JP4718673B2 - ワークバイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被加工物（ワーク）を工作機械のテーブルに固定するのに用いるワークバイスに関するもので、特にＩＣ部品や眼鏡部品などのように、高精度の加工を必要とする小型のワークを固定するのに特に好適なワークバイスに関し、バイスの摺動部のがたや寸法誤差に起因するワークの加工誤差を高精度で防止したワークバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタのような工作機械でＩＣ部品や眼鏡部品のような小型のワークを加工するときは、生爪を備えたワークバイスを工作機械のテーブルに固定して、当該バイスでワークを把持して加工を行なっている。生爪はバイスの顎（ジョー）に着脱自在に固定される焼入れされていない鋼製の爪（口金）で爪を顎に固定した後、ワークを把持する部分にワークの外形に応じた凹所を加工して用いる。加工されるワークは、この凹所で把持されるため把持位置が一定し、従って高い加工位置精度を実現することができる。
【０００３】
ワークバイスは、固定顎と可動顎とを備えており、可動顎が固定顎に向けて進出することにより、ワークを把持する。可動顎はバイスの基台に設けたガイドレールに摺動自在に装着されている。摺動部には必ず遊隙が存在し、この遊隙が過大であると、ワークを把持したときの可動顎の位置精度が低下し、正確な加工ができなくなる。そこでガイドレールや可動顎の摺動面は、高い精度で加工を行なった後、手作業できさげ仕上をして、摺動部に焼付けやがたが生じないようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ワークバイスでワークを把持したときには、その把持反力がワークバイスに作用し、ワークバイスを変形させる。また小型のワークは、一般に加工時間が短いため可動顎の開閉が頻繁に行なわれ、頻繁な可動顎の開閉が可動顎を案内している摺動面を摩耗させる。また平面研削などであれば、ミクロン大の加工が可能であるが、可動顎を案内するガイドレールなどの加工では、たとえきさげ仕上を行なったとしても、加工精度は１０ミクロン程度であり、更にきさげ仕上は熟練と手間を要する。
【０００５】
これらのことから従来のワークバイスでは、ワークの把持位置に１０ミクロン大の誤差が生じていた。ワークの把持位置の誤差は、１回の把持で加工される複数の加工位置相互の精度には影響を及ぼさないが、ワークを掴み代えて加工を行なうときは、ワークの把持位置の誤差がそのまま加工誤差として現れてしまう。
【０００６】
更に従来のワークバイスでは、可動顎の摺動部を高い精度で加工したとしても、繰返し使用による摺動部の摩耗がワークの把持位置精度を低下させてしまうという問題がある。
【０００７】
この発明は、形状が複雑でかつ高い加工精度が要求される小型部品が増大していることから、ミクロン大の把持位置精度を実現可能で、かつ繰返し使用により可動顎の摺動部に摩耗が生じたときも、可動顎の位置や摺動部の遊隙を容易かつ正確に再調整可能なワークバイスを得ることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明のワークバイスは、側面視で略Ｌ形の基台１と、固定顎２と、ガイドバー６と、可動顎１４と、可動顎の開閉装置１６とを備えている。基台１は工作機械のテーブルに固定される底部３と、その一端側から上方に突出する前記開閉装置の支持部４とを備えており、この支持部４と所定間隔を隔てて固定顎２が底部３に一体に又はボルトなどによって固定して設けられている。支持部４及び固定顎２は、底部３から上方に突出しており、その高さ方向の中間部にガイドバー６が、その両端を固定ボルト７で固定して装架されている。ガイドバー６は、矩形ないし三角形断面の焼入れされた短い棒材で、基台１の両側に配置されている。ガイドバー６の両端の支持部４及び固定顎２との固定部には、支持部４と固定顎２とが離隔する方向の変位を規制する嵌合部材８を備えている。ガイドバー６の両端の固定ボルト７の周囲には、複数本の水平方向の調整ねじ（以下、「水平調整ねじ」という。）９が螺合されている。また、このガイドバーの両端の固定部には、支持部４及び固定顎２に螺合した垂直方向の調整ねじ（以下、「垂直調整ねじ」という。）３２を設けることができる。
【０００９】
可動顎１４は、両側のガイドバー６に摺動自在に案内された状態で装着されている。可動顎１４は、基台の支持部４を貫通する開閉装置１６のロッドないしねじに連結されている。可動顎１４は、両側のガイドバー６に嵌合する摺動凹所１０を備えており、この摺動凹所の対向する面の少なくとも一方に薄板状のシュー１１を備えている。可動顎１４には、シューの背面（摺動面と反対の面）に当接してシューの位置を調整する遊隙調整ねじ１２と、そのロック装置１３とが設けられている。
