JP4529668B2 - Positioning jig for workpieces with axes - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車の車輪を支持するナックルなど、小径部と大径部とが形成された段付軸を有する工作物(ワーク)を加工する際に、その工作物を工作機械に取付け、位置決めする治具に関するものである。 The present invention, for example, when machining a workpiece (work) having a stepped shaft formed with a small diameter portion and a large diameter portion, such as a knuckle for supporting a wheel of an automobile, is attached to the machine tool, The present invention relates to a jig for positioning.
多くの自動車では、エンジンにより後輪を駆動し前輪は操向装置により操舵される、いわゆる前輪操舵・後輪駆動方式が採用されている。この方式の自動車の前輪は、ホイール(車輪)を取付けるナックルと呼ばれる部品を備えており、ナックルはキングピンを中心として回転可能であって、運転者の操作するステアリングホイールに応じてホイールの向きを変えることができる。 Many automobiles employ a so-called front wheel steering / rear wheel drive system in which a rear wheel is driven by an engine and a front wheel is steered by a steering device. The front wheel of this type of car has a part called a knuckle that attaches a wheel (wheel), and the knuckle can rotate around a kingpin and changes the direction of the wheel according to the steering wheel operated by the driver. be able to.
ナックルは、図3に示すように、ベアリングを介してホイールを支持する軸部分と、キングピンを介して車両の前輪のアクスルに連結される取付部分とにより構成される。軸部分は、2個のベアリングをはめ込む直軸部とその間のテーパ軸部とを有し、また、取付部分の端のフランジに連なる個所には大径部が同軸状に形成された段付の軸となっている。一方、取付部分は前輪のアクスルをはさむよう概略二股形状をなしており、これにはキングピンを挿入する貫通孔や操向装置に結合するための結合部が形成される。なお、キングピンの中心軸と軸部分の中心軸とは直交しておらず、キングピンは傾斜角をもたせて取付けられる。 As shown in FIG. 3, the knuckle includes a shaft portion that supports a wheel via a bearing, and an attachment portion that is connected to an axle of a front wheel of the vehicle via a king pin. The shaft portion has a straight shaft portion into which two bearings are fitted and a tapered shaft portion therebetween, and a stepped portion in which a large diameter portion is formed coaxially at a portion connected to the flange at the end of the mounting portion. It is the axis. On the other hand, the attachment portion has a substantially bifurcated shape so as to sandwich the axle of the front wheel, and a coupling portion for coupling to a through hole into which a kingpin is inserted and a steering device is formed. Note that the central axis of the king pin and the central axis of the shaft portion are not orthogonal, and the king pin is attached with an inclination angle.
このようにナックルの取付部分には貫通孔あるいは連結部等が形成されるから、取付部分を製作するには、多数の穴あけ加工及び面削り加工などを施す必要がある。ナックルの取付部分の加工は、マシニングセンター等の工作機械にナックルを位置決めして固定した後、回転軸に装着したドリル、フライス等の工具をナックルの所定位置に移動させて行われる。そのため、ナックルの取付部分を加工する工作機械には、軸部分が挿入される挿入孔を有する治具が固定位置決め手段として設けてあり、この治具は、軸部分の端部に形成された大径部がはまり込むことにより、工作物であるナックルを工作機械に対して正確に位置決めする位置決め孔を備えている。 As described above, since a through hole or a connecting portion is formed in the knuckle attachment portion, in order to manufacture the attachment portion, it is necessary to perform a large number of drilling processes and chamfering processes. The knuckle attachment portion is machined by positioning and fixing the knuckle on a machine tool such as a machining center, and then moving a tool such as a drill or a mill mounted on the rotary shaft to a predetermined position of the knuckle. For this reason, a machine tool for machining the knuckle mounting portion is provided with a jig having an insertion hole into which the shaft portion is inserted as a fixed positioning means, and this jig is formed on the end of the shaft portion. A positioning hole for accurately positioning a knuckle, which is a workpiece, with respect to the machine tool by fitting the diameter portion.
