特開 2024-55588 ワークの芯出し方法及び工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024055588

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】ワークの芯出し方法及び工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/22 20060101AFI20240411BHJP

   B23Q 3/18 20060101ALI20240411BHJP

   B24B 41/06 20120101ALI20240411BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20240411BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/22 A

B23Q3/18 C

B24B41/06 J

B24B49/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022162645

(22)【出願日】2022-10-07

(71)【出願人】

【識別番号】000003458

【氏名又は名称】芝浦機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(74)【代理人】

【識別番号】100141830

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 卓久

(72)【発明者】

【氏名】福田 将彦

(72)【発明者】

【氏名】児玉 尋太郎

(72)【発明者】

【氏名】秋山 貴信

【テーマコード（参考）】

3C016

3C029

3C034

【Ｆターム（参考）】

3C016EA00

3C016HB03

3C016HC02

3C029AA02

3C034AA01

3C034BB73

3C034BB92

3C034CA04

3C034CB20

3C034DD07

(57)【要約】

【課題】熟練技術を用いることなく、より高精度な芯出しをすることが可能な、ワークの芯出し方法及び工作機械を提供する。
【解決手段】主軸１５の先端に設けられたワーク保持部２５によりワークＷを把持する。主軸１５を回転させながら、ワークＷの全周についてワークＷの偏心量を測定する。ワークＷの偏心量に基づいて、ワークＷの最大偏心量に対応する回転角に衝撃付与部２７が位置するよう主軸１５を回転させる。衝撃付与部２７がワークＷに対して、１回あたり０．０１秒以下の時間だけ衝撃を付与する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの芯出し方法において、
主軸の先端に設けられたワーク保持部によりワークを把持する工程と、
前記主軸を回転させながら、前記ワークの全周についてワークの偏心量を測定する工程と、
前記ワークの偏心量に基づいて、前記ワークの最大偏心量に対応する回転角に衝撃付与部が位置するよう前記主軸を回転させる工程と、
前記衝撃付与部が前記ワークに対して、１回あたり０．０１秒以下の時間だけ衝撃を付与する工程と、を備えた、ワークの芯出し方法。

【請求項2】

前記衝撃付与部は、前記最大偏心量に応じた回数だけ前記ワークに衝撃を与える、請求項１に記載のワークの芯出し方法。

【請求項3】

前記衝撃付与部が前記ワークに対して衝撃を付与する工程の後、前記主軸を回転させながら、再度前記ワークの全周についてワークの偏心量を測定する工程が設けられる、請求項１に記載のワークの芯出し方法。

【請求項4】

主軸と、
前記主軸の先端に設けられ、ワークを把持するワーク保持部と、
前記主軸を回転させながら、前記ワークの全周について前記ワークの偏心量を測定する偏心量測定部と、
前記ワークに対して衝撃を付与する衝撃付与部と、
前記主軸の回転と、前記衝撃付与部とを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記偏心量測定部によって測定された前記ワークの偏心量に基づいて、前記ワークの最大偏心量に対応する回転角に前記衝撃付与部が位置するよう前記主軸を回転させ、
前記衝撃付与部が前記ワークに対して、１回あたり０．０１秒以下の時間だけ衝撃を付与する、工作機械。

【請求項5】

前記衝撃付与部は、前記最大偏心量に応じた回数だけ前記ワークに衝撃を与える、請求項４に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ワークの芯出し方法及び工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ワークが回転しながら旋削加工又は研削加工を行う工作機械が知られている。このような工作機械において、とりわけ高精度な加工を行う場合、スピンドルへワークを取り付けた後、ワークの中心とスピンドルの回転中心とを一致させる芯出し作業が必要である。特に、サブミクロンの幾何学精度を必要とする加工では、１μｍ以下の芯出しが必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－８２２４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

主な芯出し方法のひとつとして、高精度なワーク保持部を用いる方法がある。しかしながら、このような方法は、ワーク保持部の求心精度や把持部の状態に依存するため、量産時には数ミクロン程度の芯出し精度しか期待できない場合が多い。

