JP6188609B2 - 工作機械の保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械の保持装置に関する。

工作機械では、ワークに対して工具や砥石が相対移動することにより、ワークをさまざまな形状に加工することができる。工作機械にてワークを加工する場合に、ワークはチャック装置等の保持装置にて保持される。

ワークを保持装置に固定する場合には、ワークの中心軸を正確に位置決めすることが好ましい。すなわち、ワークの芯出しを正確に行うことが好ましい。例えば、ワークを回転させながらワークの周方向の表面を切削する加工では、ワークの中心軸が回転軸に対してずれていると加工精度が悪化する。このために、ワークの中心軸を回転軸に一致させる調整を実施する。

特開２００９−１１９５５５号公報には、工作機械に固定される板状のアダプタに工具を保持するヘッドが装着されている工具ホルダが開示されている。この公報のアダプタには、主軸の端面が当接するフランジ部が形成され、フランジ部に重心を調整するネジが挿入されるネジ孔を設けることが開示されている。また、ヘッドにアダプタのテーパ孔と嵌合するテーパ部を設けるとともに、フランジ部と当接するつば部を設けることが開示されている。この工具ホルダでは、振れ精度及びバランス精度を高く維持しながら迅速かつ容易に工具を交換できると開示されている。

また、実開平６−５０７１２号公報には、コレットホルダとテーパシャンクの接合部に僅かに隙間を設け、接合端面を押圧するジャッキボルトをコレットホルダの鍔部に設けた工具保持具が開示されている。この工具保持具では、取付ボルトを仮締め状態にして工具の振れが最小になるまでに芯出し調整を行い、取付ボルトを締め切ることが開示されている。更に、接合端面の隙間に凝固剤を注入して固定することが開示されている。また、この工具保持具は工具の芯出しが調整可能であることが開示されている。

特開２００９−１１９５５５号公報 実開平６−５０７１２号公報

工具やワーク等の被保持物を保持装置に固定する場合には、コレット等の固定部材により被保持物を保持することができる。被保持物の芯出しの精度は、被保持物が回転したときの振れ精度に影響する。近年では、被保持物の振れ量が数μｍ程度の高い振れ精度を達成することが所望されている。

上記の特開２００９−１１９５５５号公報に開示の工具ホルダでは、フランジ部に姿勢矯正ねじを配置して、姿勢矯正ねじが主軸の端面を押圧することにより工具の傾きを調整している。ところが、この工具ホルダでは、姿勢矯正ねじが主軸の端面にめり込んでしまって、時間の経過と共に工具の傾きが変化してしまう虞がある。

上記の実開平６−５０７１２号公報に開示されている工具保持具では、芯出しを行った後に隙間に凝固剤を注入し、凝固剤にて固定するために、再度の調整が不可能であるという問題がある。

本発明は、被保持物の振れ精度を向上させることができる工作機械の保持装置を提供することを目的とする。

本発明の工作機械の保持装置は、被保持物が固定される固定部材と、回転軸の周りに回転する回転部材と、固定部材を挿入する挿入穴を有し、回転部材に固定部材を固定するアダプタと、アダプタを締め付けるための締結部材とを備える。アダプタは、挿入穴が形成されている筒状部と筒状部から外側に向かって突出するつば部とを含む。締結部材は、つば部の領域に配置されている。回転部材およびアダプタのうち少なくとも一方は、締結部材が配置されている領域に周方向に延びる空洞部を形成する空洞部構成手段を含む。保持装置は、締結部材を締め付けると、空洞部が縮小すると共につば部が変形し、被保持物の中心軸の傾きが調整可能である。

上記発明においては、つば部は、回転部材に接触しており、つば部および回転部材のうち少なくとも一方は、つば部と回転部材とが対向する領域の外周部に周方向に延びる凸部を有し、凸部の内側に空洞部が形成されることができる。

上記発明においては、上記締結部材を構成する第１の締結部材と、第２の締結部材とを備え、アダプタは、つば部を含むアダプタ本体部と、つば部と回転部材との間に配置されるスペーサとを含み、つば部およびスペーサのうち少なくとも一方は、つば部とスペーサとが対向する領域の外周部に周方向に延びる凸部を有し、凸部の内側に空洞部が形成されており、つば部は、第１の締結部材によりスペーサに固定されており、スペーサは、第２の締結部材により回転部材に固定されており、第１の締結部材を締め付けると、つば部が変形することができる。

