JP2008126317A - 位置出し機構、保持機構および工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、位置出しが行われる所定の対象物を微動させて精度良く位置出しを行うことが可能な位置出し機構を提供すること。
【解決手段】位置出し機構１２は、ワーク２を保持するためにワーク２に当接する線状または帯状の保持部材１３Ａ〜１３Ｃと、保持部材１３Ａ〜１３Ｃが当接する外周面１４ａを有する偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃとを備えている。この位置出し機構１２では、保持部材１３Ａ〜１３Ｃがワーク２に少なくとも３方向から当接してワーク２を保持する保持部２０が形成されるとともに、偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃを回転させてワーク２の位置出しを行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、所定の対象物の位置出しを行う位置出し機構、所定の対象物を保持する保持機構、および、この位置出し機構および／または保持機構を備える工作機械に関する。

従来から、被加工物（ワーク）の加工を行う工作機械は、ワークを保持するチャッキング機構と、ワークの位置出しを行ってワークを加工するため、チャッキング機構とともにワークを移動させる移動機構とを備えている（たとえば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の工作機械では、ワークが載置されるテーブルを所定方向へ直線移動させるＸ軸直動ステージや、このＸ軸移動ステージの移動方向と直交する方向へテーブルを直線移動させるＹ軸直動ステージ等によって、ワークの位置出しが行われている。

また、特許文献１に記載のＸ軸直動ステージやＹ軸直動ステージ等は、一般に、ワーク載置用のテーブル等が取り付けられるステージを所定方向へ案内するリニアガイド等の案内手段と、ボールネジおよびモータ等で構成されるステージの駆動手段とを備えている。また、リニアモータ等によって、ステージの駆動手段が構成されることもある。

特開２００４−１７４６６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のＸ軸直動ステージ等からなるワークの位置出し機構は、上述のように、ボールネジやモータ等で構成される駆動手段によって駆動されるため、ワークを微動させて精度良く位置出しを行うことは困難である。また、この位置出し機構では、複数のリニアガイド、ボールネジおよびモータ等が必要となるため、位置出し機構の構成が複雑になる。

そこで、本発明の課題は、簡易な構成で、位置出しが行われる所定の対象物を微動させて精度良く位置出しを行うことが可能な位置出し機構、および、簡易な構成で、所定の対象物を微動させて精度良く位置出しを行うことが可能な保持機構を提供することにある。また、本発明の課題は、この位置出し機構および／または保持機構を備える工作機械を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、所定の対象物の位置出しを行う位置出し機構において、対象物を保持するために対象物に当接する線状または帯状の保持部材と、保持部材が当接する外周面を有する偏心プーリとを備え、保持部材が対象物に少なくとも３方向から当接して対象物を保持する保持部が形成されるとともに、偏心プーリを回転させて対象物の位置出しを行うことを特徴とする。

本発明の位置出し機構は、線状または帯状の保持部材を用いて、位置出しされる対象物を保持するとともに、保持部材が外周面に当接する偏心プーリを回転させて対象物の位置出しを行っている。すなわち、偏心プーリを回転させ、偏心プーリの外周面に当接する保持部材を移動させることで、対象物を保持する保持部を移動させて、対象物の位置出しを行っている。そのため、偏心プーリの外径や偏心量等を適切に設定することで、保持部材と偏心プーリとを用いる簡易な構成によって、対象物を微動させて精度良く位置出しを行うことが可能になる。

特に、本発明では、偏心プーリを回転させることで、偏心プーリの外周面に当接する保持部材を移動させることができる。したがって、保持部材を対象物に当接させて、保持部材で対象物を保持するために、保持部材を移動させる移動機構を別途設ける必要がなくなり、位置出し機構の構成を簡素化することが可能になる。

本発明において、位置出し機構は、保持部材の張力を調整可能な張力調整機構を備えることが好ましい。このように構成すると、保持部材の張力を調整できるため、保持部において、適切な保持力で対象物を保持することが可能になる。

本発明において、位置出し機構は、複数の偏心プーリを備えるとともに、複数の偏心プーリのそれぞれに当接する保持部材の張力を調整可能な複数の張力調整機構を備えることが好ましい。このように構成すると、複数の偏心プーリの外周面にそれぞれ当接して移動する保持部材の張力を個別に調整できるため、保持部における対象物の適切な保持力を容易に発生させることが可能になる。

本発明において、複数の偏心プーリのそれぞれに一端が保持され、複数の張力調整機構のそれぞれに他端が保持される複数の保持部材を備えることが好ましい。このように構成すると、ある張力調整機構で調整されるある保持部材の張力が、他の張力調整機構で調整される他の保持部材の張力に与える影響を排除できる。そのため、各保持部材の張力の調整が容易になる。

本発明において、張力調整機構は、保持部材が当接する外周面を有し外周面の曲率中心と回転中心とが一致する張力調整用プーリを備えることが好ましい。このように構成すると、張力調整用プーリに保持部材が固定されている場合には、張力調整用プーリの回転量によって、保持部材の張力を調整できる。また、張力調整用プーリに保持部材が固定されていない場合であっても、張力調整用プーリの外周面と保持部材との間に生じる摩擦力を用いて、張力調整用プーリの回転量によって、保持部材の張力を調整することが可能になる。

本発明において、保持部では、対象物の外周側に略１２０°ピッチで３方向に保持部材が配置されていることが好ましい。このように構成すると、対象物の外周から中心に向かって、略１２０°ピッチで保持部材の当接力が作用するため、保持部で、対象物を安定して保持できる。また、この場合には、保持部材は、線状に形成された線状部材であり、保持部では、３方向に配置される保持部材がそれぞれ互い違いに編まれた状態で交差するが好ましい。このように構成すると、保持部での対象物の傾きを抑制できるため、保持部で、対象物をより安定して保持できる。