【0005】

他方、ワークを把持した後、ダイヤルゲージ等を用いて、許容値内に入るまで手動で調芯させる方法も存在する。しかしながら、１ミクロン以下の調芯を行う場合、調芯手段である打撃のタイミングや強さについて高い熟練技術を必要とし、作業効率の低下を招きやすい。

【0006】

本開示は、熟練技術を用いることなく、より高精度な芯出しをすることが可能な、ワークの芯出し方法及び工作機械を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の実施の形態は、以下の［１］～［５］に関する。

【0008】

［１］ワークの芯出し方法において、主軸の先端に設けられたワーク保持部によりワークを把持する工程と、前記主軸を回転させながら、前記ワークの全周についてワークの偏心量を測定する工程と、前記ワークの偏心量に基づいて、前記ワークの最大偏心量に対応する回転角に衝撃付与部が位置するよう前記主軸を回転させる工程と、前記衝撃付与部が前記ワークに対して、１回あたり０．０１秒以下の時間だけ衝撃を付与する工程と、を備えた、ワークの芯出し方法。

【0009】

［２］前記衝撃付与部は、前記最大偏心量に応じた回数だけ前記ワークに衝撃を与える、［１］に記載のワークの芯出し方法。

【0010】

［３］前記衝撃付与部が前記ワークに対して衝撃を付与する工程の後、前記主軸を回転させながら、再度前記ワークの全周についてワークの偏心量を測定する工程が設けられる、［１］又は［２］に記載のワークの芯出し方法。

【0011】

［４］主軸と、前記主軸の先端に設けられ、ワークを把持するワーク保持部と、前記主軸を回転させながら、前記ワークの全周について前記ワークの偏心量を測定する偏心量測定部と、前記ワークに対して衝撃を付与する衝撃付与部と、前記主軸の回転と、前記衝撃付与部とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記偏心量測定部によって測定された前記ワークの偏心量に基づいて、前記ワークの最大偏心量に対応する回転角に前記衝撃付与部が位置するよう前記主軸を回転させ、前記衝撃付与部が前記ワークに対して、１回あたり０．０１秒以下の時間だけ衝撃を付与する、工作機械。

【0012】

［５］前記衝撃付与部は、前記最大偏心量に応じた回数だけ前記ワークに衝撃を与える、［４］に記載の工作機械。

【発明の効果】

【0013】

本実施の形態によれば、熟練技術を用いることなく、より高精度な芯出しをすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、一実施の形態による工作機械を示す断面図である。

【図2】図２は、一実施の形態による工作機械の一部を示す概略構成図である。

【図3】図３は、一実施の形態によるワークの芯出し方法を示すフローチャートである。

【図4】図４（ａ）は、一実施の形態によるワークの芯出し方法における、芯出し時の偏心量と荷重との関係を示すグラフであり、図４（ｂ）は、比較例によるワークの芯出し方法における、芯出し時の偏心量と荷重との関係を示すグラフである。

【図5】図５（ａ）（ｂ）は、一実施の形態によるワークの芯出し方法を実施したときの、ワークの最大偏心量の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら各実施の形態について具体的に説明する。以下に示す各図は、模式的に示したものである。そのため、各部の大きさ、形状は理解を容易にするために、適宜誇張している。また、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。なお、以下に示す各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。また、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名は、実施の形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用できる。本明細書において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば平行や直交、垂直等の用語については、厳密に意味するところに加え、実質的に同じ状態も含む。また、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明する場合があるが、上下方向が逆転してもよい。

【0016】

また、本実施の形態において、「Ｘ軸」とは、鉛直方向に垂直かつ主軸の回転軸に垂直な軸であり、「Ｙ軸」とは、鉛直方向に平行な軸である。「Ｚ軸」とは、主軸の回転軸に平行な軸である。

【0017】

以下、一実施の形態による工作機械について、図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態による工作機械の構成について説明する。図１は、本実施の形態による工作機械を示す概略図である。

