(57)【要約】【課題】簡素な構成で、固定方向を複数有し精度の高い固定を可能とする汎用性に富むシャフト用治具を提供すること。【解決手段】ミリオーダ径のシャフトを挟持する左右対称の二つ割りの治具５であって、間隔が狭まることにより対向面上部に形成される溝であってシャフトを水平に載置して軸に沿って挟持する水平挟持用溝Mparaと、対向面Ｃの中央に鉛直方向に形成された鉛直挟持用溝孔Ｍvertと、を有し、水平挟持用溝Mparaは、上方にいくにつれ幅広となるV字凹条であって、軸方向に水平に延伸する斜面と鉛直面とが交互に連結した多段構造であり、鉛直挟持用溝孔Ｍvertは、対向面それぞれに鉛直方向に形成されたＶ字溝が向かい合うことにより形成される平面視において略菱形である孔であって、Ｖ字溝が、Ｖ字の両辺が僅かに凸曲線でありそのまま鉛直方向に延伸した曲面により構成されていることを特徴とする。【選択図】図２
2008155308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミリオーダ径のシャフトを挟持する左右対称の二つ割りの治具であって、
間隔が狭まることにより対向面上部に形成される溝であってシャフトを水平に載置して軸に沿って挟持する水平挟持用溝と、対向面の中央に鉛直方向に形成された鉛直挟持用溝孔と、を有し、
水平挟持用溝は、上方にいくにつれ幅広となるＶ字凹条であって、軸方向に水平に延伸する斜面と鉛直面とが交互に連結した多段構造であり、
鉛直挟持用溝孔は、対向面それぞれに鉛直方向に形成されたＶ字溝が向かい合うことにより形成される平面視において略菱形である孔であって、Ｖ字溝が、Ｖ字の両辺が僅かに凸曲線でありそのまま鉛直方向に延伸した曲面により構成されていることを特徴とするシャフト用治具。
【請求項２】
前記Ｖ字溝が、Ｖ字凹条の両側の第一の斜面と第一の鉛直面との境界までの位置に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のシャフト用治具。
【請求項３】
更に、シャフトを治具上面に水平に載置するためのＶ字凹条であって、水平挟持用溝に垂直かつ当該Ｖ字凹条の軸線が前記菱形中心を通過するように形成された垂直載置用溝を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のシャフト用治具。
【請求項４】
垂直載置用溝のＶ字凹条が、水平挟持用溝の最終の鉛直面と最終の斜面との境界より深く形成されていることを特徴とする請求項３に記載のシャフト用治具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載のシャフト用治具を、Ｘ軸テーブルもしくはＸＹテーブル、または、これと、回転テーブルとを組み合わせたテーブルに設置したことを特徴とするシャフト固定具。
【請求項６】
更に、テーブルにマイクロメータを具備し、微小移動を制御可能にしたことを特徴とする請求項５に記載のシャフト固定具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフト用治具に関し、特に、ミリオーダ径のシャフトを複数方向に正確に固定可能な治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、丸棒を基調とするシャフトを固定する道具として、一般的な固定用具である万力（バイス）が使用されている。ここで、一般的な万力は、平面で両側から挟み込む形式であるため、表面に曲率がついているシャフトの場合には固定精度があがらず、そのシャフト形状に合わせたアタッチメントや専用の治具により精度よくまたはずれなく、強固かつ安定的な固定をおこなっていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６８９０６号公報
【非特許文献１】意匠登録第１２０１３１１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
例えば、ハードディスクの流体軸（シャフト）の検品時の寸法測定などでは、高い精度での固定が必要となる。加えて、数種類のシャフトを代わる代わる測定せねばならない状況も生じ、かつ、図５（ｃ）に示したように個々のシャフト自身も単なる丸棒でなく、大径小径の段が入り乱れているのが通常である。従って、従来では位置出しに１０分以上の時間を要し、簡便に短時間で精度よく固定するのが困難であった。更に、ハードディスク自体の製品開発サイクルが短く、近年、小型化高精度化しているため、アタッチメントを毎回作成するのは非現実的であり、また、汎用性に欠けるという欠点もある。
【０００５】
