(57)【要約】【課題】工作機械において、切削中に出る切粉が先に仕上げた高品質の加工面に衝突して表面品質を劣化させることがないワーク固定装置及びこれを用いたアルミホイール加工機の提供。【解決手段】固定装置本体の前面と取着されるワークの背面とで囲まれる空間の外周をワークの最大外形に等しい外径寸法の壁面で囲まれ、かつその壁面の一部に開口部が形成できるように切欠部が設けられ前記固定装置本体と一体回転する筒状カバーと、この筒状カバーの前記切欠部を自在に開閉する可動カバーと、この可動カバーを操作して前記開口部から切粉を排出する可動カバー開閉駆動手段とを含んでワーク固定装置を構成し、これを用いてアルミホイールの加工を可能とする。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸に設けられたワーク固定装置であって、固定装置本体の前面に設けられ該前面と取着したワークの背面とで囲まれた空間の外縁を前記ワークの最大外径に等しい外径寸法の壁面で囲むように形成され一部に開口部を有し前記固定装置本体に取着されて一体回転する筒状カバーと、該筒状カバーの前記開口部を開閉自在に設けられた可動カバーと、該可動カバーを操作して前記開口部を開閉する可動カバー駆動手段とを含んでなり、加工中は筒状カバーの壁面内に切粉と切削液を溜め停止の際に開口部を開いて排出口を形成して切粉と切削液を排除するようにしたことを特徴とするワーク固定装置。
【請求項２】
前記筒状カバーは円周に切欠部が形成され、前記可動カバーは、前記切欠部に当接して穴を塞ぐようにセグメント状に形成され、かつ径方向に移動可能な周接カバーであり、前記可動カバー駆動手段は、前記周接カバーがピストンロッドに取着され前記主軸に垂直な面板に設けられたシリンダ・ピストン部材と、該シリンダ・ピストン部材に圧力流体を供給する前記固定装置本体の軸心を通る管路とを含んでなり、前記シリンダ・ピストン部材の作動で前記周接カバーを径方向に移動させることにより開口部を開いて切粉排出口を形成するようにした請求項１に記載のワーク固定装置。
【請求項３】
前記筒状カバーの開口部は筒状カバーの円周上に設けられ、前記可動カバーは、前記主軸と垂直な面に平行な揺動軸を中心として回動可能で前記開口部を開閉する揺動カバーであり、前記可動カバー駆動手段は、前記固定装置本体の軸心部に設けられ進退移動して前記ワークをクランプする駆動軸と、該駆動軸に一体移動可能に設けられ前記揺動カバーを揺動させるフランジ部材とを含んでなり、前記駆動軸の進退移動で前記揺動カバーが回動されることにより切粉排出口を形成するようにした請求項１記載のワーク固定装置。
【請求項４】
前記ワークが自動車用アルミホイールである請求項１乃至３のいずれか１項に記載のワーク固定装置を用いたアルミホイール加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
ワークを回転させて加工する工作機械のワーク固定装置であって、詳しくは、加工中はワークと一体に回転する筒状カバーの内部に切粉と切削液を集め減速後または停止後に切粉と切削液を排出するようにしたワーク固定装置、及びこれを用いたアルミホイール加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】立形主軸旋盤では発生する切粉が遠心力で外方へ飛散するので、慣用技術には、回転部の外周に分割したカバーを本機側に固定し、一部のカバーは取り外し自在に設けたものがある。
図６は従来の立形主軸の旋盤において主軸軸心に直交して設けられた面板に自動車用アルミホイール素材を取着したワーク固定装置の断面図である。図６において、ワーク固定装置１０１に自動車用アルミホイール１０３を取り付けて切削を行った場合、本機１００の全体カバー若しくは本機１００内のスプラッシュカバー１０２の内周面１０２ａに衝突し一部は落下し内周下方に放出される。この場合、切粉は重力と遠心力の影響を受けて一定量内周面に吹き付けられ付着した切粉は流線Ｘ１の方向に流れ下方に落下する。
なお、先行技術は調査したがみつかっていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で述べたワークを回転させて加工する旋盤形式の工作機械において、ワークの加工表面の仕上げ面が損傷を受け表面品質が低下するという問題を生じていた。特に軟質なアルミニュームを材料とする自動車用アルミホイールの場合、購買層を魅了する車輛外側の高級な輝きが要求されているファッション面をアルミニュームの切粉が切削液と共に擦過するだけで鏡面品質を劣化させるという問題を生じていた。
