JP3000538B2 - ワーク位置決め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、位置決め基準となる貫
通穴を備えたワークの位置決め装置で、詳しくは、拡径
および縮径されるコレットを縮径の状態でワークの貫通
穴に挿入し、コレットを拡径してワークの貫通穴に押圧
係合させることで、ワークを芯出しして位置決め保持す
るワーク位置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車や工作機械などに使用される歯車
は、素材から歯切り加工、シェービング加工、熱処理加
工等の各種工程を経て製作される。かかる歯車は、加工
工程において歯面打痕や歯溝振れなどの欠陥が生じるこ
とがある。そこで、製作最終の歯車検査工程で、定位置
に位置決め保持された被検査歯車に定方向から高精度な
マスター歯車を噛合させ、被検査歯車の回転によるマス
ター歯車の揺動量から、被検査歯車の歯面の打痕、歯溝
振れの有無、大小測定などを行っている。

【０００３】上記歯車検査時の歯車位置決めは、歯車の
中央に形成された貫通穴を基準にして行われる。このよ
うな歯車位置決め装置の従来例を、図６乃至図１０を参
照して説明する。

【０００４】同図に示される歯車（以下、ワークと称す
る）（1）は円筒状で、中央に貫通穴（2）を有する。ワ
ーク（1）は、図７及び図８に示すようなワーク保持具
（3）で仮保持された状態で、貫通穴（2）に位置決めヘ
ッド（20）のコレット（21）が挿通される。その後、図
６及び図１０に示すように、位置決めヘッド（20）でコ
レット（21）が拡径されて、ワーク（1）が位置決め保
持される。

【０００５】ワーク保持具（3）は、上部にワーク（1）
の外径面に合う略半円のワーク受け面（4）を有する。
このワーク受け面（4）に略同芯にワーク（1）の外径面
が保持される。ワーク保持具（3）で定位置に保持され
たワーク（1）の貫通穴（2）の両側方に位置決めヘッド
（20）と、これのコレット（21）を拡径する押圧ピン
（24）が同軸線上に、互いに接近離反可能に配置され
る。

【０００６】位置決めヘッド（20）はコレットアーバー
と呼ばれ、その軸方向に前後動するヘッドストック（2
6）に支持される。位置決めヘッド（20）はドローバー
（22）と、ドローバー（22）の外周に軸方向摺動可能に
嵌挿したフランジシャフト（23）と、ドローバー（22）
とフランジシャフト（23）の先端部間に嵌着したコレッ
ト（21）を有する。

【０００７】コレット（21）は、図７に示すように周方
向等間隔に複数のスリット（28）を有する拡径及び縮径
可能な円筒である。コレット（21）の両端部内面は、外
方に拡がる円錐面である。ドローバー（22）の先端部外
周に形成された円錐状のコレット当り面（ｍ）と、フラ
ンジシャフト（23）の先端部外周に形成された円錐状の
コレット当り面（ｎ）は略Ｖ形に対向して、この両コレ
ット当り面（ｍ）（ｎ）の間にコレット（21）が嵌着さ
れる。両コレット当り面（ｍ）（ｎ）を離反させるとコ
レット（21）が自らの弾性で復元（縮径）し、両コレッ
ト当り面（ｍ）（ｎ）を接近させると、両コレット当り
面（ｍ）（ｎ）に対してコレット（21）の円錐内面が摺
動してコレット（21）が拡径する。

【０００８】コレット（21）を十分に縮径させたとき、
すなわち復元時の外径は、ワーク（1）の貫通穴（2）の
内径より小さい。このコレット（21）は、ワーク（1）
の貫通穴（2）の内径より少し大きな外径まで拡径可能
となっている。

【０００９】フランジシャフト（23）はヘッドストック
（26）に固定され、フランジシャフト（23）とドローバ
ー（22）の基端部の間にスプリング（29）が圧縮装着さ
れる。フランジシャフト（23）の先端部には、ワーク
（1）を適宜押圧するリング部材（30）が固定配置され
る。

【００１０】押圧ピン（24）は、その軸方向に前後動す
るテールストック（27）に支持される。押圧ピン（24）
の外周には、ワーク（1）を適宜押圧する円筒部材（3
1）が軸方向摺動可能に嵌挿される。円筒部材（31）
は、テールストック（27）にスプリング（32）を介して
連結される。

