JP2010029948A - 長尺細丸形状ワークの研削方法、及び長尺細丸形状ワークの工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺細丸形状のワークの研削において、振止め装置を用いることなく、みかけ上のワークＷの剛性を大きくして研削することができる、長尺細丸形状ワークの研削方法、及び長尺細丸形状ワークの工作機械を提供する。
【解決手段】長尺細丸形状ワークを長手方向のワーク回転軸回りに回転させながら加工工具を用いて研削する研削方法であって、長尺細丸形状ワークＷの両端部を支持するステップと、支持した両端部から長尺細丸形状ワークＷを挟み込む方向に、更に挟持力を加え、支持した長尺細丸形状ワークＷを加工工具Ｔの側に凸状となるように湾曲させるステップと、湾曲させた状態を維持しながら湾曲に沿ったワーク回転軸ＷＺ回りに長尺細丸形状ワークＷを回転させて、加工工具Ｔに対する長尺細丸形状ワークＷの剛性を、長尺細丸形状ワークＷを直線状に支持している場合よりも大きくして研削するステップとを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、長尺細丸形状ワークを研削する研削方法、及び当該研削を行う工作機械に関する。

従来より、図５（Ｃ）の例に示すような長尺細丸形状ワークＷを研削する場合、例えば図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す工作機械１００が用いられている。なお、図５（Ａ）は工作機械１００の概略平面図を示しており、図５（Ｂ）は工作機械１００の概略側面図（心押装置１４０等、一部の部材を省略）を示している。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交しており、Ｙ軸は鉛直方向を示し、Ｘ軸とＺ軸は水平方向を示している。
工作機械１００は、基台２上に、砥石テーブル１０と、主軸テーブル２０とを備えている。なお、数値制御装置等の制御手段は記載を省略している。
砥石テーブル１０は、砥石テーブル駆動モータ１０Ｍと送りネジ１０Ｂ、及び砥石テーブル１０に設けられたナット（図示省略）により、基台２に対してＸ軸方向に往復移動可能であり、制御手段は、エンコーダ等の検出手段１０Ｅの検出信号によって、基台２に対する砥石テーブル１０のＸ軸方向の位置を検出できる。また、砥石テーブル１０には砥石駆動モータ１１によって回転する略円筒形状の砥石Ｔが載置されている。

主軸テーブル２０は、主軸テーブル駆動モータ２０Ｍと送りネジ２０Ｂ、及び主軸テーブル２０に設けられたナット（図示省略）により、基台２に対してＺ軸方向に往復移動可能であり、制御手段は、エンコーダ等の検出手段２０Ｅの検出信号によって、基台２に対する主軸テーブル２０のＺ軸方向の位置を検出できる。また、主軸テーブル２０には、主軸台１３０Ｄと心押台１４０Ｄが載置されている。
主軸台１３０Ｄには、主軸装置１３０をＺ軸方向に往復移動可能な主軸移動モータ３０Ｍが設けられており、制御手段は、エンコーダ等の検出手段３０Ｅの検出信号によって、主軸台１３０Ｄに対する主軸装置１３０のＺ軸方向の位置を検出できる。また、主軸装置１３０には、センタ部材１３０Ｃを回転させる主軸回転モータが設けられており、一対のセンタ部材１３０Ｃ、１４０Ｃ（一対の支持部材に相当）にて挟持したワークＷを主軸回転軸ＣＺ（支持軸に相当）回りに回転させる。
心押台１４０Ｄには、心押装置１４０をＺ軸方向に往復移動可能な心押駆動手段１４０Ｐが設けられており、心押装置１４０の先端には、主軸装置１３０のセンタ部材１３０Ｃと一対となるセンタ部材１４０Ｃが設けられている。

ワークＷは、一対のセンタ部材１３０Ｃ、１４０Ｃに挟持され、主軸回転軸ＣＺ回りに回転させられる。主軸回転軸ＣＺ回りに回転するワークＷに対して、砥石テーブル１０を（すなわち砥石Ｔを）Ｘ軸方向に進退移動させて、定寸装置５０にてワークＷの径を測定しながらワークＷを研削する。
ここで、ワークＷが長尺細丸形状である場合、砥石Ｔの押付けに対するワークＷの剛性が小さく、湾曲し易いので、従来の工作機械１００では、振止め装置６０にて砥石Ｔの反対側からワークＷを支持している。

例えば、特許文献１に記載された従来技術では、長尺ワークを挟んで砥石と対向する位置にレストシュー（振止め装置）を配置し、プランジ研削及びトラバース研削において、長尺ワークが湾曲しないように砥石の反対側から長尺ワークの研削面を支持する、振止め装置を有する研削盤が開示されている。
また例えば、特許文献２に記載された従来技術では、ワークの剛性や、荒研削や仕上げ研削等の除去量に応じて、ワークを挟持するセンタ部材の加圧力（挟持力）を調整してワークが湾曲しないようにする、加圧力制御心押台が開示されている。
特開平０６−３４４２６０号公報 特開平１０−２７７９３２号公報

