特開 2024-128292 検査治具

(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】P2024128292

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】検査治具

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/00 20060101AFI20240913BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037201

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003683

【氏名又は名称】弁理士法人桐朋

(72)【発明者】

【氏名】大元 悠揮

【テーマコード（参考）】

3C029

【Ｆターム（参考）】

3C029EE02

3C029EE20

(57)【要約】      （修正有）

【課題】本発明は、工作機械に備えられた主軸の検査に用いられる検査治具に関する。
【解決手段】検査治具２０は、工作機械に備えられた主軸の検査に用いられる。検査治具２０は、主軸に取り付けられるコネクタ部２６と、コネクタ部２６から延びる軸部２８と、軸部２８が挿通され、軸受３６を介して軸部２８に支持される管状の第１被測定部３０とを備える。第１被測定部３０の外周は、軸部２８の軸心２８ＡＸと平行な面３０Ｆを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械に備えられた主軸の検査に用いられる検査治具であって、
前記主軸に取り付けられるコネクタ部と、
前記コネクタ部から延びる軸部と、
前記軸部が挿通され、軸受を介して前記軸部に支持される管状の第１被測定部と、
を備え、
前記第１被測定部の外周は、前記軸部の軸心と平行な面を含む、検査治具。

【請求項2】

請求項１に記載の検査治具であって、
前記第１被測定部の外周は、前記軸心と平行な第１面と、前記第１面に垂直で前記軸心と平行な第２面とを含む、検査治具。

【請求項3】

請求項２に記載の検査治具であって、
前記第１被測定部は、前記軸部の前記軸心と平行な仮想線を中心とする正四角柱の外形を有している、検査治具。

【請求項4】

請求項３に記載の検査治具であって、
前記仮想線は、前記軸部の前記軸心から離間している、検査治具。

【請求項5】

請求項４に記載の検査治具であって、
前記主軸は、水平配置型主軸であり、
前記水平配置型主軸の端部に設けられた工具ホルダに前記コネクタ部が接続された場合に、前記第１被測定部の重心は、前記軸部の前記軸心よりも重力方向に位置する、検査治具。

【請求項6】

請求項１に記載の検査治具であって、
前記軸部の前記軸心を中心とする円錐台の外形、または、前記軸部の前記軸心を中心とする円錐の外形を有する第２被測定部を備える、検査治具。

【請求項7】

請求項１に記載の検査治具であって、
前記軸部の前記軸心を中心とする円柱の外形を有する第３被測定部を備える、検査治具。

【請求項8】

請求項１に記載の検査治具であって、
前記軸部は、水平方向に沿って配置される、検査治具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械に備えられた主軸の検査に用いられる検査治具に関する。

【背景技術】

【0002】

テーブルに固着した計測器をテーブルと共にＺ軸方向に移動して、主軸先端に取り付けられたテストバーの中心線に対して垂直上面を測定する測定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】特開昭６４－０５９１１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

主軸の偏心を見るために、円筒部材の断面（円断面）における測定位置を固定しなければならない。例えば、円断面の下端点を測定位置とした場合は、ダイヤゲージの測定子を下端点に接触させて、ダイヤゲージを延伸方向に移動させなければならない。しかしながら、ダイヤゲージを延伸方向と平行に移動させると、主軸が偏心している場合は、測定子が接触する点が下端点からずれるので、測定子を下端点に合わせながらダイヤゲージを移動する必要があり、計測に手間がかかっていた。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様は、工作機械に備えられた主軸の検査に用いられる検査治具であって、前記主軸に取り付けられるコネクタ部と、前記コネクタ部から延びる軸部と、前記軸部が挿通され、軸受を介して前記軸部に支持される管状の第１被測定部と、を備え、前記第１被測定部の外周は、前記軸部の軸心と平行な面を含む。

【発明の効果】

【0007】

本発明の態様によれば、軸部が延びる方向に検査治具を移動させながら、第１被測定部の面との距離等を計測器で計測することによって、計測器の計測点を基準位置に厳密に合わせなくても、主軸の芯ずれを検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、工作機械に取り付けられた検査治具を示す図である。

【図2】図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す図である。

【図3】図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、工作機械１０に取り付けられた検査治具２０を示す図である。なお、図１に示されるＸ方向とＹ方向とは、互いに直交する。Ｙ方向は、鉛直面に平行する。図１に示されるＺ方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交する。また、Ｚ方向は、水平面に平行する。

