JP2007253283A

JP2007253283A - ワークチャック装置及びワークチャック調整方法

Info

Publication number: JP2007253283A
Application number: JP2006081147A
Authority: JP
Inventors: Harutaka Kondo; 晴崇近藤; Masaru Saeki; 優佐伯
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】主軸回転軸と回転軸対称の形状を有する工作物の基準軸に対する偏心や傾きの調整が高精度で可能であり、高剛性で回転バランスが良好であり、しかもこの調整が容易若しくは自動であるワークチャックを提供する。
【解決手段】旋盤加工装置１に設置されている主軸スピンドル２の工作物１４側の平面部に貼り付けられる平面形状部４、及び、平面形状部４の反対側に設けられた凹球面形状部５を有している偏心調整部材７と、偏心調整部材７の凹球面形状部５と係合する凸球面形状部８、及び、凸球面形状部８の反対側に設けられたチャック機構９を有する傾き調整部材７と、を具備してワークチャックを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は加工物を把持する技術に関し、特に、軸対称の加工物を加工機で高精度に把持する技術に関する。

回転軸対称のレンズやプリズムなどの光学部品、あるいはこれらの光学部品の成形に用いる金型には、高精度な形状が要求され、また、部品の光軸となる軸に対する部品基準面の偏心や傾きが高精度に一致していることが必要とされている。このような高精度の加工のためには、加工装置上の工作物回転軸に対する部品の基準となる光軸の偏心誤差及び傾き誤差が精度規格値以下となるように工作物を把持する必要がある。

このような課題に対し、例えば特許文献１に開示されているワークチャックが提案されている。このワークチャックは、図７に示すように、圧電素子１０１が埋め込まれている基準面調整部材１０２上で工作物１０３を把持し、圧電素子１０１に電圧を印加して圧電素子１０１を伸縮させることで、工作物１０３の基準面の傾きを調整するというものである。
特開平１１−２７７３５８号公報

しかしながら、上記提案のワークチャックでは、圧電素子１０１に電圧を印加するための電気配線が発生するため、この配線が軸回転に対し絡まらないような複雑な構造が必要となる。しかも、ワークチャックの重量バランスも悪くなるため、高精度な軸対称形状の加工が難しくなる。

本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、主軸回転軸と回転軸対称の形状を有する工作物の基準軸に対する偏心や傾きの調整が高精度で可能であり、高剛性で回転バランスが良好であり、しかもこの調整が容易若しくは自動であるワークチャックを提供することである。

本発明の態様のひとつであるワークチャック装置は、軸対称の工作物を加工機の工作物軸に把持するワークチャック装置において、主軸回転装置の工作物側の平面部に貼り付けられる平面形状部、及び、当該平面形状部の反対側に設けられた球面形状部を有する偏心調整部材と、当該偏心調整部材の球面形状部と係合する球面形状部、及び、当該球面形状部の反対側に設けられた工作物締結部を有する傾き調整部材と、を具備することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。

なお、上述した本発明に係るワークチャック装置において、当該偏心調整部材の球面形状部は凹球面形状を有しており、当該傾き調整部材の球面形状部は、当該偏心調整部材の球面形状部の凹球面形状と同一の曲率半径を有する凸球面形状を有している、ように構成することもできる。

また、前述した本発明に係るワークチャック装置において、当該偏心調整部材の球面形状部は凸球面形状を有しており、当該傾き調整部材の球面形状部は、当該偏心調整部材の球面形状部の凹球面形状と同一の曲率半径を有する凹球面形状を有している、ように構成することもできる。

また、前述した本発明に係るワークチャック装置において、当該主軸回転装置の工作物側の平面部と当該偏心調整部材の平面形状部とのうち、そのどちらか一方には磁石が備えられており、その他方の表面の材質は強磁性体であるように構成することもできる。

また、前述した本発明に係るワークチャック装置において、当該偏心調整部材の球面形状部と当該傾き調整部材の球面形状部とのうち、そのどちらか一方には磁石が備えられており、その他方の表面の材質は強磁性体であるように構成することもできる。

また、前述した本発明に係るワークチャック装置において、主軸回転軸に対する当該工作物の基準面の偏心誤差を検出する偏心誤差検出部と、当該偏心調整部材をタッピング操作して当該偏心誤差を調整する偏心調整部と、当該偏心誤差検出部によって検出される偏心誤差に基づいて当該偏心調整部によるタッピング操作におけるタッピング量を制御する偏心誤差調整量制御部と、を更に設けるように構成することもできる。

