(57)【要約】【課題】  潤滑油を介在させなくても位置決め精度を維持できる治具用クランプ装置を提供する。【解決手段】  位置決め凹部１２を有するブッシュ１１と、この位置決め凹部１２に嵌合するクランプ軸２２を有するピン２１とを備え、このピン２１のクランプ軸２２がブッシュ１１の位置決め凹部１２に対して着脱可能に嵌合することによりピン２１とブッシュ１１が互いに結合する治具用クランプ装置において、ブッシュ１１の位置決め凹部１２とピン２１のクランプ軸２２の少なくとも一つの表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜（３０）を形成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決め凹部を有するブッシュと、この位置決め凹部に嵌合するクランプ軸を有するピンとを備え、このピンのクランプ軸がブッシュの位置決め凹部に対して着脱可能に嵌合することによりピンとブッシュが互いに結合する治具用クランプ装置において、
前記位置決め凹部と前記クランプ軸の少なくとも一つの表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とする治具用クランプ装置。
【請求項２】
前記表面にニッケルメッキ層を形成し、このニッケルメッキ層の表面に前記ＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載の治具用クランプ装置。
【請求項３】
前記ＤＬＣコーティング膜は、前記表面に金属ターゲットのみをスパッタしてボンド層を形成し、このボンド層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を次第に変化させることにより中間層を形成し、この中間層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を略一定にすることにより金属の比率を３〜１８％の範囲にしたトップ層を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の治具用クランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着脱可能な嵌合によって治具の位置決め保持を行う治具用クランプ装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の治具用クランプ装置は、位置決め凹部を有するブッシュと、この位置決め凹部に嵌合するクランプ軸を有するピンとを備え、このピンのクランプ軸がブッシュの位置決め凹部に対して着脱可能に嵌合することによりピンとブッシュが互いに結合するようになっている。
【０００３】
特許文献１には、歯車の位置決めと保持を行う治具用クランプ装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２９１１０７号公報
【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、従来の治具用クランプ装置にあっては、治具の結合と取り外しが多く行われると、互いに摺接するブッシュの位置決め凹部とピンのクランプ軸の各表面が摩耗し、位置決め精度が維持できなくなるという問題点があった。
【０００５】
また、治具用クランプ装置の摺接部に潤滑油を用いると上記の摩耗が抑えられるが、クリーンルーム等においてはこの潤滑油が塵埃を発生する可能性があるため、潤滑油を使用できない。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、潤滑油を介在させなくても位置決め精度を維持できる治具用クランプ装置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】
【０００７】
本発明は、位置決め凹部を有するブッシュと、この位置決め凹部に嵌合するクランプ軸を有するピンとを備え、このピンのクランプ軸がブッシュの位置決め凹部に対して着脱可能に嵌合することによりピンとブッシュが互いに結合する治具用クランプ装置に適用する。
【０００８】
そして、ブッシュの位置決め凹部とピンのクランプ軸の少なくとも一つの表面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、治具用クランプ装置は、摩擦係数が低い平滑なＤＬＣコーティング膜によってブッシュの位置決め凹部とピンのクランプ軸との摺接部に働く摩擦力を低減し、その作動を円滑にするとともに、この摺接部が摩耗することが抑えられ、その寿命延長がはかれる。これにより、治具用クランプ装置を介して治具の結合と取り外しが多く行われても、治具用クランプ装置の位置決め精度が維持される。
【００１０】
さらに、治具用クランプ装置は潤滑油を介在させなくても円滑な作動性が確保されるため、無給油状態で作動させることが可能となる。この結果、治具用クランプ装置から塵埃が発生することを回避し、例えばクリーンルーム内で使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１に示すように、工作機械を構成する治具本体１の両側面に対の治具パネル２が複数の治具用クランプ装置３を介して結合と取り外しが行われるようになっている。
【００１３】
治具本体１に各治具パネル２を押し当てることにより、各治具用クランプ装置３を介して各治具パネル２が治具本体１に対して結合し、所定位置に固定支持される。
【００１４】
治具本体１から各治具パネル２を引き離すことにより、各治具用クランプ装置３を介して各治具パネル２が治具本体１から取り外される。
【００１５】
治具用クランプ装置３は、位置決め凹部１２を有するブッシュ１１と、この位置決め凹部１２上に嵌合するクランプ軸２２を有するピン２１とを備え、このピン２１のクランプ軸２２がブッシュ１１の位置決め凹部１２に対して着脱可能に嵌合することによりピン２１とブッシュ１１が互いに結合する。
