JP2019018273A - 加工機、及び、加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】専有面積が可及的に小さく、可搬性に優れた、発電機等の回転体の加工機を提供する。
【解決手段】複数のユニットで構成された加工機であって、前記複数のユニットを回転体の周囲で組み立てて、互いに連結するとともに、前記回転体に固定する、固定機構と、前記回転体の周囲を回転可能な状態で、前記固定機構に取り付けられている、回転機構部と、を備えている。前記回転機構部は、前記回転体の長さ方向に沿って移動可能な横行部と、前記横行部に取り付けられ、前記回転体の切削加工を行う切削機構と、を備えている。そして、前記回転機構部が前記回転体の周囲を回転しつつ、前記横行部が前記回転体の長さ方向に移動することにより、前記切削機構が前記回転体の切削加工を行う。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、加工機、及び、加工システムに関する。

火力、水力、地熱、原子力等の発電機は、蒸気や水のエネルギーを利用して、回転運動を電気エネルギーに変換する装置である。これらの発電機の回転体の摺動面は、稼働時間の経過とともに、摩擦や発熱、潤滑不足などにより、偏摩耗が発生する。偏摩耗が進行すると、軸受部との摩擦抵抗が増加し、摺動部の温度上昇や振動が発生し、機械材料や周辺機器の劣化が進行する。このため、発電所の定期点検においては、回転体の摺動面における偏摩耗の計測が行われており、計測の結果、判定値を超える偏摩耗を確認した場合には、現地で修正加工が行われている。

しかし、火力、水力、地熱、原子力等の発電機の回転体は、大型で重量物であるため、これらの修正加工を行う場合には、現状では、分割型の旋盤を現地に持ち込み、大物搬入口を占有して加工を行う必要があり、長期間、大きなスペースを占有する必要がある。この大物搬入口は、発電所内の機材を受け渡しする場所であり、この場所を長期間占有すると、機材の受け渡しが出来なくなってしまうことから、他の作業が滞ってしまい、定期点検の期間が長くなってしまうという弊害が生じている。また、大物搬入口は、他の作業等でも利用することが多く、そもそも長期間占有できないことも多い。

特開昭６１−２０３２０１号公報

本実施形態の目的は、専有面積が可及的に小さく、可搬性に優れた、発電機等の回転体の加工機及び加工システムを提供することである。

本実施形態に係る加工機は、複数のユニットで構成された加工機であって、前記複数のユニットを回転体の周囲で組み立てて、互いに連結するとともに、前記回転体に固定する、固定機構と、前記回転体の周囲を回転可能な状態で、前記固定機構に取り付けられている、回転機構部と、を備えている。前記回転機構部は、前記回転体の長さ方向に沿って移動可能な横行部と、前記横行部に取り付けられ、前記回転体の切削加工を行う切削機構と、を備えている。そして、前記回転機構部が前記回転体の周囲を回転しつつ、前記横行部が前記回転体の長さ方向に移動することにより、前記切削機構が前記回転体の切削加工を行う。

第１実施形態に係る加工機を回転体の長さ方向に沿って見た側面図。 図１に示した加工機を回転体の回転軸方向から見た正面図。 図１の加工機の回転機構部を取り出して、回転体の長さ方向に沿って見た側面図。 図３の回転機構部を回転体の回転軸方向から見た正面図。 図１の加工機のＢ−Ｂ線断面を部分的に示す図。 図１の加工機の送り機構におけるパッド部分の断面図。 第１実施形態の変形例に係る加工機の斜視図。 図７の加工機を回転体に取り付けた状態におけるＣ−Ｃ線断面を示す図。 第２実施形態に係る加工機を回転体に取り付けた状態の断面図。 第３実施形態に係る加工機を回転体の長さ方向に沿って見た側面図。 図１０に示した加工機を回転体の回転軸方向から見た正面図。 第４実施形態に係る加工機を回転体の長さ方向に沿って見た側面図。 図１２の加工機が備える変位計で回転体の表面の変位を形成した結果の一例を示す図。 第４実施形態に係る加工機の切削機構に切削工具の繰り出し機構を追加した一例を説明する図。 図１４における矢印Ｄ方向から切削機構を見た図。 第５実施形態に係る加工機を回転体の長さ方向に沿って見た側面図。 図１６の加工機において、グラインダー方式で研磨機構を構成した場合における研磨機構の拡大図。 図１６の加工機において、サンダー方式で研磨機構を構成した場合における研磨機構の拡大図。 第６実施形態に係る加工機を回転体の長さ方向に沿って見た側面図。 図１９の加工機が備えるクリーナーの拡大図。 第７実施形態の加工機を回転体に取り付けた状態の断面図。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る加工機を説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行うこととする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る加工機１の側面図であり、図２は、図１の矢印Ａ方向から見た加工機１の正面図である。これら図１及び図２においては、加工機１を回転体２に取り付け、回転体２の円周表面を切削加工する状態を図示している。

これら図１及び図２に示すように、本実施形態に係る加工機１は、既設の発電機等の回転体２の周囲に取り付け可能とするために、複数のユニットで構成されており、これら複数のユニットを回転体２の周囲で互いに連結して組立可能に構成されている。本実施形態においては、上側の第１ユニット１ａと、下側の第２ユニット１ｂの２つのユニットで構成されている。そして、これら２つの第１ユニット１ａと第２ユニット１ｂとを、分割した状態で、回転体２の設置されている場所まで搬入し、回転体２の周囲で連結して組み立てることにより、加工機１が回転体２に取り付けられる。

