(57)【要約】      （修正有）【課題】向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出できる表面粗さ検出方法及び工作機械システムを提供すること。【解決手段】表面粗さ検出方法は、砥石車により研削した工作物の表面粗さをセンサ１００で検出する表面粗さ検出方法である。センサ１００は、棒状に形成された長尺の本体１１０と、本体１１０の先端側に位置する側面に固定され、工作物の表面粗さを非接触で検出可能な検出部１２０と、を備える。表面粗さ検出方法は、本体１１０の軸まわりに検出部１２０を回転させることにより、工作物Ｗのうち向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具により加工された工作物の表面粗さをセンサで検出する表面粗さ検出方法であって、
前記センサは、
棒状に形成された長尺の本体と、
前記本体の先端側に位置する側面に固定され、前記工作物の表面粗さを非接触で検出可能な検出部と、
を備え、
前記表面粗さ検出方法は、
前記本体の軸まわりに前記検出部を回転させることにより、前記工作物のうち向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出する、表面粗さ検出方法。
【請求項２】
前記センサによる前記工作物の表面粗さの検出は、前記工具による前記工作物の加工と並行して行われる、請求項１に記載の表面粗さの検出方法。
【請求項３】
前記工作物は、クランクシャフトであり、
前記検出部は、前記クランクシャフトのクランクジャーナルの表面粗さを検出可能である、請求項１又は２に記載の表面粗さ検出方法。
【請求項４】
前記表面粗さ検出方法は、前記本体の軸まわりに前記検出部を回転させることにより、前記クランクジャーナルの端面、円筒面、及び、前記端面と前記円筒面との接続部分のうち少なくとも２以上の部位の表面粗さを検出する、請求項３に記載の表面粗さ検出方法。
【請求項５】
工作物を回転可能に支持する工作物支持装置と、
前記工作物を加工する工具と、
前記工作物の表面粗さを検出するセンサと、
前記砥石車及び前記センサに関する制御を行う制御装置と、
を備え、
前記センサは、
棒状に形成された長尺の本体と、
前記本体の先端側における外側面に固定され、非接触で前記工作物の表面粗さを検出可能な検出部と、
前記本体を軸まわりに回転させるための駆動力を付与する駆動部と、
を備える、工作機械システム。
【請求項６】
前記センサは、
基板と、
前記基板上に装着され、前記工作物に向けて発光する発光素子と、
前記基板上において前記発光素子の近傍に装着され、前記工作物からの反射光を受光可能な受光素子と、
前記受光素子の受光量に基づいて表面粗さを演算部と、
を備える、請求項５に記載の工作機械システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面粗さ検出方法及び工作機械システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、カンチレバーに支持された触針をワークに接触させた状態で移動させたときに、触針に生じる変位量を検出することにより、ワークの表面形状を測定する表面粗さ測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３００８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この特許文献１に記載の技術では、触針をクランクピンの軸方向へトラバースさせることにより、クランクピンの円筒部の表面粗さを測定している。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、トラバース方向に対して平行でない部位について、その部位の表面粗さを測定することはできない。
【０００５】
本発明は、向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出できる表面粗さ検出方法及び工作機械システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の表面粗さ検出方法は、工具により加工された工作物の表面粗さをセンサで検出する表面粗さ検出方法であって、前記センサは、棒状に形成された長尺の本体と、前記本体の先端側に位置する側面に固定され、前記工作物の表面粗さを非接触で検出可能な検出部と、を備え、前記表面粗さ検出方法は、前記本体の軸まわりに前記検出部を回転させることにより、前記工作物のうち向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出する。
【０００７】
本発明の表面粗さ検出方法によれば、本体の軸まわりに検出部を回転させることにより、工作物のうち向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出するので、工作物の表面粗さの検出を効率よく行うことができる。
