JP2020019101A - ワーク治具及びこれを備えたワーク支持システム - Google Patents

Abstract

【課題】ワークが正しい位置に取り付けられているか否かを効率的に確認することができる、ワーク治具及びこれを備えたワーク支持システムを提供する。【解決手段】先端部に円柱状の取付部を有する治具本体と、ワークＷの貫通孔に挿入可能で、取付部を覆うように配置され、径が拡縮可能な固定部材と、治具本体の内部に軸方向に挿通され、固定部材を先端側に配置する解除位置と、後端側に配置する固定位置との間で軸方向に移動可能な第１移動部材と、移動部材を固定位置側に付勢する第１バネ部材とを備え、第１移動部材には、第１流路が形成され、治具本体には、ワークＷが固定部材に取り付けられたときのワークＷの第１着座面と、第１着座面から空気を噴出可能な第１開口と、第１開口及び第１流路に連通する第２流路とが形成され、ワーク支持ユニットに設けられた第１押圧部材により、第１移動部材が固定位置から解除位置に押圧されるように構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、ワーク治具及びこれを備えたワーク支持システムに関する。

歯切りされたワークの歯の表面を仕上げる際には、スピンドルユニットにワーク）被加工歯車）を取り付けた後、歯車状の工具をワークと噛み合わせ、両者を同期駆動させながら、ワークを加工する装置がある（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１２１７５号

ところで、ワークを正しく工具に噛み合わせるには、ワークがワーク治具に正しく取り付けられ、さらに、このワーク治具がスピンドルユニットに正しく取り付けられていなければならない。しかしながら、従来は、ワークやワーク治具が正しく取り付けられているか否かを作業者が都度、確認していたため、作業効率が低いという問題があった。本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、少なくともワークが正しい位置に取り付けられているか否かを効率的に確認することができる、ワーク治具及びこれを備えたワーク支持システムを提供することを目的とする。

本発明は、ワークＷを着脱自在に固定するとともに、ワーク支持ユニットに着脱自在に支持される、ワーク治具であって、先端部に円柱状の取付部を有する治具本体と、前記ワークＷの貫通孔に挿入可能で、前記取付部を覆うように配置され、前記取付部の軸方向の先端側に移動すると径が小さくなり、軸方向の後端側に移動すると径が大きくなるように径が拡縮可能な固定部材と、前記治具本体の内部に前記軸方向に挿通され、前記固定部材を前記先端側に配置する解除位置と、前記後端側に配置する固定位置との間で軸方向に移動可能な第１移動部材と、前記移動部材を前記固定位置側に付勢する第１バネ部材と、を備え、前記第１移動部材には、前記第１流路が形成され、前記治具本体には、前記ワークＷが前記固定部材に取り付けられたときのワークＷの第１着座面と、当該第１着座面から空気を噴出可能な第１開口と、前記第１開口及び前記第１流路に連通する第２流路と、が形成され、前記ワーク支持ユニットに設けられた第１押圧部材により、前記第１移動部材が前記固定位置から解除位置に押圧されるように構成され、前記第１移動部材が前記固定位置にあるとき、前記第１押圧部材を前記第１移動部材に接触した状態で、前記第１押圧部材に設けられた空気の噴射口から、前記第１流路及び第２流路を介して、前記開口から空気を噴出可能に構成されている。

本発明に係るワーク支持システムは、上述したワーク治具と、前記ワーク治具を着脱自在に支持するワーク支持ユニットと、を備え、前記ワーク支持ユニットは、前記ワーク治具を支持する第１支持本体と、前記第１支持本体に取り付けられ、前記第１移動部材を軸方向の後端側から前記解除位置に向かって押圧可能な第１押圧部材と、を備え、前記第１押圧部材は、前記第１移動部材が前記固定位置にあるとき、前記第１移動部材との接触を維持可能とし、前記第１移動部材の第２流路に空気を噴射可能な噴射口を備えており、前記第１押圧部材は、前記第１移動部材を前記解除位置に移動させるように、前記第１バネ部材に抗して前記移動部材を押圧する押圧位置と、前記第１移動部材が前記固定位置に移動した状態で、前記第１移動部材に接触する接触位置と、前記第１移動部材から離間した待避位置と、を取り得るように軸方向に移動可能に支持されている。

上記ワーク支持システムにおいて、前記第１押圧部材は、軸方向に移動可能な第１押圧本体と、前記第１押圧本体の軸方向の先端部に、前記第１バネ部材よりも弱い付勢力の第２バネ部材を介して取り付けられ、前記噴射口が形成された第１可動部と、を備え、前記第１押圧部材が前記接触位置にあるとき、前記第１押圧部材は、前記第２バネ部材により前記第１可動部を前記第１移動部材に押しつけるように構成することができる。

上記ワーク支持システムにおいては、前記ワーク治具を着脱自在に取り付けるスピンドルユニットをさらに備え、前記スピンドルユニットは、前記ワーク治具を支持するとともに、前記ワーク治具が着座する第２着座面を有する第２支持本体と、前記第２支持本体を、前記軸方向回りに回転自在に支持する筐体と、前記第２支持本体に取り付けられ、前記ワーク治具を着脱自在に固定する固定機構と、前記筐体に取り付けられる第２押圧部材と、を備え、前記固定機構は、前記第２押圧部材により押圧されることで、解除位置に移動し、前記第２押圧部材による押圧が解除されると、固定位置に移動する第２移動部材と、前記第２移動部材を前記固定位置側に付勢する第３バネ部材と、前記第２移動部材が前記解除位置にあるとき、前記ワーク治具の固定を解除し、前記第２移動部材が前記固定位置にあるとき、前記ワーク治具を固定するように構成された固定具と、前記第２移動部材に設けられ、空気が流通する第３流路と、を有し、前記第２支持本体は、前記第３流路と連通する第４流路と、前記第４流路が繋がり、前記第２着座面に形成された第２開口と、を有し、前記第２押圧部材は、前記第２移動部材が前記固定位置にあるとき、前記第２移動部材との接触を維持可能とし、前記第２移動部材の第３流路に空気を噴射可能な噴射口を備えており、前記第２押圧部材は、前記第２移動部材を前記解除位置に移動させるように、前記第３バネ部材に抗して前記第２移動部材を押圧する押圧位置と、前記第２移動部材が前記固定位置に移動した状態で、前記第２移動部材に接触する接触位置と、前記第２移動部材から離間した待避位置と、を取り得るように軸方向に移動可能に支持されているものとすることができる。

