JP4616563B2 - 真空吸着ツールスタンド - Google Patents

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Description

本発明は、真空吸着ツールスタンドに関する。
従来、ダイヤルゲージなどの測定器を保持するものとして、マグネチックスタンドが知られている(例えば、特許文献1参照)。
マグネチックスタンドは、磁力によって吸着力を発生する磁力吸着手段を備えたベースと、このベースの上面に設けられた支柱と、この支柱にそって上下動自在に設けられ測定器等を取付けるためのブラケットとを備えた構成である。
ブラケットに測定器(ダイヤルゲージ等)を固定し、ベースを工作機械、治具、載置台等に対して磁力によって吸着固定させ、この状態においてワーク等の測定作業を行う。
特開2003−142312号公報
しかしながら、特許文献1に記載のマグネチックスタンドは、磁力を利用して固定するものであるため、固定しようとする対象物が磁性体に限られるという課題がある。
例えば、旋盤にワークをチャッキングする際、中心を出す必要がある。ダイヤルゲージをマグネチックスタンドに取付て、ワークの外周面に当てる場合、昔の旋盤は、おおむね磁性体(鉄等)で形成されていたのでマグネチックスタンドはどこにでも取付ることが可能であるが、現在の精密旋盤は、ベットなどが石定盤のものなどがあり、マグネットによる吸着方式では都合が悪い場合がある。
本発明の目的は、固定しようとする対象物の材質に左右されずに工具を保持できる真空吸着ツールスタンドを提供することにある。
本発明の真空吸着ツールスタンドは、載置台上を移動可能に構成されたベースと、前記ベースを前記載置台に対して真空吸着させる真空吸着手段と、前記真空吸着手段による吸着状態および吸着解除状態を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
本発明の真空吸着ツールスタンドは、載置台上において、ダイヤルゲージ等の測定工具や、罫書き作業等を行う加工工具などの工具を、ワークに対して移動させながら、又は固定した状態で作業を行う際に用いられる。また、スタンドとは、台座となる部分と、これに設置された支柱とを備える構成に限られるものではなく、本発明の目的を達成できるものであれば形状、形態はどのようなものでもよい。
この発明によれば、工具を取付手段に取り付け、ベースを載置台に対して移動させ、所定位置において固定して測定を行う場合、真空吸着手段を作動させると、ベースが載置台に対して真空吸着される。また、真空吸着状態を解除すると、ベースを載置台の上を自由に移動させることができる。従って、載置台の材質を選ぶことなく工具を載置台上の任意の位置で固定させることができ、かつ、必要に応じて、真空吸着を解除して載置台上を自由に移動させることもできる。
本発明の真空吸着ツールスタンドでは、前記真空吸着手段は、前記ベースの前記載置台と対向する面に内部に向かって形成されたキャビティと、前記キャビティから空気を吸引するための空気吸引孔と、前記空気吸引孔から前記キャビティ内の空気を吸引する吸引手段とを備えている構成が好ましい。
この発明では、ベースの載置台と対向する面にキャビティを備え、空気吸引孔から吸引手段(例えば吸引ポンプ)を用いてキャビティ内の空気を吸引し、載置台に対して真空吸着させるように構成されているから、ベースの底面に大きく設けられたキャビティが載置台に対して均一に安定して真空吸着し、測定中のがたつきや傾きを防止することができる。
本発明の真空吸着ツールスタンドでは、前記ベースには、大気開放孔が形成され、前記制御手段は、前記キャビティと前記空気吸引孔および大気開放孔とを連通する通路に変位可能に設けられ前記キャビティと前記空気吸引孔および大気開放孔との連通を遮断する弁体と、前記弁体に形成され前記弁体が前記キャビティと前記空気吸引孔および前記大気開放孔との連通を遮断した状態からある位置に変位された際に前記キャビティと前記空気吸引孔とを連通する第1の連通部と、前記弁体に形成され前記弁体が前記の位置とは異なる他の位置に変位された際に前記キャビティと前記大気開放孔とを連通する第2の連通部とを備える構成が好ましい。
