JP7165041B2 - 研削加工装置および研削加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、研削加工技術に関する。

従来より、研削加工装置が知られている。例えば、特許文献１には、ワークの研削面を研削するプロファイル研削盤が開示されている。このプロファイル研削盤は、ワークを保持するとともにワークを所定の回転軸回りに回転させるワーク回転部と、ワークを研削する砥石を有する加工装置と、加工装置の砥石をワークの研削面に対して切り込み送りさせるとともに砥石をワークの回転軸回りの回転動作に同期して往復移動させることでプロファイル研削を行う砥石移動部と、砥石のワークに対する切り込み方向の相対加速度が速くなるようにワーク回転部を移動させるワーク移動部とを備えている。

特開２０１６－９３８５０号公報

特許文献１のような研削加工装置では、ワークの研削面の形状変化に応じてワークから研削工具に作用する反力（以下「研削反力」と記載）が変化し、その研削反力の変化により研削位置（すなわちワークの位置に対する研削工具の位置）がワークの回転周期中に変動することがある。例えば、ワークの研削面に溝や孔が形成されている場合、そのような溝や孔が形成された部分では、研削反力が比較的に小さくなる傾向にあり、研削反力が比較的に小さくなる部分では、研削位置が研削送り方向（すなわちワークに対して研削工具を押し当てる方向）に進み過ぎてしまう傾向がある。このように、ワークの回転周期中において研削位置が変動すると、ワークの回転周期の一部において研削位置が研削送り方向に進み過ぎてワークの研削面を研削し過ぎてしまうおそれがあるので、ワークの研削面の加工精度を向上させることが困難である。

そこで、本発明は、ワークの研削面の加工精度を向上させることが可能な研削加工技術を提供することを目的とする。

第１の発明は、研削加工装置に関し、この研削加工装置は、ワークを保持して回転軸周りに回転させるワーク保持部と、上記ワークを研削するための研削工具を有する研削加工部と、上記ワーク保持部および上記研削加工部のうち少なくとも一方を上記回転軸と交差する研削送り方向において進退させることにより、上記研削送り方向における上記ワークの位置に対する上記研削工具の位置である研削位置を調節する位置調節機構と、上記ワーク保持部に保持されたワークを上記回転軸周りに回転させて上記ワークの周面に対して上記研削加工部の研削工具を上記研削送り方向に押し当てることにより上記ワークの周面を研削する研削加工処理において、上記ワークの回転周期中における上記研削位置の変動が小さくなるように、上記位置調節機構を制御して上記ワークの回転周期中における上記研削位置を調節する制御部とを備えている。

第１の発明では、ワークの回転周期中における研削位置（すなわち研削送り方向におけるワークの位置に対する研削工具の位置）の変動が小さくなるように、ワークの回転周期中における研削位置を調節することにより、ワークの回転周期の一部において研削位置が研削送り方向に進み過ぎてワークの周面の一部が研削され過ぎてしまうという事態を発生させにくくすることができる。これにより、ワークの研削面の加工精度を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明において、上記制御部は、上記ワークの回転周期において予め定められた複数の回転位相の各々における上記研削位置のうち上記研削送り方向において予め定められた基準研削位置よりも前進している研削位置が上記研削送り方向において予め定められた補正量だけ後退するように、上記位置調節機構を制御して上記ワークの回転周期中における上記研削位置を調節することを特徴とする研削加工装置である。

第２の発明では、複数の回転位相の各々における研削位置のうち研削送り方向において基準研削位置よりも前進している研削位置が研削送り方向において予め定められた補正量だけ後退するように、ワークの回転周期中における研削位置を調節することにより、ワークの回転周期中における研削位置の変動が小さくなるように、ワークの回転周期中における研削位置を調節することができる。これにより、ワークの回転周期の一部において研削位置が研削送り方向に進み過ぎてワークの周面の一部が研削され過ぎてしまうという事態を発生させにくくすることができるので、ワークの研削面の加工精度を向上させることができる。

第３の発明は、第２の発明において、上記複数の回転位相の各々における上記研削位置のうち上記研削送り方向において上記基準研削位置よりも前進している研削位置に対して定められる補正量は、当該研削位置と上記基準研削位置との差に応じた量となっていることを特徴とする研削加工装置である。

第３の発明では、複数の回転位相の各々における研削位置のうち研削送り方向において基準研削位置よりも前進している研削位置に対して定められる補正量を、その研削位置と基準研削位置との差に応じた量にすることにより、補正量を適切な量に設定することができる。これにより、ワークの回転周期中における研削位置の変動が小さくなるように、ワークの回転周期中における研削位置を適切に調節することができる。

第４の発明は、第２または第３の発明において、上記複数の回転位相の各々における上記研削位置のうち上記研削送り方向において上記基準研削位置よりも前進している研削位置に対して定められる補正量は、当該研削位置と上記基準研削位置との差に応じて変化し、上記複数の回転位相の各々における上記研削位置のうち上記研削送り方向において上記基準研削位置よりも前進している研削位置に対して定められる補正量の変化量は、当該研削位置と上記基準研削位置との差の絶対値よりも小さくなっていることを特徴とする研削加工装置である。