上記発明においては、筒状部の外面には、つば部が形成されている部分に沿って周方向に切欠き部が形成されることができる。

本発明によれば、被保持物の振れ精度が向上する工作機械の保持装置を提供することができる。

実施の形態における工作機械の概略斜視図である。 実施の形態における第１のワーク主軸頭の概略断面図である。 実施の形態における第１のワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図である。 実施の形態における第１のワーク主軸頭の先端の部分の他の拡大概略断面図である。 実施の形態における第１のワーク主軸頭にテストバーを挿入したときの概略断面図である。 実施の形態における予備的なアダプタの芯出しを行うときの振れ量を説明する模式図である。 実施の形態におけるテストバーの側面図である。 実施の形態における第２のワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図である。 実施の形態における第３のワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図である。 実施の形態における第４のワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図である。 実施の形態における第４のワーク主軸頭の概略正面図である。 実施の形態における第４のワーク主軸頭の先端の部分の他の拡大概略断面図である。

図１から図１２を参照して、実施の形態における工作機械の保持装置について説明する。本実施の形態においては工作機械として、ドリルやエンドミル等の工具を製造する工具研削盤を例示して説明する。また、加工プログラムに基づいて自動的にワークを加工する数値制御式の工作機械を例示して説明する。

図１は、本実施の形態における工作機械の概略斜視図である。工作機械１０は、工場等の床面に設置されるベッド１１を備える。工作機械１０は、ベッド１１の上面から立設するコラム１３を備える。コラム１３は、Ｙ軸スライドベース１２を介してベッド１１に支持されている。コラム１３の前面には、回転砥石５を回転させる砥石頭１８が配置されている。砥石頭１８は、Ｚ軸スライドベース１４を介してコラム１３に支持されている。

工作機械１０は、ワーク１を保持するワーク主軸頭２０を備える。工作機械１０は、ワーク主軸頭２０をＷ軸の周りに回転可能に支持する旋回台１７を備える。旋回台１７は、Ｘ軸スライドベース１６を介してベッド１１に支持されている。

本実施の形態の工作機械１０は、ワーク１に対して回転砥石５を相対移動させる移動装置を備えている。Ｘ軸スライドベース１６は、ボールねじ機構により矢印９１に示すＸ軸方向に移動可能に形成されている。旋回台１７およびワーク主軸頭２０は、Ｘ軸方向に移動可能に形成されている。Ｙ軸スライドベース１２は、ボールねじ機構により矢印９２に示すＹ軸方向に移動可能に形成されている。コラム１３、砥石頭１８および回転砥石５は、Ｙ軸方向に移動可能に形成されている。Ｚ軸スライドベース１４は、ボールねじ機構により矢印９３に示すＺ軸方向に移動可能に形成されている。砥石頭１８および回転砥石５は、Ｚ軸方向に移動可能に形成されている。

また、移動装置は、旋回台１７が回転することにより、Ｗ軸方向にワーク主軸頭２０およびワーク１を回転させることができる。更に、ワーク主軸頭２０は、ワーク１をＡ軸方向に回転させることができる。

このように、本実施の形態の工作機械１０の移動装置は、３つの直動軸と２つの回転送り軸とにより相対移動を実施する。本実施の形態の工作機械１０は、制御装置を備える。それぞれの軸方向の相対移動を実施する移動装置は、制御装置により制御されている。砥石頭１８の内部にはモータが配置され、モータが駆動することにより回転砥石５を回転させることができる。

工作機械１０は、ワーク１に対して回転砥石５を相対移動しながらワーク１を研削することができる。この結果、ワーク１を所望の形状に研削加工することができる。なお、工作機械としては、この形態に限られず、切削加工を行う工作機械や放電加工機等の任意の工作機械を採用することができる。

本実施の形態では、工作機械の保持装置として、ワーク主軸頭２０を例示して説明する。被保持物はワークに相当する。本実施の形態におけるワーク主軸頭２０は、棒状のワーク１を着脱可能に形成されている。

図２に、本実施の形態における第１のワーク主軸頭の概略断面図を示す。ワーク主軸頭２０は、ワーク１を支持しながら回転するスピンドル３３と、スピンドル３３を覆うように形成されているハウジング３４とを含む。スピンドル３３は、回転軸の周りに回転する回転部材として機能する。

スピンドル３３は、円筒状に形成され、ハウジング３４に回転可能に支持されている。スピンドル３３の回転軸は、Ａ軸の回転中心線に相当する（図１参照）。スピンドル３３の一方の端部は、軸受け４４ａ，４４ｂを介してハウジング３４に支持されている。スピンドル３３の他方の端部は、軸受４４ｃを介してハウジング３４に支持されている。

本実施の形態のワーク主軸頭２０は、ビルトインタイプの回転機を含む。ハウジング３４の内面には、ステータ４１が配置されている。スピンドル３３の外面にはロータ４２が配置されている。ステータ４１およびロータ４２により回転機が構成されている。

