JP5493917B2

JP5493917B2 - 工作物支持装置及び加工装置

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Publication number: JP5493917B2
Application number: JP2010016180A
Authority: JP
Inventors: 久修小林; 賀生若園
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-01-28
Also published as: JP2011152617A

Description

本発明は、棒状のワークを回転軸回りに回転させるとともに支持することが可能な工作物支持装置、及び加工装置に関する。

従来、電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）のステアリングロッド等の棒状ワーク（工作物）を研削加工する場合、下記の特許文献１に開示されているような加工装置が用いられている。特許文献１には、ワークの一方の端面に形成された位置決め溝に嵌合部材を嵌合させることによって、加工装置に対するワークの位相を決定し、側周面に形成されたラック部が所定の方向に向くようにワークを回転させる加工装置が開示されている。

これにより特許文献１の加工装置は、ワークを所定の位相とした状態でチャック部にて支持するので、支持しようとする部位にラック部等が形成されていても、これを回避した位相でワークを適切に支持することができる。

特開２００９−７２８４２号公報

しかしながら、このような加工装置にも、課題は残されている。
特許文献１の加工装置では、位置決め溝の位相を嵌合部材の位相に合わせて、ワークを仮受け台の上にセットし、ワークの両側に配置された主軸装置を互いに近接する方向に移動させる（ワークを両端部から挟み込む）ことで、ワークの位置決め溝に嵌合部材を嵌合させていた。このとき、仮受け台へのワークのセットは作業者の目視による確認および手作業による調整が介在しており、時間を要する面倒な作業となっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、面倒な作業を必要とせず、短時間で確実にワークをセットできる工作物支持装置、及び、このような工作物支持装置を備えた加工装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために提供される請求項１に記載の発明は、工作物回転軸上に配されたワークの軸方向の一端を支持する第一支持装置と、前記第一支持装置に対向して配置され、前記ワークの軸方向の他端を支持する第二支持装置と、前記第一支持装置および前記第二支持装置を制御する制御手段と、を備え、前記第一支持装置は、前記ワークの一端を把持する第一把持手段と、前記第一把持手段を前記工作物回転軸回りに回転させる第一サーボモータと、前記ワークの一端に形成された嵌合溝に嵌合される嵌合片と、前記嵌合片を前記第二支持装置側に付勢する付勢手段と、を有し、前記第二支持装置は、前記ワークの他端を把持する第二把持手段と、前記第二把持手段を前記工作物回転軸回りに回転させる第二サーボモータと、を有し、前記制御手段は、前記第一把持手段を前記ワークを把持しない状態、かつ前記第一サーボモータをオフ状態にするとともに、前記第二把持手段を前記ワークを把持する状態、かつ前記第二サーボモータをオン状態にした後、前記第二サーボモータを回転させて、前記ワークを前記嵌合片に対して相対回転させることにより、前記ワークの嵌合溝に前記嵌合片を嵌合させ、前記ワークを所定の位相で支持することを特徴とする。

上記工作物支持装置によれば、ワークを加工装置にセットする際に、ワークを嵌合片に対して相対回転させることにより、ワークの嵌合溝に嵌合片を嵌合させ、ワークを所定の位相で支持できる。したがって、従来技術で必要であった作業者がワークの位相と嵌合片の位相とを目視および手作業で合わせてから支持させるといった手間のかかる作業が不要となる。また、ワークセットの効率化により、加工サイクルを含む全体のサイクルタイムを短縮することができる。

ワークを嵌合片に対して相対回転させてワークの嵌合溝に嵌合片を嵌合させた場合、嵌合時の衝撃力によって、第一サーボモータが回転し、位置偏差が生じる可能性がある。この時、第一サーボモータがサーボオン状態のままであれば、生じた位置偏差を第一サーボモータのサーボシステムが異常として検出してしまう。そこで、本請求項の工作物支持装置は、ワークの嵌合溝に嵌合片を嵌合させる際、あらかじめ第一サーボモータをサーボオフ状態とすることにより、嵌合時の衝撃によって第一サーボモータのサーボシステムが異常検出するのを抑止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の工作物支持装置であって、前記制御手段は、前記第一サーボモータをオン状態にするとともに、前記第一把持手段が前記ワークを把持する状態とし、前記第二サーボモータをオン状態にするとともに、前記第二把持手段が前記ワークを把持する状態とし、前記第一サーボモータおよび前記第二サーボモータにより前記ワークを前記工作物回転軸回りに回転させた後、前記ワーク回転中に第一サーボモータをサーボオフ状態にするとともに、第一把持手段を把持しない状態として、前記ワークを前記嵌合片に対して相対回転させることにより、前記ワークの嵌合溝に前記嵌合片を嵌合させ、前記ワークを所定の位相で支持することを特徴とする。

