JP6396790B2

JP6396790B2 - 被加工物のチャック装置

Info

Publication number: JP6396790B2
Application number: JP2014260898A
Authority: JP
Inventors: 昌規高田
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2034-12-24
Also published as: JP2016120546A

Description

本発明は、重ねられた２つの被加工物を前加工内径基準で同心にチャックする被加工物のチャック装置に関する。

従来より、工作機械のスピンドル端にチャックボディーが取り付けられ、このチャックボディーに複数の爪保持軸が摺動可能に支持され、これら爪保持軸の端部に装着された複数の把持爪をワークの端面に当接させてワークを把持するフェースクランプチャックは知られている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６１−１６６７０７号公報

鋳造、鍛造、熱処理等により外表面の精度が高くない被加工物に内径基準で加工をしなければならないことがある。このような場合、前加工で形成した２つの被加工物の被加工孔の内径交差が異なることが多々ある。

従来のチャック装置では、前加工内径基準で２つの被加工物を重ねて加工を行うと、内径の心ずれにより一方に加工残りが発生するおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前加工内径基準で被加工物を２つ重ねて被加工孔の内面を加工する場合に内径交差の異なる被加工物であっても確実にセンタリングを行って加工残りを生じさせないようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、互いに反対方向に進退する一対のピストンロッドで押圧爪を押圧して２つの被加工物を押圧するようにした。

具体的には、第１の発明では、予め被加工孔が前加工された２つの被加工物を前加工内径基準で同心に重ねた状態でチャックする被加工物のチャック装置であって、
重ねられた上記２つの被加工物のうち一方が押し当てられる取付面を有すると共に保持軸挿通孔が形成されたワーク取付軸と、
径方向に出し入れ可能な複数の押圧爪を有し、上記保持軸挿通孔の内部を軸方向に沿って移動して上記重ねられた２つの被加工物の被加工孔内面を内側から押圧可能な保持軸と、
上記保持軸の内部に形成されたシリンダ内に挿入されて互いに反対方向に移動する一対のピストンロッドと、
上記一対のピストンロッドのピストン間に形成された圧力室に高圧油を送り込む高圧油供給路とを備え、
上記圧力室に高圧油を送り込むと、上記一対のピストンロッドに形成したテーパ面が、上記複数の押圧爪に対応して形成したテーパ面をそれぞれ押圧することにより、該複数の押圧爪がそれぞれ径方向に移動して上記２つの被加工物の被加工孔内面をそれぞれ押圧するように構成されている。

上記の構成によると、ワーク取付軸の取付面に前加工された２つの被加工物を押し当てた状態で、保持軸を２つの被加工物の被加工孔内に挿通し、高圧油供給路から圧力室に高圧油を供給して一対のピストンロッドを互いに離れる方向に移動させることにより、複数の押圧爪を径方向外側に移動させて被加工孔内面を押圧する。このとき、２つの被加工物の内径公差が違っている場合に、いずれか一方の被加工孔内面に押圧爪が早く当接した場合でも同時に一対のピストンロッドのピストンを圧力室で押し広げるようにしているので、まだ他方の被加工孔内面に当接していない押圧爪は、さらに被加工孔内面に当接するまで径方向に進む。これにより、２つの被加工物が確実に同心の状態でチャックされる。

第２の発明では、第１の発明において、
上記一対のピストンロッドのテーパ面は、互いに向かい合う方向に傾斜している。

上記の構成によると、一対のピストンロッドのうち、一方のピストンロッドがワーク取付軸側に近付く方向に移動しながら複数の押圧爪を径方向外側に押し出して一方の被加工孔内面を押圧し、他方のピストンロッドがワーク取付軸から離れる方向に移動しながら他方の被加工孔内面を同時かつ等圧で押圧することができる。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記複数の押圧爪は、上記保持軸に形成した爪収容孔からＯリングによって抜け出さないように構成されている。

上記の構成によると、圧力室の圧力を低下させ、一対のピストンロッドを元に位置に戻すことで、Ｏリングにより複数の押圧爪が元に位置に戻り、保持軸が保持軸挿通孔内を移動可能となる。このように簡単な構成で圧力室の圧を抜いたときに複数の押圧爪を自動で元の位置に戻すことができる。