また、いわゆる三爪チャックや四爪チャックは、流体軸のような径の小さなシャフトも安定的に精度よく固定できるものの、固定方向が決まっているため、寸法測定ができない箇所も生じたり、また、測定器のプローブがチャックと干渉したりする場合があるという原理的な問題もあった。
【０００６】
また、従来の治具は、基本的に固定方向が一方向のみで、この点からも汎用性に欠けるという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡素な構成で、固定方向を複数有し、短時間で精度の高い固定を可能とする汎用性に富むシャフト用治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載のシャフト用治具は、ミリオーダ径のシャフトを挟持する左右対称の二つ割りの治具であって、間隔が狭まることにより対向面上部に形成される溝であってシャフトを水平に載置して軸に沿って挟持する水平挟持用溝と、対向面の中央に鉛直方向に形成された鉛直挟持用溝孔と、を有し、水平挟持用溝は、上方にいくにつれ幅広となるＶ字凹条であって、軸方向に水平に延伸する斜面と鉛直面とが交互に連結した多段構造であり、鉛直挟持用溝孔は、対向面それぞれに鉛直方向に形成されたＶ字溝が向かい合うことにより形成される平面視において略菱形である孔であって、Ｖ字溝が、Ｖ字の両辺が僅かに凸曲線でありそのまま鉛直方向に延伸した曲面により構成されていることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１に係る発明は、多段構造により、多様なシャフト径に対応可能であり、かつ、Ｖ字構造により、小径シャフトであっても視認性が確保される。また、垂直保持の場合も、治具の加工精度を吸収しＲ面で安定的な四点支持が可能となる。なお、多段構造は最上部が鉛直面であれば挟持の面から好ましいが視認性を重視する場合は斜面が形成されていても良いものとする。なお、Ｖ字凹条については、対向面がくっついていない場合は正確には凹条とならないが、凹条が概念できるので凹条と表現するものとする。
【００１０】
また、請求項２に記載のシャフト用治具は、請求項１に記載のシャフト用治具において、前記Ｖ字溝が、Ｖ字凹条の両側の第一の斜面（最深の斜面）と第一の鉛直面（最深の鉛直面（対向面を除く））との境界までの位置に形成されたことを特徴とする。
【００１１】
すなわち、請求項２に係る発明は、加圧等による治具の狂いを生じにくくすることが可能となる。なお、本願では斜面や鉛直面は下から数えるものとする。ただし対向面は鉛直面に数えないものとする。
【００１２】
また、請求項３に記載のシャフト用治具は、請求項１または２に記載のシャフト用治具において、更に、シャフトを治具上面に水平に載置するためのＶ字凹条であって、水平挟持用溝に垂直かつ当該Ｖ字凹条の軸線が前記菱形中心を通過するように形成された垂直載置用溝を形成したことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、請求項３に係る発明は、簡便な構成ながら３方向載置が可能となる。
【００１４】
また、請求項４に記載のシャフト用治具は、請求項３に記載のシャフト用治具において、垂直載置用溝のＶ字凹条が、水平挟持用溝の最終の鉛直面（最も上部にある鉛直面）と最終の斜面（最も上部にある斜面）との境界より深く形成されていることを特徴とする。
【００１５】
すなわち、請求項４に係る発明は、水平挟持用溝でシャフトを把持する際の視認性を更に高める。なお、Ｖ字凹条の底辺は、例えば、最終の斜面と、２番目に上部にある鉛直面との境界までの深さとすることができる。
【００１６】
また、請求項５に記載のシャフト固定具は、請求項１〜４のいずれか記載のシャフト用治具を、Ｘ軸テーブルもしくはＸＹテーブル、または、これと、回転テーブルとを組み合わせたテーブルに設置したことを特徴とする。また、請求項６に記載のシャフト固定具は、請求項５に記載のシャフト固定具において、更に、テーブルにマイクロメータを具備し、微小移動を制御可能にしたことを特徴とする。
【００１７】
すなわち、請求項５に係る発明は、寸法測定等の際のシャフトの位置決めを容易とし、請求項６に係る発明は、寸法測定等の際のシャフトの微細な位置決めを可能とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡便な構成で、固定方向を複数有し精度の高い固定（転じて、高精度測定のための位置合わせ）を可能とする汎用性に富むシャフト用治具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、本発明のシャフト用治具を、ミリオーダ径のハードディスクの軸（シャフト）の寸法測定の際に使用するシャフト固定具に応用した例について説明する。図１は、本発明のシャフト用治具をテーブルに搭載したシャフト固定具の外観説明図である。図２は、本発明のシャフト用治具の片側の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図をそれぞれ示した図である。図３は、図２（ａ）に示したシャフト用治具の平面図の中央部分Ａの拡大図である。図４は、丸棒をそれぞれの方向（水平、鉛直、垂直）で固定した様子を示した斜視図である。
