特許 6858531 軸連結調整機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6858531

(24)【登録日】2021年3月26日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】軸連結調整機構

(51)【国際特許分類】

   B23B 31/36 20060101AFI20210405BHJP

   B23B 31/02 20060101ALI20210405BHJP

   B23Q 3/12 20060101ALI20210405BHJP

【ＦＩ】

   B23B31/36 B

   B23B31/02 Z

   B23Q3/12 A

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-210196(P2016-210196)

(22)【出願日】2016年10月27日

(65)【公開番号】特開2018-69360(P2018-69360A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2019年9月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100163533

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 義信

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 智仁

【審査官】 村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０６−５０７８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５３８８９３６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１２７８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０３４４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第２９４５７０９（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ３１／００

Ｂ２３Ｑ ３／１２

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能な第１の軸と、この第１の軸の先端部を嵌め合い保持し、作業具が取り付けられる第２の軸と、を備える軸連結調整機構において、
前記第１の軸の軸端部であってこの第１の軸が前記第２の軸に接続する側に嵌合し、ボルトにより前記第１の軸に取り付けられた固定部材を有し、前記固定部材の外周面には、円筒を切り落とした形状の傾斜面が周方向に等間隔に１対以上形成されており、
前記第２の軸に、前記第１の軸と前記第２の軸との芯ずれを調整可能な調整手段を設け、
前記調整手段は、前記固定部材が取り付けられた前記第１の軸と前記第２の軸が嵌合した状態において、前記固定部材の前記傾斜面に周方向位置を可変に当接することで、前記第１の軸に対する前記第２の軸の位置を調整することを特徴とする軸連結調整機構。

【請求項2】

前記第１の軸は駆動機に取り付けられる被取付け軸であり、前記第２の軸は加工工具と計測用プローブの少なくともいずれかを取り付け可能なハウジングであり、
前記固定部材の外形に形成した傾斜面は、円筒面を実質的に周方向４等分位置または８等分位置で平面または曲面で切り落とした傾斜面であることを特徴とする請求項１に記載の軸連結調整機構。

【請求項3】

前記調整手段は、前記固定部材の外形に形成した傾斜面に対応する前記ハウジングの周方向位置に、半径方向に貫通するねじ穴とこのねじ穴にねじ止めされるクランプねじを備えることを特徴とする請求項２に記載の軸連結調整機構。

【請求項4】

前記ハウジングは前記被取付け軸に連結する側に凹部を有し、
前記被取付け軸の先端部に取り付けられた前記固定部材は、前記ハウジングの凹部に隙間を持って嵌合され、
前記クランプねじを前記傾斜面に当接させることにより、前記固定部材の底面と前記凹部の底面を当接させて芯合わせを可能にしたことを特徴とする請求項３に記載の軸連結調整機構。

【請求項5】

前記ハウジングは前記被取付け軸に連結する側に凹部を有し、
前記被取付け軸の先端部に突起部を有し、
前記被取付け軸の先端部に取り付けた前記固定部材を前記ハウジングの凹部に隙間を持って嵌合し、
前記クランプねじを前記傾斜面に当接させることにより、前記被取付け軸の突起根本部平面と前記ハウジングの端面を軸方向に当接させて芯合わせ可能にしたことを特徴とする請求項３に記載の軸連結調整機構。

【請求項6】

前記第１の軸は工作機械に用いるシャンクであり、前記第２の軸はこの工作機械に適合した加工工具または計測用プローブを取り付け可能な軸であることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の軸連結調整機構。

【請求項7】

前記工作機械はマシニングセンタであり、前記ハウジングは無線ボアゲージを含むことを特徴とする請求項６に記載の軸連結調整機構。

【請求項8】

前記工作機械はマシニングセンタであり、前記ハウジングは無線タッチプローブを含むことを特徴とする請求項６に記載の軸連結調整機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主軸と主軸に接続する軸の連結を調整する軸連結調整機構に係り、特に工作機械や検査機械の主軸と工具またはセンサ等のツールに用いて好適な軸連結調整機構に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の、工作機械においては、主軸側に設けたコレットチャックの中心空間に、ドリルやエンドミル等の工具または測定用プローブからなるツールの一端側を軸方向に挿入している。もしくは、ドリルチャックのように回転軸側の中心空間にツールの一端側を軸方向に挿入したのち、外周部を形成するチャック部を引っ掛けスパナ等の工具を用いて周方向に締めているのが一般的である。

