JPS6263047A - 精密加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ワークの加工部より工具が幾分退避する位置を、原点セ
ンサで設定しておき、常に原点センサで原点位置を検出
してから、パルスモータによって、所定量だけ工具を進
めることで、寸法精度の高い加工を可能とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、高い寸法精度が要求される品物を加工する方
法に関し、更に詳しくは上面に有る基準位置から所定の
寸法の上向きの面を精度良く加工する方法に関する。

〔精密加工の対象品〕

第８図は精密加工を要する磁気ディスク装置の内部構成
の側面図である。スピンドルモータＭで駆動されるハブ
１上には、ディスク２と間隔リング３とが交互に装着さ
れている。装置基準面４上には、各ディスク２・・・の
両面に情報を読書きする磁気ヘッド５・・・を備えたキ
ャリッジ６が載置されていて、ボイスコイルモータ７で
、ディスク２・・・の半径方向に往復駆動される。

磁気ヘッド５・・・は、高速読書きに適する浮上式の場
合は、ディスク面から１μｍ以下の微小隙間だけ浮上し
て読書きを行なう。磁気ヘッドがディスク面に接触した
状態で読書きする低速の装置においては、磁気ヘッドと
ディスク面との接触圧は一定でなければならない。その
ため、キャリ・７ジ６をｉ置している基準面４とディス
ク２・・・との間の高さ方向の寸法が設計値どおりに組
立てられていることが必要である。

〔従来の技術〕

このような高精度を要する装置を製造する場合は一般に
、各部品の寸法精度が所定以内に納まるように加工し、
それらの部品を組立てるようにしている。ところがこの
ように多数の部品を組立てていく間に、寸法誤差が累積
するので、所要の寸法精度を出すのはひじよう手間がか
かる。

そこで最近は、第９図のように、ディスク２・・・を搭
載するハブ１をフレーム８に組立てた後、スピンドルモ
ータＭでハブ１を回転させて、基準面４との間の寸法り
と平行度を測定しながら、ハブ１と基準面４との間が所
定高さとなるように、ハブ１を切削することが行なわれ
ている。このように組立て後ハブ１を回転させて切削す
れば、ハブ１の上下方向の回転プレも防止できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところがこのようなワークを切削するには、装置の基準
面４とワークのハブ１の加工面との寸法りが高精度に出
るように加工しなければならない。

また基準面４もワークの加工面も上向きのため、ハブ１
を加工する工具と基準面４との高さ方向（Ｚ方向）の位
置決めを精度良（行なった状態で、クランプしてから加
工する必要がある。

本発明の技術的課題は、従来の精密加工方法におけるこ
のような問題を解消し、ワークの加工面を基準面に対し
所定寸法となるように精度良く加工可能な方法を実現す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明による精密加工方法の基本原理を説明す
る側面図である。９は加工装置のベースであり、刃物台
２８の位置決め用のパルスモータ２９が取付けられてい
る。刃物台２８に前後動可能に支持されたホルダー（３
５）には、工具３２が取付けられ、その前方のワークＷ
方向に、図示されていないアクチュエータで往復駆動さ
れる。刃物台２８には、ワークＷ側の位置に、加工部測
定センサ３０が取付けられ、加工部−１を測定可能とな
っている。刃物台２８の上下方向の原点を検出する原点
センサ３１が、刃物台２８とベース１の片方に装備され
ている。

そしてまず、ワーク加工部−１より工具３２が幾分退避
できる位置で測定センサ３０が切換わる状態を、パルス
モータ２９で刃物台２８を上下動させることによって、
原点センサ３１の原点として設定する。ワークＷの加工
に際しては、原点センサ３１が原点を検出するまで、刃
物台２８を上方に退避させて、その位置から工具３２を
所定量下降させてワークＷを加工する。

