JP6728663B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関する。

工作機械の一形態として、特許文献１に示されているものが知られている。工作機械１１は、構造体としてベッド１３、コラム１５およびテーブル２１を備えている。各構造体の内部には、液体が循環可能な空洞部２３，３５，３７，４７が形成されている。空洞部２３，３５，３７，４７に液体が循環することにより、各構造体の温度分布が均一化される。よって、各構造体の不均一な熱変位が抑制され、ひいては工作機械による工作物の加工精度が向上する。

特開２００４−６６４３７号公報

しかしながら、特許文献１の工作機械において、各構造体の不均一な熱変位を抑制した場合においても、各構造体の熱変位によって、工作物と工具との相対変位が生じているときがある。この相対変位は、工作物の加工精度を低下させる。

そこで、本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであって、構造体の熱変位による工作物と工具との相対変位を抑制して、工作物の加工精度の低下を抑制することができる工作機械を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、請求項１の工作機械は、工作物を支持するベッドと、工作物を加工する工具を保持し、回転駆動される回転軸部材と、工作物に対して相対的に移動可能にベッドに設けられ、回転軸部材を軸受により回転可能に支持する支持台と、支持台を工作物に対して接近させる方向である切込み方向にて相対的に移動する駆動装置と、ベッドおよび支持台の一方に設けられ、液体を貯留するタンクと、支持台に形成され、タンクに貯留される液体を軸受に供給するとともにタンクに還流させる第一流路と、切込み方向に直角であるとともに回転軸部材の回転軸心を含む仮想平面と切込み方向に直角であるとともに工作物の支持位置を含む仮想平面との間にてベッドに形成され、タンクに貯留される液体が供給されるとともにタンクに還流する第二流路と、を有する工作機械であって、切込み方向において、回転軸心が支持台における駆動装置に支持される基準位置と支持位置との間に配置され、回転軸心は、基準位置から支持台の熱変位によって支持位置に近づく方向に変位し、支持位置は、基準位置から第二流路を流通する液体による熱変位によって回転軸心から遠ざかる方向に変位する。

工作機械の運転が開始されると、タンクに貯留されている液体が第一流路を介して軸受に供給されることにより、液体の温度が高くなるため、支持台の熱変位が生じる。一方、温度上昇した液体がベッドに形成された第二流路に流れるため、ベッドに熱変位が生じる。第二流路は、支持台の熱変位によって生じる工作物と工具との相対変位を抑制するように、ベッドの熱変位が生じるように形成されている。よって、支持台の熱変位による工作物と工具との相対変位を抑制することができる。したがって、工作物の加工精度の低下が抑制される。

本発明による工作機械の第一実施形態の研削盤の平面図である。 図１に示すII−II線に沿った研削盤の断面図である。 図１に示す研削盤に第二流路が設けられていない場合における第一熱変位量、第二熱変位量および相対変位量を示すタイムチャートである。 図１に示す研削盤における第一熱変位量、第二熱変位量および相対変位量を示すタイムチャートである。 本発明による工作機械の第二実施形態の研削盤の断面図である。

＜第一実施形態＞
（１．工作機械の概要）
本発明の工作機械の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態における工作機械は、図１に示す研削盤１である。研削盤１は、具体的には、軸状の工作物Ｗの研削が可能なテーブルトラバース型円筒研削盤である。なお、図１において、Ｚ軸方向は、トラバース方向である。また、Ｘ軸方向は、トラバース方向と直角な水平方向であり、かつ、工作物Ｗに対する切込み方向である。そして、Ｙ軸方向は、トラバース方向と直角な鉛直方向である。
図１に示すように、研削盤１は、主として、ベッド１０、テーブル２０、主軸台３０、心押台４０、砥石台５０、砥石車７０（本発明の工具に相当）および制御装置８０を備える。

ベッド１０は、工作物Ｗを支持するものである。ベッド１０は、設置面（床）上に固定される。このベッド１０の上面には、テーブル２０を、静圧案内方式にて摺動可能とする一対のＺ軸静圧案内面１１ａ，１１ｂが、Ｚ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に配置固定されている。一対のＺ軸静圧案内面１１ａ，１１ｂの間には、テーブル２０をＺ軸方向に駆動するためのＺ軸ボールねじ１１ｃが配置され、このＺ軸ボールねじ１１ｃを回転駆動するＺ軸モータ１１ｄが配置固定されている。このＺ軸モータ１１ｄには、Ｚ軸モータ１１ｄの回転角を検出可能なエンコーダ（図示なし）が備えられている。

