JP2002126917A - 薄肉円筒状ワーク加工用旋盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】薄肉円筒状ワークを廉価、且つ高精度に加工す
ることができる薄肉円筒状ワーク加工用旋盤を提供す
る。 【解決手段】ワークＷが着座する受部３４を有し、受部
３４に着座したワークＷの外周面又は内周面を把持する
チャック１０と、先端部側から後方に向かって拡径する
テーパ部１ｂを有し、チャック１０に対して進退自在、
且つ、回転自在に心押台に支持され、チャック１０側に
進出してこれに把持されたワークＷに圧接する心押軸１
を備える。心押軸１の先端部が嵌合する嵌合凹部３３を
チャック１０に形成し、ワークＷを把持する際に、心押
軸１の先端部が嵌合凹部３３に嵌合されるとともに、ワ
ークＷの心押軸１側開口部がテーパ部１ａによって押圧
されるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、両端部が開口した
薄肉円筒状のワークを加工するための旋盤に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】上記旋
盤に取り付けられて、薄肉円筒状のワークを加工するた
めに用いられるチャックの一例を図３に示す。同図３に
示すように、このチャック１００は、円柱状のチャック
本体１０１と、このチャック本体１０１に対し同軸に連
設された円柱状の把持部１０２と、この把持部１０２の
外周部に、その軸線に対し離接する方向（直交する方
向）に移動自在に配設された多数の爪部材１０３と、こ
の爪部材１０３を移動させる駆動手段（図示せず）など
を備えている。尚、ワークＷは、図示するように、両端
部が開口し、且つ、その一端開口部は、他端開口部に比
して小径となっているものとする。また、図中、１０４
はワークＷに当接してこれを受ける受部材である。

【０００３】かかる構成のチャック１００によると、ワ
ークＷをその大径開口部から把持部１０２に外嵌した
後、駆動手段を駆動して前記多数の爪部材１０３をワー
クＷ側に移動させることで、各爪部材１０３がワークＷ
の内周面に圧接し、当該把持爪１０３によってワークＷ
が把持される。尚、各爪部材１０３がワークＷの内周面
に圧接したときの接圧力は、これによりワークＷに生じ
る歪が許容限度内となるように適宜設定されている。ま
た、爪部材１０３が設けられる個数は、切削負荷に抗し
得る把持力が得られるように適宜設定されている。

【０００４】斯くして、このチャック１００では、多数
の爪部材１０３によりワークＷを把持することによっ
て、切削負荷に抗するための把持力を前記多数の各爪部
材１０３に分割，分散させることが可能であり、弾性変
形によるワークＷの把持歪みをごく小さいものとするこ
とができる。これにより、加工後、即ち、爪部材１０３
による把持を解除した後に、弾性変形の回復によって生
じるワークＷの歪をごく小さいものとすることができ、
加工精度を良好なものとすることができる。

【０００５】ところが、上記チャック１００は、上述の
如く薄肉円筒状ワークを高精度に加工し得るものの、そ
の一方で、多数の爪部材１０３を移動させる機構を採用
していることから、構造が極めて複雑であり、その製造
コストが高くなるという問題があった。

【０００６】そこで、従来、上述した高価なチャック１
００に代えて、図４に示すような、汎用チャック１１０
及び心押軸１２０を用いてワークＷを把持し、これを加
工するといったことも行われていた。尚、図中１１１は
チャック本体であり、１１２は把持爪である。この場
合、把持爪１１２の把持力をできるだけ微弱にして、ワ
ークＷに把持歪みが生じるのを抑えるとともに、心押軸
１２０の作用によりワークＷをチャック１１０に押し付
けて、心押軸１２０とチャック１１０との間で図示する
如くワークＷを挟持し、把持爪１１２及び心押軸１２０
の作用により、切削負荷に抗し得る把持力を得るように
する。

