JP4186286B2

JP4186286B2 - 位相合わせ装置

Info

Publication number: JP4186286B2
Application number: JP35288098A
Authority: JP
Inventors: 安民松本; 徹坂口
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2018-12-11
Also published as: US6361401B1; US20020031980A1; US6277004B1; DE19959393A1; DE19959393B4; JP2000180154A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸線回りに設けられた凹部を備えたワークにおいて、凹部を軸線回りに位置決めする位相合わせ方法および位相合わせ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用の変速装置として用いられるトロイダル形無段変速装置のローディングカム機構は、カムディスクとローラとを備えている。カムディスクは、軸線に関して対称な円盤状に形成されている。カムディスクは、前記軸線に関して対称でかつ前記軸線に対し直交する方向に沿って平坦な端面と、この端面から凹に形成されかつ周方向に沿って等間隔となる位置に複数設けられたカム面とを備えている。
【０００３】
カム面は、前記端面に対して傾いているとともに互いに対向して設けられた一対の傾斜面と、これらの傾斜面を互いに連ねる円弧面と、を備えている。
【０００４】
前記カムディスクなどのように、軸線に関して対称に形成された端面とこの端面から凹でかつ周方向に沿って等間隔に設けられた複数のカム面とを備えたワークを製造する際には、例えばまず円柱状の素材などから鍛造加工や切削加工などによって前述したディスクの形状に近い中間製品を一旦製造する荒加工工程と、この中間製品に研削加工などを施して最終形状のディスクを得る仕上加工工程と、を経て製造するようになっている。
【０００５】
図１３に示すように、荒加工工程を経て得られた中間製品６２（以下ワークと呼ぶ）は、軸線Ｐ２に関して対称な円盤状に形成されている。ワーク６２は、前記軸線Ｐ２に関して対称でかつ軸線Ｐ２に対し直交する方向に沿って平坦に形成された端面６３と、この端面６３から凹でかつ周方向に沿って等間隔に設けられた複数の凹部６４と、を備えている。これらの凹部６４は、前述したカム面に対応する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
荒加工工程を経て得られたワーク６２に研削加工などを施す際には、砥石などの工具を前記凹部６４に対応する位置に位置決めする必要がある。このため、前記凹部６４の軸線Ｐ２回りの位置を所定の位置に位置決めするなどの手段により、凹部６４と工具との位置関係を適切に保つ必要があった。
【０００７】
従来、前述したワーク６２に研削加工などを施す際に、凹部６４と工具との位置関係を適切に保つために、作業者が手作業によって、砥石などの工具が凹部６４の底に当接するように位置決めしていた。このように、凹部６４と工具とを位置決めするのでは、作業者に熟練を要するとともに、ワーク６２の軸線Ｐ２回りの位置決め精度が低下する傾向となっていた。さらに、作業能率も低く生産コストが高騰する傾向となっていた。
【０００８】
前記凹部６４の軸線Ｐ２回りの位置を所定の位置に位置決めするための手段として、位置決め治具を用いることが考えられる。この種の位置決め治具は、前記凹部と係合合致する凸部を有している。この凸部を凹部６４に係合合致させて、ワーク６２を位置決めしていた。この種の位置決め治具を用いた位相合わせ方法では、前記軸線Ｐ２回りのワーク６２の位置決め精度がばらつくなどのワーク６２の軸線Ｐ２回りの位置決め精度が低下する傾向となっていた。
【０００９】
本発明は前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ワークの凹部を軸線回りに高精度に位置決めできるとともに、ワークのコストの高騰を抑制することができる位相合わせ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る位相合わせ装置は、
軸線回りに設けられた凹部および位置決め穴を備えたワークを前記軸線回りに回動自在に支持するチャック部と、
前記位置決め穴の位置を検出する近接センサと、
前記凹部の軸線回りの位置を検出するセンサと、
前記センサによって検出された前記凹部の軸線回りの位置に基いて、前記凹部が軸線回りの所定の位置に位置するための前記ワークの回動角を求める演算装置と、を備えており、
