JP5128511B2

JP5128511B2 - 一対の給油孔を備えたドリル用ワーク、及び孔付ワークの芯出し方法、並びに芯出し装置

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Publication number: JP5128511B2
Application number: JP2009017411A
Authority: JP
Inventors: 眞司壁谷
Original assignee: 株式会社コンドウ
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2029-01-29
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Description

本発明は、一対の給油孔を備えたドリル用ワークの当該一対の給油孔の孔中心を結ぶ線分の中点位置、又は軸芯方向に沿った１又は複数の孔を備えた孔付ワークの孔中心位置と、加工中心位置とが一致するように芯出しする方法、及び当該芯出し方法の実施に使用される芯出し装置に関するものである。

ワークを外周研削して製品にする場合、偏芯部を有するワークでは、研削盤にワークをセットした状態で、スピンドルの軸芯とワークの偏芯部の軸芯とがずれている場合には、研削量が無駄に多くなると共に、研削初期において断続研削が発生するので、スピンドルの軸芯とワークの偏芯部の軸芯とを一致させるべく芯出しを行っており、このような芯出し方法として、特許文献１に記載のものが知られている。

一方、芯出しが必要とされる外周研削の対象ワークとしては、上記した偏芯部を備えたワークに限られず、例えば、図１に示されるような、軸芯方向に沿った一対の給油孔（貫通孔）５１を備えたドリル用ワークＷ₁等の孔付ワークが挙げられる。このドリル用ワークＷ₁においては、一対の給油孔５１の孔中心を結ぶ線分の中点と、加工中心である当該ドリル用ワークＷ₁の軸部５２の軸芯とがずれていることが多く、この状態で、即ち加工中心である軸部５２を軸芯にして、先端のテーパー面を研削した後に、軸部５２の外周を研削すると、製品であるドリルの軸芯と一対の給油孔５１を結ぶ線分の中点との配置関係は、研削前のドリル用ワークＷ₁のままの状態が維持されて、製品であるドリルの軸芯と一対の給油孔５１の前記中点とがずれた製品となる。このことは、製品であるドリルの一方の給油孔５１の周辺部が偏肉状態となることを意味し、給油孔５１の周縁部が偏肉状態のドリルは、強度が低下して寿命が短くなる問題があった。

また、孔付ワークの典型例として、一対の給油孔５１を備えたドリル用ワークを挙げたが、芯出しを必要とする他の孔付ワークとしては、中心部に軸芯方向に沿った１本の孔を有するワーク、或いは軸芯方向に沿った３本以上の孔の各孔中心を結んで形成される図形に孔中心位置（重心位置）が存在するワークが挙げられ、このような１本又は３本以上の孔を備えた孔付ワークにおいても、一対の給油孔５１を備えたドリル用ワークＷ₁と同様の芯ずれの問題が発生する。なお、出願人の先行技術文献調査では、このような軸芯方向に沿った１又は複数の孔を備えたワークにおいて、孔中心位置と軸部の軸芯位置との芯出しを行う先行技術文献は発見できなかった。

特開平５−２４５７４１号公報

本発明は、一対の給油孔を備えたドリル用ワークの当該一対の給油孔の孔中心を結ぶ線分の中点位置、又は１又は複数の孔を備えた孔付ワークの孔中心位置と、加工中心位置とが一致するように芯出しして、当該ドリル用ワークの先端テーパー面又は孔付ワークの軸部を研削して得られる製品の孔配置バランスを最適にすることを課題としている。

上記の課題を解決するための請求項１の発明は、加工中心であるスピンドル軸の軸芯に対して偏芯した位置に偏芯軸が、制御用モータにより正逆方向に回転可能に支持された偏芯軸装置と、当該偏芯軸装置に挿入配置されたワークを固定するために、当該偏芯軸装置の前方に配置された偏芯クランプ装置と、前記スピンドル軸と対向して同一軸芯上に進退自在に配置され、制御用モータにより回転軸が回転されて、先端のクランプ具により前記ワークを把持して指令角度だけ指令方向に回転させるためのワーク回転装置とを備えた芯出し装置を使用して、軸芯方向に沿って設けられた一対の給油孔の各孔中心を結ぶ線分の中点位置が軸部の軸芯に対して偏芯しているドリル用ワークの先端のテーパー面を研削するために、前記中点位置が加工中心位置となるように芯出しする方法であって、前記中点位置を検出して、前記スピンドル軸が回転しないように固定した状態で、当該中点位置が、前記偏芯軸装置の偏芯軸を中心とする前記加工中心を通る特定円弧上に配置されるように、前記偏芯軸装置により支持された状態で偏心クランプ装置で仮固定されたドリル用ワークを、前記ワーク回転装置により指令角度だけ指令方向に回転させる第１芯出し工程と、前記第１芯出し工程の後に、前記偏芯軸を中心にして、前記偏芯軸装置で支持された状態で偏芯クランプ装置に固定されたドリル用ワークの前記中点位置が前記スピンドル軸の軸芯である加工中心上に配置されるように、当該偏芯軸を指令角度だけ指令方向に回転させる第２芯出し工程とを含むことを特徴としている。

