CN102427903A - 薄壁圆筒状工件的保持夹具、加工方法以及片材·薄膜成形辊 - Google Patents

薄壁圆筒状工件的保持夹具、加工方法以及片材·薄膜成形辊 Download PDF

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Abstract

薄壁圆筒状的工件(W)的保持夹具(1、2、3)包括从内周侧保持工件(W)的保持部件(10、10A、10B)、使保持部件(10、10A、10B)的直径变化的直径变化单元(25、27)。保持部件(10、10A、10B)由圆筒状的金属构成，能够弹性地扩缩径。保持部件(10、10A、10B)在向工件(W)的内周插入时，外径被保持为比工件(W)的内径小，在插入到工件(W)的内周后被扩径，外周面紧贴工件(W)的整个内周面，据此，从内周侧保持工件(W)。直径变化单元(25、27)使压缩方向的轴向外力以及拉伸方向的轴向外力的至少一种作用于保持部件(10、10A、10B)的两端，使保持部件(10、10A、10B)的直径变化。

Description

薄壁圆筒状工件的保持夹具、加工方法以及片材·薄膜成形辊
技术领域
本发明涉及在对薄壁圆筒状工件进行机械加工时使用的薄壁圆筒状工件的保持夹具、使用了该保持夹具的加工方法以及片材·薄膜成形辊。
背景技术
作为用于成形塑料片材、薄膜等的成形辊之一，如专利文献1所述，已知在具有柔性的薄壁金属外筒的内部，经冷却媒质的流通空间，与上述薄壁金属外筒同轴状地配置了高刚性的金属内筒的双重筒构造的成形辊。
在专利文献1中，作为这种成形辊的薄壁金属外筒使用的薄壁圆筒体的壁厚作为极其实用的范围，表示了上限为5mm，下限由于机械加工时的制约为2mm的情况。
但是，最近，为了实现更高度的塑料片材、薄膜的成形，对薄壁圆筒体的进一步的薄壁化和加工的高精度化的期望变得严格，就机械加工时的薄壁圆筒体的保持而言，产生必须充分响应上述期望这样的要求。
作为对这种薄壁圆筒体(下称“薄壁圆筒状工件”)在机械加工时进行保持的保持夹具，已知专利文献2以及专利文献3记载的夹具。专利文献2、3记载的保持夹具使橡胶等弹性部件夹在被插入工件的内周的保持部件的外周和工件的内周之间，通过从轴向压缩该弹性部件，使之在径向膨胀，据此，产生针对工件的保持力。
在这种情况下，由于弹性部件由橡胶等柔软的材料构成，若遍及轴向整体使用，则即使从两端施加压缩力，其压缩力也不会遍及到整体，所以，弹性部件与垫片交替地配置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-235747号公报
专利文献2：日本特开平8-243815号公报
专利文献3：日本特开2001-322015号公报
但是，若在工件和保持部件之间夹有由橡胶等柔软的材料构成的弹性部件，则弹性部件因加工时的压力而变形的可能性强，所以，存在不能满足严格的加工期望的问题。另外，在与垫片交替地配置着弹性部件的情况下，由于对工件的内周进行支撑的部位断续，所以，弹性部件容易因加工时的压力而进一步变形，存在不能充分响应严格的加工期望的问题。例如，在像加工挤出成形用的薄壁辊那样的情况下，最近需要按照微米(圆柱度)、亚微米(面粗度)的等级对工件的外周面进行精加工，存在难以维持所希望的加工精度的可能性。
本发明考虑了上述状况，其目的在于，提供一种对工件的任何部位都能够无遗漏地从内周面侧切实地支撑，能够发挥不逊于加工压的牢固的保持力，且即使局部地施加强的加工力时也难以变形，能够进行高精度的机械加工(外周切削、外周研磨或图案形成加工等)的薄壁圆筒状工件的保持夹具、使用了该保持夹具的薄壁圆筒状工件的加工方法以及将通过该加工方法加工的薄壁圆筒状工件作为外筒使用的片材·薄膜成形辊。
发明内容
为了解决上述课题，本发明的第一方面的主旨是一种具备保持部件和直径变化单元的薄壁圆筒状工件的保持夹具，所述保持部件是由圆筒状的金属构成的可弹性地扩缩径的保持部件，也就是通过在向薄壁圆筒状的工件的内周插入时，将外径保持为比上述工件的内径小，在插入到上述工件的内周后被扩径，使外周面紧贴上述工件的整个内周面，从内周侧保持上述工件的保持部件，所述直径变化单元使压缩方向的轴向外力以及拉伸方向的轴向外力的至少任意一种作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件的直径变化。
