JPH08107U - 工作機械のワーク振れ止め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工中にワーク径が変わっても常にワークを
一定の力で押圧付勢して当接保持でき、また切削負荷が
変化した場合にもワークを撓ませることがないとともに
ワーク径方向支持位置を維持して加工精度を高めること
のできる工作機械のワーク振れ止め装置を提供する。 【構成】 軸心回りに回転可能に支持され、外周面に工
具により切削加工が施される軸状ワークＷの上記工具と
反対側部分に当接して該ワークＷを回転可能に支持する
工作機械のワーク振れ止め装置１を構成する。この場合
に上記ワークＷの反工具側に当接して該ワークＷを回転
自在に支持するワーク支持ローラ３と、該ワーク支持ロ
ーラ３に接続され上記ワークＷに対して径方向に近接離
反するよう進退自在に支持された作用軸４とを設ける。
さらに上記ワーク支持ローラ３が上記ワークＷに当接す
るよう上記作用軸４を押圧付勢する押圧駆動手段と、上
記作用軸４の押圧方向の移動は妨げることなく後退方向
の移動は阻止するクランプ機構５とを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は旋削加工等を行う工作機械において、ワークの振れ止めを行うための 装置に関し、詳細にはワーク支持部材をワーク側に押圧するための構造，及び後 退側への移動を阻止するための構造の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に長尺の軸状ワークを旋盤で加工すると、ワークの自重による撓みや工具 の押圧力による撓みが発生したり、切削による振動が発生したりし易い。そこで この種の工作機械では、従来から、上記撓み，及び振動の発生を防止するために 、主軸及び心押し軸間に支持されたワークの長手方向中間部を回転可能に支持す るワーク振れ止め装置を備えている。

【０００３】 このようなワーク振れ止め装置として、例えば、実開昭６３−１７２５３３号 公報に開示されたものがあり、これは以下の構成を有している。ベッド上に主軸 軸線方向に移動可能にかつ所望位置で固定可能に設けられたベースと、該ベース 上にワーク径方向に往復可能に設けられた可動台と、該可動台に該可動台の移動 によりワークの反工具側を当接支持するワーク支持部材（振れ止めローラ）とを 備える。

【０００４】 また別のワーク振れ止め装置として実開昭６３−１５１２３５号公報に開示さ れたものがあり、これは以下の構成を有している。ワーク径方向に一定の空気圧 で付勢されてワークを支持し、かつ所望位置に固定可能に設けたられたワーク支 持部材と、上記ワークをワーク支持部材側に押圧するクランプ部材とを備え、ワ ークの直径が変化してもワーク支持部材により自動的に一定圧でワークを支持し 、かつクランプ部材によりワークをワーク支持部材側に押圧してクランプする。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】 しかしながら上記従来のワーク振れ止め装置では、ワーク支持部材をワークに 当接させた位置にてクランプする構造を採用していることから、加工中における 支持位置の軸方向移動、及び加工に伴うワーク径の変化には対応できない。

【０００６】 一方、上記ワーク径の変化に対応するために、ワーク支持部材をクランプする ことなく支持するようにした場合は、切削力に抗し得る大きな押圧力でワークを 工具側に押圧しなければならない。しかしこのような大きな押圧力でワークを押 圧支持するように構成すると、切削力が押圧力より小さいときには上記押圧力に よってワークが撓んで高精度加工ができない。また切削力が押圧力より大きいと きには加工時にびびりが生じるので、これを回避するために切削負荷が小さくな るように切削条件（例えば送り速度等）を下げて加工せねばならず、効率的な加 工ができない等の不都合が生じる。

【０００７】 本考案は、以上のような従来の問題点を解決するためになされたものであり、 加工中にワーク径が変わっても常にワークを一定の力で押圧付勢して当接保持で き、また切削負荷が変化した場合にもワークを撓ませることがないとともにワー ク径方向支持位置を維持して加工精度を高めることのできる工作機械のワーク振 れ止め装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

