JP2007015097A5 - - Google Patents

Description

ワーク固定装置

本発明は、ワーク固定装置に関し、特に、ワーク固定装置本体に放射方向に形成した案内溝に沿って移動可能に配設した複数個のクランプ片と、該複数個のクランプ片を同期して放射方向に移動するためのクランプ片の移動機構とを備え、ワーク固定装置本体に形成した孔部に挿通した断面円形のワークを把持するためのワーク固定装置に関するものである。

従来、断面円形（本明細書において、中空の管状のものを含む。）のワークに対して、スピニング加工、切削加工等の加工を施す場合、ワークを固定する必要があるため、種々のワーク固定装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、この種のワーク固定装置は、図１１に示すように、通常、複数個のクランプ片２を移動するためのクランプ片の移動機構３を備えているが、クランプ片２の背面又は側面に配設した移動機構３によりクランプ片２を支持して、移動するようにしているため、ワークの固定が、ワークの中心部のみになったり、片側に偏る傾向があった。
このため、ワークが、長尺物の場合、アルミニウム等の柔らかい金属製や中空の管状で剛性が小さいものの場合、寸法精度が高くなくばらつくような場合等には、ワークを確実に固定できず、ひいては、加工精度や作業効率に悪影響を及ぼすという問題があった。
特開平７−２２７７３３号公報

本発明は、上記従来のワーク固定装置の有する問題点に鑑み、ワークを固定する締付力がワークの長さ方向に偏ることなく、ワークを安定して固定できるワーク固定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本第１発明のワーク固定装置は、ワーク固定装置本体に放射方向に形成した案内溝に沿って移動可能に配設した複数個のクランプ片と、該複数個のクランプ片を同期して放射方向に移動するためのクランプ片の移動機構とを備え、ワーク固定装置本体に形成した孔部に挿通した断面円形のワークを把持するためのワーク固定装置において、前記クランプ片の移動機構が、中心にワークを挿通する孔部を、両側に中心から外周に向けてうずまき線状のスクロール用ガイドを、それぞれ形成した作動円盤と、該作動円盤を回転駆動するための回転駆動機構と、作動円盤のスクロール用ガイドと噛合する嵌合部を有し、作動円盤の両側に複数個のクランプ片にそれぞれ対応するように配設したスクロール片とからなることを特徴とする。

また、同じ目的を達成するため、本第２発明のワーク固定装置は、前記作動円盤に形成したスクロール用ガイドをカム溝から構成し、該作動円盤のカム溝に嵌入する嵌合部を有し、作動円盤の両側に複数個のクランプ片にそれぞれ対応するように配設したスクロール片を摺動片から構成したことを特徴とする。

この場合において、作動円盤の両側に配設したクランプ片の間隔が、ワークの直径以上の寸法になるようにすることができる。

また、作動円盤の両側に配設したスクロール片を連動して駆動するようにすることができる。

また、作動円盤の両側に配設したスクロール片を片側毎に独立して駆動するようにすることができる。

本第１発明のワーク固定装置によれば、クランプ片の移動機構を、中心にワークを挿通する孔部を、両側に中心から外周に向けてうずまき線状のスクロール用ガイドを、それぞれ形成した作動円盤と、該作動円盤を回転駆動するための回転駆動機構と、作動円盤のスクロール用ガイドと噛合する嵌合部を有し、作動円盤の両側に複数個のクランプ片にそれぞれ対応するように配設したスクロール片とから構成することにより、クランプ片が、作動円盤を挟んでその両側に配設されるとともに、ワークを固定する締付力が作動円盤を挟んで対称にかかることとなるため、ワークを固定する締付力がワークの長さ方向に偏ることがなく、ワークを安定して固定することができる。