第４の発明では、複数の回転位相の各々における研削位置のうち研削送り方向において基準研削位置よりも前進している研削位置に対して定められる補正量の変化量を、その研削位置と基準研削位置との差の絶対値よりも小さくすることにより、補正の対象となっている研削位置（すなわち基準研削位置よりも前進している研削位置）を研削送り方向において緩やかに後退させることができる。これにより、研削位置の補正に起因してワークの回転周期中における研削位置の変動が増長されてしまうという事態を発生させにくくすることができる。

第５の発明は、ワークを保持して回転軸周りに回転させるワーク保持部と、上記ワークを研削するための研削工具を有する研削加工部と、上記ワーク保持部および上記研削加工部のうち少なくとも一方を上記回転軸と交差する研削送り方向において進退させることにより上記研削送り方向における上記ワークの位置に対する上記研削工具の位置である研削位置を調節する位置調節機構とを備える研削加工装置を用いた研削加工方法に関し、この研削加工方法は、上記ワーク保持部に保持されたワークを上記回転軸周りに回転させて上記ワークの周面に対して上記研削加工部の研削工具を上記研削送り方向に押し当てることにより上記ワークの周面を研削する研削加工処理が行われるように上記ワーク保持部と上記位置調節機構を制御する第１工程と、上記研削加工処理において上記ワークの回転周期中における上記研削位置の変動が小さくなるように、上記位置調節機構を制御して上記ワークの回転周期中における上記研削位置を調節する第２工程とを備えている。

第５の発明では、ワークの回転周期中における研削位置（すなわち研削送り方向におけるワークの位置に対する研削工具の位置）の変動が小さくなるように、ワークの回転周期中における研削位置を調節することにより、ワークの回転周期の一部において研削位置が研削送り方向に進み過ぎてワークの周面の一部が研削され過ぎてしまうという事態を発生させにくくすることができる。これにより、ワークの研削面の加工精度を向上させることができる。

本発明によれば、ワークの研削面の加工精度を向上させることができる。

実施形態による研削加工装置の構成を例示する斜視図である。 実施形態による研削加工装置の構成を例示する概略図である。 目標研削位置と研削位置指令値と研削位置とを例示する平面図である。 実施形態における制御部の構成を例示するブロック図である。 補正量制御について説明するためのフローチャートである。 研削加工処理における研削位置および補正量の変化について説明するための波形図である。

以下、実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。

（研削装置）
図１および図２は、実施形態による研削加工装置１０の構成を例示している。この研削加工装置１０は、ワークＷを研削する装置であり、ベッド１１と、コラム１２とを備えている。ベッド１１は、Ｘ軸方向に延びる直方体状に形成されている。コラム１２は、Ｚ軸方向に延びる直方体状に形成され、ベッド１１のＹ軸方向における一端側に設けられている。なお、この例では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、水平方向に沿う方向であり、互いに直交している。Ｚ軸方向は、鉛直方向に沿う方向であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交している。また、研削加工装置１０は、ワーク保持部２０と、研削加工部３０と、位置調節機構４０と、制御部１００とを備えている。

〔ワーク保持部〕
ワーク保持部２０は、ワークを保持して回転軸Ｏ（図３参照）周りに回転させる。この例では、ワーク保持部２０は、基台部２１と、ワーク駆動モータ２２とを有している。

基台部２１は、Ｘ軸方向に延びる直方体状に形成され、ワークＷを保持する。この例では、基台部２１には、ワークＷを保持するためのチャック２１ａが設けられている。チャック２１ａは、基台部２１のＺ軸方向における一方面（図１の例では上面）に設けられている。チャック２１ａには、電磁石（図示を省略）が設けられている。そして、チャック２１ａの電磁石に電流を供給することにより、チャック２１ａに載置されたワークＷが固定されて保持される。ワーク駆動モータ２２は、基台部２１に保持されたワークＷをＺ軸方向に延びる回転軸Ｏ周りに回転駆動させる。この例では、チャック２１ａは、ベアリング（図示を省略）を介して基台部２１に回転可能に取り付けられており、ワーク駆動モータ２２と連結されている。ワーク駆動モータ２２が回転すると、チャック２１ａに保持されているワークＷが回転する。

〔研削加工部〕
研削加工部３０は、研削工具３１を有している。この例では、研削加工部３０は、研削工具３１の他に、工具軸３２と、工具駆動モータ３３とを有している。

研削工具３１は、ワークＷを研削するための工具である。この例では、ワークＷは、円筒状に形成された部材であり、研削工具３１は、円柱状に形成された砥石である。工具軸３２は、Ｚ軸方向に延びている。工具軸３２の一端部には、研削工具３１が取り付けられている。工具駆動モータ３３は、工具軸３２を回転駆動させる。工具軸３２が回転することにより、研削工具３１がＺ軸方向に延びる回転軸（この例では工具軸３２の軸心）周りに回転する。

〔位置調節機構〕
位置調節機構４０は、ワーク保持部２０および研削加工部３０のうち少なくとも一方を回転軸Ｏと交差する研削送り方向において進退させることにより、研削送り方向におけるワークＷの位置に対する研削工具３１の位置である研削位置Ｐ２を調節する。

この例では、位置調節機構４０は、ワーク保持部２０を研削送り方向において進退させることにより研削位置Ｐ２を調節する。具体的には、位置調節機構４０は、ワーク位置調節機構５０と、工具位置調節機構６０とを有している。なお、この例では、研削送り方向は、Ｘ軸方向に沿う方向となっている（図３参照）。

