JP6019260B1 - 重量物支持装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、重量物に対して充分な支持力を確実に発揮させることができる重量物支持装置を提供することを課題とする。【解決手段】 本発明は、被支持物が載置される載置台と、該載置台との間に隙間が形成されるように配置される基台と、弾性を有し且つ前記載置台と該基台との間に配置される環状の少なくとも一つのシール部材とを備え、該シール部材は、前記載置台又は前記基台の一方に形成され且つ前記載置台又は前記基台の他方に向けて開放する環状の配置溝内に配置され、前記載置台と前記基台との間で該シール部材に取り囲まれた充満空間が液体で満たされた状態で密封され、前記シール部材は、前記載置台を前記基台との間に隙間をあけて支持し且つ前記載置台と前記基台との隙間を小さくすべく圧縮可能に構成される。【選択図】図2

Description

本発明は、重量物を移動可能に支持する重量物支持装置に関する。
従来から、工作機械でワークの加工を行う場合、該ワークの位置を調整して加工に適した位置に配置する作業(いわゆる、芯出作業)が行われている。そして、加工を行うワークが重量物である場合には、ワークを移動可能に支持するための重量物支持装置が用いられている。
かかる重量物支持装置は、重量物が載置されるスベリ面を有する支持体と、該スベリ面に形成された円環状のリング溝内に配置される弾性リングを有する流体シール機構と、スベリ面と該スベリ面に載置された重量物との間で弾性リングが取り囲む空間である油圧ポケット内に加圧流体を供給する流体供給手段とを備えている。さらに、支持体には、流体供給手段から供給される油を油圧ポケット内に誘導するための流体供給路が形成されている(例えば、特許文献1参照)。
前記重量物支持装置では、重量物を支持体のスベリ面上に載置すると弾性リングが全周に亘って該重量物に密接し、これにより、油圧ポケットが形成される。
流体供給手段による油の供給を開始すると、流体供給路を通過した油が油圧ポケット内に流入するに伴って該油圧ポケット内での油の圧力が高まる。そして、油圧ポケット内の油の圧力が十分に高まると、重量物が支持体上で持ち上げられてスベリ面から離間し、重量物が支持体上で移動可能に支持される。
国際公開第2005/075859号
ところで、上述の重量物支持装置は、スベリ面上の開放されている空間(スベリ面上の弾性リングに取り囲まれている空間)を重量物で塞ぐことによって油圧ポケットを形成しているため、油圧ポケット内の油圧圧力を高めて重量物を支持するには、外部から油圧ポケット内に油を供給することによって重量物を支持できる油圧圧力を発生させたうえで、該油圧圧力を保持する必要がある。
このような事情から、上述の重量物支持装置では、外部から油圧ポケット内への油の供給や、油圧ポケット内の油圧圧力を保持するための装置や制御が必要となるが、使用環境によってはシンプルで扱い易いものが望まれる場合がある。
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、外部から液体を供給することなく、重量物を支持するための圧力を発生させ且つ該圧力を保持することができる重量物支持装置を提供することを課題とする。
本発明に係る重量物支持装置は、被支持物が載置される載置台と、該載置台との間に隙間が形成されるように配置される基台と、弾性を有し且つ前記載置台と該基台との間に配置される環状の少なくとも一つのシール部材と、前記載置台と前記基台との分離を防止するための分離防止構造とを備え、前記基台と前記載置台とは、互いに対向する対向面を有し、該シール部材は、前記載置台又は前記基台の一方に形成され且つ前記載置台又は前記基台の他方に向けて開放する環状の配置溝内に配置され、前記載置台と前記基台との間で該シール部材に取り囲まれた充満空間が液体で満たされた状態で密封され、前記シール部材は、前記載置台を前記基台との間に隙間をあけて支持し且つ前記載置台と前記基台との隙間を小さくすべく圧縮可能に構成され、前記分離防止構造は、前記シール部材への前記載置台と前記基台との密接状態が維持される範囲内で、前記基台と前記載置台とが互いの対向面を接離させる相対運動、及び前記基台の対向面と前記載置台の対向面とが接離する方向に直交する方向における前記載置台と前記基台との相対移動を可能とするように構成される
