JP3162259U

JP3162259U - 薄板固定治具

Info

Publication number: JP3162259U
Application number: JP2010004026U
Authority: JP
Inventors: 甲斐 ▲高▼橋
Original assignee: 甲斐 ▲高▼橋
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2020-06-14

Abstract

【課題】ワークがどのような形状の薄板材の場合でもレーザ加工時は、レーザ加工機のクランプアームに確実に固定でき、加工前後のワークの脱着も容易であり、作業性と持ち運び等の取り扱いを考慮して軽量な薄板固定治具を提供する。【解決手段】レーザ加工機にワークＷを載置し固定する固定治具１であって、所定の径のワークホールＨが形成された載置台２とワークＷの外周縁部を押圧固定する複数の押圧装置１０を具備し、該押圧装置１０が、載置台２に固着され垂立部にＵ字穴が形成されたＬ字形状の支点部材３と、垂立部が挿入されるガイド穴とワークＷを押圧する爪先部を具備する板状爪部材５と、支点部材３の外側近傍に固着され傾斜面に半月溝を有する固定クサビ台４と、Ｕ字穴に挿入し、且つ半月溝に載置されるテコ棒６とを有することを特徴とする薄板固定治具。【選択図】図１

Description

本考案は、コンピュータ制御によるレーザ加工機において、板厚の薄い加工材料を固定する際に用いられる薄板固定治具に関する。

従来からコンピュータ制御によるレーザ加工は広く行われている。例えば特許文献１で開示されている従来のレーザ加工機では、薄板から製品を切り出す加工を主とする機能を備えたレーザ加工機が紹介されている。

例えば、図６に示す従来のレーザ加工機７０は、ワークテーブル７１上にレーザービームが通過可能な間隔Ｓを空けて一組のワーク支持ローラ７２ａ，７２ｂを平行に設置し、そのワーク支持ローラ７２ａ，７２ｂの上方を間隔Ｓに沿ってレーザ加工ヘッドＮが移動する。またワークテーブル７１には、レーザ加工ヘッドＮの移動方向と直交する方向に移動自在なワーク移動装置７３を設け、このワーク移動装置７３にはワークＷの両端部を支持固定するため、４箇所にクランプアーム７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄが設けられているレーザ加工機７０である。

上述した従来のレーザ加工機７０は、製品に合わせて裁断された板状材のワークＷを直接固定し加工する方法が最も効率が良い運用方法であり、その加工に適したワークＷの形状は、ワーク移動装置７３のワーク両端部を固定するクランプアーム７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄを使用することから、四角形が最も適した形状である。

しかし、何らかの理由により円形状になったワークＷを固定し加工する場合、図７に示すようにワーク移動装置７３上のクランプアーム７４ａ，７４ｂと、同じくクランプアーム７４ｃ，７４ｄとの配置間隔Ｌが極端に狭められることで、円形状のワークＷの固定状態は不安定となり、加工の際にワークＷに捻れや歪みが生じやすく精度の高いレーザ加工が出来ないという問題があった。

そこで、その問題を解決する方法として、図８（ａ）で示すようにレーザ加工機７０に設置されたワーク移動装置７３のクランプアーム７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄの配置間隔Ｌが、適正な位置になる四角形状で、盤上に円形状のワークＷを載置できる大きさの板状治具Ｋの使用が考案されている。この板状治具Ｋには、ワークＷから切り出される製品の大きさに合わせた寸法のワークホールＨが形成されている。レーザ加工を行う場合は、図８（ｂ）に示す板状治具ＫのワークホールＨを円形状のワークＷが塞ぐように載置され、ワークＷの四隅の切り代部Ｑを粘着テープＴで板状治具Ｋ上に貼り付け仮止めし、円形状のワークＷを加工する固定方法が通常行われている。