根据上述第一方面，在由金属制圆筒保持部件从内周侧保持薄壁圆筒状的工件时，在金属制圆筒保持部件的外周面紧贴工件的大致整个内周面的状态下保持工件。因此，能够对工件的任何部位都能够无遗漏地从内周面侧进行支撑，能够发挥不逊于加工压的牢固的保持力。另外，由于与以往那样由橡胶等的弹性体保持工件的情况不同，即使局部地施加强的加工力，也难以变形，所以，能够进行高精度的机械加工，能够谋求提高工件的圆柱度、表面粗度。
另外，也可以是上述保持部件的外径在上述轴向外力不发挥作用的自然状态下，比上述工件的内径小，上述直径变化单元包括在上述保持部件向上述工件插入后，使压缩方向的轴向外力作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件扩径的扩径机构。
根据上述结构，因为金属制圆筒保持部件的外径被设定成在轴向外力不发挥作用的自然状态下，比薄壁圆筒状的工件的内径略小，所以，能够保持其自然状态，将金属制圆筒保持部件插入工件的内周。而且，在插入了的阶段，通过由作为直径变化单元被设置的扩径机构，使压缩方向的轴向外力作用于金属制圆筒保持部件的两端，来使金属制圆筒保持部件扩径，据此，能够使金属制圆筒保持部件的外周面紧贴薄壁圆筒状工件的内周面，稳定地保持薄壁圆筒状工件。
另外，也可以是上述保持部件的外径在上述轴向外力不发挥作用的自然状态下，比上述工件的内径大，上述直径变化单元包括在上述保持部件向上述工件插入前，使拉伸方向的轴向外力作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件缩径的缩径机构。
根据上述结构，因为金属制圆筒保持部件的外径被设定成在轴向外力不发挥作用的自然状态下比薄壁圆筒状工件的内径略大，所以，首先在插入前，通过由作为直径变化单元被设置的缩径机构，使拉伸方向的轴向外力作用于金属制圆筒保持部件的两端，使金属制圆筒保持部件缩径，能够将金属制圆筒保持部件插入工件的内周。而且，插入了的阶段，通过消除由缩径机构施加的轴向外力(拉伸力)，能够使金属制圆筒保持部件恢复(扩径)到自由状态时的直径，这样一来，能够使金属制圆筒保持部件的外周面紧贴薄壁圆筒状工件的内周面，稳定地保持薄壁圆筒状工件。
另外，也可以是上述保持部件的外径在上述轴向外力不发挥作用的自然状态下，与上述工件的内径不同，上述直径变化单元包括在上述保持部件向上述工件插入前，使拉伸方向的轴向外力作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件缩径的缩径机构和在上述保持部件向上述工件插入后，使压缩方向的轴向外力作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件扩径的扩径机构。
根据上述结构，首先在插入前，通过由作为直径变化单元被设置的缩径机构，使拉伸方向的轴向外力作用于金属制圆筒保持部件的两端，使金属制圆筒保持部件缩径，能够将金属制圆筒保持部件插入工件的内周。而且，插入了的阶段，消除由缩径机构施加的轴向外力(拉伸力)，且通过由作为直径变化单元被设置的扩径机构，使压缩方向的轴向外力作用于金属制圆筒保持部件的两端，使金属制圆筒保持部件扩径，能够使金属制圆筒保持部件的外周面紧贴薄壁圆筒状工件的内周面，稳定地保持薄壁圆筒状工件。
另外，也可以是还具备在外侧面具有与上述保持部件同心的轴部的一对圆形的侧板，上述一对侧板的外周部被紧固在上述保持部件的两端，上述直径变化单元被设置在上述一对侧板之间，上述直径变化单元包括设置在上述一对侧板之间的多根杆、通过螺钉的旋转，向上述各杆施加拉伸力或压缩力，通过上述拉伸力或压缩力的反作用力，使压缩方向的轴向外力或拉伸方向的轴向外力经上述侧板作用于上述保持部件的两端的螺钉机构。
根据上述结构，通过由螺钉的拧紧向杆施加拉伸力或压缩力，能够使压缩方向的轴向外力或拉伸方向的轴向外力经侧板作用于金属制圆筒保持部件的两端，能够由金属制圆筒保持部件从内周侧保持工件。而且，通过像这样一面保持工件，一面支撑突出地设置在两侧板上的轴部，使工件旋转，能够对工件的外周面实施高精度的机械加工。