この発明では、弁体の操作により、弁体がキャビティと空気吸引孔および大気開放孔との連通を遮断した状態からある位置に変位されると、第1の連通部を通じてキャビティと空気吸引孔とが連通される。これによって、キャビティ内の空気が外部に排出されて、載置台に対してベースが真空吸着される。このとき、キャビティと大気開放孔とは遮断された状態となっている。また、弁体の操作により、弁体が前述のある位置とは異なる他の位置に変位されると、第2の連通部を通じてキャビティと大気開放孔とが連通される。これによって、キャビティ内に空気が供給され、真空吸着状態が解除される。このとき、空気吸引孔とキャビティとは遮断された状態となっている。従って、弁体の位置をある位置、または他の位置に変位させるだけで、ベースを載置台に対して真空吸着状態(固定状態)、または、真空吸着解除状態(移動可能状態)に切り換えることができる。
本発明の真空吸着ツールスタンドでは、前記弁体は、略円柱形状で前記ベースに回動自在に設けられ、かつ一部が前記ベースから突出した操作部を備えており、前記操作部には、つまみが設けられている構成が好ましい。
この発明では、弁体は回動可能に設けられ、ベースから突出した操作部にはつまみが設けられている構成にしたので、つまみを掴んで回動操作を行うだけで、弁体をある位置または他の位置に容易に変位させることができる。
本発明の真空吸着ツールスタンドでは、前記弁体は、前記ベースの側面に設けられ、前記ベースは、磁性体で形成されている構成が好ましい。
この発明では、弁体をベースの側面に設けたので、ベースの上面に余計な突起物が出ることを避け、作業の妨げとなることを防止することができる。また、ベース自体を磁性体で構成したので、このベースに既存のマグネチックスタンドを吸着させることができる。従って、磁性体でない載置台に対しても現行のマグネチックスタンドを使用することができるようになる。その際、前述のようにベースの上面に余計な突起物が出ないように構成したので、ベースの上面の平らな部分にマグネチックスタンドを取り付けることができるので、マグネチックスタンドを安定して従来と同じ姿勢で使用できる。
本発明の真空吸着ツールスタンドでは、前記真空吸着ツールスタンドは、前記ベースの前記載置台と対向する面から前記載置台に向けて圧縮空気を噴出する圧縮空気噴出手段と、前記真空吸着手段によって前記ベースが載置台に対して吸着される真空吸着力と、前記圧縮空気噴出手段によって前記ベースが前記載置台から離反する方向へ押し上げられる空気噴出力とが一定となるように制御するバランス制御手段とを備えている構成が好ましい。
この発明では、ベースの底面から載置台に向けて圧縮空気を噴出する圧縮空気噴出手段を備えたので、ベースの底面と載置台との間に空気膜を形成することができ、ベースを載置台に対して一定の力で吸引した状態のまま、載置台上をスムーズに動かすことができる。また、バランス制御手段を設け、真空吸着手段による真空吸着力と、圧縮空気噴出手段による圧縮空気の噴出力とをコントロールすることで、ベースの底面と載置台との間に常に一定のギャップを保つように構成したので、載置台上を移動させている最中もベースの高さ位置が一定に保持される結果、測定等において高い作業精度を保障することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1は第1実施形態の全体を示す斜視図である。
図2は、真空吸着ツールスタンド1の正面図、平面図および底面図である。
図3は、図2におけるIII−III線断面図である。
本発明の真空吸着ツールスタンド1は、載置台2上において、測定器3を、ワーク4に対して移動させながら、または固定した状態で作業を行う際に用いられる。
真空吸着ツールスタンド1は、載置台2上を移動可能に構成されたベース11と、このベース11に設けられ工具としての測定器3を固定するための工具取付手段12と、ベース11を載置台2に対して真空吸着させる真空吸着手段13と、真空吸着手段13による吸着状態および吸着解除状態を制御する制御手段14とを備えている。
ベース11は、略直方体形状に形成され、その上面には工具取付手段12を備えている。下面には、載置台2と隙間無く接触するとともに真空吸着ツールスタンド1を支える摺動面111が形成されている。
