特開 2024-168253 研削制御装置及び研削方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168253

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】研削制御装置及び研削方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 47/20 20060101AFI20241128BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20241128BHJP

   B24B 7/02 20060101ALI20241128BHJP

   B24D 5/00 20060101ALI20241128BHJP

   B23Q 15/00 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

B24B47/20

B24B49/10

B24B7/02

B24D5/00 P

B23Q15/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023084759

(22)【出願日】2023-05-23

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】市原 浩一

【テーマコード（参考）】

3C034

3C043

3C063

【Ｆターム（参考）】

3C034AA19

3C034BB73

3C034BB92

3C034CA13

3C034CA26

3C034CB01

3C043BA02

3C043BA18

3C043CC03

3C043DD01

3C043DD03

3C043DD05

3C063AA02

3C063AB03

3C063BA02

3C063BA24

(57)【要約】

【課題】研削において発生する凸状の切り残しを小さくしたり、被加工面に形成された複数のピットをさらに深くしたりすることが可能な研削制御装置を提供する。
【解決手段】外周面に複数のブレードが形成された砥石を回転させる回転駆動装置、加工対象物を保持する可動テーブル及び砥石の一方を他方に対して研削方向に移動させる研削方向駆動装置を、研削制御装置が制御することによって加工対象物の研削を行う。研削制御装置は、砥石の回転角と可動テーブルの研削方向の位置とを同期させる制御を行う機能を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面に複数のブレードが形成された砥石を回転させる回転駆動装置、加工対象物を保持する可動テーブル及び前記砥石の一方を他方に対して研削方向に移動させる研削方向駆動装置を制御して研削を行う研削制御装置であって、
前記砥石の回転角と前記可動テーブルの研削方向の位置とを同期させる制御を行う機能を有する研削制御装置。

【請求項2】

前記可動テーブル及び前記砥石の一方を他方に対して研削方向に移動させて研削を行った後、前記可動テーブル及び前記砥石の他方に対する一方の移動方向を反転させる反転動作を行って次の研削を行う際に、前記砥石の回転速度を一定に維持し、前記反転動作の時間の長さを調整することにより、前記砥石の回転角と前記可動テーブルの研削方向の位置とを同期させる請求項１に記載の研削制御装置。

【請求項3】

前記可動テーブルが第１位置を通過し、移動方向が反転して前記第１位置に戻るまでの前記砥石の回転角の位相ずれ量の目標値が設定されると、前記目標値の位相ずれ量が生じるように前記反転動作の時間の長さを調整する請求項２に記載の研削制御装置。

【請求項4】

外周面に複数のブレードが形成された砥石を回転させながら、加工対象物及び前記砥石の一方を他方に対して研削方向に移動させて研削を行う研削方法であって、
前記砥石の回転角と前記加工対象物の研削方向の位置とを同期させて研削を行う研削方法。

【請求項5】

前記加工対象物及び前記砥石の一方を他方に対して研削方向に移動させて研削を行った後、前記加工対象物及び前記砥石の他方に対する一方の移動方向を反転させる反転動作を行って次の研削を行う際に、前記砥石の回転速度を一定に維持し、前記反転動作の時間の長さを調整することにより、前記砥石の回転角と前記加工対象物の研削方向の位置とを同期させる請求項４に記載の研削方法。

【請求項6】

前記加工対象物が第１位置を通過し、移動方向が反転して前記第１位置に戻るまでの前記砥石の回転角の位相ずれ量の目標値を設定し、
前記目標値の位相ずれ量が生じるように前記反転動作の時間の長さを調整する請求項５に記載の研削方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、研削制御装置及び研削方法に関する。

【背景技術】

【0002】

円柱状の砥石の外周面をドレッシングすることにより、複数のブレードが形成される。ドレッシングによって複数のブレードが形成された砥石を回転させながらワークの研削を行う技術が公知である（非特許文献１）。ブレードの形状がワークに転写され、被研削面にテクスチャパターンが刻まれる。このテクスチャパターンは、面粗さ、うねり、ビビリマーク等の原因になる。非特許文献１に、多条ドレッシングを行って作製された砥石を用いることにより、うねりの狭ピッチ化、振幅低減効果が確認され、ビビリ対策に有効であることが示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】市原浩一、「ドレス条痕の砥石真円度への影響および多条ドレス原理と研削効果」、砥粒加工学会誌、Ｖｏｌ．６３ Ｎｏ．７、ｐｐ．２６－３２（２０１９）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

研削時に砥石のブレードに接触しなかった領域に、凸状の切り残しが生じる。被研削面の平坦性を高めるために、凸状の切り残しを除去することが望ましい。また、ブレードに削られることによって形成された複数のピットを摺動面の油だまりとして利用する場合には、ピットをさらに深くしたい場合もある。

【0005】

本発明の目的は、研削において発生する凸状の切り残しを小さくしたり、被加工面に形成された複数のピットをさらに深くしたりすることが可能な研削制御装置及び研削方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一観点によると、
外周面に複数のブレードが形成された砥石を回転させる回転駆動装置、加工対象物を保持する可動テーブル及び前記砥石の一方を他方に対して研削方向に移動させる研削方向駆動装置を制御して研削を行う研削制御装置であって、
前記砥石の回転角と前記可動テーブルの研削方向の位置とを同期させる制御を行う機能を有する研削制御装置が提供される。

