JP3335550B2 - 機械側の軸とモータシャフト間の心出し構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械側の軸とモー
タシャフト間の心出し構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の機械、特に、主軸等を始めとする
機械側の軸を高速回転させる工作機械等においては、機
械側の軸をモータシャフトに直結して回転させる駆動形
式を採用するものが多くなってきている。機械側の軸と
モータシャフトを直結する場合には、両者間にカップリ
ングを介装して接続作業を行うことになるが、機械側の
軸とモータシャフト間の心出しが適確に行われていない
と、振動が発生して工作精度に悪影響が出たり機械の寿
命が短縮されたり、また、騒音が発生しやすくなるとい
った問題がある。

【０００３】更に、スピンドル・スルー・クーラントを
採用した場合、機械側の軸とモータシャフトのセンタが
一致していないと、クーラントの洩れ等といった問題が
生じる可能性もある。

【０００４】機械側の軸とモータシャフト間の心出し作
業は、機械側の軸に測定器を取り付けて両者間のセンタ
ずれを測定しながら調整作業を行ってモータの取り付け
位置を修正する方法と、カップリングを構成するソケッ
トによって両者のセンタ位置を強制的に一致させる方法
とが知られている。

【０００５】しかし、前者の方法では、機械の構造が複
雑である場合、測定作業を行うに足る作業スペースを確
保するのが困難であり、また、モータの取り付け時に機
械側の軸とモータシャフトとが外部から密閉されるよう
な構造、例えば、工作機械の主軸構造等においては、作
業スペースの有無以前に、外部からの測定作業が不可能
となる。

【０００６】また、後者の方法の場合、作業自体は簡単
であるが、実際にセンタずれを測定しながら調整作業を
行うわけではないので、機械自体の剛性やソケットの加
工精度等にもよるが、センタずれの公差をせいぜい３０
ミクロン程度の範囲に収めるのが限界となり、高速回転
する軸の精度としては必ずしも十分でない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
従来技術の欠点を解消し、機械の構造に関わりなく精密
な心出し作業を行うことのできる機械側の軸とモータシ
ャフト間の心出し構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１，第２の
取付け板は、各々中央部に穿設した貫通孔を有し、各貫
通孔のセンタを一致させて互いに嵌合する嵌合部を備
え、第１の取付け板の貫通孔のセンタとモータシャフト
のセンタとを一致させて前記第１の取付け板とモータと
が固着され、前記第２の取付け板の貫通孔のセンタと機
械側の軸とを一致させて前記第２の取付け板と機械側の
軸のハウジングとが固着され、前記第１の取付け板と第
２の取付け板を前記嵌合部により嵌合して機械側の軸の
センタとモータシャフトのセンタとを一致させることを
特徴とする構成により前記課題を達成した。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１は、本発明の心出し構造を工作
機械の主軸１と主軸モータ２のモータシャフト３との間
の結合に適用した場合の一実施形態について、工作機械
の主軸１の中心軸を含む断面に沿って示す側断面図であ
る。

【００１０】主軸モータ２側に取り付けられた第１の取
付け板４は、その中央部に貫通孔５を有し、更に、該貫
通孔５の下面側の開口部の付近には、少なくともの外周
面が真円状に形成された周壁６が立設されている。

【００１１】この周壁６の外周面は、主軸モータ２のモ
ータシャフト３を貫通孔５のセンタに合わせるための第
１の測定部を形成するものであって、モータシャフト３
のセンタ合わせは周壁６の外周面を基準として実施され
る。従って、貫通孔５自体の形状は必ずしも真円でなく
てもよく、また、厳密に言えば、モータシャフト３のセ
ンタ合わせ作業によって必ずしも該モータシャフト３の
センタが貫通孔５のセンタに合わせられる必要もない。
モータシャフト３のセンタが位置すべき場所は、周壁６
の外周面によって形成される真円のセンタである。

【００１２】周壁６の外周面は本実施形態において最も
加工精度を要求される部分の１つであって、外筒研削、
更に、必要とあればジググラインダー等による仕上げ加
工が施されている。

