JPH10138075A

JPH10138075A - ワーク姿勢調整装置、調整具及び調整方法

Info

Publication number: JPH10138075A
Application number: JP19726597A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Yoshitoshi; 龍雄吉年
Original assignee: Fuji Seiki KK
Current assignee: Fuji Seiki KK
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ワークの姿勢を簡便に且つ短時間で精度良く調
整でき、ひいては無人自動化にも対応可能なワーク姿勢
調整装置を提供すること。【解決手段】工作機械の加工テーブル上にベース２を固
定し、このベース２に対して取付体３の姿勢を調整す
る。取付体３の取付面３ａにワークＷを取り付ける。ワ
ークＷの加工面ＷａがＸＹ平面に沿うように、第１の駆
動固定部材４によって取付体３の四辺の中央部のＺ軸方
向位置を調整する。次いで、ワークＷの平面ＷｂがＸＺ
平面と平行になるように、取付体３の対向する一対の辺
の中央部に配置した第２の駆動固定部材６によって、Ｚ
軸回りの取付体３の回転位置を調整する。各駆動固定部
材４，６は、印加電圧に応じて変位量を調整する圧電変
位素子を含み、調整した状態で取付体３を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の加工テ
ーブル上において、ワークの、例えば加工面の傾き誤
差、および例えば加工面の面内における回転誤差を補正
するためのワーク姿勢調整装置、ワーク姿勢調整具及び
ワーク姿勢調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２１および図２２を参照して、３０は
ＮＣフライス等の工作機械である。３１はワークを搭載
する加工テーブルであり、加工テーブルの上面３２は基
本的には機械のＸＹ運動平面（以下では、単にＸＹ平面
という）と平行になっており、図２１の場合、加工テー
ブル３１は、機械のＸＹ平面上をＸ軸ガイドレール３
７、Ｙ軸ガイドレール３８に案内されて移動可能であ
る。加工テーブルの上面部３２にはワーク３３が直接も
しくはバイス等のようなワーク支持装置３４を介して搭
載され固定される。切削工具３５は主軸に取り付けられ
て主軸芯Ｍの回りを回転し、ワーク３３を切削する運動
を行う。

【０００３】図２２を参照して、この時、ワーク３３の
加工面３９は機械のＸＹ平面に対して正しい位置関係に
設定されていなければならない。説明を容易にするため
に、以後、ワーク３３の加工面３９が上記ＸＹ平面に平
行となるべき場合を前提とすると、ミクロンオーダーの
精度が要求されるような加工においては、ワーク３３を
単に、直接又はワーク支持装置３４を介して取り付けた
のみでは、加工面３９がＸＹ平面に対して完全に平行に
なるとは限らない。加工テーブル３１自身が有する面の
傾き誤差やワーク支持装置３４に起因する誤差等、種々
の誤差が累積することにより加工面３９がＸＹ平面に対
して完全に平行になるとは限らず、通常、ミクロンオー
ダーの傾き誤差を有している。また、ワーク３３は、Ｘ
Ｙ平面と直交する軸線の回りに回転誤差を有している。
何れにしても、これら傾き誤差および回転誤差は、でき
るだけゼロに近づけた方が好ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術におい
て、加工面の傾き誤差を、加工に先立って測定した後、
ワーク３３の加工面３９の一部を軽く叩くか、ワーク３
３の下側の一部と台金４０との間に薄い金属箔を敷いた
り等して、傾き調整を行っていた。そして、再度誤差測
定を行い、さらに同様の補正を行うといった作業を繰り
返しながらミクロンオーダーの傾き誤差をゼロに追い込
んでいくことになる。

【０００５】次に平行度誤差を測定し、ワーク支持装置
３４の加工テーブル３１への取付けボルト４１を少し緩
め、ワーク支持装置３４の側部を軽く叩いてワーク支持
装置３４の平行度の微調整を行い再度誤差測定を行う。
この動作を繰り返して、ミクロンオーダーの平行度誤差
をゼロに近づけていくことになる。これらの作業は、大
変煩わしい上に、作業者の熟練によってその作業効率が
著しく左右されるものである。

【０００６】さらにこれらの作業には、必ず人間の介在
を必要とするため、ワークの交換や上記傾きや平行度の
微調整等の段取り作業を含めて、加工の無人自動化を行
う際に大きな障害となっていた。そこで、本発明は、作
業者の熟練に頼らず、ワークの姿勢を簡便に且つ短時間
で精度良く調整でき無人自動化にも対応可能なワーク姿
勢調整装置およびワーク姿勢調整方法並びにワーク姿勢
調整具を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、１）請求項１記載の発明のワーク姿勢調整装置は、互い
に交差する第１および第２の面を有するワークの姿勢
を、工具ヘッドと加工テーブルとの相対運動に関して工
作機械に設定された互いに直交するＸ軸，Ｙ軸およびＺ
軸に基づいて調整するワーク姿勢調整装置において、ベ
ースと、上記ワークを取り付ける取付体と、ベースと取
付体との間に介在して取付体を支持する支持機構とを備
え、この支持機構は、上記取付体をＺ軸方向に駆動する
ことにより、ワークの第１の面のＸＹ平面に対する傾き
を補正する第１の補正手段、および取付体をＺ軸に平行
な軸線の回りに回転駆動することにより上記第２の面の
Ｘ軸方向に関する傾きを補正する第２の補正手段を含
み、上記第１の面のＸＹ平面に対する傾きおよび上記第
２の面のＸ軸方向に関する傾きに関連する座標値を検出
する座標値検出手段と、この座標値検出手段からの信号
に応じて各補正手段の動作を制御する制御手段とをさら
に備えたことを特徴とするものである。

【０００８】この構成では、ワークの第１および第２の
面の傾きに関連する座標値を検出し、検出された座標値
に応じて各補正手段の動作を制御して、ワークを所望の
取付姿勢に自動的に補正することができる。また、ワー
クの面を工作機械の運動軸を基準に補正するので、ベー
スと加工テーブルとの間の取付誤差の影響を受けること
なく精度良く補正が行える。

【０００９】ここで、ワークの第１の面のＸＹ平面に対
する傾きを補正するとは、両面のなす角度が所要角度に
なるように補正することを意味し、この所要角度にはゼ
ロ（すなわち両面が平行となる場合）も含まれる。ま
た、所要角度に厳密に補正する場合の他、所要角度を含
む許容範囲内に収まるように補正する場合も含む趣旨で
ある。ワークの第２の面のＸ軸方向に関する傾きを補正
することについても同様である。なお、工作機械が放電
加工機の場合は、電極を取り付けるための電極ヘッドが
工具ヘッドに該当し、同じものを意味するものとする。

【００１０】上記ベースは、工作機械の例えば加工テー
ブル等の構成要素によって兼用されていても良いし、そ
うでなくても良い。２）請求項２記載の発明のワーク姿勢調整装置は、請求
項１において、上記座標値検出手段は、工具ヘッドに取
り付けられ、上記第１および第２の面に接触することに
より上記制御手段に信号を出力する信号出力手段と、工
作機械に予め備えられ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向のそ
れぞれの変位を検出する変位検出センサとを含むことを
特徴とするものである。

【００１１】この構成では、工具ヘッドや電極ヘッドに
取り付けられた例えばタッチセンサ等の信号出力手段
を、工作機械の加工テーブル上のワークの第１および第
２の面に接触させてトリガ信号を得、このときの各軸の
変位検出センサの検出値に基づいて、第１および第２の
面の傾きに関連する座標値を検出することができる。工
作機械に予め備えられている要素を用いるので、別途に
３次元座標測定機等を設ける場合と比較して、構成を格
段に簡素化することができる。

【００１２】３）請求項３記載の発明のワーク姿勢調整
装置は、請求項１又は２において、各補正手段は補正し
た位置をロックする手段を兼用していることを特徴とす
るものである。この構成では、取付体の姿勢を補正した
各補正手段によってそのまま補正済みの状態をロックす
ることができる。したがって、補正手段とロック手段を
別個に設ける場合と比較して構成を簡素化することがで
きる。

【００１３】４）請求項４記載の発明のワーク姿勢調整
装置は、請求項１，２又は３において、上記支持機構
は、上記取付体の上記軸線方向への移動を許容した状態
で上記軸線回りの取付体の回転を支持する回転支持手段
をさらに含み、上記第１の補正手段は、上記軸線から離
れた少なくとも３つの位置にそれぞれ配置されているこ
とを特徴とするものである。

【００１４】この構成では、第２の補正手段による回転
駆動の軸線の回りに取付体を回転支持してあるので、第
２の補正手段は１箇所に設けるのみで良く構造を簡素化
することができる。また、各補正手段を含む支持機構が
ＸＹ平面内に働く切削応力にも十分に耐えることができ
る。５）請求項５記載の発明のワーク姿勢調整装置は、請求
項１，２又は３において、上記支持機構は、上記取付体
を所定の点の回りに回転支持する球面軸受をさらに含
み、上記第１の補正手段は、上記軸線から離れた少なく
とも２つの位置にそれぞれ配置されていることを特徴と
するものである。

【００１５】この構成では、球面軸受を用いたので、こ
の球面軸受によって鉛直方向の荷重も支えることができ
る結果、第１の補正手段は少なくとも２位置に配置すれ
ば良く、構造を簡素化できる。また、球面軸受によって
より安定して取付体を支持することができる。６）請求項６記載の発明のワーク姿勢調整装置は、請求
項１ないし５の何れか一つにおいて、上記第１および第
２の補正手段のそれぞれは、互いに逆方向に取付体を駆
動する一対の圧電変位素子を含むことを特徴とするもの
である。

【００１６】圧電変位素子であれば、補正手段を極めて
小型化でき、且つ十分な固定荷重を負担することができ
る。また、印加電圧に対して変位量が安定していると共
に応答性が良いので、即座に所望の変位を得ることがで
き、迅速に調整できる。一方、圧電変位素子は、積層枚
数に応じて任意の変位量のものを得ることができるの
で、必要とされる調整量に応じて、所望の変位量のもの
を選択して用いることができる。

【００１７】なお、上記一対の圧電変位素子は、取付体
を逆方向に駆動できれば良く、その配置形態は特に限定
されない。例えば、一対の圧電変位素子が、取付体の所
定部を挟んで対向配置されていて互いに逆向きに取付体
を押すようにしても良いし、また、距離を隔てて配置さ
れていても良い。また、一対の圧電変位素子が球面軸受
等の回転支点を挟んだ両側に配置されていて、共に同方
向に押すことにより取付体を互いに逆回りに回転駆動す
るものであっても良い。

【００１８】７）請求項７記載の発明のワーク姿勢調整
装置は、請求項６において、上記一対の圧電変位素子は
取付体の所定部を挟んで対向配置されることを特徴とす
るものである。もともと圧電変位素子は、あまり大きな
引っ張り荷重を負担できるようには作られておらず、圧
縮荷重を負担するように作られている。そこで、取付体
の所定部を両側の圧電変位素子で押し挟みながら、所定
部を駆動することにより、所定部を精度良く変位させる
ことができる。ここで、取付体が所定部を含んで一体に
形成されていても良いし、所定部が別体で形成されてい
ても良い。

