JPH0653325B2 - 心押装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、旋盤等の各種工作機械において主としてワ
ークのセンタリングを行なうための心押装置に係り、特
に、心押軸の軸心ずれを確実に抑えるようにした心押装
置の改良に関する。

［従来の技術］ 従来の心押装置としては第５図及び第６図に示すような
ものがある。これは、作業ベット１上に心押台２を固定
設置し、この心押台２にはワークＷの回転軸心ｌに沿っ
て延びる外筒３を設け、この外筒３内に心押軸４を適宜
数のブッシュ５を介して摺動自在に装着すると共に、こ
の心押軸４の先端凹部６にはセンタリング部材７を装着
し、上記心押軸４おアクチュエータ８によって進退させ
るようにしたものである。この場合において、上記心押
軸４の一部には削りキー９が装着されると共に、上記滑
りキー９に対向した外筒３の内面には上記滑りキー９が
摺動自在に係合する一条のキー溝10が凹設されており、
両者の係合に基づいて心押軸４の回り止めが行なわれて
いる。尚、第５図中、符号11はワークＷを回転可能に保
持するチャックである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の心押装置にあっては、
上記心押軸４を進退させる上でブッシュ５と心押軸４と
の間に微小なクリアランスを確保すことが必要になり、
しかも、心押軸４の回り止め構造部、すなわち、滑りキ
ー９とキー溝10との間にも微小なクリアランスを確保す
ることが必要になってしまうので、必然的に上記心押軸
４は径方向及び周方向において若干変位することにな
る。このとき、上記径方向の変位に対しては、ワークＷ
の回転軸心ｌと心押軸４の中心とが偏位するため、ワー
クＷのセンタリング支持が不正確なものになり易くな
り、また、上記周方向の変位に対しては、ワークＷの工
具を当てた瞬間等において回り止め構造部で衝撃荷重が
生じ易くなり、その反力がワークＷ側に伝達されてワー
クＷを振動させる虞れがあり、これらに起因して、ワー
クＷの加工誤差、加工ビレを引起こすという問題が生ず
る。

また、上記心押装置において心押軸４に高トルクや高剪
断力が作用するような場合には、上記回り止め構造部が
破壊されたり、上記クリアランスの存在により心押軸４
が大きく振動したりする虞れがあるため、心押軸４の支
持剛性を高めることが必要になる。このような要請に応
じたものとして、従来にあっては、第７図に示すよう
に、外筒３の外側面にクランプアクチュエータ12を設
け、このクランプアクチュエータ12の可動部先端にクラ
ンプブッシュ13を取付け、このクランプブッシュ13を心
押軸４の外周面に圧接させて上記各クリアランスを略零
に抑えるようにしたものが提供されているが、このタイ
プにあっては、クランプアクチュエータ12等の部品が増
加する分、心押装置の構成が複雑化してしまうばかり
か、クランプ動作時間分だけワークＷの加工時間が長く
なってしまうという問題が生ずる。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、以上の問題点に着目してなされたものであ
って、装置自体の構成の簡略化及びワークの加工時間等
の短縮化を図りながら、心押軸の進退動作を安定させる
と共に、心押軸の支持剛性を高めるようにした心押装置
を提供するものである。

すなわち、この発明は、ワークの回転軸心に沿って延び
る外筒が設けられている心押台と、上記外筒内に進退自
在に装着される心押軸とを備えた心押装置において、上
記心押軸をボールスプライン軸として形成し、その一端
には上記心押軸を進退駆動するための駆動手段を、他端
には上記ワークに当接する工具を取り付けると共に、上
記外筒の両端には一対のボールスプライン外筒を取り付
けて上記心押軸を進退自在に支持し、且つ、上記工具側
に位置するボールスプライン外筒を上記心押台の内部に
収容したことを特徴とするものである。

このような技術的手段において、上記心押台については
作業ベット上に固定的に設けてもよいし、直線摺動可能
に支持するようにしてもよいが、直線摺動可能に支持す
る場合には心押軸の進退動作を安定させる上で精度の良
い直線案内用ベアリングを用いて上記心押台を支持する
ことが望ましい。また、上記心押軸についてはボールス
プライン軸として形成されていればその断面形状等適宜
設計変更して差支えない。更に、上記心押軸を進退させ
る手段としてはエアシリンダ等のアクチュエータを始め
回転式ハンドルによって手動操作できるようにしても差
支えない。

