JP7114925B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関するものである。

特許文献１に記載の工作機械としての旋盤は、工作物の外周位置を検出する１つの検出プローブを有する位置検出装置を備える。検出プローブは、主軸の中心軸線と平行な回転軸線回りに回転可能なアームの先端に固定され、主軸の中心軸線と同一高さになる検出位置と工作物に干渉しない退避位置との間で回転する。位置検出装置は、検出プローブで工作物の外周における１８０度隔てた対向する位置を検出し、検出した２つの外周位置に基づいて工作物の外径寸法等を算出する。

また、特許文献２に記載の工作機械としての円筒研削盤は、工作物の外周位置を検出する２つの検出プローブを有する位置検出装置を備える。２つの検出プローブは、上下動可能な可動枠に所定間隔をあけて配置される。位置検出装置は、２つの検出プローブで工作物の外周における１８０度隔てた対向する位置をそれぞれ検出し、検出した２つの外周位置に基づいて工作物の外径寸法等を算出する。

実公昭６１－１３２４３号公報 特許第２５４６０６２号公報

特許文献１に記載の検出プローブが固定されるアームは、旋盤で研削可能な最大径の工作物の直径よりも大きい長さに形成する必要がある。このため、位置検出装置は、工作物が比較的小径の場合、検出プローブで当該工作物の外周位置を検出した後、検出プローブを当該外周位置に対し１８０度隔てた対向する外周位置に大きく移動させる必要があり、工作物の外径寸法等の算出に時間が掛かるという問題がある。

特許文献２に記載の２つの検出プローブは、円筒研削盤で研削可能な最大径の工作物の直径よりも大きい間隔をあけて可動枠に配置する必要がある。このため、位置検出装置は、工作物が比較的小径の場合、一方の検出プローブで当該工作物の外周位置を検出した後、他方の検出プローブを当該外周位置に対し１８０度隔てた対向する外周位置に大きく移動させる必要があり、工作物の外径寸法等の算出に時間が掛かるという問題がある。さらに、この移動時に一方の検出プローブが円筒研削盤に備わる振れ止め装置、定寸装置、仮受台、配管、カバー等と干渉する場合があり、その場合は工作物の外径寸法等の算出ができないという問題がある。

本発明は、工作物の外周位置を短時間で検出できる工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、ベッドと、前記ベッドの上面に設けられ、ガイドレールに沿って移動可能なトラバーステーブルと、前記トラバーステーブルの上面に設けられ、当該上面に対し垂直な旋回軸線回りに旋回可能な旋回テーブルと、前記旋回テーブルの上面に設けられ、工作物の両端をそれぞれ支持し、両支持点を通る回転軸線回りに当該工作物を回転させる主軸台及び心押台と、前記工作物の外周に向けてそれぞれ移動可能に設けられ、前記工作物の同一外周円上における前記工作物の中心軸線を通る直線との２つの交点の位置の検出がそれぞれ可能な２つの検出プローブを有する位置検出装置とを備え、前記２つの検出プローブは、前記ガイドレールと平行な回転軸線回りに所定角度範囲でそれぞれ回転可能な２つのアームの自由端側にそれぞれ配置され、前記アームが前記所定角度の一方側の角度に回転したとき、前記工作物の外周位置の検出が可能な位置に位置決めされ、前記アームが前記所定角度の他方側の角度に回転したとき、前記工作物から退避した位置に位置決めされる。

工作物の外周位置の検出において、配置間隔が固定された２つの検出プローブで検出する場合は、小径の工作物の検出動作時間が長くなる傾向にあるが、本発明の位置検出装置は、２つの独立動作可能な検出プローブで検出するので、上記検出動作時間を短縮できる。

本実施形態の工作機械をＹ軸線方向から見た図である。 図１の工作機械を構成する位置検出装置をＹ軸線方向から見た図である。 図２Ａの位置検出装置をＺ軸線方向から見た図である。 図２Ａの位置検出装置をＸ軸線方向から見た図である。 図２Ａの位置検出装置の動作状態を説明するための図である。 図２Ａの位置検出装置で小径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、検出プローブが退避位置に位置決めされている状態である。 図２Ａの位置検出装置で小径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、検出プローブが検出開始位置に位置決めされている状態である。 図２Ａの位置検出装置で小径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、検出プローブが第一検出位置に位置決めされている状態である。 図２Ａの位置検出装置で小径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、検出プローブが第二検出位置に位置決めされている状態である。 図２Ａの位置検出装置で小径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、検出プローブが退避位置に戻って位置決めされている状態である。 図２Ａの位置検出装置で大径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、検出プローブが退避位置に位置決めされている状態である。 図２Ａの位置検出装置で大径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、第一検出プローブが検出開始位置に位置決めされている状態である。 図２Ａの位置検出装置で大径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、第一検出プローブが第一検出位置に位置決めされている状態である。 図２Ａの位置検出装置で大径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、第一検出プローブが退避位置に戻って位置決めされている状態である。 図２Ａの位置検出装置で大径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、第二検出プローブが検出開始位置に位置決めされている状態である。 図２Ａの位置検出装置で大径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、第二検出プローブが第二検出位置に位置決めされている状態である。 図２Ａの位置検出装置で大径の工作物を検出する際の動作状態を示す図であり、第二検出プローブが退避位置に戻って位置決めされている状態である。 図１の工作機械を構成するカバーをＹ軸線方向から見た図である。 図６ＡのカバーをＺ軸線方向から見た図である。 旋回テーブルを反時計回りに旋回したときの図６Ａのカバーの動作状態を示す図である。 旋回テーブルを時計回りに旋回したときの図６Ａのカバーの動作状態を示す図である。 図１の工作機械を構成する主軸台の内部構造を示す断面図である。 図８ＡのVIIIB-VIIIB矢視断面図である。 図８ＡのVIIIC-VIIIC矢視断面図である。 円筒状の工作物の研削方法における位置検出動作を説明するためのフローチャートである。 円筒状の工作物の研削方法における旋回テーブルの旋回動作及び研削動作を説明するためのフローチャートである。 図１の工作機械に工作物を搬入した状態を示す平面図である。 図１０の工作機械に搬入された工作物の位置検出を説明するための平面図である。 図１１の工作物の旋回を説明するための平面図である。 図１２の工作物の研削後の状態を示す平面図である。

