(57)【要約】【課題】小型ワークを工作機械のテーブルに一括して固定するための取付構造と、多数の小型ワークを固定でき、工作機械への着脱が容易でワークの姿勢変換も可能な加工治具を提供する。【解決手段】中間部に嵌合溝３を有するワーク取付面２の両側に対向配置された当て面４と、上向きコ字断面に屈曲した押えばね板１２と、断面逆台形の楔部材１３と、締結ボルト１４とを備える。上記押えばね板は上記嵌合溝に嵌合され、上記楔部材は楔斜面１３ａを押えばね板１２の上縁部内側に摺接させた状態で配置され、前記締結ボルトは楔部材及び押えばね板を貫通して嵌合溝底面のねじ孔に螺合されている。締結ボルトをねじ込むことによって押えばね板の上辺を両側に拡開して当り面４との間で複数の小型ワーク１５を同時に固定する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付面(2)の両側に対向して形成された当て面(4)と、当該取付面の中間部に形成した嵌合溝(3)と、この嵌合溝の底面に設けたねじ孔(6)と、底面にボルト挿通孔(12b)を有する上向きコ字断面に屈曲した押えばね板(12)と、ボルト挿通孔(13b)を設けた断面逆台形の楔部材(13)と、締結ボルト(14)とを備え、上記押えばね板は上記嵌合溝に嵌合固定され、上記楔部材はその台形の楔面(13a)を押えばね板(12)の上縁部内側に摺接させた状態で配置され、前記締結ボルトは楔部材及び押えばね板のボルト挿通孔を貫通して嵌合溝底面の前記ねじ孔に螺合されており、当該締結ボルトをねじ込むことによって押えばね板の上辺を両側に拡開して当り面(4)との間で複数の小型ワーク(15)を同時に挟持固定することを特徴とする、小型ワークの固定構造。
【請求項２】
対向して少なくとも一方が他方に向けて進出する把持体(24)を備えたバイス台(22)と、端面(1a,1b)を前記把持体で把持される請求項１記載の取付構造を備えた取付ブロック(1)とを備え、前記把持体と端面との間には、前記取付面と平行な回転中心線上に配置されて連動して出没するセンタピン(18b,30)とこれを受入れるセンタ孔(33,17a)の対と、前記センタピンの出没動作と連動してセンタピンが突出した後で突出する位置決めピン(31)とこれを受入れる一又は複数の位置決め孔(9)とがセンタピンと平行で半径方向に離れたところに備え、前記把持体の一方にセンタピンの出没機構が内蔵されている、小型ワークの加工治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多数の小型ワークを工作機械のテーブルに一括して取付けて同時加工できるようにする小型ワークの加工治具及びそのような治具に用いる小型ワークの固定構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
数ｍｍないし数ｃｍの小型ワークをマシニングセンタなどの工作機械で加工する場合、当該ワークを１個ずつテーブルに固定して加工すると、加工時間に比べてワークの着脱時間が長くなって、オペレータの作業負担が増大すると共に、工作機械の稼働率が低下する。そこで、テーブルに固定したパレットやインデックステーブルに複数のワークを固定して加工を行うことが多いが、ワークが小さくなればなるほど、より多数のワークを同時に加工したいという要求が高くなり、かつワークの複数の面をワークを付け替えることなく加工したいという要求が高まる。
【０００３】
このような要求を満たすためには、工作機械のテーブルに多数のワークを姿勢変換可能に装着できる加工治具が必要であり、かつ当該加工治具の少なくともワークを取付けた部分が工作機械に容易に着脱できること、及び当該治具へのワークの着脱が容易であることが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
複数個の小型ワークを同時加工するのに用いる加工治具として従来種々のものが提案されているが、治具へのワークの固定に時間がかかったり、治具に固定できるワークの量が少なかったりして、非能率的な作業で小型ワークの加工を行っているのが現状である。
