JP2001269832A - 主軸内ワーク支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークの長さによるワークに対する押圧力の
変化を小さくでき、しかもワークの長さが変わったとき
の調整が不要な主軸内ワーク支持装置を提供する。 【解決手段】 主軸内ワーク支持装置は、主軸１内に通
されたワークＷの前端側を加工するために、前端側が主
軸１の前端部においてチャック５で把持されたワークＷ
の後端部を主軸１内で支持する装置であって、ピストン
ロッド12側が前になるように主軸１後部に設けられた空
気シリンダ９と、空気シリンダ９のピストンロッド12の
前端部に設けられてワークＷの後端部を受けるワーク受
け部10と、空気シリンダ９の空気圧を調整する空気圧調
整回路11とが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主軸内ワーク支
持装置、さらに詳しくは、旋盤、研削盤などの工作機械
において、主軸内に通されたワークの前端側を加工する
ために、前端側が主軸の前端部において把持手段で把持
されたワークの後端部を主軸内で支持する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、旋盤、研削盤などの工作機械にお
いて、長尺ワークの一端部の外径、端面、穴などを加工
する場合、加工の対象となるワークの前端部が前方に突
出するようにワークを主軸内に挿入し、主軸の前端部に
おいてワークの前端側をチャックなどで把持して固定す
るが、ワークが長いと、回転時に振れ振動を起こす。

【０００３】これを防止するため、従来は、主軸内にあ
るワークの後端部をセンタなどで支持させているが、こ
のようにした場合、加工するワークの長さが変わると、
センタを前後に移動させてその位置を調整する必要があ
る。センタの位置を調整する方式として、センタをばね
によりワークの後端部に押し当ててワークの長さに応じ
て前後にスライドさせるものや、主軸の後端部に設けら
れたねじ軸を手で回してセンタを前後に移動させるもの
などが採用されている。

【０００４】ところが、ばねによりセンタをスライドさ
せる方式では、ワークの長さの差が大きい場合、ワーク
に対するセンタの押圧力が大きく変化する。また、ねじ
軸によりセンタを移動させる方式では、ワークの長さが
変わるたびに、ワークの長さに合わせてねじ軸の回転量
をいちいち調整する必要があり、作業が面倒である。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】この発明の目的は、上記の問
題を解決し、ワークの長さによるワークに対する押圧力
の変化を小さくでき、しかもワークの長さが変わったと
きの調整が不要な主軸内ワーク支持装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明による主軸内ワーク支持装置は、主軸内に通されたワ
ークの前端側を加工するために、前端側が主軸の前端部
において把持手段で把持されたワークの後端部を主軸内
で支持する装置であって、ピストンロッド側が前になる
ように主軸後部に設けられた流体圧シリンダと、流体圧
シリンダのピストンロッドの前端部に設けられてワーク
の後端部を受けるワーク受け部と、流体圧シリンダの流
体圧を調整する流体圧調整手段とが設けられていること
を特徴とするものである。

【０００７】この明細書において、前後は主軸の前後を
いうものとする。

【０００８】把持手段には、たとえばチャックなどの適
当なものが用いられる。

【０００９】好ましくは、流体圧シリンダとして空圧の
単動片ロッドシリンダが使用され、シリンダのヘッド側
（ピストンロッドが出ている側）が大気に連通させら
れ、キャップ側（ピストンロッドが出ていない側）が適
当な圧縮空気源（流体源）に接続される。

【００１０】たとえば、ワーク支持装置の使用中は、シ
リンダのキャップ側に圧縮空気（流体）が供給され、空
気圧調整手段（流体圧調整手段）により、このキャップ
側の空気圧（流体圧）がほぼ一定に保持されている。