前記近接センサによって検出された前記位置決め穴の位置に基いて前記チャック部を介して前記ワークを軸線回りに回動させることで、前記センサと前記位置決め穴の位置合わせを行うとともに、前記ワークの凹部が軸線回りの所定の位置に位置するように、前記演算装置で得られた前記回動角に基いて前記チャック部を介して前記ワークを軸線回りに回動させることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、凹部が所定の位置に位置するための回動角に基いて、ワークを軸線回りに回動させて位置決めするので、ワークを軸線回りに高精度に位置決めすることができる。
【００１２】
しかも、ワークを位置決めする作業の自動化を図ることができ、ワークの生産コストなどの高騰を抑制することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について、図１から図５、図１１及び図１２を参照して説明する。
【００１４】
図１などに示す工作装置１は、図３などに示す軸線Ｐに関して対称に形成されたワーク２に研削加工など施して、例えばトロイダル形無段変速装置のカムディスクなどの製品を得る装置である。図示例においては、ワーク２としてトロイダル形無段変速装置のローディングカム機構のカムディスクを製造する際に得られる中間製品を示している。
【００１５】
トロイダル形無段変速装置のローディングカム機構のカムディスクを製造する際には、例えば、まず円柱状の素材などから鍛造加工や切削加工などによって製品の形状に近い中間製品を一旦製造する荒加工工程と、この中間製品に研削加工などを施して最終形状の製品を得る仕上加工工程と、を経て製造するようになっている。
【００１６】
前記カムディスクは、軸線に関して対称な形状をなしている。このため、この製品の製造過程おける中間製品（以下ワークと呼ぶ）２は、図３などに示すように、軸線Ｐに関して対称な形状に形成されている。
【００１７】
ワーク２は、軸線Ｐに関して対称でかつ円盤状に形成されている。ワーク２は、軸線Ｐに沿って突出した突部５と、この突部５から外周方向に向って徐々に薄肉に形成された裾部６と、前記突部５の裏側に位置する端面３と、この端面３の周方向に沿って等間隔に設けられた複数の凹部４と、を備えている。凹部４は、図１２に示すカムディスク１０２のカム面１０４に対応する。
【００１８】
端面３は、軸線Ｐに関して対称でかつ軸線Ｐを中心とした扇形に形成されている。端面３は、軸線Ｐに対して直交する方向に沿って平坦に形成されている。複数の凹部４は、軸線Ｐを中心とした周方向に沿って略等間隔となる位置に設けられている。図示例において、凹部４は、軸線Ｐ回りに周方向に等間隔に４つ設けられている。
【００１９】
図１２に示すように、それぞれの凹部４は、端面３に対して傾いて形成され、かつ互いに対向するように配された一対の傾斜面７，８と、これらの傾斜面７，８を互いに連ねる円弧状の円弧面９と、を備えている。
【００２０】
ワーク２の傾斜面７，８と円弧面９とは、図１２などに示すように最終形状の製品としてのカムディスク１０２のカム面１０４を形成する傾斜面１０７，１０８と円弧面１０９とにそれぞれ沿って形成されている。なお、カムディスク１０２のカム面１０４の円弧面１０９は、その曲率半径がローディングカム機構のローラの半径に応じた寸法に形成されている。
【００２１】
ワーク２は、図１２などに示すように、凹部４に、研削加工などが施された際に削りとられる取代２ａを備えている。凹部４において取代２ａの表面が前記傾斜面７，８及び円弧面９をなしている。また、研削加工などの際に、取代２ａが削り取られると、カム面１０４すなわち傾斜面１０７，１０８及び円弧面１０９が露出する。
【００２２】
仕上加工工程において、ワーク２に研削加工を施す際には、砥石などの工具を凹部４に対して所定の位置に位置決めしてカム面１０４を形成する必要がある。このため、軸線Ｐ回りの凹部４の位置を検出して、凹部４を軸線Ｐ回りの所定の位置に位置決めして、ワーク２の位相を合せる必要が生じる。
【００２３】
前述したワーク２の工作装置１は、図１及び図２に示すように、装置本体１０と、ロータリテーブル１１と、研削スピンドル装置としての工作ユニット１２と、制御手段としての演算装置１４などを備えている。
【００２４】
装置本体１０は、略平坦に形成された平坦面１５ａを有するテーブル部１５を備えている。ロータリテーブル１１は、テーブル部１５の平坦面１５ａ上に設けられており、図示しない駆動装置を備えた旋回テーブル１７と、チャック部１８と、チャック部１８に設けられた内径コレット１８ａと、を備えている。
【００２５】
旋回テーブル１７は、チャック部１８を、平坦面１５ａに沿う軸線Ｐ１回りに回動自在に支持している。チャック部１８の内径コレット１８ａは、ワーク２の軸線Ｐに沿う貫通孔に挿入され、内側からワーク２の内径面を固定できるようになっている。チャック部１８及び内径コレット１８ａは旋回テーブル１７と同軸である。なお、内径コレット１８ａがワーク２を固定すると、ワーク２の小径側端面がチャック部１８の端面に当接された状態となり、また、ワーク２の軸線Ｐと前述した軸線Ｐ１とが互いに同一線上に位置する。
【００２６】
また、旋回テーブル１７は、演算装置１４と接続しており、この演算装置１４の指令によってチャック部１８を介してワーク２を回動させるようになっている。
【００２７】
