JP2010005742A - 芯押しセンタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な加工を可能にする芯押しセンタ装置を提供すること。
【解決手段】一端に円錐形状の先端部１２を有するセンタ１０と、センタ１０の径方向外側に周設される筒形状の可動部３０とを備える。可動部３０の径方向外側には、センタ１０と固定関係にある固定部２０が周設される。センタ１０と可動部３０との間には、ばね４０が配設される。ばね４０は、可動部３０を軸方向へ移動可能に保持する。固定部２０と可動部３０との間には、Ｏリング５０が配設されている。Ｏリング５０は、可動部３０を径方向に移動可能に保持している。被加工物を装着時、先端部１２の側面と被加工物の接触面とを全周にわたり面接触させ、かつ、可動部３０の傾斜面３９と被加工物の傾斜面とを全周にわたり面接触させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を保持するために使用する芯押しセンタ装置に関する。

従来、芯押しセンタ装置として、特許文献１記載のものが知られている。特許文献１記載の芯押しセンタ装置は、被加工物の芯（軸線）を押すセンタを備えている。さらに、そのセンタに支持される支持部と、その支持部内に移動可能に保持される可動部と、その可動部を押圧する弾性体とを備えている。被加工物の装着時において、センタは、被加工物の軸線上に形成されたセンタ穴に押圧され被加工物を保持する。可動部の一端面に形成された傾斜面は、弾性体により被加工物の拡径部分の端面に押圧される。その結果、可動部は、センタとともに被加工物を保持する。
特開２００４−３３０３８０号公報

芯押しセンタ装置に装着される被加工物において、センタ穴の軸線と拡径部分の端面の軸線とには、微小なズレが生ずる場合がある。従来技術の芯押しセンタ装置で微小なズレのある被加工物を保持する場合、その被加工物の回転中心がセンタとセンタ穴とで規定される場合がある。その場合、可動部の一端面と被加工物の拡径部分の端面とは片当り状態となる。被加工物が長く細い形状であってその剛性が低い場合、軸方向と異なる方向へ過大な荷重が可動部端面から拡径部分の端面にかかるため、被加工物は撓んだ状態で加工される。

一方、従来技術の芯押しセンタ装置で微小なズレのある被加工物を保持する場合、被加工物の回転中心が可動部の一端面と被加工物の拡径部分の端面とで規定される場合もある。その場合、センタ穴の軸線と拡径部分の端面の軸線とのズレが被加工物の加工面に影響を及ぼし易い。これらの結果、特許文献１記載の芯押しセンタ装置にてズレのある被加工物を保持する場合、被加工物の加工精度が低下する虞があるという問題点があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、高精度な加工を可能にする芯押しセンタ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に係る芯押しセンタ装置は、円錐形状のセンタと、センタの径方向外側に配設され、センタに対し軸方向前方に突出する環状の端面を有する筒形状の可動部と、可動部をセンタに対し軸方向及び径方向へ移動可能に保持する保持手段とを備えることを特徴とする。

センタの軸線と、初期位置における可動部の軸線との間には、ズレが生ずる場合がある。また、被加工物のセンタ穴の軸線と、可動部の端面と接触する被加工物の拡径部分の端面の軸線との間にも、ズレが生ずる場合がある。しかし、請求項１に係る芯押しセンタ装置は、これらのズレに応じて可動部を径方向に移動させることができる。つまり、センタは被加工物の軸線を押し、かつ、可動部の端面は、全周にわたって被加工物の拡径部分の端面と接触することが可能となる。その結果、被加工物の撓みや曲がりを抑制し、被加工物へ高精度な加工を施すことが可能となる。

また、請求項２に係る芯押しセンタ装置は、保持手段は、センタに対する軸方向及び径方向への可動部の移動を所定範囲内においてのみ許容する移動許容手段と、可動部を軸方向及び径方向へ押圧する押圧手段とを備えていることを特徴とする。