【０００４】
本発明は従来技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ワークと一体に回転する筒状カバーをワーク固定装置に設けて切粉と切削液の一部を回転する筒状カバーの内部にとどめ、ワークと切粉をほぼ同じ速度で回転させることにより切粉とワークとの衝突を解消するようにしたものである。
更に、筒状カバーに開閉自在の切粉排出口を設けて加工後速やかに切粉と切削液を排出し切粉によるワーク表面の損傷を回避するようにしたものである。
主軸回転数の低速状態で切粉排出口を開くことにより切粉の排出と切削液の排出による清掃を併せ処理することも可能なワーク固定装置の提供である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、工作機械の主軸に設けられたワーク固定装置であって、固定装置本体の前面に設けられ該前面と取着したワークの背面とで囲まれた空間の外縁を前記ワークの最大外径に等しい外径寸法の壁面で囲むように形成され一部に開口部を有し前記固定装置本体に取着されて一体回転する筒状カバーと、該筒状カバーの前記開口部を開閉自在に設けられた可動カバーと、該可動カバーを操作して前記開口部を開閉する可動カバー駆動手段とを含んでなり、加工中は筒状カバーの壁面内に切粉と切削液を溜め停止の際に開口部を開いて排出口を形成して切粉と切削液を排除するようにしたものである。
【０００６】
請求項１の発明によれば、固定装置本体に固定されるワークの最大外径部とほぼ等しい直径の筒状カバーを設け一体に回転させ、加工中は筒状カバーの内部に切粉と切削液の一部とを溜めておくようにしたものである。切粉は筒状カバーの一部分に開閉自在に設けられた可動カバーの切粉排出口から適宜排出可能である。更に、切粉の排出は、可動カバー駆動手段を操作して可動カバーを開閉することにより行われる。操作は手動開閉も可能であるが固定装置本体に設けたシリンダ・ピストン部材やワークのクランプ部材の駆動源と連動させることにより自動開閉操作も可能である。
【０００７】
また、請求項２のワーク固定装置は、前記筒状カバーは円周に切欠部が形成され、前記可動カバーは、前記切欠部に当接して穴を塞ぐようにセグメント状に形成され、かつ径方向に移動可能な周接カバーであり、前記可動カバー駆動手段は、前記周接カバーがピストンロッドに取着され前記主軸に垂直な面板に設けられたシリンダ・ピストン部材と、該シリンダ・ピストン部材に圧力流体を供給する前記固定装置本体の軸心を通る管路とを含んでなり、前記シリンダ・ピストン部材の作動で前記周接カバーを径方向に移動させることにより開口部を開いて切粉排出口を形成するようにしたものである。
【０００８】
請求項２の発明によれば、ワークをクランプする把持金具が等分に配置されている場合には、その間にセグメント状の筒状カバーを設け固定装置本体と一体に回転させ、切削中は切粉の殆どを筒状カバーの内部に留めておくようにしたものである。なお、切粉排出のために、前記把持金具の最外径寸法より大きい筒状カバーを設けた場合には前記筒状カバーの円周に切欠部を設け、切削中はこの切欠部の穴を塞ぐように周接カバーを設けている。内部に留めた切粉は、筒状カバーの一部に設けた開口部を可動カバー駆動手段で開口させ適宜排出できるようにしたものである。
【０００９】
ここでは、周接カバーを面板上に設けたシリンダ・ピストン部材で径方向に移動させて開口部を開口し切粉排出口を形成するようにしたものである。
ワーク固定装置本体の軸心部の管路から圧力流体を適宜供給して、シリンダ・ピストン部材により周接カバーを操作できるので、切粉の排出タイミングを適宜設定することができる。
【００１０】
また、請求項３のワーク固定装置は、前記筒状カバーの開口部は筒状カバーの円周上に設けられ、前記可動カバーは、前記主軸と垂直な面に平行な揺動軸を中心として回動可能で前記開口部を開閉する揺動カバーであり、前記可動カバー駆動手段は、前記固定装置本体の軸心部に設けられ進退移動して前記ワークをクランプする駆動軸と、該駆動軸に一体移動可能に設けられ前記揺動カバーを揺動させるフランジ部材とを含んでなり、前記駆動軸の進退移動で前記揺動カバーが回動されることにより切粉排出口を形成するようにしたものである。
【００１１】
