JP6041682B2 - 立形研削盤 - Google Patents

Description

本発明は、数値制御によって研削を行う立形研削盤に関し、その中でも特に工作物の心出し技術に関する。

この種の技術に関する先行技術の１つに、ワークに対して機械的に打撃を加えながら心出しを行う心出し装置がある（特許文献１）。

具体的には、この心出し装置には、ハンマー手段や変位センサが備えられている。変位センサでワークの心ずれを測定し、その測定値に基づいて、ワークの外周面の最も心ずれしている部位に、径方向外側からハンマー手段で打撃を加える。心ずれ量が、予め設定されている収束値以内に入るまで、一連の心出し動作が繰り返し行われる。

そこでは、心出し動作に先だって、ラフガイドによるワークの大まかな心出しが行われる。ラフガイドは、ワークが載置されるワーク受けの外周側に、周方向に沿って複数配置されている。ラフガイドには、ワークの下隅部を案内する案内面（テーパ面）が設けられている。案内面は、ワークの外径より数ミリ程度大きい円弧上に配置されている。

特開２０１０−１４２９３３号公報

従来、心出しは手作業で行われていたため、手間がかかるうえに熟練を要し、短時間で精度高く安定して行うのが難しかった。

その点、特許文献１の心出し装置を用いれば、ほとんど人手を介さずに心出しが自動的に行えるので、作業負担が軽減でき、心出しのばらつきも抑制できる。手作業と同様に、心ずれ量や心ずれ箇所に応じて柔軟かつ適切にワークを動かすことができるので、高精度な心出しができる。

しかし、特許文献１の心出し装置のように、心ずれの測定と打撃による調整とによる心出し動作を繰り返し行う場合、これら心出し動作の前に行われる予備的な心出しのできが、繰り返し回数に大きく影響する。

それに対し、特許文献１の心出し装置の場合、ラフガイドを設けて予備的な心出しの精度を高めているが、ワークの周囲には動き代が必要であるため、ラフガイドの案内面は、ワーク受けに載置されたワークから離して配置する必要がある。現実的には、ワークをワーク受けに載せる作業性も考慮する必要もあり、ラフガイドは、ワークから大きく離して配置するしかない。

従って、特許文献１の心出し装置は、予備的な心出しの精度を高めることが困難であり、その結果として、心出し動作の繰り返し回数が増え、心出しに時間がかかる不利がある。

そこで、本発明の目的は、簡易且つ短時間で高精度な心出しができる立形研削盤を実現することにある。

本発明の立形研削盤は、断面が円形の外周面を有するワークを研削加工する立形研削盤である。この立形研削盤は、前記ワークを直立した状態で支持し、鉛直方向に延びる縦軸回りに回転する支持台と、前記支持台に支持された前記ワークに対して研削加工を行う加工装置と、前記支持台及び前記加工装置の駆動を数値制御する加工制御装置と、前記縦軸に対する心ずれに起因する前記ワークの外周面の振れ量を測定する移動可能なプローブと、前記縦軸に対して前記ワークの心出しを行う心出し装置と、を備える。

前記支持台は、前記ワークが水平方向にスライド可能に載置されて当該ワークを任意の位置で固定可能な支持部を有している。前記心出し装置は、前記ワークの心出しを予備的に行う仮決め装置と、前記ワークを打撃によってスライド変位させる打撃装置と、前記仮決め装置を駆動制御するとともに、前記プローブの測定値に基づいて、前記打撃装置を駆動制御する心出し制御装置と、を有している。

前記仮決め装置は、前記縦軸と直交する横軸に沿って両側から前記ワークを挟み込む第１クランプ及び第２クランプを有している。前記第１クランプは、前記横軸に沿ってスライド可能であるとともに前記ワークの外周面の前記横軸に対して線対称な２箇所に接する受止アームを有している。前記打撃装置は、前記ワークの外周面に径方向を外側から衝突するハンマーを有している。そして、前記仮決め装置によって予備的な心出しが行われた後に、前記打撃装置によって心出しが行われる。

すなわち、この立形研削盤には、プローブと協働してワークの外周面の心出しを行う打撃装置が備えられている。更に、打撃装置による心出しに先立って予備的な心出しを行う仮決め装置も備えられていて、その仮決め装置は、ワークを挟み込む第１クランプを有している。そして、その第１クランプは、横軸に沿ってスライド可能で、ワークの外周面の横軸に対して線対称な２箇所に接する受止アームを有している。