これにより、可動部の不必要な移動を抑制しながら、可動部を所定の位置に保持することが可能となる。

また、請求項３に係る芯押しセンタ装置は、移動許容手段が、可動部の径方向外側に配設され、センタと固定関係にある固定部であることを特徴とする。

これにより、固定部がその範囲内においてのみ可動部のセンタに対し軸方向及び径方向移への移動を許容する所定範囲を、簡単な構成で規定することが可能となる。

また、請求項４に係る芯押しセンタ装置は、押圧手段が、可動部を軸方向へ押圧する第１弾性体、及び可動部を径方向へ押圧する第２弾性体であることを特徴とする。

これにより、可動部の不必要な移動を抑制しながら、可動部を所定の位置に保持する押圧手段を、簡単な構成で提供することが可能となる。

また、請求項５に係る芯押しセンタ装置は、第１弾性体が、軸方向に伸縮可能なばねであることを特徴とする。

これにより、軸方向に対し、大きな移動を可動部に許容する第１弾性体を、簡単な構成で提供することが可能となる。

また、請求項６に係る芯押しセンタ装置は、第２弾性体が、径方向に伸縮可能なＯリングであることを特徴とする。

これにより、径方向に対し、微小な移動を可動部に許容する第２弾性体を、簡単な構成で提供することが可能となる。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態における芯押しセンタ装置１００の構造について、図１、図２を用いて説明する。図１は、第１実施形態における芯押しセンタ装置１００の断面図である。

芯押しセンタ装置１００は、軸形状のセンタ１０と、そのセンタ１０の径方向外側にセンタ１０を囲むように配設される固定部２０と、センタ１０と固定部２０との間に配設される可動部３０とを備えている。さらに、可動部３０を軸方向に押圧し、軸方向に伸縮可能なばね４０と、可動部３０を径方向に押圧し、径方向に伸縮可能なＯリング５０とを備えている。ばね４０とＯリング５０とは、可動部３０を軸方向及び径方向へ押圧する押圧手段としても把握できる。さらに、その押圧手段と固定部２０とは、可動部３０を軸方向及び径方向へ移動可能に保持する保持手段としても把握できる。本実施形態では、ばね４０には、コイルスプリングが用いられている。

センタ１０は、図示されない送り機構により軸方向に直線的に往復動可能であると共に、必要に応じて回転も可能に構成されている。センタ１０は、軸部１０ａの一端に円柱形状の突出部１１を有している。突出部１１が形成された軸部１０ａの一端面１３は、環状平面である。突出部１１は、軸部１０ａより径が細い。軸部１０ａの軸線及び突出部１１の軸線は、センタ１０の軸線と一致している。突出部１１は、その突出方向の先端に円錐形状の先端部１２を備えている。先端部１２の軸線は、センタ１０の軸線と一致している。よって、先端部１２の頂点は、センタ１０の軸線上にある。先端部１２は、いわゆる直円錐形状である。ここで、突出部１１の突出方向を、軸方向前方として以下説明する。

固定部２０は、筒形状であり、図示しない連結部材を介してセンタ１０に固定されている。つまり、固定部２０は、センタ１０と固定関係にある。固定部２０の内部には、可動部３０が配設されている。固定部２０の軸線は、センタ１０の軸線と一致している。固定部２０の外周面には、軸方向前方に向かうにしたがって固定部２０を細くする傾斜面２１が形成されている。傾斜面２１は、固定部２０の軸方向最前方の近傍まで広がっている。一方、固定部２０の内周面は、軸方向前方から順に小内周面２２、段差面２３、大内周面２４を有している。小内周面２２における固定部２０の内径は最も小さく、センタ１０の軸部１０ａの外径より小さい。大内周面２４における固定部２０の内径は、小内周面２２における固定部２０の内径より大きく、軸部１０ａを隙間なく収容可能な寸法である。つまり、固定部２０の大内周面２４は、軸部１０ａの外周面と当接している。