上記工作物支持装置によれば、より効率的かつ短時間で、嵌合片をワークの嵌合溝に嵌合させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の工作物支持装置であって、前記制御手段は、前記第一サーボモータをオン状態にするとともに、前記第一把持手段が前記ワークを把持する状態とし、前記第二サーボモータをオン状態にするとともに、前記第二把持手段が前記ワークを把持する状態とし、前記第一サーボモータおよび前記第二サーボモータにより前記ワークを前記工作物回転軸回りに回転させた後、前記ワーク回転中に第一サーボモータをサーボオフ状態にするとともに、第一把持手段を把持しない状態とした後、前記ワーク回転方向が逆方向となるように、前記第二サーボモータの回転方向を逆転させて、前記ワークを前記嵌合片に対して相対回転させることにより、前記ワークの嵌合溝に前記嵌合片を嵌合させ、前記ワークを所定の位相で支持することを特徴とする。

上記工作物支持装置によれば、第二サーボモータの回転方向を逆転させることで、嵌合片に対するワークの相対回転の速度が大きくなり、より効率的かつ短時間で嵌合させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の工作物支持装置であって、前記第一把持手段の回転を制動する回転制動手段を備え、前記制御手段は、前記第二サーボモータを回転させて、前記ワークを前記嵌合片に対して相対回転させる際に、前記回転制動手段によって前記第一把持手段の回転を制動することを特徴とする。

上記工作物支持装置によれば、回転制動手段によって第一把持手段の回転を制動させることで、嵌合片がワークと連れ回るのを抑制して、より効率的かつ短時間で嵌合させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の工作物支持装置であって、前記回転制動手段は、前記第一サーボモータの回転軸の外周に直接的又は間接的に配される抵抗部材と、前記抵抗部材を径方向外側から内側に押圧する押圧手段と、を備え、前記制御手段は、前記押圧手段による押圧状態を制御することにより前記第一把持手段の回転を制動することを特徴とする。

上記工作物支持装置によれば、第一サーボモータの回転軸の外周に直接的、又は他の部材等を介して間接的に配された抵抗部材を、径方向外側から内側に押圧して、第一把持手段の回転を制動させることで、ワークとの連れ回りを抑制して、より効率的かつ短時間で嵌合させることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の工作物支持装置と、前記工作物支持装置によって支持された前記ワークに対して押し当てられるとともに、前記ワークに対して相対移動することで前記ワークを加工する加工工具と、を備え、前記第一把持手段および前記第二把持手段は、前記ワークの側面から前記ワークを挟み込んで把持することが可能なチャックであって、前記制御手段は、前記ワークを所定の位相で支持した後、加工をおこなうことを特徴とする加工装置である。

上記加工装置によれば、ワークを加工装置にセットする際、短時間で確実にワークを所定の位相で支持することができ、加工サイクルを含む全体のサイクルタイムの短縮に寄与できる。

本発明に係る工作物支持装置及び加工装置を用いれば、面倒な作業を必要とせず、短時間で確実にワークをセットすることができる。

本実施形態に係る加工装置の外観を示す平面図である。図１の加工装置が備える工作物支持装置を示す説明図である。図１の加工装置が備える第一主軸装置の断面図である。（Ａ）は、本実施形態におけるワークＷを示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のワークＷをＢＢ方向から見た矢視図であり、（Ｃ）は、ワークＷの位置決め溝に嵌合部材が嵌合する様子を説明する図である。加工装置におけるワークをセットする動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を加工装置に具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る加工装置の外観を示す平面図であり、図２は、図１の加工装置が備える工作物支持装置を示す説明図である。図３は、図２の工作物支持装置が備える主軸装置の断面図である。なお、図１及び図２において、Ｙ軸方向は鉛直上向きの方向を示しており、Ｘ軸方向とＺ軸方向は水平方向を示している。そしてＸ軸方向はワークＷの回転軸（工作物回転軸ＣＺ）に直交する方向を示しており、Ｚ軸方向はワークＷの回転軸に平行な方向を示している。また、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、図１の加工装置にセットされるワークの概略形状を示す説明図である。図４（Ａ）は、ワークＷの全体の斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のワークＷをＢＢ方向から見た矢視図である。また図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のワークＷをＣＣ方向から見た矢視図であり、ワークＷに形成された嵌合溝ＭＫに嵌合片が嵌合する様子を示している。