従って、この立形研削盤によれば、まず、仮決め装置を用いて、受止アームでワークをクランプすることで、簡易で精度の高い心出しができる。それで、所望する精度の心出しができれば、それだけで心出しは完了である。

そして、更なる心出しが必要な場合には、打撃装置を用いて、プローブで測定した振れ量に基づき、ワークの位置決めを行うことで、高精度な心出しができる。従って、この立形研削盤によれば、簡易且つ短時間で外周面の心出しができる。

具体的には、前記心出し制御装置は、前記ワークの基準となるマスターワークを用いて位置決めされる前記第１クランプ及び前記プローブの基準位置を記憶するマスター記憶部と、前記加工制御装置と協働して、前記ワークの心出しを制御する心出し制御部と、を有している。そして、前記心出し制御部は、前記仮決め装置と協働して、前記第１クランプをその基準位置にスライドさせ、前記ワークを前記第２クランプで押し付けて前記受止アームで受け止めることにより、前記ワークの外周面の予備的な心出しを行い、そして、前記打撃装置と協働して、前記プローブが基準位置で測定する前記ワークの振れ量に基づいて、前記ワークの最大振れ部位が前記ハンマーと対向する位置に前記支持台を回転させた後、前記ハンマーを前記最大振れ部位に衝突させる心出し処理を少なくとも１回行うことにより、前記ワークの外周面の心出しを行う。

この場合、いったん、マスター記憶部にマスターワークで基準位置を記憶しておけば、その後は、ワークごとに基準位置を設定する必要がなくなるため、利便性に優れる。そして、打撃による心出しは、心出しがほとんどできているワークの最大振れ部位をたたいて行われるため、よりいっそう簡易且つ短時間で心出しが完了する。

更に、内周面の心出しも簡易且つ短時間で行えるようにするとよい。

具体的には、前記ワークは、更に、断面が円形の内周面を有し、前記プローブは、更に、前記縦軸に対する心ずれに起因する前記ワークの内周面の振れ量を測定する。そして、前記心出し制御部が、前記ワークの外周面の心出しを行った後に、当該ワークの内周面の心出しを行うようにする。

そうすれば、内周面が偏心していても、簡易且つ短時間で正確な内周面の心出しが行える。

前記第１クランプは、更に、前記横軸に沿ってスライド可能なアクチュエータを有し、前記受止アーム及び前記打撃装置が、前記アクチュエータに設置されているようにするとよい。

そうすれば、仮決め装置及び打撃装置のワークに対する位置決めが容易になるし、部材の共有化も図れる。

本発明の立形研削盤によれば、簡易且つ短時間で心出しができるようになる。

本実施形態の立形研削盤を示す概略斜視図である。 立形研削盤の要部を前方から見た、断面図を含む概略図である。 図２の要部を上方から見た、断面図を含む概略図である。 図２の要部の一部を拡大した、断面図を含む概略図である。 （ａ）、（ｂ）は、受止アームの動作を説明する概略図である。 心出し制御装置の概略構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は、ワークを説明する概略図である。 心出しの流れを示すフロー図である。 ティーチングの流れを示すフロー図である。 ティーチング時における、ある状態を示す概略図である。 外径のセンターリングの流れを示すフロー図である。 （ａ）〜（ｃ）は、外径のセンターリング時における、ある状態を示す概略図である。 打撃装置による心出し時の状態を示す概略図である。 内径のセンターリングの流れを示すフロー図である。 ワークの概略平面図である。 内径のセンターリング時における、ある状態を示す概略図である。 打撃装置による心出し時の状態を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

＜立形研削盤の構成＞
図１に、本願発明を適用した立形研削盤１を示す。この立形研削盤１は、数値制御によって自動的に研削加工ができる、いわゆるＮＣ工作機械である。

この立形研削盤１では、主に円筒形状をした金属製の工作物（ワークＷ）が加工対象とされており、ワークＷの外周面及び内周面の研削加工ができる。ここでいう円筒状のワークＷとは、必ずしもワークＷの全体が円筒形状でなくてもよく、少なくともその外周面及び内周面の各々に、同心円状になった、断面が真円に近い円形の部分があればよい。

立形研削盤１は、ベッド２やコラム３などで構成されている。ベッド２は、左右横方向に延びるように水平な設置面に載置される。コラム３は、上下縦方向に延びるようにベッド２の後側に併設されている。ベッド２やコラム３の周囲は箱形のカバーで覆われているが、そのカバー等、特に説明を要しない立形研削盤１の構成については、図示を省略している。