【０００８】
本発明の工作機械システムは、工作物を回転可能に支持する工作物支持装置と、前記工作物を加工する工具と、前記工作物の表面粗さを検出するセンサと、前記砥石車及び前記センサに関する制御を行う制御装置と、を備え、前記センサは、棒状に形成された長尺の本体と、前記本体の先端側における外側面に固定され、非接触で前記工作物の表面粗さを検出可能な検出部と、前記本体を軸まわりに回転させるための駆動力を付与する駆動部と、を備える。
【０００９】
本発明の工作機械システムによれば、本体の軸まわりに検出部を回転させることにより、工作物のうち向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出することができるので、工作機械システムは、工作物の表面粗さの検出を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態における研削盤の平面図である。
【図２】センサを用いて研削加工中の工作物の表面粗さを検出する様子を表した図である。
【図３】検出部の断面図である。
【図４Ａ】砥石車により工作物の研削加工を行う様子を示した図である。
【図４Ｂ】砥石車により工作物の研削加工を行いながら、研削加工が終了した部位に対し、センサによる表面粗さの検出を行う様子を示した図である。
【図５】センサを回転させながら工作物の表面粗さの検出を行う様子を示した図である。
【図６】本発明の第二実施形態におけるマシニングセンタの斜視図である。
【図７】センサを用いて工作物の表面粗さを検出する様子を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜１．第一実施形態＞
以下、本発明に係る表面粗さ検出方法及び工作機械システムの各実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、第一実施形態では、本発明を適用した工作機械システムの一例である研削盤１について、図１から図５を参照しながら説明する。
【００１２】
（１−１．研削盤１の概略構成）
図１に示すように、研削盤システムは、円筒状の工作物Ｗを回転させながら研削加工を行う１台のテーブルトラバース型の研削盤１である。工作機械システムとしての研削盤１は、ベッド２と、テーブル１０と、工作物支持装置としての主軸台２０と、心押台３０と、砥石台４０と、工具としての砥石車５０と、ツルア６０と、クーラント供給装置７０と、定寸装置８０と、エア供給装置９０と、センサ１００と、制御装置２００とを備える。
【００１３】
ベッド２は、研削盤１の基台となる部位である。ベッド２には、研削条件等に関する各種パラメータが入力される操作盤３が設けられ、操作盤３は、作業者により操作される。テーブル１０は、ベッド２上において、Ｚ軸方向へ移動可能に設けられる。テーブル１０は、Ｚ軸モータ１１を有するねじ送り装置１２を駆動させることにより、Ｚ軸方向へ往復移動する。
【００１４】
主軸台２０は、工作物Ｗを回転可能に支持する工作物支持装置であり、テーブル１０上に固定される。主軸台２０は、Ｚ軸方向に平行な軸回りに回転する主軸２１と、主軸２１を回転させるための駆動力を付与する主軸モータ２２とを備える。主軸台２０は、主軸２１により工作物Ｗの一端を回転可能に支持し、主軸モータ２２により工作物Ｗを回転駆動する。心押台３０は、テーブル１０上において主軸台２０と対向する位置に設けられ、工作物Ｗの他端を支持する。
【００１５】
砥石台４０は、ベッド２上においてＸ軸方向へ移動可能に設けられる。砥石台４０は、Ｘ軸モータ４１を有するねじ送り機構４２を駆動させることにより、Ｘ軸方向へ往復移動する。砥石車５０は、工作物Ｗを加工する工具であり、砥石台４０に対してＺ軸方向に平行な軸回りに回転自在に支持される。砥石車５０は、砥石台４０に固定された砥石車モータ５１から駆動力を付与されることで回転し、工作物Ｗの外周面を研削する。ツルア６０は、主軸台２０に対し、Ｚ軸に平行な軸まわりに回転自在に支持される。ツルア６０は、主軸台２０に設けられたツルアモータ６１から付与される駆動力により回転し、砥石車５０のツルーイング（形状成形及び目立て）を行う。
【００１６】
クーラント供給装置７０は、ベッド２上に設けられる。クーラント供給装置７０は、砥石台４０に設けられたクーラントノズル７１（図２参照）を介して、研削部位にクーラントを供給する。定寸装置８０は、テーブル１０を挟んだ砥石車５０の反対側において、工作物Ｗに接触可能に設けられる。定寸装置８０は、砥石車５０により研削された工作物Ｗの外径を計測する。
【００１７】
エア供給装置９０は、テーブル１０を挟んだ砥石車５０の反対側に設けられる。エア供給装置９０は、工作物Ｗへ向けて放出するエアを供給する供給源である。エア供給装置９０には、２つのエア供給部９１，９２（図２参照）が設けられ、エア供給装置９０から供給されるエアは、２つのエア供給部９１，９２から外部へ放出される。なお、本実施形態では、エア供給装置９０からエアが供給されているが、エアの代わりに、工作物Ｗに対する加工に影響を与えない不活性ガス等をエア供給装置９０から供給してもよい。
