JP5283079B2 - 加工装置及び加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、加工装置及びそれを用いた加工方法に関するものである。

従来から、円筒状のワークの外周面を研削するための円筒研削盤が知られている。
まず、従来の円筒研削盤について簡単に説明する。図７は、従来の円筒研削盤を示す断面図である。
図７に示すように、円筒研削盤１００は、主軸テーブル（不図示）上に、ワークＷの軸方向両端面に形成されたセンター穴７，８内に嵌合して、ワークＷを回転可能に支持する主軸センター１０１及び心押しセンター１０２と、ワークＷを軸回りに回転させるためワークドライブ機構１０３と、ワークＷを研削するための円盤状の砥石１０４とを備えている。また、ワークＷの一端には、開口部内でワークＷが保持されたリング状のクランプ部材１０５（ケレ）が取り付けられている一方、ワークドライブ機構１０３にはクランプ部材１０５の腕部１０５ａに当接可能なドライブピン１０３ａ（ケレ回し）が設けられている。

そして、研削時には、クランプ部材１０５の腕部１０５ａにドライブピン１０３ａを当接させた状態で、ワークドライブ機構１０３を回転させる。これにより、ワークドライブ機構１０３の回転動力がクランプ部材１０５に伝達され、ワークＷがクランプ部材１０５とともに回転する。そして、ワークＷの回転方向と同一方向に回転させた砥石１０４の外周面と、ワークＷの外周面とが擦り合わさることにより、ワークＷの外周面が研削されるようになっている。

ところで、ワークＷを所望の精度に研削するためには、ワークＷの径方向における研削代の調整に加え、ワークＷの軸方向における加工範囲を正しく設定することが重要である。加工範囲を設定するためには、位置測定機（不図示）を用いて、ワークＷの端部に形成された基準面６と砥石１０４との軸方向における相対位置を測定し、この測定結果に基づいてワークＷの加工開始位置を算出することが考えられる。これにより、ワークＷの加工開始位置から所望の範囲のみを確実に研削することができる。
ここで、ワークの基準面を検出する位置測定機としては、ワークの軸方向に沿って移動可能とされた接触子をワークの端面（基準面）に接触させて、ワークの軸方向における位置データを、ワークの周方向において一定の回転角だけ異なる第１の位置データ及び第２の位置データとして検出する。そして、これら第１及び第２の位置データと回転角とに基づいて基準面と砥石との相対位置を算出することで、基準面をワークの軸方向における加工開始位置として算出するような構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２５４３２０号公報

しかしながら、従来の円筒研削盤１００にあっては、ワークドライブ機構１０３の回転動力をクランプ部材１０５に伝達するためのドライブピン１０３ａを備えているので、ワークＷの基準面６を測定するためには、所定の角度（位置測定機とドライブピン１０３ａとが干渉しない角度）でワークドライブ機構１０３を停止させた後に測定を行わなければならない。そのため、操作が煩雑であり、作業効率の低下に繋がるという問題がある。

また、近年では製造する部品の小型化に伴い、円筒研削盤１００によって加工するワークＷの小型化が進んでいる。このような小型のワークＷ、また研削範囲が広いワークＷにあっては、ワークＷに基準面６を形成するスペースが制限されるので、基準面６の形成位置が従来よりも軸方向端部寄りに設定される。そのため、円筒研削盤１００にワークＷを支持させた状態では、ワークＷの基準面６を測定するスペースを確保することができないという問題がある。この場合、円筒研削盤１００にワークＷをセットする前段で、心押し台等を用いてワークＷの基準面６位置を手作業により測定した後、円筒研削盤１００にセットしなければならず、作業効率の低下に加え、加工精度の低下にも繋がるという問題がある。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、ワークと工具との相対位置を迅速、かつ高精度に検出することで、作業効率の向上を図るとともに、ワークを所望の精度に加工することができる加工装置及びそれを用いた加工方法を提供するものである。

上述した課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係る加工装置は、円柱状のワークの両端面に形成されたセンター穴のうち、一端側の前記センター穴内に嵌合される主軸センターと、他端側の前記センター穴内に嵌合される心押しセンターと、前記両センターによって前記ワークが支持された状態で前記ワークをチャックし、前記ワークを回転させるワークドライブ機構と、回転する前記ワークの外周面に対して加工を行なう工具とを備えた加工装置において、前記ワークの軸方向の基準面にコンタクト部を接触させて、前記基準面と前記工具との相対位置を測定する位置測定機を備え、前記両センターは、前記ワークが前記コンタクト部に接触可能な相対位置測定ポジションと、前記ワークドライブ機構にチャックされるチャックポジションとの間を、前記ワークの軸方向に沿ってスライド可能に構成されていることを特徴としている。

