特許 6390220 被加工物のたわみ測定方法、被加工物の剛性測定方法及び工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6390220

(24)【登録日】2018年8月31日

(45)【発行日】2018年9月19日

(54)【発明の名称】被加工物のたわみ測定方法、被加工物の剛性測定方法及び工作機械

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/10 20060101AFI20180910BHJP

   B24B 49/16 20060101ALI20180910BHJP

   B24B 5/00 20060101ALI20180910BHJP

【ＦＩ】

   B24B49/10

   B24B49/16

   B24B5/00 Z

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-140970(P2014-140970)

(22)【出願日】2014年7月9日

(65)【公開番号】特開2016-16483(P2016-16483A)

(43)【公開日】2016年2月1日

【審査請求日】2017年6月8日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 発行者名：公益社団法人精密工学会、 刊行物名：２０１４年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集（ＣＤ−ＲＯＭ）、 発行年月日：平成２６年３月１日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(74)【代理人】

【識別番号】100130188

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜一

(74)【代理人】

【識別番号】100190333

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 群司

(72)【発明者】

【氏名】田野 誠

(72)【発明者】

【氏名】頼経 昌史

【審査官】 宮部 菜苗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０７１２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２３７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９３０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０７７１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−１１１２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６２５６８９８（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ４１／００−５１／００

Ｂ２４Ｂ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物及び砥石車を回転させつつ前記被加工物に対して前記砥石車を相対的に前進させ、前記被加工物を研削する工作機械における前記被加工物のたわみを測定する方法であって、
前記工作機械は、前記被加工物の外周面と前記被加工物の回転中心を通る直線との２つの交点間距離を２つの測定点の間の距離として測定する測定器を備え、
前記被加工物のたわみ測定方法は、
前記測定器の２つの測定点のうち、前記被加工物の回転中心より下側の前記測定点において、前記被加工物の研削点を基準として前記被加工物の回転方向と逆方向の位相を第一回転位相として設定する設定工程と、
前記測定器の２つの測定点の前記被加工物の外周上における中央に位置する点のうち、前記被加工物の回転中心に対し前記砥石車とは反対側に位置する点において、前記被加工物の研削点を基準として前記被加工物の回転方向の位相を第二回転位相として取得する取得工程と、
前記砥石車の送り速度が一定であって、前記被加工物の回転支持部材の回転中心と、前記砥石車と前記被加工物の外周面が接触する研削点との第一距離の変化量が、前記２つの測定点の間の距離の半分である第二値の変化量と一致している整定状態で、前記砥石車が所定の研削指令位置に位置する場合に、前記第一距離を演算する第一演算工程と、
前記整定状態で前記砥石車が前記所定の研削指令位置に位置するときの前記被加工物の研削点が、前記第二回転位相だけ回転したときに、前記測定器により前記２つの測定点の間の距離を測定する第一測定工程と、
前記第一距離と前記２つの測定点の間の距離とに基づいて前記被加工物のたわみ量を推定する推定工程と、
を備える、被加工物のたわみ測定方法。

【請求項2】

前記推定工程は、
前記第一測定工程にて測定される前記２つの測定点の間の距離の半分である前記第二値を演算する第二演算工程と、
前記第一距離と前記第二値との差を前記被加工物のたわみ量として演算する第二演算工程と、
を備える、請求項１の被加工物のたわみ測定方法。

【請求項3】

前記第一演算工程は、前記第一回転位相を９０度として演算する、請求項１又は２の被加工物のたわみ測定方法。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか一項の被加工物のたわみ測定方法は、前記被加工物の粗研削時に行う、被加工物のたわみ測定方法。

【請求項5】

前記第一測定工程は、接触式の測定装置により前記被加工物の径を測定する、請求項１乃至４の何れか一項の被加工物のたわみ測定方法。

【請求項6】

研削時における前記被加工物の剛性を測定する方法であって、
請求項１乃至５に記載のたわみ測定方法によってたわみ量を測定するたわみ測定工程と、
前記砥石車に発生する研削抵抗を測定する第二測定工程と、
前記たわみ量及び前記研削抵抗に基づいて、前記被加工物の剛性を演算する第三演算工程と、
を備える、被加工物の剛性測定方法。

