JP7828266B2 - 溝研削方法、溝研削装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は溝研削方法、溝研削装置及びプログラムに関する。

特許文献１にはインデックスユニットと心押し台とで挟持したワークの溝を高速回転する砥石で研削する溝研削機が開示されている。この溝研削機では１個の溝を研削したら、インデックスユニットによりワークを１２０°回転させて次の溝を砥石に臨ませる。

特開平９－１３６２５４（例えば図５、段落００１５参照）

シャフトの溝を研削するにあたり、センタリングされたシャフトは振れを有する。このため、シャフトを回転させて割り出した溝位置がシャフトの振れに起因してずれる結果、溝の縁部分で研削加工の取り代がなくなり、未研削部分が残る虞がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、研削後の未研削部分の発生を抑制することを目的とする。

本発明のある態様の溝研削方法は、シャフトの外周面に所定の角度間隔で設けられた複数の溝を砥石で順番に研削する溝研削方法であって、センタリングされた前記シャフトの振れの最大点又は最小点が存在する外周上の位置或いは領域を特定する制御工程と、前記複数の溝のうち前記位置或いは領域に存在する溝を最初に研削加工する第１研削加工溝として、前記第１研削加工溝の中心と前記砥石の中心とを合わせた上で前記第１研削加工溝を研削加工する制御工程と、その後、前記複数の溝のうち残りの溝それぞれに対し順次前記所定の角度間隔分前記シャフトを回転させて研削加工を行う制御工程と、を含む加工工程により前記複数の溝全てを研削する溝研削方法である。

本発明の別の態様によれば、上記溝研削方法に対応する溝研削装置及びプログラムが提供される。

これらの態様によれば、上記のように第１研削加工溝を設定することで、残りの溝の位置を割り出す際にシャフトの振れに起因して生じる溝位置のずれが抑制される。結果、複数の溝全体で未研削部分を生じさせ難くすることができ、研削加工後に残る未研削部分の発生が抑制される。

図１は、溝研削装置の要部を上方から見た概略構成図である。 図２は、溝研削装置の要部を側方から見た概略構成図である。 図３は、センサの溝検出位置を説明する図である。 図４は、センサの振れ測定位置を説明する図である。 図５は、加工工程を構成する制御工程の説明図である。 図６は、振れ特定工程での振れの特定方法の説明図の第１図である。 図７は、振れ特定工程での振れの特定方法の説明図の第２図である。 図８は、第１研削工程及び第２研削工程の説明図である。 図９は、加工制御の一例をフローチャートで示す図である。 図１０Ａは、検証結果の説明図の第１図である。 図１０Ｂは、検証結果の説明図の第２図である。 図１０Ｃは、検証結果の説明図の第３図である。 図１１は、更なる検証で用いた３つのケースを示す図である。 図１２は、第１のケースの検証結果を示す図である。 図１３は、第２のケースの検証結果を示す図である。 図１４は、第３のケースの検証結果を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は溝研削装置１００の要部を上方から見た概略構成図である。図２は溝研削装置１００の要部を側方から見た概略構成図である。図示のＺ方向は鉛直方向に対応する。溝研削装置１００は砥石２３を有し、ワークＷの外周面に所定の角度間隔で設けられた複数の溝Ｇを砥石２３で順番に研削する。ワークＷはシャフトであり、例えば無段変速機の固定プーリとされる。複数の溝Ｇの溝数はここでは３つであり、この場合に所定の角度間隔は１２０°間隔とされる。複数の溝Ｇの溝数をＮとした場合、所定の角度間隔は３６０／Ｎである。図２では複数の溝Ｇのうち砥石２３に臨む溝Ｇを代表的に示す。

複数の溝ＧそれぞれはワークＷの軸方向に沿って延伸する。複数の溝Ｇそれぞれは断面円弧状の形状を有し、固定プーリにおいて玉軸受構造を構成するためのボール（コロ）の保持溝を構成する。複数の溝Ｇそれぞれは例えば鍛造工程で粗加工され浸炭処理により熱処理された後に、溝研削装置１００で研削されることにより仕上げられる。従って、溝研削装置１００には複数の溝Ｇそれぞれが研削される前の状態のワークＷがセットされる。

溝研削装置１００は第１ユニット部１０と第２ユニット部２０とセンサ部３０とコントローラ５０とを備える。第１ユニット部１０はワーク側ユニットであり、ワークＷを軸方向に心押してセンタリングするとともに、ワークＷの回転を行う。第１ユニット部１０はインデックス部１１と心押し部１２とを備える。

インデックス部１１は固定センタ１１１とモータ１１２と把持部１１３とを有する。固定センタ１１１はワークＷのセンタリングに用いられる。固定センタ１１１はワークＷの一端部に設けられた中心穴に挿入される。モータ１１２はワークＷを回転させる。モータ１１２はワークＷを一定の角度間隔で回転させることができ、これにより溝位置などワークＷの回転位置の割り出しが行われる。溝位置の割り出しではワークＷは１２０°つまり所定の角度間隔毎に位置決めされ、その都度溝Ｇの研削加工が行われる。把持部１１３はワークＷを一端部でクランプ（把持）する。ワークＷは把持部１１３によりクランプされた状態で把持部１１３を介してモータ１１２で回転される。