【０００７】しかるに、図４に示すように、チャック１
１０の軸心と、心押軸１２０の軸心とは、厳密な意味で
は、必ずしも一致しておらず、両者間に僅かなずれ量
（心ずれ量）ｔが存在する場合があり、このような状態
で、ワークＷをチャック１１０と心押軸１２０との間に
挟持すると、上記心ずれによってワークＷに把持歪みを
生じ、把持歪みを生じたままで加工を行うと、加工後、
即ち、把持を解除した後に、弾性変形の回復によってワ
ークＷの加工部に歪みが生じ、加工精度を良好なものと
することができない。

【０００８】本発明は、以上の実情に鑑みなされたもの
であって、薄肉円筒状ワークを廉価、且つ高精度に加工
することができる薄肉円筒状ワーク加工用旋盤の提供を
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記課題を
解決するための本発明の請求項１に記載した発明は、両
端部が開口した薄肉円筒状ワークを加工するための旋盤
であって、ベッドと、該ベッド上に設けられ、主軸を回
転自在に支持した主軸台と、前記主軸に固設されるとと
もに、前記ワーク着座用の受部を備えて、該受部に着座
せしめられた前記ワークの外周面又は内周面を把持する
チャックと、前記主軸と対向するように前記ベッド上に
配設され、前記主軸の軸線に沿って移動可能に設けられ
た心押台と、先端部側から後方に向かって拡径するテー
パ部を有し、前記チャックに対して進退自在、且つ、回
転自在に前記心押台に支持され、前記チャック側に進出
して該チャックに把持されたワークに圧接する心押軸と
を備えた旋盤において、前記心押台と対向する前記チャ
ック前端面の軸中心位置に、前記心押軸の先端部と係合
する位置決め部を形成し、前記チャックによって前記ワ
ークが把持される際に、前記心押軸の先端部が、前記ワ
ークの心押軸側開口部から内部に挿通されて前記位置決
め部に係合され、且つ、その前記テーパ部が前記ワーク
の心押軸側開口部に圧接されるように構成したことを特
徴とする薄肉円筒状ワーク加工用旋盤に係る。

【００１０】この薄肉円筒状ワーク加工用旋盤による
と、チャックによりワークを把持する際に、まず、心押
軸の先端部が、ワークの心押軸側開口部から内部に挿通
されて前記位置決め部に係合せしめられる。これによ
り、チャックの軸心、言い換えればチャックに把持され
たワークの軸心と心押軸の軸心とが一致した状態とな
る。次いで、心押軸のテーパ部がワークの心押軸側開口
部に圧接され、ワークが心押軸とチャックとの間で挟持
される。尚、チャックの把持力は、これによってワーク
に生じる歪が許容限度内となるように設定される。

【００１１】このように、この薄肉円筒状ワーク加工旋
盤によれば、心押軸の先端部を位置決め部に係合させる
ことで、ワークの軸心と心押軸の軸心とを一致させるこ
とができ、心押軸とチャックとの間にワークを挟持した
際に、前記両軸心の心ずれに起因した把持歪がワークに
生じるのを防止することができる。したがって、加工
後、即ち、把持を解除した後に、把持歪に起因した加工
歪がワーク加工部に生じるのを防止することができ、加
工精度を良好なものとすることができる。

【００１２】また、本発明の請求項２に記載した発明
は、チャックにより把持されたワークに対して当接し、
該ワークに生じる振動を制振する制振手段を備えた薄肉
円筒状ワーク加工用旋盤に係る。薄肉円筒状ワークは剛
性がなく、切削負荷に対してびびり振動を生じやすい。
この発明によれば、制振手段を備えているので、この制
振手段によってびびり振動の発生を防止、若しくは発生
したびびり振動を減衰させることができ、良好な加工面
を得ることができる。

【００１３】また、本発明の請求項３に記載した発明
は、前記ワークが前記受部に着座したか否かを検出する
着座確認手段を備えた薄肉円筒状ワーク加工用旋盤に係
る。この発明によれば、受部に前記ワークが着座したか
否かを着座確認手段によって検出することができるの
で、ワークが受部に確実に着座した状態で加工を行うこ
とができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について添付図面に基づき説明する。図１は、本実施形
態に係る薄肉円筒状ワーク加工用旋盤を構成するチャッ
ク及び心押軸を一部断面で示した正面図であり、図２
は、図１における矢視Ｘ―Ｘ方向の側面図である。

