(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械における工作物と工作具とを相対的に変位させるための変位体構造であって、
工作機械の主体部を構成する基台に対して、レールを介して一軸線上に移動自在に支持された台座と、
該台座に、前記軸線に対して直角な軸回りに回動自在に軸支され、前記工作物または前記工作具の一方を支持する変位体と、
前記台座とは別途に設けられると共に、前記変位体に軸支され、該軸支部分を移動させることにより前記変位体を前記基台に対して移動及び回動させる少なくとも二つの作動杆と
を備えることを特徴とする工作機械の変位体構造。
【請求項２】
前記各作動杆に対応する個数の駆動体であり、前記基台に対して夫々個別に直線状に移動駆動される駆動体を備え、該各駆動体に前記各作動杆が軸支されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の変位体構造。
【請求項３】
前記駆動体は、前記変位体の移動軸線方向に移動駆動されることを特徴とする請求項２に記載の工作機械の変位体構造。
【請求項４】
前記駆動体は、前記変位体の移動軸線に対して直角な方向に移動駆動されることを特徴とする請求項２に記載の工作機械の変位体構造。
【請求項５】
前記作動杆は、前記基台に軸支されると共に伸縮自在に構成され、伸縮駆動または基台に対する回動駆動のいずれか一方で駆動されることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の変位体構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の変位体構造に関し、詳しくは、工作機械における工作物と工作具とを相対的に変位させるための変位体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研削盤、旋盤、フライス盤等の各種の工作機械では、工作機械のフレーム等の主体部分を構成する基台に対して、砥石、切削工具等の工作具を支持する主軸頭や、工作物を支持するテーブル等を、所望の位置に移動させたり、所望の角度で回動させることにより、工作物と工作具とを相対的に変位させて、研削や切削等の工作を行う。このような工作機械では、一般的に、基台に対して変位される主軸頭やテーブル等の部材（以下「変位体」という）を台座等の中間部材に回動自在に支持し、この中間部材を基台に移動自在に支持するか、或いは、変位体を中間部材に移動自在に支持し、この中間部材を基台に回動自在に支持することにより、基台に対して変位体を移動自在且つ回動自在としている。そして、基台に対する中間部材の移動または回動や、中間部材に対する変位体の回動または移動は、個別の駆動装置によってなされている。よって、上記工作機械では、中間部材が、変位体を回動または移動するための駆動装置を備えた重量の重いものとなっており、この重い中間部材を移動または回動して変位体を変位させなければならないことから、変位体を高速で変位させることが困難であった。
【０００３】
これに対し、図８に示すように、リンク機構を採用することで、上記のような重量の重い中間部材を必要とせずに変位体１３０を移動及び回動させることができるようにし、変位体１３０を高速で変位可能とした変位体構造１００が案出されている。以下に、この変位体構造１００を説明する。なお、図８は、平面図であり、以下では、方向を図示に従って「左右」「前後」として表す。
【０００４】
この変位体構造１００は、一端側が変位体１３０に軸支され、他端側が基台１１０に軸支され、伸縮駆動（矢印Ｓ）されると共に基台１１０に対して回動駆動（矢印Ｒ）される左右一対の作動杆１２０を有するものである。この変位体構造１００では、各作動杆１２０を伸縮駆動すると共に基台１１０に対して回動駆動することにより、変位体１３０を左右方向（矢印Ｚ、以下「Ｚ軸方向」という）及び前後方向（矢印Ｘ、以下「Ｘ軸方向」という）に移動させることができ、また、変位体１３０を、その傾斜角度が水平面上にて左右方向（矢印Ｂ、以下「Ｂ軸方向」という）に可変となるように回動させることができる。具体的には、左右の作動杆１２０を、同量で伸縮させ、正逆に同角度で回動させることで、変位体１３０をＸ軸方向に移動させることができる。