JP2004058209A - チャック装置及びこれを用いたワークの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺薄肉の円筒体形状をなし、曲がりが存在するワークの回転中心を加工機の主軸の回転中心に位置決めするチャック装置を提供する。
【解決手段】ワークヘッド６に回転自在に軸支された中空主軸１１にワークを挿入し、主軸の前端から突出させたワークの加工すべき前端近傍をクランプして主軸と一体回転させるチャック装置であって、主軸の後端に設けられワーク後端の回転中心を主軸の回転中心に位置決めして支持する支持機構２１、主軸の前方に配置されワークの加工すべき前端近傍をクランプしてその回転中心を主軸の回転中心に位置決めし加工時に開放する第１のクランプ機構３０、主軸の前端に当該主軸の回転中心に対して垂直面内で移動可能に配置され、第１のクランプ機構により位置決めされたワークの前端近傍をクランプする第２のクランプ機構５０、ワークヘッドと第２のクランプ機構との間に設けられ第２のクランプ機構を主軸に連結・開放するクラッチ機構６０とを備えた構成としたものである。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋盤や研削盤等の加工機に使用され、長尺薄肉の円筒体の加工に好適なチャック装置及びこれを用いたワークの加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械例えば、中空主軸内に丸棒体のワークを収納保持し、主軸前端から突出するワークの前端を切断したり、面取りする等の加工を行う加工機においては、主軸の前端にチャック装置としてコレットチャック、エアチャック等が固定されており、主軸内にワークを遊貫させて加工すべき前端近傍を銜え、後端にインナチューブを外嵌して主軸の内周面に同心的に固定して振れないように支持し、ワークの長さが主軸の長さよりも長い場合には主軸の後端から突出するワークの後端をバーフィーダで支持し、主軸の回転中心にワークの回転中心を一致させ、主軸と共にワークを回転させて切断砥石により回転中心に対して垂直に切断し、或いは面取り砥石により面取り加工を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のチャック装置においては、ワークが真っ直ぐな丸棒体である場合には、主軸前端に固定されているチャック装置でワークの加工すべき前端近傍位置をクランプし、後端にチューブを装着して主軸内周面に同心的に固定し、或いはバーフィーダにより支持することで主軸の回転中心とワークの回転中心とを容易に一致させることができ、ワークの回転中心に対して垂直な断面で切断したり、面取りすることができ、問題ない。
【０００４】
しかしながら、ワークが長尺薄肉の有底円筒体例えば、長さが数百ｍｍ、直径が数十ｍｍ、肉厚が数ｍｍ程度の試験管様の管体においては、製造上どうしても全長で数ミリ程度の曲がりと若干（０．５ｍｍ程度）の真円度誤差が発生するようなワークの前端部を切断して所定長さの有底円筒体に成形する場合、上記従来のチャック装置では前記曲がりのために主軸の回転中心にワークの回転中心を一致させて支持することができない。このため、このようなワークの加工が極めて困難であり、特に、ワークが脆い材質で形成されているセラミック管のようなものにおいては、加工の途中で破損してしまう虞がある。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、特に長尺薄肉の円筒体形状をなし、曲がりが存在するようなワークの回転中心を主軸の回転中心に位置決めするチャック装置及びこれを用いたワークの加工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、加工機のワークヘッドに回転自在に軸支された中空の主軸にワークを挿入し、前記主軸の前端から突出させた前記ワークの加工すべき前端近傍をクランプして前記主軸と一体に回転させるチャック装置であって、前記主軸の後端に設けられ前記ワークの後端部を受け入れてその回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めして支持する支持機構と、前記主軸の前方に配置され、前記ワークの加工すべき前端近傍をクランプしてその回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めし、加工時に前記クランプを開放する第１のクランプ機