JP2016147353A - 砥石車及び砥石車の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる性状の砥石層が軸線方向に複数種類設けられ、異なる形状の被研削部を有した工作物を良好な仕上げ精度で研削可能とする、砥石車及び砥石車の製造方法を提供する。
【解決手段】砥石車１０は、円板状部材１３と、円板状部材の外周面に配置される砥石層１６と、を備え、砥石層１６は、円板状部材の周方向に分割される複数の周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを備え、周方向分割砥石チップは、それぞれ性状の異なる第一砥石チップ１１及び第二砥石チップ１２が軸線方向に配列されて形成され、第一砥石チップ１１と第二砥石チップ１２との境界部の形状は、軸線方向で異なる位置を接続する形状である。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、砥石車及び砥石車の製造方法に関する。

従来、例えば、自動車用クランクシャフトのジャーナルやクランクピン等を研削加工する研削砥石がある（下記特許文献１参照）。特許文献１に開示される研削砥石には、砥石車を形成する円板状部材の外周面に、異なる性状を有する２種類の砥石層がチップ状に分割されて設けられている。詳細には、円板状部材の外周面の回転軸方向両端角部は、研削時に大きな研削抵抗が生じるため、粒径が大きな砥粒によって形成された摩耗しにくい砥石層が設けられている。また、外周面の両端角部の間の円筒部には、大きな研削抵抗が生じないので、高い仕上げ精度が望める、粒径が小さく摩耗しやすい砥粒によって形成された砥石層が設けられている。しかし、上記においては、摩耗しにくい砥石層と摩耗しやすい砥石層とが軸方向で隣り合い、同時に研削作業を行なうので、両砥石層の摩耗の度合いが異なり、境界部に段差が発生してしまう。このため、工作物にこの段差が転写され、仕上げ精度が悪化する虞がある。

そこで、特許文献１の研削砥石では、２種類の砥石チップによって形成された軸方向の境界部を、外周面の周方向において、図６に示すような連続した一直線形状とはせず、図３に示すように１つずつ互い違いにずれる、いわゆる千鳥状に配置している。これにより、摩耗しにくい砥石層と摩耗しやすい砥石層との間の境界部における大きな段差の発生が抑制され、延いては工作物に転写される段差の発生が抑制される。

特開平１１−１８８６４０号公報

しかしながら、上述の研削砥石では、外周面の周方向において、境界部を１つずつ互い違いにずらすのみである。このため、摩耗しにくい砥石層と摩耗しやすい砥石層との間の境界部における摩耗による段差の発生を十分抑制することは困難である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、異なる性状の砥石層が軸線方向に２種類設けられ、異なる形状の被研削部を有した工作物を良好な仕上げ精度で研削可能とする、砥石車及び砥石車の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る砥石車は、円板状部材と、前記円板状部材の外周面に配置される砥石層と、を備える砥石車であって、前記砥石層は、前記円板状部材の周方向に分割される複数の周方向分割砥石チップを備え、前記周方向分割砥石チップは、それぞれ性状の異なる第一砥石チップ及び第二砥石チップが前記砥石車の軸線方向に配列されて形成され、前記第一砥石チップと前記第二砥石チップとの境界部の形状は、前記軸線方向で異なる位置を接続する形状である。

上記態様によれば、各周方向分割砥石チップの境界部が存在する軸線方向の範囲内では、第一砥石チップと第二砥石チップとが所定の割合で混在された状態となり、砥石車の軸線方向で見るとその混在の割合は変化している。このため、砥石車が工作物を加工した際、軸線方向における境界部の範囲内で発生する摩耗は、その大きさが第一砥石チップ単体で生じる摩耗の大きさと、第二砥石チップ単体で生じる摩耗の大きさとのあいだの大きさとなる。これにより、本発明品においては、軸線方向における境界部の範囲内において、第一砥石チップと第二砥石チップとの間に発生する段差は、第一砥石チップ及び第二砥石チップが、軸線方向において境界部の幅が殆どない状態で配置された場合に発生する段差と比べて、緩やかとなり、延いては工作物の仕上げ精度が良好となる。

本発明に係る砥石車の製造方法は、上記の砥石車の製造方法であり、前記円板状部材の外周面に前記複数の周方向分割砥石チップのそれぞれの前記第一及び第二砥石チップを配置することにより前記砥石層を形成する。このような製造方法によって、上記と同様の効果を有する砥石車が製造できる。

第一実施形態に係る砥石車を示す正面図である。 図１Ａの砥石車の側面図である。 砥石層の軸線回りの展開図面である。 周方向分割砥石チップＡ〜Ｐの拡大図である。 周方向分割砥石チップＡ〜Ｐの表面状態を説明するための模式図である。 第一実施形態に係る砥石車を装着した研削盤を示す図である。 第一実施形態に係る砥石車と工作物との関係を示す図である。 図２の周方向分割砥石チップＡ〜Ｄに対応する変形例１を説明する図である。 図２の周方向分割砥石チップＡ〜Ｄに対応する変形例２を説明する図である。 図２の周方向分割砥石チップＡ〜Ｄに対応する変形例３を説明する図である。 第二実施形態に係る砥石車の製造方法のフローチャートである。 第三実施形態に係る砥石車と工作物Ｗとの関係を示す図である。

