JP4340163B2 - バイスのスペーサブロック - Google Patents

Description

この発明は、工作機械のテーブルに固定したバイス（ワークバイス）に複数のワークを固定する際に、隣接するワーク相互の間隔を保持するのに使用するスペーサブロック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個又は複数個のスペーサブロックを配置し、このスペーサブロックとジョーの間及びスペーサブロック相互の間（スペーサブロック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（例えば、特許文献１〜３）。

テーブルに細長いワークを固定するときは、加工反力によってワークが撓むのを防止するために、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個又は複数個のスペーサブロックを装着した複数台のバイスを並べて用いる。
特開平７−２７７５６号公報 特開平１１−５８２４８号公報 特開平１１−３００５６２号公報

細長いワークを３台以上のバイスで長手方向の３個所以上で固定するとき、バイスのジョーやスペーサブロックの位置にずれがあると、バイスの把持力によりワークが撓む。また個々のワークには、形状誤差や寸法誤差が存在する。従って、すべてのバイスについて等しい寸法のスペーサブロックを用いると、ワークを固定したときに各ワークが形状誤差分だけ撓んだ状態で固定され、ワークをバイスから外したときに撓みが弾性復帰する。

図６はワーク４２の形状誤差を誇張して描いているが、このような形状誤差のあるワーク４２に、例えば３個の孔４４を一直線上に加工するとき、ワークの設計上の寸法に基づいてスペーサブロック４１ａ、４１ｂの寸法を決定すると、バイス４０ａ、４０ｂの固定力によって個々のワーク４２に誤差分の撓みが生じる。この撓みが生じた状態で一直線上に加工された孔４４は、ワーク４２をバイスから取外したときに、３個の孔の位置関係に加工時のワークの撓みに対応する量の誤差が生ずる。

特にワークが引抜き材や鋳造材であるときは、ワーク長手方向のうねりや寸法誤差が大きいため、このような方法で複数のワークを同時加工することは、ほとんど不可能である。また、加工される個々のワークの形状誤差に合せた寸法のスペーサブロック４１ａ、４１ｂを準備することも、実際上不可能である。そこでこのようなワークを加工するときは、ワークを１本ずつ固定して加工を行っている。

しかし、細長いワークの加工には、ワークを固定するための大きなテーブルが必要であり、従って使用する工作機械は大型となる。そしてワークをテーブルに１個ずつ固定して加工する方法では、ワークの実際の加工時間に比べてワークの着脱に要する時間が長くなり、工作機械の稼働率が低下する。すなわち、大型の機械を低い稼働率で使用することとなり、加工コストが高くなる。また、ワークの着脱を頻繁に行わなければならないため、作業負担が大きく、加工中にオペレータが他の作業を行うということもできない。

この発明は、上記のような問題を解決することを課題としており、バイスに取付けて使用することにより、個々のワークの寸法差や撓みの有無、及び個々のワークの形状誤差や寸法誤差にも柔軟に対応して、複数のワークをそれぞれの固有の位置に固定することが可能な、構造が簡単で操作性に優れたスペーサブロックを提供するものである。

この発明のスペーサブロックは、一方向に案内されるスライド部２と、このスライド部におけるスライド方向と平行なガイド面５と、このガイド面に直角に立設されたガイド突起４とを備えたスライド台１を備えている。このスライド台の前記ガイド突起には、当該ガイド突起を挟む両外向面に下向きの駆動楔面９を形成した駆動楔８が摺動可能に嵌合されており、この駆動楔を前記ガイド突起の立設方向に進退させる進退装置１１、５５、１０を備えている。この駆動楔の両側には、その駆動楔面に摺接する従動楔面１３を背面に備えた一対の口金１４が設けられ、これらの口金の下辺は前記スライド台のガイド面５に案内されている。そして、この一対の口金を互いに接近する方向に付勢する復帰ばね１８が設けられている。

