非接触型ネジ溝位置検出装置及び工作機械
【課題】ネジ溝の位置を直接検出することが可能であり、繰り返し測定しても測定精度の低下がない非接触型ネジ溝位置検出装置及び工作機械を提供する。
【解決手段】相対的に位置決めされたレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２を、レーザ光ＬＢの光軸からワーク回転軸ＣＺまでの距離が、ワーク回転軸からネジ溝の底部ＢＮまでの距離より大きく、且つワーク回転軸からネジ溝の頂部ＴＮまでの距離より小さくなるように設定し、更に、レーザ光の光軸がワークの測定個所におけるネジ溝と平行となるように、ワーク回転軸に対してネジ溝のピッチに応じた角度に設定する。そして、相対的に位置決めされたレーザ発光手段とレーザ受光手段を、ワークに対して相対的にネジ溝のリード方向に移動させながら、あるいはワークをワーク回転軸回りに回転させながら、レーザ受光手段から取り込んだ検出信号に基づいて、ネジ溝におけるリード方向の位置を検出する。
【解決手段】相対的に位置決めされたレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２を、レーザ光ＬＢの光軸からワーク回転軸ＣＺまでの距離が、ワーク回転軸からネジ溝の底部ＢＮまでの距離より大きく、且つワーク回転軸からネジ溝の頂部ＴＮまでの距離より小さくなるように設定し、更に、レーザ光の光軸がワークの測定個所におけるネジ溝と平行となるように、ワーク回転軸に対してネジ溝のピッチに応じた角度に設定する。そして、相対的に位置決めされたレーザ発光手段とレーザ受光手段を、ワークに対して相対的にネジ溝のリード方向に移動させながら、あるいはワークをワーク回転軸回りに回転させながら、レーザ受光手段から取り込んだ検出信号に基づいて、ネジ溝におけるリード方向の位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、略円筒状のワークの少なくとも一部の円筒面に形成されたネジ溝の位置を非接触で検出する非接触型ネジ溝位置検出装置及び工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円筒状のワークの少なくとも一部の円筒面にネジ溝を形成する場合、まず、ワーリング等の粗加工を行ってネジ溝の概略形状を形成した後、粗加工したネジ溝を仕上げ研削している。従って、仕上げ研削を行う場合、砥石（加工工具）の位置を、ネジ溝位置の正面に割り出す必要があり、ネジ溝の位置を正確に測定する必要がある。
そこで、特許文献１に記載された従来技術では、ボールネジ軸のネジ溝位置を検出するために非接触型センサ（近接センサ）を用い、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、非接触型センサ１２０（近接センサ）をワークＷの外形面ＷＳに近接させている。そして、ワークＷを回転させて、ネジ溝ＷＮの中心を挟んだ両肩部を検出し、ワークＷのＹ軸方向におけるネジ溝中心、及びワークＷのＺ軸方向におけるネジ溝中心を割り出す、ボールネジ軸の溝位置合わせ装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２６９８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された従来技術では、ネジ溝の検出装置に大がかりな昇降装置が必要であり、工作機械に搭載することが困難である。
また、非接触型センサ１２０（近接センサ）を用いているが、非接触型センサ（近接センサ）は近接したことを精度よく検出できるが、ネジ溝はセンサに近接するのでなく離間する方向である（近接するのはネジ山である）ので、ネジ溝の位置を直接検出することができない。そこで、センサに近接するネジ溝の両肩部（ネジ山）を検出し、検出した両肩部の中心を、ネジ溝の中心とみなしている。このため、測定値のばらつきや、比較的大きな誤差が発生する場合がある。また、近接したことを精度よく検出できる非接触型センサ（近接センサ）は、一般的には渦電流センサが用いられ、渦電流センサによる測定で得られる変位出力は、ネジの形状を平滑化した形状になり易く、ネジ溝位置の測定分解能が低下する可能性がある。
また、ネジ溝の面の法線方向からレーザ光を照射し、反射したレーザ光を利用して距離を測定する方法もあるが、仕上げ前の粗いネジ溝の面では乱反射によって正確な測定が困難である。
また、特許文献１に対して、接触式のネジ溝検出装置も考えられるが、繰り返し測定することで、ネジ溝に接触させる測定子が磨耗して測定精度が低下する可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ネジ溝の位置を直接検出することが可能であり、繰り返し測定しても測定精度の低下がない非接触型ネジ溝位置検出装置及び工作機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの非接触型ネジ溝位置検出装置である。
請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置は、所定の径のレーザ光を出射するレーザ発光手段と、受光したレーザ光に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段と、判定手段と、を備え、ワーク回転軸回りに回転可能に支持された略円筒形状のワークにおける、少なくとも一部の円筒面に形成されたネジ溝の位置を非接触で検出する非接触型ネジ溝位置検出装置である。
前記レーザ発光手段から出射されたレーザ光を前記レーザ受光手段で受光するように前記レーザ発光手段に対する前記レーザ受光手段の相対的な位置が位置決めされており、相対的に位置決めされた前記レーザ発光手段と前記レーザ受光手段は、前記レーザ光の光軸から前記ワーク回転軸までの距離が、前記ワーク回転軸からネジ溝の底部までの距離より大きく、且つ前記ワーク回転軸からネジ溝の頂部までの距離より小さくなるように設定され、更に、前記レーザ光の光軸が前記ワークの測定個所におけるネジ溝と平行となるように、前記ワーク回転軸に対して前記ネジ溝のピッチに応じた角度に設定されている。
そして前記判定手段は、相対的に位置決めされた前記レーザ発光手段と前記レーザ受光手段を、前記ワークに対して相対的に前記ネジ溝のリード方向に移動させながら、あるいは前記ワークを前記ワーク回転軸回りに回転させながら、前記レーザ受光手段からの検出信号を取り込み、前記レーザ受光手段からの検出信号に基づいて、前記ネジ溝における前記リード方向の位置を検出する。
【０００５】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの非接触型ネジ溝位置検出装置である。
請求項２に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置は、請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置であって、前記レーザ受光手段として、受光したレーザ光の光量に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用い、前記判定手段は、前記検出信号の上限または下限となる位置が前記ネジ溝の中心であると判定する。
【０００６】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの非接触型ネジ溝位置検出装置である。
請求項３に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置は、請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置であって、前記レーザ受光手段として、受光したレーザ光の光強度の重心の位置に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用い、前記判定手段は、前記検出信号が所定値となる位置が前記ネジ溝の中心であると判定する。
【０００７】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの工作機械である。
請求項４に記載の工作機械は、請求項１〜３のいずれかに記載の非接触型ネジ溝検出装置と、加工工具と、前記ワークを支持して前記ワーク回転軸回りに前記ワークを回転可能なワーク回転手段と、前記ワークに対して前記加工工具を前記ワーク回転軸に交差する方向に相対的に移動可能な径側移動手段と、前記ワークに対して前記加工工具を前記ワーク回転軸に平行な方向に相対的に移動可能なリード側移動手段と、を備えた工作機械である。
そして、前記非接触型ネジ溝検出装置を用いて、前記ワークにおける前記ネジ溝の位置を検出し、前記径側移動手段と前記リード側移動手段を用いて、検出したネジ溝の位置に前記加工工具を位置決めし、前記ワーク回転手段を用いて前記ワークを前記ワーク回転軸回りに回転させるとともに、前記ネジ溝のピッチに基づいて前記リード側移動手段を用いて前記加工工具を前記ワーク回転軸に平行な方向に相対移動させて前記ネジ溝を研削する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置では、測定個所におけるネジ溝をレーザ光が通過可能となるように、レーザ光の光軸をネジ溝に収まる位置、且つネジ溝と平行に設定し、所定の径のレーザ光をレーザ発光手段から出射し、レーザ発光手段とレーザ受光手段とをネジ溝のリード方向に移動させながら、あるいはワークをワーク回転軸回りに回転させながら、レーザ受光手段の検出信号に基づいて、ネジ溝のリード方向の位置を検出する。
これにより、ネジ溝の位置を直接検出することが可能であり、繰り返し測定しても測定精度の低下がない非接触型ネジ溝位置検出装置を実現することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置によれば、受光したレーザ光の光量に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用いて、ネジ溝のリード方向の位置を、より適切に検出することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置によれば、受光したレーザ光の光強度の重心の位置に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用いて、ネジ溝のリード方向の位置を、より適切に検出することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の工作機械によれば、請求項１〜３のいずれかに記載した非接触型ネジ溝位置検出装置を用いて検出したネジ溝のリード方向の位置に、適切に加工工具を位置決めしてネジ溝を研削することができる工作機械を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１（Ａ）は、本発明の非接触型ネジ溝位置検出装置７０を備えた工作機械１を、砥石Ｔを備えた工作機械１（いわゆる研削盤）に適用した一実施の形態における概略外観図（平面図）を示している。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す工作機械１の右側面図の例を示している。なお、図１（Ｂ）では心押装置４０や仮置台６０等の記載を省略している。
