(57)【要約】【課題】定位置で回転自在な回転軸に対して対向するように位置決め自在な可動軸の軸心を高精度で合せることのできる軸心合せ方法及び装置を提供する。【解決手段】  定位置で回転自在な回転軸３の軸心に対して可動軸１３の軸心を合せる軸心合せ方法であって、回転軸３の軸心に対して予め設定された所定位置へ可動軸１３を位置決めした後、可動軸１３を前記所定位置から所定の一方向へ移動し、回転軸３に着脱自在に取付けたセンサ１５によって可動軸１３に備えた被検出部１７を検出した第１位置を測定し、次に回転軸を１８０°回転すると共に可動軸１３を前記一方向の反対方向へ移動しセンサ１５によって可動軸１３に備えた被検出部１７を検出した第２位置を測定し、測定した第１，２の位置の位置データに基いて回転軸３の軸心に対する可動軸１３の前記所定位置のずれ量を演算し、この演算結果に基いて回転軸の軸心に対して可動軸の軸心を合せる軸心合せ方法及び装置である。【選択図】図１
2005313254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定位置で回転自在な定位置回転軸の軸心に対して直交する方向へ移動可能な可動軸の軸心を前記定位置回転軸の軸心に合せる心合せ方法であって、前記定位置回転軸の軸心に対して対向した所定位置へ前記可動軸を位置決めした後、前記可動軸を前記所定位置から所定の一方向へ移動し、前記定位置回転軸に着脱自在に取付けたセンサによって前記可動軸に備えた被検出部を検出した第１位置を測定し、次に前記定位置回転軸を１８０°回転すると共に前記可動軸を前記一方向の反対方向へ移動し前記センサによって前記可動軸に備えた被検出部を検出した第２位置を測定し、測定した前記第１，２の位置の位置データに基いて前記定位置回転軸の軸心に対する前記可動軸の前記所定位置のずれ量を演算し、この演算結果に基いて前記定位置回転軸の軸心に対して前記可動軸の軸心を合せることを特徴とする軸心合せ方法。
【請求項２】
請求項１に記載の軸心合せ方法において、前記定位置回転軸を回転して前記第１，２の位置の間に前記センサを位置決めすると共に、このセンサによって前記可動軸に備えた被検出部を検出した第３位置を測定し、前記定位置回転軸の軸心に対する前記可動軸の前記所定位置のずれ量の演算に前記第３位置の位置データを用いることを特徴とする軸心合せ方法。
【請求項３】
定位置で回転自在な定位置回転軸の回転を制御するための軸回転制御部と、前記定位置回転軸の端面に対向する所定位置へ移動可能な可動軸の移動を制御するための可動軸移動制御部と、前記定位置回転軸の端部に着脱可能なセンサと、前記定位置回転軸の回転により第１，２の位置に位置決めされた前記センサによって前記可動軸に備えた被検出部を検出したときの第１，２の測定位置データに基いて前記定位置回転軸の軸心に対しての前記可動軸の前記所定位置のずれ量を演算して補正するための補正演算部と、を備えていることを特徴とする軸心合せ装置。
【請求項４】
定位置で回転自在な定位置回転軸の端部に着脱可能な取付台と、この取付台に備えた支持軸の軸心回りに回動可能な第１アームと、前記支持軸の軸心及び前記第１アームの長手方向に対して直交する方向の軸心に対して回動可能な第２アームと、この第２アームの先端側に備えられて、前記定位置回転軸の軸心に対して直交する方向へ移動可能な可動軸を検出自在のセンサと、を備えていることを特徴とする軸心合せ冶具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば旋盤等の工作機械における主軸の軸心に対してワークの供給搬出を行うハンドリングロボットの軸心や、前記主軸に対向して備えた刃物台に備えられている工具の軸心を合せる軸心合せ方法及び装置並びに軸心合せ方法に使用する心合せ冶具に係り、さらに詳細には、前記主軸の端部側に容易に着脱することのできる前記心合せ冶具を用いた軸心合せ方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、旋盤等の工作機械においては、主軸に備えたチャックに対してハンドリングロボットを用いてワークの着脱を行っており、また前記主軸と対向して移動自在に設けた刃物台に装着してある切削工具によって前記ワークの切削加工を行っている。
【０００３】
