JP2014008546A - 軸状のワークの加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークについて、軸方向および周方向の位置決めを効率良く、かつ作業者に特別の注意力を要求することなく正確に行うことができる軸状のワークの加工装置を提供する。
【解決手段】半径方向外方に突出した偏心部５ｃ、５ｄを有する軸状のワークの研削盤は、ワーク５の一方の端面５ｅを軸方向に押圧してワーク５の軸方向の位置決めを行う押圧機構部と、位置決めされたワーク５の外周面を把持するチャック装置と、把持されたワーク５を加工する砥石ユニットと、を備える。押圧機構部は、端面５ｅに当接可能な端面当接部材７１１と、偏心部５ｄの側面に当接可能な側面当接部材７１２と、端面当接部材７１１および側面当接部材７１２が取り付けられるスピンドルと、スピンドルをワーク５の軸方向に移動させる移動手段と、スピンドルを回転させるモータと、を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、軸状のワークの加工装置に関し、特に、半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークの外周面を把持して当該ワークの加工を行う加工装置に関する。

ジャーナル部、および偏心ピンと呼ばれる偏心部を有するコンプレッサシャフト等の偏心シャフトのジャーナル部の外周面を、当該偏心シャフトの先端側を自由端としてチャック装置で把持すると共に、偏心シャフトを把持したチャック装置が取付けられた主軸を回転させ、回転する砥石を偏心シャフトの偏心部の外周面に接触させて研削を行う研削盤が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この研削盤では、主軸の軸心まわりの偏心シャフトの回転運動と、主軸の軸心に対して垂直な方向の砥石台の往復運動とを正確に同期させる周知の研削方法により、偏心シャフトの偏心部が高精度に研削加工される。

特開２００３−９４２８８号公報

ところで、前記した偏心部のような半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークにおいて例えば突部の外周面を加工する場合、軸状のワークについて、軸方向（長手方向）の位置決めに加えて、前記した回転運動と往復運動とを同期させるために周方向の位置決め（回転方向の位相決め）を行う必要がある。

従来では、周方向位置決め部を加工装置に予め設けておき、作業者がワークを軸方向に押して当該ワークの軸方向の位置決めを行うと共に、ワークを手で回して当該ワークの端面に形成された溝に前記周方向位置決め部を係合させることによりワークの周方向の位置決めを行っていた。

このため、作業者の位置決め作業が一々必要になり効率的とは言えない。また、溝と周方向位置決め部との間には多少のガタが存在しており、ワークの周方向の位置決めを正確に行うためには、ワーク端面の溝内の一方の側面を周方向位置決め部に当接させるように寄せてばらつきを小さくする必要があり、作業者に注意力が要求される。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークについて、軸方向および周方向の位置決めを効率良く、かつ作業者に特別の注意力を要求することなく正確に行うことができる軸状のワークの加工装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークの加工装置であって、前記ワークの一方の端面を軸方向に押圧して前記ワークの軸方向の位置決めを行う押圧機構部と、前記押圧機構部により位置決めされた前記ワークの外周面を把持するチャック装置と、前記チャック装置により把持された前記ワークを加工する加工部と、を備え、前記押圧機構部は、前記ワークの前記端面に当接可能な端面当接部材と、前記突部の側面に当接可能な側面当接部材と、前記端面当接部材および前記側面当接部材が取り付けられる支持部材と、前記支持部材を前記ワークの軸方向に移動させる移動手段と、前記支持部材を回転させる回転駆動手段と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、移動手段の作動により端面当接部材を移動させてワークの端面に当接させ、当該ワークを押圧してワークの軸方向の位置決めを行うと共に、回転駆動手段の作動により側面当接部材を回転させてワークの突部の側面に当接させ、当該ワークを回転させてワークの周方向の位置決めを行うことができる。
すなわち、半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークについて、軸方向および周方向の位置決めを効率良く、かつ作業者に特別の注意力を要求することなく正確に行うことができる軸状のワークの加工装置を提供することが可能となる。
また、押圧機構部は、ワークの周方向の位置決め機能を兼ね備えることができるため、コンパクトな構成を実現できる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の軸状のワークの加工装置であって、前記ワークの他方の端面に設けられた被係合部に係合して当該ワークを周方向に位置決めするための周方向位置決め部を備えることを特徴とする。

この発明によれば、回転駆動手段の作動によりワークを回転させて周方向位置決め部を当該ワークの被係合部に係合させることによって、軸状のワークの周方向の位置決めを、周方向位置決め部を利用して、より正確に行うことができる。

また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の軸状のワークの加工装置であって、前記周方向位置決め部は、前記チャック装置が取り付けられる回転可能な主軸の先端側に形成され前記ワークの把持時に当該ワークが挿入される穴の底部に設置されていることを特徴とする。

