JP6492613B2 - 研削装置及び研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、研削装置及び研削方法に関する。

ワークの研削技術として、例えば特許文献１の研削方法が知られている。この研削方法では、回転する研削砥石をワークに摺接させて目標電力に基づく送り速度で研削加工を行うにあたり、研削砥石を回転させるモータの電力に基づいて送り速度をフィードバック制御する。
工作機械の制御技術として、例えば特許文献２の工作機械の送り速度の制御方法が知られている。この制御方法では、加工物と工具の接触によって工具表面に欠陥を生じない程度の高速の二次早送り速度で工具を加工物に接近させる。ＡＥ変換子で工具が加工物に接触し、切削し始めたときに発生する音響放出効果としての高周波のＡＥ波を検知する。検知して得られたＡＥ変換子からのＡＥ信号を中間増幅器で増幅すると共にフィルターで雑音部分を除去して管制部に伝え、管制部からの信号で切削送り速度に切り替える。

特開２０１２−１１５９３０号公報 特公昭６３−５７１８１号公報

研削負荷の変化と研削材を回転させるモータの電力の変化との間にはタイムラグがある。このため、特許文献１のようにモータ電力に基づいてワークに対する研削材の切込速度を制御すると、切込速度の制御が研削負荷の変動に遅れやすい。特許文献２の技術は、研削負荷の変動に切込速度を追従させていない。
本発明の実施形態は、研削負荷の変動に対する切込速度の制御の追従性を向上させることを目的とする。

本発明の一実施形態による研削装置は、回転する研削材とワークとを相対移動させることにより研削材をワークに接触させる送り機構と、研削材によるワークの研削時に発生するアコースティックエミッションを検出するＡＥセンサと、ＡＥセンサの出力信号に基づいてワークに対する研削材の切込速度をフィードバック制御する制御部と、を備える。
本発明の他の実施形態による研削方法は、回転する研削材によるワークの研削時に発生するアコースティックエミッションを検出することと、検出した前記アコースティックエミッションの大きさに基づいて、前記ワークに対する前記研削材の切込速度をフィードバック制御することと、を含む。

本発明の実施形態によれば、研削負荷の変動に対する切込速度の制御の追従性が向上する。

（ａ）及び（ｂ）は、実施形態の研削装置の概略構成の説明図である。 第１実施形態における制御部の機能構成の説明図である。 アコースティックエミッション（ＡＥ：Acoustic Emission）センサの出力信号と切込速度指令値との関係の例を示す図である。 第１実施形態における切削時のＡＥセンサの出力信号と切込速度の時間変化の例を示す図である。 第１実施形態の研削方法の説明図である。 ＡＥセンサの出力信号と切込速度指令値との関係の第１変形例を示す図である。 ＡＥセンサの出力信号と切込速度指令値との関係の第２変形例を示す図である。 ＡＥセンサの出力信号と切込速度指令値との関係の第３変形例を示す図である。 第１実施形態の変形例における制御部の機能構成の説明図である。 第１実施形態の変形例の研削方法の説明図である。 第２実施形態における制御部の機能構成の説明図である。 第２実施形態における切削時のＡＥセンサの出力信号と切込速度の時間変化の例を示す図である。 第２実施形態の研削方法の説明図である。 第２実施形態の変形例における制御部の機能構成の説明図である。 第３実施形態における切削時のＡＥセンサの出力信号と切込速度の時間変化の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
（構成）
図１の（ａ）及び図１の（ｂ）を参照する。研削装置１は、ワーク保持部２と、位置決め支持部３ａ及び３ｂと、支持台４と、研削材５と、研削材駆動部６と、可動テーブル７と、テーブル駆動部８と、回転部９と、ＡＥセンサ１０と、制御部１１を備える。
なお、図１の（ａ）においてワーク２０及びワーク保持部２は、第１方向及び第２方向に平行な面に沿う断面図によって表されている。また、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示す矢印３０の方向から研削装置１を見た状態を示す。図１の（ｂ）において、ワーク保持部２と、研削材駆動部６と、可動テーブル７と、テーブル駆動部８と、回転部９と、制御部１１の図示が省略されている。第３方向は、第１方向及び第２方向と直角な方向である。

ワーク保持部２は、ワーク２０を保持する。ワーク保持部２は、例えば電磁力などの磁力によってワーク２０に吸着固定することによりワーク２０を保持してよい。ワーク保持部２は、例えばバッキングプレートであってよい。
位置決め支持部３ａ及び３ｂは支持台４に取り付けられ、ワーク２０を２箇所で支持する。位置決め支持部３ａ及び３ｂは、例えばシューであってよい。ワーク２０は例えば円筒形状を有していてよく、この場合、位置決め支持部３ａ及び３ｂはワーク２０の外周の２箇所を支持する。位置決め支持部３ａ及び３ｂ並びに支持台４は、ワーク２０を支持する支持部を形成する。

研削材駆動部６は、第２方向に平行な軸を回転軸として研削材５を回転させる。研削材５は、例えば研削砥石であってよい。研削材駆動部６は、少なくとも第１方向に移動可能な可動テーブル７に固定される。第１方向は第２方向と直角である。可動テーブル７は、例えばクロススライドであってよい。
テーブル駆動部８は、可動テーブル７を第１方向に移動させることにより、ワーク２０と研削材５とを相対移動させて回転する研削材５の外周をワークに接触させる。可動テーブル７及びテーブル駆動部８は、ワーク２０と研削材５とを相対移動させて回転する研削材５の外周をワークに接触させる送り機構を形成する。

