JP2021146459A - ワークバイス、ワークバイスの中間ジョー及びワーク固定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械のテーブルに複数のワークを固定するワーク固定装置、ワークバイス及び中間ジョーに関し、幅寸法の異なる複数種のワークを一括して加工するための作業性に優れた上記装置をうることである
【解決手段】中間ジョー３は、バイスの固定ジョー２２と可動ジョー２３との間に装着して使用する。中間ジョー３は、可動ジョー２３と同方向に摺動自在なスライド台３１に固定された口金ホルダ４と、口金ホルダに収容された口金ユニット５とを備えている。口金ユニット５は、背面に従動楔面５８を備えた口金６ａと、口金の進退方向と直交する方向に進退する駆動楔５５と、その進退装置５１とを備えている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、工作機械のテーブルに複数のワークを固定するワーク固定装置、当該ワーク固定装置で用いるワークバイス及び当該ワークバイスで用いる中間ジョーに関するものである。

マシニングセンタその他の工作機械で多数の同一形状のワークを加工するときは、テーブルに複数のワークを固定して同時に加工するのが効率的である。テーブルに複数のワークを固定するには、テーブルにバイスを固定し、このバイスの対向するジョーの間に１個又は複数個の中間ジョーを配置し、この中間ジョーとジョーの間及び中間ジョー相互の間（中間ジョーを複数個配置したとき）にワークを挿入して固定するという方法が広く利用されている。

テーブルに細長いワークを固定するときは、ワークの長手方向に複数台のバイスを配置し、ワークの長手方向の複数個所を固定する。従って、複数の細長いワークを固定するときは、対向するジョーの間に１個又は複数個の中間ジョーを装着した複数台のバイスを並べて用いる。

ワークの種類が多いときは、バイスの固定ジョーと可動ジョーの間に装着する中間ジョーの数を変えてワークの幅寸法の大小に対応させることができる。また、ワークの長さが異なるときは、併置したバイスの間隔を変えてワークの長短に対応させることができる。横型マシニングセンタにおいて、より多数のワークを同時加工するときは、テーブルに多面柱状のコラムを立設して、その各面にバイスを取り付ける。

本願出願人は、例えば特許文献１〜６において、工作機械のテーブルに多数のワークを固定する際に用いることができ、ワークの寸法に応じて固定ジョーと可動ジョーの間隔を簡単に変更することができるバイス、及び、当該バイスの固定ジョーと可動ジョーとの間に装着して複数のワークを把持するのに用いる各種の中間ジョーを提案している。

特開平７−２７７５６号号公報 特開平７−１７１７６９号公報 特開平１１−５８２４８号公報 特開平１１−３００５６２号公報 国際公開第０３／０８２５１６号パンフレット 特開２００７−３０７６４９号公報 特開２０１３−８２０５９号公報

加工形状が近似していて大小の異なる多種類のワークの加工をするときには、ワークの大小に対応するワーク固定装置の段取り替えを短時間で行うことができるようにしたいと言う要求がある。また、横型マシニングセンタのテーブルに固定したコラムの鉛直な面にバイスを固定して複数のワークを固定した場合、ワークの固定と開放をバイスの開閉により行うと、バイスの開放時に複数のワークが落下することとなり、開放されたワークを傷つけたり次工程へのワークの搬送に支障が生ずるという問題が起こる。

また、バイスで把持したワークの加工位置は、バイスの固定口金の位置を基準にして設定される。バイスに中間ジョーを設けて複数のワークを固定したとき、複数のワークのそれぞれが所定の定位置にある口金によって把持されていることが必要である。

この発明は、特に横型マシニングセンタにおいて、幅寸法の異なる複数種のワークを一括して加工することができ、上記のような要求ないし問題を解決したワーク固定装置を提供することを課題としている。

この発明のバイスの中間ジョー３は、１個の長いバイス２で複数のワークＷを把持する際に、バイスの固定ジョー２２と可動ジョー２３との間に装着して使用する。この発明の中間ジョー３は、バイスの可動ジョー２３を案内するガイド溝２５に摺動自在に嵌合するスライド台３１と、このスライド台に固定された口金ホルダ４と、この口金ホルダの凹所４４に収容された口金ユニット５とを備えている。

