JP7383278B2 - Work holder for processing machines - Google Patents
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この発明は、ワークを加工機に固定するための加工機用ワークホルダーに関する。 The present invention relates to a workpiece holder for a processing machine for fixing a workpiece to the processing machine.
この種の加工機用ワークホルダーとして、本出願人は、平面視円状のホルダー本体と、そのホルダー本体上面のワークを載置するベース部と、このベース部上においてワークを挟持する複数のジョーと、を備え、前記ジョーのワークをチャッキングするクランプ部に、前記ベース部側に向けて起立する面法線をもつ傾斜面が形成され、この傾斜面と、ワークに前記傾斜面と対面するように形成された傾斜面とが当接して、この当接力によりワークが前記ベース部に押し付けるようになっており、ホルダー本体の前記ベース部と反対側の端部は、異なる深さの切欠き部が軸心に対して対称に形成されてHSK規格の円筒状嵌合部となって、この円筒状嵌合部をテーブルから突出する円柱状固定治具に嵌合するようにした構成を提案した(特許文献1)。 As a work holder for this type of processing machine, the present applicant has developed a holder body that is circular in plan view, a base portion on which the work is placed on the upper surface of the holder body, and a plurality of jaws that clamp the work on the base portion. and an inclined surface having a surface normal rising toward the base portion is formed on the clamp portion of the jaw for chucking the workpiece, and the inclined surface and the workpiece face the inclined surface. The workpiece is pressed against the base part by this contact force, and the end of the holder body opposite to the base part has notches of different depths. We propose a configuration in which the part is formed symmetrically with respect to the axis to become an HSK standard cylindrical fitting part, and this cylindrical fitting part is fitted to a cylindrical fixing jig protruding from the table. (Patent Document 1).
この特許文献1に示す加工機用ワークホルダー(バイス)は、片側固定のジョーに対して可動のジョーが動いてワークをチャッキングするため、ワークの軸心をワークホルダーの軸心(回転中心)に一致させ難い問題がある。
In the work holder (vise) for a processing machine shown in
この発明は、以上の実情下、ワークの軸心をワークホルダーの軸心に容易に一致させることを課題とする。 Under the above circumstances, it is an object of the present invention to easily align the axis of a workpiece with the axis of a workpiece holder.
上記課題を達成するために、この発明は、ホルダー本体の取付孔にワークの取付部をぴったり嵌めてホルダー本体とワークの軸心を一致させて芯出しし、ホルダー本体のジョーの押し付けによってワークの取付孔からの離脱を防止するようにしたのである。
取付孔とワーク取付部が正確に形成され、その取付孔の中心がホルダー本体の軸心になっておれば、ワークが取付孔に嵌まることによりワークとホルダー本体との軸心の一致(芯出し)が固定されて、ワークの振れ精度が確保され、ジョーによるワークの押し付けによってワークの長さ方向(軸方向)の精度が確保される。
In order to achieve the above-mentioned object, this invention fits the mounting part of the workpiece into the mounting hole of the holder body, aligns and centers the axes of the holder body and the workpiece, and presses the workpiece with the jaws of the holder body. This is to prevent it from coming off from the mounting hole.
If the mounting hole and workpiece mounting part are formed accurately and the center of the mounting hole is aligned with the axis of the holder body, the workpiece will fit into the mounting hole and the axes of the workpiece and the holder body will align (center). The workpiece's runout accuracy is fixed, and the lengthwise (axial) accuracy of the workpiece is ensured by pressing the workpiece with the jaws.