また、ベッド１０の上面には、砥石台５０を、静圧案内方式にて摺動可能とする一対のＸ軸静圧案内面１２ａ，１２ｂが、Ｘ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に配置固定されている。一対のＸ軸静圧案内面１２ａ，１２ｂの間には、砥石台５０をＸ軸方向に駆動するためのＸ軸ボールねじ１２ｃが配置されている。Ｘ軸ボールねじ１２ｃは、ベッド１０の上面に固定されたねじ支持部１２ｃ１，１２ｃ２に軸受によって回転可能に支持されている（図２参照）。また、一対のＸ軸静圧案内面１２ａ，１２ｂの間には、Ｘ軸ボールねじ１２ｃを回転駆動するＸ軸モータ１２ｄが配置されている。このＸ軸モータ１２ｄには、Ｘ軸モータ１２ｄの回転角を検出可能なエンコーダ（図示なし）が備えられている。ベッド１０の詳細は後述する。なお、テーブル２０および砥石台５０の案内方式は、静圧案内方式であるが、例えば、すべり案内方式や転がり案内方式としても良い。

テーブル２０は、長尺状に形成され、ベッド１０のＺ軸静圧案内面１１ａ，１１ｂ上にＺ軸方向に移動可能に設けられる。テーブル２０は、Ｚ軸ボールねじ１１ｃのナット部材（図示なし）に連結されており、Ｚ軸モータ１１ｄの駆動により一対のＺ軸静圧案内面１１ａ，１１ｂに沿って移動される。テーブル２０の一端側に主軸台３０が固定され、テーブル２０の他端側に心押台４０が固定される。そして、工作物は、Ｚ軸周りに回転可能となるように、主軸台３０および心押台４０によって支持される。

主軸台３０は、主軸台本体３１、主軸３２、主軸モータ３３および主軸センタ３４を備えている。主軸台本体３１には、主軸３２が回転可能に挿通支持されている。主軸台本体３１は、主軸３２の軸方向がＺ軸方向を向き、且つ一対のＺ軸静圧案内面１１ａ，１１ｂと平行になるようにテーブル２０の上面に固定されている。

主軸３２の左端には、主軸モータ３３が設けられ、主軸３２は、主軸モータ３３により主軸台本体３１に対してＺ軸回りに回転駆動される。この主軸モータ３３には、主軸モータ３３の回転角を検出可能なエンコーダが備えられている。また、主軸３２の右端には、軸状の工作物Ｗの軸方向一端を支持する主軸センタ３４が取り付けられている。

心押台４０は、心押台本体４１および心押センタ４２を備えている。心押台本体４１には、心押センタ４２が回転可能に挿通支持されている。心押台本体４１は、心押センタ４２の軸方向がＺ軸方向を向くように、且つ心押センタ４２の回転軸が主軸３２の回転軸と同軸となるようにテーブル２０の上面に固定されている。すなわち、心押センタ４２は、主軸センタ３４と工作物Ｗの軸方向他端を支持してＺ軸回りに回転可能なように配置されている。心押センタ４２は、工作物Ｗの長さに応じて心押台本体４１の右端面からの突出量の変更が可能に構成されている。

砥石台５０は、ベッド１０の上面の一対のＸ軸静圧案内面１２ａ，１２ｂ上を摺動可能に配置されている。砥石台５０は、Ｘ軸ボールねじ１２ｃのナット部材１２ｅ（図２参照）に連結されており、Ｘ軸モータ１２ｄの駆動により一対のＸ軸静圧案内面１２ａ，１２ｂに沿って移動される。このように、砥石台５０は、工作物Ｗに対して相対的に移動可能にベッド１０に設けられている。砥石台５０の詳細は、後述する。
砥石車７０は、工作物Ｗを加工するものである。砥石車７０は、円盤状に形成されている。

制御装置８０は、各モータを制御して、工作物Ｗおよび砥石車７０をＺ軸回りに回転させ、且つ、工作物Ｗに対する砥石車７０のＺ軸方向およびＸ軸方向の相対的な位置を変更することにより、工作物Ｗの外周面の研削を行う装置である。

（２．砥石台５０の詳細）
砥石台５０は、図２に示すように、砥石台本体５１（本発明の支持台に相当）、回転軸部材５２、軸受５３、タンク５４、第一外部流路５５、第一内部流路５６（本発明の第一流路に相当）、ポンプ５７（本発明の液体供給装置に相当）、圧力調整弁５８を備えている。

砥石台本体５１は、回転軸部材５２を軸受５３により回転可能に支持するものである。
回転軸部材５２は、砥石車７０を保持し、回転駆動されるものである。回転軸部材５２は、砥石台本体５１の上面にて、Ｚ軸周りに回転可能に支持されている。回転軸部材５２の一端には、円盤状の砥石車７０が同軸で取り付けられている（図１参照）。また、砥石台本体５１の上面には、ベルト・プーリ機構５９（図１参照）を介して回転軸部材５２を砥石車７０とともに回転駆動するための砥石回転用モータ６０が固定されている。

