(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物又は工具に回転運動又は直線運動からなる主運動を与え、工作物及び工具の少なくとも一方に回転運動又は直線運動からなる送り運動を与えて工作物を加工する加工機であって、
前記工具と前記工作物とが接触する加工ポイントあるいはその近傍に、加工機全体の重心が配置されることを特徴とする加工機。
【請求項２】
工作物又は工具に回転運動又は直線運動からなる主運動を与え、工作物及び工具の少なくとも一方に直線運動からなる送り運動を与えて工作物を加工する加工機であって、
前記工作物及び前記工具の少なくとも一方が直線運動する送り方向と直交する平面において、前記工具と前記工作物とが接触する加工ポイントあるいはその近傍に、加工機全体の重心が配置されることを特徴とする加工機。
【請求項３】
工具に回転運動からなる主運動を与え、工作物及び工具の少なくとも一方に直線運動からなる送り運動を与えて工作物を加工する加工機であって、
ベースと、
前記ベース上に設けられ、工作物が取り付けられるテーブルと、
前記テーブル及び前記工具の少なくとも一方を直線運動させる送り運動付与手段と、
前記工具に回転運動を付与する主運動付与手段とを備え、
前記工作物及び前記工具の少なくとも一方が直線運動する送り方向と直交する平面において、前記工具と前記工作物とが接触する加工ポイントあるいはその近傍に、加工機全体の重心が配置されることを特徴とする加工機。
【請求項４】
前記工作物及び前記工具の少なくとも一方が直線運動する送り方向と直交する前記平面において、前記工具が前記工作物の両側に配置され、且つ前記加工機が前記工作物に関して実質的に対称な形状を有することを特徴とする請求項３に記載の加工機。
【請求項５】
前記加工機はさらに、
前記工作物及び前記工具の少なくとも一方が直線運動する送り方向と直交するＸ軸方向に前記工具を直線運動させる切込み運動付与手段と、
前記工作物及び前記工具の少なくとも一方が直線運動する送り方向及びＸ軸方向に直交するＺ軸方向に前記工具を直線運動させる位置調整手段とを備え、
前記工具が砥石車であることを特徴とする請求項３又は４に記載の加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物の不要部分を切削、研削、その他の方法によって除去して、所要の寸法形状に作り上げる加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加工機は３種の主要な運動、（１）主運動，（２）送り運動，（３）位置調整運動をもつ。主運動は、工作物の不要な部分を切りくずとして除去するための工具と工作物との間の相対運動であり、送り運動は加工を継続する運動であり、位置調整運動は加工時の取りしろ、または仕上がり寸法を定める運動である。加工機が具備すべき性能としては、高く且つ安定した加工精度があげられる。これらによる工具と工作物との間の相対運動の軌跡が工作物に転写されることにより、工作物が加工される。
【０００３】
従来の加工機では、巨大なベース上に、工具に主運動を与えるための電動機、工作物に送り運動を与えるための送りテーブル、工具の切込み位置を調整するための位置決めテーブル等が搭載されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の加工機では、巨大ベースに由来して、工具と工作物が接触する加工ポイントが高い位置にある一方、加工機の重心が加工ポイントよりも遥か下に位置している。こういった構造の加工機において、工具と工作物との相対運動等によって振動が発生した場合、重心から遠い加工ポイントでの振動の振幅が大きくなり、これにより加工精度の低下を招くおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、加工機に振動が発生した場合でも、高い加工精度を保つことができる加工機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明者は加工機全体の重心の位置と加工ポイントとの位置に着目し、これらの位置を略一致させることによって、加工ポイントにおいて振動の影響が生じ難くなることを知見した。
【０００８】
すなわち本発明は、工作物（４）又は工具（３，３）に回転運動又は直線運動からなる主運動を与え、工作物（４）及び工具（３，３）の少なくとも一方に回転運動又は直線運動からなる送り運動を与えて工作物（４）を加工する加工機（１）であって、前記工具（３，３）と前記工作物（４）とが接触する加工ポイントあるいはその近傍に、加工機（１）全体の重心（Ｐ）が配置されることを特徴とする加工機（１）により、上述した課題を解決する。
【０００９】