【0003】

加工機械に測定プローブを取り付けて加工状態を検査する検測工程では、スピンドルに対して芯出しがなされていた工具の代わりに、スピンドルに直接取り付けた場合には芯ずれが生じる恐れのあるプローブに取り換えるので、スピンドルとプローブ間の芯を調整する機構が必要となる。すなわち、検査精度の低下を防止するため、主軸と測定器軸の軸心を簡便な方法で、一致させる必要がある。

【0004】

工作機械に工具を取り付ける際の芯ずれを解消する方法の例が、特許文献１に記載されている。この公報では、ドリル等のツールをシャンクに取り付けるために、工具とシャンクのいずれか一方に、半径方向に他方に対して力を作用させる作用手段を、工具とシャンクの他方に、上記半径方向の力により作動し、工具とシャンクを相互に締め付ける軸に平行な締め付け力を発生する作動手段を設けている。さらに、軸を横断する方向に工具とシャンクを整列する調節手段を、工具とシャンクのいずれかに設けている。

【0005】

従来の加工機械に工具を取り付けるホルダーの他の例が、特許文献２に記載されている。この公報では、単純で、正確な芯合わせが可能な工具ホルダーを得るために、汎用のシャンクの他に、シャンクに対向配置される工具取付け用ホルダーを設け、シャンクと工具取付用ホルダーの対向面を軸に正確に垂直に加工するとともに、シャンクと工具取付け用ホルダーの外周面に遊嵌する取り付けリングを設け、取り付けリングの外周側に設けたねじ穴から先端が尖ったねじをねじ止めして、シャンクと工具取付け用ホルダーの軸に直角な２方向の相対位置を調整している。その際調整後の位置をしっかりと保持するために、シャンクの外周部にはＶ溝を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第２９４５７０９号公報

【特許文献2】特公平７−７３８０５号公報

【特許文献3】特許第４０２４９３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特許文献１に記載のツールとシャンクとを相互に締め付けるための連結装置では、工作機械側の主軸にテーパ嵌合するシャンクと、シャンクに取り付けたツールとの芯ずれを修正するために、シャンクを追加工している。具体的には、このツールまたは測定具の製作者側で、シャンク側にクランプエレメント保持用の構造を、使用するツールに応じて追加工している。一般的にシャンクは汎用品であり、多くの工作機械で共用できるが、この特許文献１によれば追加工を施す必要があるので、特定の機械の特定の工具または測定具専用となり、加工内容に応じてまたは測定内容に応じてシャンクを揃える必要が生じ、加工・測定現場での管理・手配の複雑さとシャンクのコスト増を招く恐れがある。

【0008】

特許文献２では、上述したように、工具専用のホルダーをシャンクとは別に設け、この工具ホルダーとシャンクとを軸方向に端面で対向させ、それらの対向部の外周側に遊嵌する取り付けリングを用いて芯合わせをしている。しかしながらこの芯合わせでは、工具ホルダーとシャンクとを軸方向に互いにゆるく配置して芯合わせの移動隙間を確保し、さらに取り付けリングを周方向に回動させながらシャンク溝に先端が尖ったねじを当接させ、最大変位位置で係止させるようにしている。そのため、シャンクに対する工具ホルダーの倒れをも考慮して軸の芯出し調整が必要であり、またトライ・アンド・エラーで最大変位位置を求めているので、芯出し調整に熟練を要するとともに、芯出し調整に時間がかかる恐れがある。なお、特許文献３には、テーパ部を用いて工具を確実に保持することが開示されているが、２軸の連結と連結した軸間の芯出し調整については考慮されていない。

