(57)【要約】【課題】  作業者が作業を誤っても研削若しくは切削加工の際における工具及び工作物のどちらにも損傷を与えることなく、また、工具及び工作物のどちらの材質にも依存することなく、工具と工作物の接触位置を検知することのできる手法を提供する。【解決手段】  静圧軸受１０には工具スピンドル３が載置されており、工具スピンドル３を工作物２の移動方向と平行な方向へ移動させる。シリンダ８は、静圧軸受１０を介しての工具スピンドル３に対する保持剛性を生じさせる圧力を付与する。ストッパ１３は、この圧力による静圧軸受１０と工具スピンドル３との間の位置変化を規制する。ここで、Ｚ軸方向移動手段により工作物２を移動させて工具１へ接近させていくとガラススケール９によって検知される、静圧軸受１０上での工具スピンドル３の移動が検知された瞬間の工作物移動座標値を工具１と工作物２の接触位置とする。【選択図】      図１
2006150570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を工作物に対して走査させる加工の際に当該工具と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、
前記工具を保持する工具保持部と、
前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、
前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記工具保持部が載置されており、当該工具保持部を前記工作物の移動方向と平行な方向へ移動させる工具保持部移動手段と、
前記工具保持部移動手段を介しての前記工具保持部に対する保持剛性を生じさせる圧力を付与する圧力付与装置と、
前記圧力付与装置によって付与される圧力による前記工具保持部移動手段と前記工具保持部との間の位置変化を規制するストッパ部と、
前記工具保持部移動手段上での前記工具保持部の移動を検知する移動検知手段と、
を備える加工装置を用い、
前記工具と前記工作物とを接近させ、
前記移動検知手段が前記工具保持部移動手段上での前記工具保持部の移動を検知した瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置とする、
ことを特徴とする接触位置検出方法。
【請求項２】
工具を工作物に対して走査させる加工の際に当該工具と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、
前記工具を保持する工具保持部と、
前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、
前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記工作物スピンドルが載置されており、当該工作物スピンドルを移動させる工作物スピンドル移動手段と、
前記工作物スピンドル移動手段を介しての前記工作物スピンドルに対する保持剛性を生じさせる圧力を付与する圧力付与装置と、
前記圧力付与装置によって付与される圧力による前記工作物スピンドル移動手段と前記工作物スピンドルとの間の位置変化を規制するストッパ部と、
前記工作物スピンドル移動手段上での前記工作物スピンドルの移動を検知する移動検知手段と、
を備える加工装置を用い、
前記工具と前記工作物とを接近させ、
前記移動検知手段が前記工作物スピンドル移動手段上での前記工作物スピンドルの移動を検知した瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置とする、
ことを特徴とする接触位置検出方法。
【請求項３】
前記加工装置は、前記圧力付与装置が付与する圧力を調整する圧力調整手段を更に備えており、
前記保持剛性が前記工具保持部による前記工具の保持剛性よりも小さくなるように前記圧力付与装置によって付与される圧力を予め調整しておく、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の接触位置検出方法。
【請求項４】
回転する砥石を工作物に対して走査させる加工の際に当該砥石と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、
前記砥石を回転させる砥石スピンドルと、
前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、
前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記砥石スピンドルが載置されており、当該砥石スピンドルを前記工作物の移動方向と平行な方向へ移動させる静圧軸受と、
前記静圧軸受を介しての前記砥石スピンドルに対する保持剛性を生じさせる圧力を付与する圧力付与装置と、
前記圧力付与装置によって付与される圧力による前記静圧軸受と前記砥石スピンドルとの間の位置変化を規制するストッパ部と、
前記静圧軸受上での前記砥石スピンドルの移動を検知する移動検知手段と、
前記圧力付与装置が付与する圧力を調整する圧力調整手段と、
を備える加工装置を用い、
前記圧力付与装置によって付与される圧力を前記圧力調整手段で調整して前記保持剛性が前記砥石スピンドルによる前記砥石に対する保持剛性よりも小さくなるようにしておき、
前記砥石と前記工作物とを接近させ、
