JP2001212730A - ワークの支持固定治具及び加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 ワークが戴置される受け治具と、この受
け治具上に戴置されたワークを弾発的に押圧してワーク
を上記受け治具上に固定する固定用アームとを具備して
なるワークの支持固定治具。 【効果】 本発明によれば、ワークを確実にしっかりと
固定することができ、セラミックスのスライシング加工
時のチッピングを防止し得るなど、ワークの加工時にお
けるワークの支持不良等による加工不良を防止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に工作機械にお
ける工作物（ワーク）の支持固定治具、及びこれを用い
た工作物（ワーク）のスライシング、研削、穿孔等の加
工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】金属材
等のスライシング加工においては、加工時に工作物が動
かないようにするために、油圧・空気圧・ワイヤーの張
力・ゴムバンド・ねじ止め等を利用した固定治具が公知
であり、広く採用されている。

【０００３】しかし、セラミックス（硬度・高温耐久性
・電気特性・磁気特性等に優れた特長がある、酸化物・
窒化物・炭化物・希土類化合物を主成分とした材料）
は、材質が高硬度で脆いという特長がある。このため、
セラミックスのスライシング加工では、ワークの出口付
近にチッピングの不良が発生し易い。このために公知の
治具での加工は困難であった。

【０００４】そこで、従来のセラミックスの加工におい
ては、工作物をホットメルト型接着剤（通称ワックス）
等を使用してカーボン板等に接着固定し、それを工作機
のテーブルにクランプ・バイス等により間接的に固定す
る方法を行っていた。しかし、この工作物の接着・脱着
作業は作業時間がかかる作業である。しかも、この作業
の自動化には多数のロボットや複雑な自動機器が必要な
ため、加工コストが高くなってしまう問題があった。

【０００５】本発明は、上記事情を改善するためになさ
れたもので、セラミックスをスライシング加工等する場
合においても、チッピング等の不良を防止してワークを
しっかりと固定することができるワークの支持固定治具
及びこれを用いたワークの加工方法を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の諸問
題を解決するために、セラミックスのスライシング加工
のメカニズムを研究した。その結果、工作物寸法と治具
の精度のバラツキなどの影響で、切断終了時に工作物に
負荷がかかり、チッピング不良が発生することが判明
し、この点を解決すべく鋭意検討を行った結果、本発明
に到達したものである。

【０００７】即ち、本発明は、下記のワークの支持固定
治具を提供する。 請求項１：ワークが戴置される受け治具と、この受け治
具上に戴置されたワークを弾発的に押圧してワークを上
記受け治具上に固定する固定用アームとを具備してなる
ワークの支持固定治具。 請求項２：ワークが戴置される第１受け治具と、ワーク
の外側方への移動を係止する第２受け治具と、外側上部
に押え体が突設された主体とその内側面に突設された揺
動用ブロックとを備え、ピンにより回動可能に上記第１
受け治具の内側方に配設された固定用アームと、上記揺
動用ブロックを上方に押圧することにより上記主体を外
側方向に回動させて上記押え体によりワークをその上方
から下方に向けて押圧させる弾性体とを具備してなるワ
ークの支持固定治具。 請求項３：上記第２受け治具が、ワークを内側方に押圧
するように付勢された板バネを用いて形成された請求項
２記載の治具。 請求項４：上記第１受け治具、第２受け治具及び押え体
のワークとの当接面のいずれかにワークを当接押圧する
弾性体を設けた請求項２記載の治具。 請求項５：第１受け治具の少なくとも上部、第２受け治
具の少なくとも上部及び固定用アームの主体の押え体を
含む少なくとも上部をそれぞれ櫛歯状に形成することに
より、これら第１受け治具、第２受け治具及び固定用ア
ームに切断刃が進入可能な加工用空隙を設けた請求項
２，３又は４記載の治具。

【０００８】また、本発明は、上記治具の受け治具及び
固定用アームにより固定されたセラミックス製ワークを
加工するワークの加工方法を提供する。

【０００９】本発明によれば、特にセラミックス製加工
物（ワーク）をスライシング加工する場合において、チ
ッピング不良を確実に防止し得るなど、支持不良による
加工不良を確実に防止し得る。

【００１０】

【発明の実施の形態及び実施例】第１実施例 図１〜３は、本発明の第１実施例を示すもので、図中１
は、工作機のテーブルにねじ止め固定された支持ベース
であり、この支持ベース１上に支持固定治具１０が設け
られている。