旋回テーブル１７は、周知のエンコーダなどの図５に示す旋回テーブルセンサ１７ａを備えている。この旋回テーブルセンサ１７ａは、演算装置１４などに接続している。旋回テーブルセンサ１７ａは、ワーク２の軸線Ｐ回りの位置情報としての回転位置に対応する回転位置信号を演算装置１４に対し逐次出力するようになっている。回転位置とは、中心（軸線Ｐ）から所定方向に延びた方向を基準方向とし、中心（軸線Ｐ）回りの前述した基準方向とのなす角度を示している。なお、図示例では、基準方向として、中心（軸線Ｐ）から上方に延びた方向を用いている。
【００２８】
工作ユニット１２は、ユニット本体１９と、工作部２０と、接触センサ２１とを備えている。ユニット本体１９は、前記軸線Ｐに対し直交する方向に沿って上方から下方に向って延びて形成されている。ユニット本体１９は、図５に示すＸ軸駆動装置２２、Ｙ軸駆動装置２３及びＺ軸駆動装置２４などによって、図１及び図２中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚそれぞれに沿って移動自在に支持されている。
【００２９】
なお、図１及び図２に示された矢印Ｘは、平坦面１５ａに沿い（すなわち軸線Ｐ１に平行）かつチャック部１８に支持されたワーク２に対し接離する方向に沿っている。図１に示された矢印Ｚは、矢印Ｘに対し直交しかつ平坦面１５ａに対し接離する鉛直方向に沿っている。図２に示された矢印Ｙは、矢印Ｘと矢印Ｚとに対し直交している。
【００３０】
Ｘ軸駆動装置２２、Ｙ軸駆動装置２３及びＺ軸駆動装置２４は、それぞれ、Ｘ軸センサ２２ａとＹ軸センサ２３ａとＺ軸センサ２４ａとを備えている。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸センサ２２ａ，２３ａ，２４ａは、それぞれ演算装置１４に接続している。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸センサ２２ａ，２３ａ，２４ａは、それぞれ基準位置に対するユニット本体１２の変位を検出し、これらの変位に応じたＸ軸変位信号、Ｙ軸変位信号及びＺ軸変位信号を演算装置１４に向って出力する。なお、図示例では、Ｙ軸センサ２３ａ及びＺ軸センサ２４ａは、それぞれの基準位置が、チャック部１８に支持されるワーク２の軸線Ｐの延長上に位置している。
【００３１】
工作部２０は、図示しない駆動装置と、支持軸２５と、砥石２６などを備えている。駆動装置は、支持軸２５をその軸線回りに回動する。支持軸２５は、ユニット本体１９の下端に位置する端面から、下方に向って突出した状態で配されている。支持軸２５は、その軸線が鉛直方向すなわち前記矢印Ｚに沿って設けられている。
【００３２】
砥石２６は、円柱状に形成されており、支持軸２５にこの支持軸２５と同軸的に取付けられている。砥石２６は、駆動装置が支持軸２５を回動することによって、この支持軸２５とともに支持軸２５の軸線すなわち前述した矢印Ｚ回りに回動する。砥石２６は、回動することによって、ワーク２の凹部４などに研削加工などを施すようになっている。
【００３３】
接触センサ２１は、センサ本体２７と、支持棒２８と、接触子２９とを備えている。センサ本体２７は、ユニット本体１９に取付けられている。センサ本体２７は、支持棒２８を支持している。センサ本体２７は、信号線を介して演算装置１４に接続している。
【００３４】
支持棒２８は、センサ本体２７から、チャック部１８に支持されたワーク２の端面３に向って延びて形成されている。支持棒２８は、平坦面１５ａ、前述した矢印Ｘ及び旋回テーブル１７の回転中心をなす軸線Ｐ１に沿って形成されている。支持棒２８は、センサ本体２７から、平坦面１５ａ、前述した矢印Ｘ及び旋回テーブル１７の回転中心をなす軸線Ｐ１に沿って突没自在かつ軸線Ｐと交差する方向からの外力によって支持棒２８の軸線方向が傾斜可能に設けられている。これらのように、支持棒２８が変位した場合、センサ本体２７から信号が出力される。
【００３５】
接触子２９は、支持棒２８の先端に支持されている。接触子２９は、その外表面にワーク２に形成される後述する位置決め穴３０の内面が当接すると、センサ本体２７などを介して、演算装置１４に向って接触子当接信号を発する。
【００３６】
演算装置１４は、周知のコンピュータであって、旋回テーブル１７と、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸駆動装置２２，２３，２４と、工作部２０と、接触センサ２１などと接続しており、これらの機器の動作を制御して、工作機械１全体の制御をつかさどるようになっている。演算装置１４は、旋回テーブルセンサ１７ａと、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸センサ２２ａ，２３ａ，２４ａなどと接続している。
【００３７】
演算装置１４は、前述したセンサ１７ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａから入力される後述するＹ軸変位信号ｙとＺ軸変位信号ｚと第１及び第２の回転位置信号θ１，θ２などの軸線Ｐ回りの凹部４の位置に基いて、凹部４が例えば旋回テーブルセンサ１７ａの基準方向などの所定の位置に位置するための回動角θを後述する式１などを用いて求める機能を有している。