なお、ワーク２０と研削材とを相対移動させる送り機構は、研削材５を移動させる構成に限定されない。送り機構は、例えば、ワーク２０を支持する位置決め支持部３ａ及び３ｂ並びに支持台４及びワーク保持部２を移動させる構成であってもよい。
回転部９は、第２方向と平行な軸を回転軸としてワーク保持部２及びワーク２０を回転させ、研削材５に接触するワーク２０上の接触箇所、すなわちワーク２０の研削位置を変更する。ワーク２０がワーク保持部２に保持された状態でワーク保持部２を回転させることによって、ワーク２０は２つの位置決め支持部３ａ及び３ｂの間に吸い込まれ、安定して位置決めされた状態でワーク２０が回転する。

ＡＥセンサ１０は、研削材５によるワーク２０の研削時に発生するアコースティックエミッションを検出する。ＡＥセンサ１０は、例えば支持台４に固定されてよい。ＡＥセンサ１０を支持台４に固定することにより、ワーク２０から位置決め支持部３ａ及び３ｂ及び支持台４を伝搬するアコースティックエミッションを検出することができる。
ＡＥセンサ１０の配置位置は、例えば、位置決め支持部３ａ及び３ｂの間であってよい。位置決め支持部３ａ及び３ｂの間にＡＥセンサ１０を固定することにより、ＡＥセンサ１０を位置決め支持部３ａ及び３ｂの両方に近付けることができる。その結果、位置決め支持部３ａを経由してＡＥセンサ１０に到達するアコースティックエミッション及び位置決め支持部３ｂを経由してＡＥセンサ１０に到達するアコースティックエミッションの両方の減衰を低減することができる。ＡＥセンサ１０は、検出したアコースティックエミッションの強度に応じた大きさを有する出力信号を制御部１１へ出力する。なお、ＡＥセンサ１０の配置位置は上述の位置に限定されない。例えば、ＡＥセンサ１０は、支持台４の他の位置に固定されてもよく、位置決め支持部３ａ又は３ｂに固定されてもよく、研削材５を支持する研削材駆動部６や、可動テーブル７に固定されてもよい。

制御部１１は、ＡＥセンサ１０の出力信号に基づいて、ワーク２０に対する研削材５の切込速度をフィードバック制御する。本明細書において用語「切込速度」は、研削材５でワーク２０を切削する送り運動の送り速度を示す。切込速度は、例えば、テーブル駆動部８及び可動テーブル７による研削材５とワーク２０との相対運動の速度であってよい。例えば、切込速度は、テーブル駆動部８による可動テーブル７及び研削材５の第１方向の移動速度であってよい。また、制御部１１は研削材駆動部６による研削材５の回転速度及び回転部９によるワーク２０の回転速度を制御する。
制御部１１は、例えば、汎用又は専用の論理回路や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）や、ＦＰＧＡ(Field-Programmable Gate Array）で実現されてよい。制御部１１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のＣＰＵ周辺部品とを含む電子回路で実現されてもよい。

図２を参照する。制御部１１は、入力インタフェース４０と、記憶部４１と、ワーク回転速度制御部４２と、研削材回転速度制御部４３と、出力信号受信部４４と、切込速度決定部４５と、切込速度制御部４６を備える。なお、図２は、本明細書で説明される機能に関係する構成を中心に示している。制御部１１は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。図９、図１１及び図１４も同様である。

入力インタフェース４０は、制御部１１に対する外部からの入力を受け付ける。例えば入力インタフェース４０は、オペレータによる設定情報の入力を受け付けてもよく、研削装置１に対するオペレータの操作を受け付けてもよい。また、例えば入力インタフェース４０は、外部装置から送信される設定情報や、研削装置１に所定の処理を実行させる命令信号を受信してもよい。

記憶部４１には、研削装置１による処理のための設定情報が記憶される。記憶部４１に記憶される設定情報は、例えば、制御部１１の製造時や工場出荷時に設定されてもよく、入力インタフェース４０を介して入力された設定情報でもよい。設定情報は、研削材駆動部６による研削材５の回転速度を示す研削材回転速度情報と、回転部９によるワーク２０の回転速度を示すワーク回転速度情報を含んでもよい。
ワーク回転速度制御部４２は、ワーク２０の回転速度が、記憶部４１に記憶されたワーク回転速度情報が示す回転速度になるように回転部９を制御してよい。研削材回転速度制御部４３は、記憶部４１に記憶された研削材回転速度情報が示す回転速度になるように研削材駆動部６を制御してよい。

出力信号受信部４４は、ＡＥセンサ１０の出力信号を受信する。出力信号受信部４４は、出力信号を増幅しデジタル信号に変換する。出力信号受信部４４は、デジタル信号へ変換されたＡＥセンサ１０の出力信号Ａを切込速度決定部４５に出力する。以下の説明では、デジタル信号へ変換されたＡＥセンサ１０の出力信号Ａを、単に「ＡＥセンサ１０の出力信号Ａ」又は「出力信号Ａ」と表記することがある。

切込速度決定部４５は、出力信号受信部４４から出力信号Ａを受信する。切込速度決定部４５は、出力信号Ａに応じて切込速度指令値Ｖｃを決定する。例えば、切込速度決定部４５は、出力信号Ａの変化に応じて徐々に変化する切込速度指令値Ｖｃを決定してよい。なお、本明細書において用語「徐々に」とは、出力信号Ａの連続的な変化に対して、切込速度を、連続的、漸次的に、段階的に又は段々に変化させることを示す。
例えば、切込速度決定部４５は、出力信号Ａの増加に応じて徐々に低下する切込速度指令値Ｖｃを決定してよい。

