(57)【要約】【課題】  穴あけ加工を可能とし、位置決め作業の容易化を図ることができる機械加工用治具を提供する。【解決手段】  円柱状の支持部６の一端面１１に中心軸線Ｌ１に垂直な直線Ｌ２，Ｌ３に沿って凸部１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂを設け、支持部６の他端面１４に把持部７を設け、この把持部７には支持面１５と、中心軸線Ｌ１を含む一平面に面対称の把持面１７ａ〜１７ｃを設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する中空の被加工物を機械加工するための加工装置に備えられる把持手段によって把持される機械加工用治具であって、
前記被加工物を支持するための円柱状の支持部であって、一端面に、中心軸線に垂直な直線に沿って延びる、前記被加工物の前記凹部に嵌合可能な凸部が設けられた支持部と、
前記支持部に支持された前記被加工物を、前記支持部に固定する固定手段と、
前記支持部の他端面から垂直に突出して設けられ、前記把持手段によって把持される把持部であって、前記把持手段によって支持される支持面と、前記中心軸線を含む一平面に関して面対称である複数の把持面とを有する把持部と、を含むことを特徴とする機械加工用治具。
【請求項２】
前記支持部および前記把持部は、前記中心軸線に沿って延びる挿通孔をそれぞれ有し、
前記固定手段は、前記各挿通孔を挿通して、前記支持部に支持された被加工物に螺合するねじ部材であることを特徴とする請求項１に記載の機械加工用治具。
【請求項３】
前記凸部の前記延びる方向に垂直な断面形状は、長方形であることを特徴とする請求項１または２に記載の機械加工用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合加工ＮＣ（Numerically Controlled）旋盤などの機械加工装置によって、たとえば人工関節のシェルなどの中空で略半球状の被加工物に穴あけ加工などを行う際に、被加工物を容易に位置決めして機械加工装置に取付けることができる機械加工用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な従来技術は、たとえば特許文献１に記載されている。この従来技術では、自動車のステアリング機構に用いられるギア機械の１つであるラックアンドピニオン型ギア機械のラックをギヤケース内で支持する、被加工物であるラックガイドを保持する機械加工用治具が記載されている。
【０００３】
前記機械加工用治具は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸上において、被加工物の一端に設けられる凹部に係合させるＸ軸方向位置決め用の凸部と、Ｙ軸方向位置決め用の凸部と、機械加工装置に備えられる把持手段によって把持される把持部である保持部とを有する。Ｘ軸方向位置決め用の凸部とＹ軸方向位置決め用の凸部との互いに対向する各側面は、相反する向きにＺ軸方向に対して傾斜し、これらの凸部の傾斜した各側によって、機械加工する被加工物をＺ軸方向に押しつけて、被加工物を加工中心に位置決めするように構成されている。
【０００４】
また、前記機械加工用治具は、被加工物の一端に対応させた面は、曲面または球面であり、このような曲面または球面に、前述の各凸部が設けられる。各凸部は、機械加工用治具の中心で交差し、機械加工用治具の中心を横切って該機械加工用治具の外周まで延びて設けられる。
【０００５】
このような構成を採用することによって、前記従来技術の機械加工用治具では、機械加工装置の把持手段によって保持部を把持して取付けられ、各凸部の各側面によって被加工物をＺ軸方向に押し当て、被加工物を機械加工用治具と機械加工装置の中心との間に挟み込まれると、各凸部の各側面によって、各側面に働く被加工物からの力の分力が該被加工物に作用して、各分力のバランス点に被加工物が移動し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置ずれが修正され、被加工物が加工中心に正確に位置決めすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１８６２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の従来技術では、機械加工用治具の各凸部と被加工物の各凹部とを嵌合させることによって、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対する被加工物の位置決めを行うことはできるが、機械加工装置の把持手段によって前記機械加工用治具の保持部を把持するたびにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸上の把持位置がずれるので、前記把持手段によって前記保持部を把持するたびに、被加工物の３軸上の位置を測定して、機械加工装置と被加工物との間の位置合せを行わなければならず、位置決め作業に手間を要するという問題がある。
【０００８】
また、前記従来技術では、前記機械加工用治具の前記曲面または球面が形成される部分と、被加工物の前記部分に対向する部分とを嵌合させるので、穿孔工具が機械加工用治具に干渉し、その機械加工用治具、さらには被加工物をも破損してしまうので、被加工物に穴あけ加工を行うことができないという問題がある。
【０００９】