（１．円筒研削盤の構成）
本実施形態に係る旋回テーブルを備える工作機械としてテーブルトラバース型の円筒研削盤について、図１を参照して説明する。なお、図１においては、後述するトラバーステーブル２０の移動方向を直交三軸のうちのＺ軸線方向とし、砥石台１５の移動方向を直交三軸のうちのＸ軸線方向とし、Ｚ軸線方向及びＸ軸線方向に直角な方向を直交三軸のうちのＹ軸線方向とする。

図１に示すように、円筒研削盤１０は、床面に載置されるベッド１１と、ベッド１１の上面に設けられるテーブルユニット１２と、テーブルユニット１２の上面に設けられる主軸台１３及び心押台１４と、ベッド１１の上面に設けられ、砥石車１６を有する砥石台１５と、砥石台１５に設けられる位置検出装置５０と、ベッド１１の側面に設けられる制御装置１７とを備える。

テーブルユニット１２は、ベッド１１の上面に設けられるトラバーステーブル２０と、トラバーステーブル２０の上面に設けられる旋回テーブル３０と、トラバーステーブル２０の上面において旋回テーブル３０を旋回させるアクチュエータ４０とを備える。

トラバーステーブル２０は、上面視が長尺状の矩形状に形成される。トラバーステーブル２０は、図略のアクチュエータ（リニアモータ等）の駆動によって、ベッド１１上にてＺ軸線方向に敷設されるガイドレール２１に沿って移動可能である。トラバーステーブル２０の上面は、旋回テーブル３０の下面が摺動可能となるように、きさげ加工等が施されている。

旋回テーブル３０は、上面視が扁平の六角形状に形成される。旋回テーブル３０は、トラバーステーブル２０の上面を摺動しながら、旋回軸３０ａを中心にＹ軸線回りに旋回可能に支持される。図１には、旋回テーブル３０がＺ軸線に対して旋回角度θをとった状態が示されている。旋回テーブル３０の下面は、トラバーステーブル２０の上面と同様に、きさげ加工等が施されている。

アクチュエータ４０は、旋回テーブル３０の旋回角度θを調整する。アクチュエータ４０は、トラバーステーブル２０の上面の一端側に設けられ、トラバーステーブル２０に対する旋回テーブル３０の一端側の位置を移動させる。より詳細には、アクチュエータ４０は、トラバーステーブル２０の上面の一端側に設けられるモータ４１と、モータ４１に連結されるボールねじ４２と、旋回テーブル３０の一端側に設けられるボールねじナット４３とを備える。

アクチュエータ４０は、モータ４１の駆動よりボールねじ４２が回転し、ボールねじナット４３の位置がＸ－Ｚ平面上において移動することで、旋回テーブル３０を旋回させる。そして、旋回テーブル３０が旋回した状態において、旋回テーブル３０をトラバーステーブル２０に固定するため、旋回テーブル３０の長手方向の両端側にはクランプ装置３１ａ，３１ｂが設けられる。

ここで、旋回テーブル３０を旋回させると、トラバーステーブル２０の上面には三角形の面が露出するが、この露出面にクーラントや切削油、研削屑や砥粒等が付着すると、旋回テーブル３０の旋回時に摩耗やこじれが発生し、旋回角度の精度が低下するおそれがある。そこで、トラバーステーブル２０と旋回テーブル３０の間には、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、トラバーステーブル２０の上面を保護するカバー６０が配置される。なお、このカバー６０の詳細については後述する。

主軸台１３及び心押台１４は、センタ１３ａ及びセンタ１４ａをそれぞれ備え、テーブルユニット１２の上面に固定される。主軸台１３のセンタ１３ａ及び心押台１４のセンタ１４ａは、円筒状の工作物Ｗの両端をそれぞれ支持する。主軸台１３には、工作物Ｗをセンタ１３ａ，１４ａの両支持点を通る中心軸線回りに回転させるための主軸モータ１３ｂが内蔵される。

ここで、主軸台１３には、図８に示すように、センタ１３ａを支持するベアリング１３ｃが内蔵される。工作物Ｗの回転時には、主軸モータ１３ｂやベアリング１３ｃの発熱等で主軸台１３は高温になる。この状態で例えば非常停止等で主軸モータ１３ｂの駆動を停止した場合、主軸台１３の内部が冷却していくに従って内部圧力が低下し、主軸台１３の外装に付着したクーラントや切削油等を吸い込んでしまうおそれがある。

そこで、主軸台１３には、クーラントや切削油等が主軸台１３の隙間からセンタ１３ａを支持するベアリング１３ｃへ浸入することを抑制するため、高圧のエアを主軸台１３の外部から内部へ供給するためのエアパージ経路１３０（１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ）が設けられる。なお、エアパージ経路１３０（１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ）の詳細については後述する。

砥石台１５は、図略のアクチュエータ（リニアモータ等）の駆動によって、ベッド１１上にてＸ軸線方向に敷設されるガイドレール１５ａに沿って移動可能である。砥石台１５は、工作物Ｗの外周の研削が可能な砥石車１６の中心軸線１６ａがＺ軸線方向を向くようにして、当該砥石車１６を中心軸線１６ａ回りに回転可能に支持する。

位置検出装置５０は、砥石台１５に設けられ、２つの独立動作可能な第一、第二検出プローブ５１，５２で工作物Ｗの外周位置や端面位置を検出する。１つの検出プローブで検出する場合は、検出範囲が砥石台１５のＸ軸線方向のストロークに制限されるが、位置検出装置５０は、２つの独立動作可能な第一、第二検出プローブ５１，５２で検出するので、検出範囲は砥石台１５のＸ軸線方向のストロークの制限を受け難くなる。