具体的な構成は、本体上面のワークの取付部(チャッキング部)が嵌る取付孔と、この取付孔の周りにワークを前記取付孔の中心に向かって押圧するジョーと、を備える加工機用ワークホルダーにおいて、前記取付孔はワークの取付部と同一大きさの平面視円形に形成されて、その取付部が取付孔にぴったり嵌り、その取付孔の周面がワークの径方向の基準面(回転中心軸から横直交方向の基準面)となって芯出しが行われ、その取付孔の底面又は取付孔の開口側縁の外周表面がワークの軸方向の基準面となり、ジョーのワークを押圧する押圧部に、取付孔側に向けて起立する面法線をもつ傾斜面が形成され、ジョーは、取付孔に対して調節ボルトとのねじ結合により動いて、前記傾斜面と、ワークの取付部に前記傾斜面と対面するように形成された傾斜面とが当接して、この当接力によりワークが取付孔内に押し付けるようになっている構成を採用したのである。 The specific configuration is for a processing machine, which includes a mounting hole on the top surface of the main body into which a workpiece mounting part (chucking part) fits, and a jaw around this mounting hole that presses the workpiece toward the center of the mounting hole. In the work holder, the mounting hole is formed into a circular shape in plan view that is the same size as the mounting portion of the workpiece, and the mounting portion fits snugly into the mounting hole, and the circumferential surface of the mounting hole is aligned with the reference plane in the radial direction of the workpiece ( The bottom surface of the mounting hole or the outer peripheral surface of the opening side edge of the mounting hole serves as the reference surface in the axial direction of the workpiece, and the jaw presses the workpiece. An inclined surface having a normal to the surface that stands up toward the mounting hole is formed on the pressing part, and the jaw moves with respect to the mounting hole by threaded connection with an adjustment bolt to connect the inclined surface and the workpiece. The structure is such that an inclined surface formed to face the inclined surface comes into contact with the part, and the workpiece is pressed into the mounting hole by this contact force.
この構成のワークホルダーへのワークのチャッキング(装着)は、ワークの取付面に芯出し用取付部を突出して予め形成しておき、その取付部をワークホルダー本体の取付孔に嵌め込んで芯出しを行い、その状態で、ジョーでもって取付部を内側に押圧してワークの取付孔からの抜け止め(軸方向の固定)を図ったワークのホルダーへのチャッキング方法となる。 To chuck (mount) a workpiece to a workpiece holder with this configuration, a mounting part for centering is formed in advance on the mounting surface of the workpiece, and the mounting part is fitted into the mounting hole of the workpiece holder body to center the workpiece. This is a method of chucking the workpiece to the holder by pushing the mounting part inward with the jaws in this state to prevent the workpiece from slipping out of the mounting hole (fixing it in the axial direction).
このとき、ジョーのクランプ部(押圧部)に上記面法線をもつ傾斜面を形成すると、このジョーが当接するワークの傾斜面に対して、取付孔向きの力を作用させることができる。すなわち、このワークを取付孔にしっかりと押し付けることができ、加工中にワークが動いたり、外れたりするトラブルを防止し得る。この傾斜面の角度は、前記取付孔向きの力を作用させる範囲であれば特に限定されないが、例えば、前記取付孔となす角が45度や60度等のように、容易に機械加工できる程度の角度とするのが好ましい。 At this time, if an inclined surface having the above surface normal is formed on the clamping portion (pressing portion) of the jaw, a force directed toward the attachment hole can be applied to the inclined surface of the workpiece that the jaw contacts. That is, the workpiece can be firmly pressed against the mounting hole, and troubles such as the workpiece moving or coming off during processing can be prevented. The angle of this inclined surface is not particularly limited as long as it applies a force in the direction of the mounting hole, but is within a range that can be easily machined, such as an angle of 45 degrees or 60 degrees with the mounting hole. It is preferable to set the angle to .
また、上記ジョーは複数あって、その各ジョーは回転中心に向かって接離するように配置したり、その各ジョーのクランプ部同士を、互いに対向するように配置して、各ジョーが前記対向する方向に接離したりし得るようにすることができる。このようにすれば、ワークの軸心(回転中心)に向かってジョーによる押圧力が働いて、ワークの軸心周りに均等な押圧力が働き、ワークがホルダーの取付孔から抜けることなく、軸心を一致させて強固にチャッキングできる。但し、ジョーはワークの取付孔からの抜け出し(軸方向の動き)を防止するものであるため、1つでも良い。 In addition, there may be a plurality of the jaws, and each jaw may be arranged so as to move toward and away from the center of rotation, or the clamp portions of the respective jaws may be arranged so as to face each other, so that each jaw is It can be made so that it can move towards and away from the camera in the direction of In this way, the pressing force from the jaws will work toward the axis (rotation center) of the workpiece, and an even pressing force will work around the axis of the workpiece, preventing the workpiece from coming out of the mounting hole of the holder. They can unite their minds and chucking firmly. However, since the number of jaws is to prevent the work from slipping out of the mounting hole (movement in the axial direction), one may be sufficient.