【００１３】主軸モータ２と第１の取付け板４との固着
作業は、主軸モータ２のフランジ部７に周上等配された
ネジ穴に通された複数のボルト８を各々の位置に対応す
る第１の取付け板４上のタップ穴に螺合することにより
行われる。フランジ７のネジ穴の各々はボルト８の呼び
径に比べて或る程度大きめに穿設されており、モータシ
ャフト３のセンタ合わせ作業の際のフランジ部７と取付
け板４との相対移動を或る程度許容する。

【００１４】また、主軸１のハウジング９側に取り付け
られた第２の取付け板１０は、その中央部に、周壁６の
外径と厳密に一致する真円状の内径を有する貫通孔１１
を有する。

【００１５】この貫通孔１１の内周面は、前述した周壁
６の外周面と同様、本実施形態において最も加工精度を
要求される部分の１つであって、内筒研削、更に、必要
とあればジググラインダー等による仕上げ加工が施され
ている。

【００１６】周壁６の外周面および貫通孔１１の内周面
の仕上げは、最終的には、その一方を基準として嵌合状
態を確認しながら他方に切削加工を施す現物合わせ等の
手法を採用し、できる限り厳密に一致させる必要があ
る。

【００１７】なお、図１では周壁６の外径を基準に貫通
孔１１の内周面を研削して仕上げ作業を行った場合の例
を示しており、結果的に、貫通孔１１の内周面を周壁６
の外周面に合わせるための仕上げ加工により、貫通孔１
１の内周面上端部が或る程度拡径されている（現物合わ
せ）。

【００１８】周壁６の外周面が嵌合するのは貫通孔１１
の内周面上端部の拡径部のみであり、貫通孔１１の他の
部分に関しては仕上げ精度を問わない。

【００１９】貫通孔１１の内周面上端部は、主軸１を貫
通孔１１のセンタに合わせるための第２の測定部を形成
するものであって、主軸１のセンタ合わせは貫通孔１１
の内周面上端部を基準として実施される。

【００２０】従って、前述の貫通孔５の場合とは相違
し、貫通孔１１の内周面上端部の形状は必ず真円でなけ
ればならず、また、主軸１のセンタが位置すべき場所
も、貫通孔１１の内周面上端部によって形成される真円
のセンタでなければならない。

【００２１】主軸１側のハウジング９と第２の取付け板
１０との固着作業は、図３に示すように、第２の取付け
板１０に周上等配された沈め穴付きのネジ穴に通された
複数のボルト１２を各々の位置に対応するハウジング９
側のタップ穴に螺合することにより行われる。取付け板
１０のネジ穴の各々はボルト１２の呼び径に比べて或る
程度大きめに穿設されており、主軸１のセンタ合わせ作
業の際のハウジング９と取付け板１０との相対移動を或
る程度許容する。

【００２２】第２の取付け板１０の下面に立設された周
壁１３は、ハウジング９の貫通孔１４の上端拡径部と嵌
合して大まかな位置決めを行うためのもの過ぎず、取付
け板１０におけるネジ穴とボルト１２との間の関係と同
様、主軸１のセンタ合わせ作業の際のハウジング９と取
付け板１０との相対移動を或る程度許容する。

【００２３】更に、本実施形態においては、取付け板４
における第１の測定部を形成する周壁６と、取付け板１
０における第２の測定部を形成する貫通孔１１の内周面
上端部の各々が、取付け板４の貫通孔５のセンタと取付
け板１０の貫通孔１１のセンタ、より厳密に言えば、モ
ータシャフト３のセンタと主軸１のセンタとを一致させ
るための嵌合部として機能する。

【００２４】既に述べた通り、周壁６の外周面と貫通孔
１１の内周面上端部とは、共に、径が完全に一致する真
円状に形成されているので、後は、周壁６の外周面によ
って形成される真円のセンタにモータシャフト３のセン
タを合わせ、また、貫通孔１１の内周面上端部によって
形成される真円のセンタに主軸１のセンタを合わせるこ
とさえできれば、周壁６の外周面と貫通孔１１の内周面
上端部との嵌合により、モータシャフト３のセンタと主
軸１のセンタとを完全に一致させることができる。

