JP4478652B2 - 芯出し治具 - Google Patents

Description

この発明は、工作機械に取付けた被加工物の隅角部の位置を加工の基準点として求めるのに使用される芯出し治具に関する。

たとえば図１７に示すように隣り合う面１１と面１２が角度θで交差する形状の金属製の被加工物Ｗにおいて、これら２面の交差線１３を基準点として面１１に所定の寸法位置ｍ，ｎで精密穴あけ加工をおこなう場合、一般には交差線１３に近い被加工物Ｗの先端部１４は面取りをしたり丸味を帯びた形状とされるため、この先端部をタッチセンサなどで検出して加工の基準点とすることはできない。そこでたとえば面１２から適宜選定した寸法Ｐの位置で、面１１にけがき線Ｋを入れ、このけがき線Ｋ付きの被加工物Ｗを面１１を上面側にしてフライス盤のテーブルに取付け、フライス盤のスピンドルのチャックに嵌込んだ下端が針状の芯出し具を上記けがき線Ｋに目視で芯合せし、この芯合せ状態が交差線１３から距離Ｑ（〔注〕このＱは、Ｑ＝Ｐ／ｓｉｎθとして計算で求める）の位置にあるとして、フライス盤のコントローラにこのＱの値を入力してＸ座標の基準点を交差線１３位置に決定し、この基準点から上記各寸法位置ｍ，ｎで穴あけをおこなう方法が採られている。

しかしこの方法では、被加工物Ｗのテーブルへの取付前に、けがき線Ｋを入れる工程が必要であり煩雑で手間がかかるうえ、上記芯出し具によるけがき線の芯合せも目視でおこなうため不正確で、穴あけ位置も不正確なものとなるという問題点を有するものである。

これに対して、被加工物の隅角部に嵌込んで加工の基準点を迅速に求める芯出し治具も提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。しかしこの芯出し治具の対象となる被加工物は、上記隅角部を形成する２面が直角で交差しているものに限られているので、図１７に示すような２面が鋭角で交差する形状のものや、２面が９０度を越える角度で交差する形状の被加工物の芯出しは、上記芯出し治具では全くおこなうことができない。
実開平６−２７０５２号公報

この発明は上記従来の問題点を解決しようとするもので、隣り合う２面が９０度以外の角度で交差する被加工物に対しても、前記２面の交差線位置を加工原点として正確かつ容易に検出して芯出しできる芯出し治具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の芯出し治具は、表面を同じ側に向け側辺部が隣り合う形で配置された２枚の板片を、各板片の表面（表面の延長面を含む。）が互いに交差する交線を中心軸線として相互に回動自在に連結して、前記両表面の交角を可変とした芯出し治具であって、前記中心軸線のまわりに形成された測定子当接用の外周面と前記中心軸線を中心とする穴とを有する芯出し基準体を、前記両板片のうちの一方の板片の端部に突設固着し、前記穴に嵌込まれて前記芯出し基準体により回動自在に支持される軸を、前記両板片のうちの他方の板片の端部に突設固着したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、被加工物の２面が交差する隅角部において、芯出し治具の２枚の板片を前記２面に沿うように回動させて、２枚の板片の各表面部を、前記被加工物の２面に当接させた状態で保持すれば、芯出し治具の中心軸線が、被加工物の２面が交差する交差線すなわち加工の基準点と一致するので、中心軸線から既知の寸法位置にある芯出し基準体の外周面に、工作機械のスピンドル（主軸）のチャックに取付けたタッチセンサや芯出し具などの位置検出器の測定子を当接させることにより、前記２面の交差線位置を加工原点として正確に検出して芯出しをおこなうことができる。

また被加工物をテーブルに取付ける前に前記従来のようなけがき線を入れる必要もなく、被加工物への隅角部への着脱もワンタッチで迅速・容易におこなうことができ、被加工物の隣り合う２面の交差角度が９０度である場合はもとより、この交差角度が９０度未満の鋭角である場合でも、９０度を越える角度で交差する場合でも、中心軸線のまわりに回動自在に連結されている２枚の板片の表面を被加工物の２面に当接させることにより、上記芯出しを自由におこなうことができるのである。

