JP4614581B2

JP4614581B2 - ワークの固定用治具および固定方法

Info

Publication number: JP4614581B2
Application number: JP2001191147A
Authority: JP
Inventors: 正人塩崎
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2021-06-25
Also published as: JP2003001538A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ファインセラミック、セラミック等の非磁性材料で形成されたワークを高精度で機械加工するためのワークの固定用治具および固定方法に利用できる。
【０００２】
【背景技術】
従来、ワークを加工する際、加工工具による衝撃、振動によって作業台上でワークがずれないようにワークを作業台に固定する方法として、真空チャック、電磁チャックを用いる方法が知られている。
真空チャックを用いる方法は、多数の吸引孔を設けた作業台上にワークを密着した状態で置いて、吸引孔から作業台とワークとの間の空隙にある空気を吸引することによって負圧を発生させ、この負圧によってワークを作業台に密着させる方法である。
電磁チャックを用いる方法は、作業台に内蔵された電磁石によって磁力を発生させ、ワークを磁力で作業台に引きつけることによって固定する方法である。
【０００３】
しかし、真空チャックを用いた方法では、加工時に発生する切粉が吸引孔から吸い込まれてしまい、吸引孔が閉塞する場合があった。また、ワークの形状に凹凸がある場合、作業台にワークが密着せず、ワークがずれてしまう場合があった。
電磁チャックを用いる方法では、十分に磁性を有していないワークに対しては用いることができず、対象となるワークの材質が限定されていた。
そこで、接着剤を用いてワークを作業台に接着して固定し、加工完了後に接着剤を剥離する作業を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ワークを作業台に接着剤で固定して加工する方法では、ワークの加工後に、接着面を洗浄、研磨処理等の後処理をする必要があり、この後処理工程のためコスト高となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、コストを低減できるワークの固定用治具および固定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、本発明のワークの固定用治具および固定方法は、次の構成を採用する。
請求項１に記載のワークの固定用治具は、非磁性材料で形成されたワークを作業台に固定するためのワークの固定用治具であって、
前記ワークを前記作業台に対して所定の間隔を隔てて位置決めする位置決めブロックと、
この位置決めブロックによって位置決めされた前記ワークと前記作業台との間に配置され前記作業台に磁力によって引きつけられる治具本体と、
この治具本体に設けられ前記ワークに真空吸着する吸着カップとを備え、
前記治具本体および前記吸着カップは、内部に磁性粉が混入された弾性材料で一体に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、位置決めブロックでワークを作業台上に位置決めするとともに、治具本体をワークと作業台との間に配置し、ワークに吸着カップを真空吸着させた後、作業台の磁力によって治具本体を作業台側に引きつける。すると、ワークは、吸着カップ、治具本体を介して作業台側に引きつけられることとなり、位置決めブロックに押さえつけられて固定される。したがって、加工時にワークのずれを抑えることができ、ワークを高精度で加工できる。
この時、吸着カップ内部の真空状態を解消するだけで容易に治具本体をワークから取り外すことができるうえに、取り外した後のワーク表面に何ら跡が残らないので、接着剤を用いた場合のような後処理が不要になるから、コストを低減できる。
また、位置決めブロックによって前記ワークを前記作業台から離隔させたので、つまり、ワークの姿勢を治具本体でなく位置決めブロックで調節したので、治具本体自体を精度良く製造する必要がないため、コストを低減できる。
さらに、治具本体と吸着カップを弾性材料を用いて一体に形成したので、例えば、磁性粉が混入された弾性材料を金型等に流し込むことによって容易に製造できるから、製造コストを低減できる。
