JP2001062615A5 - - Google Patents

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JP2001062615A5
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Description

【発明の名称】工作物把持装置及び同装置を用いた加工方法
【特許請求の範囲】
【請求項1】工作物をその径方向から把持するための複数の径方向把持部材と、工作物の後端が軸方向に突き当てられる当接部材と、この当接部材に突き当てられた工作物に対して前方から当接することにより当該当接部材とで工作物を軸方向に挟持する軸方向把持部材とを主軸に設けるとともに、前記径方向把持部材を前記工作物を把持するための把持位置と当該工作物を解放する解放位置とに切換作動させる径方向駆動手段と、この径方向駆動手段とは独立して作動し、前記軸方向把持部材を当該軸方向把持部材が前記当接部材とで前記工作物を軸方向に挟持する挟持位置と当該挟持位置から前方に待避する待避位置との間で移動させる軸方向駆動手段とを備え、前記主軸の中心軸上に内側軸及び外側筒をこれらが互いに独立して軸方向に移動可能となるように配置するとともに、前記内側軸を軸方向に移動させる内側軸駆動手段と、この内側軸の軸方向移動に伴って前記径方向把持部材を前記把持位置と解放位置とに切換作動させる駆動伝達機構と、前記外側筒を軸方向に移動させる外側筒駆動手段と、この外側筒の軸方向移動に伴って前記軸方向把持部材が前記挟持位置と待避位置との間で移動するように当該外側筒と軸方向把持部材とを連結する連結部材とを備えたことを特徴とする工作物把持装置。
【請求項2】請求項1記載の工作物把持装置において、前記軸方向把持部材を前記待避位置へ待避させる際に当該軸方向把持部材が前記工作物の前方より径方向外側へ待避する方向に当該軸方向把持部材を回転させるように前記軸方向駆動手段を構成したことを特徴とする工作物把持装置。
【請求項3】請求項1または2記載の工作物把持装置において、前記内側軸駆動手段、外側筒駆動手段の少なくとも一方を流体圧シリンダで構成するとともに、当該流体圧シリンダのシリンダボアを前記主軸に形成したことを特徴とする工作物把持装置。
【請求項4】請求項1または2記載の工作物把持装置において、前記内側軸駆動手段及び外側筒駆動手段を互いに独立した2つの流体圧シリンダで構成するとともに、両流体圧シリンダのシリンダボアを前記主軸に形成したことを特徴とする工作物把持装置。
【請求項5】請求項記載の工作物把持装置において、両シリンダを前記主軸の両端部に形成したことを特徴とする工作物把持装置。
【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の工作物把持装置において、前記工作物の加工に際し、まず前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を解放位置から把持位置に切換えさせ、この状態での当該工作物の端面加工が終了した後に前記軸方向駆動手段を作動させて前記軸方向把持部材を待避位置から挟持位置に移動させ、次いで前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を把持位置から解放位置に切換えさせる加工制御手段を備えたことを特徴とする工作物把持装置。
【請求項7】請求項1〜5のいずれかに記載の工作物把持装置において、前記工作物の加工に際し、まず前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を解放位置から把持位置に切換えさせ、前記軸方向駆動手段を作動させて前記軸方向把持部材を待避位置から挟持位置に移動させ、前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を把持位置から解放位置に切換えさせ、この状態での当該工作物の周面加工が終了した後に前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を解放位置から把持位置に切換えさせ、次いで前記軸方向駆動手段を作動させて前記軸方向把持部材を挟持位置から待避位置に切換えさせる加工制御手段を備えたことを特徴とする工作物把持装置。
【請求項8】請求項1〜5のいずれかに記載の工作物把持装置を用いた加工方法であって、前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材を解放位置から把持位置に切換えて当該径方向把持部材により工作物を径方向から把持し、この状態で当該工作物の端面加工を行った後、前記軸方向駆動手段の作動により前記軸方向把持部材を待避位置から挟持位置に移動させて当該軸方向把持部材と当接部材とにより工作物を軸方向に挟持してから前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材を前記解放位置に戻し、この状態で当該工作物の周面加工を行うことを特徴とする工作物把持装置を用いた加工方法。
【請求項9】請求項1〜5のいずれかに記載の工作物把持装置を用いた加工方法であって、前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材を解放位置から把持位置に切換えて前記工作物の芯出しを行い、前記軸方向駆動手段の作動により前記軸方向把持部材を待避位置から挟持位置に移動させて当該軸方向把持部材と当接部材とにより工作物を軸方向に挟持してから前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材を解放位置に戻し、この状態で当該工作物の周面加工を行った後、前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材を解放位置から把持位置に切換えて当該径方向把持部材により工作物を径方向から把持してから前記軸方向駆動手段の作動により前記軸方向把持部材を前記待避位置へ戻し、この状態で当該工作物の端面加工を行うことを特徴とする工作物把持装置を用いた加工方法。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械において工作物を把持する工作物把持装置及び同装置を用いた加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、工作物の内外周面や端面を加工する工作機械では、当該工作物を主軸側に把持するための工作物把持装置が設けられ、この装置により工作物を把持した状態でその加工が進められる。
【0003】
従来、前記工作物把持装置としては、次のようなものが知られている。
【0004】
A)径方向把持タイプ(図9(a)):このタイプの装置は、複数の抱き爪(径方向把持部材)90が、工作物30の周囲に等間隔で配せられたものであり、各抱き爪90は、前記工作物30を径方向から把持する(抱きクランプする)把持位置(図の実線位置)と、工作物30の周面から離間する解放位置(図の二点鎖線位置)とに切換可能に構成されている。
【0005】
B)軸方向把持タイプ(図9(b)):このタイプの装置は、工作物30の後端面(図では左側端面)が軸方向(図では左右方向)に突き当てられるバッキングプレート(当接部材)92と、引き爪94とを備えている。引き爪94は、工作物30の前端面30bに圧接して前記バッキングプレート92とともに工作物30を軸方向に挟持する挟持位置(図の実線位置)と、工作物30の前端面30bから前方に待避する待避位置(図の二点鎖線位置)とに切換可能に構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
A)の径方向把持タイプの装置では、抱き爪90による径方向のクランプにより、筒状工作物30の形状に弾性歪みが生じ易い。このように歪みが生じた状態で例えば図1(a)に示すような砥石64Aによる内面研削が行われた場合、その研削加工後、クランプを解除すると、前記歪み分だけ工作物30の加工面すなわち内周面30aの形状が真円からずれることになり、高い加工精度が得られない。
【0007】
従って、このタイプの装置では、前記歪みを抑えるべく、抱き爪90によるクランプ力を低く設定しなければならないが、かかるクランプ力が低いと、その分工作物30が動きやすくなるため、当該工作物30に作用する研削抵抗を下げるべく切り込み速度を落さなければならない。従って、その分サイクルタイムが長く、加工能率が低くなる欠点がある。
【0008】
一方、B)の軸方向把持タイプの装置では、前記のようなクランプ力による歪みは生じにくいため、切り込み速度を上げることが可能であるが、クランプ中は引き爪94が工作物30の前端面30bを前方から覆う状態となっているので、当該前端面30bの加工(端面加工)ができない。従って、この装置を用いて工作物30の周面と内面の双方を加工するには、どうしても前記A)の径方向把持タイプの装置との併用が必要であり、設備が大掛かりになる。しかも、かかる装置の併用は、周面加工工程から端面加工工程への移行(もしくは端面加工工程から周面加工工程への移行)の際に装置間で工作物を搬送する作業を要することになり、その分加工能率が低下する。
【0009】
本発明は、このような事情に鑑み、コンパクトな構成で、工作物の周面及び端面の双方を効率よくかつ高精度で加工することができる工作物把持装置及びこれを用いた加工方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、工作物をその径方向から把持するための複数の径方向把持部材と、工作物の後端が軸方向に突き当てられる当接部材と、この当接部材に突き当てられた工作物に対して前方から当接することにより当該当接部材とで工作物を軸方向に挟持する軸方向把持部材とを主軸に設けるとともに、前記径方向把持部材を前記工作物を把持するための把持位置と当該工作物を解放する解放位置とに切換作動させる径方向駆動手段と、この径方向駆動手段とは独立して作動し、前記軸方向把持部材を当該軸方向把持部材が前記当接部材とで前記工作物を軸方向に挟持する挟持位置と当該挟持位置から前方に待避する待避位置との間で移動させる軸方向駆動手段とを備えたものである。
