JP7135289B2

JP7135289B2 - 研削盤及び研削方法

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Publication number: JP7135289B2
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Inventors: 明渡邉
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Description

本発明は、研削盤及び研削方法に関するものである。

特許文献１，２には、工作物をクランプして研削加工を行う研削盤が記載されている。この研削盤は、工作物の回転軸線の偏心量等を計測し、この偏心量等に基づいて工作物の研削加工を行う。

特許第４６３７１０６号公報特許第３５５９９２４号公報

上述の研削盤では、工作物をクランプして研削加工を行う。すなわち、工作物の両端を主軸台のセンタ及び心押台のセンタで加圧支持し、工作物の一端をチャックで把持して研削加工を行う。ところが、工作物が傾いた状態でチャックに把持されると、工作物はセンタで加圧支持されるときに曲がって変形し、工作物の回転軸線が偏心する。

そして、工作物の回転軸線が偏心したまま当該工作物の研削加工を行うと、高精度に研削加工を行っても、研削加工後にセンタの加圧支持を開放したとき変形応力が開放され、工作物の回転軸線の偏心が戻るため、研削加工精度が悪化する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、研削加工精度を向上できる研削盤及び研削方法を提供することを目的とする。

（研削盤）
本発明の研削盤は、砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、工作物の一端をチャックで把持して回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、前記工作物の他端をセンタで加圧支持する心押台と、前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記工作物の研削加工を行う制御装置と、を備える。
前記工作物は、前記センタの加圧支持により曲がって変形し、前記砥石車により研削加工される前記工作物の加工部位は、前記工作物が曲がって変形することにより、変形前の軸線から偏心する部位である。

前記制御装置は、記憶装置と、前記工作物の形状を入力して前記記憶装置に記憶する入力装置と、前記工作物の形状に基づいて、前記センタの加圧支持により前記工作物の径方向に掛かる変形力、及び前記変形力による前記工作物の加工部位の軸線の偏心量を求め、前記変形力と前記偏心量との相関関係を前記記憶装置に記憶する第一演算装置と、前記センタに設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持により現研削加工対象の前記工作物の径方向に掛かる変形力及び前記変形力の位相を求めて前記記憶装置に記憶する第二演算装置と、前記変形力と前記偏心量との相関関係を参照して、入力される前記現研削加工対象の工作物の径方向に掛かる変形力に対応する前記現研削加工対象の工作物の加工部位の軸線の偏心量を求めて前記記憶装置に記憶する第三演算装置と、を備え、前記現研削加工対象の工作物の加工部位の軸線の前記偏心量及び前記変形力の位相に等しい偏心位相を加味して前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記現研削加工対象の工作物の研削加工を行う。

（研削方法）
本発明の研削盤で工作物の研削加工を行う研削方法は、前記工作物の形状を入力する入力工程と、前記工作物の形状に基づいて、前記センタの加圧支持により前記工作物の径方向に掛かる変形力、及び前記変形力による前記工作物の加工部位の軸線の偏心量を求め、前記変形力と前記偏心量との相関関係を求める第一演算工程と、前記センタに設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持により現研削加工対象の前記工作物の径方向に掛かる変形力及び前記変形力の位相を求める第二演算工程と、前記変形力と前記偏心量との相関関係を参照して、入力される前記現研削加工対象の工作物の径方向に掛かる変形力に対応する前記現研削加工対象の工作物の加工部位の軸線の偏心量を求める第三演算工程と、前記現研削加工対象の工作物の加工部位の軸線の前記偏心量及び前記変形力の位相に等しい偏心位相を加味して、前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記現研削加工対象の工作物の研削加工を行う加工工程と、を備える。

本発明の研削盤及び研削方法によれば、砥石車の送り動作は、工作物の径方向に掛かる変形力から求まる工作物の軸線の偏心量に基づいて制御されるので、当該変形力により変形した工作物に対し的確な研削加工を行うことができ、研削加工精度を向上できる。