また、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）における非接触型ネジ溝位置検出装置７０のレーザ発光手段７１（図３参照）が、ワークＷに対して砥石Ｔの側における工作機械１のカバーＣＶ（実際の工作機械１は、安全に対する考慮や、クーラントの飛散防止を目的としたカバーＣＶに覆われている）に取付けられている状態、及び図１（Ｂ）における非接触型ネジ溝位置検出装置７０のレーザ受光手段７２（図３参照）が、ワークＷに対して砥石Ｔの側における工作機械１の基台２上に取付けられている状態を示しており、（コの字状の）保持部材７３が省略されている。このように、レーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２、及びレーザ発光手段７１から出射されてレーザ受光手段７２にて受光されるレーザ光が、工作機械１を構成する他の部材と干渉しない位置であれば、レーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２は、どこに配置されていてもよい。
なお、本実施の形態の説明では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸は鉛直上方を示しており、Ｘ軸とＺ軸は水平方向を示している。また、Ｘ軸は砥石ＴがワークＷに切り込む方向を示しており、Ｚ軸は一対の支持部材（図１の例では、チャック３０Ｃ、チャック４０Ｃ）をとおる主軸回転軸方向を示している。
【００１３】
●［工作機械１の概略構成（図１（Ａ）及び（Ｂ））］
工作機械１は、基台２と、主軸テーブル２０と、砥石テーブル１０とを備えている。なお、各検出手段からの信号を取り込むとともに各モータに駆動信号を出力する数値制御装置等の制御手段は記載を省略している。
また、図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２（Ａ）、（Ｂ）では、ネジ部ＫがワークＷの中央近傍に配置されている場合の例を示しており、一対の支持部材３０Ｃ、４０Ｃがチャックである場合の例を示しているが、ワークＷの外観は、これに限定されるものではなく、少なくとも一部の円筒面にネジ溝が形成されていればよい。また、一対の支持部材３０Ｃ、４０Ｃも、チャックとチャックに限定されるものではなく、チャックと（円錐状の）センタ、あるいはセンタとセンタ、であってもよい。
主軸テーブル２０は、基台２に設けられた主軸テーブル駆動モータ２０Ｍ（Ｚ軸駆動装置であり、リード側移動手段に相当）と送りネジ２０Ｂ、及び主軸テーブル２０に設けられたナット（図示省略）により、基台２に対してＺ軸方向に移動可能であり、制御手段は、エンコーダ等の検出手段２０Ｅの検出信号によって、基台２に対する主軸テーブル２０のＺ軸方向の位置を検出できる。なお、Ｚ軸は、一対の支持部材（図１の例では、チャック３０Ｃ、チャック４０Ｃ）をとおる主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸に相当）に平行な軸であり、送りネジ２０ＢがＺ軸である。
【００１４】
主軸テーブル２０の上には、主軸台３０Ｄと心押台４０Ｄが載置されている。
主軸台３０Ｄには、主軸装置３０をＺ軸方向に往復移動可能な主軸移動モータ３０Ｍが設けられており、制御手段は、エンコーダ等の検出手段３０Ｅの検出信号によって、主軸台３０Ｄに対する主軸装置３０のＺ軸方向の位置を検出できる。また、主軸装置３０の先端には、心押装置４０のチャック４０Ｃと一対となるチャック３０Ｃが設けられている。また、主軸装置３０には、チャック３０Ｃを回転させる主軸回転モータが設けられており、一対の支持部材（この場合、チャック３０Ｃ、４０Ｃ）にて支持したワークＷを主軸回転軸ＣＺ回りに回転させる。そして、主軸回転モータには、ワークＷの回転角度または回転速度を検出する検出手段（エンコーダ等）が設けられている（主軸装置３０と心押装置４０はワーク回転手段に相当する）。
心押台４０Ｄには、心押装置４０をＺ軸方向に往復移動可能な心押移動モータ４０Ｍが設けられており、制御手段は、エンコーダ等の検出手段４０Ｅの検出信号によって、心押台４０Ｄに対する心押装置４０のＺ軸方向の位置を検出できる。また、心押装置４０の先端には、主軸装置３０のチャック３０Ｃと一対となるチャック４０Ｃが設けられている。
また、工作機械１には、一対の支持部材にてワークＷを支持する前にワークＷを仮置きする仮置台６０が設けられている。
なお、工作機械１は、クーラントを加工個所に噴出するクーラントノズル等を備えているが、これらについては説明及び図示を省略する。
【００１５】
砥石テーブル１０には、略円筒状の砥石Ｔ（加工工具に相当）を備えている。砥石Ｔは、例えば鉄製のコアの外周にＣＢＮチップ砥石が貼り付けられて整形されており、砥石テーブル１０に載置された砥石駆動モータ１１により、Ｚ軸に平行な砥石回転軸ＴＺを中心に回転する。
また、砥石テーブル１０は、基台２に設けられた砥石テーブル駆動モータ１０Ｍ（Ｘ軸駆動装置であり、径側移動手段に相当）と送りネジ１０Ｂ、及び砥石テーブル１０に設けられたナット（図示省略）により、基台２に対してＸ軸方向に往復移動可能であり、主軸回転軸ＣＺに交差する方向に砥石Ｔを進退移動させる。なお、Ｘ軸は、前記Ｚ軸に直交する方向の軸であり、送りネジ１０ＢがＸ軸である。
また、砥石テーブル駆動モータ１０Ｍには砥石テーブル１０のＸ軸方向の位置を検出する検出手段１０Ｅ（エンコーダ等）が設けられている。
なお、図１（Ａ）及び（Ｂ）の例では、砥石駆動モータ１１には検出手段を設けていないが、砥石駆動モータ１１にも速度検出手段等を設け、砥石駆動モータ１１の回転速度をフィードバック制御することも可能である。
【００１６】
また、数値制御装置（図示省略）は、ワークＷの回転角度（あるいは回転速度）を検出する検出手段（図示省略）からの信号、砥石テーブル１０のＸ軸方向の位置を検出する検出手段１０Ｅからの信号、主軸テーブル２０のＺ軸方向の位置を検出する検出手段２０Ｅからの信号等と、加工データ及び加工プログラム等に基づいて、主軸回転モータ（図示省略）、砥石テーブル駆動モータ１０Ｍ、主軸テーブル駆動モータ２０Ｍ、砥石駆動モータ１１を制御する。
また、非接触型ネジ溝位置検出装置７０は、基台２に設けられており、図１（Ｂ）の例ではワークＷに対して砥石Ｔと反対側に配置されているが、図１（Ｃ）に示すようにワークＷに対して砥石Ｔの側に配置してもよい。また、ワークＷに対して上側でも、下側でも、斜めとなる位置であってもよく、非接触型ネジ溝位置検出装置７０は、ワークＷに対してどのような方向に配置されていてもよい。なお、非接触型ネジ溝位置検出装置７０の詳細については後述する。
【００１７】
●［ワークＷの支持方法（図２）］
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、長手方向の中央近傍のネジ部Ｋにネジ溝ＷＮが形成されたワークＷの両端部を支持する様子を説明する図であり、この場合、一対の支持部材がチャック３０Ｃとチャック４０Ｃである。また、主軸装置３０は、主軸移動モータ３０Ｍが回転させる送りネジ３０ＢによってＺ軸方向に往復移動する連結部材３１を介してＺ軸方向に往復移動可能であり、心押装置４０は、心押移動モータ４０Ｍが回転させる送りネジ４０ＢによってＺ軸方向に往復移動する連結部材４１を介してＺ軸方向に往復移動可能である。
【００１８】
まず図２（Ａ）に示すように、ワークＷと干渉しないように、主軸装置３０と心押装置４０との間の間隔が充分となるように、主軸台３０Ｄに対する主軸装置３０の位置、及び心押台４０Ｄに対する心押装置４０の位置を決め、ワークＷを仮置台６０に仮置きする。このとき、チャック３０Ｃ、４０Ｃの爪部３５、４５は開放状態（アンクランプ状態）である。
そして、図２（Ｂ）に示すように、主軸装置３０と心押装置４０とを互いに近接する方向に移動させ、ワークＷの両端部のそれぞれを、チャック３０Ｃ、チャック４０Ｃに挿通し、チャック３０Ｃの爪部３５、及びチャック４０Ｃの爪部４５にて、挿通したワークＷを把持する（把持するとワークＷは仮置台６０から僅かに浮く）。
そして、非接触型ネジ溝位置検出装置７０を用いて、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置を検出するが、まず図３（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、非接触型ネジ溝位置検出装置７０の構造について説明する。
【００１９】
●［非接触型ネジ溝位置検出装置７０の構造（図３）］
非接触型ネジ溝位置検出装置７０は、所定の径（図４（Ｂ）中のφＡ）のレーザ光ＬＢを出射するレーザ発光手段７１と、受光したレーザ光ＬＢの光量に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段７２と、（レーザ発光手段７１から出射されたレーザ光ＬＢをレーザ受光手段７２で受光するように）レーザ発光手段７１に対するレーザ受光手段７２の相対的な位置を位置決めしてレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２とを保持する保持部材７３とを備えている。
また、保持部材７３は、支持部材７５を介して駆動装置７４に接続されており、駆動装置７４は、支持部材７５をワークＷの方向（この場合、Ｘ軸方向）に進退移動させることが可能であるとともに（図３（Ａ）及び（Ｂ）参照）、支持部材７５を回転軸ＬＺ回りに任意の角度で旋回させることが可能である（図３（Ｃ）参照）。なお、回転軸ＬＺはＸ軸に平行であり、且つ主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）を通る軸（直交する軸）である。また、レーザ光ＬＢと回転軸ＬＺは直交しており、その交点をレーザ基準点ＣＬとすると、保持部材７３を回転軸ＬＺ回りに旋回させても、レーザ基準点ＣＬの位置は変化しない。
また、駆動装置７４は、基台２に設けられた支持柱７６に設けられている。
【００２０】
●［ネジ溝ＷＮのリード方向の位置の検出方法における第１の実施の形態（図４）］
次に図４（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置を検出する第１の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、レーザ発光手段７１として、例えばＬＤ（Laser Diode）を用い、レーザ受光手段７２として、例えば受光したレーザ光の光量に応じた検出信号を出力するＰＤ（Photodiode）を用いている。
