JP2015136740A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる径のワークに対応可能である振れ止め治具としてのクランプ装置を提供する。
【解決手段】クランプ装置１は、センタピンの中心軸に同軸である仮想円の径方向に移動可能に配置された３つの可動爪１０と、可動爪１０を移動可能に支持している土台２０とを備えている。可動爪１０は、径方向内側のテーパ面１１と、径方向外側のクランプ面１５とを有している。クランプ装置１が芯押し台５０のセンタピン５１とワーク４０との間に介在した状態で、芯押し台５０がワーク４０側へ移動すると、センタピン５１がテーパ面１１に対して押し圧をかける。押し圧を受けた可動爪１０は径方向外側に移動し、クランプ面１５がワーク４０の内面４５に押し当てられる。これによってクランプ装置１は、ワーク４０を振れのない状態で内側から把持することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、芯押し台のセンタピンとワークとの間でワークの振れ止めを行うクランプ装置に関する。

従来、旋盤等の工作機械では、異なる径のワークに対応可能であるワークの把持手段が求められている。例えば、特許文献１のチャック装置では、放射状に配置された複数のシリンダが、筒状のワークの内側に当接することによって、異なる径のワークをチャッキングしている。

特開２００５−２１２０８４号公報

ところで、筒状のワークを加工する一般的な工作機械では、図９に示すように、芯押し台５０のセンタピン５１がワーク４０の一端を支持し、主軸台６０の主軸６１がワーク４０の他端を支持している。また、センタピン５１とワーク４０との間には、振れ止め治具１００が配置されている。振れ止め治具１００は、筒状のワーク４０の内側に接触することにより、ワーク４０の振れを抑制している。

しかしながら、図９に示すような振れ止め治具１００は、ワーク４０の内径に合わせて、その都度作成する必要がある。複数のサイズの振れ止め治具１００を作成するためには、手間やコスト等がかかる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、異なる径のワークに対応可能である振れ止め治具としてのクランプ装置を提供することにある。

本発明のクランプ装置は、芯押し台のセンタピンと少なくとも一端部が筒状であるワークとの間でワークを内側から把持するものである。本発明のクランプ装置は、センタピンの中心軸に同軸である仮想円の径方向に移動可能に配置され、径方向内側においてセンタピンと接触可能なテーパ面、及び、径方向外側においてワークの内面に接触可能なクランプ面を有している３個以上の可動爪と、可動爪を移動可能に支持している土台と、を備えており、センタピンが軸方向へテーパ面に対して押し圧をかけることにより、可動爪は径外方向に移動することを特徴としている。

本発明のクランプ装置を使用する場合、当該クランプ装置のテーパ面に芯押し台のセンタピンを接触させ、クランプ面をワーク内面との間に間隙を有するようにワークの内側に挿入する。この位置にクランプ装置を保持し、芯押し台をワーク側へ移動させると、センタピンはテーパ面に対して押し圧をかける。センタピンがテーパ面を押す力は、可動爪を径方向外側へ移動させる力に変換される。可動爪が径方向外側へ移動すると、クランプ面がワークの内面に押し当てられる。これによって、クランプ装置はワークを振れのない状態に内側から把持することができる。

本発明のクランプ装置によれば、ワークの内径に合わせて可動爪の径方向の位置が調整可能であるため、異なる内径のワークに対応可能である。また、３個以上の可動爪の当接面がワークの内面に当接することにより、ワークの振れ止めを好適に行うことができる。

本発明の第１実施形態によるクランプ装置を示す正面図である。 図１のクランプ装置の変形後を示す正面図である。 図１のクランプ装置を矢印ＩＩＩ方向から見たときの側面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ切断線断面図である。 図１のクランプ装置の作動を説明するための断面図である。 図１のクランプ装置の作動を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態によるクランプ装置の作動を説明するための断面図である。 図７のクランプ装置の作動を説明するための断面図である。 従来技術を説明するための断面図である。

