JP4339009B2

JP4339009B2 - 工作物の支持装置

Info

Publication number: JP4339009B2
Application number: JP2003112858A
Authority: JP
Inventors: 潔渡部; 孝郎新上
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: JP2004314246A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達用に用いられる等速自在継手の構成部品である内輪等の外周面加工に適した工作物の位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば等速自在継手（例えば特許文献１）にはその構成部品として図１０（ａ）（ｂ）に示すような内輪１が使用されている。内輪１は、その中心に貫通孔２が形成されるとともに、外周面３に軸方向に延びる複数の断面円弧状の溝４（円弧溝４という）が周方向に等間隔で形成された歯車状の部材で、円弧溝４の部分を除き外周面３は球面状に形成されている。
【０００３】
内輪１は、その機能上、円弧溝４に対して外周面３の同心度を確保することが要求されており、そのため一般には、内輪１の軸方向両側に形成される平坦な端面５と貫通孔２の内周面２ａとを基準として外周面３および各円弧溝４を研削することが行われている。この場合、外周面３の研削は、回転駆動される主軸の基準面（端面）に前記端面５を突き当てた状態で内周面２ａ側から内輪１を支持することにより主軸に対して内輪１を固定し、この状態で主軸と内輪１とが一体に回転駆動されて行われるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１４２８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、上記のような内輪１の製作工程においては、内輪１の機能上影響のない範囲で製作工程を省略して製作コストを削減することが行われており、具体的には円弧溝４の研削工程を省略することが行われている。
【０００６】
ところが、円弧溝４の研削工程を省略した上で、各円弧溝４に対する外周面３の同心度を確保するには、円弧溝４を基準として外周面３を研削すること、つまり、チャック等により内輪１の円弧溝４の部分をその外側から掴んだ状態で外周面３を研削することが必要となる。そのため外周面３の研削が困難となる。
【０００７】
そこで、円弧溝４から外側（内輪１の径方向外側）にはみ出ないような軸状の爪をもつチャックで内輪１（円弧溝４の部分）を掴むことも考えられているが、溝の浅いタイプの内輪１ではその分、チャックの爪も細くなるため、このようなチャックを使って内輪１を位置決めするにも強度との関係で自ずと限界がある。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、等速自在継手の内輪等、外周面に溝を有するワークをその溝を基準として外周面を加工する場合に、当該ワークを確実、かつ適切に位置決めした状態で支持できるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願の出願人は、次のような工作物の支持装置を発明した。すなわち、軸方向に延びる複数の溝が周方向に並べて形成された工作物を前記軸方向両側から挟持した状態で回転可能に挟持する装置であって、工作物の前記軸方向一端が突き当てられる当接部材を末端部分に備え、回転駆動される主軸と、この主軸と略同軸回りに回転可能に構成され、かつ前記当接部材に突き当てられた工作物に対して前記主軸の反対側から当接することにより前記主軸と協働して工作物を挟持する挟持用部材と、工作物を挟持するための挟持位置と当該工作物を開放するための退避位置との間で前記主軸と挟持用部材とを相対的に軸方向に移動させる第１駆動手段と、前記主軸とは別に設けられるとともに工作物の溝と係合可能な係合部をもち、この係合部が前記主軸および挟持用部材により挟持された工作物の溝に係合することにより前記溝の位置を基準として工作物を主軸中心に対して位置決めする位置決め部材と、前記主軸および挟持用部材により挟持された工作物の溝に前記係合部が係合する作動位置とこの作動位置から前記係合部が軸方向に退避した退避位置との間で前記位置決め部材を前記主軸及び挟持用部材に対して相対的に移動させる第２駆動手段と、前記主軸に設けられるとともに当該主軸の中心に対して基準となる内周面を有し、かつ前記当接部材に突き当てられた工作物の外側に配置される基準部材と、前記主軸および挟持用部材により挟持された工作物の外側に配置される作動位置とこの作動位置から軸方向に退避した退避位置との間で、前記基準部材を前記主軸に対して相対的に移動させる第３駆動手段と、上記各駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備え、前記主軸又は上記挟持用部材は、工作物を前記軸方向に弾性的に挟持し得るように構成され、前記位置決め部材は、前記基準部材が作動位置に配置された状態で前記作動位置に配置されると、前記基準部材の前記内周面と工作物との間に割り込んで