この構成によれば、ワークの基準面位置の測定時に、両センターを相対位置測定ポジションまで前進させることで、ワークがワークドライブ機構から離間し、ワークの基準面を周囲に余裕があるスペースまで移動させることができる。これにより、ワークを両センターにセットした状態であっても、コンタクト部によって基準面を測定し易くなる。すなわち、小型のワークや研削範囲が広いワークを加工する場合であっても、基準面を測定可能な位置（相対位置測定ポジション）まで移動させることで、コンタクト部を接触させるスペースを確保することができる。したがって、ワークを両センターにセットした状態で工具との相対位置（加工開始位置）を迅速、かつ高精度に検出することができるので、ワークを所望の精度に加工することができる。
さらに、従来のようにワークの基準面位置の検出を別体の心押し台等を用いて手作業で行なうことがなく、基準面位置の検出から加工までを一台の装置内で一括して行なうことができるので、作業効率の大幅な向上を図ることができる。

また、前記ワークドライブ機構は、前記ワークが挿入されるワーク挿入孔と、前記ワーク挿入孔の外周縁から連続的に形成された偏心孔と、前記偏心孔内に収容され、前記偏心孔内を周方向に沿って移動可能なコロとを備え、前記偏心孔の外周縁には、前記ワーク挿入孔の中心から所定距離偏心させた位置を偏心中心に設定し、前記偏心中心から所定半径で形成された偏心ガイド部が形成され、前記ワーク挿入孔の中心と前記偏心ガイド部との距離は、前記偏心孔における周方向における一端位置から他端位置にかけて狭くなるように設定され、前記コロは、前記ワークドライブ機構の回転に同期して前記偏心ガイド部上を前記一端位置から前記他端位置まで移動する間に、前記ワークの外周面と前記偏心ガイド部との間に挟持されて前記ワークを固定することを特徴としている。
この構成によれば、ワークドライブ機構を回転させると、ワークドライブ機構の回転に同期してコロが各偏心ガイド部に沿って一端位置から他端位置に公転する。この時、各偏心ガイド部と中心との距離は、一端位置から他端位置にかけて縮小するようになっているので、コロはワークの外周面と偏心ガイド部の他端位置との間に入り込むことになる。これにより、各コロの外周面が、偏心ガイド部とワークの外周面とに接触することになり、ワークにはコロからワークの径方向内側に向かって保持力が作用する。これにより、ワークがワークドライブ機構にチャックされる。
すなわち、ワークドライブ機構の回転とともにワークをチャックすることができるため、従来のような別体のクランプ部材を用いてワークをチャックする場合と異なり、基準面検出時にワークの周方向全周においてコンタクト部が干渉する部位がない。これにより、基準面を測定するために、ワークドライブ機構の停止角度等を考慮する必要ないので、作業効率の更なる向上を図ることができる。

また、本発明に係る加工方法は、上記本発明の加工装置を用いた加工方法であって、前記両センターを前記相対位置測定ポジションまでスライドさせ、前記相対位置を算出するステップと、前記両センターをチャックポジションまでスライドさせ、前記ワークを前記ワークドライブ機構にチャックさせるステップと、前記相対位置に基づいて前記ワークと前記工具とを相対移動させるステップと、前記ワークを回転させながら前記工具を用いて前記ワークを加工するステップとを有することを特徴としている。
この構成によれば、ワークの基準面位置の測定時に、両センターを相対位置測定ポジションまで前進させることで、ワークがワークドライブ機構から離間し、ワークの基準面を周囲に余裕があるスペースまで移動させることができる。これにより、ワークを両センターにセットした状態であっても、コンタクト部によって基準面を測定し易くなる。すなわち、小型のワークや研削範囲が広いワークを加工する場合であっても、基準面を測定可能な位置（相対位置測定ポジション）まで移動させることで、コンタクト部を接触させるスペースを確保することができる。したがって、ワークを両センターにセットした状態で工具との相対位置（加工開始位置）を迅速、かつ高精度に検出することができるので、ワークを所望の精度に加工することができる。
さらに、従来のようにワークの基準面位置の検出を別体の心押し台等を用いて手作業で行なうことがなく、基準面位置の検出から加工までを一台の装置内で一括して行なうことができるので、作業効率の大幅な向上を図ることができる。

本発明に係る加工装置及びそれを用いた加工方法によれば、ワークの軸方向における加工開始位置を迅速、かつ高精度に検出することで、作業効率の向上を図るとともに、ワークを所望の精度に加工することができる。

本発明の実施形態における円筒研削盤の斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２のＢ部拡大図である。 本発明の実施形態におけるワークドライブ機構を示す平面図である。 本発明の実施形態における研削方法を示すフローチャートである。 図３に相当する断面図であり、研削方法を示す工程図である。 従来の円筒研削盤の断面図である。

