TW201618884A - 工件固定用治具 - Google Patents

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TW201618884A
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辰田好教
岩田敏治
西田陽一
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津田駒工業股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種工件固定用治具，其包括：底板，形成為平板形狀；基準座，設置於上述底板上並且用於載置工件；以及夾持裝置，針對上述工件朝向上述基準座側施加按壓力並與上述基準座協同動作以夾持上述工件。該工件固定用治具之特徵在於：上述底板之至少上表面及下表面由纖維強化塑膠形成，另外，上述底板形成有沿著厚度方向貫通之安裝孔並且以嵌入在上述安裝孔之形式安裝有金屬製插入構件，而且，上述插入構件具有流通孔，該流通孔具有用於流體流過上述底板內的流體流路之功能。

Description

工件固定用治具
本發明係有關於工件固定用治具，尤其有關於包括底板、基準座、和夾持裝置之工件固定用治具，其中，該底板形成為平板形狀；該基準座設置於上述底板上並且用於載置工件；該夾持裝置針對上述工件朝向上述基準座側施加按壓力並與上述基準座協同動作以夾持上述工件。
專利文獻1公開了如上所述之治具。具體而言，該專利文獻1所公開之治具在矩形平板狀之治具板上載置比該治具板更小之底板並且工件藉由作為基準座的基準片載置於該底板上。此外，在該治具中，上述治具板上設有夾持裝置，該夾持裝置藉由臂針對工件朝向基準片施加按壓力，藉此，由夾持裝置的臂和基準片夾持工件以固定工件之位置。這種工件固定用治具，為了在機床等加工工件，被用來在機床等的工作台上固定工件之位置。
此外，作為加工用治具公知的有其一部分由碳纖維強化塑膠(以下，也叫做“CFRP”)形成的加工用治具(例如，專利文獻2)。因此，在如上述之專利文獻1所公開之工件固定用治具中，為了實現輕量化，可以考慮例如，由CFRP形成底板之工件固定用治具。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2011-255452號公報
[專利文獻2]日本實開平5-028586號公報
然而，專利文獻1所示的治具為了向治具板上之裝置供給流體而在治具板等上形成了用於使該壓力流體流過之流體流路(流體供給路)。即，如上所述之工件固定用治具，向治具板上的裝置供給流體，並且為了從外部向治具板上供給流體而形成使流體流過治具板內之流體流路。而且，當供給該流體之對象的裝置位於底板上時，底板上形成如上之流體流路。
附帶說明一下，治具板和底板上的作為被供給流體之裝置，除了有上述的壓力流體(液壓油等)作為流動流體而被供給的夾持裝置之外，還有在底板上對工件進行定位之機構、為了使基準座(基準面)等處於無切屑粉末和灰塵等的狀態而朝向基準座等供給清洗流體或壓縮空氣之結構、或者為確認工件是否正常地著座在基準座上而供給著座確認用空氣之結構等。
在該情況下，當如上所述底板用CFRP製成時，存在構成底板的CFRP出現層間剝離之問題。其詳情如下所述。
首先，當在構成機械裝置之構件上設置流體流路時，一般情況下，在該構件上形成孔並且將管接頭等連接至該 孔中，將該孔用作流體流路。因此，在如上所述之底板上設置流體流路的情況下，也係基於通常的想法，在該底板上形成孔，並將該孔用作流體流路。
然而，因為CFRP係例如對含浸有基質樹脂的預浸體進行層疊之後進行加熱硬化而成型，並具有層疊體層疊為層狀的結構，所以若用工具進行孔加工時，在該孔內特別是層疊體的層間部分容易發生缺陷(裂紋等)。因此，當底板係用CFRP製成之底板時，若如上所述地進行孔加工並將由此形成的孔直接用作流體流路，則流過該孔中的流體的壓力作用於因上述之孔加工產生的缺陷部分，作為其結果，有時在層間產生使構成CFRP的層疊體剝離的所謂層間剝離。
並且，若在如上所述地構成底板之CFRP中產生層間剝離，則會產生如下問題：降低底板之剛性(強度)引起底板彎曲或破損，或者因所供給之流體從如上所述的剝離部分漏出來而得不到所需要之流體的量的供給，上述之裝置等的功能不能得到充分發揮。
於是，本發明係鑑於如上所述之問題而提出，其目的在於提供一種底板不發生層間剝離之結構，具有該結構之上述工件固定用治具中，即使底板由CFRP構成並且在該底板設置流體流路的情況下，也不會在底板(構成底板的疊層體)上產生層間剝離。
為了達到上述之目的，根據本發明之工件固定用治具係一種上述之工件固定用治具，其特徵在於：底板之至少 上表面及下表面由纖維強化塑膠形成，另外，上述底板形成有沿著厚度方向貫通之安裝孔並且以嵌入在上述安裝孔的形式安裝有金屬製插入構件，而且，上述插入構件具有流通孔，該流通孔具有用於流體流過上述底板內的流體流路之功能。
另外，上述中之“底板之至少上表面及下表面由纖維強化塑膠形成”表示，如上所述，不限於整個底板由CFRP構成，還包括在厚度方向之表面部分(上表面部分和下表面部分)由CFRP材料構成且在作為該表面材料的CFRP材料之間將芯材(例如，發泡材料等)粘貼在兩個CFRP之間的疊層結構。而且，在由如上所述之疊層結構形成的底板中，上述之層間剝離不限於CFRP內之層疊體間之剝離，還包括CFRP與芯材之間之剝離。還有，在下文中，所謂“CFRP製”，在沒有特別指定時也包括如上所述只疊層結構。
