JP2020121394A - センタレス研削装置、ツルーイング方法および工作物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センタレス研削装置の調整車を要求される形状に形成するのに要する手間を軽減し、調整車を加工するための工具の動作制御を簡単化する。【解決手段】センタレス研削装置１０において、調整車１４の表面をツルーイングするツルーイング工具２１と、ツルーイング工具２１により調整車１４の表面を加工する加工位置が、予め定められた位置となるようにツルーイング工具２１を保持するツルーイング装置２０と、を備え、ツルーイング装置２０は、ブレード１６によって位置が定まるワーク３０の中心位置と調整車１４の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度と、加工位置と調整車１４の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度とが等しくなるように、ツルーイング工具２１を保持する。【選択図】図１

Description

本発明は、センタレス研削装置、ツルーイング方法および工作物の製造方法に関する。

センタレス研削装置によりスルーフィード研磨を行う場合、ワーク（工作物）の進行方向に対して調整車の回転軸を傾けることにより、調整車の回転でワークを進行方向に進行させる構成が知られている。このような構成では、調整車が回転軸方向の全長にわたって半径が一定である円筒形状であるとすると、調整車におけるワークと接触するラインには調整車の円周方向の成分が含まれることになる。そのため、調整車におけるワークと接触するラインは、調整車の回転軸から半径方向外側へ向かう方向に膨らむ。これに対し、調整車をワークに対して直線的に接触させるため、調整車の外周面を一葉回転双曲面とすることが行われる。

下記の特許文献１には、センタレス研削機の調整砥石を、スルーフィード研削に好適な形状に削成するツルーイング／ドレッシングユニットについて開示されている。同文献に開示されたユニットは、自動制御装置にプロファイル演算部とＮＣ制御部とを設けて構成される。プロファイル演算部は、ダイヤ高さとドレス角とを入力されて、調整砥石を削成すべきプロファイルの２次元座標値を算出してＮＣ制御部に与える。ＮＣ制御部は、ツルーイング工具のトラバース送り装置の作動指令信号に対応させて、切込み送り装置の作動指令信号を出力する。この作動指令信号に基づいてツルーイング工具は、調整砥石の軸心と平行な方向にドラバース送りされつつ、この調整砥石の軸心を含む平面内で切込み送りされる。

特開２０００−２６３４３８号公報

センタレス研削装置においてスルーフィード研磨を行う際の調整車の回転軸の適切な角度やワークと調整車との適切な位置関係は、ワークの種類や要求される作業精度等に応じて異なる。そして、この調整車の回転軸の角度やワークと調整車との位置関係の変化に応じて適切な調整車の外周面（一葉回転双曲面）の形状も異なる。そのため、ワークの種類や要求される作業精度等が変わるたびに、適切な調整車の外周面の形状を計算し直す手間が生じていた。また、計算結果に基づいて調整車を加工するための工具の動作制御も複雑だった。

本発明は、センタレス研削装置の調整車を要求される形状に形成するのに要する手間を軽減し、調整車を加工するための工具の動作制御を簡単化することを目的とする。

上記の目的を達成する本発明は、砥石車と調整車とブレードとにより、工作物を軸方向に移動せしめながら、この工作物の外周面を研削するセンタレス研削装置において、調整車の表面をツルーイングするツルーイング工具と、ツルーイング工具により調整車の表面を加工する加工位置が、予め定められた位置となるようにツルーイング工具を保持する保持手段と、を備え、保持手段は、ブレードによって位置が定まる工作物の中心位置と調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度と、加工位置と調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度とが等しくなるように、ツルーイング工具を保持することを特徴とするセンタレス研削装置である。
より好ましくは、調整車は、ブレードに対し、工作物の進行方向にて傾斜させた状態で配置され、ツルーイング工具を、傾斜した調整車の軸芯方向ではなくブレードの延伸する方向に倣って移動させる移動手段と、を更に備える。
より詳細には、ツルーイング工具により表面がツルーイングされた調整車は、一葉回転双曲面を有し、工作物の移動する軌跡に対して略一直線上に当接する。
また、砥石車は、回転軸に対して円錐形の研削領域からなり研削加工の取り代を定める円錐形研削領域と、円錐形研削領域から連続しスパークアウトを行なう円筒形研削領域と、を有する。
また、上記の目的を達成する他の本発明は、砥石車と調整車とブレードとにより、工作物を軸方向に移動せしめながら、この工作物の外周面を研削するセンタレス研削装置において、調整車の表面は一葉回転双曲面を有し、砥石車は、回転軸に対して円錐形の研削領域を形成する円錐形研削領域と、円錐形研削領域から連続し円筒形の研削領域を形成する円筒形研削領域と、を有し、調整車は、ブレードの延伸する方向に対して予め定められた角度だけ傾かせて配置されるとともに、工作物の移動する軌跡に対して略一直線上に当接し、砥石車の円錐形研削領域は研削加工の取り代を定め、円筒形研削領域にてスパークアウトを行なうことを特徴とするセンタレス研削装置である。
また、上記の目的を達成する他の本発明は、砥石車と調整車とブレードとにより工作物を軸方向に移動せしめながら、この工作物の外周面を研削するセンタレス研削装置にて、調整車の表面をツルーイングするツルーイング方法であって、調整車を、軸方向に延びるブレードの方向に対して予め定められた角度だけ傾かせて配置し、ツルーイング工具により調整車の表面をツルーイングする加工位置を、ブレードによって位置が定まる工作物の中心位置と調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度と、加工位置と調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度とが等しくなるように位置させ、ツルーイング工具を、ブレードの延伸する方向に倣って移動させて、調整車の表面をツルーイングすることを特徴とするツルーイング方法である。
また、上記の目的を達成する他の本発明は、砥石車と調整車とブレードとにより工作物を軸方向に移動せしめながら、この工作物の外周面を研削するセンタレス研削装置を用いて、この工作物の外径を研削する工作物の製造方法であって、表面が一葉回転双曲面を有しブレードの延伸する方向に対して予め定められた角度だけ傾いて設けられた調整車と、回転軸に対して円錐形の研削領域を形成する円錐形研削領域と円錐形研削領域から連続し円筒形の研削領域を形成する円筒形研削領域とを有する前記砥石車と、の間に、工作物を配置する工作物配置工程と、調整車の傾きを利用して工作物を回転させながらブレードの延伸する方向に工作物を送るとともに、調整車を工作物の移動する軌跡に対して略一直線上に当接させ、砥石車の円錐形研削領域によって研削加工を行なう研削加工工程と、砥石車の円筒形研削領域にてスパークアウトを行なうスパークアウト工程と、を有することを特徴とする工作物の製造方法である。
より好ましくは、調整車を予め定められた角度だけ傾かせて配置し、この調整車の表面をツルーイングするツルーイング工具の加工位置を、ブレードによって位置が定まる工作物の中心位置と調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度と、加工位置と調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度とが等しくなるように位置させて調整車の表面をツルーイングするツルーイング工程と、を更に備える。

