(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具の先端を棒材の中心軸線に対して位置合せするための工具位置合せ方法であって、
導電性の表面と絶縁性の裏面とを備える可撓性を有した帯状体を用意し、
加工対象の棒材を加工作業位置に固定的に配置するとともに、該棒材の外周面に前記裏面を密着させて前記帯状体を巻付け、
位置合せ対象の工具を前記帯状体の前記表面に接触させ、
相互接触時の前記工具と前記帯状体の前記表面との間の導通を検出して、該工具の接触部位の位置を確定し、
確定した前記工具の接触部位の位置に基づいて、加工作業時の前記工具の先端の位置を決定する、
工具位置合せ方法。
【請求項２】
前記工具の先端の位置を決定することは、確定した前記工具の接触部位の位置に基づいて加工対象の棒材の中心軸線の位置を求める作業と、予め定めた該工具の加工位置データを、求められた該棒材の該中心軸線の位置に対応して適宜補正する作業とを含む請求項１に記載の工具位置合せ方法。
【請求項３】
前記工具の先端の位置を決定することは、確定した前記工具の接触部位の位置に基づいて、該工具の先端を加工対象の棒材の中心軸線に対し機械的に位置決めする作業を含む請求項１に記載の工具位置合せ方法。
【請求項４】
工具の先端を棒材の中心軸線に対して位置合せするための工具位置合せ装置であって、
導電性の表面と絶縁性の裏面とを備える可撓性を有した帯状体と加工作業位置に固定的に配置した加工対象の棒材の外周面に、前記裏面を密着させて前記帯状体を巻付けた状態に保持する巻付機構と、
位置合せ対象の工具を前記帯状体の前記表面に接触させる駆動機構と、
相互接触時の前記工具と前記帯状体の前記表面との間に電流を流す通電機構と、
前記通電機構による前記工具と前記帯状体の前記表面との間の導通を検出して、該工具の接触部位の位置を確定する接触位置確定部と、
確定した前記工具の接触部位の位置に基づいて前記棒材の中心軸線の位置を求めるとともに、予め定めた該工具の加工位置データを、求められた該中心軸線の位置に対応して適宜補正する補正演算部と、
を具備する工具位置合せ装置。
【請求項５】
前記帯状体が環状の形態を有する請求項４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項６】
前記巻付機構が、前記帯状体に張力を負荷する引張ユニットを備える請求項４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項７】
前記巻付機構が、前記帯状体を前記棒材の外周面の中心角１８０°以上に渡る表面部分に密着させる案内ユニットを備える請求項４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項８】
前記巻付機構が、前記帯状体の前記裏面を前記棒材の外周面に着脱自在に接着する接着剤からなる請求項４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項９】
前記巻付機構及び前記通電機構が、自動旋盤の主軸台に着脱自在に取付けられる請求項４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項１０】
前記通電機構が、前記帯状体の前記表面に接触するとともに前記主軸台から絶縁される電極部材を備える請求項９に記載の工具位置合せ装置。
【請求項１１】
工具が自動旋盤の刃物台に装着され、前記駆動機構が、自動旋盤の刃物台駆動機構からなる請求項４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項１２】
前記接触位置確定部が、自動旋盤の制御部を含む請求項４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項１３】
前記補正演算部が、自動旋盤の制御部を含む請求項４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項１４】
工具の先端を棒材の中心軸線に対して位置合せするための工具位置合せ装置であって、
導電性の表面と絶縁性の裏面とを備える可撓性を有した帯状体と、
加工作業位置に固定的に配置した加工対象の棒材の外周面に、前記裏面を密着させて前記帯状体を巻付けた状態に保持する巻付機構と、
位置合せ対象の工具を前記帯状体の前記表面に接触させる駆動機構と、
相互接触時の前記工具と前記帯状体の前記表面との間に電流を流す通電機構と、
前記通電機構による前記工具と前記帯状体の前記表面との間の導通を検出して、該工具の接触部位の位置を確定する接触位置確定部と、
確定した前記工具の接触部位の位置に基づいて、該工具の先端を加工対象の棒材の中心軸線に対し機械的に位置決めする位置決め部材と、
を具備する工具位置合せ装置。
【請求項１５】
前記帯状体が環状の形態を有する請求項１４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項１６】
前記巻付機構が、前記帯状体に張力を負荷する引張ユニットを備える請求項１４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項１７】
前記巻付機構が、前記帯状体を前記棒材の外周面の中心角１８０°以上に渡る表面部分に密着させる案内ユニットを備える請求項１４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項１８】
前記巻付機構が、前記帯状体の前記裏面を前記棒材の外周面に着脱自在に接着する接着剤からなる請求項１４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項１９】
前記巻付機構及び前記通電機構が、自動旋盤の主軸台に着脱自在に取付けられる請求項１４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項２０】
前記通電機構が、前記帯状体の前記表面に接触するとともに前記主軸台から絶縁される電極部材を備える請求項１９に記載の工具位置合せ装置。
【請求項２１】
工具が自動旋盤の刃物台に装着され、前記駆動機構が、自動旋盤の刃物台駆動機構からなる請求項１４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項２２】
前記接触位置確定部が、自動旋盤の制御部を含む請求項１４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項２３】
前記位置決め部材が、工具を固定的に支持するホルダと、該ホルダに装着されて該工具の位置を定めるスペーサとからなる請求項１４に記載の工具位置合せ装置。
【請求項２４】
工具の先端を棒材の中心軸線に対して位置合せするための工具位置合せ用の通電装置であって、
導電性の表面と絶縁性の裏面とを備える可撓性を有した帯状体と、
棒材の外周面に前記裏面を密着させて前記帯状体を巻付けた状態に保持する巻付機構と、
前記帯状体の前記表面に電気的に接続される通電機構と、
を具備することを特徴とする通電装置。
【請求項２５】
前記帯状体が環状の形態を有する請求項２４に記載の通電装置。
【請求項２６】
前記巻付機構が、前記帯状体に張力を負荷する引張ユニットを備える請求項２４に記載の通電装置。
【請求項２７】
前記巻付機構が、前記帯状体を前記棒材の外周面の中心角１８０°以上に渡る表面部分に密着させる案内ユニットを備える請求項２４に記載の通電装置。
【請求項２８】
前記巻付機構が、前記帯状体の前記裏面を前記棒材の外周面に着脱自在に接着する接着剤からなる請求項２４に記載の通電装置。
【請求項２９】
自動旋盤の主軸台に着脱自在に取付けられる請求項２４に記載の通電装置。
【請求項３０】
前記通電機構が、前記帯状体の前記表面に接触するとともに前記主軸台から絶縁される電極部材を備える請求項２９に記載の通電装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、工具の先端を棒材の中心軸線に対して位置合せするための工具位置合せ方法及び工具位置合せ装置に関する。さらに本発明は、工具の先端を棒材の中心軸線に対して位置合せするために使用できる位置合せ用通電装置に関する。背景技術
旋盤で棒状の被加工素材（以下、棒材と称する）の外周面を加工する際には、通常、刃物台に装着したバイト等の工具の先端を、棒材の中心軸線に対して位置合せした後に加工作業を開始する。例えば、ＮＣ旋盤等の、旋削を主とした種々の自動加工を実施できる工作機械（以下、自動旋盤と称する）に、複数の工具を並列配置で支持する刃物台（以下、くし歯刃物台と称する）を設置する場合、一般にくし歯刃物台は、回転主軸に把持された棒材の中心軸線に直交する平面内で、直交２軸（例えばＸ軸及びＹ軸）方向へ平行移動できるように構成される。この構成において、所望の工具で棒材を加工する際には、旋盤機台上のＸＹ座標系における棒材の中心軸線の位置座標を基準すなわち原点として、当該工具先端の移動位置がＸＹ座標上に設定される。