【0007】

本発明の他の観点によると、
外周面に複数のブレードが形成された砥石を回転させながら、加工対象物及び前記砥石の一方を他方に対して研削方向に移動させて研削を行う研削方法であって、
前記砥石の回転角と前記加工対象物の研削方向の位置とを同期させて研削を行う研削方法が提供される。

【発明の効果】

【0008】

砥石の回転角と可動テーブルの研削方向の位置とを同期させて追加の研削を行うことにより、１回の研削で残った切り残し部を小さくしたり、１回の研削で形成されたピットを深くしたりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施例による研削制御装置を搭載した平面研削装置の概略斜視図である。

【図2】図２Ａは、砥石及びドレッサの概略斜視図であり、図２Ｂは、砥石の外周面近傍及びドレッサの断面図である。

【図3】図３Ａは、ドレッシングされた砥石の外周面の展開図であり、図３Ｂは、図３Ａの一点鎖線３Ｂ－３Ｂにおける砥石の断面図である。

【図4-1】図４Ａ～図４Ｄは、可動テーブル及びワークの移動方向を反転させるときの制御を説明するための可動テーブル、ワーク、及び砥石の位置関係を示す図である。

【図4-2】図４Ｅ及び図４Ｆは、可動テーブル及びワークの移動方向を反転させるときの制御を説明するための可動テーブル、ワーク、及び砥石の位置関係を示す図である。

【図5】図５は、可動テーブル及びワークの研削方向（ｘ方向）の速度の時間変化を示すグラフである。

【図6】図６は、研削制御装置のブロック図である。

【図7】図７は、研削制御装置（図１）が実行する手順を示すフローチャートである。

【図8】図８は、ステップＳ１の手順を終了した後のワークの被研削面に形成されている凹凸パターンを示す図である。

【図9】図９は、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４の手順において、砥石のブレードが研削する領域と、ステップＳ１で形成されたピットとの位置関係を示す図である。

【図10】図１０は、ステップＳ４の手順を終了した後のワークの被研削面に形成されている凹凸パターンを示す図である。

【図11】図１１は、他の実施例による研削制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。

【図12】図１２Ａは、図１１に示した実施例による研削制御装置で研削されたワークの被研削面の凹凸パターンを示す図であり、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、それぞれステップＳ１の後及びステップＳ１０の後の、図１２Ａの一点鎖線１２Ｂ－１２Ｂにおける断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１～図１０を参照して、一実施例による研削制御装置及び研削方法について説明する。
図１は、本実施例による研削制御装置２０を搭載した平面研削装置の概略斜視図である。基台５０に、テーブル案内機構５１を介して可動テーブル５２が水平面内の一方向に往復移動可能に支持されている。可動テーブル５２の移動方向をｘ方向とし、鉛直上方をｚ軸の正の向きとするｘｙｚ直交座標系を定義する。可動テーブル５２の上に加工対象物であるワーク６０が支持される。

【0011】

砥石ヘッド５３が、可動テーブル５２の上方に支持されている。砥石ヘッド５３は、昇降可能に、かつ水平面内で可動テーブル５２の移動方向と直交する方向（ｘ方向）に移動可能である。例えば、トラバース方向案内レール５９に沿ってｘ方向に移動可能にサドルが支持されており、サドルに対して砥石ヘッド５３が昇降可能に支持されている。

【0012】

砥石ヘッド５３の下端部に砥石５４が取り付けられている。砥石５４は円柱状の形状を有し、その中心軸がｙ軸方向と平行である。砥石５４がワーク６０に接触する程度まで砥石ヘッド５３を下降させ、砥石５４を回転させながらワーク６０を研削方向（ｘ方向）に移動させることにより、ワーク６０の研削が行われる。砥石５４をワーク６０に接触させてワーク６０の一端から他端までｘ方向に移動させたときに研削される領域を「パス」という。砥石ヘッド５３をトラバース方向（ｙ方向）にずらす手順と、１つのパスを研削する手順とを繰り返すことにより、ワーク６０の上面（被加工面）の全域を研削することができる。

【0013】

回転駆動装置１０が、砥石５４を回転させる。トラバース方向駆動装置１１が、砥石５４をｙ方向に移動（トラバース）させる。研削方向駆動装置１２が、可動テーブル５２をｘ方向に移動させる。昇降駆動装置１３が、砥石ヘッド５３を昇降させる。研削制御装置２０が、回転駆動装置１０、トラバース方向駆動装置１１、研削方向駆動装置１２、昇降駆動装置１３を制御する。砥石５４の回転方向の現在位置を示す情報、及び可動テーブル５２の研削方向（ｘ方向）の現在位置を示す情報が研削制御装置２０に入力される。一例として、砥石５４の回転角はロータリエンコーダで検出され、可動テーブル５２の研削方向の位置はリニアエンコーダで検出される。

