(57)【要約】      （修正有）【課題】被加工物の削り加工時における加工装置の性能から生じる被加工物と工具の間の位相誤差の発生を防ぎながら、加工速度を増加させた場合でも内回り誤差を許容範囲内に抑えて、高精度で高能率な加工を行う。【解決手段】加工装置では、制御部８が、回転駆動機構１４による被加工物としてのクランクシャフトの回転の加速時間とＸ軸移動機構２４による回転工具４の移動の加速時間との差と加工速度とに起因してクランクシャフトと回転工具４の間に生じる位相誤差の分、Ｘ軸移動機構２４による回転工具４の移動開始に先立ってクランクシャフトを予め回転させるための制御信号を回転駆動機構１４に出力する制御信号出力部８ｃとを有する。【選択図】図２
2009082994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を削るための工具を所定方向に移動させながらその工具により第１軸回りに回転する前記被加工物を削り加工する加工方法であって、
前記被加工物を静止状態から第１速度まで加速するように回転させる工程と、
前記工具を前記被加工物から離間し、かつ、静止した状態から前記被加工物に接近する方向へ第２速度まで加速するように移動させ、前記被加工物の加工開始位置に当該工具を当接させて前記被加工物の削り加工を開始する工程と、
前記被加工物の回転の加速時間と前記工具の移動の加速時間との差と加工速度から前記被加工物と前記工具の間に生じる位相誤差を算出する工程とを備え、
前記被加工物を回転させる工程は、前記工具の移動開始に先立って前記被加工物を予め前記位相誤差の分回転させる工程を含む、加工方法。
【請求項２】
前記被加工物は、前記第１軸を回転中心とするメインジャーナル部と、前記第１軸から偏心するように設けられる偏心部とを有し、
前記被加工物の削り加工を開始する工程は、前記工具を前記偏心部から離間し、かつ、静止した状態から前記偏心部に接近する方向へ前記第２速度まで加速するように移動させ、前記被加工物の前記第１軸回りの回転に応じて偏心回転する前記偏心部の加工開始位置に当該工具を当接させて前記偏心部の削り加工を開始する工程を含む、請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記第１軸回りに前記被加工物を回転させながら前記メインジャーナル部を前記工具によって削り加工する工程と、
前記工具を前記第１軸と直交する第２軸方向に直線移動させながら前記第１軸に平行な第３軸を中心として揺動させることによって、前記被加工物の前記第１軸回りの回転に応じて偏心回転する前記偏心部に前記工具を追従させてその偏心部を削り加工する工程とをさらに備える、請求項２に記載の加工方法。
【請求項４】
前記偏心部を削り加工する工程は、前記工具として前記第１軸に平行な第４軸回りに回転可能な回転工具を用い、その回転工具の前記偏心部に対する接点の位置と、前記第３軸の位置と、前記第４軸の位置とが同一平面上に維持されるように前記回転工具を前記偏心部に追従させて同期移動させながら前記第４軸回りに回転させて、当該回転工具の少なくとも周面で前記偏心部を削り加工する工程を含む、請求項３に記載の加工方法。
【請求項５】
前記偏心部を削り加工する工程は、前記工具を前記第２軸方向への直線移動と前記第３軸を中心とした揺動に加えて前記第１軸に平行な第５軸方向に直線移動させながら前記偏心部を削り加工する工程を含む、請求項３または４に記載の加工方法。
【請求項６】
被加工物を削るための工具と、前記被加工物を回転させる被加工物回転装置と、前記工具を移動させる工具移動装置とを備え、前記工具移動装置によって前記工具を所定方向に移動させながらその工具で前記被加工物回転装置によって第１軸回りに回転させた前記被加工物を削り加工する加工装置であって、
前記被加工物回転装置による前記被加工物の回転と、前記工具移動装置による前記工具の移動とを制御する制御部を備え、
前記被加工物回転装置は、前記被加工物を静止状態から第１速度まで加速するように回転させる回転駆動機構を有し、
前記工具移動装置は、前記工具を前記被加工物から離間し、かつ、静止した状態から前記被加工物に接近する方向へ第２速度まで加速するように移動させ、前記被加工物の加工開始位置に当該工具を当接させて前記被加工物の削り加工を開始させる移動機構を有し、
前記制御部は、前記回転駆動機構による前記被加工物の回転の加速時間と前記移動機構による前記工具の移動の加速時間との差と加工速度とに起因して前記被加工物と前記工具の間に生じる位相誤差の分、前記移動機構による前記工具の移動開始に先立って前記被加工物を予め回転させるための制御信号を前記回転駆動機構に出力する制御信号出力部を有する、加工装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記回転駆動機構による前記被加工物の回転の加速時間と前記移動機構による前記工具の移動の加速時間との差と加工速度から前記位相誤差を算出する演算部を有する、請求項６に記載の加工装置。
【請求項８】
前記被加工物は、前記第１軸を回転中心とするメインジャーナル部と、前記第１軸から偏心するように設けられる偏心部とを有し、
前記移動機構は、前記工具を前記偏心部から離間し、かつ、静止した状態から前記偏心部に接近する方向へ前記第２速度まで加速するように移動させ、前記被加工物の前記第１軸回りの回転に応じて偏心回転する前記偏心部の加工開始位置に当該工具を当接させて前記偏心部の削り加工を開始させる、請求項６または７に記載の加工装置。
【請求項９】
前記移動機構は、前記工具を前記第１軸と直交する第２軸方向に直線移動させる第２軸移動機構と、前記工具を前記第１軸に平行な第３軸を中心として揺動させる第３軸揺動機構とを含み、
前記制御部は、前記回転駆動機構により前記第１軸回りに前記被加工物を回転させながら前記メインジャーナル部を前記工具によって削り加工させるとともに、前記工具を前記第２軸移動機構により前記第２軸方向に直線移動させながら前記第３軸揺動機構により前記第３軸を中心として揺動させることによって、前記被加工物の前記第１軸回りの回転に応じて偏心回転する前記偏心部に前記工具を追従させてその偏心部を削り加工させる、請求項８に記載の加工装置。
【請求項１０】
前記工具は、前記第１軸に平行な第４軸回りに回転可能な回転工具であり、
その回転工具を前記第４軸回りに回転させて当該回転工具の少なくとも周面で前記被加工物を切削させる工具回転機構を備え、
前記制御部は、前記偏心部の削り加工時に前記回転工具の前記偏心部に対する接点の位置と、前記第３軸の位置と、前記第４軸の位置とが同一平面上に維持されながら前記回転工具が前記偏心部に追従して同期移動するように前記第２軸移動機構による前記回転工具の前記第２軸方向への移動と前記第３軸揺動機構による前記回転工具の揺動とを制御する、請求項９に記載の加工装置。
【請求項１１】
前記工具は、前記第１軸に直交する所定の軸回りに回転可能なフライス工具であり、
そのフライス工具を前記所定の軸回りに回転させて当該フライス工具により前記被加工物をフライス加工させるフライス工具回転機構を備える、請求項９に記載の加工装置。
【請求項１２】
前記移動機構は、前記工具を前記第１軸に平行な第５軸方向に直線移動させる第５軸移動機構を含み、
