JP2019513569A - 旋盤加工機械の調整方法および旋盤加工機械 - Google Patents

Abstract

加工されるべきワークタイプを保持するワーク保持部（２）の少なくとも１つのベースジョー（４）を調整して、ベースジョー（４）のワーク接触面（１５）に被覆を施す、旋盤加工機械（１）の調整方法（図３）。

Description

本発明は、加工されるべきワークタイプを保持するワーク保持部のベースジョーを調整する、旋盤加工機械の調整方法と、特に本発明による方法を実施するための、少なくとも１つのベースジョーを有するワーク保持部を備えた旋盤加工機械とに関する。

ワークを加工するこのような旋盤加工機械は、公知である。この場合、ワークは、ワーク保持部内に固く締め付けられており、このワーク保持部は、実質的に固定の工具に対して回転可能である。ワークをワーク保持部内に固く緊締する様々な緊締手段があり、緊締手段は、ワークの形状および性質によって選択することができる。

このようなワーク保持部の、多くの場合に使用される形態は、緊締ジョー用の保持部を備えた円形の旋盤チャックであり、この緊締ジョーは、ワークをクランプするために半径方向の様々な位置に取付けが可能である。通常、このような緊締ジョーは、係止部材を有しており、係止部材は、旋盤チャック内の緊締ジョーの半径方向位置を確定させるために、旋盤チャックの対応する係止部材と協働する。

係止部材の強度を維持するには、係止部材を任意に細かく構成することができない。したがって、あらゆる任意のワークを確定された係止位置のうちの１つに適合させ、かつ固く締め付けることができないことが明らかである。この際に、緊締ジョーとワークとの間に隙間が残る。このような隙間を埋めるために、ワークと緊締ジョーとの間に挿入可能な、様々な厚さの支持プレート、例えばいわゆる平行プレートがある。

しかしながら、このような支持プレートを用いても、往々にしてワークの正確な調整および締付けは困難で、かつ時間がかかる。

正確な緊締を保証するためには、緊締ジョーを細目ねじによって半径方向に調整可能な旋盤チャックがある。したがって、支持プレートを挿入する必要はない。しかしながら、ワークのこのような調整方法も時間がかかる。

さらに述べると、汎用のベースジョーを切削加工する、または適切な緊締ジョーを所期のごとく製造することによって、例えば射出成形、焼結、またはその他の成形方法によって、緊締ジョーを締め付けられるべき工具に適合させることができる。しかしながら、そのためには付加的な加工ステップが必要であり、これにもまた費用と手間がかかる。

これら全ての調整方法は、必然的に手動の方法ステップを含んでいるので、自動化が不可能、または困難であるという点で共通している。したがって、旋盤加工機械の調整には、費用と手間がかかり、エラーが発生しやすい。

したがって、本発明の課題は、自動化が可能で、それゆえ、より一層効率的に、低コストで、かつ迅速に実施可能な旋盤加工機械の調整方法を提供することである。

この課題は、独立請求項に記載された特徴を有する、本発明による方法によって解決される。

本発明によれば、ベースジョーの少なくとも１つのワーク接触面に被覆を施す。ベースジョーの寸法は、被覆によって、より正確にワークに適合させることができる。したがって、もはやベースジョーを手動調整する、または支持プレートをワークの後方に設ける必要がない。それによって、もはやワーク保持部をワークに手動で適合させる必要はない。

この被覆は、別個の被覆装置において行ってよい。しかしながら、被覆を、原位置で、すなわち組み込まれた状態のベースジョーに施すと、特に有利である。１つまたは複数のベースジョーは、被覆のために、かつ被覆中に、既にワーク保持部に位置する。この被覆によって、ベースジョーに、ワークに適合する形状が与えられる。したがって、被覆後に付加的な加工ステップはもはや必要でない。それによって、ワーク保持部および旋盤加工機械の調整は、容易に自動化が可能であり、したがって、より一層容易にかつ低コストに実施可能である。

