特開 2023-136636 ワーク固定治具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023136636

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】ワーク固定治具

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/08 20060101AFI20230922BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022042420

(22)【出願日】2022-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】503234609

【氏名又は名称】佐々木工機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 政仁

(72)【発明者】

【氏名】境 久嘉

(72)【発明者】

【氏名】植田 兼史

【テーマコード（参考）】

3C016

【Ｆターム（参考）】

3C016DA02

(57)【要約】

【課題】簡易かつ固定作業の自由度が高いワーク固定治具を提供する。
【解決手段】ワーク固定治具は、載置面９２に対して移動可能なベース部１０と、ベース部１０内に長手方向に沿って形成され、外部から供給された圧縮空気が流れる第１流路部３０と、第１流路部３０に設けられ、圧縮空気の流れによってベース部１０と載置面９２の間の空気を吸引する負圧を発生させることでベース部１０を載置面９２に吸着させる負圧発生部３５と、第１流路部３０の負圧発生部３５よりも下流側にて第１流路部３０と接続し、短手方向に沿ってベース部１０を貫通している第２流路部４０と、ベース部１０の第２流路部４０が貫通している一対の側面１５ａ、１５ｂの各々に設けられている２つの排気口４２ａ、４２ｂを備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを載置面に対して固定するためのワーク固定治具であって、
前記載置面に対して移動可能なベース部と、
前記ベース部内に第１方向に沿って形成され、外部から供給された圧縮空気が流れる第１流路部と、
前記第１流路部に設けられ、前記圧縮空気の流れによって前記ベース部と前記載置面の間の空気を吸引する負圧を発生させることで前記ベース部を前記載置面に吸着させる負圧発生部と、
前記第１流路部の前記負圧発生部よりも下流側にて前記第１流路部と接続し、前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記ベース部を貫通している第２流路部と、
前記ベース部の前記第２流路部が貫通している一対の側面の各々に設けられている２つの排気口と、
を備える、ワーク固定治具。

【請求項2】

前記２つの排気口にそれぞれ設けられた第１吸音部材を更に備える、
請求項１に記載のワーク固定治具。

【請求項3】

前記第１流路部において前記負圧発生部の下流側に設けられた第２吸音部材を更に備える、
請求項１又は２に記載のワーク固定治具。

【請求項4】

前記ベース部の四方の側面において前記排気口が設けられていない側面は、所定曲率の湾曲面となっている、
請求項１から３のいずれか１項に記載のワーク固定治具。

【請求項5】

前記ベース部から上方へ突出するように固定された軸部材と、
前記軸部材に連結され、前記ワークを押圧して固定する弾性ブレードと、を更に備える、
請求項１から４のいずれか１項に記載のワーク固定治具。

【請求項6】

前記弾性ブレードは、前記載置面に載置された前記ワークを、前記負圧発生部の吸着力によって押圧して固定する、
請求項５に記載のワーク固定治具。

【請求項7】

前記ベース部から上方へ突出するように固定され、前記ワークを支持可能な支持部材を更に備え、
前記弾性ブレードは、前記支持部材とで前記ワークを挟んだ状態で押圧して固定する、
請求項５に記載のワーク固定治具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワーク固定治具に関する。

【背景技術】

【0002】

測定装置や工作機械等においては、ワークが定盤等の載置面に固定される。例えば、下記の特許文献１には、テーブルに固定された治具ベースにボルトで固定された治具ブロックを介して、ワークを固定する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平０２－４７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の技術では、治具ブロックの位置を調整する際に、ボルトの取り外し・取り付けを行う必要があり、作業者に煩雑で時間がかかる作業を強いることになる。また、治具ベースに対する治具ブロックの固定位置が制約されるため、固定作業の自由度も制限される。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、簡易かつ固定作業の自由度が高いワーク固定治具を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一の態様においては、ワークを載置面に対して固定するためのワーク固定治具であって、前記載置面に対して移動可能なベース部と、前記ベース部内に第１方向に沿って形成され、外部から供給された圧縮空気が流れる第１流路部と、前記第１流路部に設けられ、前記圧縮空気の流れによって前記ベース部と前記載置面の間の空気を吸引する負圧を発生させることで前記ベース部を前記載置面に吸着させる負圧発生部と、前記第１流路部の前記負圧発生部よりも下流側にて前記第１流路部と接続し、前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記ベース部を貫通している第２流路部と、前記ベース部の前記第２流路部が貫通している一対の側面の各々に設けられている２つの排気口と、を備える、ワーク固定治具を提供する。