また、上記の課題を解決するため、本発明の保持機構は、所定の対象物を保持するために対象物に当接する線状または帯状の保持部材と、保持部材が当接する外周面を有する偏心プーリとを備え、保持部材が対象物に少なくとも３方向から当接して対象物を保持する保持部が形成されることを特徴とする。

本発明の保持機構は、線状または帯状の保持部材を用いて、所定の対象物を保持するとともに、保持部材は、偏心プーリの外周面に当接している。そのため、偏心プーリを回転させることで、偏心プーリの外周面に当接する保持部材を移動させることが可能になり、対象物の位置出しを行うことが可能になる。したがって、偏心プーリの外径や偏心量等を適切に設定することで、保持部材と偏心プーリとを用いる簡易な構成によって、対象物を微動させて精度良く位置出しを行うことが可能になる。また、偏心プーリを回転させることで、偏心プーリの外周面に当接する保持部材を移動させることができため、簡易な構成で保持部材を移動させることができる。したがって、保持機構の構成を簡素化することが可能になる。

本発明の位置出し機構および／または保持機構は、対象物としての被加工物の加工を行う工作機械に用いることができる。この工作機械では、保持部材と偏心プーリとを用いる簡易な構成によって、被加工物を微動させて精度良く位置出しを行うことが可能になる。そのため、被加工物の精度の良い微細加工が可能になる。

以上のように、本発明にかかる位置出し機構、保持機構および工作機械では、簡易な構成で、所定の対象物を微動させて精度良く位置出しを行うことが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（工作機械の概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる工作機械１の要部の概略構成を示す側面図である。なお、以下の説明では、図１の紙面垂直方向をＸ方向、上下方向をＹ方向、左右方向をＺ方向とし、特に、図１の紙面奥側をＸ１方向、紙面手前側をＸ２方向、上側をＹ１方向、下側をＹ２方向、右側をＺ１方向、左側をＺ２方向とする。

本形態の工作機械１は、所定の被加工物（ワーク）２の表面切削等を行う旋盤である。特に、本形態の工作機械１は、径が数１００μｍ程度の小径のワーク２の切削加工や、シリコン等の脆性材料から形成されるワーク２の切削加工に適した旋盤である。また、本形態の工作機械１は、卓上への設置が可能な小型の旋盤である。なお、工作機械１は、旋盤には限定されず、フライス盤、研削盤、あるいは、マシニングセンタ等であっても良い。

工作機械１は、図１に示すように、ワーク２に当接して加工を行う加工用の工具３と、工具３が固定される工具ヘッド４と、工具ヘッド４をＺ方向へ移動させるＺ軸移動機構５と、ワーク２を回転可能に保持するワーク保持具６と、ワーク保持具６が取り付けられるワーク側フレーム７とを備えている。また、工作機械１は、ワーク２を回転させるための回転駆動機構（図示省略）をワーク側フレーム７の内部に備えている。本形態では、ワーク側フレーム７よりもＺ１方向側に、工具ヘッド４やＺ軸移動機構５等が配置されている。なお、工作機械１は、ワーク側フレーム７をＺ方向へ移動させるＺ軸移動機構を備えるとともに、Ｚ軸移動機構５を備えていなくても良い。また、図１では、工具３、工具ヘッド４およびＺ軸移動機構５が模式的に図示されるとともに、後述の偏心プーリ１４Ｃやプーリ１５Ｂ等を除いた状態が図示されている。

本形態のワーク２は、図１に示すように、小径の細長い円柱状に形成されている。このワーク２の外径は、たとえば、０．４ｍｍである。また、ワーク２は、Ｚ方向を長手方向（軸方向）として、ワーク保持具６に保持されている。また、本形態のワーク２は、たとえば、シリコン等の脆性材料で形成されている。

工具ヘッド４は、工具３を保持するチャッキング機構（図示省略）等を備えている。Ｚ軸移動機構５は、工具ヘッド４をＺ方向へ案内するリニアガイド等の案内手段（図示省略）や、ボールネジおよびモータ等で構成される駆動手段（図示省略）等を備えている。

ワーク保持具６は、略円筒状に形成されワーク側フレーム７に固定された本体部１０と、ワーク２の回転駆動機構に連結されるとともにワーク２が固定されるワークチャッキング機構１１と、ワーク２の加工時にワーク２の加工部位の位置出しを行う位置出し機構１２とを備えている。本形態では、ワーク２は、位置出し機構１２によって位置出しが行われる所定の対象物となっている。

ワークチャッキング機構１１は、本体部１０の内部に配置されている。また、ワークチャッキング機構１１は、たとえば、３本の爪部等からなりワーク２のＺ２方向端側をチャックするチャッキング手段（図示省略）や爪部を駆動する駆動手段（図示省略）等を備えている。さらに、ワークチャッキング機構１１は、プーリおよびベルト、あるいは、歯車列等からなる動力伝達手段（図示省略）を介して、ワーク２の回転駆動機構に連結されている。なお、ワークチャッキング機構１１は、コレットチャック等の公知のチャッキング手段を用いて、ワーク２をチャックしても良いし、位置出し機構１２と同様の構成を用いて、ワーク２をチャックしても良い。さらに、ワークチャッキング機構１１は、接着によってワーク２を固定しても良い。