＜第一実施形態＞
（砥石車の構成）
以下、本発明の砥石車の第一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１Ａに示すように、砥石車１０は、円板状ベース１３（本発明の円板状部材に相当する）と、円板状ベース１３の外周面に配置される砥石層１６と、を備える。円板状ベース１３は、鉄、アルミニウム等の金属又は樹脂等で成形される。円板状ベース１３は、砥石車１０の回転軸線回り（以降、軸線回りとのみ称す）に回転駆動される。

なお、以降、特別な説明なしに軸線といった場合、砥石車１０の回転軸線のことをいう。また、特別な説明なしに軸線方向といった場合、砥石車１０の回転軸線の方向のことをいう。砥石層１６は、周方向に等分に分割される複数（本実施形態では１６個）の周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを備える。なお、第一実施形態では、周方向分割砥石チップＡ〜Ｐは、全て予め設定された同一形状で形成されるが、説明の都合上、周方向分割砥石チップＡ〜Ｐに分けて表記する。砥石車１０は、例えば自動車用クランクシャフトのクランクピン、ジャーナル等のような外周に設けられた凹溝を研削対象とする総形の砥石車である。

図１Ｂ、及び各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを砥石車１０の円板状ベース１３の周方向、且つ軸線回りに平面展開した図２に示すように、各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐは、それぞれ２個の第一砥石チップ１１，１個の第二砥石チップ１２、及び２箇所の境界部１８ａ〜１８ｐを備える。第一砥石チップ１１、第二砥石チップ１２及び境界部１８ａ〜１８ｐは、各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐにおいて、それぞれ軸線方向に予め設定された順序で整列し、配列される（図３参照）。予め設定された順序は、図３左側（または右側）から第一砥石チップ１１→境界部１８ａ〜１８ｐ→第二砥石チップ１２→境界部１８ａ〜１８ｐ→第一砥石チップ１１の順である。第一砥石チップ１１及び第二砥石チップ１２は、それぞれ砥石として異なる性状を有する（詳細は後述する）。境界部１８ａ〜１８ｐは、第一砥石チップ１１と第二砥石チップ１２との接触部であり境界部分である。

（境界部１８ａ〜１８ｐの詳細説明）
図１Ｂ、図２に示すように、各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐにおける左側の全ての境界部１８ａ〜１８ｐが同一の形状で形成される。また、各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐにおける右側の全ての境界部１８ａ〜１８ｐも同一の形状で形成される。そして、本実施形態では、左右の境界部１８ａ〜１８ｐは全て同一形状である。このように同じ形状を備える左右の境界部１８ａ〜１８ｐであるが、説明の便宜上、以降においては、各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐにおける左側の境界部１８ａ〜１８ｐを、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌと称す。また、同様に、各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐにおける右側の境界部１８ａ〜１８ｐを、境界部１８ａｒ〜１８ｐｒと称す（図２参照）。

各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを示す図３に示すように、左側の境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、及び右側の境界部１８ａｒ〜１８ｐｒは、各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐが、それぞれ周方向両側で隣接する周方向分割砥石チップのうち一方の周方向分割砥石チップとの境界線Ｌ１に対する角度α°が同じ角度、つまり、軸線方向に対して同一の傾きになるよう設けられる。これにより、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒをそれぞれ形成する各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐの各２個の第一砥石チップ１１の第二砥石チップ１２側の各端面は、お互い平行に形成される。

なお、上記において、境界線Ｌ１との間で形成される各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの角度α°は、図３に示すように、砥石層１６を周方向に展開し平面状態とした場合における角度である。そして、境界線Ｌ１は、砥石層１６のいずれかの位置に、軸線を投影させた状態で砥石層１６を円周方向に展開した平面状態における軸線と平行な線である。よって、角度α°は、砥石層１６のいずれかの位置に軸線を投影させた状態で砥石層１６を円周方向に展開した平面状態における軸線に対する角度であるといえる。

上記より、左右の第一砥石チップ１１は、第二砥石チップ１２の重心Ｃ１を中心として点対称形状で形成でき、よって左右の各第一砥石チップ１１には、同じ砥石チップが利用できる。これにより、本実施形態では、同じ型で成形した３２個の第一砥石チップ１１が、図２における砥石車１０の左右１６個ずつの第一砥石チップ１１として利用でき効率的である。

