研削盤
【課題】砥石車４３の外径に応じて砥石車４３の外周面形状が変化する研削を行う研削盤において、高精度な研削が可能となる砥石車４３のドレッシングを行う研削盤を提供する。
【解決手段】砥石車４３の外径を検出する砥石外径検出手段６１と、砥石外径検出手段６１により検出された砥石車４３の外径に応じた砥石車４３の外周面形状を取得する面形状取得手段６２と、面形状取得手段６２により取得された砥石車４３の外周面形状に基づいて砥石車４３を成形する砥石成形手段６３とを備える。
【解決手段】砥石車４３の外径を検出する砥石外径検出手段６１と、砥石外径検出手段６１により検出された砥石車４３の外径に応じた砥石車４３の外周面形状を取得する面形状取得手段６２と、面形状取得手段６２により取得された砥石車４３の外周面形状に基づいて砥石車４３を成形する砥石成形手段６３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研削盤の砥石車の外周面をドレッシングするツルアについて、例えば、特開平１１−１９８７０号公報（特許文献１）に記載されたものがある。特許文献１に記載のツルアは、総形ロータリドレッサである。この総形ロータリドレッサの外周面が、予め、砥石車の外周面を転写した形状に形成されている。つまり、砥石車の外周面は、常に一定の形状にドレッシングされている。
【０００３】
また、研削盤の砥石車の外周面をドレッシングするツルアとして、特公昭６０−１３７６７号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特許文献２に記載のツルアは、単石ドレッサや総形ロータリドレッサが記載されている。この場合においても、砥石車の外周面は、常に一定の形状にドレッシングされている。なお、特許文献２の図３には、総形ロータリドレッサの中心軸と砥石車の中心軸とを異ならせてドレッシングを行うことが記載されている。ただし、この場合も、砥石車の外周面は、常に一定の形状にドレッシングされている。
【特許文献１】特開平１１−１９８７０号公報
【特許文献２】特公昭６０−１３７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２の図４に示すような、ねじ軸と砥石車の中心軸とを一致させた状態で、内周ねじを高精度に研削するためには、砥石車の外径に応じて、砥石車の外周面の経常を変化させる必要があることを見出した。このように、砥石車の外径に応じて砥石車の外周面形状を変化させて研削を行う研削盤において、上記のように従来のドレッシング方法では高精度な研削ができない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、砥石車の外径に応じて砥石車の外周面形状が変化する研削を行う研削盤において、高精度な研削が可能となる砥石車のドレッシングを行う研削盤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】
【０００６】
本発明の研削盤は、
砥石車の外径に応じて前記砥石車の外周面形状が変化する研削を行う研削盤であって、
前記砥石車の外径を検出する砥石外径検出手段と、
前記砥石外径検出手段により検出された前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得する面形状取得手段と、
前記面形状取得手段により取得された前記砥石車の外周面形状に基づいて前記砥石車を成形する砥石成形手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
このように、検出された砥石車の外径に応じた砥石車の外周面形状をに基づいて、砥石車を成形（ドレッシング）することにより、砥石車の外径に応じて外周面形状が変化する場合であっても高精度な研削が可能となる。ここで、砥石車の外径とは、砥石車の軸方向位置によって異なる場合がある。この場合には、例えば、砥石車の外周面形状のうち最も外周側に突出している砥石車の軸方向位置の外径を前記外径としてもよいし、砥石車の軸方向位置のそれぞれにおける外径を前記外径とすることもできる。
【０００８】
なお、砥石外径検出手段は、例えば、ツルアによりドレッシングした回数に基づいて砥石車の外径を検出する手段や、ツルアにより僅かに当接させることにより砥石車の外径を検出する手段とすることができる。これにより、別途、砥石外径検出手段として専用の装置を設けることなく、砥石車の外径を検出できる。もちろん、砥石外径検出手段として専用の装置を設けることも可能である。
【０００９】
また、本発明の研削盤において、
前記砥石外径検出手段は、前記砥石車の外周面のうち最も摩耗している部位の外径を検出し、
前記面形状取得手段は、前記砥石外径検出手段により検出された前記部位の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得するとよい。
【００１０】
仮に、最も摩耗している部位以外の部位の外径を検出して、その外径に応じた砥石車の外周面形状に成形した場合には、最も摩耗している部位が成形後においても残るおそれがある。そこで、上記のように、最も摩耗している部位の外径を基準として、砥石車の外周面形状を成形することで、砥石車の外周面形状を目標形状に成形できる。
【００１１】
また、本発明の研削盤において、
前記面形状取得手段は、
前記砥石外径検出手段により検出された前記砥石車の外径および前記砥石成形手段による前記砥石車の成形による減少径に基づいて成形後の前記砥石車の外径を算出し、
前記成形後の前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得するようにしてもよい。
【００１２】
成形後の砥石車の外周面形状は、成形前の砥石車の外径から成形により減少する（削り取る）部分を除いた形状である。そこで、本発明は、成形すべき砥石車の外周面形状を取得するために、事前に、成形前の砥石車の外径に加えて、砥石車の成形による減少径を考慮した上で、成形後の砥石車の外径を算出している。これにより、成形後の砥石車の外周面形状が、成形後の砥石車の外径に応じた形状となる。従って、高精度な研削が可能となる。
【００１３】
また、本発明の研削盤において、
前記面形状取得手段は、複数の前記砥石車の外径に応じた複数の前記砥石車の外周面形状を予め算出しておき、
前記砥石成形手段は、予め算出されたそれぞれの前記砥石車の外周面形状を成形可能であって、前記研削盤に備えられた複数の総形ロータリドレッサとしてもよい。
【００１４】
ただし、この場合、総形ロータリドレッサの数によって、砥石車の外周面形状の数が限定される。従って、砥石車の外径の変化にきめ細かく対応できない。一方、砥石車の成形が非常に容易であるため、砥石車成形時間を低減できる。もちろん、装置コストを低減できる。そこで、例えば、砥石車の外径に応じて砥石車の外周面形状の変化をそれほど大きくない場合や、要求される研削精度が比較的低い場合などに、総形ロータリドレッサを適用するとよい。なお、複数の総形ロータリドレッサは、それぞれを別体に形成されており、それぞれ隣接した状態で配置してもよいし、離間した状態で配置してもよい。その他に、複数の総形ロータリドレッサが、一体に形成されるものでもよい。
【００１５】
上記のような総形ロータリドレッサの他に、以下のようにしてもよい。
すなわち、本発明の研削盤において、
前記面形状取得手段は、前記砥石外径検出手段により前記砥石車の外径を検出した後に、前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を算出し、
前記砥石成形手段は、前記研削盤に備えられ、前記面形状取得手段により算出された前記砥石車の外周面形状に基づいてＮＣ制御により前記砥石車を成形するＮＣツルーイング装置としてもよい。
【００１６】
上記の総形ロータリドレッサに比べて、ＮＣツルーイング装置を用いる場合には、砥石車の外周面形状の数が限定されない。従って、砥石車の外径の変化にきめ細かく対応できる。一方、ＮＣツルーイング装置は、総形ロータリドレッサに比べて、高コストとなると共に、砥石車成形時間も長時間化する。そこで、砥石車の外径に応じて砥石車の外周面形状の変化が大きい場合や、要求される研削精度が比較的高い場合などに、ＮＣツルーイング装置を適用するとよい。なお、ＮＣツルーイング装置のツルアとしては、ロータリドレッサや、単石のドレッサを用いることができる。
【００１７】
そして、上記の本発明の研削盤は、特に、ねじ研削盤に適用するとよい。
すなわち、本発明の研削盤において、
円筒状または円柱状の工作物を主軸軸周りに回転可能に保持する主軸装置と、
前記主軸装置に対して前記主軸軸方向および前記主軸軸の直交方向に相対移動可能で、且つ、中心軸周りに回転可能に配置された前記砥石車と、
を備え、
回転させた前記砥石車により前記工作物の外周面にねじ溝を研削して雄ねじを形成する研削盤であって、
前記雄ねじのねじ軸に対する前記砥石車の前記中心軸の傾き角Σを、前記雄ねじのリード角γと異なる角度に設定して前記ねじ溝を研削するとよい。
【００１８】
このように、傾き角Σをリード角γに一致させずに研削を行うことで、大きく旋回する旋回機構を必要としないため、研削盤の小型化を図ることができると共に、低コスト化を図ることができる。ここで、本発明における「雄ねじ」は、三角ねじ、台形ねじのみならず、ボールねじ、ウォームなどを含む意味である。
【００１９】
また、上記のように、傾き角Σをリード角γと異なる角度に設定する場合には、前記ねじ軸の平行線に対する前記砥石車の前記中心軸の前記傾き角Σは、式（１）を満たす範囲とするとよい。
【００２０】
【数１】
【００２１】
このような範囲に傾き角Σを設定することで、確実に、傾き角Σがリード角γと異なる角度に設定した状態で雄ねじのねじ溝の研削ができる。ここで、雄ねじのねじ軸とは、工作物の回転中心軸、すなわち、主軸軸に相当する。リードとは、雄ねじのねじ軸を中心として一周した場合に、ねじ軸方向に進む距離である。また、リード角とは、ピッチ円を底辺とし、リードを高さにとった直角三角形を考えた時に三角形の斜辺と底辺とがなす角である。
【００２２】
傾き角Σを上記式（１）の範囲において、具体的に、砥石車の外周面を成形するには、以下のように行う。
すなわち、本発明の研削盤において、
前記面形状取得手段は、研削目標の前記ねじ溝のねじ溝面と前記砥石車との接触線を算出し、前記接触線を前記砥石車の中心軸周りに回転させることにより前記砥石車の外周面形状を算出し、
前記砥石成形手段は、前記面形状取得手段により算出される前記砥石車の外周面形状に前記砥石車の外周面を成形するようにする。
【００２３】
ここで、研削目標のねじ溝のねじ溝面とは、砥石車により研削される部位の理想状態のねじ溝面であって、円柱の螺旋面の方程式として表わすことができる。そして、ある研削の瞬間において考えると、ねじ溝面と砥石車とが接触する部位は、線状になる。この線が上記した接触線である。そして、この接触線は、ねじ軸や砥石車の中心軸に平行であるとは限らない。傾き角Σをリード角γと異なる角度に設定した場合には、通常、接触線は、ねじ軸および砥石車の中心軸に対して平行ではない。
【００２４】
そして、面形状取得手段において、接触線を砥石車の中心軸周りに回転させることにより砥石車の外周面形状を算出している。砥石成形手段において、この外周面形状となるように、砥石車の外周面を成形している。従って、砥石車の外周面は、接触線により得られた面形状となる。このようにして、砥石車の外周面を成形することで、前記傾き角Σがリード角γと異なる角度に設定されたとしても、確実に研削目標の雄ねじのねじ溝を研削できる。つまり、本発明によれば、非常に高精度に雄ねじを形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００２６】
＜第一実施形態＞
（１）工作物の説明
まず、本発明の研削盤による研削対象である工作物（雄ねじ）１００について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、工作物１００の側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面拡大図である。
【００２７】
図１（ａ）に示すように、工作物１００は、ボールねじである。つまり、図示しないボールが転動可能なボール溝からなるねじ溝１０１が螺旋状に形成されている。すなわち、工作物１００は、円筒状または円柱状からなり、その外周面にねじ溝１０１が形成されている。このねじ溝１０１のねじ溝面は、図１（ｂ）に示すように、ゴシックアーク形状をなしている。もちろん、サーキュラアーク形状とすることもできる。
【００２８】
そして、このねじ溝１０１は、ピッチＰからなる１条ねじからなる。また、リード角はγである。ここで、リードとは、雄ねじ１００のねじ軸１０２を中心として一周した場合に、ねじ軸１０２方向に進む距離である。雄ねじ１００のねじ軸１０２とは、工作物１００の回転中心軸、後述する主軸軸に相当する。そして、リード角γとは、ピッチ円を底辺とし、リードを高さにとった直角三角形を考えた時に三角形の斜辺と底辺とがなす角である。
【００２９】
ねじ溝１０１のねじ溝面は、ゴシックアーク形状である。具体的には、ねじ溝面の溝底部１０３から一方側（図１（ｂ）の右側）が、中心をＣＲとし、半径ｒＣの円弧形状である。ねじ溝面の溝底部１０３から他方側（図１（ｂ）の左側）が、中心をＣＬとし、半径ｒＣの円弧形状である。このように、ねじ溝面は、２種の円弧をつなぎ合わせた形状となる。
【００３０】
（２）研削盤の構成
次に、本実施形態の研削盤の機械構成について、図２を参照して説明する。図２は、研削盤１の平面図である。図２に示すように、研削盤１は、ベッド１０と、第一主軸装置２０と、第二主軸装置３０と、砥石支持装置４０と、ＮＣツルーイング装置５０と、制御装置６０から構成される。
【００３１】
ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。このベッド１０の上面には、砥石支持装置４０を構成する砥石台トラバースベース４１が摺動可能な砥石台用ガイドレール１１、１２が、図２の上側であって、図２の左右方向（Ｚ軸方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０の上面のうち、砥石台用ガイドレール１１、１２より図２の下側には、第一主軸装置２０を構成する第一主軸台２１が摺動可能な第一ガイドレール１３、１４、が、図２の左右方向（Ｚ軸方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。また、ベッド１０の上面のうち、第一ガイドレール１３、１４より図２の右側には、第二主軸装置３０を構成する第二主軸台３１が摺動可能な第二ガイドレール１５、１６が、図２の左右方向（Ｚ軸方向）の延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。
【００３２】
また、ベッド１０には、砥石台用ガイドレール１１、１２の間に、砥石台トラバースベース４１を図２の左右方向に駆動するための、砥石台用Ｚ軸ボールねじ（図示せず）が配置され、この砥石台用Ｚ軸ボールねじを回転駆動する砥石台用Ｚ軸モータ１７が配置されている。さらに、ベッド１０には、第一ガイドレール１３、１４の間に、第一主軸台２１を図２の左右方向に駆動するための、第一Ｚ軸ボールねじ（図示せず）が配置され、この第一Ｚ軸ボールねじを回転駆動する第一Ｚ軸モータ１８が配置されている。ベッド１０には、第二ガイドレール１５、１６の間に、第二主軸台３１を図２の左右方向に駆動するための、第二Ｚ軸ボールねじ（図示せず）が配置され、この第二Ｚ軸ボールねじを回転駆動する第二Ｚ軸モータ１９が配置されている。
【００３３】
第一主軸装置２０は、第一主軸台２１と、第一主軸２２と、第一チャック２３とを備えている。第一主軸台２１は、ベッド１０の上面のうち、第一ガイドレール１３、１４上を摺動可能に配置されている。そして、第一主軸台２１は、第一ボールねじのナット部材に連結されており、第一Ｚ軸モータ１８の駆動により第一ガイドレール１３、１４に沿って移動する。この第一主軸台２１は、図２の左右方向に貫通する穴が形成されている。この第一主軸台２１の貫通孔に、第一主軸２２が主軸軸周り（図２のＺ軸周り）に回転可能に挿通支持されている。この第一主軸２２の右端に、工作物１００の軸方向一端を保持する第一チャック２３が取り付けられている。
【００３４】
第二主軸装置３０は、第二主軸台３１と、第二主軸３２と、第二チャック３３とを備えている。第二主軸台３１は、ベッド１０の上面のうち、第二ガイドレール１５、１６上を摺動可能に配置されている。そして、第二主軸台３１は、第二ボールねじのナット部材に連結されており、第二Ｚ軸モータ１９の駆動により第二ガイドレール１５、１６に沿って移動する。この第二主軸台３１は、図２の左右方向に貫通する穴が形成されている。この第二主軸台３１の貫通孔に、第二主軸３２が主軸軸周り（図２のＺ軸周り）に回転可能に挿通支持されている。この第二主軸３２の主軸軸は、第一主軸の主軸軸と同軸上に位置している。そして、第二主軸３２の左端に、工作物１００の軸方向他端を保持する第二チャック３３が取り付けられている。つまり、第二チャック３３は、第一チャック２３に対向するように配置されている。そして、第一チャック２３と第二チャック３３とにより、工作物１００の両端を保持している。このように、工作物１００は、第一、第二主軸台２１、３１に主軸軸周り（Ｚ軸周り）に回転可能に保持されている。
【００３５】
砥石支持装置４０は、砥石台トラバースベース４１と、砥石台４２と、砥石車４３と、砥石回転用モータ４４とを備えている。砥石台トラバースベース４１は、矩形の平板状に形成されており、ベッド１０の上面のうち、砥石台用ガイドレール１１、１２上を摺動可能に配置されている。砥石台トラバースベース４１は、砥石台用ボールねじのナット部材に連結されており、砥石台用Ｚ軸モータ１７の駆動により砥石台用ガイドレール１１、１２に沿って移動する。この砥石台トラバースベース４１の上面には、砥石台４２が摺動可能なＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂが、図２の上下方向（Ｘ軸方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、砥石台トラバースベース４１には、Ｘ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂの間に、砥石台４２を図２の上下方向に駆動するための、Ｘ軸ボールねじ（図示せず）が配置され、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ４１ｃが配置されている。
【００３６】
砥石台４２は、砥石台トラバースベース４１の上面のうち、Ｘ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂ上を摺動可能に配置されている。そして、砥石台４２は、Ｘ軸ボールねじのナット部材に連結されており、Ｘ軸モータ４１ｃの駆動によりＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂに沿って移動する。つまり、砥石台４２は、ベッド１０および第一、第二主軸装置２０、３０に対して、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に相対移動可能となる。
【００３７】
そして、この砥石台４２のうち図２の下側部分には、図２の左右方向に貫通する穴が形成されている。この砥石台４２の貫通孔に、砥石車回転軸部材が、砥石中心軸周り（Ｚ軸周り）に回転可能に支持されている。この砥石車回転軸部材の一端（図２の左端）に、砥石車４３が同軸的に取り付けられている。また、砥石台４２の上面には、砥石回転用モータ４４が固定されている。そして、砥石車回転軸部材の他端（図２の右端）と砥石回転用モータ４４の回転軸とにプーリが懸架されることで、砥石回転用モータ４４の駆動により、砥石車４３が砥石軸周りに回転する。
【００３８】
ＮＣツルーイング装置５０は、ベッド１０上のうち、第一主軸装置２０の図２の上側に配置されている。ＮＣツルーイング装置５０は、ベッド１０に対して垂直軸（Ｙ軸）周り（Ｂ軸）に旋回可能となるように、ベッド１０に支持された支持部材５１と、支持部材５１に水平軸周り（Ａ軸）に回転可能に支持されたロータリドレッサ５２とを備えている。ロータリドレッサ５２は、円盤状からなり、砥石車４３の外周面を成形するために用いられる。ロータリドレッサ５２の外周縁は、鋭角状に形成されている。つまり、ロータリドレッサ５２をＢ軸旋回させながら、砥石台４２をＸ軸方向およびＺ軸方向に適宜移動させることで、砥石車４３の外周面形状を任意の形状に成形できる。
【００３９】
制御装置６０は、第一主軸装置２０、第二主軸装置３０の回転、砥石台４２のＸ軸位置およびＺ軸位置をＮＣ制御している。さらに、ＮＣツルーイング装置５０のＢ軸角度についてもＮＣ制御されている。
【００４０】
この制御装置６０は、砥石車４３の外径に応じた外周面形状となるように砥石車４３の外周面を成形している。この点に関しての制御装置６０の制御ブロック図を図３に示す。図３に示すように、制御装置６０は、外径検出部６１と、面形状取得部６２と、砥石成形処理部６３とから構成される。
【００４１】
外径検出部６１は、砥石車４３の外径を検出する。本実施形態においては、外径検出部は、以下の手段などがある。例えば、ＮＣツルーイング装置５０のロータリドレッサ５２によりドレッシングした回数に基づいて砥石車４３の外径を検出する手段がある。
【００４２】
また、ロータリドレッサ５２と砥石車４３とを僅かに当接させて、両者の当接時における砥石台４２の位置に基づいて、砥石車４３の外径を検出する手段とすることもできる。ロータリドレッサ５２と砥石車４３との接触は、例えば、アコースティックエミッションセンサ（ＡＥセンサ）や、砥石車４３を駆動するための砥石回転用モータ４４の抵抗の変化などにより検出できる。なお、ＡＥセンサは、ロータリドレッサ５２と砥石車４３とが接触したときの弾性波を検出するセンサである。そして、このＡＥセンサは、砥石台４２に設けることもできるし、ロータリドレッサ５２を支持する支持部材５１に設けることができる。
【００４３】
上記の他に、工作物１００の外径と砥石台４２の位置に基づいて、砥石車４３の外径を算出する手段とすることもできる。このときの工作物１００の外径は、公知の定寸装置などにより得ることができる。
【００４４】
こうすることで、別途、砥石車４３の外径を検出するための専用の装置を設けることなく、既設のロータリドレッサ５２を利用して砥石車４３の外径を検出できる。つまり、本発明における砥石外径検出手段は、本実施形態における外径検出部６１およびＮＣツルーイング装置５０に相当する。なお、砥石外径検出手段として、別途、専用の装置を設けても良いことは当然である。
【００４５】
面形状取得部６２は、外径検出部６１により検出された砥石車４３の外径および後述する砥石成形処理部６３による砥石車４３の成形による減少径に基づいて、成形後の砥石車４３の外径を算出する。そして、面形状取得部６２は、算出された成形後の砥石車４３の外径、および、雄ねじ１００のねじ軸１０２に対する砥石車４３の中心軸の傾き角Σに応じた砥石車４３の外周面形状を取得する。この外周面形状は、砥石車４３の外径に応じた多数の形状を予め計算により決定しておき、予めマップや関数式などとして記憶させておく。この計算方法については、後述する。
【００４６】
砥石成形処理部６３は、面形状取得部６２により取得された砥石車４３の外周面形状に基づいて、ＮＣツルーイング装置５０をＮＣ制御することにより砥石車４３を成形する。つまり、本発明における砥石成形手段は、本実施形態における砥石成形処理部６３およびＮＣツルーイング装置５０に相当する。
【００４７】
（３）砥石車４３の外周面形状取得の概念説明
（３−１）傾き角Σによって異なることを説明
雄ねじ１００のねじ軸１０２に対する砥石車４３の中心軸（砥石軸）の傾き角Σとリード角γとが一致する場合と、両者が異なる場合とにおいて、図４および図５を参照して、砥石車４３の外周面形状について説明する。ただし、ここでは、砥石車４３の外径は同一であると仮定する。
【００４８】
図４は、前記両者が一致する場合について示し、図５は、前記両者が異なる場合について示す。また、図４および図５において、（ａ１）は、リード角γが相対的に小さい場合において、研削時における工作物１００と砥石車４３の位置を示す。（ａ２）は、（ａ１）の場合の砥石車４３の軸方向断面における外周面形状を示す。（ｂ１）は、リード角γが相対的に大きい場合において、研削時における工作物１００と砥石車４３の位置を示す。（ｂ２）は、（ｂ１）の場合の砥石車４３の軸方向断面における外周面形状を示す。なお、図４に示す状態は、傾き角Σがリード角γに一致し、図５に示す状態は、傾き角Σが０°の場合である。
【００４９】
図４（ａ２）（ｂ２）に示すように、傾き角Σをリード角γに一致させる場合には、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状は同一である。一方、傾き角Σをリード角γと異ならせる場合には、傾き角Σとリード角γとの差によって砥石車４３の軸方向断面における外周面形状が異なることになる。詳細については後述する。
【００５０】
例えば、図５（ａ２）（ｂ２）に示すように、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ１、Ｗ２が変化する。なお、図４（ａ２）（ｂ２）においては、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗが同一であることを示している。これに対して、図５（ａ２）（ｂ２）に示すように、傾き角Σをリード角γと異ならせる場合には、傾き角Σとリード角γとの差が小さい方、すなわち図５（ａ１）（ａ２）に示す状態の方が、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ１が大きくなる。一方、傾き角Σとリード角γとの差が大きい方、すなわち図５（ｂ１）（ｂ２）に示す状態の方が、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ２が小さくなる。
【００５１】
（３−２）砥石車４３の外径によって異なることを説明
次に、砥石車４３の外径が異なる場合であって、雄ねじ１００のねじ軸１０２に対する砥石車４３の中心軸（砥石軸）の傾き角Σとリード角γとが一致する場合と、両者が異なる場合とにおいて、図６および図７を参照して、砥石車４３の外周面形状について説明する。
【００５２】
図６は、前記両者が一致する場合について示し、図７は、前記両者が異なる場合について示す。また、図６および図７において、（ａ）研削時における工作物１００と砥石車４３の位置を示す。（ｂ１）は、砥石車４３の外径が相対的に大きい場合において、研削時における砥石軸方向から見た状態の図であり、（ｂ２）は、（ｂ１）のＢ−Ｂ断面図、または、Ｄ−Ｄ断面図における、砥石車４３の外周面形状を示す。（ｃ１）は、砥石車４３の外径が相対的に小さい場合において、研削時における砥石軸方向から見た状態の図であり、（ｃ２）は、（ｃ１）のＣ−Ｃ断面図、または、Ｅ−Ｅ断面図における、砥石車４３の外周面形状を示す。なお、図６に示す状態は、傾き角Σがリード角γに一致し、図７に示す状態は、傾き角Σが０°の場合である。
【００５３】
図６（ｂ２）（ｃ２）に示すように、傾き角Σをリード角γに一致させる場合には、砥石車４３の外径に関わりなく、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状は同一である。一方、傾き角Σをリード角γと異ならせる場合には、砥石車４３の外径に応じて砥石車４３の軸方向断面における外周面形状が異なることになる。詳細については後述する。
【００５４】
