JPH0811338B2 - ワークレスト装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、センタ支持されたワークの切削加工時に発
生するワークへの切削荷重を受けるためのワークレスト
装置に関する。

B.従来の技術 例えば歯車のシェービング加工において、歯車を保持
したマンドレルの両端をシェービング加工機の心押台で
センタ支持し、これをシェービング加工機のシェービン
グカッタにより切削した場合、カッタと歯車（被切削）
間に生じる切削抵抗によって歯車を含むマンドレルが切
削荷重を受けるため、マンドレルがカッタから逃げる方
向に弾性変形し、これが歯車の加工精度に悪影響を与え
ることになる。従って被削物にかかる切削荷重を受ける
ためのワークレスト装置が必要となる。

従来、上述するワークレスト装置としては、第５図に
示す方式のものが知られている。

図において、全体符号１で示すワークレスト装置は、
シェービング加工機のテーブル２上にクランプボルト３
により固定される受台４と、この受台４の側面にボルト
５により固定されるワーク受部材６とを備え、ワーク受
部材６の上端には、被削用の歯車７を保持したマンドレ
ル８の外周面が係合するＶ状態の受面6aが形成されてお
り、さらにワーク受部材６は、受台４の側面に形成した
斜め凹溝4aに上下方向にスライド可能に係合され、これ
によりマンドレル８の軸径変化に対応可能になってい
る。

上述のように構成された従来のワークレスト装置にお
いて、これにより被削物を保持する場合は、先ず、被削
物，即ち歯車７を保持したマンドレル８の両端を、第６
図に示す如くテーブル２上に設置した心押台9,10のセン
タ9a,10aにより両持ち支持する。次に一対のワークレス
ト装置１を被削用歯車７の両側において、マンドレル８
の真下に位置決めし、クランプボルト３を締付けること
によりテーブル２上に固定した後、受部材６を上方へ移
動させ、そのＸ状受面6aをマンドレル８の外周面に下面
側から当接し、この状態でボルト５を締付けることで受
部材６を受台４に固定する。

しかる後、シェービングカッタ11を回転すると共に切
込み送りをかけることにより歯車７の歯面をシェービン
グ加工する。この時、歯車７にかかる切削荷重はワーク
レスト装置１により受けることになる。

また、所定のシェービング加工がなされると、カッタ
に対する切込み送り及び回転が停止し、歯車７から離間
する方向に後退される。その後、心押台９又は10のセン
タ9a又は10aが後退し、被削物をセンタから開放して加
工完了ワークを加工機外へアンロードする。

C.発明が解決しようとする問題点 上述した従来のワークレスト装置では、受部材６が受
台４に固定され、マンドレル８の軸線と平行な水平方向
へ動くことができないため、受部材６のＶ状受面6aがマ
ンドレル８の外周面に片寄りなく均一に接触するようワ
ークレスト装置１全体をマンドレル８に対し正確に位置
決めするには、Ｖ状受面6aのマンドレル外周面に対する
接触状態を見ながらワークレスト装置１全体をテーブル
２上で微細に位置調節しなければならず、その位置決め
作業が面倒で手数がかかる問題がある。

また、マンドレル８に対しワークレスト装置１が一旦
位置決め固定されると、そのマンドレス支持位置は半固
定状態に保持されるため、マンドレル８の径が変化した
場合には、再度の位置調整が必要になって加工機の稼働
能率を低下させてしまうほか、マンドレル８に対する受
部材６のＶ状受面6aの接触位置調整は全て手動で行われ
るため、受部材６に調整誤差が生じ易く、これに伴いマ
ンドレルに対するレスト支持力がばらついて被削物の加
工精度に影響を及ぼすことになる。しかも、マンドレル
８に対するレスト支持位置は左右両端部にあるため、こ
れらワークレスト装置の受部材のマンドレルに対するレ
スト支持力を一致させることは極めて困難であり、両者
のレスト支持力に誤差が生じると、被削物に対する水平
方向のレスト支持力がアンバランスとなって被削物の加
工精度を低下させてしまう問題があった。

本発明は、上述したような問題点を解決したもので、
被削物に対する複数の支持点のレスト支持力をバランス
させ得ると共に、被削物に対するレスト支持力を一定に
保持し、安定した加工精度を得ることができるワークレ
スト装置を提供することを目的とする。

