JP6006546B2

JP6006546B2 - 軸状のワークの加工装置

Info

Publication number: JP6006546B2
Application number: JP2012144994A
Authority: JP
Inventors: 和則道吉; 和哉小倉; 佐々木　久雄; 久雄佐々木
Original assignee: Komatsu NTC Ltd
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: JP2014008548A

Description

本発明は、軸状のワークの加工装置に関し、特に、半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークの外周面を把持して当該ワークの加工を行う加工装置に関する。

ジャーナル部、および偏心ピンと呼ばれる偏心部を有するコンプレッサシャフト等の偏心シャフトのジャーナル部の外周面を、当該偏心シャフトの先端側を自由端としてチャック装置で把持すると共に、偏心シャフトを把持したチャック装置が取付けられた主軸を回転させ、回転する砥石を偏心シャフトの偏心部の外周面に接触させて研削を行う研削盤が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この研削盤では、主軸の軸心まわりの偏心シャフトの回転運動と、主軸の軸心に対して垂直な方向の砥石台の往復運動とを正確に同期させる周知の研削方法により、偏心シャフトの偏心部が高精度に研削加工される。

特開２００３−９４２８８号公報

ところで、前記した偏心部のような半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークにおいて例えば突部の外周面（側面）を加工する場合、軸状のワークについて、前記した回転運動と往復運動とを同期させるために周方向の位置決め（回転方向の位相決め）を行う必要がある。

従来では、周方向位置決め部を加工装置に予め設けておき、作業者がワークを手で回して当該ワークの端面に形成された溝に前記周方向位置決め部を係合させることにより、ワークの回転方向の位相決めを行っていた。

このため、作業者の位置決め作業が一々必要になり効率的とは言えない。また、溝と周方向位置決め部との間には多少のガタが存在しており、ワークの回転方向の位相決めを正確に行うためには、ワーク端面の溝内の一方の側面を周方向位置決め部に当接させるように寄せてばらつきを小さくする必要があり、作業者に注意力が要求される。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークについての回転方向の位相決めを、効率良く、かつ作業者に特別の注意力を要求することなく正確に行うことができる軸状のワークの加工装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークの加工装置であって、回転可能な主軸と、前記主軸の先端側に取り付けられ、前記ワークの外周面を把持するチャック装置と、前記チャック装置による把持時の前記ワークにおける前記突部の側面に対向可能に設けられ、前記チャック装置により前記ワークを把持して前記主軸を回転させたときの前記ワークの回転中心となる軸心から当該軸心と垂直方向に延伸する直線上における前記側面の位置の変化を検出する変位検出手段と、前記変位検出手段により検出される検出値と前記主軸の回転方向角度座標との対応データに基づいて、前記突部における前記軸心から最も遠い位置にある頂点が所定位置にあるときの前記主軸の回転方向角度座標を演算してθ_２とし、θ_２の回転方向両側において前記変位検出手段により検出される検出値が同じ所定値を示す前記主軸の回転方向角度座標をθ_１，θ_３としたとき、（θ_１＋θ_３）／２＝θ_２であることを確認した場合に、前記主軸の回転方向角度座標θ_２に応じて前記ワークの回転方向の位相を決定する演算手段と、前記演算手段により決定された前記ワークの回転方向の位相にしたがって、前記チャック装置により把持された前記ワークを加工する加工部と、を備え、前記突部は、前記軸心を含み且つ当該突部における前記軸心から最も遠い位置にある頂点を通る平面に対して面対称であることを特徴とする。

この発明によれば、演算手段は、前記した対応データに基づいて、突部の頂点が所定位置にあるときの主軸の回転方向角度座標θ _２を演算するとともに、θ _２の両側で変位検出手段の検出値が同じになるθ _１，θ _３を求めて（θ _１＋θ _３）／２＝θ _２の確認を行った上で、θ _２に応じてワークの回転方向の位相を決定することができる。
すなわち、半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークについての回転方向の位相決めを、効率良く、かつ作業者に特別の注意力を要求することなく正確に行うことができる軸状のワークの加工装置を提供することが可能となる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の軸状のワークの加工装置であって、前記演算手段は、前記頂点が前記変位検出手段に対して最も接近する位置にあるとき、あるいは最も離間する位置にあるときの前記主軸の回転方向角度座標を演算することを特徴とする。

この発明によれば、変位検出手段による検出値が極大値または極小値を示すときの主軸の回転方向角度座標を求めればよく、より容易かつ正確にワークの回転方向の位相決めを行うことが可能となる。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の軸状のワークの加工装置であって、前記変位検出手段は、前記側面の位置の変化を前記側面に非接触で検出することを特徴とする。

