JP2005199404A - 回転センタ、押圧力制御装置、旋盤、旋削方法、及び旋削加工品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
より高い精度で押圧力を制御しつつ旋削対象物を切削することができる回転センタや旋盤を提供する。
【解決手段】
回転センタ２０は、旋削対象物に押圧力を作用させる回転自在のセンタ軸部２１と、前記押圧力を検出する押圧力検出器２６と、押圧力を発生する押圧力発生器２７とを有する。押圧力検出器２６は、センタ軸部２１の軸心Ｓ上に配設されると共に、センタ軸部２１と押圧力発生器２７との間に位置している。センタ軸部２１には、軸心Ｓと同心のモールステーパ２１ｄが形成されている。回転センタ２０は旋盤に設けられる。また、この旋盤に、前記旋削対象物の座屈量を計測する座屈量計測装置と、前記押圧力を制御する押圧力制御部とを設けると好適である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、旋削対象物を旋削するために用いられる回転センタ、押圧力制御装置、旋盤、並びに、旋削方法及び旋削加工品の製造方法に関する。

ワーク（旋削対象物）を回転させて切削するための旋盤は、一般に、ワークの一端を保持しワークを回転させる主軸と、ワークの他端を回転自在に支持する回転センタと、回転するワークを切削する刃物とを備えている。

回転センタは水平移動できる心押し台に設けられており、押圧する力（以下、「押圧力」と言う）を回転センタによってワークに作用させ、ワークを支持している。ここで、この押圧力が不適当であり、過度に大きい場合には、その押圧力によってワークが座屈してしまう。すなわち、撓み（曲がり）が発生して永久歪みが発生したり、振れが発生してしまうという問題がある。他方、押圧力が小さい場合には、ワークを確実に支持できないという問題がある。

ここで、ワークへの押圧力は、心押し台をスライド移動させて設定しており、心押し台の水平移動の機構としては、ねじ送り手動式や油圧式、空圧式などが知られている。ねじ送り手動式は、主軸と心押し台との間に設けられたねじ棒を利用し、作業者が心押し台に設けられたハンドルを回転させることによって、心押し台の回転センタをワークに当接させる。そして、ハンドルの抵抗力を感じた作業者自身が判断して心押し台を固定し、押圧力を設定する。また、油圧式及び空圧式は、流体の流量バルブ開度やシリンダーの径、圧力ポンプの吐出圧力によって、押圧力を設定する。

しかしながら、ねじ送り手動式旋盤では、作業者の技倆に基づいて押圧力が設定されるため、必ずしも高い精度は得られない。また、油圧式及び空圧式旋盤では、発生する圧力が高すぎて、微小な押圧力の制御は困難である。

そこで、心押し台に送りモータを設け、この送りモータの出力トルクによって押圧力を制御する旋盤が提案されている。この旋盤は、ワークの材質に応じて異なる出力トルクを設定し、材質に適した押圧力を旋削対象物に作用させようとするものである（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、ワークには個体差があり、作業環境も常に同一とは限らない。また、旋削により旋削対象物の形状が変化し、旋削開始時に設定した押圧力が、旋削開始後に適当な押圧力でなくなる虞もある。このため、モータの出力トルクによって押圧力を制御する旋盤を用いても、高い精度で押圧力を制御することができないという問題があった。従って、高い精度の旋削加工品を製造することは困難であり、歩留まりの低下は避けられなかった。

特に、画像形成装置に用いられる円筒形の定着ローラなどは、立ち上がり加熱エネルギを低減するために薄肉化が図られているものの、薄肉にすると定着ローラが座屈し易くなる。このため、押圧力の制御をより高精度で行う必要があり、薄肉化にも特定の限界があった。現実には、従来の旋盤を用いた場合、定着ローラの座屈量を３０ｍｍ以下に抑制して肉厚を０．４ｍｍ以下に加工することは極めて困難であった。
特開平６−５５３１０号公報（第３−４頁、図１）

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、より高い精度で押圧力を制御しつつ旋削対象物を切削することができる回転センタ、押圧力制御装置、旋盤、切削方法、及び旋削加工品の製造方法の提供を目的としている。

前記課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、回転自在のセンタ軸部を備え、一端が主軸に保持された旋削対象物の他端に、前記センタ軸部で押圧力を作用させつつ前記旋削対象物を支持する回転センタであって、前記押圧力を検出する押圧力検出器を有することを特徴とする回転センタである。

このように構成された請求項１に記載のものは、旋削対象物に作用する押圧力を前記押圧力検出器で検出することができるため、前記旋削対象物への押圧力の調整を容易に且つ確実に行うことができる。

また、請求項２に記載された発明は、前記押圧力検出器は、前記センタ軸部の軸心上に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の回転センタである。

このように構成された請求項２に記載のものは、前記押圧力検出器が前記センタ軸部の軸心上に配設されているため、前記旋削対象物に作用した押圧力の反作用を分散させず、直接的に前記圧力検出器に入力させることができる。このため、前記旋削対象物に作用している押圧力を、より正確に検出することができる。

また、請求項３に記載された発明は、前記センタ軸部には、該センタ軸部の軸心と同心のモールステーパが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転センタである。

