(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】
(24)【登録日】2024-04-02
(45)【発行日】2024-04-10
(54)【発明の名称】加工用治具、加工機、及びワークの加工方法
(51)【国際特許分類】
B23Q 17/22 20060101AFI20240403BHJP
B23Q 3/02 20060101ALI20240403BHJP
【ＦＩ】
B23Q17/22 A
B23Q3/02 A
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020093170
(22)【出願日】2020-05-28
(65)【公開番号】P2021186918
(43)【公開日】2021-12-13
【審査請求日】2023-04-06
(73)【特許権者】
【識別番号】521475989
【氏名又は名称】川崎車両株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】和木 謙治
(72)【発明者】
【氏名】佐野 行拓
(72)【発明者】
【氏名】田村 佳広
【審査官】山本 忠博
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０５３０５９９２（ＵＳ，Ａ）
【文献】実開昭５８－１１７３２７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭６２－１７８０３１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭６２－１３３１０６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭５７－１３６１０９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｑ ３／０２，１７／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークに対して着脱自在に固定される固定部と、前記ワークを加工する加工機の位置決め基準壁の表面に当接する球状の当接部と、
前記固定部と前記当接部とを連結し、前記ワークの表面からの前記当接部の頂点の高さ位置を調節する調節部と、を備え、
前記当接部は、表面よりも内部に配置され且つ接触式３次元測定器のプローブを受け止めて支持するプローブ受部分を有し、
前記プローブ受部分は、球状の先端部を有する前記プローブの前記先端部の中心と前記当接部の中心とが一致する位置で前記プローブを支持するように、前記当接部の前記表面から前記当接部の中心まで延びて形成されている、加工用治具。
【請求項2】
前記プローブ受部分は、前記当接部の前記固定部側とは反対側の端部よりも前記固定部側に配置されている、請求項１に記載の加工用治具。
【請求項3】
前記調節部は、内周面に雌ネジが形成された筒状の本体部と、
前記本体部の前記雌ネジに螺合されて前記本体部の筒軸方向一端から出退自在に配置されたネジ軸と、
前記本体部又は前記ネジ軸に固定された操作部と、を有する、請求項１又は２に記載の加工用治具。
【請求項4】
前記調節部は、前記ネジ軸の前記本体部との軸周りの相対位置を規制する規制部を有する、請求項３に記載の加工用治具。
【請求項5】
請求項１～４のいずれかに記載の前記加工用治具と、前記加工用治具と接触可能に配置された定盤と、
前記加工用治具と接触可能且つ前記定盤の表面に対して垂直に配置された少なくとも１つの位置決め基準壁と、を備える、加工機。
【請求項6】
ワークに対して着脱自在に固定される固定部と、前記ワークを加工する加工機の位置決め基準壁の表面に当接する球状の当接部と、前記固定部と前記当接部とを連結し、前記ワークの表面からの前記当接部の頂点の高さ位置を調節する調節部と、を備え、前記当接部が、表面よりも内部に配置され且つ接触式３次元測定器のプローブを受け止めて支持するプローブ受部分を有する、加工用治具を用い、前記ワークの表面に前記固定部を固定する第１ステップと、前記調節部により、前記ワークの表面からの前記当接部の前記頂点の前記高さ位置を調節する第２ステップと、
前記第２ステップ後に、前記固定部が固定された前記ワークを、前記位置決め基準壁の前記表面に前記当接部が当接するように配置する第３ステップと、
前記第３ステップ後に前記ワークを加工する第４ステップと、を有し、