工具取付手段12は、ベース11の上面から突出した略円柱形状の支柱121と、支柱121に対して上下動可能かつ任意の位置で固定可能に設けられたブラケット122と、ブラケット122の先端部分に設けられ測定器3を固定するためのクランプ部123とを備える。ブラケット122は、支柱121に対してブラケット122自体を支えるための固定調節ねじ122aを備えている。クランプ部123は、測定器3の保持を調節するための固定調節ねじ123aを備えている。
真空吸着手段13は、ベース11の載置台2と対向する面、つまり摺動面111に、外周縁を残して内部に向かって略直方体形状に形成されたキャビティ131と、ベース11の正面に形成されキャビティ131から空気を吸引するための空気吸引孔132と、空気吸引孔132からキャビティ131内の空気を吸引する吸引手段としての吸引ポンプ(図示省略)とを備えている。
制御手段14は、ベース11の正面で、空気吸引孔132の下側に形成された大気開放孔15と、キャビティ131と空気吸引孔132およびキャビティ131と大気開放孔15とを連通する通路141に変位可能に設けられ、キャビティ131と空気吸引孔132および大気開放孔15との連通、遮断を行う弁体16とを備える。通路141は、キャビティ131の上面から上方に向かって形成された縦穴141aと、この縦穴141aと空気吸引孔132および大気開放孔15とを連通させる横穴141b、141cと、これらの横穴141b、141cと交差してかつ縦穴141aと平行に形成され弁体16を収納した弁体収納穴141dとから構成されている。
弁体16は、図4に示すように、略円柱形状に形成されるとともに弁体収納穴141dに回動自在に設けられた弁本体161と、弁本体161の端部、つまりベース11の上面から突出した端部に設けられた操作部162とを備えている。操作部162の側面には、弁体16を回動操作するつまみ163が設けられている。弁本体161には、弁体16がキャビティ131と空気吸引孔132および大気開放穴15との連通を遮断した状態からある位置に変位された際にキャビティ131と空気吸引孔132とを連通する第1の連通部164と、弁体16が前述のある位置とは異なる他の位置に変位された際にキャビティ131と大気開放孔15とを連通する第2の連通部165とが形成されている。第1の連通部164と第2の連通部165とは、孔の向きが互いに直交するように形成されている。
このように構成された本実施形態では、まず、ベース11を載置台2に対して吸着させる場合、弁体16をある位置、つまり図2(A)に示すように、弁体16のつまみ163が正面からみて右側にくるように回動させる。すると、空気吸引孔132、第1の連通部164、横穴141b、縦穴141aおよびキャビティ131が連通される。この状態において、空気吸引孔132から吸引ポンプ(図示省略)を用いてキャビティ131内の空気を吸引し、キャビティ131内を真空状態に近づける。この際、第2の連通部165が大気開放孔15と一致していないため、大気開放孔15とキャビティ131とは遮断された状態となる。この状態で、真空吸着ツールスタンド1は載置台2に対して真空吸着され、しっかりと固定されるので、測定時に真空吸着ツールスタンド1のがたつきによる測定不備等がおこらない。
真空吸着ツールスタンド1の吸着を解除する場合は、弁体16を前述のある位置とは異なる他の位置、つまり、図2(A)の状態から弁体16のつまみ163を90度時計方向に回動させる。すると、大気開放孔15、第2の連通部165、横穴141c、縦穴141aおよびキャビティ131が連通され、同時に、空気吸引孔132とキャビティ131との連通が遮断される。これによって、略真空状態となっているキャビティ131内に空気が供給され、真空吸着状態が解除されるから、真空吸着ツールスタンド1を載置台2上の任意の位置に移動させることができる。
前述のような実施形態(第1実施形態)によれば、次のような効果を奏することができる。
(1)真空吸着手段13によって、載置台2に対してベース11を真空吸着状態とすることで、真空吸着ツールスタンド1を載置台2にしっかりと固定することができ、精度の高い測定等の作業を行うことができる。
(2)載置台2への固定方法に真空吸着を用いることで、載置台2の材質を選ぶことなく真空吸着ツールスタンド1を載置台2に対して固定することができる。