【００１５】本例の薄肉円筒状ワーク加工用旋盤は、ベ
ッド（図示せず）と、このベッド上に設けられ、軸中心
に回転自在に支持した主軸（図示せず）及びこの主軸を
回転させる駆動手段（図示せず）などを備えた主軸台
（図示せず）と、前記主軸に固設されたチャック１０
と、前記主軸と対向した状態で主軸の軸線に沿って矢示
Ａ−Ｂ方向に移動可能に前記ベッド（図示せず）上に配
設され、心押軸１を回転自在に支持した心押台（図示せ
ず）などを備えている。

【００１６】尚、前記ベッド，主軸台，心押台などの構
成は、旋盤の公知、且つ基本的な構成であるので、図１
及び図２においてはその図示を省略すると共に、その詳
しい説明はこれを省略する。また、加工対象のワークＷ
は、説明の都合上、上述した従来例と同様のものとする
が、両端部が開口した薄肉円筒状のものであれば、これ
に限定されるものではない。

【００１７】図１及び図２に示すように、前記チャック
１０は、心押軸１側の端面（前端面）に、中心軸周りに
均等角度、且つ放射状に配設された３組のマスタージョ
ー１２及びトップジョー１３を備えたチャック本体１１
と、各トップジョー１３に取り付けられた把持爪４０
と、Ｙ字形状をなし、各辺が前記マスタージョー１２間
に位置するように前記チャック本体１１の前端面に固設
された受部材３０と、この受部材３０に設けられた着座
確認手段５０及び制振手段６０などからなる。

【００１８】前記マスタージョー１２は、油圧駆動手段
（図示せず）によって矢示Ｃ−Ｄ方向（半径方向）に駆
動されるように構成され、かかるマスタジョー１２とト
ップジョー１３とがＴナット１４及びボルト１５ａ，１
５ｂによって相互に連結されている。また、把持爪４０
は扇形状をした部材からなり、その外周面４１の曲率半
径がワークＷの内周面と同じ曲率半径となるように整形
されている。この把持爪４０はボルト１５ｂを中心とし
て回転可能、且つチャック本体１１の軸方向には移動で
きないように前記トップジョー１３に取り付けられてい
る。

【００１９】前記受部材３０は、上述したように、全体
としてＹ字形状をしており、チャック本体１１に固設さ
れる基部材３１と、この基部材３１の心押軸１側端面に
固設された端部部材３２からなり、端部部材３２はその
中心部に嵌合凹部３３を備え、且つ前記心押軸１側に最
も突出した３箇所の受座面３４を備えている。

【００２０】前記着座確認手段５０は、前記受座面３４
に突没可能、即ち、矢示Ａ−Ｂ方向に移動可能に検出室
５３内に設けられた検出部材５１と、この検出部材５１
を心押軸１側（矢示Ｂ方向）に向けて付勢するバネ５２
と、検出室５３に開口し、検出部材５１の後端部に圧縮
空気を供給する給気路５４と、検出室５３内に供給され
た圧縮空気を排気する排気路５５と、給気路５４に接続
し、給気路５４内の圧力を検出する圧力センサ（図示せ
ず）などからなる。検出部材５１が外力を受けて矢示Ａ
方向に移動すると、給気路５４が閉塞されて、内部圧力
が上昇し、これが圧力センサ（図示せず）によって検出
される。

【００２１】前記制振手段６０は、前記基部材３１各辺
の前記半径方向先端部に形成されたシリンダ室６１と、
このシリンダ室６１の開口部を閉塞する蓋体６３と、シ
リンダ室６１内に配設され、その先端部が前記蓋体６３
を貫通して外部に突出したピストン６２と、ピストン６
２をチャック本体１１の中心軸側に向けて付勢するバネ
６４と、前記シリンダ室６１内に圧縮空気若しくは圧油
などの圧力流体を供給する流体供給路６５などからな
る。尚、ピストン６２の先端部にはゴムなどの弾性体か
らなる制振部材が設けられている。

