JP2018069391A - 研削装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、上記特許文献2の従来技術は、ワークとツールの測定手段が異なるためワークとツール間の座標変換を行っている。そして、この座標変換の際に熱変形の誤差をなくすためにインバー材等の低膨張合金を使用している。しかし、この方法を大型研削盤に適用した場合、大きな構造材に一般的に高価で難加工な低膨張合金を使用することになるため、工作機械の高価格化を招く他、低膨張合金の材料特性上、構成部材として使用が出来ない場合がある。
(第1実施形態)
(構成)
第1実施形態に係る第1の研削装置1Aは、例えば、玉軸受の軌道輪(外輪及び内輪)等のワークの周面にボールの転動路となる溝を、回転砥石による研削加工によって形成する装置である。
研削測定部2は、ベース部20と、溝研削部21と、タッチプローブ22とを備えている。ベース部20は、第1のベース部23と、第2のベース部26とを備えている。
研削測定部2は、更に、移動機構部として、第1の左直動案内装置24Lと、第1の右直動案内装置24Rと、第1のボールねじ装置25とを備えている。加えて、第2の左直動案内装置27Lと、第2の右直動案内装置27Rと、第2のボールねじ装置28とを備えている。
溝研削用砥石21aは、円盤状の回転砥石から構成され、砥石スピンドル21bの先端に同芯に取り付けられている。なお、溝研削用砥石21aは、溝研削対象のワークの種類に応じた外径寸法、厚さ寸法を有したものが取り付けられる。また、溝研削用砥石21aは、第1のツルーイング装置4Aによるツルーイング(形直し)によって、ワークに形成する溝形状に合致した凸状砥石面が外周面に成形されるようになっている。
一方、タッチプローブ22は、溝研削部21で研削加工した溝の表面の位置情報を測定する際に用いられる。なお、タッチプローブ22の詳細については後述する。
溝研削部21とタッチプローブ22とは、矩形状の第1のベース部23のZ軸のマイナス方向の端部からZ軸に沿って突出した状態で第1のベース部23に固定支持されている。加えて、溝研削部21とタッチプローブ22とは、X軸方向に所定の間隙を空けて軸並行に第1のベース部23に固定支持されている。
第1の右直動案内装置24Rは、第1のボールねじ装置25を間に挟んで、第1の左直動案内装置24Lの第1の左案内レール24Lrと並行に第2のベース部26上にボルトを介して固定支持された直線状の第1の右案内レール24Rrを備えている。更に、第1の右案内レール24Rrに沿って直動するように第1の右案内レール24Rrに軸受機構を介して取り付けられた第1の右スライダ24Rsを備えている。
第1のボールねじ軸25Bは、螺旋状のねじ溝を外周面に有し、第1のボールねじナット25Nは、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有し、両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路内に転動自在に複数のボールが装填されている。
第1のストッパ25STPは、第2のベース部26上にボルトを介して固定支持され、第1のボールねじ軸25Bの他端側において、第1のボールねじナット25Nの抜け落ちを防止する。
かかる構成によって、Z軸駆動用モータ25Mの回転駆動力によって、第1のボールねじ軸25Bを回転駆動することで、ボールの転動を介して第1のボールねじナット25Nが第1のボールねじ軸25Bに沿って移動する。これに伴って、第1の左スライダ24Lsが第1の左案内レール24Lrに沿って直動し、第1の右スライダ24Rsが第1の右案内レール24Rrに沿って直動する。
一方、第2の左直動案内装置27Lは、図1及び図2に示すように、不図示のコラム上にボルトを介して固定支持された直線状の第2の左案内レール27Lrと、この第2の左案内レール27Lrに沿って直動するように第2の左案内レール27Lrに軸受機構を介して取り付けられた第2の左スライダ27Lsとを備えている。
第2のボールねじ軸28Bは、螺旋状のねじ溝を外周面に有し、第2のボールねじナット28Nは、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有し、両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路内に転動自在に複数のボールが装填されている。
第2のストッパ28STPは、コラム上にボルトを介して固定支持され、第2のボールねじ軸28Bの他端側において、第2のボールねじナット28Nの抜け落ちを防止する。
かかる構成によって、X軸駆動用モータ28Mの回転駆動力によって、第2のボールねじ軸28Bを回転駆動することで、ボールの転動を介して第2のボールねじナット28Nが第2のボールねじ軸28Bに沿って移動する。これに伴って、第2の左スライダ27Lsが第2の左案内レール27Lrに沿って直動し、第2の右スライダ27Rsが第2の右案内レール27Rrに沿って直動する。
ワーク支持部3は、図1に示すように、支持台30と、支持台30上に設けられたテーブル31と、テーブル31上に設けられたワーク支持用部材32と、テーブル31を回転自在に支持する第2の回転軸であるワーク回転用スピンドル33とを備えている。更に、ワーク回転用スピンドル33を内部に収容するワーク回転用スピンドルハウジング34と、ワーク回転用スピンドル33を回転駆動する第2の回転駆動源であるワーク回転用モータ35とを備えている。
ワーク回転用モータ35は、モータ回転角度位置を検出するアブソリュート方式のロータリエンコーダ36E(以下、「ワーク回転軸エンコーダ36E」と記載する場合がある)を備えている。そして、ワーク回転軸エンコーダ36Eで検出したモータ回転角度位置θmrを、不図示の電気ケーブルを介して第1の制御装置5Aに送信するように構成されている。
第1のツルーイング装置4Aは、ドレッサーベース40と、ドレッサーベース40に固定支持されたダイヤモンドドレッサー41と、ドレッサーベース40の上部に固定支持された測定基準42とを備えている。
ここで、第1のツルーイング装置4Aは、溝研削用砥石21aの回転速度と、ダイヤモンドドレッサー41に対するX軸方向の送り速度及びZ軸方向の送り速度を調整することによって、溝研削用砥石21aを、ツルーイング(形直し)又はドレッシング(目立て)する。
次に、図3に基づき、本実施形態のタッチプローブ22の構成を説明する。
タッチプローブ22は、図3(a)に示すように、プローブハウジング22aと、プローブヘッド22bとを備えている。
プローブヘッド22bは、プローブ軸22sと、測定子22tとを備えている。測定子22tは、プローブ軸22sの先端部の外周面から該先端部を介して背中合せに外側に突出する第1アーム部22c及び第2アーム部22eを備えている。更に、プローブ軸22sの先端部の外周面から第1アーム部22c及び第2アーム部22eと直交する方向に背中合わせに外側に突出する第3アーム部22g及び第4アーム部22iを備えている。なお更に、測定子22tは、第1アーム部22c及び第2アーム部22eの先端に形成された第1先端球22d及び第2先端球22fと、第3アーム部22g及び第4アーム部22iの先端に形成された第3先端球22h及び第4先端球22jとを備えている。
かかる構成によって、第1先端球22dが溝の表面に接触して押されることで、押された方向とは逆方向にプローブヘッド22bが傾く。これにより、伝達部材が押されて圧力センサにおいてこの押圧力Pr1が検出される。同様に、第2先端球22fが溝の表面に接触して押されることで、押圧力Pr2が検出され、第3先端球22hが溝の表面に接触して押されることで、押圧力Pr3が検出される。また、第4先端球22jが溝の表面に接触して押されることで、押圧力Pr4が検出される。
