JP6905037B2 - 等速自在継手部品の把持方法 - Google Patents

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Description

本発明は、等速自在継手部品の把持方法に関し、特に、内側継手部材の把持方法に関する。
等速自在継手の内側継手部材(等速自在継手部品)は、内径面に雌スプラインが形成されるとともに、外径面に複数本のトラック溝が形成されるものである。この場合、この等速自在継手部品の外径及びトラック溝を旋削等の仕上げ加工を行う。
外径加工は外径加工用工具にて行い、トラック溝はトラック加工用工具で行うものであり、この場合、等速自在継手部品を把持装置で把持することになる。把持装置としては、図8に示すようなコレット1を備えたものを用いることができる(非特許文献1)。図8に示す把持装置は、コレット1と、コレット1内に嵌入される嵌入部2aを有する本体部材2と、この本体部材2の軸孔2bに嵌入される軸部材3等を備える。そして、等速自在継手部品等であるワークWがコレット1に外嵌される。
コレット1は、図9に示すように、外径面1aが円筒面とされた短円筒体からなり、内径面1bにテーパ面5が形成されている。また、周壁6には、周方向に沿って第1スリット6aと、第2スリット6bとが交互に配設される。第1スリット6aは、コレット1の一方の端面1c側に開口し、第2スリット6bは、コレット1の他方の端面1d側に開口している。このため、このコレット1は拡径が可能となっている。
軸部材3は、本体部材2の軸孔2bに嵌入される本体部3aと、この本体部3aの先端に設けられる外鍔部3bとを備える。このため、図8に示す状態では、外鍔部3bの端面3b1がコレット1の端面1dに当接(接触)した状態となっている。
本体部材2の嵌入部2aは、基端側から先端側に向かって縮径されているコーン形状とさている。このため、図8に示す状態では、本体部材2の嵌入部2aに、コレット1のテーパ面5が受けられている状態である。また、コレット1の外径面1aとワークWの内径面とが接触乃至近接した状態である。
従って、この図8に示す状態から、軸部材3を矢印方向に引っ張れば、外鍔部3bを介してコレット1は矢印方向へ押される。コレット1が矢印方向へ押されれば、コレット1のテーパ面5がコーン形状の嵌入部2aに対してその傾斜にそって上昇していくことになる。これによって、コレット1が拡径し、コレット1の外径面1aと、ワークWの内径面Waとが圧接して、ワークWを把持することができる。すなわち、図8に示す把持装置は、コレットチャックを構成する。
従来には、コレットチャックでワークを把持するものとして、加工時(外径及びトラック溝の旋削時等)に主軸の回転方向の動きを拘束するものが提案されている(非特許文献2に記載の引型内径両割スプラインコレットチャック)。
ところで、ワークWが図10に示すように、軸心孔の内径面15に雌スプライン16が形成されるとともに、外径面17にトラック溝18が形成された内側継手部材20であれば、図11に示すように、主軸25に把持された状態で、トラック溝18がトラック溝加工用工具M1にて加工(旋削や研削)され、外径面17が外径面加工工具M2にて加工(旋削や研削)される。なお、トラック溝加工用工具M1にて加工される範囲は図12の18aであり、外径面加工工具M2にて加工される範囲は図12の17aである。
このため、ワークWが内側継手部材20であれば、図13と図14に示すように、チャック側(把持装置側)に、トラック溝加工時にその加工工具の逃げ部(逃げ溝10)を設ける必要がある。すなわち、図13と図14に示す把持装置Mは、先端中央部に、周方向に沿って複数個の工具逃げ溝10を有する***部11が形成された当て金部材12とを備える。そして、この当て金部材12から、軸部材13の先端コーン部14が***部11を介して外部(先端側)へ突出している。
また、ワークWである内側継手部材20の軸心孔に、コレット21のチャック部22が嵌入され、このチャック部22に軸部材13の先端コーン部14が嵌入される。この場合、チャック部22は、その外径面22aが円筒面とされ、その内径面22bがテーパ面とされ、軸部材13の先端コーン部14が嵌入される。また、チャック部22の周壁23にはスリット24が設けられている。