この被覆を旋盤内で行うと、特に有利である。これは、既に旋盤内に組み込まれた状態のワーク保持部において行うことを意味している。

ベースジョーの被覆は、様々な方法で、例えば公知の被覆方法によって行ってよい。本発明の有利な１つの実施形態においては、被覆を、被覆されるべき表面に、特にワーク接触面に消耗材を摩擦させることによって施す。この場合、消耗材は、例えば金属、プラスチックまたは複合材料から形成されていてよい。この消耗材は、鋼、非鉄金属および／またはプラスチックから形成されているのが特に好ましい。

この摩擦には、消耗材が所定の圧力でベースジョーに押し付けられている間の、消耗材とベースジョーとの間の相対運動が含まれる。

この相対運動は、例えば回転、振動または回転振動によって行ってよい。その際、消耗材および／またはベースジョーを、例えば電気モータによって移動させる。

本発明の択一的な１つの態様においては、被覆を、例えばレーザ焼結によって行う。この場合、焼結可能な粉末をベースジョーに被着し、次いでレーザの入熱によって焼結する。この場合においても、粉末は、例えば金属、プラスチックまたはその他の材料から形成されていてよい。複合材料を得るために、様々な材料から成る粉末混合物を用いてもよい。被着および焼結を繰り返すことによって、一貫して同じ機械材料特性を有する大きな層厚さを達成することもできる。

この被覆を、択一的にまたは代替的に、アークを介して行ってもよい。このための公知な方法として、例えばアーク蒸着またはアーク噴霧が挙げられる。

原則的には、これらの被覆方法のうちの複数の方法を組み合わせて、例えばベースジョーの異なる位置に様々な層を被着し、かつ／または様々な層を重ね合わせて被着してよい。この場合、それらの層は、それぞれ異なる材料から形成されていてよい。

この被覆は、特に、ベースジョーをワークに適合させるのに役立っている。それと同時に、被覆はさらに別の機能を果たしてもよい。例えば、被覆は、腐食および／または摩耗の低減に役立っていてよい。

被覆によって付着摩擦増大性の被覆が被着されると、特に有利である。これによって、ベースジョーのジオメトリがワークに適合されるだけでなく、ワークの、ベースジョーに対する付着性も向上される。そうすることで、ワークに作用し得る回転モーメントが上昇するので、後に実際の旋盤加工中に工具がより大きな力でワークに作用することができ、これによって、除去速度、ひいては加工速度が増加して、製造時間が低減する。

被覆方法によっては、ベースジョーの被覆の層厚さまたは被着厚さを、正確には制御または調節することができない。所要公差によっては、正確な表面を得るためにベースジョーを被覆後に後加工することが、必要なまたは有用な場合もある。

この後加工には、任意の切削加工ステップまたはその他の加工ステップが含まれていてよい。ベースジョーの被覆には、例えばフライス削り、研削または旋削が施されてよい。

この後加工は、別個の機械において固有のプロセスで行ってよい。本発明の有利な１つの構成では、被覆後に、旋盤加工機械の作業位置に配置された工具によって、ベースジョーの、被覆が施されたワーク接触面を切削加工することができる。それによって、ワークタイプの輪郭に対する非常に正確な適合が達成される。この利点は、このような加工が、ワークの加工にも使用可能な通常の旋盤工具によって旋盤加工機械内で行われることである。この場合、旋盤加工機械自体が加工を行うので、実際には、手動の作業ステップが全く必要でない。これは、被覆および被覆の後加工が、原位置において、すなわち旋盤加工機械内で行われる、ということを意味している。旋盤加工機械の調整は、実質的に全自動で行うことができる。したがって、本発明による方法は、より一層迅速で、かつ低コストで、ひいてはより効率的である。

本発明による課題は、ベースジョーのワーク接触面に被覆可能な被覆装置を有する、前述の形態の旋盤加工機械によっても解決される。それによって、本発明による方法を実施し、これに関連する利点を実現することができる。

