JP2015051494A - 工具取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転主軸に固定されたホルダに工具をセットする際に、工具の振れ精度を向上できる工具取り付け方法を提供する。【解決手段】回転主軸と、回転主軸に固定され、工具が着脱可能にセットされるホルダと、を備えたマシニングセンタのホルダに工具をセットする工具取り付け方法であって、ホルダに対して第１の位相で工具をセットし、回転主軸を回転させながら工具の振れを測定する第１測定工程と、ホルダから工具を取り外し、ホルダに対して第１の位相とは異なる第２の位相で工具をセットし、回転主軸を回転させながら工具の振れを測定する第２測定工程と、第１測定工程の測定結果と第２測定工程の測定結果とを比較して、第１測定工程の測定結果の方が小さい場合には、ホルダから工具を取り外し、ホルダに対して第１の位相で工具をセットする工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図８

Description

本発明は、回転主軸に固定されたホルダに工具をセットする工具取り付け方法に関する。

現在、精密金型加工用マシニングセンタにおいて、面加工の高速化及び高精度化が進められているが、工具の振れ精度の向上及び工具ホルダの計量化が課題となっている。工具の振れに関しては、３μｍ以下の精度が市場で要求されている。

ところで、従来の一般的なマシニングセンタでは、機外においてホルダ（例えば、二面拘束型のホルダ）に工具が予めセットされ、工具が予めセットされたホルダが回転主軸に嵌合され、次いで、回転主軸内に設けられたクランプ機構により当該ホルダが回転主軸内へ引っ張られてクランプされるようになっている。このような構成では、回転主軸内にクランプ機構が設けられているため、回転主軸の回転バランスを取ることが困難であり、回転主軸を高速回転させる上で安全性の問題がある。

この問題を解決するために、回転主軸にホルダが固定され、当該ホルダに対して工具がセットされるという方式（ダイレクトチャック方式）が提案されている。この方式では、回転主軸内にクランプ機構を設ける必要がないため、回転主軸の回転バランスを精密に取ることが可能である。

ダイレクトチャック方式としては、コレットチャック方式と焼き嵌め方式とが知られている。コレットチャック方式では、円筒形状のコレットの内部に工具が挿し込まれた状態で、当該コレットが回転主軸に固定されたチャック本体の内部に押し入れられ、チャック本体からの圧力でコレットが締め付けられることにより、工具がチャック本体に対してセットされるようになっている。一方、焼き嵌め方式では、回転主軸に固定された焼嵌めホルダが加熱されて開放された後、開放状態の焼嵌めホルダの内部に工具が挿入され、次いで焼嵌めホルダが冷却されて閉塞されることにより、工具が焼嵌めホルダに対してセットされるようになっている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

特許第２９１２４０１号公報 特許第４１６３０２０号公報 特許第４４１０１７５号公報

しかしながら、本件発明者の実際の検証によれば、コレットチャック方式では最大８μｍ程度の工具の振れが生じ、焼き嵌め方式では最大４μｍ程度の工具の振れが生じることが確認された。工具の振れが大きい場合、工具の片刃でしかワークを加工できないことになり、加工面精度の低下、及び、工具寿命の低下・破損につながる。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、回転主軸に固定されたホルダに工具をセットする際に、工具の振れ精度を向上できる工具取り付け方法を提供することにある。

本発明は、回転主軸と、当該回転主軸に固定され、工具が着脱可能にセットされるホルダと、を備えたマシニングセンタの前記ホルダに工具をセットする工具取り付け方法であって、（１）前記ホルダに対して第１の位相で工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する第１測定工程と、（２）前記ホルダから前記工具を取り外す工程と、（３）当該ホルダに対して前記第１の位相とは異なる第２の位相で前記工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する第２測定工程と、（４）前記第１測定工程の測定結果と前記第２測定工程の測定結果とを比較して、前記第１測定工程の測定結果の方が小さい場合には、前記ホルダから前記工具を取り外し、当該ホルダに対して前記第１の位相で前記工具をセットする工程と、を備えたことを特徴とする工具取り付け方法である。

本発明によれば、回転主軸に固定されたホルダに対する工具の位相と振れの大きさとの関係が測定され、測定結果に基づいて、工具の振れが小さくなるような位相で工具がホルダにセットされるため、工具の振れ精度が効果的に向上され得る。なお、本明細書において、工具の「振れ」は、ＪＩＳ Ｂ６１９１に規定された内容に準じている。

具体的には、例えば、前記第１の位相と前記第２の位相とは、互いに１８０°異なる。

また、本発明は、回転主軸と、当該回転主軸に固定され、工具が着脱可能にセットされるホルダと、を備えたマシニングセンタの前記ホルダに工具をセットする工具取り付け方法であって、（１）前記ホルダに対して第１の位相で工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する工程と、（２）前記ホルダから前記工具を取り外す工程と、（３）前記ホルダに対して一の回転方向に更に所定角度だけ変更された位相で前記工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する工程と、（４）（２）工程と（３）工程とを、順次繰り返すことにより、前記回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを、合計でｎ（ｎは２以上の自然数）回測定する工程と、（５）第１乃至第ｎの測定結果を比較して、第ｋ（ｋは１以上ｎ未満の自然数）の測定結果が最も小さい場合には、前記ホルダから前記工具を取外し、当該ホルダに対して前記第１の位相から前記一の回転方向に前記所定角度の（ｋ−１）倍だけ変更された位相で前記工具をセットする工程と、を備えたことを特徴とする工具取り付け方法である。