另外，也可以是上述保持部件的位于轴向的中间部的与上述工件的轴向长度对应的工件保持区域的两外侧区域的至少一方比上述工件保持区域直径小地被形成为锥状或阶梯状，上述侧板被紧固在形成得比上述工件保持区域直径小的部分的端部。
根据上述结构，因为在工件保持区域的外侧设置比工件保持区域直径小地被形成为锥状或阶梯状的部分，所以，能够轻易地进行金属制圆筒保持部件相对于工件的插入以及拆卸。
另外，也可以是上述工件的周壁的厚度在2mm以下。
根据上述结构，通过保持周壁(壁厚)比以往薄的工件(周壁的厚度在2mm以下的工件)，能够进行以往的保持件中难以进行的工件加工，能够进行更高度的塑料片材、薄膜的成形。
本发明的第二方面的主旨是使用具备保持部件和直径变化单元的薄壁圆筒状工件的保持夹具，保持薄壁圆筒状的工件，对上述被保持的工件的外周面进行机械加工的薄壁圆筒状工件的加工方法，所述保持部件是由圆筒状的金属构成的可弹性地扩缩径的保持部件，也就是通过在向薄壁圆筒状的工件的内周插入时，将外径保持为比上述工件的内径小，在插入到上述工件的内周后被扩径，使外周面紧贴上述工件的整个内周面，从内周侧保持上述工件的保持部件，所述直径变化单元使压缩方向的轴向外力以及拉伸方向的轴向外力的至少任意一种作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件的直径变化。
根据上述第二方面，因为能够使用上述第一方面的保持夹具，一面保持薄壁圆筒状的工件，一面进行机械加工，所以，能够进行高精度的加工。
本发明的第三方面的主旨是将通过使用具备保持部件和直径变化单元的薄壁圆筒状工件的保持夹具，保持薄壁圆筒状的工件，对上述被保持的工件的外周面进行机械加工的薄壁圆筒状工件的加工方法加工的薄壁圆筒状的工件作为外筒使用的一种片材·薄膜成形辊，其中，所述保持部件是由圆筒状的金属构成的可弹性地扩缩径的保持部件，也就是通过在向薄壁圆筒状的工件的内周插入时，将外径保持为比上述工件的内径小，在插入到上述工件的内周后被扩径，使外周面紧贴上述工件的整个内周面，从内周侧保持上述工件的保持部件，所述直径变化单元使压缩方向的轴向外力以及拉伸方向的轴向外力的至少任意一种作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件的直径变化。
另外，也可以是还具备配置在上述外筒的内部的将与上述外筒的中心轴相同的轴作为中心轴的内筒，热媒质在上述外筒和上述内筒之间流动，作为上述外筒使用的薄壁圆筒状的工件的周壁的厚度为0.5mm至2mm，外周面的最大粗糙度在1μm以下。
另外，也可以对作为上述外筒使用的薄壁圆筒状的工件实施凸面加工。
另外，也可以还具备配置在上述外筒的内部的将与上述外筒的中心轴相同的轴作为中心轴的内筒，热媒质在上述外筒和上述内筒之间流动，作为上述外筒使用的薄壁圆筒状的工件的周壁的厚度为0.5mm至2mm，由细微的凹凸形成的转印图案被形成在外周面。
另外，也可以还具备配置在上述外筒的内部的将与上述外筒的中心轴相同的轴作为中心轴的内筒，热媒质在上述外筒和上述内筒之间流动，作为上述外筒使用的薄壁圆筒状的工件的周壁的厚度为0.5mm至2mm，磨砂饰纹状的转印图案被形成在外周面。
根据上述第三方面，因为能够将精度精良地制造的薄壁圆筒状工件作为外筒使用，所以，能够制造精度好的片材、薄膜。
发明效果
根据本发明，能够提供一种对工件的任何部位都能够无遗漏地从内周面侧切实地支撑，能够发挥不逊于加工压的牢固的保持力，且即使局部地施加强的加工力时也难以变形，能够进行高精度的机械加工的薄壁圆筒状工件的保持夹具、使用了该保持夹具的薄壁圆筒状工件的加工方法以及将通过该加工方法加工的薄壁圆筒状工件作为外筒使用的片材·薄膜成形辊。
附图说明
图1(a)以及(b)是有关本发明的第一实施方式的保持夹具的结构图。图1(a)是侧剖视图，图1(b)是图1(a)的X向视图。
图2(a)以及(b)是用于有关第一实施方式的保持夹具的作用说明的简略图。图2(a)是表示欲将保持夹具插入工件的内周的状态的图，图2(b)是表示在插入后，通过两端轴向压缩，使保持夹具的金属制圆筒保持部件扩径，保持了工件的状态的图。
图3(a)以及(b)是有关本发明的第二实施方式的保持夹具的结构图。图3(a)是侧剖视图，图3(b)是图3(a)的X向视图。