本発明によれば、センタレス研削装置の調整車を要求される形状に形成するのに要する手間を軽減し、調整車を加工するための工具の動作制御を簡単化することができる。

センタレス研削装置の概略構成を示す図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は平面図である。 図１のセンタレス研削装置の要部を示す図である。 スルーフィード研磨の概念を示す図である。 スルーフィード研磨のためのセンタレス研削装置の構成例を示す図であり、図４（Ａ）は砥石車、調整車およびブレードの配置（位置関係）を示す図、図４（Ｂ）はワークに対する調整車の当たり方の一例を示す図、図４（Ｃ）はワークに対する調整車の当たり方の他の例を示す図である。 砥石車の形状を示す図である。 砥石車、調整車およびブレードをワークの入口側から見た図である。 調整車とワークとの位置関係および調整車の配置状態を示す図である。 ツルーイング装置の構成を示す図である。 調整車の加工位置および加工方法を示す図であり、図９（Ａ）は加工前の（半径が変わらない円筒形状の）調整車における加工位置を示す図、図９（Ｂ）は一葉回転双曲面を形成するための調整車の削り代を示す図、図９（Ｃ）は加工後の調整車を示す図である。 図９（Ｃ）に示す調整車を上方から見た状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜センタレス研削装置の構成＞
図１は、センタレス研削装置の概略構成を示す図である。図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は平面図である。センタレス研削装置１０は、基台１１と、基台１１に設けられた砥石車１２および砥石車支持部１３と、調整車１４および調整車支持部１５と、ブレード１６およびブレード支持台１７とを備える。ワーク（工作物）３０は、砥石車１２、調整車１４およびブレード１６により三方から外径部を支持されて位置決めされ、砥石車１２により研磨される。

また、センタレス研削装置１０の調整車支持部１５には、調整車１４を成形するためのツルーイング装置２０が設けられている。ツルーイング装置２０は、ツルーイング工具２１と、調整車１４の外周面（表面）を加工するツルーイング工具２１を備える。ツルーイング装置２０は、ツルーイング工具２１を、調整車１４の外周面に接触させると共に、調整車１４の一端側から他端側まで移動させる機構を有している。

砥石車１２は、円筒形状のローラであり、軸周りに回転するように砥石車支持部１３に支持されている。砥石車支持部１３は、砥石車１２を支持し、回転駆動する。また、砥石車支持部１３は、ブレード１６側（ワーク３０側）へ向けて砥石車１２を進出させたり後退させたりする（図１（Ａ）の矢印参照）機構を有する。

調整車１４は、円筒形状のローラであり、軸周りに回転するように調整車支持部１５に支持されている。調整車支持部１５は、調整車１４を支持し、回転駆動する。また、調整車支持部１５は、ブレード１６側（ワーク３０側）へ向けて調整車１４を進出させたり後退させたりする（図１（Ａ）の矢印参照）機構を有する。さらに、調整車支持部１５は、調整車１４の回転軸の向きを一定の範囲内で上下または左右に変更するための（図１（Ａ）の矢印参照）機構を有する。

