JP2008036760A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】砥石の調整に伴う装置の停止時間を大幅に短縮化することが可能な研磨装置を提供する。
【解決手段】被研磨体２を所定の回転軸を中心に回転させた状態で所定位置に保持する回転保持機構と、被研磨体の処理対象面２ａを研磨加工するための砥石４を所定の押付力で当該処理対象面に対して圧接する押圧機構Ｓ１と、処理対象面に対して圧接された砥石を前記回転軸方向に沿って往復移動させ、当該処理対象面を研磨加工する研磨機構Ｓ２と、砥石が予め設定された限界量Ｇｌまで摩耗した場合、前記回転保持機構、押圧機構及び研磨機構を強制停止させる停止機構Ｓ３とを備えた研磨装置Ａであって、砥石の摩耗状態を監視し、前記停止機構を作動させる前に、前記限界量よりも少ない量に予め設定された警戒量Ｇｗまで砥石が摩耗した時点で、当該摩耗状態を通知する所定の警告情報を外部装置へ発するセンサ機構Ｓ４が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被研磨体(例えば、各種軸受の軌道輪(内輪及び外輪)など)の処理対象面(例えば、内外周面など)を研磨加工するための研磨装置に関し、特に、当該研磨装置の砥石摩耗状態を監視するためのセンサ機能を有する研磨装置に関する。

例えば、玉軸受(図８(ａ))、円すいころ軸受(図９(ａ))及び円筒ころ軸受(図１０(ａ))などの各種の軸受は、当該軸受が回転自在に支持する回転軸を長期に亘って安定して、精度よく回転させ続けるため、当該軸受の軌道輪(例えば、内輪及び外輪)の両側面が高い平面精度を有するとともに、内外周面が高い真円精度を有していることが好ましい。このため、従来から、かかる軸受の軌道輪の表面(両側面及び内外周面)を高精度に加工するための各種の方策が知られている。例えば、特許文献１には、軸受の軌道輪(軸受リング)の両側面を研削により高精度に平面加工する方法が、一例として開示されている。また、特許文献２には、軸受の軌道輪(軸受リング)の外周面を研削により高精度に真円加工する方法が、一例として開示されている。

また、上述した各種軸受の製造においては、軌道輪である内輪(図８(ｂ)、図９(ｂ)及び図１０(ｂ))、及び外輪(図８(ｃ)、図９(ｃ)及び図１０(ｃ))の表面(両側面及び内外周面)を研削により高精度に加工した後、内輪(各図(ｂ))の外周面、並びに外輪(各図(ｃ))の内周面に対し、研磨加工を施すことで、転動体(玉やころ)が転動する軌道面が形成されている。これにより、軌道面は高精度に滑面化され、転動体(玉やころ)が軌道面間に構成される軌道を長期に亘って滑らかに転動することができる。

図７には、内輪(図８(ｂ)、図９(ｂ)及び図１０(ｂ))の外周面、並びに外輪(図８(ｃ)、図９(ｃ)及び図１０(ｃ))の内周面に対し、研磨加工を施すための研磨装置Ｂの一例が示されている。なお、図７に示す構成においては、被研磨体として、円筒ころ軸受(図１０(ａ))の内輪２が適用され、その外周面２ａに対して研磨加工を施す場合を、一例として想定している。

かかる研磨装置Ｂには、被研磨体(円筒ころ軸受の内輪２)の処理対象面(外周面２ａ(軌道面２ｒ))に対して研磨加工を施す３つの機構、回転保持機構(図示しない)、押圧機構Ｓ１及び研磨機構Ｓ２と、非常時に装置自体を制御する停止機構Ｓ３がそれぞれ備えられている。

研磨加工時には、回転保持機構(図示しない)によって、内輪２を所定の回転軸(図示しない)を中心に回転させた状態で所定位置に保持し、押圧機構Ｓ１によって、内輪２の外周面２ａを研磨加工するための砥石４を所定の押付力で当該外周面２ａに対して圧接している。そして、研磨機構Ｓ２によって、外周面２ａに対して圧接された砥石４を前記回転軸(図示しない)方向に沿って往復移動(図７の左右方向へ連続移動)させることで、当該外周面２ａに対して研磨加工を施している。図７に示す構成において、内輪２の外周面２ａには、その両端部(同図の左端部及び右端部)に鍔部２ｂが設けられており、砥石４を２つの鍔部２ｂの間で往復移動(図７の左右方向へ連続移動)させることで、外周面２ａに対して、当該２つの鍔部２ｂに挟まれた軌道面２ｒを形成することができる。

ところで、大量の内輪２に対し、各外周面２ａの研磨加工を連続して施す場合、研磨装置Ｂの砥石４は、外周面２ａへ圧接され続けるとともに、圧接された状態で往復移動され続けるため、摩擦により徐々に摩耗していく。そして、砥石４が摩耗され続け、その摩耗量が所定量(以下、この時点までの摩耗量を限界量Ｇｌという)に達した場合、当該砥石４による研磨加工の精度は、著しく低下してしまう。このため、研磨装置Ｂには、上述した停止機構Ｓ３備えられており、当該停止機構Ｓ３によって、砥石４が予め設定された限界量Ｇｌまで摩耗した場合、回転保持機構(図示しない)、押圧機構Ｓ１及び研磨機構Ｓ２を強制停止させ、例えば、摩耗した砥石４によって内輪２の外周面２ａが異常研磨されてしまうことを未然に防止している。

