(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸台と、この主軸台によって回転自在に支持されると共に、ワークを保持して駆動手段により回転駆動される主軸と、この主軸の両端側に一対設けられ回転するワークに対して接離することにより該ワークの両端側から加工を可能とする加工手段とを具備する加工装置において、
上記主軸は、
上記ワークを固定するためのワーク固定部と、
上記ワーク固定部と一体的であって該ワーク固定部から軸方向の両方向に伸びかつ該ワーク固定部よりも寸法が長くなるように設けられた該主軸の回転を安定化させるための回転案内部と、
を具備すると共に、
上記回転案内部には上記ワーク固定部から上記主軸の両端側に向かうように複数のスリット部が形成されると共に、上記主軸台には上記ワーク固定部に取り付けられた上記ワークを外部から視認可能な窓部が形成されている、
ことを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記回転案内部には、少なくともその両端側に一対の軸受部材が設けられ、この軸受部材によって前記主軸台に軸支されることを特徴とする請求項１記載の加工装置。
【請求項３】
前記ワーク固定部は略円盤形状に形成されると共に、前記回転案内部は略円筒形状に形成され、これら前記ワーク固定部と前記回転案内部とによって構成される前記主軸は、回転中心に沿う断面形状が略Ｈ型形状に形成され、さらに前記主軸の外形に対応した円形の貫通穴が前記主軸台に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の加工装置。
【請求項４】
前記ワーク固定部には、通風孔が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを高精度で加工するための加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主軸にワークを取り付け、このワークを回転駆動させながら、該ワークの端面側からの切削加工を行う加工装置がある。この種の加工装置では、ワークは回転可能に設けられた主軸の一側面から露出する状態で取り付けられる。そして、ワークを取り付けた主軸を回転駆動させ、その状態でワークの主軸側とは反対の一端面にバイト等の工具を押し当てる。このようにすることで、ワークの一端面側の加工が行われている。
【０００３】
また、ワークが図４に示すような、製品形状（例えば、光ファイバのコネクタ等）の場合がある。ワーク１がこの図のような製品形状となるように加工する場合、該ワーク１の一端側のみが突出するようにして、主軸２に対してワーク１を固定する。固定後、材料の一端面から工具３を接触させて一端側の切削加工を行う。
【０００４】
ここで、かかる形状のワーク１の製作に際しては、加工対象である材料中央の穴径が、工具３の大きさよりも小さいため、中ぐりの刃具を使用できない。そのため、材料を一度取り外して反転させ、未加工の他端側が露出するように固定し直す。そして、材料の他端面からの切削加工を行う。それによって、両端部に凹陥部４，４を有するワーク１が製作される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、一度、ワーク１を取り外した後に、該ワーク１を再度固定し直す方法では、新たに固定する際に取り付け誤差が生じてしまう。そのため、切削加工により得られる穴の同芯度や両端面の平行度を高い精度で必要とする場合に、必要な加工精度を得ることができない、といった問題が生じる。
【０００６】
また、ワーク１の加工に際して、同芯度を高い精度で得ようとする加工装置の発明として、特開平１１−８０１号（特願平９−１５６２５４号）公報に記載された発明がある。この発明の構成では、ワークを回転させると共に、該ワークの両端側からバイト等の工具を押し当てることで、ワークの高精度の加工を実現することができることとしている。
【０００７】
しかしながら、上述の公報記載の加工装置は、ビルトインモータ方式であり、この方式ではモータ駆動時の振動等の発生により、ワークに対する精度の高い加工は難しいと考えられる。また、チャッキングの構成より、比較的大きなワークを加工対象としており、例えば寸法が５ｍｍ低度以下のワークを高精度で加工する場合には、適切な加工装置であるとは言えない。
【０００８】
