JP2009066672A - 中空ワークの内面加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを回転させてワークの内面を加工できる内面加工装置を提供する。
【解決手段】中空ワークを回転駆動する主軸を回転可能に支持する主軸台と、主軸に対して回転軸が平行に設けられるとともに、主軸台に対して接近離間可能に設けられたタレットと、タレットの回転周部に前記回転軸に対して平行に設けられ、主軸の軸線上に一本が割り出し可能に設けられた複数本の主アーバと、中空ワークの内面を加工する工具と、工具が先端に取り付けられ、主アーバの先端部に半径方向に移動可能に設けられた工具シャンクと、工具シャンクに連結されるとともに、主アーバに相対移動可能に設けられ工具シャンクを半径方向に移動させる半径方向移動装置と、主軸台に、主軸の軸線方向に進退移動可能に設けられ、タレットにより割り出された主アーバの先端に当接して工具シャンクを反対側から支持する補助アーバとした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、デフケースのような中空ワークの内面を加工する内面加工装置に関するものである。

例えば、中空ワークの内面を加工するものとして、特許文献１に記載された技術が知られている。これはベッド上の一端部に設けたヘッドストックと対峙させて、多端部にテールストックを配置して、ヘッドストックとテールストックとの間で管状長尺物を回転可能に把持できるようにし、管状長尺物の内径面を旋削するための内バイト用刃物台に、先端部にヘッドストックを貫通させて管状長尺物の軸心部に挿入させるためのボーリングバーを片持ち支持させ、ボーリングバーの先端部に、ボーリングバーの軸心部に挿通させたコアバーの操作によって、径方向へ出入りされるように内バイトを組み付けた構成とし、ベッドの近傍に管状長尺物の外径面を旋削する外バイトを保持する外バイト用の刃物台を、管状長尺物の径方向及び軸心方向へ移動可能に備えている。これは、内、外径面の同時仕上げ加工を行うことにより、内、外径面の同軸精度や周方向肉厚分布の精度を向上しようとするものである。
特開２０００−４２８０１

しかしながら、上記した特許文献１に記載された加工装置においては、内面を加工する内バイトを先端部に備えるボーリングバーが片側支持であるため、加工の際に生じる旋削抵抗の振動により、内面加工精度が低下するという課題があった。また、工具の交換性を高めるため、複数種類の工具を備え必要な工具を割り出すタレット式にすることが知られているが、このようなタレット式刃物台は刃物台中心より工具取付け位置が離れているため、工具を片側支持で保持すると偏心力が大きくなり、加工ビビリが発生しやすくなるという課題があった。特に、差動ギヤ機構が収容される自動車のデフケースの加工においては、内面を高精度に加工することが要求されているため、より高精度の加工を可能とする技術が要望された。

本発明は、上記した従来の不具合を解消するためになされたもので、中空ワークを回転させながら内面を、高精度で旋削加工できる内面加工装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、中空ワークの内面を加工する内面加工装置において、前記中空ワークを回転駆動する主軸を回転可能に支持する主軸台と、前記主軸に対して回転軸が平行に設けられるとともに、前記主軸台に対して接近離間可能に設けられたタレットと、該タレットの回転周部に前記回転軸に対して平行に設けられ、前記主軸の軸線上に一本が割り出し可能に設けられた複数本の主アーバと、中空ワークの内面を加工する工具と、該工具が先端に取り付けられ、前記主アーバの先端部に半径方向に移動可能に設けられた工具シャンクと、該工具シャンクに連結されるとともに、前記主アーバに相対移動可能に設けられ前記工具シャンクを半径方向に移動させる半径方向移動装置と、前記主軸台に、前記主軸の軸線方向に進退移動可能に設けられ、前記中空ワークの加工の際に、前記タレットにより割り出された主アーバの先端に当接して前記工具シャンクを反対側から支持する補助アーバと、を備えたことである。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記主アーバは、中空筒状に形成されたものであり、前記半径方向移動装置は、前記主アーバ内に軸心回りに相対回転可能に設けられ、基端部に係合部が形成されたドライバ軸と、該ドライバ軸が回動することにより先端部に設けられた工具シャンクを半径方向に移動させる半径方向移動機構と、前記タレットにより割り出された主アーバ内に設けられたドライバ軸の前記係合部に、係脱可能に係合する被係合部が先端部に形成され、軸心回りに回動可能な駆動軸と、前記駆動軸を回動させる回動駆動装置と、を備えていることである。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記ドライバ軸の係合部は、先端に向かって厚みが漸減するように傾斜することによって凸形状係合面を形成する一対の凸部テ―パ面又は先端に向かって間が漸増するように傾斜することによって凹形状係合面を形成する一対の凹部テ―パ面を有し、前記駆動軸の被係合部は、前記凸部テ―パ面又は凹部テ―パ面に係合する凹部テーパ面又は凸部テーパ面を有し、前記駆動軸は、前記補助アーバの前進により前記主アーバを介して前記駆動軸が軸線方向に後退すると、前記ドライバ軸の凸部テ―パ面又は凹部テ―パ面に、前記駆動軸の凹部テ―パ面又は凸部テ―パ面を当接させる方向に付勢して前記ドライバ軸と前記駆動軸とを相対回転不能に係合させる付勢手段を備えていることである。