図３に示すように、各第一砥石チップ１１は、本体部１１ａと延在部１１ｂとを備える。そして、各第一砥石チップ１１は、図１Ｂに示すように、円板状ベース１３の外周面にＲ形状で形成された、軸線方向において両端となる角部（Ｒ部）内に配置される。また、各第一砥石チップ１１のうち延在部１１ｂは、軸線方向において各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒが存在する範囲である範囲Ｒａ及び範囲Ｒｂ内に配置される。よって、本体部１１ａは、角部（Ｒ部）内において、主に範囲Ｒａ及び範囲Ｒｂ以外の位置である、角部（Ｒ部）の側面に配置される。なお、範囲Ｒａは、図３において、左側の境界部１８ａｌが存在する軸線方向の範囲である。範囲Ｒｂは、図３において、右側の境界部１８ａｒが存在する軸線方向の範囲である。

図３に示すように、各第二砥石チップ１２は、本体部１２ａと、軸線方向両側にそれぞれ延びる延在部１２ｂ、１２ｃとを備える。本体部１２ａは、円板状ベース１３の外周面の円筒部Ｃｙに配置される。また、延在部１２ｂ、１２ｃは、範囲Ｒａ、Ｒｂ内に配置される。詳細には、延在部１２ｂ、１２ｃは、円筒部Ｃｙに配置される本体部１２ａの軸方向両端から、各第一砥石チップ１１の各延在部１１ｂ、１１ｂの軸方向端部に接するように、各第一砥石チップ１１の方向に延びている。

前述したように、各第二砥石チップ１２の延在部１２ｂ、１２ｃと、各第一砥石チップ１１の各延在部１１ｂ、１１ｂとの接触する部分である境界部は、砥石車１０の軸線方向に対して同一の傾きで形成される。詳細には、各第二砥石チップ１２の延在部１２ｂ、１２ｃと、各第一砥石チップ１１の各延在部１１ｂ、１１ｂとの間の接触部（境界）で形成される境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、砥石層１６の周方向、且つ軸線周りに展開された平面状態において、図３に示す一端Ｕから他端Ｖに向かって、同一の傾きα°を有する直線で形成される。

即ち、各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの形状は、軸線方向で異なる位置（例えば点Ｐ１、Ｐ２）を接続する形状である。別の言い方をすると、各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの形状は、展開された平面状態において、軸線方向における変位成分を有している。また、別の言い方をすると、各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの形状は、展開された平面状態において、一端Ｕから他端Ｖに向かって、軸線方向において同一方向へ連続的に接続された形状であり、かつ直線形状である。

図４に示すように、第一砥石チップ１１は、ＣＢＮ、ダイヤモンド等の超砥粒１４を結合材１５で結合し形成されたものである。なお、図４は、周方向分割砥石チップＡ〜Ｐの表面状態を拡大して示す模式図である。第一砥石チップ１１は、一例として、粒度＃８０のＣＢＮ砥粒が、ビトリファイド結合材１５により、集中度２００で例えば４〜８ｍｍの厚さに結合されて成形される。従って、第一砥石チップ１１は、砥石の粒径が大きな粗研削用であり、硬度が高く比較的摩耗しにくい砥石チップである。

図４に示すように、第二砥石チップ１２は、ＣＢＮ、ダイヤモンド等の超砥粒１９を結合材２０で結合し形成されたものである。結合材２０は、第一砥石チップ１１の結合材１５より弾性力のある結合材である。第二砥石チップ１２は、一例として、粒度＃８００のＣＢＮ砥粒が、レジノイド結合材２０により、集中度３０で例えば４〜８ｍｍの厚さに結合されて成形される。レジノイド結合材２０としては、例えばフェノール樹脂が使用される。従って、第二砥石チップ１２は、砥石の粒径が小さな仕上げ研削用であり、硬度が低く比較的摩耗しやすい砥石チップである。

図４に示すように、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、詳細に観察すると微小な幅を有し、第二砥石チップ１２が有する粒度＃８００の例えばＣＢＮ砥粒（超砥粒１９）と、第一砥石チップ１１が有する粒度＃８０の例えばＣＢＮ砥粒（超砥粒１４）とが、混在している。境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒでは、ビトリファイド結合材１５及びレジノイド結合材２０も混在している。よって、境界部１８ａ〜１８ｐは、第一砥石チップ１１と第二砥石チップ１２の両方の特性を有しており、摩耗のし易さは、第一砥石チップ１１の摩耗のし易さと第二砥石チップ１２の摩耗のし易さとのほぼ中間であるといえる。

境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの幅は、各超砥粒１４、１９を１〜２個分収容可能な幅であり、後述する焼成時に生じる成り行きの幅である。また、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの厚さは、第一砥石チップ１１、及び第二砥石チップ１２と、ほぼ同じであるものとする。本発明においては、このように形成された、範囲Ｒａ、範囲Ｒｂ内における境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒ自体の配置の仕方を工夫し、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒに発生する段差を緩やかなものとして、工作物Ｗに転写され発生する段差を抑制するものである。

