JP5049850B2

JP5049850B2 - 摩擦圧接機のチャック装置およびワーク把持の開放方法

Info

Publication number: JP5049850B2
Application number: JP2008096649A
Authority: JP
Inventors: 敏勝畑島; 徳彦阿藻; 洋平赤尾
Original assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Iron Works Co Ltd
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: JP2009248109A

Description

本発明は、摩擦圧接機のワークの把持に用いるチャック装置およびワークの把持開放方法に関する。

摩擦圧接機におけるワークの把持を行なうチャック装置には、特許文献１に示すようなコレットチャックがある。
コレットチャックは、チャック本体へシリンダーを有し、該シリンダーの推力によってチャックの軸方向へ進退可能な円環状のプランジャーが設けられている。
プランジャーは駆動軸を介して筒状の基部が取り付けられテーパー面を有しており、テーパー面と接触する傾斜面を有する爪部が設けられている。
シリンダーの駆動によりプランジャーがチャック軸方向へ移動すると、駆動軸を介して、基部が軸方向へ移動し、爪部の傾斜面がテーパー面上を摺動して爪部が半径方向内方に移動しワークを把持する。
一般的に、ワークを把持する際にワークへ傷を生じさせないようにコレットチャックが用いられている。
特開平５−１７７３６５号公報

前述のコレットチャックは、爪部の傾斜面がテーパー面を摺動することで、爪部の開閉を行なうようになされており、コレットチャックは爪部の開閉量が非常に小さくなりチャックの開放の際にも爪部を大きく開くことができない。
そのため、把持するワークの大きさが変更する、例えば多種多様なワークで摩擦圧接作業を行ない、ひとつのワークを摩擦圧接した後に異なるワーク径のワークを摩擦圧接する場合では、ひとつのワークに適したチャック装置をそのまま別のワークに用いることができず、ワーク径の異なるワークの摩擦圧接を行なう度に夫々のワークに適したチャック装置を交換しなければならない。
これは連続して作業を行なう製造現場では非常に手間がかかり、作業効率の著しい悪化を招くことになり、容易にワーク径の変更に対応できない。
また、摩擦圧接においては、接合後にワークの接合部位にバリがワークの円周方向へ突出して形成される。このバリの突出がワークの着脱作業の際に障害となり、ワークの着脱作業を容易に行なうことが困難となる。
したがって、本発明は、前述の問題を解決し、摩擦圧接機のワークの把持に用いるチャック装置において、爪の開きが大きく、ワーク径の変更に容易に対応できるチャック装置及びワークの把持開放方法を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するため、本発明の摩擦圧接機のワークを把持するチャック装置は、円筒形状の本体と、該本体の軸方向に形成される環状のガイド溝に挿入され本体の軸方向前方・後方へ移動するスライド部材と、該スライド部材の移動に伴い本体の半径方向へ揺動する複数のレバーからなり、該レバーがスライド部材の軸方向への移動に伴う楔作用によって内方へ押圧される力点部と該力点部からの作用力でワークを把持する作用点部および本体に揺動可能に支持される支点部を備え、前記スライド部材が本体の軸方向後方への移動によってレバーの支点部より後方を本体の半径方向内方へ押圧しレバーを開くための押圧部を備えるチャック装置である。
また、前記レバーが、力点部より後方へ凹部を備え、該凹部が楔作用を発生させるスライド部材の前部を入り込ませるチャック装置である。

前記チャック装置の押圧部が本体の半径方向へ摺動自在に設けられるピン部と、該ピン部を本体半径方向内方へ押圧する付勢手段から形成されるチャック装置である。
前記チャック装置の押圧部が本体の半径方向内方へ常に突出して設けられているチャック装置である。

前記チャック装置の押圧部とレバーとの間に、押圧部からの力をレバーへ伝達する伝達部材を備えるチャック装置である。
また、前記伝達部材が弾性体で形成されているチャック装置である。

前記チャック装置のレバーの力点部が作用点部よりも本体の軸方向前方へ設けられているチャック装置である。

摩擦圧接機のチャック装置のワークを開放する方法において、まずスライド部材が本体の軸方向後方へ移動してスライド部材によるレバーの力点部への押圧を解除する把持解除工程と、次にスライド部材のさらなる後方への移動によって押圧部がレバーの支点部より後方を本体の半径方向内方へ押圧してレバーを半径方向外方へ揺動させるレバー開放工程からなり、ワークの開放を二段階でのレバーの動作で行なうチャック装置の把持開放方法である。

本発明によれば、摩擦圧接機のチャック装置において、ワークの開放時にはワークを把持するレバーを大きく開くことができる。これにより、摩擦圧接する際には、チャック装置の交換を行うことなく外径の異なるワークを連続して作業することができ、効率よく作業が行える。
また、摩擦圧接によりワーク同士の継ぎ目にワーク径より大きいバリが発生することがあるが、このバリが大きくなっても容易にチャック装置から取り出すことができ、ワークの交換作業を簡単に行うことができる。

