JP5412944B2 - Rotating body clamping device - Google Patents
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Description
本発明は、クランピングスリーブを用いて回転体を基台に対してクランプする回転体のクランプ装置に関するものである。 The present invention relates to a rotating body clamping device that clamps a rotating body against a base using a clamping sleeve.
工作機械の回転テーブル等においては、回転テーブル等の回転軸部が基台に軸受を介して回転割出し可能に支持され、工作物の加工時に回転テーブルを基台に対して所定の角度位置でクランプするようになっている。回転テーブルをクランプする1つの手段として、特許文献1に記載されているように、クランピングスリーブ(弾性リング5)を用いたものがある。クランピングスリーブは、例えば、弾性変形可能な高弾性鋼によって構成され、複数の環状溝が内外周に交互に形成されたクランク状の断面形状をなすもので、クランピングスリーブを基台に固定された中空円筒体の外周面と回転軸部の内周面との間に形成された環状の空間部に配設して、ピストンにより軸方向に押圧することにより、蛇腹と同じような作用によって内径が縮小するとともに外径が拡大し、これによって、クランピングスリーブの内外周が中空円筒体の外周面と回転軸部の外周面とに緊密に摩擦係合し、回転テーブルを基台に精密かつ強固にクランプするものである。 In a rotary table or the like of a machine tool, a rotary shaft portion of the rotary table or the like is supported by a base so that it can be rotated and indexed via a bearing, and the rotary table is supported at a predetermined angular position with respect to the base when processing a workpiece. It is designed to clamp. As one means for clamping the rotary table, there is one using a clamping sleeve (elastic ring 5) as described in Patent Document 1. The clamping sleeve is made of, for example, elastically deformable high elasticity steel and has a crank-like cross-sectional shape in which a plurality of annular grooves are alternately formed on the inner and outer circumferences. The clamping sleeve is fixed to the base. It is arranged in an annular space formed between the outer peripheral surface of the hollow cylindrical body and the inner peripheral surface of the rotating shaft portion, and is pressed in the axial direction by a piston so that the inner diameter is the same as that of a bellows. The outer diameter of the clamping sleeve is increased and the inner and outer peripheries of the clamping sleeve are brought into close frictional engagement with the outer peripheral surface of the hollow cylindrical body and the outer peripheral surface of the rotary shaft, and the rotary table is used as a base. It clamps firmly.
しかしながら、特許文献1に記載のものにおいては、ピストンによってクランピングスリーブを軸方向に押圧して回転テーブルを基台にクランプする際には、特に問題ないが、回転テーブルを回転割出しさせるためにアンクランプする際に、ピストンをクランピングスリーブから離間する方向に後退させても、回転テーブルの回転軸部と基台の中空円筒体の内外周面との間で強固に摩擦係合したクランピングスリーブが自身の弾性復帰力によって確実に復帰しない恐れがあった。 However, in the one described in Patent Document 1, there is no particular problem when clamping the rotary table to the base by pressing the clamping sleeve in the axial direction with the piston. When unclamping, even if the piston is retracted in a direction away from the clamping sleeve, the clamping is firmly frictionally engaged between the rotary shaft portion of the rotary table and the inner and outer peripheral surfaces of the hollow cylindrical body of the base. There is a risk that the sleeve will not return reliably due to its elastic return force.
しかも、クランピングスリーブは、回転テーブルの回転軸部の内周面と基台に固定された中空円筒体の外周面との間に配設されているだけであるので、回転テーブルのアンクランプ時に、クランピングスリーブの径方向位置が定まらず、回転軸部の内周面や中空円筒体の外周面に接触してしまい、このために、高精度加工が要求される超精密加工機のようなものにおいては、摺動抵抗や発熱による精度不良を招く恐れがあり、採用するうえでのネックとなっていた。 In addition, the clamping sleeve is only disposed between the inner peripheral surface of the rotary shaft portion of the rotary table and the outer peripheral surface of the hollow cylindrical body fixed to the base, so that when the rotary table is unclamped The radial position of the clamping sleeve is not fixed, and it comes into contact with the inner peripheral surface of the rotating shaft and the outer peripheral surface of the hollow cylindrical body. For this reason, such as an ultra-precision processing machine that requires high-precision processing. In some products, there is a risk of inaccuracy due to sliding resistance or heat generation, which has been a bottleneck in adoption.
