JP3780470B2 - 複合偏心軸を芯合せする方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大径の円柱状部材と小径の円柱状部材とが平行に一体連設されてなる被加工物の大径部を、加工機械のドライブユニットの回転軸に対して同心に芯合せする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、本発明に係る芯合せ方法および芯合せ装置において取扱いの対象とされる偏心複合軸の例を示し、（Ａ）は小径円柱状ジャーナルと大径偏心軸とが偏心量ｅで一体連設されたワークの斜視図、（Ｂ）は小径円注状ジャーナルと中径円柱状ジャーナルとが同心状に配列されるとともに、大径円柱状偏心軸が偏心量ｅ′で一体連設されたワークの斜視図である。
これらの例のように小径円柱と大径円柱とが複合された偏心軸について、その大径の偏心軸の円柱面を機械加工しようとする場合、加工機のドライブユニットの回転軸（以下、紛らわしくない場合は単にドライブユニットと略称する）に対して偏心軸を芯合せし、かつ、チャックして固定しなければならない。
ところが、この場合、偏心軸の外周面に機械加工を施すのであるから、該偏心軸の外周を把持することは出来ない。
そこで、必然的にジャーナルを把持することによって、当該偏心複合軸をドライブユニットに対して芯合せすることになる。
偏心軸をドライブユニットに対して同心ならしめるので、ジャーナルはドライブユニットに対して当然に偏心している。
これらの状態を総合すると、「ジャーナルを、ドライブユニットに対して偏心させてチャックし、かつ、偏心軸をドライブユニットに対して芯合せする」といった複雑な操作を、高精度で実施しなければならない。
【０００３】
図８は、偏心複合軸をドライブユニットに対して芯合せする従来技術を説明するために示したもので、（Ａ）は芯合せ装置を模式的に描いた正面図、（Ｂ）は上記芯合せ装置によって偏心複合軸の偏心軸をドライブユニットに芯合せしている状態の模式図である。
（図８（Ａ）参照）説明の便宜上、直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを想定し、ドライブユニットの中心線に対してＺ軸を一致させる。この従来例においてはＸ軸は水平、Ｙ軸は垂直である。
仮想線１ａ′のように、ジャーナルをＺ軸と平行に、かつＺ軸よりも寸法ｅだけ上方に位置せしめた状態を想定する。上記の寸法ｅとは、前掲の図７に示したように、偏心複合軸１を形成しているジャーナル１ａと偏心軸１ｂとの偏心量である。
ジャーナルを着座させたとき上記の位置１ａ′となるように、Ｖ受座５が配置され、ドライブユニット３に対して固定されている。
１対の治具・甲４ａと治具・乙４ｂとが設けられている。それぞれの治具は、Ｙ−Ｚ面と平行な位置決め面を形成されるとともに、それぞれの位置決め面を相互に対向せしめており、かつ、それぞれの治具は往復矢印ａ−ｂ、同ａ′−ｂ′のようにＺ軸に対して接近・離間するよう、しかも、常に双方の位置決め面がＺ軸に関して対称に位置するよう、（すなわち、等距離に位置するよう）連動せしめて駆動されるようになっている。
【０００４】
前記Ｖ受座５の上にジャーナル１ａを着座させて載置すると、偏心軸は仮想線で示した１ｂ′付近に位置するが、ジャーナルの軸心Ｚ″を中心として、往復円弧矢印ｃ−ｃ′のように揺動可能であって、その位置は固定されない。しかし、図７ａに示した偏心量ｅと、図８（Ａ）に示した偏心量ｅとが等しく設定されているので、偏心軸の中心線が円弧ｃ−ｃ′を描くとき、その軌跡はＺ軸を通る。
そこで、図８（Ｂ）のように１対の治具・甲，乙４ａ，４ｂを矢印ａ，ａ′のように相互に接近せしめて偏心軸１ｂに当接せしめると、該偏心軸１ｂは１対の治具甲，乙に挟まれて、ドライブユニット３に芯合せされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
どのような位置決め、芯合せ技術においても、工業的採算ベースにおいて行なう限り、誤差を完全にゼロならしめることは至難である。
そして、図８（Ａ），（Ｂ）に示した従来技術における芯合せは、比較的誤差が大きい。
工作機械のドライブユニットに対する芯合せ精度が低いと、必然的に機械加工精度が低下する。
図８の芯合せにおいて誤差が混入する原因は単純ではないが、このように１対の治具でワークを挟みつけて所定の位置へ強制的に移動させようとすると、ワーク（偏心複合軸）の慣性や、Ｖ受座面の摩擦や、１対の治具の連動精度などが影響してきて、１対の治具・甲，乙の片方と偏心軸１ｂとの間に０．０１ミリメートルの間隙を残して位置決め（芯合せ）されてしまうことも珍しくない。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、複合偏心軸の偏心軸部分をドライブユニットに対して迅速，容易、かつ高精度で芯合せすることのできる技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために創作した本発明の基本的原理について、その実施形態に対応する図１を参照して略述すると次の如くである。すなわち、「ジャーナル１ａに対して偏心軸１ｂを偏心量ｅで一体に連設された偏心複合軸１」の偏心軸１ｂを、ドライブユニット３の中心軸Ｚに対して高精度で芯合せするため、（Ａ）図に示すごとく、「ジャーナル１ａを着座させたとき、該ジャーナル１ａがＺ軸に対して寸法ｅだけ偏心せしめるＶ受座５」を、ドライブユニットの回転軸に固定し、（Ｂ）図のように偏心軸１ｂをＺ軸に接近させる方向に回動しつつ、１対の探触子・上６ｕと探触子・下６ｄとによって偏心軸１ｂをＹ軸方向に挟みつけ、（Ｃ）図のように芯合せ状態になったとき、偏心複合軸１の回動を停止して、ジャーナル１ａをＶ受座５に対して押圧固定する。
【０００７】
以上に説明した原理に基づいて請求項１に係る発明方法の構成は、小径の円柱状のジャーナルの中心線と、大径の円柱状の偏心軸の中心線とを、間隔寸法ｅで平行に配置されて成る偏心複合軸について、
上記大径の偏心軸の軸心をドライブユニットの回転中心線に対して芯合せする方法において、
前記ドライブユニットの回転中心線をＺ軸とする直交座標値Ｘ，Ｙ，Ｚを想定し、
上記ドライブユニットの回転軸に対してＶ受座を固定するとともに、
該Ｖ受座に前記のジャーナルを載置したとき、ジャーナルの中心線がＺ軸に対して寸法ｅだけ偏心して平行となるように、前記Ｖ受座の位置および姿勢を設定することにより、「前記偏心複合軸のジャーナルをＶ受座に着座せしめた状態で、ジャーナルを中心として偏心複合軸を回動せしめたとき、偏心軸の中心線上の点が、Ｘ−Ｙ平面上において円弧を描いて、Ｚ軸と交わる状態」ならしめ、
上記偏心複合軸の回転位相を「偏心軸の中心線がＺ軸に一致する角位置」から角θだけずらした状態で、そのジャーナルをＶ受座に載置し、
上記ジャーナルがＶ受座に着座した状態を保持しつつ、上記の角θを減少せしめる方向に偏心軸をジャーナルの周りに回動せしめ、
該偏心軸の軸心がＺ軸を通過しようとするとき、該偏心軸の位置を接触形の位置センサ、もしくは非接触式の位置センサによって検知し、
前記の角θがゼロになって、偏心軸の中心線がＺ軸と一致した瞬間に、偏心軸の回動を停止せしめることを特徴とする。
以上に説明した請求項１の発明方法によると、偏心複合軸をジャーナルの周りに回動せしめる操作と、該偏心複合軸の偏心軸の回動角位置を検出する操作と、該偏心軸がＺ軸と一致したとき回動を停止せしめる操作とが、互いに独立していて、しかも協働することによって偏心軸の中心線がＺ軸と一致した瞬間に、その位置が固定されるので、技術的に格別な困難を伴うこと無く、簡単な手順によって、高精度の芯合せが行なわれる。
従来技術においては「偏心複合軸をジャーナルの周りに回動させること」について明確な配慮が無く、「ジャーナルをＶ受座に支承されて揺動可能な状態」の偏心軸を両側から挟みつけて中立位置まで回動させていたため、
一つには、偏心複合軸の回転中心が確保されておらず、
一つには、偏心複合軸を回動させる駆動部材と、偏心軸の位置決め治具とが兼用されていて、位置決め用の治具が偏心複合軸の慣性力に拮抗しなければならない、といった不利な技術的条件が重なって、高精度の芯合せが出来なかったのに比して、
本請求項の発明においては、位置センサは偏心軸の位置を検出するだけの役目を受け持っていて、偏心軸を押し動かしたり、動いている偏心軸を押し止めたりする必要が無いので、容易に、かつ正確に偏心軸の位置を検知し、その中心線がＺ軸と一致した瞬間に信号を出すことができる。
【０００８】
請求項２に係る発明方法の構成は、前記請求項１の発明方法の構成要件に加えて、前記の値θを９０度とし、Ｘ軸を水平に設定して、
ドライブユニットの回転軸の回動角位置を制御して「Ｖ受座に着座したジャーナルの中心線がＺ−Ｘ面上に位置する状態」ならしめておき、
前記の偏心複合軸を、「ジャーナルの中心線と偏心軸の中心線とを含む面が、Ｙ−Ｚ面と平行で、かつ、偏心軸がジャーナルの下方に位置する姿勢」ならしめて、ジャーナルをＶ受座上に載置して着座せしめた後、着座状態を保ちつつ、
該偏心複合軸を、「偏心軸がジャーナルと等高に揃う方向」に、９０度回動せしめ、
上記偏心軸がジャーナルと等高に揃いつつある時、該偏心軸の上，下を、１対の探触子で挟みつけることによって、偏心軸の中心線位置を検知することを特徴とする。
以上に説明した請求項２の発明を適用して前記請求項１の発明方法を実施すると、芯合せ作業の対象物である偏心複合軸に加わる重力荷重を合理的に利用して、安定した状態で芯合せ作業を遂行することができ、その結果、請求項１の発明方法をいっそう容易に、かつ、高精度で実施することができる。すなわち、
偏心軸がジャーナルの垂直下方に位置する状態で、該ジャーナルをＶ受座の上に載置する。この状態で、偏心複合軸を形成しているジャーナルと偏心軸との総合重心は、ジャーナル中心線の垂直下方に位置している。このため、Ｖ受座が受ける重力荷重は垂直下方を向いているので、Ｖ受座に支えられて振子状に揺動させようとする力が働かない。その結果、Ｖ受座は偏荷重や回転摩擦をうけることなくジャーナルを着座せしめて、高精度でジャーナルを所定の位置に保持する。
このＶ受座は、芯合せ操作の途中では偏荷重も回転摩擦も受けるが、芯合せ作業の初期条件としてジャーナルを高精度で着座させることは、芯合せ結果の精度をいっそう高めるという重要な効果を奏する。
【０００９】
請求項３に係る発明方法の構成は、前記請求項１もしくは請求項２の発明方法の構成条件に加えて、前記接触形の位置センサとして、１対の探触子を有するインプロセスゲージを用い、
上記１対の探触子のそれぞれに、「Ｙ軸と交わり、Ｘ−Ｚ面に平行なゲージ接触面」を設けておき、
上記１対の接触子それぞれのゲージ接触面によって偏心軸をＹ軸方向に挟みつけて、該偏心軸の円柱面の中でＹ座標値が最大の箇所の座標値＋ｙと、最小の箇所の座標値−ｙとを検出し、
上記の検出値＋ｙと−ｙとの絶対値が等しくなった瞬間に、偏心軸の中心線がＺ軸に一致したものと判定して、偏心複合軸の回動を停止せしめることを特徴とする。