さらに、上記本体の取付孔と反対側の端部は、異なる深さの切欠き部が軸心に対して対称に形成されてHSK規格の円筒状嵌合部となり、この円筒状嵌合部を加工機のテーブルから突出する円柱状固定治具に嵌合するようになっており、取付孔及びジョーを有する本体の外周に、マシニングセンタのクランプユニット交換装置で把持する周溝状の掴み溝が形成されて、この掴み溝を介して前記クランプユニット交換装置とは異なるロボットなどのクランプユニット交換装置で本体が把持されて、本体の固定治具への装着及び固定治具からの取り外しが行われるようにすることができる。 Furthermore, at the end of the main body opposite to the mounting hole, notches of different depths are formed symmetrically with respect to the axis to form a cylindrical fitting part of the HSK standard. It is designed to fit into a cylindrical fixing jig that protrudes from the table of the processing machine, and a circumferential gripping groove is formed on the outer periphery of the main body, which has a mounting hole and jaws, to be gripped by the clamp unit exchange device of the machining center. Then, the main body is gripped by a clamp unit changing device such as a robot different from the clamp unit changing device through this gripping groove, and the main body is attached to the fixing jig and removed from the fixing jig. It can be done.
このように、ホルダー本体の取付孔にワークの取付部をぴったり嵌めてホルダー本体とワークの軸心を一致させて芯出しし、ホルダー本体のジョーの押し付けによってワークの取付孔からの離脱を防止するようにしたことにより、加工機用ワークホルダーの交換を自動的に行うことができる。すなわち、ワーク加工の全自動化を図ることが可能となって、その加工作業の効率を大幅に向上することができる。
また、上記各構成に示す加工機用ワークホルダーは、中心の位置決め精度がよく、4軸、5軸制御のマシニングセンタや旋盤、複合加工機等、ワークを回転させて加工する場合に適している。
すなわち、特に旋盤加工や旋盤ベースの複合加工機でメリットが多く、中心の位置決め精度が良いとワークの振れ精度が高まる。また、振れ精度が良いと芯出し作業が不要になり、ワークの径方向の取り代も少なくできる。その取り代が少なくできれば素材加工コストも低減できる。
このため、スクロールチャックに比べ、コンパクトな形状で、ワーク素材の無駄が少なく、基準端面に押し当てることで強いクランプと剛性が得られる。また、スクロールチャックの場合、ワークの外径が異なると都度チャックの爪を交換する必要があり、芯出しもその都度必要であり手間がかかり、チャックそのものを旋盤等の機械(加工機)側から外して交換しなければならない場合もある。それに対して、この発明は、機械側の固定装置を交換する手間が必要でなく、ワークサイズの異なる多品種加工であっても、容易かつ高精度に交換、装着ができる。さらに自動交換も可能である。
In this way, the mounting part of the workpiece is perfectly fitted into the mounting hole of the holder body, the axes of the holder body and the workpiece are aligned, and the workpiece is prevented from coming off from the mounting hole by pressing the jaws of the holder body. By doing so, the work holder for the processing machine can be replaced automatically. That is, it becomes possible to fully automate workpiece machining, and the efficiency of the machining work can be greatly improved.
Further, the work holder for a processing machine shown in each of the above configurations has good center positioning accuracy and is suitable for machining centers, lathes, multi-tasking machines, etc. with 4-axis or 5-axis control, where a workpiece is rotated and processed.
In other words, there are many benefits, especially in lathe processing and lathe-based multi-tasking machines, and if the center positioning accuracy is good, the runout accuracy of the workpiece will be increased. In addition, if the runout accuracy is good, centering work is not necessary, and the machining allowance in the radial direction of the workpiece can be reduced. If the removal allowance can be reduced, material processing costs can also be reduced.
Therefore, compared to a scroll chuck, it has a more compact shape, wastes less workpiece material, and provides strong clamping and rigidity by pressing against the reference end surface. In addition, in the case of a scroll chuck, it is necessary to replace the jaws of the chuck each time when the outer diameter of the workpiece differs, and centering is also necessary and time-consuming. You may have to remove it and replace it. In contrast, the present invention does not require the effort of replacing the fixing device on the machine side, and can be replaced and installed easily and with high precision even when processing a wide variety of workpieces of different sizes. Furthermore, automatic exchange is also possible.