この発明によれば、変位検出手段を固定して設置しても、加工時にワークが回転して変位検出手段に負荷を与えるようなことがなく、安定した検出が可能となる。

また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の軸状のワークの加工装置であって、前記加工部は、前記ワークにおける前記突部の側面を研削する砥石を回転させる砥石ユニットを有し、前記演算手段により演算された前記主軸の回転方向角度座標に応じた前記ワークの回転方向の位相にしたがって、前記砥石を前記主軸の軸心に垂直な方向に往復運動させることを特徴とする。

この発明によれば、コンプレッサシャフト等の半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークの外周面を把持して当該ワークの突部の側面を研削する研削盤に好適に適用することができる。

本発明によれば、半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークについての回転方向の位相決めを、効率良く、かつ作業者に特別の注意力を要求することなく正確に行うことができる軸状のワークの加工装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る加工装置としての研削盤の全体構成を模式的に示す平面図である。図１に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に垂直な鉛直面で切断した拡大断面図である。図１に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に沿う鉛直面で切断した拡大断面図である。当接部材、ワーク、変位センサ、および位置決め部材を示す斜視図である。ワークの加工処理の手順を示すフローチャートである。図５に示されるワークの回転方向の位相決め処理の手順を示すフローチャートである。図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図であり、（ａ）〜（ｄ）はワークを回転させたときの偏心部の位置の変化を順次示す図である。ワークを回転させたときの変位センサの検出値と主軸の回転方向角度座標との対応関係を示す図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る加工装置としての研削盤の全体構成を模式的に示す平面図である。図２は、図１に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に垂直な鉛直面で切断した拡大断面図である。図３は、図１に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に沿う鉛直面で切断した拡大断面図である。具体的には、図２は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、以下の説明においては、図１における左右方向をＺ軸方向とし、図１における上下方向をＸ軸方向とする。

図１に示すように、研削盤１は、軸状のワーク５の外周面を当該ワーク５の先端側を自由端としてチャック装置２で把持すると共に、ワーク５を把持したチャック装置２が取付けられた主軸８１を回転させ、回転する砥石６１をワーク５に接触させて研削を行う研削盤である。

軸状のワーク５は、例えばコンプレッサシャフト等の、半径方向外方に突出した突部としての偏心ピンと呼ばれる偏心部５ｃ，５ｄが形成されたクランク機構を構成する偏心シャフトである。ここでは、ワーク５は、チャック装置２により把持される第１ジャーナル部５ａと、第１ジャーナル部５ａの軸心に対して偏心した軸心を持つ偏心部５ｃ，５ｄと、先端（自由端）側に位置され第１ジャーナル部５ａと同軸の軸心を持つ第２ジャーナル部５ｂとを有している。ワーク５の安定した把持のため、第２ジャーナル部５ｂよりも軸方向に長い第１ジャーナル部５ａがチャック装置２により把持される。

研削盤１は、基台となるベッド１１を備えており、ベッド１１上には、押圧機構部７、主軸ユニット８、および砥石ユニット（加工部）６が配置されている。押圧機構部７は、ワーク５の一方の端面５ｅを軸方向に押圧してワーク５の軸方向の位置決めを行う機能を有する。主軸ユニット８の先端側には、押圧機構部７により位置決めされたワーク５の外周面を把持するチャック装置２が装着されている。砥石ユニット６は、チャック装置２により把持されたワーク５を加工するものであり、この砥石ユニット６は、ワーク５を研削する砥石６１を回転させる。

また、研削盤１には、電源スイッチや操作ボタン等（図示せず）を備える操作部９と、研削盤１における各部の動作を統括的に制御する制御部（演算手段）１０とが設けられている。

主軸ユニット８は、回転可能な主軸８１と、主軸８１を例えばカップリング（図示せず）を介して回転させるモータ８２とを備えている。主軸８１の先端にチャック装置２が取り付けられており、ワーク５は、主軸８１の軸心まわりで回転自在となるようにチャック装置２により把持されるようになっている。

押圧機構部７は、ワーク５の端面５ｅに当接可能な当接部材７１と、砥石６１をドレス（ドレッシング）するドレス部材７２と、当接部材７１およびドレス部材７２が取り付けられるスピンドル７３と、スピンドル７３をワーク５の軸方向（Ｚ軸方向）に移動させる移動手段７４と、スピンドル７３を例えばカップリング（図示せず）を介して回転させるモータ７５と、を有している。このような構成によれば、押圧機構部７は、砥石６１のドレス機能をも兼ね備えることができ、加工室を小さくすることができる。

