(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持角筒内に前部開口より先端係止爪を張出させ、押出端部を後部開口より張出させたバイスピンを多数スライド自在に積層収納するとともに、収納された前記バイスピン群をワーク形状に倣わせたうえ、スライド方向と直交する方向から締め付けて先端をワーク形状に合わせてロックする押圧部材を設けた形状倣い機構であって、
保持角筒内に収納されるバイスピンは、その断面形状を押圧部材による締付方向に対して４５°傾斜させた正方形とし、
前記押圧部材の断面を三角形として各バイスピンの楔部斜面と押圧部材の斜面とを密接させ、また前記保持角筒の内面にも断面三角形の受け駒を配置して各バイスピンの楔部斜面と受け駒の斜面とを密接させたことを特徴とする形状倣い機構。
【請求項２】
バイスピンが複数のユニットからなることを特徴とする請求項１に記載の形状倣い機構。
【請求項３】
バイスピン群が単体のバイスピンまたは複数のユニットからなるバイスピンまたはこれらを組み合わせて構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の形状倣い機構。
【請求項４】
隣接する各バイスピンの楔部先端間に空隙を形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の形状倣い機構。
【請求項５】
押圧部材のリセット及びロックを自動化することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の形状倣い機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワークの３次元形状に倣わせてワークを確実に把持するクランプや治具として用いることができる形状倣い機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークの２次元形状に対応するよう多数のスライド自在なグリップを並設させたグリップ面可変バイスがある（例えば、特許文献１参照）また、ワークの３次元形状に対応するよう多数のプランジャを多段に配設させた挟持装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１のものは３次元形状のワークに対応できないうえに、１列のグリップではワークを安定して支持できないというも問題がある。また、特許文献２のものでは流体圧でプランジャを作動させるため、ワークを支持する度にワークの３次元形状に倣わせるため、支持に時間がかかるという問題がある。また、プランジャを用いるため、装置が大型化し取回しが難しくなるうえに高価となる。さらに、支持中、プランジャを作動させ続けるためランニングコストが増大するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】登録実用新案第３０３０２３７号公報
【特許文献２】特開平８−３００２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、バイスピンをワーク形状に倣わせて３次元形状にロックすることができるので、同一形状のワークを素早く確実に把持できるクランプや治具として最適な形状倣い機構を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、保持角筒内に前部開口より先端係止爪を張出させ、押出端部を後部開口より張出させたバイスピンを多数スライド自在に積層収納するとともに、収納された前記バイスピン群をワーク形状に倣わせたうえ、スライド方向と直交する方向から締め付けて先端をワーク形状に合わせてロックする押圧部材を設けた形状倣い機構であって、保持角筒内に収納されるバイスピンは、その断面形状を押圧部材による締付方向に対して４５°傾斜させた正方形とし、前記押圧部材の断面を三角形として各バイスピンの楔部斜面と押圧部材の斜面とを密接させ、また前記保持角筒の内面にも断面三角形の受け駒を配置して各バイスピンの楔部斜面と受け駒の斜面とを密接させたことを特徴とするものである。
【０００７】