本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、同芯度が高い精度で得られると共に、小さなワークに対しても高い精度での加工を行える加工装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、主軸台と、この主軸台によって回転自在に支持されると共に、ワークを保持して駆動手段により回転駆動される主軸と、この主軸の両端側に一対設けられ回転するワークに対して接離することにより該ワークの両端側から加工を可能とする加工手段とを具備する加工装置において、主軸は、ワークを固定するためのワーク固定部と、ワーク固定部と一体的であって該ワーク固定部から軸方向の両方向に伸びかつ該ワーク固定部よりも寸法が長くなるように設けられた該主軸の回転を安定化させるための回転案内部と、を具備すると共に、回転案内部にはワーク固定部から主軸の両端側に向かうように複数のスリット部が形成されると共に、主軸台にはワーク固定部に取り付けられたワークを外部から視認可能な窓部が形成されている、ことを特徴とする加工装置。
【００１０】
このように、ワーク固定部よりも寸法の長い回転案内部を主軸に設けたことにより、ワークを主軸に取り付けた状態で主軸を回転駆動させると、該主軸の回転駆動が安定化する。しかも、従来の主軸とは異なって、ワークを固定する部位をワーク固定部としてワーク固定の機能を奏するようにし、回転案内部を回転の安定化の機能を奏するようにしている。それにより、ワーク固定部を薄型化して、薄いワークの取り付けも実現できる。
また、窓部及びスリット部を介してワークを外側から視認することができる。特に高速で主軸が回転される場合には、スリット部の間のフレームがさほど見えなくなり、視認性は十分に確保できる。また、ワークをワーク固定部に固定する場合にも、該ワークを見ながら固定できるため、ワークをワーク固定部に良好に固定することが可能となる。
【００１１】
また、加工手段でワークの両端側から加工する場合、上述の回転案内部、及びワーク固定部を設けたことにより、該ワークの加工部は同芯度が高い精度で得られることとなる。しかも、小さなワークをワーク固定部に固定した場合には、かかる小さなワークでも、高い精度で加工することができる。
【００１２】
また、他の発明は、上述の加工装置の発明に加えて更に、回転案内部には、少なくともその両端側に一対の軸受部材が設けられ、この軸受部材によって主軸台に軸支されるものである。このように、回転案内部の両端側に一対の軸受部材が取り付けられ、その状態で主軸台に軸支されることで、主軸台に対する主軸の回転が一層安定化されるものとなる。
【００１３】
さらに、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、ワーク固定部は略円盤形状に形成されると共に、回転案内部は略円筒形状に形成され、これらワーク固定部と回転案内部とによって構成される主軸は、回転中心に沿う断面形状が略Ｈ型形状に形成され、さらに主軸の外形に対応した円形の貫通穴が前記主軸台に形成されているものである。
【００１４】
このようにすれば、回転案内部が略円筒形状に形成されることで、この回転案内部が主軸の回転の安定化に有効に寄与することとなる。また、ワーク固定部は薄型化することが可能となる。それにより、長さ寸法が小さなワークをワーク固定部に固定して、該ワークの切削加工を行うことが可能となる。また、これら回転案内部とワーク固定部から略Ｈ型形状の主軸が構成されることにより、該主軸の強度を十分確保することが可能となる。また、主軸が略Ｈ型形状に形成されることにより、ワークの切削加工時に切り粉が飛散しようとしても、回転案内部の内壁面にこの切り粉が衝突する。それにより、切り粉が周囲に飛散するのを防止でき、作業者の安全を確保することができる。
【００１５】
また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、ワーク固定部には、通風孔が形成されているものである。それにより、主軸の一方側から送風することにより、加工終了時に主軸内部に溜まっている切り粉を、他方側から掃き出すことが可能となる。それによって、切削加工後の清掃の手間を大幅に低減させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図１及び図２に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る加工装置１０の構成を示す斜視図である。なお、この図１においては、主軸部におけるワーク１１の取り付け態様を分かり易くするため、該ワーク１１が露出するように部分的に断面図としている。