本発明によっても、回転主軸に固定されたホルダに対する工具の位相と振れの大きさとの関係が測定され、測定結果に基づいて、工具の振れが小さくなるような位相で工具がホルダにセットされるため、工具の振れ精度が効果的に向上され得る。

具体的には、例えば、前記所定角度は、３６０°／ｎである。

また、本発明は、回転主軸と、当該回転主軸に固定され、工具が着脱可能にセットされるホルダと、を備えたマシニングセンタの前記ホルダに工具をセットする工具取り付け方法であって、前記ホルダに対して第１の位相で工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する第１測定工程と、前記第１測定工程の測定結果を所定の許容値と比較して、当該測定結果の方が大きい場合には、前記ホルダから前記工具を取り外し、当該ホルダに対して前記第１の位相とは異なる第２の位相で前記工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する工程と、を備えたことを特徴とする工具取り付け方法である。

本発明によれば、回転主軸に固定されたホルダに対する工具の位相と振れの大きさとの関係が測定され、測定結果に基づいて、工具の振れが所定の許容値以下になるような位相で工具がホルダにセットされるため、工具の振れ精度が効果的に向上され得る。

具体的には、例えば、前記ホルダは、焼嵌めホルダである。あるいは、前記ホルダは、コレットチャック用のチャック本体であってもよい。

好ましくは、前記回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する際に、電気マイクロメータ、撮像装置、レーザ式非接触変位計、渦電流式非接触変位計、及び、静電容量式非接触変位計からなる群のうちいずれかを用いて測定を行う。このような態様によれば、例えば、電気マイクロメータを用いて測定を行う場合、工具に電気マイクロメータが当接された状態で当該工具が回転され、電気マイクロメータによる測定結果の最大値と最小値との差が求められることにより、工具の振れが測定され得る。また、例えば、撮像装置を用いて測定を行う場合、回転中の工具が撮像装置により撮像され、撮像結果が画像処理されることにより、工具の振れが測定され得る。また、例えば、レーザ式非接触変位計を用いて測定を行う場合、工具に対してレーザ光が照射され、工具によってレーザ光が遮断される範囲が測定されることにより、工具の振れが測定され得る。

本発明の一態様によれば、回転主軸に固定されたホルダに対する工具の位相と振れの大きさとの関係が測定され、測定結果に基づいて、工具の振れが小さくなるような位相で工具がホルダにセットされるため、工具の振れ精度が効果的に向上され得る。

本発明の別の態様によれば、回転主軸に固定されたホルダに対する工具の位相と振れの大きさとの関係が測定され、測定結果に基づいて、工具の振れが所定の許容値以下になるような位相で工具がホルダにセットされるため、工具の振れ精度が効果的に向上され得る。

図１は、本発明の第１の実施の形態による工具取り付け方法に用いられるマシニングセンタを示す概略斜視図である。 図２は、図１のマシニングセンタが備える工具受け渡し装置と加熱装置と冷却装置とを拡大して示す概略斜視図である。 図３は、図１のマシニングセンタが備える工具受け渡し装置と加熱装置と冷却装置とを拡大して示す概略正面視断面図である。 図４は、図１のマシニングセンタにおいて、工具ポッドに収容された工具が工具受け渡し装置に受け渡される工程を説明するための概略図である。 図５は、図１のマシニングセンタにおいて、工具受け渡し装置が回転主軸に固定された焼嵌めホルダに対して工具を受け渡すための工具受け渡し位置に配置される工程を説明するための概略図である。 図６は、図１のマシニングセンタにおいて、回転主軸に固定された焼嵌めホルダが加熱装置の内部に配置される工程を説明するための概略図である。 図７は、図１のマシニングセンタにおいて、焼嵌めホルダに対して第１の位相で工具がセットされる工程を説明するための概略図である。 図８は、図１のマシニングセンタにおいて、第１の位相でセットされた工具の振れが測定される工程を説明するための概略図である。 図９は、図１のマシニングセンタにおいて、焼嵌めホルダに対して第２の位相で工具がセットされる工程を説明するための概略図である。 図１０は、図１のマシニングセンタにおいて、第２の位相でセットされた工具の振れが測定される工程を説明するための概略図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態による工具取り付け方法に用いられるマシニングセンタを示す概略斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態によるマシニングセンタ１０は、鉛直方向に移動可能な回転主軸１１と、回転主軸１１の回転及び移動を制御する制御盤１７と、ワークが載置されるテーブル１８と、を備えている。

回転主軸１１は、例えばエアスピンドルであり、鉛直な回転軸線回りに回転可能であるとともに、回転方向に関して所定の位相で位置決め（位相割出）可能となっている。回転主軸１１の下端部には、工具１３が着脱可能にセットされる焼嵌めホルダ１２が、回転主軸１１と同軸に固定されている。焼嵌めホルダ１２にセットされる工具１３は、例えば工具径４ｍｍ以下の回転工具（エンドミル、軸付き砥石等）である。

本実施の形態では、回転主軸１１は水平なＸ方向に移動可能となっており、一方、テーブル１８は当該Ｘ方向に対して直角で水平なＹ方向に移動可能となっている。制御盤１７によって回転主軸１１の回転及び移動が制御されると共に、テーブル１８が水平なＹ方向に移動されることにより、焼嵌めホルダ１２にセットされた工具１３は、テーブル１８上の所望の位置に相対的に移動可能となっている。これにより、テーブル１８上に載置されたワークは、回転する工具１３によって所望の形状に加工されるようになっている。

