CN106604797B

CN106604797B - 夹紧结构

Info

Publication number: CN106604797B
Application number: CN201580047751.1A
Authority: CN
Inventors: 山本雅之; 八木强志
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2020-06-05
Anticipated expiration: 2035-09-08
Also published as: US10201859B2; JP6479388B2; US20170291225A1; EP3202516A1; EP3202516A4; WO2016052085A1; JP2016068180A; CN106604797A

Abstract

本发明涉及对圆环状的工件从外径侧进行夹紧的夹紧结构。该夹紧结构具备：沿着周向以规定间距相对于机构中心轴而对称配设的板簧构件；以及附设于板簧构件的前端部的夹紧爪构件。通过按压力施加机构对板簧构件施加朝向内径方向的按压力，而使所述夹紧爪构件施加弹性地按压所述工件的外径面的夹紧力。

Description

夹紧结构

技术领域

本发明涉及磨床等机床中的对圆环状的工件从外径侧进行夹紧的夹紧结构。

背景技术

作为这种夹紧结构，以往有外径弹簧夹头，该外径弹簧夹头具备具有沿着周向配设的多个把持爪部的夹头(专利文献1)。即，在该外径夹紧件中，把持爪部的前端侧的外表面形成为从基端侧朝向前端侧扩径的锥面，另外，配设于该把持爪部的外周侧的圆筒部的内径面形成为从基端侧朝向前端侧扩径的锥面。因此，通过把持爪部沿着轴向往复运动，从而进行扩展收缩。由此，能够通过把持爪部从外径侧夹紧工件。

另外，以往，不夹紧圆环状的工件，作为夹紧装置，使用一对板簧构件(专利文献2)。即，通过一对板簧构件来夹持工件。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-19908号公报

专利文献2：日本特开2002-292590号公报

发明内容

发明要解决的课题

在所述专利文献1所记载的外径弹簧夹头中，有时以过大的力夹紧工件的外径面。因此，即便欲使用该专利文献1这样的外径弹簧夹头，以加工精度1/1000mm单位高精度地进行加工，若为圆环状的工件，特别是薄壁的圆环状工件，则担心通过该夹紧件而使工件变形导致加工精度的恶化。

因此，若为薄壁的圆环状工件，则需要以比较弱的力夹紧工件。因此，提出如所述专利文献2所记载那样通过一对板簧构件夹持工件的技术。即，形成为通过对置的两个板簧构件夹持工件的结构。

然而，在利用两个板簧构件进行夹紧的情况下，难以在径向上充分地保持工件。另外，所述专利文献2所记载的技术为夹紧微小的工件的结构。因此，在结构方面难以将这种技术应用于对大径的圆环状工件进行加工的机床的主轴夹紧件。

鉴于上述课题，本发明提供对于圆环状工件也能够不使其变形而稳定地夹紧的夹紧结构。

用于解决课题的手段

本发明的第一夹紧结构对圆环状的工件从外径侧进行夹紧，其中，所述夹紧结构具备：板簧构件，其沿着周向以规定间距相对于机构中心轴对称配设；夹紧爪构件，其附设于该板簧构件的前端部；以及按压力施加机构，其对所述板簧构件施加朝向内径方向的按压力，而使所述夹紧爪构件弹性地按压所述工件的外径面。

根据本发明的夹紧结构，能够借助按压力施加机构，而使夹紧爪构件施加弹性地按压工件的外径面的夹紧力。由此，能够将工件从其外径面侧夹紧。并且，夹紧爪构件沿着周向以规定间距相对于机构中心轴对称配设，因此即便各夹紧爪构件对工件的外径面按压的按压力较小，也能够稳定地夹紧工件。

也可以为，所述板簧构件以前端侧向外径方向展开的方式呈倾斜状配设，所述按压力施加机构具备与板簧构件的外径侧接触的按压构件，通过该按压构件的上下移动而使所述夹紧爪构件收缩扩展。若这样构成，则通过按压构件的上下移动，能够使附设于各板簧构件的夹紧爪构件沿着径向扩展收缩(收缩扩展)。因此，能够稳定地确保从夹紧向非夹紧位移时、从非夹紧向夹紧位移时的夹紧爪构件的移动量。