前記工作物を主軸中心に対して位置決めするように構成されており、前記第１駆動手段は、前記挟持位置として、工作物の位置補正が可能な弾発力で工作物を挟持する仮挟持位置と、この仮挟持位置の弾発力よりも大きい力で工作物を挟持する本挟持位置とに前記主軸および挟持用部材を相対的に移動させ得るように構成されており、前記駆動制御手段は、前記工作物の支持の際に、第１駆動手段を作動させて前記挟持用部材を退避位置から仮挟持位置に移動させるとともに、この第１駆動手段の作動と同時又はそれより遅いタイミングで第３駆動手段を作動させて基準部材を退避位置から作動位置に相対的に移動させ、この状態で、第２駆動手段を作動させて位置決め部材を退避位置から作動位置に移動させ、次いで第１駆動手段を作動させて挟持用部材を前記仮挟持位置から本挟持位置に移動させた後、第２駆動手段および第３駆動手段を作動させて基準部材および位置決め部材を前記作動位置から退避位置に移動させるように構成されているものである。
【００１０】
この装置によれば、挟持用部材を相対的に挟持位置に移動させて主軸（当接部材）と挟持用部材とにより工作物をその両側から挟持し、この状態で位置決め部材を作動位置に移動させることにより、工作物をその溝を基準として主軸中心に位置決めすることができる。そして、この状態で位置決め部材を退避位置に移動させ、主軸を回転駆動することによりその位置決め状態を保った状態で工作物を回転駆動することができる。従って、この駆動状態で工作物の外周面を加工することにより、工作物の各溝を基準として工作物の外周面を加工することができることとなる。この装置によると、工作物をその軸方向両側から挟持した状態で支持するので、チャック等により溝を介して工作物をその外側から掴む支持構造のように溝深さが問題となることがなく、上記のような工作物をその溝を基準として良好に回転可能に支持することができる。
【００１２】
また、基準部材の内周面を基準として工作物を主軸中心に対して位置決めすることとなるため、位置決め部材側の精度負担を軽減することができる。従って、主軸とは別に位置決め部材を設けながらも、工作物をその溝基準で良好に主軸中心に位置決めすることができる。また、仮挟持位置において工作物の位置決めを行うことにより工作物の位置決めを円滑に行うことが可能となる一方で、置決め後は、本挟持位置に切換作動させることにより、工作部をより強固に挟持することが可能となり、位置決め状態を良好に保った状態で工作物を加工することができる。
【００１３】
この構成において、前記基準部材の内周面は、主軸の基端側から先端側に向って先広がりのテーパ状に形成されているのが、より好ましい。この構成によれば、基準部材と工作物との間にスムーズに位置決め部材を割り込ませることができるため、工作物の位置決めのための動作をスムーズに行わせることが可能となる。
【００１４】
なお、例えば工作物が、その溝方向に貫通する貫通孔を有するものである場合には、前記当接部材又は挟持用部材に、工作物の前記貫通孔に挿入可能な軸方向に延びるピン部材が設けられているのが、より好ましい。この構成によれば、挟持用部材が相対的に挟持位置に移動して工作物を挾むまでのあいだ、工作物をピン部材に挿入した状態で主軸又は挟持用部材に仮置き（保持）しておくことができるため、作業性が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
図１〜図４は、本発明に係る工作物の支持装置が適用される工作機械を示しており、当実施形態では、従来技術において説明した等速自在継手の構成部品である内輪の外周面研削を行う研削装置に上記支持装置を適用した例について説明する。なお、内輪の構成は従来技術と同一であるため、以下の説明では、従来技術で使用した符号と同一符号を付してその具体的な説明は省略することにする。
【００２０】
図１に示すように研削装置の基台１０上には、支持装置を構成する主軸１１と固定装置１２とが設けられ、これらが主軸１１の方向に対向して配置されている。また、主軸１１の先端部上方には、砥石車１３が昇降可能に配置されている。
【００２１】
主軸１１は、後述する駆動装置３０により回転駆動される軸で、図４に示すように主軸本体１１ａを有している。この主軸本体１１ａの先端には、略円筒状のベース部材１５が固定されている。そして、このベース部材１５の先端中心部分に工作物をセットするための略円柱状のバッキング部材（当接部材）２０が配設されるとともに、このバッキング部材２０とベース部材１５の間のスペースに環状の可動プレート１７が配設されている。
【００２２】
バッキング部材２０は、ベース部材１５の内周面に形成されたフランジ１６にスペーサ１９を介して固定されている。バッキング部材２０の先端には、主軸１１に対して内輪１を軸方向に位置決めするための基準として主軸１１の方向（以下、軸方向という）と直交する当接面２１が形成されている。当接面２１の中心には、軸方向に延びるピン２２が設けられている。つまり、内輪１をこのピン２２に通すことにより主軸１１の先端に内輪１を仮置き（保持）できるように構成されている。なお、ピン２２は、内輪１に対して遊挿される程度の外径寸法とされ、かつその軸方向長さは内輪１の幅（図１０（ｂ）の左右方向の寸法）よりも若干短く設定されている。
