JP4837364B2 - 小物ワークの固定ジグ - Google Patents

Description

この発明は、横型マシニングセンタのワークテーブルに多数の小物ワークを固定して同時加工を行う際に使用するワーク固定ジグに関するもので、特に前記ワークテーブルに立設した角柱状のワーク取付コラムの側面に多数の小物ワークを固定するための上記ジグに関するものである。

同一形状の多数の小物ワーク（寸法の小さい機械部品など）をロット単位で加工する場合、１個ずつ加工する方法では、加工機械へのワークの着脱が頻繁に行われることとなって、加工機械の稼働率が低下し、かつ着脱作業に人手を要して加工機械の自動運転も困難になるため、加工機械に多数のワークを所定の位置及び向きにして固定できるようにしたジグを複数個用意し、このジグに予めワークを固定しておいて、ジグごと加工機械に着脱することによって、多数の小物ワークを一括して着脱できるようにしている。

この方法によれば、加工機械に予めジグ上のワークの並びを加工プログラムなどにより記憶させておけば、加工機械はジグを介してワークテーブルに固定された多数の小物ワークを連続的に自動加工することができ、省力化と機械稼働率の向上が図れる。ジグへのワークの固定及び加工済ワークのジグからの取り外しは、加工機械が別のジグに固定されているワークを加工している間に行ってやればよいので、作業者が加工機械に張り付いている必要がなくなり、作業者の手の空いた時間にワークをジグに固定する作業を行えばよく、作業能率を高くできると共に、作業負担も軽減される。

加工機械が横型マシニングセンタであるときは、上記のような多数の小物ワークの一括加工をする際にテーブルに角柱状のワーク取付コラムを立設し、このコラムの４つの側面に小物ワークを固定したジグを取り付けるようにしている。図７はその例を模式的に示したもので、１は横型マシニングセンタ、２はその工具ヘッド、３は工具軸、４は工具軸３に固定された工具であり、マシニングセンタはこの工具４の自動交換装置を備えている。５は垂直軸回りに旋回位置決め可能なワークテーブルである。

このような構造の横型マシニングセンタで多数の小物ワークを加工するときは、図８に示すように、ワークテーブル５の旋回中心と軸心を一致させて断面正方形の角柱状のワーク取付コラム６をワークテーブル５に固定し、このコラム６の４側面に表面に多数のワーク７を所定の配列で固定した矩形板状のジグ８を固定し、ワーク７の配列に従って工具ヘッド２又は工具ヘッド２とテーブル５とを移動させて、コラム６の１つの側面に固定されているワークの加工を行い、更にワークテーブル５を９０度旋回して隣の側面に固定されているワークの加工を順次行うというようにして、コラム６の４側面に固定されたワーク７を連続的に加工する。

すべてのワークの加工が終了したら機械を停止し、ジグ８をコラム６から取り外すことによって加工済ワークを一括して取り外す。図の例では、コラム６の４面にそれぞれ２個のジグ８が取り付けられており、各ジグ８に５個ずつ縦２列にして１０個のワーク７が固定されているので、８０個のワークを連続して自動加工することができる。

このようなワークの加工においては、ジグ８にワーク７を固定するための口金をワークの加工の邪魔にならない形状や位置に設けているが、ワーク７のジグ８側の面（背面）や同一面上に隣接して隣のワークが固定されている側面は加工することができない。

従って、コラム６の各側面にワーク７を縦１列で固定したときは、ワーク７の工具軸に向く面（前面）と左右両側面の加工が可能であり、縦２列に配置したときは、ワークの前面と各列の外側となる側面の２面の加工が可能であるが、ワークを縦３列以上にして配置したときは、ワークの前面のみしか加工できない。図８の想像線で示す位置に工具を移動すれば、各面の両端の列に配置されたワークは、その前面と外側側面１０（同一面上に固定されている隣接ワークが存在しない側の側面、以下「開放側面」と言う。）の加工は可能であるが、中間の列のワークには開放側面が存在しないので、機械に固定されたすべてのワークについて２面加工を行うことは不可能である。

