WO2018207299A1 - 球体加工装置、球体加工方法 - Google Patents

球体加工装置、球体加工方法 Download PDF

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workpiece
sphere
axis
linear motion
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透 長谷川
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株式会社長谷川機械製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P23/00—Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass
    • B23P23/04—Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass for both machining and other metal-working operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B11/00—Machines or devices designed for grinding spherical surfaces or parts of spherical surfaces on work; Accessories therefor
    • B24B11/02—Machines or devices designed for grinding spherical surfaces or parts of spherical surfaces on work; Accessories therefor for grinding balls

Definitions

  • the present invention relates to a sphere processing apparatus that processes a workpiece into a sphere.
  • a workpiece rotating device that rotates the workpiece
  • a polishing unit that polishes the workpiece with a polishing tool
  • a table device that rotates the polishing unit around a rotation axis.
  • the swivel device swivels the polishing unit around a swivel axis passing through the center of a sphere formed on the workpiece. Thereby, the surface of the sphere formed on the workpiece can be polished.
  • the above spherical processing machine can only polish the workpiece after the sphere processing. Therefore, in order to cut a workpiece and process a sphere serving as a base, it is necessary to separately perform cutting using a cutting machine having the same structure as the spherical processing machine or an NC processing machine. For this reason, the conventional spherical processing requires a lot of time including switching from the workpiece cutting process to the polishing process.
  • the present invention intends to provide a sphere processing apparatus in which, for example, the operation in switching from a workpiece cutting process or the like to a polishing process is reduced and the switching time is shortened.
  • the sphere processing apparatus of the present invention is a sphere processing apparatus for processing a workpiece into a sphere shape, which holds the workpiece and has a spindle axis line.
  • a spindle device that rotates the workpiece around the center
  • a rotation table device that rotates the rotation table around a table axis having an angle with respect to the spindle axis, and the rotation table mounted on the rotation table.
  • a tool switching mechanism that rotates together with the moving table; and a first tool and a second tool that are mounted on the tool switching mechanism and that process the workpiece into a spherical shape.
  • the tool switching mechanism includes the first tool A first tool selection posture in which the second tool comes into contact with the work and the distal state in which the second tool is separated from the work; and a proximal state in which the second tool comes into contact with the work and the first tool is the above Separate from work
  • the rotary table device is configured to switch between the second tool selection posture to be in a distal state, and the first tool is rotated by the first tool in the first tool selection posture.
  • the workpiece is processed into a sphere, and the second tool is turned in the second tool selection posture, and the workpiece is processed into a sphere with the second tool.
  • the first tool turns in the first turning range by the turning table device in the first tool selection posture
  • the second tool is in the second tool selection posture.
  • the second turning range is turned by the turning table device, and at least a part of the first turning range and the second turning range are set to different phase ranges.
  • the intersection is the sphere processing center of the workpiece, and when the table axis is viewed from the axial direction,
  • the first tool mainly turns on one side with the main axis as a boundary, and the second tool mainly turns on the other side with the main axis as a boundary.
  • the second tool in the distal state in the first tool selection posture does not interfere with the workpiece and the spindle device when turning together with the first tool in the proximal state.
  • the first tool in the distal state in the second tool selection posture is positioned at a place where it does not interfere with the workpiece and the spindle device when pivoting together with the second tool in the proximal state. It is characterized by that.
  • the tool switching mechanism is configured to switch to an open posture in which both the first tool and the second tool are in a distal state
  • the rotating table device includes the spindle
  • the workpiece includes a sphere processing portion to be sphere processed, and a shaft portion that extends from the sphere processing portion in the main axis direction and is held by the main shaft device.
  • a circumferential angle range that the shaft portion occupies around the table axis line is defined as a shaft portion occupying angle Q in the state of viewing the table axis line, and is in contact with the workpiece of the first tool.
  • the circumferential phase difference around the table axis and / or the circumferential phase difference around the table axis of the first machining end and the second machining end in the second tool selection posture is 180 °. -(Q / 2) ° or less It is characterized by being set.
  • the circumferential phase difference at the first tool selection posture and / or the circumferential phase difference at the second tool selection posture is set to 30 ° or more. It is characterized by.
  • the intersection of the main axis and the table axis is the sphere processing center of the workpiece
  • the sphere processing center is a virtual center
  • the internal range of the phantom sphere with the distance from the machining center to the tip of the spindle device as the virtual radius is defined as a work surrounding space
  • the part of the first tool that contacts the work is defined as the first work end
  • the portion of the second tool that comes into contact with the workpiece is defined as the second machining end
  • the first machining end in the distal state and / or the second machining end in the distal state remains in the space around the workpiece. It is characterized by that.
  • the sphere processing apparatus of the present invention further includes a third tool that is mounted on the tool switching mechanism and axially processes the shaft portion of the workpiece, and the tool switching mechanism has the third tool in contact with the shaft portion. And a third tool selection posture in which the first tool and the second tool are in a distal state in which the first tool and the second tool are separated from the workpiece.
  • the tool switching mechanism includes a linear motion device that linearly moves the linear motion table, and the first tool and the second tool are mounted on the linear motion table. It is characterized by that.
  • the first tool selection posture and the second tool selection posture can be switched by linearly reciprocating the first tool and the second tool together with the linear motion table.
  • a sphere to be formed on the workpiece is defined as a processing sphere
  • a portion of the first tool that contacts the workpiece is defined as a first machining end
  • the second tool is defined.
  • the machining target sphere is compared with a tangential plane that is in contact with the machining target sphere and parallel to the linear movement direction of the linear motion table.
  • the first processing end and the second processing end are located on the center side of the first and second processing ends.
  • the linear movement direction of the linear motion table is perpendicular to the table axis.
  • the sphere machining method of the present invention is a sphere machining method for machining a workpiece into a sphere, wherein the workpiece is held by a spindle device, and the workpiece is rotated about a spindle axis,
  • the tool switching mechanism mounted on the rotating table is rotated by rotating the rotating table about a table axis having an angle with respect to the main axis, and the work is transferred to the tool switching mechanism.
  • a first tool and a second tool to be processed into a spherical shape are mounted, and the tool switching mechanism is in a proximal state in which the first tool contacts the workpiece and a distal state in which the second tool is separated from the workpiece.
  • the rotary table device rotates the first tool in the first tool selection posture to sphere-process the workpiece with the first tool, and rotates the second tool in the second tool selection posture. Then, the workpiece is processed into a sphere by the second tool.
  • the sphere processing apparatus of the present invention for example, it is possible to achieve an excellent effect of reducing the operation in switching from a workpiece cutting process or the like to a polishing process and shortening the switching time.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the spherical body processing apparatus in 1st embodiment of this invention. It is a layout view of each part of the sphere processing apparatus in the first embodiment of the present invention in a virtual XYZ space.
  • (A) is a top view of the workpiece
  • (B) is a top view at the time of attaching a workpiece
  • (A) is a schematic diagram of a part of the sphere processing apparatus when the sphere processing apparatus in the first embodiment of the present invention is viewed from the Y-axis direction of the virtual XYZ space.
  • (B) is a modification of the table axis of the sphere processing apparatus in the first embodiment of the present invention. It is a one part perspective view of the spherical body processing apparatus in 1st embodiment of this invention.
  • (A) (B) is a figure which shows rotation operation
  • (A) is a figure which shows the mode of the open attitude
  • B) is a figure which shows the mode of the 1st tool selection attitude
  • (C) is a figure which shows the mode of the 2nd tool selection attitude
  • (A) is a figure which shows arrangement
  • (B) is a figure which shows another arrangement
  • (A), (D) is a figure which shows arrangement
  • (B), (C) is a figure which shows another arrangement
  • (A)-(C) are the figures which arranged the mode of processing the axial part of a work in time series using the spherical body processing device in a first embodiment of the present invention.
  • (A)-(E) are the figures which arranged in order the time series which processed the sphere processing part of a work with the 1st tool using the sphere processing apparatus in a first embodiment of the present invention.
  • (A)-(D) are the figures which arranged in order the time series which processed the sphere processing part of a work with the 2nd tool using the sphere processing apparatus in a first embodiment of the present invention.
  • (A) is a figure which shows the 1st turning range and 2nd turning range in 1st embodiment of this invention.
  • (B) is a figure which shows the modification of the 1st turning range and 2nd turning range in 1st embodiment of this invention.
  • (A), (B) is a figure explaining the relative phase difference of a 1st tool and a 2nd tool.
  • (A), (B) is a figure which shows a mode that the 1st tool and 2nd tool which become an undesired relative phase difference turn for reference. It is a top view which shows a part of spherical body processing apparatus in 2nd embodiment of this invention.
  • (A), (B) is the figure which arranged the mode of operation of the spherical body processing apparatus in 3rd embodiment of this invention in time series.
  • (A), (B) is the figure which arranged the mode of operation of the spherical body processing apparatus in 4th embodiment of this invention in time series.
  • (A)-(D) are the figures which arranged in order the time series which processed the sphere processing part of a work using the sphere processing device in a 5th embodiment of the present invention.
  • the spherical body processing apparatus 1 processes the workpiece 190 into a spherical shape.
  • the base 10 the main shaft device 11, the main shaft axis direction moving mechanism 12, the rotary table device 13, the processing head 14, and a tool And a switching mechanism 15.
  • the base 10 is a table-like base. Other components are mounted on the upper surface 10 ⁇ / b> A of the base 10.
  • the spindle device 11 holds the workpiece 190 and rotates the workpiece 190 about the spindle axis 112.
  • the spindle device 11 includes, for example, a spindle 110 and a spindle drive device 111.
  • the main shaft 110 is a rod-shaped shaft member.
  • the main shaft 110 is held by a main shaft driving device 111 so as to be rotatable by a bearing or the like. Further, the main shaft 110 is rotated by a main shaft driving device 111 around its own central axis (hereinafter referred to as main shaft axis) 112.
  • main shaft axis central axis
  • FIG. 2 when an XYZ space (hereinafter referred to as a virtual XYZ space) is virtually defined, the spindle device 11 is arranged so that the spindle axis 112 coincides with the X-axis direction.
  • a virtual XYZ space an XYZ space
  • the spindle 110 includes a workpiece holding mechanism 110A (for example, a chuck) having a structure capable of holding the workpiece 190 at the tip.
  • the workpiece 190 includes a spherical body processed portion 191 and a shaft portion 192, as shown in FIG.
  • the sphere processing unit 191 is processed into a sphere by the sphere processing apparatus 1.
  • a sphere scheduled to be formed in the processed sphere processing unit 191 is defined as a scheduled sphere 193 (refer to a one-dot chain line in FIG. 3A).
  • the planned processing sphere 193 is formed by cutting the planned cutting portion 196 by the sphere processing apparatus 1.
  • the processing target sphere 193 may be a complete sphere or a partial sphere.
  • the shaft portion 192 is a shaft member that extends from the processed object portion 191.
  • the shaft portion 192 is held by the workpiece holding mechanism 110A.
  • the curved portion 195 may be formed by partially cutting and polishing the shaft portion 192 in the vicinity of the boundary 194 between the spherical body processed portion 191 and the shaft portion 192.
  • the workpiece 190 is held by the workpiece holding mechanism 110A so that the spindle axis 112 of the spindle 110 and the center axis of the shaft portion 192 coincide with each other. That is, the workpiece 190 is held such that the shaft portion 192 extends in the direction of the main shaft axis 112. At this time, a part of the shaft portion 192 and the spherical body processing portion 191 protrude from the protruding end of the main shaft 110 to the outside.
  • the main shaft driving device 111 rotates the main shaft 110 about the main shaft axis 112 (X axis).
  • the spindle drive device 111 is configured by, for example, a motor.
  • the main shaft axis direction moving mechanism 12 has a structure for reciprocating the main shaft device 11 in the direction of the main shaft axis 112. Note that the direction of the main axis 112 corresponds to the X-axis direction in the virtual XYZ space.
  • the spindle axis direction moving mechanism 12 includes, for example, a spindle device support part 121, a rail part 122, and a rail engagement part 123.
  • the spindle device support part 121 supports the spindle device 11 on the upper surface 10 ⁇ / b> A of the base 10.
  • the rail portion 122 is a rail that extends on the upper surface 10 ⁇ / b> A of the base 10 in the direction of the main shaft axis 112 (X-axis direction).
  • the rail engaging portion 123 is a member that is provided on the bottom surface of the spindle device support portion 121 and is engaged with the rail portion 122 so as to be movable along the rail portion 122.
  • An example of the rail engaging portion 123 is an LM guide (registered trademark).
  • the rail engagement portion 123 can reciprocate along the rail portion 122 together with the spindle device support portion 121. As a result, the spindle device 11 can move so as to approach or separate from the rotary table device 13.
  • the main shaft axis direction moving mechanism 12 may be operated by a reciprocating device (not shown).
  • the reciprocating device reciprocates the main shaft device support 121 and the rail engaging portion 123 in the direction of the main shaft axis 112 under the control of a control unit (not shown).
  • the reciprocating device includes, for example, a ball screw mechanism (not shown) and a motor (not shown).
  • the ball screw mechanism is driven by a motor.
  • the ball screw mechanism is arranged so that the axial direction of its own screw is in the direction of the spindle axis 112, and is connected to the spindle device support part 121 or the rail engagement part 123.
  • the spindle device support portion 121 and the rail engagement portion 123 reciprocate in the direction of the spindle axis 112 by the ball screw mechanism. That is, the spindle device 11 is reciprocated in the direction of the spindle axis 112 by the reciprocating device via the spindle axis direction moving mechanism 12.
  • the reciprocating device is not limited to the above configuration, and may be a device having another configuration.
