JPH08141860A - 丸物ワークを把持するワーク固定用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＮＣ旋盤やマシニングセンタにより丸物のワー
クを旋削加工するに好適な丸物ワークを把持するワーク
固定用治具を提供するものである。 【構成】本発明は、丸物ワークを旋削する工作機械のバ
イスにおいて、バイスにワークを把持固定するワーク固
定用治具は、側面にＶ字状の傾斜面を有するとともに、
前記傾斜面にワークの奥行位置を案内する段差を有し、
かつ前記傾斜面の端部に連続した平坦面を有する複数の
口金により、丸物ワークを前記傾斜面または平坦面で把
持するワーク固定用治具である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に把持しにくい丸物
のワークに穴あけ加工、キー溝加工、インプレッション
加工等の旋削加工を施すのに用いるに好適なワーク固定
用治具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】丸物あるいは箱物のワークを旋削するた
めに、さまざまな自動化が図られた現在では、主にＮＣ
旋盤とマシニングセンタが使用されている。ＮＣ旋盤と
は、ワークの位置および刃具の位置を数値情報を基に制
御して、旋削加工する工作機械であり、マシニングセン
タとは前記ＮＣ旋盤の旋削加工の能力をさらに工具（旋
削に使用する刃具等）の旋削内容に応じて所定の工具と
自動で交換する自動工具交換装置（ＡＴＣ）や多面加工
が可能なアタッチメントを自動で交換するＡＡＣ、パレ
ットを自動で交換するＡＰＣなどを備えることで無人化
を目指した工作機械である。

【０００３】特に前記マシニングセンタは、回転工具で
ある各種刃具（バイト、ドリル、フライス工具、リーマ
等）を旋削内容（穴あけ加工、キー溝加工等）にあわせ
て自動で交換して、所望のワーク形状に旋削加工する。
このため、この上記マシニングセンタにて旋削加工する
にあたっては、旋削内容に応じた各種刃具の交換だけで
１つのワーク固定用治具ですべて対応できることが望ま
しい。なぜならば、旋削内容に応じてワーク固定用治具
を交換することにより、把持されるワークの芯が容易に
ズレてしまいがちになり、その都度、芯合わせを行わな
いと高精度の旋削を保つことが難しいからである。

【０００４】このようなことから、旋削に用いるワーク
固定用治具の交換をできるだけ少なくできるようなワー
ク固定用治具の開発することが段替作業の削減等による
作業時間の短縮や生産性の向上に大きく影響する。その
ため、旋削内容に対応するワーク固定用治具の開発が望
まれていた。

【０００５】そこでワーク固定用治具に要求される要因
をあげると、まず第１に丸物のワークを把持しやすい形
状をなしていることである。すなわち、ワークと接して
いる点（以下支持点という）が広いかあるいは支持点を
多数有していることが望ましい。これは、旋削加工後の
寸法精度を維持するためには、ワークがワーク固定用治
具により強固に把持されていることが必要であり、ワー
クが振動や偏心等を有していると即座に加工精度に影響
を及ぼすからである。

【０００６】そして第２に、ワークのサイズの変化すな
わちワークの大きさに対応可能な許容範囲ができるだけ
広いことである。これは、ワークの大きさに対する許容
範囲が狭いと、ワーク固定用治具の交換の回数が増えて
しまいがちになりやすく、この結果、ワーク固定用治具
の交換による段替作業、ワークの芯合わせ作業に時間を
要することが避けられないからである。

【０００７】さらに第３として、ワークにおける旋削箇
所を避けて把持できることである。これは、旋削箇所が
ワーク固定用治具により遮られていると、その都度、ワ
ーク固定用治具による把持の箇所を変える必要があり、
その結果、ワークの芯がズレてしまうことが避けられな
いため、ワークの芯合わせを必要としてしまうからであ
る。

【０００８】図９にＮＣ旋盤やマシニングセンタに設置
されている標準バイスを示す。この標準バイス１ａは横
型マシニングセンタに付属しているものの例であるが、
標準バイス１ａはターンテーブル２ａ上に固定されてお
り、ターンテーブル２ａの水平方向の回動により、標準
バイス１ａの向きを可変することができるように構成さ
れている。そして標準バイス１ａは、ターンテーブル２
ａ上にボルト等により固定されている基部３ａと、該基
部３ａに支持されて昇降装置５ａが上口金部６ａを軸承
するように設けられている。該昇降装置５ａはその前面
にボールネジ４ａにより上口金部６ａの位置を上下方向
に案内する。そして、上口金部６ａの下方に固定される
下口金部７ａとともにワークＷを挟む方向に移動可能に
なっている。