【００２３】
可動プレート１７は、ベアリング２６を介して前記フランジ１６に支持された軸方向に延びる複数本のシャフト２７の末端に固定されており、このシャフト２７の移動に伴い主軸１１に対して相対的に軸方向へ移動し得るように構成されている。
【００２４】
可動プレート１７の前端面（図４では右側端面）には、前記バッキング部材２０を囲む基準リング１８（基準部材）が固定されている。この基準リング１８には、同図に示すように、その前端部に、主軸１１の後端側から先端側に向って先広がりのテーパ状の内周面１８ａが形成されている。この内周面１８ａは、主軸１１の中心（回転中心）に対して高い同心度で設けられており、主軸１１に対して内輪１を位置決めする上での基準面を形成している。
【００２５】
一方、主軸本体１１ａの中心には、この主軸本体１１ａと一体に回転する内側軸２４が配置されている。この内側軸２４は、主軸本体１１ａに対して相対的に軸方向に移動可能とされており、その先端が連結部材２５を介して各シャフト２７の端部（可動プレート１７側と反対側の端部）に連結されている。すなわち、内側軸２４の作動に伴い連結部材２５、シャフト２７及び可動プレート１７を介して前記基準リング１８を軸方向に移動させるように構成されている。具体的には、バッキング部材２０の当接面２１よりも後方に基準リング１８が引き込まれる退避位置（図４の実線に示す位置）と、この位置から前進してバッキング部材２０の前記ピン２２の外側に基準リング１８が配置される作動位置（図４の二点鎖線に示す位置）とに亘って基準リング１８を進退させるように構成されている。すなわち、この実施形態では、内側軸２４、連結部材２５、シャフト２７および後述する内側軸２４用の油圧シリンダ等により本発明の第３駆動手段が構成されている。
【００２６】
上記のように内側軸２４を進退駆動する装置としては種々の機構を用いたものが知られているが、当実施形態では、次のような駆動装置が適用されている。
【００２７】
図４は、その駆動装置３０を示す断面図である。この図に示す駆動装置３０は、ベース一体型のケーシング３０ａを有しており、このケーシング３０ａを介して前記基台１０上に固定されている。
【００２８】
このケーシング３０ａには、ベアリング３１ａ，３１ｂを介して主軸本体１１ａが回転可能に支持されており、この主軸本体１１ａに対して前記内側軸２４が軸方向への相対的な移動が可能で、かつ回転方向への相対的な回転が阻止された状態で挿入されている。具体的には、内側軸２４の外周面に形成されたキー溝２４ｂに主軸本体１１ａに螺合挿入されたピン４６が挿入されることにより、主軸本体１１ａに対して内側軸２４が回り止めされる一方で、キー溝２４ｂの範囲内で主軸本体１１ａに対して内側軸２４が軸方向へ相対的に移動し得るように構成されている。
【００２９】
主軸本体１１ａの後端には、外周にプーリ３４が一体形成された動力伝達部材３３が固定され、さらにこの動力伝達部材３３の後端に回転継手３６が固定されている。そして、前記内側軸２４がこれら動力伝達部材３３および回転継手３６を貫通している。なお、プーリ３４には図外のモータとの間に伝動ベルトが掛け渡されている。
【００３０】
動力伝達部材３３の内部には油圧シリンダを構成するためのシリンダ形成部材３５が一体に組込まれており内側軸２４の途中部分に形成されたピストン部２４ａがこのシリンダ形成部材３５内に嵌挿されている。これによりシリンダ形成部材３５およびピストン部２４ａにより内側軸２４を軸方向に進退駆動する油圧シリンダが構成されている。
【００３１】
前記回転継手３６の外側には油圧供給リング３７が相対回転可能な状態で外嵌装着され、この油圧供給リング３７が回り止め３７ａを介して前記基台１０に対して固定されている。油圧供給リング３７の内周面には、二つの周溝４２，４３が軸方向に並設されるとともに、周溝４２，４３に連通する油圧給排用のポート４４，４５が設けられている。そして、一方側の周溝４２が動力伝達部材３３及び回転継手３６に形成された油路４０を通じてシリンダ形成部材３５の第１油圧室３５ａ（ピストン部２４ａよりも前方の油圧室）に連通される一方で、他方側の周溝４３が回転継手３６に形成された油路４１を通じてシリンダ形成部材３５の第２油圧室３５ｂ（ピストン部２４ａよりも後方の油圧室）に連通されている。
【００３２】
この構成により、一方側のポート４４から油路４０を通じて第１油圧室３５ａに圧油を供給する一方で、油路４１およびポート４５を通じて第２油圧室３５ｂから圧油を排出すると、内側軸２４が後退し（図４に示す状態；以下、内側軸２４の後退駆動状態という）、逆に、他方側のポート４５から油路４１を通じて第２油圧室３５ｂに圧油を供給する一方で、油路４０およびポート４４を通じて第１油圧室３５ａから圧油を排出すると、内側軸２４が前進（図４の状態から右側に移動した状態；以下、内側軸２４の前進駆動状態という）するようになっている。
【００３３】
そして、前記主軸本体１１ａの前端面にベース部材１５の後端が固定されている。
【００３４】
この構成により、前記プーリ３４に掛け渡された伝動ベルトを介して動力伝達部材３３に回転駆動力が伝達されると、この回転駆動力が主軸本体１１ａを介して内側軸２４に伝達される。その結果、主軸本体１１ａと内側軸２４とが一体的に回転するようになっている。そしてその一方で、上述したように油圧シリンダに対する圧油の給排が行われることにより内側軸２４が進退駆動されるようになっている。
