JP2015139874A - 円筒状ワーク支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によってインナーコレットの動作を安定化させる。
【解決手段】円筒状ワーク支持装置１０は、アウターコレット４４と、第１テーパ面７２及び第２テーパ面７４を有するインナーコレット４６と、マンドレル４８と、テーパコーン５０と、ドローバ５２とを備える。ドローバ５２は、インナーコレット４６の縮小時に、インナーコレット４６の一端４６ａに当接可能な押出部材１２０を備える。アウターコレット４４は、インナーコレット４６の縮小時に、インナーコレット４６の他端４６ｂに当接可能な規制部材１３０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属製の円筒状ワークを加工する際に、この円筒状ワークを支持する円筒状ワーク支持装置に関する。

従来、金属リング等の加工品を得るために、金属製の円筒状ワークに加工を施す装置が開発されている。例えば、本出願人は、特許文献１に開示されるように、円筒状ワークを内側から支持してレーザ加工を施す円筒状ワーク切断装置を先に提案した。

特許文献１に開示の円筒状ワーク切断装置は、円筒状ワークの内側を支持するアウターコレット（保持部材）と、アウターコレットの内側で径方向に拡張又は縮小の動作を行うインナーコレット（押圧用部材）とを備える。インナーコレットの内周面には、マンドレルがテーパ接触する第１テーパ面と、テーパコーンがテーパ接触する第２テーパ面とが形成されている。

アウターコレットは、マンドレル又はテーパコーンの軸方向の動作によりインナーコレットが径方向に拡張することで、インナーコレットに押されて拡張し円筒状ワークを内側から押さえる。すなわち、この円筒状ワーク切断装置は、インナーコレットの第１及び第２テーパ面がマンドレル及びテーパコーンに対しテーパ接触することで、軸方向の動作力を軸方向に直交する方向（径方向）の作用力に変換する円筒状ワーク支持装置を有する。内側を支持された円筒状ワークは、レーザ装置により輪切り状に切断されて金属リングに加工される。

特開２０１１−１６７７０１号公報

しかしながら、上記のような円筒状ワーク支持装置は、マンドレルやテーパコーンに対しインナーコレットが確実に摺動することが求められる。例えば、アウターコレットの拡張状態（円筒状ワークの支持状態）で、インナーコレットがアウターコレットとマンドレルの間に挟まったまま動かなくなると、インナーコレット及びアウターコレットの収縮動作が阻害されることになる。これにより、円筒状ワーク支持装置の動作に異常が生じ、円筒状ワークの加工効率や支持精度の低下が懸念されることになる。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであって、簡単な構成によってインナーコレットの動作を安定化させることで、加工効率及び支持精度の向上を図ることが可能な円筒状ワーク支持装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る円筒状ワーク支持装置は、円筒状のアウターコレットと、前記アウターコレット内に収容されると共に、空洞部を内側に有する円筒状に形成され、且つ前記空洞部を構成する内周面の一端から中腹部に向かって径方向内側に傾斜する第１テーパ面、及び前記内周面の他端から前記中腹部に向かって径方向内側に傾斜する第２テーパ面を有するインナーコレットと、前記第１テーパ面にテーパ接触するマンドレルと、前記第２テーパ面にテーパ接触するテーパコーンと、前記テーパコーンに接続され、前記マンドレルと相対的に前記テーパコーンを進退させるドローバと、を備え、前記ドローバは、前記インナーコレットの縮小時に、前記インナーコレットの前記一端に当接可能な第１当接部を備え、前記アウターコレットは、前記インナーコレットの縮小時に、前記インナーコレットの前記他端に当接可能な第２当接部を備えることを特徴とする。

上記によれば、円筒状ワーク支持装置は、インナーコレットの縮小時に、インナーコレットの一端に当接可能な第１当接部と、インナーコレットの他端に当接可能な第２当接部とを備えることで、インナーコレットの動作を安定化させることができる。すなわち、アウターコレットの収縮においてドローバを移動させると、ドローバが備える第１当接部は、インナーコレットの一端を押してマンドレルから滑らせるようにインナーコレットを誘導する。また、アウターコレットが備える第２当接部は、インナーコレットの他端に接触することで、テーパコーンから滑らせるようにインナーコレットを誘導する。よって、インナーコレットが動かなくなる等の不都合を確実に防止することができ、これによりアウターコレットが円滑に収縮して、アウターコレットによる円筒状ワークの支持を効率的且つ精度良く行うことが可能となる。

この場合、前記第１当接部の前記アウターコレットの内周面に対向する周面には、前記アウターコレットに気密に接触可能なシール部材が設けられることが好ましい。

このように、円筒状ワーク支持装置は、シール部材を有することで、アウターコレット、インナーコレット、マンドレル及びテーパコーンの接触部分に、加工時に生じる粉や屑が入り込むことを遮断することができる。よって、各構成の機械的接触部分を良好な環境に維持することができる。

