(57)【要約】【課題】被保持物の芯出しの調整を容易に行うことができる工作機械のワーク主軸頭を提供する。【解決手段】ワーク主軸頭２０は、スピンドル３３とコレット３１との間に配置されたアダプタ２２を備える。アダプタ２２は、つば部３２ｂを有するアダプタ本体部３２と、スペーサ５４とを含む。スペーサ５４は、外周部に周方向に延びる凸部５５を有する。凸部５５の内側に周方向に延びる空洞部が形成される。ワーク主軸頭２０は、空洞部が形成されている領域に配置され、つば部３２ｂをスペーサ５４に向かって押圧するボルト５１と、スペーサ５４をスピンドル３３に固定するボルト５２と、スペーサ５４をつば部３２ｂに固定するボルト５３とを含む。凸部５５は、ボルト５３が挿通する大きさを有する台座部５５ａを含む。ボルト５３は、台座部を貫通するように配置されている。【選択図】図４
2019000939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被保持物が固定される固定部材と、
回転軸の周りに回転する回転部材と、
固定部材を挿入する挿入穴を有し、回転部材と固定部材との間に配置されたアダプタと、
複数の締結部材とを備え、
アダプタは、前記挿入穴を有する筒状部および筒状部から外側に向かって突出するつば部を有するアダプタ本体部と、つば部と回転部材との間に配置されるスペーサとを含み、
つば部およびスペーサのうち少なくとも一方は、つば部とスペーサとが対向する領域の外周部に周方向に延びる凸部を有し、
凸部の頂面は、スペーサとつば部とが接触する接触面であり、凸部の内側に周方向に延びる空洞部が形成されており、
複数の締結部材は、空洞部が形成されている領域に配置され、つば部をスペーサに向かって押圧する第１の締結部材と、スペーサを回転部材に固定する第２の締結部材と、スペーサをつば部に固定する第３の締結部材とを含み、
凸部は、第３の締結部材が挿通する大きさを有する台座部を含み、
第３の締結部材は、台座部を貫通するように配置されており、
第１の締結部材を締め付けると空洞部が縮小すると共につば部が変形し、被保持物の中心軸の傾きが調整可能であることを特徴とする、工作機械の保持装置。
【請求項２】
第３の締結部材は、スペーサからつば部に向かう方向に挿入されている、請求項１に記載の工作機械の保持装置。
【請求項３】
被保持物が固定される固定部材と、
回転軸の周りに回転する回転部材と、
固定部材を挿入する挿入穴を有し、回転部材と固定部材との間に配置されたアダプタと、
複数の締結部材とを備え、
アダプタは、前記挿入穴を有する筒状部および筒状部から外側に向かって突出するつば部を有するアダプタ本体部と、つば部と回転部材との間に配置されるスペーサとを含み、
つば部およびスペーサのうち少なくとも一方は、つば部とスペーサとが対向する領域の外周部に周方向に延びる凸部を有し、
凸部の内側に周方向に延びる空洞部が形成されており、
アダプタ本体部およびスペーサのうち一方の部材に形成された凸部の頂面が他方の部材に溶接にて固定されており、
複数の締結部材は、空洞部が形成されている領域に配置され、つば部をスペーサに向かって押圧する第１の締結部材と、スペーサを回転部材に固定する第２の締結部材とを含み、
第１の締結部材を締め付けると空洞部が縮小すると共につば部が変形し、被保持物の中心軸の傾きが調整可能であることを特徴とする、工作機械の保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械では、ワークに対して工具や砥石が相対移動することにより、ワークをさまざまな形状に加工することができる。工作機械にてワークを加工する場合に、ワークはチャック装置等の保持装置にて保持される。
【０００３】
ワークを保持装置に固定する場合には、ワークの中心軸の位置や傾きを正確に設定することが好ましい。すなわち、ワークの芯出しを正確に行うことが好ましい。例えば、ワークを回転させながらワークの周方向の表面を切削する加工では、ワークの中心軸が回転軸に対してずれていると加工精度が悪化する。このために、ワークの中心軸を回転軸に一致させる調整を実施する。
【０００４】
特開２０１５−１７１７５０号公報においては、ワークを固定するコレットと、回転軸の周りに回転するスピンドルと、スピンドルにコレットを固定するアダプタとを備える工作機械の保持装置が開示されている。この保持装置では、アダプタのつば部の端部に空洞部が形成されており、空洞部が形成されている領域にはワークの芯出しを行うためのボルトが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１７１７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
工具およびワーク等の被保持物を保持装置に固定する場合には、コレット等の固定部材により被保持物を保持することができる。被保持物の芯出しの精度は、被保持物が回転したときの振れ精度に影響する。近年では、被保持物の振れ量が数μｍ程度の高い振れ精度を達成することが所望されている。
【０００７】
上記の特開２０１５−１７１７５０号公報に開示の保持装置では、空洞部が形成されている領域に配置されたボルトを締め付けることにより、アダプタのつば部が変形してワークの中心軸の傾きを調整することができる。この保持装置では、高い振れ精度にて被保持物の向きを調整することができる。ところが、この保持装置においても、被保持物の芯出しの調整を更に容易に行う改良の余地があった。特に、ワークまたは工具を保持するコレットを変更する場合に、ワークまたは工具の芯出しの調整が容易になるように改善する余地があった。
【０００８】