請求項１に係る発明によれば、タレットにより割り出された主アーバ（先端に工具シャンクが設けられた）を中空ワーク内に挿入し、主軸台側からも補助アーバによって、工具シャンクを支持することにより、主アーバと補助アーバとによる両側支持状態とする。そして、中空ワークを回転させ、主アーバと補助アーバとの協働により前記工具シャンクを軸線方向に移動させるとともに、半径方向移動装置により工具シャンクを半径方向に移動することにより、中空ワークの内面を工具により旋削加工する。

このように、進退移動可能に設けられた補助アーバの軸線上（主軸の軸線上）に、タレットに設けられた複数本の主アーバの一本を割り出して、補助アーバと主アーバとを当接させることで、主アーバの先端に設けられた工具（工具シャンク）を、簡単に両側支持状態とすることができるので、必要な工具の交換を極めて迅速に行うことができる。そして、加工効率を向上させ、様々な中空ワーク形状の内面加工を一台で集約して自在に行うことができる。

また、一般的にタレット式刃物台は刃物台中心より工具取付け位置が離れているため、工具を片側支持で保持すると偏心力が大きくなり、ビビリ等が生じ易い。しかし、本件発明の工具シャンクを備えた主アーバは、タレットで保持されているが、工具シャンクが両側支持状態で保持されているので、加工時の振動を抑制させて高精度かつ高速で加工を行うことができるとともに、工具寿命の延長を図ることができる。

請求項２に係る発明によれば、回動駆動装置により回動する駆動軸の軸芯回りの駆動力を、タレットにより割り出された主アーバ内に設けられたドライバ軸に伝え、ドライバ軸が回動するという簡単な構造で、半径方向移動機構により工具シャンクを半径方向に移動させることができる。また、工具（主アーバ）の交換において、工具シャンクを半径方向に移動させるドライバ軸を、主アーバとともに取り替える必要があるが、使用した主アーバに設けられたドライバ軸を駆動軸から離脱させ、該駆動軸を別の主アーバに設けられたドライバ軸に係合させるだけで、簡単かつ迅速に行うことができる。

請求項３に係る発明によれば、係合部及び被係合部は、テ―パ面同士で係合し、付勢手段によりテ―パ面が相互に面接触してガタを無くした状態で保持されて、駆動軸の動きをドライバ軸へ過不足なく伝達することができる。そのため、回動駆動装置による動きに正確に基づいて、工具シャンクを半径方向に移動できるので、高精度の制御及び加工を行うことができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず最初に、中空状の加工対象ワーク、すなわち、デフケースＷの形状について図３および図４に基づいて説明する。デフケースＷには、一対のサイドギヤをそれぞれ支持する同心的な支持穴Ｗ１、Ｗ２と、各サイドギヤの背面に摺接する内側平面Ｗ３、Ｗ４と、各サイドギヤに噛合う一対のピニオンギヤをそれぞれ支持する同心的な支持穴Ｗ５、Ｗ６と、各ピニオンギヤの背面に摺接する円弧状の内側曲面Ｗ７、Ｗ８を有している。また、デフケースＷには、一対のピニオンギヤを支持する支持穴Ｗ５、Ｗ６と直交する方向に、サイドギヤおよびピニオンギヤを組み込むための開口窓Ｗ９が貫通して形成されている。デフケースＷは、後述するように、支持穴Ｗ１、Ｗ２の中心が後述する主軸の中心軸線Ｏ１に一致するように、位置決めピンとクランプ装置によって位置決めクランプされ、後述する工具シャンクに取り付けられた工具によって、支持穴Ｗ１、Ｗ２が旋削加工されるようになっている。

図１は中空ワークの内面加工装置１の全体を示すもので、１０はベッドを示し、このベッド１０上には互いに対向して主軸台１１とタレット１２が設置されている。主軸台１１はベッド１０上に固定され、タレット１２はベッド１０上にＺ軸方向に進退可能に設けられた案内ベース１３上に装架されている。タレット１２は、Ｚ軸と平行な回転軸（Ｃ軸）回りに回転し、回転周部に複数本設けられた後述する主アーバが主軸台１１の主軸２１の中心軸線上Ｏ１に割り出されるようになっている。また、案内ベース１３（タレット１２）は、サーボモータ１４により図略のボールねじを介してＺ軸方向に進退移動され、その移動量はサーボモータ１４に連結されたエンコーダ１４ａによって検出される。

