JP3937148B2 - センタレス研削装置及びセンタレス研削方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インフィードタイプのセンタレス研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、転がり軸受のころの製造に使用するセンタレス研削装置は、インフィードタイプのもの、スルーフィードタイプのもの、タンジェンシャルタイプのものに大別することができる。
インフィードタイプでは、回転砥石と回転する調整車との間の研削用隙間にワークをセットした状態で、これらの回転砥石または調整車のいずれかに切込み送りをさせることにより、ワークを所定形状に研削する。
【０００３】
従来、ワーク外径面の研削と端面の研削とは、別個の研削装置により行っており、熱処理後のワークに先ず外径面研削してから、次に端面研削している。また、高精度が要求されるものは、外径面研削時の基準となる端面精度を得るために、外径面研削してから端面研削し、さらに仕上げ外径面研削を施している。
【０００４】
特公昭６２−５８８７０号公報や特許第２６７８１４４号公報には、環状ワークの外径面と内径面とを同時に研削する技術が開示されている。
【０００５】
特開平６−３３９８４２号公報には、環状ワークの内径面と端面とを研削する装置が開示されている。この装置は、第一の研削加工位置に内径面研削砥石が配置され、第二の研削加工位置に端面研削砥石が配置されたもので、ワークを２つの研削加工位置に順次インデックスして、内径面の研削と端面の研削とを順次行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
転がり軸受のころ等の研削加工を迅速に行えるように、ワークの外径面と端面とを同時に研削できる研削装置が要望されている。
前記特公昭６２−５８８７０号公報や特許第２６７８１４４号公報には、ワークの端面を研削する技術が何ら記載されていない。
前記特開平６−３３９８４２号公報に記載された装置では、一度のチャッキングでワークの内径面と端面の両面を加工できるが、ワークの外径面と端面とを同時に研削することは、チャックと砥石の干渉があるので不可能である。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、比較的簡単な構成でありながら、略円筒状のワークの外径面と端面とを同時に研削できるセンタレス研削装置及びセンタレス研削方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成により達成される。
（１） 小径端面と大径端面とを有する円錐台形状のワークの外径面を研削する外径面研削砥石と、前記外径面研削砥石との間に前記ワークを挟持して当該ワークの外径面を支持するとともに、当該ワークに対して小径端面から大径端面に向かう軸線方向の推力を与える調整車と、前記ワークの大径端面に当接して前記ワークを支持する端面ストッパーと、前記端面ストッパーに支持された前記ワークの大径端面を研削する端面研削砥石とを備え、 前記外径面研削砥石と前記調整車との間に配された前記ワークの外径面を前記外径面研削砥石で研削しつつ、前記ワークの大径端面を前記端面研削砥石で研削することを特徴とするセンタレス研削装置。
（２） 前記外径面研削砥石が円盤状に形成されてその外周面により前記ワークの外径面を研削する前記（１）に記載のセンタレス研削装置。
（３） 前記端面研削砥石がカップ砥石であり、前記外径面研削砥石との干渉を避けつつ前記ワークの端面を研削する前記（１）又は（２）に記載のセンタレス研削装置。
（４） 前記カップ砥石は、その回転軸線の延長線が前記外径面研削砥石と前記調整車との間に支持された状態の前記ワークの回転軸線の延長線と交差するように配されて、前記ワークの端面を球面状に研削する前記（３）に記載のセンタレス研削装置。
（５） 前記カップ砥石をテーパ状又は球面状にドレスするドレス装置を備えている前記（３）又は（４）に記載のセンタレス研削装置。
（６） 前記端面研削砥石が円盤状に形成されて、前記外径面研削砥石との干渉を避けつつその外周面により前記ワークの端面を研削する前記（１）又は（２）に記載のセンタレス研削装置。
（７） 小径端面と大径端面とを有する円錐台形状のワークの外径面を研削する外径面研削砥石と、前記外径面研削砥石との間に前記ワークを挟持して当該ワークの外径面を支持するとともに、当該ワークに対して小径端面から大径端面に向かう軸線方向の推力を与える調整車と、前記ワークの大径端面に当接して前記ワークを支持する端面ストッパーと、前記端面ストッパーに支持された前記ワークの大径端面を研削する端面研削砥石とを備えたセンタレス研削装置を用いて前記外径面研削砥石と前記調整車との間に配された前記ワークの外径面を前記外径面研削砥石で研削しつつ、前記ワークの大径端面を前記端面研削砥石で研削するセンタレス研削方法であって、前記ワークの外径面研削を開始してから所定の時間遅れの後に、前記ワークの大径端面研削を開始することを特徴とするセンタレス研削方法。
（８） 前記ワークの外径面研削が終了する前に前記端面研削を終了する前記（７）に記載のセンタレス研削方法。
（９） 前記外径面研削及び前記端面研削が、粗切込み工程と仕上げ切込み工程とを有し、前記外径面研削の粗切込み工程が終了する前に前記端面研削の粗切込み工程を終了する前記（７）又は（８）に記載のセンタレス研削方法。
【０００９】
上記構成においては、外径面研削砥石と調整車とでワークの外径面を支持しつつ外径面研削砥石によりワークの外径面を研削する時に、端面ストッパーがワークの大径端面に当接しワークの軸線方向の移動が抑制されることを利用して、ワークの端面研削を行う。これにより、ワークを持ち替えたり、違う研削加工位置にインデックスしたりすることなく、ワークの外径面研削と端面研削とを同時に行うことができる。本発明によれば、装置の構成を簡素化できるとともに、研削時間を短くでき、加工コストを下げることができる。また、より高精度な加工が可能になる。
