JP4225493B2 - ワーク保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定形状のワークに、穴あけや外形抜き加工など所定の加工を施す際に、このワークを回転自在に保持するワーク保持装置及びそのワーク保持装置を備えたプレス加工機に関する。

例えば、ディスクブレーキのロータは、出発材料として円形のワークを用い、このワークの周方向に沿って穴あけや外形抜き加工などのプレス加工を施すことで所定の形状に製作される。この場合、ワークの周方向全体に亘ってプレス加工を施すために必要な一対の金型であって、ワークを打抜くパンチ部及び打抜いたパンチ部と嵌合する打抜部をそれぞれ有するものを設けたのでは、金型の製造が面倒であると共にコスト高になる。

このことから、ワークの一部に対してワークへの穴あけや外形抜きなどのプレス加工を施すことができるように一対の金型を設けておき、これらの金型に対してワークの位置を変えることで、ワークの周方向全体に亘ってプレス加工を施すことが知られている（例えば、特許文献１）。

この場合、ワークの中心を回転中心としてワークを回転させることで一対の金型に対する位置を変えることが提案され、これには、駆動手段を有する回転台を有し、この回転台上面のワーク載置面に２個の固定ピンを設けたワーク保持装置を用いることができる。そして、固定ピンの位置及び外形にそれぞれ対応させてワークに取付孔を開設し、この取付孔に固定ピンを嵌挿させることで回転台上にワークを設置することが考えられる。
特開２００１−３８４２９号公報（例えば、特許請求の範囲の記載参照）

上記のようにワーク保持装置を構成した場合、取付孔の孔径がワーク相互の間で寸法誤差や取付孔開設の際にかじりが発生していると次の問題が生じる。即ち、取付孔の孔径が固定ピンの外径より大きいと、ワークを設置した際に、固定ピンと取付孔との間にがたが発生し、この状態で回転台を介してワークを回転させると、ワークが偏心することでワークの外周付近での回転角のずれは大きくなる。この場合、所定の回転角毎に正確にワークを位置決めしてプレス加工をし得ない。

他方で、取付孔にかじりがあったり、取付孔の孔径が固定ピンの外径より小さいと、ワークの周方向の一部を一対の金型で押圧した際に、固定ピンへのワークの食いつきが発生する。この場合、回転台の円滑な回転が妨げられ、上記同様に所定の回転毎に正確にワークを位置決めしてプレス加工をし得ない。

また、ワークを回転させたときに回転角がずれると高度な加工精度を得られないことから、所定の回転角毎に正確に停止するように回転台を構成する必要もある。

そこで、本発明の課題は、ワークに形成される取付孔の寸法誤差や取付孔の形成の際に生じたかじりの影響を受けることなく、所定の回転角毎に正確に停止できるようにしたワーク保持装置及びこのワーク保持装置を有するプレス加工装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のワーク保持装置は、駆動手段を有する回転台と、この回転台と対向して配置された往復動自在な押圧手段とを備え、この回転台に少なくとも１個の支持手段を設け、この支持手段は、その先端部が回転台のワーク載置面より突出するように付勢する付勢手段を有するワーク保持装置であって、前記支持手段の先端部の外周面を、ワークの挿入方向に向かって末拡なテーパ形状に形成し、この支持手段で係止されるようにセットしたワークを押圧手段によって付勢手段の付勢力に抗して回転台に向かってワークを押圧すると、ワークが回転台のワーク載置面に当接するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、例えばワークの所定位置に、支持手段の先端部の外形に対応して取付孔を開設し、この取付孔を介してワークの挿入方向に向かって末拡なテーパ形状に形成した支持手段の外周面で係止されるようにワークがセットされる。

次いで、押圧手段によって付勢手段の付勢力に抗して回転台に向かってワークを押圧すると、それに追従して支持手段が移動し、ワークの下面が回転台のワーク載置面に当接してワークが水平に保持される。これにより、取付孔の寸法誤差に柔軟に対応でき、また、取付孔にかじりが生じていても、かじりの影響を受けなくできる。

