JP2019063962A

JP2019063962A - 工作機械

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Publication number: JP2019063962A
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Inventors: 育也加藤; Ikuya Kato; 大清田; Masaru Kiyota
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Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
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Abstract

【課題】タッチプローブを用いてクランクピン等の偏心部の位相を高精度に算出すると共に、工作物を異なる種類に変更したとしても段取り替えを不要とする工作機械を提供する。【解決手段】工作機械は、偏心部Ｗａを有する工作物Ｗを、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２回りに回転可能に支持する支持装置と、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２に平行な軸線Ｐ７回りに揺動可能に設けられた平行リンク機構３０と、平行リンク機構３０に取り付けられ、先端検出部４１を備えるタッチプローブ４０と、平行リンク機構３０を揺動させ且つ工作物Ｗを回転させることによりタッチプローブ４０の先端検出部４１と偏心部Ｗａとを接触させ、先端検出部４１と偏心部Ｗａとが接触した時の平行リンク機構３０の揺動位置及び支持装置の回転角度に基づいて、偏心部Ｗａの位相を算出する制御装置とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械に関するものである。

例えばクランクシャフト（工作物）のクランクピン（偏心部）を加工する場合において、クランクピンを加工する前に、クランクピンの位相決めを行う必要がある。位相決めの方法が、例えば、特許文献１，２に記載されている。

特許文献１には、クランクシャフトの回転軸線に直交する方向に移動可能な基準金を用いて、クランクシャフトを支持する支持装置を回転することによりクランプピンを基準金に押し当てることで、クランクピンの位相決めを行うことが記載されている。

特許文献２には、工具主軸ハウジングに設けられた直方体状の基準ブロックを用いて、クランクピンの位相を算出することが記載されている。すなわち、クランクシャフトを支持する支持装置を回転することにより、基準ブロックの第一平面とクランクピンとを接触させ、接触した時の支持装置の回転角度に基づいて、クランクピンの位相を算出する。さらに、特許文献２には、支持装置を逆回転することにより、基準ブロックの第二平面とクランクピンを接触させ、第一平面及び第二平面に接触した時の支持装置の回転角度に基づいて、クランクピンの位相を算出することも記載されている。

また、特許文献３，４には、タッチプローブを用いて、非円形状の工作物の径、位相及び端面の位置を検出する装置が記載されている。また、特許文献５には、タッチプローブを用いて、砥石車の径を管理する装置が記載されている。

特開２００５−２６２３３１号公報特開２００４−１４２０７６号公報特許第２５３１６０９号公報特許第４９９８０７８号公報特許第３７７７８２５号公報

特許文献１における基準金は、所定の直線方向にのみ移動可能である。そのため、工作物を異なる種類のクランクシャフトに変更した場合に、クランクピンの位置に合わせて、大きさ及び形状の異なる基準金に変更することが必要となる。そのため、工作物の変更に伴って、基準金の段取り替えが必要となる。

特許文献２においては、基準ブロックが、工作物の回転軸線に直交する２方向（Ｙ方向及びＺ方向）に移動可能な主軸ハウジングに固定されている。そのため、工作物を異なる種類のクランクシャフトに変更した場合であっても、基準ブロックを変更することなく、クランクピンの位相を算出することができる。しかし、基準ブロックは工具主軸ハウジングに固定されているため、加工の際に基準ブロックが邪魔にならない位置に位置しなければならず、配置が容易ではない。

また、特許文献２においては、高精度な位相の算出を行う際には、基準ブロックの第一平面及び第二平面にクランクピンを接触させている。つまり、クランクピンを接触される２か所の位置が異なる。このように、基準ブロックへの接触検出の方向が異なっている。しかし、より高精度な位相算出をするためには、２か所におけるクランクピンとの接触検出の方向をほぼ同一方向とすることが望まれる。

本発明は、タッチプローブを用いてクランクピン等の偏心部の位相を高精度に算出すると共に、工作物を異なる種類に変更したとしても段取り替えを不要とする工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、偏心部を有する工作物を、前記工作物の回転軸線回りに回転可能に支持する支持装置と、前記工作物の回転軸線に平行な軸線回りに揺動可能に設けられた平行リンク機構と、前記平行リンク機構に取り付けられ、先端検出部を備えるタッチプローブと、前記平行リンク機構を揺動させ且つ前記工作物を回転させることにより前記タッチプローブの前記先端検出部と前記偏心部とを接触させ、前記先端検出部と前記偏心部とが接触した時の前記平行リンク機構の揺動位置及び前記支持装置の回転角度に基づいて、前記偏心部の位相を算出する制御装置とを備える。

タッチプローブが平行リンク機構に取り付けられることにより、平行リンク機構の揺動位置に関わりなく、タッチプローブは、常に同一の姿勢（所定方向に延びる状態）を維持する。さらに、平行リンク機構の揺動に連動して、タッチプローブが揺動する。つまり、タッチプローブの先端検出部の軌跡は、円弧状となる。そして、平行リンク機構は、工作物の回転軸線に平行な軸線回りに揺動する。