例えば、切込速度決定部４５は、出力信号Ａの増加に応じて徐々に増加する関数ｆ（Ａ）と係数Ｃ１との積を定数Ｃ２から減算した差（Ｃ２−ｆ（Ａ）・Ｃ１）を、切込速度指令値Ｖｃとして決定してよい。このような切込速度指令値Ｖｃは、出力信号Ａの増加に応じて徐々に低下する。
例えば、関数ｆ（Ａ）は、出力信号Ａが、研削材５が回転し且つ研削材５とワーク２０とが接触する前すなわち研削開始前にＡＥセンサ１０から出力される値Ａｕであるとき「０」である関数であってよい。且つ、定数Ｃ２は、任意に設定される第１設定速度Ｖｉであってよい。例えば第１設定速度Ｖｉは、ワーク２０と研削材５との接触を開始する時に使用される切込速度であってよい。このような関数ｆ（Ａ）及び定数Ｃ２を用いることにより、切込速度決定部４５は、研削開始後に第１設定速度Ｖｉから徐々に低下する切込速度指令値Ｖｃを決定することができる。

これに加えて、関数ｆ（Ａ）は、出力信号Ａがフィードバック制御によって到達すべき目標値Ａｔであるとき「１」である関数であってよい。かつ、係数Ｃ１は、第１設定速度Ｖｉから任意の第２設定速度Ｖｆを減算した差であってよい。このような関数ｆ（Ａ）、係数Ｃ１及び定数Ｃ２を用いることにより、切込速度決定部４５は、研削開始後に第１設定速度Ｖｉから徐々に低下し、出力信号Ａが目標値Ａｔに到達した時に第２設定速度Ｖｆになる切込速度指令値Ｖｃを決定することができる。

また、例えば関数ｆ（Ａ）は、出力信号Ａの増加に応じて徐々に「１」から「０」へ低下する関数であってよい。かつ定数Ｃ２は、第１設定速度Ｖｉであり、係数Ｃ１は、第１設定速度Ｖｉから第２設定速度Ｖｆを減算した差であってよい。このような関数ｆ（Ａ）、係数Ｃ１及び定数Ｃ２を用いることにより、切込速度決定部４５は、出力信号Ａの増加に応じて第１設定速度Ｖｉから徐々に低下し第２設定速度Ｖｆになる切込速度指令値Ｖｃを決定することができる。

例えば第２設定速度Ｖｆは、ワーク２０と研削材５との接触状態が全面当たり状態で使用される切込速度であってよい。本明細書において用語「全面当たり状態」は、研削材５の回転軸方向における研削材５の作用面の全長に亘って、研削材５とワーク２０が研削加工中は常に接触している状態を示す。目標値Ａｔは、例えば、ワーク２０と研削材５との接触状態が全面当たり状態であり、かつ切込速度が第２設定速度Ｖｆである場合にＡＥセンサ１０から出力される出力信号Ａの値であってよい。このように第２設定速度Ｖｆ及び目標値Ａｔを定めることにより、切込速度決定部４５は、研削開始後に第１設定速度Ｖｉから徐々に低下し、全面当たり状態で第２設定速度Ｖｆになる切込速度指令値Ｖｃを決定することができる。

例えば、切込速度決定部４５は、次式（１）により与えられる切込速度指令値Ｖｃを決定してよい。

すなわち、切込速度決定部４５は、出力信号Ａの増加に応じて増加する１次関数

と係数Ｃ１＝（Ｖｉ−Ｖｆ）との積を定数Ｃ２＝Ｖｉから減算した差を、切込速度指令値Ｖｃとして決定する。図３は、式（１）に従って算出される切込速度指令値Ｖｃと出力信号Ａとの関係を示す。式（１）に従って切込速度指令値Ｖｃを算出することによって、切込速度指令値Ｖｃは、研削中に出力される出力信号Ａが、研削開始前に出力される値Ａｕから目標値Ａｔまで増加する際に、第１設定速度Ｖｉから第２設定速度Ｖｆまで線形に低下する。

切込速度決定部４５は、例えば、出力信号Ａの値に応じて式（１）に従って切込速度指令値Ｖｃを演算してもよい。第１設定速度Ｖｉ、第２設定速度Ｖｆ、値Ａｕ及び目標値Ａｔは、設定情報として記憶部４１に記憶されてよい。切込速度決定部４５は、記憶部４１から第１設定速度Ｖｉ、第２設定速度Ｖｆ、値Ａｕ及び目標値Ａｔを読み込んで、これらの値に基づいて切込速度指令値Ｖｃを演算してもよい。

また、例えば切込速度決定部４５は、式（１）に従って予め計算された切込速度指令値Ｖｃを格納した、ルックアップテーブルのような関係マップ等から出力信号Ａの値に対応する切込速度指令値Ｖｃを読み出してもよい。切込速度決定部４５は、決定した切込速度指令値Ｖｃを切込速度制御部４６に出力する。
切込速度制御部４６は、切込速度決定部４５から切込速度指令値Ｖｃを受信する。切込速度制御部４６は、切込速度が切込速度指令値Ｖｃになるようにテーブル駆動部８を制御する。

