JP2021171876A

JP2021171876A - 加工機及び加工方法

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Publication number: JP2021171876A
Application number: JP2020077568A
Authority: JP
Inventors: 和夫西谷; Kazuo Nishitani
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-11-01

Abstract

【課題】簡素な構成により、加工自由度の向上及び生産効率の向上を両立した加工機及びこの加工機を用いた加工方法を提供する。【解決手段】加工機１は、平面上の第一軸Ｃ１に沿って移動する第一部材３と、平面上において第一軸Ｃ１と直交する第二軸Ｃ２に沿って移動する第二部材４と、砥石２４を加工するダイヤモンド刃が取り付けられ、第一軸Ｃ１及び第二軸Ｃ２に対して垂直な第三軸Ｃ３を中心として所定の角度範囲内でダイヤモンド刃を旋回させる旋回部材５と、第一部材３、第二部材４及び旋回部材５の動作を制御する制御部と、を備える。第一部材３の移動、第二部材４の移動、及びダイヤモンド刃を旋回させる旋回部材５の回転をヘリカル制御することにより、砥石２４の表面を円弧状に加工する。【選択図】図３

Description

本発明は、加工機及び加工方法に関するものである。

従来、工作物を加工する工具を有し、工作物を所定の半径を有する円弧状を含む所望の形状に形成する加工機が知られている。これらの加工機では、加工作業における煩雑化の抑制や高精度化等、加工性を向上するための技術が種々提案されている。

例えば特許文献１には、ボールベアリングの溝等を研削するための砥石の表面を、所定の半径をもつ円弧状にドレスするためのドレス装置の構成が開示されている。ドレス装置は、回転手段により自軸回りに回転される回転部材と、回転部材に対してその回転半径方向に移動可能に連結され、ドレス用工具が取り付けられた変位部材と、外部からの信号に応じて変位部材を回転半径方向に移動させる調節手段と、を備える。特許文献１に記載の技術によれば、例えば摩耗等によりドレス用工具のドレス径が所望の値から外れた際、調節手段に所定の信号を入力することにより、変位部材が回転半径方向に移動し、ドレス用工具の旋回半径、すなわちドレス径が自動的に修正される。これにより、ドレス回数にかかわらず良好な加工精度を得られるとされている。

特開平５−２２８８３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術にあっては、砥石の加工中においては旋回動作のみが行われ、所定の範囲内の半径を有する円弧状以外の形状を加工できない。
ところで、一般にこれらの加工機では、工具の摩耗や工作物の変更の度に都度調整作業の必要が生じる。このため、生産効率を高める点において課題があった。さらに、これらの調整作業にかかる時間は、作業者の熟練度により差が生じるため、作業者の熟練度に依らず容易かつ高効率に調整作業を行う点が課題とされていた。

そこで、本発明は、簡素な構成により、加工自由度の向上及び生産効率の向上を両立した加工機及びこの加工機を用いた加工方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一つの形態の加工機は、平面上の第一軸に沿って移動する第一部材と、前記平面上において前記第一軸と直交する第二軸に沿って移動する第二部材と、工作物を加工する工具が取り付けられ、前記第一軸及び前記第二軸に対して垂直な第三軸を中心として所定の角度範囲内で前記工具を旋回させる旋回部材と、前記第一部材、前記第二部材及び前記旋回部材の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記工作物と前記工具とが前記工作物の円弧部の法線方向において互いに当接するように前記第一部材、前記第二部材及び前記旋回部材を駆動する。

この構成によれば、第一軸に沿う第一部材の移動、第二軸に沿う第二部材の移動、及び第三軸に沿う旋回部材の旋回により、互いに直交する３軸方向の移動自由度を有する加工機とすることができる。第一部材及び第二部材は各軸に沿って平行移動し、旋回部材は第三軸を中心として工具を旋回させるので、円弧状を含む所望の形状に工作物を加工できる。制御部により設定された移動量及び旋回角度に応じて、第一部材、第二部材及び旋回部材がそれぞれ動作する。これにより、例えば工具摩耗が生じた場合に、制御部の設定値を変更するだけで補完動作を行うことができる。また、例えば工作物の交換等により工作物と工具との位置調整が必要となった場合に、制御部で各軸に沿う各部材の動作をコントロールすることで調整作業を行うことができる。よって、手作業でこれらの位置調整を行う従来技術と比較して、位置調整にかかる時間及び手間を削減し、容易に位置調整を行うことができる。また、作業者の熟練度等に依らず、位置調整の精度を均一にすることができる。よって、高い品質を維持したまま生産効率を高めることができる。
制御部は、工作物と工具とが工作物の円弧部の法線方向において互いに当接するように第一部材、第二部材及び旋回部材を駆動するので、工作物に円弧部を形成する場合に好適に用いることができる。また、円弧部を形成する際に、工作物は常に工具の同じ加工面に当接するので、円弧部を有する工作物の表面を均質に加工できる。
したがって、簡素な構成により、加工自由度の向上及び生産効率の向上を両立した加工機を提供できる。