【００１１】この支持固定治具１０は、第１受け治具１
１、第２受け治具２１、固定用アーム３１を具備する。
第１受け治具１１は、外側方に向けて下向傾斜する傾斜
上端面１２を有する複数枚の受け板体１３が互いに所定
間隔離間して並列されていると共に、これら受け板体１
３間の下部に小板体が介装一体化されて上部が櫛歯状に
形成されており、この第１受け治具１１は、上記支持ベ
ース１に固定されている。第２受け治具２１は、上記各
受け板体１３にそれぞれ対応して櫛歯状に並列され、受
け板体１３の傾斜上端面１２と相応する傾斜下端面２２
を有し、上記受け板体１３の傾斜上端面１２上の外側部
側に載置される複数枚の係止板体２３を備え、これら係
止板体２３はその外側面に支持板２４が取り付けられて
一体化されていると共に、油圧又は空気圧シリンダー２
５に進退可能に配設されたピストン２６の先端部が上記
支持板２４に取り付けられ、ピストン２６が進出限状態
にあるとき、上記係止板体２３が受け板体１３上に載置
され、ピストン２６がシリンダー２５側に退くと、これ
と一体に係止板体２３が外側方に移動し、受け板体１３
から離間するようになっている。

【００１２】上記固定用アーム３１は、外側面上端部に
鉤状押え体３２が一体に突設された複数枚の押え板体３
３がそれぞれ上記受け板体１３に対向してその内側方に
並設されていると共に、これら押え板体３３間の下部に
小板体３４が介装一体化されて、上部が櫛歯状に形成さ
れた主体３５を備えている。この主体３５の両側には、
それぞれ上記支持ベース１上に固定された一対の支持体
４１が設けられ、これら支持体４１間に、ヒンジピン４
２が上記主体３５を貫通して架け渡されることにより、
この主体３５が上記支持ベース１の上方にこれと所定間
隔離間した状態でピン４２より回動可能に支持されてい
る。また、上記主体３５の内側面には、揺動用ブロック
３６が固定されている。この揺動用ブロック３６には、
ブロック３６を上下方向に貫通してクランプ調節ねじ３
７が進退可能に取り付けられていると共に、このねじ３
７の突出下部に常時は上記ブロック３６を押し上げるよ
うに付勢されたバネ（弾性体）３８が取り付けられてお
り、これにより常時は上記主体３５が外側方向に回動す
るように付勢され、加工されるべきワークＷが、上記第
１受け治具１１の受け板体１３の傾斜上端面１２上に載
置され、第２受け治具２１の係止板体２３によりワーク
Ｗが外側方に移動することが係止されると共に、上記固
定用アーム３１の鉤状押え体３２にて上方から押圧さ
れ、固定されるようになっていると共に、上記クランプ
調節ねじ３７を油圧又は空気圧シリンダー３９のピスト
ン４０にて、上記バネ３８の付勢力に抗して押圧する
と、上記鉤状押え体３２がワークＷから離間する方向に
回動するものである。ここで、この回動角度（鉤状押え
体３２の第１受け治具１１に対する開き度合）は、上記
クランプ調節ねじ３７の突出下部における進退程度によ
り調節される。

【００１３】また、５０は円形状のダイヤモンド砥石外
周切断刃であり、これは上記第１受け治具１１の受け板
体１３間、第２受け治具２１の係止板体２３間、及び固
定用アーム３１の押え板体３３間、つまり支持固定治具
１０の加工用空隙Ｓに進入するものである。

【００１４】上記支持固定治具１０を用いてワークＷを
切断加工する場合は、図３（ａ）に示したように、クラ
ンプ調節ねじ３７を上方からシリンダー３９のピストン
４０によりバネ３８の付勢力に抗して図中矢印Ａ方向に
押圧することにより、固定用アーム３１の押え板体３３
及びこれと一体に押え体３２を第１及び第２受け治具１
１，２１から開く方向に（図中Ｘ方向）に回動させ、ワ
ークＷを第１治具１１の傾斜上端面１２上に載置する。
次いで、図３（ｂ）に示したように、ピストン４０を図
中矢印Ｂ方向にシリンダー３９に退入させることによ
り、バネ３８が元の状態に復元し、揺動用ブロック３６
を上方に押圧し、これによって固定用アーム３１の押え
板体３３及びこれと一体に押え体３２が第１及び第２受
け治具１１，２１に対して閉じる方向（図中Ｙ方向）に
回動して、押え体３２がワークＷを上から押圧し、ワー
クＷは受け板体１３、係止板体２３、押え体３２間に固
定される。

