JP2021037604A - 定寸装置及びこれを備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】他の構成物と干渉しないように工作機械に配設することができる定寸装置等を提供する。【解決手段】工作機械に付設される定寸装置９０であって、２つの測定子９２を有する測定ヘッド９１と、測定ヘッド９１を移送して測定子９２をワークＷの外周面に接触させる移送装置９３とを備える。移送装置９３は、測定子９２のワークＷとの接触部を含む平面が主軸１１の軸線と直交するように測定ヘッド９１を支持する。移送装置９３は、測定ヘッド９３を主軸１１の軸線に沿って、加工領域内に設定された旋回位置と、加工領域外に設定された待機位置との間で進退させる直線移送機構９４と、旋回位置において、測定ヘッド９１を主軸１１の軸線と平行な軸線を中心として、測定子９２がワークＷの外周面に接触する測定位置と、ワークＷから離反した退避位置とに移動させる旋回機構１０３とを備える。【選択図】図１８

Description

本発明は、加工中のワークの外径寸法を測定して、当該ワークの外径寸法が予め定められた寸法となった時、その信号を出力するように構成された定寸装置、及びこれを備えた工作機械に関する。

上記定寸装置は、主に円筒研削盤に設けられるもので、相互に接近するように付勢された２つの測定子を有し、この２つの測定子を研削加工中のワークの外周面に接触させることによって、当該ワークの外径を測定するように構成された測定ヘッドを備えている（特開２０１２−１９６７４０号公報参照）。そして、測定ヘッドは、加工中のワークの外径寸法が予め定められた寸法となった時、その検出信号を円筒研削盤の制御装置に出力し、制御装置は、この検出信号を受信したとき、研削加工を終了する。

このような定寸装置は、従来、一般的に、円筒研削盤のベッド上に配設され、ワークを保持して回転させる主軸の軸線を挟んで、研削砥石とは反対側の位置に配置されている（特開２０１９−３４３９０号公報参照）。

特開２０１２−１９６７４０号公報 特開２０１９−３４３９０号公報

ところで、工作機械の分野では、従来より、旋盤とマシニングセンタとの両機能を合わせ備えた複合加工型の加工機械（複合加工機械）が知られている。この複合加工機械は、ワークを把持して回転させるワーク主軸と、工具を保持して回転させる工具主軸とを備えており、ワーク主軸を回転させて行う旋削加工、並びに工具主軸を回転させ、切削工具を用いて行う平面加工、曲面加工や穴あけ加工といった切削加工、及び研削工具を用いて行う円筒研削や平面研削といった研削加工など、複数の加工工程を行うことができるようになっている。

この複合加工機械は、上記のように複数の加工工程を一台で行うことができる加工集約型の加工機械であり、加工工程を集約することによって、ワークの取付・取外に関するハンドリング回数を低減することができ、その結果、加工工程毎に異なる加工機械を用いて加工する場合に比べて、総加工時間を短縮することができ、また、ハンドリングを繰り返すことによって加工精度が累積的に悪化するのを防止することができるというメリットを有する。

ところが、この複合加工機械では、円筒研削を行う際に、上述した従来の定寸装置を用いることができないという問題があった。即ち、この複合加工機械では、上述したように、工具主軸を用いた旋削加工や工具主軸を用いた切削加工など、各種の加工を行うように構成されているため、上記従来の円筒研削盤と同様に、定寸装置をベッド上に配設すると、他の加工の際に、当該定寸装置と、刃物台、工具主軸及び工具といった複合加工機械の構成物とが干渉するという不都合を生じるからである。

また、旋盤によりワークの外周面を仕上加工する際にも、上記定寸装置を用いることができれば便利である。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、工作機械を構成する他の構成物と干渉しないように当該工作機械に配設することができる定寸装置、及びこれを備えた工作機械の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、ワークを保持して回転させる主軸を備え、工具を用いて前記ワークの外周面を加工するように構成された工作機械に付設される定寸装置であって、
相互に接近するように付勢された２つの測定子を有し、当該２つの測定子を前記ワークの外周面に接触させることによって当該ワークの外径を測定するように構成された測定ヘッドと、該測定ヘッドを移送して前記測定子を前記ワークの外周面に接触させる移送装置とを備え、
前記移送装置は、前記２つの測定子の前記ワークとの接触部を含む平面が前記主軸の軸線と直交するように前記測定ヘッドを支持するように構成されると共に、前記測定ヘッドを前記主軸の軸線に沿って、加工領域内に設定された旋回位置と、加工領域外に設定された待機位置との間で進退させる直線移送機構と、前記旋回位置において、前記測定ヘッドを前記主軸の軸線と平行な軸線を中心として、前記ワークに対して離接させる方向に旋回させて、前記２つの測定子が前記ワークの外周面に接触する測定位置と、前記２つの測定子が前記ワークから離反した退避位置とに移動させる旋回機構とを備えた定寸装置に係る。

この定寸装置は、上述のように、ワークを保持して回転させる主軸を備え、工具を用いて前記ワークの外周面を加工するように構成された工作機械に付設され、その測定ヘッドが前記移送装置によって移送される。具体的には、前記測定ヘッドは、前記２つの測定子の前記ワークとの接触部を含む平面が前記主軸の軸線と直交するように前記移送装置によって支持され、更に、前記直線移送機構によって、前記主軸の軸線に沿った方向に進退動作し、また、旋回機構によって、前記主軸の軸線と平行な軸線を中心として、前記ワークに接近する方向と、前記ワークから離反する方向に旋回動作する。

より具体的には、前記測定ヘッドは、前記直線移送機構により、加工領域内に設定された旋回位置と、加工領域外に設定された待機位置との間で進退し、旋回位置に在るときに、前記旋回機構により、前記ワークから離反した退避位置から、前記２つの測定子がワークの外周面に接触する測定位置に旋回し、逆に、測定位置から退避位置に旋回する。

斯くして、この定寸装置によれば、定寸動作が必要なときに、直線移送機構により、測定ヘッドを加工領域外の待機位置から加工領域内の旋回位置に移動させ、ついで、この旋回位置において、旋回機構により、測定ヘッドを退避位置から測定位置に旋回させることにより、ワークの外径を測定することができるようになる。そして、定寸動作を終了すると、旋回機構により、測定ヘッドを測定位置から退避位置に旋回させた後、直線移送機構により、旋回位置から加工領域外の待機位置に移送する。

以上のように、この定寸装置によれば、当該定寸装置が必要な加工のときにのみ、その測定ヘッドを加工領域外の退避位置から加工領域内の旋回位置に進出させることができるので、言い換えれば、定寸装置を必要としない他の加工のときには、当該測定ヘッドを加工領域外の退避位置に退避させることができるので、当該他の加工の際に、工作機械を構成する構成物と定寸装置とが干渉するといった不都合が生じるのを防止することができる。

そして、本発明において、前記定寸装置が配設される工作機械は、当該定寸装置を主軸の近傍に備えた態様を採ることができ、更に、当該定寸装置を、カバー体によって加工領域から隔離された格納領域に格納すると共に、前記カバー体に形成された開口部をから、前記加工領域に対して前記測定ヘッドを進退させるように構成された態様を採ることができる。このようにすれば、定寸装置を加工領域から隔離された格納領域内に格納することができるので、前記他の加工の際に生じる切屑や当該他の加工に用いられるクーラント液等によって、定寸装置が汚損されるのを防止することができる。

尚、前記定寸装置を設けることができる工作機械には何ら制限は無く、当該工作機械には、前記ワーク主軸及び工具主軸を備えた複合加工機械、旋盤の他、円筒研削盤なども含まれる。

また、前記カバー体を設ける場合に、当該カバー体の開口部を開閉する蓋体を設ければ、前記切屑やクーラント液等によって、当該定寸装置が汚損されるのをより確実に防止することができる。

また、前記旋回機構は、前記測定ヘッドをその２つの測定子の前記ワークとの接触部を含む平面が前記主軸の軸線と直交するように支持する旋回アームと、前記主軸の軸線と平行に配設され、前記旋回アームが連結される回転軸と、該回転軸を軸中心に回転させるアクチュエータとから構成された態様を採ることができ、前記直線移送機構は、前記旋回機構を前記主軸の軸線に沿った方向に進退させるように構成された態様を採ることができる。

以上のように、本発明に係る定寸装置によれば、当該定寸装置が必要な加工のときには、その測定ヘッドを加工領域外の退避位置から加工領域内の旋回位置に進出させることができ、一方、定寸装置を必要としない他の加工のときには、当該測定ヘッドを加工領域外の退避位置に退避させることができるので、当該他の加工の際に、工作機械を構成する構成物と定寸装置とが干渉するといった不都合が生じるのを防止することができる。