【００１９】８）請求項８記載の発明のワーク姿勢調整
装置は、請求項６又は７において、少なくとも１つの補
正手段の一対の圧電変位素子のうちの一方を弾性部材で
置き換えたことを特徴とするものである。この構成で
は、一方の圧電変位素子に代えて弾性部材を用いること
により、一方の圧電変位素子のみの電圧を制御すれば良
いことになる結果、制御が簡単となる。また、圧電変位
素子の数を減じて製造コストを安価にできる。なお、弾
性部材としては、所要の変位量と所要の荷重を負担でき
れば十分であり、例えばゴムや樹脂を用いることがで
き、また、金属製のばねを用いることもできる。ばねと
しては圧縮コイルばねの他、引っ張りコイルばねを用い
ることができる。

【００２０】９）請求項９記載の発明のワーク姿勢調整
装置は、請求項６又は７において、上記一対の圧電変位
素子のそれぞれには、互いに逆向きの各圧電変位素子の
変位量に比例して増減するようなバイアス電圧を付加し
たオーバードライブ電圧が印加されることを特徴とする
ものである。この構成では、一対の圧電変位素子全体と
しての電圧−変位特性のリニアリティを向上したり、各
圧電変位素子の残留歪みに起因した電圧−変位特性の原
点ずれ等を防止したりすることができる。

【００２１】１０）請求項１０記載の発明のワーク姿勢
調整装置は、請求項６，７又は８において、上記圧電変
位素子に代えて超磁歪素子を用いたことを特徴とするも
のである。超磁歪素子は、外部の磁界の変化によって非
接触で変位を生じるので、ケーブルレスで使用できる。
また、圧電変位素子と比べて大出力、大変位を持ち、単
位応力当たりの重量が小さいという利点がある。

【００２２】１１）請求項１１記載の発明のワーク姿勢
調整装置は、請求項１ないし１０の何れか一つにおい
て、上記支持機構はベースと取付体との間に介在される
中間体をさらに含み、上記第１および第２の補正手段の
何れか一方が取付体と中間体との間に介在し且つ中間体
に対する取付体の変位を補正すると共に、他方が中間体
とベースとの間に介在し且つベースに対する中間体の変
位を補正することを特徴とするものである。

【００２３】この構成では、例えばワークの第１の面の
ＸＹ平面に対する傾きを取付体と中間体との関係におい
て調整し、ワークの第２の面のＸ軸方向に関連する傾き
（すなわち取付体の回転位置）を中間体とベースとの関
係において調整するので、各補正手段による調整を互い
に他から完全に独立した状態で行える。なお、ワークの
第１の面のＸ軸方向に関連する傾き（すなわち取付体の
回転位置）を取付体と中間体との関係において調整し、
ワークの第２の面のＸＹ平面に対する傾きを中間体とベ
ースとの関係において調整しても良い。

【００２４】１２）請求項１２記載のワーク姿勢調整装
置は、請求項１ないし１１の何れか一つに記載のワーク
姿勢調整装置に用いられるワーク姿勢調整具であって、
ベースと、このベースに支持機構を介して支持され、互
いに交差する第１および第２の面を有するワークを取り
付ける取付体とを備え、上記支持機構は、ワークの第１
の面の傾きを補正する第１の補正手段と、取付体を所定
の軸線の回りに回転駆動し上記ワークの第２の面の所定
方向に関する傾きを補正する第２の補正手段を含むこと
を特徴とするものである。

【００２５】本ワーク姿勢調整具を工作機械に適用し
て、ワークの取付姿勢を所望に補正することができる。
特に、調整具がベースと取付体と各補正手段を含む支持
機構とをユニット化できるので、種々の工作機械への適
用が可能となり、汎用性が向上する。１３）請求項１３記載の発明のワーク姿勢調整方法は、
互いに交差する第１および第２の面を有するワークの姿
勢を、工具ヘッドと加工テーブルとの相対運動に関して
工作機械に設定された互いに直交するＸ軸，Ｙ軸および
Ｚ軸に基づいて調整するワーク姿勢調整方法において、
第１および第２の補正手段を含む支持機構を介して支持
された取付体にワークが取り付けられた状態で、該ワー
クの第１の面のＸＹ平面に対する傾きに関連する座標値
を検出する工程と、検出された第１の面の傾きに関連す
る座標値に基づいて第１の補正手段によって第１の面の
傾きを補正する第１の面の補正工程と、取付体に取り付
けられたワークの第２の面のＸ方向に関する傾きに関連
する座標値を検出する工程と、検出された第２の面のＸ
方向に関する傾きに関連する座標値に応じて、第２の補
正手段によって取付体をＺ軸に平行な軸線の回りに回転
駆動し、上記第２の面のＸ軸方向に関する傾きを補正す
る第２の面の補正工程とを含むことを特徴とするもので
ある。

【００２６】この構成では、取付体に取り付けられたワ
ークの第１および第２の面の傾きに関連する座標値を検
出し、検出された座標値に応じて各補正手段の動作を制
御して、ワークを所望の取付姿勢に自動的に補正するこ
とができる。ここで、傾きを補正するとは、傾きを厳密
に所要角度にする場合の他、所要角度を含む許容範囲内
に収まるように補正する場合も含む趣旨である。また、
所要角度がゼロの場合（平行となる場合）をも含む趣旨
である。

【００２７】また、上記第１の面の補正工程と第２の面
の補正工程のいずれを先に実施しても良いし、両補正工
程を同時に実施しても良い。１４）請求項１４記載の発明のワーク姿勢調整方法は、
請求項１３において、上記第１の面の補正工程では、検
出された第１の面の傾きに関連する座標値に基づいて求
められる第１の面又はこれに平行な仮想平面を表す式Ｚ
＝ａ１・Ｘ＋ｂ１・Ｙ＋ｃ１、および予め設定された目
標となる仮想平面を表す式Ｚ＝ａ２・Ｘ＋ｂ２・Ｙ＋ｃ
２の両式から得られる偏差式と、第１の補正手段の配置
位置のＸ座標値およびＹ座標値とに基づいて第１の補正
手段の補正量を求めることを特徴とするものである。

【００２８】例えば、前者の式から後者の式を差し引い
た偏差式ΔＺ＝（ａ１−ａ２）Ｘ＋（ｂ１−ｂ２）Ｙ＋
（ｃ１−ｃ２）に、第１の補正手段の配置位置のＸ座標
値およびＹ座標値を代入して得られるΔＺ値は、第１の
補正手段の配置位置における変位ずれ量を表すので、第
１の補正手段の補正量Ｈは、Ｈ＝−ΔＺとなる。一方、
後者の式から前者の式を差し引いた偏差式ΔＺ＝（ａ２
−ａ１）Ｘ＋（ｂ２−ｂ１）Ｙ＋（ｃ２−ｃ１）に、第
１の補正手段の配置位置のＸ座標値およびＹ座標値を代
入して得られるΔＺ値は、そのまま第１の補正手段の補
正量Ｈとして、採用できる。すなわちＨ＝ΔＺとなる。

【００２９】何れの偏差式を用いても良いが、何れにし
ても、偏差式と第１の補正手段の配置位置のＸ，Ｙ座標
値を用いて、複雑な演算をすることなく第１の補正手段
による必要な補正量を迅速に求めることができる。第１
の補正手段の配置位置はどのような位置であっても良
く、第１の補正手段の配置の自由度が高くなる。１５）請求項１５記載の発明のワーク姿勢調整方法は、
請求項１３又は１４において、上記第２の面の補正工程
は第１の面の補正工程の後で実施されることを特徴とす
るものである。

【００３０】この構成では、第１の面のＸＹ平面に対す
る傾きが補正された後に実施される第２の面の補正工程
において、Ｚ軸回りに取付体を回転駆動する。したがっ
て、特に第１の面がＸＹ平面に対して略平行に補正され
ている場合には、この既に調整された第１の面の補正が
第２の面の補正によって、狂わされてしまうようなこと
がなく、仮にあったとしても実質的に無視できるレベル
であるので、精度の良い補正が行える。

【００３１】１６）請求項１６記載の発明のワーク姿勢
調整方法は、請求項１３，１４又は１５において、上記
第１および第２の面の補正工程のうち、先になされた補
正工程での補正を一旦解除した状態で後の補正工程を実
施し、その後、上記先になされた補正工程での補正状態
を復帰させることを特徴とするものである。この構成で
は、各補正手段による補正時に互いに他の補正手段に不
要な力が及ぼされることがないため、一方の補正が他方
の補正に与える影響を確実に回避した状態での補正を行
うことができ、一層精度の良い補正が行え、かつ補正手
段の寿命を長くすることができる。

【００３２】１７）請求項１７記載の発明のワーク姿勢
調整方法は、請求項１３又は１４において、上記第１お
よび第２の面の補正工程を同時に行うことを特徴とする
ものである。この構成では、例えばまず第１の面のＸＹ
平面に対する傾きに関連する座標値の検出と第２の面の
Ｘ方向に関する傾きに関連する座標値の検出とを連続し
て一挙に行っておき、その後で両補正を一括して同時に
行うので、迅速な補正が可能となる。なお、補正前の偏
位量が比較的小さい場合は補正を同時に行っても、第１
および第２の面の補正が互いに他に与える影響は殆ど無
視できるレベルであり、補正精度に与える影響は殆どな
い。

【００３３】１８）請求項１８記載の発明のワーク姿勢
調整方法は、請求項１３ないし１７の何れか一つにおい
て、上記第１および第２の面の傾きに関連する座標値を
検出する工程の前に、各補正手段の動作位置を初期位置
にリセットする工程を含むことを特徴とするものであ
る。この構成では、各補正手段の動作位置を補正開始前
に初期位置にリセットしておくことにより、常に既知の
定位置から補正を行うため補正開始のつど現在位置を調
べる必要がなく、迅速な補正が可能となる。

【００３４】１９）請求項１９記載の発明のワーク姿勢
調整方法は、請求項１８において、上記初期位置は各補
正手段による最大補正範囲の中央位置であることを特徴
とするものである。この構成では、各補正手段を最大補
正範囲の中央位置にリセットしておくことにより、より
迅速な補正が可能となる。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態を添付
図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形
態のワーク姿勢調整装置を装備した工作機械の斜視図で
あり、本ワーク姿勢調整装置１００（以下では、単に姿
勢調整装置１００という）は、工作機械３０の加工テー
ブル３１の基準面としての上面３２に、ボルト等の固定
部材を用いて固定される姿勢調整具１を主要部として備
えている。また、本姿勢調整装置１００は、工具ヘッド
４４に取り付けられる信号出力手段としてのプローブ式
のタッチセンサ４６と、工作機械３０に予め備えられた
基準３軸方向の変位検出センサ４７，４８および４９
（図８参照）と、姿勢調整具１に設けられた後述する駆
動固定部材の動作を制御する制御手段としてのコントロ
ーラＣとを備えている。

【００３６】図２は姿勢調整具１の斜視図であり、図３
は姿勢調整具１の平面図であり、図４（ａ）は姿勢調整
具１をＹ方向から見た側面図であり、図４（ｂ）は姿勢
調整具１をＸ方向から見た側面図である。これらの図を
参照して、姿勢調整具１は、加工テーブル３１に固定さ
れる矩形板状のベース２と、このベース２の上面２ａと
略平行な取付面３ａを有する矩形板状の取付体３とを備
えている。なお、図におけるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向
は、工作機械３０の持つ基準軸方向であり、以下の説明
においても同様である。