長尺のワークの形状にも種々の形状があり、例えば、図５（Ｃ）に示すように、長尺細丸形状であり、且つ長手方向に溝ＷＭを備えているワークの場合、特許文献１に記載された研削盤では、回転するワークＷの溝ＷＭと振止め装置との接触によってワークＷのＸ軸方向の位置が変化し、溝ＷＭの影響が加工面に転写され、真円度等の加工精度に影響を及ぼす場合がある。
ワークＷの溝ＷＭの影響を回避するには、特許文献２に記載された従来技術のように、振止め装置を用いなければよいが、特許文献２に記載された加圧力の調整だけでは、砥石Ｔを押付けた際の長尺ワークＷの湾曲を回避するには、砥石Ｔの押付け力を充分小さくしなければならず、研削時間が長くなる。また、ワークＷの剛性が小さすぎる場合は、特許文献２の方法で加工することは非常に困難である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、長尺細丸形状のワークの研削において、振止め装置を用いることなく、みかけ上のワークＷの剛性を大きくして研削することができる、長尺細丸形状ワークの研削方法、及び長尺細丸形状ワークの工作機械を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの長尺細丸形状ワークの研削方法である。
請求項１に記載の長尺細丸形状ワークの研削方法は、長尺細丸形状ワークを長手方向のワーク回転軸回りに回転させながら加工工具を用いて研削する長尺細丸形状ワークの研削方法であって、以下のステップを有する。
前記長尺細丸形状ワークの両端部を支持するステップ。
支持した両端部から前記長尺細丸形状ワークを挟み込む方向に、更に挟持力を加え、支持した前記長尺細丸形状ワークを前記加工工具の側に凸状となるように湾曲させるステップ。
湾曲させた状態を維持しながら前記湾曲に沿った前記ワーク回転軸回りに前記長尺細丸形状ワークを回転させて、前記加工工具に対する前記長尺細丸形状ワークの剛性を、前記長尺細丸形状ワークを直線状に支持している場合よりも大きくして研削するステップ。

また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの長尺細丸形状ワークの研削方法である。
請求項２に記載の長尺細丸形状ワークの研削方法は、請求項１に記載の長尺細丸形状ワークの研削方法であって、以下のステップを有する。
湾曲させた状態を維持しながら前記湾曲に沿った前記ワーク回転軸回りに前記長尺細丸形状ワークを回転させて、前記加工工具を用いて研削するステップ。
研削した長尺細丸形状ワークの形状を測定するステップ。
次の長尺細丸形状ワークから、前記測定の結果に基づいて前記加工工具の位置を補正して研削するステップ。

また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの長尺細丸形状ワークの研削方法である。
請求項３に記載の長尺細丸形状ワークの研削方法は、請求項１に記載の長尺細丸形状ワークの研削方法であって、以下のステップを有する。
研削を開始する前に、定寸装置を用いて、湾曲させて支持した前記長尺細丸形状ワークの長手方向に沿う任意の位置における前記長尺細丸形状ワークの径方向の中心位置を測定するステップ。
前記加工工具の側に凸状となるように湾曲させて支持した前記長尺細丸形状ワークの長手方向に沿う任意の位置に対して、前記測定の結果に基づいて前記加工工具の位置を補正しながら研削するステップ。

また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの長尺細丸形状ワークの工作機械である。
請求項４に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械は、長尺細丸形状ワークの両端部を支持するともに、前記長尺細丸形状ワークの長手方向のワーク回転軸回りに前記長尺細丸形状ワークを回転させる一対の支持部材と、前記長尺細丸形状ワークの前記ワーク回転軸に交差する方向に進退移動して前記長尺細丸形状ワークを研削する加工工具と、を備えた長尺細丸形状ワークの工作機械である。
前記一対の支持部材の一方は、前記工作機械の基台上の主軸装置に設けられており、前記一対の支持部材の他方は、前記基台上の心押装置に設けられている。
そして、前記主軸装置と前記心押装置の少なくとも一方は、双方の支持部材の回転中心を通る支持軸に沿って移動可能であり、前記長尺細丸形状ワークの両端部を前記一対の支持部材で支持し、更に、前記一対の支持部材が近接する方向に前記主軸装置または前記心押装置の少なくとも一方を移動させて、支持している前記長尺細丸形状ワークを前記加工工具の側に凸状となるように湾曲させて前記加工工具で研削する、長尺細丸形状ワークの工作機械である。

