JP3811660B2

JP3811660B2 - 工作機械の変位体構造

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Publication number: JP3811660B2
Application number: JP2002095008A
Authority: JP
Inventors: 浩充太田; 伸充堀; 康生新野; 隆行吉見
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003291042A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の変位体構造に関し、詳しくは、工作機械における工作物と工作具とを相対的に変位させるための変位体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研削盤、旋盤、フライス盤等の各種の工作機械では、工作機械のフレーム等の主体部分を構成する基台に対して、砥石、切削工具等の工作具を支持する主軸頭や、工作物を支持するテーブル等を、所望の位置に移動させたり、所望の角度で回動させることにより、工作物と工作具とを相対的に変位させて、研削や切削等の工作を行う。このような工作機械では、一般的に、基台に対して変位される主軸頭やテーブル等の部材（以下「変位体」という）を台座等の中間部材に回動自在に支持し、この中間部材を基台に移動自在に支持するか、或いは、変位体を中間部材に移動自在に支持し、この中間部材を基台に回動自在に支持することにより、基台に対して変位体を移動自在且つ回動自在としている。そして、基台に対する中間部材の移動または回動や、中間部材に対する変位体の回動または移動は、個別の駆動装置によってなされている。よって、上記工作機械では、中間部材が、変位体を回動または移動するための駆動装置を備えた重量の重いものとなっており、この重い中間部材を移動または回動して変位体を変位させなければならないことから、変位体を高速で変位させることが困難であった。
【０００３】
これに対し、図８に示すように、リンク機構を採用することで、上記のような重量の重い中間部材を必要とせずに変位体１３０を移動及び回動させることができるようにし、変位体１３０を高速で変位可能とした変位体構造１００が案出されている。以下に、この変位体構造１００を説明する。なお、図８は、平面図であり、以下では、方向を図示に従って「左右」「前後」として表す。
【０００４】
この変位体構造１００は、一端側が変位体１３０に軸支され、他端側が基台１１０に軸支され、伸縮駆動（矢印Ｓ）されると共に基台１１０に対して回動駆動（矢印Ｒ）される左右一対の作動杆１２０を有するものである。この変位体構造１００では、各作動杆１２０を伸縮駆動すると共に基台１１０に対して回動駆動することにより、変位体１３０を左右方向（矢印Ｚ、以下「Ｚ軸方向」という）及び前後方向（矢印Ｘ、以下「Ｘ軸方向」という）に移動させることができ、また、変位体１３０を、その傾斜角度が水平面上にて左右方向（矢印Ｂ、以下「Ｂ軸方向」という）に可変となるように回動させることができる。具体的には、左右の作動杆１２０を、同量で伸縮させ、正逆に同角度で回動させることで、変位体１３０をＸ軸方向に移動させることができる。また、左右の作動杆１２０を異なる量で伸縮させると共に適宜角度で回動させることで、変位体１３０をＺ軸方向に移動させることができる。さらに、一方の作動杆１２０の伸縮量及び回動角度を固定し、他方の作動杆１２０を適宜量で伸縮させると共に適宜角度で回動させることで、変位体１３０を、Ｚ軸方向に対して、平行な状態としたり、Ｂ軸方向に回動した傾斜状態とすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の変位体構造１００では、左右の両作動杆１２０を的確に作動して、変位体１３０における作動杆１２０との軸支部分Ｐである変位体１３０両側の二点を高精度で移動させなければ、変位体１３０を正確に移動させたり回動させたりすることができない。そして、このためには、作動杆１２０の伸縮駆動と回動駆動とを同時に的確に制御しなければならないのであるが、伸縮駆動は直線運動であり、回動駆動は円運動であり、このような運動形態の異なる二つの駆動を同時に的確に制御することは困難であり、個々の作動杆を正確に作動させることは困難である。また、個々について正確な作動が困難な二つの作動杆１２０を、同時に正確に作動させることは、より一層困難である。よって、従来の変位体構造１００では、変位体１３０を高精度に変位させることができず、変位体１３０の高精度な変位が要求される工作機械には不適であった。