D.問題点を解決するための手段 本発明のワークレスト装置は、被削物に対し進退可能
でかつ被削物にレスト支持力を付与する油圧シリンダ
と、前記油圧シリンダの前記被削物と対向するピストン
と、当該ピストンの進退方向に直交する方向へ直線的に
変位可能な状態で組み合わされた被削物受け機構と、前
記被削物と前記被削物受け機構間の相対的接触圧を検出
する検出手段と、前記被削物に対する前記被削物受け機
構のレスト支持力が一定となるよう、検出手段の検出値
に基づいて油圧シリンダへの圧油の供給を制御する制御
手段とを備えてなるものである。

E.作用 被削物が被削物受け機構にて支持されると、被削物と
被削物受け機構との間の相対的接触圧が検出手段にて検
出され、その検出値に基づいて制御手段により油圧シリ
ンダの圧油の供給が制御されてレスト支持力が一定に保
たれる。従って、安定した加工精度が得られる。油圧シ
リンダのピストンと被削物との間に位置ずれがあるとき
は、被削物受け機構がピストンに対して変位してその位
置ずれが修正される。このときの変位方向がピストンの
進退方向と直交しているため、被削物受け機構がピスト
ンの進退方向に対して傾くおそれがなく、油圧シリンダ
からのレスト支持力の付与により被削物受け機構の傾き
が助長されるおそれがない。被削物受け機構とピストン
とを回動自在に連結した場合と比較して、被削物受け機
構とピストンとの接触範囲をピストンの進退方向と直交
する方向に拡大し、それにより被削物受け機構を油圧シ
リンダで安定的に支持できる。

F.実施例 第１図〜第３図により本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明のワークレスト方式を歯車のシェー
ビング加工に適用した場合の全体の構成図であり、第２
図はワークレスト装置及びその油圧系，制御系の詳細を
示す構成図、第３図は被削物レスト受け機構の詳細を示
す側面図である。

まず、第１図において、シェービング加工機のテーブ
ル20上には一対の心押台21,22が所定間隔で設置されて
いる。心押台21,22のセンタ21a,22a間には、被削物の歯
車７を保持したマンドレル８の両端面が回転可能にセン
タ支持されている。

カッタヘッド23はシェービング加工機のコラム（図示
せず）に上下方向に送り可能に支持され、このカッタヘ
ッド23には、被削用歯車７の歯面を仕上加工するシェー
ビングカッタ24が図示しないモータにより回転できるよ
う装着されている。

また、第１図において、25A,25Bはマンドレル８の左
右両端部を下面側から支持するワークレスト装置で、前
記心押台21,22に位置するテーブル20上に設置され、そ
して、これらワークレスト装置25A,25Bは第２図に示す
ようにテーブル20上に直立に設置される油圧シリンダ26
と、この油圧シリンダ26の上方へ突出するピストン26a
の上端に水平に固着した断面凹状の受台27と、この受台
27内にスラストベアリング28を介してマンドレル８の軸
線と直交する水平方向に移動可能に嵌合した被削物受け
機構29とから構成されている。

前記被削物受け機構29は、第２図および第３図に示す
ように、受台27にスラストベアリング28によってマンド
レル８の軸線と直交する水平方向に自由にスライドでき
るように嵌合された直方体状の枠体30と、この枠体30の
所定間隔離して枠体30の移動方向と直交する方向に横架
固定した一対の軸31,32と、この軸31,32に回転可能に軸
支されマンドレル８の外周面に当接する受けローラ33,3
4とを備え、そして、前記一方の軸31の外周面には、被
削用歯車７へのレスト支持圧力を検出する歪ゲージ35が
貼着されている。また、歪ゲージ35を含む軸31の外周面
を覆うリング状カバー36が枠体30に固着され、このカバ
ー36はローラ33のスラスト軸受を兼用している。

前記油圧シリンダ26A,26Bに対する油圧系は、第１図
および第２図に示すように吸込口を油タンク37に連通し
た油圧ポンプ38を備え、この油圧ポンプ38の吐出口と油
圧シリンダ26A,26Bの各シリンダ室26b間は別々の配管路
39A,39Bによって接続されていると共に、各配管路39A,3
9Bには電磁切換弁40A,40B及び逆止弁41A,41Bが直列に介
在されている。また、前記油圧シリンダ26A,26Bの各シ
リンダ室26bは電磁リリーフ弁42A,42Bを介して油タンク
37に接続されている。

