JP2021137896A - 工作機械、及びワーク支持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺のワークの支持剛性を高めつつ、ワークの端部周面を工具により加工する。【解決手段】第1主軸１０に備える第１チャック装置５０、及び第２主軸２０に備える第２チャック装置６０のそれぞれは、ワークＷの端部周面Ｗａを把持する複数の爪部５２、６２と、爪部５２、６２に対して回転軸ＡＸ方向に進退可能であり、ワークＷの端面Ｗｂ１、Ｗｂ２を支持可能なセンタ５３、６３と、爪部５２、６２に対してセンタ５３、６３を前進させるセンタ進退駆動部５５、６５と、を備え、制御部４０は、第１チャック装置５０及び第２チャック装置６０の一方において、センタ進退駆動部５５、６５によりセンタ５３、６３を前進させる際、そのセンタ５３、６３がワークＷを回転軸ＡＸ方向に所定範囲の力で押圧しつつ第１主軸１０及び第２主軸２０の１つ又は双方を回転軸ＡＸ方向に後退させるように移動装置６７を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械、及びワーク支持方法に関する。

工作機械として、長尺のワークを保持し、工具によりワークを加工する対向２軸旋盤が知られている（例えば、特許文献１参照）。対向２軸旋盤は、回転軸上において第１主軸（主軸）と第２主軸（対向主軸）とが配置されている。これら第１主軸及び第２主軸のそれぞれは、ワークの端部周面を複数の爪部により保持するチャック装置を備えている。第１主軸のチャック装置と第２主軸のチャック装置とは、回転軸上において対向して配置されている。対向２軸旋盤は、これら２つのチャック装置にワークを保持させ、ワークを回転軸まわりに回転させつつ工具によりワークの加工を行っている。

特開２０１４−１５１３８６号公報

特許文献１に記載の対向２軸旋盤では、長尺のワークの端面にドライブピンを当接させることによりワークを支持している。ワークの加工時には、工具によりワークに対して回転軸と交差する方向に力がかかることから、ワークの支持剛性を高めることが望まれている。また、ワークの端部周面を複数の爪部により把持することでワークの支持剛性を高めることが可能であるが、ワークの端部周面を把持している爪部と工具とが干渉するため、ワークの端部周面を加工することができないといった課題がある。

本発明は、長尺のワークの支持剛性を高めつつ、ワークの端部周面を工具により加工することが可能な工作機械、及びワーク支持方法を提供することを目的とする。

本発明の態様に係る工作機械は、回転軸まわりに回転駆動する第１主軸と、第１主軸に設けられ、長尺のワークの一方の端部を支持する第１チャック装置と、回転軸上に配置され、第１主軸と同期して回転駆動する第２主軸と、第２主軸に設けられ、ワークの他方の端部を支持する第２チャック装置と、第１チャック装置及び第２チャック装置に保持されて回転するワークを加工する工具と、第１主軸と第２主軸とを回転軸方向に相対的に進退させる移動装置と、移動装置を制御する制御部と、を備える工作機械であって、第１チャック装置及び第２チャック装置のそれぞれは、ワークの端部周面を把持する複数の爪部と、爪部に対して回転軸方向に進退可能であり、ワークの端面を支持可能なセンタと、爪部に対してセンタを前進させる進退駆動部と、を備え、制御部は、第１チャック装置及び第２チャック装置の一方において、進退駆動部によりセンタを前進させる際、そのセンタがワークを回転軸方向に所定範囲の力で押圧しつつ第１主軸及び第２主軸の１つ又は双方を回転軸方向に後退させるように移動装置を制御する。

また、第１主軸及び第２主軸の一方が固定され、他方が回転軸方向に進退可能であってもよい。また、移動装置は、回転モータを駆動源とする回転・直動変換機構を含み、制御部は、回転モータのトルクを制御することにより、センタがワークを押圧する所定範囲の力を設定してもよい。また、制御部は、センタにより支持された側のワークの端部周面を加工するように工具の移動を制御してもよい。

また、進退駆動部は、油圧装置が用いられ、制御部は、油圧装置により前進した状態のセンタに対して、第１主軸及び第２主軸の１つ又は双方を移動装置により回転軸方向に前進させ、油圧装置による駆動を止めたセンタを、ワークを介して後退させてもよい。また、第１チャック装置及び第２チャック装置は、油圧装置によるセンタの前進位置を規定する突き当り部を備えてもよい。また、ワークの中間部における周面に接触可能に配置され、ワークの回転軸方向と直交する方向における振れを規制する振れ止め部をさらに備えてもよい。

また、本発明の態様に係るワーク支持方法は、回転駆動する第１主軸と、第１主軸に設けられ、長尺のワークの一方の端部を支持する第１チャック装置と、第１主軸の回転軸に沿って対向して配置され、第１主軸と同期して回転駆動する第２主軸と、第２主軸に設けられ、ワークの他方の端部を支持する第２チャック装置と、第１チャック装置及び第２チャック装置に保持されて回転するワークを加工する工具と、第１主軸と第２主軸とを回転軸方向に相対的に進退させる移動装置と、を備える工作機械においてワークを支持する方法であって、第１チャック装置及び第２チャック装置のそれぞれは、ワークの端部周面を把持する複数の爪部と、爪部に対して回転軸方向に進退可能であり、ワークの端面を支持可能なセンタと、爪部に対してセンタを前進させる進退駆動部と、を備えており、第１チャック装置及び第２チャック装置の一方において、進退駆動部によりセンタを前進させることと、前進するセンタがワークを回転軸方向に所定範囲の力で押圧しつつ第１主軸及び第２主軸の１つ又は双方を回転軸方向に後退させることと、を含む。

上記した態様に係る工作機械、及びワーク支持方法によれば、進退駆動部によりセンタを前進させる際、センタがワークを回転軸方向に所定範囲の力で押圧するように、制御部により移動装置が制御される。その結果、ワークを回転軸方向に支持する力を所定範囲に保ちながら、第１主軸及び第２主軸の１つ又は双方が回転軸方向に後退し、前進するセンタがワークの端面から外れることを防止することができる。従って、長尺のワークを確実に保持しつつ、ワークの端部周面を工具により精度よく加工することができる。