以上に説明した請求項３の発明方法によると、原理的に正確に偏心軸の中心線位置（具体的には、偏心軸の中心線のＹ座標値）を検出することができる。
この方法においては、１対の探触子それぞれのゲージ接触面をＸ−Ｚ面に平行ならしめるので、実際に本請求項の発明方法を実施する際は、ゲージ接触面を常にＸ−Ｚ面と平行な姿勢に保つよう、平行移動させねばならないという技術的な困難を有している。その代り、このゲージ接触面は「面」であって「点」ではない。そして、この接触面のＹ軸方向移動に際しては、Ｙ軸を交れば足り、必ずしもＹ軸方向に移動しなくても良いから、該ゲージ接触面を偏心軸の移動に随伴せしめることが容易である。すなわち、探触子のゲージ面部分の案内の直線度の良否が測定精度に影響を及ぼすことが無い。
本発明において偏心複合軸を回転させる場合、その偏心軸の中心線は常にＺ軸と平行であるから、「Ｘ−Ｚ面に平行なゲージ接触面」は偏心軸に対して線接触する（接触線はＺ軸と平行）。これにより、前記の座標値＋ｙ，−ｙが正確に、かつリアルタイムに計測され、高精度の芯合せを支援する。
【００１０】
請求項４に係る発明方法の構成は、前記請求項１もしくは請求項２の発明方法の構成要件に加えて、前記接触形の位置センサとして、「Ｚ軸に平行な枢支軸によって、外パス状に枢支された１対の探触子フィンガ」を有するインプロセスゲージを用いるとともに、
上記１対の探触子フィンガの先端に、内側に向けて膨出する凸球面、もしくは凸球面に類似する凸面を形成しておき、
上記１対の探触子フィンガが、前記枢支軸を中心として、常にＸ軸に関して対称に対向するように該探触子フィンガの開閉回動を連動せしめ、
上記１対の探触子フィンガのそれぞれに設けられた２個の凸球面もしくは凸面の２個が両方とも同時に偏心軸の円柱面に接触した瞬間に、該偏心軸の中心線がＺ軸に一致したものと判定して、偏心複合軸の回転を停止せしめることを特徴とする。
以上に説明した請求項４の発明方法によると、簡単なインプロセスゲージを用いて、実用上充分な精度で「偏心軸の中心線がＺ軸に一致した瞬間」を検知して芯合せすることができる。
本発明方法においては、回動しつつある偏心軸の中心線の位置を継続的に計測しなければならない。
静止している偏心軸の中心線位置を計測することに比して、移動しつつある偏心軸の中心線位置を継続的に計測することは格段に難しい。
外パス状に枢支された２本の探触個フィンガの自由端付近で偏心軸を挟みつけた場合、その枢支軸を偏心軸に随伴せしめて移動させれば、偏心軸と探触子フィンガとは相対的に静止状態を保つので計測し易いが、探触子フィンガの枢支軸が偏心軸に対して常に同一の位置関係を保つように従動せしめるのは容易なことではない。
こうした観点において本請求項の発明方法によると、１対の探触子フィンガの枢支軸を静止させておいて（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系に関して静止させておく意）、偏心軸の中心線がＺ軸と一致したことを正確に検知することができる。
【００１１】
請求項５に係る発明方法の構成は、前記請求項１もしくは請求項２の発明方法の構成条件に加えて、１対の探触子フィンガを「Ｘ軸と交わり、Ｚ軸と平行な枢支軸」により外パス状に枢支し、かつ該１対の探触子フィンガをＸ軸に近づける方向に弾性的な力を付勢し、
偏心軸がジャーナルの周りに回動して、その中心線がＸ軸を通過しようとするとき、前記１対の探触子フィンガの先端部で該偏心軸を挟みつける形に接触せしめるとともに、該１対の探触子フィンガのそれぞれがＸ軸となす角を継続的に計測して、
「双方のフィンガの、Ｘ軸に対してなす角」が等しくなった時、前記偏心軸の中心線がＺ軸に一致したものと判定して、偏心複合軸の回動を停止せしめることを特徴とする。
以上に説明した請求項５の発明方法によると、簡単なインプロセスゲージを用いて、実用上充分な精度で「偏心軸の中心線がＺ軸に一致した瞬間」を検知して芯合せすることができる。
本発明方法においては、回動しつつある偏心軸の中心線の位置を継続的に計測しなければならない。
静止している偏心軸の中心線位置を計測することに比して、移動しつつある偏心軸の中心線位置を継続的に計測することは格段に難しい。
外パス状に枢支された２本の探触子フィンガの自由端付近で偏心軸を挟みつけた場合、その枢支軸を偏心軸に随伴せしめて移動させれば、偏心軸と探触子フィンガとは相対的に静止状態を保つので計測し易いが、探触子フィンガの枢支軸が偏心軸に対して常に同一の位置関係を保つように従動せしめるのは容易なことではない。
こうした観点において本請求項の発明方法によると、１対の探触子フィンガの枢支軸を静止させておいて（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系に関して静止させておく意）、偏心軸の中心線がＺ軸と一致したことを正確に検知することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の１実施形態を示し、（Ａ）は第１の工程を描いた模式的な端面図、（Ｂ）は第２の工程を描いた模式的な端面図、（Ｃ）は芯合せを完了した状態の模式的な端面図である。
直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを想定する。本実施形態においてＸ軸は水平軸，Ｙ軸は垂直軸、Ｚ軸は水平軸である。本発明を実施する際、Ｘ軸，Ｙ軸は必ずとも水平，垂直でなくても良いが、水平，垂直にすることが望ましい。
Ｚ軸は、ドライブユニット３の回転軸の回転中心線に一致せしめる。従って、使用されるドライブユニットの型式によってＺ軸が決定されるが、なるべく水平であることが望ましく、大きく傾斜していると技術的な困難を伴う。
偏心複合軸１は、先に図７（Ａ）に斜視図を示したようなを、芯合せ作業の対象とされる部材であって、小径円柱状のジャーナル１ａに対して、偏心軸１ｂは寸法ｅだけ偏心して平行に一体連設されている。
本実施例は、該偏心軸１ｂの中心線ｚ′を、ドライブユニット３の中心軸であるＺ軸に芯合せしようとするものである。
【００１９】
図示のｙ1−ｙ1′は補助座標軸であって、Ｙ軸と平行に、ｅだけ離間しＸ軸と交わっている。すなわち、Ｙ＝ｅなる直線である。
【００２０】
ドライブユニットの回転軸（略称：ドライブユニット）３に対して、Ｖ受座５が固定的に設置される。このＶ受座は、Ｖ受け、もしくはＶブロックとも呼ばれる公知の部材であり、その稜線をＺ軸と平行に設置されている。
さらに、該Ｖ受座５の上にジャーナル１ａを置いて着座（平行な２線で線接触させる意）せしめたとき、該ジャーナル１ａの中心線ｚ″が、Ｘ軸と交わり、かつ補助座標値ｙ1と交わるように、上記Ｖ受座５の位置と姿勢とが設定される。
これにより、ジャーナル１ａをＶ受座５に着座せしめた状態を保って偏心複合軸１を回動させると、偏心軸１ｂの中心点ｚ′は、ジャーナル１ａの中心線ｚ″周りに、「Ｘ−Ｙ面に平行な平面」上で円弧を描き、Ｚ軸を通る。この瞬間、偏心軸１ｂの中心軸ｚ′と一致する。すなわち、目的とする芯合せ状態を現出する。
本実施形態は、次に述べるようにして上記の芯合せ状態を求める。
【００２１】
第１の工程においては、本図１（Ａ）に示すように、ジャーナル１ａの中心点ｚ″から見たとき、偏心軸１ｂの中心点ｚ′が、Ｘ軸に対して角θを為しているように（すなわち、芯合せ状態から角θだけずれているように）、偏心複合軸１を仮置きする。本実施形態においては上記の角θを９０度とした。このような構成によると、上記の仮置き状態において偏心複合軸１の重心がＶ受座５の真下に来るので安定であり、作業し易い。
さらに、図示を省略するが、ワークである偏心複合軸１を搬送手段（例えばロボットアームの手先）で把持してＶ受座上にセットする場合、ジャーナル１ａを把持して搬送すると、この姿勢（図１（Ａ））が安定であり、従って搬送作業を安全，容易に行ない得る。
この（Ａ）図の状態から、Ｖ受座５に対するジャーナル１ａの着座を保持しつつ、前記の角θを減少せしめる方向に回動せしめる。
【００２２】
図２は、偏心複合軸のジャーナルをＶ受座に載置して着座せしめた状態を示し、（Ａ）は小径のジャーナルと大径の偏心軸とから成る偏心複合軸の斜視図、（Ｂ）は小径のジャーナルおよび中径のジャーナルと大径の偏心軸とから成る偏心複合軸の斜視図である。
符号７を付して仮想線で描いたのは、図３を参照して後に詳述する三ッ爪チャックであって、この三ッ爪チャック７でジャーナルを把持して回動させる。
図２（Ｂ）に示したように、ジャーナル２ａとジャーナル２ｃとが異径であっても、同心であれば本発明を適用して芯合せすることができる。図２（Ｂ）の例では中径円柱状のジャーナル２ａをＶ受座５′に着座させ、三ッ爪チャック７′で小径のジャーナル２ｃを把持して、ジャーナルの中心線ｚ″−ｚ″を中心として回動させる。
図１（Ａ）に示した角θを減少せいめる方向に回動させて、上記の角θが微小角Δθになると同図（Ｂ）のようになる。本発明を実施する際、角θを増大する方向に回して、そのまま回し続けて角θを減少させることは合理的ではないが、不可能ではなく、本発明の技術的範囲に属する。
上記（Ｂ）図のようにして、偏心軸１ｂの中心ｚ′がＺ軸に接近して通過しようとするとき、インプロセスゲージの１対の探触子・上６ｕと探触子・下６ｄとにより、偏心軸１ｂを上下に挟みつけて、該偏心軸１ｂの中心線ｚ′の位置を検知する（探触子の具体的な構造、および検知方法の詳細は、図５，図６を参照して後に説明する）。
図１（Ｃ）に示したように、偏心軸１ｂがＺ軸と同心に揃った瞬間、偏心複合軸１の回動を停止させる。
上記の回動停止は、回転駆動手段のブレーキ機構を作動させて行なう。また、停止させるべき瞬間を検知するためには、前記偏心軸１ｂの中心線ｚ′の位置検出を継続的に行なう。ここに言う継続的とは、必ずしも連続的であることを要せず、例えばミリ秒単位の短周期で間欠的に検出しても、本発明における継続的検出である。
【００２３】
図３は、Ｖ受座に着座しているジャーナルを把持して回動せしめる把持回動手段を説明するために示したもので、（Ａ）は三ッ爪チャックでジャーナルを把持しようとしている状態の模式図、（Ｂ）は三ッ爪チャックでジャーナルを把持した状態の模式図である。
（図３（Ａ）参照）ドライブユニット３に設置された、Ｖ受座５によって偏心複合軸のジャーナル１ａが位置決め保持されている。ｚ″はその中心線である。
三ッ爪チャック７はフローティングプレート８によって支持され、ｚ″軸と同心に、ジャーナル１ａに対向せしめられている。
上記のフローティングプレートとは、「首振り動を拘束したり解放したりする操作が可能な自在継手」の意である。
本実施形態の三ッ爪チャック７とフローティングプレートとは圧縮空気で作動せしめられる構造であって、三ッ爪チャック７を開くと自在継手機構の首振作動が拘束され、三ッ爪チャック７を閉じ方向に締めつけると自在継手機構の首振作動がフリーになる構造でうる。このような機器は、市販品の中から適宜に選定して使用することができる。