制御装置43は、前記電磁切換弁40及び電磁リリーフ弁
42を開閉制御して被削用歯車７に対するレスト支持力を
一定に制御し、かつ油圧シリンダ26A,26Bを収縮させる
ためのもので、ローラ軸31にかかる荷重力によって生じ
る歪ゲージ35の歪に比例した抵抗変化を電圧に変換する
検出回路44と、被削用歯車７のレスト支持に必要な支持
力を設定する設定回路45と、この設定回路45からの設定
値Vrefと前記検出回路44からの出力電圧Ｖとを比較し両
者の偏差を出力する比較回路46と、この比較回路46から
の偏差出力は、出力電圧Ｖが設定値Vrefより小さいこと
を示す時に電磁切換弁40A,40Bを開制御すると共に偏差
出力が０の時に閉制御する第１の弁駆動回路47と、比較
回路46からの偏差出力は、出力電圧Ｖが設定値Vrefより
大きくなったことを示す時に電磁リリーフ弁42A,42Bを
開制御すると共に偏差出力が０及びＶ＜Vrefの時に閉制
御する第２の弁駆動回路48とから構成されている。ま
た、前記第２の弁駆動回路48には歯車７のシェービング
加工終了時に油圧シリンダ26A,26Bを下降させる指令信
号が入力されるようになっている。

なお、49は油圧ポンプ38のリリーフ弁である。

次に、上述のように構成された本実施例の動作につい
て説明する。

まず、心押台21,22及び一対のワークレスト装置25A,2
5Bがテーブル20上の所定の位置にセットされ、かつ被削
用歯車７のマンドレル８の両端面が心押台21,22のセン
タ21a,22aによりセンタ支持され、さらに油圧ポンプ38
も起動されているとする。

かかる状態において、シェービング加工機の操作盤
（図示せず）に設けた始動スイッチ（図示せず）をオン
操作すると、シェービング加工機の制御系が初期設定さ
れると共に、制御装置43も初期設定されて、第４図に示
すフローがスタートする。この時、ワークレスト装置25
A,25Bの受けローラ31,32には何等荷重がかかっていない
ため、検出回路44の出力電圧Ｖはほぼ０である。従っ
て、比較回路46の出力には設定値Vrefに相当する電圧が
発生し、これにより第１の弁駆動回路47が動作して電磁
切換弁40A,40Bを開にする。その結果、油圧ポンプ38か
ら吐出する圧油は電磁切換弁40A,40B及び逆止弁41A,41B
を通して油圧シリンダ26A,26Bの各シリンダ室26b内に供
給され、ピストン26aを上昇して被削物受け機構29を上
昇させる（ステップS50）。そして、受けローラ31,32が
センタ支持されたマンドレル８の外周面に下面側から接
触し、マンドレル８に上昇圧力が作用すると、ローラ軸
31がマンドレル８への接触圧によりひずみ、これにより
歪ゲージ35がひずむと、それに比例した抵抗変化が検出
回路44から電圧変化として出力される。これに伴い比較
回路46がステップS51において、接触圧、すなわちマン
ドレル８に対するレスト支持力が設定値に達したか否か
を判定する。ここでマンドレル８に対するレスト支持力
が設定値に達したと判定されると、ステップS52に進
む。この時、比較回路46の偏差出力は０となるため、第
１の弁駆動回路47は電磁切換弁40A,40Bに閉指令を出力
して電磁切換弁40A,40Bを閉鎖する。そして、次のステ
ップS53において、シェービング加工機をスタートし、
カッタヘッド23を歯車７方向へ前進させると共にシェー
ビングカッタ24を回転して歯車７の歯車をシェービング
加工する。

歯車７のシェービング加工が開始されると、比較回路
46がステップS54において、マンドレル８に対するワー
クレスト装置25A,25Bのレスト支持力が設定圧に保持さ
れているか否かを監視する。ここで設定圧に保持されて
いると判定された場合は、第１及び第２の弁駆動回路4
7,48に何等の信号も出力せず、従って、電磁切換弁40A,
40Bおよび電磁リリーフ弁42A,42Bは閉状態に保持される
（ステップS55）。また、油圧のリーク等によるシリン
ダ室26b内の圧力が低下し、設定圧より低いと判定され
た時はＶ＜Vrefとなるため、ステップS56に移行して、
第１の弁駆動回路47を動作させ、電磁切換弁40A,40Bを
開にする。これにより油圧シリンダ室26b内の圧力が設
定圧になるまで油圧ポンプ38から油圧シリンダ26A,26B
に圧油が供給される。

一方、ステップS54において、設定圧より高いと判定
された時は、Ｖ＞Vrefとなるため、比較回路46は第２の
弁駆動回路48に動作信号を出力して、電磁リリーフ弁42
A,42Bを所定の周期でパルス駆動し（ステップS57）、シ
リンダ室26b内の圧力が設定圧になるまでシリンダ室内
の圧油をタンク37へ排出する。