図4には、ナックルの大径部がはまり込む位置決め孔を有する従来の治具を示す。二点鎖線で表されるナックル1を位置決めし保持する位置決め用治具2は、マシニングセンターのベースに固定された壁部3に開口する治具固定孔4に取付けられる。位置決め用治具2は、治具固定孔4にはめ込まれるよう外周は円形に形成されるとともに、中心軸付近にはナックル1の軸部分が挿入される挿入孔5が形成されている。
FIG. 4 shows a conventional jig having a positioning hole into which the large-diameter portion of the knuckle fits. A
また、位置決め用治具2の先端には、ナックル1のフランジに接続する軸部分の大径部がはまり込む位置決め孔6が形成されている。加工を行うためナックル1をマシニングセンターに取付ける際は、ナックルの大径部を位置決め孔6にはめ込み、かつ、フランジを位置決め用治具2の先端の平面に当接させる。この状態で、図示しないクランプ装置によって締め付け固定することにより、ナックルはマシニングセンターに対して正確に位置決めされる。
Further, a
ちなみに、軸を有する工作物を加工するため、その軸部を工作機械に固定して工作物を保持し、切削加工等を行うことは一般的に知られている。例えば、特開平6−297222号公報には、大型のファンブレードの三次元切削を行うときに、ファンブレードの両端に設けられた軸部をワークチャックにより固定する技術が記載されている。なお、特開平9−225770号公報には、マシニングセンター等におけるドリル等の工具の交換装置であって、工具マガジンから工具を取り出して工作機械に装着し又は工具マガジンに工具を収納するため、挿入孔の形成された筒状体を設け、工具を一旦挿入孔内に収容する工具脱着装置が開示されている。
ナックルを加工するときには、上述のとおり、ナックルの軸部分の大径部を位置決め孔にはめ込む必要があるが、この作業は作業者の手作業で行われる。通常、作業者はナックルを手で支えて軸部分の先端を治具の挿入孔に入れ、次いでナックルを押し込みながら大径部を位置決め孔にはめ込む。しかし、位置決め孔は、正確な位置決めのため大径部に密接に嵌合する寸法となっており、この位置決め孔に重量の大きいナックルの大径部をはめ込む作業は困難なものとなる。 When the knuckle is processed, as described above, it is necessary to fit the large-diameter portion of the shaft portion of the knuckle into the positioning hole, but this operation is performed manually by the operator. Usually, the operator supports the knuckle with his hand, puts the tip of the shaft portion into the jig insertion hole, and then pushes the knuckle into the large diameter portion into the positioning hole. However, the positioning hole is dimensioned to be closely fitted to the large diameter portion for accurate positioning, and it is difficult to fit the large diameter portion of the heavy knuckle into the positioning hole.
大型のトラックに使用されるナックルの重量は20kgを超える。こうしたナックルの場合は、作業者が手で支えて軸部分を挿入孔に入れることはまず不可能であり、吊具を用いて吊り下げて移動させるか、仮置き台を用いてナックルをこの上に載置し仮置き台上を強引に滑らせて移動させるような手段が採用される。しかし、ナックルの形状は複雑であって重心も安定しておらず、これらの作業中にナックルの落下が起こる虞れがあり、工作機械へのナックルの取付け及び位置決め作業には、危険が伴い作業者の熟練を必要とする。本発明は、ナックル等の加工物を工作機械へ取付ける時のこのような課題を解決するものである。 The weight of knuckles used for large trucks exceeds 20 kg. In the case of such a knuckle, it is impossible for the operator to manually support the shaft part into the insertion hole, and it is impossible to suspend it by using a lifting tool or to move the knuckle using a temporary table. A means is used that is placed on and temporarily moved on the temporary table. However, the shape of the knuckle is complex and the center of gravity is not stable, and there is a risk that the knuckle may fall during these operations, and attaching and positioning the knuckle to the machine tool is dangerous. Requires the skill of a person. The present invention solves such a problem when a workpiece such as a knuckle is attached to a machine tool.