ドリル用ワークの軸部の中心位置と前記中点位置とがずれている（偏芯している）場合には、スピンドル軸芯である加工中心と一致しているドリル用ワークの軸部の中心位置を中心にして前記先端テーパー面を研削すると、研削されたドリル用ワークの軸部の中心位置と前記中点位置との位置関係は、研削加工前のままの状態であるが、請求項１の発明によれば、ドリル用ワークの前記中点位置と研削盤の加工中心（スピンドルの軸芯）とを一致させて研削加工を行うので、先端テーパー面の給油孔の配置のバランス性に優れたドリル製品が得られる。

ドリル用ワークは、偏芯軸装置に挿入支持された状態で、当該偏芯軸装置の前方に配置された偏芯クランプ装置により固定される。第１芯出し工程では、スピンドル軸が回転しないように固定すると共に、前記偏芯クランプ装置による固定を緩めた仮固定状態で、ドリル用ワークの前記中点位置が、前記偏芯軸装置の偏芯軸を中心とする研削盤の前記加工中心を通る特定円弧上に配置されるように、前記偏芯軸装置により支持された状態で偏芯クランプ装置に仮固定されたドリル用ワークを前記ワーク回転装置により指令角度だけ指令方向に回転させる。ドリル用ワークの前記中点位置が前記特定円弧上に配置された後には、偏芯軸装置に挿入支持されたドリル用ワークを前記偏芯クランプ装置により固定する。

前記第１芯出し工程の後に行う第２芯出し工程では、前記偏芯軸を中心にして、前記偏芯クランプ装置で固定されたドリル用ワークの前記中点位置が研削盤の加工中心上に配置されるように、当該偏芯軸を指令角度だけ指令方向に回転させる。これにより、ドリル用ワークの前記中点位置と研削盤の加工中心（スピンドルの軸芯位置）とが合致され、この状態でドリル用ワークの先端テーパー面を研削すると、研削加工を終えたドリル用ワークに設けられた一対の給油孔は、先端テーパー面の中心から等距離に配置される。なお、先端テーパー面の研削を終えた後に、当該先端テーパー面の先端突部を挿入して支持可能な凹部を備えたセンター支持具と、ドリル用ワークのテーパー面の反対の把持側を支持する別のセンター支持具で、先端テーパー面のみが研削されたドリル用ワークを両端支持した状態で当該ドリル用ワークを回転させて、軸部の外周研削を行うと、先端テーパー面の中心である一対の給油孔の孔中心を結ぶ線分の中点と、軸部の中心とが合致したドリル製品が得られる。

請求項２の発明は、加工中心であるスピンドル軸の軸芯に対して偏芯した位置に偏芯軸が、制御用モータにより正逆方向に回転可能に支持された偏芯軸装置と、当該偏芯軸装置に挿入配置されたワークを固定するために、当該偏芯軸装置の前方に配置された偏芯クランプ装置と、前記スピンドル軸と対向して同一軸芯上に進退自在に配置され、制御用モータにより回転軸が回転されて、先端のクランプ具により前記ワークを把持して指令角度だけ指令方向に回転させるためのワーク回転装置とを備えた芯出し装置を使用して、軸芯方向に沿った１本の孔を備えた孔付ワーク、或いは同方向に沿った複数の孔を結ぶ線分又は複数の孔の各中心を結んで形成される図形上の中心である孔中心位置が存在する孔付ワークの外周研削をするために、当該孔中心位置と前記加工中心位置とを合致させるべく芯出しする方法であって、前記孔中心位置を検出して、前記スピンドル軸が回転しないように固定した状態で、当該孔中心位置が、前記偏芯軸装置の偏芯軸を中心とする前記加工中心を通る特定円弧上に配置されるように、前記偏芯軸装置により支持された状態で前記偏芯クランプ装置で仮固定された孔付ワークを、前記ワーク回転装置により指令角度だけ指令方向に回転させる第１芯出し工程と、前記第１芯出し工程の後に、前記偏芯軸を中心にして、前記偏芯軸装置で支持された状態で前記偏芯クランプ装置で固定され孔付ワークの前記孔中心位置が、前記スピンドル軸の軸芯である加工中心上に配置されるように、当該偏芯軸を指令角度だけ指令方向に回転させる第２芯出し工程とを含むことを特徴としている。

請求項２の発明の研削対象ワークは、軸芯方向に沿った１本の孔を備えた孔付ワーク、或いは同方向に沿った複数の孔を結ぶ線分又は複数の孔の各中心を結んで形成される図形上の中心である孔中心位置が存在する棒状の孔付ワークであって、前記孔中心位置と軸部の軸芯位置とがずれて（偏芯して）いるものであると共に、ワークの研削部位は、軸部の外周である。このように、請求項２の発明は、請求項１の発明に対して、研削対象ワーク、及びワークの研削部位が異なるが、孔付ワークの孔中心位置が研削盤の加工中心位置（スピンドル軸の軸芯位置）となるように、芯出しする方法に関しては、請求項１の発明と同一である。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記芯出し装置は、前記偏芯軸装置により支持された状態で偏芯クランプ装置により固定されたドリル用ワークの先端テーパー面に対してスピンドル軸芯と直交する方向に沿って進退可能に配置された画像解析装置を備え、当該画像解析装置により得られた画像解析により、前記ドリル用ワークの一対の給油孔の孔中心を結ぶ線分の中点位置、加工中心位置、前記中点位置と前記加工中心位置とを結ぶ線分の基準線に対する交差角度等を算出することを特徴としている。