また、円筒研削盤１０で円筒状の工作物Ｗを研削する場合、工作物Ｗに振れがあるときや、旋回テーブル３０の旋回角度を０度に設定しても、工作物Ｗの中心軸線がトラバーステーブル２０のガイドレール２１に対し傾いているとき等は、工作物Ｗの両端側の外周位置をそれぞれ検出し、検出した外周位置に基づいて工作物Ｗの芯出しを行う必要がある。配置間隔が固定された２つの検出プローブで検出する場合は、小径の工作物Ｗの検出動作時間が長くなる傾向にあるが、位置検出装置５０は、２つの独立動作可能な第一、第二検出プローブ５１，５２で検出するので、上記検出動作時間を短縮できる。なお、位置検出装置５０の詳細については後述する。

制御装置１７は、工作物Ｗの回転及び砥石車１６の回転を制御すると共に、工作物Ｗと砥石車１６との相対移動（直交三軸のうちのＺ軸線方向及びＸ軸線方向の移動）を制御することにより工作物Ｗの外周を研削する。また、制御装置１７は、位置検出装置５０の動作を制御し、検出した工作物Ｗの外周位置に基づいて、工作物Ｗの中心軸線や外径等を算出する。

（２．位置検出装置の構成）
図２Ａ－図２Ｃに示すように、位置検出装置５０は、砥石台１５の上面に設けられ、砥石台１５とともにベッド１１上にてＸ軸線方向に移動可能である。これにより、位置検出装置５０専用の移動装置は不要となり、コスト低減が図れる。位置検出装置５０は、工作物Ｗの外周位置をそれぞれ検出する第一検出プローブ５１及び第二検出プローブ５２と、第一、第二検出プローブ５１，５２がそれぞれ取り付けられる第一アーム５３及び第二アーム５４と、第一、第二アーム５３，５４をそれぞれ回転させる第一油圧シリンダ５５及び第二油圧シリンダ５６とを備える。

第一検出プローブ５１及び第一アーム５３は、砥石台１５の上面前側（工作物Ｗ側）において、第一油圧シリンダ５５で回転軸５０ａを中心にＺ軸線回りに回転可能に支持され、第二検出プローブ５２及び第二アーム５４は、砥石台１５の上面前側において、第二油圧シリンダ５６で回転軸５０ａを中心にＺ軸線回りに回転可能に支持される。図２Ａ－図２Ｃにおいては、第一、第二検出プローブ５１，５２は、砥石台１５に対し上方の退避位置に位置決めされた状態を示す。

第一、第二検出プローブ５１，５２は、一般的な接触式のプローブであり、先端の接触子５１ａ，５２ａで接触した位置をそれぞれ検出する。なお、第一、第二検出プローブ５１，５２は、光やレーザ等の非接触式のプローブでもよい。
第一、第二アーム５３，５４は、Ｌ字状にそれぞれ形成され、図２Ａ－図２Ｃにおいては、Ｘ軸線方向に見たときに同一方向を向く逆Ｌ字となるようにして、Ｚ軸線方向に並べて配置される。ここで、第一、第二アーム５３，５４におけるＺ軸線方向に延びる上部を折れ曲がり部５３ａ，５４ａと称し、折れ曲がり部５３ａ，５４ａよりも下部を基部５３ｂ，５４ｂと称する。

第一、第二アーム５３，５４の基部５３ｂ，５４ｂの下端側は、砥石台１５の上面前側において、同一の回転軸５０ａを中心にＺ軸線回りに自由回転可能にそれぞれ支持される。第一、第二アーム５３，５４の折れ曲がり部５３ａ，５４ａの自由端部側には、第一、第二検出プローブ５１，５２の接触子５１ａ，５２ａが工作物Ｗ側を向くようにして、第一、第二検出プローブ５１，５２が折れ曲がり部５３ａ，５４ａの自由端から突出するようにそれぞれ取り付けられる。

第一アーム５３の基部５３ｂの略中央部には、第一油圧シリンダ５５のロッド５５ａの先端が自由回転可能に取り付けられ、第一油圧シリンダ５５の後端は、砥石台１５の上面後側（工作物Ｗとは逆側）において自由回転可能に取り付けられる。第二アーム５４の基部５４ｂの上部には、第二油圧シリンダ５６のロッド５６ａの先端が自由回転可能に取り付けられる。第二油圧シリンダ５６の後端は、砥石台１５の上面後側において自由回転可能に取り付けられる。

第一、第二アーム５３，５４の折れ曲がり部５３ａ，５４ａは、折れ曲がり部５３ａ，５４ａの自由端側にそれぞれ取り付けられる第一、第二検出プローブ５１，５２が同一ＸＹ平面上において平行になる長さに形成される。これにより、第一、第二検出プローブ５１，５２は、工作物Ｗの同一外円周上の外周位置をそれぞれ検出できる。

また、第一、第二アーム５３，５４の折れ曲がり部５３ａ，５４ａは、第一、第二検出プローブ５１，５２の接触子５１ａ，５２ａにおける工作物Ｗの中心軸線Ｃ方向の位置（図２Ｃの点Ｑ）が一致する長さに形成される。これにより、接触子５１ａ，５２ａは、工作物Ｗの中心軸線Ｃ方向の位置が一致して固定されることになるので、第一、第二アーム５３，５４がそれぞれ別の動作をしても、接触子５１ａ，５２ａの位置決めにおいて、工作物Ｗの形状や工作物Ｗの支持などによる誤差の影響を抑制でき、精度良く測定することができる。また、第一、第二アーム５３，５４の折れ曲がり部５３ａ，５４ａの長さを調整することで、第一、第二アーム５３，５４を回転させる駆動部などと干渉しないで、加工部に近い位置で測定することができる。

