(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に軸支され、主軸として回転駆動されるメインスピンドルと、該メインスピンドルに着脱可能に取り付け固定されたサブスピンドルを有し、前記サブスピンドルの両端には、ワークを把持するためのチャック部を有する一対の連動部材を有し、各々の前記連動部材は、前記サブスピンドルに支持された状態で固定されていることを特徴とする両端加工機。
【請求項２】
請求項１において、前記サブスピンドルの内周面は外周面に対して偏芯するように構成されていることを特徴とする両端加工機。
【請求項３】
請求項１において、前記主軸の内部空間における一対の前記チャック部の間に配置され、前記チャック部がワークを把持するように作用させるための応力を与える応力付与機構と、該応力付与機構に連結されて前記内部空間から前記主軸の両端部外側に引き出された前記連動部材とを備え、該連動部材を移動させることによって前記チャック部の開閉状態を操作可能に構成されていることを特徴とする両端加工機。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項において、前記サブスピンドルは前記メインスピンドルを分解若しくは取り外すことなしに前記メインスピンドルに対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする両端加工機。
【請求項５】
回転可能に軸支され、主軸として回転駆動されるメインスピンドルと、該メインスピンドルに着脱可能に取り付け固定されたサブスピンドルを有し、前記サブスピンドルの両端には、ワークを把持するためのチャック部を有する一対の連動部材を有し、
前記サブスピンドルの内部空間における一対の前記チャック部の間に配置され、前記チャック部がワークを把持するように作用させるための応力を与える応力付与機構と、該応力付与機構に連結されて前記内部空間から前記サブスピンドルの両端部外側に引き出された、前記連動部材を移動させることによって前記チャック部の開閉状態を操作可能に構成されていることを特徴とする両端加工機。
【請求項６】
請求項５において、前記応力付与機構は前記チャック部が前記ワークに把持力を付与するための弾性部材を備え、前記連動部材を移動させることによって前記弾性部材の弾性力に抗して前記チャック部を前記ワークから解放するように構成されていることを特徴とする両端加工機。
【請求項７】
請求項５又は請求項６において、前記連動部材は、前記主軸の外側に引き出された外端部と、前記チャック部に対して回転方向に係合した係合部と、前記応力付与機構と連結された内端部とを備えていることを特徴とする両端加工機。
【請求項８】
延長部材を加工するに当たって、回転可能に軸支され、主軸として回転駆動されるメインスピンドルと、該メインスピンドルに着脱可能に取り付け固定され、内周面に対して外周面が偏芯したサブスピンドルと、該サブスピンドルの両端に設けた一対の連動部材と、該一対の連動部材に設けたチャック部とにより、前記サブスピンドルの内側に延長部材を把持固定し、
前記延長部材の少なくとも一部を外部に露出させた状態で前記一部を偏芯形状に加工することを特徴とする延長部材の製造方法。
【請求項９】
請求項８において、前記延長部材の両端部を外部に露出させた状態で前記両端部を同時に偏芯形状に加工することを特徴とする延長部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は両端加工機及び延長部材の製造方法に係り、特に、パイプ、シャフトなどのワークの両端部を加工する場合に好適な両端加工機の構造並びに延長部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パイプ、シャフトなどのワークの両端部を加工するための両端加工機としては、円筒状の主軸と、この主軸の内部に挿入固定されたコレットチャックからなるチャック部とを備えたものがある。この両端加工機においては、チャック部を解放した状態でワークを挿入し、ワークの両端を主軸の両端部の外側に突き出させた状態とし、この状態で主軸を回転させるとチャック部とともにワークが回転するので、主軸の両端部外側に配置した工具によってワークの両端を切削加工することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の両端加工機においては、チャック部によりワークを主軸と同芯に把持した状態で主軸を回転させて加工を行うため、シャフトの両端に偏芯した形状を形成することができないという問題点がある。そのため、従来は予めダイキャストや樹脂成形などによって形成した偏芯形状の別部品を圧入や接着などの方法によりシャフトの両端部に接合していた。
【０００４】