図１では、複数の予備の工具１３がセットされる工具マガジン１９が、テーブル１８の外側に配置されている。すなわち、本実施の形態では、回転主軸１１と工具マガジン１９とが、平面視において互いに異なる位置に配置されている。

図１に示すように、本実施の形態によるマシニングセンタ１０は、回転主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２と工具マガジン１９との間で工具１３を受け渡す工具受け渡し装置２０と、焼嵌めホルダ１２を加熱して当該焼嵌めホルダ１２を開放する加熱装置３０と、焼嵌めホルダ１２を冷却して当該焼嵌めホルダ１２を閉塞する冷却装置４０と、を更に備えている。

図２は、工具受け渡し装置２０と加熱装置３０と冷却装置４０とを拡大して示す概略斜視図である。図３は、工具受け渡し装置２０と加熱装置３０と冷却装置４０とを拡大して示す概略正面視断面図である。

本実施の形態では、図２及び図３に示すように、加熱装置３０は、焼嵌めホルダ１２を加熱する加熱部３１と、マシニングセンタ１０の本体部に支持された支持フレーム４１と、当該支持フレーム４１に対して加熱部３１を弾性的に支持する支持部材３３と、を有している。

加熱部３１の本体部は、具体的には、例えば、円筒形状または接頭円錐円錐形状を有する電磁誘導式加熱コイル（誘導加熱コイル）である。焼嵌めホルダ１２と加熱部３１の本体部とには、互いに対応する組み合わせとして販売されている市販品が使用され得る。

図２に示すように、支持フレーム４１は平板形状を有しており、マシニングセンタ１０の本体部に後述のアーム部材３４を介して水平に支持されている。また、支持フレーム４１には、加熱部３１の本体部と同軸状に貫通孔４４が設けられている。

一方、支持部材３３は、具体的には、エアシリンダである。エアシリンダ３３は、支持フレーム４１上において貫通孔４４を間に挟んで位置する２箇所にそれぞれ立設されている。そして、加熱部３１は、フランジ部材３９を介して、エアシリンダ３３のロッド部分に固定されている。エアシリンダ３３は、内部を一定の圧力に維持するように構成されている。そのため、エアシリンダ３３内の空気の圧力によって、加熱部３１は支持フレーム４１上で弾性的に支持されるようになっている。

また、支持フレーム４１上において貫通孔４４を取り囲むように位置する合計４箇所にはブシュ３７がそれぞれ設置固定されており、各々のブシュ３７内に昇降移動可能に挿通された４本のシャフト３６の上端部も、加熱部３１のフランジ部材３９にそれぞれ固定されている。４本のシャフト３６は、各々対応するブシュ３７によって直線案内されることにより、下降（及び上昇）中の加熱部３１の姿勢を常時水平に安定させるために設けられている。フランジ部材３９の上面には、回転主軸１１のハウジング１６と当接可能な当接部３２が突設されている。

本実施の形態では、図２及び図３に示すように、冷却装置４０は、支持フレーム４１内に設けられている。より詳細には、図３に示すように、冷却装置４０は、エアが流される冷却通路４２と、当該冷却通路４２に連通されていて焼嵌めホルダ１２に向けてエアを噴出する冷却ノズル（エアノズル）４３と、を有している。冷却通路４２は、支持フレーム４１の内部において貫通孔４４を取り囲むように環状に設けられていて、不図示の冷却エア供給部に接続されている。一方、冷却ノズル４３は、冷却通路４２から複数個が周方向に略均等に、各々は斜め上向きに、設けられており、各冷却ノズル４３の先端は貫通孔４４の内周面に露出されている。冷却エア供給部から冷却通路４２内にエアが供給されると、供給されたエアは冷却通路４２を介して各冷却ノズル４３内に流入され、各冷却ノズル４３の先端から貫通孔４４内に斜め上向きに噴出されるようになっている。これにより、焼嵌めホルダ１２が支持フレーム４１の貫通孔４４に近接して位置する場合には、各冷却ノズル４３から噴出されたエアによって焼嵌めホルダ１２が冷却されるようになっている。

図１及び図２に示すように、本実施の形態の加熱装置３０及び冷却装置４０は、回転駆動機構３８によって鉛直な回転軸回りに旋回される共通のアーム部材３４を有している。回転駆動機構３８は、具体的にはエアシリンダである。

本実施の形態では、図２に示すように、アーム部材３４は、上下一対の水平な細長部材３４ａ、３４ｂを有している。マシニングセンタ１０の本体部には鉛直な回転軸と同軸状に第１シャフト３５ａが設置されており、上下一対の細長部材３４ａ、３４ｂの基端部は、それぞれ当該第１シャフト３５ａに回転可能に支持されている。一方、上下一対の細長部材３４ａ、３４ｂの先端部は、鉛直な第２シャフト３５ｂを介して互いに接続されている。

そして、上方側の細長部材３４ａの先端部に、前述の支持フレーム４１が固定されている。すなわち、支持フレーム４１上に支持された加熱部３１は、当該支持フレーム４１を介してアーム部材３４に搭載されている。

一方、下方側の細長部材３４ｂ上には、昇降機構２５が設置されており、昇降機構２５の直線出力部に接続部材２９を介して工具受け渡し装置２０が接続されている。すなわち、工具受け渡し装置２０も、昇降機構２５を介してアーム部材３４に搭載されている。

