(57)【要約】【課題】ワークの保持剛性を高くすることができる平板加工用治具を提供する。【解決手段】平面の台座１０上面を周回するように、台座１０上面から突設して形成された支持台１２と、支持台１２上面を周回するように形成した溝に配置され、載置されるワークＷ下面との間をシールするＯリング１３と、台座１０、支持台１２、ワークＷ及びＯリング１３が形成する真空部１１の内部に配置され、ワークＷ下面と接するＯリング１６とを有し、真空部１１を真空引きすることにより、ワークＷを吸着、固定すると共に、真空部１１において、Ｏリング１６でワークＷを支える平板加工用治具。【選択図】図１
2011177811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面の台座上面を周回するように形成した溝に配置され、載置されるワーク下面との間をシールするＯリングと、
前記台座、前記ワーク及び前記Ｏリングが形成する空間の内部に配置され、前記ワーク下面と接する弾性部材とを有し、
前記空間を真空引きすることにより、前記ワークを吸着、固定すると共に、前記空間内部において、前記弾性部材で前記ワークを支えることを特徴とする平板加工用治具。
【請求項２】
平面の台座上面を周回するように、前記台座上面から突設して形成された支持台と、
前記支持台上面を周回するように形成した溝に配置され、載置されるワーク下面との間をシールするＯリングと、
前記台座、前記支持台、前記ワーク及び前記Ｏリングが形成する空間の内部に配置され、前記ワーク下面と接する弾性部材とを有し、
前記空間を真空引きすることにより、前記ワークを吸着、固定すると共に、前記空間内部において、前記弾性部材で前記ワークを支えることを特徴とする平板加工用治具。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の平板加工用治具において、
前記Ｏリングの弾性係数をｋ１、前記弾性部材の弾性係数をｋ２、前記Ｏリングと前記弾性部材との配置間隔をＬ、前記ワークの板厚をｔ、前記ワークの密度をρ、前記ワークのヤング率をＥ、前記ワークのたわみ係数をα、加工時に前記ワークに働く力をＦ、加工の公差をＤとするとき、次式を満たすように、前記弾性部材の前記弾性係数ｋ２、前記配置間隔Ｌを設定することを特徴とする平板加工用治具。
【数１】
2011177811.tif 000008
【請求項４】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の平板加工用治具において、
前記Ｏリングに代えて、前記ワーク下面に接する帯状の帯部と、前記帯部から突設されて、前記溝に配置される突設部とを有するシールリングを用いることを特徴とする平板加工用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工時に平板を吸着し、固定する平板加工用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
フライス加工においては、ワークを固定する必要があるが、ボルトやクランプでの固定では、それら自体がフライス加工の障害物となるため、それらを用いて、固定することは望ましくない。又、磁石等を用いることも考えられるが、ワークの材料を限定してしまう（磁性体材料に限定してしまう）ため、やはり、望ましいものではない。
【０００３】
そこで、真空を利用した吸着治具を用いて、ワークの位置がずれないように、固定している。ここで、図４（ａ）、（ｂ）を参照して、従来の平板加工用治具の説明を行う。なお、図４（ａ）は平板加工用治具の上面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【０００４】
図４（ａ）、（ｂ）に示す平板加工用治具は、台座２０の上面に真空部２１を囲うように形成された支持台２２と、支持台２２の上面に形成された溝に配置されたＯリング２３とを有し、真空部２１と連通するように形成された配管部２４を介して、真空ポンプ２５を接続している。
【０００５】
フライス加工の際には、ワークＷを平板加工用治具上に載置し、真空ポンプ２５により真空部２１を真空引きすることで、ワークＷ下面との間をＯリング２３で真空シールして、平板加工用治具側にワークＷを吸着、固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−０５２２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、フライス加工用の平板加工用治具においては、Ｏリング２３を用いて、真空シールをしている。しかしながら、この固定方法では、保持剛性の高い場所（例えば、Ｏリング２３の近傍）、保持剛性の低い場所（例えば、Ｏリング２３同士の中間部分）がある。フライス加工を行う際には、加工に伴うワークＷ側の振動（変位）を考慮して、保持剛性が最も低い場所に合わせて、加工条件を選定する必要があり、その結果、高能率加工を実現することが難しい。逆に言えば、ワークＷの保持剛性を高くすることができれば、高能率の加工条件を選択することが可能となる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ワークの保持剛性を高くすることができる平板加工用治具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】