なお、略円筒状のワークとしては、転がり軸受の円錐ころや自動調心ころを例示できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明第１実施形態のセンタレス研削装置１０の概略平面図である。このセンタレス研削装置１０は、円錐ころ１等のワークを研削するのに好適なものである。ワーク１の外径面を研削する第一の研削機構として、円盤状に形成された外径面研削砥石１１と、調整車１２と、調整車１２を外径面研削砥石１１に対して接近・離反させる外径面切込みテーブル１３と、ワーク１を下から支持する（図ではワーク１を紙面奥側から支持する）支持ブレードと、外径面研削砥石１１や調整車１２のドレス装置（図示せず）とを備えている。これらは、通常のインフィードセンタレス研削盤にも備えられるものである。
本実施形態のセンタレス研削装置１０は、ワーク１の端面（ここでは円錐ころの大径端面）を研削する第二の研削機構として、端面研削砥石であるカップ砥石２１と、カップ砥石２１をワーク１の端面に対して接近・離反させる端面切込みテーブル２３と、カップ砥石２１のドレス装置２６とを備えている。
【００１１】
外径面研削砥石１１の外周面は、ワーク１の回転軸線の延長線と後述する端面を研削するカップ砥石２１の回転軸線の延長線とが所望の距離で交差するように、外径面研削砥石１１の回転軸線に対して若干傾斜した円錐外面状に形成されている。本実施形態では、外径面研削砥石１１の回転軸線が、水平方向（装置の設置面に対して平行な方向）を向いている。
【００１２】
調整車１２の外周面は、調整車１２の回転軸線に対して平行な円筒面状に形成されている。外径面切込みテーブル１３は、図中矢印Ａで示すようにほぼ直線的に移動されて、調整車１２の回転軸線と外径面研削砥石１１の回転軸線との交差角をほぼ一定に保ちつつ、調整車１２を外径面研削砥石１１に対して接近・離反させる。
【００１３】
外径面研削砥石１１の外周面と調整車１２の外周面との間に、ワーク１が配される。ここでは、円錐ころ１の大径端面が、外径面研削砥石１１の大径端面から若干突出するように、円錐ころ１が外径面研削砥石１１の外周面と調整車１２の外周面との間に挟持される。その状態で、外径面研削砥石１１によって円錐ころ１の外径面が研削される。
【００１４】
本実施形態では、外径面切込みテーブル１３上で、ワーク１の大径端面が配される側に、第二の研削機構が配されている。カップ砥石２１の回転軸線の延長線は、外径面研削砥石１１と調整車１２との間に挟持された状態のワーク１の回転軸線の延長線と交差する（交差角θ）。交差角θは、交点からワーク１の端面までの距離が所望の端面の曲率半径に一致するようにセットされる。端面研削のための第二の研削機構は、ワークレストと同じ外径切込みテーブル上にあるので、外径面研削砥石１１又は調整車１２の径がドレスにより変化しても、ワーク１との位置関係は変化することなく、同様の端面研削を実現できる。
端面切込みテーブル２３は、図中矢印Ｂで示すように直線的に移動されて、カップ砥石２１の回転軸線の延長線とワーク１の回転軸線の延長線との交差角θを一定に保ちつつ、カップ砥石２１をワーク１及び外径面研削砥石１１の大径端面に対して接近・離反させる。端面切込みテーブル２３は、送りモータ２４ａと、送りモータ２４ａに直結された送りねじ２４ｂとを備える直動装置２４によって直線的に移動される。カップ砥石２１は、端面切込みテーブル２３上に備えられたスピンドル２５によって回転される。
【００１５】
カップ砥石２１がワーク１及び外径面研削砥石１１の大径端面から離反した状態で、ドレス装置２６によってカップ砥石２１をドレスすることができる。ドレス装置２６は、砥石ドレススライド２６ａと、砥石ドレススライド２６ａ上のアームの先端に設けられた砥石ドレスダイヤモンド２６ｂとを備えている。砥石ドレススライド２６ａは、図中矢印Ｃで示すように直線的に移動され、その際に砥石ドレスダイヤモンド２６ｂがカップ砥石２１をテーパ状にドレスする。
図示しないが、外径面研削砥石１１と調整車１２のドレスは通常のインフィードセンタレス研削盤と同様に行われる。
【００１６】
ワーク１の大径端面のうち、外径面研削砥石１１寄りの部分に、カップ砥石２１が当接して、その状態でワーク１及びカップ砥石２１がそれぞれ回転することで、ワーク１の端面研削が行われる。
一方、ワーク１の大径端面のうち、調整車１２寄りの部分に、端面ストッパー１７が当接して、ワーク１の端面を支持する。ワーク１の回転軸線に対して傾斜した回転軸線を持つ（スキューした）調整車１２が、ワーク１に端面ストッパー１７側へ向かう軸線方向の推力を与え、ワーク１を端面ストッパー１７へ押し付ける。その状態で、カップ砥石２１がワーク１の端面を研削する。
【００１７】
本実施形態では、カップ砥石２１が、その回転軸線の延長線と、外径面研削砥石１１及び調整車１２間に挟持された状態のワーク１の回転軸線の延長線とが交差するように配置されているので、ワーク１の端面を球面状に研削できる。カップ砥石２１の回転軸線の延長線とワーク１の回転軸線の延長線との交差角θを調整することで（外径面研削砥石１１の円錐外面状の外周面の傾斜角度を変えることで）、ワーク１の端面の曲率半径を調整することができる。
【００１８】
図２に拡大図示するように、ワーク１のチャンファ部分は研削しない。すなわち、外径面研削砥石１１の大径端面から、ワーク１のチャンファ部分が軸線方向に突出している。したがって、外径面研削砥石１１とカップ砥石２１とが干渉しないように、すきま（クリアランス）を確保できる。
クリアランスは、ワーク１の大径端面をＤ、外径面研削砥石１１のエッジ近傍でのダレによる余裕量を考えると「クリアランス＝チャンファ−Ｄ／２ｓｉｎθ−砥石エッジ余裕量」となる。
【００１９】
端面研削時には、ワーク１が外径面研削砥石１１と調整車１２との間にクランプされている必要があるので、図３に示すように研削工程を設定する。すなわち、外径面研削の急速送りの後、外径面研削の粗切込み工程を開始し、実際に外径面研削が開始されてその研削力でワーク１のクランプが充分になってから、端面研削を開始する。つまり、外径面の実研削開始から所定の時間遅れの後に端面の実研削が開始されるようにする。端面研削の急速送りの後、端面研削の粗切込み工程を開始して実際に端面研削を開始するのは、外径面の実研削開始から所定の時間遅れの後になる。