【0010】

工作機械１０は、土台部材１２と、支柱部材１４とを備える。支柱部材１４は、土台部材１２からＹ方向に沿って土台部材１２に設けられている。土台部材１２には、ワーク支持部材１６が設けられる。ワーク支持部材１６は、土台部材１２に対してＺ方向に移動可能である。また、ワーク支持部材１６は、Ｙ方向に沿って配置されるシャフト１６Ａを有し、当該シャフト１６Ａに対して回転可能である。支柱部材１４には、主軸支持部材１７が設けられる。主軸支持部材１７は、支柱部材１４に対してＸ方向およびＹ方向に移動可能である。

【0011】

主軸支持部材１７は、主軸１８を有する。主軸１８は、水平方向に沿って軸心１８ＡＸ（回転軸）が配置される水平配置型主軸である。主軸１８は、回転可能に主軸支持部材１７に取り付けられる。主軸１８の端部には工具ホルダ１８Ａが設けられている。

【0012】

工作機械１０は、主軸１８を回転させながら、主軸１８に取り付けられる工具（図示せず）を変位させることによって、ワーク支持部材１６に固定された加工対象物を加工する。この場合、工作機械１０は、加工プログラムにしたがって、主軸支持部材１７およびワーク支持部材１６の少なくとも１つを移動させることによって、工具をＸ方向、Ｙ方向、または、Ｚ方向に変位させる。

【0013】

検査治具２０は、工作機械１０に取り付けられる。検査治具２０は、主軸１８の検査に用いられる治具である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す図である。検査治具２０は、コネクタ部２６と、軸部２８と、第１被測定部３０と、第２被測定部３２と、第３被測定部３４とを有する。

【0014】

コネクタ部２６は、主軸１８の工具ホルダ１８Ａに着脱可能に形成される。コネクタ部２６は、工具ホルダ１８Ａに接続可能に形成される。

【0015】

軸部２８は、コネクタ部２６から延びている。軸部２８は、一方向に真っ直ぐ延びている。軸部２８は、コネクタ部２６と一体に形成されてもよい。軸部２８がコネクタ部２６と別の部材である場合、軸部２８は、固定具によりコネクタ部２６に固定される。

【0016】

主軸１８の工具ホルダ１８Ａにコネクタ部２６が接続された場合、軸部２８の軸心２８ＡＸ（仮想中心線）は、主軸１８の軸心１８ＡＸに沿って配置される。なお、上記のＩＩ－ＩＩ断面は、軸部２８の軸心２８ＡＸを通る検査治具２０の断面である。また、上記のＩＩＩ－ＩＩＩ断面は、軸部２８の軸心２８ＡＸに直交する検査治具２０の断面である。

【0017】

第１被測定部３０は、管状に形成される。第１被測定部３０の貫通孔３０Ｈには、軸部２８が挿通される。第１被測定部３０は、軸受３６を介して軸部２８に支持される。軸受３６は、ロックナット等の締結部品３８によって軸部２８と第１被測定部３０との間に固定される。締結部品３８は、第１被測定部３０と軸部２８の先端との間の軸部２８に配置される。なお、軸部２８の先端は、コネクタ部２６から延びる軸部２８の基端とは反対側の端である。

【0018】

軸部２８の軸心２８ＡＸに直交する検査治具２０の断面において（図３参照）、第１被測定部３０の外周は、正四角形の外形を有する。第１被測定部３０の外周は、軸部２８の軸心２８ＡＸと平行な面３０Ｆとして、第１面３０Ｆ１と、第２面３０Ｆ２と、第３面３０Ｆ３と、第４面３０Ｆ４とを含んでいる。

【0019】

第１面３０Ｆ１と、第２面３０Ｆ２と、第３面３０Ｆ３と、第４面３０Ｆ４とは、それぞれ、軸部２８の軸心２８ＡＸに平行である。第１面３０Ｆ１は、第２面３０Ｆ２および第４面３０Ｆ４に対して垂直であり、第３面３０Ｆ３に対して平行である。第２面３０Ｆ２は、第１面３０Ｆ１および第３面３０Ｆ３に対して垂直であり、第４面３０Ｆ４に対して平行である。

【0020】

第１被測定部３０では、第２厚さＴＨ２と、第４厚さＴＨ４とは実質的に同じである。一方、第３厚さＴＨ３は、第１厚さＴＨ１、第２厚さＴＨ２および第４厚さＴＨ４に比べて大きい。なお、第１厚さＴＨ１は、第１面３０Ｆ１から内面（貫通孔３０Ｈ）までの最短の長さである。第２厚さＴＨ２は、第２面３０Ｆ２から内面までの最短の長さである。第３厚さＴＨ３は、第３面３０Ｆ３から内面までの最短の長さである。第４厚さＴＨ４は、第４面３０Ｆ４から内面までの最短の長さである。