心押し部１２はテールセンタ１２１と移動機構１２２とを有する。テールセンタ１２１は固定センタ１１１とともにワークＷのセンタリングを行う。テールセンタ１２１はワークＷの他端部に設けられた中心穴に挿入される。テールセンタ１２１は移動機構１２２に設けられる。移動機構１２２は第１ユニット部１０の軸方向（図示のＸ方向）に沿って移動可能に構成される。移動機構１２２が第１ユニット部１０の軸方向に沿ってワークＷ側に移動することで、テールセンタ１２１が第１ユニット部１０の軸方向にワークＷを心押して固定センタ１１１とともにワークＷをセンタリングする。

第２ユニット部２０はツール側ユニットであり、回転軸２１と移動機構２２と砥石２３とを備える。回転軸２１は第１ユニット部１０の軸方向に対し直交配置とされる。回転軸２１の軸方向は第２ユニット部２０の軸方向を構成し、図示のＹ方向に対応する。従って、第１ユニット部１０と第２ユニット部２０とは軸線同士が互いに直交する直交配置とされる。回転軸２１は移動機構２２に設けられる。

移動機構２２はモータ２２１を有し、モータ２２１は回転軸２１を回転させる。移動機構２２は第１ユニット部１０の軸方向、第２ユニット部２０の軸方向、及びこれらの軸方向それぞれに直交する方向、つまり図示のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能に構成される。移動機構２２が移動すると、移動機構２２に設けられた回転軸２１及びモータ２２１もともに移動する。

砥石２３は回転軸２１に設けられる。砥石２３は回転軸２１の先端部に固定される。砥石２３は円盤状の形状を有し、回転軸２１に対して同心配置とされる。砥石２３は回転軸２１と一体となって回転し、複数の溝Ｇそれぞれを研削する。砥石２３は断面円弧状の外周部２３１を有し、外周部２３１で複数の溝Ｇそれぞれを研削する。

このように構成された第２ユニット部２０は第１ユニット部１０とともに複数の溝Ｇを砥石２３で順番に研削する。つまり、第１ユニット部１０と第２ユニット部２０とは協働して複数の溝Ｇを順次研削する。

センサ部３０はセンサ３１と移動機構３２とを備える。センサ３１はワークＷの外周に配置される。センサ３１は近接センサであり、ワークＷとの接近、離間に応じてＯＮ、ＯＦＦする。センサ３１は移動機構３２に設けられ、移動機構３２とともに移動する。移動機構３２は図示のＸ方向及びＺ方向に移動可能に構成され、センサ３１はワークＷに対しＺ方向から臨む配置とされる。このため、センサ３１はワークＷの延伸方向に沿ってワークＷの直上を移動可能とされるとともに、ワークＷに対し接近、離間可能とされる。図２ではセンサ３１が待機位置にある場合を示す。

センサ３１は溝Ｇの検出とワークＷの振れの測定とに用いられる。ワークＷの振れはワークＷの外径の振れであり、ワークＷの半径方向の振れ（半径が増加する方向に測定される場合はプラス、半径が減少する方向に測定される場合はマイナスとされる振れ）である。センサ３１はこれらの場合に次に説明するように配置される。

図３はセンサ３１の溝検出位置を説明する図である。図４はセンサ３１の振れ測定位置を説明する図である。溝Ｇ検出時にはセンサ３１は例えば待機位置から第１ユニット部１０の軸方向に沿って固定センタ１１１側に移動することで、複数の溝Ｇと径方向にオーバーラップする軸方向位置に移動される。当該軸方向位置は溝検出位置であり、溝検出位置ではセンサ３１はさらに溝Ｇを検出可能な径方向位置までワークＷに接近される。溝Ｇはセンサ３１からの信号に基づきセンサ３１がＯＮからＯＦＦになったことを検出することで検出できる。

溝Ｇは例えばワークＷ上の周方向位置の基準となる基準溝としてセンサ３１で検出される。基準溝として検出された溝ＧはワークＷ上の周方向位置の基準としてワークＷの振れ測定に用いられる。複数の溝Ｇのいずれかを基準溝として検出するのは、センサ３１で検出可能な複数の溝Ｇのいずれかを検出して基準とすることで、ワークＷの周方向において複数の溝Ｇそれぞれの溝位置に振れ測定位置（測定点）を合わせることが容易になるためである。

これに対し、ワークＷの回転位置とワークＷ上の周方向位置との関係を把握するためには、例えばセンサ３１がワークＷ上の任意の周方向位置に臨む場合に当該周方向位置が基準として検出され、設定されてもよい。この場合でも基準を設定した後に複数の溝Ｇのいずれかを検出すれば、検出した溝Ｇと基準との位置関係を把握できるので、複数の溝Ｇの溝位置に測定点を合わせることは可能である。但しこの場合は、基準設定とは別に溝Ｇを検出する分、時間がかかることになる。

振れ測定時にはセンサ３１は溝検出位置から複数の溝Ｇと径方向にオーバーラップしない軸方向位置であってワークＷが断面円形になる軸方向位置に移動される。当該軸方向位置は振れ測定位置であり、振れ測定位置ではセンサ３１がＯＦＦとなる離間位置からワークＷに次第に接近され、センサ３１がＯＮになった際のＺ方向位置が記憶される。結果、基準溝に対応する周方向位置でのワークＷの外径位置が測定される。そして、基準溝に対応する周方向位置を測定開始点として、第１ユニット部１０でワークＷを６０°間隔で回転させるとともにその都度、外径位置を測定することで、６箇所でワークＷの外径位置が測定される。ワークＷの外径位置はワークＷの振れを指標するので、これにより計６箇所でワークＷの振れが測定される。

