JP6464128B2

JP6464128B2 - ワーク固定装置

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Publication number: JP6464128B2
Application number: JP2016196911A
Authority: JP
Inventors: 主命眞武
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: JP2018058152A; CN107914171B; CN107914171A; DE102017122787A1; DE102017122787B4; US20180093358A1; US10512995B2

Description

本発明は、ワークを固定するワーク固定装置に関する。

この種のワーク固定装置として、強磁性体から成る板状受け部材の上面に上下方向に延びる複数の基準ピンを設け、各基準ピンをワークの下面に設けられた位置決め穴に挿入することにより板状受け部材に対しワークを水平方向に位置決めした後、クランプ機構によってワークを板状受け部材に向かって押付けて固定するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この固定装置は、基準ピンをワークの位置決め穴に挿入する前に、磁石から成る複数の受座を板状受け部材上の任意の位置に吸着させ、基準ピンによりワークを水平方向に位置決めすると共に、受座により板状受け部材の上面とワークの下面との距離を調整した上で、クランプ機構による固定が行われる。

実開昭６１−１０２４４８号公報

前記固定装置は、矩形板状のワークが板状受け部材に載置された状態で、クランプ機構によりワークに下方に向かう力を加え、これによりワークを板状受け部材に押付ける構成を有する。つまり、ワークが板状受け部材に載置されると、ワークの自重によりワークの下面が各受座の上面に確実に接触する構造を有する。

これに対し、ワークの形状や材質、さらにはワークを固定する姿勢によっては、固定装置上にワークを載置した際にワークが受け部材に対し浮き上がった状態になる場合がある。例えば、図１２に示すように、円柱形状のワーク１００の外周面を上下方向に延びるＶ字形状溝を有するＶ字形状受け１１０に接触させ、ワーク１００の下端を座受け１２０で支持した状態で、クランプ機構１３０によってワーク１００をＶ字形状受け１１０に押付ける場合に、図１３に示すようにワーク１００が傾くことが考えられる。

図１３のようにワーク１００が傾いた状態で、クランプ機構１３０によってワーク１００をＶ字形状受け１１０に押付けると、図１４のようにワーク１００の下端と座受け１２０との間に隙間が生ずる。このため、ワーク１００の固定位置がばらつき、ワーク１００の加工精度を向上する上で好ましくない。
ここで、ワーク１００が磁石により吸引可能な材料から成る場合、Ｖ字形状受け１１０や座受け１２０に磁石を設けることによりワーク１００の傾きを防止することも考えられるが、当該対策はワーク１００が磁石により吸引されない材料から成る場合は使えない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ワークが磁石により吸引されない材料から成る場合でも、ワークをその固定姿勢に拘わらずに安定して固定することができるワーク固定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１の態様のワーク固定装置は、柱状部と該柱状部の軸方向の一端に設けられた頭部とを有するワークの該柱状部の外周面における第１の周方向位置に当接する第１の当接面と、該柱状部の外周面における第２の周方向位置に当接する第２の当接面とを有する受け部材と、前記柱状部を前記第１の当接面および前記第２の当接面に向かって押付けるクランプ機構とを備え、前記クランプ機構によって前記第１の当接面および前記第２の当接面に前記柱状部が押付けられた状態で前記ワークに切削加工が行われるワーク固定装置であって、前記ワークはその重心が前記頭部側に配置されているものであり、前記受け部材に設けられ、強磁性材料又は磁石から成る吸引部材と、前記柱状部内において前記柱状部の軸方向に延びるように設けられた中空部内に挿入される、液体ではなく固体の仮止め部材であって、磁力によって前記吸引部材に吸引されることにより前記柱状部を前記受け部材に仮止めする仮止め部材と、を備え、前記クランプ機構は、前記仮止め部材により仮止めされた前記柱状部を前記受け部材の前記第１および第２の当接面に向かって押付けるものである。
また、本発明の第２の態様のワーク固定装置は、柱状部と該柱状部の軸方向の一端に設けられた頭部とを有するワークの該柱状部の外周面に当接するＶ字形状受けを有する受け部材と、前記柱状部を前記Ｖ字形状受けに向かって押付けるクランプ機構とを備え、前記クランプ機構によって前記Ｖ字形状受けに前記柱状部が押付けられた状態で前記ワークに切削加工が行われるワーク固定装置であって、前記ワークはその重心が前記頭部側に配置されているものであり、前記受け部材に設けられ、強磁性材料又は磁石から成る吸引部材と、前記柱状部の外周面に嵌合される、液体ではなく固体の仮止め部材であって、磁力によって前記吸引部材に吸引されることにより前記柱状部を前記受け部材に仮止めする仮止め部材と、を備え、前記Ｖ字形状受けの前記仮止め部材に対応する位置に凹部が形成されており、前記クランプ機構は、前記仮止め部材により仮止めされた前記柱状部を前記受け部材の前記Ｖ字形状受けに向かって押付けるものである。