還有，根據本發明之工件固定用治具也可以使上述插入構件在安裝於上述底板之狀態下比上述底板之上述下表面更突出，並將上述插入構件之下表面成為上述底板之著座面。
根據本發明之工件固定用治具，為了實現輕量化用CFRP製成了底板，然而當在如上所述的用CFRP製成之底板上設置流體流路時，並不是將形成於該底板上之孔直接當作流體流路，而是將形成於底板上的孔當作安裝孔並在該安裝孔嵌入金屬製插入構件，並且因為在該插入構件上形成有具有流體流路之功能的流通孔，所以在流體流過底板內時，該流體之壓 力不會直接作用於構成底板(CFRP)的層疊體。由此，不會在底板上發生如上所述的因流過底板內之流體的壓力而引起的層間剝離，並且防止起因於該層間剝離的底板之剛性(強度)的降低和流體的漏出。
還有，藉由插入構件之下表面作為底板之著座面，可提高相對於設置底板的設置面(治具板之上表面、機床之工作台面等)的底板之上表面的平行度(平面度)。更具體而言，用CFRP製成的板材係如上所述藉由對預浸體進行層疊之後進行加熱硬化而成型，然而，在該加熱成型工序中有時會產生微小的彎曲等，上表面及/或下表面之上述平面度處於被破壞之狀態。於是，藉由將金屬製插入構件的下表面當作底板之著座面，因為對金屬製插入構件容易進行加工，所以對插入構件之下表面進行切削等的研磨加工來調整從插入構件之底板突出的突出部分，由此可提高設置底板時的底板之上表面的上述平面度。
另外，工件係藉由基準座設置於底板上，然而若底板之上表面的上述平面度被破壞，工件相對於上述設置面之姿勢就處於與所希望之姿勢不相同之狀態，並且不能正常地對工件進行加工。相比之下，藉由構成如上所述之結構，即使用CFRP製成底板的情況下，也可提高底板之上表面的上述平面度，因此，不會產生如上所述的不能正常地對工件進行加工之問題。
1‧‧‧工件固定用治具
2‧‧‧治具板
22至25‧‧‧流體流路
3‧‧‧底板
31、33、35、37‧‧‧插入構件
3A‧‧‧CFRP材料
3B‧‧‧芯材
3a、3b、3c、3d‧‧‧安裝孔(貫通孔)
3f‧‧‧槽
4‧‧‧著座塊
5‧‧‧夾持裝置
52‧‧‧工作桿
53‧‧‧夾持臂
54‧‧‧連接構件
6‧‧‧定位裝置
61‧‧‧定位塊
61a‧‧‧容納部
63‧‧‧直動缸
63a‧‧‧活塞
65‧‧‧按壓體
71‧‧‧連接塊
73‧‧‧軸套
F‧‧‧管接頭
T‧‧‧流體管
W‧‧‧工件
圖1係示出根據本發明之工件固定用治具的一實施形態的一部分截面側面圖。
圖2係示出根據本發明之工件固定用治具的一實施形態的平面圖。
圖3係示出根據本發明之工件固定用治具的一實施形態之重要部分的一部分截面側面圖。
圖4係示出根據本發明之工件固定用治具的一實施形態之重要部分的一部分截面側面圖。
圖5係示出根據本發明之工件固定用治具的一實施形態之重要部分的一部分截面側面圖。
圖6係示出根據本發明之工件固定用治具的另一實施形態之重要部分的一部分截面側面圖。
以下，根據圖1至圖4對本發明之一實施例進行描述。
如圖1、2所示，本實施例中之工件固定用治具(以下，也稱為“治具”)1包括：矩形平板狀的治具板2；底板3，其小於該治具板2並形成矩形平板狀且載置於治具板2上；著座塊4，其作為基準座以載置於底板3上之形式設置；夾持裝置5，其用於與著座塊4協同動作夾持工件W以固定工件W之位置。此外，包括如上所述之結構的工件固定用治具1，例如以固定的形式設置於機床之工作台(未圖示)上。
另外，在本實施例中，設有兩個夾持裝置5，該兩個夾持裝置5、5之任一個都設置於底板3上。附帶說明一下， 該夾持裝置5係與上述之專利文獻1所公開之夾持裝置相同的公知的夾持裝置，藉由工作桿52基於工作流體(例如，油)之壓力而上下移動，夾持臂53被擺動驅動(圖3)。因此，每個夾持裝置5具有流動流體被供給之結構。
治具板2係在本實施例中用金屬(鐵、鋁等)製成，俯視時形成為矩形狀之平板狀構件，該治具板2上形成有多個用於將流體供給至上述之夾持裝置5和底板3上的其他裝置等的流體流路。每個流體流路被設置為與上述之夾持裝置5等的每個裝置相對應，形成為在治具板2之側表面及上表面(載置底板3的面)上開口的孔。而且，每個流體流路之上述側表面的開口安裝有管接頭F，該管接頭F用於經由流體管T連接供給上述流體之外部的裝置(未圖示)等與治具板2。而且，治具板2具有在俯視時的四個角部的傍邊以向板厚方向貫通的方式形成之貫通孔2a，藉由插入到該貫通孔2a之螺栓等的螺絲構件(未圖示)固定於上述機床之工作台等上。
底板3係俯視時形成為矩形狀之平板狀構件，在本實施例中，俯視時的短邊方向之尺寸與治具板2相同並且長邊方向之尺寸略小於治具板2。然而，在本實施例中，整個底板3由CFRP構成。還有，底板3也在俯視時的四個角部的傍邊具有以向厚度方向貫通的方式形成之貫通孔。而且，底板3藉由插入貫通孔之螺絲構件S固定於治具板2上。另外，雖然沒有圖示，但在治具板2側以從治具板2之上表面突出的方式設置有定位銷並且底板3形成有定位孔，治具板2側之定位銷嵌插於底板3之定位孔中，由此底板3定位於治具板2上。
作為基準座的著座塊4如上所述配置於底板3上並以固定於底板3的形式設置。然而，在本實施例中，著座塊4形成為長方體狀的塊體，並在底板3上設有三個。而且，該三個著座塊4為了與後述之定位塊協同動作以支持在治具1上被加工之工件W，按照工件W的大小進行配置。另外，在底板3上固定每個著座塊4係藉由如下方法實施(省略圖示)：在形成於每個著座塊4上的多個(例如，兩個)插入孔中插通螺栓等螺絲構件，並將該螺絲構件螺旋插入設置於底板3側且朝向上方開口之內螺紋孔。