更に図８に示す開放側面１０の加工においても、加工深さが大きいと、工具軸３や工具ヘッド２が隣接する面に固定されたワーク７やジグ８に干渉するため、深孔加工などができないという問題がある。

そのため、小物ワークを多数固定するジグを用いる従来の横型マシニングセンタの加工では、ワークに２面以上の加工が必要なときは、加工面が前面となるようにジグ上のワークを固定しなおして１面ずつ加工を行っていた。

上記のように従来のジグを用いた加工方法では、横型マシニングセンタでジグに固定した多数の小物ワークを一括加工する場合、ワークの一面のみしが加工できないため、２面（２方向）の加工を必要とするワークは、一方の面の加工を終わった後、ジグを機械から取り外してワークを付け直し、他方の面を加工するという２工程の加工となり、加工途中でワークの付け直しという煩雑な作業が必要となるほか、ワークの方向を変えて固定するため、２種類のジグが必要になることも多いという問題があった。

たとえば図６に示すような下部両側に取付フランジ１１が付いた角型のブロックで、そのブロック本体には軸孔１２があり、かつ取付フランジ１１には、軸孔１２と交叉する方向の取付孔１３が設けられているという、軸受ブロックや丸棒の支持ブラケットなどとしてよく用いられる形状の部品７を加工する場合、図のＡ方向とＢ方向との２面の加工が必要であり、またＡ方向から加工を行うときは、ジグに部品の側面を当てた状態で固定しなければならず、Ｂ方向の加工を行うときは、部品にジグの底面を当てた状態で加工を行わなければならず、側面と底面の形状が異なるので、ジグにワークを固定する口金の形状や位置が異なることとなり、結局Ａ方向から加工する際のジグとＢ方向から加工する際のジグとの２種類のジグを用意しなければならないことになる。

なお、図６に示した部品７の取付孔１３には、座ぐり１４が設けてあり、頂部には取付孔１３と平行な方向のタップ孔１５が設けられている。

この発明は、上記のような２方向からの加工を必要とする小物ワークの当該２方向からの加工をジグ上でのワークの方向を変えることなく行うことができる横型マシニングセンタ用のワーク固定ジグを提供することを課題としている。

この発明は、横型マシニングセンタのワークテーブル５に立設したワーク取付コラム６の側面に上方から見て当該側面の面方向に対して所定の角度、一般的には４５度の角度で複数列の小物ワーク７を固定する斜面１７、受け面１８及び押え口金１９を備えたワーク固定ジグを提供することにより、上記課題を解決したものである。

本願の請求項１記載の発明に係るワーク固定ジグは、横型マシニングセンタのテーブル５に立設された角柱状のワーク取付コラム６の側面に固定する小物ワークの固定ジグであって、ワーク取付コラム６への取付面に対して等しい角度で傾斜する両側斜面１７、１７を備えた畝２５と、前記斜面の裾部で当該斜面と直交する受け面１８、１８と、前記畝の頂部から前記両側斜面１７、１７の交叉角の略２等分線の方向に螺合された締結ボルト２２と、この締結ボルトで前記両側斜面及び受け面にワークを付勢する両側押え面１９ａ、１９ａを備えた押え口金１９とを備え、前記畝の延在方向が上下方向となる方向にして前記コラムに固定される、横型マシニングセンタ用の小物ワークの固定ジグである。

上記ジグに形成される斜面１７の前記コラム６のジグ取付面に対する傾斜角は一般的なワークでは４５度となり、従って、畝２５の両側の斜面１７、１７の交叉角は９０度となるが、ワークの形状や加工方向に応じて、４５度以外の角度とすることもできる。しかしこの場合であっても、斜面１７や受け面１８に断面が台形や直角三角形のスペーサを置いてワークの形状や加工方向に対応できるので、上記の傾斜角を４５度とした構造が汎用性が高い。なお、上記の傾斜角を４５度としたとき、畝２５の両側の斜面１７相互の交叉角（畝の頂角）は９０度となる。