図３（Ａ）の状態から、三ッ爪チャック７をｚ″軸方向に前進（図の右方）させて、同図（Ｂ）のように、三ッ爪チャック７によってジャーナル１ａを緩やかに挟みつけ、該三ッ爪チャック７の締付けを強めつつ、フローティングプレート８の拘束を弛めて、自在継手として作動し得る状態ならしめる。このようにして、フローティングプレート８の駆動側（図において左側）から、該フローティングプレート８の被動側（図の右側）に装着されている三ッ爪チャック７に対して純粋な回動力を伝動することができる。すなわち、ジャーナル１ａのＶ受座５に対する着座状態を乱すような力を及ぼすことなく、ジャーナル１ａをｚ″軸周りに回動させることができる。
上記のジャーナル１ａをｚ″軸周りに回動させて、前掲の図１について説明したようにして芯出しを行ない、同図１（Ｃ）のように芯合わせされたならば、図３（Ｂ）に示したチャックシリンダ９によってジャーナル１ａをＶ受座５に向けて押圧し、強固に把持する。このようにして把持すると、芯合せ工程の次工程においてドライブユニット３を回転させて偏心軸１ｂを機械加工するための準備が整う。
【００２４】
図４は本発明に係る芯合せ方法を実施するために構成した芯合せ装置の１実施形態を示す模式的な部分断面正面図に、制御系統の概要および座標値Ｙ，Ｚを付記した図である。
本図４において符号３を付して示したのは、前掲の図１，図３で説明したドライブユニット３の全貌である。
同じく、符号５を付して示したのは、上記ドライブユニット３の回転軸に設置されたＶ受座であって、前掲の図３におけると同様の断面が表れているが、縮尺が小さいので省略図法を用いてあり、設置位置，姿勢の概要を表している。
同じく７は三ッ爪チャックであって、フローティングプレート８と協働して「ジャーナルの把持回動手段」を形成している。７ａは三ッ爪チャック支持，駆動部であって、三ッ爪チャックサーボモータ７ｂの回転をフローティングプレート８の駆動側（図において右側）に伝動する。図示を省略するが、この三ッ爪チャック支持，駆動部７ａはブレーキ機能を備えていて、三ッ爪チャック７のＺ″軸周りの回動を制動することができるようになっている。
上記のブレーキ機能は、独立した部材でなくても良い。例えば伝動系の中にウォームギヤが有って逆転を阻止するようになっていても良く、また、サーボモータ７ｂが自己制動機能を有していても良い。
上記のブレーキ機能は格別に強大であることを要せず、偏心複合軸の偏心軸が芯合せされた状態を暫定的に保持して、チャックシリンダ９より成る把持固定機構が、ジャーナルを把持すれば役目を終える。また、本発明を実施する際、上記チャックシリンダ９によってブレーキ機能を兼ねさせることも不可能ではない。
図示の１０は装置のベース部材である。仮想線で示した１１は、インプロセスゲージの設置箇所を概要的に示している。該インプロセスゲージについては、図５，図６を参照して後に詳述する。
自動制御装置１２は、前掲の図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）、および図３（Ａ），（Ｂ）については説明した作動を行なわせるように、ドライブユニット３、三ッ爪チャック７、フローティングプレート８、チャックシリンダ９、およびインプロセスゲージ１１を制御している。
【００２５】
次に、インプロセスゲージの構造，機能について、添付の図５，図６を参照して説明する。
図５は、インプロセスゲージの作動原理を説明するために示したもので、（Ａ）は１実施形態をＺ軸方向に見て描いた模式図、（Ｂ）は上記と異なる実施形態をＺ軸方向に見て描いた模式図、（Ｃ）は上記Ｂ図に係るインプロセスゲージの作用説明図である。
図５（Ａ）は、理論的に正確な「偏心軸中心線位置検出を行ない得るように構成した例であって、１対の探触子・上６ｕと、探触子・下６ｄとが設けられていて、それぞれＸ−Ｚ面に平行な計測面を有している。これら１対の探触子６ｕ，６ｄの計測面をＸ−Ｚ面と平行に保たせつつ、偏心軸１ｂをＹ軸方向に挟みつけて、偏心軸１ｂの外周円柱面の最も高い所（Ｙ座標値最大箇所）の接線χ1と、最も低い所（Ｙ座標値最小箇所）の接線χ2とを検知すれば、偏心軸１ｂの中心線位置を算出することができる。
この場合、上，下の探触子の計測面は、Ｘ−Ｚ面との平行を維持しつつ、Ｙ軸と交わっていれば足り、必ずしもＹ軸方向に平行移動しなくても良い。しかし、部材を精密に平行移動させることは必ずしも容易ではない。
そこで、図５（Ｂ）に示すように、フィンガ状に形成した１対の探触子フィンガ６ｆを、探触子枢支軸６ｓによって、外パス状に枢支することが考えられる。
上記の探触子枢支軸６ｓを、Ｘ軸に交わらしめてＺ軸と平行に支承すると、探触子の自由端はＹ軸方向の直線動ではなく、図示ｄ−ｄのように円弧を描く。
円弧を描くことは支障を生じないが、計測面が探触子枢支軸６ｓを中心として回動し、平行移動しない。すなわちＸ−Ｚ面との平行を保たない。
【００２６】
上述のごとく平行移動しなくなっても計測精度を落とさないためには、（Ｃ）図に示すように、探触子・上６ｕには下向きの凸球面６ｔを、探触子・下６ｄには上向きの凸球面６ｔを、それぞれ形成すれば良い。このインプロセスゲージによる偏心軸中心線位置の計測が「該偏心軸１ｂの中心線ｚ′が、上方に平行移動しつつＺ軸を通過する微小時間内」に行なわれることを前提として、本図５（Ｃ）に示したような外パス形の１対の探触子フィンガ６ｆによって実用上充分な精度で偏心軸１ｂの位置を検知するこができる。
図５（Ｃ）の実施形態では、１対の探触子フィンガ６ｆと同６ｆとを同形同寸に形成し、Ｘ軸に関して対称を為すように配設した。本発明を実施する場合、必ずしも輪郭形状を対称ならしめる必要は無いが、機構学的に上，下対称、もしくは対称と等価なように構成する。
また、前記の凸球面６ｔは必ずしも立体幾何学的な凸球面でなくても良く、凸円錐面、もしくは凸稜など、凸球面に類似する凸面に構成することもできる。要するに、偏心軸１ｂに対してＹ軸上で点接触し、または、Ｚ軸と平行に線接触する形状に形成する。
上記１対の探触子フィンガ６ｆの自由端に形成された凸球面６ｆによって、偏心軸１ｂを挟みつけるように、弾性的な傾動力を探触子に付勢する。
上記の弾性的とは、偏心軸１ｂが芯合せのために回動せしめられる際、その回動を妨げることなく追随し得ることを意味し、必ずしもゴムやバネの力でなくても良く、例えばアームと重錘とを用いた重力荷重によって偏心軸１ｂを挟みつけるように構成しても良い。
【００２７】
図５（Ｃ）において、角φは下側の凸球面６ｔの接触点ｔ′と探触子枢支軸６ｓとを結ぶ線がＸ軸と為す角であり、同じく角φ′は上側の凸球面６ｔの接触点ｔと探触子枢支軸６ｓとを結ぶ線がＸ軸と為す角である。
偏心軸１ｂが、図示の位置を上方に向けて移動する微小時間について考察すると、φ＞φ′の状態からφが減少しφ′が増加する。このとき、φ＝φ′となった瞬間が、芯合せされた瞬間である。自動制御装置１２（図４参照）によって、角φと角φ′とを継続的に検出するとともに比較して、φ＝φ′の瞬間に捉えて偏心複合軸の回動を停止させる。この説明は基本原理であって、実用面において修正を加えることを妨げない。例えばサーボモータ７ｂ（図４）の停止に関して極微小時間Δｔのタイムラグが有るならば、φ＝φ′になるよりもΔｔだけ早めてインプロセスゲージを作動せしめても、本発明の技術的範囲に属する。
なお、本図５（Ｃ）に表わされているように、本発明において「接触点と探触子枢支軸とを結ぶ線」とは「Ｚ軸方向に見たとき、接触点と探触子の中心線とを結ぶ直線」の意である。
【００２８】
図６は、前掲の図５と異なる方式のインプロセスゲージの作動原理を説明するために示したもので、（Ａ）は探触子枢支軸を移動させながら偏心軸の中心線位置を検出する方式の実施形態の模式図、（Ｂ）は探触子枢支軸を静止させたままで検出する方式の実施形態の模式図、（Ｃ）は上記（Ａ），（Ｂ）の実施形態の変形例の模式図である。
【００２９】
偏心軸１ｂがＹ軸方向に移動しつつある状態で、該偏心軸１ｂの位置を検出するのであるから、図６（Ａ）のように１対の探触子で偏心軸１ｂをＹ軸方向に挟みつけた状態を保持しつつ、探触子枢支軸６ｓをＹ軸方向に従動させながら、上側の接触点６ａのＹ座標値＋ｙと、下側の接触点６ｂのＹ座標値−ｙとを継続的に検出すれば、偏心軸１ｂの中心線位置を算出することができる。
しかし、この図６（Ａ）の方式では、上，下の接触点６ａ，６ｂをＹ軸上に移動せしめる必要が有り、その為には探触子枢支軸６ｓをＺ軸と平行に、かつ、偏心軸１ｂの中心線と等高に（同一Ｙ座標値に）保持してＹ軸方向に移動させなければならない。このように探触子枢支軸６ｓを移動させながら計測することは容易ではないので、該探触子枢支軸６ｓを静止させておいて偏心軸１ｂの中心線位置を検出するには図６（Ｂ）に示した構成が有効である。
Ｘ軸上に、Ｚ軸と平行に、静止させて支承した探触子枢支軸６ｓによって、１対の探触子フィンガ６ｆを外パス状に枢支し、図示の角φと角φ′とが常に等しくなるように、双方の探触子フィンガ６ｆを連動させるとともに、該探触子フィンガ６ｆを閉じる方向の傾動力を付勢する。
本図６（Ｂ）のように、偏心軸１ｂの中心線ｚ′がＺ軸の下方に在るときは、１対の探触子フィンガ６ｆが閉じようとしたとき、下側の接触点６ｂが偏心軸１ｂに当接して上昇を阻止させる。上側の探触子フィンガ６ｆは、φ＝φ′となるように連動せしめられているので、偏心軸１ｂに対して間隙６ｃを生じる。
この（Ｂ）図の状態から、偏心軸１ｂが上昇して、その中心線ｚ′がＺ軸に一致すると、上，下双方の探触子フィンガ６ｆの自由端近傍が、同時に偏心軸１ｂに接触する。
上述の作用により、上，下双方の探触子フィンガ６ｆが、同時に偏心軸１ｂに接触した時、偏心軸１ｂがＺ軸に芯合せされたものと判定される。
探触子フィンガが偏心軸に接触したことを検知するについては、例えば探触子フィンガと偏心軸とが電気的に導通したことを検知しても良く、また、探触子フィンガの自由端付近（接触点６ａ，６ｂに対応する箇所）に半導体の感圧素子を設けておいても良い。
図６（Ｃ）は、探触子・上６ｕと探触子・下６ｄとのそれぞれを個別に枢支して、外パス状に類似したインプロセスゲージを構成した例である。このような「外パスに類似した構造」も、本発明における「外パス状」に含むものとする。
【００３０】
図示を省略するが、機械的部品である探触子に代えて、光学的なセンサ、もしくは電磁的なセンサを用いて、非接触的に偏心軸の位置を検知することも可能である。
例えば図５（Ａ）において、２本の直線χ1−χ1，およびχ2−χ2のそれぞれに沿わせてレーザービームを投射するとともに、上記それぞれの直線上に受光器を設けておき、双方の受光器の検出照度が等しくなったときに、偏心軸１ｂが芯合せされたものと判定すれば良い。請求項１に記載した非接触式の位置センサとは、上記の例のような光学的センサ、もしくは電磁式センサを意味している。また、請求項７に記載したインプロセスゲージとは、接触式，非接触式を問わず、ドライブユニットに対して芯合せされようとしている状態の偏心軸の位置を検知し得る機器を総称する意である。