【００１６】
図２に示すように、ブッシュ１１は、位置決め凹部１２が開口する円筒部１０と、この円筒部１０から環状に拡がるつば部１７とを有する。このつば部１７に複数のボルト穴１８が形成され、ブッシュ１１はその円筒部１０を各治具パネル２のインロー部に嵌合させ、各ボルト穴１８に挿通するボルトを介して各治具パネル２に締結される。この円筒部１０の一端に円盤状の栓体１９がはめ込まれている。
【００１７】
ブッシュ１１の位置決め凹部１２は、位置決めをする部位として第一フランジ面１３と第一テーパ面１４を有し、クランプする部位として第二フランジ面１５と第二テーパ面１６を有する。
【００１８】
第一フランジ面１３と第二フランジ面１５はブッシュ１１の中心軸Ｏに対して並行に延びる。第一テーパ面１４と第二テーパ面１６は中心軸Ｏに対して傾斜して延びる。第一テーパ面１４と第二テーパ面１６は第二フランジ面１５を挟むようにして環状に隆起する。
【００１９】
図３に示すように、ピン２１は治具本体１に接合するつば部２７と、このつば部２７の両側から突出する固定軸２０とクランプ軸２２とを有する。このつば部２７に複数のボルト穴２８が形成され、固定軸２０の外周溝２９にＯリング５が介装される。ピン２１は固定軸２０を治具本体１のインロー部に嵌合させ、各ボルト穴２８に挿通するボルトを介して各治具本体１に締結される。
【００２０】
ピン２１のクランプ軸２２は位置決めをする部位として第一フランジ面２３とテーパ面２４を有し、クランプする部位として第二フランジ面２５とボール２６を有する。
【００２１】
ピン２１の第一フランジ面２３と第二フランジ面２５はピン２１の中心軸Ｏに対して並行に延びる。テーパ面２４は中心軸Ｏに対して傾斜して延びる。
【００２２】
ピン２１の第一フランジ面２３はブッシュ１１の第一フランジ面１３に対して所定のハメアイ隙間を持って嵌合し、ピン２１とブッシュ１１を同軸上に保持する。
【００２３】
ピン２１のテーパ面２４はブッシュ１１の第一テーパ面１４に対して円錐面上で当接し、ピン２１とブッシュ１１を同軸上に保持するとともに、ピン２１とブッシュ１１が嵌合する軸方向の位置を規制する。
【００２４】
各ボール２６はピン２１の第二フランジ面２５に対して出没可能に埋め込まれ、図示しないバネを介して突出方向に付勢されるディテント機構を構成する。
【００２５】
ブッシュ１１の位置決め凹部１２にピン２１のクランプ軸２２が差し込まれると、各ボール２６はブッシュ１１の第一テーパ面１４と第二フランジ面１５と第二テーパ面１６に摺接し、第二フランジ面１５を乗り越えて第二テーパ面１６に押し当てられることにより、ブッシュ１１に対してピン２１が抜けないようにクランプする。
【００２６】
そして本発明の要旨とするところであるが、ブッシュ１１の位置決め凹部１２の表面と、ピン２１のクランプ軸２２の表面にそれぞれ炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜３０を形成する。
【００２７】
ブッシュ１１の位置決め凹部１２の表面に形成されるＤＬＣコーティング膜３０は、第一フランジ面１３と第一テーパ面１４と第二フランジ面１５と第二テーパ面１６の各表面にそれぞれ形成される。
【００２８】
ピン２１のクランプ軸２２の表面に形成されるＤＬＣコーティング膜３０は、第一フランジ面２３とテーパ面２４と第二フランジ面２５の各表面にそれぞれ形成される。
【００２９】
ＤＬＣコーティング膜３０の厚さは、例えば数μ程度以下の寸法である。
【００３０】
ＤＬＣコーティング膜３０は、アンバランスマグネトロンスパッタ法（以下、「ＵＢＭスパッタ法」と称する）によって形成される。
【００３１】
スパッタの原理は、図５に示すように、アルゴン等の不活性ガスを導入した真空中でターゲット４１を陰極として陽極の間でグロー放電させてプラズマを形成し、このプラズマ中のイオンをターゲット４１に衝突させてターゲット４１の原子を弾き飛ばし、この原子をターゲット４１と対向して配置されたワーク（ブッシュ１１、ピン２１）３１上に堆積させて皮膜を形成するようになっている。
【００３２】
ＵＢＭスパッタ法は、スパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄにターゲット４１の中心部と周辺部で異なる磁気特性を有する磁場４２，４３が配置されて、プラズマを形成しつつ強力な磁場４２により発生する磁力線の一部がワーク３１の近傍に達し、ワーク３１にバイアス電圧を印加することによって、ターゲット材４１を構成する物質がワーク３１上に堆積される。
【００３３】
図６は、ＵＢＭスパッタ装置５０の基本構成を示す。真空チャンバ５１に４つのスパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄが設けられ、その中央に配置された自公転式ワークテーブル５６上にワーク３１が置かれ、ワーク３１にコーティングが行われる。スパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄには皮膜材料となる平板状ターゲットが取り付けられる。真空チャンバ５１にはアルゴン等の不活性ガスとメタンガス等の炭化水素ガスが所定量充填される。
【００３４】
スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃにはターゲットとしてグラファイトを使用し、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄにはターゲットとして金属を使用する。
【００３５】
ＤＬＣコーティング膜３０は、図４に示すように、ステンレス製ワーク３１の表面にニッケルメッキ層６１を形成し、このニッケルメッキ層６１の表面にボンド層６２、中間層６３、トップ層６４が順に積層して形成される。
【００３６】
なお、ＤＬＣコーティング膜３０の母材となるワーク１はステンレス材に限らず、他の金属や樹脂材を用いても良い。
【００３７】
