JP3805213B2 - 軸肥大加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、金属軸材あるいは金属管の中間部に素材径よりも大径の肥大部を成形する軸肥大加工装置及び軸肥大加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一対の保持部を一定間隔離間した状態でワークである金属軸材あるいは金属管を保持し、両保持部間のワークに軸回りの回転と曲げ及び圧縮圧力を作用させ、ワークの中間部任意の位置に軸肥大部を形成させる軸肥大加工を行う装置として、いくつかの提案がなされている。
【０００３】
しかしながら、これらはほとんどが専用機としての構成であり、軸肥大加工後に切削加工を行う場合には旋盤等で行わなければならず、不便である。
【０００４】
また、旋盤を用いて軸肥大加工を行う際には旋盤に通常の旋削加工等で発生しない大きなスラスト荷重がかかることになり、旋盤を破損する恐れがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする課題は、軸肥大加工後に旋削することが可能な軸肥大加工装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の軸肥大加工装置は、一対の保持部によって一定間隔離間した状態でワークを保持し、少なくとも一方の保持部を他方の保持部に対して偏倚させることによってワークに曲げを作用させるとともに該ワークを軸回りに回転させながら、少なくとも一方の保持部を他方の保持部に接近させることによってワークに圧縮圧力を作用させ、ワークの曲げ内側に生じる凸部をワーク全周に累積肥大させた後、両保持部の軸線が同一直線上に位置するよう両保持部を配置し、ワークの真直化を行いワークの中間部任意の位置に肥大部を形成加工する軸肥大加工装置として、普通旋盤と軸肥大加工ユニット及び固定台からなる構成とするものであって、該軸肥大加工ユニットはワークを保持可能に構成されるとともにワークを保持した状態でワークが軸回りに回転自在に構成された従動回転保持体を備え、該従動回転保持体後部に設けた回動支軸を旋盤の案内面に沿って前後に摺動可能なベースフレームに回動自在に軸承させ、この回動支軸よりも前方でベースフレームと従動回転保持体間に前記回動支軸を基端として従動回転保持体を回動させる偏倚手段を備えており、前記固定台は旋盤の案内面に沿って前後に移動可能であるとともに、所定位置で前後移動できない拘束された状態とする固定手段を有し、前記軸肥大加工ユニットと該固定台間に固定台を固定した状態で軸肥大加工ユニットを前後に移動させる移動手段を設けたものであることを最も主要な特徴とする。
請求項２は、上記固定台の固定手段として、固定台に取り付けられた係合部材と旋盤のベッド側に設けた係合孔とからなるもの、あるいは固定台に設けた係合孔と旋盤のベッド側に取り付けられた係合部材とからなるものであって、夫々の係合孔と係合部材の係合によって固定台を旋盤の案内面上の所定位置において固定可能としたことを特徴とする。
請求項３は、上記固定台の固定手段として、固定台に上下に回動自在に係合部材を軸着し、該係合部材を左右方向の軸に軸承された偏心カムによって上下回動させ、前記軸の少なくとも一端部に偏心カムの回転操作を行う操作レバーを設け、さらに、旋盤のベース部に前記係合部材が係合可能な係合孔を設けたことを特徴とする。
請求項４は、上記軸肥大加工ユニットの従動回転保持体内のスリーブ交換により心押し台として使用できることを特徴とする。
請求項５は、ワークに作用させる圧縮圧力を保持するため、旋盤の主軸台側にはチャックにかかるスラスト荷重を保持するスラスト軸受を内臓させるとともに、主軸スピンドルに挿通した保持スリーブにかかるスラスト荷重を前記スラスト軸受で支持し、従動回転部側には保持筒内に軸方向にスラスト軸受を複数個配列し、個々のスラスト軸受にかかるスラスト荷重を分散させるよう保持子を挿通させたことを特徴とする。
請求項６は、一対の保持体でワークを保持し、該ワークに回転と曲げ及び圧縮圧力を作用させ曲げ内側に生じる凸部をワーク全周に累積肥大させる軸肥大加工方法において、曲げ戻しを行う際にワークの１回転当たり２度以内の曲げ戻しを行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、ワークを保持する一方の保持部を旋盤の主軸側に設け、他方の保持部を軸肥大加工ユニット内に設けている。そのため、主軸側保持部でワークを保持した後、軸肥大加工ユニットを接近させ、両保持部間に所定間隔Ｄをおいて保持する。然る後、固定台の固定手段により旋盤の案内面上で移動できない拘束された状態とする。そして、旋盤の主軸を回転させるとともに、移動手段を作動させ軸肥大加工ユニットを旋盤の主軸側に接近させる。次に偏倚手段により従動回転保持体を傾斜させ、ワークに曲げを作用させる。このとき、ワークの曲げ外側の引張力が相殺されて圧縮力になる程度の圧縮圧力を作用させる。この状態でワークの曲げ内側に生じる凸部が回転によって、ワーク全周に累積され、所望の肥大部が形成される。このように旋盤を用いて軸肥大加工が行えるので、切削加工が必要な際にはワークを装填しなおさずにそのままで加工を行うことができる。
請求項２の発明によれば、旋盤側に設けた係合孔と固定台側に設けた係合凸部の係合によって固定台を固定することができる。また、逆に旋盤側に設けた係合凸部と、固定台側に設けた係合孔の係合によって固定台の固定ができる。これによって、案内面上に固定された固定台を基端として軸肥大加工ユニットを移動手段によって前後に移動させることができる。
請求項３の発明によれば、固定台の固定手段の操作が旋盤に付属の心押し台の固定手段の操作方法と同様とすることができる。
請求項４の発明によれば、軸肥大加工ユニットと心押し台を交換することなく心押し台として使用できるので至便である。すなわち、軸肥大加工後の切削加工が容易に行える。
