JP6888396B2 - 研削盤システム - Google Patents

Description

本発明は、研削盤システムに関する。

特許文献１には、研削加工中に工作物Ｗの研削対象面の寸法を測定し、その研削対象面の寸法が所定値に達した場合に研削送りの速度を遅くすることにより、研削対象面の表面粗さを所望の状態にしようとする技術が開示されている。

特開２００４−４２１９９号公報

特許文献１に記載の技術では、研削対象面の寸法から研削対象面の表面粗さを推測し、その推測される表面粗さを目安に研削送りの速度を調整する。この場合、実際の研削対象面の表面粗さが推測通りになるとは限らず、研削加工が終了した時点において、研削対象面の表面粗さを所望の状態にできない場合がある。

本発明は、効率的に研削加工を行いつつ、工作物の表面粗さを確実に所望の状態とすることができる研削盤システムを提供することを目的とする。

本発明の研削盤システムの一態様は、トラバース研削により工作物を研削する砥石車と、前記砥石車により研削された前記工作物の表面粗さを検出するセンサと、前記センサにより検出される前記表面粗さに基づき、検出後のトラバース研削の研削条件として残りトラバース回数を決定する研削条件決定部と、決定された前記残りトラバース回数のトラバース研削を行う制御装置とを備える。
本発明の研削盤システムの他の態様は、トラバース研削により工作物を研削する砥石車と、前記砥石車による所定回数のトラバース研削が終了した後であって次回のトラバース研削を開始する前に、前記砥石車により研削された前記工作物の表面粗さを検出するセンサと、前記センサにより検出される表面粗さに基づいて検出後に行う研削条件を決定する研削条件決定部と、決定された前記研削条件で研削を行う制御装置とを備える。
また、本発明の研削盤システムの他の態様は、複数の研削盤と、前記複数の研削盤が接続されるネットワーク上に設けられる解析装置と、を備え、前記研削盤は、工作物を研削する砥石車と、前記砥石車により研削された前記工作物の表面粗さを検出するセンサと、決定された研削条件で研削を行う制御装置と、を備え、前記解析装置は、前記センサにより検出される前記表面粗さに基づいて前記研削条件を決定する研削条件決定部を備え、前記研削条件決定部は、前記複数の研削盤における前記センサにより検出された前記表面粗さの解析結果に基づいて前記研削条件を決定する。

本発明の研削盤システムによれば、砥石車により研削された工作物の表面粗さに基づいて研削の条件を決定し、その決定された条件で後の研削を行うので、研削盤システムは、効率的に研削加工を行いつつ、工作物の表面粗さを確実に所望の状態とすることができる。

本発明の第一実施形態における研削盤の平面図である。 センサを用いて研削加工中の工作物の表面粗さを検出する様子を表した図である。 検出部の断面図である。 制御装置のブロック図である。 プランジ研削による研削加工を行う際の砥石台の送り速度を示すグラフである。 粗加工における砥石台の送り速度を、予め定めた送り速度よりも遅らせたことを示すグラフである。 中仕上げ加工における砥石台の送り速度を、予め定めた送り速度よりも遅らせたことを示すグラフである。 粗加工から中仕上げ加工へと工程を切り替えるタイミングを、予め定めたタイミングよりも遅らせたことを示すグラフである。 第二実施形態における砥石台の送り速度の一部を示すグラフであり、トラバース研削による研削加工を行う際の粗加工時及び中仕上げ加工時における砥石台の送り速度を示す。 粗加工時における砥石台のトラバース送り速度を、予め定めたトラバース送り速度よりも遅らせたことを示すグラフである。 粗加工時における切込量を、予め定めた切込量よりも大きくしたことを示すグラフである。 粗加工時における切込量を、予め定めた切込量よりも小さくしたことを示すグラフである。

＜１．第一実施形態＞
（１−１．研削盤１の概略構成）
以下、本発明に係る研削盤システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１を参照して、本発明の第一実施形態における研削盤システムの概略構成について説明する。

図１に示すように、研削盤システムは、工作物Ｗとしてのクランクシャフトを回転させながら研削加工を行う１台のテーブルトラバース型の研削盤１から構成される。研削盤システムとしての研削盤１は、ベッド２と、テーブル１０と、主軸台２０と、心押台３０と、砥石台４０と、砥石車５０と、クーラント供給装置６０と、定寸装置７０と、エア供給装置８０、センサ１００と、制御装置２００とを備える。

ベッド２は、研削盤１の基台となる部位である。ベッド２には、研削条件等に関する各種パラメータが入力される操作盤３が設けられ、操作盤３は、作業者により操作される。テーブル１０は、ベッド２上において、Ｚ軸方向へ移動可能に設けられる。テーブル１０は、Ｚ軸モータ１１を有するねじ送り装置１２を駆動させることにより、Ｚ軸方向へ往復移動する。

主軸台２０は、テーブル１０上に固定される。主軸台２０は、Ｚ軸方向に平行な軸回りに回転する主軸２１と、主軸２１を回転させるための駆動力を付与する主軸モータ２２とを備える。主軸台２０は、主軸２１により工作物Ｗの一端を回転可能に支持し、主軸モータ２２により工作物Ｗを回転駆動する。心押台３０は、テーブル１０上において主軸台２０と対向する位置に設けられ、工作物Ｗの他端を支持する。

砥石台４０は、ベッド２上においてＸ軸方向へ移動可能に設けられる。砥石台４０は、Ｘ軸モータ４１を有するねじ送り機構４２を駆動させることにより、Ｘ軸方向へ往復移動する。砥石車５０は、砥石台４０に対し、Ｚ軸方向に平行な軸回りに回転自在に支持される。砥石車５０は、砥石台４０に固定された砥石車モータ５１から駆動力を付与されることで回転し、工作物Ｗの外周面を研削する。

