JP2012086344A - ロック機構およびそれを用いたワーク位置決め治具 - Google Patents

ロック機構およびそれを用いたワーク位置決め治具 Download PDF

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Abstract

【課題】 各ガイドロッドの位置調整が工具を用いずに容易に行えるワーク位置決め治具を提供する。
【解決手段】 ワーク位置決め治具は、ワークが段積みされるワーク載置部材1と、径方向に位置調整自在な複数のガイドロッド2と、各ガイドロッド2を互いに同期して径方向に位置調整させる同期位置調整機構20と、各ガイドロッド2の径方向の移動をロックするロック機構40とを備える。同期位置調整機構20は、各ガイドロッド2の並びの中心に位置する太陽歯車と、この太陽歯車と噛み合いガイドロッド2を支持する遊星歯車23とを有する。ロック機構40は、遊星歯車23の回転中心に位置するねじ部材27と、このねじ部材27と螺合する螺合部材54とを有し、ねじ部材27と螺合部材54とのねじ込み量を変更することで、遊星歯車23を両側の摩擦用部材6,33で挟み付けてロックする。
【選択図】 図6

Description

この発明は、円周方向に並ぶ複数の作用部材の径方向の移動を互いに同期させてロックするロック機構、およびこのロック機構を用いたワーク位置決め治具に関する。
旋盤等の工作機械にワークを供給する場合、工作機械から離れたワーク載置部に一旦ワークを載置し、そこからローダ装置によりワークを工作機械に搬送する。ワーク載置部には、ローダ装置のローダチャックがワークを正しく把持できるように、ワークの位置を揃えて保持するワーク位置決め治具が設けられている。ワーク位置決め治具は、円周方向に並ぶ複数本(例えば3本)のガイドロッドが径方向に位置調整自在に設けられ、これら複数本のガイドロッドの内側に、各ガイドロッドが外周面に当接するようにワークを配置させることで、ワークの位置決めを行うものである。従来のワーク位置決め治具は、各ガイドロッドの径方向位置を1本ずつ調整するものが一般的であった。
しかし、各ガイドロッドの径方向の位置を1本ずつ調整するのは調整作業に時間を要することから、各ガイドロッドが互いに同期して径方向に動くようにしたもの提案されている(例えば特許文献1,2)。ただし、これらのワーク位置決め治具も、各ガイドロッドを、調整した径方向位置に、ボルトとナット等の締付け具を用いて個別に固定する構成であった。
特許第2630178号公報 特開平11−70437号公報
そのため、ワークに合わせてガイドロッドの位置調整をする際、ガイドロッドごとに締付け具を緩める作業と締め付ける作業を行わねばならず、位置調整作業の能率が悪かった。また、締付け具を操作する工具が必要であることも、作業を煩わしいものとしていた。同種のワークを続けて加工する場合にはあまり大きな問題とはならないが、多品種、小ロット生産で段取り替えの回数が多くなると、大きな問題となる。
この発明の目的は、径方向に位置調整自在な複数の作用部材を任意の径方向位置に、工具を用いずに確実かつ容易にロックできるロック機構を提供することである。
この発明の他の目的は、各ガイドロッドの位置調整が工具を用いずに容易に行えるワーク位置決め治具を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、回転操作手段により、ロック機構の各螺合部材を確実に同期して回転させられるようにすることである。
この発明のロック機構は、互いに円周方向に並びその並びの中心に対して径方向に位置調整自在な複数の作用部材と、これら複数の作用部材の並びの中心に位置する太陽歯車と、この太陽歯車の回転中心回りに回動自在なキャリアと、このキャリアにより回転中心の径方向位置が規制され、前記太陽歯車と噛み合い前記作用部材を支持する遊星歯車とを有し、前記作用部材の径方向の移動をロックするロック機構であって、前記遊星歯車の回転中心に位置するねじ部材と、このねじ部材と螺合する螺合部材と、各螺合部材を互いに同期して回転させる回転操作手段とを有し、前記回転操作手段により前記ねじ部材と螺合部材とのねじ込み量を変更することで、前記遊星歯車を両側の摩擦用部材で挟み付けて摩擦力を発生させ、前記作用部材の径方向の移動をロックするものとした。