（円筒研削盤）
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は円筒研削盤の斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、図２においては、説明を分かり易くするため後述する砥石を省略する。また、図２において、Ｘ方向における左側を一端側、右側を他端側として説明する。
図１，２に示すように、円筒研削盤１は、主軸テーブル１０上に配置され、ワークＷの両端を回転可能に支持する主軸ユニット１１及び心押しユニット１３と、主軸テーブル１０の上方（Ｚ方向）に配置された位置測定機１５と、主軸テーブル１０の側方（Ｙ方向）に設けられ、ワークＷを研削するための砥石（工具）１６とで主に構成されている。主軸テーブル１０は、Ｘ方向を長手方向として延出する平面視矩形状のものであり、図示しないベッド上に設置され、ベッドに対してＸ方向にスライド可能とされている（図２中矢印Ｃ参照）。

主軸ユニット１１は、主軸フレーム２０に対してＸ方向にスライド可能に支持された主軸センター２１と、主軸センター２１をスライドさせる主軸センター駆動装置２２と、ワークＷをチャックするとともに、ワークＷを軸回りに回転させるワークドライブ機構２６とで主に構成されている。
図２に示すように、主軸フレーム２０は、主軸テーブル１０の長手方向（Ｘ方向）一端側（図２における左側）から上方（Ｚ方向）に向けて立設されており、そのＸ方向における他端側（図２における右側）には、円筒状のハウジング２３が固定されている。ハウジング２３の外周面には、径方向外側に張り出すフランジ部２３ａが形成されており、このフランジ部２３ａが主軸フレーム２０にネジ２４によって締結固定されている。これにより、ハウジング２３は、Ｘ方向を軸方向に一致させた状態で主軸フレーム２０に固定される。また、ハウジング２３の貫通孔２３ｂにおける内周面には、軸方向（Ｘ方向）に沿って複数のベアリング２５が内嵌固定されている。

主軸センター２１は、ハウジング２３の貫通孔２３ｂ内に挿入され、ハウジング２３に対してＸ方向にスライド可能とされた円筒状の主軸本体３０と、主軸本体３０の他端側（先端側）に設けられたセンター本体３１とを備えている。
主軸本体３０は、ハウジング２３よりも軸方向に長く形成され、ハウジング２３内を貫通するように配置されている。そして、主軸本体３０の他端側の端面には、他端側から一端側にかけて軸方向に沿って先細るテーパ穴３０ａが形成されている。このテーパ穴３０ａの内周面には、ネジ溝（不図示）が形成されており、テーパ穴３０ａ内にセンター本体３１の一端側（基端側）のシャンク３９を捩じ込み可能に構成されている。

一方、主軸本体３０の一端側（基端側）には、主軸センター２１をスライドさせるための主軸センター駆動装置２２が連結されている。主軸センター駆動装置２２は、油圧または空気圧によって駆動するシリンダーである。これにより、主軸センター２１は、研削時においてワークＷをチャックした状態で回転させるチャックポジション（図３参照）と、ワークＷと砥石１６との相対位置（基準面６位置）を測定するための相対位置測定ポジション（図６中実線参照）との間でスライドするようになっている（図２中矢印Ｅ参照）。

主軸センター駆動装置２２は、円筒状のシリンダカバー３４が軸方向をＸ方向に一致させた状態で主軸フレーム２０の他端側に固定されている。また、シリンダカバー３４からは、シリンダーロッド３５がＸ方向に伸縮可能に設けられている。
そして、シリンダーロッド３５と主軸本体３０とは、プレート部材３７を介して連結されている。プレート部材３７は、主軸本体３０の外径よりも大きく形成され、その厚さ方向を主軸本体３０及び主軸センター駆動装置２２の軸方向と一致させた状態で固定されている。具体的には、プレート部材３７の上部に主軸本体３０の一端側端面が固定される一方、下部にシリンダーロッド３５の他端側が固定されており、主軸本体３０とシリンダーロッド３５とは、両者の軸方向がオフセットした状態でプレート部材３７に固定されている。

図３は、図２のＢ部拡大図である。
図２，３に示すように、センター本体３１は、ワークＷの一端側における径方向中心部を回転可能に支持するものであって、その一端側（基端側）のシャンク部３９が主軸本体３０のテーパ穴３０ａ内に捩じ込み固定された円柱状の部材である。シャンク部３９の他端側（先端側）には、主軸本体３０の他端側の端面からＸ方向に沿って突出し、シャンク部３９よりも外径が縮小した縮径部４０が形成されている。この縮径部４０の先端側は、先端に向かうにつれ漸次外径が先細るように形成されている。さらに、縮径部４０の他端側（先端側）からは、縮径部４０よりも外径が縮小した状態でＸ方向に向けて延出するヘッド部４１が形成されている。そして、ヘッド部４１の先端は、縮径部４０と同様に先端に向かうにつれて漸次外径が先細るように形成された保持部４２が形成されている。この保持部４２は、ワークＷの後述するセンター穴７に嵌合してワークＷの一端側を保持するものである。