図４を参照する。図４において実線５０は出力信号Ａの時間変化の例を示し、一点鎖線５１は切込速度Ｖの時間変化の例を示す。時刻ｔ１において研削材５とワーク２０とが接触し始め研削を開始すると、出力信号Ａが値Ａｕから連続的に変化しつつ増加し、出力信号Ａの増加により切込速度Ｖが第１設定速度Ｖｉから徐々に低下する。時刻ｔ２において、ワーク２０と研削材５との接触状態が全面当たり状態になると、出力信号Ａは値Ａｕよりも大きな目標値Ａｔになり、切込速度Ｖは、第１設定速度Ｖｉより小さな第２設定速度Ｖｆになる。
このように、出力信号Ａの増加に応じて切込速度Ｖを低下させることにより、出力信号Ａが小さい領域、すなわち研削負荷が小さい領域の切込速度を増加させて高速な研削処理を実現することができる。研削負荷が小さい領域で高速な研削処理を行うことにより、例えば、黒皮研削における加工時間を短縮することができる。

（動作）
次に、第１実施形態の研削方法の一例を説明する。図５を参照する。例えば、図５に示す研削方法は、黒皮研削、粗研削、及び仕上げ研削等の加工段階毎に各々実施されてよい。図１０及び図１３に示す研削方法も同様である。ステップＳ１０においてＡＥセンサ１０は、研削材５によるワーク２０の研削時に発生するアコースティックエミッションを検出する。ＡＥセンサ１０は、検出したアコースティックエミッションの強度に応じた大きさを有する出力信号を制御部１１へ出力する。ステップＳ１１において、制御部１１は、ＡＥセンサ１０の出力信号に基づいて、ワーク２０に対する研削材５の切込速度をフィードバック制御する。

ここでは、制御部１１において、出力信号受信部４４はＡＥセンサ１０の出力信号を受信する。出力信号受信部４４は、受信した出力信号をデジタル形式の出力信号Ａへ変換する。出力信号受信部４４は、出力信号Ａを切込速度決定部４５へ出力する。切込速度決定部４５は、出力信号Ａに応じて切込速度指令値Ｖｃを決定する。切込速度決定部４５は、切込速度指令値Ｖｃを切込速度制御部４６に出力する。切込速度制御部４６は、切込速度が切込速度指令値Ｖｃになるようにテーブル駆動部８を制御する。

ステップＳ１２において、制御部１１は研削が終了したか否かを判断する。例えば制御部１１は、黒皮研削、粗研削、及び仕上げ研削等の加工段階毎に、各段階の研削が終了したか否かを判断してよい。制御部１１は、特定の加工段階における研削が終了したか否かを、この加工段階について定められた特定の終了条件が満たされたか否かに基づいて判断してよい。研削が終了しない場合（ステップＳ１２：Ｎ）に処理はステップＳ１０へ戻る。研削が終了した場合（ステップＳ１２：Ｙ）に特定の加工段階における処理は終了する。

（第１実施形態の効果）
（１）第１実施形態の研削装置１は、回転する研削材５とワーク２０とを相対移動させることにより研削材５をワーク２０に接触させる送り機構と、研削材５によるワーク２０の研削時に発生するアコースティックエミッションを検出するＡＥセンサ１０を備える。第１実施形態の研削装置１は、ＡＥセンサ１０の出力信号Ａに基づいてワーク２０に対する研削材５の切込速度をフィードバック制御する制御部１１を有する。

このように、研削負荷の変動にする感度が高いＡＥセンサ１０の出力信号を使用するため、研削負荷の変動が大きな研削における研削負荷の検出精度が向上する。この結果、研削負荷の変動に対する切込速度の制御の追従性が向上し、研削負荷の変動が大きな研削における切込速度の制御が容易になる。
例えば、ワーク２０と研削材５とが断続的に接触することにより研削負荷の変動が大きくなる黒皮研削において研削負荷の検出精度が向上する。このため、黒皮研削における切込速度の制御が容易になる。

（２）制御部１１は、出力信号Ａの増加に応じて切込速度が徐々に低下するように切込速度をフィードバック制御してよい。これにより、出力信号Ａが小さい領域、すなわち研削負荷が小さい領域の切込速度を増加させて高速な研削処理を実現することができる。研削負荷が小さい領域で高速な研削処理を行うことにより、例えば、黒皮研削における加工時間を短縮することができる。

（３）制御部１１は、研削中に出力される出力信号Ａが、研削開始前に出力される出力信号の値Ａｕから目標値Ａｔまで増加する際に、切込速度が第１設定速度Ｖｉから第２設定速度Ｖｆまで低下するように切込速度をフィードバック制御してよい。これにより、研削開始時の研削負荷が比較的小さい領域で切込速度を増加させて研削処理時間を短縮しつつ、その後の研削負荷が比較的大きい領域で切込速度Ｖｆに制限し研削負荷の増加を緩和することができる。

（４）目標値Ａｔは、研削材５の回転軸方向における研削材５の作用面の全長に亘って研削材５がワーク２０と接触し且つ切込速度が第２設定速度Ｖｆである場合に、ＡＥセンサ１０から出力される出力信号の値であってよい。これにより、研削開始後に切込速度を第１設定速度Ｖｉから徐々に低下させ、全面当たり状態で第２設定速度Ｖｆにすることができる。

（５）制御部１１は、出力信号Ａに応じて切込速度指令値Ｖｃを決定する切込速度決定部４５と、切込速度が切込速度指令値Ｖｃになるように送り機構を制御する切込速度制御部４６を備えてよい。切込速度指令値Ｖｃは、出力信号Ａの増加に応じて増加する関数ｆ（Ａ）と係数Ｃ１との積を定数Ｃ２から減算した差であってよい。これにより、出力信号Ａの増加に応じて徐々に低下するように切込速度を制御することができる。