特に、研削盤等の高精度な工作を行う工作機械では、砥石等の工作具に送りを与える際等に、変位体１３０の変位について高精度な真直度が要求されるのであるが、従来の変位体構造１００では、高精度な真直度を得ることが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、変位体を高速で変位させることができるばかりでなく、高精度に変位させることもできる工作機械の変位体構造を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る工作機械の変位体構造は、工作機械における工作物と工作具とを相対的に変位させるための変位体構造であって、前記工作物または前記工作具の一方を支持する変位体と、工作機械の主体部を構成する基台に対して夫々個別に直線状に移動駆動される四つの駆動体と、一端側が前記変位体に軸支され、他端側が前記各駆動体に軸支された四つの作動杆とを備え、前記変位体の異なる二点の夫々に前記作動杆が二つづつ軸支されており、各作動杆により該軸支部分が移動されることによって前記変位体が前記基台に対して平面上で移動及び回動されることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、本発明における工作機械は、研削盤、旋盤、フライス盤、ボール盤、中ぐり盤、マシニングセンタ等の機械を製作するための機械である狭義の工作機械ばかりでなく、溶接機械、塗装機械、自動組付機械等、工作物に対して各種の工作を行う機械の広範を含むものである。なお、研削や切削等を行う工作機械では、研削や切削等の加工が行われる加工対象物が工作物であり、砥石や切削工具等の加工を行う工具が工作具であるが、溶接機械では、溶接される部材が工作物となり、溶接を行う装置が工作具となる。また、塗装機械では、塗装される部材が工作物となり、塗装を行う装置が工作具となる。さらに、自動組付機械では、組み付けられる側の部材が工作物となり、組み付ける部品が工作具となる。
【０００９】
また、本発明において変位体は、工作具または工作物のいずれか一方を支持するものであり、工作具を支持するものである場合には、研削盤における砥石台、旋盤における刃物台、フライス盤等における主軸頭等を例示することができ、工作物を支持するものである場合には、研削盤やフライス盤等におけるテーブル、マシニングセンタにおけるパレット、旋盤における主軸台等を例示することができる。
【００１０】
本発明では、作動杆の作動によって、変位体における作動杆との軸支部分が移動されることにより、変位体が直接的に移動及び回動されるため、たとえ、基台と変位体との間に、変位体を回動自在に支持したり移動自在に支持する中間部材を介在させたとしても、この中間部材には、変位体を回動させたり移動させるための駆動装置を設ける必要はない。よって、中間部材や変位体自体等の移動や回動等の動きが与えられる部材は、変位体を変位させるための駆動装置を備えない分だけ軽量となり、変位体を高速で変位させることが可能となる。
【００１１】
また、変位体の軸支部分を移動させる各作動杆の作動は、駆動体の移動駆動によってなされるのであるが、この駆動体の移動駆動は、単一の直線運動であるため、その移動量を正確に制御することは容易である。よって、駆動体を移動駆動することにより作動杆と変位体との軸支部分を正確に移動させて、変位体を高精度で変位させることが可能となる。しかも、個々の駆動体の移動量を正確に制御することが容易であることから、各駆動体を同時に的確に移動させることも容易であり、これにより、複数の作動杆を同時に正確に作動させて、変位体を高精度で変位させることも可能となる。
【００１２】
さらに、各作動杆を作動させる駆動体の全ての移動駆動を同一方向とした態様では、各駆動体を同量で同一方向に移動させると、変位体が駆動体の移動方向に同量で移動される。よって、このような態様では、駆動体の直線状の移動について十分な精度を確保しさえすれば、変位体を高精度な真直度で移動させることができ、この理由からも、変位体を高精度で変位させることが可能となる。
【００１３】
なお、本発明において、駆動体を直線状に移動駆動させるための態様は、特に限定されるものでなく、例えば、基台に駆動体を直線状に移動自在に支持し、この駆動体を、サーボモータ等により駆動される送りねじ等を採用した駆動装置や、リニアモータ等を採用した駆動装置によって移動駆動させればよい。ここで、各駆動体の移動駆動の軸線方向については、夫々別方向としてもよいが、同一方向とすると、各駆動体の移動量により各作動杆を作動させるに際しての制御が簡便となる。そして、複数の駆動体を同一方向に移動駆動させる場合には、複数の駆動体の内、少なくとも二つを、単体のレール上に摺動自在に設ける等して、同一の軸線上を移動駆動されるようにするのが好適である。このようにすることで、駆動体を移動自在に支持するための上記レール等の部材を、各駆動体に対して共通して使用することができ、変位体構造全体を簡略化することができ、また、コストの低減を図ることもできる。