また、左右の作動杆１２０を異なる量で伸縮させると共に適宜角度で回動させることで、変位体１３０をＺ軸方向に移動させることができる。さらに、一方の作動杆１２０の伸縮量及び回動角度を固定し、他方の作動杆１２０を適宜量で伸縮させると共に適宜角度で回動させることで、変位体１３０を、Ｚ軸方向に対して、平行な状態としたり、Ｂ軸方向に回動した傾斜状態とすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の変位体構造１００では、左右の両作動杆１２０を的確に作動して変位体１３０における作動杆１２０との軸支部分Ｐを高精度で移動させなければ、変位体１３０を正確に移動させたり回動させたりすることができないのであるが、左右の両作動杆１２０を同時に的確に作動させるのは困難であり、変位体１３０を高精度で変位させることができなかった。よって、従来の変位体構造１００は、変位体１３０の高精度な変位が要求される工作機械には不適であった。特に、研削盤等の高精度な工作を行う工作機械では、砥石等の工作具に送りを与える際等に、変位体１３０の変位について高精度な真直度が要求されるのであるが、従来の変位体構造１００では、高精度な真直度を得ることが困難であった。
【０００６】
また、作動杆１２０を作動させるためには、伸縮駆動と回動駆動とを同時に的確に制御しなければならないのであるが、伸縮駆動は直線運動であり、回動駆動は円運動であり、このような運動形態の異なる二つの駆動を同時に的確に制御することは困難である。よって、従来の変位体構造１００では、各作動杆１２０の単体についても、高精度に作動させることが困難であり、この理由からも、変位体１３０を高精度に変位させることができなかった。
【０００７】
本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、変位体を高速で変位させることができるばかりでなく、高精度に変位させることもできる工作機械の変位体構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る工作機械の変位体構造は、工作機械における工作物と工作具とを相対的に変位させるための変位体構造であって、工作機械の主体部を構成する基台に対して、レールを介して一軸線上に移動自在に支持された台座と、該台座に、前記軸線に対して直角な軸回りに回動自在に軸支され、前記工作物または前記工作具の一方を支持する変位体と、前記台座とは別途に設けられると共に、前記変位体に軸支され、該軸支部分を移動させることにより前記変位体を前記基台に対して移動及び回動させる少なくとも二つの作動杆とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、本発明における工作機械は、研削盤、旋盤、フライス盤、ボール盤、中ぐり盤、マシニングセンタ等の機械を製作するための機械である狭義の工作機械ばかりでなく、溶接機械、塗装機械、自動組付機械等、工作物に対して各種の工作を行う機械の広範を含むものである。なお、研削や切削等を行う工作機械では、研削や切削等の加工が行われる加工対象物が工作物であり、砥石や切削工具等の加工を行う工具が工作具であるが、溶接機械では、溶接される部材が工作物となり、溶接を行う装置が工作具となる。また、塗装機械では、塗装される部材が工作物となり、塗装を行う装置が工作具となる。さらに、自動組付機械では、組み付けられる側の部材が工作物となり、組み付ける部品が工作具となる。
【００１０】
また、本発明において変位体は、工作具または工作物のいずれか一方を支持するものであり、工作具を支持するものである場合には、研削盤における砥石台、旋盤における刃物台、フライス盤等における主軸頭等を例示することができ、工作物を支持するものである場合には、研削盤やフライス盤等におけるテーブル、マシニングセンタにおけるパレット、旋盤における主軸台等を例示することができる。
【００１１】
本発明では、作動杆の作動によって、変位体における作動杆との軸支部分が移動されることにより、変位体が直接的に移動及び回動されるため、たとえ、基台と変位体との間に、変位体を回動自在に支持したり移動自在に支持する中間部材を介在させたとしても、この中間部材には、変位体を回動させたり移動させるための駆動装置を設ける必要はない。よって、中間部材や変位体自体等の移動や回動等の動きが与えられる部材は、変位体を変位させるための駆動装置を備えない分だけ軽量となり、変位体を高速で変位させることが可能となる。