上記ワーク支持システムにおいて、前記第２押圧部材は、軸方向に移動可能な第２押圧本体と、前記第２押圧本体の軸方向の先端部に、前記第３バネ部材よりも弱い付勢力の第４バネ部材を介して取り付けられ、前記噴射口が形成された第２可動部と、を備え、前記第２押圧部材が前記接触位置にあるとき、前記第２押圧部材は、前記第４バネ部材により前記第２可動部を前記第２移動部材に押しつけるように構成されているものとすることができる。

上記ワーク支持システムにおいては、前記ワーク治具を、前記ワーク支持ユニットと前記スピンドルユニットとの間で搬送する搬送ユニットと、前記スピンドルユニットに支持されたワーク治具に取り付けられているワークを加工する工具ユニットと、をさらに備えることができる。

本発明によれば、少なくともワークが正しい位置に取り付けられているか否かを効率的に確認することができる。

本発明に係るワーク支持システムを歯車加工システムに適用した例を示す正面図である。 ベース部の内部を含む図１の一部側面図である。 ワークを支持したアーバーの断面図である。 ワーク支持ユニットの断面図である。 ワーク支持ユニットの断面図である。 ワーク支持ユニットの断面図である。 ワーク支持ユニットの断面図である。 スピンドルユニットの断面図である。 スピンドルユニットの断面図である。 スピンドルユニットの断面図である。

以下、本発明に係るワーク支持システムを歯車加工システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る歯車加工システムの正面図、図２はベース部の内部を含む図１の一部側面図である。

図１及び図２に示すように、この歯車加工システムは、被加工歯車であるワークＷを工具である砥石２３と同期回転させながら研削加工するものである。そして、このシステムは、ワークＷをセットするワーク支持ユニット１、ワークＷを加工するための砥石２３を有する工具ユニット２、砥石２３に対してワークを同期回転させるスピンドルユニット３、及びワーク支持ユニット１にセットされたワークＷをスピンドルユニット３へ搬送する搬送ユニット４、を備えるとともに、これらを支持するベース部６を備えている。ワークＷは、主としてアーバー５と称されるワーク治具に支持されており、アーバー５に支持された状態で、搬送ユニット４によって、ワーク支持ユニット１からスピンドルユニット３へ受け渡される。以下、各部について、詳細に説明する。

＜１．アーバー＞
まず、ワークＷとこれを支持するアーバー５について、図３を参照しつつ説明する。図３はワークＷを支持したアーバー５の断面図である。同図に示すように、ワークＷは、中心に貫通孔が形成された歯車であり、アーバー５は、このワークＷを支持する部材である。アーバー５は、円錐台状の下台部５１１と、この下台部５１１の上端に設けられた円柱状の中央部５１２と、この中央部５１２の上端に設けられ外周面がテーパ状に細くなった先端部（取付部）５１３と、が一体的に形成されたアーバー本体（治具本体）５１を備えている。先端部と中央部とは外径が相違するため、段差が形成されており、この段差、つまり中央部５１２の上面に、ワークが載置される着座面（第１着座面）５９４が形成されている。

また、アーバー本体５１の下端部には、支持部５８が取り付けられている。支持部５８は、下台部５１１よりも径方向外方に延びる円板状のフランジ部５８１と、このフランジ部５８１の下端から下方に延び、フランジ部５８１よりも小径で円筒状の固定部５８２とを備えており、これらが一体的に形成されている。また、この支持部５８には、フランジ部５８１及び固定部を貫通し、次に説明するアーバー本体５１の貫通孔５７と連通する貫通孔５８３が形成されている。

アーバー本体５１の下台部５１１の外周面において、フランジ部５８１の上方には、環状の溝５１６が形成されており、後述する挟持アーム４４により挟持されるようになっている。そして、このアーバー本体５１の内部には軸線方向に延びる貫通孔５７が形成されている。この貫通孔５７は、下台部５１１から中央部５１２の上端付近まで延びる第１部５７１と、この第１部５７１の上端から径が小さくなり、先端部５１３に上端に向かって開口するように延びる第２部５７２とで構成されている。そして、この貫通孔５７には、移動部材（第１移動部材）５２が挿通されている。この移動部材５２は、貫通孔５７の第２部５７２に挿通される棒状の本体部５２１と、本体部５２１において先端部５１３の上端から突出した部分に取り付けられる円柱状のキャップ部５２２と、本体部５２１の下端部に設けられ、貫通孔５７の第１部５７１に位置する円柱状の押圧部５２３とで構成されている。キャップ部５２２と押圧部５２３の径は、本体部５２１よりも大きくなっている。また、貫通孔５７の第１部５７１と第２部５７２との境界の段部と、移動部材５２の押圧部５２３との間には、本体部５２１に挿通され積層される複数の皿バネ（第１バネ部材）５３が配置されている。したがって、このバネ５３は、常時、押圧部５２３を下方に付勢するように作用する。また、移動部材５２のキャップ部５２２の下側にはアーバー本体５１の先端部５１３の開口周縁に当接する当接部５２４が設けられており、この当接部５２４が先端部５１３と接触することで、移動部材５２がアーバー本体５１から抜け落ちないようになっている。