以上説明したように、本発明によれば、１つの圧力室に高圧油を送り込んで一対のピストンロッドを反対方向に移動させて複数の押圧爪を径方向に移動させて２つの被加工物の被加工孔内面を同時かつ等圧に押圧してセンタリングできるようにしたことにより、前加工内径基準で被加工物を２つ重ねて加工する場合に内径交差の異なる被加工物であっても確実にセンタリングを行って加工残りを生じさせないようにすることができる。

被加工物のチャック装置の概要を示す断面図である。被加工物のチャック装置の概要を示す平面図である。保持軸を拡大して示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、本発明の実施形態の被加工物のチャック装置１の一部の断面を示す。その全体の詳しい構造の説明は省略するが、このチャック装置１は、砥石やバイスによる研削装置などで加工を行うために、予め被加工孔Ｈが前加工された２つの被加工物Ｗを前加工内径基準で同心に重ねた状態でチャックするものである。

チャック装置１は、上下に重ねられた２つの被加工物Ｗのうち一方が押し当てられる平坦な取付面２ａを有するワーク取付軸２を備えている。ワーク取付軸２には、その軸方向Ｘに保持軸挿通孔２ｂが貫通形成されている。本実施形態では、図１の右側がチャック装置１の上側となるように構成されているが、ワーク取付軸２が水平方向に延びるように構成してもよい。

保持軸挿通孔２ｂの内部には、保持軸３が軸方向Ｘに沿って移動可能に設けられている。図３にも示すように、保持軸３は、径方向に出し入れ可能な複数の押圧爪４，５を有する。保持軸３は、先端側に例えば、３つの第１押圧爪４が互いに周方向に１２０°の間隔を空けて形成した爪収容孔３ｂの内部を径方向に移動可能に収容されている。３つの第１押圧爪４は、リング溝３ｃに嵌め込まれる１つのＯリング６でそれぞれ締め付けられている。保持軸３の軸方向Ｘに間隔を空けてさらに例えば、３つの第２押圧爪５が互いに周方向に１２０°の間隔を空けて形成した爪収容孔３ｂの内部を径方向に移動可能に収容されている。これら３つの第２押圧爪５は、別のリング溝３ｃに嵌め込まれたＯリング６でそれぞれ締め付けられている。これらの複数の押圧爪４，５により、重ねられた２つの被加工物Ｗの被加工孔Ｈ内面を内側から押圧可能となっている。

具体的には、保持軸３の内部には、軸方向Ｘに延びるシリンダ７が形成されている。このシリンダ７内には、内側ピストンロッド８及び外側ピストンロッド９からなる一対のピストンロッド８，９が挿入されている。内側ピストンロッド８は、外側ピストンロッド９に形成した貫通孔９ｃ内を軸方向Ｘに沿って移動可能に構成されており、それぞれに対応する内側ピストン８ａと外側ピストン９ａとシリンダ７内面とで圧力室１０が形成されている。圧力室１０には、シリンダ７に形成した高圧油供給路１１を通って図示しない油圧ユニットから高圧油が供給されるようになっている。内側ピストン８ａと外側ピストン９ａとは、それぞれ圧縮コイルバネ１２によって元の互いに近付く方向に戻るように押圧されている。これら一対の圧縮コイルバネ１２によってチャック時以外は圧力室１０の高圧油が、図示しない排出路から排出されるようになっている。

内側ピストンロッド８の先端側には、先端に向かって外径が大きくなる例えば２段の内側テーパ面８ｂが形成されている。外側ピストンロッド９の先端側には、先端に向かって外径が小さくなる例えば２段の外側テーパ面９ｂが形成されている。このように、一対のピストンロッド８，９のテーパ面８ｂ，９ｂは、互いに向かい合う方向に傾斜している。

これに対応するように、第１押圧爪４には、外側に向かって内径が大きくなる第１爪側テーパ面４ａが形成され、第２押圧爪５には、外側に向かって内径が小さくなる第２爪側テーパ面５ａが形成されている。