ワークＷは、図４（Ａ）に示すように長尺細長状の略円筒部材である。ワークＷは、長手方向の一部に、円周方向に沿って螺旋状のねじ溝が形成されたねじ部Ｋと、ねじ部Ｋとは異なる円筒面の一部が平面状に加工されて歯が形成されたラック部Ｊと、を有する。また、ワークＷの少なくとも一方の端面には、嵌合溝ＭＫが形成されている。本実施形態の嵌合溝ＭＫは、ラック部Ｊに近い側の端面に、歯が形成されたラック部Ｊの平面と平行に形成されている。

［加工装置の構成］
図１に示すように、本実施形態の加工装置１（研削盤）は、ベッド２と、第一主軸装置３０Ｒ（第一支持装置）と、第二主軸装置３０Ｌ（第二支持装置）と、砥石支持装置１０と、ツルーイング装置６０と、制御装置５０（制御手段）から構成される。

ベッド２は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ベッド２の上面には、Ｚ軸方向に伸びる２本一組の砥石台用ガイドレールＧＺ、第一ガイドレールＧＲ、及び第二ガイドレールＧＬがそれぞれ形成されている。第一ガイドレールＧＲを構成する２本のレールは、第二ガイドレールＧＬの対応するレールとそれぞれが同一直線上に配置されるように形成されている。また、砥石台用ガイドレールＧＺは、第一ガイドレールＧＲ及び第二ガイドレールＧＬとＸ軸方向に並んで配置される。砥石台用ガイドレールＧＺ、第一ガイドレールＧＲ、及び第二ガイドレールＧＬのそれぞれの上には、砥石支持装置１０、第一主軸装置３０Ｒ、及び第二主軸装置３０Ｌが摺動可能に配置される。

また、ベッド２には、砥石支持装置１０、第一主軸装置３０Ｒ、及び第二主軸装置３０ＬのそれぞれをＺ軸方向に移動させるＺ軸移動装置１２０、第一移動装置１３０Ｒ、及び第二移動装置１３０Ｌがそれぞれ取り付けられる。Ｚ軸移動装置１２０、第一移動装置１３０Ｒ、及び第二移動装置１３０Ｌのそれぞれは、砥石台用ガイドレールＧＺ、第一ガイドレールＧＲ、及び第二ガイドレールＧＬのそれぞれの下方に配置される。

Ｚ軸移動装置１２０は、Ｚ軸方向に伸びるＺ方向ねじ軸（図示せず）と、Ｚ方向ねじ軸の外周に配されて砥石支持装置１０に連結されるＺ軸ナット（図示せず）と、Ｚ方向ねじ軸とＺ軸ナットとの間に配される複数のボール（図示せず）と、Ｚ方向ねじ軸を回転させるＺ軸モータ１０Ｍと、Ｚ軸モータ１０Ｍの回転角を検出するＺ軸検出手段１０Ｅ（エンコーダ等）と、を備える。Ｚ軸モータ１０Ｍは、制御装置５０のサーボシステムによって駆動制御されるサーボモータであり、Ｚ軸検出手段１０Ｅからの検出信号は制御装置５０に入力される。制御装置５０は、Ｚ軸検出手段１０Ｅからの検出信号を取り込み、砥石支持装置１０に連結されるＺ軸ナットの位置及び移動速度等を制御する駆動信号をＺ軸モータ１０Ｍに対して出力する。

同様に、第一移動装置１３０Ｒは、Ｚ軸方向に伸びる第一ねじ軸（図示せず）と、第一ねじ軸の外周に配されて第一主軸装置３０Ｒに連結される第一ナット（図示せず）と、第一ねじ軸と第一ナットとの間に配される複数のボール（図示せず）と、第一ねじ軸を回転させる第一モータ３０ＲＭと、第一モータ３０ＲＭの回転角を検出する第一検出手段３０ＲＥ（エンコーダ等）と、を備える。また、第二移動装置１３０Ｌは、Ｚ軸方向に伸びる第二ねじ軸（図示せず）と、第二ねじ軸の外周に配されて第二主軸装置３０Ｌに連結される第二ナット（図示せず）と、第二ねじ軸と第二ナットとの間に配される複数のボール（図示せず）と、第二ねじ軸を回転させる第二モータ３０ＬＭと、第二モータ３０ＬＭの回転角を検出する第二検出手段３０ＬＥ（エンコーダ等）と、を備える。

第一、第二モータ３０ＲＭ、３０ＬＭは、制御装置５０のサーボシステムによって駆動制御されるサーボモータであり、第一、第二検出手段３０ＲＥ、３０ＬＥからの検出信号は制御装置５０に入力される。制御装置５０は、第一、第二検出手段３０ＲＥ、３０ＬＥからの検出信号を取り込み、第一、第二主軸装置３０Ｒ、３０Ｌのそれぞれに連結される第一、第二ナットの位置及び移動速度等を制御する駆動信号を第一、第二モータ３０ＲＭ、ＬＭのそれぞれに対して出力する。