請求項３の発明によれば、偏芯軸装置にセットされたドリル用ワークの軸芯に対して直交する方向に沿って画像解析装置が進退可能にするため、偏芯軸装置にドリル用ワークがセットされた状態で、当該ドリル用ワークの前記中点位置、加工中心位置、前記中点位置と前記加工中心位置とを結ぶ線分の基準線に対する交差角度等の各種データを算出でき、後に行う第１芯出し工程におけるワーク回転装置によるドリル用ワークの回転角度、及び第２芯出し工程における偏芯軸装置による偏芯軸の回転角度を、ドリル用ワークを研削盤にセットしたままの状態で正確に算出可能となる。

請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記芯出し装置は、前記偏芯軸装置により支持された状態で偏芯クランプ装置により固定されたドリル用ワークの先端テーパー面に対してスピンドル軸芯と直交する方向に沿って進退可能に配置された画像解析装置を備え、当該画像解析装置により得られた画像解析により、前記孔付ワークの孔中心位置、加工中心位置、前記孔中心位置と前記加工中心位置とを結ぶ線分の基準線に対する交差角度等を算出することを特徴としている。

請求項４の発明と請求項３の発明は、芯出し対象である孔付のワークが異なるのみであるので、請求項４の発明の作用効果は、請求項３の発明の作用効果と実質的に同一である。

請求項５の発明は、請求項１の一対の給油孔を備えたドリル用ワークの芯出し方法、又は請求項２に記載の孔付ワークの芯出し方法の実施に使用される芯出し装置であって、加工中心であるスピンドル軸の軸芯に対して偏芯した位置に偏芯軸が、制御用モータにより正逆方向に回転可能に支持された偏芯軸装置と、当該偏芯軸装置に挿入配置されたワークを固定するために、当該偏芯軸装置の前方に配置された偏芯クランプ装置と、前記スピンドル軸と対向して同一軸芯上に進退自在に配置され、制御用モータにより回転軸が回転されて、先端のクランプ具により前記ワークを把持して指令角度だけ指令方向に回転させるためのワーク回転装置とを備えていることを特徴としている。

請求項５の発明に係る芯出し装置は、請求項１又は２の発明を実施するための「偏芯軸装置」と「ワーク回転装置」とを備えているので、請求項１又は２の発明を確実に実施できる。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記芯出し装置は、前記偏芯軸装置に挿入配置されて偏芯クランプ装置により把持されたドリル用ワーク又は孔付ワークの先端面に対してスピンドル軸と直交する方向に沿って進退可能に配置されて、ドリル用ワークの一対の給油孔の孔中心を結ぶ線分の中点位置又は孔付ワークの孔中心位置、加工中心位置、前記中点位置又は孔中心位置と前記加工中心位置とを結ぶ線分の基準線に対する交差角度等の基準とする諸データを読み取って解析するための画像解析装置を備えていることを特徴としている。

請求項６の発明の作用効果は、請求項３又は４の発明の作用効果と実質的に同一である。

請求項７の発明は、請求項５又は６の発明において、前記偏芯軸装置、及びワーク回転装置の各制御用モータは、エンコーダ付きのサーボモータであることを特徴としている。

請求項７の発明によれば、エンコーダ付きのサーボモータは、回転軸を指令角度だけ高速で回転させて停止させられるので、請求項１の発明を構成する第１及び第２の各芯出し工程を迅速に実施できて、孔付ワークの芯出しを迅速に行える。

本発明によれば、第１芯出し工程では、ワーク回転装置によって、先端のクランプ具により把持されたドリル用ワーク又は孔付ワークを算出角度だけ所定方向に回転させて、ドリル用ワークの一対の給油孔の孔中心を結ぶ線分の中点、或いは孔付ワークの孔中心位置を、偏芯軸を中心とする加工中心位置（スピンドル軸の軸芯位置）に一致させ、その後の第２芯出し工程では、偏芯軸の回転により、前記中点又は孔中心位置を加工中心位置まで回転させて一致させているので、前記中点又は孔中心位置を加工中心として、ドリル用ワークの先端テーパー面又は孔付ワークの軸部外周を研削できる。この結果、研削後には、前記中点又は孔中心位置と軸部の軸芯とが一致して、１又は複数の孔の配置バランスが最適の製品が得られる。