例えば工具の選択時には、くし歯刃物台に装着した複数の工具の刃先が棒材に接触しない位置で、くし歯刃物台をＹ軸方向（工具の並列方向）へ平行移動する。そして、選択対象の所望の工具の先端と棒材の中心軸線とがＸ軸方向へ整列して配置された時点で、工具選択が完了する。その状態から、くし歯刃物台をＸ軸方向へ平行移動し、選択した工具の先端ないし刃先を棒材に当接して加工を実施する。このとき、選択した工具が例えばバイトである場合は、くし歯刃物台のＸ軸移動量を制御することにより、棒材に対するバイトの切込量及びバイト不使用中の刃先の後退待機位置が決定される。なお、本明細書における「工具の先端」又は「工具の刃先」という用語は、工具が加工作業に際して棒材に最初に接触する部位を示すものである。
くし歯刃物台の上記したＹ軸移動（工具選択時）及びＸ軸移動（加工時）は、くし歯刃物台上での選択工具の位置及び加工作業中の選択工具の先端移動位置の各設定座標データに従って遂行される。したがって高精度の加工を実施するためには、選択した工具の種類によらず、当該工具の位置座標データが、棒材中心を基準に正確に設定されている必要がある。しかし、工具の刃先形状や先端摩耗度の差異により、設定データ通りにくし歯刃物台を移動させたとしても、実際の工具刃先の移動位置が設定座標からずれてしまうことがある。このような不都合を排除するために、加工作業開始前に、各工具の設定座標データを補正することが要求される。本明細書における「位置合せ」という用語の意味は、こうした設定座標データの補正作業を含むものである。
工具のこのような事前位置合せ作業は、例えば１つの棒材の加工に複数の工具を使用する場合には通常、工具を交換する度に実施される。したがって、自動旋盤による一連の自動加工作業における予備段階として、所定の制御フロー下で自動的に実施することが有利である。例えば特開平８−１１８１０３号公報（ＪＰ−Ａ−８−１１８１０３）は、加工作業に先立つ上記した工具先端の位置合せ作業を自動的に実施するための装置を開示する。
この公知の装置は、棒材の外周面にバイトを接触させる工具接触手段と、棒材とバイトとの接触位置を確定する接触位置確定手段と、確定した接触位置データに基づき棒材の中心軸線の位置を演算する演算手段とを備えて構成される。工具接触手段は、回転する棒材の外周面上の周方向及び軸線方向へ異なる少なくとも３箇所に、バイトの刃先を順次接触させ、その都度、接触位置確定手段が接触位置を確定する。そして演算手段が、確定したバイト刃先の少なくとも３個の接触位置データに基づいて棒材の中心軸線の位置（演算中心値）を求める。バイトは、この演算中心値を基準として設定した位置に移動される。バイトを交換する際には、新たなバイトに対して上記手順で演算中心値を求め、その都度、演算中心値を書き換える。
上記した従来の工具先端位置合せ装置では、棒材の演算中心値を求めるために、回転する棒材の外周面にバイトの刃先を直接に接触させて接触位置を確定している。したがって、棒材がその加工開始前に外周面を僅かに切削されてしまうことになる。仮に棒材を回転させないとしても、バイトの刃先により棒材外周面に傷痕が付く懸念がある。したがって、そのような切削や傷痕を許容する位置に刃先を当接しなければならず、工具接触位置の選定作業が不可欠である。また、加工作業の予備的作業である工具先端の位置合せ中に、バイトの刃先の摩耗や損傷が生じる危惧があり、実際の加工作業におけるバイトの寿命を短縮することが懸念される。
発明の開示
したがって本発明の目的は、棒材外局面や工具を損傷することなく、工具先端を棒材の中心軸線に対して容易かつ正確に位置合せすることができる工具の位置合せ方法及び位置合せ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、そのような工具の位置合せ作業に使用でき、棒材外局面や工具の損傷を防止できる位置合せ用通電装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、工具の先端を棒材の中心軸線に対して位置合せするための工具位置合せ方法であって、導電性の表面と絶縁性の裏面とを備える可撓性を有した帯状体を用意し、加工対象の棒材を加工作業位置に固定的に配置するとともに、棒材の外周面に裏面を密着させて帯状体を巻付け、位置合せ対象の工具を帯状体の表面に接触させ、相互接触時の工具と帯状体の表面との間の導通を検出して、工具の接触部位の位置を確定し、確定した工具の接触部位の位置に基づいて、加工作業時の工具の先端の位置を決定する、工具位置合せ方法を提供する。
この工具位置合せ方法において、工具の先端の位置を決定することは、確定した工具の接触部位の位置に基づいて加工対象の棒材の中心軸線の位置を求める作業と、予め定めた工具の加工位置データを、求められた棒材の中心軸線の位置に対応して適宜補正する作業とを含むことができる。
或いは、工具の先端の位置を決定することは、確定した工具の接触部位の位置に基づいて、工具の先端を加工対象の棒材の中心軸線に対し機械的に位置決めする作業を含むようにしてもよい。
さらに本発明は、工具の先端を棒材の中心軸線に対して位置合せするための工具位置合せ装置であって、導電性の表面と絶縁性の裏面とを備える可撓性を有した帯状体と、加工作業位置に固定的に配置した加工対象の棒材の外周面に、裏面を密着させて帯状体を巻付けた状態に保持する巻付機構と、位置合せ対象の工具を帯状体の表面に接触させる駆動機構と、相互接触時の工具と帯状体の表面との間に電流を流す通電機構と、通電機構による工具と帯状体の表面との間の導通を検出して、工具の接触部位の位置を確定する接触位置確定部と、確定した工具の接触部位の位置に基づいて棒材の中心軸線の位置を求めるとともに、予め定めた工具の加工位置データを、求められた中心軸線の位置に対応して適宜補正する補正演算部と、を具備する工具位置合せ装置を提供する。
この工具位置合せ装置においては、工具が自動旋盤の刃物台に装着され、駆動機構が、自動旋盤の刃物台駆動機構からなることが有利である。
また、接触位置確定部及び補正演算部は、いずれも自動旋盤の制御部を含むことができる。
さらに本発明は、工具の先端を棒材の中心軸線に対して位置合せするための工具位置合せ装置であって、導電性の表面と絶縁性の裏面とを備える可撓性を有した帯状体と、加工作業位置に固定的に配置した加工対象の棒材の外周面に、裏面を密着させて帯状体を巻付けた状態に保持する巻付機構と、位置合せ対象の工具を帯状体の表面に接触させる駆動機構と、相互接触時の工具と帯状体の表面との間に電流を流す通電機構と、通電機構による工具と帯状体の表面との間の導通を検出して、工具の接触部位の位置を確定する接触位置確定部と、確定した工具の接触部位の位置に基づいて、工具の先端を加工対象の棒材の中心軸線に対し機械的に位置決めする位置決め部材と、を具備する工具位置合せ装置を提供する。
この工具位置合せ装置においては、工具が自動旋盤の刃物台に装着され、駆動機構が、自動旋盤の刃物台駆動機構からなることが有利である。
また、接触位置確定部は自動旋盤の制御部を含むことができる。
また、位置決め部材は、工具を固定的に支持するホルダと、ホルダに装着されて工具の位置を定めるスペーサとから構成できる。
さらに本発明は、工具の先端を棒材の中心軸線に対して位置合せするための工具位置合せ用の通電装置であって、導電性の表面と絶縁性の裏面とを備える可撓性を有した帯状体と、棒材の外周面に裏面を密着させて帯状体を巻付けた状態に保持する巻付機構と、帯状体の表面に電気的に接続される通電機構と、を具備する通電装置を提供する。
この通電装置においては、帯状体が環状の形態を有することが好ましい。
また巻付機構は、帯状体に張力を負荷する引張ユニットを備えることが有利である。
また巻付機構は、帯状体を棒材の外周面の中心角１８０°以上に渡る表面部分に密着させる案内ユニットを備えることが有利である。
或いは巻付機構は、帯状体の裏面を棒材の外周面に着脱自在に接着する接着剤から構成することもできる。
この通電装置は、自動旋盤の主軸台に着脱自在に取付けることができる。
この場合、通電機構は、帯状体の表面に接触するとともに主軸台から絶縁される電極部材を備えることが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
図面を参照すると、図１及び図２は本発明の第１の実施形態による工具位置合せ用の通電装置１０の図、図３Ａ及び図３Ｂは通電装置１０で使用される帯状体１２の図、図４及び図５は通電装置１０を備えた本発明の一実施形態による位置合せ装置１４の図である。図面において、同一又は類似の構成要素は共通の参照符号で示す。なお、図示実施形態による位置合せ装置１４は、自動旋盤に搭載されるくし歯刃物台１６に関連して設置されている。しかしこれに限らず、本発明に係る位置合せ装置を、タレット刃物台等の他の刃物台に関連して設置することもできる。
