ねじ研削盤
【課題】高精度且つ効率的にねじ研削を行うことができるねじ研削盤を提供する。
【解決手段】ねじ研削盤１は、砥石台送り機構３５により砥石車２６を切り込み量を有するように位置決めした後、テーブル２０をテーブル送り機構２１により移動させて砥石車２６をワークＷに対して相対移動させるもので、ワークＷの他端側のねじ溝に当接可能な測定子４６を有する測定機構４５と、測定子４６をねじ溝に当接する位置とねじ溝から離れた位置との間で進退させる進退機構と、制御装置６０とを備える。測定機構４５は、測定子４６の変位を検出して軸線方向におけるワークＷの熱変位量を測定する。制御装置６０は、測定機構４５によって測定された熱変位量を基にワークＷ軸線方向各位置での熱変位量を算出して、算出した熱変位量を基にワークＷ軸線方向における送り位置を補正しながらテーブル送り機構２１によりワークＷ及び砥石車２６を相対移動させる。
【解決手段】ねじ研削盤１は、砥石台送り機構３５により砥石車２６を切り込み量を有するように位置決めした後、テーブル２０をテーブル送り機構２１により移動させて砥石車２６をワークＷに対して相対移動させるもので、ワークＷの他端側のねじ溝に当接可能な測定子４６を有する測定機構４５と、測定子４６をねじ溝に当接する位置とねじ溝から離れた位置との間で進退させる進退機構と、制御装置６０とを備える。測定機構４５は、測定子４６の変位を検出して軸線方向におけるワークＷの熱変位量を測定する。制御装置６０は、測定機構４５によって測定された熱変位量を基にワークＷ軸線方向各位置での熱変位量を算出して、算出した熱変位量を基にワークＷ軸線方向における送り位置を補正しながらテーブル送り機構２１によりワークＷ及び砥石車２６を相対移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状をしたワークにねじ研削を施すためのねじ研削盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、研削盤として、例えば、特開昭６１−６５７２３号公報に開示されたものが知られている。この研削盤は、ベッドと、水平に配置されたワークの一端側を支持するための主軸台と、主軸台から間隔を空けて設けられ、ワークの他端側を支持するための心押台と、主軸台及び心押台によって支持されたワークをその軸線中心に回転させるワーク回転駆動機構と、主軸台及び心押台が上面に配設され、ワークの軸線方向に移動自在にベッド上に設けられるテーブルと、テーブル上面の、主軸台と心押台との間に配設され、ワークの外周面に当接してこのワークを回転可能に支持するワークレストと、テーブルを移動させるテーブル送り機構と、ワークの外周面に当接する砥石車と、ワークの軸線と直交する方向に移動自在にベッド上に設けられ、砥石車をその軸線中心に回転自在に支持する砥石台と、砥石車をその軸線中心に回転させる砥石車回転駆動機構と、砥石台を移動させる砥石台送り機構と、主軸台に配設され、ワークの外周面に当接する測定子を備えてワークの外径を測定する測定ヘッドなどを備える。
【０００３】
前記砥石車には、ワークの外周面を研削するための外周研削部と、ねじを研削するためのねじ研削部とが一体的に形成されており、このねじ研削部は、ワークの、外周研削部によって外周面が研削された部分に当接するようになっている。
【０００４】
このような研削盤では、例えば、主軸台及び心押台によって支持されたワークがワーク回転駆動機構により回転せしめられ、砥石車が砥石車回転駆動機構により回転せしめられるとともに、砥石台送り機構により砥石台が所定の切り込み量を有するようにワークの軸線と直交する方向に移動せしめられて位置決めされ、この後、テーブル送り機構によりテーブルがワークの軸線方向に移動せしめられる。これにより、ワーク外周面の全面に渡って外周研削及びねじ研削が同時に行われる。尚、外周研削及びねじ研削は、測定ヘッドによって測定されるワークの外径が所定寸法となるまで行われる。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−６５７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の研削盤では、砥石車のワーク軸線方向における送り位置を調整，制御する手段を何ら備えていないので、高いリード精度が得られるねじ研削を行うことができなかった。リード精度が重要なのは、例えば、ボールねじの場合、このリード精度が位置決め精度に大きく影響するからである。
【０００７】
また、研削熱や、ワークレストとの当接部に生じる摩擦熱によりワークが熱膨張することによって、ねじのリード精度が低下するという問題もある。一方、このような問題を防止すべく、温度調整時間を設けると、即ち、ワークの熱変位が一定値以下となるまでねじ研削を停止すると、ねじ研削を効率的に実施することができないという別の問題を生じる。
【０００８】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、ワークに対して高精度にねじ研削を行ったり、効率的にねじ研削を行うことができるねじ研削盤の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明は、
円筒状をしたワークの一端を支持する一端側支持部、及び前記ワークの他端を支持する他端側支持部を有するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークをその軸線中心に回転させる回転駆動手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークに対しねじ研削を行う砥石車と、前記ワークの外周面と砥石車とが接近，離反する方向に前記ワーク支持手段と砥石車とを相対移動させる第１送り手段と、前記ワークの軸線方向に前記ワークと砥石車とが相対移動するように前記ワーク支持手段と砥石車とを相対的に移動させる第２送り手段と、前記各送り手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記他端側支持部は、前記ワークの熱変位を許容可能に構成されたねじ研削盤において、
前記ワーク他端側のねじ溝に当接する測定子を有し、この測定子の変位を検出して軸線方向における前記ワークの熱変位量を測定する測定手段と、
前記測定子を前記ねじ溝に当接する位置と前記ねじ溝から離れた位置との間で進退させる進退手段とを備え、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定された熱変位量を基に前記ワーク軸線方向各位置での熱変位量を算出して、算出した熱変位量を基に前記ワーク軸線方向における送り位置を補正しながら前記第２送り手段により前記ワーク及び砥石車を相対移動させるように構成されてなることを特徴とするねじ研削盤に係る。
【００１０】
この発明によれば、まず、進退手段により、測定子がワーク他端側のねじ溝に当接するようにワーク支持手段によって支持されたワーク側に移動せしめられ、このとき、測定子は、ワークの熱変位量に応じ変位してねじ溝に当接する。そして、測定手段により、この測定子の変位が検出されて軸線方向におけるワークの熱変位量が測定される。熱変位量の測定が終了すると、進退手段により測定子がワークから離れるように移動せしめられる。ここで、前記熱変位量とは、例えば、ねじが実際に使用されるときと同条件の環境（温度）下における位置からの伸び量であり、この位置は、実際に測定して求めても、計算式などを用いて算出しても良い。
【００１１】
この後、第１送り手段によりワーク支持手段と砥石車とが相対移動せしめられて砥石車がワークに対して所定の切り込み量を有するように位置決めされた後、砥石車がワークの一端側から他端側に向けて或いはワークの他端側から一端側に向けてワークの軸線方向に沿って移動するようにワーク支持手段と砥石車とが第２送り手段により相対移動せしめられるが、その際、制御手段により、測定手段によって測定された熱変位量を基にワーク軸線方向各位置での熱変位量が算出されて、算出された熱変位量を基にワーク軸線方向における送り位置が補正されながら第２送り手段によりワーク及び砥石車が相対移動せしめられる。このとき、ワーク及び砥石車は回転駆動手段により軸線中心に回転せしめられ、また、ワークの回転と砥石車のワーク軸線方向への移動とが同期するように制御される。ここで、前記ワーク軸線方向各位置における熱変位量とは、例えば、ワークが他端側に向けてのみ伸びたときの、ワーク軸線方向各位置における伸び量である。
【００１２】
このように、ワーク軸線方向各位置における熱変位量を求めて送り位置を補正すれば、砥石車が研削時におけるワークの伸びに対応した送り位置に相対移動し、この結果、ねじ研削が高精度に行われる。
【００１３】
尚、ワーク及び砥石車を複数回ワークの軸線方向に沿って相対移動させる場合には、毎回、上記と同様にして、ワーク他端側における熱変位量が測定された後、ワーク軸線方向各位置における熱変位量が算出され、算出された熱変位量を基にワーク軸線方向における送り位置が補正される。このとき、ワーク及び砥石車の相対移動方向は、毎回同じ方向としても毎回逆方向としても、どちらでも良い。
【００１４】
斯くして、本発明に係るねじ研削盤によれば、ワーク他端側での熱変位量を測定してワーク軸線方向各位置における熱変位量を算出し、算出した熱変位量を基にワーク軸線方向における送り位置を補正しながら砥石車及びワークをワークの軸線方向に沿って相対移動させるようにしたので、良好なリード精度が得られるなど高精度なねじ研削を実施することができる。また、ワークの温度を下げるための温度調整時間の設定が不要であり、効率的にねじ研削を行うことができる。