【００３８】
演算装置１４は、式１を用いて求めた回動角θに基いて、旋回テーブル１７を駆動してワーク２を軸線Ｐ回りに回動させる機能を有している。そして、演算装置１４は、ワーク２の位置決め穴３０と旋回テーブルセンサ１７ａの基準方向などの所定の位置に位置させて、凹部４を所定の位置に位置させる機能を有している。
【００３９】
また、演算装置１４は、凹部４を所定の位相に位置合わせした後、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸駆動装置２２，２３，２４を駆動し、砥石２６を加工位置に位置決めする。そのために必要な接触センサ２１と砥石２６との相対位置関係、砥石２６の直径などの情報は予め演算装置１４に記憶されている。その後、演算装置１４はワーク２の研削加工を行わせる。
【００４０】
前述した構成の工作装置１を用いてワーク２に研削加工などを施す際には、まず以下に示すように、凹部４が周方向に沿った所定の位置に位置させるように位相を合せて、ワーク２を位置決めする。
【００４１】
まず、ワーク２に、図３に示すように、位置決め穴３０を形成する。この位置決め穴３０は、カムディスク１０２などの最終形状の製品に加工した際に、この製品の機能に問題が生じないとともに、この製品の加工に不具合が生じない位置に、形成される。位置決め穴３０は、接触子２９が十分に遊びを有して侵入可能な大きさに形成されている。なお、図示例では、位置決め穴３０は、その中心と軸線Ｐとを結んでなる軸線Ｐに直交する線分と、その隣接する凹部４の底４ａと軸線Ｐとを互いに結んでなる軸線Ｐに直交する線分とのなす角が、前記軸線Ｐ回りに４５度となる位置に形成されている。
【００４２】
ロータリテーブル１１のチャック部１８の内径コレット１８ａにワーク２の内径面を保持して、このワーク２を固定する。作業員が、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸駆動装置２２，２３，２４をそれぞれ操作して、接触センサ２１の接触子２９を位置決め穴３０内に挿入する。なお、このとき、図４（Ａ）に示すように、接触子２９は、位置決め穴３０の内面に当接していない状態に保たれている。この状態におけるＹ軸センサ２３ａ及びＺ軸センサ２４ａとがそれぞれ出力するＹ軸変位信号ｙ及びＺ軸変位信号ｚを演算装置１４が一旦記憶しておく。
【００４３】
その後、接触子２９が位置決め穴３０の内面に当接して、演算装置１４が接触子当接信号を検出するまで、チャック部１８をワーク２ごと図４中の矢印Ｋ１に沿う時計回りなどの第１の方向に回転させる。図４（Ｂ）に示すように、接触子２９が位置決め穴３０の内面に当接した際に、旋回テーブルセンサ１７ａが出力する回転位置に対応する第１の回転位置信号θ１を演算装置１４が一旦記憶しておく。
【００４４】
そして、接触子２９が位置決め穴３０の内面から一旦離れ、演算装置１４が再び接触子当接信号を検出するまで、前記第１の方向の逆方向としての図４中の矢印Ｋ２に沿う第２の方向にチャック部１８をワーク２ごと回転させる。図４（Ｃ）に示すように、接触子２９が、位置決め穴３０の内面に当接した際に、旋回テーブルセンサ１７ａが出力する回転位置に対応する第２の回転位置信号θ２を演算装置１４が一旦記憶しておく。
【００４５】
演算装置１４は、接触子２９が位置決め穴３０の内面に接触しない程度ワーク２を矢印Ｋ１に沿う方向に回転させた後、Ｘ軸駆動装置２２を駆動して、接触子２９を位置決め穴３０から抜き出す。演算装置１４は、以下に示す式１を用いて回動角θを算出する。演算装置１４は、この回動角θに基いて、チャック部１８をワーク２とともに回動させて、図４（Ｄ）に示すように、所定の位置としての位置決め穴３０が旋回テーブルセンサ１７ａの基準方向に位置する位置に凹部４を位置させる。このように、ワーク２の位相合わせが完了した後、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸駆動装置２２，２３，２４を駆動し、砥石２６を所定の位置に位置決めする。
【００４６】
【数１】

【００４７】
前述したようにワーク２を位置決めした後、演算装置１４は、工作部２０の駆動装置を駆動して砥石２６を回転させるとともに、旋回テーブル１７の駆動装置及びＸ軸駆動装置２２などを駆動して、凹部４の取代２ａを砥石２６を用いて取り除いて、カム面１０４を形成する。
なお、研削加工中における砥石２６とワーク２との相対位置は、ワーク２の軸線Ｐ回りの角度と矢印Ｘに沿う砥石２６の変位とによって定まる。また、このときの旋回テーブル１７の駆動装置及びＸ軸駆動装置２２などを用いたユニット本体１９のワーク２に対する相対的な移動軌跡を、特定の直線上、例えば図１３中に一点鎖線Ｑで示したカムディスク１０２のピッチ円に沿った方向に展開した場合の一部分を示す図１１などを参照して以下説明する。
なお、ピッチ円とは、カムディスク１０２の内径と外径との平均値を直径Ｄとする円である（図１３を参照）。