請求項１の考案は、軸心回りに回転可能に支持され、外周面に工具により切削 加工が施される軸状ワークの上記工具と反対側部分に当接して該ワークを回転可 能に支持する工作機械のワーク振れ止め装置において、上記ワークの反工具側に 当接して該ワークを回転自在に支持するワーク支持部材と、該ワーク支持部材に 接続され上記ワークに対して径方向に近接離反するよう進退自在に支持された作 用軸と、上記ワーク支持部材が上記ワークに当接するよう上記作用軸を押圧付勢 する押圧駆動手段と、上記作用軸の押圧方向の移動は妨げることなく後退方向の 移動は阻止するクランプ手段とを備えたことを特徴としている。

【０００９】 請求項２の考案は、請求項１において、上記クランプ手段が、楔作用をなす第 １傾斜面を有し、上記作用軸と平行な面内に配設されて軸心方向に移動自在に支 持されたクランプ軸と、該クランプ軸を往復駆動するクランプ軸駆動手段と、上 記クランプ軸及び上記作用軸と交差する方向に移動自在に支持され、一端に上記 クランプ軸の第１傾斜面と摺接する第１楔傾斜面を、他端に上記作用軸に形成さ れ楔作用をなす第２傾斜面と摺接する第２楔傾斜面をそれぞれ有する楔軸とを備 えていることを特徴としている。

【００１０】

【作用】

本考案に係る工作機械のワーク振れ止め装置では、ワークがセットされると押 圧駆動手段が作用軸を押圧方向に移動付勢し、ワーク支持部材がワークをこれに 一定の押圧力を作用させて支持する。またクランプ手段が作用軸の押圧方向への 移動は妨げることなく後退方向への移動は阻止する。

【００１１】 そしてワーク支持位置が軸方向に移動したり、加工が進行したりすることによ ってワーク径が小さくなった場合は、押圧駆動手段の付勢力により作用軸ひいて はワーク支持部材が押圧方向に移動し、ワーク径の変化に対応できる。また押圧 駆動手段による付勢力は所定値に設定してあり、切削負荷が小さくなった場合で もワークを撓ませることはない。

【００１２】 また切削負荷が大きくなってワーク支持部材ひいては作用軸に後退側の力が作 用した場合にも、該作用軸はクランプ手段によって後退動作が阻止されてワーク 支持位置に保持される。従って切削負荷の変動によってワークが撓むことはなく 、高精度加工が行われる。

【００１３】 請求項２の考案によれば、クランプ手段を、クランプ軸の楔作用をなす第１傾 斜面を楔軸の第１楔傾斜面に摺接させ、該楔軸の第２楔傾斜面を作用軸の楔作用 をなす第２傾斜面に摺接させたので、作用軸から楔軸に伝達される力を低減でき るとともに、クランプ軸から楔軸に伝達される力を増大することができる。その ためクランプ軸駆動手段による小さな力を、楔軸ひいては作用軸に大きな保持力 として作用させることができ、従って瞬時の大きな切削力がワークを介してワー ク支持部材に作用した場合でも、作用軸はその位置に安定保持される。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案の実施例を添付図面に基づいて説明する。 図１ないし図４は本考案の一実施例による工作機械のワーク振れ止め装置を説 明するための図であり、図１は本実施例ワーク振れ止め装置の縦断面正面図、図 ２は図１のII-II 線断面図、図３は本実施例のワーク振れ止め装置を備えたＮＣ 旋盤の平面図、図４は図３のIV-IV 線断面図である。

【００１５】 まず、全体構成を示す図３及び図４において、３０はＮＣ旋盤であり、これは オペータ側（図３下側）に向けて傾斜したスラントべッド３１と、該ベッド３１ 上の左端部オペレータ側に載置固定された主軸台３３と、上記スラントベッド３ １上の右端部オペレータ側に、上記主軸台３３と対向し、かつ主軸軸線方向に移 動可能に配設された心押し台３６と、上記スラントベッド３１上の中央部反オペ レータ側に、主軸軸線と平行に移動可能に配設された刃物台３８とを備えている 。

【００１６】 上記主軸３３は、複数の軸受により主軸３２を回転可能に支持しており、該主 軸３２の先端にはチャック３４が装着されている。また上記心押し台３６は、心 押し軸３５を主軸軸線と同軸をなすように進退可能かつ回転可能に軸支しており 、該心押し軸３５の先端にはセンタ３７が嵌着されている。上記刃物台３８には 、タレット３９が主軸軸線と直交する平面内で旋回割り出し可能に配設されてい る。該タレット３９の外周には複数の工具取付ステーションが設けられており、 該各ステーションに取付られた任意の工具Ｔを切削位置に割り出し可能になって いる。