【００２５】そこで、次に、第１の取付け板４における
周壁６の外周面に対するモータシャフト３の位置決め作
業と第２の取付け板１０における貫通孔１１の内周面上
端部に対する主軸１の位置決め作業の実際的な方法につ
いて各々説明する。

【００２６】図２は第１の取付け板４に対するモータシ
ャフト３の位置決め作業の概略を示す部分断面図であ
る。

【００２７】まず、第１の取付け板４は、主軸モータ２
のフランジ部７に通された複数のボルト８により適当な
強さで主軸モータ２に締結しておく。また、主軸モータ
２は、その上端部両側に螺合した２つのＩボルト等にワ
イヤ等を通し、主軸モータ２の軸心がほぼ垂直に立つよ
うにして、図２に示すように、クレーン等により吊り上
げておく。なお、ここで言う適当な強さとは、樹脂ハン
マあるいは銅棒等によって取付け板４の外周部を軽く叩
いたときに、その衝撃によって取付け板４が主軸モータ
２のフランジ部７に対して僅かに滑って移動する程度の
強さである。

【００２８】また、モータシャフト３には適当な固定具
１５と支持具１６を介してダイヤルゲージ等の測定器１
７を取付け、該測定器１７がモータシャフト３の軸心を
中心にして自由に公転できるようにしておく。この際、
測定器１７のピックアップ１８の先端を取付け板４の周
壁６の外側から押し当て、測定器１７の指針を或る程度
振らせておく。

【００２９】次に、ピックアップ１８の先端を周壁６の
外周面に摺接させたままモータシャフト３または支持具
１６を持って測定器１７を公転させると、測定器１７の
指針の読みが様々に変化する。これは、測定器１７の公
転中心、要するに、モータシャフト３の回転中心が、周
壁６の外周面によって形成される真円のセンタと完全に
は一致していないからである。そこで、少なくとも測定
器１７を１回転以上公転させ、その読みが極大または極
小となる位置を検出し、その位置に対応する第１の取付
け板４の外周部を樹脂ハンマあるいは銅棒等によって内
側に向けて軽く叩き、その部分をモータシャフト３の回
転中心に向けて僅かに接近させる。なお、測定器１７の
読みが極大となった位置を叩くか極小となった位置を叩
くかは、最初にピックアップ１８の先端を周壁６に押し
当てた時の状態によって異なり、もし、その時の指針の
読みがプラスであれば（最初に針を振った方向が正方向
であれば）極大となる位置、また、マイナスであれば
（最初に針を振った方向が負の方向であれば）、極小と
なる位置である。

【００３０】以下、同様にして、測定器１７の読みが極
大または極小となる位置の検出と、その位置に対応する
取付け板４の叩き込み作業を繰り返していくと、最終的
に、測定器１７を公転させても測定器１７の読みが変化
しなくなり、周壁６の外周面によって形成される真円の
センタとモータシャフト３のセンタとが厳密に一致す
る。

【００３１】なお、主軸モータ２の軸心がほぼ垂直に立
つようにしてクレーン等で主軸モータ２を吊り上げてお
くのは、第１の取付け板４を水平に保持し、樹脂ハンマ
あるいは銅棒等によって叩いた時の衝撃によって取付け
板４が不用意な方向（具体的には重力が作用する方向）
に移動するのを防止するための措置である。

【００３２】このようにして周壁６の真円のセンタとモ
ータシャフト３のセンタとを厳密に一致させた後、固定
具１５，支持具１６，測定器１７を取り外し、主軸モー
タ２のフランジ部７に通された複数のボルト８を強固に
締め付け、第１の取付け板４と主軸モータ２のフランジ
部７とを完全に固着し、取付け板４とフランジ部７との
重合部を貫く孔を２カ所以上に穿設して、その各々にノ
ックピン１９を打ち込む。なお、孔の穿設およびノック
ピン１９の打ち込みに際しては図２の姿勢では不都合な
場合もあるので、適宜、主軸モータ２をクレーン等から
取り外し、作業台に横倒しにする等の措置が必要であ
る。

