(57)【要約】【課題】加工時における振動を従来よりも効果的に防止することのできるワーク固定治具を提供する。【解決手段】ワーク固定治具１は、工作機械７の主軸７１に固定されるベース部１０と、ワーク４の固定側端部４４を固定するワーク固定部１３と、ワーク４を外周側から押圧する補助押圧部２とを備えている。補助押圧部２は、第１回転軸３１を中心にして回転可能に配されたアーム部２１と、アーム部２１の一端に配された第２回転軸３２を中心に回転可能に配された押圧パッド部２２と、アーム部２１の他端に配されたウェイト部２４とを備えている。押圧パッド部２２は、ワーク４の外周側面に対面するよう配されている。工作機械７の主軸７１を回転させた際にウェイト部２４が遠心力により主軸７１の径方向の外側に移動し、押圧パッド部２２が主軸７１の径方向の内側に移動してワーク４の外周面を押圧するよう構成されている。【選択図】図１
2013043254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のワークの内周面を切削加工する際に用いるワーク固定治具であって、
工作機械の主軸に固定されるベース部と、
該ベース部から延設され上記ワークの固定側端部を固定するワーク固定部と、
上記ワークの切削加工時にワークを外周側から押圧する補助押圧部とを備えており、
該補助押圧部は、上記主軸の回転軸と直交する第１回転軸を中心にして回転可能であり上記ベース部に配されたアーム部と、上記第１回転軸と平行でかつ上記アーム部の一端に配された第２回転軸を中心にして回転可能に配された押圧パッド部と、上記アーム部の他端に配されたウェイト部とを備えており、
上記押圧パッド部は、上記ワーク固定部に固定する上記ワークの外周側面に対向するよう配置されており、
上記工作機械の上記主軸を回転させた際に上記ウェイト部が遠心力により上記主軸の径方向の外側に移動し、上記押圧パッド部が上記主軸の径方向の内側に移動することによって上記ワークの外周面を押圧するよう構成されていることを特徴とするワーク固定治具。
【請求項２】
請求項１に記載のワーク固定治具において、上記押圧パッド部の重心位置は、上記第２回転軸の位置より上記ワークの固定側端部側に位置していることを特徴とするワーク固定治具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のワーク固定治具において、上記押圧パッド部は、上記ワークの外周側面全周の８０％以上を覆うよう構成されていることを特徴とするワーク固定治具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のワーク固定治具において、上記押圧パッド部は、少なくとも上記ワークの外周面に当接する当接面が樹脂によって形成されていることを特徴とするワーク固定治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋盤等の工作機械に円筒状のワークを固定するためのワーク固定治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
略円筒状からなるワークの内周面を旋盤等の工作機械により切削加工する際には、ワークの一端を工作機械に固定し回転させて加工するが、ワーク自体の剛性不足により、ワークに振動が生じる場合がある。例えば、自動車のオートマチックトランスミッションに用いられるドラムのように、円筒面に凹凸形状が形成されている場合には、ワークに振動が生じやすく、加工不良等の問題が生じるおそれがある。このような問題を解決するためにワークの振動を防止できるワークの固定構造の開発が望まれている。
【０００３】
例えば、特許文献１に示されたワーク加工用チャックは、遠心力によりワークの周壁外周面に圧着する複数のビビリ止めジョウと呼ばれるものを備えた構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２７７４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のワーク加工用チャックにおいては、振動抑制効果が十分に得られない場合がある。すなわち、特許文献１に示されたビビリ止めジョウの当接部は、ビビリ止めジョウの本体部分と一体に形成されている。そのため、ワークの外径寸法の変化によって、ビビリ止めジョウの当接部における当接面とワークとが面接触することなく局部的に接触する場合が生じる。この場合には、ビビリ止めジョウによる振動抑制効果は低下する。