前記移動検知手段が前記静圧軸受上での前記砥石スピンドルの移動を検知した瞬間の工作物移動座標値を前記砥石と前記工作物の接触位置とする、
ことを特徴とする接触位置検出方法。
【請求項５】
回転する砥石を工作物に対して走査させる加工の際に当該砥石と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、
前記砥石を回転させる砥石スピンドルと、
前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、
前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記工作物スピンドルが載置されており、当該工作物スピンドルを移動させる静圧軸受と、
前記静圧軸受を介しての前記工作物スピンドルに対する保持剛性を生じさせる圧力を付与する圧力付与装置と、
前記圧力付与装置によって付与される圧力による前記静圧軸受と前記工作物スピンドルとの間の位置変化を規制するストッパ部と、
前記静圧軸受上での前記工作物スピンドルの移動を検知する移動検知手段と、
前記圧力付与装置が付与する圧力を調整する圧力調整手段と、
を備える加工装置を用い、
前記圧力付与装置によって付与される圧力を前記圧力調整手段で調整して前記保持剛性が前記砥石スピンドルによる前記砥石に対しての保持剛性よりも小さくなるようにしておき、
前記砥石と前記工作物とを接近させ、
前記移動検知手段が前記静圧軸受上での前記工作物スピンドルの移動を検知した瞬間の工作物移動座標値を前記砥石と前記工作物の接触位置とする、
ことを特徴とする接触位置検出方法。
【請求項６】
工具を工作物に対して走査させて加工を行う加工装置であって、
前記工具を保持する工具保持部と、
前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、
前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記工具保持部が載置されており、当該工具保持部を前記工作物の移動方向と平行な方向へ移動させる工具保持部移動手段と、
前記工具保持部移動手段を介しての前記工具保持部に対する保持剛性を生じさせる圧力を付与する圧力付与装置と、
前記圧力付与装置によって付与される圧力による前記工具保持部移動手段と前記工具保持部との間の位置変化を規制するストッパ部と、
前記工具保持部移動手段上での前記工具保持部の移動を検知する移動検知手段と、
前記工具と前記工作物とを接近させていくと前記移動検知手段によって検知される、前記工具保持部移動手段上での前記工具保持部の移動が検知された瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置の検出結果として取得する接触位置取得手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【請求項７】
工具を工作物に対して走査させる加工の際に当該工具と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、
前記工具を保持する工具保持部と、
前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、
前記工具スピンドルの回転を検知する回転検知手段と、
前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、
を備える加工装置を用い、
前記工具と前記工作物とを接近させ、
前記回転検知手段によって前記回転の変化が検知された瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置とする、
ことを特徴とする接触位置検出方法。
【請求項８】
工具を工作物に対して走査させて加工を行う加工装置であって、
前記工具を保持する工具保持部と、
前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、
前記工具スピンドルの回転を検知する回転検知手段と、
前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記工作物と前記工具とを接近させていくと前記回転検知手段によって検知される前記回転の変化が検知された瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置の検出結果として取得する接触位置取得手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【請求項９】
工具を工作物に対して走査させる加工の際に当該工具と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、
前記工具を保持する工具保持部と、
前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、
前記工作物の移動のガイドである静圧軸受と、
前記工作物を移動させるリニアモータと、
前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、
を備える加工装置を用い、
前記リニアモータが生じさせる剛性が前記工具保持部と前記工具との間の保持剛性よりも小さくなるように当該リニアモータのゲインを調整しておき、
前記リニアモータにより前記工作物を移動させることによって当該工作物を前記工具へ接近させ、