また、前記加工機は、前記第一部材及び前記第二部材の一方は、前記工作物を保持する保持部を有し、前記第一部材及び前記第二部材の他方は、前記旋回部材を備える。

この構成によれば、工作物を保持する部材の移動方向と旋回部材すなわち工具を有する部材の移動方向とがそれぞれ異なる。このため、第一部材又は第二部材を移動させることにより、工作物と工具とを第一軸方向又は第二方向に相対移動させることができる。これにより、工作物と工具との位置調整を容易に行うことができる。また、工作物及び工具の両方を独立に移動可能に構成することにより、加工機の構成を簡素化するとともに小型化できる。

また、前記加工機は、床面に設置され、前記第一部材及び前記第二部材を移動可能に支持する基台を備え、前記基台の正面に立つ作業者から見て前後方向に沿って前記第一軸が設けられ、前記作業者から見て左右方向に沿って前記第二軸が設けられ、前記第二部材は、前記工作物を保持する保持部を有し、前記旋回部材は、前記第一部材に搭載され、前記工具を前記第三軸回りに旋回可能に保持している。

この構成によれば、作業者にとって各軸に沿う移動が認識し易く、工作物の取り付け及び取り外しが行い易い配置とすることができる。また、調整作業が行い易くなり、調整作業にかかる時間や手間等を削減できる。工作物が第二部材に取り付けられ、第一部材に旋回部材が搭載されるので、制御部によりこれらの３軸をコントロールすることで、工作物に対して工具を所定の角度及び位置に配置できる。これにより、工作物の加工自由度を向上できる。よって、複雑な調整機構を有することなく簡素な構成で、加工自由度及び生産効率を向上できる。

また、前記加工機は、前記工作物は、砥石であり、前記工具は、前記砥石をドレスするためのダイヤモンド刃であり、前記ダイヤモンド刃により、前記砥石の表面を、所定の半径の円弧状を含む所定の形状に形成可能となっている。

この構成によれば、例えばベアリングの溝を形成するための砥石の表面を円弧状にドレスするドレス装置として適用できる。工具であるダイヤモンド刃は旋回部材に取り付けられている。このため、旋回部材が第三軸回りに旋回することで、ダイヤモンド刃により砥石の表面を円弧状に形成できる。ダイヤモンド刃が摩耗した場合には、制御部の設定値を変更するだけで補完動作を行うことができる。さらに、第一部材及び第二部材を併せて移動させることにより、砥石の表面に形成する円弧状の半径を容易に変更できる。よって、容易に所望の半径を有する円弧状を形成できるとともに、作業者の調整時間を短縮できる。

本発明の一つの形態の加工方法は、上述の加工機を用いた加工方法であって、前記第一軸に沿った前記第一部材の移動、前記第二軸に沿った前記第二部材の移動、及び前記第三軸を中心として前記ダイヤモンド刃を旋回させる前記旋回部材の回転をヘリカル制御することにより前記工作物を加工する。

この構成によれば、第一部材及び第二部材の各軸に沿う移動動作、及び旋回部材の第三軸回りの旋回動作がヘリカル制御により制御される。これにより、工作物の形状を、所定の半径を有する円弧状を含む所望の形状に容易に形成できる。また、工具の摩耗や工作物の交換により工具及び工作物間の調整作業を行う必要が生じた場合に、制御部の設定を変えるだけでこれらの調整作業を容易に行うことができる。さらに、設定値を設定することで種々の調整等が行えるので、作業者の熟練度に依らずに均一な精度で調整及び加工ができる。
したがって、加工自由度の向上及び生産効率の向上を両立した加工機を用いた生産性の高い加工方法を提供できる。

また、前記加工方法は、前記砥石を所定の半径を有する円弧状に形成する際に、前記旋回部材の前記第三軸回りの旋回動作に伴って前記砥石と前記ダイヤモンド刃とが前記円弧状の法線方向に互いに当接するように前記砥石を加工する。

この構成によれば、例えばベアリングの溝を形成するための砥石の表面を円弧状にドレスするための加工方法として好適な加工方法とすることができる。工具であるダイヤモンド刃は旋回部材に取り付けられているので、旋回部材を第三軸回りに旋回させることで、ダイヤモンド刃により砥石の表面を円弧状に形成できる。このとき、砥石とダイヤモンド刃とが円弧状の法線方向に互いに当接するようにした状態で砥石を加工する。具体的には、円弧状に沿って第三軸回りの旋回角度が変化するにつれて第一部材及び第二部材を設定された移動量だけ移動する。これにより、砥石は常にダイヤモンド刃の同じ加工面に当接するので、円弧状に形成される砥石の表面を均質に加工できる。
さらに、工具が摩耗した場合や、形成する円弧の半径を変更したい場合等であっても、制御部の設定値を設定することで、作業者の熟練度に依らず均一な加工ができる。よって、作業効率を向上しつつ加工品質を高い状態に維持できる。

本発明の一つの形態の加工機は、平面上の第一軸に沿って移動する第一部材と、前記平面上において前記第一軸と直交する第二軸に沿って移動する第二部材と、工作物を加工する工具が取り付けられ、前記第一軸及び前記第二軸に対して垂直な第三軸を移動軸として所定の移動範囲内で前記工具を移動させる移動部材と、前記第一部材、前記第二部材及び前記移動部材の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記工作物と前記工具とが前記工作物の直線部の法線方向において互いに当接するように前記第一部材、前記第二部材及び前記移動部材を駆動する。