このため、軸部材13を矢印方向にワークWに対して前進させると、軸部材13の先端コーン部14の外径面14aがコレット21のチャック部22の内径面のテーパ面22bに対して摺動して、チャック部22が拡径し、ワークWの内径面の雌スプラインのチャック部22の外径面が圧接して、このワークWを把持できる。
http://www.yukiwa.co.jp.products/sc/「コレット引き型チャック 、製品カタログ」「ユキワ精工株式会社」平成30年6月15日 http://www.rikenseiki.co.jp.types/inner/「引型内径両割スプラインコレットチャック、製品カタログ」「理研精機株式会社」平成30年6月15日
非特許文献1に記載のもので、内径面15に雌スプライン16が形成された内側継手部材20をチャック(把持)した場合、コレット21の外径面が圧接する面は、雌スプライン16の凸歯16aの端面である。このため、その把持部としては図10(b)に示す範囲Hである。このため、把持部全体の面積が小さく、把持力不足が発生するおそれがある。このような場合、外径加工用工具M2やトラック加工用工具M1等でワークWを加工している際に、ワークWが主軸25(図11参照)の回転方向に滑るおそれが生じる。
ワークMが主軸25の回転方向に滑ることになれば、ワークWの黒皮残り、工具のワークWへの衝突、加工中に滑ることで発生する振動により工具M1,M2の早期欠損(損傷)等が生じることになる。
そこで、コレット1の外径面1aのスプライン16の凸歯16aの端面への圧接力を大きくして把持力を上げることが考えられる。しかしながら、把持力を上げると、雌スプライン16延いてはワークWが変形するおそれがあり、製品精度の低下を招くことになる。
ワークW(内径面15に雌スプライン16が形成されるとともに、外径面17にトラック溝18が形成された内側継手部材20)によってスプラインの位相が相違する場合があり、把持時にチャック側(把持装置側)とワークM側との位相合わせを行う必要が生じる。このような場合、理研精機株式会社の引型内径両割スプラインコレットチャック(非特許文献2に記載もの)を用いたとしても、この把持装置では対応することができなかった。
また、図13と図14に示すように、この把持装置側の逃げ溝10を有する場合、この把持装置側の逃げ溝10とワーク側の溝(トラック溝18)の位相も合わせる必要が生じる。しかしながら、このような位相合わせもこの図13と図14に示す把持装置では対応できなかった。
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、外径やトラック溝加工時において、ワーク(等速自在継手部品)が回転軸(主軸)に対して滑らず、しかも、加工中の加工工具のワークへの衝突を有効に防止できる等速自在継手部品の把持方法を提供するものである。
本発明の等速自在継手部品の把持方法は、内径面に雌スプラインが形成されるとともに、外径面に複数本のトラック溝が形成された等速自在継手部品を把持する等速自在継手部品の把持方法であって、等速自在継手部品を内径面から挟持するコレットチャックと、工具逃げ溝を有し等速自在継手部品の一方の端面を受ける当て金部材とを備え、当て金部材の工具逃げ溝とコレットチャックの廻り止めの位相とが合っている把持装置を用い、当て金部材の工具逃げ溝と等速自在継手部品のトラック溝の位相を合わせる位相合わせ工程と、等速自在継手部品のトラック溝と等速自在継手部品の雌スプラインの位相差を計測する計測工程と、計測工程の結果に基づいて、位相差が最も小さい雌スプラインの凹部に廻り止めを合わる合わせ工程と、合わせ工程後にコレットチャックによる等速自在継手部品を把持するチャック工程とを行い、コレットチャックにて等速自在継手部品を把持している状態で当て金部材にて等速自在継手部品を受けているものである。
本発明の等速自在継手部品の把持方法によれば、コレットチャックには、回り止めを有するので、コレットチャックの把持状態では、ワークが主軸(回転軸)の回転方向に滑るのを有効に防止できる。しかも、等速自在継手部品のトラック溝と等速自在継手部品の雌スプラインの位相差を計測し、この測定に基づいて雌スプラインの凹部に廻り止めを合わせるものであり、トラック溝の位相と雌スプラインの位相が種々相違するものであっても、安定して廻り止めを合わせることができる。また、当て金部材の工具逃げ溝と等速自在継手部品のトラック溝の位相を合わせることができる。このため、コレットチャックによる等速自在継手部品の把持状態で、等速自在継手部品に対してトラック溝の加工を行っても、工具逃げ溝によって、工具が等速自在継手部品に衝突するのを有効に回避することができる。