【００３７】図１において、４２は、工作機械３０の本
体３０ＡによってＹ軸方向に進退自在に支持されたＹ軸
移動テーブルであり、４３は、上記Ｙ軸移動テーブル４
２によってＸ軸方向に進退自在に支持されたＸ軸移動テ
ーブルである。これらのＸ軸移動テーブル４３およびＹ
軸移動テーブル４２は、Ｘ軸サーボモータおよびＹ軸サ
ーボモータ（図１では図示していないが図８においてＢ
１，Ｂ２として図示してある）によって駆動される。Ｘ
軸移動テーブル４３およびＹ軸移動テーブル４２の変位
は、それぞれ対応する変位検出センサ４７および４８
（図８参照）によって検出されており、検出された変位
に基づいて各移動テーブル４２，４３は位置制御されて
いる。

【００３８】一方、工具を装着するための工具ヘッド４
４とこれを支持した支持体４５は、本体３０Ａによって
Ｚ軸方向に進退自在に支持されており、この支持体４５
はＺ軸サーボモータ（図１では図示していないが図８に
おいてＢ３として図示してある）によって駆動される。
また、支持体４５のＺ軸方向の変位は、変位検出センサ
４９（図８参照）によって検出されており、検出された
変位に基づいて支持体４５は位置制御されている。

【００３９】図１に示すように、工作機械３０の所定の
部位には、上記の取付体３の姿勢を調整するためのコン
トローラＣが取り付けられており、このコントローラＣ
の表面には、操作パネルＣ１が配置されていると共に、
コントローラＣの内部には、上記各移動テーブル４２，
４３や支持体４５の位置や移動速度の制御、工具の回転
数制御および加工前におけるワークの姿勢調整等を司
る、後述するマイクロコンピュータＣ２が内装されてい
る。図示していないが、コントローラＣには、後述する
各圧電変位素子からのリード線が接続されている。

【００４０】上記の取付体３の中央部とベース２との間
には、取付体３をＺ軸方向に沿う軸線Ｋの回りに回転自
在に支持する転がり軸受８が配置されている。ベース２
の上面２ａおよび下面がベース２の基準面となってお
り、この基準面としての下面が加工テーブル３１の上面
に沿わされて固定されている。このため、ベース２の基
準面としての上面２ａも略適正な位置決めがなされてい
る。

【００４１】図３におけるＸ方向に沿う断面図である図
５を参照して、この転がり軸受８は例えばラジアル玉軸
受からなり、ベース２の上面２ａにねじ２ｃにより固定
された略円柱状の支持主体８ａを有している。この支持
主体８ａの周面には、内側軌道面１８ａを有する溝１８
が形成されており、この溝１８に保持された複数の例え
ばスチール製のボール１５が、取付体３の下面に形成さ
れた円孔からなる受容部１４に嵌め入れられている。こ
れらのボール１５は受容部１４の内周壁を外側軌道面１
９として、転動されながら公転されるようになってい
る。また、ボール１５は内側軌道面１８ａおよび外側軌
道面１９に対してクリアランスがゼロの状態で転動する
ように設定されている。

【００４２】一方、支持主体８ａの上面１６と受容部１
４の底面１７との間には、所定の隙間ｓが設けられてお
り、本転がり軸受８は、取付体３をＺ方向には支持せ
ず、ＸＹ平面内での取付体３の回転のみを支持するよう
になっている。したがって、取付体３は、転がり軸受８
によってＸ方向およびＹ方向への移動は規制されている
ことになる。また、上記の隙間ｓによって、ボール１５
の公転中心を支点として、Ｚ軸方向にも傾斜状に変位が
可能になっている。

【００４３】本実施形態では、取付体３の取付面３ａに
直接ワークＷを取り付ける場合に則して説明する。取付
体３の取付面３ａの所要位置には、例えばアングル状の
基準ガイドレール３ｃ（図２参照、他の図では簡単のた
め、基準ガイドレール３ｃの図示を省略してある。）が
配置されており、この基準ガイドレール３ｃに沿わせた
状態で、ワークＷを取付面３ａに載置することにより、
ワークＷの大まかな位置決めがなされるようになってい
る。また、ワークＷを取付面３ａに固定する手段として
は、取付面３ａに形成されたねじ孔にワーク固定用のね
じをねじ込み、ワークＷを取付面３ａに押圧固定するも
のを例示できる。また、例えば放電加工等でワークＷに
あまり負荷がかからないような場合には、瞬間接着剤等
の接着剤を用いて取付面３ａに接着固定することも可能
である。

【００４４】また、ワークＷを取付面３ａに直接固定す
る方式の他、取付面３ａに固定した取付バイス（例えば
図１８の従来例で示したものと同様のもの）を介してワ
ークＷを間接的に固定する方式もある。さらに、無人自
動加工に適した自動芯出し装置等のアタッチメントを介
してワークＷを取付体３に固定しても良い。図３を参照
して、取付体３の四辺のそれぞれの中央部には、凹部３
ｂが形成され、各凹部３ｂの中央部から外方へ向かって
矩形断面の駆動用突部１２，１３が突出形成されてい
る。駆動用突部１２は、Ｙ方向および反Ｙ方向にそれぞ
れ延びており、駆動用突部１３は、Ｘ方向および反Ｘ方
向にそれぞれ延びていて駆動用突部１２よりも長く設定
されている。各駆動用突部１２，１３のそれぞれは、第
１の補正手段としての第１の駆動固定部材４によって、
Ｚ軸方向に支持されている。また、長い側である駆動用
突部１３のそれぞれは、第２の補正手段としての第２の
駆動固定部材６によってＺ軸に平行な軸線Ｋ回りの回転
方向に支持されている。

【００４５】各第１の駆動固定部材４は、軸線Ｋを中心
とする円周を等配分するように配置されており、一対の
第２の駆動固定部材６は、軸線ｋを挟んだ対称位置に配
置されている。第１の駆動固定部材４のそれぞれは、各
駆動用突部１２，１３を介して、取付体３の四辺の中央
部の高さを調整することにより、取付面３のＸ軸方向お
よびＹ軸方向に関する傾きを調整し、この調整を通じて
ワークＷの加工面の傾きを調整するものである。一方、
第２の駆動固定部材６は、各駆動用突部１３を介して、
取付体３ひいてはワークＷの軸線Ｋ回りの回転位置を調
整するものである。

【００４６】第１の駆動固定部材４は、互いに対をなす
圧電変位素子９ａ，９ｂをそれぞれ含んでいる。これら
の圧電変位素子９ａ，９ｂは、ベース２の上面２ａにね
じ１１によって固定されたチャンネル状（断面コの字型
形状）の固定枠５によって支持されている。この固定枠
５は、ベース２の上面２ａに平行な横バー部５ａと、こ
の横バー部５ａの両端に連結された一対の脚部５ｂとを
備えている。そして、上記の駆動用突部１２は、固定枠
５とベース２の上面２ａとで区画される空所内に貫通さ
れており、この空所内において、駆動用突部１２の上下
にそれぞれ圧電変位素子９ａ，９ｂが配置されている。

【００４７】ここで、圧電変位素子とは、電圧を印加す
ると伸縮する性質のある圧電素子を複数枚積層させて構
成したものであり、印加電圧に応じた変位量を得ること
が可能で、積層枚数に応じた任意の変位量を得ることが
できる。すなわち大きな変位量を必要とする場合には、
積層枚数の多い圧電変位素子を選択して用いれば良く、
必要とする変位量が少ない場合には、積層枚数の少ない
圧電変位素子を選択して用いれば良い。また、一般に、
圧電変位素子は、形状的にも１０ｍｍ×１０ｍｍ×１８
ｍｍ程度と非常に小型でありながら、数１００Ｋｇの荷
重にも耐えられるほど高い剛性を持っており、印加電圧
に対する変位の応答性も極めて速い。なお、より大きな
荷重を受ける必要のある場合は、荷重負荷面積の広いも
のを用いれば良い。

【００４８】各圧電変位素子９ａ，９ｂの両側面２２
は、これに対向する脚部５ｂの内面との間に介在したシ
リコーン系接着剤のような弾性を有する接着剤の層２１
を介して脚部５ｂに固定されている。各圧電変位素子９
ａ，９ｂの上面２３ａおよび下面２３ｂは、各々が対向
する面に対して固定されていない。したがって、第２の
駆動固定手段６によって取付体３が回転駆動されて、駆
動用突部１２が水平方向の変位を受けても、圧電変位素
子９ａ，９ｂに無理な応力が加わらないようになってい
る。なお、図において、２４，２５は圧電変位素子９
ａ，９ｂに駆動電圧を印加するためのリード線である。

【００４９】上述したように、各圧電変位素子９ａ，９
ｂは、電圧を印加されることによって伸縮するものであ
り、上側の圧電変位素子９ａを伸長させつつ下側の圧電
変位素子９ｂを短縮させることによって、駆動用突部１
２を上下から挟持した状態で駆動用突部１２を下方へ押
して変位させ、逆に、下側の圧電変位素子９ｂを伸長さ
せつつ上側の圧電変位素子９ａを短縮させることによっ
て、駆動用突部１２を上下から挟持した状態で駆動用突
部１２を上方へ押して変位させる。

【００５０】このようにして、Ｘ方向に沿って並ぶ一対
の第１の駆動固定部材４によって、取付体３のＸ方向に
関する傾きを調整でき、またＹ方向に沿って並ぶ一対の
第１の駆動固定部材４によってＹ方向に関する傾きを調
整できる。そして、このように交差する２方向に関して
取付体３の取付面３ａの傾きを調整することにより、こ
の取付面３ａに取付けられたワークＷの第１の面に相当
する加工面Ｗａの傾きを調整できる。すなわち、ワーク
Ｗの加工面ＷａがＸＹ平面に沿うように調整できる。

【００５１】一方、図３を参照して、Ｘ方向および反Ｘ
方向に延びる長い側の駆動用突部１３は、それぞれ第２
の駆動固定部材６によっても受けられている。第２の駆
動固定部材６は、第１の駆動固定部材４よりも、駆動用
突部１３の先端側に配置されている。また、第２の駆動
固定部材６をＸ方向から見た側面図である図７を参照し
て、第２の駆動固定部材６のそれぞれは、対をなす圧電
変位素子１０ａ，１０ｂを含んでおり、これら圧電変位
素子１０ａ，１０ｂは台形状の固定枠７によって支持さ
れている。なお、図７は固定枠７に対して駆動用突部１
３が、後述する貫通孔７ａの左右方向の中央部にある初
期位置の状態を示しており、図７において、破線で示す
位置が、電圧を印加しない状態での各圧電変位素子１０
ａ，１０ｂの端面の位置である。