【００１２】
また、変位体は、基台に対して一軸線上に移動自在に支持されている。換言すれば、変位体の移動は、一軸線上に規制されている。このため、作動杆によって変位体における作動杆との軸支部分をどのように移動させても、変位体の移動は、上記の一軸線上に拘束される。よって、この一軸線上の移動についての十分な精度を確保しさえすれば、高精度な真直度で変位体を移動させることができ、変位体を高精度に変位させることが可能となる。
【００１３】
なお、本発明では、変位体における作動杆との軸支部分を移動させるための作動杆の駆動態様を限定するものではなく、伸縮不能な剛体からなる作動杆を採用する場合には、作動杆の一端側を変位体に軸支して、他端側を移動駆動させればよい。また、伸縮自在な作動杆を採用する場合には、作動杆の一端側を変位体に軸支すると共に他端側を基台に軸支して、作動杆自体を伸縮駆動させたり、作動杆を基台に対して回動駆動させればよい。さらに、作動杆を伸縮駆動及び回動駆動の双方で駆動させてもよい。この場合には、伸縮駆動及び回動駆動の双方の駆動力にて変位体を変位させることができ、伸縮駆動及び回動駆動に対応する個々の駆動装置として、小出力のものを用いることができる。ここで、伸縮駆動及び回動駆動は夫々運動形態の異なる駆動であるが、上述の通り、変位体の移動は一軸線上に規制されるため、変位体を高精度な真直度で正確に変位させることは容易である。
【００１４】
また、変位体は、回動自在ではあるが、一軸線上にて移動が規制されている。よって、二つの作動杆によって変位体の移動及び回動を制御することができることから、作動杆を少なくとも二つ備えればよいが、本発明では、作動杆を三つ以上備えてもよい。このように、三つ以上の作動杆を備えることで、変位体を変位させるための作動力を三つ以上の作動杆に分散して負担させることができ、各作動杆を作動させるための駆動装置として、小出力のものを用いることができる。
【００１５】
さらに、少なくとも二つの作動杆を、基台に対する変位体の移動軸線を対称に、この移動軸線の両側に設けるのが好適である。このようにすることで、工作に際して変位体に加わる移動軸線方向の応力を、各作動杆に分散して受けさせることができ、変位体構造全体の剛性を容易に確保することができる。
【００１６】
また、各作動杆を、変位体に軸支された一端側よりも他端側が変位体の後方に位置するように配置するのが好適である。このようにすれば、変位体前方の工作領域に作動杆が位置せず、十分な工作領域を確保することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明に係る工作機械の変位体構造は、請求項１に記載の発明に係る工作機械の変位体構造において、前記各作動杆に対応する個数の駆動体であり、前記基台に対して夫々個別に直線状に移動駆動される駆動体を備え、該駆動体に前記作動杆が軸支されていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明では、直線状に移動駆動される駆動体によって作動杆が作動されるのであるが、駆動体の移動駆動は単一の直線運動であり、その移動量を的確に制御することは容易である。よって、複数の作動杆を同時に高精度で作動させ易く、変位体を、より高精度で変位させることが可能となる。
【００１９】
なお、駆動体を直線状に移動駆動させるための態様は、特に限定されるものでなく、例えば、基台に駆動体を直線状に移動自在に支持し、この駆動体を、サーボモータ等により駆動される送りねじ等を採用した駆動装置や、リニアモータ等を採用した駆動装置によって移動駆動させればよい。
【００２０】
請求項３に記載の発明に係る工作機械の変位体構造は、請求項２に記載の発明に係る工作機械の変位体構造において、前記駆動体は、前記変位体の移動軸線方向に移動駆動されることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明では、各作動杆を作動させるための駆動体が、変位体の移動軸線方向に移動駆動されるため、各作動杆に対応する駆動体を同時に同量で移動させると、駆動体の移動量と同じ量だけ変位体が移動される。よって、駆動体の移動量によって変位体の移動量を直接的に決定することができ、変位体の移動量についての制御がし易くなる。
