JP7305920B2 - 加工機用自動位置決め装置 - Google Patents

Description

本発明は加工機用自動位置決め装置に関し、より詳細には簡易な機構で精度良く被加工部材の中心を基準となる回転テーブルの中心に容易に位置決めすることが可能な加工機用位置決め装置に関する。

加工されるワークの位置決め機構として、回転駆動される基準テーブルと、その基準テーブル上を相対変位可能でワークが固定される可動テーブルと、可動テーブルを水平方向に移動させる水平移動機構とを備えた自動芯出し装置が知られている（例えば、特許文献１及び２を参照。）。可動テーブルの基準テーブルに対する固定（ロック）／解除（フリー）は、油圧によって切り替え可能に構成されている。また、可動テーブルを基準テーブルに対し相対変位させる場合、可動テーブルと基準テーブルとの接合部にエア圧を供給し、可動テーブルを基準テーブルから浮上させて摩擦が生じないようにしている。

他方、上記自動芯出し装置における芯出し方法について、「タッチプローブをワークの内周面または外周面の一点に当てる。そして、基準テーブルを回転させることによりワークを回転させ、ワークの偏心量と、ワークの偏心方向としての回転角度を測定する。このとき、基準テーブルの回転角度とタッチプローブの変位量とを関連付けて、ＣＰＵに接続されたメモリに順次記憶していき、基準テーブルの１周分のデータを収集する。」という旨の記載がある（例えば、特許文献１の［００８７］を参照。）。

特開２０１１－１９４５３０号公報 特開２０１９－７９４９号公報

上記特許文献１に記載の自動芯出し装置では、ワークの偏心量と偏心方向を測定するには、タッチプローブによってワークの内周面または外周面の１周分の座標データを取得する必要がある。

そして、ＣＰＵの制御部分は芯ずれが最も大きくなる方向が水平移動機構に対向するように基準テーブルを回転させ、芯ずれを低減させるように水平移動機構を作動させて芯出し制御を行うこととしている（特許文献１の［００８９］から［００９３］を参照。）。

しかし、ワークの外径が大きい場合、測定に時間を要すると共に、測定データを保存するための大容量のメモリが必要となるという問題がある。また、最大芯ずれが低減することと、ワークの中心と基準テーブルの中心が一致することは必ずしも同値ではないため、位置決めの精度について更なる改善の余地があるものと考えられる。

さらに、可動テーブルを基準テーブルから浮上させるためのエア供給路およびエアポンプ、並びに可動テーブルを基準テーブルに固定させる油圧供給路および油圧ポンプが別途それぞれ必要となる。その結果、可動テーブル及び基準テーブルの各機構が複雑になり、装置全体の製造コストが増加するという問題がある。

そこで、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は簡易な機構で精度良く被加工部材の中心を回転テーブルの中心に容易に位置決めすることが可能な加工機用位置決め装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る加工機用位置決め装置は、被加工部材（Ｗ）を固定する第１回転テーブル（１１）と、前記第１回転テーブル（１１）が置かれ当該第１回転テーブル（１１）を相対変位可能にする第２回転テーブル（１２）と、前記第２回転テーブル（１２）を回転駆動するテーブル回転駆動手段（１３ａ）と、前記第１回転テーブル（１１）に接合して当該第１回転テーブル（１１）を前記第２回転テーブル（１２）に対し相対変位させる複数の押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）と、前記被加工部材（Ｗ）についての座標を計測する座標計測手段（１８ａ）と、前記座標計測手段（１８ａ）から取得される前記被加工部材（Ｗ）の各座標から前記第２回転テーブル（１２）の回転量（θ）および前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）の押出し量（Ｌ、Ｌ０）をそれぞれ算出する駆動量算出手段と、を備えた加工機用位置決め装置（１０）であって、複数の前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）は、前記第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）に関し点対称に配置されていることを特徴とする。

上記構成では、点対称に配置された押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）の仮想中心軸（ＣＬ）は、互いに一致し第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）を通るようになる。従って、被加工部材中心（ＣＷ）が押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）の仮想中心軸（ＣＬ）上に位置する場合は、押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）によって第１回転テーブル（１１）を所定の距離（Ｌ）だけ第２回転テーブル（１２）上を相対変位させることによって、被加工部材中心（ＣＷ）を第２回転テーブル中心（Ｃ２）に容易に位置決めすることが可能となる。

なお、テーブル回転駆動手段（１３ａ）によって第２回転テーブル（１２）を所定の角度（θ）だけ回転させることによって被加工部材中心（ＣＷ）を仮想中心軸（ＣＬ）上に位置させることができる。つまり、第２回転テーブル（１２）を所定の角度（θ）だけ回転させること、並びに第１回転テーブル（１１）を所定の距離（Ｌ）だけ第２回転テーブル（１２）上を相対変位させることの２つの操作のみで被加工部材中心（ＣＷ）を第２回転テーブル中心（Ｃ２）に位置決めすることが可能となる。

本発明に係る加工機用位置決め装置の第２の特徴は、前記第１回転テーブル（１１）及び前記第２回転テーブル（１２）について、天板（１１ａ、１２ａ）及び底板（１１ｂ、１２ｂ）が切欠き構造を有し且つ、内部が板骨中空構造を有することである。

