JP6102480B2 - 研削盤および研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、研削盤および研削方法に関するものである。

研削盤は、例えば円筒状の被加工物の研削加工に用いられる。特許文献１には、被加工物に砥石車を押圧して、被加工物を撓ませながら研削加工を行う方法が開示されている。このような研削盤では、研削加工の開始時においては、先ず、保持されている被加工物が規定の撓み量となるように、被加工物に対して砥石車を所定の切込速度で移動させる。そして、被加工物が規定の撓み量となると、この撓み量に応じた研削抵抗によって被加工物が研削される。その後は、砥石車を研削工程に応じた切込速度で移動させることで、被加工物の規定の撓み量が維持された状態で研削加工が継続される。

特開２０１１−１０４６７５号公報

上記のように、研削加工の開始時においては、保持された被加工物が砥石車の押圧によって規定の撓み量となるまでの過渡状態がある。この過渡状態では、被加工物の撓み量が十分でないため研削抵抗が小さく、被加工物の１回転あたりの加工除去量が少ない。そのため、研削加工における過渡状態が長くなると、全体として研削加工に要する時間も長くなる。そこで、過渡状態における砥石車の切込速度を増速することが考えられる。しかし、砥石車の切込速度を単に増速したのでは、研削抵抗が被加工物の全周に亘って増大するため、研削抵抗が部分的に加工条件に対して過大となるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、研削加工の開始時において被加工物を速やかに規定の撓み量として、加工時間の短縮を図ることができる研削盤および研削方法を提供することを目的とする。

（請求項１）本手段に係る研削盤は、被加工面が円筒状の外周面または内周面からなる被加工物を砥石車により撓ませながら研削を行う研削盤であって、一定の切込速度で相対移動する前記砥石車の押圧によって、前記被加工物が全周に亘り規定の撓み量となる定常状態に至るまでの状態を過渡状態とし、前記過渡状態において前記被加工物の回転位相における撓み状態を全周に亘って検出する撓み検出部と、前記被加工物の前記回転位相に前記砥石車が再度切り込む際の切込速度を、当該回転位相への前回の切り込みの際に検出された前記撓み状態と、前回の切り込みの際における見込みの前記撓み状態とが相違する場合に、前記定常状態の研削加工に用いられる切込速度よりも増速させる速度制御部とを備える。

（請求項２）前記研削盤は、前記被加工物に対する前記砥石車の接触を検知する接触検知センサをさらに備え、前記撓み検出部は、前記接触検知センサの検知結果に基づいて、前記被加工物の前記回転位相における撓みの有無を前記撓み状態として検出し、前記速度制御部は、前記被加工物に前記砥石車が再度切り込む際に、前回の切り込みの際に撓みが検出された前記被加工物の前記回転位相の範囲の切込速度に対して、撓みが検出されなかった前記被加工物の前記回転位相の範囲の切込速度を増速させる。

（請求項３）前記速度制御部は、前回の切り込みの際に撓みが検出されなかった前記被加工物の前記回転位相の範囲の切込速度を増速させた場合に、撓みが検出された前記被加工物の前記回転位相の範囲に前記砥石車が再度接触する前に増速させた分だけ切込速度を減速させる。

（請求項４）前記速度制御部は、前回の切り込みの際に撓みが検出されなかった前記被加工物の前記回転位相の範囲の周方向長さが長くなるに従って切込速度がより増速されるように、切込速度の増速の度合いを調整する。

（請求項５）前記研削盤は、前記被加工物の撓み量に応じて変動する研削抵抗を検知する研削抵抗検知センサをさらに備え、前記撓み検出部は、前記研削抵抗検知センサの検知結果に基づいて、前記被加工物の前記回転位相における撓み量を前記撓み状態として検出し、前記速度制御部は、前記被加工物の前記回転位相に前記砥石車が再度切り込む際の切込速度を、当該回転位相への前回の切り込みの際に検出された前記撓み量が小さいほど前記定常状態の研削加工に用いられる切込速度よりも増速させる。

（請求項６）前記速度制御部は、前記砥石車が最初に前記被加工物に接触してから少なくとも前記被加工物が１回転する時間以上に設定された所定時間の間だけ、前記砥石車の切込速度を前記定常状態の研削加工に用いられる切込速度よりも増速させ、前記撓み検出部は、切込速度が増速された前記所定時間の間に、前記被加工物に前記砥石車が再度切り込む際の前記速度制御部による制御に用いられる前記撓み状態を検出する。

（請求項７）前記撓み検出部は、前記速度制御部が切込速度を増速させている時間において、前記撓み状態を全周に亘って再度検出し、前記速度制御部は、検出された前記撓み状態が一定となるまで繰り返し切込速度を制御する。

（研削方法）本発明は、上記の研削盤の他に、研削方法としても把握することができる。
（請求項８）本手段に係る研削方法は、被加工面が円筒状の外周面または内周面からなる被加工物を砥石車により撓ませながら研削を行う研削方法であって、一定の切込速度で相対移動する前記砥石車の押圧によって、前記被加工物が全周に亘り規定の撓み量となる定常状態に至るまでの状態を過渡状態とし、前記過渡状態において前記被加工物の回転位相における撓み状態を全周に亘って検出する撓み検出処理と、前記被加工物の前記回転位相に前記砥石車が再度切り込む際の切込速度を、当該回転位相への前回の切り込みの際に検出された前記撓み状態と、前回の切り込みの際における見込みの前記撓み状態とが相違する場合に、前記定常状態の研削加工に用いられる切込速度よりも増速させる速度制御処理とを実行する。

（請求項１）研削盤は、速度制御部が被加工物の回転位相における撓み状態に応じた切込速度の制御を行う構成としている。これにより、研削加工の開始時の過渡状態において、被加工物の素材形状や研削盤による保持状態に対応して適正な切込速度に制御することができる。よって、過渡状態における研削抵抗が加工条件に対して過大となることを防止しつつ切込速度を増速して、被加工物を速やかに規定の撓み量にすることができる。従って、過渡状態を短くできるので、結果として加工時間の短縮を図ることができる。