口金ユニット５は、背面に従動楔面５８を備えてスライド台３１の摺動方向と同方向に進退する口金６ａと、当該口金の進退方向と直交する方向に進退する駆動楔５５と、当該駆動楔の進退装置（実施例の操作ボルト、ピストンロッド）５１とを備えている。

口金ホルダ４の凹所４４の背板４２は、その中間ジョーの可動ジョー２３側に挿入されたワークを把持する中間固定口金となり、当該口金ホルダの凹所４４に収容された口金ユニット５の口金６ａは、その中間ジョーの固定ジョー２２側に挿入されたワークを把持する中間可動口金となる。

この発明のワークバイスは、固定ジョー２２と可動ジョー２３との間に１個又は複数個の前記中間ジョー３を装着したバイスである。中間ジョー３の可動ジョー２３側と固定ジョー２２側には同一寸法のスペーサ３８が配置されている。スペーサ３８は、バイスの基台２１に嵌合しておらず、バイスにより締結固定され、バイスを緩めることにより取り外すことができる。

この発明のワークバイスの中間ジョーにおける口金ホルダ４の背板４２の反凹所側の形状及びバイスの基台表面からの寸法は、バイスの固定ジョー２２のワーク把持部の形状及び上記寸法と同一とされている。一般的にはこの形状は、ワークＷの把持方向に垂直な面と基台表面と平行な面とで形成されるが、生口金とするときはワークの把持部の形状に応じた形状となる。これにより、バイスに固定される複数のワークＷの加工基準を基準にして正確な機械加工を行うことができる。

この発明のワーク固定装置は、横型マシニングセンタのテーブルに立設されるコラム１の複数のバイス取付面１１にこの発明のワークバイスをそれぞれの面に１個又は複数個装着した構造を備えている。複数のワークバイスは、それらの固定ジョー２２を下にしてその固定口金を前記テーブルの上面から同一の高さにしかつワーク把持方向を鉛直方向にして装着されている。

この発明のワーク固定装置によれば、横型マシニングセンタを用いて同一形状の多数のワークを、１個のワークの加工プログラムをテーブルの回転と工具ヘッドの一定の上下動とを挟んで繰り返し実行することにより、連続加工することができる。

この発明のワークバイスは、１個のバイスで複数のワークを把持することができ、把持方向の寸法が異なるワークに対する段取り替えを簡単に行うことができる。そして、この発明の中間ジョー３を装着したワークバイスは、バイスに把持された複数のワークのそれぞれをバイスの基台の上面側から行うことができ、この発明のワーク固定装置に使用すれば、個々のワークの把持と開放動作を横型マシニングセンタの工具ヘッドに取り付けた操作具で操作ボルトを回動させることによって自動で行うことも可能になる。

４個のワークを固定した状態で示すワーク固定装置の斜視図 同正面図 図１の手前側のワーク及び当該ワークを把持している部品を分解して示した側面図 スペーサの横断面図 スライド台の横断面図 可動ジョーの横断面図 口金ホルダとナット部材の斜視図 口金ユニットと口金ホルダの断面図 口金ユニットの斜視図 第２実施例の口金ホルダとナット部材の斜視図 第２実施例の口金ユニットと口金ホルダの断面図 第３実施例の口金ユニットと口金ホルダの断面図 第４実施例の口金ユニットと口金ホルダの断面図 口金ユニットを２個設けた口金ホルダの斜視図 片側３個のワークを固定した状態で示すワーク固定装置の正面図

図１ないし図９は、横型マシニングセンタのテーブルに装着して用いるのに適したこの発明のワーク固定装置の一実施例を示した図である。図において、１は下面を図示しない横型マシニングセンタのテーブルに固定されるコラム、２はコラム１の垂直な側面に固定されたバイス、２２はバイスの固定ジョー、２３は同可動ジョー、３は中間ジョー、３８は中間ジョーの位置を設定するスペーサである。中間ジョー３のスライド台３１及び可動ジョー２３には、バイス２の基台２１表面からの寸法が同一となる位置に、口金ホルダ４及び口金ユニット５が取り付けられている。