【００４８】
カムディスク１０２一つあたりのカム面１０４の数をＮ、カムディスク１０２のピッチ円の直径をＤ、カム面１０４を構成する傾斜面１０７，１０８それぞれの３６０度当たりの軸線Ｐ方向の高さの変位量（リード）をＬ１及びＬ２とする。砥石２６は、図１１に示す展開図上では、開始点Ｂから経路点Ｉ１，Ｉ２を通って終了点Ｅまで移動しながら研削加工を行なう。
なお、経路点Ｉ１は、傾斜面１０７と円弧面１０９とが互いに連なる点を示しており、経路点Ｉ２は、円弧面１０９と傾斜面１０８とが互いに連なる点を示している。
【００４９】
また、図１１において、円弧面１０９の曲率半径をＲとし、カム面１０４の底１０４ａと開始点Ｂとのカムディスク１０２の軸線Ｐａに沿う間隔をＨ１とし、カム面１０４の底１０４ａと終了点Ｅとのカムディスク１０４の軸線Ｐａに沿う間隔をＨ２とし、カム面１０４の底１０４ａと開始点Ｂ及び終了点Ｅとのそれぞれのカムディスク１０２の周方向に沿う間隔をＳとしている。これらの間隔Ｓは、それぞれ（πＤ）／（２Ｎ）となっている。
【００５０】
これらの条件によると、前記間隔Ｈ１，Ｈ２は、それぞれ以下の式２及び式３のように示される。
【００５１】
【数２】

【００５２】
さらに、カム面１０４の底１０４ａと経路点Ｉ１とのカムディスク１０２の軸線Ｐに沿う間隔をｈ１とし、カム面１０４の底１０４ａと経路点Ｉ２とのカムディスク１０２の軸線Ｐａに沿う間隔をｈ２とし、カム面１０４の底１０４ａと経路点Ｉ１とのカムディスク１０２の周方向に沿う間隔をａ１とし、カム面１０４の底１０４ａと経路点Ｉ２とのカムディスク１０２の周方向に沿う間隔をａ２とすると、これらの間隔ｈ１，ａ１，ｈ２，ａ２は、下記に示す式４ないし式７で示すことができる。
【００５３】
【数３】

【００５４】
このように、砥石２６を用いて取代２ａを取り除いて、カム面１０４を形成する際には、前記式２及び間隔Ｓ＝（πＤ）／（２Ｎ）を満たす位置を開始点Ｂとして研削を開始し、前記式４及び式５を満たす位置を経路点Ｉ１としかつ式６及び式７を満たす位置を経路点Ｉ２として、前記式３及び間隔Ｓ＝（πＤ）／（２Ｎ）を満たす位置を終了点Ｅとして研削加工を行う。
【００５５】
また、図１２に示すように、開始点Ｂを旋回テーブルセンサ１７ａが検出する回転位置ａが０度となる位置とし、カムディスク１０２の理想的な円弧面１０９の底１０４ａを軸線Ｐ方向に沿う高さＨが０となる位置とし、前記回転位置ａと軸線Ｐに沿うカム面１０４の底１０４ａからの高さＨとを変数として用いる座標系で示すと、開始点Ｂ、経路点Ｉ１，Ｉ２及び終了点Ｅそれぞれの座標は、以下のように示される。
【００５６】
【数４】

【００５７】
また、カムディスク１０２がＮ個のカム面１０４を備え、これらのカム面１０４にそれぞれ１からＮまでの番号を付し、前述した座標を満す開始点Ｂ、経路点Ｉ１，Ｉ２及び終了点Ｅを１番面のカム面１０４とすると、ｉ番目のカム面１０４を形成する際の開始点Ｂｉ、経路点Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉ及び終了点Ｅｉそれぞれの座標は、以下のように示される。
【００５８】
【数５】

【００５９】
演算装置１４は、予め前述した座標を記憶しており、これらの座標に基いて、前記旋回テーブル１７及びＸ，Ｙ，Ｚ軸駆動装置２２，２３，２４を駆動してカム面１０２を形成する。なお、取代２ａの深さが工作ユニットの加工能力を超えて大きい、すなわち一度に削れる深さを上回る場合には、複数回にわけて加工する。その場合、カム面１０４を形成する際に、前述したｉ番目のカム面１０４を形成する際の開始点Ｂｉ、経路点Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉ及び終了点Ｅｉのそれぞれの座標に、以下に示すように軸線Ｐに沿う調整変位ｈを加え、この調整変位ｈを適宜調整しながら研削加工を行う。
【００６０】
この調整変位ｈは、取代２ａの軸線Ｐに沿う深さから調整変位ｈを差し引いた値が、工作ユニット１２が１回で削ることできる深さを上回らないように設定する。そして、１周の加工毎、すなわちＮ面加工する毎に調整変位ｈを小さくなるように変えてゆき、最終的には、調整変位ｈ＝０、すなわち開始点Ｂｉ、経路点Ｉ１ｉ，Ｉ２ｉ及び終了点Ｅｉそれぞれが前述した座標となる条件で加工を行って終了となる。
なお、取代２ａの大きさを測定する必要のある場合は、位相合わせ終了後、加工を行うのに先立ち、接触センサ２１により、例えば凹部４の底４ａの矢印Ｘに沿った高さ（例えば矢印Ｘに沿う方向の基準をチャック部１８の端面とする場合は、チャック部１８の端面からの間隔）を求め、仕上げるべき高さとの差を求めることにより行う。
他に、例えばワーク２の端面３を基準面とする場合であれば、端面３の測定を行い、これを基準面として、凹部４の底４ａと、端面３との矢印Ｘに沿った高さの差を求めるようにしてもよい。
【００６１】
【数６】

【００６２】