ブレード１６は、一定の幅を有する長尺な板状の台座であり、上面をワーク３０が設置される設置面としている。設置面は調整車１４側へ傾斜している。このため、ブレード１６に設置されたワーク３０は、自重により調整車１４側へ移動しようとし、調整車１４によって支えられる。ブレード支持台１７は、ブレード１６を支持すると共に、ブレード１６を上下方向に出没させる（図１（Ａ）の矢印参照）機構を有し、ワーク３０を設置した際の高さを調整可能としている。

センタレス研削装置１０において、砥石車１２の回転軸と、ブレード１６の長手方向とは平行になる。以下、この方向を基準方向と呼ぶ。基準方向は、略水平である。また、調整車１４の回転軸は、基準方向と略平行であるが、図１（Ａ）を参照して説明したように、調整車１４の回転軸は上下左右に向きを変更し得る構成であるため、基準方向に対して特定の角度を有する場合がある。砥石車１２と調整車１４との間隔は、ワーク３０のサイズに応じて、砥石車支持部１３および調整車支持部１５により制御される。また、ブレード１６の高さは、ワーク３０のサイズに応じて、ブレード支持台１７により制御される。

図２は、図１のセンタレス研削装置１０の要部を示す図である。ワーク３０は、ブレード１６に設置されると、ブレード１６の設置面と調整車１４とに支えられて砥石車１２に接する。この状態で砥石車１２および調整車１４が同一方向に回転することにより、ワーク３０が、砥石車１２および調整車１４とは反対方向に回転し、砥石車１２によって研磨される。より具体的に回転の向きを説明すると、調整車１４はワーク３０との接触位置において上方へ向かうように回転し、砥石車１２はワーク３０との接触位置において下方へ向かうように回転する（図２の矢印参照）。

センタレス研削装置１０による主要な研磨の方法には、インフィード（infeed）研磨とスルーフィード（through-feed）研磨とがある。インフィード研磨は、ワーク３０の基準方向への動きを停止させた状態で、砥石車１２と調整車１４との間隔を狭めながら研磨する方法である。具体的には、例えば、砥石車１２を基準方向に対して直角の方向に進行させることにより砥石車１２と調整車１４との間隔を狭めていき、ワーク３０を研磨する。また、砥石車１２ではなく、調整車１４およびブレード１６を（したがって、ブレード１６に設置されたワーク３０と共に）基準方向に対して直角の方向に進行させることにより砥石車１２と調整車１４との間隔を狭めて、ワーク３０の研磨を行っても良い。さらに、ワーク３０の種類によっては、単純に砥石車１２と調整車１４との間隔を狭める方向だけでなく、砥石車１２と調整車１４との間隔を変えずに砥石車１２と調整車１４とワーク３０との位置関係を変えるような方向への移動を含め、複雑な軌道を取って砥石車１２と調整車１４との間隔を変化させながらワーク３０の研磨を行っても良い。スルーフィード研磨は、砥石車１２と調整車１４との間隔を固定したまま、この間にワーク３０を通しながら研磨する方法である。

図３は、スルーフィード研磨の概念を示す図である。図３では、棒状のワーク３０に対してスルーフィード研磨を行う様子が示されている。スルーフィード研磨では、ワーク３０をブレード１６上で基準方向に沿って移動させながら砥石車１２と調整車１４との間を通すことによりワーク３０の研磨が行われる。そこで、図３に示すように、砥石車１２と調整車１４との間隔が、ワーク３０が進行する方向（矢印Ｄの方向）に沿って次第に狭くなるように配置される。このように配置された砥石車１２と調整車１４との間をワーク３０が進行すると、砥石車１２と調整車１４との間隔が次第に狭くなることにより、進行方向（矢印Ｄの方向）の先端から順にワーク３０が砥石車１２に押し付けられて、ワーク３０の外径部が研磨される。

ワーク３０の進行方向に沿って砥石車１２と調整車１４との間隔が次第に狭くなる配置は、種々の構成により実現し得る。例えば、回転軸が平行な砥石車１２および調整車１４の少なくとも一方を、ワーク３０の進行方向に沿って次第に半径が大きくなるように形成（例えば、円錐形）しても良い。また、砥石車１２および調整車１４の少なくとも一方の回転軸を基準方向に対して傾け、ワーク３０の進行方向に沿って次第に間隔が狭くなるようにしても良い。一例として、調整車支持部１５が調整車１４の回転軸の向きを左右方向に変更することによって、かかる配置を実現しても良い。

＜調整車の形状＞
図４は、スルーフィード研磨のためのセンタレス研削装置１０の構成例を示す図である。図４（Ａ）は砥石車１２、調整車１４およびブレード１６の配置（位置関係）を示す図、図４（Ｂ）はワーク３０に対する調整車１４の当たり方の一例を示す図、図４（Ｃ）はワーク３０に対する調整車１４の当たり方の他の例を示す図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、スルーフィード研磨を行う場合における調整車１４の形状について説明する。