【００１５】
尚、上記ねじ研削盤は、前記進退手段が省略され、前記ワーク他端に着脱自在に外嵌されるリング部材を備え、前記測定手段が、前記リング部材の前記ワーク軸線方向における変位量を、軸線方向における前記ワークの熱変位量として測定するように構成されていても良い。ここで、前記測定手段は、接触式のものでも、非接触式のものでも良い。
【００１６】
この場合、ワークを研削するときにリング部材がワークの他端に装着され、このリング部材はワークの熱変位によって軸線方向の位置が変化することから、このリング部材のワーク軸線方向における変位量の測定によりワークの熱変位量が測定される。リング部材の変位量を測定するに当たっては、ワークを１回転させてその時に得られる測定値の平均をリング部材の変位量としても良く、このようにすれば、より精度の良い測定を行うことができる。このようにしてワークの熱変位量を測定し、その測定結果を基にワーク軸線方向における送り位置を補正するようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
また、上記ねじ研削盤は、前記ワーク支持手段に代えて、前記ワークの一端及び他端をそれぞれ支持するワーク支持手段を備え、前記第２送り手段が、前記砥石車及び測定手段とワークとを相対移動させ、前記測定手段が、前記砥石車及びワークが相対移動する方向においてこれらが当接する部分よりも先行した位置のねじ溝に当接する測定子を有し、この測定子の前記ワーク軸線方向における変位量を測定するとともに、前記測定子の前記ワークに対する相対移動及び相対回転によってこのワークの全長に渡り連続的に或いは一定距離毎に又は一定時間毎に前記変位量を測定するように構成され、前記制御手段が、前記測定手段によって測定される測定値が一定となるように前記ワーク軸線方向における送り位置を補正しながら前記第２送り手段により前記ワークと砥石車及び測定手段とを相対移動させるように構成されていても良い。
【００１８】
この場合、制御手段による制御の下、測定手段によって測定される測定値、即ち、測定子のワーク軸線方向における変位量が一定となるようにワーク軸線方向における送り位置が補正されながらワークと砥石車及び測定手段とが相対移動せしめられるので、例えば、ワークと砥石車との当接部よりも先行した位置のリードに倣ってねじ研削を行うことができ、砥石車のワーク軸線方向における送り位置がずれるのを防止してワークの全長に渡りリードが一定となるようにねじ研削を行うことができる。このようにしても、高い精度のねじ研削を実施することができる。
【００１９】
また、上記各ねじ研削盤において、前記制御手段は、前記第２送り手段によって前記ワーク及び砥石車を相対移動させるに当たり、前記砥石車を前記ワークの他端側から一端側に向けてのみ移動させるように構成されていても良い。
【００２０】
砥石車をワークに対して相対移動させると、砥石車による研削後の部分が研削熱によって順次温度上昇するが、ワークの他端側が熱変位を許容可能に支持されているので、ワークはその温度上昇により他端側に向けて伸びる。このため、砥石車をワークの一端側から他端側に向けて移動させると、砥石車による研削後の部分が他端側に向けて伸びることよって、研削前の部分である、ワークの他端と砥石車当接部との間の部分も変位し、これによってねじ研削のリード精度が低下する。一方、砥石車をワークの他端側から一端側に向けて移動させると、砥石車による研削後の部分が他端側に向けて伸びたとしても、研削前の部分である、ワークの一端と砥石車当接部との間の部分は変位しないので、リード精度に影響を与えない。したがって、砥石車をワークの他端側から一端側に向けて相対移動させれば、ワークに対して精度良くねじ研削を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明に係るねじ研削盤によれば、ワークに対して高精度にねじ研削を行ったり、効率的にねじ研削を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係るねじ研削盤の概略構成を示した平面図であり、図２は、図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。また、図３は、本実施形態に係る測定機構の概略構成を示した平面図であり、図４は、図３における矢示Ｂ方向の側面図である。
【００２３】
図１乃至図４に示すように、本例のねじ研削盤１は、ベッド１１と、間隔を隔てて配設され、円筒状をした長尺のワークＷを水平に支持する主軸台１２及び心押台１７と、ワークＷをその軸線中心に回転させるワーク回転駆動機構（図示せず）と、ワークＷの軸線方向たる左右方向に移動自在にベッド１１上に設けられ、上面に主軸台１２及び心押台１７が配設されるテーブル２０と、テーブル２０を移動させるテーブル送り機構２１と、ワークＷの軸線と垂直な水平方向たる前後方向に移動自在にベッド１１上に設けられる砥石台２５と、軸線がワークＷの軸線と平行な垂直面内に位置するように且つ軸線中心に回転自在に砥石台２５によって支持され、ワークＷの外周面に当接してねじ研削を施すための砥石車２６と、砥石車２６をその軸線中心に回転させる砥石車回転駆動機構３０と、砥石台２５を移動させる砥石台送り機構３５と、テーブル２０の上面の、主軸台１２と心押台１７との間に一定間隔で配設され、ワークＷの外周面に当接してこのワークＷを回転可能に支持する複数のワークレスト４０と、テーブル２０上に配設され、ワークＷの熱変位量を測定する測定機構４５と、測定機構４５の測定子４６をワークＷに対して進退させる駆動シリンダ５４と、ワーク回転駆動機構（図示せず），テーブル送り機構２１，砥石車回転駆動機構３０，砥石台送り機構３５及び駆動シリンダ５４の作動を制御する制御装置６０とを備える。
【００２４】
尚、前記ねじ研削盤１は、例えば、旋盤などによって外周面にボールねじのねじ溝Ｗａが予め形成されたワーク（ねじ軸）Ｗの該ねじ溝Ｗａを研削するように構成されているものとする。また、前記ワークＷは、両端が他の部分よりも小径に形成された段付き形状に形成されている。
【００２５】
前記主軸台１２は、支持するワークＷと同軸且つ回転自在に設けられる主軸１３と、主軸１３の先端部に設けられたセンタ１４及び回し板１５と、ワークＷの一端側に取り付けられ、回し板１５に係合してこれとともに回転する回し金１６とを備えており、センタ１４によってワークＷの一端側を支持する。前記ワーク回転駆動機構（図示せず）は、主軸台１２の内部に内蔵され、主軸１３を回転させることで、回し板１５，回し金１６及びワークＷを一体的に回転させる。
【００２６】
前記心押台１７は、支持するワークＷと同軸に設けられるセンタ１８と、センタ１８をその軸線方向に移動させる機構（図示せず）と、センタ１８を任意の位置に固定する機構（図示せず）とを備えており、センタ１８によってワークＷの他端側を支持する。また、この心押台１７は、センタ１８が任意位置に固定された状態であっても、ワークＷの熱膨張を許容すべく、適宜ばね体などによってセンタ１８の軸線方向における移動が許容されるように構成されている。したがって、ワークＷは、その一端側には伸びず、他端側に向けてのみ伸びるようになっている。
【００２７】
前記テーブル２０は、ベッド１１の上面に設けられたガイドレール１１ａと係合するスライダ（図示せず）を備えており、これらガイドレール１１ａ及びスライダ（図示せず）によって移動が案内される。
【００２８】
前記テーブル送り機構２１は、ベッド１１に固定されたサーボモータ２２と、ワークＷの軸線方向と平行に設けられ、サーボモータ２２によって軸中心に回転せしめられるボールねじ２３と、テーブル２０の下面に固設され、ボールねじ２３と螺合してこれに沿って移動するナット２４とを備えており、ボールねじ２３の回転によりナット２４とともにテーブル２０を前記左右方向に移動させる。
【００２９】
前記砥石台２５は、砥石車２６の回転軸２７がワークＷの軸線と平行な状態（水平）から研削すべきボールねじのリード角と同じ角度だけ傾くように傾斜して配置され、ベッド１１の後部側に配設されている。また、砥石台２５は、ベッド１１の上面に設けられたガイドレール１１ｂと係合するスライダ２５ａを備えており、これらガイドレール１１ｂ及びスライダ２５ａによって移動が案内される。前記砥石車２６は、ワークＷの横側に配置され、その回転軸２７が砥石台２５の両側面から突出している。
【００３０】
前記砥石車回転駆動機構３０は、砥石台２５の上面に固設された駆動モータ３１と、駆動モータ３１の出力軸に固設されたプーリ３２と、砥石車２６の回転軸２７の一端に固設されたプーリ３３と、各プーリ３２，３３間に掛け渡された伝動ベルト３４とを備えており、駆動モータ３１の回転動力をプーリ３２，伝動ベルト３４及びプーリ３３を介し砥石車２６に伝達してこれを回転させる。
【００３１】
前記砥石台送り機構３５は、ベッド１１に固定されたサーボモータ３６と、ワークＷの軸線と垂直な水平方向に設けられ、サーボモータ３６によって軸中心に回転せしめられるボールねじ３７と、砥石台２５の下面に固設され、ボールねじ３７と螺合してこれに沿って移動するナット３８とを備えており、ボールねじ３７の回転によりナット３８とともに砥石台２５を前記前後方向に移動させる。
【００３２】