上記構成では、切欠き構造により第１回転テーブル（１１）と第２回転テーブル（１２）との接合部における接触面積が小さくなる。また、板骨中空構造により第１回転テーブル（１１）と第２回転テーブル（１２）の各慣性モーメントが小さくなる。これにより、前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）によって第１回転テーブル（１１）を第２回転テーブル（１２）に対し相対変位させ易くなると共に、テーブル回転駆動手段（１３ａ）によって第２回転テーブル（１２）を回転させ易くなる。

本発明に係る加工機用位置決め装置の第３の特徴は、前記駆動量算出手段は、前記被加工部材中心（ＣＷ）の座標(Ｘ_ＣＷ，Ｙ_ＣＷ)を算出し、当該被加工部材中心（ＣＷ）と前記第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）との間の偏心距離（Ｌ）と、前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）の仮想中心軸（ＣＬ）を基準とした前記被加工部材中心（ＣＷ）を通る前記被加工部材（Ｗ）の対称軸（ＳＬ）についての偏角（θ）とをそれぞれ算出し、前記テーブル回転駆動手段（１３ａ）によって前記偏角（θ）だけ前記第２回転テーブル（１２）を回転させると共に、前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）によって前記偏心距離（Ｌ）だけ前記第１回転テーブル（１１）を前記第２回転テーブル（１２）に対し相対変位させることである。

上記構成では、算出された上記中心間の偏心距離（Ｌ）および上記対称軸（ＳＬ）についての偏角（θ）に基づいて、第２回転テーブル（１２）を上記偏角（θ）だけ回転させ、さらに第１回転テーブル（１１）を上記偏心距離（Ｌ）だけ第２回転テーブル（１２）上を相対変位させることのみによって、被加工部材中心（ＣＷ）を第２回転テーブル中心（Ｃ２）に精度良く位置決めすることが可能となる。

本発明に係る加工機用位置決め装置の第４の特徴は、前記駆動量算出手段は、前記被加工部材（Ｗ）の対称軸（ＳＬ）が前記第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）を通らない場合、前記対称軸（ＳＬ）が前記仮想中心軸（ＣＬ）に交わる交点（Ｙ_ＣＰ、Ｐ_ＣＬ）と前記第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）との間のズレ量（Ｌ０、Ｌ０’）を算出し、前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）によって前記ズレ量（Ｌ０、Ｌ０’）だけ前記第１回転テーブル（１１）を前記第２回転テーブル（１２）に対し相対変位させることである。

上記構成では、押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）によって上記ズレ量（Ｌ０）だけ前記第１回転テーブル（１１）を前記第２回転テーブル（１２）に対し相対変位させることによって、被加工部材（Ｗ）の対称軸（ＳＬ）は常に第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）を通るようにすることができる。その結果、被加工部材（Ｗ）が楕円又は矩形等の場合であっても、第２回転テーブル（１２）を偏角（θ）だけ回転させること、並びに第１回転テーブル（１１）を偏心距離（Ｌ）だけ第２回転テーブル（１２）上を相対変位させることの２つの操作のみで被加工部材中心（ＣＷ）を第２回転テーブル中心（Ｃ２）に精度良く位置決めすることが可能となる。

本発明に係る加工機用位置決め装置の第５の特徴は、前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）の仮想中心軸（ＣＬ）は、加工機の計測座標系の何れかの座標基準軸（Ｙ軸）に一致するように設定されていることである。

上記構成では、被加工部材中心（ＣＷ）の座標(Ｘ_ＣＷ，Ｙ_ＣＷ)、被加工部材中心（ＣＷ）と第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）との間の偏心距離（Ｌ）、押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）の仮想中心軸（ＣＬ）を基準とした被加工部材（Ｗ）の対称軸（ＳＬ）についての偏角（θ）、対称軸（ＳＬ）が仮想中心軸（ＣＬ）に交わる交点（Ｙ_ＣＰ）と第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）との間のズレ量（Ｌ０）等の各算出が容易となる。

本発明の加工機用位置決め装置によれば、簡易な機構で精度良く被加工部材の中心を基準となる回転テーブルの中心に容易に位置決めすることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る加工機の正面図である。 本発明の一実施形態に係る加工機の平面図である。 本発明に係るテーブル部を示す要部断面説明図である。 本発明に係る上回転テーブルを示す説明図である。 本発明に係る下回転テーブルを示す説明図である。 テーブル部の位置決め機構の要部を示す説明図である。 スピンドルによって下回転テーブルを反時計方向に偏角だけ回転させた状態を示す説明図である。 第１押込み機構の第１押込み片を偏心距離だけ押し出した状態を示す説明図である。 断面形状が楕円である被加工部材の位置決め手順を示す説明図である。 第１押込み機構の第１押込み片を長軸のＹ切片だけ押し出した状態を示す説明図である。 断面形状が矩形である被加工部材の位置決め手順を示す説明図である。 仮想中心軸と座標基準軸（Ｘ軸、Ｙ軸）が一致しない場合における被加工部材の位置決め手順を示す説明図である。 仮想中心軸と座標基準軸（Ｘ軸、Ｙ軸）が一致しない場合であって、対称軸ＳＬが原点（下回転テーブル中心）を通過しない場合における被加工部材の位置決め手順を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る加工機１００を示す説明図である。図１は加工機１００の正面図であり、図２は加工機１００の平面図である。

