能に構成し、ワークＷを砥石２０に接近させるような構成であっても構わない。
【００２８】
測定手段としての測定機構４０は、研削点Ｐの温度を測定するものである。測定機構４０は、鉄線４１、コンスタンタン線４２、および電圧計４３を備える。
【００２９】
鉄線４１は、その一端部４１ａが治具３０と接触する。つまり、鉄線４１は、治具３０を介してワークＷに接続される。また、鉄線４１の他端部は、電圧計４３の＋端子に接続される。
【００３０】
なお、鉄線４１は、ワークＷを構成する金属部材に対応している。例えば、ワークＷが銅で構成される場合、鉄線４１に代えて銅線が用いられる。この場合、治具３０も銅によって構成される。
このように、第一金属線としての鉄線４１は、ワークＷに対応する金属部材である鉄で構成される。
【００３１】
図１に示すように、コンスタンタン線４２の一端部４２ａは、砥石２０の表面２０ａより露出する。また、図３および図４に示すように、前記露出した状態で砥石２０の回動と一体的に回動する。つまり、コンスタンタン線４２の一端部４２ａは、砥石２０より突出する、または砥石２０内に収容されることもなく、砥石２０の表面２０ａと同じ面に位置する。従って、研削時に砥石２０の表面２０ａと同じようにワークＷの加工面Ｗ１と接触する。
コンスタンタン線４２の他端部は、電圧計４３の−端子に接続される。
【００３２】
図１に示すように、コンスタンタン線４２は、その中途部が主軸２１の内側を通って砥石２０まで連通する。また、コンスタンタン線４２の中途部は、砥石２０が回動するときにかかる負荷で断線しないように、所定の部材によって支持された状態で、砥石２０および主軸２１の内側に配設される。このようなコンスタンタン線４２には、極細のコンスタンタン線が用いられる。
【００３３】
ここで、治具３０およびワークＷは、前述のように鉄によって構成される。このため、図４に示すように、コンスタンタン線４２の一端部４２ａがワークＷの加工面Ｗ１に接触したとき、各線４１・４２と治具３０とワークＷとにより電気回路Ｅが構成される。
【００３４】
このとき、研削点Ｐと各線４１・４２の他端部（電圧計４３に接続される側の端部）との間に温度差が生じている場合、電気回路Ｅに電圧が発生し、電気回路Ｅに電流が流れる（図４に示す電流ｉ参照）。つまり、熱電対として機能する。
【００３５】
コンスタンタン線４２は、このような熱電対として機能するように、鉄線４１に対応している。例えば、前述のようにワークＷを銅で構成する場合、前記銅線に対応する金属線が用いられる。
このように、第二金属線としてのコンスタンタン線４２は、鉄線４１に対応する金属部材であるコンスタンタンで構成される。
【００３６】
電圧計４３は、電気回路Ｅに発生する電圧値を測定する。電圧計４３は、制御機構５０と電気的に接続され、測定結果を制御機構５０に送信する（図４に示す電圧値Ｖ参照）。
【００３７】
調整手段としての制御機構５０は、通信機能や演算機能を有し、電圧計４３で測定される電気回路Ｅの電圧値に基づいて、所定の演算処理を行って、研削点Ｐの温度を算出（測定）する。
また、制御機構５０は、砥石台と電気的に接続され、砥石台に信号を送信することで、砥石２０を移動可能に構成される（図２に示す信号Ｓ参照）。このような制御機構５０は、例えば、市販のパーソナルコンピュータ等によって構成される。
【００３８】
研削装置１０は、制御機構５０に記憶されるワークＷを研削するための専用のプログラム（例えば、ＮＣプログラム）を実行することで研削を行う。
【００３９】
研削時には、コンスタンタン線４２の一端部４２ａがワークＷと接触し、そのときの研削点Ｐの温度に応じた電圧が発生する。つまり、研削装置１０では、砥石２０が一回転する度に、測定機構４０によって研削点Ｐの温度を測定する。
【００４０】
ワークＷの加工面Ｗ１と接触したコンスタンタン線４２の一端部４２ａは、砥石２０の表面２０ａとともに摩滅していく。従って、コンスタンタン線４２の一端部４２ａは、研削時にワークＷと接触することで、常に砥石２０の表面２０ａと同じ面に位置する。
【００４１】
ここで、図５に示すように、ワークＷには、熱処理（焼入れおよび焼き戻し）が行われているため、ワークＷを研削するまでは、ワークＷに圧縮残留応力が発生している（図５に示す研削前の温度Ａ０（℃）参照）。