小内周面２２と大内周面２４との間に位置する段差面２３は、固定部２０の軸線と垂直に形成されている。段差面２３は、環状平面である。固定部２０は、これらの固定部２０の内周面の形状により、可動部３０のセンタ１０に対し軸方向及び径方向への移動を所定の範囲内においてのみ許容する機能を有している。また、固定部２０には、径方向に貫通する貫通穴２５が形成されている。貫通穴２５は、外周面に形成された傾斜面２１側から内周面の小内周面２２側へ貫通している。貫通穴２５の内部には、ピン６０が挿入されている。ピン６０は、貫通穴２５から径方向内側に突出した状態で固定されている。

可動部３０は、筒形状であり、ばね４０、及びＯリング５０を介して固定部２０に保持されている。本実施形態の可動部３０の初期位置は、可動部３０の軸線がセンタ１０の軸線と一致する位置である。可動部３０の外周面には、軸方向前方から小外周面３１、傾斜面３２、中外周面３３、段差面３４、大外周面３５を順に有している。小外周面３１における可動部３０の外径は最も小さく、センタ１０の突出部１１の外径より大きい。中外周面３３における可動部３０の外径は、小外周面３１における可動部３０の外径より大きく、固定部２０の小内周面２２の内径より小さい。ここで、中外周面３３における可動部３０の外径と固定部２０の小内周面２２の内径との寸法差は微小であり、これらの間には、可動部３０が径方向に移動可能な微小な間隙が形成されている。さらに、大外周面３５における可動部３０の外径は、中外周面３３における外径より大きく、固定部２０の大内周面２４の内径より小さい。ここで、大外周面３５における可動部３０の外径と固定部２０の大内周面２４の内径との寸法差は微小であり、これらの間には、可動部３０が径方向に移動可能な微小な間隙が形成されている。大外周面３５には、環状溝である凹部３５ａが形成されている。凹部３５ａは、その内部に配設されるＯリング５０の肉厚より小さい深さで形成されている。

小外周面３１と中外周面３３との間に位置する傾斜面３２は、小外周面３１から中外周面３３に向かって可動部３０を太くする傾斜で形成されている。傾斜面３２の母線は直線である。傾斜面３２の傾斜角は、固定部２０の傾斜面２１の傾斜角と略同一である。中外周面３３と大外周面３５との間に位置する段差面３４は、可動部３０の軸線と垂直に形成されている。段差面３４は、環状平面である。段差面３４は、固定部２０の段差面２３の寸法と同一である。可動部３０の段差面３４は、固定部２０の段差面２３と当接している。

一方、可動部３０の内周面には、軸方向前方から順に小内周面３６、段差面３７、大内周面３８を有している。小内周面３６における可動部３０の内径は最も小さく、センタ１０の突出部１１の外径より小さい。大内周面３８における可動部３０の内径は、小内周面３６における可動部３０の内径より大きく、センタ１０の突出部１１の外径より大きい。ここで、大内周面３８における可動部３０の内径とセンタ１０の突出部１１の外径との寸法差は、これらの間に配設されるばねの肉厚と可動部３０が径方向に移動可能な間隙とを有する。小内周面３６と大内周面３８との間に位置する段差面３７は、可動部３０の軸線と垂直に形成されている。段差面３４は、環状平面である。段差面３４の内縁から外縁までの距離は、固定部２０の段差面２３の内縁から外縁までの距離より大きい。

さらに、可動部３０の軸方向前方の端面には、傾斜面３９が形成されている。傾斜面３９は、軸方向後方から軸方向前方に向かうにしたがって可動部３０の内径を徐々に大きくする傾斜で形成されている。傾斜面３９は、可動部３０の軸方向前方の端面の全面に広がっている。よって、可動部３０は、その肉厚が、軸方向前方から順に傾斜面３９により徐々に厚くなり、傾斜面３２によりまた徐々に厚くなり、段差面３７により薄くなり、段差面３４により厚くなる形状で形成されている。一方、可動部３０の軸方向後方の端面と、センタ１０の軸部１０ａの一端面１３との間には、可動部３０が軸方向に移動可能な十分な間隙１４が形成されている。また、可動部３０には、径方向に貫通する貫通穴３０ａが形成されている。貫通穴３０ａは、中外周面３３側から大内周面３８側へ貫通している。貫通穴３０ａの内部には、ピン６０が挿入されている。ピン６０は、貫通穴３０ａから径方向外側に突出して配設されている。

