JP2006341355A - 被加工物の芯出し支持方法並びに芯出し支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物を簡単に芯出し支持することができ、また、別の加工機へ移載する場合にも同一の芯位置で容易に芯出し支持できる被加工物の芯出し支持方法およびこの方法を実施するのに有用な芯出し支持装置を提供する。
【解決手段】被加工物の両端部に固着される球面状凸部材１３と、被加工物の両端部に対峙して被加工物を挟むように加工機上に設置された一対の支持部材１０，１１と、球面状凸部材１３に対峙するように支持部材１０，１１に設けられ、かつ球面状凸部材と係合する凹部材１５とを有し、一対の支持部材の凹部材１５は同一中心軸線上に配置され、支持部材の少なくとも一方が他方の支持部材に対して被加工物を押圧するように可動となっており、さらに、この可動側支持部材の凹部材１５を被加工物に対して締め付ける締付け手段を有している。
【選択図】 図５

Description

本発明は、被加工物を両端支持の状態で所定形状に加工する場合の芯出し支持方法およびこの方法を実施するのに有用な被加工物の芯出し支持装置に関する。より具体的には、本発明は、例えば同じ被加工物を１つの加工機上で或る形状に加工した後、他の加工機に移載して別の形状に加工する場合に、前の加工機と同じ芯位置で簡単に芯出し支持できるようにした被加工物の芯出し支持方法および芯出し支持装置に関する。

円柱状の被加工物（ワーク）の端面が円柱軸線に対して僅かに傾いているような場合、前記ワークの周側部の母線が工具の走行送り（トラバース）方向と平行、あるいは前記工具の切込み送り（プランジ）方向と直角になるように支持するためには、加工機のワーク支持部にユニバーサルジョイントを介して平板を連結し、この平板で前記ワークの両端面を挟み付け、前記加工機上にダイヤルゲージ等の測定器を取り付けてワーク母線が加工機上の支持部材の軸線と平行になるように調整した後、前記支持部材を前記ワークに締め付けて固定する方法が知られている。

図１（Ａ）〜（Ｄ）はこの従来方法で円柱状ワークを芯出し調整する方法を例示した図である。ユニバーサルジョイント１で連結された平板２を有する一対のワーク支持装置３がワーク５を挟むように加工機の加工テーブル６上に設けられる。この例では、一方のワーク支持装置３が前記テーブル６上に固定されてワーク５の端面５ａを支承し、他方のワーク支持装置３がワーク５の他端面５ｂを油圧等によって押圧して該ワーク５を両平板２，２間に固定するが、図１（Ａ）のようにワーク５の端面５ａ，５ｂがワーク周面５ｃの母線に対して直角に形状されていない場合でも、支持装置３の平板２は角度調整自在のユニバーサルジョイント１によって該ワーク５の両端面５ａ，５ｂに密着し、油圧力で前記平板２をワーク端面５ａ，５ｂに押し付けて仮固定することができる（同図（Ｂ））。

次に、図１（Ｃ）に示すように、加工テーブル６上にダイヤルゲージ等の芯出し工具７を設置してその接触子７ａをワーク周面５ｃに当てがい、ワーク５を回転させながら木槌あるいはプラスチックハンマ８等でワーク５を軽く叩いてワーク５の軸線９、つまりワーク母線が加工工具（図示省略）の移動方向Ｆと平行になるように調整した後、図１（Ｄ）の如くワーク支持装置３を固定する。

ワーク５を押し付ける平板２をユニバーサルジョイント１で連結した支持装置では、該ワークの端面が中心軸線９に対し多少傾いた形状になっている場合でも、平板２はワーク端面５ａ，５ｂに面接触するものの、この状態（図１（Ｄ））では加工中に前記ワークがずれてしまい、加工精度が悪くなるばかりか、前記ワークが落下した場合には該ワークや加工機が損傷する危険がある。また、前記ワークを仮固定した後、芯出しをする（ワークの母線を支持装置の中心軸線と平行にする）ため、槌等を使って前記ワークの片隅を叩いて調整する方法は、時間がかかると共に熟練を要する作業となり、力加減を間違えると、前記ワークを傷付けたり、ワークを落下させてしまうことがあった。

