JP2004001114A

JP2004001114A - ワーク支持装置

Info

Publication number: JP2004001114A
Application number: JP2002158636A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Noda; 野田　光雄; Tadanori Sugimoto; 杉本　忠紀
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP4000560B2

Abstract

【課題】コレットがボディを押圧して、ボディの弾性変形に伴って移動しないワーク支持装置を提供することである。
【解決手段】ボディ２内に軸線方向に移動可能に設けたサポートロッド１４にコレット２２を外嵌する。コレット２２には、軸線方向逆向きに傾斜する第１テーパ外周面３０と第２テーパ外周面３１とを形成し、また、上端には突起部３３を形成してある。コレット２２の下端面３５と突起部端面３３ａとをボディ２の内端面３４，３６に当接しコレット２２の移動を規制する。コレット２２の外側に鋼球３８を介して配置した第１ピストン２３と第２ピストン２４から、コレット２２は押圧力を受けるが、押圧力の上下方向成分は相殺されるのでコレット２２がボディ２に押付けられず、ボディ２の変形に伴うコレット２２の移動が防止される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械でワークを加工する際に、ワークを支持するサポートロッドを任意の高さ位置で固定できるワーク支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワーク支持装置は、ボディ内に軸線方向に移動可能にサポートロッドを備えている。そのサポートロッドの外周面には、コレットが外嵌されている。コレットの外周面は、軸線方向一端側から他端側に向けて傾斜するテーパ外周面が形成されている。そのテーパ外周面に外側から対面するテーパ内周面を備えたピストンがコレットとボディの間に挿入されている。ピストンはコレットを縮径する方向または縮径を解除する方向に、流体圧またはばねで移動されるようになっている。ワークをサポートするときには、コレットの縮径を解除した状態で、サポートロッドの先端をワークに当接し、その状態でピストンを移動してコレットを縮径し、コレットの縮径によりサポートロッドを挟持固定する。このようなものとして、例えば、実公平６−７８６８号や特開平９−３００１５４号や特開平１０−１４６７３３号に開示のものがある。これらのものでは、コレットは弾性体によりボディの下壁に当接しており、サポートロッドを固定する際には、先ず、ピストンによってコレットをボディの下壁に押し当て、次いでコレットを縮径させてサポートロッドを挟持固定している。これによってボディが金属弾性変形によって上方に伸長するが、コレットは下壁に受け止められた高さにとどまっているので、サポートロッドが上方に持ち上げられワークが移動されることが無く、ワークの加工精度の低下を防止している。更に特開平１０−１４６７３３号では、テーパ外周面とテーパ内周面間にボールを挿入することで、テーパ角度を小さくし、大きな挟持固定力を得られるようにしている。
【０００３】
また、ワーク支持装置ではないが、特開昭６３−３８７０５号に開示のものでは、流体圧シリンダのピストンロッドをロック装置により固定するようになっている。このロック装置は、ロック装置のシリンダチューブ内に、ピストンロッドを貫通し外周面をテーパ面とした内筒（コレット）と、内筒の外側に内周面が内筒のテーパ面と平行なテーパ面の外筒を同軸に配置してある。内筒の両端はロッドカバに当接し、内筒と外筒間にはボールを介装してある。外筒には、一体的にピストンが設けられており、また、ばねにより内筒を縮径する方向に付勢されている。