【００５２】この固定枠７は、ベース２の上面２ａにね
じ１１により固定され、矩形の貫通孔７ａを有してい
る。この貫通孔７ａの中央部を、駆動用突部１３が貫通
している。貫通孔７ａ内には、駆動用突部１３の左右に
それぞれ圧電変位素子１０ａ，１０ｂが配置されてい
る。これら一対の圧電変位素子１０ａ，１０ｂは、互い
に他と逆向きに駆動用突部１３を押し、互いに協同して
取付体３を回転駆動する。各圧電変位素子１０ａ，１０
ｂの上下の面２６は、各々が対向する貫通孔７ａの内上
面または内底面との間にそれぞれ、シリコーン系接着剤
のような弾性を有する接着剤の層２１を介して固定枠７
に固定されている。一方、各圧電変位素子１０ａ，１０
ｂの左右の側面２７ａ，２７ｂは、駆動用突部１３や貫
通孔７ａの左右側面に対して固定されていない。

【００５３】したがって、第１の駆動固定部材４によっ
て駆動用突部１３がＺ軸方向に変位されたとしても、固
定枠７およびこれに固定された圧電変位素子１０ａ，１
０ｂは、何らこれを拘束せず、また、圧電変位素子１０
ａ，１０ｂは無理な力を受けないようになっている。図
８は本実施形態の姿勢調整装置１００の電気的構成を示
すブロック図である。同図を参照して、本実施形態で
は、マイクロコンピュータＣ２に対して、Ｘ軸移動テー
ブル４３の変位を検出するＸ軸変位検出センサ４７から
の信号、Ｙ軸方向移動テーブル４２の変位を検出するＹ
軸変位検出センサ４８からの信号、支持体４５のＺ軸方
向の変位を検出するＺ軸変位検出センサ４９からの信
号、およびタッチセンサ４６からの信号（トリガ信号と
なる）が入力される。

【００５４】このタッチセンサ４６は、工具に代えて工
具ヘッド４４に取り付けられるものであり、ワークＷと
の接触を検出して信号を発するものである。タッチセン
サ４６の接触子の先端は球面に形成されており、あらゆ
る方向からの接触を許容している。一方、マイクロコン
ピュータＣ２は、Ｄ／Ａ変換器を含む各駆動回路Ａを介
して、各圧電変位素子９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂに印
加する電圧を制御するようにしている。また、各駆動回
路Ｂを介して、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のサーボモータＢ
１，Ｂ２，Ｂ３のそれぞれの駆動を制御する。

【００５５】次いで、各圧電変位素子９ａ，９ｂ，１０
ａ，１０ｂに印加されるべき電圧について説明する。ま
ず、図６（ａ）は、圧電変位素子への印加電圧が０ボル
トのときの状態を示しており、このとき、各圧電変位素
子と駆動用突部１２とのクリアランスは、トータルΔｔ
１×２となる。すなわち、取付体３の駆動用突部１２は
垂直方向に最大Δｔ１×２の変位が可能である。そし
て、圧電変位素子９ａ，９ｂは、各々少なくともΔｔ１
×２の変位量が得られるものでなければならない。Δｔ
１×２の変位が得られるときの印加電圧をＶ１ボルトと
すると、加工面Ｗａの傾き補正を行っていない通常状態
においては、第１の駆動固定部材４の両圧電変位素子９
ａ，９ｂは、各々Ｖ１／２の電圧を印加され、各々垂直
且つ互いに逆向きにΔｔ１の伸長をしていて、取付体３
の駆動用突部１２を上下方向から挟持し、丁度その変位
範囲の中央位置（上記した初期位置）に位置固定してい
る。

【００５６】同様に、第２の駆動固定部材１０の両圧電
変位素子１０ａ，１０ｂへの印加電圧Ｖ１０ａ，Ｖ１０
ｂがともに０ボルトのときの両圧電変位素子１０ａ，１
０ｂと駆動用突部１３とのトータルクリアランスをΔｔ
２×２とすると、Δｔ２×２の変位を得るのに必要な印
加電圧をＶ２ボルトとしたとき、平行度補正を行ってい
ない通常状態において、両圧電変位素子１０ａ，１０ｂ
は、各Ｖ２／２ボルトの電圧を印加され、水平且つ互い
に逆方向にΔｔ２の伸長をしていて駆動用突部１３を左
右方向から挟持し、丁度その変位範囲の中央位置（上記
した初期位置）に位置固定している。

【００５７】なお、実際には、圧電変位素子９ａ，９ｂ
（又は１０ａ，１０ｂ）は一度電圧を印加すると電圧を
除去した後も残留変位δを生じるので、両圧電変位素子
９ａ，９ｂ（又は１０ａ，１０ｂ）で挟持された駆動用
突部１２，１３の変位が、図９（ａ）に示すように、適
正な位置からずれるおそれがある。図９（ａ）におい
て、駆動用突部１２，１３の変位としては、下側の圧電
変位素子９ｂの電圧−変位特性と上側の圧電変位素子９
ａの電圧−変位特性との中間位置のもの（一点鎖線で示
す）となる。

【００５８】そこで、この残留変位δに起因した変位の
ずれを矯正したり、電圧−変位特性のリニアリティを向
上させるために、各圧電変位素子９ａ，９ｂにそれぞれ
バイアス電圧，を付加したオーバードライブ電圧を
印加するようにし、駆動用突部１２，１３の変位が、略
原点を通るようにしている〔図９（ｂ）参照〕。なおオ
ーバードライブのためのバイアス電圧は一定電圧ではな
く、圧電変位素子の変位量に比例して増加してゆくよう
に印加している。即ち図９（ｂ）の実施形態では圧電変
位素子の変位量が０のとき（残留変位δのみ）はバイア
ス電圧は０、そして変位量の増加と共にバイアス電圧も
増加して、最大変位の時にバイアス電圧となるように
している。

【００５９】次いで、上記の姿勢調整装置１００を用い
てワークＷの姿勢制御を行う場合の動作について、図１
０に示すフローチャートに基づいて説明する。上記の基
準ガイドレールを用いて粗い位置決めがなされたワーク
Ｗに対して、まず、基準面としての加工面Ｗａの傾き補
正を行う（ステップＳ１〜Ｓ３）。加工面ＷａのＸＹ平
面に対する傾斜誤差を補正して傾斜０であるＸＹ平面に
沿わせなければならない。

【００６０】ここで、ＸＹＺ３次元座標空間における平
面の方程式は、ａＸ＋ｂＹ＋ｃ＝Ｚ …（１）と表すことができる。ａはＸ軸方向の傾きを、ｂはＹ軸
方向の傾きを表す。任意の３点の座標を各々（Ｘ１，Ｙ
１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ
３）として、これらを前式（１）に代入した３次元方程
式の傾きａ，ｂを求めると、下記式（２），（３）のよ
うになる。

【００６１】

【数１】

【００６２】

【数２】

【００６３】そこで、まず、ワークＷの加工面Ｗａ上に
おける任意の３点Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃の座標（ｘ１，ｙ
１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）および（ｘ３，ｙ
３，ｚ３）を測定し、マイクロコンピュータＣ２では、
これらの座標と前式（２）、（３）とに基づいて、基準
面としての加工面ＷａのＸ軸、Ｙ軸各方向における実際
の傾斜度を求める（ステップＳ１）。

【００６４】すなわち、マイクロコンピュータＣ２で
は、Ｘ軸移動テーブル４３およびＹ軸移動テーブル４２
を駆動して、例えば点Ｐ₁のＸ，Ｙ座標に合わせた後、
支持体４５をゆっくりと下降させ、タッチセンサ４６が
加工面Ｗａに接触してトリガ信号が入力された時点で下
降を停止すると共に、この時点でのＺ軸座標を検出する
ことにより、点Ｐ₁の三次元の座標を得るようにしてい
る。点Ｐ₂，点Ｐ₃に関しても同様である。

【００６５】そして、求めた傾斜度が許容範囲内（例え
ば、１００ｍｍのスパンに対して０．５μｍ以下であ
る）にない場合には、傾き補正を行って補正した傾きに
固定する（ステップＳ２，Ｓ３）。ここで、Ｘ軸方向に
おける２つの第１駆動固定部材４，４間のピッチをｄ１
ｍｍとすると（図３）、２つの第１駆動固定手段４，４
における取付体３のＺ方向の相対的傾斜補正量は、トー
タルａ×ｄ１×１０００μｍとなる。すなわち、第１の
駆動固定部材４の一つに着目すると、取付体３の中心に
対してａ×ｄ１×１０００／２μｍの変位補正を行えば
良く、またもう一方の第１の駆動固定部材４はそれとは
逆方向にａ×ｄ１×１０００／２μｍの変位補正を行え
ば良い。

【００６６】圧電変位素子の１μｍ当たりの変位に要す
る印加電圧は予め判っているので、これをＫ１ボルトと
すると、Ｘ方向に沿って並ぶ一対の第１駆動固定部材４
のうちの一方の各圧電変位素子９ａ，９ｂに対しては、Ｖ_9a＝Ｖ１／２＋（Ｋ１×ａ×ｄ１×１０００／２） …（４）Ｖ_9b＝Ｖ１／２−（Ｋ１×ａ×ｄ１×１０００／２） …（５）の補正電圧の印加を行う。そして、他方の第１の駆動固
定部材４の各圧電変位素子９ａ，９ｂに対しては、Ｖ_9a＝Ｖ１／２−（Ｋ１×ａ×ｄ１×１０００／２） …（６）Ｖ_9b＝Ｖ１／２＋（Ｋ１×ａ×ｄ１×１０００／２） …（７）ただし、上記のａとしては正の場合と負の場合がある。

【００６７】このようにして１回の面傾斜度測定で求め
た、加工面ＷａのＸ軸方向の傾斜を、一度に補正するこ
とができる。Ｙ軸方向の傾斜もＸ軸方向と同様にしてＸ
軸方向の傾斜の補正と同時に補正することができる。次
いで、このように、加工面ＷａがＸＹ平面に沿うように
補正された状態で、すなわち、加工面Ｗａに直交する軸
線ＫがＺ軸方向に沿わされた状態で、平面Ｗｂの２点Ｐ
₄，Ｐ₅の座標を測定する。この測定の態様について
は、上記した加工面Ｗａの３点Ｐ₁，Ｐ₂およびＰ₃の
座標測定の場合と、基本的には同じであるが、Ｘ軸移動
テーブル４３と支持体４５を駆動して、例えば点Ｐ₄の
Ｘ，Ｚ座標を設定した後、Ｙ軸移動テーブル４２を駆動
してタッチセンサ４６を平面Ｗｂに当接させる点が異な
る。

【００６８】このようにして測定した２点Ｐ₄，Ｐ₅の
座標と下記式（４）に基づいて、平面ＷｂのＸ軸に対す
る傾き（平面ＷｂとＸ軸との平行度）が測定される（ス
テップＳ４）。測定された傾きが許容範囲内（例えば、
１００ｍｍのスパンで０．５μｍ以内）にない場合に
は、加工面Ｗａの傾きの固定を一旦解除した後、加工面
Ｗａの傾き補正（ステップＳ３と同じ補正）と、平面Ｗ
ｂの傾き補正（すなわち平行度補正）を同時に行って、
これを固定する（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７）。

