(57)【要約】【課題】クランプ装置の支持部との接触面が適切に確保されることによって、複数の部材を挟むクランプ装置を用いつつ貫通穴を形成することを目的とする。【解決手段】クランププレート１は、重ね合わされた複数の板材５１を有するワーク５０とクランプ装置１１の第１支持部１３と間に配置される板状の本体部２を備え、本体部２は、ワーク５０においてドリル１６によって形成される貫通孔の周辺領域が有する表面形状に対応した形状に形成された第１面３と、第１面３とは反対側の面であり、クランプ装置１１の第１支持部１３と当接可能な平面形状を有する第２面４とを有する。【選択図】図１
2020099963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合わされた複数の部材とクランプ装置の支持部と間に配置される板状の本体部を備え、
前記本体部は、
前記複数の部材において切削工具によって形成される貫通孔の周辺領域が有する表面形状に対応した形状に形成された第１面と、
前記第１面とは反対側の面であり、前記クランプ装置の前記支持部と当接可能な平面形状を有する第２面と、
を有する治具。
【請求項２】
前記本体部は、前記貫通孔に対応した位置に形成され、前記貫通孔よりも開口面積の大きい開口部を有する請求項１に記載の治具。
【請求項３】
前記本体部は、前記複数の部材の板面に対して鉛直方向に形成されたリブに対応した形状に形成された凹部を有する請求項１又は２に記載の治具。
【請求項４】
板状の本体部を備え、前記本体部は、重ね合わされた複数の部材において切削工具によって形成される貫通孔の周辺領域が有する表面形状に対応した形状に形成された第１面と、前記第１面とは反対側の面であり、クランプ装置の支持部と当接可能な平面形状を有する第２面とを有する治具を用いた貫通孔形成方法であって、
前記複数の部材の表面に前記本体部の前記第１面が接触するように、前記本体部を前記複数の部材に設置するステップと、
前記クランプ装置の前記支持部と前記複数の部材との間に前記本体部を挟むステップと、
前記クランプ装置によって前記複数の部材と前記本体部が挟まれた状態で、切削工具が前記複数の部材に対して貫通孔を形成するステップと、
を備える貫通孔形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、治具及び貫通孔形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機部品の板材（例えばスキン）を複数枚重ね合わせたり、板材に対して部品（例えばストリンガー）を取り付けたりする際、リベット等の締結部品によって複数の板材又は板材と部品（以下「複数の部材」という。）が互いに結合される。自動穴明け・打鋲装置（オートマチックリベッタ）を用いる場合、リベットを挿通するための貫通孔は、クランプ装置が複数の部材を両側から挟んだ後、ドリル等の切削加工によって形成される。その後、リベットが貫通孔に挿通され、打鋲装置によってリベットが貫通孔に固定される。これにより、複数の部品が互いに結合される。
【０００３】
下記の特許文献１には、複数の工作物が狭い間隔で配列されてスペースが狭い場合において、工作物に穿孔を施すことができるように、上部ベースに対して同じ側に下部ベース、モータ、ドリル等の各種部品が配置される技術が開示されている。下部ベースとの間に工作物を挟持する部材としてクランププレートが用いられているが、クランププレートの形状や配置位置に関する記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１５０５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クランプ装置を用いずに手作業で貫通穴を形成するとバリが発生するため、複数の部品を一旦分解して、部品間に生じたバリを除去する作業が必要になる。一方、自動穴明け・打鋲装置を用いて、複数の部品に対して貫通孔を形成する場合、クランプ装置が所定の力で複数の部材を挟んだ状態で、ドリルによって切削加工を行う。これにより、切削加工時に隙間が形成されず、部品間におけるバリの発生が防止される。
【０００６】
