CN116568437A - 工件保持装置 - Google Patents

Abstract

本公开所涉及的装置为保持圆筒状的工件(100)的轴向端部处的被保持部(110)的工件保持装置(10)。该工件保持装置(10)具备：圆形的芯子部件(32)，与工件(100)的被保持部(110)的内周面抵接；按压部件(33)，向径向内侧按压工件(100)的被保持部(110)的外周面；以及调心部件(44)，在作用有该按压部件(33)的按压力时允许芯子部件(32)根据该按压力的大小和朝向在径向上移动。

Description

工件保持装置

技术领域

本发明涉及工件保持装置。

背景技术

作为用于刮掉在柴油发动机等中堆积于活塞的硬质碳的功能部件，利用了安装于发动机内的缸套上部(活塞顶岸上止点位置)并在活塞上升时刮掉硬质碳的刮碳环。这样发挥功能的刮碳环有时要求是薄壁的。

在生产以这样的刮碳环为代表的薄壁的金属制环状部件时提议了各种装置(参照专利文献1、2等)，例如利用了如下所述的装置：该装置用于夹紧并悬臂支承薄壁的圆筒状工件的端部，通过切断加工等依次切断未被支承的一侧(产品部)来制成例如10～20根的环。在这样的装置中，特别是以工件不会产生形变的方式夹紧、加工时不会产生振颤、等等是非常重要的。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-066401号公报

专利文献2：日本专利第4522108号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，实际上，在夹紧管材等特别薄壁的材料时，有时工件会产生形变，这会对加工后的环的圆度产生影响。这种情况特别是在工件为薄壁的情况下容易显现。此外，如果被悬臂支承的工件的悬垂量大，则在加工时容易产生振颤，往往难以确保加工精度。另一方面，如果制作专用卡盘，则可能成为非常复杂的结构而变得昂贵。

作为用于应对这些问题的一种方法，考虑对加工的工序进行拆分(例如像(1)外径加工→内径加工→切断→一侧倒角加工→另一侧倒角加工的共计五次卡紧、或者(2)切断→外径加工→内径加工→一侧倒角加工→另一侧倒角加工的共计五次卡紧等这样地反复进行卡紧，而非通过一次卡紧(一次装夹(one chuck))从工件切出预定数量的环)。然而，在拆分了加工工序的情况下，由于夹紧的精度的影响，存在难以确保内倒角、内外径同轴度、圆度等的精度的情况。

于是，本发明的目的在于提供可以更加精度优良地加工薄壁的圆筒工件的工件保持装置。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的一方面涉及工件保持装置，该工件保持装置是保持圆筒状的工件的轴向端部处的被保持部的装置，并具备：圆形的芯子部件，与工件的被保持部的内周面抵接；按压部件，向径向内侧按压工件的被保持部的外周面；以及调心部件，在作用有该按压部件的按压力时允许芯子部件根据该按压力的大小和朝向在径向上移动。

在分别通过按压部件和芯子部件按压并夹紧工件的轴向端部的外周面和内周面来进行悬臂支承的工件保持装置中，如果工件不是正圆或者厚度不均匀，则有时会使加工精度受到影响，工件越是薄壁，这种情况越甚。关于这一点，在如上所述的方面的工件保持装置中，通过芯子部件根据按压部件从外侧进行按压的按压力的大小和朝向而在径向上移动，从而实现均衡(用于各部件及工件成为同心圆状的位置校正、按压力的分布的均匀化/均一化)，抑制夹紧时的工件变形和加工时的振颤。据此，可以更加精度优良地加工薄壁的圆筒工件。

此外，根据上述方面的工件保持装置，能够通过一次装夹精度优良地加工工件的全部，而无需对加工的工序进行拆分，因此，不会牵扯到每次卡紧时都可能产生的影响(工件的偏离、偏差等)所导致的精度降低。

在如上所述的方面的工件保持装置中，调心部件也可以由根据按压部件的按压力的大小和朝向进行变形的弹性部件构成。

也可以是，如上所述的方面的工件保持装置还具备安装用螺栓，该安装用螺栓用于将芯子部件安装于该工件保持装置的预定位置，配置在该安装用螺栓的周围的套筒状的弹性部件被用作调心部件。