  • the spindle axis direction moving mechanism 12 ⁇ / b> A may be provided separately (or instead of the spindle axis direction moving mechanism 12) with respect to the rotary table device 13.
  • the spindle axis direction moving mechanism 12A has a structure for reciprocating the rotary table device 13 in the axis direction (X axis direction) of the spindle axis 112. Since the main shaft axial direction moving mechanism 12A has the same structure as the main shaft axial direction moving mechanism 12, the description thereof is omitted. Thereby, the rotation table device 13 can be moved so as to approach or separate from the spindle device 11.
  • the main shaft axis direction moving mechanisms 12 and 12A are provided for the purpose of relatively moving the main shaft device 11 and the rotary table device 13 in the direction of the main shaft axis 112. Therefore, if at least one of the main shaft axis direction moving mechanisms 12, 12A is provided, the main shaft device 11 and the rotary table device 13 can be moved closer to or away from each other.
  • the rotation table device 13 rotates the rotary table 130 around an axis line (hereinafter referred to as a table axis line) 132 having an angle with respect to the main axis 112.
  • the rotating table device 13 includes, for example, a rotating table 130 and a rotating table driving device 131.
  • the rotation table 130 is held by a rotation table driving device 131 so as to be rotatable about a table axis 132.
  • the table axis 132 is perpendicular to the main axis 112 and coincides with the Z axis in the virtual XYZ space, as shown in FIGS.
  • the table axis 132 needs to intersect the main axis 112.
  • the processed body 191 of the workpiece 190 is disposed so that the center of the planned sphere 193 is disposed.
  • the table axis in the rotary table 130 may form an angle ⁇ (0 ° ⁇ ⁇ 90 °) with respect to the main axis 112. .
  • the table axis in the rotary table 130 should not be parallel to the main axis 112. This is because it does not make sense to rotate the machining head 14 coaxially with the spindle axis 112.
  • the rotation table driving device 131 is for rotating the rotation table 130 about the table axis 132 as a rotation axis.
  • the machining head 14 includes a plurality of tools and is mounted on the tool switching mechanism 15.
  • the machining head 14 includes, for example, a first tool 140 and a second tool 141.
  • the first tool 140 has, for example, a first machining end 140A that is a part that comes into contact with the workpiece 190.
  • the first tool 140 is constituted by, for example, a cutting tool having a cutting blade at the tip.
  • the machining head 14 also includes a third tool 142 dedicated to shaft machining.
  • the second tool 141 has, for example, a second machining end 141A that is a part that contacts the workpiece 190.
  • the second tool 141 is constituted by, for example, a wheel-shaped wheel polishing tool capable of polishing the surface of the workpiece 190.
  • a wheel outer peripheral surface which is an outer peripheral surface of the wheel polishing tool corresponds to the second processing end 141A.
  • the polishing tool includes all tools that can polish the workpiece 190.
  • the first tool 140 is held by the first tool holder 145.
  • the second tool 141 is held by the second tool holder 146.
  • the 1st tool holder 145 and the 2nd tool holder 146 are mounted in the tool switching mechanism 15 mentioned later.
  • the third tool 142 is held by the first tool holder 145 here, but may be held by an independent third tool holder.
  • the workpiece 190 is processed into a spherical shape by the first tool 140 and the second tool 141.
  • tools other than the first tool 140 and the second tool 141 are also mounted on the tool switching mechanism 15 described later by the corresponding tool holder.
  • the tool switching mechanism 15 switches a tool used for workpiece machining.
  • the tool switching mechanism 15 has a structure in which, for example, the first tool 140 and the second tool 141 constituting the machining head 14 are selectively moved closer to the workpiece 190 (table axis 132).
  • the tool switching mechanism 15 includes, for example, a linear motion device 150 that reciprocates along the direction of one axis (hereinafter referred to as a linear motion axis) 153.
  • a linear motion axis As shown in FIG. 6, the linear motion device 150 is mounted on the rotary table device 13. Therefore, as shown in FIGS. 7A and 7B, the linear motion device 150 rotates together with the rotary table device 13 using the table axis 132 as a rotation axis. 7A and 7B, the table axis 132 extends in a direction perpendicular to the paper surface.
  • the linear axis 153 is rotated as shown in FIGS. 7A and 7B, so that it does not become a fixed axis.
  • the linear axis 153 is perpendicular to the table axis 132 (Z axis).
  • the linear motion axis 153 is a dynamic axis that rotates around the table axis 132 (Z axis) on the XY plane in the virtual XYZ space in a state perpendicular to the table axis 132 (Z axis). .
  • the linear motion axis 153 and the table axis 132 do not have to be vertical.
  • the linear motion axis 153A of the linear motion device 150A may form an angle ⁇ (0 ° ⁇ ⁇ 90 °) with respect to the table axis 132.
  • the linear axis 153A is a dynamic axis that rotates around the table axis 132 (Z axis) in the virtual XYZ space in a state that forms an angle ⁇ with respect to the table axis 132 (Z axis). Become.
  • the linear motion device 150 includes a linear motion table 151 and a linear motion table drive device 152.
  • the linear motion table 151 is a table on which the first tool 140 and the second tool 141 can be mounted on its upper surface 151A.
  • the linear motion table 151 is mounted on the rotation table 130 of the rotation table device 13. For this reason, the linear motion table 151 rotates together with the rotation table 130.
  • the first tool 140 and the second tool 141 are turned around the table axis 132 as a turning axis. That is, the rotation table device 13 can turn the first tool 140 and the second tool 141. Thereby, the workpiece 190 is processed into a sphere by the first tool 140 and the second tool 141.
  • the linear motion table 151 is provided with mounting grooves 158A to 158C extending along the axial direction (P-axis direction) of the linear motion axis 153 on the upper surface 151A.
  • the first tool holder 145 can be fixed at any position of the mounting groove 158A. Therefore, the position of the first tool holder 145 can be adjusted.
  • the second tool holder 146 can be fixed at any position of the mounting grooves 158B and 158C. Therefore, the position of the second tool holder 146 can be adjusted.
  • the linear motion table driving device 152 reciprocates the linear motion table 151 along the direction of the linear motion axis 153.
  • the linear motion table driving device 152 includes, for example, a rail portion 154, a rail engaging portion 155, a ball screw mechanism (not shown), and a motor 156.
  • the rail portion 154 is a rail provided on the rotation table 130 and extending along the direction of the linear axis 153.
  • the rail engaging portion 155 is a member that is provided on the bottom surface of the linear motion table 151 and is engaged with the rail portion 154 so as to be movable along the rail portion 154.
  • LM guide registered trademark
  • the ball screw mechanism is arranged so that the axial direction of its own screw is in the same direction as the linear motion axis 153, and is connected to the linear motion table 151 or the rail engaging portion 155.
  • This ball screw mechanism is driven by a motor 156, whereby the linear motion table 151 reciprocates.
  • a state where the first tool 140 or the second tool 141 is in contact with the workpiece 190 is defined as a “proximal state”, and a state where the first tool 140 or the second tool 141 is separated from the workpiece 190 is defined as a “distal state”.
  • the workpiece 190 is processed along the direction of the spindle axis 112 so that the center of the processed portion 191 of the workpiece 190 is arranged at the spherical processing center 16 in the initial state. Inserted in position.
  • the spherical processing center 16 is synonymous with a position where the main axis 112 and the table axis 132 intersect.
  • the processing position refers to a state where the center of the processing target sphere 193 of the workpiece 190 is positioned at the sphere processing center 16.
  • the first tool 140 and the second tool 141 are separated from the workpiece 190 by the linear motion device 150 and are brought into a distal state with respect to the workpiece 190.
  • a case where the first tool 140 and the second tool 141 are both brought into the distal state is defined as an “open posture”.
  • the first tool 140 and the second tool 141 are in an open posture in which the workpiece 190 enters the machining position without interfering with the workpiece 190 ( Hereinafter, it is necessary to take the workpiece acceptance posture.)
  • the rotary table 130 is positioned in an angle range (hereinafter referred to as a workpiece receiving range) in which the first tool 140 and the second tool 141 take a workpiece receiving posture.
  • the workpiece receiving posture means a posture in which the movement trajectory of the maximum outer shape of the workpiece 190 to be inserted and the first tool 140 and the second tool 141 do not interfere with each other.
  • the first tool 140 is also moved in the direction of arrow A.
  • the first tool 140 approaches the workpiece 190, and the first machining end 140A (cutting blade) comes into contact with the spherical body machining portion 191 (the first tool 140 is near).
  • the direction of arrow A is defined as the forward direction of the linear motion axis
  • the direction of arrow B opposite to the direction of the linear motion axis is defined as the reverse direction of the linear motion axis.
  • the first tool selection posture is a state in which the first tool 140 is selected by the tool switching mechanism 15.
  • the second tool selection posture is a state in which the second tool 141 is selected by the tool switching mechanism 15.
  • the linear motion table 151 when the linear motion table 151 is moved in the forward direction of the linear motion axis or in the reverse direction of the linear motion axis by the linear motion table driving device 152, the postures of the first tool 140 and the second tool 141 are selected as the first tool.
  • the tool is switched between the posture and the second tool selection posture, and the tool is switched. Therefore, since the tool switching operation is completed with one operation, the tool switching time is shortened compared to the conventional one.
  • the first machining end 140 ⁇ / b> A of the first tool 140 and the second machining end 141 ⁇ / b> A of the second tool 141 need to be arranged at different positions in the direction of the linear motion axis 153.
  • the second machining end 141A is linearly moved also by the first position C1 in the direction of the linear motion axis 153. It arrange
  • each of the first machining end 140 ⁇ / b> A and the second machining end 141 ⁇ / b> A is arranged at a third position C ⁇ b> 3 that coincides with each other in the direction of the linear motion axis 153. That is not preferred. This is because the tool cannot be switched even if the first machining end 140A and the second machining end 141A are moved together by the linear motion device 150 in this state.
  • the arrangement in which the first tool 140 and the second tool 141 can be switched to each other (hereinafter referred to as a tool switchable arrangement) will be described in detail.
  • the tool switchable arrangement consider a state in which the center of the sphere processing unit 191 (the scheduled sphere 193) is arranged at the sphere processing center 16.
  • a great circular section 198 perpendicular to the linear motion axis 153 is considered in the planned sphere 193.
  • the first condition that satisfies the tool-switchable arrangement is that the straight line D1 connecting the first machining end 140A and the second machining end 141A intersects the great circular section 198.
  • FIG. 11B when the straight line D2 connecting the first machining end 140A and the second machining end 141A does not intersect the great circular section 198, the first tool is moved along the direction of the linear motion axis 153. Even if 140 and the second tool 141 are moved, the first tool 140 can contact the planned sphere 193, but the second tool 141 cannot contact the planned sphere 193. For this reason, the first condition is required to satisfy the tool-switchable arrangement.
  • the second condition satisfying the tool switchable arrangement is that, as shown in FIG. 11A, the first machining is performed when the tangent plane 199 of the planned machining sphere 193 parallel to the direction of the linear motion axis 153 is considered.
  • the end 140 ⁇ / b> A and the second processing end 141 ⁇ / b> A are disposed closer to the center of the processing target sphere 193 than the tangential plane 199.
  • FIG. 11C when the second processing end 141A is arranged on the side (outside) opposite to the center of the processing target sphere 193 with respect to the tangential plane 199, it follows the direction of the linear motion axis 153.
  • the first tool 140 and the second tool 141 are moved, the first tool 140 can contact the planned machining sphere 193, but the second tool 141 cannot contact the planned machining sphere 193. For this reason, in order to satisfy the tool switchable arrangement, the second condition is required.
  • the tangent plane 199 may be any tangent plane as long as it is a tangent plane of the to-be-processed sphere 193 that is parallel to the translation axis 153.
  • the linear axis 153 and the central axis are parallel to each other, and inside the virtual cylinder 197 in which the processing target sphere 193 is inscribed, If the first processed end 140A and the second processed end 141A exist, the first and second conditions are satisfied.
  • the position of the first processing end 140A and / or the second processing end 141A in the distal state will be described.
  • the work surrounding space W includes only the work 190, and thus the range in which the first and second tools 141 and 142 can turn (see arrow L) is wide.
  • the first and second tools 141 and 142 have a narrow turnable range. (See arrow M), which may interfere with the spindle device 11.
  • a third tool selection posture (shaft machining tool selection posture).
  • shaft machining tool selection posture the state in which the third tool 142 is brought into the proximal state with respect to the shaft portion 192 and the first tool 140 and the second tool 141 are brought into the distal state.
  • the shaft portion 192 is cut (shaft machining) by the third machining end 142A of the third tool 142.
  • the spindle device 11 moves via the spindle axis direction moving mechanism 12 in a state in which the spindle 110 continues to rotate in accordance with the range processed in the shaft portion 192.
  • the third tool 142 is moved by the linear motion device 150.
  • the shaft portion 192 is shaft processed while changing the diameter.
  • the first tool 140 and the second tool 141 are in the workpiece receiving posture so that the center of the spherical body processing portion 191 is arranged on the table axis 132 of the rotary table 130.
  • the spindle device 11 is moved via the spindle axis direction moving mechanism 12 (not shown).
  • the workpiece 190 is rotated together with the spindle 110 by a spindle driving device 111 (not shown).
  • the linear motion table 151 is moved along the linear motion axis 153 by the linear motion table driving device 152 (not shown). (Refer to arrow E direction).
  • the first tool 140 is brought into a proximal state with respect to the spherical body processing part 191
  • the second tool 141 is brought into a distal state with respect to the spherical body processing part 191.
  • the first tool 140 and the second tool 141 take the first tool selection posture with respect to the spherical body processing unit 191.
