JP2017148880A - ワーク把持具及びワーク固定治具 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク（被加工物）を把持するワーク把持具及び横型マシニングセンタのテーブルに取り付けるコラムとその側面に固定された前記ワーク把持具の複数個からなるワーク固定治具に関する。横型マシニングセンタでの加工の際に要する段取り作業を容易にすると共に、寸法差の大きい各種形状のワークを高精度で固定することができるワーク固定治具を提供する。【解決手段】横型マシニングセンタのテーブル５５に固定される角柱状のコラム５と、当該コラムの各側面に取り付けられるこの発明のワーク把持具１０とを備えている。この発明のワーク把持具１０は、コラム５の側面に固定される固定ジョー１ａに取り付けた固定口金４ａと、当該側面に固定された２本の垂直ガイド２、２に設けた可動ジョー１ｂに取り付けた２個の可動口金４ｂとの間でワークｗを把持する。【選択図】図１

Description

この発明は、ワーク（被加工物）を把持するワーク把持具及び横型マシニングセンタのワークテーブル（以下、単に「テーブル」と言う。）に取り付けるコラム（イケール）とその側面に固定された前記ワーク把持具の複数個からなるワーク固定治具に関するものである。

横型マシニングセンタで複数のワークを加工するときは、テーブルに角柱状のコラムを立設し、このコラムの各側面にバイスを介してワークを固定している。すなわち、予めコラムの各側面にバイスを取り付けておき、各バイスでワークを固定したコラムをマシニングセンタのテーブルに搭載する。マシニングセンタは、自動工具交換装置で工具を交換しながら、工具ヘッドを加工形状に沿って移動させて、工具ヘッドに装着した工具でワークの加工を行う。１個のワークの加工が終わったらテーブルを旋回して隣の側面に固定されているワークの加工を行うというようにして、コラムの側面に固定されたワークを連続的に加工する。

コラムに取り付けられてワークを把持するバイスは、ワークの形状や寸法に合わせて構造や寸法の異なる種々のものが使用されている。一般的なバイスは、１個の固定ジョーと１個の可動ジョーとを備え、各ジョーに固定した固定口金と可動口金の間でワークを把持する。口金は、把持するワークの形状に合わせたものを使用する必要があり、例えば円筒形のワークを把持するときは、Ｖ形のワーク把持面４１を備えた口金を用いる。また、左右が非対称な形状のワークを把持するときは、その形状に合わせて加工した、いわゆる生爪と呼ばれる口金を使用している。

特許第３１００３１６号公報 特許第４８３７３６４号公報

この発明は、横型マシニングセンタでの加工の際に要する段取り作業を容易にすると共に、寸法差の大きい各種形状のワークを高精度で固定することができるワーク固定治具を提供することにより、各種形状・寸法のワークを高精度で加工可能にすることを課題としている。

この発明のワーク固定治具は、横型マシニングセンタのテーブル５５に固定される角柱状のコラム５と、当該コラムの各側面に取り付けられるこの発明のワーク把持具１０とを備えている。この発明のワーク把持具１０は、コラム５の側面に固定される固定ジョー１ａに取り付けた固定口金４ａと、当該側面に固定された２本の垂直ガイド２、２に設けた可動ジョー１ｂに取り付けた２個の可動口金４ｂとの間でワークｗを把持する構造のワーク把持具である。

本願の請求項１記載の発明に係るワーク把持具は、横型マシニングセンタ５１のテーブル５５に立設される角柱状のコラム５の側面の下部に固定される固定ジョー１ａと、この固定ジョーの左右両側部分から前記コラムの側面に固定されて上方に延びる2本の垂直ガイド２、２と、この各垂直ガイドに所定ピッチで設けられた位置決め手段２６と、固定ジョー１ａの前記両側部分の上方に対向して各垂直ガイド２に沿って移動自在に設けられて位置決め手段２６により間欠位置で位置決めされる移動台３と、各移動台３との間に垂直ガイド２と平行に装架されたネジ杆３１に螺合して前記移動台に対して接離可能な可動ジョー１ｂとを備えている。

移動台３は、２本の垂直ガイド２、２に案内される個別の移動台（図１参照）とすることも、２本の垂直ガイド２、２に案内される一体の移動台（図６参照）とすることもできる。可動ジョー１ｂは、それぞれのネジ杆３１により一体化した移動台３に対して個別に進退可能に設けるのが好ましいが、把持するワークが左右対称のワークに限られるのであれば、左右の可動ジョー１ｂを連結して一体のジョー（図７参照）とすることもできる。

可動口金４ｂに互いに反対方向の水平方向の把持分力が発生するワークを把持するときは、移動台３や可動ジョー１ｂを一体化することで水平分力がバランスし、ワークをより高精度に把持できる。移動台３を一体化したときは、位置決め手段２６を対となる２本の垂直ガイド２、２の各外側側面に設けてやればよい。

２本の垂直ガイド２、２のそれぞれをその両側面に平行な各２本のガイド溝２３、２４を備える構造とすることにより、ワークがコラム５から離間する方向の把持精度を高めることができ、把持したワークの先端の垂れ下がり（おじぎ）による加工精度の低下を防止することができる。