ワークが水平に保持された状態で、ワークの周方向の一部に対して例えば穴あけや外形抜き加工など所定の加工が施される。この場合、押圧手段によってワークを回転台に押圧することでワークの位置を固定しているため、支持手段へのワークの食いつきが生じることを防止できる。所定の加工が終了すると、押圧手段による押圧を一旦開放し、回転台に設けた駆動手段を駆動してワークが所定の回転角だけ回転される。そして、同様の手順を繰り返してワークの周方向の全体に亘って所定の加工が施される。

尚、前記支持手段を少なくとも２個設け、各支持手段の先端部の外形寸法を相互に相違させておけば、幾つかの工程に分けて穴あけや外形抜きなどのプレス加工を施す場合に、各工程でのワークの原点位置を簡単に一致させることができる。

ところで、偏心することなくワークを回転させることが可能な場合でも、回転台の回転角がずれると、ワークへの加工位置がずれ、高度な加工精度が得られない。この場合、前記支持手段は、回転台のワーク載置面より突出する頭部と、回転台内を貫通する軸部とから構成された可動ピンであり、前記押圧手段によりワークを押圧した際に、軸部の一端が係合する少なくとも１個の凹部を形成した回転角補正プレートを前記回転台に対向して配設しておけば、回転台を回転させる駆動手段の停止精度の影響を受けず、回転台の回転角がずれることを防止できる。

この場合、前記可動ピンの一端が前記回転角補正プレートに係合する際に突き止まることを解消する弾性手段を設けてもよい。

また、前記回転台から回転角補正プレート側に突出した可動ピンの軸部にストッパを装着し、前記押圧手段の押圧力を受けない状態で、前記ストッパが回転台に当接するようにしておけば、可動ピンの回転台からの脱落を防止できてよい。

請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のワーク保持装置を備えたプレス加工機は、ワークの周方向の少なくとも一箇所に、ワークを打抜くパンチ部と、打抜いたパンチ部と嵌合する打抜部とを有する一対の金型を設置し、押圧手段によってワークが押圧されて回転台に当接すると、ワークの周方向の一部が一方の金型に当接するようにしたことを特徴とする。

以上説明したように、本発明のワーク保持装置及びそのワーク保持装置を備えたプレス加工機は、ワークに形成される取付孔の寸法誤差や取付孔の形成の際に生じたかじりの影響を受けることなく、所定の回転角毎に正確に停止できるという効果を奏する。

図１（ａ）乃至図１（ｃ）を参照して説明すれば、１は、本発明のワーク保持装置を有するプレス加工機の一例であり、プレス加工機１は、例えば、フローティング型ディスクブレーキの構成部品であるロータをプレス加工により製作するのに用いられる。

図２を参照して説明すれば、ロータＲは次の工程を経て製作される。即ち、出発材料として円形のワークＲ１を用い（図２（ａ）参照）、主に軽量化を図る目的で、ブレーキパッドの摺動面に一致するワークＲ１の外周面全体に亘って、第一のプレス加工によって一定のパターンでもって所定の孔径を有する複数の孔Ｒ２が開設される（図２（ｂ）参照）。

次いで、複数の孔Ｒ２が形成された外周面の内側に、第二のプレス加工によって所定の間隔を置いて略台形の開口Ｒ３が形成される（図２（ｃ）参照）。この場合、開口Ｒ３の個数はディスクブレーキの軸数に応じて決定される。そして、ロータＲの内方に向かってかつ所定の間隔を置いて軸数に応じた複数の突出部Ｒ４が残るように、略台形の開口Ｒ３の内周面に沿って、第三のプレス加工によって型抜きしてロータＲが製作される（図２（ｄ）及び（ｅ）参照）。