  • the rotation table drive device 131 (not shown) rotates the rotation table 130 clockwise (see FIGS. 14D and 14E) or counterclockwise (see FIG. 14C). Then, the first tool 140 turns around the sphere processing center 16. At this time, the first machining end 140 ⁇ / b> A of the first tool 140 cuts the spherical body machining portion 191 while changing the contact position along the outer peripheral surface of the spherical body machining portion 191.
  • the first machining end 140A of the first tool 140 is a tip from which the first base end portion 191A (see FIG. 14C) of the spherical body machining portion 191 becomes the apex of the spherical body machining portion 191. It is rotated by the rotary table driving device 131 until it reaches the portion 191B (see FIG. 14E).
  • the first base end portion 191A refers to a part of the base end portion of the spherical body machining portion 191 on the first tool 140 side with respect to the spindle axis 112.
  • the most shaft side in the partial sphere is the first base end portion, and the most apex side is the first tip portion.
  • the first tool 140 only needs to turn within this range.
  • the second tool 141 is also turned in a distal state with respect to the processed body 191. Even if the second tool 141 turns with the first tool 140 in the distal state, the second tool 141 is positioned in advance at a position where it does not interfere with the shaft portion 192 or the spindle device 11. This positional relationship will be described in detail later.
  • the center of the spherical body processing unit 191 is arranged on the table axis 132 of the rotation table 130 and the workpiece 190 is continuously rotated together with the main shaft 110.
  • the second tool 141 is selected.
  • the linear motion table drive device 152 (not shown) moves the linear motion table 151 in the direction of the linear motion axis in the direction of the linear motion axis 153 (see the direction of arrow G).
  • the second tool 141 is brought into a proximal state with respect to the spherical body processing portion 191
  • the first tool 140 is brought into a distal state with respect to the spherical body processing portion 191.
  • the first tool 140 and the second tool 141 take the second tool selection posture with respect to the spherical body processing unit 191.
  • the second tool 141 is moved to the spherical processing center. Turn counterclockwise around 16. As a result, the second tool 141 polishes the spherical body processing portion 191 while changing the contact position along the outer peripheral surface of the spherical body processing portion 191.
  • the second tool 141 is rotated clockwise around the spherical processing center 16. It turns and polishes the to-be-spherical object process part 191 similarly to the above.
  • the second machining end 141A of the second tool 141 is changed from the second base end 191C (see FIG. 15D) of the spherical body machining unit 191 to the tip 191B (see FIG. 15B). It is rotated by the rotary table drive device 131 until it reaches.
  • the second base end portion 191C indicates a part of the base end portion of the spherical body processing portion 191 on the opposite side to the first tool 140 with respect to the spindle axis 112.
  • the second tool 141 only needs to turn within this range.
  • the polishing of the surface of the processing target sphere 193 is completed under the control of the control unit, the sphere processing by the second tool 141 is completed.
  • the first tool 140 is simultaneously turned in the distal state with respect to the spherical body processing unit 191.
  • the first tool 140 is positioned in advance in a position where it does not interfere with the shaft portion 192 or the spindle device 11 even if the first tool 140 rotates together with the second tool 141 in the distal state.
  • the second tool 141 when the machining is performed by the second tool 141, as shown in FIG. 16A, when viewed from the table axis 132, the second tool 141 mainly moves the spindle axis 112 by the rotation of the rotary table 130. Turn the other side as a boundary.
  • the turning range of the second tool 141 at this time is defined as a second turning range 136.
  • the second turning range 136 is symmetrical with the first turning range 135 with respect to the spindle axis 112.
  • the second turning range 136 is set on the other side mainly with the spindle axis 112 as a boundary when viewed from the table axis 132.
  • the first tool 140 and the second tool 141 should not turn in the portion occupied by the shaft portion 192 of the workpiece 190. Therefore, the first tool 140 and the second tool 141 are prevented from moving within the angular range Q in the circumferential direction occupied by the shaft portion 192 (hereinafter, defined as the shaft portion occupied angle Q) with the table axis line 132 as a reference. It has become.
  • the shaft portion occupation angle Q is the line connecting the table axis 132 and the first base end portion 191A of the processed body 191 of the ball, and the second axis of the table axis 132 and the processed body processing portion 191. An angle formed by a line connecting the base end portion 191C.
  • the circumferential direction phase difference ⁇ with reference to the table axis 132 between the proximal first processing end 140 ⁇ / b> A and the distal second processing end 141 ⁇ / b> A in the first tool selection posture.
  • the circumferential phase difference ⁇ preferably satisfies the following relational expression. ⁇ ⁇ 180 °-(Q / 2) °
  • this relational expression indicates that the first working end 140A of the first tool 140 in the proximal state turns to the vicinity of the boundary of the shaft occupation angle Q (first base end portion 191A).
  • the second processing end 141A of the second tool 141 in the distal state is positioned on the first turning range 135 side with respect to the main axis 112 (or positioned on the first tool side with respect to the tip portion 191B). ) Means. In this way, as shown in FIG.
  • the circumferential phase difference ⁇ is, for example, preferably 30 ° or more, more preferably 45 ° or more, further preferably 60 ° or more, and desirably 90 ° or more. This is because as the circumferential direction phase difference ⁇ is larger, interference between tools and holders is reduced, and design becomes easier.
  • the second machining of the second tool 141 is performed with the first machining end 140A of the first tool 140 turned to the boundary of the shaft occupation angle Q.
  • the end 141A is located on the second turning range 136 side of the spindle axis 112. In this case, ⁇ > 180 ° ⁇ (Q / 2) °.
  • the first turning range 135 is only on one side with respect to the spindle axis 112, but is not limited thereto, and may extend to the other side.
  • the 2nd turning range 136 is only the other side on the basis of the spindle axis 112, it is not limited to this and may extend to the other side. That is, as shown in FIG. 16B, the first turning range 135 and the second turning range 136 may include a first phase range 137 that overlaps each other. Accordingly, the first turning range 135 is configured by the overlapping first phase range 137 and the non-overlapping second phase range 138. Further, the second turning range 136 is constituted by a first phase range 137 that overlaps and a third phase range 139 that does not overlap. Therefore, at least a part of the first turning range 135 and the second turning range 136 may be set to different phase ranges.
  • the first turning range and the second turning range need only be on one side / on the other side with respect to the spindle axis 112, respectively. Such a thing is also contained in this invention.
  • the linear motion device 150 in the sphere processing apparatus 1 has a configuration capable of reciprocating a plurality of tools along the axial direction of one axis (linear motion axis 153). A plurality of tools can be independently reciprocated along the axial directions of the two axes. Since the other part of the sphere processing apparatus 2 has the same configuration as the sphere processing apparatus 1 and has already been described, the description thereof is omitted.
  • the linear motion device 250 in the spherical body processing device 2 can reciprocate the tool along the direction of the first linear motion axis 251 and the direction of the second linear motion axis 252. That is, the linear motion device 250 is a biaxial mechanism having two linear motion mechanisms. Reciprocating movement along the direction of the first linear axis 251 can cause the first tool 140 to be in a proximal state and a distal state with respect to the workpiece 190. Further, the reciprocating movement along the direction of the second linear motion axis 252 can bring the second tool 141 into the proximal state and the distal state with respect to the workpiece 190.
  • a linear motion mechanism corresponding to each of the tools may be provided so as to be capable of reciprocating along the direction of the linear motion axis.
  • the spherical body processing apparatus 2 can arrange each component freely rather than the spherical body processing apparatus 1.
  • the sphere processing apparatus 3 in the embodiment of the present invention will be described.
  • the sphere processing apparatus 1 has a configuration using the linear motion device 150 for switching the tool, but the sphere processing apparatus 3 has a configuration using the rotation switching mechanism 30 for switching the tool. Since the other part of the sphere processing apparatus 3 has the same configuration as the sphere processing apparatus 1 and has already been described, the description thereof is omitted.
  • the rotation switching mechanism 30 includes a rotation unit 31, a first tool 140, a second tool 141, a third tool 147, and a fourth tool 148.
  • the rotation part 31 rotates around a rotation axis 32 parallel to the axial direction of the table axis 132.
  • the first tool 140, the second tool 141, the third tool 147, and the fourth tool 148 are arranged on the outer peripheral surface of the autorotation portion 31 at intervals in the circumferential direction.
  • the rotation unit 31 rotates, the first tool 140, the second tool 141, the third tool 147, and the fourth tool 148 are also rotated accordingly.
  • the rotation switching mechanism 30 is moved in the direction opposite to the linear movement axis (see the arrow H direction) by the linear motion device 150, and the rotation switching mechanism 30 is moved with respect to the workpiece 190. Distalized.
  • the rotation part 31 is rotated by 180 ° counterclockwise, and the fourth tool 148 is arranged to face the spherical body processing part 191.
  • the rotation switching mechanism 30 is moved in the forward direction of the linear movement axis (see the direction of arrow I) by the linear motion device 150, and the rotation switching mechanism 30 is brought into a proximal state with respect to the workpiece 190.
  • the fourth tool 148 is brought into a state in which the spherical body processed portion 191 can be cut.
  • the second tool 141 or the third tool 147 which is a tool related to polishing, is arranged so as to face the processed body 191 and each is brought into a proximal state, the second tool 141 or the third tool In 147, the processed body 191 can be polished.
  • the sphere processing apparatus 4 in the embodiment of the present invention will be described.
  • the sphere processing apparatus 1 has a configuration using the linear motion device 150 for switching the tool, but the sphere processing apparatus 4 has a configuration using a cam mechanism 40 (tool advance / retreat mechanism) for switching the tool. Since the other part of the sphere processing apparatus 4 has the same configuration as the sphere processing apparatus 1 and has already been described, the description thereof is omitted.
  • the cam mechanism 40 includes a cam device 41, a first tool 140, a second tool 141, a first tool urging unit 42, and a second tool urging unit 43.
  • the first tool biasing portion 42 biases the first tool 140 so as to be moved to the distal side (retreat side) along the axial direction of the linear motion axis 153.
  • the second tool urging unit 43 urges the second tool 141 to move to the distal side (retracting side) along the axial direction of the linear movement axis 153.
  • the cam device 41 includes a cam 44 and a cam moving mechanism 45.
  • the cam moving mechanism 45 moves the cam 44 in a direction perpendicular to the linear motion axis 153.
  • the cam 44 presses the first tool 140 or the second tool 141 toward the proximal side along the direction of the linear motion axis 153.
  • the cam 44 moves to the first tool 140 side along the cam moving mechanism 45, only the first tool 140 moves to the proximal side, and the second tool 141 is set to the distal state (FIG. 21A). )reference).
  • the cam 44 moves to the second tool 141 side along the cam moving mechanism 45, only the second tool 141 moves to the proximal side, and the first tool 140 is set to the distal state (FIG. 21B). )reference).
  • the first processed end 140A or the second processed end 141A is freely selected, and the spherical body processed portion 191 is cut or polished.
  • the spherical body processing device 5 is configured using a linear motion device 50 that linearly moves the tool in parallel with the Z axis. Specifically, the linear motion device 50 moves the tool along a direction perpendicular to the spindle axis 112 and parallel to the table axis 132. Since the other part of the sphere processing apparatus 5 has the same configuration as the sphere processing apparatus 1 and has already been described, the description thereof is omitted.
  • the linear motion device 50 includes a linear motion table 52 and a linear motion table drive device 53.
  • the linear motion table 52 is a table on which the first tool 140, the second tool 141, and the third tool 149 can be mounted on the table surface (side surface) 52A along the direction of the linear motion axis 51 (Z axis). .
  • the linear motion table 52 is mounted on the rotation table 130 together with the linear motion table driving device 53. For this reason, the linear motion table 52 rotates together with the rotation table 130.
  • the linear motion table drive unit 53 reciprocates the linear motion table 52 along the direction of the linear motion axis 51 (Z axis).
  • the sphere processing device 5 may be provided with a second linear motion device 54 that can reciprocate the linear motion device 50 in a direction perpendicular to both the linear motion axis 51 (Z axis) and the table axis 132.
  • the second linear motion device 54 may have a structure similar to that of the main axis direction moving mechanism 12. Since the structure of the main shaft axis direction moving mechanism 12 has already been described, the description thereof is omitted.
  • the linear motion table 52 is moved along the axial direction of the linear motion axis 51 to a position where the first tool 140 faces the workpiece 190.
  • the linear motion device 50 is moved so as to approach the workpiece 190 by the second linear motion device 54, the first tool 140 is brought into a proximal state with respect to the workpiece 190, and the second tool 141 and the third tool Tool 149 is placed distal to workpiece 190.
  • the first processed end 140A comes into contact with the processed body 191 and cuts the processed body 191.
  • the turning table device 13 turns the first tool 140 around the table axis 132 as a turning axis. Thereby, each part of the to-be-spherical object processed part 191 is cut into a spherical shape by the first processed end 140A.
  • the second linear motion device 54 moves the linear motion device 50 away from the workpiece 190. Further, as shown in FIG. 23C, the linear motion table driving device 53 moves the linear motion table 52 along the direction of the linear motion axis 51 (Z axis) until the second tool 141 faces the workpiece 190. Moved. 23D, when the linear motion device 50 is moved closer to the workpiece 190 by the second linear motion device 54, the second tool 141 is brought into a proximal state with respect to the workpiece 190. Then, the first tool 140 and the third tool 149 are brought into the distal state with respect to the workpiece 190. As a result, the second processed end 141 ⁇ / b> A is brought into contact with the processed body 191 to polish the processed body 191.
  • the turning table device 13 turns the second tool 141 around the table axis 132 as a turning axis.
  • each part of the processed object part 191 is polished into a spherical shape by the second processed end 141A.