また、図２に示すように、ワークドライブ機構２６は、ハウジング２３を他端側（先端側）から覆うように設けられたホルダ部材４５と、ホルダ部材４５の他端側に設けられワークＷをチャックするためのチャック機構４３と、ホルダ部材４５を回転させる駆動手段（不図示）とで主に構成されている。
ホルダ部材４５は、ハウジング２３の他端側の外周面を囲むように設けられ、軸方向（Ｘ方向）に沿って貫通する貫通孔４４ａを有する円筒部４４と、円筒部４４の他端側の開口部を閉塞するように設けられたエンドプレート４８とで構成されている。

円筒部４４は、ハウジング２３の外周面に外嵌固定されたベアリング４７を介して回転可能に構成されている。円筒部４４の一端側（基端側）の外周面には、円筒部４４と円筒部４４に対してＹ方向に隣接配置されたプーリー（不図示）とを架け渡すベルト４６が巻回されている。プーリーには、モータ等の図示しない駆動手段が連結されており、この駆動手段の動作によってプーリーが回転することで、ベルト４６を介して円筒部４４に回転動力が伝達される。これにより、ホルダ部材４５が軸回りに回転するようになっている。

エンドプレート４８の径方向中央部には、厚さ方向に貫通する貫通孔４８ａが形成されている。この貫通孔４８ａの内径は、ワークＷの後述する保持部４の外径よりも僅かに大きく形成されており、主軸センター２１の移動時にセンター本体３１のヘッド部４１やワークＷが通過するようになっている。すなわち、ヘッド部４１は、貫通孔４８ａから出没可能に構成されている。

なお、図３に示すように、本実施形態の円筒研削盤１で加工するワークＷは、直径が例えば数ｍｍ程度の小型円柱状のワークＷであって、その軸方向中央部が加工領域３となっている。そして、加工領域３を挟んでワークＷの一端側には外径が縮小した保持部４が形成され、他端側にはフランジ部５が形成されている。保持部４は、研削時にワークドライブ機構２６のチャック機構４３に保持される部位である。また、加工領域３の軸方向一端側の端面がワークＷの軸方向における位置決めを行う基準面６となっている。
さらに、ワークＷの両端面には、軸方向に沿って皿ネジ状のセンター穴７，８が形成されている。すなわち、センター穴７，８は、先端に向かうにつれ先細るように形成されており、主軸センター２１の保持部４２及び後述する心押しセンター６７の保持部７０がそれぞれ嵌合されるようになっている。

図４は、チャック機構の平面図である。
図３，４に示すように、エンドプレート４８の裏面側（一端側）には、ワークＷをチャックするためのチャック機構４３が設けられている。チャック機構４３は、エンドプレート４８の裏面側に配置されたケレ板５０と、ケレ板５０の後述する各偏心孔５１内を移動可能に収容された複数（例えば、３つ）のコロ５２と、コロ５２の貫通孔５３に遊挿された支持ピン５４と、支持ピン５４が固定されたキャップ部材５５（図３参照）とで主に構成されている。

ケレ板５０は、円筒部４４の他端側開口部の径方向内側において、２枚の板材５７，５８（図３参照）に挟持された円盤状の部材であり、その径方向中央部に形成され、ワークＷが挿入されるワーク挿入孔５９と、ワーク挿入孔５９の外周縁から連続的に形成され、各コロ５２がそれぞれ収容された複数（例えば、３つ）の偏心孔５１とを有している。
ワーク挿入孔５９は、ケレ板５０の中心Ｏから半径Ｒで形成された孔であって、中心ＯとワークＷの径方向中心とを一致させた状態でワーク挿入孔５９内にワークＷが挿入される。

