JP5552509B2 - 超仕上研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば球面ころ軸受に使用される球面ころの表面の平滑度を高める処理を行うことができる超仕上研削装置に関する。

球面ころ軸受は、軸方向中央が膨らんだ、たる形の球面ころを有し、これが二列に並んだものは、自動調心性があることから、取り付け誤差が生じ易い大型の機械設備に適している。球面ころの表面は、平滑度が高いほど球面ころ軸受の耐久性が高まり、使用された回転機器の振動および騒音が低下する。
球面ころの表面の平滑化処理に、従来、図１３に示される超仕上研削装置８が使用されている。超仕上研削装置８は、２つの揺動アーム８１，８２および２つの揺動リンク８３，８４が４つの揺動軸８５〜８８で平行に連結され、揺動アーム８１，８２の下方端が保持軸８９，９０に揺動可能に支持されたものである。超仕上砥石９１を保持する砥石保持装置９２は、２つの揺動軸９３，９４により揺動リンク８３，８４に揺動可能に保持されている。

超仕上研削装置８は、図１３において手前から奥に向けて、砥石保持装置９２、揺動リンク８３，８４、揺動アーム８１，８２が配されている。一方の揺動アーム８１は、揺動軸９５を介してコンロッド９６により駆動モータ９７に連結されている。
駆動モータ９７とコンロッド９６の一端とは、駆動モータ９７の回転中心Ｐ１周りに回転する偏心カム９９に連結軸１００により回動可能に連結されている。

超仕上研削装置８は、駆動モータ９７の回転を、コンロッド９６によって往復運動に変えて、揺動アーム８１，８２および揺動リンク８３，８４による４節の平行リンク機構を動作させ、超仕上砥石９１の高速振動を実現している。
ところで、超仕上砥石９１の振幅（揺動角度）は、超仕上げ対象物（ワーク）Ｗの大きさ、形状により変更される。超仕上研削装置８は、揺動角度が偏心カム９９の回転中心Ｐ１と連結軸１００の中心Ｐ２との距離Ｒ１により決まるため、揺動角度を変更するには、クランプボルト９８，９８，９８をゆるめ、調整ノブ１０１によりウォーム１０２を回して偏心カム９９を中心Ｐ３周りに回転させ、連結軸１００（の中心Ｐ２）と回転中心Ｐ１との距離を変更後の揺動角度に対応する値Ｒ２に変更する作業が必要であった。

また、超仕上研削装置８では、コンロッド９６の往復動が単弦運動に限定され、超仕上
砥石９１の揺動過程の速度を多様に変化させることができなかった。
これに対して、駆動モータにＡＣサーボモータを使用し、揺動アームにおける保持軸に揺動可能に支持された端部をタイミングベルトによりＡＣサーボモータの駆動軸に連結し、駆動軸を正逆回転させることにより平行リンク機構を動作させる、超仕上げを行う研削装置が開示されている（特許文献１）。

特許第４５３１１００号公報

特許文献１に開示された研削装置は、ＡＣサーボモータの採用によって超仕上砥石の揺動角度の変更が容易となり、揺動の速度選択の自由度が高い。
しかし、前述したように、球面ころ軸受は大型の機械設備にも使用され、径の大きな軸受に使用される球面ころ軸受はその球面ころも大きく、研削装置の平行リンク機構も大きなものが必要となる。特許文献１に開示された研削装置は、揺動アームおよび揺動リンクに軽量化が図られているが、平行リンク機構が大きくなる（揺動アームが長くなる）とそれに応じて揺動時の慣性力が大きくなり、安定した駆動のためには不釣り合いな高出力の駆動モータが必要となる。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、超仕上砥石の揺動角度の変更が容易でありかつ大型のワークを研削可能な超仕上研削装置を提供することを目的とする。

本発明に係る超仕上研削装置は、２つの揺動リンクおよび２つの揺動アームが４点の揺動軸で連結された平行リンクに、揺動アームにおける揺動軸の並びに平行に並ぶ２つの揺動軸によって砥石保持装置が揺動可能に連結されている。砥石保持装置が保持する超仕上砥石は、駆動源としてのサーボモータと、ねじ軸およびナットにより構成されサーボモータによりねじ軸が回転するボールねじと、ナットに揺動アームを非固定的に連結する連結手段とによって振動する。

ボールねじにおけるねじ軸は、揺動リンクに平行である。
「非固定的に連結」とは、ねじ軸を貫通させたナットの直線移動をこれに連結された揺動アームが阻止することが無い程度に互いの相対位置変更を許容して連結された状態をいう。
超仕上研削装置における連結手段は、一端がナットに連結され他端が揺動アームに連結されたコンロッドで実現される。