【００２０】
シャフト固定具１は、Ｘ軸テーブル２と、回転テーブル３と、ステージ４と、左右対称の二つ割りの治具５（治具左片５ａ、治具右片５ｂ）と、を有する。Ｘ軸テーブル２上には、回転テーブル３が固着され、回転テーブル３上には、ステージ４が固定されている。治具５は、下部にメスネジ６が切ってあり、台形ネジ機構７を有するステージ４に固定されている。ステージ４には、台形ネジ８に直結したつまみ９が形成され、つまみ９を右回転させると、治具左片５ａと治具右片５ｂとは、その下部の互いに逆向きに形成されたメスネジ６によって近づき、反対に、つまみ９を左回転させると、治具左片５ａと治具右片５ｂが互いに離れていくようになっている。
【００２１】
また、回転テーブル３は、Ｘ軸テーブル２に対し、治具５を任意の回転角度で固定する。一方で、回転テーブル３は、平面視において正方形のＸ軸テーブル２に重なり合わさる９０°毎に嵌合溝が形成され、治具５の９０°回転を簡便におこなえるようにしている。
【００２２】
Ｘ軸テーブル２には、マイクロメータ１０が取り付けてあり、マイクロメータ１０の軸方向（Ｘ軸方向）に微小移動が可能となっている。マイクロメータ１０を回転することにより、図示しない寸法測定用のプローブに対するシャフトＳ用の最適な位置出しが可能となる。
【００２３】
治具左片５ａと治具右片５ｂとは左右対称な直方体を基調とした形状である。以降では、説明の便宜上、両者を区別しない場合に、適宜治具片と称することとする。治具片には、シャフトＳを軸に沿って把持するための多段溝Ｍparaと、これと直交しシャフトＳを載置するＶ字溝Ｍperpと、シャフトＳを鉛直に把持する溝Ｍvertが形成されている。多段溝ＭparaとＶ字溝Ｍperpと溝Mvertは、治具左片５ａと治具右片５ｂが接合した際に、上面中央で直交座標のように交差するように形成されている。
【００２４】
より詳しくは、多段溝Ｍparaは、対向面であるフラットな接合面Ｃの上部において、上方に向けて第一斜面Ｃ１が形成され、第一斜面Ｃ１の上端部から第一鉛直面Ｃ２が形成され、第一鉛直面Ｃ２の上端部から第二斜面Ｃ３が形成され、第二斜面Ｃ３の上端部から第二鉛直面Ｃ４が形成されることにより多段構造を形成している。そして、治具左片５ａと治具右片５ｂが向かい合うことにより請求項にいう水平挟持用溝が形成される。
【００２５】
シャフトＳは径が小さい場合には、左右の第一鉛直面Ｃ２によりシャフトが水平に軸に沿って挟持され、径が大きな場合には、左右の第二鉛直面Ｃ４により水平に軸に沿って挟持される。このとき、斜面（Ｃ１、Ｃ３）が形成されていることにより、シャフトＳは水平姿勢のまま下方に落ち込み、安定的かつ正確に挟持される。また、水平挟持溝は、上方にいくに従って開口したＶ字形状（多段のＶ字凹条）が形成されるため、視認性にとみ、操作者がシャフトの固定度合いを確認するのに役立つ。なお、この例では、斜面と鉛直面が２つずつである態様について説明したが、これに限ることなく、多くてもよい。ただし、斜面の巾も鉛直面の巾も、上部に位置するほど広くなるようにする。上部に位置する鉛直面で挟持するシャフトほど径が大きなものであるためである。
【００２６】
溝Ｍvertは、治具左片５ａと治具右片５ｂが対向することにより、略菱形の孔、すなわち、請求項にいう鉛直挟持用溝孔を形成する。治具左片５ａと治具右片５ｂとの間隙を狭めることにより、シャフトＳを垂直に挟持可能となる。ここで、溝Ｍvertは、僅かに曲率を有する左右対称の凸曲面Ｒにより形成されている。フラットな面である場合には加工精度および台形ネジの誤差に基づく狂いにより、菱形の４点でのシャフト挟持が実際には実現されず、２点接触（２点挟持）となりやすく浮きが生じてしまう。治具５では、溝Ｍvertを若干の凸曲面とすることにより、４点接触の安定的な固定を実現している。
【００２７】
また、鉛直挟持用溝孔が治具５中央に形成されているため、中央部分が膨らんだシャフト（図５（ｃ）参照）であっても、膨らみ部分を菱形孔に逃がし、水平挟持においても、より安定的な固定が実現できるようになっている。
【００２８】