【0021】

第１被測定部３０の重心３０Ｇは、軸部２８の軸心２８ＡＸと一致せず、当該軸心２８ＡＸから離間している。換言すると、第１被測定部３０の外周の形状は、軸部２８の軸心２８ＡＸに対して平行で、当該軸心２８ＡＸから離間する仮想線ＶＬ（図２）を中心とする正四角柱である。重心３０Ｇと、重心３０Ｇから最短となる仮想線ＶＬ上の点Ｐとは、軸心２８ＡＸを通り且つＹ方向に平行する線Ｌ上に位置する。

【0022】

第１被測定部３０には、カバー部材４０が取り付けられる（図２参照）。カバー部材４０は、貫通孔４０ＴＨを有する。カバー部材４０の貫通孔４０ＴＨには、軸部２８が挿通される。カバー部材４０は、締結部品３８を覆う。カバー部材４０は、軸部２８に非接触である。

【0023】

第２被測定部３２は、第１被測定部３０とコネクタ部２６との間に配置される（図２参照）。第２被測定部３２は、軸部２８に設けられる。第２被測定部３２は、軸部２８と一体に形成される。ただし、第２被測定部３２は、軸部２８と別の部材であってもよい。この場合、第２被測定部３２は、固定具により軸部２８に固定される。

【0024】

第２被測定部３２は、軸部２８の軸心２８ＡＸを中心とする円錐台の外形を有する。第２被測定部３２は、軸部２８の先端に向かって先細る。第２被測定部３２の外周は、軸部２８の先端に向かうほど、軸部２８に近づくように傾斜する。

【0025】

第３被測定部３４は、基端側被測定部３４＿１と、先端側被測定部３４＿２とを含む（図２参照）。基端側被測定部３４＿１は、第１被測定部３０と第２被測定部３２との間に配置される。先端側被測定部３４＿２は、軸部２８の先端部に配置される。基端側被測定部３４＿１の外周と、先端側被測定部３４＿２の外周とは、それぞれ、軸部２８の軸心２８ＡＸを中心とする外形を有する。

【0026】

本実施形態では、基端側被測定部３４＿１は、軸部２８の外周部である。ただし、基端側被測定部３４＿１は、軸部２８とは別の部材により形成され、当該軸部２８の外周部に取り付けられてもよい。基端側被測定部３４＿１の外周は、軸部２８の軸心２８ＡＸを中心とする円柱の外形を有する。

【0027】

先端側被測定部３４＿２には、軸部２８の先端部が挿入される凹部４２が形成される。先端側被測定部３４＿２には、凹部４２に挿入された軸部２８の先端部が嵌合する嵌合部４４が形成される。嵌合部４４に軸部２８の先端部が嵌合すると、第１被測定部３０は、軸部２８回りに回転不能となる。先端側被測定部３４＿２には、Ｙ方向に沿ったネジ穴ＳＨが形成される。ネジ穴ＳＨは、先端側被測定部３４＿２を貫通する。先端側被測定部３４＿２は、ネジ穴ＳＨに挿入されたネジ４６によりカバー部材４０に固定される。

【0028】

次に、検査治具２０の測定方法の一例を説明する。検査治具２０の測定方法では、まず、第１計測装置４８および第２計測装置５０が設置される。第１計測装置４８または第２計測装置５０は、工作機械１０に取り付けられてもよい。第１計測装置４８は、検査治具２０までのＹ方向の距離を計測する。第２計測装置５０は、検査治具２０までのＸ方向の距離を計測する。第１計測装置４８または第２計測装置５０として、非接触式（光学式）の変位センサ、接触式の変位センサ等の計測器が挙げられる。

【0029】

次に、検査治具２０のコネクタ部２６が、主軸１８の工具ホルダ１８Ａに接続される。この段階では、先端側被測定部３４＿２は、カバー部材４０に固定されておらず、軸部２８から取り外されている。そのため、第１被測定部３０は、軸部２８を中心に回転可能である。

【0030】

上述のように、第１被測定部３０の重心３０Ｇは、軸部２８の軸心２８ＡＸと異なっている。したがって、工具ホルダ１８Ａにコネクタ部２６が接続された場合、軸部２８の軸心２８ＡＸの下側に重心３０Ｇが位置するまで、第１被測定部３０は、軸部２８を中心に自重により回転する。その結果、第１被測定部３０の第１面３０Ｆ１と第３面３０Ｆ３とは水平に配置される。一方、第１被測定部３０の第２面３０Ｆ２と第４面３０Ｆ４とは鉛直に配置される。したがって、工作機械１０の機種等によって、コネクタ部２６に対する工具ホルダ１８Ａでの基準の接続位置が、主軸１８の軸心１８ＡＸの回転方向にずれていても、第１被測定部３０を適切な位置に配置することができる。