【００１４】
また、本発明において、変位体は、作動杆の作動により平面上を変位するものであり、変位体における異なる二点を位置決めすれば、基台に対する移動量及び回動角度が決定される。よって、作動杆により位置決めされる部位である変位体と作動杆との軸支部分を、異なる二点とすればよく、少なくとも三つの作動杆を、夫々、変位体における異なる部位に軸支して、上記軸支部分を異なる三点以上としてもよいが、本発明では、四つの作動杆を変位体の二点に夫々二つづつ軸支している。このようにすることで、複数の作動杆を共通の軸支構造により変位体に軸支することができ、各作動杆と変位体との軸支に関する構造を簡略化することができる。しかも、変位体の位置を決定するための軸支部分の数が二点であり、少ないことから、各軸支部分に対応する作動杆を作動させて各軸支部分を移動させる制御が容易となり、簡便な制御によって変位体を変位させることもできる。ここで、各作動杆と変位体との軸支部分を二点とする態様では、一方の軸支部分を変位体の移動量を決定するポイントとし、他方の軸支部分を、上記一方の軸支部分を中心として変位体を回動させる際の回動角度を決定するポイントとして設定すると、変位体を、より一層、簡便な制御によって変位させることができる。
【００１５】
さらに、変位体における作動杆との二点の軸支部分を位置決めするためには、作動杆を三つ備えればよいのであるが、本発明では、作動杆を四つ、或いは、それ以上備えてもよい。このように、四つ以上の多数の作動杆を備えることで、変位体を変位させるための作動力を多数の作動杆に分散して負担させることができ、各作動杆を作動させるための駆動装置として、小出力のものを用いることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明に係る工作機械の変位体構造は、請求項１に記載の発明に係る工作機械の変位体構造において、前記基台に対する前記変位体の実際の変位状態を検出する検出手段を備えることを特徴とするものである。
【００１７】
ここで、検出手段としては、種々のものを採用することができ、例えば、「基台に対して直線状に移動自在に支持された移動体と、一端側が変位体に軸支され、他端側が移動体に軸支された検出杆とを有し、移動体の移動量と、移動体及び変位体に対する検出杆の回動角度とを割り出すことにより変位体の変位状態を検出するもの」、「光学的センサーや電磁的センサー等を用いて、平面上における変位体の２点の位置を割り出すことにより変位体の変位状態を検出するもの」等を例示することができる。
【００１８】
各駆動体を、ＣＮＣ制御等の数値制御によって正確に駆動し、これにより各作動杆を作動して変位体を変位させるのが好適であるが、このように数値制御によって正確に各駆動体を駆動させても、作動杆等の寸法精度誤差等によって、変位体を正確に変位させることができない場合がある。これに対して本発明では、検出手段によって変位体の実際の変位状態が検出されるので、この検出手段によって検出された変位体の変位状態の情報を利用することにより、作動杆等の寸法精度の誤差を補正したり、検出手段からの情報をフィードバックして駆動体を的確に駆動させたりすることができ、変位体を、より高精度に変位させることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明に係る工作機械の変位体構造は、請求項１または請求項２に記載の発明に係る工作機械の変位体構造において、同じ点で前記変位体に軸支された二つの前記作動杆は、前記変位体と前記作動杆との軸支部分を通り前記工作物と前記工作具との対向方向に沿った基準線を対称に、変位体と作動杆との軸支部分の軸線方向から見て両側に配置されていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明では、同じ点で変位体に軸支された二つの作動杆が、変位体と作動杆との軸支部分を通り前記工作物と前記工作具との対向方向に沿った基準線を対称に、変位体と作動杆との軸支部分の軸線方向から見て両側に配置されているので、工作に際して変位体に加わる上記基準線方向の応力を、各作動杆に分散して受けさせることができ、変位体構造全体の剛性を確保し易くなる。
【００２１】
請求項４に記載の発明に係る工作機械の変位体構造は、請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の発明に係る工作機械の変位体構造において、異なる点で前記変位体に軸支された二つの前記作動杆は、変位体と作動杆との軸支部分の軸線方向から見て互いに交差することを特徴とするものである。