この構成によると、回転操作手段により各螺合部材を互いに同期して回転させることで、ねじ部材と螺合部材とのねじ込み量が変更される。それにより、遊星歯車が両側の摩擦用部材に挟み付けられて摩擦力を発生し、その摩擦力で作用部材の径方向の移動をロックする。この構成のロック機構は、回転操作手段を操作することで、すべての作用部材の径方向の移動を同時にロックすることができるため、作用部材の位置調整作業が簡単である。
この発明のワーク位置決め治具は、ワークが段積みされるワーク載置部材と、このワーク載置部材のワーク載置箇所の外周に配置され径方向に位置調整自在な複数のガイドロッドと、各ガイドロッドを互いに同期して径方向に位置調整させる同期位置調整機構と、各ガイドロッドの径方向の移動をロックするロック機構とを備え、前記同期位置調整機構は、各ガイドロッドの並びの中心に位置する太陽歯車と、この太陽歯車の回転中心回りに回動自在なキャリアと、このキャリアにより回転中心の径方向位置が規制され、前記太陽歯車と噛み合い前記ガイドロッドを支持する遊星歯車とを有し、前記ロック機構は、前記遊星歯車の回転中心に位置するねじ部材と、このねじ部材と螺合する螺合部材と、各螺合部材を互いに同期して回転させる回転操作手段とを有し、前記回転操作手段により前記ねじ部材と螺合部材とのねじ込み量を変更することで、前記遊星歯車を両側の摩擦用部材で挟み付けて摩擦力を発生させ、前記ガイドロッドの径方向の移動をロックするものとした。
この構成によると、太陽歯車とキャリアと遊星歯車とを有する同期位置調整機構により、各ガイドロッドが互いに同期して径方向に位置調整される。また、ねじ部材と螺合部材と回転操作手段とを有するロック機構により、ガイドロッドの径方向の移動がロックされる。ロック機構は、回転操作手段により各螺合部材を互いに同期して回転させることで、ねじ部材と螺合部材とのねじ込み量を変更する。それにより、遊星歯車が両側の摩擦用部材に挟み付けられて摩擦力を発生し、その摩擦力でガイドロッドの径方向の移動をロックする。この構成のロック機構は、回転操作手段を操作することで、すべてのガイドロッドの径方向の移動を同時にロックすることができるため、ガイドロッドの位置調整作業が簡単である。また、ガイドロッドの位置調整作業に、工具が不要である。
例えば、前記回転操作手段は、前記回転操作手段は、前記ワーク載置部材の上面から突出させて回動自在に設けられた操作部材と、この操作部材に取付けられた第1の回転操作歯車と、この第1の回転操作歯車と噛み合い前記太陽歯車の回転中心回りに回転自在な第2の回転操作歯車と、この第2の回転操作歯車と一体に回転する第2の回転歯車よりも小径の第3の回転操作歯車と、この第3の回転操作歯車と噛み合い前記螺合部材と一体回転する第4の回転操作歯車とを有する構成とするのが良い。螺合部材と第4の回転操作歯車は一体であっても、別体であっても良い。
この構成の回転操作手段は、操作部材を回転操作すると、その回転が、操作部材に取付けられた第1の回転操作歯車から第2の回転操作歯車へ伝達され、さらに第2の回転操作歯車と一体回転する第3の回転操作歯車から第4の回転操作歯車へ伝達される。これにより、第4の回転操作歯車と一体に螺合部材が回転する。よって、一つの操作部材を回転操作するだけで、各螺合部材を回転させて、すべてのガイドロッドの径方向の移動をロックすることができる。操作部材はワーク載置部材の上面から突出させて設けられているため、操作が容易である。また、第3の回転操作歯車を第2の回転操作歯車よりも小径としたことで、限られたスペースに第3の回転操作歯車および第4の回転操作歯車を配置することができる。