これら検出された押圧力の検出値Pr1、Pr2、Pr3及びPr4は、不図示の電気ケーブルを介して第1の制御装置5Aに送信される。
(第1の制御装置5Aのハードウェア構成)
次に、図4に基づき、第1の制御装置5Aのハードウェア構成を説明する。
CPU60、RAM62及びROM64は、各種内外バス68を介して接続されていると共に、このバス68にI/F66を介して、タッチプローブ22(圧力センサ)、第1のツルーイング装置4A(磨耗量測定機)、X軸エンコーダ28E、Z軸エンコーダ25Eが接続されている。更に、HDD(Hard Disk Drive)などの記憶装置(Secondary Storage)70や、LCDモニタ等の出力装置72、操作パネル、キーボード、マウスなどの入力装置74などが接続されている。
次に、図5に基づき、第1の制御装置5Aの機能構成を説明する。
第1の制御装置5Aの第1の機能構成部50Aは、図5に示すように、溝研削処理部51と、ワーク情報測定部52と、測定基準座標測定部53と、ツルーイング処理部54と、ベース位置決定部55とを備えている。
また、加工条件データは、ワークWの形状、材質等、溝研削用砥石21aの種類等によって予め決められた加工条件のデータである。例えば、商品又はワークの型番毎に設定されるデータである。
ワーク情報測定部52は、タッチプローブ22を用いて、溝研削加工後の外輪用ワークWoの溝部分とこれと対向する溝部分との溝底部間の距離を測定する。加えて、外輪用ワークWoの中心位置Rciの座標を測定する。
具体的に、ワーク情報測定部52は、加工点Pgに対応する溝部分とその対向位置の溝部分の2箇所の溝形状を測定する。
図5に戻って、測定基準座標測定部53は、タッチプローブ22を用いて、第1のツルーイング装置4Aの測定基準42の測定点Pmの位置座標(Xr,Zr)(以下、「測定基準位置座標(Xr,Zr)」と記載する場合がある)を測定する。
ツルーイング処理部54は、第1のツルーイング装置4Aを用いて、溝研削用砥石21aのツルーイングを実行する。
具体的に、ツルーイング処理部54は、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、溝研削用砥石21aを、第1のツルーイング装置4Aのダイヤモンドドレッサー41のツルーイング点Ptの近傍位置へと移動する。その後、砥石スピンドル用モータ21dを駆動制御し、溝研削用砥石21aをツルーイング用の回転速度で回転する。そして、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、溝研削用砥石21aを、ツルーイング点Ptに向けてツルーイング用の切り込み速度でX軸方向に移動すると共に、ツルーイング用の送り速度でZ軸方向に移動する。これによって、溝研削用砥石21aのツルーイングを行う。ツルーイング処理部54は、ツルーイングが終了すると、第1のツルーイング装置4Aの測定器45に、ダイヤモンドドレッサー41のツルーイング点Ptの基準位置(Xt,Zt)に対する磨耗量ΔXtを測定させる。そして、測定された磨耗量ΔXtをRAM62に記憶する。加えて、RAM62に記憶された測定基準位置座標(Xr,Zr)を、ツルーイング終了時のベース部20の代表座標(以下、「ベース座標(Xb,Zb)」と記載する場合がある)として設定する。ここで、第1実施形態において、ベース座標(Xb,Zb)は変数として管理されている。従って、測定基準位置座標(Xr,Zr)を、変数であるベース座標(Xb,Zb)に代入することで、ツルーイング終了時のベース座標(Xb,Zb)を決定する。
ベース位置決定部55は、溝研削用砥石21aと外輪用ワークWoの加工点Pg側の第1の溝底部Db1とが接触するときのベース部20の位置を決定する。
具体的に、ベース位置決定部55は、RAM62に記憶された、ツルーイング点Ptの基準位置座標(Xt,Zt)と、磨耗量ΔXtとから、ツルーイング終了時のツルーイング点Ptの座標(Xt+ΔXt,Zt)を算出する。次に、この座標(Xt+ΔXt,Zt)と、RAM62に記憶された測定基準位置座標(Xr,Zr)とから、下式(1)及び(2)に従って、ツルーイング終了時のツルーイング点Ptの座標と測定基準位置座標(Xr,Zr)との相対距離(Xrt,Zrt)を算出する。以下、この相対距離(Xrt,Zrt)を、「第1の相対距離(Xrt,Zrt)」と記載する場合がある。
Zrt=Zr−Zt ・・・(2)
引き続き、算出した第1の相対距離(Xrt,Zrt)と、RAM62に記憶された第1の溝底径Di及び第1の中心座標(Xci,Zci)とから、下式(3)及び(4)に基づき、溝研削用砥石21aと外輪用ワークWoの第1の溝底部Db1とが接触するときのベース部20の座標であるベース座標(Xb,Zb)を算出する。
Zb=Zci+Zrt ・・・(4)
そして、算出したベース座標(Xb,Zb)をRAM62に記憶する。即ち、変数であるベース座標(Xb,Zb)に、算出値を代入する。
このように、熱の影響を受けにくいツルーイング点Ptと測定点Pmとの第1の相対距離(Xrt,Zrt)と、熱の影響を受けない第1の溝底径Di及び第1の中心座標(Xci,Zci)とからベース座標を決定することで、熱変形による誤差を補正する。
溝研削処理部51は、ベース位置決定部55からの位置決定終了通知を受信すると、以降は、RAM62に記憶されたベース座標(Xb,Zb)を用いて、外輪用ワークWoの仕上げ加工を行う。
次に、図6に基づき、第1実施形態の外輪用ワークWoの溝加工処理の処理手順を説明する。
第1の制御装置5AのCPU60によってプログラムが実行され、外輪用ワークWoの溝加工処理が開始されると、図6に示すように、まず、ステップS100に移行する。
ステップS102では、溝研削処理部51において、RAM62に読み込んだ加工条件データに基づき溝形状管理処理を行う。その後、ステップS104に移行する。
ここで、第1実施形態の溝の研削加工処理は、砥石スピンドル用モータ21d、ワーク回転用モータ35、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、まず、外輪用ワークWoの内周面に溝研削用砥石21aを用いて溝を粗研削加工する。引き続き、ワーク回転用モータ35、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、タッチプローブ22によって外輪用ワークWoの溝形状を測定する。続いて、この測定結果に基づき寸法誤差を算出し、算出した寸法誤差に基づき、砥石スピンドル用モータ21d、ワーク回転用モータ35、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、溝の仕上げ加工を行う処理となる。
本実施形態では、更に、2個目以降の溝形成後の外輪用ワークWoに対して位置基準マスターを測定し、この測定結果と位置基準マスター初期値との差を演算する。そして、演算結果が予め設定した規定値以下である場合に、以降の外輪用ワークWoに対して溝の研削加工処理を実行する。一方、規定値を超えている場合に、異常であると判断し動作を中断して、操作者に対して警報等によって報知する。
ステップS108に移行した場合は、ワーク情報測定部において、外輪用ワークWoの第1の溝底径Di及び第1の中心座標(Xci,Zci)を測定する。その後、測定基準座標測定部53に、測定基準座標測定指令を出力して、ステップS110に移行する。