（請求項２）速度制御部は、砥石車と被加工物の接触の有無、即ち撓みの有無を撓み状態として、検出された撓み状態と見込みの撓み状態が相違する場合に、砥石車が再度切り込む際の切込速度を増速させる構成としている。つまり、所定の回転位相に対する切込速度は、当該回転位相に対する前回以前の切り込みの際の砥石車と被加工物の接触の有無に基づいて制御される。これにより、接触のなかった回転位相の範囲については切込速度の増速がなされるので、過渡状態を確実に短くできる。また、砥石車と被加工物の接触の有無により切込速度の増速の要否を判断するため、速度制御部における制御処理が簡易となり、処理負荷を軽減することができる。

（請求項３）砥石車と接触し撓みのあった被加工物における回転位相の範囲については、砥石車が再度切り込むまでに増速された分だけ減速される。これにより、撓みが検出された回転位相の範囲においては、規定の撓み量となった時点で加工条件に応じた研削抵抗によって所定の加工除去量で研削される。よって、砥石車と接触し撓みが検出された回転位相の範囲で、切込速度に応じた研削抵抗が加工条件に対して過大となることを確実に防止することができる。

（請求項４）速度制御部は、前回の切り込みで砥石車と非接触であったため、撓みが検出されなかった被加工物の回転位相の範囲に対して増速する際に、当該範囲の周方向長さが長くなるに従って切込速度がより増速されるように、切込速度の増速の度合いを調整する。よって、増速された砥石車の切込速度が適宜設定され、切込速度の過不足を防止できる。これにより、速度制御部がより適切に速度制御を行うことができるので、加工条件の範囲内において過渡状態の短縮を図ることができる。

（請求項５）速度制御部は、過渡状態における研削抵抗、即ち撓み量を撓み状態として、検出された撓み状態と見込みの撓み状態が相違する場合に、砥石車が再度切り込む際の切込速度を増速させる構成としている。つまり、所定の回転位相に対する切込速度は、当該回転位相に対する前回以前の切り込みの際の研削抵抗に基づいて制御される。この研削抵抗は、研削抵抗検知センサにより例えば主軸台のサーボモータへ供給する電流値などに基づいて検知される。このように砥石車の速度制御を行うことで、前回以前の切り込みの際における撓み量の不足を、見込みの撓み量に対して不足する分だけ好適に補うことができる。よって、速度制御の精度を向上し、過渡状態を確実に短くできる。

（請求項６）砥石車の切込速度は、砥石車が被加工物に接触してから所定時間の間だけ、切込速度を定常状態の研削加工時よりも増速させる構成としている。これにより、被加工物の素材形状や研削盤による保持状態が良好であれば、被加工物の全周に亘って規定の撓み量となる定常状態へと速やかに移行することができる。一方で、本来であれば素材形状等の影響により過渡状態が長くなるような場合には、検出された撓み状態に基づいて、それ以降の回転中の切込速度が速度制御部により制御され、従来と比較して過渡状態を短縮できる。このように好適な切込速度まで増速することで、研削抵抗が加工条件に対して過大となることを防止しつつ、加工時間の短縮できる。

（請求項７）速度制御部は、切込速度を増速させている間に検出された撓み状態に基づいて、所定の回転位相に対して再度切り込む際の切込速度を制御する構成としている。これにより、検出された撓み状態が一定となるまで繰り返し切込速度が制御され、定常状態に移行する直前においても切込速度が加工条件に対して過大となることを確実に防止できるとともに、過渡状態を確実に短縮できる。

（請求項８）速度制御工程では、被加工物の回転位相における撓み状態に応じた切込速度の制御を行う構成としている。これにより、請求項１と研削盤に係る発明の効果と同様の効果を奏する。また、当該研削方法に係る発明については、研削盤に係る発明の他の特徴部分について同様に適用することができる。この場合の効果は、それぞれの特徴における効果と同様の効果となる。

第一実施形態：研削盤の平面図である。 研削盤の制御装置の機能ブロック図である。 経過時間に対する砥石台の位置、ワーク外径、研削抵抗Ｆｔ、および撓み量εを示すグラフである。 ワークの素材形状に対する切込速度、およびＡＥセンサの検出値を示すグラフである。 研削加工における切込速度の制御処理を示すフローチャートである。 ワークの回転位相に対する切込速度の関係を示すグラフである。 第二実施形態：経過時間に対する砥石台の位置および研削抵抗Ｆｔ、ワークの素材形状に対する切込速度を示すグラフである。

以下に、本発明に係る研削盤および研削方法を適用した実施形態について説明する。

＜第一実施形態＞
（研削盤の構成）
研削盤１の構成について、図１および図２を参照して説明する。研削盤１は、被加工物を砥石車４３により撓ませながら研削を行う工作機械である。本実施形態において、研削盤１は、クランクシャフトを被加工物（以下、「ワークＷ」とも称する）として研削加工を行う場合を例示している。この研削盤１は、図１に示すように、ベッド１０と、主軸台２０と、心押台３０と、砥石支持装置４０と、定寸装置６０と、制御装置７０とから構成される。

ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。このベッド１０の上面には、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ，１１ｂが、Ｚ軸方向（図１の左右方向）に延びるように、且つ相互に平行に形成されている。一対の砥石台用ガイドレール１１ａ，１１ｂは、砥石支持装置４０を構成する砥石台トラバースベース４１が摺動可能なレールである。さらに、ベッド１０には、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ，１１ｂの間に、砥石台トラバースベース４１のＺ軸方向の駆動に用いられる砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｃと、この砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｃを回転駆動するＺ軸モータ１１ｄが配置されている。

主軸台２０は、主軸台本体２１と、主軸２２と、主軸モータ２３と、主軸センタ２４とを備えている。主軸台本体２１は、ベッド１０の上面のうちＺ軸方向の一方側（図１の左下側）に固定されている。この主軸台本体２１の内部には、主軸２２が軸周り（図１のＺ軸周り）に回転可能に挿通支持されている。この主軸２２は、一方端に主軸モータ２３が設けられ、この主軸モータ２３により主軸台本体２１に対して回転駆動される。この主軸モータ２３には図示しないエンコーダが設けられ、エンコーダにより主軸モータ２３の回転角が検出可能となっている。また、主軸２２は、主軸モータ２３とは反対側の他方端に、円筒状のワークＷの軸方向一端を支持する主軸センタ２４が取り付けられている。