昇降機構２５は、具体的にはエアシリンダである。昇降機構２５の直線出力部が直線駆動されることにより、工具受け渡し装置２０は、接続部材２９と一緒に鉛直方向に直線移動されるようになっている。

図２に示すように、工具受け渡し装置２０は、具体的には、水平な回転軸回りに回転出力部２６を回転駆動する第２回転駆動機構２４と、回転出力部２６に結合されたハンド支持部２３と、ハンド支持部２３に支持された開閉自在の第１ハンド２１ａと、水平な回転軸線に関して第１ハンド２１ａに対して軸対称な位置及び姿勢でハンド支持部２３に支持された開閉自在の第２ハンド２１ｂと、を有している。

第２回転駆動機構２４は、具体的には、エアシリンダ（ロータリーアクチュエータ）である。回転出力部２６が水平な回転軸回りに１８０°回転駆動されることにより、ハンド支持部２３に支持された第１ハンド２１ａ及び第２ハンド２１ｂは当該水平な回転軸に関して軸対称に上下反転されるようになっている。

図２及び図３に示すように、第１ハンド２１ａ及び第２ハンド２１ｂは、具体的には、例えば、それ自体は公知の平行開閉形エアチャックであり、互いに対向して配置されて互いに対して空圧によって相対移動可能な一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）を有している。当該一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）が互いに近接される際、当該一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）間に位置決めされた工具１３が当該一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）に挟まれて把持されるようになっている。一方、当該一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）が互いに離間される際、当該一対の可動部材２２ａ（または２２ｂ）間に把持されていた工具１３が開放されるようになっている。

次に、以上のようなマシニングセンタ１０を用いた本発明の第１の形態による工具取り付け方法について説明する。

（０）まず、図４に示すように、工具受け渡し装置２０が、工具マガジン１９の上方位置に配置されるとともに、刃先を上向きに向けられた状態で工具マガジン１９にセットされた工具１３が、当該工具マガジン１９の動作によって、工具受け渡し装置２０に対して工具を受け渡すための予め定められた位置に適切に位置決めされる。

次に、工具受け渡し装置２０の下方側に位置する第１ハンド２１ａが開放された状態で、昇降機構２５によって工具受け渡し装置２０が下降され、予め定められた高さ位置で不図示のストッパにより静止される。このとき、工具マガジン１９にセットされた工具１３の少なくとも一部が、第１ハンド２１ａの一対の可動部材２２ａ間に挿入される。そして、第１ハンド２１ａが閉塞され、一対の可動部材２２ａ間に挿入された工具１３が、当該第１ハンド２１ａに把持される。続いて、工具１３が第１ハンド２１ａに把持された状態で、昇降機構２５によって工具受け渡し装置２０が上昇され、工具マガジン１９から工具１３が脱抜される。上昇中の工具受け渡し装置２０は、所定の高さ位置で不図示のストッパにより静止される。

次に、図５に示すように、回転駆動機構３８により工具受け渡し装置２０が、加熱装置３０及び冷却装置４０と一緒に鉛直な回転軸回りに旋回され、回転主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２に対して工具を受け渡しするための工具受け渡し位置で不図示のストッパにより静止される。一方、制御盤１７によって回転主軸１１が水平移動され、工具受け渡し位置と対応する上方位置に正確に位置決めされる。

続いて、昇降機構２５によって工具受け渡し装置２０が下降され、予め定められた高さ位置で不図示のストッパにより静止される。そして、図５に示すように、第２回転駆動機構２４によって、ハンド支持部２３に支持された第１ハンド２１ａ及び第２ハンド２１ｂが水平な回転軸に関して軸対称に上下反転される。

次に、図６に示すように、昇降機構２５によって工具受け渡し装置２０が上昇され、第１ハンド２１ａに把持された工具１３が支持フレーム４１の貫通孔４４を通過して当該支持フレーム４１の上方側に突出するような高さ位置で不図示のストッパにより静止される。一方、制御盤１７によって回転主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に下降され、回転主軸１１のハウジング１６が加熱装置３０の当接部３２に当接されると共に、焼嵌めホルダ１２が加熱部３１内に挿入される。そして、加熱部３１によって焼嵌めホルダ１２が加熱され、焼嵌めホルダ１２が開放される。

次に、図７に示すように、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱が継続されながら、制御盤１７によって回転主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に更に下降される。回転主軸１１の下降に伴って加熱装置３０の当接部３２が回転主軸１１のハウジング１６から下向きに押されるため、加熱部３１は回転主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２と共に容易に下降される。

本実施の形態では、回転主軸１１の下降中において、加熱装置３０の当接部３２が回転主軸１１のハウジング１６から下向きに押される際に、エアシリンダ３３の弾性力によって加熱装置３０の当接部３２から回転主軸１１のハウジング１６に上向きの抵抗力が加わる。このため、加熱装置３０の当接部３２が回転主軸１１のハウジング１６から離間されることが防止され、加熱部３１と焼嵌めホルダ１２との相対位置関係が一定に維持される。これにより、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱効率も一定に維持される。

回転主軸１１の下降に伴って下降する焼嵌めホルダ１２の内部に第１ハンド２１ａに把持された工具１３がスムーズに迅速に挿入されていく。そして、制御盤１７によって回転主軸１１が予め定められた高さ位置で正確に静止されることにより、工具１３が焼嵌めホルダ１２内に正確に位置決めされる。