また、超仕上研削装置における連結手段は、ナットおよび揺動アームのいずれか一方を貫通する孔である連結ピン移動孔と、ナットおよび揺動アームのいずれか一方に一体化され連結ピン移動孔にナットの直線移動が可能なように嵌め入れられた棒状の連結ピンと、によっても実現される。
駆動源であるサーボモータは、好ましくは、ねじ軸の両端にそれぞれに１つずつ連結される。

超仕上研削装置は、好ましくは、ねじ軸の両端間にボールねじと砥石保持装置とを隔てるカバーを備える。カバーには、いずれもねじ軸に平行に延びた、棒状のガイドレールおよびこのガイドレールが嵌り込んで摺動可能なレール案内溝のいずれか一方が設けられ、ナットまたはナットに一体化された部材にガイドレールおよびレール案内溝のいずれか他方が設けられる。

本発明によると、超仕上砥石の揺動角度の変更が容易でありかつ大型のワークを研削可能な超仕上研削装置を提供することができる。

図１は超仕上研削装置の正面断面図である。 図２はリンク駆動部の拡大図である。 図３は超仕上研削装置の平面断面図である。 図４は超仕上研削装置の側面断面図である。 図５は砥石保持装置における砥石研削面位置調整の様子を示す図である。 図６は球面ころＷ湾曲表面の超仕上げ加工における超仕上研削装置の動作図である。 図７は位置決め治具と基準ピンとの関係を示す図である。（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ矢視図である。 図８は他の超仕上研削装置の正面図である。 図９は他の超仕上研削装置の正面図である。 図１０は異形のワークと超仕上砥石との関係を示す図である。 図１１は他のリンク駆動部を有する超仕上研削装置の平面断面図である。 図１２は図１１におけるＤ−Ｄ矢視図である。 図１３は従来の超仕上研削装置の概略図である。

図１は超仕上研削装置１の正面断面図、図２は図１のリンク駆動部２の拡大図、図３は超仕上研削装置１の平面断面図、図４は超仕上研削装置１の側面断面図である。なお、図１は、図４のＡ１〜Ａ１０を結ぶ折れ線を含む図４に垂直な断面におけるＡ−Ａ矢視断面である。図３は、図１のＢ１〜Ｂ６を結ぶ折れ線を含む図１に垂直な断面におけるＢ−Ｂ矢視断面である。図４は、図３のＣ１〜Ｃ６を結ぶ折れ線を含む図３に垂直な断面におけるＣ−Ｃ矢視断面である。

超仕上研削装置１は、リンク機構部３、リンク駆動部２、砥石保持装置４、駆動装置５および制御装置等からなる。
リンク機構部３は、２つの揺動リンク１１ａ，１１ｂ、２つの揺動アーム１２ａ，１２ｂおよびリンクベース１３等からなる。
２つの揺動リンク１１ａ，１１ｂは、断面形状が矩形の細長い棒状で、２つの形状および大きさは同じである。

２つの揺動アーム１２ａ，１２ｂは、いずれも断面形状が矩形の棒状であり、棒状の一端側から他端側に向けて徐々に矩形断面の長辺が大きくなっている。２つの揺動アーム１２ａ，１２ｂの形状および大きさは同じである。
揺動アーム１２ａ，１２ｂは、いずれもその細くなった一端が、一方の揺動リンク１１ａにおける異なる端に、揺動軸１４，１５によって揺動可能に連結されている。また、揺動アーム１２ａ，１２ｂは、長手方向の中間部分が、もう一方の揺動リンク１１ｂにおける異なる端に、揺動軸１６，１７によって揺動可能に連結されている。２つの揺動リンク１１ａ，１１ｂは、２つの揺動アーム１２ａ，１２ｂに対して同じ側に位置する。

揺動アーム１２ａ，１２ｂは、その太くなった他端が、保持軸１８，１９によってリンクベース１３に回動可能に保持されている。
一方の揺動アーム１２ａにおける揺動軸１４，１６および保持軸１８の軸心は一つの仮想平面内に存在し、他方の揺動アーム１２ｂにおける揺動軸１５，１７および保持軸１９の軸心は、一方の揺動アーム１２ａの各軸心を含む仮想平面に平行な仮想平面内に存在する。