また、第１主軸及び第２主軸の一方が固定され、他方が回転軸方向に進退可能である構成では、第１主軸及び第２主軸のいずれか一方が固定されることにより工作機械の構成の簡略化、及び制御の簡略化を図ることができる。また、移動装置が、回転モータを駆動源とする回転・直動変換機構を含み、制御部が、回転モータのトルクを制御することにより、センタがワークを押圧する所定範囲の力を設定する構成では、回転モータのトルク制御により、センタがワークを押圧する所定範囲の力を容易に設定できる。また、制御部が、センタにより支持された側のワークの端部周面を加工するように工具の移動を制御する構成では、爪部により把持されていたワークの端部周面を工具により容易に加工させることができる。

また、進退駆動部に油圧装置が用いられ、制御部が、油圧装置により前進した状態のセンタに対して、第１主軸及び第２主軸の１つ又は双方を移動装置により回転軸方向に前進させ、油圧装置による駆動を止めたセンタを、ワークを介して後退させる構成では、油圧装置による圧力を抜いた後にワークを介してセンタを押して後退させるので、ワークに対して所定範囲の力を維持しながらセンタを容易に後退させることができる。また、第１チャック装置及び第２チャック装置が、油圧装置によるセンタの前進位置を規定する突き当り部を備える構成では、突き当り部によりセンタの前進位置を確実に位置決めすることができる。また、ワークの中間部における周面に接触可能に配置され、ワークの回転軸方向と直交する方向における振れを規制する振れ止め部をさらに備える構成では、振れ止め部により加工時における振れを規制するので、加工時において長尺のワークを安定して保持できる。

実施形態に係る工作機械の一例を示す図である。 第１チャック装置の爪部でワークの端部周面を把持した状態を示す図である。 第１チャック装置の爪部によるワークの端部周面の把持を解放した状態を示す図である。 第１チャック装置のセンタでワークの端面を支持した状態を示す図である。 実施形態に係るワーク支持方法の一例を示すフローチャートである。 第１チャック装置のセンタがワークを押している状態を示す図である。 第１主軸側のワークの端部周面を加工する場合の一例を示す図である。 第２チャック装置のセンタがワークを押している状態を示す図である。 第２主軸側のワークの端部周面を加工する場合の一例を示す図である。 ワークの他の例を加工する場合の一例を示す図である。 振れ止め機構の一例を回転軸方向から見た図である。 振れ止め機構を回転軸方向と直交する方向から見た図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下に説明する内容に限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図においては、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系は、回転軸ＡＸに沿う方向をＺ方向と表記し、Ｚ方向に直交しかつ工具ＴによるワークＷへの切り込み量を規定する方向をＸ方向と表記する。Ｚ方向及びＸ方向の双方に直交する方向をＹ方向と表記する。また、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の指す方向が＋方向であり、矢印の指す方向とは反対の方向が−方向であるとして説明する。

図１は、実施形態に係る工作機械の一例を示す図である。図１に示す工作機械１００は、対向２軸旋盤である。工作機械１００は、図１に示すように、第１主軸１０と、第２主軸２０と、刃物台３０と、制御部４０とを備える。第１主軸１０は、図示しない軸受けにより回転軸ＡＸの軸まわりに回転可能に支持されている。また、第１主軸１０は、図示しない回転駆動部により回転軸ＡＸの軸まわりに回転駆動する。第２主軸２０は、回転軸ＡＸ上に配置される。第２主軸２０は、図示しない軸受けにより回転軸ＡＸの軸まわりに回転可能に支持されている。また、第２主軸２０は、図示しない回転駆動部により第１主軸１０と同期して回転軸ＡＸの軸まわりに回転駆動する。第１主軸１０と第２主軸２０との間には、長尺のワークＷが保持される。なお、第１主軸１０は、主軸と称される場合があり、第２主軸２０は、対向主軸と称される場合がある。

刃物台３０は、ワークＷを加工するための工具Ｔを保持する。刃物台３０としては、例えば、周面に複数の工具Ｔを保持しかつ回転可能なタレット、又は複数の工具Ｔを保持するくし歯状の刃物台が用いられてもよい。刃物台３０が複数の工具Ｔを保持する場合、いずれかの工具Ｔが選択されて用いられる。工具Ｔとしては、ワークＷに対して切削加工を施すバイト等の他に、ドリル、エンドミル等の回転工具が用いられる。なお、ドリル等の回転工具は、刃物台３０又は工具Ｔの図示しないホルダに備える回転モータに接続されて用いられる。刃物台３０は、刃物台駆動部３１により、図示しないガイドに沿ってＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向、並びにこれらを合成した方向に移動可能である。刃物台３０を移動させることにより、ワークＷの所望の部分を工具Ｔにより加工することができる。

なお、本実施形態では工作機械１００に１台の刃物台３０を用いる形態を例に挙げて説明しているが、この形態に限定されない。例えば、刃物台３０は、工作機械１００において複数（２台以上）設けられてもよい。なお、刃物台３０が複数設けられる場合、各刃物台３０の工具Ｔによって同時にワークＷを加工させてもよいし、それぞれの工具Ｔによって順次ワークＷを加工させてもよい。

制御部４０は、工作機械１００を統括して制御する。制御部４０は、例えば、第１主軸１０、第２主軸２０、刃物台３０における各動作を制御する。また、制御部４０は、後述する第１チャック装置５０及び第２チャック装置６０の各動作についても制御する。なお、制御部４０は、実施形態に係るワーク支持方法を実行させる。

工作機械１００は、第１主軸１０と第２主軸２０との間に長尺のワークＷを保持させ、刃物台３０の工具ＴによりワークＷを加工する。第１主軸１０は、ワークＷを保持するための第１チャック装置５０を有する。図２から図４は、第１チャック装置５０の動作を示している。図２は、第１チャック装置５０の爪部５２でワークＷの端部周面Ｗａ１を把持した状態を示す図である。図３は、第１チャック装置５０の爪部５２によるワークＷの端部周面Ｗａ１の把持を解放した状態を示す図である。図４は、第１チャック装置５０のセンタ５３でワークＷの端面Ｗｂ１を支持した状態を示す図である。図２から図４に示すように、第１チャック装置５０は、本体部５１と、複数の爪部５２と、センタ５３と、爪部開閉駆動部５４と、センタ進退駆動部５５とを有する。