ベースジョーがその使用位置において被覆可能であるように、被覆装置が構成されていると、特に有利である。この場合、このベースジョーは、被覆後に直ちに使用位置に留まり、使用可能である。それによって、手動の調整が不要となる。

被覆装置が旋盤加工機械内に可動に配置されていると有利であるので、被覆装置は、ベースジョーがその使用位置において被覆可能である被覆位置と、休止位置との間で移動可能である。この被覆装置は、例えば旋回可能または摺動可能に支持することができる。

この被覆装置は、様々な被覆方法のための様々な構成を有していてよい。

本発明の有利な１つの態様において、被覆装置は、被着ユニットを有しており、この被着ユニットによって、消耗材をワーク接触面に摩擦可能である。それによって、ベースジョーは、摩擦により上述のように被覆可能である。

本発明の択一的な１つの態様において、被覆装置は、レーザ焼結を行うように、またはアークを介して被覆を施すように調整されている。

このような被覆装置は、焼結可能な粉末を被着する装置と、被着された粉末を加熱するレーザビームを発生させるレーザ源とを有しているのが好ましい。

被覆されたベースジョーをさらに後加工するために、工具保持部内で、ベースジョーのワーク接触面を旋盤加工可能な工具が緊締可能であると、有利である。それによって、被覆されたベースジョーの後加工が、旋盤加工機械自体の内部で実施可能である。したがって、ベースジョーを、全て完全に旋盤加工機械内で加工し、かつワークに適合させることができる。したがって、旋盤加工機械の調整は、自動的に実施可能であり、それゆえ低コストで、かつ効率的である。

以下、添付の図面に基づき、本発明による方法および本発明による旋盤加工機械の有利な態様を詳説する。

本発明による旋盤加工機械の概略図である。 被覆プロセス中の被覆装置の詳細図である。 被覆プロセス後の被覆装置の詳細図である。 ベースジョー加工中の工具保持部の詳細図である。

図１は、全体を符号１で示した、本発明による旋盤加工機械（以下、単に「旋盤」と称する）を示している。旋盤１は、本実施形態においては、いわゆる３爪旋盤チャック３として形成されたワーク保持部２を有している。旋盤チャック３には、３つのベースジョー４が、半径方向に互いに１２０°の角度間隔を成すように方向付けて配置されており、図１には、より分かりやすくするために、ベースジョー４のうちの２つだけが示されている。

ベースジョー４は、主として半径方向に延在する直方体形状を有し、かつ軸方向段部５を有している。ベースジョー４は、ワークをクランプするために、旋盤チャック３内で半径方向に位置合わせが可能である。このようなベースジョー４は、旋盤１にとって標準部品であり、様々な形態および態様で存在する。したがって、軸方向段部５を有しないベースジョー４、または２つ以上の軸方向段部５を有するベースジョー４も存在する。同様に、３つより多くのベースジョー４を有する旋盤チャック３も存在する。

さらに、旋盤１は、原位置（組付け位置又は使用位置）にあるベースジョー４および／またはワーク保持部２に被覆を施す被覆装置６、および／またはベースジョー４および／またはワーク保持部２を切削加工する加工装置７を有している。

被覆装置６および加工装置７は、両方とも旋盤１内に可動に配置されているので、旋盤チャック３への被覆または加工のための作業位置に位置決めが可能である。このような動作の仕方は、本発明にとって重要ではないので、これについてここでは詳細に示していない。旋盤１は、例えば、被覆装置６および加工装置７が配置された回転台またはリボルバを有していてよく、その結果、被覆装置６および加工装置７を、回転台の回動によって、対応する作業位置へもたらすことができる。

図２には、被覆装置６が詳細に示されている。被覆装置６は、本実施形態において、消耗材を被覆するべき対象物に擦り付けることによって被覆を施すように構成されており、擦り付けの摩擦は、これらの摩擦対偶のうちの一方が回転することによって発生する。