【0007】

また、前記２つの排気口にそれぞれ設けられた第１吸音部材を更に備えることとしてもよい。

【0008】

また、前記第１流路部において前記負圧発生部の下流側に設けられた第２吸音部材を更に備えることとしてもよい。

【0009】

また、前記ベース部の四方の側面において前記排気口が設けられていない側面は、所定曲率の湾曲面となっていることとしてもよい。

【0010】

また、前記ベース部から上方へ突出するように固定された軸部材と、前記軸部材に連結され、前記ワークを押圧して固定する弾性ブレードと、を更に備えることとしてもよい。

【0011】

また、前記弾性ブレードは、前記載置面に載置された前記ワークを、前記負圧発生部の吸着力によって押圧して固定することとしてもよい。

【0012】

また、前記ベース部から上方へ突出するように固定され、前記ワークを支持可能な支持部材を更に備え、前記弾性ブレードは、前記支持部材とで前記ワークを挟んだ状態で押圧して固定することとしてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、簡易かつ固定作業の自由度が高いワーク固定治具を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一の実施形態に係るワーク固定治具１の構成を説明するための模式図である。

【図2】ベース部１０を上面から見た模式図である。

【図3】図１のＡ－Ａ断面図である。

【図4】図３のＢ－Ｂ断面図である。

【図5】空気の流れを説明するための模式図である。

【図6】ベース部１０の吸着状態を解除する操作例を説明するための模式図である。

【図7】ワーク固定治具１の第１使用例を説明するための模式図である。

【図8】ワーク固定治具１の第２使用例を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜ワーク固定治具の概要＞
一の実施形態に係るワーク固定治具の概要について、図１及び図２を参照しながら説明する。

【0016】

図１は、一の実施形態に係るワーク固定治具１の構成を説明するための模式図である。図２は、ベース部１０を上面から見た模式図である。なお、図２では、説明の便宜上、軸部材２０及び弾性ブレード２５が省略されている。

【0017】

ワーク固定治具１は、例えば測定装置の定盤等の載置台９０の載置面９２に載置された状態で利用される。ワーク固定治具１は、ワークＷを載置面９２に対して固定するための治具である。ここでは、ワーク固定治具１は、載置面９２に吸着された状態で、載置面９２に載置されたワークＷを押圧して固定する。

【0018】

ワーク固定治具１は、載置台９０の載置面９２上で移動可能である。載置台９０は、ここでは石の定盤が用いられるが、これに限定されず、ワーク固定治具１を使用する上で必要な平面度を有する板状の部材であれば、他の材料から成ってもよい。

【0019】

ワーク固定治具１は、載置面９２に吸着されて固定されている吸着状態と、吸着状態が解除されて載置面９２上を移動可能な吸着解除状態との間で切り替え可能である。吸着状態は、コンプレッサから供給される圧縮空気を利用して、ワーク固定治具１と載置面９２の間の空気（以下、吸引空気とも呼ぶ）を吸引している真空吸着状態である。作業者は、吸着解除状態のワーク固定治具１を載置面９２上の所望の位置へ移動後に吸着状態へ切り替えることで、ワーク固定治具１を所望の位置（ワークＷを押圧する位置）に位置決めできる。

【0020】

ワーク固定治具１は、図１に示すように、ベース部１０と、軸部材２０と、スライド部材２２と、弾性ブレード２５を有する。
ベース部１０は、載置面９２に吸着可能であると共に、載置面９２に対して移動可能な本体部である。ベース部１０は、圧縮空気を供給するコンプレッサに供給路８０を介して接続されている。ベース部１０の内部には、供給されてきた圧縮空気が流れる流路部（後述）が形成されている。ベース部１０を平面視した際の形状は、ここでは図２に示すように小判形であるが、これに限定されない。ベース部１０は、例えば、円柱体又は直方体形状であってもよい。

【0021】

ベース部１０の上面１２には、図２に示すように、複数の固定穴１３ａ～１３ｅが形成されている。固定穴１３ａ～１３ｅは、軸部材２０を固定するための穴である。一例として、固定穴１３ａ～１３ｅには、軸部材２０の下部の雄ネジと螺合する雌ネジが形成されている。作業者は、固定穴１３ａ～１３ｅのうちの任意の位置に軸部材２０を固定可能である。図１では、軸部材２０が固定穴１３ａに固定されている。

【0022】

ベース部１０は、四方の側面として、側面１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂを有する。側面１４ａ、１４ｂは、図２に示すように、所定曲率の湾曲面となっている。側面１４ｂには、供給路８０が連結されている。側面１５ａ、１５ｂには、ベース部１０内を流れる空気を排出させる排気口（図１に示す排気口４２ａ）が形成されている。