この発明のロック機構は、互いに円周方向に並びその並びの中心に対して径方向に位置調整自在な複数の作用部材と、これら複数の作用部材の並びの中心に位置する太陽歯車と、この太陽歯車の回転中心回りに回動自在なキャリアと、このキャリアにより回転中心の径方向位置が規制され、前記太陽歯車と噛み合い前記作用部材を支持する遊星歯車とを有し、前記作用部材の径方向の移動をロックするロック機構であって、前記遊星歯車の回転中心に位置するねじ部材と、このねじ部材と螺合する螺合部材と、各螺合部材を互いに同期して回転させる回転操作手段とを有し、前記回転操作手段により前記ねじ部材と螺合部材とのねじ込み量を変更することで、前記遊星歯車を両側の摩擦用部材で挟み付けて摩擦力を発生させ、前記作用部材の径方向の移動をロックするものとしたため、径方向に位置調整自在な複数の作用部材を任意の径方向位置に、工具を用いずに確実かつ容易にロックできる。
この発明のワーク位置決め治具は、ワークが段積みされるワーク載置部材と、このワーク載置部材のワーク載置箇所の外周に配置され径方向に位置調整自在な複数のガイドロッドと、各ガイドロッドを互いに同期して径方向に位置調整させる同期位置調整機構と、各ガイドロッドの径方向の移動をロックするロック機構とを備え、前記同期位置調整機構は、各ガイドロッドの並びの中心に位置する太陽歯車と、この太陽歯車の回転中心回りに回動自在なキャリアと、このキャリアにより回転中心の径方向位置が規制され、前記太陽歯車と噛み合い前記ガイドロッドを支持する遊星歯車とを有し、前記ロック機構は、前記遊星歯車の回転中心に位置するねじ部材と、このねじ部材と螺合する螺合部材と、各螺合部材を互いに同期して回転させる回転操作手段とを有し、前記回転操作手段により前記ねじ部材と螺合部材とのねじ込み量を変更することで、前記遊星歯車を両側の摩擦用部材で挟み付けて摩擦力を発生させ、前記ガイドロッドの径方向の移動をロックするものとしたため、各ガイドロッドの位置調整が工具を用いずに容易に行える。
前記回転操作手段を、前記ワーク載置部材の上面から突出させて回動自在に設けられた操作部材と、この操作部材に取付けられた第1の回転操作歯車と、この第1の回転操作歯車と噛み合い前記太陽歯車の回転中心回りに回転自在な第2の回転操作歯車と、この第2の回転操作歯車と一体に回転する第2の回転歯車よりも小径の第3の回転操作歯車と、この第3の回転操作歯車と噛み合い前記螺合部材と一体回転する第4の回転操作歯車とを有する構成とした場合は、回転操作手段により、ロック機構の各螺合部材を確実に同期して回転させられる。
この発明の一実施形態にかかるワーク位置決め治具の正面図である。 同ワーク位置決め治具の平面図である。 図1のIII−III断面図である。 図1のIV−IV断面図である。 図2のV−V断面図である。 図2のVI−VI断面図である。 図2のVII−VII断面図である。 同ワーク位置決め治具のワークを位置決めした状態を示す平面図である。
この発明の一実施形態を図1〜図7と共に説明する。
図1および図2に示すように、このワーク位置決め治具は、ワークが段積みされるワーク載置部材1と、このワーク載置部材1の上に段積みされたワークの外周に当接させてワークを位置決めする複数本(この実施形態では3本)ガイドロッド2とを備える。ワーク載置部材1は板状で、ガイドロッド2と同数のロッド挿通孔3が放射状に形成されている。ガイドロッド2は上下に長い丸棒状で、それぞれロッド挿通孔3を貫通させて設けられている。
ワーク載置部材1の下方には、平面形状がワーク載置部材1とほぼ同形同寸のガイドプレート5、中間プレート6、およびベースプレート7が、互いに所定の間隔を開けて上下に重ねて設けられている。各プレート5,6,7の相互間隔は、平面位置で複数箇所(例えば3箇所)に介在させたカラー8,9により保たれる。また、ワーク載置部材1は、前記カラー8,9および後記太陽中心シャフト24(図5)に上から螺入した高さ調整ボルト10の頭部によって支持され、これら高さ調整ボルト10のカラー8,9および太陽中心シャフト24へのねじ込み量を変更することで、ワーク載置部材1の高さを調整する。
ガイドプレート5には、前記ロッド挿通孔3と同じ平面位置に径方向ガイド孔12が設けられている。ガイドロッド2の下端は、上記径方向ガイド孔12を貫通してガイドプレート5よりも下方に延びている。そして、ガイドプレート5と中間プレート6間の空間に、各ガイドロッド2を互いに同期して径方向ガイド孔12に沿って径方向に位置調整させる同期位置調整機構20が設けられている。また、中間プレート6とベースプレート7間の空間には、作用部材である各ガイドロッド2の径方向の移動をロックするロック機構40の主要部が設けられている。