〈ワーク位置調節機構〉
ワーク位置調節機構５０は、ワーク保持部２０を研削送り方向において進退させる。この例では、ワーク位置調節機構５０は、ワーク保持部２０をＸ軸方向に移動させる。具体的には、ワーク位置調節機構５０は、ワークテーブル５１と、ワークリニアモータ５２とを有している。

ワークテーブル５１は、板状に形成され、Ｘ軸方向に移動可能となっている。ワークリニアモータ５２は、ワークテーブル５１をＸ軸方向に移動させる。この例では、ワークリニアモータ５２は、Ｘ軸方向に延びる固定子５２ａと、電磁力により固定子５２ａに沿うようにＸ軸方向に移動する可動子５２ｂとを有している。固定子５２ａは、例えば、Ｘ軸方向においてＮ極とＳ極とが交互に並ぶように配列された複数の永久磁石により構成されている。可動子５２ｂは、例えば、Ｘ軸方向に並ぶように配列された複数のティースとその複数のティースに巻回される巻線とにより構成されている。この例では、ワークリニアモータ５２の固定子５２ａは、ベッド１１のＺ軸方向における一方面（図１の例では上面）に固定された固定テーブルに設けられ、ワークリニアモータ５２の可動子５２ｂは、ワークテーブル５１に設けられている。そして、ワークリニアモータ５２に電流を供給することにより、ワークリニアモータ５２の可動子５２ｂが設けられたワークテーブル５１がＸ軸方向に移動する。

〈工具位置調節機構〉
工具位置調節機構６０は、研削加工部３０を研削送り方向において進退させる。この例では、工具位置調節機構６０は、研削加工部３０をＸ軸方向とＺ軸方向とに移動させる。具体的には、工具位置調節機構６０は、工具テーブル６１と、工具リニアモータ６２と、Ｚ軸テーブル６５と、Ｚ軸ボールネジ６６と、Ｚ軸サーボモータ６７とを有している。

工具テーブル６１は、板状に形成され、Ｘ軸方向に移動可能となっている。工具リニアモータ６２は、工具テーブル６１をＸ軸方向に移動させる。この例では、工具リニアモータ６２は、Ｘ軸方向に延びる固定子６２ａと、電磁力により固定子６２ａに沿うようにＸ軸方向に移動する可動子６２ｂとを有している。なお、工具リニアモータ６２の固定子６２ａおよび可動子６２ｂの構成は、ワークリニアモータ５２の固定子５２ａおよび可動子５２ｂの構成と同様となっていてもよい。この例では、工具リニアモータ６２の固定子６２ａは、Ｚ軸テーブル６５に設けられ、工具リニアモータ６２の可動子６２ｂは、工具テーブル６１に設けられている。そして、工具リニアモータ６２に電流を供給することにより、工具リニアモータ６２の可動子６２ｂが設けられた工具テーブル６１がＸ軸方向に移動する。

Ｚ軸テーブル６５は、板状に形成され、Ｚ軸方向に移動可能となっている。Ｚ軸ボールネジ６６は、Ｚ軸方向の延び、Ｚ軸テーブル６５にねじ込まれている。Ｚ軸サーボモータ６７は、Ｚ軸ボールネジ６６を回転駆動させる。Ｚ軸ボールネジ６６が回転すると、Ｚ軸ボールネジ６６がねじ込まれているＺ軸テーブル６５がＺ軸方向に移動する。

〔各種センサ〕
また、この研削加工装置１０には、ワークエンコーダ２３やワークリニアスケール５３や工具リニアスケール６３やＺ軸エンコーダ６８などの各種センサが設けられている。

ワークエンコーダ２３は、ワーク駆動モータ２２の近傍に設けられ、ワーク駆動モータ２２の回転位相を検出する。なお、ワーク駆動モータ２２の回転位相は、ワークＷの回転位相と同一となっている。すなわち、ワークエンコーダ２３は、ワークＷの回転位相を検出する回転位相検出部を構成している。

ワークリニアスケール５３は、ワークリニアモータ５２の近傍に設けられ、Ｘ軸方向におけるワークリニアモータ５２の可動子５２ｂの位置を検出する。なお、可動子５２ｂとワークテーブル５１とワーク保持部２０とが一体となってＸ軸方向に移動するので、Ｘ軸方向における可動子５２ｂの位置を検出することにより、Ｘ軸方向におけるワークＷの位置（具体的にはワークＷの回転軸Ｏの位置）を導出することができる。すなわち、ワークリニアスケール５３は、Ｘ軸方向におけるワークＷの位置を検出するワーク位置検出部を構成している。

工具リニアスケール６３は、工具リニアモータ６２の近傍に設けられ、Ｘ軸方向における工具リニアモータ６２の可動子６２ｂの位置を検出する。なお、可動子６２ｂと工具テーブル６１と研削加工部３０とが一体となってＸ軸方向に移動するので、Ｘ軸方向における可動子６２ｂの位置を検出することにより、Ｘ軸方向における研削工具３１の位置（具体的には研削工具３１の回転軸の位置）を導出することができる。すなわち、工具リニアスケール６３は、Ｘ軸方向における研削工具３１の位置を検出する工具位置検出部を構成している。

また、Ｘ軸方向におけるワークＷの位置とＸ軸方向における研削工具３１の位置とに基づいてＸ軸方向における研削位置Ｐ２（すなわちワークＷの位置に対する研削工具３１の位置）を導出することができる。なお、研削位置Ｐ２については、後で詳しく説明する。