また、前記従来技術では、被加工物のサイズが複数ある場合には、サイズごとに機械加工用治具を用意する必要があり、１つの機械加工用治具をサイズの異なる複数種類の被加工物に適用することができず、機械加工用治具の種類が多くなってしまうという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、穴あけ加工を可能とし、位置決め作業の容易化を図ることができる機械加工用治具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、凹部を有する中空の被加工物を機械加工するための加工装置に備えられる把持手段によって把持される機械加工用治具であって、
前記被加工物を支持するための円柱状の支持部であって、一端面に、中心軸線に垂直な直線に沿って延びる、前記被加工物の前記凹部に嵌合可能な凸部が設けられた支持部と、
前記支持部に支持された前記被加工物を、前記支持部に固定する固定手段と、
前記支持部の他端面から垂直に突出して設けられ、前記把持手段によって把持される把持部であって、前記把持手段によって支持される支持面と、前記中心軸線を含む一平面に関して面対称である複数の把持面とを有する把持部と、を含むことを特徴とする機械加工用治具。
【００１２】
また本発明は、前記支持部および前記把持部は、前記中心軸線に沿って延びる挿通孔をそれぞれ有し、
前記固定手段は、前記各挿通孔を挿通して、前記支持部に支持された被加工物に螺合するねじ部材であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記凸部の前記延びる方向に垂直な断面形状は、長方形であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、円柱状の支持部の一端面に中心軸線に垂直な直線に沿って延びる凸部が設けられるので、被加工物の凹部に凸部を嵌合させることによって、被加工物は支持部の一端面上で少なくとも凸部が延びる方向に対して交差する方向に位置決めすることができる。
【００１５】
また、支持部の他端面に設けられる把持部には、支持面と、中心軸線を含む一平面に関して面対称に把持面とが設けられるので、把持部を把持手段によって把持したときに、面対称の把持面が把持され、これによって把持部を把持するたびに位置合せを行う必要がなく、位置決め作業を容易化することができる。
【００１６】
また、前記凸部は支持部の一端面に設けられるので、中空の被加工物が前記一端面上に固定手段によって固定し、一端面と被加工物の前記一端面に対向する内面との間に空間が存在し、機械加工用治具に穿孔工具を干渉させずに穴あけ加工を行うことができる。
【００１７】
また本発明によれば、固定手段がねじ部材から成るので、ねじ部材の被加工物に対する螺合状態を解除して、被加工物が機械加工用治具に固定された状態から解放し、新たな被加工物と容易に交換することができる。
【００１８】
また本発明によれば、凸部の断面形状が長方形であるので、加工時に機械加工用治具および被加工物を中心軸線まわりに回転させて工具によって加工を行ったときに、被加工物に凸部から前記回転による力の中心軸線方向の分力が作用せず、被加工物の中心軸線方向の位置ずれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の機械加工用治具１を示す断面図である。
【図２】機械加工用治具１から被加工物２が取り外された状態を示す分解斜視図である。
【図３】機械加工用治具１に被加工物２が取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図４】機械加工用治具１を図1の左方から見た側面図である。
【図５】図４の切断面線Ｖ−Ｖから見た拡大断面図である。
【図６】機械加工用治具１を図１の右方から見た側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明の一実施形態の機械加工用治具１を示す断面図であり、図２は機械加工用治具１から被加工物２が取り外された状態を示す分解斜視図であり、図３は機械加工用治具１に被加工物２が取り付けられた状態を示す斜視図である。本実施形態の機械加工用治具（以下、単に「治具」と略記する）１は、直径線上に形成された凹部３を有する中空半球状の被加工物２を切削および穿孔などの機械加工を行うための加工装置である複合加工ＮＣ（Numerically Controlled）旋盤に備えられる、把持手段であるチャッキング装置４の３つの把持部材５によって着脱可能に把持され、被加工物２を位置決めした状態で保持するために用いられる。被加工物２は、たとえば人工関節のシェルであり、複数の孔２ａの穿孔および、ねじ孔２ｂ（ねじ加工は保持前に加工済）の周囲の表面溶射によるばり２ｃの切削除去などが行われる。
【００２１】
複合加工ＮＣ旋盤には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸およびＺ軸まわりの回転角度の基準軸であるＣ軸が設定され、また、機械側とワーク側のＣ軸角度差を補正した後のＸ軸、Ｙ軸であるところの、互いに直交するＸ’軸、Ｙ’軸が設定される。また被加工物２を加工するための工具を具備するミルには、被加工物２に対する工具の回転角度の基準軸であるＢ軸が設定されている。
【００２２】
治具１は、被加工物２を支持するための円柱状の支持部６と、支持部に一体に形成され、チャッキング装置４の３つの把持部材５によって、中心軸線Ｌ１に関して垂直でかつ等角度の３方から挟着される把持部７と、被加工物２を支持部６上に固定する固定手段であるボルト８とを含む。
【００２３】