【0009】

本発明は上記従来の技術の不具合に鑑み成されたものであり、その目的は工具やプローブからなるツールのツール軸とシャンクの軸心間に潜在的に存在する芯ずれを容易に調整できるようにすることにある。そしてその際、汎用のシャンクに特別な加工をせずに、簡単な調整装置を付加するだけで安価に構成できるようにすることにある。本発明の他の目的は、工具やプローブからなるツールのツール軸と工作機械の主軸に係合するシャンク軸との間の芯出しを短時間で容易に実施できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成する本発明の特徴は、回転可能な第１の軸と、この第１の軸の先端部を嵌め合い保持する、作業具が取り付けられる第２の軸を備える軸連結調整機構において、前記第１の軸が前記第２の軸に接続する側の軸端部にボルトにより取り付けられた固定部材を有し、この固定部材に当接し、固定部材の前記第２の軸に対する軸方向位置及び軸方向に直交する方向の位置を調整可能にする調整手段を前記第２の軸に設けることにある。

【0011】

そしてこの特徴において、前記第１の軸は駆動機に取り付けられる被取付け軸であり、前記第２の軸は加工工具と計測用プローブの少なくともいずれかを取り付け可能なハウジングであり、前記固定部材の外形は、円筒面を実質的に周方向４等分位置または８等分位置で平面または曲面で切り落とした傾斜面を備えることが望ましく、前記調整手段は、前記固定部材の外形に形成した傾斜面に対応する前記ハウジングの周方向位置に、半径方向に貫通するねじ穴とこのねじ穴にねじ止めされるクランプねじを備えるのがよい。

【0012】

また上記特徴において、前記ハウジングは前記被取付け軸に連結する側に凹部を有し、前記被取付け軸の先端部に取り付けた前記固定部材を前記ハウジングの凹部に隙間を持って嵌合し、前記クランプねじを前記傾斜面に当接させることにより、前記固定部材の底面と前記凹部の底面を当接させて芯合わせ可能にしてもよく、前記ハウジングは前記被取付け軸に連結する側に凹部を有し、前記被取付け軸の先端部に突起部を有し、前記被取付け軸の先端部に取り付けた前記固定部材を前記ハウジングの凹部に隙間を持って嵌合し、前記クランプねじを前記傾斜面に当接させることにより、前記固定部材の突起根本部平面と前記ハウジングの端面を軸方向に当接させて芯合わせ可能にしてもよい。

【0013】

さらに、前記第１の軸は工作機械に用いるシャンクであり、前記第２の軸はこの工作機械に適合した加工工具または計測用プローブを取り付け可能な軸であってもよく、前記工作機械はマシニングセンタであり、前記軸連結調整機構は無線ボアゲージであってもよい。
さらに、前記第１の軸は工作機械に用いるシャンクであり、前記第２の軸はこの工作機械に適合した加工工具または計測用プローブを取り付け可能な軸であってもよく、前記工作機械はマシニングセンタであり、前記軸連結調整機構は無線タッチプローブであってもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、シャンクを含む第１の軸とハウジングを含む第２の軸の軸心合わせが可能な軸連結調整機構が、第２の軸にこの第２の軸の半径方向外方から第１、第２の軸の相対位置を調整可能な調整手段を、第１の軸の先端に前記調整手段が当接する傾斜面を有する固定部材をそれぞれ設けたので、工具やプローブからなるツールを含む第２の軸と第１の軸心間に潜在的に存在する芯ずれを容易に調整できる。また、汎用のシャンクを特別な加工をしないで第１の軸とし、簡単な調整装置を付加するだけなので、安価に構成できる。さらに、工具やプローブからなるツールのツール軸（第２の軸）と工作機械の駆動源に係合するシャンク軸（第１の軸）との間の芯出しを短時間で容易に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る軸連結調整機構の一実施例の主要部の縦断面図である。

【図2】本発明に係る軸連結調整機構の変形例の主要部の縦断面図である。

【図3】図１、２に示した軸連結調整機構が備える固定具の斜視図及び側面図である。

【図4】本発明に係る軸連結調整機構の他の変形例の主要部の縦断面図である。

【図5】固定具による芯出しを説明する、固定具周りの上面斜視図及び断面図である。

【図6】クランプねじの作用を説明する図である。

【図7】本発明に係る軸連結調整機構の一実施例の正面部分断面図である。

【図8】本発明に係る固定具の変形例を備える軸連結調整機構の主要部の縦断面図および、固定具の斜視図と側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る軸連結調整機構の実施例及び変形例を、図面を用いて説明する。以下の説明では、マシニングセンタやターニングマシン等の工作機械に用いられるツールホルダに関連して説明するが、本発明はこれに限らず、２つの軸の同心を調整する必要があるものに広く適用できる。