【００３１】
【発明の効果】
以上に本発明の実施形態を挙げて、その構成，機能を明らかならしめたように、請求項１の発明方法によると、偏心複合軸をジャーナルの周りに回動せしめる操作と、該偏心複合軸の偏心軸の回動角位置を検出する操作と、該偏心軸がＺ軸と一致したとき回動を停止せしめる操作とが、互いに独立していて、しかも協働することによって偏心軸の中心線がＺ軸と一致した瞬間に、その位置が固定されるので、技術的に格別な困難を伴うこと無く、簡単な手順によって高精度の芯合せが行なわれる。
従来技術においては「偏心複合軸をジャーナルの周りに回動させること」について明確な配慮が無く、「ジャーナルをＶ受座に支承されて揺動可能な状態」の偏心軸を両側から挟みつけて中立位置まで回動させていたため、
一つには、偏心複合軸の回転中心が確保されておらず、
一つには、偏心複合軸を回動させる駆動部材と、偏心軸の位置決め治具とが兼用されていて、位置決め用の治具が偏心複合軸の慣性力に拮抗しなければならない、といった不利な技術的条件が重なって、高精度の芯合せが出来なかったのに比して、
本請求項の発明においては、位置センサは偏心軸の位置を検出するだけの役目を受け持っていて、偏心軸を押し動かしたり、動いている偏心軸を押し止めたりする必要が無いので、容易に、かつ正確に偏心軸の位置を検知し、その中心線がＺ軸と一致した瞬間に信号を出すことができる。
【００３２】
請求項２の発明を適用して前記請求項１の発明方法を実施すると、芯合せ作業の対象物である偏心複合軸に加わる重力荷重を合理的に利用して、安定した状態で芯合せ作業を遂行することができ、その結果、請求項１の発明方法をいっそう容易に、かつ、高精度で実施することができる。すなわち、
偏心軸がジャーナルの垂直下方に位置する状態で、該ジャーナルをＶ受座の上に載置する。この状態で、偏心複合軸を形成しているジャーナルと偏心軸との総合重心は、ジャーナル中心線の垂直下方に位置している。このため、Ｖ受座が受ける重力荷重は垂直下方に向いているので、Ｖ受座に支えられて振子状に揺動させようとする力が働かない。その結果、Ｖ受座は偏荷重や回転摩擦を受けることなくジャーナルを着座せしめて、高精度でジャーナルを所定の位置に保持する。
このＶ受座は、芯合せ作業の途中では偏荷重も回転摩擦も受けるが、芯合せ作業の初期条件としてジャーナルを高精度で着座させることは、芯合せ結果の精度をいっそう高めるという重要な効果を奏する。
【００３３】
請求項３の発明方法によると、原理的に正確に偏心軸の中心線位置（具体的には、偏心軸の中心線のＹ座標値）を検出することができる。
この方法においては、１対の探触子それぞれのケージ接触面をＸ−Ｙ面に平行ならしめるので、実際に本請求項の発明方法を実施する際は、ゲージ接触面を常にＸ−Ｙ面と平行な姿勢に保つよう、平行移動させねばならないという技術的な困難を有している。その代り、このゲージ接触面は「面」であって「点」ではない。そして、この接触面のＹ軸方向移動に際しては、Ｙ軸と交れば足り、必ずしもＹ軸方向に移動しなくても良いから、該ゲージ接触面を偏心軸の移動に随伴せしめことが容易である。すなわち、探触子のゲージ面部分の案内の直線度の良否が測定精度に影響を及ぼすことが無い。
本発明において偏心複合軸を回転させる場合、その偏心軸の中心線は常にＺ軸と平行であるから、「Ｘ−Ｚ面に平行なゲージ接触面」は偏心軸に対して線接触する（接触線はＺ軸と平行）。これにより、前記の座標値＋ｙ，−ｙが正確に、かつリアルタイムに計測され、高精度の芯合せを支援する。
【００３４】
請求項４の発明方法によると、簡単なインプロセスゲージを用いて、実用上充分な精度で「偏心軸の中心線がＺ軸に一致した瞬間」を検知して芯合せすることができる。
本発明方法においては、回動しつつある偏心軸の中心線の位置を継続的に計測しなければならない。
静止している偏心軸の中心線位置を計測することに比して、移動しつつある偏心軸の中心線位置を継続的に計測することは格段に難しい。
外パス状に枢支された２本の探触子フィンガの自由端付近で偏心軸を挟みつけた場合その枢支軸を偏心軸に随伴せしめて移動させれば、偏心軸と探触子フィンガとは相対的に静止状態を保つので計測し易いが、探触子フィンガの枢支軸が偏心軸に対して常に同一の位置関係を保つように従動せしめるのは容易なことではない。
こうした観点において本請求項の発明方法によると、１対の探触子フィンガの枢支軸を静止させておいて（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系に関して静止させておく意）、偏心軸の中心線がＺ軸と一致したことを正確に検知することができる。
【００３５】
請求項５の発明方法によると、簡単なインプロセスゲージを用いて、実用上充分な精度で「偏心軸の中心線がＺ軸に一致した瞬間」を検知して芯合せすることができる。
本発明方法においては、回動しつつある偏心軸の中心線の位置を継続的に計測しなければならない。
静止している偏心軸の中心線位置を計測することに比して、移動しつつある偏心軸の中心線を継続的に計測することは格段に難しい。
【００３６】
外パス状に枢支された２本の探触子フィンガの自由端付近で偏心軸を挟みつけた場合、その枢支軸を偏心軸に随伴せしめて移動させれば、偏心軸と探触子フィンガとは相対的に静止状態を保つので計測し易いが、探触子フィンガの枢支軸が偏心軸に対して常に同一の位置関係を保つように従動せしめるは容易なことではない。
こうした観点において本請求項の発明方法によると、１対の探触子フィンガの枢支軸を静止させておいて（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系に関して静止させておく意）、偏心軸の中心線がＺ軸と一致したことを正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態を示し、（Ａ）は第１の工程を描いた模式的な端面図、（Ｂ）は第２の工程を描いた模式的な端面図、（Ｃ）は芯合せを完了した状態の模式的な端面図である。
【図２】偏心複合軸のジャーナルをＶ受座に載置して着座せしめた状態を示し、（Ａ）は小径のジャーナルと大径の偏心軸とから成る偏心複合軸の斜視図、（Ｂ）は小径のジャーナルおよび中径のジャーナルと大径の偏心軸とから成る偏心複合軸の斜視図である。
【図３】Ｖ受座に着座しているジャーナルを把持して回動せしめる把持回動手段を説明するために示したもので、（Ａ）は三ッ爪チャックでジャーナルを把持しようとしている状態の模式図、（Ｂ）は三ッ爪チャックでジャーナルを把持した状態の模式図である。
【図４】本発明に係る芯合せ方法を実施するために構成した芯合せ装置の１実施形態を示す模式的な部分断面正面図に、制御系統の概要および座標軸Ｙ，Ｚを付記した図である。
【図５】インプロセスゲージの作動原理を説明するために示したもので、（Ａ）は１実施形態をＺ軸方向に見て描いた模式図、（Ｂ）は上記と異なる実施形態をＺ軸方向に見て描いた模式図、（Ｃ）は上記Ｂ図に係るインプロセゲージの作用説明図である。
【図６】前掲の図５と異なる方式のインプロセスゲージの作動原理を説明するために示したもので、（Ａ）は探触子枢支軸を移動させながら偏心軸の中心線位置を検出する方式の実施形態の模式図、（Ｂ）は探触子枢支軸を静止させたままで検出する方式の実施形態の模式図、（Ｃ）は上記（Ａ），（Ｂ）の実施形態の変形例の模式図である。
【図７】本発明に係る芯合せ方法および芯合せ装置において取扱いの対象とされる偏心複合軸の例を示し、（Ａ）は小径円柱状ジャーナルと大径偏心軸とが偏心量ｅで一体連設されたワークの斜視図、（Ｂ）は小径円柱状ジャーナルと中径円柱状ジャーナルとが同心状に配列されるとともに、大径円柱状偏心軸が偏心量ｅ″で一体連設されたワークの斜視図である。
【図８】偏心複合軸をドライブユニットに対して芯合せする従来技術を説明するために示したもので、（Ａ）は芯合せ装置を模式的に描いた正面図、（Ｂ）は上記芯合せ装置によって偏心複合軸の偏心軸をドライブユニットを芯合せしている状態の模式図である。
【符号の説明】
１…偏心複合軸、１ａ…ジャーナル、１ｂ…偏心軸、２…偏心複合軸、２ａ…ジャーナル、２ｂ…偏心軸、２ｃ…ジャーナル、３…ドライブユニット、４…治具・甲、４ｂ…治具・乙、５…Ｖ受座、５′…Ｖ受座、６ａ…上側接触点、６ｂ…下側接触点、６ｄ…探触子・下、６ｆ…探触子フィンガ、６ｕ…探触子・上、７…三ッ爪チャック、８…フローティングプレート、９…チャックシリンダ、１０…ベース部材、１１…インプロセスゲージ、１２…自動制御装置、ａ，ａ′，ｂ…従来技術における位置決め治具の動きを表す矢印、ｃ，ｃ′…従来技術における偏心複合軸の揺動を示す往復矢印、ｄ…探触子の軌跡円弧、ｅ…偏心量、ｔ…接触点。
【発明の属する技術分野】
本発明は、大径の円柱状部材と小径の円柱状部材とが平行に一体連設されてなる被加工物の大径部を、加工機械のドライブユニットの回転軸に対して同心に芯合せする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、本発明に係る芯合せ方法および芯合せ装置において取扱いの対象とされる偏心複合軸の例を示し、（Ａ）は小径円柱状ジャーナルと大径偏心軸とが偏心量ｅで一体連設されたワークの斜視図、（Ｂ）は小径円注状ジャーナルと中径円柱状ジャーナルとが同心状に配列されるとともに、大径円柱状偏心軸が偏心量ｅ′で一体連設されたワークの斜視図である。
これらの例のように小径円柱と大径円柱とが複合された偏心軸について、その大径の偏心軸の円柱面を機械加工しようとする場合、加工機のドライブユニットの回転軸（以下、紛らわしくない場合は単にドライブユニットと略称する）に対して偏心軸を芯合せし、かつ、チャックして固定しなければならない。
ところが、この場合、偏心軸の外周面に機械加工を施すのであるから、該偏心軸の外周を把持することは出来ない。
そこで、必然的にジャーナルを把持することによって、当該偏心複合軸をドライブユニットに対して芯合せすることになる。
偏心軸をドライブユニットに対して同心ならしめるので、ジャーナルはドライブユニットに対して当然に偏心している。
これらの状態を総合すると、「ジャーナルを、ドライブユニットに対して偏心させてチャックし、かつ、偏心軸をドライブユニットに対して芯合せする」といった複雑な操作を、高精度で実施しなければならない。
【０００３】
図８は、偏心複合軸をドライブユニットに対して芯合せする従来技術を説明するために示したもので、（Ａ）は芯合せ装置を模式的に描いた正面図、（Ｂ）は上記芯合せ装置によって偏心複合軸の偏心軸をドライブユニットに芯合せしている状態の模式図である。
（図８（Ａ）参照）説明の便宜上、直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを想定し、ドライブユニットの中心線に対してＺ軸を一致させる。この従来例においてはＸ軸は水平、Ｙ軸は垂直である。