また、本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの長尺細丸形状ワークの工作機械である。
請求項５に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械は、請求項４に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械である。
前記主軸装置または前記心押装置の少なくとも一方には、前記支持軸よりも所定距離だけ離れた位置に挟持力付与位置が設けられている。
そして、前記長尺細丸形状ワークの両端部を前記一対の支持部材で支持し、更に、前記一対の支持部材が近接する方向に前記主軸装置または前記心押装置の少なくとも一方の前記挟持力付与位置に前記長尺細丸形状ワークを挟み込む方向に挟持力を付与し、支持している前記長尺細丸形状ワークを前記加工工具の側に凸状となるように湾曲させて前記加工工具で研削する、長尺細丸形状ワークの工作機械である。

また、本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの長尺細丸形状ワークの工作機械である。
請求項６に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械は、請求項５に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械であって、前記挟持力付与位置は、前記支持軸に対して前記加工工具と反対の側に配置されている、長尺細丸形状ワークの工作機械である。

また、本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの長尺細丸形状ワークの工作機械である。
請求項７に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械は、請求項６に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械であって、前記主軸装置と前記心押装置の双方が、前記挟持力付与位置を有している。
そして、前記主軸装置または前記心押装置における一方は、ボールジョイントを介して前記挟持力付与位置に前記挟持力が付与される、または前記ボールジョイントを介して前記挟持力付与位置にて前記一対の支持部材が近接する方向に対して支持される構造を有し、前記主軸装置または前記心押装置における他方は、弾性部材を介して前記挟持力付与位置に前記挟持力が付与される、または前記弾性部材を介して前記挟持力付与位置にて前記一対の支持部材が近接する方向に対して支持される構造を有する、長尺細丸形状ワークの工作機械である。

請求項１に記載の長尺細丸形状ワークの研削方法では、長尺細丸形状ワークを両端部で支持して挟持し、更に、長尺細丸形状ワークが加工工具側に凸状に湾曲するように、挟持力を与える。強制的に加工工具の側に湾曲させることで、加工工具に対するワークの剛性をみかけ上大きくする（直線状に支持している場合よりも剛性を大きくする）ことができる。
これにより、振止め装置を用いることなく、加工工具に対するみかけ上のワークの剛性を大きくして研削することができる。

また、請求項２に記載の長尺細丸形状ワークの研削方法では、湾曲させた状態のワークをワーク回転軸回りに回転させながら研削し、研削したワークの形状を、例えば３次元測定器等を用いて測定し、その測定結果から加工工具の位置を補正する補正量を求め、次のワークからは、求めた補正量を用いて研削する。
これにより、適切な加工精度を確保することができる。

また、請求項３に記載の長尺細丸形状ワークの研削方法では、研削を開始する前に、湾曲したワークの形状（湾曲状態）を測定しておき、測定したワーク形状に合わせて加工工具の位置を補正しながら研削するので、ワークを湾曲させても、適切に加工精度を確保することができる。

また、請求項４に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械によれば、一対の支持部材で長尺細丸形状ワークの両端を支持し、更に、支持部材の少なくとも一方を支持部材が近接する方向に移動させて、長尺細丸形状ワークを強制的に加工工具の側に湾曲させることで、加工工具に対するワークの剛性をみかけ上大きくする（直線状に支持している場合よりも剛性を大きくする）ことができる。
これにより、振止め装置を用いることなく、加工工具に対するみかけ上のワークの剛性を大きくして研削することができる。

また、請求項５に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械によれば、適切に長尺細丸形状ワークを加工工具の側に湾曲させることができる。

また、請求項６に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械によれば、より適切に長尺細丸形状ワークを加工工具の側に湾曲させることができる。

また、請求項７に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械によれば、更に適切に長尺細丸形状ワークを加工工具の側に湾曲させることができる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１（Ａ）は、本発明の長尺細丸形状ワークの工作機械１を、砥石Ｔを備えた工作機械１（いわゆる研削盤）に適用した一実施の形態における概略外観図（平面図）を示している。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す工作機械１の右側面図の例を示している。なお、図１（Ｂ）では心押装置４０等の記載を省略している。また、長尺細丸形状ワークＷ（以下、ワークＷと記載する）の外観の例は、図５（Ｃ）に示すとおりである。
なお、本実施の形態の説明では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸は鉛直上方を示しており、Ｘ軸とＺ軸は水平方向を示している。また、Ｘ軸は砥石ＴがワークＷに切り込む方向を示しており、Ｚ軸は一対のセンタ部材３０Ｃ、４０Ｃをとおる主軸回転軸方向を示している。

●［工作機械１の概略構成（図１）］
工作機械１は、基台２と、主軸テーブル２０と、砥石テーブル１０とを備えている。なお、各検出手段からの信号を取り込むとともに各モータに駆動信号を出力する数値制御装置等の制御手段は記載を省略している。
主軸テーブル２０は、基台２に設けられた主軸テーブル駆動モータ２０Ｍ（Ｚ軸駆動装置）と送りネジ２０Ｂ、及び主軸テーブル２０に設けられたナット（図示省略）により、基台２に対してＺ軸方向に移動可能であり、制御手段は、エンコーダ等の検出手段２０Ｅの検出信号によって、基台２に対する主軸テーブル２０のＺ軸方向の位置を検出できる。なお、Ｚ軸は、一対のセンタ部材３０Ｃ、４０Ｃ（一対の支持部材に相当）をとおる主軸回転軸ＣＺ（支持軸に相当）に平行な軸であり、送りネジ２０ＢがＺ軸である。