また、定寸装置を、カバー体により加工領域から隔離された格納領域に格納するようにすれば、前記他の加工の際に生じる切屑や当該他の加工に用いられるクーラント液等によって、定寸装置が汚損されるのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る複合加工装置の主要構成を示した斜視図である。 本実施形態に係る複合加工装置によるねじ軸の加工方法説明するための説明図である。 本実施形態に係る複合加工装置によるねじ軸の加工方法説明するための説明図である。 図３における矢視Ａ方向から見た説明図である。 本実施形態に係る研削ユニットを示した断面図である。 本実施形態に係る研削ユニット用の収容装置を示した斜視図である。 本実施形態に係る研削ユニットの使用方法を説明するための説明図である。 本実施形態に係る研削ユニットの使用方法を説明するための説明図である。 本実施形態に係る収容装置の動作を説明するための説明図である。 本実施形態に係る収容装置の動作を説明するための説明図である。 本実施形態に係る振れ止めユニットを示した斜視図である。 図１１における矢視Ｂ−Ｂ方向の断面図である。 図１１における矢視Ｃ方向から見た斜視図である。 本実施形態に係るチャックを示した斜視図である。 本実施形態に係るチャックの把持爪を示した斜視図である。 本実施形態に係るチャックの動作を説明するための説明図である。 本実施形態に係る定寸装置を格納するカバー体を示した斜視図である。 本実施形態に係る定寸装置の一部を示した斜視図である。 本実施形態に係る定寸装置を示した平断面図である。 本実施形態に係る定寸装置を示した正断面図である。 本実施形態に係るロータリドレッサが設けられる部分を示した斜視図である。 本実施形態に係るロータリドレッサを用いた研削砥石の形状修正を説明するための説明図である。 本実施形態に係るポイントドレッサを用いた研削砥石の形状修正を説明するための説明図である。 本実施形態に係るポイントドレッサを用いた研削砥石の形状修正を説明するための説明図である。 本実施形態に係る研削砥石を用いた加工方法を説明するための説明図である。 本実施形態に係るねじ軸測定装置が測定位置に配置された状態を示す斜視図である。 本実施形態に係るねじ軸測定装置の構成を説明するための説明図である。 本実施形態に係るねじ軸測定装置の構成を示したブロック図である。 本実施形態に係るねじ軸測定装置における測定方法を説明するための説明図である。 本発明の他の実施形態に係るねじ軸測定装置における測定方法を説明するための説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１−図２９を参照しながら説明する。図１は、ねじ軸を加工可能に構成されたＮＣ工作機械である本例の複合加工装置の主要構成を示した斜視図である。尚、以下では、ボールねじのねじ軸を加工対象として説明するが、本例の複合加工装置で加工可能な対象物はこれに限られるものではない。特に、ねじ軸としては、ボールねじの他、台形ねじなど各種のねじ軸を加工可能である。また、以下では、ねじ軸を製作するための材料を軸状ワークと称する。

本例の複合加工装置１は、複合加工機２、制御装置３、定寸装置９０及びねじ軸測定装置１１０を備えて構成される。以下、各部の詳細について説明する。
［複合加工機］
＜複合加工機の基本的構成＞
前記複合加工機２は、ベッド（図示せず）と、このベッド（図示せず）上に、図１に示した矢示Ｚ軸方向に移動可能に配設されたコラム（図示せず）と、同じくベッド（図示せず）上に配設された第１主軸台８、第２主軸台１０及び刃物台１５などから構成される汎用の加工機であって、更に、第２主軸台１０の上方に配設された収容装置６０などを備えている。

＜工具主軸＞
前記コラム（図示せず）は、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動可能にクイル６を保持しており、このクイル６には工具主軸７が設けられ、工具主軸７には、研削ユニット４０の他各種工具が装着されるようになっている。そして、研削ユニット４０は、前記収容装置６０に収容されるようになっており、所定の動作によって工具主軸７への着脱が行なわれる。また、研削ユニット４０以外の工具は適宜位置に設けられた工具マガジン（図示せず）に格納されており、この工具マガジン（図示せず）の近傍の工具交換位置に配設された工具交換装置（図示せず）によって、工具主軸７への着脱が行なわれる。また、この工具主軸７は、Ｙ軸と平行な回転軸を中心に回転可能にクイル６に保持されている。

＜主軸台＞
前記第１主軸台８は第１主軸９を回転自在に保持するとともに、内部に第１主軸９を回転させる駆動モータを備えており、同様に第２主軸台１０は第２主軸１１を回転自在に保持するとともに、内部に第２主軸１０を回転させる駆動モータを備えている。そして、これら第１主軸台８及び第２主軸台１０は相互に対向し、且つ第１主軸９と第２主軸１１の軸線が同軸となるように配設され、また、第２主軸台１０は第１主軸台８に対して、Ｚ軸方向に進退可能になっている。

＜チャック＞
前記第１主軸９には第１チャック２０が装着され、また、前記第２主軸１１には第２チャック２５が装着されており、これら第１チャック２０及び第２チャック２５により、軸状ワークＷを把持する。尚、第１チャック２０及び第２チャック２５は同じ構成を備えている。したがって、以下では、代表して第１チャック２０についてその構成を説明し、第２チャック２５の対応する構成要素については括弧書きでその符号を付す。

図１４に示すように、第１チャック２０（２５）は、チャック本体２１（２６）と、このチャック本体２１（２６）の前端面から突出するように、その中心位置に設けられる心押軸２４（２９）と、同じくチャック本体２１（２６）の前端面から突出するように、周方向に等間隔に配設された３つ把持爪２２（２７）とを備えている。この把持爪２２（２７）は図示しない駆動機構によって、チャック本体２１（２６）の中心軸に沿った方向に進退するように構成されると共に、進出時（閉じる時）には前進端まで進出した後、中心軸に対し接近する方向に揺動して軸状ワークＷを把持するように構成され、後退時（開く時）には、中心軸から径方向外方に揺動して軸状ワークＷの把持を解除した後、中心軸に沿った方向に後退端まで後退するように構成されている。

斯くして、この第１チャック２０（２５）チャックによれば、把持爪２２（２７）がチャック本体２１（２６）の中心軸に向けて揺動することにより、軸状ワークＷがチャック本体２１（２６）の端面側に向けて引き込まれるように把持される。そして、このような把持動作によって、軸状ワークＷを寸法精度良く加工することが可能となる。

前記各把持爪２２（２７）の把持面２３（２８）は、把持する軸状ワークＷの外径に応じて円弧状に形成され、且つチャック本体２１（２６）の端面から離反する方向に順次シフトした位置に設けられる複数の把持面（本例では、４つの把持面２３ａ−２３ｄ（２８ａ−２８ｄ））からなる。そして、各把持面２３ａ−２３ｄ（２８ａ−２８ｄ）は、各把持爪２２（２７）が開状態のときに、前記チャック本体２１（２６）の中心軸に対して径方向外方に傾斜した状態となり、チャック本体２１（２６）の端面に最も近い把持面２３ａ（２８ａ）は、当該チャック本体２１（２６）の中心軸に対する傾斜角が最も小さく、チャック本体２１（２６）の端面から遠ざかる把持面ほどその傾斜角が大きく設定され、最も遠い把持面２３ｄ（２８ｄ）は、その傾斜角が最も大きくなっている。

また、各把持面２３ａ−２３ｄ（２８ａ−２８ｄ）は、チャック本体２１（２６）の端面から遠ざかる方向に向けて順次曲率が異なっており、チャック本体２１（２６）の端面に最も近い把持面２３ａ（２８ａ）は、その曲率が最も小さく、チャック本２１（２６）の端面から遠ざかる把持面ほどその曲率が大きくなっており、最も遠い把持面２３ｄ（２８ｄ）は、その曲率が最も大きくなっている。

斯くして、以上の構成を備えた本例の第１チャック２０及び第２チャック２５では、１種類の把持爪２２，２７によって、異なる４つの外径の軸状ワークＷを把持することできる。そして、この第１チャック２０及び第２チャック２５によれば、従来に比べて、用意すべき把持爪の個数を減らすことができ、この結果、当該第１チャック２０及び第２チャック２５に係る設備コストを低減することができるとともに、その管理の複雑さを緩和することができ、効率の良い運用を行うことができる。また、軸状ワークＷの外径に合わせて把持爪２２（２７）を交換する回数が減少するので、段取り時間を低減することができ、これに伴って加工時間を短縮することができる。

また、この第１チャック２０及び第２チャック２５では、軸状ワークＷの両端面に穿孔されたセンタ穴に前記心押軸２４，２９の先端が挿入されることにより、当該軸状ワークＷを保持した状態で、前記把持爪２２，２７によって当該軸状ワークＷの端部を把持することができる。

また、図２３及び図２４に示すように、第１チャック２０の外周寄りの端面には、第１ポイントドレッサ３２及び第２ポイントドレッサ３３が取り付けられている。第１ポイントドレッサ３２は、その軸部が第１チャック２０の中心軸に向けて傾斜するように配設され、第２ポイントドレッサ３３はその軸部が第１チャック２０の径方向外方に延出するように配設され、各軸部の先端に設けられたダイヤモンドによって研削砥石Ｔ_Ｇの形状が修正されるようになっている。

尚、本例の研削砥石Ｔ_Ｇは軸部の先端に砥石部を形成した構造を有しており、砥石部は先端に向けて先細となる順テーパ部Ｇａと、この順テーパ部Ｇａから軸側に向けて先細となる逆テーパ部Ｇｂからなり、前記第１ポイントドレッサ３２により逆テーパ部Ｇｂの形状が修正され、第２ポイントドレッサ３３により順テーパ部Ｇａの形状が修正される。この研削砥石Ｔ_Ｇでは、図２５に示すように、順テーパ部Ｇａを用いて軸状ワークＷの外周面を研削加工することができ、逆テーパ部Ｇｂを用いて軸状ワークＷの端面を研削加工することができる。