スルーフィード研磨を行う場合、図４（Ａ）に示すように、調整車１４の回転軸を基準方向に対して上下に傾斜させる。具体的には、研磨を行う際にワーク３０が進入する側（図４（Ａ）では左側、以下、「入口側」と呼ぶ）の端部を上方に、ワーク３０が退出する側（図４（Ａ）では右側、以下、「出口側」と呼ぶ）の端部を下方に位置させるように傾斜させる。上述したように、調整車１４はワーク３０との接触位置において上方へ向かうように回転する。そして、図４（Ａ）のように（図示の例では角度θ）傾斜させれば調整車１４の回転面も傾くため、調整車１４の回転によってワーク３０を進行方向へ進ませる力が発生する。これにより、ワーク３０は、砥石車１２と調整車１４との間に進入すると、調整車１４の回転にしたがって進行方向へ進んでいく。

ここで、ワーク３０に対する調整車１４の接触の仕方について説明する。調整車１４として回転軸方向の全長にわたって半径が一定である円筒形状のローラを用いた場合、上記のように調整車１４の回転軸を傾けると、調整車１４におけるワーク３０と接触するラインには調整車１４の円周方向の成分が含まれることになる。そのため、図４（Ｂ）に示すように、調整車１４におけるワーク３０と接触するラインＬＣは、ワーク３０の方向に（調整車１４の回転軸から半径方向外側へ向かう方向に）膨らむ。この場合、ワーク３０が砥石車１２と調整車１４との間を進行する際、ワーク３０の位置によって、調整車１４により砥石車１２へ押し付けられる力の強さが変化する。このような構成では、ワーク３０に対して所望の研磨を行うのに適切な調整車１４の配置（基準方向に対する回転軸の角度や砥石車１２との間隔）を特定するのが困難である。

そこで、図４（Ｃ）に示すように、調整車１４の回転軸が傾いた状態でワーク３０と接触するラインＬＣが直線となるように調整車１４を変形させる。具体的には、調整車１４の外周面が一葉回転双曲面となるようにする。これにより、ワーク３０を研削する際、ワーク３０の移動する軌跡に対して調整車１４の外周面が略一直線上に当接する。調整車１４の変形は、例えば、調整車支持部１５に設けられたツルーイング装置２０を用いて調整車１４の外周面を削ることにより行われる。調整車１４におけるワーク３０と接触するラインＬＣが直線となるような一葉回転双曲面は、基準方向に対する調整車１４の回転軸の角度（図４（Ａ）の角度θ）に応じて異なる。したがって、ワーク３０のサイズ、形状、材質、研磨において要求される精度や作業時間等に応じて適当な角度θが決定され、これに応じて必要な調整車１４の外周面の形状が定まり、ツルーイング装置２０にて個別的に成形されることとなる。調整車１４の外周面の形成方法の詳細については後述する。

＜砥石車の形状＞
図５は、砥石車１２の形状を示す図である。図３を参照して説明したように、スルーフィード研磨を行う場合、ワーク３０が進行する方向に沿って砥石車１２と調整車１４との間隔が次第に狭くなるような構成が取られる。本実施形態では、図５に示すように、砥石車１２の半径を、ワーク３０が進行する方向に沿って次第に大きくすることにより、上記構成を実現する。

図５に示す砥石車１２は、円錐形研削領域１２１と、円筒形研削領域１２２とを有する。円錐形研削領域１２１は、砥石車１２の回転軸に対して円錐形状をなす領域である。この円錐形状により、ワーク３０が砥石車１２と調整車１４との間を進行すると、次第に砥石車１２と調整車１４との間隔が狭くなり、ワーク３０の外周面が研削される。円錐形研削領域１２１において、ワーク３０の進行時に最初に当たる箇所の半径と、円錐形状の底面側の最も長い半径との差分がワーク３０の取り代に対応する。すなわち、円錐形研削領域１２１の形状によりワーク３０に対する研削加工の取り代が定められる。また、円錐形研削領域１２１における円錐形状の頂角の角度によって、ワーク３０の進行距離に対する研削量が特定される。すなわち、頂角を小さく取れば、長い距離をかけてワーク３０が研削され、頂角をより大きく取れば、より短い距離でワーク３０が研削されることとなる。したがって、ワーク３０に対して設定される取り代、ワーク３０の材質やサイズ等に応じて、適切な頂角および円錐形研削領域１２１の回転軸に沿う方向の長さが特定される。

円筒形研削領域１２２は、円錐形研削領域１２１から連続して形成され、半径が変わらない円筒形状をなす領域である。円筒形研削領域１２２では、ワーク３０に対する切込みは行われない。円筒形研削領域１２２は、スパークアウト（ゼロカット）が行われる領域である。円錐形研削領域１２１および円筒形研削領域１２２を含む砥石車１２の形状は、例えばドレッサーにて砥石車１２を削ることにより形成される。

図６は、砥石車１２、調整車１４およびブレード１６をワーク３０の入口側から見た図である。図５および図６に示すように、砥石車１２は、円錐形研削領域１２１により、入口側（図５で左側、図６で紙面の手前側）よりも出口側（図５で右側、図６で紙面の奥側）の半径が大きくなっている。図６においては、砥石車１２の二重の円の間の領域が円錐形研削領域１２１であり、外側の円が円筒形研削領域１２２である。また、図６において、砥石車１２に示す縦の一点鎖線と横の一点鎖線の交点Ｏｇが砥石車１２の中心（回転軸）である。