【０００９】
上記課題を解決する第１の発明に係る平板加工用治具は、
平面の台座上面を周回するように形成した溝に配置され、載置されるワーク下面との間をシールするＯリングと、
前記台座、前記ワーク及び前記Ｏリングが形成する空間の内部に配置され、前記ワーク下面と接する弾性部材とを有し、
前記空間を真空引きすることにより、前記ワークを吸着、固定すると共に、前記空間内部において、前記弾性部材で前記ワークを支えることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第２の発明に係る平板加工用治具は、
平面の台座上面を周回するように、前記台座上面から突設して形成された支持台と、
前記支持台上面を周回するように形成した溝に配置され、載置されるワーク下面との間をシールするＯリングと、
前記台座、前記支持台、前記ワーク及び前記Ｏリングが形成する空間の内部に配置され、前記ワーク下面と接する弾性部材とを有し、
前記空間を真空引きすることにより、前記ワークを吸着、固定すると共に、前記空間内部において、前記弾性部材で前記ワークを支えることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第３の発明に係る平板加工用治具は、
上記第１、第２の発明に記載の平板加工用治具において、
前記Ｏリングの弾性係数をｋ１、前記弾性部材の弾性係数をｋ２、前記Ｏリングと前記弾性部材との配置間隔をＬ、前記ワークの板厚をｔ、前記ワークの密度をρ、前記ワークのヤング率をＥ、前記ワークのたわみ係数をα、加工時に前記ワークに働く力をＦ、加工の公差をＤとするとき、次式を満たすように、前記弾性部材の前記弾性係数ｋ２、前記配置間隔Ｌを設定することを特徴とする。
【数１】
2011177811.tif 000003
【００１２】
上記課題を解決する第４の発明に係る平板加工用治具は、
上記第１〜第３のいずれか１つの発明に記載の平板加工用治具において、
前記Ｏリングに代えて、前記ワーク下面に接する帯状の帯部と、前記帯部から突設されて、前記溝に配置される突設部とを有するシールリングを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、真空引きする空間に弾性部材を配置し、ワークの吸着、固定の際に、当該空間内部において、弾性部材でワークを支えるので、ワークの保持剛性を高くすることができる。その結果、フライス加工等において、高能率の加工条件を選択することができ、高能率加工実現によるコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る平板加工用治具の実施形態の一例を示す図であり、（ａ）は、その上面図、（ｂ）は、Ａ−Ａ線断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ワークの変位の各要素について説明する図である。
【図３】本発明に係る平板加工用治具の実施形態の他の一例を示す図であり、平板加工用治具の一部を示す断面図である。
【図４】従来の平板加工用治具を説明するものであり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る平板加工用治具の実施形態について、図１〜図３を用いて説明を行う。
【００１６】
（実施例１）
図１は、本実施例の平板加工用治具を示す図であり、図１（ａ）は、その上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１７】
本実施例の平板加工用治具は、平面の台座１０上面を周回するように、台座１０上面から突設して形成された支持台１２と、支持台１２上面を周回するように形成した溝に配置され、載置されるワークＷ下面との間をシールする円形断面のＯリング１３とを有する。台座１０、支持台１２、ワークＷ及びＯリング１３が形成する空間が真空引きされる真空部１１となる。台座１０には、真空部１１と連通するように配管部１４が形成されており、配管部１４には真空ポンプ１５が接続されている。
【００１８】