また、主軸の両端部近傍に一対のチャック部を有する両端加工機の場合、チャック部を偏芯させようとすると、偏芯状態でワークを把持できる特殊なチャック構造を形成する必要があり、また、主軸端の外側にチャック構造を開閉動作させるための大きな可動部分を配置構成する必要が生ずるので、機械の設計や配置構成が困難になるとともに大型化するなどの理由により、偏芯機構を設けること自体が難しいという問題点がある。このため、ワークの一方の端部をチャック部により把持し、他方の端部をガイドブッシュによってすべり軸受状に支持する方法が考えられるが、この場合には加工時の回転数を充分に高めることができないという欠点がある。さらに上述のように複雑な構造になるため、偏芯量の調整が難しくなるという問題点もある。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、用途に応じて偏芯形状を自在に成形することのできる両端加工機を提供することにあり、さらにまた、偏芯機構を簡単に構成することができ、構造の複雑性や大型化を招くことのない両端加工機の構造を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、回転可能に軸支された主軸として、回転駆動されるメインスピンドルと、該メインスピンドルに対して着脱可能に取り付け固定されたサブスピンドルとを含み、ワークを把持するためのチャック部が前記サブスピンドルに当接支持された状態で固定されていることを特徴とする両端加工機である。この手段によれば、回転駆動されるメインスピンドルに対してサブスピンドルを取付固定し、チャック部をサブスピンドルに当接支持させるようにしたので、メインスピンドルやチャック部を一定形状としても、サブスピンドルの形状を適宜に設定することによってチャック部により把持されるワークをメインスピンドルの軸線からずれた位置に適宜に固定することが可能になるため、簡単に偏芯形状などの任意形状の加工を行うことができるようになる。また、すべり軸受などを用いないために回転量を充分に高めることが可能になるとともに、サブスピンドルを交換するだけで偏芯量の調整ができるので、調整作業を容易に行うことが可能になる。ここで、チャック部はサブスピンドルに当接支持されていればよく、サブスピンドルに対してチャック部を直接に取付固定する場合の他に、サブスピンドルに当接支持された状態で固定するために、チャック部をメインスピンドルや他の部材に対して取付固定してもよい。サブスピンドルはメインスピンドルの軸線方向の端部に対して固定されていることが特に構造を簡易にすることができ、好ましい。
【０００７】
また、前記サブスピンドルは前記メインスピンドルの内側空間に挿入固定され、前記チャック部は前記サブスピンドルの内側空間に挿入配置されていることが好ましい。サブスピンドルをメインスピンドルの内側空間に挿入固定し、チャック部をサブスピンドルの内側空間に挿入配置することによって主軸を簡単な構造とすることができるとともに小形化することができる。この場合には特にメインスピンドル及びサブスピンドルの双方を円筒状に構成することが望ましい。
【０００８】
また、前記サブスピンドルにおける前記チャック部材に対する支持面が前記主軸の軸線に対して偏芯するように構成することによって、チャック部に把持させたワークを偏芯形状に加工することができる。
【０００９】
また、前記チャック部は前記主軸の両端部近傍にそれぞれ配置され、前記サブスピンドルは一対の前記チャック部を共に支持するように構成されている。両端加工機としては、ワークの一方の端部をチャック部で把持固定し、ワークの他方の端部をガイドブッシュなどの挿通部によって保持する場合もあるが、ワークの両端部を一対のチャック部によって把持固定できるようにしているので、より正確にワークを位置決めして加工することができる。
【００１０】
また、前記主軸の内部空間における一対の前記チャック部の間に配置され、前記チャック部がワークを把持するように作用させるための応力を与える応力付与機構と、該応力付与機構に連結されて前記内部空間から前記主軸の両端部外側に引き出された連動部材とを備え、該連動部材を移動させることによって前記チャック部の開閉状態を操作可能に構成されていることが望ましい。応力付与機構によってチャック部をワークを把持するように作用させるとともに、外側に引き出された連動部材によってチャック部の開閉状態を操作可能に構成していることにより、応力付与機構を主軸の内部空間に配置しても連動部材を操作することによって容易にチャック部を制御することができるため、装置全体の構造の簡易化、主軸の小形化、及び駆動系の簡易化を図ることができる。これらの場合に、前記応力付与機構は前記チャック部が前記ワークに把持力を付与するための弾性部材を備え、前記連動部材を移動させることによって前記弾性部材の弾性力に抗して前記チャック部を前記ワークから解放するように構成されていることが好ましい。この場合にはさらに、前記弾性力は前記主軸の軸線方向に付与され、前記連動部材は前記軸線方向に移動するように構成されていることが望ましい。また、このように連動部材と応力付与機構とを備えている場合には、前記連動部材は、前記主軸の外側に引き出された外端部と、前記チャック部に対して回転方向に係合した係合部と、前記応力付与機構と連結された内端部とを備えていることが望ましい。