主軸テーブル２０の上には、主軸台３０Ｄと心押台４０Ｄが載置されている。
主軸台３０Ｄには、主軸装置３０をＺ軸方向に往復移動可能な主軸移動モータ３０Ｍが設けられており、制御手段は、エンコーダ等の検出手段３０Ｅの検出信号によって、主軸台３０Ｄに対する主軸装置３０のＺ軸方向の位置を検出できる。また、主軸装置３０の先端には、心押装置４０のセンタ部材４０Ｃと一対となるセンタ部材３０Ｃが設けられている。また、主軸装置３０には、センタ部材３０Ｃを回転させる主軸回転モータが設けられており、一対のセンタ部材３０Ｃ、４０Ｃにて挟持したワークＷを主軸回転軸ＣＺ回りに回転させる。そして、主軸回転モータには、ワークＷの回転角度または回転速度を検出する検出手段（エンコーダ等）が設けられている。
心押台４０Ｄには、心押装置４０をＺ軸方向に往復移動可能な心押移動モータ４０Ｍが設けられており、制御手段は、エンコーダ等の検出手段４０Ｅの検出信号によって、心押台４０Ｄに対する心押装置４０のＺ軸方向の位置を検出できる。また、心押装置４０の先端には、主軸装置３０のセンタ部材３０Ｃと一対となるセンタ部材４０Ｃが設けられている。なお、本実施の形態では支持部材の例としてセンタ部材を用いた例を示しているが、チャック等を用いてもよい。
なお、工作機械１は、ワークＷを仮置きする仮置台やクーラントノズル等を備えているが、これらについては説明及び図示を省略する。

砥石テーブル１０には、略円筒状の砥石Ｔ（加工工具に相当）を備えている。砥石Ｔは、例えば鉄製のコアの外周にＣＢＮチップ砥石が貼り付けられて整形されており、砥石テーブル１０に載置された砥石駆動モータ１１により、Ｚ軸に平行な砥石回転軸ＴＺを中心に回転する。
また、砥石テーブル１０は、基台２に設けられた砥石テーブル駆動モータ１０Ｍ（Ｘ軸駆動装置であり、切込み手段）と送りネジ１０Ｂ、及び砥石テーブル１０に設けられたナット（図示省略）により、基台２に対してＸ軸方向に往復移動可能であり、主軸回転軸ＣＺに交差する方向に砥石Ｔを進退移動させる。なお、Ｘ軸は、前記Ｚ軸に直交する方向の軸であり、送りネジ１０ＢがＸ軸である。
また、砥石テーブル駆動モータ１０Ｍには砥石テーブル１０のＸ軸方向の位置を検出する検出手段１０Ｅ（エンコーダ等）が設けられている。
なお、図１（Ａ）及び（Ｂ）の例では、砥石駆動モータ１１には検出手段を設けていないが、砥石駆動モータ１１にも速度検出手段等を設け、砥石駆動モータ１１の回転速度をフィードバック制御することも可能である。

数値制御装置（図示省略）は、ワークＷの回転角度（あるいは回転速度）を検出する検出手段（図示省略）からの信号、砥石テーブル１０のＸ軸方向の位置を検出する検出手段１０Ｅからの信号、主軸テーブル２０のＺ軸方向の位置を検出する検出手段２０Ｅからの信号、ワークＷの外径を測定する定寸装置５０からの検出信号等と、加工データ及び加工プログラム等に基づいて、主軸回転モータ（図示省略）、砥石テーブル駆動モータ１０Ｍ、主軸テーブル駆動モータ２０Ｍ、砥石駆動モータ１１を制御する。
なお、ワークＷの被加工部の外径等を測定可能な定寸装置（測定手段）５０の詳細については後述する。