また、上記ボールスプライン軸を支持するボールスプラ
イン外筒については、少なくともボールスプライン軸の
径方向及び周方向のクリアランスを排除し且つ軸方向の
移動を可能とするように設計することが必要であるが、
ボールスプライン軸の径方向のがたつきをより確実に防
止するには複数の負荷ボール列でボールスプライン軸を
均等支持するように設計することが望ましい。更に、上
記ボールスプライン外筒の数、配設位置についても適宜
設計変更して差支えない。更にまた、上記心押軸として
のボールスプライン軸の先端側に装着される部材として
はセンタリング部材に限られるものではなく、ドリルを
始め適宜選択して差支えない。

［作用］ 上述したような技術的手段によれば、ホールスプライン
軸を心押軸として使用し、外筒の両端に取り付けたボー
ルスプライン外筒によって上記ボールスプライン軸を進
退自在に支持しているので、上記ボールスプライン軸と
ボールスプライン外筒との間に挟み込まれる負荷ボール
列に適宜予圧を与えてやれば、心押軸はその径方向及び
周方向のクリアランスを零に抑えた状態で外筒の軸方向
に沿って進退し、その支持剛性を高めることができる。

また、工具側に位置するスプライン外筒は上記心押軸の
内部に収容されているので、工具が装着される側の心押
軸の中心位置をワークの回転軸心位置と正確に合致させ
ることができる。

一方、前述のように心押軸の支持剛性を高めても、ボー
ルスプライン軸及びボールスプライン外筒のボール軌道
溝の磨耗、あるいはこれら軌道溝を転走するボールの磨
耗を原因として、心押軸の支持剛性は経時的に低下して
いくことが予想される。しかし、本発明ではセンタリン
グ部材等の工具が押し当てられたワークを回転させる
と、ボールスプライン外筒に等配された複数の負荷ボー
ル列が心押軸に作用する回転トルク均等に負荷すること
になり、心押軸の中立位置は自動的にワークの回転軸心
位置と合致するように調整される。従って、心押軸の支
持剛性が低下した場合であっても、実際にこの心押装置
が機能している場面においては心押軸の中心位置とワー
クの回転軸心位置とがずれることはない。

［実施例］ 以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細
に説明する。

第１図及び第２図において、心押装置は、ワークＷの回
転軸心ｌに沿って延びる外筒３を有し且つ作業ベット１
上に固定される心押台２と、上記外筒３の軸方向に沿っ
て進退自在に配設される心押軸としてのボールスプライ
ン軸20と、上記外筒３とボールスプライン軸20との間に
介装される一対のボールスプライン外筒30（具体的には
30a 、30b ）と、上記ボールスプライン軸20を進退させ
るアクチュエータ40とで構成されている。

この実施例において、上記ボールスプライン軸20は、そ
の外周部の 120゜毎に等配した部位に軌道突起部21（具
体的には21a ないし21c ）を有しており、各軌道突起部
21の間を滑かな曲面部22で構成したものである。

また、上記各ボールスプライン外筒30は、第２図及び第
３図に示すように、上記ボールスプライン軸20の軌道突
起部21の両側に形成される内側ボール軌道溝31と、ボー
ルスプライン軸20の径方向及び周方向において内側ボー
ル軌道溝31に対向した部位に夫々外側ボール軌道溝33が
形成され且つボールスプライン軸20の曲面部22に対向し
た部位に上記外側ボール軌道溝33と連通する逃げボール
溝34が凹設される外筒本体32と、上記内側ボール軌道溝
31及び外側ボール軌道溝33との間並びに上記ボール逃げ
溝34に転走可能に配列される六列のボール35群とからな
る。そして、上記内外のボール軌道溝31、33で画成され
る領域はボール35に対して負荷を与える負荷ボール軌道
Ａを構成し、逃げボール溝34とボールスプライン軸20の
曲面部22との間で画成される領域は無負荷ボール軌道Ｂ
を構成し、両軌道Ａ、Ｂで無限ボール軌道といて機能さ
せるようになっている。また、上記外筒本体32の一端に
は取付けフランジ32a が径方向に突出して形成されてお
り、この取付けフランジ32a はねじ等の止め具36を介し
て外筒３の端部にその周方向に対して微調整可能に取付
けられる。尚、第２図及び第３図中、符号37は上記逃げ
ボール溝34内に配設されてボール35を整列循環運動させ
るように保持する保持器、38はボールスプライン軸20と
外筒本体32の両端部との間に介装されて両者間の隙間を
閉塞するシールリング、39は無限ボール軌道内に潤滑油
を注入するための油孔である。

更に、上記アクチュエータ40としては例えばシリンダ本
体41と作動ロッド42とからなるエアシリンダが用いられ
ており、シリンダ本体41が筒状の取付けブラケット43を
介して上記外筒３の一端側に固定され、上記作動ロッド
42の先端が上記ボールスプライン軸20の基端側に連結さ
れている。また、上記ボールスプライン軸20の先端側に
は凹部６が形成されており、この先端凹部６内に例えば
センタリング部材７が装着固定されている。そして、上
記ボールスプライン軸20の先端部と上記外筒３の一端側
との間には伸縮可能なシール部材50が装着されている。