ばね４０は、可動部３０の段差面３７と、センタ１０の軸部１０ａの一端面１３との間に圧縮されて配設されている。ここで、可動部３０の段差面３７は、軸方向と交差する端面である。ばね４０は、可動部３０の段差面３７を軸方向前方に押圧している。一方、ばね４０は、センタ１０の軸部１０ａの一端面１３を軸方向後方に押圧している。また、可動部３０は、固定部２０の段差面２３と可動部３０の段差面３４とが当接することにより、軸方向に位置決めされている。これらの段差面２３、３４は、可動部３０の初期位置を軸方向に位置決めする軸方向位置決め部としても把握できる。

Ｏリング５０は、可動部３０の凹部３５ａ内に圧縮されて配設されている。ここで、可動部３０の凹部３５ａの底面は、径方向と交差している。Ｏリング５０は、可動部３０の凹部３５ａの底面を径方向内側に押圧している。一方、Ｏリング５０は、固定部２０の大内周面２４を径方向外側に押圧している。凹部３５ａの内壁面とＯリング５０との間には、Ｏリング５０が軸方向に弾性変形可能な間隙が形成されている。Ｏリング５０は、可動部３０を初期位置に保持する。初期位置とは、可動部３０の軸線とセンタ１０の軸線とが一致する位置である。

次に、第１実施形態における芯押しセンタ装置１００の作動について、説明する。図２は、被加工物８０の部分破断断面図である。

まず、被加工物８０の軸部８０ａの一端に形成された突出部８１は、可動部３０の小内周面３６中に挿入される。その後、先端部１２と被加工物８０とを全周にわたって面接触させる。また、先端部１２と被加工物８０とを全周にわたって面接触させると同時に、又はそれ以前に傾斜面３９と被加工物８０とを全周にわたり面接触させる。

センタ１０の先端部１２に関しては、被加工物８０の突出部８１の凹部８３に挿入される。凹部８３は、突出部８１の突出方向先端に、軸方向に凹んで形成されている。センタ１０の先端部１２は、凹部８３の内壁面であり、開口縁の近傍に形成された導入面８４により凹部８３の奥へ導入される。導入面８４は、センタ１０の先端部１２を凹部８３の奥へ導入する傾斜角で形成されている。導入面８４に導入されたセンタ１０の先端部１２は、その先端部１２の側面と凹部８３の内壁面であり導入面８４より奥に形成された接触面８５とが全周にわたり面接触するまで、凹部８３内へ挿入される。接触面８５は、先端部１２の頂点を被加工物８０の軸線に位置決めする傾斜角で形成されている。凹部８３の接触面８５の奥には、余剰面８６が形成されている。余剰面８６は、接触面８５を形成するための下穴の内壁面であり、軸方向と平行に形成されている。

一方、可動部３０の傾斜面３９に関しては、被加工物８０の傾斜面８２と接触する。被加工物８０の傾斜面８２は、突出部８１が形成された軸部８０ａの一端面であって、軸部８０ａから突出部８１へ向かうにしたがって徐々に被加工物８０を細くする環状の凸テーパ形状の傾斜面である。ここで、傾斜面３９の軸線と傾斜面８２の軸線とに微小なズレがある場合、可動部３０は、その微小なズレに応じて、Ｏリング５０を弾性変形させ、初期位置から径方向に移動する。径方向に移動した可動部３０の傾斜面３９は、被加工物８０の傾斜面８２と全周にわたり面接触する。そして、可動部３０は、センタ１０の先端部１２の側面と被加工物８０の接触面８５とが全周にわたって面接触するまで、ばね４０を弾性変形させ、軸方向に移動する。可動部３０が軸方向に移動している間、これらの傾斜面３９、８２は全周にわたって面接触を維持する。よって、センタ１０の先端部１２の側面と被加工物８０の接触面８５とを全周にわたり面接触させ、かつ可動部３０の傾斜面３９と被加工物８０の傾斜面８２とを全周にわたり面接触させることが可能となる。