【請求項7】

被加工物の外周面と前記被加工物の回転中心を通る直線との２つの交点間距離を２つの測定点の間の距離として測定する測定器を備え、前記被加工物及び砥石車を回転させつつ前記被加工物に対して前記砥石車を相対的に前進させ、前記被加工物を研削する工作機械であって、
前記測定器の２つの測定点のうち、前記被加工物の回転中心より下側の前記測定点において、前記被加工物の研削点を基準として前記被加工物の回転方向と逆方向の位相を第一回転位相として設定する設定手段と、
前記測定器の２つの測定点の前記被加工物の外周上における中央に位置する点のうち、前記被加工物の回転中心に対し前記砥石車とは反対側に位置する点において、前記被加工物の研削点を基準として前記被加工物の回転方向の位相を第二回転位相として取得する取得手段と、
前記砥石車の送り速度が一定であって、前記被加工物の回転支持部材の回転中心と、前記砥石車と前記被加工物の外周面が接触する研削点との第一距離の変化量が、前記２つの測定点の間の距離の半分の第二値の変化量と一致している整定状態で、前記砥石車が所定の研削指令位置に位置する場合に、前記第一距離を演算する第一演算手段と、
前記整定状態で前記砥石車が前記所定の研削指令位置に位置するときの前記被加工物の研削点が、前記第二回転位相だけ回転したときに、前記測定器により前記２つの測定点の間の距離を測定する第一測定手段と、
前記第一距離と前記２つの測定点の間の距離とに基づいて前記被加工物のたわみ量を推定する推定手段と、
前記砥石車に発生する研削抵抗を測定する第二測定手段と、
前記たわみ量及び前記研削抵抗に基づいて、前記被加工物の剛性を演算する第二演算手段と、
を備える工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、研削時における被加工物のたわみの測定方法、研削時における被加工物の剛性の測定方法、並びに研削時における被加工物のたわみ及び剛性の測定が可能な工作機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

工作機械においては、研削時における被加工物のたわみを補償することにより、加工時間の短縮や加工精度の向上を図ることができる。たわみを補償するには、被加工物の剛性が必要となる。例えば、特許文献１には、研削抵抗測定装置で砥石車に発生する研削抵抗を測定し、研削抵抗及び所定の被加工物の径に基づいて、被加工物の剛性を測定する方法が記載されている。また、特許文献２には、押圧装置で被加工物に荷重を掛け、変位計測装置で当該被加工物の変位を測定し、荷重及び変位に基づいて、被加工物の剛性を測定する方法が記載されている。また、特許文献３には、砥石車に発生する研削抵抗が変化している状態のモータの電流値及び所定の被加工物の径に基づいて、被加工物の剛性を測定する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−７１２０４号公報

【特許文献2】特開平１１−９０８００号公報

【特許文献3】特開２０１３−１２３７５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の特許文献１，２に記載の方法では、研削抵抗測定装置や、押圧装置及び変位計測装置を追加する必要があるため、コストアップとなり、また被加工物の変更時の段取り調整が必要になる。また、特許文献３に記載の方法では、研削抵抗が変化している状態のモータ電流値であるため、位相ずれの影響で被加工物の剛性の測定精度が低下する。

【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、簡易な構成で高精度な被加工物のたわみ及び剛性を測定できる方法、並びに簡易な構成で高精度な被加工物のたわみ及び剛性の測定が可能な工作機械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】

（請求項１）本手段に係る被加工物のたわみ測定方法は、被加工物及び砥石車を回転させつつ前記被加工物に対して前記砥石車を相対的に前進させ、前記被加工物を研削する工作機械における前記被加工物のたわみを測定する方法であって、前記工作機械は、前記被加工物の外周面と前記被加工物の回転中心を通る直線との２つの交点間距離を２つの測定点の間の距離として測定する測定器を備え、前記被加工物のたわみ測定方法は、前記測定器の２つの測定点のうち、前記被加工物の回転中心より下側の前記測定点において、前記被加工物の研削点を基準として前記被加工物の回転方向と逆方向の位相を第一回転位相として設定する設定工程と、前記測定器の２つの測定点の前記被加工物の外周上における中央に位置する点のうち、前記被加工物の回転中心に対し前記砥石車とは反対側に位置する点において、前記被加工物の研削点を基準として前記被加工物の回転方向の位相を第二回転位相として取得する取得工程と、前記砥石車の送り速度が一定であって、前記被加工物の回転支持部材の回転中心と、前記砥石車と前記被加工物の外周面が接触する研削点との第一距離の変化量が、前記２つの測定点の間の距離の半分の第二値の変化量と一致している整定状態で、前記砥石車が所定の研削指令位置に位置する場合に、前記第一距離を演算する第一演算工程と、前記整定状態で前記砥石車が前記所定の研削指令位置に位置するときの前記被加工物の研削点が、前記第二回転位相だけ回転したときに、前記測定器により前記２つの測定点の間の距離を測定する第一測定工程と、前記第一距離と前記２つの測定点の間の距離とに基づいて前記被加工物のたわみ量を推定する推定工程と、を備える。