偏心孔５１は、ワーク挿入孔５９の外周縁において、ワーク挿入孔５９の周方向に沿って等間隔に形成されており、平面視略長円形状に形成されている。具体的には、各偏心孔５１のうち第１偏心孔５１ａは、中心Ｏから第１偏心孔５１ａ寄りに所定距離偏心させた位置を偏心中心Ｏ１に設定し、この偏心中心Ｏ１から半径Ｒ１で形成された第１偏心ガイド部６１ａと、第１偏心ガイド部６１ａの両端からそれぞれ半径Ｒ２で約１８０度形成された半円部６２とが連続的に結ばれて形成されている。
また、第２偏心孔５１ｂも第１偏心孔５１ａと同様に、中心Ｏから第２偏心孔５１ｂ寄りに所定距離偏心させた位置を偏心中心Ｏ２に設定し、この偏心中心Ｏ２から半径Ｒ１で形成された第２偏心ガイド部６１ｂと、第２偏心ガイド部６１ｂの両端からそれぞれ半径Ｒ２で約１８０度形成された半円部６２とが連続的に結ばれて形成されている。
そして、第３偏心孔５１ｃも第１偏心孔５１ａと同様に、中心Ｏから第３偏心孔５１ｃ寄りに所定距離偏心させた位置を偏心中心Ｏ３に設定し、この偏心中心Ｏ３から半径Ｒ１で形成された第３偏心ガイド部６１ｃと、第３偏心ガイド部６１ｃの両端からそれぞれ半径Ｒ２で約１８０度形成された半円部６２とが連続的に結ばれて形成されている。
すなわち、各偏心ガイド部６１ａ〜６１ｃ（以下、各偏心ガイド部を区別する必要がないときは偏心ガイド部６１とする）と中心Ｏとの距離は、周方向における一端位置から他端位置に向かうにつれ縮小するようになっている。

各コロ５２は、ケレ板５０の各偏心孔５１内に収容された円盤状のものであり、各偏心ガイド部６１の周方向に沿って移動可能とされている。また、各コロ５２の径方向中央部には、厚さ方向に貫通する貫通孔５３が形成されている。

キャップ部材５５は、ケレ板５０の裏面側にハウジング２３の軸方向と同軸上に設けられた筒状の部材であり、ケレ板５０（ホルダ部材４５）に対して回転可能とされている。キャップ部材５５の他端側（先端側）の外周面には、径方向外側に張り出す外フランジ部５５ａが形成され、この外フランジ部５５ａが板材５８とケレ板５０との間に挟持されることで、キャップ部材５５が固定されている。キャップ部材５５の径方向中央部には、軸方向に貫通する貫通孔５５ｂが形成されている。この貫通孔５５ｂは、センター本体３１の外面形状に倣って形成されている。具体的には、貫通孔５５ｂの一端側はセンター本体３１の縮径部４０の外面形状に倣って形成される一方、他端側はヘッド部４１の外径よりも僅かに大きくなるように形成されている。なお、キャップ部材５５の一端側には、ワークＷをより強固にチャックするためのケレ板押さえ機構４９が設けられている。このケレ板押え機構４９は、空気圧等によってＸ方向にスライド可能に構成されており、チャック時にはキャップ部材５５から他端側に向けてチャック機構４３を押圧するようになっている。これにより、コロ５２がワークＷの解除方向（ワークドライブ機構２６の回転方向と逆方向）へ移動しないようになっている。

そして、キャップ部材５５の他端面には、周方向に沿って等間隔に支持ピン５４が固定されている。各支持ピン５４は、キャップ部材５５の端面から他端に向けて突出するように固定されており、各偏心ガイド部６１内に収容されたコロ５２の貫通孔５３内に遊挿されている。そして、キャップ部材５５が回転（図４中矢印Ｆ参照）することで、ワークＷの外周面と偏心ガイド部６１との間にコロ５２を挟持させ、ワークＷをチャックできるようになっている。なお、ワークＷのチャックの方法については後に詳述する。

一方、図１，２に示すように、心押しユニット１３は、主軸テーブル１０におけるＸ方向他端側に設けられており、上述した主軸ユニット１１にＸ方向で対向するように配置されている。
心押しユニット１３は、主軸テーブルから上方（Ｚ方向）に向けて立設された心押しフレーム６５を備えている。心押しフレーム６５は、側面視Ｌ字形状に形成されており、心押しフレーム６５の上部における主軸ユニット１１との対向面には、主軸センター２１に向けて（Ｘ方向）突出する心押しセンター６７が設けられている。

心押しセンター６７は、図２，３に示すように、上述した主軸センター２１と同軸上に配置され、かつ略同形状に形成されたものであり、図示しないシャンク部を介して心押しフレーム６５に保持されている。心押しセンター６７の一端側（先端側）には、心押しフレーム６５からＸ方向に沿って突出した基部６８が形成されている。この基部６８の先端側は、先端に向かうにつれ漸次外径が先細るように形成されている。さらに、基部６８の先端からは、基部６８よりも外径が縮小した状態でＸ方向に向けて延出するヘッド部６９が形成されている。そして、ヘッド部６９の先端は、基部６８と同様に先端に向かうにつれて漸次外径が先細るように形成された保持部７０が形成されている。この保持部７０は、ワークＷのセンター穴８内に嵌合してワークＷの他端側を支持するものである。そして、心押しセンター６７及びセンター本体３１の保持部４２，７０がワークＷのセンター穴７，８内に嵌合することによって、ワークＷを軸方向両端から支持することができる。また、心押しセンター６７は、心押しフレーム６５内に設けられた図示しない付勢手段によって、主軸センター２１側（一端側）に向けて付勢されている。