例えば、図７（ｂ２）（ｃ２）に示すように、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ３、Ｗ４が変化する。なお、図６（ｂ２）（ｃ２）においては、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗが同一であることを示している。これに対して、図７（ｂ２）（ｃ２）に示すように、傾き角Σをリード角γと異ならせる場合には、砥石車４３の外径が大きい方、すなわち図７（ｂ１）（ｂ２）に示す状態の方が、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ３が小さくなる。一方、砥石車４３の外径が小さい方、すなわち図７（ｃ１）（ｃ２）に示す状態の方が、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ４が大きくなる。
【００５５】
（３−３）本実施形態のポイント
本実施形態の砥石車４３の外周面形状は、傾き角Σをリード角γと異なるように設定する。従って、上記（３−１）に示すように、両者の差によって、砥石車４３の外周面形状が異なる。ここで、砥石車４３は研削を継続するにつれて、摩耗していく。そのため、上記（３−２）のように、傾き角Σをリード角γと異なるように設定するときには、砥石車４３の外径が変化することによっても、砥石車４３の外周面形状が異なることになる。つまり、本実施形態においては、砥石車４３の外周面形状を、傾き角Σと砥石車４３の外径とによって計算により決定している。この点については、次の項において詳細に説明する。
【００５６】
（４）砥石車４３の外周面形状取得の詳細説明
（４−１）概要
上述したように、砥石車４３の外周面形状は、傾き角Σおよび砥石車４３の外径によって異なる。そこで、まずは、研削により得られるねじ溝面に相当する螺旋面の方程式を導き出し、その後に、砥石車４３と螺旋面（ねじ溝面）との接触線を算出する。そして、接触線を砥石車４３の中心軸周りに回転させることにより、砥石車４３の外周面形状に相当する面形状が得られる。以下に、それぞれの計算工程について詳細に説明する。
【００５７】
（４−２）螺旋面方程式の導出
螺旋面方程式の導出について、図８および図９を参照して説明する。ここでは、図８に示すような、ボールねじのように、円柱状部材２００の外周面に円弧断面形状の螺旋面２０１を考える。図９（ｂ）は、図８の螺旋面２０１の進行方向に直交する断面図であって、図９（ａ）は、図９（ｂ）の座標系の平面図である。ここで、図８に示すように、空間の座標系（ｏ−ｘｙｚ）における単位ベクトルをそれぞれ式（２）のように定義する。
【００５８】
【数２】
【００５９】
また、座標系（ｏ−ｕ,ｖ）は、図８および図９に示すように、螺旋面（ねじ溝）２０１の直角断面に定義された平面座標系である。ｖは、図８および図９に示すように、図８の円柱状部材２００の径方向の座標軸である。すなわち、ｖは、ｘ−ｙ平面上に位置し、ｚ軸を通る。ただし、図８および図９においては、ｖは、ｘ軸と一致する状態で示している。ｕは、ｖを通り、且つ、螺旋面２０１の進行方向に直交する座標軸である。つまり、図９（ｂ）に示すような、図８の螺旋面２０１の進行方向に直交する断面図は、（ｏ−ｕ,ｖ）平面座標系で表すことができる。
【００６０】
ここで、図９に示すように、螺旋面２０１の形状は、ゴシックアーク形状としている。すなわち、図９の螺旋面２０１の右側が、中心をＣＲとし、半径ｒＣの円弧形状である。螺旋面２０１の左側が、中心をＣＬとし、半径ｒＣの円弧形状である。この螺旋面２０１の断面形状は、螺旋面２０１に配置するボール２０２の直径ｄａと、ボール２０２中心のピッチ円半径（Ｐ．Ｃ．Ｒ）、ボール２０２と螺旋面２０１との接触角α、半径ｒＣ、リード、および、ねじ外径が決定されれば、螺旋面２０１が決定する。
【００６１】
そして、図８に示すように、空間中の任意の曲線Γのベクトル方程式（ベクトルｒ０の方程式）は式（３）で表される。つまり、任意の曲線Γは、補助関数τの関数として表される。
【００６２】
【数３】
【００６３】
これを、座標系（ｏ−ｘｙｚ）で表すと、式（４）のように表すことができる。つまり、任意のｘ、ｙ、ｚの点は、τが決まれば決まる値である。なお、τは、（ｏ−ｕ,ｖ）平面座標系において中心ＣＲ、ＣＬを中心とした角度である。τ＝０は、ｖ軸に平行な時の角度である。
【００６４】
【数４】
【００６５】
ここで、曲線Γをｚ軸の周りに等速で回転させると同時に、ｚ軸に対して平行に等速で移動させる運動は、均一螺旋運動である。この均一螺旋運動において、曲線Γの軌跡は、ｚ軸を中心軸とした螺旋面２０１となる。ここで、この曲線Γを螺旋面２０１の母線と呼ぶことにする。
【００６６】
そうすると、右周りの円柱の螺旋面２０１の方程式（ベクトルｒの方程式）は、式（５）のように表される。このとき、ｐは、式（６）のように表すことができる。
【００６７】
【数５】
【００６８】
【数６】
【００６９】
以上より、母線Γのベクトルｒ０（τ）とリードが分かれば、式（５）よりベクトルｒ０から形成される螺旋面２０１を求めることができる。なお、上記は、ボールねじを例示しているが、螺旋面方程式は、他の雄ねじにも同様に適用できる。
【００７０】
（４−３）接触線の算出
次に、砥石車４３と螺旋面（ねじ溝面）２０１（１０１）との接触線の算出について、図１０を参照して説明する。図１０は、工作物１００としてのボールねじを砥石車４３により研削するある状態を示す図であって、各座標系を示している。この座標系のうち、図８および図９の座標系と同記号は、同一座標系を示している。
【００７１】
ここで、上記した研削盤１において、砥石車４３によりボールねじ１００のねじ溝１０１の研削を考えるとき、両者の接触線は、空間中に１本だけ存在することに着目する。つまり、この接触線をボールねじ１００の中心軸１０２（ねじ軸）の周りに螺旋運動させると、ねじ溝１０１が得られる。一方、この接触線を、砥石車４３の中心軸の周りに回転させると、砥石車４３の外周面が得られる。ここでは、まず、接触線の導出について説明する。
【００７２】
図１０に示すように、ボールねじの座標系（ｏ−ｘｙｚ）および砥石車４３の座標系（ｏ’−ＸＹＺ）を定義する。ここで、Ｚ軸は、砥石車の中心軸に一致し、ｚ軸は、工作物１００の中心軸に一致する。また、ｘ軸とＸ軸とは、常に同軸上にあり、逆向きの関係である。そして、砥石車４３の中心軸Ｚと工作物１００の中心軸ｚの傾き角をΣとする。つまり、このΣは、雄ねじ１００のねじ軸ｚに対する砥石車４３の中心軸の傾き角となる。例えば、傾き角Σ＝０の場合には、砥石車４３の中心軸がねじ軸に平行状態となる。また、砥石車４３の座標中心ｏ’と工作物１００の座標中心ｏとの離間距離はａとする。この中心間距離ａは、工作物形状が同じであれば、砥石車４３の外径が異なることで変化する。具体的には、砥石車４３の外径が小さくなると、中心間距離ａは小さくなる。このとき、両者の座標系の関係は、式（７）（８）のように表される。
【００７３】
【数７】
【００７４】
ここで、本実施形態においては、傾き角Σは式（９）に示す範囲に設定する。
【００７５】
【数８】
【００７６】
ここで、図１０において、工作物１００の座標系（ｏ−ｘｙｚ）における単位ベクトルをそれぞれ上述した式（２）のように定義する。また、砥石車４３の座標系（ｏ’−ＸＹＺ）における単位ベクトルをそれぞれ式（１０）のように定義する。
【００７７】
【数９】
【００７８】
そうすると、両座標系における空間中の任意の点Ｍのベクトルは、それぞれ式（１１）（１２）で表される。なお、（ｘ、ｙ、ｚ）は、それぞれ、τとθを変数とする値である。さらには、砥石車４３の外径に影響する中心間距離ａも変数とする。
【００７９】
【数１０】
【００８０】
次に、砥石車４３の回転角速度をω、螺旋面（ねじ溝）の回転角速度をω’として、上記の点Ｍにおける砥石車４３と螺旋面（ねじ溝）２０１のそれぞれの速度および相対速度を算出する。点Ｍが螺旋面２０１に沿って運動するときの速度ベクトルｖ１は、式（１３）で表される。一方、点Ｍが砥石車４３の回転面に沿って運動するときの速度ベクトルｖ２は、式（１４）で表される。なお、式（１４）は、式（１３）における螺旋面のリードｐを零とし、座標系を（ｏ’−ＸＹＺ）に変換したものに相当する。また、砥石車４３と螺旋面（ねじ溝）２０１の相対速度ベクトルｖ１２は、式（１３）（１４）より、式（１５）で表される。
【００８１】
【数１１】
【００８２】
そして、速度ベクトルｖ１を示す式（１３）と、式（５）から求められた法線ベクトルｎを用いて、式（１６）の第一の関係式を導き出すことができる。
【００８３】
【数１２】
【００８４】
第一の関係式（１６）を導き出す手順について説明する。まず、速度ベクトルｖ１を示す式（１３）は、式（１２）を代入して変換すると、式（１７）のように表される。
【００８５】
【数１３】
【００８６】
ここで、式（５）をθで偏微分した場合には、式（１８）のように表される。
【００８７】
【数１４】
【００８８】
式（１７）と式（１８）とより、両者は同一線上に位置することが分かる。つまり、螺旋面２０１上の任意の点Ｍの速度は、その点の接線方向にあり、曲面ｒ上の任意の点Ｍ（ｘ、ｙ、ｚ）の法線ベクトルｎと直交している。このことから、式（１６）を導き出すことができる。
【００８９】
ここで、法線ベクトルｎは、式（１９）のように表すことができるため、式（１６）を座標式で表すと、式（２０）のように表される。
【００９０】
【数１５】
【００９１】
次に、第一の関係式（１６）と、砥石車４３と螺旋面（ねじ面）２０１との接触条件に基づいて、螺旋面２０１上の接触線の条件式が式（２１）のように表される。
【００９２】
【数１６】
【００９３】
このように、接触線の条件式（２１）より、中心間距離ａが決定していれば、それぞれのτに対するθが求まり、砥石車４３とボールねじの接触線（ｘ、ｙ、ｚ）を導き出すことができる。なお、中心間距離ａは、上述したように、砥石車４３の外径により変化する値である。
【００９４】
ここで、この接触線は、傾き角Σがリード角γに一致する場合には、図９（ｂ）にて示す形状が砥石車４３の外周面形状となる。ただし、本実施形態における接触線は、傾き角Σは上述した式（９）の範囲に設定するため、砥石車４３の外周面形状が図９（ｂ）にて示す形状に一致しない。特に、この場合の接触線は、砥石車４３の軸方向断面上に位置しているとは限らない。例えば、図１１に示すような、軸方向断面上に位置しない接触線となることもある。
【００９５】
（４−４）砥石車の外周面形状の取得
算出した砥石車４３とボールねじの接触線（ｘ、ｙ、ｚ）を、砥石車４３の中心軸（Ｚ軸）の周りに回転させることにより、砥石車４３の外周面形状が得られる。具体的には、式（７）の関係に基づいて接触線をボールねじの座標系（ｏ−ｘｙｚ）から砥石車４３の座標系（ｏ’−ＸＹＺ）に変換する。そして、砥石車４３の座標系（ｏ’−ＸＹＺ）変換された接触線を、砥石車４３の中心軸Ｚ軸の周りに回転させることで、砥石車４３の外周面形状（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が得られる（図１１参照）。そして、得られた外周面形状（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を、中心軸からの半径Ｒと、中心からのＺ軸値とにより表すと、式（２２）のようになる。この（Ｒ、Ｚ）は、図１２を参照する。図１２は、Ｘ−Ｚ平面における砥石車４３の外周面形状の一部を示す。
【００９６】
【数１７】
【００９７】
以上説明したように、本実施形態においては、砥石車４３の外周面形状を、傾き角Σと砥石車４３の外径とによって計算により決定している。この計算による決定は、上述した面形状取得部６２にて、砥石車４３の外周面形状を決定する際に行う。なお、上記計算においては、砥石車４３の外径によって変化する中心間距離ａは、成形する前の砥石車４３の外径ではなく、成形後の砥石車４３の外径により得られる。従って、予め、中心間距離ａは、砥石車４３の成形による減少径を考慮した上で、成形後の砥石車４３の外径を推定して算出している。
【００９８】
（５）効果
以上説明した計算方法を適用して砥石車４３の外周面形状を決定している。つまり、傾き角Σがリード角γと異なる角度に設定されたとしても、それに応じた砥石車４３の外周面形状が決定される。さらに、このような研削では、砥石車４３の外径に応じて砥石車４３の外周面形状が変化する。この場合であっても、外径検出部６１により検出された砥石車４３の外径に応じた砥石車４３の外周面形状を決定している。
【００９９】
このように、以上説明した計算方法を適用して砥石車４３の外周面形状を決定し、砥石車４３の外周面を成形することで、傾き角Σがリード角γと異なる角度に設定されたとしても、確実に研削目標の外周面のねじ溝１０１を研削できる。つまり、本実施形態によれば、非常に高精度に雄ねじ１００を形成できる。
【０１００】
また、単に、成形前の砥石車４３の外径のみならず、砥石車４３の成形による減少径に基づいて、成形後の砥石車４３の外径を算出した上で、砥石車４３の外周面形状を決定している。従って、より高精度に雄ねじ１００を形成できる。
【０１０１】
ここで、上述したように、砥石車４３の外径が変化することに伴って、成形すべき砥石車４３の外周面形状が変化する。特に、砥石車４３の外径は、一つの工作物１００を研削する途中においても変化する。従って、ＮＣツルーイング装置５０を用いて砥石車４３の外周面を成形することで、砥石車４３の外径の変化にきめ細かく対応でき、結果としてねじ溝１０１を高精度に研削できる。
【０１０２】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の研削盤３００について図１３〜図１５を参照して説明する。第二実施形態の研削盤３００は、第一実施形態の研削盤１に対して、制御装置３６０が相違する。他の機械構成は共通するため、説明を省略する。また、同一構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１０３】
制御装置３６０は、図１３の制御ブロック図に示すように、外径検出部６１と、面形状取得部６２と、判定部３６３と、砥石成形処理部６３とから構成される。外径検出部６１は、砥石車４３の外径を検出する。面形状取得部６２は、砥石車４３の外径および傾き角Σおよび工作物形状に応じて砥石車４３と工作物１００の接触線を算出し、接触線に基づいて砥石車４３の外周面形状を取得する。判定部３６３は、面形状取得部６２により取得された面形状と研削目標のねじ溝１０１のねじ溝面とに基づいて、砥石車４３と工作物１００のうち研削目標のねじ溝１０１のねじ溝面以外の部位との干渉の有無の判定を行う。砥石成形処理部６３は、面形状取得部６２により取得された砥石車４３の外周面形状に基づいて、ＮＣツルーイング装置５０をＮＣ制御することにより砥石車４３を成形する。