前記第１ステップでは、球状の先端部を有する前記プローブの前記先端部の中心と前記当接部の中心とが一致する位置で前記プローブを支持するように、前記当接部の前記表面から前記当接部の中心まで延びて形成されている前記プローブ受部分を有する、前記加工用治具を用い、
前記第２ステップでは、前記プローブを前記プローブ受部分に接触させて、前記ワークに前記固定部を固定した状態で前記当接部を前記位置決め基準壁の前記表面に当接させたときの前記ワークと前記加工機との相対位置を予め前記接触式３次元測定器により測定し、その測定結果に基づいて前記高さ位置を調節する、ワークの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ワークを加工する際に用いられる加工用治具、加工機、及びワークの加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄道車両の台車枠等の構造物を製造する場合、構造物の製造途中のワークは、例えば、所定の加工機により加工される。
【0003】
ワークを加工機により機械加工する場合、ワークは、例えば、加工機の正確な座標位置に予め配置される必要がある。このため、例えば、作業者がワークの表面に罫書線を記入した後、ワークに記入された罫書線に基づいて、ワークと加工機との座標位置が合わせられる。
【0004】
ワークに罫書線を記入する方法としては、作業者が定盤を用いて手作業でワークに罫書線を記入する方法の他、例えば特許文献１に開示されるように、光学式３次元測定器を用いてワークの３次元モデルを構築し、この３次元モデルと設計モデルとを比較することによりワークと設計モデルとの座標位置を合わせた上で、３次元モデルに基づいてワークに罫書線を記入する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第４４４４８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記した各方法によれば、例えば、作業者がワークに罫書線を記入し、加工機内にワークを配置した後、ワークと加工機との座標を位置合わせする必要がある。このため、作業者の作業負担が増大する。また、ワークと加工機との座標の位置合わせ中は、加工機による加工作業を行えないため、加工機を用いた構造物の製造効率が低下する。
【0007】
そこで本発明は、ワークを加工機により加工する場合において、作業者の作業負担を軽減しながらワークと加工機とを迅速に位置合わせ可能にすると共に、加工機を用いた構造物の製造効率が低下するのを防止可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る加工用治具は、ワークに対して着脱自在に固定される固定部と、前記ワークを加工する加工機の位置決め基準壁の表面に当接する球状の当接部と、前記固定部と前記当接部とを連結し、前記ワークの表面からの前記当接部の頂点の高さ位置を調節する調節部と、を備え、前記当接部は、表面よりも内部に配置され且つ接触式３次元測定器のプローブを受け止めて支持するプローブ受部分を有する。
【0009】
上記構成を有する加工用治具では、当接部は球状であり、ワークを加工する加工機の位置決め基準壁の表面に当接するように配置される。当接部を位置決め基準壁の表面に当接させた場合、位置決め基準壁の表面と当接部の中心位置との間の最短距離は、加工用治具が固定されたワークが歪を生じていても変化しない。
【0010】
よって、例えば、加工機とワークとを位置合わせしようとする座標軸方向に延びるように、予めワークに対して固定部を固定し、調節部を操作して、ワークの表面からの当接部の高さ位置を前記最短距離を見込んだ所定値に調節しておき、当接部を位置決め基準壁の表面に当接させるだけで、ワークの歪の状態に関わらず、ワークと加工機とを前記座標軸方向で容易且つ正確に位置合わせできる。
【0011】
また、例えば、接触式３次元測定器を用いた測定結果により得られるワークの３次元モデルの座標空間において、プローブ受部分に支持されたプローブの位置から導き出される当接部の中心位置を把握することで、当接部と位置決め基準壁との間の最短距離を確認して、ワークの表面からの当接部の高さ位置を前記所定値となるように迅速かつ正確に設定できる。これにより、作業者の作業負担を軽減しながらワークと加工機との位置合わせを迅速に行える。
【0012】
また、ワークに対する固定部の固定と、調節部の操作とは、加工機外で行えるため、加工機内でワークと加工機とを位置合わせする作業を削減できる。よって、加工機を用いた構造物の製造効率が低下するのを防止できる。