この発明により、横型マシニングセンタで加工される各種のワーク、特にコラム５の側面からの突出量の大きいワークや板状のワーク、左右非対称のワークや円筒形などの左右対称のワークを高精度で把持するワーク固定治具を提供でき、高精度の加工が実現できる。

すなわち、固定ジョー１ａに取り付けた２個の固定口金と２本の垂直ガイド２、２に個別に移動位置決め可能な２個の移動台３、３を設けることにより、対称形状及び非対称形状のワークを確実に固定できる。また、垂直ガイド２と可動ジョー１ｂの摺動部の遊隙に起因する可動ジョー１ｂの浮き上がりを防止したことで、ワーク把持具での把持位置からの横方向への突出量の大きいワークの先端の垂れ下がりが小さくなり、コラムからの突出量の大きいワークに対する高精度の加工が実現できる。

この発明のワーク把持具の一例を示す正面図 図１のワーク把持具の側面図 各垂直ガイドに案内されて個別に移動可能な移動台及び可動ジョーを示す拡大上面図 この発明のワーク固定治具で固定したワークの加工中の状態を示す側面図 ジョーへの口金の公知の取付構造を示す模式図 移動台を一体化した実施例の要部の上面図 移動台及び可動ジョーを一体化した実施例の要部の上面図

以下、添付図面を参照してこの発明の好ましい実施形態を説明する。ワークｗの加工状態を示す図４において、５１は横型マシニングセンタ、５２はその工具ヘッド、５３は工具軸、５４は工具軸５３に固定された工具であり、マシニングセンタはこの工具５４の自動交換装置を備えている。５５は垂直軸回りに旋回位置決め可能なワークテーブル、５はワークテーブル５５に搭載されたこの発明の治具のコラム、１０はワーク把持具である。

ワーク把持具１０は、複数のボルト１１でコラム５の下方側面に固定される固定ジョー１ａと、それぞれが多数のボルト２１でコラム５の側面に固定される２本の細長い垂直ガイド２、２と、各垂直ガイド２に移動自在に装着された移動台３及び可動ジョー１ｂを備えている。垂直ガイド２、２の下端は、固定ジョー１ａの裏面（コラムに当接する面）側に設けた嵌合溝１２に嵌合して固定ジョー１ａとの相互位置を位置決めされている。

垂直ガイド２、２の両側面には、その上面２２と平行な各２本のガイド溝２３、２４と、複数のノック孔２６とを備えている。ノック孔２６は、上面２２側のガイド溝２３の下辺に中心を一致させて垂直ガイド２、２の長手方向に一定間隔で設けられている。各ノック孔２６の深さは、ガイド溝２３の深さより深い。

移動台３及び可動ジョー１ｂは、各垂直ガイド２を跨ぐ門形のガイド部３５、１５を備えており、その内側側面には、ガイド溝２３、２４と摺動自在に嵌合する２本のガイド突条３３、３４及び１３、１４を備えている。移動台３のガイド部３５の側壁には、ノック孔２６と同径のピン孔３６が、その中心を垂直ガイドの上面２２側のガイド突条３３の下辺に中心を一致させて設けられている。ピン孔３６には、ノック孔２６に嵌合するノックピン２５が垂直ガイド２の内側に向けて出没自在に装着されている。

移動台３の可動ジョー側上部と可動ジョー１ｂの移動台側下部には切欠が設けられている。この切欠により、移動台３の下部には可動ジョー側に延びる受部３７が、可動ジョー１ｂの上部には移動台側に延びる凸部１７が形成されている。図の実施例では、図３に示すように、凸部１７を門形断面とし、移動台３の上部を凸部１７の門形の内側に入る断面形状として、移動台３の段面と受部３７の上面とを垂直ガイド２と平行なスライド面１８とし、このスライド面１８が凸部１７の下面と面接触する構造としている。この構造は、特許文献１で本願出願人が提案した構造である。

移動台３の上部には、垂直ガイド２と平行なネジ杆３１が回転自在かつ軸方向移動不能に軸支されている。ネジ杆３１のネジ部は、可動ジョー１ｂに螺合し、ネジ杆３１の頭部３２は、移動台３を貫通して移動台３の反可動ジョー１ｂ側に突出している。適宜な工具でネジ杆の頭部３２を回動することにより、可動ジョー１ｂが移動台３に接近・離隔する

固定ジョー１ａと可動ジョー１ｂとの対向面には、把持しようとするワークに応じた形状の固定口金４ａ及び可動口金４ｂが装着されている。円筒形のワークｗを把持するときの口金４（４ａ、４ｂ）は、図１に示すように、ワーク把持方向の厚さが対となる垂直ガイドの他方の側が薄くなる方向にワーク把持面４１を傾斜平面とした口金である。このような口金を用いることにより、径の異なる円筒ワークｗを同一の口金で把持することができる。

口金４は、図５に模式的に示すように、ワークを把持する力Ｆが加わったときに、その分力Ｆｖが口金４を垂直ガイド２側に押し付ける方向の多段の鋸歯形状の取付面４２を介してそれぞれのジョー１（１ａ、１ｂ）に取り付けられている。この構造は、ワークｗをコラム５側に押し付けた状態で固定することができる構造として公知である。