【０００５】
この発明は、加工治具への小型ワークの着脱を短時間で行うことができる、構造が簡単で小型の固定具を用いた取付構造と、工作機械への着脱を容易短時間で行うことができて、かつワークの姿勢変換も可能な加工治具を提供することにより、小型ワークの加工能率を大幅に向上させると共に、オペレータの作業負担を軽減することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決したこの発明の小型ワークの固定構造は、取付面２の両側に対向して形成された当て面４と、当該取付面の中間部に形成した嵌合溝３と、この嵌合溝の底面に設けたねじ孔６と、底面にボルト挿通孔１２ｂを有する上向きコ字断面に屈曲した押えばね板１２と、ボルト挿通孔１３ｂを設けた断面逆台形の楔部材１３と、締結ボルト１４とを備え、上記押えばね板は上記嵌合溝に嵌合固定され、上記楔部材はその台形の楔面１３ａを押えばね板１２の上縁部内側に摺接させた状態で配置され、前記締結ボルトは楔部材及び押えばね板のボルト挿通孔を貫通して嵌合溝底面の前記ねじ孔に螺合されており、当該締結ボルトをねじ込むことによって押えばね板の上辺を両側に拡開して当り面４との間で複数の小型ワーク１５を同時に挟持固定することを特徴とするものである。
【０００７】
一枚のばね板で複数のワークをより確実に固定したいときは、押えばね板１２の上縁を、円形、楕円形、卵形、菱形、逆Ｕ字形などの、当該ばね板底面の幅方向と同方向に弾性変形可能な断面形状に屈曲する。これにより、同時に固定される複数のワーク相互の微小な寸法誤差を吸収して、各ワークの固定をより確実にできる。
【０００８】
上記構造を採用した請求項２の小型ワークの加工治具は、対向して少なくとも一方が他方に向けて進出する把持体２４を備えたバイス台２２と、端面１ａ、１ｂを前記把持体で把持される請求項１記載の取付構造を備えた取付ブロック１とを備え、前記把持体と端面との間には、前記取付面と平行な回転中心線上に配置されて連動して出没するセンタピン１８ｂ、３０とこれを受入れるセンタ孔３３、１７ａの対と、前記センタピンの出没動作と連動してセンタピンが突出した後で突出する位置決めピン３１とこれを受入れる一又は複数の位置決め孔９とがセンタピンと平行で半径方向に離れたところに備え、前記把持体の一方にセンタピンの出没機構が内蔵されているものである。
【０００９】
取付ブロック１は、加工しようとするワーク１５の寸法に対応するものを少なくとも２個準備する。取付ブロック１の当て面４と嵌合溝３との間隔は、当該取付ブロックに固定しようとするワークの寸法に応じた寸法とし、かつ取付ブロックの両端面１ａ、１ｂには、ワークの加工方向に対応する位置に１個又は複数個の位置決め孔９を設けておく。
【００１０】
【作用】
この発明の加工治具へのワークの着脱及び加工は、次のようにして行われる。取付ブロックの嵌合溝３には、底部を嵌着した状態で押えばね板１２を装着し、当該押えばね板の両側の爪板１１の間に楔部材１３を挿入して、ボルト挿通孔１２ｂ、１３ｂを通した締結ボルト１４を嵌合溝底部のねじ孔６に先端をねじ込んでおく。バイス台２２は、工作機械のテーブルに固定しておく。
【００１１】
まず、取付ブロックの嵌合溝３の両側に加工しようとするワーク１５を並べる。そして締結ボルト１４を嵌合溝底部のねじ孔６にねじ込んでゆくと、楔部材１３が押えばね板１２の爪板１１を押し広げ、その両側に配置された複数のワークが当て面４との間で挟持固定される。
【００１２】
このようにして複数のワークを固定した取付ブロックをセンタピン３０、１８ｂ及び位置決めピン３１、３１を没入させた状態でバイス台２２の２つの把持体２３、２４の間に挿入し、センタピン３０、１８ｂとセンタ孔１７ａ、３３とを一致させて、センタピン３０、１８ｂを進出させることにより、取付ブロック１をセンタロッド１８回りに回動可能に支持する。そして、取付面が工作機械の工具と対向するように取付ブロック１をセンタピン３０、１８ｂ回りに回動し、センタピン３０、１８ｂを更に進出させる。このときの進出動作と同期して位置決めピン３１が位置決め孔９に挿入され、取付ブロック１の取付角度が規定される。この状態でバイス台の把持体２４を進出させて、両把持体２３、２４で取付ブロック１を挟持固定する。そして、この状態で複数のワークに対して所望の加工を行う。