仮想線１ａ′のように、ジャーナルをＺ軸と平行に、かつＺ軸よりも寸法ｅだけ上方に位置せしめた状態を想定する。上記の寸法ｅとは、前掲の図７に示したように、偏心複合軸１を形成しているジャーナル１ａと偏心軸１ｂとの偏心量である。
ジャーナルを着座させたとき上記の位置１ａ′となるように、Ｖ受座５が配置され、ドライブユニット３に対して固定されている。
１対の治具・甲４ａと治具・乙４ｂとが設けられている。それぞれの治具は、Ｙ−Ｚ面と平行な位置決め面を形成されるとともに、それぞれの位置決め面を相互に対向せしめており、かつ、それぞれの治具は往復矢印ａ−ｂ、同ａ′−ｂ′のようにＺ軸に対して接近・離間するよう、しかも、常に双方の位置決め面がＺ軸に関して対称に位置するよう、（すなわち、等距離に位置するよう）連動せしめて駆動されるようになっている。
【０００４】
前記Ｖ受座５の上にジャーナル１ａを着座させて載置すると、偏心軸は仮想線で示した１ｂ′付近に位置するが、ジャーナルの軸心Ｚ″を中心として、往復円弧矢印ｃ−ｃ′のように揺動可能であって、その位置は固定されない。しかし、図７ａに示した偏心量ｅと、図８（Ａ）に示した偏心量ｅとが等しく設定されているので、偏心軸の中心線が円弧ｃ−ｃ′を描くとき、その軌跡はＺ軸を通る。
そこで、図８（Ｂ）のように１対の治具・甲，乙４ａ，４ｂを矢印ａ，ａ′のように相互に接近せしめて偏心軸１ｂに当接せしめると、該偏心軸１ｂは１対の治具甲，乙に挟まれて、ドライブユニット３に芯合せされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
どのような位置決め、芯合せ技術においても、工業的採算ベースにおいて行なう限り、誤差を完全にゼロならしめることは至難である。
そして、図８（Ａ），（Ｂ）に示した従来技術における芯合せは、比較的誤差が大きい。
工作機械のドライブユニットに対する芯合せ精度が低いと、必然的に機械加工精度が低下する。
図８の芯合せにおいて誤差が混入する原因は単純ではないが、このように１対の治具でワークを挟みつけて所定の位置へ強制的に移動させようとすると、ワーク（偏心複合軸）の慣性や、Ｖ受座面の摩擦や、１対の治具の連動精度などが影響してきて、１対の治具・甲，乙の片方と偏心軸１ｂとの間に０．０１ミリメートルの間隙を残して位置決め（芯合せ）されてしまうことも珍しくない。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、複合偏心軸の偏心軸部分をドライブユニットに対して迅速，容易、かつ高精度で芯合せすることのできる技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために創作した本発明の基本的原理について、その実施形態に対応する図１を参照して略述すると次の如くである。すなわち、「ジャーナル１ａに対して偏心軸１ｂを偏心量ｅで一体に連設された偏心複合軸１」の偏心軸１ｂを、ドライブユニット３の中心軸Ｚに対して高精度で芯合せするため、（Ａ）図に示すごとく、「ジャーナル１ａを着座させたとき、該ジャーナル１ａがＺ軸に対して寸法ｅだけ偏心せしめるＶ受座５」を、ドライブユニットの回転軸に固定し、（Ｂ）図のように偏心軸１ｂをＺ軸に接近させる方向に回動しつつ、１対の探触子・上６ｕと探触子・下６ｄとによって偏心軸１ｂをＹ軸方向に挟みつけ、（Ｃ）図のように芯合せ状態になったとき、偏心複合軸１の回動を停止して、ジャーナル１ａをＶ受座５に対して押圧固定する。
【０００７】
以上に説明した原理に基づいて請求項１に係る発明方法の構成は、小径の円柱状のジャーナルの中心線と、大径の円柱状の偏心軸の中心線とを、間隔寸法ｅで平行に配置されて成る偏心複合軸について、
上記大径の偏心軸の軸心をドライブユニットの回転中心線に対して芯合せする方法において、
前記ドライブユニットの回転中心線をＺ軸とする直交座標値Ｘ，Ｙ，Ｚを想定し、
上記ドライブユニットの回転軸に対してＶ受座を固定するとともに、
該Ｖ受座に前記のジャーナルを載置したとき、ジャーナルの中心線がＺ軸に対して寸法ｅだけ偏心して平行となるように、前記Ｖ受座の位置および姿勢を設定することにより、「前記偏心複合軸のジャーナルをＶ受座に着座せしめた状態で、ジャーナルを中心として偏心複合軸を回動せしめたとき、偏心軸の中心線上の点が、Ｘ−Ｙ平面上において円弧を描いて、Ｚ軸と交わる状態」ならしめ、
上記偏心複合軸の回転位相を「偏心軸の中心線がＺ軸に一致する角位置」から角θだけずらした状態で、そのジャーナルをＶ受座に載置し、
上記ジャーナルがＶ受座に着座した状態を保持しつつ、上記の角θを減少せしめる方向に偏心軸をジャーナルの周りに回動せしめ、
該偏心軸の軸心がＺ軸を通過しようとするとき、該偏心軸の位置を接触形の位置センサ、もしくは非接触式の位置センサによって検知し、
前記の角θがゼロになって、偏心軸の中心線がＺ軸と一致した瞬間に、偏心軸の回動を停止せしめることを特徴とする。
以上に説明した請求項１の発明方法によると、偏心複合軸をジャーナルの周りに回動せしめる操作と、該偏心複合軸の偏心軸の回動角位置を検出する操作と、該偏心軸がＺ軸と一致したとき回動を停止せしめる操作とが、互いに独立していて、しかも協働することによって偏心軸の中心線がＺ軸と一致した瞬間に、その位置が固定されるので、技術的に格別な困難を伴うこと無く、簡単な手順によって、高精度の芯合せが行なわれる。
従来技術においては「偏心複合軸をジャーナルの周りに回動させること」について明確な配慮が無く、「ジャーナルをＶ受座に支承されて揺動可能な状態」の偏心軸を両側から挟みつけて中立位置まで回動させていたため、
一つには、偏心複合軸の回転中心が確保されておらず、
一つには、偏心複合軸を回動させる駆動部材と、偏心軸の位置決め治具とが兼用されていて、位置決め用の治具が偏心複合軸の慣性力に拮抗しなければならない、といった不利な技術的条件が重なって、高精度の芯合せが出来なかったのに比して、
本請求項の発明においては、位置センサは偏心軸の位置を検出するだけの役目を受け持っていて、偏心軸を押し動かしたり、動いている偏心軸を押し止めたりする必要が無いので、容易に、かつ正確に偏心軸の位置を検知し、その中心線がＺ軸と一致した瞬間に信号を出すことができる。
【０００８】
請求項２に係る発明方法の構成は、前記請求項１の発明方法の構成要件に加えて、前記の値θを９０度とし、Ｘ軸を水平に設定して、
ドライブユニットの回転軸の回動角位置を制御して「Ｖ受座に着座したジャーナルの中心線がＺ−Ｘ面上に位置する状態」ならしめておき、
前記の偏心複合軸を、「ジャーナルの中心線と偏心軸の中心線とを含む面が、Ｙ−Ｚ面と平行で、かつ、偏心軸がジャーナルの下方に位置する姿勢」ならしめて、ジャーナルをＶ受座上に載置して着座せしめた後、着座状態を保ちつつ、
該偏心複合軸を、「偏心軸がジャーナルと等高に揃う方向」に、９０度回動せしめ、
上記偏心軸がジャーナルと等高に揃いつつある時、該偏心軸の上，下を、１対の探触子で挟みつけることによって、偏心軸の中心線位置を検知することを特徴とする。
以上に説明した請求項２の発明を適用して前記請求項１の発明方法を実施すると、芯合せ作業の対象物である偏心複合軸に加わる重力荷重を合理的に利用して、安定した状態で芯合せ作業を遂行することができ、その結果、請求項１の発明方法をいっそう容易に、かつ、高精度で実施することができる。すなわち、
偏心軸がジャーナルの垂直下方に位置する状態で、該ジャーナルをＶ受座の上に載置する。この状態で、偏心複合軸を形成しているジャーナルと偏心軸との総合重心は、ジャーナル中心線の垂直下方に位置している。このため、Ｖ受座が受ける重力荷重は垂直下方を向いているので、Ｖ受座に支えられて振子状に揺動させようとする力が働かない。その結果、Ｖ受座は偏荷重や回転摩擦をうけることなくジャーナルを着座せしめて、高精度でジャーナルを所定の位置に保持する。
このＶ受座は、芯合せ操作の途中では偏荷重も回転摩擦も受けるが、芯合せ作業の初期条件としてジャーナルを高精度で着座させることは、芯合せ結果の精度をいっそう高めるという重要な効果を奏する。
【０００９】
請求項３に係る発明方法の構成は、前記請求項１もしくは請求項２の発明方法の構成条件に加えて、前記接触形の位置センサとして、１対の探触子を有するインプロセスゲージを用い、
上記１対の探触子のそれぞれに、「Ｙ軸と交わり、Ｘ−Ｚ面に平行なゲージ接触面」を設けておき、
上記１対の接触子それぞれのゲージ接触面によって偏心軸をＹ軸方向に挟みつけて、該偏心軸の円柱面の中でＹ座標値が最大の箇所の座標値＋ｙと、最小の箇所の座標値−ｙとを検出し、
上記の検出値＋ｙと−ｙとの絶対値が等しくなった瞬間に、偏心軸の中心線がＺ軸に一致したものと判定して、偏心複合軸の回動を停止せしめることを特徴とする。
以上に説明した請求項３の発明方法によると、原理的に正確に偏心軸の中心線位置（具体的には、偏心軸の中心線のＹ座標値）を検出することができる。
この方法においては、１対の探触子それぞれのゲージ接触面をＸ−Ｚ面に平行ならしめるので、実際に本請求項の発明方法を実施する際は、ゲージ接触面を常にＸ−Ｚ面と平行な姿勢に保つよう、平行移動させねばならないという技術的な困難を有している。その代り、このゲージ接触面は「面」であって「点」ではない。そして、この接触面のＹ軸方向移動に際しては、Ｙ軸を交れば足り、必ずしもＹ軸方向に移動しなくても良いから、該ゲージ接触面を偏心軸の移動に随伴せしめることが容易である。すなわち、探触子のゲージ面部分の案内の直線度の良否が測定精度に影響を及ぼすことが無い。
本発明において偏心複合軸を回転させる場合、その偏心軸の中心線は常にＺ軸と平行であるから、「Ｘ−Ｚ面に平行なゲージ接触面」は偏心軸に対して線接触する（接触線はＺ軸と平行）。これにより、前記の座標値＋ｙ，−ｙが正確に、かつリアルタイムに計測され、高精度の芯合せを支援する。
【００１０】
請求項４に係る発明方法の構成は、前記請求項１もしくは請求項２の発明方法の構成要件に加えて、前記接触形の位置センサとして、「Ｚ軸に平行な枢支軸によって、外パス状に枢支された１対の探触子フィンガ」を有するインプロセスゲージを用いるとともに、
上記１対の探触子フィンガの先端に、内側に向けて膨出する凸球面、もしくは凸球面に類似する凸面を形成しておき、
上記１対の探触子フィンガが、前記枢支軸を中心として、常にＸ軸に関して対称に対向するように該探触子フィンガの開閉回動を連動せしめ、
上記１対の探触子フィンガのそれぞれに設けられた２個の凸球面もしくは凸面の２個が両方とも同時に偏心軸の円柱面に接触した瞬間に、該偏心軸の中心線がＺ軸に一致したものと判定して、偏心複合軸の回転を停止せしめることを特徴とする。
以上に説明した請求項４の発明方法によると、簡単なインプロセスゲージを用いて、実用上充分な精度で「偏心軸の中心線がＺ軸に一致した瞬間」を検知して芯合せすることができる。
本発明方法においては、回動しつつある偏心軸の中心線の位置を継続的に計測しなければならない。
静止している偏心軸の中心線位置を計測することに比して、移動しつつある偏心軸の中心線位置を継続的に計測することは格段に難しい。