【0014】

砥石５４は、研削加工を行う前にドレッシング処理される。つぎに、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、砥石５４のドレッシング処理について説明する。

【0015】

図２Ａは、砥石５４及びドレッサ７０の概略斜視図であり、図２Ｂは、砥石５４の外周面近傍及びドレッサ７０の断面図である。円柱状の砥石５４の外周面にドレッサ７０の先端を接触させ、砥石５４を回転させるとともに、ドレッサ７０をトラバース方向（砥石５４の中心軸と平行な方向）に移動させることにより、砥石５４の外周面にドレス溝５５を形成する。砥石５４の回転軸はトラバース方向（ｙ方向）に平行である。砥石５４の外周面の周方向をｃ方向と標記する。ドレッサ７０の先端の頂角をαと標記し、砥石５４の外周面からのドレッサ７０の切込量をＺｃと標記し、ドレス溝５５の回転軸方向のピッチ（ドレスピッチ）をＰ_ｄと標記する。

【0016】

往復ドレッシングを行うと、砥石５４の外周面に複数のブレード５６が形成される。ブレード５６の高さは、切込量Ｚｃ、ドレスピッチＰ_ｄ、ドレッサ７０の先端の頂角α等によって変化する。

【0017】

以下、通常のドレッシングの手順について説明する。砥石５４を回転させながら、ドレッサ７０を砥石５４の幅方向（回転軸方向）の一端から他端まで移動させる。砥石５４の１回転あたりにドレッサ７０がｙ方向に移動する距離（ドレスリード）をＬｄと標記する。このドレスリードＬｄを、ドレスピッチＰ_ｄに等しくする。ドレッサ７０が砥石５４の幅方向の端部に達すると、ドレッサ７０の移動方向を反転させ、反対側の端部まで移動させる。このように、ドレッサ７０の移動方向を反転させて行うドレッシングは、往復ドレッシングと呼ばれる。

【0018】

次に、多条ドレッシングを行う手順について説明する。条数をｊと標記する。ｊ条のドレッシングを行う場合は、ドレスリードＬｄをドレスピッチＰ_ｄのｊ倍にする。これにより、ピッチがＰ_ｄ×ｊのドレス溝が形成される。ｘ方向に並ぶドレス溝５５のピッチ（位相差）がドレスピッチＰ_ｄになるようにドレッサ７０を位置決めしてｊ回の往復ドレッシングを行う。これにより、ｊ条のドレス溝５５が形成される。

【0019】

図３Ａは、ドレッシングされた砥石５４の外周面の展開図である。図３Ａの横方向がｙ方向（回転軸方向）に相当し、縦方向が周方向（ｃ方向）に相当する。図３Ａでは、ｙ方向及びｃ方向に関して、砥石５４の外周面の一部分のみを表している。図３Ａでは、多条ドレッシングの例として４条ドレッシングを行った場合の外周面を示している。

【0020】

往復ドレッシングを行うことにより、ｙｃ面内で斜め方向に延び、相互に交差する複数のドレス溝５５が形成される。ドレス溝５５の間にブレード５６が形成される。複数のブレード５６は、第１系列の複数のブレード５６Ａと、第２系列の複数のブレード５６Ｂとに区分することができる。図３Ａにおいて、第１系列のブレード５６Ａに相対的に濃い右上がりのハッチングを付し、第２系列のブレード５６Ｂに相対的に淡い右下がりのハッチングを付している。ブレード５６を取り囲むように、斜面５７が現れている。

【0021】

第１系列の複数のブレード５６Ａは、ｙ方向にドレスピッチＰ_ｄで配列し、ｃ方向にピッチＰｃで配列している。ピッチＰｃは、砥石５４の周長の１／ｊ倍である。第２系列の複数のブレード５６Ｂも同様に、ｙ方向にドレスピッチＰ_ｄで配列し、ｃ方向にピッチＰｃで配列している。第１系列のブレード５６Ａの配列と第２系列のブレード５６Ｂの配列とには、ｘ方向にＰ_ｄ／２の位相ずれが生じ、ｃ方向にＰｃ／２の位相ずれが生じている。

【0022】

図３Ｂは、図３Ａの一点鎖線３Ｂ－３Ｂにおける砥石５４の断面図である。周方向に第１系列の４個のブレード５６Ａが等間隔に配列している。図３Ｂの断面には現れていないが、回転軸方向（図３Ｂにおいて紙面に垂直な方向）の他の位置に第２系列の４個のブレード５６Ｂが配置されている。第１系列の４個のブレード５６Ａの位置と、第２系列の４個のブレード５６Ｂの位置とは、相互に回転方向に４５°だけずれている。

【0023】

本実施例による研削制御装置２０は、砥石５４に対してワーク６０を研削方向に１回移動させて１つのパスの研削を行った後、ワーク６０の移動方向を反転させて追加の研削を行う。次に、図４Ａ～図４Ｆを参照して、可動テーブル５２及びワーク６０の移動方向を反転させる制御について説明する。