なお、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、上記のような混合組成を有さなくてもよい。つまり、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒでは、第一砥石チップ１１と第二砥石チップ１２との境界線のみがあるものとし、境界線を境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒと称してもよい。このときにおける、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの厚みとは、第一砥石チップ１１、及び第二砥石チップ１２の端部の厚みであると解釈すればよい。

そして、上記のように形成された同じ厚さの各砥石チップ１１、１２，１１及び境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒが、円板状ベース１３の外周面に軸線方向に上記で説明した順番で並べられて周方向分割砥石チップＡ〜Ｐがそれぞれ形成される。

（砥石車１０の製造方法）
次に、砥石車１０の製造方法について説明する。まず、周方向分割砥石チップＡ〜Ｐの製造方法について説明する。第一砥石チップ１１を製造するため、まず超砥粒１４および結合材１５等を混合した粉体が、たとえば、図３に示すような、各第一砥石チップ１１の平面形状を呈したプレス下型上に均一厚さに充填される。なお、前述したように、図３に示す第二砥石チップ１２の軸方向両側に配置される２個の第一砥石チップ１１は、上下が反転しているだけで、個別にみると同じものである。

その後、プレス下型上に充填された粉体が、第１上型によりプレスされて砥石チップ素材が成形される。そして、プレス成形された砥石チップ素材が乾燥され、乾燥後に焼成されて図４に示す第一砥石チップ１１が完成する。

また、第二砥石チップ１２は、第一砥石チップ１１の製造方法と同様に、超砥粒１９および結合材２０等を混合した粉体が、たとえば、図３に示すような、第二砥石チップ１２の平面形状を呈したプレス下型上に均一厚さに充填される。その後、プレス下型上に充填された粉体が、第１上型によりプレスされて砥石チップ素材が成形される。そして、プレス成形された砥石チップ素材が乾燥され、乾燥後に焼成されて図４に示す第二砥石チップ１２が完成する。

境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、第一砥石チップ１１と第二砥石チップ１２とを、図２、図３に示すように配置し、境界部を相互に接触させた状態で焼成することにより製作する。このとき、第一砥石チップ１１は、第二砥石チップ１２の軸線方向両端で、その向きが重心Ｃ１を中心とする点対称に回転された状態で配置される。そして、焼成した第一砥石チップ１１，第二砥石チップ１２の境界部分では、結合材１５及び結合材２０が溶融する。このような状態で、各第一砥石チップ１１，及び第二砥石チップ１２の各超砥粒１４、１９が混ざり合い境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒが形成される（図４参照）。

このように形成された同形状の各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐは、円板状ベース１３の外周面の周方向全周に接着剤（図略）により連続的に貼付される。

（研削盤２５の構成）
次に、砥石車１０が装着されて工作物Ｗを研削加工する研削盤２５について図５に基づき説明する。図５に示すように、ベッド２６上には、テーブル２７が摺動可能に載置され、サーボモータ２８によりボールネジを介してＺ軸方向に移動される。テーブル２７上には、主軸台２９と心押台３０とが対向して取り付けられ、主軸台２９と心押台３０との間に工作物ＷがＺ軸方向にセンタ支持される。主軸台２９には主軸３１が回転可能に軸承され、サーボモータ３２により回転駆動される。工作物Ｗは主軸３１にケレ回し等により連結されて回転駆動される。

ベッド２６上には、砥石台３４が摺動可能に載置される。砥石台３４は、サーボモータ３５によりボールネジを介してＺ軸と直角に交差するＸ軸方向に移動される。砥石台３４には砥石軸３６が回転可能に軸承される。砥石軸３６は、ビルトインモータ３７により回転駆動される。砥石軸３６の先端には砥石車１０の円板状ベース１３に穿設された中心穴３８が嵌合される。そして、砥石軸３６の先端がボルトにより固定される。

ＣＮＣ装置４０は、サーボモータ２８，３２，３５及びビルトインモータ３７の駆動回路４１乃至４４に接続されている。ＣＮＣ装置４０は、研削加工時に研削加工用ＮＣプログラムを順次実行して砥石車１０に工作物Ｗを研削加工させる。

（研削盤の作動について）
砥石車１０に工作物Ｗを研削加工させるとき、ＣＮＣ装置４０は、研削加工用ＮＣプログラムを実行し、砥石車１０を高速回転速度で回転させる回転指令を、ビルトインモータ３７の駆動回路４４に出力する。また、ＣＮＣ装置４０は、工作物Ｗを研削加工するのに適した周速度で回転させるための回転指令を、主軸３１を回転駆動するサーボモータ３２の駆動回路４２に出力する。次に、ＣＮＣ装置４０は、工作物Ｗが砥石車１０と対向する位置に移動するよう、テーブル２７をＺ軸方向に移動させる送り指令を、サーボモータ２８の駆動回路４１に出力する。

