特許 6674426 センタレス研削装置およびワークの研削状態監視方法

(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】6674426

(24)【登録日】2020年3月10日

(45)【発行日】2020年4月1日

(54)【発明の名称】センタレス研削装置およびワークの研削状態監視方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 5/18 20060101AFI20200323BHJP

   B24B 5/307 20060101ALI20200323BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20200323BHJP

   B24B 49/16 20060101ALI20200323BHJP

   B24B 53/053 20060101ALI20200323BHJP

【ＦＩ】

   B24B5/18 A

   B24B5/307

   B24B49/10

   B24B49/16

   B24B53/053

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-189045(P2017-189045)

(22)【出願日】2017年9月28日

(65)【公開番号】特開2019-63891(P2019-63891A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2018年5月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114019

【氏名又は名称】ミクロン精密株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】寒河江 茂兵衛

(72)【発明者】

【氏名】小林 敏

(72)【発明者】

【氏名】武田 勝幸

【審査官】 山内 康明

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０４９２６６０３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表昭６０−５０００４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３２３２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３６９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８１４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１００３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３２８７４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５６４３０５１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０１６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１３６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４５７０３８７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ５／１８

Ｂ２４Ｂ ５／３０７

Ｂ２４Ｂ ４９／１０

Ｂ２４Ｂ ４９／１６

Ｂ２４Ｂ ５３／０５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

研削砥石と、調整砥石と、前記研削砥石および前記調整砥石の間に配置されたブレードと、前記ブレードを支持するワークレストと、前記ワークレストに配置されている応力センサと、前記調整砥石を少なくとも水平方向に駆動する第１駆動機構と、前記研削砥石を少なくとも水平方向に駆動する第２駆動機構と、前記第１駆動機構および前記第２駆動機構のそれぞれの動作を制御する制御装置と、を備え、前記研削砥石、前記調整砥石および前記ブレードによりワークを支持しながら前記研削砥石および前記調整砥石を回転させることにより、当該ワークを研削加工するセンタレス研削装置であって、
前記応力センサとしての一対の応力センサのそれぞれが、前記ブレードの長手方向について前記ブレードまたは前記ワークレストにおける異なる箇所のそれぞれに配置され、
前記制御装置が、
前記ブレードに作用する荷重と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす相関関係情報を記憶保持する記憶装置と、
前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記記憶装置に記憶されている前記相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重を測定する荷重測定部と、
前記荷重測定部により測定された荷重の時系列を周波数解析することにより抽出される指定周波数の成分が閾値を超えているか否かを判定する周波数解析部と、
前記周波数解析部により、前記指定周波数の成分が前記閾値を超えていると判定された場合、前記ワークの心高を調節することで、前記指定周波数の成分を前記閾値以下にするための指定処理として、前記第１駆動機構に前記調整砥石を少なくとも水平方向に駆動させること、および、前記第２駆動機構に前記研削砥石を少なくとも水平方向に駆動させることのうち少なくとも一方を実行する指定処理部と、を備えることを特徴とするセンタレス研削装置。

【請求項2】

請求項１記載のセンタレス研削装置において、
前記ワークレストを少なくとも鉛直方向に駆動する第３駆動機構をさらに備え、
前記制御装置が、前記第１駆動機構および前記第２駆動機構に加えて、前記第３駆動機構の動作を制御するように構成され、
前記指定処理部が、前記ワークの心高を調節するため、前記第３駆動機構に前記ワークレストを少なくとも鉛直方向に駆動させることを前記指定処理として実行することを特徴とするセンタレス研削装置。

【請求項3】

請求項１または２記載のセンタレス研削装置において、
前記指定周波数は、前記指定周波数の成分としての前記ワークの研削加工後の仕上がり断面形状が有する山周期が異なる第１指定周波数および第２指定周波数に分類され、
前記閾値は、前記第１指定周波数の成分が前記閾値を超えた場合に前記ワークの心高を低下させるための第１閾値と、前記第２指定周波数の成分が前記閾値を超えた場合は前記ワークの心高を上昇させるための第２閾値とを有し、
前記指定処理部が、前記第１指定周波数の成分が前記第１閾値を超えた場合は前記ワークの心高を低下させる一方、前記第２指定周波数の成分が前記第２閾値を超えた場合は前記ワークの心高を上昇させるように前記指定処理を実行することを特徴とするセンタレス研削装置。

【請求項4】

請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のセンタレス研削装置において、
前記調整砥石および前記研削砥石のうち少なくとも一方をドレッシングするためのドレッシング装置を備え、
前記指定処理部が、前記ドレッシング装置により、前記調整砥石および前記研削砥石のうち少なくとも一方をドレッシングすることを前記指定処理として実行することを特徴とするセンタレス研削装置。