このように加工装置１は、ベッド２上において、第一主軸装置３０Ｒと第二主軸装置３０Ｌは対向配置されるため、互いに近接する方向に第一主軸装置３０Ｒおよび第二主軸装置３０Ｌを移動させることにより、ワークＷを軸方向両側から挟み込んで支持することが可能である。また、ベッド２には、第一主軸装置３０Ｒと第二主軸装置３０Ｌの間に、ワークＷを一時的に保持するための仮受け台７３，７４が配置されている。

第一主軸装置３０Ｒは、第一主軸台３１Ｒと、第一主軸３２Ｒと、第一チャック３３Ｒと、第一主軸モータ３２ＲＭと、第一主軸検出手段３２ＲＥと、を備えている。第一主軸台３１Ｒは、第一移動装置１３０Ｒの第一ナットに連結された状態で、第一ガイドレールＧＲ上に摺動可能に配置される。第一主軸台３１Ｒは、第一ガイドレールＧＲ上に配置された状態でＺ軸方向に伸びる第一主軸穴３４Ｒを有する。第一主軸穴３４Ｒには、第一主軸３２Ｒが回転可能に挿通支持されている。

図３に示すように、第一主軸３２Ｒの一端には、ワークＷの軸方向一端を保持する第一チャック３３Ｒが取り付けられている。第一チャック３３Ｒは、コンプレッサ等のエア供給源（図示せず）から供給されるエアのエア圧により開閉駆動するエアチャックである。第一チャック３３Ｒは、エア供給源から第一主軸内３２Ｒに形成された供給通路３９Ｒを経由してエアが供給される。また、第一主軸３２Ｒの外周には、ピストンリングタイプのシール３８Ｒが複数配置され、シール３８Ｒの径方向外側には、エア供給源から供給されるエアが導入される空間（図示せず）が形成されている。これにより、第一主軸装置３０Ｒは、エア供給源から供給されたエアによってシール３８Ｒを径方向外側から内側に押圧し、押圧されたシール３８Ｒの摩擦抵抗によって第一主軸３２Ｒの自由回転を抑制する。シール３８Ｒの径方向外側に供給されるエアは、第一チャック３３Ｒの駆動用に供給されるエアと共有されている。第一主軸３２Ｒは、第一チャック３３Ｒが開放状態（アンクランプ）になると、供給されるエアの作動圧によってシール３８Ｒが押圧されるため、シール３８Ｒの摩擦抵抗によって自由回転が抑制される。一方、第一チャック３３Ｒが把持状態（クランプ）になると、シール３８Ｒの押圧が解除されるため、第一主軸３２Ｒは第一主軸台３１Ｒに対して自由に相対回転できるようになる。

第一主軸３２Ｒの第一チャック３３Ｒ側には、ワークＷが挿入される第一主軸穴３４Ｒが形成されている。第一主軸穴３４Ｒ内には、第一主軸３２Ｒと一体となって回転する嵌合部材３５Ｒ及び調整部材３７Ｒが設けられている。嵌合部材３５Ｒは、ワークＷの嵌合溝ＭＫに嵌合する嵌合片ＭＣと、嵌合片ＭＣを第一チャック３３Ｒ側（ワークＷの嵌合溝ＭＫに嵌合する方向）に付勢する弾性部材３６Ｒとを有する。調整部材３７Ｒは、制御装置５０からの制御信号に基づいて、第一主軸３２Ｒ内における嵌合部材３５ＲのＺ軸方向位置を調整する。また、嵌合部材３５Ｒには、嵌合片ＭＣの嵌合状態を検知する近接センサ（図示せず）が備えられている。

第二主軸装置３０Ｌは、第二主軸台３１Ｌと、第二主軸３２Ｌと、第二チャック３３Ｌと、第二主軸モータ３２ＬＭと、第二主軸検出手段３２ＬＥと、調整部材３７Ｌと、を備える点で第一主軸装置３０Ｒと同一であり、嵌合部材３５Ｒの代わりに当接部材３５Ｌが第二主軸３２Ｌの第二主軸穴３４Ｌ内に配置される点で第一主軸装置３０Ｒと相違する。当接部材３５Ｌは、円板上の部材であり、制御装置５０からの制御信号に基づき、調整部材３７Ｌによって第二主軸３２Ｌ内におけるＺ軸方向位置を制御することができる。また、第二主軸台３１Ｌは、第二移動装置１３０Ｌの第二ナットに連結された状態で、第二ガイドレールＧＬ上に摺動可能に配置される。第二主軸３２Ｌの主軸回転軸は、第二主軸装置３０Ｌが第二ガイドレールＧＬ上に配置された状態で、第一ガイドレールＧＲ上に配置された第一主軸装置３０Ｒの第一主軸３２Ｒの主軸回転軸（工作物回転軸）と同軸上に位置している。

