JP5398393B2

JP5398393B2 - ワーク調芯保持方法

Info

Publication number: JP5398393B2
Application number: JP2009163751A
Authority: JP
Inventors: 幹夫中杉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-07-10
Also published as: JP2011016206A

Description

本発明は、ワークを高精度に調芯して保持するワーク調芯保持方法に関するものである。

軸又は穴の嵌合部を有する光学部品などのワークを調芯して保持固定するワーク調芯方法が特開２００２−１７２５３６号公報に開示されている。この従来のワーク調芯方法は、ワークを支持する治具とワークとの互いに嵌合する嵌合部の嵌合隙間に圧縮流体を供給してワークを治具に支持させて調芯する。そののち、ワークに治具に向かって付勢する力を作用させてワークを治具に保持固定する。

特開２００２−１７２５３６号公報

しかしながら、上記従来の技術では以下のような問題点があった。

ワークを調芯した後にワークに保持部に向かって付勢する力を作用させる際に、急激に強力な力を加えると、ワークに不均一な力が作用したり、ワークに衝撃が加わったりすることがある。その結果ワークの調芯精度が劣化した状態で治具に保持固定されることがある。

ワークを調芯した後にワークに治具に向かって付勢する力を作用させる際に、弱い力から徐々に強い力を加えることにより、ワークが治具に保持される際に調芯精度が劣化することを回避できる。しかしこの方法では治具の機構が複雑になるとともに、タクトが長くなる。

ワークの寸法精度のバラツキによる嵌合隙間が広くなる場合や真円度などの形状精度が良好でない場合に、圧縮流体の圧力が周方向に均一にならなくなり、調芯精度が劣化する。

複数の供給口の内径寸法や供給口の長さにバラツキが有る場合には、それぞれの供給口から供給される圧縮流体の供給圧や供給流量にバラツキを生じるために、調芯精度が劣化する。

本願発明の目的は、ワークを調芯した状態から保持固定する際に、調芯精度が劣化するような付勢力を与えることなく、また機構が複雑化したりタクトが長くなることを回避してワークを保持固定できるワーク調芯保持方法を提供することにある。

本願発明の他の目的は、ワークの寸法精度や形状精度のバラツキや複数の供給口の寸法精度にバラツキが有っても、調芯精度の劣化のないワーク調芯保持方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願発明に係るワーク調芯保持方法は、保持装置のワーク保持面に設けた嵌合部とワークに設けたワーク嵌合部とを嵌合させて、保持固定するワーク調芯保持方法において、前記ワークは前記ワーク嵌合部にテーパ部を有しており、前記嵌合部と前記ワーク嵌合部との嵌合隙間および前記ワーク保持面と前記ワークとの隙間にそれぞれ圧縮空気を供給して、前記ワークを非接触状態で支持して調芯した後、前記ワーク保持面と前記ワークとの隙間への圧縮空気の供給を遮断することにより、前記テーパ部に沿う推力を前記ワークに作用させて前記ワークを前記ワーク保持面に接触させてから、前記ワークに前記ワーク保持面に向かって付勢する推力を作用させて前記ワークを前記ワーク保持面に押し付けて保持固定することを特徴とする。

ワークは、ワーク保持面に設けた嵌合部とワークに設けたワーク嵌合部との隙間に圧縮空気を供給すると、保持装置の嵌合部に対して非接触で調芯されるとともに、ワーク嵌合部のテーパ部に沿って推力が作用する。一方、ワーク保持面とワークとの隙間に圧縮空気が供給され、前記テーパ部に沿って作用する推力と力が釣り合うことにより、ワークは非接触で調芯される。この非接触で調芯した状態から、ワーク保持面と前記ワークとの隙間への空気供給のみを遮断すると、前記テーパ部に沿って作用する推力のみでワークをワーク保持面に接触させることになる。そのため、小さい力でワークをワーク保持面に押し付けるので、不均一な力が作用したり、衝撃が加わったりすることによる調芯精度の劣化は生じない。ワークがワーク保持面に接触した状態からワークに保持固定するための推力が付勢されるために、保持機構が複雑になったり、保持するためのタクトが長くなったりすることなく、調芯精度が維持された状態で保持固定することが可能となる。

また、嵌合部にリング状の溝を設け、前記リング状の溝に複数個の空気供給孔を設けたことにより、複数個の空気供給孔から供給される圧縮空気によって発生する圧力がリング状の溝にも平均的に発生する。その結果ほぼ全周に亙って圧力を保持することができるためにワークを調芯して保持することが可能となる。さらに、圧力発生部とテーパ部とが重なれば推力が作用するので、リング状の溝が設けられていることにより、圧力発生部が軸方向に長くなるため、ワーク嵌合部に設けられたテーパ部が一部であっても推力を作用させることが可能となる。

