JP2011224693A - 円筒状工作物の芯出し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 円筒状工作物の芯出し装置のワークテーブル上方への出し入れを容易とした芯出し装置の提供。
【解決手段】 ワークテーブル２２機枠外へ設置される円筒状工作物の芯出し装置１００であって、円筒状工作物のＣ軸に対し円筒状工作物直径方向を挟むように伸縮自在な接触端子の一対（Ｓ_１，Ｓ_３）と、この直径に対して直角にかつ直径を二分する１個の伸縮自在な接触端子（Ｓ_２）を半円弧状の芯出し治具１２９に取り付け、前記３個の伸縮自在な接触端子を１個のレリーズ機構１３２により前記接触端子の前進後退の伸縮を可能とし、前進により各接触端子が円筒状工作物外周に接した接触端子接点位置の各接触圧力をダイヤルゲージ（Ｄ₁，Ｄ_２，Ｄ_３）で表示させる芯出し装置１００。芯出し治具１２９の取り付けアーム１３０を回動させることにより芯出し装置１００はワークテーブル上方に対し出し入れされる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、円筒状工作物の外周加工面に対する円筒状ワークの回転軸（Ｃ軸）の関係を芯出しして修正する装置に関する。

円筒状ワークの回転軸（Ｃ軸）をクランプ装置の主軸台と芯押台とから形成される仮想ワーク把持基準軸芯（Ｋ軸）に一致させて円筒状ワークをクランプ装置で支架し、円筒状ワークを回転させながらワーク表面を研削加工して平滑表面にし、もしくは、回転刃で溝加工してスプライン軸、ロール、コーン付きスピンドル、軸受などの円筒状工作物を円筒研削加工もしくは溝加工することは行われている。

円筒状ワークの外径や端面を研削加工するに先立ち、円筒状ワークの回転軸（Ｃ軸）をクランプ装置の主軸台と芯押台とから形成される仮想把持基準軸芯（Ｋ軸）に一致させて円筒状ワークをクランプ装置で把持させることが行われる。この円筒状ワークのＣ軸のクランプ装置のクランプ装置のＫ軸合わせの工程は、円筒研削加工中に円筒状工作物の直径を測定し研削加工終了の決定に役立つし、円筒研削加工後の円筒状工作物の真円度の測定に重要である。

例えば、特開２００４−３４５０２９号公報（特許文献１）は、輪（ロール）状工作物の芯を基準軸に合わせる輪状工作物の芯出し方法であって、上記基準軸をＺ軸とするＸＹＺ空間のＸＹ平面に平行な支持面上に上記輪状工作物を載せ置く準備工程と、上記輪状工作物の外周と上記ＸＹＺ空間のＸ軸との交点の上記Ｚ軸からの偏位を計測する第１計測工程と、上記第１計測工程における計測結果に基づいて上記輪状工作物の上記支持面上での上記Ｘ軸方向の位置を調整する第１位置調整工程と、上記輪状工作物の外周と上記ＸＹＺ空間のＹ軸との交点の上記Ｚ軸からの偏位を計測する第２計測工程と、上記第２計測工程における計測結果に基づいて上記輪状工作物の上記支持面上での上記Ｙ軸方向の位置を調整する第２位置調整工程とを備えたことを特徴とする輪状工作物の自動芯出し方法を提案する。

前記特許文献１は、また、輪状工作物の芯を基準軸に合わせる輸状工作物の芯出し装置であって、上記基準軸をＺ軸とするＸＹＺ空間のＸＹ平面に平行で上記輪状工作物を載せ置く支持面と、上記輪状工作物の外周と上記ＸＹＺ空間のＸ軸との交点の上記Ｚ軸からの偏位を計測する第１計測手段と、上記第１計測手段における計測結果に基づいて上記輪状工作物の上記支持面上での上記Ｘ軸方向の位置を調整する第１位置調整手段と、上記輪状工作物の外周と上記ＸＹＺ空間のＹ軸との交点の上記Ｚ軸からの偏位を計測する第２計測手段と、上記第２計測手段における計測結果に基づいて上記輪状工作物の上記支持面上での上記Ｙ軸方向の位置を調整する第２位置調整手段を備えた輪状工作物の自動芯出し装置も提案する。