心押台３０は、心押台本体３１と、心押センタ３２とを備えている。心押台本体３１は、ベッド１０の上面のうち主軸台本体２１とは反対側のＺ軸方向の他方側（図１の右下側）に固定されている。この心押台本体３１には、心押台本体３１に対して回転不能に、ワークＷの軸方向他端を支持する心押センタ３２が取り付けられている。この心押センタ３２は、その回転軸が主軸２２の回転軸と同軸上に位置し、主軸センタ２４に対向するように配置されている。このように、ワークＷは、主軸センタ２４および心押センタ３２により、主軸軸周り（Ｚ軸周り）に回転可能に保持されている。

砥石支持装置４０は、砥石台トラバースベース４１と、砥石台４２と、砥石車４３と、砥石回転用モータ４４と、リニアスケール４５と、ＡＥセンサ４６とを備えている。砥石台トラバースベース４１は、矩形の平板状に形成されており、ベッド１０の上面のうち、一対の砥石台用ガイドレール１１ａ，１１ｂ上を摺動可能に配置されている。また、砥石台トラバースベース４１は、砥石台用Ｚ軸ボールねじ１１ｃのナット部材に連結されており、Ｚ軸モータ１１ｄの駆動により一対の砥石台用ガイドレール１１ａ，１１ｂに沿って移動する。

この砥石台トラバースベース４１の上面には、砥石台４２が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂが、Ｘ軸方向（図１の上下方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、砥石台トラバースベース４１には、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂの間に、砥石台４２のＸ軸方向の駆動に用いられるＸ軸ボールねじ４１ｃと、このＸ軸ボールねじ４１ｃを回転駆動するＸ軸モータ４１ｄが配置されている。

砥石台４２は、砥石台トラバースベース４１の上面のうち、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂ上を摺動可能に配置されている。そして、砥石台４２は、Ｘ軸ボールねじ４１ｃのナット部材に連結されており、Ｘ軸モータ４１ｄの駆動により一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って移動する。つまり、砥石台４２は、ベッド１０、主軸台２０および心押台３０に対して、Ｘ軸方向（プランジ送り方向）およびＺ軸方向（トラバース送り方向）に相対移動可能となる。

また、砥石台４２に形成されたＺ軸方向に貫通する貫通孔に、砥石車回転部材が砥石中心軸周り（Ｚ軸周り）に回転可能に支持されている。この砥石車回転軸部材の一方側（図１の左側）の端部に、円盤状の砥石車４３が同軸的に取り付けられている。よって、砥石車４３は、その回転軸が主軸２２の回転軸に平行となるように設けられている。また、砥石台４２の上面には、砥石回転用モータ４４が固定されている。そして、砥石車回転軸部材の他方側（図１の右端）の端部と砥石回転用モータ４４の回転軸とに無端ベルトが懸架されることで、砥石回転用モータ４４の駆動により、砥石車４３が砥石軸周りに回転する。

また、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂの対向面の一方に、リニアスケール４５がＸ軸方向に沿って設けられている。これにより、砥石台トラバースベース４１に対する砥石台４２のＸ軸方向位置が検出可能となっている。ＡＥセンサ４６は、砥石台４２の内部に収容された接触検知センサである。このＡＥセンサ４６は、接触検知の対象物であるワークＷと砥石車４３との接触によって発生するＡＥ（Acoustic Emission）波を、砥石車回転部材を介して検出し、検出信号を制御装置７０に出力する。

定寸装置６０は、加工位置におけるワークＷの外径を計測する装置である。この定寸装置６０により計測されるワークＷの外径は、制御装置７０へ出力される。

制御装置７０は、各モータを制御して、ワークＷおよび砥石車４３を回転させ、且つ、ワークＷに対する砥石車４３のＺ軸方向およびＸ軸方向の相対的な位置を変更することにより、ワークＷの外周面の研削加工を制御する。ここで、本発明の特徴部分は、砥石台４２のＸ軸方向の移動に関する。そこで、以下では、制御装置７０を構成する各部のうち、砥石台４２のＸ軸方向の制御に関する部分のみについて説明する。この制御装置７０は、図２に示すように、撓み検出部７１と、モータ制御部７２と、補正部７３とを備える。

撓み検出部７１は、過渡状態においてワークＷの回転位相における撓み状態を全周に亘って検出する。ここで、「過渡状態」とは、ワークＷに砥石車４３が接近して最初に接触してから、定常状態に至るまでの状態をいう。「定常状態」とは、一定の切込速度で相対移動する砥石車４３の押圧によって、ワークＷが全周に亘り規定の撓み量εｒとなった状態をいう。また、本実施形態において、上記の撓み状態は、ワークＷの回転位相における撓みの有無としている。

ここで、研削加工の開始時において、ワークＷの素材形状などに起因してワークＷの撓み量が増減し、ワークＷの回転位相によっては接触する範囲と、接触しない範囲とが生じることがある。そこで、撓み検出部７１は、先ずＡＥセンサ４６および主軸モータ２３のエンコーダの検出信号をそれぞれ入力し、ワークＷの回転位相おける砥石車４３の接触の有無を検出する。そして、砥石車４３が接触していないワークＷの回転位相の範囲ではワークＷの撓み量が０となることから、撓み検出部７１は、当該接触の有無をもってワークＷの回転位相における撓みの有無を撓み状態として検出する。

モータ制御部７２は、ＮＣデータを入力し、当該ＮＣデータのうち砥石台４２のＸ軸位置指令値に基づいて、Ｘ軸モータ４１ｄを制御する。より具体的には、モータ制御部７２は、後述する補正部７３により補正されたＮＣデータのＸ軸位置指令値と、リニアスケールにより検出される砥石台４２の現在のＸ軸位置を入力する。そして、モータ制御部７２は、入力した指令値および現在位置に基づいて、Ｘ軸モータ４１ｄへの電流値を変動させるなどして、当該Ｘ軸モータ４１ｄの駆動を制御する。