（ａ），（ｂ）は、孔付ワークであるドリル用ワークＷ₁の先端側の側面図、及び正面断面図である。図１（ａ）を９０°だけ左に回して配置した状態の拡大図である。偏芯軸装置Ａでドリル用ワークＷ₁を支持した状態の研削盤Ｇの一部破断正面図である。図３のＰ矢視図である。第１芯出し工程を説明するための図４の部分拡大図である。第２芯出し工程を説明するための図４の部分拡大図である。（ａ），（ｂ）は、別の孔付ワークＷ₂の側面図、及び部分正面断面図である。（ａ），（ｂ）は、更に別の孔付ワークＷ₃の側面図、及び部分正面断面図である。

最初に、図１及び図２を参照して、加工対象である孔付ワークの例として、軸芯方向に沿った一対の給油孔５１を備えたドリル用ワークＷ₁について説明し、その後に、当該ドリル用ワークＷ₁の先端テーパー面である切刃面５３の研削を行う研削盤Ｇ、並びに当該研削盤Ｇに具備された偏芯軸装置Ａ及びワーク回転装置Ｂから成る芯出し装置Ｅによって、ドリル用ワークＷ₁の芯出し（当該ドリル用ワークＷ₁の一対の給油孔５１の孔中心を結ぶ線分の中点が加工中心となるように、スピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀に対するドリル用ワークＷ₁の位置を定めること）について順次説明する。図１（ａ），（ｂ）は、孔付ワークであるドリル用ワークＷ₁の先端側の側面図、及び正面断面図であり、図２は、図１（ａ）を９０°だけ左に回して配置した状態の拡大図である。孔付ワークであるドリル用ワークＷ₁の軸部５２には、一対（２本の）の給油孔５１が貫通して形成され、軸部５２の先端面は円錐面状の切刃面５３となっており、当該軸部５２の基端部は、他の部分よりも僅かに大径の把持部５４となっている。

孔付ワークであるドリル用ワークＷ₁の一対の給油孔５１の中心Ｃ₁を結ぶ線分Ｎの中点Ｋは、軸部５２の中心Ｃ₀に対してずれている。ドリル用ワークＷ₁の軸部５２の中心Ｃ₀を通って前記線分Ｎと平行な基準線を第１基準線Ｘと定めると共に、前記中心Ｃ₀を通って前記線分Ｎと直交する別の基準線を第２基準線Ｙと定めた場合に、前記線分Ｎは、第１及び第２の各基準線Ｘ，Ｙに対してそれぞれｅｘ，ｅｙだけずれている。従って、このままの状態でドリル用ワークＷ₁を研削盤Ｇにセットして、切刃面５３の研削を行うと、軸部５２の中心Ｃ₀が加工中心となって当該切刃面５３が研削されるために、軸部５２の中心Ｃ₀と前記線分Ｎの中点Ｋの位置との関係は研削前のままで、相互にずれた配置を維持したままとなるため、各給油孔５１の部分の肉厚が異なって形成されて偏肉となってしまう。

次に、図３〜図５を参照して、上記したドリル用ワークＷ₁の外周研削において、一対の給油孔５１の中心Ｃ₁を結ぶ線分Ｎの中点Ｋを加工中心となるように芯出して研削を行うための偏芯軸装置Ａ及びワーク回転装置Ｂを備えた研削盤Ｇについて説明する。図３は、偏芯軸装置Ａでドリル用ワークＷ₁を支持した状態の研削盤Ｇの一部破断正面図であり、図４は、図３のＰ矢視図であり、図５は、芯出し作用を説明するための図４の部分拡大図である。

スピンドル軸１は、軸受２を介して固定円筒体３に回転可能に支持され、当該スピンドル軸１の先端面には面板体４が一体に取付けられているため、スピンドル軸１が駆動回転されると面板体４も一体となって回転する。面板体４は、スピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀の方向に沿って所定の厚さを有していて、当該面板体４内には、スピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀に対して偏芯量ｅだけ偏芯した位置に偏芯軸５が軸受１０を介して回転可能に支承されている。偏芯軸装置Ａは、エンコーダ付きのサーボモータＭ₁により偏芯軸５を指令角度だけ指令方向に回転させて、ドリル用ワークＷ₁の一対の給油孔５１の中心Ｃ₁を結ぶ線分Ｎの中心Ｋの位置を、加工中心であるスピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀に一致させる装置であって、後述のワーク回転装置Ｂとで芯出し装置Ｅを構成する。偏芯軸５は、面板体４とほぼ同一の厚さを有していて、先端部のフランジ状部５ａは、面板体４の先端面から僅かに突出して配置されている。偏芯軸５には、円筒状のスピンドル軸１の中空部に配設された偏芯軸駆動軸６が連結され、当該偏芯軸駆動軸６は、エンコーダ付きのサーボモータＭ₁に直結され、偏芯軸５は、当該サーボモータＭ₁により設定された角度だけ設定方向に回転する構成となっている。また、スピンドル軸１の駆動回転時には、偏芯軸駆動軸６は、スピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀を中心にした円周上を回るが、当該偏芯軸駆動軸６に直結される前記サーボモータＭ₁は、スピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀上に配置されて、当該サーボモータＭ₁の駆動軸と前記偏芯軸駆動軸６とは、両軸の回転数が同一となって回転が伝達される回転伝達機構を介して連結されているため、スピンドル軸１の回転時に前記サーボモータＭ₁が回転することはなく、当該サーボモータＭ₁は、ケーシングに対して駆動軸が空転する構造となっている。なお、図３において、９は、圧縮空気の排出、及び供給により、偏芯軸５を面板体４に対して固定、及びその解除を行うためのロック機構を示す。