本発明は、優れた振れ精度を達成することができ、被保持物の芯出しの調整を容易に行うことができる工作機械の保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の工作機械の保持装置は、被保持物が固定される固定部材と、回転軸の周りに回転する回転部材と、固定部材を挿入する挿入穴を有し、回転部材と固定部材との間に配置されたアダプタと、複数の締結部材とを備える。アダプタは、挿入穴を有する筒状部および筒状部から外側に向かって突出するつば部を有するアダプタ本体部と、つば部と回転部材との間に配置されるスペーサとを含む。つば部およびスペーサのうち少なくとも一方は、つば部とスペーサとが対向する領域の外周部に周方向に延びる凸部を有する。凸部の頂面は、スペーサとつば部とが接触する接触面であり、凸部の内側に周方向に延びる空洞部が形成されている。複数の締結部材は、空洞部が形成されている領域に配置され、つば部をスペーサに向かって押圧する第１の締結部材と、スペーサを回転部材に固定する第２の締結部材と、スペーサをつば部に固定する第３の締結部材とを含む。凸部は、第３の締結部材が挿通する大きさを有する台座部を含む。第３の締結部材は、台座部を貫通するように配置されている。第１の締結部材を締め付けると空洞部が縮小すると共につば部が変形し、被保持物の中心軸の傾きが調整可能である。
【００１０】
上記発明においては、第３の締結部材は、スペーサからつば部に向かう方向に挿入されることができる。
【００１１】
本発明の第２の工作機械の保持装置は、被保持物が固定される固定部材と、回転軸の周りに回転する回転部材と、固定部材を挿入する挿入穴を有し、回転部材と固定部材との間に配置されたアダプタと、複数の締結部材とを備える。アダプタは、挿入穴を有する筒状部および筒状部から外側に向かって突出するつば部を有するアダプタ本体部と、つば部と回転部材との間に配置されるスペーサとを含む。つば部およびスペーサのうち少なくとも一方は、つば部とスペーサとが対向する領域の外周部に周方向に延びる凸部を有する。凸部の内側に周方向に延びる空洞部が形成されている。アダプタ本体部およびスペーサのうち一方の部材に形成された凸部の頂面が他方の部材に溶接にて固定されている。複数の締結部材は、空洞部が形成されている領域に配置され、つば部をスペーサに向かって押圧する第１の締結部材と、スペーサを回転部材に固定する第２の締結部材とを含む。第１の締結部材を締め付けると空洞部が縮小すると共につば部が変形し、被保持物の中心軸の傾きが調整可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、優れた振れ精度を達成することができ、被保持物の芯出しの調整を容易に行うことができる工作機械の保持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態における工作機械の概略斜視図である。
【図２】実施の形態における第１のワーク主軸頭の概略断面図である。
【図３】実施の形態における第１のワーク主軸頭の概略正面図である。
【図４】実施の形態における第１のワーク主軸頭のアダプタの分解斜視図である。
【図５】実施の形態における第１のワーク主軸頭の先端の部分の第１の拡大概略断面図である。
【図６】実施の形態における第１のワーク主軸頭の先端の部分の第２の拡大概略断面図である。
【図７】実施の形態における第１のワーク主軸頭の先端の部分の第３の拡大概略断面図である。
【図８】芯出しを行うボルトを締め付けた時の第１のワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図である。
【図９】実施の形態における第１のワーク主軸頭の芯出しを行うときの概略断面図である。
【図１０】実施の形態におけるアダプタの予備的な芯出しを行うときの振れ量を説明する模式図である。
【図１１】比較例のワーク主軸頭のアダプタの分解斜視図である。
【図１２】実施の形態における第２のワーク主軸頭の概略断面図である。
【図１３】実施の形態における第２のワーク主軸頭の概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１から図１３を参照して、実施の形態における工作機械の保持装置について説明する。本実施の形態においては工作機械として、ドリルやエンドミル等の工具を製造する工具研削盤を例示して説明する。また、加工プログラムに基づいて自動的にワークを加工する数値制御式の工作機械を例示して説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態における工作機械の概略斜視図である。工作機械１０は、工場等の床面に設置されるベッド１１を備える。工作機械１０は、ベッド１１の上面から立設するコラム１３を備える。コラム１３は、Ｙ軸スライドベース１２を介してベッド１１に支持されている。コラム１３の前面には、回転砥石５を回転させる砥石頭１８が配置されている。砥石頭１８は、Ｚ軸スライドベース１４を介してコラム１３に支持されている。
【００１６】
工作機械１０は、ワーク１を保持するワーク主軸頭２０を備える。工作機械１０は、ワーク主軸頭２０をＷ軸の周りに回転可能に支持する旋回台１７を備える。旋回台１７は、Ｘ軸スライドベース１６を介してベッド１１に支持されている。
【００１７】
本実施の形態の工作機械１０は、ワーク１に対して回転砥石５を相対移動させる移動装置を備えている。Ｘ軸スライドベース１６は、ボールねじ機構により矢印９１に示すＸ軸方向に移動可能に形成されている。旋回台１７およびワーク主軸頭２０は、Ｘ軸方向に移動可能に形成されている。Ｙ軸スライドベース１２は、ボールねじ機構により矢印９２に示すＹ軸方向に移動可能に形成されている。コラム１３、砥石頭１８および回転砥石５は、Ｙ軸方向に移動可能に形成されている。Ｚ軸スライドベース１４は、ボールねじ機構により矢印９３に示すＺ軸方向に移動可能に形成されている。砥石頭１８および回転砥石５は、Ｚ軸方向に移動可能に形成されている。