  • the processing for the spherical body processing portion 191 is completed.
  • the third tool 149 may be selected to perform desired sphere processing.
  • the spherical body processing apparatus of this invention is not limited to above-described embodiment, Of course, various changes can be added within the range which does not deviate from the summary of this invention.
  • the processing related to cutting in the first to fifth embodiments may be replaced with processing related to grinding.
  • the processing related to cutting, grinding, and polishing may be replaced with other processing related to sphere processing.

Landscapes

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Abstract

本発明の球体加工装置は、主軸軸線を中心にワークを回動させる主軸装置と、テーブル軸線を中心に回動テーブルを回動させる回動テーブル装置と、上記回動テーブルと共に回動する工具切替機構と、上記工具切替機構に搭載されて、上記ワークを球体状に加工する第一工具及び第二工具とを備える。上記工具切替機構は、上記第一工具がワークに接触する近位状態且つ上記第二工具が上記ワークから離反する遠位状態となる第一工具選択姿勢と、上記第二工具がワークに接触する近位状態且つ上記第一工具が上記ワークから離反する遠位状態となる第二工具選択姿勢との間を切り替え可能に構成される。上記回動テーブル装置は、上記第一工具選択姿勢において上記第一工具を旋回させることにより上記第一工具に上記ワークを球体加工させ、かつ、上記第二工具選択姿勢において上記第二工具を旋回させることにより上記第二工具に上記ワークを球体加工させる。

Description

球体加工装置、球体加工方法
　本発明は、ワークを球体状に加工する球体加工装置等に関する。
　ワークを球体状に加工する球面加工機として、ワークを回動させるワーク回動装置と、ワークを研磨具で研磨する研磨ユニットと、旋回軸を中心として研磨ユニットを旋回させるテーブル装置とを備えたものが提案されている（例えば、実開平３－１１３７４６号公報参照）。旋回装置は、ワークに形成される球体中心を通る旋回軸を中心に、研磨ユニットを旋回させる。これにより、ワークに形成される球体の表面を研磨することが出来る。
　上記球面加工機では、球体加工された後のワークを研磨する事しかできない。従って、ワークを切削して、ベースとなる球体を加工するためには、別途、上記球面加工機と同様の構造の切削加工機や、ＮＣ加工機を用いて切削加工を行う必要がある。このため、従来の球面加工は、ワークの切削処理から研磨処理への切り替えを含めて多くの時間を要していた。
　本発明は、斯かる実情に鑑み、例えば、ワークの切削処理等から研磨処理への切り替えにおける動作を少なくすると共に、切り替え時間が短縮される球体加工装置を提供しようとするものである。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の球体加工装置は、ワークを球体状に加工する球体加工装置であって、上記ワークを保持し、且つ、主軸軸線を中心に該ワークを回動させる主軸装置と、上記主軸軸線に対して角度を有するテーブル軸線を中心に回動テーブルを回動させる回動テーブル装置と、上記回動テーブルに搭載されて、上記回動テーブルと共に回動する工具切替機構と、上記工具切替機構に搭載されて、上記ワークを球体状に加工する第一工具及び第二工具と、を備え、上記工具切替機構は、上記第一工具がワークに接触する近位状態且つ上記第二工具が上記ワークから離反する遠位状態となる第一工具選択姿勢と、上記第二工具がワークに接触する近位状態且つ上記第一工具が上記ワークから離反する遠位状態となる第二工具選択姿勢との間を切り替えるようになっており、上記回動テーブル装置は、上記第一工具選択姿勢において上記第一工具を旋回させて該第一工具によって上記ワークを球体加工し、かつ、上記第二工具選択姿勢において上記第二工具を旋回させて、該第二工具によって上記ワークを球体加工することを特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記第一工具は、上記第一工具選択姿勢において上記回動テーブル装置によって第一旋回範囲を旋回し、上記第二工具は、上記第二工具選択姿勢において上記回動テーブル装置によって第二旋回範囲を旋回し、上記第一旋回範囲と上記第二旋回範囲は、少なくとも一部が、互いに異なる位相範囲に設定されることを特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記主軸軸線と上記テーブル軸線が交差することで、該交差点が上記ワークの球体加工中心となっており、上記テーブル軸線を軸方向から視た場合に、上記主軸軸線を境界として一方側において主として上記第一工具が旋回し、上記主軸軸線を境界として他方側において主として上記第二工具が旋回することを特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記第一工具選択姿勢における遠位状態の上記第二工具は、近位状態の上記第一工具と共に旋回する際に、上記ワーク及び上記主軸装置と干渉しない場所に位置決めされ、上記第二工具選択姿勢における遠位状態の上記第一工具は、近位状態の上記第二工具と共に旋回する際に、上記ワーク及び上記主軸装置と干渉しない場所に位置決めされることを特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記工具切替機構は、上記第一工具及び第二工具が共に遠位状態となる開放姿勢に切り替えるようになっており、上記回動テーブル装置は、上記主軸軸線に沿って相対移動する上記ワークが被加工位置に挿入される際、上記開放姿勢における上記第一工具及び上記第二工具と上記ワークが干渉しない角度範囲に上記回動テーブルを位置決めすることを特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記ワークは、球体加工される被球体加工部と、上記被球体加工部から上記主軸軸線方向に延在して上記主軸装置に保持される軸部とを備えており、上記テーブル軸線を軸視する状態において、上記テーブル軸線を中心として上記軸部が占有する周方向角度範囲を軸部占有角度Ｑと定義し、上記第一工具の上記ワークと接触する部位を第一加工端と定義し、上記第二工具の上記ワークと接触する部位を第二加工端と定義する場合に、上記第一工具選択姿勢における上記第一加工端と上記第二加工端の上記テーブル軸線を中心とした周方向位相差、及び／又は、第二工具選択姿勢における上記第一加工端と上記第二加工端の上記テーブル軸線を中心とした周方向位相差が、１８０°－（Ｑ／２）°以下に設定されることを特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記第一工具選択姿勢時の上記周方向位相差、及び／又は、第二工具選択姿勢時の上記周方向位相差が、３０°以上に設定されることを特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記主軸軸線と上記テーブル軸線が交差することで、該交差点が上記ワークの球体加工中心となっており、上記球体加工中心を仮想中心とし、かつ、上記球体加工中心から上記主軸装置の突端までの距離を仮想半径とした仮想球の内部範囲をワーク周囲空間と定義し、上記第一工具の上記ワークと接触する部位を第一加工端と定義し、上記第二工具の上記ワークと接触する部位を第二加工端と定義する場合に、遠位状態の上記第一加工端及び／又は遠位状態の第二加工端は、上記ワーク周囲空間内に留まることを特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記工具切替機構に搭載されて、上記ワークの軸部を軸加工する第三工具を備え、上記工具切替機構は、上記第三工具が上記軸部に接触する近位状態、かつ、上記第一工具及び上記第二工具が上記ワークから離反する遠位状態となる第三工具選択姿勢を切り替えるようになっていること特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記工具切替機構は、直動テーブルを直線移動させる直動装置を備えており、上記第一工具及び上記第二工具が、上記直動テーブルに搭載されることを特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記直動テーブルによって上記第一工具と第二工具を一緒に直線往復移動させることで、上記第一工具選択姿勢と上記第二工具選択姿勢を切り替えることを特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記ワークに形成予定となる球体を加工予定球体と定義し、上記第一工具の上記ワークと接触する部位を第一加工端と定義し、上記第二工具の上記ワークと接触する部位を第二加工端と定義する場合に、上記加工予定球体に接し、かつ、上記直動テーブルの直線移動方向と平行となる接平面と比較して、該加工予定球体の中心側に、上記第一加工端と上記第二加工端が位置することを特徴とする。
　また、本発明の球体加工装置において、上記直動テーブルの直線移動方向は、上記テーブル軸線に対して垂直となることを特徴とする。
　また、本発明の球体加工方法は、ワークを球体状に加工する球体加工方法であって、主軸装置によって上記ワークを保持し、且つ、主軸軸線を中心に該ワークを回動させるようにし、上記主軸軸線に対して角度を有するテーブル軸線を中心に回動テーブルを回動させることで、上記回動テーブルに搭載される工具切替機構を回転させるようにし、上記工具切替機構には、上記ワークを球体状に加工する第一工具及び第二工具を搭載し、上記工具切替機構によって、上記第一工具がワークに接触する近位状態且つ上記第二工具が上記ワークから離反する遠位状態となる第一工具選択姿勢と、上記第二工具がワークに接触する近位状態且つ上記第一工具が上記ワークから離反する遠位状態となる第二工具選択姿勢との間を切り替えるようにし、上記回動テーブル装置は、上記第一工具選択姿勢において上記第一工具を旋回させて該第一工具によって上記ワークを球体加工し、かつ、上記第二工具選択姿勢において上記第二工具を旋回させて、該第二工具によって上記ワークを球体加工することを特徴とする。
　本発明の球体加工装置によれば、例えば、ワークの切削処理等から研磨処理への切り替えにおける動作を少なくすると共に、切り替え時間が短縮されるという優れた効果を奏し得る。
本発明の第一の実施形態における球体加工装置の斜視図である。 仮想ＸＹＺ空間における、本発明の第一の実施形態における球体加工装置の各部の配置図である。 （Ａ）は、本発明の第一の実施形態におけるワークの平面図である。（Ｂ）は、ワークを本発明の第一の実施形態における球体加工装置に取り付けた際の平面図である。 仮想ＸＹＺ空間のＹ軸方向から本発明の第一の実施形態における球体加工装置を軸視した際の概略図である。 （Ａ）は、仮想ＸＹＺ空間のＹ軸方向から本発明の第一の実施形態における球体加工装置を軸視した際の球体加工装置の一部の概略図である。（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の第一の実施形態における球体加工装置のテーブル軸線の変形例である。 本発明の第一の実施形態における球体加工装置の一部の斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）は、本発明の第一の実施形態における回動テーブル装置の回動動作を示す図である。 本発明の第一の実施形態における球体加工装置の直動軸線の変形例である。 （Ａ）は、本発明の第一の実施形態における開放姿勢の様子を示す図である。（Ｂ）は、本発明の第一の実施形態における第一工具選択姿勢の様子を示す図である。（Ｃ）は、本発明の第一の実施形態における第二工具選択姿勢の様子を示す図である。 （Ａ）は、本発明の第一の実施形態における第一工具および第二工具の配置を示す図である。（Ｂ）は、本発明の第一の実施形態における第一工具および第二工具の別の配置を示す図である。 （Ａ），（Ｄ）は、本発明の第一の実施形態における第一工具、第二工具およびワークの配置を示す図である。（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の第一の実施形態における第一工具、第二工具およびワークの別の配置を示す図である。 本発明の第一の実施形態におけるワーク周囲空間を示す図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、本発明の第一の実施形態における球体加工装置を用いてワークの軸部を加工する様子を時系列に並べた図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、本発明の第一の実施形態における球体加工装置を用いてワークの被球体加工部を第一工具により加工する様子を時系列に並べた図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、本発明の第一の実施形態における球体加工装置を用いてワークの被球体加工部を第二工具により加工する様子を時系列に並べた図である。 （Ａ）は、本発明の第一の実施形態における第一旋回範囲および第二旋回範囲を示す図である。（Ｂ）は、本発明の第一の実施形態における第一旋回範囲および第二旋回範囲の変形例を示す図である。 （Ａ），（Ｂ）は、第一工具および第二工具の相対位相差を説明する図である。 （Ａ），（Ｂ）は、参考として、望ましくない相対位相差となる第一工具および第二工具を旋回させる様子を示す図である。 本発明の第二の実施形態における球体加工装置の一部を示す平面図である。 （Ａ），（Ｂ）は、本発明の第三の実施形態における球体加工装置の動作の様子を時系列に並べた図である。 （Ａ），（Ｂ）は、本発明の第四の実施形態における球体加工装置の動作の様子を時系列に並べた図である。 本発明の第五の実施形態における球体加工装置の一部を示す平面図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、本発明の第五の実施形態における球体加工装置を用いてワークの被球体加工部を加工する様子を時系列に並べた図である。