【0031】

次に、軸部２８の先端部が、先端側被測定部３４＿２の凹部４２を介して嵌合部４４に嵌合される。次に、先端側被測定部３４＿２のネジ穴ＳＨにネジ４６が挿入され、先端側被測定部３４＿２がカバー部材４０に固定される。

【0032】

その後、第１計測装置４８および第２計測装置５０の計測が開始される。この場合、第１計測装置４８および第２計測装置５０は不動である。一方、工作機械１０では測定用の走査プログラムが実行されて、検査治具２０がＺ方向に走査される。

【0033】

これにより、計測点を基準位置に厳密に合わせなくても、第１被測定部３０の第１面３０Ｆ１（または第３面３０Ｆ３）に対する第１計測装置４８の計測結果から、主軸１８の芯ずれを検査することができる。同様に、計測点を基準位置に厳密に合わせなくても、第１被測定部３０の第２面３０Ｆ２（または第４面３０Ｆ４）の計測結果から主軸１８の芯ずれを検査することができる。また、主軸１８を回転させなくても、主軸１８の芯ずれを検査することができる。なお、主軸１８の芯ずれには、主軸１８が傾いて配置されている場合、軸受３６の摩耗等により主軸１８が偏芯している場合が含まれる。

【0034】

また、第２被測定部３２の外周面に対する第１計測装置４８または第２計測装置５０の計測結果から、Ｚ方向のバックラッシを簡易的に演算することができる。これに加えて、第２被測定部３２の外周面に対する第１計測装置４８または第２計測装置５０の計測結果から、Ｚ方向への移動量を確認することができる。その結果、機械座標系の原点（機械原点）に対するＮＣプログラム上の原点（加工原点）の補正を実施することができる。

【0035】

また、主軸１８を回転させなくても、第３被測定部３４の外周面に対する第１計測装置４８または第２計測装置５０の計測結果から、当該主軸１８の芯ずれを検査することができる。

【0036】

なお、検査治具２０をＸ方向に走査させて、第１被測定部３０の第１面３０Ｆ１（または第３面３０Ｆ３）が計測されてもよい。この場合、第１計測装置４８の計測結果から、Ｘ方向のバックラッシを簡易的に演算することができる。また、検査治具２０をＹ方向に走査させて、第１被測定部３０の第２面３０Ｆ２（または第４面３０Ｆ４）が計測されてもよい。この場合、第２計測装置５０の計測結果から、Ｙ方向のバックラッシを簡易的に演算することができる。

【0037】

上記実施形態は、以下のように変形することができる。

【0038】

（変形例１）
軸部２８の軸心２８ＡＸに直交する検査治具２０の断面において（図３参照）、第１被測定部３０の外周の形状は、多角形であれば、正四角形以外でもよい。ただし、正多角形であることが好ましい。

【0039】

（変形例２）
第２被測定部３２は、第１被測定部３０と軸部２８の先端との間の軸部２８に配置されてもよい。また、第２被測定部３２は、軸部２８の先端部に配置されてもよい。この場合、第２被測定部３２の外周は、軸部２８の軸心２８ＡＸを中心とする円錐の外形であってもよい。第２被測定部３２の外周が円錐の外形である場合、先端側被測定部３４＿２には、第２被測定部３２が挿通される挿通孔が形成される。挿通孔は、Ｚ方向に貫通する。第２被測定部３２は、挿通孔に挿入され、先端側被測定部３４＿２から突出し、先細る。第２被測定部３２において、先端側被測定部３４＿２から突出する部分の外周は、先端側被測定部３４＿２から離れるほど、軸部２８の軸心２８ＡＸの延長線に近づくように傾斜する。

【0040】

（変形例３）
先端側被測定部３４＿２は、第１被測定部３０と軸部２８の先端との間に配置されてもよい。例えば、先端側被測定部３４＿２は、カバー部材４０に備えられてもよい。この場合、カバー部材４０の少なくとも一部の外周は、軸部２８の軸心２８ＡＸを中心とする円柱の外形を有する。