【0017】

初めに図７を参照する。図７は、マシニングセンタで使用する無線ボアゲージ（測定ヘッド）６５を含む軸連結調整機構１０２の一実施例を、一部断面正面図で示す。軸連結調整機構１０２は図示しないマシニングセンタの主軸に取り付けるツールホルダであるシャンク１５と、このシャンク１５に連結するハウジング２４を備える。シャンク１５の一部とハウジング２４の一部は、連結部５５を構成する。

【0018】

シャンク１５は工作機械で使用される汎用シャンクであり、上半部は、工作機械で通常使用されるテーパ形状となっている。ハウジング２４は、ボアゲージを収容している。ハウジング２４の上部には、本発明の特徴的構成である、詳細を後述する固定具（固定部材とも称する）５０が収容されている。なお無線ボアゲージの一部をハウジングに収容する代わりに、ハウジング２４を無線ボアゲージの筐体としてもよい。

【0019】

無線ボアゲージは、内径測定時にこのボアゲージを被測定物の内部に挿入するためのガイド部６２を有し、ガイド部６２と連結部５５間に配置されたリリービング部またはフローティング部６１のいずれかまたは両方を有してもよい。ガイド部６２の先端部近傍には、周方向に間隔を置いて複数個（図では対称位置に２個）のコンタクト６３が配置されている。コンタクト６３は被測定物の内径加工位置に接触させてまたは非接触で内径を測定するのに用いる。

【0020】

次に、上記連結部５５の詳細を、図１ないし図６により説明する。図１は、本発明に係る軸連結調整機構の主要部（連結部５５）の縦断面図である。この実施例では、工作機械や検査機械等の駆動機に取り付けられる被取付け軸（第１の軸とも称す）１０は、円柱状の上部取り付け部１１１の下方に、末広がり部を経て軸長が短い円柱状の大径部１１５が設けられている。大径部１１５の下面の中央部に、下方に延びる突起部１１３が形成されている。突起部１１３の中央部には、固定具５０を取り付けるためのねじ穴部１１２が形成されている。突起部１１３に形成したねじ穴部１１２には、薄い頭部を有するボルト４０がネジ締結されている。ボルト４０は、固定具５０を突起部１１３の外周部に固定して取り付ける。

【0021】

ボルト４０で突起部１１３に固定される固定具５０の詳細を図３に示す。図３（ａ）は、固定具５０の上面斜視図であり、図３（ｂ）は固定具５０の正面図である。固定具５０はＳＫ材等の硬度が高い材料製である。固定具５０は、中実の上面５１２、底面５１３、周囲面（側面）５１１を有する円柱素材から形成され、ボルトを貫挿するボルト貫通穴５２５と被取付け軸１０の突起部１１３の外周部に嵌合する位置決め穴５２１が内部に形成されるとともに、外周部に周方向等角度位置に上面５１２から周囲面５１１へ斜めに切り落とした形状の面５０１〜５０４が形成されている。この図３の例では、斜めに切り落とした形状の面５０１〜５０４は、平面で切断されており、面形状は惰円の一部となる。なお切り落としの角度は水平面からの角度で、好ましくは３０°〜６０°である。また、切り落としの個数は、後述するように被取付け軸１０の軸に直交する２方向を調整できるように、対称位置を含む９０度ピッチすなわち等間隔に４個が最も好ましく、８個でもよい。対称位置を含む６個や１０個も可能であるが、４個や８個の場合に比べて調整に時間を要すると思われる。

【0022】

図１に戻って、ハウジング部（第２の軸とも称す）２０には、計測用プローブ等のツール（図示せず）を保持する保持部２２１が下部に設けられており、その上部には大径部２２５がある。大径部２２５の中央部分には、円柱状の凹部形状の固定具収容部２２２が形成されている。固定具収容部２２２の深さは、被取付け軸１０の突起部１１３の軸方向長さより長い。