ここで、図２に示すように、主軸テーブル１０の上方には、Ｘ方向におけるワークＷの基準面６の位置を検出するための位置測定機１５が設けられている。この位置測定機１５は、上部フレーム７５から下方（Ｚ方向）に延出するように支持されており、Ｘ方向における主軸ユニット１１と心押しユニット１３との間に配置されるようになっている。位置測定機１５は、上部フレーム７５に支持された移動機構７６と、移動機構７６に連結されて上下動（Ｚ方向）可能とされた測定部７７とを備えている（図２中矢印Ｄ参照）。

図３に示すように、測定部７７は、鉄等の金属材料からなる棒状のものであり、その下部は側面視くの字状に屈曲形成されている。そして、測定部７７の下端部にはＸ方向における心押しユニット１３側に向けて突出する半球面状のコンタクト部７８が形成されている。このコンタクト部７８は、ワークＷの基準面６の検出時に基準面６に当接するようになっている。そして、コンタクト部７８と基準面６とが当接した位置が、位置測定機１５に対するワークＷの軸方向における基準面６位置となっている。

なお、位置測定機１５は、ワークＷの加工開始位置を測定するための制御部を備えている。この制御部は、検出されたワークＷの基準面６位置と、予め設定されたコンタクト部７８の先端から主軸センター２１の基準位置（例えば、エンドプレート４８の他端面）との距離とに基づいて、研削時におけるワークＷの基準面６位置を算出した後、Ｘ方向における砥石１６とワークＷとの相対位置、すなわち加工開始位置を算出できるようになっている。なお、測定部７７は、基準面６位置の測定時には下端位置まで下降してワークＷの基準面６に当接するように構成される一方、非測定時には上端位置まで上昇してワークＷに干渉しない位置に配置されている（図１参照）。

また、図１に示すように、砥石１６は、主軸テーブルの側方（図２における紙面奥側）に設けられた円盤形状のヘッド８０を備え、その軸方向と主軸センター２１の軸方向とが平行な状態で回転可能に支持されている。また、ヘッド８０は、図示しない砥石テーブルによって径方向（Ｙ方向）に移動可能に構成されている。すなわち、ヘッド８０は、ワークＷの外周面に接近離間する方向に移動可能に構成されている。そして、研削時にワークＷの回転方向とヘッド８０の回転方向とを一致させた状態で、ワークＷの外周面とヘッド８０の外周面とが接触することで、ワークＷの外周面を研削できるようになっている。

（研削方法）
次に、上述した円筒研削盤を用いた研削方法について説明する。図５は、本実施形態の研削方法を示すフローチャートであり、図６は図３に相当する断面図であり、研削方法を示す工程図である。
まず、図５，６に示すように、主軸センター２１を他端側に向けて前進させる（Ｓ１）。具体的には、主軸センター駆動装置２２を駆動してシリンダーロッド３５を伸長させると、プレート部材３７を介して連結された主軸センター２１がハウジング２３内を他端側にスライドする。すると、センター本体３１の保持部４２がエンドプレート４８の貫通孔４８ａから他端側に突出した状態となる（相対位置測定ポジション：図６中実線参照）。

次に、センター本体３１と心押しセンター６７との間にワークＷを供給する（Ｓ２）。具体的には、センター本体３１及び心押しセンター６７の両保持部４２，７０をワークＷのセンター穴７，８内に嵌合させる。この場合、付勢手段（不図示）によって一端側（主軸センター２１側）に付勢された心押しセンター６７を、他端側に縮退させた状態でワークＷを供給する。そして、心押しセンター６７を再び一端側に向けて前進させる（Ｓ３）。これにより、ワークＷの軸方向が両センター２１，６７の軸方向に一致した状態で、ワークＷの軸方向両端が回転可能に支持される。

次に、位置測定機１５の測定部７７を下降させる（Ｓ４）。具体的には、移動機構７６を駆動させ、コンタクト部７８がＺ方向においてワークＷの基準面６に一致する位置まで測定部７７を下降させる。
続いて、Ｘ方向におけるワークＷの基準面６位置を測定する（Ｓ５）。具体的には、主軸センター駆動装置２２を駆動させてシリンダーロッド３５を伸縮させることにより、ワークＷの基準面６と位置測定機１５のコンタクト部７８とが接触する位置に、ワークＷ（主軸センター２１）を移動させる。そして、コンタクト部７８とワークＷの基準面６とが接触した時点で主軸センター２１を停止させる。この位置を位置測定機１５に対するワークＷの基準面６位置として検出し、検出結果を制御部に出力する。なお、ワークＷの基準面６におけるコンタクト部７８との接触位置は、基準面６の面内であれば周方向及び径方向ともに任意の位置でよい。
その後、位置測定機１５の測定部７７を上端位置（ホームポジション）まで戻す（Ｓ６）。