前述のごとく、ロボットを用いてチャックに対してワークの着脱を行う場合には、チャック（主軸）の軸心とワークを把持したロボットハンドの軸心が一致した状態においてワークの着脱を行うものである。また、主軸に備えたチャックに把持されているワークを、刃物台に備えた切削工具によって切削加工を行う場合、前記主軸の軸心と切削工具の軸心とが一致した位置を例えば基準位置とするなど、予め基準位置を設定する必要がある。
【０００４】
前記主軸の軸心とロボットハンドの軸心又は主軸の軸心と刃物台に装着した切削工具の軸心とが一致するように予め基準位置の調整を行った場合であっても、工作機械の使用時間の経過や周囲の温度変化によって、前記基準位置に微少なずれを生じることがある。したがって、高精度の加工を行うには、前記基準位置のずれ、すなわち主軸の軸心とロボットハンドの軸心とのずれ量又は主軸の軸心と前記切削工具の軸心とのずれ量を測定して補正する必要がある。
【０００５】
ところで、主軸の軸心と、この主軸に対向可能な別個の主軸との軸心のずれ量を検出し補正する先行例として特許文献１がある。
【０００６】
上記特許文献１には、次のごとき技術構成が開示されている。すなわち、図４に示すように、主軸台に回転自在かつＺ軸方向へ移動自在に設けた主軸１００の前側（図４において右側）に、前記主軸１００の軸心に軸心が一致したガイドブッシュ１０１を配置し、前記Ｚ軸に対して直交するＸ，Ｙ軸方向へ移動位置決め自在な刃物台１０２に、前記ガイドブッシュ１０１に案内されるバー材１０３の切削を行うための切削工具（図示省略）及び前記バー材１０３の軸心位置を検出するための外径測定器１０４を備えている。
【０００７】
そして、前記主軸１００、ガイドブッシュ１０１と対向して前側に配置した背面主軸台１０５はＺ軸方向及びＸ軸方向へ移動位置決め自在に設けてあり、この背面主軸台１０５には、前記バー材１０３を把持可能な背面主軸１０７が回転自在に装着されていると共に、前記バー材１０３の加工を行う加工工具１０９を保持した工具ユニット１１０が装着されている。
【０００８】
前記構成において、前記主軸１００（ガイドブッシュ１０３）の軸心に前記背面主軸１０７の軸心が一致するように位置決めしたときの、両方の軸心の微少なずれ量の検出は次のように行われている。
【０００９】
すなわち、主軸１００に保持されているバー材１０１を刃物台１０２に備えた切削工具によって所定の外径に切削加工した後、背面主軸１０７により把持し、突切りバイトによって突切り加工する。その後、前記主軸１００に保持されているバー材１０３を再び同一の外径に切削加工する。
【００１０】
その後、刃物台１０２をＸ，Ｙ軸方向へ移動し、当該刃物台１０２に備えた外径測定器１０４によってバー材１０３の外径を測定し軸心位置を割り出す。次に、主軸１００を後退してバー材１０３を後退した後、前記背面主軸１０７に把持されているバー材１０３Ａを、前記外径測定器１０４に対応した位置（背面主軸１０７が最初にバー材１０３Ａを把持した位置）へ移動位置決めし、前記外径測定器１０４により外径を測定して軸心位置を割り出す。
【００１１】
そして、前記バー材１０３の軸心を割り出した位置とバー材１０３Ａの軸心を割出した位置とを比較することにより、主軸１００、ガイドブッシュ１０１の軸心に対する背面主軸１０７の軸心の微少なずれ量を算出することができるものである。前記加工工具１０９の軸心を主軸１００の軸心と一致するように位置決めしたときにおける微少な軸心のずれ量も前記説明に準じた方法によって算出することができるものである。
【特許文献１】特開平１１−３０９６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述のごとき構成においては、刃物台１０２に外径測定器１０４を備えた構成であるから、主軸１００の軸心と背面主軸１０７の軸心との微少なずれ量を自動的に検知することができる。しかし、前記外径測定器１０４が刃物台１０２の一部を占有することとなり、加工工具の装着数が少なくなるという問題がある。
【００１３】