主軸台１１には、図２に示すように、固定軸２０がＺ軸方向と平行に固定されている。固定軸２０の外周には円筒状の主軸２１が回転可能に支持され、主軸駆動モータ２２によって回転駆動されるようになっている。主軸２１の先端部には主軸面板２１ａが取付けられ、この主軸面板２１ａにデフケースＷが位置決めピン２３によって回転方向に位置決めされるとともに、ピンアーバチャック２４によってクランプされるようになっている。ピンアーバチャック２４はよく知られているように、円周上複数（例えば３個）のピンアーバ２４ａが傾斜方向に移動可能に設けられ、これらピンアーバ２４ａの移動により、その先端に取付けたチャック爪２４ｂにてデフケースＷの外周を主軸面板２１ａの基準面に押圧しながらクランプするものである。しかしながら、チャック２４としては、３つ爪チャック等別の構成のクランプ装置も利用できる。

固定軸２０の中心部（中心軸線Ｏ１上）には補助アーバ２５がキー部材２６によって軸線方向移動のみ可能に貫挿され、この補助アーバ２５は固定軸２０の後部に設置されたアーバ進退用シリンダ２７によって進退されるようになっている。補助アーバ２５はデフケースＷの支持穴Ｗ２を貫通して、先端がデフケースＷの中空部に挿入されるようになっている。補助アーバ２５の先端には、後述する主アーバ３１の先端に嵌合するテーパ状の多角面２５ａが形成されている。

前記タレット１２の回転周部には、外径寸法が異なる複数本の主アーバ３１が、それぞれＺ軸方向に平行に設けられ、サーボモータ２８及び図略の回転ギア機構によってタレット１２を回転させることにより、いずれか一本の主アーバ３１が、前記主軸台１１の補助アーバ２５に対して同軸上に割り出されるようになっている。割り出す位置はエンコーダ２８ａにより位置制御される。主アーバ３１はデフケースＷの支持穴Ｗ２を貫通して、先端がデフケースＷの中空部に挿入されるようになっている。主アーバ３１は主アーバ本体部３１ａと主アーバ加工部３１ｂとから構成され、主アーバ本体部３１ａの先端には、加工径寸法の異なる主アーバ加工部３１ｂが夫々組み付けられている。また、主アーバ本体部３１ａは筒状に形成され、後述する工具シャンクを操作するドライバ軸３２が、図３に示すように、主アーバ本体部３１ａ内周に設けられたベアリング２９により主アーバ３１に対して相対回転可能に嵌合されている。

主アーバ加工部３１ｂは、図３、図５及び図６に示すように、前記主アーバ本体部３１ａの先端にボルトによって互いに相対移動不能に組み付けられている。この主アーバ加工部３１ｂは、デフケースＷの加工時にデフケースＷの中空部に挿入される支持穴Ｗ１、Ｗ２加工用であり、主アーバ加工部３１ｂの中心軸心Ｏ２上の一端（図３、図５及び図６において右側端）には、前記ドライバ軸３２の先端に形成された先端係合凸部３０に係合する係合凹部９４が形成されている（詳しくは後述する偏心ピンに形成される）。主アーバ加工部３１ｂの中心軸線Ｏ２上の他端（図３、図５及び図６において左側端）には、前記補助アーバ２５の先端に形成されたテーパ状の多角面２５ａに係合するテ―パ状の多角穴９６が形成されている。

主アーバ加工部３１ｂには工具シャンク１００が半径方向に移動可能に保持され、その一端は主アーバ加工部３１ｂより外部に突出可能となっている。図７に示すように、工具シャンク１００の中央部には半径方向に突出するスローアウェイチップ１０２を取付けたバイト１０４が固定されている。バイト１０４は中心軸心Ｏ２より半径方向に所定量偏心され、かつ工具シャンク１００の半径方向移動により、スローアウェイチップ１０２によりデフケースＷの両側の支持穴Ｗ１、Ｗ２を順次旋削可能となっている。

主アーバ加工部３１ｂの中心部には、工具シャンク１００を貫通して偏心ピン１０６が中心軸心Ｏ２上に回転可能に収納されている。偏心ピン１０６には、図５、図６及び図７に示すように、工具シャンク１００に形成された係合穴１０８の係合面に係合する偏心部１１０が設けられ、偏心ピン１０６の回転による偏心部１１０の円弧運動により工具シャンク１００を半径方向に移動できるようになっている。偏心ピン１０６の一端には前述の係合凹部９４が形成され、一方、ドライバ軸３２の先端には、図３及び図６に示すように、前述の先端係合凸部３０が設けられ、偏心ピン１０６の係合凹部９４に係合されるようになっている。そのため、ドライバ軸３２の回転によって偏心ピン１０６が回転され、工具シャンク１００が半径方向に移動する。なお、偏心ピン１０６、係合穴１０８、偏心部１１０、先端係合凸部３０及び係合凹部９４により半径方向移動機構を構成する。