上記構成の重量物支持装置によれば、液体が満たされた充満空間は、載置台と基台との間でシール部材に取り囲まれた密封状態の空間によって構成される。従って、前記重量物支持装置では、充満空間内の液体の流出が阻止され、且つ充満空間内への空気の侵入も防止されるため、充満空間が密封状態で保持される。
また、シール部材が載置台を基台との間に隙間をあけて支持し且つ載置台と基台との隙間を小さくすべく圧縮可能となっているため、重量物が載置台に載置されると、該重量物の荷重によって載置台が液体とシール部材とを圧縮しながら基台に接近する。これに伴い、充満空間内の液体の圧力が高まり、該圧力が重量物に作用することによって、重量物が小さい力で移動可能な状態で支持される。
そして、載置台から重量物を取り除くと、シール部材が弾性回復し、載置台と基台との間隔(隙間)が元に戻る。
以上のように、前記重量物支持装置では、液体で満たした充満空間が、重量物を支持する前後において密封された状態(すなわち、液体の充満空間からの漏れと充満空間への空気の侵入が防止されている状態)で維持されるため、外部から液体を供給することなく液体の圧力を容易に高めることが可能になる。
また、前記載置台と前記基台とを相対移動させたときに前記シール部材への前記載置台と前記基台との密接状態が維持されるため、液体の充満空間からの漏れが確実に防止され、かつ充満空間への空気の侵入も合わせて防止される。
本発明の重量物支持装置において、前記シール部材を複数備え、該複数のシール部材のそれぞれは、単一の前記載置台と単一の前記基台との間に配置され、複数のシール部材のそれぞれが取り囲む領域内に前記充満空間が形成されてもよい。
かかる構成によれば、単一の載置台と単一の基台との間に複数の前記充満空間が形成されるため、載置台の中心から外れた位置に重量物の荷重が集中しても、該載置台が基台に対して傾いてしまうことを防止できる。
本発明の重量物支持装置において、前記充満空間内の液体の圧力を制御する圧力制御構造を備え、該圧力制御構造は、充満空間に連通し且つ液体で満たされた状態で密封された空間である貯蔵空間が内部に形成される調整室を有し、該調整室は、貯蔵空間内の圧力変更を可能に構成されてもよい。
上記構成の重量物支持装置によれば、調整室の内部には充満空間に連通し且つ液体で満たされた状態で密封された空間である貯蔵空間が形成され、且つ該貯蔵空間内の圧力変更が可能であるため、貯蔵空間の圧力を変更することで充満空間内の液体の圧力を調整することができる。
以上のように、本発明に係る重量物支持装置は、充満空間内に外部から液体を供給することなく、重量物を支持するための圧力を発生させ且つ該圧力を保持することができるという優れた効果を奏し得る。
図1は、本発明の第一実施形態に係る重量物支持装置の斜視図である。 図2は、同実施形態に係る重量物支持装置の縦断面図である。 図3は、同実施形態に係る重量物支持装置の載置台の底面図である。 図4は、同実施形態に係る重量物支持装置の基台の平面図である。 図5は、同実施形態に係る重量物支持装置の拡大図であって、図2の領域Aの拡大図である。 図6は、同実施形態に係る重量物支持装置の説明図であって、(a)は、重量物を載置台に載せていない状態の説明図であり、(b)は、載置台に載せた重量物を支持している状態の説明図である。 図7は、本発明の他の実施形態に係る重量物支持装置の斜視図である。 図8は、本発明の別の実施形態に係る重量物支持装置の斜視図である。 図9は、本発明の別の実施形態に係る重量物支持装置の断面図であって、図8のIX−IX線における断面図である。 図10は、本発明のさらに別の実施形態に係る重量物支持装置の斜視図である。 図11は、本発明のさらに別の実施形態に係る重量物支持装置の断面図であって、図10のXI−XI線における断面図である。
以下、本発明の第一実施形態に係る重量物支持装置について添付図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る重量物支持装置は、重量物を移動可能に支持するためのものである。なお、本実施形態において、重量物とは、例えば、工作機械で加工する対象となるワークや、ワークを載せるための架台等のことである。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る重量物支持装置1は、重量物Oが載置される載置台2と、該載置台2との間に隙間Dが形成されるように配置される基台3と、弾性を有し且つ基台3に向けて開放するようにして載置台2に形成された環状の溝(後述する配置溝210)内に配置される環状のシール部材4とを備えている。