また、前記シール部材は、前記インナーコレットが前記アウターコレットを径方向外側に押し出した状態で、前記アウターコレットとの間にクリアランスを形成させる構成であってもよい。

このように、シール部材がアウターコレットとの間にクリアランスを形成させることで、アウターコレットが円筒状ワークを支持している際に、アウターコレットの内側に気体を容易に流動させることができる。よって、アウターコレットやインナーコレットを充分に冷却することができ、加工の効率化及び高精度化を一層期待することができる。

上記のとおり、本発明に係る円筒状ワーク支持装置は、簡単な構成によってインナーコレットの動作を安定化させることで、加工効率及び支持精度の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る円筒状ワーク支持装置を備えた円筒状ワーク切断装置を示す一部断面平面図である。 図１の円筒状ワーク支持装置の拡張状態を示す要部断面側面図である。 図１のアウターコレットを示す概略斜視図である。 図２のインナーコレットを示す概略斜視図である。 図５Ａは、従来の円筒状ワーク支持装置のインナーコレットの不具合を示す第１説明図であり、図５Ｂは、同じくインナーコレットの不具合を示す第２説明図である。 図１の円筒状ワーク支持装置の収縮動作を示す第１要部断面側面図である。 図６に続く円筒状ワーク支持装置の収縮動作を示す第２要部断面側面図である。

以下、本発明に係る円筒状ワーク支持装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態に係る円筒状ワーク支持装置１０は、図１に示すように、例えば金属製の円筒状ワークＷを加工装置により切断する円筒状ワーク切断装置１２において円筒状ワークＷを支持する装置として構成される。なお、円筒状ワーク支持装置１０が適用される装置は、円筒状ワーク切断装置１２に限定されず、例えば、円筒状ワークＷに対し切削、研削、接合、熱処理、塗装等の加工を行う装置でもよい。

円筒状ワーク切断装置１２は、円筒状ワーク支持装置１０であるモータ１４、スピンドル１６、ワーク保持部１８を有し、さらにレーザ加工装置２０（図２参照）を有する。また、円筒状ワーク切断装置１２は、図示しない基台を有し、この基台上には第１基盤２２及び第２基盤２４が設置される。第１基盤２２にはモータ１４が支持され、第２基盤２４には、スピンドル１６が挿入されるスピンドル支持部材２６が設置される。スピンドル支持部材２６のスピンドル１６の接触部には、ベアリング２６ａが設けられており、スピンドル１６はスピンドル支持部材２６に回転自在に支持される。

円筒状ワーク切断装置１２のモータ１４は、スピンドル１６を回転動作させるために設けられる。モータ１４の回転軸１４ａには、第１プーリ２８が嵌合され、この第１プーリ２８にはタイミングベルト３０が巻きかけられる。

スピンドル１６は、軸方向に所定長さを有し、その一端部にワーク保持部１８を連結固定することで、ワーク保持部１８と一体的に回転する部材である。スピンドル１６の他端部には、第２プーリ２９が嵌合され、この第２プーリ２９には第１プーリ２８から掛け渡されたタイミングベルト３０が巻きかけられる。すなわち、スピンドル１６は、モータ１４の回転駆動が伝達されて回転動作を行う。

スピンドル１６は、軸方向に延びる内孔３２を内部に有する中空体として形成されている。この内孔３２は、スピンドル１６の長手方向の両端面で開口し、一方の開口には、管継手用ソケット３４のソケット部３６が挿入されている。ソケット部３６は、円錐台形状に形成され、管継手用ソケット３４の本体部３８に対し回転自在に取り付けられる。

管継手用ソケット３４の本体部３８は、管継手３８ａを介して図示しない送気管が連結され、送気管は、冷却媒体用の圧縮エアを供給する圧縮エア供給源（図示せず）に接続されている。内孔３２には、圧縮エア供給源から送気管及び管継手３８ａを介して管継手用ソケット３４に流動した圧縮エアがソケット部３６から供給される。

図２に示すように、ワーク保持部１８は、円筒状ワークＷを内側から支持する部位であり、スピンドル１６に連結されて該スピンドル１６に追従して回転動作する。このワーク保持部１８は、第１連結部材４０と第２連結部材４２を介してスピンドル１６に連結されている。具体的には、スピンドル１６の一端部側は、他端部側に比べて内孔３２の内径が大きく形成されており、この内孔３２に連通する他方の開口に第１連結部材４０の突部が挿入される。そして、第１連結部材４０の一端面から挿入された連結ボルト４１がスピンドル１６の一端部にねじ止めされる。また、第１連結部材４０の他端面から挿入された連結ボルト４３が第２連結部材４２にねじ止めされることで、スピンドル１６に対する第１及び第２連結部材４０、４２の連結がなされる。