クーラント供給装置６０は、ベッド２上に設けられる。クーラント供給装置６０は、砥石台４０に設けられたクーラントノズル６１（図２参照）を介して、研削部位にクーラントを供給する。定寸装置７０は、テーブル１０を挟んだ砥石車５０の反対側において、工作物Ｗに接触可能に設けられる。定寸装置７０は、砥石車５０により研削された工作物Ｗの外径を計測する。

エア供給装置８０は、工作物Ｗへ向けて放出するエアを供給する供給源であり、テーブル１０を挟んだ砥石車５０の反対側に設けられる。エア供給装置８０には、２つのエア供給部８１，８２（図２参照）が設けられ、エア供給装置８０から供給されるエアは、２つのエア供給部８１，８２から外部へ放出される。なお、本実施形態では、エア供給装置８０からエアが供給されているが、エアの代わりに、工作物Ｗに対する加工に影響を与えない不活性ガス等をエア供給装置８０から供給してもよい。

センサ１００は、テーブル１０を挟んだ砥石車５０の反対側において、Ｘ軸方向へ移動可能に設けられる。センサ１００は、工作物Ｗの砥石車５０により研削された部位に対するセンシングを行い、工作物Ｗの表面粗さを示す光信号を電気信号に変換した後、制御装置２００に送信する。

（１−２．センサ１００の構成）
次に、図２及び図３を参照して、センサ１００の構成を説明する。図２に示すように、センサ１００は、本体１１０と、検出部１２０と、本体カバー１４０と、第一エア放出部１５０と、エア流路１６０と、第二エア放出部１７０と、風切板１８０と、を備える。

図３に示すように、本体１１０は、長尺の棒状に形成され、本体１１０の先端側（図２右側）における一外側面上には、検出部１２０が固定される。検出部１２０は、測定対象物である工作物Ｗのセンシングを行い、そのセンシングの結果を示す電気信号を制御装置２００に送信する。検出部１２０は、基板１２１と、発光素子１２２と、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４と、蓋部１２５と、３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃとを備える。

基板１２１は、半導体材料（Ｎ型、Ｐ型、バイポーラ型など）から構成され、本体１１０の一外側面（図３において下方を向く表面）上に装着される。発光素子１２２は、基板１２１に装着される発光ダイオードであり、本体１１０の一外側面の法線方向（図３下方向）へ向けて発光する。第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４は、基板１２１に装着されたフォトダイオードであり、発光素子１２２の近傍に配置される。発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４は、本体１１０の長手方向（図３左右方向）に沿って直線状に並設され、発光素子１２２は、第一受光素子１２３と第二受光素子１２４との間に配置される。なお、基板１２１上に配置された発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４は、仕切板１２６により仕切られている。従って、検出部１２０は、発光素子１２２からの発光及び第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４への受光を効率的に行うことができる。

また、本実施形態では、発光素子１２２として発光ダイオードを用いる場合を例に挙げて説明したが、発光ダイオードの代わりに、エレクトロルミネッセンスやレーザー素子等を発光素子１２２として用いてもよい。また、本実施形態では、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４としてフォトダイオードを用いる場合を例に挙げて説明したが、フォトダイオードの代わりに、ＣＣＤやＣＭＯＳ素子等を第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４として用いてもよい。

蓋部１２５は、基板１２１、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を覆う。蓋部１２５には、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４のそれぞれと対向する位置にレンズ１２５ａ〜１２５ｃが一つずつ保持される。３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃは、非球面レンズでもよく、検出し易くするためにレンズ形状を変更して、レンズの焦点位置や焦点深度を調整してもよい。

３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃのうち、発光素子１２２と対向する位置に配置されるレンズ１２５ａには、発光素子１２２から照射される光が入射する。レンズ１２５ａは、発光素子１２２から照射された光を屈曲させ、その屈曲させた光を特定の位置Ｐに導く。

３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃのうち、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４と対向する位置に配置される２つのレンズ１２５ｂ，１２５ｃは、特定の位置Ｐから入射する光を屈曲させ、その屈曲させた光を第一受光素子１２３又は第二受光素子１２４に導く。

ここで、発光素子１２２から光を照射した場合、特定の位置Ｐにおける表面粗さが小さいほど光が散乱しにくいため、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４により検出される光量が大きくなる。そして、センサ１００から電気信号を受信した制御装置２００は、センサ１００の検出値に基づき、発光素子１２２から照射した光量に対して第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４が検出した光量が多いと判定した場合に、センシングを行った部位の表面粗さが小さいことを示す算出結果を出力する。一方、発光素子１２２から照射した光量に対して第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４が検出した光量が少ないと判定した場合に、制御装置２００は、センシングを行った部位の表面粗さが大きいことを示す算出結果を出力する。

なお、実際には、特定の位置Ｐへの入射光と特定の位置からの反射光は広がりを持っており、入射角及び反射角は角度の広がりを有する。従って、制御装置２００は、入射光の分布のうち、最も強度の強いピーク位置における入射角と、反射光の分布のうち、最も強度の高いピーク位置における反射角とが等しい場合、或いは、入射光の広がり分布と反射光の広がり分布とが相似関係にある場合に、入射角と反射角とが等しいと判断する。

このように、検出部１２０は、工作物Ｗの表面粗さを非接触で検出することができるので、センサ１００によるセンシングに伴って研削加工後の工作物Ｗに傷がつくことを回避できる。さらに、検出部１２０は、１つの発光素子１２２から照射した場合に、特定の位置Ｐにおいて反射する反射光の変化を、２つの受光素子（第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４）で確認することができる。よって、検出部１２０は、高精度に工作物Ｗの表面粗さを測定することができる。