図１に示されるように、この加工機１００は、被加工部材Ｗ（図示せず）を所定の位置に位置決めするテーブル部１０と、被加工部材Ｗを所定の形状に加工する加工ヘッド部２と、加工ヘッド部２をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構３と、加工ヘッド部２をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構４と、加工ヘッド部２をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構５と、これら移動機構３,４,５を収容するガントリー部６と、ガントリー部６を支持する支柱部７と、複数の切削工具（図示せず）を収納する工具マガジン８と、オペレータが加工条件を入力する操作盤９と、を具備して構成される。なお、テーブル部１０については図３を参照しながら後述する。

加工ヘッド部２は、切削工具（図示せず）を所定の速度（例えば、最大２００００ｒｐｍ）で回転させるスピンドル（図示せず）を備え、スピンドルの回転軸（主軸）の先端には切削工具（図示せず）を把持するためのチャック（図示せず）を備える。

加工ヘッド部２は、スピンドルの主軸の所定の垂直平面（以下「Ａ軸」という。）に沿って所定の角度範囲内（例えば±９０°の範囲内）を傾斜することができる。また、主軸が所定の水平面（以下「Ｃ軸」という。）に沿って所定の角度範囲内（例えば±２７０°の範囲内）を旋回することができる。さらに、加工部ヘッド部２は、図上のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸にわたり移動することができる。

図２に示されるように、Ｘ軸移動機構３は、ＡＣサーボモータ（図示せず）によって駆動され、例えば３０００ｍｍの移動距離（ストローク）を有し３０ｍ／ｍｉｎの送り速度で移動することができる。

図１に示されるように、Ｙ軸移動機構４は、ＡＣサーボモータ（図示せず）によって駆動され、例えば３０００ｍｍの移動距離（ストローク）を有し３０ｍ／ｍｉｎの送り速度で移動することができる。

図１に示されるように、Ｚ軸移動機構５は、ＡＣサーボモータ（図示せず）によって駆動され、例えば１０００ｍｍの移動距離（ストローク）を有し２０ｍ／ｍｉｎの送り速度で移動することができる。

操作盤９は、例えば液晶タッチパネルによって構成され、オペレータは指またはキーボード等によって加工条件等を入力する。

図３は、本発明に係るテーブル部１０を示す要部断面説明図である。なお、固定される被加工部材Ｗについても併せて図示されている。このテーブル部１０は、被加工部材Ｗを固定する上回転テーブル１１と、上回転テーブル１１に接合し相対変位可能な下回転テーブル１２と、下回転テーブル１２に一体化され下回転テーブル１２を回転させるテーブル回転駆動部１３と、上回転テーブル１１の貫通穴１１ｅに挿通され上回転テーブル１１と下回転テーブル１２とを締結するボルト１４と、ボルト１４の締結力の作用面積を増大させるワッシャ１５と、押込み片１６ａによって上回転テーブル１１を下回転テーブル１２に対し相対移動（スライド）させる押込み機構１６と、押込み機構１６を支持する支持台１７と、被加工部材Ｗの加工機１００上での位置（座標）を計測する位置センサ１８と、上回転テーブル１１のスライド量を計測する第１距離センサ１９Ｕ及び第２距離センサ１９Ｌ（図６）とから構成されている。

上回転テーブル１１は、天板１１ａ及び底板１１ｂが切欠き構造を有し、天板１１ａ及び底板１１ｂを支持する内部構造が板骨（プレートリブ）中空構造を成している。板骨は周方向に沿って同心円状に設けられた４つの周方向リブ板１１ｃ１,１１ｃ２,１１ｃ３,１１ｃ４と、第１周方向リブ板１１ｃ１と第２周方向リブ板１１ｃ２との間に放射状に設けられた第１径方向リブ板１１ｄ１と、第２周方向リブ板１１ｃ２と第３周方向リブ板１１ｃ３との間に放射状に設けられた第２径方向リブ板１１ｄ２と、第３周方向リブ板１１ｃ３と第４周方向リブ板１１ｃ４との間に放射状に設けられた第３径方向リブ板１１ｄ３とから構成されている。

また、天板１１ａは円状切欠き部１１ａｃおよび１／４円状切欠き部１１ａｑを有する。底板１１ｂは環状切欠き部１１ｂｒおよび半扇形状切欠き部１１ｂｓを有する。従って、上回転テーブル１１は、上記切欠き構造及び板骨中空構造によって十分な強度・剛性を確保しながら全体として大幅な軽量化が施されている。

下回転テーブル１２は、天板１２ａ及び底板１２ｂが切欠き構造を有し、天板１２ａ及び底板１２ｂを支持する内部構造が板骨（プレートリブ）中空構造を成している。板骨は周方向に沿って同心円状に設けられた４つの周方向リブ板１２ｃ１,１２ｃ２,１２ｃ３,１２ｃ４と、第１周方向リブ板１２ｃ１と第２周方向リブ板１２ｃ２との間に放射状に設けられた第１径方向リブ板１２ｄ１と、第２周方向リブ板１２ｃ２と第３周方向リブ板１２ｃ３との間に放射状に設けられた第２径方向リブ板１２ｄ２と、第３周方向リブ板１２ｃ３と第４周方向リブ板１２ｃ４との間に放射状に設けられた第３径方向リブ板１２ｄ３とから構成されている。