また、吸着カップを弾性材料で形成したので、吸着カップを変形させることにより吸着カップの周縁部をワーク表面に容易に密着できるから、治具本体をワークに容易に固定できる。
【０００８】
請求項２に記載のワークの固定用治具は、請求項１に記載のワークの固定用治具において、
前記治具本体は、平板材であって、
前記吸着カップは、前記治具本体の片面に一体に形成された複数の吸盤であることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、治具本体を平板材とし、吸着カップを治具本体の片面に一体に形成された複数の吸盤としたので、治具本体をワーク表面に広範囲に亘って吸着できるから、ワークを確実に作業台に固定できる。
さらに、治具本体に磁性粉を混入したので、例えば、作業台を電磁チャックとすれば、通電するだけで治具本体を作業台に引きつけることができるから、ワークを容易に作業台に固定できる。
【００１０】
請求項３に記載のワークの固定用治具は、請求項２に記載のワークの固定用治具において、
前記位置決めブロックは、前記治具本体を挟んだ両側に設置された２本のスペース形成ブロックであることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、位置決めブロックを治具本体を挟んで両側に２本設置したので、各位置決めブロックの高さを適宜調整するだけで、例えば、高さの異なる位置決めブロックを複数用意し、この中から適宜選択して用いるだけで、ワークが位置決めブロックに押しつけられて固定される際に、その姿勢を自由に変化させることができるから、ワークを容易に加工できる。
【００１２】
請求項４に記載のワークの固定用治具は、請求項２に記載のワークの固定用治具において、
前記位置決めブロックは、前記治具本体内に埋設され、その両端が前記治具本体内の両面側に突出されかつ両端間の寸法が一定の複数のスペース形成部材であることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、位置決めブロックを治具本体内に埋設して一体としたので、位置決めブロックを別体とした場合に比べ、位置決めブロックを作業台上に配置する作業工程を省略できるから、作業能率を向上できる。
【００１４】
請求項５に記載のワークの固定用治具は、請求項１に記載のワークの固定用治具において、
前記治具本体は、弾性材料で円柱形状に形成されて内部に磁性部材を有するとともに、
前記吸着カップは、前記治具本体の片面に一体に形成された１個の吸盤であることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、請求項２と同様に、例えば、弾性材料を金型等に流し込むことによって容易に製造できるから、製造コストを低減できる。また、吸着カップを変形させることにより吸着カップの周縁部をワークの表面に容易に密着できるから、治具本体をワークに容易に固定できる。また、治具本体に磁性部材を設けたので、例えば、作業台を電磁チャックとすれば、通電するだけで治具本体を作業台に引きつけることができるから、ワークを容易に作業台に固定できる。
さらに、治具本体を円柱形状とし、吸着カップを治具本体の片面に一体に形成された１個の吸盤としたので、治具本体をワーク表面の所望の位置に吸着できるから、ワークの形状が複雑な場合でもワークを確実に作業台に固定できる。
【００１６】
請求項６に記載のワークの固定用治具は、請求項５に記載のワークの固定用治具において、
前記治具本体には、前記吸着カップの凹部に連通する吸引孔が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、ワーク表面に吸着カップの凹部を密着させ、吸引孔から吸着カップ内の空気を吸引するだけで、吸着カップ内部が吸着カップ外部に対して負圧となるから、吸着カップがワークに固定される。よって、治具本体をワークに強力に固定することができる。
また、吸引孔を大気に開放するだけで、吸着カップ内部と吸着カップ外部の圧力が等しくなって、治具本体を容易にワークから取り外すことができる。
【００１８】
請求項７に記載のワークの固定方法は、請求項１から６のいずれかに記載のワークの固定用治具を用いてワークを固定するワークの固定方法であって、