（変形例）
次に、第１実施形態の変形例を説明する。
（１）切込速度指令値Ｖｃの決定方法は図３及び式（１）で示した方法に限定されない。切込速度指令値Ｖｃと出力信号Ａとの間の関係は、図３に示す関係と異なっていてもよい。
図６を参照する。図６においてＡｉｍは、値Ａｕより大きく目標値Ａｔより小さい中間値を示す。例えば切込速度決定部４５は、出力信号Ａが値Ａｕから中間値Ａｉｍまで増加する間、切込速度指令値Ｖｃを第１設定速度Ｖｉに維持してもよい。切込速度決定部４５は、出力信号Ａが中間値Ａｉｍから目標値Ａｔまで増加する間に第１設定速度Ｖｉから第２設定速度Ｖｆまで徐々に低下する切込速度指令値Ｖｃを決定してもよい。
出力信号Ａが値Ａｕから中間値Ａｉｍまで増加する間、切込速度指令値Ｖｃを第１設定速度Ｖｉに維持することにより、研削負荷が小さい領域でより高速な研削処理を行うことができる。

図７を参照する。例えば切込速度決定部４５は、出力信号Ａが値Ａｕから中間値Ａｉｍまで増加する間に第１設定速度Ｖｉから第２設定速度Ｖｆまで徐々に低下する切込速度指令値Ｖｃを決定してもよい。そして、切込速度決定部４５は、出力信号Ａが中間値Ａｉｍから目標値Ａｔまで増加する間、切込速度指令値Ｖｃを第２設定速度Ｖｆに維持してもよい。
出力信号Ａが中間値Ａｉｍから値Ａｆまで増加する間、切込速度指令値Ｖｃを第２設定速度Ｖｆに維持することにより、研削負荷が大きくなる領域で早めに切込速度を落とし、より小さい研削負荷で研削処理を行うことができる。

図８を参照する。例えば切込速度決定部４５は、出力信号Ａの値に応じて、出力信号Ａに対する切込速度指令値Ｖｃの変化率を変化させてもよい。例えば、切込速度決定部４５は、出力信号Ａの増加に伴う切込速度指令値Ｖｃの低下量を出力信号Ａの増加に応じて低減してもよい。図８に示す例では、値Ａｕから中間値Ａｉｍまでの範囲で切込速度指令値Ｖｃが線形に減少するグラフの傾きａ１よりも、中間値Ａｉｍから値Ａｕまでの範囲で切込速度指令値Ｖｃが線形に減少するグラフの傾きａ２は緩やかである。

出力信号Ａの増加に応じて出力信号Ａの増加に伴う切込速度指令値Ｖｃの低下量を低減することで、研削負荷が小さい領域でより高速に研削するとともに、研削負荷が大きくなる領域では切込速度を落としてより小さい研削負荷で研削できる。
また、図８に示す切込速度指令値Ｖｃと出力信号Ａとの関係においても、図３に示す関係と同様に、切込速度指令値Ｖｃは、出力信号Ａが値Ａｕのとき第１設定速度Ｖｉになり、出力信号Ａが値Ａｕより大きい目標値Ａｔまで増加する間に徐々に低下する。そして、出力信号Ａが目標値Ａｔのときに切込速度指令値Ｖｃは、第１設定速度Ｖｉより第２設定速度Ｖｆになる。

（２）制御部１１による切込速度のフィードバック制御は、出力信号Ａの増加に応じて切込速度を徐々に低下する制御に限定されない。例えば、制御部１１によるフィードバック制御は、例えば、出力信号Ａが一定値となるように切込速度を制御するものであってもよい。このようなフィードバック制御によれば、研削負荷の変動を低減することができる。

（３）制御部１１は、ＡＥセンサ１０から出力される出力信号に基づいて目標値Ａｔを設定してもよい。図９を参照する。図２に示す構成要素と同様な構成要素には同一の符号を付する。制御部１１は、目標値取得部４７を備える。
目標値取得部４７は、出力信号受信部４４から出力信号Ａを受信する。目標値取得部４７は、切込速度が第２設定速度Ｖｆであり、ワーク２０と研削材５との接触状態が全面当たり状態である場合の出力信号Ａを目標値Ａｔとして取得し、記憶部４１に記憶する。

例えば、入力インタフェース４０は、目標値Ａｔの取得を指示する操作をオペレータから受けた時や、又はワーク２０と研削材５との接触状態が全面当たり状態であることを示す指示信号を受信した時に、取得指示信号を目標値取得部４７に出力してよい。取得指示信号を受信した時に目標値取得部４７は、出力信号Ａを目標値Ａｔとして取得してよい。また例えば、目標値取得部４７は、切込速度制御部４６が切込速度を第２設定速度Ｖｆに維持した状態で出力信号Ａの増加率が閾値以下になった時に、出力信号Ａを目標値Ａｔとして取得してもよい。

