JPH079291A - バイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】設備費やランニングコストを削減し、かつ環境
破壊を起こすことなく被加工物の一定温度の冷却を実現
し、安定して被加工物を硬化させて固定することができ
るようにするとともに、被加工物を加熱することができ
るようにする。 【構成】バイス１０は、被加工物を固定するワーク台１
２と、ワーク台１２の下面に密着してワーク台１２を冷
却するペルチェ素子１４と、ペルチェ素子１４の周囲を
保持する断熱保持板１６と、ペルチェ素子１４の下面か
ら発生する熱を外部に放出させる放熱支持板１８と、放
熱支持板１８に密着して放熱支持板１８の熱を放出させ
る放熱ボックス２０と、放熱ボックス２０の左右の開口
端部に設置された吸気用ファン２２および排気用ファン
２４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バイスに関し、さらに
詳細には、ゴム、熱可塑性樹脂などの被加工物の機械加
工などを行うために、これらの被加工物をワーク台に固
定するようにしたバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゴムや熱可塑性樹脂などの変形し
やすい被加工物を機械加工する場合においては、被加工
物を特殊な治具により固定しなければならないため、治
具の着脱などの段取り工数が増大し、しかも治具の製作
費用が高価になってしまうという問題点があった。

【０００３】また、被加工物の性質、大きさ、および形
状によっては、治具に取り付けた際に被加工物が変形し
てしまうため、従来の治具による固定方法を用いること
ができないという問題があった。

【０００４】そこで、近年においては、上記したような
問題を解決するために、例えば、特公昭６２−４０１３
１号公報ならびに実開平１−７４０３４号公報に開示さ
れたような冷凍チャック法を用いたり、あるいはワーク
台上の被加工物に対して直接的にフロンガスなどの冷媒
ガスを吹き付けるなどして、被加工物を硬化させて固定
する手段が提案されている。

【０００５】上記特公昭６２−４０１３１号公報に開示
された冷凍チャック方法では、固定すべきワーク（被加
工物）を冷凍枠のキャビティ内に収容し、これを液体の
凍結温度以下に冷却した後、上記キャビティ内に液体を
注入し、この液体を凝固させてワークを固定する手段が
採られている。

【０００６】また、上記実開平１−７４０３４号公報に
開示された冷凍チャックは、被加工物と液体とを収容す
る凹部を形成した冷凍チャックの内部に冷却媒体を通
し、凹部に収容された液体を凍結させて被加工物を固定
するようになされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公昭６２−４０１３１号公報ならびに実開平１−７４０
３４号公報に示されたような冷凍チャック法にあって
は、冷凍枠のキャビティを冷却する大きな冷凍庫が必要
であったり、冷却媒体を循環させる冷凍装置や配管設備
などが必要であったりするため、設備費が高価にならざ
るを得ないという問題点があった。

【０００８】また、直接的にフロンガスなどの冷媒ガス
を被加工物に吹き付ける手段では、冷媒ガスを大量に消
費するためにランニングコストが高価なものとなり、ま
た、コスト節減のために一定のサイクルで冷媒ガスの吹
き付けを行う場合には、加工中に被加工物の温度が変化
する恐れがあって、温度管理が困難になるとともに、さ
らには、冷媒ガスとしてフロンガスを用いた場合には、
多量のフロンガスを大気中に放出するので環境破壊を引
き起こすなどの問題点が指摘されていた。

【０００９】さらにまた、上記した従来の技術において
は、いずれも単に被加工物を冷却するのみであり、被加
工物を加熱することはできなかった。

【００１０】本発明は、従来技術の有する上記したよう
な種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的
とするところは、設備費やランニングコストを増大する
ことなく、しかも環境破壊を招来することなしに被加工
物の一定温度の冷却を実現し、安定して被加工物を硬化
させて固定することができるようにするとともに、被加
工物を加熱することも可能なバイスを提供しようとする
ものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるバイスは、被加工物をワーク台に固
定するためのバイスにおいて、被加工物を載置するワー
ク台と、前記ワーク台の下面に密着して配置され、前記
ワーク台を冷却あるいは加熱する熱電素子と、上記熱電
素子を支持する支持装置とを有するようにしたものであ
る。