前記制御部は、前記偏心部の削り加工時に前記工具の前記第２軸移動機構による前記第２軸方向への移動と前記第３軸揺動機構による前記第３軸を中心とした揺動とに加えて前記第５軸移動機構により前記工具を前記第５軸方向に直線移動させながら前記偏心部を削り加工させる、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフト等の被加工物の加工方法及び加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、クランクシャフトを旋削するための旋削装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に開示された旋削装置は、クランクシャフトを支持しながら当該クランクシャフトのメインジャーナルの軸であるＣ軸回りに回転させる回転駆動装置と、切削加工のための工具を前記Ｃ軸に直交するＸ軸方向へ直線移動させるとともに前記Ｃ軸に平行なα軸を中心として揺動させる刃具駆動装置とを備えている。そして、この旋削装置では、前記回転駆動装置によりクランクシャフトを前記Ｃ軸回りに回転させるとともに、前記刃具駆動装置による前記工具の前記Ｘ軸方向への直線移動と前記α軸を中心とした揺動とをＮＣ制御することによって、クランクシャフトのメインジャーナルから偏心したピンジャーナルを偏心回転させながらその偏心回転に追従するように前記工具を移動させて前記ピンジャーナルの旋削加工を行うようになっている。
【特許文献１】特開２００３−２６６２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような旋削装置によるクランクシャフトの旋削加工において、ピンジャーナルを精度良く高能率に加工するためには、機械の機構やその制御及びプログラムで生じる誤差を加工の許容値内に抑え、速い加工速度（送り速度）で加工することが必要である。
【０００５】
しかし、上記のような旋削装置で多種寸法のクランクシャフトを加工するには、回転駆動装置のＣ軸回転は、クランクシャフトの寸法に応じてそのイナーシャが大きく変動することを考慮して、その回転の加減速時定数を安全側に大きな値として設定せざるを得ない。これに対して、前記刃具駆動装置ではイナーシャの変動要素がなく、設計的にも軽量化及びコンパクト化が図れるため、各軸の移動の加減速時定数を小さくすることが可能である。
【０００６】
このように回転駆動装置と刃具駆動装置に加減速時定数の違いがある状況において、回転駆動装置と刃具駆動装置の同時駆動制御によるクランクシャフトのピンジャーナルの加工を行うと、前記加減速時定数の違いに起因する回転駆動装置と刃具駆動装置の加速時間の差と加工速度からクランクシャフトと工具の間に位相誤差が生じ、ピンジャーナルの加工精度が低下するという問題点が生じる。
【０００７】
この問題点を解消する手段として、小さな加減速時定数を持つ刃具駆動装置の加減速時定数を大きな加減速時定数を持つ回転駆動装置の時定数に一致するように設定してピンジャーナルを加工する方法もあるが、この場合には、加工の高能率化のために加工装置の加工速度を速い速度に設定したときに、いわゆる内回り誤差が大きくなるという別の問題点が生じ、加工誤差を許容値内に抑えることが困難になる。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、被加工物の削り加工時における加工装置の性能から生じる被加工物と工具の間の位相誤差の発生を防ぎながら、加工速度を増加させた場合でも内回り誤差を許容範囲内に抑えて、高精度で高能率な加工を可能とする加工方法及び加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明による加工方法は、被加工物を削るための工具を所定方向に移動させながらその工具により第１軸回りに回転する前記被加工物を削り加工する加工方法であって、前記被加工物を静止状態から第１速度まで加速するように回転させる工程と、前記工具を前記被加工物から離間し、かつ、静止した状態から前記被加工物に接近する方向へ第２速度まで加速するように移動させ、前記被加工物の加工開始位置に当該工具を当接させて前記被加工物の削り加工を開始する工程と、前記被加工物の回転の加速時間と前記工具の移動の加速時間との差と加工速度から前記被加工物と前記工具の間に生じる位相誤差を算出する工程とを備え、前記被加工物を回転させる工程は、前記工具の移動開始に先立って前記被加工物を予め前記位相誤差の分回転させる工程を含む。
【００１０】
なお、本発明における削り加工とは、切削加工と研削加工の両方を含む概念である。また、本発明における被加工物の回転の加速時間は、被加工物を静止状態からその回転速度を前記第１速度まで加速させるのに要する時間を意味し、工具の移動の加速時間は、工具を静止状態からその移動速度を前記第２速度まで加速するのに要する時間を意味する。また、本発明における加工速度は、被加工物の回転と工具の移動により被加工物の表面を所定形状に削っていく速度のことを意味する。
【００１１】
この加工方法では、工具を被加工物から離間した状態からその被加工物に接近させるのに先立って被加工物を予め前記位相誤差の分回転させるので、被加工物の削り加工時に被加工物と工具の間に位相誤差が発生するのを防ぐことができる。このことは、工具の移動の加減速時定数を被加工物の回転の加減速時定数にかかわらず小さい値に設定することを可能にする。これにより、加工速度を速い速度に設定したとしても、工具の移動の加減速時定数を被加工物の回転の加減速時定数に合わせて大きい値に設定する場合に比べて、工具の移動に伴って発生する内回り誤差の増加量を抑えることができる。従って、この加工方法では、被加工物の削り加工時における加工装置の性能から生じる被加工物と工具の間の位相誤差の発生を防ぎながら、加工速度を増加させた場合でも内回り誤差を許容範囲内に抑えて、高精度で高能率な加工を行うことができる。
【００１２】
上記加工方法の具体的な構成として、前記被加工物は、前記第１軸を回転中心とするメインジャーナル部と、前記第１軸から偏心するように設けられる偏心部とを有し、前記被加工物の削り加工を開始する工程は、前記工具を前記偏心部から離間し、かつ、静止した状態から前記偏心部に接近する方向へ前記第２速度まで加速するように移動させ、前記被加工物の前記第１軸回りの回転に応じて偏心回転する前記偏心部の加工開始位置に当該工具を当接させて前記偏心部の削り加工を開始する工程を含んでいてもよい。
【００１３】
このように構成すれば、被加工物の偏心部について高精度で高能率な加工を行うことができる。
【００１４】
この場合において、前記第１軸回りに前記被加工物を回転させながら前記メインジャーナル部を前記工具によって削り加工する工程と、前記工具を前記第１軸と直交する第２軸方向に直線移動させながら前記第１軸に平行な第３軸を中心として揺動させることによって、前記被加工物の前記第１軸回りの回転に応じて偏心回転する前記偏心部に前記工具を追従させてその偏心部を削り加工する工程とをさらに備えるのが好ましい。
【００１５】
このように構成すれば、被加工物のメインジャーナル部と偏心部の両方を共通の第１軸回りに回転させながら削り加工することができる。これにより、メインジャーナル部と偏心部をそれぞれ異なる軸回りに回転させながら削り加工する場合に比べて、回転軸の設定変更の手間を削減できるので、被加工物の加工の煩雑さを軽減することができる。
【００１６】
さらにこの場合において、前記偏心部を削り加工する工程は、前記工具として前記第１軸に平行な第４軸回りに回転可能な回転工具を用い、その回転工具の前記偏心部に対する接点の位置と、前記第３軸の位置と、前記第４軸の位置とが同一平面上に維持されるように前記回転工具を前記偏心部に追従させて同期移動させながら前記第４軸回りに回転させて、当該回転工具の少なくとも周面で前記偏心部を削り加工する工程を含むのが好ましい。
【００１７】
前記偏心部に対する回転工具の接点の位置が第３軸と第４軸が位置する平面上からずれている場合には、第３軸を中心とした回転工具の揺動位置に誤差が生じるとその揺動位置の誤差に起因して前記偏心部に対する回転工具の相対位置が前記偏心部の径方向に大きくずれる。これに対して、上記構成のように前記偏心部に対する回転工具の接点の位置と、第３軸の位置と、第４軸の位置とが同一平面上に維持される場合には、第３軸を中心とした回転工具の揺動位置に誤差が生じたとしても、その揺動位置の誤差に起因して生じる回転工具の前記偏心部の径方向への相対位置のずれを小さくすることができる。その結果、この構成では、第３軸を中心とした回転工具の揺動位置の誤差に起因する偏心部の加工精度の低下を低減することができる。