ベッド２の上面には、左右横方向（Ｘ軸方向ともいう）に延びる横軸Ｊｙに沿ってスライド可能なベース４が設置されており、ベース４の上面には、チャック３０（支持台）及び心出し装置５０が設置されている。加工時には、チャック３０の上にワークＷが直立した状態で支持され、ベース４が待機位置から加工位置へとスライドする。

コラム３の前面には、加工装置７０及びプローブ５が設置されている。コラム３には、また、これらの駆動制御に関連するＮＣ加工制御装置６などの各種装置も設置されている。

加工装置７０は、ターレット７１や内面研削用の第１工具７２及び外面研削用の第２工具７３などで構成されており、チャック３０に支持されたワークＷに対して研削加工を行う。ターレット７１は、コラム３の前面に設置され、鉛直方向（Ｚ軸方向ともいう）にスライド変位するとともに、前後横方向（Ｙ軸方向ともいう）に延びる回転軸Ｊｋ回りに回転する。

第１工具７２及び第２工具７３は、いずれも回転可能な工具軸７４と、その先端に取り付けられた砥石７５とで構成されており、ターレット７１の前面に互いに逆向きに設置されている。この立形研削盤１では、ターレット７１をスライド制御及び回転制御し、第１工具７２及び第２工具７３のいずれか一方を選択して研削加工を行うことにより、一台でワークＷの内外両面の加工ができるようになっている。

プローブ５は、ワークＷの振れ量を測定する接触式のセンサであり、ワークＷから離れる待機位置と、チャック３０の上にあるワークＷに接する測定位置とに移動可能に設置されている。プローブ５の測定位置は、任意に設定可能である。

例えば、ワークＷの外周面に接触する測定位置にプローブ５を移動させれば、縦軸Ｊｔに対する心ずれによって生じるワークＷの外周面の振れ量が測定できる。また、ワークＷの内周面に接触する測定位置にプローブ５を移動させれば、縦軸Ｊｔに対する心ずれによって生じるワークＷの内周面の振れ量が測定できる。

ＮＣ加工制御装置６は、高性能なコンピュータと、これに実装されたプログラム等のソフトウエアとで構成されている。加工装置７０、ベース４、プローブ５及びチャック３０などは、ＮＣ加工制御装置６と電気的に接続されており、研削加工時には、これらの速度や位置、作動タイミング等がＮＣ加工制御装置６によって数値制御される。

図２に詳しく示すように、チャック３０には、軸部３１、サーボモータ３２などが備えられている。

軸部３１は、不図示のベアリングを介してベース４に回転自在に支持されており、Ｚ軸方向に延びる縦軸Ｊｔ回りに回転する。縦軸Ｊｔは、横軸Ｊｙと交わるように配置されている。この軸部３１の上端部に円板状のチャック３０が取り付けられていて、チャック３０はベース４の上側に配置されている。軸部３１は、ベルトを介してサーボモータ３２と連結されており、チャック３０及び軸部３１は、サーボモータ３２によって回転駆動される。

チャック３０の上面３０ａは、水平方向に拡がる平坦面となっており、その上にワークＷが載置される。チャック３０には電磁石が内蔵されている。電磁石及びサーボモータ３２は、ＮＣ加工制御装置６と電気的に接続されていてる。

そのため、チャック３０の上面３０ａに載置されたワークＷは、水平方向にスライド可能であり、電磁石に電流を供給することにより、ワークＷをチャック３０の上面３０ａの任意の位置で固定することができる。また、ワークＷを縦軸Ｊｔ回りに回転させ、任意の回転位置で固定することもできる。すなわち、この立形研削盤１では、チャック３０の上面３０ａが支持部を構成している。

心出し装置５０は、縦軸Ｊｔに対してワークＷの心出しを自動的に行う装置であり、図２及び図３に示すように、仮決め装置５１、打撃装置４１、これらを駆動制御する心出し制御装置６０などで構成されている。この立形研削盤１では、心出し制御装置６０は、ＮＣ加工制御装置６に組み込まれている。心出し制御装置６０については後述する。

仮決め装置５１は、チャック３０の上面３０ａに載置されたワークＷを、水平方向にスライド変位させて予備的に心出しする装置であり、横軸Ｊｙに沿って左右両側からワークＷを挟み込むＶ形クランプ５３（第１クランプ）及びＩ形クランプ５４（第２クランプ）を有している。