構と、前記主軸の前端に当該主軸の回転中心に対して垂直面内で移動可能に配置され、前記第１のクランプ機構により位置決めされた前記ワークの前端近傍をクランプする第２のクランプ機構と、前記ワークヘッドと前記第２のクランプ機構との間に設けられて前記第２のクランプ機構を前記主軸に連結・開放するクラッチ機構とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明では、前記支持機構は、ワーク後端部の受け口がテーパ状に開口し、前記ワーク後端部の回転中心を主軸の回転中心に案内して支持する受部材と、前記主軸の後端に固定され前記受部材を収納して軸方向移動自在に支持するハウジングと、前記ハウジングと前記受部材との間に縮設されて前記受部材を前記主軸の前方側に付勢する弾性部材とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明では、前記第１のクランプ機構は、対向する端面に前記ワークの前端近傍外周面をクランプする略半円形又はＶ形の切欠が設けられ、前記主軸の回転中心に対して垂直面内で対称に近接・離隔可能に配置され、前記ワークをクランプしてその回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めする一対のクランプ爪と、前記各クランプ爪を支持して対称に近接・離隔させる支持機構と、前記支持機構を駆動して前記ワークをクランプ・開放する駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明では、前記第２のクランプ機構は、前記ワークヘッドの前端に前記主軸の軸方向に進退可能に配置された外筒体と、前記外筒体内に回転自在且つ軸方向に移動不能に軸支され、前記主軸の前端に僅かな間隙を存して外装される内筒体と、後端外周面にフランジが設けられた円筒状をなし、前記内筒体に収納され且つ前記フランジが前記内筒体の内周面に設けられた段差面と前記主軸の前端面との間に収納されて前記主軸の回転中心に垂直な面内で移動自在とされ、前記段差面により前記フランジが押動されて前記主軸の前端面に圧接可能とされ、前記ワークが遊貫されるホルダと、前記ホルダの内周面に設けられ、前記ワークの前端近傍をクランプして前記ホルダの中心位置に保持する複数のクランプ部材とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明では、前記複数のクランプ部材は、前記ホルダの回転中心から前記ワークの外周面半径と同一円周上に周方向に３個等配され、その中の２個のクランプ部材が固定パッドとされて前記ワークの外周面を係止し、残りの１個のクランプ部材がクランプシリンダとされて前記ワークを前記固定パッドに押し付けて位置決め固定することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明では、前記クラッチ機構は、前記第２のクランプ機構を前記ワークヘッドに前記主軸の軸方向に移動自在に支持する支持機構と、前記第２のクランプ機構を進退させて前記主軸の前端面に連結・開放する駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明では、前記ワークは、長尺薄肉の有底の管体であることを特徴とする。
請求項８の発明では、加工機のワークヘッドに回転自在に軸支された中空の主軸にワークを挿入し、前記主軸の前端から突出させた前記ワークの加工すべき前端近傍をクランプして前記主軸と一体に回転させて加工するワークの加工方法であって、前記主軸の後端に設けられた支持手段により前記ワークの後端の回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めして支持し、前記主軸の前方に配置された第１のクランプ手段により前記ワークの加工すべき前端近傍をクランプしてその回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めし、前記主軸の前端に当該主軸の回転中心に対して垂直面内で移動可能に配置された第２のクランプ手段により前記第１のクランプ手段により位置決めされた前記ワークの前端近傍をクランプし、前記ワークヘッドと前記第２クランプ手段との間に設けられたクラッチ手段により前記第２クランプ手段を前記主軸に連結して前記ワークの回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めし、前記第１のクランプ手段によるクランプを開放して前記ワークの前端部を加工することを特徴とする。