本発明は、上記した従来の問題点を解決するためになされたもので、回転体のアンクランプ時のピストンの後退時に、クランピングスリーブを確実に弾性復帰できる回転体のクランプ装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and provides a clamping device for a rotating body that can surely return the clamping sleeve elastically when the piston moves backward when the rotating body is unclamped. It is intended.
請求項1に係る発明の特徴は、基台と、該基台に回転割出し可能に支持された回転体と、前記基台および前記回転体の一方に形成された外周面と他方に形成された内周面との間に形成された環状空間部に配置され、ピストンによって軸方向に押圧されることにより圧縮して前記基台および前記回転体の内外周面に摩擦係合されるクランピングスリーブとを備え、該クランピングスリーブによって前記回転体を前記基台に対してクランプする回転体のクランプ装置において、前記クランピングスリーブの一端を、前記ピストンと一体的に設け、前記ピストンの移動によって前記クランピングスリーブを、前記基台および前記回転体の内外周面との摩擦係合作用に抗して弾性復帰方向に強制的に引張してアンクランプすることを特徴とする回転体のクランプ装置。
たことである。
The invention according to claim 1 is characterized in that it is formed on the base, the rotating body supported by the base so as to be capable of rotational indexing, the outer peripheral surface formed on one of the base and the rotating body, and the other. Clamping that is disposed in an annular space formed between the inner peripheral surface and the piston and is compressed by being axially pressed by a piston and frictionally engaged with the inner peripheral surface of the base and the rotating body and a sleeve, the rotating body clamping device for clamping the rotary member relative to the base by the clamping sleeve, one end of the clamping sleeve, the piston and integrally set only, the movement of the piston rotating body, characterized in that the clamping sleeve, forcibly pulling unclamped by friction against for cooperation with the elastic return direction of the base and the inner peripheral surface of the rotating body by Clamping device.
That is.
請求項2に係る発明の特徴は、請求項1において、前記クランピングスリーブの他端を、前記基台側に一体的に連結したことである。 A feature of the invention according to claim 2 is that, in claim 1, the other end of the clamping sleeve is integrally connected to the base side.
請求項3に係る発明の特徴は、請求項1または請求項2において、前記クランピングスリーブの一端を、前記ピストンにボルトによって一体的に連結し、前記クランピングスリーブの他端を、前記基台側にボルトによって一体的に連結したことである。 The invention according to claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2, one end of the clamping sleeve is integrally connected to the piston by a bolt, and the other end of the clamping sleeve is connected to the base. That is, it is integrally connected to the side by a bolt.
請求項4に係る発明の特徴は、請求項3において、前記クランピングスリーブの他端を、前記クランピングスリーブによって前記回転体を前記基台に対してクランプした状態で、前記ボルトによって前記基台側に一体的に連結できるように構成したことである。 Feature of the invention according to claim 4, in請 Motomeko 3, the other end of the clamping sleeve, while clamping the rotary member relative to said base by said clamping sleeve, said group by said bolt That is, it can be integrally connected to the base side.
