JP2011011320A - 工作物自動芯出し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工作物（ワーク）の位置を計測しながら工作物の位置を微調整するような繰り返し作業を行うことなく、短時間で工作物の芯出し作業を行うことができる工作物自動芯出し装置を提供する。
【解決手段】立形研削盤１は、その軸心間距離が２×ｌとなるように配置されると共に、各々の外周形状が直径２×ｄの円形状である一対の芯出しローラ８３ａを備える。立形研削盤１は、一対の芯出しローラ８３ａを、ワークＷ（内径２×Ｄ）の内周側に挿入すると共に、主軸テーブル５の回転軸Ａから下記の数式（１）で表される距離Ｌだけ離れた所定位置に位置するように、Ｘ軸方向に移動させることによって、ワークＷをＸ軸方向に移動させ、そのことにより、ワークＷの軸心Ｂと主軸テーブル５の回転軸Ａとを一致させる。
Ｌ＝（（Ｄ−ｄ）^２−ｌ^２）^１／２ （１）
【選択図】図４

Description

本発明は、円形状の内周形状を有する中空工作物の芯出し作業を自動で行うことができる工作物自動芯出し装置に関する。

従来より、円形状の内周形状を有する中空工作物（以下、単にワークともいう）の軸心と当該ワークを載置するテーブルの回転中心とを一致させる芯出し作業を自動で行うことができる、様々な形態の工作物自動芯出し装置が知られている。

例えば、特許文献１には、環状ワークの外周囲の周方向に離れた２箇所のそれぞれに配置された２つの駆動装置を、径方向に進退駆動してワークの外周面を径方向に押すことにより、ワークをマグネットチャック上で移動させると共に、計測器によりワークの位置情報を計測し、その計測値が予め設定された芯出しレンジの数値内に収まるまでワークを移動させることによって、ワークの芯出しを行うことができる工作物自動芯出し装置が開示されている。

また、特許文献２には、工具主軸に装着される芯出し用治具によりワークの内周面又は外周面を押すことで、当該ワークを電磁チャック上で移動させると共に、振れ測定装置によりワークの外周面又は内周面の振れを測定し、その測定値が予め設定された許容範囲内になるまでワークを移動させることによって、ワークの芯出しを行うことができる工作物自動芯出し装置が開示されている。

特開平１０−４３９８５号公報 特開２００４−８２２４２号公報

前記特許文献１，２に開示された工作物自動芯出し装置では、ワークを移動させるべき距離が明確に定まっていないため、ワークの移動と、計測器による計測又は振れ測定装置による測定とを、計測器の計測値又は振れ測定装置の測定値が予め設定された芯出しレンジの数値内又は許容範囲内に収まるまで、繰り返し行うこと（以下、繰り返し作業ともいう）によりワークの芯出しを行うことになる。このため、ワークの芯出し作業が完了するまでに比較的長い時間を要してしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、繰り返し作業を行うことなく、短時間でワークの芯出し作業を行うことができる工作物自動芯出し装置を提供することである。

第１の発明では、工作物自動芯出し装置は、鉛直方向であるＺ軸方向に延びる回転軸周りに回転すると共に、円形状の内周形状を有する中空工作物が、その軸心と前記回転軸とが一致するように載置される主軸テーブルと、それぞれ前記工作物の内周側に対して、挿入及び退出可能に設けられ、各外周面が前記工作物の内周面に対し当接すると共に、前記Ｚ軸に対して直交するＹ軸方向に並んで配設される一対の芯出しローラと、前記一対の芯出しローラを、前記Ｙ及びＺ軸のそれぞれに対して直交するＸ軸方向に往復移動させる移動手段と、を備え、前記各芯出しローラは、少なくとも前記工作物の内周面に当接する部分の外周形状が直径２×ｄの円形状であると共に、前記一対の芯出しローラは、前記主軸テーブルの前記回転軸を通ってＸ軸方向に延びる中央線に対して線対称となるようにかつ、その軸心間距離が２×ｌとなるように配置され、前記移動手段は、前記主軸テーブルに載置された前記工作物の内周側に挿入された前記一対の芯出しローラを、前記Ｘ軸方向に移動させることによって、前記一対の芯出しローラそれぞれの外周面が前記工作物の内周面に当接した状態で、前記工作物を前記Ｘ軸方向に移動させ、前記移動手段はまた、前記一対の芯出しローラ間の中央位置が、前記主軸テーブルの前記回転軸から下記の数式（１）で表される距離Ｌだけ離れた所定位置に位置するように前記一対の芯出しローラを前記Ｘ軸方向に移動させることによって、前記工作物の軸心と前記主軸テーブルの前記回転軸とを一致させる。
Ｌ＝（（Ｄ−ｄ）^２−ｌ^２）^１／２ （１）
但し、２×Ｄは前記工作物の内径。