ドレス部材７２は、円盤状を呈すると共に、スピンドル７３の先端側に取り付けられている。ドレス部材７２としては、例えばダイヤモンドの砥粒が埋め込まれたロータリドレッサが使用される。当接部材７１は、例えば円柱形状を呈している。この当接部材７１は、ドレス部材７２の中央先端側に取り付けられている。

移動手段７４は、ベッド１１に設置されるモータ７４ａと、モータ７４ａにより例えばカップリング（図示せず）を介して回転させられるボールねじ７４ｂと、ボールねじ７４ｂに螺合されるナット部７４ｃと、ナット部７４ｃが下面に固定される移動テーブル７４ｄとを備えている。ここで、モータ７４ａによるボールねじ７４ｂの回転がナット部７４ｃを軸方向に移動させる送り作用によって、移動テーブル７４ｄはＺ軸方向に移動させられる。なお、移動テーブル７４ｄは、周知の直線運動案内装置（図示せず）により、ベッド１１上でＺ軸方向に移動可能に構成されており、この移動テーブル７４ｄ上に、スピンドル７３回転用のモータ７５が設置されている。

砥石ユニット６は、回転可能な砥石６１の回転軸６２を回転させるモータ６３を有している。なお、モータ６３は、ここでは回転軸６２の外周側に配置されるビルトインモータであるが、これに限定されるものではなく、ベルトやギア等の駆動力伝達部材を介して回転軸６２を回転させる構成が採用されてもよい。

また、砥石ユニット６は、ベッド１１上に配置されＺ軸方向に移動可能なＺ軸移動テーブル６４と、Ｚ軸移動テーブル６４上に配置されＸ軸方向に移動可能な砥石台６５とを有している。この砥石台６５にモータ６３が設置されており、モータ６３は、回転軸６２を介して砥石６１に接続されている。また、砥石台６５には、砥石６１の前部（ワーク５側）の作用端のみ露出して砥石６１の後部（ワーク５と反対側）全体を覆う砥石カバー６６が取り付けられている。

なお、Ｚ軸移動テーブル６４および砥石台６５は、周知の直線運動案内装置（図示せず）により、Ｚ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ移動可能に構成されている。また、Ｚ軸移動テーブル６４および砥石台６５は、モータにより回転されるボールねじとこれに螺合されるナット部とを有するボールねじ機構部（図示せず）の送り作用によって、Ｚ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ移動させられるようになっている。

また、研削盤１は、ワーク５を研削する際に供給されるクーラントが飛散するのを防止するために、砥石６１によるワーク５の加工領域を覆う加工室カバー１３がベッド１１上に設置されている。そして、この加工室カバー１３の内部が加工室となる。

図２および図３に示すように、チャック装置２は、主軸８１（図１参照）の先端側に取り付けられるチャック本体２１と、チャック本体２１に設けられワーク５の外周面を支持する第１クランプ部２２と、チャック本体２１に回動軸２３のまわりで回動可能に連結される略Ｌ字形状のアーム２４と、アーム２４に設けられワーク５を第１クランプ部２２との間で挟持する第２クランプ部２５と、アーム２４を回動軸２３のまわりで回動させるアーム駆動部２６とを備えている。なお、図２および図３では、ワーク５を把持したクランプ状態が実線で示されており、アンクランプ状態が二点鎖線で示されている。

チャック本体２１は、主軸８１（図１参照）の先端にねじ締結等により固定される円盤状の取付部２１ａと、取付部２１ａの主軸８１と反対側に突出するように一体的に設けられた支持部２１ｂとを有している。取付部２１ａの主軸８１と反対側の中央には、円形の凹部２１ｃが形成されており、この凹部２１ｃに、ワーク５を位置決めするための位置決め部材１２が嵌め込まれて、ねじ締結等により固定されている。

第１クランプ部２２は、Ｖ字形状の把持面２２ａを有するＶブロックであり、チャック本体２１の支持部２１ｂに形成された凹部３５に嵌め込まれて、ねじ締結等によりチャック本体２１の支持部２１ｂに固定されている。第１クランプ部２２は、Ｚ軸方向に２つ並べて取り付けられている。第２クランプ部２５は、ワーク５のクランプ時において平面視して、２つの第１クランプ部２２の間に位置するように形成されている。ただし、第２クランプ部２５は、ワーク５のクランプ時において平面視して、２つの第１クランプ部２２を覆う大きさに形成されていてもよい。あるいは、第２クランプ部２５が２つに分割された一対の部分を備え、当該一対の部分が２つの第１クランプ部２２にそれぞれ対応する位置に設けられていてもよい。