外パス状に枢支された２本の探触個フィンガの自由端付近で偏心軸を挟みつけた場合、その枢支軸を偏心軸に随伴せしめて移動させれば、偏心軸と探触子フィンガとは相対的に静止状態を保つので計測し易いが、探触子フィンガの枢支軸が偏心軸に対して常に同一の位置関係を保つように従動せしめるのは容易なことではない。
こうした観点において本請求項の発明方法によると、１対の探触子フィンガの枢支軸を静止させておいて（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系に関して静止させておく意）、偏心軸の中心線がＺ軸と一致したことを正確に検知することができる。
【００１１】
請求項５に係る発明方法の構成は、前記請求項１もしくは請求項２の発明方法の構成条件に加えて、１対の探触子フィンガを「Ｘ軸と交わり、Ｚ軸と平行な枢支軸」により外パス状に枢支し、かつ該１対の探触子フィンガをＸ軸に近づける方向に弾性的な力を付勢し、
偏心軸がジャーナルの周りに回動して、その中心線がＸ軸を通過しようとするとき、前記１対の探触子フィンガの先端部で該偏心軸を挟みつける形に接触せしめるとともに、該１対の探触子フィンガのそれぞれがＸ軸となす角を継続的に計測して、
「双方のフィンガの、Ｘ軸に対してなす角」が等しくなった時、前記偏心軸の中心線がＺ軸に一致したものと判定して、偏心複合軸の回動を停止せしめることを特徴とする。
以上に説明した請求項５の発明方法によると、簡単なインプロセスゲージを用いて、実用上充分な精度で「偏心軸の中心線がＺ軸に一致した瞬間」を検知して芯合せすることができる。
本発明方法においては、回動しつつある偏心軸の中心線の位置を継続的に計測しなければならない。
静止している偏心軸の中心線位置を計測することに比して、移動しつつある偏心軸の中心線位置を継続的に計測することは格段に難しい。
外パス状に枢支された２本の探触子フィンガの自由端付近で偏心軸を挟みつけた場合、その枢支軸を偏心軸に随伴せしめて移動させれば、偏心軸と探触子フィンガとは相対的に静止状態を保つので計測し易いが、探触子フィンガの枢支軸が偏心軸に対して常に同一の位置関係を保つように従動せしめるのは容易なことではない。
こうした観点において本請求項の発明方法によると、１対の探触子フィンガの枢支軸を静止させておいて（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系に関して静止させておく意）、偏心軸の中心線がＺ軸と一致したことを正確に検知することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の１実施形態を示し、（Ａ）は第１の工程を描いた模式的な端面図、（Ｂ）は第２の工程を描いた模式的な端面図、（Ｃ）は芯合せを完了した状態の模式的な端面図である。
直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを想定する。本実施形態においてＸ軸は水平軸，Ｙ軸は垂直軸、Ｚ軸は水平軸である。本発明を実施する際、Ｘ軸，Ｙ軸は必ずとも水平，垂直でなくても良いが、水平，垂直にすることが望ましい。
Ｚ軸は、ドライブユニット３の回転軸の回転中心線に一致せしめる。従って、使用されるドライブユニットの型式によってＺ軸が決定されるが、なるべく水平であることが望ましく、大きく傾斜していると技術的な困難を伴う。
偏心複合軸１は、先に図７（Ａ）に斜視図を示したようなを、芯合せ作業の対象とされる部材であって、小径円柱状のジャーナル１ａに対して、偏心軸１ｂは寸法ｅだけ偏心して平行に一体連設されている。
本実施例は、該偏心軸１ｂの中心線ｚ′を、ドライブユニット３の中心軸であるＺ軸に芯合せしようとするものである。
【００１９】
図示のｙ1−ｙ1′は補助座標軸であって、Ｙ軸と平行に、ｅだけ離間しＸ軸と交わっている。すなわち、Ｙ＝ｅなる直線である。
【００２０】
ドライブユニットの回転軸（略称：ドライブユニット）３に対して、Ｖ受座５が固定的に設置される。このＶ受座は、Ｖ受け、もしくはＶブロックとも呼ばれる公知の部材であり、その稜線をＺ軸と平行に設置されている。
さらに、該Ｖ受座５の上にジャーナル１ａを置いて着座（平行な２線で線接触させる意）せしめたとき、該ジャーナル１ａの中心線ｚ″が、Ｘ軸と交わり、かつ補助座標値ｙ1と交わるように、上記Ｖ受座５の位置と姿勢とが設定される。
これにより、ジャーナル１ａをＶ受座５に着座せしめた状態を保って偏心複合軸１を回動させると、偏心軸１ｂの中心点ｚ′は、ジャーナル１ａの中心線ｚ″周りに、「Ｘ−Ｙ面に平行な平面」上で円弧を描き、Ｚ軸を通る。この瞬間、偏心軸１ｂの中心軸ｚ′と一致する。すなわち、目的とする芯合せ状態を現出する。
本実施形態は、次に述べるようにして上記の芯合せ状態を求める。
【００２１】
第１の工程においては、本図１（Ａ）に示すように、ジャーナル１ａの中心点ｚ″から見たとき、偏心軸１ｂの中心点ｚ′が、Ｘ軸に対して角θを為しているように（すなわち、芯合せ状態から角θだけずれているように）、偏心複合軸１を仮置きする。本実施形態においては上記の角θを９０度とした。このような構成によると、上記の仮置き状態において偏心複合軸１の重心がＶ受座５の真下に来るので安定であり、作業し易い。
さらに、図示を省略するが、ワークである偏心複合軸１を搬送手段（例えばロボットアームの手先）で把持してＶ受座上にセットする場合、ジャーナル１ａを把持して搬送すると、この姿勢（図１（Ａ））が安定であり、従って搬送作業を安全，容易に行ない得る。
この（Ａ）図の状態から、Ｖ受座５に対するジャーナル１ａの着座を保持しつつ、前記の角θを減少せしめる方向に回動せしめる。
【００２２】
図２は、偏心複合軸のジャーナルをＶ受座に載置して着座せしめた状態を示し、（Ａ）は小径のジャーナルと大径の偏心軸とから成る偏心複合軸の斜視図、（Ｂ）は小径のジャーナルおよび中径のジャーナルと大径の偏心軸とから成る偏心複合軸の斜視図である。
符号７を付して仮想線で描いたのは、図３を参照して後に詳述する三ッ爪チャックであって、この三ッ爪チャック７でジャーナルを把持して回動させる。
図２（Ｂ）に示したように、ジャーナル２ａとジャーナル２ｃとが異径であっても、同心であれば本発明を適用して芯合せすることができる。図２（Ｂ）の例では中径円柱状のジャーナル２ａをＶ受座５′に着座させ、三ッ爪チャック７′で小径のジャーナル２ｃを把持して、ジャーナルの中心線ｚ″−ｚ″を中心として回動させる。
図１（Ａ）に示した角θを減少せいめる方向に回動させて、上記の角θが微小角Δθになると同図（Ｂ）のようになる。本発明を実施する際、角θを増大する方向に回して、そのまま回し続けて角θを減少させることは合理的ではないが、不可能ではなく、本発明の技術的範囲に属する。
上記（Ｂ）図のようにして、偏心軸１ｂの中心ｚ′がＺ軸に接近して通過しようとするとき、インプロセスゲージの１対の探触子・上６ｕと探触子・下６ｄとにより、偏心軸１ｂを上下に挟みつけて、該偏心軸１ｂの中心線ｚ′の位置を検知する（探触子の具体的な構造、および検知方法の詳細は、図５，図６を参照して後に説明する）。
図１（Ｃ）に示したように、偏心軸１ｂがＺ軸と同心に揃った瞬間、偏心複合軸１の回動を停止させる。
上記の回動停止は、回転駆動手段のブレーキ機構を作動させて行なう。また、停止させるべき瞬間を検知するためには、前記偏心軸１ｂの中心線ｚ′の位置検出を継続的に行なう。ここに言う継続的とは、必ずしも連続的であることを要せず、例えばミリ秒単位の短周期で間欠的に検出しても、本発明における継続的検出である。
【００２３】
図３は、Ｖ受座に着座しているジャーナルを把持して回動せしめる把持回動手段を説明するために示したもので、（Ａ）は三ッ爪チャックでジャーナルを把持しようとしている状態の模式図、（Ｂ）は三ッ爪チャックでジャーナルを把持した状態の模式図である。
（図３（Ａ）参照）ドライブユニット３に設置された、Ｖ受座５によって偏心複合軸のジャーナル１ａが位置決め保持されている。ｚ″はその中心線である。
三ッ爪チャック７はフローティングプレート８によって支持され、ｚ″軸と同心に、ジャーナル１ａに対向せしめられている。
上記のフローティングプレートとは、「首振り動を拘束したり解放したりする操作が可能な自在継手」の意である。
本実施形態の三ッ爪チャック７とフローティングプレートとは圧縮空気で作動せしめられる構造であって、三ッ爪チャック７を開くと自在継手機構の首振作動が拘束され、三ッ爪チャック７を閉じ方向に締めつけると自在継手機構の首振作動がフリーになる構造でうる。このような機器は、市販品の中から適宜に選定して使用することができる。
図３（Ａ）の状態から、三ッ爪チャック７をｚ″軸方向に前進（図の右方）させて、同図（Ｂ）のように、三ッ爪チャック７によってジャーナル１ａを緩やかに挟みつけ、該三ッ爪チャック７の締付けを強めつつ、フローティングプレート８の拘束を弛めて、自在継手として作動し得る状態ならしめる。このようにして、フローティングプレート８の駆動側（図において左側）から、該フローティングプレート８の被動側（図の右側）に装着されている三ッ爪チャック７に対して純粋な回動力を伝動することができる。すなわち、ジャーナル１ａのＶ受座５に対する着座状態を乱すような力を及ぼすことなく、ジャーナル１ａをｚ″軸周りに回動させることができる。
上記のジャーナル１ａをｚ″軸周りに回動させて、前掲の図１について説明したようにして芯出しを行ない、同図１（Ｃ）のように芯合わせされたならば、図３（Ｂ）に示したチャックシリンダ９によってジャーナル１ａをＶ受座５に向けて押圧し、強固に把持する。このようにして把持すると、芯合せ工程の次工程においてドライブユニット３を回転させて偏心軸１ｂを機械加工するための準備が整う。
【００２４】
図４は本発明に係る芯合せ方法を実施するために構成した芯合せ装置の１実施形態を示す模式的な部分断面正面図に、制御系統の概要および座標値Ｙ，Ｚを付記した図である。
本図４において符号３を付して示したのは、前掲の図１，図３で説明したドライブユニット３の全貌である。
同じく、符号５を付して示したのは、上記ドライブユニット３の回転軸に設置されたＶ受座であって、前掲の図３におけると同様の断面が表れているが、縮尺が小さいので省略図法を用いてあり、設置位置，姿勢の概要を表している。
同じく７は三ッ爪チャックであって、フローティングプレート８と協働して「ジャーナルの把持回動手段」を形成している。７ａは三ッ爪チャック支持，駆動部であって、三ッ爪チャックサーボモータ７ｂの回転をフローティングプレート８の駆動側（図において右側）に伝動する。図示を省略するが、この三ッ爪チャック支持，駆動部７ａはブレーキ機能を備えていて、三ッ爪チャック７のＺ″軸周りの回動を制動することができるようになっている。
上記のブレーキ機能は、独立した部材でなくても良い。例えば伝動系の中にウォームギヤが有って逆転を阻止するようになっていても良く、また、サーボモータ７ｂが自己制動機能を有していても良い。