【0023】

保持部２２１に対応する位置であって大径部２２５の外周面２２９には（言い換えると、固定具５０の傾斜面に対応するハウジング２０の周方向位置には）、周方向等間隔位置に、複数の（本実施例では９０度ピッチで４個の）半径方向に向いた貫通ねじ穴２１１〜２１４が形成されている。このねじ穴２１１〜２１４には、クランプねじ２０１〜２０４がねじ止め可能である。クランプねじ２０１〜２０４は、ねじが切られたねじ部２４１〜２４４の先端部に、球が埋め込まれた形の当接部２５１〜２５４を有する。当接部２５１〜２５４は、固定具５０の傾斜面５０１〜５０４に当接するので、固定具５０よりは硬度の低い材料で製作される。

【0024】

以上のように構成した本実施例の軸連結調整機構１００による、第１の軸（被取付け軸）１０と第２の軸（ハウジング）２０の芯合わせについて説明する。初めに第１の軸１０の突起部１１３に固定具５０を取り付ける。その際、突起部１１３の外径と固定具５０の位置決め穴５２１（図３）を嵌合させる。これらは僅かな取付け隙間を有する隙間嵌めになっている。次に、ボルト４０を固定具５０のボルト貫通穴５２５（図３）を通って突起部１１３に形成したねじ穴部１１２にねじ止めする。これにより第１の軸１０と固定具５０は、相対位置を変化させることなく固定される（第１のステップ）。なお、固定具５０の傾斜面５０１〜５０４の周方向位置が明確になるようなマークを、取付け部１１１または大径部１１５の対応する位置に設けることが好ましい。このマークは、突起部根本面１２１に形成した径方向に延びる突起等でもよい。

【0025】

一方、第２の軸（ハウジング）２０の大径部２２５の外周面２２９に形成したねじ穴２１１〜２１４に、クランプねじ２０１〜２０４をねじ込む。その際クランプねじ２０１〜２０４の当接部２５１〜２５４が固定具収容部２２２の内周面２３０から内側に出ていないよう、ねじ穴２１１〜２１４内に収めておく。次に、この第２の軸２０を第１の軸１０の下方から上昇させて接近させ、または第１の軸１０を第２の軸２０の上方から下して接近させ、固定具５０が取り付けられた第１の軸１０の突起部１１３を第２の軸２０の固定具収容部２２２内に嵌合する。その際、クランプねじ穴２１１〜２１４が固定具５０の傾斜面５０１〜５０４（図３）に対応する位置にあるよう、２つの軸１０、２０の相対周方向位置を合わせる（第２のステップ）。ここで、固定具の周囲面５１１（図３）と第２の軸の固定具収容部の内周面２３０の間には、第１の軸１０と第２の軸２０の取り付け誤差を修正できるだけの隙間がある。言い換えれば、周囲面５１１と内周面２３０の間には相当の誤差があるので、単に第１の軸１０を第２の軸２０に組み合わせただけでは２本の軸１０、２０間には芯ずれが生じているのが一般的である。

【0026】

また、固定具の傾斜面５０１〜５０４（図３）は、平面で切り落とした形状であるので、第１の軸１０を周方向に回転させると、半径方向長さが変化する。したがって、クランプねじ２０１〜２０４を傾斜面５０１〜５０４（図３）に当接させる場合、最もねじ込み量が大きくなる位置が理論的に傾斜面５０１〜５０４に正対する周方向位置となる。さらに一旦クランプねじ２０１〜２０４が傾斜面５０１〜５０４に当接すると、最もねじ込み量が多い位置で傾斜面５０１〜５０４（図３）に当接しているのであれば、第１の軸１０はクランプねじ２０１〜２０４に対して周方向に相対位置を変化させることが不可能である。したがって、確実に第１の軸１０と第２の軸２０を連結できる。これに対して、傾斜面５０１〜５０４が円錐面等であれば、正対位置から離れるにつれて押し込み量が増していき、クランプねじ２０１〜２０４を第１の軸１０に対して周方向に位置決めできない。

