JP3840389B2 - 加工方法および加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物の一端を把持し、他端を自由端として片持ち支持の状態で加工を行う加工方法及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加工時の回転軸から偏心した円筒ピンを備えた工作物を研削加工する場合、工作物が回転する回転軸（以下、「Ｃ軸」と言う場合がある。）周りの回転運動と、Ｃ軸に対して垂直なＸ軸方向の砥石台の往復運動とを正確に同期させることにより、偏心した円筒ピンを高精度の真円に研削加工している。例えば、エアコン用コンプレッサのクランク軸の偏心円筒等を研削加工する場合、偏心円筒部（円筒ピン）に対する仕上げの工程において、最後に残された約５０〜５００μｍ程度の研削取代を上記の方法で研削加工することがある。
【０００３】
これらの偏心円筒研削において、工作物は、例えば軸線方向に長い長軸ジャーナル部と短い短軸ジャーナル部が同一線上に配設され、これらジャーナル部の間に偏心円筒部を有している。この工作物を研削加工する場合、Ｖブロック等の把持基準を有するチャックを用いて長軸ジャーナル部を片持で把持し、短軸ジャーナル部を自由端として、このチャックを上記Ｃ軸の周りに回転させて研削加工を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような研削加工の場合には、偏心円筒部の加工による応力開放の影響を受け、把持された基準となる長軸ジャーナル部に対して、前工程で同軸に加工された自由端側の短軸ジャーナル部が振れてしまうことがある。即ち、長軸ジャーナル部と短軸ジャーナル部との同軸性に誤差が生じてしまう。
【０００５】
そこで、短軸ジャーナル部の振れが生じないように、偏心円筒部の加工条件は負荷をかけないように制限したり、応力開放を防止するように材料の熱処理を工夫するなどの手段が考えられる。また、短軸部が振れてしまった場合は、別途修正加工する工程を設ける手段が考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記のように加工条件を限定すれば、加工時間が長くなり生産性が低下する。また振れの修正するための別工程を設けた場合、システムコストと製造コストが高くなるなどの問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、片持ち支持によって工作物を加工しても支持端側と自由端側の同軸性を維持することを低コスト、或いは短時間で、高精度に行うことができる加工方法および加工装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段は以下の通りである。
【０００９】
請求項１の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工方法であって、前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を検出し、前記偏心量に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し、前記主加工部を加工した後に前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工する加工方法である。
【００１０】
この請求項１の加工方法により、主加工部の加工中に自由端部側に振れが生じても、偏心量に基づいたプロフィルデータによって、自由端部を修正加工することができる。
【００１１】
請求項２の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工方法であって、前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を検出し、前記主加工部を加工した際に前記自由端部に振れが生じたか否かを検出し、前記自由端部に所定値以上の振れが生じた場合には、前記偏心量に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し該プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工し、前記自由端部に所定値以上の振れが生じない場合には、前記自由端部を加工しない加工方法である。
【００１２】
この請求項２の加工方法は、自由端部に所定値以上の振れが生じた場合にのみ自由端部の修正加工を行う。
【００１３】
請求項３の手段は、請求項１または請求項２の加工方法において、前記偏心量は、前記主軸の回転中心から前記固定端部の中心軸までの距離であることを特徴とする。
【００１４】
この請求項３の加工方法は、把持される固定端部側を基準として自由端部の修正加工を行うことができる。従って、固定端部と自由端部の同軸性の精度が高くなる。
【００１５】
請求項４の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工装置において、前記主軸の回転角度を検出する角度検出器と、前記主軸と前記工作物の位置関係を検出する位置検出器と、前記角度検出器により検出される角度位置における前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を前記位置検出器からの検出結果に基づいて求める偏心量検出手段と、この偏心量検出手段の検出結果に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成するプロフィルデータ作成手段と、前記主加工部を加工する主加工部加工手段と、前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工する自由端部加工手段とを備えたことを特徴とする加工装置である。
【００１６】
この請求項４の加工装置において、偏心量検出手段は角度検出器により検出される角度位置における主軸の回転中心から工作物の中心軸までの偏心量を位置検出器からの検出結果に基づいて求める。この偏心量に基づきプロフィルデータ作成手段によって自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成する。そして、主加工部加工手段により主加工部の加工が行われると、作成したプロフィルデータに基づいて自由端部加工手段により自由端部を修正加工する。従って、主加工部の加工中に自由端部側に振れが生じても、偏心量に基づいたプロフィルデータによって、自由端部を修正加工することができる。
【００１７】
請求項５の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工装置において、前記主軸の回転角度を検出する角度検出器と、前記主軸と前記工作物の位置関係を検出する位置検出器と、前記角度検出器により検出される角度位置における前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を前記位置検出器からの検出結果に基づいて求める偏心量検出手段と、この偏心量検出手段の検出結果に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成するプロフィルデータ作成手段と、前記主加工部を加工する主加工部加工手段と、前記主加工部加工手段により前記主加工部を加工した際に前記自由端部に所定値以上の振れが生じたか否かを検出する振れ判別手段と、前記振れ判別手段により前記自由端部に所定値以上の振れが生じたことを検出した場合には前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工し、所定値以上の振れが生じたことを検出しない場合には前記自由端部を加工しない自由端部加工手段とを備えたことを特徴とする加工装置である。
【００１８】
この請求項５の加工装置は、振れ判別手段により主加工部を加工した際に自由端部に所定値以上の振れが生じたか否かを検出し、所定値以上の振れが生じた場合にのみ自由端部の修正加工を行う。
【００１９】
請求項６の手段は、請求項４または請求項５の加工装置において、前記偏心量検出手段は、前記主軸の回転中心から前記固定端部の中心軸までの距離を検出するものである。
