JP2009113161A - 研削方法および研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周面としてストレート面とその両側に並ぶテーパ面とを有するワークの前記周面を簡単に、かつ精度よく加工する。
【解決手段】ワーク１のストレート面２及び第１テーパ面３ａを目標径まで研削する一方、第２テーパ面３ｂを目標径に満たない所定径まで研削する第１研削工程と、加工径測定装置１４を移動させて、第１テーパ面３ａ及び第２テーパ面３ｂの加工径が予め設定された寸法となる位置を求めてこれらの間隔を測定する測定工程と、ストレート面２の軸線方向の寸法を演算し、その結果と目標値との差を求める演算工程と、この差が解消するように第２テーパ面３ｂを研削する第２研削工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの内周面又は外周面を研削する方法および装置に関するものである。

従来から、先端部に砥石車が設けられた砥石軸を回転駆動しながら当該砥石車とワークとを切込み送りすることによりワークの内周面を研削加工する内面研削盤が知られている。最近では、内周面をより精度良く研削するために、ワーク加工中に、ワーク内周面の加工径を検出可能な加工径測定手段を搭載し、当該測定手段により測定される加工径に基づいて切込み送り量を制御するようにした内面研削盤も提案されている（特許文献１）。
特開２００３−２７５９５７号公報

内面研削盤では、内周面として軸線に沿ったストレート面とその軸線方向両側に並ぶテーパ面とを有するワークを加工する場合がある。例えば、軸状部品の引き抜き加工用のダイス（金型）等がその一例である。この種のワークは、ストレート面の内径寸法および軸線方向の寸法が成型品（製品）の精度を左右するため、この面の精度が求められる。従って、研削加工では、必要に応じてストレート面の各寸法を測定しながら加工が進められる。

その際、ストレート面の加工径については比較的測定容易であり、特許文献１のような研削盤によれば直接加工径を測定することができる。しかし、ストレート面の軸線方向の寸法については、上記の通りストレート面の両側がテーパ面であるためワークを主軸に固定した状態で正確に測定することが困難である。そのため、やむを得ずワークを主軸から取り外して測定を行った後、ワークを主軸に再度固定して芯出しを行ってから加工することが行われている。このように加工途中に主軸に対してワークを脱着する方法であっても、従来求められている寸法精度であれば、脱着による芯ずれを修正することで対応が可能であった。ところが、近年、より高い加工精度が要求されるワークが増えており、従来の加工方法では、芯ずれの修正精度に限界があり、芯ずれによりストレート面の長さがワーク周面上で均一にならないため、要求される加工精度を満足することが困難となっている。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、軸状部品の引き抜き加工用のダイス（金型）等、周面として、ストレート面とその軸線方向両側に並ぶテーパ面とを有するワークの研削をより簡単に、かつ精度よく行えるようにすることを目的とするものである。

本件の出願人は、特許文献１のようにワーク内周面の加工径を測定可能な加工径測定手段を搭載した研削装置に着目した。そして、加工径測定手段をワークの軸線方向に移動させながら各テーパ面上で加工径が所定の径寸法となる当該軸線上の位置をそれぞれ検知するとともに、これらの位置の間隔を加工径測定手段の移動量に基づき求めることにより、その間隔とワークの既知の値とからワークのストレート面の軸線方向長さを導き出すこと思いつき、以下のような研削方法を発明した。

すなわち、本発明に係る研削方法は、内周面又は外周面として、軸線に沿ったストレート面と軸線方向において前記ストレート面の両側に並び、かつ軸線に対して所定角度の勾配を有する第１テーパ面及び第２テーパ面とを備えたワークの前記各面の研削方法であって、主軸に固定された前記ワークと砥石軸に固定された砥石車とを回転駆動しながら前記砥石車とワークの前記各面とを切込み方向に相対送りすることにより、前記第１テーパ面及びストレート面を目標径まで研削するとともに第２テーパ面を目標径に満たない所定径まで研削する第１研削工程と、前記主軸に固定されたワークに対して相対移動可能な加工径測定手段をワークの軸線方向に移動させながらワーク周面の加工径を測定することにより第１テーパ面及び第２テーパ面の加工径が予め設定された径寸法となる前記軸線方向の位置をそれぞれ検知するとともにこれらの位置の間隔を前記加工径測定手段の移動量に基づいて測定する測定工程と、前記間隔と各テーパ面の前記角度とに基づき前記ストレート面の軸線方向長さを求め、さらに当該長さとその目標値との差を求める演算工程と、前記砥石車とワークの前記第２テーパ面とを切込み方向に相対送りして、前記差が解消されるように該第２テーパ面を研削する第２研削工程と、を含むものである。