【0024】

図４Ａ及び図４Ｂは、可動テーブル５２、ワーク６０、及び砥石５４のｘ方向の位置関係を示す図である。可動テーブル５２がｘ方向に移動する。砥石５４の回転中心のｘ座標をｘ軸の原点Ｏと定義する。可動テーブル５２のｘ軸上の位置を、可動テーブル５２に固定された基準点５２Ｇｘのｘ座標で表すこととする。ワーク６０のｘ軸の正の側の端部（図４Ａにおいて左端）を先端６０Ｆｅと称し、ｘ軸の負の側の端部（図４Ａにおいて右端）を後端６０Ｒｅと称することとする。図４Ａに示すように、ワーク６０の先端６０Ｆｅのｘ軸上の位置がｘ軸の原点Ｏに一致するときの基準点５２Ｇｘのｘ座標をＸ_ｆｅと標記する。図４Ｂに示すように、ワーク６０の後端６０Ｒｅのｘ軸上の位置がｘ軸の原点Ｏに一致するときの基準点５２Ｇｘのｘ座標をＸ_ｒｅと標記する。

【0025】

図４Ｃは、砥石５４の回転角の定義を説明するための図である。砥石５４の任意の半径ベクトルをｒ_０と標記する。砥石５４の回転軸に対して垂直な面をｘ’ｙ’面とする直交座標系を定義する。一例として、ｘ軸（図４Ａ、図４Ｂ）の負の向きをｘ’軸の正の向きと定義し、ｚ軸（図１）の正の向きをｙ’軸の正の向きと定義する。ｘ’軸から半径ベクトルｒ_０までの反時計回り（ｘ_‘’軸の正の向きからｙ’軸の正の向きに向かう回転方向）の回転角を、砥石５４の回転角θと定義する。

【0026】

図４Ｄは、ワーク６０の後端６０Ｒｅが、ｘ軸の正の向きに向ってｘ軸の原点Ｏを通過するときの砥石５４の回転角θを説明するための図である。可動テーブル５２の基準点５２Ｇｘのｘ座標はＸ_ｒｅである。このときの砥石５４の回転角をθ_０と標記する。図４Ｄでは、回転角θ_０が（３／２）πである例を示している。なお、規準となる半径ベクトルｒ_０の定義によって、回転角θ_０はその他の値を取り得る。

【0027】

図４Ｅは、図４Ｄの状態から可動テーブル５２がｘ軸の正の向きに前進し、その後、前進から後退に転じたときの可動テーブル５２、ワーク６０、及び砥石５４の回転角θの位置関係を示す図である。このときの砥石５４の回転角をθ_１と標記する。回転角θ_１は、回転角θ_０より大きい。一例として、回転角θ_１は、（３／２）πより大きく、２π以下である。

【0028】

図４Ｆは、図４Ｅの状態から可動テーブル５２が後退を続け、ワーク６０の後端６０Ｒｅのｘ方向の位置がｘ軸の原点Ｏまで戻った状態を示す図である。可動テーブル５２の基準点５２Ｇｘのｘ座標はＸ_ｒｅである。このときの砥石５４の回転角をθ_２と標記する。可動テーブル５２のｘ方向の位置と、砥石５４の回転角θとの同期制御がなされていない場合は、図４Ｄの状態の砥石５４の回転角θ_０と、図４Ｆの状態の砥石５４の回転角θ_２とは、一般的にθ_２－θ_０の位相差が生じ、この位相差を特定の値に制御することはできない。

【0029】

図５は、可動テーブル５２及びワーク６０の研削方向（ｘ方向）の速度の時間変化及びｘ方向の位置変化を示すグラフである。横軸は時間を表し、左縦軸は可動テーブル５２及びワーク６０の研削方向の速度ｖを表し、右縦軸はｘ座標を表す。図５の太い実線及び太い破線は、それぞれ同期制御を行うとき、及び行わないときの速度ｖの変化を示す。図５の細い実線及び細い破線は、それぞれ同期制御を行うとき、及び行わないときの位置ｘの変化を示す。まず、同期制御を行わないときの可動テーブル５２の移動の制御について説明する。

【0030】

ワーク６０をｘ軸の正の向きに加速し、速度が一定値ｖ_ｔに達した後、時刻ｔ_１において、可動テーブル５２の基準点５２Ｒのｘ座標がＸ_ｆｅに達し、ワーク６０の先端６０Ｆｅが砥石５４に接触する。さらに、ワーク６０をｘ軸の正の向きに等速で移動させると、時刻ｔ_２において可動テーブル５２の基準点５２Ｒｅのｘ座標がＸ_ｒｅに達し、ワーク６０の後端６０Ｒｅのｘ方向の位置が、ｘ軸の原点Ｏに一致する。このときの砥石５４の回転角θは、例えば、図４Ｄに示したように（３／２）πである。