この発明によれば、加工機に振動が発生しても、加工ポイントにおいては振動の影響が生じ難くなる。このため、高い加工精度を保つことができる。この理由の一つとして、加工機全体としての振動モードがあり、加工ポイントと加工機との重心とを一致させれば、加工ポイントが振動の節に位置することになるので、加工ポイントにおいて振動の振幅が小さくなることが考えられる。
【００１０】
また送り運動が直線運動の場合は、例えば送りテーブルの長さ及び位置により、送り方向の加工機全体の重心の位置が変わる。したがってこのような場合は、送り運動する方向と直交する平面において、加工ポイントと加工機全体の重心が略一致すればよい。
【００１１】
すなわち本発明は、請求項２に記載のように、工作物（４）又は工具（３，３）に回転運動又は直線運動からなる主運動を与え、工作物（４）及び工具（３，３）の少なくとも一方に直線運動からなる送り運動を与えて工作物（４）を加工する加工機（１）であって、前記工作物（４）及び前記工具（３，３）の少なくとも一方が直線運動する送り方向（Ｙ軸方向）と直交する平面において、前記工具（３，３）と前記工作物（４）とが接触する加工ポイントあるいはその近傍に、加工機（１）全体の重心（Ｐ）が配置されることを特徴とする加工機（１）としても構成することができる。
【００１２】
また本発明は、請求項３に記載のように、工具（３，３）に回転運動からなる主運動を与え、工作物（４）及び工具（３，３）の少なくとも一方に直線運動からなる送り運動を与えて工作物（４）を加工する加工機（１）であって、ベース（２）と、前記ベース（２）上に設けられ、工作物（４）が取り付けられるテーブル（５）と、前記テーブル（５）及び前記工具（３，３）の少なくとも一方を直線運動させる送り運動付与手段（１３）と、前記工具（３，３）に回転運動を付与する主運動付与手段（６，６）とを備え、前記工作物（４）及び前記工具（３，３）の少なくとも一方が直線運動する送り方向（Ｙ軸方向）と直交する平面において、前記工具（３，３）と前記工作物（４）とが接触する加工ポイントあるいはその近傍に、加工機（１）全体の重心が配置されることを特徴とする加工機（１）としても構成することができる。
【００１３】
また、前記工作物（４）及び前記工具（３，３）の少なくとも一方が直線運動する送り方向（Ｙ軸方向）と直交する前記平面において、前記工具（３，３）が前記工作物（４）の両側に配置され、且つ前記加工機（１）が前記工作物（４）に関して実質的に対称な形状を有していてもよい。
【００１４】
このように加工機を構成すると、加工ポイントと加工機全体の重心とを一致させ易くなる。
【００１５】
さらに本発明は、請求項５に記載のように、前記工作物（４）及び前記工具（３，３）の少なくとも一方が直線運動する送り方向と直交するＸ軸方向に前記工具（３，３）を直線運動させる切込み運動付与手段（２１，２１）と、前記工作物（４）及び前記工具（３，３）の少なくとも一方が直線運動する送り方向（Ｙ軸方向）及びＸ軸方向に直交するＺ軸方向に前記工具（３，３）を直線運動させる位置調整手段（２３，２３）とを備え、前記工具（３，３）が砥石車（３，３）であってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態における加工機の斜視図を示す。本実施形態の加工機１では、ベースを地面に直接置く従来の加工機と相違し、ベース２を移動式の台にも載せられるように小型化したところに特徴がある。ベース２を小型化することで、加工機１全体の重心が上がり、加工ポイント付近まで加工機全体の重心（重心点Ｐ）を上げることができる。
【００１７】
本実施形態の加工機１は、平面研削盤の一種で、例えば工具としての砥石車３，３の外周を使用して、工作物４としての直線運動案内装置用の直線レールの両側面を研磨する。すなわち砥石車３，３に回転運動からなる主運動を与え、工作物４に直線運動からなる送り運動を与えて、工作物４を研磨する。加工機全体の高さは、人の高さよりも低く例えば５７０ｍｍ程度に設定され、奥行き長さは、例えば９１０ｍｍ程度に設定され、横幅は、例えば９００ｍｍ程度に設定される。このように加工機全体の大きさは、従来の加工機に比べて極めて小型になっている。
【００１８】
平面Ｔ字形状のベース２上には、テーブル５が図中Ｙ軸方向に直線運動可能に設けられる。このＹ軸方向が加工機１の送り方向になる。また一対の砥石車３，３それぞれには、主運動付与手段としての電動機６，６によって回転運動が付与される。また砥石車３，３は、切込み量を調整できるように送り方向と直交するＸ軸方向に直線運動可能であり、研削高さを調整できるように送り方向及びＸ軸方向に直交するＺ軸方向に直線運動可能である。
【００１９】
加工機１の各部の詳細について説明する。図２はＹ軸方向からみた加工機１の正面図を示し、図３は加工機１の平面図を示し、図４は加工機１のＸ軸方向からみた加工機の側面図を示す。