図７は、上記ＤＬＣコーティング膜３０を形成するのにあたって、ターゲット出力が変化する様子を示している。
【００３８】
ボンド層６２は、金属ターゲット４０ｂ，４０ｄのみをスパッタして、金属膜として形成される。このボンド層６２を形成するのにあたって、図７に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％と一定にして、所定時間だけスパッタが行われる。
【００３９】
中間層６３は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を次第に変化させて金属と炭素の傾斜組成膜として形成される。この中間層６３を形成するのにあたって、図７に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％から一次的に減少させる一方、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％から一次的に増加させて、所定時間だけスパッタが行われる。
【００４０】
トップ層６４は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を略一定にしてスパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットのスパッタ率を所定範囲に保って、所定時間だけスパッタが行われる。
【００４１】
このトップ層６４を形成するのにあたって、図７に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１０％程度とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を９０％程度と一定にして、トップ層６４に含まれる金属の比率は３〜１８％の範囲に設定する。さらに望ましくは、トップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定する。
【００４２】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００４３】
ステンレス製のワーク３１の表面にニッケルメッキ層６１を形成した後、金属の比率を１００％にしたボンド層６２を設けることにより、母材に対するＤＬＣコーティング膜３０の結合強度を高められる。
【００４４】
金属の比率を１００％にしたボンド層６２上に金属の比率を次第に減らす金属と炭素の傾斜組成膜からなる中間層６３を設け、中間層６３の上に炭素を主成分とするトップ層６４を設けることにより、ＤＬＣコーティング膜３０におけるトップ層６４の結合強度を高められる。
【００４５】
トップ層６４の金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の密着性や靱性を高められ、高荷重によってワーク３１が変形するような場合、割れや、剥離が生じることを防止できる。そして、トップ層６４の硬度の低下を抑えられ、耐摩耗性を確保できる。
【００４６】
図８にトップ層６４に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示すように、金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を高められる。さらにトップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を著しく高められる。これにより、ワーク３１の表面にＤＬＣコーティング膜３０を形成しても、ＤＬＣコーティング膜３０の割れや剥離が生じることを回避し、実用化が可能となる。
【００４７】
ブッシュ１１の位置決め凹部１２の表面と、ピン２１のクランプ軸２２の表面にそれぞれ高硬度のＤＬＣコーティング膜３０を形成する構造のため、摩擦係数が低い平滑なＤＬＣコーティング膜３０によってブッシュ１１とピン２１との摺接部に働く摩擦力を低減し、治具用クランプ装置３の作動を円滑にするとともに、この摺接部が摩耗することが抑えられ、治具用クランプ装置３の寿命延長がはかれる。これにより、治具本体１に対する治具パネル２の結合と取り外しが多く行われても、治具用クランプ装置３の位置決め精度が維持される。
【００４８】
さらに、治具用クランプ装置３は潤滑油を供給しなくても円滑な作動性が確保されるため、無給油状態で作動させることが可能となる。この結果、治具用クランプ装置３から塵埃が発生することを回避し、例えばクリーンルーム内で使用することが可能となる。
【００４９】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、例えば工作機械や他の機械に用いられる治具用クランプ装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態を示し、治具用クランプ装置の斜視図。
【図２】同じくブッシュの断面図。
【図３】同じくピンの側面図。
【図４】同じくＤＬＣコーティング膜の断面図。
【図５】同じくスパッタ法の原理を示す説明図。
【図６】同じくＵＢＭスパッタ装置の構成図。
【図７】同じくターゲット出力が変化する様子を示す特性図。
【図８】同じくトップ層に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示す特性図。
【符号の説明】
【００５２】
３  治具用クランプ装置
１１  ブッシュ
１２  位置決め凹部
２１  ピン
２２  クランプ軸
３０  ＤＬＣコーティング膜
３１  ワーク
４０ａ〜４０ｄ  スパッタ蒸発源
５０  ＵＢＭスパッタ装置
６１  メッキ層
６２  ボンド層
６３  中間層
６４  トップ層
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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