砥石車１０が工作物Ｗの研削箇所と対向すると、砥石台３４をＸ軸方向に粗研削送り速度で前進移動させる指令が、サーボモータ３５の駆動回路４３に出力される。これにより、砥石車１０は、図略のクーラントノズルからクーラントを供給されながら工作物Ｗを研削加工する。

（作用）
次に、砥石車１０によって工作物Ｗを研削する場合の作用について詳細に説明する。前述したとおり、工作物Ｗはクランクシャフトであり、研削する部位は、クランクシャフトの凹部である、例えば、図６に示すクランクジャーナル４５及びクランクジャーナルの軸線方向両側面４６，４７（図６参照）である。以後、クランクジャーナル４５及び軸線方向両側面４６，４７は、凹部とのみ称す場合がある。

図６に示すように、砥石車１０は、総形の研削砥石であり、凹部よりも軸線方向（Ｚ軸方向）において若干大きな形状を有している。このため、砥石車１０が、凹部内に切り込まれると、砥石車１０は、摩耗のしにくい第一砥石チップ１１の本体部１１ａが配置された軸線方向両端部（Ｒ部）の側面部で、凹部の両側面４６，４７（斜線部）を研削によって除去加工しながら切り込む。やがて、砥石車１０の外周面の円筒部Ｃｙが、凹部の底面であるクランクジャーナル４５の外周面に到達する。これにより、第一砥石チップ１１より、摩耗し易い第二砥石チップ１２の本体部１２ａが、凹部の底面（クランクジャーナル４５の外周面）と接触し、底面が研削され、仕上げ加工が行なわれる。

このとき、各周方向分割砥石チップＡ〜ＰのＲ部内における各範囲Ｒａ、Ｒｂ内にそれぞれ延在して設けられた第一砥石チップ１１の各延在部１１ｂと、第二砥石チップ１２の延在部１２ｂ，１２ｃとによって、凹部の底面と凹部の両側面４６，４７との間のＲ部が研削加工される。

この場合、第一砥石チップ１１の各延在部１１ｂと、第二砥石チップ１２の延在部１２ｂ、１２ｃとの境界部によって形成される境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの周方向では、第一砥石チップ１１と第二砥石チップ１２とが所定の割合で混在する状態であり、その混在の割合は、軸線方向における各位置によって異なる。具体的には、第二砥石チップ１２から各第一砥石チップ１１側に向かう方向では、はじめに第二砥石チップ１２の占める割合が多く、第一砥石チップ１１側に向かうに従って、徐々に第一砥石チップ１１の占める割合が増加し、やがて各範囲Ｒａ、Ｒｂ外において第一砥石チップ１１のみの状態となる。

このため、砥石車１０が凹部のＲ部を加工する際、軸線方向の範囲Ｒａ、Ｒｂ内で発生する砥石車１０の摩耗の大きさは、第一砥石チップ１１単体での摩耗、および第二砥石チップ１２単体での摩耗の中間の大きさとなる。なお、このときの中間とは、中央を意味するものではない。そして、本実施形態において、その大きさは第二砥石チップ１２側では、第二砥石チップ１２の混合割合が多い分だけ、多く摩耗する。また、軸線方向において、第一砥石チップ１１に近づいて行くにつれ、第一砥石チップ１１の混合割合が多くなっていくので、砥石車１０は摩耗しにくくなっていく。

このとき、砥石層１６の平面展開状態において、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、砥石層１６の平面に投影された軸線（または直線Ｌ１）に対して一定の角度α°の直線で形成される。これにより、軸線方向の範囲Ｒａ、Ｒｂ内において、砥石層１６の摩耗により発生する第一砥石チップ１１と第二砥石チップ１２との間の段差も、角度α°の大きさに応じた直線テーパ状の段差となる。つまり、本実施形態において発生する当該直線テーパ状の段差は、性状の異なる第一砥石チップ１１及び第二砥石チップ１２が、軸線方向における境界部の長さが殆どない状態、即ち、角度α°が９０度となるよう配置された場合に発生する段差と比べて、緩やかにすることができる。このため、砥石層１６の段差が転写される工作物Ｗの研削面の仕上げ精度を良好なものとすることができる。

また、図１Ｂ、図６に示すように、第一砥石チップ１１、及び境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、円板状ベース１３の外周面に形成される円筒部Ｃｙには配置されず、外周面の両端の各Ｒ部の一部に配置される。従って、たとえ、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒに摩耗が発生し段差が生じても、円筒部Ｃｙに設けられる第二砥石チップ１２によって研削される工作物Ｗの凹部の底面（クランクジャーナル４５の外周面）には、前記段差は転写されず、良好な仕上げ精度を得ることができる。

