WO2015141237A1 - ワークレスト装置 - Google Patents

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WO2015141237A1
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rest
work
crankshaft
pad
workpiece
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PCT/JP2015/050138
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剛生 有壁
啓 中島
伸之 若林
下村 真素美
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コマツNtc株式会社
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C3/00Milling particular work; Special milling operations; Machines therefor
    • B23C3/06Milling crankshafts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/72Auxiliary arrangements; Interconnections between auxiliary tables and movable machine elements
    • B23Q1/76Steadies; Rests
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B24B41/065Steady rests
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36Single-purpose machines or devices
    • B24B5/42Single-purpose machines or devices for grinding crankshafts or crankpins
    • B24B5/421Supports therefor

Definitions

  • the present invention relates to a work rest apparatus for supporting a work in a supporting manner at the time of processing, and more particularly to a work rest apparatus used for supporting a long work such as a crankshaft.
  • the work rest device 100 includes a pair of rest arm support shafts 102 and 103 provided on one side in the full width direction of the main body frame 101 installed on a bed not shown. And a pair of rest arms 104 and 105 that can be opened and closed relative to each other. Opening and closing of the rest arms 104 and 105 is performed by extension and contraction of a hydraulic cylinder 106 mounted between the base end of the one side rest arm 105 and the main body frame 101.
  • a plurality of rest pads 107 are attached to semicircular notches formed substantially in the center of the opposing surfaces of the pair of rest arms 104 and 105, and these rest pads 107 determine the journal 108a of the crankshaft 108.
  • a lock mechanism 109 for locking the rest arms 104 and 105 in a closed state is disposed on the tip end side of the pair of rest arms 104 and 105, and the rest arms 104 and 105 do not open when the crankshaft 108 is processed. It is like that.
  • the center portion of the journal portion 108 a is located in the center hole of the crankshaft 108 by clamping the journal portion 108 a of the crankshaft 108 with the pair of rest arms 104 and 105. Centering is performed so as to position the workpiece center line (a line extending in a direction perpendicular to the paper surface with the workpiece center point indicated by the symbol Ow in FIG. 11) on the basis of.
  • the other journals and pins adjacent to the clamped journals 108a are cut with a cutter.
  • the journal portion 108a may be eccentric to the work center line with respect to the center hole due to poor pre-processing accuracy or the like.
  • the journal portion 108a eccentric to the work center line is forcibly positioned and fixed on the work center line,
  • deformation occurs such that the crankshaft 108 is forcibly bent by the amount of eccentricity of the journal portion 108a, and cutting is performed on the deformed crankshaft 108.
  • desired processing accuracy can not be secured.
  • a long object such as the crankshaft 108 is a processing object
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can support a workpiece without causing deformation of the workpiece, and can suppress chatter vibration during processing of the workpiece. It is intended to be provided.
  • a work rest device In order to achieve the above object, a work rest device according to a first invention is: In a work rest apparatus in which a workpiece is supported by a workpiece auxiliary support at the time of machining the workpiece, When supporting the work with the work auxiliary support, a visco-elastic body is interposed between the work and the work.
  • the work rest device is In a work rest device in which a journal portion of a crankshaft is clamped by a pair of rest arms to be additionally supported at the time of machining of the crankshaft, When the journal portion of the crankshaft is supported by the rest arm, a visco-elastic body is interposed between the journal portion and the journal portion.
  • the rest arm is provided with a plurality of pad devices for pressing the journal portion of the crankshaft in a centripetal direction during the clamping operation by the rest arm, and the pad device is mounted on the journal portion of the crankshaft.
  • the rest pad to be abutted can be supported by the pad support member via the visco-elastic body (third invention).
  • the rest pad may be formed of a roller member that rotates in accordance with the rotation of the journal portion of the crankshaft during the rotational movement of the crankshaft (fourth invention).
  • the rest pad may be a sliding member which comes into sliding contact with the circumferential surface of the journal portion of the crankshaft during rotational movement of the crankshaft (the fifth invention).
  • the visco-elastic body when the workpiece is supported by the workpiece support, the visco-elastic body is interposed between the workpiece and the workpiece, so the workpiece is deformed from the workpiece support to the workpiece. Even if such an unbalanced load is applied, the unbalanced load can be absorbed by the elastic deformation of the viscoelastic body, and the workpiece can be supported without being deformed. In addition, since minute vibrations (chatter vibration) of the workpiece generated at the time of processing are attenuated by the viscoelastic body, it is possible to suppress chatter vibration at the time of processing the workpiece.
  • the visco-elastic body is interposed between the pair of rest arms and the journal portion. Even if an unbalanced load that deforms the crankshaft is applied, the unbalanced load can be absorbed by the elastic deformation of the viscoelastic body, and the crankshaft can be supported without being deformed. Moreover, since chatter vibration of the crankshaft generated at the time of processing is attenuated by the visco-elastic body, chatter vibration at the time of processing of the crankshaft can be suppressed.
  • the journal portion of the crankshaft is It can be more stably supported by the device.
  • the pad device is configured such that the rest pad to be in contact with the journal portion of the crankshaft is supported by the pad support member via the viscoelastic body.
  • chatter vibration of the crankshaft generated during processing is transmitted from the rest pad to the visco-elastic body and the chatter vibration is damped by the visco-elastic body, chatter vibration during processing of the crankshaft can be suppressed. .
  • the rest pad is composed of a roller member that rotates in accordance with the rotation of the journal portion of the crankshaft during the rotational movement of the crankshaft, the crankshaft is rotated. Even in the case of cutting while making it possible, stable support can be provided while guiding the rotational movement of the crankshaft.
  • the rest pad is composed of a sliding member that comes into sliding contact with the circumferential surface of the journal portion of the crankshaft during rotational movement of the crankshaft, the crank Even in the case of cutting while rotating the shaft, as in the fourth invention, stable support can be provided while guiding the rotational movement of the crankshaft.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of a crankshaft mirror provided with a work rest device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a state diagram in which a work is set between work heads in the same crankshaft mirror.