第１及び第２連結部材４０、４２は、スピンドル１６の一端部の周方向に沿って周回する略リング状に形成されている。第１及び第２連結部材４０、４２の軸心部には連通孔４０ａ、４２ａが形成されており、後述するワーク保持部１８のドローバ５２が貫通配置される。

ワーク保持部１８は、アウターコレット４４、インナーコレット４６、マンドレル４８、テーパコーン５０及びドローバ５２を含んで構成される。そして、これらの構成が機械的に連動することにより、ワーク保持部１８（アウターコレット４４）の外側において円筒状ワークＷの支持と支持解除を行う。

アウターコレット４４は、図２及び図３に示すように、全体として略円筒状に形成されており、軸方向に沿って第１小径部５４、保持部５６及び第２小径部５８を有する。また、アウターコレット４４の軸心部には、第１小径部５４、保持部５６及び第２小径部５８を貫通する貫通孔６０が形成されている。

第１小径部５４は、第２連結部材４２の連通孔４２ａに挿入される。第２連結部材４２と第１小径部５４には、径方向に貫通する図示しない連結孔が形成されており、両方の連結孔に図示しない連結ピンが挿入されることで、第２連結部材４２とアウターコレット４４の連結がなされる。

また、第１小径部５４において第２連結部材４２の内周面に対向する外周面には、周方向に沿ってシール溝５４ａが形成されている。このシール溝５４ａには弾性材料からなるＯリング６２が装着される。このＯリング６２により、第２連結部材４２とアウターコレット４４との間がシールされて圧縮エアの漏洩が抑制される。

同様に、第２小径部５８の外周面には、周方向に沿ってシール溝５８ｂが設けられると共に、シール溝５８ｂに連なる突出端部は後述する規制部材１３０を取り付けるための爪部５８ａに形成されている。シール溝５８ｂには、Ｏリング６２が装着され且つ規制部材１３０のフック部１４６が挿入される。

また、アウターコレット４４は、貫通孔６０から側壁（外壁）に至るまで、複数本の直径方向通路６４が放射状に貫通形成されている。すなわち、直径方向通路６４は貫通孔６０に連通する。

各直径方向通路６４は、アウターコレット４４の長手方向に沿って延在する。アウターコレット４４は、第１小径部５４の端部から第２小径部５８の途中に渡って切り欠かれた直径方向通路６４ａと、第２小径部５８の端部から第１小径部５４の途中に渡って切り欠かれた直径方向通路６４ｂとが周方向に交互に繰り返すように形成される。

アウターコレット４４の保持部５６の側壁には、該側壁の周回方向に沿って延在し、隣接する直径方向通路６４同士を連通する周回方向通路６６（環状溝）が複数本形成される。なお、図２及び図３から了解されるように、周回方向通路６６は、貫通孔６０に直接的に到達しておらず、直径方向通路６４を介して貫通孔６０に連通している。

そして、アウターコレット４４の貫通孔６０には、図２に示すようにインナーコレット４６が挿入される。インナーコレット４６は、アウターコレット４４の貫通孔６０よりもひと回り小さい円筒状を呈し、軸方向に空洞部６８を有する。インナーコレット４６の空洞部６８には、マンドレル４８及びテーパコーン５０が挿入される。

インナーコレット４６には、図４に示すように、内壁から外壁に向かうようにして貫通した複数本（本実施形態では４本）のスリット７０が長手方向に沿って設けられている。スリット７０は、図４中の一端４６ａから他端４６ｂの手前まで延びるものと、他端４６ｂから一端４６ａの手前まで延びるものとが周方向に交互に繰り返すように形成されている。インナーコレット４６は、このスリット７０により径方向外側に簡単に弾性変形する。

インナーコレット４６の空洞部６８を構成する内壁の両端側（一端４６ａ側及び他端４６ｂ側）には、一端４６ａ、他端４６ｂの各々から軸方向中央領域に向かってテーパ状に狭まる第１テーパ面７２と第２テーパ面７４が形成されている（図２も参照）。なお、インナーコレット４６の第１及び第２テーパ面７２、７４に連なる中腹部７３（軸方向中央領域）は、所定の長さにわたって略等径である。

一方、マンドレル４８は、図２に示すように、マンドレル側連結筒部７６と、マンドレル側連結筒部７６の一端に連なるマンドレル側円錐部７８とを有する略円錐台形状に形成されている。また、マンドレル４８の中心部には、軸方向に沿って挿通孔８０が設けられている。この挿通孔８０には、ドローバ５２が微量な隙間を空けて貫通配置される。