また、前述した本発明に係るワークチャック装置において、主軸回転軸に対する当該工作物の基準面の傾き誤差を検出する傾き誤差検出部と、当該傾き調整部材の工作物締結部をタッピング操作して当該傾き誤差を調整する傾き調整部と、当該傾き誤差検出部によって検出される傾き誤差に基づいて当該傾き調整部によるタッピング操作におけるタッピング量を制御する傾き誤差調整量制御部と、を更に設けるように構成することもできる。

なお、前述した偏心誤差調整量制御部は、当該偏心誤差が最も大きいときの主軸回転角度位置の算出と、算出された当該主軸回転角度位置での偏心誤差量の取得と、当該偏心誤差量に基づいた当該偏心誤差の調整量の算出と、算出された当該調整量に基づいた当該タッピング量の当該偏心調整部への指令と、当該指令に応じたタッピング量でのタッピング操作が当該偏心調整部によって行われた後における当該偏心誤差量の再取得と、再取得された当該偏心誤差量と算出された当該調整量との差分量に基づいた当該タッピング量の当該偏心調整部への指令と、を行うように構成することができる。

また、前述した傾き誤差調整量制御部は、当該傾き誤差が最も大きいときの主軸回転角度位置の算出と、算出された当該主軸回転角度位置での傾き誤差量の取得と、当該傾き誤差量に基づいた当該傾き誤差の調整量の算出と、算出された当該調整量に基づいた当該タッピング量の当該傾き調整部への指令と、当該指令に応じたタッピング量でのタッピング操作が当該傾き調整部によって行われた後における当該傾き誤差量の再取得と、再取得された当該傾き誤差量と算出された当該調整量との差分量に基づいた当該タッピング量の当該傾き調整部への指令と、を行うように構成することができる。

また、本発明の別の態様のひとつであるワークチャック調整方法は、前述した本発明に係るワークチャック装置を用いて把持させた当該工作物についての当該加工機の主軸回転軸に対する偏心を調整する方法であって、当該偏心調整部材をタッピング操作することで、当該偏心を調整することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。

また、本発明の更なる別の態様のひとつであるワークチャック調整方法は、前述した本発明に係るワークチャック装置を用いて把持させた当該工作物についての当該加工機の主軸回転軸に対する傾きを調整する方法であって、当該傾き調整部材の工作物締結部をタッピング操作することで、当該傾きを調整することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。

なお、前述した本発明に係るワークチャック調整方法において、当該偏心の調整では、当該偏心誤差が最も大きいときの主軸回転角度位置を取得し、取得した当該主軸回転角度位置での偏心誤差量を取得し、当該偏心誤差量に基づいて当該偏心誤差の調整量を算出し、算出された当該調整量に基づいた当該タッピング量で当該タッピング操作を行い、当該タッピング操作後において当該偏心誤差量を再取得し、再取得された当該偏心誤差量と算出された当該調整量との差分量に基づいた当該タッピング量で当該タッピング操作を再度行う、ようにすることもできる。

また、前述した本発明に係るワークチャック調整方法において、当該傾きの調整では、当該傾き誤差が最も大きいときの主軸回転角度位置を取得し、取得した当該主軸回転角度位置での傾き誤差量を取得し、当該傾き誤差量に基づいて当該傾き誤差の調整量を算出し、算出された当該調整量に基づいた当該タッピング量で当該タッピング操作を行い、当該タッピング操作後において当該傾き誤差量を再取得し、再取得された当該傾き誤差量と算出された当該調整量との差分量に基づいた当該タッピング量で当該タッピング操作を再度行う、ようにすることもできる。

本発明によれば、以上のようにすることにより、主軸回転軸と回転軸対称の形状を有する工作物を把持するときに、当該工作物の基準軸に対する偏心や傾きの調整が高精度で可能であり、高剛性で回転バランスが良好であり、しかもこの調整が容易若しくは自動とすることができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明を実施するワークチャック装置の概略を示している。図２は、このワークチャック装置の要部の拡大図である。
旋盤加工装置１には、ＡＣサーボモータからなり、軸対称である工作物１４を主軸回転軸上に回転させる主軸スピンドル２が設置されている。主軸スピンドル２の加工側の端面の平面部は、高精度な平面形状に形成されている。この平面部の表面材質は、強磁性体である機械構造用炭素鋼鋼材からなり、防錆のために厚さが数十マイクロメートルである薄いニッケルコーティング等のコーティングが施されている。