上記のように、幾つかのプレス加工によって穴あけや外形抜き加工を施しつつロータＲを製作する場合、製作コストを低くするために、ワークＲ１の周方向の一部に対してプレス加工を施すように、ワークＲ１を打抜くパンチ部及び打抜いたパンチ部と嵌合する打抜部を有する一対の金型を設け、これら一対の金型に対してワークＲ１の位置を変えることが望ましい。

そこで、プレス加工機１に、ワークＲ１の中心を回転中心として、ワークＲ１を回転させて一対の金型に対する位置を変えるためにワーク保持装置１０を設けた。ワーク保持装置１０は、回転台１１を有し、この回転台１１は、図示しないモータなどの駆動手段を有する回転軸１１ａに連結されている。

この場合、回転台１１上のワークＲ１を所定の回転角毎に正確に停止できず、また、ワークＲ１が偏心して回転したのでは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、例えば同一円周上での突出部Ｒ４相互の間隔が一定にならず、突出部Ｒ４が中心線に対して左右対称とならない。この場合、ロータＲの内側に配置されるハブ（図示せず）と連結するために、突出部Ｒ４の先端を半円にカットすると、その半円の中心がずれる（図３（ｂ）参照）。

本実施の形態では、回転台１１と対向して、往復動自在な押圧手段１２を設けると共に、回転台１１に２個の支持手段１３を設けてワーク保持装置１０を構成した。この場合、押圧手段１２は、ワークＲ１の中心部を回転台１１に向かって押圧する押圧部１２１を有し、押圧部１２１は、スプリングなどの付勢手段１２２によって回転台１１に向かって（図１では下方に）付勢されている。

支持手段１３は、回転台１１上面であるワーク載置面から上方に突出するように設けた頭部１３１ａ、１３１ｂと、軸部１３２とから構成される可動ピンである。この場合、回転台１１にはその中心線上に対称に２個の貫通孔１１１が設けられ、その貫通孔１１１にはスリーブ部材１１２が装着され、軸部１３２が各スリーブ部材１１２内を貫通するように可動ピン１３がそれぞれ設けられている。

可動ピン１３はまた、その頭部１３１ａ、１３１ｂとスリーブ部材１１２との間に縮設したスプリングなどの付勢手段１３３によって上方に付勢されている。この場合、付勢手段１３３の付勢力は、可動ピン１３上にセットされたワークＲ１を押圧手段１２によって押圧した場合に、可動ピン１３が下方に移動するように設定されている。

また、回転台１１の下面から突出した可動ピン１３の軸部１３２の外周面にはＣリングなどのストッパ１３４が設けられている。これにより、ストッパ１３４が回転台１１の下面に当接することで各可動ピン１３の各スリーブ部材１１２からの脱落を防止できる。

また、ワークＲ１を複数の工程に分けてプレス加工を行う際に、各工程でのワークＲ１の加工開始位置（原点位置）を一致させるために、図１に示すように、各支持手段１３の頭部１３１ａ、１３１ｂの外形寸法を相互に相違させている。

ところで、ワークＲ１を回転自在に回転台１１にセットするため、各可動ピン１３の位置や外形に対応してワークＲ１には取付孔Ｒ５を形成することになるが（図２参照）、この場合、ワークＲ１相互の間で取付孔Ｒ５に寸法誤差や取付孔Ｒ５の開設の際にかじりが発生していることを考慮する必要がある。

このため、各可動ピン１３の頭部１３１ａ、１３１ｂを、下方に向かって末拡なテーパ形状を有する円錐形にそれぞれ形成すると共に、それに対応してワークＲ１に円形の取付孔Ｒ５を開設し、取付孔Ｒ５を介してワークＲ１が末拡なテーパ形状を有する頭部１３１ａ、１３１ｂの外周面で係止されるようにワークＲ１をセットすることとした。

この場合、図４に示すように、回転台１１の水平面に対して直角方向の垂線と、頭部１３１ａ、１３１ｂの外周面とのなす角の角度αは次のように設定される。即ち、角度αを所定値を超えて大きく設定すると、各頭部１３１ａ、１３１ｂの外周面で係止してセットしたワークＲ１を回転台１１を介して回転させたときにテーパ形状の各頭部１３１ａ、１３１ｂを取付孔Ｒ５を介してワークＲ１がせりあがる虞があり、ワークＲ１の座りが不安定になる。

