(57)【要約】【課題】真空引き保持具への被加工物の取り付けを簡便に行えるようにし、被加工物の形態や最終的な加工状態に合わせて取り付けなければならない煩雑さを解消する。【解決手段】固定盤２の表面部分に球面状の凹部４を複数設け、これらの底面に垂直吸引孔９を設けて内部の水平吸引孔７ａ，７ｄに繋げる。水平吸引孔７ａ，７ｄの出口に空気配管プラグ８ｂを固定し真空ポンプに繋ぐ。固定盤２の上一面に薄くて曲がり易いシリコンシート３を敷き、この上に被加工物Ｗを置く。加工するときは真空ポンプを作動させて凹部４から空気を排出すると、シリコンシート３は凹部４の球面に吸着され、シリコンシート３と被加工物Ｗとの間の真空度が高まり、被加工物Ｗがシリコンシート３を介して固定盤２に固定される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を、固定盤上に固定する真空引き保持具であって、前記固定盤には、その表面側に複数の球面状の凹部が設けられる一方、この球面状の凹部に連通するとともに空気配管プラグの取付口に連通する吸引孔が内部に設けられ、前記固定盤の表面を覆って前記球面状の凹部を塞ぐ態様でシリコンシートが配設されていることを特徴とする真空引き保持具。
【請求項２】
前記球面状の凹部を、球径が相違する大球面状の凹部及び小球面状の凹部の２種類とし、これら大球面状の凹部及び小球面状の凹部を行列をなして並べるとともに、前記大球面状の凹部の行間に前記小球面状の凹部を配し、前記大球面状の凹部の列間に前記小球面状の凹部を配して並べ、更に、これら大球面状の凹部と小球面状の凹部とを、大球面状の凹部の、前記固定盤の表面上に形成される円に接する仮想線と、小球面状の凹部の、前記固定盤の表面上に形成される円に接する仮想線間との隙間が所定寸法より小さくならないように並べることを特徴とする請求項１に記載の真空引き保持具。
【請求項３】
前記大球面状の凹部及び小球面状の凹部の前記行列を複数の領域に区画し、この区画された領域ごとに当該領域内の前記大球面状の凹部及び小球面状の凹部に連通する前記空気配管プラグの取付口が設けられてなることを特徴とする請求項２に記載の真空引き保持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＮＣ加工を行うときに、真空引き方式を利用して被加工物を吸着保持する真空引き保持具に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空引き方式を利用して、例えばＮＣ加工時に被加工物を吸着保持する真空引き保持具として、図６〜８に示すワークホルダが従来からある（特許文献１）。
これは、バキューム吸着方式のワークホルダで、基板１００の表面部にシール材１０１を嵌着するための格子状の溝部１０２が設けられるとともに各格子目１０３に凹部１０４が設けられ、この凹部１０４にゴム板１０５を介して後述する回転弁１０６が埋め込まれる態様で設けられて、回転弁１０６の円板部の表面側に吸着凹所１０７が形成されるようになっている。また、この凹部１０４の底面部１０８には、その中央に軸孔１０９が、また、この軸孔１０９を隔てて一対の第１の吸引孔１１０が、基板１００の吸引部１１１に連通する態様でそれぞれ設けられている。上記回転弁１０６は、凹部１０４の内径に略等しい円板部とこの円板部の裏面に、上記軸孔１０９を貫通して吸引部１１１に突出する回転軸１１２とを有し、この円板部には上記吸引孔１１０に対応する一対の第２の吸引孔１１３が当該円板部を貫通して設けられている。そして、かかる回転弁１０６は、回転軸１１２の受部１１５と軸孔１０９の周縁部分との間に介装されるバネ部材１１４に付勢されて当該回転弁１０６の裏面がゴム板１０５を介して凹部１０４の底面部１０８に圧接された状態となっている。