軸受５３は、回転軸部材５２を回転可能に支持するものである。軸受５３は、静圧軸受である。軸受５３には、タンク５４に貯留されている油（本発明の液体に相当）が供給される。
タンク５４は、砥石台本体５１に設けられ、油を貯留するものである。タンク５４は、砥石台本体５１の上部に設けられている。タンク５４は、具体的には、砥石台本体５１の上面から下方に向かって凹むように形成されている。また、タンク５４は、上側が蓋部材（図示なし）にて覆われている。また、タンク５４は、軸受５３の下方に位置する部位を有するように形成されている。

第一外部流路５５は、砥石台本体５１の外部に設けられ、一端にタンク５４が接続されるとともに、他端に第一内部流路５６の一端が接続されている管である。第一外部流路５５は、タンク５４からの油を第一内部流路５６に供給する。

第一内部流路５６は、砥石台本体５１に形成され、タンク５４に貯留される油を軸受５３に供給するとともにタンク５４に還流させる流路である。第一内部流路５６は、一端に第一外部流路５５の他端が接続されるとともに、他端がタンク５４に向けて開口する。第一内部流路５６上に軸受５３が設けられている。

ポンプ５７は、第一外部流路５５上に設けられ、タンク５４に貯留された油を軸受５３に供給するものである。ポンプ５７は、具体的には、砥石台本体５１に固定され、吸込口５７ａをタンク５４に貯留された油に浸漬させている。ポンプ５７は、吸込口５７ａからタンク５４に貯留された油を吸い込んで、第一外部流路５５および第一内部流路５６を介して、図２に矢印にて示すように、軸受５３に油を供給する。ポンプ５７は、制御装置８０と電気的に接続されている。ポンプ５７は、制御装置８０によって回転数を制御されることによって、第一外部流路５５および第一内部流路５６を流通する油の流量（単位時間当たりの流量）を調整する。

圧力調整弁５８は、第一外部流路５５における分岐点５５ａより軸受５３側に設けられ、軸受５３に供給される油の圧力値を所定圧力値に調整するものである。圧力調整弁５８は、例えば、直動式減圧弁である。

ここで、砥石台５０の熱変形について説明する。制御装置８０は、研削盤１の運転を開始した時点から、ポンプ５７を制御して、タンク５４から軸受５３に油を供給する。軸受５３が静圧軸受であるため、回転軸部材５２の回転によって油が繰り返しせん断されることにより、油の温度が上昇する。この油が軸受５３からタンク５４に排出され、さらに軸受５３とタンク５４との間を循環することにより、タンク５４に貯留している油の温度が上昇する。これら上昇した油の熱が砥石台本体５１に伝達するため、砥石台本体５１に温度勾配が生じる。これにより、回転軸部材５２が工作物Ｗに近づく方向に、砥石台本体５１の熱変位が生じる。

砥石台本体５１の熱変位については、砥石車７０の工作物Ｗに対する切込み方向であるＸ軸方向（本発明の第一方向に相当）の熱変位量が問題となる。回転軸部材５２の回転軸心Ｐｒと基準位置とのＸ軸方向の、研削盤１の運転開始時点からの熱変位量を第一熱変位量ΔＬ１と定義する。基準位置は、熱変位量を算出するための基準とする位置である。基準位置が、ナット部材１２ｅにおけるＸ軸ボールねじ１２ｃの軸線上の中心点（以下、ナット中心点Ｐｎ（図２参照）とする。）に設定された場合、第一熱変位量ΔＬ１は、式（１）によって算出することができる。

［数１］
ΔＬ１＝α１×Ｌ１×ΔＴ１ ・・・（１）

α１は、砥石台本体５１におけるナット中心点Ｐｎと、回転軸部材５２の回転軸心Ｐｒとの間のＸ軸方向に沿った部位の線膨張係数である。Ｌ１は、ナット中心点Ｐｎと回転軸心ＰｒとのＸ軸方向に沿った長さである。ΔＴ１は、研削盤１の運転開始時点からの、砥石台本体５１におけるナット中心点Ｐｎと回転軸心Ｐｒとの間のＸ軸方向に沿った部位の温度変化量（以下、第一温度変化量ΔＴ１とする。）である。この温度変化量は、砥石台本体５１におけるナット中心点Ｐｎと回転軸心Ｐｒとの間のＸ軸方向に沿った部位の温度を平均化することにより得られる平均温度の変化量である。油の温度が高くなるにしたがって、第一温度変化量ΔＴ１ひいては第一熱変位量ΔＬ１が大きくなる。

（３．ベッド１０の詳細）
ベッド１０には、図２に示すように、第二外部流路１３および第三外部流路１４が接続されている。また、ベッド１０には、第二内部流路１５（本発明の第二流路に相当）および温度センサ１６が設けられている。
第二外部流路１３は、砥石台５０およびベッド１０の外部に設けられ、一端に第一外部流路５５に設けられた分岐点５５ａが接続されるとともに、他端に第二内部流路１５の一端が接続されている。第二外部流路１３は、タンク５４からの油を第二内部流路１５に供給する。