この構成によると、Ｘ軸方向を左右方向として説明すると、工作物が主軸テーブルに載置されているときにおいて、例えば工作物の軸心が主軸テーブルの回転軸に対して右側に位置するときには、工作物の内周側に挿入した一対の芯出しローラを左側に移動させることにより、工作物の軸心を左側に移動させて、工作物の軸心と主軸テーブルの回転軸とを近づかせることができる一方、工作物の軸心が主軸テーブルの回転軸に対して左側に位置するときには、一対の芯出しローラを右側に移動させることにより、工作物の軸心を右側に移動させて、工作物の軸心と主軸テーブルの回転軸とを近づかせることができる。ここで、一対の芯出しローラは、主軸テーブルの回転軸を通る中央線に対して線対称に配置されているため、その一対の芯出しローラ間の中央位置におけるＹ軸方向位置と、主軸テーブルの回転軸におけるＹ軸方向位置とは等しく、また、工作物の内周形状は円形状であり、該工作物の内周面に当接する各芯出しローラの外周形状も円形状である。そのため、一対の芯出しローラをＸ軸方向に移動させて工作物を移動させるにつれて、円形状の内周面が中央線に対して線対称な２点で支持されることで、工作物の軸心は前記中央線上を移動するようになり、Ｙ軸方向に対しては、工作物の軸心位置と回転軸の位置とが互いに一致し得る。

ところで、工作物の軸心と主軸テーブルの回転軸とが一致した状態では、工作物の軸心、つまり主軸テーブルの回転軸と、一方の芯出しローラの軸心と、一対の芯出しローラ間の中央位置とを互いに直線で結ぶことによって、Ｚ軸方向視で斜辺がＤ−ｄ、高さがｌ、底辺がＬの直角三角形が形成される。換言すれば、この直角三角形となるまで一対の芯出しローラをＸ軸方向に移動させることにより、工作物の軸心は、自動的に主軸テーブルの回転軸と一致することになる。ここで、距離Ｌは、三平方の定理により、工作物の内径（２×Ｄ）、芯出しローラの外径（２×ｄ）及び芯出しローラの軸心間距離（２×ｌ）を用いて上記（１）式で表すことができ、工作物を移動させるべき距離が定まる。従って、この工作物自動芯出し装置によれば、繰り返し作業を行うことなく、一対の芯出しローラを所定位置に位置するように、Ｘ軸方向に移動させることによって、工作物の芯出しが完了するから、短時間で工作物（ワーク）の芯出し作業を行うことができる。

第２の発明では、第１の発明において、前記工作物自動芯出し装置は、前記一対の芯出しローラの移動に係る基準位置を設定する基準位置設定手段をさらに備え、前記基準位置設定手段は、前記Ｚ軸方向に延びると共に、前記中央線上に配置された、円形状の外周形状を有する基準ローラを含み、前記基準ローラは、前記移動手段によって、前記一対の芯出しローラと共に、前記Ｘ軸方向に移動するように構成され、前記基準ローラの軸心を、前記回転軸上に位置付けることによって、前記基準位置を設定する。

この構成によると、基準ローラは、一対の芯出しローラのＸ軸方向への移動と共にＸ軸方向に移動するため、基準ローラの軸心と主軸テーブルの回転軸とが一致したときには、主軸テーブルの回転軸に対する一対の芯出しローラの相対位置が定まる。そのため、回転軸に対して距離Ｌの位置に位置付ける一対の芯出しローラの、基準位置（原点）を設定し得る。ここで、基準ローラは、中央線上に配置されているため、この基準ローラの軸心と主軸テーブルの回転軸とが一致したか否かを判断するには、例えばダイヤルゲージを利用して、容易に判断することが可能である。つまり、ダイヤルゲージを主軸テーブルに載置すると共に、そのダイヤルゲージを載置した主軸テーブルを回転させることにより基準ローラの外周の振れを測定すればよい。すなわち、基準ローラの軸心と主軸テーブルの回転軸とが一致していないときには、ダイヤルゲージの値が変化する一方、基準ローラの軸心と主軸テーブルの回転軸とが一致しているときには、ダイヤルゲージの値が変化しない。このことにより、ダイヤルゲージによる測定値に基づいて、基準ローラの軸心と主軸テーブルの回転軸とが一致しているか否かを判断することができる。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、前記主軸テーブル上から突出するように配置されて、芯出し前の前記工作物の仮位置決めを行う仮位置決めピンをさらに備え、前記仮位置決めピンは、前記工作物の外周面が前記仮位置決めピンに当接するように当該工作物を前記主軸テーブル上に置いたときに、前記工作物の軸心が、前記主軸テーブルの回転軸に対して前記Ｘ軸方向の一側にずれるように配置されている。