【００１３】
請求項９の発明では、前記ワークは、長尺薄肉の有底の管体であることを特徴とする。
加工機のワークヘッドに回転自在に軸支された中空の主軸にワークを挿入し、前記主軸の前端から突出させた前記ワークの加工すべき前端近傍をクランプして前記主軸と一体に回転させて切断、面取り等の加工する際に、主軸の後端に設けられた支持手段によりワークの後端の回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めして支持し、主軸の前方に配置された第１のクランプ手段によりワークの加工すべき前端近傍をクランプしてその回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めする。次いで、主軸の前端に当該主軸の回転中心に対して垂直面内で移動可能に配置された第２のクランプ手段により第１のクランプ手段により位置決めされたワークの前端近傍をクランプし、ワークヘッドと第２クランプ手段との間に設けられたクラッチ手段により第２クランプ手段を主軸に連結してワークの回転中心を主軸の回転中心に位置決めする。次いで、記第１のクランプ手段によるクランプを開放してワークの前端部を加工する。
【００１４】
これにより、ワークが長尺薄肉管等である場合の加工部位の回転中心を主軸の回転中心に位置決めすることができ、ワークが長尺薄肉で曲がりのあるような管体や試験管様の有底円筒体や、脆い材質で形成されているセラミック管等の開口端の切断加工や開口端の面取り加工等を良好に行うことが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明に係わるチャック装置を適用した加工機としての旋盤の実施形態を示す平面図、図２は、図１に示す旋盤の正面図、図３は、図１に示すワークヘッドの一部切欠端面図、図４は、図３に示すワークヘッドの矢線ＩＶ―ＩＶに沿う断面図である。尚、本実施形態における旋盤１は、回転する切断砥石によりワークの前端を切断して所定長さに成形するものであり、ワークは、前述した長尺薄肉の有底円筒体で、例えば、長さが約６００ｍｍ、外径が約６０ｍｍ、肉厚が約２ｍｍ程度の試験管様のセラミック管で、全長で最大３ｍｍ程度の曲がりがあり、チャック部及び切断加工部は真円度の誤差が０．５ｍｍ程度あるものとする。
【００１６】
図１及び図２に示すように旋盤１は、基台２の一側に移動台３が、他側に移動台４が夫々対向して図中左右方向に水平に移動可能に設置され、これらの移動台３、４の間の略中央に移動台５が図中前後方向に水平に移動可能に設置されており、移動台３にワークヘッド６が水平に配設され、移動台４にワークヘッド６と対向してワーク装着装置７が水平に配設され、移動台５の奥に切断装置８が、手前に面取り装置９が夫々前後方向に水平に配設されている。
【００１７】
図４に示すようにワークヘッド６内には中空の主軸１１が前後部を軸受１２により回転自在に軸支されて収納されており、後端に歯付プーリ１３が固定されている。歯付プーリ１３は、図１及び図２に示すようにワークヘッド６の上面後端に設置されている駆動用モータ１４の回転軸に固定されている歯付プーリと歯付ベルト（何れも図示せず）により連結されており、主軸１１は、モータ１４により回転駆動される。
【００１８】
図１乃至図４に示すようにチャック装置は、中空の主軸１の後端に固定されて当該主軸１１内に挿入されたワーク１００の底部（後端部）１００ａの回転中心を当該主軸１１の回転中心に位置決めして支持する支持機構２１（図４）、ワークヘッド６の一側前端近傍に配置されて主軸１１の前端から突出するワーク前端部の切断すべき位置の回転中心を主軸１１の回転中心に位置決めクランプする第１のクランプ機構３０（図１）、ワークヘッド６内前端に配置されて第１のクランプ機構３０により位置決めされたワークの前端近傍をクランプする第２のクランプ機構５０（図４）、ワークヘッド６と第２のクランプ機構５０との間に設けられて第２のクランプ機構５０を主軸１１の前端に連結・開放するクラッチ機構６０（図１、図２、図４）等により構成されている。
【００１９】
図４に示すようにワーク支持機構２１は、ワーク１００の底部１００ａの回転中心を主軸１１の回転中心に位置決めして支持するためのもので、円柱状の受部材２２と、受部材２２を収納し、且つ主軸１１の軸方向に進退自在に支持するハウジング２３と、受部材２２を主軸１１の前端方向に付勢するばね部材としてのコイルスプリング２４とにより構成されている。受部材２２は、前端面に、底部がワーク１００の底部１００ａの外径よりも小径とされ、開口端が底部１００ａの外径よりも大径とされて側面が底部から開口端に向かってテーパ状に拡開する凹部としてのテーパ穴２２ａが設けられ、底面中心に穴２２ｂが貫設されている。尚、図４においてワーク１００のハッチは、省略してある。