【００４２】
研削により研削点Ｐの温度が上昇すると、ある温度を境に圧縮残留応力は減少し始める（残留応力が０に近付く）。
そして、温度Ａ１（℃）まで研削点Ｐの温度が上昇したときに、圧縮残留応力がなくなる（残留応力が０になる）。さらに温度Ａ１よりも研削点Ｐの温度が上昇すると、ワークＷに引っ張り残留応力が発生する（残留応力が０より大きくなる）。
【００４３】
これは、研削時の発熱でワークＷが再加熱されて、部分的にワークＷに対して更なる焼き戻しが行われることに起因する。
【００４４】
このように、研削点Ｐの温度が上昇し、ワークＷに引っ張り残留応力が発生した場合、研削中または研削後にワークＷが部分的に割れる可能性がある。つまり、研削割れが発生する可能性がある。
【００４５】
このような場合としては、例えば、ワーク形状がバラついた場合等がある。
すなわち、想定した以上にワークが部分的に突出した場合には、エアカットの段階で前記突出部分を研削してしまう（図１３参照）。つまり、研削を行う前の段階で研削が行われ、さらに本来の研削が行われるため、研削時の発熱量が多くなり、研削点の温度が上昇し、研削割れが発生する可能性がある。
【００４６】
研削装置１０では、このようにワーク形状がバラついた場合でも、研削点Ｐの温度を測定し、研削点Ｐの温度が温度Ａ１よりも大きくなる前に、砥石２０をワークＷより離間させることで切込量を削減し、研削点Ｐの温度を低下させる。
【００４７】
以下では、研削方法が用いられて行われる研削装置１０によるワークＷの研削について具体的に説明する。
なお、説明の便宜上、研削装置１０は、最初に設定した切込量で研削を行ってワークＷを所定の形状に成形するものとする。
【００４８】
まず、図２および図６に示すように、治具３０にワークＷをセットする（Ｓ１１０）。
【００４９】
ワークＷをセットした後で、切込量を設定する（Ｓ１２０）。このとき、生産性を確保できるとともに、ある程度ワーク形状のバラツキを吸収できる程度の切込量を設定する。このとき、エアカットを行うときの砥石２０の接近量も設定する。
【００５０】
例えば、生産ライン等に研削装置１０を設置する場合、生産ラインのサイクルタイムを確保できるとともに、ワーク形状がある程度バラついた場合でも、研削点Ｐの温度が大きく上昇しない程度の切込量を設定する。また、接近量についても切込量と同様の観点で設定する。
【００５１】
切込量を設定した後で、図５および図６に示すように、温度Ａ２（℃）および温度Ａ３（℃）を設定する（Ｓ１３０）。温度Ａ２は温度Ａ１よりも低い温度であり、温度Ａ３は温度Ａ２よりも低い温度である。
【００５２】
ここで、研削点Ｐの温度測定には所定の時間を要する。つまり、研削点Ｐの測定温度は、ワークＷの加工面Ｗ１とコンスタンタン線４２の一端部４２ａとが接触した時点（図４に示す時点）での温度である。このため、研削点Ｐの温度を実際に測定するまでの間にタイムラグが発生する。
【００５３】
具体的には、図４に示す時点での研削点Ｐの温度が、図４に示す時点から若干研削（砥石２０の回転）が進んだ図７に示す時点で算出されることとなる。従って、図４に示す時点から図７に示す時点までの間、さらに研削が行われることとなり、図７に示す時点で把握される図４に示す時点での研削点Ｐの測定温度よりも、図７に示す時点での実際の研削点Ｐの温度の方が高くなっている可能性がある。
【００５４】
また、測定機構４０では、砥石２０が一回転する度に研削点Ｐの測定を行う。このため、研削が砥石２０の一回転分だけ進んだ、次の測定時に研削点Ｐの温度が大きく上昇している可能性がある。
【００５５】
つまり、研削点Ｐの温度測定に要する時間として、実際に温度測定に要する時間および測定間隔を考慮する必要がある。
【００５６】
また、研削点Ｐの温度を低下させる際には所定の時間を要する。つまり、切込量を削減して実際に研削を行うまでの間にタイムラグが発生する。
【００５７】
具体的には、図７に示す時点で切込量を削減する動作を開始した場合、図８に示す時点で実際に切込量を削減することとなる。従って、図７に示す時点から図８に示す時点までの間、さらに研削が行われることとなり、研削点Ｐの測定温度よりも図８に示す時点での実際の研削点Ｐの温度の方が高くなっている可能性がある。