本体部５１は、第１主軸１０の一部を構成し、回転軸ＡＸの軸まわりに回転する。本体部５１は、複数の爪部５２、及びセンタ５３を備える。本体部５１は、例えば中空状であり、側部５１ａ及び端部５１ｂを有する。側部５１ａは、回転軸ＡＸに中心軸が一致又はほぼ一致する円筒状である。端部５１ｂは、円板状である。本体部５１は、側部５１ａと端部５１ｂとが一体となって形成されている。端部５１ｂは、外側端面５１ｃにおいて複数の爪部５２を支持する。端部５１ｂは、回転軸ＡＸを含む部分に、回転軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に貫通する円形状の開口部５１ｄを有する。開口部５１ｄには、後述するセンタ５３が挿入される。端部５１ｂの内側端面５１ｅは、後述するセンタ５３の回転軸ＡＸ方向への前進位置を規定する突き当り部となる。この内側端面５１ｅにセンタ５３の一部が突き当たることで、複数の爪部５２に対するセンタ５３の＋Ｚ方向への突出量（移動量）Ｌ１を容易に規定することができる。

本体部５１は、センタ把持部５６を内部に有する。センタ把持部５６は、センタ５３の基部５３ａの周面を囲む位置に設けられる。センタ把持部５６は、回転軸ＡＸに垂直な方向に移動することにより、センタ５３の基部５３ａの周面を把持可能である。センタ把持部５６がセンタ５３を把持することにより、センタ５３の位置を回転軸ＡＸ方向に保持することができる（図４参照）。また、センタ把持部５６は、センタ５３のうち爪部５２よりワークＷから離れた部分を把持する。この構成により、センタ把持部５６が爪部５２と干渉することを防止できる。センタ把持部５６としては、センタ５３を把持して固定することが可能な任意の構成を適用可能であり、例えば、静止型又はダイヤフラム型のコレット等が用いられる。

複数の爪部５２は、回転軸ＡＸを囲むように回転軸ＡＸの軸まわりに複数（例えば３カ所に）配置されている。爪部５２のそれぞれは、図２から図４に示すように、端部５１ｂに備える図示しないガイドによって回転軸ＡＸを中心とする放射方向に開閉可能である。なお、爪部５２は、回転軸ＡＸ方向（Ｚ方向）への進退が規制されている。複数の爪部５２は、閉じる（回転軸ＡＸに近づく方向に移動する）ことにより、ワークＷの端部周面Ｗａ１又はセンタ５３の基部５３ａの周面を把持して、ワークＷ又はセンタ５３を固定することができる（図２又は図４参照）。なお、複数の爪部５２によりセンタ５３を把持することにより、センタ５３が回転軸ＡＸ方向からずれるのを防止できる。また、センタ５３を、上記したセンタ把持部５６と複数の爪部５２とで固定することにより、センタ５３を強固に固定することができる。

センタ５３は、本体部５１内に配置され、本体部５１に対して回転軸ＡＸ方向に進退可能である（図３参照）。すなわち、センタ５３は、複数の爪部５２に対して回転軸ＡＸ方向に相対的に進退可能である。また、センタ５３は、回転軸ＡＸの軸まわりに回転する本体部５１と一体となって回転する。センタ５３は、基部５３ａと、先端部５３ｂと、拡径部５３ｃとを有する。センタ５３は、基部５３ａと、先端部５３ｂと、拡径部５３ｃとが一体に形成されている。基部５３ａは、円柱状に形成されており、本体部５１の開口部５１ｄに挿入された状態となっている。ただし、基部５３ａは、円柱状であることに限定されず、例えば断面が楕円形、長円形、多角形の柱状であってもよい。

先端部５３ｂは、基部５３ａのうちワークＷ側（＋Ｚ側）の端部に設けられる。先端部５３ｂは、基部５３ａからワークＷ側を先細りとする円錐状に設けられており、ワークＷの端面Ｗｂ１に押し付けて、ワークＷの端面Ｗｂ１を支持可能である。先端部５３ｂは、センタ５３がセンタ把持部５６又は複数の爪部５２により把持されることで、その先端が回転軸ＡＸと一致するように設けられている。また、先端部５３ｂは、ワークＷの端面Ｗｂ１に押し付けた場合、その先端が端面Ｗｂ１に食い込んだ状態となり、センタ５３が端面Ｗｂ１においてずれるのを防止している。

拡径部５３ｃは、基部５３ａのうちワークＷとは反対側の端部、すなわち、先端部５３ｂとは反対側の端部に設けられる。拡径部５３ｃは、基部５３ａの−Ｚ側から段状に拡径された形状を有する。拡径部５３ｃは、本体部５１の端部５１ｂに設けられる開口部５１ｄの内径よりも大きい外径を有している。従って、センタ５３が＋Ｚ方向に前進した場合、拡径部５３ｃが本体部５１の端部５１ｂの内側端面５１ｅに突き当たり、センタ５３の＋Ｚ方向への前進が規制される（図４参照）。また、センタ５３の−Ｚ方向への後退は、センタ５３の一部（例えば、センタ５３の−Ｚ側の端面）が本体部５１の一部に突き当たることにより規制されている。すなわち、センタ５３は、先端部５３ｂの＋Ｚ方向への突出量Ｌ１が規定されている。なお、センタ５３が本体部５１において前進する方向（第１チャック装置５０では＋Ｚ方向）を、センタ前進方向と称する場合がある。

爪部開閉駆動部５４は、制御部４０からの指示により駆動し、複数の爪部５２のそれぞれを開閉する（回転軸ＡＸを中心とする放射方向に移動させる）。複数の爪部５２を閉じることにより、爪部５２がワークＷの端部周面Ｗａ１又はセンタ５３の基部５３ａの周面を把持する。複数の爪部５２で把持されることにより、ワークＷ又はセンタ５３は、回転軸ＡＸに治して位置決めされる。また、爪部５２がワークＷ又はセンタ５３を把持した状態から複数の爪部５２を開く（回転軸ＡＸから離れる方向に移動する）ことにより、複数の爪部５２によるワークＷ又はセンタ５３の把持を解放する。