片方の揺動アーム１２ｂは、２つの揺動軸１５，１７の間に、揺動軸１５，１７に平行な駆動伝達軸１２１を有する。駆動伝達軸１２１は、揺動アーム１２ｂに対して揺動リンク１１ａ，１１ｂが位置する側の反対側に延びている。
リンクベース１３は、図示しない角柱状のコラムに上下動可能に保持されている。コラムには、ねじ軸が上下方向に延びたボールねじ、ボールねじのねじ軸を駆動するサーボモータが備えられ、リンクベース１３は、ボールねじのナットと一体化されて上下動する。リンクベース１３は、一端にリンクベース１３を含むリンク機構部３全体の重さに略等しいバランスウェイトが連結されたチェーンの他端に連結されている。コラムの上端にはチェーンが噛み合うスプロケットが設けられており、スプロケットが定滑車として機能し、
ボールねじによるリンクベース１３の上下を円滑に行わせる。また、リンクベース１３は、コラムに固定されたサーボモータにより任意の高さに移動し、静止する。

リンク機構部３は、上述した各要素によって構成された、２つの揺動リンク１１ａ，１１ｂ同士、２つの揺動アーム１２ａ，１２ｂ同士がいずれも平行な平行リンク機構である。
リンク駆動部２は、ボールねじ２１、ナット支持材２２、コンロッド２３およびガイドレール２４等からなる。

ボールねじ２１は、ねじ軸２１１、ナット２１２およびナット２１２内に保持された複数の鋼球等からなる、一般的なものである。
ねじ軸２１１は、水平に配されて、その両端は、超仕上げ装置１の架台に固定された２つの後述するサーボモータ４１，４２の駆動軸にそれぞれカップリングケース４３，４４を介して連結されている。

ナット支持材２２は、中央を幅が広い溝が横断して全体として断面形状が「コ」字状であり、その凹状となった部分（以下「凹部２２１」という）にナット２１２が一体化（固定）されている。凹部２２１は、ナット２１２におけるねじ軸２１１が貫通する孔（以下「ねじ軸孔」という）に平行に延びている。ナット支持材２２は、ナット２１２を挟んで凹部２２１の両側に、ねじ軸孔に平行に延びた溝であるレール案内溝２２２，２２２を備える。レール案内溝２２２は、断面形状が矩形である。

ナット支持材２２は、ナット２１２を固定する側の反対側に、２つのレール案内溝２２２，２２２（の底）を含む仮想平面の直交方向に延びたコンロッド回動軸２２３を有する。したがって、コンロッド回動軸２２３とねじ軸孔とは、平面視（図３）において９０度の角度を有する。
コンロッド２３は、断面形状が略矩形の厚板状であって、一端が回動可能にコンロッド回動軸２２３に連結され、他端が揺動アーム１２ｂの駆動伝達軸１２１に回動可能に連結されている。超仕上研削装置１においては、コンロッド２３は、揺動アーム１２を挟んで揺動リンク１１ａ，１１ｂの反対側に配されている。

ところで、超仕上研削装置１では、ボールねじ２１に超仕上げ処理により生じた研削粉がボールねじ２１まで飛散して噛み込むことを防ぐために、ねじ軸２１１の両端間を覆うカバー３１が設けられる。カバー３１は、その長手方向、すなわちねじ軸２１１の軸方向に直交する断面形状が略「コ」字状であり、カバー３１における「コ」字状の対向する２つの側面の間隔は、ナット２１２のねじ軸２１１に沿った移動を妨げない十分な大きさである。

ガイドレール２４は、このカバー３１における「コ」字状の対向する２つの側面にそれぞれ１つずつ固定されている。２つのガイドレール２４，２４は、断面が矩形の棒状の同じ形状、大きさであって、互いの間隔はナット支持材２２のレール案内溝２２２の間隔に等しい。ガイドレール２４の断面の形状は、ナット支持材２２のレール案内溝２２２にぴったりと嵌り込んでレール案内溝２２２に対して摺動可能なものである。ガイドレール２４は、カバー３１の長手方向における中央に設けられ、その長さは、コンロッド２３を介して連結される揺動アーム１２ｂの揺動範囲に対応する（揺動範囲を円弧とするとその弦の長さ）。ガイドレール２４は、レール案内溝２２２内を摺動してナット支持材２２の移動を円滑に行わせることにより、ボールねじ２１の動作精度および耐久性を向上させる。カバー３１は、ねじ軸２１１の両側の端にそれぞれ連結されたサーボモータ４１，４２のカップリングケース４３，４４に固定されている。

