(57)【要約】【課題】自己位置合わせし、位置決めが容易で、ドラム半加工品の壁の厚さに依存せず、相対的に端圧力なしにオペレータがドラム半加工品を取り付けて加工することを可能にするドラム半加工品取付装置を提供する。【解決手段】中空ワークピース２２を機械の上に取り付ける取付装置２０が、その機械の円筒形支持固定具２４の外側表面３０に形成された周方向溝３２と、円筒形支持固定具に隣接して中空ワークピースの内側に位置決めされるダンピングプラグアセンブリ４０と、周方向溝の中に取り付けられて中空ワークピースの端からの加工によって引き起こされた圧力を遠心状に支持し且つその低減を可能にする端圧力低減装置５０と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空ワークピースを機械の上に取り付ける取付装置であって、
（ａ）前記中空ワークピースの一端に挿入される端部を含む円筒形支持固定具であって、前記端部が外側表面と前記外側表面に形成された周方向溝とを有する、円筒形支持固定具と、
（ｂ）前記円筒形支持固定具に隣接して前記中空ワークピースの内部に位置決めされるダンピングプラグアセンブリと、
（ｃ）前記中空ワークピースの前記端の下の前記周方向溝の中に取り付けられて、前記中空ワークピースの前記端からの加工に起因する圧力を遠心状に支持し且つその低減を可能にする端圧力低減措置と、
を備える、取付装置。
【請求項２】
前記ダンピングプラグアセンブリが、中空円筒形フォーム部材と、前記フォーム部材の中に取り付けられるプラグ支持装置と、を含む、請求項１に記載の取付装置。
【請求項３】
前記中空円筒形フォーム部材が、内側フォームシリンダと外側フォームシリンダとから構成されている、請求項２に記載の取付装置。
【請求項４】
中空ワークピースを機械の上に取り付ける取付装置であって、
（ａ）前記中空ワークピースの一端に挿入される端部を含む円筒形支持固定具であって、前記端部が外側表面と前記外側表面に形成された周方向溝とを有する、円筒形支持固定具と、
（ｂ）前記円筒形支持固定具に隣接して前記中空ワークピースの内部に位置決めされ、第１の密度と第1の硬度値範囲内の第1の硬度とを有している第1のフォームラバー部材と、
（ｃ）前記中空ワークピースの前記端の下の前記周方向溝の中に取り付けられて、前記中空ワークピースの前記端からの加工に起因する圧力を遠心状に支持し且つその低減を可能にし、前記第1の密度とは異なる第2の密度と前記第1の範囲よりも大きい第2の硬度値範囲内の第2の硬度値とを有している、第２のフォームラバー部材と、
を備える、取付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマシンツールに関しており、より具体的には、イメージ再生機での使用のためにイメージング部材を形成するように加工される中空のワークピース（加工対象物）、例えばドラム又はチューブ半加工品を取り付ける装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
従来、マシンツールは、ドラム又はチューブ半加工品イメージング部材のようなワークピースを取付又は固定する装置を含んでいる。そのような取付装置の一つの態様は、例えば堅固な支持ドラムを備えており、その上に、ドラム又はチューブ半加工品の単層又は複数層のイメージング層が取り付けられる。これは、あまり受け入れられるものではない。なぜなら、あるアプリケーション、例えば液体インクイメージングプロセス、電子写真イメージングプロセス、及びイオン写真（ionographic）イメージングプロセスでは、真直度、テーパ、及び振れ（ランアウト；run-out）誤差に関して非常に厳しい規格（スペック）を有する、仕上げられたドラムイメージング部材が必要とされるためである。
【０００３】
ドラム半加工品からそのようなドラムイメージング部材を作成する一つのプロセスは、ドラム半加工品の表面を加工するためにダイヤモンド旋盤を使用する。ダイヤモンド旋盤装置は良い結果をもたらすが、加工期間中にそのドラム半加工品を据え付けておくことは難しい。加工中にドラム半加工品を支持するために使用されるチャック又は保持プロセスは、回転サイクル中にドラムに不均一な応力を与える傾向がある。保持力が開放されると、ドラムは緩和されて、ドラム半加工品の真直度に悪影響を及ぼす傾向がある。
【０００４】