ステップS112では、ツルーイング処理部54において、溝研削用砥石21aのツルーイングを実行して、ステップS114に移行する。
ステップS116では、ベース位置決定部55において、ツルーイング終了時の第1の相対距離(Xrt,Zrt)を算出する。更に、この第1の相対距離(Xrt,Zrt)と、第1の溝底径Di及び第1の中心座標(Xci,Zci)とから、溝研削用砥石21aが第1の溝底部Db1と接触するときのベース部20の座標(Xb,Zb)を算出する。これにより、ベース部20の位置を補正する。その後、溝研削処理部51に、位置決定終了通知を出力して、ステップS118に移行する。
(ワーク情報測定処理)
次に、上記ステップS108で実行されるワーク情報測定処理の処理手順を説明する。
ステップS200では、ワーク情報測定部52において、タッチプローブ22を用いて、加工点Pgに対応する溝部分、及び外輪用ワークWoの中心を通ってこの溝部分と対向する溝部分の形状を測定する。その後、ステップS202に移行する。
第1実施形態では、加工対象が外輪用ワークWoであるため、測定対象の溝部分は、対向位置にある一対の溝部分となる。この場合、同時に、一対の測定対象の溝部分の一方が第1先端球22dと対向し、他方が第2先端球22fと対向することになる。
ステップS202では、ワーク情報測定部52において、ステップS200で測定した対向する一対の溝部分の溝形状情報(座標情報)に基づき、第1及び第2の溝底部Db1及びDb2の第1及び第2の溝底座標(X1,Z1)及び(X2,Z2)を特定する。そして、特定した第1及び第2の溝底座標(X1,Z1)及び(X2,Z2)から第1の溝底径Di(=X1−X2)を算出する。その後、特定した第1及び第2の溝底座標(X1,Z1)及び(X2,Z2)と、算出した第1の溝底径DiとをRAM62に記憶して、ステップS204に移行する。
次に、上記ステップS116で実行されるベース位置決定処理の処理手順を説明する。
ステップS116において、ベース位置決定処理が実行されると、図8に示すように、まず、ステップS300に移行する。
ステップS300では、ベース位置決定部55において、ツルーイング終了時の第1の相対距離(Xrt,Zrt)を算出する。その後、ステップS302に移行する。
具体的に、ベース位置決定部55は、ステップS300で算出した第1の相対距離(Xrt,Zrt)と、RAM62に記憶された第1の溝底径Di及び第1の中心座標(Xci,Zci)とから、上式(3)及び(4)に従って、ベース座標(Xb,Zb)を算出する。
次に、図1〜図8を参照しつつ、図9〜図12に基づき、第1実施形態の第1の研削装置1Aの動作例を説明する。
いま第1の制御装置5Aに対して入力装置74を介して外輪用ワークWoの研削開始指令が入力されたとする。これにより、第1の制御装置5Aは、まず、記憶装置70に記憶された、目標溝形状データ及び加工条件データをRAM62に読み込む。そして、読み込んだデータに基づき、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、溝研削用砥石21aを第1のツルーイング装置4Aのツルーイング点Ptの近傍(但し、Z軸座標はツルーイング開始位置)に移動する。
引き続き、第1の制御装置5Aは、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して溝研削部21を移動し、回転する溝研削用砥石21aの砥石面を、ワーク支持用部材32に固定支持された外輪用マスターワークWomの内周面の溝形成位置へと移動すると共に予め設定した切り込み量で切り込む。これによって、外輪用マスターワークWomの溝研削用砥石21aの接触位置に溝が形成される。第1の制御装置5Aは、ワーク回転用モータ35を駆動制御して、外輪用マスターワークWomを予め設定した回転角度ずつ回転させて、外輪用マスターワークWomの内周面に溝を形成する。
具体的に、第1の制御装置5Aは、Z軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、プローブヘッド22bの先端球22fを、Z軸方向に移動して、外輪用ワークWoのZ軸方向の上端位置及び下端位置を測定する。次に、第1の制御装置5Aは、X軸駆動用モータ28Mを駆動制御して、プローブヘッド22bの先端球22fを、X軸方向に移動して、ワーク支持用部材32との接触位置を測定する。そして、これら測定した位置情報を位置基準マスター初期値として、RAM62に記憶する。
続いて、第1の制御装置5Aは、測定した溝形状情報と、RAM62に記憶された目標溝形状データ及び補正値とに基づき、直径等の各種寸法と、楕円量、傾斜誤差等の各種寸法誤差とを算出する。そして、第1の制御装置5Aは、算出した各種寸法及び各種寸法誤差を、RAM62に記憶する。
そして、第1の制御装置5Aは、各種補正値に基づき各種モータを制御して機械の姿勢を補正し、外輪用ワークWoに形成した溝の取り残し代分を加工する。即ち、仕上げ加工を行う。このとき、溝研削用砥石21aとプローブヘッド22bとの間の座標変換は、第2の相対距離(Xwt,Zwt)を用いて行う。
以降は、上記同様の処理を繰り返し行い、外輪用ワークWoの内周面に順次溝を形成していく。
異常が検出されず溝加工処理が繰り返し行われると、第1の制御装置5Aは、溝加工途中において、ツルーイングが必要なタイミングになったか否かを判定する。これは、例えば、溝研削加工数や連続研削時間等から判定する。
具体的に、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、例えば、図9(a)に示すように、タッチプローブ22を用いて、加工点Pg側の溝部である第1の溝部D1の形状と、第1の溝部D1と対向する溝部である第2の溝部D2の形状とを測定する。即ち、第1の制御装置5Aは、タッチプローブ22の第2先端球22fを第1の溝部D1の表面に接触させて溝表面の座標情報を取得する処理を、第1の溝部D1に沿ってZ軸座標位置を変えながら繰り返し行う。同様に、タッチプローブ22の第1先端球22dを第2の溝部D2の表面に接触させて溝表面の座標情報を取得する処理を、第2の溝部D2に沿ってZ軸座標位置を変えながら繰り返し行う。
引き続き、第1及び第2の溝底座標(X1,Z1)及び(X2,Z2)に基づき、第1の溝底径Di(=X1−X2)を算出する。更に、第1の溝底径Di、第1の溝底座標(X1,Z1)及び第2の溝底座標(X2,Z2)に基づき、「Xci=X1−Di/2」、「Zci=Z1=Z2」から第1の中心座標(Xci,Zci)を算出する。第1の制御装置5Aは、算出した第1の溝底径Di及び第1の中心座標(Xci,Zci)をRAM62に記憶する。
具体的に、第1の制御装置5Aは、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、例えば、図9(b)に示すように、タッチプローブ22を用いて、測定点基準位置座標を測定する。ここでは、タッチプローブ22の第2先端球22fを測定点Pmに接触させ、接触位置の座標情報を取得することで、測定基準位置座標(Xr,Zr)を測定する。
引き続き、第1の制御装置5Aは、ツルーイング終了時の溝研削用砥石21aの外輪用ワークWoの第1の溝底部Db1と接触する部分の座標(Xt+ΔXt,Zt)と、測定基準位置座標(Xr,Zr)との相対距離を算出する。
そして、第1の制御装置5Aは、算出した第1の相対距離(Xrt,Zrt)と、第1の溝底径Di及び第1の中心座標(Xci,Zci)とから、ベース座標(Xb,Zb)を算出する。