また、天板１２ａは円状切欠き部、環状切欠き部および複数の半扇状切欠き部を有する。底板１２ｂは円状切欠き部および環状切欠き部を有する。従って、下回転テーブル１２は、上記切欠き構造及び板骨中空構造によって十分な強度・剛性を確保しながら全体として大幅な軽量化が施されている。上回転テーブル１１及び下回転テーブル１２の詳細については、図４及び図５を参照しながら後述する。

上回転テーブル１１と下回転テーブル１２を締結するボルト１４の軸部の最大外径は、上回転テーブル１１の底板１１ｂに設けられた貫通穴１１ｅの内径よりも小さくなっている。従って、上回転テーブル１１に水平方向（横方向）の荷重を加える場合、下回転テーブル１２に対し上回転テーブル１１を相対移動（スライド）させることが可能となる。

テーブル回転駆動部１３は下回転テーブル１２に同心でリジッドに結合し、スピンドル１３ａの回転力を下回転テーブル１２に伝達する。また、テーブル回転駆動部１３はブレーキ機構（図示せず）を備え、このブレーキ機構の制動力によって下回転テーブル１２を静止状態に保持する。

押込み機構１６は、押込み片１６ａで上回転テーブル１１の底板１１ｂ周端に接合している。本実施形態では２台の押込み機構１６,１６が下回転テーブル１２の中心Ｃ２に関し点対称に配置されている。なお、押込み片１６ａと平行に、上回転テーブル１１のスライド量を計測する第１距離センサ１９Ｕ及び第２距離センサ１９Ｌ（図６）が配置されている。

位置センサ１８は、加工ヘッド部２に取り付けられて使用される接触式の位置センサである。計測に係る座標系は、加工機１００の座標系である。この位置センサ１８と上記押込み機構１６を使用した被加工部材Ｗ（上回転テーブル１１）の位置決めについては、図６から図１１を参照しながら後述する。

図４は、本発明に係る上回転テーブル１１を示す説明図である。図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は底面図である。

図４（ａ）に示されるように、天板１１ａの中心部には円状切欠き部１１ａｃが形成され、その周囲には４つの１／４円状切欠き部１１ａｑが形成されている。また、図３に示されるように天板１１ａの中心部はその他の部位より低い凹部（インロ－部）を成している。

図４（ｂ）に示されるように、底板１１ｂの中心部には円状切欠き部１１ｂｃが形成され、その周囲には環状切欠き部１１ｂｒが形成され、更にその周囲には１２個の半扇形状切欠き部１１ｂｓが形成されている。また、底板１１ｂの表面外側部にはボルト１４（図３）が挿通される貫通穴１１ｅが８個形成されている。

内部の板骨中空構造について、同心円状に径方向外側に沿って第１周方向リブ板１１ｃ１（図３）が最内側に形成され、第２周方向リブ板１１ｃ２、第３周方向リブ板１１ｃ３および第４周方向リブ板１１ｃ４（図３）が順に設けられている。

第１周方向リブ板１１ｃ１と第２周方向リブ板１１ｃ２との間には、第１径方向リブ板１１ｄ１が上回転テーブル中心Ｃ１から放射状に３０°間隔で設けられている。同様に、第２周方向リブ板１１ｃ２と第３周方向リブ板１１ｃ３との間には、第２径方向リブ板１１ｄ２が上回転テーブル中心Ｃ１から放射状に１０°間隔で設けられている。同様に、第３周方向リブ板１１ｃ３と第４周方向リブ板１１ｃ４（図３）との間には、第３径方向リブ板１１ｄ３が上回転テーブル中心Ｃ１から放射状に１０°間隔で設けられている。

図５は、本発明に係る下回転テーブル１２を示す説明図である。図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は底面図である。

図５（ａ）に示されるように、天板１２ａの中心部には円状切欠き部１２ａｃが形成され、その周囲には環状切欠き部１２ａｒが形成され、更にその周囲には１２個の半扇形状切欠き部１２ａｓが形成されている。また、天板１２ａの表面にはボルト１４がネジ結合する雌ネジ部１１ｆが８個形成されている。

図５（ｂ）に示されるように、底板１２ｂの中心部には円状切欠き部１２ｂｃが形成され、その周囲には環状切欠き部１２ｂｒが形成されている。

図５（ａ）に戻って、内部の板骨中空構造について、同心円状に径方向外側に沿って第１周方向リブ板１２ｃ１（図３）が最内側に形成され、第２周方向リブ板１２ｃ２、第３周方向リブ板１２ｃ３および第４周方向リブ板１２ｃ４（図３）が順に設けられている。

第１周方向リブ板１２ｃ１と第２周方向リブ板１２ｃ２との間には、第１径方向リブ板１２ｄ１が下回転テーブル中心Ｃ２から放射状に３０°間隔で設けられている。同様に、第２周方向リブ板１２ｃ２と第３周方向リブ板１２ｃ３との間には、第２径方向リブ板１２ｄ２が下回転テーブル中心Ｃ２から放射状に１５°間隔または３０°間隔で設けられている。同様に、第３周方向リブ板１２ｃ３と第４周方向リブ板１２ｃ４（図３）との間には、第３径方向リブ板１２ｄ３が下回転テーブル中心Ｃ２から放射状に１５°間隔または３０°間隔で設けられている。さらに、隣り合う２つの第３径方向リブ板１２ｄ３,１２ｄ３の間には第４径方向リブ１２ｄ４が下回転テーブル中心Ｃ２から放射状に５°間隔または１０°間隔で設けられている。

