(57)【要約】      （修正有）【課題】軸固定されるオブジェクトを機械的に軸固定するための軸固定手段が取り付けられた回転駆動可能なスピンドルを有する軸固定デバイスを提供する。【解決手段】軸固定手段１４は、回転本体部２１を含み、軸固定されるオブジェクト３０を軸固定することができる。駆動車輪２２には、回転本体部２１のギア歯と相補的形状を有する複数のギア歯が設けられている。軸固定デバイス１０は、駆動車輪２２を回転駆動するための駆動部２３をさらに有する。回転本体部２１のギア歯は、駆動車輪２２のギア歯と協働して、駆動車輪２２が回転本体部２１に対して中立的な角度位置を維持できるようなフランク遊びを有し、駆動歯車２２のギア歯のフランクはいずれも、回転本体部２１の歯間フランク２６，２７と当接しないように設計される。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸固定されるオブジェクト（３０）を機械的に軸固定するための軸固定手段（１４）が取り付けられた回転駆動可能なスピンドル（１２）を有する軸固定デバイス（１０）であって、
軸固定手段（１４）は、回転本体部（２１）を含み、スピンドル（１２）に対する相対的な回転動作を回転本体部に与えることにより、軸固定されるオブジェクト（３０）を軸固定し、またはこれを解除することができ、
回転本体部（２１）は、複数のギア歯を含み、
軸固定デバイス（１０）は、回転本体部（２１）のギア歯と相補的形状を有するように設計された複数のギア歯を含む駆動車輪（２２）を有し、
駆動車輪（２２）は、回転本体部（２１）と係合するように配置され、
軸固定デバイス（１０）は、駆動車輪（２２）を回転駆動するための駆動部（２３）を有し、
回転本体部（２１）のギア歯は、駆動車輪（２２）のギア歯と協働して、駆動車輪（２２）が回転本体部（２１）に対して中立的な角度位置を維持できるようなフランク遊び（Ｆ１，Ｆ２）を有し、駆動歯車（２２）のギア歯の先行歯間フランクおよび後行歯間フランク（２４，２５）のいずれも、回転本体部（２１）の対応するギア歯の歯間フランク（２６，２７）と当接しないように設計されたことを特徴とする軸固定デバイス。
【請求項２】
駆動車輪（２２）は、駆動部（２３）およびコントローラ（５０）により、中立的な角度位置に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の軸固定デバイス。
【請求項３】
第１の角度測定センサ（１５）はスピンドル（１２）に設けられ、第２の角度測定センサ（１６）は駆動部（２３）に設けられ、
スピンドル（１２）の実際の位置が第１の角度測定センサ（１５）を用いて検出可能であり、駆動歯車（２２）の実際の位置が第２の角度測定センサ（１６）を用いて検出可能であり、
第１の角度測定センサ（１５）および第２の角度測定センサ（１６）の両方の出力がコントローラ（５０）により読み取られることを特徴とする請求項２に記載の軸固定デバイス。
【請求項４】
制動手段は、スピンドル（１２）に設けられ、スピンドル（１２）のスピンドル軸（Ａ１）の周りの回転動作を阻止し、駆動部（２３）を用いた駆動歯車（２２）の回転動作により、軸固定されるオブジェクト（３０）を軸固定し、これを解除できることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の軸固定デバイス。
【請求項５】
スピンドル（１２）は、スピンドル駆動部（１７）を用いて、スピンドル軸（Ａ１）の周りに回転駆動可能であることを特徴とする請求項４に記載の軸固定デバイス。
【請求項６】
スピンドル駆動部（１７）は、制動手段として用いられ、コントローラ（５０）により制動モードに移行できることを特徴とする請求項５を組み合わせた請求項４に記載の軸固定デバイス。
【請求項７】
コントローラ（５０）は、駆動部（２３）の消費電力を特定する目的で設計され、所望の軸固定および／または消費電力から軸固定の際の軸固定力の実現を達成するために、駆動部（２３）の消費電力を特定する目的をもって設計されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の軸固定デバイス。
【請求項８】
平歯車を駆動車輪（２２）として用い、ピニオンを回転本体部（２１）として用い、