本発明の実施形態における研削盤の平面図である。研削加工対象のクランクシャフトを径方向から見た図である。図１の研削盤の制御装置の構成を示す図である。図３の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。クランクシャフトの研削方法を説明するためのフローチャートである。クランクシャフトをセンタで加圧保持した状態を径方向から見た図である。クランクシャフトをチャックで把持して変形した状態を径方向から見た図である。クランクシャフトをチャックで把持して変形したときのクランクピンの偏心状態をクランクシャフトの軸線方向から見た図である。クランクシャフトに対する変形力及び位相を変化させたときの各研削加工部位の偏心量を対応させたテーブルを示す図である。図８のテーブルを横軸に変形力、縦軸に偏心量を取ってスプライン曲線で表したグラフを示す図である。センタの歪から求まる研削加工対象のクランクシャフトに掛かる変形力と当該変形力の位相を示す図である。クランクシャフトの軸線方向から見た図である。クランクジャーナルの位相が０°の場合に、クランクジャーナルの回転中心と、クランクピンの中心と、砥石車の回転中心との位置関係を示す図である。クランクジャーナルの位相が９０°の場合に、クランクジャーナルの回転中心と、クランクピンの中心と、砥石車の回転中心との位置関係を示す図である。クランクジャーナルの位相が１８０°の場合に、クランクジャーナルの回転中心と、クランクピンの中心と、砥石車の回転中心との位置関係を示す図である。クランクジャーナルの位相が２７０°の場合に、クランクジャーナルの回転中心と、クランクピンの中心と、砥石車の回転中心との位置関係を示す図である。研削加工中の砥石車の送り位置の算出方法を説明するため、クランクジャーナルの回転中心と、クランクピンの中心と、砥石車の回転中心との位置関係を示す図である。現研削加工対象のクランクシャフトのクランクピンのＸ軸線方向の移動量及びＹ軸線方向の移動量を計測する渦電流式の距離センサの配置図である。

（１．研削盤の構成）
本実施形態の研削盤の一例として、ツインヘッド研削盤を例に挙げて図を参照して説明する。以下の説明では、図２に示すように、当該研削盤１の研削加工対象の工作物は、直列４気筒のシングルプレーンのクランクシャフトＷを例に挙げ、その研削加工部位は、クランクピンＰ１－Ｐ４及びクランクジャーナルＪ１－Ｊ５とする。

クランクピンＰ１－Ｐ４は、円筒形状のクランクジャーナルＪ１－Ｊ５の中心軸線Ｌｊから径方向にオフセットした中心軸線Ｌｐを有する円筒形状に形成される。
図１に示すように、研削盤１は、床上にベッド１１が固定され、ベッド１１には、クランクシャフトＷを回転可能に両端支持する主軸台１２及び心押台１３が取り付けられる。

主軸台１２には、マスタ主軸Ｃｍ（Ｃ軸）が回転可能に支持され、マスタ主軸Ｃｍの先端にクランクシャフトＷの一端を支持するセンタ１４及び３爪のチャック１５が取付けられる。マスタ主軸Ｃｍは、進退駆動装置１６によってＺ軸線と平行な軸線方向に進退されるとともに、エンコーダ１７ａを有するマスタサーボモータ１７（工作物駆動モータ）によってＺ軸線と平行な軸線回りに回転駆動される。

心押台１３には、マスタ主軸Ｃｍと同軸上にスレーブ主軸Ｃｓ（Ｃ軸）が回転可能に支持され、スレーブ主軸Ｃｓの先端にクランクシャフトＷの他端を支持するセンタ１８が取付けられる。このセンタ１８には、Ｘ軸線方向及びＹ軸線方向の歪（計測値）を計測する歪ゲージＳＧ（図３参照、計測装置）が装着される。

スレーブ主軸Ｃｓは、センタ加圧装置１９によってＺ軸線と平行な軸線方向に進退されるとともに、エンコーダ２０ａを有するスレーブサーボモータ２０によってマスタ主軸Ｃｍと同期してＺ軸線と平行な軸線回りに回転駆動される。

進退駆動装置１６は、マスタ移動モータ１６ａと、送りねじ１６ｂと、ガイド１６ｃと、スライダ１６ｄと、フローティングジョイント１６ｅを備える。マスタ移動モータ１６ａのモータ軸には、送りねじ１６ｂが連結される。ガイド１６ｃは、送りねじ１６ｂと並列且つ平行に配置される。

スライダ１６ｄには、送りねじ１６ｂが螺合されるとともに、ガイド１６ｃが貫通される。さらに、スライダ１６ｄには、フローティングジョイント１６ｅを介してマスタ主軸Ｃｍが連結される。マスタ主軸Ｃｍは、マスタ移動モータ１６ａの駆動による送りねじ１６ｂの回転で、スライダ１６ｄがガイド１６ｃに沿って移動することで、Ｚ軸線と平行な軸線方向に所定量進退される。