このようなワークホルダにワークＷ１を保持させる場合、当初は全ての回転弁１０６について、当該回転弁１０６の吸引孔１１３が、図７（Ｂ）に示すように吸引孔１１０と連通しないようにしておき、吸着凹所１０７と吸引部１１１との連通を遮断しておく。この状態において、最終加工状態においてもワークＷ１が吸着保持された状態になるように、ワークＷ１の形態や最終的な加工状態を考慮して、図７（Ａ）や図８に示すようにワークＷ１の周縁部分にシール材１０１が当接するように当該シール材１０１を溝部１０２に嵌着する。そして、加工後ワークＷ１の裏側に位置する回転弁１０６の全てについて、当該回転弁１０６の吸引孔１１３が吸引孔１１０と連通するように操作してから、吸引部１１１を真空引きすることにより吸着凹所１０７が負圧状態となって、ワークＷ１はワークホルダに吸着保持される。
【０００３】
しかしながら、上述したワークホルダの使用に際しては、全ての回転弁１０６について、当該回転弁１０６の吸引孔１１３が吸引孔１１０と連通しないように操作しておき、ワークホルダにワークＷ１を取り付けた後で、加工後ワークＷ１の裏側に位置する回転弁１０６について、当該回転弁１０６の吸引孔１１３が吸引孔１１０と連通するように再操作しなければならないため煩雑であり、また、ワークホルダにワークＷ１を取り付けるに際しても、最終加工状態においてワークＷ１が吸着保持された状態になるように、ワークＷ１の形態や最終的な加工状態を考慮してワークＷ１の周縁部分にシール材１０１が当接するように当該シール材１０１を溝部１０２に嵌着しなければならないため極めて煩雑であるという問題がある。
また、ワークＷ１とシール材１０１との当接面が狭小であるため両者間の密着度が弱くなって、かかる当接面からのエアの侵入を受け易く、しかも、シール材１０１が劣化して硬くなると、上述した密着度が更に弱まりエアの侵入を受け易くなりワークＷ１の吸着保持力が低下するという問題がある。更に、シール材１０１を溝部１０２に嵌着する場合、溝部１０２のコーナー部ではシール材１０１が圧縮されるため、溝部１０２のシール材１０１との間で弾性力に差が生じてしまう結果、上述した密着度が均一でなくなってエアの侵入を招いてしまうという問題がある。
【特許文献１】実開平６−７１０３９号公報（第９〜１１頁、図２〜５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、真空引き保持具への被加工物の取り付けを簡便に行えるようにし、被加工物の形態や最終的な加工状態に合わせて取り付けなければならない煩雑さを解消する点であり、また、シール材を使用することによって生ずる不具合、例えばエアの侵入を受け易くなってワークの吸着保持力が低下する不具合を解消する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る真空引き保持具は、被加工物を、固定盤上に固定する真空引き保持具であって、前記固定盤には、その表面側に複数の球面状の凹部が設けられる一方、この球面状の凹部に連通するとともに空気配管プラグの取付口に連通する吸引孔が内部に設けられ、前記固定盤の表面を覆って前記球面状の凹部を塞ぐ態様でシリコンシートが配設されるようにしたものである。これにより、シリコンシートを介して固定盤の表面上に載置された被加工物は、吸引孔を通じてエアの吸引がなされると球面状の凹部のところのシリコンシートが吸引されて当該球面状の凹部と被加工物との間に形成される空間に負圧（真空）が生じるため、この固定盤の表面上に吸着保持される態様となって固定される。したがって、真空引き保持具への被加工物の取り付けを簡便に行えるようになる。しかも、被加工物を真空引き保持具に載置するだけで取り付けられるので、被加工物を被加工物の形態や最終的な加工状態に合わせて取り付けなければならない従来の煩雑さは全くない。また、この真空引き保持具ではシール材を使用していないので、従来のようなシール材を使用することによって生ずる不具合、例えばエアの侵入を受け易くなってワークの吸着保持力が低下する不具合は生じない。
【０００６】
本発明の請求項２に係る真空引き保持具は、前記球面状の凹部を、球径が相違する大球面状の凹部及び小球面状の凹部の２種類とし、これら大球面状の凹部及び小球面状の凹部を行列をなして並べるとともに、前記大球面状の凹部の行間に前記小球面状の凹部を配し、前記大球面状の凹部の列間に前記小球面状の凹部を配して並べ、更に、これら大球面状の凹部と小球面状の凹部とを、大球面状の凹部の、前記固定盤の表面上に形成される円に接する仮想線と、小球面状の凹部の、前記固定盤の表面上に形成される円に接する仮想線間との隙間が所定寸法より小さくならないように並べるもので、大球面状の凹部及び小球面状の凹部の双方を並べることにより被加工物が小さくても固定盤の表面上に確実に固定されるようにでき、また、上記隙間を所定寸法、例えば約１ｍｍの厚みのシリコンシートに対し１ｍｍより小さくならないように並べることによりシリコンシートが吸引されたとき皺が生じないようにできる。
