JP2003048146A - 曲面の加工方法および加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具の揺動に伴なって被加工物に生じ得る振
動を抑制し、被加工物に形成された曲面からなる加工面
を高精度かつ高効率に加工する。 【解決手段】 被加工物１１、１２に形成された曲面か
らなる加工面１１ａ、１２ａを加工する曲面の加工装置
であって、加工面が所定の間隔を隔てて向かい合うよう
に一対の被加工物を支持しながら各々の被加工物を回転
する回転機構ＲＭと、それぞれの加工面１１を加工する
対をなす工具としての超仕上砥石１３、１４と、対をな
す砥石を加工面の曲率半径中心もしくはその近傍を中心
として逆位相に同期させて揺動する揺動機構ＳＭと、を
有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物に形成さ
れた曲面からなる加工面を加工する曲面の加工方法およ
び加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車などの車両に用いられる変速機や
各種産業機械用の変速機として、近年では、トロイダル
型無段変速機が利用されている。このトロイダル型無段
変速機は、トラクションドライブ用転動体としての入力
ディスクおよびディスクを有している。これらのディス
クは、パワーローラを転動させる大きな円弧の曲面であ
る転動面を有している（特開平７−２８６６４９号公報
参照）。

【０００３】トロイダル型無段変速機にあっては、パワ
ーローラが各ディスクの転動面上を傾転することから、
曲面からなる転動面を精度良く超仕上加工しなければな
らないが、上記公報には、ディスクの転動面を超仕上加
工する具体的な方法や装置は提案されていない。

【０００４】そこで、ディスクの転動面を超仕上加工す
るに際し、従来から一般的に行われているベアリング・
レースなどの超仕上加工の方法および装置を適用するこ
とが考えられる。この場合には、被加工物としてのディ
スクを主軸に押圧支持しながら回転させ、さらに、超仕
上砥石を転動面に押し付けながら当該超仕上砥石を揺動
させることによって、転動面を加工することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
なベアリングの転動面加工と比較すると、ディスクの転
動面は大きな円弧の曲面であるため、超仕上加工に用い
る砥石は大きくなる。これに伴ない、砥石ホルダ自体も
大きくなり、重量も重くなる。

【０００６】このため、砥石の自生を促進させるために
砥石を高速で揺動させて加工を行うと、砥石の揺動に伴
なう旋回モーメントが作用してディスクに振動が生じて
しまい、この振動に伴なって加工精度が悪化するという
問題がある。

【０００７】したがって、所定の加工精度を確保するた
めには、単位時間当たりの砥石の揺動数つまり揺動速度
をあまり速くすることができず、その結果、ディスクを
効率良く加工することができないという問題がある。

【０００８】また、被加工物と主軸との接触面が小さい
場合や押付力が小さい場合は、被加工物と主軸との間の
摩擦力が十分得られず、被加工物の回転の安定性が悪く
なる。その一方、被加工物に十分な回転力を与えるため
に、被加工物の主軸への押付力を大きくし過ぎると、被
加工物の剛性によっては、押付力で変形することがあ
り、精度良く加工することが難しい。したがって、加工
面を高精度に加工するためには、適切な押付力を被加工
物に与えることが必要である。

【０００９】本発明は、このような背景の下になされた
ものであり、工具の揺動に伴なって被加工物に生じ得る
振動を抑制し、被加工物に形成された曲面からなる加工
面を高精度かつ高効率に加工し得る曲面の加工方法およ
び加工装置を提供することを目的とする。また、適切な
押付力を被加工物に与えて、被加工物に形成された曲面
からなる加工面を高精度かつ高効率に加工し得る曲面の
加工装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記す
る手段により達成される。

【００１１】（１）被加工物に形成された曲面からなる
加工面を加工する曲面の加工方法であって、前記加工面
が所定の間隔を隔てて向かい合うように一対の被加工物
を支持しながら各々の被加工物を回転し、対をなす工具
を逆位相に同期させて揺動することにより、それぞれの
加工面を加工するようにしてなる曲面の加工方法。

【００１２】（２）前記加工面に対する加工条件は、前
記工具を揺動させる速度が異なる加工条件を含み、前記
工具を揺動させる速度が速い方の加工条件のときに、対
をなす工具を逆位相に同期させて揺動することを特徴と
する上記（１）に記載の曲面の加工方法。

【００１３】（３）前記被加工物の前記加工面は、トロ
イダル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動
体が有する転動面であることを特徴とする上記（１）に
記載の曲面の加工方法。

【００１４】（４）被加工物に形成された曲面からなる
加工面を加工する曲面の加工装置であって、前記加工面
が所定の間隔を隔てて向かい合うように一対の被加工物
を支持しながら各々の被加工物を回転する回転機構と、
それぞれの加工面を加工する対をなす工具と、前記対を
なす工具を、前記加工面の曲率半径中心もしくはその近
傍を中心として、逆位相に同期させて揺動する揺動機構
と、を有する曲面の加工装置。

【００１５】（５）前記揺動機構は、前記対をなす工具
を一体として揺動することを特徴とする上記（４）に記
載の曲面の加工装置。

【００１６】（６）前記揺動機構は、前記対をなす工具
のそれぞれを別個独立に揺動することを特徴とする上記
（４）に記載の曲面の加工装置。

【００１７】（７）前記対をなす工具のそれぞれの揺動
位置を検出する検出手段と、検出した前記対をなす工具
のそれぞれの揺動位置に基づいて前記揺動機構を制御す
る制御手段と、をさらに有することを特徴とする上記
（６）に記載の曲面の加工装置。

