特開 2023-148668 締結方法

(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】P2023148668

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】締結方法

(51)【国際特許分類】

   B23B 31/02 20060101AFI20231005BHJP

   B23B 31/20 20060101ALI20231005BHJP

   B23Q 3/12 20060101ALI20231005BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

B23B31/02 D

B23B31/20 F

B23Q3/12 A

B23Q17/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022056814

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】591033755

【氏名又は名称】エヌティーツール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】辻野 駿志

(72)【発明者】

【氏名】森田 賢史

(72)【発明者】

【氏名】三上 結生

【テーマコード（参考）】

3C016

3C029

3C032

【Ｆターム（参考）】

3C016FA01

3C029EE05

3C032BB12

3C032FF03

3C032JJ12

(57)【要約】

【課題】ホルダに対する工具の位置精度が向上した締結方法を提供することを課題とする。
【解決手段】工具が挿入されたコレットを保持したホルダに対して螺合するキャップを締め付けることにより、前記コレットを介して前記工具を前記ホルダに締結する締結方法であって、前記キャップを締め付けてから緩め、次に前記キャップを再度締め付けてから前記ホルダに対する前記工具の位置を計測し、次に前記キャップを緩めて前記工具の位置の計測結果に基づいて前記ホルダに対して前記工具の位置決めしてから、前記キャップを締め付ける、締結方法。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具が挿入されたコレットを保持したホルダに対して螺合するキャップを締め付けることにより、前記コレットを介して前記工具を前記ホルダに締結する締結方法であって、
前記キャップを締め付けてから緩め、
次に前記キャップを再度締め付けてから前記ホルダに対する前記工具の位置を計測し、
次に前記キャップを緩めて前記工具の位置の計測結果に基づいて前記ホルダに対して前記工具の位置決めしてから、前記キャップを締め付ける、締結方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、締結方法に関する。

【背景技術】

【0002】

工具が挿入されたコレットを保持したホルダに対して螺合するキャップを締め付けることにより、コレットを介して工具をホルダに締結する締結方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１２２９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ホルダに対する工具の位置のばらつきが大きいと、このような工具を機械加工に用いた際に加工精度に影響を及ぼすおそれがある。

【0005】

そこで本発明は、ホルダに対する工具の位置精度が向上した締結方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的は、工具が挿入されたコレットを保持したホルダに対して螺合するキャップを締め付けることにより、前記コレットを介して前記工具を前記ホルダに締結する締結方法であって、前記キャップを締め付けてから緩め、次に前記キャップを再度締め付けてから前記ホルダに対する前記工具の位置を計測し、次に前記キャップを緩めて前記工具の位置の計測結果に基づいて前記ホルダに対して前記工具の位置決めしてから、前記キャップを締め付ける、締結方法によって達成できる。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ホルダに対する工具の位置精度が向上した締結方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、ツールプリセッタの概略構成図である。

【図2】図２は、ホルダと工具との概略構成図である。

【図3】図３は、本実施例での締結方法の一例を示したフローチャートである。

【図4】図４は、比較例での締結方法を示したフローチャートである。

【図5】図５は、工具を位置決めしてからキャップを本締めした際の、工具のホルダへの沈み込み量を示したグラフである。

【図6】図６Ａは、本実施例のステップＳ２及びＳ３の実行前でのキャップの雌ネジ部の部分拡大図であり、図６Ｂは、本実施例のステップＳ２及びＳ３の実施後でのキャップの雌ネジ部の部分拡大図である。

【図7】図７Ａ及び図７Ｂは、雌ネジ部の谷部の底に押し込まれるスラッジの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［ツールプリセッタ１００の概略構成］
図１は、ツールプリセッタ１００の概略構成図である。尚、図１には、互いに直交するＸ軸及びＹ軸を示している。Ｘ軸は水平方向に平行であり、Ｙ軸は垂直方向に平行である。

【0010】

ツールプリセッタ１００は、基台１０１、撮影装置１１０、締付装置１２０、及び回転装置１３０を含む。基台１０１の側面には、Ｘ軸方向に延びたレール１０２が形成されている。撮影装置１１０は、Ｘ軸方向に移動可能にレール１０２に係合しており、アクチュエータによりＸ軸方向に所定範囲内を移動する。撮影装置１１０には、Ｙ軸方向に延びたレール１１２が設けられている。スライダ１１４は、Ｙ軸方向に移動可能にレール１１２に係合しており、アクチュエータによりＹ軸方向に所定範囲内を移動する。スライダ１１４の先端にはカメラ１１６が取り付けられている。このようにしてカメラ１１６は、所定範囲内でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に支持されている。