【００１８】
また、移動装置は、旋回台１７が回転することにより、Ｗ軸方向にワーク主軸頭２０およびワーク１を回転させることができる。更に、ワーク主軸頭２０は、ワーク１をＡ軸方向に回転させることができる。砥石頭１８の内部にはモータが配置され、モータが駆動することにより回転砥石５を回転させることができる。
【００１９】
このように、本実施の形態の工作機械１０の移動装置は、３つの直動軸と２つの回転送り軸とにより相対移動を実施する。本実施の形態の工作機械１０は、制御装置を備える。それぞれの軸方向の相対移動を実施する移動装置は、制御装置により制御されている。工作機械１０は、ワーク１に対して回転砥石５を相対移動しながらワーク１を研削することができる。この結果、ワーク１を所望の形状に研削加工することができる。なお、工作機械としては、この形態に限られず、切削加工を行う工作機械や放電加工機等の任意の工作機械を採用することができる。
【００２０】
本実施の形態では、工作機械の保持装置として、ワーク主軸頭２０を例示して説明する。被保持物はワークに相当する。本実施の形態におけるワーク主軸頭２０は、棒状のワーク１を着脱可能に形成されている。
【００２１】
図２に、本実施の形態における第１のワーク主軸頭の概略断面図を示す。ワーク主軸頭２０は、ワーク１を支持しながら回転するスピンドル３３と、スピンドル３３を覆うように形成されているハウジング３４とを含む。スピンドル３３は、回転軸７１の周りに回転する回転部材として機能する。
【００２２】
スピンドル３３は、円筒状に形成され、ハウジング３４に回転可能に支持されている。スピンドル３３の回転軸７１は、Ａ軸の回転中心線に相当する（図１参照）。スピンドル３３の一方の端部は、軸受け４４ａ，４４ｂを介してハウジング３４に支持されている。スピンドル３３の他方の端部は、軸受け４４ｃを介してハウジング３４に支持されている。
【００２３】
本実施の形態のワーク主軸頭２０は、ビルトインタイプの回転機を含む。ハウジング３４の内面には、ステータ４１が配置されている。スピンドル３３の外面にはロータ４２が配置されている。ステータ４１およびロータ４２により回転機が構成されている。
【００２４】
ワーク主軸頭２０は、ワーク１を固定する固定部材としてのコレット３１と、コレット３１をスピンドル３３に固定するためのアダプタ２２とを含む。コレット３１のワーク１を保持する端部には、コレット３１の中心軸の方向に延びるスリットと称される切断部が複数形成されている。コレット３１は、ワーク１を挿入する端部の内径が変化することによりワーク１を保持したり開放したりする。コレット３１は、ワーク１の大きさに応じて取り替え可能に形成されている。コレット３１のワーク１が挿入される端部と反対側の端部には、プルスタッド３５が固定されている。アダプタ２２は、コレット３１とスピンドル３３との間に配置されている。アダプタ２２は、スピンドル３３にコレット３１を固定する介在部材として機能する。
【００２５】
スピンドル３３の内部には、スピンドル３３の回転軸に沿って延びるドローバー３７が配置されている。ドローバー３７の周りには、ばね４３が配置されている。ドローバー３７には、係合爪３６が係合している。係合爪３６は、周方向に複数個が配置されている。また、係合爪３６は、プルスタッド３５に係合する。
【００２６】
ドローバー３７は、ばね４３により矢印９４に示す方向に付勢されている。係合爪３６は、ばね４３の付勢力により、矢印９４に示す方向に引っ張られる。係合爪３６は、端部が閉じる向きに付勢されてプルスタッド３５に係合する。そして、プルスタッド３５およびコレット３１が引き込まれる側に付勢される。この結果、コレット３１の傾斜部３１ａがアダプタ２２の傾斜部３２ａに押圧される。コレット３１の端部の内径が小さくなり、ワーク１を固定することができる。コレット３１に保持されたワーク１は、スピンドル３３と一体的に回転する。
【００２７】
ワーク主軸頭２０は、ドローバー３７を駆動する駆動装置を含む。本実施の形態の駆動装置は油圧にて駆動する。駆動装置は、ピストン３８を含む。ピストン３８の周りには、加圧された制御油が注入される油室３９ａ，３９ｂが形成されている。ワーク１を加工する場合には、油室３９ｂに制御油が供給される。ピストン３８によるドローバー３７の押圧が回避される。
【００２８】
一方で、ワーク１を取り外す場合には、油室３９ａに加圧された制御油が供給される。ピストン３８は、矢印９５に示す向きに移動する。そして、ドローバー３７が押圧され、更に、プルスタッド３５およびコレット３１が外側に向かって押圧される。この結果、アダプタ２２の傾斜部３２ａに対するコレット３１の傾斜部３１ａの押圧が解除される。コレット３１の端部の内径が大きくなり、ワーク１を取り外すことができる。
【００２９】
図３に、本実施の形態における第１のワーク主軸頭の概略正面図を示す。図４に、本実施の形態の形態における第１のワーク主軸頭のアダプタの分解斜視図を示す。図５に、本実施の形態における第１のワーク主軸頭の先端の部分の第１の拡大概略断面図を示す。図５は、図３のＡ線に沿って切断したときの断面図である。図３から図５を参照して、コレット３１のワーク１を取り付ける側の端部には、切断部３１ｂが形成されている。アダプタ２２は、アダプタ本体部３２およびスペーサ５４を含む。
【００３０】
