JP5627134B2 - 軸端支持機構を備えるパレット - Google Patents

Description

本発明は、軸端を支持する軸端支持機構を備えるパレットに関する。

例えば、ベルト式無段変速機構は、駆動側プーリと、従動側プーリと、これらのプーリに掛け渡すベルトとからなる。駆動側プーリ及び従動側プーリを立てた状態でベルトを取付けたり、軸受やカバーを取付けるなど諸々の組立作業が発生する。
このような組立作業、特に混合生産ラインでは、軸端を支持する軸端支持機構を備えるパレットが役立つ。

軸端を支持する軸端支持機構、又は軸端を把持するチャック機構は、油圧を駆動源とするものが実用化されてきた（例えば、特許文献１（図１、図３）参照。）。

特許文献１の図１に示されるように、主軸台（１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）に、支軸（１７）が立てられ、この支軸（１７）に、回転可能に爪アーム（２０）が取付けられ、この爪アーム（２０）の先端にカム面（２２）を有するチャック爪（１８）が一体的に設けられる。また、主軸台（１）にリング（６）が回転自在に設けられ、このリング（６）に開閉ピン（１０）が立てられ、この開閉ピン（１０）が爪アーム（２０）の基部に係合する。リング（６）は油圧シリンダ（１１）で回される。

特許文献１の図３に示されるように、カム面（２２）は、曲率半径がＬ０〜Ｌｎ（ただし、Ｌ０＜Ｌｎ）まで、小刻みに変化する。把持対象物である軸端の外径が、２Ｒｎ〜２Ｒ０に変化しても、確実に支持することができるというものである。

この種の軸端支持機構は、工作機械の主軸台（１）に用いられる。工作機械では、軸状ワークを相対的に高速で回転させつつ切削や研削を施す。刃物による反力が大きいため、ワークを支持する力を大きくして、ワークの空転を防止する。そのために強力な油圧シリンダ（１１）が用いられ、把持中は、油圧シリンダ（１１）で付勢し続ける。

把持力が大きいため、軸端に傷が付くことがある。また、油圧を供給し続けるため、油圧ポンプに供給する電気エネルギーが嵩む。
一方、組立作業では、工作機械ほど大きな把持力は必要がない。また、把持中は、電気エネルギーが嵩まないようにすることが望まれる。

すなわち、軸端に傷を付ける心配が無く且つ把持中に電気エネルギーを必要としない軸端支持機構が望まれる。

特開平５−２６１６０６号公報

本発明は、軸端に傷を付ける心配が無く且つ把持中に電気エネルギーを必要としない軸端支持機構を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、軸部材を支持する軸端支持機構を備えるパレットにおいて、
前記軸端支持機構は、
下部部材に固定される固定リングと、
この固定リングに回転自在に嵌められる駆動リングと、
この駆動リングを回す回動手段と、
前記固定リングに設けられる支持ピンと、
この支持ピンに回転自在に取付けられカム溝を有する複数個の回転カムと、
前記駆動リングに設けられ前記カム溝に嵌合して前記回転カムを回す駆動ピンと、
前記固定リングと前記駆動リングとの間に嵌められる摩擦板と、
前記固定リングと前記駆動リングの一方に設けられ前記摩擦板を前記固定リングと前記駆動リングの他方へ押圧して摩擦力を発生させる弾性体とからなり、
前記下部部材は、ベースプレートにレール及びこのレールに対して前記下部部材を前記レールから離れる方向へ付勢する付勢部材を介して移動自在に支持されるフローチング部材であり、前記付勢部材が圧縮されたときに前記レールを迂回して前記ベースプレートに当接する当接部を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、固定リングは下部部材に複数のボルトにより固定され、これらのボルトが摩擦板を貫通していることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、下部部材は、ベースプレートにレールを介して移動自在に支持されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、軸部材を支持する軸端支持機構を備えるパレットにおいて、
前記軸端支持機構は、
下部部材に固定される固定リングと、
この固定リングに回転自在に嵌められる駆動リングと、
この駆動リングを回す回動手段と、
前記固定リングに設けられる支持ピンと、
この支持ピンに回転自在に取付けられカム溝を有する複数個の回転カムと、
前記駆動リングに設けられ前記カム溝に嵌合して前記回転カムを回す駆動ピンと、
前記固定リングと前記駆動リングとの間に嵌められる摩擦板と、
前記固定リングと前記駆動リングの一方に設けられ前記摩擦板を前記固定リングと前記駆動リングの他方へ押圧して摩擦力を発生させる弾性体とからなり、
摩擦板は、複数個の回転カムの間を通る治具に設けられている雄ねじにねじ結合する雌ねじ部を備えていることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、軸部材を支持する軸端支持機構を備えるパレットにおいて、
前記軸端支持機構は、
下部部材に固定される固定リングと、
この固定リングに回転自在に嵌められる駆動リングと、
この駆動リングを回す回動手段と、
前記固定リングに設けられる支持ピンと、
この支持ピンに回転自在に取付けられカム溝を有する複数個の回転カムと、
前記駆動リングに設けられ前記カム溝に嵌合して前記回転カムを回す駆動ピンと、
前記固定リングと前記駆動リングとの間に嵌められる摩擦板と、
前記固定リングと前記駆動リングの一方に設けられ前記摩擦板を前記固定リングと前記駆動リングの他方へ押圧して摩擦力を発生させる弾性体とからなり、
支持ピンと回転カムとの間に軸受が設けられ、カム溝と駆動ピンとの間に軸受が設けられることを特徴とする。