調整車１４は、入口側から出口側へ向かうと共に回転軸が下がるように傾いている。図６においては、調整車１４の下側に示す領域１４ａが調整車１４の外周面である。また、図６において、調整車１４に示す縦の一点鎖線と横の一点鎖線との交点Ｏａ１が、調整車１４の入口側の端面の中心であり、縦の一点鎖線と横の二点鎖線との交点Ｏａ２が、調整車１４の出口側の端面の中心である。したがって、この点Ｏａ１と点Ｏａ２とを結ぶ線分は、調整車１４の中心（回転軸）である。

ワーク３０は、入口側から進入すると、砥石車１２、調整車１４およびブレード１６に支えられ、砥石車１２および調整車１４の回転にしたがって回転すると共に、調整車１４の傾きにより生じる力（紙面の手前から奥へ向かう力）によってブレード１６に沿って出口側へ向かって進行する。そして、この進行に伴って、砥石車１２の円錐形研削領域１２１によりワーク３０の外周面が研削加工される。

図７は、調整車１４とワーク３０との位置関係および調整車１４の配置状態を示す図である。図７において、左側の図はワーク３０の入口側から見てワーク３０と調整車１４との位置関係を示す図、右側の図は調整車１４を矢印Ａの向きに見た状態を示す図である。ワーク３０に対する研削加工が行われる際、ワーク３０が適切に砥石車１２に押し付けられて効果的な研削を行うため、ワーク３０の中心位置が調整車１４の中心に対して一定の高さを有することが望ましい。具体的には、ワーク３０の中心位置と調整車１４の中心とを結ぶ線分が水平方向に対してなす角度φが７度程度となる高さにワーク３０を位置させる。ワーク３０の位置は、ブレード支持台１７にてブレード１６の突出量を調整することにより定められる。

なお、調整車１４の回転軸は傾いているため、調整車１４の入口側端面の中心Ｏａ１と出口側端面の中心Ｏａ２との高さが異なっている。そのため、入口側端面から出口側端面の間のどの位置の中心を基準として角度φを特定するかに応じて、ワーク３０の高さが異なることとなる。しかし、説明の都合上、図７では誇張して描画しているが、実際には、調整車１４の回転軸の傾き（角度θ）は非常に小さいため、中心Ｏａ１と中心Ｏａ２との高さの差は非常に小さい。そして、角度φの値も厳密さは要求されないため、調整車１４の回転軸におけるどの位置の中心を基準としても特に問題とはならない。ワーク３０を研削する際の進行方向（図１を参照して説明したセンタレス研削装置１０の基準方向）に対する調整車１４の回転軸の角度θは、通常、０．５度〜３度程度とされる。

図４乃至図７を参照して説明したように構成されたセンタレス研削装置１０によるワーク３０の研削加工は、例えば、次のような工程を経て行われる。まず、ワーク３０の配置工程が行われる。ワーク３０の配置工程では、表面が一葉回転双曲面を有し、ブレード１６の延伸する方向に対して予め定められた角度だけ傾いて設けられた調整車１４と、円錐形研削領域１２１と円筒形研削領域１２２とを有する砥石車１２と、の間に、ワーク３０が配置される。

次に、研削加工工程が行われる。研削加工工程では、調整車１４の傾きを利用してワーク３０を回転させながらブレード１６の延伸する方向に送ると共に、調整車１４をワーク３０の移動する軌跡に対して略一直線上に当接させる。そして、砥石車１２の円錐形研削領域１２１によってワーク３０に対する研削加工が行なわれる。

次に、ワーク３０の進行によりワーク３０が円錐形研削領域１２１から円筒形研削領域１２２にかかると、スパークアウト工程が行われる。スパークアウト工程では、砥石車１２の円筒形研削領域１２２にてワーク３０に対するスパークアウトが行なわれる。

センタレス研磨機１０においては、ワーク３０を研削加工する上記の一連の工程とは別に、調整車１４に対するツルーイング装置２０によるツルーイング工程が行われる。ツルーイング工程では、調整車１４をワーク３０の種類や要求される作業精度等に応じて予め定められた角度だけ傾かせて配置し、調整車１４の表面をツルーイングするツルーイング工具２１の加工位置を、ブレード１６によって位置が定まるワーク３０の中心位置と調整車１４の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度と、加工位置と調整車１４の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度とが等しくなるように位置させて調整車１４の表面が成形される。

＜ツルーイング装置の構成＞
図８は、ツルーイング装置２０の構成を示す図である。ツルーイング装置２０は、調整車１４を挟んでブレード１６と対向する位置に設けられる。ツルーイング装置２０は、ツルーイング工具２１の保持手段として、送り装置２２１と、位置調節装置２２２と、突き出し量調節装置２２３とを備える。