加工機１における回転体２の長さ方向の両端部には、図２に示すように、ブロック１０が設けられている。すなわち、第１ユニット１ａと第２ユニット１ｂのそれぞれに、ブロック１０が設けられている。本実施形態においては、ブロック１０には、Ｖ字状の切れ込み１２が形成されており、第１ユニット１ａのブロック１０に形成されたＶ字状の切れ込み１２と、第２ユニット１ｂのブロック１０に形成されたＶ字状の切れ込み１２とに、回転体２を挟み込むことにより、第１ユニット１ａと第２ユニット１ｂとが回転体２に取り付けられる。Ｖ字状の切れ込み１２において、回転体２とブロック１０とが当接する部分には、保護部材１４が設けられている。ブロック１０に設けられている保護部材１４は、回転体２がブロック１０で傷つかないようにするための緩衝材であり、銅やアルミニウムなどの比較的柔らかい金属で形成されている。

２つのブロック１０で回転体２を挟み込むために、本実施形態に係る加工機１には、一対のネジ棒２０が、第１ユニット１ａに設けられたブロック１０と、第２ユニット１ｂに設けられたブロック１０とを、回転体２を挟み込む方向に貫通している。そして、一対のネジ棒２０の上下に設けられたナット２２を締め付けることにより、第１ユニット１ａのブロック１０と第２ユニット１ｂのブロック１０との間の距離が狭まり、Ｖ字状の切れ込み１２で回転体２を挟み込んで、第１ユニット１ａと第２ユニット１ｂとを互いに連結して加工機１として組み立てて、回転体２に固定することができる。

なお、回転体２の太さ（直径）にも種々のものがあると想定される。異なる太さの回転体２にも加工機１を取り付け可能にすべく、２つのナット２４が、ネジ棒２０におけるブロック１０の内側位置に設けられている。一対のネジ棒２０のそれぞれに設けられた２つのナット２４の位置を調整することにより、様々な太さの回転体２に、本実施形態に係る第１ユニット１ａと第２ユニット１ｂとから構成される加工機１は、取り付けることができるようになる。

図２は、図１の加工機１を右側方向（矢印Ａ方向）から見た図であるが、上述したように、加工機１における回転体２の長さ方向の両端部にブロック１０が設けられていることから、図１における左側方向から加工機１を見ても、図２と同様に、左側に設けられた第１ユニット１ａのブロック１０と第２ユニット１ｂのブロック１０とが現れる。すなわち、図１の加工機１における回転体２の長さ方向の両端部の２カ所で、換言すれば、図１の加工機１の右端部と左端部の２カ所で、ブロック１０を用いて、ブロック１０のＶ字状の切れ込み１２で回転体２を挟み込むことにより、加工機１は、回転体２に固定される。

加工機１は、さらに、このブロック１０が取り付けられた固定部３０を、回転体２の長さ方向の両端部に備えている。このため、この固定部３０は、回転体２に対して固定的に取り付けられる。これら一対の固定部３０の内径側には、固定部３０に対して回転自在に設けられた回転機構部４０が設けられている。このため、本実施形態においては、ブロック１０と固定部３０とにより、第１ユニット１ａと第２ユニット１ｂを回転体２の周囲で連結して組み立てて、回転体２に加工機１を固定する固定機構が構成されている。

図３は、この回転機構部４０を、加工機１から抜き出して説明する図であり、図４は、回転機構部４０を回転体２の回転軸方向（矢印Ａ方向）から見た模式図である。これら図３及び図４に示すように、回転機構部４０は、回転体２の長さ方向の両端部に設けられたドーナッツ型の両端支持部４２と、これら一対の両端支持部４２の間を連結するガイド４４とを備えている。

ガイド４４の本数は任意であるが、本実施形態においては、８本のガイド４４が、２つの両端支持部４２の間に配設されている。すなわち、回転体２に取り付けられた際に、その回転体２の周囲にほぼ均等に円周状に配置されるように、８本のガイド４４が、一対の両端支持部４２の間に設けられている。つまり、本実施形態においては、４５°間隔で、ガイド４４が配置されている。このようにガイド４４を円周状に配置することで、回転機構部４０のモーメント荷重を抑制することが可能となる。また、８本のガイドが互いに１８０°反対側にも位置するように配置されているので、回転機構部４０が偏心せずに、精度の高い切削加工を実現することが可能となる。さらに、ガイド４４の本数を８本とすることにより、４本や６本のガイド４４を設けるよりも切削加工の精度を向上させることが可能となる。但し、ガイド４４や固定部３０、回転体２の剛性によっては、ガイド４４の本数を、４本、６本、１０本等の他の本数にすることもできる。

２つの両端支持部４２の間における一方の端部には、支持部４６と回転歯車４８とが隣接して設けられている。支持部４６と回転歯車４８は、ともに、両端支持部４２と同様にドーナッツ型であり、空間が形成されたその中心部分に、回転体２が位置する。支持部４６と回転歯車４８における８本のガイド４４の配置は、当然に、両端支持部４２と同様である。

２つの両端支持部４２の間における他方の端部には、支持部５０、５２が隣接して設けられている。支持部５０、５２は、ともに、両端支持部４２と同様にドーナッツ型であり、空間が形成されたその中心部分に、回転体２が位置する。支持部５０、５２における８本のガイド４４の配置は、当然に、両端支持部４２と同様である。

回転歯車４８と支持部５２との間には、横行部５４が設けられている。横行部５４も、両端支持部４２と同様にドーナッツ型であり、８本のガイド４４の配置も同様である。但し、横行部５４は、回転歯車４８と支持部５２との間をガイド４４に沿って移動可能である。すなわち、横行部５４は、ガイド４４とともに回転体２の周囲を回転可能ではあるが、ガイド４４に固定されておらず、回転体２の長さ方向に沿ってガイド４４上を摺動可能に取り付けられている。

横行部５４の外周上の１カ所に、切削機構５６が設けられている。この切削機構５６は、回転体２の円周表面を切削加工して、修正加工をする機能を有している。本実施形態においては、横行部５４の外周上の１カ所に切削機構５６が設けられているが、横行部５４の外周上の複数箇所に切削機構５６を設けるようにしてもよい。