アダプタ本体部３２は、筒状に形成された筒状部３２ｄと、筒状部３２ｄから外側に向かって突出するつば部３２ｂとを有する。本実施の形態のつば部３２ｂは、スピンドル３３の回転軸７１に垂直な方向に突出している。本実施の形態のつば部３２ｂは、ワーク主軸頭２０を正面から見たときに、円環状に形成されている。アダプタ本体部３２の筒状部３２ｄは、コレット３１を挿入する挿入穴３２ｆを有する。スペーサ５４は、スピンドル３３とつば部３２ｂとの間に配置される。本実施の形態のスペーサ５４は、平面形状が円環状に形成されている。
【００３１】
スペーサ５４は、外周部に形成された凸部５５を有する。凸部５５は、周方向に延びるように形成されている。凸部５５により、スペーサ５４のアダプタ本体部３２に向かう側の表面には凹んだ部分が形成されている。凸部５５は、アダプタ本体部３２のつば部３２ｂに接触している。凸部５５の頂面は、スペーサ５４とつば部３２ｂとが接触する接触面になる。凸部５５がアダプタ本体部３２に接触することにより、凸部５５の内側に平面状の空洞部８１が形成されている。空洞部８１は、凸部５５に沿って周方向に形成されている。
【００３２】
本実施の形態のワーク主軸頭２０は、複数の締結部材としてのボルトを備える。第１の締結部材としてのボルト５１は、周方向に等間隔を空けて複数個が配置されている。スペーサ５４には、ボルト５１の位置に対応するように、複数個のねじ穴５４ａが形成されている。ボルト５１は、つば部３２ｂの領域に配置されている。ボルト５１は、スピンドル３３の回転軸７１にほぼ平行な方向に挿入されている。空洞部８１は、ボルト５１が配置されている領域に形成されている。ボルト５１は、空洞部８１を貫通している。ボルト５１は、つば部３２ｂをスペーサ５４に向かって押圧する。本実施の形態では、後述するように、ボルト５１を締め付けるトルクを調整することにより、ワーク１の芯出しを行うことができる。
【００３３】
図６に、本実施の形態における第１のワーク主軸頭の先端の部分の第２の拡大概略断面図を示す。図６は、図３におけるＢ線に沿って切断したときの断面図である。図３、図４および図６を参照して、アダプタ２２のスペーサ５４は、第２の締結部材としてのボルト５２によりスピンドル３３に固定されている。ボルト５１およびボルト５２は、正面から見た時に交互に周方向に配置されている。本実施の形態においては、８個のボルト５１が等間隔で配置されており、８個のボルト５２が等間隔で配置されている。
【００３４】
スペーサ５４には、ボルト５２が配置される位置に、スペーサ５４を貫通する貫通穴５４ｂが形成されている。スピンドル３３には、ボルト５２の位置に対応するように複数のねじ穴３３ａが形成されている。ボルト５２のねじ部は、スペーサ５４を貫通してスピンドル３３に固定されている。ボルト５２は、スピンドル３３の回転軸７１にほぼ平行な方向に挿入されている。このように、ボルト５２は、スペーサ５４をスピンドル３３に固定している。
【００３５】
図７に、本実施の形態における第１のワーク主軸頭の先端の部分の第３の拡大概略断面図を示す。図７は、図３におけるＣ線に沿って切断したときの断面図である。図３、図４および図７を参照して、スペーサ５４は、第３の締結部材としてのボルト５３によりアダプタ本体部３２のつば部３２ｂに固定されている。
【００３６】
スペーサ５４の凸部５５は、台座部５５ａを含む。台座部５５ａは、ボルト５３のねじ部が挿通する貫通穴５４ｃが含まれるように大きく形成されている。台座部５５ａは、周方向に沿って予め定められた間隔ごとに形成されている。本実施の形態においては、８個の台座部５５ａが、周方向に沿って形成されている。
【００３７】
本実施の形態においては、ボルト５３は、スペーサ５４からアダプタ本体部３２のつば部３２ｂに向かうように挿入されている。ボルト５３のねじ部は、台座部５５ａを貫通するように配置されている。スペーサ５４のスピンドル３３に接触する面には、ボルト５３の頭部が内部に含まれるように凹部５４ｄが形成されている。ボルト５３の頭部は、スペーサ５４の内部に配置されている。つば部３２ｂには、ボルト５３の位置に対応して、ボルト５３を固定するためのねじ穴が形成されている。
【００３８】
ボルト５３が締め付けられることにより、スペーサ５４がアダプタ本体部３２に固定される。この時に台座部５５ａの頂面は、つば部３２ｂに接触する。本実施の形態では、スペーサ５４がスピンドル３３に固定されている為に、アダプタ本体部３２はスペーサ５４を介してスピンドル３３に固定されている。
【００３９】
図８は、第１の締結部材としてのボルトを締め付けたときのワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図である。本実施の形態のワーク主軸頭２０は、ボルト５１を締め付けるトルクを変化させることにより、ワーク１の芯出しを行うことができる。特に、ボルト５１を締め付けるトルクを調整することにより、ワーク１の中心軸の傾きを調整することができる。
【００４０】
芯出しの工程においては、工作機械１０のＡ軸の回転中心線、すなわちスピンドル３３の回転軸７１にワーク１の中心軸を一致させる様に、アダプタ２２の傾きおよび位置を調整する。周方向に配置されている複数のボルト５１のうち、１つのボルト５１を矢印９６に示す様に締め付ける。すなわち、締め付けるときのトルクを大きくする。ボルト５１を締め付けるトルクを大きくすると、空洞部８１が縮小すると共に、つば部３２ｂが変形する。つば部３２ｂが湾曲することにより、アダプタ本体部３２を矢印９７に示す向きに僅かに傾けることができる。すなわち、アダプタ２２の中心軸を傾けることができる。これに対して、スピンドル３３の回転軸７１は不変である。このため、ボルト５１を締め付けるトルクを大きくすることにより、コレット３１に保持されるワーク１の中心軸を矢印９７に示す向きに傾けることができる。なお、図８は、本発明の説明のためにつば部３２ｂの変形を誇張して記載している。
