【治具】機械設計の現場から学ぶ！自動化に欠かせない治具と位置決めテクニック

治具による自動化への貢献

機械設計において、治具は自動化における重要な要素となります。治具は、加工ツールの位置決めを正確に行ったり、特定の位置に物体を固定したり、寸法精度を保持したりする役割を担っています。そのため、治具の精度が高ければ高いほど製品の品質も向上します。

そして、治具による自動化が進めば、労力や時間の著しい削減が可能となり、生産性の向上につながります。また、作業者の間違いやヒューマンエラーを防ぐことも可能です。これらは、生産コストの削減や製品の信頼性向上に直結します。

さらに、治具による自動化は、複雑で精密な作業を可能にすることで、製品のバリエーションや性能向上にも寄与します。これらのことから、治具は自動化の進展において欠かせない存在であるといえるでしょう。

治具の繰り返し精度が出ること

治具の役割は、機械設計における精度を担保することです。特に、同じ作業を繰り返し行う自動化においては、治具の精度が直接製品の精度に影響します。製品の精度は、治具の「繰り返し精度」に左右されます。

繰り返し精度とは、何度同じ条件で作業をしても、同じ結果が得られる程度のことを示します。「同じ条件」こそが治具の役割であり、その精度が求められます。

治具が持つべき繰り返し精度は、製品の精度要求や加工機の能力により変わります。治具の設計時には、製品の精度や加工機の能力を踏まえ、適切な繰り返し精度が求められます。

面当たりで位置決めをする方法

面当たりで位置決めをする方法は、治具の基本的な位置決めテクニックの一つです。これは、対象物を固定するための面（接触面）を利用して位置を決めるという手法で、主に平行度や垂直度などが求められる場合に適しています。

具体的には、基準面となる底面とは別に2方向から治具を当てて位置決めします。面当たりの位置決めでは、接触面形状や素材、表面仕上げの程度などが重要です。これらはすべて精度に影響を及ぼします。

点当たりで位置決めをする方法

面当たりと似ていますが、異なるのは面ではなく点で位置決めを行うことです。ワーク形状が綺麗な平面でなかったり、鍛造や鋳造の肌であったりする場合など、面当たりができない場合にこの方法を使用します。

例えば、位置決め用のボルトやナットを使用して位置を固定します。位置決めの精度を上げるためには、固定点の設定だけでなく、対象物の形状や材質、そして加工時の負荷なども考慮することが求められます。

ピンを使った位置決めをする方法

ピンを用いた位置決めは、治具に仕込まれたピン穴にピンを差し込むことで行います。これにより、加工物の微細な位置ズレを防ぎ、高精度な自動化加工を可能にします。

具体的な手順として、まず、対象物を適当な場所に配置します。次に、治具に仕込まれたピン穴を対象物の穴に合わせます。そして、ピンを差し込みます。これにより対象物の位置が固定され、ズレが生じません。

ピンを使用することで、位置決めの精度向上と作業時間の短縮が実現できます。しかし、ピン穴の製作やピンの差し込みには注意が必要で、正確な位置決めを行うためには予め設計段階でこれらを考慮することが重要です。

V溝を使った位置決めをする方法

V溝とは、その名のとおりV字型の溝が加工された治具です。V溝は円筒形状のワークを安定的に保持することができ、さらにはワークの中心軸を治具のV溝が作る直線上に確実に位置決めすることが可能です。

この方法が適しているのは、円筒形状のワークの中心軸を基準とした加工が必要な場合や、ワークの両端をV溝に接触させて位置決めを行う2点接触の位置決めが必要な場合です。

V溝を使用した位置決めでは、V溝に完全にフィットしないワークに対しては安定性が低下する可能性があります。これらの問題を解決するためには、V溝の形状や角度をワークに合わせて設計することが重要です。

DESIGN CONNECTSでは、自動車や半導体関連の試験装置、搬送装置、組立治具、建築現場で試験活用される作業機器などの機械設計に従事し、幅広くものづくり分野に携わってきた経験から多角的な視点で自動化設備の機械設計提案をいたします。お客様の要望に合わせたカスタマイズから、最先端の自動化ソリューションまでご提供いたしますので、まずはお気軽にお問い合わせください。