なお、本実施の形態のように、回転テーブル３を設ける場合には、水平挟持用溝で挟持しておけば、軸に沿った方向でも軸に垂直な方向でも正確な測定が可能となるが、シャフト固定具がＸ軸テーブルのみで構成されている場合や、シャフトの形状（例えば、シャフトの一部に出っ張りがあるような場合）によっては、必ずしも水平挟持用溝のみでは対応できない場合がある。
【００２９】
治具５は、このため、シャフトＳの載置用にＶ字溝Ｍperpを設け利便性を高めている。また、経験上φ８ｍｍ程度以上のシャフトであれば自重により安定するため、挟持の必要が生じない。従って、ある程度の大径のシャフトの場合は、Ｖ字溝Ｍperpのみで十分高精度に測定ができる。
【００３０】
治具５では、Ｖ字溝Ｍperpは、その底辺が、少なくとも、第二鉛直面Ｃ４と第二斜面Ｃ３との境界線と同じか、これより深くなるように形成する（本実施の形態では、第一鉛直面Ｃ２と第二斜面Ｃ３との境界線）。これにより、水平挟持用溝によるシャフトの挟持を斜め横から確認できるようになり、操作者がシャフトの固定度合いを確認するのに役立つ。
【００３１】
一方、溝Ｍvertの谷は、第一斜面Ｃ１と第一鉛直面Ｃ２との境界線と同じ位置か、これより浅くなるように形成する（本実施の形態では同じ位置）。このようにすれば、治具左片５ａと治具右片５ｂとが対向しつつシャフトＳを軸に沿って水平に挟持する際の歪みが生じにくくなり、治具の小型化が可能となる。
【００３２】
以上のように、治具５を用いてシャフトの三方向の測定が可能となる。なお、ハードディスクのシャフトＳの測定に際しては、測定頻度は、水平挟持用溝で挟持したシャフトＳの軸に沿った方向が最も多く、次いで垂直挟持用溝孔で挟持したシャフトＳの径方向である。すなわち、治具５は、実際の使用にそって挟持精度を確保した構成といえる。
【００３３】
治具５の素材は特に限定されないが、ＳＫＤ（Steel Kogu Dice）やアルミニウムを用いることができる。治具片の大きさは、特に限定されないが、φ２ｍｍ〜φ１０ｍｍの範囲のいわゆるミリオーダ径のシャフトに対応する場合には、例えば、４４ｍｍ×２２．５ｍｍ×１５．８ｍｍとすることができる（図２参照）。なお、図２に示した治具では、水平挟持用溝による挟持においては、０．１ｄｅｇ以下／５０ｍｍの安定的な挟持性を確保できることを確認している。また、一般的な治具を用い、作業になれない測定者であれば、シャフト固定および位置決め（精度だし）が１０分程度かかるところ、この治具を用いた場合には２分程度でシャフト固定および位置決めが可能となった。また、シャフト固定具全体の重量も２ｋｇ以内に収めることができ、簡素な構造で、低コスト化の実現も可能となった。
【００３４】
以上の例では、Ｘ軸テーブル２のみにマイクロメータ１０を搭載し、微小移動の制御をおこなうようにしたが、回転テーブル３にもマイクロメータを搭載し、微小回転角の制御をおこなうようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の活用例としては、上述したような、ミリオーダ系のシャフトの寸法測定の際のシャフト固定具について説明したが、この他、ミリオーダ系のシャフトを加工する際の固定具としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のシャフト用治具をテーブルに搭載したシャフト固定具の外観説明図である。
【図２】本発明のシャフト用治具の片側の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図をそれぞれ示した図である。なお、図では、寸法表示もしており、単位はｍｍである。
【図３】図２（ａ）に示したシャフト用治具の平面図の中央部分の拡大図である。なお、図では、寸法表示もしており、単位はｍｍである。
【図４】丸棒をそれぞれの方向（水平、鉛直、垂直）で固定した様子を示した斜視図である。
【図５】ハードディスクのシャフトの例を示した図である。
【符号の説明】
【００３７】
１        シャフト固定具
２        Ｘ軸テーブル
３        回転テーブル
４        ステージ
５        治具
５ａ     治具左片
５ｂ     治具右片
６        メスネジ
７        台形ネジ機構
８        台形ネジ
１０     マイクロメータ
Ｃ        接合面
Ｃ１     第一斜面
Ｃ２     第一鉛直面
Ｃ３     第二斜面
Ｃ４     第二鉛直面
Ｍpara 多段溝
Ｍperp Ｖ字溝
Ｍvert  溝
Ｓ        シャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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