６０°間隔で回転させることは、複数の溝Ｇの溝数をＮとした場合に１８０／Ｎ度間隔で回転させることに相当する。また、６箇所で測定することは複数の溝Ｇの溝数をＮとした場合に２Ｎ箇所で測定することに相当する。複数の測定点の間で最初に測定を行う測定開始点を基準溝に対応する周方向位置に設定することで、複数の溝Ｇそれぞれの溝位置に測定点を対応させることができる。測定開始点は他の周方向位置に設定されてもよい。

図１、図２に戻り、コントローラ５０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えた１又は複数のコンピュータ（マイクロコンピュータ）で構成される。コントローラ５０はＲＯＭ又はＲＡＭに格納されたプログラムをＣＰＵによって実行することで制御を行う。プログラムとしては、例えばＣＤ－ＲＯＭ等の非一過性の記憶媒体に記憶されたものが用いられてもよい。

コントローラ５０は第１ユニット部１０、第２ユニット部２０及びセンサ部３０を制御する。第１ユニット部１０ではモータ１１２や把持部１１３や移動機構１２２がコントローラ５０により制御される。第２ユニット部２０では移動機構２２やモータ２２１が、センサ部３０では移動機構３２がコントローラ５０により制御される。コントローラ５０には例えばセンサ３１からの信号が入力される。コントローラ５０には加工制御に必要なその他の信号が適宜入力されてよい。

コントローラ５０は格納されたプログラムに基づき、複数の制御工程からなる加工工程を形成する加工制御を実行することにより、ワークＷの複数の溝Ｇ全てを研削する。当該加工制御は加工プログラムに基づき実行される。従って換言すれば、コントローラ５０に格納されたプログラムは、当該加工プログラムによりワークＷの複数の溝Ｇ全てを研削する制御をコントローラ５０に行わせる。加工工程は次に説明する複数の制御工程により構成される。

図５は加工工程を構成する制御工程の説明図である。図５に示すように、加工工程はセンタリング工程ＰＣ１、振れ特定工程ＰＣ２、第１研削工程ＰＣ３及び第２研削工程ＰＣ４の４つの制御工程に大別される。センタリング工程ＰＣ１は第１ユニット部１０によりワークＷを軸方向に心押してセンタリングする工程である。センタリング工程ＰＣ１の次は振れ特定工程ＰＣ２となる。

振れ特定工程ＰＣ２は、センタリングされたワークＷの振れの最大点又は最小点が存在する外周上の位置或いは領域Ｒを特定する工程である。振れ特定工程ＰＣ２は換言すれば、センタリングされたワークＷの振れの最大点又は最小点を外周上の位置或いは領域Ｒにより特定する工程であり、領域Ｒによる特定ではその領域Ｒに振れの最大点又は最小点が存在するということが特定される。振れ特定工程ＰＣ２は前述した基準溝の検出及びワークＷの振れ測定のほか、次に説明する振れの特定をさらに含む。

図６、図７は振れ特定工程ＰＣ２での振れの特定方法の説明図である。図６は第１領域Ｒｍａｘに溝Ｇが存在する場合を示し、図７は第２領域Ｒｍｉｎに溝Ｇが存在する場合を示す。第１領域Ｒｍａｘは振れの最大点が存在する外周上の領域Ｒであり、第２領域Ｒｍｉｎは振れの最小点が存在する外周上の領域Ｒである。ワーク中心Ｐ１はワークＷの中心を示す。

図６、図７に示すように、振れ特定工程ＰＣ２ではワークＷの外周が複数の領域Ｒに区分される。複数の領域Ｒは互いに均等な領域として設定され、測定点が計６箇所の場合は６０°間隔の領域Ｒが計６つ設定される。つまり、領域Ｒは測定点と同数設定される。このため、複数の領域Ｒそれぞれには測定点が必ず一つ存在することになる。複数の領域Ｒそれぞれは複数の領域Ｒのいずれかにおいて溝Ｇが周方向中央にくるように設定でき、これにより複数の溝Ｇそれぞれに対してバランス良く領域Ｒを設定できる。複数の溝Ｇの溝数をＮとすると、ワークＷに対しては第１領域Ｒｍａｘ又は第２領域Ｒｍｉｎを所定領域として当該所定領域を含む１８０／Ｎ度間隔の複数の領域Ｒが設定されることになる。

図６に示す第１領域Ｒｍａｘは振れが最大の測定点に基づき特定される。つまり、複数の測定点のうち振れが最大の測定点が存在する領域Ｒが第１領域Ｒｍａｘとして特定される。振れが最大の測定点は計６箇所で測定した振れ同士を比較することで把握できる。従って、第１領域Ｒｍａｘは計６箇所で測定した振れ同士の比較に基づき特定される。

図７に示す第２領域Ｒｍｉｎはワーク中心Ｐ１に対し第１領域Ｒｍａｘの反対側に位置し、第１領域Ｒｍａｘと点対称となる。このため、第２領域Ｒｍｉｎは第１領域Ｒｍａｘを特定することで間接的に特定される。つまり、第１領域Ｒｍａｘ、第２領域Ｒｍｉｎのいずれか一方の特定は他方の特定を兼ねる。振れ特定工程ＰＣ２はこのような意味においても、振れの最大点又は最小点が存在する外周上の領域Ｒを特定する工程といえる。

