JP6824580B2

JP6824580B2 - 位置決め治具

Info

Publication number: JP6824580B2
Application number: JP2017051977A
Authority: JP
Inventors: 浩平山口
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2037-03-16
Also published as: JP2018153887A

Description

本発明は、棒状の部材に複数の穴をあける際に用いられる位置決め治具に関する。

自動車部品の一つに、特許文献１，２に記載されるクランクシャフト、その他、カムシャフトなどといった棒状の部材であって、内部に油流路を備えるものがある。特許文献１，２は、クランクシャフトのジャーナルやクランクピンに、径方向に沿った貫通孔と径方向に交差する方向の貫通孔という異なる方向の貫通孔を交差するように形成することを開示する。これらの貫通孔によって、クランクシャフトの内部で連通した油流路が設けられる。

特開２００６−１２３０１１号公報特開平０５−２７２５２４号公報

上述のように棒状の部材に複数の穴を形成する場合、ワークとなる棒状の部材の位置決めを精度よく行うことが望まれる。特に、上述のように交差する複数の穴といった、開口位置が棒状の部材の周方向に最大１８０°ずれた位置にあるような複数の穴を形成する場合などでは、特許文献１に記載されるようなマシニングセンターを用いて、穴加工を連続して行うと、ワークの所定の位置に精度よく各穴を形成できる。その結果、各穴を所定の位置で交差させることができる。しかし、このような複数の穴を設ける場合に加工ミスの防止などの観点から、穴加工を連続して行わず、複数の工程に分けて行うことがある。複数の工程とする場合、後の工程では、前の工程で設けられた穴を基準として、ワークの所定の位置に新たな穴を設けることが考えられる。しかし、既設の穴の加工精度などによっては、ワークの所定の位置に新たな穴を設けられなかったり、後の工程で穴加工自体が行えなかったりする可能性がある（詳細は後述する）。

そこで、本発明の目的の一つは、複数の穴を複数の工程で形成する場合に、後の工程でワークの位置決めを精度よく行える位置決め治具を提供することにある。

本発明の一態様に係る位置決め治具は、
棒状のワークに複数の穴をあける際に用いられる位置決め治具であって、
前記ワークに既に設けられた穴に挿入されるピン部と、
前記ピン部を前記ワークと共に移動させる移動機構と、
前記既に設けられた穴に挿入された前記ピン部によって前記ワークを支持した状態で、前記移動機構によって前記ピン部を前記ワークと共に移動させたときに前記ワークの端面が当接されて前記ワークを位置決めする加工基準面とを備える。

上記の位置決め治具によれば、ピン部をワークと共に移動させることで、ピン部に支持されるワークの端面を加工基準面に確実に当接させられる。この当接により、加工基準面に対してワークを位置決めできる。この位置決めされたワークにおいて、加工基準面からワークの軸方向に沿った任意の位置までの距離、ピン部からワークの周方向に沿った任意の位置までの角度などが一義に決められる。そのため、後の工程で新しい穴（別の穴）を形成する際、この穴の形成位置を加工基準面からの所定の位置に設定すれば、この位置決めされたワークに対して、所定の位置に新しい穴を精度よく形成できる。ここで、ピン部をワークと共に移動させず、固定させる場合には、前の工程で行った穴加工の加工精度、その他、穴加工を行う前の工程と後の工程と間にワークのサイズに影響を与え得る加工を行う別加工工程を介在させる場合にはこの加工の加工精度などによって、ワークの端面と加工基準面とを当接できない可能性がある。例えば、ワークの端面と加工基準面との間に隙間が設けられたり、ピン部にワークを支持させた状態において、ピン部からワーク端面までの距離がピン部と加工基準面との距離よりも長く、ワークの端面と加工基準面とが当接状態になるようにワークを配置できなかったりすることが考えられる。上記の位置決め治具によれば、棒状のワークに複数の穴を形成する場合、特に上述の交差する複数の穴のような、開口位置が周方向に最大１８０°ずれた複数の穴を複数の工程で形成する場合であっても、上述のピン部を用いた位置決めを行う工程以前の加工精度によらず、ワークの位置決めを精度よく行えて、複数の穴を高精度に形成できる。また、上記の位置決め治具を利用することで、加工ミスも防止できる。