載置台2は、図2及び図3に示すように、載置される重量物Oを受ける載置面20と(図2参照)、該載置面20とは反対側に位置し且つ基台3に対向する対向面21とを有する。
対向面21には、シール部材4を配置する無端環状の溝である配置溝210が形成されている。また、対向面21には、配置溝210に取り囲まれた領域内に位置する受圧面211と、配置溝210の外側の領域に位置するスベリ面212とが含まれている。なお、本実施形態では、対向面21の受圧面211とスベリ面212とを支持面213として以下の説明を行う場合がある。
配置溝210は、図2に示すように、円環状の平面である底面210aと、底面210aの内周縁全周から起立する内壁面210bと、底面210aの外周縁全周から起立する外壁面210cとによって画定されている。
配置溝210は、配置されたシール部材4が部分的に対向面21よりも基台3側に突出する深さとなるように形成されている。そのため、図5に示すように、配置溝210に配置されたシール部材4は、載置台2に重量物Oを載置していない非支持状態、及び載置台2に載置した重量物Oを支持している支持状態のそれぞれの状態において、部分的に該配置溝210から基台3側に向けて突出している。
このように、本実施形態に係る重量物支持装置1では、前記支持状態、及び前記非支持状態のそれぞれの状態において、シール部材4の一部が配置溝210から基台3側に向けて突出しているため、シール部材4と載置台2及び基台3との密接状態を維持しながら載置台2のスベリ面212と基台3の封止面30の距離が拡大又は縮小するようにして、載置台2を基台3に対して接離させることができる。
配置溝210の幅(内壁面210bと外壁面210cとの間隔)は、シール部材4の幅よりも大きくなるように設定されている。そのため、本実施形態では、配置溝210に配置されたシール部材4が、外壁面210cの全周に亘って当接し且つ内壁面210bに対しては間隔をあけて対向している。
受圧面211は、シール部材4の配置溝210から突出した部分の先端よりも載置面20側に位置するように形成されている。なお、受圧面211は、重量物Oを支持する前後で基台3(基台3の後述する封止面30)との間に隙間Dを確保することができれば、前記直交方向において、スベリ面212と同レベルとなる位置に形成されていてもよいし、スベリ面212よりも基台3側又はスベリ面212よりも載置面20側に位置するように形成されていてもよい。また、本実施形態では、受圧面211とスベリ面212とが平行である。
基台3は、図2及び図4に示すように、載置台2に向けて配置される対向面(本実施形態では、封止面という)30を有する。封止面30は、スベリ面212に対して平行な面である。
本実施形態に係る基台3の封止面30は、前記非支持状態、及び前記支持状態のそれぞれの状態において、載置台2のスベリ面212に対して前記直交方向で隙間Dをあけて対向する。
基台3の封止面30と載置台2のスベリ面212との隙間Dは、前記非支持状態で最大であり、前記非支持状態から前記支持状態に切り替わることで小さくなるように構成されている。なお、基台3と載置台2とは、前記支持状態において互いの間に隙間Dが残された状態となるように構成されている。
封止面30は、全域に亘って平らに形成された面であり、載置台2の対向面21に対向するように配置されている。また、封止面30には、配置溝210に配置されているシール部材4が圧接しているため、封止面30と配置溝210の底面210aとが協働してシール部材4を圧縮している。
本実施形態では、封止面30におけるシール部材4が当接している領域をシール領域300とし、該シール領域300の内側の領域を内側受圧領域301とし、該シール領域300の外側の領域を外側スベリ領域302として以下の説明を行う場合がある。