＜変形例１＞
なお、上記実施形態においては、各第一砥石チップ１１は、第二砥石チップ１２の本体部の１２ａの重心Ｃ１を中心に点対称で形成される。また、展開され平面状態とされた砥石層１６に形成された境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒが、ともに一端Ｕから他端Ｖに向かい、砥石層１６に投影された軸線に対して同一の傾きα°となるよう、即ち相互に平行となるように形成された。しかし、この態様には限らない。図２のＳ部に対応する部分である図７に示すように、変形例１として、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌと境界部１８ａｒ〜１８ｐｒとは、第二砥石チップ１２の本体部の１２ａの重心を通り軸線と直交する線Ｌ２に対して線対称とし、一端Ｕから他端Ｖに向かう、第一実施形態の図３に対応する傾きが、α°及び（１８０°−α°）となるようにしてもよい。

＜変形例２＞
また、変形例２として、図２のＳ部に対応する部分である図８に示すように、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒのうち、周方向で隣り合う各境界部の角度（α）及び形状は、同じではなく相違していてもよい。このとき、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒにおいて、隣り合う境界部同士のみの角度が異なるだけでなく、全ての境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒに対してどのような角度を設定してもよい。つまり、全ての境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの角度が異なっていてもよいし、一定の法則を有して角度を変更してもよい。これによっても、相応の効果は得られる。

＜変形例３＞
また、上記実施形態においては、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、直線であるとした。しかしこの態様には限らない。境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、図２のＳ部に対応する部分である図９に示すように曲線を含んでいてもよい。

＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態について、図１０のフローチャートに基づき説明する。第二実施形態は、第一実施形態に対して、製造方法のみが異なる。よって、第一実施形態との相違点のみ説明し、同じ部分については説明を省略する。第一実施形態では、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの形状を、予め設定して各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを製作した。しかし、この態様には限らず、第二実施形態では、各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを試しに製作し、評価した後に、得た評価結果に基づいて、正式に各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを製作する。つまり、結果をフィードバックしながら、所望の各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを製作する。

図１０に示すように、第二実施形態における砥石車の製造方法は、仮製造工程Ｓ１０と、試し加工工程Ｓ１２と、境界部形状決定工程Ｓ１４と、境界部製造工程Ｓ１６と、を備える。

仮製造工程Ｓ１０は、境界部が、予め定めた仮の形状となるよう、仮の砥石層を上記第一実施形態の製造方法によって形成し、仮の砥石車を製造する。このとき、境界部の仮の形状はどのようなものでもよい。次に、試し加工工程Ｓ１２では、製作した仮の砥石車の仮の砥石層によって、試し加工品を研削加工する。

境界部形状決定工程Ｓ１４では、まず、試し加工品の加工後における仮の砥石層に生じた試し加工段差の大きさと、予め設定された目標段差の大きさとの差異を確認する。そして、試し加工段差の大きさが目標段差の大きさと同じになるよう境界部の最終形状を決定する。このとき、境界部の形状は、第一実施形態、変形例１〜３等で説明した形状が選択できる。また、境界部の軸線方向長さ（範囲Ｒａ、Ｒｂ）を長くすることによっても、軸線方向の範囲Ｒａ、Ｒｂにおける段差を緩やかにすることができる。

境界部製造工程Ｓ１６は、円板状ベース１３の外周面に複数の周方向分割砥石チップＡ〜Ｐのそれぞれの第一及び第二砥石チップ１１，１２を配置し、砥石層１６を形成する境界部の形状が、境界部形状決定工程Ｓ１４で決定された最終形状となるように、砥石車１０を製作する。これによって、研削時に所望の段差が形成可能な砥石車１０が形成できる。

＜第三実施形態＞
次に、第三実施形態について説明する。第三実施形態は、第一、第二実施形態に対して、研削加工時における、研削対象である凹部に対する砥石車の相対的な大きさが異なるのみである。第一、第二実施形態では、砥石車１０は外周の凹部よりも大きな断面形状を有した総形の研削砥石とした。しかし、第三実施形態では、砥石車１１０は、図１１に示すように、凹部内に収容可能な大きさである。なお、砥石車１１０の構成は、第一、第二実施形態の砥石車１０と同様である。よって、同様の構成には、第一、第二実施形態と同様の符号を付して説明する。

砥石車１１０によって工作物Ｗを研削する場合について説明する。前述したとおり、工作物Ｗはクランクシャフトであり、研削対象はクランクシャフトの凹部である。図１１に示すように、砥石車１１０は、軸線方向において、凹部内に収容可能な大きさで形成されている。このため、砥石車１１０は、凹部の軸線方向両側面４６，４７を研削によって除去加工するため、図１１に示す矢印Ａｒ１，矢印Ａｒ２の方向にそれぞれ切り込む。つまり、砥石車１１０は、摩耗しにくい第一砥石チップ１１を備えた軸線方向両端部（Ｒ部）の側面で、凹部の両側面４６、４７を除去加工する。そして、両側面４６、４７の除去加工が終了すると、砥石車１１０の外周面が凹部の底面（クランクシャフトの外周面）に到達し、摩耗し易い第二砥石チップ１２を備えた砥石車１１０の外周面の円筒部Ｃｙによって凹部の底面の仕上げ研削加工が行なわれる。上記以外は、すべて第一、第二実施形態と同様である。このような態様によっても、第一、第二実施形態と同様の効果が得られる。

