JP2009061582A - 割出しテーブルのクランプ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンの作用力を増力させて大きなクランプ力を作用させる円テーブルのクランプ機構であっても、アンクランプ時にクランプ解除のために強い力の必要のないクランプ機構を提供することを目的とする。
【解決手段】割出しテーブルのクランプ構造において、ピストンと摩擦プレートの間に配置されピストンの力を増力させて摩擦プレートへ伝える増力手段を有し、該増力手段が前記ボディと接する支点部と前記ピストンの力を受ける入力部と該入力部で受けた力を増力させて摩擦プレートへ伝える押圧部を備えるレバー部材で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は工作機械または治具のテーブルなどに取り付けられて、加工物の割出し作業に使用される割出しテーブルのクランプ装置に関する。

割出しテーブルのクランプ構造は、小さな作用力を増力させて大きなクランプ力を得るための構造が提案されている。
特開２００２−１８６７９号には、テーパーカム面にボールを当接させる増力機構をピストンとクランプ部材の間に介在させて、ピストンの作用力がテーパーカム面のテーパー作用によって増力されて伝達されるようになされている。
特開２００２−１８６７９号公報

しかしながら、前記のようなテーパー面とボールの構成による増力機構には、作用力が大きくなるとボールの食い込みによる問題が発生する。
割出しテーブルのクランプ力が大きくなると、シリンダが伸長してクランプする際に、増力機構においてテーパー面へボールが強い力で押し付けられる。このとき、その作用力でボールはテーパー面への食い込み作用が生じ、ボールは複数のテーパー面との間に入り込んでしまう。
ボールの食い込み作用が発生すると、シリンダが縮小してアンクランプとなってもボールが容易に元の位置に戻りにくくなり、テーブルをアンクランプさせるためにはボールを戻す強い力が必要になる。
したがって、本発明は、ピストンの作用力を増力させて大きなクランプ力を作用させる円テーブルのクランプ機構であっても、アンクランプ時にクランプ解除のために強い力の必要のないクランプ機構を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するため、本発明は、ボディと、該ボディに軸承され回転するテーブル回転体からなり、該テーブル回転体の一部をなす薄肉のクランププレートがボディの軸方向へ移動するピストンによって弾性変形しボディに押圧されテーブル回転体の回転を阻止する構造になされ、前記ボディが薄肉の摩擦プレートを備え、且つ前記テーブル回転体が薄肉のクランププレートを備え、該クランププレートが摩擦プレートを軸方向において挟んで配設されている構造の割出しテーブルのクランプ構造において、前記ピストンと摩擦プレートの間に配置されピストンの力を増力させて摩擦プレートへ伝える増力手段を有し、該増力手段が前記ボディと接する支点部と前記ピストンの力を受ける入力部と該入力部で受けた力を増力させて摩擦プレートへ伝える押圧部を備えるレバー部材で構成されていることを特徴とする。

また、前記レバー部材の押圧部と摩擦プレートの間に円盤形状に設けられレバー部材の押圧力を均等に摩擦プレートへ伝達する受圧リングと、該受圧リングの外周側に配置されて受圧リングの半径方向への移動を規制するガイドリングを備え、該ガイドリングが前記レバー部材と当接してレバー部材の円周方向の移動を規制する凹部を有することを特徴とする。

また、前記受圧リングとクランププレートの間に配置し前記ボディに固着されて設けられ、前記ピストンの押圧力により弾性変形することでピストンに対する反力を発生させる反力プレートを備えることを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、レバー部材を増力手段として用いることにより、ボールのテーパー面への食い込み作用によるピストンの復元のための大きな力を必要としない増力手段でピストンの押圧力を増力させてテーブルをクランプすることができる。

また、本発明の請求項２によれば、ガイドリングが、受圧プレートの外周側に配置され、且つガイドリングの凹部へレバー部材が係合することにより、受圧リングの半径方向への移動とレバー部材の円周方向への移動を規制することができる。これにより、ピストンの押圧力をクランププレートへ偏りなく均一に加えることができ、安定したクランプが可能となる。

本発明の請求項３によれば、ピストンの押圧力により弾性変形する反力プレートが設けられピストンの復元力として反力プレートの弾性作用を活用できるので、ピストンの構造を簡略化でき、省スペース化が実現できる。