【００１８】
上記偏心部を削り加工する工程を含む構成において、前記偏心部を削り加工する工程は、前記工具を前記第２軸方向への直線移動と前記第３軸を中心とした揺動に加えて前記第１軸に平行な第５軸方向に直線移動させながら前記偏心部を削り加工する工程を含んでいてもよい。
【００１９】
このように構成すれば、工具の第２軸方向への直線移動と第３軸を中心とした揺動と第５軸方向への直線移動とを組み合わせて、前記第１軸に直交する断面の形状が前記第１軸に沿って変化するような偏心部を削り加工することができる。
【００２０】
本発明による加工装置は、被加工物を削るための工具と、前記被加工物を回転させる被加工物回転装置と、前記工具を移動させる工具移動装置とを備え、前記工具移動装置によって前記工具を所定方向に移動させながらその工具で前記被加工物回転装置によって第１軸回りに回転させた前記被加工物を削り加工する加工装置であって、前記被加工物回転装置による前記被加工物の回転と、前記工具移動装置による前記工具の移動とを制御する制御部を備え、前記被加工物回転装置は、前記被加工物を静止状態から第１速度まで加速するように回転させる回転駆動機構を有し、前記工具移動装置は、前記工具を前記被加工物から離間し、かつ、静止した状態から前記被加工物に接近する方向へ第２速度まで加速するように移動させ、前記被加工物の加工開始位置に当該工具を当接させて前記被加工物の削り加工を開始させる移動機構を有し、前記制御部は、前記回転駆動機構による前記被加工物の回転の加速時間と前記移動機構による前記工具の移動の加速時間との差と加工速度とに起因して前記被加工物と前記工具の間に生じる位相誤差の分、前記移動機構による前記工具の移動開始に先立って前記被加工物を予め回転させるための制御信号を前記回転駆動機構に出力する制御信号出力部を有する。
【００２１】
この加工装置では、工具を被加工物から離間した状態からその被加工物に接近させるのに先立って被加工物を予め前記位相誤差の分回転させることができるとともに、工具の移動の加減速時定数を被加工物の回転の加減速時定数にかかわらず小さい値に設定することができるので、上記加工方法と同様、被加工物の削り加工時における加工装置の性能から生じる被加工物と工具の間の位相誤差の発生を防ぎながら、加工速度を増加させた場合でも内回り誤差を許容範囲内に抑えて、高精度で高能率な加工を行うことができる。
【００２２】
上記加工装置において、前記制御部は、前記回転駆動機構による前記被加工物の回転の加速時間と前記移動機構による前記工具の移動の加速時間との差と加工速度から前記位相誤差を算出する演算部を有するのが好ましい。
【００２３】
このように構成すれば、演算部において回転駆動機構と工具移動装置の構成や各種加工条件に応じて前記位相誤差を算出することができ、プログラマーが事前に前記位相誤差を計算して制御部に入力する手間を省くことができる。
【００２４】
上記加工装置の具体的な構成として、前記被加工物は、前記第１軸を回転中心とするメインジャーナル部と、前記第１軸から偏心するように設けられる偏心部とを有し、前記移動機構は、前記工具を前記偏心部から離間し、かつ、静止した状態から前記偏心部に接近する方向へ前記第２速度まで加速するように移動させ、前記被加工物の前記第１軸回りの回転に応じて偏心回転する前記偏心部の加工開始位置に当該工具を当接させて前記偏心部の削り加工を開始させてもよい。
【００２５】
このように構成すれば、被加工物の偏心部について高精度で高能率な加工を行うことができる。
【００２６】
この場合において、前記移動機構は、前記工具を前記第１軸と直交する第２軸方向に直線移動させる第２軸移動機構と、前記工具を前記第１軸に平行な第３軸を中心として揺動させる第３軸揺動機構とを含み、前記制御部は、前記回転駆動機構により前記第１軸回りに前記被加工物を回転させながら前記メインジャーナル部を前記工具によって削り加工させるとともに、前記工具を前記第２軸移動機構により前記第２軸方向に直線移動させながら前記第３軸揺動機構により前記第３軸を中心として揺動させることによって、前記被加工物の前記第１軸回りの回転に応じて偏心回転する前記偏心部に前記工具を追従させてその偏心部を削り加工させるのが好ましい。
【００２７】
このように構成すれば、被加工物のメインジャーナル部と偏心部の両方を共通の第１軸回りに回転させながら削り加工することができる。これにより、メインジャーナル部と偏心部をそれぞれ異なる軸回りに回転させながら削り加工する場合に比べて、回転軸の設定変更の手間を削減できるので、被加工物の加工の煩雑さを軽減することができる。
【００２８】
さらにこの場合において、前記工具は、前記第１軸に平行な第４軸回りに回転可能な回転工具であり、その回転工具を前記第４軸回りに回転させて当該回転工具の少なくとも周面で前記被加工物を切削させる工具回転機構を備え、前記制御部は、前記偏心部の削り加工時に前記回転工具の前記偏心部に対する接点の位置と、前記第３軸の位置と、前記第４軸の位置とが同一平面上に維持されながら前記回転工具が前記偏心部に追従して同期移動するように前記第２軸移動機構による前記回転工具の前記第２軸方向への移動と前記第３軸揺動機構による前記回転工具の揺動とを制御するのが好ましい。
【００２９】
このように構成すれば、上記回転工具の偏心部に対する接点の位置と第３軸の位置と第４軸の位置とを同一平面上に維持しながら回転工具を偏心部に追従させて移動させる加工方法と同様の原理により、第３軸を中心とした回転工具の揺動位置に誤差が生じたとしても、その揺動位置の誤差に起因して生じる回転工具の前記偏心部の径方向への相対位置のずれを小さくすることができる。その結果、第３軸を中心とした回転工具の揺動位置の誤差に起因する偏心部の加工精度の低下を低減することができる。
【００３０】
上記移動機構が第２軸移動機構と第３軸移動機構を含む構成において、前記工具は、前記第１軸に直交する所定の軸回りに回転可能なフライス工具であり、そのフライス工具を前記所定の軸回りに回転させて当該フライス工具により前記被加工物をフライス加工させるフライス工具回転機構を備えていてもよい。
【００３１】
また、上記移動機構が第２軸移動機構と第３軸移動機構を含む構成において、前記移動機構は、前記工具を前記第１軸に平行な第５軸方向に直線移動させる第５軸移動機構を含み、前記制御部は、前記偏心部の削り加工時に前記工具の前記第２軸移動機構による前記第２軸方向への移動と前記第３軸揺動機構による前記第３軸を中心とした揺動とに加えて前記第５軸移動機構により前記工具を前記第５軸方向に直線移動させながら前記偏心部を削り加工させてもよい。
【００３２】
このように構成すれば、工具の第２軸方向への直線移動と第３軸を中心とした揺動と第５軸方向への直線移動とを組み合わせて、前記第１軸に直交する断面の形状が前記第１軸に沿って変化するような偏心部を削り加工することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、本発明によれば、被加工物の削り加工時における加工装置の性能から生じる被加工物と工具の間の位相誤差の発生を防ぎながら、加工速度を増加させた場合でも内回り誤差を許容範囲内に抑えて、高精度で高能率な加工が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態による加工装置の概略的な斜視図である。図２は、図１に示した加工装置の概略的な平面図であり、図３は、図１に示した加工装置の概略的な側面図である。図４は、被加工物としてのクランクシャフト１００の正面図である。まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態による加工装置の構成について説明する。
