JP4705729B2 - 旋盤におけるワークの掴み換え装置及び当該掴み換え装置を備えた２主軸対向旋盤 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、旋盤におけるワークの掴み換え装置及び当該掴み換え装置を備えた２主軸対向旋盤に関するもので、ワークの外周を把持して行う端面加工や孔加工と、ワークの外周加工とを同一機械上で行うために、ワークの外周部と中心部とを掴み換える装置及びそのような掴み換え装置を装着した２主軸対向旋盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すような形状のワーク、即ち外周が段付きスパイラル状で、中心孔１及びその周囲の小孔２を備え、かつ中心孔１と小孔２とはその両端面が面取りされているような形状のワークを加工する場合、従来の２主軸対向旋盤では次のような工程で加工を行う。
【０００３】
まず、完成品より第１チャックでの把持代分だけ厚い素材を用い、第１チャックでワークの外周の余裕厚さ部分を把持して、刃物台に把持した主軸軸線方向のエンドミルでチャック把持部分を除いた外周部の加工を行い、中心孔１及び小孔２を加工し、更にそれらの反チャック側の端部を面取りする。次にワークを第２チャックに受け渡す。このとき第２チャックは、ワークの加工済みの外周部を把持する。そして、第１チャックで把持されていた余裕厚さ部分を削り落とし、中心孔１及び小孔２の反第２チャック側の端部の面取りを行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記工程の加工では次のような問題が生ずる。第１の問題は、ワークの外周の仕上げ面が第２チャックで把持されるため、外周面に掴み跡が残る危険がある。図４に示すようなワークの外周の段付きスパイラル形状は、カムやラチェットなどの形状として用いられることもあるため、外周仕上げ面をチャックで把持したくない場合もある。第２は第１主軸側と第２主軸側とでの加工時間のバランスの問題である。２主軸対向旋盤でワークを加工する場合には、第１主軸側での加工時間と第２主軸側の加工時間とが略等しくなるようにするのが好ましい。このようにすることによって、第１主軸又は第２主軸側での待ち時間をなくし、加工能率を高めることができる。しかし、従来の２主軸対向旋盤では、ワークの把持位置が固定されているため、第１主軸側と第２主軸側とでワークの加工領域を自由に選択することができず、そのために第１主軸側と第２主軸側とで加工時間のアンバランスが生ずることが多かった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、１個のチャックでワークの外周部と中心部とでのワークの把持を切換えることが可能なワーク把持装置を提供し、ワークの外周部分の加工と外周以外の部分の加工とを同一の主軸でワークを保持して加工可能にすることを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のワークの掴み換え装置は、ワークの外周を把持するチャック爪４と、チャックの中心を通って主軸軸線上を進退する先端にフック１１を備えたプルロッド８と、ワークの反チャック側の主軸軸線上のホルダ１３に保持された非円形孔１６を有する挟持部材１５とを備えている。前記フックと非円形孔とは、フック１１と非円形孔１６との相対角度が所定の角度において通過可能でかつ異なる相対角度においては通過不能な形状を備えている。
【０００７】
この発明のワークの掴み換え装置は、加工するワークの反チャック側の主軸軸線上で挟持部材１５を保持するホルダ１３を備えている。このホルダ１３は、主軸側に向けて、挟持部材１５を回動不能にかつ主軸軸線方向に離脱可能に保持する収納部１４を備えている。
【０００８】
この発明の掴み換え装置は、フック１１が非円形孔１６を通過可能な角度でプルロッド８をそのフック１１がチャック爪４で把持されたワークの中心孔１及び挟持部材の非円形孔１６を通過するまで進出させ、次に主軸をフック１１がと非円形孔１６を通過不能な角度に回動し、プルロッド８を縮退させてホルダ１３から離脱した挟持部材１６でワークを軸方向に挟持し、その後チャック爪４を開いてワークを掴み換えるというものである。
【０００９】
好ましくは、上記掴み換え装置において、チャックの中心部にワークのチャック側端面と当接させるストッパ６を設け、このストッパに主軸軸線回りのワークの回動を阻止する回り止め突起７を設ける。また他の好ましい構造は、ホルダ１３を旋盤のタレット刃物台に装着した構造である。
【００１０】