また、各旋盤毎に外径測定器１０４を別個に備えなければならず割高になると共に、既存の旋盤に対して適用が難しく、さらに主軸１００の軸心位置と背面主軸１０７の軸心位置とを別個に測定し検出するものであるから、能率向上を図る上において問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、定位置で回転自在な定位置回転軸の軸心に対して直交する方向へ移動可能な可動軸の軸心を前記定位置回転軸の軸心に合せる心合せ方法であって、前記定位置回転軸の軸心に対して対向した所定位置へ前記可動軸を位置決めした後、前記可動軸を前記所定位置から所定の一方向へ移動し、前記定位置回転軸に着脱自在に取付けたセンサによって前記可動軸に備えた被検出部を検出した第１位置を測定し、次に前記定位置回転軸を１８０°回転すると共に前記可動軸を前記一方向の反対方向へ移動し前記センサによって前記可動軸に備えた被検出部を検出した第２位置を測定し、測定した前記第１，２の位置の位置データに基いて前記定位置回転軸の軸心に対する前記可動軸の前記所定位置のずれ量を演算し、この演算結果に基いて前記定位置回転軸の軸心に対して前記可動軸の軸心を合せることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明は、上記軸芯合せ方法において、前記定位置回転軸を回転して前記第１，２の位置の間に前記センサを位置決めすると共に、このセンサによって前記可動軸に備えた被検出部を検出した第３位置を測定し、前記定位置回転軸の軸心に対する前記可動軸の前記所定位置のずれ量の演算に前記第３位置の位置データを用いることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明は、定位置で回転自在な定位置回転軸の回転を制御するための軸回転制御部と、前記定位置回転軸の端面に対向する所定位置へ移動可能な可動軸の移動を制御するための可動軸移動制御部と、前記定位置回転軸の端部に着脱可能なセンサと、前記定位置回転軸の回転により第１，２の位置に位置決めされた前記センサによって前記可動軸に備えた被検出部を検出したときの第１，２の測定位置データに基いて前記定位置回転軸の軸心に対しての前記可動軸の前記所定位置のずれ量を演算して補正するための補正演算部と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明は、定位置で回転自在な定位置回転軸の端部に着脱可能な取付台と、この取付台に備えた支持軸の軸心回りに回動可能な第１アームと、前記支持軸の軸心及び前記第１アームの長手方向に対して直交する方向の軸心に対して回動可能な第２アームと、この第２アームの先端側に備えられて、前記定位置回転軸の軸心に対して直交する方向へ移動可能な可動軸を検出自在のセンサと、を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、定位置で回転自在な定位置回転軸の端部側にセンサを取付け、前記定位置回転軸の軸心に一致するように位置決めした可動軸の複数箇所の位置を前記センサによって検出し、前記定位置回転軸の軸心に対する前記可動軸の軸心の微少なずれ量を容易に検知することができる。また、センサは定位置回転軸に対して着脱自在であり、全く別個の位置の定位置回転軸に装着して使用することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１を参照するに、例えば旋盤などのごとき工作機械における主軸台に相当する支持台１には、この支持台１に支持された定位置で回転自在な定位置回転軸（主軸）３が支持されている。この定位置回転軸３は、旋盤における主軸に相当するもので、ワークを把持自在なスクロールチャック等のごときチャック５を備えており、サーボモータ等のごとき制御モータ７の駆動によって回転制御されるものである。
【００２０】
前記制御モータ７は、例えばＮＣ装置などのごとき制御装置９の制御の下に制御回転されるもので、前記制御モータ７における回転軸の回転位置すなわち前記定位置回転軸（以下、回転軸と称す）３の回転位置は、例えばロータリーエンコーダ等のごとき回転検出器（図示省略）によって検出できるものである。
【００２１】
前記回転軸３の端面、すなわち前記チャック５の前面と対向する位置へ移動位置決め自在の移動台１１が設けてある。この移動台１１は、旋盤におけるタレット刃物台、クシ歯刃物台などの刃物台又はハンドリングロボットにおけるロボットハンドに相当するもので、前記制御装置９の制御の下に制御モータ（図示省略）を制御駆動することにより、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向へ又はＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動位置決め自在に構成してある。
【００２２】