このように構成された請求項３に記載のものは、前記モールステーパを用いて前記旋削対象物を支持することができるため、前記他端の変形を低減することができる。

また、請求項４に記載された発明は、前記センタ軸部に螺着され、回動されることによって前記モールステーパの嵌着物に当接する取外しネジを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転センタである。

このように構成された請求項４に記載のものは、前記取外しネジを回動させて前記嵌着物に当接させ、これにより前記嵌着物を前記モールステーパから取り外すことができる。

従って、前記嵌着物と前記モールステーパとが堅固に嵌着されても、前記嵌着物の取り外しを容易に行うことができる。

また、請求項５に記載の発明は、前記センタ軸部を回転自在に保持し、前記軸心と平行に延びる延設溝を有する軸受け部材と、前記軸受け部材を収容する外胴部材と、前記外胴部材の周方向から前記延設溝に挿入され、前記軸受け部材の回転を規制する係止部材と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転センタである。

このように構成された請求項５に記載のものは、前記外胴部材の周方向から挿通された係止部材によって前記軸受け部材の回転を規制できる。しかも、前記延設溝が前記軸心と平行に延びているため、前記軸受け部材は、前記軸心方向へのスライド移動が可能である。

従って、この回転センタによれば、前記軸受け部材が前記軸心方向にのみスライド移動するため、前記センタ軸部の回転による影響が低減され、より正確に前記押圧力を検出することができる。

また、請求項６に記載された発明は、前記軸受け部材と前記外胴部材との間に介在し、前記軸受け部材を前記主軸方向に付勢する弾性体を有することを特徴とする請求項５に記載の回転センタである。

このように構成された請求項６に記載のものは、前記弾性体が前記軸受け部材を前記主軸方向に付勢するため、前記回転センタの不使用時における前記押圧力検出器への荷重を無くすことができる。

また、請求項７に記載された発明は、前記弾性体は、コイルスプリングであることを特徴とする請求項６に記載の回転センタである。

このように構成された請求項７に記載のものは、前記弾性体がコイルスプリングであるため、安価に且つ確実に、前記軸受け部材を付勢することができる。

また、請求項８に記載された発明は、前記外胴部材には、前記押圧力検出器の配線を該外胴部材の外部まで通ずるための連通孔が周方向に向けて形成されており、前記連通孔にはシール剤が充填されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の回転センタである。

このように構成された請求項８に記載のものは、前記連通孔にシール剤が充填されているため、回転センタ内への異物の侵入を防止することができる。

また、請求項９に記載された発明は、前記センタ軸部に押圧力を作用させる押圧力発生器を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転センタである。

このように構成された請求項９に記載のものは、前記押圧力発生器によって前記センタ軸部に所望の押圧力を作用させることができ、これにより、前記旋削対象物への押圧力を制御することができる。

また、請求項１０に記載された発明は、前記押圧力検出器は、前記センタ軸部と前記押圧力発生器との間に介在することを特徴とする請求項９に記載の回転センタである。

このように構成された請求項１０に記載のものは、前記押圧力検出器が前記センタ軸部と前記押圧力発生器との間に介在するため、前記押圧力発生器によって発生する前記押圧力を、より正確に検出することができる。

また、請求項１１に記載された発明は、前記押圧力発生器は、圧電素子、モータ、油圧器、又は空圧器のいずれか一つを有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の回転センタである。

このように構成された請求項１１に記載のものは、圧電素子、モータ、油圧器、又は空圧器のいずれか一つによって容易に前記押圧力を発生させることができる。

また、請求項１２に記載された発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転センタと、前記回転センタに押圧力を作用させる押圧力発生器と、前記押圧力検出器が検出した押圧力の検出結果に基づいて、前記押圧力発生器が発生する押圧力を制御する押圧力制御部と、を有することを特徴とする押圧力制御装置である。

このように構成された請求項１２に記載のものは、前記押圧力制御部を有するため、前記押圧力検出器の検出結果に基づいて、前記押圧力発生器の前記回転センタへの押圧力を制御し、これにより、前記旋削対象物への押圧力を制御することができる。このため、高い精度の旋削加工品を製造することができる。

また、請求項１３に記載された発明は、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の回転センタと、前記押圧力検出器が検出した押圧力の検出結果に基づいて、前記押圧力発生器が発生する押圧力を制御する押圧力制御部とを有することを特徴とする押圧力制御装置である。

このように構成された請求項１３に記載のものは、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の回転センタを有するため、該回転センタに設けられた押圧力検出器の検出結果に基づいて、前記押圧力発生器の前記センタ軸部への押圧力を制御することができる。従って、高い精度の旋削加工品を製造することができる。

また、請求項１４に記載された発明は、前記旋削対象物の座屈量を計測する座屈量計測装置を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の押圧力制御装置である。

このように構成された請求項１４に記載のものは、旋削対象物の座屈量を計測し、適当な押圧力を決定することができる。

また、請求項１５に記載された発明は、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の回転センタ、又は請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の押圧力制御装置を有することを特徴とする旋盤である。

このように構成された請求項１５に記載のものは、旋削対象物に作用する押圧力を前記押圧力検出器で検出することができ、前記押圧力の調整を、容易に且つ確実に行うことができる旋盤である。