図１及び図２に示すように、通電装置１０は、導電性の表面１２ａと電気絶縁性の裏面１２ｂとを備える可撓性を有した帯状体１２と、加工作業位置に固定的に配置した加工対象の棒材１８の外周面に、裏面１２ｂを密着させて帯状体１２を巻付けた状態に保持する巻付機構２０と、帯状体１２の表面１２ａに電気的に接続される通電機構２２とを備えて構成される。通電装置１０はさらに、自動旋盤の主軸台２４に内蔵された回転主軸（図示せず）に把持される棒材１８の先端加工部分の周辺で、主軸台２４に着脱自在に取付けられる基部２６を備える。後述するように基部２６は、通電装置１０の主要構成部分を支持する。なお図には、回転主軸のコレットチャック２８、又は必要に応じて回転主軸前方に配置されるガイドブッシュ２８が、棒材１８を把持した状態で示されている。
帯状体１２は、銅やアルミニウム等の導電性金属薄板からなり、表面１２ａを構成する表層３０と、ポリイミド等の絶縁性樹脂薄板からなり、裏面１２ｂを構成する裏層３２とを、例えば接着剤により互いに固着して形成した積層構造を有する（図３Ａ）。帯状体１２は、その長手方向一端領域の表面１２ａと同他端領域の裏面１２ｂとを、両面接着テープ等の固着部材３４により互いに固着してなる環状の形態を有する（図３Ｂ）。
巻付機構２０は、棒材１８に巻付けた帯状体１２に張力を負荷する引張ユニットを備える。引張ユニットは、基部２６に支軸３６を介して取付けられ、一対のアーム３８を有する断面Ｕ字状の揺動フレーム４０と、揺動フレーム４０の両アーム３８の自由端側に支持されるローラ４２と、支軸３６を中心に揺動フレーム４０を図１で反時計方向（矢印α）へ付勢する弾性体４４とを備えて構成される。支軸３６は、一端で基部２６に埋め込まれて例えば接着剤により固定されるとともに、基部２６から突出する部分で揺動フレーム４０を回動自在に支持する。支軸３６の他端には、揺動フレーム４０の脱落を防止するＣリング４６が嵌着される。ローラ４２は、一対のアーム３８の自由端に螺着されるボルト４８により、それらアーム３８の間で回動自在に支持される。弾性体４４は、例えば支軸３６を包囲して基部２６に受容されるトーションばねからなり、揺動フレーム４０にその回転位置に対応した上記付勢力を負荷する。
基部２６は、中心角略９０°の範囲に渡って円弧状に延びる湾曲形状を有し、その長手方向一端で、固定ねじ５０により主軸台２４に固定される。このとき、基部２６の円弧状の内側面２６ａが、主軸台２４の円筒部分２４ａの外周面に密接することにより、基部２６が主軸台２４上の所定位置に固定的に配置される。この状態で、揺動フレーム４０及びローラ４２の回転軸線４０ａ、４２ａは、回転主軸の回転軸線すなわち棒材１８の中心軸線１８ａに略平行に配置される。
また、環状の帯状体１２は、その裏面１２ｂを棒材１８及びローラ４２の各外周面に接触させて棒材１８とローラ４２との間に掛け渡され、弾性体４４の付勢による張力下で、裏面１２ｂが棒材１８及びローラ４２の各外周面に密着した状態に保持される。固定ねじ５０を緩めて基部２６を主軸台２４から取外し、帯状体１２を棒材１８から離脱したときには、帯状体１２は一対のアーム３８及びローラ４２によって、揺動フレーム４０から脱落しないように保持される。
巻付機構２０はさらに、棒材１８に巻付けた帯状体１２を案内して棒材１８の外周面の中心角１８０°以上に渡る表面部分に密着させる案内ユニットを備える。図示実施形態では案内ユニットは、固定ねじ５０の反対側の基部２６の他端で基部２６に固定的に立設される電極棒５２から構成される。電極棒５２は、円柱形状を有し、その一端で基部２６に例えば接着剤により固定されるとともに、基部２６から突出する部分で帯状体１２の表面１２ａを摺動自在に支持する。
基部２６を主軸台２４上の所定位置に固定したときに、電極棒５２は、回転主軸の回転軸線すなわち棒材１８の中心軸線１８ａに略平行に延びるとともに、棒材１８の中心と引張ユニットのローラ４２の中心とを結ぶ線分から側方へ逸脱して配置される。したがってこのとき、棒材１８とローラ４２との間に掛け渡される帯状体１２を、その表面１２ａを電極棒５２の外周面に接触させた状態で電極棒５２に掛けることができる。この状態で、環状の帯状体１２は、引張ユニットの弾性体４４の付勢による張力下で、図示のように電極棒５２に集束して架設され、それにより帯状体１２の裏面１２ｂが棒材１８の外周面の中心角１８０°以上に渡る表面部分に密着する。
通電機構２２は、図示実施形態では、上記した電極棒５２によって構成される。電極棒５２は電気良導体からなり、基部２６から突出する電極棒５２の先端に、外部電源５４（図４）への接続端末５２ａが形成される。基部２６を主軸台２４上の所定位置に固定したときに、電極棒５２は、案内ユニットとして機能すると同時に、帯状体１２の表面１２ａに導通可能に接触して表面１２ａを外部電源５４に電気的に接続するように作用する。
さらに電極棒５２は、基部２６を取付けた主軸台２４から電気的に絶縁される。また帯状体１２は、その裏面１２ｂによって棒材１８から電気的に絶縁されている。したがって、後述する工具位置合せ作業において、工具と帯状体１２とが相互接触する前にはそれらの間に電流が流れず、相互接触と同時に両者間の導通すなわち電流の流れを検出できるように構成される。なおその目的で、例えば基部２６を絶縁性の樹脂材料から形成でき、或いは基部２６と電極棒５２との間に絶縁体を介在させることができる。
なお、この実施形態及び後述する他の実施形態では、通電装置の基部に固定的に立設される電極棒が、巻付機構の案内ユニットと通電機構との両方の機能を有するものとして構成されている。しかしこの構成に限らず、例えば、通電機構として機能する電極棒から独立して、案内ユニットとして機能する他の棒状部材を通電装置の基部に立設することもできる。またこの場合、通電機構として、クリップ等の他の電気的接続手段を採用することもできる。
次に、図４及び図５を参照して、通電装置１０を備える位置合せ装置１４の構成を、自動旋盤に搭載されるくし歯刃物台１６に関連して説明する。位置合せ装置１４は、くし歯刃物台１６に装着されたバイト５６やドリル５８等の複数種類の工具のうち、位置合せ対象の工具５６、５８を、棒材１８に巻付けた帯状体１２の表面１２ａに接触させる駆動機構６０と、相互接触時の工具５６、５８と帯状体１２の表面１２ａとの間の通電装置１０による導通を検出して、工具５６、５８の接触部位の位置を確定する接触位置確定部６２と、確定した工具５６、５８の接触部位の位置に基づいて棒材１８の中心軸線１８ａの位置を求めるとともに、予め定めた工具５６、５８の加工位置データを、求められた中心軸線１８ａの位置に対応して適宜補正する補正演算部６４とをさらに備える。通電装置１０の通電機構２２は、外部電源５４と協働して、位置合せ対象の工具５６、５８と帯状体１２の表面１２ａとが互いに非接触状態にあるときに両者間に電位差を与えるとともに、工具５６、５８と帯状体１２の表面１２ａとが相互接触したときに両者間に電流を流すように作用する。
駆動機構６０は、くし歯刃物台１６を、自動旋盤の回転主軸に把持された棒材１８の中心軸線１８ａに直交する平面内で、直交２軸方向（例えば旋盤機台上の所与の直交３軸座標系におけるＸ軸及びＹ軸方向）へ平行移動させる。この場合、駆動機構６０は、加工作業に際してくし歯刃物台１６を駆動する自動旋盤の駆動機構（各軸サーボモータ、送りねじ装置等）から構成されることが有利である。くし歯刃物台１６は、複数のバイト５６及びドリル５８を並列配置で着脱可能に支持する複数の工具装着部６６、６８と、それら工具装着部６６、６８を一体的に担持する基台７０とを備え、自動旋盤の主軸台２４の周辺で旋盤機台上に設置される。
位置合せ対象の工具の選択時には、複数のバイト５６の刃先５６ａ及びドリル５８の先端５８ａが棒材１８に接触しない位置で、駆動機構６０がくし歯刃物台１６をＹ軸方向（バイト５６及びドリル５８の並列方向）へ平行移動する。そして、位置合せ対象のバイト５６又はドリル５８が棒材１８の中心軸線１８ａに対しＸ軸方向へ実質的に整列して配置された時点で、工具選択が完了する。この状態から、駆動機構６０がくし歯刃物台１６をＸ軸方向へ平行移動し、選択したバイト５６又はドリル５８を後述するようにして棒材１８に当接する。
くし歯刃物台１６の工具装着部６６には、棒材１８に外丸削り、突切り等の外面加工を施すための複数種類のバイト５６を装着することができる。この場合、各バイト５６が工具選択完了時に、棒材１８の中心軸線１８ａから常に略同一距離の位置に刃先５６ａを配置できるように装着することが肝要である。そこで加工作業に先立ち、くし歯刃物台１６に装着した複数のバイト５６の刃先位置を、棒材１８の中心軸線１８ａに平行なＺ軸及び前述したＹ軸の両軸に平行な基準面（すなわちＹＺ平面）上にほぼ揃えて配置することが有利である。なお、本明細書で「バイトの刃先」とは、特に断りの無い限り刃部のコーナ部を示すものとする。また、くし歯刃物台１６の工具装着部６８には、専用の回転駆動源（図示せず）の駆動により棒材１８の側面に穴明け加工を施す複数種類のドリル５８を装着できる。