請求項1に係る発明によれば、基台および回転体の一方に形成された外周面と他方に形成された内周面との間に形成された環状空間部に配置したクランピングスリーブの一端を、ピストンと一体的に設け、ピストンの移動によってクランピングスリーブを、基台および回転体の内外周面との摩擦係合作用に抗して弾性復帰方向に強制的に引張してアンクランプするようにしたので、回転体のアンクランプ時に、クランピングスリーブの一端をピストンによって強制的に引張することができ、これによって、クランピングスリーブを、基台および回転体の内外周面との摩擦係合作用に抗して確実にアンクランプさせることができる。
According to the first aspect of the present invention, one end of the clamping sleeve disposed in the annular space formed between the outer peripheral surface formed on one of the base and the rotating body and the inner peripheral surface formed on the other. a piston integral with setting only, the clamping sleeve by the movement of the piston, forcing tensile un clamp the elastic return direction against the frictional engagement cooperation between the inner and outer peripheral surfaces of the base and rotating member As a result, when the rotating body is unclamped, one end of the clamping sleeve can be forcibly pulled by the piston, whereby the clamping sleeve can be frictioned between the base and the inner and outer peripheral surfaces of the rotating body. It is possible to reliably unclamp against the engaging action.
請求項2に係る発明によれば、クランピングスリーブの他端を、基台側に一体的に連結したので、クランピングスリーブと基台および回転体の内外周面との間にクリアランスを確保することが可能となり、回転体のアンクランプ時にクランピングスリーブを基台および回転体の内外周面に接触しないようにすることができる。 According to the invention of claim 2, since the other end of the clamping sleeve is integrally connected to the base side, a clearance is secured between the clamping sleeve, the base and the inner and outer peripheral surfaces of the rotating body. This makes it possible to prevent the clamping sleeve from coming into contact with the base and the inner and outer peripheral surfaces of the rotating body when the rotating body is unclamped.
請求項3に係る発明によれば、クランピングスリーブの一端を、ピストンにボルトによって一体的に連結し、クランピングスリーブの他端を、基台側にボルトによって一体的に連結したので、別々に製作したクランピングスリーブとピストンを容易に一体連結することができる。 According to the invention of claim 3, one end of the clamping sleeve is integrally connected to the piston by a bolt, and the other end of the clamping sleeve is integrally connected to the base side by a bolt. The produced clamping sleeve and piston can be easily connected together.
請求項4に係る発明によれば、クランピングスリーブの他端を、クランピングスリーブによって回転体を基台に対してクランプした状態で、ボルトによって基台側に一体的に連結できるように構成したので、回転体のアンクランプ時にクランピングスリーブを環状空間部の径方向の中心位置に確実に保持することができる。これによって、クランピングスリーブが基台および回転体の内外周面に接触しないようにすることができ、摩擦抵抗や発熱を抑制することができる。 According to the invention of claim 4, the other end of the clamping sleeve is configured to be integrally connected to the base side by the bolt in a state where the rotating body is clamped to the base by the clamping sleeve. Therefore, the clamping sleeve can be securely held at the radial center position of the annular space when the rotating body is unclamped. As a result, the clamping sleeve can be prevented from contacting the base and the inner and outer peripheral surfaces of the rotating body, and frictional resistance and heat generation can be suppressed.
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の回転体のクランプ装置を、回転テーブルのクランプ装置に適用した具体例を示すものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a specific example in which the rotating body clamping device of the present invention is applied to a rotating table clamping device.