また、特開２００８−１４９４０９号公報（特許文献２）は、内径を加工基準として、円筒状のワークの外径や端面を研削加工する際に使用される円筒研削盤のチャック装置であって、スピンドル軸の先端部に、当該スピンドル軸に対して芯出しされて一体に装着された基準軸と、前記基準軸の外周面に対して僅かに出入り可能なように周方向に沿ってほぼ等間隔をおいて当該基準軸の半径方向に挿入され、しかも流体圧により前記半径方向に出入り可能な突出用及び後退用の各受圧面がそれぞれ形成された多数本のチャックピンと、前記各チャックピンの突出用及び後退用の各受圧面に流体圧を独立させて作用させるために、前記基準軸の内部に分離して形成された突出用及び後退用の各流体路とを備え、前記基準軸の外側にワークを挿入して、突出用流体路に供給された流体の圧力を各チャックピンの突出用受圧面に作用させて、各チャックピンを同一の突出力で基準軸外周面から突出させてワークの内周面をチャッキングすると共に、後退用流体路に供給された流体の圧力を各チャックピンの後退用受圧面に作用させて、各チャックピンを基準軸外周面から後退させてワークを取外し可能にしたことを特徴とする円筒研削盤のチャック装置を提案する。

一方、管の外周加工面に対する管の回転軸（Ｃ軸）の関係を芯出しして修正する装置およびそれを用いて芯出しする方法も知られている。例えば、特開平７−２３７０７２号公報（特許文献３）は、図６に示す管外周加工面の芯出し装置を提案する。この芯出し装置はＮＣ加工機の刃物台に面する定盤Ｂの上に管体の加工面を逆方向に開口して仮置きし、この管体の開口面に対向して三方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）へ移動可能なレイアウトマシン１を取り付け、その中央に芯出し治具２を取り付ける。この芯出し治具２は中心から円周方向へ突出する４個のリニアゲージセンサ２１を具え、その先端にそれぞれ接触端子２８を伸縮自在に具えている。接触端子を縮めて管の内面へ進入し、延伸すると管体の内面と圧接するから、その接触圧力が各端子共均等となるようにレイアウトマシンの三元運動を行ない、各点一致すればそのまま管内へ進入して再び不均等となれば、均等となるように管軸を調整する。

上記特許文献３に記載のレリーズスイッチ（押下げボタン）を押して若しくは押し戻して接触端子を伸縮させリニアゲージセンサで接触端子の接触圧力を読み取る芯出し方法は、ＣＰＵによりレリーズスイッチを押して接触端子を伸ばせリニアゲージセンサで接触端子の接触圧力を読み取りその値を電子信号に変えてＣＰＵに送信し、電子信号値を基に自動焦点カメラのレンズ芯出し、自動車のクラッチレリーズフォークの芯出し、自動車のミッションレリーズ軸受の芯出しを行う他分野でも利用されている。

特開２００７−６１９７４号公報（特許文献４）は、ロール状ワークピースの軸芯の両端をベッド上に設けられた主軸台と心押台で水平方向に支持し、工作ツールでロール状ワークピースの半径方向に切り込みをかけながらロール状ワークピースの軸心に平行な方向に工作ツールを移動させてロー外表面を機械加工するロール加工機械において、半円筒状気体室凹部を有する半円筒状裏金と、この半円筒状裏金の内側に接合層を介して一体にされた半円筒状多孔質焼結金属層を設けることにより気体室を有する軸受本体を構成し、前記気体室に通じる気体供給ノズルを半円筒状裏金の円弧状外面側に具備させ、前記気体供給ノズルに気体を供給することにより前記多孔質焼結金属層の粒界に気体を供給できる構造の半円筒状静圧気体軸受を、前記ロール状ワークピースの下面側にロール状ワークピースの軸心と半円筒状静圧気体軸受の半円中心軸が一致するように設け、ロール状ワークピースの機械加工中に半円筒状静圧気体軸受の気体室に気体を供給してロール状ワークピースを半円筒状静圧気体軸受の多孔質焼結金属層凹面に非接触で支持可能としたロール加工機械のロール支持機構を提案する。この特許文献４のロール支持機構は、前記特許文献１および特許文献２記載のワークのＣ軸とクランプ機構のＫ軸を芯出しして一致させても長尺ワークの撓みによりワークのＣ軸芯とクランプ機構のＫ軸芯が一致しない部分があるためその部分をロール支持機構から噴き出す圧空により補正するものである。

特開２００４−３４５０２９号公報 特開２００８−１４９４０９号公報 特開平７−２３７０７２号公報 特開平７−２３７０７２号公報

本発明者らは、前記特許文献３に記載の管外周加工面の芯出し装置を円筒研削装置に用いることができるように改造した。すなわち、芯出し装置を円筒研削装置の機枠上に三方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）へ移動可能とするとともに、クランプ装置に支架される円筒状ワークのＣ軸に対し円筒状ワーク直径方向を挟むように伸縮自在な接触端子の一対と、この直径に対して直角にかつ直径を二分する１個の伸縮自在な接触端子を芯出し治具に取り付け、前記３個の伸縮自在な接触端子を備えるダイヤルゲージで接触端子が円筒状ワークと接点位置の接触圧力が各接触端子共均等となるなら芯出し装置の芯出し治具を円筒状ワークのＣ軸に平行に移動させ、不均等となれば均等となるように円筒状ワークのＣ軸を調整して再び芯出し治具を円筒状ワークのＣ軸に平行に移動させ、芯出し作業が終了したら芯出し装置の芯出し治具をワーク作業ステージ外へ回転移動させて待機位置へ戻すことができる構造とした。