さらに、一端側が小さい外径で、他端側が大きい外径の異形ワークも取り付けが可能となるので、ワークの選択肢が増え、摩擦接合できる製品の多様化を実現できる。
また、異形ワークでなくても、同径ワークを連続して摩擦圧接する際に、チャック装置のレバーの開きが大きいので、ワークの交換作業をすばやくスムーズに行うことができ、作業時間を短縮することが可能となる。
また、請求項６に記載の発明によれば、力点部に加わる力による反力を作用点部へ受けることができるので、レバーの支点部へ過大な負担が加わることなくワークの把持力を大きくできる。

以下に本発明の実施例について図を用いて説明する。
図１は、本発明の実施例であるチャック装置の正面図である。
図２は、図１中のＡ−Ａ矢視による断面図である。
チャック装置の本体１には、図示しない動力源であるモーターにより回転力が与えられ、回転可能になされ、摩擦圧接機の基部へ取り付けられている。
本体１は円筒形状に形成され、該本体１には軸方向に形成される環状のガイド溝２２が設けられており、本体１のガイド溝２２には本体の軸方向前方・後方へ移動する円筒形状のスライド部材６が挿入されている。
該スライド部材６の半径方向内方にはスライド部材６の移動に伴い本体１の半径方向へ揺動する複数のレバー２が本体１の軸方向前方（図２中左側）に設けられ、支点部１９により本体１に支持されて本体１の半径方向へ揺動可能に備えられている。
本実施例では、支点部１９としてレバーピン４を備え、レバーピン４はレバー２を貫通して、本体１に固定されており、レバー２は、レバーピン４を中心に本体１の半径方向へ揺動する。

前記スライド部材６は前方先端側の前部７がレバー２の先端に当接するように配設される。
スライド部材６の後方端部は、本体１の一部と係合してシリンダーを形成するピストン５と一体になされ、ピストン５の駆動により、ピストン５と一体となって本体の軸方向へ移動可能になされている。
本体１の一部とピストン５は、互いに組み合わせることで、油室Ａ１２と油室Ｂ１４を形成し、本体１に設けられた油路Ａ１３、油路Ｂ１５を通して供給される作動油により、ピストン５が本体の方向へ移動可能になされている。

スライド部材６を軸方向前方へ移動させる際には、図示しない外部からの油圧装置により、油路Ａ１３を経由して油室Ａ１２へ作動油が供給される。これにより、本体１とピストン５で形成されるシリンダーの駆動でピストン５が本体の軸方向の前方へ移動し、ピストン５と一体になされたスライド部材６も同様に本体の軸方向の前方へ移動する。
また、スライド部材６を軸方向後方へ移動させる際には、前記油圧装置より、油路Ｂ１５を経由して、油室Ｂ１４へ作動油が供給される。これにより、本体１とピストン５で形成されるシリンダー７の駆動で、ピストン５が本体の軸方向の後方へ移動し、ピストン５と一体になされたスライド部材６も同様に本体の軸方向の後方へ移動する。

前記レバー２は支点部１９を揺動の中心となるように本体１に対して揺動可能に支持されており、スライド部材６の前部７に当接しスライド部材６から押圧される力点部２０をレバー２の先端の半径方向外方側に有している。
スライド部材６の前部７とレバー２の力点部２０は互いに合致する傾斜面を形成し、スライド部材６の前方への移動による楔作用によってスライド部材６から半径方向内方への力がレバー２の力点部２０へ向けて作用するようになされている。
また、レバー２の先端の半径方向内方側には、スライド部材６から押圧されて本体の半径方向の内方へ揺動してワーク１６と接触する作用点部２１を有しており、レバー２は作用点部２１から受ける把持力によりワーク１６のチャッキングを行なう。

また、前記スライド部材６の後端側には、押圧部８がスライド部材６の本体の半径方向内方側へ突出して設けられている。
本実施例の押圧部８は、本体の半径方向へ摺動可能に設けられるピン部１０とピン部１０を本体の半径方向内方へ押圧する図示しない付勢手段１１が備えられている。
押圧部８は付勢手段１１により常にレバー２の外方側の面へ当接しており、スライド部６が軸方向後方へ移動し押圧部８がレバー２の支点部１９より本体の軸方向後方に位置すると、レバー２が支点部１９を中心に本体の半径方向の外方へ揺動され、レバー２の外方への開きを強制的に大きくなす。