〔制御部〕
図２に示すように、制御部１００は、研削加工装置１０の各部（この例ではワーク保持部２０と研削加工部３０と位置調節機構４０）と電気的に接続されて研削加工装置１０の各部との間において信号や情報を伝送する。そして、制御部１００は、研削加工装置１０に設けられた各種センサからの信号や外部からの情報などに基づいて、研削加工装置１０の各部を制御して研削加工装置１０の動作を制御する。例えば、制御部１００は、プロセッサ，プロセッサを動作させるためのプログラムや情報を記憶するメモリ，各種モータに電流を供給するための電源装置などにより構成されている。

また、制御部１００は、研削加工装置１０において研削加工処理が行われるように、研削加工装置１０の動作を制御する。研削加工処理は、ワーク保持部２０に保持されたワークＷを回転軸Ｏ周りに回転させてワークＷの周面に対して研削加工部３０の研削工具３１を研削送り方向に押し当てることによりワークＷの周面を研削する処理のことである。

そして、制御部１００は、研削加工処理において、ワークＷの回転周期中における研削位置Ｐ２の変動が小さくなるように、位置調節機構４０を制御してワークＷの回転周期中における研削位置Ｐ２を調節する。具体的には、制御部１００は、ワークＷの回転周期において予め定められた複数の回転位相の各々における研削位置Ｐ２のうち研削送り方向において予め定められた基準研削位置Ｐｒよりも前進している研削位置Ｐ２が研削送り方向において予め定められた補正量Ｐｃだけ後退するように、位置調節機構４０を制御してワークＷの回転周期中における研削位置Ｐ２を調節する。この制御部１００の動作については、後で詳しく説明する。

なお、この例では、複数の回転位相の各々における研削位置Ｐ２のうち研削送り方向において基準研削位置Ｐｒよりも前進している研削位置Ｐ２に対して定められる補正量Ｐｃは、その研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒとの差に応じた量となっている。具体的には、この例では、複数の回転位相の各々における研削位置Ｐ２のうち研削送り方向において基準研削位置Ｐｒよりも前進している研削位置Ｐ２に対して定められる補正量Ｐｃは、その研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒとの差に応じて変化する。そして、複数の回転位相の各々における研削位置Ｐ２のうち研削送り方向において基準研削位置Ｐｒよりも前進している研削位置Ｐ２に対して定められる補正量Ｐｃの変化量は、その研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒとの差の絶対値よりも小さくなっている。この補正量Ｐｃの設定については、後で詳しく説明する。

〔位置の説明〕
次に、図３を参照して、研削加工装置１０において取り扱われる目標研削位置Ｐ０と研削位置指令値Ｐ１と研削位置Ｐ２について説明する。

図３に示すように、この例における研削加工処理では、ワーク保持部２０に保持されたワークＷが回転軸Ｏ周りに回転し、ワークＷの内周面に対して研削加工部３０の研削工具３１が研削送り方向に押し当てられることによりワークＷの内周面が研削される。具体的には、ワークＷの内周面が真円状となるように研削加工処理が行われる。

図３の白抜き矢印で示すように、この例では、研削送り方向は、Ｘ軸方向に沿う方向となっている。また、この例では、ワークＷの回転軸Ｏを原点（ゼロ）とし、研削送り方向を正としている。すなわち、ワークＷの回転軸Ｏから研削送り方向に進むに連れて、その位置の座標値が次第に大きくなっていく。

目標研削位置Ｐ０は、研削送り方向における研削位置Ｐ２の目標である。研削位置指令値Ｐ１は、目標研削位置Ｐ０と補正量Ｐｃとに基づいて定められる位置である。図３の例では、研削位置指令値Ｐ１は、目標研削位置Ｐ０と同一となっている。研削位置Ｐ２は、研削送り方向におけるワークＷの位置に対する研削工具３１の位置である。この例では、研削位置Ｐ２は、研削工具３１の回転軸の位置（座標値）からワークＷの回転軸Ｏの位置（座標値）を減算することで導出される。

〔制御部の詳細〕
図２に示すように、この例では、制御部１００は、回転制御部１０１と、位置制御部１０２と、補正演算部１０３とを有している。すなわち、回転制御部１０１と位置制御部１０２と補正演算部１０３は、制御部１００の機能の一部を構成している。

〈回転制御部〉
回転制御部１０１は、研削加工処理において、ワーク保持部２０に保持されているワークＷが回転軸Ｏ周りに回転するように、ワーク保持部２０のワーク駆動モータ２２を制御する。また、回転制御部１０１は、研削加工処理において、研削加工部３０の研削工具３１が回転軸（Ｚ軸方向に延びる回転軸）周りに回転するように、研削加工部３０の工具駆動モータ３３を制御する。

〈位置制御部〉
位置制御部１０２は、研削加工処理において研削位置制御を行う。研削位置制御では、位置制御部１０２は、研削位置Ｐ２が研削位置指令値Ｐ１に到達するように、研削位置Ｐ２と研削位置指令値Ｐ１との差である位置偏差Ｐ３に応じて研削位置Ｐ２を調節する。研削位置指令値Ｐ１は、外部より入力される目標研削位置Ｐ０と後述する補正量制御により導出される補正量Ｐｃとに基づいて定められる。研削位置制御については、後で詳しく説明する。