還有，在本實施例中，著座塊4形成有流通空氣的流體流路(空氣流路)41，工件W之著座確認用空氣供給到該流體流路41中。更具體而言，著座塊4形成有從下表面(底板3側的表面)向上表面(載置工件W之表面)貫通(在下表面和上表面開口)之貫通孔，該貫通孔具有空氣流路41之功能。而且，治具板2形成有用於朝向該著座塊4之流體流路41供給空氣之流體流路21，該流體流路21藉由管接頭F連接有來自外部之空氣供給裝置(未圖示)的流體管T。而且，治具板2之流體流路21和著座塊4之流體流路41經由設於底板3之流體流路而連通，空氣供給到著座塊4之流體流路41中。
附帶說明一下，根據如上所述之結構，流體流路41在著座塊4之上表面即工件W之著座面開口，當工件W正常地著座在該著座面時，因為著座面之開口被工件W堵塞，所以若如上所述地供給空氣，則供給該空氣之流體流路內的空氣壓上升。另一方面，若塵埃或切削粉末等附著於著座塊4之 著座面上時，則使工件W著座時工件W將處於從著座面稍微浮起之狀體，著座面之開口不被堵塞，因此，上述之空氣壓不會上升。於是，設置用於檢測供給該著座確認用空氣之流體管T內之空氣壓之機構，由此能夠檢測工件W是否處於正常地著座於著座塊4上之狀態。
如上所述，在底板3上設置有兩個夾持裝置5，每個夾持裝置5以與上述之三個著座塊4中在底板3之上述長邊方向配置於不同位置上的兩個分別對應配置之方式進行設置。有關每個夾持裝置5之構成(圖3)，更具體而言包括：一工作桿52，其將具有中空圓筒部即汽缸(未圖示)之主體殼體51作為主體，可上下移動地嵌插於該主體殼體51之上述汽缸中；一桿狀夾持臂53，其可擺動地連接於該工作桿52；一連接構件54，其用於支撐夾持臂53。
在每個夾持裝置5中，如上所述，工作桿52以嵌插於主體殼體51之上述汽缸的方式可上下移動地設置於主體殼體51中，並藉由作為供給到上述汽缸中的工作流體之液壓油的作用，而在上下方向上被變位驅動。
更具體而言，在每個夾持裝置5中，工作桿52在上述汽缸內藉由壓縮彈簧等之施力構件(未圖示)始終朝向下方受到施力並且液壓油供給到上述汽缸內之工作桿52之下方的空間(壓力室)。因此，在液壓油沒有被供給到上述汽缸內之狀態下，工作桿52藉由上述施力構件之施力而處於位於最下降位置(待機位置)之狀態(圖3中用兩點連線示出的狀態)。還有，若液壓油被供給到上述汽缸內，則作為上述汽缸內之液壓上升 之結果，利用由該液壓產生之力工作桿52被朝向上方施力，工作桿52克服由上述施力構件產生之施力朝向上方的作用位置變位，由液壓產生之施力對夾持臂53產生影響。並且，若處於停止向上述汽缸內供給液壓油並且可從汽缸內排出液壓油之狀態，則工作桿52藉由由施力機構產生之施力朝向下方變位並且排出汽缸內之液壓油。
於是，每個夾持裝置5連接有用於向上述汽缸內供給液壓油之流體流路和用於從上述汽缸內排出液壓油之流體流路的兩個流體流路，為此，治具板2形成有與每個夾持裝置5對應之上述供給用之流體流路22及上述排出用之流體流路23，該每個流體流路22、23經由設置於底板3上之流體流路與夾持裝置5連通。
另外，在上述中，對藉由由壓縮彈簧等之施力構件產生之施力使工作桿52移位至上述待機位置的所謂單動式液壓缸進行了描述，然而，對於使工作桿52進行往復運動之機構也可以係朝向上述作用位置以及上述待機位置的工作桿52之變位分別藉由液壓之作用而進行的雙動式液壓缸。在這種情況下，治具板2上形成用於分別向上述汽缸內的往動用壓力腔及復動用壓力腔供給液壓油之流體流路以及用於從每個壓力腔排出液壓油之流體流路。還有，在上述中，分別形成了供給用流體流路及排出用流體流路，然而，也可以一個流體流路兼作供給用流體流路和排出用流體流路。
還有，如上所述，在每個夾持裝置5中，夾持臂53係桿狀構件，在其長度方向之一端部，藉由軸5a可擺動地 連接於工作桿52之前端部(上端部)。並且，夾持臂53在其長度方向之中間部中連接有連接構件54，並藉由該連接構件54支撐於主體殼體51。但是，連接構件54在其長度方向之一端部藉由軸5b在上述中間部連接於夾持臂53並且在另一端部藉由軸5c連接於主體殼體51的支撐部51a，並可對夾持臂53及主體殼體51(支撐部51a)分別進行旋轉。
換言之，夾持臂53在上述中間部可旋轉地支撐於由主體殼體51支撐之連接構件54並且在上述一端部連接於工作桿52，並伴隨著工作桿52的上下移動，以與連接構件54連接的連接部即軸5b為中心被擺動驅動。另外，在夾持裝置5中，工作桿52在水平方向上的相同位置向上下方向變位，然而，支撐作為夾持臂53之擺動支點之軸5b的連接構件54可旋轉地設置於主體殼體51上，軸5b可在離開或接近軸5a(工作桿52)的方向(前後方向)變位，因此允許夾持臂53擺動。還有，藉由該結構，伴隨著上述擺動的夾持臂53之另一端部(與上述一端部相反側之端部)的上述前後方向之變位量與固定擺動支點之位置的情況相比更大。
而且，由如上所述之結構構成的每個夾持裝置5在底板3上配置於如此之位置，即，相對於所對應之著座塊4位於與底板3之上述長邊方向之中央相反一側，在該位置使夾持臂53朝向著座塊4側，並且，夾持臂53之上述另一端部的下表面可與著座塊4之上表面(著座面)在上下方向對置之位置。還有，每個夾持裝置5被固定設置於底板3上，在底板3上固定每個夾持裝置5係藉由如下方法實施：在形成於每個夾 持裝置5上之殼體51中的多個(在圖示之例子中為四個)插通孔51d中插通螺栓等螺絲構件51f，並將螺絲構件51f螺旋插入設置於底板3側且朝向上方開口的內螺紋孔。