センタ加圧装置１９は、スレーブ移動モータ１９ａと、送りねじ１９ｂと、ガイド１９ｃと、スライダ１９ｄと、スプリング１９ｅを備える。スレーブ移動モータ１９ａのモータ軸には、送りねじ１９ｂが連結される。ガイド１９ｃは、送りねじ１９ｂと並列且つ平行に配置される。

スライダ１９ｄには、送りねじ１９ｂが螺合されるとともに、ガイド１９ｃが貫通される。さらに、スライダ１９ｄは、スプリング１９ｅを介してスレーブ主軸Ｃｓを工作物Ｗ側へ押圧し、図略のストッパロッドを介して工作物Ｗとは反対側へスレーブ主軸Ｃｓを移動可能に連結する。

スレーブ主軸Ｃｓは、スレーブ移動モータ１９ａの駆動による送りねじ１９ｂの回転で、スライダ１９ｄがガイド１９ｃに沿って移動することで、Ｚ軸線と平行な軸線方向に所定量進退される。クランクシャフトＷの両端は、チャック１５で把持されるとともに、進退駆動装置１６及びセンタ加圧装置１９によるマスタ主軸Ｃｍ及びスレーブ主軸ＣｓのＺ軸線と平行な軸線方向の移動により、センタ１４，１８で挟み込まれて支持される。

そして、マスタ主軸Ｃｍがフローティングジョイント１６ｅによりスライダ１６ｄに対しＺ軸線と平行な軸線方向に移動しないように固定されているので、スプリング１９ｅを圧縮するようにセンタ加圧装置１９によりスレーブ主軸ＣｓをＺ軸線と平行な軸線方向に移動させることで、スプリング１９ｅの圧縮量に応じた加圧力をクランクシャフトＷに与えることができる。

さらに、ベッド１１には、エンコーダ２１ａを有するＺ軸サーボモータ２１及び送りねじ２２によりＺ軸方向にそれぞれ移動可能な２つのテーブル２３がＺ軸線と平行な軸線方向に並べて設けられる。

そして、各テーブル２３には、エンコーダ２４ａを有するＸ軸サーボモータ２４（送り装置）及び送りねじ２５（送り装置）によりＸ軸線と平行な軸線方向（クランクシャフトＷの回転軸線と交差する方向）に移動（クランクシャフトＷに対し接近離間）可能な２つの砥石台２６がＺ軸線と平行な軸線方向に並べて設けられる。

各砥石台２６には、砥石車駆動モータ２７により砥石車２８がＺ軸線と平行な軸線回りに回転可能に支持されると共に、クーラントを研削点に向かって供給するためのクーラントノズル２９（図１１Ａに示す）が設けられる。さらに、ベッド１１には、クランクシャフトＷ（クランクピンＰ１－Ｐ４、クランクジャーナルＪ１－Ｊ５）の径を計測する定寸装置３０が設けられる。

さらに、研削盤１には、マスタ主軸Ｃｍ、スレーブ主軸Ｃｓ及び砥石車２８を回転しかつクランクシャフトＷに対する砥石車２８の送り動作を制御する制御装置３１が設けられる。この制御装置３１の構成は、次に説明する研削方法の概要で詳述する。

（２．研削方法の概要）
背景技術で述べたように、研削盤１では、クランクシャフトＷをクランプして研削加工を行う。すなわち、クランクシャフトＷの両端を主軸台１２のセンタ１４及び心押台１３のセンタ１８で加圧支持し、クランクシャフトＷの片端をチャック１５で把持して研削加工を行う。

ところが、クランクシャフトＷが傾いた状態でチャック１５に把持されると、クランクシャフトＷはセンタ１４，１８で加圧支持されるときに曲がって変形し、クランクピンＰ１－Ｐ４の中心軸線やクランクジャーナルＪ１－Ｊ５の回転軸線が偏心する。そして、この偏心が生じたまま研削加工を行うと、高精度に研削加工を行っても、研削加工後にセンタ１４，１８の加圧支持を開放したとき変形応力が開放され、上述の偏心が戻るため、研削加工精度が悪化する。

そこで、本実施形態の研削盤１の制御装置３１では、研削加工対象のクランクシャフトＷに掛かる変形力及び当該変形力の位相に応じたクランクピンＰ１－Ｐ４の中心軸線やクランクジャーナルＪ１－Ｊ５の回転軸線の偏心量（以下、単に「偏心量」という）及び当該偏心位相（変形力の位相と同等）を求め、求めた各研削加工部位Ｐ１－Ｐ４，Ｊ１－Ｊ５の偏心量及び偏心位相を加味して各研削加工部位Ｐ１－Ｐ４，Ｊ１－Ｊ５の研削加工を行う。