【００１８】（８）前記回転機構は、前記被加工物の軸
方向両端面のうち一方の端面が当接する当接面が向かい
合うように配置される一対の主軸と、前記一対の主軸を
回転する回転駆動手段と、前記被加工物を支持する支持
部材と、前記被加工物の軸方向両端面のうち他方の端面
に当接する一対の当接部材と、前記一対の当接部材のそ
れぞれを前記主軸に向かう方向に押圧して前記被加工物
を前記主軸に押圧支持する押圧支持機構と、を有するこ
とを特徴とする上記（４）に記載の曲面の加工装置。

【００１９】（９）前記押圧支持機構は、前記一対の当
接部材のそれぞれを別個独立に押圧することを特徴とす
る上記（８）に記載の曲面の加工装置。

【００２０】（１０）前記押圧支持機構は、前記一対の
当接部材を一体として押圧することを特徴とする上記
（８）に記載の曲面の加工装置。

【００２１】（１１）前記被加工物の前記加工面は、ト
ロイダル型無段変速機における動力伝達に用いられる転
動体が有する転動面であることを特徴とする上記（４）
に記載の曲面の加工装置。

【００２２】

【発明の効果】上記のように構成した本発明は以下の効
果を奏する。

【００２３】請求項１に記載の発明によれば、対をなす
工具を逆位相に同期させて揺動することにより、工具の
揺動に伴う旋回モーメントが相殺され、被加工物の振動
を抑制することができる。これにより工具の高速揺動が
可能となり、効率よく加工面を加工でき、これを通し
て、加工時間の短縮を図ることができる。また、振動を
抑制することができる結果、振動に伴って発生し得るう
ねりなどの品質悪化を大幅に低減でき、安定した加工に
よる良好な品質を得ることができ、被加工物の形状精度
の向上およびその精度の安定を図ることができる。さら
に、一対の被加工物を同時に加工するため、生産性が向
上することは言うまでもなく、設備の省スペース化によ
るコストの低減を図ることもできる。また、一対の被加
工物の加工面を、対をなす工具を使用して同じ加工条件
（例えば、工具の種類、工具の押付け圧力、工具の揺動
数など）で一緒に加工することができ、一対の被加工物
の加工面をともに同じ品質で加工することが可能とな
る。

【００２４】請求項２に記載の発明によれば、工具を揺
動させる速度が速く振動が生じ易い加工条件のときに、
対をなす工具を逆位相に同期させて揺動することによ
り、請求項１に記載の発明の効果が顕著に得られる。

【００２５】請求項３に記載の発明によれば、トロイダ
ル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動体が
有する転動面を高精度かつ高効率に加工することが可能
となる。

【００２６】請求項４または請求項８に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明の効果と同様に、被加工物
の振動を抑制できるので、工具を高速揺動して効率よく
加工面を加工でき、被加工物の形状精度の向上およびそ
の精度の安定を図ることができる。さらに、一対の被加
工物を同時に加工するため、生産性が向上し、設備の省
スペース化によるコストの低減を図ることもできる。ま
た、一対の被加工物の加工面をともに同じ品質で加工す
ることが可能となる。

【００２７】請求項５に記載の発明によれば、対をなす
工具を一体として揺動するように揺動機構を構成したの
で、２つの工具の揺動運動をメカニカルに同期させるこ
とができ、簡素な構造で安価に揺動機構を構成すること
ができる。また、同じ揺動速度、同じ揺動力で工具を揺
動できることから、同時に加工する一対の被加工物の品
質をほぼ同等にすることが容易となる。

【００２８】請求項６に記載の発明によれば、対をなす
工具のそれぞれを別個独立に揺動するように揺動機構を
構成したので、対をなす工具の揺動に位相差をもたせる
ことが容易にできるとともに、その位相差の変化の自由
度を増すことができる。したがって、対をなす工具の同
期揺動が必要なときにのみ、対をなす工具を同期させる
ことが可能であり、同期揺動が必要でないときは、各々
の被加工物の加工状況に応じて、加工条件の変更や、意
図的に表面品位を変えることが可能となる。

【００２９】請求項７に記載の発明によれば、対をなす
工具のそれぞれの揺動位置を検出し、検出したそれぞれ
の揺動位置に基づいて揺動機構を制御しているため、一
対の被加工物を加工する工具の揺動を確実かつ適切に制
御して加工を行うことができる。これにより良好な加工
面品質を効率的に得ることができる。

【００３０】請求項９に記載の発明によれば、一対の当
接部材のそれぞれを別個独立に押圧するように押圧支持
機構を構成したので、一対の被加工物の各々に必要な押
付力を確実に得ることができ、被加工物を適切に回転さ
せることができる。これにより過剰な押圧力により被加
工物が変形するという事態が発生せず、良好な品質を有
する被加工物を得ることができる。

【００３１】請求項１０に記載の発明によれば、一対の
押し付けローラを一体として押圧するように押圧支持機
構を構成したので、簡素な構造で安価に押圧支持機構を
構成することができる。さらに、一対の被加工物の各々
に作用する押付力を均一にできるため、加工品質の安定
化にも寄与し得る。

【００３２】請求項１１に記載の発明によれば、トロイ
ダル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動体
が有する転動面を高精度かつ高効率に加工することが可
能となる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。

【００３４】（第１の実施形態）図１（Ａ）は、本発明
の第１の実施形態に係る曲面加工装置１０を示す正面
図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の矢印Ｂで示す方向に見
た図、図２（Ａ）（Ｂ）は、ディスクのセンタレス保持
構造を示す説明図、図３は、第１の実施形態における対
をなす超仕上砥石１３、１４の揺動周期を示す説明図で
ある。