【請求項5】

請求項１〜４のうちいずれか１つに記載のセンタレス研削装置において、
前記記憶装置が、前記ブレードに作用する荷重と、前記ブレードにおける荷重の作用位置と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす情報を前記相関関係情報として記憶保持し、
前記制御装置が、前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記記憶装置に記憶されている前記相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重と、前記ブレードにおける荷重の作用位置と、を測定することを特徴とするセンタレス研削装置。

【請求項6】

請求項５記載のセンタレス研削装置において、
前記記憶装置が、前記ブレードに作用する荷重Ｆと、前記ブレードにおける荷重の作用位置ｙと、前記一対の応力センサのそれぞれの出力ｓと、のそれぞれを座標軸とする３次元直交座標系における曲面を表わす式ｓ＝ｇ1（ｆ，ｙ）およびｓ＝ｇ2（ｆ，ｙ）を前記相関関係情報として記憶保持し、
前記制御装置が、前記一対の応力センサのそれぞれの出力ｓ1およびｓ2に基づき、前記相関関係情報にしたがって、ｆ−ｙ平面における曲線ｓ1＝ｇ1（ｆ，ｙ）およびｓ2＝ｇ2（ｆ，ｙ）の交点の座標値として、前記ブレードに作用する荷重Ｆと、前記ブレードにおける荷重の作用位置ｙと、を測定することを特徴とするセンタレス研削装置。

【請求項7】

請求項１〜６のうちいずれか１つに記載のセンタレス研削装置において、
前記一対の応力センサが、前記ブレードを基準として対称的に配置されていることを特徴とするセンタレス研削装置。

【請求項8】

研削砥石と、調整砥石と、前記研削砥石および前記調整砥石の間に配置されたブレードと、前記ブレードを支持するワークレストと、前記ワークレストに配置されている応力センサと、前記調整砥石を少なくとも水平方向に駆動する第１駆動機構と、前記研削砥石を少なくとも水平方向に駆動する第２駆動機構と、前記第１駆動機構および前記第２駆動機構のそれぞれの動作を制御する制御装置と、を備え、前記研削砥石、前記調整砥石および前記ブレードによりワークを支持しながら前記研削砥石および前記調整砥石を回転させることにより、当該ワークを研削加工するセンタレス研削装置において、前記ワークの研削状態を監視する方法であって、
前記応力センサとしての一対の応力センサのそれぞれが、前記ブレードの長手方向について前記ブレードまたは前記ワークレストにおける異なる箇所のそれぞれに配置され、
前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記ブレードに作用する荷重と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重を測定する荷重測定工程と、
前記荷重測定工程において測定された荷重の時系列を周波数解析することにより抽出される指定周波数の成分が閾値を超えているか否かを判定する周波数解析工程と、
前記周波数解析工程において、前記指定周波数の成分が前記閾値を超えていると判定された場合、前記ワークの心高を調節することで、前記指定周波数の成分を前記閾値以下にするための指定処理として、前記第１駆動機構に前記調整砥石を少なくとも水平方向に駆動させること、および、前記第２駆動機構に前記研削砥石を少なくとも水平方向に駆動させることのうち少なくとも一方を実行する指定処理工程と、を含むことを特徴とするセンタレス研削装置におけるワークの研削状態監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センタレス研削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スルーフィード方式のセンタレス研削装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ワーク（被加工物）が回転している研削砥石および調整砥石の間に供給されると、当該ワークが調整砥石およびブレードに支持された状態で研削砥石の軸線方向に推進し、その過程でワークの外側面が研削加工される。この研削加工での仕上がり寸法を高精度に制御するために、ワークが研削砥石および調整砥石から受ける負荷を検知することは重要である。また、ワークの仕上がり形状精度、特に真円度は、ワーク加工高さ（以下心高と呼ぶ）により変化することから、心高を効率良く調整する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０９−１４９３８７号公報

【特許文献2】特許５０５７９４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、例えば特許文献１のように、調整砥石を介してワークに掛かる負荷を測定する場合、時系列で変動の遅い、いわゆる静的負荷変動を測定することはある程度可能であるが、心なし研削特有のビビリ振動のような時系列で変動の速い、動的負荷変動を測定するには、ラバーを含有し、弾性率の低い調整砥石を介して測定した場合、振動減衰により正確さが低下する。このため、ワークの横断面における被研削面または、そのビビリ振動により、外側面が真円形状ではなく、周方向に沿って波打った形状などの非真円形状になったとしても、この状態をその負荷変動で適切に監視することは困難なため、形状精度を改善することができない可能性がある。