【００２０】
この請求項６の加工装置は、偏心量検出手段により把持される固定端部側の偏心量が検出され、これを基準として自由端部の修正加工を行うことができる。従って、固定端部と自由端部の同軸性の精度が高くなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本実施例の研削盤１００（加工装置）のハードウェア構成図である。図２は、研削盤１００によって研削加工される工作物Ｗを示している。
【００２３】
工作物Ｗは、円筒状の部材であり、軸線方向に長い長軸ジャーナル部Ａ（固定端部）と短い短軸ジャーナル部Ｂ（自由端部）が同一線上に配設され、これらジャーナルＡ，Ｂの間に偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２（主加工部）を有している。偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の中心線はそれぞれ所定の量だけジャーナル部Ａ，Ｂの中心軸より変位している。ここで長軸ジャーナル部Ａと短軸ジャーナル部Ｂの半径は同じである。長軸ジャーナル部Ａは後述する主軸３１に把持される部分であり、短軸ジャーナル部Ｂを自由端として工作物Ｗは支持されて研削加工される。
【００２４】
また、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２は研削盤１００による公知の研削方法によって従来と同様に研削加工される個所である。長軸ジャーナル部Ａと短い短軸ジャーナル部Ｂの中心軸の同心性は、研削盤１００に搬入される前工程の段階では精度良く保たれている。本実施例の研削盤１００は、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の加工後に短軸ジャーナル部Ｂに修正を施すことにより、研削加工後にもジャーナル部Ａ，Ｂの同心性を維持するものである。
【００２５】
図１において、研削盤１００の座標系は、図１紙面に鉛直方向上向きをｙ軸方向の正の向きとする右手系の直交座標系を用いている。従って、ｘｚ平面は水平面となっている。
【００２６】
水平な床面上に設置された研削盤１００のベッド３６上には、モータ２４の駆動によりＺ軸方向に移動する砥石台テーブル（以下テーブルと呼ぶ）４０が設けられている。モータ２４の回転量はエンコーダ２２により検出される。
【００２７】
テーブル４０上には、モータ５４の駆動によりＸ軸方向に移動する砥石台４８が設けられている。モータ５４の回転量はエンコーダ５２により検出される。砥石台４８の前面には砥石軸頭４４が設けられており、モータ５０の駆動によりこの砥石軸頭４４に設けられた円板状の砥石４６（工具）が回転するようになっている。
【００２８】
ベッド３６上でテーブル４０に対向する位置には、主軸３１を有する主軸台３０が設けられている。主軸３１の先端には、チャック３２が設けられ、工作物Ｗが主軸中心を回転軸（Ｃ軸）として回転自在に取付けられるようになっている。主軸３１は、モータ２８の駆動によりチャック３２を介して工作物Ｗを回転させる。モータ２８の回転量はエンコーダ２６（角度検出器）により検出される。
【００２９】
またベッド３６上のチャック３２近傍には、定寸装置７０（位置検出器）が設けられている。定寸装置７０は図略の駆動装置により、Ｘ軸およびＺ軸方向に移動し、工作物Ｗの各個所の測定に用いられる。
【００３０】
数値制御装置１０は、メモリ１（記憶手段）と、ＣＰＵ２（演算手段）と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）３、４とから構成されている。Ｉ／Ｆ３は、キーボードやディスプレイ等から成る入出力装置１２とＣＰＵ２とのデータの送受信を仲介する。
【００３１】
Ｉ／Ｆ４は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）１４、アンプ１６、砥石台移動モータ駆動回路１８、テーブル移動モータ駆動回路１９、及び主軸モータ駆動回路２０とのデータの送受信を仲介する。ＰＬＣ１４は、定寸装置７０の制御を行う。アンプ１６は、定寸装置７０の出力を増幅し、Ａ／Ｄ変換する。
【００３２】
砥石台移動モータ駆動回路１８、テーブル移動モータ駆動回路１９、及び主軸モータ駆動回路２０は、各々Ｘ軸、Ｚ軸、Ｃ軸（回転軸）の各駆動信号を増幅、或いは、サーボ制御する。これらの駆動回路は、ＣＰＵを内蔵したサーボ制御装置により構成しても良い。
【００３３】
この様に研削盤１００を構成し、Ｃ軸（主軸）周りの回転運動と、Ｃ軸に対して垂直なＸ軸方向の砥石台の往復運動とを正確に同期させることにより、工作物Ｗの研削加工を行う。
【００３４】
図３及び図４に、本実施例のチャック３２のＸＹ平面上、及びＸＺ平面上の断面図を示す。主軸３１の端面に支持されたチャック３２には、面板３２ａを介して略Ｕ字型のブラケット６１が取り付けられており、このブラケット６１の凹部６１ａには、Ｖブロック６２がＺ軸方向に直列に２つ並べて取り付けられている。このＶブロック６２の互いに向かい合う把持基準面６２ａの挟み角はα〔ラジアン〕である（図６参照）。このＶブロック６２よりも主軸３１側には、工作物Ｗの端部に当接してＺ軸方向の位置決めを行うブロック６２ｂが取り付けられている。
【００３５】
Ｖブロック６２の側方には、旋回ピン６３によって回動可能に支持されたＬ字型のクランプアーム６４が取り付けられている。クランプアーム６４の一端には、シリンダ６５のシリンダロッド６６が、長穴６７を介して円筒６６ａにより取り付けられており、シリンダロッド６６は、ピストン６８に固定されている。
【００３６】
クランプアーム６４の他端には、Ｖブロック６２に対向して工作物Ｗに当接する当接面６９ａを有するクランプブロック６９が設けられている。
【００３７】
上記の構成において、このシリンダ６５を作動（図３中右進）させると、クランプアーム６４が旋回ピン６３を中心に反時計回りに回旋され、
クランプブロック６９が工作物ＷをＶブロックの把持基準面６２ａに押し付けて把持し、工作物Ｗを主軸と共に回転軸Ｃを中心に回転させるようになっている。
【００３８】
図５に定寸装置７０のＸＹ平面上の断面図を示す。この定寸装置７０は、差動トランス機構を用いて定寸動作を行うものであり、図略の駆動装置によりＸ軸またはＺ軸方向に進退可能にベッド３６上に支持されている。符号７１は定寸装置７０の本体を示し、この内部には、コ形をした支持部材７１ａが一体的に支持されている。
【００３９】
支持部材７１ａには、ブロック７５が昇降可能に直動ベアリング７６を介してパイロットバー７７に支持されている。ブロック７５の下部には、支持部材７１ａ、本体７１を貫通して連結シャフト７８が支持されており、この連結シャフト７８には、工作物Ｗの測位点に接触する測位面７９を有するフィーラ８０が固定されている。
【００４０】
フィーラ８０は、工作物Ｗを測定する際に、Ｃ軸回りに回転する測位点（測定対象である工作物Ｗの最上位点Ｐ）が測位面７９から外れてしまわない様にＸ軸方向に幅広に形成されている。
【００４１】
前記ブロック７５の略中央には、貫通穴８１を通して連結棒８２が遊嵌され、この連結棒８２の下端にはフランジ８３が形成されている。また、連結棒８２の上端は、本体７１の上部に設けられたエアーシリンダ７２内のピストン８４に連結されている。
【００４２】
ブロック７５と支持部材７１ａとの間には、ブロック７５に支持された磁性体から成るコア７４ａと、コア７４ａの外周を取り巻くように支持部材７１ａに固定された差動コイル７４ｂとを備えた差動トランス７４が設けられている。
【００４３】
定寸装置７０は、これらの構成（差動トランス機構）に基づいたコア７４ａと差動コイル７４ｂとの相対変位により長軸ジャーナル部Ａ等のＣ軸からの最上位点Ｐの高さ（図６における点Ｃから長軸ジャーナルＡの高さＹ）を検出することができる。即ち、定寸装置７０は基準工作物のＣ軸から最上位点Ｐの高さＹ０を予め記憶しているため、実際の工作物Ｗと基準工作物の高さの変位をフィーラ８０の上下動の量として検出することにより、工作物Ｗの最上位点Ｐの高さを検出することができる。
【００４４】
