JP5897649B2

JP5897649B2 - 回転対称体のクランプ治具を搭載した工作機械

Info

Publication number: JP5897649B2
Application number: JP2014127076A
Authority: JP
Inventors: 真司奥田
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-06-20
Also published as: US20150367468A1; DE102015109364B4; CN105290849A; CN204736003U; JP2016005854A; US9884395B2; DE102015109364A1

Description

本発明は回転対称体のクランプ治具を搭載した工作機械に関し、特にコンプレッサーなどに用いられるインペラなどの回転対称体のワークを切削加工する際に、ワークをクランプする治具を搭載した工作機械に関する。

近時、自動車やエアコン等において用いられるインペラを切削加工により成形することが増えてきている。インペラの切削加工において、特に仕上げ加工前の荒加工の段階では、効率よく切削して加工時間を短縮するために、大径の刃物を使用したり、切削速度を上げたりすることが多い。そして、大径の刃物を使用したり、切削速度を上げるためには、大きな切削負荷に耐えられる方法でインペラワークを切削用治具に固定する必要がある。また、切削加工後の製品の回転バランスをよくするためには、偏芯なく加工する必要がある。

特許文献１には、中心穴を有するワークを切削加工、特に旋盤加工、フライス加工するために、ワークを載置するワーク支持台と、ワークを強固に保持するワーク保持部と、中心回転軸線を中心にワークを回転させる駆動手段とを有し、ワーク支持台がワークを嵌着させるための突起を有し、突起の１区域がワークの穴内に突出して、ワーク保持部が穴軸線の方向で移動可能な相手ホルダを有し、穴軸線の方向で作用する押付圧力をワークに付加する技術が開示されている。

特許文献２には、タイロッドと支持エレメントを具備し、機械加工のために回転対称体をクランプするための装置に関し、支持エレメントに、引っ張り力と逆方向のスプリング力が加えられ、このスプリング力は引っ張り力よりもいくらか弱くて、回転対称体の支持エレメントへの当接の際に、支持エレメントが軸方向に撓むように構成され、支持エレメントが、当該装置のストップに弾性的に支持されており、クランプされる回転対称体の軸方向に移動可能となる技術が開示されている。

特表２０１１−５１３０７７号公報特表２００５−５３８８５４号公報

特許文献１に開示されている技術は、突起を穴に接触させる機構であって、記載されている実施例はいずれも穴の端面の角と突起の斜面とが線接触しており、穴及び突起の形状の精度によっては非接触となるおそれがある。
特許文献２に開示されている技術は、センタリング作用を有する支持エレメントをワークに接触させる機構であり、支持エレメントは軸方向に移動可能とされている。
いずれの特許文献に開示されている技術も、ワークを治具に固定するにあたって、ワークと治具を調芯させる機構がないため、ワークが調芯されずに偏芯してクランプされてしまい、切削加工をすると加工後の製品の回転バランスが悪くなるおそれがある。

そこで本発明は、ワークを治具に偏芯なく取り付けることができ、切削加工後の製品の回転バランスがよくなる工作機械を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明では、ワークを切削加工するために、該ワークを固定可能な治具と、前記ワークを前記治具に押し付けるアームと、前記ワークを回転駆動可能な回転テーブルと、空気を供給可能な空気供給手段と、を有する工作機械において、前記アームは、前記ワークを固定した際の、前記ワークとの接触箇所近傍において、周方向に少なくとも３箇所の穴を有し、前記空気供給手段は、前記穴を通して空気を供給可能であることを特徴とする工作機械が提供される。

請求項１に係る発明では、アームとワークとの接触箇所近傍において、アームの周方向の少なくとも３箇所からの空気を供給することによって、ワークが回転中心に移動するため、ワークを回転中心に偏芯なく取り付けることができ、切削加工後の製品の回転バランスをよくすることができる。