【００３５】この曲面加工装置１０は、被加工物１１、
１２に形成された曲面からなる加工面１１ａ、１２ａを
加工するものであり、概説すれば、加工面１１ａ、１２
ａが所定の間隔を隔てて向かい合うように一対の被加工
物１１、１２を支持しながら各々の被加工物１１、１２
を回転する回転機構ＲＭと、それぞれの加工面１１ａ、
１２ａを加工する対をなす工具としての超仕上砥石１
３、１４と、対をなす超仕上砥石１３、１４を加工面１
１ａ、１２ａの曲率半径中心もしくはその近傍を中心と
して逆位相に同期させて揺動する揺動機構ＳＭと、を有
している。

【００３６】前記被加工物１１、１２は、トロイダル型
無段変速機における動力伝達に用いられる転動体として
のディスクである。ディスク１１、１２には、凹んだ回
転曲面からなる転動面１１ａ、１２ａが形成されてい
る。この転動面１１ａ、１２ａが超仕上加工が施される
加工面に相当する。ディスク１１、１２は、浸炭熱処理
により表面が硬化されたクロムモリブデン鋼からなる。
ディスク１１、１２の軸方向両端面のうち大径側の一方
の端面１１ｂ、１２ｂは、後述する主軸１５、１６の当
接面１５ａ、１６ａに当接する面とされ、小径側の他方
の端面１１ｃ、１２ｃは、後述する当接部材としての押
付けローラ２３、２４が当接する面とされている。ま
た、外周面１１ｄ、１２ｄは、後述する支持部材として
の外周支持ローラ１７、１８が当接する面とされてい
る。ディスク１１、１２における大径側端面１１ｂ、１
２ｂ、小径側端面１１ｃ、１２ｃおよび外周面１１ｄ、
１２ｄは、転動面１１ａ、１２ａの超仕上加工の前に予
め仕上加工が施されている。

【００３７】前記回転機構ＲＭは、ディスク１１、１２
の大径側端面１１ｂ、１２ｂが当接する当接面１５ａ、
１６ａが向かい合うように配置される一対の主軸１５、
１６と、一対の主軸１５、１６を回転する回転駆動手段
としての図示しないモータと、ディスク１１、１２を支
持する支持部材としての外周支持ローラ１７、１８と、
ディスク１１、１２の小径側端面１１ｃ、１２ｃに当接
する当接部材としての一対の押付けローラ２３、２４
と、一対の押付けローラ２３、２４のそれぞれを主軸１
５、１６に向かう方向に押圧してディスク１１、１２を
主軸１５、１６に押圧支持する押圧支持機構ＰＭと、を
有している。

【００３８】各ディスク１１、１２および各ディスク１
１、１２に動力を伝達する一対の主軸１５、１６は、軸
線Ｃ１上に配置されている。

【００３９】ディスク１１、１２は、外周支持ローラ１
７、１８によるセンタレス保持方式によって保持され、
加工位置に配置されている。すなわち、ディスク１２側
が示される図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、加工される
ディスク１２は、当該ディスク１２の外周部を支持する
よう配置された外周支持ローラ１８により、ディスク１
２の回転中心Ｏｗが主軸１６の回転中心Ｏｓｐに対して
水平方向に距離Ｌだけわずかにずれるように位置決めさ
れている。外周支持ローラ１８は、ディスク１２の外周
部の図中下方位置に、ディスク１２の中心線Ｃ２に対し
てその周方向に角度βをなす互いに対称な位置に、例え
ば２個配置されている。外周支持ローラ１８は、例え
ば、ラジアルベアリングなどの回転体や、耐摩耗性に優
れるセラミックや超鋼などの材料および硬質メッキから
なるチップ形状のものから構成されている。

【００４０】主軸１６が図において時計回り方向に回転
すると、ディスク１２の回転中心Ｏｗには図中下向きの
力Ｆが働き、ディスク１２が外周支持ローラ１８に押し
付けられる。この結果、外周支持ローラ１８で位置決め
されたディスク１２は、その回転中心Ｏｗ周りに安定し
て回転する。

【００４１】なお、図示は省略するが、ディスク１１お
よび外周支持ローラ１７についても同様である。

【００４２】超仕上砥石１３、１４は、外周支持ローラ
１７、１８がディスク１１、１２の回転中心Ｏｗに対し
てなす挟角と対角の範囲内に配置されている。このた
め、超仕上砥石１３、１４から転動面１１ａ、１２ａに
加わる力を分散して２個ずつ設けられた外周支持ローラ
１７、１８で確実に受けることができる。このことか
ら、ディスク１１、１２の変形を効果的に防止できると
ともに、加工中におけるディスク１１、１２を回転中心
Ｏｗ周りに安定して回転させて、高精度に転動面１１
ａ、１２ａの仕上加工を行うことができる。

【００４３】押付けローラ２３、２４は、揺動する超仕
上砥石１３、１４との干渉を防ぐために、ディスク１
１、１２の中心線Ｃ２からオフセットした位置で小径側
端面１１ｃ、１２ｃに当接し、かつ、中心線Ｃ２に対し
て対称に２個配置されている。また、各押付けローラ２
３、２４は、軸線Ｃ１と直交する図示しない軸線周りに
回転自在に配置されている。押付けローラ２３、２４
は、ラジアルベアリングをロッド状に形成したものであ
る。