前記各ワークレスト４０は、砥石車２６との間にワークＷを挟むようにその横側に配置されてワークＷの外周面に当接する第１当接部材４１と、ワークＷのほぼ下側に配置されてワークＷの外周面に当接する第２当接部材４２と、これら各当接部材４１，４２を支持し、テーブル２０の上面に設けられた支持部材４３とを備える。
【００３３】
前記測定機構４５は、ワークＷのねじ溝Ｗａに当接する測定子４６と、測定子４６を平行ばね４８を介してワークＷの軸線方向に変位可能に支持する第１支持部材４７と、測定子４６の変位を検出する変位検出部４９と、変位検出部４９を支持する第２支持部材５１と、各支持部材４７，５１が固設される移動台５２と、テーブル２０の心押台１７側に固設され、移動台５２が砥石台２５と同方向（前記前後方向）に移動自在に設けられるベース５３とを備えており、測定子４６がワークＷの他端側のねじ溝Ｗａに当接可能に構成され、変位検出部４９によって検出された変位量によりワークＷの軸線方向における熱変位量を測定する。尚、ワークＷの熱変位量とは、例えば、ねじが実際に使用されるときと同条件の環境（温度）下における位置からの伸び量であり、この位置は、実際に測定して求めても、計算式などを用いて算出しても良い。
【００３４】
前記測定子４６は、矩形ブロック状に形成され、その先端部に当該ボールねじで使用される実際のボールと同じボール４６ａを備えており、このボール４６ａがねじ溝Ｗａに当接する。また、この測定子４６の一方の側面には、変位検出部４９の当接部材５０が当接する当接部４６ｂが形成されている。尚、前記ボール４６ａは、その中心の高さがワークＷの軸線と同じ高さとなるように配置されている。
【００３５】
前記第１支持部材４７は矩形ブロック状に形成され、測定子４６と間隔を隔てた下方位置に配置される。前記平行ばね４８は、ワークＷの軸線方向に一定間隔を隔てた平板状の部材から構成され、測定子４６及び第１支持部材４７の両側面にそれぞれ設けられており、この平行ばね４８によって測定子４６のワークＷ軸線方向における移動が許容されるようになっている。
【００３６】
前記変位検出部４９は、測定子４６の当接部４６ｂに当接する当接部材５０を有し、測定子４６の変位による当接部材５０の変位を検出する。前記駆動シリンダ５４は、ベース５３に配設され、移動台５２を駆動して測定子４６をワークＷに対して進退させる。
【００３７】
前記制御装置６０は、砥石台送り機構３５の制御により、砥石台２５を前記前後方向に移動させて砥石車２６がワークＷに対して所定の切り込み量を有するように位置決めし、ワーク回転駆動機構（図示せず）及びテーブル送り機構２１の制御により、ワークＷの回転と砥石車２６のワークＷ軸線方向の相対移動とを同期させつつ、所定の切り込み量を有する砥石車２６がワークＷの他端側から一端側に（心押台１７側から主軸台１２側に）相対移動するようにテーブル２０を前記左右方向に移動させてワークＷに対しねじ研削を施すとともに、このような相対移動を複数回繰り返して所定寸法に仕上げる。
【００３８】
また、制御装置６０は、砥石車２６及びワークＷを前記左右方向に相対移動させるに当たり、測定機構４５によって測定されたワークＷの熱変位量を基にワークＷ軸線方向各位置での熱変位量を算出して、算出した熱変位量を基にワークＷ軸線方向における送り位置を補正しながら、テーブル送り機構２１により砥石車２６をワークＷの軸線方向に移動させる。
【００３９】
尚、ワークＷ軸線方向各位置における熱変位量とは、例えば、ワークＷが他端側に向けてのみ伸びたときの、ワークＷの軸線方向各位置における伸び量である。したがって、図５（ａ）に示すように、任意の位置Ｘにおける熱変位量δは、例えば、測定機構４５によって測定されたワークＷの熱変位量をδａと、当接部材４６がねじ溝Ｗａに当接する位置の長さをＬとすると、以下の数式により求めることができる。
【００４０】
（数１）
δ＝（Ｘ／Ｌ）×δａ
【００４１】
また、図５（ａ）のように、ワークＷの一端側端部から長さを規定するのではなく、図５（ｂ）に示すように、ワークＷの一端側のねじ形成部から長さを規定するようにしても良い。
【００４２】
以上のように構成された本例のねじ研削盤１によれば、以下に説明するようにしてワークＷに対しねじ研削が行われる。即ち、まず、ワークＷが主軸台１２及び心押台１７によって支持された後、駆動シリンダ５４により移動台５２が駆動されて測定子４６がワークＷ側に移動せしめられ、測定子４６のボール４６ａがワークＷの他端側のねじ溝Ｗａに当接する。
【００４３】
このとき、ワークＷの熱変位に応じ、測定子４６が平行ばね４８の付勢力に抗してワークＷの軸線方向に変位する。そして、この測定子４６の変位量が変位検出部４９により検出されて、測定子４６が当接したねじ溝Ｗａ位置におけるワークＷの熱変位量が測定される。このようにしてワークＷの熱変位量が測定されると、駆動シリンダ５４により移動台５２が駆動されて測定子４６がワークＷから離れるように移動せしめられる。
【００４４】
この後、砥石台送り機構３５により砥石車２６がワークＷに対して所定の切り込み量を有するように位置決めされた後、ワーク回転駆動機構（図示せず）及び砥石車回転駆動機構３０によりワークＷ及び砥石車２６がそれぞれ回転せしめられた状態で、テーブル送り機構２１により砥石車２６がワークＷの他端側から一端側に移動せしめられ、ワークＷの外周面（両端の小径部を除いた部分）のねじ溝Ｗａが砥石車２６によって他端側から一端側に向けて順次研削されていくが、このとき、制御装置６０により、測定機構４５によって測定されたワークＷの熱変位量を基にワークＷ軸線方向各位置での熱変位量が算出されて、算出された熱変位量を基に砥石車２６の送り位置が調整されつつ砥石車２６がワークＷの他端側から一端側に相対的に移動せしめられる。これにより、砥石車２６が研削時におけるワークＷの伸びに対応した送り位置に相対移動し、この結果、ねじ研削が高精度に行われる。
【００４５】
そして、砥石車２６がワークＷの一端側まで移動し、また、ワークＷのほぼ全長に渡ってねじ研削が行われると、上記と同様にして、ワークＷの他端側における熱変位量が測定された後、再度、砥石台送り機構３５により砥石車２６がワークＷに対して所定の切り込み量を有するように位置決めされ、テーブル送り機構２１により砥石車２６がワークＷの他端側から一端側に移動せしめられてワークＷが研削されるが、その際、測定されたワークＷの熱変位量を基に砥石車２６の送り位置が調整される。これにより、前回の研削で生じたワークＷの熱変位量を考慮して送り制御を行うことができ、より精度の高いねじ研削を実施することができる。
【００４６】
以降、一定回数に達するまで研削が繰り返されるが、毎回、ワークＷの熱変位量が測定されて、測定された熱変位量を基に砥石車２６の送り位置が補正される。
【００４７】
このように、本例のねじ研削盤１によれば、ワークＷの熱変位に合わせた送り位置に砥石車２６を相対移動させながらねじ研削するようにしたので、良好なリード精度が得られるなど高精度なねじ研削を実施することができる。また、ワークＷの温度を下げるための温度調整時間の設定が不要であり、効率的にねじ研削を行うことができる。
【００４８】
また、ねじ研削時に砥石車２６をワークＷの他端側から一端側に向けて移動させるようにしたので、このことによっても高精度にねじ研削を実施することができる。即ち、砥石車２６をワークＷに対して相対移動させると、砥石車２６による研削後の部分が研削熱によって順次温度上昇するが、ワークＷの他端側が熱変位を許容可能に支持されているので、ワークＷはその温度上昇により他端側に向けて伸びるため、砥石車２６をワークＷの一端側から他端側に向けて移動させると、砥石車２６による研削後の部分が他端側に向けて伸びることよって、研削前の部分である、ワークＷの他端と砥石車２６当接部との間の部分も変位し、これによってねじ研削のリード精度が低下する。一方、砥石車２６をワークＷの他端側から一端側に向けて移動させると、砥石車２６による研削後の部分が他端側に向けて伸びたとしても、研削前の部分である、ワークＷの一端と砥石車２６当接部との間の部分は変位しないので、リード精度に影響を与えない。したがって、ワークＷに対して精度良くねじ研削を行うことができるのである。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の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。
【００５０】
上例では、ワークＷの熱変位量を測定するに当たり、測定子４６をワークＷのねじ溝Ｗａに当接させるようにしたが、これに限られるものではない。例えば、図６及び図７に示すように、ワークＷの他端の、ねじ溝Ｗａが形成されていない部分にリング部材６５を着脱自在に外嵌し、このリング部材６５の変位量を測定するようにしても良い。
【００５１】
この場合、前記測定機構４５に代えて測定機構６６が設けられ、この測定機構６６は、リング部材６５の変位量を測定する測定ヘッド６７と、テーブル２０の心押台１７側に固設され、測定ヘッド６７をワークＷに対して進退自在に支持する支持部材６９とを備えており、測定ヘッド６７は、リング部材６５の心押台１７側の端面に当接する測定子６８を有し、この測定子６８の変位を検出してリング部材６５の変位量を測定する。
【００５２】
尚、リング部材６５の変位量を測定するに当たっては、ワークＷを１回転させてその時に得られる測定値の平均をリング部材６５の変位量としても良く、このようにすれば、より精度の良い測定を行うことができる。また、リング部材６５は、ワークＷをねじ研削するときのみ装着され、ねじ研削終了後は取り外されるようになっている。また、測定ヘッド６７は、測定を行うときのみワークＷ側に移動させ、測定終了後は元の退避位置に移動させても良いが、一連のねじ研削が完了するまで、ずっとワークＷ側に移動させておいても良い。