【0011】
この装置によれば、軸方向把持部材を挟持位置に移動させることにより、工作物に大きなクランプ歪みを生じさせることなく、当該軸方向把持部材と当接部材とにより工作物を十分なクランプ力で軸方向に挟持することができ、この状態で工作物の周面を効率よく加工することができる。一方、前記軸方向把持部材を待避させて径方向把持部材を把持位置に切換えることにより、工作物の端面を不都合なく加工することができる。
【0012】
しかも、この装置では、共通の主軸に前記軸方向把持部材と径方向把持部材とが相互独立して作動可能となるように設けられているので、コンパクトな構成で、しかも工作物を移動させることなく、その周面と端面の双方を効率よく加工することができる。具体的には、前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材を解放位置から把持位置に切換えて当該径方向把持部材により工作物を径方向から把持し、この状態で当該工作物の端面加工を行った後、前記軸方向駆動手段の作動により前記軸方向把持部材を待避位置から挟持位置に移動させて当該軸方向把持部材と当接部材とにより工作物を軸方向に挟持してから前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材を前記解放位置に戻し、この状態で当該工作物の周面加工を行う方法や、前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持
部材を解放位置から把持位置に切換えて前記工作物の芯出しを行い、前記軸方向駆動手段の作動により前記軸方向把持部材を待避位置から挟持位置に移動させて当該軸方向把持部材と当接部材とにより工作物を軸方向に挟持してから前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材を解放位置に戻し、この状態で当該工作物の周面加工を行った後、前記径方向駆動手段の作動により前記径方向把持部材を解放位置から把持位置に切換えて当該径方向把持部材により工作物を径方向から把持してから前記軸方向駆動手段の作動により前記軸方向把持部材を前記待避位置へ戻し、この状態で当該工作物の端面加工を行う方法によって、工作物の周面加工及び端面加工を円滑に行うことができる。
【0013】
さらに、本発明は、その具体的構成として、前記主軸の中心軸上に内側軸及び外側筒をこれらが互いに独立して軸方向に移動可能となるように配置するとともに、前記内側軸を軸方向に移動させる内側軸駆動手段と、この内側軸の軸方向移動に伴って前記径方向把持部材を前記把持位置と解放位置とに切換作動させる駆動伝達機構と、前記外側筒を軸方向に移動させる外側筒駆動手段と、この外側筒の軸方向移動に伴って前記軸方向把持部材が挟持位置と待避位置との間で移動するように当該外側筒と軸方向把持部材とを連結する連結部材とを備えたものであるので、径方向駆動力を伝達する内側軸と軸方向駆動力を伝達する外側筒との双方を単一主軸の中心軸上に配することにより、装置全体をよりコンパクト化することができる。
【0014】
この装置では、前記軸方向把持部材を前記待避位置へ待避させる際に当該軸方向把持部材が前記工作物の前方より径方向外側へ待避する方向に当該軸方向把持部材を回転させるように前記軸方向駆動手段を構成することが、より好ましい。これにより、前記軸方向把持部材と、前記当接部材に対して前方からセットされる工作物との干渉が生じにくくなり、工作物の搬入作業がより容易になる。また、端面加工用工具との干渉も生じにくくなり、端面加工もしやすくなる。
【0015】
前記径方向駆動手段及び軸方向駆動手段の具体的な構成は問わず、両者が独立して作動できる(すなわち連動せずに各々個別に作動できる)ものであればよい。
【0016】
さらに、前記内側軸駆動手段、外側筒駆動手段の少なくとも一方を流体圧シリンダで構成するとともに、そのシリンダボアを主軸に形成したものによれば、当該主軸の外部に流体圧シリンダを設ける構成よりも一層、コンパクト化が進められるとともに、部品点数が減ってコストが削減される。
【0017】
さらに、前記内側軸駆動手段及び外側筒駆動手段として、互いに独立した2つの流体圧シリンダを備えるとともに、これらのシリンダボアを前記主軸に形成すれば、主軸外部に駆動手段を設ける必要が全くなくなり、前記コンパクト化及び部品点数の削減がさらに進められる。
【0018】
このように2つの流体圧シリンダ部を主軸に形成する場合、その形成部位を主軸の両端部とすれば、主軸の中間部に流体圧シリンダ部を形成する場合よりも加工(例えば中ぐり加工)が容易となり、コストがさらに削減される。
【0019】
この装置では、前記工作物の加工に際し、まず前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を解放位置から把持位置に切換えさせ、この状態での当該工作物の端面加工が終了した後に前記軸方向駆動手段を作動させて前記軸方向把持部材を待避位置から挟持位置に移動させ、次いで前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を把持位置から解放位置に切換えさせる加工制御手段、もしくは、前記工作物の加工に際し、まず前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を解放位置から把持位置に切換えさせ、前記軸方向駆動手段を作動させて前記軸方向把持部材を待避位置から挟持位置に移動させ、前記径方向駆動手段を作動させて前記径方向把持部材を把持位置から解放位置に切換えさせ、この状態での当該工作物の周面加工が終了した後に前記径方向駆動手段を作動さ
せて前記径方向把持部材を解放位置から把持位置に切換えさせ、次いで前記軸方向駆動手段を作動させて前記軸方向把持部材を挟持位置から待避位置に切換えさせる加工制御手段を備えることが、より好ましい。これにより、工作物の把持も含めた、一連の加工動作の自動化が進められる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0021】
図1及び図2において、10は工作機械の主軸であり、この主軸10の先端に略円筒状のベース部材11が固定され、その先端部に基板12が固定されている。基板12のさらに先端側には薄肉のダイヤフラム13が設けられ、その中央部にはダイヤフラム13の変形を助けるための貫通孔13aが設けられている。このダイヤフラム13の外周部には複数(図例では3つ)のクランプ部材(径方向把持部材)14が周方向に等間隔で並ぶ状態で固定され、各クランプ部材14の先端には、内向きに突出する抱き爪14aが形成されている。
【0022】
一方、前記主軸10の中心にはこの主軸10と一体に回転する内側軸16及び外側筒15が同心状に配置され、これらは互いに独立して軸方向に移動可能とされている。前記内側軸16の先端には操作部材17が設けられ、この操作部材17の先端には、前記ダイヤフラム13の貫通孔13aの周縁部を押圧操作するためのプッシャ17aが突設されている。
【0023】
この構成において、前記操作部材17のプッシャ17aが図1(a)の実線に示す位置まで後退してダイヤフラム13から離間した状態では、同ダイヤフラム13は微小変形状態にあり、このダイヤフラム13に固定されている抱き爪14aは図1(a)及び図3(a)に示すように工作物30を側方から支える把持位置(抱き位置)に保持される。これに対し、プッシャ17aが図1(a)の二点鎖線に示すようにダイヤフラム13の中央近傍部分を先端側に押圧することにより、同ダイヤフラム13が変形し、このダイヤフラム13に固定されている抱き爪14aは図1(a)の二点鎖線及び図3(b)に示すように工作物30を解放する解放位置(開位置)に切換えられる。
【0024】
従って、前記操作部材17及びダイヤフラム13により、内側軸16の移動に伴ってクランプ部材14を把持位置と解放位置とに切換える駆動伝達機構が構成されている。
【0025】
前記外側筒15の前端部には、ナット19が螺着されるとともに、当該前端部の周囲にドーナツ板状の操作板18が配されており、この操作板18の中央部が前記ナット19の後端面に形成された球面19aに揺動可能に係合されている。
【0026】
操作板18には操作軸20の後端が相対回転可能に連結されている。この操作軸20は、前記基板12に設けられたブッシュ22及びダイヤフラム13を貫通して先端側に突出しており、その突出先端部に引き爪(軸方向把持部材)24が固定されている。操作軸20の外周面には図1(b)に示すように途中に傾斜部をもつカム溝20aが形成される一方、ブッシュ22には前記カム溝20aに嵌まり込むピン22aが固定されており、これらからなるカム機構によって、操作軸20の軸方向運動に連動して操作軸20が所定角度回転するようになっている。
【0027】
前記ダイヤフラム13のすぐ前方の位置には、バッキングプレート(当接部材)26が配設されている。このバッキングプレート26は、ダイヤフラム13を貫通する取付軸28を介して前記基板12側に支持されている。
【0028】
この構成において、前記外側筒15が後方に引込まれると、この外側筒15に操作板18及び操作軸20を介して連結されている引き爪24も一体に後退し、図1(a)及び図2に実線で示すように工作物30をバッキングプレート26とで前後方向に挟み込む挟持位置に保持される。これに対し、前記外側筒15が前進すると、この外側筒15に操作板18及び操作軸20を介して連結されている引き爪24も図1(a)の二点鎖線に示すように工作物30の保持位置から前方に十分離間した待避位置に待避する。しかも、このとき、カム溝20aとピン22aのカム作用で操作軸20及び引き爪24が回転しながら前進し、その結果、引き爪24の角度位置は、図2二点鎖線に示されるように、工作物30を前方からセットする際に当該工作物30と干渉しない待避角度位置に切換えられる。
【0029】
前記内側軸16及び外側筒15を個別に移動させる手段としては、油圧シリンダ等の流体圧シリンダを用いたもの、送りねじ機構を用いたもの等、従来から知られている種々の駆動装置が適用可能である。その駆動機構の一例を図4に示す。