なお、バイスピンが複数のユニットからなるものとしたり、バイスピン群が単体のバイスピンまたは複数のユニットからなるバイスピンまたはこれらを組み合わせて構成されるものとしたり、隣接する各バイスピンの楔部先端間に空隙を形成したものとしたり、押圧部材のリセット及びロックを自動化したりしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、保持角筒内に前部開口より先端係止爪を張出させ、押出端部を後部開口より張出させたバイスピンを多数スライド自在に積層収納するとともに、収納された前記バイスピン群をワーク形状に倣わせたうえ、スライド方向と直交する方向から締め付けて先端をワーク形状に合わせてロックする押圧部材を設けた形状倣い機構であって、保持角筒内に収納されるバイスピンはその断面形状を、押圧部材による締付方向に対して４５°傾斜させた正方形とし、前記押圧部材の断面を三角形として各バイスピンの楔部斜面と押圧部材の斜面とを密接させ、また前記保持角筒の内面にも断面三角形の受け駒を配置して各バイスピンの楔部斜面と受け駒の斜面とを密接させたから、ワーク形状に倣わせたバイスピンの先端を楔効果により確実にロックできるので、あらゆる形状のワークを的確に支持するクランプとしたり、治具としたりすることは勿論、同形状のワークを支持する際は、バイスピンのワーク形状を変更しなくてよいので、ワークの支持に要する時間を短縮できるので効率よく、且つ安全確実にワークを支持することができる。
【０００９】
請求項２のように、バイスピンが複数のユニットからなるものとすることにより、複雑な形状をしているワークも的確に把持できる。
【００１０】
請求項３のように、バイスピン群が単体のバイスピンまたは複数のユニットからなるバイスピンまたはこれらを組み合わせて構成されるものとすることにより、単純な形状のワークは勿論、複雑な形状のワークや部分的に複雑な形状を有するワークも確実に把持できる。
【００１１】
請求項４のように、隣接する各バイスピンの楔部先端間に空隙を形成したことにより、塵埃などによりバイスピンの頂点同士が当接することを防止できるので楔効果が失われることを的確に防ぐことができる。
【００１２】
請求項５のように、押圧部材のリセット及びロックを自動化することにより、人手を要することなくワークの脱着把持を行うことができるので安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す一部切欠斜視図である。
【図２】同じく正面図である。
【図３】同じく拡大して示す正面図である。
【図４】同じく図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】同じく図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明の実施装置を示す平面図である。
【図７】同じく側面図である。
【図８】同じく正面図である。
【図９】バイスピン間に断面形が小さい複数のユニットよりなるバイスピンを配置させた正面図である。
【図１０】バイスピン間に一つ置きに断面形が小さい複数のユニットよりなるバイスピンを配置させた正面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態を示す一部切欠平面図である。
【図１２】同じく正面図である。
【図１３】同じく側面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態を示す一部切欠平面図である。
【図１５】同じく正面図である。
【図１６】(ａ）正四角形よりなるバイスピンの正面図である。(ｂ）ひし形よりなるバイスピンの正面図である。(ｃ）六角形よりなるバイスピンの正面図である。
【図１７】(ｄ）４つの正四角形を組み合わせたユニットよりなるバイスピンの正面図である。(ｅ）２つの正三角形を組み合わせたユニットよりなるバイスピンの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の第１の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。
１は形状倣い機構であり、該形状倣い機構１は保持角筒２と保持角筒２内に積層収納され、先端をワークＷ形状に倣わせて出没できる多数の固定自在な楔部３ｃを有するバイスピン３とからなる。また、バイスピン３はワークＷに必要とする締付力に応じて図１〜１０に示されるように複数列配置させたものとしても、図１１〜１５に示されるように、水平区画壁２ａにより上下に分割される単列のバイスピン３を上下に配置させたものとしてもよい。
【００１５】
