(57)【要約】【課題】  ワーク支持機構に対してワークを押し付けたときにワークにクランプ歪みを発生させることを防止し且つ安定してワークを支持できるようにする。【解決手段】  ワーク支持機構１１は、ワークＷを載置するための平坦な頂面１７と球面状の底面１９とを有する半球状部材１３と、半球状部材１３の球面状底面１９と概略相補的な形状の球面状凹部２１を有した受け座１５とを備える。半球状部材１３の球面状底面１９を球面状凹部２１の表面と対面させて受け座１５に嵌合させ、受け座１５に対して半球状部材１３が回転できるようになっている。さらに、球面状凹部２１の表面に、半球状部材１３の球面状底面１９と球面状凹部２１の表面との間に流体を噴出させる噴出口２５が設けられると共に、噴出口２５から球面状凹部２１の開口縁端まで延びる逃がし溝２７が形成される。【選択図】      図１
2006088256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを載置するための平坦な頂面と球面状の底面とを有する半球状部材と、該半球状部材の球面状底面と概略相補的な形状の球面状凹部を有した受け座とを備え、前記半球状部材の前記球面状底面を前記球面状凹部の表面と対面させて前記受け座に嵌合させ、前記ワークを前記半球状部材の頂面に接触させたときに、前記半球状部材の頂面がワークの表面と平行になるように前記受け座に対して前記半球状部材が回転できるようにしたワーク支持機構において、
前記半球状部材の球面状底面と前記球面状凹部の表面との間に流体を噴出させる噴出口を前記球面状凹部の表面に設けると共に、該噴出口から前記球面状凹部の開口縁端まで延びる溝を形成することを特徴としたワーク支持機構。
【請求項２】
前記噴出口は前記球面状凹部の表面の中央に設けられており、前記溝が前記噴出口からそれぞれ正反対の方向に球面状凹部の開口縁端に向けて延びている請求項１に記載のワーク支持機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械などでワークを支持するためのワーク支持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタ、中ぐり盤、フライス盤などの工作機械では、ワークを加工するにあたって、ワークを取付具の上に載置し、ワークの縁部などを取付具に向かって押し付けて、取付具に固定する。しかしながら、ワークの着座面が鋳肌である場合には平坦でないことも多く、このままワークを取付具に押し付けると、取付具の基準面と部分的に接触しているワークの着座面を面全体で接触させようとする力が働く結果、ワークに歪みを生じさせ、加工精度に悪影響を与え得る。そこで、例えば特許文献１に記載のように、ワークの表面の傾斜に合わせて接触面の角度を自在に変えることができるワーク支持機構を取付具側に設ける手法が採用されることがある。
【０００３】
特許文献１に記載のようなワーク支持機構は、ワークに接触させる頂面と球面状の底面とを有する半球状部材と、該半球状部材の球面状底面と相補的な形状の球面状凹部を有した受け座とを備えている。半球状部材は、半球状部材の球面状底面を球面状凹部の表面と対面させた状態で受け座に嵌合させられており、半球状部材はその球面状底面の中心点周りに受け座に対して自在に回転できるようになっている。したがって、ワークを半球状部材の頂面に押し付けると、受け座に対して半球状部材が回転して半球状部材の頂面がワークの着座面と平行になって当接する。この結果、半球状部材の頂面とワークの着座面とが面全体で接触しやすくなり、これにより、クランプ歪みの発生を抑制している。
【０００４】
【特許文献１】特公昭６３−２２９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、工作機械などでワークをテーブル上に支持するために上記ワーク支持機構を用いる場合、ワークをテーブルに固定するためにワークにテーブルに向けて押し付ける方向の力が作用するので、ワークと接触する半球状部材にもテーブル側に位置する受け座に向けて押し付ける力が作用することになる。このため、半球状部材が受け座の球面状凹部に押し付けられて半球状部材の球面状底面と受け座の球面状凹部の表面との間の摩擦が増加し、受け座に対する半球状部材の回転が妨げられ、半球状部材の頂面が必ずしもワークの着座面と平行なって接触せず、いわゆる片当たりの状態になってクランプ歪みを生じさせることがある。
【０００６】
このような問題に対処するために、受け座の球面状凹部の表面にエア噴出口を設けて、半球状部材の球面状底面と受け座の球面状凹部の表面との間の微小隙間に圧縮空気を供給することにより、圧縮空気の静圧で受け座の凹状表面に対して半球状部材を浮き上がらせた状態に維持し、摩擦を低下させる手法が提案されている。この場合、ワークを介して半球状部材に作用する受け座に向かう力が圧縮空気で半球状部材を受け座の球面状凹部の表面から浮上させる力に打ち勝って、半球状部材の球面状底面が受け座の球面状凹部の表面に押し付けられエア噴出口を塞ぐまでは、半球状部材は受け座に対して容易に回転できるようになる。ところが、押し付け力で半球状部材の球面状底面が受け座の球面状凹部の表面に近づくことによって噴出口からの空気の噴出に対する抵抗が大きくなると、空気の圧縮性に起因して、圧力振動が発生し、これにより半球状部材が振動してワークをも振動させてしまう問題が生じることが分かった。