図５は砥石保持装置４における砥石研削面位置調整の様子を示す図である。
砥石保持装置４は、ベース３５、第１介在部３６、第２介在部３７および砥石保持部３８からなる。
ベース３５は、一方の表面に、突出元を短尺の底面（上底）および突出端を長尺の底面（下底）とする断面台形のアリ３５１が突出して上下方向に延びている。ベース３５は、アリ３５１が延びた方向を揺動リンク１１ａ，１１ｂに直交させ、その上下の端近傍がそれぞれ異なる一方の揺動リンク１１ａ（，１１ｂ）に、揺動軸３５２，３５３によって揺
動可能に支持されている。

第１介在部３６は、一方の表面に、ベース３５のアリ３５１を嵌め入れるアリ溝３６１が設けられている。アリ溝３６１は、ギブ３６３を用いてベース３５のアリ３５１と嵌め合わされている。第１介在部３６は、アリ３５１に嵌め合わされたアリ溝３６１を移動させることにより、ベース３５に対して上下動させることができる。第１介在部３６の上下動は、ギブ３６３の雌ねじに螺合させた六角穴付きボルト３６４を締め付け、ギブ３６３を第１介在部に引き寄せることにより制限される。第１介在部３６は、他方の表面に、上下方向に延びたアリ３６２を備える。

第１介在部３６および第２介在部３７は、アリ３６２とアリ溝３７１との組み合わせで上下方向に伸縮可能に一体化されている。第２介在部３７および砥石保持部３８は、アリ３７３とアリ溝３８２との組み合わせで、水平方向（揺動リンク１１ａ，１１ｂの長手方向）に伸縮可能に一体化されている。
砥石保持装置４は、例えば研削対象物の加工面の曲率が小さい（曲率半径が大きい）ときは、砥石保持部３８を上昇させて超仕上砥石３９の研削面の振動中心からの距離を大きくし、この逆に加工面の曲率が大きいときには、砥石保持部３８を下降させて超仕上砥石３９の研削面の振動中心からの距離を小さくすることができる。

このように、超仕上研削装置１は、研削対象物の加工曲率の大小に応じて超仕上砥石３９を保持する砥石保持装置４を上下させることができる。
超仕上研削装置１は、リンクベース１３をコラムに対して上下動させること、および砥石保持装置４の上下動によって、加工面の曲率が異なる種々の研削対象物に対応することができる。リンクベース１３の上下動がサーボモータで行われることにより、研削が終了したワークの取り出し時に砥石保持装置４を上昇させ、未研削のワークのセット時に正確に砥石保持装置４を下降させることができる。

駆動装置５は、２つのサーボモータ４１，４２で構成される。サーボモータ４１，４２は、その回転軸が、ボールねじ２１のねじ軸２１１両端の互いに異なる一方に、カップリンクケース４３，４４を介して連結されている。一方のサーボモータ４１をマスターサーボモータ４１ということがある。他方のサーボモータ４２をスレーブサーボモータ４２ということがある。

サーボモータ４１，４２は、連結されたねじ軸２１１を回転させ、これに螺合されたナット２１２を水平方向に移動させる。ナット２１２は、連結されたコンロッド２３を、自らの移動方向と同じ方向に移動させ、コンロッド２３は連結された揺動アーム１２ｂを保持軸１９周りに回動させる。サーボモータ４１，４２は、協働してねじ軸２１１の正回転、逆回転を繰り返すことによりナット２１２を往復移動させ、コンロッド２３に連結されたリンク機構部３を保持軸１８，１９周りに揺動させる（図６参照）。

制御装置は、コントローラおよびサーボアンプ等からなる。
コントローラは、超仕上げ加工条件、演算処理結果、エンコーダの出力データおよびサーボアンプの制御プログラム等を記憶するＲＡＭ、演算処理を行うＣＰＵ、大容量磁気ディスク等の記憶装置、超仕上げ加工条件等を入力しかつ超仕上げ加工の状況を表示させる入出力装置（タッチパネル）、ならびに異常を知らせる警報装置等からなる。

コントローラは、サーボアンプに対してサーボモータ４１，４２の動作条件を指令しこれらの動作を制御させる。
次に超仕上げ加工時の超仕上研削装置１の動作を説明する。
図６は球面ころＷ湾曲表面の超仕上げ加工における超仕上研削装置１の動作図である。図６（ａ）はナット２１２が右端に移動し超仕上砥石３９が角度θ振れた図、図６（ｃ）はナット２１２が左端に移動し超仕上砥石３９が角度−θ振れた図である。