この発明は以上のように構成し、ホルダーの取付孔にワークの取付部をぴったり嵌めてホルダーとワークの軸心を一致させて芯出しを行い、ジョーによってワークの取付孔からの離脱を防止するようにしたので、ワークが取付孔によって安定的に支持され、良好な加工精度を得ることができる。 This invention is constructed as described above, and the mounting part of the workpiece is perfectly fitted into the mounting hole of the holder, the axes of the holder and the workpiece are aligned, and centering is performed, and the jaws prevent the workpiece from coming off from the mounting hole. As a result, the workpiece is stably supported by the mounting hole, and good machining accuracy can be obtained.
この発明に係る加工機用ワークホルダーAの一実施形態を図1~図3に示す。この加工機用ワークホルダーAは、平面視円状のホルダー本体1と、そのホルダー本体1上面のワークWの取付部(チャッキング部)20を嵌める平面視円状の取付孔2と、この取付孔2の周りにワークWを押す四つのジョー3、3、3、3を周方向に等間隔に備えている。その各ジョー3のクランプ部(押圧部)4には、取付孔2側に向けて起立する面法線をもつ傾斜面5aが形成されている。この傾斜面5aの取付孔2に対するテーパ角θ(図2参照)は、例えば60度である。このジョー3は、その底部がホルダー本体1に形成した溝部6に嵌められていて、その溝部6内をスライドすることによって、対向するジョー3(取付孔2の中心)に対して接離自在になっている。
An embodiment of a work holder A for a processing machine according to the present invention is shown in FIGS. 1 to 3. This work holder A for a processing machine includes a holder
ジョー3の内側のホルダー本体1には、そのスライド方向に貫通するねじ孔7が形成されるとともに、このねじ孔7に、ジョー3の側面から挿入されたボルト8がねじ込まれている。このため、図2から図3に示すように、ボルト8をねじ回すことによってジョー3が取付孔2の中心に向かって進退する(対向するジョー3に向かって接離する)。図中、9はセンター孔である。
A
ワークWは、円柱、角柱等の各態様を採用できるが、この実施形態はその本体21が丸棒状であって、その本体21の取付面(図2において、左側面)に上記取付孔2に嵌められるワークWの取付部(チャック部)20が前もって形成されている。この取付部20は、ワークWの回転軸を中心軸とする薄肉円柱状基部22と、その上面(下面)の同一軸の薄肉逆円錐台状のチャック部23とからなり、そのチャック部23の取付孔2側は上記クランプ部4に形成した傾斜面5aのテーパ角θに対応するテーパ角θの傾斜面23aとなっている。
The workpiece W can have various shapes such as a cylinder or a prism, but in this embodiment, the
このため、クランプ部4の先端部がワークWのチャック部23と基部22で形成された三角溝に嵌まり込んだ状態となって、このワークWがクランプ部4(ジョー3)から容易に外れないようになる。しかも、この両クランプ部4、4を相対的に接近させて、このクランプ部4の傾斜面5aとワークWの傾斜面23aとを当接させるようにチャッキングすると、図3に示すように、この当接力により、ワークWが取付孔2の底面2a又は取付孔2の周りのホルダー本体1の表面2bに押し付けられて、この取付孔2へのワークWの固定が確実になされる(ワークWがホルダーAに強固に(取付剛性が高く)装着される)。このワークWの傾斜面23aのテーパ角度θ’は各ジョー3に形成した傾斜面5aのテーパ角度θと合うように適宜変えてもよいが、容易にこの傾斜面23aの機械加工を行うことができるように、45~60度の範囲内にするのが好ましい。
Therefore, the tip of the
基部22の外周面は、取付孔2にぴったり嵌って(基部22の外径と取付孔2の内径がほぼ同一で(公差が極めて小さく)嵌って)ガタが生じないように形成されている。すなわち、取付孔2はワークWの取付部20と同一大きさの平面視円形に形成されて、その取付部20が取付孔2にぴったり嵌ると、その取付孔2の周面2cがワークWの径方向の基準面となって芯出しが行われる。