【0023】

軸部材２０は、ベース部１０の上面１２から上方へ突出している。軸部材２０の下部は、ベース部１０に固定されている。
スライド部材２２は、軸部材２０の軸方向（図１の上下方向）に沿ってスライド可能である。なお、スライド部材２２は、軸部材２０の周方向に回転可能である。

【0024】

弾性ブレード２５は、弾性変形可能な板部材である。弾性ブレード２５は、軸部材２０にスライド部材２２を介して連結されており、図１に示すように撓んだ状態で弾性力を発生させてワークＷを押圧してワークＷを固定させる。弾性ブレード２５は、スライド部材２２に固定されており、スライド部材２２と共に軸部材２０に対してスライド及び回転が可能である。

【0025】

＜ベース部の内部構成＞
ベース部１０の内部構成について、図３～図５を参照しながら説明する。
図３は、図１のＡ－Ａ断面図である。図４は、図３のＢ－Ｂ断面図である。図５は、空気の流れを説明するための模式図である。なお、図５では、ベース部１０が載置面９２に吸着されている際の空気の流れが示されている。

【0026】

ベース部１０の内部には、図３及び図４に示すように、第１流路部３０と、凹部３２と、連通路３３と、負圧発生部３５と、第２流路部４０と、排気口４２ａ、４２ｂと、吸音部材５０、５５が設けられている。本実施形態では、吸音部材５０が第１吸音部材に該当し、吸音部材５５が第２吸音部材に該当する。

【0027】

第１流路部３０は、外部から供給された圧縮空気が流れる流路を有する。具体的には、第１流路部３０は、図３に示すように供給路８０と接続されており、供給路８０から流入した圧縮空気が第１流路部３０を流れる。第１流路部３０は、ベース部１０内に長手方向に沿って形成されている。なお、第１流路部３０において負圧発生部３５の下流側の部分は、図３に示すように下流側に進むにつれてラッパのように直径が徐々に広がる形状となっており、ディフューザとして圧縮空気を拡散させる機能を有する。

【0028】

凹部３２は、図４に示すように、ベース部１０の載置面９２に対向する下面１６に形成されている。凹部３２は、下面１６から所定深さだけ凹んでいる。凹部３２は、例えば、下面１６の中央側に小判形に形成されている。

【0029】

連通路３３は、図４に示すように、凹部３２と第１流路部３０を連通している孔である。連通路３３は、ベース部１０内を上下方向に沿って形成されている。連通路３３は、凹部３２と載置面９２の間の空気を、上方の第１流路部３０へ向かわせる。

【0030】

負圧発生部３５は、図３に示すように、第１流路部３０に設けられている。負圧発生部３５は、第１流路部３０を流れる圧縮空気の流れによって、ベース部１０と載置面９２の間の空気を吸引する負圧を発生させる。ベース部１０と載置面９２の間の空気が吸引されることで、吸着力が発生し、ベース部１０（具体的には、下面１６）が、当該吸着力によって載置面９２に吸着される。

【0031】

負圧発生部３５は、ここでは、供給路８０とベース部１０を連結している継手３６の下流側に設けられている。継手３６は、円筒形状を成しており、圧縮空気が内部を通過する構成となっている。

【0032】

継手３６の下流側には、ノズル３７が形成されている。ノズル３７は、絞った径となっており、継手３６内を通過する圧縮空気の流速を大きくする。ノズル３７の先端で圧縮空気の流速が大きくなると、ノズル３７の先端の周囲の圧力が小さくなって負圧になる。負圧は、ベルヌーイの負圧発生の原理に従い、ノズル３７を通過する圧縮空気の流れと直交する方向に発生する。ここでは、ノズル３７の出口が連通路３３と連通しているため、連通路３３からノズル３７の出口へ向かう方向に、負圧が発生する。このように、負圧発生部３５は、ノズル３７の出口近傍で、かつ連通路３３と連通している領域である。負圧が発生することで、図５（ａ）に示すように、凹部３２の空気が連通路３３を介して第１流路部３０へ流れ込み、ベース部１０と載置面９２の間に吸着力が発生する。発生した吸着力によって、ベース部１０が載置面９２に吸着される。本実施形態においては、第１流路部３０、負圧発生部３５及びノズル３７が、圧縮空気を利用して真空を発生させる真空エジェクタ３８を構成する。