本願の請求項２に係る発明では、前記アームが、前記ワークの中心穴に挿入可能なアーム突起を有し、前記穴は、前記アーム突起に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械が提供される。
本願の請求項３に係る発明では、前記アームが、突起を有するワークの該突起を挿入可能なアーム中心穴部を有し、前記穴は、前記アーム中心穴部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械が提供される。

本発明により、ワークを治具に偏芯なく取り付けることができ、切削加工後の製品の回転バランスがよくなる工作機械を提供することが可能となる。

本発明における回転テーブルを有する工作機械の概観図である。第１の実施形態におけるワークと治具等の関係を示した側面図である。第１の実施形態において治具を上面から見た図である。第２の実施形態におけるワークと治具等の関係を示した側面図である。第２の実施形態において治具を上面から見た図である。第３の実施形態におけるワークと治具等の関係を示した側面図である。第３の実施形態においてアームおよび突起を下面から見た図である。第４の実施形態におけるワークと治具等の関係を示した側面図である。第５の実施形態におけるワークと治具等の関係を示した側面図である。第６の実施形態におけるワークと治具等の関係を示した側面図である。第７の実施形態におけるワークと治具等の関係を示した側面図である。

（第１の実施形態）
以下、図に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明において用いられる回転テーブルを有する工作機械の概観図である。１０は回転テーブルであり、１２は回転テーブル１０上に設置された治具である。治具１２の上には、回転対称体形状のワークが固定されており、上からアーム１６によって治具１２に押し付けて固定している（後述するように、実施形態によってはアーム１６を用いずにワーク１４を治具１２に固定する場合もある。）。治具１２に固定されたワーク１４は、回転テーブル１０によって回転され、工具１８によって加工される。

図２は、本実施形態におけるワーク１４と治具１２等の関係を側面から見た図であり、図３は、本実施形態においてワーク１４を取り外した状態で治具１２を上面から見た図である。Ｃは治具１２の回転中心を示しており、ワークの回転中心を治具の回転中心Ｃに合わせることが望ましい。

本実施形態においては、治具１２の上面でワーク１４を設置時にワーク１４と治具１２とが接触する面近傍にエア供給穴５２が設けられている。図３に示されているように、エア供給穴は３箇所（エア供給穴５２ａ，５２ｂ，５２ｃ）設けられており、治具１２の回転中心Ｃからの角度が互いに１２０度となって、互いに等間隔となるように設けられている。また、３箇所のエア供給穴５２は、空気供給手段１００と接続されており、空気供給手段１００から供給された空気が噴出するようにされている。

ここで、治具１２にワーク１４を取り付けた当初は、治具１２の回転中心Ｃと、ワーク１４の回転中心とがずれて取り付けられる場合がある。その状態において、空気供給手段１００から３箇所のエア供給穴５２に同程度の圧力で空気を噴出させる。一例として、図２において治具１２の回転中心Ｃに対して、ワーク１４が若干左に寄った状態を想定すると、ワーク１４と治具１２との間の隙間が左側が狭く、右側が広い状態となる。その状態で、エア供給穴５２から空気を噴出させると、右側に比べて隙間の感覚の狭い左側の方が、治具１２とワーク１４との間の隙間における圧力が高くなるため、ワーク１４に対して左側から右側に移動するような力が作用して、ワーク１４が左側から右側へと、回転中心が治具１２の回転中心Ｃに合うような方向へ移動する。このようにして、エア供給穴５２からの空気の噴出によって、ワーク１４の回転中心が治具１２の回転中心に合うように調芯される。ワーク１４の回転中心が治具１２の回転中心と一致した後は、ワーク１４を治具１２にクランプして、加工を行えばよい。