【0007】

本手段では、研削中に得られる情報から被加工物のたわみを測定しているので、追加の測定装置は不要であり、簡易な構成とすることができる。また、整定状態の信号を用いているので、位相ずれに起因する誤差を低減し、被加工物のたわみの推定精度を向上できる。

【0008】

（請求項２）前記推定工程は、前記第一測定工程にて測定される前記２つの測定点の間の距離の半分である前記第二値を演算する第二演算工程と、前記第一距離と前記第二値との差を前記被加工物のたわみ量として演算する第二演算工程と、を備えるとよい。これにより、被加工物のたわみ量を精度よく求めることができる。
（請求項３）前記第一演算工程は、前記第一回転位相を９０度として演算するようにしてもよい。これによれば、被加工物の径の測定点の設定が、容易となる。
（請求項４）前記被加工物のたわみ測定方法は、前記被加工物の粗研削時に行うようにしてもよい。粗研削時は、精研削時や微研削時より大きな加工力が発生するので、被加工物のたわみ量も大きくなりやすく、誤差要因の影響の比率が小さくなるので、高精度な被加工物のたわみを測定できる。

【0009】

（請求項５）前記第一測定工程は、接触式の測定装置により前記被加工物の径を測定するようにしてもよい。定寸装置が使用可能となるので、簡易な構成とすることができる。
（請求項６）本手段に係る研削時における前記被加工物の剛性を測定する方法は、前記たわみ測定方法によってたわみ量を測定するたわみ測定工程と、前記砥石車に発生する研削抵抗を測定する第二測定工程と、前記たわみ量及び前記研削抵抗に基づいて、前記被加工物の剛性を演算する第三演算工程と、を備えるようにしてもよい。
本手段は、被加工物の状態モニタリングや被加工物の支持系の異常検知等に使用可能である。

【0010】

（請求項７）本手段に係る工作機械は、被加工物の外周面と前記被加工物の回転中心を通る直線との２つの交点間距離を２つの測定点の間の距離として測定する測定器を備え、前記被加工物及び砥石車を回転させつつ前記被加工物に対して前記砥石車を相対的に前進させ、前記被加工物を研削する工作機械であって、前記測定器の２つの測定点のうち、前記被加工物の回転中心より下側の前記測定点において、前記被加工物の研削点を基準として前記被加工物の回転方向と逆方向の位相を第一回転位相として設定する設定手段と、前記測定器の２つの測定点の前記被加工物の外周上における中央に位置する点のうち、前記被加工物の回転中心に対し前記砥石車とは反対側に位置する点において、前記被加工物の研削点を基準として前記被加工物の回転方向の位相を第二回転位相として取得する取得手段と、前記砥石車の送り速度が一定であって、前記被加工物の回転支持部材の回転中心と、前記砥石車と前記被加工物の外周面が接触する研削点との第一距離の変化量が、前記２つの測定点の間の距離の半分の第二値の変化量と一致している整定状態で、前記砥石車が所定の研削指令位置に位置する場合に、前記第一距離を演算する第一演算手段と、前記整定状態で前記砥石車が前記所定の研削指令位置に位置するときの前記被加工物の研削点が、前記第二回転位相だけ回転したときに、前記測定器により前記２つの測定点の間の距離を測定する第一測定手段と、前記第一距離と前記２つの測定点の間の距離とに基づいて前記被加工物のたわみ量を推定する推定手段と、前記砥石車に発生する研削抵抗を測定する第二測定手段と、前記たわみ量及び前記研削抵抗に基づいて、前記被加工物の剛性を演算する第二演算手段と、を備える。
本手段に係る工作機械では、研削時における被加工物のたわみを補償することにより、加工時間の短縮や加工精度の向上を図ることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明では、研削中に得られる情報から被加工物のたわみを測定しているので、追加の測定装置は不要であり、簡易な構成とすることができる。また、整定状態の信号を用いているので、位相ずれに起因する誤差を低減し、被加工物のたわみの推定精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態における研削盤の平面図である。

