JP2002103103A

JP2002103103A - 精密加工装置

Info

Publication number: JP2002103103A
Application number: JP2000294166A
Authority: JP
Inventors: Teru Tsuboi; 暉坪井; Hideki Iwai; 英樹岩井; Yutaka Inada; 豊稲田; Hiroshi Suzuki; 弘鈴木; Maho Komata; 真帆古俣
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2002-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ワーク両端面を工具により順次加工する精密加
工装置において、一方の端面を加工後もう一方の端面を
加工する際にワークをワークホルダから取外すことなく
加工できるようにし、ワークの取付替えによる誤差をな
くすこと。【解決手段】工具台１５をロータリテーブル３０に積載
しπラジアン旋回させ、工具１６の刃先端１６ａを顕微
鏡により検知し、旋回前と旋回後の刃先端１６ａを一致
させるよう工具位置を調整または補正して加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークを回転させなが
ら１つの工具を用いて両端面を順次加工する精密加工装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の装置は図５に前面を、図
６に平面を示すようなものが知られている。ワーク１は
円筒状で被加工端面として左端面１１と右端面１２を有
する。この両端面１１，１２は、例えば静圧軸受面を形
成するものである。加工の手順としては、まずワーク１
をワークホルダ１３に固定し、右端面１２に刃先端１６
ａを対向させて工具１６を工具台１５に取付ける。工具
１６は調整ボルト１７により進退調整可能である。

【０００３】ワークホルダ１３はワーク主軸２０にボル
ト２０１により取付られ、図略のモータによりワーク主
軸２０と共に回転可能である。ワーク主軸２０は主軸台
２２にとりつけられＸ軸方向に図略のモータで往復移動
可能である。ワークホルダ１３に保持されたワーク１は
軸線回りに回転するとともにＸ軸方向に往復運動して、
工具１６によりワーク右端面１２が加工される。

【０００４】右端面１２の加工後、左端面１１を加工す
るためワーク１をワークホルダ１３から取外し、左端面
１１を工具１６に向い合うようにワーク１をワークホル
ダ１３に取付替え後、前述のワーク右端面１２と同様な
加工をする。また、右端面１２と左端面１１の加工に先
立ってワーク１を回転させながら非接触式センサ１８で
ワーク１の外形部の振れを長手方向の２個所測定し、回
転駆動軸に対するワーク１の傾きを確認する。傾いてい
る場合はワーク１をワークホルダ１３に締付け直し、傾
きを修正する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、静圧軸
受面等の高精度な加工においては左端面１１と右端面１
２間のワーク寸法Ｌの許容寸法誤差は±1μｍ以下であ
り、また両端面の平行度もザブミクロンの精度が要求さ
れる。ワーク１の右端面１２の加工が完了した後にワー
ク１がワークホルダ１３の回転駆動軸に対し傾むいて取
付替えされた場合は、左端面１１と右端面１２との軸受
面に必要な平行度が得られず、両端面間で要求される許
容寸法誤差も得られない。また、これらの要求精度を満
たすためには何度もワーク１の取付け姿勢を調整する必
要があり、加工作業に多大な時間を要していた。

【０００６】本発明の目的はワークの取付調整に要する
時間を削減し、また取付替えによる誤差をなくしワーク
の両端面を精度良く加工する精密加工装置を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに請求項１の精密加工装置は、前記工具台を前記ワー
ク主軸の軸線に直角な平面上にある旋回軸回りに少なく
ともπラジアン旋回可能にする旋回手段と、前記工具の
刃先端を拡大表示する拡大表示手段と、前記刃先端を前
記軸線方向に手動送りさせる手動送り手段と、前記旋回
手段により旋回された後の前記工具の刃先端と旋回前の
前記工具の刃先端をともに前記平面上で一致させるよう
に前記工具を前記工具台に対し位置調整する位置調整手
段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００８】ワークの右端面を加工した後に旋回手段に
より工具台をπラジアン旋回させ、刃先端をワークの左
端面に対向させる。そして、拡大表示手段と手動送り手
段を用いて工具の位置を調整し、旋回前と旋回後の刃先
端をともに同一平面上に一致させる。つまり旋回前と旋
回後で刃先端の位置のずれをなくすことができる。従っ
て、旋回前に加工する右端面と旋回後に加工する左端面
の距離を所定の寸法に正確に加工できる。また、ワーク
の取付替えが不要となりこれに起因する取付誤差をなく
することができる。