偏心調整部材３は、主軸スピンドル２側に高精度な平面形状部４を有していると共に、平面形状部４の反対側である工作物１４の把持側には高精度な凹球面形状部５を有しており、凹球面形状部５と同軸の円盤形状に形成されている。上記偏心調整部材３の平面形状部４と凹球面形状部５との各々の表面には、ネオジ磁石やフェライト磁石等の強力な永久磁石６が埋め込まれて備えられている。

傾き調整部材７は、凸球面形状部８を主軸スピンドル２側に有していると共に、凸球面形状部８の反対側である工作物１４の把持側には工作物１４を把持して締結する工作物締結部としての三つ爪チャック等のチャック機構９を有しており、凸球面形状部８と同軸の円盤形状に形成されている。なお、凸球面形状部８は偏心調整部材３の凹球面形状部５と同一の曲率半径を有しており、従って凹球面形状部５と係合可能である。また、上記凸球面形状部８の表面の材質は、強磁性体である機械構造用炭素鋼鋼材からなり、防錆のために厚さ数十マイクロメートルであるニッケルコーティング等のコーティングが施されている。

なお、図１及び図２の構成においては、偏心調整部材３が凹球面形状部５を有しており、傾き調整部材７が凸球面形状部８を有しているが、偏心調整部材３と傾き調整部材７との間での凹凸の関係を逆にしてもよい。

また、図１及び図２の構成においては、偏心調整部材３の凹球面形状部５に永久磁石６を備え、傾き調整部材７の凸球面形状部８の表面の材質を強磁性体とした。この代わりに、凸球面形状部８に永久磁石６を備え、凹球面形状部５の表面の材質を強磁性体としてもよい。

また、図１及び図２の構成においては、主軸スピンドル２の加工側の端面の平面部の表面材質を強磁性体とし、偏心調整部材３の平面形状部４の表面に永久磁石６を備えるようにした。この代わりに、平面形状部４の表面材質を強磁性体とし、主軸スピンドル２の加工側の端面の平面部の表面に永久磁石６を備えるようにしてもよい。

偏心調整部材３の側面部における当該偏心調整部材３を叩くことができる位置には、ピエゾハンマー等のアクチュエータからなり、当該側面部を叩く（タッピング操作する）ことで偏心誤差を調整する偏心調整装置１０を、主軸スピンドル２と独立して旋盤加工装置１に設置する。また、傾き調整部材７の工作物１４側の端面の外周部を叩くことができる位置には、ピエゾハンマー等のアクチュエータからなり、当該外周部を叩く（タッピング操作する）ことで傾き誤差を調整する傾き調整装置１１を、主軸スピンドル２と独立して旋盤加工装置１に設置する。なお、この偏心調整装置１０と傾き調整装置１１とは、旋盤加工装置１からの取り外しを容易にするため、一体として旋盤加工装置１とは別個の装置としてもよい。

また、主軸回転軸に対する工作物１４の基準面となる面の傾き誤差の測定が可能な位置に、電気マイクロメータ等の傾き誤差検出装置１３を少なくとも一箇所に取り付ける。更に、主軸回転軸に対する工作物１４の基準面となる面の偏心誤差の測定が可能な位置に、電気マイクロメータ等の偏心誤差検出装置１２を少なくとも一箇所に取り付ける。

以上の偏心調整装置１０、傾き調整装置１１、偏心誤差検出装置１２、及び傾き誤差検出装置１３の各々とケーブル回線によって電気的に接続されているＰＣ（パーソナルコンピュータ）１５を備える。制御装置であるＰＣ１５に内蔵されている記憶装置にはソフトウェアが格納されている。ＰＣ１５は、このソフトフェアを実行することにより、偏心誤差検出装置１２及び傾き誤差検出装置１３の各々より出力される偏心誤差及び傾き誤差の把握及び表示の機能、当該偏心誤差に基づく偏心調整量の算出の機能、当該傾き誤差に基づく傾き調整量の算出の機能、当該傾き調整量及び当該偏心調整量の各々に基づく偏心調整装置１０及び傾き調整装置１１への叩き量（タッピング量）の設定の機能、並びに、偏心調整装置１０及び傾き調整装置１１への実際の叩き指令（タッピング指令）を行う制御コントローラ機能を提供することができるようになる。