第１領域Ｒｍａｘは、複数の溝Ｇのうち最初に研削を行う第１研削加工溝を決定するために特定される。図６に示すように、第１領域Ｒｍａｘに溝Ｇが存在する場合は第１領域Ｒｍａｘに存在する溝Ｇが第１研削加工溝とされる。その一方で、第１領域Ｒｍａｘに溝Ｇが存在しない場合は、図７に示すように第２領域Ｒｍｉｎに存在する溝Ｇが第１研削加工溝とされる。

上記のような第１研削加工溝の設定は第１研削加工溝を研削加工するための制御の一部として観念できる。このため、第１研削加工溝の設定は次に説明する第１研削工程ＰＣ３の制御の一部として把握される。図５に示したように、振れ特定工程ＰＣ２の次は第１研削工程ＰＣ３となり、その後は第２研削工程ＰＣ４となる。第１研削工程ＰＣ３及び第２研削工程ＰＣ４について説明すると次の通りである。

図８は第１研削工程ＰＣ３及び第２研削工程ＰＣ４の説明図である。第１研削工程ＰＣ３は複数の溝Ｇのうち第１領域Ｒｍａｘ又は第２領域Ｒｍｉｎに存在する溝Ｇを第１研削加工溝として、第１研削加工溝の中心Ｙ１と砥石２３の中心Ｙ２とを合わせた上で第１研削加工溝を研削加工する工程である。

このため、第１研削工程ＰＣ３ではまず第１研削加工溝の検出が行われる（制御Ａ）。第１研削加工溝の検出ではセンサ３１が前述した振れ検出位置から溝検出位置に移動され、ワークＷに接近される。そしてこの状態でワークＷを回転させながらセンサ３１からの信号に基づき第１研削加工溝の検出が行われる。この際には第１領域Ｒｍａｘ（又は第２領域Ｒｍｉｎ）の範囲内でセンサ３１が第１研削加工溝の検出を行うようにワークＷを回転させることができる。

第１研削加工溝が検出されると、第１検出加工溝の中心Ｙ１の検出が行われる（制御Ｂ）。第１検出加工溝の中心Ｙ１はＹ方向の中心であり、次のように検出される。すなわち、中心Ｙ１はセンサ３１をＹ方向に移動させることで第１研削加工溝の周方向両側の縁部分をセンサ３１で検出するとともに、検出した２箇所の縁部分のＹ方向座標に基づきこれらの間のＹ方向中心座標を演算することで検出される。

制御Ｂではさらに第１研削加工溝の中心Ｙ１と砥石２３の中心Ｙ２とが合わせられる。砥石２３の中心Ｙ２もＹ方向の中心であり、第１研削加工溝と砥石２３との中心合わせは、砥石２３をＹ方向に移動させて第１研削加工溝の中心Ｙ１に砥石２３の中心Ｙ２を合わせることで行われる。

第１検出加工溝の中心Ｙ１と砥石２３の中心Ｙ２とが合わせられると、砥石２３により第１研削加工溝の研削加工が行われる（制御Ｃ）。第１研削加工溝の研削加工は図２に二点破線で示す砥石２３の位置からＸ方向に沿って固定センタ１１１側に砥石２３を回転させながら移動させることで行われる。

第２研削工程ＰＣ４はその後、複数の溝Ｇのうち残りの溝Ｇそれぞれに対し順次所定の角度間隔分、従って１２０°間隔でワークＷを回転させて研削加工を行う工程である。つまり、第１研削工程ＰＣ３の後には第２研削工程ＰＣ４で残りの溝Ｇの研削加工が行われる（制御Ｄ）。

残りの溝Ｇは２番目に研削加工される第２研削加工溝、及び３番目に研削加工される第３研削加工溝であり、第１研削加工溝の研削加工が終了すると、ワークＷが１２０°回転されて第２研削加工溝が研削加工される。また、第２研削加工溝の研削加工が終了すると、ワークＷが再び１２０°回転されて第３研削加工溝が研削加工される。

図９はコントローラ５０が行う加工制御の一例をフローチャートで示す図である。ステップＳ１ではワークＷのセンタリングが行われる。つまり、ステップＳ１はセンタリング工程ＰＣ１に対応する。ステップＳ２からステップＳ４は振れ特定工程ＰＣ２に対応する。ステップＳ２では基準溝の検出が、ステップＳ３ではワークＷの振れ測定が、ステップＳ４では第１領域Ｒｍａｘの特定がそれぞれ行われる。

ステップＳ５からステップＳ９は第１研削工程ＰＣ３に対応する。ステップＳ５では第１領域Ｒｍａｘに溝Ｇがあるか否かが判定される。ステップＳ５で肯定判定の場合はステップＳ６で第１領域Ｒｍａｘに存在する溝Ｇが第１研削加工溝に設定される。ステップＳ５で否定判定の場合はステップＳ７で第２領域Ｒｍｉｎに存在する溝Ｇが第１研削加工溝に設定される。ステップＳ６又はステップＳ７の後にはステップＳ８に進み、第１研削加工溝と砥石２３との中心合わせが行われる。また、ステップＳ９で第１研削加工溝の研削が行われる。

ステップＳ１０からステップＳ１３は第２研削工程ＰＣ４に対応する。ステップＳ１０ではワークＷが１２０°回転されることで第２研削加工溝の溝位置が割り出され、ステップＳ１１で第２研削加工溝の研削が行われる。また、ステップＳ１２ではワークＷが再び１２０°回転されることで第３研削加工溝の溝位置が割り出され、ステップＳ１３で第３研削加工溝が研削される。結果、複数の溝Ｇ全てに対して研削が行われる。

