JP2009133791A - Ｎｃ加工機用寸法標準器 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用されている現場でＮＣ加工機の送り装置の指示誤差を簡単且つ高精度で検査することのできるＮＣ加工機用寸法標準器を提供する。
【解決手段】 石英ガラスまたは単結晶石英によって形成されている細長い丸棒状のロッド２と、このロッド２の軸方向に所定の間隔をあけて、ロッド２外周面から同じ向きに垂直に突出するように固定された一対の取付軸３、４と、ロッド２の両端部にそれぞれ固定された、不変鋼からなる一対の基準部材５とを備え、これらの基準部材５にはそれぞれ、ロッド２の軸方向に所定間隔で対向する２つの基準測定面Ｓ１、Ｓ２が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＮＣ装置が装着された旋盤、フライス盤や、マシニングセンタ等の加工機の送り装置の指示誤差を検査するためのＮＣ加工機用寸法標準器に関する。

ＮＣ（Numerical Control)装置によってワークの送りを制御して加工を行う各種工作機械やプレス加工機等（以下、総称してＮＣ加工機という。）は、ボールねじ等の送り機構の実際の送り量が、入力された指令値に対して誤差を生じることがあり、ワークの加工精度を維持するためには、使用開始時や一定の使用時間が経過する毎に誤差検査を行う必要がある。

そこで、従来においては、例えば、特許文献１に示されてるように、基準孔が設けられて寸法精度が確保されているマスタワークを加工機の送り手段によって移動させ、前記基準孔を加工機の定位置に設けたセンサで検出して、指令値に対する実際の移動量の誤差を評価する技術が提案されている。
特開２００１−２２５１２６

前述した、特許文献１に記載されているマスタワークのように、ワークの送り量の基準となる寸法標準器は、測定長が長くなるにつれて、それ自体の熱膨張による誤差が大きくなる問題があり、特に、大型のＮＣ工作機械のように、送りテーブルの送りストロークが大きい加工機において、送り量の指示誤差の検査に用いられる寸法標準器は、長尺であるため測定環境の温度の影響が大きくなり、ユーザー自身が製造工場等の現場で加工機の送り量の誤差検査を高精度に行うことは困難であった。

そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決し、ＮＣ加工機の送り装置の指示誤差を、製造工場等の現場で簡単に且つ高精度に検査することのできるＮＣ加工機用寸法標準器を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明のＮＣ加工機用寸法標準器は、石英ガラスまたは単結晶石英によって形成されている細長い丸棒状のロッドと、前記ロッドの軸方向に所定の間隔をあけて、ロッド外周面から同じ向きに垂直に突出するように固定された一対の取付軸と、前記ロッドの両端部にそれぞれ固定された、不変鋼からなる一対の基準部材とを備えたものであって、これらの基準部材にはそれぞれ、ロッドの軸方向に所定間隔で対向する２つの基準測定面が形成されている。

前記一対の取付軸は、ロッドの外周面の一部に形成された、前記ロッドの軸方向に平行な平坦面から垂直に突出していることが望ましい。また、一対の取付軸のロッド外部へ突出している部分の外周面は、一方が単純な円柱状に形成され、他方が左右幅より前後幅が狭い異形の柱状に形成されていることも望ましい。

請求項１記載の発明によれば、温度変化によってほとんど変形を生じない石英ガラスまたは単結晶石英によって形成されている細長い丸棒状のロッドの両端部に、不変鋼からなる一対の基準部材を備えており、これらの基準部材にはそれぞれ、ロッドの軸方向に所定間隔で対向する２つの基準測定面が形成されている構造のため、ロッドが長い場合でも、周囲の温度変化に対して高い寸法精度を維持することができるので、ワークを載せる送りテーブルの移動量の大きいＮＣ加工機においても、簡単且つ高精度に送り装置の指示誤差の検査を行うことができる。

また、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、一対の取付軸を、ロッドの外周面の一部に形成された、前記ロッドの軸方向に平行な平坦面から垂直に突出している構造としているため、前記ロッドを送りテーブルに取り付けられる専用治具の上面や、送りテーブルの上面に安定して保持することができる。

さらに、請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加えて、一対の取付軸のロッド外部へ突出している部分の外周面は、一方が単純な円柱状に形成され、他方が左右幅より前後幅が狭い異形の柱状に形成されているので、これらの取付軸の中心間隔と、専用治具等の上面の、これらの取付軸と対向する位置に形成された取付孔の中心間隔の間に製作誤差があっても、取付軸の前後幅が取付孔の内径よりも小さく、また、取付軸の左右幅は取付孔Ａの内径と適合する寸法に製作できるため、専用治具等に寸法標準器を無理なく簡単に付けることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明のＮＣ加工機用寸法標準器（以下、単に寸法標準器という。）の１実施形態を示す側面図、図２はその下面図である。また、図３はその横断面図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ断面、（ｂ）はＢ−Ｂ断面をそれぞれ示している。