本実施形態における切削機構５６は、回転体２の円周表面の切削を行う切削工具６０と、この切削工具６０を半径方向に移動可能に保持する工具保持機構６２とを備えている。切削工具６０は、回転体２の切削加工を可能とする刃部を備えている。工具保持機構６２は、切削工具６０を保持する保持部と、切削工具６０を回転体２の半径方向に送り出したり、引き込んだりする動作を可能にする可動部とを備えている。

本実施形態においては、図３及び図４に示した回転機構部４０全体が、回転体２の周囲を回転する。すなわち、両端支持部４２と、ガイド４４と、支持部４６、５０、５２と、回転歯車４８と、横行部５４と、切削機構５６とは、互いに相対的には不動である。このため、両端支持部４２と、ガイド４４と、支持部４６、５０、５２と、回転歯車４８と、横行部５４と、切削機構５６とが一体となって、回転体２の回転軸を中心として回転する。そして、この回転機構部４０が回転体２の周囲を回転しながら、切削機構５６が回転体２の切削加工を行うことにより、回転体２の切削加工の修正加工を実現できる。具体的には、切削機構５６の切削工具６０が、回転体２の外周の切削加工を行い、回転体２の修正加工を実現する。

図５は、図１における加工機１のＢ−Ｂ線断面を部分的に示す図である。つまり、この図５は、図１における加工機１の全体の１／４を示す断面図である。この図５に示すように、回転歯車４８の外周部には、円筒ガイド７０が設けられている。円筒ガイド７０は、回転歯車４８を、ベアリング等を介して回転可能に保持している。また、円筒ガイド７０は、支持部７２を介して、固定部３０に固定的に取り付けられている。このため、円筒ガイド７０は、結果的に、回転体２に対して、相対的に不動に取り付けられている。

加工機１における、この円筒ガイド７０の反対側にも、円筒ガイド７４が設けられている。この円筒ガイド７４は、支持部５２を回転可能に保持している。すなわち、円筒ガイド７４は、支持部７６を介して、固定部３０に不動に取り付けられている。このため、円筒ガイド７４は、結果的に、回転体２に対して、相対的に不動に取り付けられている。

再び図１及び図２に示すように、加工機１は、モータ８０を備えている。本実施形態においては、モータ８０は、固定部３０と支持部７２の上部に固定的に取り付けられている。モータ８０の先端軸には歯車機構８２が設けられており、モータ８０の回転駆動力が、歯車機構８２を介して、回転歯車４８に伝達されるように構成されている。本実施形態においては、例えば、二つの組み合わせ歯車８４、８６により、歯車機構８２が構成されている。歯車８４はモータ８０の回転軸に接続されており、このモータ８０が回転駆動することにより、歯車８４が回転し、その回転が歯車８６に伝達され、さらにその回転が回転歯車４８に伝達される。

また、加工機１には、横行部５４を、回転体２の長さ方向に沿って移動させるための送り機構１００を備えている。本実施形態においては、送り機構１００は、送りネジ１０２と、パッド１０４と、モータ１０６とを、備えて構成されている。送りネジ１０２は、その両端部が、固着具１０８、１１０により、その中心軸に沿って回転可能に、支持部７２、７６に取り付けられている。送りネジ１０２の一端部は、固定部３０に取り付けられたモータ１０６に接続されており、モータ１０６が回転駆動することにより、送りネジ１０２も回転し、送りネジ１０２が回転することにより、パッド１０４が回転体２の長さ方向に沿って左右に移動する。例えば、モータ１０６が正回転をすることにより、パッド１０４が右方向に移動し、モータ１０６が逆回転をすることにより、パッド１０４が左方向に移動する。

図６は、本実施形態に係る送りネジ１０２を含むパッド１０４の断面を示す図である。この図６に示すように、本実施形態に係るパッド１０４は、送りネジ１０２がその内部を貫通する貫通孔１０６が形成されており、この貫通孔１０６に螺旋状にネジ溝が刻まれている。この貫通孔１０６に螺旋状に形成されたネジ溝に、送りネジ１０２に螺旋状に形成されたネジ山が係合し、送りネジ１０２が回転することにより、パッド１０４が移動する構造になっている。

また、パッド１０４には、横行部５４を挟み込む挟持部１０８が形成されており、この挟持部１０８で横行部５４を左右から挟み込む構造になっている。このため、パッド１０４が移動すると、これに伴って横行部５４も移動する。すなわち、挟持部１０８の凹部と横行部５４との間は摺動し、回転機構部４０の回転に伴って横行部５４が回転しても、その回転力はパッド１０４には伝達されない。

したがって、モータ８０により回転機構部４０を回転させつつ、モータ１０６によりパッド１０４を移動させることにより、横行部５４に設けられた切削機構５６に回転体２の外径の加工を行わせることができる。どの程度の切削加工を施すのかは、切削機構５６における工具保持機構６２による切削工具６０の繰り出し量により調整される。

また、図２から分かるように、本実施形態においては、この送り機構１００は、加工機１の左右両側に設けられている。このため、モータ１０６の回転駆動は同期制御がなされ、送りネジ１０２の送り量が左右で同等になるように制御される。なお、送り機構１００は、必ずしも２つ設ける必要はなく、加工機１全体に１つだけ設けるようにしてもよい。さらには、３つ、４つ等の送り機構１００を加工機１が備えるようにしてもよい。

再び、図１及び図２に示すように、本実施形態に係る加工機１は、固定部３０に押しネジ部１１０を備えている。本実施形態においては、１つの固定部３０に対して４つの押しネジ部１１０が設けられており、それぞれの押しネジ部１１０が支持部７６に連結されている。このため、押しネジ部１１０の位置を微調整することにより、加工機１と回転体２の中心合わせをすることができる。

以上のように、本実施形態に係る加工機１によれば、加工機１が複数のユニットに分割されて構成されているので、加工機１を発電機等の回転体２を有する設備に運び入れる搬入作業を容易化することができる。そして、これら複数のユニットを回転体２の周囲で組み立てて連結することにより、回転体２に加工機１を固定的に取り付けることができる。そして、回転体２に固定した加工機１により、切削機構５６を用いて回転体２の外径の加工をすることができる。

