JPH0561073B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工品を軸方向かつ径方向に位置決
めし、加工品を処理位置にクランプすると共に駆
動スプリングヘツドから位置決めしかつクランプ
した加工品までトルクを伝えるためのクランプ装
置を利用し、外周を研削する回転対称形加工品を
高速精密クランプするための方法に関する。本発
明は上記方法に従い外周を研削する回転対称形加
工品をクランプするための高速精密クランプ装置
にも関する。よつて本発明は、クランプ操作に関
連した加工品の位置決めのためのこれまで得られ
なかつた精度が得られ、加工品の処理中にこれら
精度が維持されるクランプ方法およびクランプ装
置の改善をするものである。

外周を研削しながら工具を通過するように回転
しなければならなかつた回転対称形加工品用クラ
ンプ方法およびクランプ装置は、これまで長い間
公知であつた。同じことは外周を研削することに
より処理する加工品についても云える。一般にか
かる加工品は、駆動スピンドルヘツド上に位置す
る３ジヨー形チヤツク内にクランプされ、チヤツ
クでは、回転軸に向いた３つのクランプジヨーが
一回で同時に行なわれる位置決めおよびクランプ
工程で加工品を径方向かつ軸方向に位置決めし、
よつて駆動スピンドルから加工品に駆動トルクが
伝達されるよう加工品を強固にクランプするよう
になつている。この公知のタイプのクランプ方法
は、通常のほとんどの製造作業に充分な通常のほ
とんどの製造上の公差に充分な製造公差内に維持
できる。しかしながらより最近は、外周を研削す
るための最新の技術により設定された規格に従
い、より小さい公差が要求されているので、公差
を越えることにより生じる製造廃棄品が増加し、
製造コストを高めている。

本発明の基本目的は、製造公差を小さくでき、
よつて製造廃棄品を少なくし、製造コストの増加
を防止できる位置決めおよびクランプ方法を提供
することにある。

上記タイプの方法で、上記目的は、フレームに
固定された第１装置部材内にまず加工品を径方向
に位置決めし、径方向に変位自在かつ回動自在に
取付けられ、回転力を伝達する第２装置部材内に
径方向に位置決めされた加工品を次にその位置で
クランプし、次に第２装置部材を軸方向に移動さ
せて、加工品をフレームに固定された第３装置部
材上の停止部材まで軸方向に変位することにより
径方向に位置決めされクランプされた加工品を最
終的に軸方向に位置決めする本発明により達成さ
れる。このような装置は、位置決め工程とクラン
プ工程を互いに極めて大きく分離できるので、ク
ランプ中および回転力伝達中に生じる反力は、位
置決め操作に作用せず、位置決め領域の摩耗によ
る位置決め公差を変化させたり増加することはな
い。この結果、小さい公差で加工品を処理でき、
同時に公差を越えることによつて生じた製造廃棄
品は、少なくなる。よつて本発明は、少ない製造
コストにて品質をかなり良くできる。実際に実験
してみると、本発明では径方向および軸方向の公
差を周辺研削のためにμｍレンジよりも低い範囲
内に容易に維持できることが判つた。

本発明の別の特徴によれば、本発明に係る方法
を実施する方法を実施するための高速精密クラン
プ装置が提案され、第１装置部材を構成する角柱
状支持部材を含み、前記支持部材はフレームに固
定され、この支持部材には加工品を径方向に位置
決めするための液圧式に調節自在な圧力ローラが
設けられ、本装置はそれ自体公知で、第２装置部
材を形成する駆動スピンドルヘツドを含み、前記
駆動スピンドルヘツドはフレームに回転自在に取
付けられ、ヘツドにはトルクを伝達するよう加工
品をクランプするためのコレツトが設けられ、本
発明に最後に第３装置部材を形成する軸方向停止
部材を含み、前記停止部材はフレームに固定さ
れ、加工品の軸方向の位置決めをするよう作動
し、ここで駆動スピンドルヘツドに固定されたコ
レツトハウジング内の径方向作動センタリングス
プリングにより変位自在に取付けられ、ドライバ
ーにより回転されるコレツトは、コレツト用スプ
リングにより閉位置へと引き寄せられ、両コレツ
トアームの後端には中空円錐体セグメントが設け
られ、コレツトが閉じられるとき前記中空円錐体
セグメントは、共に中空円錐体を形成し、またフ
レームに固定されスリーブ状ピストンと係合する
軸方向停止部材にはスリーブ状ピストンが軸方向
に変位自在に取付けられ、前記ピストンは液圧的
に駆動され、中空円錐体に対応するコレツト拡大
円錐体をその前方端に支持し、最後にコレツトを
前方に押圧するコレツト圧縮スプリングはピスト
ンとコレツトとの間に設けられ、更にコレツトと
コレツトハウジングの間に複数のコレツト上昇ス
プリングが設けられ、前記スプリングは互いに等
角度間隔で配置され、コレツトを前方に押圧す
る。このような態様のクランプ装置は、作動シー
ケンスを自動的に制御する一つのコンパクトな装
置により３つの工程から基本的に成る位置決めお
よびクランプ方法を公知の（しかし欠点のある）
クランプ装置と同じ程度に容易に実施できる。そ
の理由は装置のオペレータは通常のような加工品
を挿入し、クランプするだけでよいからである。