請求項５の発明によれば、軸肥大加工を行う際に作用させる圧縮圧力が旋盤に対して前後方向のスラスト荷重となり作用する。このスラスト荷重を旋盤に止着したスラスト軸受と、上記固定手段で保持され、旋盤の主軸スピンドルあるいはチャック等の破損を起こさない構成となっている。また、従動回転保持体側には、スラスト軸受を軸方向に複数配列し、このスラスト軸受にスラスト荷重を分散させて保持させることができるので、従動回転保持体の外径を小さくすることができる。
請求項６の発明によれば、ワークの曲げを戻す際にワークの一回転当たり２度以内とすることによってワークの捩れを軽減させることができ、より精度の良い加工軸を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる軸肥大加工装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。この軸肥大加工装置１は、普通旋盤Ｌと、該旋盤Ｌの主軸スピンドルＳに取り付けられる保持部２と、該保持部２に接近あるいは離間自在かつ該保持部２に対して傾斜可能な従動回転保持体３を備えてなる軸肥大加工ユニット４と、旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上で前後移動を拘束する固定手段５を備えた固定台６と、前記軸肥大加工ユニット４と固定台６間に設ける移動手段７によって主に構成されている。
【０００９】
まず、旋盤Ｌについて説明する。この旋盤の主軸スピンドルＳには、チャックＴが取り付けられるバックプレート８を止着している。そして、この主軸スピンドルＳ内には前記バックプレート８の前面に接当する顎部９ａを備えたバックアップスリーブ９を挿通されており、該バックアップスリーブ９内にワークＷ端面が接当する面が設けられている。本実施形態ではバックアップスリーブ９に螺着したボルト部材１０がワークＷの端面を接当保持する構成としている。そして、バックアップスリーブ９の前面にはチャックＴの爪で挟持される保持スリーブ１１が接当した状態でセットされる。すなわち、ワークＷを旋盤Ｌ側の保持部２となる保持スリーブ１１及びバックアップスリーブ９に挿通後、チャックＴの爪で保持スリーブ１１を挟持することによって、ワークＷにかかるスラスト荷重が顎部９ａからバックプレート８、そして主軸スピンドルＳに伝達される。これに耐えられる旋盤Ｌとするために主軸台にはスラスト軸受１２が取り付けられており、通常の旋削加工においては発生しない大きなスラスト荷重に耐える旋盤Ｌとしている。なお、保持スリーブ１１は後部に抜け防止の顎部１１ａを供えた筒体を複数に分割したものであり、ワークＷの取り外しを容易にする効果がある。
【００１０】
次に軸肥大加工ユニット４について説明する。
この軸肥大加工ユニット４は、旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上を前後に摺動自在なベースフレーム１３を備えている。図５に示すベースフレーム１３は一般的なベッド案内面Ｂの形状にセット可能なものを示しているが、これは使用するベッド案内面Ｂの形状によって変更するもので、軸肥大加工ユニット４が前後に移動自在かつ左右方向の動きを拘束できる形状であれば良い。そして、このベースフレーム１３上には側板１４，１４が立設されており、この側板１４，１４間に従動回転保持体３が配される。この従動回転保持体３は、後部保持筒１５と前部保持筒１６を螺着し、前端部に耐圧キャップ１７を螺着している。この耐圧キャップ１７後端面に接するようにスラスト軸受１８と、外側保持子１９が取り付けられる。さらに、外側保持子１９に接するようにスラスト軸受２０が取り付けられ、前記スラスト軸受１８の内輪１８ａ側には、内側保持子２１が取り付けられている。そして、前記スラスト軸受２０と内側保持子２１に接当する顎部２２ａ，２２ｂを供えた支持筒２２が挿通される。なお、この支持筒２２後端部は軸受２３で保持されており、回転自在な構成とされている。この支持筒２２内にはワークＷ保持部となるワーク保持スリーブ２４と圧力保持スリーブ２５が螺着された状態で挿通されている。なお、２６は中子であり、第４図に示すようにワークＷ軸心上に位置する凸部２６ａを設けておけば、軸肥大加工と同時にセンタ穴の加工も行うことができ至便である。そして、圧力保持スリーブ２５前部にはネジ部２５ａが設けられており、該ネジ部２５ａにはネジ２７が螺合され前記耐圧キャップ１７に軸受２８，２９を介して回転自在に支承されている。なお、該ネジ２７前端部にはハンドル３０が止着されており、ネジ２７の回転操作を行う。このように構成された従動回転保持体３では、軸肥大加工時に発生するスラスト荷重を中子２６から圧力保持スリーブ２５、そして支持筒２２からスラスト軸受２０と内側保持子３０からスラスト軸受１８に伝達され、耐圧キャップ２６で保持する構成となっている。すなわち、軸肥大加工中に作用させる圧縮圧力を複数のスラスト軸受へ分散させて保持させるので、従動回転保持部３を小径に構成することが可能となる。なお、本実施形態においては２個のスラスト軸受１８，２０による構成としているが、内側保持子２１、外側保持子１９を同様に重ねることによって３個以上のスラスト軸受に分散させる構成としても良い。
【００１１】
次に、第７図に示すようにワーク保持スリーブ２４を交換し、ドリルチャックあるいはセンタが取り付け可能な内径形状をしたスリーブ３１としておけば、心押し台として使用できる構成となっている。なお、前部保持筒１６に設けたネジ部１６ａにストッパネジ３２を螺着し、支持筒２２及びスリーブ３１に設けた空孔部２２ｃ及びスライド溝３１ａにより、スリーブ３１の回転を拘束させることも可能であり、穴あけ加工等も可能となる。
【００１２】
そして、３３は偏倚手段であり、上記従動回転保持体３を旋盤Ｌの主軸側に設けた保持部２の軸心に対して傾斜する方向に回動させるものである。
まず、上記従動回転保持体３の後部保持筒１５に回動支軸３４，３４が止着されており、この回動支軸３４，３４を前記側板１４，１４に設けた軸受孔１４ａ，１４ａに軸着することによって回動自在に構成されている。そして、この回動支軸３４よりも前方側すなわち前部保持筒１６に支点ピン３５が固着されている。また、ベースフレーム１３には取付部材３６が止着されている。該取付部材３６の上部には空孔部３６ａが設けられており、流体シリンダ３７を揺動自在に支承するとともに流体シリンダ３７先端部に螺着したクレビス３８を前記支点ピン３５に枢着している。このように構成された軸肥大加工ユニット４の従動回転保持体３は、流体シリンダ３７の伸縮によって回動支軸３４，３４を基端として回動するものである。