なお、上記第一〜第三実施形態の態様に限らず、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、一端Ｕと他端Ｖとの間の線分の中に、軸線方向で異なる２点を有していればよい。即ち、線分の中に、軸線方向の変位成分を有していればどのような形状で形成してもよい。例えば、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、一端Ｕから他端Ｖに向かってＳ字形状で形成されてもよい。また、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、一端Ｕから軸線方向の変位成分を有して軸線方向に所定の量だけ変位したのち、他端Ｖで、軸線方向位置において一端Ｕと同じ位置に戻る、Ｕ字形状で形成されてもよい。これらによっても、相応の効果は得られる。

（実施形態における効果）
上記実施形態によれば、砥石車１０は、円板状ベース１３（円板状部材）と、円板状ベース１３の外周面に配置される砥石層１６と、を備える砥石車１０である。砥石層１６は、円板状ベース１３の周方向に分割される複数の周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを備える。周方向分割砥石チップＡ〜Ｐは、それぞれ性状の異なる第一砥石チップ１１及び第二砥石チップ１２が軸線方向に配列されて形成され、第一砥石チップ１１と第二砥石チップ１２との境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの形状は、軸線方向で異なる位置を接続する形状である。

上記態様によれば、各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐの境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒが存在する軸線方向の範囲Ｒａ、Ｒｂ内では、第一砥石チップ１１と第二砥石チップ１２とが所定の割合で混在された状態となり、砥石車１０の軸線方向で見るとその混在の割合は変化している。このため、砥石車１０が工作物Ｗを加工した際、軸線方向における境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの範囲Ｒａ、Ｒｂ内で発生する摩耗は、その大きさが第一砥石チップ１１単体で生じる摩耗の大きさと、第二砥石チップ１２単体で生じる摩耗の大きさとのあいだの大きさとなる。これにより、本発明品においては、軸線方向における境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの範囲Ｒａ、Ｒｂ内において、第一砥石チップ１１と第二砥石チップ１２との間に発生する段差は、第一砥石チップ１１及び第二砥石チップ１２が、軸線方向において境界部の幅が殆どない状態で配置された場合に発生する段差と比べて、緩やかとなり、延いては工作物Ｗの仕上げ精度が良好となる。

また、上記第一実施形態によれば、複数の周方向分割砥石チップＡ〜Ｐのすべての境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの形状は同一である。これにより、各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐにそれぞれ２個ずつ使用される第一砥石チップ１１を全て共通の部材とすることができ、低コスト化に寄与する。

また、上記第一実施形態の変形例１〜３によれば、複数の周方向分割砥石チップＡ〜Ｐの境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの形状は異なる。これにより、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒに発生する段差の形状を所望の形状に調整しやすい。

また、上記実施形態によれば、複数の周方向分割砥石チップＡ〜Ｐの各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの軸線方向における一端Ｕから他端Ｖに向かって連続的に接続される。これにより、境界部全幅に亘って境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒに発生する段差を緩やかにできる。

また、上記実施形態によれば、複数の周方向分割砥石チップＡ〜Ｐの各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの形状は、軸線方向に対して同一の傾きα°で形成される。これにより、各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは形成しやすいとともに、各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの作用により、砥石層１６の範囲Ｒａ、Ｒｂ内に発生する段差は一定角度を有するテーパ状の平面で形成される。

また、上記実施形態の砥石車１０の製造方法によれば、円板状ベース１３（円板状部材）の外周面に複数の周方向分割砥石チップＡ〜Ｐのそれぞれの第一及び第二砥石チップ１１，１２が配置されることにより、上記実施形態の各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒを備えた砥石層１６が形成される。このように、簡易な製作方法によって、円板状ベース１３（円板状部材）の外周面に発生する段差の度合いが調整された上述の砥石車１０が得られる。

また、上記実施形態の砥石車１０の製造方法によれば、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒが予め定めた仮の形状となるように、上記実施形態の製造方法によって仮の砥石層を形成し、仮の砥石車を製作する仮製造工程Ｓ１０を備える。また、仮の砥石層によって、試し加工品を加工する試し加工工程Ｓ１２を備える。また、試し加工品の加工後における仮の砥石層に生じた試し加工段差の大きさと、予め設定された目標段差の大きさとの差異を確認し、試し加工段差の大きさが目標段差の大きさと同じになるよう境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒの最終形状を決定する境界部形状決定工程Ｓ１４を備える。さらに、その後、境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒが決定された最終形状となるように、円板状ベース１３（円板状部材）の外周面に複数の周方向分割砥石チップＡ〜Ｐのそれぞれの第一及び第二砥石チップ１１、１２を配置し砥石層１６を形成する境界部製造工程Ｓ１６と、を備える。これにより、常に、砥石層１６に対して所望の段差形状が得られるので、工作物Ｗの円筒外周面に転写される段差形状を小さくするよう良好にコントロールできる。