如上所述的方面的工件保持装置中的套筒状的弹性部件也可以为树脂制、橡胶制或者硅酮制。

也可以是，如上所述的方面的工件保持装置中的安装用螺栓为***设置于芯子部件的通孔中的带肩螺栓，弹性部件形成为和该通孔与安装用螺栓的间隙形状匹配。

也可以是，多个部件作为如上所述的方面的工件保持装置中的按压部件在周向上等间隔地配置。

在如上所述的方面的工件保持装置中，按压部件也可以具备提高与工件的被保持部之间的摩擦力的夹持器部。

在如上所述的方面的工件保持装置中，芯子部件的周面中与工件的内周面抵接的部分也可以为锥状。

在如上所述的方面的工件保持装置中，也可以是，工件的被保持部为除了成为最终产品的部分以外的部分，在该被保持部的内周面预加工有与芯子部件的锥状的周面匹配的锥部的工件作为保持对象。

如上所述的方面的工件保持装置也可以还具备：在轴向上引入工件的装置；以及倾斜壁面，随着该引入装置的引入，对按压部件作用朝向工件的径向内侧的分力。

发明效果

根据本发明，能够更加精度优良地加工薄壁的圆筒工件。

附图说明

图1是示出工件保持装置的一实施方式的横剖视图。

图2是从工件的前端部侧观察工件保持装置的夹紧部及由该夹紧部所保持的工件的图。

图3是示出保持工件的状态下的工件保持装置的夹紧部的纵剖视图，是相当于图2中的III-III线处的剖视图的附图。

图4是放大示出图3所示的工件保持装置的夹紧部的爪部件周边的图。

图5是示出松开爪部件的夹紧的状态下的工件保持装置的夹紧部的纵剖视图。

图6是放大示出图5所示的工件保持装置的夹紧部的爪部件周边的图。

图7是示出保持工件的状态下且是芯子部件在径向上进行了移动的状态下的工件保持装置的夹紧部的纵剖视图。

图8是放大示出图7所示的工件保持装置的夹紧部的爪部件及弹性部件(调心部件)的周边的图。

图9是放大示出图8中的一部分(用标注了附图标记A的圆圈起来的部分)的图。

具体实施方式

下面，基于附图所示的实施方式的一个例子对本发明的构成进行详细说明(参照图1～图9)。

图1等所示的工件保持装置10是保持工件100的基端部102处的被保持部110的装置。由该装置保持的工件100为圆筒状的薄壁工件，在被保持的状态下从前端部101侧开始依次切出其产品部(被加工成为产品的部分)120，并加工为刮碳环这样的薄壁的金属制环状部件200(在图1等中用虚线示出)。需要指出，为了便于说明，在本说明书中，沿着工件保持装置10所保持的工件100的轴向将前端部101一侧称为“前端侧”、将基端部102一侧称为“基端侧”(参照图1等)。此外，通过附图标记C表示由工件保持装置10保持工件100时的虚拟中心轴(参照图1等)。

本实施方式的工件保持装置10由装置主体部20以及夹紧部30构成(参照图1等)。装置主体部20具备沿着工件100的轴向经由管24将夹紧部30向基端侧(具有装置主体部20的一侧)引入的例如液压式的引入装置(在图1中用附图标记21表示)。作为这样的引入装置21，能够应用以往所利用的公知的装置(在本说明书中省略其详细说明)。需要指出，附图标记23是对工件100进行加工时向前端侧流动供给用于使该工件100内周的切屑流出的切削液的供液用的管(参照图1等)。

在装置主体部20上形成有夹紧部30的一部分所抵接的倾斜壁面22(参照图1等)。该倾斜壁面22由越靠近基端侧越缩窄而直径变得越小的例如锥状的面构成。

夹紧部30设置为夹紧并保持工件100、且可以被引入装置21向基端侧引入。本实施方式的工件保持装置10中的夹紧部30具备基座部件31、芯子部件32、爪部件33、工件夹持器34、中间部件35、止挡件36、安装用螺栓42、弹性部件44等(参照图2、图3等)。

