JP6085661B1 - 超仕上装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ころをその軸方向に往復移動させることなくクラウニング形状の外面を超仕上する超仕上装置を提供する。【解決手段】超仕上装置は、揺動砥石保持装置１、ころＷ周面を一方向に押圧する押圧部を備えた押圧装置１、これらを一体として振動を与えるオシレーション装置４、及び振動方向と同方向にこれらを往復動させる往復移動装置を有する。揺動砥石保持装置は、砥石Ｇｓを揺動可能に保持する砥石揺動部２、及び砥石研削面をころ周面に押圧させる砥石押圧部３を有する。砥石押圧部の押圧方向と押圧部の押圧方向とは一致する。この押圧方向はオシレーション装置の振動方向に直交する。砥石と押圧部とは同時にころの周面に当接可能でオシレーション装置の振動方向に並ぶ。砥石の揺動軸２５はオシレーション装置の振動方向及び押圧部等の押圧方向に直交する。【選択図】図１

Description

本発明は、ころ軸受けに使用されるころの外面を超仕上する超仕上装置に関する。

例えば、転動体として円柱状の円筒ころを使用する円筒ころ軸受、転動体として円錐台状の円錐ころを使用する円錐ころ軸受は、ころと（外輪、内輪の）軌道面とが線接触する。このようなころ軸受では、ころの外形が幾何学上の円柱または円錐台そのものである場合、ころの端で接触面圧が過大となり、ころの変形等を生じるおそれがある。ころの端での過大接触面圧を回避するため、円筒ころおよび円錐ころは、その転動面（周面）から端面にかけてクラウニングが施される。

ころの転動面におけるクラウニングに関しては、円筒ころまたは円錐ころの原型（ワーク）に対して研削加工することによりこれ（クラウニング）を形成させる技術が開示されている（特許文献１）。
さらに、ころの端のクラウニングを含む外周面に超仕上を施せば、円筒ころ軸受および円錐ころ軸受がより円滑に動作しかつ耐久性の向上が期待できる。ころの両端のクラウニングを超仕上するために、砥石を保持する砥石ホルダに首振り運動させる技術が提案されている（特許文献２）。

特開２０１０−０１７７８８号公報 特開２００５−１１８９２６号公報

引用文献１に開示された技術は、主にワークの外径面をクラウニング形状に研削加工するものであり、クラウニング形状の外径面を超仕上するものではない。特許文献１には、超仕上機を用いて外径面のクラウニング加工を行うことが従来技術（特開平７−２９０３４７号公報）として記載されている。しかしながら、特許文献１に記載された従来技術は、ストレート部の仕上げ加工を行うもので、外周面から端面に連続するクラウニングを超仕上することができない。

これに対して、特許文献２に提案された技術は、相互の軸心が傾斜する一対の搬送ロー
ラを正逆回転させて保持するころを回転させ、搬送ローラそれぞれの回転数を別々に制御して搬送ローラの略軸心方向にころを移動させ、クラウニングを超仕上する。この特許文献２に記載された実施例では、搬送ローラの軸心方向に移動するころの位置を複数設けられたセンサにより検出する。そして、超仕上は、微小振動する一対の砥石およびこれらに挟まれた首振り運動する一対の砥石の中から、検出されたころの位置および設定されたころの移動方向に応じて異種の隣り合う２つの砥石（微小振動の砥石１つと首振り運動砥石の１つ）が下降して行われる。

引用文献２に提案された技術は、ころをその軸方向に往復動させる必要があることから長い搬送ローラを必要とし、かつころを往復動させるための一対の搬送ローラのそれぞれの回転数の制御、移動するころのセンサによる位置把握、これらの情報による２組の砥石（砥石ホルダ）の上下動のタイミング制御等、ソフトウェアへの負担が少なくはなく処理内容が複雑となる。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、ころをその軸方向に往復移動させることなくそのクラウニング形状の外面を超仕上するための超仕上装置を提供することを目的とする。

本発明に係る超仕上装置は、ころの周面を超仕上する超仕上装置である。超仕上装置は、砥石保持装置、ころの周面に当接可能なワーク脱落防止手段を備えてワーク脱落防止手段に対してころを特定の一方向に押圧させる押圧手段、砥石保持装置および押圧手段を保持しこれらに同一の超仕上用の振動を与えるオシレーション装置、ならびに、オシレーション装置による振動方向と同じ方向にオシレーション装置を往復移動させる往復移動装置を有する。

揺動砥石保持装置は、砥石を揺動可能に保持するための砥石揺動部、および砥石揺動部を特定の一方向に押圧して砥石の研削面をころの周面に当接させる砥石押圧部を有する。
オシレーション装置に固定された砥石保持装置および押圧手段は、砥石押圧部の砥石揺動部への押圧方向と押圧部の押圧方向とが一致する。この押圧方向は、オシレーション装置の振動方向に直交している。砥石とワーク脱落防止手段とは、同時にころの周面に当接可能なように、オシレーション装置の振動方向に並ぶ。揺動可能な砥石の揺動軸は、オシレーション装置の振動方向およびワーク脱落防止手段等の押圧方向のいずれにも直交する。

本発明に係る他の超仕上装置は、一対の砥石保持装置、一対の砥石保持装置を保持しこれらに同一の超仕上用の振動を与えるオシレーション装置、ならびに、一対の砥石保持装置およびオシレーション装置を超仕上用の振動の方向と同じ方向に往復移動させる往復移動装置を有する。
砥石保持装置は、砥石を揺動可能に保持するための砥石揺動部、および砥石揺動部を特定の一方向に押圧して砥石の研削面をころの周面に当接させる砥石押圧部を有する。

それぞれの砥石押圧部の砥石揺動部への押圧方向が一致する。また、押圧方向は、オシレーション装置の振動方向に直交し、それぞれが保持する砥石は、同時にころの周面に当接可能にオシレーション装置の振動方向に並ぶ。そして、揺動可能なそれぞれの砥石の揺動軸は、オシレーション装置の振動方向および砥石押圧部の押圧方向のいずれにも直交する。