特開平１１−１５１５８５号公報

しかしながら、従来のレーザ加工機に円形状のワークを粘着テープで板状治具の上に貼り付け仮止めし、製品をワークから切り出すレーザ加工を繰り返し行う場合、ワークを板状治具に固定している粘着テープは、それ自体を使い回すことによって、油分や塵などが付着し粘着面の粘着性能は直ぐに低下するという問題がある。

また、ワークの切り代部への粘着テープの貼り方は、作業者によって個人差が生じやすく製品の精度に与える影響を考慮した場合、作業の均一性を求めることが困難であり、固定方法としては問題がある。

また、ワークの固定治具として、ワークテーブルに空圧，或いは油圧を用いる外部動力を有したクランプ装置を複数配置することも考えられるが、レーザ加工される製品の形状や大きさが日々様々に変化する状況下で、固定装置を固定治具の盤上に複数配置し、製品の形状に合わせて、或いは作業内容に合わせて固定装置を取り替えて使用するのは、作業工程が複雑になり効率的ではない。

この考案は、上記の問題に鑑みなされたもので、ワーク固定作業が最も効率的に行え、加えて良好な加工精度が達成できる薄板固定治具を提供することにより、レーザ加工作業に広く貢献するものである。

ワークがどのような形状の薄板材の場合であってもレーザ加工時に本考案の薄板固定治具を介して、従来のレーザ加工機のクランプアームに確実にワークを固定することが可能で、且つ加工前後のワーク脱着も容易であり、作業性と持ち運び等の取り扱いを考慮して軽量な薄板固定治具を提供することを目的とする。

本考案は上記の目的を達成するため、以下（１）〜（２）の構成を備えるものである。

（１）レーザ加工機のワークテーブル上に板状体のワークを載置し固定するための固定治具であって、所定の径のワークホールが形成された載置台と、該載置台の所定の位置に載置される前記ワークの外周縁部を押圧固定するための複数の押圧装置とを具備し、前記押圧装置が、前記載置台に固着され垂立部にＵ字形状の穴が形成されたＬ字形状の支点部材と、該支点部材の前記垂立部が挿入されるガイド穴と前記ワークを押圧する爪先部とを具備する板状爪部材と、前記支点部材の外側近傍に配置し前記載置台に固着された半円状の溝を有する固定クサビ台と、前記Ｕ字形状の穴に挿入され、且つ前記半円状の溝に載置されるテコ棒とを有することを特徴とする薄板固定治具。

（２）前記ワークを前記載置台の所定の位置に載置する際、前記ワークの載置する位置を特定する複数の位置だしプレートが、前記載置台に固着されていることを特徴とする前記（１）記載の薄板固定治具。

本考案によれば、ワークを載置する薄板固定治具の載置台上に複数設置した押圧装置の一部を取り外せる構造とすることで、部品総数が少なく軽量で簡潔な構造で、作業上の操作性や取り扱いも容易な薄板固定治具を提供することできる。

また、円形状のワークを固定支持する押圧装置は、ワークの固定強度の必要範囲内で強固に固定することが可能で、更にレーザ加工機の持ち得る加工精度を十分に引き出すことが可能な実用性と作業効率の高い薄板固定治具を提供することができる。

また、薄板固定治具に押圧装置を設置したことにより、従来の粘着テープを使用した板状治具に較べて、ワークの固定強度にバラつきが少なく作業の均一性が保たれ、作業者の力量が加工精度に与える影響を抑えることが可能な薄板固定治具を提供することができる。

また、薄板固定治具の載置台にワークを押圧固定する板状爪部材を、取り外し可能な構造にしたことで載置台に複数ある押圧装置が可動部や動力を必要としない単純な構成となり、固定治具自体の取り扱いが容易な薄板固定治具を提供することができる。

更に、ワークの配置ズレにより板状爪部材の接触範囲が不十分な状態で加工した際、振動などによりワークの脱落事故を防ぐため位置だしプレートＰを設けることで、ワークを載置する位置だしが瞬時に、且つ正確に行えることに加えて作業の進行も円滑になり安全面と作業効率の両面において有効な薄板固定治具を提供することができる。