図１に示すように、ワーク２のＺ２方向端側は、ワークチャッキング機構１１に固定され、ワーク２のＺ１方向端部は、本体部１０のＺ１方向端面１０ａよりもＺ１方向へ突出している。すなわち、ワーク２のＺ１方向端側は、本体部１０のＺ１方向端側に形成された貫通孔１０ｂに挿通されている。また、ワーク２の加工時には、ワーク２のＺ１方向端側が位置出し機構１２において形成される後述の保持部２０（図３参照）に回転可能に保持された状態で、ワーク２は、チャッキング機構１１とともに回転する。

位置出し機構１２は、本体部１０のＺ１方向端面１０ａに配置されている。この位置出し機構１２の詳細な構成については後述する。

（位置出し機構の構成）
図２は、図１のＥ−Ｅ方向からワーク２を保持していない状態の位置出し機構１２を示す図である。図３は、図２に示す位置出し機構１２においてワーク２を保持した状態を示す図である。図４は、図２に示す位置出し機構１２において偏心プーリ１４を回転させて保持部材１３の交点Ｃ２を移動させた状態を示す図である。なお、Ｚ方向に直交する方向はワーク２の径方向と一致するため、以下の位置出し機構１２の構成の説明では、Ｚ方向に直交する方向を径方向とする。また、以下では、図２における時計方向を時計方向とし、図２における反時計方向を反時計方向とする。

位置出し機構１２は、図２から図４に示すように、ワーク２を保持するためにワーク２に当接する線状の３本の保持部材１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの一端がそれぞれ保持される３個の偏心プーリ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃと、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの他端がそれぞれ保持される３個のプーリ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃと、偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃおよびプーリ１５Ａ〜１５Ｃを回転駆動するプーリ駆動手段（図示省略）とを備えている。なお、以下では、３本の保持部材１３Ａ〜１３Ｃをまとめて表す場合には、保持部材１３と表記し、３個の偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃをまとめて表す場合には、偏心プーリ１４と表記し、３個のプーリ１５Ａ〜１５Ｃをまとめて表す場合には、プーリ１５と表記する。

保持部材１３は、上述のように線状に形成された線状部材である。本形態の保持部材１３は、たとえば、金属製の線材であり、表面には、ナイロンやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の潤滑性の材料がコーティングされている。なお、保持部材１３は、樹脂材料で形成された線状部材であっても良いし、絹や綿等の繊維から形成された線状部材であっても良い。

保持部材１３の両端部には、抜止部材１６が固定されている。抜止部材１６は、偏心プーリ１４に形成された後述の凹部１４ｄやプーリ１５に形成された後述の凹部１５ｄと係合している。

偏心プーリ１４は、円板状に形成され、本体部１０のＺ１方向端面１０ａに固定された固定軸１７を中心に回転する。この偏心プーリ１４の外周面１４ａの曲率中心１４ｂは、偏心プーリ１４の回転中心（すなわち、固定軸１７の軸中心）１７ａと一致していない。具体的には、後述の初期状態（図２に示す状態）において、回転中心１７ａは、曲率中心１４ｂより径方向外側にずれている。また、偏心プーリ１４には、外周面１４ａから曲率中心１４ｂに向かって窪む凹部１４ｄが、曲率中心１４ｂを中心とする所定の角度範囲で形成されている。凹部１４ｄには、抜止部材１６が配置され、凹部１４ｄと抜止部材１６とは、上述のように、係合している。

プーリ１５は、偏心プーリ１４と略同一の外径を有する円板状に形成され、本体部１０のＺ１方向端面１０ａに固定された固定軸１８を中心に回転する。このプーリ１５の外周面１５ａの曲率中心１５ｂは、プーリ１５の回転中心（すなわち、固定軸１８の軸中心）１８ａと一致している。また、プーリ１５には、外周面１５ａから曲率中心１５ｂに向かって窪む凹部１５ｄが、曲率中心１５ｂを中心とする所定の角度範囲で形成されている。凹部１５ｄには、抜止部材１６が配置され、凹部１５ｄと抜止部材１６とは、上述のように、係合している。

図２等に示すように、プーリ１５Ａ、偏心プーリ１４Ｂ、プーリ１５Ｃ、偏心プーリ１４Ａ、プーリ１５Ｂおよび偏心プーリ１４Ｃは、この順番で時計方向に略６０°ピッチで配置されている。また、偏心プーリ１４とプーリ１５とは、後述の初期状態（図２に示す状態）において、偏心プーリ１４の曲率中心１４ｂとプーリ１５の曲率中心１５ｂとがＺ１方向端面１０ａの中心位置Ｃ１から径方向に略同一の距離だけ離れた位置に配置されるように、Ｚ１方向端面１０ａに配置されている。すなわち、図２に示す初期状態では、中心位置Ｃ１に対して、偏心プーリ１４Ａとプーリ１５Ａとが略点対称位置に配置され、偏心プーリ１４Ｂとプーリ１５Ｂとが略点対称位置に配置され、偏心プーリ１４Ｃとプーリ１５Ｃとが略点対称位置に配置されている。

本形態では、一端に固定された抜止部材１６と凹部１４ｄとが係合し、かつ、保持部材１３Ａの一端側部分が偏心プーリ１４Ａの外周面１４ａに当接するように、保持部材１３Ａの一端側部分が偏心プーリ１４Ａに１周未満で巻回されている。具体的には、保持部材１３Ａの一端側部分は、抜止部材１６を基準とした場合、反時計方向に向かって偏心プーリ１４Ａに巻回されている。また、他端に固定された抜止部材１６と凹部１５ｄとが係合し、かつ、プーリ１５Ａの外周面１５ａに保持部材１３Ａの他端側部分が当接するように、保持部材１３Ａの他端側部分がプーリ１５Ａに１周未満で巻回されている。具体的には、保持部材１３Ａの他端側部分は、抜止部材１６を基準とした場合、反時計方向に向かってプーリ１５Ａに巻回されている。