【００１１】上記ワーク位置決め装置でワーク（1）
は、次の順序で位置決めされる。ワーク（1）が位置決
めのための定位置に供給されると、ワーク保持具（3）
がそのワーク受け面（4）でワーク（1）を保持する。

【００１２】図７の状態で、まずヘッドストック（26）
が前進する。このときの位置決めヘッド（20）のコレッ
ト（21）は復元（縮径）状態にある。ヘッドストック
（26）の前進は、図９に示すように、縮径状態のコレッ
ト（21）がワーク（1）の貫通穴（2）内に位置するまで
行われ、この前進でリング部材（32）がワーク（1）の
側面に当接する。

【００１３】次に、テールストック（27）が前進して、
円筒部材（31）の先端がワーク（1）の側面をスプリン
グ（32）の弾力で押圧する。このとき、図９に示される
ように、押圧ピン（24）は、位置決めヘッド（20）のド
ローバー（22）から離反した位置にある。

【００１４】図９の状態で、押圧ピン（24）が前進し
て、その先端の円錐状の先鋭部（24'）がドローバー（2
2）の先端面中央に形成した円錐状のピン受け（25）に
突入し、押圧ピン（24）とドローバー（22）が芯出しさ
れる。先鋭部（24'）がピン受け（25）に嵌着した時点
から、押圧ピン（24）がドローバー（22）をスプリング
（29）のバネ力に抗して後退させる。この後退でドロー
バー（22）のコレット当り面（ｎ）がフランジシャフト
（23）のコレット当り面（ｎ）に接近して、コレット
（21）が拡径され、図１０の状態になる。

【００１５】コレット（21）の拡径で、コレット（21）
の外周がワーク（1）の貫通穴（2）に押圧係合して、ワ
ーク（1）が位置決めヘッド（20）に同芯に芯出しされ
る。そのままコレット（21）の拡径状態が維持されて、
ワーク（1）が位置決めヘッド（20）で位置決め保持さ
れる。

【００１６】ワーク（1）の位置決め保持が完了する
と、図６の鎖線に示すように、ワーク（1）にこれを検
査するためのマスター歯車（33）が定方向から接近して
噛合する。ワーク（1）が回転し、この回転でマスター
歯車（33）が従属回転して、ワーク（1）の歯面打痕な
どの検査が行われる。

【００１７】検査が完了すると、ワーク（1）からマス
ター歯車（33）が離れる。次に、押圧ピン（24）が後退
し、この後退でドローバー（22）がスプリング（29）の
バネ力で前進して、ドローバー（22）とフランジシャフ
ト（23）のコレット当り面（ｍ）（ｎ）が離反して、コ
レット（21）が元の外径まで復元（縮径）する。この
後、テールストック（27）とヘッドストック（26）が順
に後退して、ワーク（1）がワーク保持具（3）に再度保
持されてから、外部への取出しが行われる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ワーク（1）の外径は
寸法公差が大きく、ワーク保持具（3）のワーク受け面
（4）で位置決め保持されたワーク（1）の貫通穴（2）
の中心と、位置決めヘッド（20）の中心との芯ズレ量が
大きくなることがある。そのため、ワーク保持具（3）
で保持されたワーク（1）の貫通穴（2）に挿通される際
のコレット（21）の外径は、前記芯ズレ量を見越して貫
通穴（2）の内径より十分に小さくしておく必要があ
る。つまり、貫通穴（2）の内径と縮径時のコレット（2
1）の外径が同程度であると、コレット（21）を貫通穴
（2）に挿通するときに、前記芯ズレでコレット（21）
のエッジが貫通穴（2）のエッジに衝突することがある
ので、復元（縮径）時のコレット（21）の外径は十分に
小さくしておく必要がある。

【００１９】そのため、コレット（21）は、縮径時の外
径と拡径時の外径の差が大きなものが必要とされ、縮径
拡径の変形量が大きくなる分、縮径拡径時の精度が悪く
なり、ワーク（1）の位置決め精度が悪くなる問題があ
った。さらに、コレット（21）は、縮径拡径の変形量が
大きいために割れ易く、寿命が短い問題もあった。

【００２０】また、ワーク（1）の検査完了後、押圧ピ
ン（24）を後退させ、位置決めヘッド（20）のドローバ
ー（22）をスプリング（29）のバネ力で前進させて、拡
径したコレット（21）を復元（縮径）させているが、こ
のときにコレット（21）内径に食い込んだドローバー
（22）がスムーズに前進せず、コレット（21）が縮径し
ないことがあった。そのため、ワーク（1）の検査完了
後も、ワーク（1）に拡径したままのコレット（21）が
押圧係合して離れず、次のワーク検査の動作に移行でき
ないおそれがあった。