  • FIG. 3 is a front view of the work rest device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged view of an essential part of the work rest device.
  • FIG. 5 is a front view showing the internal structure of the pad device in the work rest device.
  • FIG. 6 is a side view of the same pad device.
  • FIG. 7 is a front view showing the main part of a machining center provided with a work rest device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of a crankshaft mirror provided with a work rest device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a state diagram in which a work is set between work heads in the same crankshaft mirror.
  • FIG. 3 is a front view of
  • FIG. 8 is a side view showing an essential part of a grinding machine equipped with a work rest device according to a third embodiment of the present invention, wherein (a) is a work support state diagram by a work rest device having no viscoelasticity, b) is a work supporting state diagram by the work rest device having viscoelasticity.
  • FIG. 9 is an explanatory view of a modification of the work rest device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory view of a modified example of the work rest device according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a front view of a conventional work rest device.
  • FIG. 1 shows an overall perspective view of a crankshaft mirror provided with the work rest device according to the first embodiment. Further, FIG. 2 shows a state in which a work is set between work heads in the same crankshaft mirror.
  • crankshaft mirror 1 shown in FIG. 1 is a workpiece fixed internal type crankshaft mirror, and is disposed between two work heads 3 disposed opposite to each other on the bed 2.
  • a cutter unit 4 is provided.
  • Each cutter unit 4 includes a saddle 5 movable in the longitudinal direction (Z-axis direction) of the bed 2 and a slide 6 movable in the Y-axis direction (depth direction) orthogonal to the Z-axis on the saddle 5.
  • a swing head 9 Attached to the slide 6 is a swing head 9 having one end supported by the support shaft 7 and the other end swinged in the vertical direction (X-axis direction) by a swing mechanism 8 installed on the slide 6 It is done.
  • a cutter drum 11 rotated by a cutter drum motor 10 is provided in the swing head 9, and a cutter 13 is attached to the cutter drum 11 via a cutter adapter 12.
  • a work rest device 20 is installed on the saddle 5 of each cutter unit 4. As shown in FIG. 2, the work rest device 20 supplementarily operates a crankshaft 15 which is a workpiece (work) whose both ends are supported by chucks 14 provided on opposing surfaces of the respective work heads 3. When supporting the journal portion 15 a and the pin portion 15 b of the crankshaft 15 with the cutter 13, the crankshaft 15 is prevented from swinging by cutting resistance.
  • FIG. 3 is a front view of the work rest device according to the first embodiment
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the work rest device.
  • FIG. 5 is a front view showing the internal structure of the pad device in the work rest device
  • FIG. 6 is a side view of the pad device.
  • the lower portion is screwed to the ball screw shaft 21 and is movable in the Z-axis direction (direction perpendicular to the paper of FIG. 3) on the bed 2
  • the main body frame 22 is provided.
  • An opening 23 is provided at the central portion of the main body frame 22.
  • a pair of rest arm support shafts 24 and 25 are provided on one side of the main body frame 22, and the pair of rest arms 26 and 27 are vertically pivoted around the support shafts 24 and 25 as fulcrums. It is made open and close mutually. Opening and closing of the rest arms 26 and 27 is performed by extension and contraction of a hydraulic cylinder 28 mounted between the base end of the one side rest arm 27 and the main body frame 22.
  • a lock mechanism 29 is provided on the other side of the main body frame 22 for locking the pair of rest arms 26 and 27 in the closed state, and the rest arms 26 and 27 do not open when the crankshaft 15 is processed. It is like that.
  • semicircular cutouts 26 a and 27 a are formed substantially at the center of the opposing surfaces of the pair of rest arms 26 and 27, and the pad holders 30 are formed on the cutouts 26 a and 27 a.
  • the plurality of pad devices 31 are attached via the two. These pad devices 31 serve to press the journal portion 15a of the crankshaft 15 in the centripetal direction (direction toward the work center Ow) when clamping operation is performed by the pair of rest arms 26 and 27, and the journal portion of the crankshaft 15a can be more stably supported by these pad devices 31.
  • the pad device 31 includes a rest pad 32 that is in contact with the journal portion 15 a of the crankshaft 15 and a pad support member 33 that supports the rest pad 32.
  • the horizontal bar portion 32b is integrally provided to have a T-like shape with respect to the vertical bar portion 32a extending toward the work center Ow, and the tip end surface of the vertical bar portion 32a It is comprised so that contact
  • the pad support member 33 includes a casing main body 34 formed of a relatively thick plate-like member having a notch recess 34a opened toward the work center Ow.
  • a pair of pressing lids 35 is fixed to the opening side end surface of the casing main body 34 facing the work center Ow by fastening the bolts 36.
  • the pressing lid 35 has a first inner side surface 35a facing inward at the mounting side portion to the casing main body 34, and from the first inner side surface 35a toward the work center Ow side, passes through the step portion 35b and goes inward. It has a second inner side surface 35c facing inward at the projecting portion.
  • the vertical portion 32a passes between the mutually opposing second inner side surfaces 35c of the pair of pressing lids 35 in a state where the horizontal portion 32b enters the notch recess 34a. And they are accommodated so as to protrude outward from the pressing lid 35 toward the work center Ow.
  • Viscoelastic bodies 37 (37 a to 37 d) are incorporated between the pad support member 33 and the rest pad 32 so that the rest pad 32 is supported by the pad support member 33 via the viscoelastic body 37. It has become. More specifically, in the casing main body 34 and the rest pad 32, the visco-elastic body 37a is disposed between the back surface of the notch recess 34a and the cross bar portion 32b, and the inner side surface of the notch recess 34a The visco-elastic body 37b is disposed between the horizontal bar portion 32b. Further, in the pair of pressing lids 35 and the rest pad 32, the visco-elastic body 37c is disposed between the first inner side surface 35a and the vertical bar portion 32a.