当該態様では、ワークの柱状部に仮止め部材が装着され、仮止め部材が受け部材に設けられた吸引部材により吸引されることによりワークが受け部材に仮止めされるので、ワークが磁石により吸引されない材料から成る場合でも、ワークをその固定姿勢に拘わらずに安定して固定することができる。

上記第１の態様では、前記柱状部が中空部を有し、前記仮止め部材が前記中空部に挿入されることにより前記柱状部に装着される。
このように構成すると、ワークを仮止めする際や、クランプ機構によりワークを受け部材に押付ける際に、仮止め部材がワークの外部に露出していないので、クランプ機構による押付け位置やワークの加工位置の自由度が高くなる。

また、上記態様において、前記吸引部材が電磁石であっても良い。
この場合、ワークの強度、ワークに装着された仮止め部材と吸引部材との距離等に応じて、仮止め部材を吸引する吸引力を調整することができる。このため、ワークの強度が低い場合はワークの変形や破損を防止することができ、受け部材上でワークの位置を微調整する必要がある場合は当該作業を容易に行うことが可能となる。

本発明によれば、ワークが磁石により吸引されない材料から成る場合でも、ワークをその固定姿勢に拘わらずに安定して固定することができる。

本発明の第１の実施形態に係るワーク固定装置およびワークの概略正面図である。第１の実施形態のワーク固定装置の概略正面図である。第１の実施形態のワークおよび仮止め部材の概略正面図である。図１におけるＡ−Ａ線断面図である。他の方法でワークを仮止めするワーク固定装置の概略正面図である。図５のワーク固定装置におけるワークの動きを説明する図である。図５のワーク固定装置におけるワークの動きを説明する図である。図５のワーク固定装置におけるワークの動きを説明する図である。図５のワーク固定装置におけるワークの動きを説明する図である。第１の実施形態のワーク固定装置の第１の変形例の概略正面図である。第１の実施形態のワーク固定装置の第２の変形例の要部断面図である。仮止めせずにワーク固定装置に載置する際のワークの動きを説明する図である。仮止めせずにワーク固定装置に載置する際のワークの動きを説明する図である。仮止めせずにワーク固定装置に載置する際のワークの動きを説明する図である。

本発明の第１の実施形態に係るワーク固定装置を図面を参照して以下に説明する。
このワーク固定装置は、図１に示すように、受け部材１０と、仮止め部材２０と、受け部材１０に対して移動しないように固定されたクランプ機構３０とを有する。当該ワーク固定装置は、図１、図３等に示すようなワーク１を固定するためのものである。

ワーク１は、断面円形である柱状部２と、柱状部２の軸方向の一端に設けられた頭部３とを有する。柱状部２の内部には、断面円形状であり柱状部２の軸方向に延びる中空部２ａが設けられている。図３に示すように、頭部３があることによりワーク１における重心Ｇは頭部３に近い位置に配置されている。ワーク固定装置に固定されたワーク１には所定の加工が行われ、本実施形態ではワーク１の頭部３がフライス等の加工装置により所定の高さ位置まで切削される。