【００１３】
第１の方向でのワークの加工が終了したら、バイス台２２の把持を緩め、センタピン３０、１８ｂを中間位置まで後退させる。これにより位置決めピン３１が位置決め孔９から離脱するので、取付ブロック１をセンタピン３０、１８ｂ回りに回動して第２の加工方向に向け、再度センタピン３０、１８ｂを進出させることにより、位置決めピン３１を当該角度位置に設けられている第２の位置決め孔９に挿入し、把持体２４を進出させて取付ブロック１を固定する。そして、この状態でワーク１５に第２の方向の加工を行う。
【００１４】
更に第３の方向の加工が必要な場合には、把持体２４を緩め、センタピン３０、１８ｂを中間位置まで後退させ、取付ブロック１を第３の方向に回動してセンタピン３０、１８ｂを再度突出し、次いで把持体２４を進出して取付ブロック１を固定した後、ワークに対する第３の方向の加工を行う。
【００１５】
工作機械でワークの加工を行っている間に、作業者は、他の取付ブロックに次に加工するワークを固定する。この作業は、締結ボルト１４を緩めて加工済みワークを取り外した後、当該取付面に新たなワークを並べて前記ボルト１４を締結するという動作で行われるので、ワークの個数が多くても、作業を短時間で容易に行うことができる。
【００１６】
図示実施例のもののように、取付ブロック１に複数の取付面２が設けられているときは、バイス台２２上での取付ブロック１の回動と固定とを繰り返して、総ての取付面に取付けられたワーク１５に対する所望の方向の加工を行う。総ての加工が終了したら、把持体２４を緩め、センタピン３０、１８ｂを後退端まで後退させる。これによりセンタピン３０、１８ｂがセンタ孔１７ａ、３３から離脱するから、バイス台２２から取付ブロック１を取り外す。そして予め次のワークを装着した取付ブロックをバイス台に取付けて、次の一群のワークに対する加工を開始する。
【００１７】
工作機械で次の一群のワークに対する加工を行っている間に、工作機械から取外した取付ブロックから加工済ワークを取外し、次に加工するワークを装着する。この作業を繰り返すことにより、少ない作業負担で大量の小型ワークを能率良く加工することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施例を参照して、この発明の加工治具及びワークの固定構造を更に説明する。図１は、取付ブロックの一例を示した斜視図で、図の取付ブロック１は、四角柱状で周面に４面の取付面２を形成してある。各取付面の中央には、長手方向に嵌合溝３が設けられており、その両側に固定するワークの寸法に合わせた距離を隔てて当て面４が形成されている。この当て面４は、四角柱の稜線部分に畝５を削り残すことによって形成されている。嵌合溝３の底面にはねじ孔６が設けられている。取付ブロック１の中心には、一方の端面７ａから他方の端面７ｂへと貫通する中心孔８が設けられており、各端面には、その中心孔８に嵌挿固定されたフランジ１６付きスリーブ１７を備えており、ワークの加工方向に合せた位置に取付ブロック１の方向を設定するための複数の位置決め孔９がフランジ１６の端面１ａ、１ｂにそれぞれ設けられている。
【００１９】
嵌合溝３には、上向きコの字形に屈曲して底板１０と両側の爪板１１とを形成した押えばね板１２が、その底部の拡開方向の弾力によって嵌合溝３の両壁面を押圧する状態で嵌挿されている（図２参照）。押えばね板１２の内側には、断面逆台形の楔部材１３がその楔斜面１３ａを押えばね板１２の上縁部に設けた摺接縁１１ａに接触させた状態で挿入され、この楔部材１３及び押えばね板１２に設けたボルト挿通孔１３ｂ、１２ｂを通して締結ボルト１４が嵌合溝底部のねじ孔６に螺合されている。
【００２０】