他方で、角度αを所定値より小さく設定すると、各頭部１３１ａ、１３１ｂの外周面で係止されるようにワークＲ１をセットするときに各頭部１３１ａ、１３１ｂにワークＲ１が嵌り込む虞があり、作業性が悪くなる。従って、角度αは、上記不具合が生じないような角度範囲で設定される。

回転台１１の下側には、リング状の回転角補正プレート１４が設けられている。図５に示すように、回転角補正プレート１４の上面には所定の間隔を置いて複数の凹部１４１が形成されている。凹部１４１を形成する個数は、プレス加工を施す際に、ワークＲ１を停止させる回転角に応じて決定される。そして、可動ピン１３の頭部１３１ａ、１３１ｂで係止されたワークＲ１を押圧手段１２によって押圧した際に、軸部１３２の一端が各凹部１４１のうちいずれかに嵌合する。

この場合、軸部１３２の一端は下方に向かって先細りなテーパ形状に形成することが望ましい。これにより、軸部１３２の一端が各凹部１４１に嵌合してワークＲ１の停止位置を補正することで、回転台１１の回転軸１１ａを回転させる駆動手段の停止精度の影響を受けず、ワークＲ１を所定の回転角毎に正確に停止することが可能になる。

ワークＲ１の周方向の一部に対してプレス加工を施すために、回転台１１上のワークＲ１の周方向に沿った所定の位置には一対の金型１５、１６が設けられている。上金型１５は、上下方向に往復動自在な可動ベース１５１に装着され、穴あけや外形抜きなど所定のプレス加工に応じたパンチ部（図示せず）を有する。他方で、下金型１６は固定ベース１６１に装着され、打抜いたパンチ部と嵌合する打抜部（図示せず）が形成されている。

この場合、頭部１３１ａ、１３１ｂの外周面で係止されるようにセットされたワークＲ１を押圧手段１２で押圧し、ワークＲ１の下面が回転台１１のワーク載置面に当接した際に、ワークＲ１の周方向の一部の下面が下金型１６の上面に当接するように、下金型１６が位置決めされている。

尚、図１に示すように、回転台１１の挟んで下金型１６と対称にワーク支持台１７を設けてもよい。この場合もまた、ワークＲ１の下面が回転台１１のワーク載置面に当接した際に、ワークＲ１の周方向の一部の下面が下金型１６の上面に当接するように、ワーク支持台１７が位置決めされている。

次に、図１（ａ)乃至図１（ｃ）を参照して、本発明のワーク保持装置１０を備えたプレス加工機１の作動を説明する。先ず、ワークＲ１に可動ピン１３の各頭部１３１ａ、１３１ｂが位置及び外形に応じて２個の取付孔Ｒ５を開設し、図１（ａ）に示す待機状態のプレス加工機１のワーク保持装置１０に、２個の取付孔Ｒ５を介して頭部１３１ａ、１３１ｂの外周面で係止されるようにワークＲ１をセットする（図１（ｂ）参照）。

次いで、押圧手段１２によって付勢手段１３３の付勢力に抗して回転台１１に向かってワークＲ１を押圧する。ワークＲ１を押圧すると、それに追従して可動ピン１３が下方に移動し、軸部１３２の一端が各凹部１４１のいずれかに嵌合してワークＲ１の位置が補正される。さらにワークＲ１を押圧してワークＲ１の下面が回転台１１の上面に当接すると共に、ワークＲ１の周方向の一部の下面が下金型１６の上面に当接する（図１（ｃ）参照）。この状態で可動ベース１５１を固定ベース１６１に向かって近接移動させることで、ワークＲ１の周方向の一部に対して所定のプレス加工が施される。