駆動車輪（２２）は、回転本体部（２１）とともに歯車装置（２０）を構成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の軸固定デバイス。
【請求項９】
駆動部（２３）は、スピンドル回転軸（Ａ１）と平行に延びる回転軸（Ａ２）を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１に記載の軸固定デバイス。
【請求項１０】
全体システム（１００）であって、
請求項１〜９のいずれか１に記載軸固定デバイス（１０）と、ＣＮＣコントローラ（５０）とを有し、中立的な角度位置を特定し、必要に応じて、中立的な角度位置を再調整するために、これを維持する目的で設計されたことを特徴とする全体システム。
【請求項１１】
全体システム（１００）は、機械加工ツール、測定マシン、または試験台であることを特徴とする請求項１０に記載の全体システム。
【請求項１２】
軸固定デバイス（１０）を用いて、軸固定されるオブジェクト（３０）を機械的に軸固定し、または軸固定を解除する方法であって、
軸固定されるオブジェクト（３０）を軸固定デバイス（１０）の軸固定手段（１４）に導入するステップと、軸固定手段（１４）がスピンドル（１２）に取り付けられ、
軸固定されるオブジェクト（３０）を軸固定し、または軸固定を解除するように、軸固定手段（１４）を移動させるために、スピンドル（１２）を固定して、スピンドル（１２）の回転本体部（２１）に係合する駆動車輪（２２）を回転駆動するか、または駆動車輪（２２）に係合する回転本体部（２１）を駆動車輪（２２）により固定して、スピンドル（１２）を回転駆動するステップとを有し、
後続のステップにおいて、回転本体部（２１）が駆動車輪（２２）に対して中立的な角度位置に移動し、駆動歯車（２２）のギア歯の先行歯間フランクおよび後行歯間フランク（２４，２５）のいずれも、回転本体部（２１）の対応するギア歯の歯間フランク（２６，２７）と当接しないことを特徴とする方法。
【請求項１３】
回転動作を実行している間、中立的な角度位置が維持されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
２つの角度測定センサ（１５，１６）に基づいて、回転本体部（２１）および駆動歯車（２２）の実際の角度位置が特定され、中立的な角度位置を維持するために、回転本体部（２１）および／または駆動歯車（２２）の微小な角度で回転させることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
軸固定されるオブジェクト（３０）に対する測定を行う際、軸固定されるオブジェクト（３０）に対するテストを実行する際、または軸固定されるオブジェクト（３０）に対する機械加工する際、駆動歯車（２２）は、コントローラ（５０）により、回転本体部（２１）に対して中立的な角度位置に操作可能に維持されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
軸固定されるオブジェクト（３０）をスピンドル回転軸（Ａ１）の周りに回転駆動させている際、コントローラ（５０）により制御された手法で駆動歯車（２２）を適用された角速度（ω２）で回転移動させ、軸固定されるオブジェクト（３０）の回転動作の際に、駆動歯車（２２）を中立的な角度位置に維持することを特徴とする請求項１２、１３、または１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば工作機械または測定マシンの構成部品である軸固定デバイスに、ツールまたはワークピースを軸固定（chuck）するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
精密部品を製造するための数多くの機械加工方法があり、このときワークピースが工作機械の軸固定デバイスに軸固定される。軸固定されている間、一方では、機械加工中に生じる力により、外れたり、位置ずれしたりすることがないように、ワークピースを軸固定デバイスに十分に確実に保持することが重要である。他方では、軸固定デバイスおよび工作機械におけるワークピースの正確な軸固定位置を知ることが重要である。工作機械の座標系を参照することができ、これは高精度の機械加工を実現する上で重要なことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