請求項６に係る発明では、弾性体は、コイルスプリングであることを特徴とする。

請求項７に係る発明では、付勢部材は、皿ばねであることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、複数個の回転カムを回すことで、軸端を支持する。回転カムは、ハンドルやエアシリンダで回すことができ、ハンドルやエアシリンダであれば、油圧シリンダより格段に軸力が小さいため、軸端に傷を付ける心配はない。
また、摩擦板と弾性体とにより、把持状態が保たれる。回転カムを油圧シリンダやエアシリンダで押し続ける必要はない。結果、電気エネルギーが不要となる。
加えて、下部部材は、付勢部材を介して移動自在に支持されるフローチング部材であり、付勢部材が圧縮されたときにレールを迂回してベースプレートに当接する当接部を備えている。
軸に軸受を嵌めるなど軸力を加える作業を行うと、レールに負荷が加わるが、本発明では、レールに負荷が掛かる前に当接部をベースプレートに当接させることで、レールへの負荷を大幅に軽減するようにした。結果、ボールスプライン機構を備えるレールが採用可能と共にボールスプライン機構の小型化が可能となる。

請求項２に係る発明では、固定リングは下部部材に複数のボルトにより固定され、これらのボルトが摩擦板を貫通している。
摩擦板が駆動リングと共に回る（連れ回る）ことを防止するする必要がある。本発明では、摩擦板は、ボルトにより回り止めが図られる。回り止め機構を別途設ける必要がない。

請求項３に係る発明では、下部部材は、ベースプレートにレールを介して移動自在に支持されている。
軸間距離が変化するベルト式無段変速機構の組立に好適である。

請求項４に係る発明では、複数個の回転カムを回すことで、軸端を支持する。回転カムは、ハンドルやエアシリンダで回すことができ、ハンドルやエアシリンダであれば、油圧シリンダより格段に軸力が小さいため、軸端に傷を付ける心配はない。
また、摩擦板と弾性体とにより、把持状態が保たれる。回転カムを油圧シリンダやエアシリンダで押し続ける必要はない。結果、電気エネルギーが不要となる。
加えて、摩擦板は、複数個の回転カムの間を通る治具に設けられている雄ねじにねじ結合する雌ねじ部を備えている。貼り付くなどして、駆動リングが回らなくなった場合には、治具で摩擦板を強制的に軸方向に移動することにより、対策を講じることができる。

請求項５に係る発明では、複数個の回転カムを回すことで、軸端を支持する。回転カムは、ハンドルやエアシリンダで回すことができ、ハンドルやエアシリンダであれば、油圧シリンダより格段に軸力が小さいため、軸端に傷を付ける心配はない。
また、摩擦板と弾性体とにより、把持状態が保たれる。回転カムを油圧シリンダやエアシリンダで押し続ける必要はない。結果、電気エネルギーが不要となる。
が設けられる。支持ピンと回転カムとの間に及びカム溝と駆動ピンとの間での、摩擦力を低減し、摩耗を抑制することができる。

請求項６に係る発明では、弾性体は、コイルスプリングである。コイルスプリングは安価であるから、パレットのコストダウンに寄与する。

請求項７に係る発明では、付勢部材は、皿ばねである。皿ばねは軸方向寸法がコイルスプリングに比較して格段に小さい。皿ばねを収納する凹部を浅くすることができ、パレットのコンパクト化が図れる。