【００２０】
ハウジング２３は、有底円筒形状をなし底面中央に軸２３ａが垂設され、受部材２２の穴２２ｂに嵌挿して、当該受部材２２を軸方向に水平に摺動自在に支持している。このハウジング２３の開口端は、主軸１１の後端に固定され、受部材２２のテーパ穴２２ａの中心を主軸１１の回転中心と一致させて支持している。受部材２２の端面とハウジング２３の底面との間にはコイルスプリング２４が縮設されており、受部材２２を主軸１１の前端方向に付勢している。軸２３ａの前端にはワーク１００の前端近傍の切断位置を規制するストッパ２５が交換可能に固定されている。このストッパ２５を代えることでワーク１００の底部１００ａから前端近傍の切断位置までの長さを規定して、ワーク１００の加工長さを設定することができる。
【００２１】
これにより、ワーク１００が主軸１１の前端から挿入され、後端が受部材２２のテーパ穴２２ａに受け入れられて側面に当接し、コイルスプリング２４のばね力に抗して押し込められる際に、テーパ状に縮径する側面により中心方向に案内されて当該後端の回転中心が主軸１１の回転中心に位置決めされ、ストッパ２５により係止される。
【００２２】
図６乃至図８に示すように第１のクランプ機構３０は、フレーム３１の中央に直方体状のガイド部材３２が固定され（図６）、上面から下面まで略正方形の四隅位置に４本の孔３２ａ〜３２ｄが垂直に貫設され、ロッド３３、３４、３３’、３４’が軸受を介して摺動自在に挿通されている（図８）。ロッド３３と３３’、３４と３４’が夫々対角線上に配置され、ロッド３３と３３’の上端がガイド部材３２の上方に配置されたプレート３５に固定され、ロッド３４と３４’の下端がガイド部材３２の下方に配置されたプレート３６に固定されている。
【００２３】
図７に示すように前側の隣り合う２本のロッド３３、３４の各中央位置にラック３７、３８が対向して固定され、ガイド部材３２に回転自在に軸支されたピニオン３９に両側から噛合している。プレート３５が上限位置に、プレート３６が下限位置に位置しているときに、ラック３７の下端がピニオン３９に、ラック３８の上端がピニオン３９に噛合しており、ロッド３３、３３’の下端がガイド部材３２の下面近傍に位置し、ロッド３４、３４’の上端がガイド部材３２の上面近傍に位置している。これにより、上下のプレート３５、３６は、対称に昇降可能とされる。
【００２４】
図６及び図８に示すようにフレーム３１の前面３１ａ中央には上下方向にスリット３１ｂが設けられ、左右両側にガイドレール４０、４０が上下方向に垂直に固定されている。上下一対のアーム４１、４２は、対向して配置され、上側のアーム４１は、一側端が左右のガイドレール４０、４０に夫々４個のスライダ４３に固定されて垂直に昇降自在とされ、且つフレーム３１のスリット３１ａを通してブラケット４４により上側のプレート３５の前端面中央に固定されている。下側のアーム４２についても同様である。
【００２５】
図７及び図８に示すように上下のアーム４１、４２の各他端には夫々スペーサ４４（図８に上側のみ図示）を介して上下一対のクランプ爪４５、４６が対向して垂直に固定されており、対向する端面に半円形状の切欠４５ａ、４６ａが設けられている。これらの切欠４５ａ、４６ａの半径は、ワーク１００の前端のクランプすべき位置の外径に合わせて設定されている。尚、切欠４５ａ、４６ａは、ワーク１００の外周面をクランプできる形状であればよく、上記半円形状に限るものではなく、Ｖ形の切欠でもよい。
【００２６】
上下のアーム４１、４２は、上下のプレート３５、３６に固定されて対称に昇降可能とされており、切欠４５ａと４６ａとによりワーク１００を上下から同時にクランプして当該ワークの回転中心を主軸４の回転中心に一致させて位置決め係止する。図８に示すようにスペーサ４４は、クランプ爪４５の上下、左右位置を調整してワーク１００を係止（クランプ）したときに当該ワーク１００の回転中心を主軸１１の回転中心と一致させるようになっている。クランプ爪４６についても同様である。
【００２７】
