JPS63306856A - 形状測定機能を備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野１ 本発明は形状測定機能を備えた工作機械に閏する。本発
明はサブミクロンオーダの加工精度を必要とする例えば
ｉＢ精密旋盤等に）り用することができる。

［従来の技術〕 従来、工作機械においては加工した被加工体の形状精度
を、被加工体を工作機械から取外して別途用意された測
定機により′測定している。

し発明が解決しようとする問題点］ 測定のため被加工体をその保持部から着脱すると、再取
付時に被加工体の芯ずれがミクロンオーダで発生する。

特に超精密加工分野では、サブミクロン単位の加工精度
が必要となり、ミクロンオーダの芯ずれが生じると数回
の加工作業が必要となる。この再加工作業によりついに
は工具が摩耗し、工具の取換、セツティング等が必要と
なる場合があった。

また、被加工体の測定においては、例えば触針式形状測
定装置を用いており、測定条件としては触針式形状測定
装置を水平面に固定し、被加工体の被測定面を上向きに
した状態で触針を被測定面上に当接させる必要があった
。

本発明は、上記した問題点を解消すべく案出されたもの
で、加エエ稈の成る段階又は加工後に行う被加工体の形
状測定を被加工体を工作機械から取外すことな（主軸台
に取付けた状態のまま機械上で高精度に行いうる工作機
械を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決プるための手段］ 本発明の工作機械は、基台と、 Ｋｌ、　ｌｉ台に取付けられ、被加工体と保持し回転さ
せる主軸台と、 該基台に直接或いは間接的に保持された形状測定装置と
、 該被加工体を保持したまま、該主軸台を水平面に対して
垂直になるように主軸軸線と直角に交わる軸線を中心と
して所定角度旋回させ、被加工体の該形状測定装置によ
る測定位置へ割出づ割出し装置とから成ることを特徴と
するものである。

［作用］ 本発明の形状測定機能を備えた工作機械では、被加工体
を主軸台に横向きに取付け、必要な加工作業を行った襖
、該被加工体を保持したまま、削出し装置によって該主
軸台を主軸軸線と交わる軸線まわりに所定角度旋回させ
、被加工体を形状測定可能な姿勢にするため上向き位置
になるようにする。このとき被加工体は、工作機械の基
台に直接或いは間接的に取付けた形状測定装置の測定部
と整合し、形状測定装置により形状測定が機械上で行わ
れる。こうして、被加工体を工作機械から取外すことな
くその加工と測定を高精度に実施することができる。

［実施例］ 以下、本発明の工作機械の具体的実施例を図面に基づき
説明する。

本発明を球面、非球面等を加工する超精密旋盤に適用し
た場合の要部概略正面図を第１図に、その平面図の概略
構成を第２図に、そしてその要部の右側面図を第３図に
示す。第４図はマグネットカップリングの動作を示す拡
大平面図であり、第５図は形状測定装置の構成側面図で
ある。

本実施例の形状測定機能を備えた工作機械１００は、第
１図乃至第５図に示すように水平面に対して水平に配設
した基台１と、この基台１に取付けられ、被加工体であ
るワーク２を保持し、回転させる主軸台３と、基台１に
直接取付けられ水平に支持された触針式形状測定機４と
、主軸台３を形状測定可能な位置へ旋回させる割出し８
Ｍ５とを枯木構成とする。

触針式形状測定機４は、光源としてレーザ光を利用し、
そのハウジング６の底部にプローブ７を有する。測定機
４のもり御は図示しないＣＰＵを含む制御装置により行
なわれる。

割出し装置５は、ワーク２をチせツク部３ａにより保持
した主軸台３を第１図に示す主軸軸線０１と直交する第
３図に示す旋回軸線０２を中心に９０°上向きに旋回さ
せ、ワーク２を触針式形状測定機４のプローブ７と整合
するよう、主軸台３の４ｉ／置の割出しを行う機能をも
つ。第３図に示すように、主軸台３は、その両側に配置
された取付部８．９により挟持されている。主軸台３の
左側には左側軸部１０が突出し、一方布側には右側軸部
１０′が突設されている。

左側軸部１０は取付部８を貴通し、先端部にはネジ部１
２が設けられ、このネジ部１２に操作ノブ１３をもつキ
ャップ１４が螺合している。一方布側軸部１０−は取付
部９の略中央部に設けられた凹所１５内に嵌入し、ごの
凹所１５内でポールベアリング１６．１７によりｌＦ！
動、回転可能にガイドされている。前記ネジ部１２の外
周には、操作ノブ１８をもつリング状部材１９が取付け
られている。

更に左側軸部１０と取付部８の内面とで形成された空間
には、軸の回転を円滑にするためのベアリング２０、歯
端部を対向させて配したギヤ２１．２２及び圧縮バネ４
２が設けられている。ギヤ２１はネジ２３により取付部
８に固定され、一方ギャ２２はネジ２４により主軸台３
と一体的に設けられた保持部２５に固定されている。