【００２２】
変位体に軸支された複数の作動杆は、夫々、変位体から延出したものとなり、変位体構造全体は、変位体から延出する各作動杆の長さを含んだ大きさとなるが、本発明では、異なる点で前記変位体に軸支された二つの前記作動杆が、変位体と作動杆との軸支部分の軸線方向から見て互いに交差しているので、変位体からの各作動杆の延出長さを短くすることができ、変位体構造全体の小型化が可能となる。
【００２３】
請求項５に記載の発明に係る工作機械の変位体構造は、請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の発明に係る工作機械の変位体構造において、前記変位体を前記基台に平面上で移動自在且つ回動自在に支持する支持手段を、前記作動杆とは別途に備えることを特徴とするものである。
【００２４】
ここで、支持手段としては、種々のものを採用することができ、例えば、「基台に摺動面を設け、この摺動面に変位体を、移動自在且つ回動自在となるように変位自在に載置したもの」、「一軸線上に移動自在な第１移動体を基台上に載置し、この第１移動体の移動軸線と直角な一軸線上に移動自在な第２移動体を第１移動体上に載置し、この第２移動体上に変位体を載置し、さらに、基台と第１移動体との間、第１移動体と第２移動体との間、或いは、第２移動体と変位体との間に、積重される部材を回動自在に軸支する台座等の中間部材を介在させたもの」等を例示することができる。なお、上記の第１移動体及び第２移動体等を用いた支持手段を、より具体的に例示すると、互いに直交する方向の二つのリニア軸受けを積重し、最上部のリニア軸受けに台座を設け、この台座に変位体を回動自在に軸支すればよい。
【００２５】
変位体を変位させる複数の作動杆によって、変位体を支えるようにしてもよいが、変位体が、支持する工作具や工作物を回転させるモータ等の駆動装置等、種々の機器を備えたものである場合には、変位体自在の重量が重くなる。そして、作動杆を、変位体を変位させる機能ばかりでなく、上述のような重量の重い変位体を支える機能も有するものとすると、作動杆自体の構造が大型化及び複雑化してしまう。また、作動杆を作動させるための駆動体にも、変位体の重量が負荷される。よって、作動杆の高度な寸法精度を確保し難くなり、また、駆動体を高精度で円滑に移動駆動させ難くなり、このため、変位体を高精度で変位させることが困難となる。これに対して、本発明では、変位体が基台に、作動杆とは別途の支持手段によって、移動自在且つ回動自在に支持されており、変位体自体の重量が作動杆に大きく負荷されない。よって、作動杆については、変位体を支える機能を持たない簡略な構造として、高度な寸法精度を確保することができ、また、駆動体については、変位体の重量が負荷されず、高精度で円滑に移動駆動させることができ、変位体を、より一層、高精度で変位させることが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る変位体構造の実施形態の一例を、図面に基づいて以下に説明する。なお、本例においては、工作機械としての円筒研削盤に適用し、変位体に工作具としての砥石を支持したものを示すが、本発明は、これに限らず、工作機械として、他の研削盤や、研削盤以外の種々の工作機械に適用してもよく、また、変位体に工作物を支持してもよい。
【００２７】
図１に示すように、この変位体構造１０は、工作機械の主体部を構成する基台（図示省略）に固設された摺動台１１と、この摺動台１１上面に摺動自在に載置された変位体２０と、基台における変位体２０の前後両側に対応する部位に、後述する工作物Ｗの回転軸線Ｗｓに沿って固設された一対のレール３１と、後側のレール３１に摺動自在に支持された二つの駆動体３２と、前側のレール３１に摺動自在に支持された二つの駆動体３２と、一端側が変位体２０の中央部分に軸支され、他端側が後側のレール３１の各駆動体３２に軸支された左右一対の作動杆３０と、一端側が変位体２０の後端部分に軸支され、他端側が前側のレール３１の各駆動体３２に軸支された左右一対の作動杆３０とを備えている。ここで、変位体２０は、円筒研削盤の主軸頭を構成するものであり、砥石が装着される主軸や、この主軸を回転駆動するモータ等の駆動装置等を備えるものである。また、この変位体２０は、作動杆３０とは別途の支持手段の一例として、摺動台１１上面に摺動自在に載置されており、基台に対して平面上を移動自在且つ回動自在に支持されている。さらに、摺動台１１は変位体２０の重量を支えるものであるが、その上面が前後方向に傾斜する傾斜面となっている。このように、変位体２０を傾斜された平面上に移動自在且つ回動自在に支持することによって、工作機械全体で前後方向に無用に大型化せず、工作機械の小型化を図ることができる。
【００２８】