以下に本発明の実施例について図を用いて説明する。
図１は本発明の割出しテーブルの回転軸に沿う断面図である。
図１に示すように、回転しないボディ１に軸承され回転するテーブル回転体２は、テーブル３と、スピンドル４と、ウォームホイール５の主要部品から構成され、ウォーム６によって回転力を与えられている。ボディ１の一部をなす摩擦プレート１１は、薄肉円盤状に形成されてボディ１に複数のボルトで固着されている。テーブル回転体２の一部をなすクランププレート７は前記摩擦プレート１１の内周部分を挟むように複数配設されており、薄肉円盤状に形成されてスピンドル４の下方に複数のボルトで固着されている。

クランププレート７の外方部分の上方にボディ１の端面部８が位置し、下方にはスピンドル４の軸方向へ移動するピストン９が配設されている。このピストン９の軸方向上方への移動によるピストン軸力によって、後述する増力手段１２を介して、クランププレート７の外方部分が押圧されて摩擦プレート１１の内周部分を挟み、さらにボディ１の端面部８に押圧され、テーブル３の回動が阻止される構造になされている。これによって、任意の回転位置に停止されたテーブル３は、その回動を完全に止められ、テーブル３上にセットされた加工物の加工が行なわれる。

また、ピストン９のピストン軸力を増幅させてクランププレート７へ伝達するために増力手段１２がピストン９とクランププレート７の間に備えられている。本発明の増力手段１２は、レバー部材１３と受圧リング１４とガイドリング１５と反力プレート２２から構成されている。

図３に図１に示すＢ−Ｂ矢視端面図を示している。この図３に基づき増力手段について説明する。
レバー部材１３は円周上の等配位置に複数個（図３に示すように円周方向に９０°間隔で４個）で設けられている。
レバー部材１３の外方端部には、レバー部材１３の回転の支点となる支点部１７が備えられ、図２に示すようにボディ１に当接されて軸方向への上下の移動を拘束されており、支点部１７を回転中心として（より詳細には、支点部を形成する球形状の中心点を回転中心として）回転するようになされている。

また、レバー部材１３の内方端部にはピストン９の移動方向側に当接してピストン９の軸方向上方への移動によるピストン軸力Ｐ１を受ける入力部１８が備えられている。
レバー部材１３の略中央部には押圧部１９が備えられ、入力部１８で受けたピストン９のピストン軸力によって受圧リング１４を押圧する。この際、レバー部材１３が支点部１７を中心に回転されることで、受圧リング１４を押圧する力Ｑがテコの作用により増力されるようになされている。

受圧リング１４は中空円盤形状をしており、レバー部材１３の押圧部１９と後述する反力プレート２２の間に設けられている。受圧リング１４は、ひとつのレバー部材１３に対しては押圧部１９のみで当接しているが、反力プレート２２に対しては全周に渡り当接されている。
それにより、ピストン９の押圧力を反力プレート２２へ偏りなく均一に加えることが可能となる。

図５はガイドリング１５の斜視図を示している。
ガイドリング１５は中空円盤形状で形成され、取り付けボルトで摩擦プレート１１と共にボディ１に固着されて、前記受圧リングの外方全周側に設けられている。
ガイドリング１５にはレバー部材１３の外方部分と係合するための切欠きを備えた凹部１６がレバー部材１３の配置位置にあわせて設けられている。レバー部材１３がガイドリング１５の凹部１６に係合されるので、ガイドリング１５はレバー部材１３の円周方向の動きを規制し、レバー部材１３が円周方向に移動できないようになされている。

また、ガイドリング１５は、受圧リング１４の外方側に設けられ、ボディと固着しているので、受圧リング１４の半径方向の移動を規制し、受圧リング１４がピストン９の押圧力により軸方向上方へ移動する際に押圧力を確実にクランププレート７へ全周に偏りなく伝達することができる。

受圧リング１４とクランププレート７との間に反力プレート２２が設けられている。反力プレート２２は、薄肉円盤状に形成されガイドリング１５と共に取り付けボルトでボディ１に固着されており、受圧リングの軸方向の移動により半径方向の中央部分が弾性変形してクランププレート７と当接する。

図２は図１に示すＡ部の部分拡大図である。クランププレート７は、テーブル３が回動する状態（アンクランプ時）には、隣接する摩擦プレート１１との間に０．１ｍｍ程度の隙間が設けられており、スピンドル４から水平方向である外方へ伸延している。
また、反力プレート２２との間は、０．２ｍｍ程度の隙間が設けられ、クランププレート７は、スピンドル４と共に抵抗を受けることなく回動することができる。
前記のプレート間の隙間はこれに特定するものではなく、適宜設計変更により条件に合わせて最適な隙間にすることも当然できる。例えば、クランププレート７と反力プレート２２との間は加工精度や加圧条件などにより０．０５〜０．１ｍｍ程度の隙間にすることもできる。