請求項３の発明によれば、切粉排出口を筒状カバーの底部に設けるようにし主軸と垂直な面板に平行な揺動軸を中心に回動して切粉排出口を形成する揺動カバーを設け、ワーククランプ用爪駆動部材の進退動作に前記回動動作を連動させることにより、下部に溜まった切粉を排出できるようにしたものである。ワークのクランプ駆動部材の進退動作と連動させるので、揺動カバーの開閉を操作する専用の駆動源を設ける必要がない。なお、筒状カバーはセグメント形式若しくは環状形式のいずれの形状でも適用可能である。
【００１２】
また、請求項４の発明は、前記ワークが自動車用アルミホイールである。
この発明によれば、立形旋盤のように主軸の上部にワーク固定装置が設けられている自動車用アルミホイール加工機において、クランプされた自動車用アルミホイールの上側の内周面を加工中に生成した切粉がリムの切欠穴を通って背面（ファッション面）側へ切削液とともに高速に流入しないように背面側に切粉と切削液の溜まりを形成させるものである。そのため、自動車用アルミホイールの外径とほぼ同じ直径で自動車用アルミホイールの下側に堤防となる筒状カバーを設けるようにしたものである。
【００１３】
また、加工中はワーク固定装置の外周から一定量の切削液のみがオーバフローして流出するが、切粉は筒状カバーの壁面の下部に溜められたままワークと一体に回転を続ける。加工が終了しワーク固定装置の回転を停止させた時または低速状態になったとき切粉排出口を開くことにより下部に溜まった切粉を切削液とともに流出させることができるので自動車用アルミホイールの表面品質（ファッション面の品質）を低下させることがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の態様を図面にもとづいて説明する。
〔実施例１〕
図１は面板上に可動カバー７を設けて切削中は切粉を溜めるようにしたワーク固定装置の断面説明図、図２は周接カバーで開口部を開閉するワーク固定装置の断面説明図、図３は図２のＡＡ断面図である。
実施例１は、筒状カバーの一部に可動の周接カバーを設け、装置本体上に設けられたワークと一体に回転する。周接カバーは面板上に設けたシリンダ・ピストン部材からなる可動カバー駆動手段で確実に閉じるようにしたものである。
【００１５】
図１乃至図３において、ワークＷはワーク固定装置１の面板２に設けられた当て金３上に一方の端面が当接し、ガイドピン４により中心が位置決めされる。また、面板２に支点を有するフエイスクランプ用爪５でワークＷの他方の端面が押圧され固定される。
【００１６】
面板２とワークＷとの間に空間Ｓが形成されている。ワークＷの最大外径の直径寸法の位置には筒状カバー６と周接カバー８が設けられている。筒状カバー６は面板２に固定され、可動カバー７に相当する周接カバー８は面板２上で径方向に移動可能に設けられている。周接カバー８は面板２の中心に対し放射状に配設されたシリンダ・ピストン部材９に対応して設けられている。
【００１７】
筒状カバー６が当て金３との同径の位置に設けられた場合は、筒状カバー６の一部を切欠いて、切欠部の穴を塞ぐように周接カバー８を設ける。ワークＷの回転中はワーク固定装置１の軸心部を通る管路を経由して圧力流体をシリンダに供給することにより周接カバー６を確実に閉じることができる。
【００１８】
また、周接カバー８の駆動用シリンダ・ピストン部材に単動式シリンダを使用した場合は、圧力流体の供給を止めてシリンダ内の圧縮ばね１０を伸長させることにより開口が可能であり圧力流体の供給管路を簡素化することができる。
【００１９】
次に実施例１の作用について説明する。
図１乃至図２において、ワークＷは背面を当て金３で支えられクランプ用爪５でワーク固定装置１に固定される。ワークＷを固定し、圧力流体をシリンダ・ピストン部材９に軸心部の管路から供給し、周接カバー８の両端を筒状カバー６の切欠部に当接させ開口部を閉じる。
【００２０】
図３において、周接カバー８にはワーク固定装置１の回転中は遠心力が働くので、圧力流体供給時に筒状カバー６がストッパになるように、周接カバー８を外周方向に移動させる。この場合、単動シリンダを使用する場合は、圧力流体の供給を停止したときばねの作用で中心方向に移動して開口部が開くこととなる。
【００２１】
ワークＷが回転してワーク上面Ｗａの加工が始まると、切粉は流線Ｘ１及びＸ２の方向に切削液とともに放出する。切粉の大部分は遠心力の作用を受け加工面Ｗａ，Ｗｂの両面に沿って飛散しワーク表面から離れる。
加工面Ｗｂが高品質な鏡面即ち表面品質が要求されるファッション面である場合には、流線Ｘ１の方向に加工面Ｗａの加工で生成した切粉が高速度で流出すると、加工面Ｗｂに切粉の擦過傷が発生し、鏡面が損なわれ表面品質の劣化をもたらすこととなる。