【0018】

図１に示すように、本実施の形態による工作機械１０は、工具２１によってワークＷを削る機械である。この工作機械１０において、Ｚ軸に平行な回転軸Ａｚを中心にワークＷが回転し、回転しているワークＷに工具２１が当接することによって、ワークＷが切削される。工具２１は、バイト等の旋削工具であっても良い。

【0019】

工作機械１０は、主軸１５と、ワーク保持部２５と、偏心量測定部２６と、衝撃付与部２７と、制御部３０と、を備える。ワーク保持部２５は、主軸１５の先端に設けられ、ワークＷを把持する。偏心量測定部２６は、主軸１５を回転させながら、ワークＷの全周についてワークＷの偏心量を測定する。衝撃付与部２７は、ワークＷに対して衝撃を付与する。制御部３０は、少なくとも主軸１５の回転と、衝撃付与部２７とを制御する。

【0020】

工作機械１０はさらに、工具２１及びワークＷを保持する機械本体１１を備える。機械本体１１は、例えば、ワークＷを回転軸Ａｚを中心に回転させるとともに、工具２１とワークＷとを近接及び離反させるように相対移動させる。回転軸Ａｚの向き、工具２１及びワークＷの相対移動の方向、並びに工具２１及びワークＷの移動の有無及びその方向等は、適宜設定されてもよい。

【0021】

本実施の形態では、ワークＷは、上述したように、Ｚ軸に平行な回転軸Ａｚの回りに回転される。また、工具２１及びワークＷは、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に相対移動する。より詳細には、工具２１がＸ軸方向に移動し、ワークＷがＺ軸方向に移動する。これにより、ワークＷは、例えばＺ軸方向プラス側の面及び／又はＺ軸に平行な軸回りの外周面が切削される。

【0022】

機械本体１１は、基台１２と、Ｚ軸移動台１３と、主軸台１４とを有する。Ｚ軸移動台１３は、エアスライド等によって基台１２上をＺ軸方向に高精度に直線移動（水平移動）可能である。主軸台１４は、Ｚ軸移動台１３上に搭載されている。主軸台１４には、主軸１５と、主軸モータ１６とが設けられている。主軸１５は、Ｚ軸に平行に配置されている。主軸モータ１６は、主軸１５を回転軸Ａｚの回りに回転させる駆動力を生じる。主軸１５の主軸端（加工が行われる側の端部）にはワーク保持部２５が取り付けられている。ワーク保持部２５は、主軸１５の反対側の位置で、ワークＷを把持する。Ｚ軸移動台１３は送りねじ１７によってＺ軸方向に駆動され、送りねじ１７はＺ軸モータ１８によって回転駆動される。このような構成により、ワークＷは、ワーク保持部２５と共に主軸１５によってＺ軸に平行な軸の回りに回転される。また、ワークＷは、ワーク保持部２５とともにＺ軸方向に移動する。

【0023】

ワーク保持部２５が面する方向には、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸移動台１９と、Ｘ軸移動台１９上に搭載された刃物台２２とが設けられている。刃物台２２には工具２１が取り付けられている。Ｘ軸移動台１９は、Ｚ軸移動台１３と略同様に、送りねじ及び回転検出器を有するＸ軸モータによってＸ軸方向に駆動される。このような構成により、工具２１は、刃物台２２と共にＸ軸方向に移動する。

【0024】

制御部３０は、少なくとも主軸１５の回転と、衝撃付与部２７とを制御する。制御部３０は、例えば、図示しないＮＣ装置及びドライバ（例えばサーボドライバ）を含んで構成されても良い。制御部３０は、主軸１５（主軸モータ１６）の回転数を制御する。制御部３０は、更に、Ｚ軸移動台１３（Ｚ軸モータ１８）の速度及び位置、Ｘ軸移動台１９（Ｘ軸モータ）の速度及び位置を制御する。