上記構造のスペーサブロックにおいては、ワークの固定を安定化させるために、また駆動楔面９と口金の従動楔面１３との摺動動作を安定化させるために、駆動楔面９及び従動楔面１３を複数の楔面を階段状に配置した多段楔面とするのが好ましい。

スライド台のガイド面５に摺接する口金１４の下辺にゴム質の弾性体２０を僅かに突出させて装着し、この弾性体により口金１４の下辺がガイド面５から僅かに離隔した状態で摺動するようにすれば、ワークを固定したとき、駆動楔８の推力により弾性体２０が押し潰されて口金１４が僅かに下降し、口金に把持されたワークをバイスのベース上面に押接することができる。

口金１４には、ワークの下面を口金の直近の位置で規定する受板３０を取付けることができる。受板３０を取付けるときは、口金１４のワーク把持面に設けたねじ孔２６に、頭部下面の円錐面Ｐを露出させた状態で皿ねじ３１を螺合し、受板３０にはこの皿ねじの頭部を挿入する貫通孔３３を設け、この貫通孔の下方周面に皿ねじの前記円錐面Ｐに先端を当接したボールプランジャ３４を設ける。受板３０は、ボールプランジャ３４の付勢力により、口金のワーク把持面１６及びスライド台のガイド面５に押接され、ワークが浮き上がって固定されるのを防止できる。

駆動楔８を進退させたときの口金１４の進退方向は、スライド台１のスライド方向と同方向である。ガイド突起４を円筒ガイドとすることで、口金１４の進出方向をワーク形状に応じて偏倚可能にすることができる。復帰ばね１８は、巻き数の少ない平面的な巻ばねを用いるのが好適で、特に巻き数が一巻き以下のΩ形、Ｃ形ないしＵ形のばねを口金１４の両側面に配置すれば、この復帰ばね１８によって口金１４の横方向へのずれを規制できる。

口金１４の楔面やガイド面への切粉の進入を避けるために、カバーを設けるのが好ましく、このカバーの構造としては、両口金の背後側に延びる薄板製のコの字形のカバー板２１を、その背後部分が重なり合うようにして、両口金１４に固定して設ける構造が簡単である。

上記構造のスペーサブロックは、スライド台１をバイスのワーク把持方向に移動自在にして、バイスの両口金の間に装着して使用する。この発明のスペーサブロック４１ｂは、図６に示すように、細長い複数個のワーク４２をその長手方向に並べた３個以上のバイス４０の中間部のもの４０ｂに装着するのが特に有効である。この場合両端のバイス４０ａのスペーサブロック４１ａは、ワーク寸法に応じた固定寸法のブロックでよい。中間部のバイス４０ｂは、その両側のジョー４３ｂが共に可動口金であるバイスを用いるのが好ましい。そうでないときは、ワーク４２を以下の手順でバイス４０に固定した後、中間部バイス４０ｂをテーブルに固定する。

固定しようとする複数のワーク４２は、まず両端のバイス４０ａのジョー４３ａとスペーサブロック４１ａの間及びスペーサブロック４１ａ相互の間に把持して固定する。次に中間のバイス４０ｂのスペーサブロック４１ｂの駆動楔８を進出させて、両側の口金１４を互いに隣接するワーク４２に当接させる。口金の一方がワークに先に当接したときは、他方の口金が隣のワークに当接するまでスライド台１がバイスの基台３上を移動することになる。このようにしてすべてのスペーサブロック４１ｂの口金をワーク４２に当接させたら、中間のバイス４０ｂの両側のジョー４３ｂを進出させて、その間に挿入されているワーク４２を一括して把持する。個々のスペーサブロックの口金１４には、バイスのワーク把持力が作用するが、楔面９、１３のセルフロック作用により、口金１４が後退することはない。

口金１４を弾性体２０を介してスライド台のガイド面５に摺接させた構造によれば、口金１４がワーク４２に当接したとき、ワークから口金に作用する反力と駆動楔８の進出動作とにより、弾性体２０が押し潰されて、口金１４がガイド面５側に向けて移動しようとする。この力により、ワーク４２はバイスの基台３上に密着した状態で把持されることになる。また、ワーク受板３０を設けた構造では、このワーク受板の上縁によって支えられたワークが、口金１４の下方に移動しようとする力によって、ワーク受板３０に密着した状態で把持される。ワーク受板３０は、深さ寸法の小さいワークを把持するときに用いる。

