JP2018103321A - ワークバイス - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの中心を基準としてワークを把持するワークバイスにおいて、ワークを高い剛性で支持することが可能なワークバイスを得る。【解決手段】口金台には、口金台を対称に開閉するねじ軸の両側に、ねじ軸方向に細長いガイド板が固定されている。一方の口金台に固定したガイド板と他方の口金台に固定したガイド板とは、２枚重ねの状態で、基台のガイド溝に摺動自在に嵌合している。各ガイド板とガイド溝の内壁面との間にねじ軸方向の複数のガイド条が形成され、ワークを把持したときにガイド板の上方への移動を規制する面が高い精度で加工されている。【選択図】図６

Description

この発明は、工作機械のテーブルに取り付けてワークを把持するのに用いるワークバイスに関するもので、５面加工機などワークの中心を基準として加工を行う工作機械に特に好適なワークバイスに関するものである。

一般的なワークバイスは、工作機械のテーブルに固定される基台と一体の固定口金と、この固定口金に向けて進退する可動口金との間でワークを把持する構造である。５面加工機やマシニングセンタなどにおいては、ワークの中心を基準として加工が行われる場合が多いが、上記構造のワークバイスを用いてテーブルに固定したワークを加工する場合、バイスやワークが熱変形すると、ワークの中心を基準とする加工位置に誤差（偏り）が生じる。

従って、ワークの中心を基準として加工を行う場合には、ワークの中心を基準としてワークを把持することができるバイスでワークを把持するのが好ましい。本願出願人は、特許文献１において、ワークの中心を基準としてワークを高い剛性で把持することができるワークバイスを提案している。

特許文献１記載のワークバイスは、口金を開閉するねじ軸が軸方向両側に右ねじと左ねじとを備え、左右のねじに口金台のナット部材が螺合しており、口金台のねじ軸の両側にねじ軸方向に細長いガイド板が固定され、一方の口金台に固定したガイド板と他方の口金台に固定したガイド板とが、摺動自在に面接触した状態で、基台に設けたねじ軸方向のガイド溝に摺動自在に嵌合しているというものである。

特許文献１に実施例として記載されたワークバイスは、基台に対する口金台の上下方向の位置を規制するために、内側のガイド板とガイド溝の内側内壁面との間に、及び、外側のガイド板とガイド溝の外側内壁面との間に、それぞれねじ軸方向の１条のガイド条が設けられている。

また本願出願人は、特許文献２において、ワークを把持したときにワークから口金に作用する把持反力によって、把持したワークをバイスの基台ないし当該基台上に置かれた受台に押し付ける機能を備えたワークバイス用の口金を提案している。特許文献２記載の口金は、図２に想像線で示すように、口金台４５に固定される台ブロック５１の前面とワークを把持する口金ブロック５２の背面との間に、ワークを把持したときに口金ブロック５２に作用する把持反力Ｆの分力Ｆｖが、口金ブロック５２を下方に押す方向となる多段の傾斜摺接面５３を備えているというものである。

特開２０１２‐２４５５８７号公報 国際公開第２００２／０４９８０９号パンフレット

ワークバイスに把持されたワークを５面加工機で加工する際には、ワークに種々の方向の力が加わる。特許文献１記載のワークバイスで種々のワークの加工を行ったところ、ワークをねじ軸方向に加工するとき、及びワークをワークバイスの基台側に押し付ける方向の加工を行ったときには、高い加工精度を実現することができた。一方、図５に矢印Ｐｖ、Ｐｈで示すワークＷの側面を下から上へと加工するときや、ワークＷの上面を図５の左右方向に加工するときには、所望の加工精度が得られないことがあり、同じ構造であっても個々のワークバイスによって、加工精度に相違があることが判明した。

この発明は、５面加工機によるワークの加工において、重切削が可能でかつより高い加工精度を実現できるワークバイスが要求されていることに鑑み、上記の知見に基づいて特許文献１記載のバイスを改良して、バイスの寸法を大きくすること無く、より高い加工反力に耐えてより高精度の加工かできるワークバイスを提供することを課題としている。