斯くして、本例では、第１チャック２０の外周寄りの端面に、第１ポイントドレッサ３２及び第２ポイントドレッサ３３を配設しており、第１チャックの端面側の領域は、通常、干渉領域に設定され、工具を用いた加工の際に当該工具を侵入させることができない領域に設定されているので、研削砥石Ｔ_Ｇを用いた研削加工以外の他の加工を行う際に、刃物台１５、工具主軸７及び他の工具などの構成物と第１ポイントドレッサ３２及び第２ポイントドレッサ３３とが干渉するのを確実に防止することができる。

尚、前記第１チャック２０の把持爪２２が把持した軸状ワークＷの端部を加工する場合に、把持爪２２と研削砥石Ｔ_Ｇとが干渉する場合には、把持爪２２を後退端まで後退させることにより、把持爪２２と研削砥石Ｔ_Ｇとが干渉しない状態にすることで、当該端部を加工することができる。同様に、前記第２チャック２５の把持爪２７が把持した軸状ワークＷの端部を加工する場合に、把持爪２７と研削砥石Ｔ_Ｇとが干渉する場合には、把持爪２７を後退端まで後退させることにより、把持爪２７と研削砥石Ｔ_Ｇとが干渉しない状態にすることで、当該端部を加工することができる。

＜刃物台＞
前記刃物台１５は、図１に示すように、矢示Ｘ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ’軸方向に移動可能になっており、第１チャック２０側の端面に、前記Ｚ軸に平行な回転軸を中心として回転可能にタレット１６を保持している。タレット１６は周面が平面状の取付面となった多角柱体から構成され、図１及び図２等に示すように、当該取付面に振れ止めユニット７０が取り付けられている。尚、Ｙ’軸は前記Ｙ軸に対して所定の角度だけ、操作側に向けて前下がりとなるように傾斜している。また、刃物台１５はＸ軸方向の移動とＹ’軸方向の移動との複合動作によってＹ軸方向（水平方向）への移動が創成されるようになっている。

＜振れ止めユニット＞
前記振れ止めユニット７０は、図１１及び図１３に示すように、一組の振れ止め装置７２と、この振れ止め装置７２を適宜間隔を空けて連結する連結板７１と、前記振れ止め装置７２に圧力流体を供給する圧力流体供給源とを備えて構成され、前記一組の振れ止め装置７２は前記Ｚ軸に沿って配設されている。尚、図１１では、軸状ワークＷの図示を省略している。

図１２に示すように、前記振れ止め装置７２は、基台７３と、この基台７３上に設けられた受部材７４と、受部材７４の上方にこれと対向するように設けられた押え部材７５と、この押え部材７５を支持するとともに、当該押え部材７５を受部材７４に対して離接させるクランプ機構７７などを備えて構成される。

前記一組の振れ止め装置７２の受部材７４はそれぞれ上面にＶ字状の溝７４ａを備えており、一組の振れ止め装置７２は、各受部材７４のＶ字状溝７４ａの底部条線が同一の線上に位置するように、所定の間隔を空けて前記連結板７１に取り付けられている。そして、振れ止めユニット７０は、受部材７４のＶ字状溝７４ａの底部条線が前記Ｚ軸と平行になるように前記タレット１６に取り付けられる。また、前記押え部材７５は前記受部材７４と対向する下面に、当該受部材７４のＶ字状溝７４ａに一致した、即ち、底部条線が上下で一致した同じくＶ字状の溝７５ａが形成されている。また、前記基台７３には、前記受部材７４から所定間隔を空けてガイド穴７３ａが穿設されており、このガイド穴７３ａには、上端部が前記押え部材７５の下面に連結されガイドピン７６が嵌挿されている。

前記クランプ機構７７は、前記ガイド穴７３ａと前記受部材７４との間において、前記基台７３の上面に開口するように形成されたシリンダ穴７８と、このシリンダ穴７８に嵌挿され、その上端部が前記押え部材７５の下面に連結されたピストン７９と、前記シリンダ穴７８内において上下に形成される２つの圧力流体室７８ａ，７８ｂに選択的に圧力流体を供給する圧力流体供給部（図示せず）などから構成される。斯くして、このクランプ機構７７では、圧力流体室７８ａに圧力流体を供給することにより、ピストン７９及びこれに連結される押え部材７５が下降して、軸状ワークＷが受部材７４のＶ字状溝７４ａの２つの内面と押え部材７５のＶ字状溝７５ａの２つの内面とに当接した状態で、これら受部材７４と押え部材７５とによってクランプされ、圧力流体室７８ｂに圧力流体を供給することにより、ピストン７９及び押え部材７５が上昇して、受部材７４及び押え部材７５による軸状ワークＷのクランプが解除、即ち、アンクランプされる。その際、ガイド穴７３ａに嵌挿されたガイドピン７６を設けているので、ピストン７９の昇降動作はこのガイドピン７６によって案内され、これにより当該ピストン７９及び押え部材７５はスムーズに昇降することができる。尚、圧力流体としては圧縮空気や圧油を用いることができる。

また、前記基台７３の上面には、前記シリンダ穴７８及びガイド穴７３ａを挟んで前記受部材７４とは反対側の位置に取付板８０ａが立設され、更に、この取付板８０ａには、前記押え部材７５の上方にこれと平行になるように保持板８０ｂが固設されている。そして、この保持板８０ｂと押え部材７５との間には、前記ピストン７９が連結される位置、押え部材７５のＶ字状溝７５ａに対応する位置及び前記ガイドピン７６が連結される位置において、それぞれ押え部材７５を受部材７４側に付勢するバネ体８１（第１付勢部材）、バネ体８２（第２付勢部材）及びバネ体８３（第３付勢部材）が設けられている。斯くして、押え部材７５には、ピストン７９によるクランプ力に加えて、バネ体８１，８２，８３の各付勢力が作用するため、軸状ワークＷはより強固な力で受部材７４及び押え部材７５によって挟持される。

また、前記受部材７４及び押え部材７５は、それぞれ、前記Ｖ字状溝７４ａ，７５ａに沿った一方の側面が、平面から視て、クランプした軸状ワークＷの径方向の端部よりも該軸状ワークＷの軸線側に位置している。

＜研削ユニット＞
前記研削ユニット４０は、図５に示すように、回転軸４５と、この回転軸４５を、その一方端が外部に延出した状態で、ベアリング４６によって回転自在に支持するハウジング４１と、回転軸４５の前記一方端に取り付けられたねじ溝研削砥石５５と、回転軸４５に装着されたロータ４９と、ロータ４９の径方向外方に位置するようにハウジング４１に保持されたステータ５０などを備えて構成される。このロータ４９及びステータ５０は駆動モータを構成するもので、外部から供給される電力によって、ロータ４９、このロータ４９が取り付けられる回転軸４５、及び回転軸４５に取り付けられたねじ溝研削砥石５５が回転する。尚、ステータ５０には、可撓性を有する保護チューブ５６により保護されたケーブルが接続されており、このケーブルを介して前記ステータ５０に電力が供給される（図６〜図８等参照）。

前記ハウジング４１は、前記ステータ５０が挿入された本体部４２と、この本体部４２の両端に取り付けられて、それぞれ前記ベアリング４６を保持する環状部材４３，４４とから構成される。そして、環状部材４４から外方に延出される回転軸４５には蓋体４７ａ，４７ｂが外嵌され、更に当該回転軸４５の端部には第１挟持部材５４が外嵌され、この第１挟持部材５４と共に前記回転軸４５の端部に連結される第２挟持部材５３によってねじ溝研削砥石５５が挟持される。また、環状部材４３の端面にはカバー体４８が設けられている。

前記本体部４２の外面には、当該研削ユニット４０を前記工具主軸７に装着するための第１被保持部５１が設けられ、この第１被保持部５１とは反対側の前記本体部４２の外面に、第２被保持部５２が設けられている。尚、図５において、この第２被保持部５２については、その断面の図示を省略している。

ところで、図２１に示すように、前記第２主軸台１０の上方には、ねじ溝研削砥石５５の研削作用面の形状を修正するロータリドレッサ３０が設けられており、更に、ねじ溝研削砥石５５が形状を修正するための修正位置に在るときに、当該ねじ溝研削砥石５５を検出する渦流センサ３１が設けられており、この渦流センサ３１によって、ねじ溝研削砥石５５が修正位置に位置していることが検出されるようになっている。

斯くして、研削ユニット４０をその回転軸４５の軸線がＸ軸方向においてロータリドレッサ３０の軸線と一致する位置に移動させ、ついで、Ｚ軸方向に研削ユニット４０を移動させて、当該研削ユニット４０を前記渦流センサ３１によって検出される位置に位置決めした後、ロータリドレッサ３０に接近するようにＹ軸方向に移動させて、回転しているねじ溝研削砥石５５の外周面を、同じく回転しているロータリドレッサ３０の外周面に当接させることより、ねじ溝研削砥石５５の外周面である研削作用面の形状を修正することができる。

この研削ユニット４０は、図１、図６−図１０に示す収容装置６０に収納されており、当該研削ユニット４０を用いて軸状ワークＷを加工する際に、収容装置６０から取り出されて前記工具主軸７に装着される。