〈補正演算部〉
補正演算部１０３は、研削加工処理において補正量制御を行う。補正量制御では、補正演算部１０３は、ワークの回転周期に含まれるｎ個（ｎは２以上の整数）の回転位相の各々における研削位置Ｐ２に基づいて基準研削位置Ｐｒを導出し、ｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒとに基づいてｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃを導出する。そして、補正演算部１０３は、その導出されたｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃを記憶する。補正量制御については、後で詳しく説明する。

〈研削位置導出部〉
なお、図４に示すように、この例では、制御部１００は、研削位置導出部１１０を有している。研削位置導出部１１０は、ワークリニアスケール５３により検出されるＸ軸方向におけるワークＷの位置（ワークＷの回転軸Ｏの位置）と工具リニアスケール６３により検出されるＸ軸方向における研削工具３１の位置（研削工具３１の回転軸の位置）とに基づいて研削位置Ｐ２を導出する。この例では、研削位置導出部１１０は、研削工具３１の位置からワークＷの位置を減算することにより研削位置Ｐ２を導出する。

〈位置制御部の詳細〉
また、図４に示すように、この例では、位置制御部１０２は、指令値導出部１１１と、位置偏差導出部１１２と、モータ制御部１１３とを有している。指令値導出部１１１は、目標研削位置Ｐ０から補正演算部１０３により導出された補正量Ｐｃを減算することで研削位置指令値Ｐ１を導出する。位置偏差導出部１１２は、指令値導出部１１１により導出された研削位置指令値Ｐ１から研削位置導出部１１０により導出された研削位置Ｐ２を減算することにより位置偏差Ｐ３を導出する。モータ制御部１１３は、位置偏差導出部１１２により導出された位置偏差Ｐ３に応じてワークリニアモータ５２に供給する電流を制御する。

〔研削加工処理〕
次に、研削加工処理について説明する。

まず、制御部１００は、平面視において研削工具３１がワークＷの内周面の内側に配置されるように、位置調節機構４０を制御してワーク保持部２０および研削加工部３０のＸ軸方向における位置を調節する。

次に、制御部１００は、研削工具３１がワークＷの内周面の内側に入り込むように、位置調節機構４０を制御して研削加工部３０のＺ軸方向における位置を調節する。

次に，制御部１００（具体的には回転制御部１０１）は、ワークＷが回転するようにワーク保持部２０のワーク駆動モータ２２を制御し、研削工具３１が回転するように研削加工部３０の工具駆動モータ３３を制御する。

次に、制御部１００は、ワークＷの内周面に対して研削工具３１が研削送り方向に押し当てられるように、位置調節機構４０を制御してワーク保持部２０のＸ軸方向における位置を調節する。これにより、ワークＷの内周面の研削が開始される。

次に、制御部１００の位置制御部１０２および補正演算部１０３は、研削位置制御および補正量制御をそれぞれ行う。

〔研削位置制御〕
次に、図４を参照して、位置制御部１０２の研削位置制御について説明する。なお、上述のとおり、補正演算部１０３には、ｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃが記憶されている。

まず、指令値導出部１１１は、補正演算部１０３に記憶されているｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃの中からワークエンコーダ２３により検出されたワークＷの回転位相に対応する補正量Ｐｃを選択する。そして、指令値導出部１１１は、その選択された補正量Ｐｃを目標研削位置Ｐ０から減算して研削位置指令値Ｐ１を導出する。位置偏差導出部１１２は、指令値導出部１１１により導出された研削位置指令値Ｐ１から研削位置導出部１１０により導出された研削位置Ｐ２を減算して位置偏差Ｐ３を導出する。モータ制御部１１３は、位置偏差導出部１１２により導出された位置偏差Ｐ３に応じてワークリニアモータ５２に供給する電流を制御する。

このように、ｎ個の回転位相の各々において、その回転位相に対応する補正量Ｐｃと目標研削位置Ｐ０とに基づいて定められる研削位置指令値Ｐ１に研削位置Ｐ２が到達するように、研削位置指令値Ｐ１と補正量Ｐｃとの偏差である位置偏差Ｐ３に応じてワークリニアモータ５２に供給する電流が制御されて研削位置Ｐ２が調節される。

〔補正量制御〕
次に、図５を参照して、補正演算部１０３による補正量制御について説明する。この例では、補正演算部１０３は、ワークＷの回転周期に同期して補正量制御を行う。具体的には、補正演算部１０３は、ワークＷが１回転する毎に補正量制御を行う。

〈ステップＳ１１〉
まず、補正演算部１０３は、ｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２を取得し、その取得されたｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２を記憶する。この例では、補正演算部１０３は、ワークエンコーダ２３により検出されるワーク駆動モータ２２の回転位相（すなわちワークＷの回転位相）がｎ個の回転位相のうち第ｊ番目（ｊは１以上ｎで以下の整数）の回転位相に到達する毎に、ワークリニアスケール５３により検出されるワークリニアモータ５２の可動子５２ｂの位置（すなわちワークＷの回転軸Ｏの位置）と工具リニアスケール６３により検出される工具リニアモータ６２の可動子６２ｂの位置（すなわち研削工具３１の回転軸の位置）とに基づいて研削位置Ｐ２を導出し、その導出された研削位置Ｐ２に第ｊ番目の回転位相を対応付けて記憶する。

〈ステップＳ１２〉
次に、補正演算部１０３は、ｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２に基づいて基準研削位置Ｐｒを導出する。この例では、補正演算部１０３は、ｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２のうち研削送り方向において最も後退している研削位置Ｐ２（ワークＷの内周面を研削する場合はワークＷの回転軸Ｏに最も近い研削位置Ｐ２）を基準研削位置Ｐｒに設定する。なお、補正演算部１０３は、ｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２の平均値を基準研削位置Ｐｒに設定してもよい。