実施形態１の位置決め治具を模式的に示す正面図であり、ワークを加工基準面に当接させた状態を示す。実施形態１の位置決め治具を模式的に示す上面図であり、ワークを加工基準面に当接させた状態を示す。実施形態１の位置決め治具を模式的に示す正面図であり、ワークを加工基準面に当接させる前の状態を示す。

以下、図面を参照して、本発明の位置決め治具を具体的に説明する。図面において、同一符号は同一名称物を示す。

［実施形態１］
以下、図１〜図３を参照して、実施形態１の位置決め治具１を説明する。なお、図３では、ピン部２の近傍を部分的に断面で示す。

（概要）
実施形態１の位置決め治具１は、棒状のワーク１００に複数の穴を複数の工程に分けて形成する場合に後の工程において既設の穴（この例では後述の交差穴ｈ４）を利用してワーク１００を位置決めし、ワーク１００の所定の位置に新たな穴（ここでは後述の交差穴ｈ６，ｈ７）を形成するという穴加工方法の実施に利用される。この穴加工方法は、棒状のワーク１００に既に設けられた穴（交差穴ｈ４）にピン部２を挿入して、ピン部２によってワーク１００を支持した状態で、ピン部２をワーク１００と共に移動させて（図３参照）、ワーク１００の一方の端面１１０を加工基準面４０に当接させることでワーク１００を位置決めする工程と（図１，図２参照）、ワーク１００に別の穴（交差穴ｈ６，ｈ７）をあける工程とを備える。

実施形態１の位置決め治具１は、棒状のワーク１００に複数の穴をあける際に用いられるものであり、ワーク１００に既に設けられた穴（ここでは交差穴ｈ４）に挿入されるピン部２と、ピン部２をワーク１００と共に移動させる移動機構３と、上述の既設の穴（交差穴ｈ４）に挿入されたピン部２によってワーク１００を支持した状態で、移動機構３によってピン部２をワーク１００と共に移動させたときにワーク１００の一方の端面１１０が当接されてワーク１００を位置決めする加工基準面４０とを備える。

以下、まず、ワーク１００を説明し、次に、位置決め治具１、穴加工の加工手順を説明する。

（ワーク）
ワーク１００は、複数の穴、特に交差する複数の穴が設けられる棒状の部材が挙げられる。自動車部品では、油通路となる穴が設けられる部材、例えばトランスミッションのインプットシャフトなどが挙げられる。この例のワーク１００は丸棒状であり、棒材の外径に対応した円環状の端面であって、ワーク１００の軸方向に直交する端面を有する場合を示すが端面の外形は特に問わない。例えば、ワーク１００の端部にその径方向外方に突出する任意の外形のフランジを備えていてもよい。

この例のワーク１００は、最終的に、その軸方向に沿った穴やその軸方向に交差する穴、互いに交差する穴など、複数の穴が設けられる。具体的には、この例のワーク１００は、その軸方向に沿った穴（以下、軸穴と呼ぶ。ここでは軸穴ｈ１，ｈ２，ｈ３）と、ワーク１００の軸方向に交差する穴（以下、交差穴と呼ぶ。ここでは交差穴ｈ４，ｈ５，ｈ６，ｈ７）とが設けられる。穴ｈ１〜ｈ７の形状、大きさ（内寸、穴の軸方向に沿った長さ（穴深さ）など）、ワーク１００の軸方向や周方向における形成位置、個数、軸穴と交差穴との交差位置、交差個数などは例示であり、適宜変更できる。ここでは、一方の端面１１０に開口し、ワーク１００の軸方向に沿った長さが異なる二つの軸穴ｈ１，ｈ２、他方の端面１１２に開口する一つの軸穴ｈ３、ワーク１００の軸方向に直交する三つの交差穴ｈ４，ｈ６，ｈ７、ワーク１００の軸方向に非直交に交差する一つの交差穴ｈ５を例示する。二つの軸穴ｈ１，ｈ２は、その開口側が一つにまとめられて共通の開口部を有する。交差穴ｈ４，ｈ５はいずれも、その一端が軸穴ｈ２に開口する。交差穴ｈ６の一端は軸穴ｈ１に開口する。交差穴ｈ７は軸穴ｈ３に交差し、両端がワーク１００の外周面（周方向に１８０°ずれた位置）に開口する。これらの穴ｈ１〜ｈ７はいずれも、開口形状、穴の軸方向に直交する平面で切断した横断面形状が円形状である。交差穴ｈ４は、そのワーク１００の軸方向における形成位置が中央近くである。