尚、上記の定寸装置７０に、更に、下部フィーラ８５（図５の破線部）を備えれば、定寸装置７０により円筒の直径などを測定することも可能となる。
【００４５】
以上の構成に基づいて実施例の作用を説明する。
【００４６】
図６は長軸ジャーナルＡの中心軸ＯＡの点Ｃ（Ｃ軸）からの高さ（偏心量）εを求める方法を表す、長軸ジャーナルＡとＶブロック６２の断面図である。長軸ジャーナルＡの中心軸ＯＡ と点Ｃとは実際には極めて近い接近した位置にあるが、図６では理解し易いように点Ｃの位置を誇張して図示している。
【００４７】
ここで点ＣからＶブロック６２の基準点Ｇまでの距離をｄ、長軸ジャーナルＡの半径をＤ、把持基準面６２ａの挟み角をαとする。この時、図６のように点Ｃからの長軸ジャーナルＡの高さＹを定寸装置７０により測定すれば、工作物Ｗの回転中心であるＣ軸から長軸ジャーナルＡの中心軸ＯＡまでの偏心量εは次式（１）の通りに求めることができる。
【００４８】
ε＝Ｙ−Ｄ＝（Ｙ−ｄ）／｛１＋ｓｉｎ（α／２）｝＋ｄ （１）
尚、ｄは必ずしも整数である必要はなく、この値はチャック６０の具体的な構成に依存する。例えば点ＣをＶブロック６２の基準点Ｇと一致するように設計すれば、この時「ｄ＝０」となり、式（１）は簡潔になる。また、例えば基準工作物の基準ジャーナルＭをＶブロック６２で把持した際の中心点ＯＭ（中心軸）と点Ｃ（Ｃ軸）とが一致する様に点Ｃを配設すれば、この時「ｄ＝−｜ＧＯＭ｜＝−Ｄ０／ｓｉｎ（α／２）」となる。ただし、ここでＤ０は基準ジャーナルＭの半径である。従って、この時、△Ｄ≡（Ｄ−Ｄ０）とおけば、ε＝△Ｄ／ｓｉｎ（α／２）となり、式（１）より簡潔に書くことができる。尚、この場合は長軸ジャーナルＡの高さＹではなく、長軸ジャーナルＡの半径Ｄを定寸装置７０で測定する必要がある。
【００４９】
上記のように得られる長軸ジャーナル部ＡのＣ軸からの偏心量εに基づいて、短軸ジャーナル部Ｂの研削データを作成し、短軸ジャーナル部Ｂの振れを除去するように研削加工する方法を以下に例示する。
【００５０】
図７は本実施例における、短軸ジャーナル部Ｂの研削データを作成する手順を示すフローチャートである。本フローチャートは、図１の数値制御装置１０により実行するものである。
【００５１】
まず、ステップ７１０では、Ｖブロック６２の中心線Ｌ（図６参照）をＹ軸に一致させ、主軸３１（Ｃ軸）の回転角θを０に初期化する。例えば、この回転角θは、Ｘ軸方向の正の向きより左まわりに計る角度とする。
【００５２】
ステップ７１５では、工作物Ｗを搬入して長軸ジャーナル部Ａの外周面をＶブロック６２の把持基準面６２ａに当接させ、クランプアーム６４により把持固定する。
【００５３】
ステップ７２０では、定寸装置７０を所定量前進させることにより、定寸装置７０の測位面７９を長軸ジャーナル部Ａの上部に位置決めし、測定の準備をする（図２実線参照）。
【００５４】
ステップ７２５では、定寸装置７０により、長軸ジャーナル部ＡのＣ軸からの高さＹを測定する。
【００５５】
ステップ７３０では、ステップ７２５で測定したＹと上記式(１)より、長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡのＣ軸からの偏心量εの値を求める。上記したようにステップ７１０で主軸３１（Ｃ軸）の回転角θは初期化されている。従って、ここで偏心量εと回転角θは対応して記憶されたことになる（偏心量検出手段）。
【００５６】
ステップ７３５では、砥石４６の回転半径ＤＧを入力する。この砥石４６の回転半径ＤＧは、通常所定の測定データ等から演算により求められるが、入出力装置１２から入力することもできる。
【００５７】
ステップ７４０では、以上のステップで求まっている長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡのＣ軸からの偏心量ε、砥石４６の回転半径ＤＧ、短軸ジャーナル部Ｂの半径Ｄ（長軸ジャーナル部Ａの半径と同じ）等より短軸ジャーナル部Ｂの研削データ（Ｃ−Ｘプロフィールデータ）を作成する（プロフィルデータ作成手段）。このデータの作成方法は公知であり、主軸３１（Ｃ軸）の回転角θに対する砥石４６の送り量Ｘの関係を算出するものである。即ち、図８に示す様に、回転角θと送り量Ｘの関係は、偏心量ε、砥石４６の回転半径ＤＧ、短軸ジャーナル部Ｂの半径Ｄから幾何学的に算出できる。このため主軸３１（Ｃ軸）の一回転を分割数Ｎで分割して、回転角θ（０）からθ（Ｎ）にそれぞれ対応する送り量Ｘ（０）からＸ（Ｎ）を算出し、Ｃ−Ｘプロフィールデータとするのである。
【００５８】
ステップ７４５では、予め記憶されている偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２のプロフィルデータに基づき、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工を順次行う（主加工部加工手段）。この偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工は公知の方法で行われるものであり、特に限定されない。
【００５９】
ステップ７５０では、砥石４６が短軸ジャーナル部Ｂに対向するように砥石台４８を位置決めする。そして、ステップ７４０にて演算されたプロフィールデータにより短軸ジャーナル部Ｂの振れをＣ−Ｘ同期研削により修正する（自由端部加工手段）。
【００６０】
上記ステップ７４５にて偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工した際に、短軸ジャーナル部Ｂに振れが生じていないならば、短軸ジャーナル部Ｂの中心ＯＢ は、長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡと一致しており、Ｃ軸からの偏心量はεとなる。しかし、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工時の振れによって両ジャーナル部の同心性には変化が生じている。このためステップ７４０にて演算されたプロフィールデータにより短軸ジャーナル部Ｂを研削することで、振れ量が研削によって除去され、短軸ジャーナル部Ｂの中心ＯＢ は、長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡと一致する。即ち、短軸ジャーナル部Ｂの中心ＯＢのＣ軸からの偏心量がεとなるよう修正される。
【００６１】
以上の手順に従えば、短軸ジャーナル部Ｂの振れを高い精度で修正することができる。また、本実施例の手順に従って、長軸ジャーナル部ＡをＶブロック６２で一旦把持すれば、工作物を把持し直す必要が無い。これにより、加工時間を短縮することができ、生産性が向上する。
【００６２】
また、振れを修正するための工程を別途設ける必要が無く、システム全体のコストを低く抑えることができる。
【００６３】
図９は他の実施例を示したフローチャートである。図７の実施例では、毎回短軸ジャーナル部Ｂの修正研削を行っていたが、図９に示す実施例では、短軸ジャーナル部Ｂの振れが所定値以上の場合のみ修正研削を実行する。
【００６４】
図９に示すステップ８１０からステップ８３０は、それぞれ図７のステップ７１０からステップ７３０と同じであるため、説明を省略する。
【００６５】
ステップ８３５では、定寸装置７０を図略の駆動装置によりＺ軸方向に移動させ、測位面７９を短軸ジャーナル部Ｂに位置させる（図２破線参照）。
【００６６】
ステップ８４０では、図７のステップ７４５と同様に予め記憶されている偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２のプロフィルデータに基づき、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工を順次行う。この時、定寸装置７０により回転する短軸ジャーナル部Ｂの変位量をリアルタイムで計測し、記憶する。
【００６７】
偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工が終了した後、ステップ８４５で短軸ジャーナル部Ｂの振れが所定値以内か否かを判断する（振れ判別手段）。偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工中に過大な負荷が工作物Ｗに作用しておらず、短軸ジャーナル部Ｂの振れが小さいならば、短軸ジャーナル部Ｂの中心ＯＢのＣ軸からの偏心量は、ステップ８３０で求めた長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡのＣ軸からの偏心量εとほぼ一致し、その差は所定値以内となる。即ち、短軸ジャーナル部Ｂの振れが所定値以内ならば（Ｙｅｓ）、過大な振れは生じていないため、全工程を終了する。一方、短軸ジャーナル部Ｂの振れが所定値より大きいならば（Ｎｏ）、短軸ジャーナル部Ｂに修正研削を施すべく、ステップ８５０に移行する。
【００６８】
短軸ジャーナル部Ｂのプロフィルデータを作成し、修正研削を行うステップ８５０，８５５，８６０は、それぞれ図７におけるステップ７３５，７４０，７５０と実質的に同じであるため説明を省略する。
【００６９】
このように短軸ジャーナル部Ｂの修正研削が必要な場合のみ、短軸ジャーナル部Ｂのプロフィルデータを作成して修正研削を行うため、不要な修正加工が排除でき、精度の高い研削加工と生産性の向上を両立することができる。
【００７０】
以上述べた実施例では、主軸台３０に把持され基準となる長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡのＣ軸からの偏心量εを求め、これに基づき自由端側の短軸ジャーナル部Ｂ側を修正研削するようにしている。しかし、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂを加工する前に短軸ジャーナル部Ｂの中心ＯＢのＣ軸からの偏心量を求めておき、この値に基づいて修正研削用の短軸ジャーナル部Ｂのプロフィルデータを作成しても良い。
【００７１】
上記の実施例において、研削盤１００の定寸装置７０は差動トランス機構を用いているが、これら定寸装置の測定原理や制御方式等、研削盤の具体的な構成は、特に上記の実施例に限定されるものではない。即ち、研削盤は、上記の実施例とは異なる公知の定寸装置、センサ等を任意に組み合わせて構成しても良い。
【００７２】
例えば、上記の実施例においては、Ｖブロック６２を用いた三点接触方式のチャック３２により、式（１）から長軸ジャーナル部Ａの中心軸の偏心量εを求めたが、必ずしもこのような三点接触方を用いる必要は無い。
【００７３】
定寸装置の代わりに図１０に示すように非接触式のセンサＳ１を長軸ジャーナル部Ａの近傍に設けて偏心量εを求めることもできる。例えば、工作物Ｗを一回転させたときのセンサＳ１の出力と主軸（Ｃ軸）の回転角度を対応させて記憶した後、センサＳ１からの出力の最大値と最小値より偏心量εを算出する方法等が考えられる。
【００７４】
また、上記の第２実施例のように短軸ジャーナル部Ｂの振れまたは偏心量を求めるために非接触式のセンサＳ２を短軸ジャーナル部Ｂの近傍に設けることもできる。
【００７５】
以上述べた実施例では、ジャーナル部Ａ，Ｂの間の加工箇所がジャーナル部Ａ，Ｂの中心軸より変位した偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２となっている。しかし、加工箇所は偏心したものに限られるものでは無く、ジャーナル部Ａ，Ｂと同軸の円筒部またはカム形状等、特に限定されるものでは無い。
【００７６】
さらに、本実施例の加工装置は研削盤に限られるものではなく、工作物を片持ち支持して加工する旋盤等にも用いることができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１または請求項４の発明は、工作物の偏心量を検出して自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し、このプロフィルデータに基づいて自由端部を加工するようにした。このため、主加工部の加工中に自由端部側に振れが生じても、自由端部の加工により加工精度を向上させることができる。また、主加工部の加工から自由端部の加工へ移行する際に、工作物を把持し直す必要が無い。従って、精度が向上すると共に、加工時間を短縮することができ、生産性が向上する。
【００７８】
また、振れを修正するための工程を別途設ける必要が無く、システム全体のコストを低く抑えることができる。
【００７９】
請求項２または請求項５の発明は、自由端部に所定値以上の振れが生じた場合にのみ自由端部の修正加工を行う。従って、修正が必要な場合に加工は実行され、不要な場合は行われないので加工精度と生産性の両者が向上する。
【００８０】
請求項３または請求項６の発明は、主軸に把持される固定端部側を基準として自由端部の加工を行うため、固定端部と自由端部の同軸性の精度がより向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における研削盤の全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における工作物の外形図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるチャックのＸＹ平面図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるチャックのＸＺ平面図である。
【図５】本発明の実施の形態における定寸装置のＸＹ平面図である。
【図６】本発明の実施の形態における偏心量εの求める方法を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態の作用を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態における短軸ジャーナル部Ｂのプロフィールデータ作成方法を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の作用を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の他の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 数値制御装置
２６ エンコーダ
７０ 定寸装置
１００ 研削盤
Ａ 長軸ジャーナル部
Ｂ 短軸ジャーナル部
Ｓ１，Ｓ２ センサ
Ｗ 工作物
Ｗｂ１，Ｗｂ２ 偏心円筒部
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物の一端を把持し、他端を自由端として片持ち支持の状態で加工を行う加工方法及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加工時の回転軸から偏心した円筒ピンを備えた工作物を研削加工する場合、工作物が回転する回転軸（以下、「Ｃ軸」と言う場合がある。）周りの回転運動と、Ｃ軸に対して垂直なＸ軸方向の砥石台の往復運動とを正確に同期させることにより、偏心した円筒ピンを高精度の真円に研削加工している。例えば、エアコン用コンプレッサのクランク軸の偏心円筒等を研削加工する場合、偏心円筒部（円筒ピン）に対する仕上げの工程において、最後に残された約５０〜５００μｍ程度の研削取代を上記の方法で研削加工することがある。
【０００３】
これらの偏心円筒研削において、工作物は、例えば軸線方向に長い長軸ジャーナル部と短い短軸ジャーナル部が同一線上に配設され、これらジャーナル部の間に偏心円筒部を有している。この工作物を研削加工する場合、Ｖブロック等の把持基準を有するチャックを用いて長軸ジャーナル部を片持で把持し、短軸ジャーナル部を自由端として、このチャックを上記Ｃ軸の周りに回転させて研削加工を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような研削加工の場合には、偏心円筒部の加工による応力開放の影響を受け、把持された基準となる長軸ジャーナル部に対して、前工程で同軸に加工された自由端側の短軸ジャーナル部が振れてしまうことがある。即ち、長軸ジャーナル部と短軸ジャーナル部との同軸性に誤差が生じてしまう。
【０００５】