【0013】
本発明の一態様に係る加工機は、上記した加工用治具と、前記加工用治具と接触可能に配置された定盤と、前記加工用治具と接触可能且つ前記定盤の表面に対して垂直に配置された少なくとも１つの位置決め基準壁と、を備える。
【0014】
上記構成の加工機によれば、前記加工用治具を用いることで、作業者の作業負担を軽減しながらワークと加工機との位置合わせを迅速に行える。
【0015】
本発明の一態様に係るワークの加工方法は、ワークに対して着脱自在に固定される固定部と、前記ワークを加工する加工機の位置決め基準壁の表面に当接する球状の当接部と、前記固定部と前記当接部とを連結し、前記ワークの表面からの前記当接部の頂点の高さ位置を調節する調節部と、を備え、前記当接部が、表面よりも内部に配置され且つ接触式３次元測定器のプローブを受け止めて支持するプローブ受部分を有する、加工用治具を用い、前記ワークの表面に前記固定部を固定する第１ステップと、前記調節部により、前記ワークの表面からの前記当接部の前記頂点の前記高さ位置を調節する第２ステップと、前記第２ステップ後に、前記固定部が固定された前記ワークを、前記位置決め基準壁の前記表面に前記当接部が当接するように配置する第３ステップと、前記第３ステップ後に前記ワークを加工する第４ステップと、を有し、前記第２ステップでは、前記プローブを前記プローブ受部分に接触させて、前記ワークに前記固定部を固定した状態で前記当接部を前記位置決め基準壁の前記表面に当接させたときの前記ワークと前記加工機との相対位置を予め前記接触式３次元測定器により測定し、その測定結果に基づいて前記高さ位置を調節する。
【0016】
上記方法によれば、前記加工用治具を用い、第１～４ステップを行うことで、作業者の作業負担を軽減しながらワークと加工機との位置合わせを迅速に行える。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、ワークを加工機により加工する場合において、作業者の作業負担を軽減しながらワークと加工機とを迅速に位置合わせできると共に、加工機を用いた構造物の製造効率が低下するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】実施形態に係る接触式３次元測定器と加工用治具とを示す図である。
【図3】加工用治具が固定されたワークを加工機と位置合わせするときの様子を示す図である。
【図5】第１変形例に係る加工用治具の部分的な側面図である。
【図6】第２変形例に係る加工用治具の部分的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。図１は、実施形態に係る接触式３次元測定器１（以下、単に測定器１と称する。）と加工用治具１０とを示す図である。図２は、図１の加工用治具１０の側面図である。
【0020】
測定器１は、構造物の製造途中のワークであるワークＷの立体構造の複数位置の座標を測定し、測定結果に基づいてワークＷの３次元モデルを構築する。図１に示すように、測定器１は、一例としてアーム式であり、アームユニット２とコンピュータ３とを備える。アームユニット２は、多軸（一例として６軸）式であり、連結された複数のアーム２ａ～２ｄを有する。最も先端側のアーム２ｄには、長尺状のプローブ２ｅが設けられている。プローブ２ｅには、球状に形成されてワークＷと接触する先端部２ｆが設けられている。プローブ２ｅの先端部２ｆは、作業者により手動で移動される。構造物は、一例として鉄道車両用台車枠であり、ワークＷは、応力除去焼鈍後の台車枠である。
【0021】
アームユニット２は、基台２ｇと複数の関節部分とを更に有する。基台２ｇは、ワークＷの表面又は床面等に配置される。本実施形態の基台２ｇは、ワークＷの表面に固定される。ワークＷの表面に基台２ｇを固定する場合、ワークＷに基台２ｇを締結部材等により固定してもよい。
【0022】
各関節部分では、隣接する２つのアーム２ａ～２ｄが所定の回転軸回りに相対的に回転する。各間接部分には、エンコーダが内蔵されている。隣接する２つのアーム２ａ～２ｄの回転量は、エンコーダにより検出され、その検出信号が、ケーブル４による有線通信、又は無線通信によりコンピュータ３に入力される。これにより測定器１では、作業者がプローブ２ｅの先端部２ｆの位置を手動で移動させて、ワークＷの表面に先端部２ｆを接触させることにより、ワークＷの表面の３次元の座標位置を測定することが可能である。
【0023】