【００６９】なお、平面Ｗｂの傾きが補正前から許容範
囲内にあれば、そのまま（すなわち加工面Ｗａの傾きを
第１の駆動固定部材４によって固定した状態で）、平行
度を第２の駆動固定部材６によって固定する（ステップ
Ｓ５，Ｓ８）。すなわち、ＸＹ平面内における加工面Ｗ
ａの回転方向誤差は、加工面Ｗａと直交する第２の面に
相当する平面Ｗｂを基準面として、この基準面としての
平面ＷｂとＺＸ平面とのＸ軸方向に関する平行度を調整
することにより、調整するようにしている。そこで、平
行度の基準面としての平面Ｗｂ上において任意の２点Ｐ
₄，Ｐ₅のＸＹ座標を測定し、求めた２点Ｐ₄，Ｐ₅の
座標をそれぞれ（ｘ４，ｙ４）、（ｘ５，ｙ５）とする
と、ＸＹ平面内における回転方向の傾きｅは、ｅ＝（ｙ４−ｙ５）／（ｘ４−ｘ５） …（８）で表される。したがって、第２の駆動固定部材６と回転
の軸線Ｋとの距離をｄ３ｍｍとすると、ｄ３×ｅ×１０
００μｍの補正量だけ第２の駆動固定部材６は取付体３
を回転方向に変位させてやれば良い。第２の駆動固定部
材６の各圧電変位素子１０ａ，１０ｂの１μｍ当たりの
変位に要する印加電圧は予め判っているので、これをＫ
２ボルトとすると、各圧電変位素子１０ａ，１０ｂに対
しては、Ｖ_10a＝Ｖ２／２＋（Ｋ２×ｅ×ｄ３×１０００） …（９）Ｖ_10b＝Ｖ２／２−（Ｋ２×ｅ×ｄ３×１０００） …（１０）の補正電圧の印加を行うことになる。このようにして、
１回の平行度測定で求めた平行度の誤差を、１度に補正
することができる。ただし上記のｅは正の場合と負の場
合がある。

【００７０】本実施形態では、全く人手を介さないで、
加工面Ｗａの傾き補正および平面Ｗｂの平行度補正を、
極めて簡単に短時間に且つ精度良く行うことができる。
特に、取付面３ａに直交する軸線Ｋの回りに取付体３を
回転支持したので、第２の駆動固定部材４は円周上の１
箇所に設けるのみでも、回転ずれの補正が可能である。
この場合、構造を簡素化できる。なお、上記実施形態で
は、より強い駆動力と切削応力に対する剛性向上のため
に、軸線Ｋを挟んだ対称位置に、第２の駆動固定部材４
を一対配してある。

【００７１】また、負荷荷重が高くて応答性が良い圧電
変位素子９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂを用いたので、取
付体３に対する十分な固定荷重を得ることができ、ま
た、迅速に調整できる。また、圧電変位素子であれば、
所望の変位量のものを選択して用いることができ、自在
性がある。さらに、取付体３の駆動用突部１２，１３を
両側の圧電変位素子（９ａ，９ｂ）（１０ａ，１０ｂ）
で押し挟みながら、取付体３を変位させるので、精度良
く調整できる。

【００７２】なお、上記の実施形態において、ステップ
Ｓ７又はＳ８を経て、傾き・平行度の補正を行った後、
念のため、もう一度、各点Ｐ₁〜Ｐ₅の座標を測定し、
加工面Ｗａの傾きおよび平面Ｗｂの平行度が許容範囲内
に入っていることを確認するようにしても良い。また、
上記の実施形態においては、加工面Ｗａの傾き補正を行
った後に、平面Ｗｂの平行度測定をして平行度を補正す
るという２段階で補正を行ったが、補正前において、５
つの点Ｐ₁〜Ｐ₅の座標を一括して測定することによ
り、両補正を同時に行ってしまうことも可能である。厳
密に言えば、加工面Ｗａの傾き補正を行った後でない
と、精度の良い平行度補正は行えない面もあるので、前
者の方が補正の精度としては高い。一方、補正量自体が
非常に小さいレベルにあるため、加工面Ｗａの傾き補正
が、平面Ｗｂの平行度に与える影響は実質的に無視して
良いレベルであることから、後者のような同時補正も実
施可能なわけである。

【００７３】なお、上記実施形態においては、面の傾き
誤差や平行度誤差を測定するための座標測定を、工作機
械３０に備えられたセンサ類を用いて行ったが、工作機
械とは別に、公知の３次元測定機等を用いて測定し、パ
ソコン等で処理して、工作機械のコントローラに入力す
るようにしても良い。また、上記実施形態における転が
り軸受８に代えて、図１１（ａ）に示すような球面軸受
８Ａを用いて、Ｚ軸方向の荷重を支えるようにすること
もできる。この場合、図１１（ｂ）に示すように、第１
の駆動固定部材４は、球面軸受８Ａの配置位置とは異な
る少なくとも２箇所に配置すれば良い。なお、全ての第
１の駆動固定部材４の配置位置と球面軸受８Ａの配置位
置が同一直線上に並ばないようにすることが必要であ
る。

【００７４】また、第１の駆動固定部材４の配置形態と
しては、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すよう
に、取付体３の四隅部に配置することができる。この場
合、図１２（ａ）では、第１の駆動固定部材４を取付体
３の一対の対角線上にそれぞれ一対を並べて配置してお
り、図１２（ｂ）では、Ｙ軸および反Ｙ軸方向に延びる
各一対の第１の駆動固定部材４を配置している。なお図
１２（ａ），（ｂ）において、第２の駆動固定部材６は
対向する一対の辺の中央部にそれぞれ配置されている。

【００７５】また、図１２（ｃ）に示すように、第１の
駆動固定部材４は、例えば円形の取付体３の中央部を中
心とする円周上を略３等分する位置にそれぞれ設けるよ
うにしても良く、また、第２の駆動固定部材６は円周上
の１箇所に設けるようにしても良い。また、図１３
（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明のさらに他の実施形態
を示している。図１３（ａ）の実施形態が図１２（ａ）
の実施形態と異なるのは、第２の駆動固定部材６を、各
辺の中央部にそれぞれ配置したことである。これら第２
の駆動固定部材６は、取付体３の中央部を中心とする円
周上を略等分する位置に配置されることになり、これら
の第２の駆動固定部材６によって、等価的に回転支持す
ることができ、軸受を省略しても水平方向の切削荷重に
耐え得る剛性が確保され、取付体３を安定した姿勢に維
持することができる。したがって、可及的に転がり軸受
８や球面軸受８Ａの構成を省略することができ、構造を
簡素化することができる。

【００７６】また、図１３（ｂ）の実施形態が図１２
（ｃ）の実施形態と異なるのは、第２の駆動固定部材６
を取付体３の円周上を３等分する位置にそれぞれ設けた
ことである。このように取付体３の円周上の３等分位置
のみに、第２の駆動固定部材６を配置しても、水平方向
切削荷重に対する安定姿勢を維持することができる結
果、転がり軸受８や球面軸受８Ａを省略して構造を簡素
化できる。

【００７７】次いで、図１４はさらに他の実施形態を示
している。同図を参照して、本実施形態では、駆動用突
部１２，１３を挟持している一対の圧電変位素子９ａ，
９ｂの一方を、弾性部材、例えば圧縮コイルばね５０に
よって置き換えたことである。この場合、一方の圧電変
位素子９ａ又は９ｂのみの電圧を制御すれば良いので、
制御が簡単となる。また、圧電変位素子の数を減らして
製造コストを安価にできる。

【００７８】図１５はさらに他の実施形態を示してい
る。同図を参照して、本実施形態では、駆動用突部１３
を挟む各一対の第１および第２の駆動固定部材４，６
を、十字状の貫通孔５１ａを有する１の固定枠５１内に
十字状に配置した。この場合、固定枠５１の数を減じる
ことができると共に、駆動用突部１３の長さを短くで
き、姿勢調整装置１００全体をコンパクトにすることが
できる。

【００７９】図１６はさらに他の実施形態を示してい
る。同図を参照して、本実施形態が図２の実施形態と異
なるのは、ベース２と取付体３との間に、ベース２に対
して平行に配置された矩形板状の中間体６０を設け、第
２の駆動固定部材６をベース２と中間体６０との回転位
置を調整するようにすると共に、加工面Ｗａの傾き調整
は、中間体６０上に取付体３を支持する第１の駆動固定
部材４（これは図２実施形態のものと同様の構成であ
る）によって行うようにしたことである。中間体６０は
ベース２の上面２ａに直接載置しても良いし、例えば針
状ころ軸受のような滑り軸受を介してベース２上に支持
しても良い。また、第１の駆動固定部材４の固定枠５は
中間体６０上に固定され、第２の駆動固定部材６の固定
枠７はベース２上に固定されている。

【００８０】本実施形態では、取付体３の傾きを取付体
３と中間体６０との関係において調整し、取付体３の回
転位置を中間体６０とベース２との関係において調整す
ることにより、各駆動固定手段４，６による調整を、互
いに他から完全に独立した状態で行える。次いで、図１
７〜図１９を参照して、本発明の他の実施形態について
説明する。図１７を参照して、工作機械３０の加工テー
ブル３１上に、ワーク姿勢調整装置１０１の姿勢調整具
１を介してワークが搭載されている。ワーク姿勢調整装
置１０１において、円形の取付体３の周囲には円周をほ
ぼ３等分する３位置に、第１の駆動固定部材４が設けら
れている。同じく取付体３の円周を略３等分する他の３
位置には、第２の駆動固定部材６が設けられている。

【００８１】本実施形態での各駆動固定手段の配置形態
は、前述した図１３（ｂ）の実施形態のものに相当す
る。ここで、第１および第２の駆動固定部材４，６のそ
れぞれは、取付体３の所定部を挟んで対向配置された一
対の圧電変位素子により構成されている。各駆動固定部
材４，６における圧電変位素子の配置態様については図
１の実施形態と同様である。

【００８２】取付体３上には、ワーク姿勢調整具として
の芯出し位置決め治具Ｊを介してワークＷが搭載されて
いる。図１７および姿勢調整具１の側面図である図１８
を参照して、加工テーブル３１の上面３２は機械のＸＹ
運動平面（ＸＹ平面）に平行である。さらに加工テーブ
ル３１上に設置された姿勢調整具１におけるベース２の
上面２ａもＸＹ平面に平行となっている。

【００８３】取付体３の略中央部には、芯出し位置決め
治具Ｊの本体部Ｊ１が取付体３にボルト５０で締めつけ
固定されており、ワークＷを載せたワークベースＪ２を
嵌合軸（図示せず）にて本体部Ｊ１の嵌合穴（図示せ
ず）に嵌挿させることにより、ワークＷは取付体３の取
付面３ａに対して所定の位置および姿勢になるようにな
っている。他の構成に関しては図１の実施形態と同様で
あるので、図に同一符号を付してその説明を省略する。

【００８４】次いで、本実施形態における処理の手順を
図１９のフローチャートに基づいて説明する。処理が開
始されると、まず、第１および第２の駆動固定部材４，
６が初期位置にリセットされその位置に固定される（ス
テップＳ１）。この初期位置は、各駆動固定部材４，６
のそれぞれの最大補正範囲の中央位置にそれぞれ設定さ
れている。第１の駆動固定部材４のリセットによって、
ワークＷの上面Ｗａ又はこれに平行な仮想平面からなる
傾斜度基準面Ｚｗ（図１８参照）や、取付体３のワーク
取付面３ａは、目標となる仮想平面例えばＸＹ平面に略
平行となる。また、第２の駆動固部材６のリセットによ
って、ワークＷの平行度基準面Ｗｂは、目標軸例えばＸ
軸に略平行になる。