ドライバ軸３２は基端側が主アーバ本体部３１ａより軸線方向に突出し、突出した外周に設けられた鍔部３４が移動できる所定範囲において、主アーバ３１及びドライバ軸３２の軸線方向の移動が規制されている。主アーバ３１は、タレット１２の保持部３３に設けられたスライドベアリング４１により、保持部３３に対して相対回転不能及び軸線方向の所定範囲での相対移動可能に組み付けられている。ドライバ軸３２の基端部（図２及び図３において左端）には、基端部の先端に向かって厚みが漸減的に狭まる一対の凸部テ―パ面３５と該凸部テーパ面３５から段差面を介して基端部側に突出する一対の平行面３７とから構成される係合部（凸形状係合面）３６が形成されている。鍔部３４の基端部側（図３において右側）には図略のスラスト軸受が設けられ、該スラスト軸受とドライバ軸３２とを先端側（図２及び図３において左側）に付勢する副スプリング３８が設けられている。ドライバ軸３２は、この副スプリング３８により後述する第１駆動軸４４と係合しない場合には、図９に示すように、該第１駆動軸４４と間隙を設けた待機位置（前進端位置）に保持される。ドライバ軸３２の係合部３６の平行面３７は、タレット１２に平行してかつ同軸上に形成されたリング部材３９の外周縁に摺動するように当接され、ドライバ軸３２の回転位相が前記待機位置において保持されるようになっている。また、タレット１２により割り出され、後述する第１駆動軸４４と係合する係合位置では、リング部材３９の外周縁の一部が切り欠かれており、ドライバ軸３２が第１駆動軸４４とともに回動できるようになっている。

前記タレット１２の基部側には、図１に示すように、前記案内ベース１３から相対移動不能に立ち上がる支持柱４０が設けられている。支持柱４０の先端には、図８に示すように、前記ドライバ軸３２と係合する第１駆動軸４４と、該第１駆動軸４４とボルト等で同軸上に一体に固定される第２駆動軸４６と、を保持する筒状保持部材４２が設けられている。第１駆動軸４４の先端部には、先端に向かって間が漸増するように傾斜することによって被係合部（凹形状係合面）４５を構成する一対の凹部テ―パ面４７が形成され、前記ドライバ軸３２の基端部に形成された係合部３６の凸部テーパ面３５と接して互いに係合するようになっている。また、筒状保持部材４２は内周に、図３及び図８に示すように、ジャーナル軸受部４８が設けられ、ジャーナル軸受部４８は筒状保持部材４２に対して相対回転自在の中空シャフト５０を支承している。中空シャフト５０の基端部には後述するアーム部材とフランジを有するボールスプライン部材５２とが嵌設され、ボールスプライン部材５２は第２駆動軸４６の相対回転を規制するとともに軸方向の相対移動を許容する。第２駆動軸４６の基端部はボールスプライン部材５２の基端側に突出し、該突出した部分にはカラー部材５４が相対移動不能に周設されている。このカラー部材５４により第２駆動軸４６の軸方向移動が所定範囲に規制されている。前記突出した部分は、後述するアーム部材に組み付けられたカバー部材５８によりカバーされ、該突出した部分には付勢手段を構成する圧縮された主スプリング部材５６が設けられている。この主スプリング部材５６によりカラー部材５４を押圧することで、第２駆動軸４６を先端側（図２及び図８において左側の前進端位置）に付勢するようになっている。これらの第１駆動軸４４及び第２駆動軸４６によって駆動軸を構成する。なお、主スプリング部材５６は、前記副スプリング３８に比べてばね定数が大きいものが使用されている。

アーム部材６０は、図８に示すように、ボールスプライン部材５２の外周に相対移動不能に一端部が組み付けられ、アーム部材６０の他端部は軸受部材６４を介してスウィングシャフト６６の先端部に相対回動可能に組み付けられている。スウィングシャフト６６の基端部には、垂直方向に二つ並設されかつ水平方向に対に設けられたガイドローラ６８が設けられている。ガイドローラ６８の両外側には、その外周に接して垂直方向に延在する一対のガイド部材７０が設けられ、ガイド部材７０はブランケット部材７２及びプレート部材７４を介してスライダ７６に組み付けられている。スライダ７６の下部にはスライダローラ７８が設けられ、サーボモータ８４により駆動するボールねじ機構８０を備えたＸ軸方向ベース８２に対してスライダ７６がＸ軸方向に相対移動するようになっている。その移動量はサーボモータ８４に連結されたエンコーダ８４ａによって検出される（図１参照）。Ｘ軸方向ベース８２は、前記案内ベース１３上に組み付けられている。このスライダ７６がＸ軸方向に移動することにより、アーム部材６０の他端部（スウィングシャフト６６）がガイド部材７０に沿って上下動しながらアーム部材６０の一端部（ボールスプライン部材５２）を中心とする円弧運動し、第２駆動軸４６を回動させる（本実施形態では例えば９０度の範囲で回動する）。このようにスライダ７６の直線運動がカムフォロアとしてのガイドローラ６８及びスウィングシャフト６６の円弧運動に変換され、第２駆動軸４６及び第１駆動軸４４に伝達される。