前記保持角筒２は前部開口と後部開口とが形成されるもので、前部開口よりバイスピン３の先端係止爪３ａが張出され、後部開口よりバイスピン３の押出端部３ｂが張出されるものである。２ｂは保持角筒２内のバイスピン３群を必要に応じて左右に分割する垂直区画壁であり、該垂直区画壁２ｂはバイスピン３群をロックする締付力を越える大きな受け面を必要とする場合や、ワークＷの被支持面の凹凸形状が左右や上下で大きく異なるときに、バイスピン３の断面径や先端形状を左右あるいは上下で変更する際に用いるものであり、必ずしも必要とするものではなく、片側のバイスピン３群を切り欠いた図３に示されるように、片側のバイスピン３群のみの形状倣い機構１としてもよいことはいうまでもない。
【００１６】
なお、バイスピン３の押出端部３ｂは図１〜１０に示されるもののように、手動で整列させたうえワークＷに当接させて倣わせるようにしても、図１１〜１３に示されるように、バイスピン３の押出端部３ｂを覆うチャンバー１８を形成し、該チャンバー１８に空気圧を供給する管継手１８ａを接続して空気圧でワークＷ形状に倣わせるようにした流体圧機構を用いれば倣いを自動化できる。空気圧でバイスピン３をスライドさせる場合は、バイスピン３の各周面軸方向に押出端部３ｂから略中間部にわたる細溝１９を形成し、該チャンバー１８に供給される空気圧を細溝１９に流入させることにより摩擦抵抗を軽減と塵埃の吹き飛ばしを行なってバイスピン３のスライドを円滑にするとともに、細溝１９の先端に空気を当てることによりバイスピン３に押出力を与えることが好ましい。
【００１７】
また、図１４、１５に示されるように、進退動されるＴ字状の突き出し板１７によりバイスピン３の各押出端部３ｂを同時に突き出してリセット整列を行なったうえ、バイスピン３をワークＷに当接させてバイスピン３をワークＷ形状に倣うようにしてもよい。なお、突き出し板１７はアクチュエータ等の動力を用いて突き出せば自動化することができることはいうまでもない。
【００１８】
また、保持角筒１の一側内面には図１、２、３、５に示されるように、収納された前記バイスピン３群をそのスライド方向と直交する方向から締め付けて動き止めロックする複数の押圧部材４が上下スライド自在に取り付けられている。押圧部材４は三角形の断面形状を有するもので、その前後端縁は保持角筒２の前部開口縁と後部開口縁に係止される係止辺４ａが形成されて押圧部材４が外れないようにしている。
【００１９】
なお、押圧部材４はバイスピン３間に交互に形成される空隙に一つずつ配置されたものとしているが、複数のバイスピン３を受ける溝を複数列形成したブロック状のものとしてもよいことはいうまでもない。
【００２０】
前記押圧部材４は保持角筒２に取り付けられた締付ボルト５により対向面に向けて押圧されるので、押圧部材４の先端に形成される両斜面または片斜面に当接されるバイスピン３を上下及び前方へ押圧する。この押圧力は順次隣接されるバイスピン３に伝播されて最奥部のバイスピン３に加えられる。最奥部のバイスピン３は保持角筒２にスライド自在に設けられている受け駒６に受け止められるので、最前列のバイスピン３に加えられた押圧力はバイスピン３全体に作用して締め付けることとなり、バイスピン３群は先端をワークＷ形状に倣わせてロックされる。
【００２１】
なお、押圧部材４は締付ボルト５を締め付けることにより押圧力を与えバイスピン３群をロックするようにしているが、図１１、１２、１３に示されるように、カム機構５０を用いてバイスピン３をワンタッチで締め付けてロックするようにしてもよい。該カム機構５０は押圧部材４に固定ボルト５１により位置調節自在に固定されるカム板５２と、該カム板５２に当接する偏心カム５３と、偏心カム５３をキー止めする偏心カム軸５４と、該偏心カム軸５４を軸支する保持角筒２に取り付けられた軸受５５と、偏心カム５３を回動させる操作ハンドル５６とからなる。なお、操作ハンドル５６は手動で操作されるようになっているが、操作ハンドル５６をアクチュエータにより作動するようにすれば、ロック・アンロックを自動化できることとなる。
【００２２】
また、図１４、１５に示されるように、アクチュエータにより駆動されるカム機構５０によりバイスピン３を自動的にワンタッチで締め付けてロックするようにしてもよい。前記カム機構５０は押圧部材４に固定ボルト５１により位置調節自在に固定されるカム板５２と、該カム板５２に当接する偏心カム５３を先端に形成したリンク５７ａと、該偏心カム５３を軸支する偏心カム軸５４と、該偏心カム軸５４を軸支する保持角筒２に取り付けられた軸受５５と、前記リンク５７ａと枢着されるリンク５７ｂと、該リンク５７ｂにシリンダロッドを介して枢着されるアクチュエータとしてのシリンダ５８とからなる。なお、アクチュエータは流体圧に限ることはなく電動アクチュエータでもよいことはいうまでもない。また、ロック機構もカム機構に限るものではなく、トグル機構等バイスピン３に押圧力を加えるものであればなんでもよいことはいうまでもない。