ロック装置は、外筒がばねに付勢されることで内筒を縮径し、ピストンロッドをロックしており、ロック解除の際には、ピストンによりばねの付勢力に抗して外筒を移動し、内筒の縮径を解除してピストンロッドの移動ができるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術に記載のワーク支持装置では、テーブル等の固定側部材にボディの下壁が固定されている場合には、サポートロッドを固定する際にコレットを介してボディ下壁に作用するピストンの押圧力が、固定側部材に受け止められるので下壁の変位がほとんど無く、コレットに挟持固定されたサポートロッドの上端位置の変位が防止される。しかしながら、特開平１０−１４６７３３号のように、ボディの上壁側にボディより外側に広がって固定側部材に固定される固定部分を備えたものでは、サポートロッドを挟持固定する際のピストンの押圧力（締付力）が下壁を介して固定側部材に受け止められず、ボディの弾性変形による伸長で下壁が固定側部材に拘束されること無く押し下げられる。このため、ピストンと一緒にコレットに挟持されたサポートロッドが下がり、ワークを支持することができず、ワークの加工精度を低下させる問題がある。また、特開昭６３−３８７０５号でも、同様にロックシリンダの上壁に固定部を設けて固定側部材に固定した場合、ボディの下壁が固定されていないので、コレットに締付力が作用したときにボディが伸びてコレットと共にピストンロッドが変位する問題がある。本願の課題は、ボディの上壁側に固定側部材に固定される固定部分を備えたワーク支持装置であっても、コレットのサポートロッド挟持固定の際に、ボディの上下壁をコレットが押圧してボディの変位と共にコレットが移動せず、サポートロッドを軸線方向に移動させないワーク支持装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題解決のため本願発明では、ボディ内に軸線方向に移動可能にサポートロッドを設け、サポートロッドを軸線方向に移動する移動手段と、サポートロッドの外周面とボディ内面間に設けられてサポートロッドを挟持固定するコレット装置とから構成されるワーク支持装置において、コレット装置を、サポートロッドの外周面に外嵌され、中央部分から軸線方向一端側へ向けて傾斜する第１テーパ外周面と軸線方向他端側へ向けて第１テーパ外周面と逆方向に傾斜する第２テーパ外周面とが形成されたコレットと、第１テーパ外周面と対面する第１テーパ内周面が形成されたコレット一端部分を縮径させる第１ピストンと、第２テーパ外周面と対面する第２テーパ内周面が形成されたコレット他端部分を縮径させる第２ピストンと、第１、第２ピストンによるコレットの縮径を解除する縮径解除手段とから構成したことを特徴とする（請求項１）。これによれば、コレットに夫々逆方向に傾斜するテーパ外周面と、夫々のテーパ内周面を締付けるテーパ内周面が形成された夫々逆方向に移動する２つのピストンを備えているので、サポートロッドを挟持固定したとき、コレットには軸線方向の両方向に押圧力が作用するので、２つのピストンの押圧力が相殺され、ピストンの押圧力に起因するコレットのボディ一端側への押圧が防止されるので、ワークサポート挟持固定の際のコレットによるボディの弾性変形にともなうコレットの軸線方向移動が防止される。
【０００６】
前記第１、第２テーパ外周面と第１、第２テーパ内周面間には、多数の鋼球が転動可能に介装されていることを特徴とする（請求項２）。これによれば、従来のものと同様にテーパ角度を小さくでき、大きな挟持固定力を得られる。
【０００７】
前記コレットの両端面が夫々ボディの内端面に当接していることを特徴とする（請求項３）。好ましくは、コレットの一端部分に軸線方向に突出する突起部を形成し、突起部の端面がボディ内端面に当接することを特徴とする（請求項４）。このように、コレットの両端面がボディに当接しているので、コレットの軸線方向移動が規制され、ワークを支持したサポートロッドが移動しない。また、突起部を当接することで、端面全体が当接するよりコレット端面とボディとの摩擦が小さくなり、コレットの縮径を妨げない。
【０００８】