【0027】

芯調整の詳細を、図５及び図６を用いて説明する。図５（ａ）は連結部５５を構成する第１の軸１０の突起部根本面１２１で切断した連結部５５の上面斜視図である。図５（ｂ）は、調整方向Ｐ−Ｏ−Ｐ線上にある２個のクランプねじ２０１、２０３を用いてＰ−Ｏ−Ｐ方向の芯ずれ量を調整することを示す縦断面図であり、図５（ｃ）はＰ−Ｏ−Ｐ線に直交する線Ｑ−Ｏ−Ｑ線上にある２個のクランプねじ２０２、２０４を傾斜面５０２、５０４に係止させない状態を示す縦断面図である。

【0028】

初めに第２の軸２０と第１の軸１０の連結が解けて互いに脱落するのを防止するため、各クランプねじ２０１〜２０４を固定具５０の対応する傾斜面５０１〜５０４に当接部２５１〜２５４で仮止め程度の力で当接させる。その際、当接部２５１〜２５４の硬度が固定具５０の硬度よりも低いので、この当接により固定具５０が損傷することはない。この状態で、第２の軸２０の先端部近傍（図７の例ではコンタクト近傍）にダイヤルゲージ等の振れ測定器を取り付ける。

【0029】

次に調整する側のクランプねじ、すなわちＰ−Ｏ−Ｐ線上に位置し、周方向に１８０°対称位置にある２個のクランプねじ２０１、２０３により、Ｐ−Ｏ−Ｐ線方向の芯出しをする。第１の軸１０側を回動させ、第２の軸２０の振れを観察する。振れが最小になるよう２個のクランプねじ２０１、２０３のねじ込み量を調整する。Ｐ−Ｏ−Ｐ線上の振れ調整量が定まったら、同様の手順でＰ−Ｏ−Ｐ線に直交するＱ−Ｏ−Ｑ線方向の調整をする（第３のステップ）。Ｐ−Ｏ−Ｐ線の方向の位置は定まっているので、クランプねじ２０１、２０３は傾斜面５０１、５０３に当接させたまま実行可能である。最後に振れを確認しながら増し締めする。いずれにしても調整時間を少なくできる方法を用いる。

【0030】

位置調整中の、各クランプねじ２０１〜２０４により２本の軸１０、２０に発生する締結力を、図６を用いて説明する。図６は、図５（ｂ）の状態における力の発生状態を、模式的に示す図である。クランプねじ２０１、２０３をねじ込むと固定具５０の傾斜面５０１、５０３にそれぞれ当接する。その際ねじ込によりクランプねじ２０１、２０３の当接部２５１、２５３には各クランプねじ２０１、２０３の軸方向に力ｆが発生する。今単純化するため、左右のクランプねじ２０１、２０３が発生する力は同じとしている。

【0031】

当接部２５１、２５３から傾斜面５０１、５０３に力が加わるが、傾斜面５０１、５０３は登坂面になっているので、クランプねじ２０１、２０３から加えられた力は固定具５０を下方へ押しやるように作用する。したがって、傾斜面５０１、５０３には垂直方向分力ｆ_Ｎ、接線方向分力ｆ_Ｔが働き、結果として軸方向分力ｆａが作用する。すべてのクランプねじ２０１〜２０４による垂直方向分力の和Ｆが、固定具５０を含む第１の軸１０に下向きに加わる。この力Ｆは、第１の軸１０の突起部１１３回りの部分、すなわち突起部根本面１２１で下向きの分布荷重ｑとして作用する。一方第２の軸２０にはこの分布荷重ｑの反作用として上向きの分布荷重ｑが発生する。したがって、２本の軸１０、２０は、クランプねじ２０１〜２０４を固定具の対応する傾斜面５０１〜５０４に当接させることにより、芯合わせをしながら、そのねじ込み力で突起部根本面１２１と第２の軸２０の上面２２３をそれぞれ基準面として連結し合う。

【0032】

この連結を達成するため、ボルト４０と固定具５０を含む突起部１１３の軸長を、第２の軸２０の固定具収容部２２２の深さより短くしている。これにより、突起部根本面１２１と第２の軸２０の上面２２３が当接する前に、固定具５０の底面５１３（図３）またはボルト４０（図１）の頭部が、固定具収容部の底面２２７（図１）に当接するのを回避している。