本発明の別の特徴によれば、コレツト上昇スプ
リングはコレツト圧縮スプリングと比較して全体
にゆるやかなスプリング作用をし、一方コレツト
閉スプリングはコレツト圧縮スプリングに比較し
て強いスプリング作用をすることが提案される。
このような態様によれば、互いに種々のスプリン
グを採用することにより複数の工程の作動シーケ
ンスを極めて容易な態様で制御できる。

本発明の別の特徴によれば、フレームに固定さ
れた軸方向停止部材は焼入れ鋼から形成された強
固に挿入された球状セグメントを有し、軸方向位
置決め操作中加工品の後端が前記軸方向停止部材
に当接する位置にてセグメントに研摩された平面
を設けることが提案される。このような態様によ
れば、フレームに固定された軸方向停止部材は回
転加工品が摺動自在に当接する位置にて極めてわ
ずかしか摩耗せず、よつて長時間にわたつて高度
の位置決め精度が維持できる。

本発明の別の特徴によれば、コレツトの拡大中
コレツトハウジングの壁に摺動自在に当接するコ
レツトの前方端には若干突出する焼入れ鋼球が強
固に挿入され、前記球はコレツトの拡大中にコレ
ツトハウジングの壁と接触することが提案され
る。このような態様によれば、コレツトとコレツ
トハウジングの間でも摩擦および摩耗が最小に維
持でき、よつて長時間にわたり高度の位置決め精
度が維持される。

以下一実施態様の添附図面を参照して本発明を
より完全に説明する。

研削装置フレーム１内には、高速精密クランプ
装置が内蔵されており、フレームには数個の装置
部材が固定されているが、他方の装置部材は回転
自在に取付けられ、駆動されるようになつてい
る。

クランプ装置の目的は、加工品２を径方向かつ
軸方向に位置決めし、かつ加工品の周辺を研削で
きるよう加工品をクランプすることにある。

クランプ装置は、３つの装置部材、すなわち加
工品２の半径方向の位置決め用の第１装置部材
と、加工品２をクランプするための第２装置部材
と、加工品２の軸方向位置決め用第３装置部材か
ら成る。本発明によれば、半径方向の位置決め、
クランプおよび軸方向クランプの操作は、これら
の３つの異なるが、協働する装置部材に割合てら
れているので、加工品２は、同じ加工品２のクラ
ンプにより悪影響されることなく加工品２を位置
決めできる。この結果、位置決め操作しながら加
工品をクランプできるので、特に精密に対する大
きな要求を満すことができる。

加工品２を半径方向に位置決めするための第１
装置部材は、フレームに固定され、圧力ローラ４
が設けられた角柱状支持部材３から成る。この装
置自体は公知であり、他の装置部材と協働すると
いう点では新規である。

