JP6245984B2

JP6245984B2 - 工作機械および加工方法

Info

Publication number: JP6245984B2
Application number: JP2013531350A
Authority: JP
Inventors: 光高橋
Original assignee: Citizen Machinery Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Machinery Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: JPWO2013031818A1; EP2752262A1; CN103648690B; US20140202294A1; EP2752262B1; EP2752262A4; ES2693510T3; WO2013031818A1; KR101539523B1; KR20140023397A; CN103648690A; US9463512B2; TWI556890B; TW201328799A

Description

本発明は、工作機械および加工方法に関し、詳細には、偏心ガイドブッシュを備えたものの改良に関する。

従来、旋盤などの工作機械は、丸棒等の被工作物（以下、ワークという。）を主軸に保持し、主軸の先端から突出した被工作物を回転させながら工具で加工するようにしている。

また、工具の直近でワークを支持することでワークと工具との間の距離を常に精度よく確保し続けるとともに、ワークの撓みを確実に抑制するガイドブッシュを備えたものもある（特許文献１）。

ここで、ワークの一部をその半径方向に偏心した形状に加工するときは、ワークの軸心を回転中心すなわち主軸の軸心からずらす必要がある。

この場合、例えば、主軸にワークを固定するためのチャッキング装置（固定装置）を操作し、ワークの軸心を主軸の軸心に対して所望量だけオフセットさせている（特許文献２）。

特開平１０−１３８００７号公報実開昭５９−１２５０９号公報（実願昭５７−１０７９３３号）

しかし、偏心した形状の加工を行う際の、上述したチャッキング装置の操作は手間が掛かり、全体の加工時間が長くなるという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、偏心した形状の加工を行う際の操作を簡単に行うことができる工作機械および加工方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係る工作機械および加工方法は、主軸の先端から突出した被工作物を前記主軸の軸心に対して偏心した状態で支持する偏心ガイドブッシュを用いて偏心した形状の加工を行うことで、偏心した形状の加工を行う際の操作を簡単にするものである。

すなわち、本発明に係る工作機械は、主軸の先端から突出した被工作物を前記主軸の軸心に対して偏心した状態で支持する偏心ガイドブッシュを備えたことを特徴とする。

なお、本発明に係る工作機械は、偏心ガイドブッシュを、前記主軸の前記軸心回りに回転させた状態と停止させた状態とに切り替えるのが好ましい。

また、本発明に係る工作機械は、前記偏心ガイドブッシュの、前記被工作物を偏心して支持する部分における、前記被工作物の位相を変更するように、前記偏心ガイドブッシュの回転と前記主軸の回転とを調整するのが好ましい。

本発明に係る加工方法は、主軸をその軸心回りに回転させるとともに、前記主軸の先端から突出した被工作物を前記主軸の軸心に対して偏心した状態で支持する偏心ガイドブッシュを用いて、前記被工作物に対する加工を施すことを特徴とする。

なお、本発明に係る加工方法は、偏心ガイドブッシュを、前記主軸の前記軸心回りに回転させた状態と前記偏心ガイドブッシュを停止させた状態とに切り替えるのが好ましい。

また、本発明に係る加工方法は、前記偏心ガイドブッシュの、前記被工作物を偏心して支持する部分における、前記被工作物の位相を変更するように、前記偏心ガイドブッシュの回転と前記主軸の回転とを調整するのが好ましい。

本発明に係る工作機械および加工方法によれば、偏心した形状の加工の操作を簡単に行うことができる。

本発明に係る工作機械の具体的な実施の形態である自動旋盤の要部を示す模式図である。偏心加工を行う場合の切り替え状態（ロータリーガイドブッシュを回転させた状態）を示す図であり、図１相当の側面図（ロータリーガイドブッシュは断面）である。偏心加工を行う場合の切り替え状態（ロータリーガイドブッシュを回転させた状態）を示す図であり、図２Ａにおける矢視Ａによる図である。通常加工を行う場合の切り替え状態（ロータリーガイドブッシュを停止させた状態）を示す図であり、図１相当の側面図（ロータリーガイドブッシュは断面）である。通常加工を行う場合の切り替え状態（ロータリーガイドブッシュを停止させた状態）を示す図であり、図３Ａにおける矢視Ａによる図である。角部に面取りが施されたロータリーガイドブッシュを示す図である。ワークの中心と工具の刃先との高さ位置の位置関係を示す図であり、高さ位置が一致している状態（その１）を示す。ワークの中心と工具の刃先との高さ位置の位置関係を示す図であり、高さ位置が一致している状態（その２）を示す。ワークの中心と工具の刃先との高さ位置の位置関係を示す図であり、高さ位置が一致していない状態を示す。ロータリーガイドブッシュの回転位置（回転角度位置）を特定する手順を説明する図であり、任意の停止状態を示す図である。ロータリーガイドブッシュの回転位置（回転角度位置）を特定する手順を説明する図であり、図６Ａの停止状態から角度１８０度回転して停止させた状態である。ロータリーガイドブッシュの孔におけるワークの位相が変化した状態を示す図２，３相当の図であり、最初の加工部分を表す図である。ロータリーガイドブッシュの孔におけるワークの位相が変化した状態を示す図２，３相当の図であり、最初の加工部分と２番目の加工部分を表す図である。ロータリーガイドブッシュの孔におけるワークの位相が変化した状態を示す図２，３相当の図であり、最初の加工部分と２番目の加工部分と３番目の加工部分を表す図である。