シール部材4は、全周に亘って載置台2と基台3とに密接している。そのため、載置台2と基台3との間には、シール部材4に取り囲まれ且つ密封された空間である充満空間Sが形成されている。充満空間Sには、液体(本実施形態では、油)Fが満たされている。従って、本実施形態では、載置台2と基台3との間でシール部材4に取り囲まれた充満空間Sが、液体Fで満たされ且つ密封された状態となっている。
シール部材4は、図5に示すように、弾性を有する円環状の封止リング40と、円環状であり且つ該封止リング40に外嵌させる保護リング41とを備えている。
封止リング40は、断面が円形状である。また、封止リング40は、配置溝210内に配置されたときに、該配置溝210から部分的に突出する大きさとなるように形成されている。すなわち、封止リング40の太さ(断面における直径)は、配置溝210の深さよりも大きくなっている。
保護リング41は、封止リング40と基台3との間に挟み込まれる規制部410と、該規制部410に連続し且つ配置溝210内に配置される周壁部411とを有する。また、保護リング41の内周側には、封止リング40の外形に沿った形状の収容凹部412が形成されている。
上述のように、封止リング40では、封止リング40が配置溝210から部分的に突出しているため、該封止リング40に外嵌されている規制部410も配置溝210から部分的に突出している。
周壁部411は、全周に亘って配置溝210の外壁面210cと封止リング40とによって挟み込まれるとともに、基台3の封止面30に当接している。
本実施形態に係る重量物支持装置1は、以上の通りの構成である。次に、本実施形態に係る重量物支持装置1の使用方法について添付図面を参照しつつ説明を行う。
重量物支持装置1は、前記非支持状態である場合においては載置台2と基台3との間隔が最大となっている。そして、載置面20に重量物Oを載置すると、該重量物Oの荷重によって載置台2がシール部材4の封止リング40を圧縮しながら基台3に接近し、載置台2と基台3との間隔が狭まるにつれて充満空間S内の液体Fの圧力が高まる。
これにより、液体Fに発生した圧力が載置台2に作用する(液体Fに発生した圧力で重量物Oの荷重の一部を受ける)ことによって、載置台2とともに該重量物Oを非常に小さな力でスベリ面212に平行な面内で直線移動、又は回転移動させることができる。
なお、載置台2が基台3に接近する際に、載置台2の対向面21が基台3の封止面30に対して傾斜し、該対向面21の一部が該封止面30に接触した場合は、液体Fに発生した圧力と、対向面21と該封止面30との接触部分に生じる反力とによって、重量物Oを支持した状態となる。この場合においても、液体Fに発生した圧力で重量物Oの荷重の一部を受けているため、該重量物Oを非常に小さな力で直線移動、又は回転移動させることができる。
そして、載置台2から重量物Oを取り除くと、載置台2が基台3から離間する方向に移動して載置台2と基台3との間の隙間Dが広がり、充満空間S内の液体Fの圧力が下がる(元に戻る)。これに伴い、シール部材4が弾性回復し、重量物支持装置1は、再び重量物Oを支持できる状態(待機状態)となる。
以上のように、重量物支持装置1では、予め封入された液体Fで満たされた充満空間Sが、重量物Oを支持する前後において密封された状態(すなわち、充満空間Sからの液体Fの外への漏れと、充満空間Sへの空気の侵入が防止されている状態)で維持されるため、重量物Oが載置面20に載置されることで液体Fの圧力が自然に高まる。
従って、重量物支持装置1は、充満空間S内に外部から液体を供給することなく、重量物Oを支持するための圧力を発生させ且つ該圧力を保持することができ、シンプルで扱い易いという優れた効果を奏し得る。
また、重量物支持装置1では、シール部材4を全周に亘って配置溝210の外壁面210cに当接させているため、充満空間S内の液体Fの圧力が高まって該液体Fからシール部材4に対して外向きの圧力が作用しても、シール部材4の外側への移動や伸びが外壁面210cによって規制される。従って、重量物支持装置1は、充満空間Sの配置溝210の径方向への体積変化が抑えられるため、液体Fの圧力が効率良く高まる。
さらに、重量物支持装置1は、載置台2が前記直交方向で基台3に接離することによって充満空間S内の液体Fの圧力が変化するように構成されているため、重量物Oを載置台2に載せるとともに充満空間S内の液体Fの圧力が高まり、重量物Oを載置台2から取り除くとともに充満空間S内の液体Fの圧力が下がる(元に戻る)。従って、重量物支持装置1は、充満空間S内の液体Fに重量物Oの支持に必要な圧力を発揮させた状態と、充満空間S内の液体Fに重量物Oの支持に必要な圧力を発揮させていない状態とを外部からの操作(液体Fの供給や、回収等)を必要とせず自動的に切り替えることができる。