【0025】

主軸１５の制御は、例えば、主軸モータ１６の回転を検出する図示しない回転検出器の検出値に基づくフィードバック制御であってもよく、フィードバック制御を行わないオープンループ制御であってもよい。Ｚ軸移動台１３及びＸ軸移動台１９の制御は、例えば、これらの移動台の位置検出に基づくフィードバック制御を行うクローズドループ制御である。ただし、工作機械１０の送り機構に要求される精度によっては、モータのエンコーダからの検出値に基づくフィードバック制御を行うセミクローズドループ制御であってもよく、フィードバック制御を行わないオープンループ制御であってもよい。

【0026】

工作機械１０の加工精度は適宜に設定されてよい。例えば、工作機械１０は、ナノレベルの加工を実現可能なものであってよい。例えば、Ｚ軸移動台１３及びＸ軸移動台１９の位置決め精度は０．１ｎｍ以上１ｎｍ以下とされてよい。また、主軸１５の回転数の精度は０．０１ｒｐｍとされてよい。このような超精密加工装置によって切削されるワークＷとしては、例えば、ガラス製若しくは樹脂製のレンズ、又はレンズを成形するための金型を挙げることができる。

【0027】

図２を参照して、工作機械１０の主軸１５及びワークＷの周辺の構成について更に説明する。

【0028】

上述したように、工作機械１０は、主軸１５と、ワーク保持部２５と、偏心量測定部２６と、衝撃付与部２７と、制御部３０と、を備える。

【0029】

主軸１５は、回転軸Ａｚの回りに回転可能であるとともに、Ｚ軸移動台１３によってＺ軸方向に移動可能である。主軸モータ１６（図１）及びＺ軸モータ１８（図１）は、それぞれ第１制御信号線３６により、ＣＮＣ装置３１を介して制御部３０に接続されている。ＣＮＣ装置３１は、主軸１５の移動量や移動速度等をコンピュータによって数値制御する装置である。制御部３０と主軸モータ１６との間には、回転指令及び回転位置情報が送受信されている。制御部３０とＺ軸モータ１８との間には、位置指令及び位置情報が送受信されている。

【0030】

ワーク保持部２５は、主軸１５の先端に設けられており、主軸１５と一体となって移動する。ワーク保持部２５は、ワークＷを把持する。ワーク保持部２５は、ワークＷを安定して把持できるようにするため、ワークＷ側に滑らかな吸着面２５ａを有することが望ましい。ワーク保持部２５は、例えば、吸着面２５ａからその周囲の気体（例えば空気）を吸引することによってワークＷを吸着保持する、真空チャック等のチャックであっても良い。ワーク保持部２５は、図示しない真空装置によって気体を吸引することにより、ワークＷを吸着面２５ａに吸着保持する。

【0031】

ワークＷは、測定面Ｓａと、作用面Ｓｂと、被吸着面Ｓｃとを有する。測定面Ｓａは、偏心量測定部２６によって偏心量を測定するための面である。作用面Ｓｂは、衝撃付与部２７によって芯出しのための衝撃を与えることができる面である。被吸着面Ｓｃは、ワーク保持部２５側を向く面である。被吸着面Ｓｃは、ワーク保持部２５によってワークＷを安定して把持できるようにするため、滑らかな面であることが望ましい。

【0032】

偏心量測定部２６は、主軸１５、ワーク保持部２５、及びワークＷが回転している状態で、ワークＷの全周についてワークＷの偏心量を測定する。偏心量測定部２６は、ワークＷの測定面Ｓａに対向する位置に配置される。偏心量測定部２６は、変位センサであっても良い。変位センサは、接触式のものであっても良く、非接触式のものであっても良い。変位センサは、電気式であってもよく、光学式であっても良い。変位センサは、ワークＷの回転に伴い、時間遅れの少ない変位出力と、要求される調芯精度を確認できる十分な分解能を持っていることが望ましい。この場合、偏心量測定部２６は、ワークＷの鉛直方向上方に位置しているが、これに限らない。偏心量測定部２６は、ワークＷに対してＸ軸方向プラス側又はＸ軸方向マイナス側に位置していても良い。