図４（ｂ）に示される底板１１ｂの切欠き構造と図５（ａ）に示される天板１２ａの切欠き構造から、上回転テーブル１１と下回転テーブル１２との接合部における摩擦面積は小さいことが分かる。そのため、押込み機構１６が上回転テーブル１１を押して上回転テーブル１１を下回転テーブル１２に対しスライド移動させる場合、押込み機構１６に求められる押し力については小さくて済むことになる。これにより、押込み機構１６を小型化・省電力化することが可能となる。

図６は、テーブル部１０の位置決め機構の要部を示す説明図である。なお、ここで言う「位置決め」とは、下回転テーブル中心Ｃ２を基準点とし、被加工部材中心ＣＷを下回転テーブル中心Ｃ２に一致させることを意味している。また、被加工部材Ｗは上回転テーブル１１（図示せず）上に固定されているものとする。

２台の押込み機構１６Ｕ,１６Ｌは、下回転テーブル中心Ｃ２に関して点対称に配置されている。従って、一方の押込み機構の仮想中心軸ＣＬと、他方の押込み機構の仮想中心軸ＣＬは互いに一致し、仮想中心軸ＣＬは下回転テーブル中心Ｃ２を通過する。ここでは説明の都合上、仮想中心軸ＣＬを加工機１００の座標系のＹ軸とし、下回転テーブル中心Ｃ２を座標系の原点とし、Ｙ軸に直交し下回転テーブル中心Ｃ２を通る仮想軸を座標系のＸ軸としている。例えば、被加工部材Ｗを－Ｙ方向にスライド移動させたい場合は、＋Ｙ方向に配置された第１押込み機構１６Ｕの第１押込み片１６ａＵを－Ｙ方向に押し出すことになる。逆に、被加工部材Ｗを＋Ｙ方向にスライド移動させたい場合は、－Ｙ方向に配置された第２押込み機構１６Ｌの第２押込み片１６ａＬを＋Ｙ方向に押し出すことになる。なお、被加工部材Ｗについての仮想中心軸ＣＬに沿っての移動量については、第１距離センサ１９Ｕ又は第２距離センサ１９Ｌによって測定されるように構成されている。

被加工部材Ｗは、スピンドル１３ａによって下回転テーブル中心Ｃ２を回転中心として回転させることができると共に、２台の押込み機構１６Ｕ,１６Ｌによって仮想中心軸ＣＬに沿ってスライド移動させることができる。以下に、スピンドル１３ａ及び２台の押込み機構１６Ｕ,１６Ｌを使用した位置決め手順について説明する。なお、被加工部材Ｗの断面形状は円形であると仮定する。

先ず、（１）被加工部材中心ＣＷの座標（Ｘ_ＣＷ,Ｙ_ＣＷ）を算出する。被加工部材中心ＣＷの座標（Ｘ_ＣＷ,Ｙ_ＣＷ）の算出は、位置センサ１８のプローブ１８ａを被加工部材Ｗの外周面の任意の３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に接触させることによりコンピュータ（図示せず）によって算出される。コンピュータは３点のＸＹ座標Ｐ１（Ｘ１,Ｙ１）、Ｐ２（Ｘ２,Ｙ２）、Ｐ３（Ｘ３,Ｙ３）を下記式１に代入して、３つの連立方程式を解くことにより、被加工部材中心ＣＷの座標（Ｘ_ＣＷ,Ｙ_ＣＷ）及び半径Ｒを算出する。
（式１）：（Ｘ－Ｘ_ＣＷ）^２＋（Ｙ－Ｙ_ＣＷ）^２＝Ｒ^２

次に（２）偏心距離Ｌ及び偏角θを算出する。ここで言う「偏心距離」とは、下回転テーブル中心Ｃ２から被加工部材中心ＣＷに到る長さを意味している。また、「偏角」とは、下回転テーブル中心Ｃ２から被加工部材中心ＣＷに到る仮想直線（対称軸ＳＬ）の仮想中心軸ＣＬ（Ｙ軸）に対する傾斜角度を意味している。偏心距離Ｌ及び偏角θについては下記式２、下記式３によってそれぞれ算出される。
（式２）：Ｌ＝（Ｘ_ＣＷ ^２＋Ｙ_ＣＷ ^２）^０.５
（式３）：θ＝ｃｏｓ^－１（Ｙ_ＣＷ／Ｌ）

次に、（３）スピンドル１３ａによって下回転テーブル１２を反時計方向に偏角θだけ回転させる。図７は、スピンドル１３ａによって下回転テーブル１２を反時計方向に偏角θだけ回転させた状態を表している。下回転テーブル中心Ｃ２（０,０）を回転中心として反時計方向に偏角θだけ回転させた結果、対称軸ＳＬは仮想中心軸ＣＬ（Ｙ軸）に一致し、被加工部材中心ＣＷがＹ軸上に位置することになる。また、上記回転操作によって偏心距離Ｌは変化しないため、被加工部材中心ＣＷはＹ軸上の座標（０,Ｌ）に位置することになる。