棒材１８の中心軸線１８ａに対するバイト５６やドリル５８の事前位置合せ作業は、例えば１つの棒材１８の加工に複数のバイト５６やドリル５８を使用する場合には通常、工具を交換する度に実施される。さらに、例えば同一のバイト５６であっても、旋削加工により刃先５６ａが摩耗すると、刃先５６ａと棒材１８の中心軸線１８ａとの相対位置関係が変化するので、被加工製品に高い寸法精度が要求される場合は、定期的に事前位置合せ作業を実施する必要がある。したがってこのような事前位置合せ作業は、自動旋盤による一連の自動加工作業における予備段階として、所定の制御フロー下で自動的に実施することが有利である。そこで位置合せ装置１４では、以下のように自動旋盤の制御部（例えばＮＣ制御部）７２に関連して、駆動機構６０、接触位置確定部６２及び補正演算部６４を動作させることにより、複数の工具５６、５８の事前位置合せ作業を自動的に実施する。
接触位置確定部６２は、通電装置１０の電極棒５２と外部電源５４とくし歯刃物台１６の基台７０との間を電気的に接続する線路７４と、線路７４内に設置される導通センサ（例えば電流計）７６と、導通センサ７６に接続される自動旋盤の制御部７２とから構成される。外部電源５４を通電装置１０の電極棒５２及びくし歯刃物台１６に接続した状態で、駆動機構６０の駆動により、位置合せ対象の工具５６、５８が棒材１８に巻付けた帯状体１２の表面１２ａに接触すると、工具５６、５８と帯状体１２の表面１２ａとの間が導通し、導通センサ７６により線路７４内に電流が検出される。制御部７２は、導通センサ７６による電流検出信号を演算処理して、工具５６、５８の接触部位の位置を、旋盤機台上のＸＹ座標系における座標データとして確定する。
補正演算部６４は、自動旋盤の制御部７２と、制御部７２に接続される演算部７８とから構成される。演算部７８は、制御部７２によって確定された工具５６、５８の接触部位の座標データに基づき、所定の演算を実施して、棒材１８の中心軸線１８ａの位置を、旋盤機台上のＸＹ座標系における座標データとして確定する。制御部７２は、その記憶部に予め入力された個々の工具５６、５８の所定の加工位置データ（選択完了時の工具先端の位置、加工中の切込量、加工待機時の後退位置等）を、演算部７８により確定された棒材１８の中心軸線１８ａの座標データを基準として補正する（ＮＣ旋盤の場合はオフセットデータ記憶領域を書き換える）。それにより、加工作業に際する各工具５６、５８の先端ないし刃先の実際の位置が、棒材１８の中心軸線１８ａの位置に従って決定される。そこで制御部７２は、このようにして補正された加工位置データに基づき、駆動機構６０を制御してくし歯刃物台１６を駆動し、前述した工具選択作業を経て、所望の工具５６、５８による棒材１８の加工作業を実施する。
次に図６〜図７Ｃを参照して、位置合せ装置１４による工具の事前位置合せ作業のフローをより具体的に説明する。
まず、加工に必要な所望種類の複数のバイト５６及びドリル５８をくし歯刃物台１６に装着するとともに、加工対象の棒材１８を回転主軸に固定的に把持し、棒材先端をコレットチャック又はガイドブッシュ２８から適当な長さだけ突出させて加工作業位置に配置する（ステップＳ１）。ここで、好ましくは専用のゲージすなわち刃先揃え装置を用いて、複数のバイト５６の刃先５６ａを旋盤機台上で、Ｙ軸及びＺ軸の両軸に平行な基準面（ＹＺ平面）上に実質的に揃えて配置する。
次に、通電装置１０の基部２６を主軸台２４上の所定位置に固定し、帯状体１２を、その表面１２ａを電極棒５２に接触させた状態でローラ４２と棒材１８との間に掛け渡す（ステップＳ２）。このとき電極棒５２は、棒材１８を中心として、位置合せ対象のバイト５６又はドリル５８の反対側に配置され、それにより帯状体１２は、旋盤機台上でＸ軸に関して実質的対称に電極棒５２に集束して支持される（図４）。電極棒５２には、他端でくし歯刃物台１６の基台７０に接続された線路７４を介して、外部電源５４を接続する。帯状体１２は、弾性体４４による張力を受けて、表面１２ａが電極棒５２に密着するとともに、裏面１２ｂが棒材１８の外周面の中心角１８０°以上に渡る表面部分に密着する（図１）。
続いて、くし歯刃物台１６に装着した複数のバイト５６及びドリル５８のうち、加工作業を実施すべく選択されているバイト５６又はドリル５８のみを、その選択の都度、事前位置合せする第１のプログラムと、加工開始に先立って全てのバイト５６を連続して事前位置合せする第２のプログラムとのいずれかを選択する（ステップＳ３）。なおドリル５８は、第１のプログラムにのみ対応可能である。また、図示しないが、くし歯刃物台１６と同様に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へ移動できるタレット刃物台に対しては、位置合せ装置１４は、タレットの割出回転で工具を選択した後に、タレット刃物台をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させることにより、タレット装着工具の事前位置合せ作業を同様のフローで実施できる。この場合も、加工作業に際して選択された工具のみを選択の度に位置合せする第１のプログラムと、加工開始に先立って全ての工具を連続して位置合せする第２のプログラムとのいずれかを選択する。
次にステップＳ４で、制御部７２の制御下で駆動機構６０がくし歯刃物台１６を駆動し、位置合せ対象のバイト５６又はドリル５８を選択するとともに、バイト５６の刃先５６ａ又はドリル５８の先端５８ａを、棒材１８の外周面に密着している領域内での帯状体１２の表面１２ａの例えば所望２箇所に順次接触させる（図７Ａ、図７Ｂ）。そこで前述したように、接触位置確定部６２が、バイト５６の刃先５６ａ又はドリル５８の先端５８ａと帯状体１２の表面１２ａとの２箇所の接触位置を順次、ＸＹ座標データとして確定する（ステップＳ５）。次いで補正演算部６４が、確定した２箇所の接触位置の座標データに基づき、所定の演算を実施して、棒材１８の中心軸線１８ａの位置をＸＹ座標上に確定する（ステップＳ６）。
上記したステップＳ４〜Ｓ６において、駆動機構６０、接触位置確定部６２及び補正演算部６４は、棒材１８の中心軸線１８ａの位置をＸＹ座標上の原点（０，０）と仮定して、くし歯刃物台１６の駆動、接触位置座標データの確定及び棒材中心座標の確定を実行できる（図７Ａ及び図７Ｂ参照）。この場合、ステップＳ４で駆動機構６０はまず、棒材１８の中心軸線１８ａの位置を原点（０，０）として指定したＹ座標（Ｙ１）に従い、くし歯刃物台１６をＹ軸方向へ平行移動させて、位置合せ対象の工具５６、５８を棒材１８に対しＸ軸方向へ実質的に整列する所望位置に配置する。この工具選択完了時のくし歯刃物台１６の位置を、原点位置と称する。続いて、くし歯刃物台１６を原点位置からＸ軸方向へ平行移動させて、選択したバイト５６の刃先５６ａ又はドリル５８の先端５８ａを、棒材１８に巻付けた帯状体１２の表面１２ａに接触させる。
次いでステップＳ５で、接触位置確定部６２は、通電装置１０によるバイト５６又はドリル５８と帯状体１２の表面１２ａとの間の導通を検出して、バイト５６又はドリル５８の接触部位のＸ座標（Ｘ１）を算出する。このとき、くし歯刃物台１６の原点位置座標、及び原点位置にあるくし歯刃物台１６上の選択した工具５６、５８の先端５６ａ、５８ａから原点位置までのＸ軸方向距離を、既定値として制御部７２の記憶領域に格納しておけば、工具接触に至るくし歯刃物台１６のＸ軸方向移動距離を基に接触部位のＸ座標が算出され、その結果、１つの接触位置の座標データ（Ｘ１，Ｙ１）が確定する。続けてこのような作業を、もう１つのＹ座標の指定（Ｙ２）下で実施することにより、他の接触位置の座標データ（Ｘ２，Ｙ２）が確定する。
次いでステップＳ６で、補正演算部６４は、２箇所の接触位置の座標データ（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）から、実際の工具先端５６ａ、５８ａに対応する棒材１８の中心軸線１８ａの位置座標（Ｘ０，Ｙ０）を演算する。このとき、棒材１８の直径Ｄ及び帯状体１２の厚みＴのデータを、予め制御部７２の記憶部に入力しておく必要がある。この場合、帯状体１２の厚みＴは既定値として入力できるが、棒材１８の直径Ｄは棒材１８を交換する度にマイクロメータ等により実測して入力する。或いは、棒材１８に帯状体１２を巻付けた状態で帯状体１２の巻付領域の外径寸法（Ｄ＋Ｔ）をマイクロメータ等により実測して入力してもよい。補正演算部６４は、演算部７８にて、接触位置確定部６２が確定した２箇所の接触位置の座標データと、帯状体１２の巻付領域の外径寸法データとから、三角関数を用いて演算を行い、棒材１８の中心軸線１８ａの位置座標（Ｘ０，Ｙ０）を求める。