（ａ）本考案の薄板固定治具の斜視図、（b）本考案の薄板固定治具のＡ−Ａ断面図（ａ）本考案の薄板固定治具の押圧装置の展開図、（ｂ）本考案の薄板固定治具の押圧装置の断面図本考案の薄板固定治具の押圧装置の操作を示す斜視図本考案の薄板固定治具にワークを載置し固定する例を示す斜視図本考案の薄板固定治具の位置だしプレートの配置図従来のレーザ加工機の斜視図従来のレーザ加工機のクランプ部に円形状ワークを固定する例を示す図従来のレーザ加工機に粘着テープで円形状ワークを固定する加工治具の載置例を示す図

以下、本考案を実施するための形態を、図面により詳しく説明する。

本考案の薄板固定治具は、加工対象である板状体の円形状ワークＷを載置する際、図７に示す従来のレーザ加工機７０のワーク移動装置７３に取付けられたクランプアーム７４で固定され、薄板固定治具の載置台上の複数箇所にワークＷの切り代部Ｑを押圧固定する押圧装置を有し、且つワークＷを固定する押圧装置を構成する部品の一部を取り外し可能な構造とすることで、押圧装置の構成を簡略化してワーク着脱時の操作を容易にし、作業精度の個人差を抑える構造の薄板固定治具となっている。

図１（ａ）の本考案の薄板固定治具の構成、及び図１（ｂ）の薄板固定治具のＡ−Ａ断面図に基づいて説明する。図中において１は薄板固定治具で、従来のレーザ加工機７０のワーク移動装置７３にクランプアーム７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄで取付けられる固定治具で、２は薄板固定治具１に円形状ワークＷを載置する載置台で、ワークＷから切り出される製品の大きさに合わせた寸法のワークホールＨが形成されている。１０は載置台２に円形状ワークＷを固定する押圧装置で、載置台２の盤上の４箇所に設けられており、ワークＷを固定するための支点部材３、固定クサビ台４、板状爪部材５、テコ棒６の部品で構成されている。押圧装置１０で固定されたワークＷの上をレーザーノズルヘッドＮが移動しながら製品を切出す構造となっている。

図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図よりワークＷの切り代部Ｑを押圧固定する押圧装置１０は、ワークＷの上をレーザーノズルヘッドＮが移動し製品の切り出し加工をする場合でも、ワークホールＨの中で移動するためレーザーノズルヘッドＮと押圧装置１０との間隔Ｚは、予め切り代部Ｑの幅を確保することで、製品の大きさに合わせた寸法のワークホールＨの中を移動するレーザーノズルヘッドＮと干渉することがない。

加工中にワークＷ上を移動するレーザーノズルヘッドＮと板状爪部材５の先端部が最も接近する距離Ｚを十分に配慮し、前もってワークＷのサイズに合わせたワークホールＨの径を選定する際、レーザーノズルヘッドＮと干渉しない十分な切り代部Ｑを設定することが望ましく、レーザ加工機の負担にならように、使用するワークの切り代部Ｑの設定を検討した上でレーザ加工機の性能を十分に発揮させる薄板固定治具１を選定する必要がある。

また、レーザ加工作業においてワークＷより製品を正確に切り抜くためには、ワークＷが載置台２上に確実に固定保持されることが必須条件である。しかし、前述した従来の板状治具Ｋで行われていた粘着力の落ちた粘着テープＴでワークＷを固定した場合、加工中に固定位置が不確実となり加工が進行するに従い、加工中のわずかな振動でワークＷがズレ動く事態が懸念され、製品の精度に著しい低下を引き起こすなどのレーザ加工作業の不備が指摘されていた。そこで前記の必須条件を満たす確実なワーク固定作業を、最も効率的に行え、加えて良好な加工精度を得る本考案の薄板固定治具１を提供することにより、精度の高いレーザ加工作業に貢献するものである。