アーム駆動部２６は、略Ｌ字形状のアーム２４の第２クランプ部２５と反対側の端部近傍に第１ピン２７のまわりで回動可能に連結されるリンク部材２８と、リンク部材２８の第１ピン２７と反対側の端部近傍に第２ピン２９のまわりで回動可能に連結されるロッド３０とを有している。ロッド３０の第２ピン２９と反対側の端部には、ピストン３１がねじ締結等により固定されており、ピストン３１は、チャック本体２１の支持部２１ｂに形成されたシリンダボア３２内において、ロッド３０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って摺動自在に収納されている。また、ピストン３１の前面側（図２における右側）には、油圧室３４が形成されている。

ピストン３１は、油圧室３４に所定圧力の油圧が供給されないときには、コイルばね等の弾性部材３３によって、ロッド３０と共に図２中の右方向に付勢されている。これにより、アーム２４は、図２における反時計回りに回動され、チャック装置２はアンクランプ状態（図２の二点鎖線で示す状態）となる。一方、油圧室３４に所定圧力の油圧が供給されることにより、ピストン３１が図２中の左方向に移動し、これに伴ってロッド３０が移動する。これにより、アーム２４は、図２における時計回りに回動され、チャック装置２はワーク５を把持してクランプ状態（図２の実線で示す状態）となる。

図４は、当接部材、ワーク、変位センサ、および位置決め部材を示す斜視図である。
図４に示すように、変位センサ（変位検出手段）１４が、チャック装置２による把持時のワーク５における偏心部５ｃの側面（外周面）５ｉに対向可能に設けられている。ここで、偏心部５ｃは、ワーク５の半径方向外方に向いた側面５ｉと軸方向に向いた一対の端面５ｊ（図３参照）とを有している。変位センサ１４は、チャック装置２によりワーク５を把持して主軸８１を回転させたときのワーク５の軸心ＣＬ（主軸８１と共通の軸心、図７参照）から当該軸心ＣＬと垂直方向に延伸する直線Ｌ（図７参照）上における側面５ｉの位置の変化を検出する。ここでは、直線Ｌは、軸心ＣＬから砥石６１と反対側の水平方向に延伸する直線であり、変位センサ１４は、チャック装置２による把持時のワーク５の砥石６１と反対側の真横に配置され（図１参照）、研削盤１に設置された支持部材（図示せず）に取り付けられて固定されている。変位センサ１４としては、高周波磁界を利用した渦電流式変位センサが例示できるが、これに限定されるものではなく、例えば超音波やレーザを利用した変位センサであってもよく、各種の変位センサが使用され得る。

図３および図４に示すように、位置決め部材１２は、ワーク５の軸方向の位置決めのための軸方向位置決め部１２ａを有している。軸方向位置決め部１２ａは、例えば略円柱形状を呈している。軸方向位置決め部１２ａのワーク５側の端面１２ｃは、ワーク５の軸方向の位置決め時にワーク５の端面５ｆが当接されるようになっている。なお、図４中の符号５ｇは、ワーク５の製品組付け時の目印となる溝を示す。一方、軸方向位置決め部１２ａのワーク５と反対側の端面１２ｂには、取付部２１ａの凹部２１ｃの底部に形成された例えば溝状の係合凹部２１ｄに嵌着される例えば直方体形状の回転防止部１２ｄが設けられている。

ただし、第１クランプ部２２がワーク５の軸方向の位置決めのための軸方向位置決め部として機能するように構成してもよい。すなわち、ワーク５の軸方向の位置決め時に、ワーク５の段部の端面５ｈが、Ｖブロック形状の第１クランプ部２２の端面に当接されるように構成されてもよい。この場合、位置決め部材１２は省略され、ワーク５の端面５ｆとチャック本体２１の取付部２１ａとの間に隙間が形成されることになる。

次に、図１〜図４に加えて図５〜図８を参照して、前記のように構成された研削盤１の作用について説明する。
図５は、ワークの加工処理の手順を示すフローチャートである。図６は、図５に示されるワークの回転方向の位相決め処理の手順を示すフローチャートである。図７は、図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図であり、（ａ）〜（ｄ）はワークを回転させたときの偏心部の位置の変化を順次示す図である。なお、図７では、ワーク５および変位センサ１４のみ示している。図８は、ワークを回転させたときの変位センサの検出値と主軸の回転方向角度座標との対応関係を示す図である。