つまり、タッチプローブの姿勢を維持したまま、タッチプローブの先端検出部が、工作物の回転軸線（Ｚ軸方向）に直交する平面（Ｘ−Ｙ平面）上を、円弧状に移動する。換言すると、タッチプローブの先端検出部は、工作物の回転軸線に直交する平面上を二次元的に移動する。従って、異なる種類の工作物において偏心部の偏心量及び大きさが異なるとしても、タッチプローブの姿勢を維持したまま、タッチプローブの先端検出部と工作物の偏心部とを接触させることができる。その結果、つまり、工作物の種類が変更されたとしても、位相算出のための段取り替えを行うことなく、高精度な位相算出が可能となる。

工作機械の平面図である。第一計測装置の左側面図である。第一計測装置の正面図（図２の右から見た図）である。制御装置による研削処理のフローチャートである。位相算出処理における位相算出処理のフローチャートである。位相算出処理における位相算出処理のフローチャートである。図５ＡのＳ２１における第一計測装置及び工作物を軸線方向から見た模式図である。図５ＡのＳ２２における第一計測装置及び工作物を軸線方向から見た模式図である。図５ＡのＳ２３における第一計測装置及び工作物を軸線方向から見た模式図である。図５ＡのＳ２４における第一計測装置及び工作物を軸線方向から見た模式図である。図５ＡのＳ２５における第一計測装置及び工作物を軸線方向から見た模式図である。図５ＢのＳ２８における第一計測装置及び工作物を軸線方向から見た模式図である。図５ＢのＳ２９における第一計測装置及び工作物を軸線方向から見た模式図である。図５ＢのＳ３０における第一計測装置及び工作物を軸線方向から見た模式図である。図５ＢのＳ３３における第一計測装置及び工作物を軸線方向から見た模式図である。

（１．工作機械の構成）
工作機械１の構成について、図１を参照して説明する。工作機械１は、工作物Ｗを加工するための機械である。工作物Ｗは、軸状部材であって、偏心部Ｗａを有する。偏心部Ｗａは、工作物Ｗの回転軸線に対して偏心した軸線を中心とした部位である。特に、偏心部Ｗａは、円筒状外周面を有し、偏心部Ｗａの中心軸線が、工作物の回転軸線に対して偏心している。

本実施形態においては、工作物Ｗとして、クランクシャフトを例にあげる。ただし、工作物Ｗは、クランクシャフトに限られるものではない。クランクシャフトである工作物Ｗは、偏心部Ｗａとしてクランクピンを備える。図１においては、例えば、クランクシャフト（工作物Ｗ）は、４個のクランクピンＷａを備える。クランクシャフトの回転軸線は、クランクジャーナルの中心軸線に一致する。

そして、工作機械１は、例えば、研削盤、旋盤、マシニングセンタ等である。工作機械１は、工作物Ｗを工作物Ｗの回転軸線回りに回転しながら、偏心部Ｗａの外周面を加工する。さらに、工作機械１は、偏心部Ｗａの外周面を加工すると共に、偏心部Ｗａの両端に位置する連結部であるクランクウエブの端面も加工することができる。

本実施形態においては、工作機械１として、クランクピンである偏心部Ｗａを研削可能な研削盤を例にあげる。ただし、本実施形態おける偏心部Ｗａを加工する構成については、旋盤及びマシニングセンタにも、同様に適用可能である。なお、研削盤は、工具として砥石車１７，２１を備えるが、旋盤及びマシニングセンタは、工具として切削工具を備える点において相違する。

研削盤である工作機械１は、砥石台トラバース型を例示する。ただし、研削盤である工作機械１は、テーブルトラバース型を適用することもできる。また、工作機械１は、２個の砥石車１７，２１を備える構成を例示するが、１個の第一砥石車１７のみを備える構成を適用することもできる。

研削盤である工作機械１は、主として、ベッド１１、主軸台１２、チャック１３、心押台１４、第一トラバースベース１５、第一砥石台１６、第一砥石車１７、第一計測装置１８、第二トラバースベース１９、第二砥石台２０、第二砥石車２１、第二計測装置２２、振れ止め装置２３、ツルーイング装置２４、及び、制御装置２５を備える。

ベッド１１は、設置面上に固定されている。ベッド１１の上面には、Ｚ軸方向（図１の左右方向）に延びるガイドレール１１ａが形成されている。ベッド１１の上面には、Ｚ軸方向に平行な方向に延びる第一ボールねじ１１ｂ、及び、第一ボールねじ１１ｂを回転駆動する第一モータ１１ｃが設けられている。さらに、ベッド１１の上面には、Ｚ軸方向に平行な方向に延びる第二ボールねじ１１ｄ、及び、第二ボールねじ１１ｄを回転駆動する第二モータ１１ｅが設けられている。

主軸台１２は、工作物Ｗを回転可能に支持する支持装置として機能する。主軸台１２は、は、ベッド１１の上面において、Ｘ軸方向の手前側（図１の下側）且つＺ軸方向の一端側（図１の右側）に設けられており、Ｚ軸方向に移動可能である。主軸台１２は、Ｚ軸回りに回転可能な主軸センタ１２ａ、及び、主軸センタ１２ａを回転駆動する主軸モータ１２ｂを備える。主軸センタ１２ａは、工作物Ｗの一端の中心を支持する。

チャック１３は、主軸台１２の端面に設けられており、主軸モータ１２ｂによって回転駆動される。チャック１３は、工作物Ｗの一端の外周面を把持する。つまり、チャック１３は、主軸センタ１２ａと共に、工作物Ｗを回転可能に支持した状態で回転する。従って、チャック１３も、工作物Ｗを回転可能に支持する支持装置として機能する。