オブジェクト（被加工物または被測定物）は、まったく遊び（緩み）なく、機械加工時の負荷（力）に対抗するように、正確な位置に確実に軸固定し、または測定マシンの場合には、高精度でスキャン（走査）できるようにしなければならない。
【０００４】
軸固定操作はきわめて多くの時間および煩雑な作業を要する場合があるため、軸固定操作の一部は手作業で行っていた。構成部品がより大きい場合には、その実質的な重量または大きさに起因して、手作業による操作がより困難となる場合がある。また部品を多数製造（大量生産）する上で、手作業による操作は不都合である場合がある。したがって、場合によっては、ツール、ワークピース、被測定物、またはその他のオブジェクトの軸固定操作を自動化するする必要性があった。しかしながら、こうした自動化に際しては、さらには上述のものの測定に際しては、自動的に軸固定するために用いられる軸固定デバイスにより、測定精度に悪影響を与えるものではあってはならない。
【０００５】
本発明は、システム全体（工作機械ツール、測定マシン、または試験台）の精度に悪影響を与えなることなく、オブジェクトを自動的に軸固定できる軸固定治具または軸固定デバイスを提供することを目的とする。
【０００６】
対応する解決手段は、操作担当者が実行しなければならない操作上の手間を低減するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載のデバイスおよび請求項１２に記載の方法により実現される。
【０００８】
本発明に係るデバイスの有用な実施形態は、特許請求の範囲の請求項２〜９の主題を構成する。同等に構成された全体システムが請求項１０，１１に示唆されている。本発明に係る方法の有用な実施形態は、特許請求の範囲の請求項１２〜１６の主題を構成する。
【０００９】
本発明によれば、軸固定されるオブジェクトを機械的に軸固定するための軸固定手段が取り付けられた回転駆動可能なスピンドルを有する軸固定デバイスが用いられる。軸固定手段は、回転本体部を有し、スピンドルに対する相対的な回転動作を回転本体部に与えることにより、軸固定されるオブジェクトを軸固定することができる。この軸固定デバイスは、回転本体部がギア歯を含み、軸固定デバイスがギア歯を含む駆動歯車をさらに有し、軸固定デバイスのギア歯が回転本体部のギア歯と相補的形状を有するように設計される点に特徴がある。駆動車輪は、回転本体部と係合するように配置される。さらに軸固定デバイスは、駆動車輪を回転駆動するための駆動部を有する。回転本体部のギア歯は、駆動車輪のギア歯と協働して、駆動車輪が回転本体部に対して中立的な角度位置を維持できるようなフランク遊びを有し、駆動歯車のギア歯の先行歯間フランクおよび後行歯間フランクのいずれも、回転本体部の対応するギア歯の歯間フランクと当接しないように設計されたことを特徴とするものである。
【００１０】
すべての実施形態において、回転本体部は、好適には、旋盤用チャックと呼ばれる軸固定手段の構成部品である。
【００１１】
駆動車輪は、好適には、コントローラを介して駆動部により中立的な角度位置に移動可能である。これは、好適には、回転本体部の領域において設けられ、接続回路部を介してコントローラに接続された角度測定センサおよび駆動車輪を用いて実現される。
【００１２】
コントローラは、好適には、駆動部（２３）の消費電力を特定する目的で設計され、所望の軸固定および／または消費電力から軸固定の際の軸固定力の実現を達成するために、駆動車輪の駆動部の消費電力を特定（モニタ）するように設計される。所望の軸固定および／または消費電力から軸固定の際の軸固定力が実現されたとき、回転本体部は、コントローラにより、駆動車輪に対する中立的な角度位置に移動し、その位置に維持される。
【００１３】
コントローラは、好適には、所望の軸固定および／または消費電力から軸固定の際の軸固定力が実現されればすぐに、駆動部の消費電力を遮断して、回転本体部を駆動車輪に対する中立的な角度位置に維持する。
【００１４】
軸固定力は、重さ、構成材料、長さ／直径比、軸固定深度、およびその他の条件に依存して、より大きく、またはより小さく設定しなければならない。軸固定力を対応して加えることは、対応する仕様をコントローラに入力することにより実現することができる。
【００１５】
中立的な角度位置により、駆動車輪の駆動部が測定マシンまたはテストマシンに与える可能性のある影響を排除することができるので、特に、測定マシンまたはテストマシンに本発明を利用することが有用である。
