JP3292636B2 - 平型試験片加工用の自動治具及びその自動治具を使用した工作機械並びに加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属材料試験に使用さ
れる平型試験片の無人の自動加工システムに使用される
平型試験片の乾式加工用の自動治具及びこの自動治具を
使用した工作機械並びにこの自動治具を使用した平型試
験片の自動加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の平型試験片を加工するための治具
として、例えば特開平３−２３８３３８号公報記載のも
のが知られている。この治具は、複数の平型試験片を載
せる受板と、この受板上に載せた試験片を垂直方向にク
ランプするクランプ手段と、このクランプ手段の各種の
動作完了を検出する検出手段と、試験片を受板上に載
せ、クランプ手段で締め付ける過程で試験片の一方の側
部が係合し、試験片の側部を揃える垂直な基準面を備え
たボディを有し、試験片を載せた受板を上昇させてクラ
ンプ手段で締め付けて固定し、この固定した状態で、切
削油を使用して切削加工するようになっている。すなわ
ち、平型試験片の自動加工においては、加工能率上ある
いは加工タクトの制限から試験片を複数枚積み重ね、上
述のような自動治具によりクランプして切削を行ってい
る。また切削中は切削油を充分に使用した湿式加工が主
流となっている。この切削油は加工面の潤滑、切削工具
の冷却効果の他に切削切粉を治具外に排出して機械側の
スクリュウチップコンベアへ送りこむ役割を果たしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に切削油を十分に使用して湿式で加工すると、加工終了
後、切削油を浴びた試験片を洗浄する必要がある。すな
わち切削油が付着していると試験片同志が密着してしま
い、試験機に自動的に送り込むためのロボットによる１
枚毎の剥離作業が不可能となるからである。しかし、切
削油を使用しない乾式での切削方式では、切削切粉が治
具の可動部周辺および油圧や電気の配管、配線部に堆積
し、治具の損傷をはじめ自動運転を妨げる大きな要因と
なり、このような自動加工システムに適用することはき
わめて難しいものとなっている。

【０００４】一方、最近の鉄鋼メーカにおける平型試験
片の自動加工システムにおいては、上記の洗浄のための
装置をコスト及び洗浄液規制の面から回避する方向にあ
る。従って平型試験片加工用の自動治具においては切削
方式を湿式から乾式に変更する必要に迫られ、従来構造
とは異なった機能、方式が要求されている。すなわち、
従来方式の自動治具で乾式切削を行った場合は、切削切
粉の排出が最大のネックとなる。これは試験片をクラン
プするための受台やこれを駆動するための駆動機器ある
いは受台の動作検出用の検出器をはじめ、配管や配線類
が外部へ剥き出しの状態となっているため、切削切粉が
配管や配線のあらゆる部位に堆積するからである。この
堆積した切粉の排除を、無人で自動的に行うことは非常
に困難で、特に、受台はロボットによる試験片の搬出入
部および試験片をクランプするための可動部となってい
るため、垂直方向のストローク内でこの受台とボディ上
部との間に切粉が堆積した場合には正常な動作領域が阻
害される。この結果、誤切削、試験片の落下、切削工具
の破損、機械の損傷などを招いて自動加工が停止し、停
止した自動加工システムの復帰対策に工数や費用を伴う
ことになる。従って現状では、自動ラインの稼動を定期
的にストップして作業者による定期的な切粉の清掃を余
儀なくされている。

【０００５】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、低コストで受板とボ
ディ間の切粉を確実に排除可能な無人で自動的に平型試
験片を乾式で加工できる治具を提供することにある。ま
た、他の目的は、この治具を使用して切粉の影響を排除
して無人で自動的に加工できる工作機械を提供すること
にある。さらに他の目的は、この治具を使用して乾式で
加工できる加工方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数の平型試験片を載せる受板と、前記
受板上に載せた試験片を垂直方向に移動させてクランプ
する手段と、試験片を前記受板上に載せ、前記クランプ
手段で締め付ける過程で試験片の一方の側部が係合して
試験片の側部を揃える垂直な基準面を備えたボディとを
備えた平型試験片加工用の自動治具において、前記受板
の底面に対向する前記ボディ上の切粉を飛散させるため
に、当該ボディ上に設置されたプレートの上面に形成さ
れたエアー吹き出し口と、このエアー吹き出し口にエア
ーを導くエアー通路とからなるエアー吹き出し手段を備
えていることを特徴とする。

【０００７】この場合、前記クランプ手段は、マニホー
ルド化されたベース内部で配管の役割を果たす構造とす
ることができる。前記動作完了の検出手段は、ボディ側
面に検出器を格納するスペースを創成し、配線もこのス
ペース内を通過するよう設け、それぞれ取出し口のみが
外部へ接続される構造とするとよい。

【０００８】また、前記ボディの垂直な基準面を受板の
長さ方向中央部に当たる部分で２分し、ボディのその部
分に空間を設けてもよい。前記クランプ手段は、前記受
板とこの受板の上方に設けられたクランブ部材とから構
成し、前記受板を垂直方向に移動させて受板とクランプ
部材との間で試験片をクランプするようにする。クラン
プ部材としては、例えば固定された一対のアームから構
成される。