この構成によると、仮位置決めピンに当接するように置かれた工作物は、その軸心が回転軸に対してＸ軸方向の一側にずれているため、前述したように、一対の芯出しローラによって工作物を、所定距離だけ移動させる必要があり、この移動に伴い、Ｘ軸方向に対して工作物の軸心の位置と回転軸の位置とが互いに一致すると共に、Ｙ軸方向に対しても工作物の軸心の位置と回転軸の位置とが互いに一致するようになる。また、工作物を所定距離だけ移動させることは、静止摩擦に起因する、工作物の動き出し時のオーバーシュートを補償し得る。その結果、工作物の軸心と主軸テーブルの回転軸とを確実にかつ精度良く一致させることができる。

以上説明したように、本発明の工作物自動芯出し装置によると、一対の芯出しローラを工作物の内周面に当接させた状態で、その工作物の内径に基づく所定位置まで移動して、工作物を移動させることにより芯出しを行う。このとき、一対の芯出しローラの移動先の位置が明確に定まっているため、繰り返し作業を行うことなく、短時間で工作物（ワーク）の芯出し作業を行うことができる。

本発明に係る工作物自動芯出し装置を適用した立形研削盤の概略斜視図である。 基準ローラの軸心と主軸テーブルの回転軸とを一致させたときの状態を示す図である。 基準ローラの軸心と主軸テーブルの回転軸とが一致しているか否かを判断する方法を説明するための図である。 ワークの芯出し作業を説明するための図である。 ワークの芯出し作業において、一対の芯出しローラを移動するべき距離を算出する方法を説明するための図である。 変形例に係る芯出し器をワークＷの内周側に挿入した状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１は、本発明に係る工作物自動芯出し装置を適用した立形研削盤１を示している。この立形研削盤１は、例えば円環状のワークＷの内周面を研削することに使用されるＮＣ工作機械であり、このワークＷの内周面を研削する際には、ワークＷの軸心と、ワークＷが載置されかつ、回転自在に構成された主軸テーブル５の回転中心とを一致させた状態で主軸テーブル５とワークＷとを一体回転させると共に、ホイールヘッド８１の先端に取り付けられた砥石８１ｂをワークＷの内周面に当接させることにより、研削する。以下、立形研削盤１の横幅方向をＸ軸方向（左右方向）、奥行き方向をＹ軸方向（前後方向）、高さ方向をＺ軸方向（上下方向）として説明する。

立形研削盤１は、直方体形状のベッド２と、該ベッド２の後方側で立設する直方体形状のコラム３とを備え、Ｘ軸方向視でＬ字形状をなすように構成されている。

前記Ｌ字形状の内側に相当するベッド２の工作面２１には、Ｚ軸方向に延びる主軸４がベッド２から突出しており、該主軸４は、Ｚ軸方向に延びる回転軸Ａ周りに回転する。

主軸４の上端部には、その中心を回転軸Ａが通るように円盤形状の主軸テーブル５が取り付けられており、これによって主軸テーブル５は、主軸４と一体となって回転軸Ａ周りに回転する。

主軸テーブル５は、その上面がワークＷの載置される、平坦な載置面とされていると共に、例えばマグネットチャックを含んで構成されており、その磁力をオン、オフすることによって、前述したように円環状のワークＷが載置されたときに、ワークＷをクランプするか否かを切り替えることができる。