以下、本発明に係る工作機械および加工方法の実施形態について図面を参照して説明する。

（構成）
図１は、本発明に係る工作機械の一実施例としての自動旋盤の要部を示す模式図であり、後述するロータリーガイドブッシュ３０（偏心ガイドブッシュ）については破断線によって部分断面図としている。

この自動旋盤は、具体的には、ワーク２００（被工作物）を保持してその軸心Ｃ１回りに回転可能とされた主軸１０と、主軸１０を軸心Ｃ１回りに回転させる主軸用モータ２０（主軸駆動部）と、主軸１０の先端から突出したワーク２００を主軸１０の軸心Ｃ１に対してその半径方向に長さＥだけ偏心した状態で回転可能に支持するロータリーガイドブッシュ３０と、ロータリーガイドブッシュ３０を主軸１０の軸心Ｃ１回りに回転させるガイドブッシュ用サーボモータ４０（ガイドブッシュ駆動部）と、ロータリーガイドブッシュ３０を主軸１０とともに回転させた状態とこの回転を停止させた状態とに選択的に切り替えるようにガイドブッシュ用サーボモータ４０の回転駆動を制御する制御部５０と、ロータリーガイドブッシュ３０の近傍に配置されて、ロータリーガイドブッシュ３０から突出したワーク２００を加工する刃物等の工具６０とを備えている。

ワーク２００は、主軸１０の先端からロータリーガイドブッシュ３０までの間の距離の範囲で、少なくとも後述する偏心量Ｅに対応した撓みを生じ得る可撓性の材料により形成されたものである。

主軸１０には、ワーク２００の中心が軸心Ｃ１に一致するように固定するためのコレットチャック等のチャッキング装置（図示を略す）が備えられていて、このワーク固定装置によってワーク２００が主軸１０に保持されている。

制御部５０には、上述した回転させた状態と停止させた状態とを切り替える指示が入力される入力部５１を備えていて、この自動旋盤を操作する使用者等によって入力部５１に入力された回転または停止の指示に応じて、制御部５０はガイドブッシュ用サーボモータ４０の回転駆動を制御する。

具体的には、入力部５１に回転の指示が入力されたときは、制御部５０はガイドブッシュ用サーボモータ４０に対して、ロータリーガイドブッシュ３０を主軸１０に同期させて主軸１０の軸心Ｃ１回りに回転させるように回転駆動させ、一方、入力部５１に停止の指示が入力されたときは、制御部５０はガイドブッシュ用サーボモータ４０に対して、ロータリーガイドブッシュ３０を停止させた状態とするようにその回転駆動を停止させる。

また、制御部５０は主軸用モータ２０の回転駆動も制御しているが、この制御は公知の一般的な制御である。

そして、制御部５０がガイドブッシュ用サーボモータ４０を回転駆動させるように制御するときは、主軸用モータ２０を回転駆動させる制御の処理を参照することにより、主軸用モータ２０の回転と同期した回転となるように制御する。

同期した回転とは、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０との回転角速度が一致した回転を意味する。したがって、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０とは回転中に位相差を生じない。

ロータリーガイドブッシュ３０は概略円筒形状を呈し、その円筒形状の外周面３１の中心が主軸１０の軸心Ｃ１と一致する位置に配置されるように、その外周面３１がケース３５によって回転自在に保持されている。