補正部７３は、撓み検出部７１により検出されたワークＷの撓み状態、および定寸装置６０により測定されるワークＷの研削部位の外径を入力する。そして、補正部７３は、これらの情報に基づいてＮＣデータを補正すべきか否かを判定し、補正すべきと判定された場合にはＮＣデータを補正する。つまり、補正部７３によりＮＣデータが補正された場合には、モータ制御部７２は、補正されたＮＣデータに基づいてＸ軸モータ４１ｄを制御することになる。結果として、ワークＷに対する砥石車４３の切込速度が制御されることになる。このように、上記のモータ制御部７２および補正部７３は、検出されたワークＷの撓み状態に基づいて切込速度を制御するものであり、本発明の速度制御部に相当する。

（研削加工の概要）
研削盤１による研削加工の概要について、図３を参照して説明する。研削加工は、荒研削工程や仕上げ研削工程、スパークアウト工程などにより構成される。ここでは、研削加工がワークＷを素材の状態から所定の外径Ｄｆとなるまで研削する荒研削工程であるものとして説明する。上記の所定の外径Ｄｆとは、荒研削工程における目標径であり、その後の仕上げ工程などにおいて除去される取り代を残した外径である。

先ず、制御装置７０が主軸台２０および心押台３０により支持されたワークＷに対して、砥石車４３をＸ軸方向に前進させる。そして、ワークＷに砥石車４３が接触して研削加工が開始される（図３の時刻Ｔ１）。ここで、研削盤１は、上述したように、ワークＷを砥石車４３により撓ませながら研削加工を行う。つまり、研削加工では、ワークＷに対して砥石車４３をさらにＸ軸方向に移動させて、ワークＷが規定の撓み量εｒとなるまで撓み量εを増加させる（図３の時刻Ｔ１〜Ｔ２）。その後は、砥石車４３を一定の切込速度で移動させることによって、ワークＷを規定の撓み量εｒに維持される（図３の時刻Ｔ２〜Ｔ３）。

そして、定寸装置６０によりワークＷが荒研削工程における目標の外径Ｄｆに達したことが検出されると（図３の時刻Ｔ３）、砥石車４３をワークＷから離間させるように後退させて研削加工を終了する。ここで、時刻Ｔ２〜Ｔ３に示されるように、ワークＷが全周に亘り規定の撓み量εｒに維持された状態、即ち研削抵抗Ｆｔが一定に維持されたが定常状態である。上記のワークＷの規定の撓み量εｒは、ワークＷの外径や材質、各研削工程に要求される加工精度などを勘案して、研削条件などにより予め定められている。

また、図３の時刻Ｔ１〜Ｔ２に示されるように、ワークＷに砥石車４３が接近して最初に接触してから、定常状態に至るまでの状態が過渡状態である。詳細には、この過渡状態は、ワークＷが砥石車４３により押圧されて撓み量εが増加し、徐々に研削抵抗Ｆｔが増加している状態であり、非定常状態とも称される。研削加工は、過渡状態および定常状態を含み、それぞれの状態にある時間の総和が研削加工に要する時間となる。

ところで、この過渡状態の初期では、ワークＷに砥石車４３が接触してから砥石車４３をワークＷに押し付けるように前進させているにも関わらず、ワークＷの撓み量εが一周の間に増減することがある。これは、ワークＷの素材形状や研削盤１によるワークＷの保持状態によっては、ワークＷの回転中心（主軸２２の回転中心）からワークＷの外周面までの距離が回転位相ごとに異なる場合があることが一因である。つまり、ワークＷの加工面（本実施形態では外周面）に周方向の凹凸があり一定の真円度にない場合や、保持されたワークＷの中心と主軸２２の回転中心が一致していない場合などが考えられる。

このように、過渡状態においてワークＷの撓み量εが定量的に増加しない場合には、通常の場合と比較すると過渡状態にある時間が延びることがある。これは、ワークＷが全周に亘り規定の撓み量εｒとなる定常状態に移行するためには、ワークＷがある程度の真円度となる必要があり、且つ過渡状態においてワークＷの撓み量εが減少する回転位相の範囲ついても規定の撓み量εｒとなる必要があるためである。そのため、過渡状態では、例えばワークＷに凹凸がある場合には、凹部よりも凸部での加工除去量を多くして真円度を高めつつ、凹部が規定の撓み量εｒとなるように砥石車４３を適宜押し込むように前進させる必要がある。

これに対して、過渡状態における砥石車４３の切込速度を増速することが考えられる。しかし、砥石車４３の切込速度を単に増速したのでは、研削抵抗ＦｔがワークＷの全周に亘って増大するため、上記の例であればワークＷの凸部の研削抵抗Ｆｔが部分的に加工条件に対して過大となるおそれがある。そこで、本発明の研削盤１による研削加工においては、ワークＷの撓み状態に応じて砥石車４３の切込速度を制御することで、加工条件の範囲内で速やかな整定を行い、過渡状態の短縮を図っている。

（研削加工における切込速度の制御）
次に、研削盤１による研削加工の制御について、図４〜図６を参照して説明する。図４の曲線Ｌｓは、ワークＷの初期の素材形状を展開して示している。ここでは、ワークＷの外周面に一対の凹凸がある場合を例示している。これは、例えば円筒状のワークＷの中心が主軸２２の回転軸とずれた保持状態、すなわち芯ずれが生じている場合にも同様の素材形状となる。また、実際には、過渡状態においてもワークＷと砥石車４３の接触によりワークＷの外形状は変形するが、ここでは便宜上、初期の素材形状のみを示している。

研削盤１による研削加工における切込速度の制御は、上述したように、検出したワークＷの回転位相の撓み状態に基づく構成としている。具体的には、本実施形態において、撓み検出部７１は、ＡＥセンサ４６の検知結果に基づいて、ワークＷの回転位相における撓みの有無をワークＷの撓み状態として検出するものとしている。ここで、研削加工の開始時において、砥石車４３が最初にワークＷに接触してからは砥石車４３とワークＷの接触状態の維持が見込まれるところ、ワークＷの素材形状などに起因してワークＷの撓み量が増減する場合には、ワークＷの回転位相によっては接触する範囲と、接触しない範囲とが生じることがある。そこで、このような撓み状態の遷移に着目し、この接触の有無を切込速度の制御に利用すべく、ワークＷの回転位相における撓みの有無を検出するものとしている。