また、保持部材１３Ａと同様に、保持部材１３Ｂの一端側部分が偏心プーリ１４Ｂに１周未満で巻回され、保持部材１３Ｂの他端側部分がプーリ１５Ｂに１周未満で巻回されている。また、保持部材１３Ａと同様に、保持部材１３Ｃの一端側部分が偏心プーリ１４Ｃに１周未満で巻回され、保持部材１３Ｃの他端側部分がプーリ１５Ｃに１周未満で巻回されている。

また、凹部１４ｄ、１５ｄと抜止部材１６との係合、および、保持部材１３Ａに生じる張力によって、保持部材１３Ａの一端が偏心プーリ１４Ａに保持され、保持部材１３Ａの他端がプーリ１５Ａに保持されている。同様に、保持部材１３Ｂの一端が偏心プーリ１４Ｂに保持され、保持部材１３Ｂの他端がプーリ１５Ｂに保持されている。また、同様に、保持部材１３Ｃの一端が偏心プーリ１４Ｃに保持され、保持部材１３Ｃの他端がプーリ１５Ｃに保持されている。

３本の保持部材１３Ａ〜１３Ｃが交差する部分（Ｚ１方向端面１０ａの中心位置Ｃ１の近傍）には、図３に示すように、保持部材１３Ａ〜１３Ｃが３方向からワーク２に当接してワーク２を保持する三角形状の保持部２０が、後述のように、偏心プーリ１４の回転によって、形成される。本形態の保持部２０では、ワーク２の外周側に略１２０°ピッチで３方向に保持部材１３Ａ〜１３Ｃが配置されている。

また、本形態の保持部２０では、３本の保持部材１３Ａ〜１３Ｃが、それぞれ互い違いに編まれた状態で交差している。具体的には、図２等に示すように、保持部材１３Ａは、保持部材１３ＢのＺ２方向側に当接した状態で、保持部材１３Ｂと交差し、保持部材１３ＣのＺ１方向側に当接した状態で、保持部材１３Ｃと交差している。また、保持部材１３Ｂは、保持部材１３ＣのＺ２方向側に当接した状態で、保持部材１３Ｃと交差している。

プーリ駆動手段（図示省略）は、モータ等の駆動源と、ベルトやプーリ、歯車等の動力伝達手段とを備えている。本形態の位置出し機構１２は、たとえば、３個の偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃと、３個のプーリ１５Ａ〜１５Ｃとを個別に駆動するための６個の駆動源と、６個の伝達手段とを備えている。なお、所定の歯車列を構成等することで、駆動源の数や伝達手段の手段を減らしても良い。また、プーリ駆動手段を設けずに、手動で３個の偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃおよび３個のプーリ１５Ａ〜１５Ｃを駆動しても良い。

以上のように構成された位置出し機構１２の概略動作を以下に説明する。

まず、図２に示すように、偏心プーリ１４Ａの曲率中心１４ｂおよび回転中心１７ａと、プーリ１５Ａの曲率中心１５ｂとが一直線上に配置され、偏心プーリ１４Ｂの曲率中心１４ｂおよび回転中心１７ａと、プーリ１５Ｂの曲率中心１５ｂとが一直線上に配置され、かつ、偏心プーリ１４Ｃの曲率中心１４ｂおよび回転中心１７ａと、プーリ１５Ｃの曲率中心１５ｂとが一直線上に配置されている状態を初期状態とする。この初期状態では、図２に示すように、３本の保持部材１３Ａ〜１３Ｃの交点Ｃ２がＺ１方向端面１０ａの中心位置Ｃ１にほぼ一致している。

この初期状態から所定角度だけ、偏心カム１４Ａ〜１４Ｃを回転させると、偏心カム１４Ａ〜１４Ｃの外周面１４ａにそれぞれ当接する保持部材１３Ａ〜１３Ｃが、中心位置Ｃ１から離れる方向へ移動して、たとえば、図３に示すように、３本の保持部材１３Ａ〜１３Ｃの交差部分にワーク２の保持部２０が形成される。図３に示す例では、偏心カム１４Ａ〜１４Ｃを反時計方向に同じ角度回転させている。そのため、保持部２０に保持されるワーク２の径方向の中心位置と、Ｚ１方向端面１０ａの中心位置Ｃ１とがほぼ一致するように、保持部２０が形成される。なお、図３では、たとえば、外径０．４ｍｍのワーク２に保持部材１３Ａ〜１３Ｃが当接するように、三角形状の保持部２０が形成されるが、偏心カム１４Ａ〜１４Ｃの回転量を変えることで、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの可動範囲内で、保持部２０の大きさを任意に変えることができる。

また、図２に示す初期状態から所定角度だけ、偏心カム１４Ａ〜１４Ｃを回転させると、３本の保持部材１３Ａ〜１３Ｃが移動して、たとえば、図４に示すように、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの交点Ｃ２が、Ｚ１方向端面１０ａの中心位置Ｃ１に対して移動する。図４に示す例では、偏心カム１４Ａ、１４Ｃを時計方向に回転させるとともに、偏心カム１４Ｂを反時計方向に回転させている。そのため、交点Ｃ２は、中心位置Ｃ１に対して、Ｘ１方向にΔＸ、Ｙ２方向にΔＹだけ移動する。なお、図４では、たとえば、交点Ｃ２は、中心位置Ｃ１に対して、Ｘ１方向に０．３ｍｍ、Ｙ２方向に０．２ｍｍだけ移動しているが、偏心カム１４Ａ〜１４Ｃの回転量を変えることで、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの可動範囲内で、交点Ｃ２の移動量は任意に変えることができる。