この方法によれば、加工径測定手段をワークの軸線方向に移動させながら各テーパ面上で加工径が所定の径寸法となる当該軸線上の位置をそれぞれ検知するとともに、これらの位置の間隔を加工径測定手段の移動量に基づき実測し、その値と既知の値である各テーパ面の角度とに基づいてワークのストレート面の軸線方向長さを求めるので、ワークを主軸に固定したままの状態で、ストレート面の軸線方向長さとしてある程度信頼性のおける値を取得することができる。そのため、従来のように、ワークの研削作業の途中に、当該ワークを主軸から取外すことなく研削作業を進めることが可能となり、これによってワークの加工精度を向上させることができる。

なお、この方法においては、前記差が解消するように前記第２テーパ面を研削した場合の当該第２テーパ面の径方向の研削量を、前記差と第２テーパ面の前記角度とに基づいて予め前記演算工程で求めておき、前記第２研削工程では、前記研削量分だけ第２テーパ面が径方向に変位するように、前記加工径測定手段により第２テーパ面の加工径を測定しながら前記第２テーパ面を研削するのが好適である。

このように加工径測定手段により第２テーパ面の加工径を測定しながら第２テーパ面を研削する方法によれば、第２テーパ面を正確に研削することができ、その結果、ストレート面の軸線方向長さをより精度良く目標値に仕上げることが可能となる。

なお、ワークの径方向に変位可能で、かつ球面状の接触部を有する一対の接触片を備えた前記加工径測定手段を用い、各接触片をワーク周面に接触させることにより加工径を測定する場合には、前記演算工程では、各テーパ面に対する前記接触部の接触位置と当該接触部の中心との前記軸線方向のずれに伴う加工径の測定誤差を補正した上で前記ストレート面の軸線方向長さを求めるのが好適である。

この方法によれば、ワークのストレート面の軸線方向長さをより正確に求めることが可能となるため、ワークの加工精度がより一層向上する。

なお、テーパ面に対する接触部の接触位置と当該接触部の中心との軸線方向のずれ量は、接触部を形成する球面形状、つまり径寸法に依存するため、加工径の測定誤差の補正は、この径寸法に基づいて行うことになる。その場合、径寸法を固定値として上記補正を行うようにしてもよいが、接触部の形状は、摩耗により経時変化するため、径寸法を固定値とする方法では信頼性が十分ではない。このような課題は、以下の方法により解消される。すなわち、例えば前記第１研削工程の実施に先立ち、前記ストレート面及び各テーパ面を有し、かつ前記ストレート面の軸線方向の寸法及び前記各テーパ面の勾配が既知の値であるマスターワークを前記主軸に固定し、前記加工径測定手段をマスターワークの軸線方向に移動させながらマスターワークの周面を測定することにより第１テーパ面及び第２テーパ面の加工径が予め設定された径寸法となる前記軸線方向の位置をそれぞれ検知するとともにこれらの間隔を前記加工径測定手段の移動量に基づいて測定し、この間隔及びマスターワークの前記既知の値に基づいて前記接触部を形成する球面の径寸法を求め、前記演算工程では、前記径寸法に基づいて前記測定誤差を補正するようにする。

この方法によれば、実際の接触部の形状により近い値（径寸法）に基づいて加工径の測定誤差を補正することができるので補正の信頼が向上し、その結果、ワークのストレート面の軸線方向長さをより正確に求めることが可能となる。

なお、接触部の摩耗は必ずしも接触部全体に均等に起こるとは限らず歪な摩耗状態となることも考えられる。そのため、上記方法においては、前記接触部を形成する球面の径寸法としてストレート面及び各テーパ面にそれぞれ接触部が接触しているときの各径寸法を個別に求めておき、前記演算工程では、これらの径寸法に基づいて前記測定誤差を補正するのが好適である。

このようにワークの面毎に対応して個別に求めた接触部の径寸法に基づいて加工径の測定誤差を補正する方法によれば、全体が均等に摩耗することを前提として接触部の径寸法を求める上記の方法に比べると、補正の信頼性がより一層向上する。

一方、本発明に係る研削装置は、内周面又は外周面として、軸線に沿ったストレート面と軸線方向において前記ストレート面の両側に並び、軸線に対して所定角度の勾配を有する第１テーパ面及び第２テーパ面とを備えたワークの前記各面を研削する装置であって、砥石車と、この砥石軸を回転駆動する砥石駆動手段と、前記ワークを支持するワーク支持手段と、ワーク支持手段に支持されたワークを回転駆動するワーク駆動手段と、前記砥石車とワーク支持手段とを相対的に移動させる第１移動手段と、研削加工中のワークの加工径を測定する加工径測定手段と、前記ワーク支持手段に支持されたワークと前記加工径測定手段とをワークの軸線方向に相対移動させる第２移動手段と、ワークと加工径測定手段との軸線方向の相対移動量に基づき前記ワークの軸線方向の寸法を測定する軸線方向長測定手段と、各測定手段による測定結果に基づき所定の演算を行う演算手段と、前記駆動手段及び各移動手段を制御する制御手段と、を備え、この制御手段は、前記砥石車とワークの前記周面とを切込み方向に相対送りすることにより、前記第１テーパ面及びストレート面を目標径まで研削するとともに第２テーパ面を目標径に満たない所定径まで研削した後、前記加工径測定手段をワークに対してその軸線方向に相対移動させてワーク周面の加工径を測定させることにより、第１テーパ面及び第２テーパ面の加工径が予め設定された径寸法となる前記軸線方向の位置を検知するとともにこれらの間隔を前記軸線方向長測定手段により測定させるように構成され、前記演算手段は、前記軸線方向長測定手段による測定結果と各テーパ面の前記角度とに基づき前記ストレート面の軸線方向長さを求めるとともに、当該長さとその目標値との差を求め、前記制御手段は、さらに前記差が解消されるように第２テーパ面を研削すべく前記砥石車とワークの前記第２テーパ面とを切込み方向に相対送りするものである。