また、第一アーム５３の基部５３ｂは、円筒研削盤１０で加工可能な最大径の工作物Ｗの砥石車１６と反対側（作業者側）の外周位置を検出する際、当該工作物Ｗと第一検出プローブ５１とが干渉しない長さに形成される。なお、第一、第二アーム５３，５４の回転軸５０ａは、同一の回転軸としたが、回転軸５０ａを異なるものにしても良い。また、第一油圧シリンダ５５や第二油圧シリンダ５６は、油圧シリンダとしたが、モータやその他の駆動アクチュエータでも良い。

（３．位置検出装置の動作）
図３に示すように、第一、第二油圧シリンダ５５，５６のロッド５５ａ，５６ａが伸縮することにより、第一、第二アーム５３，５４は、第一、第二検出プローブ５１，５２とともに所定角度φの範囲内で回転軸５０ａを中心にＺ軸線回りに回転する。すなわち、図３の実線で示すように、第一、第二油圧シリンダ５５，５６のロッド５５ａ，５６ａの伸長により、第一、第二アーム５３，５４が所定角度φの一方側（工作物Ｗ側）の角度に回転したとき、第一、第二検出プローブ５１，５２は、工作物Ｗの外周位置の検出が可能な検出開始位置に位置決めされる。

そして、第一、第二検出プローブ５１，５２は、工作物Ｗの中心軸線Ｃを挟んで１８０度隔てた外周位置、すなわち工作物Ｗの外周円ＣＣと工作物Ｗの中心軸線Ｃ及び砥石車１６の中心軸線１６ａを通るＸ軸線に平行な直線Ｓとの２つの交点Ｐ１，Ｐ２（以下、「第一、第二検出位置Ｐ１，Ｐ２」という）の位置のＸＺ座標値を検出する。

また、図３の一点鎖線で示すように、第一、第二油圧シリンダ５５，５６のロッド５５ａ，５６ａの縮小により、第一、第二アーム５３，５４が所定角度φの他方側の角度に回転したとき、第一、第二検出プローブ５１，５２は、上述の検出開始位置から上方（Ｙ軸線方向）へ退避した退避位置に位置決めされる。このように、第一、第二検出プローブ５１，５２は、それぞれ独立して検出開始位置と退避位置の間を移動できるので、一方の検出プローブの検出時のときに他方の検出プローブが工作物Ｗ等と干渉する場合は、他方の検出プローブは退避して当該干渉を回避できる。

例えば、図４Ａに示すように、第一、第二検出プローブ５１，５２における工作物Ｗの径方向の配置間隔Ｈよりも小径ｄ（＜Ｈ）の工作物Ｗの第一、第二検出位置Ｐ１，Ｐ２を検出する場合を説明する。なお、位置検出装置５０は、第一、第二アーム５３，５４を回転する際に、第一、第二検出プローブ５１，５２が当該工作物Ｗと干渉しない位置に位置決めされているものとする。

先ず、図４Ｂに示すように、図略の第一、第二油圧シリンダ５５，５６のロッド５５ａ，５６ａを伸長させて第一、第二アーム５３，５４を同時に回転させ、第一、第二検出プローブ５１，５２を検出開始位置に位置決めする。このとき、第一、第二検出プローブ５１，５２の接触子５１ａ，５２ａは、工作物Ｗの外周からそれぞれ離間している。

次に、図４Ｃに示すように、位置検出装置５０（砥石台１５）をＸ軸線方向の工作物Ｗから離間する方向に移動させ、第一検出プローブ５１の接触子５１ａを工作物Ｗの外周に接触させて第一検出位置Ｐ１を検出する。次に、図４Ｄに示すように、位置検出装置５０（砥石台１５）をＸ軸線方向の工作物Ｗに接近する方向に移動させ、第二検出プローブ５２の接触子５２ａを工作物Ｗの外周に接触させて第二検出位置Ｐ２を検出する。

その後、位置検出装置５０（砥石台１５）をＸ軸線方向の工作物Ｗから離間する方向に移動させ、第一、第二検出プローブ５１，５２を検出開始位置に戻す。そして、図４Ｅに示すように、第一、第二油圧シリンダ５５，５６のロッド５５ａ，５６ａを縮小させて第一、第二アーム５３，５４を同時に回転させ、第一、第二検出プローブ５１，５２を検出開始位置から上方の退避位置に位置決めする。以上により、当該工作物Ｗの第一、第二検出位置Ｐ１，Ｐ２の検出が完了する。

また、例えば、図５Ａに示すように、第一、第二検出プローブ５１，５２における工作物Ｗの径方向の配置間隔Ｈよりも大径Ｄ（＞Ｈ）の工作物Ｗの第一、第二検出位置Ｐ１，Ｐ２を検出する場合を説明する。なお、位置検出装置５０は、第一アーム５３を回転する際に、第一検出プローブ５１が当該工作物Ｗと干渉しない位置に位置決めされているものとする。

先ず、図５Ｂに示すように、図略の第一油圧シリンダ５５のロッド５５ａを伸長させて第一アーム５３を回転させ、第一検出プローブ５１を検出開始位置に位置決めする。このとき、第一検出プローブ５１の接触子５１ａは、工作物Ｗの外周から離間している。

次に、図５Ｃに示すように、位置検出装置５０（砥石台１５）をＸ軸線方向の工作物Ｗから離間する方向に移動させ、第一検出プローブ５１の接触子５１ａを工作物Ｗの外周に接触させて第一検出位置Ｐ１を検出する。その後、位置検出装置５０（砥石台１５）をＸ軸線方向の工作物Ｗに接近する方向に移動させ、第一検出プローブ５１を検出開始位置に戻す。

そして、図５Ｄに示すように、第一油圧シリンダ５５のロッド５５ａを縮小させて第一アーム５３を回転させ、第一検出プローブ５１を検出開始位置から上方の退避位置に位置決めする。