【０００９】また、上記の課題を解決するために請求項
２の精密加工装置は、前記工具台を前記ワーク主軸の軸
線に直角な平面上にある旋回軸回りに少なくともπラジ
アン旋回可能にする旋回手段と、前記旋回手段により旋
回された後の前記工具の刃先端と前記平面との第１の距
離及び旋回前の前記工具の刃先端と前記平面の第２の距
離を測定する測定手段と、この測定手段により測定され
た前記第１の距離と前記第２の距離の和を旋回後の前記
刃先端による加工時の補正値として補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする。

【００１０】従って、ワークの右端面を加工した後に工
具台を旋回させてワークの左端面を加工することは前記
請求項１と同様である。しかし、請求項１の装置では刃
先端を旋回前と旋回後で同一平面上に一致するように工
具の位置を調整していたが、請求項２の装置ではこれに
替えて旋回前の刃先端に対する旋回後の刃先端の偏差量
を測定し、旋回後の刃先端により左端面を加工するとき
は、この偏差量により加工プログラムの目標値を補正し
加工する。これにより工具の位置調整の工数が不要で、
請求項１と同様な効果が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の第１の実施の形態
を、図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明に係
る精密加工装置の正面図を示し、図２はその平面図を示
す。ワーク主軸２０は、図略の回転モータに接続されて
主軸台２２に静圧軸受けを介して回転可能に支持されて
いる。主軸台２２は、スライドベース２３上をＸ軸方向
に摺動自在に設けられている。このワーク主軸２０に
は、ワーク１を脱着可能に保持するワークホルダ１３が
取付けられている。ワーク１は、円筒状の静圧軸受用部
材であり、被加工面として静圧ポケット２８が開口した
左端面１１と右端面１２を有し、固定蓋２６によりボル
ト２７を介しワークホルダ１３に固定される。

【００１２】図１に示すように、ワーク１の下方にはロ
ータリテーブル３０が設けられている。ロータリテーブ
ル３０にはテーブル旋回モータ４０が配設され、ワーク
主軸２０の軸線２５と直角な旋回軸３１回りに旋回可能
なるようサドル５０に収納されている。このサドル５０
は、ボールねじ４３を介してＺ軸移動用サーボモータ４
２によりＺ軸方向に往復移動可能である。

【００１３】ロータリテーブル３０の上面３０ａには旋
回軸３１に対してＺ軸方向に離隔した工具台１５が固定
されており、その上部には工具１６を保持するための保
持孔１５ａが形成されている。工具１６の一端には工具
１６を進退調整移動させる調整ネジ１７が螺合されてお
り、工具１６はその刃先端１６ａをワーク右端面１２と
対向するように配置され、ボルト１９，１９により工具
台１５に固定されている。

【００１４】図２に示すように、ロータリテーブル３０
に対しＸ軸方向の離れた位置に顕微鏡６０が配置されて
いる。この顕微鏡６０は、接眼レンズ側にＣＣＤカメラ
６１を取付けて設置台６２に載置されている。設置台６
２は、送りシリンダ６３によりスライドベース６４上を
Ｘ軸方向に往復移動可能である。なお、ＣＣＤカメラ６
１には図４のようなＹ軸線とＺ軸線を持つモニタ７０が
接続されており、このモニタ画面７１には工具１６の刃
先端１６ａが拡大表示され正確に目視できる。

【００１５】次に、本発明の第１の実施の形態に係る精
密加工装置によりワーク１を加工する方法について、以
下に説明する。ワークホルダ１３に形成された鍔部１３
ａにワーク１の段差部１１ａを押当て、ワーク右端面１
２側の段部１２ａに固定蓋２６のフランジ部２６ａを押
当てる。この状態で、固定蓋２６をボルト２７でワーク
ホルダ１３に所定のトルクで締付けると、固定蓋２６の
フランジ部２６ａに予め設定された締め代によりワーク
１はワークホルダ１３に固定される。