初めに、超仕上研削装置１の動作条件が入出力装置からコントローラに入力される。動作条件とは、超仕上砥石３９を振動させる角度（振動角度）θ、振動数、振動速度および１つの球面ころＷ（以下「ワークＷ」ということがある）を研削加工する時間等である。サーボモータ４１，４２を駆動源とする超仕上研削装置１は、コントローラのプログラムによって、超仕上砥石３９の振動が、図１３に示される超仕上研削装置８のような単弦運
動（単振動、サインカーブ）でなく、振動の１周期で多段的に振動速度を変化させること、および１サイクルの研削加工の途中で振動速度を段階的に変更することが可能である。これらの一連の動作条件は、都度入力するのではなく、個別のプログラムとして記憶装置に保存してワークＷが変更されるごとに対応プログラムを呼び出して、または単一のプログラムにおける変数の扱いでワークＷごとに保存された一連のパラメータを記憶装置から読み出すようにすることもできる。

なお、「振動」は超仕上砥石３９の動きを説明するものであり、「揺動」はリンク機構部３またはこの構成要素の動きを説明するものであるが、これらを厳密に区別するものではない。
ワークＷが、水平に並んで同一方向に回転する２つのロール５１，５１（図４参照）の間に搬送され、回転を始める。ロッドを伸張させるための所定の圧力の圧縮空気がエアシリンダ３８５に供給されて、超仕上砥石３９の研削面がワークＷの湾曲表面に押し当てられる。これと同時に、コントローラは、サーボモータ４１，４２を、設定された振動速度に応じた回転速度で正逆回転を繰り返すよう制御し、研削加工を開始させる。コントローラは、ナット２１２の原点位置（揺動アーム１２ｂの傾斜角度がゼロの位置）をマスターサーボモータ４１における回転角として記憶しており、ナット２１２が原点位置の両側に距離±Ｘの間で往復移動を繰り返すように、サーボアンプに対してサーボモータ４１，４２の駆動指令を発する。距離±Ｘは、超仕上砥石３９を角度±θで振動させるためのナット２１２の移動距離である。

駆動装置５は、サーボモータ４１をマスターとしてこれにより位置制御を行い、他方のサーボモータ４２は駆動力のみ担当するマスタースレーブ制御とする。
原点位置の設定（記憶）は、縦ロッド１２ａ，１２ｂが完全に垂直になるようナット２１２を移動させることにより始められる。
図７を参照して、縦ロッド１２ａ，１２ｂが完全に垂直になったら、位置決め治具４５を縦ロッド１２ｂ側に移動させて、縦ロッド１２ｂに設けられた孔４６に嵌め入れられている円柱形の基準ピン４７を、位置決め治具４５の縦ロッド１２ｂ側端部に設けられた溝に収める。この溝は、基準ピン４７の外径より僅かに大きな内径の半円形断面を有する。位置決め治具４５を縦ロッド１２ｂに向けて水平に移動させたときその溝に基準ピン４７が嵌り込めば、縦ロッド１２ａ，１２ｂが完全に垂直になったときである。

すなわち、縦ロッド１２ａ，１２ｂが垂直か否かは、リングベース１３に固定された治具における半円形断面の溝に収まった状態で基準ピンが縦ロッド１２ａに設けられた孔に挿入されているか否かで判断される。
なお、位置決め治具４５は、縦ロッド１２ａ，１２ｂの垂直が確認されると、溝から基準ピン４７が抜け出る位置まで（図７では左方向に）移動される。

縦ロッド１２ａ，１２ｂが垂直になった位置をナット２１２の原点位置（傾斜角度θ＝０度）として、このときのサーボモータ４１のエンコーダの値と関連づけて記憶される。
縦ロッド１２ａ，１２ｂを傾斜角度θ傾ける場合には、予め計算された傾斜角度θに対応する原点位置からの距離Ｘまでナット２１２を移動させる。次にナット２１２を原点位置に戻し、さらに逆方向に距離Ｘ移動させて縦ロッド１２ａ，１２ｂを傾斜角度−θまで傾斜させる。

ナット２１２のこの一連の移動を繰り返すことにより、超仕上砥石３９の揺動運動が行われる。
ナット２１２は、コンロッド２３を介して揺動アーム１２ｂを往復揺動させる。揺動アーム１２ｂは、リンク機構部３全体を往復揺動させる。揺動軸３５２，３５３によって揺動リンク１１ａ，１１ｂに支持された砥石保持装置４は、揺動アーム１２ａ，１２ｂと同じように、設定された振動角度±θ内で往復揺動を繰り返す。