送り装置２２１は、ツルーイング工具２１の水平方向の位置の制御を行う。具体的には、送り装置２２１は、ツルーイング工具２１を、ブレード１６の延伸方向に平行な方向に移動させ、また、調整車１４に対して近づけたり遠ざけたりする方向に移動させる。送り装置２２１は、ブレード１６の延伸方向に平行な方向へのツルーイング工具２１の移動を担う移動手段である。ここで、ブレード１６の延伸方向とは、ワーク３０を研削する際の進行方向に平行な方向（向きは限定しない）であり、図１を参照して説明したセンタレス研削装置１０の基準方向である。また、図８において紙面の手前から奥へ（または奥から手前へ）向かう方向である。

位置調節装置２２２は、ツルーイング工具２１の垂直方向の位置の制御を行う。具体的には、位置調節装置２２２は、ツルーイング工具２１の高さを調節したり、ツルーイング工具２１の垂直方向の角度を調節したりする。

突き出し量調節装置２２３は、ツルーイング工具２１の突き出し量の調節を行う。突き出し量調節装置２２３によるツルーイング工具２１の突き出し量によって、調整車１４の外周面に対する加工量が調整される。

ツルーイング装置２０は、送り装置２２１および位置調節装置２２２によりツルーイング工具２１を調整車１４の加工位置に合わせ、突き出し量調節装置２２３により調整車１４の加工量を設定する。そして、送り装置２２１により、ツルーイング工具２１を、調整車１４の一端側から他端側までブレード１６の延伸方向に対して平行かつ直線的に移動させる。ここで、加工位置とは、調整車１４を成形するためにツルーイング工具２１による研削が行われる調整車１４上の位置である。加工量とは、調整車１４を所望の形状に成形するために、加工位置においてツルーイング工具２１により研削される量である。調整車１４の外周面として所望の一葉回転双曲面を得るための調整車１４の加工位置および加工量の詳細については後述する。なお、ツルーイング装置２０は、ツルーイング工具２１を調整車１４における所望の加工位置に合わせて、調整車１４の一端側から他端側までブレード１６の延伸方向に対して平行かつ直線的に移動させることができるものであれば良く、その具体的な構成は、図８に示した上記の構成に限定されない。

＜調整車の加工＞
次に、ツルーイング装置２０による調整車１４の加工について説明する。図４を参照して説明したように、調整車１４は、回転軸が傾いた状態でワーク３０と接触するラインＬＣを直線とするため、外周面が一葉回転双曲面となるように加工される。一葉回転双曲面は、ねじれの位置にある直線が回転してできる面であり、複数線織面（二重線織面）である。したがって、調整車１４の外周面上で、ラインＬＣに平行な直線を特定し得る。そこで、調整車１４を回転軸周りに回転させながら、このラインＬＣに平行な直線を形成するように調整車１４の外周面を削ることで、ラインＬＣが直線となるような一葉回転双曲面を形成することができる。

図９は、調整車１４の加工位置および加工方法を示す図である。図９（Ａ）は加工前の（半径が変わらない円筒形状の）調整車１４における加工位置を示す図、図９（Ｂ）は一葉回転双曲面を形成するための調整車１４の削り代を示す図、図９（Ｃ）は加工後の調整車１４を示す図である。図８を参照して説明したように、本実施形態においてツルーイング装置２０は、調整車１４を挟んでブレード１６（ワーク３０）と対向する位置に設けられる。そして本実施形態では、加工位置と調整車１４の中心とを結ぶ線分が水平方向に対してなす角度が、研削加工時のワーク３０の中心位置と調整車１４の中心とを結ぶ線分が水平方向に対してなす角度と同一の角度φとなるように加工位置が設定される。言い換えれば、調整車１４の中心を通る垂線を対象軸として、研削加工時のワーク３０と調整車１４とが接触する位置に対して線対称となる位置が加工位置として設定される。なお、ワーク３０を研削する際のワーク３０の中心の位置やワーク３０と調整車１４とが接触する位置は、ワーク３０のサイズに応じてブレード支持台１７によりブレード１６の高さを調整することにより設定される。

図９（Ａ）を参照してさらに説明する。図９（Ａ）において、縦方向の一点鎖線が調整車１４の中心を通る垂線である。この縦方向の一点鎖線と横方向の一点鎖線との交点Ｏａ１は、調整車１４の入口側端面における中心である。また、この縦方向の一点鎖線と横方向の二点鎖線との交点Ｏａ２は、調整車１４の出口側端面における中心である。図９（Ａ）に示す例では、調整車１４の入口側端面における中心Ｏａ１を基準として水平方向に対してなす角度φを特定している。

また、調整車１４とワーク３０とが接するラインＬＣを、ワーク３０の進行方向に沿った直線とするため、加工量は、調整車１４の外周面における最も低い位置（加工位置を特定する基準となる中心Ｏａ１からの距離が最も短い位置）を基準として設定される。図９（Ａ）に示す例では、調整車１４の回転軸が入口側から出口側へ向かうのに伴って下がるように傾いているため、ワーク３０が接する場所では、出口側端面の外周（図９（Ａ）では破線で記載）が最も低い位置である。したがって、図９（Ａ）に示す矢印で指した位置が加工位置となる。ツルーイング装置２０は、送り装置２２１および位置調節装置２２２により、ツルーイング工具２１を上記の加工位置に位置させる。そして、調整車１４を回転させながら、ツルーイング装置２０の送り装置２２１により、ブレード１６の延伸方向に平行かつ直線的にツルーイング工具２１を移動させて、調整車１４の成形が行われる。

