(57)【要約】【課題】求心性のないクランプ手段によってワークをクランプする場合であっても、作業者の負担を最小限に抑えることができ、ワークの加工を短時間で効率よく行うことができる工作機械を提供する。【解決手段】ワークＷをクランプする電磁チャック１８が上端部に設置された、Ｚ軸方向に延びる主軸１２と、工具Ｔ及び芯出し用治具２０を収容する工具マガジンと、工具マガジンと工具主軸との間で工具Ｔ等の交換を行う自動工具交換装置１７と、電磁チャック１８の上に載置されたワークＷの振れを測定する振れ測定装置１９とを備えており、電磁チャック１８がワークＷをクランプする前に、振れ測定装置１９によって測定されたワークＷの振れに基づいてワークＷの修正量を算出しながら、ワークＷの振れが許容範囲内になるまで、工具主軸に装着された芯出し用治具２０によってワークＷの芯出しを自動的に行うようにした。【選択図】　　　　図１
2004082242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
求心性のないクランプ手段を介して、ワークが主軸に取り付けられるようになっている工作機械であって、
工具主軸に装着可能な芯出し用治具と、
前記主軸に取り付けられるワークの芯ずれに伴う振れを測定する振れ測定装置とを備え、
前記クランプ手段を介して、ワークを主軸に取り付ける際、
前記芯出し用治具を前記工具主軸に装着し、
前記振れ測定装置によって測定されたワークの振れに基づいて、前記工具主軸を移動させながら、前記芯出し用治具によって、ワークの芯出しを行うようにしたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
求心性のないクランプ手段を介して、ワークが主軸に取り付けられるようになっている工作機械であって、
複数の工具を収容する工具マガジンと、
前記工具マガジンと工具主軸との間で工具の交換を行う自動工具交換装置と、
前記主軸に取り付けられるワークの芯ずれに伴う振れを測定する振れ測定装置とを備え、
前記工具主軸に装着可能な芯出し用治具を前記工具マガジンに収容し、
前記クランプ手段を介して、ワークを主軸に取り付ける際、
前記工具マガジンに収容された前記芯出し用治具を、前記自動工具交換装置によって、前記工具主軸に装着し、
前記振れ測定装置によって測定されたワークの振れに基づいて、前記工具主軸を移動させながら、前記芯出し用治具によって、ワークの芯出しを行うようにしたことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マグネットチャックやフェイスクランプ等の求心性のないクランプ手段を介して、ワークを主軸に取り付けるようになっている工作機械、特に、ワークの自動芯出し機能を備えた工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ワークを回転させる主軸が上下方向に配置されたＣＮＣ立形研削盤等の工作機械では、電磁石の吸引力を利用してワークをクランプするマグネットチャック等が主軸の上端部に設置されており、このマグネットチャックによってワークをクランプした状態で主軸を回転させながら、ワークの加工を行うようになっている。
【０００３】
ところで、主軸の径方向に開閉する複数のチャック爪によってワークをクランプするメカニカルチャックでは、ワークをクランプすると、ワークの中心と主軸の回転中心とが自然に一致する求心性を有しているが、上述したようなマグネットチャックは、その水平面上に直接またはチャックブロック等の治具を介して載置したワークを、電磁石の吸引力によって単にその位置に保持するものであるので、メカニカルチャックのような求心性が発揮されることはない。
【０００４】
従って、上述したような求心性のないマグネットチャック等によってワークをクランプする工作機械では、マグネットチャックの上にワークを載置した後、ワークをクランプする前に、主軸の回転中心にワークの中心を一致させなければならず、ワークを工作機械に取り付ける度毎に、作業者が、手動でワークの芯出し作業を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ワークの芯出し作業は、ワークをマグネットチャックの上に載置した状態で主軸を回転させながら、ダイヤルゲージ等をワークの外周面に接触させることによって、ワークの芯ずれに伴う振れを測定し、この振れが最小になるように、ワークの位置を繰り返し修正していかなければならず、かなりの手間と時間とを要することになるので、作業者が行う段取り作業の負担が大きくなると共に、ワークの加工を短時間で効率よく行うことができないといった問題があった。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、求心性のないクランプ手段によってワークをクランプする場合であっても、作業者の負担を最小限に抑えることができ、ワークの加工を短時間で効率よく行うことができる工作機械を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、求心性のないクランプ手段を介して、ワークが主軸に取り付けられるようになっている工作機械であって、工具主軸に装着可能な芯出し用治具と、前記主軸に取り付けられるワークの芯ずれに伴う振れを測定する振れ測定装置とを備え、前記クランプ手段を介して、ワークを主軸に取り付ける際、前記芯出し用治具を前記工具主軸に装着し、前記振れ測定装置によって測定されたワークの振れに基づいて、前記工具主軸を移動させながら、前記芯出し用治具によって、ワークの芯出しを行うようにしたことを特徴とする工作機械を提供するものである。
