JP2001322015A - 薄肉円筒部材の加工時における保持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変形や破壊を起こしやすい薄肉円筒部材を加
工するでも、ワークの変形や破壊を起こさないワークの
保持方法を提供する。 【解決手段】 Ｏリング６とスペーサ４、５が交互に重
なるように、所定間隔で重ね合わせて雇い２のストレー
ト部１３に嵌め込む。次に円筒部品１をこれらの外側に
沿って嵌め込み、べース３の嵌合部１０に嵌合させる。
次に、Ｏリング圧縮リング７をネジ部１２に螺合させ
て、Ｏリング圧縮リング７の外周部の嵌合部１１が、円
筒部品１に嵌合する程度までねじ込む。以上の状態によ
り、Ｏリング６は、スペーサ４、５を介して横方向から
圧縮を受けて、円周方向に膨張し、雇い２のストレート
部１３に内接し且つ円筒部品１の内周部に外接された状
態となり、円筒部品１をストレート部１３に拘束する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄肉円筒部材、特
に変形や破壊を起こしやすい薄肉円筒部材を加工する際
に、その被加工部材（ワーク）を変形や破壊から防ぐた
めの、ワーク保持方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に旋盤加工や円筒研削加工で用い
られるワークの保持方法としては、代表的なものとして
三つ爪や四つ爪を用いたワーク保持方法がある。また精
密円筒外周部の仕上げ加工などに用いられるワーク保持
方法として、両センタを支持する方法がある。その他の
保持方法としては、旋盤などに多く用いられる開き雇い
や、大物を固定するために用いる鍔締め方法があり、場
合により接着などが用いられることがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、薄肉円
筒部材を加工する場合には、三つ爪や四つ爪を用いる方
法や開き雇いを用いる方法では、局部的に力が集中する
ので、ワークを容易に変形させてしまう。又、鍔締めに
よる方法では、端面の平面形状との整合性が悪い場合に
ワークを変形させてしまう。また、薄肉で長物であるワ
ークでは、片端にのみ拘束が集中し、加工中の抵抗によ
るワークヘのダメージはより顕著になってしまう。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、変形や破壊を起こしやすい薄肉円筒部材を加工
する場合でも、ワークの変形や破壊を起こさないワーク
の保持方法を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、薄肉円筒部材を加工する際に保持する
方法であって、保持部材を当該薄肉円筒部材の内部に挿
入し、当該薄肉円筒部材と当該保持部材の間に弾性部材
を介在させ、その後、当該弾性体を前記薄肉円筒部材の
円周方向に膨張させることにより、前記薄肉円筒部材を
前記保持部材に拘束することを特徴とする薄肉円筒部材
の加工時における保持方法（請求項１）である。

【０００６】本手段は、薄肉円筒部材の外側部を加工す
るためのものである。十分大きな剛性と機械的強度を有
する保持部材（雇い等）を薄肉円筒部材の内部に挿入す
る。そして、保持部材と薄肉円筒部材の間に弾性体を挿
入し、弾性体を介して保持部材により薄肉円筒部材を保
持するようにする。その際、弾性体がスムースに保持部
材と薄肉円筒部材の間に入るように、これら三者の寸法
を決定する。その後、弾性体を薄肉円筒部材の円周方向
に膨張させることにより、薄肉円筒部材が弾性体を介し
て保持部に拘束されるようにする。この状態で加工を行
えば、薄肉円筒部材は、その長さ方向に複数の位置で拘
束されることになり、拘束力が分散されるので、破壊や
変形が発生するのを防止することができる。

【０００７】なお、本手段（請求項１）において、「保
持部材を当該薄肉円筒部材の内部に挿入し、当該薄肉円
筒部材と当該保持部材の間に弾性部材を介在させ、」と
あるが、これは、「保持部材を当該薄肉円筒部材の内部
に挿入すること」を行ってから「当該薄肉円筒部材と当
該保持部材の間に弾性部材を介在させること」を行う場
合のみならず、予め保持部材に弾性部材を取り付けてお
き、保持部材を薄肉円筒部材の内部に挿入することによ
って、同時に薄肉円筒部材と保持部材の間に弾性部材を
介在させることを実現する場合を含むものである。

【０００８】前記課題を解決するための第２の手段は、
薄肉円筒部材を加工する際に保持する方法であって、中
空状の保持部材の内部に当該薄肉円筒部材を挿入し、当
該薄肉円筒部材と当該保持部材の間に弾性部材を介在さ
せ、その後、当該弾性体を前記薄肉円筒部材の円周方向
に膨張させることにより、前記薄肉円筒部材を前記保持
部材に拘束することを特徴とする薄肉円筒部材の加工時
における保持方法（請求項２）である。