【０００９】受板の上面には試験片を把持するロボット
ハンドの爪が干渉しないようにその爪を受け入れる複数
の逃げ溝が形成されている。前記検出手段としては、受
板の降下動作を検出する検出手段と、受板の上昇動作時
に受板とアームとで与えられるクランプ力を検出する検
出手段とを有している。

【００１０】また、ボディの側面の一部にエアーの取り
入れ口を有し、ボディ内部に創成されたエアー供給路が
前記エアー吹き出し口を有するプレートの裏面に形成さ
れた溝に接続されてエアー通路を構成し、エアーの供給
によってエアー吹き出し口からエアーを放出させること
によって切削切粉を治具外部へ飛散させて排出するよう
になっている。

【００１１】一方、この治具を搭載する工作機械は、主
軸周辺に伸縮自在の複数のエアーノズルを備え、このノ
ズルを機械加工中の平型試験片の冷却用として、また治
具上部への切粉堆積防止のための切粉排出用などに使い
分けてエアーを放出させる。

【００１２】

【作用】このように構成された治具では、治具の内部か
ら自動運転停止等の原因となる可動部など最も切粉の堆
積しやすい部分を狙って、すなわち受板とベースとの間
の部分にエアー吹き出し手段、具体的には、エアー吹き
出し口を設け、自動的にエアーを放出させる。切粉の最
も溜りやすい所は治具ボディの上部で、試験片を載せる
受台の真下にあたる部分である。試験片をクランプする
前は、この受板と、この真下にあるボディ上面とは、わ
ずかな間隔をあけているが、クランプ動作に入ると受台
が上昇移動し、クランプ完了から切削完了までは距離が
あくため切粉がボディ上面に堆積してしまう。このまま
の状態で切削完了後、受台が降下してくると、この切粉
が受台と接触してしまって正規の位置まで降下しないと
ころで停止してしまう。そこで、治具ボディ上面にエア
ー吹き出し口を有するプレートを組立可能に取り付けて
いる。このプレートの下面すなわち治具ボディ上面と接
する位置には、エアー通過用のポケット（空間−溝）が
設けられており、このポケットから垂直方向に明けられ
た複数の小径孔（第１のエアー吹き出し口）と水平方向
の細長溝（第２のエアー吹き出し口）とが連通してい
る。ボディの外部にはエアーの取り入れ口があり、ここ
からボディ上面までエアー供給路によって連絡させ、プ
レートを治具ボディ上面と組立し、取り入れ口からエア
ーを送りこむと、エアーはボディおよびプレートを介し
て複数の小径孔および細長溝から放出され、切粉が自動
的に排出される。

【００１３】一方、試験片をクランプするための受板を
上昇、降下させる手段として、油圧によるシリンダ駆動
を用いた場合、このシリンダまでの配管がどうしても治
具外部へ露出することから、この部への切粉堆積が避け
られない。そこで、上記手段では治具ボディを固定して
いるベース内に油圧配管を設け、切粉堆積を回避してい
る。この配管としては、ベースに直接通路を形成したマ
ニホールド構造が採用される。このマニホールド構造と
しては、ボディ内部に垂直に油圧シリンダを配置し、且
つ油圧シリンダの底面に油圧の往復口を設ける。更にシ
リンダの底面がボディの下面と同一面となるように配置
する。ここでボディをベース上面に固定するとシリンダ
底面がベース上面と接する状態になる。そこでベースに
は、シリンダの往復口にあたる位置にそれぞれ垂直な穴
を途中まで設け、この穴と連絡する横穴をそれぞれが衝
突しないように設けることでベース内が油圧回路のマニ
ホールド構造となる。ベースの一端に油圧の取り入れ口
を設けることで、シリンダには配管無しで油が供給され
るため、切粉の堆積は皆無となる。

【００１４】また受板の上昇、降下の動作完了を検出す
る手段として上昇時は、油圧の圧力スイッチで治具以外
の場所から検出容易であるが、降下時は前述したように
受板がボディ上面と若干の間隔をおいて停止するため圧
力による信号を検出できず、リミットスイッチ或はセン
サー等の検出器よる手段をとることになるが、これら検
出器および電気配線類も治具の外部に取り付けると、先
に述べた切粉堆積の原因となる。そこで、治具内部に取
り付けられたシリンダと同期運動をする一対のガイドロ
ッドを設け、このガイドロッドの一端に受板の降下時に
接触するドックを取り付けている。且つこれらリミット
スイッチおよびドッグにおいても全て治具の側面に収容
スペースを創成して外部露出のない構造をとっている。
電気配線は、治具に加工された案内溝を通過して治具外
部へ連絡されており、切粉の堆積を皆無にしている。