このように、スライダ７６のＸ軸方向の直線運動を、カムフォロアとしてのガイドローラ６８及びスウィングシャフト６６の円弧運動に変換して駆動軸４４,４６に伝達するとともに、この駆動軸４４,４６からドライバ軸３２の回転による偏心ピン１０６の円弧運動を工具シャンク１００の直線運動に変換することにより、工具シャンク１００をスライダ７６の動きと同じように動作させることができる。従って、円弧によるサインカーブ曲線の運動をＮＣ装置の演算機能で補正する等の処理を不要にできる。なお、カムフォロアとしてのガイドローラ６８及びスウィングシャフト６６と偏心ピン１０６では円弧半径が異なり、カムフォロアのほうの円弧半径が大きいため、スライダ７６の運動が工具シャンク１００に縮小して伝えられるようになる。従って、倍率を入力してＺ軸方向と同一ストロークとなるように変換することにより、プログラムも通常のＮＣ旋盤と同じにできる。

上記したサーボモータ８４、スライダ７６、ガイドローラ６８、ガイド部材７０、スウィングシャフト６６、アーム部材６０、駆動軸４２,４４、ドライバ軸３２ならびに偏心ピン１０６等によって、半径方向移動装置を構成する。また、サーボモータ８４、スライダ７６、ガイドローラ６８、ガイド部材７０、スウィングシャフト６６及びアーム部材６０等によって回動駆動装置を構成する。

次に、数値制御装置１７０について説明する。図１において、数値制御装置１７０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１７１、メモリ１７２、およびインタフェース（Ｉ／Ｆ）１７３、１７４より構成されている。インタフェース（Ｉ／Ｆ）１７３にはＮＣ制御に必要な制御パラメータや、ＮＣプログラムを入力する入出力装置１７５が接続されている。

また、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１７４には、サーボモータ駆動ユニット（ＤＵＸ、ＤＵＴ、ＤＵＺ）１７６、１７７、１７８および主軸駆動ユニット（ＤＵＣ）１７９が接続されている。このサーボモータ駆動ユニット（ＤＵＸ、ＤＵＴ、ＤＵＺ）１７６、１７７、１７８、主軸駆動ユニット（ＤＵＣ）１７９は、中央処理装置１７１からの指令を受けて各サーボモータ１４、２８、８４および主軸駆動モータ２２を駆動する。

メモリ１７２には、入出力装置１７５から入力された制御パラメータとＮＣプログラムをそれぞれ記憶する記憶エリアが設けられている。サーボモータ１４、８４は、メモリ１７２に記憶されたＮＣプログラムの目標位置指令とエンコーダ１４ａ、８４ａからの現在位置信号との偏差によって制御され、タレット１２が組み付けられた案内ベース１３をＺ軸方向の目標位置に位置決め制御するとともに、工具シャンク１００を半径方向の目標位置に位置決め制御する。タレット１２の割り出し位置制御も、エンコーダ２８ａからの現在位置信号との偏差によって同様に制御される。

上記した実施の形態における動作について説明する。デフケースＷは、手動で、もしくは搬送装置によって自動的に、主軸面板２１ａの先端面に搬送され、位置決めピン２３とピンアーバチャック２４によって主軸面板２１ａの先端面に、支持穴Ｗ１が中心軸線Ｏ１に合致するように、位置決めクランプされる。

一方、支持穴Ｗ１、Ｗ２の径の加工に適合する主アーバ加工部３１ｂが先端部に組み付けられた主アーバ３１が、タレット１２により割り出され、中心軸線Ｏ１に該主アーバ３１（主アーバ加工部３２ｂの中心軸心Ｏ２）が一致するように配置される。

次いで、ＮＣ指令に基づいてサーボモータ１４が駆動され、図略のボールねじを介して案内ベース１３及びタレット１２が前進する。これにより、主アーバ３１がデフケースＷの支持穴Ｗ２及びＷ１を貫通して、補助アーバ２５に接近し所定位置で停止する。