さらに、この方法で芯出しを行って１つの加工機で或る形状に加工した後、同じワークを別の加工機に同様の方法で装着する場合、１回目と２回目の作業で同一の芯を出すことは非常に難しく、歩留りを落とす要因となっていた。このように図１に示すような従来の方法は、作業者の熟練度により、作業時間、加工精度および歩留りに大きな差が生じ、生産性の低下をもたらしていた。

本発明は、被加工物を両端支持の状態で加工機に装着する場合に、簡単に芯出しを行って固定支持することができ、また、前記被加工物を１つの加工機から別の加工機へ移載する場合にも同一の芯位置で容易に芯出し支持でき、これによって高精度の加工を実現可能とした被加工物の芯出し支持方法およびこの方法を実施するのに有用な芯出し支持装置を提供することを課題とするものである。

本発明によれば、被加工物の両端部に球面状凸部材を接着する工程を有し、前記球面状凸部材と係合する凹部を備えた一対の被加工物支持部材を、その両側の前記凹部の中心軸線が同一軸線上に存するように機台上に設置し、前記球面状凸部材と前記凹部とを係合させた状態で、前記被加工物を両側の前記被加工物支持部材で挟圧して該被加工物の芯出し支持を行うようにした被加工部材の芯出し支持方法が提供される。

また、本発明によれば、被加工物の両端部に固着される球面状凸部材と、前記被加工物の両端部に対峙して該被加工物を挟むように加工機上に設置された一対の支持部材と、前記球面状凸部材に対峙するように前記支持部材に設けられ、かつ該球面状凸部材と係合する凹部材とを有し、前記一対の支持部材の凹部材は同一中心軸線上に配置され、前記支持部材の少なくとも一方が他方の支持部材に対して前記被加工物を押圧するように可動となっており、さらに、この可動側支持部材の凹部材を前記被加工物に対して締め付ける締付け手段を有して成る被加工部材の芯出し支持装置が提供される。

ここで、前記被加工物の芯出しとは、被加工物の芯位置が支持側の前記凹部材の芯と一致する場合のほか、前記被加工物の中心軸線が前記凹部材の芯位置を通る凹部材側中心軸線と平行になるように支持した形態も含むものである。

本発明によれば、加工機上でのワークの芯出し支持を作業者の熟練を必要とせずに簡単、正確に行うことができ、また、１つの加工機から別の加工機へ移載する場合にも同一の芯位置で容易に芯出し支持でき、これによって高精度の加工が実現可能となり、生産性の向上が図られる。

次に本発明を、図面を参照しながら好適な実施形態について説明する。

（実施例１）
図２（Ａ），（Ｂ）は、加工機上で一対のワーク支持部材に設けられた半球状の凹部材で円柱状ワークを挟圧して支持する例を示したものである。この実施例では、円柱状ワーク１２の両端面１２ａ，１２ｂはワーク軸線Ｗに対して直角であり、この両端面１２ａ，１２ｂの中心に先端１３ａが半球状となった球面状凸部材１３が接着されている。両側の支持部材１０，１１に設けられた凹部材１５の中心線Ｃは一致している。図示の例では円柱状ワーク１２の半球状凹部の径は該ワーク１２の球面状凸部材１３の先端１３ａの半球部直径より若干大となっているが、半球状凹部の曲率半径と凸部材１３の半球部の曲率半径が同じであってもよい。また、ワーク両端面１２ａ，１２ｂの凸部材１３の中心線も円柱状ワーク１２の中心軸線Ｗと一致している。