　以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
　＜第一の実施形態＞
＜全体構成＞
図１を参照して、本発明の第一の実施形態における球体加工装置１について説明する。球体加工装置１は、ワーク１９０を球体状に加工するものであり、例えば、ベース１０と、主軸装置１１と、主軸軸線方向移動機構１２と、回動テーブル装置１３と、加工ヘッド１４と、工具切替機構１５とを備える。
　＜ベース＞
まず、図１を参照して、ベース１０について説明する。ベース１０は、テーブル状の基台である。ベース１０の上面１０Ａ上に他の構成要素が搭載される。
　＜主軸装置＞
次に、図１～３を参照して、主軸装置１１について説明する。主軸装置１１は、ワーク１９０を保持し、且つ、主軸軸線１１２を中心にワーク１９０を回動させるものである。主軸装置１１は、例えば、主軸１１０と、主軸駆動装置１１１とを備える。
　主軸１１０は、棒状の軸部材である。主軸１１０は、ベアリング等によって回動自在に主軸駆動装置１１１により保持される。また、主軸１１０は、自身の中心軸線（以下、主軸軸線と呼ぶ。）１１２を中心に主軸駆動装置１１１により回動される。なお、図２に示すように、仮想的にＸＹＺ空間（以下。仮想ＸＹＺ空間と呼ぶ。）を定義した場合、主軸装置１１は、主軸軸線１１２がＸ軸方向に一致するように配置されるものとする。
　また、主軸１１０は、図３（Ｂ）に示すように、ワーク１９０を保持可能な構造のワーク保持機構１１０Ａ（例えば、チャック）を先端に備える。また、ワーク１９０は、図３（Ａ）に示すように、被球体加工部１９１と、軸部１９２とを備える。
　被球体加工部１９１は、球体加工装置１によって球体状に加工されるものである。被球体加工部１９１に形成される予定の球体を加工予定球体１９３（図３（Ａ）の一点鎖線参照）と定義する。加工予定球体１９３は、球体加工装置１によって切削予定部分１９６が切削されて形成される。加工予定球体１９３は、完全な球体であってもよいし、部分球体であってもよい。
　軸部１９２は、被球体加工部１９１から延設される軸部材である。軸部１９２は、ワーク保持機構１１０Ａにより保持される。なお、加工予定球体１９３が形成される際、被球体加工部１９１と軸部１９２との境界１９４付近における軸部１９２も一部切削・研磨されて湾曲部分１９５が形成されてもよい。
　図３（Ｂ）に示すように、ワーク１９０は、主軸１１０の主軸軸線１１２と軸部１９２の中心軸線とが一致するようにワーク保持機構１１０Ａによって保持される。つまり、ワーク１９０は、軸部１９２が主軸軸線１１２の方向へ延在されるよう保持される。この際、軸部１９２の一部および被球体加工部１９１は、主軸１１０の突端から外部へ突出する。
　主軸駆動装置１１１は、図２に示すように、主軸軸線１１２（Ｘ軸）を回動軸として、主軸１１０を回動するものである。主軸駆動装置１１１は、例えば、モータ等により構成される。
　＜主軸軸線方向移動機構＞
次に、図１，４を参照して、主軸軸線方向移動機構１２について説明する。主軸軸線方向移動機構１２は、主軸装置１１を主軸軸線１１２の方向に往復移動させる構造を有するものである。なお、主軸軸線１１２の方向は、仮想ＸＹＺ空間においてＸ軸方向に相当する。主軸軸線方向移動機構１２は、図４に示すように、例えば、主軸装置支持部１２１と、レール部１２２と、レール係合部１２３とを備える。
　主軸装置支持部１２１は、ベース１０の上面１０Ａ上において主軸装置１１を支持するものである。レール部１２２は、図４に示すように、ベース１０の上面１０Ａ上において主軸軸線１１２の方向（Ｘ軸方向）に延設されるレールである。レール係合部１２３は、図４に示すように、主軸装置支持部１２１の底面に設けられ、レール部１２２に沿って移動可能にレール部１２２と係合される部材である。レール係合部１２３として、例えば、ＬＭガイド（登録商標）が一例として挙げられる。
　レール係合部１２３は、主軸装置支持部１２１と共にレール部１２２に沿って往復移動可能である。これにより、主軸装置１１は、回動テーブル装置１３に接近されたり離反されたりするように移動可能となる。
　なお、主軸軸線方向移動機構１２は、（図示しない）往復移動装置により動作されてもよい。往復移動装置は、（図示しない）制御部の制御の下に、主軸装置支持部１２１およびレール係合部１２３を主軸軸線１１２の方向に往復移動させるものである。往復移動装置は、例えば、（図示しない）ボールネジ機構と、（図示しない）モータとにより構成される。ボールネジ機構は、モータによって駆動される。また、ボールネジ機構は、自身のネジの軸方向が主軸軸線１１２の方向になるよう配置され、主軸装置支持部１２１またはレール係合部１２３と連結される。モータが駆動されると、主軸装置支持部１２１およびレール係合部１２３は、ボールネジ機構により主軸軸線１１２の方向に往復移動する。つまり、主軸装置１１は、主軸軸線方向移動機構１２を介して往復移動装置により主軸軸線１１２の方向に往復移動される。なお、往復移動装置は、上記構成に限定されるものではなく、その他の構成の装置であってもよい。
　また、図４の変形例に示すように、回動テーブル装置１３に対して、主軸軸線方向移動機構１２Ａが別途（又は主軸軸線方向移動機構１２に代えて）設けられてもよい。なお、主軸軸線方向移動機構１２Ａは、回動テーブル装置１３を主軸軸線１１２の軸線方向（Ｘ軸方向）に往復移動させる構造を有する。主軸軸線方向移動機構１２Ａは、主軸軸線方向移動機構１２と同様の構造であるため、その説明を省略する。これにより、回動テーブル装置１３は、主軸装置１１に接近されたり離反されたりするように移動可能となる。
　なお、主軸軸線方向移動機構１２，１２Ａは、主軸装置１１と回動テーブル装置１３を、主軸軸線１１２の方向に相対移動させる目的で設けられるものである。したがって、主軸軸線方向移動機構１２，１２Ａの少なくとも一方が設けられれば、主軸装置１１および回動テーブル装置１３を互いに接近させたり離反させたりできる。
　＜回動テーブル装置＞
次に、図１，２，５を参照して、回動テーブル装置１３について説明する。回動テーブル装置１３は、図１に示すように、主軸軸線１１２に対して角度を有する軸線（以下、テーブル軸線と呼ぶ。）１３２を中心に回動テーブル１３０を回動させるものである。回動テーブル装置１３は、例えば、回動テーブル１３０と、回動テーブル駆動装置１３１とを備える。
　回動テーブル１３０は、テーブル軸線１３２を中心に回動自在に回動テーブル駆動装置１３１により保持される。本実施形態において、テーブル軸線１３２は、図２，５（Ａ）に示すように、主軸軸線１１２に対して垂直となり、仮想ＸＹＺ空間におけるＺ軸に一致する。
　また、本実施形態のように、図３（Ａ）に示す被球体加工部１９１から加工予定球体１９３が形成される加工が行われる場合、テーブル軸線１３２は、主軸軸線１１２と交わる必要がある。主軸軸線１１２とテーブル軸線１３２との交差点（以下、球体加工中心と呼ぶ。）には、加工予定球体１９３の中心が配置されるようワーク１９０の被球体加工部１９１は配置される。
　なお、図５（Ｂ）に示すテーブル軸線１３２Ａのように、回動テーブル１３０におけるテーブル軸線は、主軸軸線１１２に対して角度α（０°＜α＜９０°）を成すものであってもよい。ただし、図５（Ｃ）に示すテーブル軸線１３２Ｂのように、回動テーブル１３０におけるテーブル軸線は、主軸軸線１１２に対して平行であってはならない。加工ヘッド１４が主軸軸線１１２と同軸状に旋回しても、意味をなさないからである。
　回動テーブル駆動装置１３１は、テーブル軸線１３２を回動軸として回動テーブル１３０を回動駆動するものである。
　＜加工ヘッド＞
次に、図１，６を参照して、加工ヘッド１４について説明する。加工ヘッド１４は、複数の工具を備え、工具切替機構１５に搭載される。加工ヘッド１４は、例えば、第一工具１４０と、第二工具１４１とを備える。第一工具１４０は、例えば、ワーク１９０と接触する部位である第一加工端１４０Ａを有する。回動した状態のワーク１９０に第一加工端１４０Ａが接触すると、ワーク１９０は第一加工端１４０Ａにより加工される。第一工具１４０は、例えば、先端に切削刃を有する切削工具により構成される。なお、本実施形態では、加工ヘッド１４は、軸加工専用の第三工具１４２も備える。
　第二工具１４１は、例えば、ワーク１９０と接触する部位である第二加工端１４１Ａを有する。回動した状態のワーク１９０に第二加工端１４１Ａが接触されると、ワーク１９０は第二加工端１４１Ａにより加工される。第二工具１４１は、例えば、ワーク１９０の表面を研磨可能なホイール形状のホイール研磨工具により構成される。ホイール研磨工具の外周面であるホイール外周面が第二加工端１４１Ａに相当する。なお、研磨工具には、ワーク１９０を研磨可能である全てのものが含まれる。
　第一工具１４０は、第一工具ホルダ１４５により保持される。第二工具１４１は、第二工具ホルダ１４６により保持される。そして、第一工具ホルダ１４５および第二工具ホルダ１４６は、後述する工具切替機構１５に搭載される。第三工具１４２は、ここでは第一工具ホルダ１４５に保持されているが、別途、独立した第三工具ホルダによって保持されても良い。
　第一工具１４０および第二工具１４１によりワーク１９０は球体状に加工される。
　なお、球体加工を行う工具が３つ以上あってもよい。この場合、第一工具１４０と、第二工具１４１以外の工具も対応する工具ホルダによって後述する工具切替機構１５に搭載される。
　＜工具切替機構＞
次に、図６～８を参照して、工具切替機構１５について説明する。工具切替機構１５は、ワークの加工で用いる工具の切り換えを行うものである。工具切替機構１５は、例えば、加工ヘッド１４を構成する第一工具１４０および第二工具１４１を選択的にワーク１９０（テーブル軸線１３２）に接近させる構造を有する。
　具体的に工具切替機構１５は、例えば、１つの軸線（以下、直動軸線と呼ぶ。）１５３の方向に沿って往復移動する直動装置１５０により構成される。直動装置１５０は、図６に示すように、回動テーブル装置１３上に搭載される。このため、直動装置１５０は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、テーブル軸線１３２を回動軸として回動テーブル装置１３と共に回動する。なお、図７（Ａ），（Ｂ）においてテーブル軸線１３２は紙面に垂直な方向へ延びる。
　この際、直動軸線１５３は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように回動されるため、固定的な軸とはならない。また、本実施形態において直動軸線１５３は、テーブル軸線１３２（Ｚ軸）に対して垂直となる。したがって、直動軸線１５３は、テーブル軸線１３２（Ｚ軸）に対して垂直な状態で、仮想ＸＹＺ空間におけるＸＹ平面上においてテーブル軸線１３２（Ｚ軸）を中心に回動する動的な軸線となる。
　なお、直動軸線１５３とテーブル軸線１３２とが垂直にならなくてもよい。例えば、図８に示すように、直動装置１５０Ａの直動軸線１５３Ａがテーブル軸線１３２に対して角度β（０°＜α＜９０°）を成すものであってもよい。この場合も、直動軸線１５３Ａは、テーブル軸線１３２（Ｚ軸）に対して角度βを成す状態で、仮想ＸＹＺ空間内においてテーブル軸線１３２（Ｚ軸）を中心に回動する動的な軸線となる。
　直動装置１５０は、図６に示すように、直動テーブル１５１と、直動テーブル駆動装置１５２とを備える。直動テーブル１５１は、第一工具１４０および第二工具１４１を自身の上面１５１Ａに搭載可能なテーブルである。そして、直動テーブル１５１は、回動テーブル装置１３の回動テーブル１３０上に搭載される。このため、直動テーブル１５１は、回動テーブル１３０と共に回動する。
　回動テーブル装置１３により直動テーブル１５１が回動されると、第一工具１４０および第二工具１４１はテーブル軸線１３２を旋回軸として旋回する。つまり、回動テーブル装置１３は、第一工具１４０および第二工具１４１を旋回させることができる。これにより、ワーク１９０は、第一工具１４０および第二工具１４１によって球体加工される。
　また、直動テーブル１５１には、直動軸線１５３の軸線方向（Ｐ軸方向）に沿って延設される取付溝１５８Ａ～１５８Ｃが上面１５１Ａに設けられる。第一工具ホルダ１４５は、取付溝１５８Ａのいずれかの位置に固定することができる。したがって、第一工具ホルダ１４５は、位置を調整することができる。第二工具ホルダ１４６は、取付溝１５８Ｂ，１５８Ｃのいずれかの位置に固定することができる。したがって、第二工具ホルダ１４６は、位置を調整することができる。
　直動テーブル駆動装置１５２は、直動軸線１５３の方向に沿って直動テーブル１５１を往復移動させるものである。直動テーブル駆動装置１５２は、例えば、レール部１５４と、レール係合部１５５と、（図示しない）ボールネジ機構と、モータ１５６とにより構成される。