上記構造のジグ２０に固定される小物ワーク７は、互いに直交する面を斜面１７と受け面１８に当てた状態で位置決めされる。マシニングセンタに取り付けたときの上下方向の位置は、適宜位置決めピン２１などを植設することによって規定する。押え口金１９は、締結ボルト２２で締結されてワーク７を斜面１７と受け面１８との両方に押し付ける方向に移動してワーク７を固定する。この状態でワークの前面（斜面１７に当っている面と反対の面）７ａと、押え口金１９が当っている開放側面７ｂの両方向からワーク７の加工を行うことができる。押え口金１９は、当該押え口金が押えているワークの面７ｂの加工を妨げない形状及び位置に設ける。この押え口金１９のマシニングセンタに取り付けたときの上下方向の位置を調整することができるように、畝２５の中央部にその長手方向のＴ溝を設けて、このＴ溝に挿入したＴナットに締結ボルト２２を螺合する構造とすることもできる。

ワークに貫通孔１２、１３などを設けるときは、工具刃先との干渉を避けるために、斜面１７や受け面１８の貫通孔に対応する箇所に凹所ないし凹溝１７ａ、１８ａを設けておく。またワーク７の寸法が小さいときや、ワークの斜面に当たる面と受け面に当たる面との成す角が直角でないときは、受け面１８に矩形断面や直角三角形ないし台形断面のスペーサ３１（図９参照）を置いてワークを固定する。またワークの高さ寸法及び厚さ寸法が共に小さいときは、このスペーサとして断面Ｌ形のスペーサを用いる。

一般的なワークは、隣接する二面が直角に交叉している形状であり、このようなワークを固定するジグにおいては、畝の両側の斜面１７の交叉角、斜面１７と受け面１８の交叉角及び押え口金１９の両側の押え面１９ａの交叉角は、全て直角である。しかし側面形状が台形であったり、ある面の加工方向が面直角方向からずれた方向であったりするときは、畝の両側の斜面１７の交叉角、斜面１７と受け面１８の交叉角ないし押え口金１９の両側の押え面１９ａの交叉角を、９０度から外れた角度とした方が良い場合もある。この場合の交叉角は、ワーク形状や同時に加工しようとする２面のそれぞれの加工方向を考慮して定めてやればよい。

畝の両側の斜面１７の交叉角が９０度の場合、上記構造のジグ２０に固定されたワーク７は、ジグ２０をマシニングセンタのワークテーブル５に立設したワーク取付コラム６の側面に取り付けられた状態でコラム６の側面を工具軸３に対して４５度の方向に向けた状態で加工される（図５参照）。畝２５の両側の斜面に固定された隣接するワーク７は、その一方のワークの前面７ａと他方のワークの開放側側面７ｂとが工具軸３側を向く。図５の状態からワークテーブル５を９０度旋回すると、前記一方のワーク７の開放側側面７ｂと、前記他方のワークの前面７ａとが工具軸３側を向き、隣接する隣の列のワークが工具軸３に対して斜めの方向に位置するので、隣接するワークと工具や工具軸とを干渉させることなく、コラム６の各側面に固定された３列以上の複数列のワークのすべてに対して図６の２方向Ａ、Ｂからの加工が可能になる。

畝の両側の斜面１７の交叉角は、ワークの形状や加工方向により、９０度と異なる角度となる場合もある。畝の両側の斜面１７の交叉角が９０度でないときは、上記構造のジグ２０の畝２５の両側の斜面に固定された隣接するワーク７は、その一方の前面７ａと他方の開放側側面７ｂとを加工するとき、加工しようとする面が工具軸３側を向くようにワークテーブルを割出旋回しながら加工を行う。この場合も、隣接する隣の列のワークが工具軸３に対して斜めの方向に位置するので、隣接するワークと工具や工具軸とを干渉させることなく、コラム６の各側面に固定された３列以上の複数列のワークのすべてに対して２方向からの加工が可能である。