【００２２】
また、変位体の移動ストロークを長くしたい場合には、駆動体の移動ストロークを長くすればよく、変位体構造全体としては、変位体の移動軸線に直交する方向の大きさを変更する必要がない。よって、変位体の移動軸線に直交する方向についての大きさをコンパクトに納めつつ、変位体の移動ストロークを長く設定することが可能となる。
【００２３】
請求項４に記載の発明に係る工作機械の変位体構造は、請求項２に記載の発明に係る工作機械の変位体構造において、前記駆動体は、前記変位体の移動軸線に対して直角な方向に移動駆動されることを特徴とするものである。
【００２４】
変位体の移動ストロークを長くしたい場合には、駆動体の移動ストロークを長くすればよいのであるが、本発明では、駆動体が、変位体の移動軸線に対して直角な方向に移動駆動される。よって、駆動体の移動ストロークを長くしても、変位体構造全体としては、変位体の移動軸線に直交する方向に大きくなるだけであり、変位体の移動軸線方向に大きくなることはない。従って、変位体の移動軸線方向についての大きさをコンパクトに納めつつ、変位体の移動ストロークを長く設定することができる。
【００２５】
なお、本発明においては、各作動杆に対応する駆動体を、単体のレール上に摺動自在に設ける等して、同一の軸線上を移動駆動されるようにするのが好適である。このようにすることで、駆動体を移動自在に支持するための上記レール等の部材を、各駆動体に対して共通して使用することができ、変位体構造全体を簡略化することができ、また、コストの低減を図ることもできる。
【００２６】
請求項５に記載の発明に係る工作機械の変位体構造は、請求項１に記載の発明に係る工作機械の変位体構造において、前記作動杆は、前記基台に軸支されると共に伸縮自在に構成され、伸縮駆動または基台に対する回動駆動のいずれか一方で駆動されることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明では、作動杆の伸縮駆動または回動駆動の一方の駆動によって、変位体を変位させるべく作動杆が作動されるのであるが、伸縮駆動は単一の直線運動であり、回動駆動は単一の円運動であるため、作動杆の作動を的確に制御することは容易である。よって、複数の作動杆を同時に高精度で作動させ易く、変位体を、より高精度で変位させることが可能となる。
【００２８】
また、作動杆が、一端側が変位体に軸支され、他端側が基台に軸支されており、この作動杆は、伸縮駆動または基台に対する回動駆動のいずれか一方で駆動される。よって、作動杆の他端側を移動させるための駆動体を必要とせず、この駆動体を移動自在に支持するためのレール等の部材を必要としない。従って、レール等の長尺な部材を設ける必要がない分だけ、基台の構造を簡略化することができ、また、変位体構造全体も簡略化することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る変位体構造の実施形態の一例を、図面に基づいて以下に説明する。なお、本例においては、工作機械としての円筒研削盤に適用し、変位体に工作具としての砥石を支持したものを示すが、本発明は、これに限らず、工作機械として、他の研削盤や、研削盤以外の種々の工作機械に適用してもよく、また、変位体に工作物を支持してもよい。
【００３０】
図１に示すように、この変位体構造１０は、基台（図示省略）に固設されたレール２１と、このレール２１に摺動自在に支持された台座２２と、この台座２２に回動自在に支持された変位体２０と、基台における変位体２０の左右両側に対応する部位に、台座２２の摺動方向に沿って固設された左右一対のレール３１と、各レール３１に摺動自在に支持された駆動体３２と、一端が変位体２０の後端部分に軸支され、他端側が駆動体３２に軸支された左右一対の作動杆３０とを備えている。ここで、変位体２０は、円筒研削盤の主軸頭を構成するものであり、砥石が装着される主軸や、この主軸を回転駆動するモータ等の駆動装置等を備えるものである。また、台座２２に対する変位体２０の回動軸線は、台座２２の摺動方向に対して直角となっており、変位体２０は、基台に対して、一軸線上を移動自在であり、且つ、この軸線に対して直角な軸回りに回動自在となっている。さらに、左右のレール３１に摺動自在に支持された各駆動体３２は、サーボモータ等により駆動される送りねじを採用した駆動装置や、リニアモータ等を採用した駆動装置よって、夫々、レール３１上を個別に移動駆動されるものである。そして、変位体２０は、各駆動体３２の移動駆動によって、作動杆３０を介して、変位体２０における作動杆３０との軸支部分Ｐが移動されて、基台に対して移動及び回動される。以下に、この変位体２０の作動状態を説明する。