【００１５】この状態で、図１，２に示したように、切
断刃５０を上記加工用空隙Ｓに進入させ、切断刃５０を
図中Ｃ方向に回転させることにより、ワークＷを切断
し、スライシング加工する。この場合、上記支持ベース
１（これを固定しているテーブル）を図中矢印Ｄ方向に
移動することにより、スムーズに加工が行われる。な
お、このように支持ベース１を移動させる代わりに、切
断刃５０を上記矢印Ｄ方向と反対方向に移動させるよう
にしてもよい。

【００１６】上記のようにしてワークＷを加工した後
は、図３（ｃ）に示したように、第２受け治具２１を内
側方（図３（ａ）中、矢印Ｅ方向）に押圧していたピス
トン２６をシリンダー２５に退入させ（図３（ｃ）中、
矢印Ｆ方向）、これと一体に第２受け治具２１を外側方
に移動させる。これによりワークＷに対する第２受け治
具２１の係止状態が解消されて、加工されたワークが第
１受け治具１１の傾斜上端面１２を下方に移動して（転
がって）排出される。

【００１７】なお、切断刃５０は、１枚を用いてこれを
多数回作動させ、ワークを複数個に切断してもよく、多
数枚の切断刃５０を平行にセットして１回の切断操作に
より、ワークを同時に複数個に切断するようにしてもよ
い。

【００１８】ここで、ワークＷに対する押え体３２の押
圧力Ｚは適宜選定され、該力Ｚの強さと方向は、ワーク
の形状、サイズ、硬度、切断加工時の研削抵抗などで決
定される。例えば、上記固定治具を用いて、セラミック
スの一種である希土類磁性材料のφ１０ｍｍの円柱棒状
のワークを切断加工した場合、ワークＷに対する押え体
３２からの力Ｚ（鉛直方向に対し３０°の方向への力、
即ち押え体３２の下面に対し垂直方向の力）を１００Ｎ
程度にした場合、良好に加工できた。またこの場合、図
１〜３における第１受け治具１１の傾斜上端面１２の傾
斜角度は３０°程度とされているが、これに限られるも
のではない。更に、固定用アーム３１の回動角度は、図
３（ａ）に示したように、１０〜３０°とすることがで
きるが、これに限られるものではない。

【００１９】第２，第３実施例 図４は、本発明の第２実施例を示すもので、この例にあ
っては、第２受け治具として、ワークＷを内側方（固定
用アーム３１方向）に押圧するように付勢された係止板
バネ６１を第１受け治具１１の受け板体１３に固定状態
で配設したものを使用するものであり、加工されたワー
クＷの取り出しは、固定用アーム３１の鉤状押え体３２
を開いて行うものである。その他の構成については、図
１〜３と同様であるので、同一の参照符号を付し、その
説明を省略する。

【００２０】また、図５は、本発明の第３実施例を示す
もので、この例は、図１〜３の実施例において、受け板
体１３の傾斜上端面１２、係止板体２３の内側面、鉤状
押え体３２の下面にそれぞれゴム板等の弾性体６２を設
け、ワークＷがこれら部材に密着固定されて、しっかり
と係止されるようにしたものである。なお、弾性体６２
としては、ウレタンゴム板、シリコーンゴム板等のゴム
板のほか、板バネ等を使用することもできる。

【００２１】ここで、上記図１〜５の支持固定治具は、
固定用アーム３１の弾性を利用したワークの支持によ
り、能率的なスライシング加工等の加工を行うことがで
きるものであるが、この場合、第２受け治具２１に剛性
の高い金属ブロックを使用する図１〜３の支持固定治具
は、鉄鋼材・その他金属材での能率的なスライシング加
工に適している。一方、図４，５における治具は、特に
セラミックスのような高硬度で脆く、スライシング加工
におけるチッピングの不良が発生し易い材質に適した支
持固定治具である。これらの治具は、治具の精度や工作
物の歪みによる隙間を、弾性を有する補助治具（板バネ
・ゴム材等）で調節することで工作物をしっかりと固定
することが可能になる。即ち、図４の治具の場合、ワー
クに対して係止板バネ６１の押圧力が作用し（図中、矢
印Ｐ方向）、補助弾力が発生するもので、ワークがセラ
ミックスの一種である希土類磁性材料で、φ１０ｍｍの
円柱棒状の工作物の切断加工では、櫛歯状の板バネの材
質ＳＵ５、厚さ５ｍｍのものの場合、補助弾力Ｐとして
約１０Ｎの力が工作物に負荷され、この力でチッピング
不良を防止することができる。この図４の支持固定治具
が、セラミックスのスライシング加工の支持固定治具と
しては、耐久性・力の分散と安定性・小型で低価格な治
具などの点から最も好ましい。

