JP2022121949A - ワーク固定構造、並びに、ワーク固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定盤にワークを固定する構造及び方法を提供することである。【解決手段】軸状ネジ部材２と、軸状ネジ部材２に螺合するナット部材３と、係合部材４と、貫通孔１ａの内部に配置される介在部材５を設け、軸状ネジ部材２は、半径方向外方へ張り出す張出部２ａを有し、張出部２ａは貫通孔１ａよりも小径であり、介在部材５は、軸状ネジ部材２が挿通された貫通孔１ａの内部に配置可能であり、介在部材５は、貫通孔１ａに対する軸状ネジ部材２の半径方向への移動を制限し、張出部２ａが貫通孔１ａの内部に進入不能になる大きさ、及び／又は、形状を有する。係合部材４は、軸状ネジ部材２を挿通させる挿通孔４ａを有し、挿通孔４ａは、ナット部材３よりも小径であり、係合部材４と定盤１の間に、ワークＷの一部を配置可能であり、ナット部材３と定盤１の間に係合部材４を配置した状態で、軸状ネジ部材２の張出部２ａを定盤１の貫通孔１ａの縁に係合させる。【選択図】図３

Description

本発明は、定盤にワークを固定するためのワーク固定構造、並びに、ワーク固定方法に関するものである。

精度を必要とする工業製品を製造又は加工する際には、部材同士の相対位置を正確に設定する必要がある。その際、各部材に基準面を提供する定盤が従来から使用されている。定盤を使用することにより、精度良く様々な製品を製造することができる。

特許文献１には、基準となる部材にワークを固定するためのワーククランプ装置が開示されている。特許文献１のワーククランプ装置は、先端部分が大径のクランプピンが、二つの直交するエアシリンダによって駆動されて偏心回転移動することにより、ワークに対して係合する位置に移動したり、係合を解除する位置に移動することができるように構成されている。特許文献１に開示されているようなワーククランプ装置を使用することにより、ワークを確実に固定することができるようになる。

実公平５－６０３６号公報

ところで、特許文献１に開示されているような従来のワーククランプ装置は、構造が複雑である上に、物品を固定できる位置が一方向に限定されていて使い勝手が悪い。

そこで本発明は、定盤上の任意の位置に載置されたワークを容易に固定することができるワーク固定構造、並びに、ワーク固定方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための本発明の第一の様相は、貫通孔が設けられた定盤にワークを固定するためのワーク固定構造であって、前記貫通孔を貫通する軸状ネジ部材と、前記軸状ネジ部材に螺合するナット部材と、前記ワークに係合する係合部材と、前記定盤の貫通孔の内部に配置される介在部材を有し、前記軸状ネジ部材は、半径方向外方へ張り出す張出部を有し、前記張出部は、前記定盤の貫通孔を通過可能であり、前記介在部材は、前記軸状ネジ部材が挿通された前記貫通孔の内部に配置可能であり、前記介在部材は、前記貫通孔に対する前記軸状ネジ部材の半径方向への移動を制限し、前記張出部が前記貫通孔の内部に進入不能になる大きさ、及び／又は、形状を有し、前記係合部材が、前記軸状ネジ部材と螺合した前記ナット部材と前記定盤の間に配置され、当該係合部材と定盤の間に前記ワークの一部が配置された状態で、前記軸状ネジ部材の前記張出部を、前記定盤の貫通孔の縁に係合させることを特徴とする定盤へのワーク固定構造である。

本様相によると、定盤の貫通孔を貫通する軸状ネジ部材と、軸状ネジ部材に螺合するナット部材と、ワークに係合する係合部材と、定盤の貫通孔の内部に配置される介在部材を有する。

そして、軸状ネジ部材は、半径方向外方へ張り出す張出部を有し、張出部は、定盤の貫通孔を通過可能である。そのため、張出部を含めた軸状ネジ部材全体が貫通孔を通過することができる。すなわち、張出部を貫通孔の一方側（上面側）から進入させ、さらに貫通孔の他方側（下面側）に突出させることができる。張出部は、貫通孔を通過可能であり、貫通孔よりも小さい。

また、軸状ネジ部材を貫通孔に貫通させた状態で、張出部を貫通孔の縁に当接させて係合させることにより、定盤に対する軸状ネジ部材の、軸方向の一方向への移動を制限にすることができる。