【0005】

そこで、本発明は、ワークに掛かる負荷を金属性のブレードを介して測定することで、静荷重的負荷変動に加え、動荷重的負荷変動を同時に正確に測定し、ワークの研削状態に応じた適切、かつ迅速な対応が可能なセンタレス研削装置等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】

本発明は、研削砥石と、調整砥石と、前記研削砥石および前記調整砥石の間に配置されたブレードと、前記ブレードを支持するワークレストと、前記ワークレストに配置されている応力センサと、前記調整砥石を少なくとも水平方向に駆動する第１駆動機構と、前記研削砥石を少なくとも水平方向に駆動する第２駆動機構と、前記第１駆動機構および前記第２駆動機構のそれぞれの動作を制御する制御装置と、を備え、対象物を前記研削砥石、前記調整砥石および前記ブレードによりワークを支持しながら前記研削砥石および前記調整砥石を回転させることにより、当該ワークを研削加工するセンタレス研削装置に関する。さらに、本発明は、当該センタレス研削装置において前記ワークの研削状態を監視する方法に関する。

【0007】

本発明のセンタレス研削装置は、研削砥石と、調整砥石と、前記研削砥石および前記調整砥石の間に配置されたブレードと、前記ブレードを支持するワークレストと、前記ワークレストに配置されている応力センサと、前記調整砥石を少なくとも水平方向に駆動する第１駆動機構と、前記研削砥石を少なくとも水平方向に駆動する第２駆動機構と、前記第１駆動機構および前記第２駆動機構のそれぞれの動作を制御する制御装置と、を備え、前記研削砥石、前記調整砥石および前記ブレードによりワークを支持しながら前記研削砥石および前記調整砥石を回転させることにより、当該ワークを研削加工するセンタレス研削装置であって、前記応力センサとしての一対の応力センサのそれぞれが、前記ブレードの長手方向について前記ブレードまたは前記ワークレストにおける異なる箇所のそれぞれに配置され、前記制御装置が、前記ブレードに作用する荷重と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす相関関係情報を記憶保持する記憶装置と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記記憶装置に記憶されている前記相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重を測定する荷重測定部と、前記荷重測定部により測定された荷重の時系列を周波数解析することにより抽出される指定周波数の成分が閾値を超えているか否かを判定する周波数解析部と、前記周波数解析部により、前記指定周波数の成分が前記閾値を超えていると判定された場合、前記ワークの心高を調節することで、前記指定周波数の成分を前記閾値以下にするための指定処理として、前記第１駆動機構に前記調整砥石を少なくとも水平方向に駆動させること、および、前記第２駆動機構に前記研削砥石を少なくとも水平方向に駆動させることのうち少なくとも一方を実行する指定処理部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

本発明のセンタレス研削装置において、前記ワークレストを少なくとも鉛直方向に駆動する第３駆動機構をさらに備え、前記制御装置が、前記第１駆動機構および前記第２駆動機構に加えて、前記第３駆動機構の動作を制御するように構成され、前記指定処理部が、前記ワークの心高を調節するため、前記第３駆動機構に前記ワークレストを少なくとも鉛直方向に駆動させることを前記指定処理として実行することが好ましい。

【0010】

本発明のセンタレス研削装置において、前記指定処理部が、前記指定周波数としての第１指定周波数の成分、例えば、仕上がりワーク断面が１２、１４山等の偶数山周期を有する形状の場合、が前記閾値としての第１閾値を超えた場合は前記ワークの心高を低下させる一方、前記指定周波数としての第２指定周波数の成分、例えば、仕上がりワーク断面が３、５山等の奇数山周期を有する形状の場合、前記閾値としての第２閾値を超えた場合は前記ワークの心高を上昇させるように前記指定処理を実行することが好ましい。

【0011】

さらに、研削中にワーク仕上がり形状精度の劣化が、研削砥石や調整砥石の摩耗が原因となるケースが多いため、ワークに掛かる負荷の静的負荷変動と動的負荷変動を監視し、本発明のセンタレス研削装置において、前記調整砥石および前記研削砥石のうち少なくとも一方をドレッシングするためのドレッシング装置を備え、前記指定処理部が、前記ドレッシング装置により、前記調整砥石および前記研削砥石のうち少なくとも一方をドレッシングすることを前記指定処理として実行することが好ましい。

【0012】

本発明のセンタレス研削装置において、前記記憶装置が、前記ブレードに作用する荷重と、前記ブレードにおける荷重の作用位置と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす情報を前記相関関係情報として記憶保持し、前記制御装置が、前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記記憶装置に記憶されている前記相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重と、前記ブレードにおける荷重の作用位置と、を測定することが好ましい。