一方、ロータリーガイドブッシュ３０の内周面３２の中心Ｃ２は、主軸１０の軸心Ｃ１に対して前述した偏心量Ｅだけ偏心した位置に配置される構成となっている。

この内周面３２はワーク２００の外周面２００ａが緩く接して貫通する程度の半径で形成されている孔３２ａ（被工作物を偏心して支持する部分）の外縁であり、ワーク２００の中心はロータリーガイドブッシュ３０の内周面３２の中心Ｃ２と略一致するとともに、ワーク２００の外周面２００ａとロータリーガイドブッシュ３０の内周面３２との間では、ロータリーガイドブッシュ３０に対するワーク２００の相対的な回転を可能にしている。

ガイドブッシュ用サーボモータ４０は、モータ本体４１とこのモータ本体４１によって発生した回転駆動力をロータリーガイドブッシュ３０の外周面３１に伝達するベルト４２とを備えていて、このベルト４２によって回転駆動力が外周面３１に伝達されたロータリーガイドブッシュ３０は、主軸１０と同期して外周面３１の中心（主軸１０の軸心Ｃ１）回りに回転する。

ロータリーガイドブッシュ３０の偏心量Ｅはワーク２００の半径よりも小さい長さである。

（作用、効果）
次に、本実施形態の自動旋盤の作用、効果について説明する。
なお、この自動旋盤の作用は、本発明に係る加工法の一実施形態である。

まず、図１に示すようにワーク２００が自動旋盤にセットされた状態において、ワーク２００の中心に対して偏心量Ｅだけ偏心した形状の偏心加工を行うときは、使用者等によって、この偏心加工の実行に対応した回転の指示が入力部５１に入力される。

制御部５０は、主軸１０を軸心Ｃ１回りに所定の回転角速度で回転させるように主軸用モータ２０に対して制御するとともに、入力部５１に入力された回転の指示にしたがって、ロータリーガイドブッシュ３０を主軸１０と同一方向かつ同一回転角速度で、ロータリーガイドブッシュ３０の外周面３１の中心回りに回転させるように、ガイドブッシュ用サーボモータ４０を制御する。

これにより、主軸１０は軸心Ｃ１回りに所定の回転角速度で回転するとともに、ロータリーガイドブッシュ３０は図２Ａ、図２Ｂに示すように、その外周面３１の中心回りに、主軸１０と同一方向かつ同一回転角速度で回転する。

このとき、ロータリーガイドブッシュ３０の内周面３２は、図２Ｂに示すように、主軸１０の軸心Ｃ１回りに公転するような回転となる。

一方、ワーク２００は主軸１０と一体的に回転するため、主軸１０と同一方向かつ同一回転角速度で回転される。

この結果、ロータリーガイドブッシュ３０の内周面３２と孔３２ａに貫通して支持されたワーク２００の外周面２００ａとの間では相対的な回転がない状態、つまり位相差がない状態となり、ワーク２００は図２Ｂに示すように主軸１０の軸心Ｃ１回りに回転する。

そして、この状態で工具６０がワーク２００に押し付けられることにより、ワーク２００は、ワーク２００の中心に対して偏心量Ｅだけ偏心した形状（断面が軸心Ｃ１を中心とする円形状；図２Ａ、図２Ｂにおいて二点鎖線で示す。）に加工される。

一方、ワーク２００の中心に対して偏心していない形状（断面がワーク２００の中心を中心とする円形状）の加工を行うときは、使用者等によって、この偏心しない加工の実行に対応した停止の指示が入力部５１に入力される。

制御部５０は、主軸１０を軸心Ｃ１回りに所定の回転角速度で回転させるように主軸用モータ２０に対して制御するとともに、入力部５１に入力された停止の指示にしたがって、ロータリーガイドブッシュ３０を回転させずに停止した状態とするように、ガイドブッシュ用サーボモータ４０を停止させる制御を行う。

これにより、ロータリーガイドブッシュ３０は図３Ａ、図３Ｂに示した停止状態を維持するが、ワーク２００は主軸１０と一体的に同一方向かつ同一回転角速度で回転される。

この結果、回転しないロータリーガイドブッシュ３０の孔３２ａ内で、ワーク２００だけが主軸１０と同じ回転角速度で回転する。

すなわち、ワーク２００は、図３Ｂに示すようにロータリーガイドブッシュ３０の孔３２ａの中心Ｃ２回りに回転する。

そして、この状態で工具６０がワーク２００に押し付けられることにより、ワーク２００は、ワーク２００の中心に対して偏心していない形状（図３Ａ、図３Ｂにおいて二点鎖線で示す。）に加工される。