【００１３】
次に固定台６について説明する。この固定台６は旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上を前後に移動可能に構成されたベースフレーム３９を備えている。このベースフレーム３９には固定台６の前後移動を拘束する固定手段５が設けられている。
まず、軸肥大加工を行う際に上記軸肥大加工ユニット４を固定する固定手段５について説明する。この固定手段５は旋盤Ｌのベッドに設けられている鋳抜き穴上に係合孔４０ａを設けた固定プレート４０を止着し、この係合孔４０ａに係合凸部４１ａを係合させ、固定するものであり詳述すると次のような構成である。
【００１４】
４１は係合凸部４１ａを有するロックプレートであり、軸４２によって側板４３，４３間に回動自在に軸承されている。このロックプレート４１には偏心カム４４のガイド孔４１ｂが設けられている。そして、前記偏心カム４４は中空軸４５に止着されている。この中空軸４５の一端部には回動操作可能な操作レバー４６が止着されている。すなわち、操作レバー４６を回動操作することによって、中空軸４５に止着された偏心カム４４が回転し、ロックプレート４１を上下に回動させる。この回動に伴って、該ロックプレート４１の係合凸部４１ａが固定プレート４０の係合孔４０ａに係合され、固定台６が固定される構成である。
【００１５】
次に前記軸肥大加工ユニット４を心押台として使用する際の固定手段５について説明する。これは、前記中空軸４５の内部を通る軸４７に止着された偏心カム４８が従動部材４９を上下運動をさせる。そして、この従動部材４９下面に止着された固定部材５０を引上げ旋盤Ｌのベッド案内面Ｂを挟持する構成である。この把握力が不足する場合には側板４３，４３に設けた貫通孔４３ａ，４３ａにロックボルト５１，５１を通し、前記固定部材５０を締め付ければより把握力を上げたロックが可能となる。なお、５２は操作レバーであり、軸４２の回転操作を行うものである。
【００１６】
第１２図は上記固定手段５の別の実施形態を示すもので、固定台６上のベースフレーム３９上に固着された取付台５３に流体シリンダ５４を螺着し、その先端に係合ピン５５を取り付け、この係合ピン５５の上下動によって、前述した固定プレート４０の係合孔４０ａに係合させるものである。
【００１７】
また、第１３図は固定台６のベースフレーム３９に設けた係合孔３９ａに旋盤Ｌ側に設けた昇降自在な係合ピン５６を係合させるものである。詳述すると鋳抜き孔内に止着された案内筒５７内に係合ピン５６を摺動可能に配し、該係合ピン５６の下端部に側面視において下方が開口した略々個字状のブラケット５８を備えている。該ブラケットには軸５９，６０が止着されている。また、案内筒５７にはブラケット６１が固着されている。そして、旋盤Ｌに取り付けた支持軸６２に回動可能に取り付けられる昇降ペタル６３、ロック解除ペタル６４に回動自在にロッド６６，６７に枢着している。ロッド６６は前記ブラケット５８の軸５９に枢着されている。また、前記ブラケット６１にはロック片６８が枢着されており、ロッド６７を該ロック片６８に枢着している。なお、ロック片６８は係合ピン５６を上昇させた際、軸６０に係合するロック孔６８ａが設けられており、係合ピン５６の上昇位置を保持するよう構成されている。このロックは、ロック解除ペタル６４を踏み込むとロック片６８が時計回りに回動され、ロック解除する構成である。
【００１８】
７は、上記軸肥大加工ユニットと固定台間に配された移動手段であり、本実施形態では流体シリンダ６９を用いている。この流体シリンダ６９は一端部を軸肥大加工ユニット４の側板１４，１４間に配された軸７０に軸承されたクレビス７１に螺着し、他端部を固定台６の側板４３，４３間に配された軸７２に軸承されたクレビス７３に羅着されている。このように構成した移動手段は固定台を固定した後、流体シリンダを伸縮させることによって，軸肥大加工ユニットを旋盤側の保持部に対して接近あるいは離間できる構成である。
【００１９】
なお、本実施形態において流体シリンダ３７，５４，６９の制御装置は図示していないが夫々の流体シリンダを個別に伸縮できるものであればよく、特に限定する条件はない。
【００２０】
次に上記のように構成された軸肥大加工装置１を用いて、軸肥大加工を行う手順を説明する。
まず、旋盤ＬのチャックＴを緩め、ワークＷを保持部２であるバックアップスリーブ９及び保持スリーブ１１内に挿通する。然る後、保持スリーブ１１前端面がバックアップスリーブ９後端面に接する状態でチャックＴを締める。そして、軸肥大加工ユニット４を前方へスライドさせ、ワーク保持スリーブ２４と圧力保持スリーブ内にワークＷを挿通させる。このとき、両保持部間には適当な間隔を取る。この間隔はワークＷの軸径及び成形する肥大部の径によって異なるものであり、最適なものを選択すればよい。
【００２１】
然る後、固定台６の固定手段５を作用させるため、操作レバー４６を回動させ、ロックプレート４１の係合凸部４１ａを固定プレート４０の係合孔４０ａに係合させる。そして、移動手段７である流体シリンダ６９を伸長させ、ワークＷに圧縮圧力を作用させる。このとき、旋盤Ｌの主軸側ではボルト部材１０にかかるスラスト荷重がバックアップスリーブ９の顎部９ａからバックプレート８、そして主軸スピンドルＳからスラスト軸受１２へ伝達され、チャックＴあるいは主軸スピンドルＳにムリな負荷がかからないよう構成されている。また、軸肥大ユニット４側では中子２６にかかるスラスト荷重をスラスト軸受１８，２０に分散して保持する構成となっており、従動回転保持体３を小径で大きなスラスト荷重に耐えるようになっている。
【００２２】
次に旋盤を回転させた後、偏倚手段３３である流体シリンダ３７を伸長させ、従動回転保持体３を保持部２に対して傾斜させる。このとき、作用させる圧縮圧力は曲げの外側に発生する引張力を相殺し、圧縮圧力となる程度の圧力であり、曲げ角度はワークＷの軸径によって異なるが６度程度までの角度でよい。