【0013】

本発明のセンタレス研削装置において、前記記憶装置が、前記ブレードに作用する荷重Ｆと、前記ブレードにおける荷重の作用位置ｙと、前記一対の応力センサのそれぞれの出力ｓと、のそれぞれを座標軸とする３次元直交座標系における曲面を表わす式ｓ＝ｇ₁（ｆ，ｙ）およびｓ＝ｇ₂（ｆ，ｙ）を前記相関関係情報として記憶保持し、前記制御装置が、前記一対の応力センサのそれぞれの出力ｓ₁およびｓ₂に基づき、前記相関関係情報にしたがって、ｆ−ｙ平面における曲線ｓ₁＝ｇ₁（ｆ，ｙ）およびｓ₂＝ｇ₂（ｆ，ｙ）の交点の座標値として、前記ブレードに作用する荷重Ｆと、前記ブレードにおける荷重の作用位置ｙと、を測定することが好ましい。

【0014】

本発明のセンタレス研削装置において、前記一対の応力センサが、前記ブレードを基準として対称的に配置されていることが好ましい。

【0015】

本発明のワークの研削状態監視方法は、前記応力センサとしての一対の応力センサのそれぞれが、前記ブレードの長手方向について前記ブレードまたは前記ワークレストにおける異なる箇所のそれぞれに配置され、前記一対の応力センサのそれぞれの出力に基づき、前記ブレードに作用する荷重と、前記一対の応力センサのそれぞれの出力と、の相関関係を表わす相関関係情報にしたがって、前記ブレードに作用する荷重を測定する荷重測定工程と、前記荷重測定工程において測定された荷重の時系列を周波数解析することにより抽出される指定周波数の成分が閾値を超えているか否かを判定する周波数解析工程と、前記周波数解析工程において、前記指定周波数の成分が前記閾値を超えていると判定された場合、前記ワークの心高を調節することで、前記指定周波数の成分を前記閾値以下にするための指定処理として、前記第１駆動機構に前記調整砥石を少なくとも水平方向に駆動させること、および、前記第２駆動機構に前記研削砥石を少なくとも水平方向に駆動させることのうち少なくとも一方を実行する指定処理工程と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明のセンタレス研削装置およびワークの研削状態監視方法によれば、ブレードにおける荷重作用位置の相違に応じて、荷重が同一であっても一の応力センサの出力が変化することが勘案され、当該一の応力センサとは異なる箇所に配置された他の応力センサの出力も用いられることによって当該ブレードに作用する荷重の測定精度の向上が図られる。このため、ワークの外側面が非真円形状であってその研削状態が不良である場合、荷重の時系列における周波数解析により指定周波数の成分が閾値を超える程度にまで抽出されないまたは抽出されるまでに過度に長い時間を要する状況が回避される。よって、ワークの研削状態の監視精度の向上が図られ、かつ、当該ワークの研削状態が不良である場合、迅速に指定処理が実行されるので、この状態を改善するための適切な対処が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態としてのセンタレス研削装置の構成説明図。

【図2】センタレス研削装置における応力センサの配置態様に関する説明図。

【図3】センタレス研削装置の特徴的機能に関する説明図。

【図4】一対の応力センサの荷重作用位置に応じた出力態様に関する説明図。

【図5】一対の応力センサの荷重およびその作用位置に応じた出力態様に関する説明図。

【図6】周波数成分の抽出結果に関する説明図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（構成）
図１に示されている本発明の一実施形態としてのセンタレス研削装置は、調整砥石１と、研削砥石２と、ブレード４と、制御装置２０と、第１ドレッシング装置１１２と、第２ドレッシング装置１２２と、第１回動機構２１１と、第１駆動機構２１２と、第２回動機構２２１と、第２駆動機構２２２と、第３駆動機構２３２と、を備えている。

【0019】

調整砥石１は、略円柱状であり、電動モータ等のアクチュエータにより構成された第１回動機構２１１によって軸線Ｏ₁回りに回転可能に支持されている。センタレス研削装置がスルーフィード式である場合、軸線Ｏ₁は、研削砥石２の軸線Ｏ₂と傾斜角をなすように延在し、また、調整砥石１は、略一葉双曲面体状（軸線方向について一端から中央にかけて徐々に縮径した後、中央から他端にかけて徐々に拡径するような略円筒状）に形成されている。これにより、調整砥石１および研削砥石２の間に案内されたワークＷ（例えば略円筒状または略円柱状のワーク）に対して、ｙ軸（またはこれに略平行な軸線）回りの回転力および±ｙ方向（例えば＋ｙ方向）への並進力が与えられる。