砥石保持装置４の揺動中心（軸）Ｏは、揺動アーム１２ａ，１２ｂの保持軸１８，１９に平行かつこれらと同一仮想平面に出現する。超仕上砥石３９は、その研削面が周面における軸方向中央が膨らんだ樽状のワーク（球面ころ）Ｗの母線の曲率と同一の曲率でへこんでおり、保持軸１８，１９と中間の揺動リンク１１ｂとの間に保持されて揺動リンク１
１ｂと同一方向に振動する。

砥石保持装置４の往復揺動によって、保持された超仕上砥石３９の研削面は回転するワーク（球面ころ）Ｗの湾曲する表面を押圧した状態で振動し、超仕上げ加工が行われる。
コントローラは、入力された動作条件に従って研削加工を制御し、全ての研削加工が終了する（または設定加工時間が経過する）と、サーボモータ４１，４２を制御してナット２１２を原点に移動させる。

同時に超仕上砥石３９の加圧を停止し、超仕上砥石３９の位置を保った状態でコラムに備えられたサーボモータが回転し、ボールねじによりリンクベース１３が上昇する。研削されたワークＷは、リンクベース１３が上昇した後に、未研削のワークＷに取り換えられる。
超仕上研削装置１は、サーボモータ４１，４２を使用するため、超仕上砥石３９の振動角度および振動速度の変更をデータ入力またはプログラム変更等で容易に行うことができる。

また、超仕上研削装置１は、ボールねじ２１、コンロッド２３を介して、揺動アーム１２ｂにおける揺動中心である保持軸１９から離れた位置を駆動するために、（支点、力点および作用点の相互関係から）小さな力で大きなリンク機構を動作させることができ、小さな出力のモータで大型のワークを研削することができる。
超仕上研削装置１は、研削条件の変更をタッチパネル（操作盤）等から簡単に行うことができる。

図８および図９は他の超仕上研削装置１Ｂ，１Ｃの正面図である。
超仕上研削装置１Ｂは、リンク機構部３、リンク駆動部２、４つの砥石保持装置４Ｂ，４Ｂ，４Ｂ，４Ｂ、駆動装置５および制御装置等からなる。
超仕上研削装置１Ｂは、２つの揺動リンク１１ａ，１１ｂに並列に４つの砥石保持装置４Ｂ，４Ｂ，４Ｂ，４Ｂが、揺動可能に連結されている。また、砥石保持装置４Ｂは、４つの並列設置を可能とするために、超仕上研削装置１の砥石保持装置４に比べて細長く設計されている。このことを除き、超仕上研削装置１Ｂは前述した超仕上研削装置１とその構造、動作は同一である。したがって、図８において超仕上研削装置１と同一の構造、作用を有するものについては超仕上研削装置１におけるものと同一の符合を付し、その説明を省略する。

超仕上研削装置１Ｃは、リンク機構部３Ｃ、リンク駆動部２、４つの砥石保持装置４Ｃ，４Ｃ，４Ｃ，４Ｃ、駆動装置５および制御装置等からなる。
超仕上研削装置１Ｃのリンク機構部３Ｃは、砥石保持装置４Ｃが保持する超仕上砥石３９Ｃの研削面が、保持軸１８，１９を含む仮想平面に対して揺動リンク１１ｂの反対側に配されるように、揺動アーム１２ａ，１２ｂの中間に連結された揺動リンク１１ｂが保持軸１８，１９に近づけられている。このように構成された超仕上研削装置１Ｃでは、砥石保持装置４Ｃの揺動中心（軸）Ｏの先に位置する超仕上砥石３９Ｃの研削面は、ナット２１２の移動方向、すなわち揺動リンク１１ａ，１１ｂの移動方向と逆の方向に移動（振動）する。砥石保持装置４Ｃに保持された超仕上砥石３９Ｃは、その研削面が、幅方向両端に比べて中央が凸となった湾曲面に形成されている。超仕上研削装置１Ｃは、図９に示されるような、周面における軸方向中央部分がへこんだ鼓状の回転体（ワークＷ）の表面の研削に使用される。