再び図６のフローチャートを参照すると、ステップＳ７で、制御部７２は、前述したように、予め記憶部に格納された位置合せ対象のバイト５６又はドリル５８の所定の加工位置データ（選択完了時の工具先端の位置、加工中の切込量、加工待機時の後退位置等）を、演算部７８により求められた棒材１８の中心軸線１８ａの座標データを基準として（すなわち（Ｘ０，Ｙ０）を原点とすべく）補正する。このようにして、対象工具５６、５８の位置合せが完了する。最後に、通電装置１０の基部２６を主軸台２４から取外す（ステップＳ８）。その後、補正された加工位置データに基づき、制御部７２が駆動機構６０を制御してくし歯刃物台１６を駆動し、バイト５６又はドリル５８を棒材１８の中心軸線１８ａに対し自動的に位置合せした状態で、棒材１８を加工する。
なお、ステップＳ３で第１のプログラムを選択した場合は、それ以降のステップＳ４〜Ｓ７を、直後の加工作業に使用される１つのバイト５６又はドリル５８に対してのみ実施して、当該工具の加工位置データを補正する。また、ステップＳ３で第２のプログラムを選択した場合は、それ以降のステップＳ４〜Ｓ７を、くし歯刃物台１６上の全てのバイト５６に対して実施して、予め全てのバイト５６の加工位置データの補正を完了する。この場合、棒材１８の加工中にいずれかのバイト５６を選択する都度、そのバイト５６が、上記手順で棒材１８の中心軸線１８ａに対し自動的に位置合せされた加工位置データに基づき、棒材１８を加工する。
さらに、位置合せ対象の工具がバイト５６である場合には、ステップＳ２で通電装置１０を主軸台２４上に設置する前に、対象のバイト５６によって棒材１８の外周面を略真円程度に仮旋削し、その仮旋削部分に対して以後のステップを実施することもできる。この構成によれば、一層高精度の位置合せが実現される。
ところで、ステップＳ３で第１のプログラムを選択し、位置合せ対象の工具が特にドリル５８であった場合には、上記した２点接触による演算では、実際のドリル先端５８ａに対応する棒材１８の中心軸線１８ａの位置を正確に求めることができない場合がある。これは、接触位置によってはドリル５８の先端５８ａに隣接する逃げ面５８ｃ（図７Ｃ）が、帯状体１２の表面１２ａに接触してしまうからである。
そこで、ドリル５８を事前位置合せする場合には、好ましくは図７Ｃに示すように、最初にドリル５８の側面５８ｂを、棒材１８の外周面に密着している領域内で帯状体１２の表面１２ａのＹ軸方向へ対向する２箇所に順次接触させる。そして、接触位置確定部６２が確定したそれら２箇所の接触位置の座標データ（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）と、予め制御部７２に格納したドリル５８の外径寸法データ及び帯状体１２の巻付領域の外径寸法データ（Ｄ＋Ｔ）とから、棒材１８の仮の中心軸線１８ａの位置座標を求める。このようにして求まった仮の中心軸線１８ａの位置座標は、ドリル５８の先端５８ａに対するＸ軸方向へのずれを含んでいないので、次にドリル５８の先端５８ａを、棒材１８の仮の中心軸線１８ａのＸ軸方向上方で帯状体１２の表面１２ａに接触させる。そしてこの接触位置の座標データ（Ｘ３，Ｙ３）と帯状体１２の巻付領域の外径寸法データとから、棒材１８の中心軸線１８ａの位置座標（Ｘ０，Ｙ０）を求めることができる。
上記したドリル５８の接触ステップにおいて、ドリル５８の側面５８ｂを、帯状体１２の表面１２ａのＹ軸方向へ対向する２箇所に接触させるときに、帯状体１２の裏面１２ｂが棒材１８の外周面に密着していない場合には、棒材１８の中心軸線１８ａの位置座標を正確に求めることができない。そこで、前述した巻付機構２０の案内ユニットである電極棒５２の作用により、棒材１８に巻付けた帯状体１２を旋盤機台上でＸ軸に関して実質的対称に電極棒５２に集束させて、帯状体１２の裏面１２ｂを棒材１８の外周面の中心角１８０°以上に渡る表面部分に密着させることが極めて有効である。
なお、本発明に係る位置合せ装置及び位置合せ方法は、棒材の中心軸線の位置を演算するための工具の接触箇所の数を限定するものではなく、例えば位置合せ対象のバイト５６の刃先５６ａを帯状体１２の表面１２ａの所望３箇所以上に順次接触させる構成とすることもできる。この場合、少なくとも３箇所の接触位置の座標データから、帯状体１２の巻付領域の外径寸法を演算できるので、予め棒材１８の直径及び帯状体１２の厚みのデータを制御部７２の記憶領域に入力する必要はない。また、棒材１８の中心軸線１８ａに対するバイト５６の刃先５６ａのＹ軸方向へのずれは補正せずに、Ｘ軸方向へのみ位置合せして加工を行う場合には、既に記憶されている棒材１８の中心軸線１８ａのＹ座標上でバイト５６の刃先５６ａを帯状体１２の表面１２ａの上方１箇所のみに接触させる構成としてもよい。例えばバイト５６で棒材１８を外丸削りする場合に、刃先５６ａのＹ軸方向へのずれが小さければ、このような簡易型の補正であってもある程度の加工精度を確保することができる。
さらに、図示しないが、回転主軸に対向して棒材１８の中心軸線１８ａに略平行に配置されるドリル等の棒材端面加工用の工具に対しても、上記した帯状体１２の表面１２ａの所望３箇所以上に順次接触させる構成により、棒材１８の中心軸線１８ａの位置を演算して工具を自動的に位置合せすることができる。
上記したように、通電装置１０を備えた位置合せ装置１４では、旋盤機台上での実際の工具先端に対応する棒材１８の中心軸線１８ａの位置を演算で求める際に必要となる、棒材１８の外周面上の所望位置の座標データを得るために、棒材１８の外周面に帯状体１２を巻付けるとともに、帯状体１２の導電性の表面１２ａの所望位置に工具５６、５８を接触させ、帯状体１２と工具５６、５８との導通を検出してその接触位置座標を確定する構成とした。したがって、工具５６、５８が棒材１８に直接には接触しないので、加工作業に先立ち、加工対象の棒材１８の外周面や加工に使用される工具５６、５８を損傷することなく、工具５６、５８の先端５６ａ、５８ａを棒材１８の中心軸線１８ａに対して容易かつ正確に位置合せすることができる。
図８及び図９は、本発明の第２の実施形態による通電装置８０を、それぞれ正面図及び側面図で示す。通電装置８０は、自動旋盤の主軸台２４に取付けられる基部８２と、棒材１８の外周面に裏面１２ｂを密着させて帯状体１２を巻付けた状態に保持する巻付機構８４の引張ユニットとの構成以外は、前述した通電装置１０と実質的に同一の構成を有する。したがって、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付して、その説明を省略する。また通電装置８０は、通電装置１０と同様に、前述した位置合せ装置１４に組み込んで使用することができる。
通電装置８０の基部８２は、円板状の基台部分８２ａと、基台部分８２ａの一面に突設されるねじ部分８２ｂと、基台部分８２ａの他面に突設される支軸部分８２ｃとを一体に備え、ねじ部分８２ｂを介して主軸台２４に固定される。基部８２の支軸部分８２ｃは、回転主軸の回転軸線すなわち棒材１８の中心軸線１８ａに略平行に延設される。
通電装置８０の巻付機構８４は、帯状体１２に張力を負荷する引張ユニットとして、基部８２の支軸部分８２ｃに着脱自在に取付けられる揺動アーム８６と、揺動アーム８６に形成された長穴状の摺動溝８８に支持されるローラ９０と、基部８２の支軸部分８２ｃを中心に揺動アーム８６を図８で反時計方向（矢印β）へ付勢する弾性体９２とを備えて構成される。揺動アーム８６は、中心角略９０°の範囲に渡って円弧状に延びる湾曲形状を有し、その長手方向一端に形成した穴８７に基部８２の支軸部分８２ｃを差込式に受容することにより、支軸部分８２ｃに回動自在に支持される。この状態で、揺動アーム８６及びローラ９０の回転軸線８６ａ、９０ａは、回転主軸の回転軸線すなわち棒材１８の中心軸線１８ａに略平行に配置される。
ローラ９０は、その軸線方向両端にフランジ部分９０ｂを備え、一方のフランジ部分９０ｂを揺動アーム８６の前面８６ｂに摺動可能に接触させた状態で、つまみボルト９４の軸部９４ａに支持される。つまみボルト９４の軸部９４ａは、ローラ９０を貫通して揺動アーム８６の摺動溝８８に受容され、その先端部分に係止ナット９６が螺着される。揺動アーム８６の摺動溝８８は、つまみボルト９４の軸部９４ａを受容する小寸部分８８ａと、軸部９４ａの先端部分に螺着した係止ナット９６を受容する大寸部分８８ｂとを備えた段付溝形状を有する。
つまみボルト９４を係止ナット９６に強固に螺着すると、係止ナット９６が摺動溝８８の小寸部分８８ａと大寸部分８８ｂとの間の肩面８８ｃに係合し、それによりつまみボルト９４が揺動アーム８６上に直立して固定的に保持される。つまみボルト９４と係止ナット９６との螺着を緩めると、つまみボルト９４は軸部９４ａにローラ９０を支持した状態で、摺動溝８８に沿って揺動アーム８６上で平行移動できる。なお、ローラ９０の一対のフランジ部分９０ｂの間には、ローラ９０からの帯状体１２の脱落を防止するピン９８が架設される。
弾性体９２は、例えば圧縮コイルばねからなり、つまみボルト９４の軸部９４ａに略直交する方向へ揺動アーム８６に凹設される段付貫通穴１００に受容される。段付貫通穴１００は、揺動アーム８６の円弧状内側面８６ｃに開口する小径部分に、押棒１０２を摺動かつ係止可能に受容する。押棒１０２は、弾性体９２の付勢下で、その先端を揺動アーム８６の内側面８６ｃから所定長さ突出させた状態に保持される。段付貫通穴１００の、揺動アーム８６の円弧状外側面８６ｄに開口する部分には、弾性体９２を段付貫通穴１００内で圧縮可能に保持する押えボルト１０４が螺着される。揺動アーム８６を基部８２の支軸部分８２ｃに取付けたときに、段付貫通穴１００は棒材１８の実質的径方向へ延び、押棒１０２の先端が主軸台２４の円筒部分２４ａに当接される。