この研削装置によると、請求項１に係る研削方法に基づくワークの研削作業を自動化することが可能となり、ストレート面及びテーパ面を有する上記ワークの研削作業を容易に、かつ精度良く行うことが可能となる。

なお、この研削装置において、前記演算手段は、前記差を解消するように前記第２テーパ面を研削した場合の当該第２テーパ面の径方向の研削量を、前記差と第２テーパ面の前記角度とに基づいて求めるように構成され、前記制御手段は、前記研削量分だけ第２テーパ面が径方向に変位するように、前記加工径測定手段により第２テーパ面の加工径を測定しながら前記砥石車とワークの前記第２テーパ面とを切込み方向に相対送りするように構成されるものであってもよい。

この構成によると、請求項２に係る研削方法に基づくワークの研削作業を自動化することが可能となる。

また、前記加工径測定手段は、ワークの径方向に変位可能で、かつ球面状の接触部を有する一対の接触片を備え、各接触片をワーク周面に接触させることにより加工径を測定するものであり、前記演算手段は、前記テーパ面に対する前記接触部の接触位置と当該接触部の中心との前記軸線方向のずれに伴う加工径の測定誤差を補正した上で前記ストレート面の軸線方向長さを求めるように構成されるものであってもよい。

この構成によると、請求項３に係る研削方法に基づくワークの研削作業を自動化することが可能となる。

本発明によれば、軸状部品の引き抜き加工用のダイス（金型）等、周面として、ストレート面とその軸線方向両側に設けられるテーパ面とを有するワークを研削するに際し、当該ワークのストレート面の軸線方向長さを、当該ワークを主軸から取外すことなく正確に求めて研削作業を進めることができる。従って、ストレート面の測定のために加工途中にワークを脱着する従来の研削方法（装置）に比べると、より簡単に、かつ精度よくワークを研削することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

＜ 第１の実施形態 ＞
図１は、本発明が適用される内面研削盤を平面図で模式的に示している。この図に示す内面研削盤は、その基台上に、ワーク１を支持するワーク支持ヘッド１０と、砥石車２４を有するホイールヘッド２０とを備えている。

ワーク支持ヘッド１０には、ワーク１を保持（固定）するためのチャックを備えた主軸１２が設けられている。主軸１２は、モータを駆動源とする図外の駆動機構（本発明に係るワーク駆動手段に相当する）に連結されており、前記チャックにより保持したワーク１を回転駆動するように構成されている。

ワーク支持ヘッド１０には、さらにワーク１の加工径（内径）を測定するための加工径測定装置１４（以下、測定装置１４と略す；本発明に係る加工径測定手段に相当する）が設けられている。測定装置１４は、図３（ａ）に示すように、ワーク１の内周面に当てられる上下一対の接触片１５を有し、これら接触片の変位量に基づいてワーク加工径に対応する信号を後述するＮＣ装置３０に出力するように構成されている。各接触片１５は、主軸１２（ワーク中心）を通る上下方向の軸線に沿って変位可能に構成されている。

測定装置１４は、モータ１６を駆動源とする送りねじ機構（本発明に係る第２移動手段に相当する）に連結されており、この送りねじ機構の作動により主軸１２（ワーク１）に対してその軸線方向に移動可能となっている。前記モータ１６には、例えばロータリエンコーダが組み込まれており、モータ１６の駆動に応じた信号、すなわち測定装置１４の移動量に応じた信号を後記ＮＣ装置３０に出力するように構成されている。

前記ワーク支持ヘッド１０は、モータを駆動源とする図外の旋回機構に連結されており、主軸１２の軸線方向が後記砥石軸２２と平行となる位置（基準位置という；図１参照）を中心として図２に示すように、垂直軸回りに一定角度内で旋回可能に構成されている。

前記ホイールヘッド２０は、基準位置に配置されたワーク支持ヘッド１０に対し、主軸１２の軸線方向に対向するように配置されている。

ホイールヘッド２０には砥石軸２２が装着され、例えば軸線方向に沿うストレートな砥石面をもつ平型の砥石車２４が前記砥石軸２２の先端部に固定されている。ホイールヘッド２０には、駆動モータ（本発明に係る砥石駆動手段に相当する）が内蔵されており、当該モータの作動により前記砥石軸２２及び砥石車２４が一体に高速で回転駆動されるように構成されている。