次に、図５Ｅに示すように、図略の第二油圧シリンダ５６のロッド５６ａを伸長させて第二アーム５４を回転させ、第二検出プローブ５２を検出開始位置に位置決めする。このとき、第二検出プローブ５２の接触子５２ａは、工作物Ｗの外周から離間している。

次に、図５Ｆに示すように、位置検出装置５０（砥石台１５）をＸ軸線方向の工作物Ｗに接近する方向に移動させ、第二検出プローブ５２の接触子５２ａを工作物Ｗの外周に接触させて第二検出位置Ｐ２を検出する。その後、位置検出装置５０（砥石台１５）をＸ軸線方向の工作物Ｗから離間する方向に移動させ、第二検出プローブ５２を検出開始位置に戻す。

そして、図５Ｇに示すように、第二油圧シリンダ５６のロッド５６ａを縮小させて第二アーム５４を回転させ、第二検出プローブ５２を検出開始位置から上方の退避位置に位置決めする。以上により、当該工作物Ｗの第一、第二検出位置Ｐ１，Ｐ２の検出が完了する。

（４．カバーの構成）
従来の円筒研削盤は、砥石台の両側にカバーを設けてテーブル上面におけるクーラントや切削油、研削屑や砥粒等の付着を防止するもの（特許第３９２３７６９号公報、特許第３０６５５３６号公報参照）があるが、円筒研削盤が大型化する問題がある。

本実施形態の円筒研削盤１０では、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、カバー６０は、プラスチックシート等で旋回テーブル３０の長手方向の長さと略同一であって旋回テーブル３０の短手方向にジャバラとなる構造に形成される。ジャバラを閉じたときのカバー６０の長手方向中央部は、旋回テーブル３０の図６Ａの上側（砥石台１５側）の長手側面中央に突出して設けられる取着部３２に取着される。

ジャバラを閉じたときのカバー６０の長手方向中央部は、取着箇所からクーラントや切削油等が浸入しないように取着部３２に取着される。そして、カバー６０の図６Ａの上側（砥石台１５側）の長手側面は、ガイド部材３３の長手側面に密着され、カバー６０の図６Ａの下側（砥石台１５とは反対側）の長手側面は、旋回テーブル３０の図６Ａの上側（砥石台１５側）の長手側面に密着される。

取着部３２は、長尺の直方体状のガイド部材３３の中央に設けられる回転軸３３ａに自由回転可能に支持される。そして、ガイド部材３３は、トラバーステーブル２０の図６Ａの上側（砥石台１５側）の長手側面に設けられる溝部２２内にガタを持った状態でＺ軸線方向に摺動可能に配置される。

（５．カバーの動作）
図７Ａに示すように、旋回テーブル３０が旋回軸３０ａを中心にＹ軸線回りに反時計回りに旋回すると、ガイド部材３３は溝部２２内でＺ軸線方向（図示左方向）に摺動する。また、図７Ｂに示すように、旋回テーブル３０が旋回軸３０ａを中心にＹ軸線回りに時計回りに旋回すると、ガイド部材３３は溝部２２内でＺ軸線方向（図示右方向）に摺動する。

この状態では、旋回テーブル３０の旋回軸３０ａとカバー６０の長手中央部がオフセットしているため、旋回角度が大きくなるにつれて、カバー６０に摺動方向への内部荷重が発生し、カバー６０が損傷するおそれがある。しかし、ガイド部材３３は、溝部２２内においてガタがあるので、カバー６０には摺動方向への内部荷重は発生しないか、発生しても小さい。よって、カバー６０の損傷を抑制できる。

また、トラバーステーブル２０における旋回面（上面）は、カバー６０によりクーラントや切削油、研削屑や砥粒等の付着を防止できるので、旋回面の平坦度を長期に維持でき、旋回テーブル３０の高精度な位置決めによる加工精度の向上が可能となる。また、カバー６０は、旋回テーブル３０の旋回時にベッド１１から飛び出さない構造であるので、円筒研削盤１０のコンパクト化により装置コストの低減を図ることができ、また作業性を高めて加工品の信頼性を向上できる。

（６．エアパージ経路の構成）
従来の円筒研削盤は、高圧のエアを主軸台の外部から内部へ供給してクーラントや切削油等の浸入を防止するもの（特許第４８６７２７７号公報、特許第５９３１１０３号公報参照）がある。しかし、研削時に砥石車の回転で加速されてエアの圧力に打ち勝つクーラントや切削油等が発生すると、クーラントや切削油等が主軸台の隙間から浸入する問題がある。

本実施形態の円筒研削盤１０では、図８Ａ－図８Ｃに示すように、エアパージ経路１３０（１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ）は、ベアリング１３ｃに対し工作物Ｗ側に設けられる前側エアパージ室１３ｄと、ベアリング１３ｃに対し主軸モータ１３ｂ側に設けられる後側エアパージ室１３ｅと、前側エアパージ室１３ｄと後側エアパージ室１３ｅの間に設けられる大気圧室１３ｆと、大気圧室１３ｆの底部から外部に連通する排出穴１３ｇとを備える。なお、排出穴１３ｇは、図略のパイプにより主軸台１３から離れた位置に導かれている。

図示矢印で示すように、エアは、前側エアパージ室１３ｄから工作物Ｗ側へ向けて噴出される。また同時に大気圧室１３ｆに向けて供給されるとともに、後側エアパージ室１３ｅから大気圧室１３ｆに向けて供給される。そして、大気圧室１３ｆに供給されるエアは、排出穴１３ｇを通って外部に排気される。大気圧室１３ｆ内は外気圧につながっているため、恒に大気圧に保たれる。このため、後側エアパージ室１３ｅは、恒に大気圧室１３ｆより高い気圧となる。