【００２０】
また、外径面研削が終了する前に端面研削が終了するように研削工程を設定する。外径面研削及び端面研削は、双方とも、粗切込み工程の後仕上げ切込み工程を行うが、粗切込み工程と仕上げ切込み工程とでは研削力が異なる。外径面研削の粗切込み工程が終了する前に端面研削の粗切込み工程が終了するように研削条件をセットすることが望ましい。つまり、端面研削の仕上げ切込み工程開始から所定の時間遅れの後に外径面研削の仕上げ切込み工程が開始されるようにすることが望ましい。
さらに、端面研削の仕上げ切込み工程終了から所定の時間遅れの後に外径面研削の仕上げ切込み工程が終了することが望ましい。
【００２１】
図４（Ｂ）は、センタレス研削装置１０の概略側面図である。図４（Ａ）は、図４（Ｂ）におけるＡ矢視図である。
図４（Ｂ）に示すように、ワーク１は、外径面研削砥石１１の外周面と調整車１２の外周面とにより外径面を両側方から支持され、支持ブレード１６により外径面を下方から支持され、端面ストッパー１７により端面を支持される。
【００２２】
センタレス研削装置１０は、ローディング機構３０を備えている。ローディング機構３０は、水平方向に延びたローダーレール３１と、ローダーレール３１上で水平方向に移動されるとともにハンド３２を上下させる上下アーム３３と、インシュート３４と、アウトシュート３５とを有している。また、ローディング機構３０は、外径面研削砥石１１と調整車１２との間であって、支持ブレード１６の奥側（端面研削砥石が無い側）に水平に並設された、図４（Ａ）に示すようなガイド３７を備えている。ガイド３７は、ガイドレール３７ａとプッシャー３７ｂとを有している。
【００２３】
図４（Ａ）に示すように、上下アーム３３には、水平方向に間隔をあけて２つのハンド３２，３２が設けられている。それらハンド３２，３２は、同時に水平移動及び上下移動される。
先ず、一方の（図では左側の）ハンド３２により、インシュート３４から１個のワーク１を取り出し、ガイドレール３７ａ上に置くと同時に、他方の（図では右側の）ハンド３２により、ブレード１６上にある研削済みのワーク１をクランプする。その後、ハンド３２，３２を上昇させ、研削済みのワーク１をアウトシュート３５上に置く。ハンド３２，３２が上昇した後に、ガイドレール３７ａ上に置かれたワーク１をプッシャー３７ｂにより支持ブレード１６上の研削ポジションにセットする。この時、調整車１２はあらかじめ逃げておく。ワーク１が研削ポジションへ押し出されて安定した状態となったら、研削を開始する。その研削と並行して、次のローディングのために一方のハンド３２によりインシュート３４側でワーク１をクランプして研削終了を待つ。
【００２４】
次に、図５に基づいて、本発明第２実施形態のセンタレス研削装置４０について説明する。なお、以下に説明する実施形態において、既に説明した部材等と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
図５（Ａ）はセンタレス研削装置４０の要部の概略平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＢ矢視図である。調整車４２の外周面は、外径面研削砥石４１の外周面と同様に、円錐外面状（又はつづみ形状）に形成されている。外径面研削砥石４１の外周面と調整車４２の外周面との間に、ワーク（円錐ころ）１が配される。そのワーク１の略軸線方向に、端面研削砥石であるカップ砥石２１と、端面ストッパー４７とが配される。カップ砥石２１の回転軸線は、水平方向を向いている。
【００２５】
ワーク１が外径面研削砥石４１と調整車４２とで支持された状態で、ワーク１の回転軸線の延長線は、カップ砥石２１の回転軸線の延長線と交差する。すなわち、ワーク１は、水平方向に対して大径端面側が高い方向に傾斜した状態で、外径面研削砥石４１と調整車４２との間に挟持され、ワーク１の大径端面の下側の部分がカップ砥石２１によって研削される。端面ストッパー４７は、ワーク１の大径端面の上側の部分を支持する。
【００２６】
図５（Ｂ）に示すように、側面視において、ワーク１とカップ砥石２１とが、外径面研削砥石４１と調整車４２との間の同一線上に、かつ双方の一部が重なるようなずれた位置に配される。外径面研削砥石４１と調整車４２とが同一方向（図では時計回りの方向）に回転することで、ワーク１が反対方向に回転される。
【００２７】
図５（Ａ）におけるＣ矢視図を図６に示す。前述の通り、ワーク１の回転軸線の延長線は、カップ砥石２１の回転軸線の延長線と交差する（交差角θ）。交差角θは、所望の端面曲率半径を得るために交点からワーク１の端面までの距離が端面曲率半径に一致するようにセットされる。ワーク１の大径端面の直径をＤとしたとき、外径面研削砥石４１とカップ砥石２１とのクリアランスとして、例えば「クリアランス＝チャンファ＋Ｄ／２ｓｉｎθ−砥石エッジ余裕量−Ｄ／２ｓｉｎθ＝チャンファ−砥石エッジ余裕量」程度を確保できる。したがって、外径面研削砥石４１とカップ砥石２１とのクリアランスを充分にとることができる。
【００２８】
ワーク１の外径面研削砥石４１と当接する研削部は、ワーク外径面の母線（投影視におけるワーク外径面の輪郭線）と一致しないので、母線形状が直線の外径面研削砥石では、ワーク１の外径面母線形状を直線に加工することはできなく、ワーク１の外径面が中凹形状となる。このような場合、ワーク１の外径面を円錐外面状にするには、外径面研削砥石４１の外周面を、図７に示すようなつづみ形状になるようドレスすればよい。
【００２９】
次に、図８に基づいて、本発明第３実施形態のセンタレス研削装置５０を説明する。本実施形態は、第１実施形態とおおむね同様な構成であるが、本実施形態では、カップ砥石２１及び端面ストッパー１７の位置が、第１実施形態のときと逆になっている。ワーク１の大径端面のうち、外径面研削砥石５１寄りの部分に、端面ストッパー１７が当接して、ワーク１の端面を支持する。一方、ワーク１の大径端面のうち、調整車１２寄りの部分に、カップ砥石２１が当接して、その状態でワーク１及びカップ砥石２１がそれぞれ回転することで、ワーク１の端面研削が行われる。