そこで、短軸ジャーナル部の振れが生じないように、偏心円筒部の加工条件は負荷をかけないように制限したり、応力開放を防止するように材料の熱処理を工夫するなどの手段が考えられる。また、短軸部が振れてしまった場合は、別途修正加工する工程を設ける手段が考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記のように加工条件を限定すれば、加工時間が長くなり生産性が低下する。また振れの修正するための別工程を設けた場合、システムコストと製造コストが高くなるなどの問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、片持ち支持によって工作物を加工しても支持端側と自由端側の同軸性を維持することを低コスト、或いは短時間で、高精度に行うことができる加工方法および加工装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段は以下の通りである。
【０００９】
請求項１の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工方法であって、前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を検出し、前記偏心量に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し、前記主加工部を加工した後に前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工する加工方法である。
【００１０】
この請求項１の加工方法により、主加工部の加工中に自由端部側に振れが生じても、偏心量に基づいたプロフィルデータによって、自由端部を修正加工することができる。
【００１１】
請求項２の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工方法であって、前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を検出し、前記主加工部を加工した際に前記自由端部に振れが生じたか否かを検出し、前記自由端部に所定値以上の振れが生じた場合には、前記偏心量に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し該プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工し、前記自由端部に所定値以上の振れが生じない場合には、前記自由端部を加工しない加工方法である。
【００１２】
この請求項２の加工方法は、自由端部に所定値以上の振れが生じた場合にのみ自由端部の修正加工を行う。
【００１３】
請求項３の手段は、請求項１または請求項２の加工方法において、前記偏心量は、前記主軸の回転中心から前記固定端部の中心軸までの距離であることを特徴とする。
【００１４】
この請求項３の加工方法は、把持される固定端部側を基準として自由端部の修正加工を行うことができる。従って、固定端部と自由端部の同軸性の精度が高くなる。
【００１５】
請求項４の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工装置において、前記主軸の回転角度を検出する角度検出器と、前記主軸と前記工作物の位置関係を検出する位置検出器と、前記角度検出器により検出される角度位置における前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を前記位置検出器からの検出結果に基づいて求める偏心量検出手段と、この偏心量検出手段の検出結果に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成するプロフィルデータ作成手段と、前記主加工部を加工する主加工部加工手段と、前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工する自由端部加工手段とを備えたことを特徴とする加工装置である。
【００１６】
この請求項４の加工装置において、偏心量検出手段は角度検出器により検出される角度位置における主軸の回転中心から工作物の中心軸までの偏心量を位置検出器からの検出結果に基づいて求める。この偏心量に基づきプロフィルデータ作成手段によって自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成する。そして、主加工部加工手段により主加工部の加工が行われると、作成したプロフィルデータに基づいて自由端部加工手段により自由端部を修正加工する。従って、主加工部の加工中に自由端部側に振れが生じても、偏心量に基づいたプロフィルデータによって、自由端部を修正加工することができる。
【００１７】
請求項５の手段は、主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工装置において、前記主軸の回転角度を検出する角度検出器と、前記主軸と前記工作物の位置関係を検出する位置検出器と、前記角度検出器により検出される角度位置における前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を前記位置検出器からの検出結果に基づいて求める偏心量検出手段と、この偏心量検出手段の検出結果に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成するプロフィルデータ作成手段と、前記主加工部を加工する主加工部加工手段と、前記主加工部加工手段により前記主加工部を加工した際に前記自由端部に所定値以上の振れが生じたか否かを検出する振れ判別手段と、前記振れ判別手段により前記自由端部に所定値以上の振れが生じたことを検出した場合には前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工し、所定値以上の振れが生じたことを検出しない場合には前記自由端部を加工しない自由端部加工手段とを備えたことを特徴とする加工装置である。
【００１８】
この請求項５の加工装置は、振れ判別手段により主加工部を加工した際に自由端部に所定値以上の振れが生じたか否かを検出し、所定値以上の振れが生じた場合にのみ自由端部の修正加工を行う。
【００１９】
請求項６の手段は、請求項４または請求項５の加工装置において、前記偏心量検出手段は、前記主軸の回転中心から前記固定端部の中心軸までの距離を検出するものである。
【００２０】
この請求項６の加工装置は、偏心量検出手段により把持される固定端部側の偏心量が検出され、これを基準として自由端部の修正加工を行うことができる。従って、固定端部と自由端部の同軸性の精度が高くなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本実施例の研削盤１００（加工装置）のハードウェア構成図である。図２は、研削盤１００によって研削加工される工作物Ｗを示している。
【００２３】
工作物Ｗは、円筒状の部材であり、軸線方向に長い長軸ジャーナル部Ａ（固定端部）と短い短軸ジャーナル部Ｂ（自由端部）が同一線上に配設され、これらジャーナルＡ，Ｂの間に偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２（主加工部）を有している。偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の中心線はそれぞれ所定の量だけジャーナル部Ａ，Ｂの中心軸より変位している。ここで長軸ジャーナル部Ａと短軸ジャーナル部Ｂの半径は同じである。長軸ジャーナル部Ａは後述する主軸３１に把持される部分であり、短軸ジャーナル部Ｂを自由端として工作物Ｗは支持されて研削加工される。
【００２４】
また、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２は研削盤１００による公知の研削方法によって従来と同様に研削加工される個所である。長軸ジャーナル部Ａと短い短軸ジャーナル部Ｂの中心軸の同心性は、研削盤１００に搬入される前工程の段階では精度良く保たれている。本実施例の研削盤１００は、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の加工後に短軸ジャーナル部Ｂに修正を施すことにより、研削加工後にもジャーナル部Ａ，Ｂの同心性を維持するものである。
