JPH0651263B2 - 回転軸中心の検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は精密旋盤の加工時において主軸若しくは産業機
械の回転軸の軸中心を検出する方法に関する。

従来の技術 旋盤で超精密加工例えば非球面レンズの加工を行う場合
に主軸中心と工具刃先の芯高とを一致させることは重要
なことであって両者が一致しているかどうかは簡単に判
断できないため、一度試切削を行ってその加工物の形状
精度により評価していた。

発明が解決しようとする課題 加工物を試切削するには慎重に作業を要し作業に時間が
かかり、それを取外して改めて測定機台上で測定を行い
誤差を計算して位置調整後再度切削をするなどの必要が
あるため、正規加工に入るまでの準備時間を要して面倒
なうえ作業能率を低下させる問題点を有していた。

本発明は試切削を必要とせずしかも機上で簡単，迅速に
主軸中心が検出できる方法を提供するを目的とする。

課題を解決するための手段 頂点確認可能な形状部材が先端に偏心して取り付けられ
た回転軸を回転させ、該回転軸に直交する平面上の互い
に直交する第１の方向と第２の方向に移動可能な移動台
に取り付けられた非接触形変位計を前記形状部材に対面
させて、非接触変位計を前記第１の方向に移動させ、該
非接触変位計出力の変動幅最小位置を検出した位置に位
置決めし、その位置にて前記第２の方向に移動し、同様
に出力の変動幅最小位置を検出するこれらの動作を、１
回または繰り返し行い、得られる出力の変動幅最小位置
を回転軸中心として検出するものである。

作用 回転軸例えば主軸の端面中心に頂点確認可能な形状部材
を取付けて回転させる。主軸と直角なＸ，Ｙ軸２方向に
移動させる移動台に取付けた非接触形変位計を先ずＸ軸
方向に動かし検出出力最小の位置において次ぎにＹ軸方
向に動かし検出出力最小の位置に移動台を停止する。こ
の位置における変位計位置が主軸中心となる。

実施例 本例のサドル上の刃物台については実験的な姿で表現さ
れているが、本発明の意図を実際的に明確にするためあ
えて具体的に記述するものである。

周知のＮＣ精密旋盤において主軸１を回転可能に軸承し
た主軸台２はベッド２のＺ軸方向案内面上でＮＣで位置
決め可能に載置されており、主軸１の前端には把持装置
例えば真空チャック３が嵌着されている。そのチャック
爪４と干渉しない中心部に故意に少し偏心して半鋼球５
が埋設されて段取１５がチャック爪４で把持されてい
る。

一方ベッドのＸ軸方向案内面上にＸ軸方向移動可能にサ
ドル６が載置されＮＣで位置決め制御される。サドル６
上には刃物台が旋回位置決め可能に設けられ、この刃物
台は工具取付溝７ａをＺ軸方向に有し下面７ｂを平とし
た上台７と、サドル６上に図示しない割出台上に固設さ
れた上面８ａを傾斜面とした下台８とよりなり、下面７
ｂと上面８ａとの間に楔体９が介装され、この楔体９が
ボルト１０によって進退されることにより上台７は案内
板８ｂに挟まれて上下方向にのみ移動される。そして楔
体９はばね１１によってねじのバックラシュなしの状態
に付勢されている。 また図示はされていないが、下台
８は上台７の上部部分に１部分かぶさっており、強いば
ねの力によって上台の下面７ｂを常に楔体９に押しつけ
るよう働いている。

