(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の回転する工作物載置部に固定された工作物を支持するための工作物支持装置であって、
前記工作物載置部の回転中心部から外方に向かって径方向に傾斜しているテーパ面を有し、前記工作物載置部にスライド自在に装着されたテーパブロックと、
前記テーパブロックのテーパ面に当接する当接部と、前記工作物を支持する支持部とを有し、前記支持部により支持される前記工作物の被支持部に対して接近、離反可能なバックアップブロックと、
を備えた工作物支持装置。
【請求項２】
前記工作機械は前記工作物を固定し回転するテーブルを有する旋盤であり、前記テーパブロックを前記テーブルの回転中心部に付勢する内方付勢手段をさらに備えている、請求項１に記載の工作物支持装置。
【請求項３】
前記テーパブロックを前記テーブルの回転中心部から外方に付勢するエアーシリンダ又は油圧シリンダをさらに備えている、請求項１に記載の工作物支持装置。
【請求項４】
前記テーパブロックを前記エアーシリンダ又は油圧シリンダが付勢する方向と逆方向に付勢する付勢手段とをさらに備えている、請求項３に記載の工作物支持装置。
【請求項５】
前記テーパブロックがスライドする方向と直交する方向への前記テーパブロックの移動を規制するガイドと、
前記バックアップブロックの工作物に対する位置決めを行うための位置決め部材とをさらに備えている、
請求項１から４に記載の工作物支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物支持装置、特に、工作機械の回転する工作物載置部に固定された工作物を支持するための工作物支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、素材や半加工品（以下、工作物と称する）を所望の形状や寸法に加工するときには、工作機械を使用して機械加工を行っている。工作物は工作機械のテーブルに取り付けられ、テーブルを回転させることにより工作物自体が回転させられたり、又は切削バイトが回転することにより工作物の切削が行われる。
【０００３】
工作物が板金製品や薄肉の鋳物製品であるときには、例えばその一端をクランプにより工作機械のテーブルに固定しても、加工部である他端が切削加工時（回転時）に自由端となっている。そしてさらに、工作物の板厚が薄いため、加工部が切削抵抗によりたわみ変形やびびり振動を受ける。このような変形や振動は、平面度や寸法などの加工部の製品精度に悪影響を与える。
【０００４】
この変形や振動に対する対策として、一般に、テーブルにジグを固定し、このジグにより工作物の自由端となっている加工部の近傍を支持している。ここでは、工作物の寸法の違いにより高さ、すなわち工作物の被支持部からテーブルまでの距離が工作物ごとに違うため、ジグには寸法の調節機能を持たせている。例えば、ねじによってジグの寸法を調節している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のジグには寸法の調節機能が備えられており、工作物の寸法のばらつきに対応している。しかし、工作物が変わるごとにジグの寸法を調節しており、このジグの寸法調節の工程が作業効率を低下させる原因となっている。したがって、この調節作業を自動化することが求められている。
【０００６】
本発明の課題は、工作物の寸法の違いに対応するジグの寸法調整を従来よりも簡易に、しかも自動で行うことができるようにして、機械加工における作業効率を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の工作物支持装置は、工作機械の回転する工作物載置部に固定された工作物を支持するための工作物支持装置であって、テーパブロックと、バックアップブロックとを備えている。テーパブロックは、工作物載置部の回転中心部から外方に向かって径方向に傾斜しているテーパ面を有しており、工作物載置部にスライド自在に装着されている。バックアップブロックは、当接部と、工作物を支持する支持部とを有しており、支持部により支持される工作物の被支持部に対して接近及び離反が可能である。当接部はテーパブロックのテーパ面に当接している。
【０００８】
この工作物支持装置の工作物を支持する方向の寸法（以下、工作物支持寸法と称する）は、テーパブロックとバックアップブロックの寸法の和となっている。この工作物支持寸法を調整するときは、テーパブロックを工作物載置部に対しスライドさせる。ここでスライド力は、テーパブロックを持ち上げる程度の軽微なもので、支持部から工作物にかかる力による工作物の変形はほとんどないように設定される。テーパブロックがスライドすると、バックアップブロックの当接部がテーパブロックのテーパ面に対して相対的に移動する。そして、このスライド量にテーパのこう配を乗じた量だけバックアップブロックが工作物載置部に固定された工作物の被支持部に対して接近又は離反し、工作物支持寸法が増減する。