【0030】
図において、主軸10の前半部(図の右半部)は、軸受32を介して主軸支持部材34に回転可能に支持されている。この主軸支持部材34のすぐ後方の位置では、主軸10の周囲にキー36を介してプーリ38が固定されており、このプーリ38が図略のベルトを介して主軸回転用の駆動源に連結されている。
【0031】
主軸10の後端部には、外側筒15を駆動するための油圧シリンダを形成するシリンダ形成部材40と、内側軸16を駆動するための油圧シリンダを形成するシリンダ形成部材42とが直列状態で固定されている。外側筒15の後端には、他の部分よりも大径のピストン部15pが形成され、このピストン部15pが前記シリンダ形成部材40内に嵌挿されている。内側軸16の後端部は前記シリンダ形成部材40の後端壁を当該後端壁との間がシールされた状態で貫いており、その突出端(後端)に他の部分よりも大径のピストン部16pが形成され、このピストン部16pが前記シリンダ形成部材42内に嵌挿されている。
【0032】
これらシリンダ形成部材40,42と前記プーリ38との間の領域では、主軸10の周囲に軸受44を介して相対回転可能に油圧供給リング46が取付けられている。この油圧供給リング46の外周部には回り止めピン48が突設され、この回り止めピン48が基盤側の回り止め部材50に当接することにより、油圧供給リング46の回転が規制されている。すなわち、この油圧供給リング46を残して主軸10のみが回転駆動されるようになっている。
【0033】
油圧供給リング46の内周面には、4つの周溝51,52,53,54が軸方向に並設されている。周溝51は、主軸10及びシリンダ形成部材40,42に形成された油路55を通じて前記シリンダ形成部材42内のへッド側室(ピストン部16pよりも後方の油圧室)に連通されており、周溝52は、主軸10及びシリンダ形成部材40に形成された油路56を通じて前記シリンダ形成部材42内のロッド側室(ピストン部16pよりも前方の油圧室)に連通されている。また、周溝53は、主軸10及びシリンダ形成部材40に形成された油路57を通じて当該シリンダ形成部材40内のへッド側室(ピストン部15pよりも後方の油圧室)に連通されており、周溝54は、主軸10に形成された油路58を通じて前記シリンダ形成部材40内のロッド側室(ピストン部15pよりも前方の油圧室)に連通されている。
【0034】
一方、前記油圧供給リング46には、各周溝51,52,53,54とつながるポートP1,P2,P3,P4が形成され、これらのポートP1,P2,P3,P4に油圧回路60が接続されている。この油圧回路60は、図略の油圧源、タンク、油圧切換弁等を備え、各ポートP1〜P4への油圧供給により、前記内側軸15及び外側筒15を個別に前後方向に作動させるように構成されている。油圧供給とシリンダ動作との具体的関係は次のとおりである。
【0035】
・ポートP1から油路55を通じてシリンダ形成部材42のへッド側室に圧油を供給し、同部材42のロッド側室から油路56及びポートP2を通じて圧油をタンクに逃がす。→内側軸16が前進する。
【0036】
・ポートP2から油路56を通じてシリンダ形成部材42のロッド側室に圧油を供給し、同部材42のへッド側室から油路55及びポートP1を通じて圧油をタンクに逃がす。→内側軸16が後退する。
【0037】
・ポートP3から油路57を通じてシリンダ形成部材40のへッド側室に圧油を供給し、同部材40のロッド側室から油路58及びポートP4を通じて圧油をタンクに逃がす。→外側筒15が前進する。
【0038】
・ポートP4から油路58を通じてシリンダ形成部材40のロッド側室に圧油を供給し、同部材40のへッド側室から油路57及びポートP3を通じて圧油をタンクに逃がす。→外側筒15が後退する。
【0039】
この油圧回路60に設けられた油圧切換弁には、マイクロコンピュータ等からなる制御装置62が電気的に接続されており、この制御装置62から前記油圧切換弁に電気信号が出力されることにより、前述の油圧供給切換が行われるようになっている。すなわち、前記制御装置62は、油圧回路60を通じて内側軸16及び外側筒15の前後動作を制御する加工制御手段を構成している。
【0040】
図4に示す構造では、内側軸16及び外側筒15が主軸10の中心軸上に同心状に組み込まれ、かつ、これら内側軸16及び外側筒15を作動させる油圧シリンダが主軸10に取付けられているため、非常にコンパクトな構造となっているが、さらに好ましい構造例を図5に示す。ここでは、前記図4に示すシリンダ形成部材40が省略され、その代わりに主軸10の前端にシリンダボア10cが凹設されている。そして、このシリンダボア10cの前端開口部が前記ベース部材11によって前方から塞がれるとともに、同ボア10c内に外側筒15の後端のピストン部15pが装填されることにより、主軸10と一体に油圧シリンダが形成された状態となっている。
【0041】
この構造によれば、外側筒15を作動させる油圧シリンダ部が主軸10に一体に形成されているので、前記図4に示したシリンダ形成部材40が不要となり、その分部品点数が減り、コストが削減される。また、構造はよりコンパクト化され、主軸10を回転駆動するのに要するトルクも削減される。この効果は、前記外側筒15を作動させる油圧シリンダではなく、内側軸16を作動させる油圧シリンダのシリンダボアを主軸10に形成するようにしても同様に得られる。
【0042】
さらに好ましい構造例を図6に示す。ここでは、主軸10の前端のシリンダボア10cに加え、主軸10の後端にもシリンダボア10yが形成されており、このシリンダボア10yの後端開口部が蓋43によって後方から塞がれるとともに、当該シリンダボア10y内に内側軸16の後端のピストン部16pが装填されることにより、当該内側軸16を前後方向に作動させる油圧シリンダが形成されている。
【0043】
この構造によれば、前記図4に示したシリンダ形成部材40に加え、シリンダ形成部材42も不要となり、さらなる構造のコンパクト化及び部品点数の削減が進められる。また、各シリンダボア10c,10yを主軸10の前後両端部に形成しているので、その加工及びピストン部15p,16pの装填が非常に容易となっている。
【0044】
この図6及び前記図5のいずれの構造においても、各シリンダ室内に通ずる油路を主軸10等に適宜形成すればよい。
【0045】
次に、前記制御装置62の行う駆動制御の内容及び装置全体の作用を図7のフローチャートに基づいて説明する。
【0046】
0)初期設定(図7のステップS0)
主軸10に工作物30をセットする前の初期段階では、内側軸16を前進させてその前端の操作部材17にダイヤフラム13の中央近傍部分を押圧させ、同ダイヤフラム13を変形させることにより、このダイヤフラム13に固定されているクランプ部材14の抱き爪14aを図1(a)二点鎖線及び図3(b)に示す解放位置(開位置)に待機させる。また、外側筒15も前進させてこの外側筒15に連結されている引き爪24を図1(a)二点鎖線に示す待避位置まで前方に待避させる。
【0047】
1)工作物搬入(ステップS1)
図略の工作物搬送装置により工作物30を主軸10の前方へ搬送し、さらに前方からバッキングプレート26に突き当てる。このとき、各引き爪24は、前方に待避しているるだけでなく、その角度位置が、図2二点鎖線に示されるように、工作物30を前方からセットする際に当該工作物30と干渉しない待避角度位置まで回転しているので、工作物30の搬入は極めて円滑に行われる。
【0048】
2)抱きクランプ(ステップS2)
工作物30の搬入後、内側軸16を後退させてダイヤフラム13から離間させる。これによりダイヤフラム13は微小変形状態となり、このダイヤフラム13に固定されている各クランプ部材14の抱き爪14aが図1実線の把持位置に切換えられる。すなわち、各抱き爪14aによって工作物30が径方向外側から把持される。この抱きクランプによって、工作物30の芯出しも自動的に行われる。
【0049】
3)端面研削加工(ステップS3)
前記抱きクランプ状態のまま、主軸10を所定の回転数で回転駆動する。これにより、当該主軸10と一体に工作物30も自軸回りに回転駆動される。この抱きクランプ状態では、工作物30の前端面30bが全周にわたって前方に開放されているので、当該前端面30bに図1(a)に示す端面研削用砥石64Bを押し当てることにより、当該前端面30bの研削加工をすることができる。また、この端面研削加工では、前記抱きクランプによる工作物30の径方向歪みが加工精度にほとんど影響しないので、当該抱きクランプのクランプ力は十分高い値に設定できる。
【0050】
4)引きクランプ(ステップS4)
端面研削加工終了後、内側軸16に加えて外側筒15も後退させる。これに連動して各引き爪24が後退する。しかも、その後退時、カム溝20aとピン22aのカム作用で操作軸20及び引き爪24が回転し、その結果、引き爪24は工作物30をバッキングプレート26とで前後方向に挟み込む挟持位置に移動する(図1(a),図2)。すなわち、工作物30は軸方向に引きクランプされる。
【0051】
5)抱きクランプ解除(ステップS5)
引きクランプ完了後、今度は内側軸16を前進させてダイヤフラム13を変形させることにより、各抱き爪14aを初期の解放位置に戻す。これにより、工作物30は引きクランプでのみ主軸10側に把持された状態となる。
【0052】
6)内面研削加工(ステップS6)
主軸10と工作物30とを一体に回転駆動したまま、今度は図1(a)に示す内面研削用砥石64Aを工作物30の内周面30aに径方向内側から押し当てることにより、当該内周面30aの研削加工をすることができる。このとき、工作物30は引きクランプ(引き爪24とバッキングプレート26とによる軸方向挟持)でのみ把持されているので、抱きクランプ時のような径方向歪みはほとんど生じず、よって、工作物30を高精度で内面研削することが可能である。
【0053】
7)工作物回収(ステップS7)
内面研削加工が終了し、工作物搬送装置により加工済工作物30が把持されてから、引き爪24を待避位置へ待避させる。この状態で、前記工作物搬送装置により加工済工作物30を難なく回収することができる。