ワーク主軸頭２０は、ワーク１を固定する固定部材としてのコレット３１と、コレット３１をスピンドル３３に固定するためのアダプタ３２とを含む。コレット３１のワーク１を保持する端部には、コレット３１の中心軸の方向に延びるスリットと称される切断部が複数形成されている。コレット３１は、ワーク１を挿入する端部の内径が変化することによりワーク１を保持したり開放したりする。コレット３１は、ワーク１の大きさに応じて取り替え可能に形成されている。コレット３１のワーク１が挿入される端部と反対側の端部には、プルスタッド３５が固定されている。

アダプタ３２は、コレット３１とスピンドル３３との間に配置されている。アダプタ３２は、締結部材としてのボルト５１によりスピンドル３３に固定されている。なお、締結部材としては、アダプタ３２を締め付けることができる任意の部材を採用することができる。

スピンドル３３の内部には、スピンドル３３の回転軸に沿って延びるドローバー３７が配置されている。ドローバー３７の周りには、ばね４３が配置されている。ドローバー３７には、係合爪３６が係合している。係合爪３６は、周方向に複数個が配置されている。また、係合爪３６は、プルスタッド３５に係合する。

ドローバー３７は、ばね４３により矢印９４に示す方向に付勢されている。係合爪３６は、ばね４３の付勢力により、矢印９４に示す方向に引っ張られる。係合爪３６は、端部が閉じる向きに付勢されてプルスタッド３５に係合する。そして、プルスタッド３５およびコレット３１が引き込まれる側に付勢される。この結果、コレット３１の傾斜部３１ａがアダプタ３２の傾斜部３２ａに押圧される。コレット３１の端部の内径が小さくなり、ワーク１を固定することができる。コレット３１に保持されたワーク１は、スピンドル３３と一体的に回転する。

ワーク主軸頭２０は、ドローバー３７を駆動する駆動装置を含む。本実施の形態の駆動装置は油圧にて駆動する。駆動装置は、ピストン３８を含む。ピストン３８の周りには、加圧された制御油が注入される油室３９ａ，３９ｂが形成されている。ワーク１を加工する場合には、油室３９ｂに制御油が供給される。ピストン３８によるドローバー３７の押圧が回避される。

一方で、ワーク１を取り外す場合には、油室３９ａに加圧された制御油が供給される。ピストン３８は、矢印９５に示す向きに移動する。そして、ドローバー３７が押圧され、更に、プルスタッド３５およびコレット３１が外側に向かって押圧される。この結果、アダプタ３２の傾斜部３２ａに対するコレット３１の傾斜部３１ａの押圧が解除される。コレット３１の端部の内径が大きくなり、ワーク１を取り外すことができる。

図３に、本実施の形態における第１のワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図を示す。アダプタ３２は、筒状に形成された筒状部３２ｄと、筒状部３２ｄから外側に向かって突出するつば部３２ｂとを有する。本実施の形態のつば部３２ｂは、スピンドル３３の回転軸に垂直な方向に突出している。アダプタ３２の筒状部３２ｄは、コレット３１を挿入する挿入穴３２ｆを有する。

本実施の形態のつば部３２ｂは、ワーク主軸頭２０を正面から見たときに、円環状に形成されている。ボルト５１は、周方向に等間隔を空けて複数個が配置されている。本実施の形態では、８個のボルト５１が配置されている。ボルト５１は、つば部３２ｂの領域に配置されている。ボルト５１は、スピンドル３３の回転軸にほぼ平行な方向に挿入されている。ボルト５１を締め付けることにより、アダプタ３２がスピンドル３３に固定される。第１のワーク主軸頭では、つば部３２ｂの外周部がスピンドル３３に接触している。

ワーク主軸頭２０は、ボルト５１が配置されている領域に空洞部８１を形成する空洞部構成手段を含む。空洞部構成手段は、つば部３２ｂのスピンドル３３に対向する領域の外周部に形成された凸部３２ｃを有する。凸部３２ｃは、周方向に延びるように形成されている。凸部３２ｃがスピンドル３３に接触することにより、凸部３２ｃの内側に平面状の空洞部８１が形成されている。つば部３２ｂのスピンドル３３が配置される側の端部に空洞部８１が形成されている。空洞部８１は、凸部３２ｃに沿って周方向に形成されている。空洞部８１の径方向の長さは、凸部３２ｃの径方向の長さよりも長くなっている。空洞部８１は、ボルト５１が配置されている領域に形成され、ボルト５１は、空洞部８１を貫通している。

本実施の形態のワーク主軸頭２０は、ボルト５１を締め付けるトルクを変化させることにより、ワークの芯出しを行う。工作機械１０のＡ軸の回転中心線、すなわちスピンドル３３の回転軸７１にワーク１の中心軸を一致させる様に、アダプタ３２の傾きおよび位置を調整する。