同様に図３に示す状態から所定角度だけ、偏心カム１４Ａ〜１４Ｃを回転させると、保持部２０に保持されたワーク２が中心位置Ｃ１に対して移動する。このように、偏心カム１４Ａ〜１４Ｃの回転に伴うワーク２の移動によって、Ｚ１方向端面１０ａよりもＺ１方向へ突出しているワーク２のＺ１方向端部（すなわち、ワーク２の加工部位）の位置出しを行う。なお、ワーク２の移動量も、偏心カム１４Ａ〜１４Ｃの回転量を変えることで、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの可動範囲内で、任意に変えることができる。

ここで、図２から図４に示すいずれの状態においても、プーリ１５Ａ〜１５Ｃをそれぞれ回転させることで、３本の保持部材１３Ａ〜１３Ｃのそれぞれの張力の調整が可能である。すなわち、本形態では、プーリ１５Ａ〜１５Ｃおよびプーリ１５Ａ〜１５Ｃを駆動するプーリ駆動手段は、プーリ１５Ａ〜１５Ｃの回転量によって、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの張力を調整可能な張力調整機構となっている。

なお、ワーク２の位置出しは、たとえば、撮像素子等を有する光学的な検出手段を用いて、ワーク２の加工部位の位置を確認しながら行われる。また、位置出しが行われたワーク２は、上述のように、Ｚ１方向端側が保持部２０に回転可能に保持された状態で、チャッキング機構１１とともに回転して、工具３で加工される。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、位置出し機構１２は、保持部材１３を用いて、ワーク２を保持するとともに、偏心プーリ１４を回転させてワーク２の位置出しを行っている。すなわち、偏心プーリ１４を回転させ、偏心プーリ１４の外周面１４ａに当接する保持部材１３を移動させることで、保持部２０を移動させて、ワーク２の位置出しを行っている。そのため、偏心プーリ１４の外径や偏心量等を適切に設定することで、保持部材１３と偏心プーリ１４とを用いる簡易な構成によって、ワーク２を微動させることができる。その結果、ワーク２を精度良く位置出しすることができる。また、偏心カム１４の回転量を変えることで、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの可動範囲内で、ワーク２を任意の位置に位置出しすることができる。

また、本形態では、偏心プーリ１４を回転させることで、偏心プーリ１４の外周面１４ａに当接する保持部材１３を移動させることができるため、保持部２０を形成するための保持部材１３の移動機構を別途設ける必要がなくなる。すなわち、ワーク２を保持するための駆動機構と、ワーク２の位置出しを行うための駆動機構とを別途設ける必要がなくなる。したがって、位置出し機構１２の構成を簡素化できる。

さらに、本形態では、偏心カム１４の回転量を変えることで、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの可動範囲内で、保持部２０の大きさを任意に変えることができる。そのため、簡易な構成で、種々の大きさのワーク２や、種々の形状をしたワーク２を保持できる。

本形態では、位置出し機構１２は、保持部材１３Ａ〜１３Ｃのそれぞれの張力を調整するためのプーリ１５Ａ〜１５Ｃを備えている。そのため、保持部材１３Ａ〜１３Ｃに適切な張力を発生させて、保持部２０において、適切な保持力でワーク２を保持できる。また、本形態では、プーリ１５Ａ〜１５Ｃの回転量によって、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの張力を調整できるため、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの張力の調整が容易になる。特に、本形態では、保持部材１３Ａ〜１３Ｃのそれぞれの張力を個別に調整できるため、保持部２０におけるワーク２の適切な保持力を容易に発生させることができる。

本形態では、位置出し機構１２は、３本の保持部材１３Ａ〜１３Ｃを備え、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの一端がそれぞれ、偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃに保持され、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの他端がそれぞれ、プーリ１５Ａ〜１５Ｃに保持されている。そのため、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの引き回しが容易になり、位置出し機構１２の構成を簡素化できる。

本形態では、保持部２０において、ワーク２の外周側に略１２０°ピッチで３方向に保持部材１３Ａ〜１３Ｃが配置されている。そのため、ワーク２の外周から径方向の中心に向かって、略１２０°ピッチで保持部材１３Ａ〜１３Ｃの当接力を作用させることができる。したがって、保持部２０で、ワーク２を安定して保持できる。特に、本形態では、保持部２０において、保持部材１３Ａ〜１３Ｃがそれぞれ互い違いに編まれた状態で交差している。そのため、保持部２０におけるＺ方向でのワーク２の傾きを抑制できる。その結果、保持部２０において、ワーク２をより安定して保持できる。

本形態では、凹部１４ｄ、１５ｄと抜止部材１６との係合、および、保持部材１３に生じる張力によって、保持部材１３の一端が偏心プーリ１４に保持され、保持部材１３の他端がプーリ１５に保持されている。そのため、ワーク２の加工に伴って、保持部材１３のワーク２に当接する部分に摩耗が生じた場合であっても、保持部材１３を容易に交換できる。その結果、位置出し機構１２のメンテナンスが容易になり、ランニングコストも低減できる。

（位置出し機構の変形例１）
図５は、図２に示す位置出し機構１２から偏心プーリ１４の数および配置とプーリ１５の数および配置とを変更した位置出し機構２２を示す概略図である。図６は、図２に示す位置出し機構１２から偏心プーリ１４の数および配置とプーリ１５の数および配置とを変更した位置出し機構３２を示す概略図である。なお、図５、図６では、上述した形態と同一の構成には同一の符号が付されている。