【0054】
以上示した方法では、抱き爪14aによる径方向把持動作と、引き爪24による軸方向把持動作とを交互に行い、径方向把持動作中に端面研削加工を、軸方向把持動作中に内面研削加工をそれぞれ行うようにしているので、各把持形態の長所を活かして両研削加工を効率よくかつ高精度で行うことができる。しかも、前記径方向把持動作及び軸方向把持動作はともに単一の主軸10で行うので、端面研削加工から内面研削加工への移行時に工作物30を搬送する必要がなく、その把持形態を切換えるだけでよい。従って、二種の装置を併用する場合に比べてサイクルタイムは大幅に短縮される。
【0055】
この効果は、内面研削加工を最初に行い、その後に端面研削加工を行う場合にも同様に得ることが可能である。その例を図8のフローチャートに示す。
【0056】
同図において、初期設定(ステップS0)及び工作物搬入(ステップS1)の工程は図7に示す方法と全く同様である。搬入後、工作物30の芯出しのみを目的に抱き爪14aを把持位置に切換える(ステップS2)。この状態で、引き爪24を挟持位置に切換えてから(ステップS8)、抱き爪14aを解放位置に切換えて(ステップS9)引きクランプ状態(軸方向把持状態)にし、この状態で内面研削加工を行う(ステップS10)。
【0057】
内面研削加工後は、抱き爪14aを把持位置に切換えてから(ステップS11)、引き爪24を待避位置へ逃がして(ステップS12)抱きクランプ状態(径方向把持状態)にする。この状態で端面研削加工(ステップS13)を行った後、工作物30を回収する(ステップS14)。
【0058】
この図8の方法では、工作物30の軸方向挟持(ステップS8)を行う前に、芯出しのみを目的として抱き爪14aを把持位置に切換える操作が必要であるが(ステップS2)、前記図7の方法では、当該抱き爪14aを把持位置に切換えた後、そのまま工作物30の加工(端面研削加工)ができるため、より効率的である。
【0059】
その他、本発明は例えば次のような実施の形態をとることも可能である。
【0060】
・前記実施形態では、抱き爪14aや引き爪24を駆動する手段として油圧シリンダを用いたが、必要把持力が小さい場合には空気圧シリンダを用いてもよい。あるいはサーボモータ等の電気的手段を用いることも可能である。
【0061】
・前記実施形態では、ダイヤフラム13の変形を利用して抱き爪14aを開閉させるものを示したが、径方向把持部材として、テーパー作用により開閉するコレットチャックを用いるようにしてもよい。また、径方向把持部材が工作物を径方向内側から把持する(すなわち工作物内周面に圧接する)構成にしてもよい。
【0062】
・工作物30の形状は図示のような円筒状に限られず、いずれかの周面及び端面が加工面として設定された種々の形状の工作物の加工について、本発明を適用することが可能である。
【0063】
【発明の効果】
以上のように本発明は、同一の主軸に径方向把持部材と軸方向把持部材とを相互独立して作動可能となるように設けた装置であり、また、この装置において、径方向把持部材により工作物を把持しながらその端面加工を行い、軸方向把持部材により工作物を把持しながらその周面加工を行うようにしたものであるので、コンパクトな構成で、工作物の周面と端面の双方を効率良くかつ高精度で加工することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の実施の形態にかかる工作物把持装置の一例を示す断面側面図、(b)は(a)の操作軸に設けられているカム溝の形状を示す一部断面平面図である。
【図2】図1にかかる工作物把持装置の正面図である。
【図3】(a)は図1にかかる工作物把持装置の抱き爪が抱き位置にある状態を模式的に示す断面側面図、(b)は同抱き爪が解放位置にある状態を模式的に示す断面側面図である。
【図4】前記工作物把持装置における抱き爪及び引き爪の駆動機構の例を示す断面図である。
【図5】前記工作物把持装置における抱き爪及び引き爪の駆動機構であってその引き爪を駆動するための油圧シリンダを主軸に一体に形成した例を示す断面図である。
【図6】前記工作物把持装置における抱き爪及び引き爪の駆動機構であってその抱き爪及び引き爪を駆動するための油圧シリンダを主軸に一体に形成した例を示す断面図である。
【図7】前記工作物把持装置における制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図8】前記工作物把持装置における制御装置の制御動作の他の例を示すフローチャートである。
【図9】(a)は従来の径方向把持タイプの工作物把持装置の例を示す図、(b)は従来の軸方向把持タイプの工作物把持装置の例を示す図である。
【符号の説明】
10 主軸
10c,10y シリンダボア
13 ダイヤフラム(駆動変換機構を構成)
14 クランプ部材(径方向把持部材)
14a 抱き爪
15 外側筒
16 内側軸
17 操作部材(駆動変換機構を構成)
18 操作板(連結部材を構成)
20 操作軸(連結部材を構成)
24 引き爪(軸方向把持部材)
26 バッキングプレート(当接部材)
30 工作物
30a 工作物内周面
30b 工作物前端面
40,42 シリンダ形成部材
60 油圧回路
62 制御装置(加工制御手段)
Patent application title: Workpiece holding apparatus and processing method using the same
[Claim of claim]
1. A plurality of radial gripping members for gripping a workpiece from its radial direction, an abutting member against which the rear end of the workpiece is axially butted, and the abutting member An axial gripping member for gripping the workpiece in the axial direction with the contact member by abutting from the front to the workpiece is provided on the main shaft, and the radial gripping member is used to grip the workpiece Radial drive means for switching between the grip position and the release position for releasing the work, and the radial drive means operating independently, the axial gripping member being in contact with the axial gripping member It comprises: a holding position for holding the work in the axial direction with the member; and an axial drive means for moving the work between a holding position for holding the work from the holding position and a front position.An inner shaft drive means for displacing the inner shaft and the outer cylinder on the central shaft of the main shaft so as to be axially movable independently of each other, and for moving the inner shaft in the axial direction; A drive transmission mechanism which causes the radial gripping member to switch between the gripping position and the releasing position in accordance with axial movement of the shaft, an outer cylinder driving means for moving the outer cylinder in the axial direction, and a shaft of the outer cylinder It has a connecting member for connecting the outer cylinder and the axial gripping member so that the axial gripping member moves between the holding position and the withdrawal position with the movement of the direction.A workpiece gripping device characterized by
2. The workpiece gripping device according to claim 1, wherein when the axial gripping member is retracted to the retracted position, the axial gripping member is retracted radially outward from the front of the workpiece. A workpiece gripping device characterized in that the axial drive means is configured to rotate the axial gripping member.