爪部開閉駆動部５４としては、複数の爪部５２を開閉させることが可能な任意の構成を適用することができる。例えば、爪部開閉駆動部５４は、回転モータ又は油圧シリンダ装置などの駆動源と、この駆動源の駆動力を爪部５２の開閉方向に変換するリンク機構とを含む構成が適用されてもよい。

センタ進退駆動部５５は、制御部４０からの指示により駆動し、センタ５３を回転軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に進退させる。センタ進退駆動部５５としては、回転軸ＡＸ方向にセンタ５３を進退させることが可能な任意の構成を適用することができる。例えば、センタ進退駆動部５５は、油圧シリンダ装置（油圧装置）が用いられる。センタ進退駆動部５５を駆動することにより、センタ５３は、本体部５１に対して（すなわち爪部５２に対して）回転軸ＡＸ方向に相対的に進退する。センタ進退駆動部５５は、爪部５２とセンタ５３とを回転軸ＡＸ方向に相対的に進退させる進退駆動部である。なお、センタ進退駆動部５５として油圧シリンダ装置が用いられる場合、センタ５３の＋Ｚ方向（センタ前進方向）への前進は油圧シリンダ装置の駆動力が用いられ、センタ５３の−Ｚ方向（センタ後退方向）への後退は、ワークＷの−Ｚ方向への移動により、ワークＷに押されて移動する形態であってもよい。すなわち、センタ進退駆動部５５は、センタ５３を前進させる駆動力を付与するだけで、センタ５３の後退には駆動力を付与しない形態であってもよい。

第２主軸２０は、ワークＷを保持するための第２チャック装置６０を有する。第２チャック装置６０は、本体部６１と、爪部６２と、センタ６３と、爪部開閉駆動部６４と、センタ進退駆動部６５と、移動装置６７とを有する。第２チャック装置６０の爪部６２、センタ６３、爪部開閉駆動部６４及びセンタ進退駆動部６５は、上記した第１チャック装置５０の爪部５２、センタ５３、爪部開閉駆動部５４及びセンタ進退駆動部５５と同様の構成である。従って、第２チャック装置６０のこれら各部の説明については、第１チャック装置５０の上記説明を適用することができる。

本体部６１は、回転軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に進退可能である。本実施形態では、本体部６１を案内するレール６８が回転軸ＡＸ方向に２本設けられている。移動装置６７は、制御部４０からの指示により駆動し、本体部６１を回転軸ＡＸ方向に進退させる。なお、移動装置６７の詳細については後述する。

本体部６１の進退により、本体部６１に備える爪部６２は、本体部６１と一体となって回転軸ＡＸ方向に進退する。また、センタ６３は、本体部６１の進退により本体部６１と一体となって回転軸ＡＸ方向に進退し、さらに、センタ進退駆動部６５を駆動することにより、本体部６１に対して回転軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に進退可能である。第２チャック装置６０において、センタ６３が前進する方向は−Ｚ方向である。なお、図１においては図示を省略しているが、第２チャック装置６０の本体部６１は、センタ把持部を内部に有している。このセンタ把持部は、第１チャック装置５０のセンタ把持部５６と同様の構成を有している（図１参照）。

また、図１に示すように、工作機械１００は、振れ止め機構７０を備える。振れ止め機構７０は、回転軸ＡＸ方向と直交する方向へのワークＷの振れを抑制する。振れ止め機構７０としては、ワークＷの振れを抑制可能な任意の構成を適用することができる。なお、振れ止め機構７０の詳細については後述する。また、振れ止め機構７０が設けられるか否かは任意である。すなわち、工作機械１００は、振れ止め機構７０を備えなくてもよい。

次に、図２から図４を用いて、上記した第１チャック装置５０の動作を説明する。図２では、複数の爪部５２によりワークＷの端部周面Ｗａ１を把持した状態を示している。ワークＷは、例えば、図示しないローダ装置等により搬送され、開いた爪部５２の間に−Ｚ側の端部を配置した後、複数の爪部５２が閉じることにより−Ｚ側の端部が支持される。このとき、センタ５３の先端部５３ｂがワークＷの端面Ｗｂ１に食い込んだ状態となっている。ただし、第１チャック装置５０によりワークＷを把持する形態は一例であり、例えば、爪部５２によりワークＷを把持した場合に、センタ５３の先端部５３ｂがワークＷの端面Ｗｂ１から離れた状態であってもよい。例えば、センタ５３の先端部５３ｂが外側端面５１ｃより−Ｚ側となるまでセンタ５３を後退させ、ワークＷの端面Ｗｂ１を外側端面５１ｃに当接させた状態で爪部５２によりワークＷの端部周面Ｗａ１を把持させてもよい。

このように、複数の爪部５２によりワークＷの端部周面Ｗａ１を把持することで、ワークＷの支持剛性を向上させることができる。また、図２に示すように、ワークＷの端面Ｗｂ１にセンタ５３の先端部５３ｂが食い込んだ状態となっているため、ワークＷは、爪部５２とセンタ５３との双方により支持されており、ワークＷの支持剛性をさらに向上させている。制御部４０は、第１チャック装置５０によりワークＷの−Ｚ側の端部を支持し、かつ、第２チャック装置６０によりワークＷの＋Ｚ側の端部を支持した状態（図１に示す状態）で、第１主軸１０及び第２主軸２０を同期させて回転軸ＡＸの軸まわりに回転させつつ、刃物台駆動部３１により刃物台３０をＸ方向及びＺ方向に移動させ、ワークＷの周面Ｗａを工具Ｔにより加工させる。このとき、制御部４０は、工具Ｔ及び刃物台３０が爪部５２に干渉しない範囲で、ワークＷの周面Ｗａのうち中間部周面Ｗａ３（図７参照）を工具Ｔにより加工させる。