【０００６】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、加工時における振動を従来よりも効果的に防止することのできるワーク固定治具を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、円筒状のワークの内周面を切削加工する際に用いるワーク固定治具であって、
工作機械の主軸に固定されるベース部と、
該ベース部から延設され上記ワークの固定側端部を固定するワーク固定部と、
上記ワークの切削加工時にワークを外周側から押圧する補助押圧部とを備えており、
該補助押圧部は、上記主軸の回転軸と直交する第１回転軸を中心にして回転可能であり上記ベース部に配されたアーム部と、上記第１回転軸と平行でかつ上記アーム部の一端に配された第２回転軸を中心にして回転可能に配された押圧パッド部と、上記アーム部の他端に配されたウェイト部とを備えており、
上記押圧パッド部は、上記ワーク固定部に固定する上記ワークの外周側面に対向するよう配置されており、
上記工作機械の上記主軸を回転させた際に上記ウェイト部が遠心力により上記主軸の径方向の外側に移動し、上記押圧パッド部が上記主軸の径方向の内側に移動することによって上記ワークの外周面を押圧するよう構成されていることを特徴とするワーク固定治具にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
上記ワーク固定治具においては、上記構成の補助押圧部を備えている。そのため、このワーク固定治具を介してワークを上記工作機械の上記主軸に固定して回転させた際には、上記補助押圧部によってワークの固定状態をより強固にすることができる。すなわち、上記工作機械の上記主軸を回転させることにより、上記補助押圧部には上記主軸の径方向の外側に向かう遠心力が発生する。上記補助押圧部を構成する上記アーム部は、上記ウェイト部及び上記押圧パッド部を備えると共に、上記第１回転軸を中心に回転可能に配されている。そのため、上記主軸を回転させた際には、上記ウェイト部に発生した遠心力によって上記第１回転軸に作用する回転モーメントが、上記押圧パッド部に発生した遠心力によって上記第１回転軸に作用する回転モーメントよりも大きくなり、上記ウェイト部が上記主軸の径方向の外側に向かって移動し、上記押圧パッド部が上記主軸の径方向の内側に移動する。これにより、上記押圧パッド部によって上記ワークの外周面を押圧することができる。
【０００９】
また、上記押圧パッド部は、上記第２回転軸において上記アーム部に対し回転可能に配されている。そのため、上記押圧パッド部の姿勢は、上記ワークの外径寸法が変化したとしても、上記ワークの外周面に沿うように配することができる。したがって、上記押圧パッド部を確実に上記ワークに面接触状態で当接させることが可能となり、これにより、上記ワークの振動を確実に防止することができる。
【００１０】
以上のごとく、ワーク固定治具を用いることにより、加工時における振動を従来よりも効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における、使用状態のワーク固定治具を示す断面図（図２のＡ−Ａ線矢視断面図）。
【図２】実施例１における、使用状態のワーク固定治具を示す軸方向の平面図。
【図３】実施例１における、ワーク固定治具を示す断面図（図２のＡ−Ａ線矢視相当の断面図）。
【図４】実施例１における、補助押圧部が開放状態のワーク固定治具を示す断面図（図２のＡ−Ａ線矢視相当の断面図）。
【図５】実施例１における、ワークを示す説明図。
【図６】実施例１における、ワークを示す断面図（図５のＢ−Ｂ線矢視断面図）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書においては、上記主軸によって上記ワーク固定治具を回転させた際の中心軸線に沿う方向を軸線方向と表現し、上記中心軸線と直交する方向を径方向と表現する。
【００１３】