【００３１】
図２に、左右の各駆動体３２を、変位体２０の移動軸線方向（矢印Ｘ、以下「Ｘ軸方向」という）に同レベルで位置決めした状態を示す。この状態では、工作具Ｔの回転軸線ＴｓがＸ軸方向に沿っており、工作具Ｔの正面が工作物Ｗに対向している。なお、本例で適用する工作機械は円筒研削盤であり、図示は省略するが、円筒研削盤のフレームを構成する基台に、Ｘ軸方向と直交する方向（矢印Ｚ、以下「Ｚ軸方向」という）に移動自在にテーブルが設けられており、このテーブルに、主軸台が設けられている。工作物Ｗは、テーブルの主軸台に支持されて、主軸台の駆動により、Ｚ軸方向に沿った回転軸線Ｗｓ回りに回転駆動され、変位体２０に装着された工作具Ｔによって工作（研削）が行われる。ここで、工作物Ｗを支持するテーブルは、Ｚ軸方向に移動し、工作具Ｔを支持する変位体２０は、Ｘ方向に移動する。また、変位体２０は、台座２２との軸支部分Ｊを中心に左右方向（矢印Ｂ、以下「Ｂ軸方向」という）に回動して、工作具Ｔの回転軸線Ｔｓを、工作物Ｗの回転軸線Ｗｓと直交する基準線Ｋｓに対して左右に傾斜させる。よって、本例では、工作物Ｗに対する工作を、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向及びＢ軸方向の３軸方向を制御して行うことができる。
【００３２】
図２に示した状態から、左右の各駆動体３２を同量で移動駆動すると、変位体２０における作動杆３０との軸支部分ＰはＸ軸方向に移動し、これに伴い、変位体２０はＸ軸方向に直線状に移動する。この変位体２０の移動は、台座２２がＸ軸方向に高精度で摺動することにより、高精度な真直度で円滑に行われる。一方、左右の各駆動体３２の移動量を異ならせると、変位体２０における作動杆３０との軸支部分Ｐは基準線Ｋｓから外れた位置に移動し、変位体２０を台座２２との軸支部分Ｊを中心にＢ軸方向に回動させ、工作具Ｔの回転軸線Ｔｓを基準線Ｋｓに対して傾斜させる。
【００３３】
図３には、右側の駆動体３２を、左側の駆動体３２よりも前方に移動させた状態を示す。この状態では、工作具Ｔの回転軸線Ｔｓは、基準線Ｋｓに対して右側に傾斜し、工作具Ｔの左側部分を前方に位置させ、この工作具Ｔの左側部分にて、工作物Ｗの工作が可能となる。より具体的には、工作具Ｔである円盤状に形成された砥石の左側部分の角部により、工作物Ｗの外周面や端面の研削が可能となる。なお、この状態から、さらに、左右の各駆動体３２を同量で移動駆動させることで、変位体２０を、この傾斜状態のまま、Ｘ軸方向に移動させることができる。また、左右の各駆動体３２の移動量を個別に適宜設定することで、変位体２０のＸ軸方向の移動量及びＢ軸方向の回動角度を自由に変更することができる。
【００３４】
本発明に係る変位体構造の別の例を、図４に示す。この例では、左右の各駆動体３２を移動自在に支持する構造が異なる他は、前述の例と同様であり、同一の符号を付すことにより、詳細な説明は省略する。
【００３５】
この変位体構造１０ａでは、左右の各駆動体３２を摺動自在に支持するレール３５が、単一のレール３５により構成されており、基台における変位体２０の後方の部位に、台座２２の摺動方向に対して直角な方向に固設されている。各駆動体３２は、このレール３５上を摺動することにより、変位体２０の移動方向に対して直角な方向に移動する。なお、本例では、駆動体３２の駆動装置として、単一のレール３５上において各駆動体３２を個別に移動させることができるリニアモータを採用している。このように、本例では、各駆動体３２を摺動自在に支持するレール３２を単一化することで、全体の構造を簡略化すると共にコストの低減を図っている。なお、これに限らず、左右の各駆動体３２を、夫々個別に固設されたレールに摺動自在に支持してもよい。また、単一のレール３５において、サーボモータ等により駆動される送りねじを採用した駆動装置を左右に個別に設け、各駆動装置により左右の各駆動体３２を個別に移動駆動させることとしてもよい。
