JP2012096295A

JP2012096295A - 治具

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Publication number: JP2012096295A
Application number: JP2010243162A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yamamura; 誠山村; Masaru Asano; 勝浅野
Original assignee: Nagase Integrex Co Ltd
Current assignee: Nagase Integrex Co Ltd
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: JP5634827B2

Abstract

【課題】ワークをガタツキが生じることなく、基準面に対して所定位置に正確に保持することができるとともに、そのワークの保持状態でワークに擦過傷や変形、あるいは割れ等の損傷が生じるおそれを防止することができる治具を提供する。
【解決手段】ワークＷを挟持可能な第１及び第２治具片２２，２３により、治具２１を構成する。治具２１の外側面には、加工テーブル等に設置するための基準面２１ａ，２１ｂを形成する。第１及び第２治具片２２，２３のワーク保持面２４，２５には、ワークＷの表面より軟質の保護層２４ａ，２５ａを設ける。保護層２４ａ，２５ａとして、第１及び第２治具片２２，２３を構成する金属の摩擦係数より低い摩擦係数の合成樹脂を用いる。
【選択図】図１０

Description

この発明は、例えば工作機械において、タービンブレード等の特殊な断面形状を有するワークの両端部等を加工する際に、ワークをその両端部を除く部分において保持した状態で、加工テーブル等に設置する場合に用いられる治具に関するものである。

従来、この種の治具としては、例えば特許文献１に開示されるような構成が提案されている。この従来構成においては、タービンブレード等のワークの長さ方向の一端部を、一対の支持ブロックと固定具との協働により支持するようになっている。各支持ブロックの支持面には、放電堆積によりセラミックを含む皮膜が被覆されている。そして、この皮膜により、ワークが支持ブロックの支持面上にガタツキを抑えて、擦過傷や変形、あるいは割れ等の損傷を生じることなく支持されるようになっている。

国際公開第２００６／０９５７６７号パンフレット

ところが、この従来の治具においては、ワークの一側面を支持する一対の支持ブロックの支持面に保護用の皮膜が設けられているが、ワークの他側面に当接する固定具側には保護構成が施されていない。このため、ワークに損傷を生じるおそれを防止することが難しいという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ワークをガタツキが生じることなく、基準面に対して所定位置に正確に保持することができるとともに、そのワークの保持状態でワークに損傷が生じるおそれを防止することができる治具を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、ワークを挟持可能な第１及び第２治具片を有するとともに、外側面に基準面が形成された治具において、前記第１及び第２治具片のワーク保持面にワークの表面より軟質の保護層を設けたことを特徴としている。

従って、この発明の治具においては、軟質の保護層を設けた両治具片のワーク保持面間において、ワークをガタツキが生じることなく、治具の外側面の基準面に対して所定位置に正確に保持することができる。また、ワークの保持状態においては、硬質の両ワーク保持面がワークの両側面に対して直接当接することなく、両ワーク保持面上の軟質の保護層がワークの両側面に当接するため、ワークに擦過傷や変形、あるいは割れ等の損傷が生じるおそれを効果的に防止することができる。

前記の構成において、前記保護層として、第１及び第２治具片を構成する金属の摩擦係数より低い摩擦係数の合成樹脂を用いるとよい。
前記の構成において、前記第１及び第２治具片のうちの一方の治具片に、ワークを他方の治具片のワーク保持面に向かって押圧するための押圧部材を設けるとよい。

前記の構成において、前記押圧部材の少なくとも押圧面を、前記保護層と同質の材料により形成するとよい。
前記の構成において、前記押圧部材の全体を、前記保護層と同質の材料により形成するとよい。

前記の構成において、マスタワークをワーク保持面から浮かせた状態で第１,第２治具片間にそのマスタワークを挟持し、そのマスタワークと第１,第２治具片との間に溶融状態の合成樹脂を注入し、その合成樹脂を硬化させて保護層とするとよい。

前記の構成において、前記第１及び第２治具片のうちの一方の治具片に、貫通孔を設け、その貫通孔にはワークを他方の治具片のワーク保持面に向かって押圧するための押圧部材を設けた構成であって、前記貫通孔を介してマスタワークと第１,第２治具片との間に溶融状態の合成樹脂を注入し、その合成樹脂を硬化させて保護層とし、さらに、前記貫通孔内の硬化合成樹脂を分離して押圧部材とするとよい。

以上のように、この発明によれば、ワークをガタツキが生じることなく、基準面に対して所定位置に正確に保持することができるとともに、そのワークの保持状態でワークに損傷が生じるおそれを防止することができるという効果を発揮する。