＜収容装置＞
前記収容装置６０は、図１に示すように、第２主軸台１０の上方に配設されている。この収容装置６０は、図１、図６−図１０に示すように、研削ユニット４０を出し入れするための開口を有し、内部に研削ユニット４０が収容される空間を有する収容体６１と、収容体６１の開口部を開閉する蓋体６３と、前記収容体６１内に配設される開閉機構６２、進退機構６７、プーリ６５、スライド・付勢部６６及び係止部材６９などから構成される。

前記進退機構６７は、前記研削ユニット４０の第２被保持部５２を介して当該研削ユニット４０を着脱自在に保持する保持機構としてのツール保持部６７ａと、このツール保持部６７ａを、前記収容体６１内に設定された収容位置（図６及び図９参照）と、前記収容体６１の外部に設定された取出位置（図７及び図１０参照）との間で、前記開口を通して矢示Ｚ軸方向に進退させるエアシリンダ６７ｂとから構成される。そして、図１０に示すように、研削ユニット４０は、そのねじ溝研削砥石５５が上側となるとともに、第２被保持部５２が収容体６１側に位置し、且つ第１被保持部５１が収容体６１とは反対側に位置する姿勢でツール保持部６７ａに保持される。尚、前記エアシリンダ６７ｂは、外部に設けられた適宜圧縮空気供給源に接続されており、この圧縮空気供給源から加圧された圧縮空気が当該エアシリンダ６７ｂに供給される。

前記スライド・付勢部６６は、その長手方向が前記Ｚ軸に沿って配設されると共に、前記プーリ６５をＺ軸方向に移動可能に保持すると共に、封入された圧縮空気（圧力流体）の作用によって前記開口とは反対側に向けて前記プーリ６５を付勢するように構成されている。そして、このプーリ６５には前記研削ユニット４０に接続された前記保護チューブ５６が巻き掛けられており、この保護チューブ５６の他方の端部は前記収容体６１内に設けられた係止部材６９ａによって係止され、その中間部は前記スライド・付勢部６６を挟んで係止部材６９ａの上方に設けられたガイドリング６９ｂに挿通されている。

前記開閉機構６２は、図９及び図１０にその構成を部分的に示すように、長手方向が前記Ｚ軸に沿って配設されたエアシリンダ（図示を省略）と、このエアシリンダ（図示せず）のピストンロッド６２ａ及び前記蓋体６３の接続部６３ａに接続したリンク部（図示を省略）とから構成され、ピストンロッド６２ａが進出することによって、前記蓋体６３が開き、ピストンロッド６２ａが後退することによって蓋体６３が閉じる。尚、前記エアシリンダ（図示を省略）は、前記圧縮空気供給源に接続されており、この圧縮空気供給源から加圧された圧縮空気が当該エアシリンダ（図示を省略）に供給される。

この収容装置６０によれば、図６及び図７に示すように、前記研削ユニット４０は、その第２被保持部５２が進退機構６７のツール保持部６７ａに保持された状態で、収容体６１内の収容位置に収容される。尚、ツール保持部６７ａが収容位置に在るとき、スライド・付勢部６６はその付勢力により前記プーリ６５を前記開口とは反対側の後退端に移動させている。これにより、保護チューブ５６は弛むことなくプーリ６５に巻き掛けられた状態で、研削ユニット４０とともに収容体６１内に収容される。

［定寸装置］
前記定寸装置９０は、図１７−図２０に示すように、前記第１主軸台８に沿って配設され、加工領域から隔離された格納領域を有するカバー体１０７内に格納される。このカバー体１０７は蓋体１０８によって開閉される開口を備えており、蓋体１０８はエアシリンダなどの適宜駆動源（図示せず）により駆動されて前記開口を開閉する。

前記定寸装置９０は、測定ヘッド９１と、この測定ヘッド９１を前記カバー体１０７の開口を介して出し入れする移送装置９３などから構成される。測定ヘッド９１は、相互に接近するように付勢された２つの測定子９２を有し、この２つの測定子９２が軸状ワークＷの外周面に接触することによって当該軸状ワークＷの外径を測定するように構成される。

前記移送装置９３は、前記測定ヘッド９１を移送してその測定子９２を軸状ワークＷの外周面に接触させるもので、測定ヘッド９１を保持し、当該測定ヘッド９１を第１主軸９の軸線と平行な軸線を中心として、軸状ワークＷに接近させる方向（矢示Ｅ方向）と、当該軸状ワークＷから離反させる方向（矢示Ｆ方向）に旋回させる旋回機構１０３と、この旋回機構１０３を第１主軸９の軸線に沿った方向（Ｚ軸方向）に進退させる直線移送機構９４とから構成される。

前記直線移送機構９４は、第１主軸９の軸線と直交する直交部９５ａ及び第１主軸９の軸線と平行な平行部９５ｂを有する平面視Ｌ字状をしたフレーム９５と、このフレーム９５の平行部９５ｂにＺ軸に沿って平行に配設された２本のガイドレール９６と、各ガイドレール９６に係合して当該ガイドレール９６に沿って移動するスライダ９７と、このスライダ９７上にこれらに跨るように取り付けられた基台９８と、この基台９８上にＺ軸方向に所定間隔を空けて立設された１組のブラケット９９，１００と、前記フレーム９５の直交部９５ａの背面（前記平行部９５ｂとは反対側の面）に取り付けられた支持板１０１と、この支持板１０１に取り付けられ、そのピストンロッド１０２ａが前記直交部９５ａを貫通して前記基台９８に連結されたエアシリンダ１０２などから構成される。

前記旋回機構１０３は、前記２つの測定子９２の前記軸状ワークＷに対する接触部を含む平面が前記第１主軸９の軸線と直交するように前記測定ヘッド９１を支持する旋回アーム１０５と、軸線が第１主軸９の軸線に沿って配設され、且つ前端部の外周面に前記旋回アーム１０５が連結されるとともに、前記ブラケット９９に回転自在に保持される回転軸１０４と、前記ブラケット１００に取り付けられるとともに前記回転軸１０４に連結され、前記回転軸１０４を回転させるアクチュエータ１０６とから構成される。このアクチュエータ１０６は外部から供給される圧縮空気により動作して、前記回転軸１０４を矢示Ｅ−Ｆ方向に回転させ、測定ヘッド９１をその測定子９２が軸状ワークＷの外周面に接触する測定位置と、軸状ワークＷから遠ざかった退避位置との間で旋回移動させる。尚、この測定ヘッド９１は、退避位置に旋回した状態で前記カバー体１０７内に格納される。

斯くして、この定寸装置９０によれば、適宜駆動源（図示せず）により蓋体１０８を駆動してカバー体１０７の前記開口を開いた状態で、前記直線移送機構９４のエアシリンダ１０２を駆動して基台９８を前進させると、旋回機構１０３及びこれに支持される測定ヘッド９１がカバー体１０７の開口から進出して加工領域内の旋回位置に移動し、ついで、旋回機構１０３のアクチュエータ１０６を駆動して測定ヘッド９１を矢示Ｅ方向の前記測定位置に旋回させると、その測定子９２が軸状ワークＷの外周面に接触して、当該軸状ワークＷの外径を測定可能となる。

そして、軸状ワークＷの外径測定を終えた後、旋回機構１０３のアクチュエータ１０６を駆動して測定ヘッド９１を矢示Ｆ方向の前記退避位置に旋回させ、ついで、前記直線移送機構９４のエアシリンダ１０２を駆動して基台９８を後退させると、旋回機構１０３及びこれに支持される測定ヘッド９１が前記旋回位置からカバー体１０７内の待機位置に格納される。そして、カバー体１０７の開口を蓋体１０８によって閉じることにより、カバー体１０７内の格納領域が加工領域から隔離される。

この定寸装置９０は、これを使用しないときに、加工領域から隔離された格納領域を有するカバー体１０７内に格納されるので、他の加工時に用いられるクーラント液やその際に生じる切屑等によって定寸装置９０が汚損されるのを防止することができ、また、当該他の加工時に、この加工に用いられる工具等と定寸装置９０とが干渉するといった不都合が生じるのを防止することができる。

［ねじ軸測定装置］
ねじ軸測定装置１１０は、図２６及び図２８に示すように、測定位置において、ねじ溝が形成された軸状ワークＷと対峙し、且つ光軸が相互に平行になるように配設された第１撮像カメラ１１１及び第２撮像カメラ１１２、ねじ軸Ｗを挟んで前記第１撮像カメラ１１１及び第２撮像カメラ１１２の撮像方向とはそれぞれ逆方向から撮像部位を照明する第１照明装置１１３及び第２照明装置１１４、並びに、これら第１、第２撮像カメラ１１１，１１２及び第１、第２照明装置１１３，１１４を保持するフレーム１１５から構成される測定ユニットと、前記第１撮像カメラ１１１及び第２撮像カメラ１１２によって撮像される画像を取り込む画像入力部１１６と、この画像入力部１１６の取り込みを制御する測定動作制御部１１７と、画像入力部１１６によって取り込まれた画像データを基に、ねじ軸Ｗのねじ部の寸法を算出する寸法算出部１１８とから構成される。尚、以下において、ねじ溝が形成された軸状ワークＷを特に「ねじ軸Ｗ」という。