また、請求項１６に記載された発明は、旋盤の主軸に一端が保持された旋削対象物の他端に、押圧力を作用させつつ該旋削対象物を支持する工程と、前記押圧力を検出し、該検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつ前記旋削対象物を旋削する工程と、を含むことを特徴とする旋削方法である。

この旋削方法によれば、前記押圧力を検出し該検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつ前記旋削対象物を旋削する工程を含むため、旋削中も適当な押圧力を維持することができ、より精度の高い旋削加工が可能となる。

また、請求項１７に記載された発明は、前記旋削対象物の座屈量を計測する工程を含み、該計測結果に基づき決定された押圧力となるように前記制御を行うことを特徴とする請求項１６に記載の旋削方法である。

この旋削方法によれば、前記旋削対象物の座屈量を計測する工程を含み、該計測結果に基づき決定された押圧力となるように前記制御を行うため、個々の旋削対象物に対し、より適当な押圧力で旋削することができる。

また、請求項１８に記載された発明は、旋盤の主軸に一端が保持された旋削対象物の他端に、押圧力を作用させつつ該旋削対象物を支持する工程と、前記押圧力を検出し、該検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつ前記旋削対象物を旋削して旋削加工品を製造する工程と、を含むことを特徴とする旋削加工品の製造方法である。

この旋削加工品の製造方法によれば、前記押圧力を検出し、該検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつ前記旋削対象物を旋削して旋削加工品を製造する工程を含むため、旋削加工中も適当な押圧力を維持することができ、より精度の高い旋削加工品を製造することができる。

また、請求項１９に記載された発明は、前記旋削対象物の座屈量を計測する工程を含み、該計測結果に基づき決定された押圧力となるように前記制御を行うことを特徴とする請求項１８に記載の旋削加工品の製造方法である。

この旋削加工品の製造方法によれば、前記旋削対象物の座屈量を計測する工程を含み、該計測結果に基づき決定された押圧力となるように前記制御を行うため、個々の旋削対象物に対して適当な押圧力で旋削することができ、より精度の高い旋削加工品を製造することができる。

また、請求項２０に記載された発明は、前記旋削加工品は、定着ローラであることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の旋削加工品の製造方法である。

この旋削加工品の製造方法によれば、前記旋削加工品として定着ローラを製造するため、より高精度で薄肉の定着ローラを製造することができる。

本発明の回転センタ、押圧力制御装置、又は旋盤によれば、旋削対象物に作用する押圧力を前記押圧力検出器で検出することができるため、前記旋削対象物への押圧力の調整を容易に且つ確実に行うことができる。

また、本発明の旋削方法によれば、前記押圧力を検出し該検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつ前記旋削対象物を旋削する工程を含むため、旋削中も適当な押圧力を維持することができ、より精度の高い旋削加工が可能となる。

また、本発明の旋削加工品の製造方法によれば、前記押圧力を検出し、該検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつ前記旋削対象物を旋削して旋削加工品を製造する工程を含むため、旋削加工中も適当な押圧力を維持することができ、より精度の高い旋削加工品を製造することができる。

本発明の実施の形態を、図を参照しつつ説明する。

図１に示す本実施形態の旋盤１０は、ワーク（旋削対象物）Ｗを旋削するためのものである。ここで「旋削」とは、ワークＷを回転させ、これに刃物等を接触させてワークＷの一部を削り取ることをいい、研削加工やねじ切り加工も含まれる。

旋盤１０は、図１に示したように、ベッド１２上に設けられた主軸台１４及び心押し台１６を有し、この主軸台１４と心押し台１６との間にワーク（旋削対象物）Ｗが支持されるようになっている。更に、旋盤１０には、ワークＷの座屈量を計測する座屈量計測装置３０と、測定モジュール４２及びコンピュータ４４を備える押圧力制御部４０とが設けられている。

主軸台１４は、ワークＷの一端Ｗａを保持してワークＷを回動させる主軸１４ａを有している。この主軸１４ａはチャック１４ｂを備えており、これによりワークＷの一端Ｗａを把持することができるようになっている。

心押し台１６は、ベッド１２上を水平移動できるようになっている。また、心押し台１６には、ワークＷの他端Ｗｂに押圧する力（以下、「押圧力」と言う）を作用させつつワークＷを支持する回転センタ２０が取り付けられている。

図２に示すように、回転センタ２０は、センタ軸部２１と、軸心Ｓを回転中心としてセンタ軸部２１を回転自在に保持する軸受けホルダ（軸受け部材）２２と、軸受けホルダ２２を収容する円筒状の外胴部材２３とを備えている。

心押し台１６には、主軸１４ａと対向する位置に取付孔１６ａが設けられており、外胴部材２３からは、この取付孔１６ａに挿入されるシャンク２３ａが延設している。シャンク２３ａは細長い円錐台形状を呈し、その外周面がモールステーパとなっている。他方、取付孔１６ａは、その内周面がモールステーパとなっており、シャンク２３ａと堅固に嵌着するようになっている。