（３．制御装置の構成及び動作）
次に、制御装置３１の構成及び動作について図を参照して詳述する。図３に示すように、制御装置３１には、入力装置３２と、第一演算装置３３と、第二演算装置３４と、第三演算装置３５と、記憶装置３６とを備える。

入力装置３２は、クランクシャフトＷの形状を入力して記憶装置３６に記憶する（図４のステップＳ１、入力工程）。クランクシャフトＷの形状としては、例えば、クランクシャフトＷの軸長、クランクピンＰ１－Ｐ４の軸長、軸径、偏心量、クランクジャーナルＪ１－Ｊ５の軸長、軸径等がある。

第一演算装置３３は、入力装置３２から入力されるクランクシャフトＷの形状及びセンタ加圧装置１９から入力されるセンタ１８に掛かる加圧力に基づいて、クランクシャフトＷに掛かる変形力と当該変形力の位相を求め（図４のステップＳ２、第一演算工程）、求めた変形力及び位相に応じた各研削加工部位Ｐ１－Ｐ４，Ｊ１－Ｊ５の偏心量を既知の３次元解析により求める（図４のステップＳ３、第一演算工程）。

具体的には、クランクシャフトＷは、図６Ａに示すように、センタ１４，１８で支持され、図６Ｂに示すように、チャック１５で把持されると、クランクシャフトＷの回転軸線Ｌｗと交差する方向に曲がって変形する。なお、クランクピンＰ１－Ｐ４は、図示省略している。

そして、図７に示すように、変形前の図示二点鎖線で示すクランクピンＰｂ１の中心Ｏｐｂ１に対し、変形後の図示実線で示すクランクピンＰａ１の中心Ｏｐａ１の偏心量ｄは、センタ１８に掛かる加圧力に基づいて求めたクランクシャフトＷに掛かる変形力Ｆと当該変形力Ｆの位相φに応じて３次元解析により求めることができる。なお、他のクランクピンＰ２－Ｐ４の偏心量やクランクジャーナルＪ１－Ｊ５の偏心量も同様に求めることができる。

そして、第一演算装置３３は、変形力と偏心量のテーブルを作成し（図４のステップＳ４、第一演算工程）、テーブルを元にスプライン曲線で成る関係式（相関関係）を作成して記憶装置３６に記憶する（図４のステップＳ５、第一演算工程）。

具体的には、図８に示すように、変形力Ｆ及び位相φを変化させたときの各研削加工部位Ｐ１－Ｐ４，Ｊ１－Ｊ５の偏心量を対応させたテーブル（相関関係）を作成する。そして、図９に示すように、横軸を変形力Ｆ、縦軸を偏心量ｄとしたグラフを作成してスプライン曲線で成る関係式（相関関係）を各研削加工部位Ｐ１－Ｐ４，Ｊ１－Ｊ５について導く。

第二演算装置３４は、歪ゲージＳＧから入力されるセンタ１８の歪に基づいて、研削加工対象のクランクシャフトＷに掛かる変形力と当該変形力の位相を求めて記憶装置３６に記憶する（図４のステップＳ６、第二演算工程）。

具体的には、図１０に示すように、センタ１８のＸ軸線方向の歪及びＹ軸線方向の歪とセンタ１８の剛性からＸ軸線方向の変形力Ｆｘ及びＹ軸線方向の変形力Ｆｙを求め、Ｘ軸線方向の変形力ＦｘとＹ軸線方向の変形力Ｆｙを合成して研削加工対象のクランクシャフトＷに掛かる変形力Ｆと当該変形力Ｆの位相φを求める。

第三演算装置３５は、第一演算装置３３で求めた変形力と偏心量の関係式と、第二演算装置３４で求めた変形力及び変形力の位相に基づいて、各研削加工部位Ｐ１－Ｐ４，Ｊ１－Ｊ５の偏心量及び偏心位相を求めて記憶装置３６に記憶する（図４のステップＳ７、第三演算工程）。

具体的には、記憶装置３６から第二演算装置３４で求めた研削加工対象のクランクシャフトＷに掛かる変形力Ｆを読み込み、この変形力Ｆを記憶装置３６に記憶されている第一演算装置３３で求めた各研削加工部位Ｐ１－Ｐ４，Ｊ１－Ｊ５の変形力Ｆと偏心量ｄの関係式に代入することで、各研削加工部位Ｐ１－Ｐ４，Ｊ１－Ｊ５の偏心量ｄを求める。