前記画像入力部１１６、測定動作制御部１１７及び寸法算出部１１８は制御装置３内で構築されており、この制御装置３には前記複合加工機２の動作を制御するための複合加工機制御部４が設けられている。また、前記寸法算出部１１８によって算出された寸法は適宜出力装置５、例えば、操作盤に設けられたディスプレイに出力される。

尚、前記制御装置３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むコンピュータから構成され、前記複合加工機制御部４、画像入力部１１６、測定動作制御部１１７及び寸法算出部１１８は、コンピュータプログラムによってその機能が実現される。

前記第１撮像カメラ１１１及び第２撮像カメラ１１２は、当該第１撮像カメラ１１１及び第２撮像カメラ１１２側から見た平面において、ねじ軸Ｗの軸線を境とした一方側の外周部に位置するねじ溝のリードと、両光軸の角度が一致するように、所定の間隔で並設される（図２７参照）。図２７は、ねじ軸Ｗと、第１、第２撮像カメラ１１１，１１２及び第１、第２照明装置１１３，１１４との関係を示した正面図である。同図に示すように、第１、第２照明装置１１３，１１４は、その照明光軸が第１、第２撮像カメラ１１１，１１２の撮像光軸とそれぞれ一致している。

そして、前記測定動作制御部１１７は、前記複合加工機制御部４を介し前記複合加工機２の第１主軸９及び第２主軸１１の回転を制御して、ねじ軸Ｗを初期の回転位置として設定された角度位置に割り出した後、前記画像入力部１１６を介して、前記第１撮像カメラ１１１から一方側のねじ溝を含んだ第１の画像を入力すると共に、第２撮像カメラ１１２からねじ軸Ｗの軸線を挟んで前記一方側とは反対側の他方側に位置するねじ溝を含んだ第２の画像を入力する処理を行う。

図２９（ａ）に、入力される第１の画像及び第２の画像を示しており、第１撮像カメラ１１１によって撮像された第１の画像が上側の画像であり、第２撮像カメラ１１２によって撮像された第２の画像が下側の画像である。尚、図２９（ａ）は、それぞれねじ軸Ｗの輪郭線を図示している。この第１の画像におけるねじ溝の輪郭画像は、第１撮像カメラ１１１の光軸が前記一方側のねじ溝のリード角と一致しているため、正確なねじ溝の断面に相当する輪郭画像となっている。一方、第２の画像におけるねじ溝の輪郭画像は、第２撮像カメラ１１２の光軸が他方側のねじ溝のリード角と一致していないため、ねじ溝の輪郭が歪んだ画像となっている。

次に、測定動作制御部１１７は、前記複合加工機制御部４を介し前記複合加工機２の第１主軸９及び第２主軸１１を回転させて、前記ねじ軸Ｗを、その軸線を中心として１８０°反転させた後、前記画像入力部１１６を介して、前記第１撮像カメラ１１１から、前記一方側の領域に回転された前記他方側のねじ溝を含んだ第３の画像を入力する処理を実行する。第１撮像カメラ１１１によって撮像された第３の画像（ねじ軸Ｗの輪郭線）を図２９（ｂ）に示している。前記他方側のねじ溝は、これを前記一方側の領域に１８０°回転されることで、第１撮像カメラ１１１の光軸と当該他方側のねじ溝のリード角と一致した状態となるため、第３の画像における前記他方側のねじ溝の輪郭画像は、正確なねじ溝の断面に相当する輪郭画像となる。

前記寸法算出部１１８は、上記のようにして撮像された第１の画像に基づいて、前記一方側のねじ溝の輪郭を抽出した後、少なくとも隣接する２つのねじ溝の中心位置を算出して、当該隣接するねじ溝の中心位置の前記軸線に沿った方向の間隔であるピッチを算出すると共に、第１の画像において予め設定された第１の基準位置と前記一方側のねじ溝の中心位置との間の距離であって、ねじ軸Ｗの径方向の距離を算出する処理を行う。

図２９（ａ）において、第１撮像カメラ１１１により撮像される第１の画像はＹａ軸−Ｚａ軸を基準軸とした座標系で表わされ、このＹａ軸−Ｚａ軸座標系における原点は前記第１の基準位置であり、第１撮像カメラ１１１の撮像光軸と一致する。また、Ｙａ軸はねじ軸の径方向（前記Ｙ軸）と一致し、Ｚａ軸はねじ軸の長手方向（前記Ｚ軸）と一致している。前記寸法算出部１１８は抽出したねじ溝の輪郭形状から各ねじ溝の中心位置（Ｙａ_１，Ｚａ_１）、（Ｙａ_２，Ｚａ_２）を算出し、ついで、隣接するねじ溝の中心位置のＺ軸方向の間隔をピッチＰ（＝Ｚａ_２−Ｚａ_１）として算出する。そして、寸法算出部１１８は、上述した第１の基準位置と一方側のねじ溝の中心位置との間の距離として、算出したＹａ_１（＝Ｙａ_２）の値を割り当てる。

次に、寸法算出部１１８は、上述のようにして撮像された第２の画像に基づいて、前記他方側に位置するねじ軸Ｗの外周に対応した外周輪郭を抽出して、該第２の画像において予め設定された第２の基準位置と前記他方側の外周輪郭との間の距離であって、ねじ軸Ｗの径方向の距離を算出する処理を行う。

図２９（ａ）において、第２撮像カメラ１１２により撮像される第２の画像はＹｂ軸−Ｚｂ軸を基準軸とした座標系で表わされ、このＹｂ軸−Ｚｂ軸座標系における原点は前記第２の基準位置であり、第２撮像カメラ１１２の撮像光軸と一致する。また、Ｙｂ軸はねじ軸の径方向（前記Ｙ軸）と一致し、Ｚｂ軸はねじ軸の長手方向（前記Ｚ軸）と一致している。前記寸法算出部１１８は抽出したねじ溝の外周輪郭形状からその径方向の位置であるＹｂ_１を算出し、第２の基準位置と前記他方側の外周輪郭との間の距離として、算出したＹｂ_１の値を割り当てる。尚、Ｙｐは第１撮像カメラ１１１の撮像光軸と第２撮像カメラ１１２の撮像光軸との間の前記半径方向の距離（軸間距離）であり、適宜キャリブレーションによって、予め導出されている。

次に、寸法算出部１１８は、上述のようにして撮像された第３の画像に基づいて、前記他方側のねじ溝の輪郭を抽出して、該他方側のねじ溝の中心位置を算出するとともに、前記ねじ軸の他方側の外周に対応した外周輪郭を抽出して、前記他方側のねじ溝の中心位置と前記他方側の外周輪郭との間の前記径方向における距離を算出する処理を行う。

図２９（ｂ）において、第１撮像カメラ１１１により撮像される第３の画像は、上述したように、Ｙａ軸−Ｚａ軸を基準軸とした座標系で表わされる。前記寸法算出部１１８は、第３の画像において、前記他方側のねじ溝の輪郭を抽出し、抽出したねじ溝の輪郭形状から当該ねじ溝の中心位置（Ｙａ_３，Ｚａ_３）を算出するとともに、ねじ軸Ｗの前記他方側の外周輪郭を抽出し、抽出した前記他方側の外周輪郭と前記他方側ねじ溝の中心位置（Ｙａ_３，Ｚａ_３）との間の径方向（即ち、Ｙａ軸方向）の距離Δ（＝Ｙａ_３−Ｙａ_４）を算出する。

ついで、寸法算出部１１８は、得られた前記第１の基準位置と前記一方側のねじ溝の中心位置との間の径方向の距離、前記第２の基準位置と前記他方側の外周輪郭との間の径方向の距離、及び前記他方側のねじ溝の中心位置と前記他方側の外周輪郭との間の径方向の距離、並びに予め得られた第１の基準位置と第２の基準位置との間の径方向の距離に基づいて、ねじ溝の有効径を算出する処理を行う。

図２９（ｃ）は、この処理を分かり易く説明するための説明図であり、図２９（ａ）における第２の画像を、相互の外周輪郭が一致するように第３の画像で置き換えたものである。即ち、図２９（ａ）において、第２の画像における前記他のねじ溝の中心位置は、その外周輪郭からΔだけ半径方向にシフトした位置に在る。したがって、前記一方側のねじ溝の中心位置と前記他方側のねじ溝の中心位置との間の前記半径方向の距離で表わされる有効径Ｄは、図２９（ｃ）にも示すように、次式によって算出される。
Ｄ＝Ｙａ_１＋Ｙｐ＋Ｙｂ_１＋Δ
寸法算出部１１８は、この算出式によってねじ溝の有効径Ｄを算出する。

尚、この第１、第２撮像カメラ１１１，１１２、第１、第２照明装置１１３，１１４及びフレーム１１５から構成される測定ユニットは、前記測定動作制御部１１７による制御の下で、適宜移送装置により、測定位置と、加工領域外に設定された退避位置との間で移送されるようになっている。

以上の構成を備えた本例の複合加工装置１によれば、前記複合加工機制御部４による制御の下で、以下のようにして、前記複合加工機２により軸状ワークＷからねじ軸Ｗが加工され、また、前記測定動作制御部１１７による制御の下で、複合加工機２上においてねじ軸Ｗが測定される。