第一、第二主軸３２Ｒ、３２Ｌのそれぞれは、第一、第二主軸モータ３２ＲＭ、３２ＬＭのそれぞれによって回転駆動され、第一、第二主軸検出手段３２ＲＥ、３２ＬＥのそれぞれは、第一、第二主軸モータ３２ＲＭ、３２ＬＭの回転角をそれぞれ検出する。第一、第二主軸モータ３２ＲＭ、３２ＬＭは、制御装置５０のサーボシステムによって駆動制御されるサーボモータであり、第一、第二主軸検出手段３２ＲＥ、３２ＬＥからの検出信号は制御装置５０に入力される。制御装置５０は、第一、第二検出手段３２ＲＥ、３２ＬＥからの検出信号を取り込み、第一、第二主軸３２Ｒ、３２Ｌそれぞれの位相及び回転回転等を制御する駆動信号を第一、第二主軸モータ３２ＲＭ、３２ＬＭに対して出力する。また、制御装置５０は、エア供給源からのエアの供給量を制御することにより第一、第二チャック３３Ｒ、３３Ｌを開閉制御する。
なお、図２ではより明確となるように、第一主軸３２Ｒ及び第二主軸３２Ｌ内に設けられた嵌合部材３５Ｒ、調整部材３７Ｒ及び３７Ｌ、当接部材３５Ｌを点線ではなく実線で記載している。

図１に示すように、砥石支持装置１０は、砥石台トラバースベース１１と、砥石台２０と、を備えている。砥石台トラバースベース１１は、矩形の平板状に形成されており、Ｚ軸移動装置１２０のＺ軸ナットに連結された状態で、砥石台用ガイドレールＧＺ上を摺動可能に配置されている。また、砥石台トラバースベース１１の上面には、砥石台トラバースベース１１が砥石台用ガイドレールＧＺに配置された状態において、Ｘ軸方向に伸びる２本一組のＸ軸ガイドレールＧＸが形成されており、Ｘ軸ガイドレールＧＸ上には、砥石台２０が配置される。さらに、砥石台トラバースベース１１におけるＸ軸ガイドレールＧＸの下方には、砥石台２０をＸ軸ガイドレールに沿って移動させるＸ軸移動装置１４０が取り付けられる。

Ｘ軸移動装置１４０は、砥石台トラバースベース１１が砥石台用ガイドレールＧＺに配置された状態においてＸ軸方向に伸びるＸ方向ねじ軸（図示せず）と、Ｘ方向ねじ軸の外周に配されて砥石台２０に連結されるＸ軸ナット（図示せず）と、Ｘ方向ねじ軸とＸ軸ナットとの間に配される複数のボール（図示せず）と、Ｘ方向ねじ軸を回転させるＸ軸モータ２０Ｍと、Ｘ軸モータ２０Ｍの回転角を検出するＸ軸検出手段２０Ｅ（エンコーダ等）と、を備える。Ｘ軸モータ２０Ｍは、制御装置５０のサーボシステムによって駆動制御されるサーボモータであり、Ｘ軸検出手段２０Ｅからの検出信号は制御装置５０に入力される。制御装置５０は、Ｘ軸検出手段２０Ｅからの検出信号を取り込み、砥石台２０に連結されるＸ軸ナットの位置及び移動速度等を制御する駆動信号をＸ軸モータ２０Ｍに対して出力する。したがって、砥石台２０は、ベッド２および第一、第二主軸装置３１Ｒ，３１Ｌに対して、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に相対移動可能となる。

砥石台２０は、砥石回転用モータ２１と、円盤状の砥石車２２と、砥石車２２の中心を貫通する砥石車回転軸部材２３と、砥石回転用モータ２２の回転を砥石車回転軸部材２３に伝達する伝達機構２４と、を備える。砥石台２０には、砥石台２０が図１のように配置された状態で、砥石台２０をＺ軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。この砥石台２０の貫通孔に、砥石車回転軸部材２３が、回転可能に支持されている。砥石車回転軸部材２３の一端には、砥石車２２が同軸的に取り付けられており、他端には、伝達機構２４を構成するプーリ（図示せず）が取り付けられている。また、砥石回転用モータ２１は、砥石台２０の上面に固定されており、砥石回転用モータ２１の回転軸には伝達機構２４を構成するプーリ（図示せず）が取り付けられている。そして、砥石車回転軸部材２３のプーリと、砥石回転用モータ２１のプーリにベルト２５が懸架され、本実施形態の伝達機構２４が形成されている。制御装置５０は、砥石回転用モータ２１に対して駆動信号を出力することにより、砥石車２２の回転駆動を制御することができる。