【００１８】
センサ１００は、テーブル１０を挟んだ砥石車５０の反対側において、Ｘ軸方向へ移動可能に設けられる。センサ１００は、研削加工後の工作物Ｗのセンシングを行い、工作物Ｗの表面粗さを検出する。センサ１００によるセンシングは、工作物Ｗに対する研削加工が終了した後、工作物Ｗが主軸台２０及び心押台３０に支持された状態で行う。従って、研削盤１は、センサ１００によるセンシングを行う際、主軸台２０及び心押台３０に支持された工作物Ｗを別の位置へ搬送する必要がある場合と比べて、表面粗さを検出する際の作業効率を向上させることができる。
【００１９】
制御装置２００は、各種モータ（Ｚ軸モータ１１、主軸モータ２２、Ｘ軸モータ４１、砥石車モータ５１）の駆動制御や、クーラント供給装置７０から供給するクーラント量の制御、定寸装置８０による工作物Ｗの径寸法の管理、センサ１００によるセンシングに関する制御等を行う。
【００２０】
（１−２．センサ１００の構成）
次に、図２及び図３を参照して、センサ１００の構成を説明する。図２に示すように、センサ１００は、本体１１０と、検出部１２０と、演算部１３０と、本体カバー１４０と、第一エア放出部１５０と、エア流路１６０と、第二エア放出部１７０と、風切板１８０と、を備える。なお、演算部１３０は、センサ１００の内部に配置してもよく、センサ１００の外部に配置し、ケーブル等により本体１１０に接続してもよい。
【００２１】
図３に示すように、本体１１０は、長尺の棒状に形成され、本体１１０の先端側（図２右側）における一外側面上には、検出部１２０が固定される。検出部１２０は、測定対象物である工作物Ｗの表面粗さを非接触で検出する。検出部１２０は、基板１２１と、発光素子１２２と、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４と、蓋部１２５と、３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃとを備える。
【００２２】
基板１２１は、半導体材料（Ｎ型、Ｐ型、バイポーラ型など）から構成され、本体１１０の一外側面（図３において下方を向く表面）上に装着される。発光素子１２２は、基板１２１に装着される発光ダイオードであり、本体１１０の一外側面の法線方向（図２下方向）へ向けて発光する。第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４は、基板１２１に装着されたフォトダイオードであり、発光素子１２２の近傍に配置される。発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４は、本体１１０の長手方向（図３左右方向）に沿って直線状に並設され、発光素子１２２は、第一受光素子１２３と第二受光素子１２４との間に配置される。なお、基板１２１上に配置された発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４は、仕切板１２６により仕切られている。従って、検出部１２０は、発光素子１２２からの発光及び第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４への受光を効率的に行うことができる。
【００２３】
また、本実施形態では、発光素子１２２として発光ダイオードを用いる場合を例に挙げて説明したが、発光ダイオードの代わりに、エレクトロルミネッセンスやレーザー素子等を発光素子１２２として用いてもよい。また、本実施形態では、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４としてフォトダイオードを用いる場合を例に挙げて説明したが、フォトダイオードの代わりに、ＣＣＤやＣＭＯＳ素子等を第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４として用いてもよい。
【００２４】
蓋部１２５は、基板１２１、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を覆う。蓋部１２５には、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４のそれぞれと対向する位置にレンズ１２５ａ〜１２５ｃが一つずつ保持される。３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃは、非球面レンズでもよく、検出し易くするためにレンズ形状を変更して、レンズの焦点位置や焦点深度を調整してもよい。
【００２５】