一実施形態の治具を示す平面図。図１の治具の正面図。同治具の底面図。同治具の背面図。同治具の左側面図。同治具の一部分を実線で表した左側面図。図１の治具における下側の第１治具片を示す斜視図。同治具における上側の第２治具片を示す斜視図。同治具における押圧部材及びその関連構成を示す分解斜視図。図２の１０−１０線における拡大断面図。図２の１１−１１線における拡大断面図。図２の１２−１２線における拡大断面図。押圧部材の分離状態を示す平面図。

以下に、この発明を具体化した治具の一実施形態を、図面に従って説明する。
図１〜図８に示すように、この実施形態の治具２１は、金属製の下側の第１治具片２２と、その第１治具片２２上に着脱可能に組み付けられる金属製の上側の第２治具片２３とから構成されている。両治具片２２，２３間には、特殊な断面形状を有するワークＷ（この実施形態においては、ワークＷは金属製あるいはセラミック製のタービンブレード）が、その両端部を除く長さ方向の中間部において挟持されるようになっている(図１の２点鎖線参照)。また、両治具片２２，２３が相互に組み付けられた状態で、治具２１が横長の直方体形状をなして、その治具２１の外側面（例えば下面、前面及び左側面）に互いに直交する方向へ延びる３つの基準面２１ａ，２１ｂ，２１ｃが形成されるようになっている。そして、ワークＷを挟持した治具２１が、この基準面２１ａ〜２１ｃを基準にして、工作機械の加工テーブル上等に設置されるようになっている。この基準面は、治具２１の他の３箇所の面でもよい。なお、実際の治具２１の長さＬは、１５８ｍｍである。図２に２点鎖線で示すように、ワークＷの端部と治具２１の外側面との間には、ワークＷの長さ方向の位置決めをするための突き当て６０が設けられる。この突き当て６０は治具２１と別体であっても、治具２１に設けられるものであっても、どちらでもよい。

図７、図８及び図１０に示すように、前記第１治具片２２の上面における前後方向の中央部には、タービンブレードの一側面の形状をなすワーク保持面２４が第１治具片２２の長さ方向の全長にわたって延びるように形成されている。第２治具片２３の下面における長さ方向の両端部には、第１治具片２２のワーク保持面２４に対応するとともに、タービンブレードの他側面の形状をなすワーク保持面２５が形成されている。そして、第１治具片２２のワーク保持面２４上にワークＷの長さ方向の中間部が載置された状態で、第１治具片２２上に第２治具片２３が組み付けられることにより、第２治具片２３のワーク保持面２５がワークＷの上面に接合されて、ワークＷが両ワーク保持面２４，２５間に挟持されるようになっている。前記ワーク保持面２４,２５が正確な位置関係を保持できるように、第２治具片２３にはピン５１が、第２治具片２２の孔５２にはピン５１が嵌るスリーブ５３が設けられている。なお、第１治具片２２及び第２治具片２３の長さ方向の中央部には凹部２２ａ，２３ａがそれぞれ形成されている。このため、第１治具片２２のワーク保持面２４はその底部を残して切除され、第２治具片２３のワーク保持面２５は前記のように両端部のみに形成されている。

図７、図８及び図１０に示すように、前記第１治具片２２の上面における長さ方向の両端部には、前後一対の固定座部２６が形成されている。各固定座部２６には、各一対のネジ孔２７が上下方向に延びるように形成されている。第２治具片２３の下面における長さ方向の両端部には、前後一対の固定座部２８が形成されている。各固定座部２８には、各一対のボルト挿通孔２９が第１治具片２２の各ネジ孔２７に対応するように形成されている。そして、第１治具片２２の各固定座部２６上に第２治具片２３の各固定座部２８が接合された状態で、各ボルト挿通孔２９から各ネジ孔２７にボルト３０が螺合されることにより、第１治具片２２上に第２治具片２３が組み付け固定されるようになっている。

図１０〜図１２に示すように、前記第１及び第２治具片２２，２３のワーク保持面２４，２５には、金属製のワークＷの表面より軟質の保護層２４ａ，２５ａが設けられている。これらの保護層２４ａ，２５ａは、第１及び第２治具片２２，２３を構成する金属の摩擦係数よりも低い摩擦係数の合成樹脂を用いて、ワーク保持面２４，２５の表面に被覆形成されている。この保護層２４ａ，２５ａとしては、エポキシ樹脂や、金属粉入りエポキシ樹脂が用いられる。そして、両治具片２２，２３のワーク保持面２４，２５間にワークＷが挟持される際に、この軟質の保護層２４ａ，２５ａにより、ワークＷの表面が傷付くことなく保護されるようになっている。