【００４１】
本実施の形態のアダプタ本体部３２のつば部３２ｂは、弾性変形が可能に形成されている。このような弾性変形が可能なつば部３２ｂとしては、例えば、鉄やステンレス鋼にて形成することができる。更に、つば部３２ｂは、ボルト５１にて締め付けたときに変形可能な厚さにて形成されている。スペーサ５４は、ボルト５２，５３を締め付けても変形量が小さいように、つば部３２ｂよりも高い剛性を有する材質にて形成されることが好ましい。スペーサ５４は、例えば、焼き入れを行うことにより、硬度を高めた金属にて形成することができる。
【００４２】
本実施の形態では、第３の締結部材としてのボルト５３が、スペーサ５４からアダプタ本体部３２のつば部３２ｂに向かうように挿入されているが、この形態に限られない。第３の締結部材は、つば部３２ｂからスペーサ５４に向かうように挿入されていても構わない。この場合には、凸部の台座部にねじ穴を形成することができる。
【００４３】
本実施の形態の第１のワーク主軸頭においては、スペーサ５４の外周部に凸部５５が形成されているが、この形態に限られない。凸部は、つば部３２ｂとスペーサ５４とが対向する領域において、つば部３２ｂおよびスペーサ５４のうち少なくとも一方の外周部に形成することができる。また、これらの凸部は、第３の締結部材としてのボルトが配置される台座部を含むことができる。例えば、凸部は、アダプタ本体部３２のつば部３２ｂに形成されていても構わない。この場合には、つば部の外周部に周方向に沿って凸部を形成することができる。この構成によっても、凸部の内側に空洞部を形成することができる。
【００４４】
次に、本実施の形態の被保持物の芯出し方法、すなわちワークの中心軸の調整方法について説明する。図９は、本実施の形態の第１のワーク主軸頭において、アダプタの傾きを調整している時の概略断面図である。図９には、アダプタ２２の中心軸の傾きを調整する複数のボルト５１のうち、ボルト５１ａおよびボルト５１ｂが示されている。本実施の形態のワーク１の芯出し方法では、ワーク１、コレット３１、およびプルスタッド３５をアダプタ本体部３２に装着して芯出しを実施している。
【００４５】
図７を参照して、第１のワーク主軸頭におけるワークの芯出しの調整方法では、始めにボルト５３によりスペーサ５４をアダプタ本体部３２に固定する。複数のボルト５３は、予め定められたトルクにて均等に締め付けることが好ましい。次に、図６を参照して、ボルト５２により、スペーサ５４をスピンドル３３に固定する。アダプタ２２がスピンドル３３に固定される。この工程においても、複数のボルト５２は、予め定められたトルクにて均等に締め付けることが好ましい。
【００４６】
図９を参照して、この状態では、アダプタ本体部３２の傾きを調整する複数のボルト５１は、緩められた状態である。すなわち、ボルト５１の締め付けトルクは零である。次に、ワーク１、コレット３１、およびプルスタッド３５を装着していない状態にて、予備的なアダプタ２２の芯出しを実施する。予備的なアダプタ２２の芯出しにおいては、アダプタ本体部３２の傾斜部３２ａの内面にダイヤルゲージ６１を接触させる。例えば、ゲージラインＧＬよりも少し内側の測定点（口元）にダイヤルゲージ６１を接触させる。そして、アダプタ２２を回転させた時の振れ量を測定する。
【００４７】
図１０に、予備的なアダプタの芯出しを行うときの振れ量を説明する模式図を示す。図９および図１０を参照して、ダイヤルゲージ６１にて測定を行った線６５は、理想的な線６６からずれている。線６５の中心６５ａは、アダプタ２２の中心軸が通る点である。線６５の中心６５ａは、理想的な線６６の中心を通る回転軸７１から逸脱している。このように、アダプタ２２の傾斜部３２ａの測定点における回転中心の位置がスピンドル３３の回転軸７１の位置からずれている場合には、全てのボルト５２を緩めて、アダプタ２２の傾斜部３２ａの測定点における回転中心の位置を移動させる。例えば、プラスチックハンマー等でアダプタ本体部３２を叩くことによりアダプタ２２の中心軸を移動する。スピンドル３３の回転軸７１に対するアダプタ２２の中心軸の相対位置を調整する。この後に、全てのボルト５２を予め定められたトルクまで締め付ける。この予備的な調整を実施することにより、スピンドル３３の回転軸７１に対してアダプタ２２の中心軸を近づけることができる。
【００４８】
次に、図９に示す様に、ゲージラインＧＬより予め定められた距離をあけたワーク１の表面上の測定点にダイヤルゲージ６１を配置する。スピンドル３３を回転させてワーク１を回転させることにより、測定点における回転時の位相およびワーク１の振れ量を測定する。このような測定は、ワーク１の中心軸に沿って、複数の測定点にて行うことができる。図９に示す例では、スピンドル３３の回転軸７１に対して、ワーク１の中心軸７２が傾斜している。
【００４９】
次に、複数のボルト５１ａ，５１ｂのうち、ワーク１の先端が傾いている方向と反対側に配置されているボルト５１ｂを締め付ける工程を実施する。なお、ワーク１の先端が傾いている方向と反対側の位置にボルトが配置されていない場合には、反対側の位置に近接する２つのボルトを締め付けることができる。ボルト５１ｂを矢印９６に示すように締め付けることにより、矢印９７に示すように中心軸７２を傾けて、回転軸７１に近づけることができる。すなわち、スピンドル３３の回転軸７１に対するワーク１の傾きを修正することができる。
【００５０】