前記縮径解除手段は、第１ピストンと第２ピストンとの間に介装される縮径解除ばねであることを特徴とする（請求項５）。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本願発明の実施の形態について図１〜図５に基づいて説明する。ワーク支持装置１のボディ２は、円形の胴部３と、胴部３より外方に広がるボディ上側部分に方形に形成された取付部分４と、胴部３に螺着されボディ下壁となるキャップカバー５と、胴部３に螺着されボディ上壁となるロッドカバー６とから構成されている。ロッドカバー６は回り止めねじ７によりボディ２に対して回転が防止されている。取付部分４は、座ぐり孔４ａを利用して図示しない複数の取付ボルトによって機械や治具ベース等の固定側部材８に固着される。ボディ２の下側部分には、ボディ内側に突出する受け部９が形成されており、この受け部９とキャップカバー５との間にピストンホルダ１０の下端部分が挟着されている。
【００１０】
ピストンホルダ１０の中心にはサポートロッド用ピストン１２が摺動自在に嵌合されている。ピストンホルダ１０とキャップカバー５間には、図１、図５に示すようにシリンダ室１１が形成されており、そのシリンダ室１１にサポートロッド用ピストン１２の下部が臨んでいる。ピストンホルダ１０の上端部分とサポートロッド用ピストン１２間には、引込み手段であるサポートロッド引込み用ばね１３が介装されている。ピストンホルダ１０の外周にはサポートロッド１４が外嵌されている。そのサポートロッド１４は、ロッドカバー６を貫通して先端部が外部に突出しており、連結ボルト１６によりピストン１２と連結され、連結ボルト１６によってサポートロッド１４の突出量が規制されている。また、サポートロッド１４の先端部に螺合したコンタクトボルト１７と連結ボルト１６間には、サポートロッド１４をボディ２から常時突出方向に付勢する付勢手段である付勢ばね１８が介装されている。
【００１１】
サポートロッド外周面１９とボディ内面２０との間にはコレット装置２１が設けられている。コレット装置２１はコレット２２と第１、第２ピストン２３，２４と縮径解除手段２５とから構成されている。コレット２２は、図３に示すように略筒形状をしており、サポートロッド１４の外周面１９に外嵌され、コレット２２の内周面２６とピストンホルダ１０の外周面２７とでサポートロッド１４を軸線方向に案内している。コレット２２は、軸線方向に伸びるスリット２８が設けられており、スリット２８によって弾性的に縮径可能となっている。また、コレット２２の外周面２９は、略中央部分から軸線方向一端側（上方）へ向けて先すぼまりに傾斜する第１テーパ外周面３０と、軸線方向他端側（下方）へ向けて逆方向に先すぼまりに傾斜する第２テーパ外周面３１とに形成されている。
【００１２】
また、コレット２２は、一端部分に軸線方向に突出する突起部３３が形成されており、突起部３３の端面３３ａが一方のボディ内端面であるロッドカバー６の内側面３４に当接し、コレット２２の他端部分の端面３５が他方のボディ内端面である受け部９の上内側面３６に当接し、軸線方向への移動が規制されている。この突起部３３の端面３３ａが図４に示すようにボディ内端面３４に当接することで、コレット２２の両端面全体がボディ内端面３４，３６に当接するより摩擦を小さくし、コレット２２縮径時のコレット２２と内端面３４，３６間の抵抗を小さくする。
【００１３】
コレット２２の外周側には、環状の第１ピストン２３と第２ピストン２４が配置されている。第１ピストン２３は、第１テーパ外周面３０と対面する第１テーパ内周面３７が形成されており、第１テーパ内周面３７と第１テーパ外周面３０間には複数の鋼球３８が周方向及び軸線方向に接触状態で積層状態で介装されており、また、ロッドカバー６との間に第１シリンダ室３９を構成している。第２ピストン２４は、第２テーパ外周面３１と対面する第２テーパ内周面４０が形成されており、第２テーパ内周面４０と第２テーパ外周面３１間にも複数の鋼球３８が周方向及び軸線方向に接触状態で積層するように介装されており、また、胴部３との間に第２シリンダ室４１を構成している。
【００１４】