主軸テーブル５のワークＷの載置面には、それぞれが円形状の外周形状を有する一対の仮位置決めピン５１が突設しており（図２も参照）、該一対の仮位置決めピン５１は、それぞれが主軸テーブル５の中心から等距離となる位置で、Ｙ軸方向に並んで配設されている。つまり、一対の仮位置決めピン５１は、主軸テーブル５の回転軸Ａを通ると共にＸ軸方向に延びる仮想的な中央線に対して線対称となるように配置されており、これにより、一対の仮位置決めピン５１間の中央位置におけるＹ軸方向位置は、回転軸ＡのＹ軸方向位置と等しくなっている。ここで、一対の仮位置決めピン５１は、例えば図４に示すように、ワークＷの外周面に対してそれぞれ当接し得るように、Ｙ軸方向の軸心間距離が設定されていると共に、詳しくは後述するが、その外周面にワークＷの外周面を押し当てたときに、ワークＷの軸心Ｂが回転軸Ａよりも当該一対の仮位置決めピン５１側（図４においては、右側）となるように配設されている。

前記Ｌ字形状の内側に相当するコラム３の案内面３１には、Ｚ軸方向に所定の間隔をおいて並んで配設されると共に、各々がＸ軸方向に延びる一対の第１リニアガイド６１と、該一対の第１リニアガイド６１の間でＸ軸方向に延びると共に、その右側の一端に連結された第１サーボモータ６２の駆動軸として機能する第１出力軸６３とが設けられている。

一対の第１リニアガイド６１は、第１テーブル６４の背面に設けられた一対の第１テーブル脚部６４ａと係合して、第１テーブル６４をスライド移動自在に案内する。

第１出力軸６３は、いわゆるボールねじによって構成されており、第１テーブル６４のナット部（図示省略）に螺合している。これにより、第１テーブル６４は、第１サーボモータ６２の駆動によって、Ｘ軸方向に往復移動自在となっている。

第１テーブル６４の略中央部には、Ｘ軸方向に所定の間隔をおいて並んで設けられると共に、各々がＺ軸方向に延びる一対の第２リニアガイド７１と、該一対の第２リニアガイド７１の間でＺ軸方向に延びると共に、その上側の一端に連結された第２サーボモータ７２の駆動軸として機能する第２出力軸７３とが設けられている。

一対の第２リニアガイド７１は、第２テーブル７４の背面に設けられた一対の第２テーブル脚部７４ａと係合して、第２テーブル７４をスライド移動自在に案内する。

第２出力軸７３は、いわゆるボールねじによって構成されており、第２テーブル７４のナット部（図示省略）に螺合している。これにより、第２テーブル７４は、第２サーボモータ７２の駆動によって、Ｚ軸方向に往復移動自在となっている。

第２テーブル７４には、ワークＷの内周面を研削するためのホイールヘッド８１が取り付けられており、これにより、ホイールヘッド８１は、第２テーブル７４と一体となって、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に往復移動可能となっている。

ホイールヘッド８１は、Ｚ軸方向に延びると共に、回転可能に構成されたホイールヘッド回転軸８１ａを有しており、該ホイールヘッド回転軸８１ａの先端には、砥石８１ｂが取り付けられている。このホイールヘッド回転軸８１ａを回転させると共に、砥石８１ｂをワークＷの内周面に当接させることにより、前述したように、ワークＷの内周面を研削することができる。

ホイールヘッド８１はまた、ホイールヘッド回転軸８１ａの軸心におけるＹ軸方向位置が回転軸ＡのＹ軸方向位置と等しくなるように配設されている。

立形研削盤１は、操作盤６５及び制御盤６６を備えており、第１テーブル６４及び第２テーブル７４の移動を含む立形研削盤１の各種制御は、この操作盤６５及び制御盤６６によって行われる。つまり、操作盤６５に入力された入力情報、及びサーボモータ６２等から得られる位置情報に基づいて、制御盤６６が、前記第１及び第２サーボモータ６２，７２等の駆動制御を行うことにより、ワークＷに対する芯出し及び研削が実行されることになる。

前記第１テーブル６４におけるホイールヘッド８１の左側には、ワークＷの内径を測定すためのタッチプローブ８２が設けられている一方、右側には、芯出し器８３が設けられている。このタッチプローブ８２及び芯出し器８３はそれぞれ、前記ホイールヘッド８１のＺ軸方向への移動とは独立して、Ｚ軸方向に移動自在に構成されていると共に、第１テーブル６４のＸ軸方向への移動に伴って、ホイールヘッド８１と共に、Ｘ軸方向に移動自在に構成されている。