次に、（４）第１押込み機構１６Ｕの第１押込み片１６ａＵを距離Ｌだけ押し出す。図８は、第１押込み機構１６Ｕの第１押込み片１６ａＵを偏心距離Ｌだけ押し出した状態を表している。被加工部材ＷをＹ軸上を偏心距離Ｌだけスライド移動させた結果、被加工部材中心ＣＷは下回転テーブル中心Ｃ２に一致することになる。

以上の通り、断面形状が円形である被加工部材Ｗの位置決めについては、先ず（１）被加工部材中心ＣＷの座標（Ｘ_ＣＷ,Ｙ_ＣＷ）を算出し、次に（２）基準点（下回転テーブル中心Ｃ２）に対する偏心距離Ｌ及び偏角θを算出し、（３）スピンドル１３ａによって偏角θがゼロになるように下回転テーブル１２を回転させ、そして（４）第１押込み機構１６Ｕ又は第２押込み機構１６Ｌによって偏心距離Ｌがゼロになるように上回転テーブル１１を下回転テーブル１２に対しスライド移動させることによって、被加工部材Ｗの被加工部材中心ＣＷを下回転テーブル中心Ｃ２に容易に位置決めすることができる。なお、本発明に係る上記位置決め方法は、断面形状が円の他、楕円、矩形等の軸対称な図形（対称軸ＳＬを有する図形）について適用可能である。以下に、断面形状が楕円である被加工部材Ｗについての位置決め手順について説明する。

図９は、断面形状が楕円である被加工部材Ｗの位置決め手順を示す説明図である。なお、図９（ｂ）は楕円の一般的な定義を示す説明図である。
先ず、（１’）被加工部材Ｗの対称軸ＳＬを算出する。楕円の対称軸ＳＬとしては長軸ＬＡを選定することができる。なお、楕円の「長軸」は第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２を通る仮想中心軸である。また、楕円の方程式は下記式４に示されるように、「２定点（第１焦点Ｆ１および第２焦点Ｆ２）からの距離の和が一定（＝Ｃ）の動点Ｐ（ｘ,ｙ）の軌跡」として定義される。
（式４）：｛（ｘ－ａ１）^２＋（ｙ－ｂ１）^２｝^０.５＋｛（ｘ－ａ２）^２＋（ｙ－ｂ２）^２｝^０.５＝Ｃ
従って、上記式４を使用して、被加工部材Ｗの第１焦点Ｆ１の座標（ａ１,ｂ１）及び第２焦点Ｆ２の座標（ａ２,ｂ２）を算出する。

上記式４において、未知数はａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２及びＣであるので、５つの連立方程式を作成する必要がある。従って、プローブ１８ａによって被加工部材Ｗの外周面の任意の５点についてのＸＹ座標Ｐ１（Ｘ１,Ｙ１）、Ｐ２（Ｘ２,Ｙ２）、Ｐ３（Ｘ３,Ｙ３）、Ｐ４（Ｘ４,Ｙ４）及びＰ５（Ｘ５,Ｙ５）を取得する必要がある。

コンピュータは、５点のＸＹ座標Ｐ１（Ｘ１,Ｙ１）、Ｐ２（Ｘ２,Ｙ２）、Ｐ３（Ｘ３,Ｙ３）、Ｐ４（Ｘ４,Ｙ４）及びＰ５（Ｘ５,Ｙ５）を上記式４に代入して、５つの連立方程式を解くことにより、被加工部材Ｗの第１焦点Ｆ１の座標（ａ１,ｂ１）及び第２焦点Ｆ２の座標（ａ２,ｂ２）を算出する。

次に、（２’）被加工部材Ｗの長軸ＬＡ（対称軸ＳＬ）のＹ切片Ｌ０を算出する。Ｙ切片Ｌ０は下記式５に示される長軸ＬＡの方程式においてＸ＝０を代入することにより算出される。
（式５）：Ｙ－ｂ１＝（ｂ２－ｂ１）／（ａ２－ａ１）＊（Ｘ－ａ１）
（式５’）：Ｌ０＝（ａ２*ｂ１－ａ１*ｂ２）／（ａ２－ａ１）

次に、（３’）第１押込み機構１６Ｕの第１押込み片１６ａＵを長軸ＬＡのＹ切片Ｌ０だけ押し出す。これにより、図１０に示されるように、長軸ＬＡが下回転テーブル中心Ｃ２を通過するようになる。また、第１焦点Ｆ１の座標が（ａ１，ｂ１－Ｌ０）に変化する。さらに、第２焦点Ｆ２の座標が（ａ２，ｂ２－Ｌ０）に変化する。従って、被加工部材中心ＣＷの座標も、（（ａ１＋ａ２）／２，（ｂ１＋ｂ２）／２－Ｌ０）に変化する。

従って、その後の処理については上記（２）から（４）の処理を実行することにより、断面形状が楕円である被加工部材Ｗについて被加工部材中心ＣＷを下回転テーブル中心Ｃ２に一致させることができる。このように、断面形状が円形でない被加工部材Ｗを位置決めする場合は、（１’）被加工部材Ｗについての対称軸ＳＬを算出し、次に（２’）対称軸ＳＬのＹ切片Ｌ０を算出し、（３’）対称軸ＳＬのＹ切片Ｌ０がゼロになるように上回転テーブル１１を第１押込み機構１６Ｕ又は第２押込み機構１６Ｌによってスライド移動させることによって、断面形状が円形である被加工部材Ｗの位置決めと同様に行うことができる。