センタ１０は、被加工物８０をその軸線上で位置決めし、固定する。さらに、可動部３０は、センタ１０よりも径方向外側において被加工物８０を位置決めし、固定する。可動部３０は、ばね４０とＯリング５０とによって弾性的に保持されているから、それらの弾性力が被加工物８０に加えられている。その結果、被加工物８０は、その軸線上に加えて、径方向外側においても所定の押圧力をもって固定されることとなる。傾斜面３９は、被加工物８０の加工面である軸部８０ａの近傍に設けられた傾斜面８２に接触できるように、センタ１０より軸方向前方に突出して設けられている。よって、センタ装置１００は、加工面である軸部８０ａの近傍を固定することができる。可動部３０によって被加工物８０に加えられる押圧力は、被加工物８０が加工時に変形等しないようにばね４０及びＯリング５０の弾性力を選定することにより設定される。そして、被加工物８０の脱離後、可動部３０は、径方向、及び軸方向ともに再び初期位置に戻り保持される。

本実施形態の芯押しセンタ装置１００は、被加工物８０の接触面８５の軸線と拡径部分である傾斜面８２の軸線とが一致していない場合においても、被加工物８０の撓みや曲がりを抑制することが可能である。その結果、被加工物８０へ高精度な加工を施すことが可能となる。
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、可動部３０の初期位置は、可動部３０の軸線がセンタ１０の軸線と一致する位置である。しかし、可動部の径方向の初期位置は、可動部の軸線がセンタの軸線と一致する位置になくてもよい。また、被加工物の非装着時において、可動部は、径方向の初期位置へ押し戻されなくてもよい。例えば、粘性の高い粘性流体を押圧手段として用い、可動部の不必要な移動を抑制し、可動部を保持する場合がある。その場合、可動部の初期位置は、可動部の軸線がセンタの軸線と一致しない位置にある。しかし、被加工物の装着時において、可動部は、その端面が被加工物の拡径部分の端面に全周にわたり接触することが可能な位置へ移動する。その結果、可動部の初期位置が、その軸線とセンタの軸線とを一致させる位置にない場合においても、被加工物の撓みや曲がりを抑制することが可能となる。また、被加工物を脱着した後、可動部は径方向の初期位置へ粘性流体によって押し戻されない。しかし、被加工物を脱着した後、さらに別の被加工物を装着する際には、可動部がその被加工物の形状に応じて径方向、及び軸方向に移動する。その結果、被加工物の非装着時において、可動部が初期位置へ押し戻されない場合においても、被加工物を脱着した後にさらに装着される別の被加工物の撓みや曲がりを抑制することができる。

また、上記第１実施形態では、可動部３０の軸方向前方の端面に形成された傾斜面３９は、軸方向後方から軸方向前方に向かうにしたがって可動部３０の肉厚を徐々に薄くする凹状のテーパ円錐側面で形成されている。しかし、可動部３０の傾斜面３９は、軸方向後方から軸方向前方に向かうにしたがって徐々に可動部３０の外径を小さくし、肉厚を薄くする凸状のテーパ円錐側面であってもよい。