３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃのうち、発光素子１２２と対向する位置に配置されるレンズ１２５ａには、発光素子１２２から照射される光が入射する。レンズ１２５ａは、発光素子１２２から照射された光を屈曲させ、その屈曲させた光を特定の位置Ｐに導く。
【００２６】
３つのレンズ１２５ａ〜１２５ｃのうち、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４と対向する位置に配置される２つのレンズ１２５ｂ、１２５ｃは、特定の位置Ｐから入射する光を屈曲させ、その屈曲させた光を第一受光素子１２３又は第二受光素子１２４に導く。
【００２７】
ここで、発光素子１２２から光を照射した場合、特定の位置Ｐにおける表面粗さが小さいほど光が散乱しにくいため、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４により検出される光量が大きくなる。そして、演算部１３０は、発光素子１２２から光を照射した際に第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４が検出する光量に基づき、特定の位置Ｐにおける表面粗さの演算を行う。即ち、発光素子１２２から光を照射した場合、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４が検出した光量が多ければ、表面粗さが小さいとの演算結果が示され、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４が検出した光量が少なければ、表面粗さが大きいとの演算結果が示される。
【００２８】
なお、実際には、特定の位置Ｐへの入射光と特定の位置からの反射光は広がりを持っており、入射角及び反射角は角度の広がりを有する。従って、演算部１３０は、入射光の分布のうち、最も強度の強いピーク位置における入射角と、反射光の分布のうち、最も強度の高いピーク位置における反射角とが等しい場合、或いは、入射光の広がり分布と反射光の広がり分布とが相似関係にある場合に、入射角と反射角とが等しいと判断する。
【００２９】
このように、検出部１２０は、工作物Ｗの表面粗さを非接触で検出することができるので、表面粗さの検出に伴って研削加工後の工作物Ｗに傷がつくことを回避できる。さらに、検出部１２０は、１つの発光素子１２２から照射した場合に、特定の位置Ｐにおいて反射する反射光の変化を、２つの受光素子（第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４）で確認することができる。よって、検出部１２０は、高精度に工作物Ｗの表面粗さを測定することができる。
【００３０】
また、検出部１２０は、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を１つの基板１２１に配置することで、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を互いに近接した位置に配置できる。よって、検出部１２０は、発光素子１２２、第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４を別々の基板に形成する場合と比べて、検出部１２０の小型化を図ることができる。
【００３１】
図２に戻り、センサ１００の構成についての説明を続ける。本体カバー１４０は、本体１１０の先端側を被覆し、検出部１２０に他の部材等が直撃することを防止する。本体カバー１４０の上面には、本体カバー１４０の内部と外部とに連通する流入口１４１が貫通形成される。また、本体カバー１４０の上面には、エア供給装置９０に接続されたエア供給部９１が連結され、エア供給部９１から放出されたエアは、流入口１４１から本体カバー１４０の内部へ供給される。
【００３２】
一方、本体カバー１４０の下面には、検出部１２０と対向する位置に検出口１４２が貫通形成される。検出部１２０は、検出口１４２を介して測定対象物である工作物Ｗに対向し、検出部１２０から発光した光は、検出口１４２を通過して工作物Ｗに入射し、反射した光が検出口１４２を通過して検出部１２０に入射する。このように、検出部１２０と工作物Ｗとの間には、検出部１２０から工作物Ｗへ、及び、工作物Ｗから検出部１２０へ向かう光が通過する検出領域Ａが形成される。
【００３３】
第一エア放出部１５０は、本体カバー１４０の下面であって、検出口１４２の周囲に形成されたノズル状の部位である。第一エア放出部１５０には、本体カバー１４０の内部と外部とに連通する複数の流出口１５１が貫通形成され、エア供給部９１から本体カバー１４０の内部へ供給されるエアは、複数の流出口１５１から工作物Ｗへ向けて放出される。
【００３４】
このように、第一エア放出部１５０は、検出口１４２の周囲に形成され、検出部１２０側から工作物Ｗへ向けてエアを放出する。これにより、センサ１００は、飛散した異物が検出部１２０に付着することを防止できると共に、切粉等を含むミストが検出領域Ａに進入することを防止できる。