【００３５】
一方、固定装置１２は、図１〜図３に示すようにベース５０を有し、このベース５０を介して前記基台１０上に固定されている。
【００３６】
このベース５０上には軸方向に移動可能なスライダ５５が設けられている。このスライダ５５は、ベース５０上に固定台５１ａ、および５１ｂを介して支持された上下一対のシャフト５２にベアリング５２ａを介して装着されおり、これにより軸方向に移動可能に支持されている。スライダ５５の側方（図２では下側）には、固定ブロック５７が固定されており、ベース５０に立設された固定台５３に取付けられた油圧シリンダ５４のロッド５４ａ先端がこの固定ブロック５７に連結されている。この構成により、油圧シリンダ５４が作動するとスライダ５５がシャフト５２に沿って軸方向に進退するようになっている。
【００３７】
スライダ５５には、主軸１１の前記バッキング部材２０と協働して内輪１を挟持する軸状のワークプッシャ６１が、該スライダ５５の前端面（図１では左側面）から前方に突出した状態で設けられている。
【００３８】
ワークプッシャ６１は、前側の当接部材６２とその後側の受け軸６３とから構成されており、前記受け軸６３が、前記スライダ５５にベアリング５９を介して回転可能に支持された支持軸６０の凹部６０ａに挿入されることによりスライダ５５に支持されるとともに、前記主軸１１の回転中心と略同軸上に配置されている。
【００３９】
ワークプッシャ６１の受け軸６３は、支持軸６０に対して軸方向への相対的な移動が可能で、かつ回転方向への相対的な回転が阻止された状態で挿入されている。具体的には、図６に示すように、受け軸６３の外周面に形成された軸方向のキー溝６３ｃに支持軸６０に螺合挿入されたピン６９が挿入されており、これにより支持軸６０に対して受け軸６３が回り止めされる一方で、キー溝６３ｃの範囲内で支持軸６０に対して受け軸６３が相対的に軸方向に移動し得るようになっている。また、支持軸６０の前記凹部６０ａには、その奥端部と前記受け軸６３との間にスプリング７０が介装されており、このスプリング７０の弾発力により受け軸６３が前方に押圧されている。この構成により、ワークプッシャ６１は、スライダ５５に対して相対的に回転可能で、かつスライダ５５に対して弾性的に前後方向に変位可能な状態で支持されている。
【００４０】
ワークプッシャ６１の当接部材６２と受け軸６３との連結構造は次のような構造となっている。まず、当接部材６２には、円錐状の玉受部６４ａを末端に備えた結合部材６４がその後端部に螺合装着され、この結合部材６４に対して該部材６４を外側から覆うホルダー６５が装着されるとともに、このホルダー６５と結合部材６４とに亘って軸方向と直交する方向に固定ピン６６が貫通装着されている。一方、受け軸６３の前端には当接部材６２と同様の玉受部６３ａが形成されている。そして、図６に示すように、当接部材６２の玉受部６４ａと受け軸６３の玉受部６３ａとが球６７（剛球）を挟んで互いに突き合わされた状態で受け軸６３の先端がホルダー６５内に挿入され、この状態で受け軸６３の周面に形成された凹部６３ｂにホルダー６５に螺合挿入されたピン６８（とがり先をもつボルト）が挿入されることにより、当接部材６２と受け軸６３とがホルダー６５を介して連結されている。この構成において、受け軸６３とホルダー６５との間、および結合部材６４のピン孔内周面と固定ピン６６との間には隙間が形成されており、これによって図６中に矢印で示すように、受け軸６３に対して当接部材６２が僅かに揺動し得るように構成されている。つまり、当接部材６２と受け軸６３とは自在軸継手に相当する構造で連結されている。
【００４１】
なお、前記受け軸６３の先端部分はそれより後側の部分より大径に形成されており、これにより受け軸６３の先端部に前記支持軸６０に対向する当り面６３ｄが形成されている。この当り面６３ｄは、前記スプリング７０の弾発力によりワークプッシャ６１が前方に押出された状態では支持軸６０の端面から離間しており、これにより当り面６３ｄと支持軸６０の端面との間に隙間Ｓ１を形成している。
【００４２】
スライダ５５の前方には、さらに可動プレート８０が設けられている。可動プレート８０の略中央には前後方向に貫通する開口部８１が形成されており、こ開口部８１に前記ワークプッシャ６１を貫通させた状態で可動プレート８０がスライダ５５の前方側に配置されている。
【００４３】
この可動プレート８０の前面（図１〜図３では左側面）であって前記開口部８１の周囲には、図３及び図５等に示すように、複数の位置決め用球体８２（係合部）が並べて配置されている。これらの位置決め用球体８２は、内輪１の円弧溝４の断面形状に対応する球面を備えた剛球からなり、それぞれ軸方向に延びる支持軸８３（軸状部材）の先端に固定され、この支持軸８３を介して可動プレート８０の前面に支持されている。これらの位置決め用球体８２は、工作物となる内輪１の溝数と同数設けられ、かつ円弧溝４と同じ間隔で配列されており、当実施形態では、８つの位置決め用球体８２が円周上に等間隔で配列されている。なお、当実施形態では、この位置決め用球体８２、支持軸８３及び可動プレート８０等により本発明の位置決め部材が構成されている。