図１１は、断面形状が矩形である被加工部材Ｗの位置決め手順を示す説明図である。
先ず、（１”）被加工部材Ｗの対称軸ＳＬを算出する。矩形の対称軸ＳＬは、４つの角部のＸＹ座標Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を取得することにより算出される。点Ｐ１（Ｘ１,Ｙ１）と点Ｐ２（Ｘ２,Ｙ２）の各座標から中点ＭＰ１座標（（Ｘ１＋Ｘ２）／２,（Ｙ１＋Ｙ２）／２）が算出される。また、点Ｐ３（Ｘ３,Ｙ３）と点Ｐ４（Ｘ４,Ｙ４）の各座標から中点ＭＰ４座標（（Ｘ３＋Ｘ４）／２,（Ｙ３＋Ｙ４）／２）が算出される。なお、角部の検出は、例えば直線の傾きが変わる点として検出することができる。

これにより、対称軸ＳＬの方程式は下記式６の通り算出される。Ｙ切片Ｌ０は下記式６に示される対称軸ＳＬの方程式においてＸ＝０を代入することにより算出される。また、被加工部材中心ＣＷの座標は、（（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ４）／４，（Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３＋Ｙ４）／４）である。
（式６）：Ｙ－（Ｙ１＋Ｙ２）／２＝（Ｙ１＋Ｙ２－Ｙ３－Ｙ４）／（Ｘ１＋Ｘ２－Ｘ３－Ｘ４）｛Ｘ－（Ｘ１＋Ｘ２）／２｝
（式６’）：Ｌ０＝｛（Ｘ１＋Ｘ２）（Ｙ３＋Ｙ４）－（Ｘ３＋Ｘ４）（Ｙ１＋Ｙ２）｝／２*（Ｘ１＋Ｘ２－Ｘ３－Ｘ４）

従って、その後の処理については上記（３’）及び上記（２）から（４）の処理を実行することにより、断面形状が矩形である被加工部材Ｗについても被加工部材中心ＣＷを下回転テーブル中心Ｃ２に一致させることができる。

以上、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上記だけに限定されない。すなわち、本発明の技術的範囲内において種々の修正・改良を追加することが可能である。例えば、図１２に示されるように仮想中心軸ＣＬと座標基準軸（Ｘ軸、Ｙ軸）が一致しない場合に対しても本発明は適用可能である。この場合、仮想中心軸ＣＬと対称軸ＳＬとが成す偏角θは下記式７、７’に示される通り、仮想中心軸ＣＬについての大きさが１の単位ベクトルＶ_ＣＬ＝（ｓｉｎδ，ｃｏｓδ）と、原点（０，０）と被加工部材中心ＣＷを結ぶベクトルＶ_ＣＷ＝（Ｘ_ＣＷ，Ｙ_ＣＷ）との内積（・）を取ることにより算出される。なお、偏心距離Ｌはそのままである。従って、断面形状が円形である被加工部材Ｗの位置決めと同様に行うことができる。
（式７）：Ｖ_ＣＬ・Ｖ_ＣＷ＝｜Ｖ_ＣＬ｜*｜Ｖ_ＣＷ｜*cosθ
（式７’）：θ＝cos^－１（Ｖ_ＣＬ・Ｖ_ＣＷ／｜Ｖ_ＣＬ｜*｜Ｖ_ＣＷ｜）＝cos^－１｛（Ｘ_ＣＷ*ｓｉｎδ＋Ｙ_ＣＷ*ｃｏｓδ）／Ｌ｝

同様に、図１３に示されるように、仮想中心軸ＣＬと座標基準軸（Ｘ軸、Ｙ軸）が一致しない場合であって、対称軸ＳＬが原点（下回転テーブル中心Ｃ２）を通過しない場合に対しても本発明は適用可能である。この場合、対称軸ＳＬが仮想中心軸ＣＬに交わる交点Ｐ_ＣＬを求めることにより、断面形状が円形である被加工部材Ｗの位置決めと同様に行うことができる。すなわち、原点から交点Ｐ_ＣＬに到る距離Ｌ０’（ずれ量）を第１押込み機構１６Ｕによって上回転テーブル１１をスライド移動させることにより、断面形状が円形である被加工部材Ｗの位置決めと同様に行うことができる。なお、交点Ｐ_ＣＬは、仮想中心軸ＣＬの方程式と、対称軸ＳＬの方程式との連立方程式の解として算出される。因みに、仮想中心軸ＣＬの方程式は、上記単位ベクトルＶ_ＣＬ＝（ｓｉｎδ，ｃｏｓδ）を方向ベクトルに持ち且つ原点を通るから、下記式８に示される通り算出される。また、対称軸ＳＬの方程式は上記式５に示される通り算出される。
（式８）：Ｙ＝Ｘ*（ｃｏｓδ／ｓｉｎδ）＝Ｘ／ｔａｎδ

