(57)【要約】【課題】簡便にワークの密着度を高めてワークを高精度かつ強力に固定することができるワーク固定装置を提供する。【解決手段】ワークＷの１側面２４に、ワークＷの底面２２に向かうほど傾斜幅Ｈの大きくなる傾斜面２５を有するクランプ代２１を備えたワークＷを固定するワーク固定装置であって、ワークＷの底面２２に密着させるために形成された上面基準面２およびワークＷの１側面２４と対向する他側面２３を密着させるため上面基準面２に連接して形成された側面基準面３を有するクランプブロック１と、ワークＷの傾斜面２５に密着させるために形成された固定傾斜面１４を有するクランプ爪１１と、ワークＷをクランプブロック１に載置された状態において、クランプブロック１に対してクランプ爪１１を移動させワークＷの傾斜面２５とクランプ爪１１の固定傾斜面１４との密着を行う締め付けネジ１３およびクランプ摺動面１０とを備えたものである。【選択図】図１
2010162610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの１側面に、上記ワークの底面に向かうほど傾斜幅の大きくなる傾斜面を有するクランプ代を備えたワークを固定するワーク固定装置であって、
上記ワークの底面に密着させるために形成された第１の基準面および上記ワークの１側面と対向する他側面を密着させるため上記第１の基準面に連接して形成された第２の基準面を有する基準部と、
上記ワークの傾斜面に密着させるために形成された固定傾斜面を有するクランプ部と、
上記ワークを上記基準部に載置された状態において、上記基準部に対して上記クランプ部を移動させ上記ワークの傾斜面と上記クランプ部の固定傾斜面との密着を行う移動手段とを備えたことを特徴とするワーク固定装置。
【請求項２】
上記ワークの底面を上記第１の基準面に吸引吸着させ密着させる吸着手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のワーク固定装置。
【請求項３】
上記クランプ部の固定傾斜面の複数箇所から気体を噴射するエアーノズル部を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワーク固定装置。
【請求項４】
上記移動手段は、直線摺動または回転摺動により上記クランプ部の固定傾斜面と上記ワークの傾斜面とを密着または非密着を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のワーク固定装置。
【請求項５】
上記クランプ部は、当該固定傾斜面の後端の傾斜角度が上記ワークのクランプ代の傾斜面の傾斜角度より小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のワーク固定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、簡便にワークの密着度を高めてワークを高精度かつ強力に固定することができるワーク固定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加工の高精度化および高効率化の要求が高まるとともに、ワークを取り付けるなどの段取り作業に関しては、簡単な作業で加工精度が得られる加工技術が要求されている。ワーククランプに関しては、加工ワークの取り付けにおいて、簡単に位置決めでき、加工中にワークの浮き上がりや振動などが発生しないように確実に固定することが必要である。ワークを確実に固定するためには、ワークを加工冶具の基準面に確実に押し付けることが重要である。従来、冶具表面に対してワークを密着させる手段として永久磁石による磁力が用いられている。そして、磁力により冶具表面にワークを密着させた状態で他の基準面２面に対して押し付け部材などを介してワークを水平に移動させている（例えば、特許文献１参照）。また、他の従来では、ワークを基準面に固定するために、ワークに突出したあり形状の基準要素を形成し、この基準要素に対応した対向基準要素により接することで、基準面と密着させている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４８１３０
【特許文献２】特開２００１−７９７２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のワーク固定装置では、対象物が、ケース状ワークで、材質としてアルミ材が用いられ、ワーク厚み１０ｍｍ程度に対して、底板の厚みが１−３ｍｍ程度まで薄く加工されている。また、加工後の内部に電子基板を取り付けたり、ケースを高密度に並べたりするために、底面および裏面加工について高精度な平面度が要求されている。しかしながら、前述の従来のように、磁力により冶具表面に密着する方式では、非磁性体のワークでは直接磁力をかけることができない。そこで、強磁性体の押し付け部材が冶具面に密着することで非磁性体のワークの浮き上がりを防止しているが、ワーク、押し付け部材ともに垂直な面で接触面しているため冶具表面への押し付け力が十分に得られないという問題点があった。また、押し付け部材をワークの接触面に傾斜を設けると、基準面への押し付け力を十分にかけることができない。このため、非磁性材料のワークに対しては冶具上面に十分に密着させることができないという問題点があった。