この発明によれば、ワークを主軸の穴に挿入し、穴の底部に設置された周方向位置決め部により周方向の位置決めが行われた状態で、チャック装置によりワークを把持することができる。これにより、ワークの加工箇所により近い部分を安定して把持できると共に、主軸の先端からワークの先端までの距離を縮小することができ、チャック装置、ひいては加工装置がより小型化されて、省スペースがより図られる。
また、主軸の穴をある程度深く形成しておけば、軸方向寸法の異なるワークに対しても、周方向位置決め部を含む部品の軸方向寸法を変更することにより、最小限の変更で対応することができる。

また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の軸状のワークの加工装置であって、前記側面当接部材は、前記端面当接部材に設けられると共に、当該端面当接部材の前記ワークと当接する部分の半径方向外側に位置されていることを特徴とする。

この発明によれば、側面当接部材が設けられた状態の端面当接部材を、容易かつコンパクトに支持部材に取り付けることができる。

また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の軸状のワークの加工装置であって、前記加工部は、前記ワークを研削する砥石を回転させる砥石ユニットを有し、前記押圧機構部は、前記支持部材に取り付けられ前記砥石をドレスするドレス部材を有することを特徴とする。

この発明によれば、押圧機構部は、砥石のドレス機能をも兼ね備えることができる。したがって、加工室内に、砥石のドレス機能を兼ね備えた押圧機構部を、チャック装置と共に設置すればよく、加工室を小さくすることができる。これにより、加工領域を覆う加工室カバーが小型化される。

本発明によれば、半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークについて、軸方向および周方向の位置決めを効率良く、かつ作業者に特別の注意力を要求することなく正確に行うことができる軸状のワークの加工装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る加工装置としての研削盤の全体構成を模式的に示す平面図である。 図１に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に垂直な鉛直面で切断した拡大断面図である。 図１に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に沿う鉛直面で切断した拡大断面図である。 当接部材、ワーク、および位置決め部材を示す斜視図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態に係る加工装置としての研削盤の全体構成を模式的に示す平面図である。 図６に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に垂直な鉛直面で切断した断面図である。 図６に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に沿う鉛直面で切断した断面図である。 側面当接部材の変形例を示す斜視図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
≪第１実施形態≫
まず、図１〜図５を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る加工装置としての研削盤の全体構成を模式的に示す平面図である。図２は、図１に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に垂直な鉛直面で切断した拡大断面図である。図３は、図１に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に沿う鉛直面で切断した拡大断面図である。具体的には、図２は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、以下の説明においては、図１における左右方向をＺ軸方向とし、図１における上下方向をＸ軸方向とする。

図１に示すように、研削盤１は、軸状のワーク５の外周面を当該ワーク５の先端側を自由端としてチャック装置２で把持すると共に、ワーク５を把持したチャック装置２が取付けられた主軸８１を回転させ、回転する砥石６１をワーク５に接触させて研削を行う研削盤である。

軸状のワーク５は、例えばコンプレッサシャフト等の、半径方向外方に突出した突部としての偏心ピンと呼ばれる偏心部５ｃ，５ｄが形成されたクランク機構を構成する偏心シャフトである。ここでは、ワーク５は、チャック装置２により把持される第１ジャーナル部５ａと、第１ジャーナル部５ａの軸心に対して偏心した軸心を持つ偏心部５ｃ，５ｄと、先端（自由端）側に位置され第１ジャーナル部５ａと同軸の軸心を持つ第２ジャーナル部５ｂとを有している。ワーク５の安定した把持のため、第２ジャーナル部５ｂよりも軸方向に長い第１ジャーナル部５ａがチャック装置２により把持される。

研削盤１は、基台となるベッド１１を備えており、ベッド１１上には、押圧機構部７、主軸ユニット８、および砥石ユニット（加工部）６が配置されている。押圧機構部７は、ワーク５の一方の端面５ｅを軸方向に押圧してワーク５の軸方向の位置決めを行う機能を有する。主軸ユニット８の先端側には、押圧機構部７により位置決めされたワーク５の外周面を把持するチャック装置２が装着されている。砥石ユニット６は、チャック装置２により把持されたワーク５を加工するものであり、この砥石ユニット６は、ワーク５を研削する砥石６１を回転させる。

また、研削盤１には、電源スイッチや操作ボタン等（図示せず）を備える操作部９と、研削盤１における各部の動作を統括的に制御する制御部１０とが設けられている。

主軸ユニット８は、回転可能な主軸８１と、主軸８１を例えばカップリング（図示せず）を介して回転させるモータ８２とを備えている。主軸８１の先端にチャック装置２が取り付けられており、ワーク５は、主軸８１の軸心まわりで回転自在となるようにチャック装置２により把持されるようになっている。