【００３６】
本実施形態による加工装置は、回転工具４の移動と被加工物としてのクランクシャフト１００の回転とをＮＣにより同時制御し、回転工具４を所定方向に移動させながらその回転工具４でＣ軸回りに回転させたクランクシャフト１００の各部を切削加工するものである。なお、前記Ｃ軸は、本発明における第１軸の概念に含まれるものである。また、クランクシャフト１００は、図４に示すように、前記Ｃ軸を回転中心とするメインジャーナル部１０２と、前記Ｃ軸から偏心するように設けられる偏心部１０４と、前記Ｃ軸を回転中心とする両端部１０５，１０５とを有する。偏心部１０４は、前記Ｃ軸と平行な中心軸を有する回転体状のピンジャーナル部１０６と、このピンジャーナル部１０６と前記メインジャーナル部１０２とを繋ぐ非回転体状の連結部１０８とを有する。また、前記両端部１０５，１０５の各端面には、前記Ｃ軸を回転中心とするセンター穴１０５ａがそれぞれ設けられている。
【００３７】
そして、本実施形態による加工装置は、図１〜図３に示すように、クランクシャフト回転装置２と、回転工具４と、工具移動装置６と、制御部８とを備える。
【００３８】
前記クランクシャフト回転装置２（以下、単に回転装置２という）は、前記クランクシャフト１００をＣ軸回りに回転させる装置である。なお、この回転装置２は、本発明の被加工物回転装置の概念に含まれるものである。そして、この回転装置２は、保持具１２と、芯押し台１３と、回転駆動機構１４とを有する。
【００３９】
前記保持具１２は、前記Ｃ軸を回転中心とするクランクシャフト１００の一方の端部１０５を着脱可能に保持するものである。この保持具１２は、前記回転駆動機構１４の後述する主軸部１６に同軸となるように接続されている。
【００４０】
前記芯押し台１３は、クランクシャフト１００の長さに応じて当該芯押し台１３全体が進退移動可能な機構と、進退移動可能な芯部１３ａとを有しており、この芯部１３ａをクランクシャフト１００の他方の端部１０５のセンター穴１０５ａに嵌り込ませた状態でそのセンター穴１０５ａ内に押圧することによりそのクランクシャフト１００の他方の端部１０５を回転自在に支持する。この芯押し台１３と前記保持部１２により、クランクシャフト１００はＺ軸に平行に支持される。
【００４１】
前記回転駆動機構１４は、図略のサーボモータと歯車機構と主軸部１６を有しており、そのサーボモータの駆動により主軸部１６とその主軸部１６に接続された前記保持具１２をＣ軸回りに回転させることによって、前記保持具１２に保持されたクランクシャフト１００を前記Ｃ軸回りにＮＣ制御で回転させる。また、この回転駆動機構１４は、切削加工の工程においてクランクシャフト１００を一定の第１速度で回転させる。そして、この回転駆動機構１４は、クランクシャフト１００を静止状態から前記第１速度まで加速させる際、及び、前記第１速度からクランクシャフト１００の回転を停止させる際、その回転の加減速について所定の時定数、換言すれば回転速度の立ち上げ又は立ち下げについて所定の応答性能を持っている。
【００４２】
前記回転工具４は、クランクシャフト１００の各部を切削加工するためのものであり、前記Ｃ軸に平行なＲ軸回りに回転可能に構成されている。この回転工具４としては、Ｒ軸を中心とした略円盤状のサイドカッターや円筒状の砥石等が適用される。なお、前記Ｒ軸は、本発明の第４軸の概念に含まれるものである。
【００４３】
前記工具移動装置６は、前記回転工具４を後述する各方向に移動させるためのものであり、この工具移動装置６は、Ｂ軸揺動機構２２と、図略の工具回転機構と、Ｘ軸移動機構２４と、Ｚ軸移動機構２６とを備えている。
【００４４】
前記Ｂ軸揺動機構２２は、前記回転工具４を前記Ｃ軸に平行なＢ軸を中心として揺動させるものである。なお、このＢ軸は、本発明の第３軸の概念に含まれるものであり、Ｂ軸揺動機構２２は、本発明の第３軸揺動機構の概念に含まれるものである。
【００４５】
具体的には、Ｂ軸揺動機構２２は、揺動機構本体２２ａと、アーム２２ｂとを備えている。
【００４６】
前記揺動機構本体２２ａは、図略のサーボモータとアーム回動部２２ｃを有しており、このアーム回動部２２ｃに前記アーム２２ｂの基端部が接続されている。そして、前記サーボモータの駆動によりアーム回動部２２ｃに接続された前記アーム２４ｂがその基端部に位置するＢ軸を中心として揺動するようになっている。
【００４７】
前記アーム２２ｂは、前記揺動機構本体２２ａの外側面に配設されている。このアーム２２ｂの先端部には、前記回転工具４を取り付けるための取付部２２ｄが設けられている。この取付部２２ｄは、前記回転工具４を着脱可能かつ前記Ｒ軸回りに回転可能に支持するように構成されている。また、取付部２２ｄには、回転工具４を前記Ｒ軸方向における一方側部または他方側部のどちらにも取り付け可能となっている。
【００４８】
このように構成されたＢ軸揺動機構２２によって、回転工具４を前記Ｂ軸を中心として上下に揺動可能となっており、この回転工具４のＢ軸を中心とした揺動位置が前記揺動機構本体２２ａのサーボモータの駆動制御によりＮＣ制御されるようになっている。そして、このＢ軸揺動機構２２は、回転工具４の揺動の加減速について所定の時定数、換言すれば回転工具４の揺動速度の立ち上げ又は立ち下げについて所定の応答性能を持っている。
【００４９】
前記図略の工具回転機構は、前記アーム２２ｂの先端の取付部２２ｄに支持された回転工具４をＲ軸回りに回転させるものである。この工具回転機構は、前記Ｂ軸揺動機構２２内に組み込まれており、図略の駆動モータとその駆動モータの駆動に伴って前記回転工具４を回転させる図略の回転伝達機構とによって構成されている。そして、この工具回転機構によって回転させた回転工具４の周面及び側面の周縁部をクランクシャフト１００に当接させることにより、その回転工具４の周面及び側面の周縁部でクランクシャフト１００の各部を切削加工するようになっている。また、回転工具４の回転速度は、ＮＣ制御されるようになっている。
【００５０】
前記Ｘ軸移動機構２４は、前記回転工具４を水平面内において前記Ｃ軸と直交するＸ軸方向に直線移動させるものである。なお、このＸ軸は、本発明の第２軸の概念に含まれるものであり、Ｘ軸移動機構２４は、本発明の第２軸移動機構の概念に含まれるものである。このＸ軸移動機構２４上に前記Ｂ軸揺動機構２２が搭載されており、Ｘ軸移動機構２４によってＢ軸揺動機構２２とともに回転工具４をＸ軸に沿ってクランクシャフト１００に接近または離反させることが可能となっている。そして、Ｘ軸移動機構２４は、図略のサーボモータを有しており、このサーボモータの駆動制御により回転工具４のＸ軸方向における位置がＮＣ制御されるようになっている。また、Ｘ軸移動機構２４は、回転工具４のＸ軸方向への加減速について所定の時定数、換言すれば回転工具４のＸ軸方向への移動速度の立ち上げ又は立ち下げについて所定の応答性能を持っている。
【００５１】
前記Ｚ軸移動機構２６は、前記回転工具４を水平面内において前記Ｃ軸と平行なＺ軸方向に直線移動させるものである。なお、このＺ軸は、本発明の第５軸の概念に含まれるものであり、Ｚ軸移動機構２６は、本発明の第５軸移動機構の概念に含まれるものである。このＺ軸移動機構２６上に前記Ｘ軸移動機構２４及び前記Ｂ軸揺動機構２２が搭載されており、Ｚ軸移動機構２６によってＸ軸移動機構２４及びＢ軸揺動機構２２とともに回転工具４をＺ軸に沿って直線移動させることが可能となっている。そして、Ｚ軸移動機構２６は、図略のサーボモータを有しており、このサーボモータの駆動制御により回転工具４のＺ軸方向における位置がＮＣ制御されるようになっている。また、Ｚ軸移動機構２６は、回転工具４のＺ軸方向への加減速について所定の時定数、換言すれば回転工具４のＺ軸方向への移動速度の立ち上げ又は立ち下げについて所定の応答性能を持っている。