前記位置決めブロックで前記ワークを前記作業台上に位置決めするとともに、前記治具本体を前記ワークと前記作業台との間に配置し、前記ワークに前記吸着カップを吸着させた後、前記作業台の磁力によって前記治具本体を前記作業台側に引きつけることにより、前記ワークを前記位置決めブロックに押しつけて固定することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、請求項１と同様に、加工時のずれを抑えることができるから、ワークを高精度で加工できる。この時、吸着カップ内部の真空状態を解消するだけで容易に治具本体をワークから取り外すことができるうえに、取り外した後のワーク表面に何ら跡が残らないので、接着剤を用いた場合のような後処理が不要になるから、コストを低減できる。また、位置決めブロックによって前記ワークを前記作業台から離隔させたので、つまり、ワークの姿勢を治具本体でなく位置決めブロックで調節したので、治具本体自体を精度良く製造する必要がないため、コストを低減できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１には、本発明の実施形態に係るワークの固定用治具１の断面図が示されている。
ワークの固定用治具１は、ワーク２を作業台３上に固定するための治具であって、ワーク２を作業台３に対して所定の間隔を隔てて位置決めする位置決めブロック４と、この位置決めブロック４によって位置決めされたワーク２と作業台３との間に配置され作業台３に磁力によって引きつけられる治具本体５と、この治具本体５に設けられワーク２に真空吸着する吸着カップ６とを備えている。
【００２１】
ワーク２は、非磁性材料、ここでは、ファインセラミック製の平板材である。なお、ワーク２は、ファインセラミック製に限らず、その他、マンガン等を含有する非磁性鋼や、一般のセラミック等でもよい。
作業台３は、平面長方形状であって、通電することにより磁力を発生させる電磁チャックである。作業台３は、電流を調整することにより、発生する磁力を調整できるようになっている。
【００２２】
位置決めブロック４は、治具本体５を挟んだ両側に設置された２本のスペース形成ブロックである。位置決めブロック４は、高さの異なるものが複数用意され、これらの中から適宜選択して作業台３上に配置できるようになっている。なお、ここでは、位置決めブロック４の高さは全て同じで、かつワークの固定用治具１の治具本体５の高さよりも高くなっており、治具本体５と作業台３との間には、空隙が形成されている。
【００２３】
図２および図３には、ワークの固定用治具１の拡大断面図および拡大斜視図が示されている。
治具本体５は平板材であって、吸着カップ６は、治具本体５の片面に形成された複数の吸盤となっている。治具本体５および吸着カップ６は、内部に磁性粉が混入された弾性材料、ここでは鉄粉が混入された合成ゴムを金型に流し込むことによって一体に形成されている。なお、磁性粉は、鉄に限らず、その他の金属であってもよいが、コバルト、ニッケル等の強磁性を有する金属が好ましい。また、弾性材料としては、合成ゴムに限らず、天然ゴム等その他の材料でもよい。
【００２４】
本実施形態に係るワークの固定用治具１の使用方法は以下のようになる。
先ず、位置決めブロック４を作業台３上に配置し、この位置決めブロック４にワーク２を載置して位置決めを行う。次に、ワーク２と作業台３との間に治具本体５を配置し、ワーク２の作業台３側の面に吸着カップ６を押しつけて真空吸着させることにより、ワーク２に治具本体５を固定した後、作業台３に通電することによって電磁力を発生させる。すると、ワークの固定用治具１の治具本体５に鉄粉が混入されているため、この電磁力によって、治具本体５が作業台３側に引きつけられ、ワーク２を位置決めブロック４に押しつけて固定する。
【００２５】
したがって、本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）位置決めブロック４でワーク２を作業台３上に位置決めするとともに、治具本体５をワーク２と作業台３との間に配置し、ワーク２に吸着カップを真空吸着させた後、作業台３の磁力によって治具本体５を作業台３側に引きつける。すると、ワーク２は、吸着カップ６、治具本体５を介して作業台３側に引きつけられることとなり、位置決めブロック４に押さえつけられて固定される。したがって、加工時のワーク２のずれを抑えることができ、ワーク２を高精度で加工できる。
【００２６】
（２）吸着カップ６内部の真空状態を解消するだけで容易に治具本体５をワーク２から取り外すことができるうえに、取り外した後にワーク２表面に何ら跡が残らないので、接着剤を用いた場合のような後処理が不要になるから、コストを低減できる。