様々な方法及び装置が、そのような悪影響を解決又は最小化する試みのために示唆されてきている。例えば、Johnsonに対する米国特許（下記特許文献１）では、ワークピース又は中空ドラムを固定するために、位置決め材料で満たされたケースが設けられる。共通して譲渡された下記特許文献２と下記特許文献３では、ドラム半加工品の内径よりも僅かに小さな直径を有するマンドレル（心棒）がドラム半加工品内に位置しており、心棒とドラム半加工品との間に空間がある。この空間は液体支持材料で満たされ、これはその後に固化して、ドラム半加工品及び心棒を一緒にしっかりと保持する。さらに、下記特許文献２では、フォームダンピング(foam dampening)プラグを使用することが知られており、これは、旋盤操作に先立って中空ドラム又は基材ワークピースの内部に、チャック装置の間に挿入される。中空ドラムワークピースは通常は非常に薄いので、フォームラバーダンピングプラグ無しに、又はチャック装置の間に何らかの形態の同様な支持なしにそれを旋盤加工と、それを振動させてしまう。そのような振動は、普通は「バーバーポール（床屋の回転棒）」パターンの形成を引き起こす傾向にあり、ドラム半加工品から形成される仕上げ光受容体又はイメージング部材の上にその後形成される電子写真イメージに悪影響を及ぼす。
【０００５】
上述の従来のダンピングプラグの使用にかかわらず、機械加工されるべきドラム半加工品は、相対的に長く且つ薄くなり、ますます厳しい許容誤差の維持が必要になり始めている。そのため、これらの相対的に長く薄いドラム半加工品はもはや十分にロバストではなく、オペレータが無事にそれらを機械に取り付けて且つそれらを加工することができない。相対的にますます高い許容誤差に対する要求が生じるにつれて、そのような許容誤差が使用されている装置の最高能力に近づくので、オペレータはもはや無事に操作し続けることができない。加工されている部品又はワークピースにおける内部応力に一様性がないことが、これらの問題をさらに引き起こし、相対的に長いドラム半加工品を要求される許容誤差内に加工することをほとんど不可能にする。これは、ドラム半加工品の対向穿孔が開けられた端に向かってドラム半加工品壁の厚さに変化がある場合に、さらに悪化する。
【０００６】
そのような問題に加えて、ダンピングプラグをドラム半加工品の内部に適切に挿入することは面倒であり、あまり正確ではない。これより、それは通常は長い時間を要し、取付固定具又はチャックに対するドラム半加工品の適切な位置合わせを確実なものにするようにオペレータがドラム半加工品上に旋盤を接近させることを困難にする。
【０００７】
中空チューブ又はドラム半加工品の対向穿孔された端にかん合する固定具の端にテーパを付けるというような解決策が試みられたが、それらはかえって、加工中にドラム半加工品の端をフレアさせる。そのようなフレア現象は、旋盤加工中にドラム半加工品の端から過剰な材料が除去されるという望ましくない結果をもたらす。
【０００８】
その他の試みられた解決策は、非テーパ状で正確にかん合するチャック又は機械取付固定具を使用して、ドラム半加工品を旋盤速度までもっていくために必要とされるトルクを伝達するために、ドラム半加工品の端と固定具との間の接触を最大化する。これは、そのような固定具をドラム半加工品の端にかん合するために、より大きな端圧力が使用されることを必要とし、これにより、結果として望ましくない高いsumo値がもたらされる。加えて、そのような非テーパ状の固定具は、通常は固定具とドラム半加工品の内径との間の合致を必要とするが、その内径は、そのような合致に対する通常の範囲よりもはるかに小さい。結果として、旋盤オペレータはしばしば、旋盤加工又は機械加工されるドラム半加工品のロットに正確にマッチする固定具が見つかるまで、固定具を何度も何度も必死になって交換しなければならない。そうであっても、そのような最良の固定具は、ドラム半加工品のある箱から他の箱へと変わり得る。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４８２２０１３号明細書
【特許文献２】米国特許第５１３８９１８号明細書
【特許文献３】米国特許第６２０９４２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、自己位置合わせし、位置決めが容易で、ドラム半加工品の壁の厚さに依存せず、相対的に端圧力なしにオペレータがドラム半加工品を取り付けて加工することを可能にするドラム半加工品取付装置に対する必要性が、依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、中空ワークピースを機械の上に取り付ける取付装置が提供され、この装置は、その機械の円筒形支持固定具の外側表面に形成された周方向溝と、円筒形支持固定具に隣接して中空ワークピースの内側に位置決めされるダンピングプラグアセンブリと、周方向溝の中に取り付けられて中空ワークピースの端からの加工によって引き起こされた圧力を遠心状に支持し且つ低減を可能にする端圧力低減装置と、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