而且，每個夾持裝置5，因為在工件W沒有載置於著座塊4上的狀態下不向上述汽缸內供給液壓油，所以工作桿52處於最下降之狀態，且夾持臂53處於向上方擺動變位之狀態(圖3中用兩點連線示出的狀態)。於是，如果工件W載置於著座塊4上，則開始向上述汽缸內供給液壓油，相應地，工作桿52朝向上方變位的同時，夾持臂53朝向工件W擺動。其結果，工件W處於在著座塊4之著座面和夾持臂53之上述另一端面之下表面之間被夾持的狀態(圖3中用實線示出之狀態)，並且夾持臂53藉由上述汽缸內之液壓所產生之施力使朝向下方(著座面側)之按壓力作用於工件W上，因此工件W的位置處於固定之狀態。
還有，本實施例之治具1具備用於將工件W定位於底板3上之定位裝置6。而且，該定位裝置6由與上述之著座塊4協同動作支撐工件W之定位塊61及朝向定位塊61按壓工件W之按壓機構構成(圖2)。
更具體而言，定位塊61由大致呈立方體形狀之塊體形成，其上部具有用於容納工件W之角部(圖2之角部A)的容納部61a。更具體而言，定位塊61之上部的一部分被切除而形成有凹部。但是，該凹部形成有在內側正交的兩個面。而且，該凹部具有上述之容納部61a之功能，該凹部之正交的兩個內側表面成為容納工件W(上述角部A)之面(容納面)。
還有，該凹部(容納部61a)的相對定位塊61之上表面的深度尺寸(切除深度)，在定位塊61設置於底板3上之狀態下，凹部(容納部61a)之底面的高度位置與著座塊4之著座面的高度位置相同。即，定位塊61之容納部61a中的上述底面與著座塊4之著座面在上下方向上位於同一個水平面上。而且，在工件W設置於治具1上應該被配置之規定位置的狀態下，以容納部61a之兩個上述容納面與構成工件W上之上述角部A的兩個側表面抵靠之配置，將該定位塊61固定設置於底板3上。
還有，按壓機構由汽缸殼體63b形成為長方體狀(塊狀)之直動缸(例如，液壓缸)63和安裝於直動缸63之活塞63a的前端上之按壓體65構成。而且，在工件W設於上述規定位置之狀態下，如上所述，以配置在與容納到定位塊61的工件W之上述角部A呈對角之角部(圖2之角部B)的附近，並且將活塞63a朝向定位塊61之容納部61a(更具體而言，容納部61a之兩個上述容納面交叉之位置)的狀態，將該按壓機構中的直動缸63固定設置於底板3上。
還有，在直動缸63中，活塞63a設於可與定位塊61之上述容納面相對之高度的位置。即，在直動缸63設於底板3上之狀態下，活塞63a處於位於可與治具1上所配置之工件W的上述角度B相對之高度的位置的狀態。而且，如圖所示，安裝於活塞63a之前端的按壓體65具有對活塞63a呈兩股狀之結構，在該兩個前端部，具有可同時與構成工件W的相對之上述角部B之兩個側表面抵靠之結構。
而且，根據如上所述之定位裝置6，在工件W載置於著座塊4的著座面以及定位塊61之容納部61a之上述底面上之狀態下，驅動按壓機構中直動缸63之活塞63a向工件W側前進。由此，按壓體65處於在該兩個前端部與工件W之上述角部B之兩個側表面相抵靠，並朝向定位塊61之容納部61a按壓工件W之狀態。其結果，工件W的上述角部A之兩個側表面處於與定位塊61的容納部61a之兩個上述容納面按壓抵靠之狀態的同時，按壓機構中的按壓體65處於與上述角部B之兩個側表面按壓抵靠之狀態，工件W在該側表面處於位置被限制之狀態並在治具1上處於定位之狀態。還有，當從治具1拆卸工件W時，在直動缸63中驅動活塞63a從工件W側後退，藉此，解除工件W與定位塊61以及按壓體65之按壓抵靠狀態。
還有，在按壓機構中，如上所述用於驅動活塞63a之進退的工作流體被供給至直動汽缸63以及從直動汽缸63被排出，因此，治具板2形成有用於供給和排出該工作流體之流體流路。更具體而言，例如，如上所述，若直動汽缸63係液壓缸且與上述之夾持裝置5相同係單動式時，則在活塞63a之所述前進時向汽缸殼體63b之汽缸(未圖示)內的壓力室供給液壓油，並且在活塞63a之所述後退時液壓油從所述壓力室排出。因此，如上所述，治具板2形成有在治具板2之側表面以及上表面開口之兩個流體流路24、25，並且，與上述之流體流路21等相同地，該流體流路24、25在上述側表面之開口安裝有管接頭F的同時，在上述上表面之開口也經由設於底板3上 之流體流路連接有管接頭F。另外，在安裝於上述上表面之開口的管接頭F連接有流體管T，並且該流體管T藉由管接頭與汽缸殼體63b相連接，由此直動缸63內之壓力室與流體流路24、25連通。
在如上所描述之工件固定用治具1中，如上所述，形成於治具板2上之流體流路21至25藉由設置於底板3上之流體流路，與底板3上之對應的裝置連通，在本發明中，設於該底板3上之流體流路構成形成於嵌插於底板3上之金屬製插入構件上。以下，具體描述該結構。
圖3示出用於連通流體流路51b、51c和流體流路22、23的底板3之流路結構。該流體流路51b、51c在上述之夾持裝置5的主體殼體51內以連通上述汽缸之方式形成，該流體流路22、23形成於治具板2上。可是，在本實施例中，如圖所示，夾持裝置5之流體流路51b、51c其內徑形成得小於治具板2的流體流路22、23。另外，雖然沒有圖示，但是用於連通形成於著座塊4之流體流路41和形成於治具板2上之流體流路21的底板3之流路結構也具有相同之結構。