【００１６】
本発明は、たとえばツールをドレス処理するため、ワークピースを高精度に微細加工するために設計された場合、機械加工ツールとしても用いることができる。機械加工ツール上の駆動車輪の影響を防ぐことができる。したがって、すべての実施形態において、回転本体部は、駆動車輪に対して中立的な位置に移動させることが好ましい。
【００１７】
本発明の利点は、意図的に所定のフランク遊びを設定することに起因して、ギア歯の不正確性（インデキシング（indexing）／真正動作（true running））を補償することができる。換言すると、駆動車輪及び回転本体部から構成されるギア装置は、あまり高い精度で設計する必要がないということを意味する。
【００１８】
本発明の更なる利点は、軸固定デバイスまたはその構成部品を、比較的に問題が生じない手法で交換することができる。
【００１９】
しかしながら、本発明の最も重要な利点は、中立的な角度位置が維持されるとき、補助駆動部および駆動車輪が、スピンドル軸の回転動作に対して何ら悪影響を与えることがない点にある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
添付図面を参照して、本発明に係る例示的な実施形態について以下説明する。
【図１Ａ】本発明に係る軸固定デバイスを備えた全体システム（ここでは測定マシン）の概略的な側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す全体システムの構成部品の概略的な平面図である。
【図２Ａ】駆動車輪の歯間および回転本体部のギア歯の概略的な平面図であって、フランクが一方の側面に当接している。
【図２Ｂ】図２Ａに示す駆動車輪の歯間および回転本体部のギア歯の概略的な平面図であって、駆動車輪は、回転本体部に対して中立的な角度位置に配置されている。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本願明細書において用いられる用語は、刊行物および特許文献においても用いられる。ただし、これらの用語は、より十分な理解のために提供するためにのみ用いられることに留意されたい。特定の用語を選択したことにより、本発明のアイデアおよび請求項に記載の本発明の保護範囲を解釈により減縮してはならない。本発明は、別の用語体系および／または技術分野に容易に置き換えることができる。
【００２２】
本発明に係る特定の実施形態について説明する前に、説明を要する基本的な用語について定義する。
【００２３】
本発明では、全体システム１００の構成部品をデバイス１０と呼ぶ。全体システム１００は、たとえば工作機械ツール、測定マシン、または試験台であってもよい。本発明を適用することが特に有用であるので、測定マシン１００を参照して、本発明について以下説明する。
【００２４】
プログラム可能なコンピュータによるコントローラは、ＣＮＣコントローラ５０として理解される。制御タスクは、コンピュータシステム（通常、マイクロコンピュータ）により直接的に実行される。この目的において、ＣＮＣコントローラ５０は、一連の命令を含むＮＣプログラム（数値制御プログラム）を実行する。全体システム１００の複数の軸、または駆動部は、すべての実施形態において、適正に制御または調整することができるように設計されている。
【００２５】
すべての実施形態において、ＣＮＣコントローラ５０は、好適には多軸コントローラであって、全体システム１００の複数の軸を制御または調整することに加え、（補助的な）駆動部２３を制御または調整するものである。
【００２６】
軸固定手段（チャック手段）１４なる用語は、軸固定すべきオブジェクト３０を軸固定または把持（クランプ）することができる任意のタイプの機械的手段を記述するために用いられる。軸固定手段１４なる用語は、回転動作を用いて操作する軸固定手段１４のみならず、動作を起動し、または回転動作から並進動作を形成することにより、軸固定すべきオブジェクト３０を軸固定する軸固定手段１４を含むものである。
【００２７】