【0033】

偏心量測定部２６は、第２制御信号線３７により、制御部３０に電気的に接続されている。偏心量測定部２６が測定したワークＷの偏心量のデータは、第２制御信号線３７によって制御部３０に送られる。

【0034】

衝撃付与部２７は、ワークＷの作用面Ｓｂに対して衝撃を付与する。衝撃付与部２７は、例えばインパクトハンマであっても良い。衝撃付与部２７は、０．０１秒以下の短時間で衝撃を付与することができる性能をもつ。衝撃付与部２７が衝撃を与える時間の下限は特に限定されないが、例えば０．００１秒以上としても良い。また衝撃付与部２７は、０．０１μｍ以下の振幅で衝撃を与えることができる性能をもつことが望ましい。衝撃付与部２７が衝撃を与える振幅の下限は特に限定されないが、例えば０．００１μｍ以上としても良い。

【0035】

衝撃付与部２７は、第３制御信号線３８により、Ｉ／Ｏコントローラ３２及びピエゾコントローラ３３を介して制御部３０に接続されている。Ｉ／Ｏコントローラ３２は、制御部３０からの入力信号を受信し、ピエゾコントローラ３３に向けて制御信号を送信する。ピエゾコントローラ３３は、衝撃付与部２７を駆動制御するためのコントローラである。ピエゾコントローラ３３は、Ｉ／Ｏコントローラ３２から入力された制御信号に応じて衝撃付与部２７を駆動制御する。ピエゾコントローラ３３は、例えば、パルス信号に応じた波形やパルス幅の駆動電圧を、衝撃付与部２７のピエゾ素子に印加しても良い。制御部３０は、衝撃付与部２７による打撃回数及び打撃振幅を設定し、衝撃付与部２７へ向けて打撃開始信号を送る。

【0036】

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用（ワークの芯出し方法）について説明する。

【0037】

まず、主軸１５の先端に設けられたワーク保持部２５によりワークＷを把持する（図３のステップＳ１）。このとき、ワーク保持部２５の吸着面２５ａがワークＷの被吸着面Ｓｃと接し、ワークＷが安定して把持される。

【0038】

次に、制御部３０は、主軸１５を回転させる（図３のステップＳ２）。この間、制御部３０は、第１制御信号線３６及びＣＮＣ装置３１を介して主軸モータ１６に対して回転指令を送信する。回転指令を受けることにより、主軸モータ１６によって主軸１５が回転し、ワーク保持部２５に把持されたワークＷも回転する。主軸１５が回転している間、主軸モータ１６からは、回転位置情報が制御部３０に送受信される。回転位置情報は、現在の主軸１５の回転角（主軸割り出し角度）を含む。制御部３０は、主軸１５の回転位置情報を受信する。

【0039】

続いて、制御部３０は、主軸１５を回転させながら、ワークＷの全周についてワークＷの偏心量を測定する（図３のステップＳ３）。この間、偏心量測定部２６は、回転するワークＷの偏心量を測定する。具体的には、偏心量測定部２６は、回転するワークＷの測定面Ｓａを接触又は非接触で測定し、ワークＷの偏心量を求める。ワークＷの偏心量とは、主軸１５の回転軸ＡｚからワークＷの各測定面Ｓａまでの距離をいう。偏心量測定部２６は、測定した偏心量を第２制御信号線３７を介して制御部３０に送信する。

【0040】

次いで、制御部３０は、ワークＷの偏心量に基づいて、ワークＷの最大偏心量に対応する主軸１５の回転角（主軸割り出し角度）に衝撃付与部２７が位置するよう、主軸１５を回転させる（図３のステップＳ４）。具体的には、制御部３０は、第１制御信号線３６及びＣＮＣ装置３１を介して主軸モータ１６に対して回転指令を送信する。この回転指令は、ワークＷの偏心量が最大となる位置に衝撃付与部２７が対向するようになる、主軸１５の回転角を含む。なお、ワークＷの最大偏心量とは、ワークＷの測定面Ｓａのうち、主軸１５の回転軸Ａｚから最も遠い部分と最も近い部分との距離の差をいう。