【０００９】
このようにして、工作物支持寸法を調節し工作物載置部と工作物の被支持部との距離に一致させた状態で、工作物に機械加工を行う。
【００１０】
なお、テーパ面の傾斜は、加工時に工作物の加工面から切削抵抗などがかかってもテーパブロックと工作物載置部との摩擦抵抗によって、テーパブロックがスライドして工作物支持寸法が変化しない程度に小さく設定される。
【００１１】
ここでは、テーパブロックをスライドさせるだけで工作物支持寸法を調節することができ、従来のねじによる調節機構を有するジグなどに比べ、工作物支持寸法の調節が簡易となる。
【００１２】
また、テーパブロックのスライドはテーパ面の傾斜の方向である工作物載置部の回転中心部から外方に向かって行われる。さらに、工作物載置部は回転するものであるため、この回転力を利用してテーパブロックを自動的にスライドさせ、工作物支持寸法を自動的に調整することが可能となる。
【００１３】
すなわち、工作物載置部が回転すると、この工作物載置部に装着されたテーパブロックには遠心力が作用し、テーパブロックは回転中心から外方に向かってスライドする。ここで、テーパブロックが回転中心から外方にスライドすると工作物支持寸法が増大するような向きにテーパ面のこう配を設定しておくと、テーパブロックがスライドすることによりバックアップブロックの当接部がテーパブロックのテーパ面に対して相対的に移動し、これによりバックアップブロックの支持部が工作物に接近する。そして、バックアップブロックの支持部が工作物の被支持部に当接した時点でバックアップブロックの移動及びテーパブロックのスライドが停止する。
【００１４】
ここでは、テーパブロックをスライドさせる手段として遠心力を利用しており、テーパブロックをスライドさせ工作物支持寸法を調節する工程を自動化することが可能となる。
【００１５】
請求項２に記載の工作物支持装置は、請求項１に記載の工作物支持装置において、工作機械は工作物を固定し回転するテーブルを有する旋盤であり、テーパブロックをテーブルの回転中心部に付勢する内方付勢手段をさらに備えている。
【００１６】
ここでは、テーパブロックをスライドさせて工作物支持寸法を調節し機械加工を行った後に、工作物支持装置の工作物支持寸法を内方付勢手段の作用により元の寸法に戻すことができる。
【００１７】
特に、回転前の工作物支持寸法を、工作物載置部であるテーブルと工作物の被支持部との間の距離よりも小さく設定しておき、テーパブロックが回転中心から外方にスライドすると工作物支持寸法が増大するような向きにテーパ面のこう配を設定している場合、回転がかかると遠心力によって自動的にテーパブロックが外方にスライドする。このスライドしたテーパブロックは、工作物の機械加工が完了し回転が止まった後には、元の位置に戻す必要がある。
【００１８】
このとき、テーパブロックをテーブルの回転中心部に付勢する内方付勢手段が設けられているため、回転が停止して遠心力が消滅するとテーパブロックは元の位置に戻り、工作物支持寸法も自動的に元の寸法に戻る。このため、作業者の作業が簡単になる。
【００１９】
請求項３に記載の工作物支持装置は、請求項１に記載の工作物支持装置において、テーパブロックを前記テーブルの回転中心部から外方に付勢するエアーシリンダ又は油圧シリンダをさらに備えている。
【００２０】
ここでは、エアーシリンダ又は油圧シリンダによってテーパブロックをスライドさせる。テーパブロックがスライドさせられた後の作用は前記作用と同様である。
【００２１】
請求項４に記載の工作物支持装置は、請求項３に記載の工作物支持装置において、テーパブロックをエアーシリンダ又は油圧シリンダが付勢する方向と逆方向に付勢する付勢手段をさらに備えている。
【００２２】
ここでは、付勢手段がテーパブロックをエアーシリンダ又は油圧シリンダが付勢している方向と逆方向に付勢しているため、テーパブロックをスライドさせて工作物支持寸法を調節し機械加工を行った後にエアーシリンダ又は油圧シリンダの圧力を下げると、テーパブロックが元の位置に戻る。これにより、工作物支持装置の工作物支持寸法を元の寸法に戻すことができる。
【００２３】
請求項５に記載の工作物支持装置は、請求項１から４に記載の工作物支持装置において、ガイドと、位置決め部材とをさらに備えている。ガイドはテーパブロックがスライドする方向と直交する方向へのテーパブロックの移動を規制している。位置決め部材はバックアップブロックの工作物に対する位置決めを行う。