【００２２】
そのため流線Ｘ１方向の流れを生じさせないように、その方向への流れを阻止するために筒状カバー６と周接カバー８とで壁面を形成し、空間Ｓに切粉と切削液とを流下させて一時的に溜める領域とすることにより高速な切粉排出を生じないようにしている。切削液は一定量以上になるとカバーの隙間や流線Ｘ２方向に流れて飛散する。加工が終わりワークの回転を停止した後に開口部を開き切削液を流線Ｘ１の方向に放出することにより洗浄と切粉の排出は終了する。
【００２３】
〔実施例２〕
図４は揺動カバーで開口部を開閉するワーク固定装置の断面説明図である。
図４において、駆動軸１１は固定装置本体１の軸心部に軸方向進退自在に設けられ図示しない主軸後部に設けられた油圧駆動部材により駆動される。可動カバーである揺動カバー１５はフランジ部材で駆動され開口部を開閉する。フランジ部材はフランジ１３，ロッド１４，ばね１６，軸１７で構成されている。
【００２４】
駆動軸１１に取着されガイドピン１２で案内されるフランジ１３はそのフランジ端に設けられたフエイスクランプ用爪５を駆動してワークＷをクランプする。同時にフランジ１３の上下移動により端面が面板２で案内されるロッド４に作用し、ばね１６を伸長させ筒状カバー６の下端部に設けられた揺動カバー１５を軸１７を中心に旋回させ開口する。揺動カバー１４の内端部の下面とロッド１４の上端面との間には若干の隙間Ｐが存在し、ばね１６の張力が有効に作用している。
【００２５】
なお、筒状カバー６は当て金３の間を埋めるように分割して設けられ、また揺動カバー１５は筒状カバー６に対応して分割して配設されている。
本実施例は、筒状カバー６と揺動カバー１５の回動により形成される開口部を、進退駆動される駆動軸１１を開閉駆動手段として作動させて開口させ切粉排出口とするものである。
【００２６】
横形または立形のいずれの主軸形式の工作機械でも実施可能であるが、ここでは立形主軸旋盤の場合について作用を説明する。
ワークＷを加工して生じた切粉は遠心力により切削液とともに流線Ｘ１，Ｘ２の方向に放出される。しかし大部分は重力の影響により下方の流線Ｘ１方向に流れ落ち筒状カバー６と揺動カバー１５とで囲まれる空間Ｓに集められる。
回動自在の揺動カバー１５の外端部は、面板２に一端を固定されたばね１６で引張力を受け筒状カバー６の下端に当接し切粉を排出させないようにしている。
【００２７】
空間Ｓには切削液が絶えず流れ込んでくるので筒状カバー６は堤防の役割を果たしている。流線Ｘ１方向へ流れ込む切粉と切削液は、ワークＷとほぼ等速で回転する堤防内に滞留する切削液中に投入されることになり、ワークＷと切粉はほぼ同じ速度で回転している状態である。流入した切粉は筒状カバー６の内周に集積され一定量以上の切削液は面板２の隙間から固定装置本体の外へ漏出する。
【００２８】
加工を完了しワーク固定装置の回転を停止させた後、ワークＷに洗浄液を吹きつけ残留する切粉を下方へ流出させる。フエイスクランプ用爪５の開閉と揺動カバー１５の開閉のタイミングは、フエイスクランプ用爪５に刻設したカム溝５ａの形状で設計上適宜設定可能である。
当初揺動カバー１５が開口する程度駆動軸１１を前進させて揺動カバー１５内の切粉の洗浄排出を行い、更に駆動軸１１を前進させることによりワークをアンクランプすることが可能である。
【００２９】
〔実施例３〕
図５（ａ）は仕切りカバーで開口部を開閉するワーク固定装置の断面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ視図、（ｃ）は（ｂ）の矢印方向視図である。
図５（ａ）（ｂ）（ｃ）において、筒状カバー６は面板２に固定され内周面に可動の仕切りカバー２１が周接している。筒状カバー６の内周上には切欠部６ａが等ピッチで設けられている。可動の仕切りカバー２１にも筒状カバー６と同様に切欠部２１ａが設けられている。
【００３０】
仕切りカバー２１が筒状カバー６に周接して円筒方向に回動した時に切欠部６ａ，２１ａが移動して開口部がスクリーン式に開閉することになる。ワークをクランプする駆動軸１１の進退移動を利用して仕切りカバー２１を周動させる場合、移動量が小さいので動きをレバー等により拡大する必要がある。
また、本実施例のように仕切りカバー２１の周方向の移動量が少ないことに対応し切欠部のピッチを小さく設計する。仕切りカバー２１を周動させるための駆動はカム機構で行われる。カム機構はカムフオロア２２，板カム２３，ボルト２４，案内２５，ばね２６で構成されている。
【００３１】