制御装置３１は、記憶装置３６から第三演算装置３５で求めた各研削加工部位Ｐ１－Ｐ４，Ｊ１－Ｊ５の偏心量及び偏心位相を加味して砥石車２８の送り動作を制御することで、砥石車２８で各研削加工部位Ｐ１－Ｐ４，Ｊ１－Ｊ５の研削加工を行う（図４のステップＳ８）。

ここで、クランクシャフトＷの研削加工におけるクランクピンＰ１と砥石車２８との位置について図１１Ａ－図１１Ｄを参照して説明する。ただし、図１１Ａ－図１１Ｄにおいては、クランクシャフトＷは変形していないものとして図示する。また、図１１Ａ－図１１Ｄにおいては、クランクジャーナルＪ３は、図示省略する。

以下の説明では、図示左方向を砥石車２８の前進送り方向、図示右方向を砥石車２８の後退送り方向と称する。また、クランクジャーナルＪ３の回転位相α（以下、クランクジャーナルＪ３の位相αと称する）とは、クランクジャーナルＪ３の回転中心Ｏｊ３と砥石車２８の回転中心Ｏｇを結ぶ直線に対し、クランクジャーナルＪ３の回転中心Ｏｊ３とクランクピンＰ１の中心Ｏｐ１を結ぶ直線が成す角度をいう。

図１１Ａに示すように、クランクジャーナルＪ３の位相αが０°のときは、クランクピンＰ１の中心Ｏｐ１は、クランクジャーナルＪ３の回転中心Ｏｊ３と砥石車２８の回転中心Ｏｇを結ぶ直線上の位置にあり、砥石車２８の回転中心Ｏｇは、後退送り方向に最も後退した位置にある。

すなわち、クランクピンＰ１と砥石車２８との研削点Ｑは、クランクピンＰ１の中心Ｏｐ１とクランクジャーナルＪ３の回転中心Ｏｊ３と砥石車２８の回転中心Ｏｇを結ぶ直線上に位置する。クーラントノズル２９から供給されるクーラントは、砥石車２８の上側から研削点Ｑに向かって供給される。

図１１Ｂに示すように、クランクジャーナルＪ３の位相αが９０°のときは、クランクピンＰ１の中心Ｏｐ１は、クランクジャーナルＪ３の回転中心Ｏｊ３に対して最上方に偏心した位置にあり、砥石車２８の回転中心Ｏｇは、クランクジャーナルＪ３の位相αが０°のときの位置から前進送り方向に前進した位置にある。

図１１Ｃに示すように、クランクジャーナルＪ３の位相αが１８０°のときは、クランクピンＰ１の中心Ｏｐ１は、クランクジャーナルＪ３の回転中心Ｏｊ２と砥石車２８の回転中心Ｏｇを結ぶ直線の延長線上の位置にあり、砥石車２８の回転中心Ｏｇは、クランクジャーナルＪ３の位相αが９０°のときの位置から前進送り方向に最も前進した位置にある。

図１１Ｄに示すように、クランクジャーナルＪ３の位相αが２７０°のときは、クランクピンＰ１の中心Ｏｐ１は、クランクジャーナルＪ３の回転中心Ｏｊ３に対して最下方に偏心した位置にあり、砥石車２８の回転中心Ｏｇは、クランクジャーナルＪ３の位相αが１８０°のときの位置から後退送り方向に後退した位置にある。クランクピンＰ１の研削加工においては、図６Ａ－図６Ｄの動作が繰り返される。他のクランクピンＰ２－Ｐ４も同様である。

ただし、本実施形態の研削盤１では、クランクシャフトＷは変形するので、クランクピンＰ１の研削加工においては、クランクピンＰ１の偏心量及び偏心位相を加味して砥石車２８の送り動作を制御する必要がある。なお、他のクランクピンＰ２－Ｐ４やクランクジャーナルＪ１－Ｊ５に対しても同様に研削加工可能である。

（４．砥石車の送り動作）
次に、砥石車２８の送り動作の制御について図を参照して説明する。図１２に示すように、この研削加工制御では、クランクジャーナルＪ３の位相αに応じて、砥石車２８の送り位置、すなわちクランクシャフトＷの回転軸線Ｌｗと砥石車２８の回転中心Ｏｇとの距離Ｘを変動させる必要がある。