軸固定手段１４を用いて、軸固定すべきオブジェクト３０をスピンドル１２上に正確かつ高精度で軸固定する。軸固定手段１４なる用語は、たとえばドリルの分野で知られているビットチャックを含む。ただし、この用語はジョーチャック手段１４を含み、軸固定顎部（チャックジョー）１４．１，１４．２，１４．３が半径方向の内側または外側に移動して、軸固定すべきオブジェクト３０を強力に軸固定する。本発明は、例示的な実施形態に基づいて以下説明するが、図１Ｂに明示されるように、軸固定顎部１４．１，１４．２，１４．３を軸固定手段１４として用いる。図１Ａは、軸固定顎部１４．１，１４．２，１４．３が半径方向外側に移動した後、軸固定顎部１４．１，１４．２，１４．３が軸固定されるオブジェクト３０（たとえば外歯シリンダホイール）の中央貫通孔３１に係合し、軸固定されるオブジェクト３０を把持している状態を示す。
【００２８】
本発明は、多種の異なるオブジェクト（本体）３０を軸固定または挟持するために用いられるため、軸固定されるオブジェクト３０の用語は、意図的に広い意味を有するように選択した。軸固定されるオブジェクト３０の用語は、とりわけ、ツール、ワークピース、および測定オブジェクト（試験台）を含むものである。
【００２９】
図１Ａおよび図１Ｂを参照して、特に好適な軸固定デバイス１０の詳細について説明する。軸固定デバイス１０は、ここでは測定マシン１００の構成部品であって、マシンテーブル１１と、塔状の測定構造体１８とを有する。スピンドル軸Ａ１がマシンテーブル１１の上面Ｏ１の平面に対して垂直となるように、スピンドルが上面Ｏ１上に配置される。ここでは、スピンドル軸Ａ１をターンテーブル式の測定軸として用いる。スピンドル駆動部１７は、測定マシン１００の内部に配設されていてもよく、スピンドル駆動部の回転動作によりスピンドル１２が回転するように、スピンドル軸Ａ１に連結されている。スピンドル軸Ａ１の周りの回転動作をω１で表記する。角度測定センサ１５は、電気回路部を介して、ＣＮＣコントローラ５０に接続されるが、スピンドル駆動部１７上に設置してもよい。角度測定センサ１５とＣＮＣコントローラ５０との間の電気回路接続を符号ｓ１で表記する。
【００３０】
スピンドル１２は、図１Ａに示すように、任意的なアダプタ１３を有していてもよい。軸固定デバイス１０は、図示された具体例では、任意的なアダプタ１３を介してスピンドル１２に連結されている。ただし軸固定デバイス１０は、スピンドル１２に直接的に連結することもできる。軸固定デバイス１０、任意的なアダプタ１３、およびスピンドル１２は、スピンドル軸Ａ１と同軸上に位置合わせされ、ＣＮＣコントローラ５０が電流を流してスピンドル駆動部１７を駆動するとき、スピンドル軸Ａ１の周りを一体として回転する。
【００３１】
スピンドル１２の領域において、回転本体部２１が配置され、これは好適には、すべての実施形態において、ギア外歯を含むリング形状を有するものである。より包括的に表現すると、回転本体部２１は、ギア外歯またはギア内歯が形成されていると云うことができる。スピンドル１２に対して相対的に回転本体部２１を回転させると、軸固定されるオブジェクト３０が軸固定（把持）され、または軸離脱（軸固定が解放）される。機械的構成部品のこうした処理および相互作用は、当業者には広く知られたものであるので、ここではより詳細には説明しない。
【００３２】
駆動歯車２２は、回転本体部２１のギア歯と係合するように、スピンドル１２の周囲に配置される。すなわち図２Ａおよび図２Ｂに示すように、常に、駆動歯車２２の複数のギア歯のうちの少なくとも１つの歯は、回転本体部２１のギア歯の歯間だけ離間している。
【００３３】
回転本体部２１は、上述のように、ギア外歯またはギア内歯を有する。さらに軸固定デバイス１０は上記駆動歯車２２を有し、これはギア外歯またはギア内歯を有する。駆動歯車２２のギア歯は、回転本体部２１のギア歯と相補的な形状を有するように設計されている。駆動歯車２２は、（通常の場合）回転本体部２１と係合するように、すなわちギア歯同士が係合するように配置され、より正確に表現すると、一連のギア歯を構成する歯は、相補的に設計されたギア歯の歯間と係合するように設計されている。
【００３４】
軸固定デバイス１０は、駆動歯車２２を回転駆動するためのＣＮＣ制御可能な（補助）駆動部２３をさらに有する。本質的に、駆動歯車２２が回転本体部２１に対してニュートラル（中立的）な角度位置を確保できるように、回転本体部２１のギア歯は、駆動歯車２２のギア歯に対して、フランク遊びＦ（flank play、Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２）を有するように設計される。このニュートラルな角度位置が図２Ｂに図示されている。ニュートラル（中立的）な角度位置においては、駆動歯車２２のギア歯の先行歯間フランク２４および後行歯間フランク２５のいずれも、回転本体部２１の対応するギア歯の歯間フランク２６，２７と当接していない。すなわちニュートラル（中立的）な角度位置において、回転本体部２１と駆動歯車２２とは当接していない。