【００５２】
そして、本実施形態では、前記Ｂ軸揺動機構２２と前記Ｘ軸移動機構２４と前記Ｚ軸移動機構２６における加減速時定数は等しい値に設定されており、これら各機構２２，２４，２６における加減速時定数は、前記回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加減速時定数に比べて小さい値に設定されている。すなわち、工具移動装置６の各機構２２，２４，２６による回転工具４の移動の加速時間は、前記回転装置２の回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加速時間に比べて短くなっている。
【００５３】
前記制御部８は、前記回転装置２によるクランクシャフト１００の回転と、前記工具移動装置６による回転工具４の移動とをＮＣにより同時制御する機能を有する。そして、この制御部８は、加工開始時に、前記回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加速時間と前記工具移動装置６による回転工具４の移動の加速時間との差と加工速度に起因して発生するクランクシャフト１００の回転位相と回転工具４の位相との間の位相誤差を解消するように、回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転と工具移動装置６による回転工具４のクランクシャフト１００への接近とを制御する。
【００５４】
具体的には、制御部８は、記憶部８ａと、演算部８ｂと、制御信号出力部８ｃとを有している。
【００５５】
前記記憶部８ａは、予め設定されたクランクシャフト１００の加工指令のプログラム、すなわちクランクシャフト１００の各部を切削加工する際の回転工具４の移動すべき加工パス、回転工具４の移動速度及び回転工具４の回転速度等を記憶している部分である。また、この記憶部８ａには、回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加速時間と工具移動装置６による回転工具４の移動の加速時間との差と加工速度とに起因してクランクシャフト１００と回転工具４の間に生じる位相誤差が前記プログラムに組み込まれて記憶されている。なお、この位相誤差は、プログラマーにより事前に算出されるとともに前記プログラムに組み込まれて記憶部８ａに入力されるものである。
【００５６】
前記演算部８ｂは、回転装置２の回転駆動機構１４と工具移動装置６の各機構２２，２４，２６の制御のための各種演算処理を行う部分である。この演算部８ｂは、記憶部８ａから前記加工指令を読み込み、その加工指令に基づいて後述する回転工具４の移動の立ち上げのための１次分配パルス及び２次分配パルスの演算等を行う。
【００５７】
前記制御信号出力部８ｃは、前記記憶部８ａに演算部８ｂによって演算処理された制御信号を回転駆動機構１４と工具移動装置６の各機構２２，２４，２６に出力し、その制御信号に従った動作をこれら各機構に行わせるものである。そして、この制御信号出力部８ｃは、後述するように、前記記憶部８ａに記憶された前記位相誤差の分、加工開始時に工具移動装置６による回転工具４の移動開始に先立ってクランクシャフト１００を予め回転させるための制御信号を回転駆動機構１４に出力する。これによって、前記加速時間の差と加工速度に起因するクランクシャフト１００と回転工具４の位相誤差が解消され、切削加工の開始時に回転工具４とクランクシャフト１００の当接する位置が加工指令に設定された加工開始位置に合うようになっている。
【００５８】
次に、本実施形態によるクランクシャフト１００の加工方法について説明する。なお、以下の加工方法の説明では、説明の簡易化のために加工開始時において回転工具４がクランクシャフト１００から離間した状態からＸ軸方向にのみ移動してクランクシャフト１００の加工開始位置に当接する場合を例にとって説明しているが、加工開始時に回転工具４がクランクシャフト１００に当接する際の移動方向は、Ｘ軸方向に限られず、Ｘ軸方向への移動とＢ軸を中心とした揺動とＺ軸方向への移動とを合成した所定方向への移動により回転工具４がクランクシャフト１００の加工開始位置に当接するようにしてもよい。
【００５９】
本実施形態によるクランクシャフト１００の加工方法では、まず、他の機械で両端部１０５，１０５及びその各端部１０５のセンター穴１０５ａが加工され、各部の形状が大まかに形成されたクランクシャフト１００を回転装置２の保持具１２と芯押し台１３で本機にセットする。この初期状態で回転工具４はクランクシャフト１００に対してＸ軸方向に離間した位置に配置されている。そして、制御部８の記憶部８ａには、予め設定された加工指令のプログラムが記憶されている。
【００６０】
この加工指令のプログラムは、プログラマーによって予め作成される。この際、プログラマーは、工具移動装置６における各軸方向の移動機構２２，２４，２６の特性から設定可能な最小の加減速時定数を各移動機構２２，２４，２６に共通の値として設定し、その後、クランクシャフト１００の偏心部１０４の加工誤差が許容範囲内に入るように加工速度を決定し、その加工速度から同期する回転装置２によるＣ軸の回転速度と工具移動装置６の各移動機構２２，２４，２６の移動速度を決定する。そして、プログラマーは、決定した加工速度（Ｃ軸の回転速度と各移動機構２２，２４，２６の移動速度）でクランクシャフト１００と回転工具４の間に生じる位相誤差を算出し、その位相誤差を加工開始時に解消させるための補正の実行を前記プログラムに組み込む。
【００６１】
そして、本実施形態における前記位相誤差の算出及び補正は、具体的には以下のような考え方及び方法に基づいて行われる。
【００６２】
まず、回転駆動機構１４は、クランクシャフト１００を静止状態から第１速度ｆｃまで加速するように回転させるものとする。一方、Ｘ軸移動機構２４は、回転工具４を静止させた状態からＸ軸に沿ってクランクシャフト１００に接近する方向へ第２速度ｆｘまで加速するように移動させるものとする。ここで、図５（ａ）に示すように、回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転とＸ軸移動機構２４による回転工具４の移動とを同時に開始させた場合には、回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加速時間とＸ軸移動機構２４による回転工具４の移動の加速時間との差と加工速度とに起因して前記位相誤差が生じる。
【００６３】
すなわち、回転駆動機構１４では、多様な寸法のクランクシャフト１００を加工できるように、クランクシャフト１００の寸法に応じてイナーシャが大きく変動することを考慮して大きな値の加減速時定数を持つように設計せざるを得ない。このため、回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加速時間は長くなる。一方、工具移動装置６では、イナーシャの変動要素がなく、設計的にも軽量化及びコンパクト化が図れるため、Ｘ軸移動機構２４、Ｂ軸揺動機構２２、Ｚ軸移動機構２６による回転工具４の移動の加減速時定数を小さい値に設定することができる。このため、Ｘ軸移動機構２４による回転工具４の移動の加速時間を短くすることが可能である。
【００６４】
しかしながら、Ｘ軸移動機構２４による回転工具４の移動の加減速時定数を小さい値に設定すると、回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加減速時定数との間に差が生じる。このため、クランクシャフト１００の回転の加速時間が回転工具４のＸ軸方向への移動の加速時間に比べて長くなり、それに起因してクランクシャフト１００の回転位相が回転工具４のＸ軸方向への位相に比べて遅れ、クランクシャフト１００の回転位相と回転工具４のＸ軸方向への位相との間に位相誤差が生じる。