第三外部流路１４は、砥石台５０およびベッド１０の外部に設けられ、一端に第二内部流路１５の他端が接続されるとともに、他端がタンク５４に向けて開口する。第三外部流路１４は、第二内部流路１５からの油をタンク５４に還流させる。

第二内部流路１５は、ベッド１０に形成され、タンク５４に貯留される油が供給されるとともに、タンク５４に還流する流路である。第二内部流路１５は、第二外部流路１３からタンク５４に貯留された油が供給され、第三外部流路１４に油を導出する。

第二内部流路１５は、ベッド１０の砥石台５０側の端部からＸ軸方向に沿ってテーブル２０側の端部に向かって延びるともに、工作物Ｗの支持位置Ｐｗより反砥石台５０側にて砥石台５０側に向くように折り返され、砥石台５０側の端部までＸ軸方向に沿って延びるように形成されている。このように、第二内部流路１５は、ベッド１０おける回転軸部材５２の回転軸心Ｐｒと工作物Ｗの支持位置Ｐｗとの間に形成されている。

また、第二内部流路１５は、第二内部流路１５を流通する油の温度上昇によるベッド１０の熱変位が、構造体である砥石台５０の熱変位によって生じる工作物Ｗと砥石車７０との相対変位を抑制するように、形成されている（後述する）。

温度センサ１６は、ベッド１０の所定位置に設けられ、設けられた部位の温度を検出するものである。所定位置は、ベッド１０おける回転軸部材５２の回転軸心Ｐｒと工作物Ｗの支持位置Ｐｗとの間に、かつ、第二内部流路１５より上方の部位である。温度センサ１６の検出結果は、制御装置８０に送信される。

（４．工作物と砥石台５０の相対変位）
工作物Ｗと砥石車７０との相対変位について、本実施形態との比較のため、ベッド１０に第二内部流路１５が設けられていない場合について、図３を参照して説明する。工作物Ｗと砥石車７０の相対変位は、研削盤１においては、工作物Ｗの支持位置Ｐｗと、回転軸部材５２の回転軸心ＰｒとのＸ軸方向に沿った相対変位量ΔＬｓ１が問題となる。はじめに、回転軸部材５２の回転軸心Ｐｒおよび工作物Ｗの支持位置ＰｗのＸ軸方向に沿った熱変位量について説明する。

上述したように、基準位置がナット中心点Ｐｎに設定された場合、油の温度上昇による、回転軸心ＰｒのＸ軸方向における熱変位量は、第一熱変位量ΔＬ１となる。第一熱変位量ΔＬ１は、図３に示すように、運転開始時点（時刻ｔ１）以降の油の温度上昇に伴って大きくなる。

一方、工作物Ｗの支持位置Ｐｗと基準位置とのＸ軸方向の、研削盤１の運転開始時点からの熱変位量を第二熱変位量ΔＬ２と定義する。基準位置がナット中心点Ｐｎに設定された場合、第二熱変位量ΔＬ２は、次の式（２）によって算出することができる。

［数２］
ΔＬ２＝α２×Ｌ２×ΔＴ２ ・・・（２）

α２は、ベッド１０におけるナット中心点Ｐｎと工作物Ｗの支持位置Ｐｗとの間のＸ軸方向に沿った部位の線膨張係数である。Ｌ２は、ナット中心点Ｐｎと工作物Ｗの支持位置ＰｗとのＸ軸方向に沿った長さ（以下、第二長さＬ２とする。）である（図２参照）。ΔＴ２は、研削盤１の運転開始時点からの、ベッド１０におけるナット中心点Ｐｎと支持位置Ｐｗとの間のＸ軸方向に沿った部位の温度変化量（以下、第二温度変化量ΔＴ２とする。）である。この温度変化量は、ベッド１０におけるナット中心点Ｐｎと支持位置Ｐｗとの間のＸ軸方向に沿った部位の温度を平均化することにより得られる平均温度の変化量である。なお、テーブル２０、主軸台３０および心押台４０の熱変位量は無視できる量であるため、ベッド１０の熱変位量のみが考慮されている。

ベッド１０と砥石台５０の接触部位が比較的少なく、かつ、ベッド１０に第二内部流路１５が設けられていないため、温度上昇した油の熱が、ベッド１０に伝達しにくい。よって、第二内部流路１５が設けられていない場合、第二熱変位量ΔＬ２は、第一熱変位量ΔＬ１に比べて立ち上がりが遅く、かつ、各時刻において第一熱変化量より小さくなる。

そして、工作物Ｗの支持位置Ｐｗと、回転軸部材５２の回転軸心ＰｒとのＸ軸方向に沿った相対変位量ΔＬｓ１は、式（３）に示すように、第一熱変位量ΔＬ１と第二熱変位量ΔＬ２との差によって表される。なお、式（３）は、Ｘ軸ボールねじ１２ｃの熱変位が無視できる量である場合のものである。