ツルーイング装置６０は、ベッド２上のうち、砥石台用ガイドレールＧＺと第二ガイドレールＧＬとの間に配置されている。ツルーイング装置６０は、ベッド２に対して垂直軸（Ｙ軸）周りに旋回可能となるように、ベッド２に支持されたツルーイング台６１と、水平軸周りに回転可能なようにツルーイング台６１に支持された成形砥石６２とを備えている。成形砥石６２は、円盤状からなり、砥石車２２の外周面を成形するために制御装置５０によって回転駆動される。成形砥石６２の外周縁は、鋭角状に形成されている。つまり、成形砥石６２を垂直軸回りに旋回させながら、砥石台２０をＸ軸方向およびＺ軸方向に適宜移動させることで、砥石車２２の外周面を成形できる。

［ワークセット方法］
次に、本実施形態の加工装置１についてのワークセット方法を図５のフローチャートにより説明する。
加工装置１にワークＷをセットするには、まず、仮受け台７３，７４にワークＷを置いて、ワークＷの両側に配置された第一、第二チャック３３Ｒ，３３Ｌを開放（アンクランプ）状態とする。（ステップＳ1）
次に、制御装置５０は、ワークＷの両側に配置された第一、第二主軸装置３０Ｒ，３０Ｌを互いにＺ軸方向に近接する方向に移動させることで、ワークＷを両端から挟み込んで支持する。この時、ワークＷは任意の位相でよく、第一チャック３３Ｒに備えられた嵌合片３５Ｒの位相も任意の位相でよい。（ステップＳ２）
次に、制御装置５０は、第一主軸装置３０Ｒの第一主軸モータ３２ＲＭにサーボオフ信号を出力し、第一主軸モータ３２ＲＭをサーボオフ状態とする。第一主軸モータ３２ＲＭをサーボオフ状態とすると、第一主軸モータ３２ＲＭのモータ軸は自由に回転可能となる。（ステップＳ３）
さらに、制御装置５０は、第二チャック３３Ｌに把持（クランプ）の信号を出力し、第二チャック３３ＬによってワークＷが把持された状態とする。（ステップＳ４）
次に、制御装置５０は、第二主軸装置３０Ｌの第二主軸モータ３２ＬＭを起動し、把持しているワークＷを主軸回転軸（工作物回転軸）回りに回転させる。（ステップＳ５）
この時、第一チャック３３Ｒを開放（アンクランプ）した作動圧により、第一主軸３２Ｒは、シ−ル３８Ｒの摩擦抵抗によりワークＷと連れ回りしないように抑制されている。したがって、ワークＷは、嵌合溝ＭＫが設けられた端面を嵌合部材３５Ｒの嵌合片ＭＣに摺接させながら、嵌合片ＭＣに対して相対回転する。そして、嵌合溝ＭＫの位相と、嵌合片ＭＣの位相とが合致した時点で、嵌合片ＭＣは、嵌合溝ＭＫに嵌合する。このとき嵌合部材３５Ｒに設けられた近接センサは、嵌合片ＭＣの嵌合状態を検出し、嵌合信号を制御装置５０に出力する（嵌合信号オン）。
次に、制御装置５０は、嵌合信号がオンしたか判断する。（ステップＳ６）ステップＳ６で嵌合信号がオフと判断された場合には、嵌合信号がオンと判断されるまでワークＷの回転を継続する。
ステップＳ６で嵌合信号がオンと判断された場合には、制御装置５０は、第二主軸装置３０Ｌの第二主軸モータ３２ＬＭの回転を停止する。（ステップＳ７）
ワークＷの回転停止後、制御装置５０は、第一チャック３３Ｒに把持（クランプ）の信号を出力し、第一チャック３３ＲによってワークＷが把持された状態とする。（ステップＳ８）
次に、制御装置５０は、第一主軸装置３０Ｒの第一主軸モータ３２ＲＭにサーボオン信号を出力し、第一主軸モータ３２ＲＭをサーボオン状態とし、第一、第二主軸モータ３２ＲＭ，３２ＬＭをサーボオン状態とする。（ステップＳ９）