【００１０】
この発明のワークバイスは、組立てたあと固定顎２と可動顎１４との上面を研磨し、生爪２３、２３を装着して使用する。ガイドバー６は可動顎１４の開閉ガイドとなると共に、基台の支持部４と固定顎２とを繋いで、ワークの把持反力により基台１及び固定顎２が変形するのを防止している。この変形を防止するためには、ガイドバー６の両端の固定部に設けた嵌合部材８が重要である。ガイドバー６は矩形、台形、三角形等の単純な形状の断面を有する短い棒材であるから、その摺動面の高精度加工が容易に可能であるとともに、焼入れによる高い硬度が得られ、高い耐摩耗性が実現できる。ガイドバー６は、その両端を固定ボルト７で固定した状態で、その周囲の水平調整ねじ９を締付けあるいは緩めることにより、両側のガイドバー６の間隔をミクロン単位で調整することができる。更に両端の固定部の一方のみの水平調整ねじ９を締付けたり複数の調整ねじの一部を締付けることにより、ガイドバー６をミクロン単位の精度で傾斜させたり湾曲させることができる。更に可動顎１４に設けた遊隙調整ねじ１２でシュー１１を進退させることにより、可動顎の摺動凹所１０の対向面の間隔をミクロン単位の精度で調整できる。これらの調整はワークバイスを組立てた後に行なって、初期状態におけるワークバイスの精度を高くできるとともに、繰返し使用によりワークバイスに摩耗や変形が生じたときの再調整により、ミクロン単位の精度の維持が可能である。
【００１１】
把持されたワークのバイスの高さ方向の精度は、バイスを組立てた後、固定顎と可動顎の上面を研磨仕上することによって、比較的容易に実現することができる。スライドシュー１１は、通常ガイドバー６の上面又は下面に設けられるので、その調整によりガイドバーの摩耗による精度の低下をある程度防止することができる。より高い精度の維持を望むのであれば、前述した垂直調整ねじ３２を設けて、このねじの締結や緩めによってガイドバーの固定部を変形させることにより、可動顎の上下位置のより高精度の再調整が可能になる。
【００１２】
可動顎の開閉装置１６としては、空気シリンダ、エアモータ、サーボモータなどが使用可能である。この発明のワークバイスは、小型のワークの把持に適しており、ワークのローダアンローダと空気圧や電気による可動顎の自動開閉とを併用することにより、多数の小型部品の連続加工を実現できる。多数のワークの自動連続加工を行なうときは、可動顎の開閉ストロークは小さくてよく、かつ一定していることが好ましいので、開閉装置として空気シリンダなどを用いるときは、可動顎の開放位置を規定する位置調整可能なストッパ１８を設けるのが好ましい。また可動顎を開いたときに、ワークを落下させて排出するために、基台１にワークの排出シュート２５を設けることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図７に示す実施例を参照して、この発明を更に説明する。図示実施例のワークバイスは、基台１と固定顎２とが一体で、基台の底部３の両端に高さの高い開閉装置の支持部４と、若干低い高さの固定顎２とが突出形成されている。支持部４と固定顎２の両側縁の等しい高さの位置に矩形の固定凹所５が形成されており、この固定凹所５の形状と等しい矩形断面形状のガイドバー６が、その両端を固定ボルト７で支持部４と固定顎２に固定して装架されている。ガイドバー６と支持部４及び固定顎２の定着部分には、位置決め用の嵌合スリーブ８が嵌挿されており、固定ボルト７はこのスリーブ８を貫通するように設けられている。ガイドバー６は単純な矩形断面の焼入れされた短い棒材で、その上下面及び内側面が摺動面となっている。ガイドバーの摺動面は、硬質クロムメッキなどの耐摩耗処理を施すのが好ましい。
【００１４】
ガイドバー６の両端を固定している固定ボルト７の周囲には、ガイドバーに螺合された４本の小ねじからなる水平調整ねじ９が螺合されている。この水平調整ねじ９の先端は、固定凹所５の底面に当接している。固定ボルト７でガイドバー６を固定した後、水平調整ねじ９を締めたり緩めたりすることにより、ガイドバー６の固定端部分を弾性変形させて、ガイドバー６の水平方向の位置や傾きを微細に調整できる。可動顎１４は、両側部に固定凹所５より上下方向に若干幅広い摺動凹所１０を備えており、ガイドバー６の中間部は、この摺動凹所１０に嵌合している。摺動凹所１０の上面には、薄い板状のシュー１１が挿入されており、可動顎の両側に４本ずつ螺合した遊隙調整ねじ１２（図６参照）の下端がシュー１１の上面に当接している。シュー１１の上面には、遊隙調整ねじの下端が当接する部分に浅い凹所を設けてあり、これによってシュー１１の脱落が防止されている。遊隙調整ねじ１２のそれぞれには、ロックねじ１３が付属しており、このロックねじ１３によって遊隙調整ねじ１２が固定されている。