この構成によれば、第一軸に沿う第一部材の移動、第二軸に沿う第二部材の移動、及び第三軸に沿う移動部材の移動により、互いに直交する３軸方向の移動自由度を有する加工機とすることができる。これにより、工作物を所望の形状に加工できる。制御部により設定された移動量に応じて、第一部材、第二部材及び移動部材がそれぞれ動作する。これにより、例えば工具摩耗が生じた場合に、制御部の設定値を変更するだけで補完動作を行うことができる。また、例えば工作物の交換等により工作物と工具との位置調整が必要となった場合に、制御部で各軸に沿う各部材の動作をコントロールすることで調整作業を行うことができる。よって、手作業でこれらの位置調整を行う従来技術と比較して、位置調整にかかる時間及び手間を削減し、容易に位置調整を行うことができる。また、作業者の熟練度等に依らず、位置調整の精度を均一にすることができる。よって、高い品質を維持したまま生産効率を高めることができる。
制御部は、工作物と工具とが工作物の直線部の法線方向において互いに当接するように第一部材、第二部材及び移動部材を駆動する。これにより、工作物は常に工具の同じ加工面に当接するので、工作物の表面を均質に加工できる。
したがって、簡素な構成により、加工自由度の向上及び生産効率の向上を両立した加工機を提供できる。

また、前記加工機は、前記第一部材及び前記第二部材の一方は、前記工作物を保持する保持部を有し、前記第一部材及び前記第二部材の他方は、前記移動部材を備える。

この構成によれば、工作物を保持する部材の移動方向と移動部材すなわち工具を有する部材の移動方向とがそれぞれ異なる。このため、第一部材又は第二部材を移動させることにより、工作物と工具とを第一軸方向及び第二方向に相対移動させることができる。さらに、第三部材を移動させることにより、工作物と工具とを第三軸方向に相対移動させることができる。これにより、工作物と工具との位置調整を容易に行うことができる。また、工作物及び工具の両方を独立に移動可能に構成することにより、加工機の構成を簡素化するとともに小型化できる。

本発明によれば、簡素な構成により、加工自由度の向上及び生産効率の向上を両立した加工機及びこの加工機を用いた加工方法を提供できる。

実施形態に係る加工機の平面図。実施形態に係る加工機の正面図。実施形態に係る加工機の部分斜視図。実施形態に係る旋回部材の拡大斜視図。実施形態に係るダイヤモンド刃及び砥石の拡大斜視図。実施形態に係る砥石の加工方法を表す説明図。ダイヤモンド刃の加工部と第三軸とが重ならない場合における第一部材及び第二部材の移動量を示す説明図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

（加工機）
図１は、実施形態に係る加工機１の平面図である。図２は、実施形態に係る加工機１の正面図である。図３は、実施形態に係る加工機１の部分斜視図である。
図１から図３に示す加工機１は、砥石２４（請求項における工作物）の表面を、ダイヤモンド刃３７（請求項の工具、図５参照）を用いて所定の半径の円弧状を含む所定の形状に形成（ドレス）可能な砥石ドレス装置である。加工機１により表面が円弧状に形成された砥石２４は、例えばボールベアリングの溝等を研削するために使用される。
加工機１は、基台２と、第一部材３と、第二部材４と、旋回部材５と、制御部６と、を備える。

（基台）
（第一部材）
基台２は、床面に設置されている。基台２の上面は、水平面とほぼ平行となっている。
第一部材３は、基台２上に配置されている。第一部材３は、加工機１の正面に立つ作業者Ｐから見て、基台２の左右方向における左方側の領域に設けられている。第一部材３は、平面上の第一軸Ｃ１に沿って移動する。第一部材３は、第一本体部１１と、第一サーボモータ１７と、を有する。

第一本体部１１は、基台２に対して、基台２の上面（請求項の平面）上の第一軸Ｃ１に沿って移動可能に支持されている。図１に示すように、第一軸Ｃ１は、加工機１の正面に立つ作業者Ｐから見て、作業者Ｐの前後方向に沿って設けられている。つまり、第一本体部１１は、作業者Ｐの前後方向に沿って基台２上を移動する。
第一サーボモータ１７は、第一本体部１１に内蔵されている。第一サーボモータ１７は、第一本体部１１を第一軸Ｃ１に沿って移動させるための駆動源である。第一サーボモータ１７には、不図示のボールねじが接続されている。なお、第一本体部１１を駆動する機構としては、ボールねじを用いた機構に限定されない。

（第二部材）
図１及び図２に示すように、第二部材４は、基台２上に配置されている。第二部材４は、加工機１の正面に立つ作業者Ｐから見て、第一部材３よりも右方側の領域に設けられている。第二部材４は、平面上の第二軸Ｃ２に沿って移動する。第二部材４は、第二本体部２０と、第二サーボモータ１８と、保持部２１と、を有する。