本発明に係る軸端支持機構を備えるパレットの平面図である。 図１の２−２線断面図である。 固定リングと摩擦板の分解斜視図である。 図２の要部拡大図である。 図１の５−５線断面図である。 軸端支持機構の作用説明図である。 本発明に係るパレットをベルト式無段変速機構に適用した例を示す図である。 本発明に係るパレットの変更例を示す平面図である。 図８の９−９線断面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、軸部材を支持する軸端支持機構を備えるパレット１０（以下、単にパレット１０と記す。）における軸端支持機構２０は、最重要部である。
軸端支持機構２０は、固定リング２１と、この固定リング２１を囲うように配置された駆動リング２２と、この駆動リング２２を回す回動手段２３と、固定リング２１に設けられる支持ピン２４と、この支持ピン２４で回転自在に支持される複数（この例では３個）の回転カム２５と、駆動リング２２に立てられ回転カム２５に設けられるカム溝２６に嵌合する駆動ピン２７とを主要素とする。

カム溝２６は、図示するように長円の一端が開放されたような切欠き溝の他、回転カム２５内に設けられる長円溝であってもよい。
また、回動手段２３はハンドルの他、エアシリンダであってもよい。

図１の２−２線断面図である図２に示すように、固定リング２１はボルト（好ましくは六角穴付きボルト２９、２９）で下部部材３０に固定される。

図３に示すように、固定リング２１は、リング部２１ａとこのリング部２１ａから下がる円筒状の脚部２１ｂ、２１ｂとからなり、脚部２１ｂ、２１ｂに六角穴付きボルト２９、２９が通される。このような固定リング２１の下に、リング状の摩擦板３１が配置される。摩擦板３１には脚部２１ｂを貫通させる穴３２が設けられると共に、内周面に雌ねじ部３３が設けられる。なお、脚部２１ｂを省いて六角穴付きボルト２９を直接穴２３に通してもよい。

図２の要部拡大図である図４に示すように、支持ピン２４と回転カム２５との間に第１軸受３４、３４及び第１軸受３４、３４の軸方向位置を定めるディスタンスカラー３５を介在させることが望まれる。支持ピン２４は非回転部材であり、回転カム２５は回転部材であるため、第１軸受３４、３４を介在させることにより、回転カム２５を軽く回転させることができる。

また、駆動ピン２７に第２軸受３６の内輪３７を嵌合し、外輪３８をカム溝２６に接触させることが望まれる。駆動ピン２７も非回転部材であり、回転カム２５は回転部材であるため、第２軸受３６を介在させることにより、カム溝２６での摩耗を防止することができる。

図１の５−５線断面図である図５に示すように、駆動リング２２に摩擦板３１を受ける受け面２２ａが設けられている。また、固定リング２１に下へ開放する凹部状のばね収納部２１ｃ、２１ｃが設けられ、ばね収納部２１ｃ、２１ｃに弾性体３９、３９が収納される。これらの弾性体３９、３９が、摩擦板３１を下方へ付勢する。固定リング２１を基準にして摩擦板３１を下方へ付勢し、受け面２２ａ、２２ａに押し当てることで、摩擦力が発生する。この摩擦力は弾性体３９の付勢力と摩擦板３１の摩擦係数の積に比例する。
結果、駆動リング２２は常に摩擦力で制動される。

ところで、駆動リング２２に摩擦板３１が連れ回らないよいに対策を講じる必要がある。
図３で述べたように、脚部２１ｂ、２１ｂで摩擦板３１の回転が阻止される。よって、摩擦板３１が回転する心配はない。

以上の構成からなる軸端支持機構２０の作用を次に説明する。
図６（ａ）では、回転カム２５、２５、２５の内接円４１の径Ｄ１は十分に大きい。回動手段２３を図面反時計回りに押すと、駆動ピン２７により回転カム２５が支持ピン２４中心にして図面反時計回りに回る。
結果、図６（ｂ）に示すように、回転カム２５、２５、２５の内接円４１の径Ｄ２は十分に小さくなる。少なくとも、径Ｄ２〜径Ｄ１の範囲の径の軸端を有する軸又はワークが把持可能となる。

ところで、駆動リング２２は回動手段２３又はエアシリンダで回すため、回転力は小さい。図５に示す摩擦板３１と受け面２２ａの少なくも一方が油や水で濡れていると、摩擦板３１が受け面２２ａ、２２ａに貼り付くことがある。この貼り付きはその他の理由でも発生する。
すると、駆動リング２２が回らなくなり、組立作業を中断して分解掃除をする必要がでる。これでは生産性に悪影響を及ぼす。