【００１５】また、治具を搭載する工作機械は、主軸周
辺に伸縮屈曲自在の複数のエアーノズルを設け、このノ
ズルを機械加工中の平型試験片の冷却用として、また治
具上部への切粉堆積防止のための切粉排出用などに使い
分けてエアーを供給させ、治具のもつエアー吹き出し機
能と連動させて切粉の排除効果を高めている。なお、治
具は、試験片の長さや幅寸法からその大きさを数種類に
分類し、その分類に沿って製作され、試験片に応じて最
適なものが適宜選択されて使用される。

【００１６】このように構成した治具は、ＮＣ工作機械
のテーブル上にその大きさに応じてステージ別に配置
し、コンベアで搬送された試験片をロボットによりその
種類に該当するステージ上の治具へ供給後、ＮＣ工作機
側は予めプログラム化された種類別データにより加工を
行う。

【００１７】以上のように試験片の大きさ別に分類し、
且つ上述した機能を具備した治具を予めその種類別にプ
ログラム化された加工データとツールの使用により、一
連の加工をエアーによる自動切粉排出を兼ねながら実施
し、試験片の搬入、搬出のロボットとの間で各動作ステ
ップ毎の完了を信号を介して連携させることにより無人
による乾式の全自動加工が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明の一実施例に係る自動治具の一部
を断面した斜視図である。自動治具はボディ１と、ベー
ス２と、試験片３を載置する受板４と、この受板４を昇
降させる一対のシリンダ５ａ，５ｂと、ボディ１の上端
部に取り付けられ、試験片３を受板４との間で挟んで固
定するアーム６ａ，６ｂとから主に構成されている。

【００１９】ボディ１は、図４の図１におけるＣ方向矢
視図にも示すようにスクリュー７によってベース２に固
定されている。前記シリンダ５ａ，５ｂはボディ１の内
部に収納され、図２のシリンダ５ａの断面詳細図に示す
ように、シリンダ５ａ内の作動油の油路８ａ及び８ｂは
ベース２に設けられている油回路９ａ及び９ｂにそれぞ
れ接続され、さらにベース２に設置された油供給口１９
ａおよび１９ｂに接続されている。シリンダ５ａとベー
ス２が接する境界面は図３の図２における要部拡大断面
図に示すようにＯリング１０により密封され、油漏れを
防止している。

【００２０】また、シリンダ５ａ，５ｂの中央部に油圧
によって進出後退自在に設けられたロッド１１ａ，１１
ｂの先端部には、前記受板４がスクリュウ１２によって
固定されている。一方、ボディ１の前記シリンダ５ａ，
５ｂの外側に位置する個所にはそれぞれ一対のロッド１
３ａ，１３ｂが摺動可能に収納されており、上部はスク
リュウ１４により受板４に固定され、受板４と一体に昇
降するようになっている。

【００２１】前記アーム６ａ，６ｂはボディ１の上端面
にスクリュウ１５により固定されている。試験片３は前
記受板４の上面４′にセットされ、当該上面４′とアー
ム６ａ，６ｂ間でシリンダ５ａ，５ｂのロッド１１ａ，
１１ｂの矢印Ｚ，Ｚ′方向の上昇、降下運動により固
定、開放されるようになっている。また、この受板４は
ボディ１にスクリュウ１６により固定された一対の基準
板１７ａ，１７ｂの基準面１７′に接して配置されてい
る。

【００２２】図４及びその斜視図である図５において、
前記ロッド１３ａの下部にはドック１８がスクリュウ２
０により、固定されておりリミットスイッチ２１の接触
子２２に接触し、受板４の最降下位置を検出する。リミ
ットスイッチ２１の配線方向にはボディ１に配線通過用
の溝２３が基準面１７´の方向と平行に設けられてい
る。

【００２３】ボディ１の中央部は左右の基準板１７ａ，
１７ｂが分れているように受板４の長さ方向中央部にあ
たる部分に傾斜面５２が形成され、その下端は符号２４
位置まで下がっている。一方、ボディ１の中央付近の左
右には一対のエアー吹出し用のプレート２５ａ，２５ｂ
がスクリュウ２６により固定されている。このプレート
２５ａ，２５ｂにはボディ１に設けられた一対のエアー
通過孔２７ａ，２７ｂが同じく垂直方向の一対のエアー
通過孔２８ａ，２８ｂで接続された位置と連通するよう
ポケット溝２９ａ，２９ｂが設けられており、且つこの
ポケット溝２９ａ，２９ｂの出口は垂直方向への複数の
細孔３０ａ，３０ｂおよび水平方向への細長溝３１ａ，
３１ｂとして連通している。

【００２４】試験片３は平型試験片であり、この試験片
の形状は図６（ａ）の平面図、及び図６（ｂ）の側面図
に示すように長さ方向中央部の平行部３ａ、試験機に把
持される長さ方向両側の掴み部３ｂ及び３ｃとからな
り、全長Ｌ₁ 、厚みＴ、平行部幅Ｗ₁ 、掴み部幅Ｗ₂ 、
平行部長さＬ₂ 、コーナー部の半径Ｒに形成されてい
る。実際の形状は試験片の目的によって異なり、これに
対応して試験片を加工するときの加工部位は異なってく
る。例えば図７の試験片３は、全長Ｌ、厚みＴを除いて
全加工するもの、図８は掴み部Ｗ₂ を加工しないもの、
図９は掴み部Ｗ₂ のみを加工し、中央部に平行部３ａが
ないものである。また、同一加工部位であっても長さ
Ｌ、厚みＴの種類も多い。