図５に示すように、まず、軸状のワーク５が作業者によって研削盤１に搬入される（ステップＳ５０１）。なお、軸状のワーク５は、搬送装置（図示せず）によって研削盤１に搬入されてもよい。このとき、当接部材７１はワーク５から離間した退避位置に移動させられている。また、弾性部材３３の付勢力により、アーム２４が図２における反時計回りに回動され、チャック装置２はアンクランプ状態にある。

続いて、研削盤１におけるワーク５の軸方向の位置決めが行われる（ステップＳ５０２）。ワーク５の軸方向の位置決め時には、制御部１０は、まず、モータ７５を停止させると共に移動手段７４の作動により当接部材７１をワーク５に向けて移動させる制御を行う。当接部材７１がワーク５の一方（先端側）の端面５ｅに当接してワーク５を押圧して移動させると、ワーク５の他方（基端側）の端面５ｆは、軸方向位置決め部１２ａのワーク５側の端面１２ｃに当接して停止する。

このようにして、押圧機構部７は、移動手段７４の作動によりワーク５を押圧してワーク５の軸方向の位置決めを行う。ここでは、ワーク５は、軸方向に押圧され、ワーク５の端面５ｆが予め設けられた位置決め部材１２の軸方向位置決め部１２ａの端面１２ｃに当接するまで移動させられて、軸方向において位置決めされる。ただし、ワーク５の軸方向の位置決めは、これに限定されるものではなく、移動手段７４を制御することによってワーク５を移動させる距離を制御して行ってもよい。

続いて、チャック装置２が、押圧機構部７により軸方向の位置決めが行われたワーク５の外周面を把持する（ステップＳ５０３）。ワーク５の把持が完了した後、移動手段７４の作動により当接部材７１がワーク５から離間した退避位置に移動させられる。

次に、ワークの回転方向の位相決め処理が行われる（ステップＳ５０４）。
図６に示すように、まず、チャック装置２（主軸８１）が回転される（ステップＳ６０１）。すなわち、チャック装置２によりワーク５が把持された状態で、主軸８１が所定角度（例えば約１８０度）回転される。ここでは、図７に示すように、偏心部５ｃにおける軸心ＣＬから最も遠い位置にある頂点Ｐが、ほぼ真下の位置（図７（ａ））から、砥石６１と反対側の真横の位置（図７（ｂ））を経て、ほぼ真上の位置（図７（ｃ））まで移動するように主軸８１が回転させられる。なお、ワーク５の搬入時の周方向位置を概ね一定とするために、例えばワーク５の偏心部５ｃ，５ｄをほぼ一定の向きにして保持する受け部材（図示せず）が、ワーク５に対して進退自在に設けられることが望ましい。

そして、主軸８１が回転させられている間、制御部１０は、変位センサ１４の検出値Ｓと主軸８１の回転方向角度座標θとの対応データを取得する（ステップＳ６０２）。すなわち、主軸８１が回転させられている間、変位センサ１４は、ワーク５の軸心ＣＬから当該軸心ＣＬと垂直方向に延伸する直線Ｌ上におけるワーク５の偏心部５ｃの側面５ｉの位置の変化を検出する（図７参照）。すなわち変位センサ１４は、直線Ｌと偏心部５ｃの側面５ｉとの交点の位置の変化を検出する。ここでは、変位センサ１４は、該変位センサ１４の先端から直線Ｌ上における偏心部５ｃの側面５ｉまでの距離の情報を、検出値Ｓとして出力する。この変位センサ１４による検出値Ｓは、制御部１０に入力される。また、主軸８１が回転させられている間、制御部１０は、主軸８１の回転方向角度座標θを把握している。したがって、制御部１０は、例えば図８に示すような変位センサ１４の検出値Ｓと主軸８１の回転方向角度座標θとの対応データを取得することができる。

具体的には、図７および図８に示すように、偏心部５ｃの頂点Ｐが軸心ＣＬよりも下方に位置して（図７（ａ）参照）、変位センサ１４の検出値Ｓが予め設定された所定値Ｓ_１を示すとき、主軸８１の回転方向角度座標θの値はθ_１である（図８参照）。図７（ａ）の状態からワーク５が図７中の矢印方向に回転させられると、変位センサ１４の検出値Ｓは徐々に小さくなる。そして、偏心部５ｃの頂点Ｐが砥石６１と反対側の真横に位置するとき（図７（ｂ）参照）、変位センサ１４の検出値Ｓは極小値（最小値）Ｓ_２を示す。このときの主軸８１の回転方向角度座標θの値はθ_２である（図８参照）。図７（ｂ）の状態からワーク５がさらに回転させられると、変位センサ１４の検出値Ｓは、今度は徐々に大きくなる。そして、偏心部５ｃの頂点Ｐが軸心ＣＬよりも上方に位置して（図７（ｃ）参照）、変位センサ１４の検出値Ｓが図７（ａ）の場合と同じ所定値Ｓ_１を示すとき、主軸８１の回転方向角度座標θの値はθ_３である（図８参照）。