【図2】研削盤の制御装置による研削処理を示すフローチャートである。

【図3】被加工物のたわみの測定方法を示すフローチャートである。

【図4】被加工物の剛性の測定方法を示すフローチャートである。

【図5】研削工程における第一距離、第二値及び研削抵抗の経時変化を示すグラフである。

【図6】図５の時点ｔ１における被加工物と砥石車を示し、粗研削工程の開始時を示す図である。

【図7】図５の時点ｔ３における被加工物と砥石車を示し、被加工物のたわみの測定を説明するための図である。

【図8】図５の時点ｔ４における被加工物と砥石車を示し、被加工物のたわみの測定を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（工作機械の構成）
本実施形態では、研削時における被加工物のたわみ及び剛性の測定が可能な工作機械の一例として、砥石台トラバース型円筒研削盤を例に挙げて図１を参照して説明する。そして、当該研削盤１の加工対象の被加工物Ｗは、カムシャフトやクランクシャフトなどの円筒状被加工物を例に挙げる。ただし、被加工物Ｗは、円筒状であれば、カムシャフトやクランクシャフトの他にも適用可能である。

【0014】

図１に示すように、研削盤１は、床上に固定されたベッド１１と、ベッド１１に固定された被加工物Ｗを回転可能に両端支持する主軸１２（本発明の「被加工物Ｗの回転支持部材」に相当）及び心押装置１３と、ベッド１１上をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動可能な砥石台１４と、砥石台１４に回転可能に支持される砥石車１５と、砥石台１４をＸ軸方向に送るモータ１６と、被加工物Ｗの外径を測定する定寸装置１７（本発明の「測定器」に相当）と、主軸１２及び砥石車１５を回転し且つ被加工物Ｗに対する砥石車１５の位置を制御する制御装置１８等とを備える。

【0015】

砥石車１５と被加工物Ｗの外周面とが接触する点、すなわち研削点Ｐｇは、砥石車１５の回転中心Ｏｇと被加工物Ｗの回転中心Ｏｗとを結ぶ線Ｌｈ上に存在する。定寸装置１７は、図６に示すように、一対のプローブ１７ａ，１７ｂを備え、被加工物Ｗの外周面と被加工物Ｗの回転中心Ｏｗを通る直線との２つの交点をプローブ１７ａ，１７ｂの接触点Ｐａ，Ｐｂとし、被加工物Ｗの外周面を一対のプローブ１７ａ，１７ｂで挟み込むことで被加工物Ｗの外径を測定する。ここで、研削点Ｐｇを基準として被加工物Ｗの回転方向とは逆回転方向に位置するプローブ１７ｂの接触点Ｐｂ、すなわち被加工物Ｗの回転方向に対し研削点Ｐｇの上流側に位置するプローブ１７ｂの接触点Ｐｂの位相を第一回転位相θとする。ここでいう研削点Ｐｇの上流側とは、研削点Ｐｇから見て回転する被加工物Ｗの外周面が研削点Ｐｇに近づいてくる側のことである。定寸装置１７は、第一回転位相θ（本実施形態では、θは９０度）における２点Ｐａ，Ｐｂの間の距離２Ｔを測定する。

【0016】

（研削方法）
次に、制御装置１８による研削方法の概略について、図２、図５及び図６を参照して説明する。本実施形態においては、粗研削工程（図５の時点ｔ１〜ｔ５）→精研削工程（図５の時点ｔ５〜ｔ６）→微研削工程（図５の時点ｔ６〜ｔ７）→スパークアウト工程（図５の時点ｔ７〜ｔ８）の順に実行する。

【0017】

なお、図５においては、各工程において砥石車１５が被加工物Ｗに接触（時点ｔ１、図６の状態）してからＸ方向の研削指令位置に従って被加工物Ｗに向かって前進するときの、図６に示す被加工物Ｗの回転中心Ｏｗ（主軸１２の回転中心Ｏｓ）と砥石車１５の外周面（研削点Ｐｇ）との距離（第一距離Ｓとする）の経時変化、及び図６に示す定寸装置１７により測定される被加工物Ｗの２点Ｐａ，Ｐｂの間の距離２Ｔの半分の値（第二値Ｔとする）の経時変化、並びに各工程においてモータ１６の電流値から求められる砥石車１５に発生する研削抵抗Ｒを示す。