なお、本実施形態においては、エア供給穴５２を３箇所に設けた例を用いて説明をしたが、エア供給穴５２を４箇所以上とした場合も同様の効果が得られる。また、本実施形態においては、３箇所のエア供給穴５２を互いに等間隔となるように設けているが、エア供給穴５２の間隔を互いに等しくないように配置して、互いに近いエア供給穴５２からの空気の圧力を低めに、遠いエア供給穴５２からの空気の圧力を高めに設定するなど、それぞれのエア供給穴５２から噴出する空気の圧力を調整することによって、エア供給穴５２からの空気の噴出によって、ワーク１４の回転中心が治具１２の回転中心に合うように調芯させるようにすることも可能である。このことは、以下の他の実施形態においても同様である。

（第２の実施形態）
図４は、本実施形態におけるワーク１４と治具１２等の関係を側面から見た図であり、図５は、本実施形態においてワーク１４を取り外した状態で治具１２及び突起２４を上面から見た図である。本実施形態においては、治具１２の回転中心Ｃ付近に突起２４を有しており、ワーク１４に設けられた中心穴２２にはめ込まれるように構成されている。

本実施形態においては、突起２４の上面でワーク１４を設置時にワーク１４と突起２４とが接触する面近傍にエア供給穴５４が設けられている。図５に示されているように、エア供給穴は３箇所（エア供給穴５４ａ，５４ｂ，５４ｃ）設けられており、治具１２の回転中心Ｃからの角度が互いに１２０度となって、互いに等間隔となるように設けられている。また、３箇所のエア供給穴５４は、図示しない空気供給手段と接続されており、空気供給手段から供給された空気が噴出するようにされている。空気供給手段からエア供給穴５４への空気の供給や、空気の供給によるワーク１４の治具１２の回転中心Ｃ方向への移動の機構については、第１の実施形態の場合と同様である。

（第３の実施形態）
図６は、本実施形態におけるワーク１４と治具１２等の関係を側面から見た図であり、図７は、本実施形態においてワーク１４を取り外した状態でアーム１６及び突起２６を下面から見た図である。本実施形態においては、アーム１６の、治具１２の回転中心Ｃ付近に突起２６を有しており、ワーク１４に設けられた中心穴２８にはめ込まれるように構成されている。

本実施形態においては、突起２６の下面でワーク１４を設置時にワーク１４と突起２６とが接触する面近傍にエア供給穴５６が設けられている。図７に示されているように、エア供給穴は３箇所（エア供給穴５６ａ，５６ｂ，５６ｃ）設けられており、治具１２の回転中心Ｃからの角度が互いに１２０度となって、互いに等間隔となるように設けられている。また、３箇所のエア供給穴５６は、図示しない空気供給手段と接続されており、空気供給手段から供給された空気が噴出するようにされている。空気供給手段からエア供給穴５６への空気の供給や、空気の供給によるワーク１４の治具１２の回転中心Ｃ方向への移動の機構については、第１の実施形態の場合と同様である。

（第４の実施形態）
図８は、本実施形態におけるワーク１４と治具１２等の関係を側面から見た図である。本実施形態においては、ワーク１４に突起３０が設けられており、かかる突起３０がアーム１６に設けられた中心穴に挿入されるように構成されている。

本実施形態においては、アーム１６の下面でワーク１４を設置時にワーク１４とアーム１６とが接触する面近傍にエア供給穴５８が設けられている。エア供給穴５８は３箇所設けられており、治具１２の回転中心Ｃからの角度が互いに１２０度となって、互いに等間隔となるように設けられている。また、３箇所のエア供給穴５８は、図示しない空気供給手段と接続されており、空気供給手段から供給された空気が噴出するようにされている。空気供給手段からエア供給穴５８への空気の供給や、空気の供給によるワーク１４の治具１２の回転中心Ｃ方向への移動の機構については、第１の実施形態の場合と同様である。

（第５の実施形態）
図９は、本実施形態におけるワーク１４と治具１２等の関係を側面から見た図である。本実施形態においては、治具１２に引き込み棒３４を有し、引き込み棒３４がワーク１４に設けられた中心穴３２にはめ込まれて、ワーク１４の上面において、ワーク１４を治具１２方向に引き込むように構成されている。