【００１７】 上記チャック３４と上記センタ３７との間にワークＷが支持され、主軸３２を 回転駆動することによりワークＷが回転し、このワークＷの外周面に上記割り出 された工具Ｔを切り込むことによって旋削加工が行われる。

【００１８】 また上記スラントベッド３１上の上記主軸台３３と心押し台３６との間のオペ レータ側にワーク振れ止め装置１が配設されている。このワーク振れ止め装置１ は、上記スラントベッド３１上に主軸軸線方向に移動可能かつ位置決め可能に配 設された移動台４０と、該移動台４０に支持部材４１を介して固着され、ワーク Ｗを挟んで工具Ｔと対向するように配設された装置本体２と、先端でワーク支持 ローラ３を回転自在に支持し、上記装置本体２にワーク径方向に進退自在に支持 された作用軸４と、該作用軸４をワーク押圧方向への移動は妨げることなく後退 方向への移動は阻止するクランプ機構（クランプ手段）５とを備えている。

【００１９】 上記装置本体２は図１，図２に示すように、厚板ブロック状のもので、該装置 本体２には断面円形でワーク側が開口するの作用軸孔２ａと、断面円形でワーク 側が閉塞されたクランプ軸孔２ｂとが平行に穿設されており、さらに該両軸孔２ ａ，２ｂを直角方向に連通する断面円形の連通孔２ｃが穿設されている。また上 記装置本体２には、上記作用軸孔２ａ，クランプ軸孔２ｂから反ワーク側に延び かつ同軸をなすようにシリンダボア２ｄ，２ｅが形成されている。

【００２０】 上記作用軸４は、丸軸形状の摺動軸部４ｄの図示下端部に傾斜角度θ２の第２ 傾斜面４ａを形成するとともに、該摺動軸部４ｄの下端面にこれより小径の縮径 部４ｂを延長形成し、上端にローラブラケット４ｃを形成したものであり、上記 作用軸孔２ａに矢印Ａ，Ｂ方向に摺動自在挿入されている。またこの作用軸４は 上記第２傾斜面４ａが上記連通孔２ｃに臨むようにスライドキー１０で回り止め されている。なお、２ｍはキー溝である。

【００２１】 上記作用軸４の上端のローラブラケット４ｃは先端側が開口する凹型のもので あり、該ローラブラケット４ｃにはワーク支持ローラ（ワーク支持部材）３がワ ーク軸心ＣＴと直角方向に配置された支持ピン６を介して回転自在に支承されて いる。上記ワーク支持ローラ３は摺動抵抗の低い材料（例えば樹脂）によって形 成されており、外周には全周に渡ってＶ溝３ａが凹設されている。該ワーク振れ 止め装置１の主軸軸線方向（図２矢印Ｃ，Ｄ方向）の移動に対しては、ワーク支 持ローラ３が回転しながらワークを支持し、ワークの回転に対しては上記Ｖ溝３ ａ内を摺動させながらワークを支持するようになっている。

【００２２】 また上記縮径部４ｂは上記シリンダボア２ｄ内に挿入されており、該挿入端部 にはピストン１１が同軸をなすように固着されている。このピストン１１は上記 シリンダボア２ｄに油密かつ摺動自在に挿入されており、該シリンダボア２ｄの 該ピストン１１で画成された上側，下側油圧室２ｅ，２ｆはそれぞれ装置本体２ に穿設された油路２ｇ，２ｈを介して図示しない外部油圧発生装置に接続されて いる。上記上側，下側油圧室２ｅ，２ｆに油圧を切換供給することにより作用軸 ４は矢印Ｂ方向（後退方向），Ａ方向（突出方向）に移動する。

【００２３】 ここで上記下側油圧室２ｆへの圧油の供給により上記作用軸４が突出し、ワー ク支持ローラ３がワークＷに当接して該ワークＷを支持することとなるが、この ときの油圧はワークを撓ませない程度に、また切削加工やワーク振れ止め装置１ のワーク軸方向移動に伴ってワーク径が変化しても常時ワーク支持ローラ３がワ ークに一定の押圧力で当接するように設定されている。