【００５８】
つまり、研削点Ｐの温度低下に要する時間として、実際に切込量を削減する時間を考慮する必要がある。
【００５９】
仮に、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ１となった時点を測定機構４０で検出する場合、あるいは研削点Ｐの測定温度が温度Ａ１となった時点で研削点Ｐの温度を低下させる場合、前記タイムラグ等の影響で、研削点Ｐの温度低下が間に合わない可能性がある。
つまり、研削点Ｐの温度が温度Ａ１を超えてしまい、ワークＷに引っ張り残留応力が発生する可能性がある。この場合、研削時または研削後にワークＷに研削割れが発生する可能性がある。
【００６０】
このように、研削点Ｐの温度が温度Ａ１よりも大きくなる前に研削点Ｐの温度を低下させるためには、研削点Ｐの温度測定および研削点Ｐの温度低下に要する時間を考慮する必要がある。
【００６１】
研削装置１０では、ステップＳ１２０の切込量でワークＷの研削を行ったとき、前記研削点Ｐの温度測定および研削点Ｐの温度低下に要する時間等の間に、研削点Ｐの温度がどの程度上昇するかを予め実験等で測定している。また、図５に示すように、当該測定結果等により、研削点Ｐの温度の上昇度合い（マージンＸ１）を算出している。
本実施形態のステップＳ１２０にて設定される温度Ａ２は、温度Ａ１よりもマージンＸ１分だけ低い温度である。なお、温度Ａ２は、温度Ａ１からマージンＸ１を減じた温度よりも低い温度でも構わない。
【００６２】
ステップＳ１３０にて温度Ａ２および温度Ａ３を設定した後で、図３および図６に示すように、砥石２０によってワークＷを切り込む（Ｓ１４０）。
すなわち、砥石２０およびワークＷの回動を開始するとともにエアカットを行う。そして、ステップＳ１２０の切込量に基づいて、砥石２０をワークＷに接触させて、前記切込量で研削を行う。
【００６３】
研削中は、図４および図６に示すように、研削点Ｐの温度を測定する（Ｓ１５０）。
前述のように、コンスタンタン線４２の一端部４２ａとワークＷの加工面Ｗ１とが接触したときに発生する電圧の電圧値を電圧計４３で測定し、当該電圧値に基づいて、制御機構５０が研削点Ｐの温度を測定する。研削点Ｐの温度を実際に測定したとき、研削装置１０は図４に示す状態から図７に示す状態となる。
【００６４】
このように、研削点Ｐの温度を測定する工程（Ｓ１５０）は、研削方法における測定工程として機能する。
また、研削点Ｐの温度を測定する工程（Ｓ１５０）では、各線４１・４２と治具３０とワークＷとによって構成される電気回路Ｅの電圧値に基づいて、研削点Ｐの温度を測定する。
【００６５】
ステップＳ１５０にて研削点Ｐの温度を測定した後で、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ３以上であるかを確認する（Ｓ１６０）。
【００６６】
研削点Ｐの測定温度が温度Ａ３以上でない（温度Ａ３未満である）場合、ワーク形状が仕上寸法となっているかを確認する（Ｓ１６０：Ｎｏ、Ｓ１７０）。
つまり、研削装置１０でワークＷを必要な分だけ研削したかを確認する。言い換えれば、これ以上ワークＷを研削する必要があるか確認する。
【００６７】
仕上寸法となっている場合、研削を正常に行うことができたと判断する（Ｓ１７０：Ｙｅｓ、Ｓ１８０）。
つまり、研削装置１０は、研削中にワークＷに引っ張り残留応力が発生することなく研削が完了したと判断する。言い換えれば、研削割れが発生する可能性がない状態で研削が完了したと判断する。そして、研削を終了する。
【００６８】
一方、仕上寸法となっていない場合、ステップＳ１４０に戻り、切込量等の研削条件を変更せずに研削を継続する（Ｓ１７０：Ｎｏ）。
研削装置１０は、このような研削動作を繰り返し、ワークＷを所定の形状に成形する。
【００６９】
研削点Ｐの測定温度が温度Ａ３以上である場合、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２以下であるかを確認する（Ｓ１６０：Ｙｅｓ、Ｓ１６５）。
つまり、研削点Ｐの温度が温度Ａ１を越える前に、研削点Ｐの温度を低下可能であるかを確認する。
【００７０】