以上のようにして、加工装置１は、第一主軸３２Ｒを回転させて嵌合部材３５Ｒの嵌合片ＭＣの位相を制御することにより、ワークＷを所定の位相として支持することができる。
なお、上記説明で使用されるサーボシステムは、サーボシステムのパラメータ等により、サーボオフ状態からサーボオン状態へと切り替えた場合、動作せずに現在位置を認識する挙動としている。

以上、本実施の形態にて説明した加工装置１を用いれば、短時間で確実にワークＷを所定の位相とした状態で支持することができる。また、本実施形態の加工装置１は、嵌合部材３５Ｒの嵌合片ＭＣがワークＷの嵌合溝ＭＫに嵌合する時、ワークＷの回転による衝撃力が第一主軸３２Ｒに対し外力として働く。この外力が、シ−ル３８Ｒによる摩擦抵抗を超えて、第一主軸３２Ｒおよび第一主軸モータ３２ＲＭのモータ軸を回転させる場合があるが、本実施形態の加工装置１は、第一主軸モータ３２ＲＭがサーボオフ状態にあるため、嵌合時の衝撃力によってサーボシステムが異常を検出することはない。

なお、前記実施形態は以下のように変更することもできる。
ステップ２において、第一、第二主軸装置３０Ｒ，３０Ｌが、ワークＷを両端から挟み込んで支持した後、制御装置５０が第一、第二主軸モータ３２ＲＭ，３２ＬＭにサーボオン信号を出力し、第一、第二主軸モータ３２ＲＭ，３２ＬＭをサーボオン状態とする。さらに、制御装置５０は、第一、第二チャック３３Ｒ，３３Ｌに把持（クランプ）の信号を出力し、ワークＷを把持状態とする。
次に、制御装置５０から第一、第二主軸モータ３２ＲＭ，３２ＬＭを駆動し、把持しているワークＷを回転させる。
さらに、ステップＳ３において、ワークＷ回転中に第一主軸モータ３２ＲＭをサーボオフ状態にするとともに、第一チャック３３Ｒに開放（アンクランプ）の信号を出力し、第一チャック３３Ｒを開放状態とする。
その後、ステップＳ４，Ｓ５を省略し、ステップＳ６〜ステップＳ９の動作としてもよい。

また、ステップＳ５にて、ワークＷの回転方向を回転途中で逆転させてもよく、これにより効率的かつ短時間で嵌合させることができる。

さらに、ステップＳ５にて、第一主軸３２Ｒはシール３８Ｒの摩擦抵抗により回転を抑制しているが、ブレーキ等の制動手段により回転を抑制してもよく、これにより効率的かつ短時間のうちに、ワークＷの嵌合溝ＭＫに嵌合部材３５Ｒの嵌合片ＭＣを嵌合させることができる。

本実施の形態では加工工具の例として砥石を用いたが、バイト等、種々の加工工具を用いた工作機械に適用することができる。
また、本発明の工作物支持装置を備えた加工装置１は、図１に示す研削盤に限定されるものではなく、例えば旋盤に適用することも可能である。
またワークＷは、本実施の形態にて説明したＥＰＳのステアリングロッドに限定されるものではなく、チャックによるワークＷの把持位置が所定の位相となるように、ワークＷの一端にチャックに備えた嵌合片に嵌合する嵌合溝が形成されているワークＷであれば、どのようなワークＷであってもよい。

１：研削盤（加工装置）、２：ベッド、１０：砥石支持装置、１０Ｍ：Ｚ軸モータ、１０Ｅ：Ｚ軸検出手段、１１：砥石台トラバースベース、２０：砥石台、２０Ｍ：Ｘ軸モータ、２０Ｅ：Ｘ軸検出手段、２１：砥石回転用モータ、２２：砥石車（加工工具）、２３：砥石車回転軸部材、２４：伝達機構、２５：ベルト、３０Ｒ，３０Ｌ：第一、第二主軸装置（第一、第二支持装置）、３０ＲＭ，３０ＬＭ：第一、第二モータ、３０ＲＥ，３０ＬＥ：第一、第二検出手段、３１Ｒ，３１Ｌ：第一、第二主軸台、３２Ｒ，３２Ｌ：第一、第二主軸、３２ＲＭ，３２ＬＭ：第一、第二主軸モータ、３２ＲＥ，３２ＬＥ：第一、第二主軸検出手段、３３Ｒ，３３Ｌ：第一、第二チャック、３４Ｒ，３４Ｌ：第一、第二主軸穴、３５Ｒ：嵌合部材、３５Ｌ：当接部材、３７Ｒ，３７Ｌ：調整部材、３８Ｒ，３８Ｌ：シール、３９Ｒ，３９Ｌ：供給通路、５０：制御装置、６０：ツルーイング装置、６１：ツルーイング台、６２：成形砥石、７３，７４：仮受け台、１２０：Ｚ軸移動装置、１３０Ｒ，１３０Ｌ：第一、第二移動装置、１４０：Ｘ軸移動装置、Ｗ：ワーク（工作物）、Ｋ：加工個所、Ｊ：ラック部、ＭＫ：嵌合溝、ＭＣ：嵌合片、ＣＺ：主軸回転軸（工作物回転軸）、ＧＺ：砥石台用ガイドレール、ＧＸ：Ｘ軸ガイドレール、ＧＲ：第一ガイドレール、ＧＬ：第二ガイドレール