タッチプローブ８２は、Ｚ軸方向に延びるスタイラス８２ａを有しており、該スタイラス８２ａの先端には球状の接触子８２ｂが取り付けられている。詳しくは後述するが、ワークＷの内径は、この接触子８２ｂがワークＷの内周面に接触したことを検知することにより、測定することができる。タッチプローブ８２によって測定されたワークＷの内径の情報は制御盤６６に送られ、後述するように、ワークＷの芯出しに利用される。

タッチプローブ８２はまた、スタイラス８２ａの軸心におけるＹ軸方向位置が回転軸ＡのＹ軸方向位置と等しくなるように配設されている。

芯出し器８３は、ワークＷの芯出し作業をするための一対の芯出しローラ８３ａと、後述する基準位置を設定するための基準位置設定手段としての基準ローラ８３ｂとを有している。

一対の芯出しローラ８３ａは、ワークＷの孔内に挿入されて、該ワークＷの内周面に当接すると共に、その状態でＸ軸方向に移動することによって、ワークＷをＸ軸方向（及びＹ軸方向）に移動させて、その軸心を回転軸Ａと一致させるものであり、一対の芯出しローラ８３ａは、それぞれが回転軸Ａから等距離となる位置で、Ｙ軸方向に並んで配設されている。換言すれば、一対の芯出しローラ８３ａは、前記中央線に対して線対称となるように配置されており、これにより、一対の芯出しローラ８３ａ間の中央位置におけるＹ軸方向位置と、回転軸ＡのＹ軸方向位置とが等しくなっている。ここで、一対の芯出しローラ８３ａの軸心間距離は、例えば図４に示すように、芯出し器８３をＺ軸方向の下方に移動させたときに、一対の芯出しローラ８３ａそれぞれの少なくとも下端部が、ワークＷの孔内に内挿されると共に、そのワークＷの内周面に対してそれぞれ当接し得るように設定されている。ここでは、一対の芯出しローラ８３ａの軸心間距離は、２×ｌに設定されている（図５参照）。

各芯出しローラ８３ａは、Ｚ軸方向に延びる円柱形状のピンであり、その外径は２×ｄに設定されている（図５参照）。尚、ベアリングを取り付けることにより、各芯出しローラ８３ａをＺ軸方向に延びる回転軸周りに回転可能に構成してもよい。

基準ローラ８３ｂは、Ｚ軸方向に延びる円柱形状のピンであり、その軸心が一対の芯出しローラ８３ａ間の中央位置を通るように配設されている。従って、基準ローラ８３ｂは、前記中央線上に配置されており、これにより、基準ローラ８３ｂの軸心におけるＹ軸方向位置は、回転軸ＡのＹ軸方向位置と等しくなっている。

次に、立形研削盤１によるワークＷの芯出し作業について説明する。

まず、ワークＷを主軸テーブル５に載置する前に、一対の芯出しローラ８３ａの移動に係る基準位置の設定を行う。この基準位置の設定は、図２に示すように、基準ローラ８３ｂの軸心と、主軸テーブル５の回転軸Ａ（つまり、主軸テーブル５の中心）とを一致させることにより行う。ここで、基準ローラ８３ｂの軸心と主軸テーブル５の回転軸Ａとが一致しているか否かを判断するために、図３に示すように、ダイヤルゲージ９を主軸テーブル５に載置すると共に、そのダイヤルゲージ９を載置した主軸テーブル５を回転させることにより、基準ローラ８３ｂの外周の振れを測定するようにしてもよい。ダイヤルゲージ９と基準ローラ８３ｂの外周との距離は、主軸テーブル５及びダイヤルゲージ９が回転すると、基準ローラ８３ｂの軸心と主軸テーブル５の回転軸Ａとが一致していないときには変化する一方、基準ローラ８３ｂの軸心と主軸テーブル５の回転軸Ａとが一致しているときには変化しない。従って、ダイヤルゲージ９による測定値に基づいて、基準ローラ８３ｂの軸心と主軸テーブル５の回転軸Ａとが一致しているか否かを判断し、基準ローラ８３ｂの軸心と主軸テーブル５の回転軸Ａとが一致していないときには、そのずれ量に応じて、操作盤６５及び制御盤６６を通じて第１テーブル６４をＸ軸方向に移動させるようにする。そうして、基準ローラ８３ｂの軸心と主軸テーブル５の回転軸Ａとを一致させるようにして、そのときの芯出しローラ８３ａの位置を、基準位置（原点）として、制御盤６６に記憶させる。つまり、この芯出しローラ８３ａの基準位置は、回転軸Ａに対する相対位置として設定されることになり、ここでは、回転軸ＡのＸ軸方向位置として設定される。

