(57)【要約】【課題】板状のワークの振動を任意の位置で抑制することができる機械加工用治具を提供する。【解決手段】機械加工用治具は、板状のワークを機械加工する際に用いられる機械加工用治具であって、ワークの厚さ方向と直交する特定方向に互いに離間する少なくとも２点でワークに点接触または線接触するか、特定方向に延びる領域でワークに面接触する支持部と、ベースと、ベース上で、支持部を、ワークの厚さ方向および特定方向と直交する揺動軸回りに揺動可能に支持する揺動機構と、支持部に、揺動に対する抵抗力を付与する減衰機構と、を備える。【選択図】図１
2018024071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のワークを機械加工する際に用いられる機械加工用治具であって、
前記ワークの厚さ方向と直交する特定方向に互いに離間する少なくとも２点で前記ワークに点接触または線接触するか、前記特定方向に延びる領域で前記ワークに面接触する支持部と、
ベースと、
前記ベース上で、前記支持部を、前記ワークの厚さ方向および前記特定方向と直交する揺動軸回りに揺動可能に支持する揺動機構と、
前記支持部に、揺動に対する抵抗力を付与する減衰機構と、
を備える、機械加工用治具。
【請求項２】
前記支持部は、支持部本体と、前記支持部本体に取り付けられた、前記ワーク上を前記特定方向に転動する少なくとも２つのローラを含む、請求項１に記載の機械加工用治具。
【請求項３】
前記支持部には、少なくとも１つのおもりが取り付けられている、請求項１または２に記載の機械加工用治具。
【請求項４】
前記減衰機構は、前記ワークの厚さ方向に互いに吸引もしくは反発する一対の磁性体または前記ワークの厚さ方向に延びるスプリングを含み、前記一対の磁性体間の距離または前記スプリングの長さを調整できるように構成されている、請求項１〜３の何れか一項に記載の機械加工用治具。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の機械加工用治具を用いた機械加工方法であって、
前記特定方向が前記ワークの振動の波長方向と一致するように前記機械加工用治具の前記支持部を前記ワークに接触させて、前記機械加工用治具で前記ワークを支持する工程と、
前記機械加工用治具に支持された前記ワークを機械加工する工程と、
を含む、機械加工方法。
【請求項６】
前記ワークは、全体として筒状をなしており、
前記ワークの周囲に配置された少なくとも２つの前記機械加工用治具を用いて前記ワークを支持する、請求項５に記載の機械加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状のワークを機械加工する際に用いられる機械加工用治具、およびその機械加工用治具を用いた機械加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
板状のワークを機械加工する際には、工具とワークとの間にびびり振動が発生することがある。このようなびびり振動は、仕上げ面の悪化や工具の破損を招来する。このため、ワークの振動を抑制可能な種々の治具が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、板状のワークの端部をクランプする機械加工用治具であって、ダンパ構造によりワークの振動を抑制するように構成された機械加工用治具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６８０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、板状のワークの端部をクランプする機械加工用治具では、例えばワークの中央部を機械加工する際には、ワークの中央部の振動を抑制することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、板状のワークの振動を任意の位置で抑制することができる機械加工用治具を提供すること、およびこの機械加工用治具を用いた機械加工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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の機械加工用治具は、板状のワークを機械加工する際に用いられる機械加工用治具であって、前記ワークの厚さ方向と直交する特定方向に互いに離間する少なくとも２点で前記ワークに点接触または線接触するか、前記特定方向に延びる領域で前記ワークに面接触する支持部と、ベースと、前記ベース上で、前記支持部を、前記ワークの厚さ方向および前記特定方向と直交する揺動軸回りに揺動可能に支持する揺動機構と、前記支持部に、揺動に対する抵抗力を付与する減衰機構と、を備える、ことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、支持部の揺動に対する抵抗力によってワークの振動を抑制することができる。しかも、支持部は、ワークの任意の位置に接触させることができる。さらに、支持部は特定方向に沿って揺動するので、その特定方向がワークの振動の波長方向と一致するように支持部をワークに接触させれば、支持部を節とする新たな振動の発生を防止できる。従って、支持部をそれほど強い力でワークに押し付けなくても、ワークの振動を効果的に抑制することができる。