【００１６】次に、ワーク１を回転させながら非接触式
センサ１８でワーク１の振れを長手方向の２個所測定
し、ワーク１の外形が軸線に対して傾いていないかを確
認する。なお，傾きが許容値を外れていればボルト２７
を緩めた後、軽く衝撃を与え振れがなくなった状態で、
再びボルト２７を所定のトルクで締め付ける。この振れ
が許容値以内となるまで前記作業を繰返す。

【００１７】続いて、工具１６の位置調整を行う。これ
はロータリテーブル３０を旋回させる前と旋回した後の
刃先端１６ａをＺ軸方向に一致させるために行うもので
あり図２、図３と図４により説明する。顕微鏡送りシリ
ンダ６３を作動させて、図４のように工具１６の刃先端
１６ａの画像がモニタ画面７１に映し出される（図中２
０１の位置）ように顕微鏡設置台６２を工具１６に近づ
ける。次に、モニタ７０に組み込まれ数値制御装置（図
略）に接続された手動操作盤７５の手動切替えスイッチ
７８を手動送りモードに、制御軸切替えスイッチ７６を
Ｚ軸に切替える。

【００１８】手動パルス発生器７９のハンドル７７を回
しパルスを発生させ、Ｚ軸送りモータ４２を回転させて
ロータリテーブル３０をＺ軸方向に移動させる。そし
て、工具１６の刃先端１６ａがモニタ画面７１のＹ軸線
上に一致（図中２０２の位置）したときの数値制御装置
の表示画面（図略）からＺ軸の位置ｚ０を記憶してお
く。次に、ロータリテーブル３０をπラジアン旋回さ
せ、モニタ画面７１を見て刃先端１６ａの位置を確認す
る。

【００１９】刃先端１６ａがＹ軸線上またはＹ軸線上か
らＺ軸方向の許容範囲以内であれば工具の前後（Ｚ軸）
方向に調整しなくて良い。刃先端１６ａが許容範囲を外
れていれば（図中２０３の位置）刃先端１６ａがＹ軸線
上に一致するよう（図中２０４の位置）に手動パルス発
生器７９によりＺ軸方向にロータリテーブル３０を移動
させる。このときのＺ軸の位置ｚ１から前記位置ｚ０の
差が移動量Ｄとなり、この１／２つまりＤ／２を手動パ
ルス発生器７７により、先程とは逆の方向に（図中２０
５の位置まで）ロータリテーブル３０を移動させる。

【００２０】次に、ボルト１９，１９を緩めて刃先端１
６ａがＹ軸線上に一致（図中２０４の位置）するように
調整ネジ１７を回転させて工具１６の位置を調整した
後、ボルト１９，１９を締付ける。再度、ロータリテー
ブル３０をπラジアン旋回させて刃先端１６ａの位置を
確認する。刃先端１６ａがＹ軸線上（図中２０２の位
置）になければ先程と同様な手順を繰返し、工具１６の
向きが変わっても刃先端１６ａが常にＹ軸線上で一致す
るようにする。

【００２１】ワーク１と工具１６のセッティングを完了
した後、刃先端１６ａをワーク右端面１２に近づけるよ
うに、ロータリテーブル３０をＺ軸方向に前進移動させ
る（図３の３０１の位置）。そして、あらかじめ設定さ
れた加工プログラムにより、ワーク１を回転させながら
Ｘ軸方向に往復移動させて、工具１６によりワーク右端
面１２の切削加工をする。

【００２２】ワーク右端面１２の加工終了後、ロータリ
テーブル３０を旋回しても工具台１５およびこれに固定
している部品が主軸台２２およびワーク１に干渉しない
位置までロータリテーブル３０と主軸台２２を移動させ
る。そして、ロータリテーブル３０をπラジアン旋回さ
せ、刃先端１６ａがワーク左端面１１を所定寸法に加工
できる位置（図３の３０２の位置）にロータリテーブル
３０と主軸台２２を移動させる。次に、ワーク右端面１
２の加工と同様な方法で、ワーク左端面１１を加工す
る。上述した方法では、旋回前と旋回後で刃先端１６ａ
がＺ軸方向で一致するため、右端面１２と左端面１１の
距離Ｌを所定の寸法に正確に加工できる。また、ワーク
１の取付替えが不要となり、これに起因する取付誤差を
なくしワーク両端面の平行度が確保できる。