【０００７】
本発明の請求項３に係る真空引き保持具は、前記大球面状の凹部及び小球面状の凹部の前記行列を複数の領域に区画し、この区画された領域ごとに当該領域内の前記大球面状の凹部及び小球面状の凹部に連通する前記空気配管プラグの取付口を設けるようにしたもので、ある区画領域の負圧（真空）が低下しても（例えばシリコンシートの破損による）他の区画領域での吸引に影響が及ばないようにできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の真空引き保持具は、シリコンシートを介して固定盤の表面上に載置された被加工物を、吸引孔を通じてエアの吸引がなされると球面状の凹部のところのシリコンシートが吸引されて当該球面状の凹部と被加工物との間に形成される空間に負圧（真空）が生じるため、この固定盤の表面上に固定される結果、被加工物の取り付けを簡便に行える利点がある。しかも、被加工物を真空引き保持具に載置するだけで取り付けられるので、被加工物を被加工物の形態や最終的な加工状態に合わせて取り付けなければならない従来の煩雑さは全くない利点がある。また、この真空引き保持具では吸着域を一つの空間として囲うシール材を使用していないので、従来のようなシール材を使用することによって生ずる不具合、例えばシール材の極小部の欠陥によりエアの侵入を受けて必要なワークの吸着保持力が確保できないという不具合は生じない利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る真空引き保持具を図１〜５を参照して説明する。
本実施の形態に係る真空引き保持具１は、図１に示すように、固定盤２の表面上に厚み約１ｍｍのシリコンシート３を介して被加工物Ｗ（同図では、形状の異なる３つの被加工物Ｗ１〜Ｗ３が描かれている）を吸着保持して固定する治具であり、本保持具１への被加工物Ｗの取り付けに際しては、被加工物Ｗの形態や最終的な加工状態に合わせて取り付ける必要はなく適宜なところに載せ置くだけでよい。
本保持具１を構成する固定盤２は、本実施の形態では、上固定盤２ａと下固定盤２ｂと、これらの間に配されたシール用のパッキン１１で構成され（図３参照）、上固定盤２ａの表面側に球径が相違する２種類の大球面状の凹部４及び小球面状の凹部５が、図２（Ａ）に示すような行列をなす態様で設けられている。即ち、凹部の面積を広くするために、大球面状の凹部４の行間に小球面状の凹部５が配され、大球面状の凹部４の列間に小球面状の凹部５が配される態様で、本実施の形態では、大球面状の凹部４については５行１０列、小球面状の凹部５については４行１０列に並べるとともに、このようにして並べられた大球面状の凹部４及び小球面状の凹部５の行列を、２つの領域Ｐ，Ｑに区画し、このうちの領域Ｐを５行５列の大球面状の凹部４と４行４列の小球面状の凹部５とで構成する一方、領域Ｑを５行５列の大球面状の凹部４と４行６列の小球面状の凹部５とで構成するようにしている。
【００１０】
そして、全ての凹部４，５の底面から孔（垂直吸引孔９）が垂直に延びて内部の水平吸引孔６ａ，６ｂ，７ａ又は７ｂに達している。各領域Ｐ，Ｑにおける固定盤２内での水平方向（図２（Ａ）の紙面に平行な方向）の大球面状の凹部４同士及び小球面状の凹部５同士の接続について説明すると、まず、領域Ｐでは５行５列の大球面状の凹部４が水平吸引孔６ａによって、また、４行４列の小球面状の凹部５が水平吸引孔６ｂによって図２（Ａ）に示すように接続され、４行３列目の小球面状の凹部５に連通する水平吸引孔６ｂが５行３列目の大球面状の凹部４と５行４列目の大球面状の凹部４とを接続する水平吸引孔６ａに垂直に交わって延出してなる水平吸引孔６ｃに空気配管プラグ８ａが取り付けられている。一方、領域Ｑでは５行５列の大球面状の凹部４が水平吸引孔７ａによって、また、４行６列の小球面状の凹部５が水平吸引孔７ｂによって図２（Ａ）に示すように接続され、５行３列目の大球面状の凹部４に連通する水平吸引孔７ａが４行１列目の小球面状の凹部５と４行６列目の小球面状の凹部５とを接続する水平吸引孔７ｃに垂直に交わって延出してなる水平吸引孔７ｄに空気配管プラグ８ｂが取り付けられている。尚、１０は、上固定盤２ａと下固定盤２ｂを締結するための締結ボルトである。