Claims

工作物回転軸上に配されたワークの軸方向の一端を支持する第一支持装置と、
前記第一支持装置に対向して配置され、前記ワークの軸方向の他端を支持する第二支持装置と、
前記第一支持装置および前記第二支持装置を制御する制御手段と、を備え、
前記第一支持装置は、前記ワークの一端を把持する第一把持手段と、
前記第一把持手段を前記工作物回転軸回りに回転させる第一サーボモータと、
前記ワークの一端に形成された嵌合溝に嵌合される嵌合片と、
前記嵌合片を前記第二支持装置側に付勢する付勢手段と、を有し、
前記第二支持装置は、前記ワークの他端を把持する第二把持手段と、
前記第二把持手段を前記工作物回転軸回りに回転させる第二サーボモータと、
を有し、
前記制御手段は、
前記第一把持手段を前記ワークを把持しない状態、かつ前記第一サーボモータをオフ状態にするとともに、前記第二把持手段を前記ワークを把持する状態、かつ前記第二サーボモータをオン状態にした後、前記第二サーボモータを回転させて、前記ワークを前記嵌合片に対して相対回転させることにより、前記ワークの嵌合溝に前記嵌合片を嵌合させ、前記ワークを所定の位相で支持することを特徴とする工作物支持装置。
請求項１に記載の工作物支持装置であって、
前記制御手段は、
前記第一サーボモータをオン状態にするとともに、前記第一把持手段が前記ワークを把持する状態とし、前記第二サーボモータをオン状態にするとともに、前記第二把持手段が前記ワークを把持する状態とし、前記第一サーボモータおよび前記第二サーボモータにより前記ワークを前記工作物回転軸回りに回転させた後、前記ワーク回転中に第一サーボモータをサーボオフ状態にするとともに、第一把持手段を把持しない状態として、前記ワークを前記嵌合片に対して相対回転させることにより、前記ワークの嵌合溝に前記嵌合片を嵌合させ、前記ワークを所定の位相で支持することを特徴とする工作物支持装置。
請求項２に記載の工作物支持装置であって、
前記制御手段は、
前記第一サーボモータをオン状態にするとともに、前記第一把持手段が前記ワークを把持する状態とし、前記第二サーボモータをオン状態にするとともに、前記第二把持手段が前記ワークを把持する状態とし、前記第一サーボモータおよび前記第二サーボモータにより前記ワークを前記工作物回転軸回りに回転させた後、前記ワーク回転中に第一サーボモータをサーボオフ状態にするとともに、第一把持手段を把持しない状態とした後、前記ワーク回転方向が逆方向となるように、前記第二サーボモータの回転方向を逆転させて、前記ワークを前記嵌合片に対して相対回転させることにより、前記ワークの嵌合溝に前記嵌合片を嵌合させ、前記ワークを所定の位相で支持することを特徴とする工作物支持装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の工作物支持装置であって、
前記第一把持手段の回転を制動する回転制動手段を備え、
前記制御手段は、
前記第二サーボモータを回転させて、前記ワークを前記嵌合片に対して相対回転させる際に、前記回転制動手段によって前記第一把持手段の回転を制動することを特徴とする工作物支持装置。
請求項４に記載の工作物支持装置であって、
前記回転制動手段は、前記第一サーボモータの回転軸の外周に直接的又は間接的に配される抵抗部材と、
前記抵抗部材を径方向外側から内側に押圧する押圧手段と、を備え、
前記制御手段は、前記押圧手段による押圧状態を制御することにより前記第一把持手段の回転を制動することを特徴とする工作物支持装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の工作物支持装置と、
前記工作物支持装置によって支持された前記ワークに対して押し当てられるとともに、前記ワークに対して相対移動することで前記ワークを加工する加工工具と、を備え、
前記第一把持手段および前記第二把持手段は、前記ワークの側面から前記ワークを挟み込んで把持することが可能なチャックであって、
前記制御手段は、前記ワークを所定の位相で支持した後、加工をおこなうことを特徴とする加工装置。