【００１２】また、本発明におけるバイスは、ゴム、熱
可塑性樹脂、あるいは変形しやすくて通常の固定治具が
使用できない被加工物をワーク台に固定するためのバイ
スにおいて、被加工物を載置するワーク台と、上記ワー
ク台の下面に密着して配置され、上記ワーク台を冷却す
る熱電素子と、上記熱電素子の周囲を保持する断熱保持
板と、上記熱電素子を支持する放熱部材とを有するよう
にしたものである。

【００１３】

【作用】上面の吸熱板と下面の放熱板との間に、多数の
半導体素子を組付け、この半導体素子に電流を流すこと
により、吸熱板と放熱板との間に温度差が生ずるように
構成されたペルチェ効果を用いた熱電素子（以下、ペル
チェ素子と称す。）を利用するものであって、吸熱板側
をワーク台の下面に密着させることにより、ワーク台を
安定した冷却温度に保持することができるので、ワーク
台の上の被加工物を一定の冷却温度で硬化させて固定す
ることができる。

【００１４】したがって、特殊な治具が必要である材
料、通常の固定治具が使用できない材料などをワーク台
に固定して加工する場合に、従来の冷凍チャック法によ
らずに、材料に適応した一定の温度で材料をワーク台に
硬化させて固定することができるので、設備費を安価に
することができ、しかも安定した機械加工などを行うこ
とが可能となる。

【００１５】また、ペルチェ素子の放熱板側をワーク台
の下面に密着させることにより、ワーク台を安定した温
度で加熱することができるので、ワーク台の上の被加工
物を一定の温度に加熱した状態で、機械加工などを行う
ことが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下図面に基づいて、本発明によるバイスの
一実施例を詳細に説明するものとする。

【００１７】図１は、本発明によるバイス１０の外観を
示す全体斜視図であり、また図２は、バイス１０の要部
構成を示す分解斜視図であって、このバイス１０は、所
定の加工機械などの移動テーブル上に設置されることに
なるものである。

【００１８】こうしたバイス１０は、例えば、ゴム、熱
可塑性樹脂などの変形しやすい被加工物Ａを固定するワ
ーク台１２と、ワーク台１２の下面に接触してワーク台
１２を冷却するペルチェ素子１４と、ペルチェ素子１４
の周囲を保持する断熱保持板１６と、ペルチェ素子１４
の下面から発生する熱を外部に放出させる放熱支持板１
８と、放熱支持板１８の下面に設置して放熱支持板１８
の熱を外部に放出させる放熱ボックス２０と、放熱ボッ
クス２０の前後または左右側に設置された吸気用ファン
２２および排気用ファン２４とを有して構成されてい
る。

【００１９】ワーク台１２は、熱伝導性の良好なアルミ
板により成形されており、上面に被加工物Ａが載置され
る凹部１２ａが形成されている。この凹部１２ａの上面
および下面は、ペルチェ素子１４ならびに被加工物Ａと
の密着性を良好にするために平滑に加工されている。な
お、被加工物Ａが固定される上面は、被加工物Ａの位置
ズレを防止するために、格子状の溝や、あるいは高さの
低い格子状の突条などを設けてもよい。

【００２０】ペルチェ素子１４は、上面側の吸熱板２６
と下面側の放熱板２８との間に、導電体により上下が挟
持された多数の半導体素子３０を組み付け、この半導体
素子３０にリード線３２を介して電流を流すことによ
り、吸熱板２６と放熱板２８との間に温度差を生じさせ
るものである。

【００２１】そして、これら吸熱板２６と放熱板２８と
の温度差を利用して、上面の吸熱板２６側をワーク台１
２の下面に密着させるとともに、下面の放熱板２８側の
熱を強制的に外部に放出させることにより、ワーク台１
２の表面を安定した冷却温度に保持することができる。

【００２２】上記ペルチェ素子１４の周囲を保持する断
熱保持板１６は、ペルチェ素子１４と同一厚さのセラミ
ック材などにより成形されており、この断熱保持板１６
の中央部にはペルチェ素子１４が嵌込まれる開口窓部３
４が形成されている。さらに、上記断熱保持板１６の側
壁面には、ペルチェ素子１４に通電するためのリード線
３２が挿入されるリード線穴３６が穿設されているとと
もに、断熱保持板１６の四隅には、下面の放熱支持板１
８の上に固定するためのボルトを挿通するボルト穴３８
が穿設されている。