続いて、制御部１０は、変位センサ１４の検出値Ｓに基づいて、偏心部５ｃの頂点Ｐが所定位置、ここでは砥石６１と反対側の真横にあるとき（図７（ｂ）参照）の、主軸８１の回転方向角度座標θを演算する（ステップＳ６０３）。すなわち、制御部１０は、図８に示す取得された対応データに基づいて、変位センサ１４の検出値Ｓが極小値（最小値）Ｓ_２を示すときの主軸８１の回転方向角度座標θの値θ_２を取得するための演算を行う。

続いて、制御部１０は、変位センサ１４の検出値Ｓが同じ所定値Ｓ_１を示す主軸８１の回転方向角度座標の値θ_１とθ_３とを用いて、（θ_１＋θ_３）／２＝θ_２であることの確認を行う（ステップＳ６０４）。確認の結果がＯＫの場合（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０５に進む。一方、例えばワーク回転時のずれ、異物の付着等の何らかの原因により、確認の結果がＮＧの場合（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、１回目のＮＧのときはステップＳ６０１（あるいはステップＳ５０３）に戻って以降の処理を繰り返し、２回目以降のＮＧのときはエラー表示を操作部９等に表示して（ステップＳ６０７）、処理を終了する。

ステップＳ６０５では、制御部１０は、前記のように演算された主軸８１の回転方向角度座標θ_２に応じてワーク５の回転方向の位相を決定する。つまり、偏心部５ｃの頂点Ｐが砥石６１と反対側の真横にあるときのワーク５の回転方向の位相が、主軸８１の回転方向角度座標で表されてセットされる。

ただし、ワーク５の回転方向の位相決めの方法は、前記した方法に限定されるものではない。例えば、制御部１０は、変位センサ１４の検出値Ｓに基づいて、偏心部５ｃの頂点Ｐが砥石６１側の真横にあるときの主軸８１の回転方向角度座標を演算するようにしてもよい。この場合、制御部１０は、変位センサ１４の検出値Ｓが極大値（最大値）を示すときの主軸８１の回転方向角度座標θの値を取得するための演算を行う。さらには、偏心部５ｃの頂点Ｐが砥石６１と反対側の真横にあるときの主軸８１の回転方向角度座標と、砥石６１側の真横にあるときの主軸８１の回転方向角度座標との平均値を求めて、偏心部５ｃの頂点Ｐが真上あるいは真下にあるときの主軸８１の回転方向角度座標を演算するようにしてもよい。

また、前記した方法では、チャック装置２によりワーク５を把持した状態で主軸８１を例えば約１８０度回転させて変位センサ１４による検出を行うようにしたが、これに限定されるものではない。例えばワーク５の偏心部５ｃ，５ｄをほぼ一定の向きにして保持すると共にワーク５に対して進退自在に設けられる受け部材（図示せず）を適当な位置に配置することにより、主軸８１を１８０度よりも小さい所定角度回転させて変位センサ１４による検出を行い、偏心部５ｃの頂点Ｐが例えば砥石６１と反対側の真横にあるときの主軸８１の回転方向角度座標を演算できるように構成してもよい。さらには、主軸８１を１８０度よりも大きい所定角度回転させて変位センサ１４による検出を行ってもよい。

このようにしてワーク５の回転方向の位相決めが完了すると、図５のスッテプＳ５０５に戻り、偏心部５ｃの頂点Ｐが所定位置にあるときの主軸８１の回転方向角度座標に応じたワーク５の回転方向の位相にしたがって、チャック装置２により把持されたワーク５が加工される。すなわち、主軸ユニット８の主軸８１が回転させられて、チャック装置２により把持されたワーク５が回転する。また、砥石ユニット６の砥石６１が回転させられる。そして、回転する砥石６１がワーク５に接触させられて研削が行われる。

ここでは、ワーク５の偏心部５ｃ，５ｄの外周面が研削される。この場合、偏心部５ｃの頂点Ｐが所定位置にあるときの主軸８１の回転方向角度座標に応じたワーク５の回転方向の位相にしたがって、砥石６１が主軸８１の軸心ＣＬに垂直な方向に往復運動させられる。具体的には、主軸８１の軸心まわりのワーク５の回転運動と、主軸８１の軸心ＣＬに対して垂直なＸ軸方向の砥石台６５の往復運動とを正確に同期させる周知の研削方法により、ワーク５の偏心部５ｃ，５ｄが高精度に研削加工される。

