(57)【要約】【課題】ワークを把持する把持部材の把持中心軸線を、容易かつ高い精度で予め決められた基準軸に合わせることのできる、把持中心の軸芯合わせ方法及び装置を提供する。【解決手段】ワークを把持する把持部材の把持中心軸線４を、装置５の基準軸６に一致させる方法であって、その端面又は円筒内にスクリーン９の貼設された短円筒１を把持部材で把持し、前記基準軸６にレーザービーム発振器７を回転自在に取り付けて回転させ、短円筒１に向けてレーザービームを投射することにより、前記スクリーン９上にビーム輝点の軌跡円を描かせ、該軌跡円の中心が短円筒１の中心と一致するように把持部材の位置を調整することを特徴としている。【選択図】    図１
2004167631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持する把持部材の把持中心軸線を、装置の基準軸に一致させる方法であって、その端面又は円筒内にスクリーンの貼設された短円筒を把持部材で把持し、前記基準軸に出力ビーム発振器を回転自在に取り付けて回転させ、短円筒に向けて出力ビームを投射することにより、前記スクリーン上にビーム輝点の軌跡円を描かせ、該軌跡円の中心が短円筒の中心と一致するように把持部材の位置を調整することを特徴とする把持中心の軸芯合わせ方法。
【請求項２】
前記ワークが、光ファイバ用母材である請求項１に記載の把持中心の軸芯合わせ方法。
【請求項３】
前記短円筒に設けられたスクリーン上に、短円筒の外径と同心の円を複数描き、該同心の円と前記ビーム輝点の軌跡円とが同心となるように調整する請求項１又は２に記載の把持中心の軸芯合わせ方法。
【請求項４】
前記ビーム輝点の軌跡円を、画像センサーで計測し、短円筒の中心と軌跡円の中心とのズレ量から調整量を演算して表示させる請求項１乃至３のいずれかに記載の把持中心の軸芯合わせ方法。
【請求項５】
前記ズレ量が零となるように自動で制御させる請求項４に記載の把持中心の軸芯合わせ方法。
【請求項６】
ワークを把持する把持部材の把持中心軸線を、装置の基準軸に一致させる装置であって、端面又は円筒内にスクリーンの貼設された短円筒と、該短円筒を把持する把持部材と、装置の基準軸に回転可能に取付けられた出力ビーム発振器と、該出力ビーム発振器を回転させて前記スクリーン上にビーム輝点の軌跡円を描かせ、該軌跡円の中心が短円筒の中心と一致するように把持部材の位置を調整する機構を有することを特徴とする把持中心の軸芯合わせ装置。
【請求項７】
前記ワークが、光ファイバ用母材である請求項６に記載の把持中心の軸芯合わせ装置。
【請求項８】
前記把持部材が、チャック又は把持ローラーである請求項６又は７に記載の把持中心の軸芯合わせ装置。
【請求項９】
前記ビーム輝点の軌跡円を計測する画像センサーと、短円筒の中心と軌跡円の中心とのズレ量から調整量を演算して表示する表示装置とを備えている請求項６乃至８のいずれかに記載の把持中心の軸芯合わせ装置。
【請求項１０】
前記ズレ量が零となるように制御する制御装置を備えている請求項９に記載の把持中心の軸芯合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
円筒状又は円柱状の物（以下、単にワークと称する）を把持する把持中心を装置の基準軸に一致させる、把持中心の軸芯合わせ方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワークの中心軸線を装置の基準軸に一致させて把持する際、装置の基準軸が鉛直の場合には、装置の軸芯から重錘を付けた糸（振り下げ糸）を垂らし、目視により、振り下げ糸とワークを支持する把持部の中心が一致するように調整をしていた。この場合、把持中心が見えない仮想点であるため、目視による調整は精度的に限界があった。
【０００３】
装置の基準軸が、両端にセンターを有する旋盤の主軸である場合には、一方のチャックで小型のレーザービーム発振器を把持し、旋盤の近傍に設けられた把持部材でワークを把持し、レーザービームが該ワーク端面の中心に当るように、把持部材の位置を調整していた。この場合、予めレーザービームと旋盤の主軸を一致させておく必要があり、そのための調整に時間を要していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ワークを把持する把持部材の把持中心軸線を、容易かつ高い精度で予め決められた基準軸に合わせることのできる、把持中心の軸芯合わせ方法及び装置を提供することにある。