一般的に図１〜７を参照すると、機械、例えば旋盤１０の一部が描かれており、これは、中空ワークピース２２を旋盤１０の上に取り付けるための本発明の取付装置２０を含んでいる。そのような旋盤１０及び中空シリンダの加工プロセスは、共通して譲渡された米国特許第６，２０９，４２９号に開示されており、その関連部分は参照によって本願明細書に援用されている。描かれているように、旋盤１０は、イメージ再生機での使用のためにイメージング部材に加工されるドラム又はチューブ半加工品２２のような中空ワークピースを取り付けるための本発明の取付装置２０を含んでいる。
【００１３】
取付装置２０は、機械１０に取り付けられる円筒形支持固定具２４を含み、この固定具は、中空ワークピース又はドラム半加工品２２の端２８に挿入される端部２６を含んでいる。図示されているように、円筒形支持固定具２４の端部２６は、外側表面３０と、その外側表面に形成された周方向の溝３２とを含んでいる。取付装置２０はまた、円筒形支持固定具２４に隣接して中空ワークピース２２の内部に位置するダンピングプラグアセンブリ４０，４２と、中空ワークピース２２の端の壁２９の下の周方向溝３２の内部に取り付けられて、中空ワークピースの端の上に円筒形支持固定具２４からの加工に起因する圧力を支持し且つその低減を可能にする端圧力低減装置５０と、を含んでいる。
【００１４】
さらに図示されているように、円筒形支持固定具２４は、固定具端表面３４、長手軸３６、及び固定具端表面３４に形成された軸方向スロット３７を含んでいる。ダンピングプラグアセンブリ４０をセンタリングするためのセンタリングピン３８が軸方向スロット３７の内部に取り付けられ、固定具端表面３４を越えて円筒形支持固定具２４から突出している。センタリングピン３８は、適切な方法で円筒形支持固定具２４に、それとともに回転するように結合されている。よく知られているように、典型的には、機械１０のような旋盤は、第２の円筒形支持固定具２４を含んでおり、それによって中空ワークピースの各端を支持するためのそのような円筒形支持固定具の対を形成している。
【００１５】
ダンピングプラグアセンブリ４０は中空円筒形フォーム（foam; 気泡）部材６０を含んでおり、これは中空ワークピース２２の内部に挿入されて、円筒形支持固定具２４，２５を両側にしてそれらの間に位置する。プラグアセンブリ４０はまた、中空円筒形フォーム部材６０の各端６１，６２の内側の内部に取り付けられるプラグ支持装置４４，４５も含む。
【００１６】
取付装置２０はさらに一連のサイズ低減ばね装置６４を含んでおり、これらは、中空ワークピース２２の中への中空円筒形フォーム部材の挿入を容易にするようにするために、中空円筒形フォーム部材６０の少なくとも一端６１，６２のサイズを低減、且つテーパをつけるように、各々が角度を付けられている。ある実施形態では、中空円筒形フォーム部材６０は、内側フォームシリンダ６６と外側フォームシリンダ６８とを備えており、これらは、中空ワークピースとともに回転速度で回転されると、中空ワークピースの内壁に向かって一緒に外向きに圧縮可能である。内側及び外側フォームシリンダ６６，６８は、例えば、５〜７の範囲の硬度（デュロメータ；durometer）を有するフォームラバー(foam rubber  気泡ゴム)から形成されることができる。適切なかん合動作のためには、中空円筒形フォーム部材６０の外径Ｄｃは、概して中空ワークピース２２の内径Ｄｗより僅かに小さい。
【００１７】
本発明の一つの側面によれば、端圧力低減装置５０は、支持円筒形固定具２４の上に又はその中に取り付けられるが、回転速度で回転されるときには、やはり中空ワークピース２２の端部２８の内壁２９に向かって外向きに圧縮可能である。端圧力低減装置５０はまたフォームラバーから形成されているが、１５〜２５の範囲の比較的高い硬度を有している。
【００１８】
本発明の他の側面によれば、中空ワークピース２２を機械１０の上に取り付ける取付装置２０は、中空ワークピース２２の内部の円筒形支持固定具２４，２５の間に位置決めするための第1のフォームラバー部材６０を含んでいる。そのような第1のフォームラバー部材６０は、第１の密度と第1の硬度値範囲内からの第1の硬度値とを有している。取付装置２０はまた、中空ワークピース２２の端２８の壁２９の下の周方向溝３２の内部に取り付けられて、中空ワークピースの端の上で加工に起因する圧力を遠心状に支持し且つその低減を可能にする第2のフォームラバー部材５０を含む。第２のフォームラバー部材５０はドーナツ形をしており、第1の密度とは異なる第２の密度、及び第1の範囲よりも大きい第２の硬度値範囲内からの第2の硬度値を有している。