この発明において芯出し基準体としては、種々の形状のものを用いることができるが、請求項２記載の発明のように、前記中心軸線を中心とする円柱体状の芯出し基準体とすれば、工作機械のスピンドルのチャックに取付けてこの芯出し基準体に接触させる位置検出器の測定子が、円柱状（丸棒状を含む）の測定子である場合に、測定子の上下位置の厳密な調整をおこなわなくても、確実に測定子を芯出し基準体に接触させて正確に芯出しができるので好ましい。また請求項３記載の発明のように、少なくとも一面が前記一方の板片の表面に対して直角方向に延びる角柱体状の芯出し基準体とすれば、上下位置検出器の測定子が、先端に球状の接触子を有する測定子である場合に測定子の上下位置の厳密な調整をおこなわなくても、確実に接触子を芯出し基準体に接触させて正確に芯出しができるので好ましい。

以上説明したようにこの発明によれば、隣り合う２面が９０度以外の角度で交差する被加工物に対しても、前記２面の交差線位置を加工原点として正確かつ容易に検出して芯出しできる。

また上記の効果に加えて、請求項２記載の発明によれば、円柱状の測定子を有する位置検出器により、請求項３記載の発明によれば、先端に球状の接触子を有する測定子をそなえた位置検出器により、それぞれ特に容易に正確な芯出しをおこなうことができる。

以下、図１〜図６に示す第１例により、この発明の実施の形態を説明する。図１〜図４において、１は芯出し治具で、各部は金属材料（この例ではステンレス鋼）から成り、２，３は角板状の２枚の板片で、表面２ａ，３ａを同じ側（図１において手前側）に向けて側辺部２ｂ，３ｂが隣り合う形で配置されている。図３に示すように板片２の側辺部２ｂ側の隅角部には、表面２ａ（この例では詳しくは表面２ａの延長面）を通る中心軸線４を有する円柱体状の芯出し基準体５を溶接により固着してあり、その表面には中心軸線４を中心とする半径Ｒの円周面状の外周面が形成され、その中心部には中心軸線４を中心とする直径ｄの穴６が穿設してある。

また図４に示すように板片３の側辺部３ｂ側の隅角部には、表面３ａ（この例では詳しくは表面３ａの延長面）を通る中心軸線４を有する直径ｄの丸棒状の軸７を溶接により固着してあり、この軸７の外径は前記芯出し基準体５の穴６より僅小量小径に仕上加工されており、この軸７を上記穴６に嵌込んで、抜け止めの止め輪８を溝９部に嵌着することにより、図１および図２に示す組立状態の芯出し治具１が得られる。この組立状態において、板片２と３は、各板片の表面２ａ，３ａが互いに交差する交線である中心軸線４のまわりに相互に回動自在に連結され、両表面２ａ，３ａの交角αは、両表面２ａ，３ａが対面重合する０度から、各裏面２ｃ，３ｃ側が互いに接近する１８０度以上の大角度（この例では約２７０度）まで、自由に変えることができる。

上記構成の芯出し治具１を使用して、前記従来の芯出し方法の説明においても芯出し対象とした図２１に示す被加工物Ｗの芯出しをおこなう方法を、図５および図６により説明すると、被加工物Ｗは、図示しないサインバー等を用いてその穴あけ加工面である面１１を上面として、バイス１６によりフライス盤のテーブル１７に取付け、その隅角部１８において、芯出し治具１の板片２の表面２ａを面１１に圧接し、板片２の表面２ａを傾斜状の面１２に圧接して、図５および図６に示す隅角部１８への嵌付状態とし手指でこの状態を保持する。この保持状態で、被加工物Ｗの面１１と同一面状となった板片２の表面２ａ上に位置するとともに、面１２と同一面状となった板片２の表面２ａ上に位置する中心軸線４は、面１１と１２の交差線１３と一致する状態にある。

そこでフライス盤のスピンドルのチャック１５に嵌着したアキューセンターと呼ばれる芯出し具７１を位置検出器として用い、テーブルをＸ方向に駆動することにより、その直径２ｒの円柱状の測定子７２に向って被加工物Ｗを接近させ、芯出し基準体５の外周面と測定子７２の接触検出時点においてテーブル１７の駆動を停止すれば、この状態でスピンドルの中心１９と被加工物Ｗの２面の交差線１３との距離Ｓは、Ｓ＝Ｒ＋ｒであるので、この距離Ｓをフライス盤のコントローラに入力すれば、Ｘ方向の芯出しが完了する。なおＹ方向の芯出しは、被加工物Ｗの側面などを利用して、上記アキューセンターなどを用いて従来法により芯出しすればよい。