【０００５】
また、後述の従来のように、基準要素を設け、その基準要素を対向する対向基準要素に差し込んでクランプすることで冶具面への密着を得ることができる。先に示したような対象物のような小物でケース状の加工ワークに対しては、ワーク底面に突出した基準要素を設けるのではなく、ワークの側面にあり形状の基準要素を設けてクランプすることが考えられる。ケース状ワークの場合、あり形状の基準要素の大きさは加工後の形状として剛性が得られるワーク底面の板厚が関係してくる。しかしながら、ケース状ワークの場合には、３−５ｍｍ程度のあり形状しか形成することができない。また、材質としてアルミ材が用いられるため、クランプする対向基準要素（鋼材）よりも硬度が低い。このようなことよりワーク側に形成される基準要素が小さく、クランプ材にくらべてやわらかいため、あり形状の変形が発生しやすいという問題点があった。また、変形させないようにワークを固定するためには作業者の熟練が必要であり、固定後の確認が必要であるなど作業工程が増加するという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡便にワークの密着度を高めてワークを高精度かつ強力に固定することができるワーク固定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、ワークの１側面に、ワークの底面に向かうほど傾斜幅の大きくなる傾斜面を有するクランプ代を備えたワークを固定するワーク固定装置であって、
ワークの底面に密着させるために形成された第１の基準面およびワークの１側面と対向する他側面を密着させるため第１の基準面に連接して形成された第２の基準面を有する基準部と、
ワークの傾斜面に密着させるために形成された固定傾斜面を有するクランプ部と、
ワークを基準部に載置された状態において、基準部に対してクランプ部を移動させワークの傾斜面とクランプ部の固定傾斜面との密着を行う移動手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のワーク固定装置は、ワークの１側面に、ワークの底面に向かうほど傾斜幅の大きくなる傾斜面を有するクランプ代を備えたワークを固定するワーク固定装置であって、
ワークの底面に密着させるために形成された第１の基準面およびワークの１側面と対向する他側面を密着させるため第１の基準面に連接して形成された第２の基準面を有する基準部と、
ワークの傾斜面に密着させるために形成された固定傾斜面を有するクランプ部と、
ワークを基準部に載置された状態において、基準部に対してクランプ部を移動させワークの傾斜面とクランプ部の固定傾斜面との密着を行う移動手段とを備えたので、
簡便にワークの密着度を高めてワークを高精度かつ強力に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１のワーク固定装置上にワークを載置した構成を示した図である。
【図２】図１に示したワーク固定装置のクランプブロックからクランプ爪を取り外した状態を示した上面図である。
【図３】図２におけるクランプ爪をＡ１方向から見た構成を示した図である。
【図４】図１に示したワーク固定装置にて固定するためのワークの構成を示した図である。
【図５】図１に示したワーク固定装置のクランプ爪の動作の詳細を示した図である。
【図６】図１に示したワーク固定装置のクランプ爪の動作の詳細を示した図である。
【図７】この発明の実施の形態２のワーク固定装置上にワークを載置した構成を示した図である。
【図８】図７に示したワーク固定装置のクランプ爪の動作の詳細を示した図である。
【図９】この発明の実施の形態３のワーク固定装置のクランプ爪の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１によるワーク固定装置上にワークを配設した構成を示した図、図２は図１に示したワーク固定装置のクランプブロックからクランプ爪を取り外した状態を示した上面図、図３は図２におけるクランプ爪をＡ１方向から見た構成を示した図で、図４は図１に示したワーク固定装置にて固定するためのワークの構成を示した図、図５および図６は図１に示したワーク固定装置のクランプ爪の動作の詳細を示した図である。
【００１１】