より具体的には、モータ８０を回転駆動させることにより、回転歯車４８が回転し、これにより、加工機１自体は回転体２に固定したまま、回転機構部４０を回転体２の周囲で回転させることができる。回転機構部４０が回転することにより、横行部５４も回転し、この横行部５４に取り付けられた切削機構５６も回転する。さらに、モータ１０６も回転駆動し、送りネジ１０２が回転して横行部５４が回転体２の長さ方向に沿って移動する。このため、例えば、切削機構５６を回転体２の周囲を回転させながら回転体２の一方の端部から他方の端部へ移動させることができる。この移動の際に、切削機構５６の切削工具６０の繰り出し量を調整することにより、回転体２の切削加工を行うことができる。

さらに、加工機１を回転体２に固定することとしたので、回転体２が斜めに設置されていたり、垂直に設置されていたりしても、加工機１を回転体２に取り付けて、回転体２の切削加工を行うことができる。このため、加工機１の利用可能性を格段に広げることができる。

（第１実施形態の変形例）
上述した第１実施形態においては、回転機構部４０が回転体２の周囲を回転することにより、回転体２の切削加工を行うように構成したが、本変形例では、横行部が回転することにより、回転体２の切削加工を行うようにしたものである。以下、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。

図７は、第１実施形態の変形例に係る加工機１の斜視図であり、図８は、図７の加工機１を回転体２に取り付けた状態の断面図であり、図７のＣ−Ｃ線断面を示している。これら図７及び図８に示すように、加工機１は、第１ユニット１ａと第２ユニット１ｂと分割されて構成されており、これら第１ユニット１ａと第２ユニット１ｂとを回転体２の周囲で組み立てて、互いに連結するとともに、回転体２とは別の部分に固定的に取り付けることができる。

具体的には、図７に示すように、本変形例に係る加工機１は、両端部に固定部１５０が設けられている。そして、この一対の固定部１５０の間に、８本のガイド４４が配置されている。すなわち、第１ユニット１ａに、４本のガイド４４が設けられており、第２ユニット１ｂにも４本のガイド４４が設けられている。第１ユニット１ａと第２ユニット１ｂを組み立てることにより形成される中央部分の開口に回転体２を位置させて、第１ユニット１ａと第２ユニット１ｂを固着具１５２により連結する

図８に示すように、加工機１は、回転体２に固定的に取り付けられている。切削機構５６は、回転体２の長さ方向に沿って移動可能である。切削機構５６は、上述した第１実施形態と同様に、切削工具６０と工具保持機構６２とを備えており、工具保持機構６２が切削工具６０の半径方向への移動を調整することにより、回転体２の切削加工の量を調整する。

切削機構５６は、送り機構１００により、回転体２の長さ方向に沿って移動する。すなわち、モータ１０６が回転駆動することにより、送りネジ１０２が回転し、送りネジ１０２の回転に伴い、切削機構５６の取り付けられている横行部１５４が、回転体２の長さ方向に沿って移動する。このため、モータ１０６が回転駆動することにより、切削機構５６を回転体２の長さ方向に沿って移動させることができる。また、横行部１５４は、外部にも接続されたチェーン機構１５６により、回転体２の周囲を回転可能に構成されている。すなわち、横行部１５４の外周部は、８本のガイド４４に、回転体２の長さ方向に移動可能な状態で取り付けられており、横行部１５４の内周部は、外周部の内側に回転体２の周囲を回転可能な状態で取り付けられている。また、横行部１５４の内周部には、切削機構５６が設けられており、チェーン機構１５６の駆動力により、内周部が回転体２の周囲を回転すると、切削機構５６も回転する。これにより、回転体２の外周を切削機構５６により加工することができる。

以上のように、本変形例においても、複数のユニットで構成された加工機１を、回転体２の周囲で組み立てることができる。本変形例においては、横行部１５４の内周部が回転して、この内周部に取り付けられた切削機構５６も回転体２の周囲を回転し、回転体２の表面を切削加工することができる。そして、横行部１５４の内周部を回転させながら、送り機構１００により切削機構５６を回転体２の一方から他方に移動させることにより、回転体２の外周を長さ方向に沿って切削加工することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態は、上述した第１実施形態の変形例をさらに変形して、回転体２の外側にある軸受支持部を加工機１で切削加工できるようにしたものである。以下、上述した第１実施形態の変形例と異なる部分を説明する。

図９は、第２実施形態に係る加工機１を回転体２に取り付けた状態の断面図であり、上述した図８に対応する図である。この図９に示すように、第２実施形態においては、切削機構５６が回転体２の外周方向を向いている。すなわち、切削機構５６の切削工具６０が回転体２の外周を向いている。工具保持機構６２は、切削工具６０の半径方向の移動量を調整可能であるが、その調整は、回転体２の半径方向外側に向けて行う。

回転体２の半径方向外側には、軸受支持部２００が位置している。すなわち、図９は、回転体２と軸受支持部２００との間にあった軸受を分解して取り出し、その隙間に加工機１を挿入した状態を示している。この軸受支持部２００は、回転体２の周囲全体に設けられている。このため、切削機構５６は、この軸受支持部２００の内径を切削加工することを可能にする。

以上のように、本実施形態に係る加工機１によれば、回転体２の軸受部２００の内径を切削加工し、その内径を拡大することができるようになる。より具体的には、回転体２を回転させることにより、加工機１は回転する。そして、加工機１を回転させながら、モータ１０６を回転駆動し、送り機構１００により、切削機構５６を回転体２の一方の端部から他方の端部へと移動させる。これにより、軸受支持部２００を、その一方の端部から他方の端部まで、切削加工することができ、その内径を拡大することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態は、上述した第１実施形態を変形して、加工機１がさらに脚部を備えるようにしたものである。以下、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。