第二本体部２０は、基台２に対して、基台２の上面上の第二軸Ｃ２に沿って移動可能に支持されている。図１に示すように、第二軸Ｃ２は、平面上において第一軸Ｃ１と直交する。第二軸Ｃ２は、加工機１の正面に立つ作業者Ｐから見て、作業者Ｐの左右方向に沿って設けられている。つまり、第二本体部２０は、作業者Ｐの左右方向に沿って基台２上を移動する。
第二サーボモータ１８は、第二本体部２０に内蔵されている。第二サーボモータ１８は、第二本体部２０を第二軸Ｃ２に沿って移動させるための駆動源である。第二サーボモータ１８には、不図示のボールねじが接続されている。なお、第二本体部２０を駆動する機構としては、ボールねじを用いた機構に限定されない。

保持部２１は、第二部材４に設けられている。図３に示すように、保持部２１は、第二部材４における第二本体部２０の上部に設けられている。保持部２１は、第二本体部２０における第二軸Ｃ２方向（左右方向）の第一部材３側の端部に設けられている。保持部２１は、円筒状のスピンドル２３を保持している。保持部２１にスピンドル２３が保持された状態で、スピンドル２３の軸方向は、第二軸Ｃ２とほぼ平行となっている。スピンドル２３の軸方向における第一部材３側の端部には、砥石２４がスピンドル２３の中心軸回りに回転可能に取り付けられている。砥石２４は、加工される際に軸回りに回転する。

（旋回部材）
図４は、実施形態に係る旋回部材５の拡大斜視図である。
図３及び図４に示すように、旋回部材５は、第一部材３の第二部材４側に設けられている。本実施形態において、旋回部材５は、第一部材３の上部に搭載されている。旋回部材５は、第一部材３とともに第一軸Ｃ１に沿って移動可能となっている。旋回部材５は、砥石２４を加工するためのダイヤモンド刃３７（図５参照）を有するドレッサユニットである。旋回部材５は、第一軸Ｃ１及び第二軸Ｃ２に対して垂直な第三軸Ｃ３を中心として所定の角度範囲内で工具を旋回させる。本実施形態において第三軸Ｃ３は、鉛直上下方向に沿って設けられている。
旋回部材５は、ドレッサ駆動ユニット３１と、被駆動ユニット３２と、を有する。

ドレッサ駆動ユニット３１は、第一部材３に接続されている。ドレッサ駆動ユニット３１は、ベース部１２と、出力装置１９と、駆動力伝達部材３３と、を有する。
ベース部１２は、第一部材３における第二部材４側の端部に取り付けられて固定されている。図１及び図３に示すように、ベース部１２は、第一部材３よりも左右方向の第二部材４側に突出して設けられている。

図３及び図４に示すように、出力装置１９は、ベース部１２に設けられたケース３４内に収容されている。出力装置１９は、例えばサーボモータである。出力装置１９は、鉛直上下方向に沿う中心軸を回転中心とする回転力を発生させる。
駆動力伝達部材３３は、出力装置１９に接続されている。駆動力伝達部材３３は、例えばベルトである。駆動力伝達部材３３は、出力装置１９の回転に応じて駆動される。駆動力伝達部材３３は、出力装置１９の回転を、詳しくは後述する被駆動ユニット３２へ伝達する。

被駆動ユニット３２は、ドレッサ駆動ユニット３１に接続されている。被駆動ユニット３２は、第三軸Ｃ３と同軸上に配置されている。被駆動ユニット３２は、ユニット固定部１３と、ユニット回動部１４と、ダイヤモンド刃３７と、工具駆動装置３５と、を有する。
ユニット固定部１３は、連結部材１５を介してドレッサ駆動ユニット３１に連結されている。ユニット固定部１３は、ドレッサ駆動ユニット３１に対して固定されている。

ユニット回動部１４は、ユニット固定部１３の下端部に接続されている。ユニット回動部１４は、ユニット固定部１３に対して第三軸Ｃ３回りに回転可能に設けられている。ユニット回動部１４の上端部は、第三軸Ｃ３と同軸な円柱状に形成されている。ユニット回動部１４の上端部の外周部には、駆動力伝達部材３３が巻回されている。ドレッサ駆動ユニット３１の出力装置１９が駆動すると、駆動力伝達部材３３を介してユニット回動部１４に出力装置１９の回転力が伝達される。これにより、ユニット回動部１４がユニット固定部１３に対して第三軸Ｃ３回りに回転する。具体的に、ユニット回動部１４は、第三軸Ｃ３を中心とする所定の角度範囲内で旋回する。

図５は、実施形態に係るダイヤモンド刃３７及び砥石２４の拡大斜視図である。
ダイヤモンド刃３７は、ユニット回動部１４の下端部に設けられている。具体的に、ユニット回動部１４の下端部には、下方に向けて突出するチャック部１６が設けられている。ダイヤモンド刃３７は、このチャック部１６の側面に回転可能に支持されている。より具体的に、ダイヤモンド刃３７は、チャック部１６の側面から第三軸Ｃ３と直交する方向に沿って延びる第四軸Ｃ４を中心として回転可能に設けられている。ダイヤモンド刃３７は、第四軸Ｃ４と同軸な円板状に形成されている。ダイヤモンド刃３７の外周部は、ダイヤモンド刃３７の厚み方向における両端部から中央部へ向かうにつれて外径が拡大する先細り形状となっている（図６参照）。ダイヤモンド刃３７の外周部のうち、先細り部の先端部に対応する部分は、砥石２４をドレス可能な加工部３８となっている。第三軸Ｃ３の軸方向から見て、ダイヤモンド刃３７の加工部３８、すなわち先細り部の先端部の位置は、第三軸Ｃ３と一致している（図６参照）。