【００１５】
可動顎１４の下辺は、基台の底部３の上面に近接しており、この部分の固定顎側に切粉のスクレーパ１５が装着されている。可動顎１４の基台の支持部４側は、支持部４と等しい高さに突出しており、可動顎開閉用のエアシリンダ１６のロッド１７が連結されている（図３参照）。基台の支持部４の上端両側には、可動顎１４の開き位置を規定するスタッド１８が螺合されており、このスタッドの位置は、ロックナット１９によって固定されるようになっている。
【００１６】
基台の支持部４の上縁には、この支持部と可動顎１４との間の隙間に切粉などが侵入するのを防止するカバー３３を固定するためのねじ孔２０が設けられている。また、可動顎１４の突出部２２の上面には、摺動凹所１０に給油するためのオイルニップル２１が設けられている（図２参照）。固定顎２及び可動顎１４の上面は、ガイドバー６の位置やシュー１１の調整を行なった後、同一平面に研磨仕上されており、この上面に生爪２３が冠着される。固定顎２及び可動顎１４上面のねじ孔２４は、生爪２３を固定するためのねじ孔である。生爪２３は、ワークの形状寸法に応じて種々の高さのものを取付けることができる。
【００１７】
基台１の固定顎側端部には、加工済ワークを排出するためのシュート２５が設けられており、このシュートは、固定顎２の下方に開口している（図４参照）。基台１の底部の中央には、バイスを工作機械のテーブルに固定するためのボルト挿通孔２６が設けられている。更に基台の底部の両側面には、バイスを工作機械のテーブルに固定する固定ブロック２７を差込む長孔２８が設けられている。固定ブロック２７は、その外側縁をテーブルに当接させ、内側上縁を長孔２８の下面に当接させた状態で、上下方向に貫通するボルト挿通孔２９に挿通したボルトで、工作機械のテーブルに締結することにより、バイスを押さえてテーブルに固定する。また基台の底部３の底面には、テーブルに設けた位置決め溝に嵌合するキーを固定するためのキー溝３０と、当該キーを固定するねじ孔３１とが４箇所設けられている。
【００１８】
ガイドバー６の両端の固定部には、図７に示す垂直調整ねじ３２を設けることもできる。図に示した垂直調整ねじ３２は、基台の底面から固定凹所５の下面に向くように、基台ないし固定顎を貫通して螺合されており、その先端がガイドバー６の両端下面に当接している。この垂直調整ねじ３２を締付けることにより、ガイドバー６の両端の固定部を上下方向に弾性変形させて、ガイドバー６の高さや上下方向の傾きをミクロンオーダの精度で調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のワークバイスの側面図
【図２】図１の平面図
【図３】図２から生爪を外した状態を示す平面図
【図４】図１のＡ矢視図
【図５】図１のＢ−Ｂ断面図
【図６】図１のＣ−Ｃ断面図
【図７】垂直調整ねじの取付説明図
【符号の説明】
１ 基台
２ 固定顎
４ 開閉装置の支持部
７ 固定ボルト
８ 嵌合スリーブ
９ 水平調整ねじ
10 摺動凹所
11 シュー
12 遊隙調整ねじ
14 可動顎
16 エアシリンダ
32 垂直調整ねじ

Claims (5)

1. 可動顎(14)と、この可動顎の開閉装置(16)と、この開閉装置を装着する支持部(4)を有する基台(1)と、この基台に固定されて前記支持部と対向している固定顎(2)と、前記支持部(4)及び固定顎(2)の高さ方向の中間部両側に両端を固定して装架されたガイドバー(6)とを備え、当該ガイドバー(6)は可動顎(14)の開閉ガイドとなると共に基台の支持部(4)と固定顎(2)とを繋いでワークの把持反力による基台(1)及び固定顎(2)の変形を防止している、ワークバイス。
2. 前記ガイドバーの両端に前記支持部と固定顎とが離隔する方向の変位を規制する嵌合部材(8)を備えている、請求項１記載のワークバイス。
3. 前記ガイドバーの両端が前記支持部及び固定顎に固定ボルト(7)で固定され、この固定ボルトの周囲に、前記両側のガイドバーの間隔を調整する複数本の水平方向の調整ねじ(9)が前記ガイドバーに螺合して設けられている、請求項１又は２記載のワークバイス。
4. 前記可動顎はその両側の前記ガイドバーに嵌合する摺動凹所(10)を備え、この摺動凹所の対向する面の少なくとも一方に薄板状のシュー(11)を備え、前記可動顎には、前記シューの背面に当接して当該シューの位置を調整する遊隙調整ねじ(12)が設けられている、請求項１、２又は３記載のワークバイス。
5. 前記ガイドバーの両端の固定部に前記支持部及び固定顎に螺合された垂直方向の調整ねじ(32)を備え、当該調整ねじにより前記ガイドバーの高さないし上下方向の傾きを調整可能とした、請求項１、２、３又は４記載のワークバイス。

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