ここで、研磨装置Ｂにおいて、砥石４が限界量Ｇｌまで摩耗した場合における、当該研磨装置Ｂの動作、並びにその後の対処方法について、以下、説明する。
上述したように、砥石４が限界量Ｇｌまで摩耗した場合、停止機構Ｓ３は、回転保持機構(図示しない)、押圧機構Ｓ１及び研磨機構Ｓ２を強制停止させる。図７に示す構成において、停止機構Ｓ３には、回転保持機構(図示しない)、押圧機構Ｓ１及び研磨機構Ｓ２を強制停止させるための信号スイッチ(コンタクトスイッチ)３０と、当該コンタクトスイッチからの停止信号を処理する停止制御部(図示しない)とが設けられている。

この場合、コンタクトスイッチ３０と停止制御部とは、所定のケーブル３２によって接続されている。コンタクトスイッチ３０は、基端がケーブル３２に接続され、先端が押圧機構Ｓ１の筐体５０へ向けて延出した所定の棒状を成しており、取付部４２へ締結部材(ボルト)により締結固定されている。また、当該取付部４２は、垂直方向に延出した主軸４０へ外嵌固定されている。なお、コンタクトスイッチ３０及び取付部４２は、このような締結固定や外嵌固定の他、例えば、接着や溶接などにより固定される場合もある。

研磨装置Ｂにおいては、砥石４を内輪２の外周面２ａに圧接させるために、押圧機構Ｓ１によって所定の押付力を発生させており、当該押付力は、主軸４０を経由して砥石４に作用する。このため、砥石４が磨耗するに従って、主軸４０は、当該砥石４を外周面２ａに圧接させる方向(図７の下方向(以下、押付方向という))へ徐々に移動する。これにより、砥石４は、常に一定の押付力で内輪２の外周面２ａに圧接され、当該外周面２ａを均質に研磨することができる。

そして、砥石４が限界量Ｇｌまで摩耗した場合、すなわち、主軸４０が当該砥石の限界量に相当する高さ(図７の上下方向の距離)だけ、押付方向へ移動した場合、コンタクトスイッチ３０の先端が押圧機構Ｓ１の筐体５０に接触し、コンタクトスイッチ３０が入る(ＯＮに切り替わる)ように構成されている。このように、停止機構Ｓ３は、コンタクトスイッチ３０がＯＮに切り替わると、当該コンタクトスイッチ３０から停止信号を停止制御部(図示しない)へ送信し、当該停止信号を受信した停止制御部が回転保持機構(図示しない)、押圧機構Ｓ１及び研磨機構Ｓ２をそれぞれ強制的に停止させる(例えば、電源供給を強制的に停止させる)。すなわち、この場合、停止機構Ｓ３は、いわゆるメカ的リミットセンサとしての機能を果たしている。

なお、停止機構Ｓ３が作動し、回転保持機構(図示しない)、押圧機構Ｓ１及び研磨機構Ｓ２が強制停止された場合、すなわち、研磨装置Ｂが停止した場合、その旨を作業者に対して知らせる警告灯(図示しない)が点灯するようになっている。

このように警告灯(図示しない)が点灯した場合、作業者は、研磨装置Ｂに砥石４の摩耗異常が発生し、当該研磨装置Ｂが停止したことを認知し、当該研磨装置Ｂのもとへ移動し、限界量Ｇｌまで摩耗した砥石４に対し、位置調整や砥石交換などの所定の調整作業を行う。そして、調整作業後、研磨装置Ｂを再起動させ、回転保持機構(図示しない)、押圧機構Ｓ１及び研磨機構Ｓ２をそれぞれ再度作動させることで、内輪２の外周面２ａに対する研磨加工が継続される。なお、図６(ｂ)には、以上の一連の作業の流れを示す。
特開２００１−１８１７１号公報 特開２００５−２０５５０９号公報

しかしながら、上述したような対処方法では、砥石４が限界量Ｇｌまで摩耗し、研磨装置Ｂが停止したことを知らせる警告灯(図示しない)が点灯してから、作業者がその旨を認知し、当該研磨装置Ｂに対して調整作業を行うため、当該調整作業が開始されるまでに、所定の待ち時間が必然的に生じてしまう。すなわち、警告灯(図示しない)が点灯し、作業者が砥石４の摩耗による研磨装置Ｂの停止を認知し、当該研磨装置Ｂのもとへ移動するまでには、ある程度の時間を有し、その時間を短縮するにも限界がある。

また、かかる研磨装置Ｂは、例えば、図２に示すように、複数の作業工程ｐ１〜ｐｎ(例えば、鍛造、切削、研磨、組立及び検査など)で構成された加工作業ラインが複数(例えば、ライン１〜ｍ)且つ同時に稼働する生産設備において、各加工作業ライン１〜ｍを構成する複数の作業工程の１工程(例えば、研磨工程(一例として、同図ｐ４))を実施するために使用される場合がある。このような作業設備内においては、同時稼働している加工作業ライン及び装置の数が多いため、例えば、１つの研磨装置Ｂに対して調整作業を行っている間に、別の研磨装置Ｂにおいて、砥石４の摩耗による研磨装置Ｂの停止を知らせる警告灯(図示しない)が点灯してしまう場合もある。
このような場合、作業者が当該別の研磨装置Ｂの停止を認知していたとしても、直ちに当該装置Ｂに対して調整作業を行えなくなってしまい、調整作業開始までの待ち時間がさらに長期化してしまう。