また、検出部１２０は、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を１つの基板１２１に配置することで、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を互いに近接した位置に配置できる。よって、検出部１２０は、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を別々の基板に形成する場合と比べて、検出部１２０の小型化を図ることができる。

図２に戻り、センサ１００の構成についての説明を続ける。本体カバー１４０は、本体１１０の先端側を被覆し、検出部１２０に他の部材等が直撃することを防止する。本体カバー１４０の上面には、本体カバー１４０の内部と外部とに連通する流入口１４１が貫通形成される。また、本体カバー１４０の上面には、エア供給装置８０に接続されたエア供給部８１が連結され、エア供給部８１から放出されたエアは、流入口１４１から本体カバー１４０の内部へ供給される。

一方、本体カバー１４０の下面には、検出部１２０と対向する位置に検出口１４２が貫通形成される。検出部１２０は、検出口１４２を介して測定対象物である工作物Ｗに対向し、検出部１２０から発光した光は、検出口１４２を通過して工作物Ｗに入射し、反射した光が検出口１４２を通過して検出部１２０に入射する。このように、検出部１２０と工作物Ｗとの間には、検出部１２０から工作物Ｗへ、及び、工作物Ｗから検出部１２０へ向かう光が通過する検出領域Ａが形成される。

第一エア放出部１５０は、本体カバー１４０の下面であって、検出口１４２の周囲に形成されたノズル状の部位である。第一エア放出部１５０は、本体カバー１４０の内部と外部とに連通する複数の流出口１５１が貫通形成され、エア供給部８１から本体カバー１４０の内部へ供給されるエアは、複数の流出口１５１から工作物Ｗへ向けて放出される。

このように、第一エア放出部１５０は、検出口１４２の周囲に形成され、検出部１２０側から工作物Ｗへ向けてエアを放出する。これにより、センサ１００は、飛散した異物が検出部１２０に付着することを防止できると共に、切粉等を含むミストが検出領域Ａに進入することを防止できる。

さらに、複数の流出口１５１は、本体カバー１４０の内部側から外部側へ向かうにつれて、検出部１２０から見て外周側へ広がる放射状に形成される。よって、第一エア放出部１５０から放出されたエアは、工作物Ｗに対し、検出領域Ａから離れる方向へ向けて吹き付けられる。これにより、センサ１００は、第一エア放出部１５０からエアを吹き付けられた異物が、飛散して検出部１２０に付着することを防止できる。また、センサ１００は、第一エア放出部１５０から放出するエアによって切粉等を含むミストが検出領域Ａに進入することを抑制できる。よって、センサ１００は、工作物Ｗの表面粗さを検出するにあたり、その検出精度を維持することができる。

エア流路１６０は、エア供給装置８０からエア供給部８１を介して本体カバー１４０の内部に流入したエアを第一エア放出部１５０まで導く。エア流路１６０は、本体１１０の外周面と本体カバー１４０の内周面との間に形成され、第一エア放出部１５０に連通する。これにより、センサ１００は、例えば、エア供給部８１から第一エア放出部１５０までエアを導くためのホース等を本体カバー１４０の内部に配置する場合と比べて、センサ１００の構造を簡素化でき、センサ１００の小型化を図ることができる。

なお、本体カバー１４０は、流入口１４１よりも第一エア放出部１５０から離れた位置で本体１１０の外周面に固定され、本体１１０の外周面と本体カバー１４０の内周面との間が、Ｏリング１４３によりシールされている。これにより、センサ１００は、エア流路１６０に流入したエアが、第一エア放出部１５０以外の部位から漏出することを防止できるので、第一エア放出部１５０から工作物Ｗへ向けてエアを強く吹き付けることができる。

第二エア放出部１７０は、エア供給装置８０のエア供給部８２に一体形成されたノズルである。第二エア放出部１７０は、砥石車５０とセンサ１００との間に配置され、工作物Ｗのうち、砥石車５０により研削される研削位置から検出領域Ａへ向かう部位へ向けてエアを放出する。これにより、センサ１００は、工作物Ｗに付着したクーラント等の異物を第二エア放出部１７０から放出するエアにより吹き飛ばすことができる。従って、センサ１００は、異物が付着した状態で工作物Ｗが検出領域Ａに進入することを防止できる。また、センサ１００は、切粉等を含むミストが検出領域Ａに進入することを防止できる。よって、センサ１００は、検出精度を確保することができる。

風切板１８０は、センサ１００と第二エア放出部１７０との間を仕切る板状の部材であり、本体カバー１４０に固定される。風切板１８０の工作物Ｗを向く端部１８０ａは、第一エア放出部１５０よりも工作物Ｗに近接した位置にあり、第二エア放出部１７０は、風切板１８０の工作物Ｗを向く端部１８０ａよりも工作物Ｗとは離れた位置からエアを放出する。

この場合、第二エア放出部１７０から放出されたエアが、検出領域Ａに向けて吹き付けられることを防止できるので、センサ１００は、第二エア放出部１７０から吹き付けたエアにより飛散した異物が検出部１２０に付着することを抑制できる。また、第二エア放出部１７０から放出したエアが、風切板１８０に案内されながら工作物Ｗへ向かうので、第二エア放出部１７０は、工作物Ｗに対し、エアを強く吹き付けることができる。よって、センサ１００は、工作物Ｗに付着した異物を取り除きやすくすることができる。

（１−３．制御装置２００について）
次に、図４を参照して、制御装置２００について説明する。図４に示すように、制御装置２００は、主軸制御部２１０と、砥石車制御部２２０と、テーブル制御部２３０と、砥石台制御部２４０と、研削条件決定部２５０と、を備える。