【００３６】
本例の変位体構造１０ａにおいても、左右の各駆動体３２の移動駆動を個別に制御することで、変位体２０を台座２２の摺動方向に沿って移動させたり、台座２２との軸支部分を中心に回動させることができる。
【００３７】
本発明に係る変位体構造のさらに別の例を、図５に示す。この例では、左右の各作動杆３０ａの構造が異なる他は、前述の例と同様であり、同一の符号を付すことにより、詳細な説明は省略する。
【００３８】
この変位体構造１０ｂでは、左右の作動杆３０ａが伸縮自在に構成されている。そして、各作動杆３０ａは、一端が変位体２０に軸支され、他端が基台に軸支されている。この変位体構造１０ｂでは、各作動杆３０ａを伸縮駆動（矢印Ｓ）させるか、或いは、基台との軸支部分Ｄを中心に各作動杆３０ａを回動駆動（矢印Ｒ）させることにより、変位体２０における作動杆３０ａとの軸支部分Ｐを移動させることができ、これにより、変位体２０を台座２２の摺動方向に沿って移動させたり、台座２２との軸支部分Ｊを中心に回動させることができる。ここで、作動杆３０ａを伸縮駆動させるためには、作動杆３０ａを、互い挿嵌された少なくとも二つの挿嵌部材を備えるものとし、サーボモータ等により駆動される送りねじ等によって、一方の挿嵌部材に対して他方の挿嵌部材を移動させる等して、作動杆３０ａ全体の長さを伸縮させればよい。また、作動杆３０ａを回動駆動させるためには、サーボモータ等の駆動により作動杆３０ａを基台に対して回動させればよい。
【００３９】
以上の各例では、台座２２を介して変位体２０を基台に支持することにより、変位体２０を、基台に対して、一軸線上に移動自在、且つ、この移動軸線に対して直角な軸回りに回動自在としているが、これに限らず、変位体２０に軸部を設け、この軸部を基台に設けられた直線状の溝に摺動自在且つ回動自在に嵌合する等して、変位体２０を基台に直接的に、移動自在且つ回動自在に支持してもよい。
【００４０】
また、左右の各作動杆３０（３０ａ）を、変位体２０の夫々異なる部位に軸支してもよいが、上記各例では、各作動杆３０（３０ａ）を変位体２０の後端部分の同一点にて軸支している。このような態様では、各作動杆３０（３０ａ）と変位体２０との軸支部分Ｐが一点となる。よって、二つの作動杆３０（３０ａ）の作動によって一点の軸支部分Ｐの移動を制御すれば、変位体２０の変位を的確に制御することができることから、変位体２０の変位に関する制御が容易である。
【００４１】
さらに、各作動杆３０（３０ａ）を作動させる駆動装置を、ＣＮＣ制御等の数値制御によって駆動させてもよく、この場合には、レール２１に対する台座２２の位置や台座２２に対する変位体２０の角度等をエンコーダ等によって割り出して変位体の正確な位置を検出する検出装置を設け、この検出装置による変位体の位置情報を利用するのが好適である。数値制御によって作動杆３０（３０ａ）を作動させる駆動装置を制御したとしても、作動杆３０（３０ａ）等の寸法精度誤差等によって、変位体２０を正確に変位させることができない場合がある。このような場合に、上記検出装置により検出された変位体の正確な位置情報を利用することにより、作動杆３０（３０ａ）等の寸法精度の誤差を補正したり、検出装置からの位置情報をフィードバックして作動杆３０（３０ａ）の駆動装置を的確に制御したりすることができ、変位体２０を、より高精度に変位させることができる。なお、検出装置としては、上記に限らず、図示は省略するが、一端が変位体に軸支され、他端が基台に対して移動自在な移動体に軸支された検出杆を用い、この検出杆の他端の位置、及び、変位体や移動体に対する検出杆の角度等をエンコーダ等によって検出し、これにより、変位体と検出杆との軸支部分の位置情報を割り出す等して、変位体の正確な位置を検出するようにしたもの等であってもよい。
【００４２】
ところで、上記各例の変位体構造を適用した円筒研削盤では、工作物に対して工作具である砥石を左右両方向に傾斜させて研削を行うことができる。よって、周面に適宜角度のテーパー面が設けられた円盤状の砥石、特に、周面に２面或いは３面以上の複数のテーパー面が設けられた円盤状の砥石を用い、砥石のテーパー面が工作物の周面や端面に倣うように砥石を傾斜させて研削を行うのが好適である。この研削方法を以下に説明する。