【００２３】
この状態で数回転乃至数十回転させるとワークＷの曲げ内側に生じる僅かな凸部が回転によってワークＷ全周に累積され、所望の肥大部を得ることができる。そして、所望の肥大部が形成できれば偏倚手段３３である流体シリンダ３７を縮小させ、互いの保持部軸心が同一直線状に配置されるよう曲げ戻しを行う。このときの曲げ戻しはワーク１回転当たり２度までとするとワークＷに捩れが残存することなく真直化された肥大部を備えたワークＷを得ることができる。
【００２４】
そして、圧縮圧力と回転を停止させ、ワークＷを抜き取る。このとき移動手段である流体シリンダを縮小すると旋盤側の保持部２にワークＷが挟持されたままワーク保持スリーブ２４からワークＷが抜き取れる。次にチャックＴを緩めると保持スリーブ１１からワークＷを簡単に取り外すことができる。
【００２５】
なお、このとき旋削加工をする場合には保持部２でワークを保持したまま、あるいは軸肥大加工ユニット４のワーク保持スリーブ２４をハンドル３０の回転によって後方に押し出し、スリーブ３１に交換し、センタ支持して旋削すれば良い。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ワークを保持する一方の保持部を旋盤の主軸側に設け、他方の保持部を軸肥大加工ユニット内に設けている。そのため、主軸側保持部でワークを保持した後、軸肥大加工ユニットを接近させ、両保持部間に所定間隔Ｄをおいて保持する。然る後、固定台の固定手段により旋盤の案内面上で移動できない拘束された状態とする。そして、旋盤の主軸を回転させるとともに、移動手段を作動させ軸肥大加工ユニットを旋盤の主軸側に接近させる。次に偏倚手段により従動回転保持体を傾斜させ、ワークに曲げを作用させる。このとき、ワークの曲げ外側の引張力が相殺されて圧縮力になる程度の圧縮圧力を作用させる。この状態でワークの曲げ内側に生じる凸部が回転によって、ワーク全周に累積され、所望の肥大部が形成される。このように旋盤を用いて軸肥大加工が行えるので、切削加工が必要な際にはワークを装填しなおさずにそのままで加工を行うことができる。
請求項２の発明によれば、旋盤側に設けた係合孔と固定台側に設けた係合凸部の係合によって固定台を固定することができる。また、逆に旋盤側に設けた係合凸部と、固定台側に設けた係合孔の係合によって固定台の固定ができる。これによって、案内面上に固定された固定台を基端として軸肥大加工ユニットを移動手段によって前後に移動させることができる。
請求項３の発明によれば、固定台の固定手段の操作が旋盤に付属の心押し台の固定手段の操作方法と同様とすることができる。
請求項４の発明によれば、軸肥大加工ユニットと心押し台を交換することなく心押し台として使用できるので至便である。すなわち、軸肥大加工後の切削加工が容易に行える。
請求項５の発明によれば、軸肥大加工を行う際に作用させる圧縮圧力が旋盤に対して前後方向のスラスト荷重となり作用する。このスラスト荷重を旋盤に止着したスラスト軸受と、上記固定手段で保持され、旋盤の主軸スピンドルあるいはチャック等の破損を起こさない構成となっている。また、従動回転保持体側には、スラスト軸受を軸方向に複数配列し、このスラスト軸受にスラスト荷重を分散させて保持させることができるので、従動回転保持体の外径を小さくすることができる。
請求項６の発明によれば、ワークの曲げを戻す際にワークの一回転当たり２度以内とすることによってワークの捩れを軽減させることができ、より精度の良い加工軸を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸肥大加工装置を示す全体側面図
【図２】旋盤の主軸部を示す要部側断面図
【図３】軸肥大加工ユニットを示す全体側面図
【図４】その全体側断面図
【図５】その全体正面図
【図６】その全体平面図
【図７】軸肥大加工ユニットを心押し台として使用する際の状態を示す側断面図
【図８】偏倚手段を示す側面図
【図９】固定手段を示す断面図
【図１０】図８のａ−ａ線断面図
【図１１】図８のｂ−ｂ線断面図
【図１２】第二の実施形態の固定手段を示す側断面図
【図１３】第３の実施形態の固定手段を示す要部断面図
【符号の説明】
１ 軸肥大加工装置
２ 保持部
３ 従動回転保持体
４ 軸肥大加工ユニット
５ 固定手段
６ 固定台
７ 移動手段
Ｂ ベッド案内面
Ｌ 旋盤
Ｓ 主軸スピンドル
Ｔ チャック
Ｗ ワーク
【発明が属する技術分野】
本発明は、金属軸材あるいは金属管の中間部に素材径よりも大径の肥大部を成形する軸肥大加工装置及び軸肥大加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一対の保持部を一定間隔離間した状態でワークである金属軸材あるいは金属管を保持し、両保持部間のワークに軸回りの回転と曲げ及び圧縮圧力を作用させ、ワークの中間部任意の位置に軸肥大部を形成させる軸肥大加工を行う装置として、いくつかの提案がなされている。
【０００３】
しかしながら、これらはほとんどが専用機としての構成であり、軸肥大加工後に切削加工を行う場合には旋盤等で行わなければならず、不便である。
【０００４】