ネジ溝ＷＮのリード方向（この場合、Ｚ軸方向）の位置を検出する場合、図２に示すようにワークＷを支持した後、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、駆動装置７４を制御して、保持部材７３にて相対的に位置決めされたレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２とを、Ｘ軸方向に移動させる。
Ｘ軸方向への移動の際は、レーザ光ＬＢの光軸から主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）までの距離が、主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）からネジ溝ＷＮの底部ＢＮまでの距離より大きく、且つ主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）からネジ溝ＷＮの頂部ＴＮまでの距離より小さくなる位置までＸ軸方向に移動させる。
そして、駆動装置７４を制御して、保持部材７３にて相対的に位置決めされたレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２とを、回転軸ＬＺ回りに旋回させ、レーザ光ＬＢの光軸がネジ溝ＷＮと平行となってレーザ光ＬＢが測定個所におけるネジ溝ＷＮを通過可能となるように、主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）に対してネジ溝ＷＮのピッチに応じた角度θに設定する（図４（Ａ）の角度θを参照）。なお、この状態では、レーザ光ＬＢがネジ溝ＷＮ内に収まっているとは限らない（レーザ光ＬＢがネジ山にかかっている場合もある）。
【００２１】
次に、保持部材７３にて相対的に位置決めされたレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２とを、ワークＷに対して相対的にネジ溝ＷＮのリード方向に移動（この場合、主軸テーブル２０をＺ軸方向に移動）させながら、あるいはワークＷを主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）回りに回転させながら、レーザ受光手段７２の検出信号を取り込む。
ここで、図４（Ｂ）の（α）〜（γ）は、図４（Ａ）においてＡＡ方向から見た場合の、ネジ溝（ネジ山）とレーザ光ＬＢの相対位置の例を示す図であり、図４（Ｃ）は、レーザ光ＬＢのリード方向の位置に対するレーザ受光手段７２の検出信号の測定結果の例を示している。なお、本実施の形態では、レーザ受光手段７２は受光したレーザ光の光量が多くなると検出信号が増大するタイプを用いたため、検出信号の上限値の位置がネジ溝ＷＮの中心位置となる。
また、レーザ光ＬＢの径φＡの理論的なベストサイズは、レーザ光ＬＢがネジ溝ＷＮの幅と一致する径を有してネジ溝ＷＮに接触するサイズであるが、実際にそのようなサイズにしてネジ溝ＷＮに接触するように位置決め調整することは困難である。そこで、レーザ光ＬＢの径φＡを、図４（Ｂ）（β）に示すように、ネジ溝ＷＮに対して微小な重畳部を有するサイズ（ネジ溝ＷＮの幅より若干大きいサイズ）に設定することが好ましい。なお、レーザ光ＬＢのスポットのサイズ（径の大きさ）と形状についての詳細は後述する。
【００２２】
レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が、図４（Ｂ）（α）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの中心（光軸）がネジ山のいずれかの方向にずれている位置）である場合、レーザ受光手段７２の検出信号は、図４（Ｃ）中の（α）の位置に示すように、上限値ではない。
図４（Ｂ）（α）の例に示す位置から、レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が図４（Ｂ）（β）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの中心（光軸）がネジ溝ＷＮの幅方向の中心となる位置）へと変化していくと、レーザ受光手段７２の検出信号は徐々に大きくなり、図４（Ｂ）（β）の位置では、図４（Ｃ）中の（β）の位置に示すように、上限値となる。
更に、図４（Ｂ）（β）の例に示す位置から、レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が図４（Ｂ）（γ）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの中心（光軸）がネジ山のいずれかの方向にずれている位置）へと変化していくと、レーザ受光手段７２の検出信号は徐々に小さくなり、図４（Ｂ）（γ）の位置では、図４（Ｃ）中の（γ）の位置に示すように、上限値ではない。
判定手段にて、検出信号が図４（Ｃ）における上限値であることを判定することで、図４（Ｂ）（β）の位置であることを判定することが可能であり、この位置がネジ溝ＷＮのリード方向の中心位置であると判定する。
【００２３】
また、図４（Ｂ）（β）の位置において、例えばワークＷを所定角度（例えば９０度）回転して、ネジ溝ＷＮのリード方向の移動距離を測定、あるいは隣接するネジ溝ＷＮまでのリード方向の移動距離を測定すれば、ネジ溝ＷＮのピッチを求めることができる。
図１に示す本実施の形態における工作機械１では、砥石Ｔと反対側のワークＷのネジ溝ＷＮのリード方向の位置を測定しているので、測定したリード方向の位置を、ピッチの１／２だけ補正した位置が、砥石Ｔの側におけるネジ溝ＷＮのリード方向の中心位置である。なお、ピッチは、ワークＷから測定した値を使用してもよいし、測定することなく予めわかっているピッチの値を使用してもよい。
【００２４】
●［ネジ溝ＷＮのリード方向の位置の検出方法における第２の実施の形態（図５）］
次に図５（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置を検出する第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、受光したレーザ光ＬＢの光量に応じた検出信号を出力するＰＤ（Photodiode）を用いる第１の実施の形態に対して、受光したレーザ光ＬＢの光強度の重心の位置に応じた検出信号を出力するＰＳＤ（Position Sensitive Detector）を用いる。第１の実施の形態では、検出信号が上限値でない場合ではレーザ光ＬＢがリード方向のどちらの方向にずれているかわからないが、第２の実施の形態では、レーザ光ＬＢがどちらの方向にずれているかを検出することができる。第２の実施の形態ではレーザ光ＬＢの光軸のずれ方向がわかるので、第１の実施の形態よりも短時間で測定することができる。以下、第１の実施の形態との相違点について説明する。
【００２５】
保持部材７３にて相対的に位置決めされたレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２とを、ワークＷに対して相対的にネジ溝ＷＮのリード方向に移動（この場合、主軸テーブル２０をＺ軸方向に移動）させながら、あるいはワークＷを主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）回りに回転させながら、レーザ受光手段７２の検出信号を取り込む。
ここで、図５（Ａ）の（α）〜（γ）は、図４（Ｂ）の（α）〜（γ）に対応させた、ネジ溝（ネジ山）とレーザ光ＬＢの相対位置の例と、レーザ受光手段７２にて受光したスポットの例を示す図であり、図５（Ｂ）は、レーザ光ＬＢのリード方向の位置に対するレーザ受光手段７２の検出信号の測定結果の例を示している。
また、レーザ光ＬＢの径φＡのサイズは、前述したように、レーザ光ＬＢがネジ溝ＷＮの幅と一致する径を有してネジ溝ＷＮに接触するサイズがベストであるが、実際にそのようなサイズにしてネジ溝ＷＮに接触するように位置決め調整することは困難である。そこで、第１の実施の形態と同様に、図５（Ａ）（β）に示すように、ネジ溝ＷＮに対して微小な重畳部を有するサイズ（ネジ溝ＷＮの幅より若干大きいサイズ）に設定することが好ましい。
【００２６】
レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が、図５（Ａ）（α）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの右側の一部がネジ山に遮断されている位置）である場合、レーザ受光手段７２にて受光される光強度の重心の位置Ｇ（α）は、レーザ光ＬＢの光軸の位置（基準位置ＳＴ）に対して左方向にΔＬ（α）だけずれた位置となる。この場合のレーザ受光手段７２の検出信号は、図５（Ｂ）中の（α）の位置となり、基準値（光強度の重心が光軸の位置と一致している場合の検出値）よりも大きな値となる。
図５（Ａ）（α）の例に示す位置から、レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が図５（Ａ）（β）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの中心（光軸）がネジ溝ＷＮの幅方向の中心となる位置）へと変化していくと、レーザ受光手段７２にて受光される光強度の重心Ｇ（β）の位置が徐々に基準位置ＳＴに近づき（ΔＬ（β）が０（ゼロ）に近づき）、レーザ受光手段７２の検出信号は徐々に小さくなり、図５（Ａ）（β）の位置では、図５（Ｂ）中の（β）の位置に示すように、基準値となる。
【００２７】
更に、図５（Ａ）（β）の例に示す位置から、レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が図５（Ａ）（γ）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの左側の一部がネジ山に遮断されている位置）へと変化していくと、レーザ受光手段７２にて受光される光強度の重心Ｇ（γ）の位置が徐々に基準位置ＳＴから右方向にΔＬ（γ）だけ離れていき、レーザ受光手段７２の検出信号は徐々に小さくなり、図５（Ａ）（γ）の位置では、図５（Ｂ）中の（γ）の位置に示すように、基準値よりも小さな値となる。
判定手段にて、検出信号が図５（Ｂ）における基準値であることを判定することで、図５（Ａ）（β）の位置であることを判定することが可能であり、この位置がネジ溝ＷＮのリード方向の中心位置であると判定する。
なお、図５（Ｂ）の例では検出信号が右下がり特性である例を示したが、右上がり特性の検出信号を出力するレーザ受光手段を用いてもよい。
【００２８】
また、図５（Ａ）（β）の位置において、例えばワークＷを所定角度（例えば９０度）回転して、ネジ溝ＷＮのリード方向の移動距離を測定、あるいは隣接するネジ溝ＷＮまでのリード方向の移動距離を測定すれば、ネジ溝ＷＮのピッチを求めることができる。