以上のことを除き、超仕上研削装置１Ｃは、前述した超仕上研削装置１とその構造、動作が同一である。図９において超仕上研削装置１と同一の構造、作用を有するものについては超仕上研削装置１におけるものと同一の符合を付し、その説明を省略する。
図１０は異形のワークＷと超仕上砥石３９，３９Ｃとの関係を示す図である。
超仕上研削装置１，１Ｂは、図１０（ａ）に示される、軸心を含む断面形状が点対称でなく周面が凸状に湾曲するワークＷａの超仕上げ加工を、コントローラの制御プログラムの変更または制御定数の変更により行うことができる。ワークＷａの超仕上げ加工は、超仕上砥石３９の振動の中心（砥石保持装置４の揺動の中心）ＯＨの垂直面からの傾斜角度がゼロではなく、ワーク回転用ロールに保持されたワークＷａの軸方向における周面の母
線の中央と砥石保持装置４の揺動中心（軸）Ｏとを含む面の（垂直面からの）傾斜角度−α（α＞０）が採用される。コントローラは、入力されたこの傾斜角度−αから、マスターサーボモータ４１における揺動中心の回転角の値を算出し、この回転角のときを振動角度ゼロとし、入力されたと振動角度θ（θ＞０）に基づいてマスターサーボモータ４１およびスレーブサーボモータ４２に正逆回転動作を行わせる。

超仕上研削装置１Ｃは、図１０（ｂ）に示される、軸心を含む断面形状が点対称でなく周面が凹状に湾曲するワークＷｂの超仕上げ加工を、コントローラの制御プログラムの変更または制御定数の変更により行うことができる。このときの超仕上研削装置１Ｃにおける超仕上砥石３９の振動の中心（砥石保持装置４の揺動の中心）ＯＨの垂直面からの傾斜角度は、ワーク回転用ロールに保持されたワークＷｂの軸方向における周面の母線の中央と砥石保持装置４の揺動中心（軸）Ｏとを含む面の傾斜角度α（α＞０）が採用される。ワークＷｂの超仕上げ加工時における振動角度θに基づくコントローラの制御等は、図１０（ａ）に示されるワークＷａの場合と同じである。

図１１は他のリンク駆動部２Ｄを有する超仕上研削装置１Ｄの平面断面図、図１２は図１１におけるＤ−Ｄ矢視図である。図１２（ａ）は砥石保持装置４が原点位置にあるとき、図１２（ｂ）は砥石保持装置４が揺動したときの図である。
リンク駆動部２Ｄは、ボールねじ２１、ナット支持材２２Ｄ、連結ピン５５Ｄおよびガイドレール２４，２４等からなる。ボールねじ２１およびガイドレール２４，２４の基本的な構成は、超仕上研削装置１のリンク駆動部２におけるものと同じである。

ナット支持材２２Ｄは、全体として断面形状が「コ」字状であり、その凹状となった部分にナット２１２が固定されており、凹状部分を挟んだ両側にガイドレール２４を案内するレール案内溝を有する点で、リンク駆動部２のナット支持材２２と同じである。ナット支持材２２Ｄは、水平方向に突出して棒状に形成され断面が円形の連結ピン５５Ｄが一体化（固定）されている。連結ピン５５Ｄは、突出端に他の部分よりも径が大きな断面円形のフランジ部５５１Ｄを有する。

超仕上研削装置１Ｄは、リンク駆動部２Ｄの連結ピン５５Ｄに対応させて、一方の揺動アーム１２ｂを貫通する連結ピン移動孔１２２Ｄが設けられている。連結ピン移動孔１２２Ｄは、フランジ部５５１Ｄを除く連結ピン５５Ｄの径よりわずかに大きな径を有する円が２分され少し離された長円形の断面を有する。連結ピン移動孔１２２Ｄは、その開口形状における長手方向を揺動アーム１２ｂに揃えて、２つの揺動リンク１１ａ，１１ｂを連結する揺動軸１５，１７の間に配されている。

リンク駆動部２Ｄは、連結ピン５５Ｄが連結ピン移動孔１２２Ｄを貫通し、フランジ部５５１Ｄが、揺動アーム１２ｂをあいだにナット支持材２２Ｄの反対側で連結ピン移動孔１２２Ｄからの連結ピン５５Ｄの抜けを防止することにより、揺動アーム１２ｂに揺動可能に連結されている。連結ピン移動孔１２２Ｄが上記長円形とされたのは、保持軸１９を中心とした円弧上を移動する連結ピン移動孔１２２Ｄによって、連結ピン５５Ｄの直線移動が妨げられることのないように考慮されたものである。

超仕上研削装置１Ｄは、リンク駆動部２Ｄにおけるナット２１２が一方の揺動アーム１２ｂの直近に位置する。超仕上研削装置１Ｄは、砥石保持装置４の傾斜角度がゼロのときをナット２１２の原点位置であるとコントローラに記憶させることにより、超仕上研削装置１と同様に、任意の角度±θで超仕上砥石３９を振動させることができる。また、超仕上砥石３９の振動速度の制御等も、超仕上研削装置１と同様に行うことができる。