計測工程は、等速自在継手部品のトラック溝と等速自在継手部品の雌スプラインを撮像する画像処理にて行うことができる。画像処理とは、カメラなどから得た画像を加工して、欲しい画像情報を抽出する手法であり、等速自在継手部品のトラック溝と等速自在継手部品の雌スプラインの位相差を安定して計測することができる。この画像処理は、非線形な処理が容易であること,プログラムにより処理や処理パラメーターが変えられること、精度が高いことなどの利点がある。
金部材の工具逃げ溝と等速自在継手部品のトラック溝の位相を合わせる位相合わせ工程を行う位相合わせゾーンと、計測工程を行う計測ゾーンと、計測工程の結果に基づいて廻り止めを合わる合わせ工程を行う合わせゾーンと、コレットチャックによる等速自在継手部品を把持する把持ゾーンとに順次等速自在継手部品を搬送するように設定できる。このように、等速自在継手部品を搬送することによって、作業性に優れたものとなって、生産性に優れる。
前記計測工程から前記チャック工程までの等速自在継手部品の搬送は、等速自在継手部品のトラック溝に嵌合して位置決めする少なくとも一対の爪部材を備えた搬送パレットを用いることができる。このような搬送パレットを用いることによって、当て金部材の工具逃げ溝と等速自在継手部品のトラック溝の位相合わせを行うことができる。このため、当て金部材の工具逃げ溝と等速自在継手部品のトラック溝の位相が合わされた状態で、各工程を行うゾーンへ搬送でき、しかも、この位相が合った状態で、各ゾーンでの工程を行うことができ、各ゾーンの作業(工程)が安定する。
本発明の等速自在継手部品の把持方法では、ワークが主軸(回転軸)の回転方向に滑るのを有効に防止できるので、等速自在継手部品の黒皮残りや加工工具の衝突等を有効に防止でき、高品質の製品を提供できる。しかも、加工中の振動を抑えることができて、工具の早期の破損を有効に防止できる。また、トラック溝の位相と雌スプラインの位相が種々相違するものであっても、対応することができる。
本発明に係る等速自在継手部品の把持方法の工程を示す簡略図である。 本発明に係る等速自在継手部品の把持方法に用いる把持装置の要部拡大図である。 画像処理装置の簡略構成図である。 作業工程を示すブロック図である。 搬送テーブルに等速自在継手部品が保持されている状態を示し、(a)は斜視図であり、(b)は平面図である。 等速自在継手部品のトラック溝と雌スプラインの関係を示し、(a)は等速自在継手部品の平面図であり、(b)は(a)の要部拡大図である。 等速自在継手部品の把持状態を示し、(a)は底面図であり、(b)は(a)の要部拡大図である。 従来の把持装置の一部を断面で示す側面図である。 図8に示す把持装置のコレットを示す半裁断面図である。 等速自在継手部品である内側継手部材を示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)の要部拡大図である。 トラック溝及び外径面を仕上げ加工している状態の斜視図である。 トラック溝加工用工具及び外径面加工工具にて加工した部位を示す簡略図である。 従来の等速自在継手部品の把持方法に用いる把持装置の等速自在継手部品の把持状態を示す斜視図である。 図11に示す把持装置の要部断面図である。
以下本発明の実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。図1は、本発明に係る等速自在継手部品の把持方法の工程図を示す。等速自在継手部品は、この場合、図5(a)(b)に示すように、内径面31に雌スプライン32が形成されるとともに、外径面33に複数本のトラック溝34が形成された内側継手部材(内輪)35である。