この結果、調整車１４の外周面において、加工位置における出口側端面の外周よりも高い部分が削り取られる。すなわち、図９（Ｂ）に示す矢印で挟まれた部分が削り代として削り取られることとなる。そして、図９（Ｃ）に示すように、加工の軌跡として、入口側から出口側への全長にわたり、ブレード１６の延伸方向に平行で直線的なラインＴＬが得られる。図９（Ｃ）において、左側の図は、加工後の調整車１４を、図９（Ａ）（Ｂ）と同様に入口側から見た状態を示しており、右側の図は、左図の調整車１４を矢印Ａの方向に見た状態を示している。図９（Ｃ）において、加工の軌跡であるラインＴＬが示されている。

図１０は、図９（Ｃ）に示す調整車１４を上方から見た状態を示す図である。ただし、図１０に示す調整車１４は、加工前後の調整車１４の形状を視覚的にわかりやすく示すため、図９（Ｃ）に示した調整車１４よりも回転軸方向の長さが長く描画されている。図１０において、加工前の調整車１４の形状が破線で示されており、加工後の調整車１４の形状が実線で示されている。図１０に示すように、上述した加工位置にツルーイング工具２１を位置させ、調整車１４を回転させながら、ブレード１６の延伸方向に平行かつ直線的にツルーイング工具２１を移動させることにより、加工の軌跡が直線状のラインＴＬとなる。これにより、調整車１４の外周面において、調整車１４の中心を通る垂線を対象軸として線対称となる位置に、ラインＴＬと平行な直線状のラインＬＣが形成され、ワーク３０の加工の際に調整車１４とワーク３０とが接触するラインとなる。なお、図１０においては、ツルーイング工具２１を調整車１４の入口側から出口側へ向かって移動させるように矢印が示されているが、調整車１４を加工する際のツルーイング工具２１の移動方向は特に限定されず、調整車１４の出口側から入口側へ移動させながら加工しても良い。

以上のように、本実施形態では、調整車１４の回転軸の傾きである角度θと調整車１４に対するワーク３０の位置を特定する角度φとに基づいて特定される調整車１４の加工位置にツルーイング工具２１を位置させる。そして、調整車１４を回転させながら、ブレード１６の延伸方向に平行かつ直線的にツルーイング工具２１を移動させて調整車１４の加工を行う。これにより、本実施形態によれば、ワーク３０を研削する際にワーク３０の移動する軌跡に対して調整車１４の外周面が略一直線上に当接するように調整車１４を成形することができる。ここで、角度θおよび角度φは、ワーク３０の種類や形状、ワーク３０に対する研削において要求される作業精度等に基づいて適宜選択される。しかしながら、本実施形態では、選択された角度θおよび角度φに基づいて設定された加工位置および加工量にしたがって、ツルーイング工具２１を一定方向に直線的に移動させながら加工を行うことで、所望の一葉回転双曲面を有する調整車１４を成形することができる。すなわち、本発明によれば、調整車１４において所望の外周面形状を得るために、適切な一葉回転双曲面を計算する必要もなく、ツルーイング装置２０において計算結果に基づく複雑な動作制御を行う必要もない。

ところで、調整車１４に対する加工を説明するために参照した図９および図１０は、加工位置および加工方法を説明する都合上、各部材の配置、角度、長さ等を誇張して描画している。しかしながら、実際には、図７を参照して説明したように、角度φは７度程度であり、角度θは０．５度〜３度程度であって、調整車１４の回転軸の長さや半径と比較してスケールが小さい。さらに、図１を参照して説明したように、調整車１４の回転軸は、調整車支持部１５により一定範囲で上下左右に向きを変更し得る。そして、調整車１４の回転軸の向きを調節することにより、調整車１４の外周面とワーク３０とが当接するラインＬＣの向きや直線の度合いはある程度調整し得る。したがって、加工位置と調整車１４の中心とを結ぶ線分が水平方向に対してなす角度は、厳密に角度φと同一でなくても良く、ある程度の誤差を含んでいても良い。したがって、現実的には、加工位置は、調整車１４を挟んでブレード１６と対向する位置に、加工位置と調整車１４の中心とを結ぶ線分が水平方向に対して角度φであるような位置を含むある程度の幅を持つ範囲として設定しても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態には限定されない。例えば、上記実施形態では、センタレス研削装置１０に関して、調整車１４の回転軸の方向を変更可能としたが、砥石車１２の回転軸も方向を変更可能としても良い。なお、図７、図９、図１０等に関して、各部材の配置、角度、長さ等を誇張して描画した旨を上述したが、同図に限らず、本実施形態の説明において参照した図面は何れも、構成を簡略化して表現したり、部材の配置、角度、長さ等を誇張したりして描画されている。しかしながら、これらの描画における変形等は、技術内容の理解を助けるために行ったものであり、いずれも本発明の技術内容を本質的に変更するものではない。その他、本発明の技術思想の範囲から逸脱しない様々な変更や構成の代替は、本発明に含まれる。