【０００８】
以上のように、この工作機械では、ワークを主軸に取り付ける際、工具マガジンに収容された芯出し用治具を工具主軸に装着し、振れ測定装置によって測定されたワークの振れに基づいて、工具主軸を移動させながら、芯出し用治具によって、ワークの芯出しを自動的に行うようにしたので、従来の工作機械のように、ワークを主軸に取り付ける度毎に、作業者が、手間のかかるワークの芯出し作業を手作業で行う必要がなく、作業者の負担を軽減することができる。
【０００９】
特に、請求項２にかかる発明のように、求心性のないクランプ手段を介して、ワークが主軸に取り付けられるようになっている工作機械であって、複数の工具を収容する工具マガジンと、前記工具マガジンと工具主軸との間で工具の交換を行う自動工具交換装置と、前記主軸に取り付けられたワークの芯ずれに伴う振れを測定する振れ測定装置とを備え、前記工具主軸に装着可能な芯出し用治具を前記工具マガジンに収容し、前記クランプ手段を介して、ワークを主軸に取り付ける際、前記工具マガジンに収容された前記芯出し用治具を、前記自動工具交換装置によって、前記工具主軸に装着し、前記振れ測定装置によって測定されたワークの振れに基づいて、前記工具主軸を移動させながら、前記芯出し用治具によって、ワークの芯出しを行うようにしたものにあっては、ワークの取り付けから加工までの一連の作業を連続して行うことができるので、ワークの加工を短時間で効率よく行うことが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、この立形研削盤１は、ベッド１１と、ベッド１１に備えられた上下方向（Ｚ軸方向）に延びる主軸１２と、ベッド１１の後方側に立設されたコラム１３と、このコラム１３に形成された案内面１３ａに沿って左右方向（Ｘ軸方向）に移動するスライド部材１４と、このスライド部材１４の前面側に形成された案内面に沿って上下方向（Ｚ軸方向）に移動する支持ベース１５に設置された工具主軸ヘッド１６と、工具主軸に装着される複数の工具（研削砥石）を収容する工具マガジンと工具主軸との間で工具Ｔの交換を自動的に行うアームレス方式の自動工具交換装置１７とを備えており、主軸の上端部には、ワークＷをクランプするための、求心性のない電磁チャック１８が設置されている。
【００１１】
また、工具主軸ヘッド１６の支持ベース１５には、電磁チャック１８の上に載置されたワークＷの芯ずれに伴う振れを測定するための、検知部１９ａが上下方向（Ｚ軸方向）に進退する振れ測定装置１９が設置されており、この振れ測定装置１９全体が、工具主軸ヘッド１６と共に左右方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）に移動するようになっている。
【００１２】
前記工具マガジンには、工具Ｔ以外に、電磁チャック１８の上に載置されたワークＷの芯出しを行う、クイル２１にベアリング２２を取り付けた芯出し用治具２０（図２参照）が収容されており、この芯出し用治具２０は、工具Ｔと同様に、自動工具交換装置１７によって、工具主軸に自動装着されるようになっている。
【００１３】
以上のように構成された立形研削盤１の動作について、図３に示す動作説明図及び図４に示すフローチャートを参照しながら、以下に説明する。作業者またはロボットが、図３（ａ）に示すように、ワークＷを、チャックブロックｃｂを介して電磁チャック１８の上に載置した後（ステップＳ１）、加工開始指令が出力されると（ステップＳ２）、まず、工具マガジンに収容されている芯出し用治具２０が、自動工具交換装置１７によって、工具主軸に装着される（ステップＳ３）。なお、この時点では、電磁チャック１８がワークＷをクランプしていないので、ワークＷを電磁チャック１８の上で自由に移動させることができる状態となっている。
【００１４】
続いて、図３（ｂ）に示すように、主軸が低速で回転を開始すると共に工具主軸が回転を開始し、電磁チャック１８と共に低速で回転しているワークＷの外周面または内周面を、工具主軸に装着された芯出し用治具２０のベアリング２２部分で押圧することによって、ワークＷを予め定められた所定量だけ移動させる、１次芯出し作業を実行する（ステップＳ４）。なお、この１次芯出し時におけるワークＷの移動量（「所定量」）は、作業者またはロボットによって電磁チャック１８の上に載置されるワークＷの芯ずれのバラツキの最大値と、前工程におけるワークＷの加工寸法のバラツキの最小値等を考慮して設定されることになる。
【００１５】
このようにして、１次芯出し作業が終了すると、図３（ｃ）に示すように、芯出し用治具２０をワークＷから離反させると共に、振れ測定装置１９の検知部１９ａを降下させ、主軸を低速で回転させながら、振れ測定装置１９の検知部１９ａを、低速で回転しているワークＷの外周面または内周面（１次芯出し時における芯出し用治具２０の接触面）に接触させることによって、１次芯出し後におけるワークＷの振れＶａを測定し（ステップＳ５）、測定されたワークＷの振れＶａに基づいて、ワークＷの修正量ＡＬ（＝Ｖａ／２−α）を算出する（ステップＳ６）。なお、上述した修正量ＡＬの算出式におけるαは、ワークＷの前加工において予想される真円度の最大値であり、Ｖａ／２からαを差し引いた値を修正量ＡＬとしているのは、芯出し送りで送り過ぎないようにするためである。