この把持方法は、図1に示す把持装置Mを用いる。把持装置Mは、コレットチャック40と、コレットチャック40を受ける当て金部材41と、この当て金部材41を支持する主軸42とを備える。主軸42は、後述するように、駆動手段57(図3参照)を介して回転駆動する。駆動手段57はサーボモータ等のモータを備えたものであり、この駆動手段57が制御手段56(図3参照)にて制御させる。ここで、制御手段56は、例えば、CPU(Central Processing Unit)を中心としてROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターである。また、この制御手段56には、記憶手段としての記憶装置が接続される。記憶装置は、HDD(Hard Disc Drive)やDVD(Digital Versatile Disk)ドライブ、CD−R(Compact Disc-Recordable)ドライブ、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)等からなる。なお、ROMには、CPUが実行するプログラムやデータが格納されている。
コレットチャック40は、図11と図12に示すものと同様、その外径面43aが円筒面とされ、その内径面43bがテーパ面とされたチャック部43を有している。なお、内径面43bのテーパ面は先端(下端)に向かって縮径するテーパ面となっている。そして、このコレットチャック40のチャック部43には、図2に示すような廻り止め44が設けられている。この場合の廻り止め44は、図7(b)に示すように、雌スプライン32の一つの凹部32bに嵌合するロッド形状体で構成できる。
また、当て金部材41には、図11と図12に示すものと同様、図2に示すように、先端中央部に、周方向に沿って複数個の工具逃げ溝47を有する***部48が形成されている。そして、当て金部材41には、軸部材36の先端コーン部46が***部48を介して外部(先端側)へ突出している。そして、チャック部43に軸部材36の先端コーン部46が嵌入される。この場合、先端コーン部46の外径面46aも先端(下端)に向かって縮径するテーパ面となっている。また、先端コーン部46の周壁49には複数個(図例では、3個)のスリット49aが設けられている。
このため、軸部材36を矢印方向にワークである内側継手部材35に対して前進させると、軸部材36の先端コーン部46の外径面46a(図1参照)がコレットチャック40のチャック部43の内径面43b(図1参照)のテーパ面に対して摺動して、チャック部43が拡径し、内側継手部材35の内径面31の雌スプライン32にチャック部43の外径面43aが圧接して、この内側継手部材35を把持できる。この際、回り止め44を雌スプライン32の一の凹部32bに嵌合した状態となれば、主軸42の回転の際に、内側継手部材35の回転方向のすべりを有効に防止できる。
ところで、等速自在継手部品の把持方法は、図1に示すように、搬送パレット50上にワークとしての等速自在継手部品(内側継手部材35)を載置保持した状態で、順次各工程に搬送していくことになる。そして、工程には、図4に示すように、内側継手部材35を搬送パレット50に載せて、当て金部材41の工具逃げ溝47と等速自在継手部品35のトラック溝34の位相を合わせる位相合わせ工程S1と、画像処理を行う計測工程S2と、計測工程S2の結果に基づいて、位相差が最も小さい雌スプライン32の凹部32bに廻り止めを合わる合わせ工程S3と、合わせ工程S3後にコレットチャック40により等速自在継手部品35を把持するチャック工程S4とを備える。
搬送パレット50は、図5(a)(b)に示すように、基台51と、基台51上に配置される受け体52と、この受け体52に関して180°反対方向に配設される支柱53,53と、この支柱53,53に付設される爪部材54,54とを備える。
受け体52はその上面が平坦面とされた短円筒体乃至短円柱体等からなる。また、爪部材54,54は、支柱53,53の上部に相対向するようにワーク(等速自在継手:内側継手部材35)側へ突出し、トラック溝34に嵌合する形状となっている。このため、内側継手部材35を受け体52に載置すれば、一対の爪部材54,54をそれぞれ対応するトラック溝34,34に嵌合させることができる。従って、内側継手部材35は位置決めされた状態で、搬送パレット50上に載置固定されることになって、当て金部材41の工具逃げ溝47と等速自在継手部品35のトラック溝34の位相を合わせることができる。
また、画像処理を行う計測工程S2を行う計測ゾーンでは、搬送パレット50上に配置(載置)された状態の内側継手部材35のトラック溝34と雌スプライン32を撮像するカメラ55を備える。カメラ55は例えばCCDカメラやCMOSカメラ等で構成できる。そして、カメラ55にて撮像されたデータ(内側継手部材35のトラック溝34と雌スプライン32に関するデータ)は制御手段56へ送られ、このデータに基づいて、コレットの回り止め44の周方向位置を決定する。