この例では、ワーク１００は、穴ｈ１〜ｈ７のうち、軸穴ｈ１〜ｈ３、交差穴ｈ４が先の工程で形成され、交差穴ｈ５〜ｈ７を後の工程で形成する。即ち、交差穴ｈ４の形成位置からみて、交差穴ｈ５〜ｈ７はワーク１００の軸方向にずれた位置に開口部を有すると共に、特に交差穴ｈ６，ｈ７は、ワーク１００の周方向に１８０°ずれた位置に開口部を有する。この後の工程で、位置決め治具１を利用して、ワーク１００の位置決めを行う。

（位置決め治具）
この例の位置決め治具１は、平坦なベース２００の上に、ピン部２及びピン部２を支持する支持台２０、支持台２０を移動させる移動機構３、加工基準面４０を備える当接部材４が設けられている。この例では、ベース２００におけるこれらの載置面（図１，図３では上面）に対して、ワーク１００の軸Ｌｃが平行するようにワーク１００を支持する場合を示す。

〈ピン部〉
ピン部２は、先の工程でワーク１００に形成された穴に挿入されて、ワーク１００を串刺し状態に支持する（図１，図３）。そのため、ピン部２は、挿入される穴の形状、大きさ、形成方向（ワーク１００の軸方向に対する傾斜角度）などに応じて、その形状、大きさなどを調整するとよい。この例のピン部２は、交差穴ｈ４の形状、大きさなどに対応した丸棒である。このピン部２は、位置決め治具１のベース２００に移動可能に配置される支持台２０に突設される。詳しくは、ピン部２は、その軸が支持台２０におけるワーク１００と対向配置される平面（図１，図３では上面）に直交するように、この平面に立設されている。この例では、ピン部２における支持台２０の上記平面からの突出高さは、ピン部２をワーク１００の交差穴ｈ４に挿入させた際に交差穴ｈ４における軸穴ｈ２に達する直前の位置に至る大きさである。上記突出高さが大きいほど、ピン部２を交差穴ｈ４に深く挿入でき、ワーク１００を安定して支持し易い。例えば、ピン部２を交差穴ｈ４に挿入させた際に交差穴ｈ４を経て軸穴ｈ２までに至るように、上記突出高さを大きくすることができる。上記突出高さがある程度低いと、ピン部２によってワーク１００を支持できつつ、交差穴ｈ４にピン部２を差し込み易く、作業性に優れる。

この例の支持台２０は、後述する移動機構３のスライダ３０に取り付けられて、ピン部２をワーク１００の軸方向に移動可能とする（黒矢印参照）。支持台２０の形状、大きさなどは、ピン部２をワーク１００の穴に挿入させた際にピン部２がワーク１００を適切に支持できる範囲で適宜選択できる。この例では、図２に示すようにワーク１００を保持した状態において、ワーク１００の軸Ｌｃに直交するように配置される直方体状の台である。なお、支持台２０を省略してピン部２をスライダ３０に直接設けてもよい。

ワーク１００におけるピン部２を挿入する穴（以下、位置決め穴と呼ぶ）は適宜選択できる。本例のように、ワーク１００の軸方向の中央近くに位置する交差穴ｈ４を位置決め穴にすると、ピン部２によってワーク１００を安定して支持し易い上に、ピン部２におけるワーク１００の軸方向に沿った移動距離を確保し易い。

〈移動機構〉
移動機構３は、上述のように串刺し状態でワーク１００を支持するピン部２を、ワーク１００を含めて所定の方向に移動可能にする適宜な構成のものが利用できる。この例の移動機構３は、公知のリニアガイドであり、ピン部２をワーク１００と共に、ワーク１００の軸方向に移動させる。この移動機構３は、上述の支持台２０が載置されるスライダ３０と、ベース２００上にワーク１００の軸方向に沿って設けられ、スライダ３０を走行させるガイドレール３２と、スライダ３０をガイドレール３２の所定の位置に固定するストッパ３４とを備える。この例では、上述の支持台２０の各端部を支持するために、スライダ３０、ガイドレール３２、ストッパ３４の組を二組備える。図２に示すようにワーク１００を保持した状態では、ワーク１００の両側にそれぞれ、スライダ３０などの組が配置される。この例のガイドレール３２は、ピン部２が後述する受け台５，５間を走行可能なように設けられる。この例のストッパ３４は、スライダ３０と一体に設けられ、ガイドレール３２の任意の位置にスライダ３０を固定可能な無段階のものである。ストッパ３４は、スライダ３０が加工基準面４０から離れる方向に移動することを規制できるように設けられていればよく、適宜変更できる。例えば、スライダ３０の前後左右を囲むように固定ピンをベース２００に差し込む構成などとすることができる。