以下、本発明の各実施形態にについて、図面に基づいて説明する。
各実施形態のクランプ装置は、工作機械がワークを加工する際、芯押し台のセンタピンとワークとの間でワークを内側から把持することにより、ワークの振れ止めを行うものである。なお、工作機械としては、例えば、旋盤、フライス盤、またはマシニングセンタ等に適用することができる。

（第１実施形態）
第１実施形態に係るクランプ装置１の構成について図１〜図４を参照して説明する。クランプ装置１は、３つの可動爪１０と、３つの可動爪１０を移動可能に支持している土台２０とを備えている。

まず、可動爪１０の構成について説明する。３つの可動爪１０は、仮想軸ａを中心とする円の径方向に移動可能であるように等間隔に配置されており、概略的には円盤状の部材を３等分した形状を有している。以下、仮想軸ａを中心とする円の径方向を単に「径方向」と称する。なお、図１は、可動爪１０が最も径方向内側に位置する場合を示しており、図２は、可動爪１０が最も径方向外側に位置する場合を示している。

可動爪１０は、土台２０に対向する面に蟻溝１２を有している。蟻溝１２は、径方向に沿って延びている。なお、蟻溝１２とは、土台２０側の開口が窄まる台形状の溝である。蟻溝１２の底面には、蟻溝１２と同様に径方向に沿って延びている規制穴１３が形成されている。

また、可動爪１０は、径方向内側において土台２０側に向かって広がるテーパ面１１を有している。テーパ面１１の形状は、使用する芯押し台のセンタピンの形状に合わせて、センタピンへの面接触が可能であるように形成されることが好ましい。本実施形態のテーパ面１１は、センタピンが円錐状である場合を想定しており、３つの可動爪１０のテーパ面１１を合わせると、概略的には逆円錐の形状を成している。

また、可動爪１０には、土台２０とは反対側の面の径方向外側に段差１４が形成されている。これによって、可動爪１０は、ワークの内面に接触可能なクランプ面１５と、ワークの端面と当接可能な当接面１６とを有している。クランプ面１５は、可動爪１０の径方向外側の面のうち、当接面１６よりも径方向内側の面であり、仮想軸ａを中心とする周面の一部である。当接面１６は、クランプ面１５よりも径方向外側に配置されており、仮想軸ａに対して垂直な面である。

次に、土台２０の構成について説明する。土台２０は、中央穴２１を有する円環状であり、その形状の中心は仮想軸ａと一致している。図３に示すように、可動爪１０と土台２０とは、仮想軸ａに垂直な面１７、２４で互いに面接触している。

土台２０の径方向内側には、可動爪１０側とは反対側に向かって広がるテーパ面２２が形成されている。テーパ面２２は、可動爪１０のテーパ面１１以上の勾配を有することが好ましい。

土台２０は、可動爪１０に対向する面に等間隔に形成された、径方向に延びる３つの突出部２３を有している。３つの突出部２３は、３つの可動爪１０の蟻溝１２にそれぞれ挿入されている。突出部２３は、可動爪１０側に向かって広がる台形状であり、蟻溝１２と嵌め合わされている。突出部２３が蟻溝１２に対して摺動することにより、土台２０は可動爪１０を移動可能に支持している。

また、仮想軸ａ方向から見て、土台２０の突出部２３と重なる位置には、それぞれ規制部材３０が設けられている。規制部材３０は、図４に示すように、規制穴１３に挿入されている規制突出部３１を有している。規制突出部３１は、可動爪１０の移動時、規制穴１３に沿って移動する。また、規制突出部３１が規制穴１３の端部に係止されることによって、可動爪１０の移動範囲は規制される。規制部材３０としては、例えば、滑らかな移動や組立分解性等の点からボールプランジャが好適である。又は、規制部材３０としてピンを圧入してもよい。