【００１９】
この図に示す加工装置１０は、ワーク１１を保持して回転させる主軸部１２を有している。この主軸部１２には、該主軸部１２全体を支持するための主軸台１３が存している。主軸台１３は、後述する主軸２０を取り付けて、回転駆動させるために十分な大きさを有している。また、主軸台１３には、該主軸台１３を貫くように、断面が円形となる貫通穴１４が形成されている。そして、この貫通穴１４の内部に、主軸２０が軸支されている。
【００２０】
主軸２０は、図２に示すように、回転案内部２１と、ワーク固定部２２とを有している。回転案内部２１は、主軸２０のうち略円筒形状に形成された部分である。またワーク固定部２２は、主軸２０のうち略円盤形状に形成された部分である。そして、これら回転案内部２１とワーク固定部２２とを有する主軸２０は、図２に示すように、その断面形状がＨの字を横に寝かせた略Ｈ型形状となるように形成されている。すなわち、ワーク固定部２２の厚み方向の寸法をＬ、回転案内部２１の軸方向の寸法をＭとすると、Ｍ＞Ｌとなっている。
【００２１】
なお、ワーク固定部２２は、加工対象であるワーク１１の寸法に対応した肉厚を有するように設けられている。すなわち、加工対象であるワーク１１の長さ寸法が、例えば２〜３ｍｍ等、５ｍｍ以下の比較的小さいものである場合には、ワーク固定部２２の肉厚も、このワーク１１の長さ寸法に対応したものとなる。
【００２２】
この主軸２０は、貫通穴１４に対して、例えば軸受部材を構成するベアリング２３等を介して回転自在に嵌め込まれることで、軸支されている。この主軸２０のうち、回転案内部２１の外周には、リング状のベアリング２３を嵌め込んで取り付けるための一対の凹陥部２４が、夫々外周を一周するように形成されている。そして、凹陥部２４にベアリング２３が取り付けられ、このベアリング２３の外周側のみが貫通穴１４に接触する状態で主軸２０が貫通穴１４の内周面に嵌め込まれて取り付けられる。なお、ベアリング２３と凹陥部２４とで軸受部材を構成している。
【００２３】
なお、ベアリング２３が嵌め込まれた凹陥部２４は、回転案内部２１のうち、一端側と他端部とに一対設けられる。それによって、該主軸２０の回転を安定的にガイドする構成となっている。しかしながら、この凹陥部２４は一対（２個）には限られず、３個以上設けても良い。また、各凹陥部２４に嵌め込まれるベアリング２３は、２個が並列的に並べられる構成でも良いが、それ以外に１個ずつ適宜の間隔で配置したものや、その他の構成・配置としても良い。
【００２４】
この回転案内部２１の回転軸方向の略中央部には、ワーク固定部２２が設けられている。ワーク固定部２２は、その外形が略円盤形状となるように設けられていて、該ワーク固定部２２の回転中心である回転軸線上とワーク１１の中心軸線とが一致するように保持するものである。かかるワーク１１の保持を可能とするために、ワーク固定部２２の径方向中心部分には、チャック機構２５が設けられている。チャック機構２５は、例えば三つ割状に設けられるものであり、３つの支持片（不図示）が例えばバネ等（不図示）によって径方向中心側に向かうように付勢力が付された状態となっている。
【００２５】
しかしながら、チャック機構２５としては、上述の三つ割状のものには限られず、二つの支持片からなる二つ割や、その他、複数の支持片が存するものとしても良い。また、同芯度を高精度に保つことが可能であれば、どのようなチャック機構２５であっても良い。
【００２６】
なお、本実施の形態においては、加工対象であるワーク１１は比較的小さい寸法のものであり、かかる小さい寸法のワーク１１（例えば５ｍｍ程度以下のもの）を良好に切削するために、ワーク固定部２２の厚みも、該ワーク１１の切削に対応して薄型化されている。それによって、図２に示すように、ワーク固定部２２でワーク１１を保持させた場合に、該ワーク１１の両端側が、ワーク固定部２２から突出するように設けられている。なお、長さの短いワーク１１に対しては、ワーク固定部２２からワーク１１が突出しない状態で切削加工を行うようにしても良い。また、突出長さは左右同一が好ましいが、ワーク１１の形状等によっては、ワーク固定部２２からのワーク１１の突出長さを左右によって異ならせても良い。