【００２２】また、図５の支持固定治具も、弾性を利用
した固定用アームによる工作物支持に加えて、弾性を有
する補助治具（板バネ・ゴム材等）を併用した治具であ
る。例えば、ウレタンゴム板などの弾性体６２を上記各
部材１３，２３，３２に１箇所以上貼り付けて固定する
ことにより、弾性体６２からの補助弾力が発生し、この
力でチッピング不良を防止することができる。

【００２３】図４，５の支持固定治具のように弾性を有
する補助治具（板バネ・ゴム材等）を併用することによ
り、セラミックスのスライシング加工のようなチッピン
グ不良が発生し易い材質でも、上記のようにチッピング
不良を防止することができるが、この点を図６により更
に詳細に説明すると、図６は、切断終了直前乃至直後の
支持固定治具とワークの概念図である。図６（ａ）の第
２受け治具２１を剛性の高いブロック状とした場合、ワ
ークは固定用アームのバネクランプ力だけで固定されて
おり、この場合、ワーク寸法と治具の精度のバラツキに
より、ワークＷは、受け板体１３，係止板体２３，鉤状
押え体３２の間に１〜３点だけで接しており、これら部
材１３，２３，３２とワークＷとの間には小さな隙間６
３を有する。例えば、ワークＷの中央がくびれている
と、図６（ａ）の場合、４箇所の隙間６３がある。ここ
で、切断前〜途中のワークは全部繋がっているので、安
定して支持固定されている。しかし、切断終了寸前には
ワークの切り残りの部位に、固定用アームのバネの力が
集中して、折り曲げようとする。これが原因でチッピン
グ不良が発生してしまう。また、切断直後は、支持点が
ない中央のワークがフリーの状況になる。このため、中
央のワークが傾き、切断刃と接触することがある。これ
が原因のチッピング不良も発生してしまう。セラミック
スの一種である希土類磁性材料の場合は約１００ミクロ
ン以下のわずかな隙間であっても、これがチッピング不
良の原因となる。

【００２４】これに対し、図６（ｂ）に示したように、
第２受け治具２１を櫛歯状の板バネ６１にて形成した場
合、ワークの中央がくびれていても、櫛歯状の板バネ６
１がその形状に相応して撓み、このため、ワークは個別
の支持点で保持固定されており、ワークと治具との小さ
な隙間が少ない。従って、切断終了寸前のバネの力によ
るワークを折り曲げる力や、切断直後のワークの移動に
よる影響を減少することができる。

【００２５】また、図５の支持固定治具の場合も、ウレ
タンゴム板などの弾性を有する補助治具で補助弾力が発
生し、この力が上記と同様な理由により切断終了時の影
響を減少することができる。従って、このような構成に
より、チッピング不良を発生させずに、能率的なセラミ
ックスのスライシング加工を行うことができる。

【００２６】なお、本発明においては、各種の工作物に
おいて、治具部品の形状を変更することにより、セラミ
ックスの研削加工及びＭＣ加工に対応した支持固定治具
としても利用が可能である。この方式により、各種の能
率的な工作物の加工を行うことができる。

【００２７】例えば、図７に示したように、穴あけ加工
を行うことができる。即ち、図中７１は、穴あけ加工用
の固定用アームであり、これを上記切断加工用の固定用
アーム３１と交換して用いることにより、ドリル８１に
より、円柱状等のワークの側面に穴あけ加工することが
でき、その後、ワークの長さ決めのエンドミル加工、ス
ライシング加工等を行うことが可能である。なお、図７
において、固定用アーム７１は、四角ブロック状主体７
２の外側面の上端縁部において、その幅方向両端部にそ
れぞれ押え体７３，７３が突設されており、これら押え
体７３，７３によりワークＷを押圧するようになってい
るものである。

【００２８】なお、本発明において、ワークの形状は円
柱状に限られるものではなく、板状、角状、カワラ状な
ど、適宜な形状とすることができ、必要により第１，第
２受け治具、固定用アームの形状などをワーク形状に応
じて変更することができる。また、揺動用ブロックを押
圧する弾性体は、図示の圧縮バネに限られず、板ゴム、
油圧シリンダー、空気圧シリンダーなどを使用すること
もできるが、ワークが比較的小さく、クランプ力が少な
くてすむ場合には、設置サイズ、コスト、力の分散等の
点で圧縮バネが好適である。