基座部件31通过未特别图示的螺栓而安装、固定于装置主体部20(参照图1等)。芯子部件32以相对于该基座部件31能够在径向(垂直于虚拟中心轴C的方向)上相对移动的状态安装于基座部件31。

芯子部件32是与工件100的被保持部110的内周面抵接且从轴向观察时为圆形的部件。在本实施方式中，采用了使芯子部件32的周面32P中与工件100的内周面抵接的部分形成为越往基端侧、直径越大的锥形状的锥形芯子(参照图1等)。根据像这样地周面为锥状的芯子部件32，与周面为均匀直径的嵌合芯子相比，工件100容易相对于该芯子部件32进行拆装。需要指出，作为工件100，也可以采用在被保持部110的内周面预加工有与芯子部件32的锥状的周面32P匹配的锥部100t的工件(参照图8等)。通过如本实施方式这样利用引入装置21与倾斜壁面22的楔作用，在夹紧时可以使芯子部件32与锥部100t可靠地接触。在芯子部件32中设置有使安装用螺栓42穿过的通孔32H(参照图5等)。

爪部件33是作为向径向内侧按压工件100的被保持部110的外周面的按压部件发挥功能的部件，在周向上等间隔(每隔120°)地配置有多个(例如三个)爪部件33(参照图2)。各个爪部件33设置为通过形成于中间部件35的爪引导件(省略图示)而可以在径向上移动(参照图2等)。这些爪部件33各自设置为与中间部件35联动(参照图2、图3等)，并随着夹紧部30被引入装置21引入装置主体部20侧，由于倾斜壁面22的楔作用而受到朝向径向内侧的分力，以更大的力来按压工件100(参照图4等)。

需要指出，在本实施方式中，爪采用了二分叉形状的爪部件33，因此，在图7等纵剖视图中，在图中示出了爪部件33的安装用螺栓33A、用于使该安装用螺栓33A穿过的孔部33B，而爪部件33与工件100的外周面抵接的部分没有图示，故难以理解，但实际上，在孔部33B的周向两邻的部分，爪部件33与工件100的外周面抵接。

工件夹持器(夹持器部)34是提高夹紧部30处的工件100的保持力的部件。在本实施方式中，采用了如下所述的工件夹持器34，即、该工件夹持器34构成为通过使设置于爪部件33的内部或其附近的硬质合金尖头向径向内侧移动，将其端部压靠于工件100的外周面而可以提高摩擦力，抑制旋转时的滑动(参照图1等)。

如上所述，中间部件35是随着夹紧部30被引入装置21引入装置主体部20侧而由于倾斜壁面22的楔作用使朝向径向内侧的分力作用于爪部件33的部件(参照图4等)。

止挡件36是设置于供工件100的基端部102侧的缘部102E碰到的位置的部件，规定将工件100的基端部102嵌入芯子部件32与爪部件33之间时的该工件100的轴向位置。在本实施方式中，通过由弹簧、抵接板等构成的施力装置(省略图示)朝向基端部102对工件100的例如前端部101施力，使未被夹紧部30夹紧的状态的工件100的缘部102E与止挡件36接触，规定该工件100的轴向位置并保持其姿势。需要指出，如果在通过止挡件36规定了工件100的轴向位置的状态下向基端侧(具有装置主体部20的一侧)引入夹紧部30，并利用楔作用通过爪部件33和芯子部件32来夹紧工件100，则止挡件36向基端侧移动，成为缘部102E从止挡件36分离的状态(参照图3、图4)。此外，在为了拆除工件100而使夹紧部30向前端侧移动来缓和楔作用带来的夹紧力的动作的中途，存在止挡件36碰到缘部102E而将其向前端侧顶出的情况(参照图5、图6)。