図２は本考案の薄板固定治具１の押圧装置１０の構成を示す図で、図２（ａ）の押圧装置１０の分解図、図２（ｂ）のワークＷを押圧固定した状態の断面図より、その構造と機能を説明する。

図２（ａ）において、Ｌ字形の支点部材３には、垂立部３ｂにテコ棒６の先端部６ｎが貫通するＵ字形状の穴（以下、Ｕ字穴と記す）３ｃを設け、底部３ａを載置台２にリベット１１で固着されている。載置台２にネジで取付けられた固定クサビ台４は、支点部材３の外側近傍に配置されテコ棒６が乗り上がる側に傾斜面を持つ楔形状で、傾斜面の途中にはテコ棒後部６ｔを乗り上げた際にテコ棒６を落とし込み、保持する役目の半円状の溝（以下、半月溝と記す）４ａを設けている。ワークＷを押圧固定する板状爪部材５は、背面５ｂに支点部材３の垂立部３ｂが貫通する横長のガイド穴５ａが形成され、爪先部５ｃは下方向にＬ字状に折り曲げた形状で、ワークＷを載置台２に押圧固定する効果の高い形状となっている。また板状爪部材５の背面５ｂの先端の作用域５ｄがテコ棒６の押圧を受ける部分である。テコの原理を利用するテコ棒６は、実加工に支障とならない長さの丸棒で形成され、Ｕ字穴３ｃに挿入される先端部６ｎ、テコ棒６の後尾部６ｔには作業台などに置いた際に転がらないようＬ字状の折り曲部６ｅが形成されている。

尚、板状爪部材５の背面５ｂのガイド穴５ａの寸法は、貫通する支点部材３の垂立部３ｂの幅と板厚に合致した寸法であれば精度も高くなるが、ワークＷの脱着作業で繰り返し抜き差しする点を配慮して、その妨げにならない穴幅である必要がある。

また、支点部材３の垂立部３ｂにあるＵ字穴３ｃは、ワークＷを脱着する際、挿入されているテコ棒６の後尾部６ｅを左右に振り動かす操作を伴うため、テコ棒６先端部６ｎの丸棒の径よりもやや広く設定する必要がある。

図２（ｂ）に示す断面図より、支点部材３に被さるように取り付けられた板状部爪材５は、背面５ｂのガイド穴５ａを貫通する垂立部３ｂのＵ字穴３ｃを背面５ｂ上に露出させた状態で取付けられる。板状爪部材５の背面５ｂのガイド穴５ａを貫通して露出したＵ字穴３ｃにテコ棒６を貫通させて、テコ棒６の先端部６ｎを背面５ｂの作用域５ｄに接触させる。ワークＷを押圧するためテコ棒６の後尾部６ｔは、支点部材３の外側近傍の載置台２上にネジ１２で取付けられた固定クサビ台４に乗り上げるように保持され、固定クサビ台４の傾斜面の途中に形成された半月溝４ａにテコ棒６を落とし込み固定される。

ワークＷを載置台２に確実に固定する効果は、テコの原理を利用して、テコ棒６と支点部材３のＵ字穴３ｃとの接触部分を支点と、テコ棒６先端部６ｎが板状爪部材５の背面５ｂの作用域５ｄを押圧する作用点と、力点となるテコ棒６の後尾部６ｔを持ち上げて固定クサビ台４の傾斜面の途中に形成された半月溝４ａに落とし込み載置することで、板状爪部材５の爪先部５ｃが載置されたワークＷを載置台２に押圧固定している。

図３で押圧装置１０のワークＷの押圧固定する操作方法を説明する。

＜ステップ１＞
ワークＷを載置し、支点部材３の垂立部分３ｂに板状爪部材５のガイド穴５ａを挿入し設置された状態で、テコ棒６を甲の位置から垂立部３ｂのＵ字穴３ｃに挿入する。