この発明のワークバイスは、特許文献１記載のワークバイスと同様な基本構造を備え、かつ、対向する口金台４５（４５ａ、４５ｂ）を開閉するねじ軸３と平行に基台１に設けた上向コ字形断面のガイド溝１４の内壁面１５（１５ａ、１５ｂ）と口金台４５を案内するガイド板４３（４３ａ、４３ｂ）との摺接面８（８ａ、８ｂ）にそれぞれ複数本のガイド条６（６ａ、６ｂ）、７（７ａ、７ｂ）を設けたことを特徴とし、各ガイド条６、７の、ガイド板４３が上方へ移動するのを阻止している面がワークＷを把持したときに押接される規制面ｃ、ｄとされ、ガイド板４３の下方への移動を阻止する面相互の間にガイド条６、７の加工誤差を許容する遊隙ｅを備えた面とされていることを特徴とする。

好ましいこの発明のワークバイスは、ワークＷを把持したときに作用する反力ＦによりワークＷを基台１側に押す方向の分力Ｆｖを生じさせる斜面５３を備えた口金５が装着されているワークバイスである。

この発明のワークバイスは、特許文献１記載のワークバイスと同様な基本構造を備えている、すなわち、工作機械のテーブルに固定される基台１に両端を回転自在かつ軸方向移動不能に軸支されたねじ軸３を備えている。ねじ軸３は、長手中央を境にして、その軸方向両側に等しいリードの右ねじと左ねじとが設けられている。

特許文献１記載のワークバイスと同様に、ねじ軸３の右ねじと左ねじには、それぞれ口金台４５のナット部材４（４ａ、４ｂ）が螺合しており、この口金台４５には、ねじ軸３の軸直角方向の両側となる位置に、ねじ軸３の軸方向に細長いガイド板４３が固定されている。右ねじ側と左ねじ側とのいずれか一方の口金台４５ａに固定したガイド板（内側ガイド板）４３ａと、他方の口金台４５ｂに固定したガイド板（外側ガイド板）４３ｂとは、その対向する平面同士が摺動自在に面接触した２枚重ねの状態となっている。そしてこの２枚重ねのガイド板４３ａ、４３ｂが、基台１に形成したねじ軸方向のガイド溝１４に摺動自在に嵌合している。

この発明のワークバイスは、ガイド板４３とガイド溝の内壁面１５との摺接面８にねじ軸方向の複数のガイド条６、７が形成されている。各ガイド条６、７は、凹溝４６（４６ａ、４６ｂ）とこれらの凹溝に摺動自在に嵌合する突条１６（１６ａ、１６ｂ）との対で形成されている。

この発明の好ましい構造は、内側ガイド板４３ａと外側ガイド板４３ｂとの摺接面が、ねじ軸方向のガイドキー４９で相対移動方向を案内されている構造を備えたものにおいて、当該ガイドキー４９を収容する中間凹溝４８（４８ａ、４８ｂ）の下面が、複数のガイド条の内の最下部のガイド条の下面と同一高さの面とされている。これにより、中間凹溝４８の高さ位置を正確に加工することができ、内外のガイド板４３ａ、４３ｂ相互の上下方向の位置をより正確に案内することできる。

特許文献１記載のワークバイスと同様に、ねじ軸３は、張力を付与した状態で、その両端を基台に軸支されている。ナット部材４にはそれぞれ口金台４５が固定され、この口金台にワーク形状に合わせた口金５が取り付けられる。ねじ軸３を回動すると、対向する口金５、５は、その進退方向の中間位置を中心として対称に進退する。

この発明のワークバイスは、特許文献１記載のワークバイスと同様に、ワークの中心を基準にしてワークを把持するワークバイスにおいて、口金台のガイド長さを長くでき、かつねじ軸に張力を加えた状態でその両端を基台に軸支することにより、口金の移動方向の剛性を高くすることが容易に可能である。

更にこの発明のワークバイスは、口金台を案内するガイド板の上下位置を案内するガイド条を複数とし、ワークを把持したときのガイド板の上方への移動を強固にかつ高い精度で規制しているので、ワークに上向の加工反力やねじ軸と交叉する方向の加工反力が加わったときにも、ワークを設定された位置に強固に固定することができる。