受け部材１０は、略水平方向に延びる水平部１１ａと、水平部１１ａの一端側から鉛直方向に延びる鉛直部１１ｂとを有し、所定の設置場所に固定されたＬ字形状のベース部材１１と、水平部１１ａ上に固定された座受け１２と、鉛直部１１ｂに固定されたＶ字形状受け１３とを有する。座受け１２は好ましくは強磁性材料ではない金属製の直方体ブロックであり、本実施形態では上面が平面となっている。

Ｖ字形状受け１３は金属製のブロックであり、鉛直部１１ｂに固定された面と反対側の面に上下方向に延びるＶ字形状溝が形成されている。ワーク１は、柱状部２の外周面がＶ字形状受け１３のＶ字形状溝に当接し、柱状部２の下端面が座受け１２に当接するように、受け部材１０に対して位置決めされる。

この時、ワーク１の頭部３はＶ字形状受け１３の上端面の上方に配置される。また、柱状部２の外周面の第１の周方向位置にＶ字形状溝を構成する一方の面１３ａが当接し、柱状部２の外周面の第２の周方向位置にＶ字形状溝を構成する他方の面１３ｂが当接する（図４）。また、Ｖ字形状受け１３のＶ字形状溝の底部には永久磁石である吸引部材（磁石）１３ｃが固定されている。

クランプ機構３０は、受け部材１０に固定されたクランプ機構本体３１と、クランプ機構本体３１に固定されたエアシリンダ３２とを有する。エアシリンダ３２は、柱状部２を受け部材１０に押付ける押付け部材としてのロッド３２ａを有し、ロッド３２ａを図１の矢印のように移動させ、ロッド３２ａの先端面を受け部材１０に対し位置決めされたワーク１の柱状部２の外周面に当接させるものである。

このワーク固定装置は、図１、図３、および図４に示すように、ワーク１の柱状部２の中空部２ａ内に配置される仮止め部材２０を有する。仮止め部材２０は鉄等の磁石により吸引される強磁性材料から成り、例えば断面円形の柱形状を有する。仮止め部材２０は図３に示すように柱状部２の中空部２ａ内に挿入可能に形成されている。

上記のワーク固定装置によりワーク１を固定する方法の一例を以下説明する。
先ず、仮止め部材２０を図３に示すようにワーク１の柱状部２の中空部２ａ内に挿入する。その後、前述のように、柱状部２の外周面がＶ字形状受け１３のＶ字形状溝に当接し、柱状部２の下端面が座受け１２に当接するように、受け部材１０に対して位置決めし、図１に示される状態とする。

この時、ワーク１の柱状部２内に配置された仮止め部材２０がＶ字形状受け１３に設けられた吸引部材１３ｃにより吸引される。この吸引力により仮止め部材２０にはＶ字形状溝の底部に向かう力が加わり、当該力によってワーク１の柱状部２の外周面がＶ字形状受け１３の一方および他方の面１３ａ，１３ｂに当接した状態が維持される。
この状態で、エアシリンダ３２のロッド３２ａを図１の矢印のように動かし、ロッド３２ａの先端面をワーク１の柱状部２の外周面に当接させる。エアシリンダ３２のロッド３２ａの先端面が柱状部２の外周面に当接することにより、柱状部２がＶ字形状受け１３のＶ字形状溝の一方の面１３ａおよび他方の面１３ｂに押付けられ、これによりワーク１が固定される。

本実施形態では、クランプ機構３０によりワーク１が固定される前に、ワーク１の柱状部２内に配置された仮止め部材２０にＶ字形状溝の底部に向かう力が加わり、当該力によってワーク１の柱状部２の外周面がＶ字形状受け１３のＶ字形状溝に当接した状態が維持される。このため、本実施形態のようにワーク１の重心Ｇが頭部３側に配置され、図１のように頭部３が上に配置されるように固定する必要がある場合でも、柱状部２の外周面がＶ字形状溝の各面１３ａ，１３ｂに接触し、且つ、柱状部２の下端が座受け１２の上面に接触した状態を維持しながら、クランプ機構３０による固定を行うことができる。