心押台１４は、ベッド１１の上面において、主軸台１２に対してＺ軸方向に対向する位置、すなわち、Ｘ軸方向の手前側（図１の下側）且つＺ軸方向の他端側（図１の左側）に設けられている。心押台１４は、主軸台１２と同様に、Ｚ軸方向に移動可能である。心押台１４は、工作物Ｗの他端の中心を支持する心押センタ１４ａを備える。つまり、心押台１４は、主軸台１２及びチャック１３と共に、工作物Ｗを回転可能に支持する支持装置として機能するなお、心押センタ１４ａは、工作物Ｗと共に回転するように設けられてもよいし、回転せずに工作物Ｗに対して滑るように設けられてもよい。

第一トラバースベース１５は、ガイドレール１１ａ上にＺ軸方向に移動可能に設けられる。第一トラバースベース１５は、第一ボールねじ１１ｂのナットに固定されており、第一モータ１１ｃの駆動によりＺ軸方向に移動する。第一トラバースベース１５の上面には、Ｚ軸方向に直交（交差）するＸ軸方向（図１の上下方向）に延びるガイドレール１５ａが形成されている。第一トラバースベース１５の上面には、Ｘ軸方向に平行な方向に延びるボールねじ１５ｂ、及び、ボールねじ１５ｂを回転駆動するモータ１５ｃが設けられている。また、第一トラバースベース１５は、Ｘ軸方向のボールねじ１５ｂ及びモータ１５ｃによる駆動に換えて、リニアモータによる駆動としてもよい。

第一砥石台１６（移動台）は、第一トラバースベース１５のガイドレール１５ａ上に、Ｘ軸方向（工作物Ｗの回転軸線に直交（交差）する方向）に直線移動可能に設けられる。第一砥石台１６は、モータ１５ｃの回転駆動によりＸ軸方向に移動する。第一砥石台１６は、工具としての第一砥石車１７を、Ｚ軸回りに回転可能に支持する。第一砥石台１６は、第一砥石車１７における研削部位を露出させつつ、他の部位を被覆するカバー１６ａを備える。さらに、第一砥石台１６は、第一砥石車１７を回転駆動するモータ１６ｂを備える。

第一計測装置１８は、第一砥石台１６の前面（図１の下側）に設けられており、工作物Ｗの計測、及び、ツルーイング装置２４における検知ピン（図示せず）の計測を行う。第一計測装置１８の詳細な構成については、後述する。

第二トラバースベース１９は、ガイドレール１１ａ上に、第一トラバースベース１５と並んで配列されている。第二トラバースベース１９は、第一トラバースベース１５と同様に、Ｚ軸方向に移動可能である。第二トラバースベース１９は、第二ボールねじ１１ｄのナットに固定されており、第二モータ１１ｅの駆動によりＺ軸方向に移動する。第二トラバースベース１９の上面には、Ｚ軸方向に直交（交差）するＸ軸方向（図１の上下方向）に延びるガイドレール１９ａが形成されている。第二トラバースベース１９の上面には、Ｘ軸方向に平行な方向に延びるボールねじ１９ｂ、及び、ボールねじ１９ｂを回転駆動するモータ１９ｃが設けられている。また、第二トラバースベース１９は、Ｘ軸方向のボールねじ１９ｂ及びモータ１９ｃによる駆動に換えて、リニアモータによる駆動としてもよい。

第二砥石台２０は、第二トラバースベース１９のガイドレール１９ａ上に、Ｘ軸方向に移動可能に設けられる。第二砥石台２０は、モータ１９ｃの回転駆動によりＸ軸方向に移動する。第二砥石台２０は、工具としての第二砥石車２１を、Ｚ軸回りに回転可能に支持する。第二砥石台２０は、第二砥石車２１における研削部位を露出させつつ、他の部位を被覆するカバー２０ａを備える。さらに、第二砥石台２０は、第二砥石車２１を回転駆動するモータ２０ｂを備える。

第二計測装置２２、第二砥石台２０の前面（図１の下側）に設けられており、工作物Ｗの計測、及び、ツルーイング装置２４における検知ピン（図示せず）の計測を行う。第二計測装置２２は、Ｙ軸方向に延びるように設けられたタッチプローブ（図示せず）を備える。そして、タッチプローブが、Ｙ軸回りに旋回可能なアームに支持されており、タッチプローブの球状の先端検出部は、Ｙ軸方向の座標を一定とし、Ｘ−Ｚ平面上を円弧状に移動する。そして、タッチプローブは、工作物Ｗに接触しない退避位置（図１に示す）と、工作物Ｗ及び検知ピンに接触可能な接触位置（図示せず）とに移動可能である。

振れ止め装置２３は、ベッド１１の上面に、工作物Ｗを跨いで、第一砥石車１７及び第二砥石車２１に対向する位置に設けられている。振れ止め装置２３は、工作物Ｗにおける研削部位の側とは反対側の面（図１の下側の面）を支持する。図１においては、振れ止め装置２３は、軸方向中央に位置するクランクジャーナルを支持している。

ツルーイング装置２４は、例えば、ベッド１１の上面における、主軸台１２と心押台１４の中央付近に設けられており、第一砥石車１７及び第二砥石車２１をツルーイングするための装置である。ツルーイング装置２４は、図示しない公知のツルア及び検知ピンを備えている。なお、本実施形態においては、ツルーイング装置２４は、工作物Ｗが搬出された状態において、第一砥石車１７及び第二砥石車２１のツルーイングを行う。