押えばね板１２は、図３に示すように、両側の爪板１１の底部１０との屈曲部１０ａは、直上の部分を外側に膨らますように屈曲してあり、更に底板１０の中央を僅かに上方へ彎曲させている。この構造により、押えばね板１２は嵌合溝３にその底部のみを押込むことによって容易に嵌挿され、かつ自身の弾力で嵌合溝３の両側の壁面３ａを押圧して固定されるから、容易には離脱しない。もちろん、押えばね板１２は、嵌合溝３の底部にねじ止めすることも可能である。また、両側の爪板１１の上縁は、断面が円ないし楕円となる筒状に屈曲して、その筒状の内側を楔部材１３との摺接縁１１ａとし、外側をワークとの当接縁１１ｂとしているため、複数のワークを１個の押えばね板１２で保持するときに、ワーク相互の微小な寸法誤差が筒の直径方向の弾性変形によって吸収される。そして、凸円弧状の屈曲面で楔部材１３及びワーク１５と当接することとなるので、それらの当接面を傷つけることがない。
【００２１】
取付ブロックの取付面２の嵌合溝３と当て面４との間に、図４に示すように、加工しようとする小型ワーク１５を複数個並べ、締結ボルト１４をねじ込むと、楔部材１３が押えばね板１２の両側の爪板１１、１１の間に押込まれて、当該爪板１１を外側へ押し広げる。そのため、嵌合溝３と当り面４との間に配置されたワーク１５は、図２に示すように、楔部材１３の押込による拡開動作により、当て面４に押し付けられて当て面４と爪板２との間で挟持される。図１に示す取付ブロック１は、４個の取付面２を備えているので、それぞれの面に同様な方法によってワーク１５が固定される。
【００２２】
図５及び６に示すように、取付ブロック１は、両端部のスリーブ１７のセンタ孔１７ａで軸方向摺動可能にセンタロッド１８が支持されている。このセンタロッド１８には、スリーブ１７の一方と当接して当該ロッドのストローク端を規定するストッパ１９が装着されており、このストッパを当該一方のスリーブに押圧する方向にセンタロッド１８を付勢するコイルばね２０が設けられている。図のコイルばね２０は、スリーブ１７の他方とセンタロッド１８に固定したばね受２１との間に装架されている。コイルばね２０の付勢力でストッパ１９がスリーブ１７の一方に当接した状態で、センタロッド１８の両端１８ａ、１８ｂはフランジ１６の端面１ａ、１ｂから僅かに没入した位置にある。従って、この状態で取付ブロック１をバイス台２２の対向する把持体２３、２４の間に挿入することができる。
【００２３】
図に示すバイス台２２は、工作機械のテーブルに固定される基台２５と、この基台に一体に固定された固定把持体２３と、この固定把持体に対向して送りねじ３６で進退する可動把持体２４とを備えている。可動把持体２４は、取付ブロック１の軸方向と直交する方向のカム軸２６を備えており、このカム軸を回動するハンドル２７が設けられている。カム軸２６には、センタカム２８と位置決めカム２９とが固着されており、それぞれのカムのカム面（外周面）に当接して取付ブロック１側に進退するセンタピン３０と位置決めピン３１とが可動把持体２４に軸方向移動自在に設けられている。センタピン３０は、縮退した時にその先端面が把持体２４の把持面２４ａと同一面となる長さを有している。位置決めピン３１は、後退したときに把持体２４内に没入する。把持体２４には、位置決めピン３１を後退させる復帰ばね３２が設けられている。
【００２４】
センタカム２８と位置決めカム２９とは、ハンドル２７でカム軸２６をある角度回転させたときに、まずセンタピン３０が進出し、更にカム軸２６を回動させたときに、位置決めピン３１が遅れて進出する形状としてある。従って、カム軸２６を逆方向に回動させると、まず位置決めピン３１が没入し、次いでセンタピン３０が取付ブロックのコイルばね２０の付勢力により没入する。把持体２４のハンドル２７装着部分には、センタピン３０のみが進出するカム軸の中間の回動位置を弾性的に保持するためのボールプランジャ、その他の止め具を設けておくのが好ましい。
【００２５】