［ねじ軸の加工］
まず、本例では、ねじ軸Ｗを加工するための材料として、一般的な材質の長尺の軸状ワークＷが用いられる。この軸状ワークＷは、両端面にセンタ穴が穿孔され、且つ予めその表面に焼き入れ加工が施されており、その径方向の所定深さにおいて、設定された硬度を有している。また、この軸状ワークＷは、少なくともねじ溝が形成されるべき外周面に研削加工が施されている。

まず、この軸状ワークＷの両端を前記第１チャック２０及び第２チャック２５によって把持する。その際、軸状ワークＷのセンタ穴に第１チャック２０及び第２チャック２５の心押軸２４，２９が押し当てられ、軸状ワークＷはこの心押軸２４，２９によって支持された状態で、更に、把持爪２２，２７によって把持される。尚、上述したように、第１チャック２０及び第２チャック２５の各把持爪２２，２７には曲率が異なる４つの把持面２３ａ−２３ｄ，２８ａ−２８ｄが形成されているので、１種類の把持爪２２，２７によって異なる４つの外径の軸状ワークＷを把持することできる。

また、軸状ワークＷはタレット１６に装着された一組の振れ止め装置７２の受部材７４及び押え部材７５によって上下からクランプされる。尚、前記刃物台１５のＹ’軸方向の位置は、受部材７４のＶ字状溝７４ａ及び押え部材７５のＶ字状溝７５ａの底部条線と、前記第１主軸９及び第２主軸１１の軸線（言い換えれば、軸状ワークＷの軸線）とが上下に一致するように、予め調整されている。このような状態で、軸状ワークＷは第１チャック２０及び第２チャック２５によって把持され、一組の振れ止め装置７２によってクランプされる。

次に、軸状ワークＷは、図２に示すように、回転切削工具であるミーリング工具Ｔ_Ｍを用いて、そのねじ溝が加工される。この加工は、工具主軸７の軸線が、軸状ワークＷの軸線及びＸ軸を含む平面内に位置し、且つ、この平面内において所定角度で傾斜することにより、当該ミーリング工具Ｔ_Ｍの軸線が当該平面内で傾斜した状態で実行される。また、この加工は一組の振れ止め装置７２の間を加工位置として実行され、前記ミーリング工具Ｔ_Ｍを軸状ワークＷに対してＸ軸方向に所定の切り込み量で切り込ませた状態で、当該軸状ワークＷを所定の回転速度で回転させるとともに、当該ミーリング工具Ｔ_ＭをＺ軸方向に所定の送り量で移動させることによって、当該軸状ワークＷにねじ溝が形成される。

そして、ミーリング工具Ｔ_Ｍを軸状ワークＷに対してＸ軸方向に徐々に切り込ませながら当該切削動作を繰り返して実行することにより、軸状ワークＷに所定形状のねじ溝を形成する。その際、軸状ワークＷの回転速度とミーリング工具Ｔ_ＭのＺ軸方向の送り速度とは、形成するねじ溝のピッチによって決定され、軸状ワークＷの１回転当たりのミーリング工具Ｔ_ＭのＺ軸方向の送り量がねじ溝のピッチと同じ値となる。そして、これにより、形成されるねじ溝のリード角が所定の角度となる。

また、ミーリング工具Ｔ_ＭのＺ軸方向への移動と同期させて、刃物台１５、即ち、一組の振れ止め装置７２を同じ送り速度で同じ移動方向（Ｚ軸方向）に移動させる。ミーリング工具Ｔ_Ｍを用いた加工では、断続切削になるため、長尺の軸状ワークＷの場合には、当該軸状ワークＷに振動や変位が発生する虞があるが、一組の振れ止め装置７２によって軸状ワークＷをクランプした状態で加工することにより、安定した加工を実現することができ、その結果、ねじ溝を高精度に加工することができる。即ち、前記受部材７４及び押え部材５は、それぞれ一つの部材から構成され、高い剛性を有するので、軸状ワークＷは断続切削による大きな切削負荷が作用しても、変位や振動を生じることなく、振れ止め装置７２によって安定した状態で支持される。また、ミーリング工具Ｔ_Ｍの移動と同期させて振れ止め装置７２を移動させるようにしているので、ミーリング工具Ｔ_Ｍの加工位置の近傍を常に振れ止め装置７２によって支持することができ、この意味においても、軸状ワークＷを安定した状態で支持することができる。

また、このミーリング工具Ｔ_Ｍを用いたねじ溝加工は、荒加工及び仕上加工から構成され、本例では、荒加工には荒加工用のミーリング工具Ｔ_Ｍを用い、仕上加工には仕上加工用のミーリング工具Ｔ_Ｍを用いる。尚、仕上加工用のミーリング工具Ｔ_Ｍには、ねじ溝の形状に適合した丸型のチップを用いるのが好ましい。荒加工用及び仕上加工用のミーリング工具Ｔ_Ｍは上述した工具マガジン（図示せず）に格納され、適宜工具交換装置（図示せず）によって、工具主軸７への着脱が行なわれる。

前記ミーリング工具Ｔ_Ｍを用いたねじ溝の仕上加工後、次に、前記研削ユニット４０を用いて、ねじ溝に対して研削加工を行う。

まず、仕上加工用のミーリング工具Ｔ_Ｍを、上述した工具交換装置（図示せず）により工具主軸７から取り外して工具マガジン（図示せず）に格納するとともに、前記収納装置６０を動作させて、研削ユニット４０を収容体６１内から取出位置に移動させる。具体的には、開閉機構６２を駆動して蓋体６３を開状態にした後、進退機構６７を駆動して研削ユニット４０を保持したツール保持部６７ａを前記取出位置に移動させる（図７及び図１０参照）。尚、図１０に示すように、研削ユニット４０は、そのねじ溝研削砥石５５が上側となり、第２被保持部５２が収容体６１側に位置し、且つ第１被保持部５１が収容体６１とは反対側に位置する姿勢でツール保持部６７ａに保持されている。

次に、工具主軸７をその軸線が水平となり、且つその工具保持部が収容装置６０側に向くように旋回させた後、当該工具主軸７をＹ軸方向及びＸ軸方向に移動させて、当該工具主軸７の軸線と前記取出位置に在る研削ユニット４０の第１被保持部５１の軸線が同軸となるように位置決めする。そして、この後、工具主軸７を研削ユニット４０に近づくように、その工具保持部が第１被保持部５１を保持可能な位置までＺ軸プラス方向に移動させた後、当該工具保持部により第１被保持部５１を保持させるとともに、ツール保持部６７ａによる第２被保持部５２の保持を解除する。

次に、工具主軸７を収容体６１から遠ざかるように移動させることで、研削ユニット４０が取出位置から加工領域内に取り出される。その際、研削ユニット４０に接続された保護チューブ５６が当該研削ユニット４０とともに引き出されるが、保護チューブ５６は前記開口とは反対側に付勢されたプーリ６５に巻き掛けられ、当該プーリ６５は保護チューブ５６の引き出しに伴って付勢状態を保ったまま開口側に移動するので、当該保護チューブ５６には常にテンションが付与され、弛緩が防止された状態で引き出される（図８参照）。また、工具主軸７が前記Ｚ軸方向に移動する際にも、プーリ６５は常に前記開口側とは反対側に付勢されているので、保護チューブ５６には常にテンションが付与され、これが弛緩することは無い。したがって、工具主軸７のＺ軸方向への移動によって、保護チューブ５６が他の構造物に絡みつくといった不都合が生じる虞は無い。

そして、この研削工具５５を用いて、軸状ワークＷに形成されたねじ溝を研削加工する。具体的には、図３及び図４に示すように、一組の振れ止め装置７２により軸状ワークＷをクランプした状態で当該一組の振れ止め装置７２の間を研削加工位置として、ねじ溝を研削加工する。その際、工具主軸７は、Ｘ軸−Ｚ軸平面内において、ねじ溝研削砥石５５の回転軸がＺ軸に対してねじ溝のリード角と同じ角度になるように当該ねじ溝研削砥石５５を傾斜させるとともに、ねじ溝研削砥石５５の回転中心位置が軸状ワークＷの軸線を含むＹ軸−Ｚ軸平面に位置するように、ねじ溝研削砥石５５のＸ軸方向の位置を位置決めする。その際、工具主軸７は、その回転軸が鉛直方向から僅かな角度だけ旋回した状態であるので、工具主軸７と他の構造物との干渉が生じることなく、ねじ溝の研削を行うことができる。

そして、ねじ溝研削砥石５５を軸状ワークＷのねじ溝に対してＹ軸方向に所定の切り込み量で切り込ませた状態で、軸状ワークＷを所定の回転速度で回転させ、且つ当該ねじ溝研削砥石５５をＺ軸方向に所定の送り速度で移動させることによって、軸状ワークＷのねじ溝を研削加工する。尚、軸状ワークＷの回転速度及びねじ溝研削砥石５５の送り速度はねじ溝のピッチによって決定され、軸状ワークＷの１回転当たりのねじ溝研削砥石５５の送り量がねじ溝のピッチと同じ値となる。そして、これにより、形成されるねじ溝のリード角が所定の角度となる。