(3)ベース11の底面に大きく設けられたキャビティ131が載置台2に対して均一に安定して真空吸着するので、測定中のがたつきや傾きを防止することができる
(4)弁体16の操作により、弁体16の位置をある位置、または他の位置に変位させるだけで、真空吸着ツールスタンド1の載置台2への真空吸着状態、または真空吸着状態に切り換えることができる。
(5)操作部162にはつまみ163が設けられた構成にしたので、つまみ163を掴んで回動操作を行うことで容易に弁体16をある位置または前述のある位置とは異なる他の位置に変位させることができる。
[第2実施形態]
図5は、第2実施形態の平面図および側面図である。なお、第2実施形態を説明するにあたって、第1実施形態で説明した部分又は部材と同様な部材等については、同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の真空吸着ツールスタンド1は、磁性体によって略扁平直方体形状に形成されたベース11aと、このベース11aの上面に平坦に形成され既存のマグネチックスタンドなどを載置可能な工具取付手段12aと、ベース11aの底面から側面にかけて形成された真空吸着手段13と、真空吸着手段13による真空吸着状態および真空吸着解除状態を制御する制御手段14とから構成されている。
真空吸着手段13は、第1実施形態と同様に、ベース11aの底面に形成されたキャビティ131と、ベース11aの側面に形成された空気吸引孔132と、空気吸引孔132から空気を吸引する吸引ポンプ(図示省略)から構成されている。
制御手段14は、ベース11aの側面に形成された大気開放孔15と、キャビティ131と空気吸引孔132および大気開放孔15とを連通する通路141に変位可能に設けられ、キャビティ131と空気吸引孔132および大気開放孔15との連通、遮断を行う弁体16とを備える。通路141は、第1実施形態と同様に、縦穴141a、横穴141b、141cおよび弁体収納穴141dを備えているが、横穴141b、141cがベース11aの側面前後位置に同じ高さレベルに設けられている点、弁体収納穴141dがベース11aの正面から背面へ向かって水平に形成されている点が第1実施形態と異なる。
弁体16は、図6に示すように、弁本体161と、操作部162とを備える。弁本体161は、略中央部分に円周に沿って弁本体161よりわずかに小さい径で形成された中央溝部166と、中央溝部166から操作部162の方向へ形成され、空気吸引孔132、横穴141b、中央溝部147、縦穴141aおよびキャビティ131を連通させる第1の溝部167と、中央溝部166から操作部162と反対の方向へ向かって、かつ第1の溝部167と90度ずれた位置に形成され、大気開放孔15、横穴141c、中央溝部166、縦穴141aおよびキャビティ131を連通させる第2の溝部168とを備えている。
このように構成された本実施形態では、ベース11aを載置台2に対して吸着させる場合、弁体16をある位置、つまり図5(B)に示すように、弁体16をつまみ163の先端部が正面から見て右側にくるように回動させる。すると、空気吸引孔132、横穴141b、第1の溝部167、中央溝部166、縦穴141aおよびキャビティ131が連通される。この状態において、空気吸引孔132から吸気ポンプ(図示省略)を用いてキャビティ131内の空気を吸引し、キャビティ131内を真空状態に近づける。この際、大気開放孔15は、第2の溝部168がベース11aの上面方向を向いていることで遮断された状態となっている。この状態で、真空吸着ツールスタンド1は、載置台2に対して真空吸着される。
真空吸着ツールスタンド1の吸着を解除する場合は、弁体16を前述のある位置とは異なる他の位置、つまり、図5(B)の状態から弁体16のつまみ163を90度時計方向に回動させる。すると、大気開放孔15、横穴141c、第2の溝部168、中央溝部166、縦穴141aおよびキャビティ131が連通され、同時に、空気吸引孔132からキャビティ131までの連通が遮断される。これによって、略真空状態となっているキャビティ131内に空気が供給され、真空吸着状態が解除されるから、真空吸着ツールスタンド1を載置台2上の任意の位置に移動させることができる。
前述のような実施形態(第2実施形態)によれば、次のような効果を奏することができる。