そして、圧力室１０に高圧油を送り込むと、一対のピストンロッド８，９に形成したテーパ面８ｂ，９ｂが、複数の押圧爪４，５に対応して形成したテーパ面４ａ，５ａをそれぞれ押圧することにより、複数の押圧爪４，５がそれぞれ径方向に移動して２つの被加工物Ｗの被加工孔Ｈ内面を押圧するように構成されている。テーパ面８ｂ，９ｂ並びにテーパ面４ａ，５ａをそれぞれ１段ずつのみ設けるようにしてもよい。

次に、本実施形態に係る被加工物Ｗのチャック装置１の作動について説明する。

本実施形態の被加工物Ｗとして、例えばコンプレッサーのシリンダ７の場合について説明する。

コンプレッサーのシリンダ７は、高強度が要求されるので、熱処理等が行われる。このため、外表面が荒く、シリンダ７の被加工孔Ｈを加工する場合に外表面を基準に加工するのが難しい。このため、内径基準で被加工孔Ｈが前加工される。したがって、被加工物Ｗごとに内径公差が異なるものが前加工で仕上がることが多い。

まず、このように前加工された被加工物Ｗを、人又はロボットが２つ重ねて持ち、ワーク取付軸２の取付面２ａに押し当てる。

次いで、保持軸３進退機構により、保持軸３を２つの被加工物Ｗの被加工孔Ｈ内に挿通するように上方へ押し出す。このとき、各保持軸３の複数の押圧爪４，５は、Ｏリング６によって締め付けられているので、爪収容孔３ｂ内に収まっており、保持軸３の進退移動の妨げとならない。

次いで、保持軸３の外表面が２つの被加工物Ｗの被加工孔Ｈの内側に到達した状態で保持する。

次いで、高圧油供給路１１から圧力室１０に高圧油を供給して一対のピストンロッド８，９を互いに離れる方向に移動させる。すなわち、圧力室１０の圧力が上がると、内側ピストン８ａと外側ピストン９ａとが互いに離れる方向に移動する。それにより、内側ピストンロッド８は、取付面２ａ側に移動し、外側ピストンロッド９は取付面２ａから離れる方向に移動する。すると、内側ピストンロッド８の内側テーパ面８ｂが３つの第１押圧爪４の第１爪側テーパ面４ａを押圧することで、第１押圧爪４がそれぞれ径方向に移動する。同時に外側ピストンロッド９の外側テーパ面９ｂが３つの第２押圧爪５の第２爪側テーパ面を押圧することで、第２押圧爪５がそれぞれ径方向に移動する。これにより、複数の押圧爪４，５を径方向外側に移動させて被加工孔Ｈの内面が確実に押圧される。

このとき、２つの被加工物Ｗの内径公差が違っている場合に、いずれか一方の押圧爪４，５が早く被加工孔内Ｈの内面に当接した場合でも、同時に一対のピストンロッド８，９のピストン８ａ，９ａを圧力室１０で均等な力で押し広げるようにしているので、まだ被加工孔Ｈ内面に当接していない他方の押圧爪４，５は、さらに被加工孔Ｈ内面に当接するまで径方向に進む。これにより、２つの被加工物Ｗが確実に同心の状態でチャックされる。

そして、２つの被加工物Ｗが確実に内径基準で同心となった状態で、クランプ装置２０により２つの被加工物Ｗを取付面２ａ側に押し付ける。

次いで、圧力室１０の高圧油を排出路から排出させ、圧縮コイルバネ１２の付勢力により、一対のピストンロッド８，９を互いに近付く方向に移動させて元の位置に戻す。このとき、複数の押圧爪４，５は、Ｏリング６の締め付け力により爪収容孔３ｂ内に収まる。

次いで、保持軸３を保持軸挿通孔３ａを移動させて２つの被加工物Ｗから退避させる。

次いで、２つの被加工物Ｗの被加工孔Ｈの内面を図示しない砥石にて同時に研磨する。これにより、２つの被加工孔Ｈが同心の状態で正確な研磨を行えるので、加工残りが発生しない。

研磨が終了すると、クランプ装置２０のクランプを解除して２つの被加工物Ｗを取付面２ａから取り外す。

このように、一対のピストンロッド８，９のうち、内側ピストンロッド８が下方に移動しながら第１押圧爪４を径方向外側に押し出して一方の被加工孔Ｈ内面を押圧し、外側ピストンロッド９が上方に移動しながら他方の被加工孔Ｈ内面を確実に押圧することができる。