前述したように非常停止等により主軸台１３の内部が冷却された場合、外部のエアが排出穴１３ｇから大気圧室１３ｆを通って主軸台１３の内部に供給される。大気圧室１３ｆは、通常はクーラントや切削油等が直接供給される箇所ではないため、クーラントや切削油等が主軸台１３の内部に浸入する可能性は低い。また、大気圧室１３ｆと工作物Ｗ側は同じ大気圧であるため、冷却によるエアの移動は発生しない。

また、上述したようにエアの圧力に打ち勝つクーラントや切削油等が発生し、クーラントや切削油等が大気圧室１３ｆに浸入したとしても、クーラントや切削油等は大気圧室１３ｆで圧力が低下するので、さらに奥のベアリング１３ｃまで浸入する可能性は低い。

また、エアに混じってクーラントや切削油等が大気圧室１３ｆ内に浸入しても、エアとともにクーラントや切削油等は大気圧室１３ｆの底部の排出穴１３ｇから外部に自然に排出される。なお、排出穴１３ｇは、大気圧室１３ｆの底部に設けられているため、外部からのクーラントや切削油等の浸入は防止される。

（７．制御装置の動作）
制御装置１７における円筒状の工作物Ｗの研削動作（加工方法）について図９Ａ、図９Ｂ及び図１０－図１３を参照して説明する。なお、図４Ａに示すように、研削前の工作物Ｗの外径ｄは、第一、第二検出プローブ５１，５２における工作物Ｗの径方向の配置間隔Ｈよりも小さい（ｄ＜Ｈ）とする。ただし、研削前の工作物Ｗの外径ｄが、第一、第二検出プローブ５１，５２における工作物Ｗの径方向の配置間隔Ｈよりも大きい場合（ｄ＞Ｈ）も同様に適用できる。

また、図１０に示すように、工作物Ｗは、一点鎖線で示す目標径がｄｄの円筒形状に研削するものとする。また、通常の研削は、空研削、粗研削、精研削、微研削、スパークアウトの各工程を行うが、以下の説明では、便宜上、粗研削及び精研削を行う場合について説明する。

制御装置１７は、位置検出装置５０が工作物Ｗの一端側（主軸台１３側）の外周に接近するように、砥石台１５及びトラバーステーブル２０をＸ軸線方向及びＺ軸線方向に移動する（図９ＡのステップＳ１）。なお、第一、第二検出プローブ５１，５２は、退避位置に位置決めされているものとする。

制御装置１７は、位置検出装置５０で図１０に示す工作物Ｗの一端側（主軸台１３側）における第一外周円ＣＣ１上の第一、第二検出位置Ｐ１ｆ，Ｐ２ｆの検出が可能なように、予め入力されている砥石台１５に対する第一、第二検出プローブ５１，５２の位置座標及び工作物Ｗの外径等に基づいて、砥石台１５及びトラバーステーブル２０を位置決めする（図９ＡのステップＳ２）。

制御装置１７は、第一、第二油圧シリンダ５５，５６を作動させて第一、第二アーム５３，５４を回転させ、第一、第二検出プローブ５１，５２を検出位置に位置決めする（図９ＡのステップＳ３）。そして、砥石台１５を工作物Ｗの外周から離間する方向に移動し、第一検出プローブ５１を工作物Ｗの第一外周円ＣＣ１上の第一検出位置Ｐ１ｆに接触させ、検出した工作物Ｗの第一検出位置Ｐ１ｆのＸＺ座標値（Ｘ１ｆ，Ｚ１ｆ）を記憶する（図９ＡのステップＳ４、図１１参照）。

次に、制御装置１７は、砥石台１５を工作物Ｗの外周に接近する方向に移動し、第二検出プローブ５２を工作物Ｗの第一外周円ＣＣ１上の第二検出位置Ｐ２ｆに接触させ、検出した工作物Ｗの第二検出位置Ｐ２ｆのＸＺ座標値（Ｘ２ｆ，Ｚ２ｆ）を記憶する（図９ＡのステップＳ５、図１１参照）。そして、第一、第二油圧シリンダ５５，５６を作動させて第一、第二アーム５３，５４を回転させ、第一、第二検出プローブ５１，５２を退避位置に位置決めする（図９ＡのステップＳ６）。

制御装置１７は、位置検出装置５０で図１０に示す工作物Ｗの他端側（心押し台１４側）における第二外周円ＣＣ２上の第一、第二検出位置Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂの検出が可能なように、予め入力されている砥石台１５に対する第一、第二検出プローブ５１，５２の位置座標及び工作物Ｗの外径等に基づいて、砥石台１５及びトラバーステーブル２０を位置決めする（図９ＡのステップＳ７）。

制御装置１７は、第一、第二油圧シリンダ５５，５６を作動させて第一、第二アーム５３，５４を回転させ、第一、第二検出プローブ５１，５２を検出位置に位置決めする（図９ＡのステップＳ８）。そして、砥石台１５を工作物Ｗの外周から離間する方向に移動し、第一検出プローブ５１を工作物Ｗの第二外周円ＣＣ２上の第一検出位置Ｐ１ｂに接触させ、検出した工作物Ｗの第一検出位置Ｐ１ｂのＸＺ座標値（Ｘ１ｂ，Ｚ１ｂ）を記憶する（図９ＡのステップＳ９、図１１参照）。

次に、制御装置１７は、砥石台１５を工作物Ｗの外周に接近する方向に移動し、第二検出プローブ５２を工作物Ｗの第二外周円ＣＣ２上の第二検出位置Ｐ２ｂに接触させ、検出した工作物Ｗの第二検出位置Ｐ２ｂのＸＺ座標値（Ｘ２ｂ，Ｚ２ｂ）を記憶する（図９ＡのステップＳ１０、図１１参照）。そして、第一、第二油圧シリンダ５５，５６を作動させて第一、第二アーム５３，５４を回転させ、第一、第二検出プローブ５１，５２を退避位置に位置決めする（図９ＡのステップＳ１１）。そして、工作物Ｗの研削は完了したか否かを判断する（図９ＡのステップＳ１２）。