  • the visco-elastic body 37 has a spring element and a damping element, and has a non-linear spring constant. That is, when the visco-elastic body 37 is deformed by applying a load, the spring constant of the visco-elastic body 37 changes with the size of the load.
  • the viscoelastic body 37 rubber etc. are mentioned, for example.
  • a required shim 38 is interposed between the back surface of the notch recess 34a in the casing main body 34 and the viscoelastic body 37a, and the number of shims 38 is adjusted to adjust the journal portion 15a of the crankshaft 15 The pushing amount of the rest pad 32 can be adjusted.
  • a cover member 39 is attached to the casing body 34 and the pair of presser lids 35 so as to cover them from both sides.
  • the viscoelastic body 37 d is also disposed between the cover member 39 and the rest pad 32.
  • crankshaft mirror 1 having the work rest device 20 configured as described above, when cutting the journal portion 15a and the pin portion 15b of the crankshaft 15, the crankshaft 15 does not swing due to cutting resistance In order to do so, as shown in FIG. 3, the journal portion 15 a of the crankshaft 15 is clamped by the pair of rest arms 26 and 27. Thereby, the journal portion 15 a of the crankshaft 15 is pressed in the centripetal direction by the plurality of pad devices 31.
  • the journal portion 15a is eccentric with respect to the work center line Sw (see FIG. 2) based on the center hole due to poor pre-processing accuracy and the like. is there. For this reason, centering is performed such that the center of the eccentric journal portion 15a is forced to coincide with the work center line Sw by the clamping operation by the above-mentioned rest arms 26 and 27, and the rest arm 26, A biased load acts on the crankshaft 15 from 27 to deform the crankshaft 15.
  • crankshaft 15 in which the journal portion 15a is eccentric with respect to the work center line Sw based on the center hole due to poor pre-processing accuracy, etc. it is desirable in cutting processing based on the center hole. Processing accuracy can be secured.
  • chatter vibration of the crankshaft 15 generated at the time of cutting is transmitted from the rest pad 32 to the visco-elastic body 37 and the visco-elastic vibration is attenuated by the visco-elastic body 37. Therefore, chatter vibration at the time of machining the crankshaft 15 Can be suppressed.
  • FIG. 1 The front view which shows the principal part of the machining center which comprises the work rest apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is shown by FIG.
  • a machining center 41 shown in FIG. 7 is mounted on a main shaft 45 by a not-shown ATC (automatic tool changer) with respect to a block-like work 44 fixed and installed on a table 42 via a work positioning jig 43.
  • the cutting process is performed using a cutting tool 46 such as a milling cutter, and the work rest device 50 for supporting the work 44 in an auxiliary manner by sandwiching the work 44 with the table 42 is provided.
  • the work rest device 50 includes a work clamper 52 extended from a support member 51 installed on the table 42 on the side of the work 44 to a position above the side edge of the work 44, and the tip of the work clamper 52
  • the visco-elastic body 53 which can contact
  • chatter vibration of the work 44 generated at the time of cutting is transmitted to the visco-elastic body 53, and the chatter vibration is attenuated by the visco-elastic body 53. Chatter vibration at the time of processing can be suppressed.
  • chatter vibration at the time of processing can be suppressed.
  • the force applied from the work rest device to the work may cause deformation of the work. Therefore, when the work rest device 50 is applied to a workpiece with low rigidity, when the workpiece 44 is supported by the workpiece clamper 52, the visco-elastic body 53 is interposed between the workpiece 44 and the workpiece clamper 52. Even if a force acts on the work 44 to deform the work 44, the force can be absorbed by the elastic deformation of the viscoelastic body, and the work 44 can be supported without being deformed.
  • FIG. 8 is a side view showing an essential part of a grinding machine equipped with a work rest device according to a third embodiment of the present invention, wherein the work support state diagram (a) and viscosity by the work rest device having no viscoelasticity The work support state figure (b) by the work rest device which has elasticity is each shown.
  • the grinding machine 61 shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) has a surface of the work 62 driven by a grindstone 63 which is rotationally driven with respect to a relatively small diameter long work 62 whose both ends are supported by a chuck not shown.
  • the work rest devices 70A and 70B are provided to support the work 62 by holding the work 62 between the grinding wheel 63 and the grinding wheel 63.
  • the work rest device 70A is a first rest member for supporting the work 62 from the lower side and preventing deformation due to gravity or a tangential force (downward force) due to rotation of the grinding wheel 63. 71 and a second rest member 72 that supports the work 62 from the side facing the grindstone 63 to prevent deformation of the grindstone 63 against machining feed.
  • the work rest device 70B has the same basic configuration as the work rest device 70A described above, and the tip of each of the rest members 71 and 72 contacts the circumferential surface of the work 62.
  • a visco-elastic body 73 capable of being in contact is mounted.
  • both a normal work rest device 70A having no visco-elastic body 73 and a work rest device 70B having the visco-elastic body 73 are used.
  • the work rest device 70A can prevent gravity, tangential force due to rotation of the grindstone 63, and deformation of the work 62 caused by processing feed of the grindstone 63, and chatter vibration of the work 62 generated during grinding is visco-elastic It is attenuated by the body 73 and chatter vibration of the work 62 can be suppressed. Since the work rest device 70B is not pressed against the work 62, in other words, no force acts on the work 62 from the rest members 71 and 72, the work 62 is not deformed.
  • the present invention is not limited to the composition indicated to the above-mentioned embodiment, but combines the composition indicated to each embodiment suitably
  • the configuration can be changed as appropriate without departing from the scope of the invention.
  • the pad devices 31A to 31C shown in each of FIGS. 9A to 9C may be applied. .
  • the pad device 31A shown in FIG. 9A includes a rest pad 81 having an arcuate contact surface 81a along the circumferential surface of the journal portion 15a of the crankshaft 15, and a pad support member 82 for supporting the rest pad 81.