【0033】

次に図１の連結部の変形例を図２に示す。本連結部５６が上記連結部と異なるのは、第１の軸１０が、第２の軸２０の上面に当接する突起部根本面１２１を有していないことにある。つまり、第１の軸１０は取付け部１１１の外径がそのまま軸端まで及んでおり、その軸端部には固定具５０を取り付けるためのねじ穴部１１２が形成されている。固定具５０の位置決め穴５２１（図３）に第１の軸１０の軸端部が当接している。第２の軸２０は、上記実施例と同じである。第１、第２の軸１０、２０の芯合わせは、図１に示した実施例と同様に、上記第１のステップから第３のステップを実行することで達成される。

【0034】

ただしこの変形例では突起部根本面がないため、クランプねじ２０１〜２０４をねじ込んでも第２の軸２０の上面２２８に作用する力は発生しない。図６を参照すると、クランプねじ２０１〜２０４をねじ込むことにより固定具５０の傾斜面５０１〜５０４で当接力ｆが発生し、この力の軸方向分力ｆａが集まって、全体としてボルト４０、固定具５０を含む第１の軸１０にＦとして下向きに作用し、主として固定具５０の底面５１３（図３）に分布荷重ｑ_１が発生する。一方第２の軸２０は、クランプねじ２０１〜２０４を介して第１の軸１０に固定した固定具５０に当接しているから、クランプねじ２０１〜２０４が締め込まれると固定具５０の傾斜面５０１〜５０４に沿って上方に動くように動作する。その結果として固定具収容部２２２の底面２２４には、上向きの反力ｑ_１が発生し、第１、第２の軸１０、２０は、芯調整されながら、固定具５０の底面５１３と固定具収容部の底面２２４をそれぞれ基準面として連結し合う。

【0035】

次に図４に、図７に示した軸連結調整機構１０２の連結部５５の詳細を、断面図で示す。汎用の工作機械取付け用シャンク１５には、中央部に貫通穴１１６が形成されており、その下端部にはねじ穴部１１２が形成されている。この汎用のシャンク１５をそのまま使用するようにして、シャンク１５に合わせて固定具５０及びハウジング２５を作製する。ハウジング２５は図１に示したものと同一の連結部構造を有している。したがって、ハウジング２５の外周面２２９に形成したねじ穴２１１〜２１４にクランプねじ２０１〜２０４をねじ込むことにより、固定具５０の傾斜面５０１〜５０４にクランプねじ２０１〜２０４が当接し、シャンク１５に下向きの力を加える。これによりシャンク１５の基準面１２１とハウジング２５の基準面２２３が当接し、互いに連結し合う。

【0036】

本発明の連結部５５の他の実施例を、図８に示す。図８が上記実施例と異なるのは、固定具５１の切り落とし面を平面ではなく、曲面としたことにある。なお、この図８に示した連結部５５は、図４に示した軸連結調整機構１０２の連結部である。図８（ａ）は、連結部５５の縦断面図であり、図８（ｂ）はそれに用いる固定具５１の斜視図、図８（ｃ）は固定具５１の正面図である。

【0037】

図８（ｃ）で最もよく分かるように、固定具５１の上面５１２から周囲面５１１にかけて斜めに形成した切り落とし面である傾斜面５３１〜５３４は、もはや平面ではなく下に凸の曲面となっている。この傾斜面５３１〜５３４は、固定具５１の軸線を含む垂直面に対して対称形となっているので、その面を含む周方向位置でクランプねじ２０１〜２０４との当接距離（固定具５１の中心線からクランプねじ２０１〜２０４の当接部２５１〜２５４までの距離）が最小となる。したがってクランプねじに対して一番凹んだ位置で固定具５１がクランプねじでハウジング２５に係止するので、加工や計測中にシャンク１５とハウジング２５の周方向が相対変位するのを防止できる。