ここで、本件出願人の生産設備内における実績値を一例として示すと、例えば、合計１１回、研磨装置Ｂの強制停止が発生し、その際、当該研磨装置Ｂが停止してから、当該研磨装置Ｂの砥石４に対して調整作業を行うまでの待ち時間の合計が１２２８秒(１回当たり、約１１２秒)、作業者が当該研磨装置Ｂに対して調整作業を行って再起動させ、回転保持機構(図示しない)、押圧機構Ｓ１及び研磨機構Ｓ２をそれぞれ再度作動させるまでの処置時間の合計が４７１秒(１回当たり、約４３秒)であった。この場合、各研磨装置Ｂの停止時間の合計は、１６９９秒(約２８分)、すなわち１回の砥石４の調整時における研磨装置Ｂの平均停止時間は、１５４秒(約２分半)であり、この間は、当該研磨装置Ｂを含む加工作業ラインのライン全体が一時的に停止、若しくは滞留してしまうため、その影響は少なくない。

このような不都合を回避すべく、作業者を増員することで、砥石４の摩耗により停止した研磨装置Ｂに対して迅速な調整作業を行う方策も考えられるが、作業者を増員した分だけ人員コストが上昇してしまい、ひいては、軸受の製造コストが上昇してしまう結果となり、製造コストの削減とは逆行する事態となってしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、停止機構を作動させる前に、限界量よりも少ない量に予め設定された警戒量まで砥石が摩耗した時点で、当該摩耗状態を通知する所定の警告情報を外部装置へ発することで、当該砥石の調整に伴う装置の停止時間を大幅に短縮化することが可能な研磨装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明に係る研磨装置は、被研磨体を所定の回転軸を中心に回転させた状態で所定位置に保持する回転保持機構と、被研磨体の処理対象面を研磨加工するための砥石を所定の押付力で当該処理対象面に対して圧接する押圧機構と、処理対象面に対して圧接された砥石を前記回転軸方向に沿って往復移動させ、当該処理対象面を研磨加工する研磨機構と、砥石が予め設定された限界量まで摩耗した場合、前記回転保持機構、押圧機構及び研磨機構を強制停止させる停止機構とを備えている。かかる研磨装置には、砥石の摩耗状態を監視し、前記停止機構を作動させる前に、前記限界量よりも少ない量に予め設定された警戒量まで砥石が摩耗した時点で、当該摩耗状態を通知する所定の警告情報を外部装置へ発するセンサ機構が設けられている。
これにより、研磨装置を長時間に亘って停止させることなく、砥石に対し、位置調整や交換などの調整作業を迅速に行うことができる。

この場合、センサ機構は、押圧機構による押付方向に対する砥石の位置変化を当該砥石の摩耗量として監視し、当該砥石の位置が、予め設定された警戒位置を越えて前記押付方向へ移動した場合、当該砥石が前記警戒量まで摩耗したものとして、その時点で前記警告情報を外部装置へ発している。これにより、センサ機構の取り付けのためのスペースを別段確保する必要はなくなり、また、従来の研磨装置に対しても容易に当該センサ機構を増設することができる。

なお、センサ機構は、研磨装置の設置場所と同一の構内に設置された外部装置、若しくは、研磨装置の設置場所から離れた遠隔地に設置された外部装置へ、所定の通信網を介して警告情報を発している。これにより、研磨装置の砥石の摩耗状態を集中的に監視することができるとともに、遠隔監視することができる。

また、かかる研磨装置において、被研磨体として、転がり軸受の内輪及び外輪が適用され、当該内外輪の内周面及び外周面を処理対象面として、それぞれ研磨加工している。これにより、大量の内外輪の内周面及び外周面に対して、研磨加工を継続して行うことができる。

さらに、かかる研磨装置は、複数の作業工程で構成された各加工作業ラインが複数且つ同時に稼働する生産設備において、各加工作業ラインを構成する複数の作業工程の１工程を実施するために使用されている。これにより、調整作業開始までに、研磨装置が組み込まれた加工作業ラインが停止することを回避することができ、結果として、砥石の調整時において、当該ラインの全体が長時間に亘って停止することを有効に回避することができる。

本発明の研磨装置によれば、停止機構を作動させる前に、限界量よりも少ない量に予め設定された警戒量まで砥石が摩耗した時点で、当該摩耗状態を通知する所定の警告情報を外部装置へ発することで、当該砥石の調整に伴う装置の停止時間を大幅に短縮化することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る研磨装置について、添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、所定の処理対象面を有する被検査体、例えば、玉軸受(図８(ａ))、円すいころ軸受(図９(ａ))及び円筒ころ軸受(図１０(ａ))など各種の軸受において、相対回転可能に対向配置される一対の軌道輪(内輪(各同図(ｂ))、外輪(各同図(ｃ))など)の内外周面を研磨加工するための研磨装置として適用することができる。このため、ここでは、一例として、かかる研磨装置において、円筒ころ軸受の内輪(図１０(ｂ))及び外輪(同図(ｃ))の内外周面を研磨加工する場合を想定し、説明する。

また、以下では、図２に示すように、複数の作業工程ｐ１〜ｐｎ(例えば、鍛造、切削、研磨、組立及び検査など)で構成された各加工作業ラインが複数(例えば、ライン１〜ｍ)且つ同時に稼働する生産設備において、各加工作業ラインを構成する複数の作業工程の１工程(例えば、研磨工程(一例として、同図ｐ４))を実施するために使用される装置として、かかる研磨装置が当該各加工作業ラインに組み込まれている場合を、一例として想定する。
なお、本実施形態に係る研磨装置において、その基本的な構成は、上述した従来の研磨装置Ｂ(図７)と同様であり、かかる研磨装置Ｂと同一若しくは類似の構成部材には、図面上で同一符号を付して、その説明を省略若しくは簡略化する。