なお、楔面９、１３は、階段状に多段に設けることにより、スペーサブロックがコンパクトになると共に、口金１４の進退動作を安定化させる上でも有効である。

図１ないし図３は、この発明のスペーサブロックの一実施例を示した図である。スライド台１は、下面に下向きＣ形断面をしたスライド部２を備えており、このスライド部２は、側面にガイド溝を設けたバイスの基台に摺動自在に嵌挿される。スライド台１は、上面中央にスライド方向と直交する方向の厚板状のガイド突起４を備えており、このガイド突起の基部両側のスライド台上面は、スライド部２のスライド方向と平行なガイド面５となっている。ガイド突起４の上面中央には、ねじ孔６が設けられている。

駆動楔８は、対向する両外向面に下向きの複数の楔面９が階段状に形成されており、下部中央にはガイド突起４に嵌合するガイド溝１５が設けられている。駆動楔８の上面中央には、六角孔付ボルト１１の挿通孔１２が設けられている。この挿通孔に挿通した六角孔付ボルト１１は、スライド台のねじ孔６に螺合しており、六角孔付ボルト１１を右回動すると、駆動楔８が下方に押し動かされる。駆動楔８を上方に押し動かすコイルばね１０は、この六角孔付ボルトに挿通された状態でガイド溝１５の底面とガイド突起４の上面との間に装架されている。従って、六角孔付ボルト１１を左右に回動することにより、駆動楔８がガイド突起４の案内面に沿って昇降する。

駆動楔８の両側には、背面に形成した従動楔面１３を駆動楔面９に当接させて、一対の口金１４が装着されている。この口金の両側面中央には、係止ビン１７が植立され、両側の口金の係止ピン１７に両端を係止した状態で、Ｃ形をした復帰ばね１８が装着されている。口金１４の幅寸法は、駆動楔８の幅寸法と等しく、口金１４の両側に装着された復帰ばね１８が駆動楔８の両側面に当接することで、口金１４と駆動楔８との幅方向の位置関係を保持している。

口金１４の下面には、幅方向に細溝１９が設けられ、この細溝に円形断面紐状のゴム質の弾性体２０が嵌挿されている。この弾性体２０は、細溝１９から僅かに突出してガイド面５に摺接している。従って、ワークを把持していない状態では、口金１４の下面とガイド面５との間に僅かな遊隙Ｌが存在している。

図に想像線で示すカバー２１は、厚さ０．１〜０．２ｍｍの薄いステンレス板をコの字形に屈曲したもので、図示しない小ねじで両側のものが、それぞれの側の口金１４の上縁に固定して装着されている。両側の口金に固定された２枚のカバー板２１の背後側は、重なり合った状態になっている。口金１４が進退したときは、この重なり部分で２枚のカバー板相互が摺動する。

この実施例のものでは、六角孔付ボルト１１を右回転すると、駆動楔８が下降（スライド台側に移動）して両側の口金１４を外側に向けて進出させ、両口金間のスライド方向の寸法が大きくなる。六角孔付ボルト１１を左回動すると、コイルばね１０の付勢力で駆動楔８が上昇し、復帰ばね１８の付勢力で両側の口金１４が内側に移動し、両口金間のスライド方向の寸法が小さくなる。

図６に示したように、３台以上のバイス４０ａ、４０ｂで複数個の細長いワーク４２を固定するとき、中間のバイス４０ｂに装着するスペーサブロック４１ｂとして上記構造のスペーサブロックを使用する。複数のワーク４２を両端のバイス４０ａ、４０ｂで固定した後、中間部のバイス４０ｂをワークを撓ませない程度に軽く締め、次に各スペーサブロック４１ｂの六角孔付ボルト１１を右回動して両側の口金１４をワーク４２に当接させる。口金１４の一方がワーク４２に先に当接すると、スライド部２が滑ってスライド台１が移動し、反対側の口金をその側のワーク４２に当接させる。すなわち、スペーサブロック４１ｂの位置及びワーク把持方向の寸法がワークに合わせて自動調整される。