【０００９】また上口金部６ａには、その下部に上治具
８ａが取付けられており、同様に下口金部７ａにはその
上部に下治具９ａが取付けられてそれぞれ強固に固定で
きる構成を有している。つまり上治具８ａの下面の把持
面１０ａと、下治具９ａの上面の把持面１１ａがワーク
Ｗを上下方向から把持するワーク固定用治具である。し
たがって、下治具９ａの上面の把持面１１ａに丸物のワ
ークＷが積置して、前記昇降装置のボールネジ４ａを回
動されることにより、上口金部６ａとともに上治具８ａ
が下方に下降する。そして前記上治具８ａの把持面１１
ａが、把持面１２ａと対面するように下降すると、下治
具９ａの把持面１１ａ上に積置した丸物のワークＷの上
部に接地して、強固に把持する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
ワーク固定用治具（上治具８ａと下治具９ａ）には、次
のような問題点がある。すなわち、ワークを把持して固
定させる上治具８ａと下治具９ａは、一般に角形を有し
ているために、ワーク形状が角形であれば接触面が広く
強固に把持することが可能である。しかし、丸物のワー
クＷを円周方向で把持しようとすると、上治具８ａと下
治具９ａとの接触面は著しく小さくなり、丸物ワークＷ
の最上点と最下点の２点でのみ把持することとなる。こ
の状態では、丸物ワークＷが外力に対し、容易に位置ズ
レを起こしやすく、旋削加工時に刃具が接触し、押圧さ
れたり、旋削加工時の振動等により、位置ズレしてしま
うことは避けにくい。その結果、丸形のワークＷへの旋
削加工の精度が著しく劣ってしまうことになる。

【００１１】本発明は、係る問題点を鑑みてなされたも
のであって、ＮＣ旋盤やマシニングセンタにより丸物の
ワークを旋削加工するに好適な丸物ワークを把持するワ
ーク固定用治具を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、丸物ワークを
旋削する工作機械のバイスにおいて、バイスにワークを
把持固定するワーク固定用治具は、側面にＶ字状の傾斜
面を有するとともに、前記傾斜面にワークの奥行位置を
案内する段差を有し、かつ前記傾斜面の端部に連続した
平坦面を有する複数の口金により、丸物ワークを前記傾
斜面または平坦面で把持するワーク固定用治具である。

【００１３】また前記口金は上口金と下口金がそれぞれ
有する上治具または下治具の一方が略平坦面を有すると
ともに、他方がＶ字状の傾斜面をなす３点支持によるこ
とで固定することが好ましい。これは、丸物ワークを把
持する場合、支持する箇所が多い方が強固な把持が可能
であるためである。

【００１４】または、前記口金は上口金と下口金がそれ
ぞれ有する上治具と下治具が有するＶ字状の傾斜面によ
る４点支持によることで固定することが好ましい。これ
は、丸物ワークを把持する場合、支持する箇所が多い方
が強固な把持が可能である上、横方向からの外力に対し
ても、強固な把持が可能であるからである。

【００１５】また、上治具または下治具の略Ｖ字形状の
把持部の開口角度は９０°〜１７０°を成していること
である。これにより、平坦な標準バイスのワーク固定用
治具の２点支持よりも丸物ワークの位置ズレを抑えるこ
とができるとともに、傾斜面による４点支持をなすこと
で、強固な把持ができるからである。好ましくは、上治
具または下治具の略Ｖ字形状の開口角度が１２０°〜１
５０°を成すことである。なぜなら、開口角度が１５０
°よりも大きくすると、丸物ワークの許容範囲は広がる
ものの傾斜面が平坦に近いために、丸物ワークにキー溝
加工を施すなどの横方向からの外力により、ワーク固定
用治具から外れてしまうことになりやすいからである。
また開口角度が１２０°よりも小さくすると、丸物ワー
クが横方向からの外力にも強固に把持できるが、把持で
きる丸物ワークの許容範囲が小さくなってしまうととも
に、丸物ワークの寸法（直径）が大きくなると、傾斜面
端部の鋭角部にてワークが傷つきやすくなるからであ
る。

【００１６】また前記傾斜面はその一方または両方の表
面に凹凸を有することが好ましい。これは、表面に凹凸
を付けることにより、支持点を増やすことができるため
であり、これにより傾斜面が平滑である場合よりも、強
固に把持することが可能である。

【００１７】また前記逃板部により、丸物ワークに行う
キー溝加工または穴あけ加工に対し、刃具をバイスの基
部に干渉させることを避けることができる。この逃板部
は、段部や板部を持つ複数の段差による刃具の逃がし対
応でも良いし、板部の高さや形状を可変した対応だけで
もよい。