押圧手段は、さらに、ころの周面に当接してころを特定の一方向に押圧可能な第２のワーク脱落防止手段を備えてもよい。この場合、第２のワーク脱落防止手段は、その押圧方向をもう一方のワーク脱落防止手段の押圧方向に一致させてもう一方のワーク脱落防止手段に一体化される。オシレーション装置に固定された砥石保持装置および押圧手段は、砥石を挟んで砥石の両側に（もう一方の）ワーク脱落防止手段および第２のワーク脱落防止手段がオシレーション装置の振動方向に並び、かつ、砥石とワーク脱落防止手段とが同時にころの周面に当接可能に、および砥石と第２のワーク脱落防止手段とが同時にころの周面に当接可能に構成される。

ワーク脱落防止手段および第２のワーク脱落防止手段は、いずれか一方またはいずれも
砥石をころの周面に当接させるように構成してもよい。
好ましくは、砥石揺動部は、砥石を保持する砥石保持部、および砥石保持部を揺動可能に保持する揺動支持部を有する。砥石保持部は、砥石を貫通させて保持する砥石孔、および１８０度異なる両方向に突出する円柱状の揺動軸を備える。揺動支持部は、揺動軸の突出する互いに異なる一方を収容する切り欠きを備えて互いに離れて平行な板状の一対の腕部、および切り欠きに収容された揺動軸が切り欠きの開口から脱落するのを防止するために開口を塞ぐ揺動軸支持材を有する。

好ましくは、切り欠きは、揺動軸方向に見たとき、その奥側の形状が頂角を最深部とする二等辺三角形である。

本発明によると、ころをその軸方向に往復移動させることなくそのクラウニング形状の外面を超仕上するための超仕上装置を提供することができる。

図１は砥石保持装置の正面図である。 図２は図１のＡ−Ａ矢視による側面図である。 図３は砥石保持部の正面図である。 図４は図３のＣ−Ｃ矢視による側面図である。 図５は砥石保持装置の概略を示す図である。 図６は超仕上時の砥石保持装置の往復移動装置による移動サイクルを示す図である。 図７は超仕上時の砥石保持装置の動きの詳細を示す図である。 図８は砥石の揺動中心と砥石の研削面との位置関係を示す図である。 図９は円錐ころの超仕上前後の周面の軸方向における凹凸測定結果を示す図である。 図１０は円錐ころの超仕上前後の周面の周方向における凹凸測定結果を示す図である。 図１１は他の砥石保持装置を含む砥石保持セットの正面図である。 図１２は砥石保持セットの左側面図である。 図１３は超仕上時の砥石保持セットの往復移動装置による移動サイクルを示す図である。

図１は砥石保持装置１の正面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視による側面図、図３は砥石揺動部２の正面図、図４は図３のＣ−Ｃ矢視による側面図、図５は砥石保持装置１の概略を示す図である。図２における（ｂ）は把持部１９の拡大図である。図３における右半分は図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。図５における（ａ）は平面図、（ｂ）は図４のＤ−Ｄ矢視断面図、および（ｃ）は裏面図である。

砥石保持装置１は、砥石揺動部２および砥石押圧部３からなる。
砥石揺動部２は、砥石保持部１１、揺動支持部１２、復元付勢材１３および揺動軸支持材１４を有する。
砥石保持部１１は、保持部本体１５、固定材１６および雄ネジ１７で構成される。
保持部本体１５は、形状が全体として直方体であり、最も幅が狭い対向面間を、砥石を保持するための砥石孔２１が貫通する。砥石孔２１は、開口する表面２２，２２に直交して延び、この表面２２，２２に直交する２つの表面２３，２３の一方側に偏っている。砥石孔２１は、断面形状が矩形である。砥石孔２１の断面形状は、超仕上に使用される砥石Ｇｓの断面形状に略一致する。

保持部本体１５は、前述した２つの表面２２，２３のいずれにも直交する表面２４，２４に直交してこの表面２４，２４から外方に延びる、断面円形の揺動軸２５を備える。揺動軸２５は、砥石孔２１の軸心にその軸心を直交させて、砥石孔２１が開口する表面２２，２２の一方側に偏った位置に配される。「砥石孔２１の軸心」とは、砥石孔２１の貫通方向に直交する各断面における図心を貫通方向に結んだ線をいう。

保持部本体１５は、砥石孔２１が偏る側の反対側に、砥石孔２１の軸心に直交し揺動軸２５に平行な貫通孔（以下「固定材孔２６」という）を有する。固定材孔２６は、断面が円形であり、周面の一部が矩形に開口して砥石孔２１に連通する。
保持部本体１５は、砥石孔２１および固定材孔２６の並びの先の表面（表面２３の対向面）から固定材孔２６に貫通する雌ネジ２７を備える。保持部本体１５は、耐摩耗性に優れる超硬質合金で製作される。

固定材１６は、形状が円柱であり、その外径は固定材孔２６の内径よりも小さく、その長さは固定材孔２６の長さに略等しいかまたは僅かに小さい。固定材１６は、軸方向の中央に、略円形の窪みを有する。
雄ネジ１７は、保持部本体１５の雌ネジ２７に螺合し、ネジ部分は雌ネジ２７より長い。

砥石保持部１１は、砥石Ｇｓを砥石孔２１に貫通させ、固定材１６の窪みが雌ネジに対向するように固定材孔２６に差し入れられて、雌ネジ２７に螺合させた雄ネジ１７が締め付けられることにより砥石Ｇｓを一体化する。砥石保持部１１（保持部本体１５）は、揺動軸２５の軸心、固定材孔２６の中心線、雌ネジ２７の軸心が同一平面上に存在し、かつこの平面が砥石孔２１の軸心に直交するのが好ましい。