図６に示すようにフレーム３１の上板３１ｃに駆動手段としてのシリンダ４７が垂設され、ロッド４８の前端が孔３１ｄを遊貫して上側のプレート３５の上面中央に固定されている。図７に示すようにフレーム３１は、ブラケット４８により移動台３のワークヘッド６の一側前端近傍位置に垂直固定されて、ワークヘッド６と一体で移動可能とされている。図１に示すように第１のクランプ機構３０は、ワークヘッド６に装着されている後述する第２のクランプ機構５０の僅か前方位置に配置され、ワーク１００の加工すべき前端近傍の回転中心を主軸１１の回転中心に位置決めする。この第１のクランプ機構３０は、図６及び図７に示すようにシリンダ４７が短縮するとクランプ爪４５、４６が実線で示す上限位置、下限位置に移動し、伸長するとクランプ爪４５と４６とが中央に向かって対称に移動してワーク１００をクランプする。
【００２８】
図４及び図５に示すように第２のクランプ機構５０は、円筒形状の外筒体５１内に円筒形状の内筒体５２が軸受５３により回転自在、且つ軸方向不動に軸支されている。内筒体５２の内径は略中央から後部が前部よりも僅かに大径とされて段差面５２ａをなし、後部内周面５２ｂが主軸１１の前端部に外周面１１ｂと僅かな間隙を存して軸方向に移動自在に外装されている（図５）。ホルダ５４は、外径が内筒体５２の前部の内径よりも僅かに小径の円筒体をなし、後端に内筒体５２の後部の内径よりも僅かに小径のフランジ５４ａが同心的に形成されている。
【００２９】
ホルダ５４は、円筒状をなし、内筒体５２に収納され、図５に示すようにフランジ５４ａが主軸１１の前端面１１ａと内筒体５２の段差面５２ａとの間の環状空間に径方向に僅かな間隙（１ｍｍ程度）を存し、軸方向に摺接する程度の間隙を存して収納されている。フランジ５４ａには孔５４ｂが周方向に複数等配されて設けらており、夫々コイルスプリング５５が収納されている（図５）。これらのコイルスプリング５５は、一端が孔５４ｂの端面に圧接し、他端が主軸１１の前端面１１ａに圧接してフランジ５４ａの前端面を段差面５２ａに僅かなばね力で圧接させている。これにより、ホルダ５４は、主軸１１の前端に当該主軸１１の回転中心に対して垂直な面内で全方向に移動（変位）可能とされ、且つ移動した状態でフランジ５４ａの後端面が主軸１１の前端面１１ａに当接可能とされる。
【００３０】
図３及び図４に示すようにホルダ５４の内周面にはワーク１００の前端部を締め付けて保持するクランプ部材５６、５７、５８が周方向に配置されており、２つのクランプ部材５６、５６と１つのクランプ部材５７は、周方向に等配されてワーク１００の外周面を周方向に等間隔で３箇所で支持するように配置され、２つのクランプ部材５８がクランプ部材５７の両側近傍に配置されている。
【００３１】
クランプ部材５６は、固定部材例えば、固定パッド（以下「固定パッド５６」という）で、ホルダ５４の回転中心から当接部５６ａまでの距離がワーク１００の外周面の半径位置に設定されており、ワーク１００の外周面が当接したときに当該ワーク１００の回転中心をホルダ５４の回転中心に一致させるようになっている。クランプ部材５７、５８は、可動部材例えば、クランプシリンダ（以下「クランプシリンダ５７、５８」という）で当接部５７ａ、５８ａがエアにより半径方向に変位可能とされ、エアが供給されたときにワーク１００の外周面を押して２つの保持部材５６、５６に圧接させる。これにより、ワーク１００をホルダ５４にクランプし、且つその回転中心をホルダ５４の回転中心に一致させることができる。ホルダ５４の前端には、ワーク１００が遊貫する環状の端板５９（図３、図４）が設けられている。
【００３２】
尚、クランプ部材は、２個の固定部材（固定パッド５６、５６）と、１個の可動部材（クランプシリンダ５７）の３個あればよく、クランプシリンダ５７の両側に配置されている２個のクランプシリンダ５８は、必ずしも必要ではない。
【００３３】
図３、図４及び図９に示すようにクラッチ機構６０を構成する支持機構６１は、ワークヘッド６の前後両側部に配置されている。この支持機構６１は、上下２本のロッド６２がワークヘッド６の側面にブラケット６３を介して主軸１１の軸方向に水平に摺動自在に支持されており、各前端に第２のクランプ機構５０の外筒体５１の側部が固定されている。２本のロッド６２、６２は、略中央部がブラケット６４で固定され、当該ブラケット６４にピン６５が固定されている。図３に示すようにアーム６６は、門型をなしてワークヘッド６を架橋し、両側部６６ａの略中央が夫々ワークヘッド６の側部に設けられたピン６７に回動自在に軸支され、下端に設けられた切欠６６ｂ（図３、図９）がブラケット６４のピン６５に回動自在に係合されている。アーム６６の上部６６ｃの中央部がワークヘッド６の上面後端に設置された駆動手段としてのシリンダ６８のピストンに連結されている。