ホイールヘッド２０は、砥石軸２２と平行な方向、及び水平面上でこれと直交する方向（すなわち切込み方向（図１では上下方向））に移動可能に設けられている。詳しくは、前記基台上には、砥石軸２２と平行な方向に移動可能な第１テーブル２６及びこの第１テーブル上に設けられて前記切込み方向に移動可能な第２テーブル２７を有する移動機構が設けられており、前記ホイールヘッド２０が前記第２テーブル２７上に支持されている。つまり、砥石軸２２及び砥石車２４の回転駆動状態で、この移動機構によるホイールヘッド２０の移動に伴い、砥石車２４が前記ワーク１の内側に挿入され、かつワーク支持ヘッド１０が切込み方向に送られることにより、砥石車２４の砥石面がワーク内周面に押し付けられてその内周面を研削するように構成されている。

ここで、前記ワーク１は、図４に示すように、内周面として、軸線に沿ったストレート面２と軸線方向においてこのストレート面２の両側に並び、かつ軸線に対してそれぞれ所定角度（θ_１，θ_２）の勾配を有する第１テーパ面３ａ及び第２テーパ面３ｂとを備えたワークであり、例えば軸状部品の引き抜き加工用のダイス（金型）等である。従って、各面２，３ａ，３ｂの研削は、図１及び図２に示すようにワーク支持ヘッド１０が旋回駆動され、順次、被研削面（面２，３ａ，３ｂ）が込み送り方向に対して直交するようにホイールヘッド２０に対して配置され、この状態で当該ホイールヘッド２０が切込み送りされることにより行われる。すなわち、この実施形態では、ワーク支持ヘッド１０の前記旋回機構およびホイールヘッド２０の上記移動機構が本発明に係る第１移動手段に相当する。

なお、ワーク１の第２テーパ面３ｂの軸線に対する傾斜角度θ_２は第１テーパ面３ａの同傾斜角度θ_１よりも大きく形成されており、各角度θ_１，θ_２の精度は確保されている。

上記の内面研削盤は、ＮＣ装置３０（制御手段に相当する）を有しており、前記ワーク支持ヘッド１０やホイールヘッド２０等は、予め記憶されているプログラムに従って所定の研削動作を実行するように、このＮＣ装置３０により統括的に制御されるように構成されている。

ＮＣ装置３０は、その機能構成として、測定装置１４の位置を検出する位置検出部および各種演算部を含んでおり、送りねじ機構の前記エンコーダから出力される信号を変換することにより測定装置１４の位置を検出し、その検出結果に基づきワーク１の特定箇所の軸線方向の寸法を求め、またワーク支持ヘッド１０の切込み送り動作を制御するための制御値を演算するように構成されている。すなわち、この実施形態では、前記エンコーダ及びＮＣ装置３０が本発明に係る軸線方向長測定手段に相当する。

次に、このＮＣ装置３０の制御に基づく内面研削盤の研削動作について図５及び図６等を参照しながら説明する。

前記ワーク１の内周面の研削は、以下の各工程に沿って実行される。

［ 第１研削工程 ］
まず、前記移動機構の作動によりホイールヘッド２０が移動するとともに前記旋回機構の作動によりワーク支持ヘッド１０が移動し、これによって砥石車２４が内周面との間に所定の隙間をおいた位置でワーク１に挿入されるとともに、ワーク１の各面２，３ａ，３ｂのうち予め設定された最初の被加工面に砥石面が対向するように配置され、この状態で、砥石軸２２と砥石車２４とが一体に回転駆動されるとともに主軸１２とワーク１とが一体に回転駆動される。

次に、前記移動機構の作動によりホイールヘッド２０が切込み送りされる。これによりワーク１の最初の被加工面に対して砥石車２４が押し当てられて当該被加工面の研削が開始される。

最初の被加工面の研削が終了すると、ホイールヘッド２０が切込み方向と逆方向に移動して砥石車２４が被加工面から引き離される。そして、ワーク支持ヘッド１０及びホイールヘッド２０が移動し、次の被加工面に対して砥石面が対向するように砥石車２４が配置された後、ホイールヘッド２０が切込み送りされる。これにより次の被加工面の研削が開始される。

こうしてワーク１の各面２，３ａ，３ｂが予め設定された順番で研削され、最後の加工面の研削が終了すると、ホイールヘッド２０が移動し、ワーク内周面との間に所定の隙間をおいた位置に砥石車２４が配置される。