図において、ワークＷは、点線２１がワークＷの加工後のワーク仕上がり形状を示す線である。このようなケース状のワークＷの加工を行う場合、一般的には、送り条件、切り込み条件を大きくした粗加工を行った後に、切り込みを少なくして加工負荷を小さくし、ワークＷの加工歪が小さくなるような加工条件にて仕上げ加工を行う。よって、加工時間を短縮するためには、工具送りと切り込みを大きくすることが必要である。その結果、粗加工における加工負荷が大きくなっている。
【００１２】
ワークＷは図４に示すように、クランプ代２１を備えているものである。クランプ代２１はワークＷの１側面２４に形成されている。クランプ代２１の形状は、底面２２に向かうほど傾斜幅Ｈの大きくなる傾斜面２５を有するものであり、例えば、図４に示すような断面三角形形状にて形成するものである。このような形状のクランプ代２１の加工は、汎用のフライス盤で加工が可能であり、高度で付加価値の高い加工ができる工作機械（マシニングセンタ）を必要としない。そして、ワークＷの１側面２４と対向する他側面２３を有する。
【００１３】
今回のケース状のワークＷにおいては、ワークＷの側面の加工がなく、ケース加工後のクランプ代２１の除去加工が容易である。尚、ワークＷの素材としてはクランプ代２１を含めた大きさが必要となるが、クランプ代２１は最終的には除去され、そのクランプ代２１分の材料が無駄となるため、クランプ代２１は極力小さく形成されることが求められる。このことからも、ワークＷの１側面２４に形成することが、一番無駄が少なく材料の増加を最小に抑えることができるものである。
【００１４】
ワーク固定装置は、ワークＷが載置される基準部としてのクランプブロック１と、ワークＷをクランプブロック１に固定するためのクランプ部としてのクランプ爪１１と、クランプ爪１１をクランプブロック１に対して移動させることができ、ワークＷのクランプ代２１の傾斜面２４と後述するクランプ爪１１の固定傾斜面１４との密着を行うことできる移動手段としての締め付けネジ１３およびクランプブロック１に形成されたクランプ摺動面１０とを備えている。クランプブロック１は、工作機械のテーブルや冶具ベースなど（いずれも図示なし）にネジ止めで固定されている。
【００１５】
また、クランプブロック１には、ワークＷの２面を基準に位置決めするため、ワークＷの底面２２を密着させるための第１の基準面としての上面基準面２と、ワークＷの他側面２３を密着させるため、上面基準面２に連接して形成された第２の基準面としての側面基準面３とを備えている。クランプ爪１１には、ワークＷのクランプ代２１の傾斜面２５と密着するために形成された固定傾斜面１４を備えている。尚、本実施の形態１においては、クランプ代２１の傾斜面２５の傾斜角度３０とクランプ爪１１の固定傾斜面１４の傾斜角度３１とは略同じ角度にて形成されている。
【００１６】
そして、ワークＷの底面２２を上面基準面２に吸引吸着させ密着させる吸着手段が形成されている。吸着手段は、クランプブロック１の上面基準面２には形成された複数の吸着口４と、吸着口４に接続された圧力計５と、圧力計５に接続された真空発生器６とにて構成されている。吸着口４の個数はワークＷの寸法によって適宜形成されるものであるが、例えば図２に示すように、矩形状のワークＷの長辺に対して均等になるように６個の吸着口４が形成することが考えられる。
【００１７】
そして、クランプ爪１１の固定傾斜面１４から気体を噴射するエアノズル部が形成されている。エアノズル部は、クランプ爪１１の固定傾斜面１４に形成されたエアノズル１２と、エアノズル１２に接続されたレギュレータ７と、レギュレータ７に接続された高圧エア器８と、高圧エア器８と真空発生器６とに接続されたレギュレータ９とにて構成されている。そして例えば、エアノズル１２は、クランプ爪１１を図２中の矢印Ａ１方向から見た図３に示すように、クランプ爪１１の長辺方向に３箇所に形成されている。
【００１８】
上記のように構成された実施の形態１のワーク固定装置の動作について説明する。まず、クランプブロック１にワークＷの底面２２および他側面２３が上面基準面２および側面基準面３にそれぞれ略沿うように載置する。次に、上面基準面２の吸着穴４は、外部に設けられた真空発生器６（高圧エアを供給・排気することで別のポートも粘性により排気し真空度を上げる装置である）に接続され、ワークＷの底面２２を吸引し、ワークＷの底面２２を上面基準面２に吸引吸着させる。尚、その回路の途中には圧力計５が設置されており、ワークＷの底面２２と真空発生器６の間の真空度が測定でき、ワークＷの密着性を確認することができる。
【００１９】
次に、この吸着した状態で、クランプ爪１１の固定傾斜面１４に形成されたエアノズル１２に高圧エアを供給し、エアノズル１２からエアを噴出する。締め付けネジ１３の締め付け前は図５（ａ）に示すように、クランプ爪１１がクランプ摺動面１０に密着した状態となっている。このとき、クランプ爪１１の固定傾斜面１４と、クランプ代２１の傾斜面２５とは接触していない。そして、締め付けネジ１３を締めこむことによりクランプ爪１１はクランプ摺動面１０に案内され図５（ｂ）に示す矢印Ｘの方向に直線摺動して移動する。そして、クランプ爪１１の固定傾斜面１４はクランプ代２１の傾斜面２５に接触して密着する。そして、クランプ爪１１がクランプ代２１により作用する力３５により、クランプ代２１を押さえつけ、ワークＷを固定することができる。クランプ代２１の傾斜面２１およびクランプ爪１１の固定傾斜面１４により、ワークＷは、上面基準面２および側面基準面３の２面に分力３６、３７により押し付けられ、この２面を基準にして位置決めがなされる。