前記シリンダ室１１と第１シリンダ室３９と第２シリンダ室４１とは、流体連通路４２を介して配管ポート４３に連通している。ボディ内面２０とコレット外周面２９と第１、第２ピストン２３，２４とで囲まれたばね室４４には、第１ピストン２３と第２ピストン２４とを夫々軸線方向に離れるように、即ち第１ピストン２３と第２ピストン２４によるコレット２２の縮径を解除する方向に、第１ピストン２３と第２ピストン２４とを付勢する縮径解除手段としての縮径解除ばね２５が介装されている。また、ばね室４４は、エアリザーブポート４６にエア連通路４７を介して連通している。
【００１５】
ピストン１２の流体圧作用面４８と、第１ピストン２３の第１流体圧作用面４９と、第２ピストン２４の第２流体圧作用面５０とは、夫々の投影面積が、流体圧作用面４８、第１流体圧作用面４９、第２流体圧作用面５０の順に大きくなっており、圧流体が配管ポート４３から供給されると、ピストン１２、第１ピストン２３、第２ピストン２４の順番で動くようになっている。
【００１６】
次にワーク支持装置１の動作について説明する。ワークＷを支持する際には、配管ポート４３に圧油を供給する。すると、流体連通路４２を介してシリンダ室１１と第１シリンダ室３９と第２シリンダ室４１に圧油が供給され、先ず、ピストン１２がサポートロッド引込み用ばね１３に抗して上昇し、連結ボルト１６と付勢ばね１８を介してサポートロッド１４が突出される。コンタクトボルト１７がワークＷに当接するとサポートロッド１４の上昇は停止するが、更に、付勢ばね１８を押し縮めながらピストン１２がピストンホルダ１０に当接するまで上昇する。次に、第１ピストン２３が縮径解除ばね２５を縮めながら下方に移動し、鋼球３８を介してコレット２２の第１テーパ外周面３０を押圧して、第１テーパ外周面３０に対応する部分を縮径し、コレット２２の内周面２６によりサポートロッド１４を挟持固定する。更に、第２ピストン２４が第１ピストン２３より遅れて縮径解除ばね２５を縮めながら上方に移動し、鋼球３８を介してコレット２２の第２テーパ外周面３１を押圧して、第２テーパ外周面３１に対応する部分を縮径し、コレット２２の内周面２６によりサポートロッド１４を挟持固定する。これにより、サポートロッド１４が図５に示すワークＷを支持する高さ位置に固定される。
【００１７】
このように、ピストン１２、第１ピストン２３、第２ピストン２４の順で移動させることで、第１ピストン２３の押圧力の下方向成分力と第２ピストン２４の押圧力の上方向成分力とが相殺されて、第１、第２ピストン２３，２４の押圧力の軸線方向成分によるコレット２２の軸線方向への移動が妨げられ、コレット２２とサポートロッド１４が軸線方向に変位するのが抑制される。更に、コレット２２には、第１ピストン２３と第２ピストン２４の押圧力の軸線方向成分が夫々相殺するように働くので、従来のようにコレット２２がボディ２の一方の端面を押圧してボディ２のひずみにより移動することが無く、コレット２２と一体的にサポートロッド１４が移動することも防止され、ボディ２上部の取付部分４により固定側部材８に取付けられたワーク支持装置１であっても、ワークＷの加工精度の低下を招かない。また、第１ピストン２３と第２ピストン２４の押圧力の軸線方向成分が相殺された状態で、コレット２２に外力が作用しても、コレット２２はボディ２の上下両端面３４，３６に軸線方向への移動が規制されているので移動せず、コレット２２に挟持されているサポートロッド１４も移動しない。
【００１８】