ところで、これら大球面状の凹部４と小球面状の凹部５とは、図２（Ｂ）に示すように、大球面状の凹部４の、上固定盤２ａの表面上に形成される円４ａに接する仮想線ｍと、小球面状の凹部５の、上固定盤２ａの表面上に形成される円５ａに接する仮想線ｎ間の最小隙間が所定寸法、例えば１ｍｍより小さくならないように並べられており、これにより、シリコンシート３が吸引されて、例えば図４（Ｂ）のように、凹部底面全面に当接したときにシリコンシート３の折れ曲がり部が密になり過ぎて凹部の間の当該シリコンシート３に皺が生じることを防止することができる。
【００１１】
これまでは各領域Ｐ，Ｑにおける固定盤２内での水平方向の大球面状の凹部４同士及び小球面状の凹部５同士の接続について説明したが、次に固定盤２内での垂直方向（図２（Ａ）の紙面に垂直な方向）の接続について図３を参照して説明する。
図３は、図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、大球面状の凹部４は、球径ｄが１７ｍｍで上固定盤２ａの表面からの深さｈが５．６ｍｍの球面溝で構成され、この球面溝の底には孔径１〜２ｍｍをなす垂直吸引孔９が連通しており、したがって、各大球面状の凹部４は、この垂直吸引孔９を介して上固定盤２ａの下部と下固定盤２ｂの上部間で形成される吸引孔の上記水平吸引孔７ａにそれぞれ連通し、この水平吸引孔７ａは、上述したように水平吸引孔７ｄとなって延出し、この水平吸引孔７ｄの開口端に設けられた空気配管プラグ８ｂの取付口に連通している。
ところで、図３を参照して大球面状の凹部４のところを説明したが、小球面状の凹部５のところについても全く同様である。但し、小球面状の凹部５の場合、その球径ｄは１３ｍｍであり、上固定盤２ａの表面からの深さｈは４．０ｍｍである。
【００１２】
一方、本保持具１を構成するシリコンシート３は、図３に示すように、このような大球面状の凹部４や小球面状の凹部５が設けられた上固定盤２ａの表面に、当該上固定盤２ａの表面を覆って大球面状の凹部４や小球面状の凹部５を塞ぐ態様で配設され、被加工物Ｗは、このようなシリコンシート３の上に載せ置かれる。
【００１３】
次に、本真空引き保持具１の動作について図４，５を参照して説明する。尚、図４，５では、本真空引き保持具１の動作のうち大球面状の凹部４のところの動作が描かれているが、小球面状の凹部５のところの動作も全く同様であり、その動作説明は割愛する。
本真空引き保持具１に、図３（Ｂ）のようにして被加工物Ｗを載せ置いた後、空気配管プラグ８ｂに繋がれている真空引きポンプ（図示せず）を稼動させて大球面状の凹部４内のエアを吸引する。すると、エアは、図４（Ａ）中の矢印で示すように、垂直吸引孔９や水平吸引孔７ａを通り水平吸引孔７ｄに合流して当該水平吸引孔７ｄに取り付けられている上記空気配管プラグ８ｂを通じて排出される。このようなエアの吸引を所定時間継続すると、図４（Ｂ）に示すように、シリコンシート３が大球面状の凹部４の面に吸着されて当該大球面状の凹部４と被加工物Ｗとの間に形成される空間に負圧（真空）が生じる。そのため被加工物Ｗは、上固定盤２ａの表面に吸着保持される態様となって本真空引き保持具１に固定され、所定の加工が可能になる。
ところで、本真空引き保持具１では、大球面状の凹部４の底に通ずる垂直吸引孔９の開口口がシリコンシート３によって塞がれる態様となるので、例えば空気配管プラグ８ｂの代わりに開閉バルブ付きカプラなどを用い開閉バルブを閉じることで、加工中でも真空引きポンプの稼動を停止させることができる。
【００１４】