図２（Ａ）に示すように、ワーク１２を一対の支持部材１０，１１の間に置き、片側の可動支持部材１１をワーク１２に向けてスライドさせて凹部材１５とワーク１２の球面状凸部材１３を接当させる。このとき、ワーク１２の軸線Ｗは支持部材１０，１１の凹部材１５の中心軸線Ｃと多少ずれていてもかまわない。この状態で可動側の支持部材１１の凹部材１５を図外ねじ送り手段でワーク１２に向けて締め付けていくことにより、凸部材１３は凹部材１５の球状わん曲面を滑って最終的に凹部材１５の芯位置と凸部材１３の芯位置が整合し、図２（Ｂ）のようにワーク１２の軸線Ｗが凹部材１５の中心軸線Ｃと一致する。この状態で機台（図示省略）上の可動側支持部材１１をボルト手段等でクランプする。

（実施例２）
図３（Ａ），（Ｂ）は支持部材１０，１１の凹部材１５の形状を断面Ｖ形、つまり円錐状凹部形状に形成し、かつ円柱状ワーク１２の端面１２ａ，１２ｂがワーク軸線Ｗに対して若干傾斜している場合の例である。この場合も、支持部材１０，１１の凹部材１５の中心軸線Ｃ（円錐頂部を通る中心線）は両側の凹部材１５で一致しており、またワーク１２の両端面１２ａ，１２ｂの中心に、先端が半球状となった球面状凸部材１３が接着される。なお、この実施例で凸部材１３の基部１３ｂは円柱体となっており、この円柱体の中心と先端の半球部の中心を通る線、つまり凸部材１３の中心線はワーク端面１２ａ，１２ｂに対して垂直であり、凸部材１３の円柱体底部の中心がワーク端面１２ａ，１２ｂの中心に一致して該凸部材１３が接着される。

この実施例でも図２の場合と同様に、ワーク１２を一対の支持部材１０，１１の間に置き、片側の可動支持部材１１をワーク１２に向けてスライドさせて凹部材１５とワーク１２の球面状凸部材１３を接当させる。このとき、ワーク１２の軸線Ｗは支持部材１０，１１の凹部材１５の中心軸線Ｃと多少ずれていてもかまわない。この状態で可動側の支持部材１１の凹部材１５をねじ送り手段（図示省略）でワーク１２に向けて締め付けていくことにより、凸部材１３は凹部材１５の円錐面を滑って最終的に凹部材１５の芯位置と凸部材１３の芯位置が整合し、図３（Ｂ）のようにワーク１２の軸線が凹部材１５の中心軸線Ｃと一致する。この状態で、機台（図示省略）上の可動側支持部材１１をボルト手段等でクランプする。

実施例２の場合は、円柱状ワーク１２の球面状凸部材１３が支持部材１０，１１の断面Ｖ形の凹部で支持されるため、より高精度の芯出し支持が可能となる。 （実施例３）
図４はワーク端面がワーク中心線に直角に形成されている場合の芯出し支持装置をより具体的に示した図であり、図５はワーク端面がワーク中心線に対して若干傾いている場合の円柱状ワークの芯出し支持装置の具体的な側面図であって、図４（Ａ），図５（Ａ）はワーク支持前の状態、図４（Ｂ），図５（Ｂ）は芯出し支持して固定した状態を示している。

図４を参照すれば、加工機のワーク支持テーブル６上に固定側支持部材１０と可動側支持部材１１が同一軸線上Ｃで向き合うように装着され、この両支持部材１０，１１の間に円柱状ワーク１２が挟持される。円柱状ワーク１２の両端面中心には球面状の凸わん曲面１３ｃをもつ球面状凸部材１３が接着剤で固着されている。また、固定側および可動側支持部材１０，１１のそれぞれ対向面には円柱状ワーク１２の前記球面状凸部材１３の凸わん曲面１３ｃと係合する球面状凹部材１５が設けられている。可動側支持部材１１は加工機のワーク支持テーブル６上を固定側支持部材１０に向って摺動可能であり、かつ所要の位置で、例えばボルト締め等の手段（図示省略）で可動側支持部材１１がテーブル６上に固定できるようになっている。