【００２５】図８に示すような形状および加工部位を有
する平型試験片を対象とした場合、本実施例では図１に
示した受板４の形状をその詳細図の図１０に示すように
試験片３の最終加工形状に対し、切削時、カッタ３２の
削り込みを防止するため試験片３の長さ方向中央部の平
行部３ａおよびコーナー部の半径Ｒ部に相当する部位を
全高さについて内側に△ａだけ小さな形状で作成する。
また試験片３を受板４に移載するときの図１２に示すロ
ボット３３の爪３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄとの干
渉を避けるため、図１１の図１０におけるＰ−Ｐ線断面
図からも分かるように逃げ溝３４ａ，３４ｂ，３４ｃが
設けられている。ロボット３３については図１２に示す
ようにロボット３３の先端に組立られた爪３３ａ，３３
ｂが矢印ＤおよびＤ′方向に、また爪３３ｃ，３３ｄが
図１３に示すように矢印ＥおよびＥ′に移動可能な構造
となっている。一方、爪３３ｃの外側には、図１３の図
１２におけるＱ方向矢視図に示すようにバネ３５により
軸３６を支点に矢印ＦおよびＦ′方向に傾斜可能な押し
付け板３７が設けられている。

【００２６】以上のように構成された本実施例に係る治
具は、図１４の斜視図に示すように試験片の種類、長さ
別に対応するようにベース２を介して第１ステージから
第３ステージのように配置される。図１５はこの治具を
ＮＣ工作機械３８のテーブル３９上にベース２を介して
配置した状態と試験片３の移載用ロボット３３との位置
関係を示す斜視図であり、図１６には本実施例における
機器の構成を示してある。なお、図１６において符号４
０は治具に内蔵されたシリンダー５ａ，５ｂの駆動用油
圧ユニットである。ここで、シリンダー５ａ，５ｂにつ
いて言えば１ステージのみの記号として説明してある
が、前述したように本実施例では試験片３の種類と長さ
別に第１ステージから第３ステージまで配置してあるの
で実際の員数が３倍となることは当然であり、更に前述
した一対の基準板１７ａ，１７ｂやプレート２５ａ，２
５ｂなどについても同様である。

【００２７】一方、各ステージ別のリミットスイッチ２
１の配線２１ａは前述の配線用溝２３を通って中継ボッ
クスである４１に集約され、一本のケーブル４２内に纏
められて外部接続可能となっている。更に油圧回路につ
いても各ステージの油供給口１９ａ及び１９ｂがベース
２の端面に集中して設置され、外部との接続が可能とな
っている。図１６において符号４３はメンテナンス用の
治具操作盤、符号３８は治具を搭載したＮＣ工作機械、
符号３３はＮＣ工作機械３８の前面に配置されたロボッ
トをそれぞれ示す。

【００２８】以下、本実施例の治具の動作について説明
する。動作前の受板４は図４に示すようにロッド１３
ａ，１３ｂの下部に取り付けられたドック１８がリミッ
トスイッチ２１の接触子２２と接触し、閉の状態になっ
ている。この状態で、図１２に示すようにロボット３３
は、爪３３ａ〜３３ｄによって試験片３を把んだ状態で
図１５に示す治具の受板４上に移載する。このとき受板
４には前述したようにロボットの爪３３ａ〜３３ｄに対
する逃げ溝３４ａ，３４ｂ，３４ｃが設けられているの
でお互いの干渉はない。移載が完了するとロボット３３
の爪３３ａ，３３ｂは矢印Ｄ方向（図１２）、爪３３
ｃ，３３ｄは矢印Ｅ方向（図１３）に移動して試験片３
から離れる。

【００２９】次に、ロボット３３を操作することで図１
７に示すようにロボット３３は図１３に示す爪３３ｃの
外側に設けられた前述の押し付け板３７を試験片３の端
面３ａに当接させ、ボディ１に固定された基準板１７
ａ，１７ｂの基準面１７′に押し付けるよう矢印Ｖ方向
に移動し、この押し付け動作を維持しつつ押し付け動作
の完了信号を送る。

【００３０】治具側は、この完了信号を受けて油路８ａ
側に圧油を供給してロッド１１ａ，１１ｂを上昇させ、
図１８に示すように試験片３を搭載した受板４を矢印Ｕ
方向に上昇させる。これによって試験片３は複数枚積層
された状態でアーム６ａ，６ｂと受板４間で締付けられ
る。このとき、締付け力が予め設定した圧力に達すると
圧力スイッチ４４から信号を取り出し、図１９に示すよ
うにロボット３３は試験片３から離れて矢印Ｉ方向へ退
避すると同時に完了信号を出す。