【００５３】
前記リング部材６５はワークＷの熱変位によってその軸線方向の位置が変化するので、このリング部材６５のワークＷ軸線方向における変位量を測定することによってワークＷの熱変位量を測定することができる。そして、このようにして得られたワークＷの熱変位量を基に補正を行えば、上記と同様、高精度にねじ研削を行うことができる。尚、この場合においても、任意の位置Ｘにおける熱変位量δは、図８（ａ）や図８（ｂ）に示すように、上述の数式１により求められる。また、リング部材６５の変位量を測定するに当たっては、非接触式の測定手段を採用しても良い。
【００５４】
また、前記ねじ研削盤１は、図９乃至図１１に示すようなものとして構成することもできる。この場合において、前記測定機構４５は、ベース５３がベッド１１上に配設され、測定子４６が砥石車２６よりも主軸台１２側に配置されてボール４６ａが砥石車２６及びワークＷが相対移動する方向においてこれらが当接する部分よりも先行した位置のねじ溝Ｗａに当接し、変位検出部４９が測定子４６のボール４６ａのワークＷに対する相対移動及び相対回転によってこのワークＷのほぼ全長に渡り連続的に或いは一定距離毎に又は一定時間毎に測定子４６の変位を検出し、変位検出部４９により測定子４６の変位を検出して測定子４６のワークＷ軸線方向における変位量を測定するように構成され、制御装置６０は、測定機構４５によって測定される測定値が一定となるようにワークＷ軸線方向における送り位置を補正しながらテーブル送り機構２１により砥石車２６をワークＷの軸線方向に移動させる。
【００５５】
尚、測定子４６は、ねじ研削を行う際に、駆動シリンダ５４によりボール４６ａがねじ溝Ｗａに当接する位置に移動せしめられ、ねじ研削の終了後は、退避位置に移動せしめられる。
【００５６】
このようにすれば、制御装置６０による制御の下、測定機構４５によって測定される測定値、即ち、測定子４６のワークＷ軸線方向における変位量が一定となるようにワークＷ軸線方向における送り位置が補正されながらワークＷと砥石車２６及び測定子４６とが相対移動せしめられるので、例えば、ワークＷと砥石車２６との当接部よりも先行した位置のリードに倣ってねじ研削を行うことができ、砥石車２６のワークＷ軸線方向の送り位置がずれるのを防止してワークＷの全長に渡りリードが一定となるようにねじ研削を行うことができる。このようにしても、高い精度のねじ研削を実施することができる。
【００５７】
上記ねじ研削盤１の具体的な構造や動作は、上述したものに何ら限定されるものではなく、また、前記測定機構４５，６６の具体的構造や配置位置についても上述したものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係るねじ研削盤の概略構成を示した平面図である。
【図２】図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。
【図３】本実施形態に係る測定機構の概略構成を示した平面図である。
【図４】図３における矢示Ｂ方向の側面図である。
【図５】ワーク軸線方向の任意位置での熱変位量を説明するための説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る測定機構などの概略構成を示した平面図である。
【図７】図６における矢示Ｃ方向の側面図である。
【図８】ワーク軸線方向の任意位置での熱変位量を説明するための説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るねじ研削盤の概略構成を示した断面図である。
【図１０】図９における矢示Ｄ方向の平面図である。
【図１１】図１０における矢示Ｅ方向の側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ ねじ研削盤
１１ ベッド
１２ 主軸台
１４ センタ
１７ 心押台
１８ センタ
２０ テーブル
２１ テーブル送り機構
２５ 砥石台
２６ 砥石車
３０ 砥石車回転駆動機構
３５ 砥石台送り機構
４５ 測定機構
４６ 測定子
４７ 第１支持部材
４８ 平行ばね
４９ 変位検出部
５０ 当接部材
６０ 制御装置
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状をしたワークにねじ研削を施すためのねじ研削盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、研削盤として、例えば、特開昭６１−６５７２３号公報に開示されたものが知られている。この研削盤は、ベッドと、水平に配置されたワークの一端側を支持するための主軸台と、主軸台から間隔を空けて設けられ、ワークの他端側を支持するための心押台と、主軸台及び心押台によって支持されたワークをその軸線中心に回転させるワーク回転駆動機構と、主軸台及び心押台が上面に配設され、ワークの軸線方向に移動自在にベッド上に設けられるテーブルと、テーブル上面の、主軸台と心押台との間に配設され、ワークの外周面に当接してこのワークを回転可能に支持するワークレストと、テーブルを移動させるテーブル送り機構と、ワークの外周面に当接する砥石車と、ワークの軸線と直交する方向に移動自在にベッド上に設けられ、砥石車をその軸線中心に回転自在に支持する砥石台と、砥石車をその軸線中心に回転させる砥石車回転駆動機構と、砥石台を移動させる砥石台送り機構と、主軸台に配設され、ワークの外周面に当接する測定子を備えてワークの外径を測定する測定ヘッドなどを備える。
【０００３】
前記砥石車には、ワークの外周面を研削するための外周研削部と、ねじを研削するためのねじ研削部とが一体的に形成されており、このねじ研削部は、ワークの、外周研削部によって外周面が研削された部分に当接するようになっている。
【０００４】
このような研削盤では、例えば、主軸台及び心押台によって支持されたワークがワーク回転駆動機構により回転せしめられ、砥石車が砥石車回転駆動機構により回転せしめられるとともに、砥石台送り機構により砥石台が所定の切り込み量を有するようにワークの軸線と直交する方向に移動せしめられて位置決めされ、この後、テーブル送り機構によりテーブルがワークの軸線方向に移動せしめられる。これにより、ワーク外周面の全面に渡って外周研削及びねじ研削が同時に行われる。尚、外周研削及びねじ研削は、測定ヘッドによって測定されるワークの外径が所定寸法となるまで行われる。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−６５７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の研削盤では、砥石車のワーク軸線方向における送り位置を調整，制御する手段を何ら備えていないので、高いリード精度が得られるねじ研削を行うことができなかった。リード精度が重要なのは、例えば、ボールねじの場合、このリード精度が位置決め精度に大きく影響するからである。
【０００７】
また、研削熱や、ワークレストとの当接部に生じる摩擦熱によりワークが熱膨張することによって、ねじのリード精度が低下するという問題もある。一方、このような問題を防止すべく、温度調整時間を設けると、即ち、ワークの熱変位が一定値以下となるまでねじ研削を停止すると、ねじ研削を効率的に実施することができないという別の問題を生じる。
【０００８】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、ワークに対して高精度にねじ研削を行ったり、効率的にねじ研削を行うことができるねじ研削盤の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明は、
円筒状をしたワークの一端を支持する一端側支持部、及び前記ワークの他端を支持する他端側支持部を有するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークをその軸線中心に回転させる回転駆動手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークに対しねじ研削を行う砥石車と、前記ワークの外周面と砥石車とが接近，離反する方向に前記ワーク支持手段と砥石車とを相対移動させる第１送り手段と、前記ワークの軸線方向に前記ワークと砥石車とが相対移動するように前記ワーク支持手段と砥石車とを相対的に移動させる第２送り手段と、前記各送り手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記他端側支持部は、前記ワークの熱変位を許容可能に構成されたねじ研削盤において、
前記ワーク他端側のねじ溝に当接する測定子を有し、この測定子の変位を検出して軸線方向における前記ワークの熱変位量を測定する測定手段と、
前記測定子を前記ねじ溝に当接する位置と前記ねじ溝から離れた位置との間で進退させる進退手段とを備え、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定された熱変位量を基に前記ワーク軸線方向各位置での熱変位量を算出して、算出した熱変位量を基に前記ワーク軸線方向における送り位置を補正しながら前記第２送り手段により前記ワーク及び砥石車を相対移動させるように構成されてなることを特徴とするねじ研削盤に係る。