【0038】

なお、平面で切り落とした図１に示す実施例の固定具５０に比べ、本変形例の固定具５１は図８（ｃ）の正面図における、左右端部形状から明らかなようにその線長、換言すればクランプねじ２０１〜２０４との接触可能範囲が長いので、シャンク１５とハウジング２５の芯合わせ範囲を増大できる。またクランプねじ２０１〜２０４の当接部２５１〜２５４は球形の一部または半球形であるので、平面の傾斜面５０１〜５０４では理論的には点接触で接触面積が小さく、局所応力が増大する。しかし本変形例の場合には、理論的に点接触ではない接触形状となる曲面を選定することができ、当接部２５１〜２５４の弾性変形等を考慮した実際の局所応力を大幅に低減できる。さらに、クランプねじ２０１〜２０４の当接部２５１〜２５４を、傾斜面５０１〜５０４の２方向に曲率を持つボウル状面で当接させるので、クランプねじ２０１〜２０４のねじ込み量の変化により傾斜面５０１〜５０４への接触角が変化し、より軟らかい材料の当接部２５１〜２５４の偏摩耗を低減できる。さらにまた、クランプねじ２０１〜２０４のねじ込み量と傾斜面の当接部の半径方向位置が直線的に変化せず、初めのねじ込み時には傾斜面の半径方向位置が大きく変化し、徐々に傾斜面の半径方向位置が減少するので、粗調整と微調整を使い分けることができ、芯合わせ時間を短縮できる。あるいは、芯合わせ時に仮止め状態から仕上げ締めに移る際の軸心の変位量を微小量にすることができ、精度の良い芯合わせを実現できる。

【0039】

以上述べたように本発明の実施例及び変形例によれば、第１の軸に種方向複数個所に傾斜面を持つ固定具を取り付け、第２の軸にこの固定具を収容する収容部を設け、第２の軸のクランプねじを傾斜部に当接させたので、ねじ締め付け力が傾斜面を通して第１の軸に第２の軸の向きの力を発生する。これにより第１の軸と第２の軸が相対的に静止状態で連結し合う。または傾斜面を通して固定具を第２の軸に押し付ける力が発生し、第１、第２の軸が連結し合う。

【0040】

また、上記実施例及び変形例によれば、軸に直交する２方向の調整において、調整側のクランプねじを押し込む際に、調整しない側のクランプねじをわずかに緩める。その際、調整しない側の固定具の傾斜面が平面または周方向に凹んだ曲面となっているので、第１、第２の軸間に調整軸方向の相対変位があっても、調整しない側のクランプねじと傾斜面が必ず当接するので、第１の軸と第２の軸の連結が解除されるのを防止できる。したがって調整中に、調整する側のクランプねじが傾斜面から外れても、第２の軸または第１の軸の落下を防止できる。

【0041】

上記実施例及び変形例では、無線ボアゲージを使用する場合を例に取り説明したが、本発明は上記の構成を備えるあらゆる軸連結調整機構に適用できるものであり、例えばタッチプローブや他の測定器をマシニングセンタに取り付ける場合にも適用できる。また、上記実施例及び変形例では、固定具に形成する傾斜面を上面から周囲面へ切り落とした形状としているが、底面から周囲面に切り落とした形状としてもよいことは言うまでもない。

【符号の説明】

【0042】

１０…被取付け軸（第１の軸）、１５…シャンク（ツールホルダ）、２０、２４、２５…ハウジング（第２の軸）、２６…溝、４０…ボルト、５０、５１…固定具、５５、５６…連結部、６１…リリービング・フローティング部、６２…ガイド部、６３…コンタクト、６５…測定ヘッド、１００、１０２…軸連結調整機構、１１１…取付け部、１１２…ねじ穴部、１１３…突起部、１１５…大径部、１１６…貫通穴、１２１…基準面（突起部根本面）、２０１〜２０４…クランプねじ、２１１〜２１４…ねじ穴、２２１…保持部、２２２…（固定具）収容部、２２３、２２４…基準面、２２５…大径部、２２７…底面、２２８…上面、２２９…外周面、２３０…内周面、２３１…ハウジング取付け面、２４１〜２４４…ねじ部、２５１〜２５４…当接部、５０１〜５０４…傾斜面、５１１…周囲面、５１２…上面、５１３…底面、５２１…位置決め穴、５２２…当接面、５２５…ボルト貫通穴、５３１〜５３４…曲面傾斜面、５４１…基準面、Ｏ…中心、Ｐ、Ｑ…クランプねじ位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】