【００８５】次いで、ワークＷの傾斜度基準面Ｚｗ上の
任意の３点の３次元座標を測定し、これらをメモリに記
憶する（ステップＳ２）。測定された３点の三次元座標
を用いて、傾斜度基準面ＺｗのＸ軸方向に関する傾斜度
ａ１およびＹ軸方向に関する傾斜度ｂ１を演算し、これ
により、傾斜度基準面Ｚｗの平面方程式Ｚ＝ａ１・Ｘ＋ｂ１・Ｙ＋ｃ１ …（１１）を求める（ステップＳ３）。

【００８６】次いで、傾斜度基準面Ｚｗを補正する目標
となる、予め設定された仮想平面Ｚｒの平面方程式Ｚ＝ａ２・Ｘ＋ｂ２・Ｙ＋ｃ２ …（１２）と、上記傾斜度基準面Ｚｗに関する式（１１）との偏差
式 ΔＺ＝（ａ１−ａ２）Ｘ＋（ｂ１−ｂ２）Ｙ＋（ｃ１−ｃ２） …（１３）を求め、この偏差式（１３）に、各第１の駆動固定部材
４が配置されている位置のＸＹ座標（ｘ1n，ｙ1n）を代
入して、各第１の駆動固定部材４のＸＹ座標位置におい
て平面Ｚｗが平面ＺｒからＺ軸方向にどの程度ずれてい
るかを表す変位ずれ量ΔＺｎ値を求める（ステップＳ
４）。

【００８７】 ΔＺｎ＝（ａ１−ａ２）ｘ1n＋（ｂ１−ｂ２）ｙ1n＋（ｃ１−ｃ２） …（１４）となる。ここで、仮に目標となる仮想平面ＺｒがＸＹ平
面（平面方程式Ｚ＝０となる平面）である場合は、式
（１４）において、ａ２，ｂ２およびｃ２がゼロである
から、ΔＺｎ値は、 ΔＺｎ＝ａ１・ｘ1n＋ｂ１・ｙ1n＋ｃ１ …（１５）となる。

【００８８】求められた変位ずれ量ΔＺｎ（ΔＺ１，Δ
Ｚ２，ΔＺ３）の少なくとも１つの絶対値｜ΔＺｎ｜が
許容値ｍを超える場合、すなわち変位ずれ量ΔＺｎの少
なくとも１つが許容範囲から外れる（ΔＺｎ＜−ｍ、又
はｍ＜ΔＺｎである）場合には、全ての第１および第２
の駆動固定部材４，６の固定を一旦解除した後（ステッ
プＳ６）、許容範囲から外れる第１の駆動固定部材４の
みを駆動して傾斜度基準面Ｚｗの傾きを補正し、その傾
きに固定する（ステップＳ７）。このとき、Ｚ軸方向に
関して必要な補正量ＨｎはＨｎ＝−ΔＺｎ …（１６）で表される。すなわち変位ずれが生じている方向と逆方
向に、補正すべき第１の駆動固定部材４を駆動して変位
ずれを解消しその位置に固定する。

【００８９】結果として、変位ずれ量ΔＺｎが正である
場合には、反Ｚ軸方向に｜ΔＺｎ｜の補正量で補正さ
れ、変位ずれ量ΔＺｎが負である場合には、Ｚ軸方向に
｜ΔＺｎ｜の補正量で補正されることになる。なお、ス
テップＳ７での補正を行うに際し、事前のステップＳ６
で全ての駆動固定部材４，６のの固定を解除している。
すなわち、第２の駆動固定手段６および補正を行う必要
のない（変位ずれ量ΔＺｎが許容範囲内である）他の第
１の駆動固定部材４の固定を一旦解除され、補正すべき
第１の駆動固定部材４の補正と同時に、解除前の状態に
再設定して固定する。

【００９０】一方、全ての変位ずれ量ΔＺｎが許容範囲
内にある（すなわち、−ｍ≦ΔＺｎ≦ｍである）とき
は、傾斜度補正のためのステップＳ６，７を経ることな
く、次のステップＳ８へ進むことになる。このステップ
Ｓ８においては、ワークＷの平行度基準面Ｗｂ上の任意
の２点Ｐ ₄，Ｐ₅についてのＸＹ２次元座標値（ｘ４，
ｙ４）、（ｘ５，ｙ５）を測定し、測定された座標値を
記憶する。次いで、測定された二次元座標値を用いて、
平行度基準面Ｗｂの目標方向例えばＸ軸方向に関する傾
き（平行度に相当）ｅｘを下記式（１７）を用いて演算
する（ステップＳ９）。

【００９１】ｅｘ＝（ｙ４−ｙ５）／（ｘ４−ｘ５） …（１７）各第２の駆動固定部材６と、取付体３の回転中心との距
離をＤ２とすると、各第２の駆動固定部材６の位置に換
算したワークの回転方向の変位Ｕｗは、Ｕｗ＝ｅｘ・Ｄ２ …（１８）となり、目標位置の変位をＵｒとすると、回転方向の変
位ずれ量ΔＵは、 ΔＵ＝Ｕｗ−Ｕｒ …（１９）となる。

【００９２】ここで、仮に平行度基準面ＷｂがＸ軸方向
に平行になるように姿勢調整を行う場合には、Ｕｒ＝０
であるから、回転方向の変位ずれ量ΔＵ＝Ｕｗとなる。
求められた回転方向の変位ずれ量ΔＵの絶対値｜ΔＵ｜
が許容値ｌを超える場合、すなわち回転変位ずれ量ΔＵ
が許容範囲から外れる場合（ΔＵ＜−ｌ、又はｌ＜ΔＵ
である）場合には、全ての第１および第２の駆動固定部
材４，６の固定を一旦解除した後、傾斜度および平行度
を同時に補正し固定する（ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ
１３）。

【００９３】このとき、平行度補正のために、Ｚ軸を中
心とする時計回り方向に関して必要な回転方向の補正量
Ｌは、Ｌ＝−ΔＵ …（２０）で表される。すなわち回転変位ずれが生じている方向と
逆方向に、各第２の駆動固定部材６を駆動して回転変位
ずれを解消しその位置に固定した後、処理を終了する。

【００９４】結果として、回転方向の変位ずれ量ΔＵが
正である場合には、時計回り方向に｜ΔＵ｜の回転補正
量で補正され、回転方向の変位ずれ量ΔＵが負である場
合には、反時計回り方向に｜ΔＵ｜の補正量で補正され
ることになる。一方、回転方向の変位ずれ量ΔＵが許容
範囲内にある（すなわち、−ｌ≦ΔＵ≦ｌである）とき
には、ステップＳ１２，Ｓ１３の補正を行わないで処理
を終了する。

【００９５】なお、ステップＳ１３の平行度補正（回転
方向の変位補正）を行うに際し、事前のステップＳ１２
において、全ての駆動固定部材４，６の固定を一旦解除
している。すなわち、既に設定された第１の駆動固定部
材４が一旦固定解除され、第２の駆動固定部材６による
平行度の補正と同時に、解除前の状態に再設定して固定
する。

【００９６】本実施形態においても、図１の実施形態と
同様に、ワークを所望の取付姿勢に精度良く迅速に且つ
自動的に補正することができ、ひいては調整のための人
手を不要とすることができる結果、調整段取りの自動化
対応が可能となるという利点がある。さらに下記の利点
がある。すなわち、まず、各駆動固定部材４，６を補正
開始前に初期位置にリセットしておくことにより、その
つど現在位置を調べる必要がなく、より迅速な補正が可
能となり、しかも、上記初期位置を各駆動固定部材４，
６の最大補正範囲の中央位置にしてあるので、補正制御
が簡単になりさらに迅速な補正が可能となる。

【００９７】また、図１の実施形態では、加工面Ｗａか
らなる傾斜度基準面を目標であるＸＹ平面に合わせ、平
面Ｗｂからなる平行度基準面を目標であるＺＸ平面に合
わせるように補正するものであったが、本実施形態で
は、目標が必ずしもＸＹ平面やＺＸ平面である必要はな
く、例えばこれらの平面に対して所定の角度で傾斜する
平面を目標としても実施可能であり、この観点からして
汎用性が高い。

【００９８】また、図１の実施形態では第１及び第２の
駆動固定部材４，６がそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に沿
って配置されていたが、本実施形態では、各駆動固定部
材４，６がこれらの軸からずれていたとしても実施可能
であり、この観点からしても汎用性が高い。なお、上記
のステップＳ３において、第１の駆動固定部材４の位置
における傾斜基準面Ｚｗの目標平面Ｚｒからの変位ずれ
量ΔＺｎの演算は、両平面Ｚｗ，Ｚｒの式の偏差式に第
１の駆動固定部材４の各座標値を代入して求めても良い
し、また、各平面Ｚｗ，Ｚｒ個別の平面方程式に第１の
駆動固定部材４の各座標値を代入して各々のＺ値を求
め、その後に差を算出して、変位ずれ量ΔＺｎを求めて
も良い。

【００９９】また、傾斜度基準面Ｚｗを、ＸＹ平面に対
して所定角度（例えば１°〜２°）で傾斜した目標平面
に合わせるように補正した後、Ｚ軸回りに回転させて平
行度を合わせるように補正したとしても、実用上、先に
合わせた傾斜度はほとんど狂うおそれはない。また、こ
れにより生じるおそれのある極めて微小量のずれをも解
消したい場合には、図１９のフローチャートにおいてス
テップＳ２〜ステップＳ１３を複数回繰り返すことによ
り確実に解消できる。なお、上記のように基準面をＸＹ
平面に対して傾斜させる場合としては、例えば成形型の
抜き勾配を有する面を加工する場合等がある。

【０１００】一方、本実施形態でのフローチャートを用
いて図２の実施形態の装置の姿勢調整を行う場合につい
て説明する。図２の装置では、第１の駆動固定部材４が
Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ沿って配置されてい
る。すなわち、各第１の駆動固定部材４のＸＹ座標値は
（ｘ11，０）、（ｘ12，０）、（０，ｙ11）、（0,ｙ1
2）で表されるので、平面方程式Ｚ＝ａＸ＋ｂＹに各第
１の駆動固定部材４の座標値を代入して得られる各第１
の駆動固定部材４の配置位置における変位ずれ量ΔＺｎ
はそれぞれ、 ΔＺ１＝ａｘ11，ΔＺ２＝ａｘ12，ΔＺ３＝ｂｙ11，ΔＺ４＝ｂｙ12 …（２１）となる。

【０１０１】ここで、Ｚ軸が取付体３の中心部を貫くと
仮定すると、各第１の駆動固定部材４と取付体３の中心
軸との間の距離をＤ１として、｜ｘ11｜＝｜ｘ12｜＝｜ｙ11｜＝｜ｙ12｜＝Ｄ１ …（２２）となり、したがって、 ΔＺ１＝−ａＤ１，ΔＺ２＝ａＤ１，ΔＺ３＝−ｂＤ１，ΔＺ４＝ｂＤ１ …（２３）となって、演算が簡単になる。