前記移動量検出手段が検出する移動量の変化から前記工作物の移動の停止が検知された瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置とする、
ことを特徴とする接触位置検出方法。
【請求項１０】
工具を工作物に対して走査させて加工を行う加工装置であって、
前記工具を保持する工具保持部と、
前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、
前記工作物の移動のガイドである静圧軸受と、
前記工作物を移動させるリニアモータと、
前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記リニアモータのゲインを調整するゲイン調整手段と、
前記移動量検出手段が検出する移動量の変化から前記工作物の移動の停止が検知された瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置の検出結果として取得する接触位置取得手段と、
を具備することを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ、ミラー、プリズムなどの光学素子の光学面、またはこれらをプレス成形するための金型の成形面を、精密に研削または切削加工する技術に関し、特に、当該研削若しくは切削加工の際における工具と工作物との接触を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転する砥石によって工作物に研削加工を施す研削加工装置において砥石と工作物との接触検知を行う手法として、静電容量測定装置を用いる方法や、渦電流式インピーダンス測定装置を用いる方法、更に、砥石と工作物との間から噴出してくる加工液の量や圧力を測定して行う方法などが従来から提案されている。
【０００３】
その一例として、特許文献１に開示されている砥石の接触検知装置がある。図４を用いてこれを説明する。
この接触検知装置は研削加工装置に適用されるものであり、研削加工装置を構成する砥石１０１は砥石支持部１０２によって回転自在に支持されている。砥石支持部１０２を昇降させる図示しない駆動源の動作、及び砥石１０１を回転させる不図示のモータの回転動作は、加工機制御装置１０３により制御される。砥石１０１は、不図示の工作物台座上に支持された、誘電性を有した工作物１０４に向けて、進退可能に構成されている。
【０００４】
砥石１０１の内部に位置する台座１０５は導電性の金属からなる。台座１０５と誘電性を有した工作物１０４との間の静電容量を検出する静電容量測定装置１０６からのリード線が、台座１０５と工作物１０４とに夫々に接続されている。また、静電容量測定装置１０６からの計測信号は加工機制御装置１０３へ出力されるように結線されている。
【０００５】
実際の加工においては、使用する砥石１０１と工作物１０４との間における、静電容量値と距離との関係を予め算出しておく。実際に砥石１０１と工作物１０４とを接触させる際には、測定された静電容量値と、算出しておいた上述の関係とに基づいて制御装置１０３が砥石１０１と工作物１０４と間の距離を判定し、図示しない表示部に表示する。作業者はこの表示内容をモニタしながら砥石１０１と工作物１０４とを近づけることにより、この両者の接触を短時間で実現させることができるようになる。
【０００６】
なお、上記の手法は、静電容量を測定して砥石１０１と工作物１０４との接触を検知する方法であったが、特許文献１には、その他の実施例として、図５に示すように、台座１０５に配置したコイル１１１を利用して砥石１０１と工作物１０４との間のインピーダンスを測定する渦電流式インピーダンス測定装置１１０を用い、砥石１０１と工作物１０４との間における距離とインピーダンス変化との関係を予め求めておき、その関係を元に接触検知を行う方法、及び、図６に示すように、流量測定装置１１３若しくは圧力測定装置１１４を用い、砥石１０１と工作物１０４との間の距離と、この両者の間から漏れ出てくる加工液の液量や液圧との関係を予め求めておき、その関係を元に接触検知を行う方法も開示されている。
【特許文献１】特開平７−１８６０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上掲した特許文献１に開示されている砥石と工作物との接触検知方法では以下に示す問題を有していた。
まず第一に、砥石と工作物との接触時には双方とも強固に駆動軸に固定されているため、例えば研削作業に熱練していない作業者が、静電容量と砥石・工作物間の距離との関係を導くための最初の接触の際に、作業を誤って工作物を砥石に過接触させることにより、砥石や砥石軸、及び工作物を損傷させてしまうことがあった。
【０００８】
また第二に、砥石の台金と誘電性を有した工作物との間の、静電容量やインピーダンスを基準として接触を検知するため、加工が進行して砥石径に変化が発生した場合には砥石と工作物との距離関係にズレが生じることにより、加工量が指令値よりも減少してしまうことがあり、精密な研削が難しかった。
【０００９】
第三に、工作物が、静電容量やインピーダンスの測定が可能である、誘電性を有したものに限定されてしまっていた。
第四に、加工液の液量や液圧は、砥石と工作物とに注ぐ加工液の噴出装置の噴出口の設定位置が異なると変化してしまうため、砥石と工作物との間の距離を精密に測定することが困難であった。