【００４４】
可動プレート８０は、それぞれ前記スライダ５５にベアリング８４を介して支持された軸方向に延びる上下一対のシャフト８５の先端に固定されている。これらシャフト８５は、それぞれ後端が共通の連結プレート８６に固定されており、この連結プレート８６には、支持フレーム８７を介してスライダ５５に固定された油圧シリンダ８８のロッド８８ａが連結軸９０を介して連結されている。この構成により、油圧シリンダ８８が作動すると連結プレート８６、シャフト８５および可動プレート８０がスライダ５５に対して相対的に前後方向に移動し、この移動により可動プレート８０に支持された各位置決め用球体８２を軸方向に進退させるようにようになっている。つまり、当実施形態では、位置決め用球体８２、支持軸８３及び可動プレート８０等により本発明の位置決め部材が構成され、油圧シリンダ８８等により本発明の第２駆動手段が構成されている。
【００４５】
油圧シリンダ８８のロッド８８ａと連結プレート８６を繋ぐ連結軸９０は、図３に示すように、先端に細軸部９０ａを備えており、この細軸部９０ａが連結プレート８６に対してその後側から遊挿された状態でプレート前側から抜け止めされることにより連結プレート８６に連結されている。
【００４６】
細軸部９０ａの軸長は連結プレート８６の厚み（厚さ方向の寸法；図３では左右方向）よりも長く設定されており、その結果、連結プレート８６と連結軸９０とが一定ストロークだけ相対的に軸方向に移動し得るようになっている。また、連結軸９０にはスプリング９１が装着されており、このスプリング９１が連結軸後端に形成された鍔部９０ｂと連結プレート８６との間に介装されている。この構成により、連結プレート８６等に外力が作用しない状態では、スプリング９１の弾発力により連結プレート８６が連結軸９０に対して前方に押出され、細軸部９０ａの基端に形成される段状部と連結プレート８６との間に上記一定ストローク分の隙間Ｓ２が形成されるようになっている。
【００４７】
スライダ５５の側方には、さらにその変位を規制するストッパ７３が設けられている。このストッパ７３は、基台１０に後向きに固定される油圧シリンダ７４を有しており、この油圧シリンダ７４のロッド先端に固定される当り７４ａをスライダ５５側方に固定される規制ブロック７２の当り面７２ａに当接させてスライダ５５の軸方向の位置規制を行うように構成されている。
【００４８】
ストッパ７３は、油圧シリンダ７４の作動状態の切換え、すなわちロッド突出駆動状態とロッド引込駆動状態の切換えに応じて当り７４ａの位置を後方当り位置（図１の実線に示す位置）と前方位置（同二点鎖線に示す位置）の２カ所に切換え得るように構成されている。ここで、後方当り位置は、後に説明するように、内輪１にワークプッシャ６１が当接して内輪１を仮締めする位置（仮挟持位置）でスライダ５５を規制し、前方位置は、内輪１を本締めする位置（本挟持位置）までスライダ５５を前進させ得るように、具体的には、内輪１を本締めする位置までスライダ５５を前進させた時に、当り７４ａと当り面７２ａとの間に僅かな隙間を生じるように予め位置設定がなされている。すなわち、当実施形態では、ワークプッシャ６１及びスライダ５５等により本発明の挟持部材が構成され、油圧シリンダ５４等により本発明の第１駆動手段が構成されている。
【００４９】
なお、図１及び図２において、符号９３は、固定装置１２のカバー部材であって、固定装置１２は、主軸１１に対向する側が開放されている以外、その略全体がこのカバー部材９３により覆われている。
【００５０】
また、砥石車１３は、詳しく図示していないが、外周に内輪１の外周面３に対応した形状の砥石面を備えており、図外の昇降機構を介して内輪１の上方に昇降可能に支持されている。
【００５１】
ところで、上記研削装置には、図示を省略するが、マイクロコンピュータ等を構成要素とする制御装置（駆動制御手段）が設けられており、この研削装置を構成する上記の各装置、すなわち駆動装置３０、固定装置１２および砥石車１３の駆動装置等は全てこの制御装置に電気的に接続されており、この制御装置により統括的に制御されるようになっている。
【００５２】
以下、この制御装置による前記研削装置の制御内容および装置全体の作用について図８及び図９を参照しながら図７のフローチャートに従って説明する。
【００５３】
初期設定（図７のステップＳ１）
内輪１を主軸１１にセットする前の初期段階では、駆動装置３０内の油圧リンダを内側軸２４の後退駆動状態とすることにより基準リング１８を退避位置に待機させる。また、油圧シリンダ５４，８８を共にロッド引込駆動状態とすることによりスライダ５５を退避位置、すなわち主軸１１から最も離間した位置（図１に示す位置）に待機させるとともに、位置決め用球体８２をスライダ５５の前端面に最も接近した退避位置（図１に示す位置）に待機させる。また、ストッパ７３の油圧シリンダ７４をロッド突出駆動状態とすることにより当り７４ａを後方当り位置にセットする。なお、砥石車１３は、主軸上方の退避位置（図１の実線に示す位置）に待機させる。
【００５４】
ワークローディング（ステップＳ２）