本実施形態において、ダイヤモンド刃３７は、作業者Ｐから見て砥石２４よりも第一軸Ｃ１方向における後側（奥側）に位置している。このように形成されたダイヤモンド刃３７は、ユニット回動部１４と一体に第三軸Ｃ３回りに所定の角度範囲内で旋回することにより、作業者Ｐから見て第一軸Ｃ１方向の奥側から砥石２４に接触して砥石２４を加工する。所定の角度範囲とは、工作物である砥石２４の表面を円弧状に形成可能な角度範囲である。本実施形態において、ダイヤモンド刃３７は、少なくとも１８０°以上の角度範囲内で旋回可能となっている。
なお、ダイヤモンド刃３７の加工部３８は、第三軸Ｃ３の軸方向から見て、第三軸Ｃ３と重ならない位置に配置されていてもよい。また、ダイヤモンド刃３７の旋回角度範囲は、上述の角度範囲に限定されない。

図４に示すように、工具駆動装置３５は、ユニット固定部１３の上端部に取り付けられている。本実施形態において、工具駆動装置３５は、圧縮空気が導入されることで回転するエアモータである。工具駆動装置３５には、ダイヤ回転ベルト３６が接続されている。図５に示すように、ダイヤ回転ベルト３６の工具駆動装置３５と反対側には、第四軸Ｃ４の軸方向においてダイヤモンド刃３７の加工部３８と反対側に位置する基端部３９が接続されている。ダイヤ回転ベルト３６は、工具駆動装置３５からの回転力をダイヤモンド刃３７に伝達し、ダイヤモンド刃３７を第四軸Ｃ４回りに回転させる。工具駆動装置３５は、例えばダイヤモンド刃３７が摩耗した際に駆動される。これにより、砥石２４に接触するダイヤモンド刃３７の外周部の位置が変わり、ダイヤモンド刃３７を交換することなく新しい加工面で砥石２４を加工することが可能となる。

このように形成された被駆動ユニット３２は、出力装置１９の回転が駆動力伝達部材３３を介して伝達され、第三軸Ｃ３回りに旋回可能な構成となっており、これにより、砥石２４の加工時にダイヤモンド刃３７を第三軸Ｃ３回りに旋回させて砥石２４の表面を断面円弧状にドレスする。砥石２４は、ダイヤモンド刃３７によって加工される円弧部２５（図６も参照）を有する。
なお、円弧部２５は、予め砥石２４の表面に設けられていてもよい。この場合、ダイヤモンド刃３７は、円弧部２５に沿って砥石２４の表面をなぞることで、砥石２４の表面を研ぐ。

（制御部）
図１に示すように、制御部６は、基台２の正面に立つ作業者Ｐが作業可能な位置に配置されている。制御部６は、上述の第一部材３、第二部材４及び旋回部材５の動作を制御する。制御部６は、入力された信号に基づいて砥石２４の外周部を所望の形状に加工する。制御部６に入力する値を変更することで、砥石２４の外周部における円弧部２５の半径が所望の半径に形成される。

（加工方法）
次に、上述の加工機１を用いた砥石２４の加工方法について説明する。
図６は、実施形態に係る砥石２４の加工方法を表す説明図である。
加工機１では、第一軸Ｃ１に沿った第一部材３の移動、第二軸Ｃ２に沿った第二部材４の移動、及び第三軸Ｃ３を中心としてダイヤモンド刃３７を旋回させる旋回部材５の回転をヘリカル制御することにより、砥石２４を加工する。

図６に示す砥石２４の加工例では、砥石２４の表面を、所定の半径Ｒを有する円弧状に形成する場合について説明する。砥石２４を所定の半径Ｒを有する円弧状に形成する際には、旋回部材５の第三軸Ｃ３回りの旋回動作に伴って、砥石２４とダイヤモンド刃３７とが円弧部２５の法線方向に互いに当接するように、第一部材３、第二部材４及び旋回部材５をそれぞれ動作させる。これにより、常にダイヤモンド刃３７の加工部３８と砥石２４とが点接触となるように互いに接触するので、高精度に砥石２４を加工することが可能となる。

加工時における第一部材３、第二部材４及び旋回部材５の移動について、図５及び図６を用いて具体的に説明する。加工開始直後の初期位置において、ダイヤモンド刃３７の加工部３８は、砥石２４の円弧部２５のうち、スピンドル２３の回転中心方向から見て砥石２４の回転軸から、換言すれば、スピンドル２３の回転中心から最も離れた表面に接触するように配置されている。このときの旋回部材５の旋回角度を０°とする。初期位置において、旋回部材５の旋回中心、すなわち第三軸Ｃ３に対する第一軸Ｃ１方向及び第二軸Ｃ２方向における砥石２４の相対位置は、（０，０）となっている。また、形成される砥石２４の円弧部２５の半径はＲとなっている。