上台７の工具取付溝７ａには主軸１と対向して非接触形
変位計１２をボルト１３で固定し反対側には工具１４が
ボルト１３で固定されている。変位計１２の出力は増巾
器１６で増巾されて表示器に入力される。そして工具１
４切刃の高さと変位計１２の中心高さの差とは事前に測
定しておくものである。 鋼球５が主軸回転中心に対し
偏心して取付けられているため第２図のように鋼球５の
中心軌跡は偏心量を半径とする円となる。変位計１２を
主軸中心より離れた位置で矢印方向に移動させると、第
３図のように変位計１２の（Ｉ）位置と（II）位置にお
ける非接触変位計の端面と球表面までの距離はｌ_１，ｌ
_２と変化するため変位計１２の出力も変化する。この状
態で主軸１が回転されると変位計１２が（Ｉ）位置にお
いて鋼球５の偏心により距離ｌ_１が偏心量に比例して変
動する。また（II）位置においても同様に出力は変動す
るが鋼球５の中心に近いためｌ_１に比べて変動は小さく
なる。したがって変位計１２が鋼球５の旋回中心位置が
出力変動巾が一番小さくなる。すなわちＸ軸方向の変位
を示す第４図で明白である。同じ理によってＹ軸方向の
変位変動最小位置が鋼球の旋回中心位置となるのでＸ軸
方向の中心を出し次いでＹ軸方向の中心を出すと第５図
のように変動巾零の位置が主軸中心となる。なお鋼球に
限られるものでなく頂点が確認可能な形状であればよ
い。また非接触形変位計の種類によっては鋼材に限る必
要はない。

中心検出方法のフローチャートの第６図において、ステ
ップＳ１において主軸のチャック３の中心近傍に半鋼球
５を偏心して埋めた段取り１５をチャック爪４に把持さ
せる。ステップＳ２において刃物台の上台７に取付けた
変位計１２を鋼球５に接近させ必要により主軸を寸転し
て出力状態を確認する。 ステップＳ３において主軸１
を回転させるステップＳ４において変位計１２の出力を
見ながら刃物台をＸ軸方向に移動する。ステップＳ５に
おいて出力変動巾の最小位置をさぐり検出されるまでス
テップＳ４との間を繰り返し、検出された位置で刃物台
を停止させる。

ステップＳ６において刃物台をＹ軸（高さ）方向に移動
させる。ステップＳ７において出力最小巾を検出するよ
うステップＳ６との間を繰り返し、検出されたとき停止
させる。

ステップＳ８において変位計と切刃との既知の高さの差
から変位計の中心位置に工具の高さが一致するように上
台７を位置決めするものである。位置決めされた刃物台
の工具を主軸側に向けチャックに把持された工作物をＮ
Ｃ制御で切削し非球面レンズなどを切削するものであ
る。

なお本実施例では旋盤の主軸と刃物台で述べたがこれに
こだわることなくあらゆる機械に同様にして中心位置の
検出に応用できるものである。 さらに変位計の出力を
ＮＣ装置内で演算して最小変動点を見出しＸ軸，Ｙ軸制
御位置決めで自動化することも可能である。

効果 以上詳述したように本発明は機上で主軸中心を検出する
ことができ、刃物台の工具を中心に正確に一致させるこ
とができ、非球面レンズなどの特殊加工でも加工精度を
格段に向上することができる。しかも中心検出が短時間
に極めて容易に行いる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の説明図、第２図は鋼球の中心の軌跡と
変位計の平面の位置関係を示す図、第３図は同じくその
高さの位置関係を示す図、第４図はＸ軸方向の変位計の
出力変動巾を示す図、第５図はＹ軸方向の変位計の出力
変動巾を示す図、第６図は回転軸中心検出の流れ図であ
る。 １……主軸、５……鋼球、７……上台 ８……下台、９……楔 １２……非接触形変位計、１４……工具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】頂点確認可能な形状部材が先端に偏心して
   取り付けられた回転軸を回転させ、該回転軸に直交する
   平面上の互いに直交する第１の方向と第２の方向に移動
   可能な移動台に取り付けられた非接触形変位計を前記形
   状部材に対面させて、非接触変位計を前記第１の方向に
   移動させ、該非接触変位計出力の変動幅最小位置を検出
   した位置に位置決めし、その位置にて前記第２の方向に
   移動し、同様に出力の変動幅最小位置を検出するこれら
   の動作を、１回または繰り返し行い、得られる出力の変
   動幅最小位置を回転軸中心として検出することを特徴と
   する回転軸中心の検出方法。