揺動アーム８６を基部８２の支軸部分８２ｃに取付けたときに、環状の帯状体１２は、その裏面１２ｂを棒材１８及びローラ９０の各外周面に接触させて棒材１８とローラ９０との間に掛け渡される。このとき、弾性体９２の付勢下で押棒１０２が主軸台２４の円筒部分２４ａに当接されて、揺動アーム８６を矢印β方向へ付勢することにより、帯状体１２に張力が負荷され、その裏面１２ｂが棒材１８及びローラ９０の各外周面に密着した状態に保持される。揺動アーム８６を基部８２の支軸部分８２ｃから取外し、帯状体１２を棒材１８から離脱したときには、帯状体１２はローラ９０及びピン９８によって、揺動アーム８６から脱落しないように保持される。
上記構成を有する巻付機構８４の引張ユニットでは、押棒１０２による揺動アーム８６の揺動ストロークが比較的小さいので、棒材１８の径寸法が大きく変動したときに、帯状体１２に十分な張力を負荷できず、帯状体１２が撓んでしまう場合がある。そのような場合には、つまみボルト９４を操作してローラ９０を摺動溝８８に沿って揺動アーム８６上で平行移動させることにより、帯状体１２に適正な張力を負荷することができる。
通電装置８０の巻付機構８４はさらに、棒材１８に巻付けた帯状体１２を棒材１８の外周面の中心角１８０°以上に渡る表面部分に密着させる案内ユニットを備える。案内ユニットは、基部８２の反対側の揺動アーム８６の他端で揺動アーム８６に固定的に立設される電極棒５２からなる。電極棒５２は、一端で揺動アーム８６に例えば接着剤により固定されるとともに、揺動アーム８６から突出する部分で帯状体１２の表面１２ａを摺動自在に支持する。
揺動アーム８６を基部８２の支軸部分８２ｃに取付けたときに、電極棒５２は、回転主軸の回転軸線すなわち棒材１８の中心軸線１８ａに略平行に延びるとともに、棒材１８と引張ユニットのローラ９０とを結ぶ線分から側方へ逸脱して配置される。したがってこのとき、棒材１８とローラ９０との間に掛け渡される帯状体１２を、その表面１２ａを電極棒５２の外周面に接触させた状態で電極棒５２に掛けることができる。この状態で、環状の帯状体１２は、引張ユニットの弾性体９２の付勢による張力下で、図示のように電極棒５２に集束して架設され、それにより帯状体１２の裏面１２ｂが棒材１８の外周面の中心角１８０°以上の表面部分に密着する。
図示実施形態では、主軸台２４の弦状に延びる側面２４ｂに対向して、図４のくし歯刃物台１６が設置される。したがって、通電装置８０の揺動アーム８６を基部８２の支軸部分８２ｃに取付けて、帯状体１２を、その表面１２ａを電極棒５２に接触させた状態でローラ９０と棒材１８との間に掛け渡すと、電極棒５２は、棒材１８を中心として、位置合せ対象のバイト５６又はドリル５８（図４）の反対側に配置される。それにより帯状体１２は、旋盤機台上でやはりＸ軸に関して実質的対称に電極棒５２に集束することになる。
電極棒５２は、通電装置１０におけると同様に、通電装置８０の通電機構としても作用する。したがって電極棒５２を、基部８２を固定した主軸台２４から電気的に絶縁する必要がある。その目的で、例えば基部８２及び揺動アーム８６の少なくとも一方を絶縁性の樹脂材料から形成でき、或いは基部８２と電極棒５２との間に絶縁体を介在させることができる。
上記構成を有する通電装置８０によっても、図１の通電装置１０と同様の作用効果が奏されることは理解されよう。特に通電装置８０では、揺動アーム８６を基部８２の支軸部分８２ｃに差込式に取付けるだけで、通電装置８０を主軸台２４上の所定位置に設置できるので、通電装置８０の着脱作業を迅速かつ容易に実施できる利点がある。この構成は、加工精度を可及的に向上させるべく、工具の加工位置データの補正及びテスト加工を繰り返して実施する場合に特に有効であり、高精度の加工に対応できるものである。
図１０及び図１１は、本発明の第３の実施形態による通電装置１１０を、それぞれ正面図及び側面図で示す。通電装置１１０は、自動旋盤の主軸台２４に取付けられる基部１１２と、棒材１８の外周面に裏面１２ｂを密着させて帯状体１２を巻付けた状態に保持する巻付機構１１４の引張ユニットとの構成以外は、前述した通電装置１０と実質的に同一の構成を有する。したがって、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付して、その説明を省略する。また通電装置１１０は、通電装置１０と同様に、前述した位置合せ装置１４に組み込んで使用することができる。
通電装置１１０の基部１１２は、中心角略７０°の範囲に渡って円弧状に延びる湾曲形状を有し、その長手方向一端で、固定ボルト１１６により主軸台２４に固定される。このとき、基部１１２の円弧状の内側面１１２ａが、主軸台２４の円筒部分２４ａの外周面に密接することにより、基部１１２が主軸台２４上の所定位置に固定的に配置される。基部１１２には、固定ボルト１１６の近傍に掛止軸１１８が立設されるとともに、固定ボルト１１６の反対側の他端に支軸１２０が立設される。掛止軸１１８はその一端で、例えば接着剤により基部１１２に固定される。同様に支軸１２０はその一端で、例えば接着剤により基部１１２に固定される。
通電装置１１０の巻付機構１１４は、帯状体１２に張力を負荷する引張ユニットとして、基部１１２に立設した支軸１２０に着脱自在に取付けられる揺動アーム１２２と、揺動アーム１２２の一端に支持されるローラ１２４と、支軸１２０を中心に揺動アーム１２２を図１０で反時計方向（矢印γ）へ付勢する弾性体１２６とを備えて構成される。揺動アーム１２２は、略Ｌ字形状を有し、その長腕部分の略中心に形成した穴１２３に支軸１２０を差込式に受容することにより、支軸１２０に回動自在に支持される。基部１１２を主軸台２４上の所定位置に固定し、揺動アーム１２２を支軸１２０に差込式に取付けると、揺動アーム１２２及びローラ１２４の回転軸線１２２ａ、１２４ａは、回転主軸の回転軸線すなわち棒材１８の中心軸線１８ａに略平行に配置される。
ローラ１２４は、その軸線方向両端にフランジ部分１２４ｂを備え、ボルト１２８によって、揺動アーム１２２の短腕部分の自由端に支持される。ローラ１２４の一対のフランジ部分１２４ｂの間には、ローラ１２４からの帯状体１２の脱落を防止するピン１３０が架設される。弾性体１２６は、例えば輪ゴムからなり、揺動アーム１２２の長腕部分の自由端に立設された掛止軸１３２と、基部１１２に立設した掛止軸１１８との間に掛け渡される。なお弾性体１２６は、引張ばね等の他の公知の弾性要素から形成することもできる。
揺動アーム１２２を基部１１２上の支軸１２０に取付けたときに、環状の帯状体１２は、その裏面１２ｂを棒材１８及びローラ１２４の各外周面に接触させて棒材１８とローラ１２４との間に掛け渡される。このとき、弾性体１２６の付勢による張力下で、裏面１２ｂが棒材１８及びローラ１２４の各外周面に密着した状態に保持される。揺動アーム１２２を支軸１２０から取外し、帯状体１２を棒材１８から離脱したときには、帯状体１２はローラ１２４及びピン１３０によって、揺動アーム１２２から脱落しないように保持される。
通電装置１１０の巻付機構１１４はさらに、棒材１８に巻付けた帯状体１２を棒材１８の外周面の中心角１８０°以上に渡る表面部分に密着させる案内ユニットを備える。案内ユニットは、揺動アーム１２２の長腕部分と短腕部分との交差部位で揺動アーム１２２に固定的に立設される電極棒５２からなる。電極棒５２は、一端で揺動アーム１２２に例えば接着剤により固定されるとともに、揺動アーム１２２から突出する部分で帯状体１２の表面１２ａを摺動自在に支持する。
揺動アーム１２２を基部１１２上の支軸１２０に取付けたときに、電極棒５２は、回転主軸の回転軸線すなわち棒材１８の中心軸線１８ａに略平行に延びるとともに、棒材１８と引張ユニットのローラ１２４とを結ぶ線分から側方へ逸脱して配置される。したがってこのとき、棒材１８とローラ１２４との間に掛け渡される帯状体１２を、その表面１２ａを電極棒５２の外周面に接触させた状態で電極棒５２に掛けることができる。この状態で、環状の帯状体１２は、引張ユニットの弾性体１２６の付勢による張力下で、図示のように電極棒５２に集束して架設され、それにより帯状体１２の裏面１２ｂが棒材１８の外周面の中心角１８０°以上の表面部分に密着する。
図示実施形態では、主軸台２４の弦状に延びる側面２４ｂに対向して、図４のくし歯刃物台１６が設置される。したがって、通電装置１１０の揺動アーム１２２を基部１１２上の支軸１２０に取付けて、帯状体１２を、その表面１２ａを電極棒５２に接触させた状態でローラ１２４と棒材１８との間に架設すると、電極棒５２は、棒材１８を中心として、位置合せ対象のバイト５６又はドリル５８（図４）の反対側に配置される。それにより帯状体１２は、旋盤機台上でやはりＸ軸に関して実質的対称に電極棒５２に集束することになる。