次に本実施例の作用について説明する。
図３は、ワーク把持時のチャック装置の部分断面図である。
本実施例のチャック装置でワーク１６を把持する際には、前述のピストン５の動作によりスライド部材６が本体の軸方向の前方へ移動し、スライド部材６の前部７がレバー２の先端部の外方部位である力点部２０に接触する。
スライド部材６の前部７と力点部２０は、互いに傾斜面で接触しているのでスライド部材６の移動による楔作用によって、スライド部材６の前部７がレバー２の力点部２０を半径方向内方へ押圧する。

レバー２は、支点部１９に備えられたレバーピン４により、本体１に対して揺動可能に支持されているので、力点部７を内方へ押圧されたレバー２は支点部１９を中心にして、本体の半径方向内方へ揺動される。
レバー２が本体の半径方向内方へ揺動することで、レバー２の先端の作用点部２１がワーク１６に当接する。
そのとき、レバー２の作用点部２１とワーク１６が接触し、レバー２に加えられる楔作用の作用力がレバー２の作用点部２１へ把持力として伝わり、レバー２によりワーク１６が把持される。

次にワーク１６の把持を解除し、ワークを開放する動作を説明する。
図４は、ワーク開放時の第一段階である把持解除工程の部分断面図である。
図５は、ワーク開放時の第二段階であるレバー開放工程の部分断面図である。
図４に示すように、ワーク開放時の第一段階である把持解除工程では前述のピストン５の動作によってスライド部材６が本体の軸方向後方へ移動し、スライド部材６の前部７とレバー２の力点部２０との楔作用がなくなり、スライド部材６によるレバー２の力点部２０への押圧が解除される。これにより、まずレバー２によるワーク１６の把持が解除されチャック装置の第一段階の開放が行われる。
この状態では、レバー２への押圧は解除されるが、レバー２を半径方向外方へ開かせる力は作用しておらず、レバー２によるワーク把持の解除は行なわれるが、レバー２は半径方向外方には開放されない。

次にワーク開放の第二段階であるレバー開放工程を図５に示して説明する。
ピストン５がさらに本体の軸方向後方へ移動されると、スライド部材６もさらに後方へ移動する。
スライド部材６が本体の軸方向後方へ移動することにより、スライド部材６に設けられた押圧部８がレバー２の支点部１９よりも後方を半径方向内方へ押圧する。
レバー２は、支点部１９を本体へ揺動可能に支持されているので、支点部１９よりも後方を半径方向内方へ押圧されたレバー２は、支点部１９を中心にレバーの前方側が本体の半径方向外方へ揺動する。
これにより、レバー２は、ワーク１６に対して、外方へ大きく開き、チャック装置の第二段階の開放が行われる。

また、本実施例のレバー２は、力点部２０の軸方向後方へくぼみを形成する凹部２３を備えている。前述のチャック開放の第二段階であるレバー開放工程において、レバー２が押圧手段により半径方向外方へ揺動されて大きく外方へ開く際に、レバー２の力点部２０の後方に設けられた凹部２３へスライド部材６の前部７が入り込み、レバー２の半径方向外方への開き具合をより外方へ大きく開くことができる。

本発明のチャック装置の第２実施例を図６に示す。
図６は、第２実施例のワークを把持した時の部分断面図である。
第２実施例におけるレバー２ａは、スライド部材６に接触する力点部２０が、ワーク１６に当接する作用点部２１よりも本体の軸方向前方へ設けられている。
図６に示すように、レバー２ａの力点部２０と支点部１９間の距離Ａと、レバー２ａの作用点部２１と支点部１９間の距離Ｂとを比べると、Ａ＞Ｂとなる配置になされている。

前記レバー２ａの力点部２０は、レバー２ａのワーク１６に当接する作用点部２１よりも軸方向前方へ設けられているので、レバー２の力点部２０へ加わる力を作用点部２１で受けることができる。したがって、ワークを把持する際に、大きな把持力を加える場合であっても、レバー２の支点部１９へ大きな負荷が作用することなくレバー２へ大きな把持力を加えることが可能となり、ワーク１６を強力な力で把持できる。
さらに、レバー２ａへ設けられる力点部２０と作用点部２１が支点部１９と同じ距離になるように配置されると、力点部２０へ加えられる力は、支点部１９へ作用することなく全て作用点部２１へ伝達される。
そのため、さらに大きな力でワークを把持する際には、レバー２ａの支点部１９へ負荷が加わることなく、強い力でワーク１６を把持することができる。

また、他の実施例として、前記実施例では、レバー２の支点部１９としてレバーピン４を用いて本体１に対して支持する構造となしているが、支点部１９は、本体１に対して揺動可能に支持されていればよい。
例えば他の構造としてレバー２の支点部１９を球形状になし、本体側が球形を受ける形状となして、レバー２を本体１に対して揺動可能に支持することができる。このように支点部１９を前記球形状に支持すれば、レバーピン４を用いた構造よりも大きな作用力をレバー２へ加えることができ、強力な把持力でワーク１６を把持することが可能となる。