次に、ワークＷの加工が完了すると、シリンダ室１１と第１シリンダ室３９と第２シリンダ室４１への圧油の供給が停止され、縮径解除ばね２５によって、第１ピストン２３が上方に、第２ピストン２４が下方に、夫々逆方向に移動され、コレット２２は自己の弾性復元力により拡径する。サポートロッド１４は、コレット２２による挟持固定状態から開放され、サポートロッド引込み用ばね１３により、ピストン１２が下方に移動され、ピストン１２と共にサポートロッド１４がボディ２内に引込まれる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本願発明によれば、ワーク支持装置のボディ内に軸線方向に移動手段によって移動可能に設けたサポートロッドに、外嵌され、挟持固定するコレット装置を、中央部分から上端方向へ向けて先すぼまりに傾斜する第１テーパ外周面と、中央部分から下端方向へ向けて先すぼまりに傾斜する第２テーパ外周面とが形成されたコレットと、第１テーパ外周面と対面する第１テーパ内周面が形成されたコレット上端部分を縮径させる第１ピストンと、第２テーパ外周面と対面する第２テーパ内周面が形成されたコレット下端部分を縮径させる第２ピストンと、第１、第２ピストンによるコレットの縮径を解除する縮径解除手段とから構成したので、サポートロッドを挟持固定したとき、第１ピストンと第２ピストンとのコレットに対する押圧力の上下方向（軸線方向）成分が相殺され、ピストンの押圧力によってコレットがボディの上端または下端に押付けられることが防止されるので、ボディの弾性変形による伸長に伴ってコレットが移動し、コレットに一体的に挟持固定されたサポートロッドが移動することがない。このため、ワークの加工精度の低下を防止できる。
また、第１テーパ外周面と第１テーパ内周面間及び第２テーパ外周面と第２テーパ内周面間に、夫々多数の鋼球を転動可能に介装したので、従来と同様に小さなテーパ角度で大きな挟持固定力を得られる。
また、コレットは、両端面をボディに当接することで位置が規制されており、更に一端部分に形成された軸線方向に突出する突起部でボディに当接させれば、コレットとボディ間の摩擦が小さくなり、挟持固定力の損失が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワーク支持装置の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ視図である。
【図３】コレットの斜視図である。
【図４】コレットの突起部とロッドカバー内側面との当接を示す図である。
【図５】ワークを支持した状態を示す図である。
【符号の説明】
１　ワーク支持装置
２　ボディ
１４　サポートロッド
１９　サポートロッド外周面
２０　ボディ内面
２１　コレット装置
２２　コレット
２３　第１ピストン
２４　第２ピストン
２５　縮径解除ばね（縮径解除手段）
３０　第１テーパ外周面
３１　第２テーパ外周面
３３　突起部
３３ａ　突起部端面
３４　ロッドカバー内側面（ボディ内端面）
３５　コレット端面
３６　受け部上内側面（ボディ内端面）
３７　第１テーパ内周面
３８　鋼球
４０　第２テーパ内周面

Claims

ボディ内に軸線方向に移動可能にサポートロッドを設け、サポートロッドを軸線方向に移動する移動手段と、サポートロッドの外周面とボディ内面間に設けられてサポートロッドを挟持固定するコレット装置とから構成されるワーク支持装置において、コレット装置を、サポートロッドの外周面に外嵌され、中央部分から軸線方向一端側へ向けて傾斜する第１テーパ外周面と軸線方向他端側へ向けて第１テーパ外周面と逆方向に傾斜する第２テーパ外周面とが形成されたコレットと、第１テーパ外周面と対面する第１テーパ内周面が形成されたコレット一端部分を縮径させる第１ピストンと、第２テーパ外周面と対面する第２テーパ内周面が形成されたコレット他端部分を縮径させる第２ピストンと、第１、第２ピストンによるコレットの縮径を解除する縮径解除手段とから構成したことを特徴とするワーク支持装置。
第１、第２テーパ外周面と第１、第２テーパ内周面間には、多数の鋼球が転動可能に介装されていることを特徴とする請求項１記載のワーク支持装置。
コレットの両端面が夫々ボディの内端面に当接していることを特徴とする請求項１または２記載のワーク支持装置。
コレットの一端部分に軸線方向に突出する突起部を形成し、突起部の端面がボディ内端面に当接することを特徴とする請求項３記載のワーク支持装置。
縮径解除手段は、第１ピストンと第２ピストンとの間に介装される縮径解除ばねであることを特徴とする請求項１〜４何れか１項記載のワーク支持装置。