以上のように、本実施形態の自動旋盤によれば、ワーク２００を偏心加工する場合、主軸１０に備えられているチャッキング装置を偏心加工用のものに交換・変更する必要がないため、その交換等に要する操作の手間を省くことができ、チャッキング装置の交換等による加工時間の長時間化を防止することができる。

また、本実施形態の自動旋盤によれば、ワーク２００を偏心加工する場合と、偏心加工ではない通常加工（ワーク２００の中心を中心とする形状への加工）する場合とで、主軸１０のチャッキング装置を交換・変更する必要がないとともに、ワーク２００を工具６０の直近で支持するガイドブッシュを、偏心したロータリーガイドブッシュ３０と偏心していない一般的なガイドブッシュとで交換する必要もない。

したがって、偏心加工と通常加工とを切り替える際の、チャッキング装置の交換・変更の操作やガイドブッシュの交換の作業に要する手間を掛ける必要がなくなり、この自動旋盤による加工の全体の時間を短縮することができる。

また、偏心加工と通常加工との切り替えは、ガイドブッシュ用サーボモータ４０の回転と停止とを切り替えるだけの簡単な操作で実現することができるため、操作性を向上させることができる。

なお、本実施形態は自動旋盤に適用した例であるが、本発明に係る工作機械はこの実施形態に限定されるものではなく、手動の旋盤であってもよいし、回転させて、偏心加工と通常加工とを行うものであれば、他の種類の工作機械であってもよい。

また、本実施形態の自動旋盤は、図４に示すように、ロータリーガイドブッシュ３０の端面のうち主軸１０に向いた側の端面３３の、内周面３２と隣接する角部３４には、面取りを行うことが好ましい。

ロータリーガイドブッシュ３０は、偏心量Ｅに対応した分だけワーク２００を撓ませた状態で支持しているため、上記角部３４には、他の部分よりも相対的に強い接触圧が作用している。

特に、ロータリーガイドブッシュ３０を停止させたままワーク２００だけを回転させることがある本発明においては、角部３４とワーク２００とが強い接触圧で接触した状態で、相対的に動くことになるため、ワーク２００の、角部３４に接触する部分（ワーク２００が回転するため、ワーク２００の周方向に沿った円環状の部分）に、キズや摩耗が生じるおそれがある。

これに対して、角部３４に面取りを施しておくことにより、上述した接触圧を低減することができ、上述したキズや摩耗の発生を抑制することができる。

なお、面取りを施す角部３４は、端面３３における内周面３２との交線である円環の全体である必要はなく、ワーク２００が撓んでいる方向に対応する部分、つまりワーク２００と強い接触圧で接触する部分だけでよい。

また、面取りの形状としては、図４に示した、断面で直線状（円錐形状における斜面の形状）となるものに限定されるものではなく、例えば、撓んだワーク２００の外周面２００ａの形状に沿った形状としてもよい。

このようなワーク２００の外周面２００ａに沿った形状で面取りをしたものでは、その面取り後の面とワーク２００の外周面２００ａとが広い面積で接触することになるため、特定の一部での接触が抑制され、接触圧を一層低減することができる。

上述した実施形態においては、ロータリーガイドブッシュ３０を、ロータリーガイドブッシュ３０とは別体のガイドブッシュ用サーボモータ４０と回転駆動力の伝達用のベルト４２とで駆動する構成であるが、本発明に係る工作機械および加工方法はこの形態のものに限定されるものではなく、ロータリーガイドブッシュ３０自体にロータリーガイドブッシュ３０を駆動するモータが一体的に組み込まれた、いわゆるビルトインモータをガイドブッシュ駆動部として適用した構成を採用することもできる。

また、ロータリーガイドブッシュ３０の駆動専用のガイドブッシュ用サーボモータ４０を設ける代わりに、主軸用モータ２０の回転駆動力をロータリーガイドブッシュ３０まで伝達する機械的な機構（伝達機構）を設け、この機構の一部に、主軸用モータ２０で発生した回転駆動力をロータリーガイドブッシュ３０に伝達する接続状態と伝達させない切断状態とを選択的に切り替えるクラッチ機構を設けた構成を適用することもできる。

この場合、主軸用モータ２０とクラッチ機構を含む伝達機構とが、ガイドブッシュ駆動部として機能する。

また、上述した実施形態においては、制御部５０の入力部５１に対して入力されるのが使用者等の指示であったが、この指示としては、手動で入力される指示だけでなく、加工用プログラムの一部として記録された指令であってもよい。

すなわち、工作機械のうち自動旋盤のような数値制御（ＮＣ）機械の場合、加工プログラムによって加工動作が制御されているため、そのような加工プログラムの指令によって、ロータリーガイドブッシュ３０の回転と停止とを指示すればよい。