【００２２】また、前記心押軸１は、図１に示すよう
に、前記受部材３０の嵌合凹部３３に嵌挿される円柱形
状をした嵌合突部１ａと、この嵌合突部１ａから後方に
向かって拡径するテーパ部１ｂとを備えており、チャッ
ク１０側（矢示Ａ方向）に進出したときに、嵌合突部１
ａが前記嵌合凹部３３に嵌挿されるとともに、テーパ部
１ａがチャック１０に把持されたワークＷの小径開口部
に圧接するようになっている。

【００２３】以上の構成を備えた本例の旋盤によると、
薄肉円筒状のワークＷが、以下のようにしてチャック１
０及び心押軸１によって把持された後、加工される。
尚、把持爪４０は、それぞれ矢示Ｄ方向に移動している
ものとし、給気路５４から検出室５３内に圧縮空気が供
給されているものとする。

【００２４】まず、ワークＷを、その大径開口部側から
把持爪４０が内挿されるようにチャック１０に装着した
後、各把持爪４０を矢示Ｃ方向に移動して、把持爪４０
によってワークＷの内周面を把持する。このとき、把持
爪４０は、ボルト１５ｂを中心として回転可能に設けら
れ、且つその外周面４１がワークＷの内周面と同じ曲率
半径に整形されていることから、外周面４１がワークＷ
の内周面に倣ってその全面に均一に接触する。尚、かか
る構成によって、ワークＷに生じる把持歪が抑制される
が、本例では、更に、把持爪４０の把持力を、これによ
ってワークＷに生じる歪が許容限度内となるように、適
宜調整している。

【００２５】このようにして、チャック１０によってワ
ークＷが把持された後、心押軸１を矢示Ａ方向に移動さ
せると、まず、嵌合突部１ａがワークＷの小径開口部か
ら内部に挿通されて前記嵌合凹部３３に嵌挿される。こ
れにより、心押軸１がチャック１０に対して位置決めさ
れ、チャック１０の軸心、言い換えればチャック１０に
把持されたワークＷの軸心と心押軸１の軸心とが一致し
た状態となる。

【００２６】次いで、心押軸１のテーパ部１ｂがワーク
Ｗの小径側開口部に圧接し、これによってワークＷが矢
示Ａ方向に押圧され、その内端面が検出部材５１を同方
向に押圧して受座面３１に当接し、当該ワークＷが心押
軸１とチャック１０との間で挟持される。また、これと
同時に、ワークＷに押圧された検出部材５１が矢示Ａ方
向に移動して前記給気路５４の開口部が閉塞され、これ
によって前記給気路５４内の圧力が上昇し、これが圧力
センサ（図示せず）により検出され、ワークＷが受座面
３１に着座したことが確認される。尚、心押軸１の押圧
力（挟持力）は、これと把持爪４０の把持力との総和
が、切削負荷に抗し得る力となるように、歪みを考慮し
て適宜設定される。

【００２７】次に、流体供給路６５からシリンダ室６１
に圧力流体が供給され、ピストン６２がバネ６４の付勢
力に抗して矢示Ｃ方向に押圧され、その先端部がワーク
Ｗの内周面と当接する。尚、ピストン６２先端部のワー
クＷへの当接力は、ワークＷに生じる歪が許容限度内の
ものとなるように適宜調整されている。

【００２８】そして、以上のようにして、ワークＷが心
押軸１とチャック１０との間に挟持された後、当該ワー
クＷに対して加工が行われる。

【００２９】斯くして、本例の薄肉円筒状ワーク加工旋
盤によれば、心押軸１の嵌合突部１ａを受部材３０の嵌
合凹部３３に嵌合させることによって、ワークＷの軸心
と心押軸１の軸心とを一致させることができるので、心
押軸１とチャック１０との間にワークＷを挟持した際
に、前記両軸心の心ずれに起因した把持歪がワークＷに
生じるのを防止することができる。したがって、加工
後、即ち、把持を解除した後に、把持歪に起因した加工
歪がワークＷの加工部に生じるのを防止することがで
き、加工精度を良好なものとすることができる。