図４は、アダプタを固定するボルトを締め付けたときのワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図である。周方向に配置されている複数のボルト５１のうち、１つのボルト５１を矢印９６に示す様に締め付ける。すなわち、締め付けるときのトルクを大きくする。ボルト５１を締め付けるトルクを大きくすると、空洞部８１が縮小すると共に、つば部３２ｂが変形する。つば部３２ｂが湾曲することにより、アダプタ３２を矢印９７に示す向きに僅かに傾けることができる。すなわち、アダプタ３２の中心軸を傾けることができる。これに対して、スピンドル３３の回転軸７１は不変である。このため、ボルト５１を締め付けるトルクを大きくすることにより、コレット３１に保持されるワーク１の中心軸を矢印９７に示す向きに傾けることができる。なお、図４は、本発明の説明のためにつば部３２ｂの変形を誇張して記載している。

本実施の形態のアダプタ３２のつば部３２ｂは、弾性変形が可能に形成されている。このような弾性変形が可能なつば部３２ｂとしては、例えば、鉄やステンレス鋼にて形成することができる。更に、つば部３２ｂは、ボルト５１にて締め付けたときに変形可能な厚さにて形成されている。

次に、本実施の形態の被保持物の芯出し方法、すなわちワークの中心軸の調整方法について説明する。図５は、本実施の形態の第１のワーク主軸頭において、ワーク１の芯出しの調整を行っている時の概略断面図である。図５には、アダプタ３２をスピンドル３３に固定する複数のボルトのうち、ボルト５１ａおよびボルト５１ｂが示されている。本実施の形態のワーク１の芯出し方法では、ワーク１、コレット３１およびプルスタッド３５の代わりに一体型のテストバー２を用いる。

始めに、スピンドル３３にアダプタ３２を固定する工程を実施する。この工程では、複数個のボルト５１ａ，５１ｂを予め定められたトルクにて均等に締め付ける。また、空洞部８１が押し潰されない強さのトルクにて、ボルト５１ａ，５１ｂを締め付ける。

次に、テストバー２を装着していない状態にて、アダプタ３２の傾斜部３２ａの内面にダイヤルゲージ６１を接触させる。そして、アダプタ３２を回転させた時の振れ量を測定して予備的なアダプタ３２の芯出しを行う工程を実施する。

図６に、予備的なアダプタの芯出しを行うときの振れ量を説明する模式図を示す。図５および図６を参照して、ダイヤルゲージ６１にて測定を行った線６５は、理想的な線６６からずれている。線６５の中心６５ａは、理想的な線６６の中心を通る回転軸７１から逸脱している。このように、アダプタ３２の中心軸の位置がスピンドル３３の回転軸７１の位置からずれている場合には、全てのボルト５１ａ，５１ｂを緩めて、アダプタ３２の中心軸を移動させる工程を実施する。例えば、プラスチックハンマー等でアダプタ３２を叩くことによりアダプタ３２の中心軸を移動する。スピンドル３３の回転軸７１に対するアダプタ３２の中心軸の相対位置を調整する。この後に、予め定められたトルクまでボルト５１ａ，５１ｂを均等に締め付ける。この予備的な調整を実施することにより、スピンドル３３の回転軸７１に対してアダプタ３２の中心軸を近づけることができる。

しかしながら、予備的なアダプタ３２の位置の調整を実施しても、ダイヤルゲージ６１にて測定を行った線６５の中心６５ａが回転軸７１と合致せずにずれる場合がある。この時には、傾斜部３２ａの振れ量が最小となる位相を記録しておくことが好ましい。すなわち、ダイヤルゲージ６１の読みが最小になる点６４の位相を記録しておくことが好ましい。ダイヤルゲージ６１の読みが最小になる点６４の位相は、たとえば、所定の基準方向に対する角度θにて特定することができる。

図７に、本実施の形態におけるテストバーの側面図を示す。本実施の形態では、テストバー２をアダプタ３２に装着する前に、テストバー２の傾斜部２ａの振れ量の測定を行う。テストバー２の中心軸７２を回転軸として回転可能なように、テストバー２の両側の端部を支持部材６２にて支持する。この状態にて、傾斜部２ａにダイヤルゲージ６１を接触させる。テストバー２を中心軸７２の周りに回転させながらダイヤルゲージ６１を読み取ることにより、振れ量が最大となる位相を特定することができる。すなわち、ダイヤルゲージ６１の読みが最大になる点の位相を特定することができる。このテストバー２の振れ量が最大となる位相は記録しておくことが好ましい。