主軸制御部２１０は、主軸モータ２２（図１参照）の駆動制御を行うことにより、工作物Ｗ（図１参照）の回転を制御する。砥石車制御部２２０は、砥石車モータ５１（図１参照）の駆動制御を行うことにより、砥石車５０（図１参照）の回転を制御する。テーブル制御部２３０は、Ｚ軸モータ１１（図１参照）の駆動制御を行うことにより、Ｚ軸方向におけるテーブル１０（図１参照）の位置及び送り速度を制御する。砥石台制御部２４０は、Ｘ軸モータ４１（図１参照）の駆動制御を行うことにより、Ｘ軸方向における砥石台４０（図１参照）の位置及び送り速度を制御する。

研削条件決定部２５０は、センサ１００から得られた工作物Ｗの表面粗さに関する検出結果に基づき、その後に実施する研削の条件を決定する。砥石台制御部２４０は、研削条件決定部２５０により決定された研削条件に従い、砥石台４０の位置及び送り速度を制御する。

（１−４．研削加工の流れ）
次に、研削加工の流れについて説明する。ここでは、工作物Ｗとしてのクランクシャフトのクランクジャーナルに対し、プランジ研削による研削加工を行う場合を例に挙げて説明する。

図５に示すように、研削加工は、粗加工、中仕上げ加工、仕上げ加工及びスパークアウトの４つの工程を順次実行し、スパークアウト時には、砥石台４０の送りを停止した状態で砥石車５０を回転させる。粗加工、中仕上げ加工、仕上げ加工における砥石台４０の送り速度は、予め定められている。粗加工時における砥石台４０の送り速度は、中仕上げ加工時における砥石台４０の送り速度よりも早く、中仕上げ加工時における砥石台４０の送り速度は、仕上げ加工時における砥石台４０の送り速度よりも早い。

研削条件決定部２５０は、定寸装置７０による測定結果に基づき、工作物Ｗの外径が予め定めた寸法Ｄ１に到達したと判断すると、砥石台４０の送り速度を変更し、粗加工から中仕上げ加工へと移行する。同様に、研削条件決定部２５０は、工作物Ｗの外径が予め定めた寸法Ｄ２（Ｄ２＜Ｄ１）に到達したと判断すると、砥石台４０の送り速度を変更し、中仕上げ加工から仕上げ加工へと移行する。そして、研削条件決定部２５０は、工作物Ｗの外径が予め定めた寸法Ｄ３（Ｄ３＜Ｄ２）に到達したと判断すると、砥石台４０の送りを停止し、仕上げ加工からスパークアウトへ移行する。なお、寸法Ｄ３は、研削加工後における工作物Ｗの所望の外径に相当する。

ここで、予め各工程における砥石台４０の送り速度は、研削加工終了時に所望の表面粗さを得られると推測される範囲内において、できる限り速い速度に設定されている。これにより、研削盤１は、研削加工に要する時間の短縮を図ることができるので、効率的に研削加工を行うことができる。しかしながら、切削加工後の工作物Ｗの表面を覆う黒皮の状態は一様でないため、予め定めた送り速度で研削加工を行ったとしても、研削加工後の工作物Ｗの表面粗さが、所望の状態になっていない場合がある。

そこで、センサ１００は、砥石車５０による工作物Ｗの研削加工を行う過程で、研削された部位の表面粗さ（例えば、最大高さＲｚ等）を検出する。研削条件決定部２５０は、センサ１００により検出された表面粗さを予め定めた所定閾値と比較し、検出された表面粗さの値が所定閾値よりも大きい場合に、表面粗さが閾値以下となるような研削条件を決定する。砥石台制御部２４０は、研削条件決定部２５０により決定された条件に従ってＸ軸モータ４１を駆動制御し、砥石台４０の送り速度の変更を行う。

（１−５：研削条件の修正）
以下において、研削加工時に検出した工作物Ｗの表面粗さに応じて研削条件決定部２５０が行う研削条件の修正について、図６から図７Ｂに示す例を挙げながら説明する。

なお、センサ１００によるセンシングは、主軸制御部２１０により主軸モータ２２を駆動制御しつつ、工作物Ｗを回転させながら行う。これにより、センサ１００は、工作物Ｗの研削された部位のうち、工作物Ｗの所定の軸方向位置において、１周分の範囲の表面粗さを検出することができる。よって、研削盤１は、研削加工が終了した時点において、工作物Ｗの研削された部位の一部に所望の表面粗さとなっていない部分が残存する、といった不具合の発生を抑制できる。

図６に示す例において、研削条件決定部２５０は、粗加工時であって工作物Ｗの外径がＤ１に到達する前に、センサ１００によるセンシングを行う。なお、センシングを行うタイミングは、研削加工を開始してからの経過時間や砥石台４０の位置（工作物Ｗから砥石台４０までの距離）等に基づいて決定する。センサ１００は、工作物Ｗの研削された部位の表面粗さを検出し、研削条件決定部２５０は、センサ１００により検出された表面粗さの値が予め定めた所定閾値よりも大きいか否かを判定する。

そして、表面粗さの値が予め定めた所定閾値よりも大きいと判断した場合に、砥石台制御部２４０は、Ｘ軸モータ４１を駆動制御し、砥石台４０の送り速度を遅らせる。このように、研削盤１は、粗加工を行う過程において工作物Ｗの表面粗さが予め想定した表面粗さに到達していない場合に、砥石台４０の送り速度を修正することにより、工作物Ｗの表面粗さの向上を図る。このように、研削盤１は、研削加工中における工作物Ｗの表面粗さを監視し、必要に応じて研削条件の修正を行うことにより、研削加工が終了した時点において、工作物Ｗの表面粗さを確実に所望の状態とすることができる。