以上のように、この発明のワーク固定ジグによれば、３列以上の複数列にしてマシニングセンタに取り付けたワークのすべてに対してジグ上でのワークの取付方向を変更することなく、２方向からの加工が可能になる。従って、図６に示したような２方向からの加工が必要なワークをジグ上で取付方向を変更することなく、連続した１工程で加工を行うことができ、加工途中でのワークの付替えという面倒な作業が不要になるばかりでなく、２方向の加工を１回の機械への取り付けで連続的に行うことができるので、加工能率も向上し、更に１個のジグでワークの２面を加工することができるので、ジグの種類も少なくできるという効果がある。

以下、図６に示したワークを加工するためのジグを例にして、この発明の好ましい実施形態を説明する。図１はジグの上面図、図２はジグの正面図、図３は図１、２で示したジグにワークを固定してマシニングセンタのテーブルに立設したワーク取付コラム６の側面に２個のジグを取り付けた状態を示すコラム側面の正面図、図４は図３の態様でコラムの４側面にジグ２０を２個ずつ取り付けた状態を示すコラムの上面図である。

ジグ２０は矩形平板状で、そのワーク取付面には、ワーク取付コラム６に取り付けたときに上下方向となる１本の畝２５が形成されている。畝２５の両側は、４５度傾斜した斜面１７となっており、従って両側の斜面１７は、畝２５の幅方向中央で９０度で交叉する。畝２５の頂部は、幅狭い平坦な頂面２５ａとされ、この頂面に押え口金１９を固定するためのねじ孔２６が設けられている。斜面１７の裾辺（頂面２５ａに連なる辺と反対側の辺）には、斜面１７と直行する受け面１８が一体に形成されている。更に図のジグは、受け面１８の外側に斜面１７と平行な側斜面２７が形成されている。

図の実施例のジグ２０における押え口金１９は、図６に示した形状のワーク７の頂面７ｂを押える構造であるが、当該頂面の中央にタップ孔１５を加工する必要がある関係上、このタップ孔１５を避けた位置で頂面７ｂを押えることができるような厚さの二等辺直角三角形の直角の角を切り欠いた形状をしており、その中央に締結ボルト２２を挿通する孔が設けられている。そして、この押え口金１９が比較的薄い厚さであるために、ワークが不安定になるのを避けるために、図の実施例のものでは、側斜面２７にワークの受け面側の端部を押える補助口金２８を設けている。この補助口金は、側斜面に設けたタップ孔に螺合する補助締結ねじ２９で締結されている。

斜面１７には、斜面１７上に配置される複数の（図３の例では６個）のワークの高さ方向の位置を規定するための位置決めピン２１が各ワークの位置を個別に規定できるように植立されている。更に斜面１７には、ワークを貫通する軸孔１２を加工するときに工具先端との干渉を避ける浅い凹溝１７ａが設けられており、同様に受け面１８には、ワークの取付孔１３を加工するときに工具先端との干渉を避ける浅い凹溝１８ａが設けられている。押え口金１９は、畝２５の両側の斜面に取り付けたワークを同時に固定するので、畝２５に沿って所定間隔で６箇所配置され、補助口金２８は、左右それぞれの側斜面２７に６個ずつ配置されている。また、側斜面２７と頂面２５ａの適宜な位置にジグ２０をコラム６の側面に固定するための座ぐり孔付きのボルト孔３０が設けられている。

図６に示したワーク７は、その軸孔１２を受け面１８と平行な方向にし、かつフランジ１１を設けた底面を受け面１８に当てた状態で、かつ位置決めピン２１で畝の長手方向の位置を規定された状態でジグ２０上に定置され、締結ボルト２２及び補助締結ボルト２９を締結することにより、押え口金１９及び補助口金２８で締結されて固定される。