【０００９】
前記支持部は、支持部本体と、前記支持部本体に取り付けられた、前記ワーク上を前記特定方向に転動する少なくとも２つのローラを含んでもよい。この構成によれば、ワークが全体として筒状をなす場合に、ワークをスムーズに回転させながら機械加工を行うことができる。
【００１０】
前記支持部には、少なくとも１つのおもりが取り付けられていてもよい。この構成によれば、おもりの重量によって、治具の固有振動数を任意に調整することができる。
【００１１】
前記減衰機構は、前記ワークの厚さ方向に互いに吸引もしくは反発する一対の磁性体または前記ワークの厚さ方向に延びるスプリングを含み、前記一対の磁性体間の距離または前記スプリングの長さを調整できるように構成されていてもよい。この構成によれば、減衰効果が高くなるように減衰機構を調整することができる。
【００１２】
また、本発明の機械加工方法は、上記の機械加工用治具を用いた機械加工方法であって、前記特定方向が前記ワークの振動の波長方向と一致するように前記機械加工用治具の前記支持部を前記ワークに接触させて、前記機械加工用治具で前記ワークを支持する工程と、前記機械加工用治具に支持された前記ワークを機械加工する工程と、を含む、ことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、支持部を節とする新たな振動の発生を防止できる。従って、支持部をそれほど強い力でワークに押し付けなくても、ワークの振動を効果的に抑制することができる。
【００１４】
例えば、前記ワークは、全体として筒状をなしており、前記ワークの周囲に配置された少なくとも２つの前記機械加工用治具を用いて前記ワークを支持してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、板状のワークの振動を任意の位置で抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る機械加工用治具の平面図、（ｂ）は（ａ）のIＢ−IＢ線に沿った断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る機械加工用治具の平面図である。
【図３】（ａ）は本発明の第３実施形態に係る機械加工用治具の平面図、（ｂ）は（ａ）のIIIＢ−IIIＢ線に沿った断面図である。
【図４】その他の実施形態に係る機械加工用治具の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
図１（ａ）および（ｂ）に、本発明の第１実施形態に係る機械加工用治具１Ａを示す。機械加工用治具１Ａは、板状のワーク１０を機械加工する際に用いられる。
【００１８】
本実施形態では、ワーク１０がフラットである。ただし、ワーク１０の形状および材質は、特に限定されるものではない。また、機械加工の種類も特に限定されるものではない。例えば、機械加工に用いられる工具は、自身が回転するドリルやエンドミルなどであってもよいし、旋盤などにより回転されるワークに押し当てられるバイトなどであってもよい。
【００１９】
機械加工用治具１Ａは、ワーク１０に接触する支持部３と、図略の固定部に固定されたベース２を含む。本実施形態では、支持部３が、ワーク１０の厚さ方向と直交する特定方向Ｄに延びる領域でワーク１０に面接触する。
【００２０】
具体的に、支持部３は、特定方向Ｄに平行な板状であって、ワーク１０に向かって広がる台形状の形状を有している。つまり、支持部３は、ワーク１０に接触する底面と、底面と反対側を向く頂き面と、傾斜する一対の側面を有している。ただし、支持部３の形状はこれに限定されるものではない。
【００２１】
ベース２は、特定方向Ｄに平行な板状であって、ワーク１０の厚さ方向に延びる棒状の形状を有している。支持部３は、揺動機構４により、ベース２上で揺動軸４０回りに揺動可能に支持されている。揺動軸４０は、ワーク１０の厚さ方向および特定方向Ｄと直交している。
【００２２】
支持部３の略中央には、特定方向Ｄと直交する方向で当該支持部３を貫通する貫通穴３１が設けられている。揺動機構４は、ベース２に固定された円柱状のピン４１を含み、ピン４１が貫通穴３１に嵌合している。そして、支持部３は、ピン４１と摺動しながらピン４１の周方向に揺動する。つまり、上述した揺動軸４０は、ピン４１の中心軸である。
【００２３】
さらに、機械加工用治具１Ａは、支持部３に、揺動に対する抵抗力を付与する減衰機構５を含む。本実施形態では、抵抗力が、磁性力（後述する一対の磁性体５１同士の吸引力）と摩擦力の組合せである。
【００２４】