ここで、この第１研削工程では、ワーク１の各面２，３ａ，３ｂのうちストレート面２と角度の小さい第１テーパ面３ａについては各面２，３ａが目標加工径となるようにワーク支持ヘッド１０の切込み送り量がＮＣ装置３０により制御される。例えば、加工中、送りねじ機構の作動により測定装置１４の接触片１５がワーク１の内側に挿入されて加工径が測定されるとともに、その測定値に基づいて前記ホイールヘッド２０の切込み送り量が制御される。これによりストレート面２と第１テーパ面３ａが目標加工径に加工される。これに対して、ワーク１の第２テーパ面３ｂは、目標加工径に満たない所定径まで加工される。すなわち、第２テーパ面３ｂはアンダーサイズ加工される。

なお、図３（ｂ）に示すように、加工中は、砥石車２４の全体がワーク１の中心よりも切込み送り方向（同図では左方側）に偏っており、従って、測定装置１４の各接触片１５と砥石車２４とが干渉を起こすことはない。

［ 測定工程 ］
次いで、送りねじ機構の作動により測定装置１４が移動し、図５に示すように、ワーク内周面の加工径が軸線方向に走査される。これにより第１テーパ面３ａ及び第２テーパ面３ｂのうちこれらの加工径が予め記憶されている設定寸法Ｄ_１（ストレート面２の目標加工径Ｄ_０に所定値２αを加算した値）となる所定の位置Ｐ１，Ｐ２がそれぞれ検出され、これらの位置Ｐ１，Ｐ２の軸線方向の間隔Ｌ_２が求められる。

［ 演算工程 ］
次いで、ＮＣ装置３０により、測定工程で求めた前記間隔Ｌ_２値とワーク内周面の形状に関する既知の値（角度θ_１，θ_２）とに基づいてストレート面２の軸線方向長さＬ_１（ストレート寸法Ｌ_１という）が演算されるとともに、このストレート寸法Ｌ_１とその目標値Ｌ_０との差ΔＬが求められ、さらにこの差ΔＬが解消するように第２テーパ面３ｂを研削したときの当該第２テーパ面３ｂの径方向の研削量ΔＤが演算される。

これらの演算は、例えば下記式に基づいて行われる。

＜数１＞： Ｌ_１＝Ｌ_２−α（１／ｔａｎθ_１＋１／ｔａｎθ_２）
＜数２＞： ΔＬ＝Ｌ_１−Ｌ_０
＜数３＞： ΔＤ＝ΔＬｔａｎθ_２＝（Ｌ_１−Ｌ_０）ｔａｎθ_２
つまり、図５に示すように、位置Ｐ１，Ｐ２の間隔Ｌ_２は、
Ｌ_２＝Ｌ_１＋Ｌ_ａ＋Ｌ_ｂ
である。ここで、Ｌ_ａ，Ｌ_ｂは、位置Ｐ１，Ｐ２からストレート面２の端部までの軸線方向長さであり、
Ｌ_ａ＝α／ｔａｎθ_１， Ｌ_ｂ＝α／ｔａｎθ_２
であるから、求めるストレート寸法Ｌ_１は、これらＬ_２，Ｌ_ａ，Ｌ_ｂの式より上記数１の通りとなる。また、演算工程の時点では、ワーク１の第２テーパ面３ｂはアンダーサイズ加工の段階であるため、ストレート寸法Ｌ_１及びその目標値Ｌ_０とこれらの差ΔＬとの関係は、図６に示す通りであり（数２）、従って、この差ΔＬが解消するように第２テーパ面３ｂを研削したときの当該第２テーパ面３ｂの径方向の研削量ΔＤは上記数３の通りとなる。

［ 第２研削工程 ］
ホイールヘッド２０及びワーク支持ヘッド１０が移動し、砥石面が第２テーパ面３ｂに対向するように砥石車２４が配置されるとともに、第２テーパ面３ｂの加工径を測定し得るように測定装置１４が配置される。そしてこの状態で、ホイールヘッド２０が第２テーパ面３ｂに対して切込み送りされることにより第２テーパ面３ｂの研削が開始される。

加工中は、測定装置１４により第２テーパ面３ｂの加工径が継続的に測定される。ＮＣ装置３０は、測定装置１４の測定値を監視しながら加工径（半径）が研削量ΔＤだけ変化すると、切込み送りを停止してワーク支持ヘッド１０を逆方向に移動させる。

このように加工径が研削量ΔＤだけ変化するように第２テーパ面３ｂが研削されることによってストレート面２が軸線方向に上記差ΔＬ分だけ切除され、その結果、ストレート面２のストレート寸法が上記目標値Ｌ_０に仕上げられる。

