JP4716069B2 - Locking device for multi-point stopper - Google Patents
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Description
【０００１】
［産業上の利用分野］
複雑な形状をしたワークを極めて隣接した多点で支持するためのストッパーで、特に板金加工品を溶接するような場合に使用する。
【０００２】
［従来の技術］
（１）複数のロッドを独立したスプリングでそれぞれ支持する装置。
（２）複数のロッドを油圧により均等な力で支持する装置。
【０００３】
［発明が解決しようとする課題］
本願発明の課題は、極めて隣接した、多数のストッパーロッドをそれぞれ独立した位置で保持するためのロック装置を開発することであり、従来技術に無い小型化が要求される。本願発明の課題は、著しい小型化を可能にする新規なロック装置を提供することである。
前１項の従来技術では、スプリングで支持するだけで、ストッパーとしての役目を果たさない。
前２項の従来技術では、ワークの変形に追従できない。
【０００４】
［課題を解決しようとするための手段］
（１）、ストッパーロッドにかかる荷重、及び、リターンスプリング力を鋼球のころがりにより、ロック力に変換する。
（２）、相対するテーパー部のテーパー角度を大きくすることで、異常な過大荷重がかかった場合の安全機構とする。
（３）、相対するテーパーの角度を相違さた、ロック動作、及び解除動作を採用する。このことが、小型化につながる。
【０００５】
［発明の実施の形態］
図面にしたがって説明する。
図１は、本願発明の軸方向断面図である。
図１に於て、テーパーリング部１、１′は、ハウヂング２に、極めて隣接した位置に多数形成されている。ストッパーロッド３は、それぞれテーパーリング部１、１′を貫通して挿入され、又、ストッパーロッド３にはそれぞれ独立して押し出すためのセットスプリング８が設けられている。
相対するテーパーリング部１、１′間の円筒部分に、一体構造のリテイナー５、と空気圧ピントン７、及び、リテイナー５′と空気圧ピストン７′が、相対する方向に挿入され、前記円筒部分の中央に空気孔９がが設けられている。鋼球４は、リテイナー５、及び５′に拘束されてテーパーリング部１及び１′とストッパーロッド３の間に組み込まれていて、リテイナーリング５、５′の外側にそれぞれリターンスプリング６、６′が組み込まれている。
次に、動作について述べる。
空気孔９より加圧すると、空気圧ピストン７、７′及びリテイナー５、５′がリターンスプリング６、６′を圧縮する方向に動き、リテイナー５、５′に拘束された鋼球４がテーパーリング部１、１′から離れる。
この時点で、ストッパーロッド３は、セットスプリング８により、最大ストローク押し出される。次に、この状態で、多数のストッパーロッド３の先端にワークを押し付けると、それぞれのストッパーロッド３はワークの形状に倣った位置まで押し下げられる。
この時点で、空気孔９より排気すると、リテイナー５、５′に拘束された鋼球４は、リターンスプリング６、６′により、テーパーリング部１、１′のテーパー面とストッパーロッド３の円筒面に圧接される。
この状態で、溶接等によりストッパーロッド３にかかる荷重が変動した場合について述べる。
ワークを押し付ける方向に加わったとすると、鋼球４の中心は、関係する接触面の変形に応じて、軸方向にわずかに移動可能となる、即ち、鋼球４はわずかな距離だけころがりながら圧接される。このころがり圧接の間の、ストッパーロッド３にかかる荷重に応じたストッパーロッド３と鋼球４の圧接力に起因する摩擦力が、本願発明のロック力である。
この本願発明のロック力の許容最大値は、テーパー面のテーパー角度及び関係部材の材質により決まる値で、実際には、耐久テストにより求めるべきものである。次に、前記許容最大ブレーキ力以上の、異常な荷重がストッパーロッド３に加わった場合には、鋼球４とテーパ面の接点の変形が増大し、両者間の抗力の方向が変わる、即ちテーパー面のテーパー角度が増大した場合に相当する抗力方向となる。この時点で、ストッパーロッド３と鋼球４は滑りだして、それ以上、両者の圧接力は増大しない、即ち、破壊につながらないことになる。
又、この滑りだす力も、テーパー面の角度及び関係部材の材質によって決まり、実際のテストにより求めるべきものである。
次に、ワークを引き離す方向に加わったとすると、前記ワークを押し付ける荷重の代わりに、セットスプリング８のスプリング力を当てはめると良い、即ち、前記スプリング力に起因する摩擦力がストッパーロッド３をその位置に保持するための保持力となる。
次に、ワークを取り外した後に、空気孔９より給気すると、空気圧ピストン７、７′及びリテイナー５、５′が、リターンスプリング６、６′に打ち勝って、鋼球４を圧接面から離す、即ち、ロック解除の状態となる。この際の、力関係について述べる。
テーパーリング部１に対する圧接力は無視できる程度であり、鋼球４のころがりにより容易に解除できる。
これに対して、テーパーリング部１′に対しては、セットスプリング８に起因する圧接力が生じたままでり、テーパーリング部１′と鋼球４の接点に生じる、前記圧接力に対する摩擦力に打ち勝って解除しなければならず、より大なるロック解除力を必要とする。故に、テーパーリング部１′のテーパー角度が大なる程容易に解除する。
又、前述したごとく、ワークを押し付ける場合とワークを引き離す場合とでは、ストッパーロッド３に加わる力、ロック力にかなりの差がある、即ち、ワークを押し付ける場合、テーパーリング部１を使用する場合は、５０Ｎ程度であり、異常な過大荷重が加わってスリップする場合は１００Ｎ程度である。ワークを引き離す場合は、テーパーリング１′を使用する場合、セットスプリング８力だけであり、５Ｎ程度である。
この、ロック力の差は、テーパーリング部と鋼球の接点の変形量の差へとつながり、更に、必要とするテーパー角度に差が生じる。
以上のことに着眼すると、テーパーリング部１′のテーパー角度をテーパーリング部１のテーパー角度より大きくすることが、本願発明の目的である小型化に多大に貢献することになる。
【０００６】
［実施例］
ストッパーロッド３の外径 ６ｍｍ、材質 ＳＵＪ２、焼入れ後硬質クロームメッキ。
ハウヂング２、Ｓ４５Ｃ、硬質クロームメッキ。
テーパーリング部１のテーパー角度 １１度。
テーパーリング部１′のテーパー角度 １３度。
空気圧ピストンの外径 １１ｍｍ、内径 ６ｍｍ。
以上の寸法及び材質で実施した結果、