固定把持体２３には、その把持面２３ａの中心にセンタ孔３３が設けられて，そのセンタ孔３３にセンタピン３７が軸方向摺動可能に設けられている。そして、このセンタ孔３３の奥部に一方の揺動端を臨出させたシーソレバー３４が設けられ、このシーソレバーの他の揺動端によって軸方向に進退する位置決めピン３１が装着されている。この位置決めピン３１は、復帰ばね３２によって固定把持体の把持面２３ａから没入する。そして、センタピン３７は、センタロッド１８の端部１８ｂと接する先端面が把持面２３ａと同一面となる長さを有している。
【００２６】
上記構造の加工治具において、加工しようとする複数の小型ワーク１５は、前記作用の項で説明したようにして取付ブロック１の各取付面に固定される。この取付ブロックを工作機械のテーブルに固定したバイス台２２の固定把持体２３と可動把持体２４との間に挿入し、ハンドル２７を回動してセンタピン３０をスリーブのセンタ孔１７ａに進出させる。進出したセンタピンは、取付ブロック１内のセンタロッド１８を押動し、センタロッド１８の端部１８ｂは、固定把持体２３側のセンタピンとなって当該把持体に設けたセンタ孔３３に進入する。
【００２７】
この状態で取付ブロック１は、センタピン３０、１８ｂによって中心軸回りに回動可能に支持されるから、ワークを所望の方向に向けて更にハンドル２７を回動すると、位置決めカム２９によって可動把持体２４側の位置決めピン３１が進出すると共に、センタピン３０、１８ｂが更に進出してシーソレバー３４を揺動させて、固定把持体側の位置決めピン３１も進出して、取付ブロックの位置決め孔９に挿入されて取付ブロック１の方向が規定される。そこで送りねじ３６により、可動把持体２４を固定把持体に向けて進出させて取付ブロック１を固定する。
【００２８】
工作機械が例えば縦型のマシニングセンタであれば、図１の取付ブロックの１つの取付面を上方に向けた状態で、当該取付面に固定したワークの上面の加工や孔開け加工を行うことができる。同時に当該取付面に隣接する取付面に取付けたワークの側面の加工を工具と取付ブロックの畝５とが干渉しない範囲において行うことができる。１つの取付方向での加工が終了したら、可動把持体２４を緩め、ハンドル２７を中間位置まで戻して位置決めピン３１を離脱させて取付ブロック１を次の加工方向に向け、再び位置決めピンを進出させて取付ブロックの方向を決めた後、可動把持体２４で取付ブロック１を挟持して次の方向の加工を行う。
【００２９】
このようにして総てのワークの加工が終了したら、加工済みワークを取付ブロック１ごとバイス台２２から取外し、次のワークを装着した取付ブロックを新たにバイス台２２に固定して、次の一群のワークに対する加工を行う。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の取付構造によれば、多数のワークをパレットやバイス、あるいはこれらに固定される取付ブロックの取付面に固定して多数のワークを同時加工することができ、かつ多数のワークの着脱を軽作業で短時間で行うことができるという効果がある。また、この発明の取付構造を利用することにより、多数の小型ワークの複数面を同時加工することが可能で、かつ治具へのワークの着脱も容易な加工治具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の加工治具の取付ブロックの一例を示す斜視図
【図２】この発明の取付構造の動作を示す説明図
【図３】押えばね板の好ましい形状の一例を示す断面図
【図４】ワークを装着した状態での図１の取付ブロックの平面図
【図５】この発明の加工治具の一例を示す断面側面図
【図６】図５の加工治具の断面平面図
【符号の説明】
１  取付ブロック
1a,1b  端面
２  取付面
３  嵌合溝
４  当て面
６  ねじ孔
９  位置決め孔
12  押えばね板
12a  ボルト挿通孔
13  楔部材
13b  ボルト挿通孔
14  締結ボルト
15  ワーク
18b  端部
22  バイス台
24  把持体
30  センタピン
31  位置決めピン
【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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