なおここでは、粗加工時にセンサ１００によるセンシングを行う場合を例に挙げて説明したが、中仕上げ加工時及び仕上げ加工時にセンサ１００によるセンシングを行い、表面粗さの検出結果に基づいて後に行う研削の条件を決定し、その決定された条件で研削加工を行うことは当然可能である。また、センサ１００によるセンシングは、１つの工程で複数回行ってもよい。

図７Ａに示す例において、研削条件決定部２５０は、工作物Ｗの外径がＤ１に到達した時点でセンサ１００によるセンシングを行う。センサ１００は、工作物Ｗの研削された部位の表面粗さを検出し、研削条件決定部２５０は、センサ１００により検出された検出値が予め定めた所定閾値よりも大きいか否かを判定する。

そして、検出された表面粗さの値が予め定めた所定閾値よりも大きいと研削条件決定部２５０が判断した場合に、砥石台制御部２４０は、Ｘ軸モータ４１を駆動制御し、中仕上げ加工における砥石台４０の送り速度を、予め定めた中仕上げ加工における送り速度よりも遅くする。このように、研削盤１は、工作物Ｗの外径がＤ１に到達した時点において、工作物Ｗの表面粗さが予め想定した表面粗さに到達していないと判断した場合に、中仕上げ加工における砥石台４０の送り速度を修正する。これにより、研削盤１は、研削加工が終了した時点において、工作物Ｗの表面粗さを確実に所望の状態とすることができる。

なおここでは、工作物Ｗの外径がＤ１に到達した時点における工作物Ｗの表面粗さに基づいて、中仕上げ加工時における砥石台４０の送り速度を調整する場合を例に挙げて説明したが、工作物Ｗの外径がＤ２に到達した時点における工作物Ｗの表面粗さに基づき、仕上げ加工時における砥石台４０の送り速度を調整することも当然可能である。

一方、図７Ｂに示す例のように、研削盤１は、工作物Ｗの外径がＤ１に到達した時点でセンサ１００によるセンシングを行い、検出された表面粗さの値が所定閾値よりも大きいと判断した場合に、粗加工を継続してもよい。この場合、研削盤１は、中仕上げ加工における砥石台４０の送り速度を遅くする場合と比べて、研削加工全体に要する時間の短縮を図ることができる。この場合、研削盤１は、その後に検出する工作物Ｗの表面粗さが所定閾値以下となった場合に、粗加工から中仕上げ加工へと工程を切り替える。

なお、図７Ｂに示す例において、砥石台制御部２４０は、中仕上げ加工が終了するまでの時間が、予め定めた時間と一致するように、中仕上げ加工における砥石台４０の送り速度を、予め定めた送り速度よりも遅くしている。しかしながら、これに限るものではなく、砥石台制御部２４０は、継続して実施した粗加工が終了した後にセンサ１００によるセンシングを行い、検出された表面粗さに基づいて中仕上げ加工における砥石台４０の送り速度を決定してもよい。

なお、工作物Ｗの外径がＤ１に到達した後に粗加工を継続して行う場合、継続して行う粗加工の送り速度を、直前まで実施していた粗加工時における送り速度と同一であってもよく、直前まで実施していた粗加工時における送り速度よりも遅く、且つ、予め定めた中仕上げ加工時における送り速度よりも速い送り速度に設定してもよい。

このように、研削条件決定部２５０は、工作物Ｗの外径がＤ１に到達したときに工作物Ｗの研削された部位の表面粗さを検出し、その検出結果に基づいて粗加工から中仕上げ加工へと工程を切り替えるタイミングを決定する。これにより、研削盤１は、工作物Ｗの表面に黒皮が残存した状態で、研削加工が粗加工から中仕上げ加工へと工程が切り替わることを回避できる。その結果、研削盤１は、研削加工終了時において、工作物Ｗの表面粗さを確実に所望の表面粗さとすることができる。

以上説明したように、プランジ研削により工作物Ｗの外径が所定寸法となるまで研削加工を行う過程において、センサ１００は、工作物Ｗの研削された部位の表面粗さを検出する。研削条件決定部２５０は、センサ１００により検出された工作物Ｗの表面粗さの値に基づいて後に行う研削の条件を決定し、研削盤１は、その決定された研削条件に従って研削加工を行う。これにより、研削盤１は、研削加工が終了した時点において、工作物Ｗの表面粗さを確実に所望の状態とすることができる。

また、研削盤１は、予め定める研削加工の各工程における送り速度を、可能な限りで速い速度に設定することにより、研削加工全体に要する時間の短縮を図ることができる。一方、研削条件決定部２５０は、研削加工中に工作物Ｗの研削された部位の表面粗さを検出し、検出された表面粗さの値が所定閾値よりも大きいと判断した場合に、表面粗さが所定閾値以下となる研削条件にすべく、砥石台４０の送り速度を遅らせる。研削盤１は、こうした研削条件の設定を行うことにより、効率的に研削加工を行いつつ、工作物Ｗの表面粗さを確実に所望の状態とすることができる。

＜２．第二実施形態＞
次に、図８から図１０Ｂを参照して、第二実施形態について説明する。第一実施形態では、工作物Ｗとしてのクランクシャフトにプランジ研削を行う場合について説明したが、第二実施形態では、円筒状の工作物Ｗにトラバース研削を行う場合について説明する。なお、上記した各実施形態と同一の部品には同一の符号を付し、その説明を省略する。

（２−１：研削加工の流れ）
図８に示すように、トラバース研削による加工は、粗加工、中仕上げ加工、仕上げ加工及びスパークアウトの４つの工程を順次実行する。工程の切替は、主に砥石台４０のＸ軸方向における位置（工作物Ｗとの距離）及び研削された工作物Ｗの外径に基づいて行う。なお、各々の工程におけるテーブル１０のＺ軸方向へのトラバース速度及びトラバース研削の回数、１回のトラバース研削が終了した後における砥石台４０のＸ軸方向への移動量（切込量）は、予め定められている。