このようにして、タレット１２が定められた位置まで前進すると、続いて、補助アーバ２５がアーバ進退用シリンダ２７によって前進され、その先端のテ―パ状の多角面２５ａが主アーバ加工部３１ｂのテ―パ状の多角穴９６に係合されて主アーバ３１を押圧する。これにより、主アーバ加工部３１ｂは、主アーバ本体部３１ａと補助アーバ２５とにより中心軸線Ｏ１回りの回転が規制された両側支持状態で保持される。このとき、ドライバ軸３２は主アーバ３１とともに基端部方向（図２及び図３において右側）に該押圧により退いて係合部３６が、第１駆動軸４４の被係合部４５に係合する。第１駆動軸４４の基端側に一体に設けられた第２駆動軸４６も第１駆動軸４４とともに退いて基端側（図２及び図８において右側）に移動する。この第２駆動軸４６の基端部には主スプリング部材５６が設けられ、第２駆動軸４６が後退すると、ドライバ軸３２の凸部テーパ面３５と第１駆動軸４４の凹部テーパ面４７を当接させる方向（図２及び図８において左側）に付勢して、ドライバ軸３２と第１駆動軸４４とを相対回転不能に係合させる。これによりスライダ７６の駆動が高精度で工具シャンク１００に伝達可能となる。また、係合部３６及び被係合部４５における接触時の衝撃を緩衝することにもなるので、接合面が保護される。

次に、主軸２１が主軸駆動モータ２２により回転駆動され、デフケースＷが中心軸線Ｏ１回りに回転される。同時に、ＮＣ指令に基づいてサーボモータ１４が駆動され、タレット１２がＺ軸方向（例えば図２の右方向）に所定量移動され、一方の支持穴Ｗ１に対してスローアウェイチップ１０２を切込む。続いて、ＮＣ指令に基づいてサーボモータ８４が駆動され、スライダ７６がＸ軸方向に所定距離スライドされ、このスライダ８４の直線運動はガイドローラ６８及びスウィングシャフト６６の円弧運動に変換され、第１及び第２駆動軸４４,４６が所定速度で所定量回転される。これにより、ドライバ軸３２によって偏心ピン１０６が所定角度回動され、工具シャンク１００が半径方向に所定速度で所定量移動されて、スローアウェイチップ１０２により支持穴Ｗ１を旋削加工する。

一方の支持穴Ｗ１の旋削加工が終了すると、ＮＣ指令に基づいてサーボモータ１４がさらに図２において右方向に駆動され、タレット１２が図２の右方向に定められた距離だけ移動され、他方の支持穴Ｗ２に対してスローアウェイチップ１０２を切込む。続いて、前述したと同様に、第１及び第２駆動軸４４,４６をサーボモータ８４により回転し、ドライバ軸３２および偏心ピン１０６を介して工具シャンク１００を半径方向に移動させ、スローアウェイチップ１０２により他方の支持穴Ｗ２を旋削加工する。

なお、タレット１２および主アーバ３１のＺ軸方向移動に伴い、補助アーバ２５はアーバ進退用シリンダ２７に抗して、あるいはアーバ進退用シリンダ２７によって、主アーバ３１に追従して移動され、主アーバ加工部３１ｂを常に両側支持状態で安定的に保持する。

このようにして、一対の支持穴Ｗ１、Ｗ２の加工が終了すると、主軸２１が一定の角度位置に停止され、かつタレット１２がＺ軸方向の原位置に復帰されるとともに、工具シャンク１００が半径方向の原位置に復帰される。

しかる後、補助アーバ２５がアーバ進退用シリンダ２７により後退されるとともに、タレット１２および主アーバ３１がサーボモータ１４により一定距離後退され、補助アーバ２５が主アーバ加工部３１ｂより離脱される。このとき、ドライバ軸３２は副スプリング３８により先端方向（図２及び図３において左方向）に付勢され、図８に示す、第１駆動軸４４との係合が解かれた状態となる。その後、加工が完了したデフケースＷの位置決めクランプが解除され、デフケースＷは手動で、もしくは図略の搬送装置によって搬出される。

次に、新たなワークをピンアーバチャック２４によって主軸面板２１ａの先端面に、支持穴Ｗ１が中心軸線Ｏ１に合致するように、位置決めクランプし、タレット１２を回転させて、例えば別の内径に対応する工具を先端に組み付けた主アーバを割り出すことができる。

上記中空ワークの内面加工装置１によると、タレット１２により割り出された主アーバ３１（先端に工具シャンク１００が設けられた）を中空ワークＷ内に挿入し、主軸台１１側からも補助アーバ２５によって、工具シャンクを支持することにより、主アーバ３１と補助アーバ２５とによる両側支持状態とする。そして、中空ワークＷを回転させ、主アーバ３１と補助アーバ２５との協働により工具シャンク１００を軸線方向に移動させるとともに、半径方向移動装置（サーボモータ８４、スライダ７６、ガイドローラ６８、ガイド部材７０、スウィングシャフト６６、アーム部材６０、駆動軸４２,４４、ドライバ軸３２ならびに偏心ピン１０６等）により工具シャンク１００を半径方向に移動することにより、中空ワークＷの支持穴Ｗ１，Ｗ２をバイト１０４により旋削加工する。