【００３３】ノックピン１９は機械の運転中に生じる振
動によって取付け板４とフランジ部７との間に位置ずれ
が生じるのを防止し、更に、フランジ部７から取付け板
４を取り外すといった大掛かりな分解作業を行った場合
の再組み立て作業を容易にする。つまり、再組み立て作
業を行う場合には、前述したようなセンタ位置合わせの
ための測定および調整作業は必要なく、単に、ノックピ
ン１９をガイドにしてフランジ部７と取付け板４との位
置決め作業を行えば済むということである。

【００３４】図３は第２の取付け板１０に対する主軸１
の位置決め作業の概略を示す部分断面図である。

【００３５】なお、図３では、ハウジング９の外周部を
支える円筒形の載置用治具２０の上にハウジング９を載
せて取付け板１０を水平に保持した状態で位置決め作業
を行う場合の例について示しているが、取付け板１０を
水平に保持する理由は、前記と同様、取付け板１０が衝
撃によって不用意な方向に移動するのを防止するためで
ある。

【００３６】まず、作業に先立ち、第２の取付け板１０
は、取付け板１０のネジ穴に通した複数のボルト１２に
より適当な強さでハウジング９に締結しておく。ここで
言う適当な強さとは、樹脂ハンマあるいは銅棒等によっ
て取付け板１０の外周部を軽く叩いたときに、該取付け
板１０がハウジング９の上端面に対して僅かに滑って移
動する程度の強さである。

【００３７】また、主軸１には適当な支持具２１を介し
てダイヤルゲージ等の測定器１７を取付け、該測定器１
７が主軸１の軸心を中心にして自由に公転できるように
しておく。この際、測定器１７のピックアップ１８の先
端を取付け板１０における貫通孔１１の内周面上端部の
内側から押し当て、測定器１７の指針を或る程度振らせ
ておく。

【００３８】以下前記と同様にして、ピックアップ１８
の先端を貫通孔１１の内周面上端部に摺接させたまま測
定器１７を公転させ、測定器１７の指針の読みを調べな
がら第２の取付け板１０の外周部の適宜位置を樹脂ハン
マあるいは銅棒等によって軽く叩きながら、主軸１と貫
通孔１１の内周面上端部との間のセンタ合わせを行い、
最終的に、支持具２１，測定器１７を取り外して、取付
け板１０に通された複数のボルト１２を強固に締め付
け、第２の取付け板１０と主軸１側のハウジング９とを
完全に固着し、取付け板１０とハウジング９との重合部
を貫く孔を２カ所以上に穿設して、その各々にノックピ
ン２２を打ち込む。このノックピン２２には、取付け板
１０とハウジング９との間の位置ずれ防止、および、再
組み立て作業の容易化の意味がある。

【００３９】そして、最終的に、図１に示すように、主
軸１とモータシャフト３との間にキーまたはボス＆セレ
ーション等を備えたソケット２３を介装し、ハウジング
９側の第２の取付け板１０に第１の取付け板４を重ねる
ようにして、周壁６の外周面と貫通孔１１の内周面上端
部とを嵌合させると、モータシャフト３のセンタと主軸
１のセンタとが完全に一致する。

【００４０】なお、第１の取付け板４と第２の取付け板
１０との最終的な固着作業は、図１に示す通り、第１の
取付け板４に周上等配されたネジ穴に通された複数のボ
ルト２４を各々の位置に対応する第２の取付け板１０の
タップ穴に螺合することにより行われる。