●［主軸装置３０と心押装置４０の詳細と、ワークＷの剛性を大きくして研削する研削方法（図２）］
次に図２（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、主軸装置３０と心押装置４０の詳細と、ワークＷの剛性を大きくして研削する研削方法について説明する。
図２（Ａ）は、一対のセンタ部材３０Ｃ、４０ＣにてワークＷを直線状に挟持している状態の平面図を示しており、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の状態から更に心押装置４０を主軸装置３０に近接する方向に移動させてワークＷを強制的に湾曲させた状態を示している。
図５に示す従来の工作機械１００では、長尺細丸形状のワークＷの長手方向に交差する方向から砥石Ｔを押付けて研削すると、ワークＷの剛性が小さいためにワークＷが砥石Ｔの反対方向に湾曲してしまうため、砥石Ｔの反対側から振止め装置６０にて湾曲しないように押さえていたが、図５（Ｃ）のように溝ＷＭを有するワークＷでは、ワークＷが回転すると溝ＷＭと振止め装置６０にてワークＷのＸ軸方向の位置が変化するとともに振動等が発生するので、研削精度に影響を及ぼす可能性がある。
本実施の形態の工作機械１では、ワークＷを砥石Ｔの側に凸状となるように強制的に湾曲させて（砥石Ｔの側に曲げモーメントを発生させて）、砥石Ｔから見たワークＷの剛性をみかけ上大きくすることで、振止め装置６０を省略して研削する。

主軸装置３０と心押装置４０の少なくとも一方は、主軸回転軸ＣＺに沿って移動可能である。以下、研削方法の手順を説明する。
最初のステップでは、図２（Ａ）に示すように、一対のセンタ部材３０Ｃ、４０Ｃにて、ワークＷの両端部を支持し、ワークＷを直線状に支持する。これは従来と同様の支持であり、この状態では、主軸回転軸ＣＺとワーク回転軸ＷＺは一致している。
次のステップでは、図２（Ｂ）に示すように、主軸装置３０と心押装置４０の少なくとも一方を、一対のセンタ部材３０Ｃ、４０Ｃが近接する方向に移動させて、ワークＷが砥石Ｔの側に凸状となるように湾曲させる。この場合、ワークＷを支持した両端部からワークＷを挟み込む方向に、更に挟持力を加え、支持したワークＷを砥石Ｔの側に凸状となるように湾曲させる。この状態では、主軸回転軸ＣＺとワーク回転軸ＷＺとは一致しない状態となる。なお、「支持した両端部からワークＷを挟み込む方向」に更に挟持力を加える際、主軸回転軸方向に対して湾曲させる方向に向かって若干斜め方向の力が加えられるように、例えば図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように傾斜角θを有するように支持すると、より適切にワークＷを湾曲させることができる。
そして次のステップでは、ワークＷを湾曲させた状態を維持しながら、（湾曲に沿った）ワーク回転軸ＷＺ回りにワークＷを回転させて、砥石Ｔに対するワークＷの剛性を見かけ上大きくして（ワークＷを直線状に支持している場合よりも剛性を大きくして）研削する。
また、図２（Ｃ）は心押装置４０の側面図の例を示しており、心押装置４０は、心押台４０Ｄに設けられた案内部材４０Ｇに沿ってＺ軸方向に移動可能である。また、主軸装置３０についても同様であるため、主軸装置３０の側面図は省略する。
なお、ワークＷを湾曲させる際に砥石Ｔの側に凸状となるようにするために、以下の構造とすることが好ましい。

主軸装置３０または心押装置４０の少なくとも一方は、主軸回転軸ＣＺに対して砥石Ｔと反対の側に、主軸回転軸ＣＺよりも所定距離Ｄ３０だけ離れた位置となる挟持力付与位置ＰＦ３０、ＰＦ４０に、挟持力（一対のセンタ部材３０Ｃ、４０Ｃを近接させる方向に移動させる力、ワークＷを両端部から挟み込む力）が付与される構成を有する。
主軸装置３０は、挟持力伝達部材３１からボールジョイント３２を介して挟持力付与位置ＰＦ３０に、一対のセンタ部材３０Ｃ、４０Ｃを近接させる方向の力が付与される（または、その位置でボールジョイント３２を介して支持（固定）される）。主軸回転軸ＣＺに対して砥石Ｔと反対の側に所定距離Ｄ３０離れた挟持力付与位置ＰＦ３０にボールジョイント３２を介して挟持力を付与（または近接する方向に対して支持）することで、主軸装置３０が微細な角度でワークＷの側に傾斜することを許容し、適切にワークＷを砥石Ｔの側に湾曲させることができる。

心押装置４０は、挟持力伝達部材４１から弾性部材４２（この場合、バネ）を介して挟持力付与位置ＰＦ４０に、一対のセンタ部材３０Ｃ、４０Ｃを近接させる方向の力が付与される（または、その位置で弾性部材４２を介して支持（固定）される）。主軸回転軸ＣＺに対して砥石Ｔと反対の側に所定距離Ｄ４０離れた挟持力付与位置ＰＦ４０に弾性部材４２を介して挟持力を付与（または近接する方向に対して支持）することで、心押装置４０に適切な挟持力を持たせるとともに、適切にワークＷを砥石Ｔの側に湾曲させることができる。
なお、主軸装置３０と心押装置４０の一方がボールジョイント３２を有し、他方が弾性部材４２を有するように構成する。
図５（Ａ）に示す従来の工作機械１００では、挟持力付与位置ＰＦ１３０、ＰＦ１４０が主軸回転軸ＣＺ上に配置されていた。しかし、本実施の形態にて説明する工作機械１では、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、挟持力付与位置ＰＦ３０、ＰＦ４０は、主軸回転軸ＣＺに対して所定距離Ｄ３０、Ｄ４０離れた位置、且つ砥石Ｔと反対の側の位置である点が特徴である。