【００３４】
アーム６６は、ピストン６８の進退に応じてピン６７を支点として揺動し、ロッド６２を駆動して第２のクランプ機構５０の外筒体５１を主軸１１の軸方向に駆動し、内筒体５２と協働してホルダ５４を主軸１１の前端面に連結し、又は開放（連結を解除）する。即ち、シリンダ６８のピストンが縮退すると、図４に示す外筒体５１が前方に押し出されて図５に示す内筒体５２の段差面５２ａがホルダ５４のフランジ５４ａの主軸１１の前端面１１ａへの締め付けを解除する。これにより、ホルダ５４が主軸１１から切り離されて自由な状態となり、主軸１１の回転中心に対して垂直面内で移動（変位）可能となる。シリンダ６８のピストンが伸長すると外筒体５１が後方に引き込まれて、内筒体５２の段差面５２ａがホルダ５４のフランジ５４ａを主軸１１の前端面１１ａに締め付けて固定（クランプ）する。これにより、ホルダ５４が主軸１１の前端面１１ａに固定されて一体に回転可能とされる。
【００３５】
以下に作用を説明する。
図１及び図２に示すようにワーク１００が不図示のワーク供給装置により搬送されてワークヘッド６の前方に水平に、且つその回転中心が主軸１１の回転中心と略一致して配置される。第１のクランプ機構３０は、図７に実線で示すようにクランプ爪４５、４６が上下に開いて開放されており、第２のクランプ機構５０は、クランプシリンダ５７、５８の当接部５７ａ、５８ａ（図３）が後退して開放されている。
【００３６】
次いで、ワーク装着装置７が左方に前進してワーク１００に軸７１を挿入し、更に前進して第１のクランプ機構３０のクランプ爪４５、４６、及び第２のクランプ機構５０の固定パッド５６、クランプシリンダ５７、５８間を遊貫させて主軸１１内に挿入する。図４に示すようにワーク１００は、底部１００ａの周縁部が受部材２２のテーパ穴２２ａに入り込み、コイルスプリング２４のばね力に抗して押し込められる。このとき底部１００ａの周縁部がテーパ穴２２ａのテーパ面をなす側面により中心方向に案内され、その回転中心が主軸１１の回転中心に位置決めされ、ストッパ２５に係止される。ワーク１００は、底部１００ａが係止された状態において前端部の切断すべき位置Ｃ（図４）が位置決めされる。
【００３７】
次に、図６に示す第１のクランプ機構３０のシリンダ４７が伸長して図７に２点鎖線で示すように上下のクランプ爪４５、４６がワーク１００の前端の切断すべき位置Ｃの近傍をクランプし、その回転中心を主軸１１の回転中心Ｏに位置決めする。ワーク１００は、底部１００ａの回転中心が支持機構２１により主軸１１の回転中心に位置決め係止されており、従って、ワーク１００の回転中心が主軸１１の回転中心に位置決めされる。この後、ワーク装着装置７が右方に後退してワーク１００から離隔し、図１に実線で示す元の位置に停止する。
【００３８】
次いで、図３及び図４に示す第２のクランプ機構５０のクランプシリンダ５７、５８の当接部５７ａ、５８ａがエアにより突出してワーク１００の前端近傍を２つの固定パッド５６の当接部５６ａに押し付けてクランプする。前述したようにワーク１００は、長尺薄肉の管体であることで全長で数ミリ程度の曲がりが発生している虞がある。従って、第１のクランプ装置３０から僅かに離れている第２のクランプ機構５０の位置におけるワーク１００の回転中心は、第１のクランプ機構３０の位置における回転中心から僅かにずれた位置にある。第２のクランプ機構５０は、ホルダ５４が主軸１１の回転中心に対して垂直な面内で移動可能とされていることで、前記回転中心のずれに応じて主軸１１の回転中心に対して垂直方向に移動する。これにより、第１のクランプ機構３０と第２のクランプ機構５０との間におけるワーク１００の回転中心の主軸１１の回転中心に対するずれが吸収される。
【００３９】
次いで、図９に示すシリンダ６８が伸長してレバー６６、ロッド６２を介して図４に示す第２のクランプ機構５０の外筒体５１と内筒体５２とを一体に左方に移動させ、図５に示すように内筒体５２の段差面５２ａによりホルダ５４のフランジ５４ａを主軸１１の前端面１１ａに締め付け、当該主軸１１に第２のクランプ機構５０を連結する。次いで、図６に示す第１のクランプ機構３０のシリンダ４７を短縮させ、図７に実線で示すように上下のクランプ爪４５、４６をワーク１００の前端部から離隔させてクランプを開放する。この状態において、図４に示すようにワーク１００は、主軸１１内に収納され前端部の切断すべき位置Ｃが第２のクランプ機構５０の前端から突出し、且つ前記切断すべき位置Ｃの回転中心が主軸１１の回転中心と一致して当該主軸１１に固定されている。