【００２７】
（３）位置決めブロック４によってワーク２を作業台３から離隔させたので、つまり、ワーク２の姿勢を治具本体５でなく位置決めブロック４で調節したので、治具本体５自体を精度良く製造する必要がないため、コストを低減できる。
【００２８】
（４）治具本体５と吸着カップ６を合成ゴムを用いて一体に形成したので、鉄粉が混入された合成ゴムを金型等に流し込むことによって容易に製造できるから、製造コストを低減できる。
【００２９】
（５）吸着カップ６を合成ゴムで形成したので、吸着カップ６を変形させることにより吸着カップ６の周縁部をワーク表面に容易に密着できるから、治具本体５をワーク２に容易に固定できる。
【００３０】
（６）治具本体５を平板材とし、吸着カップ６を治具本体５の片面に形成された複数の吸盤としたので、治具本体５をワーク２表面に広範囲に亘って吸着できるから、ワーク２を確実に作業台３に固定できる。
【００３１】
（７）治具本体５に鉄粉を混入したので、作業台３に通電するだけで、治具本体を作業台３に引きつけることができるから、ワーク２を容易に作業台３に固定できる。
【００３２】
（８）位置決めブロック４を治具本体５を挟んで両側に２本設置したので、各位置決めブロック４の高さを適宜調整するだけで、ここでは、高さの異なる位置決めブロック４を複数用意し、この中から適宜選択して用いるだけで、ワーク２が位置決めブロック４に押しつけられて固定される際に、その姿勢を自由に変化させることができるから、ワーク２を容易に加工できる。
【００３３】
〔第２実施形態〕
図４および図５には、本発明の第２実施形態に係るワークの固定用治具１１の断面図および拡大断面図が示されている。
ワークの固定用治具１１は、第１実施形態と異なり、位置決めブロック４が、治具本体５内に埋設され、その両端が治具本体５内の両面側に突出されかつ両端間の寸法が一定の複数のスペース形成部材となっている。
【００３４】
したがって、本実施形態によれば、(１)〜(７)の効果に加え、以下の効果がある。
（９）位置決めブロック４を治具本体５内に埋設して一体としたので、位置決めブロック４を別体とした場合に比べ、位置決めブロック４を作業台３上に配置する作業工程を省略できるから、作業能率を向上できる。
【００３５】
〔第３実施形態〕
図６および図７には、本発明の第３実施形態に係るワークの固定用治具１２の断面図および拡大断面図が示されている。
ワークの固定用治具１２は、第１実施形態と異なり、治具本体５は、内部に磁性部材としての鉄部材１３を有する円柱形状に形成され、吸着カップ６は、治具本体５の片面に一体に形成された１個の吸盤となっている。
治具本体５の外周面には、吸着カップ６の凹部に連通する吸引孔１４が設けられている。
【００３６】
ワークの固定用治具１２の使用方法としては、ワーク２の表面に吸着カップ６の周縁部を密着させ、真空吸引装置（図示省略）によって吸引孔１４を通じて吸着カップ６内部の空気を吸い出す。すると、吸着カップ６が弾性変形しつつワーク２に真空吸着し、ワークの固定用治具１２がワーク２に固定される。
【００３７】
したがって、本実施形態によれば、(１)〜(３)、(５)、(８)の効果に加え、以下の効果がある。
（１０）治具本体５と吸着カップ６を合成ゴムを用いて一体に形成したので、合成ゴムを金型等に流し込むことによって容易に製造できるから、製造コストを低減できる。
【００３８】
（１１）治具本体５に鉄部材１３を設けたので、作業台３に通電するだけで、治具本体を作業台３に引きつけることができるから、ワーク２を容易に作業台３に固定できる。
【００３９】
（１２）治具本体５を円柱形状とし、吸着カップ６を治具本体５の片面に一体に形成された１個の吸盤としたので、治具本体５をワーク２表面の所望の位置に吸着できるから、ワーク２の形状が複雑な場合でもワーク２を確実に作業台３に固定できる。
【００４０】
（１３）治具本体５に吸引孔１４を設けたので、ワーク２表面に吸着カップ６の凹部を密着させ、吸引孔１４から吸着カップ６内の空気を吸引するだけで、吸着カップ６内部が吸着カップ６外部に対して負圧となるから、吸着カップ６がワーク２に固定される。よって、治具本体５をワーク２に強力に固定することができる。
また、吸引孔１４を大気に開放するだけで、吸着カップ６内部と吸着カップ６外部の圧力が等しくなって、治具本体５を容易にワーク２から取り外すことができる。