上述した形態では、位置出し機構１２は、３本の保持部材１３Ａ〜１３Ｃと、３個の偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃと、３個のプーリ１５Ａ〜１５Ｃとを備えている。この他にもたとえば、ワーク２の位置出しを行うための位置出し機構は、図５に示すように、４本の保持部材１３Ａ〜１３Ｄと、４個の偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｄと、４個のプーリ１５Ａ〜１５Ｄとを備える位置出し機構２２であっても良い。この場合には、たとえば、中心位置Ｃ１に対して、略４５°ピッチで、偏心プーリ１４とプーリ１５とが円周方向に交互に配置される。また、この場合には、４本の保持部材１３Ａ〜１３Ｄがワーク２に４方向から当接する四角形状の保持部（図示省略）が形成される。

また、位置出し機構は、５本以上の保持部材１３と、５個以上の偏心プーリ１４と、５個以上のプーリ１５とを備えていても良い。たとえば、図６に示すように、６本の保持部材１３Ａ〜１３Ｆと、６個の偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｆと、６個のプーリ１５Ａ〜１５Ｆとを備える位置出し機構３２であっても良い。この場合には、たとえば、中心位置Ｃ１に対して、略３０°ピッチで、偏心プーリ１４とプーリ１５とが円周方向に交互に配置される。また、この場合には、ワーク２を安定して保持するため、中心位置Ｃ１に対して、略１２０°ピッチで配置される保持部材１３Ａ、１３Ｃ、１３Ｅとがそれぞれ互い違いに編まれた状態で交差し、略１２０°ピッチで配置される保持部材１３Ｂ、１３Ｄ、１３Ｆとがそれぞれ互い違いに編まれた状態で交差することが好ましい。

（位置出し機構の変形例２）
図７は、図２に示す位置出し機構１２から保持部材１３の数を変更した位置出し機構４２を示す概略図である。図８は、図７に示す位置出し機構４２から偏心プーリ１４の数および配置とプーリ１５の数および配置とを変更した位置出し機構５２を示す概略図である。図９は、図７に示す位置出し機構４２から偏心プーリ１４の数および配置とプーリ１５の数および配置とを変更した位置出し機構６２を示す概略図である。図１０は、図７に示す位置出し機構４２から保持部材１３の数と偏心プーリ１４の数および配置とプーリ１５の数および配置とを変更した位置出し機構７２を示す概略図である。なお、図７〜図１０では、上述した形態と同一の構成には同一の符号が付されている。

上述した形態では、位置出し機構１２は、３本の保持部材１３Ａ〜１３Ｃを備えている。この他にもたとえば、ワーク２の位置出しを行うための位置出し機構は、図７に示すように、連続的につながった（エンドレス）の１本の保持部材１３を備える位置出し機構４２であっても良い。この場合、たとえば、図７に示すように、保持部材１３は、偏心プーリ１４Ａ、プーリ１５Ａ、偏心プーリ１４Ｂ、プーリ１５Ｂ、偏心プーリ１４Ｃ、プーリ１５Ｃ、偏心プーリ１４Ａ・・・の順番で、偏心プーリ１４およびプーリ１５に巻回される。

また、エンドレスの１本の保持部材１３を備える位置出し機構は、図７に示す位置出し機構４２には限定されず、図８に示すように、２個の偏心プーリ１４Ａ、１４Ｂおよび１個のプーリ１５を備える位置出し機構５２であっても良い。この場合には、たとえば、中心位置Ｃ１に対して、略１２０°ピッチで、プーリ１５、偏心プーリ１４Ａ、１４Ｂがこの順番で配置される。また、保持部材１３は、偏心プーリ１４Ａ、プーリ１５、偏心プーリ１４Ｂ、偏心プーリ１４Ａ・・・の順番で、偏心プーリ１４およびプーリ１５に巻回される。なお、図８に示す位置出し機構５２において、プーリ１５を２個とし、偏心プーリ１４を１個としても良い。

また、エンドレスの１本の保持部材１３を備える位置出し機構は、図９に示すように、３個の偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃおよび２個のプーリ１５Ａ、１５Ｂを備える位置出し機構６２であっても良い。この場合には、たとえば、中心位置Ｃ１に対して、略７２°ピッチで、プーリ１５Ａ、偏心プーリ１４Ａ、１４Ｂ、プーリ１５Ｂ、偏心プーリ１４Ｃがこの順番で配置される。また、保持部材１３は、たとえば、偏心プーリ１４Ａ、プーリ１５Ｂ、プーリ１５Ａ、偏心プーリ１４Ｂ、偏心プーリ１４Ｃ、偏心プーリ１４Ａ・・・の順番で、偏心プーリ１４およびプーリ１５に巻回される。また、この場合には、保持部材１３がワーク２に５方向から当接する五角形状の保持部２０が形成される。なお、図９に示す位置出し機構６２において、プーリ１５を３個とし、偏心プーリ１４を２個としたり、プーリ１５を１個とし、偏心プーリ１４を４個としても良い。

さらに、エンドレスの保持部材１３を備える位置出し機構は、図１０に示すように、２本の保持部材１３Ａ、１３Ｂと、２個の偏心プーリ１４Ａ、１４Ｂと、２個のプーリ１５Ａ、１５Ｂとを備える位置出し機構７２であっても良い。この場合には、たとえば、中心位置Ｃ１に対して、略９０°ピッチで、プーリ１５Ａ、偏心プーリ１４Ｂ、１４Ａ、プーリ１５Ｂがこの順番で配置される。また、保持部材１３Ａは、偏心プーリ１４Ａとプーリ１５Ａとに巻回され、保持部材１３Ｂは、偏心プーリ１４Ｂとプーリ１５Ｂとに巻回される。なお、図１０に示す位置出し機構７２において、プーリ１５を１個とし、偏心プーリ１４を３個としても良い。