3. A workpiece holding apparatus according to claim 1 or 2At least one of the inner shaft driving means and the outer cylinder driving means is constituted by a fluid pressure cylinder, and a cylinder bore of the fluid pressure cylinder is formed in the main shaftA workpiece gripping device characterized in that.
Claim 41 or 2In the described workpiece gripping device,The inner shaft drive means and the outer cylinder drive means are constituted by two fluid pressure cylinders independent of each other, and the cylinder bores of both fluid pressure cylinders are formed in the main shaftA workpiece gripping device characterized in that.
Claim 54In the described workpiece gripping device,Both cylinders are formed at both ends of the main shaftA workpiece gripping device characterized in that.
Claim 61 to 5In the workpiece gripping device according to any one ofDuring machining of the workpiece, the radial driving means is first operated to switch the radial gripping member from the release position to the gripping position, and after the end face machining of the workpiece in this state is finished, the axial driving is performed Means is operated to move the axial gripping member from the stand-by position to the gripping position, and then the radial driving means is actuated to switch the radial gripping member from the gripping position to the release position.A workpiece gripping device characterized in that.
Claim 71 to 5In the workpiece gripping device according to any one ofWhen machining the workpiece, the radial drive means is first operated to switch the radial gripping member from the release position to the gripping position, and the axial drive means is actuated to move the axial gripping member from the retreat position The radial direction driving means is moved to the holding position and the radial direction driving means is operated to switch the radial direction holding member from the holding position to the release position, and after the circumferential surface processing of the work in this state is finished. Is operated to switch the radial gripping member from the release position to the gripping position and then operate the axial driving means to switch the axial gripping member from the gripping position to the retracted position.A workpiece gripping device characterized in that.
[Claim 8]A machining method using the workpiece gripping device according to any one of claims 1 to 5, wherein the radial gripping member is switched from the release position to the gripping position by the operation of the radial direction driving means, and the radial gripping is performed. After the workpiece is gripped from the radial direction by the member and the end surface processing of the workpiece is performed in this state, the axial gripping member is moved from the stand-by position to the gripping position by the operation of the axial drive means After the workpiece is held in the axial direction by the direction gripping member and the contact member, the radial direction gripping member is returned to the release position by the operation of the radial direction driving means, and the peripheral surface processing of the workpiece is performed in this state. A processing method using a workpiece holding device characterized by performing.
Claim 91 to 5And the radial direction gripping member is switched from the release position to the grasping position by the operation of the radial direction driving means.The centering of the workpiece is performed, and the axial gripping member is moved from the retracted position to the gripping position by the operation of the axial drive means, and the workpiece is gripped in the axial direction by the axial gripping member and the contact member. After that, the radial direction gripping member is returned to the release position by the operation of the radial direction driving means, and after the peripheral surface processing of the work is performed in this state, the radial direction gripping member is performed by the operation of the radial direction driving means Is switched from the release position to the gripping position and the workpiece is gripped in the radial direction by the radial gripping member, and then the axial gripping member is returned to the withdrawal position by the operation of the axial drive means. Perform end face processing of objectsA processing method using a workpiece gripping device characterized in that.
Detailed Description of the Invention
[0001]
Field of the Invention
The present invention relates to a workpiece gripping device for gripping a workpiece in a machine tool and a processing method using the same.
[0002]
[Prior Art]
Generally, in a machine tool for processing the inner and outer peripheral surfaces and end faces of a workpiece, a workpiece gripping device for gripping the workpiece on the spindle side is provided, and the processing proceeds with the workpiece gripped by this device Be
[0003]
Heretofore, the followings have been known as the workpiece gripping device.
[0004]
A) Radial gripping type (FIG. 9 (a)): In this type of device, a plurality of dowels (radial gripping members) 90 are disposed at equal intervals around the workpiece 30, The respective gripping claws 90 grip (clamp) the workpiece 30 in the radial direction (solid line position in the figure) and release positions (two-dot chain line position in the figure) separated from the circumferential surface of the workpiece 30 And can be switched.
[0005]
B) Axial gripping type (FIG. 9 (b)): This type of device is a backing plate (abutment) in which the rear end face (left end face in the figure) of the workpiece 30 is butted in the axial direction (left and right direction in the figure) A member 92 and a pulling claw 94 are provided. The pulling claw 94 is in pressure contact with the front end surface 30b of the work piece 30 and holds the work piece 30 in the axial direction with the backing plate 92 (solid line position in the figure) and forward from the front end face 30b of the work piece 30 It is configured to be switchable to a retreat position (two-dot chain line position in the drawing) to be retreated.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the radial direction gripping type device of A), due to the radial clamp by the holding claws 90, elastic distortion is likely to occur in the shape of the cylindrical workpiece 30. When internal grinding is performed with a grindstone 64A as shown in FIG. 1A, for example, as shown in FIG. 1A in such a distorted state, when the clamp is released after the grinding, the processed surface of the workpiece 30 by the amount of the distortion That is, the shape of the inner circumferential surface 30a is deviated from a true circle, and high processing accuracy can not be obtained.
[0007]
Therefore, in this type of device, the clamping force by the holding claws 90 must be set low in order to suppress the distortion, but if the clamping force is low, the workpiece 30 becomes easier to move, so the workpiece The cutting speed must be reduced to reduce the grinding resistance acting on 30. Therefore, there is a disadvantage that the cycle time is long and the processing efficiency is low.
[0008]
On the other hand, in the device of the axial gripping type in B), it is possible to increase the cutting speed because distortion due to the above-mentioned clamping force is unlikely to occur, but the pulling claw 94 is the front end face of the workpiece 30 during clamping. Since 30b is covered from the front, processing (end surface processing) of the front end surface 30b can not be performed. Therefore, in order to process both the circumferential surface and the inner surface of the workpiece 30 using this device, it is absolutely necessary to use it together with the device of the radial direction gripping type A), and the equipment becomes large. Moreover, the combined use of such devices requires work to transfer the workpiece between the devices at the time of transition from the peripheral surface processing step to the end surface processing step (or transition from the end surface processing step to the peripheral surface processing step). , The processing efficiency is reduced accordingly.
[0009]
In view of such circumstances, the present invention provides a workpiece holding device capable of processing both the peripheral surface and the end surface of a workpiece efficiently and with high accuracy and a processing method using the same in a compact configuration. The purpose is to
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above problems, according to the present invention, there are provided a plurality of radial direction gripping members for gripping the workpiece in its radial direction, and an abutting member against which the rear end of the workpiece is axially butted. An axial gripping member is provided on the main shaft for axially clamping the workpiece with the abutment member by abutting from the front against the workpiece abutted against the abutment member, and the radial direction gripping member Radial driving means for switching between the holding position for holding the workpiece and the releasing position for releasing the work, and the radial driving means operating independently of the radial driving means, the axial holding member And an axial driving means for moving between the holding position where the axial holding member holds the workpiece in the axial direction with the contact member and the retreating position where the axial holding member holds the workpiece in the axial direction. is there.
[0011]
According to this device, by moving the axial gripping member to the gripping position, the axial gripping member and the abutting member can sufficiently clamp the workpiece without causing a large clamp distortion on the workpiece. The workpiece can be clamped in the axial direction, and the peripheral surface of the workpiece can be efficiently processed in this state. On the other hand, the end face of the workpiece can be machined without inconvenience by retracting the axial gripping member and switching the radial gripping member to the gripping position.