【００４０】
次いで、図１及び図２に示すモータ１４により主軸１１が回転駆動され、ワーク１００が一体に回転する。次いで、切断装置８が移動して、図７に示すように回転する切断砥石８１により回転するワーク１００の前記位置Ｃを切断する。これにより、ワーク１００が途中で曲がっている場合でも切断位置Ｃを回転中心に垂直な面で切断することができる。また、ワーク１００がセラミック管のような脆い部材で形成されている場合でも切り口を破損させることなく切断することが可能となる。図１に示すように切断装置８は、切断砥石８１の前側にスペーサ８２を介して加工砥石８３が装着されており、ワーク１００の先端部を切断した後、切断位置Ｃから所定長さ（例えば、２０ｍｍ程度）の間を回転する加工砥石８３により外径加工を行い、所定の外径に加工する。
【００４１】
次いで、面取装置９の面取砥石９１によりワーク１００の前記切断した切り口の面取り加工を行う。このようにして、ワーク１００を所定の長さに加工する。尚、ワーク１００が途中で曲がっている場合の前端部の切断、外径加工、面取り等の加工量は、当該ワーク１００の外周部の偏りが最小となる平均的な加工量である。
【００４２】
尚、上記実施形態においては、加工機として旋盤に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、他の研削盤等の工作機械にも適用し得ることは勿論である。
【００４３】
また、ワークとしては、上述した長尺薄肉の試験管様に限るものではなく、全長で数ミリ程度の曲がりと、若干（０．５ｍｍ程度）の真円度誤差のある中実体又円筒体でもよいことは勿論である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、旋盤等の加工機において、ワークが長尺薄肉管等である場合の加工部位の回転中心を主軸の回転中心に位置決めすることができ、前記加工部位の切断、面取り加工等を良好に行うことが可能となる。特に、長尺薄肉で曲がりのあるような管体や試験管様の有底円筒体や、脆い材質で形成されているセラミック管等の開口端の切断加工や開口端の面取り加工等を良好に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチャック装置を適用した旋盤の平面図である。
【図２】図１に示す旋盤の正面図である。
【図３】図１に示すワークヘッドの一部切欠端面図である。
【図４】図３に示すワークヘッドの矢線ＩＶ―ＩＶに沿う断面図である。
【図５】図４に示す第２のクランプ機構の内筒体とホルダと主軸の前端面との一部拡大図である。
【図６】図１に示す第１のクランプ機構の側面図である。
【図７】図６に示す第１のクランプ機構の矢線ＶＩＩ―ＶＩＩに沿う断面図である。
【図８】図７に示す第１のクランプ機構の矢線ＶＩＩＩ―ＶＩＩＩに沿う断面図である。
【図９】図２に示すワークヘッドの拡大図である。
【符号の説明】
１　旋盤（加工機）
２　基台
３、４、５　移動台
６　ワークヘッド
７　ワーク装着装置
８　切断装置
９　面取装置
１１　主軸
２１　支持機構
３０　第１のクランプ機構
４５、４６　クランプ爪
５０　第２のクランプ機構
５１　外筒体
５２　内筒体
５４　ホルダ
５４ａ　フランジ
５６　固定パッド（クランプ部材）
５７、５８　クランプシリンダ（クランプ部材）
６０　クラッチ機構
６１　支持機構
１００　ワーク（セラミック管）

Claims (9)

1. 加工機のワークヘッドに回転自在に軸支された中空の主軸にワークを挿入し、前記主軸の前端から突出させた前記ワークの加工すべき前端近傍をクランプして前記主軸と一体に回転させるチャック装置であって、
   前記主軸の後端に設けられ前記ワークの後端部を受け入れてその回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めして支持する支持機構と、
   前記主軸の前方に配置され、前記ワークの加工すべき前端近傍をクランプしてその回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めし、加工時に前記クランプを開放する第１のクランプ機構と、
   前記主軸の前端に当該主軸の回転中心に対して垂直面内で移動可能に配置され、前記第１のクランプ機構により位置決めされた前記ワークの前端近傍をクランプする第２のクランプ機構と、