可動側支持部材１１の球面状凹部材１５は、該支持部材１１に対して例えばねじ送り機構等で出入可能である。具体的には、可動側支持部材１１に送りねじ軸１６が螺入され、この送りねじ軸１６の先端に球面状凹部材１５が固着され、該送りねじ軸１６の後端にはねじ回転操作用の締付けハンドル１７が取り付けられている。なお、固定側支持部材１０のワーク対向面に設けられる球面状凹部材１５は該支持部材１０に固着されている。

上述の装置構成で円柱状ワーク１２を芯出し支持する手順を説明すれば、まず後述する方法で球面状凸部材１３をワーク両端面１２ａ，１２ｂに固着した後、このワーク１２を両支持部材１０，１１の間に挟み込み、可動側支持部材１１をワーク１２に接当するまでテーブル６上をスライドさせ、これによってワーク１２を固定側、可動側の両支持部材１０，１１で挟んで仮固定する。この場合、図４（Ａ）の仮想線Ｗで示すように、両支持部材１０，１１の球面状凹部材１５の中心軸線Ｃと、ワーク１２の中心軸線Ｗつまりワーク両端面１２ａ，１２ｂの球面状凸部材１３を結ぶ中心軸線Ｗとが若干ずれていてもかまわない。

この仮固定の状態で可動側支持部材１１のハンドル１７を操作して、そのねじ送り機構により、可動側支持部材１１の球面状凹部材１５をワーク１２の球面状凸部材１３に圧接するように締め付ける。この球状凹部材１５の押圧締め付けにより、両支持部材１０，１１の中心軸線Ｃ（凹部材の芯位置）からずれていたワーク１２の球面状凸部材１３は前記球面状凹部材１５の凹わん曲面内で滑りつつ最終的に球面状凹部材１５と球面状凸部材１３の芯が一致して両部材１５，１３どおしが球面接触状態となり、これによってワーク１２は支持部材１０，１１の中心軸線Ｃ上に固定され（図４（Ｂ））、ワーク１２の母線は加工機のテーブル６と平行、つまり加工工具（図示省略）のトラバース送り方向と平行になる。

（実施例４）
図５（Ａ），（Ｂ）のように、ワーク１２の端面１２１ａ，１２ｂがワーク１２の中心軸線Ｗに対して直角でなく、若干傾いて（角度θ）いるような場合も、同様にワーク１２の端面１２ａ，１２ｂの中心に、かつワーク端面１２１ａ，１２ｂに対して垂直に、先端部に球面状の凸わん曲面をもつ球面状凸部材１３を接着剤で接着する。そして、加工機のテーブル６上に立設した固定側支持部材１０に前記球面状凸部材１３の凸わん曲面と嵌合する球面状凹部材１５を固着し、テーブル６上をスライド可能な可動側支持部材１１には図４で説明した場合と同様にねじ軸１６を螺挿し、その先端（ワーク側）に該ワーク１２の球面状凸部材１３と接触する球面状凹部材１５を取り付け、ねじ軸１６の他端に締付けハンドル１７を設ける。なお、固定側および可動側の支持部材の球面状凹部材の中心軸線Ｃは同一軸線上に存するように整合されている。

図５の場合も、ワーク１２を固定側支持部材１０に接当させた状態で可動側支持部材１１をスライドさせ、ワーク１２を両支持部材１０，１１の間に挟圧して仮固定する。そしてこの後、ハンドル操作で可動側支持部材１１の球面状凹部材１５をワーク１２の球面状凸部材１３に押し付ける。このとき、ワーク中心軸線Ｗが両側の支持部材１０，１１の球面状凹部材１５の芯位置を結ぶ中心軸線Ｃから若干ずれたり、傾斜していても（図５（Ａ）参照）、可動側支持部材１１の球面状凹部材１５でワーク１２を強く押圧するようにハンドル１７を締め付けていくことにより、ワーク１２の球面状凸部材１３は支持部材１１の球面状凹部材１５の球面状わん曲面と緊密に、かつ隙間なく球面接触するようにワーク１２の傾きが是正され、ワーク１２の中心軸線Ｗが両支持部材１０，１１の球面状凹部材１５の芯位置を結ぶ軸線Ｃと一致するようになる。なお、ワーク中心軸線Ｗに対するワーク端面１２ａ，１２ｂの傾きは僅かであり、一例を挙げると、図示の場合、ワーク端面１２ａ，１２ｂの傾き角度θは９３°以下である。