偏芯軸５の前方には、偏芯クランプ装置Ｄが一体に配設されている。偏芯クランプ装置Ｄは、前記偏芯軸５の挿入孔部５ｂにほぼ後半部が挿入されて、ほぼ前半部が当該偏芯軸５の前端面から突出した状態で支持されたドリル用ワークＷ₁の軸芯Ｃ₀を、加工中心であるスピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀と一致させた状態で、当該ドリル用ワークＷ₁を半径方向に沿ってクランプするための装置であって、Ｖブロック部７と、当該Ｖブロック部７で支持されたドリル用ワークＷ₁を上方から半径方向に沿って押し付けるためのクランプシリンダー８とから成る。当該クランプシリンダー８は、Ｖブロック部７の両端部が上方に延設されて当該Ｖブロック部７と対向配置されたシリンダー筒部８ａと、当該シリンダー筒部８ａに上下動可能に支持されたロッド部８ｂとから成り、当該ロッド部８ｂは、圧縮バネ１１の作用により下方に付勢されて、Ｖブロック部７で支持されたドリル用ワークＷ₁を上方から押し付ける構成となっている。なお、図３〜図５において、Ｃ₁₁は、偏芯軸５の軸芯を示す。

また、スピンドル軸１の前端部に一体に取付けられた面板体４と対向して、偏芯軸装置Ａにより支持された状態で偏芯クランプ装置Ｄにより仮固定されているドリル用ワークＷ₁を回転させるためのワーク回転装置Ｂが配設されている。即ち、ワーク回転装置Ｂは、偏芯軸５の軸芯方向に沿ってガイドレール１２が配設されて、当該ガイドレール１２には、エンコーダ付きのサーボモータＭ₂を支持している支持体１３が嵌め込まれていて、クランプ具進退用シリンダ１４の作用により、前記サーボモータＭ₂は、スピンドル軸１の軸芯方向に進退する。当該サーボモータＭ₂の回転軸１５には、拡開可能な一対のクランプ爪１６から成るクランプ具１７が取付けられている。サーボモータＭ₂の回転軸１５の軸芯は、研削盤Ｇのスピンドル軸１の軸芯と一致していて、図３で２点鎖線で示される位置までクランプ具１７が前進して、一対のクランプ爪１６によりドリル用ワークＷ₁の外周面を把持した状態で、サーボモータＭ₂が指令角度だけ指令方向に回転することにより、偏芯クランプ装置Ｄで仮固定されているドリル用ワークＷ₁は、前記指令角度だけ指令方向に回転させられて、第１芯出し工程が実施される。

また、スピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀に対して直交する方向に沿って進退可能となって画像解析装置Ｒが配置されている。この画像解析装置Ｒは、前進してドリル用ワークＷ₁の切刃面５３と対向配置された状態で、当該切刃面５３の画像を解析することにより、一対の給油孔５１の孔中心を結ぶ線分Ｎの中点Ｋの位置、軸部５２の中心Ｃ₀の位置、当該中点Ｋと中心Ｃ₀を結ぶ線分の基準線に対する角度等を解析することができる。

次に、画像解析装置Ｒによって、ドリル用ワークＷ₁の各データを測定した後に、研削盤Ｇに具備された偏芯軸装置Ａ及びワーク回転装置Ｂによって、ドリル用ワークＷ₁の芯出し（当該ドリル用ワークＷ₁の一対の給油孔５１の中点Ｋが加工中心となるように、スピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀に対するドリル用ワークＷ₁の位置を定めること）について順次説明する。まず、一対の給油孔の孔中心を結ぶ線分の中点と、軸部の軸芯とが一致しているマスターワークを偏芯軸装置Ａにセットして、画像解析装置Ｒにより当該マスターワークの輪郭を測定して、加工時の中心位置（加工中心）を定める。次に、マスターワークを取り外して、偏芯軸装置Ａに加工対象であるドリル用ワークＷ₁をセットして、画像解析装置Ｒにより芯出しに必要な各種データを採取する。