研削点Ｐの温度が温度Ａ２以下である場合、切込量を削減して研削割れの発生を防止可能であると判断し、切込量を削減して研削を継続する（Ｓ１６５：Ｙｅｓ、Ｓ１５５）。
つまり、研削装置１０は、研削点Ｐの温度が温度Ａ３以上であるとともに、温度Ａ２以下である場合、砥石２０をワークＷより離間させて切込量を削減する（図７に示す矢印Ｍ１参照）。
【００７１】
仮に、温度Ａ３が低い温度、例えば、温度Ａ０よりやや高い温度である場合、多くのワークＷの研削で切込量の削減が行われ、生産性が低下してしまう。また、温度Ａ３が高い温度、例えば、温度Ａ２よりやや低い温度である場合、ワーク形状のバラツキで突出した部分等を研削したときに急激に温度が上昇し、温度Ａ３を超えたときに、温度Ａ２まで超えてしまう可能性がある。
つまり、温度Ａ３は、生産性を確保できるとともに、急激な温度変化に対応できる程度に、温度Ａ２よりも低い温度が設定される。
【００７２】
このように、制御機構５０は、研削点Ｐの温度の測定結果に基づいて、切込量を削減する。
また、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２および温度Ａ３により定まる温度の範囲内（温度Ａ３以上、温度Ａ２以下）である場合に切込量を削減する工程（Ｓ１６０：Ｙｅｓ、Ｓ１６５：Ｙｅｓ、Ｓ１５５）は、研削方法における調整工程として機能する。
【００７３】
実際に切込量を削減したとき、研削装置１０は、図７に示す状態から図８に示す状態となる。
これにより、研削装置１０は研削点Ｐの温度を低下させる。そして、ステップＳ１４０に戻り、再設定した切込量で研削を継続しながら研削点Ｐの温度を測定する。
【００７４】
切込量を削減した当初は、ステップＳ１２０の切込量で研削を行っていない部分が、ステップＳ１５５の切込量で研削されるとともに、ステップＳ１２０の切込量で研削を行った部分が研削されない（砥石２０が空回りする）。
そして、ステップＳ１５５の切込量で研削を継続するうちに、ワークＷの研削が進み、ステップＳ１２０の切込量で研削を行った部分も研削されるようになる。そして、ステップＳ１７０の仕上寸法となるまで研削したとき、研削が終了する。
【００７５】
これによれば、研削点Ｐの温度を測定し、研削割れが発生する可能性がある温度である温度Ａ１となる前に、研削点Ｐの温度を低下できる。従って、研削点Ｐの温度に応じて切込量を最適に設定できる。
【００７６】
このため、ワーク形状がバラついて、研削中に研削点Ｐの温度が大きく上昇した場合でも、研削点Ｐの温度を低下できるため、研削割れの発生を防止できる。
また、ワーク形状のバラツキを予め大きく想定することなく切込量やエアカットによる砥石２０の接近量を設定できるため、砥石２０の空転時間および実際の研削時間を最適に設定できる。従って、生産性を向上できる。
【００７７】
このように、制御機構５０は、ワークＷに引っ張り残留応力が発生するまでに研削点Ｐの温度を低下可能な第一温度としての温度Ａ２を設定する。
また、温度Ａ２よりも低い温度である第二温度としての温度Ａ３を設定する。
そして、温度Ａ２および温度Ａ３を設定する工程（Ｓ１３０）は、研削方法における設定工程として機能する。
【００７８】
また、制御機構５０は、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２および温度Ａ３により定まる温度の範囲内（温度Ａ３以上、温度Ａ２以下）である場合、研削点Ｐの温度を低下させる。
【００７９】
一方、ステップＳ１６５にて研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２より大きい場合、既に研削点Ｐの温度が温度Ａ１を超えてワークＷに引っ張り残留応力が発生し、研削割れが発生する可能性があると判断し、研削を中止する（Ｓ１６５：Ｎｏ、Ｓ１７５）。
そして、研削点Ｐの測定温度が温度Ａ２以上となったワークＷを回収し、別のワークＷを治具３０にセットして、始めから研削加工を行う（Ｓ１８５）。
【００８０】
これによれば、研削割れが発生したことを速やかに検出できる。従って、研削割れが発生する可能性があるワークＷが研削工程以降の工程に搬送されることを防止できる。
【００８１】