本願発明に係る第１の実施形態によるワークの調芯保持方法を説明する図であって、（ａ）はワークが保持固定された保持装置の模式断面図であり、（ｂ）はワークに推力が作用する状態を示す模式部分断面図である。本願発明と従来技術の嵌合隙間に生じる圧力分布の状態を示し、（ａ）は本願発明における圧力分布の説明図、（ｂ）は従来技術の圧力分布の説明図である。本願発明に係る第２の実施形態によるワーク調芯保持方法を説明するワークを保持した保持装置の模式部分断面図である。

本願発明に係る第１の実施形態によるワーク調芯保持方法について説明する。図１において、保持装置１は図示上面であるワーク保持面８に突設された軸２の外周面に設けられた嵌合部２ａと軸２に嵌合されたワーク１１を保持する保持部３とを有している。嵌合部２ａにはリング状の溝４が設けられているとともに、溝４には複数の空気供給孔５が周方向に互いに間隔をおいて設けられており、空気供給通路６を介して圧縮空気が供給される。

保持部３にはワーク保持面８、空気を給排気可能な給排気孔９およびリング状の吸着溝１０が設けられている。ワーク１１は、穴にワーク嵌合部１３およびテーパ部１３ａを有しており、テーパ部１３ａはワーク保持面８に向って内径が漸次縮小している。

嵌合部２ａに設けられた複数の空気供給孔５と保持部３に設けられた給排気孔９からそれぞれ圧縮空気が供給されると、嵌合部２ａとワーク嵌合部１３との嵌合隙間に空気膜が形成される。この空気膜は嵌合部２ａに設けられたリング状の溝４によりほぼ周方向に均一な空気圧とすることができる。このため、ワーク１１が嵌合部２ａに対して高精度に調芯する空気圧を供給することが可能となる。

また、ワーク１１のワーク嵌合部１３のテーパ部１３ａに空気圧が作用することにより、図１の（ｂ）に示すように、ワーク１１には保持装置１のワーク保持面８へ向かって付勢する推力Ｆが作用する。

一方、保持装置１の保持部３に設けられた給排気孔９を介してワーク保持面８とワーク１１との隙間に圧縮空気を供給することにより、ワーク１１をワーク保持面８から引き離す方向へ付勢する推力を与えることができる。この推力とテーパ部１３ａに作用する推力Ｆにより、ワーク１１を保持装置１に対して非接触で支持することが可能となる。その結果、ワーク１１には非接触状態で高精度に調芯する空気圧Ｐが作用するため、保持装置１に対して高精度な調芯状態を維持することが可能となる。

図２は嵌合隙間に生じる空気圧の圧力分布を示したもので、（ａ）は本発明に係るワークの圧力分布であり、（ｂ）は従来の技術の圧力分布である。図２より、本発明を用いることによりリング状に均一な空気圧Ｐが発生し、なおかつ発生する空気圧力が高いことを示しており、このことからワーク１１の調芯精度が高く維持されることがわかる。

このようにワーク１１を高精度に調芯した状態から、保持装置１の給排気孔９からの圧縮空気の供給を遮断すると、ワーク１１はワーク嵌合部１３のテーパ部１３ａに沿った推力のみでワーク保持面８へ向かって付勢される。このために、小さい力でワーク１１の保持基準面１２とワーク保持面８は接触状態となり、高精度な調芯状態を維持したまま接触状態にすることができる。

次に、ワーク保持面８とワーク１１の保持基準面１２が接触した状態から、保持部３の給排気孔９から吸気するとリング状の吸着溝１０に吸着力が作用し、ワーク１１にワーク保持面８に向かって付勢する推力が作用して保持装置１に固定される。ここで、ワーク１１をワーク保持面８に向かって推力を付勢する手段として給排気孔９からの吸気する方法について示したが、バネ等の弾性手段を用いてワーク上面１１ａからワーク保持面８に向かって押し付ける方法であっても良い。

図１に示した保持装置において、ワーク１１が材質はアルミで外接円φ４０、ワーク嵌合部１３である内径がφ１０，厚みが２ｍｍの６面ポリゴンの場合、ワーク１１の重さは約６ｇである。ワーク嵌合部１３のテーパ部１３ａの角度５°で保持装置１の嵌合部２ａとの嵌合隙間が１０μｍである。リング状の溝４の幅が１ｍｍで、リング状の溝４に設けられた４個の空気供給孔５の内径がφ０．３で、供給圧０．４ＭＰａで空気が供給されると約０．２Ｎの推力が発生する。また、ワーク保持部３の給排気孔９は内径φ０．５で４個と内径φ１５外径φ２１深さ０．５ｍｍの円環状の溝１０とからなり、０．２５ＭＰａの供給圧を加えると給気圧は給排気孔９からの給気圧が作用する。そのため、前記推力と釣り合い、空気膜により非接触状態で支持される。この状態から給排気孔９からの空気供給を遮断すると、ワーク１１はワーク嵌合部１３のテーパ部１３ａに作用する推力約０．２Ｎのみでワーク保持面８へ押し付けられる。次に、ワーク保持面８とワーク１１の保持基準面１２が接触した状態から、給排気孔９から吸気することにより、ワーク１１にワーク保持面８に対して押し付ける付勢力で付勢し保持装置１に固定される。この時の付勢力は円環状の溝１０の面積全体が付勢力として作用するため約１６．９Ｎの保持力で保持装置１に保持固定される。調芯精度は非接触状態で調芯した時と保持装置１に固定された時との差は１μｍ以下とすることが可能となった。