【0020】

第１ドレッシング装置１１２は、調整砥石１をドレッシングするための装置であり、例えばロータリードレッサにより構成される。

【0021】

第１回動機構２１１は、調整砥石スライダ１１によって水平方向（±ｘ方向（必要に応じてさらに±ｙ方向））または水平面に対して傾斜した面に沿って往復動可能に支持されている。調整砥石スライダ１１は、電動モータまたはピストンシリンダユニット等のアクチュエータにより構成された第１駆動機構２１２によって水平方向（または水平方向に対して傾斜した方向（水平方向および鉛直方向の両方））に駆動される。調整砥石スライダ１１は基台１０を介してベッドに搭載されている。調整砥石スライダ１１は、ｚ軸に平行な軸線（旋回ピン）回りに旋回し、ｙ軸に対する調整砥石１の軸線Ｏ₁のなす角度を調整可能に構成されている。調整砥石スライダ１１は基台１０（または下部スライダ）を介してベッドに搭載されている。なお、調整砥石スライダ１１はベッドに直接的に搭載されていてもよい。

【0022】

研削砥石２は、略円柱状であり、調整砥石１の外周面に対してその外周面を対向させるように配置され、電動モータ等のアクチュエータにより構成された第２回動機構２２１により軸線Ｏ₂（ｙ軸に平行な軸線）回りに回転可能に支持されている。第２ドレッシング装置１２２は、研削砥石２をドレッシングするための装置であり、例えばロータリードレッサにより構成される。第２回動機構２２１は、ベッドに搭載されている研削砥石スライダ１２によって例えば水平方向（±ｘ方向（必要に応じてさらに±ｙ方向））または水平面に対して傾斜した面に沿って往復動可能に支持されている。研削砥石スライダ１２は、電動モータまたはピストンシリンダユニット等のアクチュエータにより構成された第２駆動機構２２２によって水平方向（または水平方向に対して傾斜した方向（水平方向および鉛直方向の両方））に駆動される。

【0023】

ブレード４は、調整砥石１および研削砥石２の間に配置されている。ブレード４は、ベッドの上に搭載されているワークレスト６に対して固定されている。ワークレスト６は、電動モータまたはピストンシリンダユニット等のアクチュエータにより構成された第３駆動機構２３２によって鉛直方向（±ｚ方向）（または鉛直方向に対して傾斜した方向（鉛直方向および水平方向の両方））に駆動される。なお、第３駆動機構２３２は省略されてもよい。

【0024】

ワークレスト６には、ブレード４に作用する外力（またはワークレスト６のひずみ量）に応じた信号を出力する第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂が設けられている。第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂は、例えば同一仕様のひずみゲージにより構成されている。第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂のうち少なくとも一方がブレード４に設けられてもよい。

【0025】

図２に示されているように、第１応力センサＳ₁は、ｙ方向についてブレード４の延在領域のうち、調整砥石１および研削砥石２のそれぞれの延在領域と重複する対象領域（ｙ｜−Ｄ≦ｙ≦Ｄ）から−ｙ方向に外れた位置（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ｘ₀，−Ｄ−ｄ₁，ｚ₀）に配置されている。第２応力センサＳ₂は、当該対象領域から＋ｙ方向に外れた位置（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ｘ₀，Ｄ＋ｄ₂，ｚ₀）に配置されている。なお、ｘ方向およびｚ方向（または鉛直方向）のそれぞれについて第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂の位置が異なっていてもよい。

【0026】

制御装置２０は、コンピュータ（ＣＰＵ（演算処理装置）、ＲＯＭまたはＲＡＭなどのメモリ（記憶装置）および入出力Ｉ／Ｆ回路等により構成されている。）により構成されている。制御装置２０は、第１回動機構２１１、第１駆動機構２１２、第２回動機構２２１、第２駆動機構２２２、第３駆動機構２３２、第１ドレッシング装置１１２および第２ドレッシング装置１２２のそれぞれの動作を制御する。

【0027】

制御装置２０は、コンピュータにより構成され、当該コンピュータを構成する演算処理装置（ＣＰＵ、シングルコアプロセッサまたはマルチコアプロセッサ）が、当該コンピュータを構成する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）から必要なソフトウェアおよびデータを読み取って、当該ソフトウェアにしたがって当該データを演算処理するように設計またはプログラムされている。

【0028】

制御装置２０は、記憶装置２１、荷重測定部２２、周波数解析部２３および指定処理部２４を備えている。記憶装置２１は、ブレード４に作用する荷重と、第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂のそれぞれの出力と、の相関関係を表わす「相関関係情報」等を記憶保持する。荷重測定部２２は、第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂のそれぞれの出力に基づき、記憶装置２１に記憶されている相関関係情報にしたがって、ブレード４に作用する荷重を測定する。周波数解析部２３は、荷重測定部２２により測定された荷重の時系列を周波数解析することにより抽出される指定周波数の成分が閾値を超えているか否かを判定する。指定処理部２４は、周波数解析部２３により、指定周波数の成分が閾値を超えていると判定された場合、指定周波数の成分を閾値以下にするための指定処理を実行する。