【００２３】
また、前記押圧部材４の先端に形成される三角形状の両斜面や片斜面は最前列のバイスピン３群の端面に生じる空隙に配置されるもので、バイスピン３の断面形状を対角線方向に半割りした１／２形状または、水平及び垂直の対角線方向に分割した１／４形状としている。このように押圧部材４の先端を斜面とすることによりバイスピン３同士が締め付けられるようになっている。
【００２４】
前記、バイスピン３は断面形状を、押圧部材４による締付方向に対して４５°傾斜させた正方形としている。バイスピン３は保持角筒２内におけるスライド方向をＺ方向として、これに対して垂直なＸ−Ｙ方向に押圧力を加える楔部が締付方向と直交する軸線を中心とした線対称に形成したものとし、楔部３ｃの先端が締付方向に向くように配置させて保持角筒１内に積層収納することにより、隣接されるバイスピン３の楔部３ｃの斜面同士を密接させている。このように楔部３ｃの斜面を密接させることにより、押圧部材４による押圧力が楔効果により前方及び上下方向のバイスピン３に向かって増力されつつ伝播されるようなっている。なお、バイスピン３の断面形状は図１６の（ａ）に示されるように、締付方向に楔部３ｃが形成されるよう４５度傾けた正四角形とする。
【００２５】
また、隣接するバイスピン３の楔部３ｃの先端は平坦に加工されて、突き合わされるバイスピン３の楔部３ｃの先端に空隙７が形成されるようになっている。こうすることにより先端間に塵埃等が噛み込んでも楔効果が働くようになっている。また、バイスピン３の先端係止爪３ａは先端を弧状としているが、ワークＷの形状に合わせて尖り先としてもよい。また、バイスピン３の材質も金属に限定されるものではなく、ゴムやプラスチックとしたり、摩耗の激しい先端のみを交換自在としたりしてもよいことはいうまでもない。
【００２６】
図１、２、３に示されるように、保持角筒２の上下内面及び押圧部材４の対向内側面にはバイスピン３を受ける固定側の受け駒６がスライド自在に多数取り付けられている。該受け駒６の断面は三角形であり、各バイスピンの楔部斜面と受け駒の斜面とを密接させている。その前後端縁は保持角筒２の前部開口縁と後部開口縁に係止される係止辺６ａが形成されている。８は形状倣い機構１取付用のねじ孔である。
【００２７】
また、前記受け駒６の先端に形成される三角形状の両斜面や片斜面は最上列、最下列及び最奥列のバイスピン３群の端面に生じる隙間に配置されるもので、バイスピン３の断面形状を対角線方向に半割りした１／２形状または、水平及び垂直の対角線方向に分割した１／４形状としている。このように受け駒６の先端を斜面とすることにより、バイスピン３の斜面と当接して押圧することにより、楔効果により押圧力は順次前方のバイスピン３に伝播されてゆき、前方及び上下方向のバイスピン３を強固に締め付け先端をワーク形状に合わせることができる。
【００２８】
さらに、図１１〜１５に示される受け駒６のように、単列のバイスピン３を水平区画壁２ａの上下に配置する場合は、各単列のバイスピン３の上下及び前端にスライド自在に取り付けるものとする。３ｄはバイスピン３の基端に取り付けられたストッパピンであり、該ストッパピン３ｄはバイスピン３が保持角筒２から抜け出すことを防止するものである。６ｂは受け駒６を保持角筒２に固定するためのキーである。
【００２９】
図６、７、８は本発明の形状倣い機構１を組み込んだシリンダヘッド把持装置の実施例であり、該シリンダヘッド把持装置はワークＷとしてのシリンダヘッドをクランプする左右の形状倣い機構１と、該形状倣い機構１のスライド移動させるねじ送り装置１０とからなり、左右の形状倣い機構１はベース１１に取り付けられたリニアガイド１２にブラケット１３を介してスライド移動自在に取り付けられている。また、形状倣い機構１のバイスピン群３は２分割されたものとしている。
【００３０】
前記ねじ送り装置１０は駆動モータ１４により回動される送りねじ１５をブラケット１３に形成した雌ねじ１６に螺挿させたものである。
【００３１】