【0041】

（変形例４）
第３被測定部３４および第２被測定部３２の少なくとも一方は、備えられなくてもよい。

【0042】

（変形例５）
検査治具２０は、水平配置型主軸が備えられる旋盤機等の工作機械１０に用いられてもよい。また、鉛直配置型主軸が備えられるマシニングセンタ等の工作機械１０に用いられてもよい。この場合、鉛直配置型主軸である主軸１８の工具ホルダ１８Ａには、アタッチメントが取り付けられる。アタッチメントは、工作機械１０の構成要素の一部となる付属品であり、水平配置型主軸を有する。アタッチメントは、主軸１８の回転力を水平配置型主軸に伝達して、当該水平配置型主軸を回転させる。水平配置型主軸の端部には工具ホルダ１８Ａが設けられる。検査治具２０は、このアタッチメントにおける水平配置型主軸の工具ホルダ１８Ａに取り付けられる。

【0043】

以上の記載から把握し得る発明および効果について以下に付記を開示する。

【0044】

（付記１）本開示は、工作機械（１０）に備えられた主軸（１８）の検査に用いられる検査治具（２０）である。検査治具は、前記主軸に取り付けられるコネクタ部（２６）と、前記コネクタ部から延びる軸部（２８）と、前記軸部が挿通され、軸受（３６）を介して前記軸部に支持される管状の第１被測定部（３０）と、を備える。前記第１被測定部の外周は、前記軸部の軸心（２８ＡＸ）と平行な面（３０Ｆ）を含む。

【0045】

これにより、軸部が延びる方向に検査治具を移動させながら、第１被測定部の面との距離等を計測器で計測することによって、計測器の計測点を基準位置に厳密に合わせなくても、主軸の芯ずれを検査することができる。

【0046】

（付記２）本開示は、上記（付記１）に記載の検査治具であって、前記第１被測定部の外周は、前記軸心と平行な第１面（３０Ｆ１）と、前記第１面に垂直で前記軸心と平行な第２面（３０Ｆ２）とを含んでもよい。これにより、計測器から第１面までの距離と、計測器から第２面までの距離との計測結果から、主軸の芯ずれを精度良く捕捉することができる。

【0047】

（付記３）本開示は、上記（付記２）に記載の検査治具であって、前記第１被測定部は、前記軸部の前記軸心と平行な仮想線（ＶＬ）を中心とする正四角柱の外形を有してもよい。これにより、主軸の芯ずれを精度良く捕捉することができる。

【0048】

（付記４）本開示は、上記（付記３）に記載の検査治具であって、前記仮想線は、前記軸部の前記軸心から離間してもよい。これにより、軸部が水平方向に沿って配置された場合に、第１被測定部の自重により軸部回りに第１被測定部を回転させることができる。その結果、第１被測定部の外周面を適切な位置に配置することができる。

【0049】

（付記５）本開示は、上記（付記４）に記載の検査治具であって、前記主軸は、水平配置型主軸であり、前記水平配置型主軸の端部に設けられた工具ホルダ（１８Ａ）に前記コネクタ部が接続された場合に、前記第１被測定部の重心（３０Ｇ）は、前記軸部の前記軸心よりも重力方向に位置してもよい。これにより、工作機械の機種等によって、コネクタ部に対する工具ホルダでの基準の接続位置が、主軸の軸心の回転方向にずれていても、第１被測定部を適切な位置に配置することができる。

【0050】

（付記６）本開示は、上記（付記１）に記載の検査治具であって、前記軸部の前記軸心を中心とする円錐台の外形、または、前記軸部の前記軸心を中心とする円錐の外形を有する第２被測定部（３２）を備えてもよい。軸部が延びる方向に検査治具を移動させながら、第２被測定部の外周面との距離等を計測器で計測することによって、軸部が延びる方向への移動量を確認することができる。その結果、機械原点に対するＮＣプログラム上の加工原点の補正を実施することができる。

【0051】

（付記７）本開示は、上記（付記１）に記載の検査治具であって、前記軸部の前記軸心を中心とする円柱の外形を有する第３被測定部（３４）を備えてもよい。これにより、主軸を回転させなくても、第３被測定部の外周面に対する計測器の計測結果から、当該主軸の芯ずれの検査が可能となる。

【0052】

（付記８）本開示は、上記（付記１）に記載の検査治具であって、前記軸部は、水平方向に沿って配置されてもよい。これにより、水平配置型主軸の芯ずれを検査することができる。

【0053】

なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0054】

１０…工作機械 １８…主軸
１８ＡＸ、２８ＡＸ…軸心 １８Ａ…工具ホルダ
２０…検査治具 ２６…コネクタ部
２８…軸部 ３０…第１被測定部
３２…第２被測定部 ３４…第３被測定部
３６…軸受 ３８…締結部品
４０…カバー部材

【図1】

【図2】

【図3】