【０００９】本手段は、薄肉円筒部材の外側部を加工す
るためのものであり、従って薄肉円筒部材を保持部材の
中に挿入することが第１の手段と異なるだけで、その作
用効果は第１の手段と同じである。

【００１０】なお、本手段（請求項２）において、「中
空状の保持部材の内部に当該薄肉円筒部材を挿入し、当
該薄肉円筒部材と当該保持部材の間に弾性部材を介在さ
せ、」とあるが、これは、「中空状の保持部材の内部に
当該薄肉円筒部材を挿入すること」を行ってから「当該
薄肉円筒部材と当該保持部材の間に弾性部材を介在させ
ること」を行う場合のみならず、予め薄肉円筒部材に弾
性部材を取り付けておき、中空状の保持部材の内部に当
該薄肉円筒部材を挿入することによって、同時に薄肉円
筒部材と保持部材の間に弾性部材を介在させることを実
現する場合を含むものである。

【００１１】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段であって、前記弾性体が
Ｏリングであり、当該Ｏリングを前記薄肉円筒部材の軸
方向から圧縮することにより、円周方向に膨張させるこ
とを特徴とするもの（請求項３）である。

【００１２】Ｏリングは入手しやすく、かつ薄肉円筒部
材の外周部や、保持部材が円筒体である場合にその外周
部に嵌め込むことが容易である。そして、薄肉円筒部材
の軸方向から圧縮することにより、薄肉部材の円周方向
に膨張し、保持部材と薄肉円筒部材を拘束する。すなわ
ち、Ｏリングの寸法は、無荷重状態で保持部材や薄肉円
筒部材に嵌め込むときには、嵌め込んだ状態で、保持部
材−Ｏリング−薄肉円筒部材の間に隙間ができ、横方向
から圧縮され円周方向に膨張したときにこれらの間に隙
間が無く拘束力が働くような寸法とする。

【００１３】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段であって、前記弾性体が
弾性体からなるチューブであり、当該チューブ中に流体
を圧入することにより、円周方向に膨張させることを特
徴とするもの（請求項４）である。

【００１４】本手段においても、チューブの寸法は、チ
ューブ内に流体を圧入しない状態では、保持部材−チュ
ーブ−薄肉円筒部材の間に隙間ができ、チューブ内に流
体を圧入して円周方向に膨張したときにこれらの間に隙
間が無く拘束力が働くような寸法とする。本手段におい
ては、簡単な方法で薄肉円筒部材を保持部材に拘束する
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて、図を用いて説明する。図１は、本発明に従っ
て、薄肉円筒部品を保持している状態の例を示す図であ
る。図１において、１は円筒部品、２は雇い、３はべー
ス、４は薄いスペーサ、５は厚いスペーサ、６は圧縮前
Ｏリング、７はＯリング圧縮リング、８は円筒部品保持
リング、９はナツト、１０はべースの嵌合部、１１はＯ
リング圧縮リングの嵌合部、１２はべース先端のねじ
部、１３はべース中腹のストレート部、１４はねじ部先
端のセンタ穴、１５、１６は止まり穴、１７はネジ穴で
ある。

【００１６】図１は、被加工物である円筒部品１及び保
持部材である雇い２の一部を断面図視したものである。
円筒部品１は材質が石英ガラスで外径60mm、内径50mm、
長さが250mmのものである。雇い２は真鍮製で、べース
３、円筒部品１との嵌合部１０、Ｏリング圧縮リング
７、円筒部品保持リング８、ナット９、ネジ部１２、ス
トレート部１３を有している。

【００１７】ネジ部１２は、Ｏリング保持リング７、円
筒保持リング８、ナット９に螺合するようになってい
る。べース３の中央部のストレート部１３はＯリング６
を圧縮しない状態においてＯリング６の外周と円筒部品
１の内周部の間に0.5mm程度の隙間が生じるように設計
されており、表面加工状態は比較的良好に仕上げてあ
る。スペーサ４、５はＯリング６を所定間隔で所定位置
に位置させるもので、Ｏリングを横方向から押圧する機
能を有している。