【0031】

その後、ｘ軸の正の向きの速度を減速させ、さらに、移動方向を反転させてｘ軸の負の向きに加速する。時刻ｔ_３においてワーク６０の後端６０Ｒｅがｘ軸の原点Ｏに一致する。ワーク６０の後端６０Ｒｅが砥石５４から離れて（時刻ｔ_２）、ワーク６０の移動方向が反転し、ワーク６０の後端６０Ｒｅが再び砥石５４に接触するまでの時間を、反転時間Ｔ_ｒｅと標記する。反転時間Ｔ_ｒｅは、例えば、研削方向駆動装置１２の駆動力、可動テーブル５２の慣性等から、最適な時間に設定される。

【0032】

反転時間Ｔ_ｒｅの間に、時刻ｔ_２の時点から砥石５４が回転を継続し、半径ベクトルｒ_０が時刻ｔ_２のときの位置からさらに回転している。砥石５４の回転周期をＴ_ｃと標記すると、反転時間Ｔ_ｒｅの間に砥石５４が回転する回転数ｆ_ｎは、以下の式で表される。
ｆ_ｎ＝Ｔ_ｒｅ／Ｔ_ｃ・・・（１）

【0033】

砥石５４の回転数ｆ_ｎの小数点以下の値をＭＯＤ（ｆ_ｎ，１）と標記すると、時刻ｔ_２の状態を基準としたときの時刻ｔ_３における回転角θのずれ量（位相のずれ量）Δθ［ｒａｄ］は、以下の式で表される。
Δθ＝２π×ＭＯＤ（ｆ_ｎ，１）・・・（２）

【0034】

ワーク６０の研削方向の位置と、砥石５４の回転角とが同期されていないため、ワーク６０の後端６０Ｒｅのｘ方向の位置とｘ軸の原点Ｏが一致した時刻ｔ_３において砥石５４の回転角θは不定である。すなわち、位相のずれ量Δθは、不定であり、位相のずれ量Δθを特定の値に一致させることはできない。

【0035】

次に、本実施例による可動テーブル５２の移動の制御について説明する。可動テーブル５２の減速開始時点を、破線で示した同期制御無しのときと比べて遅延時間Ｔ_ｄだけ遅らせる。このとき、ワーク６０の後端６０Ｒｅが砥石５４から離れた後、ワーク６０の移動方向が反転し、ワーク６０の後端６０Ｒｅが砥石５４に再度接する時刻ｔ_４までの経過時間は、反転時間Ｔ_ｒｅよりも遅延時間Ｔ_ｄの２倍の長さだけ長くなる。時刻ｔ_４において、可動テーブル５２及びワーク６０のｘ軸の負の向きへの移動速度は一定速度－ｖ_ｔに達している。

【0036】

本実施例による研削制御装置２０（図１）は、遅延時間Ｔ_ｄを調整することにより、砥石５４の位相ずれ量Δθ＝θ_２－θ_０（図４Ｆ、図４Ｄ）を制御することができる。すなわち、本実施例による研削制御装置２０は、ワーク６０の研削方向の位置ｘと、砥石５４の回転角θとの同期制御を行う。

【0037】

例えば、遅延時間Ｔ_ｄを調整することにより、位相ずれ量Δθをゼロにすることができる。ｎを自然数として、遅延時間Ｔ_ｄが以下の式を満たすとき、位相ずれ量Δθがゼロになる。
Ｔ_ｄ＝Ｔ_ｃ×（ｎ－ＭＯＤ（ｆ_ｎ，１））／２・・・（３）
例えば、図５の時刻ｔ_２における砥石５４の回転角、及び時刻ｔ_４における砥石５４の回転角をともに（３／２）πにすることができる。

【0038】

また、位相ずれ量Δθを目標値Δθ_ｔｇ［ｒａｄ］にしたい場合は、遅延時間Ｔ_ｄを以下の式を満たすように設定すればよい。
Ｔ_ｄ＝Ｔ_ｃ×（Δθ_ｔｇ／（２π）－ＭＯＤ（ｆ_ｎ，１）＋ｎ）／２・・・（４）

【0039】

ワーク６０がｘ軸の負の向きに一定速度－ｖ_ｔで移動すると、時刻ｔ_５において、ワーク６０の先端６０Ｆｅのｘ方向の位置が原点Ｏに一致する。その後、時刻ｔ_２からｔ_４までの制御と同様に、ワーク６０の移動方向をｘ軸の負の向きから正の向きに反転させ、研削を継続する。ワーク６０の移動方向をｘ軸の負の向きから正の向きに反転させるときの反転時間をＴ_ｆｅと標記する。このときも、反転時間Ｔ_ｆｅに遅延時間Ｔ_ｄを付加することにより、ワーク６０の先端６０Ｆｅのｘ方向の位置が原点Ｏに戻った時の砥石５４の回転角の位相ずれ量Δθを目標とする値に設定することができる。