図１０は、第３実施形態に係る加工機１の側面図であり、上述した図１に対応する図である。図１１は、第３実施形態に係る加工機１の正面図であり、上述した図２と同様に、加工機１を図１０の矢印Ａ方向から見た図である。

これら図１０及び図１１に示すように、本実施形態に係る加工機１は、第２ユニット１ｂの下部に、脚部３００が設けられている。本実施形態においては、第２ユニット１ｂの４カ所に、脚部３００が設けられている。このため、加工機１は、第１ユニット１ａと第２ユニット１ｂとを連結して組み立てた状態で、自立することができる。

脚部３００を取り付ける位置は、任意であるが、本実施形態においては、固定部３０に脚部３００が取り付けられている。このため、加工機１は、回転体２の重量と、加工機１の自重とを、固定部３０と脚部３００とにより保持することが可能となる。回転体２の重量は軽いほど好ましいが、回転体２の重量が重い場合には、固定部３０の剛性を高くする等の対策が必要となる。

以上のように、本実施形態に係る加工機１によれば、下側に位置する第２ユニット１ｂの下部に脚部３００を設けたので、加工機１を自立させることができる。このため、加工機１を組み立てて、回転体２に取り付けた状態で、加工機１は回転体２を保持することができる。従って、例えば、回転体２から軸受を外した状態で、回転体２の切削加工をすることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る加工機１は、上述した第１実施形態に係る加工機１の横行部５４に変位計を設置することにより、加工機１から回転体２までの変位を計測できるようにして、回転体２の摩耗状況や加工状況を把握することができるようにしたものである。以下、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。

図１２は、第４実施形態に係る加工機１の回転体２の長さ方向に沿った側面を示す図であり、上述した第１実施形態における図１に対応している。この図１２から分かるように、本実施形態に係る加工機１は、上述した第１実施形態に係る加工機１の横行部５４に、変位計４００を追加的に設けることにより構成されている。

変位計４００は、横行部５４が回転体２の長さ方向に沿って移動することに伴い、同じく回転体２の長さ方向に沿って移動する。また、変位計４００は、回転機構部４０が回転体２の周囲を回転することに伴い、同じく回転体２の周囲を回転する。このため、変位計４００は、回転体２の任意の箇所の変位を計測することが可能である。

本実施形態に係る変位計４００は、変位センサ４０２と、データ送信部４０４と、センサ保持部４０６とを備えて構成されている。変位センサ４０２は、変位計４００と回転体２の表面との間の距離を計測するためのセンサである。本実施形態においては、変位センサ４０２の先端が回転体２の表面に接触しており、この変位センサ４０２が水平な軸との間で形成する角度に基づいて、変位計４００と回転体２の表面との間の距離を算出する。

データ送信部４０４は、この加工機１とデータ収集装置４１０との間のデータ通信を行うための装置である。例えば、データ送信部４０４は、変位センサ４０２の計測データをパルス信号でデータ収集装置４１０に送信する。本実施形態においては、データ送信部４０４とデータ収集装置４１０との間の通信は、ケーブルの巻き付き等を防止すべく、無線により行われる。但し、データ送信部４０４とデータ収集装置４１０との間の通信は、無線に限らず任意の手法で通信可能であり、例えば、通信ケーブル等の有線により、これらの間の通信が行われるようにしてもよい。

センサ保持部４０６は、変位センサ４０２がセンシング動作可能なように、変位センサ４０２とデータ送信部４０４とを横行部５４に固定している。このため、変位計４００は、横行部５４の移動や回転に付随して、移動し、回転する。

さらに、データ収集装置４１０には、モータ８０とモータ１０６の移動量もパルス信号として送信される。移動量に関する情報は、モータ８０とモータ１０６から直接、データ収集装置４１０に送信されてもよいし、データ送信部４０４を介して、データ収集装置４１０に送信されてもよい。また、通信手法は、無線であっても、有線であってもよい。

本実施形態においては、これら変位計４００の変位量に関するデータと、モータ８０及びモータ１０６の移動量に関するデータは、データ収集装置４１０のプログラマブル・ロジック・コントローラ４１２で受信される。すなわち、プログラマブル・ロジック・コントローラ４１２は、変位計４００の変位量と、モータ８０とモータ１０６の移動量とを、同期がとれた状態で受信し、コンピュータ４２０に転送する。

コンピュータ４２０は、例えば、いわゆるパソコンにより構成されており、プログラマブル・ロジック・コントローラ４１２から受信した、変位計４００の変位量と、モータ８０とモータ１０６の移動量を解析する解析部４２２と、この解析部４２２で解析した結果を表示する表示部４２４とを備えている。解析部４２２は、例えば、変位計４００の変位量と、モータ８０とモータ１０６の移動量を解析するソフトウェアにより構成されており、表示部４２４は、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ等により構成されている。

以上のような構成に鑑みれば、本実施形態においては、変位計４００を備えた加工機１と、データ収集装置４１０と、コンピュータ４２０とにより、回転体２の切削加工を行う加工システム４が構成されていると捉えられる。そして、以上のような加工システム４により、以下のようなことを実現することができる。

例えば、回転機構部４０の回転を止めた状態で、横行部５４を回転体２の長さ方向の一方の端部から他方の端部まで移動させることにより、回転体２の長さ方向の表面の状態の変位を計測することができる。

図１３は、例えば、回転体２の０°の位置と１８０°の位置における回転体２の表面の変位の計測結果の一例を示している。この図１３においては、回転体２の修正加工をする前に、偏摩耗の状態を確認するために、回転体２の表面を計測した計測結果を示している。この図１３に示すように、回転体２の長さ方向の両端部には、軸受が接触しない健全面４３０が設けられている。この健全面４３０は、軸受と接触しないため、偏摩耗は生じず、回転体２の表面は滑らかな真円を保っている。