具体的には、ロータリーガイドブッシュ３０と主軸１０との同期した回転状態からロータリーガイドブッシュ３０の回転を停止させる場合は、同期した回転の制御状態からロータリーガイドブッシュ３０の単独の制御状態に移行する旨の指令を与え、ロータリーガイドブッシュ３０を所定の回転角度位置で停止させ、その停止した位置を保持させることにより、ロータリーガイドブッシュ３０を停止状態にすることができる。

本実施形態の自動旋盤は、主軸１０に同期させてロータリーガイドブッシュ３０を主軸１０の軸心Ｃ１回りに回転させる、偏心ガイドブッシュとして機能させた状態と、主軸１０が回転してもロータリーガイドブッシュ３０を回転させずにワーク２００だけを回転させる、固定ガイドブッシュとして機能させた状態とを切り替えることで、１つのロータリーガイドブッシュ３０で、偏心加工と中心加工（非偏心加工）とを行うことができる。

ワーク２００を加工する工具６０は、固定ガイドブッシュで支持されたワーク２００に対しては、そのワーク２００の外周面２００ａから主軸１０の軸心Ｃ１の延長線に向かって直線的に進退するように配置されている。

つまり、工具６０の刃先６０ａは、例えば、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに示すように、軸心Ｃ１と同一水平面内に配置されていて、ワーク２００の外周面２００ａに対して、法線方向に進むように配置されていて、主軸１０の軸心Ｃ１と工具６０の刃先６０ａとの高さ位置Ｈを一致させている。

本実施形態におけるロータリーガイドブッシュ３０を偏心ガイドブッシュとして機能させた後に、固定ガイドブッシュとして機能させる場合は、偏心ガイドブッシュとして機能させた終了時点における、ロータリーガイドブッシュ３０の孔３２ａの中心Ｃ２の位置が、図５Ａや図５Ｂに示すように、軸心Ｃ１の位置と工具６０の刃先６０ａの位置とを結ぶ線上にあるときは、固定ガイドブッシュとして機能させる際に、ワーク２００の中心と工具６０の刃先６０ａとの高さ位置Ｈが一致する。

これに対して、偏心ガイドブッシュとして機能させた終了時点における、ロータリーガイドブッシュ３０の孔３２ａの中心Ｃ２の位置が、図５Ｃに示すように、軸心Ｃ１の位置と工具６０の刃先６０ａの位置とを結ぶ線上にないときは、固定ガイドブッシュとして機能させる際に、ワーク２００の中心と工具６０の刃先６０ａとの鉛直方向に沿った高さ位置Ｈが一致しない。

ワーク２００の中心と工具６０の刃先６０ａとの高さ位置Ｈが一致しないと、工具６０の軸心Ｃ１に向けた送り量と、ワーク２００の半径の減少量とが一致しないため、加工後のワーク２００の寸法が意図したものとならない。

したがって、本実施形態におけるロータリーガイドブッシュ３０を固定ガイドブッシュとして機能させるときは、ワーク２００の中心と工具６０の刃先６０ａとの高さ位置Ｈを一致させることが重要である。

そこで、本実施形態の自動旋盤は、ロータリーガイドブッシュ３０を固定ガイドブッシュとして機能させるときは、制御部５０が、ロータリーガイドブッシュ３０を常に一定の位置で停止させるようにガイドブッシュ用サーボモータ４０の駆動を制御したり、ロータリーガイドブッシュ３０の停止状態で、孔３２ａを貫通して支持されているワーク２００に基づいて停止位置を検出し、その停止位置を一定の位置に補正するようにガイドブッシュ用サーボモータ４０の駆動を制御すればよい。

具体的には、ロータリーガイドブッシュ３０を、常に一定の位置で停止させるように、ガイドブッシュ用サーボモータ４０の駆動を制御する具体的な構成としては、ロータリーガイドブッシュ３０が、孔３２ａの中心Ｃ２と工具６０の刃先６０ａとの高さ位置Ｈが一致する図５Ａに示した回転位置、または図５Ｂに示した回転位置で停止するように、ガイドブッシュ用サーボモータ４０の駆動を制御するものであり、ロータリーガイドブッシュ３０の回転位置を検出するロータリーエンコーダー等の回転位置検出器と、この回転位置検出器によって検出された回転位置に基づいて、図５Ａに示した回転位置、または図５Ｂに示した回転位置で停止するように、ガイドブッシュ用サーボモータ４０の駆動を制御する制御装置とを備えた構成とすればよい。