これらの図に示すように、本発明の寸法標準器１は、細長い丸棒状のロッド２を有している。このロッド２は、環境の温度変化による寸法の変化をほとんど生じない石英ガラスまたは単結晶石英の単一の塊から削り出されて製作されている。また、このロッド２は、検査を行うＮＣ加工機の送り装置の最大ストロークに応じて種々の長さのものが製作される。

図２及び図３に示すように、本実施形態のものにおいては、ロッド２の全長に亘って、外周面の下方部分の一部に、ロッド２の軸方向に平行で一様な幅の平坦面２Ａが構成されている。この平坦面２Ａの中央部分には、ロッド２の軸方向に所定の間隔をおいて、一対の軸穴２Ｂ、２Ｃが形成されている。

これらの軸穴２Ｂ、２Ｃにはそれぞれ、取付軸３、４の小径部３Ａ、４Ａが嵌入されて、接着剤でロッド２に接着されている。これらの取付軸３、４の平坦面２Ａから垂直に突出している部分は、一方の取付軸３が単純な円柱状に形成されているのに対し、他方の取付軸４は、左右幅よりも前後幅が狭い異形の柱状に形成されている。なお、ここではロッド２の軸方向を前後方向としている。

また、本実施形態のものにおいては、これらの取付軸３、４の素材にクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ２１）を使用しているが、これに限らず、例えば、形状精度が高く耐摩耗性の大きい工業用プラスチック素材を成形加工したものを用いてもよい。

ロッド２の両端部には、同一構造の基準部材５がそれぞれ取り付けられている。これらの基準部材５は、不変鋼で製作されていて、図４に示すように、ロッド２の外部に露出している部分が直方体状でその中央部には、上面と下面を貫通する角孔５Ａが形成されている。

前記角孔５Ａの内壁面は高精度に仕上げられていて、ロッド２の軸方向に対向する２つの面Ｓ１、Ｓ２がそれぞれ基準測定面として使用されるようになっている。また、これらの基準部材５は、ロッド２の両端面にそれぞれ形成されている取付穴（図示せず）内に、円筒状の軸部５Ｂを嵌入させて接着剤で固定されている。

次に、前述したように構成されている寸法標準器１の１実施例ついて説明する。図５は、前述したように構成されている寸法標準器１を検査するＮＣ加工機にセットした状態を示すものであって、図６は、図５のＣ−Ｃ断面を示すものである。

これらの図中、Ａ１はＮＣ加工機の送りテーブルであって、前記送りテーブルＡ１上には、複数のＴ溝Ａ２が平行して設けられている。これらのＴ溝Ａ２は、通常は被加工物のクランプを取り付けるために用いられているもので、送りテーブルＡ１上に寸法標準器１をセットする場合にも利用することができる。

ここでは、Ｔ溝Ａ２に取り付ける専用治具Ａ３を介して寸法標準器１を送りテーブルＡ１上にセットしている。この専用治具Ａ３の下面には、図６に示すように、Ｔ溝Ａ２に嵌合する突条Ａ４が設けられており、また、上下に貫通する段付のボルト孔Ａ５に６角孔付ボルトＡ６を通して、送りテーブルＡ１のＴ溝Ａ２内に挿入した受ナットＡ７に螺合させることで、専用治具Ａ３を送りテーブルＡ１上に締結固定している。

また、図５に示すように、この専用治具Ａ３のボルト孔Ａ５の両側には、寸法標準器１の取付軸３、４をそれぞれ差し込むための一対の取付孔Ａ８、Ａ９が形成されており、取付軸３、４をそれぞれ取付孔Ａ８、Ａ９に嵌入することにより、寸法標準器１のロッド２下部の平坦面２Ａが取付治具Ａ３の平坦に仕上げられた上面に当接して保持される。

この際、寸法標準器１の取付軸３、４の中心間隔と、専用治具Ａ３の取付孔Ａ８、Ａ９の中心間隔の間に製作誤差があっても、取付軸４の前後幅が取付孔Ａ９の内径よりも小さく、また、取付軸４の左右幅は取付孔Ａ９の内径と適合する寸法に製作されているため、専用治具Ａ３に寸法標準器を無理なく簡単に付けることができる。

このようにして、寸法標準器１を送りテーブルＡ１上にセットしたら、送りテーブルＡ１の位置を図５における右端側に移動させておいて、ＮＣ加工機の図示しない固定部分に取り付けた接触センサＡ１１のプローブＡ１２先端を、同図に示すように寸法標準器１の基準部材５の角孔５Ａ内に侵入させ、次いで、送りテーブルＡ１を移動させて、プローブ１２の先端を基準測定面Ｓ１と基準測定面Ｓ２のそれぞれに接触させて、ＮＣ加工機に表示されるそれぞれの座標値から、角孔５Ａの中心位置の座標値を求める。