また、旋盤を用いて軸肥大加工を行う際には旋盤に通常の旋削加工等で発生しない大きなスラスト荷重がかかることになり、旋盤を破損する恐れがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする課題は、軸肥大加工後に旋削することが可能な軸肥大加工装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の軸肥大加工装置は、一対の保持部によって一定間隔離間した状態でワークを保持し、少なくとも一方の保持部を他方の保持部に対して偏倚させることによってワークに曲げを作用させるとともに該ワークを軸回りに回転させながら、少なくとも一方の保持部を他方の保持部に接近させることによってワークに圧縮圧力を作用させ、ワークの曲げ内側に生じる凸部をワーク全周に累積肥大させた後、両保持部の軸線が同一直線上に位置するよう両保持部を配置し、ワークの真直化を行いワークの中間部任意の位置に肥大部を形成加工する軸肥大加工装置として、普通旋盤と軸肥大加工ユニット及び固定台からなる構成とするものであって、該軸肥大加工ユニットはワークを保持可能に構成されるとともにワークを保持した状態でワークが軸回りに回転自在に構成された従動回転保持体を備え、該従動回転保持体後部に設けた回動支軸を旋盤の案内面に沿って前後に摺動可能なベースフレームに回動自在に軸承させ、この回動支軸よりも前方でベースフレームと従動回転保持体間に前記回動支軸を基端として従動回転保持体を回動させる偏倚手段を備えており、前記固定台は旋盤の案内面に沿って前後に移動可能であるとともに、所定位置で前後移動できない拘束された状態とする固定手段を有し、前記軸肥大加工ユニットと該固定台間に固定台を固定した状態で軸肥大加工ユニットを前後に移動させる移動手段を設けたものであることを最も主要な特徴とする。
請求項２は、上記固定台の固定手段として、固定台に取り付けられた係合部材と旋盤のベッド側に設けた係合孔とからなるもの、あるいは固定台に設けた係合孔と旋盤のベッド側に取り付けられた係合部材とからなるものであって、夫々の係合孔と係合部材の係合によって固定台を旋盤の案内面上の所定位置において固定可能としたことを特徴とする。
請求項３は、上記固定台の固定手段として、固定台に上下に回動自在に係合部材を軸着し、該係合部材を左右方向の軸に軸承された偏心カムによって上下回動させ、前記軸の少なくとも一端部に偏心カムの回転操作を行う操作レバーを設け、さらに、旋盤のベース部に前記係合部材が係合可能な係合孔を設けたことを特徴とする。
請求項４は、上記軸肥大加工ユニットの従動回転保持体内のスリーブ交換により心押し台として使用できることを特徴とする。
請求項５は、ワークに作用させる圧縮圧力を保持するため、旋盤の主軸台側にはチャックにかかるスラスト荷重を保持するスラスト軸受を内臓させるとともに、主軸スピンドルに挿通した保持スリーブにかかるスラスト荷重を前記スラスト軸受で支持し、従動回転部側には保持筒内に軸方向にスラスト軸受を複数個配列し、個々のスラスト軸受にかかるスラスト荷重を分散させるよう保持子を挿通させたことを特徴とする。
請求項６は、一対の保持体でワークを保持し、該ワークに回転と曲げ及び圧縮圧力を作用させ曲げ内側に生じる凸部をワーク全周に累積肥大させる軸肥大加工方法において、曲げ戻しを行う際にワークの１回転当たり２度以内の曲げ戻しを行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、ワークを保持する一方の保持部を旋盤の主軸側に設け、他方の保持部を軸肥大加工ユニット内に設けている。そのため、主軸側保持部でワークを保持した後、軸肥大加工ユニットを接近させ、両保持部間に所定間隔Ｄをおいて保持する。然る後、固定台の固定手段により旋盤の案内面上で移動できない拘束された状態とする。そして、旋盤の主軸を回転させるとともに、移動手段を作動させ軸肥大加工ユニットを旋盤の主軸側に接近させる。次に偏倚手段により従動回転保持体を傾斜させ、ワークに曲げを作用させる。このとき、ワークの曲げ外側の引張力が相殺されて圧縮力になる程度の圧縮圧力を作用させる。この状態でワークの曲げ内側に生じる凸部が回転によって、ワーク全周に累積され、所望の肥大部が形成される。このように旋盤を用いて軸肥大加工が行えるので、切削加工が必要な際にはワークを装填しなおさずにそのままで加工を行うことができる。
請求項２の発明によれば、旋盤側に設けた係合孔と固定台側に設けた係合凸部の係合によって固定台を固定することができる。また、逆に旋盤側に設けた係合凸部と、固定台側に設けた係合孔の係合によって固定台の固定ができる。これによって、案内面上に固定された固定台を基端として軸肥大加工ユニットを移動手段によって前後に移動させることができる。
請求項３の発明によれば、固定台の固定手段の操作が旋盤に付属の心押し台の固定手段の操作方法と同様とすることができる。
請求項４の発明によれば、軸肥大加工ユニットと心押し台を交換することなく心押し台として使用できるので至便である。すなわち、軸肥大加工後の切削加工が容易に行える。
請求項５の発明によれば、軸肥大加工を行う際に作用させる圧縮圧力が旋盤に対して前後方向のスラスト荷重となり作用する。このスラスト荷重を旋盤に止着したスラスト軸受と、上記固定手段で保持され、旋盤の主軸スピンドルあるいはチャック等の破損を起こさない構成となっている。また、従動回転保持体側には、スラスト軸受を軸方向に複数配列し、このスラスト軸受にスラスト荷重を分散させて保持させることができるので、従動回転保持体の外径を小さくすることができる。
請求項６の発明によれば、ワークの曲げを戻す際にワークの一回転当たり２度以内とすることによってワークの捩れを軽減させることができ、より精度の良い加工軸を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる軸肥大加工装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。この軸肥大加工装置１は、普通旋盤Ｌと、該旋盤Ｌの主軸スピンドルＳに取り付けられる保持部２と、該保持部２に接近あるいは離間自在かつ該保持部２に対して傾斜可能な従動回転保持体３を備えてなる軸肥大加工ユニット４と、旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上で前後移動を拘束する固定手段５を備えた固定台６と、前記軸肥大加工ユニット４と固定台６間に設ける移動手段７によって主に構成されている。
【０００９】