【００１１】
また、前記サブスピンドルは前記メインスピンドルを分解若しくは取り外すことなく前記メインスピンドルに対して着脱可能に取り付けられていることが好ましい。この手段によれば、メインスピンドルを分解若しくは取り外すことなく、例えば、メインスピンドルの一部を取り外したり、メインスピンドルを主軸台から取り外したりすることなく、メインスピンドルに対して着脱可能に取り付けられているため、サブスピンドルの着脱作業が容易になり、作業の効率化を図ることができる。ここで、特に、チャック部をサブスピンドルに対して固定するとともに、チャック部をサブスピンドルに搭載した状態のままメインスピンドルから取り外すことができるように構成することが好ましい。
【００１２】
次に、本出願に係る第２の発明としては、主軸と、該主軸の両端部近傍に配置され、前記主軸に対して直接若しくは間接的に取り付け固定された一対のチャック部と、前記主軸の内部空間における一対の前記チャック部の間に配置され、前記チャック部がワークを把持するように作用させるための応力を与える応力付与機構と、該応力付与機構に連結されて前記内部空間から前記主軸の両端部外側に引き出された連動部材とを備え、該連動部材を移動させることによって前記チャック部の開閉状態を操作可能に構成されていることを特徴とする両端加工機である。このようにすると、応力付与機構を主軸内にコンパクトに収容できるとともに連動部材によってチャック部を操作、制御することが可能になり、さらに、チャック部を偏芯させるなどによって加工態様を変化させても、主軸構造の複雑化
や主軸構造の大型化を抑制することができるという利点がある。
【００１３】
また、前記応力付与機構は前記チャック部が前記ワークに把持力を付与するための弾性部材を備え、前記連動部材を移動させることによって前記弾性部材の弾性力に抗して前記チャック部を前記ワークから解放するように構成されていることが好ましい。この場合に、前記弾性力は前記主軸の軸線方向に付与され、前記連動部材は前記軸線方向に移動するように構成されていることが望ましい。
【００１４】
また、前記連動部材は、前記主軸の外側に引き出された外端部と、前記チャック部に対して回転方向に係合した係合部と、前記応力付与機構と連結された内端部とを備えていることが望ましい。
【００１５】
次に、回転可能に軸支され、主軸として回転駆動されるメインスピンドルと、該メインスピンドルに着脱可能に取り付け固定され、内周面に対して外周面が偏芯したサブスピンドルと、該サブスピンドルの両端に設けた一対の連動部材と、該一対の連動部材に設けたチャック部とにより、前記サブスピンドルの内側に延長部材を把持固定し、延長部材を加工するに当たって、前記回転駆動源に対して偏芯した円筒形状のサブスピンドルに一対のチャックを設け、該チャックを介して該サブスピンドルの内側に前記延長部材を把持固定し、前記延長部材の少なくとも一部を外部に露出させた状態で前記一部を偏芯形状に加工することを特徴とする延長部材の製造方法である。延長部材としては、パイプやシャフトなどの所定方向に引き延ばされた形状の各種部材が含まれる。偏芯形状のサブスピンドルの内側に延長部材を把持固定することによって、複雑な構造を設けることなく所定の偏芯量を備えた形状を加工することができる。
【００１６】
また、回転可能に軸支され、主軸として回転駆動されるメインスピンドルと、該メインスピンドルに着脱可能に取り付け固定され、内周面に対して外周面が偏芯したサブスピンドルと、該サブスピンドルの両端に設けた一対の連動部材と、該一対の連動部材に設けたチャック部とにより、前記サブスピンドルの内側に延長部材を把持固定し、延長部材の両端部の少なくとも一方の端部を加工するに当たって、前記回転駆動源に対して偏芯した円筒形状のサブスピンドルを介して該サブスピンドルの内側に前記延長部材を把持固定し、前記端部を外部に露出させた状態で前記端部を偏芯形状に加工することを特徴とする延長部材の製造方法である。
【００１７】