次にプローブＡ１２を前記角孔５Ａ内から上方に引き上げ、送りテーブルＡ１を図５の左方に移動させて、寸法標準器１の右側の基準部材５の角孔５Ａの直上にプローブ１２を位置させる。ここで、プローブ１２を角孔５Ａ内に侵入させて同様に角孔５Ａの中心位置の座標値を求め、この２つの座標値の差と、その寸法基準器１の基準値とを比較することで、そのＮＣ加工機の送り装置の指示誤差が得られる。ここで、寸法標準器１の基準値は、ロッド２の両端に設けられているそれぞれの基準部材５の角孔５Ａの中心位置間の距離を高精度の測定機によって測定して得られた既知の値である。

なお、前述した実施例においては、図５及び図６に示すように、寸法標準器１を専用治具Ａ３を用いて送りテーブルＡ１上にセットしているが、寸法標準器１の重量が大きい場合には、送りテーブルＡ１上に直接置いても位置がずれるおそれは少ないので、寸法標準器１の一対の取付軸３、４を送りテーブルＡ１のＴ溝Ａ２内に差し込んだ状態で、これらの取付軸３、４の同じ側の側面をＴ溝Ａ２の片側の縁に当てて、ロッド２の軸方向が送りテーブルＡ１の送り方向と平行になるようにロッド２を送りテーブルＡ１の上面に置いて使用することも可能である。

次に、図７は、本発明の寸法標準器の別の実施形態を示す側面図であって、同図に示す寸法標準器１Ａは、ロッド２の取付軸３、４の突出方向に対して、基準部材５の角孔５Ａの向きを横向きに取り付けたもので、構成部品は、前述した寸法標準器１と同じである。同図に示す寸法基準器１Ａは、ＮＣ加工機の構造上、プローブが横向きで接触センサを取付ける必要がある場合に用いることができる。

なお、前述した実施形態においては、ロッド２に平坦面２Ａを形成し、平坦面２Ａに取付軸３、４を突設しているが、この平坦面２Ａを形成せずに、ロッド２を完全な丸棒状に形成してもよい。ただし、この場合には、寸法基準器１を送りテーブルＡ１上に直接載せられないので、専用治具で保持する必要がある。

また、ロッド２は、重量を増加させずに曲げ強度を高めるために、中空パイプ状に形成してもよい。さらに、ロッド２の両端に設けている基準部材５の形状は、角孔５Ａが形成されている前述した実施形態のものに限定するものではなく、少なくとも、ロッド２の軸方向に対向する、接触センサのプローブが当接可能な２つの基準測定面Ｓ１、Ｓ２を備えていればよい。

本発明の本発明のＮＣ加工機用寸法標準器は、ＮＣ装置を有する、旋盤やフライス盤、マシニングセンタ等のＮＣ加工機の送り装置における送り量の指示誤差を検査する場合に利用することができる。

本発明のＮＣ加工機用寸法標準器の側面図である。 本発明のＮＣ加工機用寸法標準器の下面図である。 本発明のＮＣ加工機用寸法標準器の横断面図であって、（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ断面、（ｂ）は、図１におけるＢ−Ｂ断面をそれぞれ示す。 本発明のＮＣ加工機用寸法標準器に設けられている基準部材の斜視図である。 本発明のＮＣ加工機用寸法標準器の送りテーブルへのセットした状態を示す図である。 図５のＣ−Ｃ断面を示す横断面図である。 本発明のＮＣ加工機用寸法標準器の別の実施形態を示す側面図である。

符号の説明

１、１Ａ 寸法標準器
２ ロッド
２Ａ 平坦面
２Ｂ、２Ｃ 軸穴
３、４ 取付軸
３Ａ、４Ａ 小径部
５ 基準部材
５Ａ 角孔
５Ｂ 軸部
Ｓ１、Ｓ２ 基準測定面

Claims (3)

1. 石英ガラスまたは単結晶石英によって形成されている細長い丸棒状のロッドと、
   前記ロッドの軸方向に所定の間隔をあけて、ロッド外周面から同じ向きに垂直に突出するように固定された一対の取付軸と、
   前記ロッドの両端部にそれぞれ固定された、不変鋼からなる一対の基準部材とを備え、
   これらの基準部材にはそれぞれ、ロッドの軸方向に所定間隔で対向する２つの基準測定面が形成されていることを特徴とするＮＣ加工機用寸法標準器。
2. 一対の取付軸は、ロッドの外周面の一部に形成された、前記ロッドの軸方向に平行な平坦面から垂直に突出していることを特徴とする請求項１記載のＮＣ加工機用寸法標準器。
3. 一対の取付軸のロッド外部へ突出している部分の外周面は、一方が単純な円柱状に形成され、他方が左右幅より前後幅が狭い異形の柱状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＮＣ加工機用寸法標準器。

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