（作動）
次に、クランプ装置１の作動について図５及び図６を参照して説明する。
以下では、クランプ装置１が、工作機械上に配置された円筒形状のワーク４０の振れ止めを行う場合について説明する。なお、ワーク４０の一方の端部４１側には芯押し台５０が配置されており、ワーク４０の他方の端部４２は、主軸台６０に設けられた主軸６１に把持されているものとする。

まず、仮想軸ａがセンタピン５１の軸と一致するように、クランプ装置１をセンタピン５１に接触させる。このとき、可動爪１０はワーク４０側に、土台２０はセンタピン５１側に配置され、センタピン５１は土台２０の中央穴２１を通って可動爪１０のテーパ面１１に面接触した状態になる。この状態のまま、クランプ装置１及び芯押し台５０を共にワーク４０側へ移動させる。すると、可動爪１０のクランプ面１５がワーク４０の穴４３に挿入され、当接面１６がワーク４０の端面４４に押し当たる。このとき、クランプ面１５は、ワーク４０の内面４５との間に間隙を有している（図５参照）。

その後、芯押し台５０をワーク４０側へさらに移動させる。このとき、クランプ装置１はそれ以上ワーク４０側へ移動しないため、センタピン５１がテーパ面１１に対して押し圧をかける。センタピン５１によるテーパ面１１を押す力は、可動爪１０を径方向外側へ移動させる力に変換される。可動爪１０が径外方向に移動すると、クランプ面１５がワーク４０の内面４５に押し当てられる（図６参照）。

クランプ面１５が内面４５に適度に押し当てられた時点で、芯押し台５０の移動を停止してその位置を固定する。可動爪１０がワーク４０の内面４５に押し当たることによって、クランプ装置１は、ワーク４０を仮想軸ａに対して振れのない状態で内側から把持する。

（効果）
以上に説明したように、クランプ装置１によれば、ワーク４０の内径に合わせて可動爪１０の径方向の位置が調整可能であるため、内径が異なるワーク４０に対応することが可能である。

また、ワーク４０は、内面４５が仮想軸ａに対して平行であり、端面４４が仮想軸ａに対して垂直であるよう配置されている。この場合、クランプ装置１は、クランプ面１５及び当接面１６によって、互いに垂直な２方向からワーク４０を押すことができるため、ワーク４０の振れ止めを好適に行うことができる。

また、本実施形態では、可動爪１０と土台２０とが、仮想軸ａに垂直な面１７、２４で互いに面接触している。このような構成により、クランプ装置１が高い剛性を有するため、センタピン５１は、クランプ装置１に対してより大きな力を加えることが可能になる。

また、本実施形態では、土台２０に対する可動爪１０の軸受けが蟻溝１２であるため、可動爪１０が土台２０から仮想軸ａ方向に脱落することが防止される。また、規制突出部３１が規制穴１３の端部に係止されることにより、可動爪１０の移動範囲は規制され、可動爪１０が土台２０から径方向に脱落することが防止される。

また、本実施形態では、土台２０がテーパ面２２を有することにより、センタピン５１と土台２０との干渉を抑制しつつ、可動爪１０の可動範囲が大きくなるよう構成することができる。

また、本実施形態では、クランプ装置１の作動の前後において、クランプ面１５からクランプ装置１のうち最も径方向外側の面までの長さが一定である。このため、ワーク４０を加工するための刃物と干渉しないように、クランプ装置１を用いることが容易である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態のクランプ装置２について図７及び図８を参照して説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第２実施形態のクランプ装置２は、第１実施形態と同様、３つの可動爪１０と土台２０とを備えている。ただし、第２実施形態では、可動爪１０に段差が形成されておらず、土台２０に当接面２５が形成されており、可動爪１０の径方向外側の面が全てクランプ面１８になっている。