安装用螺栓42是用于将芯子部件32安装于基座部件31的螺栓。在本实施方式中，以在周向上为等间隔(每隔120°)且不与爪部件33重叠的方式将多个(例如三个)安装用螺栓42以及用于使它们穿过的通孔32H配置在相对于各爪部件33为等间隔(相对于各爪部件33每隔60°)的位置处(参照图2、图5)。作为安装用螺栓42，也可以采用带肩螺栓。在本实施方式中，将螺纹部42a与基座部件31的螺纹孔31H拧合、且肩部42b碰到基座部件31的螺纹孔31H周边的端面的带肩螺栓用作安装用螺栓42(参照图1、图7～图9)。根据这样的安装用螺栓42，容易使该螺栓的安装深度、紧固扭矩等均一化。

芯子部件32的通孔32H被设置为使安装用螺栓42的螺纹部42a穿过并容纳轴部42c、头部42d的孔。在本实施方式中，将通孔32H形成为与安装用螺栓42的轴部42c及头部42d的形状匹配的带肩形状且内径比这些轴部42c及头部42d大某种程度的孔，使得在安装用螺栓42与通孔32H之间形成预定的间隙(参照图9等)。在该间隙中设置有弹性部件44。

弹性部件44作为可变形的调心部件的一个例子而设置，该调心部件在通过爪部件33从外周侧对工件100的被保持部110作用按压力时，允许芯子部件32根据该按压力的大小和朝向在径向上移动。本实施方式的弹性部件44形成为套筒状，配置在安装用螺栓42的周围。此外，与安装用螺栓42及通孔32H为带肩形状对应地，在本实施方式中，将直径不同的两种套筒状的弹性部件配置在安装用螺栓42的周围(参照图9等)。这两种套筒状的弹性部件中的一方被夹在通孔32H的肩部与安装用螺栓42的头部42d之间像底座那样发挥功能(参照图9)。

如上所述，通过可弹性变形且具有可挠性的弹性部件44的功能，在本实施方式的工件保持装置10中如下所述地实现调心功能。即、当通过引入装置21引入夹紧部30时，利用由倾斜壁面22带来的楔效应由爪部件33从工件100的外周作用按压力，通过该爪部件33和芯子部件32来夹紧工件100的被保持部110(参照图4等)。此时，如果在爪部件33与芯子部件32之间作用的对于工件100的按压力均等，则不会有大的影响，但在由于工件100的加工精度差等这样的原因而使按压力不均等的情况下，与不均等相应地对芯子部件32作用朝向径向的力。此时，在该工件保持装置10中，弹性部件44由于该力而产生弹性变形，根据该力的大小和朝向，芯子部件32在径向上移动与校正量a(参照图8)相应的量，从而来发挥所谓的均衡(用于各部件及工件成为同心圆状的位置校正、按压力的分布的均匀化/均一化)功能(参照图7～图9)。在如本实施方式这样通过爪部件33和芯子部件32夹紧工件100的端部(基端部102)来进行悬臂支承的工件保持装置10中，在工件100不是正圆或厚度不均匀的情况下，有时会对加工精度产生影响，但是，关于这一点，根据如上所述具备均衡功能的工件保持装置10，能够极力消除这样的影响，抑制夹紧时的工件100的变形、加工时的振颤。此外，在悬臂支承的情况下，如果想要抑制加工时发生振颤、工件脱落的风险，则需要提高夹紧力(按压力)、工件刚性，但根据具备芯子部件32的本实施方式的工件保持装置10，即便提高夹紧力，也可以抑制工件100的变形，并且牢固地保持工件100，不会发生振颤。根据上述内容，可以更加精度优良地加工薄壁的圆筒工件。此外，作为用于更加精度优良地加工薄壁的圆筒工件的以往的方法，有对加工工序进行拆分(反复进行卡紧和切环，而非通过一次的卡紧从工件切出预定数量的环)的方法，但根据本实施方式的工件保持装置10，即便没有像该方法那样拆分加工工序，也能够仅通过一次装夹来精度优良地加工薄壁的圆筒工件。