そして、加工を終えて本真空引き保持具１から被加工物Ｗを取り外す場合には、真空引きポンプの稼動を停止させ、開閉バルブなどを開くことにより、エアは、図５（Ａ）に示すエアの流れ状態から図５（Ｂ）に示すエアの流れ状態に変わり、このため大球面状の凹部４の面に吸着されていたところのシリコンシート３が図５（Ｂ）のように平らな状態に復元して被加工物Ｗに接触するようになり、被加工物Ｗの取り外しが可能になる。
尚、本真空引き保持具１の動作では、図３（Ｂ）のようにして被加工物Ｗを載せ置いた後、空気配管プラグ８ｂに繋がれている真空引きポンプを稼動させた場合について説明したが、例えば被加工物Ｗが大型で固定盤２のＰ領域に及ぶものである場合には、空気配管プラグ８ａに繋がれている真空引きポンプをも稼動させて吸引する必要があることはもちろんである。
【００１５】
ところで、本真空引き保持具１では、被加工物Ｗが、言わば上固定盤２ａの表面部に比較的密に設けられた凹部で吸着保持される態様となるので、被加工物Ｗの吸着保持力が上述した従来例のワークホルダに比べて強く、それぞれの凹部は、上固定盤２ａの表面ではシリコンシートによって互いにシールされているので、一部の大球面状の凹部４等と被加工物Ｗとの間にエアの侵入があって負圧（真空）が低下しても他の大球面状の凹部４等と被加工物Ｗとの間の負圧（真空）状態に影響を与えることはない。
また、本真空引き保持具１では、外形加工時に切削工具をシリコンシート３に０．３ｍｍ食い込ませた状態で移動動作させても、当該シリコンシート３が傷つくことはない。けだし、シリコンシート３には弾力性があって切削工具が当該シリコンシート３の表面を滑る状態となるからであり、このようなシリコンシート３の傷つきにくいことに加え劣化しにくい特性により繰り返しの使用が可能である。更に、本真空引き保持具１では、ドライ加工、ウェット加工の双方に使用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明の真空引き保持具は、シリコンシートを介して固定盤の表面上に載置された被加工物が当該固定盤上で吸着保持されるようにしているため、被加工物の取り付けが簡便に行え、しかも、被加工物を載置するだけで取り付けられるので、被加工物を被加工物の形態や最終的な加工状態に合わせて取り付けなければならない従来の煩雑さは全くなく、また、吸着域を一つの空間として囲うシール材を使用していないので、従来のようなシール材を使用することによって生ずる不具合、例えばエアの侵入の影響を受け易くなってワークの吸着保持力が低下する不具合は生ずることはなく、有用価値が高いと言える。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る真空引き保持具に被加工物が載せ置かれたところを示す平面図である。
【図２】本真空引き保持具の固定盤の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本真空引き保持具の動作説明図である。
【図５】本真空引き保持具の動作説明図である。
【図６】従来のワークホルダの基板と回転弁の説明図である。
【図７】従来のワークホルダの第１の吸引孔の動作説明図である。
【図８】従来のワークホルダの基板にシール材が嵌着されたところを示す平面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１                    真空引き保持具
２                    固定盤
３                    シリコンシート
４                    大球面状の凹部
４ａ                  円
５                    小球面状の凹部
５ａ                  円
６ａ〜６ｃ            水平吸引孔（吸引孔）
７ａ〜７ｄ            水平吸引孔（吸引孔）
８ａ，８ｂ            空気配管プラグ
９                    垂直吸引孔（吸引孔）
Ｗ                    被加工物
【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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