JP5837333B2 - ワークバイス - Google Patents

Description

この発明は、工作機械のテーブルに取り付けてワークを把持するのに用いるワークバイスに関するもので、５面加工機などワークの中心を基準として加工を行う工作機械に特に好適なワークバイスに関するものである。

一般的なワークバイスは、工作機械のテーブルに固定される基台と一体の固定口金と、この固定口金に向けて進退する可動口金との間でワークを把持する構造である。５面加工機やマシニングセンタなどにおいては、ワークの中心を基準として加工が行われる場合が多いが、上記構造のワークバイスを用いてテーブルに固定したワークを加工する場合、バイスやワークが熱変形すると、ワークの中心を基準とする加工位置に誤差（偏り）が生じてくる。

すなわち、固定口金と可動口金でワークを挟んで加工する場合、ワークの中心は、固定口金に当接しているワークの端面から測られることになる。そして、例えばこの中心からワークバイスの把持方向に等しい距離にある箇所の加工を行う場合、ワークの熱変形は、固定口金との当接面を基準として生ずるので、中心の位置自体にずれが生じ、そのずれた中心から測った距離にも熱変形による誤差が生ずるので、熱変形による誤差が増幅されてしまうのである。

従って、ワークの中心を基準として加工を行う場合には、ワークの中心を基準としてワークを把持することができるバイスでワークを把持するのが好ましい。このようなバイスは、例えばねじ杆に右ねじと左ねじとを設けて、それぞれのねじに可動口金を取り付け、ねじ杆を回転させたときに両方の可動口金が同じストロークで進退するようなワークバイスを用いてやればよい。

しかし、両側の口金を共に可動口金として、互いに相手側の口金に向けて進退する構造のワークバイスは、可動口金が１個のものに比べて口金の案内面の長さ（口金の移動方向の長さ）が短くなり、口金の支持剛性、従って当該口金で把持されたワークの支持剛性が低くなり、高精度加工や重加工が困難になるという問題がある。

この発明は、ワークの中心を基準としてワークを把持するワークバイスにおいて、ワークを高い剛性で支持することが可能なワークバイスを得ることを課題としている。

この発明のワークバイスは、工作機械のテーブルに固定される基台１に両端を回転自在かつ軸方向移動不能に軸支されたねじ杆３を備えている。このねじ杆は、長手中央を境にして、その軸方向両側に等しいリードの右ねじと左ねじとが設けられている。ねじ杆３の基台に軸支された端部の更に外側には、このねじ杆を回動させるための角頭３５が取り付けられている。

ねじ杆３の右ねじと左ねじには、それぞれ口金台４５のナット部材４ａ、４ｂが螺合しており、この口金台には、ねじ杆３の軸直角方向の両側となる位置に、ねじ杆３の軸方向（ねじ軸方向）に細長いガイド板４３ａ、４３ｂが固定されている。右ねじ側と左ねじ側とのいずれか一方の口金台４５に固定したガイド板（内側ガイド板）４３ａと、他方の口金台４５に固定したガイド板（外側ガイド板）４３ｂとは、その対向する平面同士が摺動自在に面接触した２枚重ねの状態となっている。そしてこの２枚重ねのガイド板４３ａ、４３ｂが、基台１に形成したねじ軸方向のガイド溝１４に摺動自在に嵌合している。

そして、摺動自在に面接触している内側ガイド板４３ａとガイド溝の内側内壁面１５ａとにねじ軸方向のガイド条（ガイド突条とガイド凹条）１６ａ、４６ａが形成されている。また、摺動自在に面接触している外側ガイド板４３ｂとガイド溝の外側内壁面１５ｂとにねじ軸方向のガイド条（ガイド突条とガイド凹条）１６ｂ、４６ｂが形成されている。この発明のより好ましい構造のものは、内側ガイド板４３ａと外側ガイド板４３ｂの摺接面相互が、ねじ軸方向のガイドキー５２で相対移動方向を案内されている構造を備えている。

ねじ杆３は、張力を付与した状態で、その両端を基台に軸支されている。ナット部材４ａ、４ｂにはそれぞれ口金台４５に固定され、この口金台にワーク形状に合わせた口金５が取り付けられる。ねじ杆３を回動すると、対向する口金５、５は、その進退方向の中間位置を中心として対称に進退する。

上記構造のバイスでは、共に移動する２個の口金の進退方向のガイド長さを長くすることができる。すなわち、それぞれの口金を案内するガイド板４３ａ、４３ｂ及びガイド条１６ａ、４６ａ、１６ｂ、４６ｂがねじ杆３の両側に、かつねじ杆３の近い位置と遠い位置とに、配置されるため、それぞれのガイド長さを基台１の長さ一杯に取ることができる。そして、内側に位置するガイド板４３ａと外側に位置するガイド板４３ｂとを面接触させているため、長いガイド長さを有するガイド構造をコンパクトに構成することができる。

この発明のワークバイスは、両者の中間位置を中心として対称に移動する２つの可動口金を備えたワークバイスにおいて、基台の長さを長くすることなく、両方の可動口金の移動方向のガイド長さを十分に長くすることができ、かつ広い摺接面を備えたものとすることができるので、高い剛性でワークを保持することができる。