次に、第１実施形態の研削方法の変形例の一例を説明する。図１０を参照する。ステップＳ２０において目標値取得部４７は目標値Ａｔを取得する。このとき例えば、切込速度制御部４６は、切込速度が第２設定速度Ｖｆに維持されるようにテーブル駆動部８を制御する。目標値取得部４７は、ワーク２０と研削材５との接触状態が全面当たり状態になった場合に、出力信号Ａを目標値Ａｔとして取得する。ステップＳ２１〜Ｓ２３の処理は、図５に示すステップＳ１０〜Ｓ１２の処理と同様である。
なお、以下に示す第２実施形態及び第３実施形態においても制御部１１は、目標値取得部４７を備えてよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の研削装置１を説明する。研削負荷の変動が大きな研削、例えば黒皮研削では出力信号Ａの変動が大きい。このため、制御部１１は、出力信号受信部４４から切込速度決定部４５へ出力される出力信号Ａを平滑化してもよい。
図１１を参照する。図２に示す構成要素と同様な構成要素には同一の符号を付する。制御部１１は、平滑部４８を備える。

平滑部４８は、出力信号受信部４４から出力信号Ａを受信する。出力信号Ａは、回転部９によるワーク２０の回転周期で生じる変動を含むことがある。例えば、黒皮研削時の出力信号Ａは、ワーク２０の回転周期で生じる変動を含むことがある。このため、平滑部４８は、回転部９によるワーク２０の回転周期で生じる出力信号Ａの周期的変動を、ワーク２０の回転速度に応じて平滑化する。

例えば、平滑部４８は、記憶部４１に設定情報として記憶されたワーク回転速度情報を読み出してよい。記憶部４１は、回転部９によるワーク２０の回転速度を記憶する回転速度記憶部を形成する。
平滑部４８は、記憶部４１からワーク回転速度情報を読み込み、ワーク２０の回転周期で生じる出力信号Ａの周期的変動をワーク回転速度情報に応じて平滑化してよい。例えば、平滑部４８は、ワーク回転速度情報に応じて、ワーク２０の１回転周期に亘って出力信号Ａを移動平均することにより、出力信号Ａの周期的変動を平滑化してよい。例えば、平滑部４８は、ワーク回転速度情報に応じて、ワーク２０の１回転周期に亘って出力信号Ａを移動平均することにより、黒皮研削時に生じる出力信号Ａの周期的変動を平滑化してよい。

図１２を参照する。図１２において実線５０は平滑化前の出力信号Ａの時間変化の例を示し、一点鎖線５１は切込速度Ｖの時間変化の例を示す。図１２に示す平滑化前の出力信号Ａは、ワーク２０の回転周期で生じる周期的変動を含んでいる。平滑部４８が出力信号Ａの周期的変動を平滑化することにより、二点鎖線５２で示す平滑化された出力信号Ａが得られる。
図１１を参照する。平滑部４８は、平滑化された出力信号Ａを切込速度決定部４５へ出力する。切込速度決定部４５は、平滑化された出力信号Ａに応じて切込速度指令値Ｖｃを決定する。

次に、第１実施形態の研削方法の変形例の一例を説明する。図１３を参照する。ステップＳ３０の処理は、図５に示すステップＳ１０の処理と同様である。ステップＳ３１において、制御部１１の出力信号受信部４４はＡＥセンサ１０の出力信号を受信する。出力信号受信部４４は出力信号Ａを平滑部４８へ出力する。平滑部４８は、ワーク２０の回転周期で生じる出力信号Ａの周期的変動を平滑化する。平滑部４８は、平滑化された出力信号Ａを切込速度決定部４５へ出力する。

ステップＳ３２において、制御部１１は、平滑化された出力信号Ａに基づいて、ワーク２０に対する研削材５の切込速度をフィードバック制御する。ここでは、制御部１１の切込速度決定部４５は、平滑化された出力信号Ａに応じて切込速度指令値Ｖｃを決定する。切込速度決定部４５は、切込速度指令値Ｖｃを切込速度制御部４６に出力する。切込速度制御部４６は、切込速度が切込速度指令値Ｖｃになるようにテーブル駆動部８を制御する。

ステップＳ３３において、制御部１１は研削が終了したか否かを判断する。例えば制御部１１は、黒皮研削、粗研削、及び仕上げ研削等の加工段階毎に、各段階の研削が終了したか否かを判断してよい。制御部１１は、特定の加工段階における研削が終了したか否かを、この加工段階について定めた特定の終了条件が満たされたか否かに基づいて判断してよい。研削が終了しない場合（ステップＳ３３：Ｎ）に処理はステップＳ３０へ戻る。研削が終了した場合（ステップＳ３３：Ｙ）に特定の加工段階における処理は終了する。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態の研削装置１は、ワーク２０を回転させてワーク２０の研削位置を変更する回転部９と、回転部９によるワーク２０の回転速度を記憶する回転速度記憶部を備える。研削装置１は、回転速度記憶部に記憶された回転速度に応じて出力信号Ａの変動を平滑化する平滑部４８を備える。平滑部４８は、ワーク２０の回転周期で生じる出力信号Ａの周期的変動を平滑化する。

このため、ワーク２０の回転による研削負荷の変動に起因する周期的変動が出力信号Ａに含まれていても、この周期的変動が切込速度の制御に与える影響を低減することができる。例えば、黒皮研削時の出力信号Ａに含まれている周期的変動が切込速度の制御に与える影響を低減することができる。この結果、ワーク２０の回転による研削負荷の変動に起因する周期的変動が出力信号Ａに含まれていても、より正確に切込速度を制御することができる。