本実施形態でも、調整車１２をスキューさせることで、ワーク１に端面ストッパー１７側へ向かう軸線方向の推力を与え、ワーク１を端面ストッパー１７へ押し付ける。その状態で、カップ砥石２１がワーク１の端面を研削する。
【００３０】
外径面研削砥石５１は、外径面の研削が必要なワーク１の面全体に接する必要があるが、調整車１２はワーク１の姿勢が安定し適切な駆動力が得られる範囲で狭くすることができる。したがって、本実施形態では、調整車１２とカップ砥石２１とのクリアランスを容易に広くとることができる。
【００３１】
通常、研削点では、外径面研削砥石５１は下向きに回転し、ワーク１も下向きに回転するので、上記第３実施形態においては、端面ストッパー１７上には上向きの摩擦力が生じ、この摩擦力がワーク１を支持ブレードから浮かそうとする。しかし、適正な研削条件を選べば問題ない。
ワーク１と外径面研削砥石５１との回転方向を逆にすれば摩擦力が下向きになるが、研削力が上向きに作用する、研削点へのクーラントの入り方が変わる等、動作が異なってくる。
【００３２】
次に、図９に基づいて、本発明第４実施形態のセンタレス研削装置６０を説明する。本実施形態は、第３実施形態とおおむね同様な構成であるが、本実施形態では、調整車６２の外周面が円錐外面状に形成され、かつその調整車６２の大径端面に、砥石ドレスダイヤモンド６６が一体的に設けられている。
本実施形態では、カップ砥石２１の回転軸線の延長線とワーク１の回転軸線の延長線との交点に、調整車６２の回転軸線の延長線も交差する。調整車６２の回転軸線まわりの回転により、砥石ドレスダイヤモンド６６によりカップ砥石２１を球面状にドレスすることができる。
【００３３】
次に、図１０に基づいて、本発明第５実施形態のセンタレス研削装置７０を説明する。本実施形態は、第３実施形態とおおむね同様な構成であるが、本実施形態では、端面研削砥石として、カップ砥石の代わりに円盤状の砥石７１を用いている。砥石７１の外周面により、ワーク１の端面を研削する。砥石７１の外周面をつづみ形状とすれば、ワーク１の端面を球面状に研削することもできる。
【００３４】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
図４に示したように、支持ブレード１６の奥側からワークローディングを行う他に、カップ砥石（端面研削砥石）を逃がしておいて、手前側（端面研削砥石がある側）からローディングやアンローディングすることもできる。
【００３５】
端面研削用カップ砥石のドレスが不要となるように、すなわち砥石が自生作用を奏するように、研削条件を選択することもできる。この場合、砥石の作用面位置が機械的に検知できなくなるので、定圧研削方法や、砥石とワークの接触検知に基づいた研削方法が必要となる。
定圧研削方法は、次のようにして実施できる。すなわち、一定以上の力が作用すると砥石がワークから逃げるよう、砥石スピンドルを備えた切込みテーブルをばね支持として、所定の時間、ワークへ砥石を押し当てて研削する。こうすれば、砥石表面（作用面）の位置に関係なく、押し当て力と研削時間から、所望の研削取代をワークから除去できる。またこの時の研削力は、ワークをストッパーへ押し当てる推力より小さく選ぶ必要がある。
砥石とワークの接触検知に基づいた研削方法は、次のようにして実施できる。すなわち、砥石とワークとの接触検知手段を設け、その接触検知手段により、切込み中に接触を検知した後、所定量だけ切り込む。こうすれば、砥石表面がばらついても、またはその位置が不明でも、所望の研削取代をワークから除去できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構成でありながら、略円筒状のワークの外径面と端面とを同時に研削できるセンタレス研削装置及びセンタレス研削方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略平面図である。
【図２】第１実施形態の要部拡大図である。
【図３】第１実施形態の研削動作を説明するタイムチャートである。
【図４】第１実施形態の要部の概略側面図である。
【図５】第２実施形態の要部拡大図である。
【図６】第２実施形態の要部拡大図である。
【図７】第２実施形態の要部拡大図である。
【図８】第３実施形態の概略平面図である。
【図９】第４実施形態の概略平面図である。
【図１０】第５実施形態の概略平面図である。
【符号の説明】
１ ワーク
１０ センタレス研削装置
１１ 外径面研削砥石
１２ 調整車
２１ カップ砥石（端面研削砥石）
２６ ドレス装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、インフィードタイプのセンタレス研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、転がり軸受のころの製造に使用するセンタレス研削装置は、インフィードタイプのもの、スルーフィードタイプのもの、タンジェンシャルタイプのものに大別することができる。
インフィードタイプでは、回転砥石と回転する調整車との間の研削用隙間にワークをセットした状態で、これらの回転砥石または調整車のいずれかに切込み送りをさせることにより、ワークを所定形状に研削する。
【０００３】
従来、ワーク外径面の研削と端面の研削とは、別個の研削装置により行っており、熱処理後のワークに先ず外径面研削してから、次に端面研削している。また、高精度が要求されるものは、外径面研削時の基準となる端面精度を得るために、外径面研削してから端面研削し、さらに仕上げ外径面研削を施している。
【０００４】
特公昭６２−５８８７０号公報や特許第２６７８１４４号公報には、環状ワークの外径面と内径面とを同時に研削する技術が開示されている。
【０００５】