一方、テーブル３の回動を阻止する状態（クランプ時）には、ピストン９が軸方向上方へ移動すると、ピストン９がレバー部材１３の入力部１８を軸方向上方へ押し上げる。
図４はレバー部材１３の作用説明図である。図４にしたがってレバー部材１３の増力作用を説明する。
レバー部材１３の外方端部の支点部１７はボディ１に当接されて軸方向への移動を拘束されているので、レバー部材１３は支点部１７を回転中心として回転する。このとき、レバー部材１３の押圧部１９にはピストン軸力Ｐ１が増力された作用力Ｑで受圧リング１４を押圧する。

つまり、ピストン軸力Ｐ１は、レバー部材１３の支点部１７と入力部１８との間の距離Ｌ１と、レバー部材１３の支点部１７と押圧部１９との間の距離Ｌ２との比から増力されて作用力Ｑとなり、より強力な力がクランプ力として作用することになる。
この増力作用により強力な押圧力となった作用力Ｑは、レバー部材１３の押圧部１９から受圧リング１４を押圧する。レバー部材１３は円周上の等配位置に配置されているので、受圧リング１４は円周上の等配位置に分散された複数の位置（レバー部材１３の押圧部１９が当接する位置）へ集中して作用力Ｑを受ける。
受圧リング１４は反力プレート２２とは全周に渡り当接しているので、レバー部材１３が当接する位置のみで受ける集中的な作用力Ｑを、全周に渡り偏りなく均一な力として反力プレート２２へ伝達する。

受圧リング１４は、軸方向上方へ押圧され移動し、反力プレート２２の半径方向の中央部分を上方へ向けて弾性変形させ、隣接するクランププレート７Ａに接触して押圧する。
前記と同様にクランププレート７Ａも上方へ向けて弾性変形して、その外方部分が摩擦プレート１１の片面に接触する。さらに受圧リング１４が反力プレート２２を押すことによって、クランププレート７Ａに押された摩擦プレート１１の半径方向の中央部分が、上方へ向けて弾性変形し、隣接するクランププレート７Ｂに接触して押圧する。前記と同様にクランププレート７Ｂも上方へ向けて弾性変形して、その外方部分がボディ１の端面部８に接触し、クランププレート７Ｂの外方部分がボディ１の端面部８に押圧される。

このとき、固定しているボディ１側に備えられた摩擦プレート１１は、クランププレート７Ａ、７Ｂの間にサンドイッチ状態で押圧され、摩擦作用が生じる。
さらに、ボディ１の端面部８とクランププレート７Ｂ、反力プレート２２とクランププレート７Ａにも摩擦作用が発生しており、強力なクランプ力が得られる。

この後、テーブル３の回動を阻止する状態（クランプ時）からテーブル３が回動する状態（アンクランプ時）になる際には、ピストン９を下方の元の位置へ復帰させる必要があるが、反力プレート２２はその弾性効果によって、ピストン９を復帰させるスプリング手段として作用させることができ、ピストン９の構造の簡略化となり省スペースの効果を奏する。
これは、前述のようにクランププレート７Ａ、７Ｂと隣接する摩擦プレート１１との間には０．１ｍｍ程度の隙間を設けているが、反力プレート２２とクランププレート７Ａとの間は、０．２ｍｍ程度の隙間にしているので、クランプ時の弾性変形量は反力プレート２２の方が大きくなり、反力プレート２２の復元時の弾性効果をピストンへ大きく作用させることができるものである。

また、レバー部材１３は、ガイドリング１５に設けられた凹部１６に係合することで、レバー部材１３の周方向への移動を規制させることができ、ピストン９からの押圧力を不規則な位置へ加えることなく、一定の位置に安定して加えることができる。
さらには、図３に示すように、レバー部材１３の外方部位の支点部１７をガイドリング１５の凹部１６の幅よりも大きな幅の頭部２３で形成し、ガイドリング１５と係合させることで、レバー部材１３の半径方向への移動も規制することができる。