上記のブレーキ機能は格別に強大であることを要せず、偏心複合軸の偏心軸が芯合せされた状態を暫定的に保持して、チャックシリンダ９より成る把持固定機構が、ジャーナルを把持すれば役目を終える。また、本発明を実施する際、上記チャックシリンダ９によってブレーキ機能を兼ねさせることも不可能ではない。
図示の１０は装置のベース部材である。仮想線で示した１１は、インプロセスゲージの設置箇所を概要的に示している。該インプロセスゲージについては、図５，図６を参照して後に詳述する。
自動制御装置１２は、前掲の図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）、および図３（Ａ），（Ｂ）については説明した作動を行なわせるように、ドライブユニット３、三ッ爪チャック７、フローティングプレート８、チャックシリンダ９、およびインプロセスゲージ１１を制御している。
【００２５】
次に、インプロセスゲージの構造，機能について、添付の図５，図６を参照して説明する。
図５は、インプロセスゲージの作動原理を説明するために示したもので、（Ａ）は１実施形態をＺ軸方向に見て描いた模式図、（Ｂ）は上記と異なる実施形態をＺ軸方向に見て描いた模式図、（Ｃ）は上記Ｂ図に係るインプロセスゲージの作用説明図である。
図５（Ａ）は、理論的に正確な「偏心軸中心線位置検出を行ない得るように構成した例であって、１対の探触子・上６ｕと、探触子・下６ｄとが設けられていて、それぞれＸ−Ｚ面に平行な計測面を有している。これら１対の探触子６ｕ，６ｄの計測面をＸ−Ｚ面と平行に保たせつつ、偏心軸１ｂをＹ軸方向に挟みつけて、偏心軸１ｂの外周円柱面の最も高い所（Ｙ座標値最大箇所）の接線χ1と、最も低い所（Ｙ座標値最小箇所）の接線χ2とを検知すれば、偏心軸１ｂの中心線位置を算出することができる。
この場合、上，下の探触子の計測面は、Ｘ−Ｚ面との平行を維持しつつ、Ｙ軸と交わっていれば足り、必ずしもＹ軸方向に平行移動しなくても良い。しかし、部材を精密に平行移動させることは必ずしも容易ではない。
そこで、図５（Ｂ）に示すように、フィンガ状に形成した１対の探触子フィンガ６ｆを、探触子枢支軸６ｓによって、外パス状に枢支することが考えられる。
上記の探触子枢支軸６ｓを、Ｘ軸に交わらしめてＺ軸と平行に支承すると、探触子の自由端はＹ軸方向の直線動ではなく、図示ｄ−ｄのように円弧を描く。
円弧を描くことは支障を生じないが、計測面が探触子枢支軸６ｓを中心として回動し、平行移動しない。すなわちＸ−Ｚ面との平行を保たない。
【００２６】
上述のごとく平行移動しなくなっても計測精度を落とさないためには、（Ｃ）図に示すように、探触子・上６ｕには下向きの凸球面６ｔを、探触子・下６ｄには上向きの凸球面６ｔを、それぞれ形成すれば良い。このインプロセスゲージによる偏心軸中心線位置の計測が「該偏心軸１ｂの中心線ｚ′が、上方に平行移動しつつＺ軸を通過する微小時間内」に行なわれることを前提として、本図５（Ｃ）に示したような外パス形の１対の探触子フィンガ６ｆによって実用上充分な精度で偏心軸１ｂの位置を検知するこができる。
図５（Ｃ）の実施形態では、１対の探触子フィンガ６ｆと同６ｆとを同形同寸に形成し、Ｘ軸に関して対称を為すように配設した。本発明を実施する場合、必ずしも輪郭形状を対称ならしめる必要は無いが、機構学的に上，下対称、もしくは対称と等価なように構成する。
また、前記の凸球面６ｔは必ずしも立体幾何学的な凸球面でなくても良く、凸円錐面、もしくは凸稜など、凸球面に類似する凸面に構成することもできる。要するに、偏心軸１ｂに対してＹ軸上で点接触し、または、Ｚ軸と平行に線接触する形状に形成する。
上記１対の探触子フィンガ６ｆの自由端に形成された凸球面６ｆによって、偏心軸１ｂを挟みつけるように、弾性的な傾動力を探触子に付勢する。
上記の弾性的とは、偏心軸１ｂが芯合せのために回動せしめられる際、その回動を妨げることなく追随し得ることを意味し、必ずしもゴムやバネの力でなくても良く、例えばアームと重錘とを用いた重力荷重によって偏心軸１ｂを挟みつけるように構成しても良い。
【００２７】
図５（Ｃ）において、角φは下側の凸球面６ｔの接触点ｔ′と探触子枢支軸６ｓとを結ぶ線がＸ軸と為す角であり、同じく角φ′は上側の凸球面６ｔの接触点ｔと探触子枢支軸６ｓとを結ぶ線がＸ軸と為す角である。
偏心軸１ｂが、図示の位置を上方に向けて移動する微小時間について考察すると、φ＞φ′の状態からφが減少しφ′が増加する。このとき、φ＝φ′となった瞬間が、芯合せされた瞬間である。自動制御装置１２（図４参照）によって、角φと角φ′とを継続的に検出するとともに比較して、φ＝φ′の瞬間に捉えて偏心複合軸の回動を停止させる。この説明は基本原理であって、実用面において修正を加えることを妨げない。例えばサーボモータ７ｂ（図４）の停止に関して極微小時間Δｔのタイムラグが有るならば、φ＝φ′になるよりもΔｔだけ早めてインプロセスゲージを作動せしめても、本発明の技術的範囲に属する。
なお、本図５（Ｃ）に表わされているように、本発明において「接触点と探触子枢支軸とを結ぶ線」とは「Ｚ軸方向に見たとき、接触点と探触子の中心線とを結ぶ直線」の意である。
【００２８】
図６は、前掲の図５と異なる方式のインプロセスゲージの作動原理を説明するために示したもので、（Ａ）は探触子枢支軸を移動させながら偏心軸の中心線位置を検出する方式の実施形態の模式図、（Ｂ）は探触子枢支軸を静止させたままで検出する方式の実施形態の模式図、（Ｃ）は上記（Ａ），（Ｂ）の実施形態の変形例の模式図である。
【００２９】
偏心軸１ｂがＹ軸方向に移動しつつある状態で、該偏心軸１ｂの位置を検出するのであるから、図６（Ａ）のように１対の探触子で偏心軸１ｂをＹ軸方向に挟みつけた状態を保持しつつ、探触子枢支軸６ｓをＹ軸方向に従動させながら、上側の接触点６ａのＹ座標値＋ｙと、下側の接触点６ｂのＹ座標値−ｙとを継続的に検出すれば、偏心軸１ｂの中心線位置を算出することができる。
しかし、この図６（Ａ）の方式では、上，下の接触点６ａ，６ｂをＹ軸上に移動せしめる必要が有り、その為には探触子枢支軸６ｓをＺ軸と平行に、かつ、偏心軸１ｂの中心線と等高に（同一Ｙ座標値に）保持してＹ軸方向に移動させなければならない。このように探触子枢支軸６ｓを移動させながら計測することは容易ではないので、該探触子枢支軸６ｓを静止させておいて偏心軸１ｂの中心線位置を検出するには図６（Ｂ）に示した構成が有効である。
Ｘ軸上に、Ｚ軸と平行に、静止させて支承した探触子枢支軸６ｓによって、１対の探触子フィンガ６ｆを外パス状に枢支し、図示の角φと角φ′とが常に等しくなるように、双方の探触子フィンガ６ｆを連動させるとともに、該探触子フィンガ６ｆを閉じる方向の傾動力を付勢する。
本図６（Ｂ）のように、偏心軸１ｂの中心線ｚ′がＺ軸の下方に在るときは、１対の探触子フィンガ６ｆが閉じようとしたとき、下側の接触点６ｂが偏心軸１ｂに当接して上昇を阻止させる。上側の探触子フィンガ６ｆは、φ＝φ′となるように連動せしめられているので、偏心軸１ｂに対して間隙６ｃを生じる。
この（Ｂ）図の状態から、偏心軸１ｂが上昇して、その中心線ｚ′がＺ軸に一致すると、上，下双方の探触子フィンガ６ｆの自由端近傍が、同時に偏心軸１ｂに接触する。
上述の作用により、上，下双方の探触子フィンガ６ｆが、同時に偏心軸１ｂに接触した時、偏心軸１ｂがＺ軸に芯合せされたものと判定される。
探触子フィンガが偏心軸に接触したことを検知するについては、例えば探触子フィンガと偏心軸とが電気的に導通したことを検知しても良く、また、探触子フィンガの自由端付近（接触点６ａ，６ｂに対応する箇所）に半導体の感圧素子を設けておいても良い。
図６（Ｃ）は、探触子・上６ｕと探触子・下６ｄとのそれぞれを個別に枢支して、外パス状に類似したインプロセスゲージを構成した例である。このような「外パスに類似した構造」も、本発明における「外パス状」に含むものとする。
【００３０】
図示を省略するが、機械的部品である探触子に代えて、光学的なセンサ、もしくは電磁的なセンサを用いて、非接触的に偏心軸の位置を検知することも可能である。
例えば図５（Ａ）において、２本の直線χ1−χ1，およびχ2−χ2のそれぞれに沿わせてレーザービームを投射するとともに、上記それぞれの直線上に受光器を設けておき、双方の受光器の検出照度が等しくなったときに、偏心軸１ｂが芯合せされたものと判定すれば良い。請求項１に記載した非接触式の位置センサとは、上記の例のような光学的センサ、もしくは電磁式センサを意味している。また、請求項７に記載したインプロセスゲージとは、接触式，非接触式を問わず、ドライブユニットに対して芯合せされようとしている状態の偏心軸の位置を検知し得る機器を総称する意である。
【００３１】
【発明の効果】
以上に本発明の実施形態を挙げて、その構成，機能を明らかならしめたように、請求項１の発明方法によると、偏心複合軸をジャーナルの周りに回動せしめる操作と、該偏心複合軸の偏心軸の回動角位置を検出する操作と、該偏心軸がＺ軸と一致したとき回動を停止せしめる操作とが、互いに独立していて、しかも協働することによって偏心軸の中心線がＺ軸と一致した瞬間に、その位置が固定されるので、技術的に格別な困難を伴うこと無く、簡単な手順によって高精度の芯合せが行なわれる。
従来技術においては「偏心複合軸をジャーナルの周りに回動させること」について明確な配慮が無く、「ジャーナルをＶ受座に支承されて揺動可能な状態」の偏心軸を両側から挟みつけて中立位置まで回動させていたため、
一つには、偏心複合軸の回転中心が確保されておらず、
一つには、偏心複合軸を回動させる駆動部材と、偏心軸の位置決め治具とが兼用されていて、位置決め用の治具が偏心複合軸の慣性力に拮抗しなければならない、といった不利な技術的条件が重なって、高精度の芯合せが出来なかったのに比して、
本請求項の発明においては、位置センサは偏心軸の位置を検出するだけの役目を受け持っていて、偏心軸を押し動かしたり、動いている偏心軸を押し止めたりする必要が無いので、容易に、かつ正確に偏心軸の位置を検知し、その中心線がＺ軸と一致した瞬間に信号を出すことができる。
【００３２】
請求項２の発明を適用して前記請求項１の発明方法を実施すると、芯合せ作業の対象物である偏心複合軸に加わる重力荷重を合理的に利用して、安定した状態で芯合せ作業を遂行することができ、その結果、請求項１の発明方法をいっそう容易に、かつ、高精度で実施することができる。すなわち、
偏心軸がジャーナルの垂直下方に位置する状態で、該ジャーナルをＶ受座の上に載置する。この状態で、偏心複合軸を形成しているジャーナルと偏心軸との総合重心は、ジャーナル中心線の垂直下方に位置している。このため、Ｖ受座が受ける重力荷重は垂直下方に向いているので、Ｖ受座に支えられて振子状に揺動させようとする力が働かない。その結果、Ｖ受座は偏荷重や回転摩擦を受けることなくジャーナルを着座せしめて、高精度でジャーナルを所定の位置に保持する。
このＶ受座は、芯合せ作業の途中では偏荷重も回転摩擦も受けるが、芯合せ作業の初期条件としてジャーナルを高精度で着座させることは、芯合せ結果の精度をいっそう高めるという重要な効果を奏する。