〈当接部材〉
当接部材４は、後の工程でワーク１００に交差穴ｈ５〜ｈ７を形成する際に、ワーク１００を所定の基準位置に配置するための部材であり、ワーク１００の一方の端面１１０が当接される加工基準面４０を備える。ワーク１００の端面１１０が加工基準面４０に当接されると、ワーク１００は、その軸方向の移動が規制されると共に、ピン部２を中心とするワーク１００の回転も規制される。その結果、ワーク１００において、加工基準面４０からワーク１００の軸方向に沿った任意の位置までの距離やピン部２からワーク１００の周方向に沿った任意の位置までの角度などが一義に決められる。このようにピン部２に支持されると共に、端面１１０と加工基準面４０とが当接された状態でワーク１００に穴加工を行うことで、ワーク１００の所定の位置（加工基準面４０からワーク１００の軸方向に沿った距離やピン部２の軸を基準とした角度などが設計値を満たす地点）に精度よく、新しい穴を形成できる。

この例の当接部材４は、図１，図３に示すようにＬ字状であり、図２に示すように加工基準面４０が設けられた厚い板状の部分と、この厚板部分におけるベース２００側の領域からベース２００に沿って突出する二つの突片とを備える。二つの突片は離間して設けられて（図２）、当接部材４をベース２００に固定する固定箇所として利用される。加工基準面４０は、ワーク１００の端面１１０を当接可能な大きさを有する平面であり、ベース２００に当接部材４が固定された状態において、ベース２００の当接面に対して直交するように配置される（図１）。

〈その他〉
その他、この例の位置決め治具１は、棒状のワーク１００をより安定して保持できるように受け台５を備える。この例の受け台５は、図１に示すようにＬ字状であり、受け台５をベース２００に固定する台座部と、台座部から上方に向かって突設され、棒状のワーク１００の一部が嵌め込まれる凹部５０が設けられた保持台とを有する。ワーク１００は凹部５０に嵌め込まれることで受け台５から脱落し難く、穴加工を安定して行える。

この例では、ワーク１００の軸方向に離間して二つの受け台５，５を備える。ピン部２は、両受け台５，５に挟まれるように位置し、受け台５，５間を移動する。受け台５，５間の離隔距離は、ワーク１００を安定して支持できつつ、ピン部２の移動距離を確保できる範囲で、ワーク１００の軸方向長さなどに応じて選択するとよい。

（穴加工の手順）
まず、ワーク１００として、少なくとも一つの穴が設けられた棒状の部材を準備する。この例では、上述のように軸穴ｈ１〜ｈ３と交差穴ｈ４とが設けられたワーク１００を用意する。

ピン部２の位置を移動機構３によって予め調整する。具体的には、図３に示すようにピン部２をワーク１００の位置決め穴（ここでは交差穴ｈ４）に挿入させた状態で、ワーク１００の端面１１０と加工基準面４０とが干渉しないように、ピン部２の位置を調整する。このピン部２に対して、ワーク１００の交差穴ｈ４を差し込み、ピン部２によってワーク１００を支持する。

ワーク１００を支持した状態で（図３）、ピン部２を移動機構３によってワーク１００の軸方向に沿って、加工基準面４０に向かって移動させる。ピン部２の移動は、支持台２０が搭載されたスライダ３０がガイドレール３２を走行することで容易に行える。この例では、図３において、スライダ３０を紙面の左側に移動させることで、ワーク１００も同様に移動させる。

ワーク１００の端面１１０が加工基準面４０に当接したら（図１，図２）、ストッパ３４によってスライダ３０の位置を固定する。こうすることで、加工基準面４０に対してワーク１００を位置決めできつつ、この位置決め状態をピン部２と、当接部材４と、ストッパ３４とで維持できる。この例では、二つの受け台５，５を備えるため、上述の位置決め状態をより安定して維持できる。