図５を参照して、次に、アダプタ３２にテストバー２を装着する。この時に、テストバー２の傾斜部２ａの振れ量が最大となる位相と、前の工程にて計測したアダプタ３２の傾斜部３２ａの振れ量が最小となる位相とを合わせるようにテストバー２を取り付けることが好ましい。この方法により、アダプタ３２にテストバー２を装着したときの振れ量が最大になる。すなわち、アダプタ３２、スピンドル３３、およびテストバー２に起因する振れ量が最大になり、次の複数のボルトの締め付けによるワークの芯出しを実施した時に、芯振れを矯正する効果を大きくすることができる。

次に、ゲージラインＧＬより予め定められた距離をあけた測定点にダイヤルゲージ６１を配置する。ゲージラインＧＬは、アダプタ３２の端面（口元）を通る線である。スピンドル３３を回転させてテストバー２を回転させることにより、測定点における回転時の位相およびテストバー２の振れ量を測定する。このような測定は、テストバー２の中心軸に沿って、複数の測定点にて行うことができる。図５に示す例では、スピンドル３３の回転軸７１に対して、テストバー２の中心軸７２が傾斜している。

次に、複数のボルト５１ａ，５１ｂのうち、テストバー２の先端が傾いている方向と反対側に配置されているボルト５１ｂを更に締め付ける増し締め工程を実施する。なお、テストバー２の先端が傾いている方向と反対側の位置にボルトが配置されていない場合には、反対側の位置に近接する２つのボルトを締め付けることができる。ボルト５１ｂを矢印９６に示すように締め付けることにより、矢印９７に示すように中心軸７２を傾けて、回転軸７１に近づけることができる。すなわち、テストバー２の傾きを修正することができる。ワーク１を取り付けた場合には、スピンドル３３の回転軸７１に対するワーク１の傾きを修正することができる。

このように、テストバー２の振れ量を測定にて、振れ量が最大となる位相に対して１８０°反対側に配置されているボルト５１ｂを増し締めすることにより、中心軸７２を回転軸７１とほぼ平行な状態にすることができる。本実施の形態では、ボルトを増し締めする場合に、増し締めしたボルトの位相（回転位置）とトルクを記録する。

ここで、中心軸７２の傾きを調整すると、テストバー２の中心軸７２が回転軸７１に対してほぼ平行であっても位置がずれている場合がある。すなわち、中心軸７２の傾きの調整はできているが位置の調整ができていない場合がある。この場合には、再び複数のボルト５１ａ，５１ｂを緩めて、プラスチックハンマー等で叩くことにより、スピンドル３３に対するアダプタ３２の相対位置を調整する。

次に、再びボルト５１ａ，５１ｂを締め付ける。この時に、前回の増し締めしたボルト５１ｂは、増し締めした後のトルクにて締め付ける。前回の中心軸７２の傾きを調整したときのトルクと同一のトルクにて、ボルト５１ａ，５１ｂを締め付けることにより、中心軸７２を回転軸７１に平行にすることができる。このために、中心軸７２の傾きの再調整が不要になる。または、中心軸７２の傾きの再調整が必要であっても、軽微な中心軸７２の傾きの調整にて芯出しを行うことができる。

このように、回転軸７１に対する中心軸７２の位置および傾きの調整を繰り返すことにより、テストバー２の中心軸７２を回転軸７１に一致させることができる。すなわち、ワーク１を取り付けた場合には、ワーク１の中心軸７２を回転軸７１に一致させることができる。

本実施の形態のワーク主軸頭にて、芯出しの調整を行った結果の例を表１に示す。この調整例では、ワークに対応する部分の直径が１２ｍｍであるテストバーを用いている。また、ゲージラインＧＬより１２０ｍｍ離れた測定点の振れ量を測定している。

本実施の形態の芯出し調整方法では、芯出しの調整を行う前には振れ量が６μｍであったが、芯出しの調整を行うことにより、振れ量を２μｍにすることができている。ゲージラインから直径の１０倍の距離にて離れた測定点における振れ量を２μｍにすることができており、優れた振れ精度にて芯出しの調整を行うことができる。ボルトを締め付けたときの中心軸の傾きの変化は微小であるために、微調整も容易に行うことができる。また、ボルトを締め付けたり緩めたりすることにより、何度でも調整のやり直しを実施することができる。

また、ワークの芯出しの調整を行うときに、複数のボルトを締め付けるトルクを記録することにより、傾きの再調整を容易に行うことができる。例えば、前述のように増し締め時のトルクを記録することにより、再調整の際に記録したトルクと同一の大きさのトルクにて締め付けることができる。なお、アダプタを取り外す際には、ボルトのトルクに加えてスピンドルに対するアダプタの位相（相対的な回転位置）も記録しておくことが好ましい。アダプタを再び取り付ける場合には、取り外す前の位相と同一の位相にすることにより、容易に芯出しの調整を行うことができる。