以下，對用於連通治具板2之流體流路22、23和夾持裝置5之流體流路51b、51c的底板上之流路結構進行描述，然而，因為用於連通治具板2之流體流路22和夾持裝置5之流體流路51b的底板3之流路結構與用於連通治具板2之流體流路23和夾持裝置5之流體流路51c的底板3之流路結構具有相同的結構，所以，以下只對其一個(前者)進行描述，而省略對另一個(後者)之描述。
底板3具有以在厚度方向貫通之方式形成之貫通孔3a，該貫通孔3a位於以用上述方式定位且固定於治具板2之狀態與流體流路22之治具板2之上表面側之開口相對的位置，該貫通孔3a具有在本發明所描述之安裝孔之功能。但是，該貫通孔(安裝孔)3a形成為在上述定位狀態下，俯視時其中心與治具板2之流體流路22之上述開口一致。而且，在夾持裝置5中，流體流路51b在殼體51之下表面開口，在夾持裝置5設置於底板3上之狀態下，俯視時，該流體流路51b之上述開口與底板3之安裝孔3a中心相一致。
而且，底板3具有金屬製插入構件31嵌插於安裝孔3a中之結構。該插入構件31係圓筒狀構件，以軸線方向上之大致中間部為界限外徑尺寸發生變化，具有一端側形成為大徑的凸緣狀之結構。因此，安裝孔3a也在中途內徑發生變化並在孔內形成台階部。具體而言，安裝孔3a作為底板3之下表面側的部分之內徑大於作為上表面側的部分之內徑，藉由該內徑之差孔內形成台階部。還有，安裝孔3a之上述每個部分之內徑與插入構件31之外徑相對應。
而且，插入構件31從底板3之下表面側插入安裝孔3a中，以上述之凸緣狀部分(凸緣部)31b之端面與安裝孔3a內之上述台階部抵靠之狀態，固定於底板3上。還有，藉由以下方式將該插入構件31固定於底板3上：例如，在插入構件31中不包括凸緣部31b之部分即軸部31c之外周面加工有外螺紋的同時，安裝孔3a之小徑的部分(小徑部)之內周面加工有內螺紋，並將插入構件31之軸部31c螺旋插入於安裝孔3a之上 述小徑部的同時，藉由塗布於插入構件31之外周面以及安裝孔3a之內周面之黏著劑等將兩者黏著在一起。還有，該固定也可以藉由在軸部31c之外周面進行壓花加工的同時，對安裝孔3a進行過盈配合或黏著而實施。
還有，插入構件31具有向軸線方向貫通之貫通孔31a。但是，該貫通孔31a形成為其中心與圓筒狀之插入構件31之軸線相一致，而且，如圖所示，大致以中間部為界限內徑發生變化。具體而言，貫通孔31a在插入構件31嵌插於底板3之狀態下成為底板3之下表面側(治具板2側)的部分之內徑形成為等同於治具2之流體流路22之內徑，而且，作為底板3之上表面側(夾持裝置5側)的部分之內徑形成為等同於夾持裝置5之流體流路51b之內徑。
而且，如上所述，在底板3設置於治具板2上的同時，夾持裝置5設置於底板3上之狀態下，俯視時，底板3之安裝孔3a與治具板2的上表面之流體流路22之上述開口以及夾持裝置5之流體流路51b之上述開口中心相一致，因此，嵌插於該安裝孔3a之插入構件31之貫通孔31a使流體流路22和流體流路51b連通並具有使藉由流體流路22而供給之液壓油流向流體流路51b側的流體流路之功能。因而，該插入構件31之貫通孔31a相當於本發明所描述之流通孔。
附帶說明一下，在圖示之結構中，治具板2之流體流路22以及夾持裝置5之流體流路51b在上述開口附近內徑形成為相對大一些，在內徑形成得相對大的部分設有用於防止液壓油從插入構件31和治具板2以及夾持裝置5(主體殼體 51)之接合部漏出的密封構件(O形圈)。
還有，在本實施例中，插入構件31在其軸線方向之尺寸大於底板3之厚度尺寸，如上所述，在插入構件31嵌插於安裝孔3a之狀態下，插入構件31在底板3向軸線方向突出。
具體而言，插入構件31在凸緣部31b之軸線方向之尺寸大於安裝孔3a之大徑部分(比上述台階部更靠下表面側部分)之軸線方向之尺寸。由此，在如上所述之凸緣部31b之端面抵靠安裝孔3a之上述台階部的插入構件31之安裝狀態下，插入構件31處於凸緣部31b之一部分從底板3之下表面突出之狀態。因而，在底板3設置於治具板2上之狀態下，底板3以插入構件31的下表面與底板3相接觸的方式載置於底板3上。即，插入構件31的下表面成為底板3的針對治具板2的著座面。
另外，在本實施例中，流體從形成於治具板2之流體流路供給到夾持裝置5和著座塊4等底板3上的多個裝置，因而，在底板3中，如上所述之插入構件31以對應於每個裝置之方式設置有多個。還有，雖然沒有圖示，但是底板3按照設置於治具1上之工件W之大小等可改變每個裝置之位置，在每個安裝位置設置插入構件31。而且，底板3具有在如上所述之多個插入構件31之下表面即著座面著座於治具板2上，並載置於治具板2上之結構。
還有，在本實施例中，插入構件31具有從底板3之上表面突出之結構。具體而言，插入構件31形成為在其軸 部31c之軸線方向上之尺寸大於安裝孔3a之上述小徑部之軸線方向上之尺寸，由此，在上述安裝狀態下，具有上端部(成為底板3之上表面側之端部)從底板3之上表面突出之結構。因而，夾持裝置5在設有該插入構件31的位置處於不是載置於底板3之上表面而是載置於插入構件31之上表面的狀態。即，底板3之夾持裝置5之著座面之一部分藉由插入構件31之上表面而形成。
並且，夾持裝置5，如上所述，藉由將插通在形成於主體殼體51之插通孔51d之螺絲構件51f螺旋插入到設置於底板3側之內螺紋孔中而固定於底板3上，然而，在本實施例中，該內螺紋孔形成於嵌插於底板3之螺絲孔形成構件32上。