【0011】

締付装置１２０は、撮影装置１１０と対面するように基台１０１に設置されている。締付装置１２０には、Ｙ軸方向に延びたレール１２２が形成されている。スライダ１２６は、Ｙ軸方向に移動可能にレール１２２に係合しており、アクチュエータによりＹ軸方向に所定範囲内を移動する。スライダ１２６には、Ｘ軸方向に延びた可動部材１２４をＸ軸方向に移動可能に保持している。可動部材１２４は、アクチュエータによりスライダ１２６に対してＸ軸方向に移動する。可動部材１２４の先端には、締付スパナ１２８が固定されている。これにより締付スパナ１２８は、所定範囲内でＸ軸方向及びＹ軸方向で移動可能に支持されている。

【0012】

回転装置１３０は、撮影装置１１０と締付装置１２０との間の位置で基台１０１の内部に設けられている。回転装置１３０は、詳しくは後述するがＹ軸に平行な軸心Ｃ周りに双方向に回転可能な主軸部１３２及びレンチ部１３４が設けられている。主軸部１３２及びレンチ部１３４はアクチュエータにより独立して回転可能である。また、レンチ部１３４は、主軸部１３２を貫通して所定範囲内でＹ軸方向に移動可能である。

【0013】

コントローラ２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の揮発性や不揮発性のメモリを含むコンピュータである。コントローラ２００は、メモリにインストールされるプログラムをＣＰＵ上で実行することによりツールプリセッタ１００に関する各種の制御処理を実現する。具体的には、コントローラ２００は上述したアクチュエータやカメラ１１６を制御することにより、以下に説明するホルダ２と工具１０とを締結する。

【0014】

［ホルダ２と工具１０との概略構成］
図２は、ホルダ２と工具１０との概略構成図である。図２は、ホルダ２とホルダ２に締結された工具１０とを示している。ホルダ２は、本体部２０、コレット３０、キャップ４０、及びプリセットスクリュ５０を含む。本体部２０は、略円筒状であり、胴部２１ａ、フランジ部２１ｂ、シャンク部２１ｃ、及びプルスタッドボルト２１ｄを含む。フランジ部２１ｂは胴部２１ａの基端側に設けられており、胴部２１ａよりも外径が大きい。シャンク部２１ｃはフランジ部２１ｂよりも基端側に設けられており、フランジ部２１ｂよりも外径が小さく、基端側に向けて外径が徐々に小さくなるテーパ状に形成されている。プルスタッドボルト２１ｄはシャンク部２１ｃの基端側に設けられている。

【0015】

コレット３０は、本体部２０よりも軸方向に短い略円筒状であり、貫通孔３１及びテーパ外周面３２を含み、本体部２０の胴部２１ａの先端側に取り付けられている。キャップ４０は、略有底円筒状であって、円板部４１及び筒部４２を含み、本体部２０の胴部２１ａの先端側に取り付けられている。工具１０は、本体部２０内に設けられた軸孔内に保持されている。また工具１０は貫通孔３１を貫通するように保持されている。工具１０は、先端部１１、先端部１１から径方向外側に突出した肩部１２、及び基端部１３を有している。尚、工具１０はドリルであるが、リーマ等のその他の工具であってもよい。図２に示すように、フランジ部２１ｂの下端面から工具１０の先端部１１までの高さを先端高さＬ１とし、フランジ部２１ｂの下端面から工具１０の肩部１２までの高さを肩高さＬ２とする。

【0016】

胴部２１ａの軸孔内の先端側には、基端側に向けて内径が徐々に小さくなるテーパ内周面２３が形成されている。コレット３０のテーパ外周面３２は、基端側に向けて外径が徐々に小さくなっており、テーパ内周面２３と当接している。キャップ４０の円板部４１には、コレット３０が嵌合し且つ係合した孔が設けられている。筒部４２の内周面には、雌ネジ部４４が形成されている。胴部２１ａの先端側の外周面には、雌ネジ部４４に螺合する雄ネジ部２２が形成されている。キャップ４０を回転させて雌ネジ部４４と雄ネジ部２２との螺合量を調整することにより、キャップ４０と共にコレット３０が基端側に移動する。これにより、テーパ内周面２３に対してテーパ外周面３２が基端側に移動してコレット３０が縮径し、コレット３０の貫通孔３１内を貫通した工具１０が締結される。このように、本体部２０に対して螺合するキャップ４０を締め付けることにより、コレット３０を介して工具１０がホルダ２に締結される。詳しくは後述するが、上述したツールプリセッタ１００によりこのような工具１０のホルダ２への締結が行われる。