図６に示す例では、作業者Ｐから見て第一軸Ｃ１に沿う前後方向の前側への移動を正の値とし、作業者Ｐから見て第二軸Ｃ２に沿う左右方向の右側への移動を正の値として説明する。
旋回部材５が初期位置から第三軸Ｃ３回りに角度θだけ反時計方向に旋回すると、制御部６は、砥石２４の相対位置が（Ａ，Ｂ）となるように、第一部材３及び第二部材４を移動させる。換言すれば、第一部材３は、第一軸Ｃ１に沿って−Ｂだけ移動し、第二部材４は、第二軸Ｃ２に沿って＋Ａだけ移動する。
ダイヤモンド刃３７が旋回すると、砥石２４とダイヤモンド刃３７とが砥石２４の円弧部２５における法線方向に互いに当接するように、Ａ及びＢの値が決められる。具体的に、Ａ＝Ｒ・ｓｉｎθ、Ｂ＝Ｒ（１−ｃｏｓθ）となるように第一部材３及び第二部材４が移動する。

図７は、ダイヤモンド刃の加工部と第三軸とが重ならない場合における第一部材及び第二部材の移動量を示す説明図である。
上述の実施形態では、ダイヤモンド刃３７の加工部３８と第三軸Ｃ３とが一致する場合について説明したが、これに限定されない。第三軸Ｃ３の軸方向から見て、ダイヤモンド刃３７の加工部３８と第三軸Ｃ３とが重ならないように配置されてもよい。この場合の第一部材３及び第二部材４の移動量について図７に基づいて説明する。
まず、ダイヤモンド刃３７が初期位置から時計方向に角度θだけ旋回する場合を検討する。
ダイヤモンド刃３７の加工部３８と第三軸Ｃ３とが一致する場合、ダイヤモンド刃３７の加工部３８と砥石２４との接触点（初期位置）からの＋Ｃ２方向移動量Ａ１及び＋Ｃ１方向移動量Ｂ１はそれぞれ以下の式（１）及び式（２）となる。

第三軸Ｃ３の軸方向から見て、ダイヤモンド刃３７の加工部３８と第三軸Ｃ３とが距離ｒだけ離間して配置された場合、同様に、ダイヤモンド刃３７の加工部３８と砥石２４との接触点（初期位置）からの＋Ｃ２方向移動量Ａ２及び＋Ｃ１方向移動量Ｂ２はそれぞれ以下の式（３）及び式（４）となる。

ここで、実際の第一部材３の移動量Ａ及び第二部材４の移動量Ｂとしては、ダイヤモンド刃３７が初期位置から時計方向に角度θだけ旋回する場合、上記のＡ１、Ｂ２の移動量に対してＡ２，Ｂ２の移動量を補正すればよく、第一部材３の移動量Ａ及び第二部材４の移動量Ｂは、それぞれ、以下の式（５）及び式（６）となる。

これにより、ダイヤモンド刃３７の加工部３８と第三軸Ｃ３とが離間して配置された場合であっても、砥石２４とダイヤモンド刃３７とを砥石２４の円弧部２５における法線方向に互いに当接させた状態で、砥石２４を加工することが可能となる。

さらに、ダイヤモンド刃３７に摩耗が生じた場合には、制御部に入力する設定値を変えることにより、ダイヤモンド刃３７と砥石２４との相対位置を補完する。この補完動作に係る移動量及び補完動作を行うタイミングは、例えば加工時間等により予め決められた値としてもよく、或いは作業者が状況に応じて設定可能な値であってもよい。

（作用、効果）
次に、上述の加工機１及び加工方法の作用、効果について説明する。
本実施形態の加工機１によれば、第一軸Ｃ１に沿う第一部材３の移動、第二軸Ｃ２に沿う第二部材４の移動、及び第三軸Ｃ３に沿う旋回部材５の旋回により、互いに直交する３軸方向の移動自由度を有する加工機１とすることができる。第一部材３及び第二部材４は各軸に沿って平行移動し、旋回部材５は第三軸Ｃ３を中心としてダイヤモンド刃３７を旋回させるので、円弧状を含む所望の形状に砥石２４を加工できる。制御部６により設定された移動量及び旋回角度に応じて、第一部材３、第二部材４及び旋回部材５がそれぞれ動作する。これにより、例えばダイヤモンド刃３７の摩耗が生じた場合に、制御部６の設定値を変更するだけで補完動作を行うことができる。また、例えば砥石２４の交換等により砥石２４とダイヤモンド刃３７との位置調整が必要となった場合に、制御部６で各軸に沿う各部材の動作をコントロールすることで調整作業を行うことができる。よって、手作業でこれらの位置調整を行う従来技術と比較して、位置調整にかかる時間及び手間を削減し、容易に位置調整を行うことができる。また、作業者Ｐの熟練度等に依らず、位置調整の精度を均一にすることができる。よって、高い品質を維持したまま生産効率を高めることができる。
制御部６は、砥石２４とダイヤモンド刃３７とが砥石２４の円弧部２５の法線方向において互いに当接するように第一部材３、第二部材４及び旋回部材５を駆動するので、砥石２４に円弧部２５を形成する場合に好適に用いることができる。また、円弧部２５を形成する際に、砥石２４は常にダイヤモンド刃３７の同じ加工面に当接するので、円弧部２５を有する砥石２４の表面を均質に加工できる。
したがって、簡素な構成により、加工自由度の向上及び生産効率の向上を両立した加工機１を提供できる。