図２において、第２基準線Ｙと線分Ｎとの交点を（Ｆ）とすると共に、ドリル用ワークＷ₁の軸部５２の中心Ｃ₀と、線分Ｎの中点Ｋとを結ぶ線分Ｈの長さを（Ｓ）とすると、三角形Ｃ₀ＦＫは直角三角形であるので、〔Ｓ²＝（ｅｘ）²＋（ｅｙ）²〕で成立して、線分Ｈの長さＳが求められる。
図５において、２点鎖線で示されるドリル用ワークＷ₁の位置は、線分Ｎが水平の状態から、偏芯軸５の軸芯Ｃ₁₁を中心として、ドリル用ワークＷ₁の軸部５２の中心Ｃ₀を通過する円弧Ｊ上に、線分Ｎの中点Ｋが位置するまでドリル用ワークＷ₁を回転させた位置であって、前記円弧Ｊ上に配置された線分Ｎの中点を（Ｋ')で示す。
図５にといて、三角形Ｃ₀ＴＫの線分Ｃ₀Ｋの長さは、上記した（Ｓ）であり、線分Ｃ₀Ｔ及び線分ＫＴの各長さは、画像解析装置Ｒにより算出可能であって、それぞれ（Ｕ），（Ｖ）である。ここで、三角形Ｃ₀ＴＫの一つの頂点Ｔは、偏芯クランプ装置Ｄにセットしたドリル用ワークＷ₁の各給油孔５１の中心Ｃ₁を結ぶ線分Ｎと、加工中心であるスピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀を通る垂直線との交点であって、前記線分Ｎが水平の場合には、図２で示される直角三角形Ｃ₀ＦＫの一つの頂点（Ｆ）と合致する。
そして、三角形Ｃ₀ＴＫにおいて、線分Ｃ₀Ｋと線分Ｃ₀Ｔとで形成される角度を（θ₁)とすると、余弦定理によって、〔Ｖ²＝Ｓ²＋Ｕ²−２×Ｕ×Ｓ×ｃｏｓ（θ₁)〕が成立して、角度（θ₁)が求められる。

また、三辺の長さが全て既知である二等辺三角形Ｃ₁₁Ｃ₀Ｋ’の線分Ｃ₁₁Ｃ₀と線分Ｃ₀Ｋ’で形成される角度を（θ₂)とすると共に、偏芯軸５の中心Ｃ₁₁とドリル用ワークＷ₁の軸部３２の中心Ｃ₀とを結ぶ線分の長さは、偏芯量ｅと等しいので、二等辺三角形Ｃ₁₁Ｃ₀Ｋ’に対して余弦定理を適用すると、〔ｅ²＝Ｓ²＋ｅ²−２×ｅ×Ｓ×ｃｏｓ（θ₂)〕が成立して、角度（θ₂)が求められる。
三角形Ｃ₀ＫＫ’において、線分Ｃ₀Ｋと線分Ｃ₀Ｋ’とで形成される角度を（θ₃)とすると、（θ₃＝１８０°−θ₁−θ₂）の関係が成立するため、角度（θ₃)が求められる。
また、三角形Ｃ₁₁Ｋ’Ｃ₀は二等辺三角形であるので、線分Ｃ₁₁Ｋ’と線分Ｃ₁₁Ｃ₀とで形成される角度（θ₄)は、（θ₄＝１８０°−２×θ₂）の関係が成立する。

上記した各データは、ドリル用ワークＷ₁の一対の給油孔５１の孔中心を結ぶ線分Ｎがほぼ水平となるように、偏芯クランプ装置Ｄを構成するＶブロック部７に載せて、クランプシリンダー８のロッド部８ｂにより上方から軽く押し付けて仮固定した状態において採取したものであって、ドリル用ワークＷ₁の切刃面５３に対して画像解析装置Ｒを対向配置して、上記原理に基づいて、当該切刃面５３の全体形状の画像を解析することにより、自動算出される。

このため、図５及び図６に示されるように、スピンドル軸１が回転しないように固定した状態で、ドリル用ワークＷ₁の一対の給油孔５１の孔中心を結ぶ線分Ｎがほぼ水平となるように、偏芯クランプ装置Ｄを構成するＶブロック部７に載せて、クランプシリンダー８のロッド部８ｂにより上方から軽く押し付けて仮固定した状態で、ワーク回転装置Ｂのクランプ具１７を構成する一対のクランプ爪１６で把持して、ドリル用ワークＷ₁を指令角度（θ₃）だけ矢印Ｐ方向に右回転させて、図５で２点鎖線で示されるように、前記線分Ｎの中点Ｋの位置を、偏芯軸５の軸芯Ｃ₁₁を中心として、加工中心であるスピンドル軸１の軸芯Ｃ₀を通過する円弧Ｊ上に配置させる。クランプ具１７を回転させるサーボモータＭ₂は、エンコーダを備えていて、前記指令角度（θ₃）と回転方向（右回転）を指令することにより、短時間に指令角度（θ₃）だけ指令方向に回転して停止するので、第１芯出し工程を迅速で、しかも高精度で実施できる。

次に、図６に示されるように、偏芯軸装置ＡのサーボモータＭ₁を指令角度（θ₄）だけ指令方向である左回転（矢印Ｑ方向）させると、円弧Ｊ上に位置する線分Ｎの中点Ｋ’の位置は、当該円弧Ｊ上を移動して、加工中心であるスピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀まで移動されて、スピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀に対するドリル用ワークＷ₁の配置位置が上記のように変更される。この場合でも、サーボモータＭ₁に偏芯軸５の回転角度（θ₄）と回転方向（左回転）とを指令すると、エンコーダの機能によって、偏芯軸５の回転が指令通りに実施される。このため、第２芯出し工程を短時間に、しかも高精度で実施できる。なお、図６において、Ｋ”は、スピンドル軸１の軸芯Ｃ₁₀と一致した線分Ｎの中点の位置を示す。