更に、真空部１１の内部には、載置されるワークＷ下面と接し、ダンパの役割を持つ円形断面のＯリング１６（弾性部材）を配置している。載置されるワークＷ下面にＯリング１６を接するようにするため、Ｏリング１３がワークＷ下面と接する高さ位置とＯリング１６がワークＷ下面と接する高さ位置とが同じになるように、Ｏリング１６の直径を設定している。
【００１９】
フライス加工等の加工の際には、ワークＷを平板加工用治具上に載置し、真空ポンプ１５により真空部１１を真空引きすることで、ワークＷ下面との間をＯリング１３で真空シールして、平板加工用治具側にワークＷを吸着、固定することになる。このとき、本実施例では、シール目的のＯリング１３とは別に、ダンパの役割を持つＯリング１６を真空部１１内部に配置しているので、保持剛性が従来低かった部分において、Ｏリング１６でワークＷを支えることになり、その保持剛性の強化を図ることができる。
【００２０】
ワークＷに対する保持剛性を強化するためには、Ｏリング１６の弾性係数とその配置位置が重要となる。そこで、Ｏリング１６の弾性係数と配置位置の選定方法について、図２を参照して説明を行う。なお、以下の説明において、Ｏリング１３の弾性係数をｋ１、Ｏリング１６の弾性係数をｋ２、Ｏリング１６の配置位置、具体的には、Ｏリング１３とＯリング１６との配置間隔をＬ、ワークＷの板厚をｔ、密度をρ、加工時にワークＷに働く切削力をＦとする。
【００２１】
基本的な考え方は、加工に伴うワークＷ側の振動、つまり、変位を考慮して、ワークＷの変位が加工の公差Ｄ（例えば、溝加工の場合は溝深さ公差）以下となるように、Ｏリング１６の弾性係数ｋ２と配置間隔Ｌを設定する必要がある。
【００２２】
ワークＷの変位としては、（１）自重と切削力ＦによるワークＷの沈み込み、（２）配置間隔Ｌで支えた場合の自重によるワークＷのたわみ、（３）切削力ＦによるワークＷのたわみ、を考慮する必要があり、これらを足し合わせたものが、ワークＷの変位となる。そして、これらを足し合わせたワークＷの変位が加工の公差Ｄ以下となるように、Ｏリング１６の弾性係数ｋ２と配置間隔Ｌとを設定している。
【００２３】
ワークＷの変位の各要素について、各々、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して、説明する。
【００２４】
（１）自重と切削力ＦによるワークＷの沈み込み：δ１
Ｏリング１３（弾性係数ｋ１）とＯリング１６（弾性係数ｋ２）とを合わせた全体の弾性係数ｋは、平均値をとって、以下の式で表される。
ｋ＝（ｋ１＋ｋ２）／２
ワークＷに働く荷重Ｌdは、切削力ＦによるものとワークＷの自重によるものとの和となるので、以下の式で表される。
Ｌd＝Ｆ＋ρｔＬ2
従って、自重と切削力ＦによるワークＷの沈み込みδ１は、以下の式で表される。
【数２】
2011177811.tif 000004
【００２５】
（２）配置間隔Ｌで支えた場合の自重によるワークＷのたわみ：δ２
配置間隔Ｌで支えた場合の自重によるワークＷのたわみδ２は、ワークＷのヤング率をＥ、ワークＷのたわみ係数（材料のポアソン比νに依って決まる無次元数）をα、ワークＷ全面に一様な等分布荷重をＰとすると、以下の式で表される。
δ２＝αＰＬ4／Ｅｔ3
ここで、等分布荷重Ｐは、ワークＷの密度ρ、板厚ｔ、配置間隔Ｌを用いて、以下の式で表すことができる。
Ｐ＝ρｔＬ2／Ｌ2＝ρｔ
従って、たわみδ２は、以下の式で表すことができる。
【数３】
2011177811.tif 000005
【００２６】
（３）切削力ＦによるワークＷのたわみ：δ３
配置間隔Ｌでの両端支持ばりのたわみｙmax（一軸のみ）は、ワークＷの断面２次モーメントをＩzとすると、以下の式で表される。
ｙmax＝ＦＬ3／４８ＥＩz
ここで、断面２次モーメントＩzは、ワークＷが板厚ｔ、配置間隔Ｌの板であることから、以下の式で表すことができる。
Ｉz＝Ｌｔ3／１２
よって、たわみｙmaxは、以下の式で表すことができる。
ｙmax＝ＦＬ2／４Ｅｔ3
ここで、板の曲げは２軸であることから、たわみδ３は、以下の式で表すことができる。
【数４】
2011177811.tif 000006
【００２７】
以上の（式１）、（式２）、（式３）により、ワークＷの最大の変位量δmaxは、以下の式で表すことができる。
【数５】
2011177811.tif 000007
【００２８】
従って、（式４）を用いて求めた、ワークＷの最大の変位量δmaxが加工の公差Ｄ以下となるように、弾性係数ｋ２及び配置間隔Ｌを設定する。一般的に選択可能なＯリングの材質は限られているので、まず、Ｏリング１６の材質を選択すれば、弾性係数ｋ２は自ずと定まり、その結果、容易に配置間隔Ｌを求めることができる。一般的に選択可能なＯリングの材質としては、例えば、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等がある。