（実施例５）
次に、円柱状ワークの端面中心に上述した球状凸部材を接着する方法について説明する。図６を参照して、まず、円柱状ワーク１２の外径と同じ外径を有し、かつ球面状凸部材１３を嵌挿可能な中心孔１８ａが穿けられたリング状の凸部材装着治具１８を図６（Ｂ）のように円柱状ワーク１２の端面１２ａに当てがう。この場合、ワーク１２と前記治具１８の外周が一致するようにして該治具１８をワーク端面に保持する。

この状態で接着面に接着剤を塗布した球面状凸部材１３を凸部材装着治具１８の中心孔１８ａに挿入し、円柱状ワーク１２の端面に接当させて接着する（図６（Ｃ））。そして接着が終った後、図６（Ｄ）に示すように前記凸部材装着治具を球面状凸部材１３から抜き取るようにして外す。この動作を円柱状ワーク１２の両端面について行うことにより、きわめて簡単にワーク端面の中心位置に、かつワーク両端面の凸部材中心軸線を一致させて球面状凸部材をワーク１２に取り付けることができる。なお、ワーク端面がワーク軸線に対して若干傾いているようなワークに対しても、ワーク端面の傾斜の程度は実際には僅かな傾斜であり、このような場合にも同様に治具１８をワーク端面に当てがって前記凸部材を接着することができる。

（実施例６）
上述の実施例は円柱状ワークに球面状凸部材を取り付けた例であるが、本発明は他の形状のワーク、例えば角柱状ワークの端面の中心に球面状凸部材を接着して支持部材の球面状凹部材で挟圧、支持する形態であってもよい。この場合はワーク端面に球面状凸部材を接着する治具として、ワークの外形と同じ外形の角形とし、その中心に球面状凸部材を挿入する中心孔を穿孔した形状のものを用いる。

また、実施例１ないし実施例５では加工機の加工テーブル上に設けられる一対の支持部材のうち一方を固定側支持部材とし、他方を可動側支持部材としたが、両側の支持部材をクランプ機能をもつ可動支持部材とし、この両方の支持部材を前記テーブル上で所定位置に移動させて両側からワークを挟圧する形態のものでもよい。

（実施例７）
次に、本発明を適用してワークを加工機上に芯決めして加工する場合の加工例を図７および図８を参照して簡単に説明する。この例は１つの加工機で円柱状ワークを角柱状に加工し、この角柱状ワークを他の加工機で側部の４稜部をＲ面取り加工する例である。図７（Ａ）のように円柱状ワーク１２の両端面１２ａ中心に球面状凸部材１３が接着され、この状態でワーク１２は平面研磨機の加工テーブル（図示省略）に立設した支持部材（図示省略）によって該テーブル上に芯出し支持され、２枚の切断砥石車（ダイヤモンドブレード）１９を砥石軸に装着してワーク１２の両側部１２ｄを破線で示すように切断する。その後、ワーク１２を同じ支持部材上で９０°回転させて残りのワーク両側部１２ｅを同図（Ｂ）の如く切断加工し、図７（Ｃ）のような角柱ワーク２０を得る。

次に、この角柱ワーク２０を、端面２０ａに球面状凸部材１３を付けたまま別の加工機、例えば円筒研磨機に移載し、その加工テーブル（図示省略）に設けた同じ球面状凹部をもつ支持部材により、前記角柱ワーク２０の球面状凸部材１３を介して支持し、図８（Ａ）のようにワーク２０と砥石車２１の回転駆動により、同図（Ａ）の破線の如く該ワーク２０の４稜部２０ｂを面取り加工する。なお、この場合は加工テーブル上の固定側支持部材は研磨機のワーク駆動主軸装置に適当な主軸チャックを介して装着される。面取り加工後は必要により球面状凸部材１３を削り取る。この２つの工程により、円柱状ワークがＲ面取りされた図８（Ｂ）のような角柱２２に加工される。