これに対して、回転体２の軸受と接触する部分は、軸受のベアリング等との摩耗により、その表面に偏摩耗が生じている。このため、変位計４００により回転体２の表面を計測すると、その表面に凹凸が生じていることが観察できる。この偏摩耗の量に応じて、加工機１による加工量を調整する。すなわち、回転体２の摺動面を真円な状態に戻すために必要な修正加工量を求めることができる。一般的には、修正加工の量は、偏摩耗量に加えて、僅かに仕上げ加工を行うことができる余裕量を加味して決定する。例えば、偏摩耗の量が３５μｍであった場合は、例えば、余裕量を１０μｍに設定し、修正加工量を４５μｍに設定する。

なお、この加工機１に設定されている最大加工量が３０μｍであった場合、コンピュータ４２０は、１回目の修正加工量を３０μｍに設定し、２回目の修正加工量を１５μｍに設定するように設計されている。

なお、回転体２は長年、常時回転するように摺動することから、回転体２の円周状にほぼ同じ量で減少することが分かっている。このため、変位計４００を１つの角度だけで、回転体２の長さ方向の計測をするだけで、回転体２の摩耗状態を把握することもできる。この場合、例えば、回転体２の０°の位置だけ、その表面の計測をするようにしてもよい。

さらには、例えば９０°ピッチで、回転体２の表面を計測することにより、加工機１の回転体２に対する取り付け状態を確認することができる。すなわち、水平方向及び垂直方向の表面の変位量が一定であった場合、回転体２の回転軸中心に対して、真っ直ぐに、加工機１を取り付けることができたことを意味する。回転体２の真円度についても、この手法で、把握することができる。なお、回転体２をどの程度の角度のピッチで計測するかは、任意である。例えば、４５°ピッチで回転体２の表面を計測すると、回転体２の８カ所で、その表面を計測することができる。

或いは、加工機１における横行部５４を１カ所に停止した状態で、回転機構部４０を回転させて、回転体２の円周方向に沿って、変位計４００が回転体２の表面を計測することにより、回転体２の真円度を高い精度で測ることができる。この真円度の測定は、回転体２の切削加工前に行って、加工量を決めるような使い方もできるし、回転体２の切削加工後に行って、加工精度の確認をするような使い方もできる。

次に、図１４及び図１５に基づいて、加工中に切り込み量を調整する機能を有する加工機１を説明する。図１４は、切削機構５６に切り込み量調整機能を付加した加工機１を示す図であり、図１５は、切削機構５６を図１４の矢印Ｄ方向から見た図である。

これら図１４及び図１５に示すように、切削機構５６は、切削工具６０をモータ４３０の駆動力を用いて半径方向に移動可能にしている。モータ４３０の制御は、制御部４３２が制御信号を無線若しくは有線で受信して、この制御受信した信号に基づいてモータ４３０を制御する。モータ４３０は、例えば、バッテリー４３４を具備しており、このバッテリー４３４の備える電力で動作する。

モータ４３０は、切削機構５６に設けられているネジ棒４３６を回転させる。ネジ棒４３６は、Ｔ型スロットナットを介して回転可能に保持されているとともに、切削工具６０にカップリングされている。このため、ネジ棒４３６が回転することにより、切削工具６０が半径方向に移動する。例えば、モータ４３０が正回転することにより、切削工具６０が飛び出す方向に移動し、切り込み量を大きくすることができる。一方、モータ４３０が逆回転することにより、切削工具６０が引っ込む方向に移動し、切り込み量を小さくすることが出来る。このモータ４３０の制御は、例えば、コンピュータ４２０からユーザが行うことができる。

以上のように、本実施形態に係る加工機１及びそのような加工機１を備える加工システム４によれば、回転体２の加工を行う前に、変位計４００を用いて回転体２の表面を計測することにより、回転体２の偏摩耗量を予め計測することができる。このため、加工機１による加工量をより正確に算出することができる。

また、回転体２を加工すべき量が、加工機１の最大加工量を超えているような場合には、どのように加工量を分割して、複数回の加工により、回転体２を加工すべきなのかをコンピュータ４２０が予め算出することができる。このため、加工機１による回転体２の加工効率を向上させることができる。

さらには、回転体２に対して、加工機１による切削加工を行った後も、加工後の回転体２の状態を容易に確認することができる。例えば、回転体２の長さ方向に沿って、その表面の状態を計測することにより、或いは、回転体２の円周方向に沿って、その真円度を計測することにより、適切な切削加工が回転体２に対して行われたのかを確認することができる。

なお、これまで本実施形態に係る変位計４００を第１実施形態に適用した場合を例に、第４実施形態を説明したが、この変位計４００は、他の実施形態にも同様に適用できることは言うまでもない。

（第５実施形態）
第５実施形態に係る加工機１は、上述した第１実施形態に係る加工機１の横行部５４に切削機構５６として研磨機構５００を設置することにより、回転体２の周囲を研磨で切削加工するようにしたものである。以下、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。

図１６は、第５実施形態に係る加工機１の回転体２の長さ方向に沿った側面を示す図であり、上述した第１実施形態における図１に対応している。この図１６から分かるように、本実施形態に係る加工機１は、上述した第１実施形態に係る加工機１の横行部５４に、研磨機構５００を追加的に設けることにより構成されている。

本実施形態においては、横行部５４に１つの研磨機構５００を設けているが、横行部５４に設ける研磨機構５００の数は１つに限るものではなく、２つ、３つ等の複数の研磨機構５００を横行部５４に設けるようにしてもよい。例えば、１つの研磨機構５００では、加工の程度が十分ではない場合には、複数の研磨機構５００を設けるようにすればよい。

この研磨機構５００は、種々の研磨方式を採用することができる。例えば、研磨機構５００は、研磨ヘッドを回転させるグラインダー方式でもよいし、研磨ヘッドを揺動させるサンダー方式でもよい。

図１７は、研磨ヘッド５０２を回転させるグラインダー方式で研磨機構５００を構成した場合における研磨機構５００の拡大図を示す図であり、図１６の矢印Ｘ方向から研磨機構５００を見た状態を示す図である。この図１７に示す研磨機構５００は、バッテリー式グラインダーを例示している。