なお、砥石車２８の半径をＲ、図示実線で示す研削加工前のクランクピンＰａ１の半径をｒとする。また、クランクシャフトＷの回転軸線Ｌｗと図示一点鎖線で示す研削加工後のクランクピンＰ１の中心Ｏｐ１との距離をＳ、クランクジャーナルＪ３の回転中心Ｏｊ３と研削加工前のクランクピンＰａ１の中心Ｏｐａ１との距離をＳ１とする。

また、クランクシャフトＷの回転軸線Ｌｗと砥石車２８の回転中心Ｏｇとを結ぶ直線Ｍ１に対し、クランクシャフトＷの回転軸線Ｌｗと研削加工前のクランクピンＰａ１の中心Ｏｐａ１とを結ぶ直線Ｍ２が成す角度をα１とする。また、直線Ｍ１に対し、砥石車２８の回転中心Ｏｇと研削加工前のクランクピンＰａ１の中心Ｏｐａ１とを結ぶ直線Ｍ３が成す角度をβ１とする。

そして、研削加工前のクランクピンＰａ１の中心Ｏｐａ１は、研削加工後のクランクピンＰ１の中心Ｏｐ１に対し偏心量ｄ分ずれ、かつ、クランクシャフトＷの回転軸線Ｌｗと研削加工後のクランクピンＰ１の中心Ｏｐ１とを結ぶ直線Ｍ４に対し位相φ分ずれているとする。

以上のように設定した場合、次式（１）の関係が導かれる。式（１）において、Ｓ，ｄ，α，φは既知の値であるので、式（２）で表されるＳ１・ｓｉｎα１を求めることができる。よって、Ｓ１・ｓｉｎα１，ｒ，Ｒが既知の値であるので、Ｘは、次式（３）で求めることができる。そして、αとＸの関係を示すテーブルを作成し、このテーブルに従って砥石車２８の送り動作を制御する。

（５．研削加工の詳細動作）
次に、研削加工（加工工程）の詳細動作を図を参照して説明する。ここで、研削盤１は、クランクシャフトＷの切削加工を、２つの砥石車２８により、先ず、クランクピンＰ１及びクランクジャーナルＪ３、次に、クランクピンＰ２及びクランクジャーナルＪ４、次に、クランクピンＰ３及びクランクジャーナルＪ５を行い、次に、１つの砥石車２８により、クランクピンＰ４、次に、クランクジャーナルＪ２、最後に、クランクジャーナルＪ１を行う。

制御装置３１は、マスタ主軸Ｃｍ（センタ１４）及びスレーブ主軸Ｃｓ（センタ１８）を互いに接近する方向に前進させてクランクシャフトＷを加圧支持する（図５のステップＳ１１）。そして、制御装置３１は、チャック１５でクランクシャフトＷを把持し、マスタサーボモータ１７、スレーブサーボモータ２０及び砥石車駆動モータ２７の各動作を制御して、クランクシャフトＷ及び砥石車２８を回転開始する（図５のステップＳ１２）。

制御装置３１は、Ｘ軸サーボモータ２５の動作を制御して、クランクシャフトＷに対して砥石車２８をＸ軸方向に粗研削送り速度で前進送りして空研を開始する（図５のステップＳ１３）。この間に、制御装置３１は、研削加工対象のクランクシャフトＷに該当するクランクジャーナルＪ３の位相αと砥石車２８の送り位置Ｘの関係を示すテーブルを読み込む（図５のステップＳ１４）。

制御装置３１は、図略の接触検知センサ（ＡＥセンサ）で砥石車２８が発生するＡＥ波を検出し、クランクピンＰａ１と接触したか否かを判断する（図５のステップＳ１５）。そして、制御装置３１は、砥石車２８がクランクピンＰａ１と接触したと判断したら、読み込んだテーブルに従って砥石車２８の送り動作を制御して粗研削加工を行い（図５のステップＳ１６）、続いて仕上げ研削加工を行い（図５のステップＳ１７）、さらにスパークアウトを行う（図５のステップＳ１８）。

制御装置３１は、スパークアウトが完了したら、Ｘ軸サーボモータ２５の動作を制御して、クランクシャフトＷに対して砥石車２８をＸ軸方向に後退送りを開始する（図５のステップＳ１９）。そして、制御装置３１は、マスタサーボモータ１７、スレーブサーボモータ２０及び砥石車駆動モータ２７の各動作を制御して、クランクシャフトＷ及び砥石車２８を回転停止する（図５のステップＳ２０）。