また、本第２発明のワーク固定装置によれば、クランプ片の移動機構を、中心にワークを挿通する孔部を、両側に中心から外周に向けてうずまき線状のカム溝を、それぞれ形成した作動円盤と、該作動円盤を回転駆動するための回転駆動機構と、作動円盤のカム溝に嵌入する嵌合部を有し、作動円盤の両側に複数個のクランプ片にそれぞれ対応するように配設した摺動片とから構成することにより、クランプ片が、作動円盤を挟んでその両側に配設されるとともに、ワークを固定する締付力が作動円盤を挟んで対称にかかることとなるため、ワークを固定する締付力がワークの長さ方向に偏ることがなく、ワークを安定して固定することができる。

また、作動円盤の両側に配設したクランプ片の間隔を、ワークの直径以上の寸法になるようにすることにより、長尺物のワークやワークの両端を加工するワークを、安定して固定することができる。

また、作動円盤の両側に配設したスクロール片を連動して駆動するようにすることにより、作動円盤やその回転駆動機構を簡略化することができる。

また、作動円盤の両側に配設したスクロール片を片側毎に独立して駆動するようにすることにより、スクロール片に配設した両側のクランプ片の移動量を片側毎に独立して設定することができ、長さ方向に径の大きさが異なったり、バラツキがあるワークの場合であっても、ワークを固定する締付力がワークの長さ方向に偏ることがなく、ワークを安定して固定することができる。

以下、本発明のワーク固定装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図７に、本発明のワーク固定装置を、ワークに対してスピニング加工を施す装置に適用した第１実施例を示す。

このワーク固定装置Ｍは、ワークＷ、本実施例においては、中間部にくびれを形成した断面円形の中空の管状のワークの両端部にスピニング加工による絞り加工を施すためのスピニング加工装置Ｓと対峙するように配設される。

そして、ワーク固定装置Ｍは、ワーク固定装置本体１に形成した円形の孔部１２に挿通した断面円形のワークＷを把持するためのもので、ワーク固定装置本体１に放射方向に形成した案内溝１１に沿って移動可能に配設した複数個のクランプ片２と、この複数個のクランプ片２を同期して放射方向に移動するためのクランプ片２の移動機構３とを備えている。
なお、本実施例においては、図３及び図４に示すように、ワーク固定装置本体１の両側面に、側円板１０をボルトＢで固定するようにし、この側円板１０の中心に円形の孔部１２を形成するとともに、この孔部１２に放射方向の内端側が連続するように案内溝１１を形成するようにしている。

そして、クランプ片２の移動機構３は、中心にワークＷを挿通する円形の孔部４１を、両側の面に中心から外周に向けて巻き方向が反対のうずまき線状のスクロール用ガイド４２ａ、４２ｂを、それぞれ形成した作動円盤としてのスクロール用円盤４と、このスクロール用円盤４を回転駆動するための回転駆動機構５と、スクロール用円盤４のスクロール用ガイド４２ａ、４２ｂと噛合する嵌合部６１を有し、スクロール用円盤４の両側に複数個のクランプ片２（図１において、スクロール用円盤４の左側のクランプ片をクランプ片２ａ、右側のクランプ片をクランプ片２ｂとする。）にそれぞれ対応するように配設したスクロール片６とから構成するようにしている。
ここで、クランプ片２のスクロール片６への取付は、ボルト等の任意の固着手段を用いるようにするが、この際、スクロール片６に取り付けた円形のキー６２によりクランプ片２を正確に位置決めして取り付けるようにすることが望ましい。