Ｖ形クランプ５３は、ベース４の上のチャック３０の左側に配置されており、受止アーム５５、アクチュエータ５６などで構成されている。アクチュエータ５６は、ベース４の上面に取り付けられており、サーボモータ５６ａ、ネジ軸５６ｂ、支持軸５６ｃ、スライド部材５６ｄなどで構成されている。ネジ軸５６ｂは、Ｘ軸方向をチャック３０側に向かって延びており、支持軸５６ｃは、ネジ軸５６ｂの両側に有り、それぞれネジ軸５６ｂと平行に配置されている。サーボモータ５６ａは、ネジ軸５６ｂを回転駆動する。

スライド部材５６ｄは、Ｘ軸方向に貫通したネジ孔及びガイド孔を有しており、ネジ孔にはネジ軸５６ｂがねじ込まれ、ガイド孔には支持軸５６ｃが挿入されている。従って、スライド部材５６ｄは、両支持軸５６ｃに支持された状態で、ネジ軸５６ｂの回転によって高精度に位置決めされながら、Ｘ軸方向にスライド変位する。

図４に詳しく示すように、この立形研削盤１では、このスライド部材５６ｄに、主体的な心出しに用いられる打撃装置４１が設置されている。

具体的には、打撃装置４１は、ハンマー４２や錘４３などを有する円柱状の打撃部４１ａと、打撃部４１ａの後端に直列に連結されたシリンダ部４１ｂとで構成されている。打撃装置４１は、スライド部材５６ｄのチャック３０側の端面から打撃部４１ａの前端を突き出した状態で、スライド部材５６ｄに埋設されている。打撃装置４１は、上方から見て、横軸Ｊｙと重なるように配置されている。

ハンマー４２は、その打撃部４１ａの前端に配置されている。ハンマー４２の後方には、バネによって前方に押し出し付勢された錘４３が配置されている。錘４３は、シリンダ部４１ｂの収縮時に外れる規制片を介してシリンダ部４１ｂのシャフトに脱着可能に連結されており、シャフトの直線運動に伴って脱着を繰り返す。

シャフトから離脱した錘４３はハンマー４２に衝突し、その衝撃によってハンマー４２は前方に勢いよく突出する。すなわち、この打撃装置４１は、シリンダ部４１ｂを駆動制御することにより、ハンマー４２を一定の力で繰り返し突出させることができる。打撃装置４１は、心出し制御装置６０と電気的に接続されており、ワークＷの心出し時に駆動制御され、ワークＷを打撃によってスライド変位させる。

スライド部材５６ｄにはまた、受止アーム５５と、受止アームをスライド変位させるスライドシリンダ５７とが設置されている。

スライドシリンダ５７は、空圧制御等によってスライド軸５７ａが直線運動を行う公知の装置であり、スライド軸５７ａをチャック側に向けた状態でスライド部材５６ｄの上面後部に設置されている。スライド軸５７ａは、上方から見て、横軸Ｊｙと重なるように配置されている。このスライド軸５７ａの先端に、受止アーム５５が取り付けられている。

受止アーム５５は、板状の部材からなり、チャック３０側に張り出した部分の先端側には、略Ｖ字状に凹む切欠５５ａが形成されている。切欠５５ａの各側縁５５ｂは、一直線に延びており、横軸Ｊｙに対して線対称に配置されている。

図５に示すように、この仮決め装置５１では、スライドシリンダ５７を駆動制御することにより、受止アーム５５は、後退又は前進し、（ａ）のように、切欠５５ａの各側縁５５ｂにワークＷが接触可能になるクランプ位置と、（ｂ）のように、ハンマー４２がワークＷに衝突可能になる待機位置とに変位する。

Ｉ形クランプ５４は、ベース４の上のチャック３０の右側に配置されており、押付アーム５４ａ、支持アーム５４ｂなどで構成されている。

支持アーム５４ｂは、ベース４に取り付けられていて、鉛直方向に延びる揺動軸Ｊｓ回りに揺動する。押付アーム５４ａは、矩形棒状の部材からなり、支持アーム５４ｂの先端に、支持アーム５４ｂと直交して固定されている。押付アーム５４ａは、チャック３０の上面３０ａに載置されたワークＷを受止アーム５５に向かって押し込むクランプ位置と、チャック３０から離れて退避する待機位置との間を変位する。

従って、チャック３０の上面３０ａに載置されたワークＷは、水平方向にスライド可能な状態で、両クランプ５３，５４によって挟み込まれると、ワークＷは、受止アーム５５の両側縁５５ｂに誘導されながら移動する。

最終的には、ワークＷは、受止アーム５５と接する、その外周面における横軸Ｊｙに対して線対称な２箇所と、押付アーム５４ａの先端が接する、横軸Ｊｙの上又はその近傍の１箇所との計３箇所で３点支持されることとなる。