【００２３】放熱支持板１８は、熱伝導性の良好なアル
ミ材により成形されており、下側に取り付けられる放熱
ボックス２０の上蓋を兼ねている。そして、断熱保持板
１６のボルト穴３８に挿通されたボルトが固着されるこ
とになるネジ穴４０と、下側の放熱ボックス２０に固定
するためのボルトを挿通するためのボルト穴４２とが穿
設されている。

【００２４】放熱ボックス２０は、上蓋を兼ねた放熱支
持板１８と、熱伝導性の良好なアルミ材により成形され
た左右一対の側面板４４とからなり、この側面板４４の
対向する内側には、多数の放熱フィン４６が一体に形成
されている。

【００２５】吸気用ファン２２および排気用ファン２４
は、それぞれ軸流ファンからなり、放熱ボックス２０の
左右の開口端部に設置される。

【００２６】次に、バイス１０の組み付け方法の一例に
関して説明する。まず、左右一対の側面板４４の上面に
放熱支持板１８を固定して、放熱ボックス２０を組み立
てる。それから、この放熱ボックス２０の左右に吸気用
ファン２２および排気用ファン２４を設置する。それか
ら、放熱支持板１８の上面に、ペルチェ素子１４を組み
付けた断熱保持板１６を固定し、さらに断熱保持板１６
の上面にワーク台１２を固定することによりバイス１０
の組み付けが行われる。

【００２７】ここで、上記各構成部材の接触面の間に、
熱伝導性の良好なシリコーン・グリスを塗布するか、あ
るいはシリコーン・シートを挟持するようにして、各構
成部材を締結することにより、各構成部材の密着性を高
めるとともに、各部材間の熱伝導性を向上させている。

【００２８】なお、放熱ボックス２０の底部には、必要
に応じて平板などを設けてもよい。

【００２９】以上の構成において、バイス１０を用いて
ワーク台１２に被加工物Ａを固定する場合について説明
する。

【００３０】まず、ワーク台１２の凹部１２ａの上面に
被加工物Ａを載置した後に、ペルチェ素子１４に通電を
開始すると、上面の吸熱板２６と下面の放熱板２８との
間に温度差が生じ、吸熱板２６側が急速冷却されるとと
もに、放熱板２８側が高温になる。

【００３１】従って、吸熱板２６の上面に密着している
ワーク台１２が冷却されることになるので、ワーク台１
２の凹部１２ａ上の被加工物Ａが冷凍硬化されるととも
に、大気中の水蒸気が凍結されることになる。このた
め、被加工物Ａの周囲が氷結されることになって、被加
工物Ａがワーク台１２に一体的に固定されるようになる
ものである。なお、凹部１２ａに予め水を注入しておく
と、この注入された水が凍結して被加工物Ａの周囲を氷
結させるので、被加工物Ａを一層強固にワーク台１２に
固定することができる。

【００３２】また、ペルチェ素子１４への通電時には、
放熱板２８側が高温になり、この熱が放熱支持板１８を
介して放熱ボックス２０に熱伝導される。この際に、放
熱ボックス２０の左右の端部に設置された吸気用ファン
２２および排気用ファン２４により、放熱ボックス２０
内に冷却風が導入され、内部の熱風が強制的に外部に放
出されているので、効率良く放熱板２８の熱を放熱でき
る。

【００３３】従って、上記ペルチェ素子１４の吸熱板２
６と放熱板２８との間に常に安定した温度差が維持され
ており、ワーク台１２上の被加工物Ａの冷却温度を常時
一定にして硬化させて、ワーク台１２に固定できるの
で、変形しやすいゴムや熱可塑性樹脂などの彫刻や切削
加工を容易に行うことができる。

【００３４】なお、ワーク台１２の所定位置に温度セン
サを設置しておき、温度センサからの信号によりペルチ
ェ素子１４の電流を制御して、ワーク台１２の設定温度
をコントロールすることも可能である。上記ペルチェ素
子１４は、被加工物Ａを「−４０°Ｃ」程度にまで冷却
することが可能であり、吸熱板２６と放熱板２８との温
度差は、最大で「８０°Ｃ」程度になる。