（位置出し機構の変形例３）
図１１は、図２に示す位置出し機構１２から張力調整機構の構成を変更した位置出し機構８２を示す概略図である。図１２は、図１１に示す位置出し機構８２から保持部材１３の両端部分の保持方法を変更した位置出し機構９２を示す概略図である。なお、図１１および図１２では、上述した形態と同一の構成には同一の符号が付されている。

上述した形態では、プーリ１５Ａ〜１５Ｃおよびプーリ１５Ａ〜１５Ｃを駆動するプーリ駆動手段によって、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの張力を調整可能な張力調整機構が構成されている。この他にもたとえば、図１１に示す位置出し機構８２のように、円板状のガイド部材８３と、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの他端が固定される引っ張りコイルバネ等の付勢部材８４とによって、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの張力を調整可能な張力調整機構が構成されても良い。この場合には、たとえば、図１１に示すように、プーリ１５に代えて円板状のガイド部材８３が配置される。また、付勢部材８４は、たとえば、本体部１０のＺ１方向端面１０ａに取り付けられる。なお、ガイド部材８３の形状は、円板状には限定されず、半円板状や所定の中心角を有する円弧状であっても良い。

また、抜止部材１６の代わりに、偏心プーリ１４の保持される保持部材１３Ａ〜１３Ｃの一端に、付勢部材８４と同様の付勢部材を固定しても良い。

また、図１２に示す位置出し機構９２のように、上述した形態よりも長く形成された保持部材１３Ａ〜１３Ｃの両端部分がボビン９３に巻回されるとともに、ガイド部材８３側のボビン９３から偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃに向かって、あるいは、偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃ側のボビン９３からガイド部材８３に向かって、保持部材１３Ａ〜１３Ｃが供給されるように構成しても良い。上述のように、ワーク２の加工時には、ワーク２のＺ１方向端側が保持部２０に回転可能に保持されるため、保持部材１３Ａ〜１３Ｃのワーク２に当接する部分に摩耗が生じるが、このように構成すると、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの摩耗の生じていない部分を保持部材１３Ａ〜１３Ｃの交点Ｃ２に向かって順次供給できるため、保持部材１３Ａ〜１３Ｃの摩耗量の少ない部分で、ワーク２を適切に保持できる。

（他の実施の形態）
上述した形態では、本体部１０のＺ１方向端面１０ａに配置される位置出し機構１２によって、ワーク２の位置出しが行われている。この他にもたとえば、図１３に示すように、Ｚ１方向端面１０ａに配置される位置出し機構１２と、Ｚ１方向端面１０ａよりもＺ１方向側に形成されＺ１方向端面１０ａに平行な配置面９５に配置される位置出し機構１２とによって、ワーク２の位置出しを行っても良い。このように、Ｚ方向に平行に配置される２個の位置出し機構１２によって、ワーク２の位置合わせを行う場合には、Ｚ方向に対するワーク２の傾きを抑制できる。そのため、ワーク２の加工時におけるワーク２のいわゆるすりこぎ運動を抑制できる。また、逆に、Ｚ方向に平行に配置される２個の位置出し機構１２によって、Ｚ方向に対してワーク２の傾けた状態に、ワーク２を位置出しできるため、すりこぎ運動を用いたワーク２の加工が可能になる。

上述した形態では、偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃとプーリ１５Ａ〜１５Ｃとは、略同一の外径を有する円板状に形成されている。この他にもたとえば、偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃの外径とプーリ１５Ａ〜１５Ｃの外径とが異なっても良い。また、偏心プーリ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの外径がそれぞれ異なっても良いし、プーリ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの外径がそれぞれ異なっても良い。さらに、偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃは楕円板状に形成されても良いし、偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃの外周面１４ａが異なる曲率を有する複数の曲面で構成されても良い。この場合には、偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃのある回転角度範囲では、保持部材１３Ａ〜１３Ｃを微動させ、ある回転角度範囲では、保持部材１３Ａ〜１３Ｃを大きく動かすことが可能になる。

上述した形態では、偏心プーリ１４およびプーリ１５は、初期状態において、中心位置Ｃ１に対して略６０°の一定ピッチで交互に配置されている。この他にもたとえば、初期状態における偏心プーリ１４およびプーリ１５の中心位置Ｃ１に対する配置ピッチは一定のピッチでなくても良い。また、上述した形態では、偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃおよびプーリ１５Ａ〜１５Ｃは、初期状態において、中心位置Ｃ１から径方向に略同一の距離だけ離れた位置に配置されているが、偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃおよびプーリ１５Ａ〜１５Ｃが、初期状態において、中心位置Ｃ１から径方向に異なる距離だけ離れた位置に配置されても良い。

上述した形態では、位置出し機構１２は、３個の偏心プーリ１４Ａ〜１４Ｃと３個のプーリ１５Ａ〜１５Ｃとを備えている。この他にもたとえば、６個の偏心プーリ１４のみを用いて、位置出し機構を構成しても良い。

上述した形態では、保持部材１３は、線状に形成された金属製の線状部材である。この他にもたとえば、保持部材１３は、ステンレス鋼板等の金属製の薄板や、ポリイミドフィルム等の樹脂製のフィルム等の帯状の部材であっても良い。また、保持部材１３は、ゴム製のベルトからなる線状の部材や帯状の部材であっても良い。