【0041】

次に、制御部３０は、衝撃付与部２７に対して衝撃を付与するよう指令を発する（図３のステップＳ５）。この間、制御部３０は、衝撃付与部２７による打撃回数及び打撃振幅を設定し、打撃開始信号を送信する。打撃開始信号は、第３制御信号線３８により、Ｉ／Ｏコントローラ３２及びピエゾコントローラ３３を介して衝撃付与部２７へ送信される。打撃開始信号を受信した場合、衝撃付与部２７は、ワークＷの作用面Ｓｂに対して衝撃を付与する。衝撃付与部２７は、ワークＷの作用面Ｓｂに１回又は複数回の所定回数だけ物理的に衝撃を与える。これにより、ワークＷは、作用面Ｓｂが主軸１５の回転軸Ａｚに近づく方向に微小距離移動する。このため、ワークＷの最大偏心量が低下する。ワークＷに衝撃を与える回数は、ワークＷの最大偏心量に応じて制御部３０が演算し、決定できる。

【0042】

衝撃付与部２７が衝撃を与える時間は、０．０１秒以下の短時間である。このように、衝撃付与部２７が、０．０１秒以下の短時間だけワークＷの作用面Ｓｂに衝撃を付与することにより、スティックスリップ現象による好ましくない影響を最小限に抑えられる。これにより、例えば１μｍ以下の精密な調芯が可能となる。

【0043】

その後、制御部３０は、主軸１５を回転させながら、再度、ワークＷの全周についてワークＷの偏心量を測定する（図３のステップＳ６）。この間、偏心量測定部２６は、回転するワークＷの偏心量を測定する。偏心量測定部２６は、測定した偏心量を第２制御信号線３７を介して制御部３０に送信する。制御部３０は、ワークＷの最大偏心量を求める。ワークＷの最大偏心量が目標値超であれば、制御部３０は、再度、ワークの最大偏心量に対応する回転角に衝撃付与部２７が位置するよう主軸１５を回転させる（図３のステップＳ４に戻る）。ワークＷの最大偏心量が目標値以下であれば、芯出し作業が完了する。

【0044】

次に、衝撃付与部２７が、０．０１秒以下の短時間だけワークＷの作用面Ｓｂに衝撃を付与することにより、微小な調芯が可能となる理由について説明する。

【0045】

一般に、静的な荷重により芯出しを行う場合、ワークＷとワーク保持部２５との間の摩擦力が最大静摩擦力以下となる場合には、ワークＷに荷重を加えてもワークＷが動かない。一方、ワークＷに対する荷重を徐々に増加させ、上記荷重が最大静摩擦力を超えると、動摩擦領域になる。このとき、ワークＷとワーク保持部２５との間の摩擦抵抗が急激に減少するため、ワークＷが必要以上に動作する（スティックスリップ現象）。これに対して本実施の形態においては、ワークＷに対する荷重が最大静摩擦力を超え、かつ、十分短い時間の衝撃をワークＷに対して加えることが可能である。これにより、ワークＷを微小移動させ、微小な調芯が可能となる。

【0046】

図４（ａ）、（ｂ）を参照して上記作用を更に説明する。

【0047】

図４（ａ）は、本実施の形態による芯出し時の偏心量と荷重との関係を示すグラフである。図４（ａ）において、時間Ｔ＝ｔ０からｔ１までの間は、芯出し作業を行う前の状態である。この間、制御部３０は、主軸１５を回転させながら、ワークＷの全周についてワークＷの偏心量を測定する。このときの最大偏心量をδ１とする。次いで、制御部３０は、ワークＷの最大偏心量δ１に対応する主軸１５の回転角（主軸割り出し角度）に衝撃付与部２７が位置するよう、主軸１５を回転させる。