【００１１】主軸内にワークが挿入されていない状態で
は、空気圧により、ピストンロッドおよびその前端部の
ワーク受け部は前端位置まで移動して停止している。

【００１２】ワークの加工を行うときは、把持手段を非
把持状態にして、主軸内に前端側からワークを挿入し、
ワークの後端部をワーク受け部に押し当てて支持させ
る。さらに、ワークを後側に移動させて、所望の位置ま
で主軸内に挿入し、把持手段を把持状態にして、把持手
段によりワークの前端側を固定する。ワークを後側に移
動させると、ピストンロッドおよびワーク受け部は、ワ
ークの後端部を支持した状態で、シリンダのキャップ側
の空気圧に抗して後側に移動する。ワークの前端側が把
持手段で把持されると、ワーク受け部はその位置に停止
し、空気圧調整手段により調整されたほぼ一定の空気圧
に応じたほぼ一定の力でワークの後端部に押し付けられ
る。

【００１３】ワークの前端側が把持手段により把持され
たときにワーク受け部が停止する位置は、ワークの長さ
によって変わるが、シリンダのキャップ側に圧縮空気を
供給した状態でワークを主軸内に挿入するだけで、ワー
ク受け部の停止位置が自動的に調整される。このため、
ねじ軸を手で回すというような面倒な調整作業が不要で
ある。また、ワーク受け部の停止位置が変わっても、空
気圧調整手段の働きにより、ワーク受け部はほぼ一定の
力でワークの後端部に押し付けられ、したがって、ワー
クの長さが変わっても、ワークに対する押圧力はほとん
ど変化しない。

【００１４】上記のようにワークの前端側を把持手段で
把持するとともにワークの後端部をワーク受け部で支持
した状態で、ワークの前端側の加工が行われる。ワーク
の加工が終わると、把持手段を非把持状態にする。する
と、ピストンロッドおよびワーク受け部が空気圧により
前側に移動し、これにより、加工後のワークが主軸の前
方に押し出される。

【００１５】なお、加工前のワークを支持させる際、シ
リンダのキャップ側に圧縮空気を供給しない状態で、ワ
ークを主軸内に挿入して、ワークの前端側を把持手段で
把持し、その後に、シリンダのキャップ側に圧縮空気を
供給してワーク受け部をワークの後端部に押し当てるよ
うにしてもよい。また、加工が終了した際に、まず、シ
リンダのキャップ側への圧縮空気の供給を停止し、その
後に、把持手段を非把持状態にして、適宜な手段によっ
て加工後のワークを引き出すようにしてもよい。

【００１６】この発明の主軸内ワーク支持装置によれ
ば、上述のように、ワークの長さが変わってもワークに
対する押圧力をほぼ一定に保って、ワークの長さによる
押圧力の変化を小さくすることができ、しかもワークの
長さが変わったときの面倒な調整作業が不要で、調整が
簡単である。また、流体圧シリンダに供給される流体圧
により、加工後のワークを主軸の前方に押し出すことが
でき、このようにすれば、加工後のワークの取り出し作
業がきわめて容易になる。

【００１７】好ましくは、ワーク受け部が、ピストンロ
ッドの前端部に固定状に設けられて前後方向に移動する
移動部材と、主軸と直交する面内を移動しうるように移
動部材に取り付けられてワークの後端部を受ける受け部
材とを備えている。

【００１８】長尺ワークの場合、これを主軸内に支持し
たときに、ワークの後端部が偏心していることがある
が、ワークの後端部を受ける受け部材が主軸と直交する
面内を移動することにより、この偏心による振れを吸収
することができ、ワーク受け部に無理な力が作用するこ
とがない。

【００１９】

【発明の実施形態】以下、図面を参照して、この発明を
旋盤に適用した実施形態について説明する。

【００２０】図１は旋盤の主要部とそこに設けられた主
軸内ワーク支持装置(A)を概略的に示し、図２は支持装
置(A)の一部を拡大して示している。なお、図面におい
て、右側を前、左側を後とする。