また、介在部材は、軸状ネジ部材が挿通された貫通孔の内部に配置可能であり、貫通孔に対する軸状ネジ部材の半径方向への移動を制限し、張出部が貫通孔の内部に進入不能になる大きさ、及び／又は、形状を有する。すなわち、軸状ネジ部材の軸方向と直交する方向の移動が制限される。

さらに、係合部材が、軸状ネジ部材と螺合したナット部材と定盤の間に配置され、係合部材と定盤の間にワークの一部が配置されるので、ナット部材を締め付けると係合部材が定盤側へ押圧される。そのため、ワークが係合部材によって定盤に押し付けられる。

一方、定盤の反対側では、軸状ネジ部材の張出部が定盤の貫通孔の縁に係合しているので、張出部とナット部材によって定盤とワークと係合部材が挟持される。すなわち、ワークは定盤に良好に固定される。

定盤の貫通孔の縁のいずれの部位に対しても、軸状ネジ部材の張出部は係合することができるので、定盤に対するワークの固定位置を任意に変更することができる。そのため、作業性が高い。

また、張出部が、定盤の貫通孔を通過可能であるので、作業者は、定盤におけるワークを配置する上面側から軸状ネジ部材を貫通孔に挿通し、定盤の下面側の縁に張出部を係合させることができる。そのため、定盤に対するワークの固定作業が容易である。

軸状ネジ部材としては、張出部としてボルト頭部を有するボルトを採用することができる。また、寸切りボルトにナットを螺合させ、当該ナットを張出部として機能させることもできる。張出部は、環状構造であるのが好ましい。

本様相のワーク固定構造によると、極めて簡単な構造で、定盤に対してワークを容易に固定することができる。また、ワークを固定する位置や固定する向きも、定盤の貫通孔に対する軸状ネジ部材の張出部の係合位置を変更するだけで、容易に変更することができる。

本発明の第二の様相は、貫通孔が設けられた定盤にワークを固定するためのワーク固定方法であって、半径方向に張り出す張出部を有すると共に前記貫通孔を通過可能な軸状ネジ部材を、前記貫通孔の両側から突出させ、さらに前記張出部を前記貫通孔の縁に係合させ、前記軸状ネジ部材が挿通された前記貫通孔の内部に、前記張出部が前記貫通孔の内部に進入不能になる大きさ、及び／又は、形状を有する介在部材を配置し、前記ナット部材と前記定盤の間に係合部材を配置し、前記軸状ネジ部材にナット部材を螺合させ、前記係合部材と前記定盤で、前記ワークを挟持することを特徴とする定盤へのワーク固定方法である。

本様相によると、半径方向に張り出す張出部を有すると共に貫通孔を通過可能な軸状ネジ部材を、貫通孔の両側から突出させ、さらに張出部を貫通孔の縁に係合させるので、軸状ネジ部材の軸方向の一方向への移動が制限される。

また、張出部が、定盤の貫通孔を通過可能であるので、作業者は、定盤におけるワークを配置する上面側から軸状ネジ部材を貫通孔に挿通し、定盤の下面側の縁に張出部を係合させることができる。そのため、定盤に対するワークの固定作業が容易である。

また、軸状ネジ部材が挿通された前記貫通孔の内部に、張出部が貫通孔の内部に進入不能になる大きさ、及び／又は、形状を有する介在部材を配置するので、貫通孔に対する軸状ネジ部材の半径方向への移動が制限され、張出部が貫通孔内に進入することがなく、張出部は貫通孔の縁に必ず係合する。

さらに、ナット部材と定盤の間に係合部材を配置し、軸状ネジ部材にナット部材を螺合させ、係合部材と定盤で、ワークを挟持するので、軸状ネジ部材とナット部材によって、ワークが定盤と係合部材の間で挟持される。すなわち、ワークが定盤に固定される。