前記移動台１１には、前記回転軸３の軸心に一致した位置へ軸心を合せることのできる可動軸１３が支持されている。この可動軸１３は、前記移動台１１が刃物台に相当するときには切削工具を装着自在の工具装着部に相当するものである。そして、前記移動台１１が、前記チャック３に対してワークの供給、搬出を行うためのハンドリングロボットにおけるロボットの可動部に相当するときには、前記可動軸１３はロボットハンドに相当するものである。
【００２３】
前記可動軸１３には、前記回転軸３すなわちチャック５の端部側に着脱可能に取付けたセンサ１５によって検出される被検出部１７が備えられている。上記被検出部１７は、前記可動軸１３が工具装着部に相当する場合には、工具を取付け自在なスピンドル、ソケット、チャック或は工具のスピンドルなど、外周が円形状の部分が相当するものである。そして、前記可動軸１３がロボットハンドに相当する場合には、前記被検出部１７は、ロボットハンドに把持された円柱形状のワーク又はサンプルなどが相当するものである。
【００２４】
前記センサ１５は、接触センサ或は被検出部１７との間隔寸法の変化によって出力が変化する近接センサよりなるものであって、前記チャック５、すなわち回転軸３の端部に対して着脱自在な軸心合せ冶具１９に支持されている。
【００２５】
すなわち、前記軸心合せ冶具１９は、前記チャック５の端部（前面）へ着脱可能な取付台２１（図３参照）を備えている。この取付台２１は、マグネットスタンドよりなるものであり、前記チャック５の前面に対して容易に着脱することができる。この取付台２１には支持軸２３が備えられており、この支持軸２３には、第１アーム２５の基端部側が軸心回りに回動可能に取付けてある。
【００２６】
すなわち、第１アーム２５の基部側には、前記支持軸２３を嵌入自在の嵌合孔２７が形成してあり、この嵌合孔２７には、第１アーム２５の先端側に開口したスリット２９が接続してある。そして、前記第１アーム２５には、前記スリット２９を締め付けて嵌合孔２７によって前記支持軸２３を締付けるための締付ボルト等のごとき締付具（図示省略）が備えられている。
【００２７】
前記第１アーム２５には、前記センサ１５を取付けるためのセンサ取付け部の一例としての取付け孔３１を備えた第２アーム３３が、前記支持軸２３の軸心及び前記第１アーム２５の長手方向に対して直交する方向の軸心回りに回動、固定可能に取付けてある。すなわち、第２アーム３３は、前記取付け孔３１によって前記センサ１５締付け自在のロックボルト等のごとき固定具３５によって前記第１アーム２５に取付けてあり。
【００２８】
上記固定具３５は、先端部に備えた螺子部を第１アーム２５に形成した螺子孔に螺合し締め付けることにより、前記第２アーム３３に形成したスリット３７を締付けて前記センサ１５を第２アーム３３に固定することができると共に、第１アーム２５に対して第２アーム３３を固定することができるものである。
【００２９】
上記構成により、前記センサ１５の検出部１５Ａがチャック５の軸心５Ｓ（図１参照）を指向するように、取付台２１をチャック５の端面（前面）に取付けたとき、前記センサ１５の検出部１５Ａの指向方向が僅かにずれている場合には、取付台２１を取り付け直すか、又は前記支持軸２３の軸心回りに第１アーム２５を回動調節すると共に固定具３５の軸心回りに第２アーム３３を回動調節することにより、センサ１５の検出部１５Ａを、チャック５の軸心５Ｓを指向するように調節することができるものである。
【００３０】
前述したように、チャック５に前記軸心合せ冶具１９を装着して前記回転軸３を回転位置決めすると共に、前記移動台１１をＸ，Ｚ軸方向又はＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動し、前記センサ１５によって前記移動台１１に支持されている可動軸１３に備えた被検出部１７を検出した位置データに基いて、前記回転軸３の軸心３Ｓと前記可動軸１３の軸心１３Ｓとの微少なずれ量を検知するために、前記制御装置９には、軸回転制御部３９、可動軸移動制御部４１、測定動作制御部４３及び補正演算部４５が備えられている。
【００３１】
前記軸回転制御部３９は、前記制御モータ７を制御して前記回転軸３の回転を制御するもので、回転検出器の検出値をフィードバックすることにより、回転軸３の原点位置（基準位置）からの回転位置を制御することができるものである。なお、ロータリーエンコーダ等のごとき回転検出器の原点位置と回転軸３の原点位置とは一致してある。
【００３２】