制御装置２５は、各モータ１１ｃ，１１ｅ，１２ｂ，１５ｃ，１６ｂ，１９ｃ，２０ｂ等を制御することにより、工作物Ｗの研削処理、工作物Ｗの支持処理、工作物Ｗの偏心部Ｗａの位相算出処理、工作物Ｗの端面計測処理、ツルーイング処理等を実行する。

（２．第一計測装置１８の詳細構成）
第一計測装置１８の詳細構成について図２及び図３を参照して説明する。第一計測装置１８は、第一砥石台１６における第一砥石車１７に隣接する端面に設けられている。ここで、図２において、第一砥石車１７の回転軸線をＰ１とし、工作物Ｗの回転軸線をＰ２とする。そして、回転軸線Ｐ１，Ｐ２とが、Ｘ軸方向に離間しており、回転軸線Ｐ１，Ｐ２を通る平面が、Ｘ−Ｚ平面となる。

第一計測装置１８は、平行リンク機構３０と、タッチプローブ４０と、駆動装置５０とを備える。平行リンク機構３０は、図２に示すように、第一砥石台１６の端面に、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２に平行な軸線Ｐ３，Ｐ４回りに揺動可能に設けられている。平行リンク機構３０は、第一リンク部材３１、第二リンク部材３２及び連結部材３３を備える。

第一リンク部材３１は、図示しない軸受により、第一砥石台１６の端面に回転可能に設けられている。第一リンク部材３１の回転軸線Ｐ３は、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２に平行であって、回転軸線Ｐ１，Ｐ２を通るＸ−Ｚ平面より上方に位置する。第一リンク部材３１は、基端から先端に向かって細くなるような長尺状に形成されている。これにより、第一リンク部材３１は、揺動に伴って生じるモーメントに対応する剛性を有する。従って、第一リンク部材３１は、撓み変形が生じることを抑制される。

第二リンク部材３２は、図示しない軸受により、第一砥石台１６の端面に回転可能に設けられている。第二リンク部材３２の回転軸線Ｐ４は、第一リンク部材３１の回転軸線Ｐ３に平行であって、回転軸線Ｐ３のＹ軸方向の上方に位置する。第二リンク部材３２は、第一リンク部材３１と同形状に形成される。つまり、第二リンク部材３２は、基端から先端に向かって細くなるような長尺状に形成されている。これにより、第二リンク部材３２は、第一リンク部材３１と同様に、揺動に伴って生じるモーメントに対応する剛性を有する。従って、第二リンク部材３２は、撓み変形が生じることを抑制される。

連結部材３３は、図示しない軸受により、第一リンク部材３１の先端における回転軸線Ｐ５及び第二リンク部材３２の先端における回転軸線Ｐ６に回転可能に支持されている。ここで、連結部材３３の回転軸線Ｐ５，Ｐ６の離間距離は、第一リンク部材３１の回転軸線Ｐ３と第二リンク部材３２の回転軸線Ｐ４との離間距離に等しい。従って、回転軸線Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６を結ぶ四角形は、全ての姿勢において、常に平行四辺形となる。つまり、第一リンク部材３１と第二リンク部材３２とは、常に平行な状態を維持しつつ、第一砥石台１６に対して揺動する。従って、連結部材３３は、常に、Ｙ軸方向に延びる姿勢を維持する。

タッチプローブ４０は、平行リンク機構３０の連結部材３３に取り付けられ、球状の先端検出部４１を備える。平行リンク機構３０の第一リンク部材３１及び第二リンク部材３２が揺動することに連動して、タッチプローブ４０も、第一砥石台１６に対して揺動する。このとき、連結部材３３に取り付けられているタッチプローブ４０は、平行リンク機構３０の位置に関わりなく、常に同一の姿勢（所定方向に延びる状態）を維持する。

ここで、タッチプローブ４０は、第一砥石台１６の直線移動方向（Ｘ軸方向）に交差する方向に延びるように設けられている。より詳細には、タッチプローブ４０は、Ｙ軸方向、すなわち第一砥石台１６の直線移動方向（Ｘ軸方向）に直交する方向に延びるように設けられている。つまり、平行リンク機構３０が揺動する際に、タッチプローブ４０は、常にＹ軸方向に延びる姿勢を維持する。

また、タッチプローブ４０は連結部材３３に取り付けられているため、球状の先端検出部４１の軌跡４１ａは、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２に平行な軸線Ｐ７回りに揺動する。つまり、先端検出部４１は、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２（Ｚ軸方向）に直交するＸ−Ｙ平面上を、回転軸線Ｐ７を中心とした円弧状に移動する。換言すると、先端検出部４１は、Ｘ−Ｙ平面上を二次元的に移動する。特に、先端検出部４１の回転軸線Ｐ７は、第一砥石車１７の回転軸線Ｐ１と工作物Ｗの回転軸線Ｐ２とを通る平面上に、回転軸線Ｐ１，Ｐ２に平行に設けられている。