なお、所定の加工時間あるいは加工回数が経過した場合等に、砥石６１のドレスが行われる。砥石６１のドレス時には、制御部１０は、当接部材７１がワーク５から離間した退避位置において移動手段７４を停止させると共に、モータ７５を作動させてドレス部材７２を回転させる制御を行う。また、砥石ユニット６の砥石６１が回転させられる。そして、砥石６１およびドレス部材７２が回転されながら、Ｚ軸移動テーブル６４および砥石台６５の移動によって砥石６１の外周面がドレス部材７２の外周面と接触する位置に近接移動されることにより、砥石６１の外周面がドレスされる。

前記したように、本実施形態に係る加工装置は、半径方向外方に突出した偏心部５ｃ、５ｄを有する軸状のワークの研削盤１であって、回転可能な主軸８１と、主軸８１の先端側に取り付けられ、ワーク５の外周面を把持するチャック装置２と、チャック装置２による把持時のワーク５における偏心部５ｃの側面５ｉに対向可能に設けられ、ワーク５の軸心ＣＬから当該軸心ＣＬと垂直方向に延伸する直線Ｌ上における前記側面５ｉの位置の変化を検出する変位センサ１４と、チャック装置２によりワーク５を把持して主軸８１を回転させたときの変位センサ１４により検出される前記側面５ｉの位置の変化に基づいて、偏心部５ｃにおける軸心ＣＬから最も遠い位置にある頂点Ｐが所定位置にあるときの主軸８１の回転方向角度座標を演算する制御部１０と、制御部１０により演算された主軸８１の回転方向角度座標に応じたワーク５の回転方向の位相にしたがって、チャック装置２により把持されたワーク５を加工する砥石ユニット６と、を備えている。

したがって、本実施形態によれば、変位センサ１４により検出される偏心部５ｃの側面５ｉの位置の変化に基づいて、偏心部５ｃの頂点Ｐが所定位置にあるときの主軸８１の回転方向角度座標を演算することができ、このように演算された主軸８１の回転方向角度座標に応じてワーク５の回転方向の位相を決定することができる。
すなわち、偏心部５ｃを有する軸状のワーク５についての回転方向の位相決めを、効率良く、かつ作業者に特別の注意力を要求することなく正確に行うことができる軸状のワークの加工装置を提供することが可能となる。

また、本実施形態では、制御部１０は、偏心部５ｃの頂点Ｐが変位センサ１４に対して最も接近する位置にあるときの主軸８１の回転方向角度座標を演算する。このように構成すれば、変位センサ１４による検出値Ｓが極小値Ｓ_２を示すときの主軸８１の回転方向角度座標を求めればよく、より容易かつ正確にワーク５の回転方向の位相決めを行うことが可能となる。ただし、制御部１０は、偏心部５ｃの頂点Ｐが変位センサ１４に対して最も離間する位置にあるときの主軸８１の回転方向角度座標を演算するようにしてもよい。

また、本実施形態では、変位センサ１４は、偏心部５ｃの側面５ｉの位置の変化を前記側面５ｉに非接触で検出する。このように構成すれば、変位センサ１４を固定して設置しても、加工時にワーク５が回転して変位センサ１４に負荷を与えるようなことがなく、安定した検出が可能となる。ただし、接触式の変位センサをワーク５に対して進退自在に設け、ワーク５の回転方向の位相決め処理の際にワーク５の偏心部５ｃの側面５ｉに接触させるように構成してもよい。

また、本実施形態は、偏心部５ｃの頂点Ｐが所定位置にあるときの主軸８１の回転方向角度座標に応じたワーク５の回転方向の位相にしたがって、砥石６１を主軸８１の軸心ＣＬに垂直な方向に往復運動させるように構成されているため、コンプレッサシャフト等の偏心部５ｃを有する軸状のワーク５の外周面を把持して当該ワーク５の偏心部５ｃの側面５ｉを研削する研削盤に好適に適用することができる。