优选的是，所述按压构件与各板簧构件对应地配备有多个，且设定为各按压构件的上下移动同步。通过使各按压构件的上下移动同步，从而各夹紧爪构件的径向上的扩展收缩同步。

优选的是，所述夹紧结构具备：第一升降轴，其保持所述板簧构件；第二升降轴，其保持所述按压构件；以及升降机构，其使各升降轴独立地升降。通过这样构成，能够使板簧构件以及按压构件同时地上下移动相同量，另外，也能够使板簧构件与按压构件分别上下移动相同量或不同量。

也可以为，所述夹紧结构具备构成工件的定位基准面的衬板，在各板簧构件夹紧工件状态下，通过所述第一升降轴和所述第二升降轴同时向所述衬板进行相对移动，能够使所述工件的下端面向所述衬板落座。

该夹紧结构能够用于将所述工件向机床的旋转轴夹紧，作为机床可以用于磨床等。

本发明的第二夹紧结构从内径侧夹紧圆环状的工件，其中，所述夹紧结构具备：板簧构件，其沿着周向以规定间距相对于机构中心轴对称配设；夹紧爪构件，其附设于该板簧构件的前端部；以及按压力施加机构，其对所述板簧构件施加外径方向的按压力，而使所述夹紧爪构件弹性地按压所述工件的内径面。

根据本发明的第二夹紧结构，能够借助按压力施加机构，使夹紧爪构件施加弹性地按压工件的内径面的夹紧力。由此，能够将工件从其内径面侧夹紧。并且，夹紧爪构件沿着周向以规定间距相对于机构中心轴对称配设，因此即便各夹紧爪构件对工件的内径面按压的按压力较小，也能够稳定地夹紧工件。

发明效果

对于本发明中的第一夹紧结构，即便夹紧爪构件向工件的外径面按压的按压力小，也能够稳定地夹紧工件。因此，即便工件是薄壁圆环状的工件，也不会使工件变形，而能够稳定地夹紧。

弹簧构件使用以前端侧向外径方向展开的方式呈倾斜状配设的构件，从而能够稳定地确保从夹紧向非夹紧位移时、从非夹紧向夹紧位移时的夹紧爪构件的移动量，并且能够使该移动量较大。因此，即便工件的外径面的圆度略微变差，也能够进行对变形的影响小的夹紧。另外，不要求装载的准确度。

若能够实现按压构件的上下移动的同步移动，则各夹紧爪构件的径向上的扩展收缩同步，能够进行高精度的夹紧。若能够使第一升降轴与第二升降轴独立地升降，则能够使板簧构件以及按压构件同时地上下移动相同量，并且能够使板簧构件与按压构件分别上下移动相同量或不同量，通过自由地改变板簧构件的位移量，能够自由地变更夹紧力。

在具备衬板的情况下，能够使工件稳定地落座于衬板，能够通过使用该夹紧结构的磨床等工作机构高精度地进行对工件的加工。

对于本发明中的第二夹紧结构，即便夹紧爪构件向工件的内径面按压的按压力小，也能够稳定地夹紧工件。因此，即便工件是薄壁圆环状的工件，也不会使工件变形，而能够稳定地夹紧。

附图说明

图1是本发明的夹紧结构的主要部分剖视图。

图2A表示板簧构件与按压力施加机构的关系，是夹紧前的放大图。

图2B表示板簧构件与按压力施加机构的关系，是夹紧状态的放大图。

图3是工件配设后(工件夹紧前)的剖视图。

图4是从图3所示的状态起仅第二升降轴上升后的状态的剖视图。

图5是表示图1所示的状态、图3所示的状态以及图4所示的状态的关系的剖视图。

具体实施方式

以下，根据图1～图5说明本发明的实施方式。本发明所涉及的夹紧结构是对圆环状的工件W从外径侧进行夹紧的夹紧结构。该夹紧结构配置在附设于磨床等机床的旋转轴3的第一升降轴1以及第二升降轴2。