上述のように本発明においては、１つの加工機で前述した支持部材によってワークを芯出し状態に支持して或る形状に加工し（第１の工程）、その後、このワークを、端面に球面状凸部材を付けたまま、別の加工機に移載して他の箇所の加工（第２の工程）を行う場合、この第２の工程の加工機に同じ球面状凹部材をもつ支持部材を設置しておくことにより、前記第２の工程で新たに芯出し調整をする必要がなく、前記第１の工程と同じ芯位置で支持して直ちに加工作業に入ることができ、加工精度および生産性の向上が図られる。

従来方法で円柱状ワークを芯出し調整する方法を例示した図である。 ワーク端面がワーク中心線に直角に形成されている場合の本発明の実施例１に係る芯出し支持装置を示した図である。 ワーク端面がワーク中心線に対して若干傾いている場合の本発明の実施例２に係る円柱状ワークの芯出し支持装置の側面図である。 ワーク端面がワーク中心線に直角に形成されている場合の本発明の実施例３に係る芯出し支持装置を示した図である。 ワーク端面がワーク中心線に対して若干傾いている場合の本発明の実施例４に係る円柱状ワークの芯出し支持装置の側面図である。 円柱状ワークの端面中心に球面状凸部材を接着する形態を示した図である。 本発明を適用してワークを加工機上に芯決めして加工する場合の第１の工程を示した図である。 第１の工程で加工されたワークを別の加工機上に芯決めして加工する場合の第２の工程を示した図である。

符号の説明

６ ワーク支持テーブル
１０ 固定側支持部材
１１ 可動側支持部材
１２ 円柱状ワーク
１３ 球面状凸部材
１５ 凹部材
１６ 送りねじ軸
１７ 締付けハンドル
１８ 凸部材装着治具

Claims (7)

1. 被加工物の両端部に球面状凸部材を接着する工程を有し、前記球面状凸部材と係合する凹部を備えた一対の被加工物支持部材を、その両側の前記凹部の中心軸線が同一軸線上に存するように機台上に設置し、前記球面状凸部材と前記凹部とを係合させた状態で、前記被加工物を両側の前記被加工物支持部材で挟圧して該被加工物の芯出し支持を行うことを特徴とする被加工物の芯出し支持方法。
2. 前記被加工物の両端部に球面状凸部材を接着する工程は、前記被加工物と略同一外径を有するリング状治具を前記被加工物の端部に接触保持し、前記球面状凸部材を前記リング状治具の中心孔に接着剤を介して挿入する工程であることを特徴とする請求項１に記載した被加工物の芯出し支持方法。
3. 被加工物の両端部に固着される球面状凸部材と、前記被加工物の両端部に対峙して該被加工物を挟むように加工機上に設置された一対の支持部材と、前記球面状凸部材に対峙するように前記支持部材に設けられ、かつ該球面状凸部材と係合する凹部材とを有し、前記一対の支持部材の凹部材は同一中心軸線上に配置され、前記支持部材の少なくとも一方が他方の支持部材に対して前記被加工物を押圧するように可動となっており、さらに、この可動側支持部材の凹部材を前記被加工物に対して締め付ける締付け手段を有することを特徴とする被加工物の芯出し支持装置。
4. 前記締付け手段は、前記可動側支持部材に螺入されたねじ送り機構であることを特徴とする請求項３に記載の被加工物の芯出し支持装置。
5. 前記可動側支持部材は、前記被加工物を押圧固定した状態で前記加工機に締着固定されることを特徴とする請求項３または４に記載した被加工物の芯出し支持装置。
6. 前記球面状凸部材は、先端が半球状に形成されることを特徴とする請求項３または５に記載した被加工物の芯出し支持装置。
7. 前記支持部材の前記凹部材は、先端に前記球面状凸部材と係合する円錐状凹部を有することを特徴とする請求項３ないし６に記載した被加工物の芯出し支持装置。