【００２７】
回転案内部２１の外周のうち、軸方向の略中央部には、プーリ溝２６が形成されている。このプーリ溝２６には、ベルト３２が掛け渡され、それによって駆動モータ３０で発生した駆動力が、該ベルト３２を介して回転案内部２１に伝達される。なお、回転案内部２１のみにプーリ溝２６を設けるだけではなく、図１に示すように、主軸台１３の貫通穴１４のうちプーリ溝２６に対応する部分に同様なプーリ溝２７を設けるようにしても良い。
【００２８】
また、主軸台１３の下側には、駆動手段としての駆動モータ３０が配置されていて、この駆動モータ３０の回転軸３０ａにはプーリ３１が取り付けられている。そして、このプーリ３１にベルト３２が掛け渡されると共に、回転案内部２１側のプーリ溝２６にもベルト３２を掛け渡し、該ベルト３２に一定の張力を付与する状態で駆動モータ３０を作動させると、主軸２０が回転駆動される。なお、駆動モータ３０の回転軸３０ａにプーリ３１を直接取り付ける構成とはせずに、駆動モータ３０とプーリ３１との間に減速を行うためのギヤ輪列を適宜に配置するようにしても良い。
【００２９】
貫通穴１４の両端側には、主軸台１３とは別体的な、加工手段を構成する移動テーブル４０が一対配置されている。移動テーブル４０は、水平面方向であるＸＹ方向への移動を行えるように設けられている。また、この移動テーブル４０には、加工手段を構成する刃物台４１が取り付けられている。この刃物台４１は、図１に示すように、長尺状部材に形成されていて、そのうち貫通穴１４に対向する側の端部には、加工手段を構成するバイト等の加工刃具４２が取り付けられている。加工刃具４２の取り付けは、ワーク１１がワーク固定部２２に固定された場合に、そのワーク１１に対して適切な切削加工を行える位置となっている。
【００３０】
なお、移動テーブル４０は、不図示の高さ調整機構によって、水平面方向であるＸＹ方向の移動のみならず、高さ方向であるＺ方向の移動も行えるように設けられている。
【００３１】
以上のような構成を有する加工装置１０の作用について、以下に説明する。まず、ワーク１１の径方向の中心と主軸部２０の回転中心とが一致するようにして、ワーク固定部２２にワーク１１を取り付ける。その後に、両端の移動テーブル４０の刃物台４１に加工刃具４２を適宜の高さとなるように取り付けた後（高さＺ方向の位置調整後）に、両端の移動テーブル４０のＹ方向（水平な径方向）を移動させてこのＹ方向の位置合わせを行う。
【００３２】
この後に、駆動モータ３０を作動させて、主軸２０及びこの主軸２０に取り付けられているワーク１１を回転駆動させる。そして、加工刃具４２をＸ方向（主軸２０の軸方向）に移動させ、回転駆動しているワーク１１に加工刃具４２を向かわせて接触させる。それによって、一端側又は両端側からのワーク１１の切削加工が実行される。そして、この切削加工は、加工刃具４２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させることで、ワーク１１が所望の製品形状となるまで実行される。
【００３３】
以上のような構成を有する加工装置１０によれば、主軸２０に幅広の回転案内部２１を設けたことにより、主軸２０が回転駆動された場合に、この回転駆動が安定する。それにより、主軸２０の回転駆動時に該主軸２０が振動したり、ブレたりするのを大幅に低減でき、高い精度でワーク１１の両端側からの切削加工を行える。このようなワーク１１の両端側からの切削加工により、該ワーク１１に形成する凹状の切削部の同芯度が高い精度で得られるものとなる。
【００３４】
しかも、従来の主軸とは異なって、ワーク１１を幅狭でかつ回転案内部２１の中央部分に配置されるワーク固定部２２に固定させることで、ワーク固定部２２がワーク１１を保護しつつ、ワーク１１の固定の機能を奏させるようにする。また、ワーク固定部２２を薄型化し易くなり、短いワーク１１の取り付けも実現可能となる。
【００３５】
本実施の形態では、特に主軸２０が略Ｈ型形状に形成されており、このうち回転案内部２１は略円筒形状に、ワーク固定部２２は略円盤形状に形成されている。このように、回転案内部２１が略円筒形状のため、主軸２０の回転の安定化に有効に寄与することとなる。また、ワーク固定部２２を、容易に薄型化できることとなる。それにより、長さ寸法が小さなワーク１１をワーク固定部２２に固定して、該ワーク１１の切削加工を行うことが可能となる。
【００３６】