【0029】

（機能）
（基本的機能）
インフィード式のセンタレス研削装置においては、調整砥石１および研削砥石２の間にワークＷが供給されることによって、ワークＷと、調整砥石１、研削砥石２およびブレード４のそれぞれとの三接点が適当に位置決めされ、調整砥石１または研削砥石２をワークＷの径方向に切り込むことで所望の研削加工が実現される。調整砥石１および研削砥石２の間隔は、第１駆動機構２１２および第２駆動機構２２２のうち少なくとも一方の位置が制御されることによって予め調整されている。図１に示されているように、ｘ−ｚ平面における調整砥石１の中心（軸線Ｏ₁）および研削砥石２の中心（軸線Ｏ₂）を結ぶ線分Ｌはｘ軸に平行であり、ワークＷの中心Ｏ_Wは当該線分Ｌの上方に位置する。

【0030】

調整砥石１が軸線Ｏ₁回りに時計回りに回転し、かつ、研削砥石２が軸線Ｏ₂回りに時計回りに回転するように、第１回動機構２１１および第２回動機構２２１のそれぞれの動作が制御される。この過程で、ワークＷが軸線Ｏ_W回りに反時計回りに回転しながら、ワークＷは研削砥石２により外周から研削加工または切り込み加工される。その加工を繰り返すことで、例えば、研削中の研削砥石の回転周波数成分の強度が次第に高まれば、研削砥石の局所摩耗と判断し、研削砥石のドレッシングを行う。また研削中、ワーク回転周波数の１２倍の周波数を検出すれば、ワーク外周に１２山成分のうねり形状が発生していると判断し、心高を下げて加工を行う。特に歪の大きいワークに関しては、その素材の形状により適切な心高が変化するため、加工中の動荷重的負荷変動の周波数を監視しながら心高を自動調整することは、従来以上の形状精度を安定して確保することが可能となる。

【0031】

スルーフィード式のセンタレス研削装置の場合、上記のように、ワークＷがその軸線方向について調整砥石１および研削砥石２の一端側から他端側まで並進移動する過程で、その外側面が研削加工中の研削抵抗の変化を計測することができる。砥石１、２間を移動しながら研削されるワークＷへの研削抵抗の変化を把握することで、両砥石１、２の隙間の変化、つまり研削量の変化を知ることができ、砥石１、２の摩耗状態の管理も可能となる。

【0032】

（特徴的機能）
第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂のそれぞれの出力に基づき、記憶装置に記憶時保持されている相関関係情報にしたがって、任意の時刻においてブレード４に作用している荷重Ｆ、ひいてはブレード４により支持されているワークＷに作用している荷重およびブレード４における荷重の作用位置ｙが荷重測定部２２により測定される（図３／ＳＴＥＰ０２）。

【0033】

記憶装置２１には、ブレード４に作用する荷重Ｆ、ブレード４における荷重Ｆの作用位置（ｙ座標値）および第１応力センサＳ₁の出力ｓの相関関係を表わす相関関係情報が記憶保持されている。この相関関係は、例えばＦ−ｙ−ｓ空間における曲面を表わす式ｓ＝ｇ₁（Ｆ，ｙ）として表現される。記憶装置２１には、ブレード４に作用する荷重Ｆ、ブレード４における荷重Ｆの作用位置（ｙ座標値）および第２応力センサＳ₂の出力ｓの相関関係が記憶保持されている。この相関関係は、例えばＦ−ｙ−ｓ空間における曲面を表わす式ｓ＝ｇ₂（Ｆ，ｙ）として表現される。

【0034】

第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂の仕様は同一であり、かつ、ｙ方向について第１応力センサＳ₁が負領域に配置され、第２応力センサＳ₂が正領域に配置されている（図２参照）。このため、ｙおよびＦを変数とする関数ｇ₁（Ｆ，ｙ）およびｇ₂（Ｆ，ｙ）の間には関係式（０１）で表わされるような関係がある。

【0035】

ｇ₁（Ｆ₀，ｙ−（ｄ₂−ｄ₁）／２）＝ｇ₂（Ｆ₀，−ｙ＋（ｄ₂−ｄ₁）／２） ‥（０１）。

【0036】

関係式（０１）は、ｓ−ｙ平面に対して平行な任意の平面Ｆ＝Ｆ₀において、曲線ｓ＝ｇ₁（Ｆ，ｙ₀）および曲線ｓ＝ｇ₂（Ｆ，ｙ₀）が、直線ｙ＝（ｄ₂−ｄ₁）／２に対して鏡映対称な変化特性を有していることを表わしている。ｄ₁＝ｄ₂である場合、関係式（０１）は、関係式（０１’）のようにより簡単な形で表現される。