【００１０】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、作業者が作業を誤っても研削若しくは切削加工の際における工具及び工作物のどちらにも損傷を与えることなく、また、工具及び工作物のどちらの材質にも依存することなく、工具と工作物の接触位置を検知することのできる手法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様のひとつである接触位置検出方法は、工具を工作物に対して走査させる加工の際に当該工具と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、前記工具を保持する工具保持部と、前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、前記工具保持部が載置されており、当該工具保持部を前記工作物の移動方向と平行な方向へ移動させる工具保持部移動手段と、前記工具保持部移動手段を介しての前記工具保持部に対する保持剛性を生じさせる圧力を付与する圧力付与装置と、前記圧力付与装置によって付与される圧力による前記工具保持部移動手段と前記工具保持部との間の位置変化を規制するストッパ部と、前記工具保持部移動手段上での前記工具保持部の移動を検知する移動検知手段と、を備える加工装置を用い、前記工具と前記工作物とを接近させ、前記移動検知手段が前記工具保持部移動手段上での前記工具保持部の移動を検知した瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置とする、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００１２】
また、本発明の別の態様のひとつである接触位置検出方法は、工具を工作物に対して走査させる加工の際に当該工具と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、前記工具を保持する工具保持部と、前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、前記工作物スピンドルが載置されており、当該工作物スピンドルを移動させる工作物スピンドル移動手段と、前記工作物スピンドル移動手段を介しての前記工作物スピンドルに対する保持剛性を生じさせる圧力を付与する圧力付与装置と、前記圧力付与装置によって付与される圧力による前記工作物スピンドル移動手段と前記工作物スピンドルとの間の位置変化を規制するストッパ部と、前記工作物スピンドル移動手段上での前記工作物スピンドルの移動を検知する移動検知手段と、を備える加工装置を用い、前記工具と前記工作物とを接近させ、前記移動検知手段が前記工作物スピンドル移動手段上での前記工作物スピンドルの移動を検知した瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置とする、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００１３】
なお、上述した本発明に係る接触位置検出方法において、前記加工装置は、前記圧力付与装置が付与する圧力を調整する圧力調整手段を更に備えており、前記保持剛性が前記工具保持部による前記工具の保持剛性よりも小さくなるように前記圧力付与装置によって付与される圧力を予め調整しておく、ようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明の更なる別の態様のひとつである接触位置検出方法は、回転する砥石を工作物に対して走査させる加工の際に当該砥石と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、前記砥石を回転させる砥石スピンドルと、前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、前記砥石スピンドルが載置されており、当該砥石スピンドルを前記工作物の移動方向と平行な方向へ移動させる静圧軸受と、前記静圧軸受を介しての前記砥石スピンドルに対する保持剛性を生じさせる圧力を付与する圧力付与装置と、前記圧力付与装置によって付与される圧力による前記静圧軸受と前記砥石スピンドルとの間の位置変化を規制するストッパ部と、前記静圧軸受上での前記砥石スピンドルの移動を検知する移動検知手段と、前記圧力付与装置が付与する圧力を調整する圧力調整手段と、を備える加工装置を用い、前記圧力付与装置によって付与される圧力を前記圧力調整手段で調整して前記保持剛性が前記砥石スピンドルによる前記砥石に対する保持剛性よりも小さくなるようにしておき、前記砥石と前記工作物とを接近させ、前記移動検知手段が前記静圧軸受上での前記砥石スピンドルの移動を検知した瞬間の工作物移動座標値を前記砥石と前記工作物の接触位置とする、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００１５】