  • the visco-elastic body 83 is attached to the arc-shaped abutting surface 81a of the rest pad 81 so as to be interposed between the visco-elastic body 83 and the journal portion 15a. According to the pad device 31A, it is possible to obtain the uneven load absorption effect and the chatter vibration attenuation effect with an extremely simple configuration.
  • the pad device 31B shown in FIG. 9 (b) has a rest pad 84, which is a roller member that rotates in accordance with the rotation of the journal portion 15a of the crankshaft 15 when the crankshaft 15 rotates, and the rest pad 84.
  • a pad support member 85 for supporting the The pad support member 85 is composed of a first bracket 85a rotatably supporting the rest pad 84 and a second bracket 85b supporting the first bracket 85a.
  • the visco-elastic body 86 is inserted between the 1st bracket 85a and the 2nd bracket 85b.
  • the pad device 31C shown in FIG. 9 (c) is a rest pad 87 which is a sliding member that slides on and contacts the circumferential surface of the journal portion 15a of the crankshaft 15 when the crankshaft 15 rotates. And a pad support member 88 for supporting the rest pad 87.
  • the pad support member 88 is composed of a first bracket 88a supporting the rest pad 87 and a second bracket 88b supporting the first bracket 88a.
  • the visco-elastic body 89 is inserted between the 1st bracket 88a and the 2nd bracket 88b.
  • a sliding member such as a copper-based alloy having a self-lubricating property by being impregnated with lubricating oil is preferably used as the rest pad 87.
  • the pad devices 31B and 31C described above it is possible to achieve absorption of uneven load and damping of chattering vibration by the viscoelastic bodies 86 and 89, and of course, in the case of cutting while rotating the crankshaft 15.
  • the rotational movement of the crankshaft 15 can be stably supported while being guided by the rest pads 84 and 87, and can be suitably used for a workpiece rotation type internal type crankshaft mirror.
  • the work 62 is supported by the first rest member 71 from the lower side, and the work 62 is supported by the second rest member 72 from the side facing the grindstone 63.
  • the visco-elastic body 73 is attached to the tip end of each of the rest members 71 and 72 so as to be able to abut on the circumferential surface of the work 62, but the present invention is not limited to this.
  • a work rest device 90 may be employed.
  • the work rest device 90 includes a first rest arm 91 and a second rest arm 92 which can be pivoted at their proximal ends and can rotate relative to each other, and these rest arms 91 and 92 clamp the work 62 from above and below.
  • the visco-elastic body 93 is attached to the tip of each of the rest arms 91 and 92 so as to be able to abut on the circumferential surface of the work 62.
  • the work rest device of the present invention can be supported without causing deformation of the work, and can suppress chatter vibration at the time of processing of the work.
  • the present invention can be suitably used as an application to support a subsidiary work without deforming a work to suppress chatter vibration.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)