センタ軸部２１は、軸受けホルダ２２に挿入された挿入部２１ａと、外胴部材２３の外部に突出するワーク支持部２１ｂとからなり、異径且つ同心の複数の円柱が連設したような外形を呈している。ワーク支持部２１ｂの先端には円錐形の第一テーパ部２１ｃが形成されており、この第一テーパ部２１ｃは、センタ軸部２１の軸心Ｓと同心となっている。すなわち、第一テーパ部２１ｃが形成する円錐面の軸心は、センタ軸部２１の軸心Ｓと一致する構成となっている。

また、センタ軸部２１は、ワーク支持部２１ｂに形成された円錐台形状の第二テーパ部２１ｄを有している。第二テーパ部２１ｄの外周面はモールステーパを形成しており、このモールステーパの軸心はセンタ軸部２１の軸心Ｓと同心となっている。すなわち、第二テーパ部２１ｄが形成する円錐面の軸心は、センタ軸部２１の軸心Ｓと一致する構成となっている。

センタ軸部２１のワーク支持部２１ｂには、第二テーパ部２１ｄ（モールステーパ）に嵌着した嵌着物を取り外すための取外しネジ２１ｇが螺着されている。取外しネジ２１ｇは柄の部分が平板状となっており、緩める方向に回動させると前記嵌着物に当接するようになっている。これにより、堅固に嵌着した嵌着物を容易に取り外すことができるようになっている。

軸受けホルダ２２は略円筒形を呈し、外胴部材２３内にスライド可能に嵌め込まれた状態となっている。回転センタ２０には、軸受けホルダ２２の回転を規制する係止ピン２３ｂ（係止部材）が設けられている。係止ピン２３ｂは、外胴部材２３に設けられた嵌合孔２３ｃに周方向から挿通され固定されている。また、係止ピン２３ｂは、軸受けホルダ２２の外周壁に設けられた延設溝２２ａ内に挿入されている。この延設溝２２ａは軸心Ｓと平行に延びており、これにより、軸受けホルダ２２が軸心Ｓ方向にスライド移動できるようになっている。

また、軸受けホルダ２２と挿入部２１ａとの間にはベアリング２４、２４が介装されており、これにより、センタ軸部２１が滑らかに回転できるようになっている。

挿入部２１ａの後端部２１ｆ近傍には、ベアリング２４を所定位置に留めておくためのベアリング係止板２１ｅが取り付けられている。ベアリング係止板２１ｅと後端部２１ｆとの間には空間が形成されており、ベアリング係止板２１ｅとセンタ軸部２１とが干渉しないようになっている。

また、回転センタ２０は、軸受けホルダ２２と外胴部材２３との間に介在するコイルスプリング（弾性体）２５を有している。軸受けホルダ２２には、軸心Ｓと平行に形成されたスプリング配設孔２２ｂが設けられており、コイルスプリング２５がこのスプリング配設孔２２ｂ内に挿入されている。また、コイルスプリング２５の一端は外胴部材２３に固着されており、これにより、コイルスプリング２５は軸受けホルダ２２を主軸１４ａ方向に付勢するようになっている。

更に、回転センタ２０は、ワークＷに作用する押圧力を検出するための押圧力検出器２６と、ワークＷ方向に向けて押圧力を作用させる押圧力発生器２７とを備えている。この押圧力検出器２６及び押圧力発生器２７は、共に軸心Ｓ上に配設されている。

押圧力検出器２６は、例えばロードセル（荷重変換器）からなり、センタ軸部２１と押圧力発生器２７との間に介在している。この押圧力検出器２６が検出した押圧力の検出結果は、電気信号（以下、「押圧力信号」と言う。）として、配線２８を介し測定モジュール４２に入力されるようになっている。

押圧力発生器２７は、圧電素子（ピエゾ）を有するピエゾアクチュエータからなり、配線２８からの印加電圧によって、センタ軸部２１方向への押圧力を発生することができるようになっている。なお、本実施形態では、押圧力発生器２７は圧電素子を有しているが、押圧力発生器２７は押圧力を発生させることができれば良く、例えば、モータ、油圧器、空圧器を有する押圧力発生器２７から構成しても良い。

押圧力検出器２６及び押圧力発生器２７と測定モジュール４２とを接続する配線２８は、外胴部材２３に設けられた挿通孔２３ｄに挿通されている。この挿通孔２３ｄは、外胴部材２３の周方向に向けて形成されており、挿通孔２３ｄにはシール剤２３ｅが充填されている。

また、押圧力検出器２６及び押圧力発生器２７は検出器ホルダ２９に保持されており、この検出器ホルダ２９のシャンク２３ａ側には、ネジ穴２９ａが設けられている。他方、シャンク２３ａには、軸心Ｓ上にボルト挿通孔２３ｆが設けられており、ボルト挿通孔２３ｆに軸長ボルト２９ｂが挿通されている。この軸長ボルト２９ｂの先端部はネジ穴２９ａに螺着されており、これにより、検出器ホルダ２９がシャンク２３ａ側に引き寄せられて位置決めされ、押圧力検出器２６及び押圧力発生器２７の位置ズレが防止されるようになっている。