定盤の貫通孔の縁の任意の位置で、軸状ネジ部材の張出部を係合させることができるので、定盤に対するワークの固定位置や、固定する向きを容易に変更することができる。

本発明のワーク固定構造及びワーク固定方法によると、定盤に対するワークの固定が容易である上に、ワークの固定位置や、固定する向きを容易に変更することができる。

（ａ）は、本実施形態に係るワーク固定構造によって、ワークが定盤に固定されている状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態から軸状ネジ部材に対して係合部材を取り外した状態を示す斜視図である。 図１（ｂ）に続き、定盤の貫通孔から軸状ネジ部材と介在部材を外した状態を示すワーク固定構造の分解斜視図である。 （ａ）～（ｆ）は、定盤にワークを固定する手順を示す側方から見た断面図である。 定盤の貫通孔部分の断面図であり、貫通孔と、軸状ネジ部材と、介在部材の大きさの関係を示す。

以下、図面を参照しながら説明する。
本実施形態で使用される定盤１は、従来使用されているものと同様のものである。定盤１には、上面１１ａと下面１１ｂを有する。定盤１には、上面１１ａから下面１１ｂに貫通する複数の貫通孔１ａが等間隔で設けられているが、本実施形態では、そのうちの一つの貫通孔１ａのみを示している。貫通孔１ａの下面１１ｂ側には縁６が形成されている。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る定盤１にワークＷを固定する固定構造では、軸状ネジ部材２、ナット部材３、係合部材４、介在部材５（スペーサ）を使用する。

軸状ネジ部材２は、図２に示すように、長さを有する軸部１２と、張出部２ａを備えている。軸部１２には雄ネジが形成されている。軸部１２の一方側の端部には、張出部２ａが設けられている。張出部２ａは、軸方向（長手方向）と直交する半径方向の全周囲に渡って張り出している。すなわち、張出部２ａは、半径方向外方へ環状に張り出している。

張出部２ａは、軸部１２よりも大径の円柱形状を呈していてもよいが、本実施形態では、軸状ネジ部材２は、ボルト頭部を有するボルトで構成されており、ボルト頭部が張出部２ａを構成している。また、張出部２ａは、環状に連続していなくてもよく、例えば、軸部１２を中心に複数の突出片が放射状に突出していてもよい。

張出部２ａは、軸部１２の外周よりも半径方向の全周囲に渡って拡がっており、本実施形態におけるボルト頭部に限らず、軸部１２よりも半径方向に寸法が大きければよい。すなわち、張出部２ａの外周面の形状は、軸部１２とは寸法が大きい歪（いびつ）な形状であってもよい。

ナット部材３は、軸状ネジ部材２の軸部１２と螺合する部材である。すなわち、ナット部材３は、軸状ネジ部材２に対してねじ込むことにより、軸方向に進退することができる。軸状ネジ部材２にナット部材３が螺合されると、軸状ネジ部材２とナット部材３が一体化し、ナット部材３は軸部１２の半径方向の外側に配置される。そして、ナット部材３と張出部２ａが対向する。ナット部材３と張出部２ａの距離は、ナット部材３のねじ込み加減によって調整可能である。

係合部材４は、剛性を有する板状の部材である。係合部材４には、挿通孔４ａが設けられている。挿通孔４ａは、係合部材４の表裏を貫通する孔であり、軸部１２よりも大径で、且つ、ナット部材３よりも小径である。すなわち、軸部１２は、挿通孔４ａを挿通できるが、ナット部材３は、挿通孔４ａ内に進入することができず、係合部材４と係合する。また、挿通孔４ａは必須ではなく、例えば、係合部材４の縁にナット部材３を係合させてもよい。

介在部材５は、図２に示すように、直方体形状（四角柱形状）を呈する剛性を有する部材である。介在部材５は、図１（ｂ）に示すように、軸状ネジ部材２の軸部１２を貫通させた状態の定盤１の貫通孔１ａ内にちょうど配置可能な大きさを有する。すなわち、貫通孔１ａ内に介在部材５が配置された結果、定盤１に対する軸部１２（軸状ネジ部材２）の半径方向への移動が阻止される。なお、介在部材５が、貫通孔１ａ内における軸部１２の半径方向への移動を制限した結果、張出部２ａが縁６から外れなければよい。すなわち、貫通孔１ａ内に軸部１２と介在部材５を配置した際に、貫通孔１ａ、軸部１２、及び介在部材５の間に隙間が生じていてもよい。換言すると、介在部材５は、張出部２ａが貫通孔１ａの内部に進入不能になる大きさ、及び／又は、形状を有していればよい。