また、キャップ部５２２の下方には、筒状のコレットチャック（固定部材）５５が設けられている。このコレットチャック５５は、外周面はアーバー本体５１の軸線と平行な面となっており、ワークＷが嵌め込まれるようになっている。一方、コレットチャック５５の内壁面は、アーバー本体５１の先端部５１３のテーパと対応するように裾広がりのテーパ状に形成されている。また、コレットチャック５５の内壁面には、上述した当接部５２４が係合している。そして、常時は、バネ５３の付勢により、コレットチャック５５は、キャップ部５２２により下方に押圧されている。そのため、コレットチャック５５は、先端部５１３のテーパに沿って下方に押圧されつつ、径方向外方に広がるようになっている。これにより、コレットチャック５５に嵌め込まれたワークＷは、内側から径方向外方の力を受け、その結果、コレットチャック５５と固定される。一方、移動部材５２が下側からバネ５３に抗して押圧されると、キャップ部５２２は当接部５２４とともに上方に押し上げられるため、コレットチャック５５は、当接部５２４によって押し上げられる。これにより、コレットチャック５５はテーパに沿って上方に移動し、径が小さくなる。その結果、コレットチャック５５によるワークＷを押圧する力が作用しなくなるため、ワークＷはコレットチャック５５から取り外し可能となる。以下では、移動部材５２がバネ５３によって押し下げられ、ワークＷがコレットチャック５５に固定されるときの移動部材５２の位置を固定位置と称する。一方、移動部材５２が押し上げられ、ワークＷがコレットチャック５５から取り外しできるときの移動部材５２の位置を解除位置と称することとする。

なお、後述するように移動部材５２を下側から押し上げる第１押圧部材１２は、支持部の貫通孔５８３を通過し、アーバー本体５１の貫通孔５７に挿入される。

また、移動部材５２の内部には、軸方向に延び、空気が流れる第１流路５９１が形成されている。また、この第１流路５９１と連通するように、アーバー本体５１の中央部５１２には、第２流路５９２が形成されている。この第２流路５９２は、上述した中央部５１２の上面の環状の着座面５９４に形成された開口５９３と繋がっている。したがって、第１流路５９１から供給された空気は、第２流路５９２を通過した後、開口５９３から噴射されるようになっている。なお、第２流路５９２及び開口５９３は着座面５９４に対応するように複数設けることができる。

＜２．ワーク支持ユニット＞
次に、ワーク支持ユニット１について、図４〜図７も参照しつつ説明する。図４はワーク支持ユニットの断面図、図５〜７はアーバーが取り付けられた状態を示すワーク支持ユニットの断面図である。

図４及び図５に示すように、ワーク支持ユニット１は、ベース部６に支持され、軸心が上下方向に延びる円筒状の支持本体（第１支持本体）１１を備えている。支持本体１１は、ベース部６から上方にやや突出するように延びており、内部には上下方向に延びる貫通孔１１１が形成されている。そして、この貫通孔１１１には、アーバー５の貫通孔５８３，５７に挿入される第１押圧部材１２が収容され、上下動可能に支持されている。また、貫通孔１１１の途中には、２つの大径部が形成されている。上側の第１大径部１３は、支持本体１１の上端部から上方に開放しており、アーバー５の固定部５８２２が嵌まるようになっている。下側の第２大径部１４は後述するピストン部が収容される油室を構成している。

第１押圧部材１２は、棒状の本体１２１と、この本体１２１の先端部にバネ１２２を介して取り付けられた可動部（第１可動部）１２３と、本体１２１の軸方向の下方側に形成され、径方向外方に延びる円板状のピストン部１２４と、本体１２１の後端部に取り付けられた円板状の検出体１２５とを備えている。本体１２１及び可動部１２３には、軸方向に延びる貫通孔１２６が形成されており、本体１２１の後端から注入された空気を可動部１２３の先端から噴射できるようになっている。また、図示を省略するが、第１押圧部材１２に空気を注入する空気注入手段は、コンプレッサ等を用いるほか、貫通孔１２６を通過する空気の空気圧を計測することもできるようになっている。

可動部１２３は、先端に大径部を備えて円柱状に形成されており、先端面が、アーバー５の移動部材５２の下面に接触可能となっている。貫通孔１２６の開口端周囲には、移動部材５２と接触した箇所から空気漏れを防ぐシール１２３ａが装備され、また、可動部１２３は、アーバー５のバネ５３の弾性力よりも弱いバネ（第２バネ部材）１２２によって前方に押し出された前方位置と、バネ５３に抗して後方に押し込まれた後方位置との間を往復動可能となっており、その摺動面には気密保持のためのシール１２３ｂが装備されている。

本体１２１に取り付けられたピストン部１２４は、上述した油室１４に収容されており、この油室１４内を上下方向に移動可能となっている。より詳細に説明すると、ピストン部１２４の径方向外方の端面にはシール１２７が取り付けられており、このシール１２７によってピストン部１２４は油室１４の内壁面に液密に接している。そのため、油室１４においては、ピストン部１２４を挟んで上側及び下側に液密の空間が形成されている。そして、ピストン部１２４の上側の空間または下側の空間に作動油を択一的に供給することで、ピストン部１２４は本体１２１とともに、上方または下方に移動するようになっている。そのため、支持本体１１には、ピストン部１２４を挟んで油室１４の上側と連通する第１連通路１５１と、油室１４の下側と連通する第２連通路１５２とが形成されている。

また、支持本体１１の下端からは、本体１２１が突出し、その突出した部分に、上記検出体１２５が取付られている。そして、ベース部６の下端には、検出体１２５を検出する３つのポジションセンサ１６１〜１６３が取り付けられている。これらポジションセンサ１６１〜１６３は、軸方向に並んでおり、検出体１２５の位置を検出することで、第１押圧部材１２の軸方向の３つの位置を検出可能となっている。すなわち、第１押圧部材１２が最も前進した押圧位置、第１押圧部材１２が最も後退した待避位置、及びこれら押圧位置及び待避位置の間の接触位置の３つのポジションを検出することができる。