後側のレール３１に摺動自在にされた左右一対の駆動体（以下「後側駆動体」という）３２の夫々に軸支された左右一対の作動杆（以下「後側作動杆」という）３０は、夫々、変位体２０の中央部分に軸心を同じくして軸支されており、変位体２０の後方へと延出されている。また、前側のレール３１に摺動自在にされた左右一対の駆動体（以下「前側駆動体」という）３２の夫々に軸支された左右一対の作動杆（以下「前側作動杆」という）３０は、夫々、変位体２０の後端部分に軸心を同じくして軸支されており、変位体２０の前方へと延出されている。ここで、左右一対の後側作動杆３０及び左右一対の前側作動杆３０は、工作具Ｔと工作物Ｗとの対向方向に沿った基準線、より具体的には、図２に示すように、後述する工作物Ｗの回転軸線Ｗｓに直交する基準線Ｋｓを対称に、左右両側に配置されている。なお、本例では、変位体２０が工作具Ｔを回転させる主軸頭となっており、後側作動杆３０の軸支部分Ｐ１は、工作具Ｔの回転軸線Ｔｓ上に設けられ、左右一対の後側作動杆３０は、この回転軸線Ｔｓを対称に左右両側に配置されている。また、前側作動杆３０の軸支部分Ｐ２も工作具Ｔの回転軸線Ｔｓ上に設けられており、左右一対の前側作動杆３０は、この回転軸線Ｔｓを対称に左右両側に配置されている。これにより、変位体２０に加わる工作具Ｔと工作物Ｗとの対向方向の応力、すなわち、工作物Ｗと直交する方向の応力を、左右一対の後側作動杆３０及び前側作動杆３０の個々に、均等に分散して受けさせることができる。
【００２９】
また、後側作動杆３０は変位体２０の中央部分に軸支されて変位体２０の後方に延出しており、前側作動杆３０は変位体２０の後端部分に軸支されて変位体２０の前方に延出しており、後側作動杆３０と前側作動３０とは互いに交差して配置されている。これにより、後側作動杆３０及び前側作動杆３０における変位体２０から延出する長さが短くなっており、変位体構造１０全体の小型化が図られている。
【００３０】
前後のレール３１に摺動自在に支持された各駆動体３２は、サーボモータ等により駆動される送りねじを採用した駆動装置や、リニアモータ等を採用した駆動装置によって、夫々、レール３１上を個別に移動駆動されるものである。そして、変位体２０は、各駆動体３２の移動駆動によって、作動杆３０を介して、変位体２０における作動杆３０との軸支部分Ｐ１，Ｐ２が移動されて、基台に対して移動及び回動される。以下に、この変位体２０の作動状態を説明する。
【００３１】
図２に、変位体２０に支持されて回転される工作具Ｔの回転軸線Ｔｓが、工作物Ｗの回転軸線Ｗｓに対して直交する方向の基準線（以下、単に「基準線」という）Ｋｓに沿った状態となるように、変位体２０を工作物Ｗに対して位置決めした状態を示す。この状態から、各駆動体３２を個別に移動駆動して各作動杆３０を作動させることにより、後述するように、変位体２０を、工作物Ｗの回転軸線Ｗｓ方向（矢印Ｚ、以下「Ｚ軸方向」という）や、工作物Ｗの回転軸線Ｗｓと直交する方向（矢印Ｘ、以下「Ｘ軸方向」という）に移動させたり、基準線Ｋｓに対して工作具Ｔの回転軸線Ｔｓが左右方向（矢印Ｂ、以下「Ｂ軸方向」という）に傾斜されるように回動させることができ、これにより、変位体２０を、工作物Ｗに対して多様な位置関係に変位させることができる。
【００３２】
なお、本例で適用する工作機械は円筒研削盤であり、図示は省略するが、円筒研削盤のフレームを構成する基台にテーブルが設けられており、このテーブルに主軸台が設けられている。工作物Ｗは、テーブルの主軸台に支持されて、主軸台の駆動により、Ｚ軸方向に沿った回転軸線Ｗｓ回りに回転駆動され、変位体２０に装着された工作具Ｔによって工作（研削）が行われる。ここで、工作具Ｔを支持する変位体２０は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に移動し、また、Ｂ軸方向に回動して、工作具Ｔの回転軸線Ｔｓを、工作物Ｗの回転軸線Ｗｓと直交する基準線Ｋｓに対して左右に傾斜させる。よって、本例では、工作物Ｗに対する工作を、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向及びＢ軸方向の３軸方向を制御して行うことができる。
【００３３】
図２に示した状態から、左右一対の後側駆動体３２の夫々を同量で反対方向に移動させると同時に、左右一対の前側駆動体３２の夫々を同量で反対方向に移動させると、変位体２０における各作動杆３０との二つの軸支部分Ｐ１，Ｐ２がＸ軸方向に移動し、これに伴い、図３に示すように、変位体２０は回動されずに工作具Ｔの回転軸線Ｔｓが基準線Ｋｓに沿った状態のままで、変位体２０はＸ軸方向に直線状に移動する。なお、図３では、左右の後側作動杆３０を閉じるように作動させると同時に、左右の前側作動杆３０を開くように作動させて、変位体２０をＸ軸方向に前方に移動させた状態を実線で示し、左右の後側作動杆３０を開くように作動させると同時に、左右の前側作動杆３０を閉じるように作動させて、変位体２０をＸ軸方向に後方に移動させた状態を２点鎖線で示す。