具体的に、減衰機構５は、ワーク１０の厚さ方向に互いに吸引する一対の磁性体５１を含む。例えば、各磁性体５１は永久磁石である。一方の磁性体５１は、支持部３の頂き面に取り付けられており、他方の磁性体５１は、可動台５２に取り付けられている。可動台５２は、ベース２に沿って摺動するとともに、任意の位置で固定できるように構成されている。つまり、一対の磁性体５１間の距離が調整可能である。
【００２５】
磁性体５１同士の吸引力は、支持部３を定位置に維持するように支持部３に作用する。つまり、磁性体５１同士の吸引力は、支持部３の揺動に対する抵抗となる。また、支持部３とピン４１の間の摺動部分は、支持部３とピン４１との摩擦力がある程度大きくなるように構成されている。このため、支持部３とピン４１との摩擦力も、支持部３の揺動に対する抵抗となる。つまり、支持部３とピン４１の間の摺動部分は、減衰機構５の構成要素でもある。
【００２６】
さらに、支持部３には、少なくとも１つのおもり６が取り付けられている。本実施形態では、支持部３の側面に、特定方向Ｄで当該支持部３を挟むように一対のおもり６が取り付けられている。
【００２７】
上述した機械加工用治具１Ａを用いてワーク１０を機械加工する際には、まず機械加工用治具１Ａでワーク１０を支持する。このとき、支持部３の底面の延びる方向である特定方向Ｄをワーク１０の振動の波長方向（振動の節同士を結ぶ方向）と一致するように、支持部３の底面をワーク１０に接触させる。ついで、機械加工用治具１Ａに支持されたワーク１０を機械加工する。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の機械加工用治具１Ａでは、支持部３の揺動に対する抵抗力によってワーク１０の振動を抑制することができる。しかも、支持部３は、ワーク１０の任意の位置に接触させることができる。さらに、支持部３は特定方向Ｄに沿って揺動するため、以下のメリットが得られる。
【００２９】
支持部３が揺動しない場合には、機械加工時に支持部３を節とする新たな振動が発生する。このような新たな振動の発生を抑制するためには、支持部３のワーク１０への押し付け力を大きくすることが考えられるが、このようにするとワーク１０が変形する。これに対し、本実施形態では、支持部３が特定方向Ｄに沿って揺動するので、その特定方向Ｄがワークの振動の波長方向と一致するように支持部３をワーク１０に接触させれば、支持部３を節とする新たな振動の発生を防止できる。従って、支持部３をそれほど強い力でワーク１０に押し付けなくても、ワーク１０の振動を効果的に抑制することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態では、支持部３に少なくとも１つのおもり６が取り付けられるので、おもり６の重量によって、治具１Ａの固有振動数を任意に調整することができる。これにより、治具１Ａを、ワーク１０の振動をそれと逆位相の振動を返すことによって打ち消す振動吸収器として機能させることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、一対の磁性体５１間の距離が調整可能であるので、減衰効果が高くなるように減衰機構５を調整することができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、磁性体５１同士の吸引力が支持部３の揺動に対する抵抗となっていたが、磁性体５１がワーク１０の厚さ方向に互いに反発し、磁性体５１同士の反発力が支持部３の揺動に対する抵抗となってもよい。
【００３３】
（第２実施形態）
図２に、本発明の第２実施形態に係る機械加工用治具１Ｂを示す。なお、本実施形態および後述する第３実施形態において、第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３４】
本実施形態では、ワーク１０が全体として筒状をなしている。ワーク１０を機械加工する際には、ワーク１０の周囲に配置された少なくとも２つの機械加工用治具１Ｂを用いてワーク１０を支持する。図２には、２つの機械加工用治具１Ｂを用いたときの一方の機械加工用治具１Ｂとワーク１０の半分を示す。
【００３５】
本実施形態では、各機械加工用治具１Ｂが、ワーク１０の厚さ方向と直交する特定方向Ｄに互いに離間する２点でワーク１０に線接触する支持部３を含む。機械加工用治具１Ｂのその他の構成は、第１実施形態の機械加工用治具１Ａと同じである。
【００３６】
具体的に、支持部３は、特定方向Ｄに平行な板状であって、ワーク１０に向かって広がる台形状の支持部本体３３と、支持部本体３３の底面に取り付けられた２つのローラ３２を有する。支持部本体３３は、第１実施形態の機械加工用治具１Ａの支持部３とほぼ同じ構造である。ただし、支持部本体３３の形状は台形状に限定されるものではない。ローラ３２は、ワーク１０上を特定方向Ｄに転動する。ただし、支持部３が３つ以上のローラを有し、支持部３がワーク１０に３点以上で線接触してもよい。
【００３７】
本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、支持部３が少なくとも２つのローラ３２を有するので、ワーク１０をスムーズに回転させながら機械加工を行うことができる。