ここで図３を説明する。同図は、本実施例において、前述したソフトウェアがＰＣ１５に行わせる主な機能を示している。ソフトウェア１６は、同図に示す入力機能２１、算出機能２２、表示機能２３、演算機能２４、及び出力機能２５をＰＣ１５に行わせることで、ＰＣ１５を、偏心誤差調整量制御装置として、及び傾き誤差調整量制御装置として、機能させる。

入力機能２１は、偏心誤差を偏心誤差検出装置１２から取り込んで取得し、傾き誤差を傾き誤差検出装置１３から取り込んで取得する機能である。
算出機能２２は、入力機能２１によって取り込んだ偏心誤差及傾き誤差との各々より、これらの誤差が最も正の方向に大きい主軸角度位置と、これらの誤差が最も負の方に大きい回転角度位置とをそれぞれ算出すると共に、この両位置におけるこれらの誤差の値の差を演算することでこれらの誤差量をそれぞれ算出する機能である。

表示機能２３は、算出機能２２によって算出されたこれらの誤差量を表示する機能である。
演算機能２４は、これらの誤差が最も正の方向に大きいものについての当該誤差から、算出機能２２によって算出されたそれぞれの誤差量の半分を引く演算を行い、得られた値を目標調整量として設定する機能である。

出力機能２５は、演算機能２４によって設定されたそれぞれの目標調整量に基づいた叩き量（タッピング量）の設定と移動制御指令とを偏心調整装置１０及び傾き調整装置１１にそれぞれ与えて偏心調整及び傾き調整をそれぞれ行わせる機能である。

次に、旋盤加工装置１への工作物１４の取り付け手順を説明する。
まず、主軸スピンドル２の平面形状部に偏心調整部材３の平面形状部４を永久磁石６の吸着力（磁力）で貼り付ける。次に、偏心調整部材３の凹球面形状部５に傾き調整部材７の凸球面形状部８を永久磁石６の吸着力（磁力）で貼り付ける。そして、工作物１４をチャック機構９で把持する。こうして、工作物１４を主軸スピンドル２の主軸回転軸上に取り付けることができる。

次に、上述したワークチャック装置についての調整作業の手順を説明する。図４は、この調整作業の手順をフローチャートで示したものである。
まず、Ｓ１０１において、偏心調整装置１０、傾き調整装置１１、偏心誤差検出装置１２、及び傾き誤差検出装置１３を前述したようして設置した後に、Ｓ１０２において、傾き誤差の調整を行う。傾き誤差の調整は以下のようにして行う。

まず、主軸スピンドル２を手動で主軸回転軸上に１回転以上回転させる。そして、このときの傾き誤差を傾き誤差検出装置１３で測定する。このときの測定結果の出力は、前述したソフトウェアを実行中のＰＣ１５に取り込まれる。

すると、ＰＣ１５は、取り込んだ傾き誤差の測定結果より、傾き誤差が最も正の方向に大きい主軸角度位置と、傾き誤差が最も負の方に大きい回転角度位置とを算出し、この両位置における傾き誤差の値の差を演算することで傾き誤差量を算出して表示する。

ここで、傾き誤差が最も正の方に大きい回転角度位置と傾き調整装置１１の叩く回転角度位置とが一致する角度へ手動で主軸スピンドル２を主軸回転させる。そして、ＰＣ１５が、傾き誤差が最も正の方向に大きいものの当該傾き誤差から誤差量の半分を引いた値を目標調整量として設定すると共に、この目標調整量に基づいた叩き量（タッピング量）の設定と移動制御指令とを傾き調整装置１１に与える。すると、傾き調整装置１１は、この指令に従って傾き調整部材７の工作物１４側の外周部を叩いて移動させる（タッピング操作する）。すると、傾き調整部材７の凸球面形状部８が偏心調整部材３の凹球面形状部５の面に沿って移動する。この結果、傾き調整部材７の傾きが変化することとなる。