【００３５】
軸固定手段１４の開閉の際、回転本体部２１は、スピンドル１２に対して、スピンドル軸Ａ１の周りに回転運動している必要がある。スピンドル１２を固定（制動）し、回転本体部２１を回転させるか、またはスピンドル１２を回転させ、回転本体部２１を固定（制動）する。後者の場合、軸固定されるオブジェクト３０（たとえばワークピース）は、スピンドル１２とともに回転するが、これは自動装填または手動装填にとって不利になり得る。
【００３６】
１つの実施形態について以下説明するが、ここではスピンドル１２を固定（制動）し、回転本体部２１を回転させるものである。回転本体部２１を回転させることを可能にするためには、軸固定デバイス１０は、駆動歯車２２をＣＮＣ制御して回転駆動させる各実施形態において設計された補助駆動部２３を備える。図１Ａは、補助駆動部２３を、たとえばマシンテーブル１１上に取り付けられることを示す。補助駆動部２３は、スピンドル軸Ａ１と実質的に平行に延びる補助駆動軸Ａ２を有する。
【００３７】
角度測定センサ１６は、電気回路部を介してＣＮＣコントローラ５０に接続されるものであるが、補助駆動部２３上に設置することができる。角度測定センサ１６およびＣＮＣコントローラ５０の間の電気回路接続は、参照符号ｓ２で図示されている。
【００３８】
全体システム１００（ここでは測定マシン１００）の具体的な詳細内容について以下説明する。測定軸２６は、測定センサ２７（ここでは検知ピン）を有するものであるが、上述のように測定構造体１８上に設置してもよい。
【００３９】
測定マシン１００は、複数のＣＮＣ制御された軸駆動部を有し、これらはＣＮＣコントローラ５０により駆動されるものである。各駆動部および制御回路接続については図示していない。本発明は、スピンドル軸Ａ１および補助駆動軸Ａ２の周りのそれぞれの回転運動を正確に相互制御することにのみに実質的に関連するものであるので、図１Ａでは、補助駆動部２３を制御する制御回路接続ｓ３と、スピンドル駆動部１７を制御する制御回路接続ｓ４のみを図示している。
【００４０】
こうした測定マシン１００は、たとえば測定構造体１８をＸ軸方向（図１Ｂ参照）に移動させ、ＣＮＣコントローラ５０により制御することができるＸ軸駆動部を有する。Ｙ軸駆動部は、測定軸２６を測定構造体１８に対して前進後退（突出および縮退）できるようにするものである。この前進後退動作もＣＮＣコントローラ５０によって制御される。ＣＮＣ制御されたＺ軸駆動部は、測定軸２６を測定構造体１８に沿って上下移動できるようにするものである。軸固定変更の操作方向、または軸固定されるオブジェクト３０の着脱または配置の方向は、図１Ａの両方向矢印Ｗで図示されている。
【００４１】
スピンドル１２のスピンドル軸Ａ１の周りの回転動作を符号ω１で示し、駆動歯車２２のスピンドル軸Ａ２の周りの回転動作を符号ω２で示す。ＣＮＣ制御による補助駆動部２３の駆動は、図１Ａに示すように、回路接続ｓ３を介して実行することができる。ＣＮＣ制御によるスピンドル駆動部１７の駆動は、図１Ａに示すように、回路接続ｓ４を介して実行することができる。
【００４２】
軸固定されたオブジェクト３０を配置した後に実行される本発明の例示的な手順（ステップ）について、図１Ａ、図１Ｂ、および図２Ａを参照しつつ説明する。スピンドル１２の回転本体部２１に係合する駆動歯車２２を回転駆動して、スピンドル１２を固定（制動）するか、またはスピンドル１２を回転駆動して、駆動歯車２２に係合する回転本体部２１を駆動歯車２２により固定（制動）する。その結果、回転本体部２１とスピンドル１２との間に相対的な回転動作が生じる。すべての実施形態において、この相対的な回転動作により、軸固定されるオブジェクト３０を軸固定し、軸固定を解放するように、軸固定手段１４は作動する。図１Ｂにおいて、軸固定手段１４（図中、半径方向に移動可能に取り付けられた顎部１４．１，１４．２，１４．３の形態を有する）の動作は、軸固定顎部１４．１，１４．２，１４．３に隣接した配置された３つの両方向矢印で図示されている。