または、トルクの増加幅に対する振れ量の変化幅を記録することにより、増し締めする場合のトルクの増量を適切に設定することができる。この結果、短時間にて芯出しの調整を行うことができる。

図８に、本実施の形態における第２のワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図を示す。第２のワーク主軸頭においては、スピンドル３３の端面の外周部に凸部３３ａが形成されている。凸部３３ａは、周方向に沿って延びる様に形成されている。つば部３２ｂのスピンドル３３と対向する端面は平面状に形成されている。凸部３３ａがつば部３２ｂに接触することにより、凸部３３ａの内側に空洞部８１が形成されている。空洞部８１は、ボルト５１が配置されている領域に形成されている。そして、ボルト５１は、空洞部８１を貫通している。

第２のワーク主軸頭においても、ボルト５１を締め付けることにより、つば部３２ｂが変形して芯出しの調整を行うことができる。スピンドル３３の端部に空洞部８１が形成されている構成によっても上記と同様の効果を得ることができる。このように、凸部は、つば部とスピンドルとが対向する領域の外周部において、つば部およびスピンドルのうち少なくとも一方に形成することができる。たとえば、つば部およびスピンドルの両方に、凸部を形成しても構わない。

図９に、本実施の形態における第３のワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図を示す。第３のワーク主軸頭においては、空洞部８１がアダプタ３２の内部に形成されている。空洞部８１は、ボルト５１が配置されている領域に形成されている。空洞部８１は、周方向に延びている。ボルト５１は、空洞部８１を貫通している。この構成においても、ボルト５１を締め付けることにより、つば部３２ｂが変形して芯出しの調整を行うことができる。アダプタ３２の内部に空洞部８１が形成されている構成によっても上記と同様の効果を得ることができる。このように、空洞部構成手段は、凸部に限られず、締結部材が配置されている領域に周方向に延びる空洞部を形成する任意の構成を採用することができる。

図１０に、本実施の形態における第４のワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図を示す。第４のワーク主軸頭のアダプタ３２は、筒状部３２ｄおよびつば部３２ｂを含むアダプタ本体部３２ｇと、スペーサ５４とを含む。本実施の形態におけるスペーサ５４は、スピンドル３３とつば部３２ｂとの間に配置される。スペーサ５４は、平面形状が円環状に形成されている。

図１１に、本実施の形態における第４のワーク主軸頭の概略正面図を示す。コレット３１のワーク１を取り付ける側の端部には、切断部３１ｂが形成されている。アダプタ３２を締め付ける締結部材としては、第１の締結部材としてのボルト５１が用いられている。更に、第２の締結部材としてのボルト５２が用いられている。ボルト５１およびボルト５２は、交互に周方向に配置されている。本実施の形態においては、８個のボルト５１が等間隔で配置されており、８個のボルト５２が等間隔で配置されている。

図１０は、図１１のＡ線に沿って切断したときの概略断面図である。スペーサ５４には、ボルト５１の位置に対応するように、複数個のねじ穴５４ａが形成されている。つば部３２ｂは、ボルト５１によりスペーサ５４に固定されている。

図１２に、本実施の形態における第４のワーク主軸頭の先端の部分の他の拡大概略断面図を示す。図１２は、図１１におけるＢ線に沿って切断したときの断面図である。スペーサ５４には、ボルト５２が配置される位置に、スペーサ５４を貫通する貫通穴５４ｂが形成されている。ボルト５２は、スペーサ５４を貫通してスピンドル３３に固定されている。このように、ボルト５２は、スペーサ５４をスピンドル３３に固定している。アダプタ本体部３２ｇは、スペーサ５４を介してスピンドル３３に固定されている。

図１０および図１２を参照して、アダプタ本体部３２ｇのつば部３２ｂの外周部には、空洞部構成手段として機能する凸部３２ｃが形成されている。凸部３２ｃは、つば部３２ｂとスペーサ５４とが対向する領域に形成されている。凸部３２ｃの内側には、空洞部８１が形成されている。空洞部８１は、つば部３２ｂの端部に形成されている。ボルト５１は、空洞部８１を貫通する領域に配置されている。このように、第４のワーク主軸頭の空洞部８１は、アダプタ３２の内部に形成されている。

第４のワーク主軸頭におけるワークの芯出しの調整方法では、始めにボルト５２によりスペーサ５４をスピンドル３３に固定する工程を実施する。複数個のボルト５２は、予め定められたトルクにて均等に締め付けることが好ましい。次に、ボルト５１を締め付けることにより、スペーサ５４につば部３２ｂを固定する工程を実施する。この工程においても、複数個のボルト５１は、予め定められたトルクにて均等に締め付けることが好ましい。