また、複数の押圧爪４，５は、Ｏリング６で保持軸３に形成した爪収容孔３ｂから抜け出さないように構成されているので、圧力室１０の圧力を低下させて一対のピストンロッド８，９を元に位置に戻すことで、Ｏリング６により複数の押圧爪４，５が元に位置に戻り、保持軸３が保持軸挿通孔３ａ内を移動可能となる。このように簡単な構成で圧力室１０の圧を抜いたときに複数の押圧爪４，５を自動で元の位置に戻すことができる。

したがって、本実施形態に係る被加工物Ｗのチャック装置１によると、１つの圧力室１０に高圧油を送り込んで一対のピストンロッド８，９を反対方向に移動させて複数の押圧爪４，５を径方向に移動して２つの被加工物Ｗの被加工孔Ｈ内面を同時かつ等圧に押圧してセンタリングできるようにしたことにより、前加工内径基準で被加工物Ｗを２つ重ねて加工する場合に内径交差の異なる被加工物Ｗであっても確実にセンタリングを行って加工残りを生じさせないようにすることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、第１押圧爪４及び第２押圧爪５をそれぞれ３つずつ設けたが、２つずつや４つずつ設けてもよい。

上記実施形態では、砥石によって被加工孔Ｈを砥石で加工するようにしているが、バイスで研削したもよいし、被加工物Ｗの外周を砥石やバイスで加工するようにしてもよい。本発明は、２つのワークの中心をそろえた状態でチャックして加工する場合のチャック装置１に広く適用できる。つまり、被加工物Ｗは、コンプレッサーのシリンダに限定されず、各種被加工物Ｗのチャックに適用できる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、重ねられた２つの被加工物を前加工内径基準で同心にチャックする被加工物のチャック装置について有用である。

１チャック装置
２ワーク取付軸
２ａ取付面
２ｂ保持軸挿通孔
３保持軸
３ａ保持軸挿通孔
３ｂ爪収容孔
３ｃリング溝
４第１押圧爪
４ａ第１爪側テーパ面
５第２押圧爪
５ａ第２爪側テーパ面
６Ｏリング
７シリンダ
８内側ピストンロッド
８ａ内側ピストン
８ｂ内側テーパ面
９外側ピストンロッド
９ａ外側ピストン
９ｂ外側テーパ面
９ｃ貫通孔
１０圧力室
１１高圧油供給路
１２圧縮コイルバネ
２０クランプ装置
Ｗ被加工物
Ｈ被加工孔
Ｘ軸方向

Claims

予め被加工孔が前加工された２つの被加工物を前加工内径基準で同心に重ねた状態でチャックする被加工物のチャック装置であって、
重ねられた上記２つの被加工物のうち一方が押し当てられる取付面を有すると共に保持軸挿通孔が形成されたワーク取付軸と、
径方向に出し入れ可能な複数の押圧爪を有し、上記保持軸挿通孔の内部を軸方向に沿って移動して上記重ねられた２つの被加工物の被加工孔内面を内側から押圧可能な保持軸と、
上記保持軸の内部に形成されたシリンダ内に挿入されて互いに反対方向に移動する一対のピストンロッドと、
上記一対のピストンロッドのピストン間に形成された圧力室に高圧油を送り込む高圧油供給路とを備え、
上記圧力室に高圧油を送り込むと、上記一対のピストンロッドに形成したテーパ面が、上記複数の押圧爪に対応して形成したテーパ面をそれぞれ押圧することにより、該複数の押圧爪がそれぞれ径方向に移動して上記２つの被加工物の被加工孔内面をそれぞれ押圧するように構成されている
ことを特徴とする被加工物のチャック装置。
請求項１に記載の被加工物のチャック装置において、
上記一対のピストンロッドのテーパ面は、互いに向かい合う方向に傾斜している
ことを特徴とする被加工物のチャック装置。
請求項１又は２に記載の被加工物のチャック装置において、
上記複数の押圧爪は、上記保持軸に形成した爪収容孔からＯリングによって抜け出さないように構成されている
ことを特徴とする被加工物のチャック装置。