【００１８】円筒部品１は、嵌合部１０と嵌合すると共
に、Ｏリング圧縮リング７がねじ込まれたときにＯリン
グ圧縮リング７の嵌合部１１とも嵌合する。これらの嵌
合の度合いは、好ましくはＨ公差の隙間ばめ程度が良い
が、円筒部品１の内周部中心と外周部中心のズレ量の公
差を満足する程度の隙間を設けても差し支えなく、圧縮
時の手修正で若干の微調整を行ない、中心合わせをする
ことが可能である。

【００１９】以下、実際の円筒部品１の固定方法につい
て説明する。まず、加工機に雇い２を取り付けるが、本
実施の形態においては、垂直及び水平方向に雇い２の中
心線が任意角度に調整可能な割り出し盤(不図視)を使用
して取り付けている。雇い２に円筒部品１をセットする
際の段取りを考慮すると、セッティングの際には、雇い
２を垂直方向に向けてセットする方が好ましい。このよ
うにして、予め、雇い２の中心を割り出し盤の回転中心
に合わせておく。

【００２０】次に、図１のとおりＯリング６とスペーサ
４、５が交互に重なるように、所定間隔で重ね合わせて
雇い２のストレート部１３に嵌め込む。次に円筒部品１
をこれらの外側に沿って嵌め込み、べース３の嵌合部１
０に嵌合させる。この時点では、円筒部品１は、嵌合部
１０により拘束されている。

【００２１】次にスペーサ４同様のスペーサリング(不
図視)を介在させ、Ｏリング圧縮リング７をネジ部１２
に螺合させて、Ｏリング圧縮リング７の外周部の嵌合部
１１が、円筒部品１に嵌合する程度までねじ込む。Ｏリ
ング圧縮リング７の端面に止まり穴１５が施してあり、
これをカニ目スパナにより回転させるようにしている。
この時点では、円筒部品１は、拘束部分は嵌合部１０と
Ｏリング圧縮リング７の嵌合部１１で拘束されている。

【００２２】円筒部品１を拘束する方法としては、上述
のようにＯリング圧縮リング７をねじ込んで行けば良
く、このとき圧縮の度合いとしては、簡単には円筒部品
１が手で回らなくなる程度までねじ込めばよい。正確性
を求めるなら、ベルトを巻き付け、所定の荷重で外接円
の接線方向に所定荷重を加えても回らない程度にＯリン
グ６を圧縮すればよい。

【００２３】以上の状態により、Ｏリング６は、横方向
からスペーサ４，５により圧縮されて円周方向に膨張
し、雇い２のストレート部１３に内接し、且つ円筒部品
１の内周部に外接された状態となり、円筒部品１をスト
レート部１３に拘束する。

【００２４】図２に、嵌合部１０付近の円筒部品１とス
トレート部１３及びスペーサ４、５とＯリング６の関係
を示す。図２において、各符号は図１に示したものと同
じ構成要素を示し、６’は圧縮後Ｏリングである。(a)
は横方向から圧縮荷重のかからない初期状態を示し、
(b)は図１に示すＯリング圧縮リング７により横方向か
ら圧縮荷重がかかった圧縮状態を示す。

【００２５】(a)の状態では、Ｏリング４と円筒部品１
の内面の間に空隙があり、円筒部品をスムースに嵌合部
１０に嵌め込むことができる。(b)の状態では、Ｏリン
グ圧縮リング７の締め込みにより、スペーサ４、５を介
して各Ｏリング４が横から圧縮荷重を受け、その分円周
方向に膨張して、ストレート部１３と円筒部品１の間に
嵌り込み、その押圧力で円筒部品１をストレート部に拘
束する。すなわち、円筒部品１は、主として複数のＯリ
ング４を介して雇い２に保持されることになり、保持力
が長さ方向、円周方向全体に渡って分散される。

【００２６】円筒部材の形状測定等の場合はこの状態で
構わないが、加工の際に円筒部品１に外力が加わったと
きの挙動による緩み防止の機能として、以降の手順によ
り円筒部品１を的確に固定することとする。すなわち、
Ｏリング圧縮リング７の緩み止めと、円筒部品１の簡易
的な鍔締め及び回り止めとして円筒部品保持リング８を
ネジ部１２にねじ込み、円筒部品１の端面に軽く接触さ
せる。

【００２７】円筒部品保持リング８は、図１に示すよう
に、カニ目スパナ用の止まり穴１６の90度直交方向にネ
ジ穴１７を有しており、このネジ穴からＳＢボルトをね
じ込み、Ｏリング圧縮リング７の端面に接触させ、Ｏリ
ング圧縮リング７の緩み止めとしている。さらに、円筒
部品保持リング８の緩み止めとして、ナット９をねじ込
み円筒部品保持リング８の端面に接触させ、スパナなど
より軽く締め込む。