駆動装置５０は、図３に示すように、モータ５１及び減速機５２を備える。モータ５１及び減速機５２は、同軸上に配置されており、第一リンク部材３１の回転軸線Ｐ３に一致する。そして、モータ５１及び減速機５２は、第一リンク部材３１を回転駆動する。つまり、モータ５１の駆動により、第一リンク部材３１が回転軸線Ｐ３回りに回転する。そして、第一リンク部材３１が第二リンク部材３２及び連結部材３３と共に平行リンク機構３０を構成することにより、第二リンク部材３２及び連結部材３３が、第一リンク部材３１に従動する。結果として、モータ５１の駆動が、タッチプローブ４０を揺動させる。

（３．研削方法）
次に、研削盤としての工作機械１により工作物Ｗの偏心部Ｗａの研削方法について、図４を参照して説明する。当該研削方法は、制御装置２５により実行される。まず、制御装置２５は、工作機械１に、工作物Ｗが搬入されたことを判定する（ステップＳ１）。工作物Ｗが搬入されていなければ（Ｓ１：Ｎｏ）、制御装置２５は、搬入されるまで待機する。

工作物Ｗが搬入されれば（Ｓ１：Ｙｅｓ）、制御装置２５は、主軸台１２及び心押台１４をそれぞれ前進させる（ステップＳ２）。そうすると、主軸センタ１２ａ及び心押センタ１４ａにより、工作物Ｗが両持ち支持される。続いて、制御装置２５は、チャック１３を閉じ、工作物Ｗをチャック１３により把持する（ステップＳ３）。

続いて、制御装置２５は、第一計測装置１８を用いて、主軸センタ１２ａ、チャック１３及び心押センタ１４ａにより支持された状態における工作物Ｗの偏心部Ｗａの位相を算出する位相算出処理を実行する（ステップＳ４）。

続いて、制御装置２５は、第一計測装置１８及び第二計測装置２２を用いて、工作物Ｗの偏心部Ｗａの端部に位置する端面の計測処理を実行する（ステップＳ５）。第一計測装置１８のタッチプローブ４０の先端検出部４１を工作物Ｗの端面に接触させることにより、第一砥石台１６と工作物Ｗの当該端面とのＺ軸方向における位置関係を算出する。さらに、第二計測装置２２のタッチプローブの先端検出部を工作物Ｗの端面に接触させることにより、第二砥石台２０と工作物Ｗの当該端面とのＺ軸方向における位置関係を算出する。

続いて、ステップＳ４において算出された位相及びステップＳ５において計測された端面情報に基づいて、制御装置２５は、ＮＣプログラムに従って研削処理を実行する（ステップＳ６）。例えば、第一砥石車１７及び第二砥石車２１が、それぞれ異なる偏心部Ｗａを同時に研削する。もちろん、第一砥石車１７と第二砥石車２１とが、異なるタイミングで、異なる偏心部Ｗａを研削するようにしてもよい。

第一砥石車１７による研削を行うためには、制御装置２５は、主軸モータ１２ｂにより工作物Ｗを回転させ、モータ１６ｂにより第一砥石車１７を回転させ、且つ、モータ１１ｃ，１５ｃにより第一砥石車１７を工作物Ｗに対して相対移動する。第二砥石車２１による研削を行うためには、制御装置２５は、主軸モータ１２ｂにより工作物Ｗを回転させ、モータ２０ｂにより第二砥石車２１を回転させ、且つ、モータ１１ｅ，１９ｃにより第二砥石車２１を工作物Ｗに対して相対移動する。

研削処理が終了すると、制御装置２５は、チャック１３を開き（ステップＳ７）、主軸台１２及び心押台１４を後退させる（ステップＳ８）。このようにして、工作物Ｗの支持を開放する。続いて、制御装置２５は、工作物Ｗの搬出がされたことを判定する（ステップＳ９）。そして、制御装置２５は、工作物Ｗが搬出されるまで待機する（Ｓ９：Ｎｏ）。

工作物Ｗが搬出されれば（Ｓ９：Ｙｅｓ）、制御装置２５は、第一砥石車１７及び第二砥石車２１のツルーイングが必要か否かを判定する（ステップＳ１０）。例えば、研削した工作物Ｗの数に基づいて、ツルーイングの要否が判定される。ツルーイングが不要であれば（Ｓ１０：Ｎｏ）、制御装置２５は、当該処理をリターンし、ステップＳ１からの処理を繰り返す。

ツルーイングが必要であれば（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、制御装置２５は、ツルーイングを実行する（ステップＳ１１）。ツルーイングは、ツルーイング装置２４を用いて行われる。例えば、制御装置２５は、第一砥石車１７を検知ピンに接触させ、第一計測装置１８のタッチプローブ４０により検知ピンの位置を計測することにより、第一砥石車１７の外径を算出する。続いて、制御装置２５は、算出した外径に基づいて、第一砥石車１７をツルアによりツルーイングを行う。続いて、制御装置２５は、ツルーイング後の第一砥石車１７により検知ピンを研削し、第一計測装置１８のタッチプローブ４０により検知ピンの位置を計測することにより、ツルーイング後の第一砥石車１７の外径を算出する。ツルーイング後の第一砥石車１７の外径情報は、研削処理において用いられる。また、第二砥石車２１についても同様の処理が行われる。