【００２４】 上記クランプ機構５は、上記装置本体２のクランプ軸孔２ｂに摺動自在に挿入 されたクランプ軸７と、上記連通孔２ｃに摺動自在に挿入された楔軸９とを備え ている。上記クランプ軸７は、丸軸形状の摺動軸部７ｃの図示上端部側面に傾斜 角θ１の第１傾斜面７ａを形成するとともに、下端面に縮径軸部７ｂを延長形成 したものであり、上記クランプ軸孔２ｂに矢印Ａ，Ｂ方向に摺動自在に挿入され ている。

【００２５】 また上記縮径軸部７ｂは上記シリンダボア２ｅ内に挿入されており、該挿入端 部にはピストン８が同軸をなすように固着されている。このピストン８は上記シ リンダボア２ｅに油密かつ摺動自在に挿入されており、該シリンダボア２ｅの該 ピストン８で画成された上側，下側油圧室２ｉ，２ｊはそれぞれ装置本体２に穿 設された油路２ｋ，２ｌを介して図示しない外部油圧発生装置に接続されている 。上記上側，下側油圧室２ｋ，２ｌに油圧を切換供給することにより、クランプ 軸７はアンクランプ方向，クランプ方向に移動する。なお、上記クランプ軸７， 作用軸４の駆動方法については、油圧駆動に限らず他の作動流体、例えば空気圧 で駆動するようにしてもよい。

【００２６】 上記楔軸９は、丸軸形状の棒体の図示右端に上記クランプ軸７の第１傾斜面７ ａに摺接する第１楔傾斜面９ｂを、左端に上記作用軸４の第２傾斜面４ａに摺接 する第２楔傾斜面９ａをそれぞれ形成したものであり、上記連通孔２ｃ内に摺動 自在に挿入されている。

【００２７】 ここで上記第１傾斜面７ａとクランプ軸７となす傾斜角度θ１は第１楔傾斜面 ９ｂと楔軸９とのなす傾斜角度θ１′より格段に小さく設定されている。これに よりクランプ軸７の矢印Ａ方向の力を楔軸９左方への力に増大して伝達する楔作 用がなされ、逆に楔軸９からの力はクランプ軸７下方への力に大きく減少して伝 達される。

【００２８】 また上記第２傾斜面４ａと作用軸４とのなす傾斜角度θ２は第２楔傾斜面９ａ と楔軸９とのなす傾斜角度θ２′より格段に小さく設定されている。これにより 作用軸４は楔作用をなし、楔軸９からの力は作用軸４上方への力に大きく減少し て伝達される。

【００２９】 さらにまた、上記クランプ軸７の第１傾斜面７ａの傾斜角θ１は、作用軸４の 第２傾斜面４ａの傾斜角θ２より大きく設定されている。これにより、クランプ 軸７の移動量より作用軸４の移動量の方が大きくなる。

【００３０】 次に本実施例の作用効果について説明する。 ワーク非加工時においては、クランプ機構５はアンクランプ状態にあり、ワー ク支持ローラ３は非支持状態にある。即ち、シリンダボア２ｅの上側油圧室２ｉ に油路２ｋを介して外部油圧供給装置より圧油が供給され、ピストン８ひいては クランプ軸７が図示下側のアンクランプ位置に移動し、後述する作用軸４の後退 によって楔軸９の第２楔傾斜面９ａはクランプ軸７側に移動して連通孔２ｃ内に 没入しており、作用軸４の後退方向の移動を妨げることのないアンクランプ位置 に位置している。またシリンダボア２ｄの上側油圧室２ｅ内に油路２ｇを介して 圧油が供給され、作用軸４ひいてはワーク支持ローラ３は楔軸９に移動が妨げら れることなく非支持位置に後退している。