コンピュータ３は、一例としてパーソナルコンピュータであり、演算部と記憶部（いずれも不図示）との他、作業者の入力情報を受け付ける入力部３ａと、作業者に所定情報を表示する表示部３ｂとを有する。
【0024】
記憶部には、制御プログラムと各種情報とが記憶されている。この情報には、入力部３ａを介して入力される設定情報の他、アームユニット２により測定されたワークＷの複数の座標位置の情報と、ワークＷの設計図である３次元の設計モデル（３ＤＣＧ）のデータとが含まれる。
【0025】
演算部は、制御プログラムに基づいて、アームユニット２により測定されたワークＷの複数の位置情報を読み込むと共に、この位置情報が示す座標位置を、ワークＷの設計モデルが置かれたモデル空間（仮想空間）内の座標にプロットし、表示部３ｂに表示させる。本実施形態のコンピュータ３では、一例として、演算部が、ＣＰＵにより実現される。また記憶部が、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及びＨＤＤにより実現される。なお測定器１は、アーム式以外の方式のものでもよい。
【0026】
加工用治具１０は、ワークＷと、ワークＷを機械加工する加工機５との座標（ここでは３次元座標）を位置合わせするために用いられる。加工機５は、一例として門型加工機である。加工機５は、加工用治具１０と、定盤９と、加工用治具１０と接触可能且つ定盤９の表面に対して垂直に配置された少なくとも１つの位置決め基準壁を備える。具体的に加工機５は、この位置決め基準壁として、Ｘ軸方向に垂直な壁面を有する第１位置決め基準壁（定盤）７、及び、Ｙ軸方向に垂直な壁面を有する第２位置決め基準壁８を有する。また定盤９は、Ｚ軸方向に垂直な壁面を有する第３位置決め基準壁を兼ねている（図３参照）。以下、第１位置決め基準壁７、第２位置決め基準壁８、及び、定盤９を、基準壁７～９とも称する。
【0027】
図１～４に示すように、加工用治具１０は、ワークＷの表面に固定される。本実施形態では、複数の加工用治具１０が、測定器１により座標位置が測定されたワークＷの表面の複数位置に固定される。
【0028】
加工用治具１０は、球状の先端部２ｆを有するプローブ２ｅが設けられた測定器１と組み合わせて用いられる。加工用治具１０は、固定部１１、当接部１２、及び調節部１３を備える。固定部１１は、ワークＷに対して着脱自在に固定される。一例として、固定部１１は、ワークＷの表面に磁力により着脱自在に固定される。固定部１１のワークＷと対向する面は、一例として平坦面であり、ワークＷの表面と面接触する。なお、ワークＷの表面に対する固定部１１の固定方式は、磁力を利用する方式以外の方式でもよい。
【0029】
当接部１２は、球状である。各々の加工用治具１０の当接部１２は、ワークＷを加工機５に対して設置する際に、加工機５の基準壁７～９のうち対応する対象のいずれかの表面に当接するように配置されている。当接部１２は、表面よりも内部に配置され且つ測定器１のプローブ２ｅを受け止めて支持するプローブ受部分１２ａを有する。プローブ受部分１２ａは、球状の先端部２ｆを有するプローブ２ｅの先端部２ｆの中心Ｏ１と、当接部１２の中心Ｏ２とが一致する位置で、プローブ２ｅを支持するように、当接部１２の表面から当接部１２の中心Ｏ２まで延びて形成されている。プローブ受部分１２ａは、当接部１２の固定部１１側とは反対側の端部よりも固定部１１側に配置されている。
【0030】
本実施形態のプローブ受部分１２ａは、当接部１２の外部から内部に向けて内径が漸減する円錐状の内部空間を有するように形成されている。プローブ受部分１２ａは、プローブ２ｅの先端部２ｆと全周方向に環状に接触する。プローブ受部分１２ａは、プローブ２ｅの先端部２ｆを挿入し易いように、プローブ２ｅの先端部２ｆに対して十分に大きい開口径を有するように形成されている。
【0031】
プローブ受部分１２ａの内部の奥側にプローブ２ｅの先端部２ｆを挿入した状態において、プローブ受部分１２ａは、プローブ２ｅの先端部２ｆと接触する。この状態では、プローブ受部分１２ａに対するプローブ２ｅの先端部２ｆの姿勢が変化しても、当接部１２の中心Ｏ２とプローブ２ｅの先端部２ｆの中心Ｏ１とは一致する。これにより、ワークＷの表面に固定された加工用治具１０に向けて、アームユニット２がどのような姿勢で延びていても、測定器１により、当接部１２の中心Ｏ１の座標位置を正確に測定できる。
【0032】