第一升降轴1具备：由筒体构成的主体轴4、以及与该主体轴4的前端(上端)连接设置的前端凸台部5。前端凸台部5具有主体部5a、从该主体部5a的下表面垂下的筒部5b，在主体部5a的下表面设置有与筒部5b连通的孔部。即，通过筒部5b与该孔部，形成供第一升降轴2嵌入的嵌入孔6。

在该情况下，前端凸台部5的筒部5b的下端面7成为载置于主体轴4的上端面8的状态，穿过该前端凸台部5的螺纹构件9与形成于主体轴4的上端面8的螺纹孔10螺合。由此，主体轴4与前端凸台部5一体化。另外，在由筒体构成的主体轴4的内部及嵌入孔6嵌入有第二升降轴2。

在第一升降轴1与第二升降轴2之间夹装有隔离物11，第一升降轴1与第二升降轴2沿着轴向相对升降。即，第一升降轴1与第二升降轴2沿着其轴心方向分别独立地升降。在该情况下，第一升降轴1与第二升降轴2通过省略图示的键-键槽机构能够相对升降，但相对旋转被规制。

第一升降轴1经由隔离物12嵌入旋转轴3。在此，旋转轴3具备：筒状的主体13；以及与该主体13的上部连接设置且由大径的短筒部构成的收容室部14。收容室部14包括：经由螺栓构件15与筒状的主体13的上端连结的圆盘部14a；以及经由螺栓构件16与该圆盘部14a连结的大径的连结部14b。即，第一升降轴1的前端凸台部5的主体部5a成为收纳于旋转轴3的收容室部14的状态。在该情况下，在主体部5a的外径面与收容室部14的连结部14b的内径面之间形成有空隙18。

另外，在旋转轴3设置有衬板19。即，在收容室部14的上方开口部形成有内鄂部20，在该内鄂部20的与后述的板簧构件21对应的位置，换句话说，沿着周向以60°间距设置有六个贯通孔20a。并且，通过该内鄂部20的内周缘部形成衬板19。

旋转轴3与第一升降轴1通过省略图示的键-键槽机构能够相对升降，但相对旋转被规制。因此，若旋转轴3被驱动而沿其轴心旋转，则第一升降轴1与第二升降轴2与该旋转轴3同步地旋转。

旋转轴3能够借助省略图示的旋转驱动机构被驱动而绕其轴心旋转。另外，第一升降轴1与第二升降轴2能够通过省略图示的升降机构独立地升降。在该情况下，第一升降轴1与第二升降轴2能够通过分别独立的驱动源而进行独立的升降。然而，即便具有这种独立的驱动源，也可以使第一升降轴1与第二升降轴2的升降同步。需要说明的是，旋转轴3的其轴心方向上的往复运动被限定。即，通过省略图示的轴承机构，仅允许旋转轴3绕其轴心的旋转。

本发明所涉及的夹紧结构具备：板簧构件21，其沿着周向以规定间距相对于机构中心轴对称配设；夹紧爪构件22，其附设于该板簧构件21的前端部；以及按压力施加机构23，其对所述板簧构件21施加朝向内径方向的按压力而将夹紧爪构件22弹性地按压于工件W的外径面Wa。

在该情况下，板簧构件21沿着周向以60°间距配设有六个，且配设于第二升降轴2的前端凸台部5。即，在前端凸台部5的下端外周部设置有鼓出部25。作为该鼓出部25，可以为沿着周向配设的环形部，也可以为与板簧构件21对应地沿着周向以60°间距配设有六个的突起部。

如图2A以及图2B所示，该鼓出部25的外表面是从下方朝向上方扩径的锥面25a。因此，以通过该锥面25a与按压片26夹持板簧构件21的下端部的状态，将按压片26经由螺栓构件27安装于鼓出部25。因此，板簧构件21呈自由状态，且以如图2A所示以前端侧向外径方向展开的方式配置成倾斜状。