【００４４】図１（Ａ）を参照して、第１の実施形態に
おける押圧支持機構ＰＭは、一対の押付けローラ２３、
２４のそれぞれを別個独立に押圧する押圧手段２１、２
２を有している。押圧手段２１、２２は、一端に押付け
ローラ２３、２４が回転自在に保持された揺動自在なレ
バー２５、２６と、レバー２５、２６を揺動するととも
にディスク１１、１２を主軸１５、１６に押圧する押圧
力を押付けローラ２３、２４に付勢するシリンダ２７、
２８と、を有する。シリンダ２７、２８の作動ロッド２
９、３０は、レバー２５、２６の他端に接続されてい
る。シリンダ２７、２８は、圧力供給口３１、３２から
油圧または空圧などが供給されて、作動ロッド２９、３
０を進退駆動する。図示例では、作動ロッド２９、３０
を前進移動すると、レバー２５、２６がディスク１１、
１２に向けて押し倒され、押付けローラ２３、２４の外
周面がディスク１１、１２の小径側端面１１ｃ、１２ｃ
に押し付けられ、ディスク１１、１２が主軸１５、１６
に押し付けられる。

【００４５】なお、主軸１５、１６もしくは押付けロー
ラ２３、２４、押圧支持機構ＰＭのいずれかに押付力を
検出する検出器を設けて、各々のディスク１１、１２へ
の押付力を制御することが望ましい。但し、油圧や空圧
を利用して押し付ける場合にあっては、押し付けを行う
シリンダ２７、２８への供給圧力を調整すれば、押付力
を簡易的に管理することができる。さらにまた、各ディ
スク１１、１２の回転数を検出し、押付力の不足に起因
して適切な回転数が得られていないときには、各々の加
工状態に応じて押付力を制御するようにしてもよい。

【００４６】前記揺動機構ＳＭは、図示しないモータな
どで回転する回転盤３５と、ガイド３６により図中上下
方向に移動自在に支持された往復台３７と、超仕上砥石
１３、１４を保持する砥石ヘッド３８、３９と、を備え
ている。超仕上砥石１３、１４は、砥石ヘッド３８、３
９の一端部に取り付けられ、転動面１１ａ、１２ａに押
付可能に保持されている。超仕上砥石１３、１４は、図
示しないシリンダにより、空圧もしくは油圧による任意
の圧力の下で、転動面１１ａ、１２ａに対して押し付け
られる機構となっている。砥石ヘッド３８、３９は、転
動面１１ａ、１２ａの曲率半径中心もしくはその近傍を
揺動中心Ｃ５、Ｃ６として、揺動可能に取り付けられて
いる。

【００４７】砥石ヘッド３８、３９の他端部は、リンク
Ｌ１、Ｌ２の一端の支持部Ｐ１、Ｐ２に回転自在に取り
付けられている。リンクＬ１、Ｌ２の他端は、往復台３
７の支持部３７ａに回転自在に取り付けられている。往
復台３７の支持部３７ａにはさらに、リンクＬ３の一端
が回転自在に取り付けられている。リンクＬ３の他端
は、回転盤３５の回転中心と異なるオフセットした位置
において、支持部３５ａに回転自在に取付けられてい
る。往復台３７は、砥石ヘッド３８、３９の揺動中心Ｃ
５、Ｃ６を結ぶ線に対して直交する方向に沿って、スラ
イド可能に配置されている。

【００４８】これにより、往復台３７は、回転盤３５が
回転するのに伴なって、図中上下方向にスライド移動す
る。リンクＬ１、Ｌ２は、往復台３７の往復運動に伴な
って、超仕上砥石１３と超仕上砥石１４とが、常に、逆
位相に同期して揺動運動を行うように配置されている。
このように第１の実施形態の揺動機構ＳＭは、対をなす
超仕上砥石１３、１４を一体として揺動するように構成
されている。

【００４９】超仕上砥石１３、１４は、図３に示す揺動
波形ｅ１、ｅ２のように揺動する。ここでの揺動波形ｅ
１、ｅ２は、超仕上砥石１３、１４の揺動の位置が時間
とともに変化する状態を示すものであり、図中上側の波
形ｅ１は超仕上砥石１３の揺動波形を、図中下側の波形
ｅ２は超仕上砥石１４の揺動波形をそれぞれ示してい
る。超仕上砥石１３と超仕上砥石１４とは、図中実線お
よび仮想線に示す揺動限位置の間で、逆位相に同期して
揺動する。ここに、「揺動が逆位相に同期して」とは、
一方の砥石１３が転動面１１ａの大径側から小径側に向
けて揺動しているときに、他方の砥石１４が転動面１２
ａの小径側から大径側に向けて揺動していることを意味
する。

【００５０】次に、第１の実施形態の作用を説明する。

【００５１】まず、転動面１１ａ、１２ａが形成された
ディスク１１、１２の外面のうち、主軸１５、１６と接
する大径側端面１１ｂ、１２ｂを、研削加工もしくは切
削加工により仕上加工する。同様に、押付けローラ２
３、２４が接する小径側端面１１ｃ、１２ｃおよび外周
支持ローラ１７、１８が接する外周面１１ｄ、１２ｄも
仕上加工する。