揺動支持部１２は、連結部３１および挟持部３２からなる。連結部３１は、正面視（図３）の形状が不等辺の直角三角形であり、中実の厚板である。三角形の長辺近傍には、両側の凹部３３，３３によって厚さが薄くなっている。
挟持部３２は、連結部３１における三角形の短辺からこの三角形の斜辺方向外方に突出する一対の腕部３４，３４で形成される。腕部３４，３４は保持部本体１５の厚さに略等しい間隔を有して平行であり、それぞれが連結部３１よりも薄い板状である。

腕部３４は、正面視（図３）においてその下面が、連結部３１の下面（正面視における斜辺部分）の延長上に延びた後、連結部３１における（正面視）三角形の長辺に対して平行に延びる。腕部３４の上面は、正面視において、連結部３１から離れるに従い下面との距離が少しずつ狭まるように伸びる。腕部３４の端面は、連結部３１の下面に直交する。
腕部３４，３４には、それぞれ下面に開口する切り欠き３５が設けられている。切り欠き３５は、その開口から奥に向け平行に対向して両側面が延びる。対向する側面は、延びた端でそれぞれ相手側に折れ曲がる。つまり、正面視における切り欠き３５の奥側の形状は、二等辺三角形である。切り欠き３５における平行に延び対向する側面の間隔は、揺動軸２５の外径に略等しい。切り欠き３５の奥行きは、断面円形の揺動軸２５を嵌め入れたとき、揺動軸２５が僅かに切り欠き３５からはみ出る程度に設計される。

切り欠き３５は、腕部３４における延びた端近傍に設けられる。腕部３４における切り欠き３５は、砥石保持部１１の揺動軸２５が切り欠き３５，３５に収容され揺動軸２５周りに揺動するとき、雄ネジ１７が連結部３１（砥石保持部１１が連結部３１に）当たることがないように、連結部３１から離れた位置に設けられる。
腕部３４，３４における外方を向く面の下方の切り欠き３５，３５の開口近傍は、下方に向けて徐々に幅が狭くなるように傾斜する。この傾斜する面を「テーパ面３６」という。

テーパ面３６は、超仕上時にころを回転させる一対のローラＲｌ，Ｒｒとの干渉を避けるためのものである（干渉の可能性については図２参照）。揺動軸２５の両側の突出端側にも、これと同様の目的で傾斜面３７が設けられている。
復元付勢材１３は、板状の細長い矩形であり、両端から所定の距離の部分が、互いに異なる方向に鈍角に曲げられている。曲げられた両端の部分は、互いに平行である。復元付勢材１３の曲げられた一方の端には、その長手方向の端に開口する切り欠き４１が設けられる。復元付勢材１３の曲げられた他方の端近傍には、２つの孔が設けられる。

復元付勢材１３は、２つの孔が設けられた端側が、揺動支持部１２の連結部３１における挟持部３２側を向く面の凹部３３側端近くにネジ４２，４２により固定される。固定された復元付勢材１３は、長手方向の中央部分が砥石保持部１１に向かい傾斜して延び、切り欠き４１を有する一方の端近傍部分が、砥石保持部１１（保持部本体１５）に接する。
復元付勢材１３は、後述する砥石押圧部３における砥石揺動部２を押圧する方向（後述する押圧装置１８のロッド５１が延びる方向）と砥石孔２１の貫通方向とが一致したとき、切り欠き４１を有する端側近傍が砥石保持部１１に面接触するように、両端近くの曲げの程度が調整される。切り欠き４１を有する端側近傍は、砥石保持部１１の接触する面の略中央から雄ネジ１７側の端近くまで延びている。ここで、切り欠き４１により復元付勢材１３と雄ネジ１７との干渉が回避され、復元付勢材１３をより大きな面積で砥石保持部１１の側面に接触させることができる。復元付勢材１３はバネ鋼で形成される。

揺動軸支持材１４は、弾性を有する金属板で短冊状に形成される。揺動軸支持材１４は、揺動支持部１２における連結部３１の下面およびこれに続く挟持部３２（腕部３４，３４）の下面を覆う。そのため揺動軸支持材１４は、揺動支持部１２の下面に接するように、長手方向の途中で揺動支持部１２の下面に合わせて折れ曲がっている。揺動軸支持材１４における挟持部３２の下面を覆う部分は、砥石保持部１１の揺動を妨げないように、中央部分が欠落して切り欠き４５となっている。また、腕部３４，３４は、切り欠き３５の開口近傍の下面が、テーパ面３６により幅が狭いことから、この幅に合わせて切り欠き４５により二股となった部分は幅が狭い。

揺動軸支持材１４は、切り欠き４５とは反対側の端が、２つのネジ４６，４６により、連結部３１の下面に固定される。揺動軸支持材１４は、保持部本体１５の揺動軸２５が挟持部３２（腕部３４，３４）の切り欠き３５，３５から脱落するのを防ぐ。さらに、揺動軸支持材１４は、揺動軸２５を僅かにはみ出させるように切り欠き３５の奥行きが設定されていることから、揺動軸２５を常に切り欠き３５の奥に押圧する。このことにより、揺動軸２５は、切り欠き３５の奥の二等辺三角形の２つの等辺部分に常に当接し、砥石保持部１１の揺動時の中心が変動せず安定する。

揺動支持部１２は、揺動軸２５が偏った側の表面２２が揺動軸支持材１４側になる姿勢で、砥石保持部１１を揺動可能に支持する。
復元付勢材１３は、揺動する砥石保持部１１を、その基準姿勢に戻す、つまり保持する砥石Ｇｓの研削面が後述する押圧装置１８の押圧方向と略直交する姿勢に戻す働きをする（図７（ｂ）参照）。なお、「研削面」とは、ワークの研削される面に当接する砥石Ｇｓの面をいう。

砥石押圧部３は、押圧装置１８および把持部１９からなる。
押圧装置１８は、複動型エアシリンダである。押圧装置１８（「エアシリンダ１８」ということがある）のロッド５１の先端側は、把持部１９に連結されている。エアシリンダ１８のロッドカバーには、外方に向けてロッド５１と平行に突出する丸棒（以下「案内棒５２」という）が設けられる。