制御装置１７は、工作物Ｗの研削が完了していないときは、記憶した第一外周円ＣＣ１上の第一、第二検出位置Ｐ１ｆ，Ｐ２ｆのＸＺ座標値（Ｘ１ｆ，Ｚ１ｆ），（Ｘ２ｆ，Ｚ２ｆ）及び第二外周円ＣＣ２上の第一、第二検出位置Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂのＸＺ座標値（Ｘ１ｂ，Ｚ１ｂ），（Ｘ２ｂ，Ｚ２ｂ）に基づいて、工作物Ｗの第一、第二外周円ＣＣ１，ＣＣ２の中心位置Ｃｐｆ，Ｃｐｂ（一端側中心位置、他端側中心位置）のＸＺ座標値（Ｘｃｆ，Ｚｃｆ），（Ｘｃｐ，Ｚｃｐ）を算出する（図９ＢのステップＳ１３、図１１参照）。

すなわち、図１１に示すように、第一外周円ＣＣ１上の第一検出位置Ｐ１ｆのＸ座標値Ｘ１ｆと第一外周円ＣＣ１の中心位置ＣｐｆのＸ座標値ＸｃｆとのＸ軸線方向の距離ａは、第一外周円ＣＣ１上の第二検出位置Ｐ２ｆのＸ座標値Ｘ２ｆと第一外周円ＣＣ１の中心位置ＣｐｆのＸ座標値ＸｃｆとのＸ軸線方向の距離ａと等しい。よって、距離ａは、式（１）で表され、中心位置ＣｐｆのＸ座標値Ｘｃｆは、式（２）で表される。なお、Ｚ座標値も同様に表される。また、第二外周円ＣＣ２も同様に表される。以上から、式（３）及び式（４）が求まるので、工作物Ｗの第一、第二外周円ＣＣ１，ＣＣ２の中心位置Ｃｐｆ，Ｃｐｂ（一端側中心位置、他端側中心位置）のＸＺ座標値（Ｘｃｆ，Ｚｃｆ），（Ｘｃｐ，Ｚｃｐ）を算出できる。

そして、工作物Ｗの第一、第二外周円ＣＣ１，ＣＣ２の中心位置Ｃｐｆ，Ｃｐｂを通る直線を工作物Ｗの中心軸線Ｃとして算出する（図９ＢのステップＳ１４、図１１参照）。これにより、工作物Ｗの中心軸線Ｃは自動的に容易に求められる。なお、ステップＳ１－Ｓ１４は、本発明の「中心軸線演算部」、「中心軸線演算工程」に相当する。

制御装置１７は、第一外周円ＣＣ１の中心位置ＣｐｆのＸ座標値Ｘｃｆと第二外周円ＣＣ２の中心位置ＣｐｂのＸ座標値Ｘｃｂが同一であるか否かを判断する（図９ＢのステップＳ１５）。そして、第一外周円ＣＣ１の中心位置ＣｐｆのＸ座標値Ｘｃｆと第二外周円ＣＣ２の中心位置ＣｐｂのＸ座標値Ｘｃｂが同一でないときは、工作物Ｗの中心軸線Ｃが第一外周円ＣＣ１の中心位置Ｃｐｆから第二外周円ＣＣ２の中心位置Ｃｐｂに向かって正に傾斜（図１０において右肩上がり）しているか否かを判断する（図９ＢのステップＳ１６）。

制御装置１７は、工作物Ｗの中心軸線Ｃが第一外周円ＣＣ１の中心位置Ｃｐｆから第二外周円ＣＣ２の中心位置Ｃｐｂに向かって正に傾斜しているとき（本例の場合）は、旋回テーブル３０を図１０の時計回りに式（５）で表される旋回角度θｃだけ旋回し（図９ＢのステップＳ１７、図１２参照）、工作物Ｗの中心軸線Ｃをトラバーステーブル２０のガイドレール２１と平行にすることで工作物Ｗの芯出しを行い、ステップＳ１９へ進む。

一方、制御装置１７は、工作物Ｗの中心軸線Ｃが第一外周円ＣＣ１の中心位置Ｃｐｆから第二外周円ＣＣ２の中心位置Ｃｐｂに向かって負に傾斜（図１０において左肩上がり）しているときは、旋回テーブル３０を図１０の反時計回りに式（６）で表される旋回角度θｕだけ旋回し（図９ＢのステップＳ１８）、工作物Ｗの中心軸線Ｃをトラバーステーブル２０のガイドレール２１と平行にすることで工作物Ｗの芯出しを行い、ステップＳ１９へ進む。なお、ステップＳ１５－ステップＳ１８は、本発明の「旋回テーブル旋回部」、「旋回テーブル旋回工程」、「第一旋回テーブル旋回工程」に相当する。

制御装置１７は、芯出しを行った工作物Ｗを回転させるとともに砥石車１６を回転させ（図９ＢのステップＳ１９）、砥石車１６が工作物Ｗの一端側（主軸台１３側）の外周に接近するように、砥石台１５及びトラバーステーブル２０をＸ軸線方向及びＺ軸線方向に移動する（図９ＢのステップＳ２０）。

制御装置１７は、砥石台１５を工作物Ｗに向けて移動し、砥石車１６が工作物Ｗの外周に接触してから粗研削時の切込量まで切り込んだら、砥石台１５の移動を停止する。そして、トラバーステーブル２０を砥石車１６に対し工作物Ｗの一端側（主軸台１３側）から他端側（心押し台１４側）に向かうように移動し、砥石車１６で工作物Ｗを粗研削する（図９ＢのステップＳ２１）。

制御装置１７は、粗研削が完了したか否かを判断し（図９ＢのステップＳ２２）、粗研削が完了していないときは、ステップＳ２０に戻って上述の処理を繰り返す。一方、粗研削が完了したときは、砥石車１６が工作物Ｗの一端側（主軸台１３側）の外周に接近するように、砥石台１５及びトラバーステーブル２０をＸ軸線方向及びＺ軸線方向に移動する（図９ＢのステップＳ２３）。