【００２８】この後に、円筒部品１の外周部に対して円
筒外周部研削加工や、段付け加工や溝入れ加工等を行
う。雇い２のべース３自体を変形させるような過大な抵
抗が加わる加工には、ねじ部１２の端面に設けたセンタ
穴１４に芯押し台(不図視)を押し当てることで加工抵抗
に耐えうる状態とする。

【００２９】本実施の形態では、Ｏリング６の材質とし
てニトリルゴムの硬度を標準の半分にして使用している
が、ネオプレン（登録商標）ゴム等を加工用途に応じて
変更して用いてもよく、そのときの硬度も自由に変更し
てよい。

【００３０】また、本実施の形態においては、Ｏリング
６を、スペーサ４、５により一定間隔に配したが、例え
ば、螺旋状のスペーサと螺旋状のゴム体を交互に配置し
て圧縮するようにしてもよい。

【００３１】円筒部品１の拘束方法としては、ゴムの圧
縮による他、チューブ状の弾性体を螺旋状に配し、エア
や水などの流体を中に圧入することにより拘束を可能と
するようにしても、加工に対する拘束は十分に可能であ
る。

【００３２】図１に示す実施の形態では、円筒部品１の
内周部を拘束する方法について示したが、同じ観点によ
り外周部を拘束することで、内周部の加工に用いたりす
ることも可能で、同一雇い上で内周用・外周用とセッテ
ィングを変更することで単一部品の内外周加工を行うこ
とも可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１及び請求項２に係る発明によれば、薄肉円筒部材
は、その長さ方向に複数の位置で拘束されることにな
り、拘束力が分散されるので、破壊や変形が発生するの
を防止することができる。

【００３４】請求項３に係る発明によれば、入手しやす
いＯリングを使用することがで、かつ薄肉円筒部材の外
周部や、保持部材が円筒体である場合にその外周部に嵌
め込むことが容易である。

【００３５】請求項４に係る発明によれば、簡単な方法
で薄肉円筒部材を保持部材に拘束することができる。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って、薄肉円筒部品を保持している
状態の例を示す図である。

【図２】円筒部品、ストレート部及びスペーサ、Ｏリン
グの関係を示す詳細図である。

【符号の説明】

１…円筒部品、２…雇い、３…べース、４…薄いスペー
サ、５…厚いスペーサ、６…圧縮前Ｏリング、６’…圧
縮後Ｏリング、７…Ｏリング圧縮リング、８…円筒部品
保持リング、９…ナツト、１０…べースの嵌合部、１１
…Ｏリング圧縮リングの嵌合部、１２…べース先端のね
じ部、１３…べース中腹のストレート部、１４…ねじ部
先端のセンタ穴、１５、１６…止まり穴、１７…ネジ穴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄肉円筒部材を加工する際に保持する方
   法であって、保持部材を当該薄肉円筒部材の内部に挿入
   し、当該薄肉円筒部材と当該保持部材の間に複数の弾性
   部材を介在させ、その後、当該弾性体を前記薄肉円筒部
   材の円周方向に膨張させることにより、前記薄肉円筒部
   材を前記保持部材に拘束することを特徴とする薄肉円筒
   部材の加工時における保持方法。
2. 【請求項２】 薄肉円筒部材を加工する際に保持する方
   法であって、中空状の保持部材の内部に当該薄肉円筒部
   材を挿入し、当該薄肉円筒部材と当該保持部材の間に複
   数の弾性部材を介在させ、その後、当該弾性体を前記薄
   肉円筒部材の円周方向に膨張させることにより、前記薄
   肉円筒部材を前記保持部材に拘束することを特徴とする
   薄肉円筒部材の加工時における保持方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の薄肉円筒
   部材の加工時における保持方法であって、前記弾性体が
   Ｏリングであり、当該Ｏリングを前記薄肉円筒部材の軸
   方向から圧縮することにより、円周方向に膨張させるこ
   とを特徴とする薄肉円筒部材の加工時における保持方
   法。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載の薄肉円筒
   部材の加工時における保持方法であって、前記弾性体が
   弾性体からなるチューブであり、当該チューブ中に流体
   を圧入することにより、円周方向に膨張させることを特
   徴とする薄肉円筒部材の加工時における保持方法。