続いて、ワークＷの端部周面Ｗａ１を加工する場合について説明する。図５は、ワークＷの端部周面Ｗａ１を加工する場合において、実施形態に係るワーク支持方法の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、実施形態に係るワーク支持方法は、爪部５２によるワークＷの端部周面Ｗａ１の把持を解放すること（ステップＳ１）と、第１チャック装置５０及び第２チャック装置６０の一方のセンタ５３、６３を前進させること（ステップＳ２）と、前進するセンタ５３、６３がワークＷを回転軸ＡＸ方向に所定範囲の力で押圧しつつ第１主軸１０及び第２主軸２０の１つ又は双方を回転軸ＡＸ方向に後退させること（ステップＳ３）と、を含む。図３では、第１チャック装置５０の爪部５２によるワークＷの端部周面Ｗａ１の把持を解放した状態を示している。制御部４０は、図３に示すように、爪部開閉駆動部５４を駆動して、複数の爪部５２を開いた状態にさせる。複数の爪部５２は、ワークＷの端部周面Ｗａ１から離れ、ワークＷの把持を解放する（ステップＳ１）。このとき、ワークＷの端面Ｗｂ１にはセンタ５３の先端部５３ｂが食い込んだ状態のままとなっており、ワークＷの−Ｚ側の端部をセンタ５３により支持している。

爪部５２によるワークＷの把持を解放した後（ステップＳ１の後）、制御部４０は、センタ進退駆動部５５を駆動して、センタ５３を回転軸ＡＸ方向に沿って＋Ｘ方向に前進させる（ステップＳ２）。センタ５３は、拡径部５３ｃが本体部５１の内側端面５１ｅに突き当たるまで（突出量Ｌ１となるまで）＋Ｘ方向に前進する。図３に示すように、センタ５３が突出量Ｌ１まで前進した場合、基部５３ａの周面を複数の爪部５２により把持可能となっている。また、センタ５３の＋Ｚ方向への前進に伴って、ワークＷは、＋Ｚ方向に移動する。

図４では、第１チャック装置５０のセンタ５３でワークＷの端面Ｗｂ１を支持した状態を示している。センタ５３が突出量Ｌ１まで前進した後、制御部４０は、爪部開閉駆動部５４を駆動して、複数の爪部５２を閉じた状態にさせる。センタ５３は、図４に示すように、複数の爪部５２により基部５３ａが把持される。また、制御部４０は、センタ把持部５６を駆動して、センタ５３の拡径部５３ｃを把持させる。センタ５３は、複数の爪部５２及びセンタ把持部５６の２カ所で把持され、先端部５３ｂの先端を回転軸ＡＸに合わせた状態で固定される。センタ５３の固定後、制御部４０は、センタ進退駆動部５５による駆動を停止させてもよい。なお、ワークＷの端部周面Ｗａ１は、センタ５３が突出量Ｌ１まで前進した結果、複数の爪部５２から離れて露出しており、工具Ｔによる加工可能な状態となっている。

上記では、第１チャック装置５０の動作について説明しているが、第２チャック装置６０は、第１チャック装置５０と同様の構成を有しているため、第２チャック装置６０の動作についても、上記した図２から図４と同様の説明を適用することができる。

次に、第１チャック装置５０が図２から図４に示すように動作する場合、すなわち、ワークＷの端部周面Ｗａ１を加工する場合の工作機械１００の動作について説明する。図６では、第１チャック装置５０のセンタ５３がワークＷを押している状態を示している。制御部４０は、図３に示すようなワークＷの＋Ｚ方向への前進（すなわち、センタ５３の前進）に合わせて、移動装置６７を駆動して、第２主軸２０を＋Ｚ方向に後退させる（ステップＳ３）。第２主軸２０は、第２チャック装置６０によりワークＷの＋Ｚ側の端部を支持しており、ワークＷを支持しながら、＋Ｚ方向に後退する。

ここで、移動装置６７について説明する。移動装置６７は、図６に示すように、回転モータ６７ａと回転・直動変換機構６７ｂとを有する。回転モータ６７ａは、例えば、サーボ機構を有する電動モータ等が用いられる。回転モータ６７ａは、制御部４０の指示により、所定のトルクを付与することが可能である。回転・直動変換機構６７ｂは、回転モータ６７ａの回転方向の出力を直線方向の駆動力に変換する。回転・直動変換機構６７ｂは、例えば、ボールねじ機構等が用いられる。なお、移動装置６７としては、回転軸ＡＸ方向に本体部６１を進退させることが可能な任意の構成を適用でき、例えば、リニアモータ、油圧シリンダ装置等が用いられてもよい。

制御部４０は、センタ５３がワークＷの端面Ｗｂ１を所定範囲の力で押し付けた状態を維持するように、回転モータ６７ａから出力されるトルクを制御する。制御部４０は、回転モータ６７ａのトルクを制御することにより、第２主軸２０を＋Ｚ方向に後退させながら、第２チャック装置６０で保持するワークＷを所定範囲の力でセンタ５３押し付けた状態としている。なお、所定範囲の力は、例えば、１００ｋｇｆから８００ｋｇｆ等であり、回転・直動変換機構６７ｂを介してこの力を付与できるように、制御部４０により回転モータ６７ａのトルクを制御する。その結果、センタ５３がワークＷの端面Ｗｂ１を所定範囲の力で押し付けたまま、ワークＷが＋Ｚ方向に前進するので、ワークＷが移動する間に、センタ５３の先端部５３ｂがワークＷの端面Ｗｂ１から外れることを防止できる。

図７は、第１主軸１０側のワークＷの端部周面Ｗａ１を加工する場合の一例を示す図である。図７に示すように、センタ５３が突出量Ｌ１まで前進することに合わせて、第２主軸２０が＋Ｚ方向に距離Ｌ２だけ後退している。この距離Ｌ２は、センタ５３の突出量Ｌ１と同一又はほぼ同一である。センタ５３は、上記したように、複数の爪部５２及びセンタ把持部５６により、位置決めされた状態で固定されている（図４参照）。ワークＷは、第１チャック装置５０のセンタ５３と、第２チャック装置６０の爪部６２とにより支持された状態で回転する。制御部４０は、刃物台駆動部３１を駆動して、端部周面Ｗａ１を工具Ｔにより加工させる。このとき、爪部５２が端部周面Ｗａ１から離れているので、工具Ｔと爪部５２とが干渉することを防止できる。また、図７に示す状態において、センタ５３と干渉しない範囲で、工具ＴによりワークＷの端面Ｗｂ１を加工させてもよい。