特開平６−３３９８４２号公報には、環状ワークの内径面と端面とを研削する装置が開示されている。この装置は、第一の研削加工位置に内径面研削砥石が配置され、第二の研削加工位置に端面研削砥石が配置されたもので、ワークを２つの研削加工位置に順次インデックスして、内径面の研削と端面の研削とを順次行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
転がり軸受のころ等の研削加工を迅速に行えるように、ワークの外径面と端面とを同時に研削できる研削装置が要望されている。
前記特公昭６２−５８８７０号公報や特許第２６７８１４４号公報には、ワークの端面を研削する技術が何ら記載されていない。
前記特開平６−３３９８４２号公報に記載された装置では、一度のチャッキングでワークの内径面と端面の両面を加工できるが、ワークの外径面と端面とを同時に研削することは、チャックと砥石の干渉があるので不可能である。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、比較的簡単な構成でありながら、略円筒状のワークの外径面と端面とを同時に研削できるセンタレス研削装置及びセンタレス研削方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成により達成される。
（１） 小径端面と大径端面とを有する円錐台形状のワークの外径面を研削する外径面研削砥石と、前記外径面研削砥石との間に前記ワークを挟持して当該ワークの外径面を支持するとともに、当該ワークに対して小径端面から大径端面に向かう軸線方向の推力を与える調整車と、前記ワークの大径端面に当接して前記ワークを支持する端面ストッパーと、前記端面ストッパーに支持された前記ワークの大径端面を研削する端面研削砥石とを備え、 前記外径面研削砥石と前記調整車との間に配された前記ワークの外径面を前記外径面研削砥石で研削しつつ、前記ワークの大径端面を前記端面研削砥石で研削することを特徴とするセンタレス研削装置。
（２） 前記外径面研削砥石が円盤状に形成されてその外周面により前記ワークの外径面を研削する前記（１）に記載のセンタレス研削装置。
（３） 前記端面研削砥石がカップ砥石であり、前記外径面研削砥石との干渉を避けつつ前記ワークの端面を研削する前記（１）又は（２）に記載のセンタレス研削装置。
（４） 前記カップ砥石は、その回転軸線の延長線が前記外径面研削砥石と前記調整車との間に支持された状態の前記ワークの回転軸線の延長線と交差するように配されて、前記ワークの端面を球面状に研削する前記（３）に記載のセンタレス研削装置。
（５） 前記カップ砥石をテーパ状又は球面状にドレスするドレス装置を備えている前記（３）又は（４）に記載のセンタレス研削装置。
（６） 前記端面研削砥石が円盤状に形成されて、前記外径面研削砥石との干渉を避けつつその外周面により前記ワークの端面を研削する前記（１）又は（２）に記載のセンタレス研削装置。
（７） 小径端面と大径端面とを有する円錐台形状のワークの外径面を研削する外径面研削砥石と、前記外径面研削砥石との間に前記ワークを挟持して当該ワークの外径面を支持するとともに、当該ワークに対して小径端面から大径端面に向かう軸線方向の推力を与える調整車と、前記ワークの大径端面に当接して前記ワークを支持する端面ストッパーと、前記端面ストッパーに支持された前記ワークの大径端面を研削する端面研削砥石とを備えたセンタレス研削装置を用いて前記外径面研削砥石と前記調整車との間に配された前記ワークの外径面を前記外径面研削砥石で研削しつつ、前記ワークの大径端面を前記端面研削砥石で研削するセンタレス研削方法であって、前記ワークの外径面研削を開始してから所定の時間遅れの後に、前記ワークの大径端面研削を開始することを特徴とするセンタレス研削方法。
（８） 前記ワークの外径面研削が終了する前に前記端面研削を終了する前記（７）に記載のセンタレス研削方法。
（９） 前記外径面研削及び前記端面研削が、粗切込み工程と仕上げ切込み工程とを有し、前記外径面研削の粗切込み工程が終了する前に前記端面研削の粗切込み工程を終了する前記（７）又は（８）に記載のセンタレス研削方法。
【０００９】
上記構成においては、外径面研削砥石と調整車とでワークの外径面を支持しつつ外径面研削砥石によりワークの外径面を研削する時に、端面ストッパーがワークの大径端面に当接しワークの軸線方向の移動が抑制されることを利用して、ワークの端面研削を行う。これにより、ワークを持ち替えたり、違う研削加工位置にインデックスしたりすることなく、ワークの外径面研削と端面研削とを同時に行うことができる。本発明によれば、装置の構成を簡素化できるとともに、研削時間を短くでき、加工コストを下げることができる。また、より高精度な加工が可能になる。
なお、略円筒状のワークとしては、転がり軸受の円錐ころや自動調心ころを例示できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明第１実施形態のセンタレス研削装置１０の概略平面図である。このセンタレス研削装置１０は、円錐ころ１等のワークを研削するのに好適なものである。ワーク１の外径面を研削する第一の研削機構として、円盤状に形成された外径面研削砥石１１と、調整車１２と、調整車１２を外径面研削砥石１１に対して接近・離反させる外径面切込みテーブル１３と、ワーク１を下から支持する（図ではワーク１を紙面奥側から支持する）支持ブレードと、外径面研削砥石１１や調整車１２のドレス装置（図示せず）とを備えている。これらは、通常のインフィードセンタレス研削盤にも備えられるものである。
本実施形態のセンタレス研削装置１０は、ワーク１の端面（ここでは円錐ころの大径端面）を研削する第二の研削機構として、端面研削砥石であるカップ砥石２１と、カップ砥石２１をワーク１の端面に対して接近・離反させる端面切込みテーブル２３と、カップ砥石２１のドレス装置２６とを備えている。
【００１１】
外径面研削砥石１１の外周面は、ワーク１の回転軸線の延長線と後述する端面を研削するカップ砥石２１の回転軸線の延長線とが所望の距離で交差するように、外径面研削砥石１１の回転軸線に対して若干傾斜した円錐外面状に形成されている。本実施形態では、外径面研削砥石１１の回転軸線が、水平方向（装置の設置面に対して平行な方向）を向いている。