【0037】

ｇ₁（Ｆ₀，ｙ）＝ｇ₂（Ｆ₀，−ｙ） ‥（０１’）。

【0038】

図４には、ｄ_１＝ｄ_２である場合、第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂のそれぞれの出力ｓの、ブレード４における任意の荷重Ｆの作用位置ｙに応じた変化態様の一例が示されている。第１応力センサＳ₁の出力ｓは、線形関数ｇ₁（Ｆ，ｙ）＝−ｃ（Ｆ）ｙ＋ｓ₀（Ｆ）により表わされている。第２応力センサＳ₂の出力ｓは、線形関数ｇ₂（Ｆ，ｙ）＝ｃ（Ｆ）ｙ＋ｓ₀（Ｆ）により表わされている。ｃ（Ｆ）（＞０）は荷重Ｆの大小に応じて変化する傾きであり、ｓ₀（Ｆ）（＞０）は荷重Ｆの大小に応じて変化する切片である。

【0039】

関数ｇ₁（Ｆ，ｙ）および関数ｇ₂（Ｆ，ｙ）は、関係式（０２）および（０３）で表わされるような性質を有している。

【0040】

（∂ｇ₁／∂ｙ）＜０、（∂ｇ₂／∂ｙ）＞０ ‥（０２）。

【0041】

関係式（０２）は、関数ｇ₁（Ｆ，ｙ）が変数ｙについて減少関数であること、および、関数ｇ₂（Ｆ，ｙ）が変数ｙについて増加関数であることを表わしている。図３に示されている一実施例において、線形関数ｇ₁（Ｆ，ｙ）の傾き−ｃ（Ｆ）は負値であり、線形関数ｇ₂（Ｆ，ｙ）の傾きｃ（Ｆ）は正値である。

【0042】

（∂ｇ₁／∂Ｆ）＞０、（∂ｇ₂／∂Ｆ）＞０ ‥（０３）。

【0043】

関係式（０３）は、関数ｇ₁（Ｆ，ｙ）および関数ｇ₂（Ｆ，ｙ）のそれぞれが変数Ｆについて増加関数であることを表わしている。従って、関数ｇ₁と関数ｇ₂を加算した値を用いることで、負荷測定感度はブレード上のワークの場所に関係なく一定となり、一般的に大型、幅広の砥石を用いるセンタレス研削装置の研削砥石の局所的摩耗等の負荷変動においても正確、かつ安定して検出可能となる。

【0044】

図５には、ブレード４における荷重作用位置ｙに加えて、荷重Ｆに応じた第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂のそれぞれの出力ｓの変化態様の一例が示されている。ブレード４に作用する荷重Ｆが「Ｆ_１」である場合の関数ｓ＝ｇ₁（Ｆ＝Ｆ₁，ｙ）およびｓ＝関数ｇ₂（Ｆ＝Ｆ₁，ｙ）のそれぞれの変化態様が一点鎖線により示されている。これは、曲面ｓ＝ｇ₁（Ｆ，ｙ）およびｓ＝ｇ₂（Ｆ，ｙ）のそれぞれと平面Ｆ＝Ｆ₁との交線に相当する。ブレード４に作用する荷重Ｆが「Ｆ₂（＞Ｆ₁）」である場合の関数ｓ＝ｇ₁（Ｆ＝Ｆ₂，ｙ）および関数ｓ＝ｇ₂（Ｆ＝Ｆ₂，ｙ）のそれぞれの変化態様が実線により示されている。荷重Ｆが大きいほど、切片ｓ₀（Ｆ）、第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂のそれぞれの出力ｓが大きくなる傾向があることがわかる。

【0045】

任意の時刻における第１応力センサＳ₁の出力ｓが「ｓ₁」であり、かつ、第２応力センサＳ₂の出力ｓが「ｓ₂」である場合、Ｆ−ｙ平面における曲線ｓ₁＝ｇ₁（Ｆ，ｙ）およびｓ₂＝ｇ₂（Ｆ，ｙ）の交点の座標値（Ｆ，ｙ）が、当該時刻においてブレード４に作用している荷重Ｆおよびその作用位置ｙとして測定される。測定された荷重Ｆの時系列Ｆ（ｔ）は記憶装置２１に保存される。荷重Ｆ（ｔ）の測定周期は、制御装置２０を構成するＣＰＵのクロック周波数と同じであってもよく、例えば１［ｓ］、１０［ｓ］などの任意の機関であってもよい。

【0046】

関数ｇ₁（ｆ，ｙ）およびｇ₂（ｆ，ｙ）の間に、前記関係式（０１）に加えて関係式（０４）で表わされるような近似的な関係があるように、第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂の配置（および仕様）が調整されてもよい。