請求項１の発明は、主軸台と芯押台とからなるクランプ装置を搭載するワークテーブルのクランプ軸芯（仮想ワーク把持基準軸芯）に対して左右方向（Ｘ軸方向）および前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能な測定テーブル上に芯出し装置の芯出し治具を支持するアームを旋回して前記クランプ軸芯上方に移動可能とする回転軸を備えるレイアウトマシン台を備える円筒状工作物の芯出し装置であって、クランプ装置に支架される円筒状ワークのＣ軸に対し円筒状ワーク直径方向を挟むように伸縮自在な接触端子の一対と、この直径に対して直角にかつ直径を二分する１個の伸縮自在な接触端子を半円弧状の芯出し治具に取り付け、前記３個の伸縮自在な接触端子をレリーズ機構から供排出される流体（油圧、圧空）またはテンションワイヤーあるいは電動手段により接触端子を前進させて円筒状工作物外周に接した接触端子接点位置の各接触圧力をダイヤルゲージで表示させ、これら３個の接触端子の接触圧力が３個共均等となるなら芯出し装置の芯出し治具をそのまま円筒状ワークのＣ軸に平行に移動させ、不均等となれば各接触端子の接触圧力が３個共均等となるように円筒状ワークのＣ軸を調整して再び芯出し治具を円筒状ワークのＣ軸に平行に移動させ、この芯出し作業が終了したら芯出し装置の芯出し治具をワーク作業ステージ外へ回転移動させて待機位置へ戻すことができる構造の円筒状工作物の芯出し装置にある。

円筒工作物の外周加工面と円筒工作物のＣ軸線上との変動を円筒状工作物の芯出し装置により正確な姿勢に修正し、ある長さに亘る円筒状工作物の外周機械加工を正確に行うことができる。

図１はワーク加工時の円筒状工作物の芯出し装置の左側面図である。 図２はワーク測定時の円筒状工作物の芯出し装置の左側面図である。 図３は芯出し装置の正面図である。 図４は図３でＡ−Ａ切り取り線での芯出し装置の切断面図である。 図５は図３でＡ−Ａ切り取り線での芯出し装置の側面図である。 図６は管外周芯出し装置を備える管外周加工装置の側面図を示す。（公知）

以下、図を用いて本発明の円筒状工作物の芯出し装置をさらに詳細に説明する。
図１および図２に示す円筒状工作物の芯出し装置１００において、ｗは直径１００ｍｍの円筒状ワーク、２１は機枠２０の上面に設けられたＶ−平案内面を備えるガイドウエイ、２２はこのガイドウエイ上を左右方向（Ｘ軸方向）に滑走可能なワークテーブルで、図示されていないが円筒状ワークをその軸芯（Ｃ軸）廻りに回転する主軸台と芯押台よりなるクランプ装置を搭載する。

上記機枠２０の正面左側には円筒状工作物の芯出し装置１００を搭載するＬ字型架台１２０が設けられ、その頭頂にレイアウトマシン支持台１２１を固定し、レイアウトマシン支持台１２１上には前後方向（Ｚ軸方向）に延びる案内レール１２２を設け、この案内レール上を２００ｍｍ距離往復滑走移動できる前後方向滑走体１２３が載せられている。前後方向滑走体１２３上には左右方向（Ｘ軸方向）に延びる案内レール１２４が設けられ、この案内レール１２４上を左右滑走測定テーブル１２５は滑走する。１２６は左右滑走測定テーブルのストッパー（係止材）である。

前記左右滑走測定テーブル１２５上には、回転軸１２８を備えるサーボモータ１２７が据え付けられる。３回伸縮自在な接触端子Ｓ_１,Ｓ_２,Ｓ_３は半円弧状の芯出し治具１２９に９０度間隔で取り付けられる。言い換えると、クランプ装置に支架される円筒状ワークのＣ軸に対し円筒状ワーク直径方向を挟むように伸縮自在な接触端子の一対Ｓ_１,Ｓ_３と、この直径に対して直角にかつ直径を二分する１個の伸縮自在な接触端子Ｓ_２を半円弧状の芯出し治具に取り付ける。

芯出し治具１２９はア−ム１３０に固定支持され、このア−ム他端は前記回転軸１２８廻りに回転自在に取り付けられている。半円弧状の芯出し治具１２９の固定フレームの半円弧状先側には取手１３１が備えられ、作業者はこの取手を前方向に引っ張ることにより半円弧状の芯出し治具１２９を待機位置へと戻し（図１参照）、この取手１３１を後ろ方向に引き戻すことにより半円弧状の芯出し治具１２９を円弧状工作物測定位置へと移動できる（図２参照）。