本実施形態においては、引き込み棒３４の周方向にエア供給穴６０が設けられている。エア供給穴６０は３箇所設けられており、治具１２の回転中心Ｃからの角度が互いに１２０度となって、互いに等間隔となるように設けられている。また、３箇所のエア供給穴６０は、図示しない空気供給手段と接続されており、空気供給手段から供給された空気が噴出するようにされている。空気供給手段からエア供給穴６０への空気の供給や、空気の供給によるワーク１４の治具１２の回転中心Ｃ方向への移動の機構については、第１の実施形態の場合と同様である。

（第６の実施形態）
図１０は、本実施形態におけるワーク１４と治具１２等の関係を側面から見た図である。本実施形態においても、治具１２に引き込み棒３４を有し、引き込み棒３４がワーク１４に設けられた中心穴３６にはめ込まれている。第５の実施形態との相違点は、ワーク１４の中心穴３６が上まで貫通しておらず、ワーク１４の途中までとされている点である。

本実施形態においても、引き込み棒３４の周方向にエア供給穴６２が設けられている。エア供給穴６２は３箇所設けられており、治具１２の回転中心Ｃからの角度が互いに１２０度となって、互いに等間隔となるように設けられている。また、３箇所のエア供給穴６２は、図示しない空気供給手段と接続されており、空気供給手段から供給された空気が噴出するようにされている。空気供給手段からエア供給穴６２への空気の供給や、空気の供給によるワーク１４の治具１２の回転中心Ｃ方向への移動の機構については、第１の実施形態の場合と同様である。

（第７の実施形態）
図１１は、本実施形態におけるワーク１４と治具１２等の関係を側面から見た図である。本実施形態においては、ワーク１４に突起３８が設けられており、かかる突起３８が治具１２に設けられた治具中心穴４０に挿入されるように構成されている。

本実施形態においては、ワーク１４を設置時にワーク１４と治具１２とが接触する治具中心穴４０の周方向にエア供給穴６４が設けられている。エア供給穴６４は３箇所設けられており、治具１２の回転中心Ｃからの角度が互いに１２０度となって、互いに等間隔となるように設けられている。また、３箇所のエア供給穴６４は、図示しない空気供給手段と接続されており、空気供給手段から供給された空気が噴出するようにされている。空気供給手段からエア供給穴６４への空気の供給や、空気の供給によるワーク１４の治具１２の回転中心Ｃ方向への移動の機構については、第１の実施形態の場合と同様である。

なお、これらの実施形態は一例であり、治具１２やその周辺部材、アーム１６やその周辺部材にエア供給穴を設け、エア供給穴から空気を噴出するような構成とするように適宜変形することが可能である。また、エア供給穴の個数やその間隔等についても、適宜設定することが可能である。

１０回転テーブル
１２治具
１４ワーク
１６アーム
１８工具
２２中心穴
２４突起
２６突起
２８中心穴
３０突起
３２中心穴
３４引き込み棒
３６中心穴
３８突起
４０中心穴
５２，５４，５６，５８，６０，６２，６４エア供給穴
１００空気供給手段

Claims

ワークを切削加工するために、該ワークを固定可能な治具と、
前記ワークを前記治具に押し付けるアームと、
前記ワークを回転駆動可能な回転テーブルと、
空気を供給可能な空気供給手段と、を有する工作機械において、
前記アームは、前記ワークを固定した際の、前記ワークとの接触箇所近傍において、周方向に少なくとも３箇所の穴を有し、
前記空気供給手段は、前記穴を通して空気を供給可能であることを特徴とする工作機械。
前記アームが、前記ワークの中心穴に挿入可能なアーム突起を有し、
前記穴は、前記アーム突起に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記アームが、突起を有するワークの該突起を挿入可能なアーム中心穴部を有し、
前記穴は、前記アーム中心穴部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。