合わせ工程を行うゾーンでは、当て金部材41を有する主軸42が配設される。この場合、当て金部材41にコレットチャック40が付設され、搬送パレット50上の内側継手部材35の上方位置に相対面するように配置される。また、この合わせ工程S3を行うゾーンと、内側継手部材35の把持するチャック工程S4を行う把持ゾーンとは同じゾーンである。
次に前記のように構成された把持装置を用いて内側継手部材35の把持方法を図1と図4等を用いて説明する。まず、工具逃げ溝47の位相と廻り止め44の位相とを合わせる。すなわち、一の工具逃げ溝47の周方向位置に回り止め44の周方向位置を合わせておく。
そして、位相合わせ工程S1を行う載置ゾーンにおいて、搬送パレット50に内側継手部材35を図5に示すように、位置決めした状態で載置固定する。そして搬送パレット50を計測ゾーンへ搬送する。なお、搬送する手段としては、搬送コンベア、搬送用ロボット、自走する台車等の種々の公知公用の搬送手段を用いることができる。
計測ゾーンへ搬送された内側継手部材35をカメラにて撮像する。そして、この画像に基づいて、トラック溝34と雌スプライン32のズレを検出する。この際、全トラック溝34に対して雌スプライン32の凹部32bのズレを検出し、トラック溝34の位置に対して一番ずれ量が少ない雌スプライン32の凹部32bを検出する。この凹部32bとこれに対応するトラック溝34を検出する。図6(a)(b)のGは、トラック溝34と雌スプライン32のズレ量を示している。
その後、搬送パレット50を把持ゾーンへ搬送する。そして、回り止め44の周方向位置を、前記計測ゾーンで決定した雌スプライン32の凹部32bの周方向位置に合わせる。この場合、制御手段56にて制御される駆動手段57の駆動によって主軸42をその軸心回りに例えば矢印A方向に回転(回動)させて合わせることになる。その状態で、主軸42を矢印B方向に下降させてコレットチャック40のチャック部43を内側継手部材35の中心孔に嵌入する。この状態で、軸部材36を前進させて、チャック部43を拡径させる。
これによって、図7(a)(b)に示すように、回り止め44が雌スプライン32の凹部32bに嵌合するとともに、チャック部43の外径面43aを雌スプライン32の凸部32aの端面に圧接させる。これによって、コレットチャック40を介して主軸42に内側継手部材35が把持される。この際、当て金部材41の工具逃げ溝47と等速自在継手部品35のトラック溝32の位相が合っている。
内側継手部材35が主軸42に把持された状態で加工室へ移動せる。この加工室で図11に示すように、コレットチャック40による等速自在継手部品35の把持状態で、等速自在継手部品35に対して外径面33の加工とトラック溝34の加工を可能とすることができる。
本発明の等速自在継手部品の把持方法によれば、コレットチャック40には、回り止め44を有するので、コレットチャック40の把持状態では、ワークとしての等速自在継手部品(内側継手部材35)が主軸(回転軸)25の回転方向に滑るのを有効に防止できる。また、当て金部材41の工具逃げ溝47と等速自在継手部品35のトラック溝32の位相を合わせることができる。このため、コレットチャック40による等速自在継手部品35の把持状態で、等速自在継手部品35に対してトラック溝34の加工を行っても、工具逃げ溝27によって、工具が等速自在継手部品35に衝突するのを有効に回避とすることができる。
従って、本発明では、等速自在継手部品35の黒皮残りや加工工具の衝突等を有効に防止でき、高品質の製品を提供できる。しかも、加工中の振動を抑えることができて、工具の早期の破損を有効に防止できる。また、等速自在継手部品35のトラック溝34と等速自在継手部品35の雌スプライン32の位相差を計測し、この測定に基づいて雌スプライン32の凹部32bに廻り止めを合わせるものであり、トラック溝34の位相と雌スプライン32の位相が種々相違するものであっても、安定して廻り止め44を合わせることができる。
計測工程S2は、等速自在継手部品35のトラック溝34と等速自在継手部品35の雌スプライン32を撮像する画像処理にて行うことができる。画像処理とは、カメラなどから得た画像を加工して、欲しい画像情報を抽出する手法であり、等速自在継手部品35のトラック溝と等速自在継手部品35の雌スプラインの位相差を安定して計測することができる。この画像処理は、非線形な処理が容易であること,プログラムにより処理や処理パラメーターが変えられること、精度が高いことなどの利点がある。
