(57)【要約】【課題】従来の位置決め治具では、ワーク載置部に対するワークの位置決めを精度良く簡単に行うことが困難であった。【解決手段】工作機械のワーク載置部とワークとの間に介在し、前記ワーク載置部に対する前記ワークの位置決めを行う位置決め装置１０であって、上方へ向かうにつれて互いに接近するように傾斜する一対の傾斜面１１ａを有する位置決めブロック１１と、傾斜面１１ａがワークに接触するように位置決めブロック１１の高さを可変する高さ可変機構とを備える。【選択図】図２
2018051654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械のワーク載置部とワークとの間に介在し、前記ワーク載置部に対する前記ワークの位置決めを行う位置決め装置であって、
上方へ向かうにつれて互いに接近するように傾斜する一対の傾斜面を有する位置決めブロックと、前記傾斜面が前記ワークに接触するように前記位置決めブロックの高さを可変する高さ可変機構とを備えることを特徴とする位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械のワーク載置部に対するワークの位置決めを行う位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車用プレス金型の素材となる鋳物素材などの複雑な形状のワークを加工する装置として、マシニングセンタと呼ばれる工作機械が用いられている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
マシニングセンタでワークを加工するにあたっては、まず、工作機械のテーブル又はパレット等のワーク載置部にワークを載置して位置決めする必要がある。そのため、ワーク載置部とワークとの間に介在して、ワーク載置部に対するワークの位置決めを行う位置決め治具が用いられている。
【０００４】
図１２に従来の位置決め治具の一例を示す。
図１２に示す位置決め治具３００は、下方へ突出する下部突起３００ｄと、上方へ突出する上部突起３００ｂとを有している。下部突起３００ｄがワーク載置部２００に設けられた凹部２００ａに嵌合すると共に、上部突起３００ｂがワーク１００に設けられた凹部１００ｄに嵌合することで、ワーク載置部２００に対するワーク１００の位置決めがなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２０１７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の位置決め治具では、ワークを精度良く位置決めするのは困難であった。特に、ワークが大サイズで重い場合は、ワークをクレーンなどで吊り上げてワーク載置部に載置しなければならないため、ワークを所定の位置に正確に載置しにくく、位置決め治具の上部突起がワークの凹部に嵌合したとしても、位置決め治具に変形やこれじれが生じた状態で載置されることがあった。また、ワークに反りが生じている場合は、位置決め治具とワークの下面との隙間が大きくなり、位置決め治具の上部突起がワークの凹部に嵌合せず、位置決めができない場合があった。
【０００７】
そして、ワークをワーク載置部に対して正確に位置決めできなかった場合は、作業者がワークをハンマーで叩くなどして位置を少しずつずらして調整するようにしていたが、このような位置調整作業は作業者にとって労力負担の大きいものであった。また、位置ずれの程度に応じてハンマーで叩く力を加減しなければならず、作業者のカンやコツに頼るところが大きいため、作業者によっては位置調整に時間がかかるといった問題もあった。
【０００８】
そこで、本発明は、ワーク載置部に対するワークの位置決めを精度良く簡単に行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、工作機械のワーク載置部とワークとの間に介在し、前記ワーク載置部に対する前記ワークの位置決めを行う位置決め装置であって、上方へ向かうにつれて互いに接近するように傾斜する一対の傾斜面を有する位置決めブロックと、前記傾斜面が前記ワークに接触するように前記位置決めブロックの高さを可変する高さ可変機構とを備える位置決め装置を提供する。
【００１０】
位置決めブロックの高さを可変して傾斜面をワークに接触させることで、傾斜面でワークを動かして正しい位置へ矯正することができる。また、ワークに反りが生じている場合でも、位置決めブロックの高さを調整することで、確実にワークに対して傾斜面を接触させることができる。このように、本発明に係る位置決め装置によれば、ワークの反り又はワークの形状に対応して精度良く簡単にワークの位置決めを行うことが可能である。
【００１１】
前記高さ可変機構は、例えば、水平面に対して傾斜するガイド面が設けられた基台と、前記基台に回転可能に取り付けられると共に前記位置決めブロックに設けられたねじ孔に嵌め込まれて前記位置決めブロックを前記ガイドに沿って移動させる高さ調整ボルトとを備えるものとすることができる。
【００１２】