【0040】

図６は、研削制御装置２０のブロック図である。可動テーブル５２の基準点５２Ｒが位置Ｘ_ｆｅ（図４Ａ）に達すると、テーブル前端位置検出器２１が前端位置検出パルスＰ_ｆｅを出力する。すなわち、ワーク６０の先端６０Ｆｅのｘ座標とｘ軸の原点Ｏ（砥石５４の回転中心のｘ座標）とが一致すると、テーブル前端位置検出器２１が前端位置検出パルスＰ_ｆｅを出力する。同様に、可動テーブル５２の基準点５２Ｒが位置Ｘ_ｒｅ（図４Ｂ）に達すると、テーブル後端位置検出器２２が後端位置検出パルスＰ_ｒｅを出力する。すなわち、ワーク６０の後端６０Ｒｅのｘ座標とｘ軸の原点Ｏとが一致すると、テーブル後端位置検出器２２が後端位置検出パルスＰ_ｒｅを出力する。

【0041】

反転トリガ発生器２３が、前端位置検出パルスＰ_ｆｅまたは後端位置検出パルスＰ_ｒｅを受信すると、反転開始指令Ｃ_ｉを出力する。第１タイマー２４が、同期制御を行わないときの後端位置検出パルスＰ_ｒｅの発生（時刻ｔ_２）から、次の後端位置検出パルスＰ_ｒｅの発生（時刻ｔ_３）までの後端側の反転時間Ｔ_ｒｅ（図５）を測定する。同様に、第１タイマー２４は、同期制御を行わないときの前端位置検出パルスＰ_ｒｆの発生から、次の前端位置検出パルスＰ_ｆｅの発生までの前端側の反転時間Ｔ_ｆｅ（図５）を測定する。

【0042】

第１タイマー２４は、同期制御を行わないで可動テーブル５２を駆動しているときに、常時反転時間Ｔ_ｒｅ、Ｔ_ｆｅを測定し、測定結果を蓄積する。例えば、蓄積された複数の測定値の平均値が、反転時間Ｔ_ｒｅ、Ｔ_ｆｅとして出力される。

【0043】

砥石５４（図４Ｂ）の基準となる半径ベクトルｒ_０の回転角θ（図４Ｃ）がゼロになると、砥石軸原点検出器２５が原点パルスＰ_ｏを出力する。第２タイマー２６が、原点パルスＰ_ｏの発生間隔から、砥石５４の回転周期Ｔ_ｃを算出する。第２タイマー２６は、研削装置を駆動しているときに、回転周期Ｔ_ｃを常時測定し、測定結果を蓄積する。例えば、蓄積された複数の測定値の平均値が、回転周期Ｔ_ｃとして出力される。

【0044】

位相設定器２７が、位相ずれ量Δθの目標値Δθ_ｔｇを出力する。位相調整器２８が、反転時間Ｔ_ｆｅ、Ｔ_ｒｅ、砥石５４の回転周期Ｔ_ｃ、及び位相ずれ量Δθの目標値Δθ_ｔｇに基づいて、遅延時間Ｔ_ｄを計算する。遅延時間Ｔ_ｄは、式（１）及び式（４）を用いて計算することができる。

【0045】

同期制御モードフラグ３０に、同期制御を行うか否かの情報が設定される。例えば、同期制御モードフラグ３０には、同期制御を行うことを表す「オン」と、同期制御を行わないことを表す「オフ」とを２値のいずれかが設定される。

【0046】

同期制御モードフラグ３０の設定値が「オフ」のときに反転トリガ発生器２３から反転開始指令Ｃ_ｉがモーションジェネレータ２９に入力されると、モーションジェネレータ２９は、図５において破線で示した速度変化になるように、研削方向駆動装置１２に速度指令Ｃ_ｖを与える。研削方向駆動装置１２は、与えられた速度指令Ｃ_ｖに基づいて、可動テーブル５２（図１）を移動させる。

【0047】

同期制御モードフラグ３０の設定値が「オン」のときに反転トリガ発生器２３から反転開始指令Ｃ_ｉがモーションジェネレータ２９に入力されると、モーションジェネレータ２９は、速度変化パターンを、位相調整器２８から与えられる遅延時間Ｔ_ｄだけ遅らせて、図５において実線で示した速度変化になるように、研削方向駆動装置１２に速度指令Ｃ_ｖを与える。研削方向駆動装置１２は、与えられた速度指令Ｃ_ｖに基づいて、可動テーブル５２（図１）を移動させる。

【0048】

図７は、研削制御装置２０（図１）が実行する手順を示すフローチャートである。

【0049】

まず、研削制御装置２０が、研削方向駆動装置１２、回転駆動装置１０、昇降駆動装置１３を制御して、ワーク６０への砥石５４の切込深さを所定値に設定し、砥石５４を回転させた状態で、ワーク６０に対して砥石５４を研削方向に１回移動させることにより第１研削を実行する（ステップＳ１）。

【0050】

図８は、ステップＳ１の手順を終了した後のワーク６０の被研削面に形成されている凹凸パターンを示す図である。砥石５４のブレード５６（図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ）によって削られた複数のピット６１が、ワーク６０の被研削面に形成される。複数のピット６１の間に、凸状の切り残し部６２が残留する。図８において、切り残し部６２にハッチングを付している。ピット６１を囲むように斜面６３が現れる。