対策として、図２に示すように、摩擦板３１に雌ねじ部３３を設けた。想像線で示す雄ねじ４２ａが付いた治具４２を上から挿入し、雌ねじ部３３に雄ねじ４２ａをねじ込む。次に治具４２を引き上げる。すると、摩擦板３１が受け面２２ａから離れる。これで貼り付き現象は解消するので、組立作業が継続できる。次に休止期間に分解掃除を行うことにし、治具４２による簡単な処置で生産を続けることができる。

本発明のパレット１０は、ベルト式無段変速機構の組立工程に好適である。その適用例を次に説明する。
図７に示すように、軸端支持機構２０で駆動側プーリ５１（又は従動側プーリ５２）を把持させ、第２軸端支持機構４５で従動側プーリ５２（又は駆動側プーリ５１）を把持させる。この状態でベルト５３を掛ける。
このような構造のベルト式無段変速機構５０は、モデル毎に、軸径Ｄ３や軸間距離Ｌが異なる。複数サイズに対応できるようなパレット１０Ｂが望まれる。

そこで、図８に示すように、パレット１０Ｂは、軸端支持機構２０を有する下部部材３０と、この下部部材３０の下方に配置するベースプレート４６と、このベースプレート４６に敷設され下部部材３０を移動自在に支持するレール４７、４７と、ベースプレート４６に設けられる第２軸端支持機構４５とからなる。
レール４７、４７により、軸端支持機構２０は第２軸端支持機構４５に対して接離可能となり、距離Ｌを変更することができる。

図９に示すように、ベースプレート４６に２条のレール４７、４７が敷かれ、これらのレール４７に、ころ４８、４８を介してスライダ４９、４９が載せられ、これらのスライダ４９、４９にボルト６１にて中間板６２が取付けられる。この中間板６２は、支柱６３、６３を保持する部材でもある。これらの支柱６３、６３が上に延びて、下部部材３０に緩く連結する。支柱６３の近傍に、中間板６２を起点として下部部材３０を上方へ付勢する付勢部材６４が設けられる。

付勢部材６４は、皿ばねを採用した。皿ばねであれば、安価であり、入手が容易であると共に、軸方向の寸法が小さい。この例では複数枚の皿ばねを重ねた形態で支柱６３に嵌めた。皿ばねであれば穴に支柱６３を貫通させることができるため、皿ばねの収まりがよくなり、皿ばねが外れる心配がない。
下部部材３０に載っている要素は説明済みであるから、符号を流用して説明を省略する。

下部部材３０はレール４７、４７、すなわちスライダ４９、４９を迂回して下に延びる筒状の当接部３０ａを有する。この当接部３０ａの下方に、図面表裏方向に延びるストッパ部材６５が配置され、ボルト６６、６６でベースプレート４６に固定されている。

下部部材３０に、下向き力が加わらないときには、付勢部材６４の付勢作用により、ストッパ部材６５と当接部３０ａとの間に隙間δが開く。この状態で、下部部材３０を図面奥へ押すと、スライダ４９、４９がレール４７、４７上を走行するため、軽く移動する。下部部材３０は、付勢部材６４により浮いているため、フローチング部材と呼ばれる。

移動後に、下部部材３０を静止させておく必要がある。この場合は、スライダ４９に内蔵するブレーキ手段６７を用いて、ブレーキを掛ければよい。ブレーキ手段６７は、例えば、レール４７の側面に当接するブレーキ片６８と、このブレーキ片６８を前後進させるエアシリンダ６９とからなる。

下部部材３０に、一定以上の下向き力が加わると、付勢部材６４が圧縮され、結果、ストッパ部材６５に当接部３０ａが当接する。付勢部材６４の反力が中間板６２に伝わるものの、下部部材３０が中間板６２に直接当接することがないため、スライダ４９やころ４８やレール４７に加わる力は小さいｇ。
すなわち、軸に軸受を嵌合するなどの作業を実施しても、スライダ４９やころ４８やレール４７にはあまり影響しない。負荷が小さいため、ころ４８を小径にでき、レール４７やスライダ４９も小さくすることができる。

レール４７やスライダ４９を小さくすることができること、付勢部材６４に皿ばねを採用したこと及び板状の回転カム２５を採用したことにより、パレット１０Ｂの高さ寸法Ｈを、小さくすることができる。

尚、本発明のパレット１０、１０Ｂは、ベルト式無段変速機構の組立作業に好適であるが、例えば歯車式変速機構の組立て、その他の軸ものの組立てに供することができるため、用途は任意である。