   前記ワークヘッドと前記第２のクランプ機構との間に設けられて前記第２のクランプ機構を前記主軸に連結・開放するクラッチ機構と
   を備えたことを特徴とするチャック装置。
2. 前記支持機構は、
   ワーク後端部の受け口がテーパ状に開口し、前記ワーク後端部の回転中心を主軸の回転中心に案内して支持する受部材と、
   前記主軸の後端に固定され前記受部材を収納して軸方向移動自在に支持するハウジングと、
   前記ハウジングと前記受部材との間に縮設されて前記受部材を前記主軸の前方側に付勢する弾性部材と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
3. 前記第１のクランプ機構は、
   対向する端面に前記ワークの前端近傍外周面をクランプする略半円形又はＶ形の切欠が設けられ、前記主軸の回転中心に対して垂直面内で対称に近接・離隔可能に配置され、前記ワークをクランプしてその回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めする一対のクランプ爪と、
   前記各クランプ爪を支持して対称に近接・離隔させる支持機構と、
   前記支持機構を駆動して前記ワークをクランプ・開放する駆動手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
4. 前記第２のクランプ機構は、
   前記ワークヘッドの前端に前記主軸の軸方向に進退可能に配置された外筒体と、
   前記外筒体内に回転自在且つ軸方向に移動不能に軸支され、前記主軸の前端に僅かな間隙を存して外装される内筒体と、
   後端外周面にフランジが設けられた円筒状をなし、前記内筒体に収納され且つ前記フランジが前記内筒体の内周面に設けられた段差面と前記主軸の前端面との間に収納されて前記主軸の回転中心に垂直な面内で移動自在とされ、前記段差面により前記フランジが押動されて前記主軸の前端面に圧接可能とされ、前記ワークが遊貫されるホルダと、
   前記ホルダの内周面に設けられ、前記ワークの前端近傍をクランプして前記ホルダの中心位置に保持する複数のクランプ部材と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
5. 前記複数のクランプ部材は、
   前記ホルダの回転中心から前記ワークの外周面半径と同一円周上に周方向に３個等配され、その中の２個のクランプ部材が固定パッドとされて前記ワークの外周面を係止し、残りの１個のクランプ部材がクランプシリンダとされて前記ワークを前記固定パッドに押し付けて位置決め固定することを特徴とする請求項４に記載のチャック装置。
6. 前記クラッチ機構は、
   前記第２のクランプ機構を前記ワークヘッドに前記主軸の軸方向に移動自在に支持する支持機構と、
   前記第２のクランプ機構を進退させて前記主軸の前端面に連結・開放する駆動手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
7. 前記ワークは、長尺薄肉の有底の管体である
   ことを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。
8. 加工機のワークヘッドに回転自在に軸支された中空の主軸にワークを挿入し、前記主軸の前端から突出させた前記ワークの加工すべき前端近傍をクランプして前記主軸と一体に回転させて加工するワークの加工方法であって、前記主軸の後端に設けられた支持手段により前記ワークの後端の回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めして支持し、
   前記主軸の前方に配置された第１のクランプ手段により前記ワークの加工すべき前端近傍をクランプしてその回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めし、
   前記主軸の前端に当該主軸の回転中心に対して垂直面内で移動可能に配置された第２のクランプ手段により前記第１のクランプ手段により位置決めされた前記ワークの前端近傍をクランプし、
   前記ワークヘッドと前記第２クランプ手段との間に設けられたクラッチ手段により前記第２クランプ手段を前記主軸に連結して前記ワークの回転中心を前記主軸の回転中心に位置決めし、前記第１のクランプ手段によるクランプを開放して前記ワークの前端部を加工することを特徴とするワークの加工方法。
9. 前記ワークは、長尺薄肉の有底の管体である
   ことを特徴とする請求項８に記載のワークの加工方法。

Images