押圧機構部７は、ワーク５に当接可能な当接部材７１と、砥石６１をドレス（ドレッシング）するドレス部材７２と、当接部材７１およびドレス部材７２が取り付けられるスピンドル（支持部材）７３と、スピンドル７３をワーク５の軸方向（Ｚ軸方向）に移動させる移動手段７４と、スピンドル７３を例えばカップリング（図示せず）を介して回転させるモータ（回転駆動手段）７５と、を有している。

ドレス部材７２は、円盤状を呈すると共に、スピンドル７３の先端側に取り付けられている。ドレス部材７２としては、例えばダイヤモンドの砥粒が埋め込まれたロータリドレッサが使用される。

当接部材７１は、ワーク５の端面５ｅに当接可能な端面当接部材７１１と、偏心部５ｄの側面（外周面）に当接可能な側面当接部材７１２とを有している。この当接部材７１は、ドレス部材７２の中央先端側に取り付けられている。

移動手段７４は、ベッド１１に設置されるモータ７４ａと、モータ７４ａにより例えばカップリング（図示せず）を介して回転させられるボールねじ７４ｂと、ボールねじ７４ｂに螺合されるナット部７４ｃと、ナット部７４ｃが下面に固定される移動テーブル７４ｄとを備えている。ここで、モータ７４ａによるボールねじ７４ｂの回転がナット部７４ｃを軸方向に移動させる送り作用によって、移動テーブル７４ｄはＺ軸方向に移動させられる。なお、移動テーブル７４ｄは、周知の直線運動案内装置（図示せず）により、ベッド１１上でＺ軸方向に移動可能に構成されており、この移動テーブル７４ｄ上に、スピンドル７３回転用のモータ７５が設置されている。

砥石ユニット６は、回転可能な砥石６１の回転軸６２を回転させるモータ６３を有している。なお、モータ６３は、ここでは回転軸６２の外周側に配置されるビルトインモータであるが、これに限定されるものではなく、ベルトやギア等の駆動力伝達部材を介して回転軸６２を回転させる構成が採用されてもよい。

また、砥石ユニット６は、ベッド１１上に配置されＺ軸方向に移動可能なＺ軸移動テーブル６４と、Ｚ軸移動テーブル６４上に配置されＸ軸方向に移動可能な砥石台６５とを有している。この砥石台６５にモータ６３が設置されており、モータ６３は、回転軸６２を介して砥石６１に接続されている。また、砥石台６５には、砥石６１の前部（ワーク５側）の作用端のみ露出して砥石６１の後部（ワーク５と反対側）全体を覆う砥石カバー６６が取り付けられている。

なお、Ｚ軸移動テーブル６４および砥石台６５は、周知の直線運動案内装置（図示せず）により、Ｚ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ移動可能に構成されている。また、Ｚ軸移動テーブル６４および砥石台６５は、モータにより回転されるボールねじとこれに螺合されるナット部とを有するボールねじ機構部（図示せず）の送り作用によって、Ｚ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ移動させられるようになっている。

また、研削盤１は、ワーク５を研削する際に供給されるクーラントが飛散するのを防止するために、砥石６１によるワーク５の加工領域を覆う加工室カバー１３がベッド１１上に設置されている。そして、この加工室カバー１３の内部が加工室となる。

図２および図３に示すように、チャック装置２は、主軸８１（図１参照）の先端側に取り付けられるチャック本体２１と、チャック本体２１に設けられワーク５の外周面を支持する第１クランプ部２２と、チャック本体２１に回動軸２３のまわりで回動可能に連結される略Ｌ字形状のアーム２４と、アーム２４に設けられワーク５を第１クランプ部２２との間で挟持する第２クランプ部２５と、アーム２４を回動軸２３のまわりで回動させるアーム駆動部２６とを備えている。なお、図２および図３では、ワーク５を把持したクランプ状態が実線で示されており、アンクランプ状態が二点鎖線で示されている。

チャック本体２１は、主軸８１（図１参照）の先端にねじ締結等により固定される円盤状の取付部２１ａと、取付部２１ａの主軸８１と反対側に突出するように一体的に設けられた支持部２１ｂとを有している。取付部２１ａの主軸８１と反対側の中央には、円形の凹部２１ｃが形成されており、この凹部２１ｃに、ワーク５を位置決めするための位置決め部材１２が嵌め込まれて、ねじ締結等により固定されている。

第１クランプ部２２は、Ｖ字形状の把持面２２ａを有するＶブロックであり、チャック本体２１の支持部２１ｂに形成された凹部３５に嵌め込まれて、ねじ締結等によりチャック本体２１の支持部２１ｂに固定されている。第１クランプ部２２は、Ｚ軸方向に２つ並べて取り付けられている。第２クランプ部２５は、ワーク５のクランプ時において平面視して、２つの第１クランプ部２２を覆う大きさに形成されている。ただし、第２クランプ部２５は、ワーク５のクランプ時において平面視して、２つの第１クランプ部２２の間に位置するように形成されていてもよい。あるいは、第２クランプ部２５が２つに分割された一対の部分を備え、当該一対の部分が２つの第１クランプ部２２にそれぞれ対応する位置に設けられていてもよい。