このようにして、マンドレル８に対するレスト支持力
を一定に制御する。これに伴いマンドレル８の変位がな
くなり、常に安定したレスト支持力を維持できると共に
安定した加工精度が得られる。

また、上記実施例では、一方のワークレスト装置25の
ローラ軸の歪を検出してレスト支持力の一定制御につい
て述べたが、他方のワークレスト装置にも第２図に示す
制御系が別に付加されるものであり、これによってワー
クレスト装置25A,25Bによるマンドレル８の各支持点に
おけるレスト支持力をバランスさせることができる。

また、歯車７の加工終了に伴い終了指令信号Ｓが第２
の弁駆動回路48に入力されると、電磁リリーフ弁42A,42
Bが開動作してシリンダ室26b内の圧油をタンク37に排出
し、油圧シリンダ26A,26Bを下降させ、次の加工開始に
待機することになる。

さらにまた、受け機構29はスラストベアリング28によ
って水平方向にフローティング可能に支持されているた
めワークレスト装置25とマンドレル８間に多少の位置ず
れが生じても、受け機構をマンドレル８に倣って自動的
に、かつ確実に位置決めさせることができ、ワークレス
ト装置25のテーブル20上への設置作業が簡便になる。

なお、上記実施例では、レスト支持力の検出に歪ゲー
ジ35を用いた場合について説明したが、これに限らずシ
リンダ室26b内の油圧を検出するようにしても上記実施
例と同様な効果が得られる。

また、上記実施例では、制御装置43をアナログ方式の
回路で構成したが、これに限らず、マイクロコンピュー
タを利用する方式であっても良い。

さらに本発明におけるワークレスト装置は歯車のシェ
ービング加工機に限らないほか、被削物受け機構29及び
そのフローティング手段も実施例の方式に限定されな
い。

G.発明の効果 本発明によれば、被削物に作用するレスト支持力を歪
ゲージ等の検出手段により検出し、この検出値に基づい
てレスト支持力が一定となるよう油圧シリンダへの圧油
の供給を制御するようにしたので、レスト支持力の変動
を抑えて安定した加工精度を得ることができると共に、
被削物をその長手方向に複数のワークレスト装置で支持
する場合には各装置毎のレスト支持力を相互に均衡させ
得る。

また、被削物の受け機構と油圧シリンダのピストンと
がピストンの進退方向と直交する方向に直線的に変位可
能に組み合わされているので、ワークレスト装置と被削
物との微細な位置合わせが不要となる。しかも、ピスト
ンの進退方向に対して被削物受け機構が傾かないので、
油圧シリンダからのレスト支持力の付与により被削物受
け機構の傾きが助長されて被削物の支持が不安定となる
おそれがない。被削物受け機構と被削物とが複数点で接
触する場合でも各支持点間で接触圧がばらつくおそれが
なく、被削物受け機構と被削物との相対的接触圧の検出
精度を高めてレスト支持力の制御性を向上させ得る。ピ
ストンと被削物受け機構との接触範囲を拡大して油圧シ
リンダによる被削物受け機構の支持を安定させ、それに
よりレスト支持力の制御性を一層高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のワークレスト装置を歯車用シェービン
グ加工機に適用した場合の全体の構成図である。 第２図は本発明のワークレスト装置及びその油圧系，制
御系の詳細を示す構成図である。 第３図は本実施例における被削物受け機構の一例を示す
断面図である。 第４図は本実施例の動作を説明するためのフローチャー
トである。 第５図は従来のワークレスト装置の構成図である。 第６図は従来のワークレスト装置の適用例を示す説明図
である。 7:歯車（被削物）、8:マンドレル 20:テーブル、21,22:心押台 25A,25B:ワークレスト装置 26:油圧シリンダ、27:受台 28:スラストベアリング 29:被削物受け機構 35:歪ゲージ（圧力検出手段） 38:油圧ポンプ 40A,40B:電磁切換弁 42A,42B:電磁リリーフ弁 43:制御装置 44:検出回路、45:設定回路 46:比較回路、47,48:弁駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被削物に対し進退可能でかつ被削物にレス
   ト支持力を付与する油圧シリンダと、 前記油圧シリンダの前記被削物と対向するピストンと、
   当該ピストンの進退方向に直交する方向へ直線的に変位
   可能な状態で組み合わされた被削物受け機構と、 前記被削物と前記被削物受け機構間の相対的接触圧を検
   出する検出手段と、 前記被削物に対する前記被削物受け機構のレスト支持力
   が一定となるよう、前記検出手段の検出値に基づいて前
   記油圧シリンダへの圧油の供給を制御する制御手段とを
   備えてなるワークレスト装置。