【0048】

次に、時間Ｔ＝ｔ１からｔ２までの間は、１回目の芯出し作業を行っている状態を示す。この間、制御部３０は、衝撃付与部２７に対して衝撃を付与するよう指令を発する。また衝撃付与部２７は、ワークＷの作用面Ｓｂに所定回数（この例では４回）だけ衝撃を与える。衝撃付与部２７が加える荷重は、ワークＷとワーク保持部２５との間の最大静摩擦力を超える。このとき衝撃付与部２７が衝撃を与える時間は、０．０１秒以下の短時間である。この場合、衝撃付与部２７がワークＷに衝撃を加える時間が十分短いため、衝撃付与部２７が加える荷重が最大静摩擦力を超えても、ワークＷが必要以上に動作することがない。

【0049】

続いて、時間Ｔ＝ｔ２からｔ３までの間、ワークＷの偏心量を測定する。この間、制御部３０は、主軸１５を回転させながら、再度、ワークＷの全周についてワークＷの偏心量を測定する。このときの最大偏心量をδ２とする。最大偏心量δ２は、上記最大偏心量δ１よりも小さい（δ１＞δ２）。次いで、制御部３０は、ワークＷの最大偏心量δ２に対応する主軸１５の回転角（主軸割り出し角度）に衝撃付与部２７が位置するよう、主軸１５を回転させる。

【0050】

次いで、時間Ｔ＝ｔ３からｔ４までの間、２回目の芯出し作業を行う。この間、制御部３０は、衝撃付与部２７に対して衝撃を付与するよう指令を発する。また衝撃付与部２７は、ワークＷの作用面Ｓｂに所定回数（この例では２回）だけ衝撃を与える。衝撃付与部２７が加える荷重は、ワークＷとワーク保持部２５との間の最大静摩擦力を超える。このとき衝撃付与部２７が衝撃を与える時間は、０．０１秒以下の短時間である。この場合、衝撃付与部２７がワークＷに衝撃を加える時間が十分短いため、衝撃付与部２７が加える荷重が最大静摩擦力を超えても、ワークＷが必要以上に動作することがない。

【0051】

続いて、時間Ｔ＝ｔ４からｔ５までの間、ワークＷの偏心量を測定する。この間、制御部３０は、主軸１５を回転させながら、再度、ワークＷの全周についてワークＷの偏心量を測定する。このときの最大偏心量をδ３とする。最大偏心量δ３は、上記最大偏心量δ２よりも小さい（δ２＞δ３）。

【0052】

このように、本実施の形態によれば、衝撃付与部２７が衝撃を与える時間を十分短くすることにより、ワークＷをごくわずかずつ移動させる調芯が可能となる。このため、例えば１μｍ以下の調芯を容易に達成できる。

【0053】

図４（ｂ）は、比較例による芯出し時の偏心量と荷重との関係を示すグラフである。図４（ｂ）に示す比較例は、衝撃付与部２７が衝撃を与える時間が本実施の形態の場合よりも長い（例えば０．１秒程度以上）こと、以外は、図４（ａ）に示す例と略同様である。

【0054】

図４（ｂ）において、時間Ｔ＝ｔ１からｔ２までの間は、１回目の芯出し作業を行っている状態を示す。この間、衝撃付与部２７は、ワークＷの作用面Ｓｂに１回だけ衝撃を与える。衝撃付与部２７が加える荷重は、ワークＷとワーク保持部２５との間の最大静摩擦力を超える。このとき衝撃付与部２７が衝撃を与える時間は、０．１秒以上の長時間である。この場合、衝撃を加える時間が長いため、衝撃付与部２７の１回の衝撃でワークＷが大きく動く。