ワークＷの回転により溝位置が割り出される第２研削加工溝及び第３研削加工溝に対しては、砥石２３との中心合わせは行われない。その一方で、センタリングされたワークＷは振れを有する。このため、第２研削加工溝及び第３研削加工溝では割り出された溝位置がワークＷの振れに起因してずれる結果、縁部分で研削加工の取り代がなくなり、未研削部分が残ること（いわゆる黒皮残りが発生すること）が懸念される。

本実施形態ではこのような事情に鑑みて、振れ特定工程ＰＣ２で第１領域Ｒｍａｘ又は第２領域Ｒｍｉｎを特定するとともに、第１研削工程ＰＣ３で複数の溝Ｇのうち第１領域Ｒｍａｘ又は第２領域Ｒｍｉｎに存在する溝Ｇを第１研削加工溝として研削加工を行うようにしている。これは次に説明する検証結果に基づく。

図１０Ａから図１０Ｃは検証結果の説明図である。図１０Ａから図１０Ｃでは複数の溝Ｇである溝Ｇ１、溝Ｇ２及び溝Ｇ３を丸印で模式的に示すとともに、溝Ｇ１が振れの最大点に位置する場合、従って溝Ｇ１が第１領域Ｒｍａｘに存在する場合について示す。図１０Ａから図１０Ｃでは図の横方向がＹ方向に対応し、図の上下方向がＺ方向に対応する。このことは後述する図１１から図１４についても同様である。

図１０Ａは溝Ｇ１から研削加工を開始した場合を示す。図１０Ｂは溝Ｇ２から研削加工を開始した場合、図１０Ｃは溝Ｇ３から研削加工を開始した場合を示す。従って、図６からもわかるように、図１０Ｂ、図１０Ｃは第１領域Ｒｍａｘ及び第２領域Ｒｍｉｎに存在しない溝Ｇを第１研削加工溝として研削加工を開始した場合を示す。

第１溝配置は複数の溝Ｇに対し最初に研削加工を行う際の複数の溝Ｇの溝配置を示す。第２溝配置は次いで２番目に、３番目溝配置は次いで３番目に研削加工を行う際の複数の溝Ｇの溝配置を示す。第１溝配置においてワーク中心Ｐ１は第１研削加工溝の中心Ｙ１に対応する。ワーク中心Ｐ１は第２研削加工溝及び第３研削加工溝の中心にも対応する。加工中心Ｐ２はセンタリングされたワークＷの回転中心を示す。

図１０Ａに示すように、溝Ｇ１が加工開始溝つまり第１研削加工溝の場合、溝Ｇ１が振れの最大点に位置するので、ワーク中心Ｐ１は加工中心Ｐ２の真上にずれている。結果、第１ワーク配置では加工中心Ｐ２を中心とした角度が溝Ｇ１及び溝Ｇ２間、及び溝Ｇ１及び溝Ｇ３間で１２０°よりも大きさα分減少し、溝Ｇ２及び溝Ｇ３間で１２０°よりも大きさ２α分増加することになる。

第１溝配置では第１研削加工溝である溝Ｇ１と砥石２３との中心合わせが行われる。中心合わせではＹ方向において砥石２３の中心Ｙ２が中心Ｙ１に合わせられる。結果、砥石２３の中心Ｙ２は加工中心Ｐ２と同じＹ方向位置に位置する。砥石２３の中心Ｙ２と加工中心Ｐ２とのＹ方向の相対的な位置関係は、ワークＷが回転しても変化しない。このため、図１０Ａに示す場合は、第１溝配置から第３溝配置全てにおいて砥石２３の中心Ｙ２が加工中心Ｐ２と同じＹ方向位置に位置することになる。

第２溝配置ではワーク中心Ｐ１が振れによって加工中心Ｐ２から偏心した状態で、加工中心Ｐ２を回転中心として第１溝配置から１２０°回転されている。この場合、加工対象となる溝Ｇ２は砥石２３の中心Ｙ２との関係上、図中右側で角度が「＋α」（従って、図中左側では「－α」）加算されたかのような状態となる。結果、溝Ｇ２の図中左側の縁部分が理想的な状態と比べて左下にずれるので、当該縁部分で研削取り代が少なくなる。

第３溝配置ではワークＷが加工中心Ｐ２を回転中心として第２溝配置からさらに１２０度回転されている。この場合、溝Ｇ３は砥石２３の中心Ｙ２との関係上、理想的な状態と比べて図中右側で角度が「－α」加算（従って、図中左側で角度が「＋α」加算）されたかのような状態になる。結果、溝Ｇ３の図中右側の縁部分が理想的な状態と比べて右下にずれるので、当該縁部分で研削取り代が少なくなる。

図１０Ｂに示すように、溝Ｇ２が第１研削加工溝の場合、第１溝配置は図１０Ａに示す第２溝配置と同様になる。その一方で、第１溝配置では第１研削加工溝と砥石２３との中心合わせが行われる。従ってこの場合は、砥石２３の中心Ｙ２が第１研削加工溝の中心Ｙ１に合わせられる結果、図１０Ａの第２溝配置に示すような大きさαに起因するＹ方向の溝位置のずれはなくなる。その一方で、この場合は中心合わせが行われることで、砥石２３の中心Ｙ２は加工中心Ｐ２に対しＹ方向に溝Ｇ１側へずれる。