なお、この構成における制御装置は制御部５０で、その機能を兼ねる構成であってもよい。

一方、ロータリーガイドブッシュ３０を、停止時に制御するものでない場合は、停止位置不明の状態で、孔３２ａに支持されているワーク２００の位置を、工具６０の刃先６０ａをピックアップ代わりにしてワーク２００の外周面２００ａに接しさせることで検出し、検出されたワーク２００の位置に基づいて、ロータリーガイドブッシュ３０の停止位置を特定し、特定された停止位置から、ロータリーガイドブッシュ３０を、図５Ａに示した回転位置、または図５Ｂに示した回転位置まで回転させるように、ガイドブッシュ用サーボモータ４０の駆動を制御する制御装置を備えた構成とすればよい。

より具体的には、ロータリーガイドブッシュ３０が停止している状態で、図６Ａに示すように、ワーク２００の外周面２００ａのうち任意の異なる２点Ｐ１，Ｐ２に、工具６０の刃先６０ａを当てる。

そして、この刃先６０ａが当たった２点Ｐ１，Ｐ２の各座標を、工具６０の移動量から求め、得られた２点Ｐ１，Ｐ２の座標が制御部５０に入力される。工具６０の移動量も制御部５０において検出されている。

制御部５０は、入力された２点Ｐ１，Ｐ２の座標とワーク２００の既知の半径Ｒとに基づいて、ワーク２００の中心、つまり孔３２ａの中心Ｃ２の座標を算出する。

次いで、制御部５０は、ロータリーガイドブッシュ３０を角度１８０［度］だけ回転させて停止させ、図６Ｂに示す状態とする。

そして、上記と同様に、ワーク２００の外周面２００ａのうち任意の異なる２点Ｐ３，Ｐ４に工具６０の刃先６０ａを当てて２点Ｐ３，Ｐ４の各座標を求め、制御部５０が２点Ｐ３，Ｐ４の座標とワーク２００の既知の半径Ｒとに基づいて、ワーク２００の中心、つまり孔３２ａの中心Ｃ２の座標を算出する。

制御部５０は、ロータリーガイドブッシュ３０が角度１８０［度］回転する以前の孔３２ａの中心Ｃ２（図６Ａ）の座標と回転した後の孔３２ａの中心Ｃ２（図６Ｂ）の座標との中点を、軸心Ｃ１の座標として算出し、軸心Ｃ１の座標と、ロータリーガイドブッシュ３０が角度１８０［度］回転する以前の孔３２ａの中心Ｃ２の座標とに基づいて、制御部５０は、ロータリーガイドブッシュ３０の回転位置を特定する。

そして、制御部５０は、特定された停止位置から、ロータリーガイドブッシュ３０を、図５Ａに示した回転位置、または図５Ｂに示した回転位置まで回転させるように、ガイドブッシュ用サーボモータ４０の駆動を制御する。

このようにして、本実施形態の自動旋盤は、ロータリーガイドブッシュ３０の孔３２ａの中心Ｃ２と工具６０の刃先６０ａとの高さ位置Ｈを一致させることができる。

（変形例）
上述した実施形態の自動旋盤は、制御部５０が、ガイドブッシュ用サーボモータ４０を回転させるときは、ガイドブッシュ用サーボモータ４０を主軸用モータ２０と同期するように回転させる制御を行うが、本発明に係る工作機械は、この形態に限定されるものではない。

例えば、以下に説明する変形例のように、制御部５０が、ガイドブッシュ用サーボモータ４０を回転させるときに、ガイドブッシュ用サーボモータ４０および主軸用モータ２０のうち少なくとも一方を回転させ、ロータリーガイドブッシュ３０とワーク２００との間の位相をずらし、その後、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０とを同期させて回転させるように制御するものであってもよい。

制御部５０は、上述のようにガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０との駆動を制御することで、ロータリーガイドブッシュ３０とワーク２００との間の位相を変更するため、位相制御部として機能する。

具体的には、制御部５０が、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０とを同期して回転駆動させることで、図７Ａに示すように、ロータリーガイドブッシュ３０の孔３２ａに支持されたワーク２００に、ワーク２００の中心回りの所定の角度位置、つまり図示のものではワーク２００の中心を通る水平面に対して角度θの位置に、ワーク２００の中心に対して偏心した加工部分２１０が形成される。