次に、第１のワーク主軸頭の芯出し方法と同様に、アダプタ３２の予備的な芯出しを実施する。この工程では、ボルト５２を用いる。テストバー２を装着していない状態にて、アダプタ本体部３２ｇの傾斜部３２ａの内面にダイヤルゲージ６１を接触させる。そして、アダプタ３２を回転させた時の振れ量を測定する。アダプタ３２の中心軸の位置がスピンドル３３の回転軸の位置からずれている場合には、ボルト５２を緩めて、アダプタ３２の中心軸を移動させる工程を実施する。この後に、予め定められたトルクにて再びボルト５２を均等に締め付ける。

次に、テストバー２を装着して所定の測定点における振れ量を測定する。測定した振れ量に基づいてテストバー２の傾きを調整する工程を実施する。この工程では、ボルト５１を増し締めする。振れ量が最大になる位置と反対側に配置されているボルト５１を増し締めすることにより、つば部３２ｂが変形して、スピンドル３３の回転軸７１に対するテストバー２の中心軸７２の傾きを調整することができる。

ボルト５１は、つば部３２ｂをスペーサ５４に固定しているが、つば部３２ｂをスピンドル３３に固定していない。一方で、ボルト５２は、スペーサ５４をスピンドル３３に固定している。このために、例えば、テストバー２の中心軸７２がスピンドル３３の回転軸７１に対してほぼ平行であるが、位置がずれている場合には、ボルト５２を緩める工程を実施する。次に、アダプタ３２がずれている方向と反対側からプラスチックハンマー等で叩くことにより、スピンドル３３に対するアダプタ３２の相対位置を調整することができる。次に、複数のボルト５２を予め定められたトルクにて均等に締め付ける。

第４のワーク主軸頭では、ワーク１の中心軸７２の傾きがボルト５１の締め付け時のトルクにより定まる。このために、ボルト５２を緩めた後に再びボルト５２を予め定められたトルクにて均等に締め付けると、回転軸７１に対する中心軸７２の傾きを維持することができる。中心軸７２の位置のずれを調整後にボルト５２を再び締め付けた場合にもテストバー２の中心軸７２の傾きが維持される。このために、中心軸７２の傾きの再調整が不要になる。または、中心軸７２の傾きの再調整が必要であっても軽微な調整にて芯出しの調整を行うことができる。このように、第４のワーク主軸頭では、ワーク１の芯出しの調整を容易に行うことができる。

ところで、コレット３１の大きさは、ワーク１の大きさに対応して選択される。ワーク１が所定の範囲を超えて大きくなったり小さくなったりした場合には、コレット３１を支持するアダプタ３２も交換する場合がある。

アダプタ３２を交換する場合には、スピンドル３３に対するアダプタ３２の位相（相対的な回転位置）を記録する。次に、ボルト５２を取り外すことにより、アダプタ本体部３２ｇにスペーサ５４が固定された状態で、アダプタ３２をスピンドル３３から取り外すことができる。このときに、スペーサ５４に対するアダプタ本体部３２ｇの傾きが維持される。

アダプタ３２を取り外した後に、別のアダプタを取り付けて加工を実施する。この後に再びアダプタ３２を使用する場合には、スピンドル３３に対するアダプタ３２の位相を、アダプタ３２を取り外す前の位相と同一にする。次に、複数のボルト５２を予め定められたトルクにて均等に締め付ける。この方法により、スピンドル３３の回転軸に対してワーク１の中心軸をほぼ平行にすることができる。または、ワーク１の中心軸７２の傾きの再調整が必要な場合でも、軽微な傾きの調整を実施すればよい。このために、ワーク１の芯出しの調整を容易に行うことができる。

このように、第４のワーク主軸頭では、ボルト５１のトルクの調整によりスペーサ５４に対するアダプタ本体部３２ｇの傾きの調整を一度実施すれば、ボルト５２を緩めたり、アダプタ３２をスピンドル３３から取り外したりしても、容易にワーク１の芯出しの調整を行うことができる。

スペーサ５４としては、ボルト５１，５２を締め付けても変形量が小さいように、つば部３２ｂよりも高い剛性を有する材質にて形成されることが好ましい。スペーサ５４は、例えば、焼き入れを行うことにより、硬度を高めた金属にて形成することができる。

なお、ボルト５１を締め付けることにより、スペーサ５４が僅かに変形する場合がある。例えば、ボルト５１を増し締めすると、ねじ穴５４ａの領域がつば部３２ｂに向かって近づくように変形する場合がある。このような変形が生じても、前述と同様の方法により芯出しの調整を実施することができる。ボルト５１の締め付け時のトルクを調整することによりワーク１の傾きを調整することができる。また、ボルト５２のトルクおよびスピンドル３３に対するアダプタ３２の位相を記録しておくことにより、アダプタ３２を取り外した後に、再び取り付ける場合にも容易に芯出しの再調整を行うことができる。