＜ステップ２＞
テコ棒６をＵ字穴３ｃに挿入した乙の位置で、テコ棒６先端部６ｎを板状爪部材５の背面５ｂの作用域５ｄまで挿入した後、テコの支点となる支点部材３のＵ字穴３ｃの上部を基点としてテコ棒６の後尾部６ｔを押下げる力に抗して、ワークＷに加わる押圧を確認しながら固定クサビ台４の傾斜面を摺動させる。

＜ステップ３＞
テコ棒６を丙の位置の半月溝４ａの位置まで固定クサビ台４の傾斜面を摺動させ、後尾部６ｔを半月溝４ａに落とし込み載置することで、板状爪部材５の背面５ｂの先端の作用域５ｄをテコ棒６の先端部６ｎで押圧し、押圧力が加わった板状爪部材５の爪先部５ｃがワークＷを載置台２に押圧固定する。

レーザ加工完了後のワークＷの取外し操作は、上述のステップ１〜３を逆に行い、丙の位置にあるテコ棒６の後尾部６ｔを持ち上げて載置されていた半月溝４ａより浮遊させ、その状態で乙の位置までテコ棒６を旋回移動した後、Ｕ字穴３ｃよりテコ棒６の先端部６ｎを抜き取る。これにより、押圧されていた板状爪部材５は解放され、支点部材３の垂立部分３ｂより板状爪部材５を抜き取ることでワークＷを取外すことが出来る。

図４に示す本考案の薄板固定治具１に円形状のワークＷを載置する際の押圧装置１０の構成部品の配置より、ワークホールＨを挟んで対向設置されている押圧装置１０において、円形状のワークＷを載置台２に押圧固定する板状爪部材５が、ワークＷの着脱時、完全に薄板固定治具１の支点部材３より取外す必要があることを示すもので、本考案の重要な機能を示している。即ち本考案の薄板固定治具１は、板状爪部材５を載置台２の押圧装置１０より取り払われない限り、ワークＷの再配置、及びワーク残材の取り外しが出来ない構造となっているため、ワークＷが不用意に動き脱落することがない。

本考案と類似する機能を有する考案があった場合、板状爪部材５に類する部品がワークＷの切り代部分Ｑの外周を取り囲む様に配置されている構成において、類する部品はワークＷの配置、或いは加工終了時の残材の取外しの際に何らかの動作を起こす必要から、ワークＷ着脱作業の妨げにならない位置に板状爪部材５に類する部品を移動させるか、或いは本考案と同じ取外す形態をとるしかない。

ワークＷ着脱作業の妨げにならない位置に移動させる場合において考えうる機能は、板状爪部材５に類する部品をワークＷ外周よりも後ろへ引き込む、或いは旋回して移動させる、もしくは背後に後転する動作を装置に組み込むことなどが挙げられる。この機能に共通する構造は可動部分を必要とする点にあり、治具上に複数箇所配置される押圧装置が複雑化することで治具本体重量もかさみ取り扱いも複雑で、加えて可動部分の故障も予想されるため給油や点検などの維持管理も含めると作業全体に与える影響は少なくない。

本考案の薄板固定治具１の押圧装置１０は、テコの原理を利用して押圧固定する簡潔な構造であり、板状爪部材５が支点部材３より取外せる構造としたことで、主軸・バネといった可動部分を必要としない単純な押圧装置１０を可能にしている。

また、加工できるワークＷの材質について、各種板状樹脂材、金属板、ベニア板等のレーザ加工機で加工できる板状材であれば材質を選ぶことなく使用することが可能な薄板固定治具１を提供することができる。