ワークＷの端部周面Ｗａ１を加工した後、制御部４０は、複数の爪部５２によるセンタ５３の把持を解放させる。続いて、制御部４０は、移動装置６７を駆動して、第２主軸２０を−Ｚ方向に前進させる。センタ進退駆動部５５の駆動が停止されている場合、センタ５３は、第２主軸２０の−Ｚ方向への前進によりワークＷに押されて−Ｚ方向に後退する。すなわち、ワークＷの端面Ｗｂ１に対して所定範囲の力でセンタ５３を押し付けながら、ワークＷを−Ｚ方向に移動させることができる。なお、センタ進退駆動部５５がセンタ５３を−Ｚ方向に後退させることができる場合、制御部４０は、センタ進退駆動部５５によるセンタ５３の後退に合わせて、センタ５３が後退中に所定範囲の力でワークＷの端面Ｗｂ１を押し続けるように、移動装置６７による第２主軸２０の−Ｚ方向への前進を制御する。

ワークＷの−Ｚ側の端部が爪部５２間に配置された後、制御部４０は、爪部開閉駆動部５４を駆動して、複数の爪部５２が閉じることによりワークＷの端部周面Ｗａ１を把持させる。この動作により、ワークＷの両端が爪部５２、６２により把持された状態となる（図１参照）。

続いて、ワークＷの端部周面Ｗａ２を加工する場合について説明する。図８では、第２チャック装置６０のセンタ６３がワークＷを押している状態を示している。制御部４０は、爪部開閉駆動部６４（図１参照）を駆動して、複数の爪部６２を開いた状態にさせる。複数の爪部６２は、ワークＷの端部周面Ｗａ２から離れ、ワークＷの把持を解放する（ステップＳ１）。このとき、ワークＷの端面Ｗｂ２にはセンタ６３の先端部（センタ５３の先端部５３ｂ参照）が食い込んだ状態のままとなっており、ワークＷの＋Ｚ側の端部をセンタ６３により支持している。

爪部６２によるワークＷの把持を解放した後、制御部４０は、図８に示すように、センタ進退駆動部６５を駆動して、センタ６３を回転軸ＡＸ方向に沿って−Ｘ方向に前進させる（ステップＳ２）。また、制御部４０は、センタ６３の−Ｘ方向への移動に合わせて、移動装置６７（回転モータ６７ａ）を駆動して、第２主軸２０を＋Ｚ方向に後退させる（ステップＳ３）。センタ６３が−Ｚ方向に突出量Ｌ３まで前進することに合わせて、第２主軸２０が＋Ｚ方向に距離Ｌ２だけ後退する。センタ６３は、第２主軸２０の本体部６１（図１参照）に対して−Ｘ方向に前進しており、ワークＷに対する位置関係が変化せず、ワークＷもＺ方向に移動しない。なお、制御部４０は、回転モータ６７ａのトルクを制御することにより、センタ６３がワークＷの端面Ｗｂ２を所定範囲の力で押し続けたまま、第２主軸２０を＋Ｚ方向に後退させる。その結果、センタ６３の先端部がワークＷの端面Ｗｂ２から外れることを防止できる。

センタ６３が突出量Ｌ３まで前進した後、制御部４０は、爪部開閉駆動部６４を駆動して、複数の爪部６２を閉じることにより、複数の爪部６２によりセンタ６３を把持させる。また、制御部４０は、本体部６１に備える図示しないセンタ把持部を駆動して、センタ６３を把持させる。センタ６３は、複数の爪部６２及びセンタ把持部の２カ所で把持され、回転軸ＡＸに沿って固定される点は、上記したセンタ５３と同様である。センタ６３の固定後、制御部４０は、センタ進退駆動部６５による駆動を停止させてもよい。なお、ワークＷの端部周面Ｗａ２は、センタ６３が突出量Ｌ３まで前進した結果（又は本体部６１が距離Ｌ２を後退した結果）、複数の爪部６２から離れて露出しており、工具Ｔによる加工可能な状態となっている。

図９は、第２主軸２０側のワークＷの端部周面Ｗａ２を加工する場合の一例を示す図である。図９に示すように、センタ６３が突出量Ｌ３まで前進することに合わせて、第２主軸２０が＋Ｚ方向に距離Ｌ２だけ後退している。この距離Ｌ２は、センタ６３の突出量Ｌ３と同一又はほぼ同一である。ワークＷは、第２チャック装置６０のセンタ６３と、第１チャック装置５０の爪部５２とにより支持された状態で回転する。制御部４０は、刃物台駆動部３１を駆動して、端部周面Ｗａ２を工具Ｔにより加工させる。このとき、爪部６２が端部周面Ｗａ２から離れているので、工具Ｔと爪部６２とが干渉することを防止できる。また、図９に示す状態において、センタ６３と干渉しない範囲で、工具ＴによりワークＷの端面Ｗｂ２を加工させてもよい。

上記した手順により、ワークＷの端部周面Ｗａ１、Ｗａ２を加工することができる。なお、上記では、ワークＷの中間部周面Ｗａ３を加工する際、図１に示すように、ワークＷの両端を第１チャック装置５０の爪部５２及び第２チャック装置６０の爪部６２で保持した状態にすると説明したが、ワークＷの一方の端部を爪部５２又は爪部６２で把持し、他方の端部をセンタ５３又はセンタ６３で支持した状態（図７、９に示す状態）で、工具ＴによりワークＷの中間部周面Ｗａ３を加工してもよい。この場合、ワークＷの中間部周面Ｗａ３の加工と連続して、端部周面Ｗａ１又は端部周面Ｗａ２の加工を行ってもよい。

図１０は、ワークの他の例を加工する場合の一例を示す図である。図１０に示すワークＷ２は、回転軸ＡＸ方向において外径が異なる周面Ｗａ１１、Ｗａ１２、Ｗａ１３、Ｗａ１４、Ｗａ１５を有している。ワークＷ２は、周面Ｗａ１１が最大外径であり、−Ｚ方向に周面Ｗａ１２、Ｗａ１３、Ｗａ１４と外径が段階的に小さくなっている。周面Ｗａ１４は、−Ｚ側の端部周面であり、周面Ｗａ１５は、＋Ｚ側の端部周面である。図１０では、端部周面である周面Ｗａ１５を加工する場合について示している。ワークＷ２のように端部の周面Ｗａ１４の外径が小さい場合、その端部の支持剛性が低いと、ワークＷ２を適切に回転駆動することができない、又は、工具Ｔによる加工時にワークＷ２が第１チャック装置５０から外れてしまうなどの支障が生じる場合がある。