第４のワーク主軸頭において、空洞部構成手段としての凸部３２ｃは、つば部３２ｂの外周部に形成されているが、この形態に限られず、凸部は、つば部３２ｂとスペーサ５４とが対向する領域において、つば部３２ｂおよびスペーサ５４のうち少なくとも一方の外周部に形成することができる。たとえば、つば部の外周部およびスペーサの外周部の両方に凸部が形成されていても構わない。

ところで、第４のワーク主軸頭は、アダプタ本体部３２ｇの筒状部３２ｄの外面において、つば部３２ｂが形成されている部分に沿って、切欠き部３２ｅが形成されている。切欠き部３２ｅは、周方向に延びている。切欠き部３２ｅは、つば部３２ｂの表面の延長上に形成されている。切欠き部３２ｅが形成されることにより、ボルト５１を締め付けた場合のつば部３２ｂの変形を促進することができる。つば部３２ｂを変形させるためのトルクを小さくすることができて、容易に芯出しの調整を行うことができる。

なお、切欠き部３２ｅは、前述の第１のワーク主軸頭、第２のワーク主軸頭、および第３のワーク主軸頭にも形成することができる。更に、前述の空洞部の複数の形態は、適宜組み合わせることができる。すなわち、空洞部は、スピンドルの端部、つば部の端部、およびつば部の内部のうち少なくとも一つの領域に形成することができる。

本実施の形態においては、被保持物としてのワークを保持する保持装置を例示して説明したが、この形態に限られず、工具や回転砥石を保持する保持装置にも本発明を適用することができる。たとえば、本発明の保持装置をエンドミル等の工具を保持する主軸装置に配置することができる。または、工作機械が工具を交換する工具交換装置を備える場合には、工具交換装置に本発明の工具を保持する保持装置を採用することができる。または、ワークを交換するワーク交換装置を備える場合には、ワーク交換装置に本発明の保持装置を採用することができる。

被保持物を固定する固定部材としては、コレットに限られず、被保持物を固定可能な任意の部材を採用することができる。たとえば、被保持物がドリル等の工具の場合には、固定部材として工具と一体的に交換され、工具を保持する工具ホルダを採用することができる。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。

１ ワーク
５ 回転砥石
１０ 工作機械
２０ ワーク主軸頭
３１ コレット
３２ アダプタ
３２ｂ つば部
３２ｃ 凸部
３２ｄ 筒状部
３２ｅ 切欠き部
３２ｇ アダプタ本体部
３３ スピンドル
３３ａ 凸部
５１，５１ａ，５１ｂ，５２ ボルト
５４ スペーサ
７１ 回転軸
７２ 中心軸
８１ 空洞部

Claims (4)

1. 被保持物が固定される固定部材と、
   回転軸の周りに回転する回転部材と、
   固定部材を挿入する挿入穴を有し、回転部材に固定部材を固定するアダプタと、
   アダプタを締め付けるための締結部材とを備え、
   アダプタは、挿入穴が形成されている筒状部と筒状部から外側に向かって突出するつば部とを含み、
   締結部材は、つば部の領域に配置されており、
   回転部材およびアダプタのうち少なくとも一方は、締結部材が配置されている領域に周方向に延びる空洞部を形成する空洞部構成手段を含み、
   締結部材を締め付けると、空洞部が縮小すると共につば部が変形し、被保持物の中心軸の傾きが調整可能であることを特徴とする、工作機械の保持装置。
2. つば部は、回転部材に接触しており、
   つば部および回転部材のうち少なくとも一方は、つば部と回転部材とが対向する領域の外周部に周方向に延びる凸部を有し、
   凸部の内側に空洞部が形成されている、請求項１に記載の工作機械の保持装置。
3. 前記締結部材を構成する第１の締結部材と、第２の締結部材とを備え、
   アダプタは、つば部を含むアダプタ本体部と、つば部と回転部材との間に配置されるスペーサとを含み、
   つば部およびスペーサのうち少なくとも一方は、つば部とスペーサとが対向する領域の外周部に周方向に延びる凸部を有し、
   凸部の内側に空洞部が形成されており、
   つば部は、第１の締結部材によりスペーサに固定されており、
   スペーサは、第２の締結部材により回転部材に固定されており、
   第１の締結部材を締め付けると、つば部が変形する、請求項１に記載の工作機械の保持装置。
4. 筒状部の外面には、つば部が形成されている部分に沿って周方向に切欠き部が形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の工作機械の保持装置。

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