中間部のバイス４０ｂのすべてのスペーサブロック４１ｂを上記のように自動調整した後、中間部のバイス４０ｂを強固に締結すれば、複数のワーク４２がバイスの把持力による撓みを生ずることなく、３台以上のバイス４０ａ、４０ｂによって固定される。従って、この状態でワーク４２の加工を行えば、ワーク４２をバイスから外しても加工面の直線度や孔の加工位置などに狂いが生ずることはない。

図７ないし図１０は、この発明の第２実施例を示した図である。この第２実施例のものは、駆動楔８を流体圧（油圧又は空気圧）で駆動する構造であること、スライド台１が固定部材１ａとスライド部材１ｂとの２個の部材で形成されていること及びガイド突起４のガイド面が口金１４のスライド方向と平行な方向であることの３点において、第１実施例と異なっている。以下、この相違点について説明する。

スライド台１はボルトでバイスに固定される固定部材１ａと、この固定部材に口金１４のスライド方向にスライド自在に嵌挿されたスライド部材１ｂとで形成されている（図７参照）。固定部材１ａは、矩形板状で固定ボルトを挿通するための４個の座ぐり孔５０を備えている。固定部材１ａの中央には、ガイド孔５１が設けられている。このガイド孔は、上半部がスライド方向に長い矩形で、下半部がこの矩形の長辺と等しい直径の円形である。スライド部材１ｂは、軸心にねじ孔６を設けた円筒の上部を両側から削り落としてガイド突起４を形成したものである。ガイド孔５１の矩形部分の幅Ｗは、ガイド突起の幅Ｗと等しく、ガイド突起４は幅方向位置を規定された状態でガイド孔５１に嵌挿されている。ガイド孔５１の矩形の長辺方向の寸法はガイド突起４の対応する部分の寸法より長く、ガイド突起４はその寸法差分だけ移動可能に、固定部材１ａ上に突出する。すなわち、ガイド孔５１の矩形断面の部分がスライド部２となっている。スライド部材のフランジ部５３は、ガイド孔５１の円部分に直径方向に前記寸法差の遊隙を持った状態で収容される。固定部材１ａの上面は、口金１４のガイド面５となる。

駆動楔８の下部には、口金１４のスライド方向と平行なガイド溝１５が形成され、このガイド溝がガイド突起４の上部に嵌合している。駆動楔８の上部には、スライド方向と直交する方向に細長い長円断面のシリンダ孔５４が形成され、このシリンダ孔に長円形のピストン５５が嵌合している。ピストン５５から下方に延びるピストンロッド５６の先端には雄ねじ１１が設けられ、スライド部材のねじ孔６に螺合されている。シリンダ孔５４の上端には蓋５７が装着され、Ｃクランプ５８で駆動楔８に係止されている。ピストン５５と蓋５７との間には、駆動楔８を上方に押動するコイルばね１０が装架されている。シリンダ孔５４の底部には、流体圧室を形成する皿状の凹部６０が設けられている。駆動楔８の両側面には、ニップル孔６１が設けられて、このニップル孔の奥端が流体室となる皿状の凹部６０に連通している。ニップル孔６１には、空気圧を供給する可撓性パイプが連結される。ニップル孔６１が２つ設けられているので、複数のスペーサブロックのニップル孔相互を可撓性パイプで順次連結することにより、１本の空気圧パイプで多数のスペーサブロックに同時に空気圧を供給することができる。６２及び６３は、ピストン及びピストンロッドのシールリングである。

ニップル孔６１に空気圧を供給すると、この空気圧はピストン５５を上昇させようとするが、ピストン５５は上昇できないので、駆動楔８が下降して両側の口金１４を外側に向けて押動する。また、ニップル孔６１を大気開放すると、コイルばね１０が駆動楔８を上昇させ、両側の口金１４相互を接近させる方向に付勢している復帰ばね１８が口金１４を内側に向けて移動させる。