【００２０】
このようなワークＷの底面２２を上面基準面２に吸引吸着させた吸着状態では、ワークＷは上面基準面２に対して垂直な方向に対しては気圧差により押し付ける力が作用している。この吸着によりワークＷが上面基準面２で動かなければ、クランプ爪１１の動きによりワークＷを側面基準面３に倣って固定することができい。しかしながらここでは、エアによる吸着は上面に対して垂直な方向に発生している。よって、上面基準面２と平行な方向には固定する力は働いていない。このことにより、クランプ爪１１の動きによりワークＷを側面基準面３に倣うように動かすことが可能になる。
【００２１】
この際クランプ爪１１は、エアを噴出しているためクランプ爪１１の固定傾斜面１４とクランプ代２１の傾斜面２５は、最後まで隙間を保ちながら締め付けネジ１３により隙間が狭くなり、最終的にワークＷの底面２２および他側面２３の基準面が上面基準面２および側面基準面３に正しく位置決めされた状態で隙間がなくなり固定される。次に、高圧エア器８の供給を停止し、エア噴出および真空発生を停止する。このようにしてワークＷをワーク固定装置にてクランプする。
【００２２】
また、クランプ爪１１からエアを噴出すると次のようなことも考えられる。例えば、図６（ａ）に示すように、クランプ爪１１が締め付けネジ１３にて締め付けられ、ワークＷに対して平行が保たれていないような状態になった場合。クランプ爪１１からエアを噴出すると、斜めになっているクランプ爪１１にはエア反力が作用し、次のように動く。隙間が狭いところはエアの反力が強く締め付けネジ１３を締め付けても動きにくくなり、隙間が大きいところはエアの反力が小さく締め付けネジ１３を締め付けると動きが大きくなる。その結果、例えば図６（ｂ）に示すように、エア反力が釣り合うように自然にクランプ代２１の傾斜面２５に対して平行になるように修正される。
【００２３】
この結果、クランプ爪１１の固定傾斜面１４とクランプ代２１の傾斜面２５との間に最後まで隙間を形成することでクランプ爪１１の途中での引っかかりを防止し、クランプ爪１１の固定傾斜面１４がクランプ代２１の傾斜面２５に正しく接触させることが可能となり、ワークＷを２つの上面基準面２および側面基準面３に対して正しく位置決めすることができる。
【００２４】
上記のように構成された実施の形態１のワーク固定装置によれば、ワークを固定する技能の熟練を要せずともワークをがたつきなくワーク固定装置に密着して固定し、機械的にワークをクランプし２つの基準面に十分なクランプ力によりワークを固定できるので、加工中のワークのがたつきもなく高精度に加工ができる。また、ワークの底面を上面基準面に吸引吸着させ密着させる吸着手段を備えているため、ワークの底面を吸着した状態にてクランプ動作を行うことができるため、精度良くクランプを行うことができる。
【００２５】
また、クランプ爪の固定傾斜面から気体を噴射するエアノズル部を備えているため、クランプ代の傾斜面に対してクランプ爪の固定傾斜面が平行になるように固定することができ、精度良くクランプを行うことができる。また、移動手段は、直線摺動によりクランプ部の固定傾斜面とワークの傾斜面とを密着または離反を行っているため、精度良くクランプを行うことができる。
【００２６】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２におけるワーク固定装置上にワークを載置した構成を示した図、図８は図７に示したワーク固定装置のクランプ爪の動作の詳細を示した図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。クランプ爪１１をクランプブロック１に対して移動させることができ、ワークＷのクランプ代２１の傾斜面２４とクランプ爪１１の固定傾斜面１４との密着を行うことできる移動手段としての締め付けネジ１３およびクランプブロック１に形成されたクランプ摺動面１６とを備えている。本実施の形態２では、このクランプ摺動面１６をクランプ爪１１が締め付けネジ１３を締めたときに回転摺動するように円弧状のくぼみにて形成されている。
【００２７】