【００３５】
さらに、複数の流出口１５１は、本体カバー１４０の内部側から外部側へ向かうにつれて、検出部１２０から見て外周側へ広がる放射状に形成される。よって、第一エア放出部１５０から放出されたエアは、工作物Ｗに対し、検出領域Ａから離れる方向へ向けて吹き付けられる。これにより、センサ１００は、第一エア放出部１５０からエアを吹き付けられた異物が、飛散して検出部１２０に付着することを防止できる。また、センサ１００は、第一エア放出部１５０から放出するエアによって切粉等を含むミストが検出領域Ａに進入することを抑制できる。よって、センサ１００は、工作物Ｗの表面粗さを検出にあたり、その検出精度を維持することができる。
【００３６】
エア流路１６０は、エア供給装置９０からエア供給部９１を介して本体カバー１４０の内部に流入したエアを第一エア放出部１５０まで導く。エア流路１６０は、エア流路１６０は、本体１１０の外周面と本体カバー１４０の内周面との間に形成され、第一エア放出部１５０に連通する。これにより、例えば、センサ１００は、エア供給部９１から第一エア放出部１５０までエアを導くためのホース等を本体カバー１４０の内部に配置する場合と比べて、センサ１００の構造を簡素化でき、センサ１００の小型化を図ることができる。
【００３７】
なお、本体カバー１４０は、流入口１４１よりも第一エア放出部１５０から離れた位置で本体１１０の外周面に固定され、本体１１０の外周面と本体カバー１４０の内周面との間が、Ｏリング１４３によりシールされている。これにより、センサ１００は、エア流路１６０に流入したエアが、第一エア放出部１５０以外の部位から漏出することを防止できるので、第一エア放出部１５０から工作物Ｗへ向けてエアを強く吹き付けることができる。
【００３８】
第二エア放出部１７０は、エア供給装置９０のエア供給部９２に一体形成されたノズルである。第二エア放出部１７０は、砥石車５０とセンサ１００との間に配置され、工作物Ｗのうち、砥石車５０により研削される研削位置から検出領域Ａへ向かう部位へ向けてエアを放出する。これにより、センサ１００は、工作物Ｗに付着したクーラント等の異物を第二エア放出部１７０から放出するエアにより吹き飛ばすことができる。従って、異物が付着した状態で工作物Ｗが検出領域Ａに進入することを防止できる。また、センサ１００は、切粉等を含むミストが検出領域Ａに進入することを防止できる。よって、センサ１００は、表面粗さの検出を行うにあたり、その検出精度を確保することができる。
【００３９】
風切板１８０は、センサ１００と第二エア放出部１７０との間を仕切る板状の部材であり、本体カバー１４０に固定される。風切板１８０の工作物Ｗを向く端部１８０ａは、第一エア放出部１５０よりも工作物Ｗに近接した位置にあり、第二エア放出部１７０は、風切板１８０の工作物Ｗを向く端部１８０ａよりも工作物Ｗとは離れた位置からエアを放出する。この場合、第二エア放出部１７０から放出されたエアが、検出領域Ａに向けて吹き付けられることを防止するので、センサ１００は、第二エア放出部１７０から吹き付けたエアにより飛散した異物が検出部１２０に付着することを抑制できる。また、第二エア放出部１７０から放出したエアが、風切板１８０に案内されながら工作物Ｗへ向かうので、第二エア放出部１７０は、工作物Ｗに対し、エアを強く吹き付けることができる。よって、センサ１００は、工作物Ｗに付着した異物を取り除きやすくすることができる。
【００４０】
駆動部１９０は、本体１１０の基端側（図２左側）に連結され、本体１１０を軸回りに回転させるための駆動力を付与する。駆動部１９０に駆動された本体１１０が軸まわりに回転することにより、検出部１２０は、本体１１０の軸回りを回転する。
【００４１】
（１−３．表面粗さ検出方法）
次に、図４Ａ、図４Ｂ及び図５を参照して、センサ１００を用いた表面粗さ検出方法について説明する。ここでは、クランクシャフトを工作物Ｗとし、研削加工が終了したクランクジャーナルの表面粗さをセンサ１００により検出する場合を例に挙げて説明するが、クランクシャフト以外の工作物Ｗの表面粗さを、センサ１００を用いて検出することも可能である。なお、図４Ａ、図４Ｂ及び図５では、センサ１００のうち本体１１０及び検出部１２０のみを図示する。
【００４２】
図４Ａに示すように、研削盤１は、最初に、複数のクランクジャーナルのうちの一のクランクジャーナルＷａに対し、砥石車５０による研削加工を行う。このとき、センサ１００は、工作物Ｗから離れた位置で待機する。これにより、研削盤１は、研削加工中に飛散するクーラント等がセンサ１００に付着することを防止できる。一のクランクジャーナルＷａの研削加工が終了すると、テーブル１０がＺ軸方向へ移動する（図１参照）。
【００４３】
図４Ｂに示すように、砥石車５０は、先に研削加工が終了した一のクランクジャーナルＷａに隣接するクランクジャーナルＷｂに対し、研削加工を行う。これと同時に、センサ１００は、先に研削加工が終了した一のクランクジャーナルＷａに接近し、一のクランクジャーナルＷａの表面粗さを検出する。