〔作用〕

ワークＷの加工部−１より幾分上側の位置で、原点セン
サ３１が切換わるように原点センサ３１が設定されてい
るので、パルスモータ２９で刃物台２日を上昇させ、原
点センサ３１が切換わる位置でパルスモータ２９を停止
させる。加工部旧の加工に先立って常時この操作を行な
う。すると、加工開始前は、常時原点センサ３１によっ
て規定される一定の位置に工具２９が位置することにな
る。そしてこの一定位置で０、パルスモータ２９で刃物
台２８および工具２９を下降させ、ワークＷの加工部−
１を研削あるいは研磨する。この場合の加工量は、パル
スモータ２９による送り量で決まる。すなわち加工部目
の、原点位置からの加工代は予めわかっており、また加
工化分だけ工具２９を下降させるには、パルスモータ２
９を何ステップ駆動すればよいかも判っている。

したがってパルスモータ２９の駆動ステップ数によって
、原点位置から所定寸法の位置まで加工できる。

〔実施例〕

次に本発明による精密加工方法が実際上どのように具体
化されるかを実施例で説明する。第２図は、精密加工装
置におけるワーククランプ機構の斜視図、第３図はクラ
ンプ部の縦断面図である。

図において、加工が行なわれるワークＷは鎖線で示され
ており、ハブ１と、ハブ１を駆動するスピンドルモータ
を搭載するフレーム８が現れている。

９は位置決めクランプ機構のベースで、該ベース９には
、２つの支柱１０．１１が固設されている。

この支柱１０．１１中に設けられたガイド軸１２．１３
には、スライドブロック１４が支持され、２つのガイド
軸１２．１３に沿ってスライドブロック１４が上下方向
にスライドできる。支柱１０．１１の上方には、ベース
９から所定の高さＨの位置に基準ビン１５．１５が設け
られており、スライドブロック１４の上限は、この基準
ピン１５で規定される。スライドブロック１４は、基準
ビン１５に当接する当たり面１４ａと、下側のワーク当
たり面１４ｂとが平行となるように正確に形成されてい
る。

スライドブロック１４には、水平方向（Ｘ−Ｙ方向）の
位置が正確に決まったテーパピン１６を備えている。第
４図は、このテーパピン１６の構成を拡大して示す第３
図のＡ−Ａ’方向の部分断面側面図である。スライドブ
ロック１４からアーム１７が延びており、このアーム１
７の先端に、テーパピン１６が下向きに取付けられてい
る。しかも復帰バネ１８によって引っ込むようになって
おり、エアシリンダなどのアクチュエータ１９を作動さ
せると、復帰バネ１８に抗して下降させることができる
。

ベース９には、ワークＷを搭載した状態で水平方向に自
由に移動する可動手段として、フリーベアリング２０が
４個所に取付けられている。またワークＷを載置し、下
から押し上げるクランプブロック２１が、フリーベアリ
ング２０より低位置に設けられている。

なおスライドブロック１４は、両端が駆動ロフト２２を
介して、ベース９の下方の流体圧シリンダ２３のピスト
ンロンドに連結されている。またクランプブロック２１
は、首振り機構２４をし介して流体圧シリンダ２５のピ
ストンロンドに連結されている。

次にこの装置による位置決めクランプ動作を説明する。

位置決めクランプを開始する際は、スライドブロック１
４は、駆動ロッド２２で押し上げられており、またテー
パピン１６は、復帰バネ１８によって引っ込められてい
る。クランプブロック２１は、フリーベアリング２０よ
り低い最下位まで下降している。

（１）、この状態で、まずワークＷをフリーベアリング
２０上に載置するが、その際ワークＷのハブ１の中心１
ｃがほぼテーパピン１６の下方に位置し、基準面４がス
ライドブロック１４の当たり面１４ｂの下方に位置する
ように載置する。あるいは、ワークＷをフリーベアリン
グ２０上に載置すると、自動的にこの程度の大まかな位
置決めが行なえるようにストッパー２７・・・などの手
段を、ベース９のＸ、Ｙ方向に配設しておいてもよい。