【００２０】
ベース２の中央付近には、工作物４が取り付けられるテーブル５がＹ軸方向に直線運動可能に配置される。テーブル５は細長い工作物４が載せられるのに充分な大きさを有し、テーブル５にはＹ軸方向に沿って細長く延びる工作物４が取り付けられる。ベース２とテーブル５との間には、ベースのＹ軸方向の直線運動を案内する一対のリニアガイド７，７が設けられる。
【００２１】
各リニアガイド７は、図２及び図３に示すように、長手方向に沿って転動体転走面としてのボール転走溝が形成されたレール１１と、該ボール転走溝に対応する負荷転動体転走面としての負荷ボール転走溝を含む無限循環路が設けられてレールに対して相対運動自在に組まれたブロック１２と、この無限循環路に配列収容されてレール及びブロックの相対運動に伴って循環し、上記負荷ボール転走溝において荷重を受ける転動体としての複数のボールとを備えている。
【００２２】
テーブル５は、送り運動付与手段としての送りねじ機構１３によってＹ軸方向に直線運動される。送りねじ機構１３は、図３に示すように、モータ１４と、ボールねじ機構１５とで構成される。ボールねじ機構１５は、ねじ軸１５ａと、ねじ軸１５ａに螺合するナット１５ｂと、ねじ軸１５ａとナット１５ｂとの間に介在される複数のボールとから構成される。モータ１４の出力軸が継手を介してねじ軸１５ａに連結されている。モータ１４及びねじ軸１５ａがベース２側に取り付けられ、ナット１５ｂがテーブル５側に取り付けられる。モータ１４を駆動すると、ねじ軸１５ａが回転し、ナット１５ｂがねじ軸１５ａに沿って直線運動する。これにより、テーブル５が送り方向に直線運動する。
【００２３】
なおこの実施形態では、テーブル５を送り運動させる送り運動付与手段として、モータ１４及びボールねじ機構１５からなるものを採用しているが、これに代えてリニアモータ等を利用することも可能である。また本実施形態では、テーブル５をベース２に対して直線運動させることによって工作物に送り運動を与えているが、もちろんテーブル５をベース２に固定し、砥石車３，３に送り運動を与えても良い。さらに、テーブル５及び砥石車３，３の双方を送り方向において相対運動させる構成としてもよい。
【００２４】
図２において、砥石車３，３は工作物４の両側に設けられる。各砥石車３は電動機６に直結され、電動機６によって回転運動が付与される。各電動機６は、切込みテーブル１６、コラム１７、上下位置調整テーブル１８等を介してベース２に取り付けられる。これらベース２、切込みテーブル１６，１６、コラム１７，１７、上下位置調整テーブル１８，１８、電動機６，６等により構成される加工機１は、図２において工作物４に関して実質的に対称な形状を有する。
【００２５】
電動機６は、スピンドルの軸線が送り方向（Ｙ軸方向）及び切込み方向（Ｘ軸方向）に対して略直角となるように上下位置調整テーブル１８に固定されている。すなわち、この実施形態では電動機６のスピンドルの軸線は鉛直方向（Ｚ軸方向）を向いている。砥石車３，３を高速に且つ精密回転するために電動機６，６には例えば動圧スピンドルモータが用いられる。動圧スピンドルモータは、スピンドルの軸受に動圧軸受を用いている。この動圧軸受は、スピンドルが回転することによって液体を巻き込み、液体の圧力でスピンドルを支持する。
【００２６】
切込みテーブル１６，１６は、ベース２上にテーブル５を挟んだＸ軸方向の両側に、Ｘ軸方向に直線運動可能に配置される。各切込みテーブル１６とベース２との間には、切込みテーブル１６のＸ軸方向の直線運動を案内する一対のリニアガイド２０，２０が設けられる。このリニアガイド２０，２０の構成は上記リニアガイド７，７と同一なので同一の符号を附してその説明を省略する。
【００２７】
切込みテーブル１６，１６は、切込み運動付与手段としての送りねじ機構２１，２１によってＸ軸方向に直線運動される。切込みテーブル１６，１６を直線運動させる送りねじ機構２１，２１の各部の構成は上記テーブル５の送りねじ機構１３と同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。切込みテーブル１６，１６による砥石車３，３のＸ軸方向への移動量によって工作物４の加工時の取りしろ、又は仕上がり寸法が決定される。
【００２８】
切込みテーブル１６，１６上にはコラム１７，１７が固定される。工作物の両側に設けられた一対のコラム１７，１７は、互いに実質的に同一の形状を有する。各コラム１７は、電動機６を片持ち支持でき、且つ砥石車３，３が工作物を加工する際の反力を受けるのに十分な強度を有する。
【００２９】