【００１０】
この発明によれば、まず、進退手段により、測定子がワーク他端側のねじ溝に当接するようにワーク支持手段によって支持されたワーク側に移動せしめられ、このとき、測定子は、ワークの熱変位量に応じ変位してねじ溝に当接する。そして、測定手段により、この測定子の変位が検出されて軸線方向におけるワークの熱変位量が測定される。熱変位量の測定が終了すると、進退手段により測定子がワークから離れるように移動せしめられる。ここで、前記熱変位量とは、例えば、ねじが実際に使用されるときと同条件の環境（温度）下における位置からの伸び量であり、この位置は、実際に測定して求めても、計算式などを用いて算出しても良い。
【００１１】
この後、第１送り手段によりワーク支持手段と砥石車とが相対移動せしめられて砥石車がワークに対して所定の切り込み量を有するように位置決めされた後、砥石車がワークの一端側から他端側に向けて或いはワークの他端側から一端側に向けてワークの軸線方向に沿って移動するようにワーク支持手段と砥石車とが第２送り手段により相対移動せしめられるが、その際、制御手段により、測定手段によって測定された熱変位量を基にワーク軸線方向各位置での熱変位量が算出されて、算出された熱変位量を基にワーク軸線方向における送り位置が補正されながら第２送り手段によりワーク及び砥石車が相対移動せしめられる。このとき、ワーク及び砥石車は回転駆動手段により軸線中心に回転せしめられ、また、ワークの回転と砥石車のワーク軸線方向への移動とが同期するように制御される。ここで、前記ワーク軸線方向各位置における熱変位量とは、例えば、ワークが他端側に向けてのみ伸びたときの、ワーク軸線方向各位置における伸び量である。
【００１２】
このように、ワーク軸線方向各位置における熱変位量を求めて送り位置を補正すれば、砥石車が研削時におけるワークの伸びに対応した送り位置に相対移動し、この結果、ねじ研削が高精度に行われる。
【００１３】
尚、ワーク及び砥石車を複数回ワークの軸線方向に沿って相対移動させる場合には、毎回、上記と同様にして、ワーク他端側における熱変位量が測定された後、ワーク軸線方向各位置における熱変位量が算出され、算出された熱変位量を基にワーク軸線方向における送り位置が補正される。このとき、ワーク及び砥石車の相対移動方向は、毎回同じ方向としても毎回逆方向としても、どちらでも良い。
【００１４】
斯くして、本発明に係るねじ研削盤によれば、ワーク他端側での熱変位量を測定してワーク軸線方向各位置における熱変位量を算出し、算出した熱変位量を基にワーク軸線方向における送り位置を補正しながら砥石車及びワークをワークの軸線方向に沿って相対移動させるようにしたので、良好なリード精度が得られるなど高精度なねじ研削を実施することができる。また、ワークの温度を下げるための温度調整時間の設定が不要であり、効率的にねじ研削を行うことができる。
【００１５】
尚、上記ねじ研削盤は、前記進退手段が省略され、前記ワーク他端に着脱自在に外嵌されるリング部材を備え、前記測定手段が、前記リング部材の前記ワーク軸線方向における変位量を、軸線方向における前記ワークの熱変位量として測定するように構成されていても良い。ここで、前記測定手段は、接触式のものでも、非接触式のものでも良い。
【００１６】
この場合、ワークを研削するときにリング部材がワークの他端に装着され、このリング部材はワークの熱変位によって軸線方向の位置が変化することから、このリング部材のワーク軸線方向における変位量の測定によりワークの熱変位量が測定される。リング部材の変位量を測定するに当たっては、ワークを１回転させてその時に得られる測定値の平均をリング部材の変位量としても良く、このようにすれば、より精度の良い測定を行うことができる。このようにしてワークの熱変位量を測定し、その測定結果を基にワーク軸線方向における送り位置を補正するようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
また、上記ねじ研削盤は、前記ワーク支持手段に代えて、前記ワークの一端及び他端をそれぞれ支持するワーク支持手段を備え、前記第２送り手段が、前記砥石車及び測定手段とワークとを相対移動させ、前記測定手段が、前記砥石車及びワークが相対移動する方向においてこれらが当接する部分よりも先行した位置のねじ溝に当接する測定子を有し、この測定子の前記ワーク軸線方向における変位量を測定するとともに、前記測定子の前記ワークに対する相対移動及び相対回転によってこのワークの全長に渡り連続的に或いは一定距離毎に又は一定時間毎に前記変位量を測定するように構成され、前記制御手段が、前記測定手段によって測定される測定値が一定となるように前記ワーク軸線方向における送り位置を補正しながら前記第２送り手段により前記ワークと砥石車及び測定手段とを相対移動させるように構成されていても良い。
【００１８】
この場合、制御手段による制御の下、測定手段によって測定される測定値、即ち、測定子のワーク軸線方向における変位量が一定となるようにワーク軸線方向における送り位置が補正されながらワークと砥石車及び測定手段とが相対移動せしめられるので、例えば、ワークと砥石車との当接部よりも先行した位置のリードに倣ってねじ研削を行うことができ、砥石車のワーク軸線方向における送り位置がずれるのを防止してワークの全長に渡りリードが一定となるようにねじ研削を行うことができる。このようにしても、高い精度のねじ研削を実施することができる。
【００１９】
また、上記各ねじ研削盤において、前記制御手段は、前記第２送り手段によって前記ワーク及び砥石車を相対移動させるに当たり、前記砥石車を前記ワークの他端側から一端側に向けてのみ移動させるように構成されていても良い。
【００２０】
砥石車をワークに対して相対移動させると、砥石車による研削後の部分が研削熱によって順次温度上昇するが、ワークの他端側が熱変位を許容可能に支持されているので、ワークはその温度上昇により他端側に向けて伸びる。このため、砥石車をワークの一端側から他端側に向けて移動させると、砥石車による研削後の部分が他端側に向けて伸びることよって、研削前の部分である、ワークの他端と砥石車当接部との間の部分も変位し、これによってねじ研削のリード精度が低下する。一方、砥石車をワークの他端側から一端側に向けて移動させると、砥石車による研削後の部分が他端側に向けて伸びたとしても、研削前の部分である、ワークの一端と砥石車当接部との間の部分は変位しないので、リード精度に影響を与えない。したがって、砥石車をワークの他端側から一端側に向けて相対移動させれば、ワークに対して精度良くねじ研削を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明に係るねじ研削盤によれば、ワークに対して高精度にねじ研削を行ったり、効率的にねじ研削を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係るねじ研削盤の概略構成を示した平面図であり、図２は、図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。また、図３は、本実施形態に係る測定機構の概略構成を示した平面図であり、図４は、図３における矢示Ｂ方向の側面図である。
【００２３】
図１乃至図４に示すように、本例のねじ研削盤１は、ベッド１１と、間隔を隔てて配設され、円筒状をした長尺のワークＷを水平に支持する主軸台１２及び心押台１７と、ワークＷをその軸線中心に回転させるワーク回転駆動機構（図示せず）と、ワークＷの軸線方向たる左右方向に移動自在にベッド１１上に設けられ、上面に主軸台１２及び心押台１７が配設されるテーブル２０と、テーブル２０を移動させるテーブル送り機構２１と、ワークＷの軸線と垂直な水平方向たる前後方向に移動自在にベッド１１上に設けられる砥石台２５と、軸線がワークＷの軸線と平行な垂直面内に位置するように且つ軸線中心に回転自在に砥石台２５によって支持され、ワークＷの外周面に当接してねじ研削を施すための砥石車２６と、砥石車２６をその軸線中心に回転させる砥石車回転駆動機構３０と、砥石台２５を移動させる砥石台送り機構３５と、テーブル２０の上面の、主軸台１２と心押台１７との間に一定間隔で配設され、ワークＷの外周面に当接してこのワークＷを回転可能に支持する複数のワークレスト４０と、テーブル２０上に配設され、ワークＷの熱変位量を測定する測定機構４５と、測定機構４５の測定子４６をワークＷに対して進退させる駆動シリンダ５４と、ワーク回転駆動機構（図示せず），テーブル送り機構２１，砥石車回転駆動機構３０，砥石台送り機構３５及び駆動シリンダ５４の作動を制御する制御装置６０とを備える。
【００２４】
尚、前記ねじ研削盤１は、例えば、旋盤などによって外周面にボールねじのねじ溝Ｗａが予め形成されたワーク（ねじ軸）Ｗの該ねじ溝Ｗａを研削するように構成されているものとする。また、前記ワークＷは、両端が他の部分よりも小径に形成された段付き形状に形成されている。
【００２５】
前記主軸台１２は、支持するワークＷと同軸且つ回転自在に設けられる主軸１３と、主軸１３の先端部に設けられたセンタ１４及び回し板１５と、ワークＷの一端側に取り付けられ、回し板１５に係合してこれとともに回転する回し金１６とを備えており、センタ１４によってワークＷの一端側を支持する。前記ワーク回転駆動機構（図示せず）は、主軸台１２の内部に内蔵され、主軸１３を回転させることで、回し板１５，回し金１６及びワークＷを一体的に回転させる。