Abstract

ワークの変形を生じさせることなく支持することができるとともに、ワークの加工時のびびり振動を抑制することができるワークレスト装置を提供する。 クランクシャフト(15)の加工時にそのクランクシャフト(15)のジャーナル部(15a)を一対のレストアーム(26,27)でクランプして補助的に支持するようにしたワークレスト装置(20)において、レストアーム(26,27)に、該レストアーム(26,27)によるクランプ動作の際にクランクシャフト(15)のジャーナル部(15a)を求心方向に押圧する複数のパッド装置(31)を装着し、該パッド装置(31)は、クランクシャフト(15)のジャーナル部(15a)に当接されるレストパッド(32)を、粘弾性体(37)を介してパッド支持部材(33)に支持させてなるものとする。

Description

ワークレスト装置
 本発明は、加工時にワークを補助的に支持するワークレスト装置に関し、特に、クランクシャフトのような長尺物のワークを支持するのに用いられて好適なワークレスト装置に関するものである。
 例えばクランクシャフトのジャーナル部やピン部を切削加工する際には、切削抵抗でクランクシャフトが振れないように加工部近傍を補助的に支持する必要があり、このためのワークレスト装置として例えば特許文献1にて提案されているものがある。
実開昭63-91333号公報
 図11に示されるように、特許文献1に係るワークレスト装置100は、図示されないベッド上に設置される本体フレーム101における全幅方向の一側部に設けられた一対のレストアーム支軸102,103を支点に上下方向に回動されて相互に開閉自在な一対のレストアーム104,105を備えている。これらレストアーム104,105の開閉は、一方側のレストアーム105の基端部と本体フレーム101との間に取り付けられる油圧シリンダ106の伸縮作動により行われる。
 一対のレストアーム104,105の対向面の略中央部に形成された半円形状の切欠部には複数のレストパッド107が装着され、これらレストパッド107により、クランクシャフト108のジャーナル部108aを求心してクランプすることができるようになっている。
 なお、一対のレストアーム104,105の先端側にはそれらレストアーム104,105を閉合状態にロックするロック機構109が配されており、クランクシャフト108の加工時にそれらレストアーム104,105が開かないようにしている。
 上記のワークレスト装置100を備えたクランクシャフトミラーにおいては、クランクシャフト108のジャーナル部108aを一対のレストアーム104,105でクランプすることにより、そのジャーナル部108aの中心を、クランクシャフト108のセンタ穴を基準とするワーク中心線(図11中記号Owで示されるワーク中心点を紙面に垂直に貫く方向に延びる線)上に位置させるような芯出しが行われ、その後、それらレストアーム104,105でクランプされたジャーナル部108aに隣接する他のジャーナル部やピン部をカッタで切削加工するようにされている。
 ところで、加工対象物であるクランクシャフト108は、前加工精度が悪い等に起因して、センタ穴を基準とするワーク中心線に対してジャーナル部108aが偏心していることがある。
 この場合、クランクシャフト108に対して一対のレストアーム104,105による上記芯出しが行われると、ワーク中心線に対して偏心しているジャーナル部108aが強制的にワーク中心線上に位置決め・固定され、これによってクランクシャフト108がそのジャーナル部108aの偏心量分だけ強制的に曲げられるような変形が生じ、その変形した状態のクランクシャフト108に対して切削加工が行われることになる。
 このため、所望の加工精度を確保することができないという問題点がある。特に、クランクシャフト108のような長尺物が加工対象物である場合、かかる問題点が顕著に現れることになる。
 そこで、ワークレスト装置100を用いることで生じるクランクシャフト108の変形を防止して加工精度を確保するために、ワークレスト装置100を用いないで加工を行うと、切削時にワークが振動(びびり振動)し、加工面の不良が起きたり、騒音が発生し易くなったりする。特に、長尺物の支持剛性が低下する中央付近にそのような現象が顕著に現れる。このような現象を防止するために、加工条件(切削速度や切削送り量等)を調整(速度や送り量等を落とす)して負荷を下げて加工する必要があるが、そうすると加工効率が低下するという問題点が発生する。
 本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、ワークの変形を生じさせることなく支持することができるとともに、ワークの加工時のびびり振動を抑制す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ものである。
 前記目的を達成するために、第1発明によるワークレスト装置は、
 ワークの加工時にそのワークをワーク補助支持体で補助的に支持するようにしたワークレスト装置において、
 前記ワーク補助支持体でワークを支持する際にそのワークとの間に粘弾性体が介在されるようにしたことを特徴とするものである。
 また、第2発明によるワークレスト装置は、
 クランクシャフトの加工時にそのクランクシャフトのジャーナル部を一対のレストアームでクランプして補助的に支持するようにしたワークレスト装置において、
 前記レストアームでクランクシャフトのジャーナル部を支持する際にそのジャーナル部との間に粘弾性体が介在されるようにしたことを特徴とするものである。
 第2発明において、前記レストアームには、該レストアームによるクランプ動作の際にクランクシャフトのジャーナル部を求心方向に押圧する複数のパッド装置が装着され、該パッド装置は、クランクシャフトのジャーナル部に当接されるレストパッドを、前記粘弾性体を介してパッド支持部材に支持させてなるものとすることができる(第3発明)。
 第3発明において、前記レストパッドは、クランクシャフトの回転運動の際にそのクランクシャフトのジャーナル部の回転に倣って回転するローラ部材よりなるものとすることができる(第4発明)。
 第3発明において、前記レストパッドは、クランクシャフトの回転運動の際にそのクランクシャフトのジャーナル部の周面と滑り合って接触する摺動部材よりなるものとすることができる(第5発明)。
 第1発明のワークレスト装置によれば、ワーク補助支持体でワークを支持する際にそのワークとの間に粘弾性体が介在されるので、ワーク補助支持体からワークに対してワークを変形させるような偏荷重が作用しても、その偏荷重を粘弾性体の弾性変形によって吸収することができ、ワークを変形させることなく支持することができる。
 また、加工時に生じるワークの微小な振動(びびり振動)は粘弾性体によって減衰されるので、ワークの加工時のびびり振動を抑制することができる。