先ず、ワークＷに接近するように砥石車４３のＸ軸方向への移動が開始されると、図５に示すように、ＡＥセンサ４６の検出信号によりワークＷと砥石車４３の接触の有無が判断される（Ｓ１１）。ここでは、ワークＷと砥石車４３の接触が検出されない間は（Ｓ１１：Ｎｏ）、この判断が繰り返される。ここで、砥石車４３がワークＷに接近する際の速度は、荒研削工程に用いられる切込速度Ｖ０に設定されている。

次に、図４の時刻Ｔ１において、ワークＷの回転位相θ１に砥石車４３が接触し、ＡＥセンサ４６により当該接触が検出されると（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、制御装置７０は、速度制御処理および撓み状態検出処理を実行する（Ｓ１２）。この速度制御処理として、速度制御部に相当する補正部７３は、砥石車４３が最初にワークＷに接触してから少なくともワークＷが１回転する時間以上に設定された所定時間の間だけ、砥石車４３の切込速度を定常状態の研削加工に用いられる切込速度Ｖ０よりも増速させるように、ＮＣデータを補正する。

具体的には、本実施形態においては、上記の「所定時間」をワークＷが１回転する時間Ｍ１（図４を参照）とし、規定の撓み量εｒを当該所定時間で除算した値を切込速度Ｖａに設定している（Ｖａ＝εｒ／Ｍ１）。つまり、ワークＷに砥石車４３が接触してからワークＷが１回転する間に、砥石車４３が規定の撓み量εｒだけ前進することになる。そうすると、ワークＷの撓み量εｒが定量的に増加する状態であれば、ワークＷが１回転する間の加工除去量があるものの、ワークＷを概ね規定の撓み量εｒとすることができる。このように、速度制御部は、上記のような速度制御処理により、速やかな定常状態への移行を図っている。

一方で、本実施形態のようにワークＷの外周面に凹凸がある場合には、ワークＷの撓み量εが１回転の間に増減することになる。このとき、ワークＷの回転位相によって砥石車４３と接触する範囲と、接触しない範囲とが生じることがある。そこで、上記の撓み状態検出処理（Ｓ１２）では、撓み検出部７１は、切込速度が増速された所定時間の間（即ちワークＷが１回転する時間Ｍ１）において、ワークＷに砥石車４３が再度切り込む際の速度制御部による制御に用いられる撓み状態を検出する。具体的には、撓み検出部７１は、先ずＡＥセンサ４６の検出信号と、主軸モータ２３に設けられたエンコーダの検出信号を入力する。そして、撓み検出部７１は、ＡＥセンサ４６の検知結果であるワークＷに対する砥石車４３の接触の有無を、エンコーダにより検出された主軸モータ２３の回転角に対応するワークＷの回転位相に関連付ける処理を行う。

この撓み状態検出処理により、図４に示すように、ワークＷの回転位相の範囲（θ１〜θ２、θ３〜θ１）ではワークＷの撓みがあり、それ以外のワークＷの回転位相の範囲（θ２〜θ３）ではワークＷの撓みがなかったとの撓み状態が検出される。続いて、ワークＷが１回転する間に砥石車４３と非接触の範囲があったか否かが判定される（Ｓ１３）。ここでは、撓み検出部７１により、ワークＷの回転位相の範囲（θ２〜θ３）で非接触であったので（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、切込速度の設定（Ｓ１４）に移行する。

切込速度の設定（Ｓ１４）では、補正部７３は、先ず、ワークＷが砥石車４３と接触してから１回転するまでの第１周目において、砥石車４３と接触し撓みが検出された回転位相の範囲（θ１〜θ２、θ３〜θ１）の切込速度を、研削条件によって予め定められている荒研削工程に用いられる切込速度Ｖ０に設定する。続いて、補正部７３は、第１周目において、撓みが検出された回転位相の範囲（θ１〜θ２、θ３〜θ１）の切込速度Ｖ０に対して、見込みの撓み状態と相違する回転位相の範囲、即ち砥石車４３と接触せず撓みが検出されなかった回転位相の範囲（θ２〜θ３）の切込速度を増速させる。本実施形態においては、当該回転位相の範囲（θ２〜θ３）の周方向長さＬ１に応じて、切込速度の増速の度合いを調整する。ここでは、補正部７３は、非接触であった周方向長さＬ１が閾値Ｌｔよりも長いものと判定し（Ｌ１＞Ｌｔ）、増速の度合いの最大として第１周目と同じ切込速度Ｖａに設定する。

続いて、制御装置７０は、再び速度制御処理および撓み検出処理を実行する（Ｓ１２）。第２周目の速度制御処理では、補正部７３は、切込速度の設定（Ｓ１４）において、回転位相の各範囲について設定された切込速度Ｖ０，ＶａとなるようにＮＣデータを補正する。より詳細には、補正部７３は、図６に示すように、第２周目におけるワークＷの回転位相θ２から増速が始まるようにＮＣデータを補正する。さらに、補正部７３は、上記のように、前回の切込みの際（第１周目）に撓みが検出されなかったワークＷの回転位相の範囲の切込速度を増速させた場合に、砥石車４３と接触して撓みが検出されたワークＷの回転位相の範囲（θ３〜θ１）に砥石車が再度接触する前に増速させた分（Ｖａ−Ｖ０）だけ切込速度を減速させる。つまり、補正部７３は、図６に示すように、第２周目におけるワークＷの回転位相θ３では減速が終了しているようにＮＣデータを補正する。

第２周目の撓み状態検出処理（Ｓ１２）では、撓み検出部７１は、速度制御部（モータ制御部７２、補正部７３）が切込速度を増速させている時間において、撓み状態を全周に亘って再度検出する。この撓み状態検出処理により、図４に示すように、ワークＷの回転位相の範囲（θ２１〜θ２２）ではワークＷの撓みがなかったとの撓み状態が検出される。また、それ以外のワークＷの回転位相の範囲（θ１〜θ２１、θ２２〜θ１）では、ワークＷは、砥石車４３により押圧され撓んだ状態にあり、且つ撓み量に応じて研削され、真円度が向上する。そして、ワークＷが１回転する間に砥石車４３と非接触の範囲があったか否かが再び判定される（Ｓ１３）。ここでは、撓み検出部７１により、ワークＷの回転位相の範囲（θ２１〜θ２２）が非接触であったので（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、切込速度を再度設定する（Ｓ１４）。