傾き調整部材７を叩いて移動させている間、ＰＣ１５は、傾き誤差検出装置１３からの出力の取り込みを継続しており、この傾き誤差の再取得結果に基づいて傾き調整装置１１による調整の移動量を把握する。ここで、Ｓ１０３において、傾き調整部材７の移動量が目標調整量を達成したか否かを判定する。ここで、達成していない場合には、Ｓ１０３の判定結果がＮＯとなってＳ１０２へと手順を戻し、叩き量（タッピング量）の設定と移動制御指令とを傾き調整装置１１に再度与えて傾き調整部材７を叩いて移動させ（タッピング操作し）、工作物１４の傾きの調整を行わせる。

一方、Ｓ１０３において、傾き誤差検出装置１３の出力が目標調整量を達成したこと若しくは超えたことを示している場合には、傾き誤差調整を一旦終了させる。そして、主軸スピンドル２を手動で主軸回転軸上に１回転以上再度回転させる。そして、このときの傾き誤差を傾き誤差検出装置１３で測定し、この測定結果に基づいた傾き誤差量の算出を行う。ここで、この誤差量が規格精度を満たしている場合には、Ｓ１０３の判定結果がＹＥＳとなり、傾き誤差調整を終了し、Ｓ１０４に手順を進める。一方、満たしていない場合にはＳ１０３の判定結果がＮＯとなってＳ１０２へと手順を戻し、上述した傾き誤差の調整を再度行う。

次に、Ｓ１０４において、工作物１４の主軸回転に対する偏心誤差の調整を行う。偏心誤差の調整は以下のようにして行う。
まず、主軸スピンドル２を手動で主軸回転軸上に１回転以上回転させる。そして、このときの偏心誤差を偏心誤差検出装置１２で測定する。このときの測定結果の出力はＰＣ１５に取り込まれる。

すると、ＰＣ１５は、取り込んだ偏心誤差の測定結果より、偏心誤差が最も正の方向に大きい主軸角度位置と、偏心誤差が最も負の方に大きい回転角度位置とを算出し、この両位置における偏心誤差の値の差を演算することで偏心誤差量を算出して表示する。

ここで、偏心誤差が最も正の方に大きい回転角度位置と偏心調整装置１０の叩く回転角度位置とが一致する角度へ手動で主軸スピンドル２を主軸回転させる。そして、ＰＣ１５が、偏心誤差が最も正の方向に大きいものの当該偏心誤差から誤差量の半分を引いた値を目標調整量として設定すると共に、この目標調整量に基づいた叩き量（タッピング量）の設定と移動制御指令とを偏心調整装置１０に与える。すると、偏心調整装置１０は、この指令に従って偏心調整部材３の側面部を叩いて移動させる（タッピング操作する）。すると、偏心調整部材３の平面形状部４が主軸スピンドル２端面の平面部の面に沿って移動する。この結果、工作物１４の偏心が変化することとなる。

偏心調整部材３を叩いて移動させている間、ＰＣ１５は、偏心誤差検出装置１２からの出力の取り込みを継続しており、この偏心誤差の対取得結果に基づいて偏心調整装置１０による調整の移動量を把握する。ここで、Ｓ１０５において、偏心調整部材３の移動量が目標調整量を達成したか否かを判定する。ここで、達成していない場合には、Ｓ１０５の判定結果がＮＯとなってＳ１０４へと手順を戻し、叩き量（タッピング量）の設定と移動制御指令とを偏心調整装置１０に再度与えて偏心調整部材３を叩き移動させ（タッピング操作し）、工作物１４の偏心の調整を行わせる。

一方、Ｓ１０５において、偏心誤差検出装置１２の出力が目標調整量を達成したこと若しくは超えたことを示している場合には、偏心調整を一旦終了させる。そして、主軸スピンドル２を手動で主軸回転軸上に１回転以上再度回転させる。そして、このときの偏心誤差を偏心誤差検出装置１２で測定し、この測定結果に基づいた偏心誤差量の算出を行う。ここで、この誤差量が規格精度を満たしている場合には、Ｓ１０５の判定結果がＹＥＳとなり、偏心誤差調整を終了し、Ｓ１０６に手順を進める。一方、満たしていない場合には、Ｓ１０５の判定結果がＮＯとなってＳ１０４へと手順を戻し、上述した偏心誤差の調整を再度行う。