また、本発明の更なる別の態様のひとつである接触位置検出方法は、回転する砥石を工作物に対して走査させる加工の際に当該砥石と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、前記砥石を回転させる砥石スピンドルと、前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、前記工作物スピンドルが載置されており、当該工作物スピンドルを移動させる静圧軸受と、前記静圧軸受を介しての前記工作物スピンドルに対する保持剛性を生じさせる圧力を付与する圧力付与装置と、前記圧力付与装置によって付与される圧力による前記静圧軸受と前記工作物スピンドルとの間の位置変化を規制するストッパ部と、前記静圧軸受上での前記工作物スピンドルの移動を検知する移動検知手段と、前記圧力付与装置が付与する圧力を調整する圧力調整手段と、を備える加工装置を用い、前記圧力付与装置によって付与される圧力を前記圧力調整手段で調整して前記保持剛性が前記砥石スピンドルによる前記砥石に対しての保持剛性よりも小さくなるようにしておき、前記砥石と前記工作物とを接近させ、前記移動検知手段が前記静圧軸受上での前記工作物スピンドルの移動を検知した瞬間の工作物移動座標値を前記砥石と前記工作物の接触位置とする、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００１６】
また、本発明の更なる別の態様のひとつである加工装置は、工具を工作物に対して走査させて加工を行う加工装置であって、前記工具を保持する工具保持部と、前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、前記工具保持部が載置されており、当該工具保持部を前記工作物の移動方向と平行な方向へ移動させる工具保持部移動手段と、前記工具保持部移動手段を介しての前記工具保持部に対する保持剛性を生じさせる圧力を付与する圧力付与装置と、前記圧力付与装置によって付与される圧力による前記工具保持部移動手段と前記工具保持部との間の位置変化を規制するストッパ部と、前記工具保持部移動手段上での前記工具保持部の移動を検知する移動検知手段と、前記工具と前記工作物とを接近させていくと前記移動検知手段によって検知される、前記工具保持部移動手段上での前記工具保持部の移動が検知された瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置の検出結果として取得する接触位置取得手段と、を具備することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００１７】
また、本発明の更なる別の態様のひとつである接触位置検出方法は、工具を工作物に対して走査させる加工の際に当該工具と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、前記工具を保持する工具保持部と、前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、前記工具スピンドルの回転を検知する回転検知手段と、前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、を備える加工装置を用い、前記工具と前記工作物とを接近させ、前記回転検知手段によって前記回転の変化が検知された瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置とする、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００１８】
また、本発明の更なる別の態様のひとつである加工装置は、工具を工作物に対して走査させて加工を行う加工装置であって、前記工具を保持する工具保持部と、前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、前記工具スピンドルの回転を検知する回転検知手段と、前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、前記工作物と前記工具とを接近させていくと前記回転検知手段によって検知される前記回転の変化が検知された瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置の検出結果として取得する接触位置取得手段と、を具備することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００１９】
また、本発明の更なる別の態様のひとつである接触位置検出方法は、工具を工作物に対して走査させる加工の際に当該工具と当該工作物との接触位置を検出する方法であって、前記工具を保持する工具保持部と、前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、前記工作物の移動のガイドである静圧軸受と、前記工作物を移動させるリニアモータと、前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、を備える加工装置を用い、前記リニアモータが生じさせる剛性が前記工具保持部と前記工具との間の保持剛性よりも小さくなるように当該リニアモータのゲインを調整しておき、前記リニアモータにより前記工作物を移動させることによって当該工作物を前記工具へ接近させ、前記移動量検出手段が検出する移動量の変化から前記工作物の移動の停止が検知された瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置とする、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００２０】