加工品２をクランプするための第２装置の部材
は、第１コレツト部材５から形成されたコレツト
５，６と前記コレツト部材上に枢着された第２コ
レツト部材６から主に成る。２つのコレツト部材
５および６は、第１，２および３図に示されてい
る閉位置にコレツト閉スプリング７により互いに
引き寄せられている。閉位置では、コレツト部材
５および６のクランプジヨーはスプリング圧力に
よりきつく加工品２に係合するので、加工品２の
周辺の研削に必要な回転運動はコレツト５，６か
ら加工品２へ伝えることができる。かかるコレツ
トそれ自体は新規であるが、本発明に係るコレツ
トは、特殊な構造上の形状および他の装置部材と
協働する点で新規である。このコレツト５，６
は、回転力を伝えるようドライバー８を介してコ
レツトハウジング９に接続されており、コレツト
５，６はセンタリングスプリング１１，１２，１
３により前記コレツトハウジング内に径方向に変
位自在に取付けられている。コレツトハウジング
９はベルト１４を介して駆動モータ（図示せず）
によつ駆動される駆動スピンドルヘツド１０に強
固に固定されている。

加工品２を軸方向に位置決めするための第３装
置部材は、軸方向停止部材１５により形成され、
この軸方向停止部材１５はフレームに固定され、
これ自体も公知であるが、他の装置部材と協働す
る点で新規である。

本発明に係るクランプ方法は、フレームに固定
された角柱状支持部材３と圧力ローラ４により第
１装置部材内にまず加工品を半径方向の位置決め
することから成る。すでに半径方向の位置決めが
完了した加工品２を次にコレツト５，６により第
２装置部材内にクランプするが、コレツト５，６
にはセンタリングスプリング１１，１２，１３内
に変位自在に取付けられている。クランプ中、コ
レツトハウジング９について、もし反力が生じる
と、コレツト５，６の位置従つて加工品２の位置
及びその半径方向の位置決めに悪影響を及ぼす
が、コレツト５，６の変位自在な取付けのため、
そのような反力は生じない。最後にすでに半径方
向の位置決めが完了し、かつコレツト５，６を軸
方向に移動させて、クランプも完了している加工
品２をフレームに固定されている軸方向停止部材
１５までの軸方向変位により軸方向にも位置決め
する。これにより、加工品２の位置決めおよびク
ランプが終了し、加工品２の処理を開始できる。

図面に例示するクランプ装置では、本発明に係
る作動シーケンスは簡単でかつ構造的手段により
自動的に制御される。

加工品２の半径方向の位置決めのための第１装
置部材が自動開閉できるようにするため、二重端
レバーの一端に圧力ローラ４が取付けられてお
り、液圧調節部材１７は前記レバーの他端に係合
し、前記調節部材は従来の構造体の制御手段（図
示せず）により加工品２が挿入された後、圧力ロ
ーラ４を加工品２に当接するので、前記加工品の
半径方向の位置決めができる。

加工品２のクランプ用第２装置部材の自動開閉
ができるようコレツト部材５，６の双方の後端
（加工品２から反対側）に中空円錐セグメント、
１８，１９が設けられ、これらセグメントはコレ
ツト５，６が閉じたとき連続的な中空円錐体１
８，１９を形成する。軸方向停止部材１５にはス
リーブ状ピストン２０が軸方向に変位自在に取付
けられ、このピストンはフレームに固定された前
記停止部材に係合し、その前方端で中空円錐体１
８，１９に対応するコレツト拡大円錐体２１を支
持している。ピストン０とコレツト５，６の間に
はコレツト圧縮スプリングが設けられ、このスプ
リングはピストン２０とコレツト５，６を離間す
るよう押圧する。すなわち前記スプリングはコレ
ツト５，６を前方に押圧し、ピストン２０を後方
に押圧する。コレツト５，６とコレツトハウジン
グ９との間には４つのコレツト上昇スプリング２
３，２４，２５および２６も設けられており、こ
れらスプリングは、コレツトハウジング９の前方
壁から後方にコレツト５，６を離間するよう押圧
する。ピストン２０は、公知の構造の液圧ピスト
ンであり、このピストンはコレツト圧縮スプリン
グ２２に抗して液圧導管２７および２８を通して
前進でき、フレツト圧縮スプリング２２の回復力
により復帰できる。液圧制御手段（図示せず）は
従来の構造体である。

作動サイクルは、液圧前進ピストン２０によつ
て開始し、コレツト上昇スプリング２３，２４，
２５，２６の圧縮によりコレツト圧縮スプリング
２２を介してコレツト５，６に加えられる力は、
コレツトハウジング９の前方壁上の停止部材から
離間する前方方向にコレツト５，６を移動させ、
その後更にピストン２０が前進すると、前記ピス
トンのコレツト拡大円錐体２１は中空円錐セグメ
ント１８，１９に当接し、前記セグメントを離間
し、よつてレツト閉スプリング７の力に抗してコ
レツト５，６を開く。同時にフレームに固定され
た角柱状支持部材３から調節部材１７を介して制
御手段（図示せず）により圧力ローラ４が上昇さ
れる。このような状況下でクランプ装置が開けら
れ、内部に新しい加工品２をすぐに挿入できるよ
うになる。