图4(a)以及(b)是用于有关第二实施方式的保持夹具的作用说明的简略图。图4(a)是表示在通过两端轴向拉伸，使金属制圆筒保持部件缩径了的状态下，欲将保持夹具插入工件的内周的状态的图，图4(b)是表示在插入后，解除两端轴向拉伸，使金属制圆筒保持部件恢复(扩径)到原来的直径，并保持了工件的状态的图。
图5(a)以及(b)是用于有关本发明的第三实施方式的保持夹具的作用说明的简略图。图5(a)是在通过两端轴向拉伸，使金属制圆筒保持部件缩径了的状态下，欲将保持夹具插入工件的内周的状态的图，图5(b)是表示在插入后，解除两端轴向拉伸，通过两端轴向压缩，进一步使金属制圆筒保持部件扩径，并保持了工件的状态的图。
图6(a)以及(b)是表示有关本发明的第一～第三实施方式的保持夹具中的金属制圆筒保持部件的端部的形状例的图。图6(a)是表示通过将端部做成锥状，使之小直径化了的例子的局部剖视图，图6(b)是表示通过将端部做成阶梯状，使之小直径化了的例子的局部剖视图。
图7(a)至(c)是表示有关本发明的第一实施方式～第三实施方式的保持夹具中的金属制圆筒保持部件的端部和侧板的紧固构造的变异的图。图7(a)是表示使侧板的外周嵌合在金属制圆筒保持部件的端部内周，并进行了紧固的例子的局部剖视图，图7(b)是表示在侧板的外周部形成台阶部，使金属制圆筒保持部件的端部嵌合在该台阶部并进行了紧固的例子的局部剖视图，图7(c)是表示将侧板的侧面对接在金属制圆筒保持部件的端面并进行了紧固的例子的局部剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图，说明本发明的实施方式。
[第一实施方式]
图1(a)以及(b)所示的保持夹具1在对薄壁圆筒状的工件W(参照图2)的主要是外周面进行机械加工时，被插入工件W的内周，从内周侧保持工件W。
这里设想的工件W例如是用于塑料薄膜等的成形辊的套筒(金属外筒)，是被加工成周壁的厚度(壁厚)在2mm以下(更正确地说，不足2mm)，圆柱度在50μm以下，外周面的最大粗糙度Rmax在1μm以下的制品的工件。使用形式是将该工件W作为外筒，在其内周侧同轴地配置内筒部件，在内筒部件和外筒之间确保了热媒质流动的空间的双重筒构造的成形辊，根据需要，对工件W的外周面实施磨砂饰纹等的转印图案(例如，0.025mm的水平的细微加工)或实施凸面加工。
本实施方式的保持夹具1具备空心圆筒状且能够略微弹性地扩缩径的、壁厚被设定得薄的金属制圆筒保持部件10(保持部件)、在各自的外侧面11b、12b中央突出地设置有与金属制圆筒保持部件10同心的轴部13、14，且通过焊接40等，将外周部紧固在金属制圆筒保持部件10的轴向两端部的左右一对圆形的侧板11、12、被设置在这些一对侧板11、12之间，通过使压缩方向的轴向外力经两侧板11、12作用于金属制圆筒保持部件10的两端，来使金属制圆筒保持部件10扩径的扩径机构(直径变化单元)25。
金属制圆筒保持部件10是具有半径的1.5％～8％，好的是2％～5％左右的壁厚的正圆筒体，由STKM16A、S45C等拉伸弹性变形范围宽的钢管构成。
保持夹具1中的金属制圆筒保持部件10的外径被设定成在轴向外力不发挥作用的自然状态下，比工件W的内径略小(例如，小几十μm的等级)。因此，能够在其自然状态，将金属制圆筒保持部件10向工件W的内周插入。金属制圆筒保持部件10在被插入到了工件W的内周后，通过被扩径机构25扩径，使本身的外周紧贴工件W的内周面，能够从内周侧保持工件W。
扩径机构25发挥在向工件W插入后，使压缩方向的轴向外力B作用于金属制圆筒保持部件10的两端，使金属制圆筒保持部件10扩径的功能。扩径机构25由在以轴部13、14为中心的圆周方向等间隔地配置的多根杆15和设置各杆15的每一个上的螺钉机构26构成。
杆15的一端部(图1(a)中的右端部)被嵌插在右侧的侧板12的通孔12a上，通过其外侧的头部16卡合在侧板12的外侧面12b，被固定在侧板12上。
杆15的另一端部(图1(a)中的左端部)被滑动自由地插通在左侧的侧板11的通孔11a上，其端面15b被设定成到达通孔11a内的长度。在以到达该通孔11a内的方式被设定的杆15的另一端部的端面15b上设置着螺钉孔17。
托架板18被省略了图示的螺栓固定在左侧的侧板11的外侧面11b上，调整螺钉20的轴部通到托架板18的插通孔18a。调整螺钉20的轴部的前端的螺钉部20a被拧入杆15的端面15b的螺钉孔17，调整螺钉20的头部20b抵接在托架板18的外侧面18c上。
