JPH03500089A - マスター部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 マスター部材およびその製造方法 技術分野 本発明は所定のワークピース用の複数の基準領域を有するマスター部材であって 、この領域が予め定められた空間的に相互に配置された精度のよい機械仕上げ面 を有するようなマスター部材に関する。

本発明は、またこのマスター部材の製造方法に関する。

従来の技術 公知のように、ワークピースを製造し測定する方法は、ワークピースの重要な特 徴および表面のための基準を提供するマスター部材を用いている。このマスター 部材は特に直線上の形状、および全体形状、幾何学的特徴のための基準を提供し ている。

特に、このマスター部材は、比較シＪ定によってワークピースに関する機械仕上 の各工程および最終工程時にワークピースの特徴を測定するために、ゼロ調整装 置およびゼロ調整機械にとって必要となっている。

公知のマスター部材は、少なくともワークピースの重要な表面に対応する面に関 しては、マスター部材用の特殊鋼のブロックに正確な切削機械作業を施して製造 される。機械仕上げの後、マスター部材は硬化処理および焼なまし処理を受ける 。

従来のマスター部材の材料は、高い硬度と高い安定化状態となっており、このた めこの材料は固有の化学的特徴、および硬度処理と焼なまし処理を行なうという 点で「特殊」なものである。

これらのマスター部材は、一般的に単一物、すなわち一体構造体である。また、 道理ある問題あるいは他の実際上の困難性のため、特に複雑なマスター部材の場 合、構造は複数のブロックからなることもある。

マスター部材を腐食から防ぐため、機械仕上げおよび最終熱処理を行なう前に、 マスター部材に、クロムまたはニッケルのメッキ、あるいは他の腐食性材料のメ ッキが施される。このことによって、最終機械仕上げ（研削、ラップ研摩等）が 困難となりコスト増となる。特にその後これらのメッキが常に施されるわけでは ない基準面に関して、最終機械仕上げが困難となる。この場合、この基準面には 定期的にグリースが塗布される必要がある。

更に、このマスター部材は、度量担当部局において、高精度の測定装置を用いて 証明手続を受けることになる。

この手続は、基本的に製造工程と異なる。

従来のマスター部材の製造は、非常に複雑でコストが高い。これは機械仕上げ上 の失敗によって、マスター部材全体またはその大部分が無駄となるからである。

さらに製造工程は、その柔軟性に欠ける。これはマスター部材の大部分が所定ワ ークピース用の特殊なものだからである。

通常、マスター部材の形状は、とりわけワークピースの重要面に関する限り、対 応するワークピースの形状に類似する。

公知のように、たとえワークピースが動的に検査される場合であっても（例えば 幾何学上の軸線上を回転中のシャフトの場合）、マスター部材は静的方法で用い られる。すなわち、精度良く機械仕上げされた面あるいは領域の最小部分を基準 としてマスター部材が用いられる。

このため、例えば、対応するワークピース面角の基準を提供する円筒面に関して は、マスター部材のこれらの面の２または４つの点または領域が、それぞれ１ま たは２つの直径を形成するために用いられる。

発明の開示 本発明の目的は、公知のマスター部材に用いられる製造方法を、安価な工程およ び材料を用いて従来の欠点を取除くマスター部材を得ることによって単純化し、 さらにマスター部材の高精度と高い安定性を得ることである。

特許請求の範囲に記載された本発明は、材料のコストを低減させるとともに、非 常に複雑なマスター部材であっても、精度の良い機械仕上げおよび熱硬化処理お よび安定化処理を減少させる。

マスター部材の支持構造体または本体は、特に高くない硬度で安価であって、内 部応力がないため高い形状安定性のある材料から形成することができる。

従って、これらの材料は、従来の材料の「特殊な」に対して「通常の」または「 普通の」材料ということができる。これは、これらの材料の化学的特性および熱 硬化処理を行なわない（不可能性）ため、その最終硬度が、従来の特殊な材料（ 熱硬化処理および安定化処理後の材料）に比較してかなり小さくなっている。例 えば、ブリネル硬度は、それぞれ１００ｋｇ／−および６００ｋｇ／ａｊとなっ ている。