【００３４】
一方、図４に示すように、後側駆動体３２の個々の移動量及び前側駆動体３２の個々の移動量を適宜設定して個別に移動させることで、変位体２０を回動させて、基準線Ｋｓに対して工作具Ｔの回転軸線Ｔｓを傾斜させることができる。なお、図４では、工作具Ｔの回転軸線Ｔｓを基準線Ｋｓの右側に傾斜させた状態を示す。この状態では、工作具Ｔの左側部分が前方に位置し、この左側部分によって工作物Ｗの工作を行うことができる。より具体的には、工作具Ｔである円盤状に形成された砥石の左側部分の角部により、工作物Ｗの外周面や端面の研削が可能となる。
【００３５】
また、本例では、後側作動杆３０の軸支部分Ｐ１を、変位体２０のＺ軸方向及びＸ軸方向への移動量を決定するポイントとしており、前側作動杆３０の軸支部分Ｐ２を、変位体２０のＢ軸方向の回動角度を決定するポイントとしている。よって、前側作動杆３０により、軸支部分Ｐ１を中心に変位体２０を回動させているが、これに限らず、軸支部分Ｐ２によって移動量を決定し、軸支部分Ｐ１によって回動角度を決定するようにしてもよく、また、二つの軸支部分Ｐ１，Ｐ２のを含む軸線上に仮想の回動ポイントを設定し、この回動ポイントを中心に変位体２０が回動されるようにしてもよい。
【００３６】
変位体２０が傾斜した状態のままでも、左右の各後側駆動体３２を逆方向に同量で移動させると同時に、左右の各前側駆動体３２を逆方向に同量で移動させることにより、図５の実線で示すように、変位体２０をＸ軸方向に移動させることができる。また、左右の各後側駆動体３２及び左右の各前側駆動体３２の全てを、同量で同方向に移動させることにより、図５の２点鎖線で示すように、変位体２０の傾斜角度はそのままの状態として、変位体２０をＺ軸方向に移動させることができる。
【００３７】
ところで、上述の例では、左右一対の後側作動杆３０及び左右一対の前側作動杆３０が夫々駆動体３２の移動駆動により作動されるものとしたが、変位体２０を変位させるためには三つの作動杆３０を設ければ足りる。よって、所望の一つの作動杆３０を、変位体２０の実際の変位状態を検出する検出手段（図示省略）を構成する検出杆としてもよい。この場合、検出杆となった作動杆３０に対応する駆動体３２は、移動駆動されるものではなく、レール上に移動自在に支持され、変位体２０の変位に連動して移動される移動体となる。この移動体の移動量と、移動体及び変位体２０に対する検出杆の回動角度とをエンコーダ等により割り出して、変位体２０の実際の変位状態を検出し、この変位状態の情報を利用することで、変位体２０を、より一層、高精度に変位させることができる。例えば、三つの作動杆３０に夫々対応する駆動体３２をＣＮＣ制御等の数値制御により駆動させ、変位体２０を所望の状態に変位させるようにしても、作動杆３０等の部材の寸法精度誤差等が要因となり、実際には変位体２０が所望の状態に変位されないといった不具合が生じる場合がある。上記検出手段による実際の変位状態の情報を利用することで、部材の寸法精度誤差等を補正して各駆動体３２を駆動したり、実際の変位状態の情報をフィードバックして各駆動体３２を駆動することで、各駆動体３２を正確に駆動させることができる。よって、変位体２０を所望の状態に高精度で変位させることができる。
【００３８】
また、上述の例では、変位体の後側及び前側の夫々にＺ軸方向にレールを延設し、このレール上に各駆動体をＺ軸方向に移動駆動されるようにしたが、本発明では、これに限らず、変位体の左右両側の夫々にＸ軸方向にレールを延設し、このレール上に各駆動体をＸ軸方向に移動駆動されるようにしてもよく、また、変位体の前後左右に斜め方向にレールを延設し、このレール上に各駆動体をＺ軸方向及びＸ軸方向の双方を含む斜め方向に移動駆動されるようにしてもよい。ここで、基台に対する駆動体の移動ストロークを長くすれば、この駆動体の移動方向についての変位体の移動ストロークを、同量で長くすることができる。よって、駆動体をＺ軸方向に移動駆動させるようにすると、変位体のＺ軸方向の移動ストロークを長く設定することが容易となり、駆動体をＸ軸方向に移動駆動させるようにすると、変位体のＸ軸方向の移動ストロークを長く設定することが容易となる。
【００３９】
ところで、上記例の変位体構造を適用した円筒研削盤では、工作物に対して工作具である砥石を左右両方向に傾斜させて研削を行うことができる。よって、周面に適宜角度のテーパー面が設けられた円盤状の砥石、特に、周面に２面或いは３面以上の複数のテーパー面が設けられた円盤状の砥石を用い、砥石のテーパー面が工作物の周面や端面に倣うように砥石を傾斜させて研削を行うのが好適である。この研削方法を以下に説明する。