　レール部１５４は、回動テーブル１３０上に設けられ、直動軸線１５３の方向に沿って延設されるレールである。レール係合部１５５は、図６に示すように、直動テーブル１５１の底面に設けられ、レール部１５４に沿って移動可能にレール部１５４と係合される部材である。レール係合部１５５として、例えば、ＬＭガイド（登録商標）が一例として挙げられる。
　ボールネジ機構は、自身のネジの軸方向が直動軸線１５３と同方向になるよう配置され、直動テーブル１５１またはレール係合部１５５と連結される。このボールネジ機構は、モータ１５６によって駆動されることで、直動テーブル１５１が往復移動する。
　＜工具切替態様＞
次に、図９を参照して、直動装置１５０による工具切り替え態様について説明する。ここで、第一工具１４０または第二工具１４１が、それぞれ、ワーク１９０と接触する状態を「近位状態」、ワーク１９０から離反される状態を「遠位状態」と定義する。
　まず、図９（Ａ）に示すように、初期状態においてワーク１９０の被球体加工部１９１の中心が球体加工中心１６に配置されるように、ワーク１９０は主軸軸線１１２の方向に沿って被加工位置に挿入される。ここで、球体加工中心１６とは、主軸軸線１１２とテーブル軸線１３２が交差する位置と同義となる。また、被加工位置とは、ワーク１９０の加工予定球体１９３の中心が球体加工中心１６に位置決めされる状態を指す。
　ワーク１９０が挿入される際、第一工具１４０および第二工具１４１は、直動装置１５０によりワーク１９０から離反されて、ワーク１９０に対して遠位状態にされる。上記のように、第一工具１４０および第二工具１４１が共に遠位状態にされる場合を「開放姿勢」と定義する。
　上記のようにワーク１９０を被加工位置に受け入れる場合、第一工具１４０および第二工具１４１は、開放姿勢のうちワーク１９０と干渉されずに被加工位置までワーク１９０を進入させるような受け入れ姿勢（以下、ワーク受け入れ姿勢と定義する。）をとる必要がある。この場合、第一工具１４０および第二工具１４１がワーク受け入れ姿勢をとるような角度範囲（以下、ワーク受け入れ範囲と呼ぶ。）に回動テーブル１３０は位置決めされる。なお、このワーク受け入れ姿勢とは、挿入されるワーク１９０の最大外形の移動軌跡と、第一工具１４０および第二工具１４１が干渉しない姿勢を意味する。
　ここで、（図示しない）直動テーブル駆動装置１５２により直動テーブル１５１が矢印Ａ方向（直動軸線１５３の方向の一方）へ移動されると、第一工具１４０も共に矢印Ａ方向へ移動される。結果、図９（Ｂ）に示すように、第一工具１４０は、ワーク１９０に接近して、第一加工端１４０Ａ（切削刃）が被球体加工部１９１に接触する（第一工具１４０が近位状態となる）。なお、以下において、矢印Ａ方向を直動軸線順方向と定義し、それとは逆方向の矢印Ｂ方向を直動軸線逆方向と定義する。
　第一工具１４０が近位状態にされる場合、同時に第二工具１４１は被球体加工部１９１から離反されて、遠位状態にされる。この状態を「第一工具選択姿勢」と定義する。第一工具選択姿勢は、工具切替機構１５により第一工具１４０が選択された状態である。
　また、直動テーブル駆動装置１５２により直動テーブル１５１が直動軸線逆方向へ移動されると、図９（Ｃ）に示すように、第一工具１４０は、被球体加工部１９１から離反されて、遠位状態にされる。一方、第二工具１４１は、被球体加工部１９１に接触して、近位状態にされる。この状態を「第二工具選択姿勢」と定義する。第二工具選択姿勢は、工具切替機構１５により第二工具１４１が選択された状態である。
　以上のように、直動テーブル駆動装置１５２により直動テーブル１５１が直動軸線順方向または直動軸線逆方向へ移動されることにより第一工具１４０および第二工具１４１の姿勢が第一工具選択姿勢と第二工具選択姿勢との間で切り換えられ、工具の切り換えが行われる。したがって、工具の切り換え動作が一つの動作で完了するため、工具の切り換え時間が従来に比べて短縮される。
　＜加工ヘッドの配置＞
次に、図１０～１２を参照して、第一工具１４０および第二工具１４１の配置について説明する。第一工具１４０の第一加工端１４０Ａおよび第二工具１４１の第二加工端１４１Ａは、直動軸線１５３の方向において互いに異なる位置に配置される必要がある。例えば、図１０（Ａ）に示すように、第一加工端１４０Ａが第一位置Ｃ１に配置される場合、第二加工端１４１Ａは、直動軸線１５３の方向における第一位置Ｃ１によりも直動軸線順方向にずれた第二位置Ｃ２に配置される。
　このように配置されれば、＜工具切替態様＞で説明したように、第一工具１４０および第二工具１４１が直動装置１５０により共に移動されると、ワーク１９０に対して第一加工端１４０Ａは近位状態にされ、かつ、第二加工端１４１Ａは遠位状態（第一工具選択姿勢）にされるか、または、ワーク１９０に対して第一加工端１４０Ａは遠位状態にされ、かつ、第二加工端１４１Ａは近位状態（第二工具選択姿勢）にされる。つまり、第一加工端１４０Ａおよび第二加工端１４１Ａは、直動装置１５０により共に移動されることで、どちらか一方が、ワーク１９０（またはテーブル軸線１３２）に接触する状態にされる。
　参考として述べるが、例えば、図１０（Ｂ）に示すように、第一加工端１４０Ａおよび第二加工端１４１Ａのそれぞれが、直動軸線１５３の方向において互いに一致する第三位置Ｃ３に配置されることは好ましくない。この状態において、第一加工端１４０Ａおよび第二加工端１４１Ａが直動装置１５０により共に移動されても、工具の切り替えができないからである。
　図１１を参照して第一工具１４０および第二工具１４１が相互に切り替え可能な配置（以下、工具切替可能配置と呼ぶ。）について詳細に説明する。工具切替可能配置を考える上で、被球体加工部１９１（加工予定球体１９３）の中心が球体加工中心１６に配置された状態を考える。
　図１１（Ａ）に示すように、加工予定球体１９３において、直動軸線１５３に対して垂直な大円断面１９８を考える。工具切替可能配置を満たす第１の条件は、第一加工端１４０Ａと第二加工端１４１Ａを結ぶ直線Ｄ１が、大円断面１９８と交差することである。例えば、図１１（Ｂ）に示すように、第一加工端１４０Ａと第二加工端１４１Ａとを結ぶ直線Ｄ２が大円断面１９８と交差しない場合、直動軸線１５３の方向に沿って第一工具１４０および第二工具１４１が移動されても、第一工具１４０は加工予定球体１９３と接触できるが、第二工具１４１は加工予定球体１９３と接触できない。このため、工具切替可能配置を満たすには、上記第１の条件が必要となる。
　また、工具切替可能配置を満たす第２の条件は、図１１（Ａ）に示すように、直動軸線１５３の方向と平行となる加工予定球体１９３の接平面１９９を考えた時に、第一加工端１４０Ａと第二加工端１４１Ａとは、接平面１９９よりも加工予定球体１９３の中心側に配置されることである。例えば、図１１（Ｃ）に示すように、第二加工端１４１Ａが接平面１９９よりも加工予定球体１９３の中心とは反対側（外側）に配置される場合、直動軸線１５３の方向に沿って第一工具１４０および第二工具１４１が移動されても、第一工具１４０は加工予定球体１９３と接触できるが、第二工具１４１は加工予定球体１９３と接触できない。このため、工具切替可能配置を満たすには、上記第２の条件が必要となる。
　なお、接平面１９９は、直動軸線１５３と平行となる加工予定球体１９３の接平面であれば、いずれの接平面であってもよい。この接平面の考え方を別の観点で説明すると、図１１（Ｄ）に示すように、直動軸線１５３と中心軸線が平行となり、かつ、加工予定球体１９３が内接する仮想円筒１９７の内側に、第一加工端１４０Ａと第二加工端１４１Ａが存在していれば、上記第１，２の条件を満たす。
　次に、遠位状態の第一加工端１４０Ａ及び／又は第二加工端１４１Ａの位置について説明する。図１２に示すように、球体加工中心１６（テーブル軸線１３２）から主軸装置１１の突端１１５までの距離を半径Ｒとした仮想球の内部範囲をワーク周囲空間Ｗと定義した場合、ワーク１９０から遠位状態にある場合でも、第一加工端１４０Ａ及び／又は第二加工端１４１Ａは、ワーク周囲空間Ｗ内に留まることが好ましい。このワーク周囲空間Ｗは、ワーク１９０しか存在しないため、第一及び第二工具１４１、１４２が旋回可能となる範囲（矢印Ｌ参照）が広いからである。遠位状態の第一加工端１４０Ａ及び／又は第二加工端１４１Ａが、このワーク周囲空間Ｗよりも外側に退避する場合を想定すると、第一及び第二工具１４１、１４２が旋回可能範囲は狭くなり（矢印Ｍ参照）、主軸装置１１と干渉する可能性がある。
　＜加工動作（加工方法）＞
＜軸部加工処理＞
図１３を参照して、本発明の第一の実施形態の球体加工装置１を用いてワーク１９０の軸部１９２を加工する動作について説明する。まず、図１３（Ａ）に示すように、直動装置１５０によって第三工具１４２が移動される際の第三加工端１４２Ａの軌跡上に軸部１９２が配置されるように、（図示しない）主軸軸線方向移動機構１２を介して主軸装置１１が移動される。そして、（図示しない）主軸駆動装置１１１により主軸１１０が回動されると、ワーク１９０も共に回動される。
　次に、図１３（Ｂ）に示すように、直動テーブル駆動装置１５２により直動テーブル１５１が直動軸線１５３に方向に沿って移動されると、回動する軸部１９２の外周面に第三加工端１４２Ａ（切削刃）が接触する。結果、第三工具１４２は、第一工具１４０及び第二工具１４１よりも主軸装置１１側に配置され、軸部１９２に対して近位状態にされる。一方、第一工具１４０および第二工具１４１は軸部１９２に対して遠位状態にされる。ちなみに、軸部１９２に対して第三工具１４２が近位状態にされ、第一工具１４０および第二工具１４１が遠位状態にされる状態を第三工具選択姿勢（軸加工工具選択姿勢）と定義する。これにより、軸部１９２は、第三工具１４２の第三加工端１４２Ａにより切削（軸加工）される。
　なお、図１３（Ｃ）に示すように、軸部１９２において加工される範囲に応じて、主軸１１０が回動を継続された状態で、主軸軸線方向移動機構１２を介して主軸装置１１が移動されたり、直動装置１５０によって第三工具１４２が移動されたりする。これにより、軸部１９２は、直径を変化させながら軸加工される。
　＜被球体加工部切削加工＞
図１４を参照して、本発明の第一の実施形態の球体加工装置１を用いてワーク１９０の被球体加工部１９１を切削加工する動作について説明する。なお、ここでは、図３（Ａ）に示すように、被球体加工部１９１から加工予定球体１９３が形成されるように切削加工が行われるものとする。
　まず、図１４（Ａ）に示すように、回動テーブル１３０のテーブル軸線１３２上に被球体加工部１９１の中心が配置されるように、第一工具１４０および第二工具１４１がワーク受け入れ姿勢にされた後に、（図示しない）主軸軸線方向移動機構１２を介して主軸装置１１が移動される。そして、（図示しない）主軸駆動装置１１１により主軸１１０と共にワーク１９０が回動される。
　次に、図１４（Ｂ）に示すように、第一工具１４０を選択するため、（図示しない）直動テーブル駆動装置１５２により直動テーブル１５１が直動軸線１５３に沿って直動軸線順方向（矢印Ｅ方向参照）へ移動される。結果、第一工具１４０は被球体加工部１９１に対して近位状態にされ、第二工具１４１は被球体加工部１９１に対して遠位状態にされる。これにより、第一工具１４０および第二工具１４１は、被球体加工部１９１に対して第一工具選択姿勢をとる。
　この状態から、（図示しない）回動テーブル駆動装置１３１により回動テーブル１３０が時計回り（図１４（Ｄ），（Ｅ）参照）または反時計回り（図１４（Ｃ）参照）に回動されると、第一工具１４０は球体加工中心１６を中心に旋回する。この際、第一工具１４０の第一加工端１４０Ａは、被球体加工部１９１の外周面に沿って接触位置を変えながら被球体加工部１９１を切削していく。
　回動テーブル１３０は、第一工具１４０の第一加工端１４０Ａが、被球体加工部１９１の第一基端部１９１Ａ（図１４（Ｃ）参照）から、被球体加工部１９１の頂点となる先端部１９１Ｂ（図１４（Ｅ）参照）に至るまで回動テーブル駆動装置１３１により回動される。なお、第一基端部１９１Ａとは、主軸軸線１１２を基準として第一工具１４０側の被球体加工部１９１の基端部の一部を指す。なお、被球体加工部１９１において、球体加工する範囲が限られる場合（つまり、部分球体加工する場合）は、その部分球体における最も軸部側が第一基端部となり、最も頂点側が第一先端部となり、その範囲を第一工具１４０は旋回すれば良い。
　制御部の制御の下、上記工程を経て、被球体加工部１９１から加工予定球体１９３が形成されると、第一工具１４０による球体加工が完了する。
　一方、第一工具１４０が旋回している間、第二工具１４１も、被球体加工部１９１に対して遠位状態で旋回する。第二工具１４１は、遠位状態で第一工具１４０と共に旋回しても、軸部１９２や主軸装置１１と干渉しない場所に予め位置決めされる。この位置関係は後ほど詳述する。
　＜被球体加工部研磨加工＞
図１５を参照して、本発明の第一の実施形態の球体加工装置１を用いてワーク１９０の被球体加工部１９１を研磨加工する動作について説明する。なお、ここでは、第一工具１４０により形成された加工予定球体１９３の表面に研磨加工が行われるものとする。
　まず、図１５（Ａ）に示すように、回動テーブル１３０のテーブル軸線１３２上に被球体加工部１９１の中心が配置され、かつ主軸１１０と共にワーク１９０が継続して回動された状態で、第二工具１４１が選択される。第二工具１４１の選択において、（図示しない）直動テーブル駆動装置１５２により直動テーブル１５１は直動軸線１５３の方向に沿って直動軸線逆方向（矢印Ｇ方向参照）へ移動される。結果、第二工具１４１は被球体加工部１９１に対して近位状態にされ、第一工具１４０は被球体加工部１９１に対して遠位状態にされる。これにより、第一工具１４０および第二工具１４１は、被球体加工部１９１に対して第二工具選択姿勢をとる。
　次に、図１５（Ｂ）に示すように、例えば、（図示しない）回動テーブル駆動装置１３１により回動テーブル１３０が反時計回りに回動されると、第二工具１４１は、球体加工中心１６を中心に反時計回りに旋回する。結果、第二工具１４１は、被球体加工部１９１の外周面に沿って接触位置を変えながら被球体加工部１９１を研磨していく。