また、図５に示すように第１押圧部材１２が最も後退した待避位置にあるとき、第１押圧部材１２とアーバー５の移動部材５２とは離間している。そのため、移動部材５２は固定位置にある。一方、図６に示すように、第１押圧部材１２が上昇した押圧位置にあるとき、第１押圧部材１２は、移動部材５２を押圧し、移動部材５２を解除位置に移動させる。また、図７に示すように、第１押圧部材１２が接触位置にあるとき、第１押圧部材１２と移動部材５２とは接触しているが、移動部材５２は固定位置にある。このとき、第１押圧部材１２の可動部１２３は、バネ１２２によって上方に付勢されつつ移動部材５２に接触している。したがって、可動部１２３は、移動部材５２の下端面に密着した状態になっている。但し、可動部１２３のバネ１２２による弾性力は、移動部材５２の皿ばね５３の弾性力よりも弱いため、固定位置にある移動部材５２を解除位置側へと押し込むことがない。したがってワークＷの拘束が解かれる心配がない。

図４に示すように、支持本体１１には、第１大径部１３の内周面に向かって延びる第３連通路１５３が形成されている。また、第１大径部１３の内周面には、筒状の薄板部材１７が配置されており、第３連通路１５３に供給される作動油によって、薄板部材１７が径方向内方に押圧されるようになっている。そのため、第１大径部１３に収容されるアーバー５の固定部５８２は、薄板部材１７に押圧されることで、支持本体１１に固定されるようになっている。

次に、上記のように構成されたワーク支持ユニット１の動作について説明する。以下では、ワーク支持ユニット１にワークＷを取り付ける動作について説明する。

まず、図５に示すように、ワーク支持ユニット１にアーバー５を取り付ける。すなわち、支持本体１１の第１大径部１３にアーバー５の固定部５８２を挿入する。そして、第３連通路１５３に作動油を供給し、薄板部材１７を径方向内方に押圧する。これにより、薄板部材１７が固定部５８２の外周面を押圧し、アーバー５が支持本体１１に固定される。

次に、図６に示すように、第１押圧部材１２を上昇させて移動部材５２を押圧し、移動部材５２を解除位置に移動させる。これによりコレットチャック５５の外径が小さくなるため、搬送アーム８０によってワークＷを、アーバー５のコレットチャック５５に取り付ける。このとき、ワークＷが上述した着座面５９４に接するようにする。続いて、図７に示すように、第１押圧部材１２を下降させ、第１押圧部材１２を接触位置に配置する。この過程で、移動部材５２は下降し、固定位置に配置されるため、コレットチャック５５が拡径し、ワークＷがコレットチャック５５に固定される。

そして、第１押圧部材１２の接触位置をポジションセンサ１６２が検知すると図外の空気注入手段を作動させる。この空気は、第１押圧部材１２の貫通孔、移動部材５２の第１流路５９１、アーバー本体５１の第２流路５９２を経てワークＷが着座する着座面５９４の開口５９３から噴出するが、ワークＷが着座面５９４に正しく着座している場合には、開口５９３がワークＷによって塞がれるため、空気圧が上昇する。これを検出することによって、ワークＷが正しく着座していると判断することができる。一方、ワークＷが正しく着座していない場合には、開口５９３から空気が漏れるため、これを検出することで、ワークＷの着座不備を検出することができる。こうして、ワークＷの着座が確認されると、第１押圧部材１２を下降させ、待避位置に配置する。その後、第３連通路１５３から作動油を排出すると、薄板部材１７への作動油による押圧が解除され、ワークＷが取り付けられたアーバー５をワーク支持ユニット１から取り外し可能となる。

＜３．スピンドルユニット＞
次に、スピンドルユニット３について、図８〜図１０も参照しつつ詳細に説明する。図８はスピンドルユニットの断面図、図９及び図１０はアーバーが取り付けられた状態を示すスピンドルユニットの断面図である。

図８に示すように、スピンドルユニット３は、円筒状の筐体３０と、この筐体３０の内部に収容される円筒状の回転支持体（第２支持本体）７とを備えており、回転支持体７は、筐体３０の内部で上下に延びる軸線周りに回転可能に支持されている。また、回転支持体７の下方には、後述するように、回転支持体７内のプッシュロッド７３を軸方向に押圧する第２押圧部材８が同一軸線上に配置されている。

回転支持体７は、円筒状の支持本体７１と、この支持本体７１の先端に取り付けられる先端支持部７２と、を備えており、これらはボルトなどによって固定されている。先端支持部７２は、筐体３０から突出しており、この突出部分にアーバーが着脱自在に取り付けられる。また、先端支持部７２の上面には、アーバー５の固定部５８２が収容される収容部７２１が形成されており、先端支持部７２の上面において、収容部７２１の周囲には、アーバー５のフランジ部５８１が当接する環状の着座面（第２着座面）７２２が形成されている。

筐体３０の内部においては、支持本体７１の上端側及び下端側が、ベアリング６１，６２によって回転可能に支持されており、これらベアリング６１，６２の間の支持本体７１上に、スピンドルモータ等の電動モータ６３のロータが取付けられている。このモータ６３により、回転支持体７は、軸線周りに回転駆動するようになっている。また、支持本体７１の内部には、軸方向に延びる内部空間７０が形成されており、この内部空間７０にプッシュロッド（第２移動部材）７３が軸方向に移動可能に配置されている。

内部空間７０は、支持本体７１の先端側で外部に開放される断面円形の第１部位７０１、第１部位７０１の下端に連結され、第１部位７０１よりも径が小さい断面円形の第２部位７０２、及び第２部位７０２の下端に連結され、第２部位７０２よりも径が大きい断面円形の第３部位７０３、が連通するように形成されている。そして、第３部位７０３の下端は、支持本体７１の下部から筐体３０の内部に開放されている。また、第１部位７０１の上端は上述した収容部７２１と連通している。