【００２３】また、第２の実施の形態は、旋回前の刃先
端１６ａの位置に対する旋回後の刃先端１６ａの位置の
偏差量を測定しこの偏差量により加工プログラムの目標
値を補正することを特徴とする。まず、ロータリテーブ
ル３０により旋回された後の刃先端１６ａと旋回前の刃
先端１６ａのＺ軸方向の刃先間距離を測定する。これは
モニタ画面７１のＹ軸線とＺ軸線に目盛りがついている
もの（図略）を使用し旋回前の刃先端１６ａのＺ軸方向
の目盛りの読みａ０を記憶しておく。次に、ロータリテ
ーブル３０を旋回し、このときの刃先端１６ａのＺ軸方
向の目盛りの読みａ１と前記ａ０の差を偏差量とする。
そして、この偏差量により左端面１１を加工する加工プ
ログラムの目標値を補正して加工する。これにより両端
面間の距離Ｌを誤差なく加工できる。また、前記刃先間
距離の測定は接触式測定装置を用いてもレーザー測定装
置を用いても良い。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、ワーク両端面を工具により順
次加工する精密加工装置であって、一方の端面加工後に
他方の端面を加工する時、ワークを着脱することなく加
工するようにしたので、ワーク１の着脱の誤差をなくす
ことができるため、両端面の平行度が確保でき、また両
端面間の距離を正確に加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る精密加工装置の前面図

【図２】顕微鏡の進退移動を示す精密加工装置の平面図

【図３】両端面加工時の工具位置の説明図

【図４】モニタ装置を示す図

【図５】従来の精密加工装置の前面図

【図６】従来の精密加工装置の平面図

【符号の説明】

１：ワーク１１：左端面１２：右端面１５：工具台１６：工具１７：調整ネジ２０：ワーク主軸２１：Ｘ軸モータ２２：主軸台２４：ワークホルダ２６：固定蓋３０：ロータリテーブル４０：テーブル旋回モータ４２：Ｚ軸移動用サーボモータ４３：ボールねじ５０：サドル６０：顕微鏡６１：ＣＣＤカメラ６２：顕微鏡設置台６３：顕微鏡送りシリンダ７０：モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木弘愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (72)発明者古俣真帆愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内Ｆターム(参考） 3C029 AA22 AA40 3C045 CA04 CA30 DA01 GA02 HA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークを回転駆動可能に保持するワーク
主軸と、前記ワークの端面を加工する工具を保持する工
具台と、前記ワーク主軸と前記工具台の少なくともどち
らか一方を直交する２方向に相対移動させて、前記ワー
クの複数端面を順次加工する精密加工装置において、前
記工具台を前記ワーク主軸の軸線に直角な平面上にある
旋回軸回りに少なくともπラジアン旋回可能にする旋回
手段と、前記工具の刃先端を拡大表示する拡大表示手段
と、前記刃先端を前記軸線方向に手動送りさせる手動送
り手段と前記旋回手段により旋回された後の前記工具の
刃先端と旋回前の前記工具の刃先端をともに前記平面上
で一致させるように前記工具を前記工具台に対し位置調
整する位置調整手段と、を備えたことを特徴とする精密
加工装置。
【請求項２】ワークを回転駆動可能に保持するワーク
主軸と、前記ワークの端面を加工する工具を保持する工
具台と、前記ワーク主軸と前記工具台の少なくともどち
らか一方を直交する２方向に相対移動させて、前記ワー
クの複数端面を順次加工する精密加工装置において、前
記工具台を前記ワーク主軸の軸線に直角な平面上にある
旋回軸回りに少なくともπラジアン旋回可能にする旋回
手段と、前記旋回手段により旋回された後の前記工具の
刃先端と前記平面との第１の距離及び旋回前の前記工具
の刃先端と前記平面の第２の距離を測定する測定手段
と、この測定手段により測定された前記第１の距離と前
記第２の距離の和を旋回後の前記刃先端による加工時の
補正値として補正する補正手段と、を備えたことを特徴
とする精密加工装置。