【００４３】
図６に、円盤状に形成された砥石Ｔの周縁部分の断面を示す。この砥石Ｔの周面には、適宜角度の複数のテーパー面が設けられている。具体的には、砥石Ｔの表面側及び裏面側を対称として、表面側及び裏面側の夫々に、砥石Ｔの回転軸線Ｔｓに対して、４５°を超えたテーパー角度とした第1砥石面Ｔ１、略４５°のテーパー角度とした第２砥石面Ｔ２、４５°を超えないテーパー角度とした第３砥石面Ｔ３が設けられている。また、砥石Ｔ周面の中央部分には、テーパー角度を略０°（砥石Ｔの回転軸線Ｔｓと略平行）とした第４砥石面Ｔ４が設けられている。
【００４４】
第1砥石面Ｔ１、第２砥石面Ｔ２、第３砥石面Ｔ３及び第４砥石面Ｔ４の内、少なくとも２つの砥石面は、砥石の３要素である「砥粒」、「結合材」及び「気孔」の内、少なくとも１つの要素が異なる用途が別異な砥石により構成されている。例えば、第１砥石面Ｔ１は、砥粒が＃６０の粒度である荒仕上げ研削用の砥石により構成され、第２砥石面Ｔ２及び第３砥石面Ｔ３は、砥粒が＃８０の粒度である中間仕上げ研削用の砥石により構成され、第４砥石面Ｔ４は、砥粒が＃１２０の粒度である上仕上げ研削用の砥石により構成されている。
【００４５】
このような砥石Ｔを用いて研削を行う場合には、例えば図７に示すように、工作物Ｗに対して砥石Ｔを適宜角度で傾けて、仕上げの種類に対応する砥石面にて研削を行えばよい。以下、図７に基づいてこの研削方法を説明する。
【００４６】
工作物ＷのＷ１の部位は、中間仕上げを必要とする周面である。このＷ１の研削については、工作物Ｗの回転軸線Ｗｓと直交する基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを右側に傾け、第３砥石面Ｔ３がＷ１の周面に倣うようにして、第３砥石面Ｔ３にて研削を行う。工作物ＷのＷ２の部位は、中間仕上げを必要とする左端面である。このＷ２の研削については、基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを左側に傾け、第２砥石面Ｔ２がＷ２の端面に倣うようして、第２砥石面Ｔ２にて研削を行う。工作物ＷのＷ３の部位は、荒仕上げを必要とする右端面である。このＷ３の研削については、基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを右側に傾け、第１砥石面Ｔ１がＷ３の端面に倣うようにして、第１砥石面Ｔ１にて研削を行う。工作物ＷのＷ４の部位は、中間仕上げを必要とする周面である。このＷ４の研削については、基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを左側に傾け、第２砥石面Ｔ２がＷ４の周面に倣うようして、第２砥石面Ｔ２にて研削を行う。工作物ＷのＷ５の部位は、中間仕上げを必要とする周面である。このＷ５の研削については、基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを左側に傾け、第３砥石面Ｔ３がＷ５の周面に倣うようにして、第３砥石面Ｔ３にて研削を行う。工作物ＷのＷ６の部位は、上仕上げを必要とするテーパー面である。このＷ６の研削については、基準線Ｋｓに対して砥石Ｔの回転軸線Ｔｓを右側に傾け、第４砥石面Ｔ４がＷ６のテーパー面に倣うようにして、第４砥石面Ｔ４にて研削を行う。
【００４７】
なお、上述の例において工作物ＷのＷ４及びＷ５の部位は、中間仕上げを必要とする周面であり、双方を第２砥石面Ｔ２または第３砥石面Ｔ３にて研削してもよい。しかしながら、上述のように一方を第２砥石面Ｔ２にて研削し、他方を第３砥石面Ｔ３にて研削する等して、同一仕上げの研削であっても、異なる砥石面にて行うのが好適である。これにより、一つの砥石Ｔにおいて例えば中間仕上げを行う砥石面の使用頻度が他の砥石面の使用頻度よりも高い場合に、特定の砥石面が他の砥石面よりも早く磨耗してしまう所謂「片減り」が生じることを抑制することができ、砥石Ｔの寿命を長くすることができる。
【００４８】
以上のように円筒研削盤において上記のような砥石を用いると、一つの砥石によって、工作物の外面の多様な研削を行うことができる。また、砥石の周面を全幅に渡って有効に活用することができる。