（４．位相算出方法）
図４に示す研削方法における位相算出処理（Ｓ４）について、図５Ａ−図１４を参照して詳細に説明する。位相算出処理は、第一計測装置１８を用いる。図６に示すように、タッチプローブ４０が移動範囲における上端位置（退避位置Ｔ３）に位置する状態において、制御装置２５は、第一砥石台１６を予備位置へ前進する（ステップＳ２１）。タッチプローブ４０の退避位置Ｔ３とは、第一砥石車１７による研削を行う際にタッチプローブ４０が邪魔にならない位置である。予備位置は、後述する規定位置（図９）よりも後方に位置する。このとき、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２とタッチプローブ４０の先端検出部４１とのＸ軸方向の距離は、Ｘ０となる。

続いて、図７に示すように、制御装置２５は、駆動装置５０のモータ５１を駆動して、タッチプローブ４０を第一接触位置Ｔ１へ移動する（ステップＳ２２）。第一接触位置Ｔ１においては、先端検出部４１の円弧軌跡４１ａの中心Ｐ７と工作物Ｗの回転軸線Ｐ２とを結ぶ平面（Ｘ−Ｚ平面）を基準として、先端検出部４１が、当該基準の平面より上方に所定距離を離れた位置に位置する。第一接触位置Ｔ１とは、工作物Ｗの偏心部Ｗａにタッチプローブ４０の先端検出部４１を接触させるための位置である。このとき、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２とタッチプローブ４０の先端検出部４１とのＸ軸方向の距離は、Ｘ０より短いＸ１となる。

続いて、図８に示すように、制御装置２５は、主軸モータ１２ｂを正回転（図７の反時計回りの回転）し、偏心部Ｗａを第一予備角度θ１１に位置決めする（ステップＳ２３）。偏心部Ｗａが第一予備角度θ１１に位置する状態とは、偏心部Ｗａが、軸線Ｐ２，Ｐ７を通るＸ−Ｚ平面より上方に位置し、且つ、第一接触位置Ｔ１に位置するタッチプローブ４０の先端検出部４１に対してＸ軸方向に対向する状態である。

続いて、図９に示すように、制御装置２５は、第一砥石台１６を規定位置へ前進させる（ステップＳ２４）。このとき、タッチプローブ４０は、第一接触位置Ｔ１に位置する。そして、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２とタッチプローブ４０の先端検出部４１とのＸ軸方向の距離は、Ｘ１より短いＸ２となる。

続いて、図１０に示すように、制御装置２５は、主軸モータ１２ｂを正回転（図１０の反時計回りの回転）させる（ステップＳ２５）。そして、制御装置２５は、タッチプローブ４０の先端検出部４１と工作物Ｗの偏心部Ｗａとが接触したか否かを判定する（ステップＳ２６）。接触するまで、工作物Ｗは正回転される（Ｓ２６：Ｎｏ）。

そして、接触した場合（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、図１０に示すように、制御装置２５は、主軸モータ１２ｂを停止し、そのときの第一角度θ１２を記憶する（ステップＳ２７）。タッチプローブ４０の先端検出部４１と工作物Ｗの偏心部Ｗａとが接触するときに、先端検出部４１のＹ軸方向位置は、偏心部ＷａのＹ軸方向位置と同位置に位置する。従って、先端検出部４１が偏心部Ｗａに接触することによって、先端検出部４１にはＸ軸方向に力が作用して、タッチプローブ４０は接触を検出する。

続いて、図１１に示すように、制御装置２５は、主軸モータ１２ｂを逆回転（図１１の時計回りの回転）し、偏心部Ｗａを第二予備角度θ２１に位置決めする（ステップＳ２８）。偏心部Ｗａが第二予備角度θ２１に位置する状態とは、偏心部Ｗａが、軸線Ｐ２，Ｐ７を通るＸ−Ｚ平面より下方に位置する状態である。

続いて、図１２に示すように、制御装置２５は、駆動装置５０のモータ５１を駆動して、タッチプローブ４０を第二接触位置Ｔ２へ移動する（ステップＳ２９）。第二接触位置Ｔ２においては、先端検出部４１の円弧軌跡４１ａの中心Ｐ７と工作物Ｗの回転軸線Ｐ２とを結ぶ平面（Ｘ−Ｚ平面）を基準として、先端検出部４１が、当該基準の平面より下方に所定距離を離れた位置に位置する。第二接触位置Ｔ２とは、工作物Ｗの偏心部Ｗａにタッチプローブ４０の先端検出部４１を接触させるための位置である。このとき、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２とタッチプローブ４０の先端検出部４１とのＸ軸方向の距離は、Ｘ２となる。つまり、タッチプローブ４０が第一接触位置Ｔ１に位置する状態と第二接触位置Ｔ２に位置する状態においては、タッチプローブ４０の先端検出部４１のＸ軸方向位置は同一となる。さらに、第二接触位置Ｔ２に位置するタッチプローブ４０の先端検出部４１は、第二予備角度θ２１に位置する偏心部Ｗａに対してＸ軸方向に対向する。

続いて、図１３に示すように、制御装置２５は、主軸モータ１２ｂを逆回転（図１３の時計回りの回転）させる（ステップＳ３０）。そして、制御装置２５は、タッチプローブ４０の先端検出部４１と工作物Ｗの偏心部Ｗａとが接触したか否かを判定する（ステップＳ３１）。接触するまで、工作物Ｗは逆回転される（Ｓ３１：Ｎｏ）。