次いで、可動ベース１５１の上方に移動させた後、図１（ｂ）に示す回転位置まで押圧手段１２を移動させる。そして、駆動手段を駆動して回転台１１を所定の回転角だけ回転させる。

所定の回転角だけ回転台１１を回転させると、上記と同様の手順で、押圧手段１２によってワークＲ１を押圧し、ワークＲ１の位置を補正しつつ、ワークＲ１の周方向の次の一部の下面が下金型１６の上面に当接すると、可動ベース１５１を固定ベース１６１に向かって近接移動させることで、ワークＲ１の周方向のその部分に対して所定のプレス加工が施される。この手順を繰り返すことで、ワークＲ１の外周全体に亘ってプレス加工が施される。

尚、本実施の形態では、軸部１３２の一端をテーパ形状に形成したものについて、説明したが、図６に示すように、押圧手段１２によってワークＲ１を押圧し、軸部１３２が回転角補正プレート１４の凹部１４１に係合する際に突き止まることを解消するために、軸部１３２に、スプリングなどの弾性手段１８を内蔵してもよい。また、回転角補正プレート１４に形成した凹部１４１の開口の内周縁部にテーパ１４２を付けてもよい。

また、本実施の形態では、本発明のワーク保持装置１０をプレス加工機１に適用したものについて説明したが、円形のワークＲ１を回転させつつその周方向に沿って所定の加工を施すものであれば本発明のワーク保持装置１０は有効である。

本発明のワーク保持装置を有するプレス加工機を説明する図であり、（ａ）は待機位置、（ｂ）は回転位置、（ｃ）は加工位置である。 ロータの製作工程を説明する図。 プレス加工の際の位置ずれを説明する図。 支持手段を説明する図。 回転角補正プレートを説明する図。 ワーク保持装置の他の変形例を説明する図。

符号の説明

１０ ワーク保持装置
１１ 回転台
１２ 押圧手段
１３ 支持手段（可動ピン）
１３１ａ、１３１ｂ 頭部
１３２ 軸部
Ｒ１ ワーク
Ｒ５ 取付孔

Claims (6)

1. 駆動手段を有する回転台と、この回転台と対向して配置された往復動自在な押圧手段とを備え、この回転台に少なくとも１個の支持手段を設け、この支持手段は、その先端部が回転台のワーク載置面より突出するように付勢する付勢手段を有するワーク保持装置であって、前記支持手段の先端部の外周面を、ワークの挿入方向に向かって末拡なテーパ形状に形成し、この支持手段で係止されるようにセットしたワークを押圧手段によって付勢手段の付勢力に抗して回転台に向かってワークを押圧すると、ワークが回転台のワーク載置面に当接するように構成したことを特徴とするワーク保持装置。
2. 前記支持手段を少なくとも２個設け、各支持手段の先端部の外形寸法を相互に相違させたことを特徴とする請求項１記載のワーク保持装置。
3. 前記支持手段は、回転台のワーク載置面より突出する頭部と、回転台内を貫通する軸部とから構成された可動ピンであり、前記押圧手段によりワークを押圧した際に、軸部の一端が係合する少なくとも１個の凹部を形成した回転角補正プレートを前記回転台に対向して配設したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のワーク保持装置。
4. 前記可動ピンの一端が前記回転角補正プレートに係合する際に突き止まることを解消する弾性手段を設けたことを特徴とする請求項３記載のワーク保持装置。
5. 前記回転台から回転角補正プレート側に突出した可動ピンの軸部にストッパを装着し、前記押圧手段の押圧力を受けない状態で、前記ストッパが回転台に当接するようにしたことを特徴とする請求項３または請求項４記載のワーク保持装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のワーク保持装置を備えたプレス加工機であって、ワークの周方向の少なくとも一箇所に、ワークを打抜くパンチ部と、打抜いたパンチ部と嵌合する打抜部とを有する一対の金型を設置し、押圧手段によってワークが押圧されて回転台に当接すると、ワークの周方向の一部が一方の金型に当接するようにしたことを特徴とするプレス加工機。
   

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