クランプ装置の支持部（ロアアンビルとも呼ばれる。）が当接する貫通穴が形成される部品の接触面は、支持部が適切に接触するように、支持部の接触面に対応して可能な限り平面かつ広いことが望ましい。しかし、実際の部品は、表面に溝やリブなどが形成されているため、クランプ装置の支持部を部品に接触させることができない場合がある。例えば、航空機部品のスキン、フレーム又はストリンガーの内部側では、軽量化のため部分的に薄肉化を図った構造が形成されたり、応力集中を回避するため径の比較的大きいＲ形状が形成されたりしている。このような場所では、クランプ装置を用いずに手作業で貫通穴を形成する必要があり、バリの除去作業も生じるため、手間と時間がかかっている。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、クランプ装置の支持部との接触面が適切に確保されることによって、複数の部材を挟むクランプ装置を用いつつ貫通穴を形成することが可能な治具及び貫通孔形成方法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】
上記課題を解決するために、本発明の治具及び貫通孔形成方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る治具は、重ね合わされた複数の部材とクランプ装置の支持部と間に配置される板状の本体部を備え、前記本体部は、前記複数の部材において切削工具によって形成される貫通孔の周辺領域が有する表面形状に対応した形状に形成された第１面と、前記第１面とは反対側の面であり、前記クランプ装置の前記支持部と当接可能な平面形状を有する第２面とを有する。
【０００９】
この構成によれば、重ね合わされた複数の部材がクランプ装置によって挟まれて、切削工具によって複数の部材に対して貫通孔が形成される場合において、板状の本体部が、重ね合わされた複数の部材とクランプ装置の支持部との間に配置される。本体部は、第１面と、第１面とは反対側の面である第２面を有する。第１面は、複数の部材において形成される貫通孔周辺領域が有する表面形状（例えば凹凸形状又は湾曲形状）に対応した形状に形成されていることから、本体部は、複数の部材の表面形状に合わせて適切に設置される。また、第２面は、平面形状を有し、クランプ装置の支持部と当接可能であることから、重ね合わされた複数の部材をクランプ装置によって挟む際、クランプ装置の支持部が本体部に適切に当接される。
クランプ装置の支持部との接触面が適切に確保されることによって、クランプ装置の支持部が治具を介して複数の部材側に対して適切に支持される。そして、クランプ装置を用いて複数の部材を挟んだ状態で、貫通孔を形成できる。
【００１０】
上記発明において、前記本体部は、前記貫通孔に対応した位置に形成され、前記貫通孔よりも開口面積の大きい開口部を有してもよい。
【００１１】
この構成によれば、本体部には、複数の部材に形成される貫通孔に対応した位置に開口部が形成され、開口部は貫通孔よりも開口面積が大きいことから、切削工具が複数の部材に対して貫通孔を形成した際、切削工具の破損を防止できる。
【００１２】
上記発明において、前記本体部は、前記複数の部材の板面に対して鉛直方向に形成されたリブに対応した形状に形成された凹部を有してもよい。
【００１３】
この構成によれば、本体部には、重ね合わされた複数の部材に対して鉛直方向に形成されたリブに対応して凹部が形成されていることから、リブを回避するように、本体部が、複数の部材に対して適切に設置される。
【００１４】
本発明に係る貫通孔形成方法は、板状の本体部を備え、前記本体部は、重ね合わされた複数の部材において切削工具によって形成される貫通孔の周辺領域が有する表面形状に対応した形状に形成された第１面と、前記第１面とは反対側の面であり、クランプ装置の支持部と当接可能な平面形状を有する第２面とを有する治具を用いた貫通孔形成方法であって、前記複数の部材の表面に前記本体部の前記第１面が接触するように、前記本体部を前記複数の部材に設置するステップと、前記クランプ装置の前記支持部と前記複数の部材との間に前記本体部を挟むステップと、前記クランプ装置によって前記複数の部材と前記本体部が挟まれた状態で、切削