【００３１】一方、圧力スイッチ４４からの信号により
図４に示す一対のエアー取入口４５ａ，４５ｂからエア
ーが供給される。エアーは一対のエアー通過孔２７ａ，
２７ｂ及び２８ａ，２８ｂを通り、一対のエアー吹出し
用プレート２５ａ，２５ｂに設けられた複数の細孔３０
ａ，３０ｂおよび細長溝３１ａ，３１ｂを通って治具の
外側に向かってそれぞれ垂直方向（矢印Ｊ方向）及び水
平方向（矢印Ｋ方向）へ放出される。そして、このエア
ー放出を継続したまま前述のロボット３３の矢印Ｉ方向
への退避信号により試験片３の機械加工へ移行する。

【００３２】機械加工は、図２０に示すようにＮＣ工作
機械３８の主軸４６にタッチセンサー４７を装着し、予
め治具上のアーム６ａ，６ｂの下面６ａ′，６ｂ′の位
置をＮＣ工作機械３８のテーブル３９上からの高さ寸法
Ｈ₁ として記憶しておく。次に受板４に移載された試験
片３が、アーム６ａ，６ｂ間で締付けされた状態で試験
片３の最下部のｈ面をタッチセンサー４７により高さ寸
法Ｈ₂ として取り込んで記憶する。

【００３３】次に、第２１図に示すように工具交換によ
り、主軸４６に切削用カッタ４８を装着したとき、カッ
タ４８の面４８ａの位置は前述したＨ₁ 寸法とＨ₂ 寸法
との差Ｈ₃ に対し△ｈ′だけテーブル３９方向に下げて
位置を設定することにより試験片３の最下部での削り残
しが防止できる。以上のようなカッタ位置の設定により
試験片３の長さ方向中央部の平行部３ａ及びコーナー部
の半径Ｒ部の加工を実施するが、ＮＣ工作機械３８の持
つ工具交換機能により前述したタッチセンサー４７に代
わってカッタ４８が主軸４６に装着されると図１５に示
すように主軸４６の周囲に備えられた複数のエアーノズ
ル４９からエアーが放出される。このエアーの放出方向
Ｍは予めカッタ４８および試験片３の方向及び治具上部
に向くようセットしておくことにより切削中のカッタ４
８及び試験片３の温度上昇を抑える役目を果たすと共に
切紛５０を治具外へ排出することが可能となる。

【００３４】一方、前述した一対のエアー吹出し用プレ
ート２５ａ，２５ｂから放出されるエアーは特に切削中
の切紛５０が治具上のエアー吹出し用プレート２５ａ，
２５ｂ上に堆積するのを防止する重要な役目を果たして
いる。この、エアー吹出し用プレート２５ａ，２５ｂ上
に切粉５０が堆積すると、切削完了後に受板４が降下し
たときエアー吹出し用プレート２５ａ，２５ｂとの間で
挟まれる状態になり、受板４が正規の位置まで降下でき
なくなる。すなわち、受板４の下部に取り付けられたド
ック１８がリミットスイッチ２１の接触子２２に接触し
ない状態で停止したままとなり、動作の完了信号が発生
せず、次の動作へ移れず自動加工が停止する。さらに
は、堆積した切粉５０によりシリンダ５ａ，５ｂのロッ
ド１１ａ，１１ｂやロッド１３ａ，１３ｂ及び受板４を
損傷する原因となる。これゆえ、エアーを吹き出して切
粉５０を飛散させることは、自動加工の停止を防止し、
ロッドや受板の損傷を防ぐという点で、重要な要素とな
る。

【００３５】加工が完了すると、主軸４６の周囲に設け
られた複数のエアーノズル４９からのエアーの放出を停
止し、主軸４６は機械の作業上の原点へ復帰する。次に
シリンダ５ａ，５ｂ，のロッド１１ａ，１１ｂが図１に
示すように矢印Ｚ′方向に降下し、図４に示したリミッ
トスイッチ２１の接触子２２とドック１８が接触した時
点でリミットスイッチ２１から完了信号を出す。同時に
エアー吹き出し用プレート２５ａ，２５ｂからのエアー
放出も停止する。

【００３６】この完了信号を受けてロボット３３は再び
受板４上の試験片３を把持し、治具から搬出して所定の
退避位置へ移動して完了信号を出す。ここで前述したエ
アー吹出し用プレート２５ａ，２５ｂからのエアーの放
出及び主軸４６からのエアー放出のタイミングの設定を
自由にすることが可能であり、切削切粉５０の排出具合
を確認しながら最良のタイミングを設定することが望ま
しく、これによって切粉５０は完全に治具外へ排出され
る。この排出された切粉５０は図２２に示すように治具
に設置した切粉カバー５１および治具の傾斜面５２によ
り、ＮＣ工作機械３８の切粉回収チップコンベア５３へ
流れ易いような傾斜角が選択されている。図２２におい
て、矢印ｋは切粉５０の流れる方向を示している。