アーム駆動部２６は、略Ｌ字形状のアーム２４の第２クランプ部２５と反対側の端部近傍に第１ピン２７のまわりで回動可能に連結されるリンク部材２８と、リンク部材２８の第１ピン２７と反対側の端部近傍に第２ピン２９のまわりで回動可能に連結されるロッド３０とを有している。ロッド３０の第２ピン２９と反対側の端部には、ピストン３１がねじ締結等により固定されており、ピストン３１は、チャック本体２１の支持部２１ｂに形成されたシリンダボア３２内において、ロッド３０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って摺動自在に収納されている。また、ピストン３１の前面側（図２における右側）には、油圧室３４が形成されている。

ピストン３１は、油圧室３４に所定圧力の油圧が供給されないときには、コイルばね等の弾性部材３３によって、ロッド３０と共に図２中の右方向に付勢されている。これにより、アーム２４は、図２における反時計回りに回動され、チャック装置２はアンクランプ状態（図２の二点鎖線で示す状態）となる。一方、油圧室３４に所定圧力の油圧が供給されることにより、ピストン３１が図２中の左方向に移動し、これに伴ってロッド３０が移動する。これにより、アーム２４は、図２における時計回りに回動され、チャック装置２はワーク５を把持してクランプ状態（図２の実線で示す状態）となる。

図４は、当接部材、ワーク、および位置決め部材を示す斜視図である。
図３および図４に示すように、当接部材７１は、端面当接部材７１１と側面当接部材７１２とを備えている。側面当接部材７１２は、端面当接部材７１１に設けられると共に、当該端面当接部材７１１のワーク５と当接する部分である当接部７１１ａの半径方向外側に相対して一対配置されている。このように構成すれば、側面当接部材７１２が設けられた状態の端面当接部材７１１を、容易かつコンパクトにドレス部材７２（図１参照）を介してスピンドル７３（図１参照）に取り付けることができる。ただし、端面当接部材７１１と側面当接部材７１２とはそれぞれ分離して、ドレス部材７２を介してスピンドル７３に取り付けられてもよい。

端面当接部材７１１は、例えば円柱形状を呈している。当接部７１１ａは、図４では他の部分に対して同一高さ（面一）となっているが、凹部や凸部となっていてもよい。側面当接部材７１２は、例えば棒状を呈しており、端面当接部材７１１のワーク５側端面に、例えばねじ込まれることにより立設されている。

図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。なお、図５では、当接部材およびワークのみ示している。図５に示すように、ワーク５の軸心ＣＬ（主軸８１と共通の軸心）から側面当接部材７１２の最内位点までの距離Ｒ１は、ワーク５の軸心ＣＬから偏心部５ｃ，５ｄの最外位点までの距離Ｒ２よりも小さく設定されている。したがって、当接部材７１の端面当接部材７１１をワーク５の端面５ｅに当接させた状態で当接部材７１を回転させることにより、側面当接部材７１２がワーク５の偏心部５ｄの側面に当接して当該ワーク５を回転させることができる。また、前記した距離Ｒ１は、偏心部５ｃ，５ｄの半径Ｒ０よりも大きく設定されている。これにより、側面当接部材７１２が偏心部５ｄに当接する点がワーク５の軸心ＣＬから遠くなり、小さい力でワーク５を回転させることができる。

図３および図４に戻り、位置決め部材１２は、ワーク５の軸方向の位置決めのための軸方向位置決め部１２ａと、ワーク５の周方向の位置決めのための周方向位置決め部１２ｂとを有している。軸方向位置決め部１２ａは、例えば略円柱形状を呈している。軸方向位置決め部１２ａのワーク５側の端面１２ｃは、ワーク５の軸方向の位置決め時にワーク５の端面５ｆが当接されるようになっている。一方、軸方向位置決め部１２ａのワーク５と反対側の端面には、取付部２１ａの凹部２１ｃの底部に形成された例えば溝状の係合凹部２１ｄに嵌着される例えば直方体形状の回転防止部１２ｄが設けられている。

周方向位置決め部１２ｂは、例えば台形板形状を呈しており、軸方向位置決め部１２ａのワーク５側の端面１２ｃに突出して設けられている。周方向位置決め部１２ｂは、ワーク５の周方向の位置決め時にワーク５の端面５ｆに設けられた被係合部としての溝部５ｇに挿入されて係合するようになっている。

次に、前記のように構成された研削盤１の作用について説明する。
軸状のワーク５が作業者によって研削盤１に搬入されると、研削盤１におけるワーク５の位置決めが行われる。なお、軸状のワーク５は、搬送装置（図示せず）によって研削盤１に搬入されてもよい。このとき、当接部材７１はワーク５から離間した退避位置に移動させられている。また、弾性部材３３の付勢力により、アーム２４が図２における反時計回りに回動され、チャック装置２はアンクランプ状態にある。