【０００７】
よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消して、ワークを支持するワーク支持機構に対してワークを押し付けたときにワークにクランプ歪みを発生させることを防止し且つ安定してワークを支持できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の目的を達成するために、本発明は、ワークを載置するための平坦な頂面と球面状の底面とを有する半球状部材と、該半球状部材の球面状底面と概略相補的な形状の球面状凹部を有した受け座とを備え、前記半球状部材の前記球面状底面を前記球面状凹部の表面と対面させて前記受け座に嵌合させ、前記ワークを前記半球状部材の頂面に接触させたときに、前記半球状部材の頂面がワークの表面と平行になるように前記受け座に対して前記半球状部材が回転できるようにしたワーク支持機構において、前記半球状部材の球面状底面と前記球面状凹部の表面との間に流体を噴出させる噴出口を前記球面状凹部の表面に設けると共に、該噴出口から前記球面状凹部の開口縁端まで延びる溝を形成するように構成したワーク支持機構が提供される。
【０００９】
受け座の球面状凹部に設けられた噴出口から半球状部材の球面状底面と受け座の球面状凹部の表面との間に流体を噴出させるので、半球状部材は流体の静圧で受け座の球面状凹部の表面から浮上した状態になって、半球状部材の球面状底面と受け座の球面状凹部の表面との間の摩擦が著しく小さくなる。したがって、ワークを介して半球状部材に作用する受け座に押し付ける方向の力が受け座の球面状凹部の表面から半球状部材を浮上させる流体の静圧に打ち勝って半球状部材の球面状底面が受け座の球面状凹部の表面に接触するまでは、半球状部材が受け座の球面状凹部に対して自在に回転して半球状部材の頂面がワークの着座面と容易に平行になる。また、受け座の球面状凹部の表面には、噴出口から球面状凹部の開口縁端まで延びる溝が形成されているので、半球状部材の球面状底面が受け座における噴出口の周囲の球面状凹部の表面に接触する状態になっても、噴出口から噴出する流体は球面状凹部の表面に形成された溝に沿って流れることができる。したがって、半球状部材の球面状底面と受け座の球面状凹部の噴出口とが接近又は接触しても噴出口から噴出する流体に対する抵抗が急激には上昇しないので、圧力の急激な上昇を回避でき、この圧力上昇による圧力振動の発生を防止することが可能となる。
なお、本願における用語「半球状部材」は、完全な球面のうち半球よりも大きい部分からなってもよく、半球よりも小さい部分からなってもよい。
【００１０】
上記ワーク支持機構において、前記噴出口は前記球面状凹部の表面の中央に設けられており、前記溝が前記噴出口からそれぞれ正反対の方向に球面状凹部の開口縁端に向けて延びていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、受け座の球面状凹部の表面に設けられた噴出口から半球状部材の球面状底面と受け座の球面状凹部の表面との間に噴出させる流体の静圧により、半球状部材が受け座に対して浮き上がり、受け座に対して自在に回転して半球状部材の頂面をワークの着座面と容易に平行にすることができるので、ワークに押し付け力を作用させたときにワークに発生するクランプ歪みを抑制することができる。また、受け座の球面状凹部の表面に形成された溝の作用により、半球状部材の球面状底面が受け座の球面状凹部の表面に接近又は接触する状態になっても、噴出口から噴出する流体の急激な圧力上昇が起きず、急激な圧力上昇により引き起こされる半球状部材の振動を回避することができるので、安定してワークを支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明のワーク支持機構の実施形態を説明する。図１は本発明のワーク支持機構の側断面図、図２は図１のワーク支持機構の受け座を上方から見た図である。ワーク支持機構は工作機械のテーブルなどに設けられた取付具上に取り付けられ、取付具の基準面を構成するものである。
【００１３】
図１を参照すると、ワーク支持機構１１は、半球状部材１３と、受け座１５とを備える。半球状部材１３は、ワークＷを載置するための平坦な頂面１７と、球面状の底面１９とを有している。この半球状部材１３は、厳密な半球である必要はなく、完全な球体を赤道の下側で切断した半球よりも小さい部分であってもよく、完全な球体を赤道の上側で切断した半球よりも大きい部分であってもよい。
【００１４】
一方、受け座１５の上面には、半球状部材１３の球面状底面１９と概略相補的な形状の球面状凹部２１が形成されており、半球状部材１３の球面状底面１９を球面状凹部２１の表面と対面させた状態で半球状部材１３が球面状凹部２１に嵌合されている。詳細には、受け座の球面状凹部２１は、半球状部材１３の球面状底面１９よりも僅かに大きい半径を有しており、半球状部材１３の球面状底面１９の中心点と球面状凹部２１の中心点とが一致するように配置したときに、半球状部材１３の球面状底面１９と受け座１５の球面状凹部２１の表面との間に隙間ができるようになっている。