このような装置でワークＷをクランプするには、先ず、形状倣い機構１の締付ボルト５を緩めて整列されている各バイスピン３を自由にスライドできるようにする。次いで、ねじ送り装置１０の駆動モータ１４を作動させて送りねじ１５を逆回動させて、左右の形状倣い機構１を開放させたうえ、ワークＷとしてのシリンダヘッドを形状倣い機構１間に配置させた後、駆動モータ１４を正回動させて、左右の形状倣い機構１を閉じれば、ワークＷとしてのシリンダヘッドに当接した各バイスピン３は保持角筒２内をスライドしてワークＷのクランプ面形状に応じて外方に押し出される。
【００３２】
各バイスピン３が押し出された状態で左右の形状倣い機構１の締付ボルト５を締め付ければ、押圧部材４の斜面によりバイスピン３の斜面は押圧される。斜面を押圧されたバイスピン３は楔効果で順次隣接されている各バイスピン３を押圧するので、押圧力は順次前方及び上下方向のバイスピン３に伝播されていく。
【００３３】
そして、保持角筒２にスライド自在に取り付けられている固定側の受け駒６に押圧力は伝播されることにより、バイスピン３群は保持角筒２に確実に動き止めロックされるので、ワーク形状にバイスピン３の先端はロックされる。このようにバイスピン３群がワーク形状にロックされた後、同一形状のワークＷのクランプの際には、ワークＷ形状に倣わせることなくクランプを行えるので、クランプ時間は短縮され効率よく加工や搬送を行うことができる。なお、形状倣い機構１からワークＷを外す場合は、前記と逆の操作を行えばよいことはいうまでもない。
【００３４】
また、図９はバイスピン３間にバイスピン３より断面形を小さくした正四角形の複数のユニット３０よりなるバイスピン３を配置させたものであり、該ユニット３０は正四角形のバイスピン３断面の各辺を２等分した４本の細形バイスピンを束ねたもので、ユニット３０よりなるバイスピン３は押圧部材４や固定側の受け駒６に受けられている。また、図１０はユニット３０よりなるバイスピン３を上下の受け駒６に一つ置きに受けるようにしたものである。このようにバイスピン３の断面の各辺を２等分してバイスピン３と相似形の細形バイスピンを４本束ねたものとすることにより、ワークＷの複雑な形状に倣い的確に密着して把持力を向上させることができる。複数のユニット３０を組み合わせたバイスピン３の楔部３ｃは組み合わされた正四角形の各ユニット３の斜面によって形成される。
【００３５】
なお、ユニット３０は正四角形の単体のバイスピン３の断面の各辺を２等分したものとしているが、３等分したり４等分したりしてもよいことはいうまでもない。また、ユニット３０よりなるバイスピン３は押圧部材４や受け駒６に当接しないバイスピン３間に配置させてもよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３７】
１   形状倣い機構
２   保持角筒
2a   水平区画壁
2b   垂直区画壁
３   バイスピン
3a   先端係止爪
3b   押出端部
3c   楔部
3d   ストッパピン
４   押圧部材
4a   係止辺
５   締付ボルト
６   受け駒
6a   係止辺
6b   キー
７   空隙
10   ねじ送り装置
11   ベース
12   リニアガイド
13   ブラケット
14   駆動モータ
15   送りねじ
16   雌ねじ
17   突き出し板
18   チャンバー
18a  管継手
19   細溝
30   ユニット
50   カム機構
51   固定ボルト
52   カム板
53   偏心カム
54   偏心カム軸
55   軸受
56   操作ハンドル
57a  リンク
57b  リンク
58   シリンダ
Ｗ   ワーク
【図１】
0005537276.tif 000002
【図２】
0005537276.tif 000003
【図３】
0005537276.tif 000004
【図４】
0005537276.tif 000005
【図５】
0005537276.tif 000006
【図６】
0005537276.tif 000007
【図７】
0005537276.tif 000008
【図８】
0005537276.tif 000009
【図９】
0005537276.tif 000010
【図１０】
0005537276.tif 000011
【図１１】
0005537276.tif 000012
【図１２】
0005537276.tif 000013
【図１３】
0005537276.tif 000014
【図１４】
0005537276.tif 000015
【図１５】
0005537276.tif 000016
【図１６】
0005537276.tif 000017
【図１７】
0005537276.tif 000018