附设于各板簧构件21的前端部的夹紧爪构件22将其前端部设为摩擦阻力增加部22a。在此，摩擦阻力增加部22a是指，在表面形成凹凸而进行摩擦的构件，能够通过在表面形成树脂层而形成或者由摩擦系数大的构件等构成。并且，该摩擦阻力增加部22a在工件夹紧时与工件W的外径面Wa面接触(面压接)。在该情况下，以通过夹紧爪构件22的后方锥面22b与按压片28夹持板簧构件21的上端部的状态，将按压片28经由螺栓构件29安装于夹紧爪构件22。

按压力施加机构23具备由短尺寸的圆棒构成的按压构件30，该按压构件30相对于第一升降轴1上下移动(升降)。在该情况下，该按压构件30以轴线配置为与相对于第一升降轴1以及第二升降轴2的轴线正交的方向平行的状态，被附设于第二升降轴2的保持框体32保持。需要说明的是，作为按压构件30的轴向长度，设为与板簧构件21的宽度尺寸大致相同。在此，作为大致相同，可以为按压构件30的轴向长度与板簧构件21的宽度尺寸相同，也可以为按压构件30的轴向长度比板簧构件21的宽度尺寸稍长，也可以为按压构件30的轴向长度比板簧构件21的宽度尺寸稍短。

如图1所示，该保持框体32具备：环状体33；以及经由螺栓构件35固定于升降轴2的上端面的固定部34。需要说明的是，在第二升降轴2的上端面中央部设置有突起部2a，在固定部34设置有贯通孔34a，第二升降轴2的上端面中央部的突起部2a与固定部34的贯通孔34a嵌合。另外，固定部34为板状体，在第一升降轴1的前端凸台部5设置有狭缝36，该固定部34嵌入该狭缝36。

按压构件30通过安装于环状体33的保持构件37而被该环状体33保持。在该情况下，如图2A以及图2B所示，在环状体33的内径侧设置有切口部38，按压构件30与切口部38嵌合。保持构件37包括：在前端部形成有卡合片部40a的块体40；以及用于将该块体40安装于环状体33的螺纹构件41。卡合片部40a具有内倾斜面42a和外倾斜面42b，朝向前端逐渐变薄。

即，若在环状体33与切口部38嵌合的状态下，将块体40经由螺纹构件41安装于该环状体33，则保持构件37的卡合片部40a的内倾斜面42a按压保持构件37，保持构件37被该环状体33支承。在该情况下，按压构件30的一部分从保持构件37的卡合片部40a的前端缘向第一升降轴1的前端凸台部5侧突出。并且，保持构件37的卡合片部40a的外倾斜面42b的倾斜设为不与板簧构件21接触的角度。

另外，在环状体33螺合有调整构件45，该调整构件45由调节该按压构件30向前端凸台部5侧突出的突出量的固定螺钉构成。即，通过使调整构件45螺合进退，能够调节按压构件30的突出量。根据部件精度、组装精度的不同，板簧构件21与按压构件22之间的间隔变化，因此设置该调整机构。

在图2A所示的状态，换句话说，板簧构件21呈直线状地延伸的状态下，按压构件30处于与板簧构件21接触的状态，若从该状态起，使环状体33相对于板簧构件21上升，则按压构件30上升，如图2B所示，按压构件30将板簧构件21的长度方向中央部向前端凸台部5侧按压。因此，在图2B所示的状态下，夹紧爪构件22如箭头F那样按压工件W的外径面Wa。

另外，若从图2B所示的状态起，使环状体33相对于板簧构件21下降，则按压构件30向前端凸台部侧的相反侧移动，能够解除夹紧爪构件22对工件W的外径面Wa的按压力。需要说明的是，若使按压构件30从图2A所示的状态起进一步下降，则板簧构件21向外径侧倾倒，夹紧爪构件22从工件W的外径面Wa离开。

接下来，对使用如上述那样构成的夹紧结构夹紧圆环状的工件W的方法进行说明。首先，形成为使环状体33相对于第一升降轴1下降的状态。即，使第二升降轴2相对于第一升降轴1下降。此时，按压构件30与板簧构件21接触，将多个夹紧爪构件22的内表面绘出的圆弧的直径设定为比工件W的外径面Wa的直径大。通过这样设定，在多个夹紧爪构件22的摩擦阻力增加部22a与工件W的外径面Wa之间形成有间隙，容易将工件W配设于多个夹紧爪构件22的内侧。