電極棒５２は、通電装置１０におけると同様に、通電装置１１０の通電機構としても作用する。したがって電極棒５２を、基部１１２を固定した主軸台２４から電気的に絶縁する必要がある。その目的で、例えば基部１１２及び揺動アーム１２２の少なくとも一方を絶縁性の樹脂材料から形成でき、或いは基部１１２と電極棒５２との間に絶縁体を介在させることができる。
上記構成を有する通電装置１１０によっても、図１の通電装置１０と同様の作用効果が奏されることは理解されよう。特に通電装置１１０では、揺動アーム１２２を基部１１２上の支軸１２０に差込式に取付けるだけで、通電装置１１０を主軸台２４上の所定位置に設置できるので、通電装置１１０の着脱作業を迅速かつ容易に実施できる利点がある。したがってこの構成は、加工精度を可及的に向上させるべく、工具の加工位置データの補正及びテスト加工を繰り返して実施する場合に特に有効であり、高精度の加工に対応できるものである。しかも図８の通電装置とは異なり、揺動アーム１２２の揺動ストロークを十分に大きく取ることができるので、棒材１８の径寸法が大きく変動したときにも、帯状体１２に十分な張力を負荷できる。なお、加工位置データの補正及びテスト加工を繰り返して高精度の位置合せが完了した後は、固定ボルト１１６を外して、揺動アーム１２２を基部１１２に組付けたままで、通電装置１１０を主軸台２４から取外すことができる。
以上、本発明に係る通電装置の幾つかの好適な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、棒材の外周面に裏面を密着させて帯状体を巻付けた状態に保持する巻付機構として、帯状体の裏面を棒材の外周面に着脱自在に接着する接着剤を採用することができる。この場合、図１２に示すように、帯状体１２の裏面１２ｂに接着剤層１４０を被着することが有利である。或いは、帯状体１２の裏層３２自体を、電気絶縁性の接着剤から構成することもできる。このような構成によれば、前述した各実施形態における巻付機構２０、８４、１１４の引張ユニット及び案内ユニットを用いずとも、棒材の径寸法に関わらず、帯状体１２を棒材の外周面の中心角１８０°以上の表面部分に容易に密着させることができる。
また前述したように、本発明に係る位置合せ装置は、タレット刃物台等の他の刃物台に関連して設置することができる。図１３及び図１４は、タレット刃物台１５０に関連して設置された本発明の他の実施形態による位置合せ装置１５２を、それぞれ正面図及び側面図で示す。位置合せ装置１５２は、駆動機構及び補正演算部の構成以外は、前述した位置合せ装置１４と実質的に同一の構成を備える。したがって、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付して、その説明を省略する。
タレット刃物台１５０は、自動旋盤の旋盤機台上で主軸台２４の周辺に設置される刃物台本体１５４と、刃物台本体１５４に支持されるタレット１５６とを備えて構成される。刃物台本体１５４は、旋盤機台上の所与の直交３軸座標系において、図示しない回転主軸の軸線すなわち棒材１８の中心軸線１８ａに平行なＺ軸方向と、中心軸線１８ａに直交するＸ軸方向とに移動可能に配置される。またタレット１５６は、刃物台本体１５４上で、Ｚ軸に平行に延びる軸線１５６ａを中心に、θ方向へ回転可能に配置される。なお、タレット１５６の軸線１５６ａと棒材１８の中心軸線１８ａとは、Ｘ軸方向に互いに整列して配置される。
タレット１５６の外周縁領域には、複数（図１３では８個）の工具装着部１５８が、タレット１５６の回転軸線１５６ａを中心として所定の割出角度毎に設けられる。これら工具装着部１５８には、バイト等の種々の工具１６０が、工具ホルダ１６２を介して装着される。タレット刃物台１５０は、刃物台本体１５４上でタレット１５６がθ方向へ割出回転することにより、所望の工具装着部１５８に装着された工具１６０を自動的に選択して、当該工具１６０を棒材１８に対向する割出位置に配置する。
このように、位置合せ装置１５２を適用するタレット刃物台１５０は、工具選択動作を刃物台本体１５４上でのタレット１５６の割出回転に依存しており、刃物台本体１５４自体、前述したくし歯刃物台１６と異なり、旋盤機台上でＹ軸方向へ移動できないものである。したがって位置合せ装置１５２では、回転主軸に把持された棒材１８の中心軸線１８ａに対して工具１６０の先端を位置合せするために、タレット刃物台１５０のＹ軸移動量を制御する代わりに、タレット１５６の工具装着部１５８上で工具１６０を所望位置に機械的に位置決めする構成を採用している。
すなわち位置合せ装置１５２は、前述した通電装置１０の各構成要素に加えて、タレット刃物台１５０に装着された複数種類の工具１６０のうち、位置合せ対象の工具１６０を、棒材１８に巻付けた帯状体１２の表面１２ａに接触させる駆動機構１６４と、相互接触時の工具１６０と帯状体１２の表面１２ａとの間の通電装置１０による導通を検出して、工具１６０の接触部位の位置を確定する接触位置確定部６２と、確定した工具１６０の接触部位の位置に基づいて、工具１６０の先端１６０ａを加工対象の棒材１８の中心軸線１８ａに対し機械的に位置決めする位置決め部材とをさらに備える。
図示実施形態では、この位置決め部材は、工具１６０を固定的に支持する上記した工具ホルダ１６２と、工具ホルダ１６２に装着されて工具１６０の位置を定めるスペーサ１６６とから構成される。また、通電装置１０の通電機構２２は、外部電源５４と協働して、位置合せ対象の工具１６０と帯状体１２の表面１２ａとが互いに非接触状態にあるときに両者間に電位差を与えるとともに、工具１６０と帯状体１２の表面１２ａとが相互接触したときに両者間に電流を流すように作用する。
駆動機構１６４は、タレット刃物台１５０を、回転主軸に把持された棒材１８の中心軸線１８ａに直交するＸ軸方向へ平行移動させる直線駆動と、刃物台本体１５４上でタレット１５６を、中心軸線１８ａに平行な軸線１５６ａを中心にθ方向へ回転させる回転駆動とを、同時に又は互いに独立して実施する。したがって駆動機構１６４は、加工作業に際してタレット刃物台１５０を駆動する自動旋盤の駆動機構（各軸サーボモータ、送りねじ装置等）から構成されることが有利である。
位置合せ対象の工具の選択時には、複数の工具１６０の先端１６０ａが棒材１８に接触しない位置で、駆動機構１６４がタレット１５６をθ方向へ割出回転する。それにより、位置合せ対象の工具１６０が割出位置に配置され、当該工具１６０の先端１６０ａと棒材１８の中心軸線１８ａとがＸ軸方向へ実質的に整列して配置される。この状態から、駆動機構１６４がタレット刃物台１５０をＸ軸方向へ平行移動し、選択した工具１６０を後述するようにして棒材１８に当接する。
位置合せ装置１５２は、前述した位置合せ装置１４と同様に、自動旋盤の制御部（例えばＮＣ制御部）７２に関連して、駆動機構１６４及び接触位置確定部６２を動作させる。接触位置確定部６２は、通電装置１０の電極棒５２と外部電源５４とタレット刃物台１５０のタレット１５６との間を電気的に接続する線路７４と、線路７４内に設置される導通センサ（例えば電流計）７６と、導通センサ７６に接続される自動旋盤の制御部７２とから構成される。外部電源５４を通電装置１０の電極棒５２及びタレット１５６に接続した状態で、駆動機構１６４の駆動により、位置合せ対象の工具１６０が棒材１８に巻付けた帯状体１２の表面１２ａに接触すると、工具１６０と帯状体１２の表面１２ａとの間が導通し、導通センサ７６により線路７４内に電流が検出される。制御部７２は、導通センサ７６から受けた電流検出信号を演算処理して、工具１６０の接触部位の位置を、旋盤機台上のＸＹ座標系における座標データとして確定する。
工具ホルダ１６２は、タレット１５６の工具装着部１５８に着脱自在に取付けられる一対の挟持部材１６８と、工具１６０及びスペーサ１６６をそれら挟持部材１６８の間で押圧力下で固定的に挟持する締付ボルト１６９とから構成される。締付ボルト１６９は、一方の挟持部材１６８に設けられたねじ孔に螺着される。また、工具ホルダ１６２に装着されるスペーサ１６６は、図示のように工具１６０に重ねて工具ホルダ１６２の一対の挟持部１６８に挟持される薄板状部材であり、工具１６０をＸ軸に実質的平行に配置するように作用する。したがって、様々な厚みのスペーサ１６６を適宜選択、交換して工具ホルダ１６２に装着することにより、タレット１５６の工具装着部１５８上で工具１６０を横方向（割出位置ではＹ軸方向）に平行移動させてその先端１６０ａの位置を調整することができる。
上記した接触位置確定部６２によって工具１６０の接触部位のＸＹ座標データが確定されると、そのＹ座標により、加工対象の棒材１８の中心軸線１８ａに対する（すなわち中心軸線１８ａを含むＸＺ平面からの）当該工具１６０の先端１６０ａのＹ軸方向へのずれ量が特定される。そこで、このずれ量に相当する厚みを有したスペーサ１６６を選択して工具ホルダ１６２に装着すれば、当該工具１６０の先端１６０ａを、中心軸線１８ａを含むＸＺ平面上に位置決めすることができる。