従って、この発明のワークバイスにより、ワークの中心を基準としてワークを把持することが可能な高い支持剛性を備えたワークバイスを得ることができるという効果がある。

ワークバイスの一実施例を示す全体斜視図 図１のバイスのの中央部における断面側面図 同平面図 同正面 図２のＡ部断面図 図５の要部の拡大図

次に図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図において、１は基台である。基台１は、図５に示すように、底板１１と両側の略三角断面の側板１２と、この側板１２より低い高さの中凸部１３とを備え、中凸部１３の頂面にＵ字溝を形成した段面形状をしており、両側の側板１２と中凸部１３との間に断面矩形のガイド溝１４が形成されている。

ガイド溝１４は、中凸部１３の両側に形成され、その内側（中凸部側）内壁面１５ａ及び外側（側板側）内壁面１５ｂには、それぞれ２条の内側突条１６ａ、１７ａ及び外側突条１６ｂ、１７ｂが形成されている。中凸部１３は、後述する軸受ブロック２の厚さ分だけ両端が削り落とされており、その分だけ底板１１及び側板１２の長さより短い。

中凸部１３の切り落とされた両端部の底板１１側には、後述する軸受ブロック２を固定するための３個の横ねじ孔１９が設けられている。また、略三角形断面の側板１２のガイド溝１４より外側の部分に、この基台１を工作機械のテーブルに固定するためのボルトを挿通する取付孔１８が複数設けられている。

２は軸受ブロックである。軸受ブロック２は、直方体形状のブロックの両側面に基台の内側突条１６ａ、１７ａの延長部分に位置する突起２０、２１と、後述するねじ軸３の端部が貫通する軸孔２２とを備えている。軸孔２２の軸方向両側には、座ぐり孔２３、２４が設けられている。軸受ブロック２は、深い方の外座ぐり孔２３を外側にして、横ボルト２５で基台１の中凸部１３の両端面に固定されている。

３は、口金を螺進退させるねじ軸である。ねじ軸３は、基台の中凸部１３の直上に位置している。ねじ軸３は、長手中央を境にして等しいリードの右ねじ３１ａと左ねじ３１ｂとが形成され、かつその両端には、両端を基台に軸方向移動不能に固定するための雄ねじ３２を備えている。ねじ軸３は、その両端を基台に固定した軸受ブロック２の軸孔２２に挿通し、外座ぐり孔２３に嵌装したスラスト軸受３３を雄ねじ３２に螺合した外ナット３４で軸方向両端を締め付けることにより、張力を付与した状態で軸方向移動不能、かつ回動自在に軸支されている。

外ナット３４を貫通したねじ軸の両先端には、ねじ軸３を回動させる工具を嵌め込むための六角頭３５が取り付けられている。軸受ブロックの内座ぐり孔２４には、小荷重のスラスト軸受３６とこれを軽く締め付けている内ナット３７とが収容されている。図には示してないが、外ナット３４及び内ナット３７には、締め付けた後、ナット位置を固定するための回り止めが設けられている。

ねじ軸３の右ねじ３１ａと左ねじ３１ｂには、それぞれナット部材４ａ、４ｂが螺合している。ナット部材４（４ａ、４ｂ）は、Ｕ字断面の突出部４１の中心にねじ軸３に螺合する雌ねじを備えており、その上部から両側に延びる鍔４２（４２ａ、４２ｂ）を備えている。一方のナット部材４ａの鍔４２ａには、内側ガイド板４３ａが固定され、他方のナット部材４ｂの鍔４２ｂには、外側ガイド板４３ｂが固定されている。内側ガイド板４３ａと外側ガイド板４３ｂとは、その対向する面が摺動自在に面接触した状態で基台のガイド溝１４にねじ軸方向に摺動自在に嵌装されている。