また、口金を移動させるねじ杆として、十分に太いねじ杆を用いることが可能で、かつ当該ねじ杆に張力を加えた状態でその両端を基台に軸支することにより、口金の移動方向の剛性を高くすることも容易に可能である。

従って、この発明のワークバイスにより、ワークの中心を基準としてワークを把持することが可能な高い支持剛性を備えたワークバイスを得ることができるという効果がある。

ワークバイスの一実施例を示す全体斜視図 図１のバイスのの中央部における断面側面図 同平面図 同正面 図２のＡ部断面図

次に図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図において、１は基台である。基台１は、図５に示すように、底板１１と両側の略三角断面の側板１２と、この側板１２より低い高さの中凸部１３とを備え、中凸部１３の頂面にＵ字溝を形成した段面形状をしており、両側の側板１２と中凸部１３との間に断面矩形のガイド溝１４が形成されている。

ガイド溝１４は、中凸部１３の両側に形成され、その内側（中凸部側）内壁面１５ａ及び外側（側板側）内壁面１５ｂには、それぞれ内側ガイド突条１６ａ及び外側ガイド突条１６ｂが形成されている。中凸部１３は、後述する軸受ブロック２の厚さ分だけ両端が削り落とされており、その分だけ底板１１及び側板１２の長さより短い。

中凸部１３の切り落とされた両端部の底板１１側には、後述する軸受ブロック２を固定するための３個の横ねじ孔１７が設けられている。また、略三角形断面の側板１２のガイド溝１４より外側の部分に、この基台１を工作機械のテーブルに固定するためのボルトを挿通する取付孔１８が複数設けられている。

２は軸受ブロックである。軸受ブロック２は、直方体形状のブロックの両側面に基台の内側ガイド突条１６ａの延長部分に位置する突起２１と、後述するねじ杆３の端部が貫通する軸孔２２とを備えている。軸孔２２の軸方向両側には、座ぐり孔２３、２４が設けられている。軸受ブロック２は、深い方の外座ぐり孔２３を外側にして、横ボルト２５で基台１の中凸部１３の両端面に固定されている。

３は、口金を螺進退させるねじ杆である。ねじ杆３は、基台の中凸部１３の直上に位置している。ねじ杆３は、長手中央を境にして等しいリードの右ねじ３１ａと左ねじ３１ｂとが形成され、かつその両端には、両端を基台に軸方向移動不能に固定するための雄ねじ３２を備えている。ねじ杆３は、その両端を基台に固定した軸受ブロック２の軸孔２２に挿通し、外座ぐり孔２３に嵌装したスラスト軸受３３を雄ねじ３２に螺合した外ナット３４で軸方向両端を締め付けることにより、張力を付与した状態で軸方向移動不能、かつ回動自在に軸支されている。

外ナット３４を貫通したねじ杆の両先端には、ねじ杆３を回動させる工具を嵌め込むための六角頭３５が取り付けられている。軸受ブロックの内座ぐり孔２４には、小荷重のスラスト軸受３６とこれを軽く締め付けている内ナット３７とが収容されている。図には示してないが、外ナット３４及び内ナット３７には、締め付けた後、ナット位置を固定するための回り止めが設けられている。

ねじ杆３の右ねじ３１ａと左ねじ３１ｂには、それぞれナット部材４ａ、４ｂが螺合している。ナット部材４ａ、４ｂは、Ｕ字断面の突出部４１の中心にねじ杆３に螺合する雌ねじを備えており、その上部から両側に延びる鍔４２ａ、４２ｂを備えている。一方のナット部材４ａの鍔４２ａには、内側ガイド板４３ａが固定され、他方のナット部材４ｂの鍔４２ｂには、外側ガイド板４３ｂが固定されている。内側ガイド板４３ａと外側ガイド板４３ｂとは、その対向する面が摺動自在に面接触した状態で基台のガイド溝１４にねじ軸方向に摺動自在に嵌装されている。

内側ガイド板４３ａ及び外側ガイド板４３ｂは、ねじ杆３の長手方向に細長い平板状の板で、互いに摺接する面及びガイド溝の内壁面１５ａ、１５ｂと摺接する面は、正確に平行な平面に仕上られている。内側ガイド板４３ａのガイド溝の内側内壁面１５ａを向く面及び外側ガイド板４３ｂのガイド溝の外側内壁面１５ｂを向く面には、これらの内壁面に形成したガイド突条１６ａ、１６ｂと摺動自在に嵌合するガイド凹条４６ａ、４６ｂが形成されている。

更に、図示実施例のものでは、内側ガイド板４３ａと外側ガイド板４３ｂの摺接面には、同一高さの位置に、ガイド凹条４６ａ、４６ｂと平行な中間ガイド凹条５１ａ、５１ｂが設けられ、この中間ガイド凹条の一方に固定したガイドキー５２が他方の中間ガイド凹条に摺動自在に嵌合している。