フランジ１３と連動し進退するカムフオロア２２が板カム２３のカム面２３ａと当接し、ボルト２４を旋回中心としてローラ付アーム部２３ｂを旋回させ、これと案内２５で係合し仕切りカバー２１を周動させ切欠部２１ａの位置をずらすことにより開口部は開閉される。板カム２３のカム面２３ａとカムフオロア２２は圧接するようにばね２６で付勢されている。
【００３２】
なお、駆動軸１１にはフエイスクランプ用爪を進退駆動する駆動軸や同じくワークをクランプするパワーチャック用の駆動軸が含まれている。ワークをクランプするための駆動部材がワーク固定装置に設けられている場合には、これらの装置を利用し固定側の筒状カバーと可動カバーをワーク固定装置の態様に応じて設けることにより切削中の切粉の飛散によるワーク表面の仕上げ品質の劣化を防ぐことが可能となる。
なお、本実施例の切削時の切粉の流れおよび切粉排出口の作用は基本的に実施例２と同様であり説明を省略する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のワーク固定装置は上述のとおり構成されているので次に記載する効果を奏する。
【００３４】
請求項１の発明は、ワークと一体に回転する筒状カバーをワークの最大径周辺に設けることにより加工中にできる大部分の切粉を周辺に飛散させることなく筒状カバー内に溜め置き、加工後に筒状カバーに設けられた開口部を可動カバー開閉駆動手段を操作することにより切粉を排出させることができるのでワークの加工面品質を低下させないという効果を有する。
また、ワーク固定装置の回転軸が水平のときは、加工中は遠心力により筒状カバーの内周面全域に切削液とともに飛散しているが、加工の終了によりワークの回転数が落ち停止する間に切粉は切削液で流され下部に集まるので洗浄排出が容易になる効果を有する。
【００３５】
請求項２の発明は、可動カバー開閉手段にシリンダ・ピストン部材を採用すると、ワーク固定装置へのワーク着脱と関係なく開閉操作のタイミングを設定できるのでワーク固定装置の回転を完全に停止する前に開口部を開放することにより切粉の洗浄排出に要する時間を短縮化することができるという効果を有する。
【００３６】
請求項３の発明は、ワーク固定装置が縦型主軸に設けられている場合、切粉は筒状カバーの内周面の下部に遠心力を受け集積している。そのため、筒状カバーの壁面下部に回動して開閉する揺動カバーを面板上に設けることにより、切粉の洗浄排出が容易になる効果を有する。
【００３７】
請求項４の発明は、立形主軸の工作機械において自動車用アルミホイールを加工する場合、鏡面仕上げ加工の終わった加工面（ファッション面）を当て金に当接させクランプし背面側のリム部の加工を行う場合、本発明に係る筒状カバーと可動カバーを設けて加工を行い加工終了後に切粉処理を行うことにより、切削水の流れに沿って切粉をワークより下部に集積させ切粉の高速な飛散と衝突による反撥を生じないのでファッション面の品質低下を回避できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】面板上に可動カバーを設けて切削中は切粉をためるようにしたワーク固定装置の断面説明図である。
【図２】周接カバーで開口部を開閉するワーク固定装置の断面説明図である。
【図３】図２のＡＡ断面図である。
【図４】揺動カバーで開口部を開閉するワーク固定装置の断面説明図である。
【図５】（ａ）は仕切りカバーで開口部を開閉するワーク固定装置の断面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ視図、（ｃ）は（ｂ）の矢印方向視図である。
【図６】従来の本機に固定されたカバーとワーク固定装置の配置説明図である。
【符号の説明】
１　ワーク固定装置　　　２　面板
３　当て金　　　　　　　４，１２　ガイドピン
５　フエイスクランプ用爪　６　筒状カバー
７　可動カバー　　　　　　８　周接カバー
９　シリンダ・ピストン部材
１０　圧縮ばね　　　　　　１１　駆動軸
１３　フランジ　　　　　　１４　ロッド
１５　揺動カバー　　　　　１６，２６　ばね
１７　軸　　　　　　　　　２１　仕切りカバー
２２　カムフオロア　　　　２３　板カム
２４　ボルト　　　　　　　２５　案内
Ｗ　ワーク　　　　　　　　Ｓ　スペース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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