マンドレル側連結筒部７６の端部には、周方向の所定位置にネジ孔７６ａが形成され、このネジ孔７６ａには、第１連結部材４０から連結ボルト７７がねじ込まれる。これによりマンドレル４８と第１連結部材４０の連結固定がなされる。

マンドレル側円錐部７８の外周面は、インナーコレット４６の第１テーパ面７２と同角度傾斜し、面接触（テーパ接触）するマンドレル側テーパ面８４に形成されている。マンドレル側円錐部７８は、このマンドレル側テーパ面８４が第１テーパ面７２に摺動可能に接触して、インナーコレット４６の空洞部６８に挿入される。

テーパコーン５０は、マンドレル４８と逆向きの略円錐台形状に形成され、テーパコーン側連結筒部８６と、テーパコーン側連結筒部８６の一端に連なるテーパコーン側円錐部８８とを有する。また、テーパコーン５０の中心部にも、軸方向に沿って挿通孔９０が設けられている。挿通孔９０には、ドローバ５２が微量な隙間を空けて貫通配置される。

テーパコーン側連結筒部８６の端部には、図示しない連結ボルトによってドローバ連結部材９２が連結されている。このドローバ連結部材９２は、ドローバ５２にねじ止めされる雌ネジ部９２ａを軸心部に有する。すなわち、テーパコーン５０は、ドローバ連結部材９２を介してドローバ５２に連結され、ドローバ５２と一体的に軸方向に移動可能となっている。

また、ドローバ連結部材９２のテーパコーン５０と反対側の端面には、ドローバ５２の雄ネジ部１１０に螺合されるナット９４が取り付けられる。ドローバ連結部材９２及びナット９４は、ドローバ５２の軸方向に対し連結位置が調整可能となっており、これによりテーパコーン５０の位置が調整され、インナーコレット４６の押出量を変えることができる。

テーパコーン側円錐部８８の外周面は、インナーコレット４６の第２テーパ面７４と同角度傾斜し、面接触（テーパ接触）するテーパコーン側テーパ面９６に形成されている。テーパコーン側円錐部８８は、このテーパコーン側テーパ面９６が第２テーパ面７４に摺動可能に接触して、インナーコレット４６の空洞部６８に挿入される。

ドローバ５２は、図１に示すように、スピンドル１６の内孔３２からワーク保持部１８内を通過し、ワーク保持部１８の端部に露出する軸部材である。ここで、スピンドル１６の内孔３２は、ワーク保持部１８寄りの領域が他の領域よりも大径に形成され、その内部にはドローバ５２の一部、油圧シリンダ９８及びスプリング１００が配置されている。

ドローバ５２は、ワーク保持部１８のテーパコーン５０を軸方向に進退動作させることで、アウターコレット４４の径方向の拡張及び縮小を行い、円筒状ワークＷの支持と支持解除を行う。ドローバ５２は、図２中において、左側から右側に向かって、第１軸部１０２と、第１軸部１０２よりも小径の第２軸部１０４とを有する。

ドローバ５２の第１軸部１０２は、マンドレル４８の挿通孔８０を軸方向に貫通してインナーコレット４６の中腹部７３に達すると共に、マンドレル４８の挿通孔８０との間に隙間が形成される外径を有する。

第１軸部１０２には、径方向外側の全周を周回するように突出するフランジ部１０６と、周方向の一部分から径方向外側に突出する突起部１０８とが形成されている。フランジ部１０６は、スプリング１００の一端を受ける座を構成し、スプリング１００の付勢力によりドローバ５２全体を図２中の左方向に移動させる。また、突起部１０８には、後述する押出部材１２０がねじ止め固定される。

ドローバ５２の第２軸部１０４は、第１軸部１０２から右方向に延び、テーパコーン５０の挿通孔９０を軸方向に貫通してドローバ連結部材９２及びナット９４に連結されている。この第２軸部１０４の右端側には上述した雄ネジ部１１０が形成されている。

油圧シリンダ９８は、スピンドル１６に連結固定されると共に、ドローバ５２の第１軸部１０２の左端部を進出可能に保持する。この油圧シリンダ９８は、図示しない供給源からオイルが供給されるように構成され、オイルの供給に基づきドローバ５２をワーク保持部１８の設置方向（図２中の右方向）に移動させる。すなわち、油圧シリンダ９８のオイル供給状態では、ドローバ５２に連結されているテーパコーン５０を、オイル供給停止状態よりも右方向に位置させる。