 第2発明のワークレスト装置によれば、一対のレストアームでクランクシャフトのジャーナル部を支持する際にそのジャーナル部との間に粘弾性体が介在されるので、レストアームからクランクシャフトに対してクランクシャフトを変形させるような偏荷重が作用しても、その偏荷重を粘弾性体の弾性変形によって吸収することができ、クランクシャフトを変形させることなく支持することができる。
 また、加工時に生じるクランクシャフトのびびり振動は粘弾性体によって減衰されるので、クランクシャフトの加工時のびびり振動を抑制することができる。
 第3発明のワークレスト装置によれば、一対のレストアームによるクランプ動作の際にクランクシャフトのジャーナル部を求心方向に押圧する複数のパッド装置が装着されるので、クランクシャフトのジャーナル部をそれらパッド装置でより安定的に支持することができる。
 ここで、パッド装置は、クランクシャフトのジャーナル部に当接されるレストパッドを、粘弾性体を介してパッド支持部材に支持させてなるものとされる。これにより、レストアームからクランクシャフトに対してクランクシャフトを変形させるような偏荷重が作用しても、その偏荷重を粘弾性体の弾性変形によって吸収することができ、クランクシャフトを変形させることなく支持することができる。また、加工時に生じるクランクシャフトのびびり振動がレストパッドから粘弾性体へと伝達されて該粘弾性体でそのびびり振動が減衰されるので、クランクシャフトの加工時のびびり振動を抑制することができる。
 第4発明のワークレスト装置によれば、レストパッドが、クランクシャフトの回転運動の際にそのクランクシャフトのジャーナル部の回転に倣って回転するローラ部材よりなるものとされるので、クランクシャフトを回転させながら切削加工する場合でも、クランクシャフトの回転運動を案内しながら安定的に支持することができる。
 第5発明のワークレスト装置によれば、レストパッドが、クランクシャフトの回転運動の際にそのクランクシャフトのジャーナル部の周面と滑り合って接触する摺動部材よりなるものとされるので、クランクシャフトを回転させながら切削加工する場合でも、第4発明と同様に、クランクシャフトの回転運動を案内しながら安定的に支持することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るワークレスト装置を具備するクランクシャフトミラーの全体斜視図である。 図2は、同クランクシャフトミラーにおけるワークヘッド間にワークがセッティングされた状態図である。 図3は、第1の実施形態に係るワークレスト装置の正面図である。 図4は、同ワークレスト装置の要部拡大図である。 図5は、同ワークレスト装置におけるパッド装置の内部構造を示す正面図である。 図6は、同パッド装置の側面図である。 図7は、本発明の第2の実施形態に係るワークレスト装置を具備するマシニングセンタの要部を示す正面図である。 図8は、本発明の第3の実施形態に係るワークレスト装置を具備する研削盤の要部を示す側面図で、(a)は粘弾性を有しないワークレスト装置によるワーク支持状態図、(b)は粘弾性を有するワークレスト装置によるワーク支持状態図である。 図9は、第1の実施形態に係るワークレスト装置の変形例の説明図である。 図10は、第3の実施形態に係るワークレスト装置の変形例の説明図である。 図11は、従来のワークレスト装置の正面図である。
 次に、本発明によるワークレスト装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
 〔第1の実施形態〕
 図1には、第1の実施形態に係るワークレスト装置を具備するクランクシャフトミラーの全体斜視図が示されている。また、図2には、同クランクシャフトミラーにおけるワークヘッド間にワークがセッティングされた状態図が示されている。
 <クランクシャフトミラーの概略説明>
 図1に示されるクランクシャフトミラー1は、ワーク固定式インターナルタイプのクランクシャフトミラーであり、ベッド2上に互いに対向するように設置される2基のワークヘッド3間に設置される2基のカッタユニット4を備えている。
 <カッタユニットの説明>
 各カッタユニット4は、ベッド2の長手方向(Z軸方向)に移動自在なサドル5を備えるとともに、このサドル5上にZ軸と直交するY軸方向(奥行方向)へ移動自在なスライド6を備えている。
 スライド6には、一端部が支軸7に支承されるとともに、他端部がスライド6上に設置された揺動機構8により上下方向(X軸方向)に揺動されるスイングヘッド9が装着されている。このスイングヘッド9内には、カッタドラムモータ10により回転されるカッタドラム11が設けられ、カッタドラム11には、カッタアダプタ12を介してカッタ13が取り付けられている。
 各カッタユニット4のサドル5には、ワークレスト装置20が設置されている。このワークレスト装置20は、図2に示されるように、各ワークヘッド3の対向面に設けられたチャック14によって両端部が支持された加工対象物(ワーク)であるクランクシャフト15を補助的に支持して、クランクシャフト15のジャーナル部15aやピン部15bをカッタ13で切削加工する際に切削抵抗でクランクシャフト15が振れないようにする役目をする。
 <ワークレスト装置の説明>
 次に、ワークレスト装置20の詳細構造について、図3~図6を参照しつつ説明する。ここで、図3には、第1の実施形態に係るワークレスト装置の正面図が、図4には、同ワークレスト装置の要部拡大図がそれぞれ示されている。また、図5には、同ワークレスト装置におけるパッド装置の内部構造を示す正面図が、図6には、同パッド装置の側面図がそれぞれ示されている。
 図3に示されるように、本実施形態のワークレスト装置20は、下部がボールねじ軸21に螺合されてベッド2上をZ軸方向(図3の紙面を垂直に貫く方向)に移動自在な本体フレーム22を備えている。本体フレーム22の中央部には、開口部23が設けられている。また、本体フレーム22の一側部には、一対のレストアーム支軸24,25が設けられ、これら支軸24,25を支点にして一対のレストアーム26,27が上下方向に回動されて相互に開閉自在とされている。これらレストアーム26,27の開閉は、一方側のレストアーム27の基端部と本体フレーム22との間に取り付けられる油圧シリンダ28の伸縮作動により行われる。
 なお、本体フレーム22の他側部には、一対のレストアーム26,27を閉合状態にロックするロック機構29が配設されており、クランクシャフト15の加工時にそれらレストアーム26,27が開かないようにしている。
 図4に示されるように、一対のレストアーム26,27の対向面の略中央部には、半円形状の切欠部26a,27aが形成され、該切欠部26a,27aには、パッドホルダ30を介して複数のパッド装置31が装着されている。これらパッド装置31は、一対のレストアーム26,27によるクランプ動作の際にクランクシャフト15のジャーナル部15aを求心方向(ワーク中心Owに向かう方向)に押圧する役目をし、クランクシャフト15のジャーナル部15aをそれらパッド装置31でより安定的に支持することができるようになっている。
 <パッド装置の説明>
 図5に示されるように、パッド装置31は、クランクシャフト15のジャーナル部15aに当接されるレストパッド32と、このレストパッド32を支持するパッド支持部材33とを備えている。
 <レストパッドの説明>