【0051】

第１系列のブレード５６Ａ（図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ）によって削られた複数のピット６１Ａ（以下、第１系列のピット６１Ａという。）がｘ方向及びｙ方向に行列状に配置され、第２系列のブレード５６Ｂ（図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ）によって削られた複数のピット６１Ｂ（以下、第２系列のピット６１Ｂという。）も、ｘ方向及びｙ方向に行列状に配置される。

【0052】

第１系列のピット６１Ａのｙ方向のピッチは、ドレスピッチＰ_ｄ（図２Ｂ、図３Ａ）に等しい。第２系列のピット６１Ｂのｘ方向のピッチＰ_ｘは、砥石５４が１／４回転する間にワーク６０がｘ方向に移動する距離に等しい。第２系列のピット６１Ｂは、第１系列のピット６１Ａに対してｘ方向及びｙ方向に半ピッチ分ずれている。

【0053】

ステップＳ１（図７）の後、ワーク６０の移動方向を反転させ、位相ずれ量Δθの目標値Δθ_ｔｇ（図６）を（１／４）πに設定し、１回目の追加の研削を行う（ステップＳ２）。ステップＳ２の後、ワーク６０の移動方向を再反転させ、位相ずれ量Δθの目標値Δθ_ｔｇ（図６）を（１／２）πに設定し、２回目の追加の研削を行う（ステップＳ３）。ステップＳ３の後、ワーク６０の移動方向を再反転させ、位相ずれ量Δθの目標値Δθ_ｔｇ（図６）を（３／４）πに設定し、３回目の追加の研削を行う（ステップＳ４）。

【0054】

ワーク６０の被研削面の全域の加工が完了したら、研削加工を終了する（ステップＳ５）。未加工の領域が残っている場合は、砥石５４を未加工の領域までｙ方向に移動させ、ステップＳ１からＳ４までの手順を繰り返す（ステップＳ５、Ｓ６）。

【0055】

図９は、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４の手順において、砥石５４のブレード５６が研削する領域と、ステップＳ１で形成されたピット６１との位置関係を示す図である。ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４において第１系列のブレード５６Ａによって削られる領域６１Ａ１、６１Ａ２、６１Ａ３、及び第２系列のブレード５６Ｂによって削られる領域６１Ｂ１、６１Ｂ２、６１Ｂ３を破線で示す。第１系列のピット６１Ａ、第１系列のブレード５６Ａによって削られる領域６１Ａ１、６１Ａ２、６１Ａ３が、ｘ方向にＰ_ｘ／４のピッチで並ぶ。第２系列のピット６１Ｂ、第２系列のブレード５６Ｂによって削られる領域６１Ｂ１、６１Ｂ２、６１Ｂ３も、ｘ方向にＰ_ｘ／４のピッチで並ぶ。

【0056】

図１０は、ステップＳ４の手順を終了した後のワーク６０の被研削面に形成されている凹凸パターンを示す図である。ステップＳ１～Ｓ４で形成されるピット６１がｘ方向に連続することにより、ｘ方向に長い帯状のピット６１が形成される。帯状のピット６１の間に、切り残し部６２が残る。図１０において、切り残し部６２にハッチングを付している。ピット６１と切り残し部６２との境界に斜面６３が現れている。

【0057】

次に、本実施例の優れた効果について説明する。
本実施例では、ワーク６０の研削方向の位置と、砥石５４の回転方向との位置とを同期させることにより、１回の研削で形成されたピット６１（図９）に対して、ｘ方向の相対位置を制御して追加の研削を行うことができる。これにより、１回目の研削で残った切り残し部６２（図８）の少なくとも一部分を、追加の研削で効率よく取り除くことができる。

【0058】

次に、上記実施例の変形例による研削制御装置について説明する。
上記実施例では、４条の多条ドレッシングを行った砥石５４（図３Ａ、図３Ｂ）を用いたが、ドレッシングの条数は、４条以外でもよい。ｊ条ドレッシングの砥石５４を用いる場合は、ステップＳ２～Ｓ４（図７）において追加の研削を行う際に、位相ずれ量Δθの目標値Δθ_ｔｇを、π／ｊの整数倍にするとよい。

【0059】

また、上記実施例では、研削方向に研削を行う際に、ワーク６０を研削方向に移動させたが、砥石５４を研削方向に移動させてもよい。すなわち、ワーク６０と砥石５４との一方を他方に対して移動させればよい。

【0060】

上記実施例では、可動テーブル５２の位置と砥石５４の回転角との同期制御を行うにあたり、砥石５４の回転速度を一定にし、可動テーブル５２の反転時間に遅延時間を付加しているが、可動テーブル５２の反転時間を一定にし、砥石５４の回転速度を制御してもよい。

【0061】

次に、図１１～図１２Ｃを参照して、他の実施例による研削制御装置及び研削方法について説明する。以下、図１～図１０を参照して説明した実施例による研削制御装置及び研削方法と共通の構成については説明を省略する。

【0062】

図１１は、本実施例による研削制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。まず、図７に示した実施例と同様に、第１研削を実行する（ステップＳ１）。図７に示した実施例では、位相ずれ量Δθの目標値Δθ_ｔｇを、（１／４）π等に設定して追加の研削を行うが、本実施例では、位相ずれ量Δθの目標値Δθ_ｔｇをゼロに設定して追加の研削を行う（ステップＳ１０）。このとき、ワーク６０への砥石５４の切込量を増加させる。ステップＳ５、Ｓ６の手順は、図７に示した実施例の場合と同様である。