【００１２】
調整車１２の外周面は、調整車１２の回転軸線に対して平行な円筒面状に形成されている。外径面切込みテーブル１３は、図中矢印Ａで示すようにほぼ直線的に移動されて、調整車１２の回転軸線と外径面研削砥石１１の回転軸線との交差角をほぼ一定に保ちつつ、調整車１２を外径面研削砥石１１に対して接近・離反させる。
【００１３】
外径面研削砥石１１の外周面と調整車１２の外周面との間に、ワーク１が配される。ここでは、円錐ころ１の大径端面が、外径面研削砥石１１の大径端面から若干突出するように、円錐ころ１が外径面研削砥石１１の外周面と調整車１２の外周面との間に挟持される。その状態で、外径面研削砥石１１によって円錐ころ１の外径面が研削される。
【００１４】
本実施形態では、外径面切込みテーブル１３上で、ワーク１の大径端面が配される側に、第二の研削機構が配されている。カップ砥石２１の回転軸線の延長線は、外径面研削砥石１１と調整車１２との間に挟持された状態のワーク１の回転軸線の延長線と交差する（交差角θ）。交差角θは、交点からワーク１の端面までの距離が所望の端面の曲率半径に一致するようにセットされる。端面研削のための第二の研削機構は、ワークレストと同じ外径切込みテーブル上にあるので、外径面研削砥石１１又は調整車１２の径がドレスにより変化しても、ワーク１との位置関係は変化することなく、同様の端面研削を実現できる。
端面切込みテーブル２３は、図中矢印Ｂで示すように直線的に移動されて、カップ砥石２１の回転軸線の延長線とワーク１の回転軸線の延長線との交差角θを一定に保ちつつ、カップ砥石２１をワーク１及び外径面研削砥石１１の大径端面に対して接近・離反させる。端面切込みテーブル２３は、送りモータ２４ａと、送りモータ２４ａに直結された送りねじ２４ｂとを備える直動装置２４によって直線的に移動される。カップ砥石２１は、端面切込みテーブル２３上に備えられたスピンドル２５によって回転される。
【００１５】
カップ砥石２１がワーク１及び外径面研削砥石１１の大径端面から離反した状態で、ドレス装置２６によってカップ砥石２１をドレスすることができる。ドレス装置２６は、砥石ドレススライド２６ａと、砥石ドレススライド２６ａ上のアームの先端に設けられた砥石ドレスダイヤモンド２６ｂとを備えている。砥石ドレススライド２６ａは、図中矢印Ｃで示すように直線的に移動され、その際に砥石ドレスダイヤモンド２６ｂがカップ砥石２１をテーパ状にドレスする。
図示しないが、外径面研削砥石１１と調整車１２のドレスは通常のインフィードセンタレス研削盤と同様に行われる。
【００１６】
ワーク１の大径端面のうち、外径面研削砥石１１寄りの部分に、カップ砥石２１が当接して、その状態でワーク１及びカップ砥石２１がそれぞれ回転することで、ワーク１の端面研削が行われる。
一方、ワーク１の大径端面のうち、調整車１２寄りの部分に、端面ストッパー１７が当接して、ワーク１の端面を支持する。ワーク１の回転軸線に対して傾斜した回転軸線を持つ（スキューした）調整車１２が、ワーク１に端面ストッパー１７側へ向かう軸線方向の推力を与え、ワーク１を端面ストッパー１７へ押し付ける。その状態で、カップ砥石２１がワーク１の端面を研削する。
【００１７】
本実施形態では、カップ砥石２１が、その回転軸線の延長線と、外径面研削砥石１１及び調整車１２間に挟持された状態のワーク１の回転軸線の延長線とが交差するように配置されているので、ワーク１の端面を球面状に研削できる。カップ砥石２１の回転軸線の延長線とワーク１の回転軸線の延長線との交差角θを調整することで（外径面研削砥石１１の円錐外面状の外周面の傾斜角度を変えることで）、ワーク１の端面の曲率半径を調整することができる。
【００１８】
図２に拡大図示するように、ワーク１のチャンファ部分は研削しない。すなわち、外径面研削砥石１１の大径端面から、ワーク１のチャンファ部分が軸線方向に突出している。したがって、外径面研削砥石１１とカップ砥石２１とが干渉しないように、すきま（クリアランス）を確保できる。
クリアランスは、ワーク１の大径端面をＤ、外径面研削砥石１１のエッジ近傍でのダレによる余裕量を考えると「クリアランス＝チャンファ−Ｄ／２ｓｉｎθ−砥石エッジ余裕量」となる。
【００１９】
端面研削時には、ワーク１が外径面研削砥石１１と調整車１２との間にクランプされている必要があるので、図３に示すように研削工程を設定する。すなわち、外径面研削の急速送りの後、外径面研削の粗切込み工程を開始し、実際に外径面研削が開始されてその研削力でワーク１のクランプが充分になってから、端面研削を開始する。つまり、外径面の実研削開始から所定の時間遅れの後に端面の実研削が開始されるようにする。端面研削の急速送りの後、端面研削の粗切込み工程を開始して実際に端面研削を開始するのは、外径面の実研削開始から所定の時間遅れの後になる。
【００２０】
また、外径面研削が終了する前に端面研削が終了するように研削工程を設定する。外径面研削及び端面研削は、双方とも、粗切込み工程の後仕上げ切込み工程を行うが、粗切込み工程と仕上げ切込み工程とでは研削力が異なる。外径面研削の粗切込み工程が終了する前に端面研削の粗切込み工程が終了するように研削条件をセットすることが望ましい。つまり、端面研削の仕上げ切込み工程開始から所定の時間遅れの後に外径面研削の仕上げ切込み工程が開始されるようにすることが望ましい。
さらに、端面研削の仕上げ切込み工程終了から所定の時間遅れの後に外径面研削の仕上げ切込み工程が終了することが望ましい。
【００２１】
図４（Ｂ）は、センタレス研削装置１０の概略側面図である。図４（Ａ）は、図４（Ｂ）におけるＡ矢視図である。
図４（Ｂ）に示すように、ワーク１は、外径面研削砥石１１の外周面と調整車１２の外周面とにより外径面を両側方から支持され、支持ブレード１６により外径面を下方から支持され、端面ストッパー１７により端面を支持される。
【００２２】