前述した工作機械１におけるワーク２の位置決めすなわち位相合せ方法によると、ロータリテーブル１１が軸線Ｐ回りに回動自在にワーク２を保持し、接触センサ２１の接触子２９などが凹部４の軸線Ｐ回りの位置を検出し、この検出した位置に基いて、演算装置１４が凹部４が所定の位置に位置させるための回動角θを式１に基いて求める。そして、演算装置１４が、この回動角θに基いて、ワーク２を軸線Ｐ回りに回動させて位置決めするので、ワーク２を軸線Ｐ回りに高精度に位置決めできる。
【００６３】
また、演算装置１４が、前記式１に基いて回動角θを求め、この回動角θに基いてワーク２を軸線Ｐ回りに回動させて位置決めするので、ワーク２を位置決めする作業の自動化を図ることが可能となる。これに先立って作業者が行う作業は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸駆動装置２２，２３，２４により、接触子２９を凹部４内に位置決めするという、精度を要しない簡単な作業のみでよい。したがって、ワーク２の生産コストなどの高騰を抑制することが可能となる。
【００６４】
図６ないし図８は、第２の実施形態を示し、前述した第１の実施形態と同一構成部分などには、同一符号を付して説明を省略する。
【００６５】
第２の実施形態の工作装置１は、図６などに示すように、近接センサ４１を備えている。この近接センサ４１は、支持体４２と、近接子４３とを備えている。支持体４２は、テーブル部１５の平坦面１５ａ上に取付けられている。
【００６６】
支持体４２は、チャック部１８に支持されたワーク２の端面３に向かって延びて形成された支持棒４４を備えている。支持棒４４は、平坦面１５ａ、前述した矢印Ｘ及び旋回テーブル１７の回転中心をなす軸線Ｐ１に沿って形成されている。支持棒４４は、ワーク２のチャック部１８への取付け時には、邪魔にならないよう簡単に着脱可能あるいは矢印Ｘに沿って進退可能である。
【００６７】
近接子４３は、支持棒４４の先端に支持されている。近接子４３は、チャック部１８に支持されたワーク２の軸線Ｐから鉛直方向に沿って真直ぐ下方に向って延びる線分上に配されている。また、近接子４３は、チャック部１８などによってワーク２が回転すると、このワーク２の位置決め穴３０に相対する位置に配されている。
【００６８】
近接子４３は、演算装置１４などに接続している。近接子４３は、その近傍にワーク２の母材などが近接すると、演算装置１４に向って近接信号を発する。近接子４３は、ワーク２の端面３が相対することによって、前述した近接信号を演算装置１４に向って出力し、凹部４や位置決め穴３０など、ワーク２との距離が端面３との距離より離れると信号を発しないように設定されている。
【００６９】
本実施形態の工作装置１の演算装置１４は、近接センサ４１からの近接信号の状況に基いて旋回テーブル１７を回転させ、近接センサ４１が位置決め穴３０に対向する位置に旋回テーブル１７を停止させる。演算装置１４はこの時に旋回テーブルセンサ１７ａが出力する回転位置信号を一旦記憶しておく。
【００７０】
そして、この状態から旋回テーブル１７を例えば１８０度などの所定の角度回転させて、ワーク２を位置決めする。この所定の角度は、ワーク２の位置決め後、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸駆動装置２２，２３，２４をそれぞれ駆動して予め定められた位置に接触子２９を位置決めしたときにワーク２の位置決め穴３０内に接触子２９が侵入するような位置関係となるように定められている。
【００７１】
本実施形態の工作装置１を用いてワーク２に研削加工などを施す際には、まず、図８（Ａ）に示すように、前述した位置決め穴３０を形成した端面３に隣合う凹部４が近接子４３に相対するように、ワーク２をチャック部１８に位置決めして固定する。このとき、近接子４３は、近接信号を発していない状態を保っている。
【００７２】
演算装置１４が、チャック部１８をワーク２ごと位置決め穴３０が近接子４３に徐々に近付く方向に回転させる。すると、図８（Ｂ）に示すように、近接子４３が、端面３と相対して近接信号を発する。そして、図８（Ｃ）に示すように、近接子４３が位置決め穴３０と相対して近接信号を発しなくなる。
【００７３】
そして、演算装置１４が、旋回テーブル１７を停止し、旋回テーブルセンサ１７ａが出力する回転位置信号を一旦記憶しておく。このとき、図７に示すように、近接子４３には、位置決め穴３０が対向しているとともに、位置決め穴３０は、旋回テーブルセンサ１７ａの前述した基準方向に対し約１８０度傾いた方向に位置している。
【００７４】
その後、演算装置１４が、位置決め穴３０が旋回テーブル１７の基準方向にほぼ位置するように、チャック部１８を前記所定の角度だけ回動させる。図示例では、所定の角度としてチャック部１８を１８０度回動させる。
【００７５】
また、近接センサ４１などに取付け誤差がある場合や、近接子４３が位置決め穴３０に完全に対向する前に近接信号を発する場合においては、前述した所定の角度に取付け誤差などに応じた補償角度を加えるのが望ましい。この場合、補償済みの所定の角度分チャック部１８を回転させて、位置決め穴３０が基準方向にほぼ位置するようにワーク２を位置決めすることができる。要はチャック部１８の回動後、次のＸ，Ｙ，Ｚ軸駆動装置２２，２３，２４による位置決め動作により、接触子２９が位置決め穴３０内に挿入されるような位置関係であればよい。