このように、ワーク１の振れ量を測定にて、振れ量が最大となる位相に対して１８０°反対側に配置されているボルト５１ｂを締め付けることにより、中心軸７２を回転軸７１とほぼ平行な状態にすることができる。本実施の形態では、締めつけたボルト５１の位相（回転位置）とトルクを記録する。
【００５１】
ここで、ワーク１の中心軸７２の傾きを調整すると、ワーク１の中心軸７２が回転軸７１に対してほぼ平行であっても位置がずれている場合がある。すなわち、中心軸７２の傾きの調整はできているが位置の調整ができていない場合がある。この場合には、再び全てのボルト５２を緩めて、プラスチックハンマー等で叩くことにより、スピンドル３３に対するアダプタ２２の相対位置を調整する。次に、全てのボルト５２を予め定められたトルクにて締め付ける。
【００５２】
このように、回転軸７１に対する中心軸７２の位置および傾きの調整を繰り返すことにより、ワーク１の中心軸７２を回転軸７１に一致させることができる。
【００５３】
本実施の形態の芯出し調整では、優れた振れ精度にて芯出しの調整を行うことができる。ボルト５１を締め付けたときのワーク１の中心軸７２の傾きの変化は微小であるために、微調整も容易に行うことができる。ボルトを締め付けたり緩めたりすることにより、何度でも調整のやり直しを実施することができる。また、ワークの芯出しの調整を行うときに、複数のボルト５１を締め付けるトルクを記録することにより、傾きの再調整を容易に行うことができる。例えば、前述のように締め付け時のボルト５１のトルクを記録することにより、再調整の際に記録したトルクと同一の大きさのトルクにて締め付けることができる。
【００５４】
本実施の形態のワーク主軸頭２０では、ワーク１の中心軸７２の傾きがボルト５１の締め付け時のトルクにより定まる。このために、ボルト５２を緩めてアダプタ２２を外した後に、再びアダプタ２２を取り付ける場合に、ボルト５２を所定のトルクにて均等に締め付けると、回転軸７１に対する中心軸７２の傾きを維持することができる。コレット３１が所定の範囲を超えて大きくなったり小さくなったりする場合には、コレット３１を支持するアダプタ２２も交換する場合がある。本実施の形態のワーク主軸頭２０では、アダプタ２２をスピンドル３３から取り外した後に再び取り付ける場合に、容易にワーク１の芯出しの調整を行うことができる。
【００５５】
ところで、コレット３１は、被保持部材の大きさや種類に応じて選定される。１つの種類のアダプタ２２は、予め定められた複数の種類のコレット３１を取り付けることができる。例えば、被保持部材の大きさが所定の範囲内であれば、アダプタ２２を交換することなく、同一のアダプタ２２を用いることができる。すなわち、被保持部材を変更したときに、アダプタ２２をスピンドル３３に固定した状態で、コレット３１の種類を変更することができる。コレット３１を変更する場合には、改めてワークの芯出しの調整を行う必要がある。この場合に、本実施の形態のワーク主軸頭は、容易に芯出しの調整を行うことができる。次に、コレットを変更する場合のワークの芯出しの作業について説明する。
【００５６】
図１１に、比較例のワーク主軸頭のアダプタの分解斜視図を示す。図４および図１１を参照して、比較例のアダプタ２３において、第１の締結部材としてのボルト５１および第２締結部材としてのボルト５２が、周方向に沿って配置されていることは、本実施の形態におけるアダプタ２２と同様である。比較例のアダプタ２３では、スペーサ５４は、第１の締結部材としてのボルト５１によりアダプタ本体部３２に固定されている。ボルト５１は、アダプタ本体部３２の傾きを調整するとともに、アダプタ本体部３２とスペーサ５４とを互いに固定する機能を有する。このために、比較例のアダプタ２３においては、第３の締結部材としてのボルト５３を有していない。また、スペーサ５４の端部に形成された凸部５５には、台座部が形成されていない。
【００５７】
比較例のアダプタ２３においては、全てのボルト５１を予め定められたトルクにて締め付けることにより、スペーサ５４をアダプタ本体部３２に固定する。次に、ボルト５２をスピンドル３３に締付けることにより、アダプタ２３をスピンドル３３に固定することができる。この状態で、予備的なアダプタ２３の芯出しを行うことができる。
【００５８】
次に、ワーク１、コレット３１およびプルスタッド３５をアダプタ本体部３２に装着してワーク１の芯出しの調整を行うことができる。ワーク１の芯出しにおいては、ワーク１が傾いている方向と反対側に配置されているボルト５１を増し締めすることにより、ワーク１の中心軸の傾きを調整することができる。また、ボルト５２を緩めてハンマー等で叩くことにより、ワーク１の中心軸の位置の調整を行うことができる。
【００５９】
表１に、比較例のアダプタを用いて再現のばらつきを測定した結果を示す。図１１を参照して、比較例のアダプタ２３の初期状態は、アダプタ２３をスピンドル３３にて固定した状態でボルト５１を予め定められた均一のトルクにて締め付けた状態である。ここでの第１の初期状態の例では、全てのボルト５１を７Ｎ・ｍにて締付けている。また、第１の初期状態では、予備的な芯出しの調整（アダプタ２３の口元における回転中心の位置の調整）を行っている。次に、アダプタ本体部３２の傾斜部３２ａの口元における振れ量を測定している。ここで、測定を行う口元としては、ゲージラインよりもわずかに内側の測定点を採用している。表１には、それぞれの状態において、振れ量の最大値が示されている。
【表１】
2019000939.tif 000003
【００６０】
次に、複数の第１の締結部材としてのボルト５１のうち、第１の初期状態において振れ量が最大になる方向と反対側に配置されているボルト５１を増し締めしている。ここでの例では、締付けトルクを１０Ｎ・ｍにしている。その状態で、傾斜部３２ａの口元において、振れ量を測定している。