制御装置１７は、砥石台１５を工作物Ｗに向けて移動し、砥石車１６が工作物Ｗの外周に接触してから精研削時の切込量まで切り込んだら、砥石台１５の移動を停止する。そして、トラバーステーブル２０を砥石車１６に対し工作物Ｗの一端側（主軸台１３側）から他端側（心押し台１４側）に向かうように移動し、砥石車１６で工作物Ｗを精研削する（図９ＢのステップＳ２４）。そして、精研削が完了したか否かを判断し（図９ＢのステップＳ２５）、精研削が完了していないときは、ステップＳ２３に戻って上述の処理を繰り返す。なお、ステップＳ１９－Ｓ２５は、本発明の「加工工程」に相当する。

一方、制御装置１７は、ステップＳ２５において、精研削が完了したときは、ステップＳ１に戻って上述した位置検出装置５０による処理（図９ＡのステップＳ１－１１）を行う。そして、ステップＳ１２において、工作物Ｗの研削は完了したか否かを判断し、この場合は工作物Ｗの研削は完了しているので、ステップＳ２６に進んで第一外周円ＣＣ１上の第一、第二検出位置Ｐ１ｆ，Ｐ２ｆのＸ座標値Ｘ１ｆ，Ｘ２ｆ及び第二外周円ＣＣ２上の第一、第二検出位置Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂのＸ座標値Ｘ１ｂ，Ｘ２ｂを式（７）及び式（８）に代入し、第一、第二外周円ＣＣ１，ＣＣ２の外径ｄ１，ｄ２を算出する（図９ＢのステップＳ２６）。

そして、制御装置１７は、第一、第二外周円ＣＣ１，ＣＣ２の外径ｄ１，ｄ２が目標径ｄｄと同一であるか否かを判断し（図９ＢのステップＳ２７）、第一、第二外周円ＣＣ１，ＣＣ２の外径ｄ１，ｄ２が目標径ｄｄと同一でないときは、ステップＳ２３に戻って上述の処理を繰り返す。一方、制御装置１７は、ステップＳ２７において、第一、第二外周円ＣＣ１，ＣＣ２の外径ｄ１，ｄ２が目標径ｄｄと同一であるときは、全ての処理を終了する。以上により、工作物Ｗの最終形状は、図１３に示すように、外径が目標径ｄｄの高精度な円筒状に研削される。

（８．その他）
上記実施形態においては、位置検出装置５０による工作物Ｗの外周位置の検出は、粗研削及び精研削の完了後に行うようにしたが、粗研削の完了後及び精研削の完了後にそれぞれ行うようにしてもよい。これにより、工作物Ｗの加工精度をさらに向上できる。
また、位置検出装置５０は、砥石台１５と共に移動可能に設けられるが、位置検出装置５０の専用の移動装置で単独移動可能に設けるように構成してもよい。

また、位置検出装置５０は、砥石台１５の上面に設けられるので、第一、第二アーム５３，５４の回転軸線は砥石車１６の回転軸線と異なる位置となっている。しかし、第一、第二アーム５３，５４の回転軸線と砥石車１６の回転軸線とが同軸となるように第一、第二アーム５３，５４を設けるようにしてもよい。これにより、位置検出装置５０は、砥石車１６の回転軸線、すなわち中心を基準に位置検出できるので、熱変位の影響を受け難く、高精度な位置検出を維持できる。

また、工作機械としてテーブルトラバース型の円筒研削盤を例にあげたが、砥石台トラバース型の円筒研削盤に適用可能である。また、本発明は、円筒研削盤に限らず、他の工作機械にも適用可能である。

１０：円筒研削盤、 １１：ベッド、 １３：主軸台、 １４：心押台、 １７：制御装置、 ２０：トラバーステーブル、 ３０：旋回テーブル、 ５０：位置検出装置、 ５１：第一検出プローブ、 ５２：第二検出プローブ、 ５３：第一アーム、 ５４：第二アーム、 Ｗ：工作物

Claims (4)

1. ベッドと、
   前記ベッドの上面に設けられ、ガイドレールに沿って移動可能なトラバーステーブルと、
   前記トラバーステーブルの上面に設けられ、当該上面に対し垂直な旋回軸線回りに旋回可能な旋回テーブルと、
   前記旋回テーブルの上面に設けられ、工作物の両端をそれぞれ支持し、両支持点を通る回転軸線回りに当該工作物を回転させる主軸台及び心押台と、
   前記工作物の外周に向けてそれぞれ移動可能に設けられ、前記工作物の同一外周円上における前記工作物の中心軸線を通る直線との２つの交点の位置の検出がそれぞれ可能な２つの検出プローブを有する位置検出装置と、を備え、
   前記２つの検出プローブは、前記ガイドレールと平行な回転軸線回りに所定角度範囲でそれぞれ回転可能な２つのアームの自由端側にそれぞれ配置され、前記アームが前記所定角度の一方側の角度に回転したとき、前記工作物の外周位置の検出が可能な位置に位置決めされ、前記アームが前記所定角度の他方側の角度に回転したとき、前記工作物から退避した位置に位置決めされる、工作機械。
2. 前記２つのアームの自由端部は、前記２つの検出プローブが前記工作物の同一外周円上に位置するように、前記ガイドレールと平行な同一方向にそれぞれ折り曲げられる、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記工作機械は、前記ベッドの上面に設けられ、前記工作物の外周の研削が可能な砥石車を当該砥石車の中心軸線回りに回転可能に支持する砥石台、を備え、
   前記位置検出装置は、前記砥石台に設けられる、請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記工作機械は、
   上面に前記主軸台及び前記心押台が設けられて前記トラバーステーブルの上面に設けられ、当該上面に対し垂直な旋回軸線回りに旋回可能な旋回テーブル、を備える、請求項１－３の何れか一項に記載の工作機械。

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