第２溝工配置では第１溝配置からワークＷが１２０°回転されている。その一方で、砥石２３の中心Ｙ２と加工中心Ｐ２とのＹ方向の相対的な位置関係は変化しない。従ってこの場合は、溝Ｇ２は砥石２３の中心Ｙ２との関係上、図中右側で角度が「－２α」（従って、図中左側で「＋２α」）加算されたかのような状態になる。結果、この場合は溝Ｇ３の図中右側の縁部分が砥石２３から右に大きくずれる分、研削取り代もより少なくなる。

第３溝配置でも砥石２３の中心Ｙ２と加工中心Ｐ２とのＹ方向の相対的な位置関係は変化しない。このためこの場合も、溝Ｇ１は砥石２３の中心Ｙ２との関係上、図中右側で角度が「－α」（従って、図中左側で「＋α」）加算されたかのような状態になる。

図１０Ｃに示すように、溝Ｇ３が第１研削加工溝の場合も第１溝配置では砥石２３の中心Ｙ２が第１研削加工溝の中心Ｙ１に合わせられる結果、砥石２３の中心Ｙ２は加工中心Ｐ２に対しＹ方向に溝Ｇ１側へずれる。またこの場合も、第２溝配置、第３溝配置では砥石２３の中心Ｙ２と加工中心Ｐ２とのＹ方向の相対的な位置関係は変化しない。結果、第２溝配置では溝Ｇ１が砥石２３の中心Ｙ２との関係上、図中右側で角度「＋α」（従って、図中左側で「－α」）加算されたかのような状態になる。また、第３溝配置では溝Ｇ２が砥石２３の中心Ｙ２との関係上、図中右側で角度が「＋２α」（従って、図中左側で「－２α」）加算されたかのような状態になる。

以上のことから、振れの最大点に位置する溝Ｇ１を第１研削加工溝とする図１０Ａに示す場合は、図１０Ｂや図１０Ｃに示す場合と比べて、砥石２３に対する第２研削加工溝や第３研削加工溝の位置ずれが抑制されることがわかる。上記を踏まえ、次に更なる検証及びその検証結果について説明する。

図１１は更なる検証で用いた３つのケースを示す図である。更なる検証では黒皮残りが発生し易い次の３つのケースについて検証した。第１のケースは振れの最大点の反対側（従って最小点）に溝Ｇ１がある場合である。第２のケースは振れの最大点に溝Ｇ１がある場合である。第３のケースは振れの最大点が溝Ｇ１に対し溝Ｇ２側に真横にあり、溝Ｇ１が第１領域Ｒｍａｘ及び第２領域Ｒｍｉｎのいずれにも存在しない場合である。

図１２から図１４は３つのケースの検証結果を示す図である。図１２は第１のケース、図１３は第２のケース、図１４は第３のケースに対応する。図１２から図１４それぞれでは第１研削加工溝を溝Ｇ１、溝Ｇ２、溝Ｇ３とした場合の溝Ｇ１、溝Ｇ２、溝Ｇ３それぞれの研削加工の取り代を示す。

第１研削加工溝に対しては砥石２３との中心合わせが行われる。このため、第１研削加工溝の取り代は、図１２から図１４に示す各ケースともに太枠で示すように左右均等になり、研削結果は良好となる（丸印）。

図１２に示す第１のケースでは、振れが最小となる位置の溝Ｇ１を第１研削加工溝とした場合は、溝Ｇ２及び溝Ｇ３の左右の縁部分間で取り代に偏りが生じるものの、取り代は確保される（三角印）。その一方で、溝Ｇ２、溝Ｇ３を第１研削加工溝とする場合は、取り代がマイナス値になる場合、つまり取り代がなくなる場合が生じる（バツ印）。結果、溝Ｇ２を第１研削加工溝とした場合は溝Ｇ３の左側の縁部分に黒皮残りが発生し、溝Ｇ３を第１研削加工溝とした場合は溝Ｇ２の右側の縁部分に黒皮残りが発生することになる。

図１３に示す第２のケースでは、振れが最大となる位置の溝Ｇ１を第１研削加工溝とした場合は、図１２に示す第１のケースと同様、取り代は確保される。その一方で、溝Ｇ２を第１研削加工溝とした場合は溝Ｇ３の右側の縁部分に黒皮残りが発生し、溝Ｇ３を第１研削加工溝とした場合は溝Ｇ２の左側の縁部分に黒皮残りが発生することになる。

図１４に示す第３のケースでは、溝Ｇ２は複数の溝Ｇ間において振れが最小となる位置の溝Ｇとなっており、溝Ｇ３は複数の溝Ｇ間において振れが最大となる位置の溝Ｇとなっている。つまり、溝Ｇ２は振れの最小点には存在しないものの第２領域Ｒｍｉｎに存在する溝Ｇとなっており、溝Ｇ３は振れの最大点には存在しないものの第１領域Ｒｍａｘに存在する溝Ｇとなっている。この場合、溝Ｇ１を第１研削加工溝とした場合は溝Ｇ３の左側の縁部分の取り代が－０．０２ｍｍとなる。

その一方で、溝Ｇ２を第１研削加工溝とした場合は溝Ｇ１の右側の縁部分の取り代が－０．０００６ｍｍ、溝Ｇ３を第１研削加工溝とした場合は溝Ｇ１の右側の縁部分の取り代が－０．０００１ｍｍとごく僅かとなる。結果、溝Ｇ２又は溝Ｇ３を第１研削加工溝とした場合は、黒皮残りを無視できるか或いは研削加工の調整により除去可能な範囲内に収まることになる。