この場合において、スクロール用円盤４のうずまき線状のスクロール用ガイド４２ａ、４２ｂは、一方のスクロール用ガイド４２ａを、図５（ａ）に示すように、中心から外周に向けて左巻きのうずまき線状の凹凸条で、また、他方のスクロール用ガイド４２ｂを、図５（ｃ）に示すように、中心から外周に向けて右巻きのうずまき線状の凹凸条で、構成するようにしている。
そして、このスクロール用円盤４のスクロール用ガイド４２ａ、４２ｂと噛合する、クランプ片２を取り付けるためのスクロール片６の凹凸条からなる嵌合部６１を、スクロール片６に取り付けたクランプ片２の先端が、スクロール用円盤４の円形の孔部４１と中心を同じくする略同心円上に位置するように、順次位相を変えて形成するようにする。
また、図２に示すように、スクロール用円盤４の外周面には、スクロール用円盤４を回転駆動するための回転駆動機構５のラックギア５１と噛合する歯車４３を形成し、回転駆動機構５のラックギア５１を油圧シリンダ５２の押引駆動（ピストンロッドＰＲの摺動）により（又はウォームギア（図示せず）をモータ等の任意の回転駆動機構若しくは手動により回転駆動することにより）、スクロール用円盤４を回転させることができるように構成されている。
ここで、ラックギア５１は、油圧シリンダ５２のピストンＰ間に介在したピストンロッドＰＲに形成するようにするとともに、ピストンロッドＰＲは、ピストンロッドＰＲに形成したキー溝ＫＭに、ワーク固定装置本体１側に配設したキーＫを挿入することにより、回転することなく油圧シリンダ５２内を摺動するようにする。そして、ピストンロッドＰＲの摺動は、油圧シリンダ５２のシリンダ室ＣＹ１、ＣＹ２に選択的に作動油を供給することにより行うようにする。また、油圧シリンダ５２のシリンダ室ＣＹ１、ＣＹ２に繋がる油圧回路をブロックすることにより、スクロール用円盤４を回転駆動するための回転駆動機構５を固定し、クランプ片２の把持力を一定状態に維持することができる。
これにより、回転駆動機構５によってスクロール用円盤４を回転駆動することにより、スクロール用円盤４の両側の面に形成されたうずまき線状のスクロール用ガイド４２ａ、４２ｂはうずまき線が左右逆巻きとされていることから、ワーク固定装置本体１に放射方向に形成した案内溝１１に沿って移動可能に配設した複数個のクランプ片２を、スクロール用円盤４の両側において、スクロール片６を介して同期して放射方向に移動させて、クランプ片２によりワークＷを固定したり、クランプ片２によるワークＷの固定を解除することができるようにしている。

ところで、本実施例においては、スクロール用円盤４の両側に、スクロール片６を介して配設したクランプ片２の間隔Ｄ１を、ワークＷの直径Ｄ２以上の寸法になるようにしている。
これにより、本実施例に示すような、中間部にくびれを形成し、その両端を加工するワークや長尺物のワークを安定して固定することができる。

また、図６のように把持位置の直径に差があるワーク（段付き管）Ｗを固定する場合には、スクロール片６の嵌合部６１がスクロール用円盤４のスクロール用ガイド４２ａ、４２ｂに噛み合った状態で、一方の側円板１０、例えば、図３において右側の側円板１０のボルトＢを外し、側円板１０を所望角度量だけ回動させると図３において右側のクランプ片２ｂだけが放射方向に変位する（このとき、図３において左側のクランプ片２ａは変位しない。）。この変位後の位置で側円板１０を固定すれば、クランプ片２ａとクランプ片２ｂは放射方向にずれた配置となるので、図６のように把持位置の直径に差があるワーク（段付き管）Ｗを確実に把持することができる。
このほか、クランプ片２ａとクランプ片２ｂを放射方向にずれた配置とする方法としては、スクロール片６に対するクランプ片２の取付位置を変更する方法がある。具体的には、図７（ａ）に示すように、スクロール片６に対してクランプ片２ｂ−１を回転変位させることにより、寸法Ｌ１と寸法Ｌ２の差の分だけスクロール片６に対するクランプ片２の取付位置をずらせたり、図７（ｂ）に示すように、スクロール片６に対してクランプ片２ｂ−２を摺動変位させることにより、寸法Ｌ３だけスクロール片６に対するクランプ片２の取付位置をずらせることにより、スクロール片６に対するクランプ片２の取付位置を変更することができる。なお、図７（ｂ）において、ＤＢは段部Ｄが形成されたボルト、ＬＳは長孔、Ｈは段部Ｄが嵌係合する凹部である。