このように、溝研削用砥石21aが第1の溝底部Db1に接触するときのベース部20の位置を、熱的影響の比較的小さいツルーイング点Ptと測定点Pmとの相対距離から算出するようにした。これにより、熱的影響の比較的大きい砥石スピンドル21bとプローブ軸22sとの相対距離である第2の相対距離(Xwt,Zwt)を用いた場合と比較して、熱的影響による相対位置変化を抑制することが可能となる。
以降は、次のツルーイングを実行するタイミングとなるまで、外輪用ワークWo毎に、タッチプローブ22によって溝形状を測定し、測定した溝形状データに基づき、第1の溝底径Di及び第1の中心座標(Xci,Zci)を算出する。そして、これら算出値と、今回算出した第1の相対距離(Xrt,Zrt)とを用いて、溝研削用砥石21aが第1の溝底部Db1に接触するときのベース座標(Xb,Zb)を決定し、上記同様の仕上げ加工処理を行う。
一方、上記ツルーイング点Ptと測定基準42の測定点Pmとの第1の相対距離(Xrt,Zrt)を利用したベース位置決定処理を行わない場合の、溝研削用砥石21aが第1の溝底部Db1に接触するときのベース座標(Xb,Zb)を求める方法の一例を説明する。
次に、プローブ軸22sの先端部の中心位置をベース部20の位置として、第1の中心座標(Xci,Zci)と、第3先端球22hのXZ軸の中心座標との位置を合わせて、このときの座標をベース座標(Xb,Zb)=(Xci,Zci)に設定する。
Xb=Xci+(Xwt−Dg/2)+Di/2 ・・・(5)
Zb=Zci+Zwt ・・・(6)
ここで、測定値である第1の中心座標(Xci,Zci)と、第1の溝底径Diとは熱変形による影響を受けない値である。一方、図12中の(1)の双方向矢印線に示すように、砥石スピンドル21bとプローブ軸22sとは、両者の間の構造経由の距離が長く、特に、大型の研削装置(大型研削盤)などでは数[m]にもなる。加えて、同図中の(1)の経路にある構造体内に、砥石スピンドル用モータ21dを要因とする第1の発熱源Hs1が存在する。
これに対して、図12中の(3)の双方向矢印線に示すように、測定基準42と第1のツルーイング装置4Aのダイヤモンドドレッサー41とは、両者の間の構造経由の距離が短く、かつ、周辺に発熱源が少ないため熱的に安定した位置にある構成部となる。即ち、測定基準42の測定点Pmとダイヤモンドドレッサー41のツルーイング点Ptとの第1の相対距離(Xrt,Zrt)は、構造体の熱変形による誤差が生じにくい。
また、溝研削処理部51は研削処理部に対応し、ワーク情報測定部52はワーク形状測定処理部に対応し、測定器45は、ツルーイング点座標測定部に対応する。
第1実施形態に係る第1の研削装置1Aは、加工点Pgの位置が、Y軸方向から視て、砥石スピンドル21bを挟んでツルーイング点Pt側に位置するように構成されている。加えて、砥石スピンドル21bとこの砥石スピンドル21bの先端部に取付けられた溝研削用砥石21aと砥石スピンドル21bを回転駆動する砥石スピンドル用モータ21dとを有する溝研削部21を備える。更に、ワークWを固定支持するワーク支持用部材32と、ワーク支持用部材32を、ワーク回転用スピンドル33を介して砥石スピンドル21bと並行な軸回りに回転可能に支持するテーブル31と、ワーク回転用スピンドル33を回転駆動するワーク回転用モータ35とを有するワーク支持部3を備える。更に、プローブ軸22sとこのプローブ軸22sの先端部に設けられた測定子22tとを有するタッチプローブ22を備える。更に、溝研削部21及びタッチプローブ22を軸並行に固定支持するベース部20と、タッチプローブ22の位置基準である測定基準42とを備える。更に、ドレッサーベース40と、ドレッサーベース40のワーク支持部3と対向する側に設けられた溝研削用砥石21aをツルーイングするためのダイヤモンドドレッサー41とを有する第1のツルーイング装置4Aを備える。更に、第1及び第2のベース部23及び26を、ワークWの研削位置、溝研削用砥石21aのツルーイング位置、ワークWの形状の測定位置及び測定基準42の測定位置へと移動する移動機構部を備える。この移動機構部は、ベース部20の第1のベース部23をZ軸方向に移動するための機構部として、Z軸駆動用モータ25M、第1の左直動案内装置24L、第1の右直動案内装置24R、及び第1のボールねじ装置25を備える。更に、この移動機構部は、ベース部20の第2のベース部26をX軸方向に移動するための機構部として、X軸駆動用モータ28M、第2の左直動案内装置27L、第2の右直動案内装置27R及び第2のボールねじ装置28を備える。
(第2実施形態)
(構成)
第2実施形態は、上記第1実施形態の第1の研削装置1Aにおいて、第1のツルーイング装置4A及び第1の制御装置5Aに代えて、第2のツルーイング装置4B及び第2の制御装置5Bを備える点が異なる。また、上記第1実施形態の第1の研削装置1Aは、加工点Pgが、Y軸方向から視て、砥石スピンドル21bを挟んでツルーイング点Ptと同じ側にある。これに対して、第2実施形態の第2の研削装置1Bでは、加工点Pgが、Y軸方向から視て、砥石スピンドル21bを挟んでツルーイング点Ptと反対側にある点が異なる。即ち、溝研削用砥石21aのツルーイング時の接触点と加工時の接触点とが砥石スピンドル21bを挟んで反対となるため、第1の相対距離(Xrt,Zrt)を利用して座標変換を行う場合に、溝研削用砥石21aの砥石径を考慮する必要がある。しかし、砥石径は、ツルーイング点Ptと溝研削用砥石21aとの位置関係の変化の2倍で変化するため、砥石径を補正する必要がある。そのため、第2実施形態の第2の研削装置1Bは、砥石径を補正する手段を有している点で上記第1実施形態と異なる。
第2実施形態に係る第2の研削装置1Bは、図13に示すように、研削測定部2と、ワーク支持部3と、第2のツルーイング装置4Bと、第2の制御装置5Bとを備えている。
なお、図13に例示したワークWは、玉軸受の内輪用ワークWiであり、内輪の外周面に溝を形成するため、円筒形状のワーク支持用部材32の上端に内輪用ワークWiを磁力で吸着して固定支持している。
センサ支持部43は、第1支持部43aと、第1支持部43aに接続する第2支持部43bとを有する。第1支持部43aは、ドレッサーベース40のダイヤモンドドレッサー41側の面に一端が固定され、一端側からワーク支持部3に向かって水平方向に延長する低線膨張合金製の例えば角柱状の部材から構成されている。第2支持部43bは、第1支持部43aの他端部(先端部)から上方に向かって垂直方向に延長する低線膨張合金製の角柱状の部材から構成されている。
第2の制御装置5Bのハードウェア構成は、上記第1実施形態の第1の制御装置5Aのハードウェア構成と同様となる。
(第2の制御装置5Bの機能構成)
第2の制御装置5Bは、第2の機能構成部50Bとして、溝研削処理部51と、ワーク情報測定部52と、測定基準座標測定部53と、ツルーイング処理部54と、ベース位置決定部55と、砥石径測定部56とを備えている。
第2実施形態のワーク情報測定部52は、溝研削処理部51からのワーク情報測定指令に応じて、タッチプローブ22を用いて、溝研削加工後の内輪用ワークWiの溝部分とこれと背面対向する溝部分との溝底部間の距離を測定する。加えて、内輪用ワークWiの中心位置Rcoの座標を測定する。
第2実施形態の測定基準座標測定部53は、2回目のツルーイングの実行タイミングにおいて、ツルーイングの実行前に、ワーク情報測定部52からの指令に応じて、タッチプローブ22を用いて、測定基準位置座標(Xr,Zr)を測定する。そして、測定した測定基準位置座標(Xr,Zr)をRAM62に記憶する。その後、測定完了通知をツルーイング処理部54に出力する。また、3回目以降のツルーイングの実行タイミングにおいて、ツルーイングの実行前に、ツルーイング処理部54からの指令に応じて、タッチプローブ22を用いて、測定基準位置座標(Xr,Zr)を測定する。そして、測定した測定基準位置座標(Xr,Zr)をRAM62に記憶する。その後、ツルーイング実行指令をツルーイング処理部54に出力する。