【００２６】
前記心押台１７は、支持するワークＷと同軸に設けられるセンタ１８と、センタ１８をその軸線方向に移動させる機構（図示せず）と、センタ１８を任意の位置に固定する機構（図示せず）とを備えており、センタ１８によってワークＷの他端側を支持する。また、この心押台１７は、センタ１８が任意位置に固定された状態であっても、ワークＷの熱膨張を許容すべく、適宜ばね体などによってセンタ１８の軸線方向における移動が許容されるように構成されている。したがって、ワークＷは、その一端側には伸びず、他端側に向けてのみ伸びるようになっている。
【００２７】
前記テーブル２０は、ベッド１１の上面に設けられたガイドレール１１ａと係合するスライダ（図示せず）を備えており、これらガイドレール１１ａ及びスライダ（図示せず）によって移動が案内される。
【００２８】
前記テーブル送り機構２１は、ベッド１１に固定されたサーボモータ２２と、ワークＷの軸線方向と平行に設けられ、サーボモータ２２によって軸中心に回転せしめられるボールねじ２３と、テーブル２０の下面に固設され、ボールねじ２３と螺合してこれに沿って移動するナット２４とを備えており、ボールねじ２３の回転によりナット２４とともにテーブル２０を前記左右方向に移動させる。
【００２９】
前記砥石台２５は、砥石車２６の回転軸２７がワークＷの軸線と平行な状態（水平）から研削すべきボールねじのリード角と同じ角度だけ傾くように傾斜して配置され、ベッド１１の後部側に配設されている。また、砥石台２５は、ベッド１１の上面に設けられたガイドレール１１ｂと係合するスライダ２５ａを備えており、これらガイドレール１１ｂ及びスライダ２５ａによって移動が案内される。前記砥石車２６は、ワークＷの横側に配置され、その回転軸２７が砥石台２５の両側面から突出している。
【００３０】
前記砥石車回転駆動機構３０は、砥石台２５の上面に固設された駆動モータ３１と、駆動モータ３１の出力軸に固設されたプーリ３２と、砥石車２６の回転軸２７の一端に固設されたプーリ３３と、各プーリ３２，３３間に掛け渡された伝動ベルト３４とを備えており、駆動モータ３１の回転動力をプーリ３２，伝動ベルト３４及びプーリ３３を介し砥石車２６に伝達してこれを回転させる。
【００３１】
前記砥石台送り機構３５は、ベッド１１に固定されたサーボモータ３６と、ワークＷの軸線と垂直な水平方向に設けられ、サーボモータ３６によって軸中心に回転せしめられるボールねじ３７と、砥石台２５の下面に固設され、ボールねじ３７と螺合してこれに沿って移動するナット３８とを備えており、ボールねじ３７の回転によりナット３８とともに砥石台２５を前記前後方向に移動させる。
【００３２】
前記各ワークレスト４０は、砥石車２６との間にワークＷを挟むようにその横側に配置されてワークＷの外周面に当接する第１当接部材４１と、ワークＷのほぼ下側に配置されてワークＷの外周面に当接する第２当接部材４２と、これら各当接部材４１，４２を支持し、テーブル２０の上面に設けられた支持部材４３とを備える。
【００３３】
前記測定機構４５は、ワークＷのねじ溝Ｗａに当接する測定子４６と、測定子４６を平行ばね４８を介してワークＷの軸線方向に変位可能に支持する第１支持部材４７と、測定子４６の変位を検出する変位検出部４９と、変位検出部４９を支持する第２支持部材５１と、各支持部材４７，５１が固設される移動台５２と、テーブル２０の心押台１７側に固設され、移動台５２が砥石台２５と同方向（前記前後方向）に移動自在に設けられるベース５３とを備えており、測定子４６がワークＷの他端側のねじ溝Ｗａに当接可能に構成され、変位検出部４９によって検出された変位量によりワークＷの軸線方向における熱変位量を測定する。尚、ワークＷの熱変位量とは、例えば、ねじが実際に使用されるときと同条件の環境（温度）下における位置からの伸び量であり、この位置は、実際に測定して求めても、計算式などを用いて算出しても良い。
【００３４】
前記測定子４６は、矩形ブロック状に形成され、その先端部に当該ボールねじで使用される実際のボールと同じボール４６ａを備えており、このボール４６ａがねじ溝Ｗａに当接する。また、この測定子４６の一方の側面には、変位検出部４９の当接部材５０が当接する当接部４６ｂが形成されている。尚、前記ボール４６ａは、その中心の高さがワークＷの軸線と同じ高さとなるように配置されている。
【００３５】
前記第１支持部材４７は矩形ブロック状に形成され、測定子４６と間隔を隔てた下方位置に配置される。前記平行ばね４８は、ワークＷの軸線方向に一定間隔を隔てた平板状の部材から構成され、測定子４６及び第１支持部材４７の両側面にそれぞれ設けられており、この平行ばね４８によって測定子４６のワークＷ軸線方向における移動が許容されるようになっている。
【００３６】
前記変位検出部４９は、測定子４６の当接部４６ｂに当接する当接部材５０を有し、測定子４６の変位による当接部材５０の変位を検出する。前記駆動シリンダ５４は、ベース５３に配設され、移動台５２を駆動して測定子４６をワークＷに対して進退させる。
【００３７】
前記制御装置６０は、砥石台送り機構３５の制御により、砥石台２５を前記前後方向に移動させて砥石車２６がワークＷに対して所定の切り込み量を有するように位置決めし、ワーク回転駆動機構（図示せず）及びテーブル送り機構２１の制御により、ワークＷの回転と砥石車２６のワークＷ軸線方向の相対移動とを同期させつつ、所定の切り込み量を有する砥石車２６がワークＷの他端側から一端側に（心押台１７側から主軸台１２側に）相対移動するようにテーブル２０を前記左右方向に移動させてワークＷに対しねじ研削を施すとともに、このような相対移動を複数回繰り返して所定寸法に仕上げる。
【００３８】
また、制御装置６０は、砥石車２６及びワークＷを前記左右方向に相対移動させるに当たり、測定機構４５によって測定されたワークＷの熱変位量を基にワークＷ軸線方向各位置での熱変位量を算出して、算出した熱変位量を基にワークＷ軸線方向における送り位置を補正しながら、テーブル送り機構２１により砥石車２６をワークＷの軸線方向に移動させる。
【００３９】
尚、ワークＷ軸線方向各位置における熱変位量とは、例えば、ワークＷが他端側に向けてのみ伸びたときの、ワークＷの軸線方向各位置における伸び量である。したがって、図５（ａ）に示すように、任意の位置Ｘにおける熱変位量δは、例えば、測定機構４５によって測定されたワークＷの熱変位量をδａと、当接部材４６がねじ溝Ｗａに当接する位置の長さをＬとすると、以下の数式により求めることができる。
【００４０】
（数１）
δ＝（Ｘ／Ｌ）×δａ
【００４１】
また、図５（ａ）のように、ワークＷの一端側端部から長さを規定するのではなく、図５（ｂ）に示すように、ワークＷの一端側のねじ形成部から長さを規定するようにしても良い。
【００４２】
以上のように構成された本例のねじ研削盤１によれば、以下に説明するようにしてワークＷに対しねじ研削が行われる。即ち、まず、ワークＷが主軸台１２及び心押台１７によって支持された後、駆動シリンダ５４により移動台５２が駆動されて測定子４６がワークＷ側に移動せしめられ、測定子４６のボール４６ａがワークＷの他端側のねじ溝Ｗａに当接する。
【００４３】
このとき、ワークＷの熱変位に応じ、測定子４６が平行ばね４８の付勢力に抗してワークＷの軸線方向に変位する。そして、この測定子４６の変位量が変位検出部４９により検出されて、測定子４６が当接したねじ溝Ｗａ位置におけるワークＷの熱変位量が測定される。このようにしてワークＷの熱変位量が測定されると、駆動シリンダ５４により移動台５２が駆動されて測定子４６がワークＷから離れるように移動せしめられる。
【００４４】
この後、砥石台送り機構３５により砥石車２６がワークＷに対して所定の切り込み量を有するように位置決めされた後、ワーク回転駆動機構（図示せず）及び砥石車回転駆動機構３０によりワークＷ及び砥石車２６がそれぞれ回転せしめられた状態で、テーブル送り機構２１により砥石車２６がワークＷの他端側から一端側に移動せしめられ、ワークＷの外周面（両端の小径部を除いた部分）のねじ溝Ｗａが砥石車２６によって他端側から一端側に向けて順次研削されていくが、このとき、制御装置６０により、測定機構４５によって測定されたワークＷの熱変位量を基にワークＷ軸線方向各位置での熱変位量が算出されて、算出された熱変位量を基に砥石車２６の送り位置が調整されつつ砥石車２６がワークＷの他端側から一端側に相対的に移動せしめられる。これにより、砥石車２６が研削時におけるワークＷの伸びに対応した送り位置に相対移動し、この結果、ねじ研削が高精度に行われる。
【００４５】
そして、砥石車２６がワークＷの一端側まで移動し、また、ワークＷのほぼ全長に渡ってねじ研削が行われると、上記と同様にして、ワークＷの他端側における熱変位量が測定された後、再度、砥石台送り機構３５により砥石車２６がワークＷに対して所定の切り込み量を有するように位置決めされ、テーブル送り機構２１により砥石車２６がワークＷの他端側から一端側に移動せしめられてワークＷが研削されるが、その際、測定されたワークＷの熱変位量を基に砥石車２６の送り位置が調整される。これにより、前回の研削で生じたワークＷの熱変位量を考慮して送り制御を行うことができ、より精度の高いねじ研削を実施することができる。
【００４６】
以降、一定回数に達するまで研削が繰り返されるが、毎回、ワークＷの熱変位量が測定されて、測定された熱変位量を基に砥石車２６の送り位置が補正される。
【００４７】