そして、制御装置３１は、チャック１５を把持解除し、マスタ主軸Ｃｍ（センタ１４）及びスレーブ主軸Ｃｓ（センタ１８）を互いに離間する方向に後退させてクランクシャフトＷを取り外す（図５のステップＳ２１）。そして、次の研削加工対象のクランクシャフトＷの有無を確認し（図５のステップＳ２２）、次の研削加工対象のクランクシャフトＷが有る場合は、ステップＳ１１に戻って上述の処理を繰り返し、次の研削加工対象のクランクシャフトＷが無い場合は、全ての処理を終了する。

本実施形態の研削盤１によれば、砥石車２８の送り動作は、クランクシャフトＷに掛かる径方向の変形力Ｆ及び当該変形力Ｆの位相φから求まるクランクピンＰ１－Ｐ４やクランクジャーナルＪ１－Ｊ５の軸線の偏心量ｄ及び偏心位相に基づいて制御されるので、変形力Ｆにより変形したクランクシャフトＷのクランクピンＰ１－Ｐ４やクランクジャーナルＪ１－Ｊ５に対し的確な研削加工を行うことができ、研削加工精度を向上できる。

（６．別例の制御装置の構成及び動作）
次に、別例の制御装置は、図３に示す制御装置３１と同一構成であるが、第二演算装置３４及び第三演算装置３５の機能が異なる。すなわち、センサ１８に装着される歪ゲージＳＧの代わりに、図１３に示す渦電流式の距離センサＤＳ（計測装置）及び距離センサＤＳを移動させる油圧シリンダＯＳ（計測装置）が現研削加工対象のクランクシャフトＷに配置される。

この距離センサＤＳは、現研削加工対象のクランクシャフトＷのクランクピンＰ１－Ｐ４やクランクシャフトＪ１－Ｊ５のうち、計測対象として選択した１つのクランクピン又はクランクシャフトに配置され、当該計測対象のＸ軸線方向の移動量（計測値）及びＹ軸線方向の移動量（計測値）を計測する。第二演算装置３４は、距離センサＤＳから入力される計測対象のＸ軸線方向の移動量及びＹ軸線方向の移動量に基づいて、計測対象の偏心量及び偏心位相を求めて記憶装置３６に記憶する。

具体的には、図１３に示すように、図示一点鎖線で示す変形前のクランクシャフトＷの例えばクランクピンＰｂ１のＸ軸線方向の位置及びＹ軸線方向の位置を０点として、図示二点鎖線で示す変形後のクランクピンＰａ１のＸ軸線方向の移動量ｘ２及びＹ軸線方向の移動量ｙ２を計測する。そして、図示実線で示す研削加工後のクランクピンＰ１のＸ軸線方向の移動量ｘ１及びＹ軸線方向の移動量ｙ１を計測し、クランクピンＰ１の偏心量ｄ及び位相φを次式（４）及び（５）で求める。

第三演算装置３５は、第一演算装置３３で求めた変形力と偏心量のテーブル、及び第二演算装置３４で求めた計測対象の偏心量に基づいて、計測対象以外の他のクランクピンＰ１－Ｐ４やクランクシャフトＪ１－Ｊ５の偏心量を求めて記憶装置３６に記憶する。

具体的には、第二演算装置３４で求めたクランクピンＰ１の偏心量ｄ及び位相φを、第一演算装置３３で求めた変形力Ｆと偏心量ｄのテーブルに当て嵌めることで、クランクピンＰ１以外のクランクピンＰ２－Ｐ４やジャーナルピンＪ１－Ｊ５の偏心量ｄを求める。そして、以降の処理は、前述した制御装置３１と同様である。

（７．その他）
上述した実施形態では、工作物として直列４気筒のシングルプレーンのクランクシャフトＷを例に説明したが、ダブルプレーンのクランクシャフトや直列６気筒のクランクシャフト等、もしくはクランクシャフトＷ以外の円筒状のシャフトやカムシャフト等にも適用可能である。

また、研削盤１として、マスタ主軸Ｃｍにチャック１５を備える構成としたが、スレーブ主軸Ｃｓにもチャックを備える研削盤でもよい。また、３爪のチャック１５を備える構成としたが、フローティングチャックを備える研削盤でもよい。また、マスタ主軸Ｃｍ及びスレーブ主軸Ｃｓが回転駆動する構成としたが、マスタ主軸Ｃｍのみが回転駆動する研削盤でもよい。また、シングルヘッド研削盤でもよい。