【0017】

挿入孔２４は、テーパ内周面２３から基端側から連続しており、テーパ内周面２３の内径よりも小さく工具１０の外径よりも大きく形成されている。挿入孔２４内には、工具１０の基端部１３を支持するプリセットスクリュ５０が保持されている。プリセットスクリュ５０の外周面には、雄ネジ部５１が形成されている。挿入孔２４の内周面には雌ネジ部２５が形成されている。雄ネジ部５１と雌ネジ部２５とが螺合しており、この螺合量に応じてプリセットスクリュ５０は本体部２０に対して軸方向に移動させることができる。プリセットスクリュ５０の下端面には、上述したレンチ部１３４の先端が係合可能な係合部５２が形成されている。逃がし孔２６は挿入孔２４から基端側に連続して挿入孔２４の内径よりも小さく形成されており、プルスタッドボルト２１ｄの基端にまで貫通している。

【0018】

［締結方法］
最初に本実施例での締結方法について説明する。図３は、本実施例での締結方法の一例を示したフローチャートである。最初に、作業員は工具１０を保持したホルダ２を上述したツールプリセッタ１００の回転装置１３０にセットする（ステップＳ１）。詳細には、レンチ部１３４をＹ軸下方向に退避させた状態で、作業員がホルダ２のシャンク部２１ｃを主軸部１３２に保持させ、コントローラ２００により締付スパナ１２８をキャップ４０に把持させる。尚、この状態ではキャップ４０は締め付けられておらず、工具１０はホルダ２に対して挿抜可能に、工具１０の基端部１３がプリセットスクリュ５０に支持されている。

【0019】

次にコントローラ２００は、本体部２０に対してキャップ４０を事前に締め付ける事前締付を行う（ステップＳ２）。詳細には、コントローラ２００により主軸部１３２を一方向に回転させて、締付スパナ１２８により把持されたキャップ４０に対して本体部２０を一方向に相対回転させる。次にコントローラ２００は、本体部２０に対してキャップ４０を緩める（ステップＳ３）。詳細には、コントローラ２００により主軸部１３２を上述した方向と反対方向に回転させて、キャップ４０に対して本体部２０を反対方向に相対回転させる。ステップＳ２及びＳ３の意義については後述する。

【0020】

次にコントローラ２００は、ステップＳ２と同様の方法で本体部２０に対してキャップ４０の仮締めを行う（ステップＳ４）。これにより、工具１０はコレット３０を介してホルダ２の本体部２０に仮締結される。

【0021】

次にコントローラ２００は、カメラ１１６により先端高さＬ１を計測し（ステップＳ５）、次に肩高さＬ２を測定する（ステップＳ６）。次に、コントローラ２００は先端高さＬ１と肩高さＬ２との差分量（Ｌ１－Ｌ２）を算出する（ステップＳ７）。次にコントローラ２００は、せり出し量を算出する（ステップＳ８）。せり出し量は、目標先端高さＴＬ１から現状の先端高さＬ１を差し引いた値である。目標先端高さＴＬ１は、目標肩高さＴＬ２に差分量（Ｌ１－Ｌ２）を加算し、更に工具１０をホルダ２に最終的に締結した際に想定される沈み込み量を加算して算出される。

【0022】

次にコントローラ２００は本体部２０に対してキャップ４０を緩めて工具１０の締結を解除する（ステップＳ９）。次にコントローラ２００は、工具１０を本体部２０に対して上述したせり出し量となるように工具１０を位置決めする（ステップＳ１０）。詳細には、主軸部１３２を停止した状態で、レンチ部１３４を逃がし孔２６内に挿入して、レンチ部１３４の先端をプリセットスクリュ５０の係合部５２に係合させて、レンチ部１３４を一方向に回転させる。これにより、プリセットスクリュ５０の雄ネジ部５１と挿入孔２４の雌ネジ部２５との螺合量が調整され、プリセットスクリュ５０が工具１０の基端部１３を支持して工具１０をホルダ２に対して軸方向に移動させる。このように、ステップＳ５及びＳ６の計測結果に基づいて工具１０をホルダ１に対して位置決めする。尚、工具１０のせり出し量が上述したように算出されたせり出し量となったかどうかの判断は、カメラ１１６の画像に基づいて行われる。