Ｖ形クランプ５３及びＩ形クランプ５４は、心出し制御装置６０と電気的に接続されており、ワークＷの予備的な心出し時に駆動制御される。

図６に、心出し制御装置６０の構成を示す。心出し制御装置６０には、マスター記憶部６１、Ｖ形クランプ駆動部６２、Ｉ形クランプ駆動部６３、心出し制御部６４、打撃装置駆動部６５が備えられている。心出し制御装置６０は、ＮＣ加工制御装置６との間で情報交換が可能であり、適宜、ＮＣ加工制御装置６と協働して心出し制御を実行する。

マスター記憶部６１は、Ｖ形クランプ５３の仮心出し基準位置及びプローブ５の測定基準位置を記憶する。これら仮心出し基準位置及び測定基準位置は、研削加工後のワークＷの基準（原器）となるマスターワークＭＷを用いて位置決めされる。マスター記憶部６１はまた、事前に入力される、心出しとして許容される心ずれ量（心ずれ許容量）も記憶する。

マスター記憶部６１は、更に、主体的な心出しの際に用いられる打撃関連情報も記憶する。具体的には、事前に、ワークＷの種類ごとに、打撃の際のハンマー４２の位置や打撃によってスライドするワークＷの変位量を調べ、その情報を入力しておく。そうすることにより、マスター記憶部６１には、ワークＷ別に、打撃の際のハンマー４２の位置（打撃基準位置）や打撃１回当たりのワークＷの変位量（打撃変位量）が記憶される。

Ｖ形クランプ駆動部６２はＶ形クランプ５３を駆動制御し、Ｉ形クランプ駆動部６３はＩ形クランプ５４を駆動制御する。打撃装置駆動部６５は、プローブ５の測定値に基づいて打撃装置４１を駆動制御する。心出し制御部６４は、これらＶ形クランプ駆動部６２やＩ形クランプ駆動部６３、打撃装置駆動部６５、更にはＮＣ加工制御装置６と協働して、ワークＷの心出しの工程を制御する。

＜ワークの心出し＞
図７に、本実施形態のワークＷの平面図を例示する。なお、便宜上、ワークＷの大小等を誇張して表している場合がある。

図７の（ａ）に示すように、ワークＷは、同心円である、外径Ｒｏの外周面及び内径Ｒｉの内周面を有している。研削加工前のワークＷは、高度な真円度を有していても、図７の（ｂ）に示すように、マスターワークＭＷの半径Ｒｓに対して、Ｒ’やＲ’’等の寸法のばらつきが、外径Ｒｏ及び内径Ｒｉの双方に存在する。

また、図７の（ｃ）に示すように、マスターワークＭＷの中心Ｏｓに対して、内周面が偏心し、Ｏｉ’やＯｉ’’等の中心位置のばらつきも存在する。これら成形誤差のばらつきは、通常、１ｍｍ以下の僅かなものではあるが、そのまま加工すれば中心位置がずれるため、高精度な研削加工を行う場合には問題となる。

そのため、研削加工時には、ワークＷごとに心出しの作業が必要になる。ところが、ワークＷは、重量物が多いうえに、微妙な調整が必要なため、心出しを手作業で行うと、手間がかかるうえに熟練を要し、短時間で精度高く安定して行うのは難しい。

それに対し、この立形研削盤１では、仮決め装置５１及び打撃装置４１を用いて、外周面及び内周面の各々の心出しが迅速かつ容易にできるように工夫されている。

図８に示すように、心出しは、マスターワークＭＷを用いた位置決め（ティーチング：ステップＳ１）、外周面の心出し（外径のセンターリング：ステップＳ２）及び内周面の心出し（内径のセンターリング：ステップＳ３）の順に行われる。各センターリングは研削加工するワークＷごとに行う必要があるが、ティーチングは、各種ワークＷに対して最初に一度だけ行えばよい。

（ティーチング）
図９を参照しながら、ティーチングの流れを示す。ティーチングでは、まず、マスターワークＭＷがチャック３０の上面に載置され、マスターワークＭＷの中心Ｏｓと縦軸Ｊｔとが一致するように位置決めされる（ステップＳ１１）。そうして位置決めされたマスターワークＭＷを用いて、Ｖ形クランプ５３の仮心出し基準位置が設定される。