上記構造のワーク把持具１０は、横型マシニングセンタ５１のワークテーブル５５に固定したコラム５の各側面に固定されてこの発明の治具を構成する。ワークを把持するときは、対となる固定口金４ａにワークｗを当てた状態で垂直ガイド２に押し付け、各可動口金４ｂをワークｗに近づけて最寄りのノック孔２６にノックピン２５を係入して移動台３を固定する。次に対となる移動台のネジ杆３１を回して各可動ジョー１ｂを前進させて２個の可動口金４ｂと２個の固定口金４ａとでワークｗを把持する。

ワークを挟持したときに可動口金に作用する反力は、可動ジョー１ｂを移動口金側に倒すように作用するが、この倒れはスライド面１８で受けられるため、倒れを有効に防止でき、コンパクトで剛性の高いワーク把持具が得られる。また、可動ジョー１ｂを垂直ガイド２の側面に設けた平行な２本のガイド溝２３、２４でガイドし、前述した多段の鋸歯形状の取付面４２を介して口金４（４ａ、４ｂ）を取り付けることにより、図４に示すようなオーバーハングした状態で固定したワークｗのおじぎ（突出端の下方への傾斜）を防止できる。

１個の固定ジョー１ａに２個の固定口金４ａ、４ａを取り付け、個別に移動可能な一対の可動ジョー１ｂ、１ｂに可動口金４ｂ、４ｂを取り付けた上記実施例のワーク把持具は、図に例示したような円筒形のワークや矩形のワークを正確に固定することができる。また固定ジョー１ａに１個の固定口金を取り付けて２個の可動ジョー１ｂ、１ｂに取り付けた可動口金４ｂ、４ｂとの３点でワークｗを把持するようにすれば、不定形のワークの把持が可能である。

また、ワークの上方に位置する２個の移動台及び可動ジョーの間に空間ｓがあるので、ワークをクレーンで懸吊してワーク把持具に取り付ける場合、ワークを懸吊する吊り具やワイヤが上記空間に入り込むことができ、重量のあるワークの取り付け・取り外しが容易である。

重量のあるワークの取り付け・取り外しを行う吊り具として、ワークを上下に挟む吊り具が用いられることを考慮し、図の実施例では、固定ジョー１ａの上部中央に凹所１９を設け、ワークの中央下部を支持する吊り具と固定ジョー１ａとが干渉してワークの取り付け・取り外しが困難になるのを防止している。

この発明のワーク把持具やワーク固定治具は、上記実施例に記載したものに限定されない。例えば、２本の垂直ガイドで案内される移動台を一体化（図６参照）することができ、左右対称のワークのみを把持するのであれば、左右の可動ジョー１ｂを一体化（図７参照）することもでき、より重量の大きいワークを正確に固定することが可能になる。この場合でも、一体化した移動台３や可動ジョー１ｂの中央部にワークを懸吊する吊り具やワイヤが入り込む凹所１９を形成しておけば、ワークの取り付け、取り外しをする際の作業性を確保できる。

１ａ 固定ジョー
１ｂ 可動ジョー
２ 垂直ガイド
３ 移動台
４ａ 固定口金
４ｂ 可動口金
５ コラム
１０ ワーク把持具
２３、２４ガイド溝
２６ ノック孔
３１ ネジ杆
５１ 横型マシニングセンタ
５５ テーブル
ｗ ワーク

Claims (5)

1. 横型マシニングセンタのテーブルに立設された角柱状のコラムの側面に取り付けるワーク把持具であって、
   前記側面の下部に固定される固定ジョーと、当該固定ジョーの両側から前記側面に固定されて上方に延びる２本の垂直ガイドと、当該各垂直ガイドに所定ピッチで設けられた位置決め手段と、前記固定ジョーの前記両側部分の上方に対向して前記各垂直ガイドに沿って移動自在に設けられて前記位置決め手段により間欠位置で位置決めされる移動台と、当該移動台との間に前記垂直ガイドと平行に装架されたネジ杆に螺合して移動台に対して接離可能な可動ジョーとを備え、固定ジョーに固定した固定口金と可動ジョーに固定した２個の可動口金との間でワークを把持する、
   横型マシニングセンタ用のワーク把持具。
2. 各垂直ガイドがその両側面に、当該ガイドの長手方向の平行な各２本のガイド溝と前記位置決め手段とを備えている、請求項１記載のワーク把持具。
3. 前記移動台が、前記２本の垂直ガイドに案内される一体の移動台であり、可動ジョーが各垂直ガイドに案内されてそれぞれのネジ杆に螺合して移動台に対して個別に接離可能な、請求項１記載のワーク把持具。
4. 前記移動台及び可動ジョーが、前記２本の垂直ガイドに案内される一体の移動台及び可動ジョーである、請求項１記載のワーク把持具。
5. 下端に工作機械のワークテーブルへの固定手段を備えた平面正方形の角柱状コラムの４側面に請求項１、２、３又は４記載のワーク把持具が取り付けられている、ワーク固定治具。

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