【００４１】以上に述べた実施形態においては、周壁６
の外周面の真円によって形成される第１の測定部を基準
にして第１の取付け板４とモータシャフト３とのセンタ
合わせを行うと共に、貫通孔１１の内周面上端部の真円
によって形成される第２の測定部を基準にして第２の取
付け板１０と主軸１とのセンタ合わせを行い、更に、第
１の測定部となる周壁６の外周面と第２の測定部となる
貫通孔１１の内周面上端部とをそのまま嵌合部として利
用して、第１の取付け板４と第２の取付け板１０とのセ
ンタ合わせを行うようにしているので、モータシャフト
３と主軸１とのセンタ合わせを極めて厳密な精度、例え
ば、１ミクロン〜１０ミクロン程度の公差範囲内で実施
することができる。

【００４２】これは、加工部（周壁６の外周面および貫
通孔１１の内周面上端部）と、センタ合わせのための測
定部（周壁６の外周面および貫通孔１１の内周面上端
部）と、嵌合部（周壁６の外周面および貫通孔１１の内
周面上端部）の三者が完全に一体化しているからであ
る。

【００４３】また、第１の取付け板４の貫通孔５を周壁
６の外周面と同心円状の真円に形成した場合では、貫通
孔５の内周面を第１の測定部として図３と同様の方法で
第１の取付け板４とモータシャフト３とのセンタ合わせ
を行うことも可能であるが、測定部となる貫通孔５の内
周面と嵌合部となる周壁６の外周面の加工が別工程の加
工によって行われることになるので、周壁６の外周面に
よって形成される真円のセンタと貫通孔５の内周面によ
って形成される真円のセンタとの間に或る程度の誤差が
生じる可能性があり、最終的なセンタ合わせの精度も、
前述した実施形態に比べると或る程度は劣る。

【００４４】次に、第１，第２の取付け板を利用して行
う最も簡単なセンタ合わせの方法について簡単に説明す
る。

【００４５】まず、主軸モータのフランジ部７に通され
たボルト８を螺合するためのタップ穴を備えた第１の取
付け板（図示せず）と、ボルト１２を通すための沈め穴
付きのネジ穴を備えた第２の取付け板（図示せず）とを
用意する。いずれも貫通孔５および貫通孔１１に相当す
る部分は未加工で構わない。

【００４６】次に、この第１の取付け板と第２の取付け
板とを重ね合わせてクランプ等で固定し、ドリリングお
よびリーマ作業等により両者を貫通する孔を２カ所以上
に穿設し、その各々にプレート固定用のノックピンを打
ち込んで、第１の取付け板と第２の取付け板との間に位
置ずれが生じないように両者を固定する。無論、２カ所
以上の孔は、貫通孔５および貫通孔１１に相当する部分
よりも外側に穿設し、かつ、タップ穴や沈め穴付きのネ
ジ穴の位置を避けなければならない。なお、前述のクラ
ンプはこの段階で取り外して構わない。

【００４７】次に、プレート固定用のノックピンによっ
て一体化されている第１の取付け板と第２の取付け板に
対し、その中央部に、貫通孔５および貫通孔１１に相当
する孔を穿設する。一体加工であるから、結果的に、貫
通孔５および貫通孔１１に相当する孔の内径や形状およ
び穿設位置は完全に一致する。更に、必要に応じて、貫
通孔５および貫通孔１１に相当する孔の内周面に対し、
内筒研削やジググラインダー等による仕上げ加工を施
す。無論、貫通孔５および貫通孔１１に相当する孔に対
する加工は一連の通し加工によって連続的に行う。

【００４８】そして、加工終了後、第１の取付け板と第
２の取付け板とを分割し、第１の取付け板を主軸モータ
２のフランジ部７に、また、第２の取付け板をハウジン
グ９に、各々ボルト８およびボルト１２により適当な強
さで締結する。

【００４９】そして、図３に示したのと同じ方法によ
り、モータシャフト３のセンタと第１の取付け板の孔
（貫通孔５に相当する孔）との間のセンタ合わせを行
い、また、同様にして主軸１のセンタと第２の取付け板
の孔（貫通孔１１に相当する孔）との間のセンタ合わせ
を行い、その後、図１から図３で詳述した実施形態と同
様にして、ノックピン１９やノックピン２２の取り付け
作業を行う。