以上説明した研削方法および装置によれば、上記の通り、ワーク１を主軸１２から取外すことなくストレート面２のストレート寸法Ｌ_１を求めて研削作業を進めることができる。そのため、ワークを一旦主軸から取外してストレート面の測定を行う従来方法のように、脱着による芯ずれが生じる余地がなく、また芯ずれの修正も不要となるので、ワーク１の加工を簡単に、精度良く行うことが可能となる。しかも、求められるストレート面２のストレート寸法Ｌ_１の値は、ワーク周面の加工径を測定しながら測定装置１４の移動量に基づき実測された所定位置Ｐ１，Ｐ２間の軸線方向距離Ｌ_２とワーク１の既知の値とに基づいて求められているのでその信頼性は高く、従って、寸法公差が厳しいストレート面２をもつ上記ダイス（金型）のようなワーク１についても難なく加工することが可能となる。

なお、上記の実施形態は、測定装置１４について、接触片１５の先端形状（つまり本発明に係る接触部の形状）を考慮しない場合の例示であり、先端形状を考慮することによって、求められるストレート面２のストレート長さの信頼性をより高めることが可能となる。すなわち、接触片１５の先端は、通常、摩耗抑制のために球面状であるケースが多く、従って、上記測定工程では、図７に示すように、ワーク１の軸線方向における接触片１５の接点位置と接触片１５の中心位置とにずれΔｌが生じ、測定装置１４の位置との関係で加工径に測定誤差が生じることとなる。このずれΔｌは微小値であるため、ワーク１の要求加工精度によっては無視することが可能であるが、以下の第２の実施形態では、このずれΔｌに伴う加工径の測定誤差を補正した上で前記ストレート面２のストレート寸法Ｌ_１を求める例について説明する。

＜ 第２の実施形態 ＞
第２の実施形態では、演算工程において、以下の式に基づいてストレート面２のストレート寸法Ｌ_１が求められる。

＜数４＞
Ｌ_１＝Ｌ_２−｛１／ｔａｎθ_１（α−ｒ_０＋ｒ_１／ｃｏｓθ_１）＋１／ｔａｎθ_２（α−ｒ_０＋ｒ_２／ｃｏｓθ_２）｝
つまり、図８に示すように、位置Ｐ１，Ｐ２の間隔Ｌ_２は、
Ｌ_２＝Ｌ_１＋Ｌ_ａ＋Ｌ_ｂ
である。ここで、ストレート面２，テーパ面３ａ，３ｂに接触片１５がそれぞれ接触しているときの当該接触片１５の先端形状を区別してその径寸法（半径）をそれぞれｒ_０，ｒ_１，ｒ_２とし、接触片１５の接触位置をストレート面２からテーパ面３ａ，３ｂに移したときの接触片１５一つ当たりの径方向の変位量をαとすると、
Ｌ_ａ＝１／ｔａｎθ_１（α−ｒ_０＋ｒ_１／ｃｏｓθ_１）
Ｌ_ｂ＝１／ｔａｎθ_２（α−ｒ_０＋ｒ_２／ｃｏｓθ_２）
となる。従って、これらの式と上記間隔Ｌ_２とから数４を得ることができる。

要するに、測定加工径は接触片１５がテーパ面３ａ，３ｂに接触する接点位置での加工径であって接触片１５の中心（本来の測定位置Ｐ１，Ｐ２）における加工径ではないため、第２の実施形態では、測定加工径を接触片１５の先端形状（半径ｒ_０，ｒ_１，ｒ_２）に基づいて補正し、つまり接触片１５の中心で測定した値に補正した上でストレート面２のストレート寸法Ｌ_１を求めるようになっている。

なお、接触片１５の先端形状（半径ｒ_０，ｒ_１，ｒ_２）は、接触片１５の磨耗に応じて変動する未知の値であり、これらの値は事前にマスターワークを用いて近似値として取得する。

具体的には、ストレート寸法Ｌ_１，角度θ_１，θ_２が既知であるマスターワークを主軸１２に固定し、軸線方向の異なる３点で測定したマスターワークの径寸法に基づいて上記間隔Ｌ_２をそれぞれ求め（上記変位量αを変えて上記間隔Ｌ_２を３回求め）、その結果から半径ｒ_０，ｒ_１，ｒ_２を求め、この値を事前にＮＣ装置３０に記憶させておく。

このような第２の実施形態の研削方法および装置によれば、上記の通り、接触片１５の接点位置と接触片１５の中心（本体の測定位置Ｐ１，Ｐ２）とのずれΔｌに伴う加工径の測定誤差を補正した上で前記ストレート面２のストレート寸法Ｌ_１を求めるので、演算工程で求められるストレート寸法Ｌ_１の信頼性が向上する。従って、その分ワーク１をより精度良く加工することが可能となる。

特に、接触片１５の先端形状を、ワーク１の各面２，３ａ，３ｂへの接触状態に応じて個別に求め、各値（半径ｒ_０，ｒ_１，ｒ_２）を用いてストレート寸法Ｌ_１を求めるようにしているので、求められるストレート寸法Ｌ_１がより信頼性の高い値になるという特徴がある。すなわち、接触片１５の先端形状は、摩耗の度合により各面２，３ａ，３ｂに対する接点位置毎に微妙に異なると考えられるが、上記のようにワーク１の各面２，３ａ，３ｂへの接触状態毎に区別して接触片１５の先端形状（半径ｒ_０，ｒ_１，ｒ_２）を近似する方法によれば、このような接点毎の微妙な違いを加味することができるので、求められるストレート寸法Ｌ_１の信頼性がより高いものとなる。