また、この発明の２主軸対向旋盤は、加工領域を挟んで同一軸線上で対向する第１主軸と第２主軸とを備え、その第１主軸にはワークの外周を把持するチャックが装着され、第２主軸に上記のこの発明の掴み換え装置が装着されているというものである。
【００１１】
ストッパに設ける回り止め突起７は、ワークＷの中心孔が例えば六角形であれば、その六角形孔に嵌まり込む突起であればよい。従って、外周把持で行う孔加工は、中心孔のみの加工であってもこの発明の方法が採用できる。挟持部材の非円形孔は、長円（小判形）の他、三角形孔や歯車状の孔、偏心円形孔でもよい。挟持部材は、旋盤の例えば上方から進退するアームによって主軸軸線上に差込まれるようなものであってもよい。しかし、挟持部材のホルダを旋盤のタレットに装着する構造が、機構、制御及び経済性の点で優れている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図４に示したワークの加工を例にして、この発明の実施形態を説明する。図１ないし３は、２主軸対向旋盤の第２主軸側に装着された、この発明の掴み換え装置を示した図である。第２チャック３は、ワークの外周を把持するチャック爪４を３個備えている。このチャック爪４は、ワークの形状に合せた把持面を備えた生爪であり、通常のチャックよりチャック爪の開閉ストロークを大きくしてある。このチャックの中心部分には、主軸直角方向の受面５を備えたストッパ６が固定されており、このストッパにはワークの小孔２に嵌合する回り止め突起７が設けられている。また、このストッパの受面の中心には、プルロッド８が出没する貫通孔９が設けられている。
【００１３】
第２主軸１０は中空孔で、その反チャック側端部に油圧シリンダを備えている。この油圧シリンダは、チャック爪４を開閉するチャックシリンダとは別に設けられており、この油圧シリンダのロッドに連結されたプルロッド８が第２主軸を通って延び、その先端はストッパ６の貫通孔９を通って出没可能である。プルロッド８の先端には、主軸方向に見た形状が小判形のフック１１が設けられている。このフック１１はワークの中心孔１を通過可能な大きさである。
【００１４】
第２主軸と協動してワークを加工する第２タレット１２の工具取付ステーションの１箇所にホルダ１３が装着されている（図３参照）。このホルダ１３は、第２主軸側を向いて加工する短円筒形の収納部１４を備えており、この収納部に円板状の挟持部材１５が収容されている。挟持部材１５は、その中心にフック１１が通過可能な小判形の貫通孔１６を備えている。更に挟持部材１５は、中心を外れた位置にある主軸方向の位置決め孔１７と、外周面にある円周方向の係止溝１８とを備えている（図２参照）。一方、ホルダの収納部１４の底部には、位置決め孔１７に嵌合する位置決めピン１９と、係止溝１８に係合するボールプランジャ２０が設けられている。ボールプランジャ２０は、係止ボールをコイルばねの付勢力で係止溝１８内に付勢する係止装置で、収納部１４に収容された挟持部材１５は、その係止溝１８にボールプランジャ２０のボールが係入され、かつ位置決め孔１７に位置決めピン１９が嵌合した状態で保持されている。収納部１４内での挟持部材１５の回動は、位置決めピン１９で阻止され、かつ主軸方向への移動は、ボールプランジャ２０で係止されているが、ボールプランジャの係止力より大きな力を軸方向に作用させると、挟持部材１５は収納部１４から離脱する。
【００１５】
次に図１ないし５を参照して、図４に示したワークの加工手順を説明する。ワークＷの素材は、ワークの仕上げ厚さより厚いものを用い、その余裕厚さ部分を第１主軸側の第１チャック２１のチャック爪２２で把持して、ワーク端面２３の面加工と外周２４の粗加工と中心孔１及び小孔２の加工と、これらの孔の反第１チャック側端部の面取り加工とを行う。第１チャック側で上記加工が終了したら、ストッパ６の回り止め突起７がワークの小孔２に一致するように、第１、第２主軸の位相を合わせて第２主軸１０を第１主軸側へ接近させて、第２チャックのチャック爪４でワーク外周の粗加工された部分を把持し、次いで第１チャックを開いて第２チャックを後退させることにより、ワークを第２主軸側に受け渡す。ワークＷはその小孔２にストッパ６の回り止め突起７が嵌挿され、ワーク端面２３がストッパ６の受面５に当接する状態になる。
【００１６】