また、前記実施例では、スライド部材６に備えた押圧部８は付勢手段１１を用いて摺動可能なピン構造となしているが、押圧部８はスライド部材６が軸方向後方へ移動した際に、レバー２の支点部１９より後方を押圧すればよい。
そこで押圧部８を摺動可能とせず、半径方向内方へ常に突出した凸部に形成し、レバー２の支点部１９より後方を押圧する形状とすれば、前述の実施例と同様な効果を奏し、レバー２を半径方向の外方へ揺動させてチャックを開放することができる。

図７は押圧部８のさらなる他の実施例である第３実施例のチャック装置の部分断面図である。前記実施例ではスライド部材６に設けられた押圧部８は直接レバー２の後方に接触して押圧しているが、本実施例はスライド部材６の押圧部８とレバー２の間に伝達部材２４を設け、押圧部８からの押圧力をレバー２へ伝達するようになされている。
そのため、押圧部８が直接にレバー２に接触せずに、まず押圧部８が伝達部材２４に接触し伝達部材２４を半径方向内方へ押圧する。その後、押圧された伝達部材２４がレバー２の支点部１９の後方を押圧し、前述の実施例と同様にレバー２が支点部１９を中心に揺動してレバー２が半径方向外方へ大きく開かれる。
前記伝達部材２４はリング形状をなし、例えばＯリングのような弾性体で形成すれば、弾性体の弾性変形による形状の自由度によってレバー２のかみ込みを防止できる。また、弾性変形した際の復元力を利用して押圧力を増すことにより、レバー２の半径方向外方へ開く動作をよりスムーズに行なうことが可能となる。

本発明の実施例であるチャック装置の正面図。図１中のＡ−Ａ矢視による断面図。ワーク把持時のチャック装置の部分断面図。ワーク開放時の第一段階である把持解除工程の部分断面図。ワーク開放時の第二段階であるレバー開放工程の部分断面図。第２実施例であるチャック装置の部分断面図。第３実施例であるチャック装置の部分断面図。

符号の説明

１本体
２レバー
６スライド部材
８押圧部
１６ワーク
１９支点部
２０力点部
２１作用点部
２３凹部
２４伝達部材

Claims

円筒形状の本体と、
該本体の軸方向に形成される環状のガイド溝に挿入され本体の軸方向前方・後方へ移動するスライド部材と、
該スライド部材の移動に伴い本体の半径方向へ揺動する複数のレバーからなり、
該レバーがスライド部材の軸方向への移動に伴う楔作用によって内方へ押圧される力点部と該力点部からの作用力でワークを把持する作用点部および本体に揺動可能に支持される支点部を備え、
前記スライド部材が本体の軸方向後方への移動によってレバーの支点部より後方を本体の半径方向内方へ押圧しレバーを開くための押圧部を備えることを特徴とする摩擦圧接機のワークを把持するチャック装置。
前記押圧部が本体の半径方向へ摺動自在に設けられるピン部と、
該ピン部を本体の半径方向内方へ押圧する付勢手段から形成されること
を特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
前記押圧部がスライド部材の本体の半径方向内方へ常に突出して設けられていること
を特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
前記押圧部とレバーとの間に、押圧部からの力をレバーへ伝達する伝達部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
前記伝達部材が弾性体で形成されていることを特徴とする請求項４に記載のチャック装置。
前記レバーの力点部が作用点部よりも本体の軸方向前方へ設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のチャック装置。
前記レバーが、力点部より後方へ凹部を備え、該凹部が楔作用を発生させるスライド部材の前部を入り込ませること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のチャック装置。
円筒形状の本体と、
該本体の軸方向に形成される環状のガイド溝に挿入され本体の軸方向前方・後方へ移動するスライド部材と、
該スライド部材の移動に伴い本体の半径方向へ揺動する複数のレバーからなり、
該レバーがスライド部材の軸方向への移動に伴う楔作用によって内方へ押圧される力点部と該力点部からの作用力でワークを把持する作用点部および本体に揺動可能に支持される支点部を備え、
前記スライド部材が本体の軸方向後方への移動によってレバーの支点部より後方を本体の半径方向内方へ押圧しレバーを開くための押圧部を備える摩擦圧接機のチャック装置のワークを開放する方法において、
まずスライド部材が本体の軸方向後方へ移動してスライド部材によるレバーの力点部への押圧を解除する把持解除工程と、
次にスライド部材のさらなる後方への移動によって押圧部がレバーの支点部より後方を本体の半径方向内方へ押圧してレバーを半径方向外方へ揺動させるレバー開放工程からなり
ワークの開放を二段階でのレバーの動作で行なうことを特徴とする
チャック装置の把持開放方法。