【０１０４】
ここで、第二実施形態の特徴的な部分は、判定部３６３を備えている点である。この判定部３６３の処理について、図１４および図１５を参照して説明する。図１４は、判定部３６３の処理を示すフローチャートである。図１５は、ねじ溝１０１のねじ溝面のねじ進行方向に直交する断面図である。
【０１０５】
図１４に示すように、判定部３６３は、まず、τをτｍｉｎに初期設定する（ステップＳ１）。ここで、τは、中心ＣＲ（ＣＬ）を中心とし、ｘ軸に平行な線を零度としたときの、ねじ溝１０１のねじ溝面上の任意の点Ｍまでの角度である。なお、τがτｍｉｎ以上で、τｍａｘ以下の範囲が、加工範囲である。
【０１０６】
続いて、τにおける砥石車４３の半径Ｒを算出する（ステップＳ２）。この算出は、面形状取得部６２にて行われている。この砥石車４３の半径Ｒは、第一実施形態において式（２８）にて示すＲに相当する。
【０１０７】
続いて、砥石車４３の中心ｏ’と工作物１００の表面との距離の最小値Ｌｍｉｎを算出する（ステップＳ３）。このことについて、図１６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。図１６（ａ）は、傾き角Σ＝０のとした場合の工作物１００と砥石車４３の位置を示す図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。すなわち、図１６（ｂ）は、τ＝τｍｉｎ付近に相当する。図１６（ｃ）は、図１６（ａ）のＪ−Ｊ断面図である。すなわち、図１６（ｃ）は、τ＝τｍａｘ付近に相当する。図１６（ｂ）においては、砥石車４３の半径Ｒは、Ｒ１であり、最小値Ｌｍｉｎは、砥石車４３の中心ｏ’とねじ溝面１０１の溝底との距離Ｌ１である。一方、図１６（ｃ）においては、砥石車４３の半径ＲはＲ２であり、最小値Ｌｍｉｎは、砥石車４３の中心ｏ’と工作物１００の外周面との距離Ｌ２である。ここで、Ｌ１はＲ１に一致し、Ｌ２はＲ２より小さくなっている。
【０１０８】
続いて、砥石車４３の半径ＲとＬｍｉｎと一致するか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、τｍｉｎにおいては、半径Ｒ１とＬ１が一致するので、半径ＲとＬｍｉｎと一致する。続いて、τ＝τｍａｘであるか否かを判定する（ステップＳ５）。τ＝τｍａｘでない場合には、現在のτに任意の角度Δτを加えて（ステップＳ７）、ステップＳ２に戻り処理を繰り返す。
【０１０９】
そして、ステップＳ４において、砥石車４３の半径Ｒが最小値Ｌｍｉｎに一致しない場合には、砥石車４３と工作物１００が干渉すると判定する（ステップＳ５）。例えば、図１６（ｃ）に示すように、砥石車４３の半径Ｒ２が最小値Ｌ２よりも大きくなっている場合である。このような状態では、仮に研削した場合に、ねじ溝面以外の部位を砥石車４３により研削することになる。そうすると、研削目標のねじ溝１０１が成形されない。
【０１１０】
また、τにΔτを加えて処理を繰り返していき、ステップＳ６においてτ＝τｍａｘに一致した場合には、砥石車４３と工作物１００とが干渉せずに研削可能であると判定する（ステップＳ８）。
【０１１１】
例えば、ハイリード（大きなリード角γ）のねじ溝１０１の場合には、砥石車４３と工作物１００が干渉することがあり得る。このような場合には、この研削盤では研削できないことになる。
【０１１２】
＜第三実施形態＞
次に、第三実施形態の研削盤について図１７を参照して説明する。第三実施形態の研削盤は、第一実施形態の研削盤において、砥石車４３が砥石台トラバースベース４１に対してＸ軸周り（Ａ軸）に旋回する機構を有する。ただし、この旋回機構は、手動でも自動でも構わない。
【０１１３】
そして、第三実施形態の研削盤は、第二実施形態にて説明した制御装置３６０の面形状取得部６２および判定部３６３が以下のようになる。すなわち、面形状取得部６２は、複数の傾き角Σについて、それぞれの砥石車４３の外周面形状を算出する。そして、判定部３６３は、砥石車４３と工作物１００の干渉が無いと判定される傾き角Σａを算出する。例えば、図１７に示すように、傾き角Σ＝０においては干渉すると判定され、傾き角Σ＝Σａにおいて干渉しないと判定される。
【０１１４】
ただし、予め複数の傾き角Σについての砥石車４３の外周面形状を算出するのではなく、一つの傾き角Σについて砥石車４３の外周面形状を算出して、それが干渉すると判定された場合に、他の傾き角Σについて再度砥石車４３の外周面形状を算出して、干渉しないと判定されるまで繰り返すようにしてもよい。また、最小のΣａを直接算出してもよい。
【０１１５】
このように、砥石車４３と工作物１００とが干渉しない傾き角Σａを算出することができた後において、当該傾き角Σａにおける砥石車４３の外周面形状となるように、砥石車４３の外周面を成形する。そして、砥石車４３のＡ軸角度が傾き角Σａとなるように砥石車４３を旋回させた後に、研削を行う。
【０１１６】
この場合、砥石車４３の旋回機構が必要となる。ただし、干渉が問題となるリード角γが大きい場合であっても、旋回機構の旋回角度はリード角γよりも小さな角度で干渉を回避できる。従って、小さな旋回角度の旋回機構であれば、低コスト化且つ省スペース化を図ることができる。
【０１１７】
＜第四実施形態＞
次に、第四実施形態の研削盤について図１８を参照して説明する。図１８は、砥石車４３の断面形状と、ねじ溝１０１のねじ溝面の断面形状とを示す図である。ここで、ねじ溝１０１のねじ溝面のうち砥石車４３による研削部位は、図１８の破線と実線とで囲まれる領域（ハッチング領域）である。つまり、砥石車４３の外周面のうち研削量の最も多い部位、すなわち、砥石車４３の先端部分が、特に摩耗する。従って、研削を継続すればするほど、砥石車４３の外周面の形状は、摩耗量が大きな部位と摩耗量が小さな部位との差が大きくなる。
【０１１８】
このような場合に、制御装置６０の外径検出部６１は、砥石車４３の外周面のうち最も摩耗している部位の外径を検出し、面形状取得部６２は、外径検出部６１により検出された最も摩耗している部位の外径に応じた砥石車４３の外周面形状を取得するようにする。
【０１１９】
仮に、最も摩耗している部位以外の部位の外径を検出して、その外径に応じた砥石車４３の外周面形状に成形した場合には、最も摩耗している部位が成形後においても残るおそれがある。そこで、上記のように、最も摩耗している部位の外径を基準として、砥石車４３の外周面形状を成形することで、砥石車４３の外周面形状を目標形状に成形できる。
【０１２０】
＜第五実施形態＞
次に、第五実施形態の研削盤について図１９を参照して説明する。本実施形態の研削盤は、第一実施形態の研削盤におけるＮＣツルーイング装置５０に替えて、総形ロータリドレッサ５００を備えている。ここで、図１９は、総形ロータリドレッサ５００の側面図を示す。
【０１２１】
総形ロータリドレッサ５００は、予め砥石車４３の外周面形状を反転させた形状を外周面に持つドレッサである。そして、本実施形態においては、複数の形状の総形ロータリドレッサ５０１、５０２を備えている。これら複数の総形ロータリドレッサ５０１、５０２は、一体形成されたものでもよく、別体に形成されたものでもよい。
【０１２２】
そして、この複数の総形ロータリドレッサ５０１、５０２は、形状が異なるように設定している。これは、第一実施形態において図７にて説明したように、砥石車４３の外径に応じて砥石車４３の形状が異なることに対応させている。
【０１２３】
つまり、図１９（ａ１）に示すように、砥石車４３の外径が大きい場合には、図１９（ａ２）に示すような溝幅の小さな総形ロータリドレッサ５０１により砥石車４３の外周面を成形する。一方、図１９（ｂ１）に示すように、砥石車４３の外径が小さい場合には、図１９（ｂ２）に示すような溝幅の大きな総形ロータリドレッサ５０２により砥石車４３の外周面を成形する。
【０１２４】
このように総形ロータリドレッサ５００を用いることで、砥石車４３の成形が非常に容易であるため、砥石車４３成形時間を低減できる。もちろん、装置コストを低減できる。ただし、この場合、総形ロータリドレッサ５００の数によって、砥石車４３の外周面形状の数が限定される。従って、砥石車４３の外径の変化にきめ細かく対応できない。そこで、例えば、砥石車４３としてＣＢＮ砥石を用いて、砥石車４３の外径に応じて砥石車４３の外周面形状の変化がそれほど大きくない場合や、要求される研削精度が比較的低い場合などに、総形ロータリドレッサ５００を適用するとよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】工作物１００の説明図である。
【図２】研削盤１の平面図である。
【図３】制御装置６０の制御ブロック図である。
【図４】傾き角Σによって砥石車４３の外周面形状が異なることの説明図（傾き角Σとリード角γが一致する場合）である。
【図５】傾き角Σによって砥石車４３の外周面形状が異なることの説明図（傾き角Σとリード角γが異なる場合）である。
【図６】砥石車４３の外径によって砥石車４３の外周面形状が異なることの説明図（傾き角Σとリード角γが一致する場合）である。
【図７】砥石車４３の外径によって砥石車４３の外周面形状が異なることの説明図（傾き角Σとリード角γが異なる場合）である。
【図８】螺旋方程式の説明図である。
【図９】螺旋方程式の説明図である。
【図１０】螺旋面（ねじ溝）と砥石車４３との接触線の説明図である。
【図１１】螺旋面（ねじ溝）と砥石車４３との接触線の説明図である。
【図１２】砥石車４３の外周面形状（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の説明図である。
【図１３】第二実施形態の制御装置３６０の制御ブロック図である。
【図１４】判定部３６３の処理を示すフローチャートである。
【図１５】ねじ溝１０１のねじ溝面のねじ進行方向に直交する断面図である。
【図１６】砥石車４３と工作物１００との干渉判定方法の説明図である。
【図１７】干渉しない傾き角Σａを示す図である。
【図１８】第四実施形態における、砥石車４３の断面形状と、ねじ溝１０１のねじ溝面の断面形状とを示す図である。
【図１９】第五実施形態における総形ロータリドレッサを示す図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１、３００：研削盤
１０：ベッド、 ２０：第一主軸装置、 ３０：第二主軸装置
４０：砥石支持装置、 ４１：砥石台トラバースベース、 ４２：砥石台
４３：砥石車、 ４４：砥石回転用モータ
５０：ＮＣツルーイング装置、 ５２：ロータリドレッサ
６０、３６０：制御装置
１００：工作物（雄ねじ）、 １０１：ねじ溝、 １０２：ねじ軸
５００：総形ロータリドレッサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研削盤の砥石車の外周面をドレッシングするツルアについて、例えば、特開平１１−１９８７０号公報（特許文献１）に記載されたものがある。特許文献１に記載のツルアは、総形ロータリドレッサである。この総形ロータリドレッサの外周面が、予め、砥石車の外周面を転写した形状に形成されている。つまり、砥石車の外周面は、常に一定の形状にドレッシングされている。
【０００３】
また、研削盤の砥石車の外周面をドレッシングするツルアとして、特公昭６０−１３７６７号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特許文献２に記載のツルアは、単石ドレッサや総形ロータリドレッサが記載されている。この場合においても、砥石車の外周面は、常に一定の形状にドレッシングされている。なお、特許文献２の図３には、総形ロータリドレッサの中心軸と砥石車の中心軸とを異ならせてドレッシングを行うことが記載されている。ただし、この場合も、砥石車の外周面は、常に一定の形状にドレッシングされている。
【特許文献１】特開平１１−１９８７０号公報
【特許文献２】特公昭６０−１３７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２の図４に示すような、ねじ軸と砥石車の中心軸とを一致させた状態で、内周ねじを高精度に研削するためには、砥石車の外径に応じて、砥石車の外周面の経常を変化させる必要があることを見出した。このように、砥石車の外径に応じて砥石車の外周面形状を変化させて研削を行う研削盤において、上記のように従来のドレッシング方法では高精度な研削ができない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、砥石車の外径に応じて砥石車の外周面形状が変化する研削を行う研削盤において、高精度な研削が可能となる砥石車のドレッシングを行う研削盤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】
【０００６】
本発明の研削盤は、
砥石車の外径に応じて前記砥石車の外周面形状が変化する研削を行う研削盤であって、
前記砥石車の外径を検出する砥石外径検出手段と、
前記砥石外径検出手段により検出された前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得する面形状取得手段と、
前記面形状取得手段により取得された前記砥石車の外周面形状に基づいて前記砥石車を成形する砥石成形手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
このように、検出された砥石車の外径に応じた砥石車の外周面形状をに基づいて、砥石車を成形（ドレッシング）することにより、砥石車の外径に応じて外周面形状が変化する場合であっても高精度な研削が可能となる。ここで、砥石車の外径とは、砥石車の軸方向位置によって異なる場合がある。この場合には、例えば、砥石車の外周面形状のうち最も外周側に突出している砥石車の軸方向位置の外径を前記外径としてもよいし、砥石車の軸方向位置のそれぞれにおける外径を前記外径とすることもできる。