本実施形態では、図１０に示すように、第１チャック装置５０の爪部５２により小径の周面Ｗａ１４を把持している。さらに、ワークＷ２の端面Ｗｂ１にはセンタ５３が食い込んだ状態となっている。その結果、ワークＷ２の−Ｚ側の端部における支持剛性が高められており、ワークＷ２を適切に回転駆動することができ、工具Ｔによる加工時にワークＷ２が第１チャック装置５０から外れることを防止できる。

図１１は、振れ止め機構７０の一例を回転軸ＡＸ方向（Ｚ方向）から見た図である。図１２は、振れ止め機構を回転軸ＡＸ方向と直交する方向（Ｙ方向）から見た図である。上記したように、本実施形態では長尺のワークＷの両端部を保持しつつ加工するため、加工時にワークＷの中間部分が回転軸ＡＸ方向と直交する方向に振れが生じやすくなる。本実施形態では、振れ止め機構７０により、ワークＷ２の振れを抑制できる。図１１及び図１２に示すように、振れ止め機構７０は、基部７１と、ワーク支持部７２と、開閉駆動部７３と、Ｚ軸駆動部７４とを有する。

基部７１は、ワークＷ２に対して＋Ｘ側に配置され、図示しないＺ方向のガイドに沿ってＺ方向に移動可能である。なお、刃物台３０及び工具Ｔは、ワークＷ２に対して−Ｘ側に配置される。すなわち、基部７１は、ワークＷ２に対して刃物台３０及び工具Ｔと反対側に配置される。

ワーク支持部７２は、ワークＷ２の周面Ｗａを支持する。ワーク支持部７２は、２本のアーム７２ａと、押さえ部材７２ｂとを有する。２本アーム７２ａは、基部７１に回転可能に支持され、基端側から先端側にかけて円弧状に湾曲して設けられている。２本のアーム７２ａは、開閉駆動部７３により、先端側を開いた状態と、先端側を閉じた状態に回動する。押さえ部材７２ｂは、基部７１の−Ｘ側の端面と、２本のアーム７２ａそれぞれの先端部の内側との３カ所に設けられる。押さえ部材７２ｂは、例えば、フリーボール、ローラ等が用いられる。押さえ部材７２ｂがフリーボールである場合、押さえ部材７２ｂは、アーム７２ａ又は基部７１に対して転動可能である。押さえ部材７２ｂは、２本のアーム７２ａが閉じた状態で、ワークＷの周面Ｗａの周方向において３か所に当接する。なお、２本のアーム７２ａは、回転して開閉する構成に限定されず、例えば、Ｙ方向にスライドすることにより開閉する構成であってもよい。

開閉駆動部７３は、制御部４０の指示により２本のアーム７２ａを開閉させる。開閉駆動部７３は、例えば、回転モータが用いられる。開閉駆動部７３は、基部７１の外側に設けられてもよいし、基部７１の内部に設けられてもよい。Ｚ軸駆動部７４は、制御部４０の指示により、基部７１を図示しないガイドに沿ってＺ方向に移動させる。Ｚ軸駆動部７４は、例えば、回転モータ及びボールねじ機構、リニアモータ、油圧シリンダ装置等が用いられる。基部７１をＺ方向に移動させることにより、回転軸ＡＸ方向においてワークＷの任意の位置に押さえ部材７２ｂを配置することができる。すなわち、ワークＷにおいて、振れの最も大きい個所に押さえ部材７２ｂを配置させることで、ワークＷの振れを効率よく抑制できる。

振れ止め機構７０を用いる場合、制御部４０は、Ｚ軸駆動部７４を駆動して、ワークＷの支持対象となる位置に基部７１を配置させる。基部７１の配置後、制御部４０は、開閉駆動部７３を駆動して、２本のアーム７２ａを閉じさせる。その結果、押さえ部材７２ｂは、ワークＷの周面Ｗａに当接し、ワークＷ２を支持した状態となる。なお、押さえ部材７２ｂは、転動可能であるため、押さえ部材７２ｂがワークＷの周面Ｗａに当接したまま、基部７１をＺ方向に移動させることができる。従って、制御部４０は、工具ＴによりワークＷを加工させる際に、工具Ｔが振れ止め機構７０と干渉しないように、基部７１を適宜Ｚ方向に移動させるようにＺ軸駆動部７４を制御してもよい。また、制御部４０は、振れ止め機構７０を用いずに、工具ＴによりワークＷを加工させてもよい。

本実施形態では、工作機械１００が１つの振れ止め機構７０を備える形態を例に挙げて説明しているが、この形態に限定されない。例えば、工作機械１００は、２以上の振れ止め機構７０を備えてもよい。また、工作機械１００において、振れ止め機構７０を備えるか否かは任意である。すなわち、工作機械１００は、振れ止め機構７０を備えなくてもよい。

このように、実施形態に係る工作機械１００及びワークＷの支持方法によれば、複数の爪部５２、６２により長尺のワークＷの端部周面Ｗａ１、Ｗａ２を把持するので、ワークＷの支持剛性を高めることができる。また、爪部５２、６２に代えてセンタ５３、６３によりワークＷの端面Ｗｂ１、Ｗｂ２を支持する場合に、爪部５２、６２が端部周面Ｗａ１、Ｗａ２から回転軸ＡＸ方向に後退するので、ワークＷの端部周面Ｗａ１、Ｗａ２を工具Ｔにより加工することができる。さらに、センタ５３、６３を爪部５２、６２に対して前進させる際に、センタ５３、６３がワークＷの端面Ｗｂ１、Ｗｂ２を所定範囲の力で押し続けたまま、第２主軸２０（又は本体部６１）を＋Ｚ方向に後退させる。その結果、センタ５３、６３がワークＷの端面Ｗｂ１、Ｗｂ２から外れることを防止できる。