この図１７に示すように、グラインダー方式の研磨機構５００は、研磨ヘッド５０２と、この研磨ヘッド５０２に取り付けられた研磨部５０４とを備えて構成されている。研磨部５０４は、例えば、ブラシや不織布等で構成されている。この研磨部５０４が回転体２の表面に接触している状態を保ったまま、研磨ヘッド５０２は研磨部５０４を回転させる。具体的には、円盤状の研磨部５０４の中心部分に回転主軸が設けられており、この回転主軸を中心として、円盤状の研磨部５０４が回転することにより、回転体２の表面を研磨する。これにより、回転体２の表面の加工が可能になる。

図１８は、研磨ヘッド５１０を揺動させるサンダー方式で研磨機構５００を構成した場合における研磨機構５００の拡大図を示す図であり、図１６の矢印Ｘ方向から研磨機構５００を見た状態を示す図である。この図１８に示す研磨機構５００は、バッテリー式サンダーを例示している。

この図１８に示すように、サンダー方式の研磨機構５００は、研磨ヘッド５１０と、この研磨ヘッド５１０に取り付けられた研磨部５１２とを備えて構成されている。研磨部５１２は、例えば、布やすり等で構成されている。この研磨部５１２が回転体２の表面に接触している状態を保ったまま、研磨ヘッド５１０は研磨部５１２を揺動させる。具体的には、研磨部５１２を回転体２の長手方向に往復運動をさせることにより、回転体２の表面を研磨する。これにより、回転体２の表面の加工が可能になる。

以上のように、本実施形態に係る加工機１によれば、横行部５４に切削機構５６として、研磨機構５００を取り付けたので、この研磨機構５００により、回転体２の外周表面の研磨をし、切削加工をすることができる。すなわち、回転体２を中心として、回転機構部４０とともに横行部５４を回転させながら、回転体２の長さ方向に沿って、回転体２の一方の端部から他方の端部まで横行部５４を移動させることにより、回転体２の円周表面を研磨して、切削加工することができる。また、研磨機構５００により、回転体２の加工を行うことができるので、回転体２の円周表面を滑らかに加工することができる。

なお、これまで本実施形態に係る研磨機構５００を第１実施形態に適用した場合を例に、第５実施形態を説明したが、この研磨機構５００は、他の実施形態にも同様に適用できることは言うまでもない。

（第６実施形態）
第６実施形態に係る加工機１は、上述した第１実施形態に係る加工機１の横行部５４に切削機構５６の近傍にクリーナーを設置することにより、切削機構５６が回転体２を切削加工することにより生じた屑をクリーナーが吸引するようにしたものである。以下、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。

図１９は、第６実施形態に係る加工機１の回転体２の長さ方向に沿った側面を示す図であり、上述した第１実施形態における図１に対応している。また、図２０は、本実施形態に係る加工機１が備えるクリーナー６００を拡大して示す図であり、図１９の矢印Ｘ方向から切削機構５６とクリーナー６００とを見た状態を示す図である。これら図１９及び図２０から分かるように、本実施形態に係る加工機１は、上述した第１実施形態に係る加工機１における横行部５４の切削機構５６の近傍にクリーナー６００を追加的に設けることにより構成されている。

本実施形態に係る加工機１における回転体２に対する切削加工の動作は、上述した第１実施形態と同様であるが、切削機構５６の近くにクリーナー６００が設けられている点が相違する。すなわち、切削機構５６により回転体２の周囲表面の切削加工を行うと、屑が発生する。この屑は、切り屑と呼ばれたり、粉塵と呼ばれたりするが、これらを回収せずに切削加工を続けると、屑が回転体２の周囲に飛散する。このため、この屑を作業者が吸引してしまったり、屑が加工機１に付着してしまったりする問題が生じ得る。

そこで、本実施形態に係る加工機１では、切削機構５６に隣接して、クリーナー６００を設けることにより、切削機構５６の切削加工で発生した屑を吸引して回収することにしている。特に、本実施形態においては、図２０から分かるように、切削機構５６からみて、横行部５４の回転方向後方位置にクリーナー６００を設けている。このクリーナー６００は、例えば、バッテリー式で駆動する吸引器であり、切削機構５６の後方から発生した屑を、吸引口６０２から吸引して回収する。

以上のように、本実施形態に係る加工機１によれば、切削機構５６の近傍にクリーナー６００を設け、切削加工で生じる屑を吸引して回収することとした。このため、切削加工で発生した屑の飛散を抑制することができ、屑を作業員が吸引してしまったり、加工機１に付着してしまったりすることを回避することができる。

なお、これまで本実施形態に係るクリーナー６００を第１実施形態に適用した場合を例に、第６実施形態を説明したが、このクリーナー６００は、他の実施形態に係る加工機にも同様に適用できることは言うまでもない。

（第７実施形態）
第７実施形態に係る加工機１は、上述した第１実施形態に係る加工機１の切削機構５６に、役割の異なる複数の工具を設けることにより、回転体２の切削加工精度の向上と、加工時間の短縮を図ったものである。以下、上述した第２実施形態と異なる部分を説明する。

図２１は、第７実施形態に係る加工機１の回転体２の長さ方向に沿った側面を示す図であり、上述した第２実施形態における図９に対応している。この図２１に示すように、本実施形態に係る加工機１の横行部１５４に取り付けられた切削機構５６は、荒加工用工具７００と、仕上げ加工用工具７０２と、研磨加工用ブラシ７０４とを備えている。