【００２１】本発明の目的は、ワークの貫通穴に挿通さ
れて拡径されるコレットの変形量を十分に小さくしてワ
ーク位置決め精度を上げた、高信頼度、長寿命で、動作
の安定したワーク位置決め装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、位置決めの基
準となる貫通穴を備えたワークを定位置に保持するワー
ク保持具と、ワーク保持具に保持されたワークの貫通穴
の片側方に、ワークの貫通穴に接近離反可能に配置さ
れ、前進時にワークの貫通穴にワークを芯出ししながら
挿通されて、ワークをワーク保持具に代わり保持するセ
ンター部材と、ワーク保持具に保持されたワークの貫通
穴の他の片側方に、ワークの貫通穴に接近離反可能に配
置され、前進時にワークを保持するセンター部材に芯出
しされてセンター部材をワークの貫通穴から押し出すド
ローバー、及び、ドローバーの外周に軸方向摺動可能に
装着されたフランジシャフト、及び、ドローバーとフラ
ンジシャフトの先端部間に嵌着され、ドローバーとフラ
ンジシャフトの軸方向の相対移動で拡径及び縮径される
コレットを有する位置決めヘッドとを具備した装置であ
って、ワークをセンター部材で芯出しした状態で、ワー
クの貫通穴に位置決めヘッドのコレットを挿通し、コレ
ットを拡径してワークを位置決めすることにより、上記
目的を達成するものである。

【００２３】また、本発明はコレットの拡径と縮径動作
を安定ならしめる目的を達成のため、位置決めヘッドの
コレットを拡径し縮径させるドローバーとフランジシャ
フトの相対移動をエアーシリンダで行わせることを特徴
とする。

【００２４】

【作用】センター部材をワークの貫通穴に挿通して芯出
ししておいて、この芯出し状態のワークの貫通穴に位置
決めヘッドの縮径状態にあるコレットを挿通するため、
ワークの貫通穴とこれに挿通されるコレットの最大芯ズ
レ量を小さくでき、ワークの貫通穴の内径と縮径したコ
レットの外径の差を微小にすることができる。したがっ
て、コレットは、縮径拡径の変形量の少ない、高精度で
長寿命なものが適用できる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の好適一実施例について、図１
乃至図５を参照して説明する。なお、同図の実施例に示
されるワーク位置決め装置の、図６装置と同一、又は相
当部分には同一符号を付して説明は省略する。

【００２６】図１に示されるワーク位置決め装置は、ワ
ーク保持具（3）で定位置に保持されたワーク（1）の貫
通穴（2）の片側方にセンター部材（5）とテールストッ
ク（11）を配置し、貫通穴（2）の反対の片側方に位置
決めヘッド（6）とヘッドストック（12）を配置して構
成される。センター部材（5）は、その軸方向に前後移
動するテールストック（11）に支持される。位置決めヘ
ッド（6）は、その軸方向に前後移動するヘッドストッ
ク（12）に支持される。センター部材（5）と位置決め
ヘッド（6）は、同軸線上に互いに接近離反可能に配置
される。

【００２７】センター部材（5）は、ワーク（1）の貫通
穴（2）の内径より僅かに小さい外径の円柱で、先端部
外周に円錐状のテーパ面（13）が形成され、先端面中央
に円錐状の芯出しピン（14）が突設される。ワークセン
ター部材（5）は、ワーク（1）の貫通穴（2）に嵌挿さ
れることで、ワーク（1）の芯出しを行うが、センター
部材（5）の外径とワーク（1）の内径との寸法公差は、
従来のワーク（1）外径とワーク保持具（3）との寸法公
差に比べきつめに設定されている。

【００２８】センター部材（5）の外周に、ワーク（1）
の側面を適宜押圧する円筒部材（15）が軸方向摺動可能
に装着される。円筒部材（15）は、テールストック（1
1）にスプリング（16）を介して連結される。

【００２９】位置決めヘッド（6）は、ドローバー（7）
の外周にフランジシャフト（8）を軸方向摺動可能に嵌
挿し、ドローバー（7）とフランジシャフト（8）の各先
端部外周に形成されて略Ｖ形に対向するコレット当り面
（ｍ）（ｎ）の間にコレット（9）を嵌着している。両
コレット当り面（ｍ）（ｎ）の接近離反動作でコレット
（9）が拡径縮径の開閉動作をする。