[0012]
Moreover, in this apparatus, since the axial gripping member and the radial gripping member are provided on the common main shaft so as to be able to operate independently of each other, the work is moved with a compact configuration. Instead, both the peripheral surface and the end surface can be processed efficiently. Specifically, the radial direction gripping member is switched from the release position to the gripping position by the operation of the radial direction driving means, and the workpiece is gripped from the radial direction by the radial direction gripping member, and in this state the end face of the workpiece After processing is performed, the axial direction gripping member is moved from the retracted position to the clamping position by the operation of the axial direction drive means, and the workpiece is axially clamped by the axial direction gripping member and the abutting member. The radial gripping member is returned to the release position by the actuation of the radial drive means, and the circumferential surface processing of the workpiece is carried out in this state, or the radial gripping by the actuation of the radial drive means
The member is switched from the release position to the grip position to center the workpiece, and the axial drive member moves the axial grip member from the stand-by position to the grip position to abut the axial grip member. After the workpiece is held in the axial direction by the member and the radial direction gripping member is returned to the release position by the operation of the radial direction driving means, the circumferential surface processing of the workpiece is performed in this state, and then the radial direction The radial gripping member is switched from the release position to the gripping position by actuation of the driving means, and the workpiece is gripped in the radial direction by the radial gripping member, and then the axial gripping member is The peripheral surface processing and the end surface processing of the workpiece can be smoothly performed by the method of returning to the retreat position and performing the end surface processing of the workpiece in this state.
[0013]
Furthermore, according to the present invention, as a specific configuration thereof, the inner shaft and the outer cylinder are disposed on the central axis of the main shaft so as to be axially movable independently of each other, and the inner shaft is axially An inner shaft driving means for moving the outer cylinder, a drive transmission mechanism for switching the radial gripping member between the holding position and the releasing position along with the axial movement of the inner shaft, and moving the outer cylinder in the axial direction Outer cylinder driving means, and a connecting member for connecting the outer cylinder and the axial gripping member so that the axial gripping member moves between the holding position and the retreating position along with the axial movement of the outer cylinder. As a result, the entire device can be made more compact by arranging both the inner shaft transmitting the radial drive force and the outer cylinder transmitting the axial drive force on the central axis of a single spindle. can do.
[0014]
In this device, when the axial gripping member is retracted to the retraction position, the axial gripping member is rotated in a direction in which the axial gripping member retracts radially outward from the front of the workpiece. It is more preferable to configure the directional drive means. Thereby, interference with the said axial direction holding member and the workpiece set from the front with respect to the said contact member becomes difficult to occur, and the carrying-in operation | work of a workpiece becomes easier. In addition, interference with the end surface processing tool is less likely to occur, and end surface processing is also facilitated.
[0015]
The specific configuration of the radial drive means and the axial drive means is not limited as long as both can operate independently (that is, they can operate independently without interlocking).
[0016]
Furthermore, according to at least one of the inner shaft driving means and the outer cylinder driving means formed by a fluid pressure cylinder, and the cylinder bore formed on the main shaft, the fluid pressure cylinder is provided further outside the main shaft. As well as being compact, the number of parts is reduced and costs are reduced.
[0017]
Furthermore, if two fluid pressure cylinders independent of each other are provided as the inner shaft drive means and the outer cylinder drive means, and these cylinder bores are formed in the main shaft, there is no need to provide the drive means outside the main shaft. Compactification and reduction of the number of parts will be further promoted.
[0018]
When two fluid pressure cylinder parts are formed on the main shaft in this way, if the formed portions are at both ends of the main shaft, machining (for example, boring) is performed than when the fluid pressure cylinder part is formed in the middle part of the main shaft And costs are further reduced.
[0019]
In this apparatus, when machining the workpiece, the radial driving means is first operated to switch the radial gripping member from the release position to the gripping position, and after the end face machining of the workpiece in this state is finished. Machining control for operating the axial drive means to move the axial gripping member from the withdrawal position to the sandwiching position and then operating the radial drive means to switch the radial gripping member from the gripping position to the release position Or when machining the workpiece, the radial drive means is first operated to switch the radial gripping member from the release position to the gripping position, and the axial drive means is actuated to carry the axial gripping member Is moved from the stand-by position to the holding position, and the radial direction drive means is operated to switch the radial direction holding member from the holding position to the release position. Circumferential surface processing of operating said radial drive means after completion of the
It is possible to provide processing control means for switching the radial gripping member from the release position to the gripping position and then operating the axial driving means to switch the axial gripping member from the gripping position to the retracted position. preferable. In this way, automation of a series of machining operations, including gripping of the workpiece, is promoted.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
[0021]
In FIG. 1 and FIG. 2, 10 is a main shaft of a machine tool, and a substantially cylindrical base member 11 is fixed to the tip of this main shaft 10, and a substrate 12 is fixed to the tip. A thin-walled diaphragm 13 is provided on the further front end side of the substrate 12, and a through hole 13 a for assisting the deformation of the diaphragm 13 is provided in the central portion thereof. A plurality of (three in the illustrated example) clamp members (radial direction grip members) 14 are fixed to the outer peripheral portion of the diaphragm 13 in the circumferential direction at equal intervals, and inward at the tip of each clamp member 14 The protruding claws 14a are formed.
[0022]
On the other hand, an inner shaft 16 and an outer cylinder 15, which are integrally rotated with the main shaft 10, are concentrically disposed at the center of the main shaft 10, and they are axially movable independently of each other. An operating member 17 is provided at the tip of the inner shaft 16, and a pusher 17a for pressing the peripheral edge of the through hole 13a of the diaphragm 13 is provided at the tip of the operating member 17 so as to project therefrom.
[0023]
In this configuration, when the pusher 17a of the operation member 17 is retracted to the position shown by the solid line in FIG. 1A and separated from the diaphragm 13, the diaphragm 13 is in a slightly deformed state and fixed to the diaphragm 13. As shown in FIGS. 1 (a) and 3 (a), the holding claws 14a are held at a holding position (holding position) for supporting the workpiece 30 from the side. On the other hand, the diaphragm 13 is deformed and fixed to the diaphragm 13 as the pusher 17a presses the center vicinity of the diaphragm 13 to the tip side as shown by the two-dot chain line in FIG. 1A. The dowel 14a is switched to the release position (open position) for releasing the workpiece 30 as shown by the two-dot chain line in FIG. 1 (a) and FIG. 3 (b).
[0024]
Therefore, a drive transmission mechanism is configured by the operation member 17 and the diaphragm 13 to switch the clamp member 14 between the holding position and the release position with the movement of the inner shaft 16.
[0025]
A nut 19 is screwed to the front end portion of the outer cylinder 15, and a donut plate-shaped operation plate 18 is disposed around the front end portion, and a central portion of the operation plate 18 corresponds to the nut 19 It is rockably engaged with a spherical surface 19a formed on the rear end face.
[0026]
The rear end of the operating shaft 20 is connected to the operating plate 18 so as to be relatively rotatable. The operation shaft 20 passes through a bush 22 and a diaphragm 13 provided on the substrate 12 and protrudes toward the tip end, and a pulling claw (axial direction gripping member) 24 is fixed to the tip end of the protrusion. As shown in FIG. 1 (b), a cam groove 20a having an inclined portion is formed on the outer peripheral surface of the operation shaft 20, while a pin 22a fitted in the cam groove 20a is fixed to the bush 22 The operating shaft 20 is rotated by a predetermined angle in conjunction with the axial movement of the operating shaft 20 by the cam mechanism composed of these components.
[0027]
A backing plate (contact member) 26 is disposed at a position immediately in front of the diaphragm 13. The backing plate 26 is supported on the side of the substrate 12 via a mounting shaft 28 passing through the diaphragm 13.
[0028]
In this configuration, when the outer cylinder 15 is pulled backward, the pull claw 24 connected to the outer cylinder 15 via the operation plate 18 and the operation shaft 20 is also integrally retracted, as shown in FIG. As shown by a solid line in FIG. 2, the workpiece 30 is held in a holding position where it is held in the front-rear direction with the backing plate 26. On the other hand, when the outer cylinder 15 advances, the pull claw 24 connected to the outer cylinder 15 via the operation plate 18 and the operation shaft 20 is also a workpiece as shown by a two-dot chain line in FIG. Retract from the holding position of 30 to the retraction position sufficiently spaced forward. Moreover, at this time, the operation shaft 20 and the pulling claw 24 are rotated and advanced by the cam action of the cam groove 20a and the pin 22a, and as a result, the angular position of the pulling claw 24 is as shown by the two-dot chain line in FIG. When setting the workpiece 30 from the front, it is switched to the retraction angle position that does not interfere with the workpiece 30.