【００１８】本発明によれば、丸物ワークを把持して旋
削加工を行うにあたって、ＮＣ旋盤やマシニングセンタ
のような連続して加工を行う工作機械に使用し、丸物ワ
ークを強固に把持するのに好適なワークの直径寸法の許
容範囲の広いワーク固定用治具に関するものである。

【００１９】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図８により説明す
る。図１に本願発明のワーク固定用治具Ｘを備えたバイ
ス１を示すが、従来技術における標準バイス１ａとはワ
ーク固定用治具Ｘを除き、基本的には同じ構造である。
すなわち、バイス１は横型マシニングセンタにおけるタ
ーンテーブル２上に対し、上方に向かって固定されてお
り、前記ターンテーブル２の水平方向の回動により、バ
イス１の向きを所定の方向に方向変換が可能な状態に設
けられている。このターンテーブル２の回動は、横型マ
シニングセンタに内蔵されたワークの位置および刃具の
位置を数値情報を基に制御して、ワークの所定の位置に
刃具が当接し、旋削加工を行うために、ターンテーブル
２上のバイスの位置、すなわち、ワークの向きに誘導す
るために行うものである。

【００２０】バイス１は、ターンテーブル２上にボルト
にて固定された略Ｌ状の基部３（底基部３ｙと、上方向
に延びる縦基部３ｚからなる）と、該基部３の縦基部３
ｚに支持された昇降装置５と、該昇降装置５に設けられ
たボールネジ４により上下方向に誘導される上口金部６
と、該上口金６部の下方の底基部３ｙに固定された下口
金部７からなり、前記上口金部６の下部には固定された
上治具８と、前記下口金部７の上部に固定された下治具
９からなるワーク固定用治具Ｘから構成されている。な
お、上治具８と下治具９により、ワークＷは図２のよう
に把持するものである。

【００２１】図３〜図５に上治具８を構成する部品図を
示す。上治具８は、図３に示すように把持図８１と逃板
部８２からなる。図４に示す把持部８１は、略Ｖ字形状
の凹状を有する板状であり、Ｖ字形状の両傾斜面Ｌがな
す開口角度θが約１５０°を有している。前記把持部８
１の寸法は、幅約１４０ｍｍ×高さ約６０ｍｍ×奥行約
３０ｍｍであり、かつＶ字形状の傾斜面Ｌが約７０ｍ
ｍ、そして傾斜面Ｌの端部である平坦面Ｍが約５ｍｍを
なしている。また把持部８１の傾斜面Ｌには上口金への
固定用ボルト穴Ｎ１、Ｎ２が設けてある。

【００２２】図５に示す逃板部８２は、把持部８１の傾
斜面Ｌ上に位置する段部Ｓと、該段部を固定する板部Ｔ
と、該板部とを挟んで軸承部Ｕとからなる。この前記段
部Ｓには、その上方にドリルの刃具との干渉を避けるた
めのドリル干渉位置Ｖを避けるような凹状溝が形成され
ている。この逃板部８２の段部Ｓの厚みあるいは板部Ｔ
の厚みを可変することにより、丸物ワークＷに成形する
穴あけ加工やキー溝加工における刃具と基部との干渉を
避けることができる。

【００２３】また前記軸承部Ｕは、バイス１における昇
降装置５の昇降時の位置ズレを抑えるために設けられた
ものであって、軸承部Ｕの寸法精度をあげることによ
り、口金への固定時必要な芯合わせが容易となる。前記
段部Ｓの位置および形状は、ドリル等の刃具による穴あ
け加工により、Ｕ字状やＶ字状などの凹状、あるいは平
角状にしても構わない。

【００２４】または図５に変えて、図６に示す逃板部８
３を使用することにより、キー溝加工または穴あけ加工
における基部との干渉を避けることもできる。しかし、
逃板部８２と比較すると、高さ方向への許容範囲が若干
劣るものの形状次第で対応可能である。

【００２５】前記把持部８１と、逃板部８２あるいは逃
板部８３は、別体であるが一体物であっても構わない
が、別体である方が、段部あるいは板部の厚みの変更が
しやすく、多種多様のワークに対しての対応が容易であ
る。

【００２６】開口角度θを約１５０°に設定したのは、
把持しようとする丸物のワークＷの対応可能の許容寸法
を直径約８０ｍｍ〜２５０ｍｍとするためである。これ
は、開口角度θにより、ワークＷの把持できる許容範囲
が変化することによる。たとえば、図８に示すように、
把持部の幅が約１００ｍｍで開口角度θが９０°の場
合、固定された下治具９０１に対し、上治具８０１はＡ
位置で最小のワークＷ１を把持できる。また上治具８０
１がＢ位置で最大のワークＷ２を把持できる。この時、
対応可能な丸物ワークの許容寸法（Ｗ１〜Ｗ２）は、直
径約７０ｍｍ〜１５０ｍｍとなる。