Dwn=2×(Xow−Xoc)−Do・・・(7)
砥石径測定部56は、算出した溝加工完了時の第1の砥石径DwnをRAM62に記憶し、その後、測定基準座標測定指令を、測定基準座標測定部53に出力する。
なお、上式(8)の算出過程は、下式(8a)〜(8d)となる(図20(a)を参照)。
Dw0=Dwn−2×(A0−α) ・・・(8a)
Xw1+Dwn−2×(A0−α)=Xw0+Dwn+a ・・・(8b)
α=Xw0−Xw1+2A0 ・・・(8c)
Dw0=Dwn−2×(A0−(Xw0−Xw1+2A0)) ・・・(8d)
上式(8d)を整理することで、上式(8)が導出される。
砥石径測定部56は、ツルーイング処理部54からの砥石径測定指令に応じて、まず、近接センサ44を用いて、ツルーイング点Ptから近接検知境界DPまでの溝研削用砥石21aの送り距離である第3の砥石送り距離Xw2を測定する。そして、第2の砥石送り距離Xw1と第3の砥石送り距離Xw2との差である距離差ΔXwを算出する。次に、第1のツルーイング装置4Aの測定器45に、ダイヤモンドドレッサー41のツルーイング点Ptの現在の磨耗位置T1を測定させる。そして、基準磨耗位置T0(後述)と測定した磨耗位置T1との差である磨耗差ΔTを算出する。引き続き、RAM62に記憶された基準砥石径Dw0と、算出した磨耗差ΔT及び距離差ΔXwとから、下式(9)に従って、熱変形による誤差が補正された砥石径である第2の砥石径Dwを算出する。そして、算出した第2の砥石径DwをRAM62に記憶する。その後、ベース位置決定指令を、ベース位置決定部55に出力する。
第2実施形態のツルーイング処理部54は、測定基準座標測定部53からの測定完了通知に応じて、2回目のツルーイングの実行前に、第2のツルーイング装置4Bの測定器45に、ダイヤモンドドレッサー41のツルーイング点Ptの基準磨耗位置T0を測定させる。そして、測定した基準磨耗位置T0をRAM62に記憶し、砥石送り距離測定指令を砥石径測定部56に出力する。
また、第2実施形態のツルーイング処理部54は、3回目以降のツルーイングの実行タイミングにおいて、測定基準座標測定部53からのツルーイング実行指令に応じてツルーイングを実行する。その後、砥石径測定指令を、砥石径測定部56に出力する。
具体的に、ベース位置決定部55は、砥石径測定部56からのベース位置決定指令に応じて、RAM62に記憶された、ツルーイング終了時点のツルーイング点Ptの座標(Xt,Zt)と、測定基準位置座標(Xr,Zr)とから、第1の相対距離(Xrt,Zrt)を算出する。
Xb=Xoc+Do/2+Xrt+Dw ・・・(10)
Zb=Zoc+Zrt ・・・(11)
そして、ベース位置決定部55は、ベース座標(Xb,Zb)が決定すると、位置決定終了通知を溝研削処理部51に出力する。
次に、図16に基づき、第2実施形態の内輪用ワークWiの溝加工処理の処理手順を説明する。
第2の制御装置5BのCPU60によってプログラムが実行され、内輪用ワークWiの溝加工処理が開始されると、図16に示すように、まず、ステップS400に移行する。
ステップS402では、溝研削処理部51において、RAM62に読み込んだ加工条件データに基づき溝形状管理処理を行う。その後、ステップS404に移行する。
ここで、第2実施形態の溝の研削加工処理は、砥石スピンドル用モータ21d、ワーク回転用モータ35、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、まず、内輪用ワークWiの外周面に溝研削用砥石21aを用いて溝を粗研削加工する。引き続き、ワーク回転用モータ35、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、タッチプローブ22によって内輪用ワークWiの溝形状を測定する。続いて、この測定結果に基づき寸法誤差を算出し、算出した寸法誤差に基づき、砥石スピンドル用モータ21d、ワーク回転用モータ35、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、溝の仕上げ加工を行う処理となる。
一方、熱変形補正処理の実行後は、ベース位置決定部55で、第2の砥石径Dwと、第1の相対距離(Xrt,Zrt)とに基づき算出されたベース座標(Xb,Zb)に基づき、仕上げ加工を行う。即ち、近接センサ44による測定によって寸法誤差の補正された第2の砥石径Dwと、熱的な影響を受けにくい第1の相対距離(Xrt,Zrt)とを用いて座標変換を行うので熱変形による誤差を抑制することが可能となる。
ステップS408に移行した場合は、溝研削処理部51において、2回目のツルーイングの実行タイミングか否かを判定する。そして、2回目の実行タイミングであると判定した場合(Yes)は、ステップS410に移行し、そうでないと判定した場合(No)は、ステップS412に移行する。
一方、ステップS412に移行した場合は、第2の機能構成部50Bにおいて、熱変形補正処理を実行して、ステップS414に移行する。
ステップS414では、溝研削処理部51において、溝加工処理が終了したか否かを判定し、終了したと判定した場合(Yes)は、一連の処理を終了し、終了していないと判定した場合(No)は、ステップS404に移行する。
次に、図17に基づき、上記ステップS410で実行される基準砥石径測定処理の処理手順について説明する。
上記ステップS410において、基準砥石径測定処理が実行されると、図17に示すように、まず、ステップS500に移行する。
ステップS502では、ワーク情報測定部52において、ワーク情報測定指令の入力に応じて、タッチプローブ22を用いて、ワーク情報を測定し、測定したワーク情報をRAM62に記憶する。その後、砥石径測定部56に砥石径算出指令を出力して、ステップS504に移行する。
ステップS506では、測定基準座標測定部53において、測定基準座標測定指令の入力に応じて、タッチプローブ22を用いて、測定基準位置座標(Xr,Zr)を測定する。その後、測定した測定基準位置座標(Xr,Zr)をRAM62に記憶し、ツルーイング処理部54に測定完了通知を出力して、ステップS508に移行する。
ステップS510では、砥石径測定部56において、砥石送り距離測定指令の入力に応じて、近接センサ44を用いて、第1の砥石送り距離Xw0を測定する。その後、測定した第1の砥石送り距離Xw0をRAM62に記憶し、ツルーイング処理部54にツルーイング実行指令を出力して、ステップS512に移行する。
ステップS512では、ツルーイング処理部54において、ツルーイング実行指令の入力に応じて、溝研削用砥石21aのツルーイングを実行する。その後、砥石径測定部56に砥石径測定指令を出力して、ステップS514に移行する。
ステップS514では、砥石径測定部56において、砥石径測定指令の入力に応じて、近接センサ44を用いて、第2の砥石送り距離Xw1を測定する。その後、測定した第2の砥石送り距離Xw1をRAM62に記憶して、ステップS516に移行する。
ステップS516では、砥石径測定部56において、基準砥石径Dw0を算出し、算出した基準砥石径Dw0をRAM62に記憶する。その後、砥石径算出完了通知を、溝研削処理部51に出力して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。
(熱変形補正処理)