また、第２実施形態では、土台２０の有する蟻溝２６に対して、可動爪１０の有する突出部１９が嵌められている。また、土台２０の有する規制穴２７に対して、可動爪１０に設けられた規制部材３０の規制突出部３１が挿入されている。

第２実施形態のクランプ装置２の使用時、可動爪１０の全体がワーク４０の穴４３に挿入され、土台２０の当接面２５がワーク４０の端面４４と接触する（図７参照）。この状態からセンタピン５１がワーク４０側に移動すると、可動爪１０が径方向に移動し、クランプ面１８がワーク４０の内面４５に押し当てられる（図８参照）。これによって、クランプ装置２は、ワーク４０を仮想軸ａに対して振れのない状態で内側から把持する。

（その他の実施形態）
上述の説明では、筒状のワーク４０を保持する場合について説明しているが、ワーク４０は、全体が筒状であるものに限られず、少なくとも一端部が筒状であれよい。例えば、一端部のみに有底の穴が設けられた棒状のワークであってもよい。

また、上述の説明では、ワーク４０が円形の穴４３を有しているため、可動爪１０は３つであることが好ましいが、本発明はこれに限られず、より多くの可動爪１０を有していても良い。例えば、多角形状の穴を有するワークの振れ止めを行う場合、可動爪１０の数は、当該多角形状の辺の数だけ有していてもよい。

上述の各実施形態では、溝の開口幅が奥の幅よりも狭い蟻溝１２、２６を採用しているが、本発明はこれに限られない。例えば、溝の開口幅が奥の幅以上である平溝等を採用し、別途、脱落防止の構成を設けてもよい。

他の実施形態では、可動爪１０及び土台２０がワーク４０に当接する当接面１６、２５を有していなくともよい。例えば、主軸６１側からワーク４０の内側に挿入された長手部材が、クランプ装置１、２の位置を保持することにより、可動爪１０は、センタピン５１の押し圧を受けて径方向に移動することができる。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１、２・・・クランプ装置
１０・・・可動爪
１１・・・テーパ面
１５、１８・・・クランプ面
１６・・・当接面
２０・・・土台
２５・・・当接面
４０・・・ワーク
５０・・・芯押し台
５１・・・センタピン

Claims (5)

1. 芯押し台（５０）のセンタピン（５１）と少なくとも一端部（４１）が筒状であるワーク（４０）との間で前記ワークを内側から把持するクランプ装置（１）であって、
   前記センタピンの中心軸に同軸である仮想円の径方向に移動可能に配置され、径方向内側において前記センタピンと接触可能なテーパ面（１１）、及び、径方向外側において前記ワークの前記一端部の内面（４５）に接触可能なクランプ面（１５、１８）を有している３個以上の可動爪（１０）と、
   前記可動爪を移動可能に支持している土台（２０）と、
   を備えており、
   前記センタピンが前記テーパ面に対して軸方向へ押し圧をかけることにより、前記可動爪は径外方向に移動すること
   を特徴とするクランプ装置。
2. 前記可動爪または前記土台は、前記クランプ面よりも径方向外側に配置され、前記ワークの前記一端部の端面（４４）と当接可能な当接面（１６、２５）を有していること
   を特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。
3. 前記可動爪及び前記土台は、軸方向に対して垂直な面（１７、２４）で互いに面接触していることを特徴とする請求項１または２に記載のクランプ装置。
4. 前記可動爪は、径方向に延びている蟻溝（１２、２６）及び前記蟻溝に対して摺動可能に嵌め合わされている突出部（１９、２３）のうちの一方を有しており、
   前記土台は、前記蟻溝及び前記突出部のうちの他方を有していること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のクランプ装置。
5. 前記可動爪は、前記土台に対向する側において径方向に延びている規制穴（１３）を有しており、
   前記土台は、前記穴に挿入されている規制突出部（３１）を有しており、
   前記可動爪の移動範囲は、前記規制穴と前記規制突出部との係合により規制されていること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のクランプ装置。

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