【００２５】
図１において、研削盤１００の座標系は、図１紙面に鉛直方向上向きをｙ軸方向の正の向きとする右手系の直交座標系を用いている。従って、ｘｚ平面は水平面となっている。
【００２６】
水平な床面上に設置された研削盤１００のベッド３６上には、モータ２４の駆動によりＺ軸方向に移動する砥石台テーブル（以下テーブルと呼ぶ）４０が設けられている。モータ２４の回転量はエンコーダ２２により検出される。
【００２７】
テーブル４０上には、モータ５４の駆動によりＸ軸方向に移動する砥石台４８が設けられている。モータ５４の回転量はエンコーダ５２により検出される。砥石台４８の前面には砥石軸頭４４が設けられており、モータ５０の駆動によりこの砥石軸頭４４に設けられた円板状の砥石４６（工具）が回転するようになっている。
【００２８】
ベッド３６上でテーブル４０に対向する位置には、主軸３１を有する主軸台３０が設けられている。主軸３１の先端には、チャック３２が設けられ、工作物Ｗが主軸中心を回転軸（Ｃ軸）として回転自在に取付けられるようになっている。主軸３１は、モータ２８の駆動によりチャック３２を介して工作物Ｗを回転させる。モータ２８の回転量はエンコーダ２６（角度検出器）により検出される。
【００２９】
またベッド３６上のチャック３２近傍には、定寸装置７０（位置検出器）が設けられている。定寸装置７０は図略の駆動装置により、Ｘ軸およびＺ軸方向に移動し、工作物Ｗの各個所の測定に用いられる。
【００３０】
数値制御装置１０は、メモリ１（記憶手段）と、ＣＰＵ２（演算手段）と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）３、４とから構成されている。Ｉ／Ｆ３は、キーボードやディスプレイ等から成る入出力装置１２とＣＰＵ２とのデータの送受信を仲介する。
【００３１】
Ｉ／Ｆ４は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）１４、アンプ１６、砥石台移動モータ駆動回路１８、テーブル移動モータ駆動回路１９、及び主軸モータ駆動回路２０とのデータの送受信を仲介する。ＰＬＣ１４は、定寸装置７０の制御を行う。アンプ１６は、定寸装置７０の出力を増幅し、Ａ／Ｄ変換する。
【００３２】
砥石台移動モータ駆動回路１８、テーブル移動モータ駆動回路１９、及び主軸モータ駆動回路２０は、各々Ｘ軸、Ｚ軸、Ｃ軸（回転軸）の各駆動信号を増幅、或いは、サーボ制御する。これらの駆動回路は、ＣＰＵを内蔵したサーボ制御装置により構成しても良い。
【００３３】
この様に研削盤１００を構成し、Ｃ軸（主軸）周りの回転運動と、Ｃ軸に対して垂直なＸ軸方向の砥石台の往復運動とを正確に同期させることにより、工作物Ｗの研削加工を行う。
【００３４】
図３及び図４に、本実施例のチャック３２のＸＹ平面上、及びＸＺ平面上の断面図を示す。主軸３１の端面に支持されたチャック３２には、面板３２ａを介して略Ｕ字型のブラケット６１が取り付けられており、このブラケット６１の凹部６１ａには、Ｖブロック６２がＺ軸方向に直列に２つ並べて取り付けられている。このＶブロック６２の互いに向かい合う把持基準面６２ａの挟み角はα〔ラジアン〕である（図６参照）。このＶブロック６２よりも主軸３１側には、工作物Ｗの端部に当接してＺ軸方向の位置決めを行うブロック６２ｂが取り付けられている。
【００３５】
Ｖブロック６２の側方には、旋回ピン６３によって回動可能に支持されたＬ字型のクランプアーム６４が取り付けられている。クランプアーム６４の一端には、シリンダ６５のシリンダロッド６６が、長穴６７を介して円筒６６ａにより取り付けられており、シリンダロッド６６は、ピストン６８に固定されている。
【００３６】
クランプアーム６４の他端には、Ｖブロック６２に対向して工作物Ｗに当接する当接面６９ａを有するクランプブロック６９が設けられている。
【００３７】
上記の構成において、このシリンダ６５を作動（図３中右進）させると、クランプアーム６４が旋回ピン６３を中心に反時計回りに回旋され、
クランプブロック６９が工作物ＷをＶブロックの把持基準面６２ａに押し付けて把持し、工作物Ｗを主軸と共に回転軸Ｃを中心に回転させるようになっている。
【００３８】
図５に定寸装置７０のＸＹ平面上の断面図を示す。この定寸装置７０は、差動トランス機構を用いて定寸動作を行うものであり、図略の駆動装置によりＸ軸またはＺ軸方向に進退可能にベッド３６上に支持されている。符号７１は定寸装置７０の本体を示し、この内部には、コ形をした支持部材７１ａが一体的に支持されている。
【００３９】
支持部材７１ａには、ブロック７５が昇降可能に直動ベアリング７６を介してパイロットバー７７に支持されている。ブロック７５の下部には、支持部材７１ａ、本体７１を貫通して連結シャフト７８が支持されており、この連結シャフト７８には、工作物Ｗの測位点に接触する測位面７９を有するフィーラ８０が固定されている。
【００４０】
フィーラ８０は、工作物Ｗを測定する際に、Ｃ軸回りに回転する測位点（測定対象である工作物Ｗの最上位点Ｐ）が測位面７９から外れてしまわない様にＸ軸方向に幅広に形成されている。
【００４１】
前記ブロック７５の略中央には、貫通穴８１を通して連結棒８２が遊嵌され、この連結棒８２の下端にはフランジ８３が形成されている。また、連結棒８２の上端は、本体７１の上部に設けられたエアーシリンダ７２内のピストン８４に連結されている。
【００４２】
ブロック７５と支持部材７１ａとの間には、ブロック７５に支持された磁性体から成るコア７４ａと、コア７４ａの外周を取り巻くように支持部材７１ａに固定された差動コイル７４ｂとを備えた差動トランス７４が設けられている。
【００４３】
定寸装置７０は、これらの構成（差動トランス機構）に基づいたコア７４ａと差動コイル７４ｂとの相対変位により長軸ジャーナル部Ａ等のＣ軸からの最上位点Ｐの高さ（図６における点Ｃから長軸ジャーナルＡの高さＹ）を検出することができる。即ち、定寸装置７０は基準工作物のＣ軸から最上位点Ｐの高さＹ０を予め記憶しているため、実際の工作物Ｗと基準工作物の高さの変位をフィーラ８０の上下動の量として検出することにより、工作物Ｗの最上位点Ｐの高さを検出することができる。
【００４４】
尚、上記の定寸装置７０に、更に、下部フィーラ８５（図５の破線部）を備えれば、定寸装置７０により円筒の直径などを測定することも可能となる。
【００４５】
以上の構成に基づいて実施例の作用を説明する。
【００４６】
図６は長軸ジャーナルＡの中心軸ＯＡの点Ｃ（Ｃ軸）からの高さ（偏心量）εを求める方法を表す、長軸ジャーナルＡとＶブロック６２の断面図である。長軸ジャーナルＡの中心軸ＯＡ と点Ｃとは実際には極めて近い接近した位置にあるが、図６では理解し易いように点Ｃの位置を誇張して図示している。
【００４７】
ここで点ＣからＶブロック６２の基準点Ｇまでの距離をｄ、長軸ジャーナルＡの半径をＤ、把持基準面６２ａの挟み角をαとする。この時、図６のように点Ｃからの長軸ジャーナルＡの高さＹを定寸装置７０により測定すれば、工作物Ｗの回転中心であるＣ軸から長軸ジャーナルＡの中心軸ＯＡまでの偏心量εは次式（１）の通りに求めることができる。
【００４８】
ε＝Ｙ−Ｄ＝（Ｙ−ｄ）／｛１＋ｓｉｎ（α／２）｝＋ｄ （１）
尚、ｄは必ずしも整数である必要はなく、この値はチャック６０の具体的な構成に依存する。例えば点ＣをＶブロック６２の基準点Ｇと一致するように設計すれば、この時「ｄ＝０」となり、式（１）は簡潔になる。また、例えば基準工作物の基準ジャーナルＭをＶブロック６２で把持した際の中心点ＯＭ（中心軸）と点Ｃ（Ｃ軸）とが一致する様に点Ｃを配設すれば、この時「ｄ＝−｜ＧＯＭ｜＝−Ｄ０／ｓｉｎ（α／２）」となる。ただし、ここでＤ０は基準ジャーナルＭの半径である。従って、この時、△Ｄ≡（Ｄ−Ｄ０）とおけば、ε＝△Ｄ／ｓｉｎ（α／２）となり、式（１）より簡潔に書くことができる。尚、この場合は長軸ジャーナルＡの高さＹではなく、長軸ジャーナルＡの半径Ｄを定寸装置７０で測定する必要がある。
【００４９】
上記のように得られる長軸ジャーナル部ＡのＣ軸からの偏心量εに基づいて、短軸ジャーナル部Ｂの研削データを作成し、短軸ジャーナル部Ｂの振れを除去するように研削加工する方法を以下に例示する。