上記の課題に鑑み、本発明は、小径部と大径部が形成された軸部分を有する工作物を加工するにあたり、工作物の位置決め作業の作業性を向上し作業者の負担を軽減することを目的として、軸方向に摺動するスライド部材に工作物の軸部分を挿入して位置決めを行うものである。すなわち、本発明は、
「小径部と大径部が形成された軸部分を有する工作物を加工するため、前記工作物を、前記軸部分が水平方向に延びる状態で工作機械に位置決めする位置決め用治具であって、
前記位置決め用治具は、工作機械の所定位置に取付けられ、先端に前記工作物の軸部分の大径部が密着してはめ込まれる位置決め孔の形成された治具本体を有しており、さらに、
前記治具本体には、後方に前記位置決め孔よりも径の小さい支持孔が形成され、前記支持孔には、スライド部材が密着してはめ込まれるとともに、前記スライド部材には、前記工作物の軸部分の小径部が間隙を有して挿入される挿入孔が形成され、
前記治具本体と前記スライド部材との間には、前記スライド部材を前記治具本体の先端方向に押圧するばねが配置されており、
前記スライド部材が、前記支持孔の内周面と接触しながら摺動可能である」
ことを特徴とする位置決め用治具となっている。
In view of the above problems, the present invention improves workability of work positioning work and reduces the burden on the operator when machining a work piece having a shaft portion formed with a small diameter portion and a large diameter portion. For this purpose, the shaft portion of the workpiece is inserted into a slide member that slides in the axial direction for positioning. That is, the present invention
"A positioning jig for positioning the workpiece on a machine tool in a state where the shaft portion extends in the horizontal direction in order to machine a workpiece having a shaft portion in which a small diameter portion and a large diameter portion are formed,
The positioning jig is attached to a predetermined position of a machine tool, and has a jig body having a positioning hole into which a large-diameter portion of the shaft portion of the workpiece is closely fitted and fitted at a tip. ,
A support hole having a diameter smaller than that of the positioning hole is formed in the jig body at the rear, and a slide member is closely fitted in the support hole. The slide member has a shaft of the workpiece. An insertion hole is formed in which the small diameter part of the part is inserted with a gap,
Wherein between the jig body and the sliding member, a spring for pressing is disposed the slide member in the distal direction of the jig main body,
The slide member is slidable while contacting the inner circumferential surface of the support hole "
This is a positioning jig.
請求項2に記載のように、前記スライド部材の先端は、前記治具本体の先端よりも前方に突出可能であることが好ましい。
As described in
工作物に平面部が存在する場合には、請求項3に記載のように、前記治具本体の先端を平面とし、前記工作物の平面部を前記平面に当接して前記工作物を軸方向に位置決めすることができる。 When a flat part exists in the workpiece, as described in claim 3, the tip of the jig main body is a flat surface, and the flat part of the workpiece is in contact with the flat surface so that the workpiece is axially moved. Can be positioned.
請求項4に記載のように、前記治具本体の支持孔の内周面と前記スライド部材の外周面との少なくとも一方には、潤滑材を保持する細孔を設けることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, at least one of the inner peripheral surface of the support hole of the jig body and the outer peripheral surface of the slide member can be provided with a pore that holds a lubricant.