図外の搬送装置により内輪１を主軸１１の前方に搬送し、図８（ａ）に示すように、バッキング部材２０のピン２２に内輪１を通した状態で主軸１１の先端に内輪１をセット（仮置き）する。この際、上記の通り、ピン２２はその外径が内輪１に対して遊挿可能な寸法設定となっているため、容易に内輪１をピン２２に通した状態でセットすることができる。
【００５５】
ワーク仮締め（ステップＳ３）
内輪１の搬入後、油圧シリンダ５４をロッド引込駆動状態からロッド突出駆動状態に切換えてスライダ５５を前進させる。すなわち、後方当り位置にセットされているストッパ７３（当り７４ａ）に規制ブロック７２が当接する位置までスライダ５５を前進させる（図３の二点鎖線に示す状態）。このようにスライダ５５を前進させると、図８（ｂ）に示すように、ワークプッシャ６１及び位置決め用球体８２等が一体に前進し、主軸１１にセットされている内輪１に対してワークプッシャ６１（当接部材６２）がその前方から当接するとともに、スプリング７０の弾発力に抗してワークプッシャ６１が適度に押し戻される。具体的には受け軸６３と支持軸６０との隙間Ｓ１（図６参照）が略半減する位置まで支持軸６０に対してワークプッシャ６１が押し戻される。この押し戻しによりスプリング７０の圧縮に応じた力で内輪１がバッキング部材２０とワークプッシャ６１とにより弾性的に挟持された仮締め状態とされる。
【００５６】
ワーク位置決め（ステップＳ４）
内輪１の仮締め完了後、駆動装置３０内の油圧シリンダを内側軸２４の前進駆動状態に切換え、図８（ｃ）に示すように、基準リング１８を作動位置に前進させる。また、固定装置１２において、油圧シリンダ８８をロッド引込駆動状態からロッド突出駆動状態に切換え、図９（ａ）に示すように、位置決め用球体８２を退避位置から前進させる。このように位置決め用球体８２を前進させると、同図に示すように、内輪１の各円弧溝４に対してその前方から各位置決め用球体８２が侵入し、この侵入に伴い内輪１の位置を径方向（主軸１１の径方向）に修正しながら最終的に各位置決め用球体８２が基準リング１８の内周面１８ａに当接する位置まで前進する。これにより位置決め用球体８２が基準リング１８と内輪１との間に割り込み、主軸中心に対する基準面である内周面１８ａに当接した状態で内輪１を押し動かすことにより内輪１の位置修正が行われ、その結果、内輪１が円弧溝４を基準として芯出しされることとなる（主軸中心に対する位置決めが行われる）。この芯出しは、上記の通りバッキング部材２０とワークプッシャ６１との間に内輪１が弾性的に挟持された状態で行われるため、位置決め用球体８２の前進に伴い内輪１は比較的容易に径方向に移動することとなり、その結果、内輪１の芯出し動作が適切、かつ円滑に行われることとなる。
【００５７】
なお、上記のように位置決め用球体８２が前進して基準リング１８に当接すると、スプリング９１の弾発力に抗して位置決め用球体８２、可動プレート８０、シャフト８５および連結プレート８６が一体的に適度に押し戻される。具体的には連結軸９０（細軸部９０ａの段状部）と連結プレート８６との隙間Ｓ２（図３参照）が略半減する位置まで押し戻される。つまり、この押し戻しによる弾発力により位置決め用球体８２が基準リング１８に押し付けられる結果、支持軸８３の座屈は防止しながらも基準リング１８に対して各位置決め用球体８２が隙間無く確実に当接することとなる。
【００５８】
ワーク本締め（ステップＳ５）
内輪１の芯出し完了後、ストッパ７３の油圧シリンダ７４をロッド突出駆動状態からロッド引込駆動状態に切換えて当り７４ａを前方位置に前進させる。このように当り７４ａを後方当り位置から前方位置に切換えると、スライダ５５の位置規制状態が解除されるため、スライダ５５は、規制ブロック７２が当り７４ａに当接する手前の位置まで再び前進することとなる。この際、ワークプッシャ６１は既に内輪１に当接しているため、スライダ５５は、スプリング７０を圧縮させながらワークプッシャ６１に対して相対的に前進し、最終的には、図９（ｂ）に示すようにワークプッシャ６１を構成する受け軸６３の当り面６３ｄと支持軸６０の端面とが突き当たった状態（すなわち当り面６３ｄと支持軸６０との隙間Ｓ１が「０」となる状態）まで前進する。これにより油圧シリンダ５４のシリンダ推力（仮締め時よりも大きい力）で内輪１がバッキング部材２０とワークプッシャ６１とにより強固に挟持された本締め状態とされる。
【００５９】
加工準備（ステップＳ６）
内輪１の本締め完了後、駆動装置３０内の油圧シリンダを内側軸２４の前進駆動状態から後退駆動状態に切換えて基準リング１８を退避位置に後退させる。また、固定装置１２において、油圧シリンダ８８をロッド突出駆動状態からロッド引込駆動状態に切換え、同図に示すように、位置決め用球体８２を退避位置に後退させる。これにより内輪１の周囲を開放した状態とする。
【００６０】
加工（ステップＳ７）
加工準備完了後、主軸１１を回転駆動させる。このように主軸１１を駆動すると、バッキング部材２０を介して内輪１に回転駆動力が伝達されて主軸１１が回転するとともに、内輪１に押付けられたワークプッシャ６１が内輪１の回転に連れ回りする。これにより主軸１１に対して芯出しされた状態で内輪１が回転駆動される。この際、ワークプッシャ６１を構成する当接部材６２が同受け軸６３に対して適度に揺動し得るように構成されている結果、内輪１の両端面の平行度が悪い状態であっても、ワークプッシャ６１は内輪１に均一な押付力を与えるとともに、内輪１に対して良好にワークプッシャ６１が連れ回りすることとなり、その結果、両側から確実に挟持された状態で内輪１が回転駆動されることとなる。