把持部１９は、把持部本体５３、固定部５４および案内棒挿通部５５で構成される。把持部本体５３は、ロッド５１が延びる方向を向く平面（以下「当接面５６」という）を有し、当接面５６の形状は矩形である。当接面５６の長さおよび幅は、揺動支持部１２の平面視（図５（ａ））における連結部３１の両側の凹部３３，３３に挟まれた矩形部分と略同じである。

当接面５６の矩形長辺に相当する一方には、ロッド５１とは反対側に突出して矩形長辺に沿って延びる第１爪部５７が設けられている。第１爪部５７は、連結部３１の凹部３３，３３の一方にぴったり嵌る形状である。
固定部５４は、第１爪部５７と面対称の形状を有する第２爪部５８を有する。第２爪部５８は、連結部３１の凹部３３，３３の他方にぴったり嵌る形状である。

案内棒挿通部５５は、案内棒５２の外径に略等しい案内孔５９を有する。案内孔５９には案内棒５２が貫通し、案内棒５２は、案内孔５９内を摺動しながら往復動可能である。
把持部１９と砥石揺動部２とは、把持部本体５３の第１爪部５７が凹部３３の一方に嵌め入れられ、当接面５６に連結部３１の凹部３３，３３の間の表面を当接させ、および固定部５４の第２爪部５８が他方の凹部３３に嵌め入れらた状態で一体化されている。砥石揺動部２は、第１爪部５７および第２爪部５８により連結部３１（凹部３３，３３）が強く挟まれることにより、把持部１９に安定に一体化される。

案内棒挿通部５５は、ロッド５１の伸張および収縮時に案内棒５２に案内されることにより、把持部１９すなわち砥石揺動部２（砥石Ｇｓ研削面）の位置を安定化させる。
砥石保持装置１において、砥石揺動部２の揺動軸２５（の軸心）は、砥石押圧部３のロッド５１の往復動方向に直交する
超仕上装置は、一対の砥石保持装置１，１の他に、一対のローラＲｌ，Ｒｒ、オシレーション（高速振動）装置４、往復移動装置、制御装置等を備える。

一対のローラＲｌ，Ｒｒは、回転軸が互いに平行にかつ水平に並んで配される。一対のローラＲｌ，Ｒｒの外形は、ワークＷが円錐ころの場合には同一形状大きさの高さが低い円錐台であり、円柱ころの場合には、同一形状大きさの高さが低い円柱である。ローラＲｌ，Ｒｒは、一方が駆動されまたは両方が同一回転数で駆動され、超仕上処理時には同一方向に回転する。ローラＲｌ，Ｒｒは、超仕上時に互いの間にワークＷを支持して回転させる。

一対の砥石保持装置１，１は、それぞれの砥石揺動部２，２が面対称である。一対の砥石保持装置１，１は、互いの揺動支持部１２，１２が、挟持部３２，３２（それぞれの腕部３４，３４）の突出側外方の垂直な平面（ローラＲｌ，Ｒｒの回転軸に直交する平面）に対して対称に配され、その砥石押圧部３，３がオシレーション装置４に保持される。オシレーション装置４に保持された砥石保持装置１，１は、そのロッド５１の往復動方向および揺動軸（の軸心）のいずれも、オシレーション装置４による微振動方向に直交する。

オシレーション装置４は、一対の砥石保持装置１，１を一体としてローラＲｌ，Ｒｒの回転軸に平行に高速微振動（オシレーション、直線運動）させる。往復移動装置は、オシレーション装置４を低速でローラＲｌ，Ｒｒの回転軸に平行に往復移動させる。往復移動装置によるオシレーション装置４の移動方向は、オシレーション装置４によるオシレーション方向と同じである。

制御装置は、ローラＲｌ，Ｒｒの回転数、オシレーションの周波数および往復移動装置の移動速度、移動範囲の管理、エアシリンダ１８の作動流体圧の管理、ならびに処理時間の管理等を行う。
次に、砥石保持装置１を備えた超仕上装置による、円錐ころ（ワーク）Ｗのクラウニング形状の外面の超仕上処理について説明する。

図６は超仕上時の砥石保持装置１（砥石揺動部２）の往復移動装置による移動サイクルを示す図、図７は超仕上時の砥石保持装置１の動きの詳細を示す図である。
超仕上時、ローラＲｌ，Ｒｒが所定の回転数で回転し、これにより支持されたワークＷが回転する。それぞれの砥石保持装置１，１におけるエアシリンダ１８，１８に設定された圧力の空気（作動流体）が供給され、各砥石揺動部２，２は、保持する砥石Ｇｓ，ＧｓをワークＷの外周面に押圧する。この状態で、オシレーション装置４はワークＷの軸心方向に高速微振動し（振動幅Ｏｗ）、ワークＷの外周面を超仕上する。

砥石Ｇｓの研削面（ワークＷの外周面を研削する面）は、高速微振動方向を母線とする、凹状の湾曲面が好ましい。
超仕上装置の往復移動装置は、オシレーション装置４ごと砥石Ｇｓ，Ｇｓを、ワークＷの一方の端面から他方の端面間で往復移動させる。この往復移動について、例えば図６（ａ）を移動の起点とすると、砥石Ｇｓ，Ｇｓはオシレーションしながら一方の端面側に移動し（図６（ｂ））、この端面側の砥石Ｇｓが端面の小曲率半径部分に達すると、この砥石Ｇｓは端面の湾曲の程度に応じて傾斜しながらオシレーション状態を維持する（図６（ｃ）、図７（ｂ））。

