特開 2024-173139 ワークバイス及びバイス用口金

(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】P2024173139

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】ワークバイス及びバイス用口金

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/06 20060101AFI20241205BHJP

   B25B 1/10 20060101ALI20241205BHJP

   B25B 1/24 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/06 303E

B25B1/10 B

B25B1/24 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091355

(22)【出願日】2023-06-02

【新規性喪失の例外の表示】新規性喪失の例外適用申請有り

(71)【出願人】

【識別番号】393028117

【氏名又は名称】株式会社テック・ヤスダ

(74)【代理人】

【識別番号】100078673

【弁理士】

【氏名又は名称】西 孝雄

(72)【発明者】

【氏名】安田 嘉和

(72)【発明者】

【氏名】安田 嘉宣

【テーマコード（参考）】

3C016

3C020

【Ｆターム（参考）】

3C016CA08

3C016CB06

3C016CC01

3C020BB03

3C020CC02

3C020CC06

3C020CC10

3C020KK07

(57)【要約】

【課題】比較的小型の機械部品を加工する際に使用するワークバイスにおいて、精度の高い加工が可能で、かつ、重切削も可能な高い把持精度と把持剛性とを備えたワークバイス及び口金を提供する。
【解決手段】ワークバイスの口金台及び口金のワークｗを把持する凹凸のない平らな把持面５ｓの上縁から下方の上下幅２～５ｍｍの上縁部に、把持面５ｓに直角の上面と下向き傾斜面とで形成される頂稜を備えた複数本の三角断面突条と、この突条を複数箇所で直角に切断する複数の溝３６とを備えている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バイスの口金台に固定してワークを把持するのに用いられる口金において、
ワークを把持する把持面の上縁部に当該上縁と平行な複数の三角断面溝を削成して形成した下向き傾斜面と前記把持面に直角の面とで頂稜を形成する複数本の三角断面突条と、この突条を複数箇所で直角に切断している複数の溝とを備えている、バイス用口金。

【請求項2】

傾斜角が４０～５０度の前記下向き傾斜面を備えた２～５本の前記三角断面突条を備えている、請求項１記載の口金。

【請求項3】

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、
前記口金台のワークを把持する側の面である把持側面の上縁部に当該上縁と平行な複数の三角断面溝を削成して形成した下向き傾斜面と前記把持側面に直角の面とで形成された頂稜を有する複数本の三角断面突条と、この突条を複数箇所で直角に切断している複数の溝とを備えている、ワークバイス。

【請求項4】

傾斜角が４０～５０度の前記下向き傾斜面を備えた２～５本の前記三角断面突条を備えている、請求項３記載のワークバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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バイス用口金及び５面加工機などの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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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及び２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。

【0004】

特許文献１及び２に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。

【0005】

特許文献１及び２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ガイド条が設けられている。また、口金の背面と口金台の正面（把持側面）との間に把持反力で口金を下方に押動する側面視で鋸刃状の嵌合対が設けられており、ワークを把持したときに口金、従ってワークが基台側に押しつけられるようになっている。

【0006】

なお、特許文献２で提案したワークバイスは、口金台の進退を案内するガイド条をそれぞれ複数本とすることで、ワークｗの把持剛性を高くすると共により高精度の加工を行うことができるようにしたものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２－２４５５８７号公報

【特許文献2】特開２０１８－１０３３２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

サプライチェーンにおける人件費や材料費の高騰により、比較的小型の機械部品においてもより重切削が可能で加工時にワークの把持面に生じた傷を切除するのに必要な工数と材料の無駄をできる限り低減したいという要望が高まっていることに鑑み、より高い把持精度と把持剛性とを備えたワークバイス及び口金を得ることを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この発明の口金５は、バイスの口金台７に一般的にはボルトで固定される口金であって、ワークｗを把持する凹凸のない平らな把持面５ｓの上縁から下方の上下幅２～５ｍｍの上縁部に、把持面５ｓに直角の上面３２と下向き傾斜面３３とで形成される頂稜３４を備えた複数本の三角断面突条３１と、この突条３１を複数箇所で直角に切断する複数の溝３６とを備えている。