次に、図18に基づき、上記ステップS412で実行される熱変形補正処理の処理手順について説明する。
ステップS600では、溝研削処理部51において、3回目以降のツルーイング処理の実行前に、溝加工完了時の溝研削用砥石21aの中心点GScの座標(Xow,Zow)を測定する。そして、測定した中心座標(Xow,Zow)をRAM62に記憶する。その後、測定基準座標測定部53に測定基準座標測定指令を出力して、ステップS602に移行する。
ステップS604では、ツルーイング処理部54において、ツルーイング実行指令の入力に応じて、溝研削用砥石21aのツルーイングを実行する。その後、砥石径測定部56に砥石送り距離測定指令を出力して、ステップS606に移行する。
ステップS606では、砥石径測定部56において、砥石送り距離測定指令の入力に応じて、近接センサ44を用いて、第3の砥石送り距離Xw2を測定する。その後、測定した第3の砥石送り距離Xw2をRAM62に記憶して、ステップS608に移行する。
ステップS608では、砥石径測定部56において、RAM62に記憶された第2の砥石送り距離Xw1と第3の砥石送り距離Xw2との差分(Xw2−Xw1)である距離差ΔXwを算出する。そして、算出した距離差ΔXwをRAM62に記憶して、ステップS610に移行する。
具体的に、測定器45は、現在のツルーイング点PtのX座標Xt1及びZ座標Zt1を測定し、測定したX座標Xt1を現在の磨耗位置T1としてRAM62に記憶する。加えて、現在のツルーイング点Ptの座標(Xt1,Zt1)をRAM62に記憶する。
ステップS614では、砥石径測定部56において、RAM62に記憶された基準砥石径Dw0、距離差ΔXw及び磨耗差ΔTから、上式(9)に従って、第2の砥石径Dwを算出する。そして、算出した第2の砥石径DwをRAM62に記憶する。その後、ベース位置決定部55にベース位置決定指令を出力して、ステップS616に移行する。
次に、図13〜図18を参照しつつ、図19〜図21に基づき、第2実施形態の第2の研削装置1Bの動作例を説明する。
第2実施形態では、溝研削用砥石21aの加工点Pgとの接点とツルーイング点Ptとの接点とが砥石スピンドル21bを挟んで反対側にある構成となっている。加えて、ここでは、加工対象のワークWが、内輪用マスターワークWim及び内輪用ワークWiとなっており、ワークの外周面に溝を加工するようになっている。これらが、上記第1実施形態の外輪用マスターワークWom及び外輪用ワークWoを加工時の構成との違いであり、2回目のツルーイングの実行タイミングまでの動作は基本的に同様となる。そのため、以下、2回目のツルーイングの実行タイミングになった後からの動作を説明する。
続いて、第2の制御装置5Bは、溝加工後の内輪用ワークWiに対して、タッチプローブ22を用いて、ワーク情報の測定を行う。
引き続き、第3及び第4の溝底座標(X3,Z3)及び(X4,Z4)に基づき、第2の溝底径Do(=X3−X4)を算出する。更に、第2の溝底径Doと、第3及び第4の溝底座標(X3,Z3)及び(X4,Z4)とに基づき、「Xoc=X3−Do/2」、「Zoc=Z3=Z4」から第2の中心座標(Xoc,Zoc)を算出する。第2の制御装置5Bは、算出した第2の溝底径Do及び第2の中心座標(Xoc,Zoc)をRAM62に記憶する。
引き続き、第2の制御装置5Bは、例えば、図19(c)に示すように、タッチプローブ22を用いて、測定基準位置座標(Xr,Zr)を測定する。そして、測定した測定基準位置座標(Xr,Zr)をRAM62に記憶する。
次に、第2の制御装置5Bは、第2のツルーイング装置4Bの近接センサ44を用いて、溝研削用砥石21aの第1の砥石送り距離Xw0を測定する。具体的に、X軸駆動用モータ28M及びZ軸駆動用モータ25Mを駆動制御して、図20(a)の(1)に示すように、溝研削用砥石21aをツルーイング点Ptから所定距離αだけ離れた位置に移動する。更に、この位置から近接検知境界DPに向かって溝研削用砥石21aを移動し、第1の砥石送り距離Xw0を測定する。そして、測定した第1の砥石送り距離Xw0をRAM62に記憶する。
第2の制御装置5Bは、ツルーイングを終了すると、例えば、図20(a)の(3)に示すように、終了時の位置から近接検知境界DPに向かって溝研削用砥石21aを移動し、第2の砥石送り距離Xw1を測定する。そして、測定した第2の砥石送り距離Xw1をRAM62に記憶する。
引き続き、第2の制御装置5Bは、2回目のツルーイング後の溝研削用砥石21aを用いて溝研削加工を行う。
続いて、第2の制御装置5Bは、例えば、図21(b)に示すように、タッチプローブ22を用いて、測定基準位置座標(Xr,Zr)を測定する。そして、測定した測定基準位置座標(Xr,Zr)をRAM62に記憶する(上書きする)。
引き続き、第2の制御装置5Bは、RAM62に記憶された第2の砥石送り距離Xw1と第3の砥石送り距離Xw2との差である距離差ΔXwを算出する。そして、算出した距離差ΔXwをRAM62に記憶する。
引き続き、第2の制御装置5Bは、RAM62に記憶された測定基準位置座標(Xr,Zr)及びツルーイング点Ptの座標(Xt1,Zt1)から、第1の相対距離(Xrt,Zrt)を算出する。そして、算出した第1の相対距離(Xrt,Zrt)と、RAM62に記憶された第2の溝底径Do、第2の中心座標(Xoc,Zoc)及び第2の砥石径Dwから、上式(10)及び(11)に従って、溝研削用砥石21aと第3の溝底部Db3とが接触するときのベース座標(Xb,Zb)を算出する。
このように、溝研削用砥石21aが第3の溝底部Db3に接触するときのベース部20の位置を、正確に測定した第2の砥石径Dwと、熱的影響の比較的小さいツルーイング点Ptと測定点Pmとの第1の相対距離(Xrt,Zrt)とから算出するようにした。これにより、熱的影響の比較的大きい砥石スピンドル21bとプローブ軸22sとの相対距離である第2の相対距離(Xwt,Zwt)を用いた場合と比較して、熱的影響による相対位置変化を抑制することが可能となる。
以降は、次のツルーイングを実行するタイミングとなるまで、内輪用ワークWi毎に、今回算出した第2の砥石径Dw及び第1の相対距離(Xrt,Zrt)とを用いて、溝研削用砥石21aが第3の溝底部Db3に接触するときのベース座標(Xb,Zb)を決定し、上記同様の仕上げ加工処理を行う。
まず、タッチプローブ22を用いて、内輪用ワークWiの第3の溝部D3の形状と、第4の溝部D4の形状とを測定する。更に、測定した形状情報に基づき、第2の溝底径Do及び第2の中心座標(Xoc,Zoc)を算出する。
更に、溝研削用砥石21aの砥石径をDgとして、溝研削用砥石21aが第3の溝底部Db3に接触するときのベース部20の位置(即ち、第3先端球22hのXZ軸の中心位置)は、砥石スピンドル21bとプローブ軸22sとの相対距離(Xwt,Zwt)を用いて、下式(12)及び(13)から求めることができる。
Zb=Zoc+Zwt ・・・(13)
ここで、測定値である第2の中心座標(Xoc,Zoc)と、第2の溝底径Doとは熱変形による影響を受けない値である。一方、砥石スピンドル21bとプローブ軸22sとは、上記第1実施形態と同様に両者の間の構造経由の距離が長く、特に、大型の研削装置(大型研削盤)などでは数[m]にもなる。加えて、上記第1実施形態と同様に、構造体内に、砥石スピンドル用モータ21dを要因とする発熱源が存在する。