次に、Ｓ１０６において、主軸スピンドル２を手動で主軸回転軸上に１回転以上再度回転させ、このときの傾き誤差を傾き誤差検出装置１３で測定し、この測定結果に基づいた傾き誤差量の算出を行う。そして、Ｓ１０７において、この誤差量が規格精度を満たしているか否かの判定を行う。ここで、この誤差量が規格精度を満たしている場合には、Ｓ１０７の判定結果がＹＥＳとなり、偏心調整及び傾き調整が終了する。一方、満たしていない場合にはＳ１０７の判定結果がＮＯとなってＳ１０２へと手順を戻し、上述した傾き誤差の調整を再度行い、その後に、上述した偏心誤差の調整を再度行う。

以上のようにすることで、工作物１４の偏心調整と傾き調整とが行われる。
このように、本実施例によれば、ワークチャック装置の全ての部品が面で接触しているので高い剛性となる。また、ワークチャック装置の部品点数が３点と少なく、且つ各々が簡易な形状となっているので、回転バランスが良好である。更に、偏心及び傾きの調整が叩くのみという手法で行えるので、簡易であり、また、自動の調整装置を用いて行うことも可能である。従って、作業者の技能によることなく、工作物の基準軸に対する偏心や傾きを高精度に調整できるワークチャックが可能となる。

本実施例におけるワークチャック装置自体の構成は、図１及び図２に示したものと同様であるが、本実施例においては、図５に示すように、旋盤加工装置１に設置されている主軸スピンドル２に、Ｃ軸装置１７を備えている点が前述した実施例１と異なっている。そこで、ここでは、共通部分の説明を省略し、この部分のみを説明する。

Ｃ軸装置１７は、主軸スピンドル２の回転角を割り出す機能と、その回転を固定する機能とを有している。
Ｃ軸装置１７はＰＣ１５とケーブルで繋がれている。ＰＣ１５の記憶装置に格納されているソフトウェアは、実施例１と同様の機能に加え、Ｃ軸装置１７から出力される回転角を取り込む機能、この回転角と偏心誤差検出装置１２及び傾き誤差検出装置１３の各々から出力される誤差との関連付けを行う機能、並びに、Ｃ軸装置１７を直接制御して若しくは加工機のＮＣ（数値制御装置）を介してＣ軸装置１７を制御して、設定した回転角へ移動させる機能をＰＣ１５に行わせることができる。

ここで図６を説明する。同図は、本実施例において、前述したソフトウェアがＰＣ１５に行わせる主な機能を示している。ここでは、図６のうち、図３と異なる部分についてのみ説明する。

入力機能３１は、図３における入力機能２１と同様の機能である、偏心誤差を偏心誤差検出装置１２から取り込み、傾き誤差を傾き誤差検出装置１３から取り込む機能を含んでいる。これに加え、入力機能３１は、Ｃ軸装置１７から出力される回転角のデータを、そのときに傾き誤差検出装置１３から出力される傾き誤差のデータと関連付けて取り込む機能も含んでいる。

出力機能３２は、図３における出力機能２５と同様の機能である、演算機能２４によって設定されたそれぞれの目標調整量に基づいた叩き量の設定と移動制御指令とを偏心調整装置１０及び傾き調整装置１１にそれぞれ与えて偏心調整及び傾き調整をそれぞれ行わせる機能を含んでいる。これに加え、出力機能３２は、ＰＣ１５はＣ軸装置１７に指令を与え、所定の回転角に主軸スピンドル２を回転移動させる機能も含んでいる。

次に、本実施例におけるワークチャック装置についての調整作業の手順を説明する。
初めに傾き誤差の調整を行う。この調整は以下の手順で行う。
まず、ＰＣ１５がＣ軸装置１７を制御して主軸スピンドル２を自動で主軸回転軸上に１回転以上回転させる。このとき、ＰＣ１５は、Ｃ軸装置１７から出力される回転角のデータとそのときに傾き誤差検出装置１３から出力される傾き誤差のデータとを関連付けながらデータの収集を行う。

このデータ収集を終えると、ＰＣ１５はＣ軸装置１７に指令を与え、最も傾き誤差が大きいときの回転角へ主軸スピンドル２を回転移動させる。そして、この回転移動後に、傾き調整装置１１による傾き調整を実施例１と同様にして行う。

その後、傾き誤差検出装置１３の出力が目標調整量を達成して傾き誤差の調整が一旦終了したときに、ＰＣ１５がＣ軸装置１７を制御して主軸スピンドル２を自動で主軸回転軸上に１回転以上回転させる。そして、このときに、上述したものと同様にして、回転角と傾き誤差とのデータ収集をＰＣ１５が行う。このときに得られた傾き誤差量が規定値以下であれば傾き調整を終了させる。一方、このときに得られた傾き誤差量が規格精度を超えていた場合には、再度上述したようにして傾き調整を行う。