【００４１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、位置決めブロック４と作業台３とを別体としたが、これに限らず、位置決めブロック４と作業台３とを一体としてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明のワークの固定用治具および固定方法によれば、次のような効果が得られる。
位置決めブロックでワークを作業台上に位置決めするとともに、治具本体をワークと作業台との間に配置し、ワークに吸着カップを真空吸着させた後、作業台の磁力によって治具本体を作業台側に引きつける。すると、ワークは、吸着カップ、治具本体を介して作業台側に引きつけられることとなり、位置決めブロックに押さえつけられて固定される。したがって、加工時にワークのずれを抑えることができ、ワークを高精度で加工できる。
この時、吸着カップ内部の真空状態を解消するだけで容易に治具本体をワークから取り外すことができるうえに、取り外した後のワーク表面に何ら跡が残らないので、接着剤を用いた場合のような後処理が不要になるから、コストを低減できる。
また、位置決めブロックによって前記ワークを前記作業台から離隔させたので、つまり、ワークの姿勢を治具本体でなく位置決めブロックで調節したので、治具本体自体を精度良く製造する必要がないため、コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るワークの固定用治具を示す断面図である。
【図２】前記実施形態に係るワークの固定用治具の拡大断面図である。
【図３】前記実施形態に係るワークの固定用治具の拡大斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るワークの固定用治具を示す断面図である。
【図５】前記実施形態に係るワークの固定用治具の拡大断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るワークの固定用治具を示す断面図である。
【図７】前記実施形態に係るワークの固定用治具の拡大断面図である。
【符号の説明】
１，１１，１２ワークの固定用治具
２ワーク
３作業台
４位置決めブロック
５治具本体
６吸着カップ
１３磁性部材としての鉄部材
１４吸引孔

Claims

非磁性材料で形成されたワークを作業台に固定するためのワークの固定用治具であって、
前記ワークを前記作業台に対して所定の間隔を隔てて位置決めする位置決めブロックと、
この位置決めブロックによって位置決めされた前記ワークと前記作業台との間に配置され前記作業台に磁力によって引きつけられる治具本体と、
この治具本体に設けられ前記ワークに真空吸着する吸着カップとを備え、
前記治具本体および前記吸着カップは、内部に磁性粉が混入された弾性材料で一体に形成されていることを特徴とするワークの固定用治具。
請求項１に記載のワークの固定用治具において、
前記治具本体は、平板材であって、
前記吸着カップは、前記治具本体の片面に一体に形成された複数の吸盤であることを特徴とするワークの固定用治具。
請求項２に記載のワークの固定用治具において、
前記位置決めブロックは、前記治具本体を挟んだ両側に設置された２本のスペース形成ブロックであることを特徴とするワークの固定用治具。
請求項２に記載のワークの固定用治具において、
前記位置決めブロックは、前記治具本体内に埋設され、その両端が前記治具本体内の両面側に突出されかつ両端間の寸法が一定の複数のスペース形成部材であることを特徴とするワークの固定用治具。
請求項１に記載のワークの固定用治具において、
前記治具本体は、弾性材料で円柱形状に形成されて内部に磁性部材を有するとともに、
前記吸着カップは、前記治具本体の片面に一体に形成された１個の吸盤であることを特徴とするワークの固定用治具。
請求項５に記載のワークの固定用治具において、
前記治具本体には、前記吸着カップの凹部に連通する吸引孔が設けられていることを特徴とするワークの固定用治具。
請求項１から６のいずれかに記載のワークの固定用治具を用いてワークを固定するワークの固定方法であって、
前記位置決めブロックで前記ワークを前記作業台上に位置決めするとともに、前記治具本体を前記ワークと前記作業台との間に配置し、前記ワークに前記吸着カップを吸着させた後、前記作業台の磁力によって前記治具本体を前記作業台側に引きつけることにより、前記ワークを前記位置決めブロックに押しつけて固定することを特徴とするワークの固定方法。