センタレス研削装置１０は、ローディング機構３０を備えている。ローディング機構３０は、水平方向に延びたローダーレール３１と、ローダーレール３１上で水平方向に移動されるとともにハンド３２を上下させる上下アーム３３と、インシュート３４と、アウトシュート３５とを有している。また、ローディング機構３０は、外径面研削砥石１１と調整車１２との間であって、支持ブレード１６の奥側（端面研削砥石が無い側）に水平に並設された、図４（Ａ）に示すようなガイド３７を備えている。ガイド３７は、ガイドレール３７ａとプッシャー３７ｂとを有している。
【００２３】
図４（Ａ）に示すように、上下アーム３３には、水平方向に間隔をあけて２つのハンド３２，３２が設けられている。それらハンド３２，３２は、同時に水平移動及び上下移動される。
先ず、一方の（図では左側の）ハンド３２により、インシュート３４から１個のワーク１を取り出し、ガイドレール３７ａ上に置くと同時に、他方の（図では右側の）ハンド３２により、ブレード１６上にある研削済みのワーク１をクランプする。その後、ハンド３２，３２を上昇させ、研削済みのワーク１をアウトシュート３５上に置く。ハンド３２，３２が上昇した後に、ガイドレール３７ａ上に置かれたワーク１をプッシャー３７ｂにより支持ブレード１６上の研削ポジションにセットする。この時、調整車１２はあらかじめ逃げておく。ワーク１が研削ポジションへ押し出されて安定した状態となったら、研削を開始する。その研削と並行して、次のローディングのために一方のハンド３２によりインシュート３４側でワーク１をクランプして研削終了を待つ。
【００２４】
次に、図５に基づいて、本発明第２実施形態のセンタレス研削装置４０について説明する。なお、以下に説明する実施形態において、既に説明した部材等と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
図５（Ａ）はセンタレス研削装置４０の要部の概略平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＢ矢視図である。調整車４２の外周面は、外径面研削砥石４１の外周面と同様に、円錐外面状（又はつづみ形状）に形成されている。外径面研削砥石４１の外周面と調整車４２の外周面との間に、ワーク（円錐ころ）１が配される。そのワーク１の略軸線方向に、端面研削砥石であるカップ砥石２１と、端面ストッパー４７とが配される。カップ砥石２１の回転軸線は、水平方向を向いている。
【００２５】
ワーク１が外径面研削砥石４１と調整車４２とで支持された状態で、ワーク１の回転軸線の延長線は、カップ砥石２１の回転軸線の延長線と交差する。すなわち、ワーク１は、水平方向に対して大径端面側が高い方向に傾斜した状態で、外径面研削砥石４１と調整車４２との間に挟持され、ワーク１の大径端面の下側の部分がカップ砥石２１によって研削される。端面ストッパー４７は、ワーク１の大径端面の上側の部分を支持する。
【００２６】
図５（Ｂ）に示すように、側面視において、ワーク１とカップ砥石２１とが、外径面研削砥石４１と調整車４２との間の同一線上に、かつ双方の一部が重なるようなずれた位置に配される。外径面研削砥石４１と調整車４２とが同一方向（図では時計回りの方向）に回転することで、ワーク１が反対方向に回転される。
【００２７】
図５（Ａ）におけるＣ矢視図を図６に示す。前述の通り、ワーク１の回転軸線の延長線は、カップ砥石２１の回転軸線の延長線と交差する（交差角θ）。交差角θは、所望の端面曲率半径を得るために交点からワーク１の端面までの距離が端面曲率半径に一致するようにセットされる。ワーク１の大径端面の直径をＤとしたとき、外径面研削砥石４１とカップ砥石２１とのクリアランスとして、例えば「クリアランス＝チャンファ＋Ｄ／２ｓｉｎθ−砥石エッジ余裕量−Ｄ／２ｓｉｎθ＝チャンファ−砥石エッジ余裕量」程度を確保できる。したがって、外径面研削砥石４１とカップ砥石２１とのクリアランスを充分にとることができる。
【００２８】
ワーク１の外径面研削砥石４１と当接する研削部は、ワーク外径面の母線（投影視におけるワーク外径面の輪郭線）と一致しないので、母線形状が直線の外径面研削砥石では、ワーク１の外径面母線形状を直線に加工することはできなく、ワーク１の外径面が中凹形状となる。このような場合、ワーク１の外径面を円錐外面状にするには、外径面研削砥石４１の外周面を、図７に示すようなつづみ形状になるようドレスすればよい。
【００２９】
次に、図８に基づいて、本発明第３実施形態のセンタレス研削装置５０を説明する。本実施形態は、第１実施形態とおおむね同様な構成であるが、本実施形態では、カップ砥石２１及び端面ストッパー１７の位置が、第１実施形態のときと逆になっている。ワーク１の大径端面のうち、外径面研削砥石５１寄りの部分に、端面ストッパー１７が当接して、ワーク１の端面を支持する。一方、ワーク１の大径端面のうち、調整車１２寄りの部分に、カップ砥石２１が当接して、その状態でワーク１及びカップ砥石２１がそれぞれ回転することで、ワーク１の端面研削が行われる。
本実施形態でも、調整車１２をスキューさせることで、ワーク１に端面ストッパー１７側へ向かう軸線方向の推力を与え、ワーク１を端面ストッパー１７へ押し付ける。その状態で、カップ砥石２１がワーク１の端面を研削する。
【００３０】
外径面研削砥石５１は、外径面の研削が必要なワーク１の面全体に接する必要があるが、調整車１２はワーク１の姿勢が安定し適切な駆動力が得られる範囲で狭くすることができる。したがって、本実施形態では、調整車１２とカップ砥石２１とのクリアランスを容易に広くとることができる。
【００３１】
通常、研削点では、外径面研削砥石５１は下向きに回転し、ワーク１も下向きに回転するので、上記第３実施形態においては、端面ストッパー１７上には上向きの摩擦力が生じ、この摩擦力がワーク１を支持ブレードから浮かそうとする。しかし、適正な研削条件を選べば問題ない。
ワーク１と外径面研削砥石５１との回転方向を逆にすれば摩擦力が下向きになるが、研削力が上向きに作用する、研削点へのクーラントの入り方が変わる等、動作が異なってくる。
【００３２】
次に、図９に基づいて、本発明第４実施形態のセンタレス研削装置６０を説明する。本実施形態は、第３実施形態とおおむね同様な構成であるが、本実施形態では、調整車６２の外周面が円錐外面状に形成され、かつその調整車６２の大径端面に、砥石ドレスダイヤモンド６６が一体的に設けられている。