【００４０】
図６に、円盤状に形成された砥石Ｔの周縁部分の断面を示す。この砥石Ｔの周面には、適宜角度の複数のテーパー面が設けられている。具体的には、砥石Ｔの表面側及び裏面側を対称として、表面側及び裏面側の夫々に、砥石Ｔの回転軸線Ｔｓに対して、４５°を超えたテーパー角度とした第1砥石面Ｔ１、略４５°のテーパー角度とした第２砥石面Ｔ２、４５°を超えないテーパー角度とした第３砥石面Ｔ３が設けられている。また、砥石Ｔ周面の中央部分には、テーパー角度を略０°（砥石Ｔの回転軸線Ｔｓと略平行）とした第４砥石面Ｔ４が設けられている。
【００４１】
第1砥石面Ｔ１、第２砥石面Ｔ２、第３砥石面Ｔ３及び第４砥石面Ｔ４の内、少なくとも２つの砥石面は、砥石の３要素である「砥粒」、「結合材」及び「気孔」の内、少なくとも１つの要素が異なる用途が別異な砥石により構成されている。例えば、第１砥石面Ｔ１は、砥粒が＃６０の粒度である荒仕上げ研削用の砥石により構成され、第２砥石面Ｔ２及び第３砥石面Ｔ３は、砥粒が＃８０の粒度である中間仕上げ研削用の砥石により構成され、第４砥石面Ｔ４は、砥粒が＃１２０の粒度である上仕上げ研削用の砥石により構成されている。
【００４２】
このような砥石Ｔを用いて研削を行う場合には、例えば図７に示すように、工作物Ｗに対して砥石Ｔを適宜角度で傾けて、仕上げの種類に対応する砥石面にて研削を行えばよい。以下、図７に基づいてこの研削方法を説明する。
【００４３】
工作物ＷのＷ１の部位は、中間仕上げを必要とする周面である。このＷ１の研削については、工作物Ｗの回転軸線Ｗｓと直交する基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを右側に傾け、第３砥石面Ｔ３がＷ１の周面に倣うようにして、第３砥石面Ｔ３にて研削を行う。工作物ＷのＷ２の部位は、中間仕上げを必要とする左端面である。このＷ２の研削については、基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを左側に傾け、第２砥石面Ｔ２がＷ２の端面に倣うようして、第２砥石面Ｔ２にて研削を行う。工作物ＷのＷ３の部位は、荒仕上げを必要とする右端面である。このＷ３の研削については、基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを右側に傾け、第１砥石面Ｔ１がＷ３の端面に倣うようにして、第１砥石面Ｔ１にて研削を行う。工作物ＷのＷ４の部位は、中間仕上げを必要とする周面である。このＷ４の研削については、基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを左側に傾け、第２砥石面Ｔ２がＷ４の周面に倣うようして、第２砥石面Ｔ２にて研削を行う。工作物ＷのＷ５の部位は、中間仕上げを必要とする周面である。このＷ５の研削については、基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを左側に傾け、第３砥石面Ｔ３がＷ５の周面に倣うようにして、第３砥石面Ｔ３にて研削を行う。工作物ＷのＷ６の部位は、上仕上げを必要とするテーパー面である。このＷ６の研削については、基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを右側に傾け、第４砥石面Ｔ４がＷ６のテーパー面に倣うようにして、第４砥石面Ｔ４にて研削を行う。
【００４４】
なお、上述の例において工作物ＷのＷ４及びＷ５の部位は、中間仕上げを必要とする周面であり、双方を第２砥石面Ｔ２または第３砥石面Ｔ３にて研削してもよい。しかしながら、上述のように一方を第２砥石面Ｔ２にて研削し、他方を第３砥石面Ｔ３にて研削する等して、同一仕上げの研削であっても、異なる砥石面にて行うのが好適である。これにより、一つの砥石Ｔにおいて例えば中間仕上げを行う砥石面の使用頻度が他の砥石面の使用頻度よりも高い場合に、特定の砥石面が他の砥石面よりも早く磨耗してしまう所謂「片減り」が生じることを抑制することができ、砥石Ｔの寿命を長くすることができる。
【００４５】
以上のように円筒研削盤において上記のような砥石を用いると、一つの砥石によって、工作物の外面の多様な研削を行うことができる。また、砥石の周面を全幅に渡って有効に活用することができる。
【００４６】
なお、上記例において、研削に使用する砥石面や工作物の仕上げ面の種類に応じて、研削の送り速度や切り込み量等の研削条件を異ならせてもよい。このように研削条件を適宜変更することで、砥石の種類や仕上げ面の種類に適応した研削条件を設定することができ、品質の向上や加工速度の短縮を的確に図ることができる。また、夫々異なる角度のテーパー面からなる複数の砥石面を、同一種類の砥石により構成してもよく、この場合においても、研削に使用する砥石面に応じて、研削条件を適宜変更してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明した本発明に係る工作機械の変位体構造によれば、次のような効果を得ることができる。