【００４４】
図５に示すように、センサ１００は、まず、先に研削加工が終了した一のクランクジャーナルＷａのうち、一方の端面Ｗａ１（図５において左側を向く面）に検出部１２０を向け、一方の端面Ｗａ１の表面粗さを検出する。続いて、センサ１００は、一のクランクジャーナルＷａの円筒面Ｗａ３に検出部１２０が向くように、本体１１０を軸まわりに回転させる。このとき、センサ１００は、一のクランクジャーナルＷａの一方の端面Ｗａ１と円筒面Ｗａ３との接続部分Ｗａ２に検出部１２０を向けることにより、その一方の端面Ｗａ１と円筒面Ｗａ３との接続部分Ｗａ２の表面粗さを検出できる。
【００４５】
研削盤１は、一のクランクジャーナルＷａの円筒面Ｗａ３に検出部１２０が向けられた後、一のクランクジャーナルＷａを回転させた状態で、一のクランクジャーナルＷａの軸方向に沿ってセンサ１００をトラバースしながら、円筒面Ｗａ３の表面粗さを検出する。これにより、研削盤１は、円筒面Ｗａ３全体の表面粗さを検出することができる。円筒面Ｗａ３の表面粗さを検出した後、他方の端面Ｗａ５（図５において右側を向く面）に検出部１２０が向くように本体１１０を軸まわりに回転させ、他方の端面Ｗａ５、及び、円筒面Ｗａ３と他方の端面Ｗａ５との接続部分Ｗａ４の表面粗さを検出する。
【００４６】
このように、センサ１００は、棒状に形成された長尺の本体１１０の先端側に検出部１２０が設けられているので、センサ１００の小型化を図ることができる。これにより、研削盤１は、大型のセンサ装置ではセンシングが困難な狭い領域に位置する工作物Ｗに対し、検出部１２０を近づけることができる。よって、研削盤１は、そうした狭い領域に位置する工作物Ｗの表面粗さを、センサ１００により検出することができる。
【００４７】
また、研削盤１は、センサ１００を小型化することにより、センサ１００による工作物Ｗの表面粗さの検出を、工作物Ｗが主軸台２０に支持された状態のまま行うことができる。即ち、研削盤１は、表面粗さの検出を行うために、主軸台２０に支持された工作物Ｗを別の位置へ搬送する、といった作業が不要となるので、センサ１００によるセンシングを行う際の作業効率の向上を図ることができる。
【００４８】
これに加え、センサ１００は、検出部１２０を本体１１０の軸まわりに回転させることにより、工作物Ｗのうち向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出できる。よって、研削盤１は、工作物Ｗの表面粗さの検出を効率よく行うことができる。
【００４９】
このように、研削盤１は、砥石車５０による工作物Ｗの研削加工を行いつつ、研削加工が終了した工作物Ｗに対し、センサ１００による表面粗さの検出を並行して行うことができる。よって、研削盤１は、砥石車５０による工作物Ｗの研削加工が終了した後に、センサ１００による工作物Ｗの表面粗さの検出を行う場合と比べて、工作物Ｗに対する研削加工を開始してから、研削加工後の工作物Ｗの表面粗さの検出が終了するまでに要する時間を短縮できる。
【００５０】
また、研削盤１は、研削時に付着したクーラント等の付着物を、第二エア放出部１７０から放出するエアによって吹き飛ばすことができ、第一エア放出部１５０から放出するエアにより、検出領域Ａにクーラント等の異物や切粉を含むミスト等が進入することを防止できる。よって、研削盤１は、砥石車５０による工作物Ｗの研削加工を行いながら、センサ１００による工作物Ｗの表面粗さの検出を並行して行う場合であっても、センサ１００の検出精度を維持できる。
【００５１】
＜２．第三実施形態＞
次に、図６及び図７を参照して、第二実施形態について説明する。第一実施形態では、工作機械システムの一例である研削盤１に本発明を適用した場合について説明した。これに対し、第二実施形態では、マシニングセンタ２０１に本発明を適用した場合について説明する。
【００５２】
（２−１．マシニングセンタ２０１の概略構成）
図６に示すように、工作機械システムとしてのマシニングセンタ２０１は、相互に直交する３つの直線軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）と２つの回転軸（Ａ軸及びＣ軸）とを駆動軸として有する５軸マシニングセンタである。なお、本実施形態では、マシニングセンタ２０１が、切削加工により工作物Ｗに歯車を形成する歯車加工装置である場合を例に挙げて説明するが、歯車加工装置以外のマシニングセンタに本発明を適用することも可能である。
【００５３】
マシニングセンタ２０１は、ベッド２１０と、コラム２２０と、サドル２３０と、回転主軸２４０と、テーブル２５０と、チルトテーブル２６０と、工作物支持装置としてのターンテーブル２７０と、制御装置４００と、を備える。
【００５４】
ベッド２１０は、ほぼ矩形状に形成され、床上に配置される。このベッド２１０の上面には、コラム２２０がベッド２１０に対してＸ軸方向へ移動可能に設けられる。コラム２２０のＸ軸に平行な側面には、サドル２３０がコラム２２０に対してＹ軸方向へ移動可能に設けられる。