このように、本例のねじ研削盤１によれば、ワークＷの熱変位に合わせた送り位置に砥石車２６を相対移動させながらねじ研削するようにしたので、良好なリード精度が得られるなど高精度なねじ研削を実施することができる。また、ワークＷの温度を下げるための温度調整時間の設定が不要であり、効率的にねじ研削を行うことができる。
【００４８】
また、ねじ研削時に砥石車２６をワークＷの他端側から一端側に向けて移動させるようにしたので、このことによっても高精度にねじ研削を実施することができる。即ち、砥石車２６をワークＷに対して相対移動させると、砥石車２６による研削後の部分が研削熱によって順次温度上昇するが、ワークＷの他端側が熱変位を許容可能に支持されているので、ワークＷはその温度上昇により他端側に向けて伸びるため、砥石車２６をワークＷの一端側から他端側に向けて移動させると、砥石車２６による研削後の部分が他端側に向けて伸びることよって、研削前の部分である、ワークＷの他端と砥石車２６当接部との間の部分も変位し、これによってねじ研削のリード精度が低下する。一方、砥石車２６をワークＷの他端側から一端側に向けて移動させると、砥石車２６による研削後の部分が他端側に向けて伸びたとしても、研削前の部分である、ワークＷの一端と砥石車２６当接部との間の部分は変位しないので、リード精度に影響を与えない。したがって、ワークＷに対して精度良くねじ研削を行うことができるのである。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の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。
【００５０】
上例では、ワークＷの熱変位量を測定するに当たり、測定子４６をワークＷのねじ溝Ｗａに当接させるようにしたが、これに限られるものではない。例えば、図６及び図７に示すように、ワークＷの他端の、ねじ溝Ｗａが形成されていない部分にリング部材６５を着脱自在に外嵌し、このリング部材６５の変位量を測定するようにしても良い。
【００５１】
この場合、前記測定機構４５に代えて測定機構６６が設けられ、この測定機構６６は、リング部材６５の変位量を測定する測定ヘッド６７と、テーブル２０の心押台１７側に固設され、測定ヘッド６７をワークＷに対して進退自在に支持する支持部材６９とを備えており、測定ヘッド６７は、リング部材６５の心押台１７側の端面に当接する測定子６８を有し、この測定子６８の変位を検出してリング部材６５の変位量を測定する。
【００５２】
尚、リング部材６５の変位量を測定するに当たっては、ワークＷを１回転させてその時に得られる測定値の平均をリング部材６５の変位量としても良く、このようにすれば、より精度の良い測定を行うことができる。また、リング部材６５は、ワークＷをねじ研削するときのみ装着され、ねじ研削終了後は取り外されるようになっている。また、測定ヘッド６７は、測定を行うときのみワークＷ側に移動させ、測定終了後は元の退避位置に移動させても良いが、一連のねじ研削が完了するまで、ずっとワークＷ側に移動させておいても良い。
【００５３】
前記リング部材６５はワークＷの熱変位によってその軸線方向の位置が変化するので、このリング部材６５のワークＷ軸線方向における変位量を測定することによってワークＷの熱変位量を測定することができる。そして、このようにして得られたワークＷの熱変位量を基に補正を行えば、上記と同様、高精度にねじ研削を行うことができる。尚、この場合においても、任意の位置Ｘにおける熱変位量δは、図８（ａ）や図８（ｂ）に示すように、上述の数式１により求められる。また、リング部材６５の変位量を測定するに当たっては、非接触式の測定手段を採用しても良い。
【００５４】
また、前記ねじ研削盤１は、図９乃至図１１に示すようなものとして構成することもできる。この場合において、前記測定機構４５は、ベース５３がベッド１１上に配設され、測定子４６が砥石車２６よりも主軸台１２側に配置されてボール４６ａが砥石車２６及びワークＷが相対移動する方向においてこれらが当接する部分よりも先行した位置のねじ溝Ｗａに当接し、変位検出部４９が測定子４６のボール４６ａのワークＷに対する相対移動及び相対回転によってこのワークＷのほぼ全長に渡り連続的に或いは一定距離毎に又は一定時間毎に測定子４６の変位を検出し、変位検出部４９により測定子４６の変位を検出して測定子４６のワークＷ軸線方向における変位量を測定するように構成され、制御装置６０は、測定機構４５によって測定される測定値が一定となるようにワークＷ軸線方向における送り位置を補正しながらテーブル送り機構２１により砥石車２６をワークＷの軸線方向に移動させる。
【００５５】
尚、測定子４６は、ねじ研削を行う際に、駆動シリンダ５４によりボール４６ａがねじ溝Ｗａに当接する位置に移動せしめられ、ねじ研削の終了後は、退避位置に移動せしめられる。
【００５６】
このようにすれば、制御装置６０による制御の下、測定機構４５によって測定される測定値、即ち、測定子４６のワークＷ軸線方向における変位量が一定となるようにワークＷ軸線方向における送り位置が補正されながらワークＷと砥石車２６及び測定子４６とが相対移動せしめられるので、例えば、ワークＷと砥石車２６との当接部よりも先行した位置のリードに倣ってねじ研削を行うことができ、砥石車２６のワークＷ軸線方向の送り位置がずれるのを防止してワークＷの全長に渡りリードが一定となるようにねじ研削を行うことができる。このようにしても、高い精度のねじ研削を実施することができる。
【００５７】
上記ねじ研削盤１の具体的な構造や動作は、上述したものに何ら限定されるものではなく、また、前記測定機構４５，６６の具体的構造や配置位置についても上述したものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係るねじ研削盤の概略構成を示した平面図である。
【図２】図１における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。
【図３】本実施形態に係る測定機構の概略構成を示した平面図である。
【図４】図３における矢示Ｂ方向の側面図である。
【図５】ワーク軸線方向の任意位置での熱変位量を説明するための説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る測定機構などの概略構成を示した平面図である。
【図７】図６における矢示Ｃ方向の側面図である。
【図８】ワーク軸線方向の任意位置での熱変位量を説明するための説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るねじ研削盤の概略構成を示した断面図である。
【図１０】図９における矢示Ｄ方向の平面図である。
【図１１】図１０における矢示Ｅ方向の側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ ねじ研削盤
１１ ベッド
１２ 主軸台
１４ センタ
１７ 心押台
１８ センタ
２０ テーブル
２１ テーブル送り機構
２５ 砥石台
２６ 砥石車
３０ 砥石車回転駆動機構
３５ 砥石台送り機構
４５ 測定機構
４６ 測定子
４７ 第１支持部材
４８ 平行ばね
４９ 変位検出部
５０ 当接部材
６０ 制御装置
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状をしたワークの一端を支持する一端側支持部、及び前記ワークの他端を支持する他端側支持部を有するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークをその軸線中心に回転させる回転駆動手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークに対しねじ研削を行う砥石車と、前記ワークの外周面と砥石車とが接近，離反する方向に前記ワーク支持手段と砥石車とを相対移動させる第１送り手段と、前記ワークの軸線方向に前記ワークと砥石車とが相対移動するように前記ワーク支持手段と砥石車とを相対的に移動させる第２送り手段と、前記各送り手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記他端側支持部は、前記ワークの熱変位を許容可能に構成されたねじ研削盤において、
前記ワーク他端側のねじ溝に当接する測定子を有し、この測定子の変位を検出して軸線方向における前記ワークの熱変位量を測定する測定手段と、
前記測定子を前記ねじ溝に当接する位置と前記ねじ溝から離れた位置との間で進退させる進退手段とを備え、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定された熱変位量を基に前記ワーク軸線方向各位置での熱変位量を算出して、算出した熱変位量を基に前記ワーク軸線方向における送り位置を補正しながら前記第２送り手段により前記ワーク及び砥石車を相対移動させるように構成されてなることを特徴とするねじ研削盤。
【請求項２】
円筒状をしたワークの一端を支持する一端側支持部、及び前記ワークの他端を支持する他端側支持部を有するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークをその軸線中心に回転させる回転駆動手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークに対しねじ研削を行う砥石車と、前記ワークの外周面と砥石車とが接近，離反する方向に前記ワーク支持手段と砥石車とを相対移動させる第１送り手段と、前記ワークの軸線方向に前記ワークと砥石車とが相対移動するように前記ワーク支持手段と砥石車とを相対的に移動させる第２送り手段と、前記各送り手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記他端側支持部は、前記ワークの熱変位を許容可能に構成されたねじ研削盤において、