【0018】

ここで、第一距離Ｓは、例えば、砥石車１５の直径と回転支持部材である主軸１２の回転中心Ｏｓの指令位置、砥石台１４の指令位置（砥石車１５の回転中心の指令位置）等の情報を基に演算する。すなわち、第一距離Ｓは、主軸１２の回転中心Ｏｓの指令位置と砥石車１５の回転中心の指令位置との距離から砥石車１５の直径の半分を引き算することで求められる。また、研削抵抗Ｒは、モータ１６の電流値から求めるようにしたが、公知の他の測定手法、例えばひずみ計等による測定で求めるようにしてもよい。

【0019】

まず、制御装置１８は、被加工物Ｗに対して砥石車１５をＸ軸方向に前進させ、被加工物Ｗに砥石車１５を接触させることで粗研削工程を開始する（図２のステップＳ１、図５の時点ｔ１）。この粗研削工程の開始時点ｔ１は、研削抵抗Ｒが０から立ち上がることにより判断できる。

【0020】

図５に示すように、粗研削工程において、時点ｔ１から時点ｔ２に至るまでの間は、研削抵抗Ｒは急激に増加する。続いて、時点ｔ２から時点ｔ５に至るまでの間は、研削抵抗Ｒは一定となる。このように、砥石車１５の送り速度が一定であって、研削抵抗Ｒの変化が無くなる状態、もしくは砥石車１５の送り速度が一定であって、第一距離Ｓの変化量と第二値Ｔの変化量とが一致している状態を整定状態という。この整定状態では、定寸装置１７の測定信号やモータ１６の電流信号が安定しているので、整定状態での信号を用いて演算することにより高精度化を図ることができる。

【0021】

次に、制御装置１８は、粗研削工程を行っている間、第二値Ｔが予め設定された値Ｔａに達したか否かを判定する（図２のステップＳ２）。制御装置１８は、第二値Ｔが設定値Ｔａに達していなければ（図２のステップＳ２：Ｎ）、粗研削工程を継続する。一方、制御装置１８は、第二値Ｔが設定値Ｔａに達した場合には（図２のステップＳ２：Ｙ、図５の時点ｔ５）、粗研削工程から精研削工程へ移行する（図２のステップＳ３）。

【0022】

制御装置１８は、精研削工程における砥石車１５の送り速度を、粗研削工程における砥石車１５の送り速度より小さくする。これにより、精研削工程では、被加工物Ｗに研削焼けを生じないようにできる。制御装置１８は、精研削を行っている間、第二値Ｔが、予め設定された値Ｔｂに達したか否かを判定する（図２のステップＳ４）。制御装置１８は、第二値Ｔが設定値Ｔｂに達していなければ（図２のステップＳ４：Ｎ）、精研削工程を継続する。一方、制御装置１８は、第二値Ｔが設定値Ｔｂに達した場合には（図２のステップＳ４：Ｙ、図５の時点ｔ６）、精研削工程から微研削工程へ移行する（図２のステップＳ５）。

【0023】

次に、制御装置１８は、微研削を行っている間、第二値Ｔが、予め設定された値Ｔｃに達したか否かを判定する（図２のステップＳ６）。制御装置１８は、第二値Ｔが設定値Ｔｃに達していなければ（図２のステップＳ６：Ｎ）、微研削工程を継続する。一方、制御装置１８は、第二値Ｔが設定値Ｔｃに達した場合には（図２のステップＳ６：Ｙ、図５の時点ｔ７）、微研削工程からスパークアウト工程に移行する（図２のステップＳ７）。

【0024】

スパークアウト工程は、砥石車１５を被加工物Ｗに対する切込量をゼロの状態として行う。つまり、スパークアウト工程においては、微研削工程において研削残しの分を研削することになる。そして、このスパークアウト工程は、予め設定された被加工物Ｗの回転数だけ行う。そこで、制御装置１８は、被加工物Ｗが設定回数だけ回転したか否かを判定し（図２のステップＳ８）、設定回数回転した場合には、スパークアウトを終了する（図２のステップＳ９、図５の時点ｔ８）。そして、制御装置１８は、砥石車１５を被加工物Ｗから離して、処理を終了する。