【００５０】
図７は本実施例における、短軸ジャーナル部Ｂの研削データを作成する手順を示すフローチャートである。本フローチャートは、図１の数値制御装置１０により実行するものである。
【００５１】
まず、ステップ７１０では、Ｖブロック６２の中心線Ｌ（図６参照）をＹ軸に一致させ、主軸３１（Ｃ軸）の回転角θを０に初期化する。例えば、この回転角θは、Ｘ軸方向の正の向きより左まわりに計る角度とする。
【００５２】
ステップ７１５では、工作物Ｗを搬入して長軸ジャーナル部Ａの外周面をＶブロック６２の把持基準面６２ａに当接させ、クランプアーム６４により把持固定する。
【００５３】
ステップ７２０では、定寸装置７０を所定量前進させることにより、定寸装置７０の測位面７９を長軸ジャーナル部Ａの上部に位置決めし、測定の準備をする（図２実線参照）。
【００５４】
ステップ７２５では、定寸装置７０により、長軸ジャーナル部ＡのＣ軸からの高さＹを測定する。
【００５５】
ステップ７３０では、ステップ７２５で測定したＹと上記式(１)より、長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡのＣ軸からの偏心量εの値を求める。上記したようにステップ７１０で主軸３１（Ｃ軸）の回転角θは初期化されている。従って、ここで偏心量εと回転角θは対応して記憶されたことになる（偏心量検出手段）。
【００５６】
ステップ７３５では、砥石４６の回転半径ＤＧを入力する。この砥石４６の回転半径ＤＧは、通常所定の測定データ等から演算により求められるが、入出力装置１２から入力することもできる。
【００５７】
ステップ７４０では、以上のステップで求まっている長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡのＣ軸からの偏心量ε、砥石４６の回転半径ＤＧ、短軸ジャーナル部Ｂの半径Ｄ（長軸ジャーナル部Ａの半径と同じ）等より短軸ジャーナル部Ｂの研削データ（Ｃ−Ｘプロフィールデータ）を作成する（プロフィルデータ作成手段）。このデータの作成方法は公知であり、主軸３１（Ｃ軸）の回転角θに対する砥石４６の送り量Ｘの関係を算出するものである。即ち、図８に示す様に、回転角θと送り量Ｘの関係は、偏心量ε、砥石４６の回転半径ＤＧ、短軸ジャーナル部Ｂの半径Ｄから幾何学的に算出できる。このため主軸３１（Ｃ軸）の一回転を分割数Ｎで分割して、回転角θ（０）からθ（Ｎ）にそれぞれ対応する送り量Ｘ（０）からＸ（Ｎ）を算出し、Ｃ−Ｘプロフィールデータとするのである。
【００５８】
ステップ７４５では、予め記憶されている偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２のプロフィルデータに基づき、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工を順次行う（主加工部加工手段）。この偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工は公知の方法で行われるものであり、特に限定されない。
【００５９】
ステップ７５０では、砥石４６が短軸ジャーナル部Ｂに対向するように砥石台４８を位置決めする。そして、ステップ７４０にて演算されたプロフィールデータにより短軸ジャーナル部Ｂの振れをＣ−Ｘ同期研削により修正する（自由端部加工手段）。
【００６０】
上記ステップ７４５にて偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工した際に、短軸ジャーナル部Ｂに振れが生じていないならば、短軸ジャーナル部Ｂの中心ＯＢ は、長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡと一致しており、Ｃ軸からの偏心量はεとなる。しかし、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工時の振れによって両ジャーナル部の同心性には変化が生じている。このためステップ７４０にて演算されたプロフィールデータにより短軸ジャーナル部Ｂを研削することで、振れ量が研削によって除去され、短軸ジャーナル部Ｂの中心ＯＢ は、長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡと一致する。即ち、短軸ジャーナル部Ｂの中心ＯＢのＣ軸からの偏心量がεとなるよう修正される。
【００６１】
以上の手順に従えば、短軸ジャーナル部Ｂの振れを高い精度で修正することができる。また、本実施例の手順に従って、長軸ジャーナル部ＡをＶブロック６２で一旦把持すれば、工作物を把持し直す必要が無い。これにより、加工時間を短縮することができ、生産性が向上する。
【００６２】
また、振れを修正するための工程を別途設ける必要が無く、システム全体のコストを低く抑えることができる。
【００６３】
図９は他の実施例を示したフローチャートである。図７の実施例では、毎回短軸ジャーナル部Ｂの修正研削を行っていたが、図９に示す実施例では、短軸ジャーナル部Ｂの振れが所定値以上の場合のみ修正研削を実行する。
【００６４】
図９に示すステップ８１０からステップ８３０は、それぞれ図７のステップ７１０からステップ７３０と同じであるため、説明を省略する。
【００６５】
ステップ８３５では、定寸装置７０を図略の駆動装置によりＺ軸方向に移動させ、測位面７９を短軸ジャーナル部Ｂに位置させる（図２破線参照）。
【００６６】
ステップ８４０では、図７のステップ７４５と同様に予め記憶されている偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２のプロフィルデータに基づき、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工を順次行う。この時、定寸装置７０により回転する短軸ジャーナル部Ｂの変位量をリアルタイムで計測し、記憶する。
【００６７】
偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工が終了した後、ステップ８４５で短軸ジャーナル部Ｂの振れが所定値以内か否かを判断する（振れ判別手段）。偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２の研削加工中に過大な負荷が工作物Ｗに作用しておらず、短軸ジャーナル部Ｂの振れが小さいならば、短軸ジャーナル部Ｂの中心ＯＢのＣ軸からの偏心量は、ステップ８３０で求めた長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡのＣ軸からの偏心量εとほぼ一致し、その差は所定値以内となる。即ち、短軸ジャーナル部Ｂの振れが所定値以内ならば（Ｙｅｓ）、過大な振れは生じていないため、全工程を終了する。一方、短軸ジャーナル部Ｂの振れが所定値より大きいならば（Ｎｏ）、短軸ジャーナル部Ｂに修正研削を施すべく、ステップ８５０に移行する。
【００６８】
短軸ジャーナル部Ｂのプロフィルデータを作成し、修正研削を行うステップ８５０，８５５，８６０は、それぞれ図７におけるステップ７３５，７４０，７５０と実質的に同じであるため説明を省略する。
【００６９】
このように短軸ジャーナル部Ｂの修正研削が必要な場合のみ、短軸ジャーナル部Ｂのプロフィルデータを作成して修正研削を行うため、不要な修正加工が排除でき、精度の高い研削加工と生産性の向上を両立することができる。
【００７０】
以上述べた実施例では、主軸台３０に把持され基準となる長軸ジャーナル部Ａの中心ＯＡのＣ軸からの偏心量εを求め、これに基づき自由端側の短軸ジャーナル部Ｂ側を修正研削するようにしている。しかし、偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂを加工する前に短軸ジャーナル部Ｂの中心ＯＢのＣ軸からの偏心量を求めておき、この値に基づいて修正研削用の短軸ジャーナル部Ｂのプロフィルデータを作成しても良い。
【００７１】
上記の実施例において、研削盤１００の定寸装置７０は差動トランス機構を用いているが、これら定寸装置の測定原理や制御方式等、研削盤の具体的な構成は、特に上記の実施例に限定されるものではない。即ち、研削盤は、上記の実施例とは異なる公知の定寸装置、センサ等を任意に組み合わせて構成しても良い。