【００６１】
次に、締付けた１個のボルトを第１の初期状態と同じ７Ｎ・ｍのトルクまで緩める。すなわち、全てのボルト５１を７Ｎ・ｍのトルクで締付けた状態に戻している。この状態を第２の初期状態としている。そして、第２の初期状態において、口元における振れ量を測定している。最後に、再現のばらつきとして、第２の初期状態における振れ量の最大値から第１の初期状態における振れ量の最大値を減算した値を算出している。再現のばらつきは、２つの初期状態における振れ量の誤差に相当する。そして、この測定を１０回繰り返している。最後に、それぞれの測定値について１０回の平均値を算出している。
【００６２】
表１を参照すると、第１の初期状態よりも第２の初期状態の方が、振れ量の最大値が大きいことが分かる。そして、第１の初期状態よりも第２の初期状態の方が、振れ精度が悪化していることが分かる。
【００６３】
表２に、本実施の形態におけるアダプタにおいて、再現のばらつきを測定した結果を示す。本実施の形態のアダプタ２２においては、第２の締結部材としてのボルト５２および第３の締結部材としてのボルト５３を一定のトルクにて締め付ける一方で、第１の締結部材としてのボルト５１を緩めた状態が初期状態に相当する。それぞれの状態において、振れ量の最大値を測定する。
【表２】
2019000939.tif 000004
【００６４】
図４を参照して、ボルト５３により、スペーサ５４をアダプタ本体部３２に固定する。この時に、全てのボルト５３の締付けトルクは同一である。次に、第２の締結部材としてのボルト５２により、スペーサ５４をスピンドル３３に固定する。すなわち、アダプタ２２をスピンドル３３に固定する。この時に、全てのボルト５２の締付けトルクは、同一である。ボルト５１は緩めた状態であり、締め付けトルクは０Ｎ・ｍである。この状態が第１の初期状態に相当する。また、第１の初期状態では、予備的な芯出しの調整（アダプタ２２の口元における回転中心の位置の調整）を行っている。
【００６５】
第１の初期状態において、アダプタ本体部３２の傾斜部３２ａに配置された口元において振れ量を測定している。次に、第１の初期状態において振れ量が最大になる方向と反対側に配置されているボルト５１を締付ける。この時に、選定された１本のボルトは、０Ｎ・ｍから７Ｎ・ｍまで締付けられている。この状態で、アダプタ本体部３２の傾斜部３２ａの口元の振れ量を測定する。
【００６６】
次に、締付けた１本のボルト５１を緩めて元の状態に戻す。すなわち、全てのボルト５１の締付けトルクが０Ｎ・ｍになる状態に戻す。この状態が第２の初期状態に相当する。第２の初期状態で、アダプタ本体部３２の傾斜部３２ａの口元における振れ量を測定する。最後に、初期状態を再現した時のばらつき量として、再現のばらつきを算出する。再現のばらつきは、第２の初期状態の振れ量の最大値から第１の初期状態の振れ量の最大値を減算した値である。このような再現のばらつきの測定を１０回繰り返している。最後に、それぞれの測定量について、１０回の測定の平均値を算出している。
【００６７】
表２から分かるように、再現時の振れ量のばらつきは、非常に小さいことが分かる。第１の初期状態から１本のボルトを締めた後に緩めて、第２の初期状態に移行した場合にも、振れ量の最大値に変化が殆ど無いことが分かる。特に、表１および表２を参照して、再現のばらつきを比較すると、比較例のワーク主軸頭よりも本実施の形態におけるワーク主軸頭の方が小さくて優れていることが分かる。これは、本実施の形態のワーク主軸頭においては、初期状態において、つば部に加えられている力がほぼ零であるのに対して、比較例のワーク主軸頭においては、初期状態においてもつば部が弾性変形している。このために、比較例のワーク主軸頭では、つば部の弾性変形の影響を受けて完全に元の状態に戻らないことが一因と考えられる。また、本実施の形態のスペーサの凸部には、第３の締結部材としてのボルト５３の座面直下に台座部が形成され、アダプタ本体部３２とスペーサ５４とが互いに面接合にて固定されているために、アダプタ本体部３２を支持するときの安定性が向上していることも一因と考えられる。
【００６８】
比較例のワーク主軸頭においては、再現のばらつきが発現しているために、第２の初期状態において再度のアダプタの芯出しの調整を実施する必要がある。すなわち、第２の締結部材としてのボルト５２を緩めて予備的な芯出しの調整を実施する必要がある。また、必要に応じて第１の締結部材としてのボルト５１を全て緩めて、予め定められたトルクにて締め直す必要がある。これに対して、本実施の形態のワーク主軸頭においては、第２の初期状態の振れ量の最大値は、第１の初期状態の振れ量の最大値とほぼ同一である。このために、本実施の形態のワーク主軸頭においては、再度のアダプタ２２の芯出しの調整を行う必要がない。または、再度の芯出しの調整を行っても軽微な調整で構わない。
【００６９】
例えば、コレット３１の種類を変更する場合に、比較例のワーク主軸頭においては、ボルト５１を予め定められた７Ｎ・ｍに戻した後に、アダプタ２２の芯出しを再度実施しなければならない。これに対して、本実施の形態のワーク主軸頭においては、再度の芯出しの調整を行なわなくても構わない。このように、本実施の形態のワーク主軸頭は、容易にコレットを取り替えることができる。例えば、アダプタを変更せずにコレットのサイズを変更した場合に、芯出しが容易になる。
【００７０】
また、比較例のワーク主軸頭においては、ボルト５１が、スペーサ５４を固定する機能とアダプタ２３の中心軸の向きを調整する機能とを有する。スペーサ５４をアダプタ本体部３２に固定するためにボルト５１を予め締付ける必要がある。このために、アダプタ２３の中心軸の向きを調整する時のボルト５１の締付け幅が小さくなる。