【００５０】図１から図３で詳述した実施形態と相違す
るのは、第１の取付け板と第２の取付け板との最終的な
センタ合わせ、つまり、モータシャフト３と主軸１との
心出し作業を、最初に用いたプレート固定用のノックピ
ンで行う点である。

【００５１】この場合、第１の測定部は貫通孔５に相当
する孔、第２の測定部は貫通孔１１に相当する孔であ
り、また、第１の取付け板と第２の取付け板との嵌合部
となるのはプレート固定用のノックピンであるから、セ
ンタ合わせのための測定部（貫通孔５に相当する孔およ
び貫通孔１１に相当する孔）と、嵌合部（プレート固定
用のノックピン）とは別の部分となるが、プレート固定
用のノックピンによって、第１の測定部となる貫通孔５
に相当する孔のセンタと第２の測定部となる貫通孔１１
に相当する孔のセンタとが厳密に位置決めされるので、
モータシャフト３と主軸１とのセンタ合わせの精度は、
最初に説明した実施形態の場合と同様、例えば、１ミク
ロン〜１０ミクロン程度の公差範囲内で達成することが
できる。

【００５２】図１に示す通り、主軸１とモータシャフト
３との接合部はハウジング９の貫通孔１４によって外部
から完全に密閉された構造となるため、主軸１とモータ
シャフト３との相互関係において直接的な測定作業を行
いながら心出し作業を行うことは不可能であるが、以上
に述べた各実施形態によれば、主軸１とモータシャフト
３とを分離したまま、取付け板４に対するモータシャフ
ト３の心出し作業と取付け板１０に対する主軸１の心出
し作業とを独立させて十分な作業スペースを利用して心
出し作業を行うことができ、しかも、取付け板４と取付
け板１０とを最終工程で組み合わせるだけで主軸１とモ
ータシャフト３の軸心を完全に一致させることができ
る。

【００５３】従って、主軸等の機械側の軸とモータシャ
フト３との接合部が完全に密閉されるような構造、また
は、機械の構造自体が複雑であって、そのままでは心出
し作業に必要とされる十分な作業スペースが確保できな
いといったような場合であっても、機械側の軸とモータ
シャフト３との間のセンタ合わせ作業を容易かつ適確に
実施することができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、機械側の軸とモータシ
ャフトとの間の心出し作業を機械の構造に関わりなく精
密に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の心出し構造を工作機械の主軸と主軸モ
ータとの間の結合に適用した場合の一実施形態示す側断
面図である。

【図２】同実施形態における主軸モータと第１の取付け
板との間の心出し方法の概要を示す図である。

【図３】同実施形態における主軸と第２の取付け板との
間の心出し方法の概要を示す図である。

【符号の説明】

１ 工作機械の主軸（機械側の軸） ２ 主軸モータ（モータ） ３ モータシャフト ４ 第１の取付け板 ５ 貫通孔 ６ 周壁 ７ フランジ部 ８ ボルト ９ ハウジング １０ 第２の取付け板 １１ 貫通孔 １２ ボルト １３ 周壁 １４ 貫通孔 １５ 固定具 １６ 支持具 １７ 測定器 １８ ピックアップ １９ ノックピン ２０ 載置用治具 ２１ 支持具 ２２ ノックピン ２３ ソケット ２４ ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中澤 康之 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭63−205486（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１，第２の取付け板は、各々中央部に
   穿設した貫通孔を有し、各貫通孔のセンタを一致させて
   互いに嵌合する嵌合部を備え、 第１の取付け板の貫通孔のセンタとモータシャフトのセ
   ンタとを一致させて前記第１の取付け板とモータとが固
   着され、 前記第２の取付け板の貫通孔のセンタと機械側の軸とを
   一致させて前記第２の取付け板と機械側の軸のハウジン
   グとが固着され、 前記第１の取付け板と第２の取付け板を前記嵌合部によ
   り嵌合して機械側の軸のセンタとモータシャフトのセン
   タとを一致させることを特徴とする機械側の軸とモータ
   シャフト間の心出し構造。