加工品挿入後、例えば制御ボタンを押すと、制
御手段が附勢され、次に開始する作動サイクルが
スタートする。

加工品２が径方向かつ軸方向の所定位置にクラ
ンプされた後、加工品は第３プロセスとして径方
向に位置決めされる。ピストン２０は液圧により
復帰される。すなわちピストンはコレツト上昇ス
プリング２３，２４，２５，２６およびコレツト
圧縮スプリング２２の圧力により元に戻る。この
運動はコレツト拡大円錐体２１も元へ戻すので、
コレツト５，６は、コレツト閉スプリング７の作
用によりまず閉じ、よつてすでに径方向に位置決
めされていた加工品２をクランプする。ピストン
２０が更に戻ると、コレツト５，６は、コレツト
上昇スリング２３，２４，２５，２６の作用によ
りコレツトハウジング９の前方壁から上昇する。
よつてコレツト５，６は前記加工品の後端部がフ
レームに固定されている軸方向停止部材１５に当
接するまで径方向に位置決めされかつクランプさ
れた加工品２を戻し、径方向に位置決めされかつ
クランプされた加工品２は軸方向にも位置決めさ
れる。ピストン２０が完全に戻ると、コレツト圧
縮スプリング２２は完全に張力がなくなる。次に
加工品２を処理でき、この処理目的のため、径方
向または軸方向位置決め手段を介してトルクを伝
えることなくベルト１４、駆動スプリングヘツド
１０、コレツトハウジング９、ドライバー８およ
びコレツト５，６を介して回転できる。加工品２
の位置決めはトルクの伝達によつては影響され
ず、よつて極めて正確に維持される。コレツト上
昇スプリング２３，２４，２５，２６がコレツト
圧縮スプリング２２に比して全体にゆるやかなス
プリング作用をし、一方コレツト閉スプリング閉
スプリング７がコレツト圧縮スプリング２２に比
して強いスプリング作用をするとき互いに種々の
スプリングを採用すると、方法工程の自動シーケ
ンスが極めて容易に実施される。

加工品の処理の後には、作動サイクルが完了
し、処理済み加工品２の取外しのためクランプ装
置を開けるまで逆のシーケンスで上記クランプ目
的の方法工程を実行するようピストン２０の前進
運動によりクランプ装置を再び開ける。

フレームに固定された停止部材１５と加工品２
との間の摺動摩擦を減少するため、接触面領域に
ある前記停止部材は、焼入れ鋼から形成された挿
入球状セグメント状であり、その平面は研磨され
ている（このセグメントは第１図に示されている
が、特別な参照番号は付けてない）。

コレツト５，６とコレツトハウジング９の前方
壁との間の摺動摩擦を減少するためコレツト５，
６の前方端には焼入れした鋼球２９が強固に挿入
されており、これら球は若干突出し、コレツトハ
ウジング９の前方壁と接触する。実際に製造に使
用すると、めくら穴に鋼球２９を挿入し、内部に
接着することが容易でかつ安価であることが判つ
た。