第２主軸側では、チャック爪４でワークの外周を把持した状態で、ワークの余剰部分（第１チャックでワークを把持するために設けた部分）を切除して、その切除端面を仕上げ加工し、更に中心孔１及び小孔２の反第２チャック側の端部の面取り加工を行う。以上の加工が終了したら、第２タレットのホルダ１３を割り出して（図３参照）、ワークに近接した主軸軸線上に位置させる。このとき第２主軸は、その軸心に設けられているプルロッド先端のフック１１の小判形と、ホルダ１３に保持されている挟持部材１５の中心の貫通孔の小判形とが一致する角度で停止している。この状態でプルロッド８を進出させることにより、プルロッド先端のフック１１は、ワークの中心孔１及び挟持部材１５の貫通孔１６を通過して、ホルダの収納部１４の奥に達する。次に第２主軸１０を９０度回動させる。この回動により、プルロッド先端のフック１１の小判形と挟持部材の貫通孔の小判形とは、直交する方向となるので、その後プルロッド８を縮退させることにより、挟持部材１５はホルダ１３から離脱して、ワークＷの端面に押付けられ、ストッパ６との間でワークを軸方向に挟持する。そこでタレットを退避させた後、チャック爪４を開き、タレットに装着した主軸軸線方向のエンドミル２５でワークの外周の仕上げ加工を行う。このとき、エンドミル２５は、ワークＷの外周とチャック爪４との間の空間に挿入される。この外周加工時にワークの小孔２に嵌合するストッパの回り止め突起７がワークの加工反力を受け止める作用をなしている。ワークの加工反力が小さいときは、挟持部材１５とストッパの受面５との間でのワークの挟持力のみで加工反力を受けることも可能であるが、このような回り止め突起を設けておくのが、より確実である。なお、ワークを挟持部材とストッパの受面５で挟持するので、薄いワークの場合でも外形加工時のびびりを押え、精度が向上する。
【００１７】
ワークの外周加工が終了したら、第２タレットの装着したホルダ１３を割り出して、ワークに近接した主軸軸線上に進出させ、第２主軸を挟持部材の位置決め孔１７とホルダの収納部に設けた位置決め突起１９とが一致する角度に、第２主軸を割り出した状態でタレット１２を主軸方向に移動してワークに接近させ、挟持部材の係止溝１８とホルダのボールプランジャ２０を一致させる。この状態でボールプランジャのボールが係止溝１８に係止されるから、プルロッド８を進出し、第２主軸を９０度回動してプルロッド８を縮退させることにより、プルロッド先端のフック１１は、挟持部材１５の貫通孔１６及びワークの中心孔１を通過してストッパ６内に収容され、挟持部材１５はホルダ１３で保持される。そこでホルダ１３を主軸軸線方向に退出させると、ワークＷは把持を解かれて加工領域から排出される。必要があれば、中心部でのワークの挟持を開放する前に、チャック爪４を軽く閉じてワークの外周を把持し、ワークをアンローダに受け渡して排出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワークの掴み換え装置を示す断面図
【図２】挟持部材の斜視図
【図３】挟持部材のホルダを示す断面図
【図４】ワークの一例を示す斜視図
【図５】第１主軸でのワーク把持状態を示す側面図
【符号の説明】
１ 中心孔
４ チャック爪
６ ストッパ
７ 回り止め突起
８ プルロッド
11 フック
13 ホルダ
15 挟持部材
16 小判形の貫通孔

Claims (4)

1. 旋盤の主軸に装着される掴み換え装置であって、ワークの外周を把持するチャック爪(4)と、チャックの中心を通って主軸軸線上を進退する先端にフック(11)を備えたプルロッド(8)と、ワークの反チャック側の主軸軸線上で収納部(14)を主軸側に向けたホルダ(13)と、当該ホルダに主軸軸線回りの回動を不能にかつ当該軸線方向に離脱可能に保持された非円形孔(16)を有する挟持部材(15)とを備え、前記フックと前記非円形孔とは、フックと非円形孔との相対角度が所定の角度において通過可能でかつ異なる相対角度においては通過不能な形状を備え、
   前記通過可能な角度で前記プルロッドをそのフックが前記チャック爪で把持されたワークの中心孔及び前記挟持部材の非円形孔を通過するまで進出させ、次に前記主軸を前記通過不能な角度に回動し、前記プルロッドを縮退させて前記ホルダから離脱した挟持部材でワークを軸方向に挟持し、その後前記チャック爪を開いてワークを掴み換えることを特徴とする、
   旋盤におけるワークの掴み換え装置。
2. チャックの中心部にワークのチャック側端面と当接させるストッパ(6)を備え、このストッパ(6)は主軸軸線回りのワークの回動を阻止する回り止め突起(7)を備えている、請求項１記載の掴み換え装置。
3. 前記ホルダ(13)が旋盤のタレット刃物台に装着されることを特徴とする、請求項１又は２記載のワークの掴み換え装置。
4. 加工領域を挟んで同一軸線上で対向する第１主軸と第２主軸とを備えた２主軸対向旋盤において、第１主軸にはワークの外周を把持するチャックが装着され、第２主軸に請求項１、２又は３記載の掴み換え装置が装着されている、２主軸対向旋盤。

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