上記の如く高さ可変機構を構成することで、高さ調整ボルトを回転させるだけで、位置決めブロックの高さを可変することができ、簡単な機構で位置決めブロックの高さ調整を実現できる。
【００１３】
また、傾斜面に内部から外部へ空気を吐出するための吐出口を設けてもよい。
【００１４】
この場合、傾斜面とワークとを接触させた状態で吐出口からの空気の漏れを確認することで、傾斜面とワークとの接触状態（密着状態）を確認することができる。これにより、位置決めが正しくなされているか否かを簡単に確認することができるので、位置決め作業を確実に行うことができ、接触状態が不十分となることによる位置決め不良を回避することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る位置決め装置によれば、ワークに反りが生じている場合でも、ワークを精度良く簡単に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】マシニングセンタの概略構成図である。
【図２】本発明に係る位置決め装置の実施の一形態を示す斜視図である。
【図３】位置決め装置の断面図である。
【図４】パレット上に位置決め装置と荷重受け部とを配置した状態を上から見た図である。
【図５】パレット上に位置決め装置と荷重受け部とを配置した状態を横から見た図である。
【図６】ワークを載置した状態を横から見た図である。
【図７】位置決め装置とワークとが対向する部分を拡大して示す図である。
【図８】位置決め装置でワークが位置決めされた状態を示す図である。
【図９】（ａ）は、位置決めブロックの中央位置とワークの位置決め溝の中央位置とがずれている状態を示す図、（ｂ）は、位置決めブロックがワークに接触して正しい位置に押し動かした状態を示す図である。
【図１０】位置決めブロックの傾斜面の勾配を説明するための図である。
【図１１】（ａ）は、吐出口から空気が漏れ出している状態を示す図、（ｂ）は、吐出口から空気が漏れ出ていない状態を示す図である。
【図１２】従来の位置決め治具の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る位置決め装置について、自動車用プレス金型を切削加工するマシニングセンタに用いられる場合を例に説明する。なお、本発明はこれに限らず、自動車用プレス金型以外のワークを加工する工作機械にも適用可能である。
【００１８】
図１は、マシニングセンタの概略構成図である。
図１に示すように、マシニングセンタ１は、装置本体２と、ワーク（金型）１００が載置されるワーク載置部としてのパレット３と、加工具４が取り付けられる主軸５と、主軸５をＺ方向（図の上下方向）に移動させるＺ方向移動機構６と、主軸５をＸ方向（図の横方向）に移動させるＸ方向移動機構７と、パレット３をＹ方向（図の紙面に対して垂直方向）に移動させるＹ方向移動機構８とを備えている。マシニングセンタ１は、入力された加工情報に基づき、主軸をＸ方向又はＺ方向に動かし、パレット３をＹ方向に動かしながら、加工具４によってワーク１００を加工する。
【００１９】
また、図１に示すように、マシニングセンタ１の横（図の右側）には、次加工ワーク１００を載置するためのパレット３が配置されている。この次加工ワーク１００が載置されるパレット３は、加工中ワーク１００の加工が完了すると、図示しないパレットチェンジャーによってマシニングセンタ１へと搬送され、加工済みのワーク１００が載置されているパレット３と交換される。そして、マシニングセンタ１にて次加工ワーク１００の加工が開始される。また、パレット３の上には、ワーク１００の荷重を受ける複数の荷重受け部９が設置されており、これらの荷重受け部９によってワーク１００はパレット３の上面から浮いた状態で支持されている。
【００２０】
ところで、本マシニングセンタで加工される自動車用プレス金型は、フェンダーやドアパネル、バックドア等の大型の成形品用の金型であるが、斯かる金型をマシニングセンタで加工する際、特に高い位置決め精度が要求される。そこで、パレットに対するワークの位置決めを高精度に行うために、位置決め装置を用いている。なお、本発明に係る位置決め装置は、パレット以外のワーク載置部、例えばマシニングセンタに予め設置されている（交換されない）テーブルに対してワークを直接載置して位置決めする場合にも適用可能である。
【００２１】
図２は、本発明に係る位置決め装置の実施の一形態を示す斜視図、図３は、当該位置決め装置の断面図である。
図２及び図３に示すように、位置決め装置１０は、位置決めブロック１１と、基台１２と、高さ調整ボルト１３とで構成されている。位置決めブロック１１の上部には、一対の傾斜面１１ａが形成されている。これらの傾斜面１１ａは、上方に向かうにつれて互いに接近するように傾斜しており、それぞれ位置決めブロック１１の長手方向の直線Ｌに対して平行をなす平面で構成されている。また、各傾斜面１１ａには、図示しない給気装置から供給される空気を内部から外部へ吐出するための吐出口１１ｂが設けられている。
【００２２】