請求項5に記載のように、本発明の位置決め用治具は、自動車の車輪を取付けるナックルを加工するときの位置決め用治具として好適なものである。
As described in
本発明では、工作物の軸部分の大径部がはめ込まれる位置決め孔が形成された治具本体に、ばねによって摺動可能なスライド部材がはめ込まれている。ナックル等の工作物を位置決めするときは、まず、このスライド部材に設けた挿入孔に軸部分の小径部を挿入する。次いで、スライド部材をばねに抗して治具本体の方向に押し込み、軸部分の大径部を位置決め孔の近傍に位置させる。この状態で、大径部を位置決め孔にはめ込む作業を実施し、大径部は位置決め孔に密接に嵌合して、工作物が工作機械に位置決めされる。 In the present invention, a slide member slidable by a spring is fitted in a jig body in which a positioning hole into which a large diameter portion of a shaft portion of a workpiece is fitted is formed. When positioning a workpiece such as a knuckle, first, the small diameter portion of the shaft portion is inserted into the insertion hole provided in the slide member. Next, the slide member is pushed in the direction of the jig body against the spring, and the large diameter portion of the shaft portion is positioned in the vicinity of the positioning hole. In this state, an operation of fitting the large diameter portion into the positioning hole is performed, and the large diameter portion is closely fitted in the positioning hole, so that the workpiece is positioned on the machine tool.
軸部分の小径部は位置決めのための基準部ではないから、これを挿入するスライド部材の挿入孔は小径部よりも大きな径となっており、作業者は容易に小径部を挿入孔に入れることができる。小径部が挿入孔に入り込んだときは、工作物の一方側はスライド部材に支持されるようになり、作業者は他方側を支えるのみとなって工作物の重量が大きい場合でも負担は著しく軽減される。また、スライド部材を治具本体側に押し込むと、スライド部材が治具本体の支持孔内を摺動し、大径部を位置決め孔の近傍まで自動的に案内する。そのため、位置決め孔の寸法が大径部に密着してはまり合うように設定されていても、作業者は困難なく大径部をはめ込むことが可能である。 Since the small diameter part of the shaft part is not a reference part for positioning, the insertion hole of the slide member into which the shaft part is inserted has a larger diameter than the small diameter part, and the operator can easily put the small diameter part into the insertion hole. Can do. When the small-diameter part enters the insertion hole, one side of the workpiece is supported by the slide member, and the operator only supports the other side, so the burden is significantly reduced even when the weight of the workpiece is heavy Is done. When the slide member is pushed into the jig main body, the slide member slides in the support hole of the jig main body and automatically guides the large diameter portion to the vicinity of the positioning hole. Therefore, even if the dimension of the positioning hole is set so as to fit closely to the large-diameter portion, the operator can fit the large-diameter portion without difficulty.
このように、本発明は、スライド部材を有する治具を用いて工作物の位置決め孔への固定を行うものであって、位置決め作業を安全、かつ、熟練を要しないものとし、作業者の負担や疲労を軽減することができる。なお、特許文献2にはスライドする円筒を用いた工具交換装置が開示されているが、この技術の円筒は、工具の交換の時に工具を一時的に保持するものであり、工作物の位置決めに使用される本発明のスライド部材付き治具とは構成及び機能が全く相違する。
As described above, the present invention fixes the workpiece to the positioning hole by using the jig having the slide member, and the positioning operation is safe and does not require skill. And can reduce fatigue.