【０００８】
なお、砥石外径検出手段は、例えば、ツルアによりドレッシングした回数に基づいて砥石車の外径を検出する手段や、ツルアにより僅かに当接させることにより砥石車の外径を検出する手段とすることができる。これにより、別途、砥石外径検出手段として専用の装置を設けることなく、砥石車の外径を検出できる。もちろん、砥石外径検出手段として専用の装置を設けることも可能である。
【０００９】
また、本発明の研削盤において、
前記砥石外径検出手段は、前記砥石車の外周面のうち最も摩耗している部位の外径を検出し、
前記面形状取得手段は、前記砥石外径検出手段により検出された前記部位の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得するとよい。
【００１０】
仮に、最も摩耗している部位以外の部位の外径を検出して、その外径に応じた砥石車の外周面形状に成形した場合には、最も摩耗している部位が成形後においても残るおそれがある。そこで、上記のように、最も摩耗している部位の外径を基準として、砥石車の外周面形状を成形することで、砥石車の外周面形状を目標形状に成形できる。
【００１１】
また、本発明の研削盤において、
前記面形状取得手段は、
前記砥石外径検出手段により検出された前記砥石車の外径および前記砥石成形手段による前記砥石車の成形による減少径に基づいて成形後の前記砥石車の外径を算出し、
前記成形後の前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得するようにしてもよい。
【００１２】
成形後の砥石車の外周面形状は、成形前の砥石車の外径から成形により減少する（削り取る）部分を除いた形状である。そこで、本発明は、成形すべき砥石車の外周面形状を取得するために、事前に、成形前の砥石車の外径に加えて、砥石車の成形による減少径を考慮した上で、成形後の砥石車の外径を算出している。これにより、成形後の砥石車の外周面形状が、成形後の砥石車の外径に応じた形状となる。従って、高精度な研削が可能となる。
【００１３】
また、本発明の研削盤において、
前記面形状取得手段は、複数の前記砥石車の外径に応じた複数の前記砥石車の外周面形状を予め算出しておき、
前記砥石成形手段は、予め算出されたそれぞれの前記砥石車の外周面形状を成形可能であって、前記研削盤に備えられた複数の総形ロータリドレッサとしてもよい。
【００１４】
ただし、この場合、総形ロータリドレッサの数によって、砥石車の外周面形状の数が限定される。従って、砥石車の外径の変化にきめ細かく対応できない。一方、砥石車の成形が非常に容易であるため、砥石車成形時間を低減できる。もちろん、装置コストを低減できる。そこで、例えば、砥石車の外径に応じて砥石車の外周面形状の変化をそれほど大きくない場合や、要求される研削精度が比較的低い場合などに、総形ロータリドレッサを適用するとよい。なお、複数の総形ロータリドレッサは、それぞれを別体に形成されており、それぞれ隣接した状態で配置してもよいし、離間した状態で配置してもよい。その他に、複数の総形ロータリドレッサが、一体に形成されるものでもよい。
【００１５】
上記のような総形ロータリドレッサの他に、以下のようにしてもよい。
すなわち、本発明の研削盤において、
前記面形状取得手段は、前記砥石外径検出手段により前記砥石車の外径を検出した後に、前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を算出し、
前記砥石成形手段は、前記研削盤に備えられ、前記面形状取得手段により算出された前記砥石車の外周面形状に基づいてＮＣ制御により前記砥石車を成形するＮＣツルーイング装置としてもよい。
【００１６】
上記の総形ロータリドレッサに比べて、ＮＣツルーイング装置を用いる場合には、砥石車の外周面形状の数が限定されない。従って、砥石車の外径の変化にきめ細かく対応できる。一方、ＮＣツルーイング装置は、総形ロータリドレッサに比べて、高コストとなると共に、砥石車成形時間も長時間化する。そこで、砥石車の外径に応じて砥石車の外周面形状の変化が大きい場合や、要求される研削精度が比較的高い場合などに、ＮＣツルーイング装置を適用するとよい。なお、ＮＣツルーイング装置のツルアとしては、ロータリドレッサや、単石のドレッサを用いることができる。
【００１７】
そして、上記の本発明の研削盤は、特に、ねじ研削盤に適用するとよい。
すなわち、本発明の研削盤において、
円筒状または円柱状の工作物を主軸軸周りに回転可能に保持する主軸装置と、
前記主軸装置に対して前記主軸軸方向および前記主軸軸の直交方向に相対移動可能で、且つ、中心軸周りに回転可能に配置された前記砥石車と、
を備え、
回転させた前記砥石車により前記工作物の外周面にねじ溝を研削して雄ねじを形成する研削盤であって、
前記雄ねじのねじ軸に対する前記砥石車の前記中心軸の傾き角Σを、前記雄ねじのリード角γと異なる角度に設定して前記ねじ溝を研削するとよい。
【００１８】
このように、傾き角Σをリード角γに一致させずに研削を行うことで、大きく旋回する旋回機構を必要としないため、研削盤の小型化を図ることができると共に、低コスト化を図ることができる。ここで、本発明における「雄ねじ」は、三角ねじ、台形ねじのみならず、ボールねじ、ウォームなどを含む意味である。
【００１９】
また、上記のように、傾き角Σをリード角γと異なる角度に設定する場合には、前記ねじ軸の平行線に対する前記砥石車の前記中心軸の前記傾き角Σは、式（１）を満たす範囲とするとよい。
【００２０】
【数１】
【００２１】
このような範囲に傾き角Σを設定することで、確実に、傾き角Σがリード角γと異なる角度に設定した状態で雄ねじのねじ溝の研削ができる。ここで、雄ねじのねじ軸とは、工作物の回転中心軸、すなわち、主軸軸に相当する。リードとは、雄ねじのねじ軸を中心として一周した場合に、ねじ軸方向に進む距離である。また、リード角とは、ピッチ円を底辺とし、リードを高さにとった直角三角形を考えた時に三角形の斜辺と底辺とがなす角である。
【００２２】
傾き角Σを上記式（１）の範囲において、具体的に、砥石車の外周面を成形するには、以下のように行う。
すなわち、本発明の研削盤において、
前記面形状取得手段は、研削目標の前記ねじ溝のねじ溝面と前記砥石車との接触線を算出し、前記接触線を前記砥石車の中心軸周りに回転させることにより前記砥石車の外周面形状を算出し、
前記砥石成形手段は、前記面形状取得手段により算出される前記砥石車の外周面形状に前記砥石車の外周面を成形するようにする。
【００２３】
ここで、研削目標のねじ溝のねじ溝面とは、砥石車により研削される部位の理想状態のねじ溝面であって、円柱の螺旋面の方程式として表わすことができる。そして、ある研削の瞬間において考えると、ねじ溝面と砥石車とが接触する部位は、線状になる。この線が上記した接触線である。そして、この接触線は、ねじ軸や砥石車の中心軸に平行であるとは限らない。傾き角Σをリード角γと異なる角度に設定した場合には、通常、接触線は、ねじ軸および砥石車の中心軸に対して平行ではない。
【００２４】
そして、面形状取得手段において、接触線を砥石車の中心軸周りに回転させることにより砥石車の外周面形状を算出している。砥石成形手段において、この外周面形状となるように、砥石車の外周面を成形している。従って、砥石車の外周面は、接触線により得られた面形状となる。このようにして、砥石車の外周面を成形することで、前記傾き角Σがリード角γと異なる角度に設定されたとしても、確実に研削目標の雄ねじのねじ溝を研削できる。つまり、本発明によれば、非常に高精度に雄ねじを形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００２６】
＜第一実施形態＞
（１）工作物の説明
まず、本発明の研削盤による研削対象である工作物（雄ねじ）１００について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、工作物１００の側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面拡大図である。
【００２７】
図１（ａ）に示すように、工作物１００は、ボールねじである。つまり、図示しないボールが転動可能なボール溝からなるねじ溝１０１が螺旋状に形成されている。すなわち、工作物１００は、円筒状または円柱状からなり、その外周面にねじ溝１０１が形成されている。このねじ溝１０１のねじ溝面は、図１（ｂ）に示すように、ゴシックアーク形状をなしている。もちろん、サーキュラアーク形状とすることもできる。
【００２８】
そして、このねじ溝１０１は、ピッチＰからなる１条ねじからなる。また、リード角はγである。ここで、リードとは、雄ねじ１００のねじ軸１０２を中心として一周した場合に、ねじ軸１０２方向に進む距離である。雄ねじ１００のねじ軸１０２とは、工作物１００の回転中心軸、後述する主軸軸に相当する。そして、リード角γとは、ピッチ円を底辺とし、リードを高さにとった直角三角形を考えた時に三角形の斜辺と底辺とがなす角である。
【００２９】
ねじ溝１０１のねじ溝面は、ゴシックアーク形状である。具体的には、ねじ溝面の溝底部１０３から一方側（図１（ｂ）の右側）が、中心をＣＲとし、半径ｒＣの円弧形状である。ねじ溝面の溝底部１０３から他方側（図１（ｂ）の左側）が、中心をＣＬとし、半径ｒＣの円弧形状である。このように、ねじ溝面は、２種の円弧をつなぎ合わせた形状となる。
【００３０】
（２）研削盤の構成
次に、本実施形態の研削盤の機械構成について、図２を参照して説明する。図２は、研削盤１の平面図である。図２に示すように、研削盤１は、ベッド１０と、第一主軸装置２０と、第二主軸装置３０と、砥石支持装置４０と、ＮＣツルーイング装置５０と、制御装置６０から構成される。
【００３１】
ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。このベッド１０の上面には、砥石支持装置４０を構成する砥石台トラバースベース４１が摺動可能な砥石台用ガイドレール１１、１２が、図２の上側であって、図２の左右方向（Ｚ軸方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０の上面のうち、砥石台用ガイドレール１１、１２より図２の下側には、第一主軸装置２０を構成する第一主軸台２１が摺動可能な第一ガイドレール１３、１４、が、図２の左右方向（Ｚ軸方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。また、ベッド１０の上面のうち、第一ガイドレール１３、１４より図２の右側には、第二主軸装置３０を構成する第二主軸台３１が摺動可能な第二ガイドレール１５、１６が、図２の左右方向（Ｚ軸方向）の延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。
【００３２】
また、ベッド１０には、砥石台用ガイドレール１１、１２の間に、砥石台トラバースベース４１を図２の左右方向に駆動するための、砥石台用Ｚ軸ボールねじ（図示せず）が配置され、この砥石台用Ｚ軸ボールねじを回転駆動する砥石台用Ｚ軸モータ１７が配置されている。さらに、ベッド１０には、第一ガイドレール１３、１４の間に、第一主軸台２１を図２の左右方向に駆動するための、第一Ｚ軸ボールねじ（図示せず）が配置され、この第一Ｚ軸ボールねじを回転駆動する第一Ｚ軸モータ１８が配置されている。ベッド１０には、第二ガイドレール１５、１６の間に、第二主軸台３１を図２の左右方向に駆動するための、第二Ｚ軸ボールねじ（図示せず）が配置され、この第二Ｚ軸ボールねじを回転駆動する第二Ｚ軸モータ１９が配置されている。
【００３３】
第一主軸装置２０は、第一主軸台２１と、第一主軸２２と、第一チャック２３とを備えている。第一主軸台２１は、ベッド１０の上面のうち、第一ガイドレール１３、１４上を摺動可能に配置されている。そして、第一主軸台２１は、第一ボールねじのナット部材に連結されており、第一Ｚ軸モータ１８の駆動により第一ガイドレール１３、１４に沿って移動する。この第一主軸台２１は、図２の左右方向に貫通する穴が形成されている。この第一主軸台２１の貫通孔に、第一主軸２２が主軸軸周り（図２のＺ軸周り）に回転可能に挿通支持されている。この第一主軸２２の右端に、工作物１００の軸方向一端を保持する第一チャック２３が取り付けられている。
【００３４】
第二主軸装置３０は、第二主軸台３１と、第二主軸３２と、第二チャック３３とを備えている。第二主軸台３１は、ベッド１０の上面のうち、第二ガイドレール１５、１６上を摺動可能に配置されている。そして、第二主軸台３１は、第二ボールねじのナット部材に連結されており、第二Ｚ軸モータ１９の駆動により第二ガイドレール１５、１６に沿って移動する。この第二主軸台３１は、図２の左右方向に貫通する穴が形成されている。この第二主軸台３１の貫通孔に、第二主軸３２が主軸軸周り（図２のＺ軸周り）に回転可能に挿通支持されている。この第二主軸３２の主軸軸は、第一主軸の主軸軸と同軸上に位置している。そして、第二主軸３２の左端に、工作物１００の軸方向他端を保持する第二チャック３３が取り付けられている。つまり、第二チャック３３は、第一チャック２３に対向するように配置されている。そして、第一チャック２３と第二チャック３３とにより、工作物１００の両端を保持している。このように、工作物１００は、第一、第二主軸台２１、３１に主軸軸周り（Ｚ軸周り）に回転可能に保持されている。
【００３５】
砥石支持装置４０は、砥石台トラバースベース４１と、砥石台４２と、砥石車４３と、砥石回転用モータ４４とを備えている。砥石台トラバースベース４１は、矩形の平板状に形成されており、ベッド１０の上面のうち、砥石台用ガイドレール１１、１２上を摺動可能に配置されている。砥石台トラバースベース４１は、砥石台用ボールねじのナット部材に連結されており、砥石台用Ｚ軸モータ１７の駆動により砥石台用ガイドレール１１、１２に沿って移動する。この砥石台トラバースベース４１の上面には、砥石台４２が摺動可能なＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂが、図２の上下方向（Ｘ軸方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、砥石台トラバースベース４１には、Ｘ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂの間に、砥石台４２を図２の上下方向に駆動するための、Ｘ軸ボールねじ（図示せず）が配置され、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ４１ｃが配置されている。