工具が前記複数の部材に対して貫通孔を形成するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、クランプ装置の支持部との接触面が適切に確保されることによって、複数の部材を挟むクランプ装置を用いつつ貫通穴を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るクランププレート及び自動穴明け・打鋲装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るクランププレートの第１実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るクランププレートの第２実施例を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るクランププレートの第３実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るクランププレートの第１実施例及びワークを示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るクランププレートの第２実施例及びワークを示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るクランププレートの第３実施例及びワークを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態に係るクランププレート（治具）１や自動穴明け・打鋲装置（オートマチックリベッタ）１０について、図面を参照して説明する。
クランププレート１は、自動穴明け・打鋲装置１０を用いて、クランプ装置１１によってワーク５０を挟む際に適用される。クランププレート１がクランプ装置１１によって挟まれた状態でワーク５０に対して貫通孔５２が形成される。自動穴明け・打鋲装置１０は、クランプ装置１１、貫通孔形成装置１２、打鋲装置（図示せず。）などを備える。
【００１８】
クランプ装置１１は、図１に示すように、第１支持部（支持部）１３と、第２支持部１４と、駆動部１５などを有する。クランプ装置１１は、第１支持部１３と第２支持部１４の間に配置されたワーク５０を挟むことが可能である。ワーク５０は、例えば、板材５１が複数枚重ね合わされたものである。板材５１は、例えばアルミニウム合金、チタン合金、複合材などである。ワーク５０には、リベットを固定するための貫通孔５２が形成され、その後、貫通孔５２にリベットが挿通されて固定される。
【００１９】
第１支持部１３は、例えばワーク５０又は本実施形態に係るクランププレート１と接触する当接面１３ａを備え、ワーク５０の一面側に配置される。第１支持部１３は、貫通孔５２を形成する位置の近傍で、当接面１３ａを介してワーク５０を支持する。なお、第１支持部１３には、ドリル１６を回避するための切り欠き部１３ｂ（又は開口部）が形成されてもよい。
【００２０】
第２支持部１４は、例えば円筒形状を有する筒状部材を備え、ワーク５０の他面側に配置される。第２支持部１４は、貫通孔５２を形成する位置を中心にして、筒状部材の下端でワーク５０を支持する。
【００２１】
第２支持部１４の筒状部材の内部には、図１に示すように、貫通孔形成装置１２のドリル（切削工具）１６又は打鋲装置のアンビル（押圧部）が通過する。第１支持部１３と第２支持部１４は、駆動部１５によって、ワーク５０に対して離隔したり接近したりする方向に移動可能に構成される。
【００２２】
駆動部１５は、例えばモータであり、電力を受けて駆動し、第１支持部１３と第２支持部１４の軸線方向に、第１支持部１３と第２支持部１４をそれぞれ移動させる。なお、駆動部１５は、電力駆動ではなく油圧駆動又はエア駆動でもよい。
【００２３】
貫通孔形成装置１２は、例えば、ドリル（切削工具）１６と、駆動部１７などを備える。貫通孔形成装置１２は、ドリル１６によって、ワーク５０を切削して、ワーク５０に円形状の貫通孔５２を形成する。ワーク５０に設けられた貫通孔５２には、リベットが挿通されて固定される。
【００２４】
ドリル１６は、切削工具の一例であり、軸線周りに回転しながら、送り方向に移動することによって、ワーク５０を切削できる。