【００２７】しかし、この場合ワークの寸法が大きくな
ると、Ｖ字形状の傾斜面端部がワークとの支持点とな
り、把持に必要な応力が傾斜面端部に集中しやすく、そ
の結果、把持部の傾斜面端部が破損や摩耗しやすい上、
丸物ワークが傾斜面端部により傷つきやすい。

【００２８】一方、本実施例の開口角度θが１５０°と
した場合、図７に示すように、固定された下治具９０２
に対し、上治具８０２はＣ位置で最小のワークＷ３を把
持できる。また上治具８０２がＤ位置で最大のワークＷ
４を把持できる。この時、対応可能な丸物ワークの許容
寸法（Ｗ３〜Ｗ４）は、直径約３０ｍｍ〜３００ｍｍに
も及び、約２倍以上の許容範囲を有することになる。こ
れは、傾斜面の開口角度θが大きいことにより、集中応
力のかかる丸物ワークとの支持点が傾斜面端部にかかる
の開口角度θが９０°の場合よりも許容範囲を有してい
るためである。

【００２９】このように本発明のワーク固定用治具を備
えたバイスを使用することにより、丸物のワークを強固
に把持することが可能である形状をなしていることであ
る。その結果、ワークの振動や偏心を生じにくく、寸法
精度よく旋削加工が可能となる。またワークのサイズ変
更に対しても、幅広い把持範囲を有すること、治具交換
の頻度を削減できること、ワークの芯合わせ回数を削減
することができ、これらにより段取作業が軽減し、作業
時間を減少させることができる。その結果、旋削加工に
かかる作業時間の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１に係るワーク固定用治具を備えたバ
イス

【図２】 実施例１に係る上治具

【図３】 実施例１に係る上治具の部品図（把持部）

【図４】 実施例１に係る上治具の部品図（逃板部）

【図５】 実施例１に係る上治具の部品図（逃板部）

【図６】 実施例１に係るワーク固定用治具による丸物
ワークの把持状態図

【図７】 実施例１に係る開口角度１５０°のワーク把
持の許容範囲

【図８】 実施例１に係る開口角度９０°のワーク把持
の許容範囲

【図９】 従来のワーク固定用治具を備えた標準バイス

【符号の説明】 Ｗ ワーク １ バイス ２ ターンテーブル ３ 基部 ３ｙ 底基部 ３ｚ 縦基部 ４ ボールネジ ５ 昇降装置 ６ 上口金 ７ 下口金 ８ 上治具 ８１ 把持部 ８２ 逃板部 ９ 下治具 Ｌ 傾斜面 Ｍ 平坦面 θ 開口角度 Ｓ 段部 Ｔ 板部 Ｕ 軸承部 Ｖ ドリル位置 ８０１ 上治具（開口角度９０°用） ８０２ 下治具（開口角度９０°用） ９０１ 上治具（開口角度１５０°用） ９０２ 下治具（開口角度１５０°用） Ｗ１ 直径７０ｍｍのワーク Ｗ２ 直径１５０ｍｍのワーク Ｗ３ 直径３０ｍｍのワーク Ｗ４ 直径３００ｍｍのワーク

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】丸物ワークを旋削する工作機械のバイスに
   おいて、 バイスにワークを把持固定するワーク固定用治具は、側
   面にＶ字状の傾斜面を有するとともに、前記傾斜面にワ
   ークの奥行位置を案内する段差を有し、かつ前記傾斜面
   の端部に連続した平坦面を有する複数の口金により、丸
   物ワークを前記傾斜面または平坦面で把持することを特
   徴とする丸物ワークを把持するワーク固定用治具
2. 【請求項２】請求項１において、前記口金は上口金また
   は下口金のそれぞれ有する上治具または下治具の一方が
   略平坦面を有するとともに、他方がＶ字状の傾斜面を有
   する３点で支持することによりワークを固定することを
   特徴とする丸物ワークを把持するワーク固定用治具
3. 【請求項３】請求項１において、前記口金は上口金と下
   口金が有するＶ字状の傾斜面による４点支持によること
   で固定することを特徴とする丸物ワークを把持するワー
   ク固定用治具
4. 【請求項４】請求項１〜３または４において、前記上治
   具または下治具は、その傾斜面の開口角度が１２０°か
   ら１５０°を有することを特徴とする丸物ワークを把持
   するワーク固定用治具
5. 【請求項５】請求項１〜３または４において、前記傾斜
   面はその一方または両方の表面に凹凸を有することを特
   徴とする丸物ワークを把持するワーク固定用治具
6. 【請求項６】請求項１〜４または５において、前記上治
   具または下治具は、把持部と逃板部を有することを特徴
   とする丸物ワークを把持するワーク固定用治具