図１(ａ)には、本発明の一実施形態に係る研磨装置が示されており、当該研磨装置Ａには、被研磨体(円筒ころ軸受(図１０(ａ))の内輪２の処理対象面(外周面２ａ(軌道面２ｒ))に対して研磨加工を施す３つの機構、回転保持機構(図示しない)、押圧機構Ｓ１及び研磨機構Ｓ２と、非常時に装置自体を制御する停止機構Ｓ３がそれぞれ備えられている。

図１(ａ)に示す構成において、研磨装置Ａによる研磨加工時、回転保持機構(図示しない)は、円筒ころ軸受の内輪２を所定の回転軸(図示しない)を中心に回転させた状態で所定位置に保持している。この場合、内輪２を所定の回転軸(図示しない)を中心に回転させた状態で所定位置に保持することが可能であれば、回転保持機構(図示しない)が当該内輪２を保持する方法については、特に限定されない。

例えば、内輪２が各種の軸受鋼(例えば、クロム鋼、クロム合金鋼及びステンレス鋼など)で成る金属製の場合、回転保持機構(図示しない)の保持部材として、マグネットチャック(図示しない)を一例として適用することができる。この場合、マグネットチャック(図示しない)の磁力により、内輪２の一方側の端面(一例として、図１(ａ)の左端面)２ｃを当該マグネットチャックへ吸着させることで、当該内輪２を所定位置に保持することができる。そして、内輪２を吸着させたマグネットチャックを所定の回転軸(図示しない)を中心に回転させることで、研磨加工時において、当該内輪２を同一回転軸を中心として安定して回転させることができる。

また、例えば、内輪２が非金属製(例えば、各種の樹脂(プラスチック)製やセラミック製など)の場合、回転保持機構(図示しない)の保持部材として、複数の爪部を設けた座金(図示しない)を一例として適用することができる。この場合、内輪２の一方側の端面(一例として、図１(ａ)の左端面)２ｃを座金(図示しない)に当接させるとともに、他方側の端面(一例として、図１(ａ)の右端面)２ｄを当該座金に設けた爪部(図示しない)に当接させることで、当該内輪２を軸方向(図１(ａ)の左右方向)に挟持し、所定位置に保持することができる。そして、内輪２を挟持させた座金を所定の回転軸(図示しない)を中心に回転させることで、研磨加工時において、当該内輪２を同一回転軸を中心として安定して回転させることができる。

なお、回転保持機構(図示しない)が内輪２を回転させる際の回転速度は、例えば、その外周面２ａの研磨加工の程度、すなわち、軌道面２ｒに要求される滑面精度(超仕上げ加工の精度)や、研磨加工の速度などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。

また、図１(ａ)に示す構成において、研磨装置Ａによる研磨加工時、押圧機構Ｓ１は、回転保持機構(図示しない)によって回転保持された内輪２の外周面２ａを研磨加工するための砥石４を、所定の押付力で当該外周面２ａに対して圧接している。この場合、内輪２の外周面２ａに対して砥石４を所定の押付力で圧接させることが可能であれば、押圧機構Ｓ１が砥石４を圧接させる方法については、特に限定されない。

例えば、押圧機構Ｓ１として、空気圧により発生させた押付力により砥石４を内輪２の外周面２ａに対して圧接させる空圧機構、あるいは、油圧により発生させた押付力により砥石４を内輪２の外周面２ａに対して圧接させる油圧機構などを、一例としてそれぞれ適用することができる。また、例えば、弾性材(ばね、ゴム、ベルトなど)により発生させた押付力や、磁力により発生させた押付力などにより、砥石４を内輪２の外周面２ａに対して圧接させてもよい。

なお、押圧機構Ｓ１が砥石４を内輪２の外周面２ａに対して圧接させる際の押付力の大きさは、例えば、その外周面２ａの研磨加工の程度、すなわち、軌道面２ｒに要求される滑面精度(超仕上げ加工の精度)や、砥石４の材質などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。

そして、図１(ａ)に示す構成において、研磨装置Ａによる研磨加工時、研磨機構Ｓ２は、外周面２ａに対して圧接された砥石４を上記回転軸(図示しない)方向に沿って往復移動(図１(ａ)の左右方向へ連続移動)させることで、当該外周面２ａに対して研磨加工を施している。なお、図１(ａ)に示す構成において、内輪２の外周面２ａには、一例として、その両端部(同図の左端部及び右端部)に鍔部２ｂが設けられており、砥石４を２つの鍔部２ｂの間で往復移動(図１(ａ)の左右方向へ連続移動)させることで、外周面２ａに対して、当該２つの鍔部２ｂに挟まれた軌道面２ｒを形成することができる。

この場合、外周面２ａに対して圧接された砥石４を上記回転軸(図示しない)方向に沿って往復移動(図１(ａ)の左右方向へ連続移動)させることが可能であれば、研磨機構Ｓ２が砥石４を移動させる手段(機構)については、特に限定されない。例えば、移動機構として、ボールねじ機構、リニアモータ機構及びベルト機構などを適用することができる。

なお、研磨機構Ｓ２が砥石４を移動させる際の移動速度は、例えば、その外周面２ａの研磨加工の程度、すなわち、軌道面２ｒに要求される滑面の精度(超仕上げ加工の精度)や、研磨加工の速度などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。

また、砥石４の大きさ、形状及び材質などは、例えば、研磨装置Ａの大きさや内輪２の材質などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。ただし、砥石４は、内輪２の外周面２ａとの圧接面４ａが、その全体で当該外周面２ａと圧接可能な形状を成している必要がある。例えば、図１(ａ)に示す構成において、砥石４は、その圧接面４ａが平坦面状を成して形成されている。