一方の端面側で傾斜する砥石Ｇｓは、その湾曲する研削面の最深位置がワークＷの端面に押圧される。このとき、砥石Ｇｓは、研削面の最深位置における微小な範囲でワークＷを研削する。研削面のこの微小な範囲における（湾曲面の）母線が、（微小な範囲を「点」と仮定すると）ワークＷの端面の被研削面における（軸心を含む断面の）接線に一致するように、砥石Ｇｓが微振動する。したがって、一方の端面側の砥石Ｇｓは、（往復移動装置による緩やかな）往復移動および微振動による小曲率半径部分の研削位置に応じて上下動する（図７（ａ）のＲｍ）。このとき、ワークＷの外周面上に位置する他方の砥石Ｇ
ｓも、外周面のクラウニングに応じて上下動するが、一方の砥石Ｇｓに比べるとその程度は小さい。

ここで、復元付勢材１３は、エアシリンダ１８による押圧力に比べてその復元力は弱く、図６（ｃ）に示される（左側の）姿勢では、オシレーション装置４の振動（微往復移動）の伝達を妨げることなく、周面の湾曲に応じた砥石保持部１１の揺動（傾斜）を可能にする。
一対の砥石保持装置１，１におけるそれぞれのエアシリンダ１８，１８は、同じ圧力源から加圧エアが供給される。作動流体が連通するそれぞれのエアシリンダ１８，１８は、砥石揺動部２，２における上下動の程度の違いを緩衝する働きをする。

オシレーション装置４がワークＷの一方の端面側の移動端に達した後、往復移動装置は、オシレーション装置４をワークＷの他方の端面側に向けて移動させる（図６（ｃ）→（ｂ）→（ａ）→（ｄ）→（ｅ））。一対の砥石保持装置１，１は、ワークＷの他方の端面側においても一方の端面側と同様の動作を行う。
超仕上装置は、一対の砥石保持装置１，１が保持する砥石Ｇｓ，Ｇｓに、図６に示される往復移動のサイクルを繰り返させながら微振動させ、ワークＷの周面を超仕上げする。

砥石保持装置１（砥石Ｇｓ）を一対（２つ）としたのは、以下の理由による。
ローラＲｌ，Ｒｒは、その幅がワークＷの長さ（軸心方向寸法）より小さく、ローラＲｌ，Ｒｒに保持されたワークＷは、その両端がローラＲｌ，Ｒｒの外に出る（図７）。
一方の砥石ＧｓがワークＷの一方の端面近傍の小曲率半径部分を研削するとき（図６（ｃ），（ｅ））、この砥石ＧｓがワークＷを押圧する力Ｆは、ローラＲｌ，Ｒｒの端縁を支点Ｒｆ（支点ＲｆはローラＲｌ，Ｒｒそれぞれに生ずる）として、ワークＷの他方の端面側を浮き上がらせようとする。したがって、砥石保持装置１（砥石Ｇｓ）が１つの場合、砥石ＧｓがワークＷの一方の端の近傍を研削するときにはワークＷの他方の端側が浮き上がり（図７（ｂ））、ワークＷがローラＲｌ，Ｒｒから脱落するおそれがある。

一対の砥石保持装置１，１を備えた超仕上装置では、内方の周面を研削する他方の砥石ＧｓがワークＷの端側を研削する一方の砥石Ｇｓと同じ作動流体圧で押圧する。これにより、ワークＷは、ローラＲｌ，Ｒｒからの研削されていない他方の端面側の浮き上がり、ローラＲｌ，Ｒｒからの脱落が防止され、砥石Ｇｓ，Ｇｓによるクラウニング全体の円滑かつ安定な超仕上の継続を可能とする。

また、図６（ｃ），（ｅ）の姿勢では、ワークＷの端側の砥石ＧｓによりワークＷをその軸方向に移動させる力が働くが、他方の砥石ＧｓがワークＷを上から押圧するので、ワークＷは移動することなく端部および軸方向内方の周面が研削の研削が行われる。
砥石Ｇｓを一対とすることにより、１つに比べて研削面が２倍になり当然に超仕上の時間短縮が期待できる。しかし、１つの砥石であっても研削面を大きくすればそれに応じて時間短縮が可能であるので、一対の砥石Ｇｓ，Ｇｓ（一対の砥石保持装置１，１）の主たる効果は、超仕上時のローラＲｌ，ＲｒによるワークＷの安定な支持を可能とすることである。

図８は砥石Ｇｓの揺動中心Ｃｓと砥石Ｇｓの研削面との位置関係を示す図である。
図８（ａ）は、砥石Ｇｓの研削面における微振動（オシレーション）方向の寸法Ｌ（「砥石幅Ｌ」という）が、砥石Ｇｓの揺動中心Ｃｓの砥石Ｇｓ研削面からの距離Ｈ（「揺動中心高さＨ」という）よりも大きい場合（Ｌ＞Ｈ）を示す。図８（ｂ）は、砥石幅Ｌが揺動中心高さＨよりも小さい場合（Ｌ＜Ｈ）を示す。なお、図８の砥石幅Ｌおよび揺動中心高さＨの比率等は例示である。

Ｌ＞Ｈの場合には、砥石Ｇｓが固定された後の揺動可能な部分の揺動中心Ｃｓ、すなわち砥石保持部１１および砥石Ｇｓ（これらを「揺動体」というものとする）の揺動中心Ｃｓは、Ｌ＜Ｈの場合に比べて、揺動体の重心に対して砥石Ｇｓの研削面（超仕上時はワークＷ）により近い。また、Ｌ＞Ｈである保持部本体１５は、砥石孔２１が開口する表面２２，２２の一方側に偏った位置、つまり砥石Ｇｓの研削面により近い位置に揺動軸２５が配されることにより、揺動体の重心に対して一層砥石Ｇｓの研削面に近づける設計がなされている。

ところで、超仕上時、砥石Ｇｓの研削面は、押圧装置（エアシリンダ）１８によりワークＷの被研削面に押圧されており、オシレーション時にも研削面にはその場に止まろうとする力が働く。この止まろうとする力（研削面との摩擦力）、および揺動体における揺動軸２５から砥石Ｇｓの研削面までの部分の重量が、超仕上処理における砥石保持部１１，１１の高速往復動（オシレーション，Ｏｗ）への揺動体（砥石Ｇｓ，Ｇｓ）の追随性に影響する。