この押圧力検出器２６は、回転センタ２０の不使用時には、ベアリング係止板２１ｅと非接触となっている。すなわち、コイルスプリング２５の付勢力によってセンタ軸部２１が主軸１４ａ方向に付勢され、押圧力検出器２６とベアリング係止板２１ｅとの間に微小な隙間が形成されるようになっている。

このような構成を有する回転センタ２０は、図３に示すように、円筒状のワークＷを第一テーパ部２１ｃに係合させて支持することができる。これによれば、別途のアタッチメントを必要とせず、容易にワークＷを支持することができる。

ワークＷの口径が大きく第一テーパ部２１ｃと係合させることができない場合には、図４（ｂ）に示すように、ワークＷを、アタッチメント５０を介してセンタ軸部２１で支持することができる。このアタッチメント５０は、図４（ａ）に示すように、第二テーパ部２１ｄと嵌着する内周面５０ａと、ワークＷを支持するためのテーパ面５０ｂとを有している。内周面５０ａはモールステーパとなっており、これによって、内周面５０ａと第二テーパ部２１ｄとが堅固に嵌着するようになっている。このため、センタ軸部２１にモールステーパが形成された回転センタ２０によれば、アタッチメント５０を堅固に嵌着させることができ、アタッチメント５０を介在させてもワークＷを確実に支持することができる。

ワークＷの口径が大きく且つ肉厚が薄い場合には、図５（ｂ）に示すように、アタッチメント５２を介して、センタ軸部２１でワークＷを支持することができる。アタッチメント５２は、図５（ａ）に示すように、第二テーパ部２１ｄと嵌着する内周面５２ａと、ワークＷを支持するためのテーパ面５２ｂとを有している。内周面５２ａはモールステーパとなっており、これによって、内周面５２ａと第二テーパ部２１ｄとが堅固に嵌着するようになっている。また、このアタッチメント５２は、テーパ面５２ｂもモールステーパとなっている。このため、テーパ面５２ｂに嵌着させたワークＷの他端Ｗｂが拡開しにくく、薄肉のワークＷであっても、他端Ｗｂの変形を抑制することができる。

図１に示したように、座屈量計測装置３０は、投光器３０ａと投光器３０ａの出射光を受光する受光器３０ｂとを有しており、ワークＷの座屈量（撓み量）を計測できるようになっている。この座屈量計測装置３０によって得られた計測結果は、電気信号（以下、「座屈量信号」と言う。）として測定モジュール４２に入力されるようになっている。測定モジュール４２は、入力された座屈量信号及び押圧力信号を数値化して表示するようになっている。

押圧力制御部４０は、測定モジュール４２に入力された座屈量信号及び押圧力信号の関係に基づき、押圧力発生器２７が発生する押圧力を制御するようになっている。すなわち、この旋盤１０は、回転センタ２０と座屈量計測装置３０と押圧力制御部４０とを有する押圧力制御装置が設けられた構成となっている。

本実施形態では、押圧力制御部４０は、作業者によって設定された座屈量（以下、「設定座屈量」と言う）以下となるように、前記押圧力の制御を行うように設定されている。すなわち、押圧力制御部４０は、押圧力発生器２７に制御電圧を印加することによって押圧力発生器２７が発生する押圧力を制御するようになっている。これにより、押圧力制御部４０は、ワークＷの座屈量を設定座屈量以下に維持することができるようになっている。

次に、旋盤１０を用いた旋削方法、及び旋削加工品の製造方法に沿って、本発明の作用について説明する。本実施の形態では、旋削加工品として、画像形成装置に用いられる定着ローラを製造する。

まず、定着ローラの仕様に応じて、許容される座屈量（例えば、３０mｍ）をコンピュータ４４に入力する。

そして、図１に示したように、回転センタ２０を取付孔１６ａに装着する。このとき、シャンク２３ａはモールステーパとなっているため、取付孔１６ａと密着し、堅固に嵌着する。このため、旋削中にシャンク２３ａと取付孔１６ａとの嵌着が弛みにくく、より確実にワークＷを支持することができる。

ここで、回転センタ２０の不使用時には、コイルスプリング（弾性体）２５によって、押圧力検出器２６とベアリング係止板２１ｅとが非接触となっている。このため、不使用時では、押圧力検出器２６への荷重を無くすことができ、押圧力検出器２６の耐久性を高めることができる。他方、センタ軸部２１でワークＷに押圧力を作用させたときは、コイルスプリング２５の付勢力に抗し軸受けホルダ２２がスライド移動するため、前記押圧力を確実に検出することができる。特に回転センタ２０は、弾性体としてコイルスプリング２５を用いているため、安価に且つ確実に、軸受けホルダ２２を主軸１４ａ方向に付勢することができる。

また、この回転センタ２０は、連通孔２３ｄにシール剤２３ｅが充填されているため、切削液や切り屑等の異物が回転センタ２０内へ侵入することが防止される。このため、回転センタ２０によれば、異物の浸入による悪影響が防止され、耐久性を向上させることができる。