なお、予め決められた基準軸とは、例えば、旋盤等のスピンドル回転軸、或いは、物を吊下げたときの重心を通る鉛直軸を指している。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の把持中心の軸芯合わせ方法は、ワークを把持する把持部材の把持中心軸線を、装置の基準軸に一致させる方法であって、その端面又は円筒内にスクリーンの貼設された短円筒を把持部材で把持し、前記基準軸に出力ビーム発振器を回転自在に取り付けて回転させ、短円筒に向けて出力ビームを投射することにより、前記スクリーン上にビーム輝点の軌跡円を描かせ、該軌跡円の中心が短円筒の中心と一致するように把持部材の位置を調整することを特徴としている。
【０００６】
前記短円筒に設けられたスクリーン上に、短円筒の外径と同心の円を複数描くことで、該同心の円と前記ビーム輝点の軌跡円とが同心となるように、容易に調整することができる。また、スクリーン上に投射されたビーム輝点の軌跡円を、画像センサーで計測し、短円筒の中心と軌跡円の中心とのズレ量から調整量を演算して表示させたり、このズレ量が零となるように自動で制御させることもできる。
【０００７】
また、本発明の把持中心の軸芯合わせ装置は、ワークを把持する把持部材の把持中心軸線を、装置の基準軸に一致させる装置であって、端面又は円筒内にスクリーンの貼設された短円筒と、該短円筒を把持する把持部材と、装置の基準軸に回転可能に取付けられた出力ビーム発振器と、該出力ビーム発振器を回転させて前記スクリーン上にビーム輝点の軌跡円を描かせ、該軌跡円の中心が短円筒の中心と一致するように把持部材の位置を調整する機構を有することを特徴としている。なお、把持部材には、チャックや把持ローラーが挙げられる。
【０００８】
本発明の把持中心の軸芯合わせ装置は、上記に加えて、ビーム輝点の軌跡円を計測する画像センサーや、短円筒の中心と軌跡円の中心とのズレ量から調整量を演算して表示する表示装置を設けることで、軸芯合わせがより容易となる。その他、演算して得たズレ量をもとに、これが零となるように制御装置で制御させることもできる。
なお、本発明においては、前記ワークとして、光ファイバ用母材が好適に用いられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の把持中心の軸芯合わせ方法及び装置は、対象とする装置を使用してのワークの加工に先立ち、装置の基準軸とワークを把持する把持部材の把持中心軸線とを一致させるものであり、この軸芯合わせは、ワークに代えて短円筒を把持ユニットに把持させて行われる。
【００１０】
本発明の装置は、スクリーン上に小径の輝点を作るための出力ビーム発振器、例えば、レーザービーム発振器、該レーザービーム発振器を回転させる機構、端面又は円筒内にスクリーンの貼設された短円筒、把持部材、及び把持部材の位置を調整する機構を備えている。
短円筒に貼設されたスクリーンには、短円筒の外径と同心状に複数の同心円を描いておき、把持中心の軸芯合わせに際しては、短円筒を把持部材で把持して短円筒のスクリーン上に、レーザービーム発振器の出力ビームが当たるように発振器の取り付け位置を調整する。
【００１１】
然る後に、基準軸回りにレーザービーム発振器の取付け治具を回転させると、レーザービームの輝点が前述のスクリーン上で回転するので、ビーム輝点の軌跡円が描かれ、該軌跡円がスクリーン上の同心円と同心になるように把持部材の位置を調節することにより、把持部材の把持中心軸線を装置の基準軸に合わせることができる。なお、ビーム輝点の軌跡とスクリーン上の同心円とのズレは、目視で確認する他に、ＣＣＤカメラを応用した画像センサーで計測し、ズレ量から調整量を演算して作業者に表示することもできる。
【００１２】
【実施例】
本発明を、下記の実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されず、様々な態様が可能である。
【００１３】
（実施例１）
本実施例は、装置の基準軸が水平の場合であり、図１は、円筒状のワークを水平に把持する把持機構を示している。
短円筒１は、把持ユニット２に設けられた把持ローラー３ａ，３ｂによって水平に把持されている。短円筒１の把持中心軸線４を装置５の基準軸６に合わせるために、装置５には、この基準軸６をレーザービームで示すレーザービーム発振器７が取り付けられている。小型レーザービーム発振器７は取付け治具８により、基準軸６の回りに回転自在に取付けられている。
【００１４】
短円筒１の端面にはスクリーン９が貼設され、このスクリーン上にレーザービームが投射され、ビーム輝点が視認される。小型レーザービーム発振器７を取付け治具８により、基準軸６の回りに回転させると、スクリーン９に投射されたビーム輝点は、基準軸６とスクリーン９の交点を中心にして円軌跡を描く。
【００１５】
そこで、スクリーン９上に、短円筒１の外径と同心の同心円を適切なピッチで描いておけば、この同心円とビーム輝点の軌跡円とのズレから、把持中心軸線４と基準軸６のズレが分かる。このズレ量を視認しながら位置調整機構１０を操作して、把持ローラー３ａ，３ｂの位置調整を行うことで、ズレを正すことができる。
【００１６】