 レストパッド32は、ワーク中心Owに向かって延びる縦棒部32aに対してTの字形状を呈するように横棒部32bが一体的に設けられてなり、縦棒部32aの先端面をジャーナル部15aの周面に当接可能に構成されている。
 <パッド支持部材の説明>
 パッド支持部材33は、ワーク中心Owに向かって開口された切欠凹部34aを有する比較的厚肉の板状部材からなるケーシング本体34を備えている。
 ケーシング本体34におけるワーク中心Ow側に向けた開口側端面には、一対の押え蓋35がボルト36の締結によって固定されている。押え蓋35は、ケーシング本体34への取付側部分に内向きに臨ませた第1内側面35aを有するとともに、この第1内側面35aからワーク中心Ow側に向かって段差部35bを経て内向き突出した部分に内向きに臨ませた第2内側面35cを有している。
 パッド支持部材33に対しレストパッド32は、横棒部32bが切欠凹部34a内に入り込んだ状態で縦棒部32aが一対の押え蓋35における互いに対向する第2内側面35cの間を通過するようにしてそれら押え蓋35からワーク中心Owに向かって外側に突出するように収容されている。
 <粘弾性体の説明>
 パッド支持部材33とレストパッド32との間には、粘弾性体37(37a~37d)が組み込まれており、レストパッド32が粘弾性体37を介してパッド支持部材33に支持されるようになっている。より具体的に説明すると、ケーシング本体34とレストパッド32とにおいて、切欠凹部34aの奥面と横棒部32bとの間に粘弾性体37aが配設されるとともに、切欠凹部34aの内側面と横棒部32bとの間に粘弾性体37bが配設されている。また、一対の押え蓋35とレストパッド32とにおいて、第1内側面35aと縦棒部32aとの間に粘弾性体37cが配設されている。
 ここで、粘弾性体37とは、ばね要素と減衰要素とを有するものであり、非線形なばね定数を有するものである。つまり、荷重を加えることによって粘弾性体37を変形させた場合、粘弾性体37のばね定数は荷重の大きさによって変化することになる。粘弾性体37としては例えばゴム等が挙げられる。
 ケーシング本体34における切欠凹部34aの奥面と粘弾性体37aとの間には、所要のシム38が介挿されており、シム38の枚数を調整することにより、クランクシャフト15のジャーナル部15aに対するレストパッド32の押し代を調整することができるようになっている。
 図6に示されるように、ケーシング本体34と一対の押え蓋35とには、それらを両側から覆うようにカバー部材39が装着されている。なお、カバー部材39とレストパッド32との間にも粘弾性体37dが配設されている。
 以上に述べたように構成されるワークレスト装置20を具備するクランクシャフトミラー1においては、クランクシャフト15のジャーナル部15aやピン部15bを切削加工する際に、切削抵抗でクランクシャフト15が振れないようにするために、図3に示されるように、クランクシャフト15のジャーナル部15aを一対のレストアーム26,27でクランプする。これにより、クランクシャフト15のジャーナル部15aが複数のパッド装置31によって求心方向に押圧される。
 ところで、加工対象物であるクランクシャフト15は、前加工精度が悪い等に起因して、センタ穴を基準とするワーク中心線Sw(図2参照)に対してジャーナル部15aが偏心していることがある。このため、上記のレストアーム26,27によるクランプ動作により、偏心しているジャーナル部15aの中心をワーク中心線Sw上に強制的に一致させるような芯出しが行われることになり、レストアーム26,27からクランクシャフト15に対してクランクシャフト15を変形させるような偏荷重が作用する。
 <作用効果の説明>
 本実施形態のワークレスト装置1においては、図5に示されるように、クランクシャフト15のジャーナル部15aに当接されるレストパッド32が粘弾性体37を介してパッド支持部材33に支持される構造とされて、レストアーム26,27でジャーナル部15aを支持する際にそのジャーナル部15aとの間に粘弾性体37が介在される。これにより、レストアーム26,27からクランクシャフト15に対してクランクシャフト15を変形させるような偏荷重が作用しても、その偏荷重を粘弾性体37(特に粘弾性体37a)の弾性変形によって吸収することができ、クランクシャフト15を変形させることなく支持することができる。したがって、前加工精度が悪い等に起因して、センタ穴を基準とするワーク中心線Swに対してジャーナル部15aが偏心しているようなクランクシャフト15でも、センタ穴基準での切削加工で所望の加工精度を確保することができる。
 また、切削加工時に生じるクランクシャフト15のびびり振動がレストパッド32から粘弾性体37へと伝達されて該粘弾性体37でそのびびり振動が減衰されるので、クランクシャフト15の加工時のびびり振動を抑制することができる。
 〔第2の実施形態〕
 図7には、本発明の第2の実施形態に係るワークレスト装置を具備するマシニングセンタの要部を示す正面図が示されている。
 図7に示されるマシニングセンタ41は、テーブル42上にワーク位置決め治具43を介して固定・設置されたブロック状のワーク44に対して、図示されないATC(自動工具交換装置)で主軸45に装着されたフライス等の切削工具46を用いて切削加工を行うようにしたもので、テーブル42との間にワーク44を挟むようにしてそのワーク44を補助的に支持するワークレスト装置50を備えている。
 ワークレスト装置50は、ワーク44の側方においてテーブル42上に設置される支柱部材51からワーク44の側縁部上方位置に延設されるワーククランパ52を備え、このワーククランパ52の先端部に、ワーク44の側縁部上面に当接可能な粘弾性体53を装着して構成されている。
 本実施形態のワークレスト装置50によれば、切削加工時に生じるワーク44のびびり振動が粘弾性体53へと伝達されて該粘弾性体53でそのびびり振動が減衰されるので、ワーク44の切削加工時のびびり振動を抑制することができる。
 例えば、剛性の低いワークに対して剛性の高いワークレスト装置を適用した場合、ワークレスト装置からワークに加えられる力によってワークの変形が起こる恐れがある。
 そこで、剛性の低いワークに対してワークレスト装置50を適用すれば、ワーククランパ52でワーク44を支持する際にそのワーク44との間に粘弾性体53が介在されるので、ワーククランパ52からワーク44に対してワーク44を変形させるような力が作用しても、その力を粘弾性体の弾性変形によって吸収することができ、ワーク44を変形させることなく支持することができる。
 〔第3の実施形態〕
 図8には、本発明の第3の実施形態に係るワークレスト装置を具備する研削盤の要部を示す側面図で、粘弾性を有しないワークレスト装置によるワーク支持状態図(a)および粘弾性を有するワークレスト装置によるワーク支持状態図(b)が、それぞれが示されている。
 図8(a)(b)に示される研削盤61は、図示されないチャックによって両端が支持された比較的小径で長尺のワーク62に対して、回転駆動される砥石63によりそのワーク62の表面研削を行うようにしたもので、砥石63との間にワーク62を挟むようにしてそのワーク62を補助的に支持するワークレスト装置70A,70Bを備えている。