異なる構成として、このワーク１を仮止め部材２０を用いずにクランプ機構３０により固定する場合について説明する。ワーク１の重心Ｇは頭部３側に配置されているので、図９に示すように、頭部３側が上に配置されるようにワーク１を受け部材１０に対して位置決めすると、頭部３の重みにより重心Ｇ付近を中心としてワーク１が倒れ易い。つまり、図９に示すように柱状部２の外周面がＶ字形状溝の各面１３ａ，１３ｂに接触していない状態で、クランプ機構３０によるクランプが行われる場合が発生する。

当該不具合を防止するために、図５に示すように、頭部３の意図しない動きを防ぐための補助支持機構５０を設けることも考えられる。補助支持機構５０は、例えば、シリンダ５１と、シリンダ５１のロッドの先端に支持されたスプリング５２と、スプリング５２の先端に支持されたＶ字形状ブロック５３とを備え、ワーク１をその倒れる方向からＶ字形状ブロック５３で支持するように構成される。この構成では、シリンダ５１のロッドの突出量を適切に調整することにより、ワーク１の倒れを防止し得る。

しかし、ワーク１の倒れを防止しながらワーク１の柱状部２がＶ字形状受け１３に当接した状態となるようなシリンダ５１の調整は容易ではなく、また、ワーク１自体にも寸法や重心のばらつきがある。シリンダ５１の調整が適切でなく、補助支持機構５０による支持力が必要な値より大きい場合、図６に示すように、柱状部２が傾いて柱状部２の上側がＶ字形状受け１３から離れると同時に、柱状部２が傾いた分だけ柱状部２の下端面と座受け１２との間に隙間が生じる。

この状態でクランプ機構３０により柱状部２をＶ字形状受け１３に押付けると、図７に示すように柱状部２の下端面と座受け１２との間に隙間がある状態でワーク１が固定されてしまう。そして、前記隙間はワーク１に対する加工精度を低下させる原因になり得る。例えば、ワーク１に対する切削加工を座受け１２の上面を基準に行う場合、前記隙間の分だけワーク１に対する加工量が増えてしまう。

なお、クランプ機構３０のエアシリンダ３２のロッド３２ａの動作速度を遅くするとワーク１の自重により前記隙間が生じなくなる可能性もあるが、生産性を低下させるので現実的ではない。
一方、補助支持機構５０による支持力が必要な力より小さい場合も、図８に示すように柱状部２が傾き、柱状部２が傾いた分だけ柱状部２の下端面と座受け１２との間に隙間が生じる。

これに対し、本実施形態では、クランプ機構３０によりワーク１が固定される前に、ワーク１に装着された仮止め部材２０に働く吸引力によって、ワーク１の柱状部２の外周面がＶ字形状受け１３のＶ字形状溝に当接した状態が維持される。このように、細かな設定を要することなく、ワーク１を受け部材１０に対して位置が移動しないように仮止めすることができる。

このように、本実施形態によれば、ワーク１の柱状部２に仮止め部材２０が装着され、仮止め部材２０が受け部材１０に設けられた吸引部材１３ｃにより吸引されることによりワーク１が受け部材１０に仮止めされるので、ワーク１が磁石により吸引されない材料から成る場合でも、ワーク１をその固定姿勢に拘わらずに安定して固定することができる。

具体的には、ワーク１の重心Ｇが頭部３側に配置され、図１のように頭部３が上に配置されるように固定する必要がある場合でも、柱状部２の外周面がＶ字形状溝の各面１３ａ，１３ｂに接触し、且つ、柱状部２の下端が座受け１２の上面に接触した状態を維持しながら、クランプ機構３０による固定を行うことができる。

また、本実施形態では、柱状部２が中空部２ａを有し、仮止め部材２０が中空部２ａに挿入されることにより柱状部２に装着される。このため、ワーク１を仮止めする際や、クランプ機構３０によりワーク１を受け部材１０に押付ける際に、仮止め部材２０がワーク１の外部に露出していないので、クランプ機構３０による押付け位置やワーク１の加工位置の自由度が高くなる。