【００６１】
このように内輪１を回転駆動させる一方で、砥石車１３を回転駆動させ、図９（ｃ）に示すように、この砥石車１３を下降させて内輪１に接触させる。これにより該内輪１の外周面３を砥石車１３により研削加工する。
【００６２】
アンローディング（ステップＳ８）
研削加工後は、砥石車１３を退避位置に上昇させる一方で、固定装置１２において、油圧シリンダ５４をロッド突出駆動状態からロッド引込駆動状態に切換えてスライダ５５を退避位置に後退させる。そして、主軸先端にある内輪１を図外の搬送装置により取り外して回収する。これにより上記研削装置による一連の内輪１の研削作業が終了する。
【００６３】
以上説明したように、この研削装置によると内輪１の円弧溝４を基準としてその外周面３を良好に研削加工することができる。しかも、研削加工中は、軸方向両側から挟持した状態で内輪１を回転駆動するので、各円弧溝４を介して内輪１をその外側からチャック等により掴んで回転駆動する場合のように、砥石車とチャックとの干渉が問題となることもない。従って、円弧溝４を基準とする内輪１の外周面の研削加工を良好に実施することできる。
【００６４】
なお、上述した研削装置は、本発明に係る工作物の支持装置が適用された工作機械の一の実施形態であって、研削装置の具体的な構成は元より、支持装置の具体的な構成も本は発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、以下のような実施の形態を採用することもできる。
▲１▼ 実施形態では、内輪１を仮締めして芯出した後（図７のステップＳ３，Ｓ４）、本締め（ステップＳ５）してから研削加工を開始させているが、仮締め時の挟持力でも加工に充分耐え得る場合には、つまり研削抵抗を受けても内輪１がずれない場合には、本締め動作を省略することもできる。
▲２▼ バッキング部材２０（当接面２１）と内輪１（端面５）とが確実に密着した状態で内輪１の芯出しが行われ得るように、例えば、図７のステップＳ３において仮締め状態にセットしてから、一旦本締め状態に切換え、その後、再び仮締め状態に戻し、この状態で内輪１の芯出しを行ってから最終的な本締め状態に切換えるようにしてもよい。
▲３▼ 実施形態では、ワーク位置決め動作において、まず基準リング１８を退避位置から作動位置に前進させた後、位置決め用球体８２を退避位置から作動位置に前進させて内輪１の芯出しを行っているが、逆に、位置決め用球体８２を先に作動位置に前進させてから基準リング１８を作動位置に前進させるようにしてもよい。また、基準リング１８を作動位置に前進させる動作は、必ずしも内輪１を仮締めした後に行う必要はなく、例えば、サイクルタイムを短縮するために、内輪１の仮締め動作と並行して行わせてもよい。
▲４▼ 実施形態では、内輪１に当接してその芯出しを直接行う部材（位置決め部材）として位置決め用球体８２を設け、これを主軸１１とは別個に設けているが、例えば、このような位置決め部材は、主軸１１側に設けるようにしてもよい。例えば、主軸中心に対して精度も持った位置決め用球体を軸方向に進退可能な状態で主軸１１に搭載し、バッキング部材２０とワークプッシャ６１とにより内輪１を仮締めした状態で位置決め用球体を主軸内部の退避位置から前進させて内輪１の芯出しを行うように構成してもよい。この構成の場合には、位置決め用球体により直接内輪１を芯出しすることができるため、実施形態で用いられているような基準リング１８は不要となる。
▲５▼ 実施形態では、内輪１の円弧溝４の数と同じ数の位置決め用球体８２を設けているが、内輪１の位置決めが可能であればその数は必ずしも円弧溝４の数と同数である必要はなく、少なくともよい。また、内輪１の位置決めが可能であれば、位置決め部材（位置決め用球体８２等に相当）の形状は必ずしも円弧溝４の断面形状と同一である必要はない。
▲６▼ 実施形態では、基準リング１８、ワークプッシャ６１及び位置決め用球体８２を進退駆動する駆動手段として、いずれも油圧シリンダを駆動源とする機構を採用しているが、それ以外の構成、例えば電動機を駆動源とするねじ軸の回転に伴いワークプッシャ６１等を進退させる構成を採用することもできる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る工作物の支持装置では、主軸（当接部材）と挟持用部材とにより工作物を軸方向両側から挟持し、この状態で位置決め部材を相対的に作動位置に移動させて工作物の溝に係合させることにより、工作物をその溝を基準として主軸の中心に対して位置決めし、この状態で位置決め部材を退避位置に移動させて主軸を回転駆動することにより、その位置決め状態を保ったままで工作物を回転駆動できるようにしたので、この駆動状態で工作物の外周面を加工することによって工作物の外周面をその溝基準で加工することができるようになる。従って、チャック等により溝を介して工作物をその外側から掴む支持構造のように溝深さが問題となることがなく、例えば等速自在継手の構成部品である内輪の外周面加工等を良好に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る工作物の支持装置を示す側面図である。