（変形例）
次に、第２実施形態の変形例を説明する。図１４を参照する。図１１に示す構成要素と同様な構成要素には同一の符号を付する。制御部１１は、周期検出部４９を備えてよい。周期検出部４９は、回転部９により回転するワーク２０の回転周期を検出する。例えば、周期検出部４９は、出力信号受信部４４から出力信号Ａを受信してよい。例えば、周期検出部４９は、出力信号Ａに現れる閾値以上の変動幅の周期的変動のピーク間の間隔をワーク２０の回転周期として検出してよい。周期検出部４９は、検出した回転周期を平滑部４８へ出力する。

平滑部４８は、回転部９によるワーク２０の回転周期で生じる出力信号Ａの周期的変動を、周期検出部４９が検出した回転周期に応じて平滑化する。例えば、平滑部４８は、
周期検出部４９が検出した回転周期に応じて、ワーク２０の１回転周期に亘って出力信号Ａを移動平均することにより、出力信号Ａの周期的変動を平滑化してよい。例えば、平滑部４８は、周期検出部４９が検出した回転周期に応じて、ワーク２０の１回転周期に亘って出力信号Ａを移動平均することにより、黒皮研削時に生じる出力信号Ａの周期的変動を平滑化してよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の研削装置１を説明する。制御部１１は、出力信号Ａの変化に対する切込速度指令値Ｖｃの変化の緩急を任意に変更できるように構成してもよい。図２を参照する。記憶部４１には、出力信号Ａの変化に対する切込速度指令値Ｖｃの変化の緩急を指定する設定値を記憶する。記憶部４１に記憶される設定値は、入力インタフェース４０を介して、オペレータの手動により又は外部装置から任意に設定又は変更できる。記憶部４１は、出力信号Ａの変化に対する切込速度指令値Ｖｃの変化の緩急を指定する設定値を記憶する設定値記憶部を形成する。入力インタフェース４０は、設定値を設定又は変更する設定部を形成する。

切込速度決定部４５は、出力信号Ａ及び記憶部４１に記憶される設定値に応じて切込速度指令値Ｖｃを決定する。例えば、切込速度決定部４５は、記憶部４１から設定値を読み出してよい。切込速度決定部４５は、出力信号Ａの増加に応じて徐々に増加する関数ｆ（Ａ）を記憶部４１に記憶された設定値に対応するべき数ｎでべき乗した値と、係数Ｃ１との積を、定数Ｃ２から減算した差

を切込速度指令値Ｖｃとして決定してよい。

このような切込速度指令値Ｖｃは、出力信号Ａの増加に応じて徐々に低下する。また、べき数ｎを大きくすると切込速度の変化は緩やかになり、べき数ｎを小さくすると切込速度の変化は急になる。記憶部４１に記憶される設定値は、例えばべき数ｎそのものでもよい。また、記憶部４１に記憶される設定値は、例えば「緩やか」、「やや緩やか」、「中」、「やや急」及び「急」のような緩急を指定する情報であってもよい。この場合、切込速度決定部４５は、予め対応付けられた設定値とべき数ｎの組合せに基づいてべき数ｎを決定してよい。

例えば、関数ｆ（Ａ）は、出力信号Ａが値Ａｕであるとき「０」である関数であってよい。且つ、定数Ｃ２は、第１設定速度Ｖｉであってよい。このような関数ｆ（Ａ）及び定数Ｃ２を用いることにより、切込速度決定部４５は、研削開始後に第１設定速度Ｖｉから徐々に低下する切込速度指令値Ｖｃを決定することができる。
これに加えて、関数ｆ（Ａ）は、出力信号Ａが目標値Ａｔであるとき「１」である関数であってよい。かつ、係数Ｃ１は、第１設定速度Ｖｉから任意の第２設定速度Ｖｆを減算した差であってよい。このような関数ｆ（Ａ）、係数Ｃ１及び定数Ｃ２を用いることにより、切込速度決定部４５は、研削開始後に第１設定速度Ｖｉから徐々に低下し、出力信号Ａが目標値Ａｔに到達した時に第２設定速度Ｖｆになる切込速度指令値Ｖｃを決定することができる。

また、例えば関数ｆ（Ａ）は、出力信号Ａの増加に応じて徐々に「１」から「０」へ低下する関数であってよい。かつ定数Ｃ２は、第１設定速度Ｖｉであり、係数Ｃ１は、第１設定速度Ｖｉから第２設定速度Ｖｆを減算した差であってよい。このような関数ｆ（Ａ）、係数Ｃ１及び定数Ｃ２を用いることにより、切込速度決定部４５は、出力信号Ａの増加に応じて第１設定速度Ｖｉから徐々に低下し第２設定速度Ｖｆになる切込速度指令値Ｖｃを決定することができる。
例えば、切込速度決定部４５は、次式（２）により与えられる切込速度指令値Ｖｃを決定してよい。

すなわち、切込速度決定部４５は、出力信号Ａの増加に応じて増加する１次関数

をべき数ｎでべき乗した値と係数Ｃ１＝（Ｖｉ−Ｖｆ）との積を、定数Ｃ２＝Ｖｉから減算した差を、切込速度指令値Ｖｃとして決定する。

式（２）に従って切込速度指令値Ｖｃを算出することによって、切込速度指令値Ｖｃは、研削中に出力される出力信号Ａが、研削開始前に出力される値Ａｕから目標値Ａｔまで増加する際に、第１設定速度Ｖｉから第２設定速度Ｖｆまで徐々に低下する。また、べき数ｎを任意に変更することにより、出力信号Ａの変化に対する切込速度指令値Ｖｃの変化の緩急を調整できる。