そして、接触した場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、図１３に示すように、制御装置２５は、主軸モータ１２ｂを停止し、そのときの第二角度θ２２を記憶する（ステップＳ３２）。タッチプローブ４０の先端検出部４１と工作物Ｗの偏心部Ｗａとが接触するときに、先端検出部４１のＹ軸方向位置は、偏心部ＷａのＹ軸方向位置と同位置に位置する。従って、先端検出部４１が偏心部Ｗａに接触することによって、先端検出部４１にはＸ軸方向に力が作用して、タッチプローブ４０は接触を検出する。つまり、タッチプローブ４０が第一接触位置Ｔ１に位置する場合に先端検出部４１に偏心部Ｗａとの接触によって作用する力の方向と、タッチプローブ４０が第二接触位置Ｔ２に位置する場合に先端検出部４１に偏心部Ｗａとの接触によって作用する力の方向とは、ほぼ一致する。従って、接触させる２か所において、タッチプローブ４０は、高精度に接触位置を検出できる。

続いて、制御装置２５は、第一砥石台１６を後退させると共に、タッチプローブ４０を退避位置Ｔ３へ移動させる（ステップＳ３３）。そして、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２とタッチプローブ４０の先端検出部４１とのＸ軸方向の距離は、Ｘ０よりも長いＸ３となる。続いて、制御装置２５は、タッチプローブ４０が第一接触位置Ｔ１に位置する時の平行リンク機構３０の揺動角度及び第一角度θ１２、並びに、タッチプローブ４０が第二接触位置Ｔ２に位置する時の平行リンク機構３０の揺動角度及び第二角度θ２２に基づいて、偏心部Ｗａの位相を算出する（ステップＳ３４）。そして、当該処理は終了する。

なお、上記においては、制御装置２５は、第一接触位置Ｔ１における平行リンク機構３０の揺動角度及び第一角度θ１２、並びに、第二接触位置Ｔ２における平行リンク機構３０の揺動角度及び第二角度θ２２を用いて、偏心部Ｗａの位相を算出した。偏心部Ｗａの外径にばらつきがある場合には、上記の処理により、高精度に偏心部Ｗａの位相を算出することができる。ただし、偏心部Ｗａの外径のばらつきが許容範囲内にある場合には、予め入力した偏心部Ｗａの外径、第一接触位置Ｔ１における平行リンク機構３０の揺動角度、及び、第一角度θ１２のみを用いて、偏心部Ｗａの位相を算出することができる。

また、位相算出処理（Ｓ４）において、タッチプローブ４０が工作物Ｗの偏心部Ｗａに接触可能となるように、第一トラバースベース１５をＺ軸方向に位置決めする必要がある。第一トラバースベース１５のＺ軸方向の位置は、工作物Ｗの形状等の情報に基づいて判断するようにしてもよいし、タッチプローブ４０をＺ軸方向へ移動させて工作物Ｗとの接触検知情報に基づいて判断するようにしてもよい。また、上記において、移動機構をボールねじ機構としているが、リニアモータとしてもよい。

（５．効果）
上述したように、制御装置２５は、平行リンク機構３０を揺動させ且つ工作物Ｗを回転させることによりタッチプローブ４０の先端検出部４１と偏心部Ｗａとを接触させ、先端検出部４１と偏心部Ｗａとが接触した時の平行リンク機構３０の揺動位置及び支持装置（主軸台１２、チャック１３及び心押台１４）の回転角度θ１２，θ２２に基づいて、偏心部Ｗａの位相を算出する。

タッチプローブ４０が平行リンク機構３０に取り付けられることにより、平行リンク機構３０の揺動位置に関わりなく、タッチプローブ４０は、常に同一の姿勢（所定方向に延びる状態）を維持する。従って、タッチプローブ４０の先端検出部４１と工作物Ｗの偏心部Ｗａとが接触する場合に、タッチプローブ４０の姿勢を一定とすることができる。これにより、高精度な接触位置を取得することができる。

さらに、平行リンク機構３０の揺動に連動して、タッチプローブ４０が揺動する。つまり、タッチプローブ４０の先端検出部４１の軌跡４１ａは、円弧状となる。そして、平行リンク機構３０は、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２に平行な軸線Ｐ７回りに揺動する。つまり、タッチプローブ４０の先端検出部４１は、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２（Ｚ軸方向）に直交する平面（Ｘ−Ｙ平面）上を、円弧状に移動する。換言すると、タッチプローブ４０の先端検出部４１は、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２に直交する平面上を二次元的に移動する。

従って、異なる種類の工作物Ｗにおいて、偏心部Ｗａの偏心量及び大きさが異なるとしても、タッチプローブ４０の先端検出部４１と工作物Ｗの偏心部Ｗａとを確実に接触させることができる。つまり、工作物Ｗの種類が変更されたとしても、位相算出のための段取り替えが不要となる。

さらに、平行リンク機構３０及びタッチプローブ４０が第一砥石台１６に設けられることにより、第一砥石台１６の直線移動に伴って、タッチプローブ４０が直線移動する。さらに、タッチプローブ４０が、第一砥石台１６の直線移動方向に交差する方向に延びるように設けられる。これらにより、タッチプローブ４０の先端検出部４１は、工作物Ｗの回転軸線Ｐ２（Ｚ軸方向）に直交する平面（Ｘ−Ｙ平面）上において、広範囲に移動可能となる。従って、異なる種類の工作物Ｗについて、タッチプローブ４０の先端検出部４１と偏心部Ｗａとをより確実に接触させることができる。