ワーク５の位置決め時には、制御部１０は、まず、モータ７５を停止させると共に移動手段７４の作動により当接部材７１をワーク５に向けて移動させる制御を行う。当接部材７１がワーク５に向けて移動させられて、当接部材７１の側面当接部材７１２の先端が偏心部５ｄの端面に当接した場合には、制御部１０は、一旦当接部材７１をワーク５から離間する方向に退避移動させる制御を行って、モータ７５の作動により所定角度当接部材７１を回転させた後に、再度モータ７５を停止させると共に当接部材７１をワーク５に向けて移動させる制御を行う。これにより、側面当接部材７１２は、ワーク５の偏心部５ｄの側方に位置させられる。ただし、ワーク５の偏心部５ｃ，５ｄをほぼ一定の向きにして保持する受け部材（図示せず）をワーク５に対して進退自在に設けることにより、側面当接部材７１２の先端が偏心部５ｄの端面に当接する事態を回避するように構成されてもよい。

当接部材７１の端面当接部材７１１がワーク５の一方の端面５ｅに当接してワーク５を押圧して移動させると、ワーク５の他方の端面５ｆは、周方向位置決め部１２ｂの先端に当接して停止する。そして、例えば、当接部材７１が配置される移動テーブル７４ｄの位置に基づいて、周方向位置決め部１２ｂがワーク５の溝部５ｇに未だ係合していないことが検出される。この場合、図５に示すように、制御部１０は、モータ７５の作動により当接部材７１の側面当接部材７１２を、スピンドル７３の回転中心回りに一定方向（例えば図５中の矢印方向）に回転させてワーク５の偏心部５ｄの側面に当接させ、当該ワーク５をその軸心まわりに回転させる（図５中の二点鎖線で示す）。ワーク５が回転させられてワーク５の溝部５ｇが周方向位置決め部１２ｂに対向する位置に来ると、ワーク５は引き続き軸方向に押圧されているため、周方向位置決め部１２ｂがワーク５の溝部５ｇに挿入されて係合すると共に、ワーク５の基端側の端面５ｆが軸方向位置決め部１２ａのワーク５側の端面１２ｃに当接する。

このようにして、押圧機構部７は、移動手段７４の作動によりワーク５を押圧してワーク５の軸方向の位置決めを行う。ここでは、ワーク５は、軸方向に押圧され、ワーク５の端面５ｆが予め設けられた位置決め部材１２の軸方向位置決め部１２ａの端面１２ｃに当接するまで移動させられて、軸方向において位置決めされる。また、押圧機構部７は、モータ７５の作動によりワーク５を回転させてワーク５の周方向の位置決めを行う。ここでは、ワーク５は、一定方向に回転され、ワーク５の溝部５ｇに周方向位置決め部１２ｂが挿入されると共に、溝部５ｇ内の一方の側面が周方向位置決め部１２ｂに当接するように寄せられて、周方向において位置決めされる。

続いて、チャック装置２が、押圧機構部７により位置決めされたワーク５の外周面を把持する。ワーク５の把持が完了した後、移動手段７４の作動により当接部材７１がワーク５から離間した退避位置に移動させられる。

続いて、主軸ユニット８の主軸８１が回転させられると、チャック装置２により把持されたワーク５が回転する。また、砥石ユニット６の砥石６１が回転させられる。そして、回転する砥石６１がワーク５に接触させられて研削が行われる。

ここでは、ワーク５の偏心部５ｃ，５ｄの外周面が研削される。この場合、主軸８１の軸心まわりのワーク５の回転運動と、主軸８１の軸心に対して垂直なＸ軸方向の砥石台６５の往復運動とを正確に同期させる周知の研削方法により、ワーク５の偏心部５ｃ，５ｄが高精度に研削加工される。

一方、所定の加工時間あるいは加工回数が経過した場合等に、砥石６１のドレスが行われる。砥石６１のドレス時には、制御部１０は、当接部材７１がワーク５から離間した退避位置において移動手段７４を停止させると共に、モータ７５を作動させてドレス部材７２を回転させる制御を行う。また、砥石ユニット６の砥石６１が回転させられる。そして、砥石６１およびドレス部材７２が回転されながら、Ｚ軸移動テーブル６４および砥石台６５の移動によって砥石６１の外周面がドレス部材７２の外周面と接触する位置に近接移動されることにより、砥石６１の外周面がドレスされる。