また、ワーク固定装置Ｍは、図１〜図２に示すように、ワーク固定装置Ｍの基台部７に、ワーク固定装置Ｍの上部構造部をスピニング加工装置Ｓの加工軸（ワークＷの中心軸）と直交する水平方向に移動させる水平移動機構７１及びその駆動装置７２を、また、上部構造部を鉛直軸を中心として回転させる回転機構７３及びその駆動装置７４を、それぞれ配設するようにする。

ここで、水平移動機構７１及びその駆動装置７２は、ワーク固定装置Ｍの上部構造部を載置したテーブル７５の下部にボールスクリュー用ナット７２ａが固定され、これに螺合するボールスクリュー７２ｂが水平移動機構７１のガイドレール７１ａと平行に配置され、サーボモータ（図示省略）によって回動可能に支持されている。
これにより、駆動装置７２のサーボモータによってボールスクリュー７２ｂを回転駆動することにより、テーブル７５をスピニング加工装置Ｓの加工軸（ワークＷの中心軸）と直交する水平方向に移動できるようにしている。

また、回転機構７３及びその駆動装置７４は、テーブル７５上に配設され、ワーク固定装置Ｍの上部構造部を鉛直軸を中心として回転させることができるように構成されている。
これにより、駆動装置７４によってワーク固定装置Ｍの上部構造部を鉛直軸を中心として回転駆動することにより、上部構造部の方向を、例えば、１８０゜回転するようにして、ワーク固定装置ＭによりワークＷを固定したまま、掴み換えを行うことなく、１台のスピニング加工装置ＳによりワークＷの両端部にスピニング加工による絞り加工を施すことができるようにしている。

このワーク固定装置Ｍは、クランプ片２の移動機構３を、中心にワークＷを挿通する孔部４１を、両側の面に中心から外周に向けて巻き方向が反対のうずまき線状のスクロール用ガイド４２ａ、４２ｂを、それぞれ形成したスクロール用円盤４と、このスクロール用円盤４を回転駆動するための回転駆動機構５と、スクロール用円盤４のスクロール用ガイド４２ａ、４２ｂと噛合する嵌合部６１を有し、スクロール用円盤４の両側に複数個のクランプ片２にそれぞれ対応するように配設したスクロール片６とから構成するようにしているので、クランプ片２が、スクロール用円盤４を挟んでその両側に配設されるとともに、ワークＷを固定する締付力がスクロール用円盤４を挟んで対称にかかることとなるため、ワークＷを固定する締付力がワークＷの長さ方向に偏ることがなく、ワークＷを安定して固定することができる。

ところで、上記第１実施例では、作動円盤をスクロール用円盤４で構成するようにしているが、このスクロール用円盤４を、図８に示す第２実施例のように、作動円盤を、両側の面に中心から外周に向けて巻き方向が反対のうずまき線状のカム溝４４ａ、４４ｂを形成したカム溝円盤４Ａで構成することもできる。
そして、本実施例では、カム溝４４ａ、４４ｂに嵌入する突起（カムフロアー）６３を摺動片６Ａに突設し、歯車４３Ａを介して、適宜の駆動機構（図示省略）によってカム溝円盤４Ａを回転駆動することにより、第１実施例と同様、ワーク固定装置本体１に放射方向に形成した案内溝１１に沿って移動可能に配設した複数個のクランプ片２を、摺動片６Ａを介して同期して放射方向に移動させて、クランプ片２によりワークＷを固定したり、クランプ片２によるワークＷの固定を解除することができるようにしている。
なお、本実施例のその他の構成及び作用は、上記第１実施例と同様である。