スプリング１００は、ドローバ５２のフランジ部１０６と第１連結部材４０の一端面の間に配置される。スプリング１００は、油圧シリンダ９８のオイル供給状態でドローバ５２により軸方向に収縮し、ワーク保持部１８の設置方向と反対方向（図２中の左方向）にドローバ５２を付勢する。このため、ドローバ５２は、油圧シリンダ９８のオイルの供給停止に伴い、スプリング１００の弾性力により左方向に伸長し、連結されているテーパコーン５０も左方向に移動させる。

また、図２に示すように、円筒状ワーク切断装置１２のレーザ加工装置２０は、ワーク保持部１８に保持された円筒状ワークＷの所定位置に対しレーザ光Ｌを照射する加工ヘッド１１２を有する。加工ヘッド１１２は、ワーク保持部１８の外周面に対向する位置で、ワーク保持部１８の軸方向にスライド移動自在に設けられる。なお、加工ヘッド１１２のレーザ光Ｌの出射部近傍には、アルゴンガスや窒素ガス、又は圧縮エア等を吐出する図示しない吐出ノズルと、吐出ノズルから吐出された気体を吸引する図示しない吸引ノズルとが設けられてもよい。

そして、本実施形態に係る円筒状ワーク支持装置１０は、円筒状ワークＷの支持解除時にインナーコレット４６がマンドレル４８やテーパコーン５０に対し安定的に動作するように押出部材１２０（第１当接部）及び規制部材１３０（第２当接部）を備える。

押出部材１２０は、ドローバ５２の突起部１０８に取り付けられる環状部材であり、第１連結部材４０とインナーコレット４６の第１小径部５４の間に配置される。この押出部材１２０は、突起部１０８に連結する板部１２２（連結部）と、板部１２２の径方向外側で周方向に周回する押出環状部１２４とを有する。

板部１２２は、突起部１０８に対し連結ネジ１２６により固定されると共に、押出環状部１２４をドローバ５２の外周面から径方向外側に所定間隔離れた位置で支持する。具体的には、マンドレル４８（マンドレル側連結筒部７６）の側周面よりも外側に押出環状部１２４を配置する。

押出環状部１２４は、板部１２２からインナーコレット４６に向かって所定長さ突出する。この押出環状部１２４は、マンドレル４８の側周面よりも外側に位置することで、ドローバ５２がマンドレル４８と相対的に右方向に移動した際に、ドローバ５２と一緒に移動してマンドレル４８を内側に収容する。すなわち、押出環状部１２４は、マンドレル４８の径方向外側において、インナーコレット４６側に移動しインナーコレット４６の一端４６ａに接触する。これにより、押出環状部１２４は、インナーコレット４６を右方向に押し出し、マンドレル４８に対してインナーコレット４６を確実に滑らせる。

また、押出環状部１２４の外周面には、比較的浅い凹溝１２４ａが周方向に沿って形成されている。この凹溝１２４ａには、弾性材料からなる第１シール部材１２８が装着される。

一方、規制部材１３０は、アウターコレット４４の第２小径部５８側に取り付けられ、インナーコレット４６がテーパコーン５０に追従することを規制する機能を有する。具体的に、規制部材１３０は、ドローバ連結部材９２の外側を周回する内側環状部材１３２と、内側環状部材１３２の外側を周回する外側環状部材１３４とを組み付けることにより構成される。

内側環状部材１３２は、外側環状部材１３４に連結される内側連結部１３６と、この内側連結部１３６に連なり所定長さインナーコレット４６側に向かって突出する突出部１３８とを有する。内側連結部１３６は、突出部１３８よりも径方向に厚く形成され、周方向の所定位置には連結ネジ１４０がねじ込まれるネジ孔１３６ａが形成されている。

突出部１３８は、内側連結部１３６から所定長さ突出し、且つドローバ連結部材９２の外周面に沿って摺動可能な位置に配置されている。突出部１３８の外周面には、比較的浅い凹溝１３８ａが周方向に沿って形成されている。この凹溝１３８ａには、弾性材料からなる第２シール部材１４２が装着される。

外側環状部材１３４は、内側連結部１３６に連結される外側連結部１４４と、この外側連結部１４４から突出部１３８と同方向に突出するフック部１４６とを有する。外側連結部１４４には、内側連結部１３６と同様にネジ孔１４４ａが形成され、このネジ孔１４４ａに連結ネジ１４０がねじ込まれることで、内側環状部材１３２と外側環状部材１３４の組付がなされる。

フック部１４６は、突出部１３８と対向する位置に配置され、アウターコレット４４の第２小径部５８に設けられた爪部５８ａに引っ掛かる。すなわち、規制部材１３０は突出部１３８とフック部１４６の間にアウターコレット４４の第２小径部５８を挟み込み、且つフック部１４６が爪部５８ａに引っ掛かることでアウターコレット４４の一端部に抜けが防止されて取り付けられる。