【００１６】
次に、図３（ｄ）に示すように、振れ測定装置１９の検知部１９ａをワークＷから離反させた状態で上昇させ、工具主軸を回転させながら、芯出し用治具２０のベアリング２２部分で、ワークＷの外周面または内周面（１次芯出し時における芯出し用治具２０の接触面）を適宜押圧することによって、ステップＳ６で算出した修正量ＡＬだけワークＷを移動させる、２次芯出し作業を実行した後（ステップＳ７）、図３（ｅ）に示すように、振れ測定装置１９によって、ワークＷの外周面または内周面（１次芯出し後に振れ測定を行った時の検知部１９ａの接触面）の振れＶａを再度測定する（ステップＳ８）。
【００１７】
ここで、２次芯出し後のワークＷの振れＶａが、ワークＷ毎に予め設定されている許容範囲内であるか否かを判断し（ステップＳ９）、ワークＷの振れＶａが許容範囲内の場合は、芯出し作業を終了し、ワークＷを電磁チャック１８によってクランプする（ステップＳ１０）と共に、工具主軸に装着されている芯出し用治具２０を、自動工具交換装置１７によって、加工用の工具Ｔに交換して（ステップＳ１１）、ワークＷの研削加工に移行する（ステップＳ１２）。
【００１８】
一方、ステップＳ９において、ワークＷの振れＶａが許容範囲外の場合は、ステップＳ６に移行し、ワークＷの振れＶａが許容範囲内に入るまで、上述したステップＳ６〜Ｓ９の一連の動作を繰り返すことになる。
【００１９】
以上のように、この立形研削盤１では、電磁チャック１８の上に載置されたワークＷをクランプする前に、工具マガジンに収容された芯出し用治具２０を工具主軸に装着し、振れ測定装置１９によって測定されたワークＷの振れＶａに基づいてワークＷの修正量ＡＬを算出しながら、ワークＷの振れＶａが許容範囲内になるまで、工具主軸に装着された芯出し用治具２０によってワークＷの芯出しを自動的に行うようにしたので、従来の工作機械のように、ワークを主軸に取り付ける度毎に、作業者が、手間のかかるワークの芯出し作業を手作業で行う必要がなく、ワークの取り付けから加工までの一連の作業を連続して行うことができるので、ワークＷの加工を短時間で効率よく行うことが可能となる。
【００２０】
なお、上述した実施形態では、ワークＷ毎に予め定められた所定量を１次芯出し時に移動させるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、ワークＷを電磁チャック１８の上に載置した直後に、振れ測定装置１９によってワークＷの振れＶａを一旦測定し、２次芯出し時と同様に、測定されたワークＷの振れＶａに基づいて算出された修正量ＡＬだけ、１次芯出し時において、ワークＷを移動させるようにしてもよい。
【００２１】
また、上述した実施形態では、工具主軸に装着された芯出し用治具２０によって、ワークＷの芯出しを行う際、長期的に高精度を維持するために、工具主軸を回転させるようにしているが、これに限定されるものではなく、工具主軸を回転させずに、ワークＷの芯出しを行うことも可能である。
【００２２】
また、上述した実施形態では、工具マガジンと工具主軸との間で工具Ｔの交換を自動的に行う自動工具交換装置１７を備えた立形研削盤１について説明したが、作業者が工具主軸に対して手動で工具交換を行わなければならない、自動工具交換装置を備えていない立形研削盤についても、上述した立形研削盤１と同様に、振れ測定装置を設け、この振れ測定装置によって測定されたワークの振れに基づいて、工具主軸を移動させながら、工具主軸に装着された芯出し用治具によって、ワークの芯出しを行うようにしておくと、ワークを主軸に取り付ける際、作業者が芯出し用治具を工具主軸に装着するだけで、手間のかかるワークの芯出し作業を自動的に行うことができるので、作業者の負担を軽減することができる。
【００２３】
また、上述した実施形態では、電磁チャック１８によってワークＷをクランプする立形研削盤１について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、立形旋盤等のように、マグネットチャックやフェイスクランプ等の求心性のないクランプ手段を介して、ワークを主軸に取り付けるようになっている種々の工作機械について、本発明を適用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる工作機械である立形研削盤を示す正面図である。
【図２】同上の立形研削盤の工具主軸に装着される芯出し用治具を示す側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は同上の立形研削盤の動作を示す動作説明図である。
【図４】同上の立形研削盤の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　立形研削盤
１１　ベッド
１２　主軸
１３　コラム
１４　スライド部材
１５　支持ベース
１６　工具主軸ヘッド
１７　自動工具交換装置
１８　電磁チャック（クランプ手段）
１９　振れ測定装置
１９ａ　検知部
２０　芯出し用治具
２１　クイル
２２　ベアリング
ｃｂ　チャックブロック
Ｔ　工具
Ｗ　ワーク
【図１】
2004082242.tif 000003
【図２】
2004082242.tif 000004
【図３】
2004082242.tif 000005
【図４】
2004082242.tif 000006