上述した形態では、位置出し機構１２は、プーリ１５およびプーリ１５を駆動するプーリ駆動手段によって構成される保持部材１３の張力調整機構を備えている。この他にもたとえば、保持部材１３が弾性部材で形成される場合には、位置出し機構１２は、張力調整機構を備えていなくても良い。この場合には、たとえば、保持部材１３の一端が偏心プーリ１４に固定されるとともに、保持部材１３の他端がワーク保持具６の本体部１０に固定されれば良い。

上述した形態では、ワーク２の加工時には、ワーク２のＺ１方向端側が位置出し機構１２の保持部２０に回転可能に保持された状態で、チャッキング機構１１がワーク２とともに回転している。この他にもたとえば、保持部２０でワーク２の所定の保持力を得ることができるのであれば、ワーク２の加工時に、ワーク保持具６の全体がワーク２とともに回転しても良い。この場合には、たとえば、保持部材１３の表面に表面粗度が大きくなるようなコーティングを行って、保持部２０でワーク２の所定の保持力を得るようにすれば良い。また、保持部２０でワーク２の所定の保持力を得ることができるのであれば、ワーク保持具６は、チャッキング機構１１を備えていなくて良い。

上述した形態では、位置出し機構１２を例に、本発明の実施の形態を説明している。この他にもたとえば、ワーク２の位置出しは行わずに、ワーク２の保持を行う保持機構に、位置出し機構１２と同様の構成を適用しても良い。また、上述した形態では、工作機械１を例に、本発明の実施の形態を説明しているが、位置決め対象物の位置出しや、保持対象物の保持を行う工作機械１以外の各種の装置に、位置出し機構１２と同様の構成を適用しても良い。たとえば、被観察物の位置出しや保持を行う顕微鏡等の観察装置に、位置出し機構１２と同様の構成を適用して、被観察物の位置出しや保持を行っても良い。

本発明の実施の形態にかかる工作機械の要部の概略構成を示す側面図。 図１のＥ−Ｅ方向からワークを保持していない状態の位置出し機構を示す図。 図２に示す位置出し機構においてワークを保持した状態を示す図。 図２に示す位置出し機構において偏心プーリを回転させて保持部材の交点を移動させた状態を示す図。 図２に示す位置出し機構から偏心プーリの数および配置とプーリの数および配置とを変更した位置出し機構を示す概略図。 図２に示す位置出し機構から偏心プーリの数および配置とプーリの数および配置とを変更した位置出し機構を示す概略図。 図２に示す位置出し機構から保持部材の数を変更した位置出し機構を示す概略図。 図７に示す位置出し機構から偏心プーリの数および配置とプーリの数および配置とを変更した位置出し機構を示す概略図。 図７に示す位置出し機構から偏心プーリの数および配置とプーリの数および配置とを変更した位置出し機構を示す概略図。 図７に示す位置出し機構から保持部材の数と偏心プーリの数および配置とプーリの数および配置とを変更した位置出し機構を示す概略図。 図２に示す位置出し機構から張力調整機構の構成を変更した位置出し機構を示す概略図。 図１１に示す位置出し機構から保持部材の両端部分の保持方法を変更した位置出し機構を示す概略図。 本発明の他の実施の形態にかかる工作機械の要部の概略構成を示す側面図。

符号の説明

１ 工作機械
２ ワーク（被加工物、対象物）
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２、９２ 位置出し機構
１３（１３Ａ〜１３Ｆ） 保持部材
１４（１４Ａ〜１４Ｆ） 偏心プーリ
１４ａ 外周面
１５（１５Ａ〜１５Ｆ） プーリ（張力調整用プーリ、張力調整機構の一部）
１５ａ 外周面
２０ 保持部
８３ ガイド部材（張力調整機構の一部）
８４ 付勢部材（張力調整機構の一部）

Claims (9)

1. 所定の対象物の位置出しを行う位置出し機構において、
   上記対象物を保持するために上記対象物に当接する線状または帯状の保持部材と、上記保持部材が当接する外周面を有する偏心プーリとを備え、
   上記保持部材が上記対象物に少なくとも３方向から当接して上記対象物を保持する保持部が形成されるとともに、上記偏心プーリを回転させて上記対象物の位置出しを行うことを特徴とする位置出し機構。
2. 前記保持部材の張力を調整可能な張力調整機構を備えることを特徴とする請求項１記載の位置出し機構。
3. 複数の前記偏心プーリを備えるとともに、複数の前記偏心プーリのそれぞれに当接する前記保持部材の張力を調整可能な複数の前記張力調整機構を備えることを特徴とする請求項２記載の位置出し機構。
4. 複数の前記偏心プーリのそれぞれに一端が保持され、複数の前記張力調整機構のそれぞれに他端が保持される複数の前記保持部材を備えることを特徴とする請求項３記載の位置出し機構。
5. 前記張力調整機構は、前記保持部材が当接する外周面を有し上記外周面の曲率中心と回転中心とが一致する張力調整用プーリを備えることを特徴とする請求項２から４いずれかに記載の位置出し機構。
6. 前記保持部では、前記対象物の外周側に略１２０°ピッチで３方向に前記保持部材が配置されていることを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の位置出し機構。
7. 前記保持部材は、線状に形成された線状部材であり、前記保持部では、３方向に配置される前記保持部材がそれぞれ互い違いに編まれた状態で交差することを特徴とする請求項６記載の位置出し機構。
8. 所定の対象物を保持するために上記対象物に当接する線状または帯状の保持部材と、上記保持部材が当接する外周面を有する偏心プーリとを備え、
   上記保持部材が上記対象物に少なくとも３方向から当接して上記対象物を保持する保持部が形成されることを特徴とする保持機構。
9. 請求項１から７いずれかに記載の位置出し機構および／または請求項８記載の保持機構を備え、前記対象物としての被加工物の加工を行うことを特徴とする工作機械。

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