次に、ワークＷの一端Ｗａを、主軸１４ａのチャック１４ｂで把持し、これにより、ワークＷを保持する。

そして、主軸１４ａに一端Ｗａが保持されたワークＷの他端Ｗｂに、回転センタ２０で押圧力を作用させつつ該旋削対象物を支持する（工程（Ａ））。すなわち、心押し台１６をベッド１２上で水平移動させ、心押し台１６と主軸１４ａとの間にワークＷを挟み込むようにして支持する。この際、センタ軸部２１が第一テーパ部２１ｃを有するため、図３に示すように、円筒状のワークＷを第一テーパ部２１ｃに係合させて支持することができる。これによれば、別途のアタッチメントを必要とせず、容易にワークＷを支持することができる。

また、回転センタ２０は、モールステーパに形成された第二テーパ部２１ｄを有するため、図４（ａ）に示すように、アタッチメント５０を用いれば、口径の大きなワークＷを支持することができる。これによれば、内周面５０ａと第二テーパ部２１ｄとが堅固に嵌着するため、アタッチメント５０を介在させてもワークＷを確実に支持することができる。

更に、回転センタ２０は、図５（ｂ）に示すように、アタッチメント５２を介して、センタ軸部２１でワークＷを支持することもできる。これによれば、内周面５２ａと第二テーパ部２１ｄとが堅固に嵌着し、且つ、テーパ面５２ｂと他端Ｗｂとが堅固に嵌着するため、ワークＷを確実に支持できると共に、ワークＷの他端Ｗｂが拡開しにくく、薄肉のワークＷであっても、他端Ｗｂの変形を抑制することができる。

また、回転センタ２０は、図２に示したように、押圧力検出器２６を有するため、ワークＷへの押圧力を検出することができる。そして、検出された押圧力は測定モジュール４２に表示される。このため、旋盤１０によれば、ワークＷへの押圧力を容易に把握することができ、押圧力の調整を容易に且つ確実に行うことができる。

更に、押圧力検出器２６は、センタ軸部２１の軸心Ｓ上に配設されているため、前記押圧力の反作用を分散させず、直接的に前記圧力検出器に入力させることができる。このため、前記旋削対象物に作用している押圧力を、より正確に検出することができる。

また、回転センタ２０は、外胴部材２３の周方向からスライド溝２２ａに挿入された係止ピン２３ｂを有しているため、軸受けホルダ２２の回転が規制される。他方、スライド溝が軸心Ｓと平行に延びているため、軸受けホルダ２２は、軸心Ｓ方向へのスライド移動が可能である。従って、この回転センタ２０によれば、軸受けホルダ２２が軸心Ｓ方向にのみスライド移動するように構成されているため、センタ軸部２１の回転による影響が低減され、より正確に前記押圧力を検出することができる。

次に、座屈量計測装置３０を用い、ワークＷの座屈量を計測する（工程（Ｂ））。この測定した座屈量は、測定モジュール４２に表示される。従って、座屈量計測装置３０を有する旋盤１０によれば、押圧力と座屈量との関係を容易に把握することができ、容易に、適当な押圧力を決定することができる。

次に、前記押圧力を検出し、該検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつワークＷを旋削する（工程（Ｃ））。この際、座屈量計測装置３０の計測結果に基づき決定された押圧力となるように制御を行う。すなわち、押圧力制御部４０によって押圧力発生器２７に制御電圧を印加し、これにより、ワークＷの座屈量が３０ｍｍ以下となるように押圧力の制御を行う。

このように、旋盤１０によれば、回転センタ２０が押圧力制御部４０を有しているため、押圧力発生器２７を用いてセンタ軸部２１に所望の押圧力を作用させることができる。

そして、押圧力検出器２６による押圧力の検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつワークＷを旋削すれば、旋削加工中も適当な押圧力を維持することができ、より精度の高い旋削加工を行うことが可能となる。これによって、より高精度の定着ローラ（旋削加工品）を製造することができる。更に、本実施形態の回転センタ２０では、押圧力発生器２７が圧電素子を有しているため、押圧力制御部４０によって押圧力発生器２７に制御電圧を印加するだけで容易に、押圧力の制御が可能となる。また、回転センタ２０は、押圧力検出器２６が押圧力発生器２７とセンタ軸部２１との間に介在するため、前記センタ軸部２１に作用する押圧力を、より正確に検出することができる。従って、旋盤１０によれば、ワークＷへの押圧力の制御を、より適切に行うことができる。

また、主軸１４ａに一端Ｗａが保持されたワークＷの他端Ｗｂに、回転センタ２０で押圧力を作用させつつワークＷを支持する工程（Ａ）と、前記押圧力を検出し、該検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつワークＷを旋削する工程（Ｃ）とを含む旋削方法または旋削加工品の製造方法によれば、旋削中も適当な押圧力を維持することができ、より精度の高い旋削加工が可能となり、より精度の高い旋削加工品（定着ローラ）の製造をすることができる。

更に、ワークＷの座屈量を計測する工程（Ｂ）を含み、座屈量計測装置３０の計測結果に基づき決定された押圧力となるように制御を行う旋削方法または旋削加工品の製造方法によれば、個々のワークＷに対して適当な押圧力で旋削することができ、より精度の高い旋削加工が可能となり、より精度の高い旋削加工品（定着ローラ）を製造することができる。