支持構造体の機械仕上げは単純化され、高伍な熱処理は必要でなくなる。

基準部材および可能な支持部材および案内部材は、それぞれ分けられて機械仕上 げされて処理され、その後文　−持構造体に固定される。

本発明は腐食防止に対しても、多くの利点を有している。これはこの問題が支持 構造体および基準部材にとって区分けして解決されるからである。

殊なワークピースと独立した形状および大きさを有することができるからである 。さらに支持本体を変化させないかまたはわずかに変化させて、適当に基準部材 を調整しかつ固定することによって、製造上の柔軟性を得ることができる。これ は略同等の機械部品を用いて、ある程度内でその形状および大きさが異なる類似 のワークピースに対応する基準マスターゲージを作成できるからである。

製造上の柔軟性は、しばしば上限公差と下限公差についての２つの基準マスター 部材を、同一のワークピースの検査用に用いる場合、有用となる。

本発明の他の利点は、従来のマスター部材の製造上止じた問題を解決する。それ は精密な機械仕上げが基準部材に限定され、かつ基準部材が支持本体または支持 構造体に連結されない時に行なわれるからである。

従って、一体成形本体としての支持構造体を得ること（材料除去を伴う機械仕上 げおよび鋳造を行なって得ること）および特別な困難性もなく基準部材を機械仕 上げすることが可能となり便利となった。

基準部材は例えば特殊鋼からなる支持本体に異なる材料（ダイヤモンド、焼結炭 素、セラミック、ルビー等）からなる挿入部材を連結することにより得られる。

このことは、接触面についての腐食防止にも役立つ。これは耐腐食性材料が挿入 部材のみに用いられるからである。

従来のマスター部材の形状は、通常ワークピースの名目上の形状と一致せず、こ れに対して偏差を有する形状に一致しているが（もちろん限度があるが）、本発 明の場合、名目上の形状に等しいマスター部材を作成することが可能となる。

本発明によるマスター部材の保証は、製造工程の一体成形部となる。これは基準 部材の調整および固定段階において行なわれるからである。事実、マスター部材 においては、ワークピースの重要面を完全に再現するものではなく、限られた領 域のみを再現する。このため製造コストの低減を図ることができる。

他の利点は、従来のマスター部材を製造する技術は非常に複雑なので、特別な下 請供給者に頼らざるを得ないが、本発明によるマスター部材はマスター部材を用 いる製造者によって製造することができる。これによって、コストおよび製造時 間の減縮を図ることができるので、更なる利益を得ることができる。

ワークピースの製造者および使用者にとっての更なる利点は、気密上の特徴であ るが（なぜなら、高い技術であるが市場に出回らないので）、一方において、ワ ークピースに関してマスター部材を隠すことができ、他方において下請供給者の 数を減少させることができることである。

図面の簡単な説明 本発明は、以下の好適実施例により詳述される。

第１図は２つの基準長さおよび基準直径を形成するためのマスター部材の第２図 の１−１線断面図、第２図は第１図のマスター部材の部分断面図、第３図はマス ター部材が製造されるワークピースを構成するクランクシャフトの外形であり、 第４図は第３図のクランクシャフトの基準として用いるマスター部材の支持構造 体の長手方向断面図であり、第５図は第４図の支持構造体とマスター部材の基準 部材を有するマスター部材を示す図であり、第６図は第５図のマスター部材の平 面図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図および第２図のマスター部材は、一体成形本体１によって構成された支持 構造体を備えている。この本体１は従前の鋳造、および／または鋳造用の普通鋼 のような材料を切削形成する機械仕上げ、あるいは鋳鉄等から得られるが、その 後・特に焼入れ処理または焼なまし処理は必要としない。機械仕上げは、通常精 度を要しない（例えばフライス削り、ドリル穴等）。

本体１は、略平行六面体形状をなしており、異なる直径の円筒壁を有する４つの 横断孔と、長手孔によって形成された２つの座とを有している。第１図において は、２つの横断孔２，３および１つの長手孔４が示されている。

さらに、本体１の上面および下面には、長手孔４の終端に凹部５，６が設けられ ている。

各々の長手孔４内には、横方向に小さな遊びをもって、一対の基準部材が挿入さ れており、そのうちの２つ７゜８が第１図に示されている。基準部材７および８ は略円筒状部材によって形成された支持部材９．１０を有しており、支持部材９ ．１０の端部には挿入部材１１．１２が接着剤により固着されている。他の挿入 部材１３が第２図に示されている。