●［ワークＷの湾曲形状に対する加工工具の位置の補正方法］
以上に説明したように、本実施の形態ではワークＷを砥石Ｔの側に凸状となるように湾曲させて研削するので、ワークＷの湾曲形状に合わせて砥石Ｔの位置を補正する必要がある。
まず、上記に説明したように、ワークＷを砥石Ｔの側に凸状となるように湾曲させ、湾曲させた状態を維持しながら、湾曲に沿ったワーク回転軸ＷＺ回りにワークを回転させて（図２（Ｂ）参照）、砥石Ｔを用いて研削する（補正量を求めるために試研削する）。
そして、次のステップにて、研削したワークＷ（補正量を求めるために試研削したワークＷ）の形状を、例えば３次元測定器等を用いて測定する。
更に次のステップでは、次に研削するワークから、前記測定の結果に基づいて砥石Ｔの位置を補正して研削する（数値制御装置等にて、ワークＷのＺ軸方向の各位置に対する、砥石ＴのＸ軸方向の位置を補正して研削する）。例えば、測定した形状を元に、補正加工ＮＣデータ（数値制御装置等で用いる加工プログラム用のデータ）を作成して研削する。また、測定したワークＷ（試研削したワークＷ）の形状が許容誤差範囲内に収まっていない場合、そのワークＷは破棄する。
なお、研削したワークＷの形状の測定は、研削する毎に行う必要は特になく、製造ロットの最初のワークＷを研削した場合にのみ測定してもよいし、研削するワークＷの種類を変更した際の最初のワークＷや、所定数毎（例えばワークＷを１００本研削する毎）や、砥石Ｔの磨耗状態を測定する毎等、適切なタイミングを設定して測定すればよい。

●［定寸装置５０の構造と、定寸装置５０を用いた、ワークＷの湾曲形状に対する加工工具の位置の補正方法（図３）］
次に、図３（Ａ）及び（Ｂ）にて、定寸装置５０の構造と、定寸装置５０を用いて、ワークＷの湾曲形状に合わせて砥石Ｔの位置を補正する補正方法について説明する。
このため、定寸装置５０を用いて、湾曲させたワークＷの長手方向の任意の位置における、ワークＷの径方向の中心位置（すなわち、図２（Ｂ）におけるワーク回転軸ＷＺ）を、研削開始前に測定する。なお、前記任意の位置におけるワークＷの径は、研削開始前に測定（前記中心位置と同時に測定）してもよいし、研削を開始してから、研削しながら測定してもよい。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、定寸装置５０は、ワークＷに対して砥石Ｔと反対の側に設けられており、例えば、基台２に固定された支持部材５３、５２に載置されている。定寸装置５０は、支持部材５２に固定された進退移動手段５４、ピストン５４Ｐを介してワークＷに近接する方向（この場合、Ｘ軸方向）に進退移動する定寸本体５１、定寸本体５１に設けられた測定アーム５０Ａ、５０Ｂ、測定アーム５０Ａ、５０Ｂの先端に対向するように設けられた一対の接触子５０Ｓ、一対の接触子５０ＳにてワークＷを挟持した際の測定アーム５０Ａ、５０Ｂの開き角等を検出するセンサ（図示省略）等にて構成されている。制御手段は、前記センサの検出信号に基づいて、一対の接触子５０Ｓにて挟持したワークＷの径ＤＷを測定することが可能であり、定寸本体５１の進退方向の位置を検出するセンサ（図示省略）からの検出信号に基づいて、接触子５０ＳのＸ軸方向の位置（例えば、主軸回転軸ＣＺからの距離ΔＸ）を測定することが可能である。

距離ΔＸを測定する場合は、図３（Ｂ）に示す状態において定寸本体５１をＸ軸方向に微細に往復移動させて、最も大きな径ＤＷを測定できる位置を求めればよい。
そして、この測定結果に基づいて、ワークＷの長手方向の位置に対して、砥石ＴのＸ軸方向の位置に、ワークＷの長手方向の各位置に対応した距離ΔＸの補正を加えればよい。
このように、研削する前に、定寸装置５０を用いて、湾曲させて支持したワークＷの長手方向の任意の位置におけるワークＷの径方向の中心位置（すなわち、ワーク回転軸ＷＺの位置）を測定するステップと、ワークＷの長手方向に沿う任意の位置に対して、前記測定の結果に基づいて砥石Ｔの位置を補正しながら研削するステップにて研削する。なお、測定は１度でもよいし、複数回測定して平均を求めてもよい。このように、湾曲させた実際のワークＷの形状に合わせて研削することで、ワークＷ毎に湾曲形状が異なっていても精度よく研削することができる。