図3に示すように、同期位置調整機構20は、各ガイドロッド2の並びの中心に位置する太陽歯車21と、この太陽歯車21の回転中心O1回りに回動自在なキャリア22と、このキャリア22により回転中心O2の径方向位置が規制され、太陽歯車21と噛み合う、ガイドロッド2と同数すなわち3個の遊星歯車23とを有する。キャリア22による径方向位置の規制により、遊星歯車23の回転中心O2は、常に太陽歯車21の回転中心O1から一定距離にある円周軌道C上に位置する。遊星歯車23は、外周の一部分にだけ歯が形成された歯車である。前記ガイドロッド2は、その下端が、遊星歯車23における回転中心O2から偏心した箇所に、植込みボルト13によって固定されている。
図5に示すように、太陽歯車21およびキャリア22は、ガイドプレート5、中間プレート6およびベースプレート7に固定して設けた筒状の太陽中心シャフト24の外周に、それぞれ断面L形のブッシュ25,26を介して回転自在に支持されている。太陽歯車21は、前記ブッシュ25により中間プレート6に対し摺動自在であり、キャリア22は前記ブッシュ26により太陽歯車21に対し摺動自在である。
また、図6に示すように、遊星歯車23は、キャリア22に設けた遊星中心シャフト27の外周に、断面L形のブッシュ28を介して回転自在に支持されている。遊星歯車23は、回転中心O2の外周の複数箇所に設けたブッシュ29により、中間プレート6に対し摺動自在であり、キャリア22は、前記ブッシュ28により遊星歯車23に対し摺動自在である。ガイドプレート5および中間プレート6には、遊星中心シャフト27を案内する円弧状の円周方向ガイド孔30,31(図2、図3)がそれぞれ設けられている。
キャリア22とガイドプレート5との間には、各遊星歯車23と重なる位置に、遊星歯車23と同数すなわち3個のワッシャ33を介在させてある。遊星中心シャフト27の上部に水平に貫通させた平行ピン34がワッシャ33のピン溝33aに係合し、ワッシャ33は遊星中心シャフト27と一体回転するようになっている。ワッシャ33は平面形状が略H形で、太陽歯車21の回転中心O1に対し内周側と外周側とに位置する一対の凹部33bのいずれか一方に、キャリア22のねじ孔35にねじ止めされた偏心円板36が係合している。図例の各ワッシャ33は、いずれも外周側の凹部33bに偏心円板36が係合している。内周側と外周側とで、ワッシャ33の凹部33bとキャリア22のねじ孔35との位置関係が周方向にずらしてある。偏心円板36は、ガイドロッド2の径方向位置を調整するときに各遊星歯車23に作用するトルクが同じになるように、ワッシャ33の回転中心O2回りの位相を調整するためのものである。偏心円板36の詳しい作用については、後で説明する。
ロック機構40は、図4〜図7に示されている。ロック機構40は、ねじ部材である前記遊星中心シャフト27と、この遊星中心シャフト27に螺合する螺合部材である第4の回転操作歯車54と、各第4の回転操作歯車54を互いに同期して回転させる回転操作手段42とで構成される。
回転操作手段42は、このワーク位置決め治具により位置決め可能な最大ワークWmax(図2)よりも外周側に設けられ、上部がワーク載置部材1の上面から突出した操作部材43(図7)を有する。この操作部材43は、下方に開口する円筒状孔43aに、中間プレート6にボルト44で固定された円柱状の軸部45が嵌合することで、回動自在とされている。また、操作部材43は、上下中間部にねじ込んだ抜止めボルト46がガイドプレート5の下面に係合することにより、上方への抜け止めがなされている。
前記軸部45には、第1の回転操作歯車47が取付けられている。詳しくは、前記軸部45の外周に断面L形のブッシュ48を介して第1の回転操作歯車47が回転自在に嵌合し、この第1の回転操作歯車47と操作部材43とを、丸棒状のキー49により互いに回転伝達可能に連結してある。ブッシュ48は、第1の回転操作歯車47をベースプレート7に対して摺動自在に支持する役割も有する。