円筒状部材９および１０は、例えば硬質鋼のようなマスター部材用の材料で形成 され、機械仕上げの後、焼入れおよび安定化処理を受けている。挿入部材１１． １２゜１３は円筒状部材９．１０とは異なる材料、例えばダイヤモンド、焼結炭 素、セラミック、ルビー等によって形成されている。

挿入部材１１，１２．１３の端部は、測定機械接触子と協働する基準すなわち接 触領域を形成する。この接触子は対の挿入部材１１．１２．１３間の距離に対応 する名目上の直径あるいは距離有するワークピースの二対点間の直径または長さ を測定するものである。

接触子との正確な接触を行なうため、挿入部材１１゜１２．１３の端部は正確に 機械仕上げされ、適切な半径を有する曲面となっている。

基準部材は挿入部材を用いることなく、一体部材によって得ることもできる。こ の場合、基準部材に耐腐食性材料、例えばクロム、ニッケル等をメッキすればさ らに有効であり、その後この部材は仕上げ機械にかけられる。

一体成形本体１に同様のメッキを施すこともできる。しかし、材料除去のための 仕上げ機械にかける必要はない。

基準部材７，８を一体成形本体１内に固定するため、ボルト１４．１５およびナ ツト１７．１８によって形成されたねじ装置を有する係合装置が設けられている 。ナツト１７．１８の内側端には、平坦な面取部１９．２０が形成されている。

この面取部は第２図に示すように、円筒状部材９．１０の面と協働し、これによ って部材９゜１０の面の一部を長手孔４の内壁面の一部に押圧するようになって いる。

ボルト１４．１５の軸部は、適当な遊びをもって、横断孔２，３および部材９． １０の開孔２１，２２を貫通している。

基準部材７．８は、対応する座４内で適当な工具を用いて、例えば３軸機械等の 正確な測定機械上で調整可能となっている。このように、上述のとおり、対の挿 入部材１１，１２．１３の端部間長さは、マスター部材が用いられるワークピー スの名目上の形状に対応するように調整することができる。

次に基準部材７．８が固定される。安定して基準部材７．８および本体１の近傍 領域に固定させるため、符号２３．２４．２５によって示される接着剤が用いら れる。

第３図にクランクシャフト３０が概略的に図示されて、おり、このクランクシャ フト３０は３つの主軸受と４つのクランクビンを有している。複数の形状および 幾何学上の特徴が、一連のクランクシャフト３０について検査されなければなら ないと考えられる。特に、各クランクビンについて２つの直径、軸線方向の長さ 、端部の主軸受に関して電気的に形成された幾何学上の軸線からの距離等を検査 しなければならない。これらの検査は公知のものであるから、詳述しない。

第４図は、第５図および第６図に示すマスター部材３２の支持構造体３１の断面 図であり、支持構造体は一連のクランクシャフト３０を検査するため設けられた 測定機械のゼロ調整を行なうことができる。

支持構造体３１は、主として円筒状面を有するワークピース３０用のマスター部 材３２に適合するものであるが、この支持構造体は主として基準部材および固定 装置用の平坦面および平坦圧によりて特徴付けられている。

座は開孔の円筒面、および後述のように平坦な隣接面によって形成されている。

３つの開孔３３，３４．３５および３つの他の開孔３６．３７．３８から離れて 、第４図に示すように他の開孔、例えば３９．４０が設けられ、この開孔３９． ４０はその機能について第１図および第２図の横断孔２．３に対応している。す なわち、開孔３９．４０はボルトおよびナツトによって形成された固定装置を収 納するものである。

その代わりに、開孔３３〜３８は、第５図および第６図に示すようにクランクシ ャフト３０の対応点あるいは理論形状を形成する基準部材４１，４２，４３，４ ４゜４５．４６用の座として機能する。これら部材４１〜４６の固定装置が、通 常のように他の開孔内に収納されているが、この他の開孔は対応する開孔３３〜 ３８と直交する軸線を有している。例えば、第４図および第６図に示すように、 開孔４８が部材４４の固定装置として開孔３６に連通している。