前記ワーク他端側に着脱自在に外嵌されるリング部材と、
前記リング部材の前記ワーク軸線方向における変位量を、軸線方向における前記ワークの熱変位量として測定する測定手段とを備え、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定された熱変位量を基に前記ワーク軸線方向各位置での熱変位量を算出して、算出した熱変位量を基に前記ワーク軸線方向における送り位置を補正しながら前記第２送り手段により前記ワーク及び砥石車を相対移動させるように構成されてなることを特徴とするねじ研削盤。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第２送り手段によって前記ワーク及び砥石車を相対移動させるに当たり、前記砥石車を前記ワークの他端側から一端側に向けてのみ移動させるように構成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のねじ研削盤。
【請求項４】
円筒状をしたワークの一端及び他端をそれぞれ支持するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークをその軸線中心に回転させる回転駆動手段と、前記ワークに対しねじ研削を行う砥石車と、前記ワークの外周面と砥石車とが接近，離反する方向に前記ワーク支持手段と砥石車とを相対移動させる第１送り手段と、前記ワークの軸線方向に前記ワークと砥石車とが相対移動するように前記ワーク支持手段と砥石車とを相対的に移動させる第２送り手段と、前記各送り手段の作動を制御する制御手段とを備えたねじ研削盤において、
前記砥石車及びワークが相対移動する方向においてこれらが当接する部分よりも先行した位置のねじ溝に当接する測定子を有し、この測定子の前記ワーク軸線方向における変位量を測定する測定手段を備え、
前記第２送り手段は、前記砥石車及び測定手段とワークとを相対移動させ、
前記測定手段は、前記測定子の前記ワークに対する相対移動及び相対回転によってこのワークの全長に渡り連続的に或いは一定距離毎に又は一定時間毎に前記変位量を測定し、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定される測定値が一定となるように前記ワーク軸線方向における送り位置を補正しながら前記第２送り手段により前記ワークと砥石車及び測定手段とを相対移動させるように構成されてなることを特徴とするねじ研削盤。
【請求項５】
前記ワーク支持手段は、前記ワークの一端を支持する一端側支持部と、前記ワークの他端を支持する他端側支持部とを有し、この他端側支持部が前記ワークの熱変位を許容可能に構成され、
前記制御手段は、前記第２送り手段によって前記ワーク及び砥石車を相対移動させるに当たり、前記砥石車を前記ワークの他端側から一端側に向けてのみ移動させるように構成されてなることを特徴とする請求項４記載のねじ研削盤。
【請求項１】
円筒状をしたワークの一端を支持する一端側支持部、及び前記ワークの他端を支持する他端側支持部を有するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークをその軸線中心に回転させる回転駆動手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークに対しねじ研削を行う砥石車と、前記ワークの外周面と砥石車とが接近，離反する方向に前記ワーク支持手段と砥石車とを相対移動させる第１送り手段と、前記ワークの軸線方向に前記ワークと砥石車とが相対移動するように前記ワーク支持手段と砥石車とを相対的に移動させる第２送り手段と、前記各送り手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記他端側支持部は、前記ワークの熱変位を許容可能に構成されたねじ研削盤において、
前記ワーク他端側のねじ溝に当接する測定子を有し、この測定子の変位を検出して軸線方向における前記ワークの熱変位量を測定する測定手段と、
前記測定子を前記ねじ溝に当接する位置と前記ねじ溝から離れた位置との間で進退させる進退手段とを備え、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定された熱変位量を基に前記ワーク軸線方向各位置での熱変位量を算出して、算出した熱変位量を基に前記ワーク軸線方向における送り位置を補正しながら前記第２送り手段により前記ワーク及び砥石車を相対移動させるように構成されてなることを特徴とするねじ研削盤。
【請求項２】
円筒状をしたワークの一端を支持する一端側支持部、及び前記ワークの他端を支持する他端側支持部を有するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークをその軸線中心に回転させる回転駆動手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークに対しねじ研削を行う砥石車と、前記ワークの外周面と砥石車とが接近，離反する方向に前記ワーク支持手段と砥石車とを相対移動させる第１送り手段と、前記ワークの軸線方向に前記ワークと砥石車とが相対移動するように前記ワーク支持手段と砥石車とを相対的に移動させる第２送り手段と、前記各送り手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記他端側支持部は、前記ワークの熱変位を許容可能に構成されたねじ研削盤において、
前記ワーク他端側に着脱自在に外嵌されるリング部材と、
前記リング部材の前記ワーク軸線方向における変位量を、軸線方向における前記ワークの熱変位量として測定する測定手段とを備え、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定された熱変位量を基に前記ワーク軸線方向各位置での熱変位量を算出して、算出した熱変位量を基に前記ワーク軸線方向における送り位置を補正しながら前記第２送り手段により前記ワーク及び砥石車を相対移動させるように構成されてなることを特徴とするねじ研削盤。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第２送り手段によって前記ワーク及び砥石車を相対移動させるに当たり、前記砥石車を前記ワークの他端側から一端側に向けてのみ移動させるように構成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のねじ研削盤。
【請求項４】
円筒状をしたワークの一端及び他端をそれぞれ支持するワーク支持手段と、前記ワーク支持手段によって支持されたワークをその軸線中心に回転させる回転駆動手段と、前記ワークに対しねじ研削を行う砥石車と、前記ワークの外周面と砥石車とが接近，離反する方向に前記ワーク支持手段と砥石車とを相対移動させる第１送り手段と、前記ワークの軸線方向に前記ワークと砥石車とが相対移動するように前記ワーク支持手段と砥石車とを相対的に移動させる第２送り手段と、前記各送り手段の作動を制御する制御手段とを備えたねじ研削盤において、
前記砥石車及びワークが相対移動する方向においてこれらが当接する部分よりも先行した位置のねじ溝に当接する測定子を有し、この測定子の前記ワーク軸線方向における変位量を測定する測定手段を備え、
前記第２送り手段は、前記砥石車及び測定手段とワークとを相対移動させ、
前記測定手段は、前記測定子の前記ワークに対する相対移動及び相対回転によってこのワークの全長に渡り連続的に或いは一定距離毎に又は一定時間毎に前記変位量を測定し、
前記制御手段は、前記測定手段によって測定される測定値が一定となるように前記ワーク軸線方向における送り位置を補正しながら前記第２送り手段により前記ワークと砥石車及び測定手段とを相対移動させるように構成されてなることを特徴とするねじ研削盤。
【請求項５】
前記ワーク支持手段は、前記ワークの一端を支持する一端側支持部と、前記ワークの他端を支持する他端側支持部とを有し、この他端側支持部が前記ワークの熱変位を許容可能に構成され、
前記制御手段は、前記第２送り手段によって前記ワーク及び砥石車を相対移動させるに当たり、前記砥石車を前記ワークの他端側から一端側に向けてのみ移動させるように構成されてなることを特徴とする請求項４記載のねじ研削盤。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−４２４８３（Ｐ２０１０−４２４８３Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０８８５１（Ｐ２００８−２０８８５１）
【出願日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【出願人】（０００１４６８４７）株式会社森精機製作所 (204)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【出願人】（０００１４６８４７）株式会社森精機製作所 (204)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]