プッシュロッド７３は、棒状の本体部７３１と、この本体部７３１の先端に連結された第１ストッパ７３２と、本体部７３１の下端に連結された第２ストッパ７３３と、を備えている。第１ストッパ７３２及び第２ストッパ７３３は、いずれも本体部７３１よりも大径の円柱状に形成されている。第１ストッパ７３２は、内部空間７０の第１部位７０１に配置され、本体部７３１が第２部位７０２及び第３部位７０３に亘って延びている。また、第１ストッパ７３２は、第１部位７０１の内壁面に気密に接する一方、第１ストッパ７３２近傍の本体部７３１も第２部位７０２の内壁面に気密に接しており、第１ストッパ７３２の下端面と第１部位７０１の下端面との間には気密な空間が形成されている。第２ストッパ７３３は、第３部位７０３の内壁面にスライド可能に接しており、第３部位７０３の下端から筐体３０内に露出するように配置されている。さらに、第３部位７０３において、この第３部位７０３の先端面と第２ストッパ７３３との間には、本体部７３１の周囲を覆うように、皿ばね（第３バネ部材）７４が配置されている（図８では一部のみ表示）。これにより、皿ばね７４が第２ストッパ７３３を下端側に押し出すように弾性力が作用している。一方、第１ストッパ７３２は、第１部位７０１と第２部位７０２との段差に係合する抜け止めになっており、皿ばね７４の弾性力によってプッシュロッド７３が下端側に抜けるのを防止している。このように、プッシュロッド７３は、皿ばね７４により、常時、下方に押されており、押し込まれた位置が、後述するようにアーバー５を固定する固定位置となる。そして、後述する第２押圧部材８によって上方に押し込まれた位置が、アーバー５の固定を解除する解除位置となる。

また、第１ストッパ７３２の先端には、チャック（固定具）７５が取り付けられており、アーバー５の固定部５８２を着脱自在に固定するように形成されている。より詳細には、チャック７５は、プッシュロッド７３が上昇すると、先端側の径が大きくなるように開き、プッシュロッド７３が下降すると、径が小さくなるように閉じる複数の爪が設けられている。そのため、このチャック７５は、プッシュロッド７３が固定位置にあるときには、先端側の径が小さくなり、アーバー５の固定部５８２を固定するようになっている。一方、プッシュロッド７３が解除位置にあるときには、先端側の径が大きくなり、アーバー５の固定部５８２を固定するようになっている。

次に、スピンドルユニット３の内部に形成された、アーバー５の着座を確認するための空気の通路について、説明する。図８に示すように、プッシュロッド７３の内部には軸方向に延びる第１流路（第３流路）９１が形成されている。この第１流路９１は、後述するように、空気が注入されるようになっている。そして、この第１流路９１の上方の端部は、第１ストッパ７３２から径方向外方に延びており、第１部位７０１の内壁面から支持本体７１及び先端支持部７２側へ延びる第２流路（第４流路）９２に連通している。この第２流路９２は、上方に延び、先端支持部７２の着座面７２２に形成された開口（第２開口）９３に繋がっている。したがって、アーバー５が着座面７２２に正しい姿勢で取り付けられたときには、アーバー５のフランジ部５８１によって開口が塞がれるようになっている。なお、第２流路９２及び開口９３は着座面７２２に対応するように複数設けることができる。

続いて、第２押圧部材８について、図９及び図１０も参照しつつ説明する。図８に示すように、第２押圧部材８は、筐体３０の後端部において、回転支持体７のプッシュロッド７３を押圧するための部材であり、棒状の本体８１と、この本体８１の先端部にバネ８２を介して取り付けられた可動部（第２可動部）８３と、本体８１の軸方向の中心付近に形成され、径方向外方に延びるピストン部８４と、本体８１の後端部に取り付けられた円板状の検出体８５とを備えている。図８に示すように、本体８１及び可動部８３には、軸方向に延びる貫通孔８０１が形成されており、本体８１の後端から注入された空気を可動部８３の先端から噴射できるようになっている。また、図示を省略するが、第２押圧部材８に空気を注入する空気注入手段は、コンプレッサ等を用いるほか、貫通孔８０１からプッシュロッド７３の第１流路９１に至る空気圧を計測することもできるようになっている。

可動部８３は、先端に大径部を備えて円柱状に形成されており、先端面が、プッシュロッド７３の第２ストッパ７３３に接触可能となっている。貫通孔８０１の開口端周囲には、第２ストッパ７３３と接触した箇所から空気漏れを防ぐシール（図示省略）が装備され、また、可動部８３は、皿ばね７４の弾性力よりも弱いバネ（第４バネ部材）８２によって上方に押し出された上方位置と、バネ８２に抗して下方に押し込まれた下方位置との間を往復動可能となっており、その摺動面には気密保持のためのシール（図示省略）が装備されている。

本体８１に取り付けられたピストン部８４は、筐体３０の後端部に形成された円筒状の油室６４に収容されており、この油室６４内を上下方向に移動可能となっている。より詳細に説明すると、ピストン部８４の径方向外方の端面にはシール８４１が取り付けられており、このシール８４１によってピストン部８４は油室６４の内壁面に液密に接している。そのため、油室６４においては、ピストン部８４を挟んで上側及び下側に液密の空間が形成されている。そして、ピストン部８４の上側の空間または下側の空間に作動油を択一供給することで、ピストン部８４は本体８１とともに、上方または下方に移動するようになっている。

また、筐体３０の下端からは、本体８１が突出し、その突出した部分に、上記検出体８５が取付られている。そして、筐体３０の下端には、検出体８５を検出する３つのポジションセンサ６５〜６７が取り付けられている。これらポジションセンサ６５〜６７は、軸方向に並んでおり、検出体８５の位置を検出することで、第２押圧部材８の軸方向の３つの位置を検出可能となっている。すなわち、第２押圧部材８が最も前進した押圧位置、第２押圧部材８が最も後退した待避位置、及びこれら押圧位置及び待避位置の間の接触位置の３つのポジションを検出することができる。