以上説明した第２実施例のスペーサブロックの使用方法を図６を参照して説明する。工作機械のテーブルにワーク４２の把持位置に合せて複数のバイス４０ａ、４０ｂを固定し、これらのバイスの両端のジョー４３ａ、４３ｂの間に必要な数のスペーサブロック４１ａ、４１ｂを配置する。両端のバイス４０ａのスペーサブロック４１ａは、従来から用いられている寸法が一定のブロックで、これらのブロック４１ａが把持される複数のワーク４２の間隔を規定する。中間のバイス４０ｂのスペーサブロック４１ｂは、第２実施例のブロックで、これらの複数のブロック相互は、両端にニップルを設けた可撓性パイプで順次連結され、最初のスペーサブロックの反対側のニップル孔６１を可撓性パイプで切換弁を備えた空気源に連結する。また、最後のスペーサブロックの反対側のニップル孔６１は盲蓋をする。

スペーサブロック４１ｂに作動空気を供給していない状態でワーク４２をセットし、その両端を両側のバイス４０ａで固定する。次にスペーサブロック４１ｂに作動空気を供給する。この空気圧により、各スペーサブロックの口金１４が開いてワーク４２に当接した状態で停止する。このときのワークの押接力は、供給する空気の圧力で設定できる。また、このとき各スペーサブロック４１ｂの一方の口金が先にワークに当接したときは、スライド台のスライド部材１ｂが固定部材１ａ上で滑って反対側へ移動し、両側の口金１４が共にワーク４２に当接した状態で停止する。このようにしてスペーサブロック４１ｂが複数のワーク４２・・・相互の間隔を規定した状態になった後、中間のバイス４０ｂのジョー４３ｂを締結して、複数のワーク４２・・・を強固に固定する。このときのジョー４３ｂの強力な固定力は、スペーサブロック４１ｂの口金１４を押し戻そうとするが、楔面９の自己保持作用により、口金１４はバイスの締付力に抵抗してワーク４２、４２相互の間隔を保持する。この状態で各ワークの加工を行い、加工が終了したら中間のバイス４０ｂを開き、スペーサブロック４１ｂの作動圧を開放し、両側のバイス４０ａを開いてワーク４２・・・を取り外す。

スペーサブロックの口金１４の前面には、生爪やワーク受板を装着するねじ孔を設けることができる。図４に示す口金は、把持するワークに応じて生爪や把持面に凹凸を設けた爪を固定するためのねじ孔２５と、ワーク受板３０を装着するためのねじ孔２６とを備えている。ワーク受板３０を装着するときは、そのねじ孔２６に頭部下面が円錐面Ｐとなったねじ（皿ねじ）３１を、その円錐面Ｐが口金１４の前面から突出する状態で螺合する。ワーク受板３０は、この皿ねじの頭部３２が貫通する貫通孔３３と、この貫通孔の周面下方に先端を突出させたボールプランジャ３４とを備えている。

皿ねじ３１を口金１４に螺合した状態で、その頭部３２を貫通孔３３に挿入するようにしてワーク受板３０を口金１４に押付けると、ボールプランジャ３４のボールが皿ねじ頭部の最大径の部分を乗り越えて円錐面Ｐに当接した状態でワーク受板３０が装着される。この装着状態でワーク受板３０は、ボールプランジャ３４の付勢力で、下辺がスライド台のガイド面５に当接しており、かつ円錐面Ｐの傾斜により、その背面が口金のワーク把持面１６に押付けられた状態となっている。

深さ寸法の小さいワークは、図４に想像線で示すように、その把持端をワーク受板３０の上縁に支持された状態で把持される。作用の項で述べたように、ワーク受板３０はスライド台のガイド面５に摺接しており、かつ口金１４は、弾性体２０により、当該ガイド面から僅かに浮き上った状態で摺接している。口金１４がワークを把持すると、把持反力によって口金１４が下方に押され、ワークがワーク受板３０に押接された状態で把持される。