以上のことから、第１領域Ｒｍａｘ又は第２領域Ｒｍｉｎに存在する溝Ｇを第１研削加工溝とすることで、第１領域Ｒｍａｘ及び第２領域Ｒｍｉｎのいずれにも存在しない溝Ｇを第１研削加工溝とした場合と比べ、黒皮残りの発生を抑制できることがわかる。

次に本実施形態の主な作用効果について説明する。

（１）本実施形態にかかる溝研削方法はワークＷの外周面に１２０°間隔で設けられた複数の溝Ｇを砥石２３で順番に研削する溝研削方法であって、センタリングされたワークＷの振れの最大点又は最小点が存在する外周上の領域Ｒつまり第１領域Ｒｍａｘ又は第２領域Ｒｍｉｎを特定する振れ特定工程ＰＣ２と、複数の溝Ｇのうち第１領域Ｒｍａｘ又は第２領域Ｒｍｉｎに存在する溝Ｇを最初に研削加工する第１研削加工溝として、第１研削加工溝の中心Ｙ１と砥石２３の中心Ｙ２とを合わせた上で第１研削加工溝を研削加工する第１研削工程ＰＣ３と、その後、複数の溝Ｇのうち残りの溝Ｇそれぞれに対し順次１２０°間隔分ワークＷを回転させて研削加工を行う第２研削工程ＰＣ４と、を含む加工工程により複数の溝Ｇ全てを研削する溝研削方法である。

このような方法によれば、上記のように第１研削加工溝を設定することで、残りの溝Ｇの位置を割り出す際にワークＷの振れに起因して生じる溝位置のずれを抑制できる。結果、複数の溝Ｇ全体で黒皮残りを生じさせ難くすることができ、黒皮残りの発生が抑制される。

（２）複数の溝Ｇそれぞれは、溝数をＮとしてシャフトの外周上に３６０／Ｎ度間隔で形成される。振れ特定工程ＰＣ２はワークＷを１８０／Ｎ度間隔で回転させるとともにその都度、センサ３１を用いてワークＷの振れを測定することで、２Ｎ箇所でワークＷの振れを測定し、２Ｎ箇所で測定した振れ同士を比較して当該２Ｎ箇所の間でのワークＷの振れの最大点又は最小点を特定することを含む。Ｎ＝３の場合、複数の溝Ｇは１２０°間隔で形成される。また、ワークＷは６０°間隔で回転され、計６箇所で振れの測定が行われる。

このような方法によれば、全周に亘ってワークＷの振れを測定せずとも、２Ｎ箇所の間でのワークＷの振れの最大点又は最小点に基づき、ワークＷの全周における振れの最大点又は最小点が一定の角度範囲内に存在することを特定できる。従って、例えば既存の設備に全周に亘ってワークＷの振れを測定なセンサがなくても、溝Ｇの有無を検出可能な近接センサがあれば適用し得る点で適用性が高い。また、全周に亘ってワークＷの振れを測定なセンサと比べて安価な近接センサをセンサ３１に用いることができる点でコスト面でも有利である。

（３）振れ特定工程ＰＣ２は第１領域Ｒｍａｘ又は第２領域Ｒｍｉｎを特定する工程であって、第１領域Ｒｍａｘ又は第２領域Ｒｍｉｎを所定領域としてワークＷに対して当該所定領域を含む１８０／Ｎ度間隔の複数の領域Ｒを設定し、２Ｎ箇所の間でのワークＷの振れの最大点又は最小点に基づき第１領域Ｒｍａｘ又は第２領域Ｒｍｉｎを特定する工程とされる。Ｎ＝３の場合、複数の領域Ｒは６０°間隔で設定される。

このような方法によれば、複数の領域Ｒそれぞれに測定点が一つずつ含まれることになる。このため、２Ｎ箇所の間でのワークＷの振れの最大点が存在する領域Ｒを第１領域Ｒｍａｘと特定することや、２Ｎ箇所の間でのワークＷの振れの最小点が存在する領域Ｒを第２領域Ｒｍｉｎと特定することができる。

（４）第１研削工程ＰＣ３は、第１領域Ｒｍａｘに複数の溝Ｇのいずれかが存在する場合は第１領域Ｒｍａｘに存在する溝Ｇを第１研削加工溝とすることと、第１領域Ｒｍａｘに複数の溝Ｇのいずれもが含まれない場合は、複数の領域Ｒのうちワーク中心Ｐ１に対し第１領域Ｒｍａｘの反対側に位置する領域Ｒを第２領域Ｒｍｉｎとして、第２領域Ｒｍｉｎに含まれる溝Ｇを第１研削加工溝とすることとを含む。

このような方法によれば、第１領域Ｒｍａｘ、第２領域Ｒｍｉｎのいずれか一方を特定することで第１研削加工溝を設定できるので、加工制御の簡素化が図られる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えばセンサ３１には全周に亘ってワークＷの振れを測定可能なセンサが用いられてもよい。この場合、振れ特定工程ＰＣ２では例えばセンタリングされたワークＷの振れの最大点又は最小点を外周上の位置により特定することができる。さらにこの場合において、ワークＷの振れの最大点又は最小点に溝Ｇが存在する場合には、特定した位置に存在する溝Ｇを第１研削加工溝として研削加工を行うこともできる。

２Ｎ箇所の間でのワークＷの振れの最大点又は最小点は、ワークＷの全周における振れの最大点又は最小点とみなすことに用いられてもよい。この場合、２Ｎ箇所の間でのワークＷの振れの最大点又は最小点の測定点が、ワークＷの全周における振れの最大点又は最小点が存在する外周上の位置とみなすことができる。この場合も複数の溝Ｇの溝位置それぞれにワークＷの振れの測定点が対応する場合は、特定した位置に存在する溝Ｇを第１研削加工溝として研削加工を行うことができる。