かかる研磨装置Ａにおいては、図１(ａ)に示すように、押圧機構Ｓ１の主軸４０と研磨機構Ｓ２の砥石４とが所定の連結部材４４によって連結されている。この場合、研磨装置Ａは、砥石４を内輪２の外周面２ａに圧接させるために、押圧機構Ｓ１によって所定の押付力を発生させ、当該押付力で主軸４０を砥石４の内輪２の外周面２ａに対する圧接方向(図１(ａ)の下方向(以下、押付方向という))へ押し下げる。

これにより、連結部材４４を介して主軸４０に連結された砥石４に対し、押圧機構Ｓ１によって発生された押付力を作用させ、当該押付力によって、砥石４を内輪２の外周面２ａに圧接させることができる。そして、研磨機構Ｓ２によって、連結部材４４を内輪２が回転する所定の回転軸(図示しない)方向に沿って往復移動(図１(ａ)の左右方向へ連続移動)させることで、内輪２の外周面２ａに圧接させた砥石４を、当該内輪２が所定の回転軸(図示しない)を中心として回転した状態で、当該回転軸方向に沿って往復移動(図１(ａ)の左右方向へ連続移動)させることができる。
この結果、内輪２の外周面２ａに対し、研磨加工を施すことができ、２つの鍔部２ｂに挟まれた軌道面２ｒを形成することができる。

なお、図１(ａ)には、一例として、研磨装置Ａにおいて、円筒ころ軸受の内輪２の外周面２ａに対して研磨加工を施す場合の構成を示しているが、例えば、内輪２の内周面２ｅに対して研磨加工を施す場合、図３に示すように、当該内輪２を回転保持機構(図示しない)によって、上述した保持方法と同様の方法(例えば、マグネットチャックによる磁気吸着や爪部による挟持など)で、所定の回転軸(図示しない)を中心に回転させた状態で所定位置に保持すればよい。

また、例えば、外輪６の内周面６ａ(軌道面６ｒ)及び外周面６ｅに対して研磨加工を施す場合、図４(ａ),(ｂ)に示すように、当該外輪６を回転保持機構(図示しない)によって、上述した保持方法と同様の方法(例えば、マグネットチャックによる磁気吸着や爪部による挟持など)で、所定の回転軸(図示しない)を中心に回転させた状態で所定位置に保持すればよい。なお、図４(ａ),(ｂ)に示す構成において、外輪６の内周面６ａには、一例として、その両端部(同図の左端部及び右端部)に鍔部６ｂが設けられており、砥石４を２つの鍔部６ｂの間で押圧機構Ｓ１によって圧接させるとともに、研磨機構Ｓ２によって往復移動(図４(ａ)の左右方向へ連続移動)させることで、内周面６ａに対して、当該２つの鍔部６ｂに挟まれた軌道面６ｒを形成することができる。

また、図１(ａ)に示す構成において、研磨装置Ａには、砥石４が予め設定された限界量(以下、限界量Ｇｌという)まで摩耗した場合、回転保持機構(図示しない)、押圧機構Ｓ１及び研磨機構Ｓ２を強制停止させる停止機構Ｓ３が備えられている。

さらに、研磨装置Ａには、停止機構Ｓ３に加えて、砥石４の摩耗状態を監視し、停止機構Ｓ３を作動させる前に、限界量Ｇｌよりも少ない量に予め設定された警戒量(以下、警戒量Ｇｗという)まで砥石４が摩耗した時点で、当該摩耗状態を通知する所定の警告情報を外部装置(図示しない)へ発するセンサ機構Ｓ４が設けられている。

この場合、センサ機構Ｓ４は、一例として、押圧機構Ｓ１による押付方向(図１(ａ)の下方向)に対する砥石４の位置変化を当該砥石４の摩耗量として監視し、当該砥石４の位置が、予め設定された警戒位置を越えて前記押付方向(同図の同方向)へ移動した場合、当該砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗したものとして、その時点で前記警告情報を外部装置(図示しない)へ発している。

なお、限界量Ｇｌ及び警戒量Ｇｗの具体的な設定量については、例えば、砥石４の材質などに応じて任意に決定されるため、ここでは特に限定しない。本実施形態においては、一例として、警戒量Ｇｗが、限界量Ｇｌよりも０．５〜１．０ｍｍだけ小さな所定量に設定されている場合を想定する。これにより、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗した場合であっても、その後、その摩耗量が限界量Ｇｌに達するまで、すなわち、警戒量Ｇｗからさらに０．５〜１．０ｍｍの範囲内の所定量だけ当該砥石４が摩耗するまでの所定時間だけ、当該砥石４によって研磨加工を継続させることが可能となる。
また、警戒位置は、砥石４の限界量Ｇｌ及び警戒量Ｇｗの設定値に応じて、当該設定値を押圧機構Ｓ１による押付方向(図１(ａ)の下方向)への距離に換算して所定位置に設定すればよい。

図１(ａ)に示す構成において、センサ機構Ｓ４には、一例として、砥石４の摩耗状態を監視するためのセンサ４６と、当該センサ４６の被検知体を成す指標部５２と、当該センサ４６からの検知信号を処理し、警告情報を外部装置(図示しない)へ発するセンサ制御部(図示しない)とが設けられている。この場合、センサ４６とセンサ制御部とは、所定のケーブル５４によって接続されている。