これに対して、測定基準42と第2のツルーイング装置4Bのダイヤモンドドレッサー41とは、両者の間の構造経由の距離が短く、かつ、周辺に発熱源が少ないため熱的に安定した位置にある構成部となる。即ち、測定基準42の測定点Pmとダイヤモンドドレッサー41のツルーイング点Ptとの第1の相対距離(Xrt,Zrt)は、構造体の熱変形による誤差が生じにくい。加えて、熱変形の小さい低線膨張合金製のセンサ支持部43で支持された近接センサ44によって、正確な第2の砥石径Dwを測定している。即ち、第2の砥石径Dwは熱の影響を加味した値となる。
また、センサ支持部43はセンサ支持部材に対応し、溝研削処理部51は研削処理部に対応し、ワーク情報測定部52はワーク形状測定処理部に対応し、測定器45は、ツルーイング点座標測定部に対応する。
第2実施形態に係る第2の研削装置1Bは、加工点Pgの位置が、Y軸方向から視て、砥石スピンドル21bを挟んでツルーイング点Ptとは反対側に位置するように構成されている。加えて、砥石スピンドル21bとこの砥石スピンドル21bの先端部に取付けられた溝研削用砥石21aと砥石スピンドル21bを回転駆動する砥石スピンドル用モータ21dとを有する溝研削部21を備える。更に、ワークWを固定支持するワーク支持用部材32と、ワーク支持用部材32を、ワーク回転用スピンドル33を介して砥石スピンドル21bと並行な軸回りに回転可能に支持するテーブル31と、ワーク回転用スピンドル33を回転駆動するワーク回転用モータ35とを有するワーク支持部3を備える。更に、プローブ軸22sとこのプローブ軸22sの先端部に設けられた測定子22tとを有するタッチプローブ22を備える。更に、溝研削部21及びタッチプローブ22を軸並行に固定支持するベース部20と、タッチプローブ22の位置基準である測定基準42とを備える。更に、ドレッサーベース40と、ドレッサーベース40のワーク支持部3と対向する側に設けられた溝研削用砥石21aをツルーイングするためのダイヤモンドドレッサー41とを有する第1のツルーイング装置4Aを備える。更に、第1及び第2のベース部23及び26を、ワークWの研削位置、溝研削用砥石21aのツルーイング位置、ワークWの形状の測定位置及び測定基準42の測定位置へと移動する移動機構部を備える。この移動機構部は、ベース部20の第1のベース部23をZ軸方向に移動するための機構部として、Z軸駆動用モータ25M、第1の左直動案内装置24L、第1の右直動案内装置24R、及び第1のボールねじ装置25を備える。更に、この移動機構部は、ベース部20の第2のベース部26をX軸方向に移動するための機構部として、X軸駆動用モータ28M、第2の左直動案内装置27L、第2の右直動案内装置27R及び第2のボールねじ装置28を備える。
更に、ベース位置決定部55が、測定基準42の測定点Pmの位置座標(Xr,Zr)とツルーイング終了時のツルーイング点Ptの位置座標(Xt,Zt)との間の第1の相対距離(Xrt,Zrt)と、ツルーイング終了時に砥石径測定部56で測定した第2の砥石径Dwと、ワークWの形状情報とに基づき、研削加工時に溝研削用砥石21aがワークWと接触するときの前記代表の位置座標に対応するベース部20の位置座標(Xb,Zb)を決定する。
(1)上記第1実施形態において、外輪用ワークWoを例に挙げて説明したが、この構成に限らず、図23(a)に示すように、内輪用ワークWiにも上記第1実施形態に係る発明は適用可能である。この場合、上記第2実施形態と同様の手順で内輪用ワークWiの第2の溝底径Do及び第2の中心座標(Xoc,Zoc)を測定する。また、ベース座標(Xb,Zb)の算出に、上式(3)及び(4)に代えて、下式(14)及び(15)を用いる。
Zb=Zoc+Zrt ・・・(15)
(2)上記第2実施形態において、内輪用ワークWiを例に挙げて説明したが、この構成に限らず、図23(b)に示すように、外輪用ワークWoにも上記第2実施形態に係る発明は適用可能である。この場合、上記第1実施形態と同様の手順で外輪用ワークWoの第1の溝底径Di及び第1の中心座標(Xci,Zci)を測定する。また、ベース座標(Xb,Zb)の算出に、上式(10)及び(11)に代えて、下式(16)及び(17)を用いる。
Zb=Zci+Zrt ・・・(17)
(3)上記第2実施形態では、近接センサ44を用いて各砥石送り距離を測定する構成としたが、この構成に限らない。例えば、レーザ距離センサを用いることで、溝研削用砥石21aをX軸のマイナス方向に送る動作をすることなく第1〜第3の砥石送り距離Xw0〜Xw2を測定することが可能となる。これによって、サイクルタイムを短縮することが可能となる。また、ツルーイング後の溝研削用砥石21aの正確な第2の砥石径Dwを測定できるのであれば他の測定器を用いてもよい。
(5)上記各実施形態では、タッチプローブ22の測定子22tを十字状に4つの先端球を配置し、かつ溝部分の表面位置をタッチプローブ22のプローブ軸22s回り方向の回転位置を変えずに測定する構成としたが、この構成に限らない。例えば、測定子22tの先端球及びアーム部を背面対向する2つに減らした場合に、測定子22tの位置を回転駆動機構等によってプローブ軸22s回りに回転させることで、各対向する溝部分に対応させる構成としてもよい。また、測定子22tの先端球及びアームの組を1つにして、溝部分毎に測定子を回転させて対応させる構成としてもよい。また、プローブ軸22sの先端部にのみ測定子としての先端球を設けた構成としてもよい。この場合に、プローブ軸22sの基端部を支点に支点回りにプローブ軸22sがX軸方向に回動する構成としてもよい。
Claims (10)
- 第1の回転軸と該第1の回転軸の先端部に取付けられた回転砥石と前記第1の回転軸を回転駆動する第1の回転駆動源とを有する研削部と、
ワークを固定支持するワーク支持用部材と、前記ワーク支持用部材を第2の回転軸を介して前記第1の回転軸と並行な軸回りに回転可能に支持する支持台と、前記第2の回転軸を回転駆動する第2の回転駆動源とを有するワーク支持部と、
センサ軸と該センサ軸の先端部に設けられた接触式の測定子とを有するタッチプローブと、
前記研削部及び前記タッチプローブを軸並行に固定支持するベース部と、
前記タッチプローブの位置基準となる測定基準と、
基台と該基台の前記ワーク支持部と対向する側に設けられた前記回転砥石をツルーイングするためのドレッサーとを有するツルーイング部と、
移動駆動源及び案内部材を備え、前記移動駆動源の駆動力によって、前記ベース部を、前記ワークの研削位置、前記回転砥石のツルーイング位置、前記ワークの形状の測定位置及び前記測定基準の測定位置へと前記案内部材に沿って直交2軸方向に移動する移動機構部と、
前記第1及び第2の回転駆動源並びに前記移動駆動源を駆動制御して、研削用の回転速度で回転する前記回転砥石を前記ワーク支持用部材に固定支持された前記ワークに接触させて、前記ワークを研削する処理を行う研削処理部と、
前記移動駆動源を駆動制御して、前記タッチプローブの前記測定子を前記ワーク支持部に固定支持された研削加工後の前記ワークに接触させて、該ワークの形状を測定する処理を行うワーク形状測定処理部と、
前記移動駆動源を駆動制御して、前記タッチプローブを前記測定基準に接触させて、前記測定基準の位置座標を測定する処理を行う測定基準座標測定部と、
前記第1の回転駆動源及び前記移動駆動源を駆動制御して、ツルーイング用の回転速度で回転する前記回転砥石を前記ツルーイング部の前記ドレッサーに接触させて前記回転砥石をツルーイングする処理を行うツルーイング処理部と、
前記回転砥石とツルーイング時に接触する前記ドレッサーの接触点であるツルーイング点の位置座標を測定するツルーイング点座標測定部と、
ツルーイング終了時の前記ベース部の位置座標を前記測定基準の位置座標で代表して、該測定基準の位置座標とツルーイング終了時に前記ツルーイング点座標測定部で測定した前記ツルーイング点の位置座標との相対距離と、前記ワーク形状測定処理部で測定した前記ワークの形状情報とに基づき、研削加工時に前記回転砥石が前記ワークと接触するときの前記代表の位置座標に対応する前記ベース部の位置座標を決定するベース位置決定部と、