〈ステップＳ１３〉
次に、補正演算部１０３は、ｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２の中から第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２を選択する。なお、ｋは、１以上でｎ以下の整数である。また、ｋの初期値は、１に設定されている。すなわち、補正演算部１０３は、ｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２の中から第１番目の回転位相における研削位置Ｐ２を最初に選択する。

〈ステップＳ１４〉
次に、補正演算部１０３は、第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２が研削送り方向において基準研削位置Ｐｒよりも前進しているか否かを判定する。第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２が研削送り方向において基準研削位置Ｐｒよりも前進している場合には、ステップＳ１５へ進み、そうでない場合には、ステップＳ１６へ進む。

〈ステップＳ１５〉
第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２が研削送り方向において基準研削位置Ｐｒよりも前進している場合、補正演算部１０３は、第ｋ番目の回転位相における補正量Ｐｃを増加させる。この例では、第ｋ番目の回転位相における補正量Ｐｃの増加量は、第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒとの差に応じた量となっている。具体的には、第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒとの差が大きくなるに連れて、第ｋ番目の回転位相における補正量Ｐｃの増加量が大きくなる。なお、この例では、第ｋ番目の回転位相における補正量Ｐｃの増加量は、第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒとの差の絶対値よりも小さくなっている。例えば、第ｋ番目の回転位相における補正量Ｐｃの増加量は、第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒとの差に対して予め定められた係数（１よりも小さい正の数）を乗算して得られる量に設定されている。次に、ステップＳ１６へ進む。

〈ステップＳ１６〉
次に、補正演算部１０３は、第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２が第ｎ番目の回転位相における研削位置Ｐ２であるか否かを判定する。すなわち、補正演算部１０３は、ｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃの設定が完了したか否かを判定する。第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２が第ｎ番目の回転位相における研削位置Ｐ２である場合には、処理を終了し、そうでない場合には、ステップＳ１７へ進む。

〈ステップＳ１７〉
第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２が第ｎ番目の回転位相における研削位置Ｐ２ではない場合、第ｋ＋１番目の回転位相における研削位置Ｐ２が次の補正演算の対象（すなわち第ｋ番目の回転位相における研削位置Ｐ２）となる。そして、ステップＳ１３へ進む。

以上のような補正量制御が行われることにより、ｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃは、その回転位相における研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒとの差に応じた量に設定される。

〔研削加工処理における研削位置および補正量の変化〕
次に、図６を参照して、研削加工処理における研削位置Ｐ２および補正量Ｐｃの変化について説明する。図６の例では、ワークＷが１回転する毎に補正量制御が行われる場合を例に挙げている。また、図６の例では、ワークＷの内周面（すなわち研削面）の形状変化により、ワークＷから研削工具３１に作用する反力（以下「研削反力」と記載）がワークＷの回転周期中に変化する場合を例に挙げている。具体的には、この例では、ワークＷの回転位相が１８０°に近づくに連れて、研削反力が次第に小さくなる。

〈第１回目の回転周期〉
まず、ワークＷの第１回目の回転周期において研削位置制御が行われる。第１回目の回転周期では、ｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃは、初期値（具体的にはゼロ）に設定されている。そのため、第１回目の回転周期における研削位置指令値Ｐ１は、第１回目の回転周期の全期間に亘って一定値（具体的には目標研削位置Ｐ０）となっている。これにより、ワークＷに対して研削工具３１を研削送り方向に押し当てる力は、第１回目の回転周期の全期間に亘って一定となっている。一方、この例では、ワークＷの内周面の形状変化により研削反力がワークＷの回転周期中に変化しており、このワークＷの回転周期中における研削反力の変化に応じてワークＷの第１回目の回転周期中における研削位置Ｐ２が変動している。具体的には、この例では、ワークＷの回転位相が１８０°に近づくに連れて研削反力が次第に小さくなるので、ワークＷの回転位相が１８０°に近づくに連れて、研削位置Ｐ２が研削送り方向に進みやすくなり、その結果、研削位置Ｐ２の座標値（すなわち研削送り方向における研削位置Ｐ２の前進量）が次第に大きくなる。

また、ワークＷの第１回目の回転周期において第１回目の補正量制御が行われる。第１回目の補正量制御では、第１回目の回転周期において取得されたｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２に基づいて基準研削位置Ｐｒが導出され、ｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒに基づいてｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃが導出される。この例では、ワークＷの回転位相が１８０°に近づくに連れて補正量Ｐｃが次第に大きくなるように、ｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃが更新される。

〈第２回目の回転周期〉
次に、ワークＷの第２回目の回転周期において研削位置制御が行われる。第２回目の回転周期における研削位置制御では、第１回目の補正量制御により更新された補正量Ｐｃが利用される。すなわち、第２回目の回転周期では、ワークＷの回転位相が１８０°に近づくに連れて補正量Ｐｃが次第に大きくなるようにｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃが更新されている。そのため、第２回目の回転周期における研削位置指令値Ｐ１は、ワークＷの回転位相が１８０°に近づくに連れて次第に小さくなっている。なお、研削位置指令値Ｐ１が小さくなると、研削送り方向において研削位置Ｐ２が後退することになる。そして、研削位置指令値Ｐ１が小さくなるに連れて、研削送り方向における研削位置Ｐ２の後退量が次第に大きくなる。したがって、ワークＷの回転位相が１８０°に近づくに連れて研削位置指令値Ｐ１を次第に小さくする（すなわち補正量Ｐｃを次第に大きくする）ことにより、研削反力の低下に連動して研削送り方向における研削位置Ｐ２の後退量を大きくすることができる。これにより、研削反力の低下により研削位置Ｐ２が研削送り方向に進み過ぎることを抑制することができる。そのため、第２回目の回転周期中における研削位置Ｐ２の変動を、第１回目の回転周期中における研削位置Ｐ２の変動よりも小さくすることができる。