具体的には、図１０に示すように、Ｖ形クランプ５３の受止アーム５５がクランプ位置に設定される。その受止アーム５５が、マスターワークＭＷの外周面と、横軸Ｊｙに対して線対称な２箇所で接するまで、アクチュエータ５６を駆動して、Ｖ形クランプ５３がスライド変位される。そうして、その位置を仮心出し基準位置としてマスター記憶部６１に記憶させる（ステップＳ１２）。

上記操作に引き続き、マスターワークＭＷの外周面の振れ量が適切に測定できる位置にプローブ５を移動させ、その位置を外径測定位置（基準位置）としてマスター記憶部６１に記憶させる。同様にして、マスターワークＭＷの内周面の振れ量が適切に測定できる位置にプローブ５を移動させ、その位置を内径測定位置（基準位置）としてマスター記憶部６１に記憶させる。（ステップＳ１３）。ステップＳ１２及びステップＳ１３は、順序が逆であってもよい。

（外径のセンターリング）
図１１を参照しながら、外径のセンターリングの流れを示す。最初に、加工するワークＷを、目視レベルで、その外周面の中心Ｏ’が縦軸Ｊｔと重なるようにチャック３０の上面に載置する（ステップＳ２１）。次に、立形研削盤１を操作して、心出しを行うように指示する。

そうすると、心出し制御部６４は、まず、仮決め装置５１と協働して、予備的な心出しを実行する。具体的には、心出し制御部６４は、受止アーム５５をクランプ位置に前進させた状態で、Ｖ形クランプ５３を仮心出し基準位置に前進させる（ステップＳ２２）。

これと同時かその後に、図１２の（ａ）に示すように、ワークＷは、Ｉ形クランプ５４によってＶ形クランプ５３に押し付けられる（ステップＳ２３）。そうすることで、ワークＷは、受止アーム５５に受けとめられ、その切欠５５ａに誘導されながらスライド変位する。

そして、ワークＷは、最終的に、図１２の（ｂ）に示すように、３点支持された状態で位置決めされる。このとき、ワークＷは外径寸法の違いによってＸ軸方向にのみ心ずれしている。

詳しくは、切欠５５ａの両側縁５５ｂは、横軸Ｊｙに対して線対称に位置しているため、ワークＷのＹ軸方向の心ずれは、クランプ時における切欠５５ａの誘導によって解消される。従って、３点支持された状態でのワークＷの心ずれはＸ軸方向だけになる。

ただし、この立形研削盤１では、Ｙ軸方向の心ずれは多少残っていてもよい。この後に行われる主体的な心出しで修正できる。

続いて、自重によってワークＷが動かずに安定し、静止した状態でワークＷの振れ量の測定ができる場合にはそのままで、ワークＷが動くおそれがある場合には電磁石によって固定した後、受止アーム５５及びＩ形クランプ５４は、それぞれの待機位置に後退し、ワークＷから離れる（ステップＳ２４）。

次に、図１２の（ｃ）に示すように、プローブ５が外径測定位置に移動し（ステップＳ２５）、チャック３０が縦軸Ｊｔ回りに低速で回転（少なくとも１回転）することにより、ワークＷの振れ量の測定が行われる（ステップＳ２６）。

ちなみに、ここでいう振れ量とは、中心Ｏｓが縦軸Ｊｔと一致するように位置決めされマスターワークＭＷの外径（±０）を基準として、そこから半径方向に外れる大きさである。

そうして、心出し制御部６４は、振れ量の最大値（半径方向外側に最も振れた量）を取得すると、その最大値と、それに対応して設定された心ずれ許容量とを比較する（ステップＳ２７）。その結果、振れ量の最大値が心ずれ許容量よりも大きい場合には、更なる心出しが必要と判断し（ステップＳ２７でＹｅｓ）、心出し制御部６４は、打撃装置４１と協働して、より高度な調整ができる主体的な心出しのステップを行う。

すなわち、心出し制御部６４は、ＮＣ加工制御装置６と協働して、振れ量が最大となるワークＷの部位（断面方向から見てワークの外周面上の一点；最大振れ部位ともいう）に対応したチャック３０の回転位置を求める。そして、心出し制御部６４は、最大振れ部位が横軸Ｊｙ上に位置してＶ形クランプ５３と対向するまで、チャック３０を回転させる（ステップＳ２８）。

図１３に、チャック３０が回転した後の状態を示す。このとき、ワークＷは、Ｖ形クランプ５３の側に偏在し、ハンマー４２、最大振れ部位、縦軸Ｊｔ及びワークＷの外周面の中心Ｏ’は、いずれも横軸Ｊｙの上に位置している。