【００３８】
（第３実施形態）
図３（ａ）および（ｂ）に、本発明の第３実施形態に係る機械加工用治具１Ｃを示す。本実施形態では、支持部３が、ワーク１０の厚さ方向と直交する特定方向Ｄに延びる領域でワーク１０に面接触するヘッド３４と、ヘッド３４の中央からワーク１０の厚さ方向に延びるロッド３５を含む。つまり、支持部３は、平面視で略Ｔ字状をなしている。
【００３９】
また、本実施形態では、ベース２が、特定方向Ｄにおいてロッド３５の両側に配置された一対の第１壁２１と、ワーク１０の厚さ方向および特定方向Ｄと直交する方向においてロッド３５の両側に配置された一対の第２壁２２を含む。本実施形態では、第１壁２１および第２壁２２のそれぞれが独立しているが、第１壁２１および第２壁２２が互いに連結されて全体として筒状となっていてもよい。
【００４０】
各第２壁２２とロッド３５の間には、ある程度の摩擦力を保持しながら互いに摺動する一対の摺動片４２が配置されている。一方の摺動片４２はロッド３５に取り付けられており、他方の摺動片４２は第２壁２２に取り付けられている。
【００４１】
また、各第１壁２１とロッド３５の間には、特定方向Ｄに互いに反発する一対の磁性体４３が配置されている。例えば、各磁性体４３は永久磁石である。一方の磁性体４３はロッド３５に取り付けられ、他方の磁性体４３は第１壁２１に取り付けられている。
【００４２】
このような構成のため、支持部３は、摺動片４２を中心として特定方向Ｄに沿って揺動可能である。つまり、摺動片４２および磁性体４３は、支持部３を揺動軸４０回りに揺動可能に支持する揺動機構４を構成する。すなわち、揺動軸４０は、ロッド３５の両側の摺動片４２の中心を結ぶように延びるものである。
【００４３】
さらに、本実施形態では、支持部３に揺動に対する抵抗力を付与する減衰機構５が、ワーク１０の厚さ方向に互いに反発する一対の磁性体５３を含む。例えば、各磁性体５３は永久磁石である。一方の磁性体５３は、ロッド３５の先端面に取り付けられており、他方の磁性体５３は、可動台５４に取り付けられている。可動台５４は、ベース２の第１壁２１および第２壁２２に沿って摺動するとともに、任意の位置で固定できるように構成されている。つまり、一対の磁性体５３間の距離が調整可能である。
【００４４】
磁性体５３同士の反発力は、支持部３に揺動に対する抵抗となる。さらに、本実施形態では、上述した摺動片４２同士の摩擦力および磁性体４３同士の反発力も、支持部３に揺動に対する抵抗となる。つまり、摺動片４２および磁性体４３は、揺動機構４の構成要素であるとともに減衰機構５の構成要素でもある。このため、本実施形態でも、減衰機構５が支持部３に付与する揺動に対する抵抗力が、磁性力と摩擦力の組合せである。
【００４５】
本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、支持部３がワーク１０の厚さ方向にも移動可能であるので、ワーク１０の大きなうねりを低減することができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、一対の磁性体５３間の距離のみが調整可能であるが、一対の磁性体５３間の距離を調整する機構に加えて、一対の磁性体４３間の距離を調整する機構が設けられてもよい。
【００４７】
（その他の実施形態）
本発明は上述した第１〜第３実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００４８】
例えば、図４に示すように、第１実施形態において、減衰機構５が、一対の磁性体５１の代わりに、スプリング５５を有してもよい。この場合、可動台５２によって、スプリング５５の長さが調整可能であることが望ましい。さらに、スプリング５５の代わりに、ゴムなどの粘弾性体を用いることも可能である。一対の磁性体の代わりに、スプリングまたは粘弾性体を用いてもよいことは、第２および第３実施形態でも同様である。
【００４９】
また、支持部３は必ずしもワーク１０に面接触または線接触する必要はなく、ワーク１０の厚さ方向と直交する特定方向Ｄに離間する少なくとも２点でワーク１０に点接触してもよい。
【００５０】
また、減衰機構５が支持部３に付与する揺動に対する抵抗力は、必ずしも磁性力と摩擦力の組合せである必要はない。例えば、抵抗力は、渦電流により発生する熱や、粘性ダンパなどを利用したものであってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１Ａ〜１Ｃ  機械加工用治具
１０  ワーク
２    ベース
３    支持部
３２  ローラ
３３  支持部本体
４    揺動機構
４０  揺動軸
５    減衰機構
５１  磁性体
５５  スプリング
６    おもり
【図１】
2018024071.tif 000003
【図２】
2018024071.tif 000004
【図３】
2018024071.tif 000005
【図４】
2018024071.tif 000006