粗加工時における切込量は、中仕上げ加工時における切込量よりも大きく、中仕上げ加工時における切込量は、仕上げ加工時における切込量よりも大きい。また、スパークアウト時には、砥石台４０のＸ軸方向への送りを停止した状態で、砥石車５０を回転させる。なお、定寸装置７０は、テーブル１０のＺ軸方向へのトラバース送りが終了してから次のトラバース送りを開始するまでの間に、工作物Ｗの外径を測定する。

研削条件決定部４５０は、定寸装置７０による測定結果及び砥石台４０のＸ軸方向における位置に基づき、工作物Ｗの外径が予め定めた寸法Ｄ１に到達したと判断すると、砥石台４０の送り速度を変更し、粗加工から中仕上げ加工へと工程を切り替える。同様に、工作物Ｗの外径が予め定めた寸法Ｄ２に到達したと判断すると、研削条件決定部４５０は、砥石台４０の送り速度を変更し、中仕上げ加工から仕上げ加工へと工程の切替を行う。そして、研削条件決定部４５０は、工作物Ｗの外径が予め定めた寸法Ｄ３に到達したと判断すると、砥石台４０の送りを停止し、仕上げ加工からスパークアウトへと工程の切替を行う。

（２−２：研削条件の修正）
次に、研削加工時に検出した工作物Ｗの表面粗さに応じて、研削条件決定部４５０が行う研削条件の修正について、図９から図１０Ｂに示す例を挙げながら説明する。

なお、センサ１００によるセンシングは、主軸制御部２１０により主軸モータ２２を駆動制御しつつ、テーブル制御部２３０によりＺ軸モータ１１を駆動しながら行う。即ち、センサ１００は、工作物Ｗを回転させつつ、センサ１００に対して工作物Ｗを相対的にＺ軸方向へトラバース送りさせた状態で、工作物Ｗの表面粗さを検出する。この場合、研削盤３０１は、工作物Ｗの全体の表面粗さをセンサ１００により検出することができる。従って、研削盤３０１は、工作物Ｗの研削された部位の一部に表面粗さが所定閾値以下である部分が残存している場合、その部位を確実に検出し、工作物Ｗの表面全体が所定閾値以下となるような研削の条件を決定することができる。その結果、研削盤３０１は、研削加工が終了した時点において、工作物Ｗ全体の表面粗さを確実に所望の状態とすることができる。

なお、センサ１００による工作物Ｗの表面粗さの検出は、所定回数のトラバース研削が終了した後であって、次回のトラバース研削を開始する前に行う。この場合、研削盤３０１は、トラバース研削を行いながらセンサ１００によるセンシングを行う場合と比べて、表面粗さの検出精度を高めることができる。

図９に示す例において、研削盤３０１は、予め設定された所定回数のトラバース研削が終了した時点であって工作物Ｗの外径がＤ１に到達する前に、センサ１００によるセンシングを行う。そして、研削条件決定部４５０は、工作物Ｗの研削された部位の表面粗さを検出し、その表面粗さの値が予め定めた所定閾値よりも大きいか否かを判定する。

その結果、研削条件決定部４５０が表面粗さの値が所定閾値よりも大きいと判断した場合に、テーブル制御部２３０は、研削条件を表面粗さが閾値以下となるようにすべく、Ｚ軸モータ１１を駆動制御し、テーブル１０の送り速度を遅らせる。これにより、研削盤３０１は、砥石車５０に対する工作物Ｗの相対移動速度を遅らせることができる。工作物Ｗの表面粗さの向上を図ることができる。このように、研削盤３０１は、研削加工中における工作物Ｗの表面粗さを監視し、必要に応じて研削条件の修正を行うことにより、研削加工が終了した時点において、工作物Ｗの表面粗さを確実に所望の状態とすることができる。

なおこの場合、研削盤３０１は、テーブル制御部２３０によりＺ軸モータ１１を駆動制御する代わりに、或いは、Ｚ軸モータ１１の駆動制御と同時に、主軸制御部２１０により主軸モータ２２を駆動制御し、砥石車５０に対する工作物Ｗの相対移動速度を遅らせてもよい。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示す例において、研削条件決定部４５０は、予め設定された所定回数のトラバース研削が終了した時点であって工作物Ｗの外径がＤ１に到達する前に、センサ１００によるセンシングを行う。そして、研削条件決定部４５０は、工作物Ｗの研削された部位の表面粗さに応じて、粗加工時における残りトラバース研削の回数を決定する。

即ち、図１０Ａに示すように、研削条件決定部４５０は、工作物Ｗの研削された部位の表面粗さが予め定めた所定閾値よりも小さい（想定よりも表面粗さが良好である）場合に、残りトラバース研削の回数を少なくする。これと同時に、砥石台制御部２４０は、粗加工が終了した時点において工作物Ｗの外径がＤ１に到達するように、一度のトラバース研削後における砥石台４０の移動量（切込量）大きくする。これにより、研削盤３０１は、粗加工におけるトラバース研削回数を少なくできるので、粗加工に要する時間の短縮を図ることができる。

一方、図１０Ｂに示すように、研削条件決定部４５０は、工作物Ｗの研削された部位の表面粗さが所定閾値よりも大きい（想定よりも表面粗さが良好でない）と判断した場合に、残りトラバース研削の回数を多くする。これと同時に、砥石台制御部２４０は、粗加工が終了した時点において工作物Ｗの外径がＤ１に到達するように、一度のトラバース研削後における砥石台４０の移動量を小さくする。これにより、研削盤３０１は、表面粗さの向上を図ることができるので、研削加工が終了した時点において、工作物Ｗの表面粗さを確実に所望の状態とすることができる。