次に、磁力がオフ状態の主軸テーブル５にワークＷを載置すると共に、ワークＷの外周面を回転軸Ａ側から各仮位置決めピン５１の外周面に押し当てる（図４（ａ）参照）。こうして、前述したように、ワークＷの軸心ＢにおけるＸ軸方向位置が主軸テーブル５の回転軸ＡにおけるＸ軸方向位置よりも一対の仮位置決めピン５１側となる一方、Ｙ軸方向位置が主軸テーブル５の回転軸ＡにおけるＹ軸方向位置と等しくなって、ワークＷは、主軸テーブル５に載置される。

次に、主軸テーブル５に載置されたワークＷの内径を計測する。そのために、タッチプローブ８２を下方に移動させることにより、タッチプローブ８２の接触子８２ｂをワークＷの内周側に挿入する。そうして、第１テーブル６４をＸ軸方向に移動させることにより、このタッチプローブ８２を、その挿入位置から左右に移動させることによって、接触子８２ｂとワークＷの左右両側の内周面とを接触させ、そのことにより、ワークＷの内径を測定する。

ワークＷの内径測定が完了すると、タッチプローブ８２を上方向に移動させることにより、タッチプローブ８２の接触子８２ｂをワークＷの内周側から退避させる。ここで、ワークＷの内径（２×Ｄ）の情報は、制御盤６６に記憶される。

次に、芯出し器８３を下方に移動させることにより、図４の（ａ）に示すように、一対の芯出しローラ８３ａ及び基準ローラ８３ｂ（以下、一対の芯出しローラ８３ａ等ともいう）をワークＷの内周側に挿入する。ここでは、芯出しローラ８３ａのＸ軸方向の位置を基準位置に合わせた状態で、一対の芯出しローラ８３ａ等をワークＷの内周側に挿入する。

そうして、制御盤６６は、図４の（ａ）状態から、第１テーブル６４を移動させることによって、一対の芯出しローラ８３ａ等を一対の仮位置決めピン５１とは反対側のＸ軸方向（図４においては、左側）に移動させる。これにより、図４の（ｂ）に示すように、各芯出しローラ８３ａの外周面がワークＷの内周面に当接する。

この図４の（ｂ）の状態からさらに、第１テーブル６４を移動させることによって、一対の芯出しローラ８３ａをＸ軸方向（図４においては、左側）に移動させていくと、ワークＷは、一対の芯出しローラ８３ａによって押されて、Ｘ軸方向の左側へと移動する。

そうして、図４の（ｃ）のように、制御盤６６が、一対の芯出しローラ８３ａを回転軸Ａに対してＸ軸方向に所定の距離Ｌだけ離れた位置となるように移動させると（ここでは、芯出しローラ８３ａの位置を、当初、基準位置に設定していたことから、第１テーブル６４を距離Ｌだけ移動させることになる）、ワークＷの軸心Ｂと主軸テーブル５の回転軸Ａとが一致する。ここで、距離Ｌは、各芯出しローラ８３ａの直径（２×ｄ）、一対の芯出しローラ８３ａの軸心間距離（２×ｌ）、ワークＷの内径（２×Ｄ）から求まる。つまり、ワークＷの軸心Ｂと回転軸Ａとが一致するときには、図５に示すように、ワークＷの軸心Ｂ、つまり回転軸Ａと、一方の芯出しローラ８３ａの軸心と、一対の芯出しローラ８３ａ間の中央位置とを互いに直線で結ぶと、斜辺がＤ−ｄ、高さがｌ、底辺がＬの直角三角形となる。各芯出しローラの直径（２×ｄ）及び一対の芯出しローラの軸心間距離（２×ｌ）は予め設定されている設計値であって、制御盤６６に予め記憶されており、ワークＷの内径（２×Ｄ）は前述したようにタッチプローブ８２によって測定されて、制御盤６６に記憶されているため、前記直角三角形の高さ及び斜辺は既知である。従って、距離Ｌは、三平方の定理により下記の（１）式で表され、容易に求めることができる。

Ｌ＝（（Ｄ−ｄ）^２−ｌ^２）^１／２ （１）
こうして、制御盤６６が、前述したように、第１テーブル６４をＸ軸方向に距離Ｌだけ移動させることによって、ワークＷの芯出し作業が完了する。