（１）次に、工具１３が第１ハンド２１ａに把持された状態で、制御盤１７によって回転主軸１１が回転され、回転主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２は、第１ハンド２１ａに把持された工具１３に対して第１の位相で位置決め（位相割出）される。

続いて、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱が停止されると共に、各冷却ノズル４３からエアが噴出される。噴出されたエアは焼嵌めホルダ１２に向かって流れて、焼嵌めホルダ１２が冷却される。これにより、開放状態の焼嵌めホルダ１２が迅速に閉塞され得る。焼嵌めホルダ１２が閉塞されることにより、工具１３は焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相でセットされる。その後、第１ハンド２１ａが開放される。

次に、図８に示すように、制御盤１７によって回転主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に上昇され、開放状態の第１ハンド２１ａから工具１３が脱抜される。

続いて、図８に示すように、電気マイクロメータ１４が、焼嵌めホルダ１２にセットされた工具１３のシャンク部分に所定の高さ位置（例えば、焼嵌めホルダ１２の先端から１２ｍｍ下方に離れた位置）で当接される。そして、電気マイクロメータ１４が工具１３に当接された状態が維持されながら、制御盤１７によって回転主軸１１が回転され、電気マイクロメータ１４による測定結果に基づいて、工具１３の振れが測定される（第１測定工程）。より詳細には、電気マイクロメータ１４による測定結果の最大値と最小値との差を求めることにより、工具１３の振れが測定される。工具１３の振れの測定後、回転主軸１１の回転が停止されるともに、電気マイクロメータ１４が工具１３から退避される。

（２）次に、図９に示すように、制御盤１７によって回転主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に下降され、回転主軸１１のハウジング１６が加熱装置３０の当接部３２に当接されると共に、焼嵌めホルダ１２が加熱部３１内に挿入される。そして、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱が開始される。

続いて、制御盤１７によって回転主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に更に下降され、焼嵌めホルダ１２に固定された工具１３の少なくとも一部が、第１ハンド２１ａの開放された一対の可動部材２２ａ間に挿入される。そして、第１ハンド２１ａが閉塞され、一対の可動部材２２ａ間に挿入された工具１３が、当該第１ハンド２１ａに把持される。その後、加熱部３１の加熱によって焼嵌めホルダ１２が開放される。

（３）次に、工具１３が第１ハンド２１ａに把持された状態で、制御盤１７によって回転主軸１１が回転され、回転主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２は、第１ハンド２１ａに把持された工具１３に対して第１の位相とは異なる第２の位相で位置決め（位相割出）される。具体的には、例えば、第１の位相と第２の位相とは、互いに１８０°異なる。

続いて、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱が停止されると共に、各冷却ノズル４３からエアが噴出される。噴出されたエアは焼嵌めホルダ１２に向かって流れて、焼嵌めホルダ１２が冷却される。これにより、開放状態の焼嵌めホルダ１２が迅速に閉塞され得る。焼嵌めホルダ１２が閉塞されることにより、工具１３は焼嵌めホルダ１２に対して第２の位相でセットされる。その後、第１ハンド２１ａが開放される。

次に、図１０に示すように、制御盤１７によって回転主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に上昇され、開放状態の第１ハンド２１ａから工具１３が脱抜される。

続いて、図１０に示すように、電気マイクロメータ１４が、焼嵌めホルダ１２にセットされた工具１３のシャンク部分に第１測定工程の場合と同じ高さ位置（例えば、焼嵌めホルダ１２の先端から１２ｍｍ下方に離れた位置）で当接される。そして、電気マイクロメータ１４が工具１３に当接された状態が維持されながら、制御盤１７によって回転主軸１１が回転され、電気マイクロメータ１４による測定結果に基づいて、工具１３の振れが測定される（第２測定工程）。より詳細には、電気マイクロメータ１４による測定結果の最大値と最小値との差を求めることにより、工具１３の振れが測定される。工具１３の振れの測定後、回転主軸１１の回転が停止されるともに、電気マイクロメータ１４が工具１３から退避される。

（４）次に、第１測定工程の測定結果と第２測定工程の測定結果とが比較される。第２測定工程の測定結果の方が小さい場合、工具１３の取り付けが終了する。

一方、第１測定工程の測定結果の方が小さい場合、制御盤１７によって回転主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に下降され、回転主軸１１のハウジング１６が加熱装置３０の当接部３２に当接されると共に、焼嵌めホルダ１２が加熱部３１内に挿入される。そして、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱が開始される。

続いて、制御盤１７によって回転主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に更に下降され、焼嵌めホルダ１２に固定された工具１３の少なくとも一部が、第１ハンド２１ａの開放された一対の可動部材２２ａ間に挿入される。そして、第１ハンド２１ａが閉塞され、一対の可動部材２２ａ間に挿入された工具１３が、当該第１ハンド２１ａに把持される。その後、加熱部３１の加熱によって焼嵌めホルダ１２が開放される。

次に、工具１３が第１ハンド２１ａに把持された状態で、制御盤１７によって回転主軸１１が回転され、第１ハンド２１ａに把持された工具１３は、焼嵌めホルダ１２に対して再び第１の位相で位置決め（位相割出）される。