スライド部材の先端は、請求項2の発明のように、治具本体の先端よりも前方に突出可能であることが好ましい。こうすると、小径部をスライド部材の挿入孔に入れる作業が容易となる。また、ナックルの大径部に連なるフランジのごとく、工作物に平面部が存在する場合には、請求項3の発明のように、治具本体の先端を平面とすることが好ましい。これによって、工作物の平面部を治具本体の平面に当接し、平面部を基準面として工作物を軸方向に位置決めすることができる。請求項4の発明のように、治具本体の支持孔の内周面とスライド部材の外周面との少なくとも一方に潤滑材を保持する細孔を設けたときは、スライド部材が摺動する時の摩擦を小さくすることができる。
It is preferable that the tip of the slide member can protrude forward from the tip of the jig body as in the invention of
以下、図面に基づいて、本発明による位置決め用治具について説明する。図1は、本発明の位置決め用治具を工作機械の所定の壁部に固定した図を示すもので、治具の中心軸の上方には、工作物であるナックル(二点鎖線)を位置決め用治具に取付けた状態を断面図で示し、中心軸の下方には、ナックルを取付ける以前の状態を示している。図2は、ナックルを位置決めする際の位置決め用治具とナックルとの作動を表す概略図である。これらの図においては、図4の従来の位置決め用治具と対応する部品部分等については同一の符号が付してある。 Hereinafter, a positioning jig according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a figure in which the positioning jig of the present invention is fixed to a predetermined wall portion of a machine tool. A knuckle (two-dot chain line) as a workpiece is positioned above the central axis of the jig. The state attached to the jig is shown in a sectional view, and the state before the knuckle is attached is shown below the central axis. FIG. 2 is a schematic diagram showing the operation of the positioning jig and the knuckle when positioning the knuckle. In these drawings, parts and the like corresponding to the conventional positioning jig of FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
工作機械であるマシニングセンターの基台の所定位置に固定された壁部3には、治具固定孔4が開けられており、壁部3は、重量のあるナックルを取付けても変形しないよう図示しない補強ブラケットにより支えられる。治具固定孔4には治具本体20(図2)がはめ込まれて取付けられる。治具本体20は、本体外側部材21と本体内側部材22とから構成され、これらはボルトにより一体的に結合される。本体外側部材21の前方、つまり、治具本体20の先端には、ナックル1の大径部がはめ込まれる位置決め孔6が形成されているとともに、前方の端面は平面を形成している。
A
本体内側部分22は、その中心部に圧入されたブッシュ26を有し、ブッシュ26の内周面は、スライド部材23が摺動する支持孔27となっており、支持孔27の径は、位置決め孔6の径(ナックル1の大径部の径)よりも小さく形成されている。スライド部材23は、基本的には段付きの円筒状部品であって、その中心部には、ナックル1の小径部が挿入される挿入孔5が設けられる。また、スライド部材23の後方の外周面には、図1の右図に示すように、段付き部に開口する6個のU字状のばね溝28が形成され、それぞれのばね溝28中には、スライド部材23を摺動させるばね24が収容されている。ばね24の後端は、ばね押さえプレート25に接して位置決めされており、ばね押さえプレート25はボルトによって本体内側部分22に固着される。
The main body inner portion 22 has a
スライド部材23は、ナックル1の位置決め作業を行う以前においては、図1の中心軸の下方に図示されるとおり、ばね24に押されて本体外側部分21の先端よりも前方に突出している。マシニングセンターへのナックル1の位置決め作業の過程では、スライド部材23がブッシュ26の内周面を摺動するので、内周面には、潤滑材を保持するための多数の細孔を形成する、いわゆるディンプル加工を施してある。ディンプル加工は、スライド部材23の外周面に施すこともできる。さらに、スライド部材23の挿入孔5の後部には、位置決め作業の際に挿入される小径部が接触して損傷することを防止するため、合成樹脂製の保護ブッシュ29が圧入されている。
Before performing the positioning operation of the knuckle 1, the
ここで、図2によって本発明の位置決め用治具を用いた位置決め作業の手順について説明する。スライド部材23は、通常、治具本体20の前方に突出しており、ナックル1の加工のためマシニングセンターにこれを固定するときは、ナックル1の軸部分の小径部をスライド部材23の挿入孔5に入れる。挿入孔5は、小径部に対して一定の余裕を持った寸法、つまり、小径部が間隙を有して挿入孔5に挿入される寸法となっているから、ナックル1を手で保持していてもたやすく挿入することができ、挿入したときは図2(a)の状態となる。この状態では、ナックル1の軸部分はスライド部材23と治具本体20を介して、壁部3により支持される。
Here, the procedure of the positioning operation using the positioning jig of the present invention will be described with reference to FIG. The
次に、ナックル1を治具本体20に向けて押し込むと、スライド部材23はばね24を圧縮しながら後方に摺動し、ナックル1の大径部が治具本体20の先端にある位置決め孔6の近傍に位置する。そして、この状態で大径部を位置決め孔6に嵌合させるとともに、フランジ部を治具本体20の前面に密着させ、図2(b)のように、軸部分が水平方向に延びる状態でナックル1の上下方向(径方向)及び前後方向(軸方向)の位置決めを行う。この間、ナックル1の軸部分がスライド部材23に支えられるから、作業者の手に作用する荷重は著しく軽減され、位置決め孔6の寸法が大径部に密接にはまり込むよう設定されていても、作業者は容易にはめ込み作業を実施することができる。位置決めが終了すると、図示しないクランプ装置によってナックル1を締め付け固定する。