この状態では、規制部材１３０の突出部１３８の突出端部がインナーコレット４６の他端４６ｂに対向する。そのため、インナーコレット４６がテーパコーン５０に引き摺られて右方向に移動した場合には、突出部１３８がインナーコレット４６の他端４６ｂに接触してインナーコレット４６の引き摺りを規制することができる。

本実施形態に係る円筒状ワーク支持装置１０（円筒状ワーク切断装置１２）は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下その作用効果について説明していく。

円筒状ワークＷは、例えば、矩形状の金属製薄板が切り出されて、この金属製薄板が湾曲され両端縁を溶接することにより形成される。なお、無段変速機の動力伝達用ベルトを作製するための金属リングを製造する場合、金属製薄板の厚みは０．３〜０．４ｍｍ程度のものが採用される。また、金属製薄板は、マルエージング鋼が好適である。

円筒状ワーク切断装置１２は、円筒状ワークＷの切断において、円筒状ワークＷの内側の孔部にワーク保持部１８を通す。この際、アウターコレット４４は、インナーコレット４６が軸心側に寄っていることで、径方向内側に縮小している。そのため、アウターコレット４４の外壁と円筒状ワークＷの内壁との間には、若干の隙間が存在し、ワーク保持部１８に対する円筒状ワークＷの取り付けが簡単化される。

次に、円筒状ワーク支持装置１０は、図２に示すように、ワーク保持部１８を拡張させることで円筒状ワークＷを保持する。具体的には、ドローバ５２を支持する油圧シリンダ９８のオイル供給を停止する。これにより、ワーク保持部１８の縮小状態において油圧シリンダ９８にオイルが供給されていることで右側に位置していたドローバ５２（図７も参照）は、フランジ部１０６がスプリング１００の付勢作用を受けることにより左方向に移動する。

このドローバ５２の左方向の移動に伴い、テーパコーン５０が一体的に左方向に移動する。すなわち、第１連結部材４０に固定されているマンドレル４８に向かい、マンドレル４８とテーパコーン５０の間隔が短くなる。テーパコーン５０とマンドレル４８の近接移動に伴って、縮小状態となっていたインナーコレット４６が径方向外側に拡張する。

具体的には、マンドレル４８がインナーコレット４６の内側（中腹部７３方向）に入り込むことで、マンドレル側テーパ面８４にテーパ接触している第１テーパ面７２が径方向外側に押し出される。これと同時に、テーパコーン５０がインナーコレット４６の内側（中腹部７３方向）に入り込むことで、テーパコーン側テーパ面９６にテーパ接触している第２テーパ面７４が径方向外側に押し出される。これにより、インナーコレット４６全体が径方向外側に向かって略均等に拡張する。

アウターコレット４４は、複数の直径方向通路６４及び周回方向通路６６により充分な弾性力を有しており、インナーコレット４６の拡張により押圧されることで容易に弾性変形を起こして略均等に拡張する。例えば、円筒状ワークＷに歪みが生じて内径が不均一である場合でも、略同一の内径となる程度に押し広げる。そのため、円筒状ワークＷの断面は略真円形状となるように矯正される。

次に、円筒状ワーク切断装置１２は、モータ１４を駆動して回転軸１４ａに固定されている第１プーリ２８を回転させる。これによりタイミングベルト３０が周回動作し、第２プーリ２９を介してスピンドル１６を回転させる。このスピンドル１６の回転に連れてワーク保持部１８も回転動作を行う。モータ１４の回転駆動力は、好ましくは、ワーク保持部１８に保持された円筒状ワークＷの回転速度が３０〜２００ｍ／分の周速となるように設定される。

また、円筒状ワーク切断装置１２の管継手用ソケット３４は、ソケット部３６からスピンドル１６の内孔３２に圧縮エアを供給する。なお、スピンドル１６の回転時には、本体部３８が固定状態となっておりソケット部３６のみが回転動作する。

圧縮エアは、内孔３２を流通し、油圧シリンダ９８及びドローバ５２の周囲を流れて、第１及び第２連結部材４０、４２の各連通孔４０ａ、４２ａを通過する。ここで、アウターコレット４４の拡張状態では、押出部材１２０に装着される第１シール部材１２８と、アウターコレット４４の内周面との間にクリアランス１２９が存在する。このクリアランス１２９は、内孔３２から供給される圧縮エアを流通させる機能を有する。すなわち、圧縮エアは、クリアランス１２９を介してマンドレル４８側に流動し、マンドレル４８の挿通孔８０を流動してインナーコレット４６の空洞部６８に流入する。これにより、インナーコレット４６を内側から冷却する。