螺钉机构26由在每个杆15上设置的调整螺钉20和被各调整螺钉20的螺钉部20a拧入的杆端面15b的螺钉孔17构成。通过调整螺钉20的拧紧，向各杆15施加箭头A方向的拉伸力，据此，通过其反作用力，能够使箭头B所示的压缩方向的轴向外力经侧板11、12作用于金属制圆筒保持部件10的两端。
接着，使用图2(a)以及(b)，说明由保持夹具1保持工件W的情况下的顺序。
在保持夹具1中，因为金属制圆筒保持部件10的外径被设定成在轴向外力不发挥作用的自然状态下，比工件W的内径略小，所以，如图2(a)所示，能够在保持在其自然状态的情况下，将金属制圆筒保持部件10插入工件W的内周。
而且，在将金属制圆筒保持部件10插入到了工件W的内周的阶段，如图2(b)所示，通过由作为直径变化单元被设置的扩径机构25，使压缩方向的轴向外力(箭头B所示的外力)作用于金属制圆筒保持部件10的两端，使金属制圆筒保持部件10像箭头D所示那样扩径。据此，能够使金属制圆筒保持部件10的外周面牢固地紧贴在工件W的内周面，能够保持工件W。
在这种情况下，因为以金属制圆筒保持部件10的外周面在紧贴工件W的大致整个内周面的状态下保持工件W，所以，对工件W的哪个部位都能够无遗漏地从内周面侧进行支撑，能够发挥不逊于加工压的牢固的保持力。另外，与以往那样由橡胶等弹性体保持工件的情况不同，即使在被局部施加了强的加工力时，也难以变形。因此，通过像这样一面保持工件W，一面支撑突出地设置在两侧板11、12上的轴部13、14，使工件W旋转，能够对工件W的外周面进行高精度的机械加工(外周切削、外周研磨或图案形成加工等)，谋求提高工件W的圆柱度、表面粗度。
因为在机械加工后，通过松缓调整螺钉20，能够使金属制圆筒保持部件10恢复到自然状态的直径(缩径为原来的状态)，所以，能够从工件W拆卸保持夹具1。
这样，由于通过调整螺钉20的拧紧操作、松缓操作，能够使金属制圆筒保持部件10扩径或缩径，所以，能够简单地进行切实地拆装。
[第二实施方式]
图3(a)以及(b)所示的有关第二实施方式的保持夹具2也与第一实施方式同样，是在对薄壁圆筒状的工件W(参照图4)的主要是外周面进行机械加工时，被插入工件W的内周，从内周侧保持工件W的保持夹具2。
保持夹具2具备空心圆筒状且能够略微弹性地扩缩径的、壁厚被设定得薄的金属制圆筒保持部件10A(保持部件)、在各自的外侧面11b、12b中央突出地设置有与金属制圆筒保持部件10A同心的轴部13、14，且通过将外周部紧固在金属制圆筒保持部件10A的轴向两端部的左右一对圆形的侧板11、12、被设置在这些一对侧板11、12之间，通过使拉伸方向的轴向外力经两侧板11、12作用于金属制圆筒保持部件10A的两端，来使金属制圆筒保持部件10A缩径的缩径机构(直径变化单元)27。
金属制圆筒保持部件10A是具有半径的1.5％～8％，好的是2％～5％左右的壁厚的正圆筒体，由STKM16A、S45C等拉伸弹性变形范围宽的钢管构成。
保持夹具2中的金属制圆筒保持部件10A的外径被设定成在轴向外力不发挥作用的自然状态下，比工件W的内径略大(例如，大几十μm的等级)。因此，虽然不能在其自然状态，将金属制圆筒保持部件10A向工件W的内周插入，但是，通过由缩径机构27使之缩径，能够向工件W的内周插入。
金属制圆筒保持部件10A在以一旦被缩径了的状态被插入工件W的内周后，通过解除缩径，恢复(扩径)到原来的直径，据此，能够使本身的外周紧贴工件W的内周面，能够从内周侧保持工件W。
缩径机构27发挥在向工件W插入前，使拉伸方向的轴向外力F作用于金属制圆筒保持部件10A的两端，使金属制圆筒保持部件10A缩径的功能，由在以轴部13、14为中心的圆周方向等间隔地配置的多根杆15和设置各杆15的每一个上的螺钉机构28构成。
杆15的一端部(图3(a)中的右端部)被嵌插在右侧的侧板12的通孔12a上，通过其外侧的头部16卡合在侧板12的外侧面12b，被固定在侧板12上。杆15的另一端部(图3(a)中的左端部)被滑动自由地插通在左侧的侧板11的通孔11a上，其端面15b被设定成到达通孔11a内的长度。也可以将杆15的一端部(图3(a)中的右端部)做成设定成与杆15的另一端部(图3(a)中的左端部)相同。