【0055】

続いて、時間Ｔ＝ｔ２からｔ３までの間、ワークＷの偏心量を測定する。このときの最大偏心量δ４は、上記最大偏心量δ１よりも小さい（δ１＞δ４）。

【0056】

次いで、時間Ｔ＝ｔ３からｔ４までの間、２回目の芯出し作業を行う。この間、衝撃付与部２７は、ワークＷの作用面Ｓｂに１回だけ衝撃を与える。衝撃付与部２７が加える荷重は、ワークＷとワーク保持部２５との間の最大静摩擦力を超える。このとき衝撃付与部２７が衝撃を与える時間は、０．１秒以上の長時間である。この場合、衝撃を加える時間が長いため、衝撃付与部２７の１回の衝撃でワークＷが大きく動く。

【0057】

続いて、時間Ｔ＝ｔ４からｔ５までの間、ワークＷの偏心量を測定する。このときの最大偏心量をδ５は、上記最大偏心量δ４よりも大きい（δ４＜δ５）。これは、上記２回目の芯出し作業の際、衝撃付与部２７がワークＷに衝撃を与える時間が長いため、ワークＷが必要以上に動いたためである。

【0058】

このように、比較例によれば、衝撃付与部２７が衝撃を与える時間が長いため、ワークＷが一度の衝撃で大きく動く。このため、例えば1μｍ以下の調芯を行うことは困難であるか、又は調芯が完了するまで長い時間が必要となる。

【0059】

次に、図５（ａ）、（ｂ）を参照して、本実施の形態による芯出し作業を実際に行った具体的な実施例を説明する。

【0060】

まず図５（ａ）に示すように、芯出し作業を行う前（Ｎ＝０）、ワークＷの最大偏心量（Ｐ－Ｖ）は、１４４．６μｍであった。次に、本実施の形態による芯出し作業（粗芯出し作業）を２回行った（Ｎ＝１、２）。この結果、ワークＷの最大偏心量が、６６．７μｍ（Ｎ＝１）、２４．０μｍ（Ｎ＝２）と順次低下した。

【0061】

次いで、図５（ｂ）に示すように、本実施の形態による芯出し作業（精芯出し作業）を５回行った（Ｎ＝３、４、５、６、７）。この結果、ワークＷの最大偏心量が、８．３μｍ（Ｎ＝３）、６．９μｍ（Ｎ＝４）、３．９μｍ（Ｎ＝５）、２．４μｍ（Ｎ＝６）、１．６μｍ（Ｎ＝７）と徐々に低下した。

【0062】

以上説明したように、本実施の形態によれば、衝撃付与部２７がワークＷに対して、１回あたり０．０１秒以下の時間だけ衝撃を付与する。このように、衝撃付与部２７がワークＷに衝撃を加える時間が十分短いため、衝撃付与部２７が加える荷重が最大静摩擦力を超えても、ワークＷが必要以上に動作することがない。この結果、ワークＷをごくわずかずつ移動させる調芯が可能となり、高精度（例えば１μｍ以下）の調芯が容易に達成できる。この結果、熟練技術を用いることなく、自動でワークＷの芯出しを行うことが可能となる。

【0063】

また本実施の形態によれば、衝撃付与部２７は、ワークＷの最大偏心量に応じた回数だけワークＷに対して衝撃を与える。これにより、ワークＷの移動量を小刻みに調整でき、衝撃付与部２７が衝撃を与えるたびにワークＷの偏心量が上下する現象（ハンチング）を抑制できる。

【0064】

また本実施の形態によれば、衝撃付与部２７がワークＷに対して衝撃を付与した後、主軸１５を回転させながら、再度ワークＷの全周についてワークＷの偏心量を測定する。これにより、ワークＷの最大偏心量が目標値以下に達したか否かを確認できる。

【0065】

上記実施の形態及び変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組み合わせることも可能である。あるいは、上記実施の形態及び変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

【符号の説明】

【0066】

１０ 工作機械
１１ 機械本体
１２ 基台
１３ Ｚ軸移動台
１４ 主軸台
１５ 主軸
１６ 主軸モータ
１７ 送りねじ
１８ Ｚ軸モータ
１９ Ｘ軸移動台
２１ 工具
２２ 刃物台
２５ ワーク保持部
２６ 偏心量測定部
２７ 衝撃付与部
３０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】