●［チャック３０Ｃを備えた主軸装置３０の例（図４）］
以上に説明した実施の形態では、支持部材として一対のセンタ部材３０Ｃ、４０Ｃを用いた例を説明したが、支持部材の少なくとも一方を、複数のチャック爪にてワークＷの側面から挟んで支持するチャックで構成してもよい。
図４（Ａ）の例では、主軸装置３０に設けた支持部材をチャック３０Ｃとしている。更にチャックを用いた場合、傾斜角θにて、支持方向が砥石Ｔの側に傾斜するようにチャックの角度を設定すると、より効果的にワークＷを砥石Ｔの側に凸状となるように湾曲させることができる。なお、図４（Ａ）における心押装置４０のセンタ部材４０Ｃについては傾斜角θを特に設定しなくてもよい。
更に、心押装置４０の支持部材もチャックとして、傾斜角θを設定すれば、非常に適切にワークＷを砥石Ｔの側に凸状となるように湾曲させることができる。
また、図４（Ａ）に示す例では、主軸装置３０の挟持力付与位置ＰＦ３０と、心押装置４０の挟持力付与位置ＰＦ４０と、が主軸回転軸ＣＺ上にある場合の例を示している。
挟持力付与位置ＰＦ３０、ＰＦ４０の少なくとも一方の位置を、図４（Ｂ）の例に示すように、主軸回転軸ＣＺに対して、砥石Ｔと反対の側に所定距離Ｄ３０、Ｄ４０だけ離れた位置に設定すると、ワークＷをより適切に、砥石Ｔの側に凸状となるように湾曲させることができる。

また、図５（Ａ）及び（Ｂ）の例に示した従来の工作機械１００から、振止め装置６０を省略し、且つ主軸装置１３０のセンタ部材１３０Ｃをチャックに交換して、更に図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すようにワークＷを湾曲させる方向に向けて傾斜角θとなるようにチャックの方向を設定するようにしてもよい。
この構成から、更に、図４（Ａ）に示すように、ボールジョイント３２を介して主軸装置３０に挟持力を付与し、弾性部材４２を介して心押装置４０に挟持力を付与する（心押装置１４０を心押装置４０と交換する）構成とすると、より適切にワークＷを湾曲させることができる。
また、更に、図４（Ｂ）に示すように、ボールジョイント３２を介して主軸装置３０に挟持力を与える位置である挟持力付与位置ＰＦ３０を、主軸回転軸ＣＺに対して砥石Ｔの反対の側に所定距離Ｄ３０だけ離れた位置に設定し、弾性部材４２を介して心押装置４０に挟持力を与える位置である挟持力付与位置ＰＦ４０を、主軸回転軸ＣＺに対して砥石Ｔの反対の側に所定距離Ｄ４０だけ離れた位置に設定すると、更に適切にワークＷを湾曲させることができる。
更に、心押装置４０のセンタ部材４０Ｃをチャックに交換してもよい。また、交換した心押装置４０のチャックを、ワークＷを湾曲させる方向に向けて傾斜角θとなるようにチャックの方向を設定すると、更に適切にワークＷを湾曲させることができる。

本発明の長尺細丸形状ワークＷの研削方法、及び工作機械１は、本実施の形態で説明した研削方法、外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態では加工工具の例として砥石Ｔを用いたが、バイトやエンドミル等の刃具を用いてもよく、種々の加工工具を用いた工作機械に適用することができる。

本発明の長尺細丸形状ワークの工作機械１の一実施の形態における概略外観図（平面図、側面図）を説明する図である。 主軸装置３０と心押装置４０の詳細と、ワークＷの剛性を大きくして研削する研削方法について説明する図である。 定寸装置５０の構造と、定寸装置５０を用いた、ワークＷの湾曲形状に対する加工工具の位置の補正方法を説明する図である。 チャック３０Ｃを備えて傾斜角θに設定した主軸装置３０の例を説明する図である。 従来の工作機械１００の構造の例を説明する図である。

符号の説明

１ 工作機械
２ 基台
１０ 砥石テーブル
１０Ｍ 砥石テーブル駆動モータ
１０Ｂ 送りネジ
１１ 砥石駆動モータ
２０ 主軸テーブル
２０Ｍ 主軸テーブル駆動モータ
２０Ｂ 送りネジ
３０ 主軸装置
３０Ｃ センタ部材（支持部材）
３０Ｄ 主軸台
３０Ｍ 主軸移動モータ
３２ ボールジョイント
４０ 心押装置
４０Ｃ センタ部材（支持部材）
４０Ｄ 心押台
４０Ｍ 心押移動モータ
４２ 弾性部材
５０ 定寸装置
Ｄ３０、Ｄ４０ 所定距離
ＰＦ３０、ＰＦ４０ 挟持力付与位置
Ｔ 砥石（加工工具）
Ｗ ワーク
ＣＺ 主軸回転軸（支持軸）
ＴＺ 砥石回転軸
ＷＺ ワーク回転軸