上記ワーク固定治具において、上記押圧パッド部の重心位置は、上記第２回転軸の位置より上記ワークの固定側端部側に位置させることができる。（請求項２）。この場合には、上記ワーク固定治具を回転させて上記押圧パッド部に遠心力が生じた際に、上記第２回転軸を中心として、上記押圧パッド部における固定側端部側には径方向外側に向かう力が作用し、その反対側の先端側には径方向内側に向かう力が作用する。したがって、上記押圧パッド部の先端側の押圧力を増大させることができる。このとき、円筒状をなす上記ワークにおいては、その開口端部側の剛性が低くなるため、上記開口端部に近い位置を大きな押圧力により保持することでより効果的に振動を抑制することができる。
【００１４】
また、上記押圧パッド部は、上記ワークの外周面全周の８０％以上を覆うよう構成することができる（請求項３）。この場合には、上記押圧パッド部によって、上記ワークの外周面のより広い範囲を把持することができる。これにより、上記押圧パッド部と上記ワークとの当接面積を増大し、上記ワークの振動をより確実に低減することができる。
【００１５】
また、上記押圧パッド部は、少なくとも上記ワークの外周面に当接する当接面が樹脂によって形成されていてもよい（請求項４）。この場合には、樹脂が金属に比べ軟らかいため、上記押圧パッド部を上記ワークに対してより密着させることができる。これにより、上記ワークの振動をより確実に防止することができる。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
ワーク固定治具にかかる実施例について、図１〜図６を参照して説明する。
ワーク固定治具１は、図１及び図２に示すごとく、円筒状のワーク４の内周面を切削加工する際に用いるものである。図３に示すごとく、ワーク固定治具１は、工作機械７の主軸７１（図１）に固定されるベース部１０と、ベース部１０から延設されワーク４（図５及び図６）の固定側端部４４を固定するワーク固定部１３と、ワーク４の切削加工時にワーク４を外周側から押圧する補助押圧部２とを備えている。
【００１７】
補助押圧部２は、主軸７１の回転軸と直交する第１回転軸３１を中心にして回転可能でありベース部１０に配されたアーム部２１を備えている。また、補助押圧部２は、第１回転軸３１と平行でかつアーム部２１の一端に配された第２回転軸３２を中心にして回転可能に配された押圧パッド部２２と、アーム部２１の他端に配されたウェイト部２４とを備えている。押圧パッド部２２は、ワーク固定部１３に固定するワーク４の外周面に対面するよう配置されている。工作機械７の主軸７１を回転させた際にウェイト部２４が遠心力により主軸７１の径方向の外側に移動し、押圧パッド部２２が主軸７１の径方向の内側に移動することによってワーク４の外周面を押圧するよう構成されている。
【００１８】
以下、ワーク固定治具１についてさらに詳細に説明する。
本例において、工作機械７により加工するワーク４は、図５及び図６示すごとく、自動車用のオートマチックトランスミッションに用いられるドラムである。ワーク４は、円環状の底部４１と、該底部４１の内周から軸線方向に立設した円筒状の内筒部４２と、底部４１の外周から内筒部４２と同方向に立設した円筒状の外筒部４３とを有している。内筒部４２の内周面は、後述するワーク固定治具１のワーク固定部１３によって固定される。底部４１を配した側をワーク４における固定側端部４４とする。
【００１９】
外筒部４３は、図６に示すごとく、軸線方向に形成された段付形状をなしており、底部４１と連結した第１外筒部４３１と、第１外筒部４３１よりも直径の大きい第２外筒部４３２と、第２外筒部４３２よりも直径が大きく、かつ開口端部４５をなす第３外筒部４３３とを順次配して構成されている。第２外筒部４３２及び第３外筒部４３３は、円周方向と直交する凹凸形状を有している。ワーク４の切削加工部４６は、第３外筒部４３３における開口端部４５より内側の位置において、内周面の円周上に設定されている。
【００２０】
ワーク固定治具１は、図１〜図３に示すごとく、工作機械７の主軸７１に固定されるベース部１０と、ワーク４の固定側端部４４を固定するワーク固定部１３と、ワーク４の切削加工時にワーク４を外周側から押圧する補助押圧部２とを備えている。
【００２１】
ベース部１０は、略円板状の本体部１１と、本体部１１から工作機械７側に向かって突出して形成された円柱状の治具固定部１２とからなる。本例において、工作機械７には旋盤を用いており、治具固定部１２を工作機械７の主軸７１が有する３爪チャックによって把持することで、ワーク固定治具１を固定可能である。