在该状态下，如图3所示，形成为使第一升降轴即轴1相对于旋转轴3上升的状态(第二升降轴即轴2下降的状态)。在该状态下，形成为将工件W配置在夹紧爪构件22的内侧且配置在衬板19上的状态。之后，使第二升降轴2相对于第一升降轴1上升，使环状体33相对于第一升降轴1上升△1(参照图5)。

由此，能够如图2B所示，利用按压构件30将板簧构件21向内径侧(第一升降轴1的前端凸台部5侧)按压，夹紧爪构件22能够对工件W的外径面Wa施加按压力，通过该夹紧结构而形成为夹紧工件W的状态。换句话说，形成为图4所示的状态。之后，在保持夹紧工件W的情况下使第一升降轴1与第二升降轴2相对于旋转轴3下降△2(参照图5)，如图1所示，能够使工件W可靠地落座于衬板19(存在因配设而使工件W相对于衬板19倾斜的可能性)。

另外，若从该图1所示的状态起，通过使环状体33相对于第一升降轴1下降△1，使按压构件30相对于第一升降轴1下降，则能够解除夹紧爪构件22对工件W的按压。另外，之后通过使第一升降轴1以及第二升降轴2上升△2，能够返回图3所示的状态。

根据本发明的夹紧结构，能够借助按压力施加机构23，而使夹紧爪构件22施加弹性地按压工件W的外径面Wa的夹紧力。由此，能够将工件W从其外径面Wa侧夹紧。并且，夹紧爪构件22沿着周向以规定间距相对于机构中心轴对称配设，即便各夹紧爪构件22向工件W的外径面Wa按压的按压力较小，也能够稳定地夹紧工件W。因此，即便工件W是薄壁圆环状的工件，也能够不使工件W变形而稳定地夹紧。

板簧构件21使用以前端侧向外径方向展开的方式呈倾斜状配设的构件，从而能够稳定地确保从夹紧向非夹紧位移时、从非夹紧向夹紧位移时的夹紧爪构件22的移动量，并且作为该移动量能够得到较大的值。因此，即便工件W的外径面Wa的圆度略微变差对变形带来的影响也小，不要求装载的准确度。

由于能够实现按压构件30的上下移动的同步移动，因此各夹紧爪构件22的径向上的扩展收缩同步，能够进行高精度的夹紧。若能够使第一升降轴1与第二升降轴2独立地升降，则能够使板簧构件21以及按压构件30同时上下移动相同量，另外，也能够使板簧构件21与按压构件30分别上下移动相同量或不同量。因此，通过自由地改变板簧构件的位移量，能够自由地变更夹紧力。

能够使工件W稳定地落座于衬板19，能够通过使用该夹紧结构的磨床等工作机构高精度地进行对工件的加工。

另外，在工件非夹紧时，按压构件30也与板簧构件21接触，因此能够防止例如因加工液、旋转轴旋转的离心力，而使板簧构件21、夹紧爪构件22产生不稳定的运行情况。需要说明的是，夹紧爪构件22将其工件接触面设为摩擦阻力增加部22a，因此能够发挥更加稳定的夹紧力。

此外，若在图1所示的工件夹紧状态下，通过使第二升降轴2上升而使按压构件30上升，则能够加强夹紧爪构件22对工件W按压的按压力，另外，若在图1所示的工件夹紧状态下，通过使第二升降轴2下降而使按压构件30下降，则能够减弱夹紧爪构件22对工件W按压的按压力。因此，能够在加工过程中等，根据加工效率变更作用于工件W的夹紧力。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于所述实施方式而能够进行各种变形，作为具有夹紧爪构件22的板簧构件21，在所述实施方式中为六个，但其数量的增减是任意的，至少沿着周向以120°设置有三个以上即可。另外，作为板簧构件21的长度尺寸、宽度尺寸、壁厚尺寸以及自由状态下的板簧构件的倾斜角度等，只要能够进行按压构件30的按压，能够通过该按压构件30的上下移动而收缩扩展，能够通过夹紧爪构件22进行对工件W的外径面Wa的按压，则可以任意地设定。