続いて、心出し制御部６４は、径方向外側からハンマー４２をワークＷの外周面の最大振れ部位に衝突させることにより、心出しを行う（ステップＳ２９）。

具体的には、心出し制御部６４は、アクチュエータ５６を駆動して、ハンマー４２が打撃基準位置に位置するように位置調整する。心出し制御部６４はまた、マスター記憶部６１に記憶されている打撃変位量と振れ量の最大値とから、最適な打撃回数を取得する。

そうして取得した回数の打撃が、ハンマー４２によってワークＷに加えられる。その結果、ワークＷは、横軸Ｊｙに沿ってスライド変位し、ワークＷの外周面の中心Ｏ’は縦軸Ｊｔに近づく。

その後、求める心出し精度が得られるまで、ステップＳ２５〜ステップＳ２９の処理が実行される。

その結果、ワークＷの外径の差に基づく心ずれが解消されると、後は、Ｖ形クランプ５３を後退させてワークＷから離せば（ステップＳ３０）、ワークＷの外周面の心出しは完了する。従って、外周面の研削加工を行う場合には、続いて電磁石でワークＷをクランプすることにより、研削の工程に移行することができる。

（内径のセンターリング）
ワークＷの内周面に寸法誤差があっても、外周面と同心円であれば心出しの作業は不要である。しかしながら、図７の（ｃ）に示したように、ワークＷの内周面は僅かに偏心している場合がある。

その場合、外周面の心出しを行っただけでは、内周面の高精度な研削加工が行えない。従って、内周面について高精度な研削加工を行う場合には、内周面の心出しが必要になる。

ところが、ワークＷの外周面には寸法誤差があるため、外周面と同じように内周面の心出しを行うと、外周面の寸法誤差が内周面の振れ量の測定に影響し、正確な心出しができない。

そこで、この立形研削盤１では、事前に外周面の心出しを行って外周面の中心Ｏ’と縦軸Ｊｔとを一致させてから、内周面の心出しを行うようにしている。

図１４を参照しながら、内径のセンターリングの流れを示す。本実施形態では、外周面の心出しに引き続き、内周面の心出しが行われる。なお、説明では、図１５に示すように、ワークＷの内周面の中心Ｏ’’は、寸法ａだけ外周面の中心Ｏ’から偏心しているものとする。

外周面の心出しが完了した後（ステップＳ２７でＮｏの後）、その状態で、図１６に示すように、プローブ５が内径測定位置に移動し（ステップＳ４１）、チャック３０が縦軸Ｊｔ回りに低速で回転（少なくとも１回転）することにより、ワークＷの振れ量の測定が行われる（ステップＳ４２）。

このとき、外周面の中心Ｏ’は、縦軸Ｊｔと一致しているため、偏心量ａの分だけ、内周面の中心Ｏ’’が偏心した状態で回転する。ここでの振れ量は、中心Ｏｓが縦軸Ｊｔと一致するように位置決めされたマスターワークＭＷの内径を基準（±０）として、そこから半径方向に外れる大きさである。

そうして、心出し制御部６４は、振れ量の最大値を取得すると、その最大値と、心ずれ許容量とを比較する（ステップＳ４３）。この例では、振れ量の最大値はａである。その結果、振れ量の最大値が心ずれ許容量よりも大きい場合には、心出しが必要と判断し（ステップＳ４３でＹｅｓ）、心出しのステップを行う。

すなわち、心出し制御部６４は、ＮＣ加工制御装置６と協働して、最大振れ部位に対応したチャック３０の回転位置を求める。そして、心出し制御部６４は、最大振れ部位が横軸Ｊｙ上に位置してＶ形クランプ５３と対向するまで、チャック３０を回転させる（ステップＳ４４）。

図１７に、チャック３０が回転した後の状態を示す。このとき、ワークＷの内周面は、Ｖ形クランプ５３の側に偏在し、ハンマー４２、最大振れ部位、縦軸Ｊｔ（Ｏ’）及びワークＷの内周面の中心Ｏ’’は、いずれも横軸Ｊｙの上に位置している。

続いて、心出し制御部６４は、最大振れ量に応じた回数、ハンマー４２をワークＷの外周面の最大振れ部位に衝突させることにより、心出しを行う（ステップＳ４５）。その後、求める心出し精度が得られるまで、ステップＳ４１〜ステップＳ４５の処理が実行される。