上述の位置決め状態で、ワーク１００の所定の位置に交差穴ｈ５〜ｈ７を形成する。上述の位置決め状態にあることで、後の工程で設ける新たな穴（交差穴ｈ５〜ｈ７）をワーク１００の所定の位置、即ち、加工基準面４０からワーク１００の軸方向に沿った距離やピン部２の軸を基準とした角度などが設計値を満たす位置に高精度に形成できる。

（効果）
実施形態１の位置決め治具１によれば、ピン部２をワーク１００と共にワーク１００の軸方向に移動させて、ピン部２に支持されるワーク１００の一方の端面１１０を加工基準面４０に当接させる、という簡単な操作で、加工基準面４０に対してワーク１００を位置決めできる。ピン部２を移動するため、複数の穴ｈ１〜ｈ７を複数の工程（少なくとも二工程）で形成する場合に、前の工程の加工精度（ここではピン部２が挿入される交差穴ｈ４の加工精度）によらず、加工基準面４０にワーク１００の端面１１０を確実に当接できる。また、この位置決め状態をピン部２による支持及び加工基準面４０との当接によって維持できる。そのため、実施形態１の位置決め治具１によれば、前の工程の加工精度に影響されず、後の工程で新しい穴ｈ５〜ｈ７を高精度に形成できる。

上述の実施形態１の位置決め治具１は、ワーク１００に、開口位置がワーク１００の周方向に最大１８０°ずれた複数の穴を複数の工程で形成する場合（上記の例では交差穴ｈ４の加工と交差穴ｈ６，ｈ７の加工）などに利用すると、加工ミスを防止しつつ、後の工程でも高精度に穴加工を行える。

［変形例］
実施形態１の位置決め治具１に対して、以下の少なくとも一つの変更が可能である。
（１）位置決め穴をワーク１００の軸方向に沿った穴（例えば軸穴ｈ１〜ｈ３の少なくとも一つ）とする。
例えば、一方の端面１１０に開口する軸穴ｈ１などを位置決め穴とする場合、ワーク１００の他方の端面１１２を加工基準面４０に当接させるように、移動機構３、当接部材４（加工基準面４０）を配置するとよい。また、ワーク１００の移動方向を図１，図２に示す水平方向の他、上下方向となるように移動機構３、当接部材４（加工基準面４０）を配置することができる。

（２）位置決め穴をワーク１００の軸方向に非直交に交差する穴（例えば交差穴ｈ５）とする。
この場合、支持台２０におけるピン部２の取付角度などを調整することで、ピン部２をワーク１００の穴に挿入でき、ワーク１００を支持できる。

（３）複数のピン部２を備える。
例えば、比較的近くに複数の穴が設けられたワーク１００に対して、各穴に挿入されるピン部２を備えると、複数のピン部２によってワーク１００を支持できる。そのため、ワーク１００をより安定して支持でき、後の工程でより安定して穴加工を行える。複数のピン部２に対して、一つの支持台２０や一つのスライダ３０を共用すれば、位置決め治具１の構成も簡素化できる。

（４）ピン部２の移動方向をワーク１００の軸方向以外の方向とする。
例えば、ワーク１００の端面がワーク１００の軸方向に交差する傾斜面である場合、この傾斜した端面が加工基準面４０に当接するように、移動機構３におけるピン部２の移動方向を調整する。

１位置決め治具
２ピン部
２０支持台
３移動機構
３０スライダ
３２ガイドレール
３４ストッパ
４当接部材
４０加工基準面
５受け台
５０凹部
１００ワーク
ｈ１，ｈ２，ｈ３軸穴
ｈ４，ｈ５，ｈ６，ｈ７交差穴
１１０，１１２端面
２００ベース
Ｌｃ軸

Claims

棒状のワークに複数の穴をあける際に用いられる位置決め治具であって、
前記ワークに既に設けられた穴に挿入されるピン部と、
前記ピン部を前記ワークと共に移動させる移動機構と、
前記既に設けられた穴に挿入された前記ピン部によって前記ワークを支持した状態で、前記移動機構によって前記ピン部を前記ワークと共に移動させたときに前記ワークの端面が当接されて前記ワークを位置決めする加工基準面とを備える位置決め治具。