図示のコラム１は、１個又は複数個のバイス２を適宜な位置に固定可能な垂直な側面（バイス取付面）１１を備えている。バイス取付面１１には、横方向のＴ溝１２が所定間隔で設けられており、バイス２は、Ｔ溝１２に挿通したＴナットでワーク把持方向を鉛直方向にして固定される。

バイス２は、コラム１に固定される細長い角柱状の基台２１と、基台２１の一端に固定された固定ジョー２２と、固定ジョー２２に対向して進退する可動ジョー２３と移動台２４とを備えている。基台２１は、その両側面にガイド溝２５が設けられている。移動台２４、可動ジョー２３及び中間ジョー３のスライド台３１は、基台２１と摺動自在に嵌合するガイド部を備えている。移動台２４は、基台２１の側面に設けた複数の基台側ピン穴２６・・・の一つと移動台２４に設けた移動台側ピン穴２７とを一致させた円穴にピンを挿入することにより、所望の位置で基台２１に固定可能である。可動ジョー２３は、移動台２４に軸方向移動不能かつ回動可能に設けられたネジ杆２８と螺合しており、ネジ杆２８を回動させることにより、移動台２４に対して相対的に進退する。この進退ストロークを基台側ピン穴２６の配置ピッチより大きくすることで、固定ジョーと可動ジョーの間隔を連続的に変えることができる。上記構造のバイス２は、固定ジョー２２を下にしてコラム１に鉛直に固定されている。同一のワークを複数のバイスで固定するときは、その複数のバイスの固定ジョー２２の高さを正確に一致させてコラム１に固定する。

中間ジョーのスライド台３１は、バイスの固定ジョー２２と可動ジョー２３との間、及び複数の中間ジョー３を設けたときはそれらの中間ジョーのスライド台相互の間に、スペーサ３８を介してバイスの固定ジョー２２と可動ジョー２３とで締結して固定される。スペーサ３８は、図４に示す断面コ字形で、可動ジョー２３やスライド台３１のスライド部に設けた図５、６に示す基台のガイド溝２５に嵌合する突起３２を備えていない。従って、バイス２を緩めることにより簡単に交換することができ、幅寸法の異なるワークＷを把持するときには新たなワークＷの幅寸法に応じた長さのスペーサに簡単に交換することができる。

スライド台３１のガイド部には、図５に示すように、基台２１に向いた先端開口部３３を備えたボール孔３４と、このボール孔に嵌装されて前記先端開口部から一部突出するボール３５と、このボールを先端開口部３３に向けて付勢するバネ３６とを備えた抵抗付与具３７が設けられている。この抵抗付与具は、スライド台３１の下方のスペーサが取り外されたときに当該スライド台が落下するのを防止するために設けたものである。

口金ホルダ４は、図７に示すように、座板４１と背板４２が一体のＬ形に形成され、その両側面が側板４３で閉鎖された部材で、スライド台３１及び可動ジョー２３を介してバイスの基台２１に装着されている。口金ホルダ４は、バイスに装着された状態で、図１の下方側と反スライド台側が開放された凹所４４を備えている。図の口金ホルダ４は、加工の都合上、側板４３をネジ４７でＬ形の本体に固定した組立構造であるが、一体構造とすることもできる。

図７に示されているように、口金ホルダの座板４１の中央には、後述するナット部材５２をワークの把持方向に若干移動可能に案内するガイド穴４５が開口され、その背面（スライド台側）にはナット部材５２の鍔５４を納める座ぐり穴４６が設けられている。口金ホルダ４は、口金ユニット５のナット部材５２のガイド凸部５３をガイド穴４５に挿通して鍔５４を座ぐり穴４６に収容して、スライド台３１及び可動ジョー２３にキーや段差などで位置決めしてボルトで固定されている。

口金ホルダ４の凹所４４には、図８に詳細を示す口金ユニット５が、口金ホルダ４とスライド台３１及び可動ジョー２３との間に収容したナット部材５２に螺合する操作ボルト５１で取り付けられている。操作ボルト５１のボルト頭とナット部材５２の間には、駆動楔５５と復帰バネ５６とが挿通されている。駆動楔５５には、対向する両外向面（バイスの固定ジョー２２と可動ジョー２３に向く面）に口金ホルダの座板４１側を向いた複数の駆動楔面５７が階段状に形成されている。操作ボルト５１を右回動すると、駆動楔５５が座板４１側に押し動かされる。操作ボルト５１を左回動すると、駆動楔５５は、復帰バネ５６のバネ力により反座板側に押し動かされる。