図1において、10は基台を示し、基台10には軸受11を介して回転体としての回転テーブル12が鉛直軸線の回りに回転可能に支持されている。基台10には、回転テーブル12の中心軸線O1上に中空円筒体13がボルトによって固着されている。中空円筒体13の上部には、フランジ部14が形成され、このフランジ部14の下部に所定の外径を有する中心軸部15が形成されている。
In FIG. 1,
回転テーブル12は、上面に工作物が載置される中空円盤状のテーブル部17と、テーブル部17の下面に同軸的に配設され、ボルトによって一体的に固着された段付筒状部18とからなっている。段付筒状部18は、軸受11を構成するクロスローラベアリング19によって基台10に鉛直軸線の回りに回転可能に支持されている。段付筒状部18には、基台10の中空円筒体13のフランジ部14の外周に遊嵌する中空状の回転軸部20が形成され、回転軸部20は中空円筒体13の中心軸部15の外径より大きな内径を有しており、図2に示すように、回転軸部20の内周面20aと中心軸部15の外周面15aとの間に、環状の空間部21を形成している。
The rotary table 12 includes a hollow disk-shaped table portion 17 on which a workpiece is placed, and a stepped
回転軸部20の外周には、ウォームホイール23がボルトによって一体的に固着され、このウォームホイール23に噛合するウォーム軸24が基台10に回転可能に支持されている。ウォーム軸24には、サーボモータ(図示せず)が連結され、サーボモータを回転指令に基づいて回転させることにより、回転テーブル12を所定の角度位置に割出すことができるようになっている。
A
回転軸部20の内周面20aと中心軸部15の外周面15aとの間に形成された環状の空間部21内には、図2に詳細に図示するように、下部にクランピングスリーブ30が配設されているとともに、このクランピングスリーブ30を軸方向に圧縮および引張するピストン31がクランピングスリーブ30の上部に配設されている。ピストン31のピストン部の両側には油室33、34が形成され、これら油室33、34に中空円筒体13に形成された油路35、36がそれぞれ接続されている。油路35、36には、圧油供給源Pより電磁切替弁38を介して圧油が供給されるようになっており、ピストン31は圧油の作用によって上下方向に摺動できるようになっている。なお、ピストン31の内周と中空円筒体13の外周との間には、複数のオイルシールが装着され、油室33、34をシールしている。
In the
クランピングスリーブ30は、例えば、弾性変形可能な高弾性鋼からなり、周知のように、複数の環状溝が内外周に交互に形成されてクランク状の断面形状をなすものである。クランピングスリーブ30は自由状態においては、その径方向の寸法(外径−内径)が、環状の空間部21の径方向の寸法より小さくなっており、回転テーブル12の回転軸部20は基台10の中心軸部15に対して自由に回転できるようになっているが、クランピングスリーブ30がピストン31によって軸方向に押圧されると、蛇腹と同じような作用によって、クランピングスリーブ30の内径が収縮されるとともに外径が拡大される。これによって、クランピングスリーブ30の内周が中心軸部15の外周面15aに緊密に摩擦係合するとともに、クランピングスリーブ30の外周が回転軸部20の内周面20aに緊密に摩擦係合し、回転軸部20(回転テーブル12)が中心軸部15(基台10)に精密かつ強固にクランプされる。
The
クランピングスリーブ30の一端は、図2に示すように、ピストン31にボルト41によって一体的に結合されている。すなわち、クランピングスリーブ30の一端にはねじ穴43が形成され、このねじ穴43に螺合するボルト41がピストン31を挿通してねじ穴43に螺合されている。このように、クランピングスリーブ30の一端がピストン31に結合されていることにより、ピストン31が上方向に移動されると、クランピングスリーブ30の一端は摩擦係合作用に抗して弾性復帰方向に強制的に引張されるので、回転テーブル12のアンクランプを確実に行うことができる。
One end of the
次に、上記した実施の形態における回転体のクランプ装置の動作について説明する。回転テーブル12を所定の角度位置に回転割出しする場合には、電磁切替弁38が図2に示す状態に切替えられ、圧油供給源Pより油路36を介して油室34に圧油が供給され、油室33より油路35を介して油がリザーバRに排出される。これにより、ピストン31が上方向に移動され、これに結合されたクランピングスリーブ30の他端が上方に引張される。これにより、クランピングスリーブ30の一端は、中心軸部15の外周面15aおよび回転軸部20の内周面20aとの摩擦係合作用に抗して弾性復帰方向に強制的に引張され、図2に示すように、回転軸部20(回転テーブル12)がアンクランプされる。
Next, the operation of the rotating body clamping device in the above-described embodiment will be described. When the rotary table 12 is indexed to a predetermined angular position, the
その状態で、制御装置からの回転指令に基づいて図略のサーボモータが回転駆動され、ウォーム軸24およびウォームホイール23を介して回転テーブル12が中心軸線O1の回りに所定角度回転される。回転テーブル12の回転量は図略のエンコーダによって検出され、回転テーブル12は定められた角度位置に位置決めされる。