【００２２】
ベース部１０の本体部１１における外周端部１１１には、径方向外側に向かって立設した３つの第１連結部１４が形成されている。３つの第１連結部１４は、本体部１１の外周をなす円周方向において等間隔に配されている。また、第１連結部１４は、互いに平行に配された一対の第１ブラケット１４１からなり、第１ブラケット１４１は、円柱状の第１回転軸３１を主軸７１の回転軸と直交して挿通保持するよう貫通形成された第１挿通穴１４２を有している。
【００２３】
ワーク固定部１３は、本体部１１において、治具固定部１２とは反対側の面上に配された内径コレットチャックから構成されている。このワーク固定部１３を、ワーク４の内筒部４２内に挿入し、上記内径コレットチャックを工具によって拡径させることにより、その内周面を把持可能なように構成されている。尚、ワーク固定部１３の構造は、ワークの形状等に応じて種々のタイプに変更可能である。
【００２４】
補助押圧部２は、ベース部１０の３つの第１連結部１４にそれぞれ配されている。図３に示すごとく、補助押圧部２は、回転可能に配されたアーム部２１と、アーム部２１の一端に配されたウェイト部２４と、アーム部２１の他端に配された押圧パッド部２２とを備えている。
【００２５】
図３に示すごとく、アーム部２１は、略長方形断面からなる棒状をなしており、長手方向における略中央の位置には第１回転軸３１を挿通するアーム第１挿通穴２１１が形成されている。上述したベース部１０の第１連結部１４をなす一対の第１ブラケット１４１の間にアーム部２１を配し、第１ブラケット１４１の第１挿通穴１４２とアーム部２１のアーム第１挿通穴２１１とに第１回転軸３１を挿通する。これにより、アーム部２１は、主軸７１の回転軸と直交する第１回転軸３１を中心にして回転可能に配される。
【００２６】
図１及び図３に示すごとく、アーム部２１において、ワーク４の外周側に配される端部には押圧パッド部２２が配されており、反対の工作機械７側に配される端部にはウェイト部２４が配されている。
図２に示すごとく、押圧パッド部２２は、ポリプロピレンからなり、軸線方向から見たとき、ワーク４の外周面に沿って形成された略円弧状をなしている。押圧パッド部２２は、３つの補助押圧部２にそれぞれ配されており、ワーク４の外周面全周の８０％以上である約９５％を覆うよう構成されている。
【００２７】
図１及び図３に示すごとく、押圧パッド部２２の外周面には、径方向外側に向かって立設した第２連結部２３を配してある。第２連結部２３は、互いに平行に配された一対の第２ブラケット２３１からなる。第２ブラケット２３１には、円柱状の第２回転軸３２を第１回転軸３１と平行に挿通保持するよう貫通形成された第２挿通穴２３２を形成してある。尚、第２連結部２３に挿通保持された第２回転軸３２の回転中心は、軸線方向における押圧パッド部２２の中央位置よりも先端側に配されている。押圧パッド部２２が有する第２連結部２３の一対の第２ブラケット２３１の間にアーム部２１を配すると共に、第２ブラケット２３１の第２挿通穴２３２とアーム部２１のアーム第２挿通穴２１２とに第２回転軸３２を挿通することにより、押圧パッド部２２とアーム部２１とが連結されている。これにより、押圧パッド部２２は、第１回転軸３１と平行に配された第２回転軸３２を中心にして回転可能にアーム部２１へと保持されている。
【００２８】
図１及び図３に示すごとく、押圧パッド部２２においてワーク４と対向する当接面２２０は、第１外筒部４３１と当接する第１当接面２２１と、第２外筒部４３２と当接する第２当接面２２２と、第３外筒部４３３と当接する第３当接面２２３とからなり、軸線方向において固定側端部４４側に向かって縮径する段付形状をなしている。上記のごとく構成された押圧パッド部２２において、その重心位置は、第２回転軸３２よりもワーク４の固定側端部４４側に位置している。
【００２９】
また、アーム部２１の押圧パッド部２２を配した側と反対の端部には、図３に示すごとく、ウェイト部２４を設けてある。本例において、ウェイト部２４の重さＷ１は、押圧パッド部２２の重さＷ２よりも重く設定してある。
【００３０】