次に、ワークＷの基準面６位置を測定したら、主軸センター２１を一端側に向けて後退させる（Ｓ７）。具体的には、主軸センター駆動装置２２を駆動してシリンダーロッド３５を縮退させると、プレート部材３７を介して連結された主軸センター２１がハウジング２３内を一端側にスライドする。すると、センター本体３１の保持部４２が、エンドプレート４８よりも一端側に縮退して、ワークＷの保持部４がケレ板５０のワーク挿入孔５９内に挿入された状態となる（チャックポジション：図６中鎖線参照）。そして、主軸センター駆動装置２２を停止させる。

次に、ワーク挿入孔５９内にワークＷの保持部４を挿入させた状態で、ワークドライブ機構２６のチャック機構４３にワークＷをチャックさせる（Ｓ８）。具体的には、図４に示すように、まずホルダ部材４５にベルト４６を介して連結された駆動装置を駆動させることで、駆動装置の駆動力がベルト４６を介してホルダ部材４５に伝達される。これにより、ワークドライブ機構２６のホルダ部材４５が軸回りに回転する。
ホルダ部材４５が回転（図４中矢印Ｆ参照）すると、この回転に同期して円筒部４４に固定されたケレ板５０も回転する。そして、この回転に伴い、ケレ板５０に対して相対的にキャップ部材５５が回転するとともに、コロ５２が中心Ｏ回りに公転することになる。すると、キャップ部材４５に固定された支持ピン５４の公転に追従して、コロ５２が各偏心ガイド部６１に沿って一端位置（図３中鎖線参照）から他端位置（図３中実線参照）まで公転する。この時、各偏心ガイド部６１と中心Ｏとの距離は、一端位置から他端位置に向かうにつれ縮小するようになっているので、ホルダ部材４５の回転に伴い、コロ５２は支持ピン５４によってワークＷの外周面と偏心ガイド部６１の他端位置との間に入り込むことになる。これにより、各コロ５２の外周面が、偏心ガイド部６１とワークＷの外周面とに接触することになり、ワークＷにはコロ５２からワークＷの径方向内側に向かって保持力が作用する。これにより、ワークＷがワークドライブ機構２６にチャックされる。その後、ケレ板押さえ機構４９を他端側にスライドさせ、チャック機構４３を押圧する。

ここで、上述した基準面６位置の検出結果に基づいて加工開始位置を算出する。具体的には、制御部は、まず上述したＳ５で検出された基準面６位置の検出結果と、予め設定されたコンタクト部７８の先端から主軸センター２１の基準位置までの距離とに基づいて、チャックポジションにおけるワークＷの基準面６位置を算出する。そして、この算出結果に基づいて砥石１６に対するワークＷのＸ方向における相対位置、すなわち加工開始位置を決定する（測定値）。
そして、図５に示すように、制御部による算出された加工開始位置に基づいて、主軸テーブル１０を移動させる（Ｓ９）。すなわち、ワークＷの加工開始位置が砥石１６のＸ方向における位置に一致するように、ベッド上の主軸テーブル１０を移動させる。

最後に、ワークＷの外周面を研削する（Ｓ１０）。具体的には、上述したＳ８と同様に、ワークドライブ機構２６を回転させることで、ワークＷがチャック機構４３にチャックされた状態で回転する。同時に、ヘッド８０をホルダ部材４５と同一方向に回転させつつ、ヘッド８０の外周面がワークＷの外周面に接触する位置まで砥石１６をＹ方向に沿って移動させる。これにより、ヘッド８０の外周面とワークＷの外周面とが擦れ合い、ワークＷの外周面が研削される。なお、加工されたワークＷを円筒研削盤１から取り出す時は、ワークドライブ機構２６の回転を停止させてチャック機構４３を解除する。そして、砥石１６をワークＷから退避させた後に、ワークＷを両センター２１，６７から取り出す。