【００２４】
ここでは、ガイドによりテーパブロックはスライド方向にのみ移動可能となる。また、位置決め部材により工作物の機械加工時に工作部を支持するバックアップブロックの支持部の位置がずれないため、機械加工時の工作物の状態が安定する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１及び２は、本発明の一実施形態としての工作物支持装置３０を取り付ける工作機械の一例である立型旋盤１を示している。この立型旋盤１は、主に、テーブル２と、一対のコラム３と、横桁４と、サドル５とから構成される。
【００２６】
テーブル２には後述するように工作物１０（図３参照）が取り付けられ、テーブル２は水平面内で回転軸Ｏ−Ｏを中心に回転する。一対のコラム３は、テーブル２の上面に直角に設けられている。横桁４はコラム３に沿ってを上下に摺動する。また、サドル５は横桁４上でテーブル２の上面と平行に摺動する。このサドル５には上下に移動可能な正面刃物棒６が取り付けられており、さらに正面刃物棒６の下端に切削バイト８を取り付ける刃物台７が設けられている。
【００２７】
このような立型旋盤１に工作物１０を固定した状態を、図３に示す。工作物１０は内周部に孔を有する皿状の薄肉の鋳物（又は板金製品）であり、外周部にフランジ部１０ａを有している。この工作物１０の内周部はクランプ機構２０に固定され、フランジ部１０ａは工作物支持装置３０に支持されている。ここでは、このフランジ部１０ａの図３における上面に切削加工を行う。
【００２８】
クランプ機構２０は、テーブル２に固定されており、工作物１０の内周部を挟持してテーブル２に固定している。
【００２９】
工作物支持装置３０は、切削抵抗によるたわみ変形やびびり振動を低減するために加工部分の近傍を支持する装置であって、テーパブロック３１と、バックアップブロック３２と、リターンスプリング３３と、規制部材３４とを有している。テーパブロック３１はテーブル２上にスライド自在に装着されている。テーパブロック３１の上面は、テーブル２の回転中心Ｏ−Ｏから外側に向かって下向きに傾斜しているテーパ面３１ａとなっている。バックアップブロック３２は、テーパブロック３１上に配置され、当接部３２ａと、支持部３２ｂと、円柱部３２ｃとを有している。当接部３２ａは、下面がテーパ面３１ａと同じ傾斜を有しており、テーパ面３１ａと当接し、テーパ面３１ａに対してスライド可能である。支持部３２ｂは工作物１０のフランジ部１０ａの切削加工が行われる面の背面と当接して支持する。円柱部３２ｃは当接部３２ａと支持部３２ｂとを連結している。リターンスプリング３３は、一端がテーブル２に固定され、他端がテーパブロック３１に連結され、回転中心Ｏ−Ｏから外側に向かって伸長が可能である。規制部材３４は、図４に示すように、ガイド部３４ａと、位置決め部３４ｂとを有している。ガイド部３４ａは、テーパブロック３１の両側面に配置されテーブル２に固定され、テーパブロック３１のスライドする方向と直交する方向への移動を規制している。位置決め部３４ｂには孔３４ｃが設けられており、孔３４ｃの内周面がバックアップブロック３２の円柱部３２ｃを取り囲みバックアップブロック３２のテーブル２に対する水平方向の移動を規制している。
【００３０】
次に、切削加工の動作について説明する。なお、立型旋盤１の基本的な動作については説明を省略するが、本実施形態では通常の旋盤の動作と変わるところは特にない。
【００３１】
工作物１０を切削加工するときには、まず工作物１０をクランプ機構２０によりテーブル２に固定する。そして、テーブル２をモーターにより歯車列などを介して回転させる。このようにして回転させられている工作物１０に切削バイト８を当てて切削が行われる。ここで、工作物１０の内周部はクランプ機構２０によりテーブル２に固定されているが、工作物１０は薄肉であり剛性が低く、加工が施されるフランジ部１０ａはたわみやすい。そこで、このままでは切削抵抗によりフランジ部１０ａにたわみ変形やびびり振動が発生し加工精度が低下してしまうため、加工部分の近傍を支持してやる必要がある。このフランジ部１０ａの加工部分の近傍の支持は、工作物支持装置３０により行われる。この工作物支持装置３０は、円周方向に複数設置されている。
【００３２】
次に、工作物支持装置３０の機能について説明する。工作部支持装置３０の高さ寸法は、テーパブロック３１の下面からバックアップブロック３２の当接部３２ｂの上面までの距離である。この高さ寸法は、図５に示すように、リターンスプリング３３が伸長していない状態の時に、フランジ部１０ａの当接部３２ｂが支持する被支持部からテーブル２の上面までの距離よりも小さく設定しておく。