【００４３】
たとえば、図１Ｂに示す駆動歯車２２が角運動ω２で反時計方向に回転すると、回転本体部２１は、駆動歯車２２によって角運動ω１で示すように時計方向に回転する。その状態が図２Ａに概略的に図示されている。駆動歯車２２の先行歯間フランク２４が回転本体部２１のフランク２６に当接し、駆動トルクを回転本体部２１に伝達する。スピンドル１２および軸固定顎部１４．１，１４．２，１４．３、ならびに軸固定されるオブジェクトは、制動手段（たとえば制動モードで作動する駆動部１７）により固定されているので、図２Ａに示す瞬間においては回転しない。駆動トルクは、（必要ならば、ステップアップ（高速）またはステップダウン（低速）の変速機を用いて）駆動歯車２２から回転本体部２１に伝達され、軸固定手段１４を開閉させることができる。
【００４４】
たとえば軸固定されるオブジェクト３０のトポグラフィ（topography）を、測定センサ２７を用いて測定する場合、この軸固定オブジェクト３０を軸固定デバイスに軸固定し、ＣＮＣコントローラ５０を用いて、軸固定オブジェクト３０をスピンドル軸Ａ１の周りで制御しながら回転させる。このとき、回転本体部２１は駆動歯車２２と互いに係合し、駆動部２３への給電を停止したとしても、駆動歯車２２および駆動部２３の両方を回転させる必要がある。これは、好ましくない測定精度をもたらすものであり、スピンドル１２の不正確な動作に起因する可能性がある。さらに、システム内の摩擦力に起因して、軸固定デバイス１０の軸固定動作が変化することがある。
【００４５】
したがって、本発明によれば、軸固定オブジェクト３０を測定またはマシン加工する前に、図２Ｂに示すように、駆動歯車２２を、回転本体部２１に対して上述したニュートラルな角度位置に移動させるものである。駆動歯車２２と回転本体部との間にフランク遊びを意図的に設けたので、フランク２５とフランク２７の間のフランク遊びＦ１、およびフランク２４とフランク２６の間のフランク遊びＦ２は、ニュートラル（中立的）な角度位置に配置されることになる。
【００４６】
本発明によれば、フランク遊びＦ（Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２）は、すべての実施形態において、少なくとも１００μｍである。軸固定オブジェクト３０が回転しない場合には、回転本体部２１および駆動歯車２２は同様に非動作状態（idle）であり、ω１＝ω２＝０である。
【００４７】
好適には、すべての実施形態において、軸固定オブジェクト３０が回転する場合、駆動歯車２２は、回転本体部２１と一体に回転する。この態様は、図２Ｂに図示され、角速度ω１が反時計方向に表示されている。角速度ω２は時計方向に表示されている。回転の一体性（動的な同時回転）を維持することにより、駆動歯車２２は、常に、回転本体部２１に対してニュートラル（中立的）な角度位置に維持される。このために角度測定センサ１５，１６の信号を受信し、または解析するコントローラ５０と協働することにより、一体的な同時回転を実現することができ、その結果、スピンドル１２および軸固定オブジェクト３０が回転している間、こうしたニュートラル（中立的）な角度位置を維持するように、スピンドル駆動部１７および駆動部２０を駆動することができる。したがって、この手法は、コントローラ５０の支援を受けて、２つの駆動部１７，２３の回転動作が制御されるので、動的な同時回転と呼ぶことができる。
【００４８】
好適には、すべての実施形態において、角速度ω１に対して角速度ω２が微小変動した場合であっても、フランク遊びＦ１，Ｆ２は、フランク同士が当接しないように選択される。
【００４９】
駆動歯車２２のギア歯の先行歯間フランク２４および後行歯間フランク２５のいずれもが回転本体部２１のギア歯の対応する歯間フランク２６，２７に当接することがないように、角度位置をニュートラル（中立的）な位置に維持する点に特徴がある。
【００５０】
好適には、すべての実施形態において、第１の角度測定センサ１５はスピンドル１２に設けられるものであり、第２の角度測定センサ１６は駆動部２３に設けられるものである。図１Ａに示す角度測定センサ１５，１６の配置位置は、単なる具体例として理解する必要がある。重要なことは、スピンドル１２の実際の位置が第１の角度測定センサ１５を用いて検出可能であり、駆動歯車２２の実際の位置が第２の角度測定センサ１６を用いて検出可能で（またコントローラ５０により調整できる）こと、および第１の角度測定センサ１５および第２の角度測定センサ１６の両方の出力が読み取れ、コントローラ５０により検出できることである。対応する回路接続ｓ１，ｓ２は、図１Ａに図示されている。