前記可動軸移動制御部４１は、前記移動台１１をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動するための各制御モータを制御して、移動台１１に備えられた可動軸１３のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動位置を制御するためのものである。
【００３３】
前記測定動作制御部４３は、前記センサ１５を備えた回転軸３の回転及び前記移動台１１の移動を、前記回転軸３の軸心３Ｓに対する前記可動軸１３の軸心１３Ｓの微少なずれ量を検出するために制御する機能を有するものである。
【００３４】
前記補正演算部４５は、前記回転軸３の軸心３Ｓに対する前記可動軸１３の軸心１３Ｓの微少なずれ量を演算する機能を有するものである。
【００３５】
以上のごとき構成において、前記チャック５の端面にセンサ１５を装着して、図２に示すように、Ｘ軸方向に平行に、かつセンサ１５の検出部１５Ａが、回転軸３、チャック５の軸心５Ｓを指向するように位置決めする。そして、前記回転軸３の軸心３Ｓと可動軸１３の軸心１３Ｓのずれ量を検出するために、前記測定動作制御部４３の制御の下に、前記回転軸３の軸心３Ｓに対して可動軸１３の軸心１３Ｓが一致するように、回転軸３に対向して予め設定された所定位置（基準位置）に移動台１１を移動位置決めする。
【００３６】
その後、前記移動台１１を前記センサ１５に接近するようにＸ軸方向の一方向へ移動し、センサ１５に可動軸１３に備えた被検出部１７（この被検出部１７の外周は円形であって、その軸心は可動軸１３の軸心と一致している）が接触した位置又はセンサ１５によって被検出部１７が検出された第１位置（Ｘ１）を測定する。
【００３７】
次に、前記測定動作制御部４３の制御の下に前記回転軸３を１８０°回転し、図２において、位置（Ａ）から位置（Ｂ）へセンサ１５を回動位置決めする。そして、前記移動台１１を前記一方向とは逆方向（反対方向）へ移動し、前記センサ１５に被検出部１７が接触した位置又は前記センサ１５によって被検出部１７が検出された第２位置（Ｘ２）を測定する。
【００３８】
次に、前記第１、第２の位置（Ｘ１，Ｘ２）の位置データに基いて、回転軸３、チャック５の軸心３Ｓ，５Ｓに対する可動軸１３の前記基準位置（所定位置）においての、Ｘ軸方向の軸心１３Ｓの微少なずれ量を補正演算部４５において演算する。そして、前記可動軸移動制御部４１によって前記移動台１１の移動制御を行うときに、前記補正演算部４５の演算結果に基いて補正を行うことにより、Ｘ軸方向の微少なずれ量を補正することができるものである。
【００３９】
前記回転軸３を９０°回転してセンサ１５を位置（Ｃ）及び位置（Ｃ）から１８０°回転した位置にセンサ１５を位置決めし、前記移動台１１をＹ軸方向へ移動して同様の測定を行うことにより、前記回転軸３の軸心３Ｓに対する前記基準位置においての可動軸１３の軸心１３ＳのＹ軸方向への微少なずれ量を検知し補正することができる。
【００４０】
したがって、周囲の温度変化によって回転軸３の軸心３Ｓと基準位置においての可動軸１３の軸心１３Ｓとに微少のずれが生じたような場合には、上記微少のずれ量を検知して補正することができ、高精度の加工やチャックに対するワークの供給、搬出を精度良く行うことができるものである。また、センサ１５はチャック５（回転軸３）に対して着脱することが容易であり、既存の工作機械に対しても容易に実施可能である。さらに、前記センサ１５は複数の工作機械で共用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る軸心合せ装置の概略的、概念的な説明図である。
【図２】軸心のずれ量を測定する場合の作用説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る軸心合せ冶具の分解斜視説明図である。
【図４】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…支持台（主軸台）
３…定位置回転軸（主軸）
５…チャック
９…制御装置
１１…移動台（刃物台）
１３…可動軸（工具装着部、ロボットハンド）
１５…センサ
１７…被検出部
１９…軸心合せ冶具
２１…取付台
２３…支持軸
２５…第１アーム
３３…第２アーム
３９…軸回転制御部
４１…可動軸移動制御部
４３…測定動作制御部
４５…補正演算部
【図１】
2005313254.tif 000003
【図２】
2005313254.tif 000004
【図３】
2005313254.tif 000005
【図４】
2005313254.tif 000006