虽然杆15为了与第一实施方式的保持夹具1共通化，而在端面15b具有螺钉孔17，但是，在本实施方式中不使用螺钉孔17。替代它的是在杆15的另一端部的端面15b上配置垫片32。垫片32发挥使后述的调整螺钉30的螺钉轴部30a的前端不会进入螺钉孔17，将来自调整螺钉30的前端的推压力向杆15切实地传递的作用。
托架板18被省略了图示的螺栓固定在左侧的侧板11的外侧面11b上。在托架板18上，替代第一实施方式的插通孔18a，形成螺纹孔18b，从调整螺钉30的头部30b的底部延伸的螺钉轴部30a被旋合在螺钉孔18b上。因此，通过将调整螺钉30紧入，能够经垫片32向杆15的端面15b施加推压力。
螺钉机构27由在每个杆15上设置的调整螺钉30和被各调整螺钉30的螺钉部30a拧入的托架板18的螺钉孔18b构成。通过调整螺钉30的拧紧，向各杆15施加箭头E方向的压缩力，据此，通过其反作用力，能够使箭头F所示的拉伸方向的轴向外力经侧板11、12作用于金属制圆筒保持部件10A的两端。
接着，使用图4(a)以及(b)，说明由保持夹具2保持工件W的情况下的顺序。
在保持夹具2中，因为金属制圆筒保持部件10A的外径被设定成在轴向外力不发挥作用的自然状态下，比工件W的内径略大，所以，首先在插入前由作为直径变化单元被设置的缩径机构27，使拉伸方向的轴向外力F作用于金属制圆筒保持部件10A的两端，使金属制圆筒保持部件10像箭头G那样缩径。而且，在该缩径状态下，将金属制圆筒保持部件10A插入工件W的内周。接着，在插入了的阶段，消除由缩径机构27施加的轴向外力(拉伸力F)。这样一来，因为金属制圆筒保持部件10能够恢复(扩径)至自由状态时的直径，所以，据此，能够使金属制圆筒保持部件10A的外周面紧贴工件W的内周面，保持工件W。
在这种情况下，因为以金属制圆筒保持部件10A的外周面紧贴工件W的大致整个内周面的状态保持工件W，所以，对工件W的哪个部位都能够无遗漏地从内周面侧进行支撑，能够发挥不逊于加工压的牢固的保持力。另外，与以往那样由橡胶等弹性体保持工件的情况不同，即使是在被局部施加了强的加工力时，也难以变形。因此，通过像这样一面保持工件W，一面支撑突出地设置在两侧板11、12上的轴部13、14，使工件W旋转，能够对工件W的外周面进行高精度的机械加工(外周切削、外周研磨或图案形成加工等)，能够谋求提高工件W的圆柱度、表面粗度。
在机械加工后，再次通过紧入调整螺钉30，使金属制圆筒保持部件10A缩径。这样一来，能够从工件W拆卸保持夹具2。
这样，由于通过调整螺钉30的拧紧操作、松缓操作，能够使金属制圆筒保持部件10A扩径或缩径，所以，能够简单地进行切实地拆装。
[第三实施方式]
第三实施方式的保持夹具3具备上述的缩径机构27和扩径机构25这两者，金属制圆筒保持部件10B(保持部件)的外径被设定成在轴向外力不发挥作用的自然状态下，与工件的内径略微不同的直径。也可以设定成与第二实施方式相同的直径。
因此，如图5(a)所示，在向工件W插入前，通过由作为直径变化单元被设置的缩径机构27，使拉伸方向的轴向外力F作用于金属制圆筒保持部件10B的两端，使金属制圆筒保持部件10B像箭头G所示那样缩径，将金属制圆筒保持部件10B插入工件W的内周。而且，如图5(b)所示，在插入了的阶段，消除由缩径机构27施加的轴向外力(拉伸力)，且通过由作为直径变化单元被设置的扩径机构25，使压缩方向的轴向外力B作用于金属制圆筒保持部件10B的两端，使金属制圆筒保持部件10B像箭头J那样扩径，使金属制圆筒保持部件10B的外周面紧贴工件W的内周面，保持工件W。
在这种情况下，因为在向工件W插入时，使金属制圆筒保持部件10B缩径，所以，能够轻易地进行插入。另外，因为在插入后使金属制圆筒保持部件10B扩径，所以，能够发挥强大的保持力。
接着，说明有关本发明的第一至第三实施方式的保持夹具1至3中的金属制圆筒保持部件10、10A、10B的端部的形状例。如图1(a)、图3(a)(对第三实施方式省略了图示)所示，保持工件W的工件保持区域H1与工件W的轴向长度对应地被设置在金属制圆筒保持部件10、10A、10B的轴向的中间部。更具体地说，金属制圆筒保持部件10、10A、10B的工件保持区域H1的轴向的长度比工件W的轴向的长度长。金属制圆筒保持部件10、10A、10B的两端部由于被侧板11、12约束，而不进行扩径·缩径等直径变化。因此，在上述第一至第三实施方式中，如图6(a)或(b)所示，工件保持区域H1的两外侧区域H2中的至少一方比工件保持区域H1直径小地被形成为图6(a)所示那样的锥状或图6(b)所示那样的阶梯状。而且，侧板12被紧固在两外侧区域H2的形成得比工件保持区域H1直径小的部分的端部。这样一来，金属制圆筒保持部件10、10A、10B相对于工件W的插入以及拆卸变得容易。