なお、温度Ａ２および温度Ａ３の設定値を本実施形態よりも低くして、ワークＷの圧縮残留応力が減少しないように研削を行う構成であっても構わない。
【００８２】
この場合、図９に示すように、圧縮残留応力が減少し始める温度Ａ４（℃）を予め測定し、当該温度Ａ４とマージンＸ１との差である温度Ａ５（℃）を設定するとともに、温度Ａ５よりも低い温度である温度Ａ６（℃）を設定する。そして、研削点Ｐの温度が研削時に温度Ａ６以上であるとともに温度Ａ５以下となったときに切込量を削減する。
【００８３】
コンスタンタン線４２は、ワークＷと接触したときに研削点Ｐの温度を測定できるものであればよく、例えば、箔状のコンスタンタン線４２であっても構わない。
【００８４】
本実施形態では、研削点Ｐの温度を低下させるために切込量を削減したが、これに限定されるものでない。すなわち、以下のようにして研削点Ｐの温度を低下させても構わない。
【００８５】
例えば、ワークＷの回転数Ｒ１を上昇させても構わない。これによれば、熱源である研削点ＰからワークＷの接触部分が早く離間するようになるため、熱がワークＷの内側まで伝導し難くなる。このため、研削点Ｐの温度を低下できる。
【００８６】
また、砥石２０の回転数Ｒ２を低下させても構わない。これによれば、ワークＷと砥石２０との間の摩擦抵抗を減少できる。このため、研削点Ｐの温度を低下できる。
この場合、測定機構４０による測定間隔が長くなるため、温度Ａ２（マージンＸ１）は、このような砥石２０の回転数Ｒ２の低下も考慮して設定すればよい。
【００８７】
さらに、研削を中断しても構わない。具体的には、砥石２０とワークＷとの接触状態を解除しても構わない。これによれば、研削点Ｐの温度を低下できる。
【００８８】
このように、研削点Ｐの温度の測定結果に基づいて、研削点Ｐの温度を低下させるように研削条件を再設定する工程（Ｓ１６０：Ｙｅｓ、Ｓ１６５：Ｙｅｓ、Ｓ１５５）は、研削方法における調整工程として機能する。
【００８９】
ここで、「研削条件」とは、前述のような、ワークＷおよび砥石２０の回転数Ｒ１・Ｒ２、砥石２０とワークＷとの接触状態の解除、および切込量を指す。また、「再設定する」とは、このような研削条件のうち、少なくともいずれか一つを変更することをいう。
【００９０】
ただし、より生産性を向上できるとともに、より研削点Ｐの温度低下に要する時間を短くできるという観点から、研削条件の再設定は、切込量を削減することで行うことが好ましい。
【００９１】
以下では、研削装置１０の別実施形態について説明する。
【００９２】
図１０に示すように、別実施形態の研削装置１１０は、本実施形態の測定機構４０に変えて、モータの電流値を測定する測定機構１４０を具備する。
【００９３】
ここで、モータの電流値は研削中常に変動している。これは、一定の回転数Ｒ１で回動している砥石２０がワークＷと接触した場合、モータに負荷がかかり、モータの電流値が上昇することに起因する。従って、切込量が多い程、モータにかかる負荷が大きくなり、モータの電流値が大きくなる。
例えば、ワーク形状がバラついて一部が大きく突出している場合等は、当該突出した部分を研削したときに、モータの電流値が大きくなる。
【００９４】
このように、モータの電流値と切込量との間には相関がある。また、前述のように研削点Ｐの温度は、切込量に応じて変化するため、実際の切込量がわかれば研削点Ｐの温度を算出可能である。
【００９５】
つまり、モータの電流値と研削点Ｐの温度との間には相関があり、モータの電流値を測定することで、研削点Ｐの温度を算出できる。図１１は、このようなモータの電流値と研削点Ｐの温度との間の相関に基づいて、モータの電流値とワークＷの残留応力との関係を示したグラフである。
【００９６】
図１１に示すように、モータの電流値が電流値Ｂ１（Ａ）まで上昇すると、切込量が増加して研削点Ｐの温度が上昇し、ワークＷに引っ張り残留応力が発生する可能性がある。従って、モータの電流値が電流値Ｂ１まで上昇するまでに、切込量を削減することで、ワークＷに引っ張り残留応力が発生することを防止できる。
【００９７】
研削装置１１０は、このような図１１に示すモータの電流値とワークＷの残留応力との関係に基づいて、切込量を削減する点が、本実施形態の研削装置１０と異なる点である。
【００９８】