前記したように、第１実施形態に係る加工装置は、半径方向外方に突出した偏心部５ｃ、５ｄを有する軸状のワークの研削盤１であって、ワーク５の一方の端面５ｅを軸方向に押圧してワーク５の軸方向の位置決めを行う押圧機構部７と、押圧機構部７により位置決めされたワーク５の外周面を把持するチャック装置２と、チャック装置２により把持されたワーク５を加工する砥石ユニット６と、を備える。そして、押圧機構部７は、ワーク５の端面５ｅに当接可能な端面当接部材７１１と、偏心部５ｄの側面に当接可能な側面当接部材７１２と、端面当接部材７１１および側面当接部材７１２が取り付けられるスピンドル７３と、スピンドル７３をワーク５の軸方向に移動させる移動手段７４と、スピンドル７３を回転させるモータ７５と、を有している。

したがって、第１実施形態によれば、移動手段７４の作動により端面当接部材７１１を移動させてワーク５の端面５ｅに当接させ、当該ワーク５を押圧してワーク５の軸方向の位置決めを行うと共に、モータ７５の作動により側面当接部材７１２を回転させてワーク５の偏心部５ｄの側面に当接させ、当該ワーク５を回転させてワーク５の周方向の位置決めを行うことができる。
すなわち、半径方向外方に突出した偏心部５ｃ，５ｄを有する軸状のワークについて、軸方向および周方向の位置決めを効率良く、かつ作業者に特別の注意力を要求することなく正確に行うことができる軸状のワークの加工装置を提供することが可能となる。
また、押圧機構部７は、ワーク５の周方向の位置決め機能を兼ね備えることができるため、コンパクトな構成を実現できる。

また、第１実施形態では、ワーク５の他方の端面５ｆに設けられた溝部５ｇに係合して当該ワーク５を周方向に位置決めするための周方向位置決め部１２ｂを備えている。このような構成によれば、モータ７５の作動によりワーク５を回転させて周方向位置決め部１２ｂを当該ワーク５の溝部５ｇに係合させることによって、軸状のワーク５の周方向の位置決めを、周方向位置決め部１２ｂを利用して、より正確に行うことができる。

また、第１実施形態では、押圧機構部７は、スピンドル７３に取り付けられ砥石６１をドレスするドレス部材７２を有している。このような構成によれば、押圧機構部７は、砥石６１のドレス機能をも兼ね備えることができる。したがって、加工室内に、砥石６１のドレス機能を兼ね備えた押圧機構部７を、チャック装置２と共に設置すればよく、加工室を小さくすることができる。これにより、加工領域を覆う加工室カバー１３が小型化される。

≪第２実施形態≫
次に、図６〜図８を参照しながら本発明の第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る加工装置としての研削盤の全体構成を模式的に示す平面図である。図７は、図６に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に垂直な鉛直面で切断した断面図である。図８は、図６に示されるチャック装置の周辺を加工時におけるワークの軸心に沿う鉛直面で切断した断面図である。具体的には、図７は、図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図であり、図８は、図７のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

図１〜図５に示した第１実施形態と同様の構成及び作用は、図６〜図８に示す第２実施形態に取り込まれるものとして詳細な説明を省略し、相違する点について説明する。

図６に示すように、第２実施形態では、チャック装置の構成が第１実施形態と相違している。また、第２実施形態では、ワーク５は、チャック装置１０２を挿通して主軸ユニット１０８の主軸１８１の先端側に形成された穴１８１ａ（図８参照）に挿入された状態で、チャック装置１０２により把持される点で、第１実施形態と相違している。

図７および図８に示すように、チャック装置１０２は、主軸１８１の先端側に取り付けられるチャック本体１２１と、チャック本体１２１に設けられワーク５の外周面を支持する第１クランプ部１２２と、チャック本体１２１に対して揺動可能に連結される略真直形状のアーム１２４と、アーム１２４に設けられワーク５を第１クランプ部１２２との間で挟持する第２クランプ部１２５と、アーム１２４を揺動させるアーム駆動部１２６とを備えている。なお、図７および図８では、ワーク５を把持したクランプ状態が示されている。

チャック本体１２１は、主軸１８１の先端にねじ締結等により固定される円盤状の取付部１２１ａと、取付部１２１ａの主軸１８１と反対側に突出するように一体的に設けられた支持部１２１ｂとを有している。取付部１２１ａの中央付近には、ワーク５の把持時にワーク５が挿通される挿通部としての断面長円形状の貫通孔１２１ｃが主軸１８１側に開口して形成されている。一方、主軸１８１の先端側中央には、ワーク５の把持時にワーク５が貫通孔１２１ｃを経て挿入される円形の穴１８１ａが形成されている。穴１８１ａの底部には、円形の凹部１８１ｂが形成されており、この凹部１８１ｂに位置決め部材１１２が嵌め込まれて、ねじ締結等により固定されている。