本発明に係るクランプ装置の実際的実施態様で
は、種々の変更が可能である。本発明の本質的特
徴は、クランプに使用される装置部材は、実際的
意味において位置決めに使用される装置部材と独
立していることにある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る方法を説明するために
も使用される高速精密クランプ装置の第３図の
−線に沿う断面図、第２図は第１図の装置の一
部、すなわちコレツトおよびコレツトハウジング
の第３図の−線に沿う断面図、第３図はコレ
ツトの側面図および第１図の−線に沿つたコ
レツトハウジングの長手方向断面図、第４図は圧
力ローラが設けられた角柱状支持部材の側面図で
ある。 ２……加工品、３……角柱状支持部材、４……
圧力ローラ、５，６……コレツト、７……コレツ
ト閉スプリング、８……ドライバー、９……コレ
ツトスプリング、１０……駆動スピンドルヘツ
ド、１１，１２，１３……センタリングスプリン
グ、１５……軸方向停止部材、１８，１９……円
錐体、２２……圧縮スプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加工品を軸方向かつ径方向に位置決めし、加
   工品を処理位置にクランプすると共に駆動スピン
   ドルヘツドから、位置決め済みかつクランプ済み
   加工品までトルクを伝えるためのクランプ装置を
   利用し、外周を研削する回転対称形加工品を高速
   精密クランプする方法において、 フレームに固定された第１装置部材３，４内に
   まず加工品を径方向に位置決めし、径方向に変位
   自在かつ回転自在に取付けられ、回転力を伝達す
   る２装置部材５，６内に第１装置部材３，４で径
   方向に位置決めされた位置で加工品２を次にクラ
   ンプし、次に、第２装置部材５，６を軸方向に移
   動させ、前記径方向に位置決め済みかつクランプ
   済み加工品２を、フレームに固定された第３装置
   部材１５の停止部材まで移動させて、最後に軸方
   向に位置決めすることを特徴とする高速精密クラ
   ンプ方法。 ２ 第１装置部材を形成する角柱状支持部材３が
   フレームに固定されるよう取付けられ、この支持
   部材には加工品２を径方向に位置決めするための
   液圧式に調節自在な圧力ローラ４が設けられてい
   ること、第２装置部材を形成する駆動スピンドル
   ヘツド１０が研削機のフレーム内に回転自在に取
   付けられており、このヘツドには回転力を伝達す
   るような方法で径方向に位置決めされた位置で加
   工品２をクランプするためのコレツト５，６が設
   けられていること、そのコレツト５，６を軸方向
   に移動させ、前記径方向に位置決め済みかつクラ
   ンプ済み加工品２を、フレームに固定された軸方
   向停止部材１５の停止部材まで移動させて、軸方
   向に位置決めするように設けられていること、駆
   動スピンドルヘツド１０に固着されたコレツトハ
   ウジング９内に径方向に作動するセンタリングス
   プリング１１，１２，１３により径方向に変位自
   在に取付けられ、ドライバー８を介して回転され
   るコレツト５，６がコレツト閉スプリング７によ
   り閉位置へ引き寄せられ、両コレツトアーム５お
   よび６の後端には中空円錐体セグメント１８およ
   び１９が設けられ、前記セグメントはコレツト
   ５，６が閉じられていると共に中空円錐体１８，
   １９を形成すること、スリーブ状のピストン２０
   は、ハウジングに固着され前記ピストンと係合す
   る軸方向停止部材１５に軸方向に変位自在に取付
   けられ、前記ピストンは液圧駆動され、ピストン
   の前方端で中空円錐体１８，１９に当接するコレ
   ツト拡大円錐体２１を支持すること、コレツト圧
   縮スプリング２２はコレツト５，６を前方に押圧
   すると共にピストン２０とコレツト５，６の間に
   設けられ、互にコレツト５，６とコレツトハウジ
   ング９の間に複数のコレツト上昇スプリング２
   ３，２４，２５，２６が設けられ、前記スプリン
   グは互いに等しい角度間隔に配置され、コレツト
   ５，６を後方へ押圧することを特徴とする、外周
   を研削する回転対称形の加工品をクランプするた
   めの高速精密クランプ装置。 ３ コレツト上昇スプリング２３，２４，２５，
   ２６はコレツト圧縮スプリング２２と比較して全
   体にゆるやかなスプリング作用をし、一方コレツ
   ト閉スプリング７はコレツト圧縮スプリング２２
   に比較して強いスプリング作用をすることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の高速精密クラ
   ンプ装置。 ４ フレームに固定された軸方向停止部材は焼入
   れ鋼から形成された強固に挿入された球状セグメ
   ント１５を有し、軸方向位置決め操作中加工品２
   の後端が前記軸方向停止部材に当接する位置にて
   セグメントに研摩された平面が設けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２または３項記
   載の高速精密クランプ装置。 ５ コレツト５，６の拡大中コレツトハウジング
   ９の壁に摺動自在に当接するコレツト５，６の前
   方端には若干突出する焼入れ鋼球２９が強固に挿
   入され、前記球はコレツト５，６の拡大中にコレ
   ツトハウジング９の壁と接触することを特徴とす
   る特許請求の範囲第２〜４項のいずれかに記載の
   高速精密クランプ装置。