請求項１１において、前記延長部材の両端部を外部に露出させた状態で前記両端部を同時に偏芯形状に加工することが好ましい。延長部材の両端部を同時に加工することができるために生産性を向上させることができるとともに、両端部間の形状誤差を低減することができる。なお、上記の各製造方法においては、補助部材の内側に把持機構を配置して延長部材を把持固定することが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。図１は本発明に係る両端加工機の実施形態の構造を示す概略縦断面図である。この実施形態においては、主軸台１０の内側に軸受を介して円筒状のメインスピンドル１１が回転自在に取り付けられている。メインスピンドル１１の内側には円筒状のサブスピンドル１２が端部を挿通するボルト１３によって固定されている。サブスピンドル１２の内側には、サブスピンドル１２の左右の開口部からそれぞれ連動部材１４が挿入されている。
【００１９】
連動部材１４は、円筒状の胴部の外側端に形成された鍔部１４ａと、胴部から引き続いてサブスピンドル１２の内側に伸びる一対の連動爪状部１４ｂとを備えている。連動部材１４の外周面はサブスピンドル１２の内周面に摺接している。連動爪状部１４ｂは図２に示すようにサブスピンドル１２の内部において上下に限定して形成されており、連動爪状部１４ｂの先端はサブスピンドル１２の内部に摺接するドローバーリング１５に対してボルトによって固定されている。
【００２０】
連動部材１４の内側には、円筒状のコレットガイド１６が摺接している。コレットガイド１６には、連動部材１４の外端部内側に配置される円錐面によって構成された傾斜内面部１６ａと、中央部の外周面から内側空間に貫通するキー孔１６ｂと、内端部に形成された拡径孔部１６ｃとが形成されている。コレットガイド１６の外周には外側に張り出した一対のフランジ状部１６ｄが設けられ、このフランジ状部１６ｄは図２に示すように、連動部材１４の連動爪状部１４ｂと回転方向に係合或いは嵌合するように形成されている。このフランジ状部１６ｄはボルト１６ｅを介してサブスピンドル１２に固定されている。
【００２１】
コレットガイド１６の内側にはコレット１７が摺接している。コレット１７には、外端部近傍に形成された円錐面を備えた傾斜外面部１７ａと、外端部の傾斜外面部１７ａから内端部に向けて途中まで伸びる摺り割溝１７ｂと、コレットガイド１６のキー孔１６ｂ内に螺入されるストップピン１８を受け入れ、コレット１７をコレットガイド１６に対して回転方向に規制するための軸線方向に伸びる軸溝１７ｃと、内端部に形成されたネジ部１７ｄとが形成されている。
【００２２】
コレット１７のネジ部１７ｄにはドローバー１９のネジ穴１９ａが螺合している。ドローバー１９のネジ穴１９ａを備えた基端部１９ｂは上記コレットガイド１６の拡径孔部１６ｃに遊嵌状態で収容されている。ドローバー１９の先端部は上記ドローバーリング１５に当接している。ドローバー１９の先端部近傍にはネジ部１９ｃが形成され、このネジ部１９ｃにナット２０が螺合している。ドローバー１９の外周には、上記基端部１９ｂと、ナット２０に当接するリング２１との間にサラバネなどの各種スプリングで構成される弾性部材２２が弾装されている。この弾性部材２２は、コレットガイド１６と、リング２１との間に圧縮状態に収容されている。コレットガイド１６はフランジ状部１６ｄによってサブスピンドル１２に固定されているので、弾性部材２２は、このコレットガイド１６を支えとして、リング２１及びナット２０を介してドローバー１９とともにコレット１７を主軸の内側へ引き込み、傾斜内面部１６ａと傾斜外面部１７ａとの当接によってコレット１７の把持部１７ｅを縮径させる。これによって、コレット１７の内部に挿通されたシャフト１をしっかりと把持することができるようになっている。
【００２３】
連動部材１４と、これに接続されているドローバーリング１５とは弾性部材２２の弾性によってリング２１及びドローバー１９によって主軸の内側に押圧された状態となっている。連動部材１４の鍔部１４ａには駆動レバー２３の先端部が係合している。駆動レバー２３は支点２３ａを中心に回動自在に取り付けられており、駆動レバー２３の基端部はアクチュエータ２４の駆動軸２４ａに連結されている。アクチュエータ２４はエアシリンダ、油圧シリンダ、リニアモータ、モータと駆動力変換機構などによって構成することができる。駆動レバー２３及びアクチュエータ２４は図示右側のチャック部に対するもののみを図示しているが、実際には図示左側のチャック部に対しても対称構造の駆動レバー及びアクチュエータが設けられている。
【００２４】
次に、本実施形態におけるワークであるシャフト１の解放動作について説明する。上述のように、本実施形態においては、メインスピンドル１１及びサブスピンドル１２の両端部近傍に一対のチャック部が構成されているが、以下の動作においては、図１に示す右側のチャック部について説明を行う。アクチュエータ２４の駆動軸２４ａが図示状態から引き込まれると、駆動レバー２３は回動して鍔部１４ａを図示右側に引出し、弾性部材２２の弾性力に抗して連動部材１４に接続されているドローバーリング１５を主軸の外側に向けて引き出す。すると、ドローバー１９は図示右側（外側）に押し出され、コレット１７もまた図示右側（外側）に押し出される。これに対して、コレットガイド１６はサブスピンドル１２に対して固定されているので移動しないから、傾斜内面部１６ａと傾斜外面部１７ａとの間の押圧状態が緩められ、コレット１７は自身の弾性によって拡径し、シャフト１を解放する。