【００５２】一方のディスク１１を外周支持ローラ１７
上に支持した後、シリンダ２７を作動させてレバー２５
を揺動し、押付けローラ２３を小径側端面１１ｃに当接
させ、当該ディスク１１を主軸１５に向かう方向に押圧
する。押付けローラ２３から付勢された押圧力により、
大径側端面１１ｂが主軸１５の当接面１５ａに押し付け
られ、ディスク１１が主軸１５に押圧支持される。前記
ディスク１１に対向する他方のディスク１２についても
同様に、外周支持ローラ１８上に支持した後、シリンダ
２８を作動させてレバー２６を揺動し、押付けローラ２
４を小径側端面１２ｃに当接させて押圧し、大径側端面
１２ｂを主軸１６の当接面１６ａに押し付けて、ディス
ク１２を主軸１６に押圧支持する。これにより、各ディ
スク１１、１２は、外周支持ローラ１７、１８によるセ
ンタレス保持方式によって保持され、加工位置に配置さ
れる。

【００５３】この後、図示しないモータなどにより主軸
１５、１６を回転駆動する。加工位置に配置されたディ
スク１１、１２は、押付けローラ２３、２４により主軸
１５、１６に押し付けられている。このため、ディスク
１１、１２は、当該ディスク１１、１２と主軸１５、１
６との間の摩擦によって主軸１５、１６の回転動が伝達
されて回転する。

【００５４】このようにディスク１１、１２を回転させ
ながら、揺動機構ＳＭの回転盤３５を回転する。回転盤
３５の回転は、リンクＬ３を介して往復台３７に伝達さ
れ、往復台３７の往復運動に変換される。往復台３７の
往復運動は、リンクＬ１およびリンクＬ２を介して砥石
ヘッド３８、３９の各々に伝達され、転動面１１ａ、１
２ａの曲率半径中心もしくはその近傍を揺動中心Ｃ５、
Ｃ６とする超仕上砥石１３、１４の揺動運動に変換され
る。また、超仕上砥石１３、１４は転動面１１ａ、１２
ａのそれぞれに所定の圧力で押し付けられている。

【００５５】このときの超仕上砥石１３、１４は、図３
に示す揺動波形ｅ１、ｅ２のように、半波長の位相差を
もってつまり逆位相に同期しながら揺動している。超仕
上砥石１３、１４の揺動運動により、転動面１１ａ、１
２ａのそれぞれが超仕上加工される。

【００５６】かかる超仕上加工における加工条件の一例
として、下記の表１に示すように、砥石、砥石押付け圧
力、揺動数、主軸回転数を設定している。

【００５７】

【表１】

【００５８】上述したように、第１の実施形態では、対
をなす超仕上砥石１３、１４を、所定の間隔を隔てて向
かい合った転動面１１ａ、１２ａに逆位相に同期させて
揺動させて、転動面１１ａ、１２ａを超仕上加工してい
る。超仕上砥石１３、１４を逆位相に同期させて揺動す
ることにより、砥石１３、１４の揺動に伴う旋回モーメ
ントが相殺され、ディスク１１、１２の振動を抑制する
ことができる。これにより砥石１３、１４の高速揺動が
可能となり、効率よく転動面１１ａ、１２ａを加工で
き、これを通して、加工時間の短縮を図ることができ
る。また、振動を抑制することができる結果、振動に伴
って発生し得るうねりなどの品質悪化を大幅に低減で
き、安定した加工による良好な品質を得ることができ、
ディスク１１、１２の形状精度の向上およびその精度の
安定を図ることができる。さらに、２個のディスク１
１、１２を同時に加工するため、生産性が向上すること
は言うまでもなく、設備の省スペース化によるコストの
低減を図ることもできる。

【００５９】また、２つのディスク１１、１２の転動面
１１ａ、１２ａを、対をなす超仕上砥石１３、１４を使
用して、同じ加工条件（この実施形態では、砥石の種
類、砥石の押付け圧力、砥石の揺動数、主軸の回転数）
で一緒に超仕上加工している。それゆえ、２つのディス
ク１１、１２の転動面１１ａ、１２ａをともに同じ品質
で加工できる。

【００６０】さらに、外周支持ローラ１７、１８はディ
スク１１、１２の中心線Ｃ２に対して対向する位置に配
置されているので、砥石１３、１４のそれぞれから転動
面１１ａ、１２ａに加わる力を分散して外周支持ローラ
１７、１８で確実に受けることができる。したがって、
ディスク１１、１２の変形を効果的に防止できるととも
に、加工中のディスク１１、１２を回転中心Ｏｗ周りに
安定して回転させ、高精度に転動面１１ａ、１２ａの仕
上加工を行うことができる。

【００６１】もって、第１の実施形態によれば、トロイ
ダル型無段変速機における動力伝達に用いられる良好な
品質を有する転動体としてのディスク１１、１２を、安
価に提供することができる。

【００６２】さらに、第１の実施形態における揺動機構
ＳＭは、対をなす超仕上砥石１３、１４を一体として揺
動するように構成したので、２つの超仕上砥石１３、１
４の揺動運動をメカニカルに同期させることができ、簡
素な構造で安価に揺動機構ＳＭを構成することができ
る。また、同じ揺動速度、同じ揺動力で砥石１３、１４
を確実に揺動できることから、同時に加工する２つのデ
ィスク１１、１２の品質をほぼ同等にすることが容易と
なる。

【００６３】さらに、第１の実施形態における押圧支持
機構ＰＭは、一対の押付けローラ２３、２４のそれぞれ
を別個独立に押圧するように構成したので、各々のディ
スク１１、１２に必要な押付力を確実に得ることがで
き、ディスク１１、１２を適切に回転させることができ
る。これにより過剰な押圧力によりディスク１１、１２
が変形するという事態が発生せず、良好な品質を有する
ディスク１１、１２を得ることができる。