その結果、ワークＷの内周面の偏心に基づく心ずれが解消されると、後は、Ｖ形クランプ５３を後退させてワークＷから離せば（ステップＳ４６）、ワークＷの内周面の心出しは完了する。従って、続いて電磁石でワークＷをクランプすることにより、内周面の研削の工程に移行することができる。

なお、本発明にかかる立形研削盤は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、実施形態では、ワークＷの内外両面の研削加工が可能な立形研削盤１を示したが、外面又は内面の各面だけ研削加工が可能な立形研削盤にも適用できる。前者の場合であれば、内面の心出しに関する構成は省略できる。

心出し制御装置６０は、ＮＣ加工制御装置６と別に構成してもよい。加工装置７０の構成は、一例である。例えば、多種の工具を交換可能に設置して、端面加工等もできるようにしてもよい。Ｉ形クランプ５４等の構成も一例である。仕様に応じて適宜変更できる。

１ 立形研削盤
５ プローブ
６ ＮＣ加工制御装置
３０ チャック（支持台）
３０ａ 上面（支持部）
４１ 打撃装置
４２ ハンマー
５０ 心出し装置
５１ 仮決め装置
５３ Ｖ形クランプ（第１クランプ）
５４ Ｉ形クランプ（第２クランプ）
５５ 受止アーム
６０ 心出し制御装置
６４ 心出し制御部
７０ 加工装置
Ｗ ワーク
ＭＷ マスターワーク
Ｊｙ 横軸
Ｊｔ 縦軸

Claims (4)

1. 断面が円形の外周面を有するワークを研削加工する立形研削盤であって、
   前記ワークを直立した状態で支持し、鉛直方向に延びる縦軸回りに回転する支持台と、
   前記支持台に支持された前記ワークに対して研削加工を行う加工装置と、
   前記支持台及び前記加工装置の駆動を数値制御する加工制御装置と、
   前記縦軸に対する心ずれに起因する前記ワークの外周面の振れ量を測定する移動可能なプローブと、
   前記縦軸に対して前記ワークの心出しを行う心出し装置と、
   を備え、
   前記支持台は、前記ワークが水平方向にスライド可能に載置されて当該ワークを任意の位置で固定可能な支持部を有し、
   前記心出し装置は、
   前記ワークの心出しを予備的に行う仮決め装置と、
   前記ワークを打撃によってスライド変位させる打撃装置と、
   前記仮決め装置を駆動制御するとともに、前記プローブの測定値に基づいて、前記打撃装置を駆動制御する心出し制御装置と、
   を有し、
   前記仮決め装置は、前記縦軸と直交する横軸に沿って両側から前記ワークを挟み込む第１クランプ及び第２クランプを有し、
   前記第１クランプは、前記横軸に沿ってスライド可能であるとともに前記ワークの外周面の前記横軸に対して線対称な２箇所に接する受止アームを有し、
   前記打撃装置は、前記ワークの外周面に径方向を外側から衝突するハンマーを有し、
   前記仮決め装置によって予備的な心出しが行われた後に、前記打撃装置によって心出しが行われる立形研削盤。
2. 請求項１に記載の立形研削盤において、
   前記心出し制御装置は、
   前記ワークの基準となるマスターワークを用いて位置決めされる前記第１クランプ及び前記プローブの基準位置を記憶するマスター記憶部と、
   前記加工制御装置と協働して、前記ワークの心出しを制御する心出し制御部と、
   を有し、
   前記心出し制御部が、
   前記仮決め装置と協働して、前記第１クランプをその基準位置にスライドさせ、前記ワークを前記第２クランプで押し付けて前記受止アームで受け止めることにより、前記ワークの外周面の予備的な心出しを行い、
   前記打撃装置と協働して、前記プローブが基準位置で測定する前記ワークの振れ量に基づいて、前記ワークの最大振れ部位が前記ハンマーと対向する位置に前記支持台を回転させた後、前記ハンマーを前記最大振れ部位に衝突させる心出し処理を少なくとも１回行うことにより、前記ワークの外周面の心出しを行う立形研削盤。
3. 請求項２に記載の立形研削盤において、
   前記ワークは、更に、断面が円形の内周面を有し、
   前記プローブは、更に、前記縦軸に対する心ずれに起因する前記ワークの内周面の振れ量を測定し、
   前記心出し制御部が、前記ワークの外周面の心出しを行った後に、当該ワークの内周面の心出しを行う立形研削盤。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の立形研削盤において、
   前記第１クランプは、更に、前記横軸に沿ってスライド可能なアクチュエータを有し、
   前記受止アーム及び前記打撃装置が、前記アクチュエータに設置されている立形研削盤。

Images