次に、本例のワーク固定治具１を用いてワーク４を固定し、工作機械７によりワーク４の切削加工部４６を加工する。まず、図４に示すごとく、ワーク固定治具１のワーク固定部１３によって、ワーク４の内筒部４２における内周面を把持固定した後、工作機械７の主軸７１にワーク固定治具１を固定する。そして、工作機械７の主軸７１を回転させることによってワーク固定治具１を回転させる。これにより、補助押圧部２には遠心力が生じる。
【００３１】
このとき、ウェイト部２４に生じる遠心力をＦ１とし、押圧パッド部２２に生じる遠心力をＦ２とする。また、図１に示すごとく、ウェイト部２４と第１回転軸３１との間の距離をＬ１として、第２回転軸３２の中心と第１回転軸３１の中心との間の距離をＬ２とする。本例においては、Ｌ１＞Ｌ２である。
【００３２】
補助押圧部２において、ウェイト部２４に生じる遠心力Ｆ１により第１回転軸３１に作用する回転モーメントはＦ１×Ｌ１となる。また、押圧パッド部２２に生じる遠心力Ｆ２によって、第１回転軸３１に作用する回転モーメントはＦ２×Ｌ２となる。このとき、ウェイト部２４の重さＷ１と押圧パッド部２２の重さＷ２とは、Ｗ１＞Ｗ２であるため、Ｆ１＞Ｆ２となる。したがって、Ｆ１×Ｌ１＞Ｆ２×Ｌ１となる。
【００３３】
この遠心力によって、図１及び図２に示すごとく、補助押圧部２のウェイト部２４が径方向における外側に移動し、押圧パッド部２２が径方向における内側に移動する。それゆえ、ワーク４の外周面を押圧パッド部２２によって押圧することができる。
【００３４】
また、押圧パッド部２２は、第２回転軸３２においてアーム部２１に対し回転可能に配されている。そのため、押圧パッド部２２の姿勢は、アーム部２１の姿勢による影響を受けずに、ワーク４の外周面に沿うように配することができる。したがって、押圧パッド部２２を確実にワーク４に面接触状態で当接させることが可能となる。
【００３５】
上記のごとく、ワーク固定冶具１においては、その補助押圧部２によってワーク４の外周面を安定して押圧した状態で、ワーク４の切削加工部４６を加工機械７により加工することができる。それゆえ、加工時に生じるワーク４の振動を確実に防止することができる。
【００３６】
また、押圧パッド部２２の重心位置は、第２回転軸３２の位置よりワーク４の固定側端部４４側に位置している。そのため、ワーク固定治具１の主軸７１を回転させ押圧パッド部２２において遠心力が生じた際に、第２回転軸３２を中心として、押圧パッド部２２における固定側端部４４側には径方向の外側に向かう力が作用し、その反対側の先端側には径方向の内側に向かう力が作用する。したがって、押圧パッド部２２の先端側の押圧力を増大させることができる。このとき、円筒状をなすワーク４においては、その開口端部４５側の剛性が低くなるため、開口端部４５に近い位置を大きな押圧力により保持することで効果的に振動を抑制することができる。
【００３７】
また、押圧パッド部２２は、ワーク４の外周面全周の８０％以上を覆うよう構成されている。そのため、押圧パッド部２２によって、ワーク４の外周面のより広い範囲を把持することができる。これにより、押圧パッド部２２とワーク４との当接面積を増大し、ワーク４の振動をより確実に低減することができる。
【００３８】
また、押圧パッド部２２は、ワーク４の外周面に当接する当接面２２０が樹脂によって形成されている。樹脂は金属に比べ軟らかいため、押圧パッド部２２をワーク４に対してより密着させることができる。これにより、ワーク４の振動をより確実に防止することができる。
【００３９】
また、上記のごとく優れたワーク固定冶具１を用いることにより、本例に示したワーク４のように、円筒面に凹凸形状が形成されている場合においても、ワーク４の振動を確実に防止することができる。
【００４０】
以上のごとく、加工時における振動を従来よりも効果的に防止することのできるワーク固定治具を提供することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  ワーク固定治具
１０  ベース部
１１  本体部
１３  ワーク固定部
２  補助押圧部
２１  アーム部
２２  押圧パッド部
２４  ウェイト部
３１  第１回転軸
３２  第２回転軸
４  ワーク
７  工作機械
７１  主軸
【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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