更具體而言，底板3在估計設置夾持裝置5之位置(設置位置)上以對應於夾持裝置5之主體殼體51中四個插通孔51d之方式，每一個上述設置位置形成有四個嵌插孔36。但是，該嵌插孔36係有底之孔，在底板3之上表面開口的同時，該孔之深度尺寸小於底板3之板厚尺寸。而且，該每個嵌插孔36中嵌插固定有螺紋孔形成構件32。
每個螺紋孔形成構件32與上述之插入構件31相同係圓筒狀之構件，且係在軸線方向之一端側形成有凸緣部32b之構件。而且，該螺紋孔形成構件32從底板3之上表面側插通於嵌插孔36的同時，以凸緣部32b之端面抵靠底板3之上表面之方式固定於底板3上。而且，用以下之方式將該螺紋孔形成構件32固定於底板3上：例如，螺紋孔形成構件32之 外周面加工有外螺紋的同時，嵌插孔36之內周面加工有內螺紋，螺紋孔形成構件32螺旋插入於嵌插孔36的同時，藉由塗布於螺紋孔形成構件32之外周面以及嵌插孔36之內周面之黏著劑使兩者處於黏著狀態。而且，該固定也可以係藉由螺紋孔形成構件32對嵌插孔36進行過盈配合而實施。
而且，每個螺紋孔形成構件32具有使中心與螺紋孔形成構件32之軸線相一致地形成的有底之孔的同時，具有該孔的內周面加工有內螺紋，並具有內螺紋孔之結構。而且，藉由將插通於主體殼體51之每個插通孔51d的每個螺紋構件51f螺旋插入於嵌插固定於底板3上之螺紋孔形成構件，夾持裝置5藉由螺紋孔形成構件32固定於底板3上。
另外，當如上之結構時，螺紋孔形成構件32之凸緣部32b突出於底板3之上表面，夾持裝置5在該設置狀態下處於載置於螺紋孔形成構件32之凸緣部32b之上表面之狀態。即，該螺紋孔形成構件32之上表面也成為夾持裝置5之著座面之一部分，與上述之插入構件31之上表面一同構成夾持裝置5之著座面。附帶說明一下，對著座塊4以及按壓機構中之定位塊61、直動缸63相對底板3之固定也係利用嵌插固定於底板3上之螺紋孔形成構件，以與夾持裝置5相同的方式進行固定。
其次，對圖4所示之結構進行說明。圖4示出底板3之流路結構，該流路為了向上述按壓機構之直動缸63供給和排出液壓油而經由管接頭F、F連通與直動缸63相連之流體管T、T和治具板2之流體流路24、25。該結構也與用於連 通上述之治具板2之流體流路22和夾持裝置5之流體流路51c的結構相同。
更具體而言，底板3在相對治具板2之上述定位狀態下與流體流路24(25)的治具板2之上表面側之開口相對的位置具有形成為向厚度方向貫通之貫通孔3b，該貫通孔3b具有本發明所描述之安裝孔之功能。但是，俯視時，該貫通孔(安裝孔)3b形成為在上述定位狀態下其中心與治具板2之流體流路24(25)之所述開口相一致。
而且，底板3具有金屬製插入構件33嵌插於該安裝孔3b之結構。該插入構件33係圓筒狀之構件，並在軸線方向之一端側具有凸緣部33b。還有，插入構件33中不包括凸緣部33b之部分即軸部33c之外徑大致與底板3之安裝孔3b之內徑相一致。而且，插入構件33從底板3之下表面側嵌插於安裝孔3b，並在凸緣部33b之端面抵靠底板3之下表面的狀態下，以與插入構件31等相同的方法固定於底板3上。
而且，該結構在插入構件33安裝於底板3之狀態下，凸緣部33b也從底板3之下表面突出，該插入構件33之凸緣部33b之下表面與上述之插入構件31之下表面相同成為針對治具板2之底板3的著座面。
並且，該插入構件33也形成有向軸線方向貫通的貫通孔33a，該貫通孔33a之中心與插入構件33之軸線相一致的同時，該貫通孔33a之內徑與流體流路24(25)之內徑相一致。因此，藉由底板3設置於治具板2上，該貫通孔33a處於流體流路24(25)相連通之狀態，該貫通孔33a相當於本發明所 描述之流通孔。而且，該插入構件33在成為底板3之上表面側的部分安裝有上述之管接頭F，經由該管接頭連接有流圖管T。由此，具有治具板2之流體流路24、25經由設於底板3上之流通孔33a之流體流路、管接頭F以及流體管T連接於按壓機構中的直動缸63之結構。
根據上述之本發明所有關之工件固定用治具1，用於使向底板3上之裝置供給(或者，從底板3上之裝置排出)之流體流過底板3內之底板3之流路結構，不同於以往的一般裝置將形成於底板3上的孔直接作為流體流路，而是使嵌插於形成在底板3上之孔的金屬製插入構件中的貫通孔(流通孔)具有流體流路的功能，因此，即使底板3用CFRP製成，在構成該底板3之CFRP部也不產生層間剝離，並且防止由於該層間剝離所引起的底板剛性(強度)之降低和流體之漏出。
還有，如上所述，根據插入構件之下表面成為底板3上針對治具板2的著座面之結構，可以提高藉由著座塊4而載置工件W的底板3之上表面相對於機床之工作台等之平行度(平面度)之精度(以下，只稱為“平面度”)。
更具體而言，在機床之金屬加工領域中，針對治具中載置工件W之面要求上述平面度具有非常高的精度。另一方面，有關構成底板3之CFRP，有時在其成型工序中產生微小的彎曲。而且，如上所述，在CFRP產生彎曲的情況下，為了相對底板3使上述平面度達到所希望之精度就需要進行修改。在這種情況下，可以考慮在底板3之上表面實施研磨加工等提高上述平面度，然而，在CFRP製成之底板3的情況下， 利用該方法，具有會造成作為該基體之CFRP的纖維被切斷，從而降低剛性(強度)而得不到所希望之剛性(強度)之憂慮。相應地，根據插入構件之下表面成為針對治具板2的著座面的本實施例之治具1的底板3，在作為該著座面的插入構件之下表面實施研磨加工等來改變從每個插入構件之底板3之下表面突出的突出量等，由此調整底板3之上表面的上述平面度，藉由該調整可提高上述平面度。