当て金部材41の工具逃げ溝47と等速自在継手部品35のトラック溝34の位相を合わせる位相合わせ工程S1を行う位相合わせゾーンと、計測工程S2を行う計測ゾーンと、計測工程S2の結果に基づいて廻り止めを合わせる合わせ工程を行う合わせゾーンと、コレットチャック40により等速自在継手部品35を把持する把持ゾーンとに順次等速自在継手部品35を搬送することができる。このように搬送することによって、生産性の向上を図ることができる。
計測ゾーンから把持ゾーンまでの等速自在継手部品35の搬送は、等速自在継手部品35のトラック溝34に嵌合して位置決めする少なくとも一対の爪部材54,54を備えた搬送パレット50を用いることができる。このような搬送パレット50を用いれば、位置決めされた状態で、等速自在継手部品35を搬送でき、各工程での位相合わせを安定して行うことができる。
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、等速自在継手部品として、前記実施形態では固定式のバーフィールド型等速自在継手の内側継手部材35であったが、他の固定式のアンダーカットフリー型等速自在継手の内側継手部材であってもよい。また、摺動式のクロスグルーブ型等速自在継手の内側継手部材であっても、摺動式のトリポード型等速自在継手の内側継手部材としてのトリポード部材等であってもよい。ところで、実施形態の内側継手部材35では、トラック溝34として8個であったが、8個に限るものではなく、6個や10個等であってもよい。また、爪部材54として、一対に限るものではなく、3個以上であってもよい。
31 内径面
32 雌スプライン
33 外径面
34 トラック溝
35 等速自在継手部品(内側継手部材)
40 コレットチャック
41 当て金部材
44 廻り止め
47 工具逃げ溝
50 搬送パレット
54 爪部材
S1 位相合わせ工程
S2 計測工程
S3 合わせ工程
S4 チャック工程

Claims (4)

  1. 内径面に雌スプラインが形成されるとともに、外径面に複数本のトラック溝が形成された等速自在継手部品を把持する等速自在継手部品の把持方法であって、
    等速自在継手部品を内径面から挟持するコレットチャックと、工具逃げ溝を有し等速自在継手部品の一方の端面を受ける当て金部材とを備え、当て金部材の工具逃げ溝とコレットチャックの廻り止めの位相とが合っている把持装置を用い、
    当て金部材の工具逃げ溝と等速自在継手部品のトラック溝の位相を合わせる位相合わせ工程と、等速自在継手部品のトラック溝と等速自在継手部品の雌スプラインの位相差を計測する計測工程と、計測工程の結果に基づいて、位相差が最も小さい雌スプラインの凹部に廻り止めを合わる合わせ工程と、合わせ工程後にコレットチャックによる等速自在継手部品を把持するチャック工程とを行い、コレットチャックにて等速自在継手部品を把持している状態で当て金部材にて等速自在継手部品を受けていることを特徴とする等速自在継手部品の把持方法。
  2. 計測工程は、等速自在継手部品のトラック溝と等速自在継手部品の雌スプラインを撮像する画像処理にて行うことを特徴とする請求項1に記載の等速自在継手部品の把持方法。
  3. 当て金部材の工具逃げ溝と等速自在継手部品のトラック溝の位相を合わせる位相合わせ工程を行う位相合わせゾーンと、計測工程を行う計測ゾーンと、計測工程の結果に基づいて廻り止めを合わる合わせ工程を行う合わせゾーンと、コレットチャックによる等速自在継手部品を把持する把持ゾーンとに順次等速自在継手部品を搬送することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の等速自在継手部品の把持方法。
  4. 前記計測工程から前記チャック工程までの等速自在継手部品の搬送は、等速自在継手部品のトラック溝に嵌合して位置決めする少なくとも一対の爪部材を備えた搬送パレットを用いることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の等速自在継手部品の把持方法。
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