図１５を参照する。図１５において細い実線５０は出力信号Ａの時間変化の例を示し、一点鎖線５１はべき数ｎが「１」である場合の切込速度Ｖの時間変化の例を示す。二点鎖線５３はｎ＞１の場合の切込速度Ｖの時間変化の例を示し、太い実線５４はｎ＜１の場合の切込速度Ｖの時間変化の例を示す。ｎ＞１の場合の時間変化５３は、ｎ＝１の場合の時間変化５１より緩やかになり、ｎ＜１の場合の時間変化５４は、ｎ＝１の場合の時間変化５１より急になる。

切込速度決定部４５は、例えば、出力信号Ａの値及びべき数ｎに応じて式（２）に従って切込速度指令値Ｖｃを演算してもよい。
また、例えば切込速度決定部４５は、式（２）に従って複数のべき数ｎについて予め計算された切込速度指令値Ｖｃを格納した、ルックアップテーブルのような関係マップ等から出力信号Ａの値に対応する切込速度指令値Ｖｃを読み出してもよい。切込速度決定部４５は、決定した切込速度指令値Ｖｃを切込速度制御部４６に出力する。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態の研削装置１は、出力信号Ａの変化に対する切込速度指令値Ｖｃの変化の緩急を指定する設定値を記憶する設定値記憶部を備える。切込速度指令値Ｖｃは、前記設定値記憶部に記憶された設定値に対応するべき数ｎで関数ｆ（Ａ）をべき乗した値と係数Ｃ１との積を定数Ｃ２から減算した差である。このため、第３実施形態の研削装置１では、出力信号Ａの変化に対する切込速度指令値Ｖｃの変化の緩急を任意に調整できる。このため、ワーク２０の品質と加工時間のバランスを調整することができる。

１ 研削装置
２ ワーク保持部
３ａ、３ｂ 位置決め支持部
４ 支持台
５ 研削材
６ 研削材駆動部
７ 可動テーブル
８ テーブル駆動部
９ 回転部
１０ ＡＥセンサ
１１ 制御部
２０ ワーク
４０ 入力インタフェース
４１ 記憶部
４２ ワーク回転速度制御部
４３ 研削材回転速度制御部
４４ 出力信号受信部
４５ 切込速度決定部
４６ 切込速度制御部
４７ 目標値取得部
４８ 平滑部
４９ 周期検出部

Claims (9)

1. 回転する研削材とワークとを相対移動させることにより前記研削材を前記ワークに接触させる送り機構と、
   前記研削材による前記ワークの研削時に発生するアコースティックエミッションを検出するＡＥセンサと、
   前記ＡＥセンサの出力信号に基づいて前記ワークに対する前記研削材の切込速度をフィードバック制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、黒皮研削工程において前記ワークと前記研削材との接触状態が全面当たり状態に至るまでの間に前記出力信号が徐々に増加するように、前記切込速度をフィードバック制御する研削装置。
2. 前記制御部は、前記出力信号の増加に応じて前記切込速度が徐々に低下するように前記切込速度をフィードバック制御する請求項１に記載の研削装置。
3. 前記制御部は、研削中に出力される前記出力信号が、研削開始前に出力される前記出力信号の値から目標値まで増加する際に、前記切込速度が第１設定速度から第２設定速度まで低下するように前記切込速度をフィードバック制御する請求項１又は２に記載の研削装置。
4. 前記目標値は、前記黒皮研削工程において前記ワークと前記研削材との接触状態が全面当たり状態に至り且つ前記切込速度が前記第２設定速度である場合に出力される前記出力信号の値である請求項３に記載の研削装置。
5. 前記制御部は、前記出力信号に応じて切込速度指令値を決定する切込速度決定部と、前記切込速度が前記切込速度指令値になるように前記送り機構を制御する切込速度制御部と、を備え、
   前記切込速度指令値は、前記出力信号の増加に応じて増加する関数と係数との積を定数から減算した差である請求項１又は２に記載の研削装置。
6. 前記出力信号の変化に対する前記切込速度指令値の変化の緩急を指定する設定値を記憶する設定値記憶部を備え、
   前記切込速度指令値は、前記設定値記憶部に記憶された前記設定値に対応するべき数で前記関数をべき乗した値と前記係数との積を前記定数から減算した差である請求項５に記載の研削装置。
7. 前記ワークを回転させて前記ワークの研削位置を変更する回転部と、
   前記回転部による前記ワークの回転速度を記憶する回転速度記憶部と、
   前記回転速度記憶部に記憶された前記回転速度に応じて前記出力信号の変動を平滑化する平滑部と、を備え、
   前記平滑部は、前記ワークの回転周期で生じる前記出力信号の周期的変動を平滑化する請求項１〜６のいずれか一項に記載の研削装置。
8. 前記ワークを回転させて前記ワークの研削位置を変更する回転部と、
   前記回転部により回転する前記ワークの回転周期を検出する周期検出部と、
   前記周期検出部が検出した前記回転周期に応じて前記出力信号の変動を平滑化する平滑部と、を備え、
   前記平滑部は、前記回転周期で生じる前記出力信号の周期的変動を平滑化する請求項１〜６のいずれか一項に記載の研削装置。
9. 回転する研削材によるワークの研削時に発生するアコースティックエミッションを検出し、
   黒皮研削工程において前記ワークと前記研削材との接触状態が全面当たり状態に至るまでの間に検出した前記アコースティックエミッションが徐々に増加するように、前記ワークに対する前記研削材の切込速度をフィードバック制御する、研削方法。

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