【００１９】
本発明は、改良されたダンピングプラグアセンブリ４０と改良されたワークピース対旋盤の取付及び支持固定具２４とを組み込んでいる。そのため、これはワークピースの内側の中への最適なダンピングプラグの位置決めを容易にし、ワークピースの上へのゼロ端圧力を可能にする（sumoを取り除く）。本発明はまた、移動しているアイテム（ワークピース及び取付装置２０）の自己調節又は自己位置合わせを提供し、それによって、加工されたワークピースの中心の円形度（ラウンドネス；roundness）を最大化する。
【００２０】
特に図１〜２を参照すると、機械１０の各円筒形支持固定具２４，２５の遠端は、中空ワークピース又はドラム半加工品２２の対向穿孔が設けられた端２８を受けるように、テーパが付けられるか又は狭められている。周方向溝３２は、各円筒形支持固定具２４，２５の外側表面３０に切り込まれると、固定具端表面３４を形成するまさにその端に、円筒形支持固定具２４，２５のセクション２７を残す。あるいは、円筒形支持固定具２４，２５のこのセクション２７は、端圧力低減装置５０の装着及び取り外しを容易にするために、円筒形支持固定具２４，２５の残り部分から取り外し可能であっても良い。円筒形支持固定具２４，２５それ自身は、支持されたワークピース又はドラム半加工品２２に駆動トルクを伝達するために、機械又は旋盤１０の本体及び主駆動装置（図示されず）にボルト留め又はその他の方法で取り付けられてもよい。
【００２１】
プラグ支持部材４４，４５の各々は、それらが支持する中空円筒形フォーム部材に取り付けられてもよく、取り付けられていなくても良い。ワークピース／中空円筒形フォーム部材アセンブリを円筒形支持固定具２４の上に取り付けるためのセンタリングピン、又は言い換えると位置合わせガイドは、円筒形支持固定具の任意の部分に係合してもしなくても、単に軸方向スロット３７の中に挿入される必要があるだけである。
【００２２】
図３及び図５に描かれているように、円筒形支持固定具が回転又は加工速度で回転している間に、中空円筒形フォーム部材６０（第1のタイプのクローズドセルラバーフォームから形成されている）は、固定具端２４，２５の間の中空ワークピースの壁２９の内側に向かって、外向きに圧縮されることになる。これは、そのような速度でのワークピースの回転動作によって生成される遠心力のためである。
【００２３】
図３及び図７に描かれているように、端圧力低減装置５０は、第２のタイプのクローズドセルラバーフォームから形成されている。その機能は、中空ワークピース又はドラム半加工品２２の対向穿孔２８が設けられた端部２８を支持し、且つ取り付けられるときにそれ自身とワークピース２２との自己位置合わせを生じさせる。この第２のタイプのクローズドセルラバーフォームの密度及び厚さの大きさは、中空円筒形フォーム部材６０を形成している第１のタイプのクローズドセルラバーフォームのそれとは異なっている。円筒形支持固定具の回転又は加工速度での同じ回転の間に、そのような端圧力低減装置はまた、中空ワークピースの端部の壁の内部に向かって外向きに圧縮されることになる。これは、そのような速度でのワークピースの回転動作によって生成される遠心力のためである。
【００２４】
一連のサイズ低減ばね部材６４は、例えばばね片を計測して部材（ピース）にカットすることによって作成され、これらの部材はそれから中空円筒形フォーム部材６０の周囲にロゼット状に配置され、その後に固定された。この一連のばね装置６４の機能は、中空円筒形フォーム部材６０が中空ワークピース又はドラム半加工品２２の中に挿入されやすい形状を有しているようにさせることである。例えば、一連のばね装置６４は、同じ長さにカットされ、中空円筒形フォーム部材の周囲に配置されて取り付けられた１２個のばねから構成された。必要とされる長さは、中空円筒形フォーム部材の外径に依存する。ばね部品の端はパラボラ形の形状にされており、動作中にばねがフォームの上で引っかからないように、滑らかに、すなわちバリがなくされている。ばね装置は、上述されたように取り付けられると、回転速度での中空円筒形フォーム部材６０の振舞い及び機能を妨害しないことに留意されたい。
【００２５】