図１、図２、図８、図９及び図１２に示すように、前記第２治具片２３の上面における長さ方向の両端部には、平面四角形状の一対の凹部３１が形成されている。第２治具片２３の各凹部３１の底部と各ワーク保持面２５との間には、平面長円形状の一対の透孔３２が貫設されている。各透孔３２内には押圧部材３３が上下方向へ移動可能に挿入され、その押圧部材３３の下面には第２治具片２３のワーク保持面２５と同カーブ形状をなす押圧面３３ａが形成されている。この押圧部材３３は、押圧面３３ａを含めて全体が前記ワーク保持面２４，２５の保護層２４ａ，２５ａと同質の合成樹脂により形成されている。

図１、図２、図９及び図１２に示すように、前記第２治具片２３の左右両側面の小孔には、一対の規制ピン３４が各押圧部材３３に向かって横方向に打ち込まれている。各押圧部材３３の側面には、上下方向に延びる凹状の長孔３３ｂが形成されている。そして、各規制ピン３４の内端部が各押圧部材３３上の長孔３３ｂに係合されることにより、各押圧部材３３が透孔３２内において上下方向へ所定範囲内で移動可能に保持されるとともに、透孔３２内から脱落しないように保持されている。なお、この規制ピン３４は、先端が棒形状をしたネジであってもよい。

図９及び図１２に示すように、前記第２治具片２３の各凹部３１内には、平板状の蓋体３５が嵌着されて複数のボルト３６により固定されている。各蓋体３５の中間部には、ネジ孔３５ａが形成されている。各蓋体３５のネジ孔３５ａに対応するように、各押圧部材３３の上面には凹状の収容孔３３ｃが形成されている。各押圧部材３３の収容孔３３ｃ内に突出するように、各蓋体３５のネジ孔３５ａには押圧ボルト３７が回転調節可能に螺合されている。押圧ボルト３７の上端には工具用溝部３７ｂを有する回転操作部３７ａが突設されるとともに、下端にはバネ保持用の小径の突起３７ｃが形成されている。

図９及び図１２に示すように、前記各押圧ボルト３７の下端と各収容孔３３ｃの内底部との間には、コイルバネよりなる押圧バネ３８が介装されている。そして、両治具片２２，２３のワーク保持面２４，２５間にワークＷが挟持された状態で、各押圧ボルト３７が回転操作部３７ａによって螺進回転されることにより、押圧バネ３８により各押圧部材３３に対して収容孔３３ｃ内で下方への弾発力が付与される。このため、各押圧部材３３の押圧面３３ａにより、ワークＷが第１治具片２２のワーク保持面２４に向かって押圧されて、ワークＷの挟持状態におけるガタツキが抑制されるようになっている。

なお、この実施形態においては、前記第１，第２治具片２２，２３を固定するためのボルト３０として、ＪＩＳネジ規格Ｂ１１７６六角穴付きボルトＭ６を使用し、蓋体３５を固定するためのボルト３６として、ＪＩＳネジ規格Ｂ１１７６六角穴付きボルトＭ４を使用し、押圧ボルト３７として、ＪＩＳネジ規格Ｂ１１７６六角穴付きボルトＭ８を使用している。

次に、前記のように構成された治具の機能を説明する。
さて、この治具２１を用いてタービンブレード等のワークＷを保持する場合には、第１治具片２２上から第２治具片２３を取り外した状態で、第１治具片２２のワーク保持面２４上にワークＷを載置する。この状態で、第１治具片２２上に第２治具片２３を被せて、両治具片２２，２３の固定座部２６，２８を互いに接合させ、第２治具片２３の各ボルト挿通孔２９から第１治具片２２の各ネジ孔２７にボルト３０を螺合する。このボルト３０の螺合により、第２治具片２３が第１治具片２２上に組み付け固定されて、ワークＷが両治具片２２，２３のワーク保持面２４，２５間に挟持される。

この場合、両治具片２２，２３のワーク保持面２４，２５に、ワークＷの表面より軟質の合成樹脂よりなる保護層２４ａ，２５ａが設けられている。このため、ワークＷが両保護層２４ａ，２５ａ間においてガタツキを抑制した状態で、治具２１の外側面の基準面２１ａ〜２１ｃに対する所定位置に正確に保持される。さらに、このワークＷの保持状態においては、両ワーク保持面２４，２５上の軟質の保護層２４ａ，２５ａがワークＷの両側の被保持面に当接している。このため、硬質の両ワーク保持面２４，２５がワークＷの被保持面に直接当接する場合とは異なり、ワークＷに擦過傷や変形、あるいは割れ等の損傷が生じるおそれはない。