コラム１７，１７の側面には、上下位置調整テーブル１８，１８がＺ軸方向に直線運動可能に配置される。各コラム１７の側面と各上下位置調整テーブル１８との間には、上下位置調整テーブル１８のＺ軸方向の直線運動を案内するリニアガイド２２，２２が設けられる。この上下位置調整テーブル１８，１８は、位置調整手段としての送りねじ機構２３，２３によってＺ軸方向に直線運動される。上下位置調整テーブル１８，１８を直線運動させる送りねじ機構２３，２３の各部の構成は上記テーブル５を直線運動させる送りねじ機構１３と同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。
【００３０】
上記した構成の加工機の使用方法について説明する。まず、テーブル５上に工作物４を据え付ける。工作物４には例えば比較的小型のレール等が用いられる。次に上下位置調整テーブル１８，１８を昇降させるためのモータ１４，１４を駆動し、砥石車３，３を所定の高さに調整する。次に電動機６，６を駆動し、砥石車３，３を高速回転させる。砥石車３，３の外周面を工作物４の側面に接触させた後、所定の切込み量が得られるまで、切込みテーブル１６，１６を直線運動させるモータ１４，１４を回転駆動する。所定の切込み量が得られたら、テーブル５を送り方向に直線運動させるモータ１４を回転駆動して、砥石車３，３に送り運動を与えて工作物４を研削加工する。
【００３１】
本実施形態では、工作物４が直線運動する送り方向と直交する平面、すなわち図２に示す平面において、砥石車３，３と工作物とが接触する加工ポイントあるいはその近傍に、加工機全体の重心Ｐが配置される。
【００３２】
図１に基づいて加工機全体の重心の算出方法について説明する。まず加工機１の基準点（０，０，０）を所定の位置に設定する。次に加工機１を比重が等しい複数の部品、例えばベース２、切込みテーブル１６，１６、コラム１７，１７、上下位置調整テーブル１８，１８、電動機６，６等に分割してそれぞれの部品の重心の座標を求める。最後にそれぞれの部品の重量及び重心の座標を加味して加工機全体の重心Ｐを算出する。加工機全体の重心Ｐは、基準点からの距離を示す座標、例えば（０，５３０，２００）として表される。
【００３３】
加工ポイントあるいはその近傍に、加工機全体の重心を配置することで、加工機１に振動が発生しても、加工ポイントにおいて振動の影響が生じ難くなる。このため、加工機１に振動が発生した場合でも、高い加工精度を保つことができる。この理由の一つとして、加工機全体としての振動モードがあり、加工ポイントと加工機１の重心とを一致させれば、加工ポイントが振動の節に位置することになるので、加工ポイントにおいて振幅が小さくなることが考えられる。
【００３４】
ここでＸＹＺ方向において、加工機１の重心Ｐと加工ポイントとが一致することが望ましいが、本実施形態のように、送り運動が直線運動の場合は、テーブル５の長さ及び位置により、加工機全体の送り方向の重心が変わる。したがってこのような場合は、送り運動する方向と直交する平面、すなわち図２に示す平面において、加工ポイントと加工機全体の重心Ｐが略一致すればよい。
【００３５】
なお上記実施形態では、工具に砥石車を用い、工具に回転運動からなる主運動を与える研削盤に本発明を適用した場合を説明しているが、本発明は工具にバイトを用い、工作物に回転運動からなる主運動を与える旋盤、工具にドリルを用い、工具に回転運動からなる主運動を与えるボール盤、工具にフライスを用い、工具に回転運動からなる主運動を与えるフライス盤の他、中ぐり盤、平削り盤等の工作機械に適用することができる。
【００３６】
また上記実施形態の加工機では、砥石車３，３及び電動機６，６を２個設け、両方の砥石車３，３で工作物４を挟んで研削加工しているが、この構成に限られず、砥石車及び電動機を１個だけ設け、工作物の左右側面を交互に加工してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、工具と工作物とが接触する加工ポイントあるいはその近傍に、加工機全体の重心が配置されるので、加工機に振動が発生しても、加工ポイントにおいては振動の影響が生じ難くなる。このため、高い加工精度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における加工機を示す斜視図。
【図２】Ｙ軸方向からみた加工機の正面図。
【図３】加工機の平面図。
【図４】Ｘ軸方向からみた加工機の側面図。
【符号の説明】
１・・・加工機
２・・・ベース
３・・・砥石車（工具）
４・・・工作物
５・・・テーブル
６・・・電動機（主運動付与手段）
２１・・・送りねじ機構（切込み運動付与手段）
２３・・・送りねじ機構（位置調整手段）
Ｐ・・・重心
【図１】
0003948994.tif 000002
【図２】
0003948994.tif 000003
【図３】
0003948994.tif 000004
【図４】
0003948994.tif 000005