調節部１３は、固定部１１と当接部１２とを連結し、ワークＷの表面からの当接部１２の頂点の高さ位置を調節する。本実施形態の調節部１３は、内周面に雌ネジが形成された筒状の本体部１４と、本体部１４の雌ネジに螺合されて本体部１４の筒軸方向一端から出退自在に配置されたネジ軸（第１ネジ軸１５及び第２ネジ軸１６）と、ネジ軸１５に挿通され且つ固定されたリング状の第１操作部１７と、ネジ軸１６に挿通され且つ固定されたリング状の第２操作部１８とを有する。
【0033】
本体部１４は、円筒状であり、当接部１２と反対側に固定部１１が配置されている。本体部１４の雌ネジには、第１ネジ軸１５が螺合されている。第１ネジ軸１５は、内周面に第２ネジ軸１６と螺合する雌ネジが形成されている。操作部１７は、第１ネジ軸１５に固定され、操作部１８は、第２ネジ軸１６に固定されている。
【0034】
本体部１４に対してネジ軸１５，１６の少なくともいずれかを軸周りに相対的に往復回転させることで、本体部１４から突出するネジ軸１５，１６の突出量が調節される。また第１ネジ軸１５に対して第２ネジ軸１６を軸回りに相対的に往復回転させることで、第１ネジ軸１５から当接部１２に向けて突出する第２ネジ軸１６の突出量が調節される。操作部１７は、第１ネジ軸１５又は本体部１４のいずれかに固定されていればよい。
【0035】
固定部１１をワークＷに対して固定した状態で、本体部１４に対してネジ軸１５，１６を軸周りに相対的に往復回転させることにより、ワークＷの表面からの当接部１２の高さ位置が変化する。複数本のネジ軸１５，１６を各軸方向に伸縮可能に組み合わせることで、調節部１３の調節幅を拡大できる。なお、調節部１３が有するネジ軸の本数は、１本でもよいし、３本以上でもよい。
【0036】
本実施形態の本体部１４には、第１ネジ軸１５の径方向外方から内方にネジを締結することにより、第１ネジ軸１５の本体部１４との軸周りの相対位置を規制する規制部１９が設けられている。また操作部１７には、第２ネジ軸１６の径方向外方から内方にネジを締結することにより、第２ネジ軸１６の第１ネジ軸１５との軸周りの相対位置を規制する規制部２０が設けられている。操作部１８は、第２ネジ軸１６の当接部１２側の端部に位置している。
【0037】
図２に示すように、本実施形態では、プローブ受部分１２ａは、第１ネジ軸１５の軸方向に垂直な方向に開口している。第１ネジ軸１５に垂直な方向から見て、プローブ受部分１２ａの当接部１２内での輪郭部分をなす一対の直線の間の角度は、一例として、３０°以上１８０°未満の範囲の値に設定されている。プローブ受部分１２ａにプローブ２ｅを挿入し易く、且つ、プローブ受部分１２ａの周縁を加工機５の基準壁７～９に当たりにくくするため、前記角度は、３０°以上１２０°以下の範囲の値であることが望ましく、３０°以上９０°以下の範囲の値であることが一層望ましい。
【0038】
ここで、当接部１２が球状であるため、ワークＷの表面に固定部１１を固定した状態において、当接部１２を加工機５の基準壁７～９のいずれかに当接させた場合、測定器１を用いて構築されたワークＷの３次元モデルが設計モデルに対して歪を生じているか否かに関わらず、基準壁７～９のうち当接部１２が当接した対象と当接部１２の中心Ｏ２との最短距離は一定であり、且つ、ワークＷの３次元モデルの座標中心と当接部１２の中心Ｏ２との間の最短距離も一定である。
【0039】
よって、ワークＷの３次元モデルのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のそれぞれに対応するように、ワークＷに複数の加工用治具１０を固定すれば、各加工用治具１０の当接部１２を加工機５の対応する基準壁に当接させたときの加工機５の座標中心と、ワークＷの３次元モデルの座標中心とのずれを把握できる。
【0040】
従って、加工機５内にワークＷを配置する前に、ワークＷの表面からの各加工用治具１０の当接部１２の中心Ｏ２の位置を所定値に予め調節しておけば、加工機５内にワークＷを配置して、各当接部１２を対応する基準壁に当接させるだけで、加工機５の座標と、ワークＷの３次元モデルの座標と一致させ、加工機５とワークＷとを位置合わせすることができる。
【0041】
以下、測定器１と加工用治具１０とを用いて、ワークＷを加工機５と相対的に位置合わせする方法を例示する。図３は、加工用治具１０が固定されたワークＷを加工機５と位置合わせするときの様子を示す図である。図４は、図１の加工用治具１０を用いてワークＷと加工機５とを位置合わせする方法のフローチャートである。
【0042】