このように、本実施形態では、ワークＷの基準面６位置の測定時に、両センター２１，６７を相対位置測定ポジションまで前進させることで、ワークＷがチャック機構４３から離間し、ワークＷの基準面６を周囲に余裕があるスペースまで移動させることができる。これにより、ワークＷを両センター２１，６７にセットした状態であっても、コンタクト部７８によって基準面６を測定し易くなる。すなわち、小型のワークＷや研削範囲が広いワークＷを加工する場合であっても、基準面６を測定可能な位置（相対位置測定ポジション）まで移動させることで、コンタクト部７８を接触させるスペースを確保することができる。したがって、ワークＷを両センター２１，６７にセットした状態で、加工開始位置を迅速、かつ高精度に検出することができるので、ワークＷを所望の精度に加工することができる。
さらに、従来のようにワークＷの基準面６位置の検出を別体の心押し台等を用いて手作業で行なうことがなく、基準面６位置の検出から加工までを円筒研削盤１内で一括して行なうことができるので、作業効率の大幅な向上を図ることができる。

しかも、本実施形態では、ワークドライブ機構２６の回転とともにチャック機構４３にワークＷをチャックすることができる。そのため、従来のような別体のクランプ部材１０５を用いてワークＷをチャックする場合と異なり、基準面６検出時にワークＷの周方向全周においてコンタクト部７８が干渉する部位がない。これにより、基準面６を測定するために、ワークドライブ機構２６の停止角度等を考慮する必要ないので、作業効率の更なる向上を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上述した実施形態では、円筒研削盤１を例にして説明したが、これに限らず、ワークＷの軸方向における加工開始位置の算出が必要なものであれば、種々の加工装置に適用することができる。例えば、旋盤等に本発明を適用することが可能である。また、この場合には、砥石１６に代えてバイトを用いることができる。
また、上述した実施形態では、研削時には砥石１６に対してワークＷ（主軸テーブル１０）を相対移動させる場合について説明したが、砥石テーブルを移動させるようにしてもよい。いずれにしても、砥石１６とワークＷとが相対移動すればよい。
また、上述した実施形態では主軸センター駆動装置２２として、シリンダーを用いる場合について説明したが、サーボモーター等を用いることが可能である。この場合、サーボモーターを制御することによって、両センター２１，６７にワークＷが保持された状態でワークＷを加工開始位置まで移動させることができる。

１…円筒研削盤 ６…基準面 ７，８…センター穴 １０…主軸テーブル（テーブル） １５…位置測定機 １６…砥石 ２１…主軸センター ２６…ワークドライブ機構 ５１，５１ａ〜５１ｃ…偏心孔 ５９…ワーク挿入孔 ６１，６１ａ〜６１ｃ…偏心ガイド部 ６７…心押しセンター

Claims (3)

1. 円柱状のワークの両端面に形成されたセンター穴のうち、一端側の前記センター穴内に嵌合される主軸センターと、
   他端側の前記センター穴内に嵌合される心押しセンターと、
   前記両センターによって前記ワークが支持された状態で前記ワークをチャックし、前記ワークを回転させるワークドライブ機構と、
   回転する前記ワークの外周面に対して加工を行なう工具とを備えた加工装置において、
   前記ワークの軸方向の基準面にコンタクト部を接触させて、前記基準面と前記工具との相対位置を測定する位置測定機を備え、
   前記両センターは、前記ワークが前記コンタクト部に接触可能な相対位置測定ポジションと、前記ワークドライブ機構にチャックされるチャックポジションとの間を、前記ワークの軸方向に沿ってスライド可能に構成されていることを特徴とする加工装置。
2. 前記ワークドライブ機構は、前記ワークが挿入されるワーク挿入孔と、
   前記ワーク挿入孔の外周縁から連続的に形成された偏心孔と、
   前記偏心孔内に収容され、前記偏心孔内を周方向に沿って移動可能なコロとを備え、
   前記偏心孔の外周縁には、前記ワーク挿入孔の中心から所定距離偏心させた位置を偏心中心に設定し、前記偏心中心から所定半径で形成された偏心ガイド部が形成され、
   前記ワーク挿入孔の中心と前記偏心ガイド部との距離は、前記偏心孔における周方向における一端位置から他端位置にかけて狭くなるように設定され、
   前記コロは、前記ワークドライブ機構の回転に同期して前記偏心ガイド部上を前記一端位置から前記他端位置まで移動する間に、前記ワークの外周面と前記偏心ガイド部との間に挟持されて前記ワークを固定することを特徴とする請求項１記載の加工装置。
3. 請求項１または請求項２記載の加工装置を用いた加工方法であって、
   前記両センターを前記相対位置測定ポジションまでスライドさせ、前記相対位置を算出するステップと、
   前記両センターをチャックポジションまでスライドさせ、前記ワークを前記ワークドライブ機構にチャックさせるステップと、
   前記相対位置に基づいて前記ワークと前記工具とを相対移動させるステップと、
   前記ワークを回転させながら前記工具を用いて前記ワークを加工するステップとを有することを特徴とする加工方法。

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