また、図１０に示すように第２押圧部材８が最も後退した待避位置にあるとき、第２押圧部材８とプッシュロッド７３とは離間している。そのため、プッシュロッド７３は固定位置にある。一方、図８に示すように、第２押圧部材８が上昇した押圧位置にあるとき、第２押圧部材８は、プッシュロッド７３を押圧し、プッシュロッド７３を解除位置に移動させる。また、図９に示すように、第２押圧部材８が接触位置にあるとき、第２押圧部材８とプッシュロッド７３とは接触しているが、プッシュロッド７３は固定位置にある。このとき、第２押圧部材８の可動部８３は、バネ８２によって上方に付勢されつつプッシュロッド７３に接触している。したがって、可動部８３は、プッシュロッド７３の下端面に密着した状態になっている。但し、可動部８３のバネ８２による弾性力は、プッシュロッド７３を押圧する皿ばね７４の弾性力よりも弱いため、固定位置にあるプッシュロッド７３を解除位置側へと押し込むことがない。したがってアーバー５の拘束が解かれる心配がない。

次に、上記のように構成されたスピンドルユニット３の動作について説明する。以下では、スピンドルユニット３にアーバー５を取り付ける動作について説明する。

まず、図８に示すように、収縮側の油室６４に給油し、待避位置にある第２押圧部材８を押圧位置まで前進させる。この過程で、第２押圧部材８がバネ８２を介して可動部８３をプッシュロッド７３の後端の第２ストッパ７３３に押しつける。そして、可動部８３が第２ストッパ７３３に接した状態で、本体８１がさらに前進し、可動部８３は、バネ８２を縮めながら、本体８１側に押し込まれていく。そして、可動部８３が本体８１側に完全に押し込まれた状態から、本体８１がさらに上昇し、第２押圧部材８により第２ストッパ７３３が押圧され、プッシュロッド７３が皿ばね７４の弾性力に抗して上昇する。こうして、プッシュロッド７３が解除位置まで移動すると、チャック７５の先端側の径が大きくなり、チャック７５にアーバー５の固定部５８２を取り付けることができる。

次に、図９に示すように、このスピンドルユニット３にアーバー５を取り付ける。すなわち、アーバー５の固定部５８２をチャック７５に取り付ける。これにより、アーバー５は、先端支持部７２の着座面７２２の開口９３を塞いだ状態となる。続いて、ピストン部８４の収縮側油室に給油し、第２押圧部材８を下降させる。これにより、プッシュロッド７３は、皿ばね７４により押圧され、固定位置まで下降する。このとき、プッシュロッド７３の下降とともに、チャック７５の先端部の径が小さくなり、チャック７５の爪がアーバー５の固定部５８２を固定する。こうして、アーバー５は、スピンドルユニット３に固定される。

そして、図９に示すように、第２押圧部材８が接触位置まで下降したときには、プッシュロッド７３は固定位置に後退するが、可動部８３は、本体８１により依然としてバネ８２に抗して押し込まれている。したがって、可動部８３は、プッシュロッド７３の第２ストッパ７３３に対して密着した状態となる。第２押圧部材８のバネ８２による弾性力は、プッシュロッド７３の皿ばね７４の弾性力よりも弱く、これによって、固定位置にあるプッシュロッド７３は解除位置側へと押し込まれることがない。したがって、アーバー５の拘束が解かれる心配がない。

第２押圧部材８の接触位置をポジションセンサ６６が検知すると図外の空気注入手段を作動させる。すなわち、第２押圧部材８の後端から空気が注入されると、第２押圧部材８の貫通孔８０１、プッシュロッド７３の第１流路９１、及び第２流路９２を経て開口９３から空気が噴射される。このとき、アーバー５が正しく着座している場合には、フランジ部５８１により開口９３が塞がれる。これにより、開口９３から空気が噴射されないため、空気圧が上昇する。こうして、アーバー５が正しい位置に取り付けられていることが検知できる。一方、アーバー５が正しい位置に着座していない場合には、開口９３から空気が漏れるため、空気圧が下がる。そのため、これを検出した場合には、図外のアラームを作動させると共に第２押圧部材８を再度、押圧位置に前進させアーバー５を正しい位置に取り付けるのを促すのがよい。

こうして、アーバー５の取付位置の確認が完了すると、図１０に示すように、第２押圧部材８を待避位置まで後退させる。これにより、第２押圧部材８の可動部８３は、プッシュロッド７３から離間するため、回転支持体７は、アーバー５を固定したままで電動モータ６３により回転可能な状態となる。

＜４．搬送ユニット＞
図２に示すように、搬送ユニット４は、ベース部６において、ワーク支持ユニット１とスピンドルユニット３との間に配置されている。搬送ユニット４は、上下方向に延びる軸部材４１と、この軸部材４１を昇降させるとともに、軸周りに回転させる駆動ユニット４２を備えている。また、軸部材４１の上端には、水平方向に延びる旋回アーム４３が取り付けられており、この旋回アーム４３の両端には、アーバー５を把持するための挟持アーム４４がそれぞれ取り付けられている。

図２は、挟持アーム４４により、ワーク支持ユニット１にあったアーバー５及びスピンドルユニット３にあったアーバー５をそれぞれ把持した状態で、軸部材４１を上昇させた状態を示している。この状態から軸部材４１を１８０度回転させると、旋回アーム４３が旋回し、ワーク支持ユニット１にあったアーバー５がスピンドルユニット３の上方に配置されるとともに、スピンドルユニット３にあったアーバー５がワーク支持ユニット１の上方に配置される。その後、軸部材４１を下降させると、アーバー５がそれぞれ、スピンドルユニット３及びワーク支持ユニット１に装着される。このようにして、搬送ユニット４は、ワーク支持ユニット１にあるアーバー５とスピンドルユニット３にあるアーバー５とを入れ替えるように構成されている。

＜５．工具ユニット＞
続いて、工具ユニット２について説明する。図１に示すように、工具ユニット２は、ベース部６上に配置されたコラム２１と、このコラム２１からスピンドルユニット３に対して近接離間するサドル２２と、を備えている。そして、サドル２２の先端には、砥石２３が回転自在に支持されている。また、図示を省略するが、工具ユニット２には砥石２３を回転させるためのモータ等の駆動源が配置されている。砥石２３は、円筒状に形成され、表面にねじが形成されている。そして、このねじがワークＷの歯と噛み合い、砥石２３及びワークＷが同期回転することで、ワークＷが研削される。