そして、第二テーパ部２１ｄに嵌着させたアタッチメント（嵌着物）は、取外しネジ２１ｇを回動させてアタッチメントに当接させ、第二テーパ部２１ｄから取り外すことができる。すなわち、アタッチメント５０（或いはアタッチメント５２）はモールステーパに形成された第二テーパ部２１ｄに堅固に嵌着するが、回転センタ２０によれば、アタッチメント５０（或いはアタッチメント５２）の取り外しを容易に行うことができる。

なお、本実施の形態では、押圧力発生器２７が回転センタ２０内に配設され、小型化が図られているが、押圧力発生器は必ずしも回転センタ内に配設しなくても良い。例えば、心押し台に押圧力発生器を設けて回転センタに押圧力を作用させ、これにより、ワーク（旋削対象物）に押圧力を作用させるようにしても良い。このような構成を有する旋盤は、押圧力検出器を備える回転センタと、前記押圧力発生器と、前記押圧力検出器が検出した押圧力の検出結果に基づいて前記押圧力発生器が発生する押圧力を制御する押圧力制御部と、を有する。このため、この旋盤によっても、旋削対象物への押圧力を制御しつつ旋削することが可能であり、高い精度の旋削加工品を製造することができる。

また、本実施形態では、円筒形のワークＷを旋削し、定着ローラを製造したが、旋削対象物は必ずしも円筒形のものに限定されず、円柱形や紡錘形等、任意な形状の物を旋削することができる。

本発明を用い、旋削加工品としての定着ローラを製造した実施例について説明する。なお、前記実施の形態と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

（１）実施方法
（ｉ）旋盤１０に回転センタ２０を装着し、座屈量計測装置３０を設置した。ここで、旋盤１０としてＬＳ４５０−８００（オークマ株式会社製）を、座屈量計測装置３０として渦電流式変位センサＡＨ−１１０／ＡＳ−４４０−０２（株式会社キーエンス製）を、それぞれ用いた。
（ｉｉ）主軸１４ａに一端Ｗａが保持されたワークＷの他端Ｗｂに、回転センタ２０で押圧力を作用させつつ該旋削対象物を支持した（工程（Ａ））。ここで、ワークＷとして円筒ローラ（材質：アルミニウムＡ６０６３、寸法：外形２５ｍｍ×長さ３２８ｍｍ×肉厚０．７５ｍｍ）を用いた。
（ｉｉｉ）座屈量計測装置３０を用い、ワークＷの座屈量を計測した（工程（Ｂ））。また、押圧力検出器２６を用いて座屈量と押圧力との関係を調べた。
（ｉｖ）押圧力検出器２６によって前記押圧力を検出し、該検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつワークＷを旋削した（工程（Ｃ））。この際、座屈量が３０ｍｍ以下となるように、座屈量計測装置３０の計測結果に基づき押圧力の制御を行った。すなわち、押圧力制御部４０によって押圧力発生器２７に制御電圧を印加し、これにより、ワークＷの座屈量が３０mｍ以下となるように維持して旋削を行った。
（ｖ）ワークＷの肉厚が０．５５ｍｍとなるまで旋削を行い、定着ローラを得た。
（ｖｉ）五つのワークＷを旋削対象とし、上記（ｉ）〜（ｖ）を行った（以下、五つのワークＷをそれぞれワーク１〜５と称する。）。

（２）実施結果
（ｉ）旋削前における座屈量と押圧力との関係を図６に示す。図６を参照すると、ワークＷの座屈量を確実に３０mｍ以下とするためには、３９２Ｎ（約４０ｋｇｆ）程度の押圧力に留めなければならないことがわかる。一般の旋盤では、３９２Ｎ程度の押圧力は容易に超過してしまう。このため、作業者の技倆に基づいて押圧力を設定する従来のねじ送り手動式旋盤や、発生する圧力が高い油圧式または空圧式旋盤では、ワークＷの座屈量を３０mｍ以下に制御することは困難であることがわかる。

また、同様の材質・寸法からなるワーク１〜５に押圧力を作用させた場合であっても、座屈量と押圧力との関係は個々で異なっている。従って、ワークの材質に応じてモータの出力トルクを決定する従来の旋盤を用いても、ワーク１〜５の個体差に対応することが困難であることがわかる。

このように、従来の旋盤を用いた場合、ワークＷの座屈量を３０ｍｍ以下に制御して定着ローラの製造を行うことは困難であり、歩留まりが低下してしまうことがわかる。

（ｉｉ）これと比較し、回転センタ２０と押圧力制御部４０とを有する押圧力制御装置が設けられた旋盤１０では、ワークＷの座屈量を３０ｍｍ以下に維持しつつ旋削することができた。すなわち、旋盤１０を用いた旋削方法または旋削加工品の製造方法によって、座屈量が３０ｍｍ以下で高精度の定着ローラを製造することができた。

また、本実施例では、押圧力を検出し、該検出結果に基づき座屈量が３０ｍｍ以下となるように押圧力を制御しつつ旋削したため、ワーク１〜５の総てについて座屈量が３０ｍｍ以下で高精度の定着ローラを製造することができ、歩留まりの向上を図ることができることがわかった。

特に、本実施例のように、画像形成装置に用いられる定着ローラをより薄肉に製造すれば、立ち上がり加熱エネルギの低減を図ることができ、これにより、画像形成における省エネルギ化を図ることもできる。