以上説明したような方法で、ワーク１１を保持装置１に保持固定することにより、ワーク１１は保持装置１に高精度な調芯精度を保ったまま保持固定することが可能となる。

次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。図３に示すように、保持装置３９は穴部の内周面に設けられた嵌合部３２ａと穴部４０の内側に設けられた保持部３３とを有している。嵌合部３２ａにはリング状の溝３４が設けられるとともに、リング状の溝３４には複数の空気供給孔３５が設けられており、空気供給通路３６を通して圧縮空気が供給される。一方、保持部３３にはワーク保持面３８と空気を給排気可能な給排気孔３９が設けられるとともに円形状などの形状の溝４０が設けられている。ワーク４１は外周面に円柱部を有する軸であり、円柱部にワーク嵌合部４３およびテーパ部４３ａを有しており、ワーク保持面３８に向って外径が漸次拡大しているテーパ部４３ａが設けられている。

保持装置３１の嵌合部３２ａに設けられた複数の空気供給孔３５と保持部３３に設けられた給排気孔３９からそれぞれ空気が供給されると、ワーク嵌合部４３とワーク４１の間に空気膜が形成される。また、ワーク４１のワーク嵌合部４３のテーパ部４３ａに空気圧が作用することにより、ワーク４１には保持装置３１のワーク保持面３８へ押し付ける方向の推力が作用する。一方、保持装置３１の保持部３３に設けられた給排気孔３９から圧縮空気を供給することにより、ワーク４１をワーク保持面３８から引き離す方向の推力を与えることができる。そのため、この推力とテーパ部に作用する推力により、ワーク４１は保持装置３１に対して非接触に支持することが可能となる。したがって、ワーク４１には非接触な状態で高精度に調芯する空気が作用するため、保持装置に対して高精度な調芯状態を維持することが可能となる。

ワーク４１を高精度に調芯した状態から、保持装置３１の給排気孔３９からの圧縮空気の供給を遮断すると、ワーク４１はワーク嵌合部４３のテーパ部４３ａに作用する推力のみでワーク保持面３８へ向かって付勢される。このために、小さい力でワーク４１の保持基準面４２と保持部３３のワーク保持面３８は接触状態となり、高精度な調芯状態を維持したまま接触状態にすることができる。

次に、ワーク保持面３８とワーク４１の保持基準面４２が接触した状態から、保持部３３の給排気孔３９から吸気するとリング状の吸着溝４０に吸着力が作用し、ワーク４１にワーク保持面３８に対して保持力が付勢されて保持装置３１に保持固定される。このような方法で、ワーク４１を保持装置３１に保持固定させることにより、ワーク４１は保持装置３１に高精度な調芯精度を保ったまま保持固定することが可能となる。

本発明は、ポリゴンミラーを高精度に調芯してから加工する必要のあるポリゴン加工機のポリゴンチャック装置やポリゴンモータの回転軸に調芯して組立てるポリゴン組付け装置に用いられる。またレンズなどの光学部品をレンズ鏡筒に組付けるための組立用ハンドなどに利用される。

１、３１・・・保持装置
２ａ、３２ａ・・・嵌合部
３、３３・・・保持部
４、３４・・・リング状の溝
５、３５・・・空気供給孔
８、３８・・・ワーク保持面
９、３９・・・給排気孔
１１、４１・・・ワーク
１２、４２・・・保持基準面
１３、４３・・・ワーク嵌合部

Claims

保持装置のワーク保持面に設けた嵌合部とワークに設けたワーク嵌合部とを嵌合させて、保持固定するワーク調芯保持方法において、
前記ワークは前記ワーク嵌合部にテーパ部を有しており、前記嵌合部と前記ワーク嵌合部との嵌合隙間および前記ワーク保持面と前記ワークとの隙間にそれぞれ圧縮空気を供給して、前記ワークを非接触状態で支持して調芯した後、前記ワーク保持面と前記ワークとの隙間への圧縮空気の供給を遮断することにより、前記テーパ部に沿う推力を前記ワークに作用させて前記ワークを前記ワーク保持面に接触させてから、前記ワークに前記ワーク保持面に向かって付勢する推力を作用させて前記ワークを前記保持面に押し付けて保持固定することを特徴とするワーク調芯保持方法。
前記嵌合部はリング状の溝を有し、前記溝には複数の空気供給孔が周方向へ互いに間隔をおいて設けられていることを特徴とする請求項１に記載のワーク調芯保持方法。
前記ワーク嵌合部が穴であり、前記テーパ部は前記ワーク保持面に向かって内径が漸次縮小していることを特徴とする請求項１または２に記載のワーク調芯保持方法。
前記ワーク嵌合部が軸であり、前記テーパ部は前記ワーク保持面に向かって外径が漸次拡大していることを特徴とする請求項１または２に記載のワーク調芯保持方法。