【００２１】中空状の主軸(1)が、軸受(2)を介して主軸
台(4)に支持され、主軸台(4)に設けられた内蔵型の電動
機(3)により回転駆動させられる。主軸台(4)より前方に
突出した主軸(1)の前端面に、把持手段を構成するフロ
ントドライブチャック(5)が面板(6)を介して取り付けら
れ、チャック(5)の前面にワーク(W)を把持するための複
数の爪(7)が設けられている。内径が一様で前後に長い
ガイドスリーブ(8)が、チャック(5)、面板(6)および主
軸(1)に跨るようにこれらの内側に密に挿入され、面板
(6)に固定されている。スリーブ(8)の前端寄りの部分に
外向きフランジ(8a)が一体に形成され、このフランジ
が、面板(6)の前端内径の座ぐり部分にはめられて、面
板(6)に固定されている。スリーブ(8)の前端はチャック
(5)の前後長さの中間より少し前側まで達し、スリーブ
(8)の後端は主軸(1)の前後長さの中間より少し後側まで
達している。

【００２２】ワーク支持装置(A)は、流体圧シリンダと
しての空気シリンダ(9)、ワーク受け部(10)および流体
圧調整手段を構成する空気圧調整回路(11)を備えてい
る。

【００２３】主軸(1)の後部にシリンダ(9)の前部が挿入
され、シリンダ(9)の後部に一体に形成された外向きフ
ランジ(9a)の部分が主軸(1)の後端面に固定されてい
る。シリンダ(9)の前端は主軸(1)内のスリーブ(8)の後
端より少し後側まで達している。シリンダ(9)は単動片
ロッドシリンダであり、主軸(1)内において前方に突出
したピストンロッド(12)の前端部に、主軸(1)内のワー
ク(W)の後端部を支持するためのワーク受け部(10)が設
けられている。

【００２４】ワーク受け部(10)の１例が、図２に詳細に
示されている。ピストンロッド(12)の前端部に、スリー
ブ(8)内をＯリング(27)を介して前後方向に摺動する短
円柱状の移動ブロック(13)が固定され、移動ブロック(1
3)の前面にスリーブ(8)の内径より外径の少し小さい短
円柱状の支持ブロック(14)がボルト(28)によって固定さ
れている。支持ブロック(14)の前面に、後部の比較的短
い部分の内径が一様で前端まで内径がテーパ状に広がっ
た凹所(15)が形成されている。支持ブロック(14)には、
その後端面から凹所(15)の後端まで抜けた前後方向の複
数の貫通状の段付穴(29)が形成されている。穴(29)の前
部の比較的短い部分は小径部(29a)、残りの後部は大径
のばね収容部(29b)となっている。凹所(15)内の後部
に、その部分の内径より外径の小さい円板状の当て金(1
6)が配置されている。ボルト状のガイドピン(17)が、そ
の軸部(17a)を前にした状態で各穴(29)に後から挿入さ
れている。ピン(17)の軸部(17a)は小径部(29a)を貫通し
て前方に突出し、ねじなどの適宜な手段により当て金(1
6)に固定されている。ばね収容部(29b)内にあるピン(1
7)の軸部(17a)の周囲に、圧縮コイルばね(18)が取り付
けられている。ばね(18)の前端は小径部(29a)とばね収
容部(29b)との間の肩部に、後端はピン(17)の頭部(17b)
の環状面に圧接し、ピン(17)および当て金(16)を後向き
に付勢して、当て金(16)の後端面を凹所(15)の底面に密
着状に圧接させている。穴(29)の小径部の内径はピン(1
7)の軸部(17a)の外径より少し大きく、当て金(16)は、
凹所(15)の底面に密着して状態で、主軸(1)と直交する
面内すなわち径方向面内を移動しうる。ピストンロッド
(12)は、図面に破線で示す前端位置と図面に実線で示す
後端位置との間を移動する。ピストンロッド(12)が前後
に移動することにより、ワーク受け部(10)の移動ブロッ
ク(13)がスリーブ(8)内を前後に移動し、これにより、
ワーク受け部(10)が図面に破線で示す前端位置と図面に
実線で示す後端位置との間を移動する。ワーク受け部(1
0)が前端位置に移動したとき、支持ブロック(14)がチャ
ック(5)の内側のスリーブ(8)の前端部の内側に位置し、
ワーク受け部(10)が後端位置に移動したとき、移動ブロ
ック(13)がスリーブ(8)の後端近くに位置する。移動ブ
ロック(13)と支持ブロック(14)により移動部材が構成さ
れ、当て金(16)により受け部材が構成されている。