すなわち、図１１および図１２に示すように、ワークＷをセットして、切込量を設定した後で（Ｓ２１０、Ｓ２２０）、電流値Ｂ２（Ａ）および電流値Ｂ３（Ａ）を設定する（Ｓ２３０）。
【００９９】
電流値Ｂ２は、研削点Ｐの温度測定（モータの電流値を測定してから研削点Ｐの温度を算出するまで）に要する時間および研削点Ｐの温度低下に要する時間に基づいて、電流値Ｂ１までモータの電流値が上昇するまでに、研削点Ｐの温度を低下可能な電流値が設定される。
つまり、研削装置１１０は、このような温度測定に要する時間および研削点Ｐの温度低下に要する時間の間に、モータの電流値がどの程度上昇するかを予め実験等で測定している。また、当該測定結果等により、モータの電流値の上昇度合い（マージンＸ２）を算出している。
【０１００】
電流値Ｂ２は、電流値Ｂ１よりもマージンＸ２分だけ低い電流値である。また、電流値Ｂ３は、電流値Ｂ２よりも低い電流値である。
【０１０１】
ステップＳ２３０にて電流値Ｂ２・Ｂ３を設定した後は、モータの電流値が電流値Ｂ２および電流値Ｂ３により定まる電流値の範囲内であるかを確認する点（Ｓ２６０、Ｓ２６５）を除いて、本実施形態の研削装置１０と同様である。
【０１０２】
これによれば、本実施形態の研削装置１０よりも簡素な構成で、研削割れの発生を防止できるとともに、生産性を向上できる。
【０１０３】
このように、測定機構１４０による研削点Ｐの温度測定は、研削点Ｐの温度と相関のあるもの（別実施形態では砥石２０を回動させるモータの電流値）に基づいて、間接的に測定しても構わない。
ただし、研削点Ｐの温度をより正確に測定できるという観点から、本実施形態のように、熱電対として機能する測定機構４０よって研削点Ｐの温度を直接的に測定することが好ましい。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 研削装置
２０ 砥石
２０ａ 砥石の表面
４０ 測定機構（測定手段）
５０ 制御機構（調整手段）
Ａ２ 温度（第一温度）
Ａ３ 温度（第二温度）
Ｐ 研削点
Ｗ ワーク
Ｗ１ ワークの加工面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させて前記ワークを研削する研削方法であって、
第一温度および第二温度を設定する設定工程と、
研削点の温度を測定する測定工程と、
前記研削点の測定温度が前記第一温度および前記第二温度により定まる温度の範囲内である場合、前記研削点の温度を低下させるように研削条件を再設定する調整工程と、
を含み、
前記第一温度は、
前記測定工程および前記調整工程に要する時間に基づいて、前記ワークに引っ張り残留応力が発生するまでに前記研削点の温度を低下可能な温度に設定され、
前記第二温度は、
前記第一温度よりも低い温度に設定される、
研削方法。
【請求項２】
前記測定工程では、
前記ワークに接続されるとともに前記ワークに対応する第一金属線と、
一端部が前記砥石の表面より露出した状態で前記砥石の回動と一体的に回動するとともに前記第一金属線に対応し、研削時に前記ワークの加工面と接触する第二金属線と、
を用い、
前記第二金属線の一端部が前記ワークの加工面に接触したとき、前記各金属線および前記ワークによって構成される電気回路の電圧値に基づいて、前記研削点の温度を測定する、
請求項１に記載の研削方法。
【請求項３】
前記調整工程では、
前記砥石による前記ワークへの切込量を削減する、
請求項１または請求項２に記載の研削方法。
【請求項４】
互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させて前記ワークを研削する研削装置であって、
前記砥石および前記ワークの研削点の温度を測定する測定手段と、
前記測定手段と接続され、前記研削点の温度の測定結果に基づいて、前記研削点の温度を低下させるように研削条件を再設定する調整手段と、
を具備し、
前記調整手段は、
前記研削点の温度測定に要する時間および前記研削点の温度低下に要する時間に基づいて、前記ワークに引っ張り残留応力が発生するまでに前記研削点の温度を低下可能な第一温度と、前記第一温度よりも低い温度である第二温度と、を設定し、
前記研削点の測定温度が前記第一温度および前記第二温度により定まる温度の範囲内である場合、前記研削点の温度を低下させる、