まず作業者は、加工機５外部の作業スペースにて、アームユニット２を適切な場所に配置し、測定器１をワークＷの表面に固定する。図１に示すように、本実施形態では、ワークＷの表面にアームユニット２の基台２ｇを固定する。なお、測定器１は必ずしもワークＷの表面に固定する必要はなく、測定の前後において、ワークＷの３次元モデルの座標中心との相対位置関係が一定に保たれる位置に固定されていればよい。
【0043】
この状態で、作業者は、アームユニット２のプローブ２ｅの先端部２ｆを、ワークＷの表面の複数箇所に接触させる。このときのワークＷの表面との接触点の位置及び数は、ワークＷを設計モデルの座標系とワークＷの原点座標系とが互いに関連し変換できるように、適宜設定される。これにより作業者は、ワークＷの表面の複数の接触点の相対位置の座標を測定してコンピュータ３の記憶部に記録する。
【0044】
作業者は、上記のように測定器１によって測定された現実空間のワークＷの座標位置に基づいて、設計モデルの座標系の位置に対応するワークＷの測定された座標位置を求めるように、コンピュータ３を操作する。コンピュータ３の演算部は、制御プログラムにより、測定された各接触点の現実空間の座標位置を設計モデルの座標系の座標位置へ座標変換する。これにより、測定結果に基づいて、設計モデルの座標系にワークＷの３次元モデルが構築されると共に、この３次元モデルと設計モデルとの座標合わせが行われる（Ｓ１）。この座標合わせの後、プローブ２ｅの先端部２ｆの位置が、３次元モデル及び設計モデルのモデル空間内に対応し、コンピュータ３の表示部３ｂに表示される。
【0045】
次に作業者は、ワークＷの表面の所定位置に加工用治具１０を固定する（Ｓ２）。本実施形態では、ワークＷの３次元モデルのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のそれぞれに対応するように、ワークＷの表面に複数の加工用治具１０を固定する。このとき、固定部１１をワークＷの表面に確実に固定する。ここで言う複数とは、３次元モデルのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のそれぞれに対応する少なくとも合計３個以上の個数を示す。図３に示すように、本実施形態では一例として、８個の加工用治具１０をワークＷの表面に固定している。
【0046】
次に作業者は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のうち、位置合わせしようとする軸方向（一例としてＸ軸方向）に対応するようにワークＷの表面に固定した加工用治具１０のプローブ受部分１２ａに、プローブ２ｅの先端部２ｆを挿入する。そして、先端部２ｆをプローブ受部分１２ａにより保持した状態で、先端部２ｆの中心Ｏ１（当接部１２の中心Ｏ２）の座標位置を測定する（Ｓ３）。
【0047】
次に作業者は、加工用治具１０の当接部１２を仮に基準壁（ここでは第１位置決め基準壁７）に当接させたときのワークＷの３次元モデルのＸ軸の中心位置（０点）と加工機５のＸ軸中心線の中心位置（０点）との間のＸ軸方向の相対的なずれ量を、測定器１の測定結果により確認する。そして、この測定結果に基づいて、このずれ量が０となる目標（相対）位置に当接部１２が配置されるように、加工用治具１０の調節部１３を調節する（Ｓ４）。
【0048】
このＳ４での調節は、本実施形態では、ワークＷを加工機５内に配置する前に、本体部１４からのネジ軸１５，１６の突出量を調節することにより行われる。Ｓ４でのずれ量の読み取りは、コンピュータ３の表示部３ｂの表示内容により容易且つ迅速に把握される。調節完了後、作業者は、調節部１３の調節内容が変わらないように、規制部１９，２０を操作する。これにより、各加工用治具１０のワークＷに対する当接部１２の位置が固定される（Ｓ５）。
【0049】
次に作業者は、ワークＷに固定した全ての加工用治具１０の調節が完了したか否かを判定する（Ｓ６）。Ｓ６において、作業者は、全ての加工用治具１０の調節が完了していないと判定した場合、ステップをＳ３に戻し、まだ加工用治具１０の調節が完了していない他の加工用治具１０について、Ｓ３～Ｓ６を同様に順次行う。本実施形態では、これにより、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の各方向において、加工用治具１０のワークＷに対する当接部１２の位置が適切に調節されて固定される（Ｓ５）。
【0050】
Ｓ６において、作業者は、全ての加工用治具１０の調節が完了したと判定した場合、次に、各加工用治具１０を固定したワークＷを加工機５内に配置し、各加工用治具１０を対応する基準壁に静かに当接させる（図３，Ｓ７）。これにより、ワークＷと加工機５との相対的な位置合わせが完了し、フローは終了する。