【００１５】
また、図１に示されている実施形態のように、受け座１５に形成された球面状凹部２１が半球形状であり且つ半球状部材１３が完全な球体を赤道の上方で切断したような形状を有した部材からなっており、受け座１５の球面状凹部２１の中に収容された半球状部材１３の赤道よりも上側の部分を覆うように、球面状内周面を有した環状部材２９が受け座１５の上面に取り付けられていることが好ましい。このような構造をとることにより、半球状部材１３を受け座１５内に保持し、球面状凹部２１から脱落できないようにすることができる。
【００１６】
受け座１５には流体供給通路２３がさらに設けられており、流体供給通路２３は球面状凹部２１の表面に開口して噴出口２５を形成している。したがって、受け座１５の流体供給通路２３に流体を供給することにより、球面状凹部２１の噴出口２５から半球状部材１３の球面状底面１９と球面状凹部２１の表面との間に流体を噴出させることができるようになっている。噴出口２５から噴出された流体が半球状部材１３の球面状底面１９と球面状凹部２１の表面との間の空間に均等に流通しやすいことから、噴出口２５は、球面状凹部２１の表面の中央、すなわち球面状凹部２１の最も低い位置に形成されることが好ましい。流体としては、圧縮空気、クーラント、潤滑油等を使用することが可能である。
【００１７】
また、球面状凹部２１の表面には、図２に示されているように、噴出口２５からそれぞれ球面状凹部２１の表面に沿って反対方向に球面状凹部２１の開口縁端まで延びる逃がし溝２７が形成されており、半球状部材１３が球面状凹部２１に接触したときでも噴出口２５から噴出される流体が半球状部材１３の球面状底面１９と球面状凹部２１の表面との間を逃がし溝２７に沿って受け座１５の外部まで排出され得るようなっている。これにより、半球状部材１３の球面状底面１９が球面状凹部２１の表面に近接又は接触した状態でも、噴出口２５から流体が噴出でき、流体の圧力が急激に上昇しないようになるので、流体の急激な圧力上昇による流体の圧力振動及びそれによる半球状部材１３の振動を防止することが可能となる。なお、図示されている逃がし溝２７は一本のみにより構成されているが、複数本の逃がし溝２７を設けることも可能である。
【００１８】
次に、図１のワーク支持機構１１の動作を説明する。
先ず、受け座１５の流体供給通路２３に流体を供給した状態でワーク支持機構１１の半球状部材１３の頂面１７にワークＷを載せる。すると、半球状部材１３は、流体供給通路２３を通って噴出口２５から半球状部材１３の球面状底面１９と球面状凹部２１の表面との間に噴出した流体の静圧により球面状凹部２１の表面から浮き上がっているので、球面状凹部２１内で自在に回転して、ワークＷの着座面との接触面積が最も大きくなるようにワークＷの着座面の傾きに合わせて半球状部材１３の頂面１７を傾かせる。すなわち、半球状部材１３は、その頂面１７がワークＷの着座面と平行になるように球面状凹部２１内で回転する。
【００１９】
次に、ワークＷをクランプするために、ワークＷの上方からワーク支持機構１１に向けてワークＷに押し付け力を作用させる。すると、押し付け力が噴出口２５から噴出する流体によって半球状部材１３を押し上げる力に打ち勝つまでの間に、半球状部材１３の頂面１７でワークＷの着座面の微小な凹凸が潰されて着座面が安定した滑らかな表面になると共に、半球状部材１３の頂面がこの滑らかな表面と平行になるように半球状部材１３がさらに回転する。これにより、ワーク支持機構１１によるワークＷの支持をさらに安定したものとさせる。
【００２０】
さらに押し付け力を強めて押し付け力が噴出口２５から噴出する流体の圧力に打ち勝つようになると、半球状部材１３は球面状凹部２１に接近し、半球状部材１３の球面状底面１９がその最下部において球面状凹部２１の表面と密着するようになる。この状態でも、噴出口２５から噴出された流体は、受け座１５の球面状凹部２１に形成された逃がし溝２７を通って、半球状部材１３の球面状底面１９と球面状凹部２１の表面との間から受け座１５の外部に流出するので、噴出口２５から噴出する流体に対する抵抗が急激に上昇することはない。したがって、流体の圧力の急激な上昇による圧力振動も発生せず、半球状部材１３及びそれに支持されるワークＷに振動を発生させることもない。このように、本発明によれば、ワークＷのクランプのために強い押し付け力をワークＷに作用させても、安定した支持をワークＷに与え続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のワーク支持機構の側断面図である。
【図２】図１のワーク支持機構の受け座を上方から見た図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１    ワーク支持機構
１３    半球状部材
１７    頂面
１９    球面状底面
２１    球面状凹部
２５    噴出口
２７    逃がし溝
【図１】
2006088256.tif 000003
【図２】
2006088256.tif 000004