【図２】同支持装置を示す平面図である。
【図３】同支持装置を示す断面図である。
【図４】主軸および主軸を駆動するための装置（駆動装置）を示す断面図である。
【図５】可動プレートの構成（位置決め用球体の配列）を示す図１のＡ矢視図である。
【図６】ワークプッシャの構成を示す要部断面図である。
【図７】研削装置における制御装置の制御内容を説明するフローチャートである。
【図８】前記制御装置の制御に基づく内輪（工作物）の加工動作を説明する図である（（ａ）は研削装置に内輪が搬入された状態、（ｂ）はスライダが前進して内輪が仮締めされた状態、（ｃ）は基準リングが作動位置に前進した状態をそれぞれ示している）。
【図９】前記制御装置の制御に基づく内輪（工作物）の加工動作を説明する図である（（ａ）は位置決め用球体が前進して内輪の芯出しが行われた状態、（ｂ）は内輪が本締めされた状態、（ｃ）は砥石車による加工が開始される状態をそれぞれ示している）。
【図１０】等速自在継手の構成部品である内輪を示す概略図である（（ａ）は内輪を示す平面図、（ｂ）は同断面図である）。
【符号の説明】
１内輪
３外周面
４円弧溝
１１主軸
１２固定装置
１３砥石車
１８基準リング（基準部材）
２０バッキング部材（当接部材）
２２ピン（ピン部材）
５４，８８油圧シリンダ
５５スライダ
６１ワークプッシャ（挟持用部材）
８２位置決め用球体（係合部；位置決め部材）

Claims

軸方向に延びる複数の溝が周方向に並べて形成された工作物を前記軸方向両側から挟持した状態で回転可能に挟持する装置であって、
工作物の前記軸方向一端が突き当てられる当接部材を末端部分に備え、回転駆動される主軸と、この主軸と略同軸回りに回転可能に構成され、かつ前記当接部材に突き当てられた工作物に対して前記主軸の反対側から当接することにより前記主軸と協働して工作物を挟持する挟持用部材と、
工作物を挟持するための挟持位置と当該工作物を開放するための退避位置との間で前記主軸と挟持用部材とを相対的に軸方向に移動させる第１駆動手段と、
前記主軸とは別に設けられるとともに工作物の溝と係合可能な係合部をもち、この係合部が前記主軸および挟持用部材により挟持された工作物の溝に係合することにより前記溝の位置を基準として工作物を主軸中心に対して位置決めする位置決め部材と、
前記主軸および挟持用部材により挟持された工作物の溝に前記係合部が係合する作動位置とこの作動位置から前記係合部が軸方向に退避した退避位置との間で前記位置決め部材を前記主軸及び挟持用部材に対して相対的に移動させる第２駆動手段と、
前記主軸に設けられるとともに当該主軸の中心に対して基準となる内周面を有し、かつ前記当接部材に突き当てられた工作物の外側に配置される基準部材と、
前記主軸および挟持用部材により挟持された工作物の外側に配置される作動位置とこの作動位置から軸方向に退避した退避位置との間で、前記基準部材を前記主軸に対して相対的に移動させる第３駆動手段と、
上記各駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備え、
前記主軸又は上記挟持用部材は、工作物を前記軸方向に弾性的に挟持し得るように構成され、
前記位置決め部材は、前記基準部材が作動位置に配置された状態で前記作動位置に配置されると、前記基準部材の前記内周面と工作物との間に割り込んで前記工作物を主軸中心に対して位置決めするように構成され、
前記第１駆動手段は、前記挟持位置として、工作物の位置補正が可能な弾発力で工作物を挟持する仮挟持位置と、この仮挟持位置の弾発力よりも大きい力で工作物を挟持する本挟持位置とに前記主軸および挟持用部材を相対的に移動させ得るように構成されており、
前記駆動制御手段は、前記工作物の支持の際に、第１駆動手段を作動させて前記挟持用部材を退避位置から仮挟持位置に移動させるとともに、この第１駆動手段の作動と同時又はそれより遅いタイミングで第３駆動手段を作動させて基準部材を退避位置から作動位置に相対的に移動させ、この状態で、第２駆動手段を作動させて位置決め部材を退避位置から作動位置に移動させ、次いで第１駆動手段を作動させて挟持用部材を前記仮挟持位置から本挟持位置に移動させた後、第２駆動手段および第３駆動手段を作動させて基準部材および位置決め部材を前記作動位置から退避位置に移動させることを特徴とする工作物の支持装置。
請求項１に記載の工作物の支持装置において、
前記位置決め部材は、軸方向に延びる軸状部材の先端に前記係合部を備えた構成を有していることを特徴とする工作物の支持装置。
請求項１又は２に記載の工作物の支持装置において、
前記基準部材の内周面は、前記主軸の基端側から先端側に向って先広がりのテーパ状に形成されていることを特徴とする工作物の支持装置。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の工作物の支持装置において、
前記工作物はその溝方向に貫通する貫通孔を有するものであって、前記当接部材又は挟持用部材には、工作物の前記貫通孔に挿入可能な軸方向に延びるピン部材が設けられていることを特徴とする工作物の支持装置。