また、圧縮エアは、アウターコレット４４の貫通孔６０から直径方向通路６４（図３参照）を介して外壁側にも移動し、その一部が円筒状ワークＷの内壁に対し、長手方向に沿って接触する。圧縮エアの残部は、周回方向通路６６を流通することで円筒状ワークＷの内壁に対し周回方向に沿って接触する。このようにしてアウターコレット４４及びインナーコレット４６に圧縮エアが到達することにより、アウターコレット４４の外壁が冷却効率に優れた冷やし金として機能する。

次に、円筒状ワーク切断装置１２は、加工ヘッド１１２から円筒状ワークＷに向けてレーザ光Ｌを出射する。レーザ光Ｌは、円筒状ワークＷに入射されることで入射部分を金属昇華ガスとする。これにより、円筒状ワークＷが切断されて金属リングＲ（図６及び図７参照）が形成される。

金属リングＲの加工後（円筒状ワークＷの切断後）は、ワーク保持部１８の縮小動作を行うことで、成形した金属リングＲの回収を行う。この際、円筒状ワーク支持装置１０は、ワーク保持部１８の縮小動作を安定的に行うことが可能となっている。

ここで、本実施形態に係るワーク保持部１８の縮小動作を説明する前に、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、従来の円筒状ワーク支持装置２００の実情について先に述べていく。従来の円筒状ワーク支持装置２００も、基本的に、ワーク保持部２０２としてアウターコレット２０４、インナーコレット２０６、マンドレル２０８、テーパコーン２１０を備える。すなわち、マンドレル２０８とテーパコーン２１０が相互に近接することで、インナーコレット２０６の第１及び第２テーパ面２１２、２１４に対しマンドレル側テーパ面２１６とテーパコーン側テーパ面２１８を滑らせる。これにより、インナーコレット２０６が径方向外側に押し出され、その外側のアウターコレット２０４を径方向外側に弾性変形させることで円筒状ワークＷを保持する。

そのため、円筒状ワークＷの支持時には、アウターコレット２０４とマンドレル２０８又はテーパコーン２１０との間にインナーコレット２０６が挟まれた状態が形成され易い。つまり、マンドレル側テーパ面２１６又はテーパコーン側テーパ面２１８に対しインナーコレット２０６が滑らなくなる可能性がある。

すなわち、円筒状ワークＷの支持解除においてインナーコレット２０６及びアウターコレット２０４の縮小動作のため、マンドレル２０８とテーパコーン２１０を相互に離間させても、インナーコレット２０６の挟まれた状態が続くおそれがある。例えば、図５Ａに示すように、インナーコレット２０６がテーパコーン２１０に対し滑らずにアウターコレット２０４とテーパコーン２１０の間に強く挟持される。これによりアウターコレット２０４内でインナーコレット２０６が機械的に傾いた状態となる。逆に、図５Ｂに示すように、インナーコレット２０６がマンドレル２０８に対し滑らずにアウターコレット２０４とマンドレル２０８の間に強く挟持されることで、やはりアウターコレット２０４内でインナーコレット２０６が機械的に傾いた状態となる。

上記のような円筒状ワーク支持装置２００の実情に対し、本実施形態に係る円筒状ワーク支持装置１０は、押出部材１２０及び規制部材１３０を備えることで、インナーコレット４６の位置を制御することができる。具体的に、円筒状ワーク支持装置１０は、ワーク保持部１８による支持解除時に、油圧シリンダ９８にオイルを供給することで、図６に示すようにドローバ５２をスプリング１００に抗して右方向に移動させる。このドローバ５２の右方向の移動の際には、ドローバ５２の突起部１０８に連結された押出部材１２０も一体的に右方向に移動し、押出環状部１２４をインナーコレット４６の一端４６ａに接触させる。

つまり、押出部材１２０は、ワーク保持部１８の縮小動作時に、押出環状部１２４によりインナーコレット４６を右方向に押し出す。これによりインナーコレット４６がアウターコレット４４とマンドレル４８の間に挟まることが防止され、インナーコレット４６の第１テーパ面７２がマンドレル側テーパ面８４上を円滑に滑ることになる。

そして、ドローバ５２をさらに右方向に移動させると、図７に示すように、押出部材１２０がインナーコレット４６を右方向に移動させ、インナーコレット４６の他端４６ｂを規制部材１３０の突出部１３８に接触させる。規制部材１３０は、アウターコレット４４に取り付けられて設置位置が固定されているので、インナーコレット４６の他端４６ｂを確実に受ける。これにより、インナーコレット４６の右方向の移動が規制され、インナーコレット４６がアウターコレット４４とテーパコーン５０の間に挟まることが回避される。その結果、インナーコレット４６の第２テーパ面７４がテーパコーン側テーパ面９６上を円滑に滑ることになる。