また、ワークＷの第２回目の回転周期において第２回目の補正量制御が行われる。第２回目の補正量制御では、第２回目の回転周期において取得されたｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２に基づいて基準研削位置Ｐｒが導出され、ｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒに基づいてｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃが導出される。この例では、ワークＷの回転位相が１８０°に近づくに連れて補正量Ｐｃが次第に大きくなるように、ｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃが更新される。なお、第２回目の補正量制御により更新された補正量Ｐｃは、第１回目の補正量制御により更新された補正量Ｐｃよりも大きくなっている。

〈第３回目の回転周期〉
次に、ワークＷの第３回目の回転周期において研削位置制御が行われる。第３回目の回転周期における研削位置制御では、第２回目の補正量制御により更新された補正量Ｐｃが利用される。なお、第３回目の回転周期における研削位置制御において利用される補正量Ｐｃ（すなわち第２回目の補正量制御により更新された補正量Ｐｃ）は、第２回目の回転周期における研削位置制御において利用される補正量Ｐｃ（すなわち第１回目の補正量制御により更新された補正量Ｐｃ）よりも大きくなっている。したがって、研削反力の低下に応じた研削位置Ｐ２の研削送り方向における後退量は、第２回目の回転周期よりも第３回目の回転周期のほうが大きくなっている。これにより、研削反力の低下により研削位置Ｐ２が研削送り方向に進み過ぎることをさらに抑制することができる。そのため、第３回目の回転周期中における研削位置Ｐ２の変動を、第２回目の回転周期中における研削位置Ｐ２の変動よりも小さくすることができる。

また、ワークＷの第３回目の回転周期において第３回目の補正量制御が行われる。第３回目の補正量制御では、第３回目の回転周期において取得されたｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２に基づいて基準研削位置Ｐｒが導出され、ｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒに基づいてｎ個の回転位相の各々における補正量Ｐｃが導出される。この例では、第３回目の補正量制御により更新された補正量Ｐｃは、第２回目の補正量制御により更新された補正量Ｐｃとほぼ同一となっている。

〔実施形態の効果〕
以上のように、この研削加工装置１０では、ワークＷの回転周期中における研削位置Ｐ２（すなわち研削送り方向におけるワークＷの位置に対する研削工具３１の位置）の変動が小さくなるように、ワークＷの回転周期中における研削位置Ｐ２を調節することができる。具体的には、複数の回転位相の各々における研削位置Ｐ２のうち研削送り方向において基準研削位置Ｐｒよりも前進している研削位置Ｐ２が研削送り方向において予め定められた補正量Ｐｃだけ後退するように、ワークＷの回転周期中における研削位置を調節することにより、ワークＷの回転周期中における研削位置Ｐ２の変動が小さくなるように、ワークＷの回転周期中における研削位置Ｐ２を調節することができる。これにより、ワークＷの回転周期の一部において研削位置Ｐ２が研削送り方向に進み過ぎてワークＷの周面の一部が研削され過ぎてしまうという事態を発生させにくくすることができるので、ワークＷの研削面の加工精度を向上させることができる。この例では、ワークＷの内周面の真円度を向上させることができる。

また、複数の回転位相の各々における研削位置Ｐ２のうち研削送り方向において基準研削位置Ｐｒよりも前進している研削位置Ｐ２に対して定められる補正量Ｐｃを、その研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒとの差に応じた量にすることにより、補正量Ｐｃを適切な量に設定することができる。これにより、ワークＷの回転周期中における研削位置Ｐ２の変動が小さくなるようにワークＷの回転周期中における研削位置Ｐ２を適切に調節することができる。

また、複数の回転位相の各々における研削位置Ｐ２のうち研削送り方向において基準研削位置Ｐｒよりも前進している研削位置Ｐ２に対して定められる補正量Ｐｃの変化量を、その研削位置Ｐ２と基準研削位置Ｐｒとの差の絶対値よりも小さくすることにより、補正の対象となっている研削位置Ｐ２（すなわち基準研削位置Ｐｒよりも前進している研削位置Ｐ２）を研削送り方向において緩やかに後退させることができる。これにより、研削位置Ｐ２の補正に起因してワークＷの回転周期中における研削位置Ｐ２の変動が増長されてしまうという事態を発生させにくくすることができる。

（その他の実施形態）
以上の説明では、位置調節機構４０がワーク保持部２０を研削送り方向において進退させることにより研削位置Ｐ２を調節する場合を例に挙げたが、位置調節機構４０は、研削加工部３０を研削送り方向において進退させることにより研削位置Ｐ２を調節するものであってもよいし、ワーク保持部２０および研削加工部３０の両方を研削送り方向において進退させることにより研削位置Ｐ２を調節するものであってもよい。