【0051】
その後、作業者は加工機５によりワークＷを加工する。このとき、加工機５に対してワークＷが適切に設定されているため、ワークＷの加工予定部分が加工機５により正確に加工される。
【0052】
このように、本実施形態のワークＷの加工方法は、加工用治具１０を用い、ワークＷの表面に固定部１１を固定する第１ステップと、調節部１３により、ワークＷの表面からの当接部１２の頂点の高さ位置を調節する第２ステップと、第２ステップ後に、固定部１１が固定されたワークＷを、位置決め基準壁７～９の表面に当接部１２が当接するように配置する第３ステップと、第３ステップ後にワークＷを加工する第４ステップと、を有する。第２ステップでは、プローブ２ｅをプローブ受部分１２ａに接触させて、ワークＷに固定部１１を固定した状態で当接部１２を位置決め基準壁７～９の表面に当接させたときのワークＷと加工機５との相対位置を予め測定器１により測定し、その測定結果に基づいて前記高さ位置を調節する。この方法によれば、加工用治具１０を用い、第１～４ステップを行うことで、作業者の作業負担を軽減しながらワークＷと加工機５との位置合わせを迅速に行える。
【0053】
以上説明したように、加工用治具１０では、当接部１２は球状であり、加工機５の位置決め基準壁７～９の表面に当接するように配置される。当接部１２を加工機５の位置決め基準壁７～９の表面に当接させた場合、加工機５の位置決め基準壁７～９のうち当接した対象の表面と当接部１２の中心Ｏ２の位置との間の最短距離は、加工用治具１０が固定されたワークＷが歪を生じていても変化しない。
【0054】
よって、例えば、加工機５とワークＷとを位置合わせしようとする座標軸方向に延びるように、予めワークＷに対して固定部１１を固定し、調節部１３を操作して、ワークＷの表面からの当接部１２の高さ位置を前記最短距離を見込んだ所定値に調節しておき、当接部１２を加工機５の位置決め基準壁７～９の表面に当接させるだけで、ワークＷの歪の状態に関わらず、ワークＷと加工機５とを座標軸方向で容易且つ正確に位置合わせできる。そのため、その後ワークＷをその位置で固定することで、加工機５内でのワークＷのセッティングを迅速に完了できる。
【0055】
また、例えば、測定器１を用いた測定結果により得られるワークＷの３次元モデルの座標空間において、プローブ受部分１２ａに支持されたプローブ２ｅの位置から導き出される当接部１２の中心Ｏ２の位置を把握することで、各々の当接部１２と、対応する位置決め基準壁７～９との間の最短距離を確認して、ワークＷの表面からの当接部１２の高さ位置を前記所定値となるように迅速かつ正確に設定できる。これにより、ワークＷを加工機５により加工する場合において、作業者の作業負担を軽減しながらワークＷと加工機５との位置合わせを迅速に行える。
【0056】
また、ワークＷに対する固定部１１の固定と、調節部１３の操作とは、加工機５外で行えるため、加工機５内でワークＷと加工機５とを位置合わせする作業を削減できる。よって、加工機５を用いた構造物の製造効率が低下するのを防止できる。また、加工用治具１０を加工機５に固定する必要がないため、加工機５に加工用治具１０を固定するための固定部分を別途設ける必要がない。また、加工機５に加工用治具１０を固定することにより加工機５の基準壁７～９が位置ずれを生じる問題を回避できる。
【0057】
またプローブ受部分１２ａは、球状の先端部２ｆを有するプローブ２ｅの中心Ｏ１と当接部１２の中心Ｏ２とが一致する位置でプローブ２ｅを支持するように、当接部１２の表面から当接部１２の中心Ｏ２まで延びて形成されている。このように、プローブ２ｅの中心Ｏ１と当接部１２の中心Ｏ２とが一致することで、ワークＷに加工用治具１０を固定した状態において、測定器１のプローブ２ｅをプローブ受部分１２ａに支持させるだけで、当接部１２の中心Ｏ２の座標位置を測定器１により迅速に把握できる。
【0058】
またプローブ受部分１２ａは、当接部１２の固定部１１側とは反対側の端部よりも固定部１１側に偏在している。これにより、当接部１２を加工機５の基準壁７～９に当接させる場合に、当接部１２の球状表面を基準壁７～９に当接させ、加工機５とワークＷとを位置決めし易くできる。
【0059】
また調節部１３は、内周面に雌ネジが形成された筒状の本体部１４と、本体部１４の雌ネジに螺合されて本体部１４の筒軸方向一端から出退自在に配置されたネジ軸１５，１６と、ネジ軸１５，１６に固定された操作部１７，１８とを有する。これにより、操作部１７，１８を操作してネジ軸１５，１６を軸周りに回転させることで、調節部１３の長さ寸法を変化させることができ、ワークＷの表面からの当接部１２の高さ位置を容易に調節できる。