Ｌ＞Ｈである砥石保持部１１（図８（ａ））では、揺動体における揺動軸２５から砥石Ｇｓの研削面までの部分の重量が小さい。そのため、砥石Ｇｓ（揺動体）は、超仕上時のオシレーション装置４の往復動に伴ってワークＷの被研削面を往復動する。
一方、図８（ｂ）に示されるＬ＜Ｈの場合には、揺動体における揺動軸２５から砥石Ｇｓの研削面までの部分の重量が大きく、揺動体は、オシレーション装置４の往復動に伴って往復動せずに揺動軸２５周りに揺動するおそれが高い。そうすると、砥石ＧｓはワークＷの被研削面を往復動せず、超仕上が行われない。

砥石保持部１１（保持部本体１５、固定材１６、および雄ネジ１７）の揺動軸２５は、少なくとも砥石Ｇｓを保持する砥石保持部１１状態での一体物の重心位置よりも保持する砥石の研削面側に設け、可能な限り研削面に近づけるのが好ましい。Ｌ＞Ｈは、この好ましい要件の具体例である。
このことは、例えば、鉛筆を削り先（露出芯）に近い位置で持った場合と削り先から遠く離れた位置で持った場合とでは、近い位置で持った場合の方が文字、線等を意図したとおりに書けることに共通する。

砥石の砥石幅ＬがワークＷの長さに比べて小さいと超仕上に長時間を要す。また、砥石の砥石幅ＬがワークＷの長さに比べて過剰に大きいと、砥石周りの設計上の制約が大きくなる。そのため、砥石の砥石幅Ｌは、ワークＷの長さ（軸心方向の寸法）を考慮して常識的に適切な値が選択される。
図９は円錐ころＷの超仕上前後の周面の軸方向における凹凸（粗さ）測定結果を示す図、図１０は円錐ころＷの超仕上前後の周面の周方向における凹凸測定結果を示す図である。各図における円錐ころＷは、その周面が軸方向にクラウニング形状である。

図１０における「前加工」は超仕上前、「加工後」は超仕上後、それぞれの数値（例えば「前加工」における０．６２μｍ）は、矢印Ｓが示す周囲の最大凹凸差である。
超仕上条件、例えば使用する砥石、オシレーションの周波数、および超仕上処理時間等によって、超仕上の程度は異なる。図９および図１０は、一対の砥石保持装置１，１を備えた超仕上装置による一般的な超仕上条件で行われた超仕上の例である。図９および図１０から、一対の砥石保持装置１，１を備えた超仕上装置は、円錐ころ（ワークＷ）をその軸方向に往復移動させることなく、クラウニング形状となった円錐ころＷの軸方向端部について、良好な超仕上が可能である。

図１１は他の砥石保持装置１Ｂを含む砥石保持セットの正面図、図１２は砥石保持セットの左側面図である。
砥石保持セットは、砥石保持装置１Ｂおよび固定砥石装置５Ｂからなる。
砥石保持装置１Ｂは、砥石揺動部２Ｂおよび砥石押圧部３からなる。
砥石揺動部２Ｂは、砥石保持部１１、揺動支持部１２Ｂ、復元付勢材１３Ｂおよび揺動軸支持材１４Ｂを有する。

砥石保持部１１は、略砥石保持装置１におけるものと同じであり、各図において砥石保持装置１におけるものと同じ符号を付しその説明を省略する。
揺動支持部１２Ｂは、連結部３１Ｂおよび挟持部３２Ｂからなり、正面視（図１１）の形状が逆二等辺三角形の頂角側が欠けた台形である。連結部３１Ｂは、二等辺三角形の底辺側であり中実の厚板である。三角形の底辺近傍の両表面は、凹部３３，３３によって厚さが薄くなっている。

挟持部３２Ｂは、二等辺三角形の頂角側の部分であり、連結部３１から外方に平行に突出する板状の一対の腕部３４Ｂ，３４Ｂで形成される。
腕部３４Ｂ，３４Ｂには、台形形状の上底、すなわち図１１における下面に開口する切
り欠き３５が設けられている。切り欠き３５は、砥石保持装置１におけるものと同じであり、その説明を省略する。

復元付勢材１３Ｂは、板状の細長い矩形であり、両端から所定の距離の部分が、互いに異なる方向に鈍角に曲げられている。復元付勢材１３Ｂは、その形状が砥石保持装置１における復元付勢材１３と若干異なるが、その機能は同じであり、復元付勢材１３と同じようにネジ４２，４２で連結部３１Ｂに固定される。
揺動軸支持材１４Ｂは、その形状が砥石保持装置１における揺動軸支持材１４と若干異なるのみで、その構成および作用効果は砥石保持装置１における揺動軸支持材１４と同じである。

砥石押圧部３は、砥石保持装置１における砥石押圧部３と同じである。
砥石保持装置１Ｂは、エアシリンダ１８のロッド５１の往復動方向および揺動軸２５の軸心がいずれもオシレーション装置４の微振動方向に直交するように、オシレーション装置４に固定される。
固定砥石装置５Ｂは、砥石固定装置６Ｂおよび砥石押圧部３で構成される。

固定砥石装置５Ｂにおける砥石押圧部３は、砥石保持装置１Ｂにおける砥石押圧部３と同じである。
砥石固定装置６Ｂは、第１アーム６１Ｂ、第２アーム６２Ｂおよびアーム連結部６３Ｂからなる。
第１アーム６１Ｂは、全体として細長く、一方の端側が砥石押圧部３におけるエアシリンダ１８のロッド５１に連結されている。第１アーム６１Ｂの一端側には、砥石保持装置１Ｂにおける案内棒挿通部５５と同じものが設けられ、第１アーム６１Ｂは、ロッド５１の伸張および収縮時に案内棒５２に案内されて安定に往復動する。