まず、旋盤Ｌについて説明する。この旋盤の主軸スピンドルＳには、チャックＴが取り付けられるバックプレート８を止着している。そして、この主軸スピンドルＳ内には前記バックプレート８の前面に接当する顎部９ａを備えたバックアップスリーブ９を挿通されており、該バックアップスリーブ９内にワークＷ端面が接当する面が設けられている。本実施形態ではバックアップスリーブ９に螺着したボルト部材１０がワークＷの端面を接当保持する構成としている。そして、バックアップスリーブ９の前面にはチャックＴの爪で挟持される保持スリーブ１１が接当した状態でセットされる。すなわち、ワークＷを旋盤Ｌ側の保持部２となる保持スリーブ１１及びバックアップスリーブ９に挿通後、チャックＴの爪で保持スリーブ１１を挟持することによって、ワークＷにかかるスラスト荷重が顎部９ａからバックプレート８、そして主軸スピンドルＳに伝達される。これに耐えられる旋盤Ｌとするために主軸台にはスラスト軸受１２が取り付けられており、通常の旋削加工においては発生しない大きなスラスト荷重に耐える旋盤Ｌとしている。なお、保持スリーブ１１は後部に抜け防止の顎部１１ａを供えた筒体を複数に分割したものであり、ワークＷの取り外しを容易にする効果がある。
【００１０】
次に軸肥大加工ユニット４について説明する。
この軸肥大加工ユニット４は、旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上を前後に摺動自在なベースフレーム１３を備えている。図５に示すベースフレーム１３は一般的なベッド案内面Ｂの形状にセット可能なものを示しているが、これは使用するベッド案内面Ｂの形状によって変更するもので、軸肥大加工ユニット４が前後に移動自在かつ左右方向の動きを拘束できる形状であれば良い。そして、このベースフレーム１３上には側板１４，１４が立設されており、この側板１４，１４間に従動回転保持体３が配される。この従動回転保持体３は、後部保持筒１５と前部保持筒１６を螺着し、前端部に耐圧キャップ１７を螺着している。この耐圧キャップ１７後端面に接するようにスラスト軸受１８と、外側保持子１９が取り付けられる。さらに、外側保持子１９に接するようにスラスト軸受２０が取り付けられ、前記スラスト軸受１８の内輪１８ａ側には、内側保持子２１が取り付けられている。そして、前記スラスト軸受２０と内側保持子２１に接当する顎部２２ａ，２２ｂを供えた支持筒２２が挿通される。なお、この支持筒２２後端部は軸受２３で保持されており、回転自在な構成とされている。この支持筒２２内にはワークＷ保持部となるワーク保持スリーブ２４と圧力保持スリーブ２５が螺着された状態で挿通されている。なお、２６は中子であり、第４図に示すようにワークＷ軸心上に位置する凸部２６ａを設けておけば、軸肥大加工と同時にセンタ穴の加工も行うことができ至便である。そして、圧力保持スリーブ２５前部にはネジ部２５ａが設けられており、該ネジ部２５ａにはネジ２７が螺合され前記耐圧キャップ１７に軸受２８，２９を介して回転自在に支承されている。なお、該ネジ２７前端部にはハンドル３０が止着されており、ネジ２７の回転操作を行う。このように構成された従動回転保持体３では、軸肥大加工時に発生するスラスト荷重を中子２６から圧力保持スリーブ２５、そして支持筒２２からスラスト軸受２０と内側保持子３０からスラスト軸受１８に伝達され、耐圧キャップ２６で保持する構成となっている。すなわち、軸肥大加工中に作用させる圧縮圧力を複数のスラスト軸受へ分散させて保持させるので、従動回転保持部３を小径に構成することが可能となる。なお、本実施形態においては２個のスラスト軸受１８，２０による構成としているが、内側保持子２１、外側保持子１９を同様に重ねることによって３個以上のスラスト軸受に分散させる構成としても良い。
【００１１】
次に、第７図に示すようにワーク保持スリーブ２４を交換し、ドリルチャックあるいはセンタが取り付け可能な内径形状をしたスリーブ３１としておけば、心押し台として使用できる構成となっている。なお、前部保持筒１６に設けたネジ部１６ａにストッパネジ３２を螺着し、支持筒２２及びスリーブ３１に設けた空孔部２２ｃ及びスライド溝３１ａにより、スリーブ３１の回転を拘束させることも可能であり、穴あけ加工等も可能となる。
【００１２】
そして、３３は偏倚手段であり、上記従動回転保持体３を旋盤Ｌの主軸側に設けた保持部２の軸心に対して傾斜する方向に回動させるものである。
まず、上記従動回転保持体３の後部保持筒１５に回動支軸３４，３４が止着されており、この回動支軸３４，３４を前記側板１４，１４に設けた軸受孔１４ａ，１４ａに軸着することによって回動自在に構成されている。そして、この回動支軸３４よりも前方側すなわち前部保持筒１６に支点ピン３５が固着されている。また、ベースフレーム１３には取付部材３６が止着されている。該取付部材３６の上部には空孔部３６ａが設けられており、流体シリンダ３７を揺動自在に支承するとともに流体シリンダ３７先端部に螺着したクレビス３８を前記支点ピン３５に枢着している。このように構成された軸肥大加工ユニット４の従動回転保持体３は、流体シリンダ３７の伸縮によって回動支軸３４，３４を基端として回動するものである。
【００１３】
次に固定台６について説明する。この固定台６は旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上を前後に移動可能に構成されたベースフレーム３９を備えている。このベースフレーム３９には固定台６の前後移動を拘束する固定手段５が設けられている。
まず、軸肥大加工を行う際に上記軸肥大加工ユニット４を固定する固定手段５について説明する。この固定手段５は旋盤Ｌのベッドに設けられている鋳抜き穴上に係合孔４０ａを設けた固定プレート４０を止着し、この係合孔４０ａに係合凸部４１ａを係合させ、固定するものであり詳述すると次のような構成である。
【００１４】
４１は係合凸部４１ａを有するロックプレートであり、軸４２によって側板４３，４３間に回動自在に軸承されている。このロックプレート４１には偏心カム４４のガイド孔４１ｂが設けられている。そして、前記偏心カム４４は中空軸４５に止着されている。この中空軸４５の一端部には回動操作可能な操作レバー４６が止着されている。すなわち、操作レバー４６を回動操作することによって、中空軸４５に止着された偏心カム４４が回転し、ロックプレート４１を上下に回動させる。この回動に伴って、該ロックプレート４１の係合凸部４１ａが固定プレート４０の係合孔４０ａに係合され、固定台６が固定される構成である。
【００１５】