【００２５】シリンダ(9)のヘッド側（前側）は、シリ
ンダ(9)のシリンダチューブに形成された空気逃がし穴
(19)を介して大気に連通させられている。シリンダ(9)
のキャップ側（後側）は、回転継手(20)と空気圧調整回
路(11)を介して、適当な圧縮空気源(21)に接続されてい
る。

【００２６】空気圧調整回路(11)は、減圧弁(22)、一方
向絞り弁(23)およびリリーフ弁(24)を備えている。圧縮
空気源(21)と継手(20)の間に減圧弁(22)と一方向絞り弁
(23)が直列に接続され、減圧弁(22)と一方向絞り弁(23)
の間の部分がリリーフ弁(24)に接続されている。

【００２７】旋盤の刃物台(25)に、バイトなどの工具(3
0)の他に、ワークプッシャ(26)が設けられている。

【００２８】ワーク支持装置(A)の使用中は、常時、圧
縮空気源(21)から空気圧調整回路(11)の減圧弁(22)、一
方向絞り弁(23)の絞り弁の部分および継手(20)を通して
シリンダ(9)のキャップ側にほぼ一定圧力の圧縮空気が
供給されている。ピストンロッド(12)が後端位置に位置
している状態で、シリンダ(9)のキャップ側に圧縮空気
が供給されると、ピストンロッド(12)はほぼ一定速度で
前側に移動する。このとき、主軸(1)内にワーク(W)が挿
入されていなければ、ピストンロッド(12)およびワーク
受け部(10)は前端位置まで移動して停止する。このよう
にワーク受け部(10)が前端位置に停止している状態で
は、空気圧調整回路(11)の働きにより、シリンダ(9)の
キャップ側の空気圧がほぼ一定に保持されている。上記
のようにピストンロッド(12)が前側に移動するとき、シ
リンダ(9)のヘッド側にあった空気は逃がし穴(19)を通
って大気中に排出される。

【００２９】ワーク(W)の加工を行うときは、チャック
(5)の爪(7)を開いた状態で、ワーク(W)を前側から爪(7)
の内側に通し、ワーク(W)の後端部を前端位置にあるワ
ーク受け部(10)の支持ブロック(14)の凹所(15)にはめる
とともに当て金(16)に押し当てて支持させる。この作業
は、ローダなどの適当なワーク自動搬入手段を用いて行
ってもよいし、作業者が手で行ってもよい。上記のよう
にワーク(W)が爪(7)の内側に通されると、ワークプッシ
ャ(26)によりワーク(W)を後側に押してスリーブ(8)の内
側に挿入し、所望の位置に停止させる。そして、チャッ
ク(5)の爪(7)を閉じて、ワーク(W)の前側を固定する。
上記のようにワーク(W)を後側に移動させると、ワーク
受け部(10)はワーク(W)の後端部を支持した状態でスリ
ーブ(8)内を後側に移動し、ピストンロッド(12)がシリ
ンダ(9)のキャップ側の空気圧に抗して後側に移動す
る。このとき、シリンダ(9)のキャップ側にあった空気
は一方向絞り弁(23)のチェック弁の部分およびリリーフ
弁(24)を通して逃がされ、キャップ側の空気圧がほぼ一
定に保持される。ワーク(W)が停止してその前端側がチ
ャック(5)の爪(7)で把持されると、ワーク受け部(10)は
その位置に停止し、空気圧調整回路(11)により調整され
たほぼ一定の空気圧に応じたほぼ一定の力でワーク(W)
の後端部に押し付けられる。