第１アーム６１Ｂは、ロッド５１との連結部分からしばらくロッド５１の往復動方向に延び、途中から鈍角を形成して折れ曲がる。第１アーム６１Ｂは、他方の端つまりこの折れ曲がった先端近傍に砥石Ｇｓを固定可能である。第１アーム６１Ｂは、砥石Ｇｓの研削面が略ロッド５１の伸張方向を向くように砥石Ｇｓを固定する。
第２アーム６２Ｂは、全体として細長く、一方の端近傍に砥石Ｇｓを固定可能である。

アーム連結部６３Ｂは、（図１１および図１２を上から見た）平面視において「コ」字状である。アーム連結部６３Ｂは、「コ」字状の一方の端が、第１アーム６１Ｂにおけるロッド５１の伸張と同方向に延びる部分の端、折れ曲がる直前の部分に連続する。アーム連結部６３Ｂにおける「コ」字状の他方の端は、第２アーム６２Ｂにおける砥石Ｇｓ固定可能な端とは逆側の端に連続する。

砥石固定装置６Ｂは、正面視（図１１）において、第１アーム６１Ｂおよび第２アーム６２Ｂが、アーム連結部６３Ｂとの連結部分から砥石Ｇｓ固定可能な部分に向けて互いに近づく。
砥石押圧部３は、砥石保持装置１における砥石押圧部３と同じである。
砥石保持装置１Ｂは、エアシリンダ１８のロッド５１の往復動方向と揺動軸２５の軸心とがいずれもオシレーション装置４の微振動方向に直交するように、オシレーション装置４に固定される。

固定砥石装置５Ｂは、砥石保持装置１Ｂと並べてオシレーション装置４に固定される。固定砥石装置５Ｂは、その「コ」字状のアーム連結部６３Ｂが、正面視における砥石保持装置１Ｂの砥石揺動部２Ｂの背後に回りこむ。固定砥石装置５Ｂにおける第１アーム６１Ｂおよび第２アーム６２Ｂの砥石Ｇｓ，Ｇｓ固定用端部は、砥石揺動部２Ｂの砥石保持部１１をその間に位置させ、各砥石Ｇｓ，Ｇｓ固定用端部および砥石保持部１１は、オシレーション装置４の往復動方向に一列に並ぶ。

固定砥石装置５Ｂのエアシリンダ１８と砥石保持装置１Ｂのエアシリンダ１８とは、作動流体（空気）の圧力源を共通とし、同じ空気圧で伸張動作する。固定砥石装置５Ｂにおける第１アーム６１Ｂおよび第２アーム６２Ｂに固定された砥石Ｇｓ，Ｇｓは、エアシリンダ１８の伸張および収縮に伴って一体で上下する。
砥石保持セットは、超仕上時において、オシレーション装置４を固定する往復移動装置
が往復動する間、第１アーム６１Ｂおよび第２アーム６２Ｂに固定された砥石Ｇｓ，Ｇｓの少なくともいずれか一方と砥石保持部１１が保持する砥石Ｇｓとが、超仕上対象のワークＷ周面に接する（押圧する）よう設計される。

図１３は超仕上時の砥石保持セットの往復移動装置による移動サイクルを示す図である。
図１３における（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図６の（ａ）〜（ｅ）に対応する。
砥石保持セットでは、揺動する砥石Ｇｓを保持する砥石保持装置１ＢのみがワークＷ端部のクラウニング形状周面の超仕上に関与する。図１３（ｃ）では、砥石保持装置１Ｂの砥石がワークＷの左端部を研削するとき、第２アーム６２Ｂの砥石ＧｓはワークＷの左外方に外れ、第１アーム６１Ｂの砥石ＧｓがワークＷの内方の周面を研削する。このとき、第１アーム６１Ｂの砥石Ｇｓは、砥石揺動部２Ｂの砥石ＧｓがワークＷの左端部を押圧することによるワークＷの右側の浮き上がりを防止する。

同様に、図１３（ｅ）では、第１アーム６１Ｂの砥石ＧｓがワークＷの右外方に外れ、第２アーム６２Ｂの砥石Ｇｓが、ワークＷの内方の周面を研削しながらワークＷの左側の浮き上がりを防止する。
固定砥石装置５Ｂは、第１アーム６１Ｂおよび第２アーム６２Ｂが連動して上下する。そのため、一方の砥石ＧｓがワークＷから外れたとき（図１３（ｃ），（ｅ））でも、外れた砥石Ｇｓは他方の砥石Ｇｓと略同一高さに位置し、揺動する砥石ＧｓがワークＷ端面近傍を研削した後再び内方に移動するとき（図１３（ｂ），（ｄ））、外れた位置の砥石Ｇｓは円滑にワークＷの周面上に戻ることができる。

砥石保持セットを備える超仕上装置は、円錐ころ、円柱ころをその軸方向に往復移動させることなくそのクラウニング形状の外面を超仕上することができる。
図１１〜図１３に示される砥石保持セットにおいて、第２アーム６２Ｂおよびアーム連結部６３Ｂを有さず第１アーム６１Ｂのみを有する砥石固定装置とすることができる。この場合、砥石保持セットは、超仕上時に砥石保持装置１Ｂに対して砥石固定装置側となるワークＷ端面の研削が困難であるため、ワークＷを逆向きに置き換えてもう一方の端面を研削する。

砥石保持セットにおける第１アーム６１Ｂおよび第２アーム６２Ｂの砥石Ｇｓ，Ｇｓに換えて、これらに固定された砥石Ｇｓの研削面に相当する面が自己潤滑性を有する部材で形成された代替物としてもよい。それぞれの代替物は、研削機能を有さないが、図１３（ｃ），（ｅ）の状態において砥石保持装置１Ｂの砥石Ｇｓが研削する端部とは逆側の端部の浮き上がりを防止することができる。その結果、代替物が固定された砥石保持セットは、円錐ころ、円柱ころをその軸方向に往復移動させることなくそのクラウニング形状の外面を超仕上することができる。自己潤滑性を有する部材として、例えばＰＴＦＥ等のフッ素樹脂が採用される。

