JP5943807B2 - 回転体の案内・固定構造及びバイス - Google Patents
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Description
このバイス100は、ワークが保持される回転体110(シャフト)と、回転体110を回転可能に案内するガイド体130(ホルダー)とを有する。この例では、ワークを保持するチャック3が回転体110の上面に固定されている。
ガイド体130の中心には、回転体110の軸部113が嵌合する軸孔131が開けられている。また、ガイド体130の側面から軸孔131に至る、回転軸に直交する方向に貫通する横孔133が開けられている。この横孔133は、回転体110の軸部113が、ガイド体130の貫通孔131に嵌合した際の、軸部113の小径部114に開口するように位置している。この横孔133には、ロックネジ140が螺合している。回転体110をガイド体130に嵌合させた状態でロックネジ140を締めると、同ネジ140の先端が回転体110の軸部113の小径部114に圧接されて、軸部113、すなわち、回転体110が回転不能にロックされる。ロックネジ140を緩めると、同ネジ140が軸部113から離れ、回転体110は回転可能となる。
あるいは、 前記回転体が前記ガイド体と嵌合しており、 嵌合時の内側にある前記回転体又はガイド体の端面から、前記溝に至る貫通孔が開けられており、 該貫通孔に、前記ボール押し手段が挿入されていることとしてもよい。
また、ボールが収容される溝を、回転体の回転軸の全周に沿って設ければ、回転軸に対してほぼ均等な間隔で、ほぼ均等な力を与えることができるので、保持されるワークの同軸度の再現性を得やすくなる。
図1、図2を参照して、本発明の第1の態様に係るロック機構を備えたバイスの構造を説明する。図1(A)は、バイスの正面図、図1(B)は、一部断面図である。図2は、図1のバイスの斜視図である。この例では、回転体の回転軸が垂直の場合を説明する。
バイス1は、ワークが保持される回転体10(シャフト)と、回転体10を回転可能に案内するガイド体30(ホルダー)と、回転体10とガイド体30とのロック構造50を構成するロックネジ51及び複数のボール53と、を有する。この例では、ワークはチャック3に保持されて、このチャック3が回転体10の上面に固定されている。なお、説明では、図1や図3等の上下方向を「上下」と呼ぶが、実際のバイスの姿勢は回転体10の回転軸を水平方向とする場合や、斜め、逆さ方向とする場合もある。
また、ガイド体30には、バイス1を加工機等への取り付けるためのボルトを通すザグリ孔37が開けられている。
前述のように、回転体10のテーパ状溝17は、断面形状が逆三角形で、ほぼ水平な上壁17aと、回転軸方向において、回転体10とガイド体30との当接面から離れる方向(この例では上から下方向に)に拡がるように傾斜したテーパ状の奥壁17bとを有する。ガイド体30の方形溝41は、断面形状が方形で、ほぼ水平な上壁41a及び下壁41bと、ほぼ垂直な奥壁41cとを有する。テーパ状溝17の高さH1は、方形溝41の高さH2よりも高く、方形溝41の上壁41aは、テーパ状溝17の上壁17aよりも低い位置にある。各溝等の寸法例を示す。
回転体10のテーパ状溝17の深さD1:2.4mm、
回転体10のテーパ状溝17の高さH1:9mm、
回転体10のテーパ状溝17の奥壁17bの垂直方向に対する角度θ:15°、
角度θは好ましくは10°〜30°、より好ましくは10°〜20°である、
ガイド体30の方形溝41の深さD2:3.8mm、
ガイド体30の方形溝41の高さH2:5.2mm、
回転体10の溝17の上壁17aとガイド体30の溝41の上壁41aとの差L1:0.4mm、
ボール53の径:5mm。
ロックネジ51が緩められてボール53に負荷がかかっていない状態においては、図3(A)と図4(A)に示すように、ボール53の回転軸Aから外側の約3/4以上の部分が方形溝41に収容され、内側の約1/4の部分がテーパ状溝17に収容されている。また、前述のような寸法の関係により、ボール53の高さ方向及び水平方向にクリアランスが存在する。一例として、図3(A)に示すように、ボール53が、方形溝41の下壁41bと奥壁41cに当接した状態で、ボール53と方形溝41の上壁41aとの間にクリアランスC1(例えば0.2mm)が存在し、ボール53とテーパ状溝17の奥壁17bとの間にクリアランスC2(例えば0.3mm)が存在する。あるいは、ボール53は、方形溝41の下壁41bと、テーパ状溝17の奥壁17bとに当接する場合もある。また、環状溝の周方向にもややクリアランスのある状態であると考えられる。つまり、各ボール53は環状溝内でフリーの状態であって回転可能であり、回転軸Aに近寄る方向への力が存在しないので、回転体10はガイド体30に対して回転可能となる。ここでは、図4に示すように、ネジ孔43に2個のボール53a、53bが収容され、溝17、41の、最もネジ孔43に近い部分に、ボール53c、53dが収容されているとする。
ボール53の真球度:±0.00013mm(一般購入品で±0.13μm)、