換言すれば、円筒状ワーク支持装置１０は、ワーク保持部１８の縮小動作時に、押出部材１２０と規制部材１３０により、アウターコレット４４の保持部５６に重なる位置にインナーコレット４６を誘導することができる。インナーコレット４６は、マンドレル４８及びテーパコーン５０が相対的に両端部側に移動することで、径方向内側に略均等に収縮する。これにより、インナーコレット４６に押し出されていたアウターコレット４４も径方向内側に略均等に収縮することができる。よって、成形した金属リングＲをワーク保持部１８から容易に取り外すことが可能となる。

また、ワーク保持部１８の収縮状態では、押出部材１２０に装着した第１シール部材１２８と、規制部材１３０に装着した第２シール部材１４２とがアウターコレット４４の内周面に気密に接触する。これにより、アウターコレット４４の貫通孔６０内に金属粉等が入り込むことが抑止される。

以上のように、本実施形態に係る円筒状ワーク支持装置１０によれば、押出部材１２０及び規制部材１３０を備えることで、インナーコレット４６の動作を安定化させることができる。すなわち、アウターコレット４４の収縮においてドローバ５２を移動させると、ドローバ５２が備える押出部材１２０は、インナーコレット４６の一端４６ａを押してマンドレル４８から滑らせるようにインナーコレット４６を誘導する。また、アウターコレット４４が備える規制部材１３０は、インナーコレット４６の他端４６ｂに接触することで、テーパコーン５０から滑らせるようにインナーコレット４６を誘導する。よって、インナーコレット４６が動かなくなる等の不都合を確実に防止することができ、これによりアウターコレット４４が確実に収縮する。その結果、ワーク保持部１８による円筒状ワークＷの支持を効率的且つ精度良く行うことが可能となる。

また、円筒状ワーク支持装置１０は、第１及び第２シール部材１２８、１４２を有することで、金属粉や金属屑がアウターコレット４４、インナーコレット４６、マンドレル４８及びテーパコーン５０の接触部分に入り込むことを遮断することができる。よって、各構成の機械的接触部分を良好な環境に保つことができる。

また、第１シール部材１２８は、アウターコレット４４との間にクリアランス１２９を形成させることで、アウターコレット４４が円筒状ワークＷを支持している際に、アウターコレット４４の内側に圧縮エアを容易に流動させる。よって、アウターコレット４４やインナーコレット４６を充分に冷却することができ、加工の効率化及び高精度化を一層期待することができる。

上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。例えば、円筒状ワーク支持装置１０のマンドレル４８やテーパコーン５０を軸方向に近接又は離間させる機構は、上記の油圧シリンダ９８やスプリング１００による機構に限定されず種々の構成を適用することができる。

１０…円筒状ワーク支持装置 １２…円筒状ワーク切断装置
１８…ワーク保持部 ４４…アウターコレット
４６…インナーコレット ４８…マンドレル
５０…テーパコーン ５２…ドローバ
７２…第１テーパ面 ７４…第２テーパ面
８４…マンドレル側テーパ面 ９６…テーパコーン側テーパ面
１２０…押出部材 １２８…第１シール部材
１２９…クリアランス １３０…規制部材
１４２…第２シール部材 Ｗ…円筒状ワーク

Claims (3)

1. 円筒状のアウターコレットと、
   前記アウターコレット内に収容されると共に、空洞部を内側に有する円筒状に形成され、且つ前記空洞部を構成する内周面の一端から中腹部に向かって径方向内側に傾斜する第１テーパ面、及び前記内周面の他端から前記中腹部に向かって径方向内側に傾斜する第２テーパ面を有するインナーコレットと、
   前記第１テーパ面にテーパ接触するマンドレルと、
   前記第２テーパ面にテーパ接触するテーパコーンと、
   前記テーパコーンに接続され、前記マンドレルと相対的に前記テーパコーンを進退させるドローバと、を備え、
   前記ドローバは、前記インナーコレットの縮小時に、前記インナーコレットの前記一端に当接可能な第１当接部を備え、
   前記アウターコレットは、前記インナーコレットの縮小時に、前記インナーコレットの前記他端に当接可能な第２当接部を備える
   ことを特徴とする円筒状ワーク支持装置。
2. 請求項１記載の円筒状ワーク支持装置において、
   前記第１当接部の前記アウターコレットの内周面に対向する周面には、前記アウターコレットに気密に接触可能なシール部材が設けられる
   ことを特徴とする円筒状ワーク支持装置。
3. 請求項２記載の円筒状ワーク支持装置において、
   前記シール部材は、前記インナーコレットが前記アウターコレットを径方向外側に押し出した状態で、前記アウターコレットとの間にクリアランスを形成させる
   ことを特徴とする円筒状ワーク支持装置。

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