（２）、テーパピン１６を、アクチュエータ１９によっ
て突出させた状態で、スライドブロック１４を自重で徐
々に下降させる。するとまずワークＷのハブ１のセンタ
孔１ｃにテーバピン１６の先端が嵌入する。このとき、
テーパピン１６の中心とセンタ孔１ｃの中心とが正確に
一致していない場合は、ワークＷがフリーベアリング２
ｏによって自由に水平移動できるため、センタ孔１ｃが
テーパピン１６にガイドされて、センタ孔１ｃがテーパ
ピン１６と中心が一致するまで、ワークＷがＸ・Ｙ方向
に移動して、ｘ−Ｙ方向の位置決めが行なわれる。

（３）、スライドブロック１４は引き続いて下降するが
、テーバピン１６がセンタ孔１ｃに当たって、Ｘ−Ｙ方
向の位置出しに必要な力以上の圧力が作用すると、テー
パピン１６は強制的に押し込まれる。するとスライドブ
ロック１４の当たり面１４ｂが、ワークＷの基準面４に
当接し、これによってワークＷの動きが拘束される。

（４）９次にフリーベアリング２ｏの下からクランプブ
ロック２１を上昇させて、ワークＷの下面に押し当てる
。そして更に押し上げてスライドブロック１４との間に
ワークＷを挟んだ状態で、スライドブロック１４と共に
押し上げ、スライドブロック１４の当たり面１４ａが基
準ピン１５に当接するまで上昇させる。すると、クラン
プブロック２１はそれ以上上昇できないため、ワークＷ
はクランプブロック２１とスライドブロック１４との間
にクランプされる。

これによって、ワークＷは水平方向（Ｘ　−Ｙ方向）の
位置決めが行なわれ、かつスライドブロック１４の当た
り面１４ａはベース９の面から所定高さＨとなっている
ため、高さ方向（Ｚ方向）の位置決めも行なわれたこと
になる。

＋５１．従ってテーパピン１６がワークＷから離れるよ
うに、アクチュエータ１９をオフにして復帰バネ１８で
引っ込めれば、スピンドルモータＭでハブ１を回転可能
となる。そしてベース９上に工具をセットし、ハブ１を
回転させることにより、第９図の寸法りとなるまで、ハ
ブ１を加工することができる。

所定の加工を終了して、ワークＷをアンクランプするに
は、クランプブロック２１を徐々に下降させると、その
上にワークＷおよびスライドブロック１４が載った状態
で、自重で下降する。そしてワークＷはフリーベアリン
グ２０まで下降すると、該フリーベアリング２０に載置
支持され、クランプブロック２１は引き続いて最下位ま
で下降する。スライドブロック１４は、次の位置決めク
ランプに備えて、流体圧シリンダ２３で上昇させ初期状
態に復帰させる。

第３図に示すように、ベース９の下方に補助ベース２６
が配設され、この補助ベース２６に、クランプブロック
２１を駆動する流体圧シリンダ２５が取付けられている
。このクランプブロック２１で、ワークＷおよびスライ
ドブロック１４を押し上げるが、スライドブロック１４
が突き当たる基準ピン１５を備えたガイド軸１２．１３
の下端は、前記の補助ベース２６に支持されている。そ
してベース９には、支柱１０．１１の下端が固定されて
いる。

〔精密加工方法の実施例〕

第２図に示すように、ベース９には、支柱１０側に支柱
３３が立てられ、その中に上下動する刃物台が内蔵され
ている。第５図から第７図は本発明の方法を実施する精
密加工装置の実施例で、第５図は部分断面側面図、第６
図は平面図、第７図は正面図である。第５図に示されて
いるように、ベース９には、パルスモータ２９が取付け
られ、支柱３３中で上下する刃物台２８に、パルスモー
タ２９で回転する送りネジ３４が螺合している。そのた
め、パルスモータ２９によって送りネジ３４が回転する
と、その回転方向によって、刃物台２日が上下動する。