主軸台３の中央部に先端が突出した主軸２６には、第２
図に示すように、駆動モータ４１からの動力を主軸台３
に対して断接しつるようマグネットカップリング２８が
配設されている。このマグネットカップリング２８は非
接触型であり、第２図の状態にあるとき磁気作用を利用
して駆動モータ４１からのトルクを主軸台３を含む主軸
部２６ａへ伝達する。なＪ３動力斯接装薗としてはマグ
ネットカップリング２８に限定されることなく、例えば
歯車連結の如き他の種類のＩｇｉ接部材と用いてもよい
。本実施例ではＭ３精密施盤という高精度の工作機械に
適用したため、駆動モータ４１の回転に伴う振動が主軸
台３に伝わらないように非接触のマグネ２ツトカツプリ
ング２８を使用した。

マグネットカップリング２８の拡大平面図を第４図に示
す。マグネットカップリング２８は主軸部２６ａと一体
化され、マグネジ１〜３３を支持する支持部３４と、こ
れらマグネット３３及び支持部３４に対して接近した位
置と１退した位置をもつマグネット３５及びこれを支持
する支持部３６とからなる。ｙＵ述のように、マグネッ
トカップリング２８は非接触型、′であり、動力伝達時
にもマグネット３３とマグネット３５間に間１ｌＩ３７
が形成される。また第４図に示すように、作用時には図
の実線位置にあり、非負用時には支持部３６が点線位置
まで後退する。第２図において主軸部２６ｂの左側に設
りたスライダ４０上の駆動モータ４１１よ、サーボモー
タ２７によりボールネジＢ１を介して一対のレール２９
上に沿って移動可能であり、駆動モータ４１の動力を主
軸部２６ａに伝達づべく支持部３６が支持部３４に重な
り、マグネット３３と３５が間隙３７を介して近接した
動力伝達位置と、主軸部２６ａへの駆動モータ４１の動
力伝達を遮断すべく支持部３４と支持部３６が所定距！
！陽離され、支持部３６がも方へ後退しただ動力遮断位
置とを有する。

触針式形状測定機４は、第５図に示づように、サーボモ
ータ５０によりボールネジＢ２を介してＹ軸方向に進退
移動するプローブ７と、このプローブ７の先端にはワー
ク２と接触する触針７８が設けられている。またプロー
ブ７を支持するプローブ支持部材７ｂはピボットＰを中
心に旋回可能に支持され、端部には変位検出用のレーザ
式変位検出器５１から発射されるレーザ光しをレーザ式
変位検出器５１の閃絡の受光器へ反射させるためのプリ
ズム５２が設けられている。

なお第１図及び第２図において、主軸台３に取付られな
ワーク２０球面、非球面等の加工作業を行うため工具取
付部３０がワーク２に対して接離可能に基台１に取付け
られている。この実施例では工具として砥石３１が取付
けられて場合を示している。工具取付部３０には砥石３
１を回転駆動する駆動［−夕３２が取付けられている。

以上の構成部分の他の構成部分で、加工工具、ワークの
Ｘ軸方向及びＹ軸方向位置ｔ、ｌ１ｌｊを行なうＸ軸方
向センサ９０、Ｙ軸方向センサ９１、図示しないドライ
ブユニットにより駆動される駆動モータ９２、レーザ発
振器９３、分光器９４、図示しないドライブユニットに
より駆動される駆動モータ９５、テーブル９６、テーブ
ル９７等は本実施例の直接的な要旨ではないため詳細な
説明を省略する。

次に本実施例の作用を説明する。

主軸台３の先端チャック部３ａにワーク２を装着した後
、マグネットカップリング２８が第２図の状態に維持さ
れるよう図示しないＣＰＵにより制御するとともに駆動
モータ４１をＯＮさせると駆動モータ４１の駆動力は非
接触マグネットカップリング２８を介して主゛軸部２６
ｂから主軸部２６ａへ伝達され主軸２６が回転駆動され
る。一方駆動モータ３２により砥石３１も駆動されるた
め所定の加工作業が行われる。ワーク２に対する加工作
業は前述のＸ軸、Ｙ軸方向センサ９０．９１を利用して
工具、及びワーク２のＸ軸、Ｙ軸方向位置をＸ軸方向に
ついてはサーボモータ９２によってテーブル９６を又、
Ｙ軸方向についてはサーボモー）９５によってテーブル
９７を移動させＴｆｌ、’１ｌｌｌ！１６゜ 加工段階又は全加工工程終了模、加工面の形状測定に移
る。まず、マグネットカップリング２８をサーボモータ
２７によりυＪＩＤシて主軸部２５　ａ及び支持部３４
から支持部３６及び主軸部２６ｂを所定距離切り離し、
もはや駆動モータ４１の動力が主軸部２６ａに伝達され
ないようにし、かつ後述の主軸台３の９０°旋回に障害
にならない位置まで駆動モータ４１をレール２９に沿っ
た方向へ移動させ主軸部２６ｂ＠退避させる。