【0010】

口金５は、ワークｗより硬度の高い金属製とし、上縁と平行な複数本の三角断面突条３１は、平らな把持面５ｓの上縁部に複数の三角断面溝３５を機械加工により削成して形成されている。従って三角断面突条３１は、平らなワーク把持面５ｓから突出することのない鋭い頂稜３４を備えている。

【0011】

この発明の口金５は、その平らな把持面にワークｗの底面を受板３８を添設して、三角断面突条３１を設けた上縁部でワークを把持する。

【0012】

この発明のワークバイスは、特許文献１又は２記載の構造を備えたワークバイスの口金台７に、前記口金５に設けたと同様な複数の三角断面突条３１と溝３６とを削成したものである。

【発明の効果】

【0013】

この発明の口金５及びワークバイスの口金台７は、その上縁部に設けた三角断面突条３１の頂稜３４と溝３６で切断された頂稜３４の切断端をワークｗに食い込ませた状態でワークｗを把持固定するので、その把持反力によりワークｗを受板３８の上面に押しつけた状態でワークｗを強固に固定でき、重切削が可能になると共に高精度の仕上げ加工も可能で、機械部品の加工時間及び段取時間の大幅な低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】ワークバイスの実施例を示す斜視図

【図2】同平面図

【図3】同正面（端面）図

【図4】中央部断面側面図

【図5】図４のＡ部断面図

【図6】口金の正面図

【図7】口金台の正面図

【図8】ワーク把持部の拡大側面図

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、この発明に係るワークバイスにこの発明に係る口金を装着してワークｗを把持している状態を示す添付図面を参照して、本願発明を説明する。
図１～図５において、１はワークバイスの基台である。基台１は、図に示すように、底板１１とその両側に延びる固定板１２とを備えている。底板１１は、頂面にＵ字溝を形成した中凸部１３を備えた断面形状をしており、両側の固定板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。

【0016】

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）内壁面及び外側（固定板側）内壁面には、それぞれ内側突条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及び固定板１２の長さより短い。

【0017】

固定板１２は、正面（端面）視で略三角形の３個の補強リブ５５を備えており、ガイド溝１４より外側の部分に、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と後述する支え材５１を立設するためのねじ孔５６とが複数設けられている。

【0018】

２はねじ軸３を軸方向移動不能かつ回動可能に軸支する軸受ブロックで、横ボルト２１で基台１の中凸部１３の両端面に固定されている。軸受ブロック２は、後述するねじ軸３の端部が貫通する軸孔２２を備えている

【0019】

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３ａと左ねじ３ｂ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３ｃ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に挿通して、スラスト軸受２３を雄ねじ３ｃに螺合した外ナット２４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。

【0020】

外ナット２４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２５が取り付けられている。ねじ軸３のスラスト軸受２３より内側には、小荷重のスラスト軸受２６とこれを軽く締め付けている内ナット２７とが設けられている。

【0021】

ねじ軸３の右ねじ３ａと左ねじ３ｂには、それぞれナット部材４（４ａ、４ｂ）が螺合している。ナット部材４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を備えている。一方のナット部材４ａの鍔４２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４２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。

【0022】

内側ガイド板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、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。

【0023】

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。

【0024】

ねじ軸３の上方は、伸縮自在に設けたカバー５３で覆われている。ねじ軸３の右ねじと左ねじにそれぞれ螺合しているナット部材４ａ、４ｂには、それぞれ口金台７が縦ボルト５７で実質上一体に固定されている。カバー５３の両端は、口金台７の底面中央部とナット部材４ａ、４ｂの上面の間に形成されたスリットを通って口金台７の背面に連結されている。口金台７の対向面である把持側面７ｓには、図６、８に示した構造の口金５が取り付けられている。

【0025】

口金台７の把持側面７ｓの上縁には、図７、８に示すように、面直角の上面３２と下向き傾斜面３３とからなる三角断面突条３１が複数条設けられている。この三角断面突条３１は、口金台７の把持側面の上縁部に複数の三角断面溝３５を設けることにより形成されており、三角断面突条３１の頂稜は口金台の把持側面７ｓより突出していない。図の頂稜は、高さ０．７５ｍｍで、上下方向のピッチ０．７５ｍｍで４本設けられている。口金台７の幅ｂは、１２０ｍｍである。