［数３］
ΔＬｓ１＝ΔＬ１−ΔＬ２ ・・・（３）

相対変位量ΔＬｓ１は、研削盤１の運転開始時点から第一熱変位量ΔＬ１の変化に伴って大きくなった後、第二熱変位量ΔＬ２の変化に伴って小さくなるように推移する。このように、相対変位量ΔＬｓ１が一定値にて推移しないことにより、工作物Ｗに対する砥石車７０の位置が変動する場合、工作物Ｗの加工精度が低下する。

（５．第二内部流路１５の詳細）
これに対し、第二内部流路１５は、相対変位量ΔＬｓ１を抑制するように形成されている。具体的には、第二内部流路１５は、相対変位量ΔＬｓ１を所定変位量ΔＰＬｓとするように形成されている。

本実施形態における工作物Ｗと砥石車７０との相対変位について、図４を参照して説明する。第一熱変位量ΔＬ１は、上述したように、研削盤１の運転開始時点（時刻ｔ１）から、油の温度上昇に伴って大きくなる。一方、第二内部流路１５には、研削盤１の運転開始時点から、ポンプ５７の駆動によりタンク５４から油が供給される。よって、第二熱変位量ΔＬ２は、運転開始時点（時刻ｔ１）から、油の温度上昇に伴って大きくなる。そして、相対変位量ΔＬｓ１が所定変位量ΔＰＬｓとなる（時刻ｔ２）。

また、第二内部流路１５は、第一熱変位量ΔＬ１の応答時間と、第二熱変位量ΔＬ２の応答時間との差を抑制するように形成されている。第一熱変位量ΔＬ１の応答時間は、第一温度変化量ΔＴ１が所定温度変化量となった時点から、第一熱変位量ΔＬ１が、式（１）の第一温度変化量ΔＴ１に所定温度変化量を代入することによって得られる第一熱変位量ΔＬ１となる時点までの時間である。また、第二熱変位量ΔＬ２の応答時間は、第二温度変化量ΔＴ２が所定温度変化量となった時点から、第二熱変位量ΔＬ２が、式（２）の第二温度変化量ΔＴ２に所定温度変化量を代入することによって得られる第二熱変位量ΔＬ２となる時点までの時間である。

第一熱変位量ΔＬ１の応答時間と第二熱変位量ΔＬ２の応答時間との差が、第二内部流路１５によって抑制された場合、第二内部流路１５が形成されていないときに比べて、油の温度が変化したときの相対変位量ΔＬｓ１が早期に安定する。よって、研削盤１の運転開始時点（時刻ｔ１）から、比較的早期に、相対変位量ΔＬｓ１が所定変位量ΔＰＬｓとなる（時刻ｔ２）。さらに、第二内部流路１５が、所定変位量ΔＰＬｓを比較的小さくするように、すなわち、第一熱変位量ΔＬ１と第二熱変位量ΔＬ２とを等しくするように形成されている場合には、さらに早期に、相対変位量ΔＬｓ１が所定変位量ΔＰＬｓとなる。このように、第二内部流路１５は、第二内部流路１５を流通する油の温度上昇によるベッド１０の熱変位が、砥石台５０の熱変位によって生じる工作物Ｗと砥石車７０との相対変位を抑制するように形成されている。

（６．制御装置８０の処理）
制御装置８０は、所定部位の温度が所定温度範囲内となるように、ポンプ５７によって油の流量を調整する。制御装置８０は、具体的には、温度センサ１６の検出温度が所定温度範囲内となるように、ポンプ５７の回転数を制御するフィードバック制御を行う。所定部位の温度が所定温度範囲内である場合、相対変位量ΔＬｓ１が所定変位量ΔＰＬｓとなるように、第二内部流路１５が形成されている。よって、制御装置８０によって、所定部位の温度が所定温度範囲内となるように制御されることにより、相対変位量ΔＬｓ１が所定変位量ΔＰＬｓにて安定して推移する。所定温度範囲は、実験等により実測されて予め導出されている。