次いで、操作ノブ１８を操作してネジ部１２がゆるむ方
向へ操作する。このネジ部１２のゆるみによりノ「側軸
部１０の外周に介装された圧縮バネ４０を介してギｔア
２１と２２の噛合が外れ、ギヤ２２が第３図の矢印爪方
向へ僅かに移！！ｌする。この移動に伴なって取付部９
の凹所１５に嵌入した軸部１１がボールベアリング１６
．１７のｎ用で同様に矢印爪方向へ移動する。

この状態で主軸台３はワーク２を取付けたまま北方向へ
旋回自在となる。従って操作ノブ１３を操作して主軸台
３を旋回軸線０２を中心に上方向へ９０°旋回させ第１
図に二点鎖線により示すように測定機４のプローブ７の
真下にくるようにテーブル９６を移動させ位置決めする
。その侵操作レバー１８をネジ部、１２が締付けられる
方向へ操作する。これによっ１歯１１２１．２２が圧縮
バネ４０の圧力で再び噛合い主軸台３は９０ｏ上向きに
旋回した位置でロックされる。この位置で、ワーク２の
形状測定を行う。この状態で第５図に示づようにワーク
２にプローブ７の触針７ａを当接させ、サーボモータ５
０によってプローブ７をＹ軸方向に移ｖＪさせ、この時
のレーザ式変位検出器５１の出力と予め記憶されたワー
ク２の理想形状を比較することにより形状測定が行なわ
れる。逆に主軸台３を第３図の状態に戻すには操作レバ
ー１８をネジ部１２がゆるむ方向へ操作して歯１１！２
１．２２を＋ｍｍさせ操作レバー１３を下向き方向へ９
０″旋回さゼ主軸台３を最初の位置に戻す。

次いで操作レバー１８をネジ部１２が締付けられる方向
へ操作する。これによって歯車２１．２２が圧縮バネ４
０の反力で再び噛合い、主軸台３が第１図の二点＃Ｂ線
位置及び第３図の位置で位置固定される。

なお本実施例では、主軸台３を９０’上向きに旋回させ
る例を示したが、形状測定機４の測定条ｎ、形状測定機
４と主軸台３の位置関係に応じて、主軸台３の旋回角度
は適宜設定することができる。

本実施例によれば形状測定機４による形状測定の際、ワ
ーク２を主軸台３に取付けたまま、９００上向きに旋回
させ、形状測定可能に位置に主軸台３を割出すようにし
たので、ワーク２の着脱による芯ずれが発生せず、また
、ワーク２の形状を正確に測定でき、短い加Ｘｒ時間で
ｔＳ精度の加工が可能となる。

［発明の効果］ 本発明によれば、被加工体を保持したままの主軸台を主
軸軸線と直角に交わる軸線を中心にして所定角度旋回さ
せ、被加工体の形状測定をプるので、従来のように、加
工後、測定のため被加工体を取外′ｒｊ必要が全くない
。従って着脱誤差の発生が確実に防止できる。また、形
状測定装置による被加工体の形状測定ができるように主
軸台を水平面に対して垂直になるように主軸軸線と直角
に交わる軸線を中心として所定角度旋回させるので、高
精度の測定が可能となる。又、形状測定後、形状補正の
切込みを行うだけでよく、加工時間の短縮化が図れる。

更に又、被加工体を加工精度等の維持に必要な横向きの
姿勢で主軸台に取付けたまま、加工後、形状測定が出来
、加工と測定をともに高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は゛本発明による二［作機械の１実施例を示す構
成正面図である。第２図は第１図の平面図であり、第３
図は第１図の要部の拡大右側面図である。第４図はマグ
ネットカップリングの動作を示す拡大平面図である。第
５図は形状測定装置の構成側面図である。 １・・・基台 ２・・・ワーク（被加工体） ３・・・主軸台 ４・・・測定機（形状測定装置） ５・・・？Ｊ出し装置 特許出願人　　　豊田工機株式会社 代理人　　　　弁理士　大川　宏 Ｊ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台と、 該基台に取付けられ、被加工体を保持し回転させる主軸
   台と、 該基台に直接或いは間接的に保持された形状測定装置と
   、 該被加工体を保持したまま、該主軸台を水平面に対して
   垂直になるように主軸軸線と直角に交わる軸線を中心と
   して、所定角度旋回させ、被加工体の該形状測定装置に
   よる測定位置へ割出す割出し装置とから成ることを特徴
   とする形状測定機能を備えた工作機械。