【００３０】ワーク(W)の前端側がチャック(5)により把
持されたときにワーク受け部(10)が停止する位置は、ワ
ーク(W)の長さによって変わるが、シリンダ(9)のキャッ
プ側に圧縮空気を供給した状態でワーク(W)を主軸(1)内
に挿入するだけで、ワーク受け部(10)の停止位置が自動
的に調整される。また、ワーク受け部(10)の停止位置が
変わっても、空気圧調整回路(11)の働きにより、ワーク
受け部(10)はほぼ一定の力でワーク(W)の後端部に押し
付けられ、したがって、ワーク(W)の長さが変わって
も、ワーク(W)に対する押圧力はほとんど変化しない。

【００３１】上記のようにワーク(W)の前端側を爪(7)で
把持するとともに、ワーク(W)の後端部をワーク受け部
(10)で支持したならば、電動機(3)を駆動して、主軸(1)
を回転させる。これにより、シリンダ(9)、ワーク受け
部(10)およびワーク(W)も主軸(1)と一体となって回転
し、その間に、ワーク(W)の前端側に対し、所望の加工
が行われる。ワーク(W)が長尺の場合、これを上記のよ
うに主軸(1)内に支持したときに、ワーク(W)の後端部が
偏心していることがあるが、当て金(16)がワーク(W)を
受けた状態で径方向面内をいどうすることにより、この
偏心による振れを吸収することができ、ワーク受け部(1
0)に無理な力が作用することがない。

【００３２】ワーク(W)の加工が終わると、チャック(5)
の爪(7)を開く。すると、ピストンロッド(12)およびワ
ーク受け部(10)が空気圧により前側に移動し、これによ
り、加工後のワーク(W)の前部が主軸(1)の前方に押し出
される。このようにして押し出されたワーク(W)は、ア
ンローダなどのワーク自動搬出装置により、あるいは作
業者の手作業により、取り出される。

【００３３】上記の場合、シリンダ(9)のキャップ側に
圧縮空気を供給してワーク受け部(10)を前端位置に位置
させた状態で、加工前のワーク(W)を主軸(1)に挿入して
支持させているが、シリンダ(9)のキャップ側に圧縮空
気を供給しない状態で、加工前のワーク(W)を主軸(1)内
に挿入して、ワーク(W)の前端側を爪(7)で把持し、その
後に、シリンダ(9)のキャップ側に圧縮空気を供給して
ワーク受け部(10)をワーク(W)の後端部に押し当てるよ
うにしてもよい。

【００３４】また、上記の場合、加工が終了した際に、
シリンダ(9)のキャップ側に圧縮空気を供給した状態で
爪(7)を開くので、加工後のワーク(W)が空気圧により自
動的に排出される。しかし、加工が終了したときに、ま
ず、シリンダ(9)のキャップ側への圧縮空気の供給を停
止し、その後に、爪(7)を開いて、適宜な手段によって
加工後のワーク(W)を引き出すようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の実施形態を示す旋盤の主要
部および主軸内ワーク支持装置の概略縦断面図である。

【図２】図２は、図１のワーク支持装置のワーク受け部
を拡大して示す縦断面図である。

【符号の説明】

(A) ワーク支持装置 (W) ワーク (1) 主軸 (5) チャック (9) 空気シリンダ (10) ワーク受け部 (11) 空気圧調整回路 (12) ピストンロッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸内に通されたワークの前端側を加工す
   るために、前端側が主軸の前端部において把持手段で把
   持されたワークの後端部を主軸内で支持する装置であっ
   て、 ピストンロッド側が前になるように主軸後部に設けられ
   た流体圧シリンダと、流体圧シリンダのピストンロッド
   の前端部に設けられてワークの後端部を受けるワーク受
   け部と、流体圧シリンダの流体圧を調整する流体圧調整
   手段とが設けられていることを特徴とする主軸内ワーク
   支持装置。