ガイド板４３ａ及び外側ガイド板４３ｂは、ねじ軸３の長手方向に細長い平板状の板で、互いに摺接する面及びガイド溝の内壁面１５と摺接する面は、正確に平行な平面に仕上られている。内側ガイド板４３ａのガイド溝の内側内壁面１５ａを向く面及び外側ガイド板４３ｂのガイド溝の外側内壁面１５ｂを向く面には、これらの内壁面に形成した突条１６ａ、１７ａ及び１６ｂ、１７ｂと摺動自在に嵌合する凹溝４６ａ、４７ａ及び４６ｂ、４７ｂが形成されている。

更に、図示実施例のものでは、内側ガイド板４３ａと外側ガイド板４３ｂの摺接面には、同一高さの位置に、凹溝４６、４７と平行な中間凹溝４８ａ、４８ｂが設けられ、この中間凹溝の一方に固定したガイドキー４９が他方の中間凹溝に摺動自在に嵌合している。

ねじ軸３の右ねじと左ねじにそれぞれ螺合している口金台４５ａ、４５ｂの対向面には、図２に示した構造の口金５が取り付けられている。前述したようにこの口金５は、ワークを把持したときにワークを下方（バイスの基台の底面側）に押す方向の分力Ｆｖを生ずる。この分力の反作用として、口金台４５には、ワークを把持したときに口金台４５を上方に押す方向の力が加わる。

図６は、この発明のワークバイスでワークを把持したときのガイド溝１４の内壁面１５（１５ａ、１５ｂ）と内外のガイド板４３（４３ａ、４３ｂ）との関係、及び突条１６、１７（１６ａ、１７ａ、１６ｂ、１７ｂ）と凹溝４６、４７（４６ａ、４７ａ、４６ｂ、４７ｂ）との各面の摺接及び遊嵌関係を誇張して示した図である。

すなわち、ガイド板４３の上方への移動を規制している規制面ｃ、ｄ、図の例ではガイド溝１４の内壁面に設けた突条１６、１７の下面とガイド板４３ａ、４３ｂに設けた凹溝４６、４７の上向き面とを、高い寸法精度及び面精度とし、その反対側の突条１６、１７の上面と凹溝４６、４７の下向き面との間に摺動及び加工誤差に必要な遊隙ｅが存在するように、基台のガイド溝１４及び内外のガイド板４３を加工する。この加工は、ガイド板４３の上面から凹溝４６、４７の下面までの加工寸法ｆ、ｇ及び突条１６、１７の上面間の寸法ｈを高精度で加工することにより実現できる。

また、中間凹溝４８（４８ａ、４８ｂ）は、その下面が複数設けたガイド条のうちの最下部の凹溝４７の下面と同一高さの面にして設けられている。

図示実施例のワークバイスは、特許文献１に記載のワークバイスと同様に、ねじ軸３及びこれに螺合するナット部材４の雌ねじを切粉から保護するカバー６０を備えている。すなわち、ナット部材４の上面の突出部４１の上方となる中央部分には、カバー６０のための側面視で浅い台形状のガイド面４４が形成されている。

ナット部材４は、口金台４５に縦ボルト４７で固定されている。縦ボルト４７は、ナット部材４の鍔４２を貫通してガイド板４３に螺合しており、この縦ボルト４７が口金台４５にナット部材４を固定すると共に、ガイド板４３を口金台４５に固定している。

口金台４５の縦ボルト４７が貫通していない中央部分には、底面に側面視で浅い山形の溝が設けられ、ナット部材４の中央部上面と口金台４５の中央部下面との間に、カバー６０が摺動自在に通過可能なスリット状でかつ側面視で浅い台形状に屈曲するカバー通過孔６１が形成されている。

カバー６０は、可撓性を備えた帯状で、その両端が軸受ブロック２の上縁に固定した状態で装架されている。カバー通過孔６１の下面を形成しているナット部材４側の浅い台形状のガイド面４４の高さが、ナット部材の鍔４２の厚さに相当し、カバー通過孔を浅い台形状とすることで、両側のナット部材４の間でカバー６０が両側縁を内側ガイド板４３ａの内側上縁に設けた切欠溝６２に挿入されている。