前期実施例において、クランププレート７Ａ、７Ｂと摩擦プレート１１との間には０．１ｍｍ程度の隙間を設け、反力プレート２２とクランププレート７Ａとの間には０．２ｍｍ程度の隙間を設けている。
しかし本発明の他の実施例として、各々の隙間をさらに小さくし、クランプ時の変形量を抑えることで、テーブル自体のねじれを抑制することができる。
具体的には、クランププレート７Ｂとボディ端部８との間は０．０５ｍｍ程の隙間が設けられ、クランププレート７Ｂと摩擦プレート１１との間は０．０５ｍｍ程の隙間が設けられている。また、クランププレート７Ａと摩擦プレート１１との間は０．０８ｍｍ程の隙間が設けられ、クランププレート７Ａと反力プレート２２との間は０．１ｍｍ程の隙間が設けられている。
このようにクランプ時の各プレートの変形代であるプレート間の隙間を小さく設定することで、各プレートの変形を小さくすることができる。そのため、クランププレート７Ａ、７Ｂの板厚を大きくすることができ、クランププレート７Ａ、７Ｂの剛性を大きくし、クランプ時のテーブルに加わるねじれを抑制することが可能となる。また、クランププレート７Ａ、７Ｂはレバー部材１３により近い側のクランププレート７Ａの板厚をクランププレート７Ｂより小さく設定することで、レバー部材１３からの押圧力に対し容易に変形し易くなるようにできる。

また、本発明の他の実施例としては、ピストン９の復元力を与えるための手段として受圧リング１４とクランププレート７との間に設けられる反力プレート２２を配置せず、前記反力プレート２２の代替として、ガイドリング１５とピストン９との間に付勢手段２３を設け、反力プレート２２と同様にピストン９へ復元力を作用させるものである。
具体的には、図６に示すように、付勢手段としてガイドリング１５とピストン９の間に設けられ、両端をガイドリング１５とピストン９に接するように配置されたバネ２３を備え、反力プレート２２を設置しない。このように構成することで、反力プレート２２を用いることなく、アンクランプ時にピストンの下方への復帰動作を行なわせることが可能となる。これにより、テーブル内部の構造が簡素化され、組み立てやメンテナンス作業時の各プレートの配設の煩雑が解消される。

本発明の割出しテーブルの回転軸芯に沿う断面図。 図１に示すＡ部の部分拡大図。 図１に示すＢ−Ｂ矢視端面図。 レバー部材の増力作用説明図。 ガイドリングの斜視図。 他の実施例の割出しテーブルの回転軸芯に沿う断面図。

符号の説明

１ ボディ
３ テーブル
４ スピンドル
５ ウォームホイール
７ クランププレート
９ ピストン
１１ 摩擦プレート
１３ レバー部材
１４ 受圧リング
１５ ガイドリング
１６ 凹部
１７ 支点部
１８ 入力部
１９ 押圧部
２２ 反力プレート
２３ 付勢手段（バネ）

Claims (4)

1. ボディと、該ボディに軸承され回転するテーブル回転体からなり、該テーブル回転体の一部をなす薄肉のクランププレートがボディの軸方向へ移動するピストンによって弾性変形しボディに押圧されテーブル回転体の回転を阻止する構造になされ、前記ボディが薄肉の摩擦プレートを備え、且つ前記テーブル回転体が薄肉のクランププレートを備え、該クランププレートが摩擦プレートを軸方向において挟んで配設されている構造の割出しテーブルのクランプ構造において、前記ピストンと摩擦プレートの間に配置されピストンの力を増力させて摩擦プレートへ伝える増力手段を有し、該増力手段が前記ボディと接する支点部と前記ピストンの力を受ける入力部と該入力部で受けた力を増力させて摩擦プレートへ伝える押圧部を備えるレバー部材で構成されていることを特徴とする割出しテーブルのクランプ構造。
   
2. 前記レバー部材の押圧部と摩擦プレートの間に円盤形状に設けられレバー部材の押圧力を均等に摩擦プレートへ伝達する受圧リングと、該受圧リングの外周側に配置されて受圧リングの半径方向への移動を規制するガイドリングを備え、該ガイドリングが前記レバー部材と当接してレバー部材の円周方向の移動を規制する凹部を有することを特徴とする請求項１記載の割出しテーブルのクランプ構造。
   
3. 前記受圧リングとクランププレートの間に配置し前記ボディに固着されて設けられ、前記ピストンの押圧力により弾性変形することでピストンに対する反力を発生させる反力プレートを備えることを特徴とする請求項１および２記載の割出しテーブルのクランプ構造。
   
4. 前記ガイドリングとピストンの間に配設され、前記ピストンの押圧力によりピストンに対する反力を発生させる付勢手段を備えることを特徴とする請求項１および２記載の割出しテーブルのクランプ構造。

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