続いて、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱が停止されると共に、各冷却ノズル４３からエアが噴出される。噴出されたエアは焼嵌めホルダ１２に向かって流れて、焼嵌めホルダ１２が冷却される。これにより、開放状態の焼嵌めホルダ１２が迅速に閉塞され得る。焼嵌めホルダ１２が閉塞されることにより、工具１３は焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相でセットされる。その後、第１ハンド２１ａが開放され、工具１３の取り付けが終了する。

以上のような本実施の形態によれば、回転主軸１１に固定されたホルダ１２に対する工具１３の位相と（所定の高さ位置における）振れの大きさとの関係が測定され、測定結果に基づいて、工具１３の振れが小さくなるような位相で工具１３がホルダ１２にセットされるため、工具１３の振れ精度が効果的に向上され得る。

次に、本発明の第２の実施の形態による工具取り付け方法について説明する。本実施の形態でも、図１乃至図３に示したマシニングセンタ１０が用いられる。

（１’）まず、本実施の形態でも、図４〜図８を参照し、第１の実施の形態による工具取り付け方法の（０）工程、及び、（１）工程に従って、回転主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相で工具１３がセットされた時の当該工具１３の振れが測定される（第１測定工程）。

（２’）次に、図９を参照し、第１の実施の形態による工具取り付け方法の（２）工程に従って、焼嵌めホルダ１２から工具１３が取り外される。

（３’）次に、工具１３が第１ハンド２１ａに把持された状態で、制御盤１７によって回転主軸１１が回転され、回転主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２は、第１ハンド２１ａに把持された工具１３に対して一の回転方向（例えば右回り）に更に所定角度（例えば、３６０°／ｎ（ｎは２以上の自然数））だけ変更された位相で位置決め（位相割出）される。

続いて、加熱部３１による焼嵌めホルダ１２の加熱が停止されると共に、各冷却ノズル４３からエアが噴出される。噴出されたエアは焼嵌めホルダ１２に向かって流れて、焼嵌めホルダ１２が冷却される。これにより、開放状態の焼嵌めホルダ１２が迅速に閉塞され得る。焼嵌めホルダ１２が閉塞されることにより、工具１３は焼嵌めホルダ１２に対して第２の位相でセットされる。その後、第１ハンド２１ａが開放される。

次に、図１０に示すように、制御盤１７によって回転主軸１１が焼嵌めホルダ１２と一緒に上昇され、開放状態の第１ハンド２１ａから工具１３が脱抜される。

続いて、図１０に示すように、電気マイクロメータ１４が、焼嵌めホルダ１２にセットされた工具１３のシャンク部分に第１測定工程の場合と同じ高さ位置（例えば、焼嵌めホルダ１２の先端から１２ｍｍ下方に離れた位置）で当接される。そして、電気マイクロメータ１４が工具１３に当接された状態が維持されながら、制御盤１７によって回転主軸１１が回転され、電気マイクロメータ１４による測定結果に基づいて、工具１３の振れが測定される。より詳細には、電気マイクロメータ１４による測定結果の最大値と最小値との差を求めることにより、工具１３の振れが測定される。工具１３の振れの測定後、回転主軸１１の回転が停止されるともに、電気マイクロメータ１４が工具１３から退避される。

（４’）図９〜図１０を参照し、（２’）工程と（３’）工程とが、順次繰り返されることにより、回転主軸１１の軸線に対する工具１３の振れが、合計でｎ回測定される（すなわち、全部でｎ通りの位相に対応する工具１３の振れが、各々１回ずつ測定される）。

（５’）第１〜第ｎの測定結果（すなわち、１回目〜ｎ回目の測定結果）が比較される。第ｎの測定結果（ｎ回目の測定結果）が最も小さい場合、工具１３の取り付けが終了する。

一方、第ｋ（ｋは１以上ｎ未満の自然数）の測定結果が最も小さい場合、（２’）工程に従って、焼嵌めホルダ１２から工具１３が取外された後、当該焼嵌めホルダ１２に対して前記第１の位相から前記一の回転方向（右回り）に前記所定角度の（ｋ−１）倍だけ変更された位相で工具１３がセットされ（すなわち、ｋ回目の測定時と同じ位相で工具１３が焼嵌めホルダ１２にセットされ）、工具１３の取り付けが終了する。

以上のような第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。なお、合計の測定回数ｎは、所要時間に鑑みて８以下であることが好ましい。測定回数ｎが増えるにつれて、工具１３の振れ精度がより向上され得る。

次に、本発明の第３の実施の形態による工具取り付け方法について説明する。本実施の形態でも、図１乃至図３に示したマシニングセンタ１０が用いられる。

（ａ）まず、本実施の形態でも、図４〜図８を参照し、第１の実施の形態による工具取り付け方法の（０）工程及び（１）工程に従って、回転主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相で工具１３がセットされた時の当該工具１３の振れが測定される。

（ｂ）次に、測定結果と予め定められた許容値とが比較される。測定結果の方が小さい場合、工具１３の取り付けが終了する。一方、測定結果の方が大きい場合、図９〜図１０を参照し、（２）工程、及び、第２の位相が前回とは異なる位相に変更された（３）工程が、順次行われることにより、焼嵌めホルダ１２に対して第２の位相で工具１３がセットされた時の当該工具１３の振れが測定される。