本実施形態では、カップ砥石２１の回転軸線の延長線とワーク１の回転軸線の延長線との交点に、調整車６２の回転軸線の延長線も交差する。調整車６２の回転軸線まわりの回転により、砥石ドレスダイヤモンド６６によりカップ砥石２１を球面状にドレスすることができる。
【００３３】
次に、図１０に基づいて、本発明第５実施形態のセンタレス研削装置７０を説明する。本実施形態は、第３実施形態とおおむね同様な構成であるが、本実施形態では、端面研削砥石として、カップ砥石の代わりに円盤状の砥石７１を用いている。砥石７１の外周面により、ワーク１の端面を研削する。砥石７１の外周面をつづみ形状とすれば、ワーク１の端面を球面状に研削することもできる。
【００３４】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
図４に示したように、支持ブレード１６の奥側からワークローディングを行う他に、カップ砥石（端面研削砥石）を逃がしておいて、手前側（端面研削砥石がある側）からローディングやアンローディングすることもできる。
【００３５】
端面研削用カップ砥石のドレスが不要となるように、すなわち砥石が自生作用を奏するように、研削条件を選択することもできる。この場合、砥石の作用面位置が機械的に検知できなくなるので、定圧研削方法や、砥石とワークの接触検知に基づいた研削方法が必要となる。
定圧研削方法は、次のようにして実施できる。すなわち、一定以上の力が作用すると砥石がワークから逃げるよう、砥石スピンドルを備えた切込みテーブルをばね支持として、所定の時間、ワークへ砥石を押し当てて研削する。こうすれば、砥石表面（作用面）の位置に関係なく、押し当て力と研削時間から、所望の研削取代をワークから除去できる。またこの時の研削力は、ワークをストッパーへ押し当てる推力より小さく選ぶ必要がある。
砥石とワークの接触検知に基づいた研削方法は、次のようにして実施できる。すなわち、砥石とワークとの接触検知手段を設け、その接触検知手段により、切込み中に接触を検知した後、所定量だけ切り込む。こうすれば、砥石表面がばらついても、またはその位置が不明でも、所望の研削取代をワークから除去できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構成でありながら、略円筒状のワークの外径面と端面とを同時に研削できるセンタレス研削装置及びセンタレス研削方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略平面図である。
【図２】第１実施形態の要部拡大図である。
【図３】第１実施形態の研削動作を説明するタイムチャートである。
【図４】第１実施形態の要部の概略側面図である。
【図５】第２実施形態の要部拡大図である。
【図６】第２実施形態の要部拡大図である。
【図７】第２実施形態の要部拡大図である。
【図８】第３実施形態の概略平面図である。
【図９】第４実施形態の概略平面図である。
【図１０】第５実施形態の概略平面図である。
【符号の説明】
１ ワーク
１０ センタレス研削装置
１１ 外径面研削砥石
１２ 調整車
２１ カップ砥石（端面研削砥石）
２６ ドレス装置
Claims (9)
- 小径端面と大径端面とを有する円錐台形状のワークの外径面を研削する外径面研削砥石と、
前記外径面研削砥石との間に前記ワークを挟持して当該ワークの外径面を支持するとともに、当該ワークに対して小径端面から大径端面に向かう軸線方向の推力を与える調整車と、
前記ワークの大径端面に当接して前記ワークを支持する端面ストッパーと、
前記端面ストッパーに支持された前記ワークの大径端面を研削する端面研削砥石とを備え、
前記外径面研削砥石と前記調整車との間に配された前記ワークの外径面を前記外径面研削砥石で研削しつつ、前記ワークの大径端面を前記端面研削砥石で研削することを特徴とするセンタレス研削装置。 - 前記外径面研削砥石が円盤状に形成されてその外周面により前記ワークの外径面を研削する請求項１に記載のセンタレス研削装置。
- 前記端面研削砥石がカップ砥石であり、前記外径面研削砥石との干渉を避けつつ前記ワークの端面を研削する請求項１又は２に記載のセンタレス研削装置。
- 前記カップ砥石は、その回転軸線の延長線が前記外径面研削砥石と前記調整車との間に支持された状態の前記ワークの回転軸線の延長線と交差するように配されて、前記ワークの端面を球面状に研削する請求項３に記載のセンタレス研削装置。
- 前記カップ砥石をテーパ状又は球面状にドレスするドレス装置を備えている請求項３又は４に記載のセンタレス研削装置。
- 前記端面研削砥石が円盤状に形成されて、前記外径面研削砥石との干渉を避けつつその外周面により前記ワークの端面を研削する請求項１又は２に記載のセンタレス研削装置。
- 小径端面と大径端面とを有する円錐台形状のワークの外径面を研削する外径面研削砥石と、前記外径面研削砥石との間に前記ワークを挟持して当該ワークの外径面を支持するとともに、当該ワークに対して小径端面から大径端面に向かう軸線方向の推力を与える調整車と、前記ワークの大径端面に当接して前記ワークを支持する端面ストッパーと、前記端面ストッパーに支持された前記ワークの大径端面を研削する端面研削砥石とを備えたセンタレス研削装置を用いて前記外径面研削砥石と前記調整車との間に配された前記ワークの外径面を前記外径面研削砥石で研削しつつ、前記ワークの大径端面を前記端面研削砥石で研削するセンタレス研削方法であって、
前記ワークの外径面研削を開始してから所定の時間遅れの後に、前記ワークの大径端面研削を開始することを特徴とするセンタレス研削方法。 - 前記ワークの外径面研削が終了する前に前記大径端面研削を終了する請求項７に記載のセンタレス研削方法。
- 前記外径面研削及び大径端面研削が、粗切込み工程と仕上げ切込み工程とを有し、前記外径面研削の粗切込み工程が終了する前に前記大径端面研削の粗切込み工程を終了する請求項７又は８に記載のセンタレス研削方法。
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