以上説明したように、トラバース研削により工作物Ｗの外径が所定寸法となるまで研削加工を行う過程において、センサ１００は、工作物Ｗの研削された部位の表面粗さを検出する。研削条件決定部４５０は、センサ１００により検出された工作物Ｗの表面粗さの値に基づいて後に行う研削の条件を決定し、その決定された研削条件に従って研削加工を行う。これにより、研削盤３０１研削加工が終了した時点において、工作物Ｗの表面粗さを確実に所望の状態とすることができる。

なお、図１０Ａ及び図１０Ｂでは、粗加工時において、所定回数のトラバース研削を行った後、研削された部位の表面粗さに基づいて残りのトラバース研削の回数を決定する場合を例に挙げて説明したが、中仕上げ加工、仕上げ加工及びスパークアウトにおいて、所定回数のトラバース研削を行った後、工作物Ｗの表面粗さの検出結果に基づいて残りのトラバース研削の回数を決定することは当然可能である。

＜３．その他＞
以上、上記各実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記各形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記した各実施形態では、研削盤１,３０１がテーブルトラバース型の研削盤である場合についてしたが、砥石台トラバース型の研削盤に本発明を適用してもよい。

上記した各実施形態では、工作物Ｗを回転させながら、工作物Ｗの表面粗さを検出する場合について説明したが、工作物Ｗの回転を停止させた状態で、センサ１００による工作物Ｗのセンシングを行ってもよい。

上記した第一実施形態において、研削盤１は、定寸装置７０による工作物Ｗの外径の測定結果に基づき、センサ１００によるセンシングを行うタイミングを決定する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、研削盤１は、砥石台４０の位置（工作物Ｗと砥石車５０との距離）に基づき、センサ１００によるセンシングを行うタイミングを決定してもよい。

上記した第二実施形態では、所定回数のトラバース研削が終了した後であって、次回のトラバース研削を開始する前に、センサ１００による工作物Ｗの表面粗さの検出を行う場合について説明したが、砥石車５０によるトラバース研削を行いながら、センサ１００による工作物Ｗの表面粗さの検出を行ってもよい。この場合、研削盤３０１は、センサ１００によるセンシングをトラバース研削と並行して行うことができるので、研削加工全体に要する時間の短縮を図ることができる。

また、上記各実施形態において、研削盤システムが１台の研削盤１，３０１から構成される場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、研削盤システムが、複数の研削盤と、複数の研削盤の外部であって、それら複数の研削盤が接続されるネットワーク上に設けられる解析装置と、を備え、上記各実施形態において制御装置１００，４００に設けられていた研削条件決定部２５０，４５０を、解析装置に設けてもよい。この場合、解析装置に設けられた研削条件決定部２５０，４５０は、蓄積されたデータを解析し、解析装置による解析結果（傾向や異常の発生等）に基づいて最適な研削条件を決定する。これにより、研削盤システムは、工作物Ｗの表面粗さを確実に所望の状態とすることができる。

＜４．効果＞
以上説明したように、本発明を適用した研削盤システムとしての研削盤１，３０１は、工作物Ｗを研削する砥石車５０と、砥石車５０により研削された工作物Ｗの表面粗さを検出するセンサ１００と、センサ１００により検出される表面粗さに基づいて検出後に行う研削の条件を決定し、その決定された条件で研削を行う制御装置２００，４００と、を備える研削盤。

この研削盤システムとしての研削盤１，３０１によれば、制御装置２００，４００は、砥石車５０により研削された工作物Ｗの表面粗さに基づいて研削の条件を決定し、その決定された条件で後の研削を行うので、効率的に研削加工を行いつつ、所望の表面粗さを得ることができる。

上記した研削盤システムにおいて、制御装置２００，４００は、検出された表面粗さが所定閾値よりも大きい場合に、検出後に行う研削の条件として、表面粗さが閾値以下となる条件を決定し、その決定された条件で研削を行う。この研削盤システムは、研削加工終了時において、所望の表面粗さを得ることができる。

上記した研削盤システムにおいて、制御装置２００，４００は、複数の研削工程を順次実行し、センサ１００により検出される表面粗さに基づき、複数の研削工程の切替を行うタイミングを決定する。この研削盤システムは、工作物Ｗの研削された部位の表面粗さに基づいて、研削工程の切替を行うので、研削加工終了時において、所望の表面粗さを得ることができる。

また、上記した研削盤システムとしての研削盤１は、プランジ研削により工作物Ｗを研削する。この研削盤研削盤システムは、プランジ研削を行う場合において、効率的に研削加工を行いつつ、所望の表面粗さを得ることができる。

上記した研削盤システムとしての研削盤３０１は、トラバース研削により工作物Ｗを研削する。この研削盤システムは、トラバース研削を行う場合において、効率的に研削加工を行いつつ、所望の表面粗さを得ることができる。

上記した研削盤システムとしての研削盤３０１において、制御装置４００は、センサ１００により検出される表面粗さに基づき、検出後のトラバース研削の条件として残りトラバース回数を決定し、その決定された残りトラバース回数のトラバース研削を行う。この研削盤システムは、工作物Ｗの研削された部位の表面粗さに基づいて、最適な残りトラバース回数を決定し、その決定された残りトラバース回数のトラバース研削を行うので、効率的な研削加工を行いつつ、所望の表面粗さを得ることができる。

上記した研削盤システムとしての研削盤３０１において、センサ１００は、砥石車５０による所定回数のトラバース研削が終了した後であって次回のトラバース研削を開始する前に、表面粗さを検出する。この研削盤システムは、トラバース研削を行いながらセンサ１００によるセンシングを行う場合と比べて、表面粗さの検出精度を高めることができる。