研削装置。
【請求項５】
前記測定手段は、
前記ワークに接続されるとともに前記ワークに対応する第一金属線と、
一端部が前記砥石の表面より露出した状態で前記砥石の回動と一体的に回動するとともに前記第一金属線に対応し、研削時に前記ワークの加工面と接触する第二金属線と、
を備え、
前記調整手段は、
前記第二金属線の一端部が前記ワークの加工面に接触したとき、前記各金属線および前記ワークによって構成される電気回路の電圧値に基づいて、前記研削点の温度を測定する、
請求項４に記載の研削装置。
【請求項６】
前記研削条件を再設定は、
前記砥石による前記ワークへの切込量を削減することである、
請求項４または請求項５に記載の研削装置。
【請求項１】
互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させて前記ワークを研削する研削方法であって、
第一温度および第二温度を設定する設定工程と、
研削点の温度を測定する測定工程と、
前記研削点の測定温度が前記第一温度および前記第二温度により定まる温度の範囲内である場合、前記研削点の温度を低下させるように研削条件を再設定する調整工程と、
を含み、
前記第一温度は、
前記測定工程および前記調整工程に要する時間に基づいて、前記ワークに引っ張り残留応力が発生するまでに前記研削点の温度を低下可能な温度に設定され、
前記第二温度は、
前記第一温度よりも低い温度に設定される、
研削方法。
【請求項２】
前記測定工程では、
前記ワークに接続されるとともに前記ワークに対応する第一金属線と、
一端部が前記砥石の表面より露出した状態で前記砥石の回動と一体的に回動するとともに前記第一金属線に対応し、研削時に前記ワークの加工面と接触する第二金属線と、
を用い、
前記第二金属線の一端部が前記ワークの加工面に接触したとき、前記各金属線および前記ワークによって構成される電気回路の電圧値に基づいて、前記研削点の温度を測定する、
請求項１に記載の研削方法。
【請求項３】
前記調整工程では、
前記砥石による前記ワークへの切込量を削減する、
請求項１または請求項２に記載の研削方法。
【請求項４】
互いに回動する砥石の表面およびワークの加工面を接触させて前記ワークを研削する研削装置であって、
前記砥石および前記ワークの研削点の温度を測定する測定手段と、
前記測定手段と接続され、前記研削点の温度の測定結果に基づいて、前記研削点の温度を低下させるように研削条件を再設定する調整手段と、
を具備し、
前記調整手段は、
前記研削点の温度測定に要する時間および前記研削点の温度低下に要する時間に基づいて、前記ワークに引っ張り残留応力が発生するまでに前記研削点の温度を低下可能な第一温度と、前記第一温度よりも低い温度である第二温度と、を設定し、
前記研削点の測定温度が前記第一温度および前記第二温度により定まる温度の範囲内である場合、前記研削点の温度を低下させる、
研削装置。
【請求項５】
前記測定手段は、
前記ワークに接続されるとともに前記ワークに対応する第一金属線と、
一端部が前記砥石の表面より露出した状態で前記砥石の回動と一体的に回動するとともに前記第一金属線に対応し、研削時に前記ワークの加工面と接触する第二金属線と、
を備え、
前記調整手段は、
前記第二金属線の一端部が前記ワークの加工面に接触したとき、前記各金属線および前記ワークによって構成される電気回路の電圧値に基づいて、前記研削点の温度を測定する、
請求項４に記載の研削装置。
【請求項６】
前記研削条件を再設定は、
前記砥石による前記ワークへの切込量を削減することである、
請求項４または請求項５に記載の研削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１２５８５３（Ｐ２０１２−１２５８５３Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７２７４（Ｐ２０１０−２７７２７４）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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