【００３７】ここで、前述の実施例に係る治具を使用し
て試験片を製作する全工程について説明する。図２３
は、試験片の自動加工システムの各工程を示す説明図で
ある。同図において、まず、ステップＳ１で対象となる
試験片３を板材５４から自動打ち抜きによって採取す
る。この工程では、例えば図９に示す外形のものが打ち
抜かれる。次いで、ステップＳ２の試験片３の職別用刻
印工程が実行される。この工程では、自動バーコードラ
ベラー５５によりラベル５６が貼付される。ラベリング
された試験片３は、ステップＳ３で吸着パット５７によ
って順次パレット５８に収納され、ステップＳ４でパレ
ット５８毎にコンベア５９上を流される。ステップＳ５
からは本実施例に係る治具を用いた試験片３の機械加工
工程となる。この工程では、ステップＳ５でロボット３
３によって試験片３を治具へ搬入し、ステップＳ６で試
験片３を固定してＮＣ工作機械３８によって積層された
試験片３を機械加工する。機械加工が終了すると、ステ
ップＳ７でロボット３３によって試験片３を搬出し、さ
らにステップＳ８で試験片３をパレット５８へ移載す
る。そして、ステップＳ９で自動試験機へ無人搬送車６
０を使用して搬入する。この工程が、試験片３の加工の
たびに繰り返され、無人で試験片の加工が行われる。

【００３８】以上のように、本発明の自動治具を試験片
の自動加工ラインに取込んで全自動システムが構成でき
る

【００３９】

【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、本発
明によれば加工部位および厚みの異なる平型試験片に対
して標準化した複数の治具を汎用のＮＣ工作機械に配置
し、切粉が堆積し易い個所にエアーを吹き出しながら加
工することが可能となるので、乾式で切粉の影響を排除
し、連続して無人で自動的に加工できる治具を提供する
ことができる。これによって、切削油が無用となるの
で、加工後に切削油の影響による試験片の密着状態を解
除するための洗浄設備が不要となり、加工コストの低減
を図ることが可能になる。

【００４０】また、この自動治具を使用し、主軸周りに
エアー吹き出しノズルを設けることで、治具側の上部に
おいても確実に切粉を飛散させることができるので、切
粉の影響を排除して無人で連続的に自動加工可能な工作
機械を提供することができる。

【００４１】

【００４２】さらに具体的には、受板の底面に対向する
ボディ上の切粉を飛散させるためのヱアー吹き出し手段
が、前記ボディ上に設置されたプレートの上面に形成さ
れたエアー吹き出し口と、このエアー吹き出し口にエア
ーを導くエアー通路とからなる請求項１記載の発明によ
れば、受板とボディ間の切粉を確実に排除することがで
きるので、受板の下降動作が確実に行え、これによって
動作が中断されることなく作業が行える。また、エアー
吹き出し口が形成されたプレートをボディ上面に設置す
るだけで、簡単にエアー吹き出し手段を構成することが
可能となり、低コストで受板とボディ間の切粉を確実に
排除可能な平型試験片加工用の自動治具を提供すること
ができる。

【００４３】エアー吹き出し口が、エアーをプレートの
表面と垂直な方向に放出させる第１のエアー吹き出し口
と、プレートの表面と平行な方向に放出させる第２のエ
アー吹き出し口とからなる請求項２記載の発明によれ
ば、第１のエアー吹き出し口から吹き出したエアーによ
り上方に浮き上がった切粉を第２のエアー吹き出し口か
ら吹き出したエアーにより水平に吹き飛ばすことができ
るので、確実に切粉を排除することができる。

【００４４】第１のエアー吹き出し口がプレートの上面
に開口した複数の小径孔からなり、第２のエアー吹き出
し口がプレートの上面から上方に伸びた垂直部の側面に
開口した細長溝からなる請求項３記載の発明によれば、
エアーが水平方向に連続して放出するので、エアーの噴
流があたらないデッドゾーンがなくなり、確実に切粉を
飛散させることができる。

【００４５】プレートの裏面に切溝された溝を有し、エ
アー通路が前記プレートをボディ上面に設置したときに
前記溝とボディ上面との間で形成される閉鎖空間からな
る請求項４記載の発明によれば、プレートに対する加工
が容易なので、低コストで治具を製作できる。

【００４６】エアー通路にエアーを供給するためのエア
ー供給路がボディ内部に形成された請求項５記載の発明
によれば、治具のボディ外部にエアー供給管路が露出し
ないので、切粉が当該エアー供給管路に堆積することが
なく、これによって切粉が原因となる自動運転の阻害要
因を排除することができる。

【００４７】受板上に載せた試験片を垂直方向に移動さ
せてクランプする手段が、受板を上方に移動させる油圧
シリンダと、上方に移動した試験片の位置を規制するア
ームとからなり、前記油圧シリンダに圧油を供給してロ
ッドを作動させる油圧配管が前記ボディ中に設けられて
なる請求項６記載の発明によれば、油圧配管系及び油圧
駆動系がボディ外に露出しないので、切粉が油圧系統に
堆積することがなく、これによって切粉が原因となる自
動運転の阻害要因を排除することができる。

【００４８】受板の垂直方向の移動時の動作検出機器
と、この動作検出機器に接続される配線を収納する溝部
とが前記ボディの内部に設けられてなる請求項７記載の
発明によれば、動作検出系がボディ外に露出しないの
で、切粉が機器や配線系統に堆積することがなく、これ
によって切粉が原因となる自動運転の阻害要因を排除す
ることができる。