この状態で、偏芯クランプ装置Ｄにより、ドリル用ワークＷ₁を本固定すると共に、偏芯軸装置Ａのロック機構９を作動させて、スピンドル軸１の面板体４に対して偏芯軸５が一体となって回転するように固定して、線分Ｎの中点Ｋが加工中心となった状態で、スピンドル軸１を駆動回転させて、テーパー面研削用砥石２１をドリル用ワークＷ₁の切刃面５３に押し当てて、当該切刃面５３のテーパー面研削を行う。図１において、５３’は、素材であるドリル用ワークＷ₁の切刃面５３を研削した後の切刃面を示す。

その後に、先端テーパー面である切刃面５３の先端突部を挿入して支持可能な凹部を備えたセンター支持具と、ドリル用ワークＷ₁の切刃面の反対の把持側を支持する別のセンター支持具で、先端の切刃面５３のみが研削されたドリル用ワークＷ₁を両端支持した状態で当該ドリル用ワークＷ₁を回転させて、軸部の外周研削を行うと、切刃面５３の中心である一対の給油孔５１の孔中心を結ぶ線分Ｎの中点Ｋと、軸部５２の中心とが合致して、一対の給油孔５１の配置バランスが最適なドリル製品が得られる。

上記実施例は、請求項１の発明の実施例であって、請求項２の発明は、図７及び図８に示される孔付ワークＷ₂,Ｗ₃の外周を研削する場合に適用される。即ち、図７に示される孔付ワークＷ₂は、１本の貫通孔３１か形成されていて、軸部３２の中心Ｃ₀と貫通孔３１の軸芯Ｃ₂₁とが（ｅ₂）だけ偏芯しているものであって、上記した偏芯軸装置Ａとワーク回転装置Ｂとを備えた研削盤Ｇにより、各中心Ｃ₀，Ｃ₂₁を結ぶ線分が水平となるように、当該孔付ワークＷ₂を偏芯クランプ装置Ｄにセットして、第１及び第２の各芯出し工程を順次実施することにより、貫通孔３１の中心Ｃ₂₁を加工中心に配置して、軸部３２を外周研削することができる。

また、図８に示される孔付ワークＷ₃は、計３本の貫通孔４１の各孔中心が正三角形の各頂点に配置されているが、当該正三角形の図形中心位置である重心位置Ｃ₃₁が、軸部４２の中心Ｃ₀に対して（ｅ₃）だけ偏芯しているものである。この孔付ワークＷ₃においても、重心位置Ｃ₃₁と中心Ｃ₀の位置を結ぶ線分が水平となるように偏芯クランプ装置Ｄにセットして、第１及び第２の各芯出し工程を順次実施することにより、３本の貫通孔４１の重心位置Ｃ₃₁を加工中心に配置して、軸部４２を外周研削することができる。

Ａ：偏芯軸装置
Ｂ：ワーク回転装置
Ｃ₀：ドリル用ワークの軸部の中心
Ｃ₁：給油孔の中心
Ｃ₁₀：スピンドル軸の軸芯
Ｃ₁₁：偏芯軸の軸芯
Ｄ：偏芯クランプ装置
ｅ：スピンドル軸と偏芯軸との偏芯量
Ｅ：芯出し装置
Ｋ：一対の給油孔の中心を結ぶ線分の中点
Ｍ₁：エンコーダ付きのサーボモータ（偏芯軸装置）
Ｍ₂：エンコーダ付きのサーボモータ（ワーク回転装置）
Ｎ：一対の給油孔の中心を結ぶ線分
Ｒ：画像解析装置
Ｗ₁：ドリル用ワーク（孔付ワーク）
Ｗ₂,Ｗ₃：孔付ワーク
１：スピンドル軸
５：偏芯軸
５１：給油孔
５３：切刃面（テーパー面）