ガイド板４３ａ、４３ｂは、ガイド突条１６ａ、１６ｂとガイド凹条４６ａ、４６ｂの上下面の面接触により、ガイド板４３ａ、４３ｂの摺動方向を案内している。更に、図示実施例のものでは、中間ガイド凹条５１ａ、５１ｂとガイドキー５２との上下面の面接触により、ガイド板４３ａ、４３ｂの摺動方向の案内をより確実なものとしている。

ナット部材４ａ、４ｂの上面のＵ字突出部４１の上方となる中央部分には、側面視で浅い台形状の、後述するカバーのためのガイド面４４が形成されている。

ナット部材４ａ、４ｂは、口金５（図１）を固定するための口金台４５に縦ボルト４７で固定されている。縦ボルト４７は、ナット部材４ａ、４ｂの鍔４２ａ、４２ｂを貫通して内側ガイド板４３ａ及び外側ガイド板４３ｂに螺合しており、この縦ボルト４７が口金台４５にナット部材４ａ、４ｂを固定すると共に、内側ガイド板４３ａ及び外側ガイド板４３ｂを口金台４５に固定している。

口金台４５の縦ボルト４７が貫通していない中央部分には、底面に側面視で浅い山形の溝が設けられ、ナット部材４ａ、４ｂの中央部上面と口金台４５の中央部下面との間に、カバー６が摺動自在に通過可能なスリット状でかつ側面視で浅い台形状に屈曲するカバー通過孔６１が形成されている。

カバー６は、可撓性を備えた帯状で、その両端が軸受ブロック２の上縁に固定した状態で装架されている。カバー通過孔６１の下面を形成しているナット部材４ａ、４ｂ側の浅い台形４８の高さが、ナット部材の鍔４２ａ、４２ｂの厚さに相当し、カバー通過孔を浅い台形状とすることで、両側のナット部材４ａ、４ｂの間でカバー６が両側縁を内側ガイド板４３ａの内側上縁に設けた切欠溝６２に挿入された状態で、基台の中凸部１３の上方に位置するねじ杆３及びこれに螺合するナット部材４ａ、４ｂの雌ねじを切粉から保護している。

上記の構成において、六角頭３５にハンドルを嵌合してねじ杆３を回動すると、ねじ杆３の右ねじと左ねじの作用により、口金台４５、従って当該口金台に固定した口金５が対称に進退する。この口金台の進退に伴い、ねじ杆３の両側で基台のガイド溝１４に案内されている内側ガイド板４３ａと外側ガイド板４３ｂとは、それぞれが固定されているナット部材４ａ、４ｂと共に摺動移動する。口金台４５は、ねじ杆３の長手方向に長く形成されたガイド溝１４の壁面と、これらの壁面に設けたガイド条１６ａ、４６ａ、１６ｂ、４６ｂによって、その移動方向を案内されており、広い摺接面によって案内されるため、口金台４５、従ってこれに取り付けられる口金の剛性を高くすることができる。

また、この発明のワークバイスの構造によれば、十分太いねじ杆３を設けることができ、当該ねじ杆に張力を付与した状態で基台１に両端を軸支することによって、ねじ軸方向の口金台４５の剛性も十分に高くすることができる。

１ 基台
２ 軸受けブロック
３ ねじ杆
４ａ、４ｂ ナット部材
５ 口金
１４ ガイド溝
１５ａ、１５ｂ 内壁面
１６ａ、１６ｂ ガイド凸条
４３ａ、４３ｂ ガイド板
４５ 口金台
４６ａ、４６ｂ ガイド凹条
５１ａ、５１ｂ 中間ガイド凹条
５２ ガイドキー

Claims (2)

1. 工作機械のテーブルに固定する基台と、
   長手方向の一側を左ねじとし他側を右ねじとして張力を付与した状態で両端を前記基台に回転自在に軸支されているねじ杆と、
   このねじ杆の左ねじと右ねじにそれぞれ螺合している口金台と、
   前記ねじ杆の両側において当該ねじ杆と平行に前記基台に設けられたガイド溝と、
   このガイド溝の前記ねじ杆に近い側の内壁面に摺接している内側ガイド板と、
   前記ガイド溝の前記ねじ杆から遠い側の内壁面と前記内側ガイド板とに挟まれた状態でこの両者に摺接している外側ガイド板と、
   前記内壁面とガイド板との摺接面に前記ねじ杆と平行に設けられて各ガイド板の摺動方向を当該ねじ杆と平行な方向に規制しているガイド条とを備え、
   ねじ杆の両側の外側ガイド板が一方の口金台に一体に固定され、ねじ杆の両側の内側ガイド板が他方の口金台に一体に固定され、
   ねじ杆の回転により外側ガイド板と内側ガイド板とが基台に対して反対の方向に等しいストロークで移動する、ワークバイス。
2. 前記内側ガイド板と外側ガイド板は、それらの摺接面の同一高さの位置に、前記ガイド条と平行な中間ガイド凹条を備え、この中間ガイド凹条の一方に固定したガイドキーが他方の中間ガイド凹条に摺動自在に嵌合していることを特徴とする、請求項１記載のワークバイス。

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