従って、この実施例に係る心押装置によれば、心押台２
の外筒３内に心押軸としてのボールスプライン軸20をボ
ールスプライン外筒30を介して装着するに際し、ボール
スプライン外筒30の内外のボール軌道溝31，33で画成さ
れる負荷ボール軌道Ａ内にボール35を適宜の予圧を与え
ながら配設するようにしておけば、負荷ボール軌道Ａ内
のボール35群はボールスプライン軸20の径方向及び周方
向に対する移動を拘束された状態で負荷ボール軌道Ａ内
を転動することになり、上記ボールスプライン軸は径方
向及び周方向のクリアランスを零に抑えた状態でボール
スプライン外筒20に摺動自在に取付けられることにな
る。このため、第４図に示すように、上記ボールスプラ
イン軸20の中心軸位置ワークＷの回転軸心ｌに予め一致
させるようにしておけば、ボールスプライン軸20の進退
動作はがたつくことなく上記ワークＷの回転軸心ｌに沿
ってスムーズに行なわれる。また、ボールスプライン軸
20はその径方向及び周方向のクリアランスを零に抑えた
状態で複数の負荷ボール列Ｍで支持されているため、負
荷ボール列Ｍのボール35への予圧に応じてボールスプラ
イン軸20の支持剛性をある程度大きく設定することが可
能になり、ワークＷから高トルクや高剪断力が作用した
としても、上記ボールスプライン軸20の回転及び振動を
効果的に防止することができる。

また、この実施例においては、ボールスプライン軸20の
外周部に等配された軌道突起部21の両側に夫々負荷ボー
ル列Ｍが配置されているので、ボールスプライン軸20又
はボールスプライン外筒30からトルクが負荷すると、六
条の負荷ボール列Ｍのうちトルク負荷方向に位置する等
配された三条の負荷ボール列Ｍが均等に負荷することに
なり、ボールスプライン軸20の中心位置はワークＷの回
転軸心位置に合致するように自動的に調整される。この
ため、ボールスプライン軸20又はボールスプライン外筒
30にトルクが作用したとしても、上記ボールスライン軸
20の中心位置が不必要に偏位するという事態は確実に抑
えられる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明の心押装置によれば、
ボールスプライン軸として形成された心押軸を一対のボ
ールスプライン外筒によって支持し、径方向及び周方向
のクリアランスを零に抑えた状態で心押軸を摺動させる
ようにしたので、心押軸の進退動作が安定すると共にそ
の支持剛性が高まり、ワークに対する心押動作の正確
化、ワークの加工誤差や加工ビレの防止を図ることが可
能となる。

また、心押軸の支持剛性が高まるので、ワークから作用
する高トルク及び高剪断力をクランプ装置等を用いずに
負荷するこができ、装置構成の複雑化並びにワークの加
工時間の延長を有効に回避することが可能となる。

更に、工具側に位置するスプライン外筒を上記心押台の
内部に収容したことにより、工具が装着される側の心側
軸の中心位置をワークの回転軸心位置と正確に合致させ
るこができるので、ワークのセンタリング支持を正確に
行うことができる。

更にまた、経時的な使用によって心押軸の支持剛性が低
下した場合であっても、センタリング部材等の工具が押
し当てられたワークの回転に応じ、心押軸の中立位置は
自動的に調整されてワークの回転軸心位置と合致するの
で、この点においてもワークのセンタリング支持を正確
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る心押装置の一実施例を示す斜視
説明図、第２図は第１図中II部拡大説明図、第３図は第
２図中III−III線断面図、第４図はこの実施例に係る心
押装置の使用例を示す説明図、第５図は従来における心
押装置の一例を示す説明図、第６図は第５図中VI−VI線
断面図、第７図は従来における心押装置の他の例を示す
説明図である。 ［符号の説明］ （Ｗ）……ワーク （２）……心押台 （３）……外筒 （20）……ボールスプライン軸（心押軸） （30）……ボールスプライン外筒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークの回転軸心に沿って延びる外筒が設
   けられている心押台と、上記外筒内に進退自在に装着さ
   れる心押軸とを備えた心押装置において、 上記心押軸をボールスプライン軸として形成し、その一
   端には上記心押軸を進退駆動するための駆動手段を、他
   端には上記ワークに当接する工具を取り付けると共に、
   上記外筒の両端には一対のボールスプライン外筒を取り
   付けて上記心押軸を進退自在に支持し、且つ、上記工具
   側に位置するボールスプライン外筒を上記心押台の内部
   に収容したことを特徴とする心押装置。