【００３１】 次にワークが主軸３２と心押し軸３５との間に支持されると、まずワークＷの 支持動作が行われ、続いて作用軸４つまりワーク支持ローラ３の後退方向への移 動を阻止するクランプ動作が行われる。ワークＷの支持動作では、圧油がシリン ダボア２ｄの下側油圧室２ｆに油路２ｈを介して供給され、作用軸４が突出して 先端のワーク支持ローラ３のＶ溝３ａがワークＷの反工具側部分に当接する。ま たワーク支持ローラ３のクランプ動作では、圧油がシリンダボア２ｅの下側油圧 室２ｊに油路２ｌを介して供給され、ピストン８がクランプ軸７とともに上昇し 、該クランプ軸７の第１傾斜面７ａが第１楔傾斜面９ｂを押圧して楔軸９を作用 軸４側に移動させ、該楔軸９の第２楔傾斜面９ａが作用軸４の第２傾斜面４ａを 押圧して作用軸４の後退移動を阻止する。

【００３２】 ここで上記楔軸９の第２楔傾斜面９ａが作用軸４の第２傾斜面４ａに圧接する ことにより作用軸４を突出側に移動させる突出作用力が発生する。しかし第２楔 傾斜面９ａの傾斜角度θ２′は第２傾斜面角度θ２より格段に大きく設定されて いるので、上記突出作用力は楔軸９の軸方向力に比較して極めて小さく、従って ワーク支持ローラ３によるワーク押圧力は上記下側油圧室２ｆに供給される圧油 の圧力によってほとんど決定される。その結果、上記下側油圧室２ｆに供給され る圧油の圧力を適宜設定することにより、ワーク支持ローラ３によるワーク押圧 力を適正値に調整でき、上記楔軸９からの突出作用力によりワーク押圧力が過大 になってワークが撓むことはない。

【００３３】 切削加工が開始され、ワーク支持ローラ３ひいては作用軸４に後退方向の力が 作用すると、この作用力は楔軸９を介してクランプ軸７に作用する。この場合、 楔軸９の第１楔傾斜面９ｂの傾斜角度θ１′は第１傾斜面７ａの傾斜角度θ１よ り格段に大きいので、クランプ軸７を下端側に押圧する力は大幅に減少される。 一方、第１傾斜面７ａの傾斜角度θ１は極めて小さいので、クランプ軸７から楔 軸９の軸方向に作用する力は楔作用によって大きく増大される。従ってクランプ 軸７側のシリンダボア２ｅの下側油圧室２ｊへの圧油圧力によって楔軸９ひいて は作用軸４に非常に大きな保持力を作用させることができる。その結果、瞬時の 大きな切削力がワークを介してワーク支持ローラ３に作用しても作用軸４はその 位置で安定保持される。

【００３４】 また上記クランプ機構５は作用軸４の後退方向の移動のみを阻止するものであ って、作用軸５の突出方向の移動を妨げることはない。即ち、加工状態において ワーク支持位置の軸方向移動によってワーク径が小さくなった場合や加工によっ てワーク径が小さくなった場合は、シリンダボア２ｄの下側油圧室２ｆへの圧油 によって作用軸４が突出側に移動し、ワーク支持ローラ３はワークＷに常時当接 した状態に維持される。また切削力によりワークＷを介して作用軸４に作用する 力は作用軸後退方向の力であるので、上述したように上記クランプ機構５が作用 して常にワークＷを安定保持することとなる。

【００３５】 さらにまた、作用軸４の第２傾斜面４ａの傾斜角度θ２をクランプ軸７の第１ 傾斜面７ａの傾斜角度θ１より小さく設定したので、クランプ軸７の移動量より も作用軸４の移動量が大きくなり、その結果作用軸４をワーク支持ローラ３によ るワーク支持位置により確実に保持できる。

【００３６】 なお、上記実施例では第２傾斜面４ａの傾斜角度θ２を第１傾斜面７ａの傾斜 角度θ１より小さく設定したが、この両傾斜面の角度θ１，θ２を同じ大きさに 設定しても構わない。

【００３７】 また、上記実施例では旋削加工の場合を示したが、ミーリング加工，フライス 加工を行うこともできる。この場合は、工具を回転させながら刃物台をワーク軸 方向に移動し、これに伴ってワーク振れ止め装置もワーク軸方向に移動し、常に ワークの反工具側部分を支持する。