第１アーム６１Ｂおよび第２アーム６２Ｂの砥石Ｇｓ，Ｇｓを代替物に換えたこと（代替物の自己潤滑性）により、超仕上時にワークＷがその軸心方向に移動するおそれがある場合は、ワークＷの軸方向両側に移動防止ストッパを設けてもよい。
上述の実施形態において、一対の砥石保持装置１，１はその砥石揺動部２，２が面対称であるとしたが、同一機能を有すれば面対称ではない一対の砥石揺動部２，２を超仕上装置に使用してもよい。

その他、砥石保持装置１，１Ｂ、超仕上装置、および砥石保持装置１，１Ｂ、超仕上装置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、ころ軸受けに使用されるころの外面を超仕上する装置に利用することができる。

１，１Ｂ 砥石保持装置
２，２Ｂ 砥石揺動部
３ 砥石押圧部
４ オシレーション装置
５Ｂ 固定砥石装置
１１ 砥石保持部
１２，１２Ｂ 揺動支持部
１４，１４Ｂ 揺動軸支持材
２１ 砥石孔
２５ 揺動軸
３４，３４Ｂ （挟持部の一対の）腕部
３５ （挟持部の）切り欠き
６１Ｂ 第１アーム
６２Ｂ 第２アーム
６３Ｂ アーム連結部
Ｇｓ 砥石
Ｗ ころ（ワーク）

Claims (6)

1. ころの周面を超仕上する超仕上装置であって、
   砥石保持装置と、
   前記ころの周面に当接可能なワーク脱落防止手段を備えて前記ワーク脱落防止手段に対して前記ころを特定の一方向に押圧させる押圧手段と、
   前記砥石保持装置および前記押圧手段を保持しこれらに同一の超仕上用の振動を与えるオシレーション装置と、
   前記オシレーション装置による振動方向と同じ方向に前記オシレーション装置を往復移動させる往復移動装置と、を有し、
   前記砥石保持装置は、
   砥石を揺動可能に保持するための砥石揺動部と、
   前記砥石揺動部を特定の一方向に押圧して前記砥石の研削面を前記ころの周面に当接させる砥石押圧部と、を有し、
   前記オシレーション装置に固定された前記砥石保持装置および前記押圧手段は、
   前記砥石押圧部の前記砥石揺動部への押圧方向と前記押圧手段の押圧方向とが一致し、
   前記押圧方向が前記オシレーション装置の振動方向に直交し、
   前記砥石と前記ワーク脱落防止手段とが同時に前記ころの周面に当接可能に前記オシレーション装置の振動方向に並び、
   かつ、揺動可能な前記砥石の揺動軸が前記オシレーション装置の振動方向および前記押圧方向のいずれにも直交する
   ことを特徴とする超仕上装置。
2. 一対の砥石保持装置と、
   前記一対の砥石保持装置を保持しこれらに同一の超仕上用の振動を与えるオシレーション装置と、
   前記一対の砥石保持装置および前記オシレーション装置を超仕上用の前記振動の方向と同じ方向に往復移動させる往復移動装置と、を有し、
   前記砥石保持装置は、
   砥石を揺動可能に保持するための砥石揺動部と、
   前記砥石揺動部を特定の一方向に押圧して前記砥石の研削面を前記ころの周面に当接させる砥石押圧部と、を有し、
   それぞれの前記砥石押圧部の前記砥石揺動部への押圧方向が一致し、
   前記押圧方向が前記オシレーション装置の振動方向に直交し、
   それぞれが保持する前記砥石が同時に前記ころの周面に当接可能に前記オシレーション装置の振動方向に並び、
   かつ、揺動可能なそれぞれの前記砥石の揺動軸が前記オシレーション装置の振動方向および前記押圧方向のいずれにも直交する
   ことを特徴とする超仕上装置。
3. 前記押圧手段は、さらに、前記ころの周面に当接して前記ころを特定の一方向に押圧可能な第２のワーク脱落防止手段を備え、
   前記第２のワーク脱落防止手段は、その押圧方向を前記ワーク脱落防止手段の押圧方向に一致させて前記ワーク脱落防止手段に一体化されており、
   前記オシレーション装置に固定された前記砥石保持装置および前記押圧手段は、
   前記砥石を挟んで前記砥石の両側に前記ワーク脱落防止手段および前記第２のワーク脱落防止手段が前記オシレーション装置の振動方向に並び、
   かつ、前記砥石と前記ワーク脱落防止手段とが同時に前記ころの周面に当接可能に、および前記砥石と前記第２のワーク脱落防止手段とが同時に前記ころの周面に当接可能に構成された
   請求項１に記載の超仕上装置。
4. 前記ワーク脱落防止手段および前記第２のワーク脱落防止手段は、いずれか一方またはいずれも前記ころの周面に当接可能な砥石を有する
   請求項３に記載の超仕上装置。
5. 前記砥石揺動部は、
   砥石を保持する砥石保持部と、
   前記砥石保持部を揺動可能に保持する揺動支持部と、を有し、
   前記砥石保持部は、
   前記砥石を貫通させて保持する砥石孔と、
   １８０度異なる両方向に突出する円柱状の揺動軸と、を備え、
   前記揺動支持部は、
   前記揺動軸の突出する互いに異なる一方を収容する切り欠きを備えて互いに離れて平行な板状の一対の腕部と、
   前記切り欠きに収容された前記揺動軸が前記切り欠きの開口から脱落するのを防止するために前記開口を塞ぐ揺動軸支持材と、を有する
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の超仕上装置。
6. 前記切り欠きは、前記揺動軸方向に見たとき、その奥側の形状が頂角を最深部とする二等辺三角形である
   請求項５に記載の超仕上装置。