荒加工用工具７００は、チェーン機構１５６の駆動に伴って横行部１５４が回転した場合に、回転体２の円周表面を深く荒く切削加工するための工具である。仕上げ加工用工具７０２は、チェーン機構１５６の回転に伴って横行部１５４が回転した場合に、回転体２の円周表面を浅く細かく切削加工するための工具である。研磨加工用ブラシ７０４は、チェーン機構１５６の駆動の回転に伴って横行部１５４が回転した場合に、回転体２の円周表面を研磨仕上げするための工具である。本実施形態においては、これら荒加工用工具７００と、仕上げ加工用工具７０２と、研磨加工用ブラシ７０４とが、回転体２の長さ方向に対する横行部１５４の進行方向に沿って工程順に並べられている。

したがって、本実施形態においては、横行部１５４は、回転体２の長さ方向に沿って、右側の端部から左側の端部まで移動する。換言すれば、切削機構５６の複数の工具が、その切削加工の工程順に回転体２の円周表面を加工するように、横行部１５４が移動する。このため、横行部１５４の内周部が回転しながら、回転体２の一方の端部から他方の端部まで移動することにより、１回の移動で、回転体２の切削や研磨を行うことができる。

以上のように、本実施形態に係る加工機１によれば、横行部１５４の切削機構５６に役割の異なる複数の工具を、その工程順に並べて設置したので、横行部１５４を回転させながら、一方の端部から他方の端部まで移動させることにより、切削加工を完了させることができる。

なお、切削機構５６に設ける工具は、荒加工用工具７００と、仕上げ加工用工具７０２と、研磨加工用ブラシ７０４の３つの工具の組み合わせに限られるものではなく、任意の工具を組み合わせることが可能である。例えば、切削工具６０と研磨加工用ブラシ７０４の組み合わせで、切削機構５６を構成してもよい。また、これら３つの工具に、さらに別の工具を加えて、切削機構５６を構成するようにしてもよい。

なお、これまで本実施形態に係る異なる役割を有する複数の工具を備える切削機構５６を第１実施形態に適用した場合を例に、第７実施形態を説明したが、このような工具を備える切削機構５６を、他の実施形態に係る加工機にも同様に適用できることは言うまでもない。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

１：加工機、２：回転体、１０：ブロック、２０：ネジ棒、３０：固定部、４０：回転機構部、４２：両端支持部、４４：ガイド、４６：支持部、４８回転歯車、５０：支持部、５２：支持部、５４：横行部、５６：切削機構、６０：切削工具、６２：工具保持機構、８０：モータ、８２：歯車機構、１００：送り機構、１０２：送りネジ、１０４：パッド、１０６：モータ、１０８：挟持部

Claims (11)

1. 複数のユニットで構成された加工機であって、
   前記複数のユニットを回転体の周囲で組み立てて、互いに連結するとともに、前記回転体に固定する、固定機構と、
   前記回転体の周囲を回転可能な状態で、前記固定機構に取り付けられている、回転機構部と、
   を備え、
   前記回転機構部は、
   前記回転体の長さ方向に沿って移動可能な横行部と、
   前記横行部に取り付けられ、前記回転体の切削加工を行う切削機構と、
   を備え、
   前記回転機構部が前記回転体の周囲を回転しつつ、前記横行部が前記回転体の長さ方向に移動することにより、前記切削機構が前記回転体の切削加工を行うことを特徴とする、加工機。
2. 前記切削機構は、前記回転体の切削を行う切削工具と、前記切削工具を前記回転体の半径方向に移動可能に保持する工具保持機構とを、備える請求項１に記載の加工機。
3. 前記固定機構に取り付けられて、前記横行部を、前記回転体の長さ方向に沿って移動させる送り機構を、さらに備える請求項１又は請求項２に記載の加工機。
4. 前記切削機構は、前記回転体の半径方向外側に向けて設けられており、
   軸受が取り外された前記回転体と前記回転体の前記軸受を支持する軸受支持部との間に挿入されて、前記切削機構は前記軸受支持部の内径を切削加工する、請求項１に記載の加工機。
5. 前記複数のユニットのそれぞれは、前記回転体を挟み込む切れ込みが形成されたブロックを備えており、このブロックで前記回転体を挟み込むことにより、前記固定機構は前記回転体に固定される、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の加工機。
6. 前記複数のユニットのうち、下側に位置するユニットに、前記加工機と前記回転体の重量を支えるための脚部が設けられている、請求項１乃至請求項３及び請求項５のいずれかに記載の加工機。
7. 前記横行部に取り付けられて、前記回転体の表面の変位を計測する変位計をさらに備えており、
   前記横行部を前記回転体の長さ方向に移動させつつ、前記変位計で前記回転体の長さ方向の変位量を計測し、或いは、前記回転機構部を回転させつつ、前記変位計で前記回転体の円周方向の変位量を計測する、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の加工機。
8. 請求項７に記載の加工機と、
   前記加工機に接続されて、前記変位計が計測した偏摩耗量に基づいて、修正加工量を算出し、前記加工機の最大加工量と、算出した前記修正加工量とに基づいて、前記回転体の切削加工の回数を決定する、コンピュータと、
   を備える加工システム。
9. 前記横行部に取り付けられた前記切削機構として、研磨機構が設けられており、
   前記回転機構部が前記回転体の周囲を回転しつつ、前記横行部が前記回転体の長さ方向に移動することにより、前記研磨機構が前記回転体の研磨をして、前記回転体の切削加工を行うことを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の加工機。
10. 前記切削機構の近傍において前記横行部に取り付けられたクリーナーをさらに備えており、
    前記クリーナーは、前記切削機構による前記回転体の切削加工で生じた屑を回収する、請求項１乃至請求項７及び請求項９のいずれかに記載の加工機。
11. 前記横行部に取り付けられた前記切削機構は、役割の異なる複数の工具が工程順に取り付けられており、
    前記回転機構部が前記回転体の周囲を回転しつつ、前記横行部が前記回転体の長さ方向に沿って、前記複数の工具がその工程順となるように、前記回転体の一方の端部から他方の端部に移動することにより、前記回転体の切削加工を行う、請求項１乃至請求項７、請求項９、及び、請求項１０のいずれかに記載の加工機。

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