また、上記第１実施形態では、可動部３０の軸方向前方の端面には、傾斜面３９が形成されている。しかし、例えば、可動部の軸方向前方の端面は、可動部の軸線と直交する環状平面であってもよい。つまり、可動部の軸方向前方の端面は、環状面であり、被加工物の拡径部分の端面と面接触する必要はなく、全周にわたって被加工物の拡径部分の端面と接触可能な形状であればよい。また、被加工物８０の拡径部分の端面である傾斜面８２についても同様である。被加工物８０の傾斜面８２は、徐々に被加工物８０を太くするテーパ円錐側面で形成されている。しかし、被加工物の軸線と直交する環状平面であってもよい。つまり、被加工物の拡径部分の端面は、環状であり、可動部の軸方向前方の端面と全周にわたって接触可能な形状であればよい。

また、上記第１実施形態では、固定部２０が、可動部３０の径方向外側に周設されている。しかし、固定部は、センタと可動部との間に配設されていてもよい。その場合、センタと固定関係にある固定部には、Ｏリングが内部に配設される凹部が形成される。さらに、固定部の外周面と、可動部の内周面とには、可動部の軸方向の初期位置の位置決めをする軸方向位置決め部が形成される。可動部を軸方向に移動可能に保持するばねは、可動部の軸方向後方の端面とセンタの軸部の一端面との間に圧縮されて配設される。

また、上記第１実施形態では、芯押しセンタ装置１００は、固定部２０を備えている。しかし、センタの外周面が、固定部に代わる機能をもつ形状に加工された構造であってもよい。その場合、センタの外周面を加工して、Ｏリングが内部に配設される凹部が形成される。さらに、センタの外周面と可動部の内周面とには、可動部の軸方向の初期位置の位置決めをする軸方向位置決め部が形成される。

また、上記第１実施形態では、押圧手段としてばね４０、及びＯリング５０を用いている。しかし、押圧手段は、これらの弾性体に限定されない。物体の弾性、又は変形によって蓄積されたエネルギーを利用することを主目的とする機械要素であればよい。例えば、これらの代わりに、複数の板ばね、ゴムの弾性を利用するゴムばね、気体又は液体を利用する空気ばね等の流体ばね、磁気による反発力及び吸引力を利用する磁気ばね等が用いられていてもよい。さらに、流体及び気体のエネルギーを機械的仕事に変換する流体機械、内部に細かな孔が無数に開いた多孔質の柔らかいスポンジ等が用いられていてもよい。流体機械とは、例えば、油圧のエネルギーを直線運動に変換する油圧シリンダ、気体のエネルギーを直線運動に変換する空気シリンダ等である。

本発明の第１実施形態における芯押しセンタ装置の断面図である。 第１実施形態における被加工物の部分破断断面図である。

符号の説明

１０ センタ
１２ 先端部
２０ 固定部
３０ 可動部
３５ａ 凹部
３９ 傾斜面
４０ ばね
５０ Ｏリング
８０ 被加工物
８２ 傾斜面
８５ 接触面

Claims (6)

1. 円錐形状のセンタと、
   前記センタの径方向外側に配設され、前記センタに対し軸方向前方に突出する環状の端面を有する筒形状の可動部と、
   前記可動部を前記センタに対し軸方向及び径方向へ移動可能に保持する保持手段とを備えることを特徴とする芯押しセンタ装置。
2. 前記保持手段は、前記センタに対する軸方向及び径方向への前記可動部の移動を所定範囲内においてのみ許容する移動許容手段と、前記可動部を軸方向及び径方向へ押圧する押圧手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の芯押しセンタ装置。
3. 前記移動許容手段は、前記可動部の径方向外側に配設され、前記センタと固定関係にある固定部であることを特徴とする請求項２記載の芯押しセンタ装置。
4. 前記押圧手段は、前記可動部を軸方向へ押圧する第１弾性体、及び前記可動部を径方向へ押圧する第２弾性体であることを特徴とする請求項２又は３記載の芯押しセンタ装置。
5. 前記第１弾性体は、軸方向に伸縮可能なばねであることを特徴とする請求項４記載の芯押しセンタ装置。
6. 前記第２弾性体は、径方向に伸縮可能なＯリングであることを特徴とする請求項４又は５記載の芯押しセンタ装置。

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