また、基部22の高さL1、チャック部23の高さL2は、取付部20を取付孔2に嵌めた際、そのチャック部23の底面(図3において左側面)23bが取付孔2の底面2aに当たったり、基部22周りのワークW底面20aが取付孔2の周りのホルダー本体1の表面2bに当たったりするように適宜に設定されている。その高さL1、L2は、チャック部23の底面の取付孔2の底面2aへの当接又は基部22周りのワークW底面20aと取付孔2の周りのホルダー本体1の表面2bへの当接の両者ともに行われるようにしたり、その一方のみが行われるように設定することができる。この当接によって、ワークWのホルダーAへの軸方向の位置決めがなされる(その当接面がワークWの軸方向の取付基準面となる)。
The outer circumferential surface of the
Moreover, the height L 1 of the
なお、ワークWに取付部20を形成すると、その加工をする必要はあるが、薄肉円柱状基部22や薄肉逆円錐台状のチャック部23の取付部20であると、旋盤加工が可能であり、クランプ部(取付部20)の無駄が少ない(チャック(ジョー3)で把持するための材料長さを大幅に短くできる)。特に、ワークWが丸棒形状であると、その効果は高い。
また、取付部20があると、ワークWの形状に関係なく、加工機側のホルダーAの固定装置14を交換する必要もなく、ワークWのサイズ等の異なる多品種加工であっても容易かつ高精度のその交換、装着をすることができる。因みに、スクロールチャックであると、ワークWのチャッキング部、例えば、外径が異なると、その都度、チャック爪(ジョー)を交換しなければならず、芯出し作業も必要であって、取付部20を有する場合に比べて作業性が悪い。
Note that when the
In addition, with the
ホルダー本体1の取付孔2と反対側の端部は異なる深さの切欠き部13が軸心に対して対称に形成されたHSK規格の円筒状嵌合部となっており、図1~図3に示すように、この切欠き部13を有する円筒状嵌合部をマシニングセンタ等の加工機のテーブルTに設けられたそのテーブルTから突出する円柱状固定治具14に嵌合して、このワークホルダーAを固定するようになっている(特許文献1図6参照)。図2中、16はHSKクランプユニット、17はそのカバーである。
The end of the
また、この加工機用ワークホルダーAの本体1の外周には、周溝状の掴み溝15が形成されている。この掴み溝15を介して、ロボット等を使ったクランプユニット交換装置でホルダー本体1を把持することにより、ホルダーAの交換を自動的に行うことができる。すなわち、ワークWの加工の全自動化を図ることができ、その加工作業の効率を大幅に向上することができる。
Furthermore, a
なお、この実施形態において、意匠的には、掴み溝15を除いたそれより前方の部分(ジョー3、取付孔2等)がこの発明の特徴と言える。このため、加工機のテーブルTへのホルダーAの取付規格(シャンク部)としては、HSK規格に限らず、BT規格、CAT規格、DIN規格、CAPTO規格、ISO規格等の周知の種々の規格態様を採用できる。
また、実施形態は、上記ジョー3を4個等の偶数としてそのクランプ部4同士が、互いに対向するように配置し、各ジョー3が前記対向する方向に接離するようにしたが、1個、3個、5個のように奇数の場合においては、それらの各ジョー3を回転中心に向かって接離するように設けることができる。いずれの場合も、複数のジョー3であれば、本体1の周囲等間隔とする。
なお、上記実施形態において示した、ジョー3同士を接近させる機構は、図1等に記載したものに限定されず、同様の作用を奏するものであれば、他の公知の機構も適宜採用することができる。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
In addition, in this embodiment, from a design point of view, the portions in front of the gripping groove 15 (
Furthermore, in the embodiment, the number of
Note that the mechanism shown in the above embodiment for bringing the
In this way, the embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of this invention is indicated by the claims, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.