(6)ベース11aの側面に弁体16を設けたので、工具取付手段12aに余計な突起物が出ることを避け、作業の妨げとなることを防止することができる。
(7)ベース11aを磁性体で形成し、工具取付手段12aを平坦に形成したので、磁性体でない載置台2に対しても既存のマグネチックスタンドを従来の姿勢で吸着させることできる。
[第3実施形態]
図7は、第3実施形態の正面図および底面図である。なお、第3実施形態を説明するにあたって、第1実施形態で説明した部分又は部材と同様な部材等については、同一符号を付して、その説明を省略する。第3実施形態は、第1実施形態に圧縮空気噴出手段17と、バランス制御手段18とが付加されている。
圧縮空気噴出手段17は、ベース11の上面に設けられた圧縮空気供給孔171と、ベース11の下面で載置台2と対向する面で、かつ摺動面111の面上に設けられ、圧縮空気供給孔171から供給された圧縮空気を載置台2に向けて噴出する2つの空気噴出孔172と、一方の空気噴出孔172から他方の空気噴出孔172まで一周回るように摺動面111の表面に形成された絞り溝173と、圧縮空気供給孔171から空気噴出孔172までの圧縮空気の移動経路となる圧縮空気通路174と、圧縮空気供給孔171から圧縮空気を供給するエアコンプレッサ175とを備える。
バランス制御手段18は、エアコンプレッサ175から供給される圧縮空気の量を調整するためのバルブ181と、そのバルブ181の動作を制御して圧縮空気の供給量を調整するバルブ制御装置182とを備えている。
このように構成された本実施形態では、ベース11が載置台2に対して真空吸着される力と、ベース11が載置台2から離反する方向へ押し上げられる空気噴出力とが一定となるようにバランス制御手段18によって圧縮空気の量を調整されている。具体的には、吸引ポンプ(図示省略)のキャビティ131内の空気吸引力は一定であるので、バルブ制御装置182によってバルブ181の開閉制御を行い、空気噴出孔172からの空気噴出力を調節する。その結果、摺動面111と載置台2との間に一定のギャップが確保され、作業内容に応じて載置台2上を滑らかに移動させることができる。
前述のような実施形態(第3実施形態)によれば、次のような効果を奏することができる。
(8)ベース11の底面から、載置台2に向けて圧縮空気を噴出する空気噴出孔172を備えたので、ベース11の底面と、載置台2との間に空気膜を形成することができ、ベース11を載置台2に対して一定の力で吸引した状態のまま、載置台2上をスムーズに動かすことができる。
(9)バランス制御手段18を設けたので、作業内容に応じて、真空吸着力を空気噴出力より強くしてベース11の底面と、載置台2との間に形成された空気膜を無くして、載置台2に対して強く固定することができる。
(10)同様に、バランス制御手段18を設けたので、空気噴出孔172による圧縮空気の噴出力をコントロールすることで、ベース11の底面と載置台2との間に常に一定のギャップを保つことができ、載置台2上を移動させている最中もベース11の高さ位置が一定に保持される結果、測定等において高い作業精度を保障することができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、弁体16は、回動させることで空気吸引孔132からキャビティ131までの連通および遮断、または大気開放孔15からキャビティ131までの連通および遮断を制御していたが、略円柱形状で回動によって操作するのではなく、例えば、略角柱形状で、弁体16の縦方向にスライドさせることで連通および遮断を制御する方法でもかまわない。
また、前記実施形態では、工具取付手段12には測定器3を取り付けているが、これに限らず、例えば、罫書き作業等を行う加工工具を取り付けて使用してもかまわない。
また、前記実施形態では、空気噴出孔172は2つ設けられていたが、これに限らず、例えば、4つ、6つ等バランスよく複数を配置する構成でもかまわない。
さらに、前記実施形態では、絞り溝173は、摺動面111を一周するように形成されているが、これに限らず、バランスよく摺動面111と載置台2との間に空気の膜を形成することができれば、例えば、二周、三周、と複数周、または一周しない程度に形成してもかまわない。