斯くして、ねじ溝研削砥石５５を軸状ワークＷに対してＹ軸方向に徐々に切り込ませながら当該研削動作を繰り返して実行することにより、軸状ワークＷに形成されたねじ溝の形状を所定形状に仕上げる。その際、ねじ溝研削砥石５５のＺ軸方向への移動に同期させて、刃物台１５を同じ送り速度で同じ移動方向（Ｚ軸方向）に移動させることにより、振れ止めユニット７０をねじ溝研削砥石５５の移動に追随させる。このようにすることで、上述したミーリング工具Ｔ_Ｍを用いた加工と同様に、ねじ溝研削砥石５５による加工位置の近傍を常に振れ止め装置７２によって支持することができ、軸状ワークＷを安定した状態で支持することができる。

尚、このねじ溝研削砥石５５は、必要に応じて、上述したロータリドレッサ３０により、その研削作用面である外周面の形状が修正される。

そして、軸状ワークＷのねじ溝の研削加工を終了すると、前記進退機構６７を駆動して前記ツール保持部６７ａを取出位置に移動させるとともに、工具主軸７をその軸線が水平となり、且つ研削ユニット４０がツール保持部６７ａ側に位置するように旋回させた後、当該工具主軸７をＹ軸方向及びＸ軸方向に移動させて、当該工具主軸７の軸線と前記取出位置に在るツール保持部６７ａの軸線が同軸となるように位置決めする。

この後、工具主軸７をツール保持部６７ａに近づくように、研削ユニット４０の第２被保持部５２をツール保持部６７ａと係合する位置までＺ軸プラス方向に移動させた後、当該ツール保持部６７ａにより第２被保持部５２を保持させるとともに、工具保持部による第１被保持部５１の保持を解除する。ついで、工具主軸７を収容装置６０から遠ざかる方向に移動させるとともに、進退機構６７を駆動してツール保持部６７ａを収容位置に移動させた後、開閉機構６２を駆動して蓋体６３を閉状態にする。その際、保護チューブ５６は前記開口とは反対側に付勢されたプーリ６５に巻き掛けられ、当該プーリ６５はツール保持部６７ａの後退に伴って付勢状態を保ったまま前記開口とは反対側に移動するので、当該保護チューブ５６には常にテンションが付与され、弛緩状態となるのが防止される。

以上の動作により、研削ユニット４０を収容装置６０内に収容する。尚、このように研削ユニット４０は、これを使用しないときに、加工領域外に設けられた収容装置６０内に収容されるので、他の加工時に用いられるクーラント液やその際に生じる切屑等によって研削ユニット４０が汚損されるのを防止することができ、また、当該他の加工時に、この加工に用いられる工具等と研削ユニット４０とが干渉するといった不都合が生じるのを防止することができる。

［ねじ軸の測定］
以上ようにして、軸状ワークＷにねじ溝が形成され、ねじ軸Ｗとなると、次に、上述したねじ軸測定装置１１０により、ねじ溝の加工精度が測定される。即ち、まず、前記測定動作制御部１１７による制御の下で、適宜移送装置により、測定ユニットが測定位置に移送される。そして、この測定動作制御部１１７による制御の下で、複合加工機２の第１主軸９及び第２主軸１１の回転を制御して、ねじ軸Ｗを初期の回転位置として設定された角度位置に割り出した後、画像入力部１１６を介して、第１撮像カメラ１１１から第１の画像を入力すると共に、第２撮像カメラ１１２から第２の画像を入力する。ついでねじ軸Ｗを、その軸線を中心として１８０°反転させた後、第１撮像カメラ１１１から第３の画像を入力する。

そして、入力された第１の画像、第２の画像及び第３の画像に基づいて、寸法算出部１１８により、上述した処理によって、ねじ溝のピッチＰ及び有効径Ｄが算出され、算出されたねじ溝のピッチＰ及び有効径Ｄが前記出力装置５に出力される。

尚、ねじ軸測定装置１１０による測定の結果、ねじ溝のピッチＰ、有効径Ｄが所定の寸法に仕上がっておらず、その修正が可能な場合には、前記研削ユニット４０を用いた修正加工を行うことができる。

また、本例の複合加工装置１では、上述したように、図２３及び図２４に示した研削砥石Ｔ_Ｇを用いて、軸状ワークＷの外周面及び端面の研削加工を行うことができる。外周面の加工を行う場合、上述した定寸装置９０を用いて、測定ヘッド９１により加工外径を測定しながら研削加工を行うことができる。

以上のように、本例の複合加工装置１によれば、ねじ軸のねじ溝の加工を汎用の一台の複合加工装置１によって加工することができるので、工程ごとに設定された複数の専用加工機を用いて加工していた従来に比べて、その初期の設備費用を削減することができ、ひいては、ねじ軸の製造コストの低廉化を図ることができる。

また、第１チャック２０及び第２チャック２５による１回の把持によってねじ溝の荒切削加工、仕上切削加工、及び研削加工を行うことができるので、複数回の把持の繰り返しによって、加工精度が悪化するのを防止することができる。

また、長尺の軸状ワークＷを一組の振れ止め装置７２によってクランプした状態で、ねじ溝の荒切削加工、仕上切削加工、及び研削加工を行うことができるので、安定した加工を実現することができ、その結果、ねじ溝を高精度に加工することができる。

そして、ねじ溝の研削加工を、前記研削ユニット４０を用いて加工するようにしたので、汎用される複合加工機２を用いて、当該研削加工を行うことができる。そして、この研削ユニット４０を収容装置６０に収容し、研削加工を行うときにのみ、この収容装置６０から当該研削ユニット４０を取り出して使用するようにしたので、他の加工を行う際に、この研削ユニット４０が邪魔になることがなく、一連の加工を効率的に行うことができる。また、研削ユニット４０に接続される保護チューブ５６には常にテンションが付与されているので、当該保護チューブ５６が研削ユニット４０の移動の障害になるのが防止される。

また、本例では、汎用の複合加工機２に定寸装置９０を設けているので、軸状ワークＷ（或いはねじ軸Ｗ）の外周面を研削加工する場合に、この定寸装置９０を用いて当該研削加工を行うことできるので、当該研削加工を高精度且つ効率的に行うことできる。

また、本例の複合加工装置１では、加工したねじ軸Ｗのねじ溝の精度を、ねじ軸測定装置１１０により機上で測定することができるので、ねじ溝が所定の寸法に仕上がっていない場合に、その修正が可能な場合には、研削ユニット４０を用いた修正加工を行うことができる。そして、このようにすることで、高精度なねじ軸Ｗを効率的に製造することができる。

以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は何らこれに限定されるものではない。

例えば、上例のねじ軸測定装置１１０では、ねじ溝の輪郭が明瞭になった画像を得るために、第１照明装置１１３及び第２照明装置１１４を、ねじ軸Ｗを挟んで第１撮像カメラ１１１及び第２撮像カメラ１１２とは反対側に設けたが、これに限られるものではなく、ねじ溝の輪郭がある程度明瞭な画像を得ることができれば、第１照明装置１１３及び第２照明装置１１４を第１撮像カメラ１１１及び第２撮像カメラ１１２と同じ側に設けても良い。

また、上例のねじ軸測定装置１１０では、２つの第１撮像カメラ１１１及び第２撮像カメラ１１２、並びに２つの第１照明装置１１３及び第２照明装置１１４を設けた構成としたが、これに限られるものではなく、撮像カメラが、ねじ軸Ｗの径方向全体を撮像する視野を有するものであれば、１つの撮像カメラを備えていれば良く、この場合、撮像カメラに対応した１つの照明装置が備えられていれば良い。

そして、この場合、前記測定動作制御部１１７は、前記複合加工機制御部４を介し複合加工機２の第１主軸９及び第２主軸１１の回転を制御して、ねじ軸Ｗを初期の回転位置として設定された角度位置に割り出した後、前記画像入力部１１６を介して、撮像カメラからねじ軸Ｗの径方向の全体を含む第１の画像を入力する処理を行う。

図３０（ａ）に、入力される第１の画像を示しており、この図３０（ａ）には、第１の画像におけるねじ軸Ｗの輪郭線を図示している。この第１の画像におけるねじ溝の輪郭画像において、上側の輪郭画像は、撮像カメラの光軸が前記一方側のねじ溝のリード角と一致しているため、正確なねじ溝の断面に相当する輪郭画像となっている。一方、下側の輪郭画像は、撮像カメラの光軸が他方側のねじ溝のリード角と一致していないため、ねじ溝の輪郭が歪んだ画像となっている。

次に、測定動作制御部１１７は、前記複合加工機制御部４を介し前記複合加工機２の第１主軸９及び第２主軸１１を回転させて、前記ねじ軸Ｗを、その軸線を中心として１８０°反転させた後、前記画像入力部１１６を介して、撮像カメラから、ねじ軸Ｗの径方向の全体を含む第２の画像を入力する処理を実行する。

図３０（ｂ）に、撮像カメラによって撮像された第２の画像（ねじ軸Ｗの輪郭線）の内、前記一方側に位置するねじ溝の輪郭画像を示している。前記他方側のねじ溝は、これを前記一方側の領域に１８０°回転されることで、撮像カメラの光軸と当該他方側のねじ溝のリード角と一致した状態となるため、第２の画像における前記他方側のねじ溝の輪郭画像は、正確なねじ溝の断面に相当する輪郭画像となる。