その後、前記第２治具片２３上の各蓋体３５のネジ孔３５ａから、各押圧ボルト３７の回転操作部３７ａの工具用溝部３７ｂに図示しないドライバ等の工具を嵌挿して、各押圧ボルト３７を螺進回転させる。すると、押圧バネ３８を介して各押圧部材３３に収容孔３３ｃ内で下方への弾発力が付与され、その押圧部材３３の押圧面３３ａにより、ワークＷが第１治具片２２のワーク保持面２４に向かって押圧される。

よって、両治具片２２，２３のワーク保持面２４，２５や、それに対応するワークＷの被保持面に加工誤差が生じている場合でも、ワークＷが両押圧部材３３と第１治具片２２のワーク保持面２４との間で、ガタツキを生じることなく挟持される。この場合、押圧部材３３がその下端の押圧面３３ａを含めて、ワーク保持面２４，２５の保護層２４ａ，２５ａと同質の合成樹脂により形成されている。このため、押圧部材３３によるワークＷの押圧時に、ワークＷに擦過傷や変形、あるいは割れ等の損傷が生じるおそれもない。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）この実施形態の治具においては、ワークＷを挟持可能な第１及び第２治具片２２，２３から構成されている。治具２１の外側面には、加工テーブル等に設置するための基準面２１ａ〜２１ｃが形成されている。第１及び第２治具片２２，２３のワーク保持面２４，２５には、ワークＷの表面より軟質の保護層２４ａ，２５ａが設けられている。

このため、軟質の保護層２４ａ，２５ａを設けた両治具片２２，２３のワーク保持面２４，２５間において、ワークＷをガタツキが生じることなく、治具２１の外側面の基準面２１ａ〜２１ｃに対して所定位置に正確に保持することができる。また、ワークＷの保持状態においては、硬質の両ワーク保持面２４，２５がワークＷの両側の被保持面に対して直接当接することなく、両ワーク保持面２４，２５上の軟質の保護層２４ａ，２５ａがワークＷの被保持面に当接するため、ワークＷに損傷が生じるおそれを防止することができる。

（２）この実施形態の治具においては、前記保護層２４ａ，２５ａとして、第１及び第２治具片２２，２３を構成する金属の摩擦係数より高い摩擦係数の合成樹脂が用いられている。このため、両ワーク保持面２４，２５上に設けられた合成樹脂製の保護層２４ａ，２５ａにより、ワークＷに損傷が生じるおそれを効果的に防止することができる。つまり、保護層２４ａ，２５ａの摩擦係数が高いほど、ワークＷは移動しにくく、所定位置を保持することができて、ワークＷの損傷を防止できる。

（３）この実施形態の治具においては、前記第１及び第２治具片２２，２３のうちの一方の治具片２３に、ワークＷを他方の治具片２２のワーク保持面２４に向かって押圧するための押圧部材３３が設けられている。このため、第１及び第２治具片２２，２３のワーク保持面２４，２５や、それに対応するワークＷの被保持面に加工誤差が生じている場合でも、押圧部材３３によってワークＷを他方の治具片２２のワーク保持面２４に押圧することにより、ワークＷにガタツキが生じるおそれを適切に抑制することができる。

（４）この実施形態の治具においては、前記押圧部材３３の少なくとも押圧面３３ａが、前記保護層２４ａ，２５ａと同質の材料により形成されている。このため、押圧部材３３によるワークＷの押圧時に、押圧部材３３の押圧面３３ａによって、ワークＷに擦過傷や変形、あるいは割れ等の損傷が生じるおそれを防止することもできる。

前記保護層２４ａ，２５ａは、ワーク保持面２４，２５の形状を有する合成樹脂板をそのワーク保持面２４，２５に被せることで形成される。その他に、合成樹脂をワーク保持面２４，２５に膜状に形成することができる。このためには、以下の方法が採用される。すなわち、マスタワーク（図示しない）をワーク保持面２４，２５から浮かせた状態で第１,第２治具片２２，２３間に挟持する。マスタワークを治具２１の規定の位置においてワーク保持面２４，２５から浮かせる手段としては、第１治具片２２，２３の一部にマスタワークを支持する突起等の手段を設けたり、治具２１の外部に治具２１とは別体の支持手段を設けたりすることができる。そして、マスタワークを浮かせた状態で、第１治具片２２の透孔３２と、第２治具片２３に形成した樹脂注入用の透孔（図示しない）とから溶融状態の合成樹脂を注入する。このようにすれば、注入された合成樹脂がワーク保持面２４，２５とマスタワークの表裏両面との間に進入して、保護層２４ａ，２５ａが形成される。なお、ワーク保持面２４，２５とマスタワークの表裏両面との外周縁から合成樹脂がはみ出るが、それらは、硬化後に除去される。また、前記透孔３２内の合成樹脂も除去される。