駆動楔５５の両側には、背面に形成した従動楔面５８を駆動楔面５７に当接させて、一対の口金６ａ、６ｂが装着されている。この口金の両側面には、図９に示すように、係止ピン６１が植立され、両側の口金を引き寄せる方向に付勢するＣ形バネ６２が係止ピン６１に両端を係止した状態で装着されている。口金６ａ、６ｂの幅寸法は、駆動楔５５の幅寸法と等しく、口金６ａ、６ｂの両側に装着されたＣ形バネ６２が駆動楔５５の両側面に当接することで、口金６ａ、６ｂと駆動楔５５との幅方向の位置関係を保持している。

口金６ａ、６ｂの座板４１側の端面には、幅方向に細溝６３が設けられ、この細溝に円形断面紐状のゴム質の弾性体６４が嵌挿されている。この弾性体６４は、細溝６３から僅かに突出して口金ホルダの座板４１摺接している。ワークを把持していない状態、すなわち駆動楔５５が従動楔面５８を座板４１側に押しつけていない状態では、口金６ａ、６ｂの端面と座板４１との間に僅かな隙間が存在している。

上記構造において、操作ボルト５１を右回転すると、駆動楔５５が基台側に移動して両側の口金６ａ、６ｂを外側に向けて進出させ、両口金間の間隔が大きくなる。このとき、口金の一方６ｂは口金ホルダの背板４２で移動を阻止されるので、他方、すなわち固定ジョー２２側の口金６ａが下方に移動する。操作ボルト５１を左回動すると、復帰バネ５６の付勢力で駆動楔５５が反座板側に移動し、Ｃ形バネ６２の付勢力で両側の口金６ａ、６ｂが近接する方向に移動する。

すなわち、可動ジョー２３に装着した口金ユニット５の操作ボルト５１を右回動することにより、可動ジョー２３と中間ジョー３との間に挿入されたワークＷが当該口金ユニットの口金６ａと中間ジョーの背板４２との間で把持され、中間ジョー３に装着した口金ユニット５の操作ボルト５１を右回動することにより、中間ジョー３と固定ジョー２２との間に挿入されたワークＷが、当該口金ユニットの口金６ａと固定ジョー２２の固定口金との間で把持される。

上記の実施例における口金ユニット５は、種々の形状の小型ワークに対応させた各種の構造のワーク把持装置を得る際の汎用部品として製造しておくことができる。従って、汎用部品として製造した口金ユニット５を使用することでこの発明の中間ジョー及びワーク把持装置の製造コストを低減することができる。そのような口金ユニットを使用しない場合には、図１０、１１に示すように、従動楔面５８の一方を口金ホルダの背板４２に設けた構造とすることもできる。この構造の場合には、図９に示したＣ形バネ６２は口金６ａと背板４２との間に装着される。

更に、図１０、１１の実施例における駆動楔５５の背板４２側の駆動楔面と従動楔面の当接を平面同士の当接とした図１２に示す構造も可能である。この構造では、口金６ａの開閉時に駆動楔５５のワーク把持方向の移動が生じないので、操作ボルト５１を口金ホルダの座板４１に直接螺合することができる。

ワークＷの把持及び開放を自動で行いたいときは、特許文献７で提案した流体駆動の口金ユニット５を使用すれば良い。図１３は、そのような口金ユニット５を用いた例を示した図で、図１２に示した駆動楔５５をピストン７１で駆動する構造である。すなわち、口金ホルダ４の凹所４４の座板４１の下面にシリンダ４８を一体に形成し、座板４１を貫通したピストンロッド５１に駆動楔５５を固定する。スライド台３１及び可動ジョー２３の上面にシリンダ４８の外周が嵌合する嵌合穴３９を設け、シリンダ４８をこの嵌合穴３９に嵌装した状態で口金ホルダ４をスライド台３１及び可動ジョー２３に取り付ける。