図4に示すように、前記第1の回転操作歯車47には、太陽歯車21の回転中心O1回りに回転自在な第2の回転操作歯車50が噛み合っている。第2の回転操作歯車50は、第1の回転操作歯車47に比べて大径な扇形の歯車である。第2の回転操作歯車50と一体に、第2の回転操作歯車50よりも小径の第3の回転操作歯車51が設けられている。これら第2の回転操作歯車50および第3の回転操作歯車51は、断面L形のブッシュ52,53(図5)により、太陽中心シャフト24の外周に回転自在に嵌合し、かつ中間プレート6およびベースプレート7に対しそれぞれ摺動自在である。第3の回転操作歯車51は、前記3個の第4の回転操作歯車54と噛み合っている。
図6に示すように、螺合部材である第4の回転操作歯車54は中心にねじ孔54aを有し、このねじ孔54aに、ねじ部材である遊星中心シャフト27の下端に設けたねじ部27aが螺入している。つまり、第4の回転操作歯車54は、遊星中心シャフト27の下端に螺合している。この実施形態では、第4の回転操作歯車54が螺合部材であるが、第4の回転操作歯車54と別に、第4の回転操作歯車54と一体回転する螺合部材(図示せず)を設け、この螺合部材とねじ部材(遊星中心シャフト27)とを螺合させても良い。また、ねじ部材にねじ孔(図示せず)を設け、螺合部材に前記ねじ孔に螺合するねじ部(図示せず)を設けても良い。
この実施形態の場合、上記ねじ部27aおよびねじ孔54aは、一般的なねじと逆向きにねじ溝が切られた逆ねじとされている。そのため、第4の回転操作歯車54が下から見て左回りに回転すると、螺合が進む。すなわち、第4の回転操作歯車54が上昇する。ねじ部27aおよびねじ孔54aは、逆ねじとせずに、一般的なねじとしてもよい。
ロック機構40は上記の構成であり、操作部材43を所定方向(この実施形態の場合、図2の右回り)に回転操作すると、その回転が、第1の回転操作歯車47から第2の回転操作歯車50へ伝達され、さらに第2の回転操作歯車50と一体回転する第3の回転操作歯車51から各第4の回転操作歯車54へ伝達される。操作部材43を図2の右回りに回転操作した場合、第4の回転操作歯車54は下から見て左回りに回転する。すると、遊星中心シャフト27のねじ部27aと第4の回転操作歯車54のねじ孔54aとの螺合が進み、第4の回転操作歯車54が上昇する。それに伴い、前記平行ピン34と第4の回転操作歯車54とで、中間プレート6、遊星歯車23、およびワッシャ33を挟み付ける。これにより、遊星歯車23と、その両側の中間プレート6およびワッシャ33との間に摩擦力が発生し、遊星歯車23の回転中心O2回りの回転が拘束される。その結果、ガイドロッド2の径方向の移動がロックされる。つまり、中間プレート6およびワッシャ33は、遊星歯車23を両側から挟み付けて摩擦力を発生させる摩擦用部材として機能する。
操作部材43を逆向き(この実施形態の場合、図2の左回り)に回転操作すると、ロック機構40の各部が上記と逆向きに動作し、各ガイドロッド2のロックが解除される。
操作部材43を回転操作したとき、各遊星歯車23に作用するトルクが同じになるように、組立時に各ワッシャ33および偏心円板36を調整しておく。具体的には、偏心円板36の向きを調整して、ワッシャ33の回転中心O2回りの位相を変えることにより、すべての遊星歯車23が中間プレート6およびワッシャ33により同じタイミングで挟み付けるようする。また、図3ではワッシャ33の外周側の凹部33bに偏心円板36を係合させてあるが、内周側の凹部33bに偏心円板36を係合させることによっても、ワッシャ33の回転中心O2回りの位相が変わる。偏心円板36を係合させる凹部33bの選択と、偏心円板36の向きの調整とを併せて行うことにより、ワッシャ33の回転中心O2回りの位相を適正に設定することができる。