また、本発明の更なる別の態様のひとつである加工装置は、工具を工作物に対して走査させて加工を行う加工装置であって、前記工具を保持する工具保持部と、前記工作物を回転させる工作物スピンドルと、前記工作物の移動のガイドである静圧軸受と、前記工作物を移動させるリニアモータと、前記工作物の移動量を検出する移動量検出手段と、前記リニアモータのゲインを調整するゲイン調整手段と、前記移動量検出手段が検出する移動量の変化から前記工作物の移動の停止が検知された瞬間の工作物移動座標値を前記工具と前記工作物の接触位置の検出結果として取得する接触位置取得手段と、を具備することを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、上記を行うことにより、作業者が作業を誤っても研削若しくは切削加工の際における工具及び工作物のどちらにも損傷を与えることなく、また、工具及び工作物のどちらの材質にも依存することなく、工具と工作物の接触位置を検知することができるようになるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は本発明を実施する加工装置の構成を示す図であり、工具１と工作物２とが接触している状態を示している。まず、本実施例に係る工具１と工作物２との接触の検知方法に用いる、この加工装置について説明する。
【００２４】
工作物２は工作物スピンドル４の図１における右端に取り付けられる。工作物２を回転させる工作物スピンドル４はその回転軸Ａと同一方向に移動可能なＺ軸方向移動手段６に一体的に取り付けられている。
【００２５】
工具１はそろばん玉形状の砥石であり、工具スピンドル３の下端に取り付けられる。工具スピンドル（砥石スピンドル）３の回転軸Ｂは、Ｚ軸（すなわち回転軸Ａ）に直交する方向（鉛直方向）に一致している。工具１を保持する工具保持部としての工具スピンドル３は、工具スピンドルフランジ１２を介してＺ軸に平行な方向に移動可能な工具保持部移動手段としての静圧軸受１０に取り付けられている。
【００２６】
静圧軸受１０に載置されている工具スピンドルフランジ１２の基端面１２ａには、圧力付与手段（圧力付与装置）としてのシリンダ８の先端が接触している。シリンダ８は、図示しない圧力調整手段であるレギュレータによって、基端面１２ａへの加圧力を調整可能になっている。シリンダ８は工具スピンドルフランジ１２の基端面１２ａを加圧するが、静圧軸受１０に設けられたストッパ部としてのストッパ１３によって工具スピンドルフランジ１２の位置が静圧軸受１０上で固定されており、当該加圧の圧力による工具スピンドル３と静圧軸受１０との位置変化が規制されている。
【００２７】
シリンダ８は工作物スピンドル４の回転軸Ａと工具スピンドル３の回転軸Ｂとのいずれにも垂直な方向に移動可能なＸ軸方向移動手段５に取り付けられている。また、シリンダ８の後端には、シリンダ８及び静圧軸受１０の移動量を検出するガラススケール９が取り付けてあり、静圧軸受１０と工具スピンドルフランジ１２との位置変化をガラススケール９で検知することができる。すなわち、ガラススケール９は、移動量検出手段と移動検知手段を兼ねている。
【００２８】
Ｘ軸方向移動手段５、Ｚ軸方向移動手段６は、いずれも図示しないガイドレール及びボールねじ、並びにモータから構成されている。このモータにはエンコーダが付属しており、従ってＸ軸方向移動手段５、Ｚ軸方向移動手段６の位置制御はエンコーダにて可能な構成となっている。このＸ軸方向移動手段５とＺ軸方向移動手段６とを同期させて移動させることにより、工具１と工作物２とを相対的に移動させることが可能となる。
【００２９】
なお、工具スピンドル３と工作物スピンドル４とは、本実施例の形態の構成通りでなくてもよく、互いに直交するＸ軸方向及びＺ軸方向について相対的に移動可能であればよい。更に、工具スピンドル３は工作物スピンドル４の回転軸Ａに対して傾斜して保持されていてもよい。
【００３０】
Ｘ軸方向移動手段５、Ｚ軸方向移動手段６、工具スピンドル３、工作物スピンドル４、及びシリンダ８は、いずれも不図示の数値制御装置によって同期制御が可能となっている。数値制御装置はいわゆるＮＣ（Numerical Control ）装置であり、作成したプログラムを実行させることにより、微小線分送りが可能であり、Ｘ軸方向移動手段５及びＺ軸方向移動手段６の移動量、各位置における送り速度やスピンドル回転数等を制御可能である。
【００３１】
次に、上記構成の加工装置を用いた工具１と工作物２との接触の検知方法について説明する。
まず、工具１を回転させる工具スピンドル３のラジアル方向（半径方向）剛性、すなわち、工具スピンドル３による工具１に対する保持剛性よりも、工具スピンドル３に対するＸ軸方向移動手段５による静圧軸受１０を介しての保持剛性が小さくなるように、レギュレータで調整する。
【００３２】
次に、工具スピンドル３を数ｒｐｍで回転させた後、Ｚ軸方向移動手段６が工作物スピンドル４を移動させて工具１と工作物２とを接近させ、その両者の相対距離を縮めていく。このとき、工具１と工作物２とが接触すると静圧軸受１０が移動するので、シリンダ８を介してガラススケール９にてその移動の変位を検知する。この変位を検知した瞬間のＺ座標（すなわち工作物２の移動量）を数値制御装置から読み取ることで、工具１と工作物２との接触位置を確定することができる。
【００３３】
ここで、工具スピンドル３がＸ軸方向移動手段５に強固に固定されていると、最初に工具１と工作物２の相対距離を縮めていく際に、誤って工具１と工作物２を過接触させてしまうことがある。特に、熱練していない作業者がこの作業を行う際には、過接触の危険性があるため、非常に時間がかかっていた。これに対し、本実施例では、工具スピンドル３とＸ軸方向移動手段５との間に静圧軸受１０を介在させたので、この接触の検知の作業時に工具１と工作物２とを過接触させたとしても、工作物２及び工具１への損傷は発生しない。