図１に示す本実施の形態における工作機械１では、砥石Ｔと反対側のワークＷのネジ溝ＷＮのリード方向の位置を測定しているので、測定したリード方向の位置を、ピッチの１／２だけ補正した位置が、砥石Ｔの側におけるネジ溝ＷＮのリード方向の中心位置である。なお、ピッチは、ワークＷから測定した値を使用してもよいし、測定することなく予めわかっているピッチの値を使用してもよい。
【００２９】
以上、第１及び第２の実施の形態にて説明したように、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置とピッチを測定した後、砥石テーブル駆動モータ１０Ｍ（径側移動手段に相当）と主軸テーブル駆動モータ２０Ｍ（リード側移動手段に相当）を制御して、支持しているワークＷに対して砥石Ｔを相対移動させ、ネジ溝ＷＮの位置に砥石Ｔの研削点（砥石ＴにおけるワークＷとの接点）を位置決めする。そして、ワークＷを主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）回りに回転させるとともに、ネジ溝ＷＮのピッチ（ワークＷから測定したピッチを使用してもよいし、測定することなく予めわかっているピッチの値を使用してもよい）に基づいた移動量にて、ワークＷに対して砥石Ｔの位置をリード方向に相対移動させながらネジ溝ＷＮを研削する。
【００３０】
●［レーザ光ＬＢのスポットのサイズと形状（図６）］
次に図６（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、レーザ光ＬＢのスポットのサイズと形状について説明する。
図６（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、ネジ溝ＷＮに対するレーザ光ＬＢのスポットのサイズと、当該サイズにおける第１の実施の形態の特性（図４（Ｃ）の特性）の例と、当該サイズにおける第２の実施の形態の特性（図５（Ｂ）の特性）の例を示すものである。サイズについては、前述したように、レーザ光ＬＢがネジ溝ＷＮの幅と一致する径を有してネジ溝ＷＮに接触するサイズがベストであるが、実際にそのようなサイズにしてネジ溝ＷＮに接触するように位置決め調整することは困難である。そこで、図６（Ｂ）に示すように、ネジ溝ＷＮの幅よりも若干大きいサイズとすることが好ましい。
【００３１】
図６（Ａ）に示すように、微小隙間ΔＳ１を持ってスポットがネジ溝ＷＮに収まる場合、第１の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する上限値の幅ΔＭ１は比較的小さな幅であり、この幅ΔＭ１の中心をネジ溝ＷＮの中心とみなす。また、第２の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する基準値の近傍における幅ΔＭ２は比較的小さな幅であり、この幅ΔＭ２の中心をネジ溝ＷＮの中心とみなす。
また、図６（Ｂ）に示すように、微小重畳部ΔＳ２にてスポットの一部がネジ山に重畳する場合、第１の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する上限値のΔＭ１の幅はほとんどなく、上限値の位置をネジ溝ＷＮの中心とみなす。また、第２の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する基準値の近傍におけるΔＭ２の幅はほとんどなく、基準値の位置をネジ溝ＷＮの中心とみなす。
【００３２】
また、図６（Ｃ）に示すように、比較的大きな隙間ΔＳ３を持ってスポットがネジ溝ＷＮに収まる場合、第１の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する上限値の幅ΔＭ１は大きな幅であり、誤差が大きくなるので好ましくない。また、第２の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する基準値の近傍における幅ΔＭ２は大きな幅であり、誤差が大きくなるので好ましくない。
また、図６（Ｄ）に示すように、任意の形状を形成したスリットを用いて、レーザ発光手段７１から出射されたレーザ光ＬＢのスポット形状を任意の形状にすることができる。例えば図６（Ｄ）では、スポット形状を、ネジ溝ＷＮにほぼ隙間無く収まる台形形状としている。この場合、第１の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する上限値の幅ΔＭ１は非常に小さな幅であり、測定誤差は許容できる範囲である。また、第２の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する基準値の近傍における幅ΔＭ２は非常に小さな幅であり、測定誤差は許容できる範囲である。
【００３３】
以上、本実施の形態にて説明した工作機械では、レーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２を用いた非接触型ネジ溝位置検出装置であって、測定子の磨耗等に起因する測定精度の低下が発生しない。
また、レーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２は比較的小さなものであるため、工作機械１に組み込む場合、非常に省スペースに組み込むことができる。
また、ネジ溝形状をレーザ光で投影して、ネジ溝ＷＮの位置を直接検出するので、渦電流センサを用いた非接触方式と比較して、分解能の低下が起きない。
また、ネジ溝ＷＮにおけるワークＷの径やピッチが予めわかっている場合は、保持部材７３や駆動装置７４等を用いることなく、レーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２を工作機械１における任意の位置に設けておくことが可能であり、ワークＷから遠い位置に配置することも可能である。この場合、工作機械１の他の部材との干渉が発生しにくい位置にレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２を設けることが可能である。
【００３４】
本発明の非接触型ネジ溝位置検出装置７０、及び工作機械１は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態では加工工具の例として砥石Ｔを用いたが、バイト等、種々の加工工具を用いた工作機械に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の工作機械１の一実施の形態における概略外観図（平面図、側面図）を説明する図である。
【図２】一対の支持部材がチャック３０Ｃとチャック４０Ｃの場合における、ワークＷの支持方法を説明する図である。
【図３】非接触型ネジ溝位置検出装置７０の構造と動作を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態における、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置の検出方法を説明する図である。
【図５】第２の実施の形態における、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置の検出方法を説明する図である。
【図６】レーザ光ＬＢのスポットのサイズと形状を説明する図である。
【図７】ネジ溝ＷＮの中心の位置を測定する従来の方法の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 工作機械
２ 基台
１０ 砥石テーブル
１０Ｍ 砥石テーブル駆動モータ（径側移動手段）
１０Ｂ 送りネジ
１１ 砥石駆動モータ
２０ 主軸テーブル
２０Ｍ 主軸テーブル駆動モータ（リード側移動手段）
２０Ｂ 送りネジ
３０ 主軸装置
３０Ｃ チャック（支持部材）
３０Ｄ 主軸台
３０Ｍ 主軸移動モータ
３５ 爪部
４０ 心押装置
４０Ｃ チャック（支持部材）
４０Ｄ 心押台
４０Ｍ 心押移動モータ
４５ 爪部
７０ 非接触型ネジ溝位置検出装置
７１ レーザ発光手段
７２ レーザ受光手段
７３ 保持部材
７４ 駆動装置
７５ 支持部材
Ｔ 砥石（加工工具）
Ｗ ワーク
ＷＮ ネジ溝
ＢＮ 底部
ＴＮ 頂部
ＬＢ レーザ光
ＬＺ 回転軸
ＣＬ 基準点
ＣＺ 主軸回転軸（ワーク回転軸）
ＴＺ 砥石回転軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、略円筒状のワークの少なくとも一部の円筒面に形成されたネジ溝の位置を非接触で検出する非接触型ネジ溝位置検出装置及び工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円筒状のワークの少なくとも一部の円筒面にネジ溝を形成する場合、まず、ワーリング等の粗加工を行ってネジ溝の概略形状を形成した後、粗加工したネジ溝を仕上げ研削している。従って、仕上げ研削を行う場合、砥石（加工工具）の位置を、ネジ溝位置の正面に割り出す必要があり、ネジ溝の位置を正確に測定する必要がある。
そこで、特許文献１に記載された従来技術では、ボールネジ軸のネジ溝位置を検出するために非接触型センサ（近接センサ）を用い、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、非接触型センサ１２０（近接センサ）をワークＷの外形面ＷＳに近接させている。そして、ワークＷを回転させて、ネジ溝ＷＮの中心を挟んだ両肩部を検出し、ワークＷのＹ軸方向におけるネジ溝中心、及びワークＷのＺ軸方向におけるネジ溝中心を割り出す、ボールネジ軸の溝位置合わせ装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２６９８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載された従来技術では、ネジ溝の検出装置に大がかりな昇降装置が必要であり、工作機械に搭載することが困難である。
また、非接触型センサ１２０（近接センサ）を用いているが、非接触型センサ（近接センサ）は近接したことを精度よく検出できるが、ネジ溝はセンサに近接するのでなく離間する方向である（近接するのはネジ山である）ので、ネジ溝の位置を直接検出することができない。そこで、センサに近接するネジ溝の両肩部（ネジ山）を検出し、検出した両肩部の中心を、ネジ溝の中心とみなしている。このため、測定値のばらつきや、比較的大きな誤差が発生する場合がある。また、近接したことを精度よく検出できる非接触型センサ（近接センサ）は、一般的には渦電流センサが用いられ、渦電流センサによる測定で得られる変位出力は、ネジの形状を平滑化した形状になり易く、ネジ溝位置の測定分解能が低下する可能性がある。
また、ネジ溝の面の法線方向からレーザ光を照射し、反射したレーザ光を利用して距離を測定する方法もあるが、仕上げ前の粗いネジ溝の面では乱反射によって正確な測定が困難である。