【００４８】
請求項１に記載の発明によれば、変位体自体や、変位体を変位させるために回動や移動がなされる台座等の中間部材に、変位体の変位に関わる駆動装置を設ける必要がなく、変位体自体や中間部材の重量を軽くすることができるため、変位体を高速で変位させることができる。また、変位体を変位させるための作動杆は、単一の直線運動を行う駆動体によって作動されるため、複数の作動杆を個々に正確に作動させることが容易であり、しかも、複数の作動杆を同時に正確に作動させることが容易である。よって、変位体を高精度に変位させることもできる。
【００４９】
請求項２に記載の発明によれば、検出手段によって検出された変位体の実際の変位状態を利用することにより、駆動体を的確に駆動させることができるため、変位体を、より高精度に変位させることができる。
【００５０】
請求項３に記載の発明によれば、工作物と工作具との対向方向に沿った基準線を対称に両側に配置された複数の作動杆によって、工作に際して変位体に加わる上記基準線方向の応力を分散して受けさせることができるため、変位体構造全体の剛性を容易に確保することができる。
【００５１】
請求項４に記載の発明によれば、複数の作動杆を互いに交差させることによって、変位体からの各作動杆の延出長さを短くすることができるため、変位体構造全体を小型化することができる。
【００５２】
請求項５に記載の発明によれば、作動杆とは別途の支持手段によって変位体が直接的に基台に支えられるため、作動杆については、変位体を支える機能を持たない簡略な構造として、高度な寸法精度を確保することができ、また、駆動体については、変位体の重量が負荷されず、高精度で円滑に移動駆動させることができ、変位体を、より一層、高精度で変位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る変位体構造の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した変位体構造の作動状態を示す平面図である。
【図３】図１に示した変位体構造の作動状態を示す平面図である。
【図４】図１に示した変位体構造の作動状態を示す平面図である。
【図５】図１に示した変位体構造の作動状態を示す平面図である。
【図６】工作具としての砥石の一例を示す断面部分側面図である。
【図７】図６に示した砥石による研削方法の概略を示す平面図である。
【図８】従来の変位体構造を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｔ工作具（砥石）
Ｔｓ工作具（砥石）の回転軸線
Ｗ工作物
Ｗｓ工作物の回転軸線
Ｋｓ基準線
１０変位体構造
１１摺動台
２０変位体（主軸頭）
２１レール
２２台座
３０作動杆
３１レール
３２駆動体

Claims

工作機械における工作物と工作具とを相対的に変位させるための変位体構造であって、
前記工作物または前記工作具の一方を支持する変位体と、
工作機械の主体部を構成する基台に対して夫々個別に直線状に移動駆動される四つの駆動体と、
一端側が前記変位体に軸支され、他端側が前記各駆動体に軸支された四つの作動杆とを備え、
前記変位体の異なる二点の夫々に前記作動杆が二つづつ軸支されており、各作動杆により該軸支部分が移動されることによって前記変位体が前記基台に対して平面上で移動及び回動されることを特徴とする工作機械の変位体構造。
前記基台に対する前記変位体の実際の変位状態を検出する検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の変位体構造。
同じ点で前記変位体に軸支された二つの前記作動杆は、前記変位体と前記作動杆との軸支部分を通り前記工作物と前記工作具との対向方向に沿った基準線を対称に、変位体と作動杆との軸支部分の軸線方向から見て両側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械の変位体構造。
異なる点で前記変位体に軸支された二つの前記作動杆は、変位体と作動杆との軸支部分の軸線方向から見て互いに交差することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の工作機械の変位体構造。
前記変位体を前記基台に平面上で移動自在且つ回動自在に支持する支持手段を、前記作動杆とは別途に備えることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の工作機械の変位体構造。