次に偏心誤差の調整を行う。この調整は以下のようにして行う。
まず、ＰＣ１５がＣ軸装置１７を制御して主軸スピンドル２を自動で主軸回転軸上に１回転以上回転させる。このとき、ＰＣ１５は、Ｃ軸装置１７から出力される回転角のデータとそのときに偏心誤差検出装置１２から出力される偏心誤差のデータとを関連付けながらデータの収集を行う。

このデータ収集を終えると、ＰＣ１５はＣ軸装置１７に指令を与え、最も偏心誤差が大きいときの回転角へ主軸スピンドル２を回転移動させる。そして、この回転移動後に、偏心調整装置１０による偏心調整を実施例１と同様にして行う。

その後、偏心誤差検出装置１２の出力が目標調整量を達成して偏心誤差の調整が終了したときに、ＰＣ１５がＣ軸装置１７を制御して主軸スピンドル２を自動で主軸回転軸上に１回転以上回転させる。そして、このときに、上述したものと同様にして、回転角と傾き誤差とのデータ収集をＰＣ１５が行う。このときに得られた傾き誤差量が規定値以下であれば傾き調整を終了させる。一方、このときに得られた傾き誤差量が規格精度を超えていた場合には、再度上述したようにして傾き調整を行う。

以上のように、本実施例によれば、実施例１と同様の効果が得られる。すなわち、ワークチャック装置の全ての部品が面で接触しているので高い剛性となる。また、ワークチャック装置の部品点数が３点と少なく、且つ各々が簡易な形状となっているので、回転バランスが良好である。更に、偏心及び傾きの調整が叩くのみという手法で行えるので、簡易であり、また、自動の調整装置を用いて行うことも可能である。従って、作業者の技能によることなく、工作物の基準軸に対する偏心や傾きを高精度に調整できるワークチャックが可能となる。

更に、本実施例によれば、各調整作業を自動化することができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。

本発明を実施するワークチャック装置の概略を示す図である。図１に示したワークチャック装置の要部の拡大図である。実施例１においてソフトウェアがＰＣに行わせる主な機能を示した図である。ワークチャック装置についての調整作業の手順をフローチャートで示した図である。図１に示したワークチャック装置にＣ軸装置を設けた構成を示す図である。実施例２においてソフトウェアがＰＣに行わせる主な機能を示した図である。従来技術のワークチャックの説明図である。

符号の説明

１旋盤加工装置
２主軸スピンドル
３偏心調整部材
４平面形状部
５凹球面形状部
６永久磁石
７傾き調整部材
８凸球面形状部
９チャック機構
１０偏心調整装置
１１傾き調整装置
１２偏心誤差検出装置
１３傾き誤差検出装置
１４工作物
１５パーソナルコンピュータ
１６ソフトウェア
１７Ｃ軸装置
２１、３１入力機能
２２算出機能
２３表示機能
２４演算機能
２５、３２出力機能
１０１圧電素子
１０２基準面調整部材
１０３工作物