此外，根据如上所述地构成的如本实施方式这样的工件保持装置10，(i)可以更加精度优良地加工薄壁的圆筒工件100，因此，能够抑制通过工件加工所制造的刮碳环这样的金属制环状部件200的变形，确保圆度，(ii)可以抑制夹紧时的工件100的变形、加工时的振颤，因此，能够从全长比以往更长的一个工件100高效地切出大量金属制环状部件200，(iii)通过使引入装置21在轴向上动作，从而能够利用与之相应地随倾斜壁面22的倾斜而斜向地移动的机构的爪部件33来进行工件100的自动拆装。

需要指出，上述实施方式是本发明的优选的实施的一个例子，但并不限定于此，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形实施。例如，在上述实施方式中，作为调心部件的例子，示出了设置在安装用螺栓42的周围的弹性部件44，但上述弹性部件44的形状、材料、结构均只不过是优选的一个例子，毋庸置疑，弹性部件44可以应用实现同样功能的其它部件、例如橡胶制或者硅酮制的部件等。

工业实用性

本发明适合应用于以机器人中的工件保持装置、包括NC、装载机的装置为代表的各种工件保持装置。

附图标记说明

10…工件保持装置

20…装置主体部

21…引入装置

22…倾斜壁面

23…供液用的管

24…管

30…夹紧部

31…基座部件

31H…安装用螺栓拧合的螺纹孔

32…芯子部件

32H…使安装用螺栓穿过的通孔

32P…周面

33…爪部件(按压部件)

33A…安装用螺栓

33B…孔部

34…工件夹持器(夹持器部)

35…中间部件

36…止挡件

42…安装用螺栓

42a…螺纹部

42b…肩部

42c…轴部

42d…头部

44…弹性部件(调心部件)

100…工件

101…前端部

102…基端部

102E…基端部侧的缘部

100t…锥部

110…被保持部

120…产品部

200…刮碳环(作为最终产品的金属制环状部件)

a…校正量

C…中心轴。

Claims (10)

1.一种工件保持装置，保持圆筒状的工件的轴向端部处的被保持部，所述工件保持装置具备：

圆形的芯子部件，与所述工件的所述被保持部的内周面抵接；

按压部件，向径向内侧按压所述工件的所述被保持部的外周面；以及

调心部件，在作用有该按压部件的按压力时允许所述芯子部件根据该按压力的大小和朝向在径向上移动。

2.根据权利要求1所述的工件保持装置，其中，

所述调心部件由根据所述按压部件的按压力的大小和朝向进行变形的弹性部件构成。

3.根据权利要求2所述的工件保持装置，其中，

所述工件保持装置还具备安装用螺栓，所述安装用螺栓用于将所述芯子部件安装于该工件保持装置的预定位置，

配置在该安装用螺栓的周围的套筒状的弹性部件被用作所述调心部件。

4.根据权利要求3所述的工件保持装置，其中，

所述套筒状的弹性部件为树脂制、橡胶制或者硅酮制。

5.根据权利要求4所述的工件保持装置，其中，

所述安装用螺栓为***设置于所述芯子部件的通孔中的带肩螺栓，所述弹性部件形成为和该通孔与所述安装用螺栓的间隙形状匹配。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的工件保持装置，其中，

多个部件作为所述按压部件在周向上等间隔地配置。

7.根据权利要求6所述的工件保持装置，其中，

所述按压部件具备提高与所述工件的所述被保持部之间的摩擦力的夹持器部。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的工件保持装置，其中，

所述芯子部件的周面中与所述工件的内周面抵接的部分为锥状。

9.根据权利要求8所述的工件保持装置，其中，

所述工件的所述被保持部为除了成为最终产品的部分以外的部分，在该被保持部的内周面预加工有与所述芯子部件的锥状的周面匹配的锥部的工件作为保持对象。

10.根据权利要求8或9所述的工件保持装置，其中，所述工件保持装置还具备：

在轴向上引入所述工件的装置；以及

倾斜壁面，随着该引入装置的引入，对所述按压部件作用朝向所述工件的径向内侧的分力。