また、特許文献１に対して、接触式のネジ溝検出装置も考えられるが、繰り返し測定することで、ネジ溝に接触させる測定子が磨耗して測定精度が低下する可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ネジ溝の位置を直接検出することが可能であり、繰り返し測定しても測定精度の低下がない非接触型ネジ溝位置検出装置及び工作機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの非接触型ネジ溝位置検出装置である。
請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置は、所定の径のレーザ光を出射するレーザ発光手段と、受光したレーザ光に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段と、判定手段と、を備え、ワーク回転軸回りに回転可能に支持された略円筒形状のワークにおける、少なくとも一部の円筒面に形成されたネジ溝の位置を非接触で検出する非接触型ネジ溝位置検出装置である。
前記レーザ発光手段から出射されたレーザ光を前記レーザ受光手段で受光するように前記レーザ発光手段に対する前記レーザ受光手段の相対的な位置が位置決めされており、相対的に位置決めされた前記レーザ発光手段と前記レーザ受光手段は、前記レーザ光の光軸から前記ワーク回転軸までの距離が、前記ワーク回転軸からネジ溝の底部までの距離より大きく、且つ前記ワーク回転軸からネジ溝の頂部までの距離より小さくなるように設定され、更に、前記レーザ光の光軸が前記ワークの測定個所におけるネジ溝と平行となるように、前記ワーク回転軸に対して前記ネジ溝のピッチに応じた角度に設定されている。
そして前記判定手段は、相対的に位置決めされた前記レーザ発光手段と前記レーザ受光手段を、前記ワークに対して相対的に前記ネジ溝のリード方向に移動させながら、あるいは前記ワークを前記ワーク回転軸回りに回転させながら、前記レーザ受光手段からの検出信号を取り込み、前記レーザ受光手段からの検出信号に基づいて、前記ネジ溝における前記リード方向の位置を検出する。
【０００５】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの非接触型ネジ溝位置検出装置である。
請求項２に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置は、請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置であって、前記レーザ受光手段として、受光したレーザ光の光量に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用い、前記判定手段は、前記検出信号の上限または下限となる位置が前記ネジ溝の中心であると判定する。
【０００６】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの非接触型ネジ溝位置検出装置である。
請求項３に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置は、請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置であって、前記レーザ受光手段として、受光したレーザ光の光強度の重心の位置に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用い、前記判定手段は、前記検出信号が所定値となる位置が前記ネジ溝の中心であると判定する。
【０００７】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの工作機械である。
請求項４に記載の工作機械は、請求項１〜３のいずれかに記載の非接触型ネジ溝検出装置と、加工工具と、前記ワークを支持して前記ワーク回転軸回りに前記ワークを回転可能なワーク回転手段と、前記ワークに対して前記加工工具を前記ワーク回転軸に交差する方向に相対的に移動可能な径側移動手段と、前記ワークに対して前記加工工具を前記ワーク回転軸に平行な方向に相対的に移動可能なリード側移動手段と、を備えた工作機械である。
そして、前記非接触型ネジ溝検出装置を用いて、前記ワークにおける前記ネジ溝の位置を検出し、前記径側移動手段と前記リード側移動手段を用いて、検出したネジ溝の位置に前記加工工具を位置決めし、前記ワーク回転手段を用いて前記ワークを前記ワーク回転軸回りに回転させるとともに、前記ネジ溝のピッチに基づいて前記リード側移動手段を用いて前記加工工具を前記ワーク回転軸に平行な方向に相対移動させて前記ネジ溝を研削する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置では、測定個所におけるネジ溝をレーザ光が通過可能となるように、レーザ光の光軸をネジ溝に収まる位置、且つネジ溝と平行に設定し、所定の径のレーザ光をレーザ発光手段から出射し、レーザ発光手段とレーザ受光手段とをネジ溝のリード方向に移動させながら、あるいはワークをワーク回転軸回りに回転させながら、レーザ受光手段の検出信号に基づいて、ネジ溝のリード方向の位置を検出する。
これにより、ネジ溝の位置を直接検出することが可能であり、繰り返し測定しても測定精度の低下がない非接触型ネジ溝位置検出装置を実現することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置によれば、受光したレーザ光の光量に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用いて、ネジ溝のリード方向の位置を、より適切に検出することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置によれば、受光したレーザ光の光強度の重心の位置に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用いて、ネジ溝のリード方向の位置を、より適切に検出することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の工作機械によれば、請求項１〜３のいずれかに記載した非接触型ネジ溝位置検出装置を用いて検出したネジ溝のリード方向の位置に、適切に加工工具を位置決めしてネジ溝を研削することができる工作機械を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１（Ａ）は、本発明の非接触型ネジ溝位置検出装置７０を備えた工作機械１を、砥石Ｔを備えた工作機械１（いわゆる研削盤）に適用した一実施の形態における概略外観図（平面図）を示している。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す工作機械１の右側面図の例を示している。なお、図１（Ｂ）では心押装置４０や仮置台６０等の記載を省略している。
また、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）における非接触型ネジ溝位置検出装置７０のレーザ発光手段７１（図３参照）が、ワークＷに対して砥石Ｔの側における工作機械１のカバーＣＶ（実際の工作機械１は、安全に対する考慮や、クーラントの飛散防止を目的としたカバーＣＶに覆われている）に取付けられている状態、及び図１（Ｂ）における非接触型ネジ溝位置検出装置７０のレーザ受光手段７２（図３参照）が、ワークＷに対して砥石Ｔの側における工作機械１の基台２上に取付けられている状態を示しており、（コの字状の）保持部材７３が省略されている。このように、レーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２、及びレーザ発光手段７１から出射されてレーザ受光手段７２にて受光されるレーザ光が、工作機械１を構成する他の部材と干渉しない位置であれば、レーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２は、どこに配置されていてもよい。
なお、本実施の形態の説明では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸は鉛直上方を示しており、Ｘ軸とＺ軸は水平方向を示している。また、Ｘ軸は砥石ＴがワークＷに切り込む方向を示しており、Ｚ軸は一対の支持部材（図１の例では、チャック３０Ｃ、チャック４０Ｃ）をとおる主軸回転軸方向を示している。
【００１３】
●［工作機械１の概略構成（図１（Ａ）及び（Ｂ））］
工作機械１は、基台２と、主軸テーブル２０と、砥石テーブル１０とを備えている。なお、各検出手段からの信号を取り込むとともに各モータに駆動信号を出力する数値制御装置等の制御手段は記載を省略している。
また、図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２（Ａ）、（Ｂ）では、ネジ部ＫがワークＷの中央近傍に配置されている場合の例を示しており、一対の支持部材３０Ｃ、４０Ｃがチャックである場合の例を示しているが、ワークＷの外観は、これに限定されるものではなく、少なくとも一部の円筒面にネジ溝が形成されていればよい。また、一対の支持部材３０Ｃ、４０Ｃも、チャックとチャックに限定されるものではなく、チャックと（円錐状の）センタ、あるいはセンタとセンタ、であってもよい。
主軸テーブル２０は、基台２に設けられた主軸テーブル駆動モータ２０Ｍ（Ｚ軸駆動装置であり、リード側移動手段に相当）と送りネジ２０Ｂ、及び主軸テーブル２０に設けられたナット（図示省略）により、基台２に対してＺ軸方向に移動可能であり、制御手段は、エンコーダ等の検出手段２０Ｅの検出信号によって、基台２に対する主軸テーブル２０のＺ軸方向の位置を検出できる。なお、Ｚ軸は、一対の支持部材（図１の例では、チャック３０Ｃ、チャック４０Ｃ）をとおる主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸に相当）に平行な軸であり、送りネジ２０ＢがＺ軸である。
【００１４】
主軸テーブル２０の上には、主軸台３０Ｄと心押台４０Ｄが載置されている。
主軸台３０Ｄには、主軸装置３０をＺ軸方向に往復移動可能な主軸移動モータ３０Ｍが設けられており、制御手段は、エンコーダ等の検出手段３０Ｅの検出信号によって、主軸台３０Ｄに対する主軸装置３０のＺ軸方向の位置を検出できる。また、主軸装置３０の先端には、心押装置４０のチャック４０Ｃと一対となるチャック３０Ｃが設けられている。また、主軸装置３０には、チャック３０Ｃを回転させる主軸回転モータが設けられており、一対の支持部材（この場合、チャック３０Ｃ、４０Ｃ）にて支持したワークＷを主軸回転軸ＣＺ回りに回転させる。そして、主軸回転モータには、ワークＷの回転角度または回転速度を検出する検出手段（エンコーダ等）が設けられている（主軸装置３０と心押装置４０はワーク回転手段に相当する）。