（ｃ）測定結果が許容値よりも小さくなるまで、（ｂ）工程が繰り返される。

以上のような第３の実施の形態によれば、回転主軸１１に固定されたホルダ１２に対する工具１３の位相と（所定の高さ位置における）振れの大きさとの関係が測定され、測定結果に基づいて、工具１３の振れが所定の許容値以下になるような位相で工具１３がホルダ１２にセットされるため、工具１３の振れ精度が向上され得る。また、本実施の形態によれば、（２）工程及び（３）工程を予め定められた回数繰り返す必要がないため、第１の実施の形態及び第２の実施の形態に比べて、所要時間が短縮され得る。

なお、以上の第１〜第３の実施の形態では、焼嵌めホルダ１２にセットされた工具１３のシャンク部分に所定の高さで電気マイクロメータ１４が当接されることにより、所定高さ位置における工具１３の振れが測定されたが、これに限定されない。例えば、焼嵌めホルダ１２にセットされた工具１３が回転され、回転中の工具１３が高倍率レンズを有する撮像装置を用いて所定の時間間隔で撮像され、撮像結果が画像処理されることにより、所定の高さ位置における工具１３の振れが測定されてもよい。あるいは、焼嵌めホルダ１２にセットされた工具１３が回転され、回転中の工具１３に対して所定の高さ位置においてレーザ式非接触変位計の投光部からレーザ光が水平に照射され、工具１３に対して投光部とは逆側に配置された受光部（例えば、ＣＣＤ）でレーザ光が受光され、受光結果からレーザ光が遮断される範囲が測定されることにより、所定の高さ位置における工具１３の振れが測定されてもよい。あるいは、焼嵌めホルダ１２にセットされた工具１３が回転され、それ自体は公知の渦電流式非接触変位計または静電容量式非接触変位計を用いて、回転中の工具１３に対して所定の高さ位置における変位が測定され、測定結果の最大値と最小値との差を求めることにより、所定の高さ位置における工具１３の振れが測定されてもよい。

また、以上の第１〜第３の実施の形態では、回転主軸１１に固定された焼嵌めホルダ１２に工具１３が所定の位相でセットされたが、これに限定されず、回転主軸１１に固定されたコレットチャック用のチャック本体に、コレットに挿通された工具１３が所定の位相でセットされてもよい。この場合、コレットと工具１３との相対位相は一定に維持されていることが好ましい。

次に、各実施の形態を用いて検証した具体的な実施例について説明する。

マシニングセンタ１０の本体として、東芝機械株式会社製ＵＶＭシリーズの超精密立形加工機が使用され、焼嵌めホルダ１２として、株式会社ＭＳＴコーポレーション製ＵＮＯシリーズのホルダが使用され、工具１３として、直径４ｍｍのピンゲージが使用された。

まず、第１の実施の形態による実施例（第１実施例）として、第１の実施の形態による工具取り付け方法の（０）工程に従って、焼嵌めホルダ１２内に工具１３が正確に位置決めされた。

次いで、第１の実施の形態による工具取り付け方法の（１）工程が行われることにより、焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相で工具１３がセットされた時の当該工具１３の振れが測定された。その後、第１の実施の形態による工具取り付け方法の（２）工程が行われることにより、焼嵌めホルダ１２から工具１３が取り外された。

第１の実施の形態による工具取り付け方法の（１）工程、及び、（２）工程が、順次繰り返されることにより、焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相で工具１３がセットされた時の当該工具１３の振れが、合計で５回測定された。測定結果を、下表１に示す。

次いで、第１の実施の形態による工具取り付け方法の（３）工程が行われることにより、焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相とは１８０°異なる第２の位相で工具１３がセットされた時の当該工具１３の振れが測定された。その後、第１の実施の形態による工具取り付け方法の（２）工程が行われることにより、焼嵌めホルダ１２から工具１３が取り外された。

第１の実施の形態による工具取り付け方法の（３）工程、及び、（２）工程が、順次繰り返されることにより、焼嵌めホルダ１２に対して第２の位相で工具１３がセットされた時の当該工具１３の振れが、合計で５回測定された。測定結果を、下表２に示す。

以上の測定結果から、本実施例では、第２測定工程の測定結果が、第１測定工程の測定結果より１μｍ程度小さいことが確認された。従って、この場合、焼嵌めホルダ１２に対して第２の位相で工具１３がセットされることにより、工具１３の振れ精度が１μｍ程度向上され、具体的には、約２．２μｍの振れ精度が得られる。

次に、第２の実施の形態による実施例（第２実施例）として、第２の実施の形態による工具取り付け方法の（１’）工程に従って、焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相で工具１３（第１ピンゲージ）がセットされた時の当該工具１３の振れが測定された（第１測定工程）。

次に、第２の実施の形態による工具取り付け方法の（２’）工程、及び、位相が右回りに更に９０°だけ変更された（３’）工程が、順次行われることにより、焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相とは９０°だけ異なる位相で工具１３がセットされた時の当該工具１３の振れが測定された（第２測定工程）。

第２の実施の形態による工具取り付け方法の（４’）工程として、（２’）工程、及び、位相が右回りに更に９０°だけ変更された（３’）工程が、順次繰り返されることにより、回転主軸１１の軸線に対する工具１３の振れが、合計で４回測定された。すなわち、第２の実施の形態による工具取り付け方法の（２’）工程、及び、位相が右回りに更に９０°だけ変更された（３’）工程が、順次行われることにより、焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相とは１８０°だけ異なる位相で工具１３がセットされた時の当該工具１３の振れが測定された（第３測定工程）。次に、第２の実施の形態による工具取り付け方法の（２’）工程、及び、位相が右回りに更に９０°だけ変更された（３’）工程が、順次行われることにより、焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相とは２７０°だけ異なる位相で工具１３がセットされた時の当該工具１３の振れが測定された（第４測定工程）。