スライド台３１及び可動ジョー２３には、ピストン７１の上下の流体室７３、７４に連通する流体通路７５、７６を設ける。ピストンロッド５１を引き込む側の流体室７３に連通する流体通路７５は、Ｏリング７７、７８で閉鎖された嵌合穴３９とシリンダ外周の間のリング状の空所７９、及び、口金ホルダ４に設けた通孔４９を通って流体室７３に連通しており、適宜設けた通孔から空所７９に供給される流体圧でピストン７１が押し下げられて口金６ａをワーク把持方向に押動する。シリンダ７１の底面とピストン７１との間には復帰バネ５６が介装されており、空所７９の流体圧を開放すると、ピストン７１従って駆動楔５５が上動してワークが開放される。

１個の口金ホルダ４に収容する口金ユニット５は、２個以上であっても良い。図１４は、２個の凹所４４を設けて各凹所に口金ユニット５を収容した口金ホルダ４を図１と同様な方向から見た斜視図である。

図のワークＷは、ガラス瓶成形金型の２つ割れの胴部である。このワークでは、機械加工の基準となる図の上下及び左右方向の加工基準面Ｗ１、Ｗ２をあらかじめ加工してある。

口金ホルダの背板４２の先端縁７の高さ（基台上面からの距離）とバイスの固定ジョー２２のワーク把持面の先端縁８の高さを正確に同じ寸法とし、ワークの加工基準面Ｗ１、Ｗ２をこれらの先端縁に当接させて把持することにより、ワークＷの図３の上下左右の加工基準を固定ジョーとスペーサ３８で位置決めをされている中間ジョーの背板４２で設定することができる。

上記構造のワーク固定装置は、それぞれの口金ユニットの操作ボルト５１の回動やピストン７１の上下動により、当該口金ユニットの下方に挿入したワークＷの固定及び固定解除を行う。幅寸法（図３の上下方向の寸法）の異なるワークを把持するときは、バイスを緩め、スペーサ３８を新たなワークの幅寸法に応じた寸法のスペーサに交換して固定する。ワークの幅寸法が大きく異なるときは、基台から移動台２４及び可動ジョー２３を抜き取って、中間ジョー３を取り外し又は追加して、１個のバイスで把持するワークの数を変更する。図１５は、中間ジョーを２個設けて３個のワークＷを把持した状態を示している。図の実施例では、バイス取付面が２面のコラムを用いているが、正方形断面や６角断面のコラムを用いれば、より多くのワークを装着して連続加工が可能である。

１ コラム
２ バイス
３ 中間ジョー
４ 口金ホルダ
５ 口金ユニット
６ａ 口金
１１ バイス取付面
２１ 基台
２２ 固定ジョー
２３ 可動ジョー
２５ ガイド溝
３１ スライド台
３８ スペーサ
４２ 背板
４４ 凹所
５１ 進退装置（操作ボルト、ピストンロッド）
５５ 駆動楔
５８ 従動楔面
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. バイスの基台に設けた可動ジョーのガイドに摺動自在に嵌合するスライド台と、このスライド台に固定された口金ホルダと、この口金ホルダの凹所に収容された口金ユニットとを備え、
   当該口金ユニットは、背面に従動楔面を備えて前記スライド台の摺動方向と同方向に進退する口金と、当該口金の進退方向と直交する方向に進退する駆動楔と、当該駆動楔の進退装置とを備え、
   前記口金ホルダと前記口金とが、隣接して把持されるワークを把持する中間固定口金と中間可動口金とされている、中間ジョー。
2. 基台に案内されて固定ジョーに向けて進退する可動ジョーを備えたバイスと、当該バイスの固定ジョーと可動ジョーとの間に装着された１個又は複数個の請求項１記載の中間ジョーと、当該中間ジョーの可動ジョー側と固定ジョー側に配置されて前記バイスにより締結固定されるスペーサとを備え、
   前記固定ジョーに設けた固定口金のワーク把持部と前記中間ジョーの口金ホルダの反凹所側とが同一形状でかつ前記基台からの同一距離の位置に設定されている、ワークバイス。
3. 工作機械のテーブルに立設されるコラムの複数の垂直面に請求項２記載のワークバイスの複数個がその固定ジョーを下にして当該固定ジョーの口金を前記テーブルの上面から同一の高さにして鉛直方向に装着されている、ワーク固定装置。

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