【００４９】平型試験片加工用の自動治具をテーブル上
に搭載し、加工用のカッターを取り付ける主軸周辺に伸
縮自在の複数のエアー吹き出しノズルを備えてなる請求
項８記載の発明によれば、前記ノズルから放出するエア
ーによって刃物に付着した切粉を飛散させるとともに、
刃物を当該エアーによって冷却することが可能であり、
治具に付着した切粉も治具に設けられたエアー吹き出し
手段によって飛散し、切粉は付着しないので、切粉の影
響を排除して無人で自動的に加工できる工作機械を提供
することができる。

【００５０】自動治具の受板の底面に対向するボディ上
の切粉を飛散させるためのヱアー吹き出し手段及び前記
主軸周辺に設けられたエアー吹き出しノズルの両者に同
時にエアーを供給する手段と、前記自動治具のエアー放
出と連動して切削加工中にエアー吹き出しノズルからエ
アーを放出させる手段とを備えてなる請求項９記載の発
明によれば、切削加工中に両者から同時にエアーが放出
されるので、確実に切粉を排除することができる。

【００５１】自動治具の受板からのエアー放出を前記受
板の動作検出信号により発生させる手段と、工作機械主
軸回りのエアー吹き出しノズルからのエアー放出を前記
主軸にカッターが装着されたことを示す信号より発生さ
せる手段と、両手段から出力された信号から両手段から
吹き出させるエアーの吹き出しタイミングを設定する手
段とを備えてなる請求項１０記載の発明によれば、エア
ーの吹き出しタイミングを設定して同時にエアーを放出
させるので、確実に切粉を排除することができる。

【００５２】受板の底面に対向するボディの面にエアー
を放出させて当該面に存在する切削切粉を飛散させ、少
なくとも受板の下降時に当該面に切粉が存在しないよう
にして試験片の加工を行う請求項１１記載の発明によれ
ば、エアーによって切粉が受板の下側に存在しないよう
にして加工するので、受板の下降時に受板の下降動作が
阻害されることがなく、それゆえ、無人で自動的に継続
して加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る自動治具の一部を断面
した斜視図である。