図示実施例のワークバイスでワークを把持すると、口金５の傾斜摺接面５３作用により、ワークＷが下方に押され、ガイド板４３の上面又は当該上面に載置した受台５５（図２）に押し付けられ、バイス上でのワークの上下方向の位置が規定される。そして、ワークを下方に押し付けた反力として、口金台４５には上向きの力が作用し、この上向きの力は、口金台４５に一体的に固定されているガイド板４３に伝達される。この発明のワークバイスでは、ガイド板４３が複数本のガイド条６、７で上下方向の移動を規制されているため、より大きな上下方向の力に耐えることができる。また、これらの複数のガイド条６、７がガイド板４３の上方向の位置を正確に規制するので、ワークを正確な位置でより強固に固定することができ、特に工具が図５に矢印Ｐｖ、Ｐｈで示した方向に動いてワークを加工するときのワークの固定を正確かつ強固に行うことができる。

また、この発明のワークバイスの構造によれば、十分太いねじ軸３を設けることができ、当該ねじ軸に張力を付与した状態で基台１に両端を軸支することによって、ねじ軸方向の口金台４５の剛性も十分に高くすることができる。

１ 基台
３ ねじ軸
４（４ａ、４ｂ） ナット部材
５ 口金
６（６ａ、６ｂ） ガイド条
７（７ａ、７ｂ） ガイド条
８（８ａ、８ｂ） 摺接面
１４ ガイド溝
１５（１５ａ、１５ｂ） 内壁面
１６（１６ａ、１６ｂ） 突条
４３（４３ａ、４３ｂ） ガイド板
４５（４５ａ、４５ｂ） 口金台
４６（４６ａ、４６ｂ） 凹溝
４８（４８ａ、４８ｂ） 中間凹溝
４９ ガイドキー
５３ 斜面
ｃ、ｄ 規制面
ｅ 遊隙
Ｆ 反力
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 工作機械のテーブルに固定する基台と、
   長手方向の一側を左ねじとし他側を右ねじとして張力を付与した状態で両端を前記基台に回転自在に軸支されているねじ軸と、
   このねじ軸の左ねじと右ねじにそれぞれ螺合している口金台と、
   前記ねじ軸の両側において当該ねじ軸と平行に前記基台に設けられたガイド溝と、
   このガイド溝の前記ねじ軸に近い側の内壁面に摺接している内側ガイド板と、
   前記ガイド溝の前記ねじ軸から遠い側の内壁面と前記内側ガイド板とに挟まれた状態でこの両者に摺接している外側ガイド板と、
   前記内壁面とガイド板との摺接面に前記ねじ軸と平行に設けられて各ガイド板の摺動方向を当該ねじ軸と平行な方向に規制しているガイド条とを備え、
   ねじ軸の両側の外側ガイド板が一方の口金台に一体に固定され、ねじ軸の両側の内側ガイド板が他方の口金台に一体に固定され、
   ねじ軸の回転により外側ガイド板と内側ガイド板とが基台に対して反対の方向に等しいストロークで移動するワークバイスにおいて、
   前記摺接面にそれぞれ複数の前記ガイド条を備えている、ワークバイス。
2. 前記複数のガイド条の上下方向を向く面において、ガイド板が上方へ移動するのを阻止している面が規制面とされ、ガイド板の下方への移動を阻止する上方を向く面と下方を向く面との間にこれらのガイド条の加工誤差を許容する遊隙を備えた面とされている、請求項１記載のワークバイス。
3. 前記口金台に、ワークの把持反力によりワークを基台に対して下方に押す方向の斜面を備えた口金が装着されている、請求項２記載のワークバイス。
4. 前記内側ガイド板と外側ガイド板は、それらの摺接面の同一高さの位置に、前記ガイド条と平行な中間凹溝を備え、この中間凹溝の一方に固定したガイドキーが他方の中間凹溝に摺動自在に嵌合している請求項１、２又は３記載のワークバイスにおいて、
   前記中間凹溝の下面が、前記複数のガイド条の内の最下部のガイド条の下面と同一高さの面である、ワークバイス。

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