【００６４】（第２の実施形態）図４（Ａ）は、第２の
実施形態に係る曲面加工装置１０ａを示す正面図、図４
（Ｂ）は、図４（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図、図
５は、第２の実施形態の曲面加工装置１０ａの制御系を
示す概略ブロック図、図６は、第２の実施形態における
対をなす超仕上砥石４３、４４の揺動周期を示す説明図
である。なお、図１〜図３に示した部材と共通する部材
には同一の符号を付し、その説明を一部省略する。

【００６５】第２の実施形態は、一対の当接部材として
の押付けローラ４１、４２を一体として押圧するように
押圧支持機構ＰＭを構成した点で、一対の押付けローラ
２３、２４のそれぞれを別個独立に押圧するように押圧
支持機構ＰＭを構成した第１の実施形態と相違する。さ
らに、対をなす超仕上砥石４３、４４のそれぞれを別個
独立に揺動するように揺動機構ＳＭを構成した点で、対
をなす超仕上砥石１３、１４を一体として揺動するよう
に揺動機構ＳＭを構成した第１の実施形態と相違する。

【００６６】第２の実施形態における押圧支持機構ＰＭ
は、押付けローラ４１、４２を一体として押圧する押圧
手段４５を有している。押圧手段４５は、ディスク１
１、１２を主軸１５、１６に押圧する押圧力を押付けロ
ーラ４１、４２に付勢するシリンダ４６から構成され、
このシリンダ４６は、対向するディスク１１、１２の軸
線Ｃ１上の中央部付近に配置されている。シリンダ４６
は、それぞれの主軸１５、１６に対して進退移動自在な
作動ロッド４７、４８が設けられ、一方の作動ロッド４
７の先端に押付けローラ４１が回転自在に保持され、他
方の作動ロッド４８の先端に押付けローラ４２が回転自
在に保持されている。シリンダ４６は、圧力供給口４９
から油圧または空圧などが供給されて、作動ロッド４
７、４８を進退駆動する。

【００６７】ディスク１１、１２を外周支持ローラ１
７、１８上に支持した後、シリンダ４６を作動させて作
動ロッド４７、４８を主軸１５、１６に向けて前進移動
すると、押付けローラ４１、４２が小径側端面１１ｃ、
１２ｃに当接し、当該ディスク１１、１２を主軸１５、
１６に向かう方向に押圧する。押付けローラ４１、４２
から付勢された押圧力により、大径側端面１１ｂ、１２
ｂが主軸１５、１６の当接面１５ａ、１６ａに押し付け
られ、ディスク１１、１２が主軸１５、１６に押圧支持
される。

【００６８】第１の実施形態では、一つの回転盤３５を
回転駆動することによりリンクＬ１とリンクＬ２とを一
緒に動かしていたが、第２の実施形態における揺動機構
ＳＭは、砥石４３、４４を揺動させる駆動源が個々の砥
石４３、４４ごとに設けられ、図４に示すように、二つ
の回転盤５０、５１を備えている。そして、第１の実施
形態において往復台３７の支持部３７ａに取り付けてい
たリンクＬ１、Ｌ２の他端を、リンクＬ１では回転盤５
０の支持部５０ａに、リンクＬ２では回転盤５１の支持
部５１ａにそれぞれ回転自在に取り付けてある。各支持
部５０ａ、５１ａは、回転盤５０、５１の回転中心と異
なる位置に配置されている。これにより、回転盤５０、
５１をそれぞれ図示しないモータで回転駆動させること
で、リンクＬ１とリンクＬ２とを別々に動かすことがで
きる。一方の回転盤５０の回転運動は、揺動中心Ｃ５を
中心とした往復揺動運動に変換され、砥石ヘッド３８お
よび超仕上砥石４３が揺動する。同様に、他方の回転盤
５１の回転運動は、揺動中心Ｃ６を中心とした往復揺動
運動に変換され、砥石ヘッド３９および超仕上砥石４４
が揺動する。

【００６９】図５に示すように、第２の実施形態の曲面
加工装置１０ａはさらに、対をなす超仕上砥石４３、４
４のそれぞれの揺動位置を検出する検出手段６０、６１
と、検出した対をなす超仕上砥石４３、４４のそれぞれ
の揺動位置に基づいて揺動機構ＳＭを制御する制御手段
としてのコントローラ６２と、を有している。

【００７０】前記検出手段６０、６１は、図示例では、
回転盤５０、５１の回転位置に基づいて、超仕上砥石４
３、４４の揺動位置を検出している。モータ６３により
回転駆動される回転盤５０には検出手段としての回転位
置検出器６０が配置され、同様に、モータ６４により回
転駆動される回転盤５１には回転位置検出器６１が配置
されている。回転位置検出器６０、６１としては、例え
ば、エンコーダが用いられる。

【００７１】コントローラ６２は、予め設定された加工
条件、例えば、表１に示した第１の実施形態と同様の加
工条件となるように、モータ６３、６４の回転を制御す
る制御信号を各モータ６３、６４に出力する。この制御
信号に基づいてモータ６３、６４が作動して回転盤５
０、５１が回転する。回転盤５０、５１の回転は、回転
位置検出器６０、６１により検出され、検出信号がコン
トローラ６２に入力される。コントローラ６２は、この
検出信号に基づいて各回転盤５０、５１の回転位置を認
識し、各回転盤５０、５１の回転位置に基づいて超仕上
砥石４３、４４の揺動位置を検出する。