そして、重量物支持装置1では、重量物Oを支持するための圧力を発生させるための液体Fがシール部材4に取り囲まれた空間(載置台2と基台3とシール部材4とによって画定された空間)に予め封入された状態で組み立てられているため、充満空間S内に外部から液体Fを供給するための装置や、外部から該充満空間Sに供給される液体Fの流れを制御するための装置等が不要となり、小型化及び簡素化を図ることができる。
なお、本発明の重量物支持装置1は、上記一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を行うことは勿論である。
上記実施形態において、重量物支持装置1は、一つのシール部材4を備えていたが、この構成に限定されない。例えば、重量物支持装置1は、複数のシール部材4を備え、載置台2と基台3との間で各シール部材4が取り囲む充満空間Sのそれぞれを液体Fで満たし且つ密封した状態にしてもよい。すなわち、重量物支持装置1は、少なくとも一つのシール部材4を備えていればよい。
図7に示す重量物支持装置1では、単一の載置台2と単一の基台3との間に複数のシール部材4が配置されており、載置台2と基台3との間で各シール部材4が取り囲む充満空間Sのそれぞれが液体Fで満たされ且つ密封された状態になっている。
かかる重量物支持装置1によれば、載置台2の中心から外れた位置に重量物Oの荷重が集中しても、該載置台2が基台3に対して傾いてしまうことを防止できる。なお、重量物支持装置1が複数のシール部材4を備えるようにする場合は、各シール部材4の分布(すなわち、各充満空間Sの分布)を均一化することが好ましい。
上記実施形態において、特に言及しなかったが、重量物支持装置1は、例えば、載置台2と基台3との分離を防止するための分離防止構造5を備えるようにしてもよい。分離防止構造5は、例えば、図8及び図9に示すように、載置台2に形成され且つ基台3の側面と対向する当止部500と、該当止部500に連続し且つ基台3の封止面30とは反対側の面に対向する保持部501とを有する少なくとも一つの規制部50を備える構成としてもよい。なお、図8及び図9に示す重量物支持装置1は、四つの規制部50を備えている。
規制部50は、互いの間隔が等間隔又は略等間隔となるようにして基台3の回りに配置されている。
当止部500は、シール部材4と載置台2と基台3で構成する充満空間Sが破壊されることなく(開放されることなく)密接状態を維持できる範囲内で基台3上での載置台2のスライドや回転を許容するように構成されている。
保持部501は、シール部材4への載置台2と基台3との密接状態を維持できる範囲内で、前記直交方向における載置台2と基台3との接離を許容するように構成されている。
このように、分離防止構造5は、シール部材4に対する載置台2と基台3との密接状態が解除されない範囲内で前記直交方向における載置台2と基台3との接離、及び前記スベリ方向での載置台2と基台3との相対移動が可能となるように構成されている。従って、前記重量物支持装置1では、液体Fの充満空間Sからの漏れが確実に防止され、かつ充満空間Sへの空気の侵入も合わせて防止される。
上記実施形態において、特に言及しなかったが、重量物支持装置1は、充満空間S内の液体Fの圧力を制御する圧力制御構造6を備えていてもよい。
圧力制御構造6は、例えば、図10及び図11に示すように、圧力制御構造6は、充満空間Sに連通し且つ液体Fで満たされた状態で密封された空間である貯蔵空間600が内部に形成される調整室60を有し、該調整室60は、貯蔵空間600の圧力変更を可能に構成されてもよい。
より具体的に説明すると、圧力制御構造6は、調整室60内に配置された可動壁部61と、該可動壁部61の外周全周と調整室60との間を封止する封止部材62と、可動壁部61を調整室60内で移動させるための操作部63とを有するようにしてもよい。
図10及び図11に示す重量物支持装置1では、可動壁部61及び封止部材62で調整室60内を仕切ることによって、貯蔵空間600を形成している。また、貯蔵空間600は、載置台2に穿設された連通路64を介して充満空間Sに連通している。