測定機械の接触子と協働する基準部材は、部材４１〜４６に加えて、第５図およ び第６図に示すように例えば対の部材５０．５１のような部材を備えている。こ れらは第５図の断面に対して平行する方向に沿って、クランクシャフト３０のク ランクピンと主軸受の所定直径を形成するものである。これらの部材４１〜４６ および５０゜５１は、第１図および第２図の部材７，８に類似するものであるが 、一体成形部材として形成されている（連結挿入部材がなく形成されている）。

測定機械の接触子と協働する他の基準部材が、符号５４．５５．５６および５７ によって示されている。

長手方向の長さを測定するための基準として機能する部材５４．５５．および５ ６が、第４図に部分的に示すように略平坦壁を有する溝５８，５９．６０内に収 納されている。部材５５および５５は略平行六面体形状をなしており、−力部材 ５４は略し形状断面を有している。

部材５７はＣ形状断面を有しており、キー溝の基準として機能する。

部材５４．５５．５６が対応する溝５８．　５９．６０内に固定されており、ま た部材５７は図示しないねじによって支持構造体の表面に固定されている。

測定機械内においてマスター部材３２を作動位置に適切に配置することは、２つ の基準すなわち支持部材６３゜６４によって行なわれる。これを第５図および第 ６図に示す。これらの部材６３．６４は、図示しないねじによって固定されてい るが、機械内に配置されたＶ形支持装置と協働する円筒面の一部を形成する。２ つのブロック６５．６６が支持構造体３１にねじ止めされており、このブロック は機械の隣接面と協働してマスター部材３２０対象主軸面が垂直位置になるよう 機能する。

また支持構造体３１に、２つの案内部材７０．７１がねじにより固定されている 。この案内部材は、動作位置に挿入する間、マスター部材３２を案内するもので ある。

ワークピースの形状および距離に対応する領域および点を形成する基準部材４１ 〜４６，５０．５１．５４〜５７、外部基準部材に当接する部材６３．６４、お よび案内部材７０．７１はマスター部材用の特殊鋼から精密な機械仕上げ、熱硬 化処理、焼なまし処理、クロム、ニッケルあるいは他の耐腐食性材料のメッキ等 を経て形成される。

支持構造体３１は基準部材よりも硬くない通常の鋼によって形成されるが、高精 度の機械仕上げ、または複雑な熱処理は必要としない。

実際上、マスター部材の精度向上のために、基準部材の仕上を行ない、また測定 機械の接触子と協働する基準部材を対応する庫内で調整することが必要である。

この調整は主要な方向に沿って行なわれる（すなわち、直径値に関する基準部材 のためクランクシャフト３０の半径方向に対応する方向に沿つて行なわれ、また 長手形状および距離に関する基準部材のため長手方向に対応する方向に沿って行 なわれる）。この調整は適当な測定精度を有する対応する測定機械によって精度 良く行なわれる。

従って、基準部材のための座をそれ程高くない精度で機械仕上げする影響は、二 次的なものであり、これは充分小さいものである。

基準部材６３．６４に関して重要なことは、構造体３１に対してその円筒面を正 確に配置することではなく、測定機械の接触子と協働する基準部材をＶ形支持装 置の同様の部材６３．６４と接触することにより形成された幾何学的軸線に対し て空間的に配置することである。

第４図乃至第６図のマスター部材３２においても、基準部材の固定を接着剤を用 いることによって安定化させることができる。基準部材が損傷した場合は、対応 する接着剤による連結を化学的および機械的に取外すことができる。また対応す る固定装置を取外した後、マスター部材全体を取外すことなく、新たな基準部材 を設けることも可能であり、これは従来のマスター部材と同様である。

ＦＩＧ、　１　”０°２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、　６ 国際調査報告 ｌＮｌ−＋ｎ＋ｎａ＋ｌ＾”””””　”　ＰＣＴ／ＥＰ　Ｅ９１０ｃ３：４国 際調査報告