この場合、図１３に示すように、透孔３２内の硬化後の合成樹脂をその外周においてワイヤカット等によって透孔３２の内面と分離すれば、その分離された合成樹脂を押圧部材３３として用いることができる。そして、分離された押圧部材３３を適当な高さとなるように加工するとともに、上面に収容孔３３ｃを、側面に長孔３３ｂを形成する。

このようにすれば、前記（１）〜（４）の効果に加えて以下の効果がある。
（５）保護層２４ａ，２５ａを合成樹脂の注入によって形成するため、その保護層２４ａ，２５ａをマスタワークの形状に従って正確に形成することができる。

（６）透孔３２に注入された合成樹脂を利用して押圧部材３３を形成すれば、その押圧部材３３を正確な形状に、かつ容易に加工できる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・前記実施形態において、第１及び第２治具片２２，２３におけるワーク保持面２４，２５上の保護層２４ａ，２５ａを、ワーク保持面２４，２５に対して合成樹脂フィルムを貼着することにより形成すること。

・前記実施形態において、金属製の押圧部材３３の下端面に合成樹脂フィルムを貼着することにより、合成樹脂からなる軟質の押圧面３３ａを形成すること。
・前記実施形態において、押圧部材３３及びその関連構成を、第１治具片２２側に設けること。

・前記実施形態において、押圧部材３３を付勢するための押圧バネ３８を複数の皿バネより構成すること。
（他の技術的思想）
前記実施形態から把握される請求項以外の技術的思想は以下の通りである。

（イ）マスタワークをワーク保持面から浮かせた状態で第１,第２治具片間にそのマスタワークを挟持し、マスタワークとワーク治具片との間に溶融状態の合成樹脂を注入し、その合成樹脂を硬化させて保護層としたことを特徴とする治具の製造方法。

（ロ）前記第１及び第２治具片のうちの一方の治具片に、貫通孔を設け、その貫通孔にはワークを他方の治具片のワーク保持面に向かって押圧するための押圧部材を設けた構成において、前記貫通孔を介してマスタワークとワーク治具片との間に溶融状態の合成樹脂を注入し、その合成樹脂を硬化させて保護層とし、さらに、前記貫通孔内の硬化合成樹脂を分離して押圧部材としたことを特徴とする前記（イ）項に記載の治具の製造方法。

２１…治具、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…基準面、２２…第１治具片、２３…第２治具片、２４，２５…ワーク保持面、２４ａ，２５ａ…保護層、３０…ボルト、３３…押圧部材、３３ａ…押圧面、３７…押圧ボルト、３８…押圧バネ、Ｗ…ワーク。

Claims

ワークを挟持可能な第１及び第２治具片を有するとともに、外側面に基準面が形成された治具において、
前記第１及び第２治具片のワーク保持面にワークの表面より軟質の保護層を設けたことを特徴とする治具。
前記保護層として、第１及び第２治具片を構成する金属の摩擦係数より低い摩擦係数の合成樹脂を用いたことを特徴とする請求項１に記載の治具。
前記第１及び第２治具片のうちの一方の治具片に、ワークを他方の治具片のワーク保持面に向かって押圧するための押圧部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の治具。
前記押圧部材の少なくとも押圧面を、前記保護層と同質の材料により形成したことを特徴とする請求項３に記載の治具。
前記押圧部材の全体を、前記保護層と同質の材料により形成したことを特徴とする請求項３に記載の治具。
マスタワークをワーク保持面から浮かせた状態で第１,第２治具片間にそのマスタワークを挟持し、そのマスタワークと第１,第２治具片との間に溶融状態の合成樹脂を注入し、その合成樹脂を硬化させて保護層としたことを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の治具。
前記第１及び第２治具片のうちの一方の治具片に、貫通孔を設け、その貫通孔にはワークを他方の治具片のワーク保持面に向かって押圧するための押圧部材を設けた構成において、前記貫通孔を介してマスタワークと第１,第２治具片との間に溶融状態の合成樹脂を注入し、その合成樹脂を硬化させて保護層とし、さらに、前記貫通孔内の硬化合成樹脂を分離して押圧部材としたことを特徴とする請求項６に記載の治具。