そのため、圧力制御構造6は、前記支持状態において、操作部63で可動壁部61を移動させて貯蔵空間600の容積を広げると、充満空間S内の液体Fの圧力を下げることができ、貯蔵空間600の容積を狭めると、充満空間S内の液体Fの圧力を高めることができる。従って、圧力制御構造6は、貯蔵空間600の容積を変更して充満空間S内の液量を変化させることで該充満空間S内の液体Fの圧力を調整することができる。
また、図10及び図11に示す重量物支持装置1では、前記支持状態において、充満空間S内の液体Fの圧力を下げることで、載置台2と基台3とを接触させることができるように構成されていてもよい。このようにすれば、載置台2と基台3とを接触させることで、基台3上での載置台2及び重量物Oの動きを停止させることができる(すなわち、位置を固定することができる)。
上記実施形態において、シール部材4は、載置台2に配置されていたが、この構成に限定されない。例えば、シール部材4は、基台3に配置されていてもよい。すなわち、シール部材4は、載置台2及び基台3の何れか一方に配置されていればよい。
上記実施形態において、シール部材4は、封止リング40と保護リング41とが別体で構成されていたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、封止リング40と保護リング41とが一体的であってもよい。
上記実施形態では、シール部材4を配置するための配置溝210が載置台2に形成されていたが、この構成に限定されない。例えば、配置溝210は、載置台2側に向けて開放するようにして基台3に形成されていてもよい。
1…重量物支持装置、2…載置台、3…基台、4…シール部材、5…分離防止構造、6…圧力制御構造、20…載置面、21…対向面、30…封止面、40…封止リング、41…保護リング、50…規制部、60…調整室、61…可動壁部、62…封止部材、63…操作部、64…連通路、210…配置溝、210a…底面、210b…内壁面、210c…外壁面、211…受圧面、212…スベリ面、300…シール領域、301…内側受圧領域、302…外側スベリ領域、410…規制部、411…周壁部、412…収容凹部、500…当止部、501…保持部、600…貯蔵空間、D…隙間、F…液体、O…重量物、S…充満空間

Claims (3)

  1. 被支持物が載置される載置台と、
    該載置台との間に隙間が形成されるように配置される基台と、
    弾性を有し且つ前記載置台と該基台との間に配置される環状の少なくとも一つのシール部材と
    前記載置台と前記基台との分離を防止するための分離防止構造とを備え、
    前記基台と前記載置台とは、互いに対向する対向面を有し、
    該シール部材は、前記載置台又は前記基台の一方に形成され且つ前記載置台又は前記基台の他方に向けて開放する環状の配置溝内に配置され、
    前記載置台と前記基台との間で該シール部材に取り囲まれた充満空間が液体で満たされた状態で密封され、
    前記シール部材は、前記載置台を前記基台との間に隙間をあけて支持し且つ前記載置台と前記基台との隙間を小さくすべく圧縮可能に構成され
    前記分離防止構造は、前記シール部材への前記載置台と前記基台との密接状態が維持される範囲内で、前記基台と前記載置台とが互いの対向面を接離させる相対運動、及び前記基台の対向面と前記載置台の対向面とが接離する方向に直交する方向における前記載置台と前記基台との相対移動を可能とするように構成される
    重量物支持装置。
  2. 前記シール部材を複数備え、
    該複数のシール部材のそれぞれは、単一の前記載置台と単一の前記基台との間に配置され、
    複数のシール部材のそれぞれが取り囲む領域内に前記充満空間が形成される
    請求項1に記載の重量物支持装置。
  3. 前記充満空間内の液体の圧力を制御する圧力制御構造を備え、
    該圧力制御構造は、充満空間に連通し且つ液体で満たされた状態で密封された空間である貯蔵空間が内部に形成される調整室を有し、
    該調整室は、貯蔵空間内の圧力変更を可能に構成される
    請求項1又は請求項2に記載の重量物支持装置。
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