前記ベース位置決定部で決定した前記ベース部の位置座標に基づき前記ワークの仕上げ加工を行う仕上げ加工部と、を備え、
前記測定基準と前記ドレッサーとは、熱的影響による前記相対距離の誤差が予め設定した目標加工精度を満たす範囲内となる位置関係に配設されている研削装置。 - 前記測定基準は前記ツルーイング部を構成する前記基台に設けられている請求項1に記載の研削装置。
- 研削加工時の前記回転砥石と前記ワークとの接触点である加工点の位置が、前記直交2軸方向に対して直交する軸方向から視て、前記第1の回転軸を挟んで前記ツルーイング点側に位置するように構成されている請求項1又は2に記載の研削装置。
- 前記ワークは、転がり軸受の軌道輪を構成する円環状の部材であり、
前記研削処理部は、前記ワークの周面に転動体の転動路となる溝を研削する溝研削処理を行うように構成されており、
前記ワーク形状測定処理部は、前記ワークの周面に形成された前記溝の前記ワークの中心を介して対向又は背面対向する2つの溝部の形状を測定すると共に、該2つの溝部の形状から特定される溝底部の座標に基づき溝底部間の直線距離である溝底径及び前記ワークの中心位置の座標を算出する処理を行うように構成されており、
前記ベース位置決定部は、前記測定基準の位置座標とツルーイング終了時の前記ツルーイング点の位置座標との相対距離と、前記溝底径及び前記ワークの中心位置の座標とに基づき、研削加工時に前記回転砥石が前記ワークと接触するときの前記代表の位置座標に対応する前記ベース部の位置座標を決定する請求項3に記載の研削装置。 - 前記ワークは、前記転がり軸受の外輪を構成する部材であり、
前記直交2軸は、鉛直方向の一方の軸であるZ軸と、前記ワーク支持部と前記ツルーイング部とが並ぶ方向の他方の軸であるX軸とから構成され、
前記測定基準のX軸座標及びZ軸座標とツルーイング終了時点の前記ツルーイング点のX軸座標及びZ軸座標との相対距離をXrt及びZrtとし、前記外輪を構成する部材に形成された溝の溝底径である第1の溝底径をDiとし、前記外輪を構成する部材の中心位置のX軸座標及びZ軸座標である第1の中心座標をXci及びZciとし、前記代表の位置座標に対応する前記ベース部のX軸座標及びZ軸座標をXb及びZbとして、該Xb及びZbを下式(1)及び(2)に従って算出する請求項4に記載の研削装置。
Xb=Xci+Xrt+Di/2 ・・・(1)
Zb=Zci+Zrt ・・・(2) - 研削加工時の前記回転砥石と前記ワークとの接触点である加工点の位置が、前記直交2軸方向に対して直交する軸方向から視て、前記第1の回転軸を挟んで前記ツルーイング点とは反対側に位置するように構成され、
前記回転砥石の直径である砥石径を測定する砥石径測定部を備え、
前記ベース位置決定部は、前記測定基準の位置座標とツルーイング終了時の前記ツルーイング点の位置座標との相対距離と、前記ツルーイング終了時に前記砥石径測定部で測定した前記砥石径と、前記ワークの形状情報とに基づき、研削加工時に前記回転砥石が前記ワークと接触するときの前記代表の位置座標に対応する前記ベース部の位置座標を決定する請求項1又は2に記載の研削装置。 - 前記ワークは、転がり軸受の軌道輪を構成する円環状の部材であり、
前記研削処理部は、前記ワークの周面に転動体の転動路となる溝を研削する溝研削処理を行うように構成されており、
前記ワーク形状測定処理部は、前記ワークの周面に形成された前記溝の前記ワークの中心を介して背面対向する2つの溝部の形状を測定すると共に、該2つの溝部の形状から特定される溝底部の座標に基づき溝底部間の直線距離である溝底径及び前記ワークの中心位置の座標を算出する処理を行うように構成されており、
前記ベース位置決定部は、ツルーイング終了時の前記測定基準の位置座標と前記ツルーイング点の位置座標との相対距離と、前記ツルーイング終了時の前記砥石径と、前記溝底径及び前記ワークの中心位置の座標とに基づき、研削加工時に前記回転砥石が前記ワークと接触するときの前記代表の位置座標に対応する前記ベース部の位置座標を決定する請求項6に記載の研削装置。 - 前記ワークは、前記転がり軸受の内輪を構成する部材であり、
前記直交2軸は、鉛直方向の一方の軸であるZ軸と、前記ワーク支持部と前記ツルーイング部とが並ぶ方向の他方の軸であるX軸とから構成され、
前記測定基準のX軸座標及びZ軸座標とツルーイング終了時の前記ツルーイング点のX軸座標及びZ軸座標との相対距離をXrt及びZrtとし、前記ツルーイング終了時の前記砥石径をDwとし、前記内輪を構成する部材に形成された溝の溝底径である第2の溝底径をDoとし、前記内輪を構成する部材の中心位置のX軸座標及びZ軸座標である第2の中心座標をXoc及びZocとし、前記代表の位置座標に対応する前記ベース部のX軸座標及びZ軸座標をXb及びZbとして、該Xb及びZbを下式(3)及び(4)に従って算出する請求項7に記載の研削装置。
Xb=Xoc+Do/2+Xrt+Dw ・・・(3)
Zb=Zoc+Zrt ・・・(4) - 前記ツルーイング点と対向して該ツルーイング点からX軸方向に前記砥石径の長さよりも離れた位置に設けられた近接センサを備え、
前記砥石径測定部は、
ツルーイングの実行タイミングにおいて、前記ワークの加工完了時の前記回転砥石の中心点のX軸座標Xow及びZ軸座標Zowと、前記第2の溝底径Doと、前記第2の中心座標Xoc及びZocとから、下式(5)に従って、加工完了時の砥石径である第1の砥石径Dwnを算出する第1の砥石径算出処理と、
前記第1の砥石径Dwnを算出後に前記回転砥石を、前記ツルーイング点から所定距離αだけ離れた位置から前記近接センサの検知範囲の境界である近接検知境界まで送ったときの第1の砥石送り距離Xw0を測定し、該第1の砥石送り距離Xw0の測定後に前記回転砥石を切り込み量A0だけ切り込んでツルーイングした後のツルーイング終了時の位置から前記回転砥石を前記近接検知境界まで送ったときの第2の砥石送り距離Xw1を測定し、前記第1の砥石径Dwnと前記第1の砥石送り距離Xw0と前記切り込み量A0と前記第2の砥石送り距離Xw1とから下式(6)に従って、前記回転砥石の基準の砥石径である基準砥石径Dw0を算出する基準砥石径算出処理と、
以降のツルーイングの実行タイミングにおいて、前記回転砥石を切り込み量A1で切り込んでツルーイングした後のツルーイング終了時の位置から、前記回転砥石を前記近接検知境界まで送ったときの第3の砥石送り距離Xw2を測定し、前記第2の砥石送り距離Xw1と前記第3の砥石送り距離Xw2との差である距離差ΔXwを算出し、前記基準砥石径Dw0を算出時の前記ツルーイング点のX軸方向の磨耗位置T0と前記第3の砥石送り距離X2を測定時の前記ツルーイング点のX軸方向の磨耗位置T1との差である磨耗差ΔTを算出し、前記基準砥石径Dw0と前記距離差ΔXwと前記磨耗差ΔTとから、下式(7)に従って、前記ツルーイング終了時の砥石径である第2の砥石径Dwを算出する第2の砥石径算出処理と、を実行する請求項8に記載の研削装置。
Dwn=2×(Xow−Xoc)−Do ・・・(5)
Dw0=Dwn−2×(Xw1−Xw0−A0) ・・・(6)
Dw=Dw0−2×(ΔXw+ΔT) ・・・(7) - 前記近接センサは、前記ツルーイング部を構成する前記基台にセンサ支持部材を介して支持されており、
前記センサ支持部材は、低線膨張合金製の部材から構成されている請求項9に記載の研削装置。
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