【0026】

更に、口金台の把持側面７ｓの上縁部には、複数のＵ字溝３６が設けられている。このＵ字溝３６は、６φのエンドミルで加工された深さ０．７５ｍｍの溝で、口金台の把持側面の上縁の上下幅３ｍｍの部分に配置された４本の三角断面突条３１を平面視で直角に切断するために設けたものである。すなわち、４本の三角断面突条３１は、Ｕ字溝３６の上方の縁の直線部分３７で直角に切り落とされている。

【0027】

口金台７の把持側面には、適宜形状の口金を固定するねじ孔３９が設けられており、この発明の口金５がボルトで固定されている。口金５の把持面５ｓには、ワーク受板３８を固定するねじ孔５４が設けられ、ワーク受板３８がボルトで固定されている。口金５及びワーク受板３８は、口金台７の座板８に乗せた状態で固定されている。口金５は、ワークｗより硬い材質の金属製である。

【0028】

口金５のワーク把持面５ｓの上縁部には、口金台の把持側面７ｓの上縁に設けた三角断面突条３１とＵ字溝３６と全く同じ構造及び数の三角断面突条３１とＵ字溝３６とが設けられている。受板３８の上面は口金５の上縁より３ｍｍ、すなわち三角断面突条３１を設けた上下幅だけ低くなるように受板３８の上下寸法が設定されている。想像線で示すワークｗは、受板３８に支えられて、ねじ軸３の回動により近接方向に付勢される口金５、５間に、その底部の高さ３ｍｍの部分で三角断面突条３１の頂稜３４で把持されて固定されている。

【0029】

ワークｗは、４本の三角断面突条３１の頂稜３４とＵ字溝の直線部分３７で切断された端部がワークｗに食い込んで受板３８の上面に押しつけられた状態で強固に固定され、把持面が単一平面の口金で把持した場合に比較して、特に図５、６のＰｖ及びＰｈ方向の切削加工に対する極めて高い支持剛性を発揮した。三角断面突条３１の下向き傾斜面３３の傾斜角を３０度にした口金を用いた実験では、ワークの支持剛性が低下し、また三角断面突条の下向き傾斜面の角度が４５度であっても、１本の三角断面突条のみでワークを把持したときは、充分な支持剛性を得ることはできなかった。

【0030】

このことから、三角断面突条３１の数は少なくとも２本、好ましくは３本以上であるが、三角断面突条の頂稜での把持は、ワークを傷つけるので必要により把持部分を削除する必要があるから、本数を多くすると切除部分が大きくなって材料及び切除時間のロスが増える。従って、三角断面突条３１の数は２～５本が好ましく３～４本がより好ましいと考えられる。また、三角断面突条３１の下向き傾斜面の傾斜角は、４０～５０度とするのが好ましい。

【0031】

上記の実施例において、口金台７の上縁部に口金５の上縁部と同様な三角断面突条３１及びＵ字溝３６を設けたのは、口金５を取り外しても口金台７で直接ワークを把持可能にして、大きなワークの固定も可能にするためである。

【0032】

幅寸法（図２の上下方向の寸法）が大きなワークを固定するときに必要があれば、固定板１２に設けたねじ孔５６に図１に示す支え材５１を立設して口金５から側方にはみ出したワークの底面を支持することができる。底面が平らなワークであれば、支え材５１の上面は受板３８の上面と同一高さとなる。

【0033】

特許文献１及び２で提案したワークバイスは、小型で高い把持剛性を備えているので、この発明の口金５を装着するのに特に好適である。特に実施例で示した特許文献２で提案したバイスは、ワークｗを下方に押し付けた反力として口金台７に作用する上向きの反力が口金台７に一体的に固定されているガイド板４３に伝達され、ガイド板４３が複数本のガイド条１６、１７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１６、１７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、６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。

【符号の説明】

【0034】

５ 口金
７ 口金台
５ｓ把持面
３１ 三角断面突条
３２ 上面
３３ 傾斜面
３４ 頂稜
３６ 溝
３８ 受板
ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】