切込速度の設定（Ｓ１４）では、補正部７３は、先ず、第２周目において、砥石車４３と接触し撓みが検出された回転位相の範囲（θ１〜θ２１、θ２２〜θ１）の切込速度を、第１周目と同様に荒研削工程に用いられる切込速度Ｖ０に設定する。続いて、補正部７３は、第２周目において、砥石車４３と接触せず撓みが検出されなかった回転位相の範囲（θ２１〜θ２２）の切込速度を、第１周目と同様に当該回転位相の範囲（θ２１〜θ２２）の周方向長さＬ２が長くなるに従って切込速度が増速されるように、切込速度の増速の度合いを調整する。ここでは、補正部７３は、非接触であった周方向長さＬ２が閾値Ｌｔよりも短いものと判定し（Ｌ２＜Ｌｔ）、増速の度合いを予め設定されている関数などから算出して、第１周目よりも低速の切込速度Ｖｂに設定する（Ｖ０＜Ｖｂ、Ｖｂ＜Ｖａ）。

続いて、制御装置７０は、第２周目と同様に、再び速度制御処理および撓み検出処理を実行する（Ｓ１２）。つまり、第３周目の速度制御処理では、補正部７３は、切込速度の設定（Ｓ１４）において回転位相の各範囲について設定された切込速度Ｖ０，ＶｂとなるようにＮＣデータを補正する。より詳細には、補正部７３は、図６に示すように、第３周目におけるワークＷの回転位相θ２１から増速が始まるようにＮＣデータを補正する。さらに、補正部７３は、上記のように、前回の切込みの際（第２周目）に撓みが検出されなかったワークＷの回転位相の範囲の切込速度を増速させた場合に、砥石車４３と接触したワークＷの回転位相の範囲（θ２２〜θ１）に砥石車が再度接触する前に増速させた分（Ｖｂ−Ｖ０）だけ切込速度を減速させる。つまり、補正部７３は、図６に示すように、第３周目におけるワークＷの回転位相θ２２では減速が終了しているようにＮＣデータを補正する。

第３周目の撓み状態検出処理（Ｓ１２）では、撓み検出部７１は、第１，２周目と同様に、ワークＷと砥石車４３の接触の有無を撓み状態として検出する。この撓み状態検出処理により、図４に示すように、ワークＷの全周に亘って撓みがあったとの撓み状態が検出される。よって、第３周目では、ワークＷの外周面に多少の凹凸が残留していたとしても、砥石車４３が全周に亘って接触し得る真円度まで向上したものといえる。そして、砥石車４３のＸ軸方向の前進により、ワークＷは、回転位相ごとの撓み量に応じて研削され、さらに真円度が向上する。

そして、ワークＷが１回転する間に砥石車４３と非接触の範囲があったか否かが再び判定される（Ｓ１３）。ここでは、撓み検出部７１により、ワークＷの全周に亘って砥石車４３と接触していたので（Ｓ１３：Ｎｏ）、過渡状態における切込速度を増速させる処理を終了する。このように、制御装置７０の速度制御部（モータ制御部７２、補正部７３）は、検出された撓み状態が見込みの撓み状態（本実施形態では、ワークＷの全周に亘って砥石車４３と接触した状態）となるまで繰り返し切込速度を制御する（Ｓ１２〜Ｓ１４）。また、制御装置７０が継続して砥石車４３を荒研削工程に用いられる切込速度Ｖ０で前進させることで、その後にワークＷが規定の撓み量εｒとなり、過渡状態から定常状態に移行し、ワークＷが目標の外径Ｄｆに達したことを定寸装置６０により検出されるまで荒研削工程が実行される。

（本実施形態の構成による効果）
以上説明した第一実施形態に係る研削盤１の構成および研削方法によると、制御装置７０の速度制御部（モータ制御部７２、補正部７３）がワークＷの回転位相における撓み状態に応じた切込速度の制御を行う構成としている（Ｓ１２〜Ｓ１４）。これにより、研削加工の開始時の過渡状態において、ワークＷの素材形状や研削盤１による保持状態に対応して適正な切込速度（Ｖ０，Ｖａ，Ｖｂ）に制御することができる。よって、過渡状態における研削抵抗が加工条件に対して過大となることを防止しつつ切込速度を増速して、ワークＷを速やかに規定の撓み量εｒにすることができる。従って、過渡状態を短くできるので、結果として加工時間の短縮を図ることができる。

また、制御装置７０の速度制御部（モータ制御部７２、補正部７３）は、砥石車４３とワークＷの接触の有無、即ち撓みの有無を撓み状態として、検出された撓み状態と見込みの撓み状態が相違する場合に、砥石車４３が再度切り込む際（第２周目以降）の切込速度を増速させる構成とした。つまり、所定の回転位相に対する切込速度は、当該回転位相に対する前回の切り込みの際の砥石車４３とワークＷの接触の有無に基づいて制御される。これにより、接触のなかった回転位相の範囲については切込速度の増速（Ｖ０からＶａまたはＶｂ）がなされるので、過渡状態を確実に短くできる。また、砥石車４３とワークＷの接触の有無により切込速度の増速の要否を判断するため、速度制御部における制御処理が簡易となり、処理負荷を軽減することができる。

本実施形態では、砥石車４３と接触のあったワークＷにおける回転位相の範囲（第１周目のθ３〜θ１、第２周目のθ２２〜θ１）については、砥石車４３が再度切り込むまでに増速された分だけ減速される（図６を参照）。これにより、砥石車４３と接触し撓みが検出された回転位相の範囲においては、規定の撓み量εｒとなった時点で加工条件に応じた研削抵抗によって所定の加工除去量で研削される。よって、砥石車４３と接触し撓みが検出された回転位相の範囲で、切込速度に応じた研削抵抗が加工条件に対して過大となることを確実に防止することができる。