超仕上研削装置１Ｄは、一方の揺動アーム１２に連結ピン５５Ｄを一体化し、ナット支持材２２Ｄに連結ピン移動孔１２２Ｄを貫通させてもよい。
超仕上研削装置１Ｄにおける上記以外の構成は、超仕上研削装置１におけるものと同じであり、その説明を省略する。
超仕上研削装置１，１Ｂ，１Ｃにおいて、ナット２１２および揺動アーム１２ｂとコンロッド２３との連結部分のいずれか一方を、揺動不能に固着してもよい。その場合、固着されない側の連結部分は、コンロッド２３が揺動アーム１２ｂの保持軸１９（揺動中心Ｏ）とは反対側に移動可能に形成される。

超仕上研削装置１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、リンク機構部３，３Ｃの剛性を高めることにより、例えば超仕上げ前の断面形状が真円でない球面ころＷの表面の超仕上げ加工において、表面の平滑化だけでなく、断面形状を真円に矯正することができる。
超仕上研削装置１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいて、ガイドレールをナット支持材２２，２２に固着し、レール案内溝をカバー３１に設けても、上記ガイドレール２４，２４およびレール案内溝２２２，２２２と同じ作用効果を奏する。また、これらを各１対でなく、それぞれ１つずつとしても、ボールねじ２１の動作精度および耐久性の向上が期待できる。

この処理は、サーボモータを２台使用する場合、いずれか一方の相対回転角ゼロおよびエンコーダ出力を基準として、他方には基準とするサーボモータと同じ動作を行わせる。
その他、超仕上研削装置１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ、および超仕上研削装置１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、例えば球面ころ軸受に使用される球面ころの表面の平滑度を高める処理を行うことができる超仕上研削装置に利用することができる。

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 超仕上研削装置
４，４Ｂ 砥石保持装置
１１ａ，１１ｂ 揺動リンク
１２ａ，１２ｂ 揺動アーム
１４〜１７ （リンク駆動部の）揺動軸
２１ ボールねじ
２２，２２Ｄ ナット支持材（ナットに一体化された部材）
２３ コンロッド（連結手段）
２４ ガイドレール
３１ カバー
４１ サーボモータ（マスターサーボモータ）
４２ サーボモータ（スレーブサーボモータ）
５５Ｄ 連結ピン（連結手段）
１２２Ｄ 連結ピン移動孔（連結手段）
２１１ ねじ軸
２１２ ナット
２２２ レール案内溝
３５２，３５３ （砥石保持装置の）揺動軸

Claims (5)

1. ２つの揺動リンクおよび２つの揺動アームが４点の揺動軸で連結された平行リンクに、前記揺動アームにおける揺動軸の並びに平行に並ぶ２つの揺動軸によって砥石保持装置が揺動可能に連結された超仕上研削装置であって、
   駆動源としてのサーボモータと、
   ねじ軸およびナットにより構成され前記サーボモータにより前記ねじ軸が回転するボールねじと、
   前記ナットに前記揺動アームを非固定的に連結する連結手段と、を有し、
   前記ねじ軸が前記揺動リンクに平行である
   ことを特徴とする超仕上研削装置。
2. 前記連結手段は、一端が前記ナットに連結され他端が前記揺動アームに連結されたコンロッドを有する、
   請求項１に記載の超仕上研削装置。
3. 前記連結手段は、
   前記ナットおよび前記揺動アームのいずれか一方を貫通する孔である連結ピン移動孔と、
   前記ナットおよび前記揺動アームのいずれか一方に一体化され前記連結ピン移動孔に前記ナットの直線移動が可能なように嵌め入れられた棒状の連結ピンと、を有する
   請求項１に記載の超仕上研削装置。
4. 前記サーボモータは、前記ねじ軸の両端にそれぞれに１つずつ連結された
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の超仕上研削装置。
5. 前記ねじ軸の両端間に前記ボールねじと前記砥石保持装置とを隔てるカバーを備え、
   前記カバーには、いずれも前記ねじ軸に平行に延びた、棒状のガイドレールおよびこのガイドレールが嵌り込んで摺動可能なレール案内溝のいずれか一方が設けられ、
   前記ナットまたは前記ナットに一体化された部材に前記ガイドレールおよび前記レール案内溝のいずれか他方が設けられた
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の超仕上研削装置。