このように、進退移動可能に設けられた補助アーバ２５の軸線上（主軸の中心軸線Ｏ１上）に、タレット１２に設けられた複数本の主アーバ３１の一本を割り出して、補助アーバ２５と主アーバ３１とを当接させることで、主アーバ３１の先端に設けられた工具１０４（工具シャンク１００）を、簡単に両側支持状態とすることができるので、必要な工具の交換を極めて迅速に行うことができる。そして、加工効率を向上させ、様々な中空ワーク形状の内面加工を一台で集約して自在に行うことができる。

また、一般的にはタレット式刃物台は刃物台中心より工具取付け位置が離れているため、工具を片側支持で保持すると偏心力が大きくなり、ビビリ等が生じ易いが、本件実施形態における工具シャンク１００を備えた主アーバ３１は、タレット１２で保持されているが、工具シャンク１００が両側支持状態で保持されているので、加工時の振動を抑制させて高精度かつ高速で加工を行うことができるとともに、工具寿命の延長を図ることができる。

また、回動駆動装置（サーボモータ８４、スライダ７６、ガイドローラ６８、ガイド部材７０、スウィングシャフト６６及びアーム部材６０等）により回動する駆動軸４４,４６の軸芯回りの駆動力を、タレット１２により割り出された主アーバ３１内に設けられたドライバ軸３２に伝え、ドライバ軸３２が回動するという簡単な構造で、半径方向移動機構（偏心ピン１０６、係合穴１０８、偏心部１１０、先端係合凸部３０及び係合凹部９４）により工具シャンク１００を半径方向に移動させることができる。また、工具（バイト１０４、主アーバ３１等）の交換において、工具シャンク１００を半径方向に移動させるドライバ軸３２を、主アーバ３１とともに取り替える必要があるが、使用した主アーバ３１に設けられたドライバ軸３２を駆動軸４４から離脱させ、該駆動軸４４を別の主アーバ３１に設けられたドライバ軸３２に係合させるだけで、簡単かつ迅速に行うことができる。

また、ドライバ軸３２の係合部３６と駆動軸４４の被係合部４５とは、テ―パ面３５,４７同士で係合し、主スプリング部材５６によりテ―パ面３５,４７が相互に面接触してガタを無くした状態で保持されて、駆動軸４４の動きをドライバ軸３２へ過不足なく伝達することができる。そのため、スライダ７６による動きに正確に基づいて、工具シャンク１００を半径方向に移動できるので、高精度の制御及び加工を行うことができる。

なお、上記した実施の形態においては、デフケースＷの支持穴Ｗ１、Ｗ２を旋削加工する例について述べたが、本発明は、デフケースに限らず、これと同種の中空ワークの内面加工に応用できるものである。

また、主アーバ加工部は、ボルトにより主アーバ本体部の先端に組み付けるものとしたが、これに限定されず、例えば、主アーバ本体部の先端に工具シャンクや半径方向移動機構が内蔵されているものでも良い。

また、工具シャンクに設ける工具は、旋削加工を行う工具としたが、これに限定されず、例えばバニシング加工工具でもよい。これによって、内面（内径）の表面仕上げを同時に行うとともに、内面強度の向上を図ることができる。また、ボーリングバーを工具としてもよい。

また、工具シャンクを半径方向に移動させるのに使用されるドライバ軸を、主アーバに対して相対回転するものとしたが、これに限定されず、例えば主アーバの軸線方向に相対移動することによって、工具シャンクを半径方向に移動させるものでもよい。

また、上記した実施の形態においては、主アーバ加工部３１ｂのバイト１０４を用いて、内面（支持穴Ｗ１、Ｗ２）を旋削加工する例について述べたが、図１０に示すように、ワークの内面ばかりでなく、外面を加工するバイト２１４を備えたタレット２００をタレット１２のＺ軸方向と直角な方向に配し、ワークの外面を同時に旋削加工する構成としてもよい。この中空ワークの内面加工装置２０１の構成を以下に説明する。図１０に示すように、タレット２００は、Ｚｎ軸方向（タレット１２のＺ軸に直角な方向）に移動可能な第１ベース２０２と第１ベース２０２を載置してＸｎ軸方向（タレット１２のＸ軸方向に直角な方向）に移動可能な第２ベース２０４に載置され、夫々サーボモータ２０６，２０８に駆動され、ロータリエンコーダ２１０,２１２により位置制御が可能になっている。タレット２００は、Ｘｎ軸方向の回転軸回りに回動し、図略のワークの外径を旋削する加工位置にバイト２１４が割り出されるようになっている。その他の構成は先の実施形態と同様なので、同じ符号を記載して説明を省略する。この加工装置によると、主軸２１にクランプされて回転するワーク（図略）を、工具シャンク１００のＺ軸方向の移動及び半径方向の移動と、バイト２１４のＺｎ軸方向の移動及びＸｎ軸方向の移動を同時に制御することにより、ワークの内面及び外面を同時に加工することができる。同時に加工することにより、内面を両側支持でビビリなく高精度で加工する利点に加えて、内、外径面の同軸精度や周方向肉厚分布の精度を向上させることができるので、加工精度をさらに飛躍的に向上させることができる。