心押台４０Ｄには、心押装置４０をＺ軸方向に往復移動可能な心押移動モータ４０Ｍが設けられており、制御手段は、エンコーダ等の検出手段４０Ｅの検出信号によって、心押台４０Ｄに対する心押装置４０のＺ軸方向の位置を検出できる。また、心押装置４０の先端には、主軸装置３０のチャック３０Ｃと一対となるチャック４０Ｃが設けられている。
また、工作機械１には、一対の支持部材にてワークＷを支持する前にワークＷを仮置きする仮置台６０が設けられている。
なお、工作機械１は、クーラントを加工個所に噴出するクーラントノズル等を備えているが、これらについては説明及び図示を省略する。
【００１５】
砥石テーブル１０には、略円筒状の砥石Ｔ（加工工具に相当）を備えている。砥石Ｔは、例えば鉄製のコアの外周にＣＢＮチップ砥石が貼り付けられて整形されており、砥石テーブル１０に載置された砥石駆動モータ１１により、Ｚ軸に平行な砥石回転軸ＴＺを中心に回転する。
また、砥石テーブル１０は、基台２に設けられた砥石テーブル駆動モータ１０Ｍ（Ｘ軸駆動装置であり、径側移動手段に相当）と送りネジ１０Ｂ、及び砥石テーブル１０に設けられたナット（図示省略）により、基台２に対してＸ軸方向に往復移動可能であり、主軸回転軸ＣＺに交差する方向に砥石Ｔを進退移動させる。なお、Ｘ軸は、前記Ｚ軸に直交する方向の軸であり、送りネジ１０ＢがＸ軸である。
また、砥石テーブル駆動モータ１０Ｍには砥石テーブル１０のＸ軸方向の位置を検出する検出手段１０Ｅ（エンコーダ等）が設けられている。
なお、図１（Ａ）及び（Ｂ）の例では、砥石駆動モータ１１には検出手段を設けていないが、砥石駆動モータ１１にも速度検出手段等を設け、砥石駆動モータ１１の回転速度をフィードバック制御することも可能である。
【００１６】
また、数値制御装置（図示省略）は、ワークＷの回転角度（あるいは回転速度）を検出する検出手段（図示省略）からの信号、砥石テーブル１０のＸ軸方向の位置を検出する検出手段１０Ｅからの信号、主軸テーブル２０のＺ軸方向の位置を検出する検出手段２０Ｅからの信号等と、加工データ及び加工プログラム等に基づいて、主軸回転モータ（図示省略）、砥石テーブル駆動モータ１０Ｍ、主軸テーブル駆動モータ２０Ｍ、砥石駆動モータ１１を制御する。
また、非接触型ネジ溝位置検出装置７０は、基台２に設けられており、図１（Ｂ）の例ではワークＷに対して砥石Ｔと反対側に配置されているが、図１（Ｃ）に示すようにワークＷに対して砥石Ｔの側に配置してもよい。また、ワークＷに対して上側でも、下側でも、斜めとなる位置であってもよく、非接触型ネジ溝位置検出装置７０は、ワークＷに対してどのような方向に配置されていてもよい。なお、非接触型ネジ溝位置検出装置７０の詳細については後述する。
【００１７】
●［ワークＷの支持方法（図２）］
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、長手方向の中央近傍のネジ部Ｋにネジ溝ＷＮが形成されたワークＷの両端部を支持する様子を説明する図であり、この場合、一対の支持部材がチャック３０Ｃとチャック４０Ｃである。また、主軸装置３０は、主軸移動モータ３０Ｍが回転させる送りネジ３０ＢによってＺ軸方向に往復移動する連結部材３１を介してＺ軸方向に往復移動可能であり、心押装置４０は、心押移動モータ４０Ｍが回転させる送りネジ４０ＢによってＺ軸方向に往復移動する連結部材４１を介してＺ軸方向に往復移動可能である。
【００１８】
まず図２（Ａ）に示すように、ワークＷと干渉しないように、主軸装置３０と心押装置４０との間の間隔が充分となるように、主軸台３０Ｄに対する主軸装置３０の位置、及び心押台４０Ｄに対する心押装置４０の位置を決め、ワークＷを仮置台６０に仮置きする。このとき、チャック３０Ｃ、４０Ｃの爪部３５、４５は開放状態（アンクランプ状態）である。
そして、図２（Ｂ）に示すように、主軸装置３０と心押装置４０とを互いに近接する方向に移動させ、ワークＷの両端部のそれぞれを、チャック３０Ｃ、チャック４０Ｃに挿通し、チャック３０Ｃの爪部３５、及びチャック４０Ｃの爪部４５にて、挿通したワークＷを把持する（把持するとワークＷは仮置台６０から僅かに浮く）。
そして、非接触型ネジ溝位置検出装置７０を用いて、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置を検出するが、まず図３（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、非接触型ネジ溝位置検出装置７０の構造について説明する。
【００１９】
●［非接触型ネジ溝位置検出装置７０の構造（図３）］
非接触型ネジ溝位置検出装置７０は、所定の径（図４（Ｂ）中のφＡ）のレーザ光ＬＢを出射するレーザ発光手段７１と、受光したレーザ光ＬＢの光量に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段７２と、（レーザ発光手段７１から出射されたレーザ光ＬＢをレーザ受光手段７２で受光するように）レーザ発光手段７１に対するレーザ受光手段７２の相対的な位置を位置決めしてレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２とを保持する保持部材７３とを備えている。
また、保持部材７３は、支持部材７５を介して駆動装置７４に接続されており、駆動装置７４は、支持部材７５をワークＷの方向（この場合、Ｘ軸方向）に進退移動させることが可能であるとともに（図３（Ａ）及び（Ｂ）参照）、支持部材７５を回転軸ＬＺ回りに任意の角度で旋回させることが可能である（図３（Ｃ）参照）。なお、回転軸ＬＺはＸ軸に平行であり、且つ主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）を通る軸（直交する軸）である。また、レーザ光ＬＢと回転軸ＬＺは直交しており、その交点をレーザ基準点ＣＬとすると、保持部材７３を回転軸ＬＺ回りに旋回させても、レーザ基準点ＣＬの位置は変化しない。
また、駆動装置７４は、基台２に設けられた支持柱７６に設けられている。
【００２０】
●［ネジ溝ＷＮのリード方向の位置の検出方法における第１の実施の形態（図４）］
次に図４（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置を検出する第１の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態では、レーザ発光手段７１として、例えばＬＤ（Laser Diode）を用い、レーザ受光手段７２として、例えば受光したレーザ光の光量に応じた検出信号を出力するＰＤ（Photodiode）を用いている。
ネジ溝ＷＮのリード方向（この場合、Ｚ軸方向）の位置を検出する場合、図２に示すようにワークＷを支持した後、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、駆動装置７４を制御して、保持部材７３にて相対的に位置決めされたレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２とを、Ｘ軸方向に移動させる。
Ｘ軸方向への移動の際は、レーザ光ＬＢの光軸から主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）までの距離が、主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）からネジ溝ＷＮの底部ＢＮまでの距離より大きく、且つ主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）からネジ溝ＷＮの頂部ＴＮまでの距離より小さくなる位置までＸ軸方向に移動させる。
そして、駆動装置７４を制御して、保持部材７３にて相対的に位置決めされたレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２とを、回転軸ＬＺ回りに旋回させ、レーザ光ＬＢの光軸がネジ溝ＷＮと平行となってレーザ光ＬＢが測定個所におけるネジ溝ＷＮを通過可能となるように、主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）に対してネジ溝ＷＮのピッチに応じた角度θに設定する（図４（Ａ）の角度θを参照）。なお、この状態では、レーザ光ＬＢがネジ溝ＷＮ内に収まっているとは限らない（レーザ光ＬＢがネジ山にかかっている場合もある）。
【００２１】
次に、保持部材７３にて相対的に位置決めされたレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２とを、ワークＷに対して相対的にネジ溝ＷＮのリード方向に移動（この場合、主軸テーブル２０をＺ軸方向に移動）させながら、あるいはワークＷを主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）回りに回転させながら、レーザ受光手段７２の検出信号を取り込む。
ここで、図４（Ｂ）の（α）〜（γ）は、図４（Ａ）においてＡＡ方向から見た場合の、ネジ溝（ネジ山）とレーザ光ＬＢの相対位置の例を示す図であり、図４（Ｃ）は、レーザ光ＬＢのリード方向の位置に対するレーザ受光手段７２の検出信号の測定結果の例を示している。なお、本実施の形態では、レーザ受光手段７２は受光したレーザ光の光量が多くなると検出信号が増大するタイプを用いたため、検出信号の上限値の位置がネジ溝ＷＮの中心位置となる。
また、レーザ光ＬＢの径φＡの理論的なベストサイズは、レーザ光ＬＢがネジ溝ＷＮの幅と一致する径を有してネジ溝ＷＮに接触するサイズであるが、実際にそのようなサイズにしてネジ溝ＷＮに接触するように位置決め調整することは困難である。そこで、レーザ光ＬＢの径φＡを、図４（Ｂ）（β）に示すように、ネジ溝ＷＮに対して微小な重畳部を有するサイズ（ネジ溝ＷＮの幅より若干大きいサイズ）に設定することが好ましい。なお、レーザ光ＬＢのスポットのサイズ（径の大きさ）と形状についての詳細は後述する。
【００２２】
レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が、図４（Ｂ）（α）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの中心（光軸）がネジ山のいずれかの方向にずれている位置）である場合、レーザ受光手段７２の検出信号は、図４（Ｃ）中の（α）の位置に示すように、上限値ではない。
図４（Ｂ）（α）の例に示す位置から、レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が図４（Ｂ）（β）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの中心（光軸）がネジ溝ＷＮの幅方向の中心となる位置）へと変化していくと、レーザ受光手段７２の検出信号は徐々に大きくなり、図４（Ｂ）（β）の位置では、図４（Ｃ）中の（β）の位置に示すように、上限値となる。