押し付け側ロック荷重 ５０Ｎ、 過負荷すべり荷重 １００Ｎ。
ロック解除空気圧 ０．３ＭＰａ。
で耐久性を確認した。
【０００７】
［発明の効果］
（１）、荷重自体をころがり伝達によりロック力に変換することにより、特にロックのためのスプリングを必要としない。
（２）、テーパー角度を適正に設定することにより、異常な過負荷時にスリップする安全機構が可能となる。
（３）、相対するテーパーリング部のテーパー角度に相違を設けることにより、ロック解除力を軽減できる。
以上の理由により、本願発明の課題を満足する、極めて小型の新規なストッパー装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の長手軸方向断面図。
【符号の説明】
（１）、（１′）は、テーパーリング部。
（２）は、ハウヂング。
（３）は、ストッパーロッド。
（４）は、鋼球。
（５）、（５′）は、リテイナー。
（６）、（６′）は、リターンスプリング。
（７）、（７′）は、空気圧ピストン。
（８）は、セットスプリング。
（９）は、空気孔。[0001]
[Industrial application fields]
This stopper is used to support workpieces with complex shapes at extremely adjacent points, especially when welding sheet metal products.
[0002]
[Conventional technology]
(1) A device that supports a plurality of rods with independent springs.
(2) A device that supports a plurality of rods with equal force by hydraulic pressure.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to develop a locking device for holding a number of stopper rods that are extremely adjacent to each other at independent positions, and is required to be smaller than in the prior art. An object of the present invention is to provide a novel locking device that enables significant downsizing.
In the prior art of the previous item, it is only supported by a spring and does not serve as a stopper.
The prior arts in the previous two items cannot follow the deformation of the workpiece.
[0004]
[Means for solving problems]
(1) The load applied to the stopper rod and the return spring force are converted into a locking force by rolling the steel ball.
(2) By increasing the taper angle of the opposing taper portion, a safety mechanism is provided when an abnormal excessive load is applied.
(3) Adopting a locking operation and a releasing operation in which the angles of the opposing tapers are different. This leads to miniaturization.
[0005]
[Embodiment of the Invention]
This will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an axial sectional view of the present invention.
In FIG. 1, a large number of tapered ring portions 1, 1 ′ are formed at positions very adjacent to the housing 2. The stopper rod 3 is inserted through the tapered ring portions 1, 1 ′, respectively, and the stopper rod 3 is provided with a set spring 8 for pushing out independently.
The cylindrical retainer 5 and the pneumatic pinton 7 and the retainer 5 'and the pneumatic piston 7' are inserted in opposite directions into the cylindrical portion between the opposing tapered ring portions 1 and 1 '. The air hole 9 is provided in this. The steel ball 4 is constrained by the retainers 5 and 5 'and is incorporated between the tapered ring portions 1 and 1' and the stopper rod 3, and the return springs 6 and 6 'are disposed outside the retainer rings 5 and 5', respectively. Is incorporated.
Next, the operation will be described.