前記寸法算出部１１８は、上記のようにして撮像された第１の画像に基づいて、前記一方側のねじ溝の輪郭を抽出した後、少なくとも隣接する２つのねじ溝の中心位置を算出して、当該隣接するねじ溝の中心位置の前記軸線に沿った方向の間隔であるピッチを算出すると共に、前記軸線を挟んで前記一方側とは反対側の他方側に位置するねじ軸の外周に対応した外周輪郭を抽出して、前記一方側のねじ溝の中心位置と前記他方側の外周輪郭との間の距離であって、ねじ軸Ｗの径方向の距離を算出する処理を行う。

図３０（ａ）において、撮像カメラにより撮像される画像はＹａ軸−Ｚａ軸を基準軸とした座標系で表わされ、このＹａ軸−Ｚａ軸座標系における原点は撮像カメラの撮像光軸と一致する。また、Ｙａ軸はねじ軸の径方向（前記Ｙ軸）と一致し、Ｚａ軸はねじ軸の長手方向（前記Ｚ軸）と一致している。前記寸法算出部１１８は第１の画像から抽出したねじ溝の輪郭形状に基づいて各ねじ溝の中心位置（Ｙａ_１，Ｚａ_１）、（Ｙａ_２，Ｚａ_２）を算出し、ついで、隣接するねじ溝の中心位置のＺ軸方向の間隔をピッチＰ（＝Ｚａ_２−Ｚａ_１）として算出する。また、寸法算出部１１８は、他方側に位置するねじ軸Ｗの外周に対応した外周輪郭を抽出して、前記一方側のねじ溝の中心位置と前記他方側の外周輪郭との間の距離であって、ねじ軸Ｗの径方向の距離（＝Ｙａ_１＋Ｙａ_３）を算出する処理を行う。但し、Ｙａ_１＝Ｙａ_２

次に、寸法算出部１１８は、上述のようにして撮像された第２の画像に基づいて、前記他方側のねじ溝の輪郭を抽出して、該他方側のねじ溝の中心位置を算出するとともに、ねじ軸Ｗの他方側の外周に対応した外周輪郭を抽出して、前記他方側のねじ溝の中心位置と前記他方側の外周輪郭との間の距離であって、ねじ軸Ｗの径方向の距離を算出する処理を行う。

図３０（ｂ）において、前記寸法算出部１１８は抽出した他方側のねじ溝の輪郭形状から当該他方側のねじ溝の中心位置（Ｙａ_４，Ｚａ_４）を算出するとともに、ねじ軸Ｗの他方側の外周に対応した外周輪郭を抽出して、前記他方側のねじ溝の中心位置（Ｙａ_４，Ｚａ_４）記他方側の外周輪郭との間の径方向（即ち、Ｙａ軸方向）の距離Δ（＝Ｙａ_４−Ｙａ_５）を算出する。

ついで、寸法算出部１１８は、得られた前記一方側のねじ溝の中心位置と前記他方側の外周輪郭との間の前記径方向の距離、及び前記他方側のねじ溝の中心位置と前記他方側の外周輪郭との間の前記径方向の距離に基づいて、ねじ溝の有効径を算出する処理を行う。

図３０（ｃ）は、この処理を分かり易く説明するための説明図であり、図３０（ａ）における下側の輪郭画像を、相互の外周輪郭が一致するように第２の画像（図３０（ｂ））で置き換えたものである。即ち、図３０（ａ）において、下側の輪郭画像における前記他のねじ溝の中心位置は、その外周輪郭からΔだけ半径方向にシフトした位置に在る。したがって、前記一方側のねじ溝の中心位置と前記他方側のねじ溝の中心位置との間の前記半径方向の距離で表わされる有効径Ｄは、図３０（ｃ）にも示すように、次式によって算出される。
Ｄ＝Ｙａ_１＋Ｙａ_３＋Δ
寸法算出部１１８は、この算出式によってねじ溝の有効径Ｄを算出する。

また、上例では同じ構成を有する第１主軸台８及び第２主軸台１０を設けた構成としたが、これに限られるものではなく、その一方を、単に前記軸状ワークＷを回転可能に支持する支持装置としての心押装置としても良い。

また、上例では、収容装置６０に研削ユニット４０を収容するようにしたが、これに限られるものではなく、この収容装置６０には、切削加工や研削加工などに用いられる他の加工工具、レーザ加工ヘッド、並びに放電加工用のヘッド、更には、タッチプローブといった測定ツールなどのツールを収容するようにしても良い。そして、これらのツールにも線条部材、即ち、配線などのケーブル類、流体や粉体を供給するための配管、並びにこれらが内挿された保護チューブなどが接続される。

また、上例では、押え部材７５にＶ字状溝７５ａを設けたが、軸状ワークＷを十分に安定して挟持することができれば、このＶ字状溝７５ａを設けには及ばない。また、押え部材７５を付勢するバネ体８１，８２，８３はピストン７９のクランプ力に応じて、適宜選択的に、或いは全てを省略しても良い。また、上例では、２台の振れ止め装置７２からなる振れ止めユニット７０をタレット１６に装着するようにしたが、これに限られるものではなく、単体の振れ止め装置７２をタレット１６に装着するようにしても良い。

また、上例では、ミーリング工具Ｔ_Ｍを用いた切削によって軸状ワークＷにねじ溝を形成するようにしたが、これに限られるものではなく、所謂旋削によってねじ溝を形成するようにしても良い。

繰り返しになるが、上述した実施形態の説明は、すべての点で例示であって、何ら制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

１ 複合加工装置
２ 複合加工機
３ 制御装置
４ 複合加工機制御部
７ 工具主軸
８ 第１主軸台
９ 第１主軸
１０ 第２主軸台
１１ 第２主軸
１５ 刃物台
１６ タレット
２０ 第１チャック
２２ 把持爪
２３ 把持面
２５ 第２チャック
２７ 把持爪
２８ 把持面
３０ ロータリドレッサ
３１ 渦流センサ
３２ 第１ポイントドレッサ
３３ 第２ポイントドレッサ
４０ 研削ユニット
４１ ハウジング
４５ 回転軸
４９ ロータ
５０ ステータ
５５ 研削砥石
６０ 収納装置
６１ 収容体
６２ 開閉機構
６３ 蓋体
６５ プーリ
６６ スライド・付勢部
６７ 進退機構
６７ａ ツール保持部
７０ 振れ止めユニット
７２ 振れ止め装置
７３ 基台
７４ 受部材
７４ａ Ｖ字状溝
７５ 押え部材
７５ａ Ｖ字状溝
７６ ガイドピン
７７ クランプ機構
９０ 定寸装置
９１ 測定ヘッド
９２ 測定子
９３ 移送装置
９４ 直線移送機構
１０３ 旋回機構
１０４ 回転軸
１０５ 旋回アーム
１０６ アクチュエータ
１１０ ねじ軸測定装置
１１１ 第１撮像カメラ
１１２ 第２撮像カメラ
１１３ 第１照明装置
１１４ 第２照明装置
１１５ 画像入力部
１１６ 測定動作制御部
１１７ 寸法算出部

Claims (4)

1. ワークを保持して回転させる主軸を備え、工具を用いて前記ワークの外周面を加工するように構成された工作機械に付設される定寸装置であって、
   相互に接近するように付勢された２つの測定子を有し、該２つの測定子を前記ワークの外周面に接触させることによって該ワークの外径を測定するように構成された測定ヘッドと、該測定ヘッドを移送して前記測定子を前記ワークの外周面に接触させる移送装置とを備え、
   前記移送装置は、前記２つの測定子の前記ワークとの接触部を含む平面が前記主軸の軸線と直交するように前記測定ヘッドを支持するように構成されると共に、前記測定ヘッドを前記主軸の軸線に沿って、加工領域内に設定された旋回位置と、加工領域外に設定された待機位置との間で進退させる直線移送機構と、前記旋回位置において、前記測定ヘッドを前記主軸の軸線と平行な軸線を中心として、前記ワークに対して離接させる方向に旋回させて、前記２つの測定子が前記ワークの外周面に接触する測定位置と、前記２つの測定子が前記ワークから離反した退避位置とに移動させる旋回機構とを備えて構成されることを特徴とする定寸装置。
2. 前記旋回機構は、前記測定ヘッドをその２つの測定子の前記ワークとの接触部を含む平面が前記主軸の軸線と直交するように支持する旋回アームと、前記主軸の軸線と平行に配設され、前記旋回アームが連結される回転軸と、該回転軸を軸中心に回転させるアクチュエータとから構成され、
   前記直線移送機構は、前記旋回機構を前記主軸の軸線に沿った方向に進退させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の定寸装置。
3. ワークを保持して回転させる主軸と、工具を保持する工具保持部と、請求項１又は２に記載した定寸装置とを備え、
   前記定寸装置は、主軸の近傍に配設されると共に、カバー体によって加工領域から隔離された格納領域に格納され、前記カバー体に形成された開口部をから、前記加工領域に対して前記測定ヘッドを進退させるように構成されていることを特徴とする工作機械。
4. 前記カバー体の開口部を開閉する蓋体を備えていることを特徴とする請求項３記載の工作機械。
   
   

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