【００３６】
砥石台４２は、砥石台トラバースベース４１の上面のうち、Ｘ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂ上を摺動可能に配置されている。そして、砥石台４２は、Ｘ軸ボールねじのナット部材に連結されており、Ｘ軸モータ４１ｃの駆動によりＸ軸ガイドレール４１ａ、４１ｂに沿って移動する。つまり、砥石台４２は、ベッド１０および第一、第二主軸装置２０、３０に対して、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に相対移動可能となる。
【００３７】
そして、この砥石台４２のうち図２の下側部分には、図２の左右方向に貫通する穴が形成されている。この砥石台４２の貫通孔に、砥石車回転軸部材が、砥石中心軸周り（Ｚ軸周り）に回転可能に支持されている。この砥石車回転軸部材の一端（図２の左端）に、砥石車４３が同軸的に取り付けられている。また、砥石台４２の上面には、砥石回転用モータ４４が固定されている。そして、砥石車回転軸部材の他端（図２の右端）と砥石回転用モータ４４の回転軸とにプーリが懸架されることで、砥石回転用モータ４４の駆動により、砥石車４３が砥石軸周りに回転する。
【００３８】
ＮＣツルーイング装置５０は、ベッド１０上のうち、第一主軸装置２０の図２の上側に配置されている。ＮＣツルーイング装置５０は、ベッド１０に対して垂直軸（Ｙ軸）周り（Ｂ軸）に旋回可能となるように、ベッド１０に支持された支持部材５１と、支持部材５１に水平軸周り（Ａ軸）に回転可能に支持されたロータリドレッサ５２とを備えている。ロータリドレッサ５２は、円盤状からなり、砥石車４３の外周面を成形するために用いられる。ロータリドレッサ５２の外周縁は、鋭角状に形成されている。つまり、ロータリドレッサ５２をＢ軸旋回させながら、砥石台４２をＸ軸方向およびＺ軸方向に適宜移動させることで、砥石車４３の外周面形状を任意の形状に成形できる。
【００３９】
制御装置６０は、第一主軸装置２０、第二主軸装置３０の回転、砥石台４２のＸ軸位置およびＺ軸位置をＮＣ制御している。さらに、ＮＣツルーイング装置５０のＢ軸角度についてもＮＣ制御されている。
【００４０】
この制御装置６０は、砥石車４３の外径に応じた外周面形状となるように砥石車４３の外周面を成形している。この点に関しての制御装置６０の制御ブロック図を図３に示す。図３に示すように、制御装置６０は、外径検出部６１と、面形状取得部６２と、砥石成形処理部６３とから構成される。
【００４１】
外径検出部６１は、砥石車４３の外径を検出する。本実施形態においては、外径検出部は、以下の手段などがある。例えば、ＮＣツルーイング装置５０のロータリドレッサ５２によりドレッシングした回数に基づいて砥石車４３の外径を検出する手段がある。
【００４２】
また、ロータリドレッサ５２と砥石車４３とを僅かに当接させて、両者の当接時における砥石台４２の位置に基づいて、砥石車４３の外径を検出する手段とすることもできる。ロータリドレッサ５２と砥石車４３との接触は、例えば、アコースティックエミッションセンサ（ＡＥセンサ）や、砥石車４３を駆動するための砥石回転用モータ４４の抵抗の変化などにより検出できる。なお、ＡＥセンサは、ロータリドレッサ５２と砥石車４３とが接触したときの弾性波を検出するセンサである。そして、このＡＥセンサは、砥石台４２に設けることもできるし、ロータリドレッサ５２を支持する支持部材５１に設けることができる。
【００４３】
上記の他に、工作物１００の外径と砥石台４２の位置に基づいて、砥石車４３の外径を算出する手段とすることもできる。このときの工作物１００の外径は、公知の定寸装置などにより得ることができる。
【００４４】
こうすることで、別途、砥石車４３の外径を検出するための専用の装置を設けることなく、既設のロータリドレッサ５２を利用して砥石車４３の外径を検出できる。つまり、本発明における砥石外径検出手段は、本実施形態における外径検出部６１およびＮＣツルーイング装置５０に相当する。なお、砥石外径検出手段として、別途、専用の装置を設けても良いことは当然である。
【００４５】
面形状取得部６２は、外径検出部６１により検出された砥石車４３の外径および後述する砥石成形処理部６３による砥石車４３の成形による減少径に基づいて、成形後の砥石車４３の外径を算出する。そして、面形状取得部６２は、算出された成形後の砥石車４３の外径、および、雄ねじ１００のねじ軸１０２に対する砥石車４３の中心軸の傾き角Σに応じた砥石車４３の外周面形状を取得する。この外周面形状は、砥石車４３の外径に応じた多数の形状を予め計算により決定しておき、予めマップや関数式などとして記憶させておく。この計算方法については、後述する。
【００４６】
砥石成形処理部６３は、面形状取得部６２により取得された砥石車４３の外周面形状に基づいて、ＮＣツルーイング装置５０をＮＣ制御することにより砥石車４３を成形する。つまり、本発明における砥石成形手段は、本実施形態における砥石成形処理部６３およびＮＣツルーイング装置５０に相当する。
【００４７】
（３）砥石車４３の外周面形状取得の概念説明
（３−１）傾き角Σによって異なることを説明
雄ねじ１００のねじ軸１０２に対する砥石車４３の中心軸（砥石軸）の傾き角Σとリード角γとが一致する場合と、両者が異なる場合とにおいて、図４および図５を参照して、砥石車４３の外周面形状について説明する。ただし、ここでは、砥石車４３の外径は同一であると仮定する。
【００４８】
図４は、前記両者が一致する場合について示し、図５は、前記両者が異なる場合について示す。また、図４および図５において、（ａ１）は、リード角γが相対的に小さい場合において、研削時における工作物１００と砥石車４３の位置を示す。（ａ２）は、（ａ１）の場合の砥石車４３の軸方向断面における外周面形状を示す。（ｂ１）は、リード角γが相対的に大きい場合において、研削時における工作物１００と砥石車４３の位置を示す。（ｂ２）は、（ｂ１）の場合の砥石車４３の軸方向断面における外周面形状を示す。なお、図４に示す状態は、傾き角Σがリード角γに一致し、図５に示す状態は、傾き角Σが０°の場合である。
【００４９】
図４（ａ２）（ｂ２）に示すように、傾き角Σをリード角γに一致させる場合には、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状は同一である。一方、傾き角Σをリード角γと異ならせる場合には、傾き角Σとリード角γとの差によって砥石車４３の軸方向断面における外周面形状が異なることになる。詳細については後述する。
【００５０】
例えば、図５（ａ２）（ｂ２）に示すように、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ１、Ｗ２が変化する。なお、図４（ａ２）（ｂ２）においては、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗが同一であることを示している。これに対して、図５（ａ２）（ｂ２）に示すように、傾き角Σをリード角γと異ならせる場合には、傾き角Σとリード角γとの差が小さい方、すなわち図５（ａ１）（ａ２）に示す状態の方が、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ１が大きくなる。一方、傾き角Σとリード角γとの差が大きい方、すなわち図５（ｂ１）（ｂ２）に示す状態の方が、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ２が小さくなる。
【００５１】
（３−２）砥石車４３の外径によって異なることを説明
次に、砥石車４３の外径が異なる場合であって、雄ねじ１００のねじ軸１０２に対する砥石車４３の中心軸（砥石軸）の傾き角Σとリード角γとが一致する場合と、両者が異なる場合とにおいて、図６および図７を参照して、砥石車４３の外周面形状について説明する。
【００５２】
図６は、前記両者が一致する場合について示し、図７は、前記両者が異なる場合について示す。また、図６および図７において、（ａ）研削時における工作物１００と砥石車４３の位置を示す。（ｂ１）は、砥石車４３の外径が相対的に大きい場合において、研削時における砥石軸方向から見た状態の図であり、（ｂ２）は、（ｂ１）のＢ−Ｂ断面図、または、Ｄ−Ｄ断面図における、砥石車４３の外周面形状を示す。（ｃ１）は、砥石車４３の外径が相対的に小さい場合において、研削時における砥石軸方向から見た状態の図であり、（ｃ２）は、（ｃ１）のＣ−Ｃ断面図、または、Ｅ−Ｅ断面図における、砥石車４３の外周面形状を示す。なお、図６に示す状態は、傾き角Σがリード角γに一致し、図７に示す状態は、傾き角Σが０°の場合である。
【００５３】
図６（ｂ２）（ｃ２）に示すように、傾き角Σをリード角γに一致させる場合には、砥石車４３の外径に関わりなく、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状は同一である。一方、傾き角Σをリード角γと異ならせる場合には、砥石車４３の外径に応じて砥石車４３の軸方向断面における外周面形状が異なることになる。詳細については後述する。
【００５４】
例えば、図７（ｂ２）（ｃ２）に示すように、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ３、Ｗ４が変化する。なお、図６（ｂ２）（ｃ２）においては、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗが同一であることを示している。これに対して、図７（ｂ２）（ｃ２）に示すように、傾き角Σをリード角γと異ならせる場合には、砥石車４３の外径が大きい方、すなわち図７（ｂ１）（ｂ２）に示す状態の方が、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ３が小さくなる。一方、砥石車４３の外径が小さい方、すなわち図７（ｃ１）（ｃ２）に示す状態の方が、砥石車４３の軸方向断面における外周面形状の幅Ｗ４が大きくなる。
【００５５】
（３−３）本実施形態のポイント
本実施形態の砥石車４３の外周面形状は、傾き角Σをリード角γと異なるように設定する。従って、上記（３−１）に示すように、両者の差によって、砥石車４３の外周面形状が異なる。ここで、砥石車４３は研削を継続するにつれて、摩耗していく。そのため、上記（３−２）のように、傾き角Σをリード角γと異なるように設定するときには、砥石車４３の外径が変化することによっても、砥石車４３の外周面形状が異なることになる。つまり、本実施形態においては、砥石車４３の外周面形状を、傾き角Σと砥石車４３の外径とによって計算により決定している。この点については、次の項において詳細に説明する。
【００５６】
（４）砥石車４３の外周面形状取得の詳細説明
（４−１）概要
上述したように、砥石車４３の外周面形状は、傾き角Σおよび砥石車４３の外径によって異なる。そこで、まずは、研削により得られるねじ溝面に相当する螺旋面の方程式を導き出し、その後に、砥石車４３と螺旋面（ねじ溝面）との接触線を算出する。そして、接触線を砥石車４３の中心軸周りに回転させることにより、砥石車４３の外周面形状に相当する面形状が得られる。以下に、それぞれの計算工程について詳細に説明する。
【００５７】
（４−２）螺旋面方程式の導出
螺旋面方程式の導出について、図８および図９を参照して説明する。ここでは、図８に示すような、ボールねじのように、円柱状部材２００の外周面に円弧断面形状の螺旋面２０１を考える。図９（ｂ）は、図８の螺旋面２０１の進行方向に直交する断面図であって、図９（ａ）は、図９（ｂ）の座標系の平面図である。ここで、図８に示すように、空間の座標系（ｏ−ｘｙｚ）における単位ベクトルをそれぞれ式（２）のように定義する。
【００５８】
【数２】
【００５９】
また、座標系（ｏ−ｕ,ｖ）は、図８および図９に示すように、螺旋面（ねじ溝）２０１の直角断面に定義された平面座標系である。ｖは、図８および図９に示すように、図８の円柱状部材２００の径方向の座標軸である。すなわち、ｖは、ｘ−ｙ平面上に位置し、ｚ軸を通る。ただし、図８および図９においては、ｖは、ｘ軸と一致する状態で示している。ｕは、ｖを通り、且つ、螺旋面２０１の進行方向に直交する座標軸である。つまり、図９（ｂ）に示すような、図８の螺旋面２０１の進行方向に直交する断面図は、（ｏ−ｕ,ｖ）平面座標系で表すことができる。
【００６０】
ここで、図９に示すように、螺旋面２０１の形状は、ゴシックアーク形状としている。すなわち、図９の螺旋面２０１の右側が、中心をＣＲとし、半径ｒＣの円弧形状である。螺旋面２０１の左側が、中心をＣＬとし、半径ｒＣの円弧形状である。この螺旋面２０１の断面形状は、螺旋面２０１に配置するボール２０２の直径ｄａと、ボール２０２中心のピッチ円半径（Ｐ．Ｃ．Ｒ）、ボール２０２と螺旋面２０１との接触角α、半径ｒＣ、リード、および、ねじ外径が決定されれば、螺旋面２０１が決定する。
【００６１】
そして、図８に示すように、空間中の任意の曲線Γのベクトル方程式（ベクトルｒ０の方程式）は式（３）で表される。つまり、任意の曲線Γは、補助関数τの関数として表される。
【００６２】
【数３】
【００６３】
これを、座標系（ｏ−ｘｙｚ）で表すと、式（４）のように表すことができる。つまり、任意のｘ、ｙ、ｚの点は、τが決まれば決まる値である。なお、τは、（ｏ−ｕ,ｖ）平面座標系において中心ＣＲ、ＣＬを中心とした角度である。τ＝０は、ｖ軸に平行な時の角度である。
【００６４】
【数４】
【００６５】