このように、実施の形態で述べた具体的構成は、本発明の単なる一例を示すもので、これに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得ることは勿論である。

本発明の実施の形態を示す中空ワークの内面加工装置の全体図である。 図１の要部を拡大して断面した図である。 図２の先端部側の要部を拡大した断面図である。 図３のIV−IV線に沿って切断した断面図である。 主アーバ加工部の側方からの要部断面図である。 主アーバ加工部の上方からの要部断面図である。 主アーバ加工部の中心軸線方向からの断面図である。 図２の基端部側の要部を拡大した断面図である。 ドライバ軸と駆動軸との係合前の待機位置を示す図である。 別例を示す図である。

符号の説明

１・・・中空ワークの内面加工装置、１０・・・ベッド、１１・・・主軸台、１２・・・タレット、２１・・・主軸、２５・・・補助アーバ、３０・・・半径方向移動機構（先端係合凸部）、３１・・・主アーバ、３１ａ・・・主アーバ本体部、３１ｂ・・・主アーバ加工部、３２・・・ドライバ軸・半径方向移動装置、３５・・・凸部テ―パ面、３６・・・係合部、４４・・・駆動軸・半径方向移動装置（第１駆動軸）、４６・・・駆動軸・半径方向移動装置（第２駆動軸）、４７・・・凹部テ―パ面、５６・・・付勢手段（主スプリング部材）、６０・・・半径方向移動装置（アーム部材）、６６・・・半径方向移動装置（スウィングシャフト）、６８・・・半径方向移動装置（ガイドローラ）、７０・・・半径方向移動装置（ガイド部材）、７６・・・半径方向移動装置（スライダ）、８４・・・回動駆動装置・半径方向移動装置（サーボモータ）、９４・・・半径方向移動機構（係合凹部）、１００・・・工具シャンク、１０２・・・工具（スローアウェイチップ）、１０４・・・工具（バイト）、１０６・・・半径方向移動機構（偏心ピン）、１０８・・・半径方向移動機構（係合穴）、１１０・・・半径方向移動機構（偏心部）、２０１・・・中空ワークの内面加工装置、Ｗ・・・内面加工ワーク（デフケース）。

Claims (3)

1. 中空ワークの内面を加工する内面加工装置において、
   前記中空ワークを回転駆動する主軸を回転可能に支持する主軸台と、
   前記主軸に対して回転軸が平行に設けられるとともに、前記主軸台に対して接近離間可能に設けられたタレットと、
   該タレットの回転周部に前記回転軸に対して平行に設けられ、前記主軸の軸線上に一本が割り出し可能に設けられた複数本の主アーバと、
   中空ワークの内面を加工する工具と、
   該工具が先端に取り付けられ、前記主アーバの先端部に半径方向に移動可能に設けられた工具シャンクと、
   該工具シャンクに連結されるとともに、前記主アーバに相対移動可能に設けられ前記工具シャンクを半径方向に移動させる半径方向移動装置と、
   前記主軸台に、前記主軸の軸線方向に進退移動可能に設けられ、前記中空ワークの加工の際に、前記タレットにより割り出された主アーバの先端に当接して前記工具シャンクを反対側から支持する補助アーバと、
   を備えたことを特徴とする中空ワークの内面加工装置。
2. 請求項１において、前記主アーバは、中空筒状に形成されたものであり、
   前記半径方向移動装置は、
   前記主アーバ内に軸心回りに相対回転可能に設けられ、基端部に係合部が形成されたドライバ軸と、
   該ドライバ軸が回動することにより先端部に設けられた工具シャンクを半径方向に移動させる半径方向移動機構と、
   前記タレットにより割り出された主アーバ内に設けられたドライバ軸の前記係合部に、係脱可能に係合する被係合部が先端部に形成され、軸心回りに回動可能な駆動軸と、
   前記駆動軸を回動させる回動駆動装置と、
   を備えていることを特徴とする中空ワークの内面加工装置。
3. 請求項２において、前記ドライバ軸の係合部は、先端に向かって厚みが漸減するように傾斜することによって凸形状係合面を形成する一対の凸部テ―パ面又は先端に向かって間が漸増するように傾斜することによって凹形状係合面を形成する一対の凹部テ―パ面を有し、
   前記駆動軸の被係合部は、前記凸部テ―パ面又は凹部テ―パ面に係合する凹部テーパ面又は凸部テーパ面を有し、
   前記駆動軸は、
   前記補助アーバの前進により前記主アーバを介して前記駆動軸が軸線方向に後退すると、前記ドライバ軸の凸部テ―パ面又は凹部テ―パ面に、前記駆動軸の凹部テ―パ面又は凸部テ―パ面を当接させる方向に付勢して前記ドライバ軸と前記駆動軸とを相対回転不能に係合させる付勢手段を備えていることを特徴とする中空ワークの内面加工装置。

Images