また、制御装置２５は、第一砥石車１７による工作物Ｗの研削時には、平行リンク機構３０を揺動させることによりタッチプローブ４０を偏心部Ｗａとの接触位置から遠ざけた退避位置Ｔ３に移動させている。

タッチプローブ４０を退避位置Ｔ３に移動させることにより、タッチプローブ４０が第一砥石車１７による研削の邪魔にならない。ここで、タッチプローブ４０は、第一砥石台１６の直線移動方向に交差する方向に延びるように設けられている。そのため、タッチプローブ４０が第一砥石台１６の直線移動方向に平行な方向に延びる場合に比べて、タッチプローブ４０が第一砥石台１６から工作物Ｗに向かって突出する量を小さくすることができる。そして、タッチプローブ４０を退避位置Ｔ３に移動させるために、平行リンク機構３０を揺動させる角度を小さくすることができる。結果として、第一砥石台１６及び平行リンク機構３０等の構成が、簡易となり、且つ、小型となる。

また、制御装置２５は、少なくとも２か所のタッチプローブ４０の位置Ｔ１，Ｔ２において、タッチプローブ４０の先端検出部４１と偏心部Ｗａとを接触させている。そして、制御装置２５は、タッチプローブ４０の先端検出部４１と偏心部Ｗａとが接触した２か所における平行リンク機構３０の揺動位置及び支持装置（主軸台１２、チャック１３及び心押台１４）の回転角度θ１２，θ２２に基づいて、偏心部Ｗａの位相を算出する。仮に、偏心部Ｗａの外径にばらつきがあるとしても、２か所におけるタッチプローブ４０の先端検出部４１と偏心部Ｗａとを接触させることにより、高精度に偏心部Ｗａの位相を算出することができる。

さらに、タッチプローブ４０の先端検出部４１の円弧軌跡４１ａの中心Ｐ７と工作物Ｗの回転軸線Ｐ２とを結ぶ平面を基準とした場合に、２か所におけるタッチプローブ４０の先端検出部４１は、基準である平面を対称とする位置である。これにより、偏心部Ｗａの算出が容易となり、算出精度も向上する。

１：工作機械、１２：主軸台（支持装置）、１３：チャック（支持装置）、１４：心押台（支持装置）、１５：第一トラバースベース、１６：第一砥石台、１７：第一砥石車、１８：第一計測装置、１９：第二トラバースベース、２０：第二砥石台、２１：第二砥石車、２２：第二計測装置、２４：ツルーイング装置、２５：制御装置、３０：平行リンク機構、３１：第一リンク部材、３２：第二リンク部材、３３：連結部材、４０：タッチプローブ、４１：先端検出部、４１ａ：先端検出部の軌跡、５０：駆動装置、Ｐ１：第一砥石車の回転軸線、Ｐ２：工作物の回転軸線、Ｐ７：タッチプローブの先端検出部の回転軸線、Ｔ１：タッチプローブの第一接触位置、Ｔ２：タッチプローブの第二接触位置、Ｔ３：タッチプローブの退避位置、Ｗ：工作物（クランクシャフト）、Ｗａ：偏心部（クランクピン）、θ１１：第一予備角度、θ１２：第一角度、θ２１：第二予備角度、θ２２：第二角度

Claims

偏心部を有する工作物を、前記工作物の回転軸線回りに回転可能に支持する支持装置と、
前記工作物の回転軸線に平行な軸線回りに揺動可能に設けられた平行リンク機構と、
前記平行リンク機構に取り付けられ、先端検出部を備えるタッチプローブと、
前記平行リンク機構を揺動させ且つ前記工作物を回転させることにより前記タッチプローブの前記先端検出部と前記偏心部とを接触させ、前記先端検出部と前記偏心部とが接触した時の前記平行リンク機構の揺動位置及び前記支持装置の回転角度に基づいて、前記偏心部の位相を算出する制御装置と、
を備える、工作機械。
前記工作機械は、前記工作物の回転軸線に交差する方向に直線移動する移動台をさらに備え、
前記平行リンク機構は、前記移動台に揺動可能に設けられ、
前記タッチプローブは、前記移動台の直線移動方向に交差する方向に延びるように設けられる、請求項１に記載の工作機械。
前記工作機械は、前記移動台に設けられた工具をさらに備え、
前記制御装置は、前記工具による前記工作物の加工時には、前記平行リンク機構を揺動させることにより前記タッチプローブを前記偏心部との接触位置から遠ざけた退避位置に移動させる、請求項２に記載の工作機械。
前記制御装置は、
少なくとも２か所の前記タッチプローブの位置において、前記タッチプローブの前記先端検出部と前記偏心部とを接触させ、
前記タッチプローブの前記先端検出部と前記偏心部とが接触した前記２か所における前記平行リンク機構の揺動位置及び前記支持装置の回転角度に基づいて、前記偏心部の位相を算出する、請求項１−３の何れか一項に記載の工作機械。
前記タッチプローブの前記先端検出部の円弧軌跡の中心と前記工作物の回転軸線とを結ぶ平面を基準とし、
前記２か所における前記タッチプローブの前記先端検出部は、前記基準である前記平面を対称とする位置である、請求項４に記載の工作機械。