【0025】

（たわみの測定）
研削盤１におけるたわみは、砥石車１５を被加工物Ｗへ押し付けて研削するときの研削抵抗により発生する。なお、研削盤１におけるたわみは、研削液の供給圧によっても生じるが、本実施形態では考慮しないものとする。本実施形態の研削時における被加工物Ｗのたわみの測定は、たわみが無いという仮定で整定状態になると、第一距離Ｓと第二値Ｔとの位相差が所定角度になるということを利用している。この第一距離Ｓと第二値Ｔとの位相差は、図６に示すように、第一回転位相θにおける定寸装置１７の２つの測定点Ｐａ，Ｐｂの被加工物Ｗの外周上における中央に位置する点のうち、研削点Ｐｇとは異なる点の研削点Ｐｇを基準とした位相φ（第二回転位相φという）である。第二回転位相φは、第一回転位相θを含む式（３６０度−（θ＋９０度））で表される。本実施形態では、第一回転位相θが９０度であることから、第二回転位相φは１８０度となる。

【0026】

例えば、図７に示すように、砥石車１５が、研削点Ｐｇに位置しているときの研削点Ｐｇと被加工物Ｗの回転中心Ｏｗとの距離をｒ、被加工物Ｗの一回転当たりの砥石車１５の切込量をλとすると、定寸装置１７の一対のプローブ１７ａ，１７ｂのうち、上側のプローブ１７ａの測定点Ｐａと被加工物Ｗの回転中心Ｏｗとの距離は、ｒ＋λ／４、下側のプローブ１７ｂの測定点Ｐｂと被加工物Ｗの回転中心Ｏｗとの距離は、ｒ＋３λ／４となる。よって、定寸装置１７で測定される２点Ｐａ，Ｐｂの間の距離は、２ｒ＋λとなる。すなわち、第一距離は、ｒとなり、第二値は、ｒ＋λ／２となる。

【0027】

そして、図８に示すように、被加工物Ｗが、１８０度回転したとすると、砥石車１５は、時点ｔ３の研削点Ｐｇからλ／２だけ切り込むことになるので、定寸装置１７の上側のプローブ１７ａの測定点Ｐａと被加工物Ｗの回転中心Ｏｗとの距離は、ｒ−λ／４、下側のプローブ１７ｂの測定点Ｐｂと被加工物Ｗの回転中心Ｏｗとの距離は、ｒ＋λ／４となる。よって、定寸装置１７で測定される２点Ｐａ，Ｐｂの間の距離は、２ｒとなる。すなわち、第一距離は、ｒ−λ／２となり、第二値は、ｒとなる。

【0028】

以上より、第一距離と第二値との位相差、すなわち第二回転位相φは、１８０度になる。従って、たわみが有る場合には、第一距離と第二値とを１８０度の位相合わせを行うことで差分が生じるので、その差分が被加工物Ｗのたわみ量の推定値に相当する。このように、整定状態の信号を用いているので、位相ずれに起因する誤差を低減し、被加工物Ｗのたわみ量の推定精度を向上できる。

【0029】

次に、制御装置１８による研削時における被加工物Ｗのたわみの測定方法について、図３及び図５を参照して説明する。
制御装置１８は、被加工物Ｗの研削点Ｐｇを基準として被加工物Ｗの回転方向とは逆回転方向に位置する定寸装置１７の測定点Ｐａ，Ｐｂの位相を第一回転位相θとして設定する（設定工程）（図３のステップＳ２０）。制御装置１８は、第一回転位相θにおける定寸装置１７の２つの測定点Ｐａ，Ｐｂの被加工物Ｗの外周上における中央に位置する点のうち、研削点Ｐｇとは異なる点の研削点Ｐｇを基準とした位相を第二回転位相φとして取得する（取得工程）（図３のステップＳ２１）。

【0030】

そして、制御装置１８は、第一距離Ｓの変化量と第二値Ｔの変化量とが一致して整定状態になっているか否かを判断し（図３のステップＳ２２）、整定状態になっていると判断したときは（図３のステップＳ２２：Ｙｅｓ）、制御装置１８は、整定状態で砥石車１５が所定の研削指令位置に位置する場合に、第一距離Ｓを演算する（第一演算工程）（図３のステップＳ２３）。例えば、図５の時点ｔ３における第一距離Ｓｒを演算する。なお、上述の所定の研削指令位置は、整定状態での研削指令位置であればどの加工点でもよく、特定の研削指令位置を指定するものではない。