この場合、センサ４６には、一例として、非接触型の近接センサが設けられており、当該センサ４６によって、砥石４の摩耗状態として、押付方向(図１(ａ)の下方向)への当該砥石４の位置変化を監視している。なお、センサ４６の大きさ、形状及び形式などは、例えば、研磨装置Ａの大きさなどに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定しない。例えば、センサ４６としては、各種の光学式センサや磁気式センサなどを任意に選択して適用することができる。

かかるセンサ４６は、基端がケーブル５４に接続され、先端の検知部４６ａが対向する主軸４０の取付部４２(指標部５２)へ向けて延出した所定の棒状を成しており、ホルダ４８へ締結部材(ナット)により締結固定され、当該ホルダ４８は、押圧機構Ｓ１の筐体５０の一方側の端面(図１(ａ)の上端面)５０ａへ締結部材(ボルト)により締結固定されている。また、指標部５２は、センサ４６の検知部４６ａと対向可能に主軸４０の取付部４２へ締結部材(ボルト)により締結固定されている。なお、センサ４６、ホルダ４８及び指標部５２の各固定方法は、特に限定されず、上述したような締結固定の他、例えば、接着固定や溶接固定などであってもよい。

これにより、センサ４６は、砥石４の押付方向(図１(ａ)の下方向)への位置変化を、主軸４０の取付部４２へ固定された指標部５２の当該押付方向(同図の同方向)への位置変化として監視することができる。
また、このような構成とすることで、別段のスペースを確保することなく、センサ機構Ｓ４を取り付けることができるため、研磨装置Ａが大幅にサイズアップしてしまうことを防止することができ、装置の省スペース化が可能となる。さらに、例えば、上述した従来の研磨装置Ｂ(図７)に対しても、センサ機構Ｓ４を容易に増設することができる。

この場合、センサ４６と指標部５２とは、図１(ｂ)に示すように、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗した時点、すなわち、主軸４０が当該砥石４の警戒量Ｇｗに相当する高さ(図１(ｂ)の上下方向の距離)ｈだけ、押付方向(図１(ｂ)の下方向)へ移動し、その位置が警戒位置まで達した時点で、指標部５２がセンサ４６の検知部４６ａと初めて対向するように、その相対的な位置関係が設定されている。

なお、センサ機構Ｓ４の配設位置は、図１(ａ),(ｂ)に示す構成には特に限定されず、例えば、センサ４６を砥石４と対向可能な所定位置に配設し、砥石４の磨耗状態を当該砥石４の位置変化として直接監視する構成としてもよい。この場合、センサ４６は、砥石４を被検知体とすることができ、センサ機構Ｓ４において指標部５２を省略してもよい。

このような構成によれば、砥石４が徐々に摩耗し、その摩耗量が警戒量Ｇｗまで達した場合、主軸４０は、研磨加工開始前の当初位置から、当該砥石４の警戒量Ｇｗに相当する高さ(図１(ｂ)の上下方向の距離)ｈだけ、押付方向(図１(ｂ)の下方向)へ移動し、その位置が警戒位置まで達する。この場合、図１(ｂ)に示すように、指標部５２も警戒量Ｇｗに相当する高さｈだけ、押付方向(同図の同方向)へ移動(同図の点線で示す位置から実線で示す位置まで移動)し、その位置が警戒位置(同図の実線で示す位置)まで達する。

このように指標部５２が押付方向(図１(ａ),(ｂ)の下方向)へ移動し、その位置が警戒位置まで達すると、当該指標部５２は、センサ４６の検知部４６ａの検知範囲内に入る(図１(ｂ)の実線の状態)。これにより、センサ４６は、指標部５２、さらには主軸４０が砥石４の警戒量Ｇｗに相当する高さｈだけ、押付方向(図１(ａ),(ｂ)の下方向)へ移動したこと、すなわち、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗したことを検知する。そして、かかる事態を検知したセンサ４６は、その旨の検知信号をセンサ制御部(図示しない)へ送信し、当該検知信号を受信したセンサ制御部は、外部装置(図示しない)に対し、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗したことを通知する警告情報を発する。

なお、外部装置としては、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗したことを作業者に知らせることが可能な装置であれば、その種類や形式、並びに大きさや数などは特に限定されない。
例えば、外部装置として、ディスプレイ装置を適用した場合、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗した旨の警告メッセージをディスプレイ画面上に表示させることができる。また、外部装置として、警告灯を適用した場合、当該警告灯を点灯、若しくは点滅させることで、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗したことを作業者に知らせることができる。また、外部装置として、警報装置(警報ベルやブザーなど)を適用した場合、警報ベルなどを鳴動させることで、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗したことを作業者に知らせることができる。さらに、外部装置として、携帯端末(携帯電話やＰＤＡ(Personal Digital Assistants)など)を適用した場合、当該携帯端末に対して電子メールなどを送信することで、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗したことを作業者に知らせることができる。
なお、これらの外部装置を任意に組み合わせることで、視聴覚的な通知が可能となり、作業者に対して、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗したことをさらに確実に知らせることができる。

また、外部装置は、研磨装置Ａと同一の構内に設置してもよいし、研磨装置Ａとは物理的に離れた遠隔地に設置してもよい。例えば、複数の作業工程ｐ１〜ｐｎで構成された加工作業ラインが複数(例えば、ライン１〜ｍ)且つ同時に稼働する生産設備において(図２参照)、各加工作業ライン１〜ｍを構成する複数の作業工程の１工程(例えば、研磨工程(一例として、同図ｐ４))を実施するために、かかる研磨装置Ａが使用される場合、複数の研磨装置Ａのセンサ機構Ｓ４(センサ制御部(図示しない))からの警告情報を１つの外部装置、若しくは１箇所に設置された外部装置に集約して発することで、当該複数の研磨装置Ａの砥石４の摩耗状態を集中的に監視(管理)する構成としてもよい。