在所述实施方式中，采用对圆环状的工件从外径侧进行夹紧的夹紧结构，但也可以采用对圆环状的工件从内径侧进行夹紧的夹紧结构。在该情况下，能够构成为具备：板簧构件，其沿着周向以规定间距相对于机构中心轴对称配设；夹紧爪构件，其附设于该板簧构件的前端部；按压力施加机构，其对所述板簧构件施加外径方向的按压力，而使所述夹紧爪构件弹性地按压所述工件的内径面。

在对圆环状的工件从内径侧进行夹紧的情况下，能够借助按压力施加机构，而使夹紧爪构件施加弹性地按压工件的内径面的夹紧力。由此，能够将工件从其内径面侧夹紧。并且，夹紧爪构件沿着周向以规定间距相对于机构中心轴对称配设，因此即便各夹紧爪构件对工件的内径面按压的按压力较小，也能够稳定地夹紧工件。因此，即便工件是薄壁圆环状的工件，也不会使工件变形，而能够稳定地夹紧。

即，本申请发明涉及一种夹紧结构，其具备：板簧构件，其沿着周向以规定间距相对于机构中心轴对称配设；夹紧爪构件，其附设于该板簧构件的前端部；按压力施加机构，其对所述板簧构件施加按压力，而使所述夹紧爪构件弹性地按压所述工件，按压力施加机构对弹簧构件施加朝向内径方向或者外径方向的按压力，而使夹紧爪构件弹性地按压工件的外径面或者内径面。

工业实用性

另外，作为按压构件30，除圆棒以外，也可以为球体等其他形状的构件。作为本发明所涉及的夹紧结构，不限于磨床，能够应用于车床、钻床、铣床等各种机床。

附图标记说明

1 升降轴

2 升降轴

19 衬板

21 板簧构件

22 夹紧爪构件

23 按压力施加机构

30 按压构件

W 工件

Wa 外径面

Claims

1.一种夹紧结构，其对圆环状的工件从外径侧进行夹紧，其特征在于，具备：

板簧构件，其沿着周向以规定间距相对于机构中心轴对称配设；

夹紧爪构件，其附设于该板簧构件的前端部；以及

按压力施加机构，其对所述板簧构件施加朝向内径方向的按压力，而使所述夹紧爪构件弹性地按压所述工件的外径面，

所述夹紧结构用于将所述工件向机床的旋转轴夹紧。

2.根据权利要求1所述的夹紧结构，其特征在于，

所述板簧构件以前端侧向外径方向展开的方式呈倾斜状配设，

所述按压力施加机构具备与所述板簧构件的外径侧接触的按压构件，通过该按压构件的上下移动而使所述夹紧爪构件收缩扩展。

3.根据权利要求2所述的夹紧结构，其特征在于，

所述按压构件与各板簧构件对应地配备有多个，各按压构件的上下移动同步。

4.根据权利要求2或3所述的夹紧结构，其特征在于，

所述夹紧结构具备：

第一升降轴，其保持所述板簧构件；

第二升降轴，其保持所述按压构件；以及

升降机构，其使各升降轴独立地升降。

5.根据权利要求4所述的夹紧结构，其特征在于，

所述夹紧结构具备构成工件的定位基准面的衬板，在各板簧构件夹紧工件状态下，通过所述第一升降轴和所述第二升降轴同时向所述衬板进行相对移动，能够使所述工件的下端面向所述衬板按压。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的夹紧结构，其特征在于，

所述机床是磨床。

7.一种夹紧结构，其对圆环状的工件从内径侧进行夹紧，其特征在于，

所述夹紧结构具备：

夹紧爪构件，其附设于该板簧构件的前端部；以及

按压力施加机构，其对所述板簧构件施加朝向外径方向的按压力，而使所述夹紧爪构件弹性地按压所述工件的内径面，

所述夹紧结构用于将所述工件向机床的旋转轴夹紧。