【0031】

そして、制御装置１８は、整定状態で砥石車１５が所定の研削指令位置に位置するときの被加工物Ｗの研削点Ｐｇが、第二回転位相φだけ回転したときに、定寸装置１７により２点Ｐａ，Ｐｂの間の距離を測定し（第一測定工程）（図３のステップＳ２４）、測定した２点間距離の半分である第二値Ｔを演算する（第二演算工程）（図３のステップＳ２５）。例えば、図５の時点ｔ３から第二回転位相φずれた時点ｔ４における第二値Ｔｒを演算する。そして、制御装置１８は、第一距離Ｓｒと第二値Ｔｒとの差を被加工物Ｗのたわみ量Δとして推定し（推定工程）（図３のステップＳ２６）、処理を終了する。

【0032】

（剛性の測定）
次に、制御装置１８による研削時における被加工物Ｗの剛性の測定方法について、図４を参照して説明する。
制御装置１８は、砥石車１５に発生する研削抵抗Ｒを測定する（第二測定工程）（図４のステップＳ３１）。そして、制御装置１８は、測定した被加工物の研削抵抗Ｒを、推定した被加工物Ｗのたわみ量Δで除算することにより、被加工物Ｗの剛性Ｋ（＝Ｒ／Δ）を演算し（第三演算工程）（図４のステップＳ３２）、処理を終了する。

【0033】

以上のように、本実施形態の被加工物のたわみの測定方法では、研削中に得られる情報から被加工物Ｗのたわみを測定しているので、追加の測定装置は不要であり、簡易な構成とすることができる。また、本実施形態の被加工物のたわみの測定方法では、整定状態の信号を用いているので、位相ずれに起因する誤差を低減し、被加工物Ｗのたわみの推定精度を向上できる。そして、研削盤１においては、研削時における被加工物Ｗのたわみを補償することで、加工時間の短縮や加工精度の向上を図れる。

【0034】

また、本実施形態の被加工物の剛性の測定方法では、上述のたわみを利用しているので、被加工物のたわみの測定方法と同様の効果が得られ、また、被加工物Ｗの状態モニタリングや被加工物Ｗの支持系の異常検知等に使用可能である。

【0035】

なお、上記実施形態においては、第一距離Ｓと第二値Ｔとの差からたわみ量を演算する構成としたが、整定状態における第一距離Ｓ及び定寸装置１７の２つの測定点Ｐａ，Ｐｂ間の距離２Ｔに基づいて最終的にたわみ量を求められれば、どのような演算過程であってもよい。例えば、第一距離Ｓの２倍の値２Ｓと定寸装置１７の２つの測定点Ｐａ，Ｐｂ間の距離２Ｔとの差を求め、その差の半分をたわみ量として演算する構成としてもよい。また、第一回転位相θを９０度に設定する構成としたが、第一回転位相θを任意の角度に設定する構成としても、３６０度−（θ＋９０度）で求まる第二回転位相φを設定すれば、同様の効果が得られる。

【0036】

また、整定状態において第一距離Ｓ＝ｒである場合、２点の測定点Ｐａ，Ｐｂ間距離２Ｔが２Ｔ＝２ｒとなるのは、Ｓ＝ｒの状態から第二回転位相φ＝３６０度−（θ＋９０度）の回転が進んだときとなる。言い換えれば、第二回転位相φは、所定の状態での研削点Ｐｇから被加工物Ｗの回転中心Ｏｗまでの距離の２倍の値と、前述の所定の状態から被加工物Ｗの回転が進んだ状態での第一回転位相θの位置における２点間距離と、が等しくなるときの回転位相である。なお、第一回転位相θと、第二回転位相φは、研削点Ｐｇを基準（０度）としている。

【0037】

また、上記実施形態においては、粗研削工程において被加工物Ｗのたわみや剛性を測定する構成としたが、整定状態が得られれば精研削工程や微研削工程において被加工物Ｗのたわみや剛性を測定が可能である。また、上記実施形態においては、被加工物Ｗの径測定に接触式の定寸装置１７を用いたが、非接触式の例えばレーザを用いた径測定装置でもよい。

【符号の説明】

【0038】

１：研削盤、 １５：砥石車、 １６：モータ、 １８：制御装置、 Ｗ：被加工物、 Δ：たわみ量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】