【００３３】
テーブル２が回転を始めると、テーブル２上のものに遠心力がそれぞれ働く。ここで、工作物１０はクランプ機構２０によりテーブル２に固定されており、バックアップブロック３２は規制部材３４によりテーブル２に対して水平方向の移動が規制されているが、テーパブロック３２はテーブル２に対して回転中心Ｏ−Ｏから外側方向へのスライドが可能である。テーパブロック３２は、遠心力によって回転中心Ｏ−Ｏから外方に移動する。なお、このときリターンスプリング３３がテーパブロック３１を回転中心Ｏ−Ｏへと付勢するが、この付勢力が遠心力よりも小さくなるようにリターンスプリング３３の剛性が設定されているため、テーパブロック３１は外方に移動してゆく。この移動に伴い、バックアップブロック３２の当接部３２ａは、テーパ面３１ａとスライドしてテーパ面３１ａによって上方に押し上げられる。このようにバックアップブロック３２が上方に移動していくと、図６に示すように、バックアップブロック３２の支持部３２ｂが工作物１０と当接する。この状態で、工作物支持装置３０が工作物１０を支持した状態となる。
【００３４】
切削バイト８を工作物１０のフランジ部１０ａの上面から当てると、切削加工が始まる。ここでは、切削抵抗が発生し、この抵抗力がフランジ部１０ａを下方に押し下げようとする。この力は工作物支持装置３０に伝わり、バックアップブロック３２の当接部３２ａとテーパブロック３１のテーパ面３１ａとの間で、バックアップブロック３２を外方に押し出そうとする力と、テーパブロック３１をテーブル２に押し付ける力と、テーパブロック３１を回転中心Ｏ−Ｏへと移動させようとする力とに分かれる。しかし、これらの力は、テーブル２に固定される規制部材３４からの反力、テーブル２からの反力、テーブル２の上面とテーパブロック３１の下面との間の摩擦力によってそれぞれ均衡し、テーパブロック３１とバックアップブロック３２とは相対移動しない。すなわち、切削抵抗が作用しても、図６に示す工作物１０を支持した状態の工作物支持装置３０の高さ寸法は変化しない。
【００３５】
切削加工が完了し、テーブル２の回転が止まると、テーパブロック３１に作用していた遠心力が消滅し、リターンスプリング３３の作用によりテーパブロック３１は図５に示す元の位置に戻り、工作物支持装置３０の高さ寸法も元に戻る。
【００３６】
ここで、規制部材３４のガイド部３４ａがテーパブロック３１のスライドする方向と直交する方向への移動を規制しており、位置決め部３４ｂがバックアップブロック３２の水平方向の移動を規制しているため、工作物支持装置３０の回転方向の位置ズレが防止され、工作物１０への支持点のズレを防止できる。このように、支持点が一定しており安定した切削加工を行うことができ、製品精度が向上する。
【００３７】
［他の実施形態］
図７に示すように、リターンスプリング３３に代えてスプリング内蔵型エアーシリンダ３５を採用することもできる。ここでは、遠心力が発生しない場合でもエアー圧力を調節することでテーパブロック３１をスライドさせることができるため、テーブル２が回転するような旋盤などによる加工に限定されず、テーブル２が回転しないフライス盤での加工においても使用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の工作物支持装置は工作物の寸法の違いに対応する寸法調整を従来のジグよりも簡易に行うことができ、また、遠心力やシリンダの圧力調整により工作物支持装置の寸法調整を自動で行うことが可能となり、機械加工における作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての工作物支持装置が装着される立型旋盤の正面図。
【図２】立型旋盤の側面図。
【図３】工作物支持装置の断面図。
【図４】工作物支持装置の正面図。
【図５】工作物支持装置の運動機構図。
【図６】工作物支持装置の運動機構図。
【図７】他の実施形態の工作物支持装置の断面図。
【符号の説明】
３０  工作物支持装置
３１  テーパブロック
３１ａ  テーパ面
３２  バックアップブロック
３２ａ  当接部
３２ｂ  支持部
３３  リターンスプリング
３４  規制部材
３４ａ  ガイド部
３４ｂ  位置決め部
３５  スプリング内蔵型エアーシリンダ
【図１】
0003588196.tif 000002
【図２】
0003588196.tif 000003
【図３】
0003588196.tif 000004
【図４】
0003588196.tif 000005
【図５】
0003588196.tif 000006
【図６】
0003588196.tif 000007
【図７】
0003588196.tif 000008