【００３５】また、上記した実施例においては、ゴム、
熱可塑性樹脂などの変形しやすい材料を加工する場合の
固定手段について説明したが、これに限定されるもので
はなく、ワカメ、コンブあるいはビニル・シートなどの
薄い材料、氷の彫刻、または通常の治具では固定できな
い材料なども、材料の性質が変化しない程度に硬化させ
て固定することができるので、機械加工などを容易に行
うことができるようになる。

【００３６】さらに、上記した実施例においては、ワー
ク台１２の表面を冷却して、被加工物Ａを硬化させる場
合についてのみ説明したが、これに限られることなく、
ペルチェ素子１４の上下を反転させることにより、ワー
ク台１２に固定された被加工物Ａを加熱する場合にも、
本発明を用いることができることは勿論である。

【００３７】このように、ワーク台１２に固定された被
加工物Ａを加熱するためにバイス１０を用いる場合に
は、単に機械加工などに用いることの他に、温度が上昇
することにより生成されるガスを用いた蚊取線香や、あ
るいは温度が上昇すると匂いを発散するようになる芳香
剤などを加熱することができるものである。

【００３８】なお、上記した実施例においては、ワーク
台１２の表面を平面状に形成しているが、これに限られ
ることなく、被加工物に応じてワーク台の表面の形状を
変えてもよいことは勿論である。即ち、被加工物とし
て、例えば、球面状のレンズを加工する場合には、ワー
ク台の表面を凹曲面状に形成することによって、被加工
物をさらに安定して固定できるようになる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４０】上面の吸熱板と下面の放熱板との間に、多
数の半導体素子を組付け、この半導体素子に電流を流す
ことにより、吸熱板と放熱板との間に温度差が生ずるよ
うに構成されたペルチェ素子を利用するものであって、
吸熱板側をワーク台の下面に密着させることにより、ワ
ーク台を安定した冷却温度に保持することができるの
で、ワーク台の上の被加工物を一定の冷却温度で硬化さ
せて固定することができるようになる。

【００４１】また、特殊な治具が必要である材料、極薄
型の材料、あるいは変形しやすい材料などを加工する場
合に、材料に適応した一定の温度に硬化させて固定する
ことができるので、加工性が向上する。

【００４２】さらに、ペルチェ素子の放熱板側をワーク
台の下面に密着させることにより、ワーク台を安定した
温度で加熱することができるので、ワーク台の上の被加
工物を一定の温度に加熱した状態で、機械加工などを行
うことも可能となる。

【００４３】従って、本発明のバイスによれば、設備費
やランニングコストを増大することなく、しかも環境破
壊を招来することなしに被加工物を一定温度で冷却する
ことができるので、安定して被加工物を硬化させて固定
することができるようになるとともに、被加工物を加熱
することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるバイスの外観を示す全
体斜視図である。

【図２】バイスの要部を示す分解斜視図である。

【図３】本発明によるバイスの組み付け状態を示す中央
部の断面図である。

【符号の説明】

１０ バイス １２ ワーク台 １４ ペルチェ素子 １６ 断熱保持板 １８ 放熱支持板 ２０ 放熱ボックス ２２ 吸気ファン ２４ 排気ファン ２６ 吸熱板 ２８ 放熱板 ３０ 半導体素子 ４４ 側面板 ４６ 放熱フィン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物をワーク台に固定するためのバ
   イスにおいて、 被加工物を載置するワーク台と、 前記ワーク台の下面に密着して配置され、前記ワーク台
   を冷却あるいは加熱する熱電素子と、 前記熱電素子を支持する支持装置とを有することを特徴
   とするバイス。
2. 【請求項２】 ゴム、熱可塑性樹脂、あるいは変形しや
   すくて通常の固定治具が使用できない被加工物をワーク
   台に固定するためのバイスにおいて、 被加工物を載置するワーク台と、 前記ワーク台の下面に密着して配置され、前記ワーク台
   を冷却する熱電素子と、 前記熱電素子の周囲を保持する断熱保持板と、 前記熱電素子を支持する放熱部材とを有することを特徴
   とするバイス。