また、視認による位置調整に代えて、スクリーン上に投射されたビーム輝点をＣＣＤカメラ方式の画像センサー１１で計測することにより、短円筒１の位置ズレを位置調整機構１０を介して自動制御することができる。なお、ズレ量から演算して求めた調整量を数値で表示し、この数値に基づいて操作することもできる。
【００１７】
（実施例２）
本実施例は、把持中心の軸芯合わせ装置の基準軸が鉛直の場合の例であり、図２は、本発明の軸芯合わせ装置を示す概略縦断面図である。
図２は、短円筒１が把持ユニット２に設けられた把持ローラー３ａ，３ｂによって把持され、短円筒１の把持中心軸線４が、装置５側の基準軸６と一致するように調整される様子を示している。
具体的には、短円筒１が、把持ユニット２に設けられた把持部材、本例では一対の把持ローラー３ａ，３ｂによって垂直方向に把持されている。
【００１８】
上端部が円筒形状からなる装置５の開口部には、円板１２がこの開口部の内周縁で嵌合するように配設されている。円板１２の中心部には、Ｘ−Ｙ方向に移動可能に構成された直交２軸を有するジンバル機構１５が配設され、該ジンバル機構１５に中空軸１３が支持されている。中空軸１３の上部には、小型のレーザービーム発振器７が取り付けられ、レーザービーム発振器７の出力ビームが、中空軸１３の下端の中心に開けられた小孔１４から出射するように調整されている。なお、中空軸１３は、ジンバル機構１５の働きにより、重力方向に垂下されているため、レーザービーム発振器７の出力ビームは、従来の重錘の代わりとして機能する。
【００１９】
次に、一対の把持ローラー３ａ，３ｂに、ワークに代えて短円筒１を把持させる。短円筒１には、この把持状態を安定させるために直交する補助バー１６が、把持ローラー３ａ，３ｂ上に載せられ、短円筒１の倒れを防止している。なお、把持ユニット２は、ワークを把持するユニットであり、補助バー１６に加えて、一対の把持ローラー３ａ，３ｂ、さらに把持ローラーの開閉と位置調整を行う位置調整機構を備えている。
さらに、短円筒１の内部には、把持ローラー３ａ，３ｂによって把持される高さ位置に半透明のスクリーン９が設けられており、レーザービーム発振器７の出力ビームがスクリーン９に当り、ビーム輝点を生じる。
【００２０】
このビーム輝点を、スクリーン９から適切な距離離れて設置されたＣＣＤ素子を有する画像センサー１１で位置測定することにより、短円筒１の把持中心軸線からのビーム輝点のズレ量、ズレの方向及び調整量を知ることができる。このズレ量が零になるように把持ユニット２の位置を調整することにより、短円筒１の把持中心軸線４を装置５の基準軸６に一致させることができる。
【００２１】
なお、ジンバル機構１５の誤差その他の原因で、中空軸１３が正しく鉛直方向を向かない場合も考えられるが、その場合には、例えば、図２に示すような通常の適切な駆動機構を介してモーター１７で中空軸１３を回転させると、スクリーン９上にビーム輝点の回転軌跡円が描かれるため、その中心点を求め、この中心点と短円筒１の中心とを一致させればよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の把持中心の軸芯合わせ方法及び装置を用いれば、レーザービームを短円筒の把持中心軸線に一致させる必要がないため、レーザービーム発振器の取付け精度を高める必要がなく、熟練した技能がなくても、短時間に軸芯合わせを行うことができる。また、レーザービーム発振器のビーム輝点の軌跡円をスクリーン上の同心円と合わせる方式なので、スクリーン上に多重同心円を必要なピッチと精度で描いておくことにより、精度と信頼性の高い調整を行うことができる。
さらに、ＣＣＤカメラによる画像センサーを用いて、スクリーン上のビーム輝点の短円筒の把持中心軸線からの位置ズレを演算させることにより、把持中心軸線と基準軸とのズレ量から調整量を演算して表示させることができ、熟練者でなくても短時間に精度よく軸芯合わせ作業を行うことができる。また、短円筒の位置を自動でも調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１で使用したワークを水平に把持する把持機構を示している。
【図２】本発明の実施例２で使用した把持中心の軸芯合わせ装置を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１．…短円筒、
２．…把持ユニット、
３ａ，３ｂ．…把持ローラー、
４．…把持中心軸線、
５．…装置、
６．…基準軸、
７．…レーザービーム発振器、
８．…取付け治具、
９．…スクリーン、
１０．…位置調整機構、
１１．…画像センサー、
１２．…円板、
１３．…中空軸、
１４．…小孔、
１５．…ジンバル機構、
１６．…補助バー、
１７．…モーター。
【図１】
2004167631.tif 000003
【図２】
2004167631.tif 000004