本考案の薄板固定治具１は、載置台２の上面に設けられたワークホールＨを塞ぐようにワークＷを固定する際、載置台２上にワークＷを取り囲むように、ほぼ等間隔で設置された押圧装置１０により固定される。薄板固定治具１に載置されるワークＷの位置は、毎加工ごとに適正な位置に配置保持されなくてはならないが、ワークＷの配置にズレがあると一部の板状爪部材５の爪先部５ｃがワークＷの切り代部Ｑに十分に届かない、或いは板状爪部材５の爪先部５ｃの接触範囲が不十分なまま加工した場合、加工中の振動などによりワークＷが脱落する可能性もある。

そのため、脱落事故を防ぐ方法として、実際の加工ではワークＷを配置する適正位置に、図４に示す破線のワーク配置用マークＭによって円形状のワークＷの外周をマーカーなどで載置台２上に書き写す方法が一般的である。

しかし、ワークＷを適正位置に配置する際にワーク形状に前もって位置溝Ｗａを設ける工夫し、図５に示すようにワークＷの載置台２に、工夫されたワークＷの位置溝Ｗａに合わせた位置だしプレートＰを、任意の位置に複数固着することによってワークＷを正確な位置に配置することが可能で、ワークＷの載置位置を示すワーク配置用マークＭを、マーカーを使って載置台２に書き写す必要がない。

更に、位置だしプレートＰによりワークＷの配置ズレによる板状爪部材５との接触範囲が不十分な状態を回避できるため、加工中の振動などによりワークＷが脱落する脱落事故の発生を防ぐことができる。また位置だしプレートＰを使用することで、ワークＷの位置だしが瞬時に、且つ正確に行えることで作業の進行も円滑になり安全面と作業効率の両面において有効である。

尚、本考案の薄板加工治具の実施例では、ワークの対角４箇所に押圧装置を配した構成で説明したが、実際の加工作業では５〜８箇所に押圧装置を配して固定を行うことが望ましく、ワークＷの外形寸法が大きくなるなど形状の変化に対応して必要な押圧装置を治具上に配置する設計をとるため、本考案の薄板加工治具の押圧装置の数と配置位置は任意であり本考案を制限するものではない。

１薄板加工治具
２載置台
３支点部材
３ａ底部
３ｂ垂立部分
３ｃＵ字穴（Ｕ字形状の穴に対応）
４固定クサビ台
４ａ半月溝（半円状の溝に対応）
５板状爪部材
５ａガイド穴
５ｂ背面
５ｃ爪先部
５ｄ作用域
６テコ棒
１０押圧装置
１１リベット
１２ネジ
７０レーザ加工機
７１ワークテーブル
７２ローラ
７３ワーク移動装置
７４クランプアーム
Ｈワークホール
Ｋ板状治具
Ｌクランプアームの配置間隔
Ｍワーク配置用マーク
Ｎレーザーノズルヘッド
Ｐ位置だしプレート
Ｑ切り代部（外周縁部に対応）
Ｔ粘着テープ
Ｗワーク
Ｗａ位置溝
Ｚ板状爪部材とレーザーノズルヘッドの距離

Claims

レーザ加工機のワークテーブル上に板状体のワークを載置し固定するための固定治具であって、
所定の径のワークホールが形成された載置台と、該載置台の所定の位置に載置される前記ワークの外周縁部を押圧固定するための複数の押圧装置とを具備し、
前記押圧装置が、前記載置台に固着され垂立部にＵ字形状の穴が形成されたＬ字形状の支点部材と、該支点部材の前記垂立部が挿入されるガイド穴と前記ワークを押圧する爪先部とを具備する板状爪部材と、前記支点部材の外側近傍に配置し前記載置台に固着された半円状の溝を有する固定クサビ台と、前記Ｕ字形状の穴に挿入され、且つ前記半円状の溝に載置されるテコ棒とを有することを特徴とする薄板固定治具。
前記ワークを前記載置台の所定の位置に載置する際、前記ワークの載置する位置を特定する複数の位置だしプレートが、前記載置台に固着されていることを特徴とする請求項１記載の薄板固定治具。