なお、ワーク５のチャック装置２による把持前に、例えばワーク５の偏心部５ｃの側面５ｉに押圧部材（図示せず）を当接させて当該ワーク５を回転させ、当該ワーク５の端面に形成された溝５ｇ（図４参照）に周方向位置決め部（図示せず）を係合させることにより、ワーク５の周方向の位置決め（回転方向の位相決め）を自動的に行う機械装置を設けることも考えられる。しかし、この場合には、当該装置が大掛かりになると共に、偏心部５ｃの偏心量や直径等の寸法が異なるワークに対しては当該装置をそのまま使用できずに押圧部材の交換等の段取り替えが必要になるという課題がある。これに対し、本実施形態によれば、前記のような機械装置は不要であり、ワーク５の端面に形成された溝５ｇに周方向位置決め部を係合させる動作や、押圧部材の交換等の段取り替えも不要である。

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、前記実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、前記実施形態では、変位センサ１４は、主軸８１を回転させたときのワーク５の軸心ＣＬから砥石６１と反対側の水平方向に延伸する直線Ｌ上における偏心部５ｃの側面５ｉの位置の変化を検出するように、ワーク５の砥石６１と反対側の真横に設置されているが、本発明は、これに限定されるものではない。変位センサ１４は、例えばワーク５の真下等、砥石６１と干渉することのない適宜の場所に設置され得る。また、変位センサ１４は、ワーク５のもう一方の偏心部５ｄの側面の位置の変化を検出するように配置されていてもよい。

また、前記実施形態では、加工対象となる軸状のワークとして、２つの偏心部５ｃ，５ｄを有するコンプレッサシャフトを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば、１つの偏心部を有するコンプレッサシャフトや、カムシャフトなど、半径方向外方に突出した突部を有する各種の軸状のワークを加工する場合にも適用可能である。

また、前記実施形態におけるチャック装置は例示であって、本発明のチャック装置の構成は任意であり、例えば、第１クランプ部との間でワーク５を挟持するための第２クランプ部（作用点）が、アームの揺動中心（支点）となる揺動軸と、アームにおけるアーム駆動部との連結部（力点）との間においてアームに配置される構成であってもよい。また、主軸の先端側に穴が形成され、ワーク５の基端側が、チャック装置を挿通して主軸の前記穴に挿入された状態で、チャック装置により把持されるように構成されてもよい。

また、前記実施形態では、加工装置の例として研削盤１を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば旋盤等の他の工作機械にも適用可能である。

１研削盤（加工装置）
２チャック装置
５ワーク
５ｃ，５ｄ偏心部（突部）
５ｉ側面
６砥石ユニット（加工部）
１０制御部（演算手段）
１４変位センサ（変位検出手段）
６１砥石
８１主軸
ＣＬ軸心
Ｌ直線
Ｐ頂点
θ 回転方向角度座標

Claims

半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークの加工装置であって、
回転可能な主軸と、
前記主軸の先端側に取り付けられ、前記ワークの外周面を把持するチャック装置と、
前記チャック装置による把持時の前記ワークにおける前記突部の側面に対向可能に設けられ、前記チャック装置により前記ワークを把持して前記主軸を回転させたときの前記ワークの回転中心となる軸心から当該軸心と垂直方向に延伸する直線上における前記側面の位置の変化を検出する変位検出手段と、
前記変位検出手段により検出される検出値と前記主軸の回転方向角度座標との対応データに基づいて、前記突部における前記軸心から最も遠い位置にある頂点が所定位置にあるときの前記主軸の回転方向角度座標を演算してθ_２とし、θ_２の回転方向両側において前記変位検出手段により検出される検出値が同じ所定値を示す前記主軸の回転方向角度座標をθ_１，θ_３としたとき、（θ_１＋θ_３）／２＝θ_２であることを確認した場合に、前記主軸の回転方向角度座標θ_２に応じて前記ワークの回転方向の位相を決定する演算手段と、
前記演算手段により決定された前記ワークの回転方向の位相にしたがって、前記チャック装置により把持された前記ワークを加工する加工部と、を備え、
前記突部は、前記軸心を含み且つ当該突部における前記軸心から最も遠い位置にある頂点を通る平面に対して面対称であることを特徴とする軸状のワークの加工装置。
前記演算手段は、前記頂点が前記変位検出手段に対して最も接近する位置にあるとき、あるいは最も離間する位置にあるときの前記主軸の回転方向角度座標を演算することを特徴とする請求項１に記載の軸状のワークの加工装置。
前記変位検出手段は、前記側面の位置の変化を前記側面に非接触で検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軸状のワークの加工装置。
前記加工部は、前記ワークにおける前記突部の側面を研削する砥石を回転させる砥石ユニットを有し、前記演算手段により演算された前記主軸の回転方向角度座標に応じた前記ワークの回転方向の位相にしたがって、前記砥石を前記主軸の軸心に垂直な方向に往復運動させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の軸状のワークの加工装置。