　更に、回動テーブル駆動装置１３１により回動テーブル１３０が時計回り（図１５（Ｃ）（Ｄ）参照）に回動されると、第二工具１４１は、球体加工中心１６を中心に時計回りに旋回し、上記と同様に被球体加工部１９１を研磨していく。
　回動テーブル１３０は、第二工具１４１の第二加工端１４１Ａが被球体加工部１９１の第二基端部１９１Ｃ（図１５（Ｄ）参照）から先端部１９１Ｂ（図１５（Ｂ）参照）に至るまで回動テーブル駆動装置１３１により回動される。なお、第二基端部１９１Ｃとは、主軸軸線１１２を基準として第一工具１４０とは反対側の被球体加工部１９１の基端部の一部を指す。なお、被球体加工部１９１において、球体加工する範囲が限られる場合（つまり、部分球体加工する場合）は、その部分球体における最も軸部側が第二基端部となり、最も頂点側が第二先端部となり、その範囲を第二工具１４１は旋回すれば良い。制御部の制御の下、加工予定球体１９３の表面の研磨が終了すると、第二工具１４１による球体加工が完了する。
　一方、以上のように第二工具１４１（研磨工具）が旋回している間、第一工具１４０は、被球体加工部１９１に対して遠位状態のまま同時に旋回する。第一工具１４０は、遠位状態で第二工具１４１と共に旋回しても、軸部１９２や主軸装置１１と干渉しない場所に予め位置決めされる。
　＜工具の旋回範囲及び工具間位相差＞
次に、図１６，１７を参照して、第一工具１４０および第二工具１４１で加工が行われる場合の旋回範囲や、工具間の位相差について説明する。第一工具１４０で加工が行われる場合、図１６（Ａ）に示すように、テーブル軸線１３２から軸視すると、回動テーブル１３０の回動により、第一工具１４０は主として主軸軸線１１２を境界として一方側を旋回する。この際の第一工具１４０の旋回範囲を第一旋回範囲１３５と定義する。第一旋回範囲１３５は、テーブル軸線１３２から軸視した場合、主として主軸軸線１１２を境界として一方側に設定される。
　一方、第二工具１４１で加工が行われる場合、図１６（Ａ）に示すように、テーブル軸線１３２から軸視すると、回動テーブル１３０の回動により、第二工具１４１は主として主軸軸線１１２を境界として他方側を旋回する。この際の第二工具１４１の旋回範囲を第二旋回範囲１３６と定義する。第二旋回範囲１３６は、第一旋回範囲１３５とは主軸軸線１１２を基準に線対称になる。第二旋回範囲１３６は、テーブル軸線１３２から軸視した場合、主として主軸軸線１１２を境界として他方側に設定される。
　ただし、ワーク１９０の軸部１９２が占有する部分には、第一工具１４０および第二工具１４１が旋回してはならない。したがって、テーブル軸線１３２を基準として、軸部１９２が占有する周方向の角度範囲Ｑ（以下、軸部占有角度Ｑと定義する。）内に、第一工具１４０および第二工具１４１が移動しないようになっている。なお、軸部占有角度Ｑは、図１６（Ａ）では、テーブル軸線１３２と被球体加工部１９１の第一基端部１９１Ａとを結ぶ線と、テーブル軸線１３２と被球体加工部１９１の第二基端部１９１Ｃとを結ぶ線とが成す角度を指す。
　次に、図１７を参照して、第一工具選択姿勢における近位状態の第一加工端１４０Ａと、遠位状態の第二加工端１４１Ａのテーブル軸線１３２を基準とする周方向位相差θについて説明する。この周方向位相差θは、以下の関係式を満たすことが好ましい。
θ≦１８０°－（Ｑ／２）°
　この関係式は、図１７（Ａ）に示すように、近位状態の第一工具１４０の第一加工端１４０Ａが軸部占有角度Ｑの境界近傍（第一基端部１９１Ａ）まで旋回して球体加工する際に、遠位状態の第二工具１４１の第二加工端１４１Ａは、主軸軸線１１２よりも第一旋回範囲１３５側に位置する（又は先端部１９１Ｂよりも第一工具側に位置する）ことを意味する。このようにすると、図１７（Ｂ）に示すように、近位状態の第一工具１４０の第一加工端１４０Ａが時計回りに先端部１９１Ｂまで旋回して球体加工する際に、遠位状態の第二工具１４１の第二加工端１４１Ａが、第二旋回範囲１３６内に止まる。結果、第二加工端１４１Ａが、ワーク１９０の軸部１９２や主軸装置１１と干渉しない。ちなみに、このことは、第二工具選択姿勢における近位状態の第二加工端１４１Ａと、遠位状態の第一加工端１４０Ａのテーブル軸線１３２を基準とする周方向位相差θにも同様に当てはまる。
　なお、上記周方向位相差θは、例えば、３０°以上であることが好ましく、４５°以上であることがより好ましく、６０°以上であれば更に好ましく、９０°以上であることが望ましい。周方向位相差θが大きいほど、工具同士やホルダ同士の干渉が低減され、設計が容易となるからである。
　なお、参考例として、例えば、図１８（Ａ）に示すように、第一工具１４０の第一加工端１４０Ａが軸部占有角度Ｑの境界まで旋回した状態で、第二工具１４１の第二加工端１４１Ａが主軸軸線１１２よりも第二旋回範囲１３６側に位置する場合を検討する。この場合、θ＞１８０°－（Ｑ／２）°となる。
　この状態で、図１８（Ｂ）に示すように、第一工具１４０および第二工具１４１が時計回りに旋回すると、第一工具１４０の第一加工端１４０Ａが被球体加工部１９１の先端部１９１Ｂに到達する前に、第二工具１４１が主軸１１０に干渉する。これでは、第一工具１４０によって球体加工できない部分が生じてしまう。
　なお、以上の説明では、第一旋回範囲１３５は、主軸軸線１１２を基準として一方側だけになっているが、これに限定されず、他方側へ及んでもよい。また、第二旋回範囲１３６は、主軸軸線１１２を基準として他方側だけになっているが、これに限定されず、他方側へ及んでもよい。つまり、図１６（Ｂ）に示すように、第一旋回範囲１３５と第二旋回範囲１３６とは、互いに重複する第一位相範囲１３７を含んでいてもよい。したがって、第一旋回範囲１３５は、重複する第一位相範囲１３７と重複しない第二位相範囲１３８とにより構成される。また、第二旋回範囲１３６は、重複する第一位相範囲１３７と重複しない第三位相範囲１３９とにより構成される。したがって、第一旋回範囲１３５と第二旋回範囲１３６とは、少なくとも一部が、互いに異なる位相範囲に設定されていれば良い。
　なお、ワーク１９０の先端部１９１Ｂまで球体加工を施す必要が無い場合は、第一旋回範囲および第二旋回範囲は、それぞれ主軸軸線１１２を基準として一方側だけ／他方側だけで足りる。このようなものも本発明に含まれる。
　＜第二の実施形態＞
次に、図１９を参照して、本発明の実施の形態における球体加工装置２について説明する。球体加工装置１における直動装置１５０は、１つの軸（直動軸線１５３）の軸方向に沿って複数の工具を往復移動可能な構成であったが、球体加工装置２における直動装置２５０は、２つの軸の軸方向に沿って、複数の工具をそれぞれ独立して往復移動可能な構成である。球体加工装置２のそれ以外の部分は、球体加工装置１と同様の構成であり、既に説明済みであるため、その説明を省略する。
　球体加工装置２における直動装置２５０は、第一直動軸線２５１の方向および第二直動軸線２５２の方向に沿って工具を往復移動させることができる。つまり、直動装置２５０は、二つの直動機構を有する二軸機構となる。第一直動軸線２５１の方向に沿う往復移動は、ワーク１９０に対して第一工具１４０を近位状態および遠位状態にすることができる。また、第二直動軸線２５２の方向に沿う往復移動は、ワーク１９０に対して第二工具１４１を近位状態および遠位状態にすることができる。
　なお、工具の数が増えてもそれぞれに対応する直動機構を設けて、その直動軸線の方向に沿って往復移動可能に構成すればよい。
　以上のように構成すれば、第一工具１４０および第二工具１４１の直動装置２５０上の配置の自由度が上がる。このため、球体加工装置２は、球体加工装置１よりも各構成要素を自由に配置することができる。
　＜第三の実施形態＞
次に、図２０を参照して、本発明の実施の形態における球体加工装置３について説明する。球体加工装置１は工具の切替に直動装置１５０を用いた構成であったが、球体加工装置３は工具の切替に回動切替機構３０を用いた構成である。球体加工装置３のそれ以外の部分は、球体加工装置１と同様の構成であり、既に説明済みであるため、その説明を省略する。
　回動切替機構３０は、自転部３１と、第一工具１４０と、第二工具１４１と、第三工具１４７と、第四工具１４８とを備える。自転部３１は、テーブル軸線１３２の軸方向に平行な自転軸３２を中心に自転するものである。第一工具１４０、第二工具１４１、第三工具１４７および第四工具１４８は、自転部３１の外周面において周方向に間隔を設けて配置される。自転部３１が自転すると、それに伴って第一工具１４０、第二工具１４１、第三工具１４７および第四工具１４８も回動する。
　例えば、第四工具１４８を選択する場合について説明する。まず、図２０（Ａ）に示すように、直動装置１５０により回動切替機構３０が直動軸線逆方向（矢印Ｈ方向参照）へ移動されて、回動切替機構３０がワーク１９０に対して遠位状態にされる。次に、図２０（Ｂ）に示すように、自転部３１が反時計回りに１８０°だけ自転されて、第四工具１４８が被球体加工部１９１と対向するよう配置される。そして、直動装置１５０により回動切替機構３０が直動軸線順方向（矢印Ｉ方向参照）へ移動されて、回動切替機構３０がワーク１９０に対して近位状態にされる。これにより、第四工具１４８は被球体加工部１９１を切削可能な状態にされる。
　上記と同様に、研磨に関する工具である第二工具１４１または第三工具１４７が被球体加工部１９１と対向するよう配置されてそれぞれが近位状態にされれば、第二工具１４１または第三工具１４７は被球体加工部１９１を研磨可能となる。
　＜第四の実施形態＞
次に、図２１を参照して、本発明の実施の形態における球体加工装置４について説明する。球体加工装置１は工具の切替に直動装置１５０を用いた構成であったが、球体加工装置４は工具の切替にカム機構４０（工具進退機構）を用いた構成である。球体加工装置４のそれ以外の部分は、球体加工装置１と同様の構成であり、既に説明済みであるため、その説明を省略する。
　カム機構４０は、カム装置４１と、第一工具１４０と、第二工具１４１と、第一工具付勢部４２と、第二工具付勢部４３とを備える。第一工具付勢部４２は、第一工具１４０が直動軸線１５３の軸方向に沿って遠位側（退避側）に移動されるように付勢するものである。第二工具付勢部４３は、第二工具１４１が直動軸線１５３の軸方向に沿って遠位側（退避側）に移動されるように付勢するものである。
　カム装置４１は、カム４４と、カム移動機構４５とを備える。カム移動機構４５は、直動軸線１５３に垂直な方向へカム４４を移動させるものである。カム４４は、第一工具１４０または第二工具１４１を、直動軸線１５３の方向に沿って近位側に向かって押圧する。カム４４が、カム移動機構４５に沿って第一工具１４０側へ移動すると、第一工具１４０のみが近位側に移動して、第二工具１４１が遠位状態にされる（図２１（Ａ）参照）。カム４４が、カム移動機構４５に沿って第二工具１４１側へ移動すると、第二工具１４１のみが近位側に移動して、第一工具１４０が遠位状態にされる（図２１（Ｂ）参照）。結果、第一加工端１４０Ａまたは第二加工端１４１Ａを自在に選択して、被球体加工部１９１を切削または研磨する。
　＜第五の実施形態＞
次に、図２２を参照して、本発明の実施の形態における球体加工装置５について説明する。球体加工装置５は、Ｚ軸と平行に工具を直線移動させる直動装置５０を用いた構成となる。具体的に、この直動装置５０は、主軸軸線１１２に対して直角な方向、かつ、テーブル軸線１３２に対して平行な方向に沿って工具を移動させる。球体加工装置５のそれ以外の部分は、球体加工装置１と同様の構成であり、既に説明済みであるため、その説明を省略する。
　直動装置５０は、直動テーブル５２と、直動テーブル駆動装置５３とを備える。直動テーブル５２は、第一工具１４０、第二工具１４１および第三工具１４９を、直動軸線５１の方向（Ｚ軸）に沿って自身のテーブル面（側面）５２Ａに搭載可能なテーブルである。そして、直動テーブル５２は、直動テーブル駆動装置５３と共に、回動テーブル１３０上に搭載される。このため、直動テーブル５２は、回動テーブル１３０と共に回動する。
　直動テーブル駆動装置５３は、直動軸線５１の方向（Ｚ軸）に沿って直動テーブル５２を往復移動させるものである。
　また、球体加工装置５には、直動軸線５１（Ｚ軸）とテーブル軸線１３２の双方に対して垂直となる方向に直動装置５０を往復移動可能な第二直動装置５４を設けてもよい。第二直動装置５４は、例えば、主軸軸線方向移動機構１２と同様の構造としてもよい。主軸軸線方向移動機構１２の構造は既に説明済みであるため、説明を省略する。
　＜第５の実施形態の加工動作＞
次に、図２３を参照して、球体加工装置５を用いたワーク１９０の加工方法について説明する。まず、図２３（Ａ）に示すように、回動テーブル１３０の球体加工中心に被球体加工部１９１の中心が配置されるように、（図示しない）主軸軸線方向移動機構１２を介して主軸装置１１が移動される。そして、（図示しない）主軸駆動装置１１１により主軸１１０と共にワーク１９０が回動される。
　次に、第一工具１４０を選択するため、第一工具１４０がワーク１９０と対向する位置まで、直動テーブル５２が直動軸線５１の軸方向に沿って移動される。そして、第二直動装置５４により、直動装置５０がワーク１９０に接近するように移動されると、第一工具１４０はワーク１９０に対して近位状態にされ、第二工具１４１および第三工具１４９が、ワーク１９０に対して遠位状態にされる。結果、図２３（Ｂ）に示すように、第一加工端１４０Ａは、被球体加工部１９１へ接触して、被球体加工部１９１を切削する。
　この際、回動テーブル装置１３は、テーブル軸線１３２を旋回軸として第一工具１４０を旋回させる。これにより、被球体加工部１９１の各部は、第一加工端１４０Ａにより球体状に切削される。