【００５５】
回転主軸２４０は、サドル２３０に対して回転可能に設けられ、加工用工具２４１を支持する。加工用工具２４１は、工作物Ｗを加工する工具である。加工用工具２４１は、工具ホルダ２４２に保持されて回転主軸２４０の先端に固定され、回転主軸２４０の回転に伴って回転する。また、加工用工具２４１は、コラム２２０及びサドル２３０の移動に伴ってベッド２１０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動する。
【００５６】
さらに、ベッド２１０の上面には、テーブル２５０がベッド２１０に対してＺ軸方向へ移動可能に設けられ、テーブル２５０の上面には、チルトテーブル２６０を支持するチルトテーブル支持部２６１が設けられる。そして、チルトテーブル支持部２６１には、チルトテーブル２６０が水平方向のＡ軸回りに回転（揺動）可能に設けられる。チルトテーブル２６０には、ターンテーブル２７０がＡ軸に直角なＣ軸回りに相対回転可能に設けられる。ターンテーブル２７０は、工作物Ｗを回転可能に支持する工作物支持装置であり、ターンテーブル２７０には工作物Ｗがチャッキングされる。
【００５７】
制御装置４００は、コラム２２０、サドル２３０と、回転主軸２４０、テーブル２５０、チルトテーブル２６０及びターンテーブル２７０の移動を制御し、工作物Ｗと加工用工具２４１とをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ａ軸回り及びＣ軸回りに相対移動させることにより、工作物Ｗの切削加工を行う。
【００５８】
このように、マシニングセンタ２０１は、加工用工具２４１と工作物Ｗとを高速で同期回転させ、加工用工具２４１を工作物Ｗの回転軸線方向に送って切削加工することにより、歯を形成する。
【００５９】
（２−２：表面粗さ検出方法）
図７に示すように、工作物Ｗに形成された歯車の歯の表面粗さをセンサ１００によって検出する場合に、マシニングセンタ２０１は、表面粗さを検出しようとする一部位に検出部１２０を向ける。そして、マシニングセンタ２０１は、表面粗さを検出しようとする部位と検出部１２０との間隔を維持しながら、歯の形状に沿ってセンサ１００を変位させる。これにより、マシニングセンタ２０１は、歯車の歯面の表面粗さを効率よく検出することができる。
【００６０】
このように、センサ１００は、棒状に形成された長尺の本体１１０の先端側に検出部１２０が設けられているので、大型のセンサ装置ではセンシングが困難な狭い領域に位置する部位に検出部１２０を近づけることができる。よって、マシニングセンタ２０１は、そうした狭い領域に位置する部位の表面粗さを、センサ１００により検出することができる。
【００６１】
これに加え、マシニングセンタ２０１は、検出部１２０を本体１１０の軸まわりに回転させることにより、工作物Ｗのうち向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出できる。よって、マシニングセンタ２０１は、工作物Ｗの表面粗さの検出を効率よく行うことができる。
【００６２】
＜３．その他＞  
以上、上記実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記各形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。
【００６３】
例えば、上記第一実施形態では、砥石車５０による工作物Ｗの研削加工を行いながら、センサ１００による工作物Ｗの表面粗さの検出を並行して行う場合について説明したが、これに限られるものではない。即ち、研削盤１は、砥石車５０による工作物Ｗの研削加工が全て終了した後に、センサ１００による工作物Ｗの表面粗さの検出を行ってもよい。この場合、研削盤１は、工作物Ｗに付着した異物を除去しながら表面粗さの検出を行う必要がない。即ち、研削盤１は、第一エア放出部１５０や第二エア放出部１７０をセンサ１００に設ける必要がないので、センサ１００の小型化を図ることができる。また、研削盤１は、工作物Ｗを静止させた状態で工作物Ｗの表面粗さの検出を行うことができるので、センサ１００の検出精度を高めることができる。
【００６４】
なお、上記各実施形態において、工作機械システムが１台の研削盤１又は１台のマシニングセンタ４０１から構成される場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、工作機械システムが、複数の研削盤又は複数のマシニングセンタと、研削盤及びマシニングセンタの外部であって、それら複数の研削盤又は複数のマシニングセンタが接続されるネットワーク上に設けられる解析装置と、を備え、上記各実施形態においてセンサ１００，３００に設けられていた演算部１３０を、解析装置に設けてもよい。この場合、解析装置は、工作物Ｗのセンシングを行ったセンサ１００，３００から送信された検出結果に基づいた高度な解析を行い、表面粗さを導き出すことができる。よって、工作機械システムは、工作物Ｗの表面粗さを検出するにあたり、その検出精度を高めることができる。