【0060】
また調節部１３は、第１ネジ軸１５の本体部１４との軸周りの相対位置を規制する規制部１９を有する。これにより、本体部１４と第１ネジ軸１５とにより調節されたワークＷの表面からの当接部１２の高さ位置を適切に固定できる。また調節部１３は、第２ネジ軸１６の第１ネジ軸１５との軸周りの相対位置を規制する規制部２０を更に有する。これにより、第１ネジ軸１５と第２ネジ軸１６とにより調節されたワークＷの表面からの当接部１２の高さ位置も適切に固定できる。
【0061】
また加工機５は、加工用治具１０と、加工用治具１０と接触可能に配置された定盤９と、加工用治具１０と接触可能且つ定盤９の表面に対して垂直に配置された少なくとも１つの基準壁７，８と、を備える。この構成の加工機５によれば、加工用治具１０を用いることで、作業者の作業負担を軽減しながらワークＷと加工機５との位置合わせを迅速に行える。
【0062】
次に、本実施形態の変形例について説明する。図５は、第１変形例に係る加工用治具１１０の部分的な側面図である。図５に示すように、加工用治具１１０の当接部１１２は、プローブ受部分１１２ａを有する。このプローブ受部分１１２ａは、針状の先端部１０２ｆを有するプローブ１０２ｅが設けられた接触式３次元測定器のプローブ１０２ｅを支持する。プローブ受部分１１２ａは、プローブ１０２ｅの先端部１０２の先端Ｏ３と当接部１１２の中心Ｏ４とが一致する位置でプローブ１０２ｅを支持するように、当接部１１２の表面から当接部１１２の中心Ｏ４まで延びて形成されている。
【0063】
本変形例においても、プローブ受部分プローブ１０２ｅは、プローブ１０２ｅの先端部２ｆを挿入し易いように、プローブ１０２ｅの先端部１０２ｆに対して十分に大きい開口径を有するように形成されている。このような当接部１１２を備える加工用治具１１０によっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【0064】
図６は、第２変形例に係る加工用治具２１０の部分的な側面図である。図６に示すように、加工用治具２１０の当接部２１２は、全体としては球状であるが、当接部２１２の調節部１３側が部分的に切除されている。このため、当接部２１２のネジ軸１５，１６の軸方向の寸法は、一例として、当接部２１２のネジ軸１５，１５に垂直な方向の寸法の７０％以上１００％未満の範囲の値に設定されている。この数値範囲は、ワークＷの種類や加工用治具２１０のワークＷに対する固定位置等に応じて、適宜設定可能である。プローブ受部分２１２ａは、プローブ受部分１２ａと同様の構成を有する。このように、部分的に球状である当接部２１２を備える加工用治具２１０によっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【0065】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成を変更、追加、又は削除できる。構造物は、当然ながら鉄道車両の台車枠に限定されず、その他のものであってもよい。また上記実施形態では、接触式３次元測定器のプローブが、球状又は針状の先端部を有するものとしたが、プローブの形状はこれに限定されず、例えば多角形状や柱状の他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【0066】
Ｗ ワーク
１ 接触式３次元測定器
２ｅ，１０２ｅ プローブ
２ｆ，１０２ｆ 先端部
５ 加工機
７ 第１位置決め基準壁（位置決め基準壁）
８ 第２位置決め基準壁（位置決め基準壁）
９ 第３位置決め基準壁（定盤）
１０，１１０，２１０ 加工用治具
１１ 固定部
１２，１１２，２１２ 当接部
１２ａ，１１２ａ，２１２ａ プローブ受部分
１３ 調節部
１４ 本体部
１７，１８ 操作部
１ 接触式３次元測定器
２ｅ，１０２ｅ プローブ
２ｆ，１０２ｆ 先端部
５ 加工機
７ 第１位置決め基準壁（位置決め基準壁）
８ 第２位置決め基準壁（位置決め基準壁）
９ 第３位置決め基準壁（定盤）
１０，１１０，２１０ 加工用治具
１１ 固定部
１２，１１２，２１２ 当接部
１２ａ，１１２ａ，２１２ａ プローブ受部分
１３ 調節部
１４ 本体部
１７，１８ 操作部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】