【００３０】また、薄肉円筒状のワークＷは剛性がな
く、切削負荷に対してびびり振動を生じやすく、特に、
図１に示したような把持形態、即ち、把持爪４０の把持
部及び受座面３１の当接部がワークＷの矢示Ｂ方向に偏
った形態では、ワークＷの矢示Ａ方向端の自由度が高
く、同部を加工する際にびびり振動を生じやすいが、本
例では、ワークＷの矢示Ａ方向側端部の内周面に当接す
る制振手段６０を設けているので、この制振手段６０に
よってびびり振動の発生を防止、若しくは発生したびび
り振動を減衰させることができ、良好な加工面を得るこ
とができる。

【００３１】また、ワークＷが受座面３１に着座したか
否かを着座確認手段５０によって検出するようにしてい
るので、ワークＷが受座面３１に確実に着座した状態で
加工を行うことができる。

【００３２】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明の採り得る具体的な態様がこれに限定され
るものでないことは言うまでもない。例えば、上例で
は、心押軸１に嵌合突部１ａを形成し、受部材３０に嵌
合凹部３３を形成した構成としたが、逆に、心押軸１に
嵌合凹部を形成し、受部材３０に嵌合突部を形成して両
者を嵌合させることにより、心押軸１がチャック１０に
対して位置決めされるように構成しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る薄肉円筒状ワーク加
工用旋盤を構成するチャック及び心押軸を一部断面で示
した正面図である。

【図２】図１における矢視Ｘ―Ｘ方向の側面図である。

【図３】従来例に係る薄肉円筒状ワーク加工用旋盤に装
着されるチャックを示す斜視図である。

【図４】他の従来例に係る薄肉円筒状ワーク加工用旋盤
を構成するチャック及び心押軸を示した正面図である。

【符号の説明】

１ 心押軸 １ａ 嵌合突部 １ｂ テーパ部 １０ チャック ３０ 受部材 ３１ 基部材 ３２ 端部部材 ３３ 嵌合凹部 ３４ 受座面 ４０ 把持爪 ５０ 着座確認手段 ５１ 検出部材 ５２ バネ ５３ 検出室 ５４ 給気路 ５５ 排気路 ６０ 振動吸収手段 ６１ シリンダ室 ６２ ピストン ６３ 蓋部材 ６４ バネ ６５ 流体供給路 Ｗ ワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端部が開口した薄肉円筒状ワークを加
   工するための旋盤であって、 ベッドと、 該ベッド上に設けられ、主軸を回転自在に支持した主軸
   台と、 前記主軸に固設されるとともに、前記ワーク着座用の受
   部を備えて、該受部に着座せしめられた前記ワークの外
   周面又は内周面を把持するチャックと、 前記主軸と対向するように前記ベッド上に配設され、前
   記主軸の軸線に沿って移動可能に設けられた心押台と、 先端部側から後方に向かって拡径するテーパ部を有し、
   前記チャックに対して進退自在、且つ、回転自在に前記
   心押台に支持され、前記チャック側に進出して該チャッ
   クに把持されたワークに圧接する心押軸とを備えた旋盤
   において、 前記心押台と対向する前記チャック前端面の軸中心位置
   に、前記心押軸の先端部と係合する位置決め部を形成
   し、 前記チャックによって前記ワークが把持される際に、前
   記心押軸の先端部が、前記ワークの心押軸側開口部から
   内部に挿通されて前記位置決め部に係合され、且つ、そ
   の前記テーパ部が前記ワークの心押軸側開口部に圧接さ
   れるように構成したことを特徴とする薄肉円筒状ワーク
   加工用旋盤。
2. 【請求項２】 前記チャックにより把持されたワークに
   対して当接し、該ワークに生じる振動を制振する制振手
   段を備えた請求項１記載の薄肉円筒状ワーク加工用旋
   盤。
3. 【請求項３】 前記ワークが前記受部に着座したか否か
   を検出する着座確認手段を備えた請求項１又は２記載の
   薄肉円筒状ワーク加工用旋盤。