また、上記第１実施例では、クランプ片２の移動機構３としてのスクロール用円盤（作動円盤）４を一体物で構成し、このスクロール用円盤４を１つの回転駆動機構５により回転駆動することにより、スクロール用円盤４の両側に配設したスクロール片６、６を連動して駆動するようにしてすることにより、スクロール片６、６に配設した両側のクランプ片２ａ、２ｂの移動量を両側で揃うようにしているが、これに代えて、図９〜図１０に示す第３実施例のように、スクロール用円盤４の両側に配設したスクロール片６、６を片側毎に独立して駆動するようにすることにより、スクロール片６、６に配設した両側のクランプ片２ａ、２ｂの移動量を片側毎に独立して設定することができるようにすることもできる。

より具体的には、本実施例においては、クランプ片２の移動機構３（３ａ、３ｂ）としてのスクロール用円盤４を、図９に示すように、一側面を合わせ面とした左側のスクロール用円盤４ａと右側のスクロール用円盤４ｂとに２分割し、このスクロール用円盤４ａ、４ｂをそれぞれ個別の回転駆動機構５ａ、５ｂにより回転駆動することにより、スクロール用円盤４ａ、４ｂの両側に配設したスクロール片６、６を片側毎に独立して駆動することができるようにしている。
そして、図９〜図１０に示すように、スクロール用円盤４ａ、４ｂを直径方向の２箇所において回転駆動機構５ａ、５ｂにより回転駆動するようにしている。具体的には、スクロール用円盤４ａを回転駆動機構５ａにより上に向けて（ＰＡ−１→ＰＡ−２）押し廻すようにし、また、スクロール用円盤４ｂを回転駆動機構５ｂにより下に向けて（ＰＢ−１→ＰＢ−２）押し廻すようにして、スクロール用円盤４ａ、４ｂの両側に配設したスクロール片６、６を片側毎に独立して駆動し、ワークＷを固定するようにしているので、例えば、スクロール用円盤４ａ、４ｂを直径方向の２箇所において回転駆動機構５ａ、５ｂにより共に下に向けて（あるいは共に上に向けて）押し廻すようにする場合と比較して、スクロール用円盤４ａ、４ｂに対して軸受機能を奏する側円板１０や孔部４１を構成する内周側の軸受に対する回転駆動機構５ａ、５ｂによる負荷の影響を軽減できる効果がある。
また、スクロール用円盤４ａ、４ｂに対する回転駆動機構５ａ、５ｂのピストンＰａ、Ｐｂは、スクロール用円盤４ａ、４ｂの合わせ面となる中央線ＳＬから両側に距離Ｌだけオフセットされており、ラック歯Ｒａ、Ｒｂもその両側が切除されて干渉を生じないようにされている。
なお、スクロール用円盤４ａ、４ｂの回転駆動機構５ａ、５ｂは、本実施例に示すように、スクロール用円盤４ａ、４ｂの直径方向の２箇所に対向して配設する以外の任意の配置構成、例えば、回転駆動機構５ａと回転駆動機構５ｂとを直角方向に配置するようにしてもよい。
また、スクロール用円盤４ａ、４ｂの回転駆動機構５ａ、５ｂには、本実施例に示すようなロッドレスシリンダ以外の任意の駆動源、例えば、通常のピストンロッドを有するシリンダを用い、駆動力伝達機構を介して、ラック歯Ｒａ、Ｒｂを駆動するようにしてもよい。

そして、両側のクランプ片２ａ、２ｂの移動量を片側毎に独立して設定することができるようにすることにより、長さ方向に径の大きさが異なったり、バラツキがあるワークＷの場合であっても、ワークＷを固定する締付力がワークＷの長さ方向に偏ることがなく、ワークＷを安定して固定することができる。
なお、本実施例のその他の構成及び作用は、上記第１実施例と同様である。

以上、本発明のワーク固定装置について、ワークに対してスピニング加工を施す装置に適用した実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせたり、切削加工等のスピニング加工以外の加工を施す場合のワーク固定装置に適用するようにする等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のワーク固定装置は、ワークをワークの長さ方向に偏ることなく安定して固定できることから、種々の形状、性状のワークに対して、スピニング加工、切削加工等の加工を施す場合において、ワークを固定する用途に好適に用いることができる。