 図8(a)に示されるように、ワークレスト装置70Aは、ワーク62を下側から支えて重力や砥石63の回転による接線方向の力(下向きの力)による変形を防止する第1レスト部材71と、砥石63と対向する側からワーク62を支えて砥石63の加工送りに対する変形を防止する第2レスト部材72とを備えて構成されている。
 図8(b)に示されるように、ワークレスト装置70Bは、先に述べたワークレスト装置70Aと基本構成が同じで、各レスト部材71,72の先端部に、ワーク62の周面に当接可能な粘弾性体73を装着して構成されている。
 本実施形態の研削盤61においては、粘弾性体73を有しない通常のワークレスト装置70Aと、粘弾性体73を有するワークレスト装置70Bとの両方が用いられている。
 これにより、重力や砥石63の回転による接線方向の力、砥石63の加工送りによるワーク62の変形をワークレスト装置70Aによって防止することができるとともに、研削加工時に生じるワーク62のびびり振動が粘弾性体73によって減衰されて、ワーク62のびびり振動を抑制することができる。なお、ワークレスト装置70Bをワーク62へ押し付けることがないので、言い換えればレスト部材71,72からワーク62へは力が作用しないので、ワーク62を変形させるようなことがない。
 以上、本発明のワークレスト装置について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
 例えば、図3に示される第1の実施形態のワークレスト装置20におけるパッド装置31に代えて、図9(a)~(c)のそれぞれに示されるパッド装置31A~31Cを適用してもよい。
 図9(a)に示されるパッド装置31Aは、クランクシャフト15のジャーナル部15aの周面に沿う円弧状当接面81aを有するレストパッド81と、このレストパッド81を支持するパッド支持部材82とを備え、レストパッド81の円弧状当接面81aに粘弾性体83をジャーナル部15aとの間に介在するように貼り付けて構成されている。
 このパッド装置31Aによれば、極めて簡易な構成で偏荷重の吸収効果とびびり振動の減衰効果を得ることができる。
 図9(b)に示されるパッド装置31Bは、クランクシャフト15の回転運動の際にそのクランクシャフト15のジャーナル部15aの回転に倣って回転するローラ部材よりなるレストパッド84と、このレストパッド84を支持するパッド支持部材85とを備えている。
 パッド支持部材85は、レストパッド84を回転自在に支持する第1ブラケット85aと、この第1ブラケット85aを支持する第2ブラケット85bとにより構成されている。そして、第1ブラケット85aと第2ブラケット85bとの間には、粘弾性体86が介挿されている。
 図9(c)に示されるパッド装置31Cは、クランクシャフト15の回転運動の際にそのクランクシャフト15のジャーナル部15aの周面と滑り合って接触する摺動部材よりなるレストパッド87と、このレストパッド87を支持するパッド支持部材88とを備えている。
 パッド支持部材88は、レストパッド87を支持する第1ブラケット88aと、この第1ブラケット88aを支持する第2ブラケット88bとにより構成されている。そして、第1ブラケット88aと第2ブラケット88bとの間には、粘弾性体89が介挿されている。
 なお、レストパッド87としては、例えば潤滑油を含浸させて自己潤滑性を持たせた銅系合金等の摺動部材などが好適に用いられる。
 上記のパッド装置31B,31Cによれば、粘弾性体86,89によって偏荷重の吸収とびびり振動の減衰を達成することができるのは勿論のこと、クランクシャフト15を回転させながら切削加工する場合でも、クランクシャフト15の回転運動をレストパッド84,87で案内しながら安定的に支持することができ、ワーク回転式インターナルタイプのクランクシャフトミラーに好適に用いることができる。
 また、図8(b)に示されるワークレスト装置70Bにおいては、ワーク62を下側から第1レスト部材71で支えるとともに、砥石63と対向する側からワーク62を第2レスト部材72で支えるようにし、各レスト部材71,72の先端部に粘弾性体73をワーク62の周面に当接可能に装着するようにしたが、これに限定されるものではなく、図10に示されるようなワークレスト装置90を採用してもよい。
 ワークレスト装置90は、基端部が枢着されて互いに回動可能な第1レストアーム91および第2レストアーム92を備え、これらレストアーム91,92でワーク62を上下方向からクランプするようにし、各レストアーム91,92の先端部に粘弾性体93をワーク62の周面に当接可能に装着して構成されている。
 本発明のワークレスト装置は、ワークの変形を生じさせることなく支持することができるとともに、ワークの加工時のびびり振動を抑制することができるという特性を有していることから、クランクシャフトミラーやマシニングセンタ、研削盤を始めその他の工作機械の分野において、ワークを変形させることなく補助的に支えてびびり振動を抑制する用途に好適に用いることができる。
 1      クランクシャフトミラー
 20,50,70B,90   ワークレスト装置
 26,27,91,92    レストアーム(ワーク補助支持体)
 31,31A,31B,31C パッド装置
 32,81,84,87    レストパッド
 33,82,85,88    パッド支持部材
 37,53,73,93    粘弾性体
 41     マシニングセンタ
 52     ワーククランパ(ワーク補助支持体)
 61     研削盤
 71,72  レスト部材(ワーク補助支持体)

 

Claims (5)

  1.  ワークの加工時にそのワークをワーク補助支持体で補助的に支持するようにしたワークレスト装置において、
     前記ワーク補助支持体でワークを支持する際にそのワークとの間に粘弾性体が介在されるようにしたことを特徴とするワークレスト装置。
  2.  クランクシャフトの加工時にそのクランクシャフトのジャーナル部を一対のレストアームでクランプして補助的に支持するようにしたワークレスト装置において、
     前記レストアームでクランクシャフトのジャーナル部を支持する際にそのジャーナル部との間に粘弾性体が介在されるようにしたことを特徴とするワークレスト装置。
  3.  前記レストアームには、該レストアームによるクランプ動作の際にクランクシャフトのジャーナル部を求心方向に押圧する複数のパッド装置が装着され、該パッド装置は、クランクシャフトのジャーナル部に当接されるレストパッドを、前記粘弾性体を介してパッド支持部材に支持させてなることを特徴とする請求項2に記載のワークレスト装置。
  4.  前記レストパッドは、クランクシャフトの回転運動の際にそのクランクシャフトのジャーナル部の回転に倣って回転するローラ部材よりなることを特徴とする請求項3に記載のワークレスト装置。
  5.  前記レストパッドは、クランクシャフトの回転運動の際にそのクランクシャフトのジャーナル部の周面と滑り合って接触する摺動部材よりなることを特徴とする請求項3に記載のワークレスト装置。

     
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