【００７１】
これに対して、本実施の形態におけるワーク主軸頭では、ボルト５３にてスペーサ５４をアダプタ本体部３２に固定し、ボルト５２にてスペーサ５４をスピンドル３３に固定している。そして、芯出しの調整は、ボルト５１にて実施している。このように、それぞれのボルトに対して、機能が分けられている。本実施の形態のワーク主軸頭では、初期状態におけるボルト５１の締付けトルクを０Ｎ・ｍにすることができるために、アダプタの中心軸の向きを調整する時の締付け幅を大きくすることができる。このように、本実施の形態におけるアダプタ２２は、比較例のアダプタ２３と比較して、アダプタの再調整を行うときに作業が容易になる。
【００７２】
図１２に、本実施の形態における第２のワーク主軸頭の先端の部分の拡大概略断面図を示す。図１３に、本実施の形態における第２のワーク主軸頭の正面図を示す。図１２および図１３を参照して、第２のワーク主軸頭２５においては、アダプタ本体部３２のつば部３２ｂの外周部に凸部３２ｃが形成されている。凸部３２ｃは、周方向に沿って延びる様に形成されている。凸部３２ｃの内側に空洞部８１が形成されている。空洞部８１は、ボルト５１が配置されている領域に形成されている。そして、ボルト５１は、空洞部８１を貫通している。ボルト５２は、スペーサ５４をスピンドル３３に固定している。
【００７３】
第２のワーク主軸頭２５においては、アダプタ本体部３２がスペーサ５４に溶接にて固定されている。アダプタ本体部３２の凸部３２ｃの頂面がスペーサ５４に溶接にて固定されている。このために、スペーサ５４とアダプタ本体部３２とは、一体化されている。溶接を行う場合には、アダプタ本体部３２の中心軸がスピンドル３３の回転軸７１に近づくように、スペーサ５４に対するアダプタ本体部３２の向きを調整しながら行うことが好ましい。すなわち、スペーサ５４の中心軸とアダプタ本体部３２の中心軸とが一致するように溶接されることが好ましい。
【００７４】
第２のワーク主軸頭２５においても、ボルト５１を締め付けることにより、つば部３２ｂが変形して芯出しの調整を行うことができる。第２のワーク主軸頭２５においては、製造段階にて、スペーサ５４とアダプタ本体部３２とが一体化される。このために、スペーサ５４をアダプタ本体部３２に固定する第３の締結部材としてのボルト５３が不要になる。また、凸部に、ボルト５３を挿入する台座部が不要になる。
【００７５】
第２のワーク主軸頭２５において、凸部は、第１のワーク主軸頭２０と同様に、つば部とスペーサとが対向する領域の外周部において、つば部およびスペーサのうち少なくとも一方に形成することができる。この場合に、凸部の頂面を他方の部材に溶接にて固定することができる。
【００７６】
本実施の形態の第２のワーク主軸頭においても、ワークの芯出しの調整を行うときに作業が容易である。また、第２のワーク主軸頭は、第３の締結部材および凸部の台座部が不要であり、第１のワーク主軸頭よりも構成を簡易にすることができる。
【００７７】
本実施の形態においては、被保持物としてのワークを保持する保持装置を例示して説明したが、この形態に限られず、工具や回転砥石を保持する保持装置にも本発明を適用することができる。たとえば、本発明の保持装置をエンドミル等の工具を保持する主軸装置に配置することができる。または、工作機械が工具を交換する工具交換装置を備える場合には、工具交換装置に本発明の工具を保持する保持装置を採用することができる。または、ワークを交換するワーク交換装置を備える場合には、ワーク交換装置に本発明の保持装置を採用することができる。
【００７８】
被保持物を固定する固定部材としては、コレットに限られず、被保持物を固定可能な任意の部材を採用することができる。たとえば、被保持物がドリル等の工具の場合には、固定部材として工具と一体的に交換され、工具を保持する工具ホルダを採用することができる。
【００７９】
本実施の形態の締結部材はボルトであるが、この形態に限られず、部材同士を固定する任意の部材を採用することができる。
【００８０】
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。
【符号の説明】
【００８１】
１    ワーク
１０    工作機械
２０，２５    ワーク主軸頭
２２    アダプタ
３１    コレット
３２    アダプタ本体部
３２ｂ    つば部
３２ｃ    凸部
３３    スピンドル
５１，５１ａ，５１ｂ，５２，５３    ボルト
５４    スペーサ
５５    凸部
５５ａ    台座部
７１    回転軸
７２    中心軸
８１    空洞部
【図１】
2019000939.tif 000005
【図２】
2019000939.tif 000006
【図３】
2019000939.tif 000007
【図４】
2019000939.tif 000008
【図５】
2019000939.tif 000009
【図６】
2019000939.tif 000010
【図７】
2019000939.tif 000011
【図８】
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【図９】
2019000939.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
2019000939.tif 000015
【図１２】
2019000939.tif 000016
【図１３】
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