この場合、図５(ａ)に示すように、各研磨装置Ａ及び外部装置(一例として、ディスプレイ装置)を構内通信網(ＬＡＮ：Local Area Network)Ｌで相互に接続する構成とすればよい。また、例えば、図５(ｂ)に示すように、各生産設備拠点ネットワーク(図５(ａ))を接続装置(通信制御サーバなど)６２を介して、公衆回線や専用線などの広域通信網(ＷＡＮ：Wide Area Network)Ｗで相互に接続することで、各生産設備拠点において、当該各生産設備拠点の研磨装置Ａの砥石４の摩耗状態を相互集中的に監視(管理)する構成としてもよい。なお、構内通信網Ｌ及び広域通信網Ｗは、有線通信網である必要はなく、無線通信網であってもよい。

このように、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗したことが作業者に対して通知された場合、当該作業者は、当該砥石４が取り付けられた研磨装置Ａのもとへ移動し、警戒量Ｇｗまで摩耗した砥石４に対し、位置調整や砥石交換などの所定の調整作業を行うことができる。

加えて、本実施形態において、警戒量Ｇｗは、限界量Ｇｌよりも小さな所定量に予め設定されているため、砥石４が当該警戒量Ｇｗまで摩耗した場合であっても、その後さらに、その摩耗量が限界量Ｇｌに達するまで、すなわち、停止機構Ｓ３により研磨装置Ａが強制停止されるまでは、当該砥石４によって、所定時間(以下、研磨継続時間という)だけ研磨加工を適正に継続させることができる。このため、作業者が研磨装置Ａのもとへ移動するとともに、当該研磨装置Ａに対して調整作業を開始するまでの時間を研磨継続時間だけ確保することができる。

これにより、例えば、本実施形態のように、複数の作業工程ｐ１〜ｐｎで構成された加工作業ラインが複数(例えば、ライン１〜ｍ)且つ同時に稼働する生産設備において(図２参照)、各加工作業ライン１〜ｍを構成する複数の作業工程の１工程(例えば、研磨工程(一例として、同図ｐ４))を実施するために、かかる研磨装置Ａが使用される場合であっても、当該研磨装置Ａを長時間に亘って停止させることなく、迅速に砥石４に対する調整作業を行うことができる。

具体的には、停止機構Ｓ３により研磨装置Ａが強制停止される前に、当該研磨装置Ａの砥石４に対する調整作業を開始することで、当該研磨装置Ａが停止された状態のまま、調整作業が行われるのを待つ所定の時間(以下、調整待ち時間という)をなくすことができる。この結果、研磨装置Ａの停止時間を、実際の砥石の調整作業中の停止時間(作業者による研磨装置Ａの任意停止から再起動までの時間)のみに限定することができる。なお、この場合における一連の作業の流れを、図６(ａ)の実線の矢印で示す。

また、停止機構Ｓ３により研磨装置Ａが強制停止された場合であっても、当該強制停止前に、砥石４が警戒量Ｇｗまで摩耗したことが作業者に対して事前に通知されているため、当該作業者が当該研磨装置Ａのもとへ移動し、砥石４の調整作業を開始するまでの時間を大幅に短縮することができるとともに、研磨継続時間内は、当該研磨装置Ａにおいて研磨加工が適正に継続されているため、当該研磨装置Ａの調整待ち時間を大幅に短縮することができる。なお、この場合における一連の作業の流れを、図６(ａ)の実線の矢印及び点線の矢印で示す。

ここで、上述した生産設備(図２参照)において、各加工作業ライン１〜ｍを構成する複数の作業工程の１工程(例えば、研磨工程(一例として、同図ｐ４))を実施するために、かかる研磨装置Ａを当該各加工作業ライン１〜ｍに組み込んだ場合、当該研磨装置Ａが停止(停止機構Ｓ３による強制停止)してから、当該研磨装置Ａに対して調整作業を行うまでの調整待ち時間、及び調整作業を経て当該研磨装置Ａを再起動させるまでの処置時間(図６(ａ)中の実線の矢印及び点線の矢印で示す作業に要する時間)をそれぞれ計測した。

この結果、合計１２回、研磨装置Ａの強制停止が発生し、その際の調整待ち時間の合計は、２１２秒(１回当たり、約１８秒)、処置時間の合計は、５２０秒(１回当たり、約４３秒)であり、各研磨装置Ａの停止時間(調整待ち時間＋処置時間)の合計は、７３２秒(約１２分)、すなわち１回の砥石４の調整時における研磨装置Ａの平均停止時間は、６１秒(約１分)であった。

この結果から明らかなように、上述した従来の研磨装置Ｂ(図７)を同様の生産設備(図２参照)の各加工作業ライン１〜ｍに組み込んだ場合における、１回の砥石４の調整時における平均調整待ち時間(約１１２秒)、及び平均停止時間(１５４秒)と比較して、１回の砥石４の調整時における研磨装置Ａの平均調整待ち時間は、６分の１以下、平均停止時間は、２分の１以下となり、いずれも大幅に短縮できることが実証された。