【００３３】
請求項３の発明方法によると、原理的に正確に偏心軸の中心線位置（具体的には、偏心軸の中心線のＹ座標値）を検出することができる。
この方法においては、１対の探触子それぞれのケージ接触面をＸ−Ｙ面に平行ならしめるので、実際に本請求項の発明方法を実施する際は、ゲージ接触面を常にＸ−Ｙ面と平行な姿勢に保つよう、平行移動させねばならないという技術的な困難を有している。その代り、このゲージ接触面は「面」であって「点」ではない。そして、この接触面のＹ軸方向移動に際しては、Ｙ軸と交れば足り、必ずしもＹ軸方向に移動しなくても良いから、該ゲージ接触面を偏心軸の移動に随伴せしめことが容易である。すなわち、探触子のゲージ面部分の案内の直線度の良否が測定精度に影響を及ぼすことが無い。
本発明において偏心複合軸を回転させる場合、その偏心軸の中心線は常にＺ軸と平行であるから、「Ｘ−Ｚ面に平行なゲージ接触面」は偏心軸に対して線接触する（接触線はＺ軸と平行）。これにより、前記の座標値＋ｙ，−ｙが正確に、かつリアルタイムに計測され、高精度の芯合せを支援する。
【００３４】
請求項４の発明方法によると、簡単なインプロセスゲージを用いて、実用上充分な精度で「偏心軸の中心線がＺ軸に一致した瞬間」を検知して芯合せすることができる。
本発明方法においては、回動しつつある偏心軸の中心線の位置を継続的に計測しなければならない。
静止している偏心軸の中心線位置を計測することに比して、移動しつつある偏心軸の中心線位置を継続的に計測することは格段に難しい。
外パス状に枢支された２本の探触子フィンガの自由端付近で偏心軸を挟みつけた場合その枢支軸を偏心軸に随伴せしめて移動させれば、偏心軸と探触子フィンガとは相対的に静止状態を保つので計測し易いが、探触子フィンガの枢支軸が偏心軸に対して常に同一の位置関係を保つように従動せしめるのは容易なことではない。
こうした観点において本請求項の発明方法によると、１対の探触子フィンガの枢支軸を静止させておいて（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系に関して静止させておく意）、偏心軸の中心線がＺ軸と一致したことを正確に検知することができる。
【００３５】
請求項５の発明方法によると、簡単なインプロセスゲージを用いて、実用上充分な精度で「偏心軸の中心線がＺ軸に一致した瞬間」を検知して芯合せすることができる。
本発明方法においては、回動しつつある偏心軸の中心線の位置を継続的に計測しなければならない。
静止している偏心軸の中心線位置を計測することに比して、移動しつつある偏心軸の中心線を継続的に計測することは格段に難しい。
【００３６】
外パス状に枢支された２本の探触子フィンガの自由端付近で偏心軸を挟みつけた場合、その枢支軸を偏心軸に随伴せしめて移動させれば、偏心軸と探触子フィンガとは相対的に静止状態を保つので計測し易いが、探触子フィンガの枢支軸が偏心軸に対して常に同一の位置関係を保つように従動せしめるは容易なことではない。
こうした観点において本請求項の発明方法によると、１対の探触子フィンガの枢支軸を静止させておいて（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系に関して静止させておく意）、偏心軸の中心線がＺ軸と一致したことを正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態を示し、（Ａ）は第１の工程を描いた模式的な端面図、（Ｂ）は第２の工程を描いた模式的な端面図、（Ｃ）は芯合せを完了した状態の模式的な端面図である。
【図２】偏心複合軸のジャーナルをＶ受座に載置して着座せしめた状態を示し、（Ａ）は小径のジャーナルと大径の偏心軸とから成る偏心複合軸の斜視図、（Ｂ）は小径のジャーナルおよび中径のジャーナルと大径の偏心軸とから成る偏心複合軸の斜視図である。
【図３】Ｖ受座に着座しているジャーナルを把持して回動せしめる把持回動手段を説明するために示したもので、（Ａ）は三ッ爪チャックでジャーナルを把持しようとしている状態の模式図、（Ｂ）は三ッ爪チャックでジャーナルを把持した状態の模式図である。
【図４】本発明に係る芯合せ方法を実施するために構成した芯合せ装置の１実施形態を示す模式的な部分断面正面図に、制御系統の概要および座標軸Ｙ，Ｚを付記した図である。
【図５】インプロセスゲージの作動原理を説明するために示したもので、（Ａ）は１実施形態をＺ軸方向に見て描いた模式図、（Ｂ）は上記と異なる実施形態をＺ軸方向に見て描いた模式図、（Ｃ）は上記Ｂ図に係るインプロセゲージの作用説明図である。
【図６】前掲の図５と異なる方式のインプロセスゲージの作動原理を説明するために示したもので、（Ａ）は探触子枢支軸を移動させながら偏心軸の中心線位置を検出する方式の実施形態の模式図、（Ｂ）は探触子枢支軸を静止させたままで検出する方式の実施形態の模式図、（Ｃ）は上記（Ａ），（Ｂ）の実施形態の変形例の模式図である。
【図７】本発明に係る芯合せ方法および芯合せ装置において取扱いの対象とされる偏心複合軸の例を示し、（Ａ）は小径円柱状ジャーナルと大径偏心軸とが偏心量ｅで一体連設されたワークの斜視図、（Ｂ）は小径円柱状ジャーナルと中径円柱状ジャーナルとが同心状に配列されるとともに、大径円柱状偏心軸が偏心量ｅ″で一体連設されたワークの斜視図である。
【図８】偏心複合軸をドライブユニットに対して芯合せする従来技術を説明するために示したもので、（Ａ）は芯合せ装置を模式的に描いた正面図、（Ｂ）は上記芯合せ装置によって偏心複合軸の偏心軸をドライブユニットを芯合せしている状態の模式図である。
【符号の説明】
１…偏心複合軸、１ａ…ジャーナル、１ｂ…偏心軸、２…偏心複合軸、２ａ…ジャーナル、２ｂ…偏心軸、２ｃ…ジャーナル、３…ドライブユニット、４…治具・甲、４ｂ…治具・乙、５…Ｖ受座、５′…Ｖ受座、６ａ…上側接触点、６ｂ…下側接触点、６ｄ…探触子・下、６ｆ…探触子フィンガ、６ｕ…探触子・上、７…三ッ爪チャック、８…フローティングプレート、９…チャックシリンダ、１０…ベース部材、１１…インプロセスゲージ、１２…自動制御装置、ａ，ａ′，ｂ…従来技術における位置決め治具の動きを表す矢印、ｃ，ｃ′…従来技術における偏心複合軸の揺動を示す往復矢印、ｄ…探触子の軌跡円弧、ｅ…偏心量、ｔ…接触点。
Claims (5)
- 小径の円柱状のジャーナルの中心線と、大径の円柱状の偏心軸の中心線とを、間隔寸法ｅで平行に配置されて成る偏心複合軸について、
上記大径の偏心軸の軸心をドライブユニットの回転中心線に対して芯合せする方法において、
前記ドライブユニットの回転中心線をＺ軸とする直交座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚを想定し、
上記ドライブユニットの回転軸に対してＶ受座を固定するとともに、
該Ｖ受座に前記のジャーナルを載置したとき、ジャーナルの中心線がＺ軸に対して寸法ｅだけ偏心して平行となるように、前記Ｖ受座の位置および姿勢を設定することにより、「前記偏心複合軸のジャーナルをＶ受座に着座せしめた状態で、ジャーナルを中心として偏心複合軸を回動せしめたとき、偏心軸の中心線上の点が、Ｘ−Ｙ平面上において円弧を描いて、Ｚ軸と交わる状態」ならしめ、
上記偏心複合軸の回転位相を「偏心軸の中心線がＺ軸に一致する角位置」から角θだけずらした状態で、そのジャーナルをＶ受座に載置し、
上記ジャーナルがＶ受座に着座した状態を保持しつつ、上記の角θを減少せしめる方向に偏心軸をジャーナルの周りに回動せしめ、
該偏心軸の軸心がＺ軸を通過しようとするとき、該偏心軸の位置を接触形の位置センサ、もしくは非接触式の位置センサによって検知し、
前記の角θがゼロになって、偏心軸の中心線がＺ軸と一致した瞬間に、偏心軸の回動を停止せしめることを特徴とする、ドライブユニットに対して複合偏心軸を芯合せする方法。 - 前記の値θを９０度とし、Ｘ軸を水平に設定して、
ドライブユニットの回転軸の回動角位置を制御して「Ｖ受座に着座したジャーナルの中心線がＺ−Ｘ面上に位置する状態」ならしめておき、
前記の偏心複合軸を、「ジャーナルの中心線と偏心軸の中心線とを含む面が、Ｙ−Ｚ面と平行で、かつ、偏心軸がジャーナルの下方に位置する姿勢」ならしめて、ジャーナルをＶ受座上に載置して着座せしめた後、着座状態を保ちつつ、
該偏心複合軸を、「偏心軸がジャーナルと等高に揃う方向」に、９０度回動せしめ、
上記偏心軸がジャーナルと等高に揃いつつある時、該偏心軸の上，下を、１対の探触子で挟みつけることによって、偏心軸の中心線位置を検知することを特徴とする、請求項１に記載したドライブユニットに対して複合偏心軸を芯合せする方法。 - 前記接触形の位置センサとして、１対の探触子を有するインプロセスゲージを用い、
上記１対の探触子のそれぞれに、「Ｙ軸と交わり、Ｘ−Ｚ面に平行なゲージ接触面」を設けておき、
上記１対の探触子それぞれのゲージ接触面によって偏心軸をＹ軸方向に挟みつけて、該偏心軸の円柱面の中でＹ座標値が最大の箇所の座標値＋ｙと、最小の箇所の座標値−ｙとを検出し、
上記の検出値＋ｙと−ｙとの絶対値が等しくなった瞬間に、偏心軸の中心線がＺ軸に一致したものと判定して、偏心複合軸の回動を停止せしめることを特徴とする、請求項１もしくは請求項２に記載したドライブユニットに対して複合偏心軸を芯合せする方法。 - 前記接触形の位置センサとして、「Ｚ軸に平行な枢子軸によって、外パス状に枢支された１対の探触子フィンガ」を有するインプロセスゲージを用いるとともに、
上記１対の探触子フィンガの先端に、内側に向けて膨出する凸球面、もしくは凸球面に類似する凸面を形成しておき、
上記１対の探触子フィンガが、前記枢支軸を中心として、常にＸ軸に関して対称に対向するように該探触子フィンガの開閉回動を連動せしめ、
上記１対の探触子フィンガのそれぞれに設けられた２個の凸球面もしくは凸面の２個が両方とも同時に偏心軸の円柱面に接触した瞬間に、該偏心軸の中心線がＺ軸に一致したものと判定して、偏心複合軸の回転を停止せしめることを特徴とする、請求項１もしくは請求項２に記載したドライブユニットに対して複合偏心軸を芯合せする方法。 - １対の探触子フィンガを「Ｘ軸と交わり、Ｚ軸と平行な枢支軸」により外パス状に枢支し、かつ該１対の探触子フィンガをＸ軸に近づける方向に弾性的な力を姿勢し、
偏心軸がジャーナルの周りに回動して、その中心線がＸ軸を通過しようとするとき、前記１対の探触子フィンガの先端部で該偏心軸を挟みつける形に接触せしめるとともに、該１対の探触子フィンガのそれぞれがＸ軸となす角を継続的に計測して、
「双方のフィンガの、Ｘ軸に対してなす角」が等しくなった時、前記偏心軸の中心線がＺ軸に一致したものと判定して、偏心複合軸の回動を停止せしめることを特徴とする、請求項１もしくは請求項２に記載したドライブユニットに対して複合偏心軸を芯合せする方法。
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