第１クランプ部１２２は、略直方体形状の基部１２２ｃ上に、Ｖ字形状の把持面１２２ａを有すると共にＺ軸方向に並ぶ一対のＶブロック部１２２ｂが一体的に形成されて構成されている。第２実施形態では、第１クランプ部１２２のＶブロック部１２２ｂがワーク５の軸方向の位置決めのための軸方向位置決め部として機能する。すなわち、Ｖブロック部１２２ｂの端面は、ワーク５の軸方向の位置決め時に、ワーク５の段部の端面５ｈが当接されるようになっている。

第１クランプ部１２２は、チャック本体１２１の支持部１２１ｂに形成された凹部１３５に嵌め込まれて、ねじ部材１３６によりチャック本体１２１の支持部１２１ｂに固定されている。ただし、第１クランプ部１２２は、Ｖブロック部１２２ｂをそれぞれ有する２つの部分に分割されていてもよく、あるいは第２クランプ部１２５に対向する位置に１つのＶブロック部を備えるように構成されていてもよい。

アーム駆動部１２６は、略真直形状のアーム１２４の揺動中心となる揺動軸１２３と反対側の先端部近傍に球面座金１３８を介して揺動可能に連結されるロッド１３０を有している。ロッド１３０のアーム１２４側には、おねじ部１３９が形成されており、このおねじ部１３９にナット１４０が螺合されることにより、アーム１２４にロッド１３０が連結される。ロッド１３０のアーム１２４と反対側には、ピストン１３１が設けられており、ピストン１３１は、チャック本体１２１の支持部１２１ｂに形成されたシリンダボア１３２内において、ロッド１３０の長手方向（図７における上下方向）に沿って摺動自在に収納されている。また、ピストン１３１の前面側（図７における下側）には、油圧室１３４が形成されている。

ピストン１３１は、油圧室１３４に所定圧力の油圧が供給されないときには、皿ばね等の弾性部材１３３によって、ロッド１３０を図７中の下方向に付勢されている。これにより、アーム１２４は、揺動軸１２３を中心として図７における時計回りに揺動され、チャック装置１０２はワーク５を把持してクランプ状態（図７に示す状態）となる。一方、油圧室１３４に所定圧力の油圧が供給されることにより、ピストン１３１が図７中の上方向に移動し、これに伴ってロッド１３０が移動する。これにより、アーム１２４は、図７における反時計回りに揺動され、チャック装置１０２はアンクランプ状態（図示せず）となる。

図８に示すように、位置決め部材１１２は、略円柱形状を呈する基部１１２ａと、ワーク５の周方向の位置決めのための周方向位置決め部１１２ｂとを有している。第２実施形態では、ワーク５の軸方向の位置決め時には、ワーク５の端面５ｆと、基部１１２ａのワーク５側の端面１１２ｃとの間に隙間が形成される。ただし、第１実施形態と同様に、ワーク５の端面５ｆが基部１１２ａの端面１１２ｃに当接されて、ワーク５の軸方向の位置決めが行われるように構成されてもよい。なお、この場合には、基部１１２ａが、ワーク５が軸方向に当接して当該ワーク５を軸方向に位置決めするための軸方向位置決め部として機能する。一方、基部１１２ａのワーク５と反対側の端面には、凹部１８１ｂの底部に形成された例えば溝状の係合凹部１８１ｃに嵌着される例えば直方体形状の回転防止部１１２ｄが設けられている。

周方向位置決め部１１２ｂは、例えば台形板形状を呈しており、基部１１２ａのワーク５側の端面１１２ｃに突出して設けられている。周方向位置決め部１１２ｂは、ワーク５の周方向の位置決め時にワーク５の端面５ｆに設けられた被係合部としての溝部５ｇに挿入されて係合するようになっている。

第２実施形態では、第２クランプ部１２５（作用点）は、アーム１２４の揺動中心（支点）となる揺動軸１２３と、アーム１２４におけるアーム駆動部１２６との連結部（力点）との間において、ねじ部材１３７によりアーム１２４に固定されて配置されている。具体的には、把持時におけるワーク５の先端側から見て、ワーク５の左右のいずれか一方（図７では右側）に、アーム１２４におけるアーム駆動部１２６との連結部が配置されており、他方（図７では左側）に、アーム１２４の揺動中心となる揺動軸１２３が配置されている。

このような第２実施形態によれば、前記した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができることに加えて、以下の作用効果を奏することができる。すなわち、てこの原理に基づいて、前記した第１実施形態に比べて、アーム駆動部１２６による小さな駆動力でワーク５の把持力を大きく確保することが可能となる。したがって、ワーク５を確実に保持できる把持力を保有しつつ、チャック装置１０２をより小型化することができる。