還有，在本實施例之工件固定用治具1中，藉由螺紋構件將底板3上之裝置即著座塊4和夾持裝置5等之裝置固定在底板3上之方法為：不是將螺紋構件直接螺旋插入到底板3上，而是將螺紋孔形成構件嵌插固定於底板3上，並將螺紋部件螺旋插入到固定於該底板3之螺紋孔構件上所形成之內螺紋孔。因此，可以提高用螺紋構件聯結之聯結力並可穩定上述裝置之安裝狀態。
以上，對本發明之一實施形態(實施例)進行了描述，然而，本發明不限於在上述實施例所描述之內容，也能夠用如下之實施形態(實施例)實施。
1)在上述實施例中，為了提高底板3之上表面的上述平面度之精度，金屬製插入構件從底板3之下表面突出，並使該下表面成為底板3上針對治具板2的著座面，然而，本發明之工件固定用治具1其使用領域並不限於要求具有高精度之上述平面度之機床上的金屬加工之領域，也可用於因底板3之彎曲而產生之影響不成為問題之領域中，因此，並非必須具有插入構件之下表面成為著座面之結構。即，當設想用於底板3 之彎曲不成為問題之領域的情況下，也可以具有插入構件不從底板3之下表面突出，而底板3之下表面成為治具板2之著座面之結構。
還有，在上述實施例之結構中，工件W在治具1上載置於作為基準座之著座塊4以及定位塊61上。即，工件W處於由三個著座塊4之每個著座面以及定位塊61之接受部61a之底面划定之假想平面上之狀態。因而，即使在底板3之上表面的上述平面度受破壞之情況下，如果上述假想平面之上述平面度較高則工件W呈所希望之姿勢，因此，可以考慮替代如上述實施例所示提高底板3之上表面之上述平面度，提高上述假想平面之上述平面度。而且，在上述實施例之結構中，著座塊4以及定位塊61以載置於如上所述從底板3之上表面突出的螺紋孔形成構件之凸緣部之狀態被設置(固定)於底板3上。於是，可以考慮對每個螺紋孔形成構件之凸緣部之上表面實施研磨加工等來改變從每個凸緣部之底板3之上表面突出之突出量，由此調整上述假想平面之上述平面度，因此，藉由該調整來提高上述假想平面之上述平面度。而且，即使在這種情況下，也可以具有，如上所述，底板3之下表面成為針對治具板2的著座面之結構。
2)有關將插入構件固定於底板3之固定方法，在上述實施例中，採取了對插入構件和底板3進行螺紋結合的同時藉由粘合將其固定之方法，然而，有關上述固定方法不限於上述實施例的結構，也可以係，例如，圖5所示之結構。另外，圖5所示之結構係以用插入構件和塊構件夾住底板3之狀態構 成將插入構件固定於底板3上之狀態，更具體而言，具有如下之結構。
在圖5(a)所示之結構中，金屬製插入構件35與上述實施例之插入構件同樣，係圓筒狀構件，其一端側形成有凸緣部35b。還有，為了容納插入構件35之凸緣部35b，形成於底板3上之安裝孔(貫通孔)3c也在底板3之板厚方向其內徑發生變化，並且孔內形成有台階部。但是，在該示例中，插入構件35係從底板3之上表面側插入，因而，成為底板3之上表面側的部分的安裝孔3c之內徑形成得比成為下表面側的部分之內徑大。並且，在該例子中，插入構件35在其軸線方向上之尺寸(長度尺寸)與底板3之板厚尺寸相比形成得足夠大，在圖示之例子中，相對底板3之板厚尺寸具有兩倍以上之長度尺寸。
而且，在圖5(a)之結構中，使用了具有貫通孔71a之正方體狀之連接塊71，該連接塊71俯視時具有如下結構：以使該貫通孔71a之中心與底板3上之安裝孔3c之中心相一致的配置設置於底板3之下表面側，從底板3之上表面側插通於安裝孔3c中的插入構件35在其軸部35c中也插入於連接塊71之貫通孔71a中。另外，貫通孔71a在軸線方向上的連接塊71之尺寸小於在插通於安裝孔3c中的插入構件35使其凸緣部35b之端面抵靠安裝孔3c之上述台階部之狀態下從插入構件35之底板3之下表面突出之突出長度。因而，如上所述，在插入構件35插通於底板3之安裝孔3c以及連接塊71之貫通孔71a的同時，連接塊71在其上表面抵靠底板3之下表面之狀態 下，插入構件35之前端部(與形成有凸緣部35b之一側相反側之端部)35d能夠從連接塊71之下表面突出。
並且，在插入構件35中，上述之前端部35d其直徑形成為比軸部35c更小，並且，在其外周面加工有外螺紋。於是，如上所述，藉由在插通於底板3之安裝孔3c以及連接塊71之貫通孔71a的插入構件35之前端部35d上螺合螺母N並旋緊，底板3處於被插入構件35之凸緣部35b與連接塊71夾持之狀態，並且底板3與插入構件35處於相對地固定之狀態，即，插入構件35處於固定於底板3之狀態。附帶說明一下，插入構件35之前端部35d形成有六角孔，藉由利用六角扳子可使插入構件35處於旋轉被阻止之狀態，並且在旋緊螺母N時可以避免插入構件35一同旋轉。但是，該插入構件35上之六角孔也可以形成為不是在如上所述的前端部35d開口，而是在凸緣部35b之端面開口。
還有，在圖5(a)之結構中，插入構件35中具有流體流路之功能的流通孔35a形成為，一端側在凸緣部35b之上表面開口的同時，在軸線方向上呈有底之孔，而另一端側在軸部35c之側表面開口。還有，連接塊71形成有以與貫通孔71a正交的方式在貫通孔71a以及連接塊71之側表面開口的流體流路71b。而且，在插入構件35插通於連接塊71的狀態下，具有插入構件35中的流通孔35a在其側表面之開口與連接塊71之流體流路71b連通之結構。並且，流體管T藉由管接頭F與連接塊71(流體流路71b)相連接，由流體管T供給之流體經由連接塊71之流體流路71b以及插入構件35之流通孔35a供 給至底板3上之裝置。