A 加工機用ワークホルダー
W ワーク
1 加工機用ワークホルダー本体
2 取付孔
3 ジョー
4 クランプ部(押圧部)
5a 傾斜面
6 ガイド溝部
8 調節ボルト
13 切欠き部
14 固定治具(固定装置)
15 掴み溝
A Work holder for processing
5a
15 Grasp groove
Claims (2)
上記取付孔(2)はワーク(W)の取付部(20)と同一大きさの平面視円形に形成されて、その取付部(20)が取付孔(2)にぴったり嵌り、その取付孔(2)の周面(2c)がワーク(W)の径方向の基準面となって芯出しが行われ、その取付孔(2)の底面(2a)又は取付孔(2)の開口側縁の外周表面(2b)がワーク(W)の軸方向の基準面となり、
上記ジョー(3)のワーク(W)を押圧する押圧部(4)に、上記取付孔(2)側に向けて起立する面法線をもつ傾斜面(5a)が形成され、前記ジョー(3)は、前記取付孔(2)に対して調節ボルト(8)とのねじ結合により動いて、前記傾斜面(5a)と、前記ワーク(W)の取付部(20)に前記傾斜面(5a)と対面するように形成された傾斜面(23a)とが当接して、この当接力により前記ワーク(W)が前記取付孔(2)内に押し付けるようになっており、
上記ジョー(3)は複数あって、その各ジョー(3)は回転中心に向かって接離し得るように配置されており、
前記取付孔(2)の前記底面(2a)または前記本体(1)の前記外周表面(2b)の少なくとも一方に前記ワーク(W)が当たるよう構成されており、前記底面(2a)と前記外周表面(2b)のそれぞれの軸方向位置の間に、前記ジョー(3)の軸方向端面が位置していることを特徴とする加工機用ワークホルダー。 There is a mounting hole (2) on the upper surface of the main body (1) into which the mounting part (20) of the workpiece (W) fits, and the workpiece (W) is placed around this mounting hole (2) toward the center of the mounting hole (2). A work holder for a processing machine, comprising a jaw (3) that presses with the
The mounting hole (2) is formed into a circular shape in a plan view with the same size as the mounting part (20) of the workpiece (W), and the mounting part (20) fits perfectly into the mounting hole (2), and the mounting hole ( The circumferential surface (2c) of 2) serves as the reference surface in the radial direction of the workpiece (W) for centering, and the bottom surface (2a) of the mounting hole (2) or the opening side edge of the mounting hole (2) The outer peripheral surface (2b) serves as the axial reference surface of the workpiece (W),
The pressing part (4) of the jaw (3) that presses the workpiece (W) is formed with an inclined surface (5a) having a surface normal that stands up toward the mounting hole (2). ) moves with respect to the mounting hole (2) by threaded connection with the adjustment bolt (8), and connects the inclined surface (5a) and the mounting portion (20) of the workpiece (W) with the inclined surface (5a). ) is in contact with an inclined surface (23a) formed to face the workpiece (W), and the workpiece (W) is pressed into the attachment hole (2) by this contact force ;
There are a plurality of jaws (3), and each jaw (3) is arranged so as to be able to move toward and away from the center of rotation,
The workpiece (W) is configured to hit at least one of the bottom surface (2a) of the attachment hole (2) or the outer peripheral surface (2b) of the main body (1), and A work holder for a processing machine, characterized in that an axial end face of the jaw (3) is located between each axial position of the surface (2b).
上記取付孔(2)及びジョー(3)を有する本体(1)の外周に、マシニングセンタのクランプユニット交換装置で把持する周溝状の掴み溝(15)が形成されて、この掴み溝(15)を介してロボットなどのクランプユニット交換装置で前記本体(1)が把持されて、前記本体(1)の固定治具(14)への装着及び前記固定治具(14)からの取り外しが行われるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の加工機用ワークホルダー。 The end of the main body (1) opposite to the mounting hole (2) has notches (13, 13) of different depths formed symmetrically with respect to the axis to form a cylindrical fitting according to the HSK standard. This cylindrical fitting part is adapted to fit into a cylindrical fixing jig (14) protruding from the table of the processing machine,
A circumferential gripping groove (15) is formed on the outer periphery of the main body (1) having the mounting hole (2) and the jaw (3), and the gripping groove (15) is gripped by a clamp unit replacement device of a machining center. The main body (1) is gripped by a clamp unit exchange device such as a robot via the clamp unit exchanger, and the main body (1) is attached to and removed from the fixing jig (14). The work holder for a processing machine according to claim 1 , characterized in that the work holder is configured as follows.
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