ここで、曲線Γをｚ軸の周りに等速で回転させると同時に、ｚ軸に対して平行に等速で移動させる運動は、均一螺旋運動である。この均一螺旋運動において、曲線Γの軌跡は、ｚ軸を中心軸とした螺旋面２０１となる。ここで、この曲線Γを螺旋面２０１の母線と呼ぶことにする。
【００６６】
そうすると、右周りの円柱の螺旋面２０１の方程式（ベクトルｒの方程式）は、式（５）のように表される。このとき、ｐは、式（６）のように表すことができる。
【００６７】
【数５】
【００６８】
【数６】
【００６９】
以上より、母線Γのベクトルｒ０（τ）とリードが分かれば、式（５）よりベクトルｒ０から形成される螺旋面２０１を求めることができる。なお、上記は、ボールねじを例示しているが、螺旋面方程式は、他の雄ねじにも同様に適用できる。
【００７０】
（４−３）接触線の算出
次に、砥石車４３と螺旋面（ねじ溝面）２０１（１０１）との接触線の算出について、図１０を参照して説明する。図１０は、工作物１００としてのボールねじを砥石車４３により研削するある状態を示す図であって、各座標系を示している。この座標系のうち、図８および図９の座標系と同記号は、同一座標系を示している。
【００７１】
ここで、上記した研削盤１において、砥石車４３によりボールねじ１００のねじ溝１０１の研削を考えるとき、両者の接触線は、空間中に１本だけ存在することに着目する。つまり、この接触線をボールねじ１００の中心軸１０２（ねじ軸）の周りに螺旋運動させると、ねじ溝１０１が得られる。一方、この接触線を、砥石車４３の中心軸の周りに回転させると、砥石車４３の外周面が得られる。ここでは、まず、接触線の導出について説明する。
【００７２】
図１０に示すように、ボールねじの座標系（ｏ−ｘｙｚ）および砥石車４３の座標系（ｏ’−ＸＹＺ）を定義する。ここで、Ｚ軸は、砥石車の中心軸に一致し、ｚ軸は、工作物１００の中心軸に一致する。また、ｘ軸とＸ軸とは、常に同軸上にあり、逆向きの関係である。そして、砥石車４３の中心軸Ｚと工作物１００の中心軸ｚの傾き角をΣとする。つまり、このΣは、雄ねじ１００のねじ軸ｚに対する砥石車４３の中心軸の傾き角となる。例えば、傾き角Σ＝０の場合には、砥石車４３の中心軸がねじ軸に平行状態となる。また、砥石車４３の座標中心ｏ’と工作物１００の座標中心ｏとの離間距離はａとする。この中心間距離ａは、工作物形状が同じであれば、砥石車４３の外径が異なることで変化する。具体的には、砥石車４３の外径が小さくなると、中心間距離ａは小さくなる。このとき、両者の座標系の関係は、式（７）（８）のように表される。
【００７３】
【数７】
【００７４】
ここで、本実施形態においては、傾き角Σは式（９）に示す範囲に設定する。
【００７５】
【数８】
【００７６】
ここで、図１０において、工作物１００の座標系（ｏ−ｘｙｚ）における単位ベクトルをそれぞれ上述した式（２）のように定義する。また、砥石車４３の座標系（ｏ’−ＸＹＺ）における単位ベクトルをそれぞれ式（１０）のように定義する。
【００７７】
【数９】
【００７８】
そうすると、両座標系における空間中の任意の点Ｍのベクトルは、それぞれ式（１１）（１２）で表される。なお、（ｘ、ｙ、ｚ）は、それぞれ、τとθを変数とする値である。さらには、砥石車４３の外径に影響する中心間距離ａも変数とする。
【００７９】
【数１０】
【００８０】
次に、砥石車４３の回転角速度をω、螺旋面（ねじ溝）の回転角速度をω’として、上記の点Ｍにおける砥石車４３と螺旋面（ねじ溝）２０１のそれぞれの速度および相対速度を算出する。点Ｍが螺旋面２０１に沿って運動するときの速度ベクトルｖ１は、式（１３）で表される。一方、点Ｍが砥石車４３の回転面に沿って運動するときの速度ベクトルｖ２は、式（１４）で表される。なお、式（１４）は、式（１３）における螺旋面のリードｐを零とし、座標系を（ｏ’−ＸＹＺ）に変換したものに相当する。また、砥石車４３と螺旋面（ねじ溝）２０１の相対速度ベクトルｖ１２は、式（１３）（１４）より、式（１５）で表される。
【００８１】
【数１１】
【００８２】
そして、速度ベクトルｖ１を示す式（１３）と、式（５）から求められた法線ベクトルｎを用いて、式（１６）の第一の関係式を導き出すことができる。
【００８３】
【数１２】
【００８４】
第一の関係式（１６）を導き出す手順について説明する。まず、速度ベクトルｖ１を示す式（１３）は、式（１２）を代入して変換すると、式（１７）のように表される。
【００８５】
【数１３】
【００８６】
ここで、式（５）をθで偏微分した場合には、式（１８）のように表される。
【００８７】
【数１４】
【００８８】
式（１７）と式（１８）とより、両者は同一線上に位置することが分かる。つまり、螺旋面２０１上の任意の点Ｍの速度は、その点の接線方向にあり、曲面ｒ上の任意の点Ｍ（ｘ、ｙ、ｚ）の法線ベクトルｎと直交している。このことから、式（１６）を導き出すことができる。
【００８９】
ここで、法線ベクトルｎは、式（１９）のように表すことができるため、式（１６）を座標式で表すと、式（２０）のように表される。
【００９０】
【数１５】
【００９１】
次に、第一の関係式（１６）と、砥石車４３と螺旋面（ねじ面）２０１との接触条件に基づいて、螺旋面２０１上の接触線の条件式が式（２１）のように表される。
【００９２】
【数１６】
【００９３】
このように、接触線の条件式（２１）より、中心間距離ａが決定していれば、それぞれのτに対するθが求まり、砥石車４３とボールねじの接触線（ｘ、ｙ、ｚ）を導き出すことができる。なお、中心間距離ａは、上述したように、砥石車４３の外径により変化する値である。
【００９４】
ここで、この接触線は、傾き角Σがリード角γに一致する場合には、図９（ｂ）にて示す形状が砥石車４３の外周面形状となる。ただし、本実施形態における接触線は、傾き角Σは上述した式（９）の範囲に設定するため、砥石車４３の外周面形状が図９（ｂ）にて示す形状に一致しない。特に、この場合の接触線は、砥石車４３の軸方向断面上に位置しているとは限らない。例えば、図１１に示すような、軸方向断面上に位置しない接触線となることもある。
【００９５】
（４−４）砥石車の外周面形状の取得
算出した砥石車４３とボールねじの接触線（ｘ、ｙ、ｚ）を、砥石車４３の中心軸（Ｚ軸）の周りに回転させることにより、砥石車４３の外周面形状が得られる。具体的には、式（７）の関係に基づいて接触線をボールねじの座標系（ｏ−ｘｙｚ）から砥石車４３の座標系（ｏ’−ＸＹＺ）に変換する。そして、砥石車４３の座標系（ｏ’−ＸＹＺ）変換された接触線を、砥石車４３の中心軸Ｚ軸の周りに回転させることで、砥石車４３の外周面形状（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が得られる（図１１参照）。そして、得られた外周面形状（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を、中心軸からの半径Ｒと、中心からのＺ軸値とにより表すと、式（２２）のようになる。この（Ｒ、Ｚ）は、図１２を参照する。図１２は、Ｘ−Ｚ平面における砥石車４３の外周面形状の一部を示す。
【００９６】
【数１７】
【００９７】
以上説明したように、本実施形態においては、砥石車４３の外周面形状を、傾き角Σと砥石車４３の外径とによって計算により決定している。この計算による決定は、上述した面形状取得部６２にて、砥石車４３の外周面形状を決定する際に行う。なお、上記計算においては、砥石車４３の外径によって変化する中心間距離ａは、成形する前の砥石車４３の外径ではなく、成形後の砥石車４３の外径により得られる。従って、予め、中心間距離ａは、砥石車４３の成形による減少径を考慮した上で、成形後の砥石車４３の外径を推定して算出している。
【００９８】
（５）効果
以上説明した計算方法を適用して砥石車４３の外周面形状を決定している。つまり、傾き角Σがリード角γと異なる角度に設定されたとしても、それに応じた砥石車４３の外周面形状が決定される。さらに、このような研削では、砥石車４３の外径に応じて砥石車４３の外周面形状が変化する。この場合であっても、外径検出部６１により検出された砥石車４３の外径に応じた砥石車４３の外周面形状を決定している。
【００９９】
このように、以上説明した計算方法を適用して砥石車４３の外周面形状を決定し、砥石車４３の外周面を成形することで、傾き角Σがリード角γと異なる角度に設定されたとしても、確実に研削目標の外周面のねじ溝１０１を研削できる。つまり、本実施形態によれば、非常に高精度に雄ねじ１００を形成できる。
【０１００】
また、単に、成形前の砥石車４３の外径のみならず、砥石車４３の成形による減少径に基づいて、成形後の砥石車４３の外径を算出した上で、砥石車４３の外周面形状を決定している。従って、より高精度に雄ねじ１００を形成できる。
【０１０１】
ここで、上述したように、砥石車４３の外径が変化することに伴って、成形すべき砥石車４３の外周面形状が変化する。特に、砥石車４３の外径は、一つの工作物１００を研削する途中においても変化する。従って、ＮＣツルーイング装置５０を用いて砥石車４３の外周面を成形することで、砥石車４３の外径の変化にきめ細かく対応でき、結果としてねじ溝１０１を高精度に研削できる。
【０１０２】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の研削盤３００について図１３〜図１５を参照して説明する。第二実施形態の研削盤３００は、第一実施形態の研削盤１に対して、制御装置３６０が相違する。他の機械構成は共通するため、説明を省略する。また、同一構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１０３】
制御装置３６０は、図１３の制御ブロック図に示すように、外径検出部６１と、面形状取得部６２と、判定部３６３と、砥石成形処理部６３とから構成される。外径検出部６１は、砥石車４３の外径を検出する。面形状取得部６２は、砥石車４３の外径および傾き角Σおよび工作物形状に応じて砥石車４３と工作物１００の接触線を算出し、接触線に基づいて砥石車４３の外周面形状を取得する。判定部３６３は、面形状取得部６２により取得された面形状と研削目標のねじ溝１０１のねじ溝面とに基づいて、砥石車４３と工作物１００のうち研削目標のねじ溝１０１のねじ溝面以外の部位との干渉の有無の判定を行う。砥石成形処理部６３は、面形状取得部６２により取得された砥石車４３の外周面形状に基づいて、ＮＣツルーイング装置５０をＮＣ制御することにより砥石車４３を成形する。
【０１０４】
ここで、第二実施形態の特徴的な部分は、判定部３６３を備えている点である。この判定部３６３の処理について、図１４および図１５を参照して説明する。図１４は、判定部３６３の処理を示すフローチャートである。図１５は、ねじ溝１０１のねじ溝面のねじ進行方向に直交する断面図である。
【０１０５】
図１４に示すように、判定部３６３は、まず、τをτｍｉｎに初期設定する（ステップＳ１）。ここで、τは、中心ＣＲ（ＣＬ）を中心とし、ｘ軸に平行な線を零度としたときの、ねじ溝１０１のねじ溝面上の任意の点Ｍまでの角度である。なお、τがτｍｉｎ以上で、τｍａｘ以下の範囲が、加工範囲である。
【０１０６】
続いて、τにおける砥石車４３の半径Ｒを算出する（ステップＳ２）。この算出は、面形状取得部６２にて行われている。この砥石車４３の半径Ｒは、第一実施形態において式（２８）にて示すＲに相当する。
【０１０７】
続いて、砥石車４３の中心ｏ’と工作物１００の表面との距離の最小値Ｌｍｉｎを算出する（ステップＳ３）。このことについて、図１６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。図１６（ａ）は、傾き角Σ＝０のとした場合の工作物１００と砥石車４３の位置を示す図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。すなわち、図１６（ｂ）は、τ＝τｍｉｎ付近に相当する。図１６（ｃ）は、図１６（ａ）のＪ−Ｊ断面図である。すなわち、図１６（ｃ）は、τ＝τｍａｘ付近に相当する。図１６（ｂ）においては、砥石車４３の半径Ｒは、Ｒ１であり、最小値Ｌｍｉｎは、砥石車４３の中心ｏ’とねじ溝面１０１の溝底との距離Ｌ１である。一方、図１６（ｃ）においては、砥石車４３の半径ＲはＲ２であり、最小値Ｌｍｉｎは、砥石車４３の中心ｏ’と工作物１００の外周面との距離Ｌ２である。ここで、Ｌ１はＲ１に一致し、Ｌ２はＲ２より小さくなっている。
【０１０８】
続いて、砥石車４３の半径ＲとＬｍｉｎと一致するか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、τｍｉｎにおいては、半径Ｒ１とＬ１が一致するので、半径ＲとＬｍｉｎと一致する。続いて、τ＝τｍａｘであるか否かを判定する（ステップＳ５）。τ＝τｍａｘでない場合には、現在のτに任意の角度Δτを加えて（ステップＳ７）、ステップＳ２に戻り処理を繰り返す。
【０１０９】
そして、ステップＳ４において、砥石車４３の半径Ｒが最小値Ｌｍｉｎに一致しない場合には、砥石車４３と工作物１００が干渉すると判定する（ステップＳ５）。例えば、図１６（ｃ）に示すように、砥石車４３の半径Ｒ２が最小値Ｌ２よりも大きくなっている場合である。このような状態では、仮に研削した場合に、ねじ溝面以外の部位を砥石車４３により研削することになる。そうすると、研削目標のねじ溝１０１が成形されない。
【０１１０】
また、τにΔτを加えて処理を繰り返していき、ステップＳ６においてτ＝τｍａｘに一致した場合には、砥石車４３と工作物１００とが干渉せずに研削可能であると判定する（ステップＳ８）。
【０１１１】
例えば、ハイリード（大きなリード角γ）のねじ溝１０１の場合には、砥石車４３と工作物１００が干渉することがあり得る。このような場合には、この研削盤では研削できないことになる。
【０１１２】
＜第三実施形態＞
次に、第三実施形態の研削盤について図１７を参照して説明する。第三実施形態の研削盤は、第一実施形態の研削盤において、砥石車４３が砥石台トラバースベース４１に対してＸ軸周り（Ａ軸）に旋回する機構を有する。ただし、この旋回機構は、手動でも自動でも構わない。
【０１１３】