次に前記軸肥大加工ユニット４を心押台として使用する際の固定手段５について説明する。これは、前記中空軸４５の内部を通る軸４７に止着された偏心カム４８が従動部材４９を上下運動をさせる。そして、この従動部材４９下面に止着された固定部材５０を引上げ旋盤Ｌのベッド案内面Ｂを挟持する構成である。この把握力が不足する場合には側板４３，４３に設けた貫通孔４３ａ，４３ａにロックボルト５１，５１を通し、前記固定部材５０を締め付ければより把握力を上げたロックが可能となる。なお、５２は操作レバーであり、軸４２の回転操作を行うものである。
【００１６】
第１２図は上記固定手段５の別の実施形態を示すもので、固定台６上のベースフレーム３９上に固着された取付台５３に流体シリンダ５４を螺着し、その先端に係合ピン５５を取り付け、この係合ピン５５の上下動によって、前述した固定プレート４０の係合孔４０ａに係合させるものである。
【００１７】
また、第１３図は固定台６のベースフレーム３９に設けた係合孔３９ａに旋盤Ｌ側に設けた昇降自在な係合ピン５６を係合させるものである。詳述すると鋳抜き孔内に止着された案内筒５７内に係合ピン５６を摺動可能に配し、該係合ピン５６の下端部に側面視において下方が開口した略々個字状のブラケット５８を備えている。該ブラケットには軸５９，６０が止着されている。また、案内筒５７にはブラケット６１が固着されている。そして、旋盤Ｌに取り付けた支持軸６２に回動可能に取り付けられる昇降ペタル６３、ロック解除ペタル６４に回動自在にロッド６６，６７に枢着している。ロッド６６は前記ブラケット５８の軸５９に枢着されている。また、前記ブラケット６１にはロック片６８が枢着されており、ロッド６７を該ロック片６８に枢着している。なお、ロック片６８は係合ピン５６を上昇させた際、軸６０に係合するロック孔６８ａが設けられており、係合ピン５６の上昇位置を保持するよう構成されている。このロックは、ロック解除ペタル６４を踏み込むとロック片６８が時計回りに回動され、ロック解除する構成である。
【００１８】
７は、上記軸肥大加工ユニットと固定台間に配された移動手段であり、本実施形態では流体シリンダ６９を用いている。この流体シリンダ６９は一端部を軸肥大加工ユニット４の側板１４，１４間に配された軸７０に軸承されたクレビス７１に螺着し、他端部を固定台６の側板４３，４３間に配された軸７２に軸承されたクレビス７３に羅着されている。このように構成した移動手段は固定台を固定した後、流体シリンダを伸縮させることによって，軸肥大加工ユニットを旋盤側の保持部に対して接近あるいは離間できる構成である。
【００１９】
なお、本実施形態において流体シリンダ３７，５４，６９の制御装置は図示していないが夫々の流体シリンダを個別に伸縮できるものであればよく、特に限定する条件はない。
【００２０】
次に上記のように構成された軸肥大加工装置１を用いて、軸肥大加工を行う手順を説明する。
まず、旋盤ＬのチャックＴを緩め、ワークＷを保持部２であるバックアップスリーブ９及び保持スリーブ１１内に挿通する。然る後、保持スリーブ１１前端面がバックアップスリーブ９後端面に接する状態でチャックＴを締める。そして、軸肥大加工ユニット４を前方へスライドさせ、ワーク保持スリーブ２４と圧力保持スリーブ内にワークＷを挿通させる。このとき、両保持部間には適当な間隔を取る。この間隔はワークＷの軸径及び成形する肥大部の径によって異なるものであり、最適なものを選択すればよい。
【００２１】
然る後、固定台６の固定手段５を作用させるため、操作レバー４６を回動させ、ロックプレート４１の係合凸部４１ａを固定プレート４０の係合孔４０ａに係合させる。そして、移動手段７である流体シリンダ６９を伸長させ、ワークＷに圧縮圧力を作用させる。このとき、旋盤Ｌの主軸側ではボルト部材１０にかかるスラスト荷重がバックアップスリーブ９の顎部９ａからバックプレート８、そして主軸スピンドルＳからスラスト軸受１２へ伝達され、チャックＴあるいは主軸スピンドルＳにムリな負荷がかからないよう構成されている。また、軸肥大ユニット４側では中子２６にかかるスラスト荷重をスラスト軸受１８，２０に分散して保持する構成となっており、従動回転保持体３を小径で大きなスラスト荷重に耐えるようになっている。
【００２２】
次に旋盤を回転させた後、偏倚手段３３である流体シリンダ３７を伸長させ、従動回転保持体３を保持部２に対して傾斜させる。このとき、作用させる圧縮圧力は曲げの外側に発生する引張力を相殺し、圧縮圧力となる程度の圧力であり、曲げ角度はワークＷの軸径によって異なるが６度程度までの角度でよい。
【００２３】
この状態で数回転乃至数十回転させるとワークＷの曲げ内側に生じる僅かな凸部が回転によってワークＷ全周に累積され、所望の肥大部を得ることができる。そして、所望の肥大部が形成できれば偏倚手段３３である流体シリンダ３７を縮小させ、互いの保持部軸心が同一直線状に配置されるよう曲げ戻しを行う。このときの曲げ戻しはワーク１回転当たり２度までとするとワークＷに捩れが残存することなく真直化された肥大部を備えたワークＷを得ることができる。
【００２４】
そして、圧縮圧力と回転を停止させ、ワークＷを抜き取る。このとき移動手段である流体シリンダを縮小すると旋盤側の保持部２にワークＷが挟持されたままワーク保持スリーブ２４からワークＷが抜き取れる。次にチャックＴを緩めると保持スリーブ１１からワークＷを簡単に取り外すことができる。
【００２５】
なお、このとき旋削加工をする場合には保持部２でワークを保持したまま、あるいは軸肥大加工ユニット４のワーク保持スリーブ２４をハンドル３０の回転によって後方に押し出し、スリーブ３１に交換し、センタ支持して旋削すれば良い。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ワークを保持する一方の保持部を旋盤の主軸側に設け、他方の保持部を軸肥大加工ユニット内に設けている。そのため、主軸側保持部でワークを保持した後、軸肥大加工ユニットを接近させ、両保持部間に所定間隔Ｄをおいて保持する。然る後、固定台の固定手段により旋盤の案内面上で移動できない拘束された状態とする。そして、旋盤の主軸を回転させるとともに、移動手段を作動させ軸肥大加工ユニットを旋盤の主軸側に接近させる。次に偏倚手段により従動回転保持体を傾斜させ、ワークに曲げを作用させる。このとき、ワークの曲げ外側の引張力が相殺されて圧縮力になる程度の圧縮圧力を作用させる。この状態でワークの曲げ内側に生じる凸部が回転によって、ワーク全周に累積され、所望の肥大部が形成される。このように旋盤を用いて軸肥大加工が行えるので、切削加工が必要な際にはワークを装填しなおさずにそのままで加工を行うことができる。