被覆装置６は、被着ユニット８を有しており、被着ユニット８は、主としてロッド状の支持部９を含んでおり、ロッド状の支持部９には、消耗材１０から成る円形のディスクを相対回動不能に取り付けることができる。

旋盤チャック３は、既にワークを回転させるように構成されているので、この旋盤チャック３は、被覆プロセスのためにも駆動される。したがって、消耗材１０は固定である。

しかも、択一的に、例えば消耗材１０または支持部９が回転駆動可能なように被覆装置６を構成してもよい。この場合、旋盤チャック３を固定することができる。

さらに、被覆装置６または旋盤１は、被覆が施されるべき表面１１に対して消耗材１０を複数の空間方向で直線的に移動させる手段を有しているので、被覆が施されるべき表面１１に消耗材１０を押し付けることができる。

ここに示す摩擦被覆装置に対して代替的にまたは付加的に、レーザ焼結装置を設けてもよい。このレーザ焼結装置は、被着ユニットを有することができ、この被着ユニットによって、被覆が施されるべき表面に焼結可能な粉末を被着することができる。さらに、焼結可能な粉末への入熱によって焼結プロセスを引き起こすレーザを設けてよい。

図４には、加工装置７を詳細に示している。加工装置７は、工具保持部１２を有しており、工具保持部１２に、旋盤加工用の工具１３が挿入可能である。さらに、加工装置７または旋盤１は、加工されるべき表面１１に対して工具１３を複数の空間方向で直線的に移動させる手段を有している。

旋盤１の調整は、以下の方法ステップで、基本的には全自動で行うことができる。

まず旋盤チャック３（例えば３爪緊締チャック）に、図１に示すように、標準的なベースジョー４を装着する。

それに続き、旋盤１内に配置された被覆装置６を被覆作業位置へ移動させる（図２）。旋盤１の主軸を駆動し、ひいては旋盤チャック３を回転させる。被着ユニット８を直線的に移動させ、その結果、消耗材から成るディスク１０が、ベースジョー４の被覆を施すべき表面１１に押し付けられる。旋盤チャック３によるベースジョー４の運動、および表面１１に掛かる消耗材１０の押圧力によって、消耗材と表面１１との間に摩擦が発生する。このような摩擦によって、ディスクから消耗材１０が剥離され、消耗材１０が被覆１４として表面１１上に堆積するようになる。

このように、必要に応じて、異なる材料から成る複数の層をも有する様々な被覆１４が形成可能である。

被覆１４によって、例えばベースジョー４の寸法またはジオメトリを、同種のワークが多数加工される場合に、加工されるべきワークまたはワークタイプに適合させることができる。例えばベースジョー４の、ワークに接触するワーク接触面１５上に被覆１４があると、有利である。

ジオメトリの適合に加えて、被覆１４は、例えば摩耗を低減させる硬質層か、またはワークをより確実に保持する付着改善層であってもよい。

ベースジョー４への被覆後に、被覆装置６を、再び作業位置から外へ移動させる（図３）。

このように被覆が施されたベースジョー４は、適切な寸法および特性を有し、直ちにワークの保持に使用することができる。旋盤のさらなる調整または適合の必要はない。

本発明による旋盤１は、本発明による方法に従って自己調整が可能であり、これは非常に簡単にかつ効率的に実施可能である。

択一的には、ベースジョー４のジオメトリ（形状）を、旋盤１内での切削加工によって達成することができる（図４）。この場合においても、まず旋盤１に、標準的なベースジョー４を有する旋盤チャック３を装着する。

加工装置７の工具保持部１２に工具１３を挿入し、工具１３を、ワーク保持部２に対向する作業位置へ移動させる。この工具は、例えば任意の旋盤工具であってよい。

旋盤１の主軸を駆動し、それによって旋盤チャック３を回転させる。加工装置７の工具１３を用いて、切削によって、材料をベースジョー４から除去する。このようにして、ベースジョー４のジオメトリをワークに正確に適合させることができる。