さらに、制御装置７０の速度制御部（モータ制御部７２、補正部７３）は、前回の切り込みで砥石車４３と非接触であったため、撓みが検出されなかったワークＷの回転位相の範囲（第１周目のθ２〜θ３、第２周目のθ２１〜θ２２）に対して、次の周回において増速する際に、当該範囲の周方向長さＬ１，Ｌ２に応じて増速の度合いを調整するものとした（Ｓ１４）。周方向長さＬ２は、その長さが長くなるに従って切込速度がより増速される構成とした。よって、増速された砥石車４３の切込速度が適宜設定され、切込速度の過不足を防止できる。よって、速度制御部がより適切に速度制御を行うことができるので、加工条件の範囲内において過渡状態の短縮を図ることができる。

また、本実施形態において、第１周目における砥石車４３の切込速度は、砥石車４３がワークＷに接触してから所定時間の間（ワークＷが１回転する時間Ｍ１）だけ、切込速度を荒研削工程の定常状態で用いられる切込速度よりも増速させる構成とした。これにより、ワークＷの素材形状や研削盤１による保持状態が良好であれば、ワークＷの全周に亘って規定の撓み量εｒとなる定常状態へと速やかに移行することができる。一方で、過渡状態において撓み量εが定量的に増加しないワークＷの場合には、検出された撓み状態に基づいて、それ以降の回転中の切込速度が速度制御部により適宜増速されるように制御されるので、従来と比較して過渡状態を短縮できる。よって、研削抵抗が加工条件に対して過大となることを防止しつつ、加工時間の短縮できる。

また、制御装置７０の速度制御部（モータ制御部７２、補正部７３）は、切込速度を増速させている間に検出された撓み状態（Ｓ１２）に基づいて、所定の回転位相に対して再度切り込む際の切込速度を制御する構成とした（Ｓ１２〜Ｓ１４）。これにより、検出された撓み状態が一定となるまで繰り返し切込速度が制御され、定常状態に移行する直前においても切込速度が加工条件に対して過大となることを確実に防止できるとともに、過渡状態を確実に短縮できる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の研削盤および研削方法について、図７を参照して説明する。本実施形態の構成は、主として、第一実施形態と切込速度の設定処理が相違する。その他の共通する構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。

研削盤１は、ワークＷの撓み量εに応じて変動する研削抵抗を検知する研削抵抗検知センサ（図示しない）を備える。この研削抵抗検知センサとしては、例えば、砥石台４２のＸ軸方向の移動を駆動するＸ軸モータ４１ｄのモータ電流を検出するセンサが適用される。研削加工において研削抵抗が増加すると、砥石台４２がワークＷから受ける反力に応じて、切込速度を維持するためにＸ軸モータ４１ｄに供給する電流が増加する。よって、この電流値を検出することで現在の研削抵抗を検知することが可能である。

また、本実施形態における制御装置７０の撓み検出部７１は、研削抵抗検知センサの検知結果に基づいて、ワークＷの回転位相における撓み量εを撓み状態として検出する。ここで、ワークＷを砥石車４３により撓ませて研削加工を行う研削盤１では、ワークＷの撓み量εの増加に伴って研削抵抗も増加する。そこで、撓み検出部７１は、先ず研削抵抗検知センサの検知結果（研削抵抗の値）と、主軸モータ２３に設けられたエンコーダの検出信号を入力する。そして、撓み検出部７１は、ワークＷの撓み量εをエンコーダにより検出された主軸モータ２３の回転角に対応するワークＷの回転位相に関連付ける処理を行う。

そして、制御装置７０の速度制御部は、ワークＷの回転位相に砥石車４３が再度切り込む際の切込速度を、当該回転位相への前回の切り込みの際に検出された撓み状態（撓み量）と、前回の切り込みの際における見込みの撓み状態（撓み量）とが相違する場合に、定常状態の荒研削加工に用いられる切込速度Ｖ０よりも増速させる。ここで、見込みの撓み状態とは、当初の切込速度によりワークＷを押圧した場合に、変動する両者の位置関係によって当該回転位相に生じているはずの撓み量に相当する。そして、速度制御部は、前回の切り込みの際に検出された撓み量が小さいほど、即ち当該回転位相における研削抵抗が小さいほど、切込速度をより増速させるように制御を行う。

具体的には、速度制御部は、第１周目において検知された研削抵抗の値に所定の係数を乗算して、研削抵抗の値を第２周目に指令する切込速度に変換する。つまり、図７に示すように、第２周目の切込速度を示す曲線Ｌｃ２は、第１周目の研削抵抗の値を示す曲線Ｆｔ１を上下反転した形状をなしている。よって、第２周目では、第１周目の研削抵抗の値が小さかった回転位相では第２周目での切込速度が高く（特に前半部分）、反対に第１周目の研削抵抗の値が大きかった回転位相では第２周目での切込速度が低くなっている（特に後半部分）。

また、第２周目以降においても同様に、撓み検出部７１による撓み状態の検出を行うとともに、当該撓み状態に基づいて速度制御部による次周の切込速度の設定がなされる。これにより、第３周目の切込速度を示す曲線Ｌｃ３は、同様に、第２周目の研削抵抗の値を示す曲線Ｆｔ２を上下反転した形状をなしている。また、速度制御部がこのような処理を繰り返すことにより、研削抵抗がワークＷの全周に亘り加工条件に合った値となると、切込速度も荒研削工程に用いられる切込速度Ｖ０に収束することになる。このように、速度制御部が前回の周回における研削抵抗の値に基づいて、ワークＷの素材形状や保持状態に対応した切込速度に調整できるので、過渡状態から定常状態への速やかな移行を図ることができる。

（本実施形態の構成による効果）
以上説明した第二実施形態に係る研削盤１の構成および研削方法によると、制御装置７０の速度制御部（モータ制御部７２、補正部７３）は、過渡状態における研削抵抗、即ち撓み量を撓み状態として、検出された撓み状態と見込みの撓み状態が相違する場合に、砥石車４３が再度切り込む際の切込速度を増速させる構成とした。つまり、所定の回転位相に対する切込速度（Ｌｃ２，Ｌｃ３）は、当該回転位相に対する前回の切り込みの際（第１周目、および第２周目）の研削抵抗（Ｆｔ１，Ｆｔ２）に基づいて制御される。このように砥石車４３の速度制御を行うことで、前回の切り込みの際における撓み量の不足を、見込みの撓み量に対して不足する分だけ好適に補うことができる。よって、速度制御の精度を向上し、過渡状態を確実に短くできる。