【００６５】
このため、本実施形態では、後述するように、プログラムで指示された加工速度における前記位相誤差の分、Ｘ軸移動機構２４による回転工具４の移動開始に先立って回転駆動機構１４によりクランクシャフト１００を予め回転させることにより、回転工具４をクランクシャフト１００の偏心部１０４に当接させて切削加工を開始する時点では、クランクシャフト１００と回転工具４の間の位相誤差を解消させる。
【００６６】
位相誤差ΔＥの算出は、具体的には、加減速時定数が直線型の場合、近似的に以下の式（１）に基づいて行われる。
【００６７】
ΔＥ＝ｆｃ（Ｔ２ｃ−Ｔ２ｘ）／２・・・（１）
ここで、Ｔ２ｃはクランクシャフト１００が静止状態からその回転速度が第１速度ｆｃに立ち上げられるまでの加速時間、Ｔ２ｘは回転工具４が静止状態からそのＸ軸方向への移動速度が第２速度ｆｘに立ち上げられるまでの加速時間である。
【００６８】
この式（１）から判るように位相誤差ΔＥは、図５（ａ）中のＡ部分の面積に相当する。
【００６９】
例えば、第１速度ｆｃ＝２００回転／ｍｉｎ＝１．２度／ｍｓｅｃ、Ｔ２ｃ＝５００ｍｓｅｃ、Ｔ２ｘ＝５０ｍｓｅｃである場合には、位相誤差ΔＥは上記式（１）から以下のように求められる。
【００７０】
ΔＥ＝１．２（５００−５０）／２＝２７０度
このように求められた位相誤差ΔＥが記憶部８ａに記憶されている。
【００７１】
次に、使用者により加工装置に対して加工開始の操作が行われると、制御部８の演算部８ｂに記憶部８ａから前記加工指令が読み込まれるとともに、その加工指令に応じた制御信号が制御信号出力部８ｃから回転装置２と工具移動装置６に出力され、回転装置２と工具移動装置６の動作が同期して開始される。これにより、前記図略の工具回転機構による回転工具４のＲ軸回りの回転と、回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００のＣ軸回りの回転と、Ｘ軸移動機構２４による回転工具４のＸ軸方向におけるクランクシャフト１００の偏心部１０４への接近とが開始される。
【００７２】
この際、制御部８は、制御信号出力部８ｃから出力する制御信号によって、上記したようにＸ軸移動機構２４による回転工具４の移動開始に先立って回転駆動機構１４によりクランクシャフト１００を予め記憶部８ａに記憶された前記位相誤差の分回転させる。これにより、図５（ｂ）に示すようにクランクシャフト１００の回転速度の加速が先に開始された後、回転工具４のＸ軸方向への移動速度の加速が開始され、回転工具４がクランクシャフト１００の偏心部１０４の加工開始位置に当接し、その偏心部１０４の切削加工が開始される。この時点では、前記位相誤差が解消されているので、偏心部１０４の加工開始位置を前記加工指令で設定された位置に合わせることができ、偏心部１０４の加工精度の低下が抑制される。
【００７３】
そして、本実施形態では、上記のようにクランクシャフト１００を位相誤差の分先に回転させるという手段を取ることによって、工具移動装置６による回転工具４の移動の加減速時定数を回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加減速時定数にかかわらずその機構に適正な小さい値に設定することが可能となり、それによって加工の高能率化のために加工速度（送り速度）を速い速度に設定したとしてもクランクシャフト１００の偏心部１０４の切削加工時の内回り誤差の増加量を抑えることが可能となる。
【００７４】
なお、前記内回り誤差は、送り速度が変化する同時２軸以上の回転工具４の移動を伴う場合に発生する移動誤差で、前記加工指令で設定された加工形状と実際に回転工具４によって切削加工される形状との間に生じる誤差のことである。この内回り誤差は、制御部８から加工指令（移動指令）に基づく制御信号が各軸の移動機構に入力されてから実際に回転工具４の移動速度が所定速度に達するまでの間に遅れが生じ、この遅れに起因して前記加工指令が指示する加工パスと回転工具４の実際の加工パスとの間にずれが生じることによって発生する。
【００７５】
前記クランクシャフト１００と回転工具４の位相誤差を解消する手段として、本実施形態の構成以外に、Ｘ軸移動機構２４による回転工具４の移動の加減速時定数を回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加減速時定数に一致するように設定する、換言すれば、回転工具４の移動の加速時間をクランクシャフト１００の回転の加速時間に合わせた長い時間に設定することも考えられる。
【００７６】
しかしながら、この場合において、クランクシャフト１００の加工の高能率化のために工具移動装置６のＸ軸移動機構２４、Ｂ軸揺動機構２２及びＺ軸移動機構２６による各送り速度及び回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転速度を速い速度に設定すると、前記制御信号が入力されてから回転工具４の送り速度（移動速度）が実際に設定速度に立ち上がるまでに要する時間が増大し、前記制御信号に対する回転工具４の移動の遅れ量が大きくなる。その結果、前記内回り誤差が非常に大きくなり、偏心部１０４の加工誤差を許容値内に抑えることが困難になる。
【００７７】
これに対して、本実施形態では、Ｘ軸移動機構２４における加減速時定数を回転駆動機構１４における加減速時定数に合わせなくても前記位相誤差を解消することができ、その結果、Ｘ軸移動機構２４、Ｂ軸揺動機構２２及びＺ軸移動機構２６に共通の加減速時定数を回転駆動機構１４における加減速時定数にかかわらずその機構に適正な小さな値に設定することができる。このため、クランクシャフト１００の加工の高能率化のために加工速度を増加させたとしても、上記のＸ軸移動機構２４における加減速時定数を回転駆動機構１４における加減速時定数に一致するように設定する場合に比べて、前記内回り誤差の増加量を抑えることが可能となる。
【００７８】
次に、制御部８の制御信号出力部８ｃは、前記位相誤差の分のクランクシャフト１００の回転を指示する制御信号の後、引き続いてクランクシャフト１００の回転を連続して行わせる制御信号を回転駆動機構１４に出力するとともに、前記加工指令に応じた制御信号、すなわちクランクシャフト１００の各部の形状を切削加工するための回転工具４の移動を指示する制御信号を工具移動装置６のＢ軸揺動機構２２、Ｘ軸移動機構２４及びＺ軸移動機構２６に出力する。これにより、回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の第１速度ｆｃでの回転が継続して行われている状態で、回転工具４のＢ軸揺動機構２２によるＢ軸を中心とした揺動とＸ軸移動機構２４によるＸ軸方向への移動とＺ軸移動機構２６によるＺ軸方向への移動とが組み合わせて行われ、クランクシャフト１００の偏心部１０４の連結部１０８及びピンジャーナル部１０６が切削加工される。
【００７９】
そして、制御信号出力部８ｃが工具移動装置６の各機構２２，２４，２６へ制御信号を出力する際には、記憶部８ａに記憶された加工指令から回転工具４の移動すべき加工パスと移動速度が演算部８ｂに読み込まれる。そして、演算部８ｂは、読み込んだ移動速度から１次分配パルスを算出するとともに、その１次分配パルスを２次分配パルスに換算し、この２次分配パルスに応じた制御信号を制御信号出力部８ｃから工具移動装置６の各機構２２，２４，２６へ出力させる。
【００８０】