なお、上記偏角θ、偏心距離Ｌ、ずれ量Ｌ０,Ｌ０‘等を求める算出プロセスは一例であり、上記のみに限定されることはない。

２ 加工ヘッド部
３ Ｚ軸移動機構
４ Ｙ軸移動機構
５ Ｘ軸移動機構
６ ガントリー部
７ 支柱
８ 操作盤
１０ テーブル部
１１ 上回転テーブル
１２ 下回転テーブル
１３ テーブル回転駆動部
１４ ボルト
１５ ワッシャ
１６ 押込み機構
１６Ｕ 第１押込み機構
１６Ｌ 第２押込み機構
１７ 支持台
１８ 位置センサ
１８ａ プローブ
１９Ｕ 第１距離センサ
１９Ｌ 第２距離センサ
１００ 加工機

Claims (5)

1. 被加工部材（Ｗ）を固定する第１回転テーブル（１１）と、
   前記第１回転テーブル（１１）が置かれ当該第１回転テーブル（１１）を相対変位可能にする第２回転テーブル（１２）と、
   前記第２回転テーブル（１２）を回転駆動するテーブル回転駆動手段（１３ａ）と、
   前記第１回転テーブル（１１）に接合して当該第１回転テーブル（１１）を前記第２回転テーブル（１２）に対し相対変位させる複数の押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）と、
   前記被加工部材（Ｗ）についての座標を計測する座標計測手段（１８ａ）と、
   前記座標計測手段（１８ａ）から取得される前記被加工部材（Ｗ）の各座標から前記第２回転テーブル（１２）の回転量（θ）および前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）の押出し量（Ｌ、Ｌ０）をそれぞれ算出する駆動量算出手段と、を備えた加工機用位置決め装置（１０）であって、
   複数の前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）は、前記第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）に関し点対称に配置され、且つ
   前記第１回転テーブル（１１）の底板（１１ｂ）にはボルト（１４）が通る貫通穴（１１ｅ）が複数形成されていると共に前記第２回転テーブル（１２）の天板（１２ａ）には前記ボルト（１４）とネジ結合する雌ネジ部（１１ｆ）が複数形成され、且つ
   前記第１回転テーブル（１１）と前記第２回転テーブル（１２）は前記ボルト（１４）及びワッシャ（１５）によって締結されている
   ことを特徴とする加工機用位置決め装置。
2. 請求項１に記載の加工機用位置決め装置において、
   前記第１回転テーブル（１１）及び前記第２回転テーブル（１２）について、天板（１１ａ、１２ａ）及び底板（１１ｂ、１２ｂ）は中央部に円状切欠き部（１１ａｃ,１１ｂｃ,１２ａｃ,１２ｂｃ）が形成され、その周囲に環状切欠き部（１１ｂｒ,１２ａｒ,１２ｂｒ）又は１／４円状切欠き部（１１ａｑ）を有する切欠き構造を有し且つ、内部が周方向に沿って同心円状に設けられた複数の周方向リブ板（１１ｃ１,１１ｃ２,１１ｃ３,１１ｃ４、１２ｃ１,１２ｃ２,１２ｃ３,１２ｃ４）と、隣り合う２つの前記周方向リブ板の間にテーブル中心（Ｃ１,Ｃ２）から放射状に設けられた複数の径方向リブ板（１１ｄ１,１１ｄ２,１１ｄ３、１２ｄ１,１２ｄ２,１２ｄ３,１２ｄ４）とから構成されている板骨中空構造を有する
   ことを特徴とする加工機用位置決め装置。
3. 請求項１又は２に記載の加工機用位置決め装置において、
   前記駆動量算出手段は、前記被加工部材中心（ＣＷ）の座標(Ｘ_ＣＷ，Ｙ_ＣＷ)を算出し、
   当該被加工部材中心（ＣＷ）と前記第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）との間の偏心距離（Ｌ）と、
   前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）の仮想中心軸（ＣＬ）を基準とした前記被加工部材中心（ＣＷ）を通る前記被加工部材（Ｗ）の対称軸（ＳＬ）についての偏角（θ）とをそれぞれ算出し、
   前記テーブル回転駆動手段（１３ａ）によって前記偏角（θ）だけ前記第２回転テーブル（１２）を回転させると共に、前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）によって前記偏心距離（Ｌ）だけ前記第１回転テーブル（１１）を前記第２回転テーブル（１２）に対し相対変位させる
   ことを特徴とする加工機用位置決め装置。
4. 請求項３に記載の加工機用位置決め装置において、
   前記駆動量算出手段は、前記被加工部材（Ｗ）の対称軸（ＳＬ）が前記第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）を通らない場合、前記対称軸（ＳＬ）が前記仮想中心軸（ＣＬ）に交わる交点（Ｙ_ＣＰ、Ｐ_ＣＬ）と前記第２回転テーブル（１２）の中心（Ｃ２）との間のズレ量（Ｌ０、Ｌ０’）を算出し、
   前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）によって前記ズレ量（Ｌ０、Ｌ０’）だけ前記第１回転テーブル（１１）を前記第２回転テーブル（１２）に対し相対変位させる
   ことを特徴とする加工機用位置決め装置。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の加工機用位置決め装置において、
   前記押出し手段（１６Ｕ、１６Ｌ）の仮想中心軸（ＣＬ）は、加工機の計測座標系の何れかの座標基準軸（Ｙ軸）に一致するように設定されている
   ことを特徴とする加工機用位置決め装置。

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