【０１０２】この場合、図１９のフローチャートにおけ
るステップＳ４（変位ずれ量ΔＺｎを求めるステップ）
において、各第１の駆動固定部材４のＸＹ座標値を平面
Ｚｗの平面方程式に代入する代わりに、平面ＺｗのＸ軸
方向傾斜度ａ１およびＹ軸方向傾斜度ｂ１と、各第１の
駆動固定部材４と取付体３の回転中心との距離Ｄ１を掛
け合わせることになる。なお、このとき、Ｘ軸およびＹ
軸における正方向にある第１の駆動固定部材４はＤ１に
正の符号を付加し、負方向にある第１の駆動固定部材４
は負の符号を付加することになる。

【０１０３】次いで、図２０は本発明のさらに他の実施
形態における処理の流れを示している。同図を参照し
て、本実施形態が図１９の実施形態と異なるのは、傾斜
度基準面および平行度基準面の座標測定を実施した（ス
テップＳ２，Ｓ３）後、各変位ずれ量ΔＺｎおよびΔＵ
を演算し（ステップＳ４〜Ｓ７）、その後に、傾斜度基
準面および平行度基準面の傾き補正を一括して行う（ス
テップＳ８〜Ｓ１０）ようにしていることである。本実
施形態のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ
６，Ｓ７が、図１９の実施形態のステップＳ１，Ｓ２，
Ｓ８，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ９，Ｓ１０にそれぞれ相当する。
また、本実施形態のステップＳ９，Ｓ１０が図１９の実
施形態のステップＳ１２，Ｓ１３にそれぞれ相当する。

【０１０４】本実施形態においては、両補正を一括して
行うので、迅速な補正が可能となる。なお、同時に補正
を行う場合に、傾斜度および平行度の補正が互いに他に
与える影響は実用上殆ど無視できるレベルであり、補正
精度に与える影響は殆どないと言える。また、ステップ
Ｓ２〜Ｓ１０を複数回繰り返すことにより、調整精度の
向上を図ることができる。

【０１０５】なお、本発明は上記各実施形態に限定され
るものではなく、本発明はＮＣフライスのような切削加
工を行う工作機械のみならず、放電加工機等、ワークの
精度の良い姿勢設定を必要とする工作機械全てに適用が
可能である。また、第１および第２の駆動固定部材４，
６として、圧電変位素子に代えて、超磁歪素子を用いる
ことが可能である。超磁歪素子としては、希土類磁性材
料で大きな磁歪を持つ素材、例えばＴｂ−Ｄｙ−Ｆｅ系
合金を示すことができる。この超磁歪素子は、外部の磁
界の変化によって非接触で変位を生じるので、ケーブル
レスで使用できる。また、圧電変位素子と比べて大出
力、大変位を持ち、単位応力当たりの重量が小さいとい
う利点がある。したがって、この超磁歪素子を用いた場
合には、より小型で十分な大きさの変位量を確保でき、
且つより大きな切削荷重に耐えてワークの姿勢を安定し
て維持することができる。

【０１０６】さらに、圧電変位素子に代えて、油圧等の
流体圧を用いた流体圧シリンダを用いることも可能であ
る。また、温度の調整によって変位量を制御できる素子
を用いることも可能である。また、図１９および図２０
の実施形態では、ワークの姿勢調整に先立って、先ず各
駆動固定部材４，６を初期位置である最大補正範囲の中
央位置にリセットした。すなわち、ワーク取付面の傾斜
度を略ゼロとしてＸＹ平面に略平行になるように設定し
たが、これに限定されるものではない。必要に応じて予
め所定の傾斜度を持たせるようにしても良い。さらに変
位量に比して駆動固定部材の補正可能範囲が十分に大き
い場合等では、例えば図１０の実施形態のように、所定
の初期位置を定めず任意の位置から姿勢調整を開始して
も良い。

【０１０７】また、上記各実施形態においては、傾斜度
又は平行度の各補正を行うに際して、補正を行う必要の
ない駆動固定部材についても一旦固定を解除しており、
補正の実行と同時に解除前の状態に再設定して固定して
いる。これは、下記の理由による。すなわち、各駆動固
定部材が圧電変位素子を用いて構成されているため、当
該補正に関与しない他の駆動固定部材についても一旦固
定を解除しておかないその圧電変位素子に無理な外力が
加わって構造的寿命を縮めるおそれがあるからである。
したがって、用いる駆動固定部材の特性や仕様条件等に
よりそのおそれがない場合には、補正に関与しない駆動
固定部材の固定を一旦解除することは必ずしも必要では
ない。

【０１０８】また、各実施形態において、一連の調整ス
テップは、調整された姿勢の正確さを増すために複数回
繰り返して行っても良い。また、各実施形態では、座標
を測定するためにタッチセンサを用いたが、これに限定
されるものではなく、例えば電気マイクロメータを用い
ることもできる。さらに接触式のセンサに限定されるも
のではなく、工作機械外部に設けられたレーザ等を用い
た公知の非接触式のセンサを用いることも可能である。

【０１０９】また、上記各実施形態では、工作機械のコ
ントローラＣが、姿勢調整装置１００，１０１の制御を
司るようにしたが、これに限定されるものではなく、姿
勢調整装置１００，１０１が、タッチセンサ等の信号出
力手段からの信号を入力し、補正量を演算して各駆動固
定部材を駆動制御するパソコンを含むものであっても良
い。この場合、座標測定のためにパソコンと工作機械の
コントローラとの間で信号がやりとりされることにな
る。

【０１１０】その他、本発明の範囲の種々の変更を施す
ことができる。

【０１１１】

【発明の効果】請求項１記載の発明装置では、ワークの
第１および第２の面の傾きに関連して検出された座標値
に応じて、各補正手段による補正を行うことができる。
これにより、ワークを所望の取付姿勢に、精度良く且つ
迅速に自動的に補正することができ、ひいては調整のた
めの人手を不要とすることができる結果、調整段取りの
自動化対応が可能となる。

【０１１２】請求項２記載の発明装置では、工具ヘッド
に取り付けられた例えばタッチセンサ等の信号出力手段
を、工作機械の加工テーブル上のワークの第１および第
２の面に接触させてトリガ信号を得、このときの各軸の
変位検出センサの検出値に基づいて、第１および第２の
面の傾きに関連する座標値を検出することができる。工
作機械に予め備えられている要素を用いるので、別途に
３次元座標測定機等を設ける場合と比較して、構成を格
段に簡素化することができる。

【０１１３】請求項３記載の発明装置では、補正後の取
付体の姿勢を各補正手段によってロックすることができ
る。補正手段とロック手段を別個に設ける場合と比較し
て構成を簡素化することができる。請求項４記載の発明
装置では、第２の補正手段による回転駆動の軸線の回り
に取付体を回転支持してあるので、第２の補正手段は１
箇所に設けるのみで良く構造を簡素化することができ
る。また、各補正手段を含む支持機構がＸＹ平面内に働
く切削応力にも十分に耐えることができる。

【０１１４】請求項５記載の発明装置では、球面軸受を
用いたので、第２の補正手段が１箇所で良いのみなら
ず、第１の補正手段も２位置に配置すれば良く、補正手
段の数をさらに減らして構造を簡素化できると共に制御
がより簡単になる。また、球面軸受によってより安定し
て取付体を支持することができる。請求項６記載の発明
装置では、負荷荷重が高くて応答性が良い圧電変位素子
を用いたので、取付体に対する十分な固定荷重を得るこ
とができ、また、迅速に調整できると共に補正手段を小
型化できる。また、圧電変位素子であれば、所望の変位
量のものを選択して用いることができ、自在性がある。
さらに、印加電圧−変位量特性の再現性が良いため、１
回の設定にて補正が精度良く行える。

【０１１５】請求項７記載の発明では、一対の圧電変位
素子を取付体の所定部を挟んで対向配置するので、一対
の圧電変位素子を一つの固定枠内に設けることも可能で
補正手段をコンパクトに構成できるうえ、取付体の所定
部を両側の圧電変位素子で押し挟みながら、取付体を変
位させるので、精度良く調整できると共に、位置を固定
させたときの安定性も向上する。

【０１１６】請求項８記載の発明装置では、一方の圧電
変位素子に代えて弾性部材を用いることにより、一方の
圧電変位素子のみの電圧を制御すれば良いことになる結
果、制御が簡単となる。また、圧電変位素子の数を減ら
して製造コストを安価にできる。請求項９記載の発明装
置では、一対の圧電変位素子全体としての電圧−変位特
性のリニアリティを向上したり、各圧電変位素子の残留
歪みに起因した電圧−変位特性の原点ずれ等を防止した
りすることができる。

【０１１７】請求項１０記載の発明装置では、ケーブル
レスで使用できて、圧電変位素子と比べて大出力、大変
位を持つ超磁歪素子を用いたので、より小型で十分な大
きさの変位量を確保でき、且つより大きな切削荷重に耐
えてワークの姿勢を安定して維持することができる。請
求項１１記載の発明装置では、例えば、ワークの第１の
面の傾きを取付体と中間体との関係において調整し、ワ
ークの第２の面のＸ軸方向に関連する傾き（すなわち取
付体の回転位置）を中間体とベースとの関係において調
整するので、各補正手段による調整を互いに他から完全
に独立した状態で行える。

【０１１８】請求項１２記載の発明のワーク姿勢調整具
では、工作機械に適用して、ワークの取付姿勢を所望に
補正することができる。特に、調整具がベースと取付体
と各補正手段を含む支持機構とをユニット化できるの
で、種々の工作機械への適用が可能となり、汎用性が向
上する。請求項１３記載の発明方法では、ワークの第１
および第２の面の傾きに関連する座標値を検出し、検出
された座標値に応じて各補正手段の動作を制御して、ワ
ークを所望の取付姿勢に精度良く且つ迅速に自動的に補
正することができ、調整段取りの自動化対応が可能とな
る。

【０１１９】請求項１４記載の発明方法では、平面方程
式の偏差式を用いることにより、複雑な演算をすること
なく必要な補正量を求めることができる。また、第１の
補正手段の配置位置を特に考慮することなく、第１の補
正手段による補正量を容易且つ精度良く求めることがで
きるので、結果として第１の補正手段の配置の自由度が
高くなる。

【０１２０】請求項１５記載の発明方法では、第１の面
のＸＹ平面に対する傾きが補正された後に実施される第
２の面の補正工程において、Ｚ軸回りに取付体を回転駆
動する。したがって、特に第１の面がＸＹ平面に対して
略平行に補正されている場合には、この既に調整された
第１の面の補正が第２の面の補正によって、狂わされて
しまうようなことがなく、仮にあったとしても実質的に
無視できるレベルであるので、精度の良い補正が行え
る。

【０１２１】請求項１６記載の発明方法では、一方の補
正が他方の補正に与える影響を確実に回避した状態での
補正を行うことができ、一層精度の良い補正が行える。
各補正手段による補正時に互いの他の補正手段に不要な
力が及ぼされることがなく、補正手段の寿命を長くする
ことができる。請求項１７記載の発明方法では、両補正
を一括して行うので、迅速な補正が可能となる。なお、
同時に補正を行う場合に、第１および第２の面の補正が
互いに他に与える影響は殆ど無視できるレベルであり、
補正精度に与える影響は殆どない。