【００６５】
＜４．効果＞  
以上、上記実施形態で説明したように、表面粗さ検出方法は、砥石車５０により研削した工作物Ｗの表面粗さをセンサ１００で検出する表面粗さ検出方法である。センサ１００は、棒状に形成された長尺の本体１１０と、本体１１０の先端側に位置する側面に固定され、工作物Ｗの表面粗さを非接触で検出可能な検出部１２０と、を備える。表面粗さ検出方法は、本体１１０の軸まわりに検出部１２０を回転させることにより、工作物Ｗのうち向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出する。
【００６６】
この表面粗さ検出方法によれば、本体１１０の軸まわりに検出部１２０を回転させることにより、工作物Ｗのうち向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出するので、工作物Ｗの表面粗さの検出を効率よく行うことができる。
【００６７】
上記した表面粗さ検出方法において、センサ１００による工作物Ｗの表面粗さの検出は、砥石車５０による工作物Ｗの研削加工と並行して行われる。この表面粗さ検出方法によれば、砥石車５０による工作物Ｗの研削加工が終了した後に、センサ１００による工作物Ｗの表面粗さの検出を行う場合と比べて、工作物Ｗに対する研削加工を開始してから、研削加工後の工作物Ｗの表面粗さの検出が終了するまでに要する時間を短縮できる。
【００６８】
上記した表面粗さ検出方法において、工作物Ｗは、クランクシャフトであり、検出部１２０は、クランクシャフトのクランクジャーナルＷａの表面粗さを検出可能である。この表面粗さ検出方法によれば、クランクシャフトのクランクジャーナルＷａの表面粗さを検出する場合において、表面粗さの検出を効率よく行うことができる。
【００６９】
これに加え、上記した表面粗さ検出方法は、本体１１０の軸まわりに検出部１２０を回転させることにより、クランクジャーナルＷａの端面Ｗａ１，Ｗａ５、円筒面Ｗａ３、及び、端面Ｗａ１，Ｗａ５と円筒面Ｗａ３との接続部分Ｗａ２，Ｗａ４のうち少なくとも２以上の部位の表面粗さを検出する。
【００７０】
この表面粗さ検出方法によれば、クランクシャフトのクランクジャーナルＷａの端面Ｗａ１，Ｗａ５、円筒面Ｗａ３、及び、端面Ｗａ１，Ｗａ５と円筒面Ｗａ３との接続部分Ｗａ２，Ｗａ４のうち少なくとも２以上の部位の表面粗さを検出する場合において、表面粗さの検出を効率よく行うことができる。
【００７１】
また、上記実施形態で説明したように、工作機械システムとしての研削盤１及びマシニングセンタ２０１は、工作物Ｗを回転可能に支持する工作物支持装置としての主軸台２０又はターンテーブル２７０と、工作物Ｗを加工する工具としての砥石車５０又は加工用工具２４１と、工作物Ｗの表面粗さを検出するセンサ１００と、砥石車５０及びセンサ１００に関する制御を行う制御装置２００と、を備える。センサ１００は、棒状に形成された長尺の本体１１０と、本体１１０の先端側における外側面に固定され、非接触で工作物Ｗの表面粗さを検出可能な検出部１２０と、本体１１０を軸まわりに回転させるための駆動力を付与する駆動部１９０と、を備える。
【００７２】
この工作機械システムは、本体１１０の軸まわりに検出部１２０を回転させることにより、工作物Ｗのうち向きが異なる２以上の部位の表面粗さを検出することができるので、工作物Ｗの表面粗さの検出を効率よく行うことができる。
【００７３】
上記した工作機械システムにおいて、センサ１００は、基板１２１と、基板１２１上に装着され、工作物Ｗに向けて発光する発光素子と、基板１２１上において発光素子の近傍に装着され、工作物Ｗからの反射光を受光可能な第一受光素子１２３及び第二受光素子１２４としての受光素子と、受光素子の受光量に基づいて表面粗さを演算する演算部１３０と、を備える。この工作機械システムは、工作物Ｗの表面粗さを非接触で検出することができるので、表面粗さの検出に伴って研削加工後の工作物Ｗに傷がつくことを回避できる。
【符号の説明】
【００７４】
１：研削盤（工作機械システム）、  ２０：主軸台、  ５０：砥石車、  １００：センサ、  １１０：本体、  １２０：検出部、  １２１：基板、  １２２：発光素子、  １２３：第一受光素子（受光素子）、  １２４：第二受光素子（受光素子）、  １３０：演算部、  １９０：駆動部、  ２００，４００：制御装置、  ２０１：マシニングセンタ（工作機械システム）、  ２４１：加工用工具、  ２７０：ターンテーブル、  Ｗ：工作物、  Ｗａ：クランクジャーナル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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