【0063】

図１２Ａは、本実施例による研削制御装置２０で研削されたワーク６０の被研削面の凹凸パターンを示す図である。図１２Ｂ及び図１２Ｃは、それぞれステップＳ１の後及びステップＳ１０の後の、図１２Ａの一点鎖線１２Ｂ－１２Ｂにおける断面図である。

【0064】

図１２Ａに示すように、砥石５４のブレード５６によって形成された複数のピット６１が被研削面に分布している。追加の研削（ステップＳ１０）を行うときの位相ずれ量Δθの目標値Δθ_ｔｇがゼロに設定されているため、第１研削（ステップＳ１）及び追加の研削（ステップＳ１０）で、ブレード５６によって削られる領域はほぼ一致する。図１２Ｂ及び図１２Ｃに示すように、追加の研削（ステップＳ１０）を行うと、ピット６１が深くなる。

【0065】

次に、本実施例の優れた効果について説明する。
本実施例のように、追加の研削を行うときの位相ずれ量Δθの目標値Δθ_ｔｇをゼロに設定し、砥石５４の切込量を増大させると、より深いピット６１を形成することができる。ピット６１は、例えば摺動面に設けられる油だまりとして利用することができる。このように、本実施例による研削技術は、従来のキサゲ加工の代替技術として利用することができる。

【0066】

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【符号の説明】

【0067】

１０ 回転駆動装置
１１ トラバース方向駆動装置
１２ 研削方向駆動装置
１３ 昇降駆動装置
２０ 研削制御装置
２１ テーブル前端位置検出器
２２ テーブル後端位置検出器
２３ 反転トリガ発生器
２４ 第１タイマー
２５ 砥石軸原点検出器
２６ 第２タイマー
２７ 位相設定器
２８ 位相調整器
２９ モーションジェネレータ
３０ 同期制御モードフラグ
５０ 基台
５１ テーブル案内機構
５２ 可動テーブル
５３ 砥石ヘッド
５４ 砥石
５５ ドレス溝
５６ ブレード
５６Ａ 第１系列のブレード
５６Ｂ 第２系列のブレード
５７ 斜面
５９ トラバース方向案内レール
６０ ワーク
６１ ピット
６１Ａ 第１系列のブレードで形成されたピット
６１Ａ１、６１Ａ２、６１Ａ３ 第１系列のブレードで研削される領域
６１Ｂ 第２系列のブレードで形成されたピット
６１Ｂ１、６１Ｂ２、６１Ｂ３ 第２系列のブレードで研削される領域
６２ 切残しパターン
６３ 斜面
７０ ドレッサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4-1】

【図4-2】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0011】

砥石ヘッド５３が、可動テーブル５２の上方に支持されている。砥石ヘッド５３は、昇降可能に、かつ水平面内で可動テーブル５２の移動方向と直交する方向（ｙ方向）に移動可能である。例えば、トラバース方向案内レール５９に沿ってｙ方向に移動可能にサドルが支持されており、サドルに対して砥石ヘッド５３が昇降可能に支持されている。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0018】

次に、多条ドレッシングを行う手順について説明する。条数をｊと標記する。ｊ条のドレッシングを行う場合は、ドレスリードＬｄをドレスピッチＰ_ｄのｊ倍にする。これにより、ピッチがＰ_ｄ×ｊのドレス溝が形成される。ｙ方向に並ぶドレス溝５５のピッチ（位相差）がドレスピッチＰ_ｄになるようにドレッサ７０を位置決めしてｊ回の往復ドレッシングを行う。これにより、ｊ条のドレス溝５５が形成される。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0021】

第１系列の複数のブレード５６Ａは、ｙ方向にドレスピッチＰ_ｄで配列し、ｃ方向にピッチＰｃで配列している。ピッチＰｃは、砥石５４の周長の１／ｊ倍である。第２系列の複数のブレード５６Ｂも同様に、ｙ方向にドレスピッチＰ_ｄで配列し、ｃ方向にピッチＰｃで配列している。第１系列のブレード５６Ａの配列と第２系列のブレード５６Ｂの配列とには、ｙ方向にＰ_ｄ／２の位相ずれが生じ、ｃ方向にＰｃ／２の位相ずれが生じている。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0045】

同期制御モードフラグ３０に、同期制御を行うか否かの情報が設定される。例えば、同期制御モードフラグ３０には、同期制御を行うことを表す「オン」と、同期制御を行わないことを表す「オフ」との２値のいずれかが設定される。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0049】

まず、研削制御装置２０が、研削方向駆動装置１２、回転駆動装置１０、昇降駆動装置１３を制御して、ワーク６０への砥石５４の切込深さを所定値に設定し、砥石５４を回転させた状態で、砥石５４に対してワーク６０を研削方向に１回移動させることにより第１研削を実行する（ステップＳ１）。