Next, when the knuckle 1 is pushed toward the
以上詳述したように、本発明は、小径部と大径部が形成された軸部分を有する工作物を工作機械に位置決め固定するときに、位置決め作業の作業性を向上し作業者の負担を軽減することを目的として、軸方向に摺動するスライド部材を有する治具を用い、スライド部材に軸部分の小径部を挿入して位置決めを行うものである。工作物としては、大径部によって位置決めされるものであれば、ナックルに限らず各種の部品を加工する場合に適用可能であり、例えば、軸方向よりも径方向が長い円盤状の段付き工作物に適用することができる。また、軸部分の断面が円形のものに限らず、多角形等の工作物にも適用できることは明らかである。 As described above in detail, the present invention improves the workability of positioning work and places a burden on the operator when positioning and fixing a work piece having a shaft portion formed with a small diameter portion and a large diameter portion to a machine tool. For the purpose of reducing, a jig having a slide member that slides in the axial direction is used, and positioning is performed by inserting a small diameter portion of the shaft portion into the slide member. The workpiece can be applied not only to the knuckle but also to various parts as long as it is positioned by the large-diameter portion. For example, a disk-shaped stepped machine whose radial direction is longer than the axial direction. Can be applied to things. Further, it is obvious that the shaft portion is not limited to a circular cross section and can be applied to a workpiece such as a polygon.
1 ナックル
2 位置決め用治具
20 治具本体
23 スライド部材
24 ばね
27 支持孔
3 壁部
4 治具固定孔
5 挿入孔
6 位置決め孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記位置決め用治具は、工作機械の所定位置に取付けられ、先端に前記工作物の軸部分の大径部が密着してはめ込まれる位置決め孔(6)の形成された治具本体(20)を有しており、さらに、
前記治具本体(20)には、後方に前記位置決め孔(6)よりも径の小さい支持孔(27)が形成され、前記支持孔(27)には、スライド部材(23)が密着してはめ込まれるとともに、前記スライド部材(23)には、前記工作物の軸部分の小径部が間隙を有して挿入される挿入孔(5)が形成され、
前記治具本体(20)と前記スライド部材(23)との間には、前記スライド部材(23)を前記治具本体(20)の先端方向に押圧するばね(24)が配置されており、
前記スライド部材(23)が、前記支持孔(27)の内周面と接触しながら摺動可能であることを特徴とする位置決め用治具。 A positioning jig for positioning the workpiece on a machine tool in a state where the shaft portion extends in the horizontal direction in order to process a workpiece having a shaft portion in which a small diameter portion and a large diameter portion are formed,
The positioning jig is attached to a predetermined position of a machine tool, and has a jig body (20) formed with a positioning hole (6) into which the large diameter portion of the shaft portion of the workpiece is fitted in close contact with the tip. In addition,
A support hole (27) having a smaller diameter than the positioning hole (6) is formed in the jig body (20) at the rear, and a slide member (23) is in close contact with the support hole (27). The slide member (23) is formed with an insertion hole (5) into which the small diameter portion of the shaft portion of the workpiece is inserted with a gap,
Wherein between the jig body (20) and said slide member (23), wherein and the slide member (23) with a spring for pressing (24) is disposed in the tip end direction of the jig main body (20),
The slide member (23) is positioning jig, characterized in that it is slidable while contacting the inner circumferential surface of the support hole (27).
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