刃物台２８には、工具ホルダー３５が水平移動可能に支
持され、該工具ホルダー３５に、工具３２が取付けられ
ている。すなわち刃物台２８の上に搭載されたモータ３
６で回転する偏心カム３７が、工具ホルダー３５の上端
３８を、矢印ａ、力方向なわちワークＷ側に押圧してい
る。そのため、モータ３６によって偏心カム３７が回転
すると、工具ホルダー３５が前進して、ワークＷの加工
部讐１を切削する。工具ホルダー３５の復帰は、該工具
ホルダー３５に取付けられた引っ張りコイルバネ３９．
３９で行なわれる。

刃物台２８の前方すなわちワークＷ側には、測定センサ
３０が取付けられ、その下端に接している延長ピン４０
の下端がワークＷの加工部−１に接して、測定が行なわ
れる。なお刃物台２８には、工具３２を取り囲むように
、切粉排除用のフード４１が取付けられ、排出口４２に
は、第２図に示すように排出ホース４３が取付けられ、
矢印ａ２方向に吸引排出される。

一方刃物台２８には、上向きに刃物の原点センサ３１が
取付けられ、ベース９に取付けられたボスト４４には、
マイクロメータヘッド４５が取付けられ、刃物台２８の
原点の微調整を行なうようになっている。

この装置で精密加工を行なうには、まず刃物台２８の原
点設定を行ない、工具３２の原点位置を決めてから、ワ
ークＷをセットし加工に入る。原点設定を行なうには、
まず第２図、第３図のクランプ機構で、ワークＷの代わ
りに、上面の平面度の高い平板をクランプする。そして
この平板の上に、ワークＷの寸法（第９図における寸法
ｈ）よりわずかに（例えば丁度２　ｍｍ）厚いブロック
を載せる。

そしてこのブロックの上面に、測定センサ３０のピン４
０の下端が接して、該センサ３０が丁度切り替わるまで
、パルスモータ２９で刃物台２８を下降させる。

そしてこの状態で、マイクロメータヘッド４５を調整す
ることで、原点設定用のセンサ３１が丁度切り替わるよ
うに設定する。つまり刃物台２８にとっては、この原点
位置が上限位置であり、常にこの原点位置から刃物台２
８が下降して、加工部−１の加工が開始する。したがっ
てこの原点位置における工具３２の高さが、常にワーク
Ｗの加工部ＩＡＩより高くなるように設定する必要があ
る。

工具３２の先端と測定センサ３０の延長ピン４０の下端
を揃えるには、ブロック上に工具３２の先端が当たるま
でパルスモータ２９で刃物台２８を下降させる。

そして測定センサ３０の取付は金具４６の上下方向位置
を調整し、延長ピン４０の下端がブロック面に当接する
位置で固定する。

第９図の基準面４から加工部讐１となるハブ１０面まで
の寸法りが、前記の“ｈ＋２ｍｍ”より小さいワークに
おいては、以上の原点設定操作を終了すると、ブロック
や平板を外して、ただちにワークの加工を行なうことが
できる。すなわちパルスモータ２９で、原点センサ３１
がマイクロメータヘッド４５に接するまで、刃物台２８
を上昇させ、上限位置に設定しておく。そしてワークＷ
をクランプし、ワークＷの基準面４がスライドブロック
１４の当たり面１４ｂに当接する状態に位置決めする。

すると、ワークＷの加工部−１は、測定センサ３０のピ
ン４０の真下に位置する。前記のように、寸法りより２
ｍｍ厚いブロックを載せて原点設定したので、刃物台２
８を原点位置から２ｍｍ下降させれば、寸法りとなるよ
うに加工できる。工具３２の下降量２＋＋ｕ＋＋は、パ
ルスモータ２９のステップ数で設定できるので、パルス
モータ２９の駆動パルス数によって、丁度２ｎ＋ｎ＋分
だけ加工できる。また一度に２＋＋＋＋＋＋加工するの
でなく、刃物台２８を少し下降させ、ワークＷの回転状
態で工具３２をモータ３６で前後動させて加工し、再度
少し下降させてから加工する、という動作を繰り返す。