具体的には、例えば回転工具４のＸ軸方向への所定距離の移動を図６に示す速度Ｆに立ち上げる指令が演算部８ｂに読み込まれた場合には、演算部８ｂは、図７に示すように、この速度Ｆへの回転工具４の移動速度の立ち上げを所定の単位時間Δｔ毎に等分してその単位時間Δｔ毎に到達すべき移動速度を算出する。なお、この単位時間Δｔは、可能な限り短く設定して回転工具４の移動速度の立ち上げを可能な限り素早く行わせるのが好ましい。そして、演算部８ｂは、この各単位時間Δｔ毎に到達すべき移動速度を得るために必要な回転工具４の各単位時間Δｔ毎の移動量を１次分配パルスとして算出する。
【００８１】
次に、演算部８ｂは、Ｘ軸移動機構２４の許容加速度を考慮して、前記１次分配パルスを２次分配パルスに換算する。具体的には、静止状態からの移動開始時にはイナーシャが大きく移動速度を上げにくいので、回転工具４の移動の初期段階では移動速度を緩やかに立ち上げ、その後、ほぼ一定の加速度で移動速度を立ち上げた後、移動速度が前記速度Ｆに近づくにつれて急激な加速の停止を避けるために立ち上がりが緩やかになるように各段階における移動速度の立ち上げ量を配分するように２次分配パルスを算出する。この２次分配パルスに応じた制御信号が制御信号出力部８ｃからＸ軸移動機構２４に入力されることによって、Ｘ軸移動機構２４のサーボモータは前記２次分配パルスに従って駆動制御され、Ｘ軸移動機構２４により回転工具４のＸ軸方向への移動速度が滑らかに立ち上げられる。
【００８２】
また、このＸ軸移動機構２４による回転工具４のＸ軸方向への移動と同様にして、Ｂ軸揺動機構２２による回転工具４のＢ軸を中心とした揺動及びＺ軸移動機構２６による回転工具４のＺ軸方向への移動の制御が行われる。
【００８３】
そして、本実施形態では、クランクシャフト１００の偏心部１０４のピンジャーナル部１０６を加工する際には、図９〜図１５に示すように回転工具４をＸ軸方向に直線移動させながらＢ軸を中心として揺動させることによって、クランクシャフト１００のＣ軸回りの回転に応じて偏心回転するピンジャーナル部１０６に回転工具４を追従させてそのピンジャーナル部１０６を切削加工する。この際、回転工具４のピンジャーナル部１０６に対する接点の位置とＢ軸の位置とＲ軸の位置とが同一平面上に維持されるように、回転工具４をピンジャーナル部１０６に追従させて同期移動させながらＲ軸回りに回転させて当該回転工具４の周面でピンジャーナル部１０６を切削加工する。そして、回転工具４のＸ軸方向への直線移動とＢ軸を中心とした揺動に加えてＺ軸移動機構２６により回転工具４をＺ軸方向に直線移動させながらピンジャーナル部１０６の切削加工を行い、ピンジャーナル部１０６をその軸を中心とした回転体状に加工する。
【００８４】
次に、クランクシャフト１００の偏心部１０４の連結部１０８を加工する際も同様に、クランクシャフト１００のＣ軸回りの回転に応じて偏心回転する連結部１０８に回転工具４を追従させてその連結部１０８を切削加工する。この際、図１６に示すように、前記ピンジャーナル部１０６の切削加工と同様、回転工具４の連結部１０８に対する接点の位置とＢ軸の位置とＲ軸の位置とが同一平面上に維持されるように、回転工具４を連結部１０８に追従させて移動させながらＲ軸回りに回転させて当該回転工具４の周面で連結部１０８を切削加工する。
【００８５】
なお、この際、図１７に示すように、回転工具４の連結部１０８に対する接点の位置がＢ軸とＲ軸が位置する平面上からずれている状態でも回転工具４による連結部１０８の切削加工は可能である。しかし、この場合には図１８に示すようにＢ軸を中心とした回転工具４の揺動位置に誤差が生じると、その揺動位置の誤差に起因して連結部１０８に対する回転工具４の相対位置が連結部１０８の径方向に大きくずれる。
【００８６】
これに対して、図１６に示す本実施形態のように、回転工具４の連結部１０８に対する接点の位置とＢ軸の位置とＲ軸の位置とが同一平面上に維持される場合には、Ｂ軸を中心とした回転工具４の揺動位置に誤差が生じたとしても、その揺動位置の誤差に起因して生じる回転工具４の連結部１０８の径方向への相対位置のずれは小さくなる。このことは、前記ピンジャーナル部１０６の加工においても同様であり、本実施形態では、Ｂ軸を中心とした回転工具４の揺動位置の誤差に起因して生じる回転工具４のピンジャーナル部１０６の径方向への相対位置のずれも小さくなる。
【００８７】
そして、連結部１０８の加工では、前記ピンジャーナル部１０６の加工と同様、回転工具４のＸ軸方向への直線移動とＢ軸を中心とした揺動に加えてＺ軸移動機構２６により回転工具４をＺ軸方向に直線移動させながら連結部１０８の切削加工を行う。これにより、連結部１０８をＣ軸に直交する断面の形状がＣ軸に沿って変化するような外形に切削加工する。
【００８８】
また、クランクシャフト１００のメインジャーナル部１０２を加工する際には、Ｂ軸揺動機構２２とＸ軸移動機構２４で回転工具４をメインジャーナル部１０２の径方向に位置決めした後、その駆動を停止させるとともにＺ軸移動機構２６により回転工具４をＺ軸方向に移動させながらＣ軸回りに回転するクランクシャフト１００のメインジャーナル部１０２を切削加工する。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態では、回転工具４をクランクシャフト１００から離間した状態からそのクランクシャフト１００の偏心部１０４に接近させるのに先立ってクランクシャフト１００を予めクランクシャフト１００の回転の加速時間と回転工具４の移動の加速時間との差と加工速度から生じるクランクシャフト１００と回転工具４との間の前記位相誤差の分回転させるので、クランクシャフト１００の偏心部１０４の切削加工時にクランクシャフト１００と回転工具４の間に位相誤差が発生するのを防ぐことができる。このことは、工具移動装置６の各機構２２，２４，２６による回転工具４の移動の加減速時定数を回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加減速時定数にかかわらず小さい値に設定することを可能にする。これにより、加工速度を速い速度に設定したとしても、回転工具４の移動の加減速時定数をクランクシャフト１００の回転の加減速時定数に合わせて大きい値に設定する場合に比べて、回転工具４の移動に伴って発生する内回り誤差の増加量を抑えることができる。従って、本実施形態では、クランクシャフト１００の偏心部１０４の切削加工時における加工装置の性能から生じるクランクシャフト１００と回転工具４の間の位相誤差の発生を防ぎながら、加工速度を増加させた場合でも内回り誤差を許容範囲内に抑えて、偏心部１０４の高精度で高能率な加工を行うことができる。
【００９０】
また、本実施形態では、Ｃ軸回りにクランクシャフト１００を回転させながらメインジャーナル部１０２を回転工具４によって切削加工するとともに、回転工具４をＸ軸方向に直線移動させながらＢ軸を中心として揺動させることにより、クランクシャフト１００のＣ軸回りの回転に応じて偏心回転する偏心部１０４のピンジャーナル部１０６と連結部１０８に回転工具４を追従させて切削加工する。このため、クランクシャフト１００のメインジャーナル部１０２と偏心部１０４のピンジャーナル部１０６及び連結部１０８とを共通のＣ軸回りに回転させながら切削加工することができる。これにより、メインジャーナル部１０２と偏心部１０４をそれぞれ異なる軸回りに回転させながら切削加工する場合に比べて、回転軸の設定変更の手間を削減できるので、クランクシャフト１００の加工の煩雑さを軽減することができる。
【００９１】
また、本実施形態では、回転工具４のピンジャーナル部１０６又は連結部１０８に対する接点の位置とＢ軸の位置とＲ軸の位置とが同一平面上に維持されるように回転工具４をピンジャーナル部１０６又は連結部１０８に追従させて同期移動させながらＲ軸回りに回転させてピンジャーナル部１０６と連結部１０８を切削加工する。このため、Ｂ軸を中心とした回転工具４の揺動位置に誤差が生じたとしても、その揺動位置の誤差に起因して生じる回転工具４の前記ピンジャーナル部１０６又は連結部１０８の径方向への相対位置のずれを小さくすることができる。その結果、Ｂ軸を中心とした回転工具４の揺動位置の誤差に起因するピンジャーナル部１０６及び連結部１０８の加工精度の低下を低減することができる。