这里，进一步说明金属制圆筒保持部件10、10A、10B的轴向的长度和工件W的轴向的长度的关系，金属制圆筒保持部件10、10A、10B的工件保持区域H1的轴向的长度只要比工件W的实际加工区域的轴向的长度长即可，若是这样，则也可以使工件W的轴向的长度比工件保持区域H1的轴向的长度长。在这种情况下，工件W的轴向的长度比金属制圆筒保持部件10、10A、10B的长度(H1+2×H2)短，另外，做成在工件W的轴向，在工件W的中间部存在工件W的实际加工区域。
对有关本发明的第一至第三实施方式的保持夹具1至3中的金属制圆筒保持部件10、10A、10B的端部和侧板12的紧固构造进行说明。作为金属制圆筒保持部件10、10A、10B和侧板12的紧固部的构造，可以采用图7所示那样的变异。图7(a)是表示单纯使侧板12的外周嵌合在金属制圆筒保持部件10、10A、10B的端部内周并进行了紧固的例子。图7(b)是表示在侧板12的外周部形成台阶部12d，使金属制圆筒保持部件10、10A、10B的端部嵌合在该台阶部12d并进行了紧固的例子。图7(c)是表示使侧板12的侧面单纯地对接在金属制圆筒保持部件10、10A、10B的端面并进行了紧固的例子。就另一方的侧板11而言，也是同样。
如上所述，也可以使用薄壁圆筒状工件W，构成片材·薄膜成形辊。
即，也可以将通过上述加工方法加工的薄壁圆筒状的工件W作为外筒使用，构成片材·薄膜成形辊。片材·薄膜成形辊例如如日本特开2007-83577号公报所示，是在圆筒状的外筒的外周缠挂片材、薄膜，成形片材、薄膜的装置。
构成外筒的薄壁圆筒状工件W例如其周壁的厚度例如为0.5mm～2mm(例如，不包括2mm)，外周面的最大粗糙度Rmax在1μm以下。另外，以在外筒的内部配置将与外筒的中心轴相同的轴作为中心轴的内筒，热媒质(例如，对缠挂在外筒上并随着外筒的旋转而移动的片材、薄膜进行冷却的制冷剂)例如连续地在外筒和内筒之间流动的方式构成。
再有，也可以对薄壁圆筒状工件W实施凸面加工。即，也可以是构成外筒的薄壁圆筒状工件W的外径在轴向的端部小，随着趋近轴向的中央部，外径逐渐极细微地变大，将薄壁圆筒状工件W的外形形成为筒状。
另外，也可以在构成外筒的薄壁圆筒状工件W的外周面上形成由细微的凹凸形成的转印图案(例如，间距、高度为可见光线的波长程度的细微的转印图案)。据此，细微的图案被转印在片材、薄膜的厚度方向的一方的面上。
另外，也可以在薄壁圆筒状工件W的外周面上形成磨砂饰纹状的转印图案。据此，片材、薄膜的厚度方向的一方的面被形成为磨砂饰纹状。

Claims (13)

1.一种薄壁圆筒状工件的保持夹具，其特征在于，具备保持部件和直径变化单元，
所述保持部件是由圆筒状的金属构成的可弹性地扩缩径的保持部件，也就是通过在向薄壁圆筒状的工件的内周插入时，将外径保持为比上述工件的内径小，在插入到上述工件的内周后被扩径，使外周面紧贴上述工件的整个内周面，从内周侧保持上述工件的保持部件，
所述直径变化单元使压缩方向的轴向外力以及拉伸方向的轴向外力的至少任意一种作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件的直径变化。
2.如权利要求1所述的薄壁圆筒状工件的保持夹具，其特征在于，
上述保持部件的外径在上述轴向外力不发挥作用的自然状态下，比上述工件的内径小，
上述直径变化单元包括在上述保持部件向上述工件插入后，使压缩方向的轴向外力作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件扩径的扩径机构。
3.如权利要求1所述的薄壁圆筒状工件的保持夹具，其特征在于，
上述保持部件的外径在上述轴向外力不发挥作用的自然状态下，比上述工件的内径大，
上述直径变化单元包括在上述保持部件向上述工件插入前，使拉伸方向的轴向外力作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件缩径的缩径机构。