【００７２】表１に示したように、転動面１１ａ、１２
ａの超仕上加工は、粗加工と仕上加工の２段階を経てな
されている。粗加工時には、超仕上砥石４３、４４の揺
動速度が速い、つまり、揺動数が大きく設定されてい
る。一方、仕上加工時には、超仕上砥石４３、４４の揺
動速度が遅い、つまり、揺動数が小さく設定されてい
る。また、主軸回転数は、粗加工時には比較的低速に、
仕上加工時には比較的高速に設定されている。

【００７３】超仕上砥石４３、４４は、図６に示す揺動
波形ｅ１、ｅ２のように揺動する。ここでの揺動波形ｅ
１、ｅ２は、図３に示される揺動波形と同様に超仕上砥
石４３、４４の揺動の位置が時間とともに変化する状態
を示すものであり、図中上側の波形ｅ１は超仕上砥石４
３の揺動波形を、図中下側の波形ｅ２は超仕上砥石４４
の揺動波形をそれぞれ示している。また、粗加工時およ
び仕上加工時におけるそれぞれの揺動波形を示してあ
る。

【００７４】上述したように転動面１１ａ、１２ａの超
仕上加工は粗加工と仕上加工の２段階を経てなされる
が、超仕上加工の最初から最後まで、対をなす超仕上砥
石４３、４４を逆位相に同期して揺動させることは必ず
しも必要でない。

【００７５】そこで，第２の実施形態では、図示するよ
うに、ディスク１１、１２が安定しにくい比較的低速で
回転されるとともに超仕上砥石４３、４４の揺動数が大
きい粗加工時には、第１の実施形態と同様に、超仕上砥
石４３と超仕上砥石４４とを、図中実線および仮想線に
示す揺動限位置の間で、半波長の位相差をもって同期し
ながら揺動させている。一方、ディスク１１、１２が安
定し易い比較的高速で回転されるとともに超仕上砥石４
３、４４の揺動数が小さい仕上加工時には、相互の同期
をとることなく、各々の超仕上砥石４３、４４に必要な
揺動を行っている。

【００７６】コントローラ６２は、回転位置検出器６
０、６１の検出信号を予め設定された加工条件、例えば
各々の砥石４３、４４の揺動を同期させるのか、また設
定値に対して差異があるかなどを照らし合わせて、設定
した加工条件となるように各モータ６３、６４を制御す
る。このようなクローズドループ制御により、予め設定
された必要な加工条件範囲において、各々の砥石４３、
４４の揺動を同期させたり、同期が不必要なときには意
図的に同期制御させなかったりさせている。

【００７７】なお、曲面加工装置１０ａの一部に振動レ
ベル検出器、例えば加速度センサなどを必要に応じて取
り付け、砥石４３、４４の揺動に伴う振動レベルが一定
以上になった場合には、コントローラ６２に信号を送っ
て同期制御させることもできる。

【００７８】上述したように、第２の実施形態における
揺動機構ＳＭは、対をなす超仕上砥石４３、４４のそれ
ぞれを別個独立に揺動するように構成したので、超仕上
砥石４３と超仕上砥石４４との揺動に位相差をもたせる
ことが容易にできるとともに、その位相差の変化の自由
度を増すことができる。したがって、対をなす超仕上砥
石４３、４４の同期揺動が必要なときにのみ、対をなす
超仕上砥石４３、４４を同期させることが可能であり、
同期揺動が必要でないときは、各々のディスク１１、１
２の加工状況に応じて、加工条件の変更や、意図的に表
面品位を変えることが可能となる。

【００７９】このような揺動制御に際して、対をなす超
仕上砥石４３、４４のそれぞれの揺動位置を検出し、検
出したそれぞれの揺動位置に基づいてコントローラ６２
が揺動機構ＳＭを制御しているため、各々のディスク１
１、１２を加工する砥石４３、４４の揺動を確実かつ適
切に制御して超仕上加工を行うことができる。これによ
り良好な転動面品質を効率的に得ることができる。

【００８０】また、第２の実施形態における押圧支持機
構ＰＭは、一対の押付けローラ４１、４２を一体として
押圧するように構成したので、簡素な構造で安価に押圧
支持機構ＰＭを構成することができる。さらに、各ディ
スク１１、１２に作用する押付力を均一にできるため、
加工品質の安定化にも寄与し得る。

【００８１】（他の変形例）本発明は上述した実施形態
に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、ディスク１１、１２を支持する支持部材とし
て、外周部分に設けられた外周支持ローラ１７、１８を
用いているが、これに限られず、ローラ以外の例えば固
定シューなどであってもよい。また、ディスクを支持す
る位置も、ディスクの外周部分に限られず、穴のあいた
ディスクである場合には、そのディスクの穴の内周部分
などであってもよい。また、外周支持ローラ１７、１８
も２個に限られず、３個以上設けてもよい。

【００８２】また、対をなす工具として、一対の超仕上
砥石１３と１４、４３と４４を用いているが、これに限
られず、２以上の複数対をなす砥石で構成することもで
きる。この場合には、超仕上砥石は、転動面１１ａ、１
２ａに同数ずつ配置される。

【００８３】また、対をなす工具として超仕上砥石を用
いて研削加工による超仕上加工を行っているが、超仕上
砥石に変えて、ラップ材を使用してラッピングをするこ
ともでき、研磨工具を用いて研磨加工をすることもでき
る。

【００８４】また、油圧や空圧によるシリンダ２７、２
８、４６を利用してディスク１１、１２を主軸１５、１
６に押し付ける力を得るようにしたが、ギア、カムおよ
びモータなどを利用してディスク１１、１２を主軸１
５、１６に押し付けるようにしてもよい。