[0029]
As means for moving the inner shaft 16 and the outer cylinder 15 individually, various drive devices conventionally known, such as one using a fluid pressure cylinder such as a hydraulic cylinder, one using a feed screw mechanism, are applied It is possible. An example of the drive mechanism is shown in FIG.
[0030]
In the figure, the front half (right half of the figure) of the spindle 10 is rotatably supported by the spindle support member 34 via a bearing 32. At a position immediately behind the spindle support member 34, a pulley 38 is fixed around the spindle 10 via a key 36, and the pulley 38 is connected to a drive source for spindle rotation via a belt (not shown). ing.
[0031]
At the rear end of the main shaft 10, a cylinder forming member 40 forming a hydraulic cylinder for driving the outer cylinder 15 and a cylinder forming member 42 forming a hydraulic cylinder for driving the inner shaft 16 are connected in series. It is fixed. At the rear end of the outer cylinder 15, a piston portion 15p having a diameter larger than that of the other portion is formed, and the piston portion 15p is fitted into the cylinder forming member 40. The rear end portion of the inner shaft 16 penetrates the rear end wall of the cylinder forming member 40 in a state of being sealed between the rear end wall, and the projecting end (rear end) has a larger diameter than other portions. The piston portion 16 p is formed, and the piston portion 16 p is inserted into the cylinder forming member 42.
[0032]
In a region between the cylinder forming members 40 and 42 and the pulley 38, a hydraulic pressure supply ring 46 is attached around the main shaft 10 via a bearing 44 so as to be relatively rotatable. A locking pin 48 is provided on the outer peripheral portion of the hydraulic pressure supply ring 46 so as to protrude, and when the locking pin 48 abuts on the base side locking member 50, the rotation of the hydraulic pressure supply ring 46 is restricted. That is, only the main shaft 10 is rotationally driven with the hydraulic pressure supply ring 46 left.
[0033]
Four circumferential grooves 51, 52, 53, 54 are axially juxtaposed on the inner circumferential surface of the hydraulic pressure supply ring 46. The circumferential groove 51 is in communication with the head side chamber (the hydraulic chamber behind the piston portion 16 p) in the cylinder forming member 42 through the oil passage 55 formed in the main shaft 10 and the cylinder forming members 40 and 42. The circumferential groove 52 is in communication with the rod side chamber (the hydraulic pressure chamber in front of the piston portion 16 p) in the cylinder forming member 42 through an oil passage 56 formed in the main shaft 10 and the cylinder forming member 40. Further, the circumferential groove 53 is in communication with the head side chamber (a hydraulic chamber behind the piston portion 15 p) in the cylinder forming member 40 through an oil passage 57 formed in the main shaft 10 and the cylinder forming member 40 The circumferential groove 54 is in communication with the rod side chamber (the hydraulic pressure chamber ahead of the piston portion 15 p) in the cylinder forming member 40 through an oil passage 58 formed in the main shaft 10.
[0034]
On the other hand, ports P1, P2, P3 and P4 connected to the circumferential grooves 51, 52, 53 and 54 are formed in the hydraulic pressure supply ring 46, and the hydraulic circuit 60 is connected to these ports P1, P2, P3 and P4. It is done. The hydraulic circuit 60 is provided with an oil pressure source, a tank, an oil pressure switching valve, etc. (not shown), and the inner shaft 15 and the outer cylinder 15 are individually operated in the front and rear direction by oil pressure supply to each port P1 to P4. It is configured. The specific relationship between the hydraulic pressure supply and the cylinder operation is as follows.
[0035]
Pressure oil is supplied from the port P1 to the head side chamber of the cylinder forming member 42 through the oil passage 55, and the pressure oil is released from the rod side chamber of the member 42 to the tank through the oil passage 56 and the port P2. → The inner shaft 16 advances.
[0036]
Pressure oil is supplied from port P2 to the rod side chamber of the cylinder forming member 42 through the oil passage 56, and pressure oil is released from the head side chamber of the member 42 to the tank through the oil passage 55 and the port P1. → The inner shaft 16 moves backward.
[0037]
The pressure oil is supplied from the port P3 to the head side chamber of the cylinder forming member 40 through the oil passage 57, and the pressure oil is released from the rod side chamber of the member 40 to the tank through the oil passage 58 and the port P4. The outer cylinder 15 advances.
[0038]
Pressure oil is supplied from the port P4 to the rod side chamber of the cylinder forming member 40 through the oil passage 58, and the pressure oil is released from the head side chamber of the member 40 to the tank through the oil passage 57 and the port P3. → The outer cylinder 15 moves backward.
[0039]
A control device 62 comprising a microcomputer or the like is electrically connected to the hydraulic pressure switching valve provided in the hydraulic circuit 60, and an electrical signal is output from the control device 62 to the hydraulic pressure switching valve. The aforementioned hydraulic pressure supply switching is performed. That is, the control device 62 constitutes processing control means for controlling the longitudinal movement of the inner shaft 16 and the outer cylinder 15 through the hydraulic circuit 60.
[0040]
In the structure shown in FIG. 4, the inner shaft 16 and the outer cylinder 15 are concentrically incorporated on the central axis of the main shaft 10, and hydraulic cylinders for operating the inner shaft 16 and the outer cylinder 15 are attached to the main shaft 10. Therefore, a very compact structure is obtained, but a more preferable structural example is shown in FIG. Here, the cylinder forming member 40 shown in FIG. 4 is omitted, and instead, a cylinder bore 10 c is recessed at the front end of the main shaft 10. The front end opening of the cylinder bore 10c is closed from the front by the base member 11, and the piston portion 15p of the rear end of the outer cylinder 15 is loaded in the bore 10c, so that the hydraulic pressure is integrated with the main shaft 10. The cylinder has been formed.
[0041]
According to this structure, since the hydraulic cylinder portion for operating the outer cylinder 15 is integrally formed on the main shaft 10, the cylinder forming member 40 shown in FIG. Will be reduced. In addition, the structure is made more compact, and the torque required to rotationally drive the spindle 10 is also reduced. This effect can be similarly obtained by forming, in the main shaft 10, the cylinder bore of the hydraulic cylinder that operates the inner shaft 16, instead of the hydraulic cylinder that operates the outer cylinder 15.
[0042]
A further preferred structural example is shown in FIG. Here, in addition to the cylinder bore 10c at the front end of the main shaft 10, a cylinder bore 10y is formed at the rear end of the main shaft 10, and the rear end opening of this cylinder bore 10y is closed from behind by the lid 43 By loading the piston portion 16p at the rear end of the inner shaft 16 therein, a hydraulic cylinder that operates the inner shaft 16 in the front-rear direction is formed.
[0043]
According to this structure, in addition to the cylinder forming member 40 shown in FIG. 4, the cylinder forming member 42 is not necessary, and the further downsizing of the structure and the reduction of the number of parts are promoted. Further, since the cylinder bores 10c and 10y are formed at the front and rear ends of the main shaft 10, the processing and the loading of the piston portions 15p and 16p are very easy.
[0044]
In either of the structures shown in FIGS. 6 and 5, an oil passage passing through each cylinder chamber may be appropriately formed on the main shaft 10 or the like.
[0045]
Next, the contents of drive control performed by the control device 62 and the operation of the entire device will be described based on the flowchart of FIG.
[0046]
0) Initial setting (step S0 in FIG. 7)
In the initial stage before setting the work piece 30 on the main spindle 10, the inner shaft 16 is advanced to press the portion near the center of the diaphragm 13 against the operation member 17 at the front end thereof, thereby deforming the diaphragm 13 The holding claw 14a of the clamp member 14 fixed to 13 is made to stand by at the release position (open position) shown in FIG. 1 (a) and the two-dot chain line and FIG. 3 (b). Further, the outer cylinder 15 is also advanced to retract the pull claw 24 connected to the outer cylinder 15 forward to a retreat position shown by a two-dot chain line in FIG.