【００３０】縮径時のコレット（9）の外径は、ワーク
（1）の貫通穴（2）の内径より若干小さく設定される。
また、コレット（9）は、ワーク（1）の貫通穴（2）の
内径より少し大きな外径まで拡径可能となっている。

【００３１】フランジシャフト（8）はヘッドストック
（12）に固定され、その先端にはワーク（1）の側面を
適宜押圧するリング部材（17）が固定される。ドローバ
ー（7）は、ヘッドストック（12）に固定されたエアー
シリンダ（10）のピストンロッドに連結される。ドロー
バー（7）とフランジシャフト（8）の前後の相対移動が
エアーシリンダ（10）で行われて、コレット（9）の拡
径と縮径が行われる。

【００３２】図２に示すように、ドローバー（7）の先
端面中央に円錐形の芯出し穴（18）が形成される。この
芯出し穴（18）にセンター部材（5）の芯出しピン（1
4）が嵌挿されることで、センター部材（5）と位置決め
ヘッド（6）の芯出しが行われる。

【００３３】以上の実施例によるワーク位置決め動作を
説明する。

【００３４】図２に示すように、ワーク（1）がワーク
保持具（3）で定位置に仮保持されると、まずテールス
トック（11）が前進する。この前進で、図３に示すよう
に、円筒部材（15）の先端がワーク（1）の側面に当接
して停止し、センター部材（5）が更に前進してワーク
（1）の貫通穴（2）に挿通されて停止する。円筒部材
（15）はスプリング（16）を圧縮して、ワーク（1）を
弾圧する。

【００３５】ワーク保持具（3）に保持されたワーク
（1）の貫通穴（2）の中心と、センター部材（5）の中
心に多少の芯ズレが有る場合、前進するセンター部材
（5）のテーパ面（13）にワーク（1）の貫通穴（2）の
エッジが摺動し、貫通穴（2）の中心がセンター部材
（5）の中心に移動する。センター部材（5）の外周が貫
通穴（2）に挿通された時点で、センター部材（5）にワ
ーク（1）が芯出しされた状態で保持される。センター
部材（5）は、ワーク保持具（3）に代わりワーク（1）
を定位置に保持する。

【００３６】次に、ヘッドストック（12）が前進する。
このときの位置決めヘッド（6）のコレット（9）は縮径
状態にある。ヘッドストック（12）の前進で、まず位置
決めヘッド（6）のドローバー（7）の先端の芯出し穴
（18）がセンター部材（5）の芯出しピン（14）に嵌挿
されて、センター部材（5）と位置決めヘッド（6）の芯
合わせが行われてから、ドローバー（7）がセンター部
材（5）を押圧する。

【００３７】そして、図４に示すように、ドローバー
（7）の前進でセンター部材（5）がワーク（1）の貫通
穴（2）から押し出され、代わりに貫通穴（2）に縮径状
態のコレット（9）が挿通される。この挿通と前後して
位置決めヘッド（6）のリング部材（17）がワーク（1）
の側面に押圧されて、ヘッドストック（12）の前進が停
止する。

【００３８】図４の状態でドローバー（7）をエアーシ
リンダ（10）で後退させると、図５に示すように、ドロ
ーバー（7）とフランジシャフト（8）の各コレット当り
面（ｍ）（ｎ）が接近して、コレット（9）が拡径し、
コレット（9）の外周がワーク（1）の貫通穴（2）に押
圧係合される。この段階でワーク（1）が位置決めヘッ
ド（6）に芯出しされて位置決め保持される。

【００３９】以上のように、ワーク（1）の貫通穴（2）
にコレット（9）を挿入する前に、ワーク（1）をセンタ
ー部材（5）で芯出ししておくことにより、貫通穴（2）
とコレット（9）は芯ズレ無しで挿通されることにな
る。したがって、縮径状態のコレット（9）の外径と貫
通穴（2）の内径の差を十分に小さく設定しておいて
も、貫通穴（2）にコレット（9）は常にスムーズに確実
に嵌挿される。また、縮径状態のコレット（9）の外径
と貫通穴（2）の内径の差を小さくすることにより、コ
レット（9）の縮径時と拡径時の変化量を少なくでき、
その分、コレット（9）の縮径時と拡径時の精度が良く
なり、ワーク（1）の位置決め精度が良くなる上、コレ
ット（9）が割れる率が少なくなる。