上記半円弧状の芯出し治具１２９は１個のレリーズ機構１３２を備え、このレリーズ機構１３２から供排出される流体またはテンションワイヤーにより前記３個の伸縮自在な接触端子Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３を前進させて円筒状工作物外周に接した接触端子接点位置の各接触圧力をダイヤルゲージＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３で表示させる機能を有する。

これら３個の接触端子Ｓ_１，Ｓ_２,Ｓ_３の接触圧力が３個共均等となるなら芯出し装置の芯出し治具をそのまま円筒状ワークのＣ軸に平行に移動させ、不均等となれば各接触端子の接触圧力が３個共均等となるように円筒状ワークのＣ軸を調整して再び芯出し治具を円筒状ワークのＣ軸に平行に移動させ、この芯出し作業が終了したら芯出し装置１００の芯出し治具１２９をワーク作業ステージ外へ回転移動させて待機位置へ戻す（図１参照）。

図３、図４および図５に開示されるように、３個の接触端子Ｓ_１，Ｓ_２,Ｓ_３はネジ軸１５０を回動させて接触端子を前後方向に移動させる構造を採ってもよい。図中、１５１はゲージホルダ、１５２はネジ受け、１５３は押さえ板、１５４はナット、１５５は六角ボルト、１５６はスライドウエイ、１５７はガイドウエイ、１５８はスライドベース、１５９はガイドキィ、１６０はナールドノブ、１６１はギブ上、１６２はギブ下、１６３はナット、１６４はＨトガリである。

ネジ軸１５０は先端に設けた接触端子と連結しているのでネジ軸１５０は接触端子を進退させる伸縮機能を具え、レリーズ機構１３２を効かせる（レリーズ押しボタン１３２ａを押し下げる）とストロークが遠心して円筒状ワークの外周面に圧接し、各接触圧力はダイヤルゲージＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３に表示される。レリーズ押しボタン１３２ａの押圧を開放するとストロークは半分程度縮小し、各接触端子は遠心して円筒状ワークの外周面から離れることとなり、ダイヤルゲージＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３の値は０値となる。

作業者は、円筒状工作物の芯出し装置１００の芯出し治具１２９に設けられた取手１３１を後ろ方向に引き戻すことにより半円弧状の芯出し治具１２９を円弧状工作物測定位置へと移動できる（図２参照）。逆に取手１３１を前方向に引っ張ることにより半円弧状の芯出し治具１２９を待機位置へと戻すことができる（図１参照）。

本発明の円筒状工作物の芯出し装置１００は、円筒研削装置の作業テーブル２２上への芯出し治具１２９の出し入れが容易である。

１００ 円筒状工作物の芯出し装置
ｗ 円筒状ワーク
Ｃ 円筒状ワークの軸芯
２２ ワークテーブル
１２１ レイアウトマシン支持台
１２７ サーボモータ
１２８ 回転軸
Ｓ_１,Ｓ_２,Ｓ_３ 伸縮自在な接触端子
１２９ 半円弧状の芯出し治具
１３０ アーム
１３１ 取手
１３２ レリーズ機構
１３２ａ レリーズ押しボタン
１５０ ネジ軸

Claims (1)

1. 主軸台と芯押台とからなるクランプ装置に支架される円筒状工作物の芯出しを行う芯出し装置であって、前記クランプ装置のクランプ軸芯に対して左右方向および前後方向に移動可能な測定テーブル上に芯出し装置の芯出し治具を支持するアームを旋回して前記クランプ軸芯上方に移動可能とする回転軸を備えるレイアウトマシン台を備え、前記クランプ装置に支架される円筒状工作物のＣ軸に対し円筒状工作物直径方向を挟むように伸縮自在な接触端子の一対と、この直径に対して直角にかつ直径を二分する１個の伸縮自在な接触端子を半円弧状の芯出し治具に取り付け、前記３個の伸縮自在な接触端子を１個のレリーズ機構により前記接触端子の前進後退の伸縮を可能とし、前進により各接触端子が円筒状工作物外周に接した接触端子接点位置の各接触圧力をダイヤルゲージで表示させ、これら３個の接触端子の接触圧力が３個共均等となるなら芯出し装置の芯出し治具をそのまま円筒状ワークのＣ軸に平行に移動させ、不均等となれば各接触端子の接触圧力が３個共均等となるように円筒状ワークのＣ軸を調整して再び芯出し治具を円筒状ワークのＣ軸に平行に移動させ、この芯出し作業が終了したら芯出し装置の芯出し治具をワーク作業ステージ外へ回転移動させて待機位置へ戻すことができる構造の円筒状工作物の芯出し装置。

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