【0033】

第２流路部４０は、図３に示すように、第１流路部３０の負圧発生部３５よりも下流側にて第１流路部３０と接続している。第２流路部４０は、ベース部１０の短手方向に沿ってベース部１０を貫通している。すなわち、第２流路部４０は、ベース部１０の一対の側面１５ａ、１５ｂの間を貫通している。第１流路部３０及び第２流路部４０は、所謂Ｔ字状の流路を成している。このため、第１流路部３０を流れる空気は、図５（ｂ）に示すように、第２流路部４０の２方向に分かれて流れる。また、第１流路部３０及び第２流路部４０は、載置面９２（ベース部１０の下面１６）と平行になるように形成されている。

【0034】

排気口４２ａ、４２ｂは、図５（ｂ）に示すように、第２流路部４０を流れる空気を外部へ排出させる開口である。排気口４２ａは、ベース部１０の側面１５ａに設けられ、排気口４２ｂは、ベース部１０の側面１５ｂに設けられている。なお、負圧発生部３５が発生した負圧によって吸引された吸引空気も、第２流路部４０を流れて排気口４２ａ、４２ｂから排出される。このように空気が排気口４２ａ、４２ｂから排出されている際に、ベース部１０が載置面９２に吸着されている。

【0035】

排気口４２ａ、４２ｂは、閉塞可能となっている。例えば、作業者は、２本の指で排気口４２ａ、４２ｂを閉塞しうる。排気口４２ａ、４２ｂが閉塞されると、空気が排気口４２ａ、４２ｂから排出されなくなり、連通路３３を通って凹部３２に流れ込む。従って、凹部３２の空気も吸引されなくなるので、ベース部１０の載置面９２への吸着状態が解除される。これにより、作業者は、ベース部１０を載置面９２上で移動させることができる。

【0036】

図６は、ベース部１０の吸着状態を解除する操作例を説明するための模式図である。ここでは、作業者が、ベース部１０の側面１５ａ、１５ｂに対向する２本の指９５の各々で、排気口４２ａ、４２ｂを閉塞している。これにより、ベース部１０の吸着状態が解除される。そして、作業者は、指９５で排気口４２ａ、４２ｂを閉塞した状態で、指９５が側面１５ａ、１５ｂに接している手を動かすことで、ベース部１０を載置面９２上で移動させて位置を決めたり、位置を調整したりすることを容易に行える。このため、ベース部１０の載置面９２に対する移動を、指９５を含む手の動きだけでスムーズに行いやすくなる。これにより、従来のワークＷの固定作業等のいわゆる段取り作業に比べ、かかる時間が大幅に短縮される。
なおベース部１０の側面１５ａ、１５ｂには、指９５で把持しやすいように溝（具体的には、長手方向に沿った溝）が形成されていてもよい。この場合には、作業者は、溝に指９５を添えてベース部１０を把持した状態で持ち運びしやすくなる。また、作業者が、ベース部１０の下面１６に触れて汚すことを防止できる。

【0037】

吸音部材５０は、図３に示すように、排気口４２ａ、４２ｂの各々に設けられている。吸音部材５０は、ここでは樹脂製のサイレンサーである。ただし、これに限定されず、吸音部材５０は、例えば銅と錫の合金である粒状のブロンズを焼結して固めたブロンズ焼結体であってもよい。このような吸音部材５０を排気口４２ａ、４２ｂに設けることで、空気が排気口４２ａ、４２ｂから排出される際の排気音を抑制できる。

【0038】

吸音部材５５は、第１流路部３０において負圧発生部３５の下流側に設けられている。吸音部材５５は、吸音部材５０と同一の材質から成る。吸音部材５０及び吸音部材５５を設けることで、第１流路部３０及び第２流路部４０が吸音部材５０、５５によって囲まれることなり、より優れた消音効果が発揮される。実験結果によれば、吸音部材５０、５５を設けない場合には排気音が６０ｄＢを超えていたが、吸音部材５０、５５を設けた場合には排気音が５０ｄＢに低下した。排気音を低下させることで、作業者が作業中に排気音により感じるストレスを低減できる。

【0039】

＜ワーク固定治具の使用例＞
ワーク固定治具１の使用例について、図７及び図８を参照しながら説明する。
図７は、ワーク固定治具１の第１使用例を説明するための模式図である。第１使用例では、載置面９２上に大型のワークＷが載置されており、複数のワーク固定治具１でワークＷを固定している。

【0040】

ここでは、３つのワーク固定治具１が利用され、３つのワーク固定治具１に圧縮空気が供給されているものとする。まず、作業者は、指９５で排気口４２ａ、４２ｂを閉塞した状態で、３つのワーク固定治具１のベース部１０の側面１４ａをワークＷに突き当て、位置が決まったところで排気口４２ａ、４２ｂの閉塞を解除する。これにより、３つのワーク固定治具１の湾曲面である側面１４ａがワークＷに点接触又は線接触することで、ワークＷを載置面９２の所望の位置に位置決めできる。