（７．まとめ）
本第一実施形態によれば、研削盤１は、工作物Ｗを支持するベッド１０と、工作物Ｗを加工する砥石車７０を保持し、回転駆動される回転軸部材５２と、工作物Ｗに対して相対的に移動可能にベッド１０に設けられ、回転軸部材５２を軸受５３により回転可能に支持する砥石台５０と、砥石台５０に設けられ、油を貯留するタンク５４と、砥石台５０に形成され、タンク５４に貯留される油を軸受５３に供給するとともにタンク５４に還流させる第一内部流路５６と、ベッド１０に形成され、かつ、回転軸部材５２の回転軸心Ｐｒと工作物Ｗの支持位置Ｐｗとの間に形成され、タンク５４に貯留される油が供給されるとともにタンク５４に還流する第二内部流路１５と、を有する研削盤１であって、第二内部流路１５を流通する油によるベッド１０の熱変位は、砥石台５０の熱変位によって生じる工作物Ｗと砥石車７０との相対変位を抑制する。
研削盤１の運転が開始されると、タンク５４に貯留されている油が第一内部流路５６を介して軸受５３に供給されることにより、油の温度が高くなるため、砥石台５０の熱変位が生じる。一方、温度上昇した油がベッド１０に形成された第二内部流路１５に流れるため、ベッド１０に熱変位が生じる。第二内部流路１５は、砥石台５０の熱変位によって生じる工作物Ｗと砥石車７０との相対変位を抑制するように、ベッド１０の熱変位が生じるように形成されている。よって、砥石台５０の熱変位による工作物Ｗと砥石車７０との相対変位を抑制することができる。したがって、工作物Ｗの加工精度の低下が抑制される。

また、第二内部流路１５は、工作物Ｗの支持位置Ｐｗと基準位置とのＸ軸方向の熱変位量を第一熱変位量ΔＬ１と定義し、回転部材の回転軸心Ｐｒと基準位置とのＸ軸方向の熱変位量を第二熱変位量ΔＬ２と定義する場合、第一熱変位量ΔＬ１と第二熱変位量ΔＬ２とが等しくなるように形成されている。
これによれば、砥石台５０の熱変位による工作物Ｗと砥石車７０との相対変位が、早期かつ確実に抑制される。

また、第一熱変位量ΔＬ１および第二熱変位量ΔＬ２は、研削盤１の運転開始時点からの熱変位量である。
これによれば、砥石台５０の熱変位による工作物Ｗと砥石車７０との、運転開始時点からの相対変位が抑制される。

また、第二内部流路１５は、第一熱変位量ΔＬ１の応答時間と、第二熱変位量ΔＬ２の応答時間との差を抑制するように形成されている。
これによれば、砥石台５０の熱変位による工作物Ｗと砥石車７０との、運転開始時点からの相対変位が、さらに早期に抑制される。

また、ベッド１０の所定部位の温度を検出する温度センサ１６と、第二内部流路１５に油を供給するとともに、油の流量を調整するポンプ５７と、前記温度センサ１６の検出温度が所定温度範囲内となるように、ポンプ５７によって第二内部流路１５に供給される油の流量を調整する制御装置８０と、をさらに備えている。
これによれば、温度センサ１６の検出温度が所定温度範囲内となるように、ポンプ５７によって第二内部流路１５に供給される油の流量が調整されるため、所定部位の温度が所定温度範囲内となる。これにより、相対変位量ΔＬｓ１が所定変位量ＰＬｓにて安定して推移する。よって、相対変位量ΔＬｓ１が、安定して抑制される。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の工作機械の第二実施形態について、主として上述した第一実施形態と異なる部分について説明する。上述した第一実施形態において、基準位置は、ナット中心点Ｐｎに位置しているが、本第二実施形態においては、基準位置は、図５に示すように、ねじ支持部１２ｃ１におけるＸ軸ボールねじ１２ｃの軸線上のねじ支持部１２ｃ１の中心点（以下、支持部中心点Ｐｓとする。）に位置している。

この場合、基準位置から回転軸部材５２の回転軸心ＰｒまでのＸ軸方向の第一熱変位量は、支持部中心点Ｐｓとナット中心点Ｐｎとの間のＸ軸ボールねじ１２ｃのＸ軸方向の熱変位量と、砥石台本体５１におけるナット中心点Ｐｎと回転軸心Ｐｒとの間のＸ軸方向に沿った熱変位量との差である。Ｘ軸ボールねじ１２ｃの熱変位量が無視できるとき、本第二実施形態の第一熱変位量は、砥石台本体５１におけるナット中心点Ｐｎと回転軸部材５２の回転軸心Ｐｒとの間のＸ軸方向に沿った熱変位量となる。すなわち、本第二実施形態の第一熱変位量は、上述した第一実施形態の第一熱変位量ΔＬ１同じとなる。

一方、本第二実施形態において、基準位置から工作物Ｗの支持位置ＰｗまでのＸ軸方向の第二熱変位量ΔＬ１２は、式（４）によって算出することができる。

［数４］
ΔＬ１２＝α１２×Ｌ１２×ΔＴ１２ ・・・（４）

α１２は、ベッド１０における支持部中心点Ｐｓと工作物Ｗの支持位置Ｐｗとの間のＸ軸方向に沿った部位の線膨張係数である。Ｌ１２は、支持部中心点Ｐｓと工作物Ｗの支持位置ＰｗとのＸ軸方向に沿った長さである。ΔＴ１２は、研削盤１の運転開始時点からの、ベッド１０における支持部中心点Ｐｓと支持位置Ｐｗとの間のＸ軸方向に沿った部位の温度変化量である。