【0047】

ｇ₁（ｆ，ｙ）＋ｇ₂（ｆ，ｙ）＝ｆ ‥（０４）。

【0048】

この場合、第１応力センサＳ₁および第２応力センサＳ₂のそれぞれの出力から、ブレード４に作用する荷重Ｆがただちに測定される。

【0049】

続いて、周波数解析部２３により、荷重Ｆの時系列Ｆ（ｔ）が周波数解析されることにより、複数の周波数（離散値）のそれぞれの成分が抽出される（図３／ＳＴＥＰ０４）。具体的には、時間関数としての荷重Ｆ（ｔ）がフーリエ級数展開されることにより、各フーリエ係数が、対応する周波数の成分として算定または抽出される。これにより、例えば図６に示されているように、離散的な周波数ｆ₁、ｆ₂、‥ｆ_nのそれぞれを中心とする成分が抽出される。

【0050】

さらに、周波数解析部２３により、指定周波数の成分が閾値を超えているか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ０６）。例えば、ワークＷの回転周波数ｑ_Wの所定の整数倍ｍ×ｑ_W（ｍ＝３、１２、１６など）が指定周波数として設定されている。ｍ＝１６の場合、ワークｗの横断面において外側面が１周当たり１６回にわたって波打った形状（振幅は数μｍである。）であることを意味している。ワークＷの回転周波数ｑ_Wは、例えばワークｗの半径ｒ_W、ならびに、調整砥石１の半径ｒ₁および回転周波数ｑ₁に基づき、ｑ_w＝（ｒ₂／ｒ_w）ｑ₁と表現される。

【0051】

当該判定結果が否定的である場合（図３／ＳＴＥＰ０６‥ＮＯ）、荷重Ｆの測定（図３／ＳＴＥＰ０２）以降の処理が繰り返される。その一方、当該判定結果が肯定的である場合（図３／ＳＴＥＰ０６‥ＹＥＳ）、指定処理部２４により指定処理が実行される（図３／ＳＴＥＰ０８）。図６において、例えばｆ＝ｆ_nが指定周波数である場合、ｆ＝ｆ_nの成分が閾値Ａ_thを超えているので、当該判定結果は肯定的となる。閾値Ａ_thは、複数の指定周波数のそれぞれについて共通の値であってもよいし異なった値であってもよい。

【0052】

「指定処理」は、指定周波数の成分を閾値以下にするための処理である。具体的には、ワークＷの心高（線分Ｏ₁−Ｏ₂を基準とした点Ｏ_Wの高さ）を調節するため、第１駆動機構２１２に調整砥石１を水平方向に駆動させること、第２駆動機構２２２に研削砥石２を水平方向に駆動させること、および、第３駆動機構２３２にワークレスト６を鉛直方向に駆動させることのうち少なくとも１つが指定処理に含まれていてもよい。心高が上下に微調整されることにより、ワークＷの横断面における外側面が真円形状に近づくため、指定周波数の成分が閾値以下になる程度まで小さくなる。

【0053】

なお、複数の指定周波数が「第１指定周波数」および「第２指定周波数」のいずれかに分類される場合、第１指定周波数の成分が第１閾値を超えた場合はワークＷの心高を低下させる一方、第２指定周波数の成分が閾値を超えた場合はワークＷの心高を上昇させるように、第１駆動機構２１２により調整砥石１が駆動され、かつ、第２駆動機構２２２により研削砥石２を駆動する制御処理が指定処理に含まれていてもよい。

【0054】

そのほか、第１ドレッシング装置１１２により調整砥石１がドレッシングされ、これに加えてまたは代えて、第２ドレッシング装置１２２により研削砥石２がドレッシングされるように、第１ドレッシング装置１１２および第２ドレッシング装置１２２を作動させる制御処理が指定処理に含まれていてもよい。ドレッシングにより、研削砥石２の切れ味が復元または向上されると、ワークＷの横断面における外側面が真円形状に近づくため、指定周波数の成分が閾値以下になる程度まで小さくなる。

【符号の説明】

【0055】

１‥調整砥石、２‥研削砥石、４‥ブレード、６‥ワークレスト、Ｓ_１，Ｓ_２‥応力センサ、１０‥基台、１１‥調整砥石スライダ、１２‥研削砥石スライダ、２０‥制御装置、２１‥記憶装置、２２‥荷重測定部、２３‥周波数解析部、２４‥指定処理部、１１２‥第１ドレッシング装置、１２２‥第２ドレッシング装置、２１１‥第１回動機構、２１２‥第１駆動機構、２２１‥第２回動機構、２２２‥第２駆動機構、Ｗ‥ワーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】