Claims

加工中心であるスピンドル軸の軸芯に対して偏芯した位置に偏芯軸が、制御用モータにより正逆方向に回転可能に支持された偏芯軸装置と、当該偏芯軸装置に挿入配置されたワークを固定するために、当該偏芯軸装置の前方に配置された偏芯クランプ装置と、前記スピンドル軸と対向して同一軸芯上に進退自在に配置され、制御用モータにより回転軸が回転されて、先端のクランプ具により前記ワークを把持して指令角度だけ指令方向に回転させるためのワーク回転装置とを備えた芯出し装置を使用して、
軸芯方向に沿って設けられた一対の給油孔の各孔中心を結ぶ線分の中点位置が軸部の軸芯に対して偏芯しているドリル用ワークの先端のテーパー面を研削するために、前記中点位置が加工中心位置となるように芯出しする方法であって、
前記中点位置を検出して、前記スピンドル軸が回転しないように固定した状態で、当該中点位置が、前記偏芯軸装置の偏芯軸を中心とする前記加工中心を通る特定円弧上に配置されるように、前記偏芯軸装置により支持された状態で偏芯クランプ装置で仮固定されたドリル用ワークを、前記ワーク回転装置により指令角度だけ指令方向に回転させる第１芯出し工程と、
前記第１芯出し工程の後に、前記偏芯軸を中心にして、前記偏芯軸装置で支持された状態で偏芯クランプ装置に固定されたドリル用ワークの前記中点位置が前記スピンドル軸の軸芯である加工中心上に配置されるように、当該偏芯軸を指令角度だけ指令方向に回転させる第２芯出し工程と、
を含むことを特徴とする一対の給油孔を備えたドリル用ワークの芯出し方法。
加工中心であるスピンドル軸の軸芯に対して偏芯した位置に偏芯軸が、制御用モータにより正逆方向に回転可能に支持された偏芯軸装置と、当該偏芯軸装置に挿入配置されたワークを固定するために、当該偏芯軸装置の前方に配置された偏芯クランプ装置と、前記スピンドル軸と対向して同一軸芯上に進退自在に配置され、制御用モータにより回転軸が回転されて、先端のクランプ具により前記ワークを把持して指令角度だけ指令方向に回転させるためのワーク回転装置とを備えた芯出し装置を使用して、
軸芯方向に沿った１本の孔を備えた孔付ワーク、或いは同方向に沿った複数の孔を結ぶ線分又は複数の孔の各中心を結んで形成される図形上の中心である孔中心位置が存在する孔付ワークの外周研削をするために、当該孔中心位置と前記加工中心位置とを合致させるべく芯出しする方法であって、
前記孔中心位置を検出して、前記スピンドル軸が回転しないように固定した状態で、当該孔中心位置が、前記偏芯軸装置の偏芯軸を中心とする前記加工中心を通る特定円弧上に配置されるように、前記偏芯軸装置により支持された状態で前記偏芯クランプ装置で仮固定された孔付ワークを、前記ワーク回転装置により指令角度だけ指令方向に回転させる第１芯出し工程と、
前記第１芯し出工程の後に、前記偏芯軸を中心にして、前記偏芯軸装置で支持された状態で前記偏芯クランプ装置で固定された孔付ワークの前記孔中心位置が、前記スピンドル軸の軸芯である加工中心上に配置されるように、当該偏芯軸を指令角度だけ指令方向に回転させる第２芯出し工程と、
を含むことを特徴とする孔付ワークの芯出し方法。
前記芯出し装置は、前記偏芯軸装置により支持された状態で偏芯クランプ装置により固定されたドリル用ワークの先端テーパー面に対してスピンドル軸芯と直交する方向に沿って進退可能に配置された画像解析装置を備え、
当該画像解析装置により得られた画像解析により、前記ドリル用ワークの一対の給油孔の孔中心を結ぶ線分の中点位置、加工中心位置、前記中点位置と前記加工中心位置とを結ぶ線分の基準線に対する交差角度等を算出することを特徴とする請求項１に記載の一対の給油孔を備えたドリル用ワークの芯出し方法。
前記芯出し装置は、前記偏芯軸装置により支持された状態で偏芯クランプ装置により固定されたドリル用ワークの先端テーパー面に対してスピンドル軸芯と直交する方向に沿って進退可能に配置された画像解析装置を備え、
当該画像解析装置により得られた画像解析により、前記孔付ワークの孔中心位置、加工中心位置、前記孔中心位置と前記加工中心位置とを結ぶ線分の基準線に対する交差角度等を算出することを特徴とする請求項２に記載の孔付ワークの芯出し方法。
請求項１の一対の給油孔を備えたドリル用ワークの芯出し方法、又は請求項２に記載の孔付ワークの芯出し方法の実施に使用される芯出し装置であって、
加工中心であるスピンドル軸の軸芯に対して偏芯した位置に偏芯軸が、制御用モータにより正逆方向に回転可能に支持された偏芯軸装置と、当該偏芯軸装置に挿入配置されたワークを固定するために、当該偏芯軸装置の前方に配置された偏芯クランプ装置と、前記スピンドル軸と対向して同一軸芯上に進退自在に配置され、制御用モータにより回転軸が回転されて、先端のクランプ具により前記ワークを把持して指令角度だけ指令方向に回転させるためのワーク回転装置と、
を備えていることを特徴とする芯出し装置。
前記芯出し装置は、前記偏芯軸装置に挿入配置されて偏芯クランプ装置により把持されたドリル用ワーク又は孔付ワークの先端面に対してスピンドル軸と直交する方向に沿って進退可能に配置されて、ドリル用ワークの一対の給油孔の孔中心を結ぶ線分の中点位置又は孔付ワークの孔中心位置、加工中心位置、前記中点位置又は孔中心位置と前記加工中心位置とを結ぶ線分の基準線に対する交差角度等の基準とする諸データを読み取って解析するための画像解析装置を備えていることを特徴とする請求項５に記載の芯出し装置。
前記偏芯軸装置、及びワーク回転装置の各制御用モータは、エンコーダ付きのサーボモータであることを特徴とする請求項５又は６に記載の芯出し装置。