＜６．歯車加工システムの動作＞
次に、上記のように構成された歯車加工システムの動作について説明する。まず、アーバー５を、ワーク支持ユニット１及びスピンドルユニット３に、それぞれ装着する。このとき、搬送ユニット４の軸部材４１は下降しているが、各挟持アーム４４は開かれている。そのため、各挟持アーム４４は、アーバー５から離間している。

次に、ワーク支持ユニット１に、搬送アーム８０により搬送したワークＷを取り付ける。このとき、上述したように、第１押圧部材１２を上下動させ、さらにワークＷの着座確認を行う。注入した空気の空気圧が低下しているときは、ワークＷが正しい位置に取り付けられていないと判断されるため、例えば、異物の侵入などを確認の上、ワークＷを再度取り付ける。

次に、搬送ユニット４により、アーバー５の入れ替えを行う。これにより、ワークＷが取り付けられたアーバー５が、スピンドルユニット３に装着される。このとき、スピンドルユニット３では、第２押圧部材８を上下動させ、さらにアーバー５の着座確認を行う。注入した空気の空気圧が低下しているときは、アーバー５が正しい位置に取り付けられていないと判断されるため、例えば、異物の侵入などを確認の上、アーバー５を再度取り付ける。

続いて、スピンドルユニット３において、モータ６３を駆動し、回転支持体７を回転させる。これにより、アーバー５及びこれに取り付けられたワークＷが軸周りに回転する。また、工具ユニット２においても、砥石２３を回転させる。このとき、回転支持体７と砥石２３とを同期回転させ、サドル２２を駆動して、砥石をワークＷに近接させる。そして、砥石２３をワークＷに噛み合わせ、両者を連れ周りさせながら、ワークＷの加工を行う。

このように加工が行われている間、ワーク支持ユニット１に配置されたアーバー５に対しては、上述したのと同様の手順で、搬送アーム８０により新たなワークＷを取り付ける。そして、スピンドルユニット３に取り付けられたワークＷの加工が完了すると、工具ユニット２をスピンドルユニット３から離間させた後、搬送ユニット４により、アーバー５の交換を行う。これにより、加工の完了したワークＷが取り付けられたアーバー５がワーク支持ユニット１に取り付けられ、新たなワークＷが取り付けられたアーバー５がスピンドルユニット３に取り付ける。その後、スピンドルユニット３を駆動してワークＷの加工を行うとともに、ワーク支持ユニット１においては、搬送アーム８０により、加工後のワークＷを取り外し、新たなワークＷを取り付ける。以上のような工程を繰り返すことで、複数のワークの加工を行う。

＜７．特徴＞
以上のように、本実施形態によれば、ワーク支持ユニット１において、第１押圧部材１２により、アーバー５の移動部材５２を押圧することで、ワークＷを拘束するコレットチャック５５の拡縮を行うことできる。また、第１押圧部材１２の可動部１２３を移動部材５２に接触した状態で、移動部材５２に空気を注入し、ワークＷの取付位置に形成された開口５９３から空気を噴射することができるようになっている。そのため、開口５９３がワークＷによって塞がれ、空気が漏れないときには、空気圧が低下しないため、ワークＷが正しく取り付けられていると判断することができ、空気が開口５９３から漏れるときには、空気圧が低下するため、ワークＷが正しく取り付けられていると判断することができる。

このとき可動部１２３は移動部材５２に接触するものの移動部材５２を押圧するまでには至らないのでワークＷの拘束は持続され着座確認を精度良く行うことができる。

同様の構成が、スピンドルユニットにも設けられている。すなわち、第２押圧部材８により、プッシュロッド７３を押圧することで、アーバーを拘束するチャック７５の拡縮を行うことできる。そして、第２押圧部材８がプッシュロッド７３から離間した状態では、プッシュロッド７３とともに回転支持体７が回転できるため、加工のために、アーバー５を拘束して回転させることができる。また、第２押圧部材８の可動部８３をプッシュロッド７３に接触した状態で、プッシュロッド７３内に空気を注入し、アーバー５の取付位置に形成された開口９３から空気を噴射することができるようになっている。そのため、開口９３がアーバー５よって塞がれ、空気が漏れないときには、空気圧が低下しないため、アーバー５が正しく取り付けられていると判断することができ、空気が開口９３から漏れるときには、空気圧が低下するため、アーバー５が正しく取り付けられていると判断することができる。

このとき可動部８３はプッシュロッド７３に接触するもプッシュロッド７３を押圧するまでには至らないのでアーバー５の拘束は持続され着座確認を精度良く行うことができる。

以上のように、本実施形態では、ワークＷの着座及びアーバー５の着座を一連の工程の中で、自動的に確認することができるため、作業者の目視等での着座確認が不要となり、加工効率を向上することができる。

＜８．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記スピンドルユニット３においては、チャック及びプッシュロッドを有する固定機構によりアーバー５を固定しているが、第２押圧部材８の移動により、アーバー５の一部を固定及び解除できる機構であれば、固定機構の構成は、特には限定されない。

上記実施形態で説明した工具ユニット２の構成は一例であり、スピンドルユニット３に取り付けられたワークＷの外周面に歯車を成形できるような工具を備えていればよい。したがって、外歯車状あるいはねじ状の工具を備えた歯切り用や歯車研削用の工具ユニットであってもよい。

上述したワーク支持ユニット１においては、薄板部材１７を作動油によって押圧することで、アーバー５を固定しているが、これに限定されず、支持本体１１にアーバー５を固定できる機構であれば、種々の機構を採用することができる。

上述したワーク支持ユニット１及びスピンドルユニット３は、それぞれ単独で用いることもできる。また、搬送ユニットの構成は、特には限定されず、ワーク支持ユニット１及びスピンドルユニット３との間でアーバーを交換できるように構成されていればよい。具体的な構成としては、例えば、特開２０１５−１３６７４７号公報に記載のものを採用することができる。