[0047]
1) Workpiece loading (step S1)
The workpiece 30 is transported to the front of the spindle 10 by a workpiece transport device (not shown), and is abutted against the backing plate 26 from the front. At this time, each pulling claw 24 not only retreats to the front, but also the angular position of the work 30 when setting the work 30 from the front as shown by a two-dot chain line in FIG. Since the workpiece 30 is rotated to the retraction angle position that does not interfere with the movement, the loading of the workpiece 30 is extremely smoothly performed.
[0048]
2) Holding clamp (step S2)
After the workpiece 30 is carried in, the inner shaft 16 is retracted to be separated from the diaphragm 13. As a result, the diaphragm 13 is in a slightly deformed state, and the holding claws 14a of the respective clamp members 14 fixed to the diaphragm 13 are switched to the holding position shown by the solid line in FIG. That is, the workpiece 30 is gripped from the outside in the radial direction by the respective holding claws 14a. The centering of the workpiece 30 is also automatically performed by the holding clamp.
[0049]
3) Edge grinding (step S3)
The main shaft 10 is rotationally driven at a predetermined rotational speed in the holding and clamping state. As a result, the workpiece 30 is also rotationally driven about its own axis integrally with the spindle 10. In this clamping state, the front end surface 30b of the workpiece 30 is open forward over the entire circumference, so that the end surface grinding stone 64B shown in FIG. 1A is pressed against the front end surface 30b, the front end The surface 30b can be ground. Further, in this end face grinding process, since the radial distortion of the workpiece 30 by the holding clamp hardly affects the processing accuracy, the clamping force of the holding clamp can be set to a sufficiently high value.
[0050]
4) Pull clamp (step S4)
After the end face grinding process, in addition to the inner shaft 16, the outer cylinder 15 is also retracted. In conjunction with this, each pulling claw 24 retreats. Moreover, at the time of the backward movement, the operation shaft 20 and the pulling claw 24 are rotated by the cam action of the cam groove 20a and the pin 22a, and as a result, the pulling claw 24 is in the holding position holding the workpiece 30 in the front-rear direction Move (Fig. 1 (a), Fig. 2). That is, the workpiece 30 is pulled and clamped in the axial direction.
[0051]
5) Hold clamp release (step S5)
After the pulling clamp is completed, the inner shaft 16 is advanced to deform the diaphragm 13, thereby returning each dowel 14a to the initial release position. As a result, the workpiece 30 is held by the main spindle 10 only by the pull clamp.
[0052]
6) Internal grinding (step S6)
While the main spindle 10 and the workpiece 30 are rotationally driven integrally, the inner grinding stone 64A shown in FIG. 1A is pressed against the inner peripheral surface 30a of the workpiece 30 from the inside in the radial direction, The peripheral surface 30a can be ground. At this time, since the workpiece 30 is gripped only by the pulling clamp (axial clamping by the pulling claw 24 and the backing plate 26), almost no radial distortion as in the case of holding and clamping occurs, and hence the workpiece 30 Internal grinding with high accuracy.
[0053]
7) Workpiece recovery (step S7)
After the internal grinding is completed and the machined workpiece 30 is gripped by the workpiece transfer device, the pull claw 24 is retracted to the retraction position. In this state, the machined workpiece 30 can be recovered without difficulty by the workpiece transport device.
[0054]
In the method described above, the radial gripping operation by the dowel 14 a and the axial gripping operation by the pulling pawl 24 are alternately performed, and the end surface grinding process is performed during the radial gripping operation, and the inner surface grinding process is performed during the axial gripping operation. The respective grinding processes can be performed efficiently and with high precision by taking advantage of the advantages of each gripping form. Moreover, since both the radial gripping operation and the axial gripping operation are performed by the single main spindle 10, there is no need to transport the workpiece 30 at the transition from the end face grinding process to the inner surface grinding process, and only switching the holding form It is good. Therefore, the cycle time is significantly reduced as compared to the case where two types of devices are used in combination.
[0055]
This effect can be similarly obtained in the case of performing the internal grinding process first and then performing the end face grinding process. An example is shown in the flowchart of FIG.
[0056]
In the figure, the steps of initial setting (step S0) and workpiece loading (step S1) are completely the same as the method shown in FIG. After loading, the holding claw 14a is switched to the gripping position only for the purpose of centering the workpiece 30 (step S2). In this state, after switching the pulling claw 24 to the holding position (step S8), the holding claw 14a is switched to the releasing position (step S9) to set it in the pulling clamp state (axial direction holding state). Perform (step S10).
[0057]
After the internal grinding process, the holding claw 14a is switched to the holding position (step S11), and then the pulling claw 24 is released to the withdrawal position (step S12) to be in the holding clamp state (radial holding state). After the end face grinding process (step S13) is performed in this state, the workpiece 30 is recovered (step S14).
[0058]
In the method of FIG. 8, before performing the axial holding of the work piece 30 (step S8), an operation to switch the holding claw 14a to the holding position for the purpose of centering only is necessary (step S2). The method 7 is more efficient because the workpiece 30 can be machined (edge grinding) as it is after the dowel 14a is switched to the gripping position.
[0059]
Besides the above, the present invention can also take, for example, the following embodiments.
[0060]
-Although the hydraulic cylinder was used as a means to drive the holding claw 14a and the pulling claw 24 in the said embodiment, when required holding force is small, you may use a pneumatic cylinder. Alternatively, it is also possible to use an electrical means such as a servomotor.
[0061]
In the embodiment described above, the deformation of the diaphragm 13 is used to open and close the holding claws 14a. However, a collet chuck that is opened and closed by a taper action may be used as the radial direction gripping member. Alternatively, the radial direction gripping member may hold the workpiece from the inside in the radial direction (that is, press-contact with the inner circumferential surface of the workpiece).
[0062]
The shape of the workpiece 30 is not limited to the cylindrical shape as illustrated, and the present invention can be applied to the processing of workpieces of various shapes in which any circumferential surface and end surface are set as a processing surface. is there.
[0063]
【Effect of the invention】
As described above, the present invention is a device in which the radial direction gripping member and the axial direction gripping member are provided on the same main shaft so as to be able to operate independently of each other, and in this device, the radial direction gripping member The end face processing is performed while holding the workpiece, and the peripheral surface processing is performed while holding the workpiece by the axial direction gripping member. Therefore, the peripheral surface and the end surfaces of the workpiece are compacted. There is an effect that both can be processed efficiently and with high precision.
Brief Description of the Drawings
FIG. 1A is a cross-sectional side view showing an example of a workpiece gripping apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B shows the shape of a cam groove provided on the operation shaft of FIG. FIG.
2 is a front view of the workpiece gripping device according to FIG. 1;
3 (a) is a cross-sectional side view schematically showing a state in which the holding claws of the workpiece holding device according to FIG. 1 are in the holding position, and FIG. 3 (b) is a schematic view showing the holding claws in the released position. It is a cross-sectional side view shown to.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a driving mechanism of a holding claw and a pulling claw in the workpiece gripping device.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example in which a hydraulic cylinder for driving the pulling claws, which is a driving mechanism of the holding claws and the pulling claws in the workpiece gripping device, is integrally formed on a main shaft.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example in which a driving mechanism of a holding claw and a pulling claw in the workpiece gripping device and hydraulic cylinders for driving the holding claw and the pulling claw are integrally formed on a main shaft.
FIG. 7 is a flow chart showing a control operation of a control device in the workpiece gripping device.
FIG. 8 is a flowchart showing another example of the control operation of the control device in the workpiece gripping device.
9A is a view showing an example of a conventional radial direction gripping type workpiece holding device, and FIG. 9B is a view showing an example of a conventional axial direction gripping type workpiece holding device.
[Description of the code]
10 spindles
10c, 10y cylinder bore
13 diaphragm (constitutes drive conversion mechanism)
14 Clamping member (radial gripping member)
14a Hugging
15 outer cylinder
16 inner shaft
17 Operation member (constitutes drive conversion mechanism)
18 Operation board (consisting of connecting members)
20 Operating shaft (consisting of connecting member)
24 Pull claw (axial direction gripping member)
26 backing plate (contact member)
30 works
30a inner surface of the work
30b Workpiece front end face
40, 42 cylinder forming member
60 hydraulic circuit
62 Control device (processing control means)

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