【００４９】
なお、上記例において、研削に使用する砥石面や工作物の仕上げ面の種類に応じて、研削の送り速度や切り込み量等の研削条件を異ならせてもよい。このように研削条件を適宜変更することで、砥石の種類や仕上げ面の種類に適応した研削条件を設定することができ、品質の向上や加工速度の短縮を的確に図ることができる。また、夫々異なる角度のテーパー面からなる複数の砥石面を、同一種類の砥石により構成してもよく、この場合においても、研削に使用する砥石面に応じて、研削条件を適宜変更してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明した本発明に係る工作機械の変位体構造によれば、次のような効果を得ることができる。
【００５１】
請求項１に記載の発明によれば、変位体自体や、変位体を変位させるために回動や移動がなされる台座等の中間部材に、変位体の変位に関わる駆動装置を設ける必要がなく、変位体自体や中間部材の重量を軽くすることができるため、変位体を高速で変位させることができる。また、変位体の移動は一軸線上に規制されており、高精度な真直度で変位体を移動させることが容易であるため、変位体を高精度に変位させることもできる。
【００５２】
請求項２に記載の発明によれば、作動杆を作動させる駆動体の移動駆動が単一の直線運動であり、その制御を正確に行うことが容易であるため、変位体を、より高精度で変位させることができる。
【００５３】
請求項３に記載の発明によれば、各駆動体の移動量と同じ量だけ変位体を移動させることができ、変位体の移動量を駆動体の移動量により直接的に制御することができるため、変位体の移動制御を簡単に行うことができる。また、駆動体の移動ストロークを変位体の移動軸線方向に長くすれば、変位体の移動ストロークを長くすることができるため、変位体の移動軸線に直交する方向についての大きさをコンパクトに納めつつ、変位体の移動ストロークを長く設定することができる。
【００５４】
請求項４に記載の発明によれば、駆動体の移動ストロークを変位体の移動軸線に直交する方向に長くすれば、変位体の移動ストロークを長くすることができるため、変位体の移動軸線の方向についての大きさをコンパクトに納めつつ、変位体の移動ストロークを長く設定することができる。
【００５５】
請求項５に記載の発明によれば、作動杆を作動させる伸縮駆動または回動駆動が単一の直線運動または円運動であり、その制御を正確に行うことが容易であるため、変位体を、より高精度で変位させることができる。また、作動杆の他端側を移動させるための駆動体を必要とせず、この駆動体を移動自在に支持するためのレール等の部材を必要としないため、基台の構造を簡略化することができ、また、変位体構造全体を簡略化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る変位体構造の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した変位体構造の作動状態を示す平面図である。
【図３】図１に示した変位体構造の作動状態を示す平面図である。
【図４】本発明に係る変位体構造の別の例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る変位体構造のさらに別の例を示す斜視図である。
【図６】工作具としての砥石の一例を示す断面部分側面図である。
【図７】図６に示した砥石による研削方法の概略を示す平面図である。
【図８】従来の変位体構造を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｔ  工作具（砥石）
Ｔｓ  工作具（砥石）の回転軸線
Ｗ  工作物
Ｗｓ  工作物の回転軸線
Ｋｓ  基準線
１０，１０ａ，１０ｂ  変位体構造
２０  変位体（主軸頭）
２１  レール
２２  台座
３０，３０ａ  作動杆
３１  レール
３２  駆動体
【図１】
0003811659.tif 000002
【図２】
0003811659.tif 000003
【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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