なお上記の芯出し具７１（アキューセンター）は、フランジ状大径部をそなえた上記測定子７２とフランジ状大径部をそなえたシャンク７３とを相互に引寄せる引張りばね（図示しない）をそなえたものであり、その詳細な構造および接触検出（芯出）方法については、たとえば実用新案登録第２５７３６３０号公報に記載されているので、詳細な説明は省略した。またこの芯出し具７１のかわりに、たとえば円柱状の接触子を有するタッチセンサを用いても、上記と同様にして芯出し基準体５との接触を検出して芯出しをおこなうことができる。

上記のように芯出し治具１の板片２，３を被加工物Ｗの隅角部１８において、被加工物の隣り合う２面に沿わせる形で回動させて嵌付状態に保持することにより、上記２面の交差角が９０度以外の場合においても、上記２面の交差線１３と同芯状態にある芯出し基準体５に芯出し具７１の測定子７２を接触させて、正確かつ容易に芯出しができるのである。

次に図７〜図１０に示す第２例により、この発明の実施の形態を説明する。この例の芯出し治具２１は、前記第１例の芯出し治具１における円柱体状の芯出し基準体５のかわりに角柱体状の芯出し基準体２５を用いたものであり、その他の構成は芯出し治具１と同じであるので、図１〜図４と同一部分には同一符号を付して図示し、それらの部分の詳細な説明は省略し、以下他の例においても同様とする。

すなわち、板片２の側辺部２ｂ側の隅角部には、中心軸線４を中心とし、面２５ａ，２５ｂが板片２の表面２ａに直交する四角柱体状の芯出し基準体２５が固着してあり、その表面には中心軸線４を中心とする一辺の長さＬの断面正方形の外周面が形成されている。

この芯出し基準体２５には、第１例と同じ中心軸線４を中心とする直径ｄの穴６が穿設され、この穴６への板片３の軸７の嵌込みにより、板片２，３は中心軸線４のまわりに相互に回動自在に連結されている。

上記構成の芯出し治具２１を使用した芯出し時においては、図１０に示すように第１例と同様にして板片２，３を被加工物Ｗの隅角部に圧接保持して、その中心軸線４を被加工物Ｗの２面の交差線１３と一致させた状態で、位置検出器として先端部に直径Ｕの球状の接触子７６をそなえたタッチセンサ７５を用い、被加工物Ｗを接触子７６に向って駆動して芯出し基準体２５の面２５ａが接触子７６に接触した時点において、スピンドルの中心１９と被加工物Ｗの交差線１３との距離Ｓは、Ｓ＝（Ｌ＋Ｕ）／２であるので、この距離Ｓをフライス盤のコントローラに入力すればＸ方向の芯出しは完了する。なお上記の面２５ａの代りに、面２５ｂを用いても同様にして芯出しをおこなうことができる。

面２５ａ（あるいは２５ｂ）は、平面状なので、球状の接触子７６を有するタッチセンサ７５により正確に接触検出、従って芯出しを、おこなうことができるのである。

上記の各例は、被加工物Ｗの２面の交差角θが鋭角である場合について説明したが、板片２，３は中心軸線４のまわりに相互に回動自在でその交角αは広範囲にわたって可変であるので、たとえば図１１に示すように、面１１，１２が鈍角状の角度θで交差する形状の被加工物Ｗや、図１２に示すように面１１，１２が１８０度を越える角度θで交差する（Ｖ溝形状の）被加工物Ｗに対しても、板片２，３の表面２ａ，３ａを面１１，１２に当接させることにより、２面の交差線１３位置を正確・容易に検出して芯出しできるのである。

上記各例では、円柱体状，四角柱体状のいずれかの芯出し基準体を用いるものであったが、たとえば図１３に示す第３例の芯出し治具３１のように、前記各例の四角柱体状の芯出し基準体２５と円柱体状の芯出し基準体５とを一体化した合成形の芯出し基準体３５を板片２に固着した構成としたり、図１４に示す第４例の芯出し治具４１のように、前記第１例における板片３に固着した軸７を延長してこの軸７自身を円柱体状の芯出し基準体としてもよく、これらの例によれば、使用する位置検出器の種類に応じて四角柱体状又は円柱体状の芯出し基準部のいずれかを自由に利用して芯出しをおこなうことができて便利である。