そして、本第二実施形態において、相対変位量ΔＬｓ１１は、式（５）のように表される。本第二実施形態における第二内部流路１５は、相対変位量ΔＬｓ１１を抑制するように形成される。

［数５］
ΔＬｓ１１＝ΔＬ１−ΔＬ１２ ・・・（５）

（８．変形例）
なお、上述した実施形態において、工作機械の一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、上述した各実施形態において、工作機械は、テーブルトラバース型円筒研削盤であるが、これに代えて、砥石台トラバース型円筒研削盤、旋盤やマシニングセンタとしても良い。

また、上述した各実施形態において、タンク５４は、砥石台本体５１に設けられているが、これに代えて、ベッド１０に設けるようにしても良い。すなわち、タンク５４は、ベッド１０および砥石台５０の一方に設けられる。

また、上述した各実施形態において、温度センサ１６は、ベッド１０に設けられているが、これに代えて、砥石台本体５１に設けるようにしても良い。また、温度センサ１６を砥石台本体５１およびベッド１０に設けるようにしても良い。これらの場合、制御装置８０は、ベッド１０に設けられた温度センサ１６の検出温度に基づいて第二内部流路１５に供給される油に流量を調整するとともに、砥石台本体５１に設けられた温度センサ１６の検出温度に基づいて、第一内部流路５６に供給される油の流量を調整する。

また、上述した各実施形態において、制御装置８０は、温度センサ１６の検出温度に基づいて、第二内部流路１５に供給される油の流量を調整しているが、これに代えて、ベッド１０が温度センサ１６を備えないとともに、制御装置８０が、油を一定流量にて、かつ、相対変位量ΔＬｓ１，ΔＬｓ１１を抑制するように、第二内部流路１５に供給するようにしても良い。

また、上述した各実施形態において、第二内部流路１５は、第一熱変位量ΔＬ１の応答時間と、第二熱変位量ΔＬ２，ΔＬ１２の応答時間との差を抑制するように形成されているが、これに代えて、第二内部流路１５が、第一熱変位量ΔＬ１の応答時間と、第二熱変位量ΔＬ２，ΔＬ１２の応答時間との差を抑制しないように形成されるようにしても良い。この場合、相対変位量ΔＬｓ１，ΔＬｓ１１が比較的大きいために、所望の加工精度が得られないときには、相対変位量ΔＬｓ１，ΔＬｓ１１が安定して推移する時刻以降に、工作物Ｗの加工を開始する。

また、上述した各実施形態において、相対変位量ΔＬｓ１，ΔＬｓ１１は、Ｘ軸ボールねじ１２ｃのＸ軸方向の熱変位量である、ねじ熱変位量ΔＬｂが無視できる場合のものである。しかしながら、ねじ熱変位量ΔＬｂが無視できない場合については、第一実施形態においては、相対変位量ΔＬｓ１は、式（３）に代えて、式（６）にて算出される。また、第二実施形態においては、相対変位量ΔＬｓ１１は、式（５）に代えて、式（７）にて算出される。ねじ熱変位量ΔＬｂは、式（８）によって算出される。

［数６］
ΔＬｓ１＝（ΔＬ１−ΔＬｂ）−ΔＬ２ ・・・（６）
［数７］
ΔＬｓ１１＝（ΔＬ１−ΔＬｂ）−ΔＬ１２ ・・・（７）
［数８］
ΔＬｂ＝αｂ×Ｌｂ×ΔＴｂ ・・・（８）

αｂは、Ｘ軸ボールねじ１２ｃの線膨張係数である。Ｌｂは、支持部中心点Ｐｓとナット中心点ＰｎとのＸ軸方向に沿った長さである（図２，図５参照）。ΔＴｂは、研削盤１の運転開始時点からの、Ｘ軸ボールねじ１２ｃにおける支持部中心点Ｐｓとナット中心点Ｐｎとの間のＸ軸方向に沿った部位の温度変化量である。

また、上述した各実施形態において、各熱変位量ΔＬ１，ΔＬ２，Ｌ１２は、式（１），（２），（４）によって算出されているが、これに代えて、他の演算方法によって算出するようにしても良い。例えば、各熱変位量ΔＬ１，ΔＬ２，Ｌ１２を、有限要素法などの数値シミュレーションを用いて導出するようにしても良い。この場合、ベッド１０または砥石台５０における、基準位置と、回転軸心Ｐｒおよび支持位置Ｐｗとの間の温度を平均化せずに、各熱変位量ΔＬ１，ΔＬ２，Ｌ１２を算出するようにしても良い。