Claims

軸対称の工作物を加工機の工作物軸に把持するワークチャック装置において、
主軸回転装置の工作物側の平面部に貼り付けられる平面形状部、及び、当該平面形状部の反対側に設けられた球面形状部を有する偏心調整部材と、
前記偏心調整部材の球面形状部と係合する球面形状部、及び、当該球面形状部の反対側に設けられた工作物締結部を有する傾き調整部材と、
を具備することを特徴とするワークチャック装置。
前記偏心調整部材の球面形状部は凹球面形状を有しており、
前記傾き調整部材の球面形状部は、前記偏心調整部材の球面形状部の凹球面形状と同一の曲率半径を有する凸球面形状を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載のワークチャック装置。
前記偏心調整部材の球面形状部は凸球面形状を有しており、
前記傾き調整部材の球面形状部は、前記偏心調整部材の球面形状部の凹球面形状と同一の曲率半径を有する凹球面形状を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載のワークチャック装置。
前記主軸回転装置の工作物側の平面部と前記偏心調整部材の平面形状部とのうち、そのどちらか一方には磁石が備えられており、その他方の表面の材質は強磁性体であることを特徴とする請求項１に記載のワークチャック装置。
前記偏心調整部材の球面形状部と前記傾き調整部材の球面形状部とのうち、そのどちらか一方には磁石が備えられており、その他方の表面の材質は強磁性体であることを特徴とする請求項１に記載のワークチャック装置。
主軸回転軸に対する前記工作物の基準面の偏心誤差を検出する偏心誤差検出部と、
前記偏心調整部材をタッピング操作して前記偏心誤差を調整する偏心調整部と、
前記偏心誤差検出部によって検出される偏心誤差に基づいて前記偏心調整部によるタッピング操作におけるタッピング量を制御する偏心誤差調整量制御部と、
を更に設けることを特徴とする請求項１に記載のワークチャック装置。
主軸回転軸に対する前記工作物の基準面の傾き誤差を検出する傾き誤差検出部と、
前記傾き調整部材の工作物締結部をタッピング操作して前記傾き誤差を調整する傾き調整部と、
前記傾き誤差検出部によって検出される傾き誤差に基づいて前記傾き調整部によるタッピング操作におけるタッピング量を制御する傾き誤差調整量制御部と、
を更に設けることを特徴とする請求項１に記載のワークチャック装置。
前記偏心誤差調整量制御部は、
前記偏心誤差が最も大きいときの主軸回転角度位置の算出と、
算出された前記主軸回転角度位置での偏心誤差量の取得と、
前記偏心誤差量に基づいた前記偏心誤差の調整量の算出と、
算出された前記調整量に基づいた前記タッピング量の前記偏心調整部への指令と、
前記指令に応じたタッピング量でのタッピング操作が前記偏心調整部によって行われた後における前記偏心誤差量の再取得と、
再取得された前記偏心誤差量と算出された前記調整量との差分量に基づいた前記タッピング量の前記偏心調整部への指令と、
を行うことを特徴とする請求項６に記載のワークチャック装置。
前記傾き誤差調整量制御部は、
前記傾き誤差が最も大きいときの主軸回転角度位置の算出と、
算出された前記主軸回転角度位置での傾き誤差量の取得と、
前記傾き誤差量に基づいた前記傾き誤差の調整量の算出と、
算出された前記調整量に基づいた前記タッピング量の前記傾き調整部への指令と、
前記指令に応じたタッピング量でのタッピング操作が前記傾き調整部によって行われた後における前記傾き誤差量の再取得と、
再取得された前記傾き誤差量と算出された前記調整量との差分量に基づいた前記タッピング量の前記傾き調整部への指令と、
を行うことを特徴とする請求項７に記載のワークチャック装置。
請求項１に記載のワークチャック装置を用いて把持させた前記工作物についての前記加工機の主軸回転軸に対する偏心を調整する方法であって、
前記偏心調整部材をタッピング操作することで、前記偏心を調整することを特徴とするワークチャック調整方法。
請求項１に記載のワークチャック装置を用いて把持させた前記工作物についての前記加工機の主軸回転軸に対する傾きを調整する方法であって、
前記傾き調整部材の工作物締結部をタッピング操作することで、前記傾きを調整することを特徴とするワークチャック調整方法。
前記偏心の調整では、
前記偏心誤差が最も大きいときの主軸回転角度位置を取得し、
取得した前記主軸回転角度位置での偏心誤差量を取得し、
前記偏心誤差量に基づいて前記偏心誤差の調整量を算出し、
算出された前記調整量に基づいた前記タッピング量で前記タッピング操作を行い、
前記タッピング操作後において前記偏心誤差量を再取得し、
再取得された前記偏心誤差量と算出された前記調整量との差分量に基づいた前記タッピング量で前記タッピング操作を再度行う、
ことを特徴とする請求項１０に記載のワークチャック調整方法。
前記傾きの調整では、
前記傾き誤差が最も大きいときの主軸回転角度位置を取得し、
取得した前記主軸回転角度位置での傾き誤差量を取得し、
前記傾き誤差量に基づいて前記傾き誤差の調整量を算出し、
算出された前記調整量に基づいた前記タッピング量で前記タッピング操作を行い、
前記タッピング操作後において前記傾き誤差量を再取得し、
再取得された前記傾き誤差量と算出された前記調整量との差分量に基づいた前記タッピング量で前記タッピング操作を再度行う、
ことを特徴とする請求項１１に記載のワークチャック調整方法。