【００９２】
また、本実施形態では、偏心部１０４のピンジャーナル部１０６と連結部１０８の切削加工時に、回転工具４のＸ軸移動機構２４によるＸ軸方向への直線移動とＢ軸揺動機構２２によるＢ軸を中心とした揺動とに加えてＺ軸移動機構２６により回転工具４をＺ軸方向に直線移動させながら前記ピンジャーナル部１０６及び連結部１０８を切削加工する。このため、回転工具４のＸ軸方向への直線移動とＢ軸を中心とした揺動とＺ軸方向への直線移動とを組み合わせて、Ｃ軸に直交する断面の形状がＣ軸に沿って変化するような偏心部１０４を切削加工することができる。
【００９３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均一の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９４】
例えば、上記実施形態では、クランクシャフト１００を削るための工具としてＲ軸回りに回転するサイドカッターや砥石等の回転工具４を用いたが、このような回転工具４以外のものを用いてもよい。
【００９５】
具体的には、図１９に示す上記実施形態の変形例のように、Ｃ軸に直交するｒ軸回りに回転可能なエンドミル等のフライス工具３４を用いてもよい。この場合には、フライス工具３４をＢ軸揺動機構２２のアーム２２ｂの先端部に取り付けるとともに、フライス工具３４を前記ｒ軸回りに回転させる図略のフライス工具回転機構を設け、このｒ軸回りに回転するフライス工具３４によりクランクシャフト１００のＣ軸回転と同期させてクランクシャフト１００の各部をフライス加工するのが好ましい。
【００９６】
また、このような変形例以外にも、バイトのような切削工具や、前記ｒ軸回りに回転する砥石のような研削工具、その他の一般的に知られた切削工具または研削工具を本発明の工具として用いてもよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、クランクシャフト１００の加工開始時にＸ軸移動機構２４により回転工具４をＸ軸方向においてクランクシャフト１００に接近させて加工開始位置に当接させる構成を例示したが、Ｘ軸方向以外の方向で回転工具４をクランクシャフト１００に接近させて加工開始位置に当接させる構成においても本発明を適用することができる。
【００９８】
例えば、工具移動装置６のＸ軸移動機構２４、Ｂ軸揺動機構２２、Ｚ軸移動機構２６によるＸ軸方向への移動とＢ軸を中心とした揺動とＺ軸方向への移動とを合成した所定方向への移動により回転工具４をクランクシャフト１００の加工開始位置に当接させて切削加工を開始させてもよい。この構成では、回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加速時間と前記各機構２２，２４，２６による回転工具４の前記所定方向への移動の加速時間との差と加工速度からクランクシャフト１００の回転位相と前記所定方向における回転工具４の位相との間に生じる位相誤差を制御部８の演算部８ｂが算出し、回転工具４の前記所定方向への移動開始に先立って回転駆動機構１４がクランクシャフト１００を前記位相誤差の分予め回転させるようにすればよい。
【００９９】
また、上記実施形態では、プログラマーがＮＣプログラムの作成時に加減速時定数と加工速度から前記位相誤差を計算し、その位相誤差をプログラムに組み込んで制御部８に入力する例を示したが、本発明はこの構成に限らない。すなわち、制御部８の演算部８ｂがプログラム情報から位相誤差の演算を行い、算出した位相誤差を出力するようにしてもよい。
【０１００】
具体的には、クランクシャフト１００の加工開始時に制御部８の演算部８ｂが記憶部８ａから前記加工指令のプログラムを読み込み、回転駆動機構１４によるクランクシャフト１００の回転の加速時間と工具移動装置６による回転工具４の移動の加速時間との差と加工速度からクランクシャフト１００と回転工具４の間に生じる位相誤差を上記した一連の算出方法と同様の流れで算出するようにすればよい。そして、制御信号出力部８ｃがその算出された位相誤差を組み込んだ制御信号を回転駆動機構１４と工具移動装置６に出力することにより、前記位相誤差を解消するようにクランクシャフト１００の回転と回転工具４の移動を実行させればよい。
【０１０１】
この構成では、演算部８ｂにおいて回転駆動機構１４と工具移動装置６の構成や各種加工条件に応じて前記位相誤差を算出することができ、プログラマーが事前に前記位相誤差を計算して制御部８に入力する手間を省くことができる。
【０１０２】
また、上記実施形態では、加減速時定数が直線型の場合について位相誤差ΔＥの計算式（１）を示したが、加減速時定数がベル型の場合及び指数型の場合も上記計算式（１）と同様の計算式により位相誤差ΔＥの算出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施形態による加工装置の概略的な斜視図である。
【図２】図１に示した加工装置の概略的な平面図である。
【図３】図１に示した加工装置の概略的な側面図である。
【図４】被加工物としてのクランクシャフトの正面図である。
【図５】クランクシャフトの回転速度と工具の移動速度の加速の形態を示した図である。
【図６】加工指令における移動速度の形態を説明するための図である。
【図７】演算部における１次分配パルスの算出方法を説明するための図である。
【図８】演算部における２次分配パルスの算出方法を説明するための図である。
【図９】クランクシャフトのピンジャーナル部の加工プロセスを説明するための図である。
【図１０】クランクシャフトのピンジャーナル部の加工プロセスを説明するための図である。
【図１１】クランクシャフトのピンジャーナル部の加工プロセスを説明するための図である。
【図１２】クランクシャフトのピンジャーナル部の加工プロセスを説明するための図である。
【図１３】クランクシャフトのピンジャーナル部の加工プロセスを説明するための図である。
【図１４】クランクシャフトのピンジャーナル部の加工プロセスを説明するための図である。
【図１５】クランクシャフトのピンジャーナル部の加工プロセスを説明するための図である。
【図１６】クランクシャフトの連結部の加工時における工具と連結部の相対位置を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施形態の比較例としてクランクシャフトの連結部の加工時における工具と連結部の相対位置を示した図である。
【図１８】図１７の比較例において、工具の揺動位置の誤差が連結部の径方向における工具の連結部に対する相対位置に及ぼす影響を説明するための図である。
【図１９】本発明の一実施形態の変形例による加工装置の概略的な斜視図である。
【符号の説明】
【０１０４】
２  クランクシャフト回転装置（被加工物回転装置）
４  回転工具（工具）
６  工具移動装置
８  制御部
８ｂ  演算部
８ｃ  制御信号出力部
１４  回転駆動機構
２２  Ｂ軸揺動機構（第３軸揺動機構）
２４  Ｘ軸移動機構（第２軸移動機構）
２６  Ｚ軸移動機構（第５軸移動機構）
３４  フライス工具（工具）
１００  クランクシャフト（被加工物）
１０２  メインジャーナル部
１０４  偏心部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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