本発明の実施の形態に係る旋盤を模式的に示した構成図である。 本発明の実施の形態に係る回転センタの部分断面図である。 センタ軸部のテーパを用いたワーク他端の支持方法の一例を示す断面図である。 センタ軸部のモールステーパを用いたワーク他端の支持方法の一例を示す断面図であり、（ａ）は支持前の状態を、（ｂ）は支持後の状態を、それぞれ示している。 センタ軸部のモールステーパを用いたワーク他端の支持方法の他の例を示す断面図であり、（ａ）は支持前の状態を、（ｂ）は支持後の状態を、それぞれ示している。 ワーク１〜５の押圧力と座屈量との関係を示した図である。

符号の説明

１０ 旋盤
１４ａ 主軸
２０ 回転センタ
２１ センタ軸部
２１ｄ 第二テーパ部（モールステーパ）
２１ｇ 取外しネジ
２２ 軸受けホルダ（軸受け部材）
２２ａ スライド溝（延設溝）
２３ 外胴部材
２３ｂ 係止ピン（係止部材）
２５ コイルスプリング（弾性体）
２６ 押圧力検出器
２７ 押圧力発生器
２８ 配線
３０ 座屈量計測装置
４０ 押圧力制御部
５０ アタッチメント（嵌着物）
５２ アタッチメント（嵌着物）
Ｓ 軸心
Ｗ ワーク（旋削対象物）
Ｗａ 一端
Ｗｂ 他端

Claims (20)

1. 回転自在のセンタ軸部を備え、一端が主軸に保持された旋削対象物の他端に、前記センタ軸部で押圧力を作用させつつ前記旋削対象物を支持する回転センタであって、
   前記押圧力を検出する押圧力検出器を有することを特徴とする回転センタ。
2. 前記押圧力検出器は、前記センタ軸部の軸心上に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の回転センタ。
3. 前記センタ軸部には、該センタ軸部の軸心と同心のモールステーパが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転センタ。
4. 前記センタ軸部に螺着され、回動されることによって前記モールステーパの嵌着物に当接する取外しネジを有することを特徴とする請求項１乃至３にいずれか１項に記載の回転センタ。
5. 前記センタ軸部を回転自在に保持し、前記軸心と平行に延びる延設溝を有する軸受け部材と、
   前記軸受け部材を収容する外胴部材と、
   前記外胴部材の周方向から前記延設溝に挿入され、前記軸受け部材の回転を規制する係止部材と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転センタ。
6. 前記軸受け部材と前記外胴部材との間に介在し、前記軸受け部材を前記主軸方向に付勢する弾性体を有することを特徴とする請求項５に記載の回転センタ。
7. 前記弾性体は、コイルスプリングであることを特徴とする請求項６に記載の回転センタ。
8. 前記外胴部材には、前記押圧力検出器の配線を該外胴部材の外部まで通ずるための連通孔が周方向に向けて形成されており、前記連通孔にはシール剤が充填されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の回転センタ。
9. 前記センタ軸部に押圧力を作用させる押圧力発生器を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転センタ。
10. 前記押圧力検出器は、前記センタ軸部と前記押圧力発生器との間に介在することを特徴とする請求項９に記載の回転センタ。
11. 前記押圧力発生器は、圧電素子、モータ、油圧器、又は空圧器のいずれか一つを有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の回転センタ。
12. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転センタと、
    前記回転センタに押圧力を作用させる押圧力発生器と、
    前記押圧力検出器が検出した押圧力の検出結果に基づいて、前記押圧力発生器が発生する押圧力を制御する押圧力制御部と、を有することを特徴とする押圧力制御装置。
13. 請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の回転センタと、前記押圧力検出器が検出した押圧力の検出結果に基づいて、前記押圧力発生器が発生する押圧力を制御する押圧力制御部とを有することを特徴とする押圧力制御装置。
14. 前記旋削対象物の座屈量を計測する座屈量計測装置を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の押圧力制御装置。
15. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の回転センタ、又は請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の押圧力制御装置を有することを特徴とする旋盤。
16. 旋盤の主軸に一端が保持された旋削対象物の他端に、押圧力を作用させつつ該旋削対象物を支持する工程と、
    前記押圧力を検出し、該検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつ前記旋削対象物を旋削する工程と、を含むことを特徴とする旋削方法。
17. 前記旋削対象物の座屈量を計測する工程を含み、該計測結果に基づき決定された押圧力となるように前記制御を行うことを特徴とする請求項１６に記載の旋削方法。
18. 旋盤の主軸に一端が保持された旋削対象物の他端に、押圧力を作用させつつ該旋削対象物を支持する工程と、
    前記押圧力を検出し、該検出結果に基づき前記押圧力を制御しつつ前記旋削対象物を旋削して旋削加工品を製造する工程と、を含むことを特徴とする旋削加工品の製造方法。
19. 前記旋削対象物の座屈量を計測する工程を含み、該計測結果に基づき決定された押圧力となるように前記制御を行うことを特徴とする請求項１８に記載の旋削加工品の製造方法。
20. 前記旋削加工品は、定着ローラであることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の旋削加工品の製造方法。
    

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