例えば、貫通孔１ａ内に、軸状ネジ部材２の軸部１２と介在部材５が同時に配置された際に、軸部１２と貫通孔１ａの内壁の間に、図４に示すような隙間Ｓが生じてもよい。具体的には、貫通孔１ａ内（内径Ｄ１）に、軸部１２（直径Ｄ２）と介在部材５（幅Ｌ１）を配置した際の、貫通孔１ａの残りの隙間Ｓ（Ｄ１－Ｄ２－Ｌ１）の大きさが、軸状ネジ部材２の張出部２ａの張り出し長さＬ２よりも小さい。すなわち、各部の寸法は、
Ｓ＝Ｄ１－Ｄ２－Ｌ１＜Ｌ２
Ｄ１＞２＊Ｌ２＋Ｄ２（＊は、乗算）
の関係を有する。

以上説明した各部材が組み合わされ、定盤１にワークＷが固定される。以下、図３（ａ）～図３（ｆ）の各図に沿って定盤１にワークＷを固定する手順（ワーク固定方法）を説明する。

図３（ａ）に示すように、定盤１（上面１１ａ）の貫通孔１ａ付近にワークＷが載置されている。本実施形態では、ワークＷは山型鋼（アングル材）である。すなわち、ワークＷの一方のフランジが定盤１（上面１１ａ）上に載置されており、他方のフランジが定盤１に対して起立している。

図３（ｂ）に示すように、軸状ネジ部材２は、張出部２ａが下方となる鉛直姿勢で、貫通孔１ａを上面１１ａ側から貫通し、張出部２ａが定盤１の下面１１ｂから突出している。また、軸部１２は、定盤１の上面１１ａから突出している。

次に、軸状ネジ部材２を、図３（ｂ）に示す位置から図３（ｃ）に示す位置まで移動させる。すなわち、張出部２ａが貫通孔１ａの上面１１ａ側から進入し、下面１１ｂ側から突出した後、軸状ネジ部材２を半径方向（水平方向）に移動させ、軸部１２を貫通孔１ａの内面（内壁）に当接させる。また、この状態で軸状ネジ部材２を上昇させ、張出部２ａを定盤１（下面１１ｂ）の貫通孔１ａの縁６に当接させると、図３（ｃ）に示す状態になる。図３（ｃ）に示す状態では、軸状ネジ部材２は、張出部２ａが貫通孔１ａの縁６に当接（係合）しているため、上昇移動が阻止されている。

図３（ｃ）で、軸状ネジ部材２の軸部１２が貫通孔１ａの一方向側に偏った位置へ移動したことに伴い、反対側には比較的大きな領域の空間が生じている。この貫通孔１ａに、介在部材５を配置する。介在部材５は、上方側から貫通孔１ａ内に進入し、図３（ｄ）に示すように、張出部２ａに当接して停止する。すなわち、介在部材５は、貫通孔１ａから落下することがない。

図３（ｄ）、図１（ｂ）では、貫通孔１ａ内に軸状ネジ部材２の軸部１２と介在部材５が配置されている。その結果、軸部１２が、貫通孔１ａ内を水平方向（貫通孔１ａの半径方向）に移動することが阻止されている。

図３（ｄ）に示す状態の軸状ネジ部材２の軸部１２を、係合部材４の挿通孔４ａに挿通させる。図３（ｅ）に示すように、本実施形態では、挿通孔４ａの内径は、軸部１２よりも大きく、両者の間には隙間が生じている。そのため、係合部材４は傾斜姿勢となり、定盤１の上面１１ａとワークＷ上に載置されている。

図３（ｅ）に示す状態から、図３（ｆ）に示すように、軸状ネジ部材２の軸部１２にナット部材３を螺合させ、ナット部材３を下方に進行させて係合部材４を下方に押圧する。これにより、係合部材４がワークＷ（定盤１上に載置されたフランジ）を下方の定盤に押し付け、ワークＷは係合部材４と定盤１によって挟持（クランプ）される。すなわち、定盤１と係合部材４が、張出部２ａとナット部材３に締め付けられ、ワークＷが定盤１上に固定される。
ワークＷの複数箇所が、定盤１に対して同様に固定される。