１０ 第１ユニット部
２０ 第２ユニット部
２１ 回転軸
２３ 砥石
３１ センサ
５０ コントローラ
Ｇ 溝
ＰＣ１ センタリング工程
ＰＣ２ 振れ特定工程
ＰＣ３ 第１研削工程
ＰＣ４ 第２研削工程
Ｒ 領域（複数の領域）
Ｒｍａｘ 第１領域（所定領域、シャフトの振れの最大点が存在する領域）
Ｒｍｉｎ 第２領域（所定領域、シャフトの振れの最小点が存在する領域）
Ｙ１ 第１研削加工溝の中心
Ｙ２ 砥石の中心
Ｗ ワーク（シャフト）
１００ 溝研削装置

Claims (6)

1. シャフトの外周面に所定の角度間隔で設けられた複数の溝を砥石で順番に研削する溝研削方法であって、
   センタリングされた前記シャフトの振れの最大点又は最小点が存在する外周上の位置或いは領域を特定する制御工程と、
   前記複数の溝のうち前記位置或いは前記領域に存在する溝を最初に研削加工する第１研削加工溝として、前記第１研削加工溝の中心と前記砥石の中心とを合わせた上で前記第１研削加工溝を研削加工する制御工程と、
   その後、前記複数の溝のうち残りの溝それぞれに対し順次前記所定の角度間隔分前記シャフトを回転させて研削加工を行う制御工程と、
   を含む加工工程により前記複数の溝全てを研削する、
   溝研削方法。
2. 請求項1に記載の溝研削方法であって、
   前記複数の溝それぞれは、溝数をＮとして前記シャフトの外周上に３６０／Ｎ度間隔で形成され、
   前記位置或いは前記領域を特定する制御工程は、前記シャフトを１８０／Ｎ度間隔で回転させるとともにその都度、前記シャフトの外周に配置したセンサを用いて前記シャフトの振れを測定することで、２Ｎ箇所で前記シャフトの振れを測定し、前記２Ｎ箇所で測定した振れ同士を比較して当該２Ｎ箇所の間での前記シャフトの振れの最大点又は最小点を特定することを含む、
   溝研削方法。
3. 請求項２に記載の溝研削方法であって、
   前記位置或いは前記領域を特定する制御工程は、前記領域を特定する工程であって、前記領域を所定領域として前記シャフトに対して当該所定領域を含む１８０／Ｎ度間隔の複数の領域を設定し、前記２Ｎ箇所の間での前記シャフトの振れの最大点又は最小点に基づき前記所定領域を特定する工程である、
   溝研削方法。
4. 請求項３に記載の溝研削方法であって、
   前記第１研削加工溝を研削加工する制御工程は、
   前記所定領域であって前記シャフトの振れの最大点が存在する領域である第１領域に前記複数の溝のいずれかが存在する場合は、当該第１領域に存在する溝を前記第１研削加工溝とすることと、
   前記第１領域に前記複数の溝のいずれもが存在しない場合は、前記複数の領域のうち前記シャフトの中心点に対し前記第１領域の反対側に位置する領域を前記シャフトの振れの最小点が存在する第２領域として、当該第２領域に存在する溝を前記第１研削加工溝とすることと、
   を含む溝研削方法。
5. シャフトを軸方向に心押してセンタリングするとともに、当該シャフトの回転を行う第１ユニット部と、
   砥石が設けられた回転軸を有し、前記第１ユニット部とともに前記シャフトの外周面に所定の角度間隔で設けられた複数の溝を前記砥石で順番に研削する第２ユニット部と、
   前記シャフトの外周に配置されたセンサと、
   前記第１ユニット部と前記第２ユニット部とを制御するコントローラと、
   を備える溝研削装置であって、
   前記コントローラは、
   前記センサの出力に基づき、前記第１ユニット部によりセンタリングされた前記シャフトの振れの最大点又は最小点が存在する外周上の位置或いは領域を特定する制御と、
   前記複数の溝のうち前記位置或いは前記領域に存在する溝を最初に研削加工する第１研削加工溝として、前記第２ユニット部により前記第１研削加工溝の中心と前記砥石の中心とを合わせた上で前記第１研削加工溝を研削加工する制御と、
   その後、前記複数の溝のうち残りの溝それぞれに対し順次、前記第１ユニット部により前記所定の角度間隔分前記シャフトを回転させて前記第２ユニット部により研削加工を行う制御と、
   を含む加工制御により前記複数の溝全てを研削する、
   溝研削装置。
6. シャフトの外周面に所定の角度間隔で設けられた複数の溝を砥石で順番に研削する溝研削装置のコンピュータが実行可能なプログラムであって、
   センタリングされた前記シャフトの振れの最大点又は最小点が存在する外周上の位置或いは領域を特定することと、
   前記複数の溝のうち前記位置或いは前記領域に存在する溝を最初に研削加工する第１研削加工溝として、前記第１研削加工溝の中心と前記砥石の中心とを合わせた上で前記第１研削加工溝を研削加工することと、
   その後、前記複数の溝のうち残りの溝それぞれに対し順次前記所定の角度間隔分前記シャフトを回転させて研削加工を行うことと、
   を含む加工プログラムにより前記複数の溝全てを研削する制御を行わせる、
   プログラム。