In this state, a servo motor (not shown) is driven to rotate based on a rotation command from the control device, and the rotary table 12 is rotated around the central axis O1 by a predetermined angle via the
回転テーブル12が定められた角度位置に位置決めされると、電磁切替弁38が切替えられて、圧油供給源Pより油路35を介して油室33に圧油が供給され、油室34より油路36を介して油がリザーバRに排出される。これにより、ピストン31が下方向に移動され、クランピングスリーブ30が押圧(圧縮)される。ピストン31によってクランピングスリーブ30が押圧されると、クランピングスリーブ30の内径が縮小されるとともに外径が拡大され、クランピングスリーブ30は、中心軸部15の外周面15aおよび回転軸部20の内周面20aに強固に摩擦係合され、回転軸部20(回転テーブル12)を中心軸部15(基台10)に対してクランプする。
When the rotary table 12 is positioned at a predetermined angular position, the
上記したように、本実施の形態によれば、クランピングスリーブ30の一端をピストン31にボルト41によって一体的に連結したので、ピストン31がクランピングスリーブ30より離れる方向に移動されると、クランピングスリーブ30は摩擦係合作用に抗して弾性復帰方向に強制的に引張され、回転テーブル12のアンクランプを確実に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, since one end of the clamping
しかも、ピストン31とクランピングスリーブ30を別々に製作した後に、ピストン31とクランピングスリーブ30をボルト41によって容易に一体連結することができる。
In addition, after the
図3は、本発明の変形例を示すもので、上記した実施の形態と異なる点は、クランピングスリーブ30の他端を、基台10にボルト42によって一体的に結合したことである。以下、主に実施の形態と異なる点を説明するが、同一の構成については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。
FIG. 3 shows a modification of the present invention. The difference from the above-described embodiment is that the other end of the clamping
図3において、クランピングスリーブ30の他端にもねじ穴44が形成され、このねじ穴44に螺合するボルト42が基台10を挿通してねじ穴43に螺合されている。この際、ボルト42を挿通する基台10に形成された挿通穴46はボルト42の軸径より大きな内径を有するバカ穴にて構成され、回転テーブル12をクランピングスリーブ30によってクランプした状態で、クランピングスリーブ30の他端がボルト42によって基台10に一体的に組付けられるようになっている。
In FIG. 3, a
すなわち、クランピングスリーブ30の他端を基台10に固定する組付け手順として、まず、ピストン31によってクランピングスリーブ30を押圧して、回転テーブル12をクランプし、その状態で、ボルト42を挿通穴(バカ穴)46を挿通してクランピングスリーブ30のねじ穴44にねじ込むことにより、クランピングスリーブ30を環状の空間部21の径方向の中心位置で基台10に結合することができる。このような簡便な方法によって、回転テーブル12をアンクランプした状態においては、クランピングスリーブ30を環状の空間部21の径方向の中心位置に確実に保持することができ、クランピングスリーブ30が中心軸部15の外周面15aに接触したり、回転軸部20の内周面20aに接触したりする事態を確実に回避することができ、摩擦抵抗や発熱を抑制することができる。
That is, as an assembly procedure for fixing the other end of the clamping
かかる変形例によれば、クランピングスリーブ30の他端を、クランピングスリーブ30によって回転テーブル12を基台10に対してクランプした状態で、ボルト42によって基台10側に一体的に連結できるように構成したので、クランピングスリーブ30の一端を環状空間部21の径方向の中心位置で基台10に結合することができ、回転テーブル12のアンクランプ時にクランピングスリーブ30を環状の空間部21の径方向の中心位置に保持できる。従って、クランピングスリーブ30が中心軸部15の外周面15aに接触したり、回転軸部20の内周面20aに接触したりする事態を確実に回避することができ、摩擦抵抗や発熱を抑制することができる。
According to this modification, the other end of the clamping
上記した実施の形態においては、本発明を基台10に回転割出し可能に支持された回転テーブル12のクランプに適用した例について述べたが、本発明は、ハウジング等の基台に回転体を回転割出し可能に支持した広範な回転体のクランプ装置に適用できるものである。
In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the clamp of the rotary table 12 supported so as to be able to rotate and index on the