【００２９】
そして、求めた配置間隔Ｌに基づいて、弾性係数ｋ２のＯリング１６を真空部１１に配置すればよい。例えば、図１においては、真空部１１の中心位置に、１本のＯリング１６を配置しているが、求めた配置間隔Ｌに応じて、Ｏリング１６を複数配置するようにしてもよい。又、本実施例では、台座１０表面から突設して支持台１２を形成して、真空部１１の部分を凹形状としているので、これにより、Ｏリング１６を真空部１１の所望の位置に配置することが可能である。従って、どのようなワークＷであっても、所望の位置に、所望の数のＯリング１６を配置することができ、ワークＷに対する保持剛性を強化することができる。
【００３０】
このように、ダンパ用のＯリング１６を真空部１１の内部に配置することにより、ワークＷを支えて、その保持剛性を強化することができる。その結果、フライス加工等において、高能率の加工条件を選択することができ、高能率加工を実現させて、これにより、コスト低減を図ることができる。
【００３１】
なお、Ｏリング１３の材質（即ち、弾性係数ｋ１）、Ｏリング１６の材質（即ち、弾性係数ｋ２）、ワークＷの板厚ｔ、ワークＷの材質（即ち、密度ρ、ヤング率Ｅ、たわみ係数α）、切削力Ｆが予め定まっている場合には、配置間隔Ｌも自ずと定まる。この場合、Ｏリング１６を配置する位置も定まることになるので、台座１０上に支持台１２を突設して形成する必要は無く、例えば、Ｏリング１３を配置する溝を台座１０上面に直接形成すると共に、Ｏリング１６を配置する溝も台座１０上面に直接形成する構成とすればよい。
【００３２】
そして、このような構成の場合においても、Ｏリング１３がワークＷ下面との間を真空シールすることになるが、台座１０、ワークＷ及びＯリング１３が形成する空間が真空引きされる真空部１１となる。そして、Ｏリング１６は真空部１１の内部に配置されることになり、真空部１１を真空引きすることにより、ワークＷを吸着、固定する際には、ワークＷ下面と接するダンパとして機能し、ワークＷを支えて、その保持剛性を強化することができる。
【００３３】
（実施例２）
図３は、本実施例の平板加工用治具の一部を示す断面図である。
本実施例の平板加工用治具は、実施例１の平板加工用治具と略同等の構成であるが、シール目的のシール部材の形状が実施例１とは相違する。具体的には、実施例１（図１参照）に示した円形断面のＯリング１３に代えて、図３に示すように、矩形断面の帯部１７ａと半円形断面の突設部１７ｂとからなるシールリング１７を用いるようにしている。シールリング１７において、帯部１７ａは、ワークＷの下面に接する部分であり、矩形断面の帯状のものである。又、突設部１７ｂは、支持台１２上面の溝１２ａ（又は台座１０上面の溝）に配置される部分であり、帯部１７ａから半円形断面に突設して全周に設けたものである。従って、シールリング１７は、帯部１７ａの平坦な面がワークＷ下面に接するように配置され、突設部１７ｂが溝１２ａ（又は台座１０上面の溝）に配置されて、ワークＷと支持台１２（又は台座１０）との間をシールすることになる。
【００３４】
実施例１のＯリング１３は円形断面であるため、吸着時において、ワークＷと接する部分は線又は狭い面となるが、本実施例では、シールリング１７のようなシール部材を用いることにより、ワークＷと接する部分がより幅広の面となり、真空シール能力の向上と共にダンパ効果も持たせることができる。
【００３５】
なお、突設部１７ｂは、つぶれ代を確保することを考慮すると、半円形断面が好ましいが、つぶれ代が確保できれば、他の断面形状、例えば、矩形断面でもよい。
【００３６】
このように、ダンパ用のＯリング１６を配置すると共にシールリング１７を用いることにより、ワークＷに対する保持剛性を更に強化することができる。その結果、フライス加工等において、更に高能率の加工条件を選択することができ、高能率加工を実現させて、これにより、コスト低減を更に図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、フライス加工等を行う平板状のワークの吸着、固定に好適なものである。一例を挙げれば、ガスタービンの燃焼器尾筒の冷却溝の加工の際に用いればよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０  台座
１１  真空部
１２  支持台
１３  Ｏリング
１４  配管部
１５  真空ポンプ
１６  Ｏリング
１７  シールリング
【図１】
2011177811.tif 000009
【図２】
2011177811.tif 000010
【図３】
2011177811.tif 000011
【図４】
2011177811.tif 000012