本発明のパレットは、ベルト式無段変速機構の組立作業に好適である。

１０、１０Ｂ…軸端支持機構を備えるパレット（パレット）、２０…軸端支持機構、２１…固定リング、２２…駆動リング、２３…回動手段、２４…支持ピン、２５…回転カム、２６…カム溝、２７…駆動ピン、２９…ボルト（六角穴付きボルト）、３０…下部部材、３０ａ…当接部、３１…摩擦板、３３…雌ねじ部、３４、３６…軸受、３９…弾性体、４２…治具、４２ａ…雄ねじ、４６…ベースプレート、４７…レール、５０…ベルト式無段変速機構、５１…軸部材（駆動側プーリ）、６４…付勢部材。

Claims (7)

1. 軸部材を支持する軸端支持機構を備えるパレットにおいて、
   前記軸端支持機構は、
   下部部材に固定される固定リングと、
   この固定リングに回転自在に嵌められる駆動リングと、
   この駆動リングを回す回動手段と、
   前記固定リングに設けられる支持ピンと、
   この支持ピンに回転自在に取付けられカム溝を有する複数個の回転カムと、
   前記駆動リングに設けられ前記カム溝に嵌合して前記回転カムを回す駆動ピンと、
   前記固定リングと前記駆動リングとの間に嵌められる摩擦板と、
   前記固定リングと前記駆動リングの一方に設けられ前記摩擦板を前記固定リングと前記駆動リングの他方へ押圧して摩擦力を発生させる弾性体とからなり、
   前記下部部材は、ベースプレートにレール及びこのレールに対して前記下部部材を前記レールから離れる方向へ付勢する付勢部材を介して移動自在に支持されるフローチング部材であり、前記付勢部材が圧縮されたときに前記レールを迂回して前記ベースプレートに当接する当接部を備えていることを特徴とする軸端支持機構を備えるパレット。
2. 前記固定リングは前記下部部材に複数のボルトにより固定され、これらのボルトが前記摩擦板を貫通していることを特徴とする請求項１記載の軸端支持機構を備えるパレット。
3. 前記下部部材は、ベースプレートにレールを介して移動自在に支持されていることを特徴とする請求項１記載の軸端支持機構を備えるパレット。
4. 軸部材を支持する軸端支持機構を備えるパレットにおいて、
   前記軸端支持機構は、
   下部部材に固定される固定リングと、
   この固定リングに回転自在に嵌められる駆動リングと、
   この駆動リングを回す回動手段と、
   前記固定リングに設けられる支持ピンと、
   この支持ピンに回転自在に取付けられカム溝を有する複数個の回転カムと、
   前記駆動リングに設けられ前記カム溝に嵌合して前記回転カムを回す駆動ピンと、
   前記固定リングと前記駆動リングとの間に嵌められる摩擦板と、
   前記固定リングと前記駆動リングの一方に設けられ前記摩擦板を前記固定リングと前記駆動リングの他方へ押圧して摩擦力を発生させる弾性体とからなり、
   前記摩擦板は、前記複数個の回転カムの間を通る治具に設けられている雄ねじにねじ結合する雌ねじ部を備えていることを特徴とする軸端支持機構を備えるパレット。
5. 軸部材を支持する軸端支持機構を備えるパレットにおいて、
   前記軸端支持機構は、
   下部部材に固定される固定リングと、
   この固定リングに回転自在に嵌められる駆動リングと、
   この駆動リングを回す回動手段と、
   前記固定リングに設けられる支持ピンと、
   この支持ピンに回転自在に取付けられカム溝を有する複数個の回転カムと、
   前記駆動リングに設けられ前記カム溝に嵌合して前記回転カムを回す駆動ピンと、
   前記固定リングと前記駆動リングとの間に嵌められる摩擦板と、
   前記固定リングと前記駆動リングの一方に設けられ前記摩擦板を前記固定リングと前記駆動リングの他方へ押圧して摩擦力を発生させる弾性体とからなり、
   前記支持ピンと前記回転カムとの間に軸受が設けられ、前記カム溝と前記駆動ピンとの間に軸受が設けられることを特徴とする軸端支持機構を備えるパレット。
6. 前記弾性体は、コイルスプリングであることを特徴とする請求項１記載の軸端支持機構を備えるパレット。
7. 前記付勢部材は、皿ばねであることを特徴とする請求項１記載の軸端支持機構を備えるパレット。

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