次いで、制御部５０は、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０とを共に停止させ、その後、図７Ｂに示すように、ロータリーガイドブッシュ３０の孔３２ａにおけるワーク２００の中心回りのワーク２００の位相を角度αだけ変更するように、主軸用モータ２０だけを所定角度αだけ回転させ、位相が変更された後は、主軸用モータ２０の回転を停止制御する。

次に、制御部５０が、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０とを同期して回転駆動させることで、図７Ｂに示すように、ロータリーガイドブッシュ３０の孔３２ａに支持されたワーク２００に、ワーク２００の中心回りの所定の角度位置、つまり図示のものではワーク２００の中心を通る水平面に対して角度θの位置に、ワーク２００の中心に対して偏心した加工部分２２０が形成される。

最初の加工で得られた加工部分２１０は、制御部５０による位相変更の制御により、後の加工部分２２０に対して、ワーク２００の中心回りに角度αだけ位相がずれた状態となる。つまり、加工部分２１０はワーク２００の中心を通る水平面に対して角度θ′（＝θ＋α）の位置に偏心している。

さらに、制御部５０が、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０とを共に停止させ、その後、図７Ｃに示すように、ロータリーガイドブッシュ３０の孔３２ａにおけるワーク２００の中心回りの位相を角度αだけ変更するように、主軸用モータ２０だけを所定角度αだけ回転させ、位相が変更された後は、主軸用モータ２０の回転を停止制御する。

次に、制御部５０が、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０とを同期して回転駆動させることで、図７Ｃに示すように、ロータリーガイドブッシュ３０の孔３２ａに支持されたワーク２００に、ワーク２００の中心回りの所定の角度θの位置に、ワーク２００の中心に対して偏心した加工部分２３０が形成される。

２番目の加工で得られた加工部分２２０は、制御部５０による位相の制御により、後の加工部分２３０に対して、ワーク２００の中心回りに角度αだけ位相がずれた状態となり、最初の加工で得られた加工部分２１０は、後の加工部分２３０に対して、ワーク２００の中心回りに角度２αだけ位相がずれた状態となる。つまり、加工部分２１０はワーク２００の中心を通る水平面に対して角度θ″（＝θ＋２α）の位置に偏心し、加工部分２２０はワーク２００の中心を通る水平面に対して角度θ′（＝θ＋α）の位置に偏心している。

このように、変形例の自動旋盤によれば、ロータリーガイドブッシュ３０を、主軸１０の軸心Ｃ１回りに主軸１０と同期して回転させた状態と、ロータリーガイドブッシュ３０の孔３２ａにおけるワーク２００の位相を変更する状態とを組み合わせることで、偏心した方向が互いに異なる複数の加工部分２１０，２２０，２３０を、１つのロータリーガイドブッシュ３０で簡単に形成することできる。

このことは、ロータリーガイドブッシュ３０とワークとの位相をずらすことで、ワーク２００の加工部分間の偏心量を、ロータリーガイドブッシュ３０自体の偏心量Ｅに限定されないことを意味する。

そして、変形例の自動旋盤によれば、位相を１８０度ずらすことで、ワーク２００の加工部分間の偏心量を、ロータリーガイドブッシュ３０自体の偏心量Ｅの２倍まで設定することができる。

また、変形例の自動旋盤によれば、位相を６０度未満の範囲でずらすことで、ワーク２００の加工部分間の偏心量を、ロータリーガイドブッシュ３０自体の偏心量Ｅを下回る範囲に設定することもできる。

したがって、変形例の自動旋盤によれば、１つのロータリーガイドブッシュ３０だけで、複数の偏心量に対応した加工を行うことができる。

以上のことを利用すると、加工部分２１０の偏心量が、所望とする偏心量よりも小さく形成されてしまった場合であっても、その足りない偏心量Δを補充するように、加工部分２１０に対して位相をずらせて次の加工部分２２０の加工を行うことで、加工部分２２０を基準とした加工部分２１０の偏心量を所望の偏心量にすることができる。

同様に、加工部分２１０の偏心量が、所望とする偏心量よりも大きく形成されてしまった場合であっても、その超過した偏心量Δを削減するように、加工部分２１０に対して位相をずらせて次の加工部分２２０の加工を行うことで、加工部分２２０を基準とした加工部分２１０の偏心量を所望の偏心量にすることができる。

なお、この変形例の自動旋盤では、制御部５０が、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０とを同期して回転駆動させる制御と、ガイドブッシュ用サーボモータ４０を停止し主軸用モータ２０だけを回転駆動させる制御とを組み合わせることで、位相差のある加工部分２１０，２２０，２３０を形成するものである。