【００４０】次に、図５の状態が維持されて、図１の鎖
線に示すように、ワーク（1）にこれを検査するための
マスター歯車（33）が定方向から接近して噛合し、ワー
ク（1）の歯面打痕などの検査が行われる。この検査が
完了すると、ワーク（1）からマスター歯車（33）が離
れる。

【００４１】この後、テールストック（11）を後退させ
ると共に、位置決めヘッド（6）のドローバー（7）をエ
アーシリンダ（10）で前進させて、コレット（9）を縮
径させる。エアーシリンダ（10）によりドローバー
（7）を強制的に前進させるので、ドローバー（7）がコ
レット（9）内径に強く食い込んでいても、コレット
（9）の縮径動作はスプリングのバネ力による縮径動作
より確実である。次に、ヘッドストック（12）が後退し
て、位置決めヘッド（6）がワーク（1）から離反する。

【００４２】なお、本発明における位置決め対象のワー
クは歯車に限らず、要は位置決め基準となる貫通穴を有
するワークであれば有効に適用できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、ワークの貫通穴にセン
ター部材を挿通して、ワークを仮芯出し位置決めした状
態で、ワークの貫通穴に位置決めヘッドの縮径状態にあ
るコレットを挿通するため、ワークの貫通穴に芯ズレの
ほとんど無いコレットが挿通されることになって、ワー
クの貫通穴の内径と縮径したコレットの外径の差を十分
に小さくすることができ、その結果、位置決めヘッドの
コレットは、縮径拡径の変形量の少ない、高精度で長寿
命なものが使用でき、ワークを高精度で位置決めする長
寿命なワーク位置決め装置が提供できる。

【００４４】また、位置決めヘッドのコレットの拡径、
縮径の開閉をエアーシリンダで行うことにより、コレッ
トの開閉動作が確実となり、信頼性の高いワーク位置決
め装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の部分断面を含む
正面図

【図２】図１装置のワーク位置決め動作前の部分拡大正
面図

【図３】図１装置のワーク芯出し保持時の部分拡大正面
図

【図４】図１装置のワーク位置決め直前の部分拡大正面
図

【図５】図１装置のワーク位置決め時の部分拡大正面図

【図６】従来のワーク位置決め装置の要部の部分断面を
含む正面図

【図７】図６装置のワーク位置決め動作前の部分拡大正
面図

【図８】図７におけるワークとその保持具の側面図

【図９】図６装置のワーク位置決め直前の部分拡大正面
図

【図１０】図６装置のワーク位置決め時の部分拡大正面
図

【符号の説明】

1 ワーク 2 貫通穴 3 ワーク保持具 5 センター部材 6 位置決めヘッド 7 ドローバー 8 フランジシャフト 9 コレット 10 エアーシリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 3/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置決め基準となる貫通穴を備えたワー
   クを定位置に保持するワーク保持具と、 ワーク保持具に保持されたワークの貫通穴の片側方に、
   ワークの貫通穴に接近離反可能に配置され、前進時にワ
   ークの貫通穴にワークを芯出ししながら挿通されて、ワ
   ークをワーク保持具に代わり保持するセンター部材と、 ワーク保持具に保持されたワークの貫通穴の他の片側方
   に、ワークの貫通穴に接近離反可能に配置され、前進時
   に、ワークを保持するセンター部材と芯出しされてセン
   ター部材をワークの貫通穴から押し出すドローバー、及
   び、ドローバーの外周に軸方向摺動可能に装着されたフ
   ランジシャフト、及び、ドローバーとフランジシャフト
   の先端部間に嵌着され、ドローバーとフランジシャフト
   相互の軸方向の相対移動で外径が拡径及び縮径されるコ
   レットを有する位置決めヘッドとを具備し、 位置決めヘッドのコレットの縮径時の外径はワークの貫
   通穴の内径より小さく、この縮径状態のコレットを有す
   る位置決めヘッドをワークの貫通穴に挿通して貫通穴か
   らセンター部材を押し出し、代わりに縮径状態のコレッ
   トを挿通した状態で、コレットをドローバーとフランジ
   シャフトで拡径してワークの貫通穴に押圧係合させるこ
   とを特徴とするワーク位置決め装置。
2. 【請求項２】 位置決めヘッドのコレットを拡径及び縮
   径させるドローバーとフランジシャフトの相対移動の駆
   動源がエアーシリンダであることを特徴とする請求項１
   記載のワーク位置決め装置。