【００７２】
例えば、上記の実施例においては、Ｖブロック６２を用いた三点接触方式のチャック３２により、式（１）から長軸ジャーナル部Ａの中心軸の偏心量εを求めたが、必ずしもこのような三点接触方を用いる必要は無い。
【００７３】
定寸装置の代わりに図１０に示すように非接触式のセンサＳ１を長軸ジャーナル部Ａの近傍に設けて偏心量εを求めることもできる。例えば、工作物Ｗを一回転させたときのセンサＳ１の出力と主軸（Ｃ軸）の回転角度を対応させて記憶した後、センサＳ１からの出力の最大値と最小値より偏心量εを算出する方法等が考えられる。
【００７４】
また、上記の第２実施例のように短軸ジャーナル部Ｂの振れまたは偏心量を求めるために非接触式のセンサＳ２を短軸ジャーナル部Ｂの近傍に設けることもできる。
【００７５】
以上述べた実施例では、ジャーナル部Ａ，Ｂの間の加工箇所がジャーナル部Ａ，Ｂの中心軸より変位した偏心円筒部Ｗｂ１，Ｗｂ２となっている。しかし、加工箇所は偏心したものに限られるものでは無く、ジャーナル部Ａ，Ｂと同軸の円筒部またはカム形状等、特に限定されるものでは無い。
【００７６】
さらに、本実施例の加工装置は研削盤に限られるものではなく、工作物を片持ち支持して加工する旋盤等にも用いることができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１または請求項４の発明は、工作物の偏心量を検出して自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し、このプロフィルデータに基づいて自由端部を加工するようにした。このため、主加工部の加工中に自由端部側に振れが生じても、自由端部の加工により加工精度を向上させることができる。また、主加工部の加工から自由端部の加工へ移行する際に、工作物を把持し直す必要が無い。従って、精度が向上すると共に、加工時間を短縮することができ、生産性が向上する。
【００７８】
また、振れを修正するための工程を別途設ける必要が無く、システム全体のコストを低く抑えることができる。
【００７９】
請求項２または請求項５の発明は、自由端部に所定値以上の振れが生じた場合にのみ自由端部の修正加工を行う。従って、修正が必要な場合に加工は実行され、不要な場合は行われないので加工精度と生産性の両者が向上する。
【００８０】
請求項３または請求項６の発明は、主軸に把持される固定端部側を基準として自由端部の加工を行うため、固定端部と自由端部の同軸性の精度がより向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における研削盤の全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における工作物の外形図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるチャックのＸＹ平面図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるチャックのＸＺ平面図である。
【図５】本発明の実施の形態における定寸装置のＸＹ平面図である。
【図６】本発明の実施の形態における偏心量εの求める方法を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態の作用を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態における短軸ジャーナル部Ｂのプロフィールデータ作成方法を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の作用を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の他の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 数値制御装置
２６ エンコーダ
７０ 定寸装置
１００ 研削盤
Ａ 長軸ジャーナル部
Ｂ 短軸ジャーナル部
Ｓ１，Ｓ２ センサ
Ｗ 工作物
Ｗｂ１，Ｗｂ２ 偏心円筒部
Claims (6)
- 主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工方法であって、
前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を検出し、
前記偏心量に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し、
前記主加工部を加工した後に前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工する加工方法。 - 主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工方法であって、
前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を検出し、
前記主加工部を加工した際に前記自由端部に振れが生じたか否かを検出し、
前記自由端部に所定値以上の振れが生じた場合には、前記偏心量に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成し該プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工し、前記自由端部に所定値以上の振れが生じない場合には、前記自由端部を加工しない加工方法。 - 前記偏心量は、前記主軸の回転中心から前記固定端部の中心軸までの距離であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工方法。
- 主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工装置において、
前記主軸の回転角度を検出する角度検出器と、
前記主軸と前記工作物の位置関係を検出する位置検出器と、
前記角度検出器により検出される角度位置における前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を前記位置検出器からの検出結果に基づいて求める偏心量検出手段と、
この偏心量検出手段の検出結果に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成するプロフィルデータ作成手段と、
前記主加工部を加工する主加工部加工手段と、
前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工する自由端部加工手段と
を備えたことを特徴とする加工装置。 - 主軸に把持される固定端部と、把持されない自由端部との間に主加工部を有した工作物の前記固定端部を片持ち支持した状態で加工を行う加工装置において、
前記主軸の回転角度を検出する角度検出器と、
前記主軸と前記工作物の位置関係を検出する位置検出器と、
前記角度検出器により検出される角度位置における前記主軸の回転中心から前記工作物の中心軸までの偏心量を前記位置検出器からの検出結果に基づいて求める偏心量検出手段と、
この偏心量検出手段の検出結果に基づいて前記自由端部を加工するためのプロフィルデータを作成するプロフィルデータ作成手段と、
前記主加工部を加工する主加工部加工手段と、
前記主加工部加工手段により前記主加工部を加工した際に前記自由端部に所定値以上の振れが生じたか否かを検出する振れ判別手段と、
前記振れ判別手段により前記自由端部に所定値以上の振れが生じたことを検出した場合には前記プロフィルデータに基づいて前記自由端部を加工し、所定値以上の振れが生じたことを検出しない場合には前記自由端部を加工しない自由端部加工手段と
を備えたことを特徴とする加工装置。 - 前記偏心量検出手段は、前記主軸の回転中心から前記固定端部の中心軸までの距離を検出することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の加工装置。
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