ワークＷの芯出し作業の完了後は、一対の芯出しローラ８３ａ等を上方向に移動させることにより、ワークＷの内周側から退避させると共に、主軸テーブル５の磁力をオンにすることにより、ワークＷをクランプする。そうして、第２テーブル７４を下方に移動させることにより、ホイールヘッド８１をワークＷの内周側に挿入し、ワークＷの内周面の研削作業に移行する。

以上説明したように、本発明の本実施形態に係る立形研削盤１では、一対の芯出しローラ８３ａをワークＷの内周側に挿入すると共に、その一対の芯出しローラ８３ａを、所定位置までＸ軸方向に移動させることによって、ワークＷの軸心Ｂと主軸テーブル５の回転軸Ａとを一致させることができる。ここで、一対の芯出しローラ８３ａを位置付けるべき位置が明確に定まっているため、この立形研削盤１によれば、ワークＷの位置を計測しながらワークＷの位置を微調整するような繰り返し作業を行うことなく、短時間でワークＷの芯出し作業を行うことができる。

ここで、芯出しローラ８３ａによって、静止している状態のワークＷを移動させるときの摩擦等の影響を考慮して、ワークＷを、当初に載置する位置は、回転軸Ａに対して所定以上にずれていることが望ましい。つまり、ワークＷの軸心が回転軸Ａと一致するまでに、芯出しローラ８３ａによってワークＷを所定距離だけ移動させることが、ワークＷの芯出し精度を高める。

尚、ワークＷの内径をタッチプローブ８２によって測定せずに、ワークＷを主軸テーブル５に載置する前に予め測定するようにしてもよい。この場合には、立形研削盤１は、タッチプローブ８２を備えなくともよい。

また、主軸テーブル５に一対の仮位置決めピン５１を設けなくともよい。この場合には、ワークＷは、芯出しローラ８３ａが内挿し得るような、主軸テーブル５の中心付近の適当な位置に載置すればよい。ここで、ワークＷの軸心Ｂが主軸テーブル５の回転軸Ａに対して右側に位置するときには、ワークＷの内周側に挿入した一対の芯出しローラ８３ａを左側に移動させることにより、ワークＷの軸心Ｂを左側に移動させて、ワークＷの軸心Ｂを回転軸Ａに近づかせることができる一方、ワークＷの軸心Ｂが主軸テーブル５の回転軸Ａに対して左側に位置するときには、一対の芯出しローラ８３ａを右側に移動させることにより、ワークＷの軸心Ｂを右側に移動させて、ワークＷの軸心Ｂを回転軸Ａに近づかせることができる。ここで、一対の芯出しローラ８３ａ間の中央位置におけるＹ軸方向位置と、主軸テーブル５の回転軸ＡにおけるＹ軸方向位置とは等しく、また、ワークＷの内周形状は円形状であり、該ワークＷの内周面に当接する各芯出しローラ８３ａの外周形状も円形状である。そのため、一対の芯出しローラ８３ａをＸ軸方向に移動させることにより、ワークＷの円形内周面が、Ｘ軸方向に延びる中央線に対して線対称な２点で支持されることになり、ワークＷの軸心Ｂは自動的に中央線上を移動するようになる。つまり、Ｙ軸方向に対しても、ワークＷの軸心Ｂを主軸テーブル５の回転軸Ａに近づかせることができるから、仮位置決めピン５１によってワークＷのＹ軸方向位置を予め設定しておかなくとも、一対の芯出しローラ８３ａを回転軸ＡからＸ軸方向に距離Ｌだけ離れた所定位置まで移動させることによって、ワークＷの軸心Ｂと主軸テーブル５の回転軸Ａとを一致させることができる。

さらに、ワークＷは、円環状のものに限られるわけではなく、ワークＷの外周形状は円形状でなくてもよい。

加えて、基準ローラ８３ｂは、その軸心のＹ軸方向位置が一対の芯出しローラ８３ａ間の中央位置におけるＹ軸方向位置と等しければ、例えば図６に示すように、その軸心が一対の芯出しローラ８３ａ間の中央位置を通らず、その軸心のＸ軸方向位置が一対の芯出しローラ間８３ａ間の中央位置におけるＸ軸方向位置と異なっていてもよい。この場合には、一対の芯出しローラ８３ａ間の中央位置のＸ軸方向位置と基準ローラ８３ｂのＸ軸方向位置とが異なるため、その位置ずれ量を考慮して、一対の芯出しローラ８３ａ等を移動させればよい。