上記のように構成された実施の形態２のワーク固定装置の動作について説明する。尚、本実施の形態２においては上記実施の形態１と異なる、クランプ爪１１の動作についてのみ詳細に説明し、他の上記実施の形態１と同様の動作の部分は適宜省略する。図８に示すように、締め付けネジ１３が締め付けられる前には、図中の点線にて示すように、クランプ爪１１はクランプ代２１から離れている。そして、締め付けネジ１３を締め付けるにしたがって、クランプ爪１１はクランプ摺動面１６の接点を中心にしてクランプ爪１１の固定傾斜面１４は、図に示すようなクランプ爪１１の可動円弧１７のような軌跡を通りながら回転摺動させクランプ代２１の傾斜面２５に接触して密着する。
【００２８】
上記のように構成された実施の形態２のワーク固定装置によれば、クランプ爪は回転摺動により、クランプ代の傾斜面をクランプ爪の固定傾斜面にて押さえつけることができ、確実にワークの底面を上面基準面に押さえつける力を発生できる。よって、上記実施の形態１と同様に、ワークの２つの基準面を確実の押さえつけることが可能となり、簡便かつ高精度に位置決めするとともに、加工中のワークのがたつきがもなく固定できるため、高能率高精度加工が可能となる。
【００２９】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３のワーク固定装置のクランプ爪の構成を示した図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。クランプ爪１１の固定傾斜面１４０の後端の傾斜角度３２がクランプ代２１の傾斜角度３０より小さい角度にて形成し、さらに、固定傾斜面１４０の先端の傾斜角度３１とクランプ代２１の傾斜角度３０と略同じ角度にて形成するものである。
【００３０】
上記のように構成された実施の形態３のワーク固定装置の動作について説明する。尚、本実施の形態３においては、上記各実施の形態の動作と異なる、クランプ爪１１の固定傾斜面１４０とクランプ代２１の傾斜面２５との接触についてのみ説明し、他の上記各実施の形態と同様の動作の部分は適宜省略する。このように、クランプ爪１１の固定傾斜面の傾斜角度３２のように角度がクランプ代２１の傾斜角度３０より小さい部分を設けることで、クランプ爪１１がクランプ代２１の厚みが薄く剛性が小さい部分と接触することを防止し、クランプ代２１の厚みがあり剛性が高い部分でクランプすることができる。尚、クランプ爪１１の移動は、上記実施の形態１に示される直線摺動により案内される方式でも、上記実施の形態２に示される回転摺動による案内される方式のいずれの方式でも良いことは言うまでもない。
【００３１】
このように、クランプ代２１の傾斜面２５の傾斜角度３０よりも小さい傾斜角度３２を有するクランプ爪１１の固定傾斜面１４０の部分は、クランプ代２１と直接接触しない“逃げ”の機能を有する。これは、クランプ爪１１の傾斜が均一な場合、精度良く傾斜が形成されるとクランプ代２１と面接触して強く固定することができる。しかしながら、実際には加工にばらつきが生じ、面接触を得ることは困難となる。よってこのばらつきによっては、クランプ爪１１の固定傾斜面１４０がクランプ代２１の傾斜面２５の傾斜角度３０よりも大きくなり、クランプ爪１１の先端がクランプ代２１の先端部分のみを押し付けるような場合が発生することも考えられる。よってこのような状態が発生するのを防止するために、クランプ代２１が薄い部分と接触するクランプ爪１１の固定傾斜面１４０の傾斜角度３２の小さい部分の逃げを設けるような構成にしている。
【００３２】
上記のように構成された実施の形態３のワーク固定装置によれば、クランプ爪の固定傾斜面にクランプ代の傾斜角度より小さい傾斜角度を有する部分を備えたので、簡便かつ高精度に位置決めするとともに、加工中のワークのがたつきもなく固定できるため、高能率高精度加工が可能となる。
【００３３】
尚、上記各実施の形態においては、クランプ代を断面三角形にてなるものにて示したがこれに限られることはなく、例えば、断面台形にてなり底面に向かうほど傾斜幅の大きさが大きくなる傾斜面を有するクランプ代を備えていても同様に行うことができ、同様の効果を奏することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  クランプブロック、２  上面基準面、３  側面基準面、４  吸着口、５  圧力計、６  真空発生器、７，９  レギュレータ、８  高圧エア器、
１０，１６  クランプ摺動面、１１  クランプ爪、１２  エアノズル、
１３  締め付けネジ、１４,１４０  固定傾斜面、２１  クランプ代、２４  傾斜面、
３０，３１，３２  傾斜角度、Ｗ  ワーク。
【図１】
2010162610.tif 000003
【図２】
2010162610.tif 000004
【図３】
2010162610.tif 000005
【図４】
2010162610.tif 000006
【図５】
2010162610.tif 000007
【図６】
2010162610.tif 000008
【図７】
2010162610.tif 000009
【図８】
2010162610.tif 000010
【図９】
2010162610.tif 000011