次に図１５及び図１６を参照して、位置合せ装置１５２による工具の事前位置合せ作業のフローをより具体的に説明する。
まず、加工に必要な所望種類の複数の工具１６０をタレット刃物台１５０に装着するとともに、加工対象の棒材１８を回転主軸に固定的に把持し、棒材先端をコレットチャック又はガイドブッシュ２８から適当な長さだけ突出させて加工作業位置に配置する（ステップＰ１）。このとき、例えば基準厚みのスペーサ１６６を使用して、各工具１６０を各工具装着部１５８上の工具ホルダ１６２内に固定的に配置する。
次に、通電装置１０の基部２６を主軸台２４上の所定位置に固定し、帯状体１２を、その表面１２ａを電極棒５２に接触させた状態でローラ４２と棒材１８との間に掛け渡す（ステップＰ２）。このとき電極棒５２は、棒材１８を中心として、位置合せ対象の工具１６０の反対側に配置され、それにより帯状体１２は、旋盤機台上でＸ軸に関して実質的対称に電極棒５２に集束して支持される（図１３）。電極棒５２には、他端でタレット刃物台１５０のタレット１５６に接続された線路７４を介して、外部電源５４を接続する。
続いて、タレット刃物台１５０に装着した複数の工具１６０のうち、加工作業を実施すべく選択されている工具１６０のみを、その選択の都度、事前位置合せする第１のプログラムと、加工開始に先立って全ての工具１６０を連続して事前位置合せする第２のプログラムとのいずれかを選択する（ステップＰ３）。
次にステップＰ４で、制御部７２の制御下で駆動機構１６４がタレット刃物台１５０を駆動し、位置合せ対象の工具１６０を選択するとともに、工具１６０の先端１６０ａを、棒材１８の外周面に密着している領域内で帯状体１２の表面１２ａに接触させる（図１６）。そこで前述したように、接触位置確定部６２が、工具１６０の先端１６０ａと帯状体１２の表面１２ａとの接触位置をＸＹ座標データとして確定する（ステップＰ５）。次いで、確定した接触位置の座標データに基づき、工具１６０の先端１６０ａのＹ軸方向へのずれ量ΔＹを特定し、このずれ量ΔＹに相当する厚みのスペーサ１６６を選択して、基準厚みのスペーサ１６６と交換する（ステップＰ６）。
上記したステップＰ４〜Ｐ６において、駆動機構１６４及び接触位置確定部６２は、棒材１８の中心軸線１８ａの位置をＸＹ座標上の原点（０，０）として、タレット刃物台１５０の駆動及び接触位置座標データの確定を実行できる。この場合、ステップＰ４で駆動機構１６４はまず、タレット刃物台１５０をθ方向へ割出回転させて、位置合せ対象の工具１６０を棒材１８に対しＸ軸方向へ実質的に整列する割出位置に配置する。この工具選択完了時のタレット刃物台１５０のタレット軸線１５６ａの位置を、原点位置と称する。続いて、タレット刃物台１５０を原点位置からＸ軸方向へ平行移動させて、選択した工具１６０の刃先１６０ａを、棒材１８に巻付けた帯状体１２の表面１２ａに接触させる。
次いでステップＰ５で、接触位置確定部６２は、通電装置１０による工具１６０と帯状体１２の表面１２ａとの間の導通を検出して、工具１６０の接触部位のＸ座標（Ｘ１）及びＹ座標（Ｙ１）を算出する。このとき、タレット刃物台１５０の原点位置座標、及びタレット刃物台１５０のタレット軸線１５６ａから位置合せ対象の工具１６０の先端１６０ａまでのＸ軸方向距離を、既定値として制御部７２の記憶部に格納しておけば、工具接触に至るタレット刃物台１５０のＸ軸方向移動距離を基に接触部位のＸ座標が算出される。さらに、棒材１８の半径Ｒ（実測値）及び帯状体１２の厚みＴのデータを、予め制御部７２の記憶部に入力しておけば、半径（Ｒ＋Ｔ）の円周上の点として接触部位のＹ座標が算出される。このようにして、接触位置の座標データ（Ｘ１，Ｙ１）が確定する。
そこでステップＰ６で、工具１６０の先端１６０ａのＹ軸方向へのずれ量ΔＹ＝｜Ｙ１｜を特定し、厚みＹ１のスペーサ１６６を選択して、先に工具ホルダ１６２に装着してある基準厚みのスペーサ１６６と交換する。このようにして、対象工具１６０の位置合せが完了する。最後に、通電装置１０の基部２６を主軸台２４から取外す（ステップＰ７）。その後、制御部７２が駆動機構１６４を制御してタレット刃物台１５０を駆動し、工具１６０を棒材１８の中心軸線１８ａに対し位置合せした状態で、棒材１８を加工する。
なお、ステップＰ３で第１のプログラムを選択した場合は、それ以降のステップＰ４〜Ｐ６を、直後の加工作業に使用される１つの工具１６０に対してのみ実施して、当該工具の先端位置を補正する。また、ステップＰ３で第２のプログラムを選択した場合は、それ以降のステップＰ４及びＰ５を、タレット刃物台１５０上の全ての工具１６０に対し実施した後、各工具１６０におけるΔＹに対応して、ステップＰ６で予め全ての工具１６０の先端位置を補正する。
ところで、上記したステップＰ５において、タレット刃物台１５０のタレット軸線１５６ａから位置合せ対象の工具１６０の先端１６０ａまでのＸ軸方向距離を、既定値として特定できない場合がある。このような場合には、ステップＰ４で、割出位置に割り出された工具１６０の先端１６０ａを帯状体１２の表面１２ａに接触させた後に、タレット刃物台１５０を原点位置に戻してタレット１５６を所望の微少角度Δθだけ回転させ、その状態を保持しつつ再び工具１６０の先端１６０ａを帯状体１２の表面１２ａの他の箇所に接触させる（図１７参照）。そして、この２回の接触作業におけるタレット刃物台１５０のＸ軸方向移動距離と、タレット１５６の微少回転角度Δθとを既定値として、連立方程式を解くことにより、タレット刃物台１５０のタレット軸線１５６ａから位置合せ対象の工具１６０の先端１６０ａまでのＸ軸方向距離を求めることができる。その結果、上記のようにして最初の接触位置の座標データ（Ｘ１，Ｙ１）を確定でき、それにより工具１６０の先端１６０ａのＹ軸方向へのずれ量ΔＹ＝｜Ｙ１｜を特定できる。
上記構成を有する位置合せ装置１５２によっても、前述した位置合せ装置１４と同等の作用効果が奏されることは理解されよう。
以上、本発明の幾つかの好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されず、請求の範囲の開示内で様々な変更及び修正を為し得るものである。
産業上の利用可能性
本発明は、加工開始前に棒材外周面や工具を損傷することなく、工具先端を棒材の中心軸線に対して容易かつ正確に位置合せすることを可能にする工具の位置合せ方法及び位置合せ装置を提供するものである。さらに本発明は、そのような工具の位置合せ作業に使用することにより、加工開始前の棒材外局面や工具の損傷を未然に防止できる通電装置を提供する。このような位置合せ方法、位置合せ装置及び通電装置は、自動旋盤に適用されることにより、製品の高精度加工を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記並びに他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関連した以下の好適な実施形態の説明により一層明らかになろう。同添付図面において、
図１は、本発明の第１の実施形態による工具位置合せ用の通電装置の正面図、
図２は、図１の通電装置の部分断面側面図、
図３Ａは、図１の通電装置で使用される帯状体の断面図、
図３Ｂは、この帯状体の斜視図、
図４は、本発明の一実施形態による工具の位置合せ装置を一部ブロック図で、棒材及びくし歯刃物台と共に示す正面図、
図５は、図４の位置合せ装置を一部ブロック図で、棒材及びくし歯刃物台と共に示す側面図、
図６は、図４の位置合せ装置を用いた工具の位置合せ作業のフローチャート、
図７Ａは、図６の位置合せ作業フローにおける工具接触ステップを、バイトに対する２点接触法で説明する概念図、
図７Ｂは、この工具接触ステップを、ドリルに対する２点接触法で説明する概念図、
図７Ｃは、この工具接触ステップを、ドリルに対する３点接触法で説明する概念図、
図８は、本発明の第２の実施形態による工具位置合せ用の通電装置の正面図、
図９は、図８の通電装置の部分断面側面図、
図１０は、本発明の第３の実施形態による工具位置合せ用の通電装置の正面図、
図１１は、図１０の通電装置の部分断面側面図、
図１２は、通電装置で使用される帯状体の変形例を示す断面図、
図１３は、本発明の他の実施形態による工具の位置合せ装置を一部ブロック図で、棒材及びタレット刃物台と共に示す正面図、
図１４は、図１３の位置合せ装置を一部ブロック図で、棒材及びタレット刃物台と共に示す側面図、
図１５は、図１３の位置合せ装置を用いた工具の位置合せ作業のフローチャート、
図１６は、図１３の位置合せ装置における工具接触ステップを説明する概念図、及び
図１７は、図１３の位置合せ装置における追加の工具接触ステップを説明する概念図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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