このようにして２列×６個の１２個のワーク７を固定したジグ２０を図３、４に示すように、横型マシニングセンタのワークテーブルに立設したワーク取付コラム６の４つの側面に１個又は複数個（図の例では２個）取り付ける。そして、加工しようとするワークが取り付けられたコラム側面を工具軸に対して４５度の方向を向くようにワークテーブルを旋回位置決めして、適時ワークテーブルの９０度の旋回と工具交換とを行いながら、ワークの軸孔１２、取付孔１３及びタップ孔１５を加工してゆく。

この加工の際にコラム６の側面が工具軸３に対して４５度の方向を向いているため、コラムの同一側面に配置した左右方向に隣接するワークが工具４や工具ヘッドと干渉するのを避けることができ、かつワークテーブルを９０度旋回させることにより、当該側面の傾斜方向を逆向きの４５度の傾斜方向とすることができ、加工しようとする２つの面をコラム側面に対して４５度の方向にして固定したワーク７の直交する２面の加工が可能である。

図１ないし４の例は、ワークの２つの加工面が直交する場合の例であるが、受け面１８と斜面１７又は斜面１７と押え口金の押え面１９ａとの角度をワーク形状に応じた角度とすることにより、加工する２面が直交しないワークに対する２面加工も行うことが可能である。

図９及び図１０はその例を示した図で、図９は畝２５の両側の斜面１７の交叉角αが鈍角となっているジグの例で、かつこの例では、受け面側にスペーサ３１が介装されている。また図１０の例は、ワーク７の頂面７ａが前面７ｂと直交していないワークを加工する場合の例で、畝２５の両側の斜面１７の交叉角αが９０度であるのに対して、押え口金の押え面１９ａが鈍角となっている。このように、畝の両側の斜面１７相互のの交叉角、斜面１７と受け面１８の交叉角、押え口金１９の両側の押え面１９ａ相互の交叉角などは、ワークの形状や加工方向に合わせて９０度以外の角度とすることもできるし、またスペーサ３１の断面形状を矩形、台形、三角形断面などのワークの寸法や形状に合わせた形状とすることにより、種々の形状ないし加工方向のワークに対応することもできる。

この発明のジグの一例を示す上面図 図１のジグの正面図 ワークを固定した２個のジグをマシニングセンタのワークテーブルに立設したコラムの一側面に２個取り付けた例を示す正面図 図３の態様でジグを取り付けたコラムの上面図 この発明のジグに固定したワークの加工態様を示す説明図 ２方向の加工面を持つワークの例を示す斜視図 従来のジグを用いて横型マシニングセンタで多数の小物ワークを加工している状態を模式的に示す側面図 ワークを固定した従来構造のジグを固定したコラムの模式的な上面図 この発明のジグの第２例を示す上面図 この発明のジグの第３例を示す上面図

符号の説明

６ コラム
７ ワーク
17 斜面
18 受け面
19 押え口金
19a 押え面
22 締結ボルト
25 畝

Claims (2)

1. 横型マシニングセンタのテーブル(5)に立設された角柱状のワーク取付コラム(6)の側面に固定する小物ワークの固定ジグにおいて、前記コラムへの取付面に対して等しい角度で傾斜した両側斜面(17,17)を備えた畝(25)と、前記斜面の裾部で当該斜面と直交する受け面(18,18)と、前記畝の頂部から前記両側斜面の交叉角の略２等分線の方向に螺合された締結ボルト(22)と、この締結ボルトで前記両側斜面及び受け面にワークを付勢する両側押え面(19a,19a)を備えた押え口金(19)とを備え、前記畝の延在方向が上下方向となる方向にして前記コラムに固定される、横型マシニングセンタ用の小物ワークの固定ジグ。
2. 前記斜面(17)が前記コラム(6)への取付面に対して４５度の傾斜角の斜面である、請求項１記載の小物ワークの固定ジグ。

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