本実施形態では、軸状ネジ部材２の張出部２ａが、定盤１の貫通孔１ａを通過することができる大きさである。そのため、上方側から定盤１の貫通孔１ａに軸状ネジ部材２を貫通させ、張出部２ａを定盤１の下面１１ｂに当接させる（すなわち、引っ掛ける）ことができる。すなわち、図３（ａ）～図３（ｆ）に至る全ての作業を、作業者は定盤１の上方側から実施することができる。よって、定盤１に対するワークＷの固定作業は容易である。

軸状ネジ部材２の張出部２ａは、全周囲に渡って半径方向に張り出しているので、図３（ｃ）に示す貫通孔１ａの左側から、例えば右側へ移動させ、右側で貫通孔１ａの縁６に係合させることもできる。すなわち、張出部２ａは、貫通孔１ａの全周囲の縁６のいずれの部位でも係合することができる。そのため、定盤１に対するワークＷの固定位置や固定する向きを変更しても、貫通孔１ａの適切な位置で張出部２ａを係合させて対応することができる。

本実施形態では、軸状ネジ部材２としてボルトを採用し、ボルトの頭部を張出部２ａとして機能させた。張出部２ａは、ボルトの頭部の代わりに、ナット部材３を使用することもできる。すなわち、寸切りボルトの両側にナット部材３を螺合させ、両ナットの間で定盤１と係合部材４を挟持（クランプ）してもよい。

また、本実施形態では、介在部材５が四角柱形状（断面が四角形）を呈した場合を示したが、介在部材の形状は、断面が他の多角形（例えば五角形、六角形等）や円形、楕円形、星形、三日月形等の任意の形状を採用することができる。

介在部材５の鉛直方向の長さは、係合部材４と干渉しない程度に上面１１ａから突出していてもよい。また、介在部材５は、軸状ネジ部材２の張出部２ａが、定盤１の貫通孔１ａの縁６から外れない程度に軸状ネジ部材２の水平方向（半径方向）の移動を制限できるのであれば、介在部材５の鉛直方向の長さは、貫通孔１ａの貫通方向長さより短くてもよい。逆に、介在部材５の上端は、係合部材４と干渉しない程度に貫通孔１ａから突出していてもよい。

軸状ネジ部材２の軸部１２は、全ネジであってもよいが、ナット部材３が係合部材４を定盤１側へ押圧できる長さの半ネジであってもよい。

１ 定盤
１ａ 貫通孔
２ 軸状ネジ部材
２ａ 張出部
３ ナット部材
４ 係合部材
４ａ 挿通孔
５ 介在部材
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 貫通孔が設けられた定盤にワークを固定するためのワーク固定構造であって、
   前記貫通孔を貫通する軸状ネジ部材と、
   前記軸状ネジ部材に螺合するナット部材と、
   前記ワークに係合する係合部材と、
   前記定盤の貫通孔の内部に配置される介在部材を有し、
   前記軸状ネジ部材は、半径方向外方へ張り出す張出部を有し、
   前記張出部は、前記定盤の貫通孔を通過可能であり、
   前記介在部材は、前記軸状ネジ部材が挿通された前記貫通孔の内部に配置可能であり、
   前記介在部材は、前記貫通孔に対する前記軸状ネジ部材の半径方向への移動を制限し、前記張出部が前記貫通孔の内部に進入不能になる大きさ、及び／又は、形状を有し、
   前記係合部材が、前記軸状ネジ部材と螺合した前記ナット部材と前記定盤の間に配置され、当該係合部材と定盤の間に前記ワークの一部が配置された状態で、
   前記軸状ネジ部材の前記張出部を、前記定盤の貫通孔の縁に係合させることを特徴とする定盤へのワーク固定構造。
2. 貫通孔が設けられた定盤にワークを固定するためのワーク固定方法であって、
   半径方向に張り出す張出部を有すると共に前記貫通孔を通過可能な軸状ネジ部材を、前記貫通孔の両側から突出させ、さらに前記張出部を前記貫通孔の縁に係合させ、
   前記軸状ネジ部材が挿通された前記貫通孔の内部に、前記張出部が前記貫通孔の内部に進入不能になる大きさ、及び／又は、形状を有する介在部材を配置し、
   前記ナット部材と前記定盤の間に係合部材を配置し、
   前記軸状ネジ部材にナット部材を螺合させ、
   前記係合部材と前記定盤で、前記ワークを挟持することを特徴とする定盤へのワーク固定方法。

Images