基台１２の上面には、位置決めブロック１１が収容される凹部１２ａが形成されている。凹部１２ａの底面は水平面に対して傾斜するガイド面１２ｂとなっており（図３参照）、このガイド面１２ｂに位置決めブロック１１が接触するように配置されている。また、基台１２には、高さ調整ボルト１３が回転可能に、かつ、軸方向に移動しないように取り付けられ、さらに、高さ調整ボルト１３の雄ねじ部１３ａは、位置決めブロック１１に設けられたねじ孔１１ｃに嵌め込まれている。このように構成されていることで、高さ調整ボルト１３を回転させると、位置決めブロック１１はガイド面１２ｂに沿って図３中の矢印Ａ方向に移動し、位置決めブロック１１の高さを可変することができる。すなわち、高さ調整ボルト１３と基台１２のガイド面１２ｂは、これらが相俟って位置決めブロック１１の高さを可変する高さ可変機構として機能する。また、高さ調整ボルト１３のヘッド部１３ｂは、基台１２の外側へ露出しており、作業者が高さ調整ボルト１３を回転操作するときの操作部として機能する。なお、高さ調整ボルト１３の回転操作は、作業者が手動で行う場合に限らず、装置で自動的に行うようにしてもよい。また、基台１２の下面には、基台１２を上記パレット３に対して着脱可能に取り付けるための凸部１２ｃが設けられている。
【００２３】
続いて、上記位置決め装置を用いてワークを位置決めする位置決め方法について説明する。
まず、次加工ワークをパレットの上に載置する前に、パレット上に位置決め装置を配置する。具体的には、パレットを上方から見た図４に示すように、２つの位置決め装置１０を、パレット３上の位置決め用の基準軸Ｍ上に配置する。パレット３には予め基準軸Ｍに沿った溝３ａが形成されており、この溝３ａに基台１２の凸部１２ｃを嵌め込んで装着する。また、ワークを載置した後でも高さ調整ボルト１３を操作しやすいように、高さ調整ボルト１３のヘッド部１３ｂがパレット３の外側を向くように位置決め装置１０を配置する。さらに、位置決め装置１０のほかに、複数の荷重受け部９をパレット３の角部や縁部及び中央部のそれぞれに配置する。
【００２４】
図５は、パレット３上に位置決め装置１０と荷重受け部９とを配置した状態を横から見た図である。
図５に示すように、パレット３上に位置決め装置１０と荷重受け部９とを配置した状態（ワークの載置前の状態）では、位置決めブロック１１の上面（上端部）が荷重受け部９の上面（上端部）よりも低くなるように設定している。反対に、位置決めブロック１１が荷重受け部９よりも上方へ突出していると、ワークを載置したときに、ワークの下面が突出する位置決めブロック１１に接触して、ワークの姿勢が不安定になる可能性があるからである。そして、このように位置決め装置１０と荷重受け部９とを配置した状態にしてから、クレーンなどでワーク１００をパレット３上に載置する。
【００２５】
図６は、ワーク１００を載置した状態を横から見た図である。
図６に示すように、ワーク１００を載置した状態では、ワーク１００は荷重受け部９によってパレット３の上面から浮いた状態で支持される。さらに、この状態では、２つの位置決め装置１０に対してもワーク１００は接触しない状態で支持されている。また、ワーク１００の下面には予め位置決め溝１００ａが設けられており、この位置決め溝１００ａと各位置決めブロック１１とが対向するようにワーク１００が載置される。
【００２６】
図７に示すように、ワーク１００に設けられた位置決め溝１００ａは、一対の傾斜面１００ｂにて形成されている。これらの傾斜面１００ｂは、下方へ向かって互いに離れるように傾斜しており、それぞれ位置決め溝１００ａが延びる方向（図７の紙面に直交する方向）の直線に対して平行をなす平面で構成されている。また、位置決め溝１００ａの傾斜面１００ｂ同士がなす角度θ１は、位置決めブロック１１の傾斜面１１ａ同士が成す角度θ２と同じ角度に設定されている。
【００２７】
その後、図８に示すように、高さ調整ボルト１３を回転させることで、各位置決め装置１０の位置決めブロック１１を上昇させ、位置決めブロック１１の各傾斜面１１ａをワーク１００の各傾斜面１００ｂに接触させる。これにより、ワーク１００が位置決めブロック１１によって係止され位置決めがなされる。
【００２８】
また、図９の（ａ）に示すように、ワーク１００が載置された時点で、位置決めブロック１１の中央位置αとワーク１００の位置決め溝１００ａの中央位置βとがずれている場合、位置決めブロック１１を上昇させてその傾斜面１１ａをワーク１００の傾斜面１００ｂに押し当てることで、同図の（ｂ）に示すように、ワーク１００を横方向に動かして正しい位置へ矯正することができる。このように、位置決めブロック１１が傾斜面１１ａを有することで、位置決めブロック１１の上昇力を横方向へのワーク１００の移動力へ変換することができ、ワーク１００の位置矯正が可能である。また、このような横方向への移動力が得られやすいように、位置決めブロック１１の傾斜面１１ａは、水平面から４５°よりも大きい角度（４５°＜γ＜９０°）で傾斜していることが好ましい（図１０参照）。
【００２９】