請求項２の発明によれば、旋盤側に設けた係合孔と固定台側に設けた係合凸部の係合によって固定台を固定することができる。また、逆に旋盤側に設けた係合凸部と、固定台側に設けた係合孔の係合によって固定台の固定ができる。これによって、案内面上に固定された固定台を基端として軸肥大加工ユニットを移動手段によって前後に移動させることができる。
請求項３の発明によれば、固定台の固定手段の操作が旋盤に付属の心押し台の固定手段の操作方法と同様とすることができる。
請求項４の発明によれば、軸肥大加工ユニットと心押し台を交換することなく心押し台として使用できるので至便である。すなわち、軸肥大加工後の切削加工が容易に行える。
請求項５の発明によれば、軸肥大加工を行う際に作用させる圧縮圧力が旋盤に対して前後方向のスラスト荷重となり作用する。このスラスト荷重を旋盤に止着したスラスト軸受と、上記固定手段で保持され、旋盤の主軸スピンドルあるいはチャック等の破損を起こさない構成となっている。また、従動回転保持体側には、スラスト軸受を軸方向に複数配列し、このスラスト軸受にスラスト荷重を分散させて保持させることができるので、従動回転保持体の外径を小さくすることができる。
請求項６の発明によれば、ワークの曲げを戻す際にワークの一回転当たり２度以内とすることによってワークの捩れを軽減させることができ、より精度の良い加工軸を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸肥大加工装置を示す全体側面図
【図２】旋盤の主軸部を示す要部側断面図
【図３】軸肥大加工ユニットを示す全体側面図
【図４】その全体側断面図
【図５】その全体正面図
【図６】その全体平面図
【図７】軸肥大加工ユニットを心押し台として使用する際の状態を示す側断面図
【図８】偏倚手段を示す側面図
【図９】固定手段を示す断面図
【図１０】図８のａ−ａ線断面図
【図１１】図８のｂ−ｂ線断面図
【図１２】第二の実施形態の固定手段を示す側断面図
【図１３】第３の実施形態の固定手段を示す要部断面図
【符号の説明】
１ 軸肥大加工装置
２ 保持部
３ 従動回転保持体
４ 軸肥大加工ユニット
５ 固定手段
６ 固定台
７ 移動手段
Ｂ ベッド案内面
Ｌ 旋盤
Ｓ 主軸スピンドル
Ｔ チャック
Ｗ ワーク
Claims (6)
- 一対の保持部によって一定間隔離間した状態でワークを保持し、少なくとも一方の保持部を他方の保持部に対して偏倚させることによってワークに曲げを作用させるとともに該ワークを軸回りに回転させながら、少なくとも一方の保持部を他方の保持部に接近させることによってワークに圧縮圧力を作用させ、ワークの曲げ内側に生じる凸部をワーク全周に累積肥大させた後、両保持部の軸線が同一直線上に位置するよう両保持部を配置し、ワークの真直化を行いワークの中間部任意の位置に肥大部を形成加工する軸肥大加工装置として、普通旋盤と軸肥大加工ユニット及び固定台からなる構成とするものであって、該軸肥大加工ユニットはワークを保持可能に構成されるとともにワークを保持した状態でワークが軸回りに回転自在に構成された従動回転保持体を備え、該従動回転保持体後部に設けた回動支軸を旋盤の案内面に沿って前後に摺動可能なベースフレームに回動自在に軸承させ、この回動支軸よりも前方でベースフレームと従動回転保持体間に前記回動支軸を基端として従動回転保持体を回動させる偏倚手段を備えており、前記固定台は旋盤の案内面に沿って前後に移動可能であるとともに、所定位置で前後移動できない拘束された状態とする固定手段を有し、前記軸肥大加工ユニットと該固定台間に固定台を固定した状態で軸肥大加工ユニットを前後に移動させる移動手段を設けたものであることを特徴とする軸肥大加工装置。
- 上記固定台の固定手段として、固定台に取り付けられた係合部材と旋盤のベッド側に設けた係合孔とからなるもの、あるいは固定台に設けた係合孔と旋盤のベッド側に取り付けられた係合部材とからなるものであって、夫々の係合孔と係合部材の係合によって固定台を旋盤の案内面上の所定位置において固定可能としたことを特徴とする請求項１記載の軸肥大加工装置。
- 上記固定台の固定手段として、固定台に上下に回動自在に係合部材を軸着し、該係合部材を左右方向の軸に軸承された偏心カムによって上下回動させ、前記軸の少なくとも一端部に偏心カムの回転操作を行う操作レバーを設け、さらに、旋盤のベース部に前記係合部材が係合可能な係合孔を設けたことを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の軸肥大加工装置。
- 上記軸肥大加工ユニットの従動回転保持体内のスリーブ交換により心押し台として使用できることを特徴とする請求項１記載の軸肥大加工装置。
- ワークに作用させる圧縮圧力を保持するため、旋盤の主軸台側にはチャックにかかるスラスト荷重を保持するスラスト軸受を内臓させるとともに、主軸スピンドルに挿通した保持スリーブにかかるスラスト荷重を前記スラスト軸受で支持し、従動回転部側には保持筒内に軸方向にスラスト軸受を複数個配列し、個々のスラスト軸受にかかるスラスト荷重を分散させるよう保持子を挿通させたことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の軸肥大加工装置。
- 一対の保持体でワークを保持し、該ワークに回転と曲げ及び圧縮圧力を作用させ曲げ内側に生じる凸部をワーク全周に累積肥大させる軸肥大加工方法において、曲げ戻しを行う際にワークの１回転当たり２度以内の曲げ戻しを行うことを特徴とする軸肥大加工方法。
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