このワーク位置決め治具は、図1および図2において鎖線で示す各ガイドロッド2を径方向に拡張させた状態で、ワーク載置部材1の上面における各ガイドロッド2の内周側に位置するワーク載置箇所の上にワークW(図8)を段積みする。その状態で、手等により各ガイドロッド2を径方向の内側に押すと、同期位置調整機構20の作用により、各ガイドロッド2が径方向ガイド孔12に沿って同期して内径側へ移動する。常に、すべてのガイドロッド2が同じ径方向位置にある。図8に示すように、各ガイドロッド2がワークWの外周に当接した位置で、ワークWが正確に心出しして位置決めされる。図2に、位置決め可能な最大ワークWmaxと最小ワークWminを示してある。
ワークWが位置決めされたなら、ロック機構40により、各ガイドロッド2の径方向の移動をロックする。1つの操作部材43を回転操作するだけで、すべてのガイドロッド2の径方向の移動をロックすることができる。操作部材43はワーク載置部材1の上面から突出させて設けられているため、操作が容易である。前記ねじ部27aおよびねじ孔54aを逆ねじとしたことにより、操作部材43のロック操作が右回りとなり、感覚的に馴染みやすい。また、第3の回転操作歯車51を第2の回転操作歯車50よりも小径としたことで、限られたスペースに第3の回転操作歯車51および第4の回転操作歯車54を配置することができる。
1…ワーク載置部材
2…ガイドロッド(作用部材)
6…中間プレート(摩擦用部材)
20…同期位置調整機構
21…太陽歯車
22…キャリア
23…遊星歯車
27…遊星中心シャフト(ねじ部材)
33…ワッシャ(摩擦用部材)
40…ロック機構
42…回転操作手段
43…操作部材
47…第1の回転操作歯車
50…第2の回転操作歯車
51…第3の回転操作歯車
54…第4の回転操作歯車(螺合部材)
O1…太陽歯車の回転中心
O2…遊星歯車の回転中心
W…ワーク

Claims (3)

  1. 互いに円周方向に並びその並びの中心に対して径方向に位置調整自在な複数の作用部材と、これら複数の作用部材の並びの中心に位置する太陽歯車と、この太陽歯車の回転中心回りに回動自在なキャリアと、このキャリアにより回転中心の径方向位置が規制され、前記太陽歯車と噛み合い前記作用部材を支持する遊星歯車とを有し、前記作用部材の径方向の移動をロックするロック機構であって、
    前記遊星歯車の回転中心に位置するねじ部材と、このねじ部材と螺合する螺合部材と、各螺合部材を互いに同期して回転させる回転操作手段とを有し、前記回転操作手段により前記ねじ部材と螺合部材とのねじ込み量を変更することで、前記遊星歯車を両側の摩擦用部材で挟み付けて摩擦力を発生させ、前記作用部材の径方向の移動をロックするものとしたロック機構。
  2. ワークが段積みされるワーク載置部材と、このワーク載置部材のワーク載置箇所の外周に配置され径方向に位置調整自在な複数のガイドロッドと、各ガイドロッドを互いに同期して径方向に位置調整させる同期位置調整機構と、各ガイドロッドの径方向の移動をロックするロック機構とを備え、
    前記同期位置調整機構は、各ガイドロッドの並びの中心に位置する太陽歯車と、この太陽歯車の回転中心回りに回動自在なキャリアと、このキャリアにより回転中心の径方向位置が規制され、前記太陽歯車と噛み合い前記ガイドロッドを支持する遊星歯車とを有し、
    前記ロック機構は、前記遊星歯車の回転中心に位置するねじ部材と、このねじ部材と螺合する螺合部材と、各螺合部材を互いに同期して回転させる回転操作手段とを有し、前記
    回転操作手段により前記ねじ部材と螺合部材とのねじ込み量を変更することで、前記遊星歯車を両側の摩擦用部材で挟み付けて摩擦力を発生させ、前記ガイドロッドの径方向の移動をロックするものとしたワーク位置決め治具。
  3. 前記回転操作手段は、前記ワーク載置部材の上面から突出させて回動自在に設けられた操作部材と、この操作部材に取付けられた第1の回転操作歯車と、この第1の回転操作歯車と噛み合い前記太陽歯車の回転中心回りに回転自在な第2の回転操作歯車と、この第2の回転操作歯車と一体に回転する第2の回転歯車よりも小径の第3の回転操作歯車と、この第3の回転操作歯車と噛み合い前記螺合部材と一体回転する第4の回転操作歯車とを有する請求項2記載ワーク位置決め治具。
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