また、前記実施形態では、バランス制御手段18として、エアコンプレッサ175にバルブ181およびバルブ制御装置182を設けているが、これに限らず、吸引ポンプ側のみにバルブおよびバルブ制御装置を設けても、また、エアコンプレッサ175、吸引ポンプの両方にバランス制御手段18を設けてもかまわない。
本発明は、ハイトゲージのベースに利用できる他、回転運動評価用JIG(ダイアルゲージ)の固定台、直線運動評価用JIG(真直度測定用変位センサ)の固定台およびレンズ等の光学部品の支持台にも利用することができる。
本発明の実施形態にかかる全体像を示す斜視図。 本発明の真空吸着ツールスタンドの正面図、平面図および底面図。 図2におけるIII−III断面図。 第1実施形態における弁体16の斜視図。 本発明の真空吸着ツールスタンドの第2実施形態における平面図および側面図。 本発明の第2実施形態における弁体16の斜視図。 本発明の真空吸着ツールスタンドの第3実施形態における正面図、平面図および底面図。
符号の説明
1…真空吸着ツールスタンド、2…載置台、3…測定器、11…ベース、13…真空吸着手段、14…制御手段、15…大気開放孔、16…弁体、17…圧縮空気噴出手段、18…バランス制御手段、111…摺動面、131…キャビティ、132…空気吸引孔、141…通路、161…弁本体、163…つまみ、164…第1の連通部、165…第2の連通部、166…中央溝部、167第1の溝部、168…第2の溝部、171…圧縮空気供給孔、172…空気噴出孔、175…エアコンプレッサ、181…バルブ、182…バルブ制御手段

Claims (6)

  1. 置台上を移動可能に構成されたベースと、
    前記ベースを前記載置台に対して真空吸着させる真空吸着手段と、
    前記真空吸着手段による吸着状態および吸着解除状態を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする真空吸着ツールスタンド。
  2. 請求項1に記載の真空吸着ツールスタンドにおいて、
    前記真空吸着手段は、前記ベースの前記載置台と対向する面に内部に向かって形成されたキャビティと、前記キャビティから空気を吸引するための空気吸引孔と、前記空気吸引孔から前記キャビティ内の空気を吸引する吸引手段とを備えていることを特徴とする真空吸着ツールスタンド。
  3. 請求項2に記載の真空吸着ツールスタンドにおいて、
    前記ベースには、大気開放孔が形成され、
    前記制御手段は、前記キャビティと前記空気吸引孔および大気開放孔とを連通する通路に変位可能に設けられ前記キャビティと前記空気吸引孔および大気開放孔との連通を遮断する弁体と、前記弁体に形成され前記弁体が前記キャビティと前記空気吸引孔および前記大気開放孔との連通を遮断した状態からある位置に変位された際に前記キャビティと前記空気吸引孔とを連通する第1の連通部と、前記弁体に形成され前記弁体が前記の位置とは異なる他の位置に変位された際に前記キャビティと前記大気開放孔とを連通する第2の連通部とを備えることを特徴とする真空吸着ツールスタンド。
  4. 請求項3に記載の真空吸着ツールスタンドにおいて、
    前記弁体は、略円柱形状で前記ベースに回動自在に設けられ、かつ一部が前記ベースから突出した操作部を備えており、
    前記操作部には、つまみが設けられていることを特徴とする真空吸着ツールスタンド。
  5. 請求項3または請求項4に記載の真空吸着ツールスタンドにおいて、
    前記弁体は、前記ベースの側面に設けられ、
    前記ベースは、磁性体で形成されていることを特徴とする真空吸着ツールスタンド。
  6. 請求項1から請求項4のいずれかに記載の真空吸着ツールスタンドにおいて、
    前記ベースの前記載置台と対向する面から前記載置台に向けて圧縮空気を噴出する圧縮空気噴出手段と、前記真空吸着手段によって前記ベースが載置台に対して吸着される真空吸着力と、前記圧縮空気噴出手段によって前記ベースが前記載置台から離反する方向へ押し上げられる空気噴出力とが一定となるように制御するバランス制御手段とを備えていることを特徴とする真空吸着ツールスタンド。
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