なお、上記実施形態における砥石車１０の製造方法では、円板状ベース１３（円板状部材）の外周面に、すでに形成された１６個（複数）の各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを配置することにより砥石層１６を形成した。しかし、このような製造方法に限らず、各周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを予め形成せず、周方向分割砥石チップＡ〜Ｐを構成する第一及び第二砥石チップ１１，１２を外周面に別々に貼り付けて砥石車１０が製造されてもよい。

また、上記実施形態においては、周方向分割砥石チップを周方向に１６個（Ａ〜Ｐ）配置したが、これより多くてもよいし、少なくてもよい。

また、上記実施形態においては、図１Ｂに示すように、第一砥石チップ１１と第二砥石チップ１２との間に形成される各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、砥石層１６の両端の各Ｒ部の一部に設けられている。しかし、この態様には限らない。各境界部１８ａｌ〜１８ｐｌ、１８ａｒ〜１８ｐｒは、その一部が円筒部Ｃｙに設けられていてもよい。これによっても相応の効果は得られる。

また、上記実施形態においては、１種類の材質で形成された工作物Ｗに対し、研削抵抗の異なる形状部位に応じて２種類の第一，第二砥石チップ１１，１２を組み合わせて砥石車１０，１１０を構成した。しかし、この態様には限らず、複数の種類の材質が継ぎ合わされた工作物に対して、各材質に応じた各砥石チップを組み合わせて砥石車を構成してもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

１０，１１０・・・砥石車、 １１・・・第一砥石チップ、 １１ａ・・・本体部、 １１ｂ・・・延在部、 １２…第二砥石チップ、 １２ｂ、１２ｃ・・・延在部、 １３・・・円板状ベース（円板状部材）、 １４，１９・・・超砥粒（砥粒）、 １５・・・…ビトリファイド結合材、 １６・・・…砥石層、 １８ａ〜１８ｐ・・・境界部、 ２０・・・レジノイド結合材、 ２５・・・研削盤、 ４５・・・クランクジャーナル、 ４６，４７・・・軸線方向両側面、 Ａ〜Ｐ…周方向分割砥石チップ、 Ｒａ，Ｒｂ・・・範囲、 Ｓ１０・・・仮製造工程、 Ｓ１２・・・加工工程、 Ｓ１４・・・境界部形状決定工程、 Ｓ１６・・・境界部製造工程、 Ｗ・・・工作物。

Claims (7)

1. 円板状部材と、
   前記円板状部材の外周面に配置される砥石層と、
   を備える砥石車であって、
   前記砥石層は、前記円板状部材の周方向に分割される複数の周方向分割砥石チップを備え、
   前記周方向分割砥石チップは、それぞれ性状の異なる第一砥石チップ及び第二砥石チップが前記砥石車の軸線方向に配列されて形成され、
   前記第一砥石チップと前記第二砥石チップとの境界部の形状は、前記軸線方向で異なる位置を接続する形状である、砥石車。
2. 前記複数の周方向分割砥石チップのすべての前記境界部の形状は同一形状である、請求項１に記載の砥石車。
3. 前記複数の周方向分割砥石チップの前記境界部の形状は異なる形状である、請求項１に記載の砥石車。
4. 前記複数の周方向分割砥石チップの各前記境界部の形状は、前記境界部の前記軸線方向の一端から他端に向かって連続的に接続された形状である、請求項１−３の何れか１項に記載の砥石車。
5. 前記複数の周方向分割砥石チップの各前記境界部の形状は、前記軸線方向に対して同一の傾きで形成される、請求項４に記載の砥石車。
6. 砥石車の製造方法であって、
   前記砥石車は、請求項１〜５の何れか１項に記載の砥石車であり、
   前記砥石車の製造方法は、
   前記円板状部材の外周面に前記複数の周方向分割砥石チップがそれぞれ備える各前記第一及び第二砥石チップを配置することにより前記砥石層を形成する、砥石車の製造方法。
7. 前記砥石車の製造方法は、
   前記境界部が予め定めた仮の形状となるように、請求項６に記載の製造方法によって仮の砥石層を形成し、仮の砥石車を製作する仮製造工程と、
   前記仮の砥石層によって、試し加工品を加工する試し加工工程と、
   前記試し加工品の加工後における前記仮の砥石層に生じた試し加工段差の大きさと、予め設定された目標段差の大きさとの差異を確認し、前記試し加工段差の大きさが前記目標段差の大きさと同じになるよう前記境界部の最終形状を決定する境界部形状決定工程と、
   前記境界部が前記決定された最終形状となるように、前記円板状部材の外周面に前記複数の周方向分割砥石チップのそれぞれの前記第一及び第二砥石チップを配置し前記砥石層を形成する境界部製造工程と、を備える請求項６に記載の前記砥石車の製造方法。

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