なお、上述したように、本実施形態においては、停止機構Ｓ３により研磨装置Ａが強制停止される前に、当該研磨装置Ａの砥石４に対する調整作業を開始することが可能であるため(図６(ａ)の実線の矢印で示す流れで作業を行うことができるため)、調整作業開始前の研磨装置Ａの停止時間を完全になくすことが可能となる。すなわち、研磨装置Ａが停止された状態での調整作業の待ち時間(調整待ち時間)をなくすことができる。
また、同様に、強制停止前に砥石４に対する調整作業を開始することで、研磨継続時間内は、研磨装置Ａを稼働させ続けることができる。

これにより、調整作業開始までに、研磨装置Ａが組み込まれた加工作業ラインが停止することを回避することができ、結果として、砥石４の調整時において、当該ラインの全体が長時間に亘って停止することを有効に回避することができる。

また、上述した本実施形態において、砥石４の警戒量Ｇｗは、限界量Ｇｌよりも０．５〜１．０ｍｍだけ小さな所定量に設定されている場合を想定したが、例えば、研磨装置Ａが組み込まれる生産設備の規模、想定可能な調整待ち時間などに応じて、具体的な値を設定すればよい。すなわち、砥石４の警戒量Ｇｗの設定値を変更すること、具体的には、センサ機構Ｓ４のセンサ４６と指標部５２の相対的な固定位置を変更することで、例えば、研磨装置Ａが組み込まれる生産設備の規模に応じて、研磨装置Ａに対する調整待ち時間を任意に調整することが可能となる。この結果、例えば、生産設備内における人員配置や加工作業ライン配置を調整する場合などにおいて、その自由度の向上に寄与することができる。

本発明の一実施形態に係る研磨装置の構成例を示す図であって、(ａ)は、全体構成を示す部分断面図、(ｂ)は、センサ機構の砥石摩耗状態の監視方法を説明するための要部拡大図。 本発明の一実施形態に係る研磨装置が組み込まれた生産設備の構成例を示す図。 本発明の一実施形態に係る研磨装置の構成例を示す図であって、内輪の外周面に対して研磨加工を施す場合における全体構成を示す部分断面図。 本発明の一実施形態に係る研磨装置において、外輪の内外周面に対して研磨加工を施す場合の構成例を示す図であって、(ａ)は、外周面に対して研磨加工を施す場合における全体構成を示す部分断面図、(ｂ)は、内周面に対して研磨加工を施す場合における全体構成を示す部分断面図。 外部装置の設置場所を説明するための図であって、(ａ)は、研磨装置と同一構内に設置した場合のネットワーク構成を示す図、(ｂ)は、研磨装置と離れた遠隔地に設置した場合のネットワーク構成を示す図。 砥石が摩耗した場合における対処手順の流れを説明するための図であって、(ａ)は、本発明の一実施形態に係る研磨装置を用いた場合の対処手順の流れを示す図、(ｂ)は、従来の研磨装置を用いた場合の対処手順の流れを示す図。 従来の研磨装置の全体構成例を示す部分断面図。 玉軸受の構成例を示す図であって、(ａ)は、全体構成の断面図、(ｂ)は、内輪の断面図、(ｃ)は、外輪の断面図。 円すいころ軸受の構成例を示す図であって、(ａ)は、全体構成の断面図、(ｂ)は、内輪の断面図、(ｃ)は、外輪の断面図。 円筒ころ軸受の構成例を示す図であって、(ａ)は、全体構成の断面図、(ｂ)は、内輪の断面図、(ｃ)は、外輪の断面図。

符号の説明

２ 内輪
２ａ 内輪外周面
２ｅ 内輪内周面
２ｒ 内輪軌道面
４ 砥石
６ 外輪
６ａ 外輪内周面
６ｅ 外輪外周面
６ｒ 外輪軌道面
４６ センサ
５２ 指標部
Ａ 研磨装置
Ｓ１ 押圧機構
Ｓ２ 研磨機構
Ｓ３ 停止機構
Ｓ４ センサ機構

Claims (5)

1. 被研磨体を所定の回転軸を中心に回転させた状態で所定位置に保持する回転保持機構と、被研磨体の処理対象面を研磨加工するための砥石を所定の押付力で当該処理対象面に対して圧接する押圧機構と、処理対象面に対して圧接された砥石を前記回転軸方向に沿って往復移動させ、当該処理対象面を研磨加工する研磨機構と、砥石が予め設定された限界量まで摩耗した場合、前記回転保持機構、押圧機構及び研磨機構を強制停止させる停止機構とを備えた研磨装置であって、
   砥石の摩耗状態を監視し、前記停止機構を作動させる前に、前記限界量よりも少ない量に予め設定された警戒量まで砥石が摩耗した時点で、当該摩耗状態を通知する所定の警告情報を外部装置へ発するセンサ機構が設けられていることを特徴とする研磨装置。
2. センサ機構は、押圧機構による押付方向に対する砥石の位置変化を当該砥石の摩耗量として監視し、当該砥石の位置が、予め設定された警戒位置を越えて前記押付方向へ移動した場合、当該砥石が前記警戒量まで摩耗したものとして、その時点で前記警告情報を外部装置へ発していることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. センサ機構は、研磨装置の設置場所と同一の構内に設置された外部装置、若しくは、研磨装置の設置場所から離れた遠隔地に設置された外部装置へ、所定の通信網を介して前記警告情報を発していることを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨装置。
4. 被研磨体として、転がり軸受の内輪及び外輪が適用され、当該内外輪の内周面及び外周面を処理対象面として、それぞれ研磨加工していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研磨装置。
5. 複数の作業工程で構成された各加工作業ラインが複数且つ同時に稼働する生産設備において、各加工作業ラインを構成する複数の作業工程の１工程を実施するために使用されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の研磨装置。
   

Images