なお、吸引部材１３ｃは電磁石であっても良い。この場合、ワーク１の強度、ワーク１に装着された仮止め部材２０と吸引部材１３ｃとの距離等に応じて、仮止め部材２０を吸引する吸引力を調整することができる。このため、ワーク１の強度が低い場合はワーク１の変形や破損を防止することができ、受け部材１０上でワーク１の位置を微調整する必要がある場合は当該作業を容易に行うことが可能となる。

なお、図１０に示すように、仮止め部材２０を用いる代わりに、強磁性材料から成るリング状の仮止め部材６０をワーク１の柱状部２の外周面に嵌合し、吸引部材１３ｃによって仮止め部材６０を吸引する力を用いてワーク１を受け部材１０に仮止めすることも可能である。この場合、Ｖ字形状受け１３の仮止め部材６０に対応する位置に凹部１３ｄが形成される。

また、図１１に示すように、仮止め部材２０を用いる代わりに、ワーク１の柱状部２の外周面のクランプ機構３０側に強磁性材料から成る仮止め部材７０を当接させ、吸引部材１３ｃによって仮止め部材７０を吸引する力を用いてワーク１を受け部材１０に仮止めすることも可能である。

なお、本実施形態は吸引部材１３ｃが磁石であり、仮止め部材２０，６０，７０が強磁性材料から成るものを示した。これに対し、仮止め部材２０，６０，７０が磁石であり、吸引部材１３ｃが強磁性材料から形成されていても良く、磁石である仮止め部材２０，６０，７０を吸引可能な磁石であっても良い。

１ワーク
２柱状部
３頭部
１０受け部材
１１ベース部材
１２座受け
１３Ｖ字形状受け
２０仮止め部材
３０クランプ機構
３１クランプ機構本体
３２エアシリンダ
３２ａロッド

Claims

柱状部と該柱状部の軸方向の一端に設けられた頭部とを有するワークの該柱状部の外周面における第１の周方向位置に当接する第１の当接面と、該柱状部の外周面における第２の周方向位置に当接する第２の当接面とを有する受け部材と、前記柱状部を前記第１の当接面および前記第２の当接面に向かって押付けるクランプ機構とを備え、前記クランプ機構によって前記第１の当接面および前記第２の当接面に前記柱状部が押付けられた状態で前記ワークに切削加工が行われるワーク固定装置であって、
前記ワークはその重心が前記頭部側に配置されているものであり、
前記受け部材に設けられ、強磁性材料又は磁石から成る吸引部材と、
前記柱状部内において前記柱状部の軸方向に延びるように設けられた中空部内に挿入される、液体ではなく固体の仮止め部材であって、磁力によって前記吸引部材に吸引されることにより前記柱状部を前記受け部材に仮止めする仮止め部材と、を備え、
前記クランプ機構は、前記仮止め部材により仮止めされた前記柱状部を前記受け部材の前記第１および第２の当接面に向かって押付けるものであるワーク固定装置。
柱状部と該柱状部の軸方向の一端に設けられた頭部とを有するワークの該柱状部の外周面に当接するＶ字形状受けを有する受け部材と、前記柱状部を前記Ｖ字形状受けに向かって押付けるクランプ機構とを備え、前記クランプ機構によって前記Ｖ字形状受けに前記柱状部が押付けられた状態で前記ワークに切削加工が行われるワーク固定装置であって、
前記ワークはその重心が前記頭部側に配置されているものであり、
前記受け部材に設けられ、強磁性材料又は磁石から成る吸引部材と、
前記柱状部の外周面に嵌合される、液体ではなく固体の仮止め部材であって、磁力によって前記吸引部材に吸引されることにより前記柱状部を前記受け部材に仮止めする仮止め部材と、を備え、
前記Ｖ字形状受けの前記仮止め部材に対応する位置に凹部が形成されており、
前記クランプ機構は、前記仮止め部材により仮止めされた前記柱状部を前記受け部材の前記Ｖ字形状受けに向かって押付けるものであるワーク固定装置。
前記吸引部材が電磁石から成る請求項１又は２に記載のワーク固定装置。