【００７６】
そして、演算装置１４が、予め決められた位置にＸ，Ｙ，Ｚ軸駆動装置２２，２３，２４をそれぞれ駆動すれば、位置決め穴３０の中に接触子２９が挿入されることとなる。この後の工程は、前述した第１の実施形態の工作装置１を用いた工程と同様な工程にしたがって、凹部４の周方向に沿った位置すなわち位相を合せて、ワーク２を位置決めするとともに、ワーク２に研削加工などを施して取代２ａを取り除いてカム面１０４を形成する。
【００７７】
前述した本実施形態の工作装置１におけるワーク２の位置決めすなわち位相合せ方法によると、第１の実施形態の工作装置１における位相合せ方法と同様に、ワーク２を軸線Ｐ回りに高精度に位置決めできるとともに、ワーク２を位置決めする作業の自動化を図ることができ、ワーク２の生産コストなどの高騰を抑制することができる。
【００７８】
さらに、本実施形態の工作装置１におけるワーク２の位置決めすなわち位相合せ方法によると、位置決め穴３０内に接触子２９を挿入する作業の自動化を図ることができるので、ワーク２の生産コストなどの高騰をより一層抑制することができる。すなわち、作業者は、ワーク２を取付ける向きを注意するだけで良い。すなわち、近接子４３と位置決め穴３０との相対的な位置関係が図８（Ａ）のようになるようにすればよい。なお、ワーク２の取付けを図８（Ｂ）のようにし、図８（Ａ）から図８（Ｂ）への工程を省略しても良い。
【００７９】
次に、位相合わせの基準として、前記第１及び第２の実施形態のようにワーク２に予め設けた位置決め穴３０を用いる必要のない実施形態について説明する。この方法は、作業者がワーク２を仮位置決めした状態で接触センサ２１により凹部４の測定を行い、その結果に基いて、合せるべき位相に対するずれ量を演算して求め、このずれ量を補正することにより、位相合わせを行う方法である。
【００８０】
図１０に示すように、仮位置決めした状態での接触センサ２１と凹部４との対向位置４ｂが、位相合わせさせたい底４ａの位置に対し、ずれ量としての角度β（単位：度）だけずれているとする。この最初の対向位置４ｂから旋回テーブル１７の駆動装置により所定の角度±θ０度だけワーク２を回転させた位置でそれぞれ接触センサ２１により傾斜面７，８の矢印Ｘに沿った基準位置からの高さｘ１，ｘ２を測定し、その結果に基き以下に示す式１０によって前記角度βを求める。そして、得られた角度βを考慮してワーク２を所定角度回転させることにより位相合わせが完了となる。
【００８１】
一般に、図９に示された理想とするカムディスク１０２のカム面１０４において、傾斜面１０７の３６０度当たりの軸線Ｐ１に沿う高さの変位量（リード）をＬ１、傾斜面１０８のリードをＬ２とし、経路点Ｉ１，Ｉ２の底１０４ａからの高さをそれぞれｈ１，ｈ２とし、周方向に沿った底１０４ａと経路点Ｉ１，Ｉ２それぞれとの角度をａ１，ａ２とすると、理想のカム面１０４の底１０４ａから角度±θ０だけ離れた箇所Ａ１，Ａ２の底１０４ａからの矢印Ｘに沿った高さの互いの差△ｈは、以下の式８で示すことができる。
【００８２】
【数７】

【００８３】
ここで、図１０に示すように、ワーク２において、前記対向位置４ｂと理想とするカム面１０４すなわち凹部４の底４ａとのずれ（角度）をβとし、前記対向位置４ｂから角度±θ０離れた箇所Ｂ１，Ｂ２の矢印Ｘに沿った高さをそれぞれｘ１，ｘ２とすると、取代２ａが均一であると仮定して前記式８に基いて以下の式９が成立する。この式９から前述した角度βを求めると以下の式１０が得られる。
【００８４】
【数８】

【００８５】
具体的な位相合わせの方法の一例を示す。基準方向としては中心（軸線Ｐ）から上方に延びた方向を用いている場合について説明する。まず、作業者は、一つのカム底４ａが略鉛直方向に沿うようにチャック部１８にワーク２を取付ける。このときの基準方向（鉛直方向）と前記一つのカム底４ａとのずれ量としての角度βは、この時点では未知である。
【００８６】
次に、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸駆動装置２２，２３，２４により接触センサ２１をその支持棒２８の軸線が前記軸線Ｐを含む鉛直面内に位置し、かつ接触子２９が前記基準方向に位置するワーク２の凹部４に対向するように位置決めする。軸線Ｐからの高さ（矢印Ｚに沿う方向）としては、例えば図１３中に一点鎖線Ｑで示すカム面のピッチ円の直径Ｄに対応する高さとする。すなわち、軸線Ｐから直径Ｄの２分の１の高さとする。
【００８７】
次に、旋回テーブル１７の駆動装置により、ワーク２を−θ０度回転させ、続いてＸ軸駆動装置２２により接触センサ２１をワーク２に向って矢印Ｘに沿って、凹部４の傾斜面７に接触するまで移動させる。そして、そのときの矢印Ｘに沿った高さｘ１を演算装置１４により読み取らせ、記憶させる。これが図１０中の箇所Ｂ１の位置データに相当する。
【００８８】