また、上述したように、ねじ熱変位量ΔＬｂ（式（８））が無視できない場合においては、式（６），（７）によって相対変位量ΔＬｓ１，ΔＬｓ１１が算出されている。これに代えて、各熱変位量ΔＬ１，ΔＬ２，Ｌ１２の計算式にＸ軸ボールねじ１２ｃの熱変位量を考慮するようにしても良い。具体的には、第一熱変位量ΔＬ１においては、式（１）に代えて、式（９）によって算出されるようにしても良い。式（９）は、式（１）の右辺に補正値ｑを乗じたものである。

［数９］
ΔＬ１＝α１×Ｌ１×ΔＴ１×ｑ ・・・（９）

ｑは、補正値であり、予め実験等により実測されて導出されている。熱変位量ΔＬ２，Ｌ１２についても同様に、式（２），（４）の右辺に補正値ｑを乗じるようにしても良い。さらに、この場合、例えば、Ｘ軸ボールねじ１２ｃを常温時に張力を加えた状態で支持部１２ｃ１，１２ｃ２に固定することによって、Ｘ軸ボールねじ１２ｃの熱変位量を抑制するようにしても良い。
また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、タンク５４の形状、温度センサ１６の配設位置や個数、第一内部流路５６および第二内部流路１５を設ける位置を変更しても良い。

１…研削盤（工作機械）、１０…ベッド、１２ｃ…Ｘ軸ボールねじ、１２ｃ１，１２ｃ２…支持部、１２ｅ…ナット部材、１３…第二外部流路、１４…第三外部流路、１５…第二内部流路（第二流路）、１６…温度センサ、２０…テーブル、５０…砥石台、５１…砥石台本体、５２…回転軸部材、５３…軸受、５４…タンク、５５…第一外部流路、５６…第一内部流路（第一流路）、５７…ポンプ（液体供給装置）、７０…砥石車、８０…制御装置、Ｐｎ…ナット中心点（基準位置）、Ｐｒ…回転軸心、Ｐｓ…支持部中心点（基準位置）、Ｐｗ…支持位置、Ｗ…工作物、ΔＬ１…第一熱変位量、ΔＬ２…第二熱変位量、ΔＬｓ１…相対変位量。

Claims (6)

1. 工作物を支持するベッドと、
   前記工作物を加工する工具を保持し、回転駆動される回転軸部材と、
   前記工作物に対して相対的に移動可能に前記ベッドに設けられ、前記回転軸部材を軸受により回転可能に支持する支持台と、
   前記支持台を前記工作物に対して接近させる方向である切込み方向にて相対的に移動する駆動装置と、
   前記ベッドおよび前記支持台の一方に設けられ、液体を貯留するタンクと、
   前記支持台に形成され、前記タンクに貯留される前記液体を前記軸受に供給するとともに前記タンクに還流させる第一流路と、
   前記切込み方向に直角であるとともに前記回転軸部材の回転軸心を含む仮想平面と前記切込み方向に直角であるとともに前記工作物の支持位置を含む仮想平面との間にて前記ベッドに形成され、前記タンクに貯留される前記液体が供給されるとともに前記タンクに還流する第二流路と、を有する工作機械であって、
   前記切込み方向において、前記回転軸心が前記支持台における前記駆動装置に支持される基準位置と前記支持位置との間に配置され、
   前記回転軸心は、前記基準位置から前記支持台の熱変位によって前記支持位置に近づく方向に変位し、
   前記支持位置は、前記基準位置から前記第二流路を流通する前記液体による熱変位によって前記回転軸心から遠ざかる方向に変位する、工作機械。
2. 前記第二流路は、
   前記回転軸部材の前記回転軸心と前記基準位置との前記近づく方向の熱変位量を第一熱変位量と定義し、前記工作物の前記支持位置と前記基準位置との前記遠ざかる方向の熱変位量を第二熱変位量と定義する場合、
   前記第一熱変位量と前記第二熱変位量とが等しくなるように形成されている、請求項１記載の工作機械。
3. 前記第一熱変位量および前記第二熱変位量は、前記工作機械の運転開始時点からの熱変位量である請求項２記載の工作機械。
4. 前記第二流路は、前記第一熱変位量の応答時間と、前記第二熱変位量の応答時間との差を抑制するように形成されている請求項２または請求項３記載の工作機械。
5. 前記ベッドおよび前記支持台の少なくとも一方の所定部位の温度を検出する温度センサと、
   前記第二流路に前記液体を供給するとともに、前記液体の流量を調整する液体供給装置と、
   前記温度センサの検出温度が所定温度範囲内となるように、前記液体供給装置によって前記第二流路に供給される前記液体の流量を調整する制御装置と、をさらに備えている請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の工作機械。
6. 前記駆動装置は、ボールねじと、前記支持台と連結されるナット部材とを有し、
   前記基準位置は、前記ナット部材における前記ボールねじの軸線上の中心点に設定される請求項１乃至請求項５の何れか一項記載の工作機械。

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