【００５１】
好適には、すべての実施形態において、スピンドル１２は、コントローラ５０により作動可能な制動手段を備え、これにより、スピンドル１２のスピンドル軸Ａ１の周りの回転動作を阻止し、駆動部２３を用いた駆動歯車２２の回転動作により、軸固定オブジェクト３０を軸固定し、これを解除することができる。
【００５２】
好適には、すべての実施形態において、スピンドル（電動）駆動部１７は、制動手段ということができ、この制動手段はコントローラ５０により制動モードに移行させることができる。スピンドル（電動）駆動部１７の構造にも依存するが、たとえば駆動を短絡させるか、または特定の制動傾斜（ramp）を駆動側面に予め形成しておくことにより、スピンドル（電動）駆動部を制動することができる。
【００５３】
好適には、すべての実施形態において、図１Ａ〜図２Ｂに示すように、駆動歯車２２として平歯車を用い、回転本体部２１としてピニオンを用い、駆動歯車２２は、回転本体部２１とともに、フランク遊びを意図的に有する平歯車を構成する。
【００５４】
好適には、すべての実施形態において、サーボモータを補助駆動部として用いる。
【符号の説明】
【００５５】
軸固定デバイス                        １０
マシンテーブル                        １１
スピンドル                            １２
アダプタ                              １３
軸固定手段                            １４
軸固定顎部                            １４．１，１４．２，１４．３
第１の角度測定センサ                  １５
第２の角度測定センサ                  １６
（電動）スピンドル駆動部              １７
測定構造体                            １８
歯車装置                              ２０
第１の駆動歯車／回転本体部            ２１
第２の駆動歯車／駆動歯車              ２２
（電動）補助駆動部                    ２３
先行歯間フランク                      ２４
後行歯間フランク                      ２５
測定軸                                ２６
測定センサ                            ２７
軸固定されるオブジェクト／本体部      ３０
中央掘削孔                            ３１
ＣＮＣコントローラ                    ５０
装置（全体システム）                  １００
スピンドル軸                          Ａ１
補助駆動軸                            Ａ２
フランク遊びＦ                        Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２
上面                                  Ｏ１
回路接続                              ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４
回転本体部２１の回転動作              ω１
駆動歯車２２の回転動作                ω２
直交軸                                Ｘ，Ｙ，Ｚ
モーメント                            Ｗ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【外国語明細書】
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