＜第一、第二実施形態の変形態様＞
撓み検出部７１は、第一実施形態ではワークＷの撓みの有無を撓み状態として検出し、第二実施形態ではワークＷの撓み量を撓み状態として検出した。つまり、第一実施形態ではワークＷに砥石車４３が接触しているか否かに基づいて切込速度を制御し、第二実施形態では砥石車４３が接触するワークＷを押圧した際の撓み量に基づいて切込速度を制御する。これに対して、撓み検出部７１は、ワークＷの撓みの有無および撓み量の両方を撓み状態として検出してもよい。このような構成により、ワークＷの素材形状や保持状態に対応した切込速度の制御が可能となり、さらに過渡状態の短縮を図ることができる。

また、第一、第二実施形態では、ワークＷに砥石車４３が接触してからワークＷが１周するまでの期間において、荒研削工程に用いられる切込速度Ｖ０よりも増速するものとした。これに対して、第１周目の切込速度は、荒研削工程に用いられる切込速度Ｖ０に設定してもよい。これにより、荒研削工程と同様の加工条件におけるワークＷの撓みの有無または撓み量を撓み状態として検出することができる。

その他に、ワークＷに砥石車４３が接触してから一定の期間における切込速度は、荒研削工程の切込速度Ｖ０よりも増速する場合においても、ワークＷが１回転以上する間に規定の撓み量εｒとなる切込速度Ｖｃに設定してもよい（Ｖ０＜Ｖｃ＜Ｖａ）。これにより、ワークＷが１回転するよりも長い検出時間をかけて、撓み検出部７１が撓み状態を検出することができる。よって、過渡状態の短縮を図りつつ、撓み状態を高精度に検出できるので、切込速度をより好適に制御することができる。

１：研削盤、 ４３：砥石車、 ４６：ＡＥセンサ（接触検知センサ）、 ７１：撓み検出部、 ７２：モータ制御部（速度制御部）、 ７３：補正部（速度制御部）、 Ｗ：ワーク（被加工物）

Claims (8)

1. 円筒状の被加工物を砥石車により撓ませながら研削を行う研削盤であって、
   一定の切込速度で相対移動する前記砥石車の押圧によって、前記被加工物が全周に亘り規定の撓み量となる定常状態に至るまでの状態を過渡状態とし、
   前記過渡状態において前記被加工物の回転位相における撓み状態を全周に亘って検出する撓み検出部と、
   前記被加工物の前記回転位相に前記砥石車が再度切り込む際の切込速度を、当該回転位相への前回の切り込みの際に検出された前記撓み状態と、前回の切り込みの際における見込みの前記撓み状態とが相違する場合に、前記定常状態の研削加工に用いられる切込速度よりも増速させる速度制御部と、
   を備える研削盤。
2. 前記研削盤は、前記被加工物に対する前記砥石車の接触を検知する接触検知センサをさらに備え、
   前記撓み検出部は、前記接触検知センサの検知結果に基づいて、前記被加工物の前記回転位相における撓みの有無を前記撓み状態として検出し、
   前記速度制御部は、前記被加工物に前記砥石車が再度切り込む際に、前回の切り込みの際に撓みが検出された前記被加工物の前記回転位相の範囲の切込速度に対して、撓みが検出されなかった前記被加工物の前記回転位相の範囲の切込速度を増速させる、請求項１の研削盤。
3. 前記速度制御部は、前回の切り込みの際に撓みが検出されなかった前記被加工物の前記回転位相の範囲の切込速度を増速させた場合に、撓みが検出された前記被加工物の前記回転位相の範囲に前記砥石車が再度接触する前に増速させた分だけ切込速度を減速させる、請求項２の研削盤。
4. 前記速度制御部は、前回の切り込みの際に撓みが検出されなかった前記被加工物の前記回転位相の範囲の周方向長さが長くなるに従って切込速度がより増速されるように、切込速度の増速の度合いを調整する、請求項２または３の研削盤。
5. 前記研削盤は、前記被加工物の撓み量に応じて変動する研削抵抗を検知する研削抵抗検知センサをさらに備え、
   前記撓み検出部は、前記研削抵抗検知センサの検知結果に基づいて、前記被加工物の前記回転位相における撓み量を前記撓み状態として検出し、
   前記速度制御部は、前記被加工物の前記回転位相に前記砥石車が再度切り込む際の切込速度を、当該回転位相への前回の切り込みの際に検出された前記撓み量が小さいほど前記定常状態の研削加工に用いられる切込速度よりも増速させる、請求項１〜４の何れか一項の研削盤。
6. 前記速度制御部は、前記砥石車が最初に前記被加工物に接触してから少なくとも前記被加工物が１回転する時間以上に設定された所定時間の間だけ、前記砥石車の切込速度を前記定常状態の研削加工に用いられる切込速度よりも増速させ、
   前記撓み検出部は、切込速度が増速された前記所定時間の間に、前記被加工物に前記砥石車が再度切り込む際の前記速度制御部による制御に用いられる前記撓み状態を検出する、請求項１〜５の何れか一項の研削盤。
7. 前記撓み検出部は、前記速度制御部が切込速度を増速させている時間において、前記撓み状態を全周に亘って再度検出し、
   前記速度制御部は、検出された前記撓み状態が一定となるまで繰り返し切込速度を制御する、請求項１〜６の何れか一項の研削盤。
8. 円筒状の被加工物を砥石車により撓ませながら研削を行う研削方法であって、
   一定の切込速度で相対移動する前記砥石車の押圧によって、前記被加工物が全周に亘り規定の撓み量となる定常状態に至るまでの状態を過渡状態とし、
   前記過渡状態において前記被加工物の回転位相における撓み状態を全周に亘って検出する撓み検出処理と、
   前記被加工物の前記回転位相に前記砥石車が再度切り込む際の切込速度を、当該回転位相への前回の切り込みの際に検出された前記撓み状態と、前回の切り込みの際における見込みの前記撓み状態とが相違する場合に、前記定常状態の研削加工に用いられる切込速度よりも増速させる速度制御処理と、
   を実行する研削方法。

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