ある実施形態では、中空円筒形フォーム部材６０は２つの別個のシリンダ６６，６８として形成され、これらがそれからお互いに組み合わされた。各シリンダ、内側シリンダと外側シリンダとは、５〜７の間の硬度を有する例えば厚さ５ｍｍのクローズドセルフィームラバーのカットシートから形成された。２つのシリンダは、その一つ、内側シリンダ６６が外側シリンダ６８の中にかん合するように形成され、結果として厚さが約１０ｍｍの最終的な中空円筒形フォーム部材６０になった。外側シリンダ６８のためのシートは、中空ワークピース又はドラム半加工品２２の内径よりも小さい約０．４ｍｍの外径（外側の長さ）を有するように、カットされた。
【００２６】
各々のシリンダをカットシートから形成するために、接着されるカットシートのエッジは、角度を持ってカットされる。例えば、外側シリンダのためのシートの接着されたエッジは、（内径となるべき）内側の長さが、結果として得られる中空円筒形フォーム部材の外径をもちろん形成する外側長さ（dOS）よりも短く（COS＝π(dOS−１０ｍｍ)）なるように、角度を持ってカットされた。内側シリンダ６６は、外側シリンダにぴったりとかん合するように、同様にカットされた。２つのフォームシリンダ６６，６８は一緒にかん合され、接着継ぎ目が最終的な中空円筒形フォーム部材６０の上で１８０度離れて回転するように、かん合された。
【００２７】
端圧力低減装置５０は、例えば、それらの断面図とは対照的に、正面から見るとドーナツ形をしている。端圧力低減装置５０は、例えば１５〜２５の硬度を有する約７．５ｍｍの厚さのクローズドセルフォームラバーの比較的厚いシートから形成された。このドーナツ形の装置の硬度及び断面厚さは、一般的に、支持されているドラム半加工品２２の壁の厚さに依存する。
【００２８】
動作時には、旋盤又は機械１０が動作又は回転速度まで加速するにつれて、端圧力低減装置５０は、結果として生じる遠心力のために遠心状に拡大する。この拡大が、端圧力低減装置５０を加工されているワークピース又はドラム半加工品２２の端の内壁に接触させると（これは旋盤がフルスピードに達する前に生じる）、ワークピース２２及び中空円筒形フォーム部材６０の上の端圧力は、零に低減される。これにより、中空ワークピース又はドラム半加工品２２が旋盤システム（支持固定具及び切削ツール）と完全に同心円状になる（すなわち位置合わせされる）ことを可能にする。センタリングピン３８が円筒形支持固定具２４によって係合される場合には、上述のような端圧力低減装置５０の機能のために、中空ワークピース又はドラム半加工品２２の端に対して、円筒形支持固定具２４による端圧力はほとんど印加されない（０．２〜０．３ｐｓｉ＝１４．０６〜２１．０９ｇ／ｃｍ2のオーダ）。
【００２９】
見ることができるように、中空ワークピースを機械の上に取り付ける取付装置であって、この装置は、その機械の円筒形支持固定具の外側表面に形成された周方向溝と、円筒形支持固定具に隣接して中空ワークピースの内側に位置決めされるダンピングプラグアセンブリと、周方向溝の中に取り付けられて中空ワークピースの端からの加工によって引き起こされた圧力を遠心状に支持し且つ低減を可能にする端圧力低減装置と、を含む取付装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の取付装置を含む機械の一部の正面の模式図である。
【図２】静止モードにおける図１の取付装置の片側の模式図である。
【図３】回転速度で回転されている図１の取付装置と中空ワークピースとが一緒に描かれた図２と同じ図である。
【図４】静止モードにおける本発明の円筒形フォーム部材の模式的断面図である。
【図５】回転速度で回転されている本発明の円筒形フォーム部材及び中空ワークピースの模式的断面図である。
【図６】静止モードにおける本発明の端圧力低減装置の模式的断面図である。
【図７】回転速度で回転されている本発明の端圧力低減装置及び中空ワークピースの模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  旋盤、２０  取付装置、２２  中空ワークピース（ドラム又はチューブ半加工品等）、２４  円筒形支持固定具、２５  円筒形支持固定具、２６  端部、２７  セクション、２８  端、２９  内壁、３０  外側表面、３２  周方向溝、４０  ダンピングプラグアセンブリ、４２  ダンピングプラグアセンブリ、４４  プラグ支持装置、４５  プラグ支持装置、５０  端圧力低減装置、６０  中空円筒形フォーム部材、６２  端。
【図１】
2005059206.tif 000003
【図２】
2005059206.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005059206.tif 000006
【図５】
2005059206.tif 000007
【図６】
2005059206.tif 000008
【図７】
2005059206.tif 000009