なお、この第２の実施形態の場合、接触片１５の先端形状の値（半径ｒ_０，ｒ_１，ｒ_２）は、一定サイクル、例えば所定数のワーク１の加工毎に更新するのが望ましい。つまり、接触片１５の先端形状は、摩耗により経時変化するため、ストレート寸法Ｌ_１の信頼性を確保するには、一定のサイクルで、マスターワークを用いて接触片１５の先端形状（半径ｒ_０，ｒ_１，ｒ_２）を求め直し、その値を更新しておくのが好ましい。

ところで、以上説明した研削方法及び内面研削盤は、本発明の好ましい実施形態の一部の例示であって、その具体的な方法および構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、実施形態の研削方法及び装置では、差ΔＬが解消するように第２テーパ面３ｂを研削した場合の当該第２テーパ面３ｂの径方向の研削量ΔＤを求めておき、第２研削工程で、前記研削量ΔＤだけ第２テーパ面３ｂが径方向に変位するように測定装置１４により加工径を測定しながら第２テーパ面３ｂを研削するようにしているが、演算工程において、差ΔＬが解消するように第２テーパ面３ｂを研削した場合のホイールヘッド２０の切込み送り量を演算し、その値に応じてホイールヘッド２０を制御するようにしてもよい。

また、実施形態の第１，第２研削工程では、ＮＣ装置３０によるホイールヘッド２０の自動制御により切込み送りを行うようにしているが、勿論、手動で行うようにしてもよい。例えば第２研削工程において、切込み送りに伴い上記研削量ΔＤをＣＲＴ等の表示手段に減算表示させるようにし、当該表示を参照しながらオペレータが手動でホイールヘッド２０を切込み送りするようにしてもよい。

また、第２の実施形態の演算工程では、接触片１５の先端形状の値（半径値）として、ワーク１の各面２，３ａ，３ｂへの接触状態に応じた値（半径ｒ_０，ｒ_１，ｒ_２）用いて加工径の測定誤差を補正するようにしているが、勿論、ワーク１の各面２，３ａ，３ｂへの接触状態に拘わらず共通の値を用いるようにしてもよい。また、実施では、接触片１５の先端形状の値（半径値）を、マスターワークを用いて求めるようにしているが、予め定めた固定値を用いるようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る内面研削盤（内面研削装置）の概略を示す平面図（平面模式図）である。 ワーク支持ヘッドの作動状態の一例を示す内面研削盤（内面研削装置）の平面図である。 加工径測定装置の構成を示す模式図である（（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である）。 ワークの形状を示す断面図である。 ワークの研削方法を説明する概略図である。 ワークの研削方法を説明する概略図である。 加工径測定装置の接触片の先端形状が球状（球面）である場合の課題を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る内面研削盤（研削方法）を説明する図である。

符号の説明

１ ワーク
２ ストレート面
３ａ，３ｂ テーパ面
１０ ワーク支持ヘッド
１２ 主軸
１４ 加工径測定装置
２０ ホイールヘッド
２２ 砥石軸
２４ 砥石車
３０ ＮＣ装置

Claims (8)