【００８５】また、主軸１５、１６に、マグネットチャ
ックや、負圧を利用した吸引チャックなどからなる引き
込み手段を、ディスク１１、１２と接触する部位に設け
てよい。引き込み手段を併用することにより、主軸１
５、１６の回転をディスク１１、１２により確実に伝達
することができる。このため、ディスク１１、１２と主
軸１５、１６との接触面積が小さい場合であっても、デ
ィスク１１、１２が主軸１５、１６から十分な回転力を
得て回転中心回りに安定して回転し、その結果、転動面
１１ａ、１２ａを精度良く加工することができる。加え
て、主軸１５、１６とディスク１１、１２との接触力が
十分に得られるため、ディスク１１、１２が変形し易い
材質や形状のものである場合であってもディスク１１、
１２に回転力を与える際に加える外力を小さくでき、転
動体の変形を効果的に防止して形状精度を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係
る曲面加工装置を示す正面図、図１（Ｂ）は、図１
（Ａ）の矢印Ｂで示す方向に見た図である。

【図２】 図２（Ａ）（Ｂ）は、ディスクのセンタレス
保持構造を示す説明図である。

【図３】 第１の実施形態における対をなす超仕上砥石
の揺動周期を示す説明図である。

【図４】 図４（Ａ）は、第２の実施形態に係る曲面加
工装置を示す正面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の４Ｂ
−４Ｂ線に沿う断面図である。

【図５】 第２の実施形態の曲面加工装置の制御系を示
す概略ブロック図である。

【図６】 第２の実施形態における対をなす超仕上砥石
の揺動周期を示す説明図である。

【符号の説明】

１１、１２…ディスク（一対の被加工物、転動体） １１ａ、１２ａ…転動面（加工面） １３と１４、４３と４４…超仕上砥石（対をなす工具） １５、１６…一対の主軸 １５ａ、１６ａ…当接面 １７、１８…外周支持ローラ（支持部材） ２３と２４、４１と４２…押付けローラ（一対の当接部
材） ６０、６１…回転位置検出器（検出手段） ６２…コントローラ（制御手段） ＲＭ…回転機構 ＳＭ…揺動機構 ＰＭ…押圧支持機構

フロントページの続き (72)発明者 太田 稔 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 AA04 AA11 AA12 AA14 AA16 AA18 AB01 BA02 BA04 BA07 BA09 BC02 CA02 CB01 CB03 CB06

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物に形成された曲面からなる加工
   面を加工する曲面の加工方法であって、 前記加工面が所定の間隔を隔てて向かい合うように一対
   の被加工物を支持しながら各々の被加工物を回転し、 対をなす工具を逆位相に同期させて揺動することによ
   り、それぞれの加工面を加工するようにしてなる曲面の
   加工方法。
2. 【請求項２】 前記加工面に対する加工条件は、前記工
   具を揺動させる速度が異なる加工条件を含み、 前記工具を揺動させる速度が速い方の加工条件のとき
   に、対をなす工具を逆位相に同期させて揺動することを
   特徴とする請求項１に記載の曲面の加工方法。
3. 【請求項３】 前記被加工物の前記加工面は、トロイダ
   ル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動体が
   有する転動面であることを特徴とする請求項１に記載の
   曲面の加工方法。
4. 【請求項４】 被加工物に形成された曲面からなる加工
   面を加工する曲面の加工装置であって、 前記加工面が所定の間隔を隔てて向かい合うように一対
   の被加工物を支持しながら各々の被加工物を回転する回
   転機構と、 それぞれの加工面を加工する対をなす工具と、 前記対をなす工具を、前記加工面の曲率半径中心もしく
   はその近傍を中心として、逆位相に同期させて揺動する
   揺動機構と、を有する曲面の加工装置。
5. 【請求項５】 前記揺動機構は、前記対をなす工具を一
   体として揺動することを特徴とする請求項４に記載の曲
   面の加工装置。
6. 【請求項６】 前記揺動機構は、前記対をなす工具のそ
   れぞれを別個独立に揺動することを特徴とする請求項４
   に記載の曲面の加工装置。
7. 【請求項７】 前記対をなす工具のそれぞれの揺動位置
   を検出する検出手段と、 検出した前記対をなす工具のそれぞれの揺動位置に基づ
   いて前記揺動機構を制御する制御手段と、をさらに有す
   ることを特徴とする請求項６に記載の曲面の加工装置。
8. 【請求項８】 前記回転機構は、 前記被加工物の軸方向両端面のうち一方の端面が当接す
   る当接面が向かい合うように配置される一対の主軸と、 前記一対の主軸を回転する回転駆動手段と、 前記被加工物を支持する支持部材と、 前記被加工物の軸方向両端面のうち他方の端面に当接す
   る一対の当接部材と、 前記一対の当接部材のそれぞれを前記主軸に向かう方向
   に押圧して前記被加工物を前記主軸に押圧支持する押圧
   支持機構と、を有することを特徴とする請求項４に記載
   の曲面の加工装置。
9. 【請求項９】 前記押圧支持機構は、前記一対の当接部
   材のそれぞれを別個独立に押圧することを特徴とする請
   求項８に記載の曲面の加工装置。
10. 【請求項１０】 前記押圧支持機構は、前記一対の当接
    部材を一体として押圧することを特徴とする請求項８に
    記載の曲面の加工装置。
11. 【請求項１１】 前記被加工物の前記加工面は、トロイ
    ダル型無段変速機における動力伝達に用いられる転動体
    が有する転動面であることを特徴とする請求項４に記載
    の曲面の加工装置。