また、一対の芯出しローラ８３ａ等をワークＷの内周側に挿入する位置は、基準位置に限らず、任意の位置に設定すればよい。

さらに、一対の芯出しローラ８３ａ等を前記所定位置まで移動させるときに、一度に前記所定位置まで移動させずに、一旦、前記所定位置の手前まで移動させた後、前記所定位置まで移動させてもよい。このように一対の芯出しローラ８３ａ等を徐々に移動させることにより、例えば一対の芯出しローラ８３ａ等を前記所定位置で停止させたときに、ワークＷが慣性により移動してしまうことを回避することができ、その結果、ワークＷの軸心Ｂと回転軸Ａとをより確実にかつ精度よく一致させることができる。

本発明は、工作物（ワーク）の芯出し作業を従来よりも短時間で行うことができるため、例えば研削盤等の工作機械に適用し得る点で有用である。

１ 立形研削盤
５ 主軸テーブル
５１ 仮位置決めピン
６４ 第１テーブル
８１ ホイールヘッド
８２ タッチプローブ
８３ 芯出し器
８３ａ 芯出しローラ
８３ｂ 基準ローラ
９ ダイヤルゲージ
Ａ 回転軸
Ｂ ワーク（工作物）の軸心
Ｗ ワーク（工作物）
Ｌ 距離

Claims (3)

1. 鉛直方向であるＺ軸方向に延びる回転軸周りに回転すると共に、円形状の内周形状を有する中空工作物が、その軸心と前記回転軸とが一致するように載置される主軸テーブルと、
   それぞれ前記工作物の内周側に対して、挿入及び退出可能に設けられ、各外周面が前記工作物の内周面に対し当接すると共に、前記Ｚ軸に対して直交するＹ軸方向に並んで配設される一対の芯出しローラと、
   前記一対の芯出しローラを、前記Ｙ及びＺ軸のそれぞれに対して直交するＸ軸方向に往復移動させる移動手段と、
   を備え、
   前記各芯出しローラは、少なくとも前記工作物の内周面に当接する部分の外周形状が直径２×ｄの円形状であると共に、前記一対の芯出しローラは、前記主軸テーブルの前記回転軸を通ってＸ軸方向に延びる中央線に対して線対称となるようにかつ、その軸心間距離が２×ｌとなるように配置され、
   前記移動手段は、前記主軸テーブルに載置された前記工作物の内周側に挿入された前記一対の芯出しローラを、前記Ｘ軸方向に移動させることによって、前記一対の芯出しローラそれぞれの外周面が前記工作物の内周面に当接した状態で、前記工作物を前記Ｘ軸方向に移動させ、
   前記移動手段はまた、前記一対の芯出しローラ間の中央位置が、前記主軸テーブルの前記回転軸から下記の数式（１）で表される距離Ｌだけ離れた所定位置に位置するように前記一対の芯出しローラを前記Ｘ軸方向に移動させることによって、前記工作物の軸心と前記主軸テーブルの前記回転軸とを一致させることを特徴とする工作物自動芯出し装置。
   Ｌ＝（（Ｄ−ｄ）^２−ｌ^２）^１／２ （１）
   但し、２×Ｄは前記工作物の内径。
2. 請求項１に記載の工作物自動芯出し装置において、
   前記一対の芯出しローラの移動に係る基準位置を設定する基準位置設定手段をさらに備え、
   前記基準位置設定手段は、前記Ｚ軸方向に延びると共に、前記中央線上に配置された、円形状の外周形状を有する基準ローラを含み、
   前記基準ローラは、前記移動手段によって、前記一対の芯出しローラと共に、前記Ｘ軸方向に移動するように構成され、
   前記基準ローラの軸心を、前記回転軸上に位置付けることによって、前記基準位置を設定することを特徴とする工作物自動芯出し装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の工作物自動芯出し装置において、
   前記主軸テーブル上から突出するように配置されて、芯出し前の前記工作物の仮位置決めを行う仮位置決めピンをさらに備え、
   前記仮位置決めピンは、前記工作物の外周面が前記仮位置決めピンに当接するように当該工作物を前記主軸テーブル上に置いたときに、前記工作物の軸心が、前記主軸テーブルの回転軸に対して前記Ｘ軸方向の一側にずれるように配置されていることを特徴とする工作物自動芯出し装置。

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