また、以上の説明では、研削加工処理においてワークＷの内周面が研削される場合を例に挙げたが、研削加工処理においてワークＷの外周面が研削されるようになっていてもよい。すなわち、研削加工処理において研削の対象となるワークＷの周面は、ワークＷの内周面であってもよいし、ワークＷの外周面であってもよい。

また、以上の説明では、制御部１００がワークリニアスケール５３により検出されたワークＷの位置（具体的にはワークＷの回転軸Ｏの位置）を取得する場合を例に挙げたが、ワークリニアスケール５３が省略されていてもよい。例えば、制御部１００は、ワークリニアモータ５２における磁束の変化に基づいてワークＷの位置を取得するように構成されていてもよい。工具リニアスケール６３についても同様である。

また、以上の説明では、ワークＷが１回転する毎に補正量制御が行われる場合を例に挙げたが、ワークＷがｍ回転（ｍは２以上の整数）する毎に補正量制御が行われるようになっていてもよい。この場合、補正量制御において取り扱われるｎ個の回転位相の各々における研削位置Ｐ２は、ｍ個の回転周期の各々における研削位置Ｐ２（その回転位相における研削位置Ｐ２）の平均値となっていてもよい。

また、以上の実施形態を適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、研削加工技術として有用である。

１０ 研削装置
２０ ワーク保持部
２１ 基台部
２２ ワーク駆動モータ
２３ ワークエンコーダ
３０ 研削加工部
３１ 研削工具
３２ 工具軸
３３ 工具駆動モータ
４０ 位置調節機構
５０ ワーク位置調節機構
５１ ワークテーブル
５２ ワークリニアモータ
５３ ワークリニアスケール
６０ 工具位置調節機構
６１ 工具テーブル
６２ 工具リニアモータ
６３ 工具リニアスケール
１００ 制御部
１０１ 回転制御部
１０２ 位置制御部
１０３ 補正演算部

Claims (4)

1. ワークを保持して回転軸周りに回転させるワーク保持部と、
   上記ワークを研削するための研削工具を有する研削加工部と、
   電磁力により上記ワーク保持部を上記回転軸と交差する研削送り方向において進退させることにより、上記研削送り方向における上記ワークの位置に対する上記研削工具の位置である研削位置を調節する位置調節機構と、
   上記ワーク保持部に保持されたワークを上記回転軸周りに回転させて上記ワークの周面に対して上記研削加工部の研削工具を上記研削送り方向に押し当てることにより上記ワークの周面が真円状となるように上記ワークの周面を研削する研削加工処理において、上記ワークの回転周期において予め定められた複数の回転位相の各々における上記研削位置が当該回転位相における研削位置指令値に近づくように、上記位置調節機構を制御して上記ワークの回転周期中における上記研削位置を調節する制御部とを備え、
   上記制御部は、
   上記ワークの回転周期毎に、上記複数の回転位相の各々に対応する補正量を目標研削位置から減算することで、当該回転位相における上記研削位置指令値を導出し、
   上記ワークの１つの回転周期において得られた上記複数の回転位相の各々における上記研削位置のうち上記研削送り方向において最も後退している研削位置を基準研削位置とし、当該１つの回転周期の次の回転周期において使用される上記複数の回転位相の各々に対応する上記補正量を、当該回転位相における上記研削位置と上記基準研削位置との差に応じた量にする
   ことを特徴とする研削加工装置。
2. 請求項１において、
   上記複数の回転位相の各々に対応する上記補正量の変化量は、当該回転位相における上記研削位置と上記基準研削位置との差の絶対値よりも小さくなっている
   ことを特徴とする研削加工装置。
3. 請求項２において、
   上記複数の回転位相の各々に対応する補正量の変化量は、当該回転位相における上記研削位置と上記基準研削位置との差に、１よりも小さい係数を乗算して得られる量になっている
   ことを特徴とする研削加工装置。
4. ワークを保持して回転軸周りに回転させるワーク保持部と、上記ワークを研削するための研削工具を有する研削加工部と、電磁力により上記ワーク保持部を上記回転軸と交差する研削送り方向において進退させることにより上記研削送り方向における上記ワークの位置に対する上記研削工具の位置である研削位置を調節する位置調節機構とを備える研削加工装置を用いた研削加工方法であって、
   上記ワーク保持部に保持されたワークを上記回転軸周りに回転させて上記ワークの周面に対して上記研削加工部の研削工具を上記研削送り方向に押し当てることにより上記ワークの周面を研削する研削加工処理が行われるように上記ワーク保持部と上記位置調節機構を制御する第１工程と、
   上記研削加工処理において、上記ワークの回転周期において予め定められた複数の回転位相の各々における上記研削位置が当該回転位相における研削位置指令値に近づくように、上記位置調節機構を制御して上記ワークの回転周期中における上記研削位置を調節する第２工程とを備え、
   上記第２工程では、
   上記ワークの回転周期毎に、上記複数の回転位相の各々に対応する補正量を目標研削位置から減算することで、当該回転位相における上記研削位置指令値を導出し、
   上記ワークの１つの回転周期において得られた上記複数の回転位相の各々における上記研削位置のうち上記研削送り方向において最も後退している研削位置を基準研削位置とし、当該１つの回転周期の次の回転周期において使用される上記複数の回転位相の各々に対応する上記補正量を、当該回転位相における上記研削位置と上記基準研削位置との差に応じた量にする
   ことを特徴とする研削加工方法。

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