【図２】図１におけるシリンダを断面した要部詳細図で
ある。

【図３】図２におけるシリンダとベースの境界面の拡大
断面図である。

【図４】実施例に係る自動治具の側面図である。

【図５】実施例に係る自動治具の受板を上昇させた状態
を示す斜視図である。

【図６】実施例に係る平型試験片の形状を示す図であ
る。

【図７】実施例に係る平型試験片の形状および加工部位
を示した説明図である。

【図８】実施例に係る平型試験片の形状および加工部位
を示した説明図である。

【図９】実施例に係る平型試験片の形状および加工部位
を示した説明図である。

【図１０】試験片を搭載する受板の詳細を示す平面図で
ある。

【図１１】図１０のＰ−Ｐ線断面図である。

【図１２】ロボットの概略構成を示す側面図である。

【図１３】図１２におけるＱ方向矢視図である。

【図１４】実施例に係る自動治具を各ステージ別に配置
した治具の全体的な構成を示す斜視図である。

【図１５】実施例に係る自動治具とＮＣ工作機械および
ロボットとの位置関係を示した斜視図である。

【図１６】実施例に係る各機器の構成を示す説明図であ
る。

【図１７】ロボットによって試験片を重ねてクランプす
るまでの動作を示す動作説明図である。

【図１８】ロボットによって試験片を重ねてクランプす
るまでの動作を示す動作説明図である。

【図１９】ロボットによって試験片を重ねてクランプす
るまでの動作を示す動作説明図である。

【図２０】実施例におけるタッチセンサーによる試験片
位置のデータ測定図である。

【図２１】実施例における切削用カッタの試験片に対す
る突出し位置の説明図である。

【図２２】実施例に係る自動治具の切粉カバーの機能を
示す説明図である。

【図２３】実施例による平型試験片の自動加工システム
の各工程を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ボディ ２ ベース ３ 試験片 ４ 受板 ５ａ，５ｂ シリンダ ６ａ，６ｂ アーム ８ａ，８ｂ 油路 ９ａ，９ｂ 油回路 １１ａ，１１ｂ ロッド １３ａ，１３ｂ ロッド １７ａ，１７ｂ 基準板 １７′ 基準面 １８ ドッグ １９ａ，１９ｂ 油供給口 ２１ リミットスイッチ ２２ 接触子 ２３ 配線通過用の溝 ２５ａ，２５ｂ プレート ２７ａ，２７ｂ エアー通過孔 ２８ａ，２８ｂ エアー通過孔 ２９ａ，２９ｂ ポケット溝 ３０ａ，３０ｂ 細孔 ３１ａ，３１ｂ 細長溝 ３３ ロボット ３８ ＮＣ工作機械 ３９ テーブル ４０ 駆動用油圧ユニット ４１ 中継ボックス ４２ ケーブル ４４ 圧力スイッチ ４５ａ，４５ｂ エアー取入口 ４６ 主軸 ４７ タッチセンサー ４８ 切削用カッタ ４９ エアーノズル ５０ 切粉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上條 良男 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 藤井 修 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵 株式会社 君津製鐵所内 (72)発明者 菊田 裕也 千葉県君津市人見1038−２ 吉川工業 株式会社 君津支店内 (56)参考文献 特開 平３−238338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−103753（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−171152（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−176710（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 1/28 B23Q 11/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の平型試験片を載せる受板と、前記
   受板上に載せた試験片を垂直方向に移動させてクランプ
   する手段と、試験片を前記受板上に載せ、前記クランプ
   手段で締め付ける過程で試験片の一方の側部が係合して
   試験片の側部を揃える垂直な基準面を備えたボディとを
   備えた平型試験片加工用の自動治具において、 前記受板の底面に対向する前記ボディ上の切粉を飛散さ
   せるために、当該ボディ上に設置されたプレートの上面
   に形成されたエアー吹き出し口と、このエアー吹き出し
   口にエアーを導くエアー通路とからなるヱアー吹き出し
   手段を備えていることを特徴とする平型試験片加工用の
   自動治具。
2. 【請求項２】 前記エアー吹き出し口が、エアーをプレ
   ートの表面と垂直な方向に噴出させる第１のエアー吹き
   出し口と、プレートの表面と平行な方向に噴出させる第
   ２のエアー吹き出し口とからなることを特徴とする請求
   項１記載の平型試験片加工用の自動治具。
3. 【請求項３】 前記第１のエアー吹き出し口がプレート
   の上面に開口した複数の小径孔からなり、前記第２のエ
   アー吹き出し口がプレートの上面から上方に伸びた垂直
   部の側面に開口した細長溝からなることを特徴とする請
   求項１記載の平型試験片加工用の自動治具。
4. 【請求項４】 プレートの裏面に切溝された溝を有し、
   前記エアー通路が前記プレートをボディ上面に設置した
   ときに前記溝とボディ上面との間で形成される閉鎖空間
   からなることを特徴とする請求項１記載の平型試験片加
   工用の自動治具。
5. 【請求項５】 前記エアー通路にエアーを供給するため
   のエアー供給路が前記ボディ内部に形成されていること
   を特徴とする請求項１記載の平型試験片加工用の自動治
   具。
6. 【請求項６】 前記受板上に載せた試験片を垂直方向に
   移動させてクランプする手段が、受板を上方に移動させ
   る油圧シリンダと、上方に移動した試験片の位置を規制
   するクランプ部材とからなり、前記油圧シリンダに圧油
   を供給してロッドを作動させる油圧配管が前記ボディ中
   に設けられていることを特徴とする請求項１記載の平型
   試験片加工用の自動治具。
7. 【請求項７】 前記受板の垂直方向の移動時の動作検出
   機器と、この動作検出機器に接続される配線を収納する
   溝部とが前記ボディの内部に設けられていることを特徴
   とする請求項１記載の平型試験片加工用の自動治具。
8. 【請求項８】 請求項１記載の平型試験片加工用の自動
   治具をテーブル上に搭載し、加工用のカッターを取り付
   ける主軸周辺に伸縮自在の複数のエアー吹き出しノズル
   を備えていることを特徴とする平型試験片加工用の自動
   治具を使用した工作機械。
9. 【請求項９】 自動治具の受板の底面に対向するボディ
   上の切粉を飛散させるためのヱアー吹き出し手段及び前
   記主軸周辺に設けられたエアー吹き出しノズルの両者に
   同時にエアーを供給する手段と、前記自動治具のエアー
   放出と連動して切削加工中にエアー吹き出しノズルから
   エアーを放出させる手段とを備えていることを特徴とす
   る請求項８記載の平型試験片加工用の自動治具を使用し
   た工作機械。
10. 【請求項１０】 自動治具のボディからのエアー放出を
    前記受板の動作検出信号により発生させる手段と、工作
    機械主軸回りのエアー吹き出しノズルからのエアー放出
    を前記主軸にカッターが装着されたことを示す信号より
    発生させる手段と、両手段から出力された信号に基づい
    て両手段から吹き出させるエアーの吹き出しタイミング
    を設定する手段とを備えていることを特徴とする請求項
    ９記載の平型試験片加工用の自動治具を使用した工作機
    械。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし７のいずれか１項に記
    載の自動治具を使用し、 クランプする手段によってクランプした状態で試験片を
    加工し、 加工終了後、受板を下降させてクランプ状態を解除する
    とともに次の試験片を当該受板上に載置し、 前記加工、前記クランプ状態の解除、および前記次の試
    験片の前記受板上への載置を繰り返す際、前記受板の底
    面に対向するボディの面にエアーを放出させて当該面に
    存在する切削切粉を飛散させ、少なくとも前記受板の下
    降時に当該面に切粉が存在しないようにして試験片の加
    工を行うことを特徴とする平型試験片加 工用の自動治具
    を使用した加工方法 。