第１〜第４測定工程の測定結果を、下表３にまとめて示す

以上の測定結果から、本実施例では、第３測定工程の測定結果が、最も小さくなることが確認された。従って、この場合、焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相とは１８０°だけ異なる位相で工具１３がセットされることにより、工具１３の振れ精度が最も向上され、具体的には、１．０μｍの振れ精度が得られる。

次に、第２の実施の形態による別の実施例（第３実施例）として、第２実施例で用いられた工具１３とは別の工具１３（第２ピンゲージ）が用いられて、第２実施例と同様の工程により、焼嵌めホルダ１２にセットされた工具１３の振れが測定された。

本実施例における第１〜第４測定工程の測定結果を、下表４にまとめて示す

以上の測定結果から、本実施例でも、第３測定工程の測定結果が、最も小さくなることが確認された。従って、この場合、焼嵌めホルダ１２に対して第１の位相とは１８０°だけ異なる位相で工具１３がセットされることにより、工具１３の振れ精度が最も向上され、具体的には、１．８μｍの振れ精度が得られる。

１０ マシニングセンタ
１１ 回転主軸
１２ 焼嵌めホルダ
１３ 工具
１４ 電気マイクロメータ
１６ ハウジング
１７ 制御盤
１８ テーブル
１９ 工具マガジン
２０ 工具受け渡し装置
２１ａ 第１ハンド
２１ｂ 第２ハンド
２２ａ 一対の可動部材
２２ｂ 一対の可動部材
２３ ハンド支持部
２４ 第２回転駆動機構
２５ 昇降機構
２６ 回転出力部
２９ 接続部材
３０ 加熱装置
３１ 加熱部
３２ 当接部
３３ 支持部材（エアシリンダ）
３４ アーム部材
３４ａ、３４ｂ 一対の細長部材
３５ａ 第１シャフト
３５ｂ 第２シャフト
３６ シャフト
３７ ブシュ
３８ 回転駆動機構
３９ フランジ部材
４０ 冷却装置
４１ 支持フレーム
４２ 冷却通路
４３ 冷却ノズル
４４ 貫通孔

Claims (8)

1. 回転主軸と、当該回転主軸に固定され、工具が着脱可能にセットされるホルダと、を備えたマシニングセンタの前記ホルダに工具をセットする工具取り付け方法であって、
   （１）前記ホルダに対して第１の位相で工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する第１測定工程と、
   （２）前記ホルダから前記工具を取り外す工程と、
   （３）当該ホルダに対して前記第１の位相とは異なる第２の位相で前記工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する第２測定工程と、
   （４）前記第１測定工程の測定結果と前記第２測定工程の測定結果とを比較して、前記第１測定工程の測定結果の方が小さい場合には、前記ホルダから前記工具を取り外し、当該ホルダに対して前記第１の位相で前記工具をセットする工程と、
   を備えたことを特徴とする工具取り付け方法。
2. 前記第１の位相と前記第２の位相とは、互いに１８０°異なる
   ことを特徴とする請求項１に記載の工具取り付け方法。
3. 回転主軸と、当該回転主軸に固定され、工具が着脱可能にセットされるホルダと、を備えたマシニングセンタの前記ホルダに工具をセットする工具取り付け方法であって、
   （１）前記ホルダに対して第１の位相で工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する工程と、
   （２）前記ホルダから前記工具を取り外す工程と、
   （３）前記ホルダに対して一の回転方向に更に所定角度だけ変更された位相で前記工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する工程と、
   （４）（２）工程と（３）工程とを、順次繰り返すことにより、前記回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを、合計でｎ（ｎは２以上の自然数）回測定する工程と、
   （５）第１乃至第ｎの測定結果を比較して、第ｋ（ｋは１以上ｎ未満の自然数）の測定結果が最も小さい場合には、前記ホルダから前記工具を取外し、当該ホルダに対して前記第１の位相から前記一の回転方向に前記所定角度の（ｋ−１）倍だけ変更された位相で前記工具をセットする工程と、
   を備えたことを特徴とする工具取り付け方法。
4. 前記所定角度は、３６０°／ｎである
   ことを特徴とする請求項３に記載の工具取り付け方法。
5. 回転主軸と、当該回転主軸に固定され、工具が着脱可能にセットされるホルダと、を備えたマシニングセンタの前記ホルダに工具をセットする工具取り付け方法であって、
   前記ホルダに対して第１の位相で工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する第１測定工程と、
   前記第１測定工程の測定結果を所定の許容値と比較して、当該測定結果の方が大きい場合には、前記ホルダから前記工具を取り外し、当該ホルダに対して前記第１の位相とは異なる第２の位相で前記工具をセットし、前記回転主軸を回転させながら、当該回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する工程と、
   を備えたことを特徴とする工具取り付け方法。
6. 前記ホルダは、焼嵌めホルダである
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の工具取り付け方法。
7. 前記ホルダは、コレットチャック用のチャック本体である
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の工具取り付け方法。
8. 前記回転主軸の軸線に対する前記工具の振れを測定する際に、電気マイクロメータ、撮像装置、レーザ式非接触変位計、渦電流式非接触変位計、及び、静電容量式非接触変位計からなる群のうちいずれかを用いて測定を行う
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の工具取り付け方法。