上記した研削盤システムとしての研削盤３０１において、センサ１００は、砥石車５０によるトラバース研削を行いながら、表面粗さを検出する。この研削盤は、センサ１００によるセンシングをトラバース研削と並行して行うことができるので、研削加工全体に要する時間の短縮を図ることができる。

上記した研削盤システムとしての研削盤３０１において、センサ１００は、工作物Ｗが回転している状態であって、センサ１００に対して工作物Ｗが相対的にトラバース送りされる状態で、工作物Ｗの研削された部位を検出する。この研削盤システムは、工作物Ｗの表面全体に対し、センサ１００によるセンシングを行うことができる。よって、研削盤システムは、工作物Ｗの表面の一部に表面粗さが所定閾値以下である部位が残存している場合において、その部位を確実に検出することができる。その結果、研削盤システムは、工作物Ｗの表面全体が所望の表面粗さとなるような研削の条件を設定することができる。

上記した研削盤システムとしての研削盤１，３０１において、センサ１００は、工作物Ｗの研削された部位のうち、工作物Ｗの所定の軸方向位置の１周分の範囲の表面粗さを検出する。この研削盤システムは、研削加工が終了した時点において、所望の表面粗さとなっていない部位が残存する、といった不具合の発生を防止しやすくすることができる。

上記した研削盤システムとしての研削盤１，３０１において、センサ１００は、基板１２１と、基板１２１上に装着され、工作物Ｗに向けて発光する発光素子１２２と、基板１２１上において発光素子の近傍に装着され、工作物Ｗからの反射光を受光可能な第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４としての受光素子と、を備える。この研削盤システムは、工作物Ｗの表面粗さを非接触で検出することができるので、表面粗さの検出に伴って研削加工後の工作物Ｗに傷がつくことを回避できる。

１，３０１：研削盤（研削盤システム）、 ５０：砥石車、 １００：センサ、 １２１：基板、 １２２：発光素子、 １２３：第一受光素子（受光素子）、 １２４：第二受光素子（受光素子）、 ２００，４００：制御装置、 Ｗ：工作物

Claims (11)

1. トラバース研削により工作物を研削する砥石車と、
   前記砥石車により研削された前記工作物の表面粗さを検出するセンサと、
   前記センサにより検出される前記表面粗さに基づき、検出後のトラバース研削の研削条件として残りトラバース回数を決定する研削条件決定部と、
   決定された前記残りトラバース回数のトラバース研削を行う制御装置と、
   を備える研削盤システム。
2. トラバース研削により工作物を研削する砥石車と、
   前記砥石車による所定回数のトラバース研削が終了した後であって次回のトラバース研削を開始する前に、前記砥石車により研削された前記工作物の表面粗さを検出するセンサと、
   前記センサにより検出される表面粗さに基づいて検出後に行う研削条件を決定する研削条件決定部と、
   決定された前記研削条件で研削を行う制御装置と、
   を備える研削盤システム。
3. 前記センサは、前記砥石車による所定回数のトラバース研削が終了した後であって次回のトラバース研削を開始する前に、前記表面粗さを検出する、請求項１に記載の研削盤システム。
4. 前記センサは、前記砥石車によるトラバース研削を行いながら、前記表面粗さを検出する請求項１に記載の研削盤システム。
5. 前記研削条件決定部は、検出された前記表面粗さが所定閾値よりも大きい場合に、検出後に行う研削の前記研削条件として、前記表面粗さが前記閾値以下となる条件を決定する、請求項１−４のいずれか一項に記載の研削盤システム。
6. 前記制御装置は、複数の研削工程を順次実行し、
   前記研削条件決定部は、前記センサにより検出される前記表面粗さに基づき、前記複数の研削工程の切替を行うタイミングを決定する、請求項５に記載の研削盤システム。
7. 前記センサは、前記工作物が回転している状態であって、前記センサに対して前記工作物が相対的にトラバース送りされる状態で、前記工作物の研削された部位を検出する、請求項１−６のいずれか一項に記載の研削盤システム。
8. 前記センサは、前記工作物の研削された部位のうち、前記工作物の所定の軸方向位置の１周分の範囲の前記表面粗さを検出する、請求項１−６のいずれか一項に記載の研削盤システム。
9. 前記センサは、
   基板と、
   前記基板上に装着され、前記工作物に向けて発光する発光素子と、
   前記基板上において前記発光素子の近傍に装着され、前記工作物からの反射光を受光可能な受光素子と
   を備える、請求項１−８のいずれか一項に記載の研削盤システム。
10. 前記研削盤システムは、
    前記砥石車及び前記センサを備える複数の研削盤と、
    前記複数の研削盤が接続されるネットワーク上に設けられる解析装置と、
    を備え、
    前記研削条件決定部は、前記解析装置に設けられ、前記複数の研削盤における前記センサにより検出された前記表面粗さの解析結果に基づいて研削条件を決定する、請求項１−９のいずれか一項に記載の研削盤システム。
11. 複数の研削盤と、
    前記複数の研削盤が接続されるネットワーク上に設けられる解析装置と、
    を備え、
    前記研削盤は、
    工作物を研削する砥石車と、
    前記砥石車により研削された前記工作物の表面粗さを検出するセンサと、
    決定された研削条件で研削を行う制御装置と、
    を備え、
    前記解析装置は、前記センサにより検出される前記表面粗さに基づいて前記研削条件を決定する研削条件決定部を備え、
    前記研削条件決定部は、前記複数の研削盤における前記センサにより検出された前記表面粗さの解析結果に基づいて前記研削条件を決定する研削盤システム。

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