另外，在該示例中，具有底板3之下側存在連接塊71、流體管T等之構件之結構，因此，載置有底板3之治具板2在該構件之存在位置(範圍)形成有槽或者孔。
3)在上述實施例中，整個底板3由CFRP構成，然而，不限於此，底板3也可以具有在作為表面材料的CFRP製板材間插設芯材(例如，發泡材料等)之疊層結構。
附帶說明一下，圖5(b)示出上述圖5(a)所示之結構中的底板3具有如上所述之疊層結構之情況，底板3由CFRP製之一對板材3A、3A和插設於該板材3A、3A之間並藉由黏著等固定於板材3A、3A上之發泡材料等構成的芯材3B構成。但是，在如圖5所示的插入構件35固定於底板3上之固定結構之情況下，因為係用插入構件35之凸緣部35b和連接塊71夾持底板3之結構，所以隨著旋緊螺母N，底板3從板厚方向之兩側受到作用力。因此，在底板3具有上述之疊層結構之情況下，隨著旋緊螺母N，具有芯材3B向板厚方向變形之憂慮。於是，在圖5(b)所示之結構中，插入構件35之凸緣部35b與連接塊71之間設有抵靠凸緣部35b和連接塊71雙方之軸套73。
4)在上述示例中，插入構件中的流通孔形成為在軸線方向上向板厚方向貫通底板3，然而，在本發明中，流通孔不限於如此形成之孔，也可以如圖6所示，在底板3之板厚方向的存在範圍內一個開口位於插入構件之側表面。
更具體而言，在圖6所示之結構中，插入構件37 以使大徑之凸緣部37b位於底板3之下表面側之方式嵌插固定於底板3之安裝孔3d。而且，在該插入構件37中，流通孔37a在一端側開口於插入構件37之下表面(載置於治具板2上之面)的同時，在軸線方向上呈有底之孔，而在另一端側開口於插入構件37(凸緣部37b)。而且，插入構件37上以與流通孔37a之上述另一端連接之方式安裝有管接頭F，流通孔37a藉由該管接頭F連通於供給(以及/或著排出)流體之流體管T。
另外，在該結構之情況下，在板厚方向之底板3的存在範圍內存在管接頭F和流體管T，因此，如圖6中用符號3f所示，底板3上形成有與管接頭F和流體管T的配置相對應且在底板3之下表面側開口的槽。附帶說明一下，該槽3f係當形成作為底板3之基體的CFRP之際而形成。而且，根據如上所述之結構，在上述實施例中，藉由位於底板3上之流體管T進行向定位構件6之直動缸63供給和排出液壓油，但是也可以藉由位於底板3內之流體管T進行向該直動缸63供給和排出液壓油。
5)除此之外，本發明還包括如下之變形例。
(1)在上述說明之示例中，所有的插入構件都用了圓筒狀之構件，然而，本發明之插入構件不限於上述圓筒狀之構件，也可以係與軸線相交之方向的截面呈多角形狀之構件。而且，上述實施例之螺紋孔形成構件也如此。
(2)在上述實施例中，治具1作為配置於底板3上之裝置包括夾持裝置5。即，具有夾持裝置5配置於底板3上之結構，然而，替代該結構，也可以具有與上述之專利文獻1 所公開的治具相同地，夾持裝置5配置於治具板2上之結構。還有，治具1也可以具有對定位裝置6之按壓機構(直動缸63)也配置於治具板2上之結構。但是，定位塊61優選配置於底板3上。
(3)在上述實施例中，載置底板3之治具板2用金屬製成，然而，治具板2也與底板3相同可以用CFRP製成。但是，在這種情況下，如上述實施例所示，治具板2內之流體流路不是形成於治具板2內之孔，而是如圖6之示例中的底板3所示在治具板2上形成槽，並藉由配置於該槽內之流體管T構成流體流路。
還有，在上述實施例中，治具1具有底板3載置於治具板2上之結構，即，具有將板材重疊兩層而構成之兩層結構，然而，在本發明中，並不一定需要上述實施例之治具板2，也可以係板材只有底板3之單層結構。而且，在這種情況下，CFRP製底板3之側表面安裝管接頭F的同時，也可以如上所述藉由在槽內配置流體管T形成流體流路。
而且，本發明不限於以上描述之任何實施形態，在不脫離本發明之宗旨的範圍之內可以進行種種變更。
2‧‧‧治具板
22(23)‧‧‧流體流路
3‧‧‧底板
31‧‧‧插入構件
31a‧‧‧貫通孔
31b‧‧‧凸緣部
31c‧‧‧軸部
3a‧‧‧安裝孔(貫通孔)
32‧‧‧形成構件
32b‧‧‧凸緣部
36‧‧‧嵌插孔
4‧‧‧著座塊
5‧‧‧夾持裝置
5a、5b、5c‧‧‧軸
51‧‧‧主體殼體
51a‧‧‧支撐部
51b(51c)‧‧‧流體流路
51d‧‧‧插通孔
51f‧‧‧螺絲構件
52‧‧‧工作桿
53‧‧‧夾持臂
54‧‧‧連接構件
W‧‧‧工件

Claims (2)

  1. 一種工件固定用治具，包括：底板，形成為平板形狀；基準座，設置於上述底板上並且用於載置工件；以及夾持裝置，針對上述工件朝向上述基準座側施加按壓力並與上述基準座協同動作以夾持上述工件，其特徵在於：上述底板之至少上表面及下表面由碳纖維強化塑膠構成，上述底板形成有沿著厚度方向貫通之安裝孔並且以嵌入在上述安裝孔之形式安裝有金屬製插入構件，上述插入構件具有流通孔，該流通孔具有用於流體流過上述底板內的流體流路之功能。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之工件固定用治具，其中上述插入構件在安裝於上述底板之狀態下，比上述底板之上述下表面更突出，上述插入構件之下表面成為上述底板之著座面。
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