【００３４】
この工具１と工作物２との接触検知作業は、工作物２を精密に加工する場合に必須となる作業で、特に加工量がサブミクロンオーダーになると、工具１と工作物２との接触座標もサブミクロンオーダー以下で検知する必要が生じる。これに対応するためには、Ｚ軸方向移動手段６の送り分解能をサブミクロン以下にすると共に、ガラススケール９の読み取り分解能もサブミクロン以下にすればよく、こうすることにより、工具１と工作物２とのより精密な接触の検知が可能となる。
【００３５】
工具１と工作物２との接触位置の検知が終了すると通常の加工を行うことになる。この際には、シリンダ８の圧力が工具スピンドル３のラジアル剛性よりも高くなるようにレギュレータを調整することで、加工時の振動等に対処することができる。
【００３６】
なお、本実施例では、工具１として砥石を用いたが、この代わりに、工具１としてバイトを用いる切削加工でも適用することが可能である。また、シリンダ８は加圧手段の一例であり、その代わりに、バネやボイスコイルモータなど別の手段を用いてもよい。また、静圧軸受１０の代わりに、リニアガイドやクロスローラガイドを用いたステージとしてもよい。また、本実施例では、接触検知における位置検出の手段として、ガラススケール９を用いたが、この代わりに、静電容量センサや触針式変位計、あるいはレーザ変位計などを用いても同様の効果が得られる。また、工具１と工作物２との接触検知を行う際における工具スピンドル３の回転数を数ｒｐｍとしたが、この回転数を０、すなわち停止させても同様の効果が得られ、また、高速回転させても同様の効果が得られる。また、本実施例では、工具１とＸ軸方向移動手段５との間の剛性を調整するための移動手段として静圧軸受１０を用いたが、この代わりに、クロスローラや循環式のボールあるいはローラを用いたステージを用いても同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００３７】
本実施例は、実施例１と同様、図１に示した構成を有する加工装置で実施する。但し、本実施例においては、工具スピンドル３には、図示しないエンコーダが備えられており、工具１の回転を検知可能となっている。
【００３８】
以下、本実施例に係る工具１と工作物２との接触の検知方法について、実施例１の方法と異なる部分についてのみ説明する。
まず、工具１を回転させる。このときはこの回転を制御するサーボをＯＦＦとし、一定出力でのオープン制御状態としておく。
【００３９】
回転数がほぼ一定になった後、工具１と工作物２の相対距離をＺ軸方向移動手段６によって縮めていく。このとき、工具１と工作物２とが接触すると、工具スピンドル３の回転数が僅かに変化（減少）するので、エンコーダの出力に変化が生ずる。この変化を検知した瞬間のＺ座標（すなわち工作物２の移動量）を読み取ることで、工具１と工作物２との接触位置を確定することができる。
【実施例３】
【００４０】
図２は加工装置の構成を示す図であり、砥石１と工作物２とが接触している状態を示している。なお、同図において、図１に示した加工装置と同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００４１】
工作物２は工作物スピンドル４の図２における右端に取り付けられる。工作物２を回転させる工作物スピンドル４はその回転軸Ａと同一方向に移動可能なＺ軸方向移動手段６に、静圧軸受１０を介して一体的に取り付けられている。
【００４２】
静圧軸受１０に載置されている工作物スピンドル４の基端面４ａには、圧力付与手段としてのシリンダ８の先端が接触している。シリンダ８は、図示しない圧力調整手段であるレギュレータによって、基端面４ａへの加圧力を調整可能になっている。シリンダ８は工作物スピンドル４の基端面４ａを加圧するが、静圧軸受１０に設けられたストッパ１３によって工作物スピンドル４の位置が静圧軸受１０上で固定されており、当該加圧の圧力による工作物スピンドル４と静圧軸受１０との位置変化が規制されている。
【００４３】
なお、シリンダ８もＺ軸方向移動手段６に取り付けられている。また、シリンダ８の後端には、シリンダ８及び静圧軸受１０の移動量を検出するガラススケール９が取り付けてあり、静圧軸受１０と工作物スピンドル４との位置変化をガラススケール９で検知することができる。
【００４４】
工具１はそろばん玉形状の砥石であり、工具スピンドル３の下端に取り付けられる。工具１を保持する工具スピンドル３は、工具スピンドル３の回転軸Ｂに平行であるＹ軸方向への移動が可能なＹ軸方向移動手段７に設置されている。工具スピンドル３の回転軸Ｂは、Ｚ軸（すなわち回転軸Ａ）に直交する方向（鉛直方向）に一致している。
【００４５】
Ｙ軸方向移動手段７は、工具スピンドルフランジ１２を介して、スピンドル４の回転軸Ａと工具スピンドル３の回転軸Ｂとのいずれにも垂直である方向に移動可能なＸ軸方向移動手段５に取り付けられている。
【００４６】
次に、上記構成の加工装置を用いた工具１と工作物２との接触の検知方法について説明する。
まず、工具１を回転させる工具スピンドル３のラジアル方向の剛性、すなわち、工具スピンドル３による工具１に対する保持剛性よりも、工作物スピンドル４に対するＺ軸方向移動手段６による静圧軸受１０を介しての保持剛性が小さくなるように、レギュレータで調整する。