4.如权利要求1所述的薄壁圆筒状工件的保持夹具，其特征在于，
上述保持部件的外径在上述轴向外力不发挥作用的自然状态下，与上述工件的内径不同，
上述直径变化单元包括
在上述保持部件向上述工件插入前，使拉伸方向的轴向外力作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件缩径的缩径机构和
在上述保持部件向上述工件插入后，使压缩方向的轴向外力作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件扩径的扩径机构。
5.如权利要求1所述的薄壁圆筒状工件的保持夹具，其特征在于，
还具备在外侧面具有与上述保持部件同心的轴部的一对圆形的侧板，
上述一对侧板的外周部被紧固在上述保持部件的两端，
上述直径变化单元被设置在上述一对侧板之间，
上述直径变化单元包括
设置在上述一对侧板之间的多根杆、
通过螺钉的旋转，向上述各杆施加拉伸力或压缩力，通过上述拉伸力或压缩力的反作用力，使压缩方向的轴向外力或拉伸方向的轴向外力经上述侧板作用于上述保持部件的两端的螺钉机构。
6.如权利要求5所述的薄壁圆筒状工件的保持夹具，其特征在于，
上述保持部件的位于轴向的中间部的与上述工件的轴向长度对应的工件保持区域的两外侧区域的至少一方比上述工件保持区域直径小地被形成为锥状或阶梯状，
上述侧板被紧固在形成得比上述工件保持区域直径小的部分的端部。
7.如权利要求1所述的薄壁圆筒状工件的保持夹具，其特征在于，
上述工件的周壁的厚度在2mm以下。
8.一种薄壁圆筒状工件的加工方法，其特征在于，
使用具备保持部件和直径变化单元的薄壁圆筒状工件的保持夹具，保持薄壁圆筒状的工件，对上述被保持的工件的外周面进行机械加工，
其中，所述保持部件是由圆筒状的金属构成的可弹性地扩缩径的保持部件，也就是通过在向薄壁圆筒状的工件的内周插入时，将外径保持为比上述工件的内径小，在插入到上述工件的内周后被扩径，使外周面紧贴上述工件的整个内周面，从内周侧保持上述工件的保持部件，所述直径变化单元使压缩方向的轴向外力以及拉伸方向的轴向外力的至少任意一种作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件的直径变化。
9.一种片材·薄膜成形辊，其特征在于，将通过使用具备保持部件和直径变化单元的薄壁圆筒状工件的保持夹具，保持薄壁圆筒状的工件，对上述被保持的工件的外周面进行机械加工的薄壁圆筒状工件的加工方法加工的薄壁圆筒状的工件作为外筒使用，
其中，所述保持部件是由圆筒状的金属构成的可弹性地扩缩径的保持部件，也就是通过在向薄壁圆筒状的工件的内周插入时，将外径保持为比上述工件的内径小，在插入到上述工件的内周后被扩径，使外周面紧贴上述工件的整个内周面，从内周侧保持上述工件的保持部件，所述直径变化单元使压缩方向的轴向外力以及拉伸方向的轴向外力的至少任意一种作用于上述保持部件的两端，使上述保持部件的直径变化。
10.如权利要求9所述的片材·薄膜成形辊，其特征在于，
还具备配置在上述外筒的内部的将与上述外筒的中心轴相同的轴作为中心轴的内筒，
热媒质在上述外筒和上述内筒之间流动，
作为上述外筒使用的薄壁圆筒状的工件的
周壁的厚度为0.5mm至2mm，
外周面的最大粗糙度在1μm以下。
11.如权利要求9或10所述的片材·薄膜成形辊，其特征在于，
对作为上述外筒使用的薄壁圆筒状的工件实施凸面加工。
12.如权利要求9所述的片材·薄膜成形辊，其特征在于，
还具备配置在上述外筒的内部的将与上述外筒的中心轴相同的轴作为中心轴的内筒，
热媒质在上述外筒和上述内筒之间流动，
作为上述外筒使用的薄壁圆筒状的工件的
周壁的厚度为0.5mm至2mm，
由细微的凹凸形成的转印图案被形成在外周面。
13.如权利要求9所述的片材·薄膜成形辊，其特征在于，
还具备配置在上述外筒的内部的将与上述外筒的中心轴相同的轴作为中心轴的内筒，
热媒质在上述外筒和上述内筒之间流动，
作为上述外筒使用的薄壁圆筒状的工件的
周壁的厚度为0.5mm至2mm，
磨砂饰纹状的转印图案被形成在外周面。
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