以上説明したこの発明のスペーサブロックを用いることにより、バイスに複数個のワークを正確な位置に固定する作業を簡単に行うことができる。特に細長いワークの複数箇所を複数のバイスで工作機械のテーブルに固定する場合に、複数ワークの同時固定がワークを変形させることなく可能になり、この種のワークの複数個を同時加工することが容易に可能になって、加工に要する手数及び加工コストを大幅に低減できるという効果がある。

この発明の第１実施例のスペーサブロックを示す断面側面図 図１のスペーサブロックの正面図 図１のスペーサブロックの斜視図 ワーク受台の取付構造を示す一部断面側面図 図４に示したワーク受板を装着した口金の正面図 細長い複数ワークを固定した状態をワークの形状誤差を誇張して模式的に示した平面図 この発明の第２実施例のスペーサブロックのスライド台の分解斜視図 第２実施例のスペーサブロックの図１と同方向の断面図 図８のスペーサブロックの平面図である。 図８のスペーサブロックの図８と直交する方向の断面図

符号の説明

１ スライド台
２ スライド部
３ 基台
４ スライド台に立設したガイド突起
５ スライド台のガイド面
８ 駆動楔
９ 駆動楔面
10 駆動楔を復帰させるコイルばね
11 六角孔付ボルトないし雄ねじ
12 挿通孔
13 従動楔面
14 口金
15 ガイド溝
16 口金のワーク把持面
17 係止ピン
18 口金を復帰させる復帰ばね
19 口金下辺の細溝
20 細溝に嵌装した弾性体
30 口金に取付けられたワーク受板
31 皿ねじ
34 ボールプランジャ
55 駆動楔を駆動するピストン
60 ビストンの流体圧室
Ｌ 遊隙
Ｐ 皿ねじの円錐面

Claims (5)

1. バイスのワーク把持方向に案内されるスライド部(2)、このスライド部のスライド方向と平行なガイド面(5)となっている当該スライド部の上面及びこのガイド面に直角に立設されたガイド突起(4)を備えたスライド台(1)と、前記ガイド突起を挟む前記スライド方向の両外向面に下向の駆動楔面(9)を形成して当該ガイド突起に嵌挿した駆動楔(8)と、この駆動楔を前記ガイド突起のガイド方向に進退させる進退装置(11,55,10)と、背面に前記駆動楔面に摺接する従動楔面(13)を備えかつその下辺に設けた溝(19)に嵌挿された、ワークを把持していない状態では当該溝から突出しワークを固定したときその突出分が押し潰される、ゴム質の弾性体(20)を介して前記ガイド面に摺接している一対の口金(14)と、この一対の口金を互いに接近する方向に付勢している復帰ばね(18)とを備え、前記弾性体がワークを把持していない状態では前記口金を前記ガイド面から離隔させていることを特徴とする、バイスのスペーサブロック。
2. 駆動楔面(9)及び従動楔面(13)が複数の楔面を階段状に配置した多段楔面である、請求項１記載のスペーサブロック。
3. 口金(14)のワーク把持面に設けたねじ孔(26)と、頭部下面の円錐面(P)を露出させてこのねじ孔に螺合された皿ねじ(31)と、この皿ねじの前記円錐面に先端を当接したボールプランジャ(34)とを備え、このボールプランジャの付勢力により口金のワーク把持面(16)及びスライド台のガイド面(5)に押接されているワーク受板(30)を備えている、請求項１記載のスペーサブロック。
4. 前記復帰ばねが、口金(14)の両側面に配置されたΩ形、Ｃ形ないしＵ形の平面的な巻ばねである、請求項１記載のスペーサブロック。
5. 両口金(14)の背後側に延びる薄板製のコの字形のカバー板(21)が、その背後部分が重なり合うようにして、両口金(14)に固定して設けられている、請求項１記載のスペーサブロック。

Images