また、第２実施形態では、周方向位置決め部１１２ｂは、チャック装置１０２が取り付けられる回転可能な主軸１８１の先端側にその軸心に沿って形成されワーク５の把持時に当該ワーク５が挿入される穴１８１ａの底部に設置されている。このように構成すれば、ワーク５を主軸１８１の穴１８１ａに挿入し、穴１８１ａの底部に設置された周方向位置決め部１１２ｂにより周方向の位置決めが行われた状態で、チャック装置１０２によりワーク５を把持することができる。これにより、ワーク５の加工箇所により近い部分を安定して把持できると共に、主軸１８１の先端からワーク５の先端までの距離を縮小することができ、チャック装置１０２、ひいては研削盤１がより小型化されて、省スペースがより図られる。
また、主軸１８１の穴１８１ａをある程度深く形成しておけば、軸方向寸法の異なるワーク５に対しても、周方向位置決め部１１２ｂを含む位置決め部材１１２の軸方向寸法を変更することにより、最小限の変更で対応することができる。

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記した各実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、前記実施形態では、側面当接部材７１２は棒状を呈しているが、これに限定されるものではなく、例えば図９に示すように、軸直角断面が長円形状の筒状を呈する側面当接部材７１２ａであってもよい。この場合、側面当接部材７１２ａの内面がワーク５の偏心部５ｄの側面に当接して当該ワーク５を回転させる。

また、側面当接部材７１２，７１２ａは、ワーク５の偏心部５ｄのみならず、偏心部５ｃの側面にも当接して当該ワーク５を回転させるように、軸方向寸法が長く形成されていてもよい。

また、ワーク５を周方向に位置決めするための周方向位置決め部と、これが係合するワークの被係合部は、台形板形状等を呈するキーと溝部に限定されるものではなく、例えばピンと、これが係合する穴等であってもよい。

また、ワーク５の軸方向の位置決めは、前記実施形態ではワーク５を押圧して軸方向位置決め部１２ａに当接するまで移動させて行っているが、これに限定されるものではなく、移動手段７４を制御することによってワーク５を移動させる距離を制御して行ってもよい。また、ワーク５の周方向の位置決めは、前記実施形態ではワーク５を回転させて周方向位置決め部１２ｂを当該ワーク５の溝部５ｇに係合させて行っているが、これに限定されるものではなく、モータ７５を制御することによってワーク５を回転する角度を制御して行ってもよい。

また、前記実施形態では、加工対象となる軸状のワークとして、２つの偏心部５ｃ，５ｄを有するコンプレッサシャフトを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば、１つの偏心部を有するコンプレッサシャフトや、カムシャフトなど、半径方向外方に突出した突部を有する各種の軸状のワークを加工する場合にも適用可能である。

また、前記実施形態では、加工装置の例として研削盤１を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば旋盤等の他の工作機械にも適用可能である。

１ 研削盤（加工装置）
２ チャック装置
５ ワーク
５ｃ，５ｄ 偏心部（突部）
５ｅ，５ｆ 端面
５ｇ 溝部（被係合部）
６ 砥石ユニット（加工部）
７ 押圧機構部
１２ｂ 周方向位置決め部
６１ 砥石
７１１ 端面当接部材
７１２，７１２ａ 側面当接部材
７２ ドレス部材
７３ スピンドル（支持部材）
７４ 移動手段
７５ モータ（回転駆動手段）
１０２ チャック装置
１１２ｂ 周方向位置決め部
１８１ａ 穴
１８１ 主軸

Claims (5)

1. 半径方向外方に突出した突部を有する軸状のワークの加工装置であって、
   前記ワークの一方の端面を軸方向に押圧して前記ワークの軸方向の位置決めを行う押圧機構部と、
   前記押圧機構部により位置決めされた前記ワークの外周面を把持するチャック装置と、
   前記チャック装置により把持された前記ワークを加工する加工部と、を備え、
   前記押圧機構部は、前記ワークの前記端面に当接可能な端面当接部材と、前記突部の側面に当接可能な側面当接部材と、前記端面当接部材および前記側面当接部材が取り付けられる支持部材と、前記支持部材を前記ワークの軸方向に移動させる移動手段と、前記支持部材を回転させる回転駆動手段と、を有することを特徴とする軸状のワークの加工装置。
2. 前記ワークの他方の端面に設けられた被係合部に係合して当該ワークを周方向に位置決めするための周方向位置決め部を備えることを特徴とする請求項１に記載の軸状のワークの加工装置。
3. 前記周方向位置決め部は、前記チャック装置が取り付けられる回転可能な主軸の先端側に形成され前記ワークの把持時に当該ワークが挿入される穴の底部に設置されていることを特徴とする請求項２に記載の軸状のワークの加工装置。
4. 前記側面当接部材は、前記端面当接部材に設けられると共に、当該端面当接部材の前記ワークと当接する部分の半径方向外側に位置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の軸状のワークの加工装置。
5. 前記加工部は、前記ワークを研削する砥石を回転させる砥石ユニットを有し、
   前記押圧機構部は、前記支持部材に取り付けられ前記砥石をドレスするドレス部材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の軸状のワークの加工装置。

Images