加工後、加工装置７を作業位置から移動させ、旋盤チャック３を、直ちにワークの保持に使用することができる。この場合においても、ベースジョー４の適合および加工が原位置で行われるので、旋盤１のさらなる調整または付加的な調整の必要がない。

当然のことながら、これら２つの方法を任意に組み合わせてもよい。

まずベースジョー４に被覆装置６によって被覆を施し、その後に、被覆された表面、特にワーク接触面１５に加工装置７を用いて切削による後加工を行うと、特に有利である。

しかしながら、ベースジョー４をまず切削加工し、その後に被覆を施すことも考えられる。

このような方法は、例えば、互いにわずかに異なるワークに対する旋盤１の全自動の自己調整を実現するためにも使用することができる。したがって、例えば、ベースジョー４に被覆を施し、かつ場合によってはそれに続いて後加工することによって、ワーク保持部２をワークに適合させることができる。

ワークの旋盤加工後、まず加工装置７を用いて被覆１４をベースジョー４から除去することが可能であり、これにより、次いで後続の別のワークに対して、場合によってはそれに続いて後加工することによって、新たな被覆１４を被着することができる。このプロセスは、ほぼ任意に繰り返し可能である。

本発明は、加工されるべきワークタイプを保持するワーク保持部の少なくとも１つのベースジョーを調整し、このベースジョーのワーク接触面に被覆を施す、旋盤加工機械の調整方法に関する。

１ 旋盤
２ ワーク保持部
３ 旋盤チャック
４ ベースジョー
５ ベースジョーに設けられた軸方向段部
６ 被覆装置
７ 加工装置
８ 被着ユニット
９ 支持部
１０ 消耗材から成るディスク
１１ 被覆が施されるべき表面
１２ 工具保持部
１３ 工具
１４ 被覆
１５ ワーク接触面

Claims (11)

1. 加工するべきワークタイプを保持するワーク保持部（２）のベースジョー（４）を調整する、旋盤加工機械（１）の調整方法において、
   前記ベースジョー（４）のワーク接触面（１５）に被覆を施すことを特徴とする、旋盤加工機械（１）の調整方法。
2. 前記被覆を、組み付けられた状態の前記ベースジョー（４）に施す、請求項１記載の方法。
3. 前記被覆後に、前記旋盤加工機械（１）の作業位置に配置された工具（１３）によって、前記ベースジョー（４）の、被覆が施された前記ワーク接触面（１５）を、特に旋削、研削、またはフライス削りによって切削加工する、請求項１または２記載の方法。
4. 前記被覆を、前記ワーク接触面（１５）に消耗材（１０）を擦り付けることによって施す、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記消耗材として、鋼、非鉄金属および／またはプラスチックを使用する、請求項４記載の方法。
6. 前記被覆を、レーザ焼結によって、かつ／またはアークを介して行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記被覆によって、付着摩擦増大性の被覆を被着する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 少なくとも１つのベースジョー（４）を有するワーク保持部（２）を備えた旋盤加工機械（１）において、
   当該旋盤加工機械（１）は、被覆装置（６）を有しており、該被覆装置（６）によって、前記ベースジョー（４）のワーク接触面（１５）が、有利には前記ベースジョー（４）の使用位置において被覆可能であることを特徴とする、旋盤加工機械（１）。
9. 工具保持部（１２）内に、前記ベースジョー（４）の前記ワーク接触面（１５）を旋盤加工可能な工具（１３）が緊締可能である、請求項８記載の旋盤加工機械（１）。
10. 前記被覆装置（６）は、被着ユニット（８）を有しており、該被着ユニット（８）によって、消耗材（１０）を前記ワーク接触面（１５）に摩擦可能である、請求項８または９記載の旋盤加工機械。
11. 前記被覆装置（６）は、レーザ焼結を行うように構成されている。請求項８から１０までのいずれか１項記載の旋盤加工機械。

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