【００２９】本発明の工作物の支持固定治具は、鉄鋼材
・その他金属材に対して使用可能である。特にセラミッ
クスのような、ホットメルト型接着剤（通称ワックス）
等を使用して接着固定を行っている工作物に対しては、
作業改善や比較的低価格な自動機器による加工コストダ
ウンの効果が大きい。そればかりでなく、セラミックス
の一種である希土類磁性材料は加熱すると磁気特性が劣
化する性質がある。このためホットメルト型接着剤等を
使用した接着固定は好ましくない。本発明の工作物の支
持固定治具を有する加工機には加熱が不必要なために、
従来に比べて磁気特性の向上した工作ができるようにな
ったものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、ワークを確実にしっか
りと固定することができ、セラミックスのスライシング
加工時のチッピングを防止し得るなど、ワークの加工時
におけるワークの支持不良等による加工不良を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の斜視図である。

【図２】（ａ）は同例の正面図、（ｂ）は固定用アーム
の平面図、（ｃ）は同アームの正面図である。

【図３】（ａ）は固定用アームを開いた状態の正面図、
（ｂ）は固定用アームを閉じてワークを固定した状態の
正面図、（ｃ）は加工後に加工されたワークを排出する
状態の正面図である。

【図４】本発明の第２実施例の正面図である。

【図５】本発明の第３実施例の正面図である。

【図６】（ａ）は剛性の第２受け治具を用いてワークを
支持した状態の斜視図、（ｂ）は第２受け治具として板
バネを用いてワークを支持した状態の斜視図である。

【図７】（ａ）は穴あけ加工用の固定用アームの平面
図、（ｂ）は同アームの正面図、（ｃ）は同アームを用
いた支持固定治具を使用してドリリングする状態の正面
図である。

【符号の説明】

１ 支持ベース １０ 支持固定治具 １１ 第１受け治具 １２ 傾斜上端面 １３ 受け板体 ２１ 第２受け治具 ２２ 傾斜下端面 ２３ 係止板体 ２４ 支持板 ２５ シリンダー ２６ ピストン ３１ 固定用アーム ３２ 鉤状押え体 ３３ 押え板体 ３４ 小板体 ３５ 主体 ３６ 揺動用ブロック ３７ クランプ調節ねじ ３８ バネ（弾性体） ３９ シリンダー ４０ ピストン ４１ 支持体 ４２ ヒンジピン ５０ 切断刃 Ｗ ワーク Ｓ 加工用空隙 ６１ 係止板バネ ６２ 弾性体 ６３ 隙間 ７１ 穴あけ加工用の固定用アーム ７２ 主体 ７３ 押え体 ７４ 受け治具 ７５ 係止突起 ８１ ドリル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 典夫 福井県武生市北府２丁目１番５号 信越化 学工業株式会社武生工場内 Ｆターム(参考） 3C016 AA01 BA06 CA05 CB03 CC02 CE02 3C069 AA01 BA04 BB01 BB02 BC01 CA03 CB01 EA01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークが戴置される受け治具と、この受
   け治具上に戴置されたワークを弾発的に押圧してワーク
   を上記受け治具上に固定する固定用アームとを具備して
   なるワークの支持固定治具。
2. 【請求項２】 ワークが戴置される第１受け治具と、ワ
   ークの外側方への移動を係止する第２受け治具と、外側
   上部に押え体が突設された主体とその内側面に突設され
   た揺動用ブロックとを備え、ピンにより回動可能に上記
   第１受け治具の内側方に配設された固定用アームと、上
   記揺動用ブロックを上方に押圧することにより上記主体
   を外側方向に回動させて上記押え体によりワークをその
   上方から下方に向けて押圧させる弾性体とを具備してな
   るワークの支持固定治具。
3. 【請求項３】 上記第２受け治具が、ワークを内側方に
   押圧するように付勢された板バネを用いて形成された請
   求項２記載の治具。
4. 【請求項４】 上記第１受け治具、第２受け治具及び押
   え体のワークとの当接面のいずれかにワークを当接押圧
   する弾性体を設けた請求項２記載の治具。
5. 【請求項５】 第１受け治具の少なくとも上部、第２受
   け治具の少なくとも上部及び固定用アームの主体の押え
   体を含む少なくとも上部をそれぞれ櫛歯状に形成するこ
   とにより、これら第１受け治具、第２受け治具及び固定
   用アームに切断刃が進入可能な加工用空隙を設けた請求
   項２，３又は４記載の治具。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項記載の支
   持固定治具の受け治具と固定用アームとによりセラミッ
   クス製ワークを固定して、該ワークを加工するワークの
   加工方法。