【００４７】
次に、工具スピンドル３を数ｒｐｍで回転させた後、工具１と工作物２との相対距離をＺ軸方向移動手段６によって縮めていく。このとき、工具１と工作物２とが接触すると静圧軸受１０が移動するので、シリンダ８を介してガラススケール９にてその移動の変位を検知する。この変位を検知した瞬間のＺ座標（すなわち工作物２の移動量）を数値制御装置から読み取ることで、工具１と工作物２との接触位置を確定することができる。
【００４８】
本実施例ではこのようにして工具１と工作物２の接触検知ができるだけでなく、工具スピンドル３下端の工具１をＹ軸方向移動手段７によって走査することによって、軸対称である工作物２の頂点を精密に求めることが可能となる。これは、Ｙ軸方向移動手段７を移動させて軸対称の工作物２の面頂付近を工具１で走査させた際に、ガラススケール９の指示値が最大になるＹ座標を工作物２の面頂とすることで可能となる。同様に、Ｘ軸方向移動手段５を移動させて、軸対称の工作物２の頂点付近を工具１でＸ軸方向に走査させることにより、Ｘ座標の面頂も精密に求めることが可能となる。
【実施例４】
【００４９】
図３は加工装置の構成を示す図であり、砥石１と工作物２とが接触している状態を示している。なお、同図において、図２に示した加工装置と同様の構成要素には同一の符号を付している。ここでは、図３の加工装置のうち、図２に示したものと異なる特徴的部分について説明する。
【００５０】
工作物スピンドル４は、工作物スピンドル４の移動方向をガイド（案内）する２本の静圧軸受１０に支持されており、図３の紙面に対して水平な方向へ移動可能となっている。なお、その駆動源は図示しないリニアモータであり、２本の静圧軸受１０の間に載置されている。このリニアモータを駆動させるゲインは図示しないアンプによって調整可能であり、加工時にはこのゲインを調整することによりＺ軸方向の移動指令に対して高速に応答することが可能である。
【００５１】
次に、上記構成の加工装置を用いた工具１と工作物２との接触の検知方法について説明する。
まず、工具１を回転させる工具スピンドル３のラジアル方向の剛性、工具スピンドル３による工具１に対する保持剛性よりも、リニアモータの剛性（工作物スピンドル４を移動させる力）が小さくなるように、リニアモータのゲインを調整する。
【００５２】
次に、工具スピンドル３を数ｒｐｍで回転させた後、工具１と工作物２の相対距離をリニアモータによって縮めていく。このとき、工具１と工作物２とが接触すると工作物２の移動が停止するので、この移動が停止した瞬間のＺ座標（すなわち工作物２の移動量）を読み取ることで、工具１と工作物２との接触位置を確定することができる。
【００５３】
以上のように、本発明の各実施例のいずれによっても、以下の効果が得られる。
（１）工具と工作物との接触を検知する際に、作業を誤って工具を工作物に過接触させるようなＺ軸方向の移動を行っても、工作物や工具に損傷を与えることがない。
【００５４】
（２）工具と工作物とを直接接触させて接触位置を検出しているので、工具の磨耗に依存しない。
（３）工具と工作物の材質に依存することなく、工具と工作物との接触を検知することができる。
【００５５】
（４）工具と工作物との接触の検出において、加工液の噴出方法に依存することがなく、安定した検知が可能となる
（５）工具と工作物との接触が発生した時点での接触力の制御が可能であるので、工具を高速回転させた状態でも工具と工作物との接触座標を検知することが可能である。
【００５６】
また、この他に、工具を工作物の頂点付近で走査させることにより、工作物の頂点を精密に求めることができるという効果を得ることもできる。
なお、本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明を実施する加工装置の第一の例の構成を示す図である。
【図２】本発明を実施する加工装置の第二の例の構成を示す図である。
【図３】本発明を実施する加工装置の第三の例の構成を示す図である。
【図４】静電容量測定装置を用いた従来の工具と工作物との接触検知装置の構成例を示す図である。
【図５】渦電流式インピーダンス測定装置を用いた従来の工具と工作物との接触検知装置の構成例を示す図である。
【図６】加工液の流量や圧力の測定装置を用いた従来の工具と工作物の接触検知装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  工具
２  工作物
３  工具スピンドル
４  工作物スピンドル
４ａ  基端面
５  Ｘ軸方向移動手段
６  Ｚ軸方向移動手段
７  Ｙ軸方向移動手段
８  シリンダ
９  ガラススケール
１０  静圧軸受
１２  工具スピンドルフランジ
１２ａ  基端面
１３  ストッパ
１０１  砥石
１０２  砥石支持部
１０３  加工機制御装置
１０４  工作物
１０５  台座
１０６  静電容量測定装置
１１０  渦電流式インピーダンス測定装置
１１１  コイル
１１３  流量測定装置
１１４  圧力測定装置
【図１】
2006150570.tif 000003
【図２】
2006150570.tif 000004
【図３】
2006150570.tif 000005
【図４】
2006150570.tif 000006
【図５】
2006150570.tif 000007
【図６】
2006150570.tif 000008