更に、図４（Ｂ）（β）の例に示す位置から、レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が図４（Ｂ）（γ）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの中心（光軸）がネジ山のいずれかの方向にずれている位置）へと変化していくと、レーザ受光手段７２の検出信号は徐々に小さくなり、図４（Ｂ）（γ）の位置では、図４（Ｃ）中の（γ）の位置に示すように、上限値ではない。
判定手段にて、検出信号が図４（Ｃ）における上限値であることを判定することで、図４（Ｂ）（β）の位置であることを判定することが可能であり、この位置がネジ溝ＷＮのリード方向の中心位置であると判定する。
【００２３】
また、図４（Ｂ）（β）の位置において、例えばワークＷを所定角度（例えば９０度）回転して、ネジ溝ＷＮのリード方向の移動距離を測定、あるいは隣接するネジ溝ＷＮまでのリード方向の移動距離を測定すれば、ネジ溝ＷＮのピッチを求めることができる。
図１に示す本実施の形態における工作機械１では、砥石Ｔと反対側のワークＷのネジ溝ＷＮのリード方向の位置を測定しているので、測定したリード方向の位置を、ピッチの１／２だけ補正した位置が、砥石Ｔの側におけるネジ溝ＷＮのリード方向の中心位置である。なお、ピッチは、ワークＷから測定した値を使用してもよいし、測定することなく予めわかっているピッチの値を使用してもよい。
【００２４】
●［ネジ溝ＷＮのリード方向の位置の検出方法における第２の実施の形態（図５）］
次に図５（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置を検出する第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、受光したレーザ光ＬＢの光量に応じた検出信号を出力するＰＤ（Photodiode）を用いる第１の実施の形態に対して、受光したレーザ光ＬＢの光強度の重心の位置に応じた検出信号を出力するＰＳＤ（Position Sensitive Detector）を用いる。第１の実施の形態では、検出信号が上限値でない場合ではレーザ光ＬＢがリード方向のどちらの方向にずれているかわからないが、第２の実施の形態では、レーザ光ＬＢがどちらの方向にずれているかを検出することができる。第２の実施の形態ではレーザ光ＬＢの光軸のずれ方向がわかるので、第１の実施の形態よりも短時間で測定することができる。以下、第１の実施の形態との相違点について説明する。
【００２５】
保持部材７３にて相対的に位置決めされたレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２とを、ワークＷに対して相対的にネジ溝ＷＮのリード方向に移動（この場合、主軸テーブル２０をＺ軸方向に移動）させながら、あるいはワークＷを主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）回りに回転させながら、レーザ受光手段７２の検出信号を取り込む。
ここで、図５（Ａ）の（α）〜（γ）は、図４（Ｂ）の（α）〜（γ）に対応させた、ネジ溝（ネジ山）とレーザ光ＬＢの相対位置の例と、レーザ受光手段７２にて受光したスポットの例を示す図であり、図５（Ｂ）は、レーザ光ＬＢのリード方向の位置に対するレーザ受光手段７２の検出信号の測定結果の例を示している。
また、レーザ光ＬＢの径φＡのサイズは、前述したように、レーザ光ＬＢがネジ溝ＷＮの幅と一致する径を有してネジ溝ＷＮに接触するサイズがベストであるが、実際にそのようなサイズにしてネジ溝ＷＮに接触するように位置決め調整することは困難である。そこで、第１の実施の形態と同様に、図５（Ａ）（β）に示すように、ネジ溝ＷＮに対して微小な重畳部を有するサイズ（ネジ溝ＷＮの幅より若干大きいサイズ）に設定することが好ましい。
【００２６】
レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が、図５（Ａ）（α）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの右側の一部がネジ山に遮断されている位置）である場合、レーザ受光手段７２にて受光される光強度の重心の位置Ｇ（α）は、レーザ光ＬＢの光軸の位置（基準位置ＳＴ）に対して左方向にΔＬ（α）だけずれた位置となる。この場合のレーザ受光手段７２の検出信号は、図５（Ｂ）中の（α）の位置となり、基準値（光強度の重心が光軸の位置と一致している場合の検出値）よりも大きな値となる。
図５（Ａ）（α）の例に示す位置から、レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が図５（Ａ）（β）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの中心（光軸）がネジ溝ＷＮの幅方向の中心となる位置）へと変化していくと、レーザ受光手段７２にて受光される光強度の重心Ｇ（β）の位置が徐々に基準位置ＳＴに近づき（ΔＬ（β）が０（ゼロ）に近づき）、レーザ受光手段７２の検出信号は徐々に小さくなり、図５（Ａ）（β）の位置では、図５（Ｂ）中の（β）の位置に示すように、基準値となる。
【００２７】
更に、図５（Ａ）（β）の例に示す位置から、レーザ光ＬＢとネジ溝ＷＮの相対位置が図５（Ａ）（γ）の例に示す位置（レーザ光ＬＢの左側の一部がネジ山に遮断されている位置）へと変化していくと、レーザ受光手段７２にて受光される光強度の重心Ｇ（γ）の位置が徐々に基準位置ＳＴから右方向にΔＬ（γ）だけ離れていき、レーザ受光手段７２の検出信号は徐々に小さくなり、図５（Ａ）（γ）の位置では、図５（Ｂ）中の（γ）の位置に示すように、基準値よりも小さな値となる。
判定手段にて、検出信号が図５（Ｂ）における基準値であることを判定することで、図５（Ａ）（β）の位置であることを判定することが可能であり、この位置がネジ溝ＷＮのリード方向の中心位置であると判定する。
なお、図５（Ｂ）の例では検出信号が右下がり特性である例を示したが、右上がり特性の検出信号を出力するレーザ受光手段を用いてもよい。
【００２８】
また、図５（Ａ）（β）の位置において、例えばワークＷを所定角度（例えば９０度）回転して、ネジ溝ＷＮのリード方向の移動距離を測定、あるいは隣接するネジ溝ＷＮまでのリード方向の移動距離を測定すれば、ネジ溝ＷＮのピッチを求めることができる。
図１に示す本実施の形態における工作機械１では、砥石Ｔと反対側のワークＷのネジ溝ＷＮのリード方向の位置を測定しているので、測定したリード方向の位置を、ピッチの１／２だけ補正した位置が、砥石Ｔの側におけるネジ溝ＷＮのリード方向の中心位置である。なお、ピッチは、ワークＷから測定した値を使用してもよいし、測定することなく予めわかっているピッチの値を使用してもよい。
【００２９】
以上、第１及び第２の実施の形態にて説明したように、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置とピッチを測定した後、砥石テーブル駆動モータ１０Ｍ（径側移動手段に相当）と主軸テーブル駆動モータ２０Ｍ（リード側移動手段に相当）を制御して、支持しているワークＷに対して砥石Ｔを相対移動させ、ネジ溝ＷＮの位置に砥石Ｔの研削点（砥石ＴにおけるワークＷとの接点）を位置決めする。そして、ワークＷを主軸回転軸ＣＺ（ワーク回転軸）回りに回転させるとともに、ネジ溝ＷＮのピッチ（ワークＷから測定したピッチを使用してもよいし、測定することなく予めわかっているピッチの値を使用してもよい）に基づいた移動量にて、ワークＷに対して砥石Ｔの位置をリード方向に相対移動させながらネジ溝ＷＮを研削する。
【００３０】
●［レーザ光ＬＢのスポットのサイズと形状（図６）］
次に図６（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、レーザ光ＬＢのスポットのサイズと形状について説明する。
図６（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、ネジ溝ＷＮに対するレーザ光ＬＢのスポットのサイズと、当該サイズにおける第１の実施の形態の特性（図４（Ｃ）の特性）の例と、当該サイズにおける第２の実施の形態の特性（図５（Ｂ）の特性）の例を示すものである。サイズについては、前述したように、レーザ光ＬＢがネジ溝ＷＮの幅と一致する径を有してネジ溝ＷＮに接触するサイズがベストであるが、実際にそのようなサイズにしてネジ溝ＷＮに接触するように位置決め調整することは困難である。そこで、図６（Ｂ）に示すように、ネジ溝ＷＮの幅よりも若干大きいサイズとすることが好ましい。
【００３１】
図６（Ａ）に示すように、微小隙間ΔＳ１を持ってスポットがネジ溝ＷＮに収まる場合、第１の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する上限値の幅ΔＭ１は比較的小さな幅であり、この幅ΔＭ１の中心をネジ溝ＷＮの中心とみなす。また、第２の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する基準値の近傍における幅ΔＭ２は比較的小さな幅であり、この幅ΔＭ２の中心をネジ溝ＷＮの中心とみなす。
また、図６（Ｂ）に示すように、微小重畳部ΔＳ２にてスポットの一部がネジ山に重畳する場合、第１の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する上限値のΔＭ１の幅はほとんどなく、上限値の位置をネジ溝ＷＮの中心とみなす。また、第２の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する基準値の近傍におけるΔＭ２の幅はほとんどなく、基準値の位置をネジ溝ＷＮの中心とみなす。
【００３２】
また、図６（Ｃ）に示すように、比較的大きな隙間ΔＳ３を持ってスポットがネジ溝ＷＮに収まる場合、第１の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する上限値の幅ΔＭ１は大きな幅であり、誤差が大きくなるので好ましくない。また、第２の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する基準値の近傍における幅ΔＭ２は大きな幅であり、誤差が大きくなるので好ましくない。
また、図６（Ｄ）に示すように、任意の形状を形成したスリットを用いて、レーザ発光手段７１から出射されたレーザ光ＬＢのスポット形状を任意の形状にすることができる。例えば図６（Ｄ）では、スポット形状を、ネジ溝ＷＮにほぼ隙間無く収まる台形形状としている。この場合、第１の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する上限値の幅ΔＭ１は非常に小さな幅であり、測定誤差は許容できる範囲である。また、第２の実施の形態においてネジ溝ＷＮの位置を判定する基準値の近傍における幅ΔＭ２は非常に小さな幅であり、測定誤差は許容できる範囲である。