本発明のワーク固定装置の第１実施例を示す正面部分断面図である。 図１のＩ−Ｉ線に沿う側面部分断面図である。 クランプ片の取付構造の詳細を示す正面断面図である。 図３のII−II線に沿う側面図である。 スクロール用円盤を示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は右側面図である。 クランプ片によるワークの把持状態の一例を示す説明図である。 クランプ片とスクロール片との取付構造を示し、（ａ）は第１例の正面図、（ｂ１）は第２例の正面図、（ｂ２）は第２例の右側面図である。 本発明のワーク固定装置の第２実施例を示すカム溝円盤を示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は（ａ）のIII−III線に沿う側面断面図である。 本発明のワーク固定装置の第３実施例を示し、（ａ）正面部分断面図、（ｂ）はスクロール用円盤の回転駆動機構の拡大断面図である。 図９（ａ）のIV−IV線に沿う側面部分断面図である。 従来のワーク固定装置を示す正面図である。

１ ワーク固定装置本体
１０ 側円板
１１ 案内溝
１２ 孔部
２ クランプ片
２ａ （左側の）クランプ片
２ｂ （右側の）クランプ片
３ クランプ片の移動機構
３ａ （左側の）クランプ片の移動機構
３ｂ （右側の）クランプ片の移動機構
４ スクロール用円盤（作動円盤）
４ａ （左側の）スクロール用円盤（作動円盤）
４ｂ （左側の）スクロール用円盤（作動円盤）
４Ａ カム溝円盤（作動円盤）
４１ 孔部
４２ａ スクロール用ガイド
４２ｂ スクロール用ガイド
４３ 歯車
４３Ａ 歯車
４４ａ カム溝
４４ｂ カム溝
５ スクロール用円盤の回転駆動機構
６ スクロール片
６Ａ 摺動片
６１ 嵌合部
６２ キー
６３ 突起（カムフロアー）
７ 基台部
７１ 水平移動機構
７１ａ ガイドレール
７２ 水平移動機構の駆動装置
７２ａ ボールスクリュー用ナット
７２ｂ ボールスクリュー
７３ 回転機構
７４ 回転機構の駆動装置
７５ テーブル
Ｄ１ クランプ片の間隔
Ｄ２ ワークの直径
Ｍ ワーク固定装置
Ｓ スピニング加工装置
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. ワーク固定装置本体に放射方向に形成した案内溝に沿って移動可能に配設した複数個のクランプ片と、該複数個のクランプ片を同期して放射方向に移動するためのクランプ片の移動機構とを備え、ワーク固定装置本体に形成した孔部に挿通した断面円形のワークを把持するためのワーク固定装置において、前記クランプ片の移動機構が、中心にワークを挿通する孔部を、両側に中心から外周に向けてうずまき線状のスクロール用ガイドを、それぞれ形成した作動円盤と、該作動円盤を回転駆動するための回転駆動機構と、作動円盤のスクロール用ガイドと噛合する嵌合部を有し、作動円盤の両側に複数個のクランプ片にそれぞれ対応するように配設したスクロール片とからなることを特徴とするワーク固定装置。
2. 前記作動円盤に形成したスクロール用ガイドをカム溝から構成し、該作動円盤のカム溝に嵌入する嵌合部を有し、作動円盤の両側に複数個のクランプ片にそれぞれ対応するように配設したスクロール片を摺動片から構成したことを特徴とする請求項１記載のワーク固定装置。
3. 作動円盤の両側に配設したクランプ片の間隔が、ワークの直径以上の寸法になるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載のワーク固定装置。
4. 作動円盤の両側に配設したスクロール片を連動して駆動するようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のワーク固定装置。
5. 作動円盤の両側に配設したスクロール片を片側毎に独立して駆動するようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のワーク固定装置。