【０１２２】請求項１８記載の発明方法では、各補正手
段の動作位置を補正開始前に初期位置にリセットしてお
くことにより、そのつど現在位置を調べる必要がなく、
迅速な補正が可能となる。請求項１９記載の発明方法で
は、各補正手段を最大補正範囲の中央位置にリセットし
ておくことにより、常にダイナミックレンジの中央から
補正がスタートするため補正制御が簡単になり、より迅
速な補正が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の姿勢調整装置を含む工作
機械の概略斜視図である。

【図２】姿勢調整具の斜視図である。

【図３】姿勢調整具の平面図である。

【図４】（ａ）は図３の姿勢調整具をＹ方向から見た側
面図であり、（ｂ）は図３の姿勢調整具をＸ方向から見
た側面図である。

【図５】図３のＮ−Ｎ線に沿う断面図である。

【図６】第１の駆動固定部材とその周辺部分の側面図で
あり、（ａ）は圧電変位素子に通電しない状態を示して
おり、（ｂ）は両圧電変位素子により取付体が初期位置
に保持された状態を示している。

【図７】第２の駆動固定部材とその周辺部分の側面図で
あり、両圧電変位素子により取付体が初期位置に保持さ
れた状態を示している。

【図８】姿勢調整装置の主たる電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】対となる圧電変位素子の電圧と変位との関係を
示すグラフ図であり、（ａ）はバイアス電圧を付加しな
い場合を示し、（ｂ）はバイアス電圧を付加した場合を
示している。

【図１０】姿勢調整の手順を示すフローチャートであ
る。

【図１１】（ａ）は本発明の他の実施形態における姿勢
調整装置の要部の一部破断側面図であり、（ｂ）は姿勢
調整装置の平面図である。

【図１２】（ａ），（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ第１
および第２の駆動固定部材の配置形態を変更例を示す姿
勢調整装置の概略平面図である。

【図１３】（ａ）および（ｃ）はそれぞれ第１および第
２の駆動固定部材の配置形態を変更例を示す姿勢調整装
置の概略平面図である。

【図１４】本発明のさらに他の実施形態における姿勢調
整装置の要部の側面図である。

【図１５】本発明のさらに他の実施形態における姿勢調
整装置の要部の側面図である。

【図１６】本発明のさらに他の実施形態における姿勢調
整装置の概略斜視図である。

【図１７】本発明のさらに他の実施形態における姿勢調
整装置を含む工作機械の概略斜視図である。

【図１８】姿勢調整具の要部の側面図である。

【図１９】姿勢調整の手順を示すフローチャートであ
る。

【図２０】本発明のさらに他の実施形態の姿勢調整の手
順を示すフローチャートである。

【図２１】従来の工作機械の概略斜視図である。

【図２２】従来のワーク支持装置の概略斜視図である。

【符号の説明】

１姿勢調整具２ベース２ａ上面（基準面）２ｂ下面（基準面）３取付体３ａ取付面ＷワークＷａ加工面（上面）Ｗｂ平面（平行度基準面）４第１の駆動固定部材５，７，５１固定枠６第２の駆動固定部材８転がり軸受（回転支持手段）８Ａ球面軸受（回転支持手段）９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ圧電変位素子Ａ駆動回路Ｂ駆動回路ＣコントローラＣ２マイクロコンピュータ１２，１３駆動用突部４２Ｙ軸移動テーブル４３Ｘ軸移動テーブル４４工具ヘッド４５支持体４６タッチセンサ（信号出力手段）４７Ｘ軸変位センサ４８Ｙ軸変位センサ４９Ｚ軸変位センサ５０圧縮コイルばね（弾性部材）６０中間体

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【手続補正書】

【提出日】平成９年１２月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】１６）請求項１６記載の発明のワーク姿勢
調整方法は、請求項１３、１４又は１５において、上記
第１及び第２の面の補正工程のうち、先になされた補正
工程での補正を一旦解除した後、後の補正工程の補正と
同時に解除前の状態に再設定を行うことを特徴とするも
のである。この構成では各補正手段による補正時に互い
に他の補正手段に不要な力が及ぼされることがないた
め、一方の補正が他方の補正に与える影響を確実に回避
した状態での補正を行うことができ、一層精度の良い補
正が行え、かつ補正手段の寿命を長くすることができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに交差する第１および第２の面を有す
るワークの姿勢を、工具ヘッドと加工テーブルとの相対
運動に関して工作機械に設定された互いに直交するＸ
軸，Ｙ軸およびＺ軸に基づいて調整するワーク姿勢調整
装置において、ベースと、上記ワークを取り付ける取付体と、ベースと取付体との間に介在して取付体を支持する支持
機構とを備え、この支持機構は、上記取付体をＺ軸方向に駆動すること
により、ワークの第１の面のＸＹ平面に対する傾きを補
正する第１の補正手段、および取付体をＺ軸に平行な軸
線の回りに回転駆動することにより上記第２の面のＸ軸
方向に関する傾きを補正する第２の補正手段を含み、上記第１の面のＸＹ平面に対する傾きおよび上記第２の
面のＸ軸方向に関する傾きに関連する座標値を検出する
座標値検出手段と、この座標値検出手段からの信号に応じて各補正手段の動
作を制御する制御手段とをさらに備えたことを特徴とす
るワーク姿勢調整装置。
【請求項２】上記座標値検出手段は、工具ヘッドに取り付けられ、上記第１および第２の面に
接触することにより上記制御手段に信号を出力する信号
出力手段と、工作機械に予め備えられ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の
それぞれの変位を検出する変位検出センサとを含むこと
を特徴とする請求項１記載のワーク姿勢調整装置。
【請求項３】各補正手段は補正した位置をロックする手
段を兼用していることを特徴とする請求項１又は２に記
載のワーク姿勢調整装置。
【請求項４】上記支持機構は、上記取付体の上記軸線方
向への移動を許容した状態で上記軸線回りの取付体の回
転を支持する回転支持手段をさらに含み、上記第１の補正手段は、上記軸線から離れた少なくとも
３つの位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする
請求項１，２又は３に記載のワーク姿勢調整装置。
【請求項５】上記支持機構は、上記取付体を所定の点の
回りに回転支持する球面軸受をさらに含み、上記第１の補正手段は、上記軸線から離れた少なくとも
２つの位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする
請求項１，２又は３に記載のワーク姿勢調整装置。
【請求項６】上記第１および第２の補正手段のそれぞれ
は、互いに逆方向に取付体を駆動する一対の圧電変位素
子を含むことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一
つに記載のワーク姿勢調整装置。
【請求項７】上記一対の圧電変位素子は取付体の所定部
を挟んで対向配置されることを特徴とする請求項６記載
のワーク姿勢調整装置。
【請求項８】少なくとも１つの補正手段の一対の圧電変
位素子のうちの一方を弾性部材で置き換えたことを特徴
とする請求項６又は７記載のワーク姿勢調整装置。
【請求項９】上記一対の圧電変位素子のそれぞれには、
各圧電変位素子の変位量に比例して増減するようなバイ
アス電圧を付加したオーバードライブ電圧が印加される
ことを特徴とする請求項６又は７記載のワーク姿勢調整
装置。
【請求項１０】上記圧電変位素子に代えて超磁歪素子を
用いたことを特徴とする請求項６，７又は８記載のワー
ク姿勢調整装置。
【請求項１１】上記支持機構はベースと取付体との間に
介在される中間体をさらに含み、上記第１および第２の補正手段の何れか一方が取付体と
中間体との間に介在し且つ中間体に対する取付体の変位
を補正すると共に、他方が中間体とベースとの間に介在
し且つベースに対する中間体の変位を補正することを特
徴とする請求項１ないし１０の何れか一つに記載のワー
ク姿勢調整装置。
【請求項１２】請求項１ないし１１の何れか一つに記載
のワーク姿勢調整装置に用いられるワーク姿勢調整具で
あって、ベースと、このベースに支持機構を介して支持され、互いに交差す
る第１および第２の面を有するワークを取り付ける取付
体とを備え、上記支持機構は、ワークの第１の面の傾きを補正する第
１の補正手段と、取付体を所定の軸線の回りに回転駆動
し上記ワークの第２の面の所定方向に関する傾きを補正
する第２の補正手段を含むことを特徴とするワーク姿勢
調整具。
【請求項１３】互いに交差する第１および第２の面を有
するワークの姿勢を、工具ヘッドと加工テーブルとの相
対運動に関して工作機械に設定された互いに直交するＸ
軸，Ｙ軸およびＺ軸に基づいて調整するワーク姿勢調整
方法において、第１および第２の補正手段を含む支持機構を介して支持
された取付体にワークが取り付けられた状態で、該ワー
クの第１の面のＸＹ平面に対する傾きに関連する座標値
を検出する工程と、検出された第１の面の傾きに関連する座標値に基づいて
第１の補正手段によって第１の面の傾きを補正する第１
の面の補正工程と、取付体に取り付けられたワークの第２の面のＸ方向に関
する傾きに関連する座標値を検出する工程と、検出された第２の面のＸ方向に関する傾きに関連する座
標値に応じて、第２の補正手段によって取付体をＺ軸に
平行な軸線の回りに回転駆動し、上記第２の面のＸ軸方
向に関する傾きを補正する第２の面の補正工程とを含む
ことを特徴とするワーク姿勢調整方法。
【請求項１４】上記第１の面の補正工程では、検出された第１の面の傾きに関連する座標値に基づいて
求められる、第１の面又はこれに平行な仮想平面を表す
式Ｚ＝ａ１・Ｘ＋ｂ１・Ｙ＋ｃ１、および予め設定され
た目標となる仮想平面を表す式Ｚ＝ａ２・Ｘ＋ｂ２・Ｙ
＋ｃ２の両式から得られる偏差式と、第１の補正手段の配置位置のＸ座標値およびＹ座標値と
に基づいて第１の補正手段の補正量を求めることを特徴
とする請求項１３記載のワーク姿勢調整方法。
【請求項１５】上記第２の面の補正工程は第１の面の補
正工程の後で実施されることを特徴とする請求項１３又
は１４記載のワーク姿勢調整方法。
【請求項１６】上記第１および第２の面の補正工程のう
ち、先になされた補正工程での補正を一旦解除した後、
後の補正工程の補正と同時に解除前の状態に再設定を行
うことを特徴とする請求項１３，１４又は１５記載のワ
ーク姿勢調整方法。
【請求項１７】上記第１および第２の面の補正工程を同
時に行うことを特徴とする請求項１３又は１４記載のワ
ーク姿勢調整方法。
【請求項１８】上記第１および第２の面の傾きに関連す
る座標値を検出する工程の前に、各補正手段の動作位置
を初期位置にリセットする工程を含むことを特徴とする
請求項１３ないし１７の何れか一つに記載のワーク姿勢
調整方法。
【請求項１９】上記初期位置は各補正手段による最大補
正範囲の中央位置であることを特徴とする請求項１８記
載のワーク姿勢調整方法。