これに対して、制御部５０は、ガイドブッシュ用サーボモータ４０を停止させることなく、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０との位相が連続的に変化する回転駆動をさせるように、これら両モータ４０，２０の制御を行うものとしてもよい。

このように、ガイドブッシュ用サーボモータ４０を停止させることなく、両モータ４０，２０の位相を連続的に変化するように回転駆動させることで、図７Ｃに示すような段付きを有する不連続な加工部分２１０，２２，２３０ではなく、加工部分間の位相が連続的に変化した、例えば弦巻バネのような螺旋形状の加工部分を形成することもできるし、ワーク２００の軸Ｃ１方向への送り量と、両モータ４０，２０間での位相のずれる程度を調整する制御部５０で制御することにより、ワーク２００を、より複雑な立体形状に形成することもできる。

なお、本発明に係る工作機械は、少なくとも主軸１０とともに回転可能なロータリーガイドブッシュ３０を備えたものであればよく、上述した実施形態で説明したような、ロータリーガイドブッシュ３０を主軸１０とともに回転させた状態とこの回転を停止させた状態とに選択的に切り替えるものである必要はない。

したがって、変形例の自動旋盤のように、制御部５０が、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０との間で位相差を与えるものにおいては、制御部５０が、ロータリーガイドブッシュ３０を主軸１０とともに回転させた状態とこの回転を停止させた状態とに選択的に切り替えるようにガイドブッシュ用サーボモータ４０の回転駆動を制御するものではなく、主軸用モータ２０に対してガイドブッシュ用サーボモータ４０の回転速度を上昇させたり下降させることで、ガイドブッシュ用サーボモータ４０と主軸用モータ２０との間での位相差を変化させるものであってもよい。

Claims

主軸の先端から突出した被工作物を前記主軸の軸心に対して偏心して撓んだ状態で支持する偏心ガイドブッシュを備え、
前記偏心ガイドブッシュを、前記主軸の前記軸心回りに回転させ、
前記被工作物の加工の際に、前記主軸の回転状態で、前記偏心ガイドブッシュが、前記主軸の前記軸心回りに回転した状態と、回転を停止した状態で維持された状態とに切り替えられ、前記主軸と前記偏心ガイドブッシュとをともに回転させた加工と、前記主軸の回転状態で前記偏心ガイドブッシュを回転停止状態で維持した加工とが切り替えて行われることを特徴とする工作機械。
前記主軸をその軸心回りに回転させる主軸駆動部と、前記偏心ガイドブッシュを前記軸心回りに回転させるガイドブッシュ駆動部と、前記偏心ガイドブッシュが前記主軸に同期させて前記軸心回りに回転した状態と回転を停止した状態で維持された状態とに切り替えるように前記ガイドブッシュ駆動部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記偏心ガイドブッシュの、前記被工作物を偏心して支持する部分における、前記被工作物の位相を変更するように、前記偏心ガイドブッシュの回転と前記主軸の回転とを調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
前記主軸を前記軸心回りに回転させる主軸駆動部と、前記偏心ガイドブッシュを前記軸心回りに回転させるガイドブッシュ駆動部と、前記偏心ガイドブッシュの、前記被工作物を偏心して支持する部分における、前記被工作物の位相を変更するように、前記主軸駆動部と前記ガイドブッシュ駆動部とのうち少なくとも一方を制御する位相制御部と、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
前記偏心ガイドブッシュの端面のうち前記主軸に向いた側の端面の、前記被工作物を支持する内周面と隣接する角部に、面取りが施されていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の工作機械。
主軸をその軸心回りに回転させるとともに、前記主軸の先端から突出した被工作物を前記主軸の軸心に対して偏心して撓んだ状態で支持する偏心ガイドブッシュを用いて、前記被工作物に対する加工を施すに際して、
前記偏心ガイドブッシュを、前記主軸の前記軸心回りに回転させ、
前記被工作物の加工の際に、前記主軸の回転状態で、前記偏心ガイドブッシュが、前記主軸の前記軸心回りに回転した状態と、回転を停止した状態で維持された状態とに切り替えられ、前記主軸と前記偏心ガイドブッシュとをともに回転させた加工と、前記主軸の回転状態で前記偏心ガイドブッシュを回転停止状態で維持した加工とが切り替えて行われることを特徴とする加工方法。
前記偏心ガイドブッシュの、前記被工作物を偏心して支持する部分における、前記被工作物の位相を変更するように、前記偏心ガイドブッシュの回転と前記主軸の回転とを調整することを特徴とする請求項６に記載の加工方法。