以上、実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態に限定されない。上記した実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能であることは当業者において明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記した実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上記した実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、本実施形態において示した各処理の実行順序は、前の処理の結果を後の処理で用いない限り、任意の順序で実現可能である。また、上記した実施形態における動作に関して、便宜上「まず」、「次に」、「続いて」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須ではない。

また、上記した実施形態では、第１主軸１０及び第２主軸２０のうち、第２主軸２０が回転軸ＡＸ方向に移動可能な構成を例に挙げて説明しているが、この構成に限定されない。例えば、第２主軸２０が回転軸ＡＸ方向に固定されかつ第１主軸１０が回転軸ＡＸ方向に進退可能な構成であってもよいし、第１主軸１０及び第２主軸２０の双方が回転軸ＡＸ方向に進退可能な構成であってもよい。いずれの構成でも、制御部４０は、センタ５３、６３を爪部５２、６２に対して前進させる際に、センタ５３、６３がワークＷの端面Ｗｂ１、Ｗｂ２を所定範囲の力で押し付けた状態を維持しつつ第１主軸１０又は第２主軸２０が後退するように移動装置６７を制御する。

また、上記した実施形態では、工作機械１００として対向２軸旋盤を例に挙げて説明しているが、この形態に限定されない。例えば、工作機械１００としては、対向２軸旋盤以外の旋盤であってもよいし、フライス盤、マシニングセンタ等であってもよい。

Ｔ・・・工具
Ｗ、Ｗ２・・・ワーク
ＡＸ・・・回転軸
Ｗａ・・・周面
Ｗａ１、Ｗａ２・・・端部周面
Ｗａ３・・・中間部周面
Ｗｂ・・・端面
１０・・・第１主軸
２０・・・第２主軸
３０・・・刃物台
３１・・・刃物台駆動部
４０・・・制御部
５０・・・第１チャック装置
５１、６１・・・本体部
５１ｅ・・・内側端面（突き当り部）
５２、６２・・・爪部
５３、６３・・・センタ
５４、６４・・・爪部開閉駆動部
５５、６５・・・センタ進退駆動部（進退駆動部）
５６・・・センタ把持部
６０、１６０・・・第２チャック装置
６７・・・移動装置
６７ａ・・・回転モータ
６７ｂ・・・回転・直動変換機構
７０・・・振れ止め機構
１００・・・工作機械

Claims (8)

1. 回転軸まわりに回転駆動する第１主軸と、
   前記第１主軸に設けられ、長尺のワークの一方の端部を支持する第１チャック装置と、
   前記回転軸上に配置され、前記第１主軸と同期して回転駆動する第２主軸と、
   前記第２主軸に設けられ、前記ワークの他方の端部を支持する第２チャック装置と、
   前記第１チャック装置及び前記第２チャック装置に保持されて回転する前記ワークを加工する工具と、
   前記第１主軸と前記第２主軸とを前記回転軸方向に相対的に進退させる移動装置と、
   前記第１チャック装置、前記第２チャック装置、及び前記移動装置を制御する制御部と、を備える工作機械であって、
   前記第１チャック装置及び前記第２チャック装置のそれぞれは、
   前記ワークの端部周面を把持する複数の爪部と、
   前記爪部に対して前記回転軸方向に進退可能であり、前記ワークの端面を支持可能なセンタと、
   前記爪部に対して前記センタを前進させる進退駆動部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記第１チャック装置及び前記第２チャック装置の一方において、前記進退駆動部により前記センタを前進させる際、そのセンタが前記ワークを前記回転軸方向に所定範囲の力で押圧しつつ前記第１主軸及び前記第２主軸の１つ又は双方を前記回転軸方向に後退させるように前記移動装置を制御する、工作機械。
2. 前記第１主軸及び前記第２主軸の一方が固定され、他方が前記回転軸方向に進退可能である、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記移動装置は、回転モータを駆動源とする回転・直動変換機構を含み、
   前記制御部は、前記回転モータのトルクを制御することにより、前記センタが前記ワークを押圧する所定範囲の力を設定する、請求項１又は請求項２に記載の工作機械。
4. 前記制御部は、前記センタにより支持された側の前記ワークの端部周面を加工するように前記工具の移動を制御する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の工作機械。
5. 前記進退駆動部は、油圧装置が用いられ、
   前記制御部は、前記油圧装置により前進した状態の前記センタに対して、前記第１主軸及び前記第２主軸の１つ又は双方を前記移動装置により前記回転軸方向に前進させ、前記油圧装置による駆動を止めた前記センタを、前記ワークを介して後退させる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の工作機械。
6. 前記第１チャック装置及び前記第２チャック装置は、前記油圧装置による前記センタの前進位置を規定する突き当り部を備える、請求項５に記載の工作機械。
7. 前記ワークの中間部における周面に接触可能に配置され、前記ワークの前記回転軸方向と直交する方向における振れを規制する振れ止め部をさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の工作機械。
8. 回転軸まわりに回転駆動する第１主軸と、
   前記第１主軸に設けられ、長尺のワークの一方の端部を支持する第１チャック装置と、
   前記回転軸上に配置され、前記第１主軸と同期して回転駆動する第２主軸と、
   前記第２主軸に設けられ、前記ワークの他方の端部を支持する第２チャック装置と、
   前記第１チャック装置及び前記第２チャック装置に保持されて回転する前記ワークを加工する工具と、
   前記第１主軸と前記第２主軸とを前記回転軸方向に相対的に進退させる移動装置と、を備える工作機械において前記ワークを支持する方法であって、
   前記第１チャック装置及び前記第２チャック装置のそれぞれは、
   前記ワークの端部周面を把持する複数の爪部と、
   前記爪部に対して前記回転軸方向に進退可能であり、前記ワークの端面を支持可能なセンタと、
   前記爪部に対して前記センタを前進させる進退駆動部と、を備えており、
   前記第１チャック装置及び前記第２チャック装置の一方において、前記進退駆動部により前記センタを前進させることと、
   前進する前記センタが前記ワークを前記回転軸方向に所定範囲の力で押圧しつつ前記第１主軸及び前記第２主軸の１つ又は双方を前記回転軸方向に後退させることと、を含む、ワーク支持方法。
   

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