1. 内周面又は外周面として、軸線に沿ったストレート面と軸線方向において前記ストレート面の両側に並び、かつ軸線に対して所定角度の勾配を有する第１テーパ面及び第２テーパ面とを備えたワークの前記各面の研削方法であって、
   主軸に固定された前記ワークと砥石軸に固定された砥石車とを回転駆動しながら前記砥石車とワークの前記各面とを切込み方向に相対送りすることにより、前記第１テーパ面及びストレート面を目標径まで研削するとともに第２テーパ面を目標径に満たない所定径まで研削する第１研削工程と、
   前記主軸に固定されたワークに対して相対移動可能な加工径測定手段をワークの軸線方向に移動させながらワーク周面の加工径を測定することにより第１テーパ面及び第２テーパ面の加工径が予め設定された径寸法となる前記軸線方向の位置をそれぞれ検知するとともにこれらの位置の間隔を前記加工径測定手段の移動量に基づいて測定する測定工程と、
   前記間隔と各テーパ面の前記角度とに基づき前記ストレート面の軸線方向長さを求め、さらに当該長さとその目標値との差を求める演算工程と、
   前記砥石車とワークの前記第２テーパ面とを切込み方向に相対送りして、前記差が解消されるように該第２テーパ面を研削する第２研削工程と、
   を含むことを特徴とする研削方法。
2. 請求項１に記載の研削方法において、
   前記差を解消するように前記第２テーパ面を研削した場合の当該第２テーパ面の径方向の研削量を、前記差と第２テーパ面の前記角度とに基づいて予め前記演算工程で求めておき、前記第２研削工程では、前記研削量分だけ第２テーパ面が径方向に変位するように、前記加工径測定手段により第２テーパ面の加工径を測定しながら前記第２テーパ面を研削することを特徴とする研削方法。
3. 請求項１又は２に記載の研削方法において、
   ワークの径方向に変位可能で、かつ球面状の接触部を有する一対の接触片を備えた前記加工径測定手段を用い、各接触片をワーク周面に接触させることにより加工径を測定し、前記演算工程では、各テーパ面に対する前記接触部の接触位置と当該接触部の中心との前記軸線方向のずれに伴う加工径の測定誤差を補正した上で前記ストレート面の軸線方向長さを求めることを特徴とする研削方法。
4. 請求項３に記載の研削方法において、
   前記第１研削工程の実施に先立ち、前記ストレート面及び各テーパ面を有し、かつ前記ストレート面の軸線方向の寸法及び前記各テーパ面の勾配が既知の値であるマスターワークを前記主軸に固定し、前記加工径測定手段をマスターワークの軸線方向に移動させながらマスターワークの周面を測定することにより第１テーパ面及び第２テーパ面の加工径が予め設定された径寸法となる前記軸線方向の位置をそれぞれ検知するとともにこれらの間隔を前記加工径測定手段の移動量に基づいて測定し、この間隔及びマスターワークの前記既知の値に基づいて前記接触部を形成する球面の径寸法を求め、前記演算工程では、前記径寸法に基づいて前記測定誤差を補正することを特徴とする研削方法。
5. 請求項４に記載の研削方法において、
   前記接触部を形成する球面の径寸法としてストレート面及び各テーパ面にそれぞれ接触部が接触しているときの各径寸法を個別に求めておき、前記演算工程では、これらの径寸法に基づいて前記測定誤差を補正することを特徴とする研削方法。
6. 内周面又は外周面として、軸線に沿ったストレート面と軸線方向において前記ストレート面の両側に並び、軸線に対して所定角度の勾配を有する第１テーパ面及び第２テーパ面とを備えたワークの前記各面を研削する装置であって、
   砥石車と、この砥石軸を回転駆動する砥石駆動手段と、前記ワークを支持するワーク支持手段と、ワーク支持手段に支持されたワークを回転駆動するワーク駆動手段と、前記砥石車とワーク支持手段とを相対的に移動させる第１移動手段と、研削加工中のワークの加工径を測定する加工径測定手段と、前記ワーク支持手段に支持されたワークと前記加工径測定手段とをワークの軸線方向に相対移動させる第２移動手段と、ワークと加工径測定手段との軸線方向の相対移動量に基づき前記ワークの軸線方向の寸法を測定する軸線方向長測定手段と、各測定手段による測定結果に基づき所定の演算を行う演算手段と、前記駆動手段及び各移動手段を制御する制御手段と、を備え、
   この制御手段は、前記砥石車とワークの前記周面とを切込み方向に相対送りすることにより、前記第１テーパ面及びストレート面を目標径まで研削するとともに第２テーパ面を目標径に満たない所定径まで研削した後、前記加工径測定手段をワークに対してその軸線方向に相対移動させてワーク周面の加工径を測定させることにより、第１テーパ面及び第２テーパ面の加工径が予め設定された径寸法となる前記軸線方向の位置を検知するとともにこれらの間隔を前記軸線方向長測定手段により測定させるように構成され、
   前記演算手段は、前記軸線方向長測定手段による測定結果と各テーパ面の前記角度とに基づき前記ストレート面の軸線方向長さを求めるとともに、当該長さとその目標値との差を求めるように構成され、
   前記制御手段は、さらに前記差が解消されるように第２テーパ面を研削すべく前記砥石車とワークの前記第２テーパ面とを切込み方向に相対送りするように構成されていることを特徴とする研削装置。
7. 請求項６に記載の研削装置において、
   前記演算手段は、前記差を解消するように前記第２テーパ面を研削した場合の当該第２テーパ面の径方向の研削量を、前記差と第２テーパ面の前記角度とに基づいて求めるように構成され、前記制御手段は、前記研削量分だけ第２テーパ面が径方向に変位するように、前記加工径測定手段により第２テーパ面の加工径を測定しながら前記砥石車とワークの前記第２テーパ面とを切込み方向に相対送りするように構成されていることを特徴とする研削装置。
8. 請求項６又は７に記載の研削装置において、
   前記加工径測定手段は、ワークの径方向に変位可能で、かつ球面状の接触部を有する一対の接触片を備え、各接触片をワーク周面に接触させることにより加工径を測定するものであり、前記演算手段は、前記テーパ面に対する前記接触部の接触位置と当該接触部の中心との前記軸線方向のずれに伴う加工径の測定誤差を補正した上で前記ストレート面の軸線方向長さを求めるように構成されていることを特徴とする研削装置。

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