【0023】

次にコントローラ２００は、上述した方法によりキャップ４０を仮締めする（ステップＳ１１）。次にコントローラ２００は、レンチ部１３４によりプリセットスクリュ５０が工具１０の基端部１３から離間するようにプリセットスクリュ５０を回転させる（ステップＳ１２）。次にコントローラ２００は、上述した方法によりキャップ４０を本締めする（ステップＳ１３）。これにより、工具１０は本体部２０に対して位置決めされた位置でキャップ４０により締結される。次にコントローラ２００は、レンチ部１３４によりプリセットスクリュ５０を工具１０の基端部１３に当接させる（ステップＳ１４）。このようにして、ホルダ２に対して工具１０が位置決めされて締結される。

【0024】

次にコントローラ２００はカメラ１１６により肩高さＬ２の最終測定を行う（ステップＳ１５）。次に作業者は工具１０が締結されたホルダ２をツールプリセッタ１００から取り外す（ステップＳ１６）。尚、ステップS１５で最終計測された肩高さＬ２が所望の範囲内にない場合には、再度ステップＳ４以降の処理を実施してもよい。

【0025】

次に比較例での締結方法について説明する。図４は、比較例での締結方法を示したフローチャートである。比較例での締結方法は、本実施例での締結方法と異なり、ステップＳ２及びＳ３については実施されない。

【0026】

図５は、工具１０を位置決めしてからキャップ４０を本締めした際の、工具１０のホルダ２への沈み込み量を示したグラフである。横軸は締結回数［‐］を示し、縦軸は沈み込み量［ｍｍ］を示している。図５は、機械加工に使用した同種の工具１０とホルダ２とを用いて１回目から１０回目まで締結した際の沈み込み量の計測結果を、本実施例及び比較例について示している。図５に示すように、本実施例の方が比較例よりも沈み込み量のばらつきが小さい。即ち、図５は、本実施例の方が比較例よりも、ホルダ２に対する工具１０の位置精度のばらつきが小さいことを示している。この原因の一つは、以下に説明するように雌ネジ部４４に付着したスラッジと考えられる。

【0027】

図６Ａは、本実施例のステップＳ２及びＳ３の実行前でのキャップ４０の雌ネジ部４４の部分拡大図である。図６Ａに示すように、雌ネジ部４４には複数のスラッジＳが散在している。スラッジＳには、金属粉や潤滑油等を含む。工具１０はホルダ２に締結された状態で機械加工装置に装着されて使用されるが、スラッジＳはこのような機械加工時にキャップ４０と本体部２０との隙間から内部に侵入して雌ネジ部４４に付着する。図６Ｂは、本実施例のステップＳ２及びＳ３の実施後でのキャップ４０の雌ネジ部４４の部分拡大図である。ステップＳ２及びＳ３を実施することにより、雌ネジ部４４に散在していたスラッジＳが雌ネジ部４４の谷部の底に移動する。

【0028】

図７Ａ及び図７Ｂは、雌ネジ部４４の谷部の底に押し込まれるスラッジＳの説明図である。図７Ａに示すように、螺合前に雌ネジ部４４にスラッジＳが付着している。図７Ｂに示すように、雌ネジ部４４に雄ネジ部２２が螺合しその螺合量が増大するにつれて、雄ネジ部２２の山部が雌ネジ部４４の谷部の底に挿入される。これにより雌ネジ部４４に付着したスラッジＳは雌ネジ部４４の谷部の底に押し込まれる。比較例では、上述したようにステップＳ２及びＳ３が実施されないため、スラッジＳが雌ネジ部４４に散在した状態で計測や位置決め等が行われてキャップ４０が本締めされる。これに対して本実施例ではステップＳ２及びＳ３が実行されてスラッジＳが雌ネジ部４４の谷部の底に押し込まれた後に、計測や位置決め等が実行される。これにより本実施例では比較例よりも工具１０の沈み込み量のばらつきが抑制される。これにより本実施例では、ホルダ２に対する工具１０の位置精度が向上しており、このような工具１０を用いた加工の精度も向上する。

【0029】

従って、ステップＳ２でのキャップ４０の事前締付での締め付け量が大きいほど、スラッジＳを雌ネジ部４４の谷部の底に押し込むことができる。このため、ステップＳ２での事前締付での締め付け量は、少なくともステップＳ４やステップＳ１１での締め付け量よりも大きく、ステップＳ１３の本締めでの締め付け量と同等であることが好ましい。

【0030】

上記実施例において、先端高さＬ１及び肩高さＬ２の計測結果に基づいてホルダ２に対して工具１０を位置決めしたが（ステップＳ１０）、計測方法はこれに限定されない。例えば、先端高さＬ１及び肩高さＬ２の一方のみを計測してホルダ２に対して工具１０を位置決めしてもよい。

【0031】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0032】

２ ホルダ
１０ 工具
２０ 本体部
３０ コレット
４０ キャップ
５０ プリセットスクリュ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】