加工代が予め判明しておれば、以後の加工を能率的に行
なえる。そのためには、ワークＷの加工部Ｈにピン４０
が当接するまで、刃物台２８を原点位置から加工させる
。このときのパルスモータ２９への供給パルス数で、加
工部町の上下方向の位置が判明し、あと何パルスを供給
すれば、所定寸法まで加工できるかが明らかとなる。

加工終了すると、ワークＷの回転を停止してから、工具
３２が退避した状態で、測定センサのピン４０がワーク
Ｗの加工部讐１に当たるまで、パルスモータ２９で刃物
台２８を下降させ、その際のパルスモータ２９への供給
パルス数をカウントすることで、正確に加工されている
かどうかを検査できる。

工具３２の先端と延長ピン４０の下端を前記のようにブ
ロック上で揃えるのは、作業が困難である。

そこで実際は、前記の“ｈ＋２ｍｍ”のプロ・ツクに代
えて“ｈ＋１ｍｍ”のブロックを載せ、その上面に工具
３２の先端が丁度接するまで、刃物台２８を下降させる
。すると原点位置から工具３２の先端がブロック面に当
接するまでの下降量が、パルスモータ２９への供給パル
ス数でわかる。つまり延長ピン４０の下端と工具３２の
先端との上下方向の誤差が検出される。したがってワー
クＷの加工に際して、パルスモータ２９を駆動する場合
は、この誤差分が相殺されるように、供給パルス数を演
算してから、加工が開始する。

なお測定センサ３０は延長ピン４０と一体構造になって
いてもよく、また原点センサ３１をボスト４４側に取付
け、マイクロメータへラド４５を刃物台２８側に取付け
てもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、刃物台２８の原点センサ
３１で、刃物台２８の上限位置となる原点を設定し、ワ
ークＷの加工は、常にこの原点位置から工具３２を下降
させて加工する。そのため、原点設定さえ行なっておけ
ば、常に簡単な操作で、所定寸法となるまで、精度良く
加工することができる。

また原点設定も簡単に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による精密加工方法の基本原理を説明す
る側面図、第２図〜第４図は本発明の方法で使用される
クランプ機構を示すもので、第２図は全容を示す斜視図
、第３図はクランプ部の縦断面図、第４図は要部断面図
、第５図〜第７図は本発明の精密加工方法を実施する装
置を示すもので、第５図は部分断面側面図、第６図は平
面図、第７図は要部の正面図、第８図は精密加工を要す
る装置の内部側面図、第９図は精密加工品を例示する側
面図である。 図において、９はベース、Ｗはワーク、Ｗｌは加工部、
２８は刃物台、２９はパルスモータ、３０は測定センサ
、３１は原点センサ、３２は工具をそれぞれ示す。 特許出願人　　　　　富士通株式会社 代理人　弁理士　　　青　柳　　　稔 第１図 クラシフ泪のイ辷宕］オ親閲 第２図 第３図 フランツ・本魁五の（？邦断面面 第４図 Ｚ 実力妊イ列の４と面圀 第６図 実ｊ包伊Ｉの４婆弔正短Ｉ訂 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パルスモータ（２９）によって、ワーク（Ｗ）の加工方
   向に往復動される刃物台（２８）に、ワーク（Ｗ）の加
   工面（Ｗ１）を測定する測定センサ（３０）を取付け、
   またベース（９）側に対する刃物台（２８）の原点を検
   出する原点センサ（３１）を設けると共に、 ワーク加工部（Ｗ１）より工具（３２）が幾分退避でき
   る位置で測定センサ（３０）が切換わる状態を、原点セ
   ンサ（３１）の原点として設定し、 次にこの原点センサ（３１）が原点を検出するまで、刃
   物台（２８）を退避させて、その位置から工具（３２）
   を所定量進めてワーク（Ｗ）を加工することを特徴とす
   る精密加工方法。