【００２５】
駆動部１７は、主軸モータと送りモータを有する。主軸モータは、電力を受けて駆動し、ドリル１６を軸線周りに回転させる。送りモータは、電力を受けて駆動し、ドリル１６を軸線方向（送り方向）に移動させる。
【００２６】
ワーク５０には、表面に溝やリブなどが形成される場合がある。クランプ装置１１がワーク５０を挟持するとき、ワーク５０の表面に本実施形態に係るクランププレート１が設置される。以下、クランププレート１について説明する。
【００２７】
クランププレート１は、図２〜図４に示すように、板状部材である本体部２を有し、ワーク５０とクランプ装置１１の第１支持部１３の間に配置される。本体部２は、一面側の第１面３と、第１面３とは反対側の第２面４と、板厚方向に形成された開口部５などを有する。
【００２８】
第１面３は、図５及び図６に示すように、ワーク５０に形成される貫通孔５２の周辺領域が有する表面形状に対応した形状に形成される。例えば、貫通孔５２の周辺領域において、軽量化のため部分的に薄肉化を図った構造や、応力集中を回避するため径の比較的大きいＲ形状が形成されたことによる凹凸形状又は湾曲形状などが形成される場合がある。このような貫通孔５２の周辺領域におけるワーク５０の凹凸形状又は湾曲形状と同一位置で同一寸法となるように、第１面３には凹凸形状又は湾曲形状が対応して形成される。
【００２９】
これにより、本体部２は、第１面３がワーク５０においてワーク５０の表面形状に合わせて適切に設置される。したがって、本体部２がワーク５０上で安定的に支持され、さらに、本体部２のワーク５０に対する正確な位置決めが容易になる。
【００３０】
図５及び図６に示すように、ワーク５０の表面において底面からリブ５４の側壁面にかけてＲ形状を有するフィレット部５３が形成される場合、本体部２の板厚は、フィレット部５３の底面から最上部までの高さＨ以上の高さを有することが望ましい。これにより、貫通孔５２の近傍において、第１支持部１３を設置することが可能な第２面４の平面部分を広くすることができる。
【００３１】
第２面４は、クランプ装置１１の第１支持部１３と当接可能な平面形状を有する。第２面４の平面形状は、貫通孔５２の近傍において第１支持部１３を設置することが可能となるように形成される。これにより、ワーク５０をクランプ装置１１によって挟む際、クランプ装置１１の第１支持部１３がクランププレート１の本体部２に適切に当接される。
【００３２】
したがって、クランプ装置１１の第１支持部１３との接触面が適切に確保されることによって、クランプ装置１１の第１支持部１３がクランププレート１を介してワーク５０側に対して適切に支持される。そして、クランプ装置１１を用いてワーク５０を挟んだ状態で、貫通孔５２を形成できる。
【００３３】
開口部５は、クランププレート１がワーク５０上で位置決めされた状態で、ワーク５０の貫通孔５２に対応した位置に形成され、かつ、開口部５は貫通孔５２よりも開口面積が大きい。これにより、ドリル１６がワーク５０に対して貫通孔５２を形成した際、ドリル１６が本体部２を切削することがないため、ドリル１６の破損を防止できる。
【００３４】
本体部２は、一つのクランププレート１によって複数の貫通孔５２をワーク５０に形成できる広さを有することが望ましい。これにより、貫通孔５２を形成するたびにクランププレート１を交換する必要がなく、複数の貫通孔５２を効率良く形成できる。
【００３５】
本体部２の側面には、図４及び図７に示すように、凹部６が形成されてもよい。凹部６は、本体部２の側面から中央側に向けて窪んでおり、ワーク５０の板面に対して鉛直方向に形成されたリブ５４に対応した形状に形成される。これにより、ワーク５０に形成されたリブ５４を回避するように、本体部２が、ワーク５０に対して適切に設置される。
【００３６】
以下、本実施形態に係るクランププレート１の形成方法について説明する。
クランププレート１は、ワーク５０の形状、例えば、ワーク５０に形成する貫通孔５２の位置及び大きさ、貫通孔５２の周辺領域が有するワーク５０の表面形状に基づいて形成される。
【００３７】
本体部２は、一つのクランププレート１によって複数の貫通孔５２をワーク５０に形成できる広さを有するように形成される。