方形溝41の真円度:±0.01mm、
テーパ状溝17の真円度:±0.01mm、
方形溝41の同芯度:±0.01mm、
テーパ状溝17の同芯度:±0.01mm。
この例のバイス1Aは、図1のバイス1のロック機構50が、回転体10の軸部13の高さ方向において離れた2ヶ所に設けられている。この例では、回転体10の軸部13を高さ方向に離れた2ヶ所でロックするので、回転体10の回転軸と直交する方向への倒れを少ない状態とすることができ、回転体10のガタつきもより低減される。さらしたがって、回転体10とガイド体30の嵌合部の加工精度を高める必要がなくなり、加工費をさらに低減できる。また、回転体10の円テーブル部11の下面とガイド体30の上面とが接触しなくてもロック状態とすることができる。
この例のバイス1Bは、回転体10とガイド体30の主な構造は、図1のバイス1とほぼ同じであるが、この例では、回転体10に形成された溝17の形状が方形であり、ガイド体30に形成された溝41が三角形である。
同軸度とは、基準軸線と同一直線上にあるべき軸線の、基準軸線からのずれの大きさを示すものである。ここでは、チャックにロッド状のワークを保持させ、バイスを水平面上に寝かせた状態で、ロック時のワークの根元から30mmと根元から10mmの位置の、水平面からの高さを計測する。次に、ロックを解除し、回転体を90°回転させて再度ロックし、同様に、ワークの先端と根元の、水平面からの高さを測定する。これを、回転体を初期状態から180°、270°及び360°回転させたときの、ワークの先端と根元の計測値の平均値を示す。
ロック時の振れとは、同様に、チャックにロッド状のワークを保持させ、バイスを水平面上に寝かせた状態で、完全のロックした状態と、回転体が回転可能な程度に予圧をかけた半ロック状態での、ワーク上のある部分の高さの差を示す。
10 回転体(シャフト) 11 円テーブル部
13 軸部 15 貫通孔
17 溝
30 ガイド体(ホルダー) 31 貫通孔
33 段部 35 副尺
37 ザグリ孔 41 溝
43 ネジ孔 45 凹部
47 ナット 49 カバー
50 ロック構造 51 ロックネジ
53 ボール
71 ネジ孔 73 横孔
Claims (8)
- ガイド体によって回転可能に案内されている回転体を、回転可能な状態と回転不能な状態とに切り替える回転体の案内・固定構造であって、
前記ガイド体と前記回転体との間に溝が形成されており、
該溝に複数のボールが配置されており、
前記ボールに圧迫を加えて、前記ガイド体と前記回転体との間で前記ボールを突っ張らせる手段を備えるとともに、
前記溝が、前記回転体の回転軸方向に傾斜したテーパ部分を含むことを特徴とする回転体の案内・固定構造。 - ガイド体によって回転可能に案内されている回転体を、回転可能な状態と回転不能な状態とに切り替える回転体の案内・固定構造であって、
前記ガイド体と前記回転体との間には溝が形成されており、
該溝に複数のボールが配列されており、
該ボールの列を溝内に向けて押す手段を備えるとともに、
前記溝が、前記回転体の回転軸方向に傾斜したテーパ部分を含むことを特徴とする回転体の案内・固定構造。 - 前記溝が円環状であって、前記回転体の回転軸方向に離れて複数の溝が形成されており、各溝に複数のボールが配列されていることを特徴とする請求項1又は2記載の回転体の案内・固定構造。
- 前記回転体及びガイド体に、前記回転体の回転軸に交差する面で当接する部分が存在し、
前記テーパ部分が、前記当接面から離れるにしたがって、前記回転軸から遠くなる方向に傾斜していることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の回転体の案内・固定構造。 - 前記溝が、前記回転体又は前記ガイド体のいずれか一方に形成されたテーパ溝と、何れか他方に形成された方形溝との組合せであることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の回転体の案内・固定構造。
- 前記回転体が前記ガイド体と嵌合しており、
嵌合時の外側にある前記回転体又はガイド体の側面又は端面から、前記溝に至る貫通孔が開けられており、
該貫通孔に、前記ボール押し手段が挿入されていることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の回転体の案内・固定構造。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転体の案内・固定構造を有するバイス。
- ガイド体によって回転可能に案内されている回転体を、回転可能な状態と回転不能な状態とに切り替える回転体の案内・固定方法であって、
前記ガイド体と前記回転体との間に、前記回転体の回転軸方向に傾斜したテーパ部分を含む溝を形成し、
該溝に複数のボールを配置し、
前記ボールに、前記溝の周方向への圧迫を加えて、前記ガイド体と前記回転体との間で前記ボールを突っ張らせ、前記回転体を前記ガイド体に対して固定することを特徴とする回転体の案内・固定方法。
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