【００２５】
本実施形態を使用する際においては、一対のチャック部において駆動レバーによって上述のようにコレット１７を拡径させ、例えば図示右側よりワーク、例えばシャフト１を導入する。シャフト１の導入が完了し、シャフトの両端部１ａ，１ｂがコレット１７の外側にそれぞれ突出した状態にセットされると、鍔部１４ａに係合する駆動レバー２３が元の位置（図示の位置）に復帰して各チャック部は弾性部材２２の弾性力によりシャフト１を把持する。次に、メインスピンドル１１が図示しない駆動機構によって回転させられ、サブスピンドル１２及びチャック部が共に回転する。そして、シャフト１の両端部１ａ，１ｂに図示しないバイトを接触させることによって、図示形状のように偏芯形状となるように切削加工を施すことができる。
【００２６】
図１に示す本実施形態では、サブスピンドル１２の内周面を外周面に対して偏芯させて形成しており、チャック部はサブスピンドル１２の内周面に支持されていることにより、メインスピンドル１１の軸線１１ａに対してワークであるシャフト１の軸線１ｃがずれ、加工後におけるシャフト１の両端部１ａ，１ｂの軸線１ｄもシャフト１の軸線に対してずれる。このようにして、サブスピンドル１２の偏芯形状によってシャフト１の偏芯形状の加工をきわめて容易かつ精密に行うことができる。また、従来の簡易的な偏芯加工機と異なり、安定した加工が可能であって、主軸を高速に回転させることもできる。
【００２７】
また、本実施形態では、主軸の両端部近傍に配置された一対のチャック部（コレット１７及びコレットガイド１６によって構成される。）を駆動するために、ドローバー１９、ナット２０、リング２１及び弾性部材２２からなる応力付与機構を主軸内部に配置しており、この応力付与機構にはドローバーリング１５を介して連動部材１４が連結され、この連動部材１４は主軸両端部の外側に引き出されて駆動されるように構成されている。したがって、連動部材１４を駆動することによってチャック部を操作することができるので、主軸を複雑化及び大型化することなく、容易にワークの解放、把持を行うことができる。ここで、連動部材１４とコレットガイド１６とは回転方向に係合しており、連動部材１４はサブスピンドル１２と、鍔部にて固定されたコレットガイド１６との間において回転方向には同期するとともに、軸線方向には移動可能に構成されている。
【００２８】
さらに、本実施形態では、メインスピンドル１１に対してサブスピンドル１２を着脱可能に構成しているので、サブスピンドル１２を換えるだけでワークの加工の偏芯量を任意に変更することができる。特に、メインスピンドルを取り外すことなく、サブスピンドル１２を交換できるので、少量多品種の生産状況においても効率的に作業の切換が可能である。本実施形態では、上述の構造によって理解されるように、サブスピンドル１２に対してチャック部が固定されているので、チャック部毎、すなわち、チャック部をサブスピンドルから取り外すことなくサブスピンドル１２をメインスピンドルから取り外すことができるという利点もある。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、回転駆動されるメインスピンドルに対してサブスピンドルを取付固定し、チャック部をサブスピンドルに当接支持させるようにしたので、メインスピンドルやチャック部を一定形状としても、サブスピンドルの形状を適宜に設定することによってチャック部により把持されるワークをメインスピンドルの軸線からずれた位置に適宜に固定することが可能になるため、簡単に偏芯形状などの任意形状の加工を行うことができるようになる。また、すべり軸受などを用いないために回転量を充分に高めることが可能になるとともに、サブスピンドルを交換するだけで偏芯量の調整ができるので、調整作業を容易に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る両端加工機の実施形態の概略縦断面図である。
【図２】同実施形態の軸線方向に見た構造を示すために、図１のII−II線に沿って切断した形状を示す断面矢視図である。
【符号の説明】
１０  主軸台
１１  メインスピンドル
１２  サブスピンドル
１３  ボルト
１４  連動部材
１４ａ  鍔部
１４ｂ  連動爪状部
１５  ドローバーリング
１６  コレットガイド
１６ｄ  フランジ状部
１７  コレット
１８  ストッパピン
１９  ドローバー
２０  ナット
２１  リング
２２  弾性部材
【図１】
0003697913.tif 000002
【図２】
0003697913.tif 000003