そして、第三実施形態の研削盤は、第二実施形態にて説明した制御装置３６０の面形状取得部６２および判定部３６３が以下のようになる。すなわち、面形状取得部６２は、複数の傾き角Σについて、それぞれの砥石車４３の外周面形状を算出する。そして、判定部３６３は、砥石車４３と工作物１００の干渉が無いと判定される傾き角Σａを算出する。例えば、図１７に示すように、傾き角Σ＝０においては干渉すると判定され、傾き角Σ＝Σａにおいて干渉しないと判定される。
【０１１４】
ただし、予め複数の傾き角Σについての砥石車４３の外周面形状を算出するのではなく、一つの傾き角Σについて砥石車４３の外周面形状を算出して、それが干渉すると判定された場合に、他の傾き角Σについて再度砥石車４３の外周面形状を算出して、干渉しないと判定されるまで繰り返すようにしてもよい。また、最小のΣａを直接算出してもよい。
【０１１５】
このように、砥石車４３と工作物１００とが干渉しない傾き角Σａを算出することができた後において、当該傾き角Σａにおける砥石車４３の外周面形状となるように、砥石車４３の外周面を成形する。そして、砥石車４３のＡ軸角度が傾き角Σａとなるように砥石車４３を旋回させた後に、研削を行う。
【０１１６】
この場合、砥石車４３の旋回機構が必要となる。ただし、干渉が問題となるリード角γが大きい場合であっても、旋回機構の旋回角度はリード角γよりも小さな角度で干渉を回避できる。従って、小さな旋回角度の旋回機構であれば、低コスト化且つ省スペース化を図ることができる。
【０１１７】
＜第四実施形態＞
次に、第四実施形態の研削盤について図１８を参照して説明する。図１８は、砥石車４３の断面形状と、ねじ溝１０１のねじ溝面の断面形状とを示す図である。ここで、ねじ溝１０１のねじ溝面のうち砥石車４３による研削部位は、図１８の破線と実線とで囲まれる領域（ハッチング領域）である。つまり、砥石車４３の外周面のうち研削量の最も多い部位、すなわち、砥石車４３の先端部分が、特に摩耗する。従って、研削を継続すればするほど、砥石車４３の外周面の形状は、摩耗量が大きな部位と摩耗量が小さな部位との差が大きくなる。
【０１１８】
このような場合に、制御装置６０の外径検出部６１は、砥石車４３の外周面のうち最も摩耗している部位の外径を検出し、面形状取得部６２は、外径検出部６１により検出された最も摩耗している部位の外径に応じた砥石車４３の外周面形状を取得するようにする。
【０１１９】
仮に、最も摩耗している部位以外の部位の外径を検出して、その外径に応じた砥石車４３の外周面形状に成形した場合には、最も摩耗している部位が成形後においても残るおそれがある。そこで、上記のように、最も摩耗している部位の外径を基準として、砥石車４３の外周面形状を成形することで、砥石車４３の外周面形状を目標形状に成形できる。
【０１２０】
＜第五実施形態＞
次に、第五実施形態の研削盤について図１９を参照して説明する。本実施形態の研削盤は、第一実施形態の研削盤におけるＮＣツルーイング装置５０に替えて、総形ロータリドレッサ５００を備えている。ここで、図１９は、総形ロータリドレッサ５００の側面図を示す。
【０１２１】
総形ロータリドレッサ５００は、予め砥石車４３の外周面形状を反転させた形状を外周面に持つドレッサである。そして、本実施形態においては、複数の形状の総形ロータリドレッサ５０１、５０２を備えている。これら複数の総形ロータリドレッサ５０１、５０２は、一体形成されたものでもよく、別体に形成されたものでもよい。
【０１２２】
そして、この複数の総形ロータリドレッサ５０１、５０２は、形状が異なるように設定している。これは、第一実施形態において図７にて説明したように、砥石車４３の外径に応じて砥石車４３の形状が異なることに対応させている。
【０１２３】
つまり、図１９（ａ１）に示すように、砥石車４３の外径が大きい場合には、図１９（ａ２）に示すような溝幅の小さな総形ロータリドレッサ５０１により砥石車４３の外周面を成形する。一方、図１９（ｂ１）に示すように、砥石車４３の外径が小さい場合には、図１９（ｂ２）に示すような溝幅の大きな総形ロータリドレッサ５０２により砥石車４３の外周面を成形する。
【０１２４】
このように総形ロータリドレッサ５００を用いることで、砥石車４３の成形が非常に容易であるため、砥石車４３成形時間を低減できる。もちろん、装置コストを低減できる。ただし、この場合、総形ロータリドレッサ５００の数によって、砥石車４３の外周面形状の数が限定される。従って、砥石車４３の外径の変化にきめ細かく対応できない。そこで、例えば、砥石車４３としてＣＢＮ砥石を用いて、砥石車４３の外径に応じて砥石車４３の外周面形状の変化がそれほど大きくない場合や、要求される研削精度が比較的低い場合などに、総形ロータリドレッサ５００を適用するとよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】工作物１００の説明図である。
【図２】研削盤１の平面図である。
【図３】制御装置６０の制御ブロック図である。
【図４】傾き角Σによって砥石車４３の外周面形状が異なることの説明図（傾き角Σとリード角γが一致する場合）である。
【図５】傾き角Σによって砥石車４３の外周面形状が異なることの説明図（傾き角Σとリード角γが異なる場合）である。
【図６】砥石車４３の外径によって砥石車４３の外周面形状が異なることの説明図（傾き角Σとリード角γが一致する場合）である。
【図７】砥石車４３の外径によって砥石車４３の外周面形状が異なることの説明図（傾き角Σとリード角γが異なる場合）である。
【図８】螺旋方程式の説明図である。
【図９】螺旋方程式の説明図である。
【図１０】螺旋面（ねじ溝）と砥石車４３との接触線の説明図である。
【図１１】螺旋面（ねじ溝）と砥石車４３との接触線の説明図である。
【図１２】砥石車４３の外周面形状（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の説明図である。
【図１３】第二実施形態の制御装置３６０の制御ブロック図である。
【図１４】判定部３６３の処理を示すフローチャートである。
【図１５】ねじ溝１０１のねじ溝面のねじ進行方向に直交する断面図である。
【図１６】砥石車４３と工作物１００との干渉判定方法の説明図である。
【図１７】干渉しない傾き角Σａを示す図である。
【図１８】第四実施形態における、砥石車４３の断面形状と、ねじ溝１０１のねじ溝面の断面形状とを示す図である。
【図１９】第五実施形態における総形ロータリドレッサを示す図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１、３００：研削盤
１０：ベッド、 ２０：第一主軸装置、 ３０：第二主軸装置
４０：砥石支持装置、 ４１：砥石台トラバースベース、 ４２：砥石台
４３：砥石車、 ４４：砥石回転用モータ
５０：ＮＣツルーイング装置、 ５２：ロータリドレッサ
６０、３６０：制御装置
１００：工作物（雄ねじ）、 １０１：ねじ溝、 １０２：ねじ軸
５００：総形ロータリドレッサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石車の外径に応じて前記砥石車の外周面形状が変化する研削を行う研削盤であって、
前記砥石車の外径を検出する砥石外径検出手段と、
前記砥石外径検出手段により検出された前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得する面形状取得手段と、
前記面形状取得手段により取得された前記砥石車の外周面形状に基づいて前記砥石車を成形する砥石成形手段と、
を備えることを特徴とする研削盤。
【請求項２】
前記砥石外径検出手段は、前記砥石車の外周面のうち最も摩耗している部位の外径を検出し、
前記面形状取得手段は、前記砥石外径検出手段により検出された前記部位の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得する請求項１に記載の研削盤。
【請求項３】
前記面形状取得手段は、
前記砥石外径検出手段により検出された前記砥石車の外径および前記砥石成形手段による前記砥石車の成形による減少径に基づいて成形後の前記砥石車の外径を算出し、
前記成形後の前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得する請求項１または２に記載の研削盤。
【請求項４】
前記面形状取得手段は、複数の前記砥石車の外径に応じた複数の前記砥石車の外周面形状を予め算出しておき、
前記砥石成形手段は、予め算出されたそれぞれの前記砥石車の外周面形状を成形可能であって、前記研削盤に備えられた複数の総形ロータリドレッサである請求項１〜３の何れか一項に記載の研削盤。
【請求項５】
前記面形状取得手段は、前記砥石外径検出手段により前記砥石車の外径を検出した後に、前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を算出し、
前記砥石成形手段は、前記研削盤に備えられ、前記面形状取得手段により算出された前記砥石車の外周面形状に基づいてＮＣ制御により前記砥石車を成形するＮＣツルーイング装置である請求項１〜３の何れか一項に記載の研削盤。
【請求項６】
円筒状または円柱状の工作物を主軸軸周りに回転可能に保持する主軸装置と、
前記主軸装置に対して前記主軸軸方向および前記主軸軸の直交方向に相対移動可能で、且つ、中心軸周りに回転可能に配置された前記砥石車と、
を備え、
回転させた前記砥石車により前記工作物の外周面にねじ溝を研削して雄ねじを形成する研削盤であって、
前記雄ねじのねじ軸に対する前記砥石車の前記中心軸の傾き角Σを、前記雄ねじのリード角γと異なる角度に設定して前記ねじ溝を研削する請求項１〜５の何れか一項に記載の研削盤。
【請求項７】
前記ねじ軸の平行線に対する前記砥石車の前記中心軸の前記傾き角Σは、式（１）を満たす範囲とする請求項６に記載の研削盤。
【数１】
【請求項８】
前記面形状取得手段は、研削目標の前記ねじ溝のねじ溝面と前記砥石車との接触線を算出し、前記接触線を前記砥石車の中心軸周りに回転させることにより前記砥石車の外周面形状を算出し、
前記砥石成形手段は、前記面形状取得手段により算出される前記砥石車の外周面形状に前記砥石車の外周面を成形する請求項７に記載の研削盤。
【請求項１】
砥石車の外径に応じて前記砥石車の外周面形状が変化する研削を行う研削盤であって、
前記砥石車の外径を検出する砥石外径検出手段と、
前記砥石外径検出手段により検出された前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得する面形状取得手段と、
前記面形状取得手段により取得された前記砥石車の外周面形状に基づいて前記砥石車を成形する砥石成形手段と、
を備えることを特徴とする研削盤。
【請求項２】
前記砥石外径検出手段は、前記砥石車の外周面のうち最も摩耗している部位の外径を検出し、
前記面形状取得手段は、前記砥石外径検出手段により検出された前記部位の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得する請求項１に記載の研削盤。
【請求項３】
前記面形状取得手段は、
前記砥石外径検出手段により検出された前記砥石車の外径および前記砥石成形手段による前記砥石車の成形による減少径に基づいて成形後の前記砥石車の外径を算出し、
前記成形後の前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を取得する請求項１または２に記載の研削盤。
【請求項４】
前記面形状取得手段は、複数の前記砥石車の外径に応じた複数の前記砥石車の外周面形状を予め算出しておき、
前記砥石成形手段は、予め算出されたそれぞれの前記砥石車の外周面形状を成形可能であって、前記研削盤に備えられた複数の総形ロータリドレッサである請求項１〜３の何れか一項に記載の研削盤。
【請求項５】
前記面形状取得手段は、前記砥石外径検出手段により前記砥石車の外径を検出した後に、前記砥石車の外径に応じた前記砥石車の外周面形状を算出し、
前記砥石成形手段は、前記研削盤に備えられ、前記面形状取得手段により算出された前記砥石車の外周面形状に基づいてＮＣ制御により前記砥石車を成形するＮＣツルーイング装置である請求項１〜３の何れか一項に記載の研削盤。
【請求項６】
円筒状または円柱状の工作物を主軸軸周りに回転可能に保持する主軸装置と、
前記主軸装置に対して前記主軸軸方向および前記主軸軸の直交方向に相対移動可能で、且つ、中心軸周りに回転可能に配置された前記砥石車と、
を備え、
回転させた前記砥石車により前記工作物の外周面にねじ溝を研削して雄ねじを形成する研削盤であって、
前記雄ねじのねじ軸に対する前記砥石車の前記中心軸の傾き角Σを、前記雄ねじのリード角γと異なる角度に設定して前記ねじ溝を研削する請求項１〜５の何れか一項に記載の研削盤。
【請求項７】
前記ねじ軸の平行線に対する前記砥石車の前記中心軸の前記傾き角Σは、式（１）を満たす範囲とする請求項６に記載の研削盤。
【数１】
【請求項８】
前記面形状取得手段は、研削目標の前記ねじ溝のねじ溝面と前記砥石車との接触線を算出し、前記接触線を前記砥石車の中心軸周りに回転させることにより前記砥石車の外周面形状を算出し、
前記砥石成形手段は、前記面形状取得手段により算出される前記砥石車の外周面形状に前記砥石車の外周面を成形する請求項７に記載の研削盤。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−１７２６９４（Ｐ２００９−１７２６９４Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１９５１（Ｐ２００８−１１９５１）
【出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【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２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【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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