砥石２４を保持する部材の移動方向と旋回部材５すなわちダイヤモンド刃３７を有する部材の移動方向とがそれぞれ異なる。このため、第一部材３又は第二部材４を移動させることにより、砥石２４とダイヤモンド刃３７とを第一軸Ｃ１方向又は第二軸Ｃ２方向に相対移動させることができる。これにより、砥石２４とダイヤモンド刃３７との位置調整を容易に行うことができる。また、砥石２４及びダイヤモンド刃３７の両方を独立に移動可能に構成することにより、加工機１の構成を簡素化するとともに小型化できる。

加工機１において、工作物は砥石２４であり、工具はダイヤモンド刃３７であり、このダイヤモンド刃３７により、砥石２４の表面を、所定の半径の円弧状を含む所定の形状に形成可能となっている。これにより、例えばベアリングの溝を形成するための砥石２４の表面を円弧状にドレスするドレス装置として適用できる。工具であるダイヤモンド刃３７は旋回部材５に取り付けられている。このため、旋回部材５が第三軸Ｃ３回りに旋回することで、ダイヤモンド刃３７により砥石２４の表面を円弧状に形成できる。ダイヤモンド刃３７が摩耗した場合には、制御部６の設定値を変更するだけで補完動作を行うことができる。さらに、第一部材３及び第二部材４を併せて移動させることにより、砥石２４の表面に形成する円弧状の半径を容易に変更できる。よって、容易に所望の半径を有する円弧状を形成できるとともに、作業者Ｐの調整時間を短縮できる。

基台２の正面に立つ作業者Ｐから見て前後方向に沿って第一軸Ｃ１が設けられ、作業者Ｐから見て左右方向に沿って第二軸Ｃ２が設けられている。第二部材４は、砥石２４を保持する保持部２１を有し、旋回部材５は、第一部材３に搭載され、ダイヤモンド刃３７を第三軸Ｃ３回りに旋回可能に保持している。これにより、作業者Ｐにとって各軸に沿う移動が認識し易く、砥石２４の取り付け及び取り外しが行い易い配置とすることができる。また、調整作業が行い易くなり、調整作業にかかる時間や手間等を削減できる。砥石２４が第二部材４に取り付けられ、第一部材３に旋回部材５が搭載されるので、制御部６によりこれらの３軸をコントロールすることで、砥石２４に対してダイヤモンド刃３７を所定の角度及び位置に配置できる。これにより、砥石２４の加工自由度を向上できる。よって、複雑な調整機構を有することなく簡素な構成で、加工自由度及び生産効率を向上できる。

本実施形態の加工方法によれば、第一部材３及び第二部材４の各軸に沿う移動動作、及び旋回部材５の第三軸Ｃ３回りの旋回動作がヘリカル制御により制御される。これにより、砥石２４の形状を、所定の半径を有する円弧状を含む所望の形状に容易に形成できる。また、ダイヤモンド刃３７の摩耗や砥石２４の交換によりダイヤモンド刃３７及び砥石２４間の調整作業を行う必要が生じた場合に、制御部６の設定を変えるだけでこれらの調整作業を容易に行うことができる。さらに、設定値を設定することで種々の調整等が行えるので、作業者Ｐの熟練度に依らずに均一な精度で調整及び加工ができる。
したがって、加工自由度の向上及び生産効率の向上を両立した加工機１を用いた生産性の高い加工方法を提供できる。

上述の加工機１を用いた加工方法は、砥石２４を所定の半径を有する円弧状に形成する際に、旋回部材５の第三軸Ｃ３回りの旋回動作に伴って砥石２４とダイヤモンド刃３７とが円弧部２５の法線方向に互いに当接するように砥石２４を加工する。このため、例えばベアリングの溝を形成するための砥石２４の表面を円弧状にドレスするための加工方法として好適な加工方法とすることができる。工具であるダイヤモンド刃３７は旋回部材５に取り付けられているので、旋回部材５を第三軸Ｃ３回りに旋回させることで、ダイヤモンド刃３７により砥石２４の表面を円弧状に形成できる。このとき、砥石２４とダイヤモンド刃３７とが円弧部２５の法線方向に互いに当接するようにした状態で砥石２４を加工する。具体的には、砥石２４の円弧部２５に沿って第三軸Ｃ３回りの旋回角度が変化するにつれて第一部材３及び第二部材４を設定された移動量だけ移動する。これにより、砥石２４は常にダイヤモンド刃３７の同じ加工部３８に当接するので、円弧状に形成される砥石２４の表面を均質に加工できる。
さらに、ダイヤモンド刃３７が摩耗した場合や、形成する円弧部２５の半径を変更したい場合等であっても、制御部６の設定値を設定することで、作業者Ｐの熟練度に依らず均一な加工ができる。よって、作業効率を向上しつつ加工品質を高い状態に維持できる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
本発明の実施形態の説明においては、加工機の一例として砥石ドレス装置について説明したがこれに限定されない。
例えば、上述の実施形態では、第一軸Ｃ１及び第二軸Ｃ２に対して垂直な第三軸Ｃ３を中心として所定の角度範囲内で工具を旋回させる旋回部材５を用いて砥石を加工するドレス装置について説明したが、これに限られない。例えば、第一軸及び第二軸に対して垂直な第三軸を移動軸として所定の移動範囲内で工具を移動させる移動部材を用いて、工作物と工具とが工作物の直線部の法線方向において互いに当接するように第一部材３、第二部材４及び移動部材を駆動させて工作物の直線部の加工を行う加工機であってもよい。
このように構成した場合、第一軸に沿う第一部材の移動、第二軸に沿う第二部材の移動、及び第三軸に沿う移動部材の移動により、互いに直交する３軸方向の移動自由度を有する加工機とすることができる。これにより、工作物を所望の形状に加工できる。制御部により設定された移動量に応じて、第一部材、第二部材及び移動部材がそれぞれ動作する。これにより、例えば工具摩耗が生じた場合に、制御部の設定値を変更するだけで補完動作を行うことができる。また、例えば工作物の交換等により工作物と工具との位置調整が必要となった場合に、制御部で各軸に沿う各部材の動作をコントロールすることで調整作業を行うことができる。よって、手作業でこれらの位置調整を行う従来技術と比較して、位置調整にかかる時間及び手間を削減し、容易に位置調整を行うことができる。また、作業者の熟練度等に依らず、位置調整の精度を均一にすることができる。よって、高い品質を維持したまま生産効率を高めることができる。
制御部は、工作物と工具とが工作物の直線部の法線方向において互いに当接するように第一部材、第二部材及び移動部材を駆動する。これにより、工作物は常に工具の同じ加工面に当接するので、工作物の表面を均質に加工できる。
したがって、簡素な構成により、加工自由度の向上及び生産効率の向上を両立した加工機を提供できる。