さらに図１５および図１６に示す第５例の芯出し治具５１のように、第２例と同様な板片２の表面２ａに直交する面２５ａをそなえた四角柱体の面２５ａと反対側を、半円柱体状に形成した芯出し基準体５５としてもよく、この例も第３例や第４例と同様に平面状の面２５ａと半円柱面状の外周面５５ａのいずれを利用しても芯出しをおこなうことができる。

この発明は上記各例に限定されるものではなく、たとえば板片の形状や相互の連結構造は上記以外のものとしてもよく、また各板片の表面側に磁石を埋設してこの磁石の吸着力により、２枚の板片の各表面部を被加工物の２面に当接させた状態で、芯出し治具を被加工物の隅角部に保持させるようにしてもよい。また芯出し基準体としては、たとえば球体状あるいは半球体状（中心軸線４に直交する平面で球体をカットしたもの）の芯出し基準体などを用いてもよく、また芯出し基準体の外周面位置を検出する位置検出器としては、ダイヤルインジケータなど上記以外の形式のものを使用してもよい。また上記各例は、被加工物Ｗの交差線１３がＹ方向に向いている場合について説明したが、この発明の芯出し治具は、上記交差線１３がＸ方向あるいはＺ方向に向いている被加工物に対しても適用でき、またフライス盤以外の工作機械における被加工物の芯出しにも適用できるものである。

この発明の実施の形態の第１例を示す芯出し治具の斜視図である。 図１の芯出し治具の矢視Ａ−Ａ側面図である。 図１の芯出し治具の板片２部の平面図（ａ）およびＢ−Ｂ線断面図（ｂ）である。 図１の芯出し治具の板片３部の平面図（ａ）およびＣ−Ｃ線断面図（ｂ）である。 図１の芯出し治具の使用状態を示す正面図である。 図５のＤ−Ｄ線断面図である。 この発明の実施の形態の第２例を示す芯出し治具の斜視図である。 図７の芯出し治具の矢視Ｅ−Ｅ側面図である。 図７の芯出し治具の板片２部の平面図（ａ）およびＦ−Ｆ線断面図（ｂ）である。 図７の芯出し治具の使用状態を示す要部正面図である。 図１の芯出し治具の他の使用状態を示す要部正面図である。 図１の芯出し治具のさらに他の使用状態を示す要部正面図である。 この発明の実施の形態の第３例を示す芯出し治具の斜視図である。 この発明の実施の形態の第４例を示す芯出し治具の斜視図である。 この発明の実施の形態の第５例を示す芯出し治具の斜視図である。 図１５の芯出し治具の矢視Ｇ−Ｇ側面図である。 この発明の芯出し治具による芯出し対象である被加工物の一例を示す平面図（ａ）、および矢視Ｈ−Ｈ正面図（ｂ）である。

符号の説明

１…芯出し治具、２…板片、２ａ…表面、２ｂ…側辺部、３…板片、３ａ…表面、３ｂ…側辺部、４…中心軸線、５…芯出し基準体、２１…芯出し治具、２５…芯出し基準体、３１…芯出し治具、３５…芯出し基準体、４１…芯出し治具、５１…芯出し治具、５５…芯出し基準体。

Claims (3)

1. 表面を同じ側に向け側辺部が隣り合う形で配置された２枚の板片を、各板片の表面が互いに交差する交線を中心軸線として相互に回動自在に連結して、前記両表面の交角を可変とした芯出し治具であって、
   前記中心軸線のまわりに形成された測定子当接用の外周面と前記中心軸線を中心とする穴とを有する芯出し基準体を、前記両板片のうちの一方の板片の端部に突設固着し、
   前記穴に嵌込まれて前記芯出し基準体により回動自在に支持される軸を、前記両板片のうちの他方の板片の端部に突設固着したことを特徴とする芯出し治具。
2. 前記芯出し基準体が、前記中心軸線を中心とする円柱体状の芯出し基準体である請求項１記載の芯出し治具。
3. 前記芯出し基準体が、少なくとも一面が前記一方の板片の表面に対して直角方向に延びる角柱体状の芯出し基準体である請求項１記載の芯出し治具。

Images