上記位置決めブロック１１の上昇は、位置決めブロック１１の各傾斜面１１ａがワーク１００の各傾斜面１００ｂに密着するまで行う。両者の傾斜面１１ａ，１００ｂが密着したか否かは、給気装置から位置決めブロック１１内へ供給された空気が、位置決めブロック１１の傾斜面１１ａに形成された吐出口１１ｂから漏れ出すか否かを検知することで確認できる。図１１の（ａ）に示すように、位置決めブロック１１の片方（図の右側）の傾斜面１１ａが対向するワーク１００の傾斜面１００ｂと密着していない状態では、その片方の傾斜面１１ａの吐出口１１ｂから空気が漏れており、この空気の漏れを確認することで、位置決めが正しく完了していないことを確認できる。一方、図１１の（ｂ）に示すように、位置決めブロック１１の両方の傾斜面１１ａが対向するワーク１００の傾斜面１００ｂと密着した状態では、両方の傾斜面１１ａの吐出口１１ｂからの空気の漏れがないので、空気の漏れがないことを確認することで、位置決めが正しく完了したことを確認できる。従って、位置決めブロック１１の上昇は、両方の吐出口１１ｂからの空気の漏れがなくなった時点で停止すればよい。このように、吐出口１１ｂからの空気の漏れを確認することで、両者の傾斜面１１ａ，１００ｂの密着状態を確認することができ、位置決めが正しくなされているか否かを簡単に確認することができる。
【００３０】
また、位置決めブロック１１を上昇させて、両者の傾斜面１１ａ，１００ｂを密着させる際、位置決めブロック１１がワーク１００の荷重を受けることが想定される。このとき、荷重の一部は高さ調整ボルト１３の雄ねじ部１３ａと位置決めブロック１１のねじ孔１１ｃのそれぞれのねじ山に作用するため、これらが荷重に耐え得る必要がある。そこで、本実施形態では、図３の拡大図に示すように、高さ調整ボルト１３の雄ねじ部１３ａと位置決めブロック１１のねじ孔１１ｃに台形ねじ（断面が台形のねじ山）を採用し、これらの強度を確保している。
【００３１】
以上のように、上記位置決め装置を用いることで、従来のように作業者がハンマー等でワークを叩いて位置合わせをしなくても、精度良く簡単にワークの位置決めを行うことが可能である。すなわち、高さ調整ボルトを回し、位置決めブロックを上昇させて傾斜面をワークの位置決め溝に密着させるだけで、ワークの位置ずれを矯正して正しい位置に位置決めすることができる。これにより、作業者の労力負担が軽減し、位置決め作業が行いやすくなる。また、本位置決め装置を用いて位置決めを行う方法は、ハンマー等でワークを叩いて位置合わせする方法に比べて、作業者のカンやコツに頼るところが少ないので、作業効率も向上する。さらに、ワークに反りが生じている場合でも、位置決めブロックの高さを調整することで、確実にワークに対して位置決めブロックを接触又は密着させることができ、種々のワークに対応することが可能である。
【００３２】
また、上述の例のように、位置決めブロックの傾斜面に空気を吐出するための吐出口を設けることで、位置決めブロックとワークのそれぞれの傾斜面の密着状態を簡単に確認することができる。これにより、位置決め作業を確実に行うことができ、傾斜面同士の密着状態が不十分となることによる位置決め不良を回避することができる。
【００３３】
ワーク載置部に配置する位置決め装置の個数や場所は、適宜変更可能である。ただし、位置決め精度の観点や位置決め装置によってワークを横方向に動かすモーメントの観点からすれば、図４に示す例のように、各位置決め装置１０はパレット３の中央を挟んで互いに反対の縁側に離れて配置されていることが好ましい。すなわち、位置決め装置が互いに離れて配置されている方が、近づけて配置されている場合に比べて、位置決め精度が向上すると共に、ワークを横方向に移動させるのに必要なモーメントも小さくなるので、小さい力で位置ずれを矯正することができ、作業負担や位置決め装置にかかる負荷を軽減できる。
【００３４】
以上、本発明に係る位置決め装置について説明したが、本発明に係る位置決め装置は、上述の例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３５】
１      マシニングセンタ（工作機械）
３      パレット（ワーク載置部）
１０    位置決め装置
１１    位置決めブロック
１１ａ  傾斜面
１１ｂ  吐出口
１１ｃ  ねじ孔
１２    基台
１２ｂ  ガイド面
１３    高さ調整ボルト
１００  ワーク
【図１】
2018051654.tif 000003
【図２】
2018051654.tif 000004
【図３】
2018051654.tif 000005
【図４】
2018051654.tif 000006
【図５】
2018051654.tif 000007
【図６】
2018051654.tif 000008
【図７】
2018051654.tif 000009
【図８】
2018051654.tif 000010
【図９】
2018051654.tif 000011
【図１０】
2018051654.tif 000012
【図１１】
2018051654.tif 000013
【図１２】
2018051654.tif 000014