【００３３】
以上、本実施の形態にて説明した工作機械では、レーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２を用いた非接触型ネジ溝位置検出装置であって、測定子の磨耗等に起因する測定精度の低下が発生しない。
また、レーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２は比較的小さなものであるため、工作機械１に組み込む場合、非常に省スペースに組み込むことができる。
また、ネジ溝形状をレーザ光で投影して、ネジ溝ＷＮの位置を直接検出するので、渦電流センサを用いた非接触方式と比較して、分解能の低下が起きない。
また、ネジ溝ＷＮにおけるワークＷの径やピッチが予めわかっている場合は、保持部材７３や駆動装置７４等を用いることなく、レーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２を工作機械１における任意の位置に設けておくことが可能であり、ワークＷから遠い位置に配置することも可能である。この場合、工作機械１の他の部材との干渉が発生しにくい位置にレーザ発光手段７１とレーザ受光手段７２を設けることが可能である。
【００３４】
本発明の非接触型ネジ溝位置検出装置７０、及び工作機械１は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態では加工工具の例として砥石Ｔを用いたが、バイト等、種々の加工工具を用いた工作機械に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の工作機械１の一実施の形態における概略外観図（平面図、側面図）を説明する図である。
【図２】一対の支持部材がチャック３０Ｃとチャック４０Ｃの場合における、ワークＷの支持方法を説明する図である。
【図３】非接触型ネジ溝位置検出装置７０の構造と動作を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態における、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置の検出方法を説明する図である。
【図５】第２の実施の形態における、ネジ溝ＷＮのリード方向の位置の検出方法を説明する図である。
【図６】レーザ光ＬＢのスポットのサイズと形状を説明する図である。
【図７】ネジ溝ＷＮの中心の位置を測定する従来の方法の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 工作機械
２ 基台
１０ 砥石テーブル
１０Ｍ 砥石テーブル駆動モータ（径側移動手段）
１０Ｂ 送りネジ
１１ 砥石駆動モータ
２０ 主軸テーブル
２０Ｍ 主軸テーブル駆動モータ（リード側移動手段）
２０Ｂ 送りネジ
３０ 主軸装置
３０Ｃ チャック（支持部材）
３０Ｄ 主軸台
３０Ｍ 主軸移動モータ
３５ 爪部
４０ 心押装置
４０Ｃ チャック（支持部材）
４０Ｄ 心押台
４０Ｍ 心押移動モータ
４５ 爪部
７０ 非接触型ネジ溝位置検出装置
７１ レーザ発光手段
７２ レーザ受光手段
７３ 保持部材
７４ 駆動装置
７５ 支持部材
Ｔ 砥石（加工工具）
Ｗ ワーク
ＷＮ ネジ溝
ＢＮ 底部
ＴＮ 頂部
ＬＢ レーザ光
ＬＺ 回転軸
ＣＬ 基準点
ＣＺ 主軸回転軸（ワーク回転軸）
ＴＺ 砥石回転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の径のレーザ光を出射するレーザ発光手段と、
受光したレーザ光に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段と、
判定手段と、を備え、
ワーク回転軸回りに回転可能に支持された略円筒形状のワークにおける、少なくとも一部の円筒面に形成されたネジ溝の位置を非接触で検出する非接触型ネジ溝位置検出装置であって、
前記レーザ発光手段から出射されたレーザ光を前記レーザ受光手段で受光するように前記レーザ発光手段に対する前記レーザ受光手段の相対的な位置が位置決めされており、
相対的に位置決めされた前記レーザ発光手段と前記レーザ受光手段は、
前記レーザ光の光軸から前記ワーク回転軸までの距離が、前記ワーク回転軸からネジ溝の底部までの距離より大きく、且つ前記ワーク回転軸からネジ溝の頂部までの距離より小さくなるように設定され、
更に、前記レーザ光の光軸が前記ワークの測定個所におけるネジ溝と平行となるように、前記ワーク回転軸に対して前記ネジ溝のピッチに応じた角度に設定され、
前記判定手段は、
相対的に位置決めされた前記レーザ発光手段と前記レーザ受光手段を、前記ワークに対して相対的に前記ネジ溝のリード方向に移動させながら、あるいは前記ワークを前記ワーク回転軸回りに回転させながら、前記レーザ受光手段からの検出信号を取り込み、
前記レーザ受光手段からの検出信号に基づいて、前記ネジ溝における前記リード方向の位置を検出する、
非接触型ネジ溝位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置であって、
前記レーザ受光手段として、受光したレーザ光の光量に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用い、
前記判定手段は、前記検出信号の上限または下限となる位置が前記ネジ溝の中心であると判定する、
非接触型ネジ溝位置検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置であって、
前記レーザ受光手段として、受光したレーザ光の光強度の重心の位置に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用い、
前記判定手段は、前記検出信号が所定値となる位置が前記ネジ溝の中心であると判定する、
非接触型ネジ溝位置検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の非接触型ネジ溝検出装置と、
加工工具と、
前記ワークを支持して前記ワーク回転軸回りに前記ワークを回転可能なワーク回転手段と、
前記ワークに対して前記加工工具を前記ワーク回転軸に交差する方向に相対的に移動可能な径側移動手段と、
前記ワークに対して前記加工工具を前記ワーク回転軸に平行な方向に相対的に移動可能なリード側移動手段と、を備えた工作機械であって、
前記非接触型ネジ溝検出装置を用いて、前記ワークにおける前記ネジ溝の位置を検出し、
前記径側移動手段と前記リード側移動手段を用いて、検出したネジ溝の位置に前記加工工具を位置決めし、
前記ワーク回転手段を用いて前記ワークを前記ワーク回転軸回りに回転させるとともに、前記ネジ溝のピッチに基づいて前記リード側移動手段を用いて前記加工工具を前記ワーク回転軸に平行な方向に相対移動させて前記ネジ溝を研削する、
工作機械。
【請求項１】
所定の径のレーザ光を出射するレーザ発光手段と、
受光したレーザ光に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段と、
判定手段と、を備え、
ワーク回転軸回りに回転可能に支持された略円筒形状のワークにおける、少なくとも一部の円筒面に形成されたネジ溝の位置を非接触で検出する非接触型ネジ溝位置検出装置であって、
前記レーザ発光手段から出射されたレーザ光を前記レーザ受光手段で受光するように前記レーザ発光手段に対する前記レーザ受光手段の相対的な位置が位置決めされており、
相対的に位置決めされた前記レーザ発光手段と前記レーザ受光手段は、
前記レーザ光の光軸から前記ワーク回転軸までの距離が、前記ワーク回転軸からネジ溝の底部までの距離より大きく、且つ前記ワーク回転軸からネジ溝の頂部までの距離より小さくなるように設定され、
更に、前記レーザ光の光軸が前記ワークの測定個所におけるネジ溝と平行となるように、前記ワーク回転軸に対して前記ネジ溝のピッチに応じた角度に設定され、
前記判定手段は、
相対的に位置決めされた前記レーザ発光手段と前記レーザ受光手段を、前記ワークに対して相対的に前記ネジ溝のリード方向に移動させながら、あるいは前記ワークを前記ワーク回転軸回りに回転させながら、前記レーザ受光手段からの検出信号を取り込み、
前記レーザ受光手段からの検出信号に基づいて、前記ネジ溝における前記リード方向の位置を検出する、
非接触型ネジ溝位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置であって、
前記レーザ受光手段として、受光したレーザ光の光量に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用い、
前記判定手段は、前記検出信号の上限または下限となる位置が前記ネジ溝の中心であると判定する、
非接触型ネジ溝位置検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の非接触型ネジ溝位置検出装置であって、
前記レーザ受光手段として、受光したレーザ光の光強度の重心の位置に応じた検出信号を出力するレーザ受光手段を用い、
前記判定手段は、前記検出信号が所定値となる位置が前記ネジ溝の中心であると判定する、
非接触型ネジ溝位置検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の非接触型ネジ溝検出装置と、
加工工具と、
前記ワークを支持して前記ワーク回転軸回りに前記ワークを回転可能なワーク回転手段と、
前記ワークに対して前記加工工具を前記ワーク回転軸に交差する方向に相対的に移動可能な径側移動手段と、
前記ワークに対して前記加工工具を前記ワーク回転軸に平行な方向に相対的に移動可能なリード側移動手段と、を備えた工作機械であって、
前記非接触型ネジ溝検出装置を用いて、前記ワークにおける前記ネジ溝の位置を検出し、
前記径側移動手段と前記リード側移動手段を用いて、検出したネジ溝の位置に前記加工工具を位置決めし、
前記ワーク回転手段を用いて前記ワークを前記ワーク回転軸回りに回転させるとともに、前記ネジ溝のピッチに基づいて前記リード側移動手段を用いて前記加工工具を前記ワーク回転軸に平行な方向に相対移動させて前記ネジ溝を研削する、
工作機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−４６７７８（Ｐ２０１０−４６７７８Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１４９１４（Ｐ２００８−２１４９１４）
【出願日】平成２０年８月２５日（２００８．８．２５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２５日（２００８．８．２５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]