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．所定のワークピース（３０）のための複数の基準領域を有し、これらの基準 領域は予め定められた相互の空間位置に配置された精密仕上面（１１〜１３）を 有するマスター部材において、このマスター部材は通常材料で作成され複数の座 （４；３３〜３８，５８〜６０）を形成する支持構造体（１，３１）と、マスタ ー部材用の特殊材料で作成された支持構造体と異なる基準部材（７，８；４１〜 ４６，５０，５１，５４〜５７，６３，６４，７０，７１）と、基準部材を前記 座内に固定するための固定装置（１４，１５，１７，１８，２３〜２５）とを備 え、前記基準部材（７，８；４１〜４６，５０，５１，５４〜５７）は前記精密 仕上面を形成することを特徴とするマスター部材。
2. ２．前記基準部材は外部基準装置にマスター部材を配設するための支持部材（６ ３，６４）を有していることを特徴とする請求項１記載のマスター部材。
3. ３．前記基準部材はマスター部材を作動位置まで挿入するための案内部材（７０ ，７１）を有していることを特徴とする請求項１記載のマスター部材。
4. ４．前記座（４；３３〜３８，５８〜６０）は基準部材（７，８；４１〜４６， ５０，５１，５４〜５７）の調整および固定を可能とすることを特徴とする請求 項１記載のマスター部材。
5. ５．前記固定装置はねじ結合装置（１４，１５，１７，１８）を有することを特 徴とする請求項４記載のマスター部材。
6. ６．前記固定装置は対応する座内に基準部材を安定して固定するための接着剤（ ２３〜２５）を有することを特徴とする請求項５記載のマスター部材。
7. ７．前記支持構造体（１，３１）は、略円筒状の側面を有する対応する基準部材 （７，８；４１〜４６，５０，５１）用の座を形成する円筒断面の開孔（４；３ ３〜３８）を形成し、さらに支持構造体は前記開孔と直交して追加開孔（２，３ ；４７）を対応する固定装置（１４，１５，１７，１８）を収納するため形成し 、これらの固定装置は基準部材の円筒状側面を前記座に押圧保持することを特徴 とする請求項１記載のマスター部材。
8. ８．　前記支持構造体は略平坦状の壁面を有する溝（５８〜６０）を形成し、こ れによってこの溝の壁面と協働する平坦面を有する基準部材（５４〜５６）用の 座を形成したことを特徴とする請求項１記載のマスター部材。
9. ９．前記支持構造体（１，３１）は一体成形本体によって形成されていることを 特徴とする請求項１記載のマスター部材。
10. １０．前記基準部材（７，８）は支持部材（９，１０）と挿入部材（１１，１２ ）とを有し、挿入部材は前記精密仕上面を形成していることを特徴とする請求項 １記載のマスター部材。
11. １１．前記精密仕上面（１１〜１３）は耐腐食性材料からなっていることを特徴 とする請求項１０記載のマスター部材。
12. １２．所定のワークピース（３０）のための複数の基準領域を有し、これらの基 準領域は予め定められた相互の空間位置に配置された精密仕上面（１１〜１３） を有するマスター部材の製造方法において、この方法はワークピースの形状、大 きさ、および幾何学的特徴にもとづいて複数の座（４；３３〜３８，５８〜６０ ）を有する支持構造体（１，３１）を製造する工程と、前記基準領域を形成する ための基準部材（７，８；４１〜４６，５０，５１，５４〜５７）を製造する工 程と、前記基準部材を前記形状および幾何学的特徴にもとづいて対応する座内に 挿入して調整する工程と、基準部材を座内に固定する工程とを備えたことを特徴 とする製造方法。
13. １３．前記基準部材（７，８；４１〜４６，５０，５１，５４〜５７）の調整は ３軸測定装置により行なわれることを特徴とする請求項１２記載の製造方法。
14. １４．前記支持構造体（１，３１）は前記基準部材（７，８；４１〜４６，５０ ，５１，５４〜５７）より低い硬度の材料の本体から製造され、前記本体はその 後他の材料によってメッキが施されることを特徴とする請求項１２記載の製造方 法。
15. １５．前記基準部材（７，８；４１〜４６，５０，５１，５４〜５７）は熱硬化 処理および焼なまし処理が施されることを特徴とする請求項１２記載の製造方法 。
16. １６．基準部材（７，８；４１〜４６，５０，５１，５４〜５７）を座（４；３ ３〜３８，５８〜６０）内で固定する工程は、機械的固定装置（１４，１５，１ ７，１８）および接着剤（２３〜２５）によって行なわれることを特徴とする請 求項１２記載の製造方法。