【００３８】 また上記実施例ではワーク支持手段としてＶ溝を有するローラを使用し、ワー ク振れ止め装置の軸方向移動に対してローラを回転させながらワークを支持し、 またワークの回転に対してローラのＶ溝内で摺動させながらワークを支持するＶ 溝付きローラの場合について述べたが、本考案のワーク支持部材はワークを回転 支持できるものであればどのようなものでもよい。例えばワーク軸心と平行に支 持された円筒状の２つのローラをワーク外周に当接させて回転支持するようにし てもよい。

【００３９】

【考案の効果】

以上のように本考案に係る工作機械のワーク振れ止め装置によれば、ワーク支 持部材が接続された作用軸をワーク押圧方向に付勢支持し、該作用軸を押圧方向 の移動は妨げることなく後退方向の移動は阻止するクランプ手段を設けたので、 ワークの軸方向支持位置が移動してワークの径方向支持位置が中心側に変化した り、ワーク径が加工により小さくなってワークの径方向支持位置が中心側に変化 した場合においてもワーク支持部材をワークに常に当接させることができ、軸方 向支持位置，ワーク径の変化に対応できる効果がある。

【００４０】 また切削負荷が大きくなって作用軸に後退側の力が作用した場合にも、クラン プ手段によって作用軸の後退動作を阻止して作用軸をワーク支持位置に保持でき 、加工精度を向上できる効果がある。

【００４１】 請求項２の考案によれば、クランプ手段を、クランプ軸の第１傾斜面，楔軸の 第１，第２楔傾斜面、及び作用軸の第２傾斜面により構成したので、作用軸から クランプ軸に伝達される力を低減できるとともに、クランプ軸から楔軸に伝達さ れる力を増大することができ、従ってクランプ軸駆動手段による小さな力を、楔 軸ひいては作用軸に大きな保持力として作用させることができ、その結果大きな 切削力がワークを介してワーク支持部材に作用した場合でも作用軸をその位置に 安定保持でき、加工精度を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による工作機械のワーク振れ
止め装置の縦断面正面図である。

【図２】図１のII-II 線断面図である。

【図３】上記実施例のワーク振れ止め装置を備えたＮＣ
旋盤の平面図である。

【図４】図３のIV-IV 線断面図である。

【符号の説明】

１ ワーク振れ止め装置 ２ｄ，１１ シリンダボア，ピストン（押圧駆動手段） ２ｊ，８ シリンダボア，ピストン（クランプ軸駆動手
段） ３ ワーク支持ローラ（ワーク支持部材） ４ 作用軸 ４ａ 第２傾斜面 ５ クランプ機構（クランプ手段） ７ クランプ軸 ７ａ 第１傾斜面 ９ 楔軸 ９ａ，９ｂ 第２，第１楔傾斜面 ３０ マシニングセンタ（工作機械） Ｔ 工具 Ｗ ワーク

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心回りに回転可能に支持され、外周面
   に工具により切削加工が施される軸状ワークの上記工具
   と反対側部分に当接して該ワークを回転可能に支持する
   工作機械のワーク振れ止め装置において、上記ワークの
   反工具側に当接して該ワークを回転自在に支持するワー
   ク支持部材と、該ワーク支持部材に接続され上記ワーク
   に対して径方向に近接離反するよう進退自在に支持され
   た作用軸と、上記ワーク支持部材が上記ワークに当接す
   るよう上記作用軸を押圧付勢する押圧駆動手段と、上記
   作用軸の押圧方向の移動は妨げることなく後退方向の移
   動は阻止するクランプ手段とを備えたことを特徴とする
   工作機械の振れ止め装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記クランプ手段
   が、先端部に楔作用をなす第１傾斜面を有し、上記作用
   軸と平行な面内に配設されて軸心方向に移動自在に支持
   されたクランプ軸と、該クランプ軸を往復駆動するクラ
   ンプ軸駆動手段と、上記クランプ軸及び上記作用軸と交
   差する方向に移動自在に支持され、一端に上記クランプ
   軸の第１傾斜面と摺接する第１楔傾斜面を、他端に上記
   作用軸に形成され楔作用をなす第２傾斜面と摺接する第
   ２楔傾斜面をそれぞれ有する楔軸とを備えていることを
   特徴とする工作機械のワーク振れ止め装置。