次に、Ｘ軸駆動装置２２により接触センサ２１を適当な量だけ後退させた後、旋回テーブル１７の駆動装置によりワーク２を＋２θ０度回転させる。すなわち、最初の位置から＋θ０の位置に接触センサ２１を対向させる。続いて、Ｘ軸駆動装置２２により接触センサ２１をワーク２に向って矢印Ｘに沿って凹部４の傾斜面８に接触するまで移動させる。そして、そのときの矢印Ｘに沿った高さｘ２を演算装置１４により読み取らせ記憶させる。これが図１０中の箇所Ｂ２の位置データに相当する。
【００８９】
次に、接触センサ２１を後退させる。そして、演算装置１４により高さｘ１，ｘ２を用い、上記式１０を用いて角度βを算出する。
【００９０】
最後にワーク２を旋回テーブル１７の駆動装置により、最初の位置から−β−（３６０度／２Ｎ）だけ回転させ、この角度を旋回テーブル１７の新しい基準方向とする。この後、研削加工に移る。加工の手順は前記第１及び第２の実施形態に記載した場合と同様である。
【００９１】
前記仮位置決めの正確さの程度すなわち角度βの小ささと、前記角度θ０の大きさとは仮位置決めした状態でワーク２を±θ０度回転させたときに接触センサ２１がワーク２の端面３や凹部４の円弧面に対向することなく、傾斜面７，８に対向するようになっていればよい。
【００９２】
このような工作装置１において、ワーク２を位置決めする際に、凹部４において一旦対向位置４ｂを定め、この対向位置４ｂから±θ０離れた箇所Ｂ１，Ｂ２の高さｘ１，ｘ２をそれぞれ接触子２９を用いて測定する。そして、前述した式１０を用いて対向位置４ｂと理想とするカム面１０４、すなわち凹部４の底４ａとの互いのずれである角度βを求め、この角度βに基いて旋回テーブル１７を回動する。このため、製品の都合上、位置決め穴３０を設けられない場合であっても、位置決め穴３０を用いる必要がないので、凹部４を所定の位置に位置させるようにワーク２を位置決め、すなわち位相を合わせることができる。
また、接触センサ２１を用いて傾斜面７，８の高さを測定し、傾斜面７，８の取代２ａが等しくなるように、補正量としての角度βを求めているので、傾斜面７，８の片方だけを多く削ることがなく、研削スピンドルとしての工作ユニット１２に過負荷を与えることがない。
【００９３】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークを軸線回りに高精度に位置決めすることができるとともに、ワークを位置決めする作業の自動化を図ることが可能となる。したがって、ワークの生産コストなどの高騰を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の工作装置の構成を示す側面図。
【図２】同実施形態の工作装置の構成を示す平面図。
【図３】同実施形態の工作装置によって加工が施されるワークを示す斜視図。
【図４】同実施形態の工作装置によってワークが位置決めされる過程を示す説明図。
【図５】同実施形態の工作装置の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第２の実施形態の工作装置の構成を示す側面図。
【図７】同実施形態の工作装置によってワークが位置決めされる過程を示す斜視図。
【図８】同実施形態の工作装置の近接子によって位置決め穴の存在が検出される過程を示す説明図。
【図９】本発明の工作装置によって形成されるカムディスクの一部を拡大して示す断面図。
【図１０】本発明の工作装置において接触子を用いて凹部の底の位置を求める過程を模式的に示す説明図。
【図１１】本発明の工作装置の砥石がカム面を形成する際の移動軌跡を模式的に示す説明図。
【図１２】本発明の工作装置によって加工が施されるワークの一部を拡大して示す断面図。
【図１３】ワークを示す斜視図。
【図１４】図１３に示したワークの一部を拡大して示す斜視図。
【図１５】図１３に示したワークの一部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
２…ワーク、４…凹部、１４…演算装置、１８…チャック部、２１…センサ（接触センサ）、３０…位置決め穴、４１…近接センサ、θ…回動角、Ｐ…軸線。

Claims

軸線回りに設けられた凹部および位置決め穴を備えたワークを前記軸線回りに回動自在に支持するチャック部と、
前記位置決め穴の位置を検出する近接センサと、
前記凹部の軸線回りの位置を検出するセンサと、
前記センサによって検出された前記凹部の軸線回りの位置に基いて、前記凹部が軸線回りの所定の位置に位置するための前記ワークの回動角を求める演算装置と、を具備し、
前記近接センサによって検出された前記位置決め穴の位置に基いて前記チャック部を介して前記ワークを軸線回りに回動させることで、前記センサと前記位置決め穴の位置合わせを行うとともに、前記ワークの凹部が軸線回りの所定の位置に位置するように、前記演算装置で得られた前記回動角に基いて前記チャック部を介して前記ワークを軸線回りに回動させることを特徴とする位相合わせ装置。
請求項１の記載において、前記センサは、前記ワークに接することで前記凹部の軸線回りの位置を検出する接触センサであることを特徴とする位相合わせ装置。