１：研削盤、１２：主軸台、１３：心押台、１４，１８：センタ、１５：チャック、１７：マスタサーボモータ（工作物駆動モータ）、１９：センタ加圧装置、２４：Ｘ軸サーボモータ（送り装置）、２５：送りねじ（送り装置）、２６：砥石台、２７：砥石車駆動モータ、２８：砥石車、３１：制御装置、３２：入力装置、３３：第一演算装置、３４：第二演算装置、３５：第三演算装置、３６：記憶装置、Ｗ：クランクシャフト、Ｐ１－Ｐ４：クランクピン、Ｊ１－Ｊ５：クランクジャーナル、ＳＧ：歪ゲージ（計測装置）、ＤＳ：距離センサ（計測装置）

Claims

砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
工作物の一端をチャックで把持して回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
前記工作物の他端をセンタで加圧支持する心押台と、
前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記工作物の研削加工を行う制御装置と、
を備える研削盤であって、
前記工作物は、前記センタの加圧支持により曲がって変形し、
前記砥石車により研削加工される前記工作物の加工部位は、前記工作物が曲がって変形することにより、変形前の軸線から偏心する部位であり、
前記制御装置は、
記憶装置と、
前記工作物の形状を入力して前記記憶装置に記憶する入力装置と、
前記工作物の形状に基づいて、前記センタの加圧支持により前記工作物の径方向に掛かる変形力、及び前記変形力による前記工作物の加工部位の軸線の偏心量を求め、前記変形力と前記偏心量との相関関係を前記記憶装置に記憶する第一演算装置と、
前記センタに設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持により現研削加工対象の前記工作物の径方向に掛かる変形力及び前記変形力の位相を求めて前記記憶装置に記憶する第二演算装置と、
前記変形力と前記偏心量との相関関係を参照して、入力される前記現研削加工対象の工作物の径方向に掛かる変形力に対応する前記現研削加工対象の工作物の加工部位の軸線の偏心量を求めて前記記憶装置に記憶する第三演算装置と、を備え、
前記現研削加工対象の工作物の加工部位の軸線の前記偏心量及び前記変形力の位相に等しい偏心位相を加味して、前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記現研削加工対象の工作物の研削加工を行う、研削盤。
前記センタに設けられる計測装置は、前記工作物の径方向の直交二軸の歪を計測するセンサである、請求項１に記載の研削盤。
前記制御装置は、クランクジャーナル及び前記クランクジャーナルの回転軸線から径方向にオフセットした中心軸線を有するクランクピンを備えるクランクシャフトを研削加工対象とする、請求項１又は２に記載の研削盤。
前記制御装置は、研削加工前の前記クランクピンの中心軸線と前記砥石車の回転軸線との距離に基づいて、前記クランクジャーナルの回転軸線と前記砥石車の回転軸線との距離を求めて前記送り装置の送り動作を制御する、請求項３に記載の研削盤。
研削盤で工作物の研削加工を行う研削方法であって、
前記研削盤は、
砥石車を回転可能に支持し、前記砥石車を回転駆動する砥石車駆動モータを有する砥石台と、
工作物の一端をチャックで把持して回転可能に支持し、前記工作物を回転駆動する工作物駆動モータを有する主軸台と、
前記工作物の他端をセンタで加圧支持する心押台と、
前記工作物の回転軸線と交差する方向に前記工作物に対し前記砥石車を相対的に接近離間させる送り装置と、
前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記工作物の研削加工を行う制御装置と、
を備え、
前記工作物は、前記センタの加圧支持により曲がって変形し、
前記砥石車により研削加工される前記工作物の加工部位は、前記工作物が曲がって変形することにより、変形前の軸線から偏心する部位であり、
前記研削方法は、
前記工作物の形状を入力する入力工程と、
前記工作物の形状に基づいて、前記センタの加圧支持により前記工作物の径方向に掛かる変形力、及び前記変形力による前記工作物の加工部位の軸線の偏心量を求め、前記変形力と前記偏心量との相関関係を求める第一演算工程と、
前記センタに設けられる計測装置からの計測値に基づいて、前記センタの加圧支持により現研削加工対象の前記工作物の径方向に掛かる変形力及び前記変形力の位相を求める第二演算工程と、
前記変形力と前記偏心量との相関関係を参照して、入力される前記現研削加工対象の工作物の径方向に掛かる変形力に対応する前記現研削加工対象の工作物の加工部位の軸線の偏心量を求める第三演算工程と、
前記現研削加工対象の工作物の加工部位の軸線の前記偏心量及び前記変形力の位相に等しい偏心位相を加味して、前記送り装置の送り動作を制御することで、前記砥石車で前記現研削加工対象の工作物の研削加工を行う加工工程と、
を備える研削方法。