また、上記した実施の形態においては、基台10側に設けた中心軸部15の外周面15aと、回転体(回転テーブル)12側に設けた回転軸部20の内周面20aとの間にクランピングスリーブ30を配設した例について述べたが、クランピングスリーブ30を配設する環状空間部を、基台10側に設けた内周面と回転体12側に設けた外周面との間に形成してもよく、回転体の回転軸線も実施の形態で述べたように、鉛直軸線である必要はなく、水平軸線の回りに回転支持するものにも適用できることは勿論である。
Moreover, in above-described embodiment, it is between the outer
また、上記した実施の形態においては、クランピングスリーブ30とピストン31を別々に製作し、クランピングスリーブ30の一端をボルト41によってピストン31に一体的に連結した例について述べたが、連結手段としてはボルトである必要はなく、また、クランピングスリーブ30をピストン31と一体に製造するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the example in which the clamping
さらに、上記した実施の形態においては、クランピングスリーブ30の他端を環状の空間部21の径方向の中心位置で、基台10に形成したバカ穴(挿通穴46)を挿通するボルト42によって一体的に結合できる例について述べた。しかしながら、このような形態は、特に高精度な加工を必要とする工作機械に好適であるが、本発明にとってクランピングスリーブ30の他端を変形例に示したように基台10側に結合することは必ずしも必要な要件ではない。すなわち、バカ穴を設けずにクランピングスリーブ30の他端を基台10側に単に結合するだけでも、アンクランプ時にクランピングスリーブ30を基台10側の外周面15aおよび回転テーブル12側の内周面20aとの間にクリアランスを確保することが可能である。
Further, in the above-described embodiment, the other end of the clamping
以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the configurations described in the embodiments, and does not depart from the gist of the present invention described in the claims. It can take various forms.
本発明に係る回転体のクランプ装置は、基台に軸受を介して回転可能に支持された回転体を、所定の角度位置でクランプする工作機械に用いるのに適している。 The clamping device for a rotating body according to the present invention is suitable for use in a machine tool that clamps a rotating body rotatably supported by a base via a bearing at a predetermined angular position.
10…基台、11…軸受、12…回転体(回転テーブル)、15…中心軸部、15a…外周面、20…回転軸部、20a…内周面、30…クランピングスリーブ、31…ピストン、41、42…ボルト、46…挿通穴。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記クランピングスリーブの一端を、前記ピストンと一体的に設け、
前記ピストンの移動によって前記クランピングスリーブを、前記基台および前記回転体の内外周面との摩擦係合作用に抗して弾性復帰方向に強制的に引張してアンクランプする、
ことを特徴とする回転体のクランプ装置。 Formed between a base, a rotating body supported by the base so as to be able to rotate and index, an outer peripheral surface formed on one of the base and the rotating body, and an inner peripheral surface formed on the other. A clamping sleeve that is disposed in the annular space and is compressed by being axially pressed by a piston and frictionally engaged with the base and the inner and outer peripheral surfaces of the rotating body. In the rotating body clamping device for clamping the rotating body to the base,
One end of the clamping sleeve is provided integrally with the piston,
The clamping sleeve is unclamped by forcibly pulling the clamping sleeve in the elastic return direction against the frictional engagement action between the base and the inner and outer peripheral surfaces of the rotating body by the movement of the piston.
A rotating body clamping device.
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