【００３８】
そして、貫通孔５２の周辺領域におけるワーク５０の凹凸形状又は湾曲形状と同一位置で同一寸法となるように、ワーク５０の凹凸形状又は湾曲形状に対応して、第１面３の凹凸形状又は湾曲形状が形成される。また、ワーク５０の凹凸形状又は湾曲形状と、ワーク５０の貫通孔５２の位置関係に基づいて、貫通孔５２に対応して本体部２において開口部５が形成される。開口部５は、貫通孔５２に対応した位置に形成され、貫通孔５２よりも開口面積が大きい。
【００３９】
さらに、貫通孔５２の近傍において第１支持部１３を設置することが可能となるように、第２面４の平面形状が形成される。ワーク５０の表面において底面からリブ５４の側壁面にかけてＲ形状を有するフィレット部５３が形成される場合、本体部２の板厚は、フィレット部５３の底面から最上部までの高さＨ以上の高さを有するように形成される。これにより、貫通孔５２の近傍において、第１支持部１３を設置することが可能な第２面４の平面部分を広くすることができる。
【００４０】
ワーク５０の板面に対して鉛直方向にリブ５４が形成されている場合は、ワーク５０のリブ５４に対応した形状に対応して、本体部２において凹部６が形成される。これにより、ワーク５０に形成されたリブ５４を回避するように、本体部２が、ワーク５０に対して適切に設置される。
【００４１】
次に、上述した本実施形態に係るクランププレート１を用いて貫通孔５２を形成する方法について説明する。
まず、ワーク５０の表面にクランププレート１の本体部２の第１面３が接触するように、本体部２をワーク５０に設置する。このとき、第１面３の表面形状が、ワーク５０の表面形状に対応していることから、本体部２は、クランププレート１の本体部２に適切に組み合わされる。
【００４２】
そして、クランプ装置１１の第１支持部１３を駆動して、第１支持部１３とワーク５０との間にクランププレート１の本体部２を挟む。
【００４３】
その後、クランプ装置１１の第１支持部１３と第２支持部１４の間にワーク５０とクランププレート１の本体部２が挟まれた状態で、ドリル１６がワーク５０に対して貫通孔５２を形成する。
【００４４】
以上、本実施形態によれば、クランプ装置１１の第１支持部１３との接触面が適切に確保されることから、クランプ装置１１の第１支持部１３がクランププレート１を介してワーク５０に対して適切に支持される。そして、クランプ装置１１を用いてワーク５０を挟んだ状態で、貫通孔５２を形成できる。
【００４５】
したがって、ワーク５０において、表面に溝やリブなどが形成されているため、クランプ装置１１の第１支持部１３を直接ワーク５０に接触させることができない場合であっても、本実施形態に係るクランププレート１を設置することによって、クランプ装置１１を用いてワーク５０を挟みながら、貫通孔５２を形成できる。その結果、クランプ装置１１を用いずに手作業で貫通孔５２を形成することなく、自動穴明け・打鋲装置１０を用いて、クランプ装置１１が所定の力でワーク５０を挟んだ状態で、ドリル１６によって切削加工を行うことができるため、切削加工時に隙間が形成されず、板材５１間におけるバリの発生が防止される。
【符号の説明】
【００４６】
１      ：クランププレート
２      ：本体部
３      ：第１面
４      ：第２面
５      ：開口部
６      ：凹部
１０    ：打鋲装置
１１    ：クランプ装置
１２    ：貫通孔形成装置
１３    ：第１支持部
１３ａ  ：当接面
１３ｂ  ：切り欠き部
１４    ：第２支持部
１５    ：駆動部
１６    ：ドリル
１７    ：駆動部
５０    ：ワーク
５１    ：板材
５２    ：貫通孔
５３    ：フィレット部
５４    ：リブ
【図１】
2020099963.tif 000003
【図２】
2020099963.tif 000004
【図３】
2020099963.tif 000005
【図４】
2020099963.tif 000006
【図５】
2020099963.tif 000007
【図６】
2020099963.tif 000008
【図７】
2020099963.tif 000009