１ ワーク支持ユニット
２ 工具ユニット
３ スピンドルユニット
４ 搬送ユニット
５ アーバー（ワーク治具）

Claims (6)

1. ワークＷを着脱自在に固定するとともに、ワーク支持ユニットに着脱自在に支持される、ワーク治具であって、
   先端部に円柱状の取付部を有する治具本体と、
   前記ワークＷの貫通孔に挿入可能で、前記取付部を覆うように配置され、前記取付部の軸方向の先端側に移動すると径が小さくなり、軸方向の後端側に移動すると径が大きくなるように径が拡縮可能な固定部材と、
   前記治具本体の内部に前記軸方向に挿通され、前記固定部材を前記先端側に配置する解除位置と、前記後端側に配置する固定位置との間で軸方向に移動可能な第１移動部材と、
   前記移動部材を前記固定位置側に付勢する第１バネ部材と、
   を備え、
   前記第１移動部材には、前記第１流路が形成され、
   前記治具本体には、前記ワークＷが前記固定部材に取り付けられたときのワークＷの第１着座面と、当該第１着座面から空気を噴出可能な第１開口と、前記第１開口及び前記第１流路に連通する第２流路と、が形成され、
   前記ワーク支持ユニットに設けられた第１押圧部材により、前記第１移動部材が前記固定位置から解除位置に押圧されるように構成され、
   前記第１移動部材が前記固定位置にあるとき、前記第１押圧部材を前記第１移動部材に接触した状態で、前記第１押圧部材に設けられた空気の噴射口から、前記第１流路及び第２流路を介して、前記開口から空気を噴出可能に構成されている、ワーク治具。
2. 請求項１に記載のワーク治具と、
   前記ワーク治具を着脱自在に支持するワーク支持ユニットと、
   を備え、
   前記ワーク支持ユニットは、
   前記ワーク治具を支持する第１支持本体と、
   前記第１支持本体に取り付けられ、前記第１移動部材を軸方向の後端側から前記解除位置に向かって押圧可能な第１押圧部材と、
   を備え、
   前記第１押圧部材は、前記第１移動部材が前記固定位置にあるとき、前記第１移動部材との接触を維持可能とし、前記第１移動部材の第１流路に空気を噴射可能な噴射口を備えており、
   前記第１押圧部材は、
   前記第１移動部材を前記解除位置に移動させるように、前記第１バネ部材に抗して前記第１移動部材を押圧する押圧位置と、
   前記第１移動部材が前記固定位置に移動した状態で、前記第１移動部材に接触する接触位置と、
   前記第１移動部材から離間した待避位置と
   を取り得るように軸方向に移動可能に支持されている、ワーク支持システム。
3. 前記第１押圧部材は、
   軸方向に移動可能な第１押圧本体と、
   前記第１押圧本体の軸方向の先端部に、前記第１バネ部材よりも弱い付勢力の第２バネ部材を介して取り付けられ、前記噴射口が形成された第１可動部と、
   を備え、
   前記第１押圧部材が前記接触位置にあるとき、前記第１押圧部材は、前記第２バネ部材により前記第１可動部を前記第１移動部材に押しつけるように構成されている、請求項２に記載のワーク支持システム。
4. 前記ワーク治具を着脱自在に取り付けるスピンドルユニットをさらに備え、
   前記スピンドルユニットは、
   前記ワーク治具を支持するとともに、前記ワーク治具が着座する第２着座面を有する第２支持本体と、
   前記第２支持本体を、前記軸方向回りに回転自在に支持する筐体と、
   前記第２支持本体に取り付けられ、前記ワーク治具を着脱自在に固定する固定機構と、
   前記筐体に取り付けられる第２押圧部材と、
   を備え、
   前記固定機構は、
   前記第２押圧部材により押圧されることで、解除位置に移動し、前記第２押圧部材による押圧が解除されると、固定位置に移動する第２移動部材と、
   前記第２移動部材を前記固定位置側に付勢する第３バネ部材と、
   前記第２移動部材が前記解除位置にあるとき、前記ワーク治具の固定を解除し、前記第２移動部材が前記固定位置にあるとき、前記ワーク治具を固定するように構成された固定具と、
   前記第２移動部材に設けられ、空気が流通する第３流路と、
   を有し、
   前記第２支持本体は、前記第３流路と連通する第４流路と、前記第４流路が繋がり、前記第２着座面に形成された第２開口と、を有し、
   前記第２押圧部材は、
   前記第２移動部材が前記固定位置にあるとき、前記第２移動部材との接触を維持可能とし、前記第２移動部材の第３流路に空気を噴射可能な噴射口を備えており、
   前記第２押圧部材は、
   前記第２移動部材を前記解除位置に移動させるように、前記第３バネ部材に抗して前記第２移動部材を押圧する押圧位置と、
   前記第２移動部材が前記固定位置に移動した状態で、前記第２移動部材に接触する接触位置と、
   前記第２移動部材から離間した待避位置と、
   を取り得るように軸方向に移動可能に支持されている、ワーク支持システム。
5. 前記第２押圧部材は、
   軸方向に移動可能な第２押圧本体と、
   前記第２押圧本体の軸方向の先端部に、前記第３バネ部材よりも弱い付勢力の第４バネ部材を介して取り付けられ、前記噴射口が形成された第２可動部と、
   を備え、
   前記第２押圧部材が前記接触位置にあるとき、前記第２押圧部材は、前記第４バネ部材により前記第２可動部を前記第２移動部材に押しつけるように構成されている、請求項４に記載のワーク支持システム。
6. 前記ワーク治具を、前記ワーク支持ユニットと前記スピンドルユニットとの間で搬送する搬送ユニット４と、
   前記スピンドルユニットに支持されたワーク治具に取り付けられているワークＷを加工する工具ユニットと、
   をさらに備えている、請求項４または５に記載のワーク支持システム。