When pressurized from the air hole 9, the pneumatic pistons 7, 7 ′ and the retainers 5, 5 ′ move in the direction of compressing the return springs 6, 6 ′, and the steel ball 4 restrained by the retainers 5, 5 ′ is a tapered ring portion. 1, 1 'away.
At this time, the stopper rod 3 is pushed out by the set spring 8 for the maximum stroke. Next, in this state, when a workpiece is pressed against the tips of a large number of stopper rods 3, each stopper rod 3 is pushed down to a position following the shape of the workpiece.
At this time, when the air is exhausted from the air hole 9, the steel ball 4 restrained by the retainers 5, 5 ′ is returned to the tapered surfaces of the tapered ring portions 1, 1 ′ and the cylindrical surface of the stopper rod 3 by the return springs 6, 6 ′. Pressure contacted.
A case where the load applied to the stopper rod 3 fluctuates due to welding or the like in this state will be described.
If the workpiece is applied in the direction in which the workpiece is pressed, the center of the steel ball 4 can be moved slightly in the axial direction according to the deformation of the contact surface concerned, that is, the steel ball 4 is pressed while being rolled by a small distance. The The frictional force resulting from the pressure contact force between the stopper rod 3 and the steel ball 4 according to the load applied to the stopper rod 3 during the rolling pressure contact is the locking force of the present invention.
The allowable maximum value of the locking force of the present invention is a value determined by the taper angle of the taper surface and the material of the related member, and should actually be obtained by a durability test. Next, when an abnormal load greater than the allowable maximum braking force is applied to the stopper rod 3, the deformation of the contact between the steel ball 4 and the tapered surface increases, and the direction of the drag force between the two changes, that is, the taper. The drag direction corresponds to the case where the taper angle of the surface is increased. At this point, the stopper rod 3 and the steel ball 4 start to slide, and the pressure contact force between them does not increase any more, that is, does not lead to destruction.
This sliding force is also determined by the angle of the tapered surface and the material of the related member, and should be determined by actual tests.
Next, assuming that the workpiece is applied in the direction of separating the workpiece, it is preferable to apply the spring force of the set spring 8 instead of the load that presses the workpiece. It becomes a holding force for holding.
Next, when the workpiece is removed and then air is supplied from the air hole 9, the pneumatic pistons 7, 7 'and the retainers 5, 5' overcome the return springs 6, 6 'to separate the steel ball 4 from the pressure contact surface. That is, the lock is released. The force relationship at this time will be described.
The pressure contact force against the taper ring portion 1 is negligible and can be easily released by rolling the steel ball 4.
On the other hand, the pressure contact force caused by the set spring 8 remains generated on the taper ring portion 1 ', and the friction force against the pressure contact force generated at the contact point between the taper ring portion 1' and the steel ball 4 is reduced. It must be overcome and released, requiring a greater unlocking force. Therefore, the taper ring portion 1 'is easily released as the taper angle increases.
In addition, as described above, there is a considerable difference in the force applied to the stopper rod 3 and the locking force when the workpiece is pressed and when the workpiece is pulled away. That is, when the workpiece is pressed and the tapered ring portion 1 is used. , About 50 N, and about 100 N when slipping due to an abnormal excessive load. When the work is pulled apart, when using the taper ring 1 ', only the set spring 8 force is used, which is about 5N.
This difference in locking force leads to a difference in deformation amount between the tapered ring portion and the contact point of the steel ball, and further a difference occurs in the required taper angle.
In view of the above, making the taper angle of the taper ring portion 1 ′ larger than the taper angle of the taper ring portion 1 greatly contributes to miniaturization, which is the object of the present invention.
[0006]
[Example]
Stopper rod 3 outer diameter 6mm, material SUJ2, hard chrome plated after quenching.
Housing 2, S45C, hard chrome plating.
The taper angle of the taper ring part 1 is 11 degrees.
Taper angle of taper ring portion 1 'is 13 degrees.
Pneumatic piston outer diameter 11mm, inner diameter 6mm.
As a result of carrying out with the above dimensions and materials,
Pushing side lock load 50N, overload sliding load 100N.
Unlocking air pressure 0.3 MPa.
The durability was confirmed.
[0007]
[The invention's effect]
(1) By converting the load itself into a locking force by rolling transmission, a spring for locking is not particularly required.
(2) By setting the taper angle appropriately, a safety mechanism that slips at the time of abnormal overload becomes possible.
(3) The unlocking force can be reduced by providing a difference in the taper angle between the opposing tapered ring portions.
For the above reasons, it is possible to provide an extremely small novel stopper device that satisfies the problems of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the present invention.
[Explanation of symbols]
(1) and (1 ') are taper ring parts.
(2) is housing.
(3) is a stopper rod.
(4) is a steel ball.
(5) and (5 ') are retainers.
(6) and (6 ') are return springs.
(7) and (7 ') are pneumatic pistons.
(8) is a set spring.
(9) is an air hole.
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