１０…センタレス研削装置、１１…基台、１２…砥石車、１３…砥石車支持部、１４…調整車、１５…調整車支持部、１６…ブレード、１７…ブレード支持台、２０…ツルーイング装置、２１…ツルーイング工具、１２１…円錐形研削領域、１２２…円筒形研削領域、２２１…送り装置、２２２…位置調節装置、２２３…突き出し量調節装置

Claims (8)

1. 砥石車と調整車とブレードとにより、工作物を軸方向に移動せしめながら当該工作物の外周面を研削するセンタレス研削装置において、
   前記調整車の表面をツルーイングするツルーイング工具と、
   前記ツルーイング工具により前記調整車の前記表面を加工する加工位置が、予め定められた位置となるように当該ツルーイング工具を保持する保持手段と、を備え、
   前記保持手段は、前記ブレードによって位置が定まる前記工作物の中心位置と前記調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度と、前記加工位置と当該調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度とが等しくなるように、前記ツルーイング工具を保持すること
   を特徴とするセンタレス研削装置。
2. 前記調整車は、前記ブレードに対し、前記工作物の進行方向にて傾斜させた状態で配置され、
   前記ツルーイング工具を、傾斜した前記調整車の軸芯方向ではなく前記ブレードの延伸する方向に倣って移動させる移動手段と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のセンタレス研削装置。
3. 前記ツルーイング工具により表面がツルーイングされた前記調整車は、一葉回転双曲面を有し、前記工作物の移動する軌跡に対して略一直線上に当接することを特徴とする請求項１または２記載のセンタレス研削装置。
4. 前記砥石車は、回転軸に対して円錐形の研削領域からなり研削加工の取り代を定める円錐形研削領域と、当該円錐形研削領域から連続しスパークアウトを行なう円筒形研削領域と、を有することを特徴とする請求項３記載のセンタレス研削装置。
5. 砥石車と調整車とブレードとにより、工作物を軸方向に移動せしめながら当該工作物の外周面を研削するセンタレス研削装置において、
   前記調整車の表面は一葉回転双曲面を有し、
   前記砥石車は、回転軸に対して円錐形の研削領域を形成する円錐形研削領域と、当該円錐形研削領域から連続し円筒形の研削領域を形成する円筒形研削領域と、を有し、
   前記調整車は、前記ブレードの延伸する方向に対して予め定められた角度だけ傾かせて配置されるとともに、前記工作物の移動する軌跡に対して略一直線上に当接し、
   前記砥石車の前記円錐形研削領域は研削加工の取り代を定め、前記円筒形研削領域にてスパークアウトを行なう
   ことを特徴とするセンタレス研削装置。
6. 砥石車と調整車とブレードとにより工作物を軸方向に移動せしめながら当該工作物の外周面を研削するセンタレス研削装置にて、当該調整車の表面をツルーイングするツルーイング方法であって、
   前記調整車を、軸方向に延びる前記ブレードの方向に対して予め定められた角度だけ傾かせて配置し、
   ツルーイング工具により前記調整車の前記表面をツルーイングする加工位置を、前記ブレードによって位置が定まる前記工作物の中心位置と当該調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度と、当該加工位置と当該調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度とが等しくなるように位置させ、
   前記ツルーイング工具を、前記ブレードの延伸する方向に倣って移動させて、前記調整車の表面をツルーイングすること
   を特徴とするツルーイング方法。
7. 砥石車と調整車とブレードとにより工作物を軸方向に移動せしめながら当該工作物の外周面を研削するセンタレス研削装置を用いて当該工作物の外径を研削する工作物の製造方法であって、
   表面が一葉回転双曲面を有し前記ブレードの延伸する方向に対して予め定められた角度だけ傾いて設けられた前記調整車と、回転軸に対して円錐形の研削領域を形成する円錐形研削領域と当該円錐形研削領域から連続し円筒形の研削領域を形成する円筒形研削領域とを有する前記砥石車と、の間に、前記工作物を配置する工作物配置工程と、
   前記調整車の傾きを利用して前記工作物を回転させながら前記ブレードの延伸する方向に当該工作物を送るとともに、当該調整車を工作物の移動する軌跡に対して略一直線上に当接させ、前記砥石車の前記円錐形研削領域によって研削加工を行なう研削加工工程と、
   前記砥石車の前記円筒形研削領域にてスパークアウトを行なうスパークアウト工程と、
   を有することを特徴とする工作物の製造方法。
8. 前記調整車を前記予め定められた角度だけ傾かせて配置し、当該調整車の表面をツルーイングするツルーイング工具の加工位置を、前記ブレードによって位置が定まる前記工作物の中心位置と当該調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度と、当該加工位置と当該調整車の中心を結ぶ線分が水平方向に対してなす角度とが等しくなるように位置させて当該調整車の表面をツルーイングするツルーイング工程と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項７記載の工作物の製造方法。