【0041】

次に、作業者は、３つのワーク固定治具１の弾性ブレード２５が固定されたスライド部材２２を軸部材２０に対してスライド及び回転させ、弾性ブレード２５をワークＷに押圧させる。この際、弾性ブレード２５は、載置面９２に載置されたワークＷを、負圧発生部３５による吸着力によって押圧して固定する。すなわち、吸着力が、弾性ブレード２５によるワークＷの固定をアシストする。この結果、ワークＷも載置面９２に所望の位置に固定される。

【0042】

なお、上記では、３つのワーク固定治具１の側面１４ａがワークＷに接触していることとしたが、これに限定されず、例えば、一つのワーク固定治具１の長手方向に直線状の側面１５ａ又は側面１５ｂが、ワークＷに接触してもよい。この場合にも、複数のワーク固定治具１によってワークＷを所望の位置に固定できる。また、これらの固定方法を組み合わせてもよい。

【0043】

図８は、ワーク固定治具１の第２使用例を説明するための模式図である。第１使用例では、ワークＷが載置面９２に載置されていることとしたが、第２使用例では、複数のワーク固定治具１がワークＷを支持しつつ固定している。なお、図８では、一つのワーク固定治具１のみが示されているが、実際には、複数のワーク固定治具１によってワークＷを固定支持する。

【0044】

第２使用例において、ワーク固定治具１は、図８に示すように、ワークＷを支持する支持部材２７を有する。支持部材２７は、ベース部１０から上方へ突出するようにベース部１０に固定されている。具体的には、支持部材２７は、ベース部１０の固定穴１３ａ～１３ｅ（図２）のいずれかに固定されている。第２使用例においては、軸部材２０及び支持部材２７は、固定穴１３ａ～１３ｅの中からワークＷの形状に適した位置の固定穴に固定される。

【0045】

第２使用例において、まず、作業者は、複数のワーク固定治具１の支持部材２７によってワークＷを支持させる。すなわち、ワークＷは、載置面９２から浮いた状態で支持されている。複数のワーク固定治具１は、内部で負圧発生部３５によって発生した負圧によって、載置面９２の所望の位置に吸着固定されている。

【0046】

次に、作業者は、３つのワーク固定治具１の弾性ブレード２５が固定されたスライド部材２２を軸部材２０に対してスライド及び回転させ、弾性ブレード２５をワークＷに押圧させる。すなわち、弾性ブレード２５は、支持部材２７とでワークＷを挟んだ状態で押圧して固定する。また、弾性ブレード２５は、第１使用例とは異なり、ベース部１０の上方でワークＷを押圧して固定している。

【0047】

第２使用例においては、ベース部１０を載置面９２に吸着させる吸着力Ｆ１と、弾性ブレード２５及び支持部材２７によってワークＷを固定する固定力Ｆ２とを、独立させることができる。すなわち、ワークＷを、支持部材２７、軸部材２０及び弾性ブレード２５の閉じた力のループの中で固定支持できる。また、弾性ブレード２５の押圧位置がベース部１０の上方であるため、仮に固定力Ｆ２が大きくなったとしても、固定力Ｆ２によって吸着状態が解除されることはない。

【0048】

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態のワーク固定治具１は、継手３６を介して圧縮空気を供給することによりベース部１０の内部を流れる圧縮空気を利用して負圧を発生させ、ベース部１０を載置面９２の任意の位置に容易に吸着固定させることができる。このため、煩雑なボルトの固定作業等が不要となり、作業性が向上すると共に、ワークＷの固定作業の自由度が高まる。また、第１流路部３０と第２流路部４０をＴ字型のチャンバにし、第２流路部４０の両端に排気口４２ａ、４２ｂを設けることで、ベース部１０を手に持ち指先で排気口４２ａ、４２ｂを塞ぐ操作がそのまま凹部３２内部を負圧（真空圧）から正圧へと切り替えることになる。これにより、目的に応じたワーク固定治具１の移動もしくは離脱操作を容易に行うことができると共に、排気口４２ａ、４２ｂの出口部に設けた吸音部材５０により、ノズル３７で発生する騒音となる噴流音を静音化できる。

【0049】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0050】

１ ワーク固定治具
１０ ベース部
１４ａ、１４ｂ 側面
１５ａ、１５ｂ 側面
２０ 軸部材
２５ 弾性ブレード
２７ 支持部材
３０ 第１流路部
３５ 負圧発生部
４０ 第２流路部
４２ａ、４２ｂ 排気口
５０ 吸音部材
５５ 吸音部材
９２ 載置面
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】