Claims (7)

1. 長尺細丸形状ワークを長手方向のワーク回転軸回りに回転させながら加工工具を用いて研削する長尺細丸形状ワークの研削方法であって、
   前記長尺細丸形状ワークの両端部を支持するステップと、
   支持した両端部から前記長尺細丸形状ワークを挟み込む方向に、更に挟持力を加え、支持した前記長尺細丸形状ワークを前記加工工具の側に凸状となるように湾曲させるステップと、
   湾曲させた状態を維持しながら前記湾曲に沿った前記ワーク回転軸回りに前記長尺細丸形状ワークを回転させて、前記加工工具に対する前記長尺細丸形状ワークの剛性を、前記長尺細丸形状ワークを直線状に支持している場合よりも大きくして研削するステップとを有する、
   長尺細丸形状ワークの研削方法。
2. 請求項１に記載の長尺細丸形状ワークの研削方法であって、
   湾曲させた状態を維持しながら前記湾曲に沿った前記ワーク回転軸回りに前記長尺細丸形状ワークを回転させて、前記加工工具を用いて研削するステップと、
   研削した長尺細丸形状ワークの形状を測定するステップと、
   次の長尺細丸形状ワークから、前記測定の結果に基づいて前記加工工具の位置を補正して研削するステップとを有する、
   長尺細丸形状ワークの研削方法。
3. 請求項１に記載の長尺細丸形状ワークの研削方法であって、
   研削を開始する前に、定寸装置を用いて、湾曲させて支持した前記長尺細丸形状ワークの長手方向に沿う任意の位置における前記長尺細丸形状ワークの径方向の中心位置を測定するステップと、
   前記加工工具の側に凸状となるように湾曲させて支持した前記長尺細丸形状ワークの長手方向に沿う任意の位置に対して、前記測定の結果に基づいて前記加工工具の位置を補正しながら研削するステップとを有する、
   長尺細丸形状ワークの研削方法。
4. 長尺細丸形状ワークの両端部を支持するともに、前記長尺細丸形状ワークの長手方向のワーク回転軸回りに前記長尺細丸形状ワークを回転させる一対の支持部材と、
   前記長尺細丸形状ワークの前記ワーク回転軸に交差する方向に進退移動して前記長尺細丸形状ワークを研削する加工工具と、を備えた長尺細丸形状ワークの工作機械であって、
   前記一対の支持部材の一方は、前記工作機械の基台上の主軸装置に設けられており、
   前記一対の支持部材の他方は、前記基台上の心押装置に設けられており、
   前記主軸装置と前記心押装置の少なくとも一方は、双方の支持部材の回転中心を通る支持軸に沿って移動可能であり、
   前記長尺細丸形状ワークの両端部を前記一対の支持部材で支持し、更に、前記一対の支持部材が近接する方向に前記主軸装置または前記心押装置の少なくとも一方を移動させて、支持している前記長尺細丸形状ワークを前記加工工具の側に凸状となるように湾曲させて前記加工工具で研削する、
   長尺細丸形状ワークの工作機械。
5. 請求項４に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械であって、
   前記主軸装置または前記心押装置の少なくとも一方には、前記支持軸よりも所定距離だけ離れた位置に挟持力付与位置が設けられており、
   前記長尺細丸形状ワークの両端部を前記一対の支持部材で支持し、更に、前記一対の支持部材が近接する方向に前記主軸装置または前記心押装置の少なくとも一方の前記挟持力付与位置に前記長尺細丸形状ワークを挟み込む方向に挟持力を付与し、支持している前記長尺細丸形状ワークを前記加工工具の側に凸状となるように湾曲させて前記加工工具で研削する、
   長尺細丸形状ワークの工作機械。
6. 請求項５に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械であって、
   前記挟持力付与位置は、前記支持軸に対して前記加工工具と反対の側に配置されている、
   長尺細丸形状ワークの工作機械。
7. 請求項６に記載の長尺細丸形状ワークの工作機械であって、
   前記主軸装置と前記心押装置の双方が、前記挟持力付与位置を有しており、
   前記主軸装置または前記心押装置における一方は、ボールジョイントを介して前記挟持力付与位置に前記挟持力が付与される、または前記ボールジョイントを介して前記挟持力付与位置にて前記一対の支持部材が近接する方向に対して支持される構造を有し、
   前記主軸装置または前記心押装置における他方は、弾性部材を介して前記挟持力付与位置に前記挟持力が付与される、または前記弾性部材を介して前記挟持力付与位置にて前記一対の支持部材が近接する方向に対して支持される構造を有する、
   長尺細丸形状ワークの工作機械。
   
   

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