　第一加工端１４０Ａでの切削が完了すると、第二直動装置５４により、直動装置５０がワーク１９０から離れる方向へ移動される。更に、図２３（Ｃ）に示すように、第二工具１４１がワーク１９０と対向する位置まで、直動テーブル駆動装置５３により直動テーブル５２が直動軸線５１の方向（Ｚ軸）に沿って移動される。そして、図２３（Ｄ）に示すように、第二直動装置５４により直動装置５０がワーク１９０に接近するように移動されると、第二工具１４１はワーク１９０に対して近位状態にされ、第一工具１４０および第三工具１４９はワーク１９０に対して遠位状態にされる。結果、第二加工端１４１Ａは、被球体加工部１９１へ接触されて被球体加工部１９１を研磨する。
　この際、回動テーブル装置１３は、テーブル軸線１３２を旋回軸として第二工具１４１を旋回させる。これにより、被球体加工部１９１の各部は、第二加工端１４１Ａにより球体状に研磨される。研磨が完了すると、被球体加工部１９１に対する加工が終了する。その後、更に、第三工具１４９を選択して所望の球体加工を施しても良い。
　尚、本発明の球体加工装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、本発明の球体加工装置では、第１～５の実施形態における切削に関する処理が研削に関する処理に置き換えられてもよい。更に、本発明の球体加工装置では、切削、研削および研磨に関する処理が他の球体加工に関する処理に置き換えられてもよい。
　１，２，３，４，５　球体加工装置
　１０　ベース
　１１　主軸装置
　１２，１２Ａ　主軸軸線方向移動機構
　１３　回動テーブル装置
　１４　加工ヘッド
　１５　工具切替機構
　１６　球体加工中心
　３０　回動切替機構
　３１　自転部
　３２　自転軸
　４０　カム機構
　４１　カム装置
　４２　第一工具付勢部
　４３　第二工具付勢部
　４４　カム
　４５　カム移動機構
　５０，１５０，１５０Ａ，２５０　直動装置
　５１　直動軸線
　５２，１５１　直動テーブル
　５３，１５２　直動テーブル駆動装置
　５４　第二直動装置
　１１０　主軸
　１１０Ａ　ワーク保持機構
　１１１　主軸駆動装置
　１１２　主軸軸線
　１１５　突端
　１２１　主軸装置支持部
　１２２　レール部
　１２３　レール係合部
　１３０　回動テーブル
　１３１　回動テーブル駆動装置
　１３２，１３２Ａ，１３２Ｂ　テーブル軸線
　１３５　第一旋回範囲
　１３６　第二旋回範囲
　１３７　第一位相範囲
　１３８　第二位相範囲
　１３９　第三位相範囲
　１４０　第一工具
　１４０Ａ　第一加工端
　１４１　第二工具
　１４１Ａ　第二加工端
　１４２，１４７，１４９　第三工具
　１４２Ａ　第三加工端
　１４５　第一工具ホルダ
　１４６　第二工具ホルダ
　１４８　第四工具
　１５３，１５３Ａ　直動軸線
　１９０　ワーク
　１９１　被球体加工部
　１９１Ａ　第一基端部
　１９１Ｂ　先端部
　１９１Ｃ　第二基端部
　１９２　軸部
　１９３　加工予定球体
　１９７　円筒
　１９８　大円断面
　１９９　接平面
　２５１　第一直動軸線
　２５２　第二直動軸線
　Ｑ　軸部占有角度
　Ｗ　ワーク周囲空間

Claims (14)

  1. 　ワークを球体状に加工する球体加工装置であって、
    　前記ワークを保持し、且つ、主軸軸線を中心に該ワークを回動させる主軸装置と、
    　前記主軸軸線に対して角度を有するテーブル軸線を中心に回動テーブルを回動させる回動テーブル装置と、
    　前記回動テーブルに搭載されて、前記回動テーブルと共に回動する工具切替機構と、
    　前記工具切替機構に搭載されて、前記ワークを球体状に加工する第一工具及び第二工具と、を備え、
    　前記工具切替機構は、前記第一工具がワークに接触する近位状態且つ前記第二工具が前記ワークから離反する遠位状態となる第一工具選択姿勢と、前記第二工具がワークに接触する近位状態且つ前記第一工具が前記ワークから離反する遠位状態となる第二工具選択姿勢との間を切り替えるようになっており、
    　前記回動テーブル装置は、前記第一工具選択姿勢において前記第一工具を旋回させて該第一工具によって前記ワークを球体加工し、かつ、前記第二工具選択姿勢において前記第二工具を旋回させて、該第二工具によって前記ワークを球体加工することを特徴とする、
    　球体加工装置。
  2. 　前記第一工具は、前記第一工具選択姿勢において前記回動テーブル装置によって第一旋回範囲を旋回し、
    　前記第二工具は、前記第二工具選択姿勢において前記回動テーブル装置によって第二旋回範囲を旋回し、
    　前記第一旋回範囲と前記第二旋回範囲は、少なくとも一部が、互いに異なる位相範囲に設定されることを特徴とする、
    　請求の範囲１に記載の球体加工装置。
  3. 　前記主軸軸線と前記テーブル軸線が交差することで、該交差点が前記ワークの球体加工中心となっており、
    　前記テーブル軸線を軸方向から視た場合に、前記主軸軸線を境界として一方側において主として前記第一工具が旋回し、前記主軸軸線を境界として他方側において主として前記第二工具が旋回することを特徴とする、
    　請求の範囲１又は２に記載の球体加工装置。
  4. 　前記第一工具選択姿勢における遠位状態の前記第二工具は、近位状態の前記第一工具と共に旋回する際に、前記ワーク及び前記主軸装置と干渉しない場所に位置決めされ、
    　前記第二工具選択姿勢における遠位状態の前記第一工具は、近位状態の前記第二工具と共に旋回する際に、前記ワーク及び前記主軸装置と干渉しない場所に位置決めされることを特徴とする、
    　請求の範囲１乃至３のいずれかに記載の球体加工装置。
  5. 　前記工具切替機構は、前記第一工具及び第二工具が共に遠位状態となる開放姿勢に切り替えるようになっており、
    　前記回動テーブル装置は、前記主軸軸線に沿って相対移動する前記ワークが被加工位置に挿入される際、前記開放姿勢における前記第一工具及び前記第二工具と前記ワークが干渉しない角度範囲に前記回動テーブルを位置決めすることを特徴とする、
    　請求の範囲１乃至４のいずれかに記載の球体加工装置。
  6. 　前記ワークは、球体加工される被球体加工部と、前記被球体加工部から前記主軸軸線方向に延在して前記主軸装置に保持される軸部とを備えており、
    　前記テーブル軸線を軸視する状態において、前記テーブル軸線を中心として前記軸部が占有する周方向角度範囲を軸部占有角度Ｑと定義し、
    　前記第一工具の前記ワークと接触する部位を第一加工端と定義し、
    　前記第二工具の前記ワークと接触する部位を第二加工端と定義する場合に、
    　前記第一工具選択姿勢における前記第一加工端と前記第二加工端の前記テーブル軸線を中心とした周方向位相差、及び／又は、第二工具選択姿勢における前記第一加工端と前記第二加工端の前記テーブル軸線を中心とした周方向位相差が、
    　１８０°－（Ｑ／２）°以下
    　に設定されることを特徴とする、
    　請求の範囲１乃至５のいずれかに記載の球体加工装置。
  7. 　前記第一工具選択姿勢時の前記周方向位相差、及び／又は、第二工具選択姿勢時の前記周方向位相差が、
    　３０°以上
    　に設定されることを特徴とする、
    　請求の範囲６に記載の球体加工装置。
  8. 　前記主軸軸線と前記テーブル軸線が交差することで、該交差点が前記ワークの球体加工中心となっており、
    　前記球体加工中心を仮想中心とし、かつ、前記球体加工中心から前記主軸装置の突端までの距離を仮想半径とした仮想球の内部範囲をワーク周囲空間と定義し、
    　前記第一工具の前記ワークと接触する部位を第一加工端と定義し、
    　前記第二工具の前記ワークと接触する部位を第二加工端と定義する場合に、
    　遠位状態の前記第一加工端及び／又は遠位状態の第二加工端は、前記ワーク周囲空間内に留まることを特徴とする、
    　請求の範囲１乃至７のいずれかに記載の球体加工装置。
  9. 　前記工具切替機構に搭載されて、前記ワークの軸部を軸加工する第三工具を備え、
    　前記工具切替機構は、前記第三工具が前記軸部に接触する近位状態、かつ、前記第一工具及び前記第二工具が前記ワークから離反する遠位状態となる第三工具選択姿勢を切り替えるようになっていること特徴とする、
    　請求の範囲１乃至８のいずれかに記載の球体加工装置。
  10. 　前記工具切替機構は、直動テーブルを直線移動させる直動装置を備えており、
    　前記第一工具及び前記第二工具が、前記直動テーブルに搭載されることを特徴とする、
    　請求の範囲１乃至９のいずれかに記載の球体加工装置。
  11. 　前記直動テーブルによって前記第一工具と第二工具を一緒に直線往復移動させることで、前記第一工具選択姿勢と前記第二工具選択姿勢を切り替えることを特徴とする、
    　請求の範囲１０に記載の球体加工装置。
  12. 　前記ワークに形成予定となる球体を加工予定球体と定義し、
    　前記第一工具の前記ワークと接触する部位を第一加工端と定義し、
    　前記第二工具の前記ワークと接触する部位を第二加工端と定義する場合に、
    　前記加工予定球体に接し、かつ、前記直動テーブルの直線移動方向と平行となる接平面と比較して、該加工予定球体の中心側に、前記第一加工端と前記第二加工端が位置することを特徴とする、
    　請求の範囲１０又は１１に記載の球体加工装置。
  13. 　前記直動テーブルの直線移動方向は、前記テーブル軸線に対して垂直となることを特徴とする、
    　請求の範囲１０乃至１２のいずれかに記載の球体加工装置。
  14. 　ワークを球体状に加工する球体加工方法であって、
    　主軸装置によって前記ワークを保持し、且つ、主軸軸線を中心に該ワークを回動させるようにし、
    　前記主軸軸線に対して角度を有するテーブル軸線を中心に回動テーブルを回動させることで、前記回動テーブルに搭載される工具切替機構を回転させるようにし、
    　前記工具切替機構には、前記ワークを球体状に加工する第一工具及び第二工具を搭載し、
    　前記工具切替機構によって、前記第一工具がワークに接触する近位状態且つ前記第二工具が前記ワークから離反する遠位状態となる第一工具選択姿勢と、前記第二工具がワークに接触する近位状態且つ前記第一工具が前記ワークから離反する遠位状態となる第二工具選択姿勢との間を切り替えるようにし、
    　前記回動テーブル装置は、前記第一工具選択姿勢において前記第一工具を旋回させて該第一工具によって前記ワークを球体加工し、かつ、前記第二工具選択姿勢において前記第二工具を旋回させて、該第二工具によって前記ワークを球体加工することを特徴とする、
    　球体加工方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112958792A (zh) * 2021-02-02 2021-06-15 尚连江 一种头部按摩装置加工系统及加工方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02198757A (ja) * 1989-01-23 1990-08-07 Olympus Optical Co Ltd レンズ加工方法
JPH03121759A (ja) * 1989-10-02 1991-05-23 Toshiba Corp 球体研磨装置
JP2011000667A (ja) * 2009-06-17 2011-01-06 Fukuoka Institute Of Technology 高硬度材の加工装置及び加工方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5427658A (en) * 1977-08-03 1979-03-01 Musashi Seimitsu Kogyo Kk Method for manufacturing ball stud for ball joint
JPH085002B2 (ja) * 1987-02-28 1996-01-24 ワシノ商事株式会社 球面ホーニング加工方法
JPH03113746U (ja) * 1990-03-09 1991-11-21
JP2002066848A (ja) * 2000-08-28 2002-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 動圧流体軸受の加工装置
JP4316850B2 (ja) * 2002-09-26 2009-08-19 森精機興産株式会社 複合加工工作機械における加工方法
KR200352273Y1 (ko) * 2004-02-24 2004-06-04 박희락 볼 밸브용 볼의 구면가공장치
JP4721844B2 (ja) * 2005-09-22 2011-07-13 株式会社牧野フライス製作所 複合加工機
JP5270299B2 (ja) * 2008-10-28 2013-08-21 オークマ株式会社 複合加工旋盤
JP5303246B2 (ja) * 2008-11-13 2013-10-02 ナブテスコ株式会社 球面加工機
CN204262741U (zh) * 2014-11-22 2015-04-15 绍兴京山汽车配件有限公司 球头车滚一体化机构
CN206047602U (zh) * 2016-08-16 2017-03-29 龙泉市中泰汽车空调有限公司 一种汽车空调离合器加工机床夹具

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02198757A (ja) * 1989-01-23 1990-08-07 Olympus Optical Co Ltd レンズ加工方法
JPH03121759A (ja) * 1989-10-02 1991-05-23 Toshiba Corp 球体研磨装置
JP2011000667A (ja) * 2009-06-17 2011-01-06 Fukuoka Institute Of Technology 高硬度材の加工装置及び加工方法

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