支持部６および把持部７は、チャッキング装置４によって把持部７が把持された状態においてＺ軸上に保持され、このＺ軸に中心軸線Ｌ１が平行となるように位置決めされる。支持部６および把持部７には、ボルト８の軸部が挿通される挿通孔９がそれぞれ形成される。この挿通孔９は、１本の円柱状の貫通孔として実現される。
【００２４】
図４は機械加工用治具１を図1の左方から見た側面図であり、図５は図４の切断面線Ｖ−Ｖから見た拡大断面図である。治具１において、支持部６の一端面１１には、中心軸線Ｌ１に垂直な直線Ｌ２，Ｌ３に沿って延びる凸部１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂが設けられる。これらの凸部１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂは、被加工物２の凹部３にわずかな公差、たとえば±０．１〜０．２ｍｍ程度の公差で嵌合可能であり、各直線Ｌ２，Ｌ３に垂直な断面形状が長方形とされる。各凸部１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂの寸法Ｈ，Ｂの一例を参考までに述べると、Ｈ＝１．５ｍｍ、Ｂ＝３．１５ｍｍである。
【００２５】
図６は、機械加工用治具１を図１の右方から見た側面図である。治具１において、把持部７は、支持部６の他端面１４から同軸にかつ垂直に突出して設けられ、各把持部材５によってＺ軸方向に支持される支持面１５と、中心軸線Ｌ１を含む一平面（図示せず）に関して面対称、すなわち本実施形態では、中心軸線Ｌ１に関して１２０°毎に複数の把持面１７ａ，１７ｂ，１７ｃとを有する。各把持面１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、把持部材５がそれぞれ接触して押圧され、これによって中心軸線Ｌ１がＺ軸上に位置決めされる。
【００２６】
このような治具１は、たとえばステンレス鋼から成り、前述のシェルなどである中空で半球状の被加工物２を把持して、穿孔加工、切削加工などが順次的に行われる。
【００２７】
本実施形態によれば、支持部６の一端面１１に中心軸線Ｌ１に垂直な直線Ｌ２，Ｌ３に沿って延びる凸部１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂが設けられるので、被加工物２の凹部３に凸部１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂを嵌合させることによって、被加工物２は支持部６の一端面１１、すなわちＺ軸に垂直な平面上で少なくとも凸部１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂが延びる方向に対して交差する方向に位置決めすることができる。
【００２８】
また、把持部７には、支持面１５と把持面１７ａ，１７ｂ，１７ｃとが設けられるので、治具１をチャッキング装置４に取付けるたび、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｃ軸およびＸ’軸、Ｙ’軸、Ｂ軸の位置合せを行う必要がなく、治具１の位置決め作業を容易化することができる。
【００２９】
また、各凸部１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂは、支持部６の一端面１１に設けられるので、中空の被加工物２をボルト８によって固定した状態で、被加工物２と一端面１１との間に空間を確保し、工具を治具１に干渉させずに穿孔して穴あけ加工することができる。
【００３０】
また、治具１に被加工物２をねじ部材であるボルト８によって固定するので、被加工物２を治具１に対して容易に交換することができ、加工後の被加工物２と加工前の被加工物２との交換時間を短縮することができる。
【００３１】
また、凸部１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂの断面形状が長方形であり、被加工物２の凹部３に対してぴったりと嵌合するように構成されるので、治具１および被加工物２を中心軸線Ｌ１まわりに回転させて、工具によって被加工物２の加工を行っても、被加工物２の凹部３に凸部１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂからの周方向の力だけが作用し、中心軸線Ｌ１方向の分力が生じないので、被加工物２の中心軸線Ｌ１方向の位置ずれを抑制することができる。
【００３２】
本発明は、上記シェルの加工だけでなく、その他の被加工物、たとえば金属部品を加工するためにも好適に実施することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  機械加工用治具
２  被加工物
２ａ  孔
２ｂ  ねじ孔
２ｃ  ばり
３  凹部
４  チャッキング装置
５  把持部材
６  支持部
７  把持部
８  ボルト
９  挿通孔
１１  一端面
１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ  凸部
１４  他端面
１５  支持面
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  把持面
【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】
2016117125.tif 000007
【図６】
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