また、上述の加工機において、第一部材及び第二部材の一方は、工作物を保持する保持部を有し、第一部材及び第二部材の他方は、移動部材を備えてもよい。

上述の実施形態では、第一部材３に旋回部材５が搭載され、第二部材４に砥石２４が保持される構成としたが、これに限られない。第一部材３に砥石２４を保持するための保持部２１が設けられ、第二部材４にダイヤモンド刃３７を有する旋回部材５が設けられてもよい。
出力装置１９及び工具駆動装置３５におけるモータの種類は上述したモータに限定されない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１加工機
２基台
３第一部材
４第二部材
５旋回部材
６制御部
７第一軸
８第二軸
９第三軸
２１保持部
２４砥石（請求項の工作物）
３７ダイヤモンド刃（請求項の工具）
Ｐ作業者

Claims

平面上の第一軸に沿って移動する第一部材と、
前記平面上において前記第一軸と直交する第二軸に沿って移動する第二部材と、
工作物を加工する工具が取り付けられ、前記第一軸及び前記第二軸に対して垂直な第三軸を中心として所定の角度範囲内で前記工具を旋回させる旋回部材と、
前記第一部材、前記第二部材及び前記旋回部材の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記工作物と前記工具とが前記工作物の円弧部の法線方向において互いに当接するように前記第一部材、前記第二部材及び前記旋回部材を駆動することを特徴とする加工機。
前記第一部材及び前記第二部材の一方は、前記工作物を保持する保持部を有し、
前記第一部材及び前記第二部材の他方は、前記旋回部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の加工機。
床面に設置され、前記第一部材及び前記第二部材を移動可能に支持する基台を備え、
前記基台の正面に立つ作業者から見て前後方向に沿って前記第一軸が設けられ、
前記作業者から見て左右方向に沿って前記第二軸が設けられ、
前記第二部材は、前記工作物を保持する保持部を有し、
前記旋回部材は、前記第一部材に搭載され、前記工具を前記第三軸回りに旋回可能に保持していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加工機。
前記工作物は、砥石であり、
前記工具は、前記砥石をドレスするためのダイヤモンド刃であり、
前記ダイヤモンド刃により、前記砥石の表面を、所定の半径の円弧状を含む所定の形状に形成可能となっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加工機。
請求項４に記載の加工機を用いた加工方法であって、
前記第一軸に沿った前記第一部材の移動、前記第二軸に沿った前記第二部材の移動、及び前記第三軸を中心として前記ダイヤモンド刃を旋回させる前記旋回部材の回転をヘリカル制御することにより前記工作物を加工することを特徴とする加工方法。
前記砥石を所定の半径を有する円弧状に形成する際に、前記旋回部材の前記第三軸回りの旋回動作に伴って前記砥石と前記ダイヤモンド刃とが前記円弧状の法線方向に互いに当接するように前記砥石を加工することを特徴とする請求項５に記載の加工方法。
平面上の第一軸に沿って移動する第一部材と、
前記平面上において前記第一軸と直交する第二軸に沿って移動する第二部材と、
工作物を加工する工具が取り付けられ、前記第一軸及び前記第二軸に対して垂直な第三軸を移動軸として所定の移動範囲内で前記工具を移動させる移動部材と、
前記第一部材、前記第二部材及び前記移動部材の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記工作物と前記工具とが前記工作物の直線部の法線方向において互いに当接するように前記第一部材、前記第二部材及び前記移動部材を駆動する、ことを特徴とする加工機。
前記第一部材及び前記第二部材の一方は、前記工作物を保持する保持部を有し、
前記第一部材及び前記第二部材の他方は、前記移動部材を備えることを特徴とする請求項７に記載の加工機。