そして、ワーク１１の寸法に対応して薄型化すれば、長さ寸法が比較的小さいワーク１１でも良好にチャッキングして、該ワーク１１の切削加工を行うことが可能となる。すなわち、回転案内部２１を設けたことと相俟って、ワーク固定部２２の薄型化が可能となり、それによって長さ寸法が比較的小さいワーク１１に対しても、高い精度で切削加工を行うことが可能となる。特に、例えば光ファイバのコネクタのような、高い精度が要求されると共に、長さ寸法が比較的短い部品を製作する場合には、本実施の形態の加工装置１０は適したものとなる。
【００３７】
また、これら回転案内部２１とワーク固定部２２から断面略Ｈ型形状の主軸２０が構成される場合には、中空状の回転案内部２１にワーク固定部２２が設けられることから、主軸２０は十分な強度を確保することができる。さらに、主軸２０が略Ｈ型形状に形成されることで、ワーク１１の切削加工時に切り粉が飛散しようとしても、回転案内部２１の内壁面に切り粉を衝突させることができる。それにより、切り粉が周囲に飛散するのを防止でき、作業者の安全を確保することができる。
【００３８】
さらに、回転案内部２１の両端側に一対のベアリング２３が取り付けられ、このベアリング２３を介して主軸台１３の貫通穴１４に主軸２０が嵌め込まれる。このように、主軸２０の両端側にベアリング２３が配置された状態で主軸２０が軸支されるので、主軸台１３に対する主軸２０の回転が、一層安定化される。
【００３９】
以上、本発明の一実施の形態について述べたが、本発明はこれ以外にも種々変形可能である。例えば、ワーク１１を保持するワーク固定部２２は、上述のように円盤形状とはせずに、該円盤状のワーク固定部２２を貫通するように通風孔を多数形成するホイール状としても良い。このように、ワーク固定部２２をホイール状に形成した場合には、一方側からの送風により、切り粉を他方側から掃き出すことが可能となる。それにより、切削加工後の清掃の手間を大幅に低減させることが可能となる。また、熱分散的にも好ましいものとなる。
【００４０】
また、主軸２０の回転案内部２１は必ずしも円筒形状でなくても良く、例えば図３に示すように、回転案内部２１のうちワーク固定部２２と一体的に設けられている部位から回転案内部２１の軸方向の両端側に向かい、該回転案内部２１をスリット状に切り欠くスリット部５０を、回転案内部２１の周方向に沿って所定間隔毎に複数形成しても良い。すなわち、ワーク固定部２２から回転案内部２１の両端側に向かい、数本のフレーム５１が延出するような構成としても良い。
【００４１】
この場合、主軸台１３に対し、ワーク固定部２２に対応する位置から該ワーク固定部２２の両面から離間するような窓部５２，５２を主軸台１３を切り欠いて設ければ、この窓部５２及びスリット部５０を介して、ワーク１１を外側から視認することができる。特に、高速で主軸２０が回転される場合には、スリット部５０間に存するフレーム５１の存在をさほど気にせずに、外側からワーク１１の切削状況を視認することができる。また、ワーク１１をワーク固定部２２に固定する場合にも、ワーク１１を外側から視認しながら良好に取り付けることができる。なお、かかる視認効果は、主軸２０の寸法が長い場合には、特に有効である。
【００４２】
また、スリット部５０や窓部５２を設ける代わりに、ワーク１１の切削状況を視認するためのカメラ装置を主軸台１３若しくはその他の固定部、又は回転案内部２１の内面等に設けるようにしても良い。
【００４３】
さらに、主軸２０は、回転案内部２１とワーク固定部２２とを、着脱自在な構成としても良い。着脱の態様としては、例えば一端側の円筒形状となる回転案内部２１と、円盤形状となるワーク固定部２２と、他端側の円筒形状となる回転案内部２１との３分割されるものがある。
【００４４】
また、上述の３分割、その他の複数分割される主軸２０においては、回転案内部２１に、別途の長さ補完用のリング状部材を取り付け可能な構成としたり、さらに加工対象のワーク１１の長さ寸法に応じて、肉厚の異なるワーク固定部２２を複数準備するようにしても良い。
【００４５】
このようにすれば、例えば長さ寸法の短いワーク１１を切削加工する場合には、肉厚の薄いワーク固定部２２を準備する。この場合、主軸２０の長さが全体的に短くなるので、長さ補完用のリング状部材を取り付けるようにする。それにより、十分な長さの回転案内部２１を確保できる。また、加工対象のワーク１１の長さ寸法が比較的長い場合には、肉厚の厚いワーク固定部２２を準備する。この場合は、特に長さ補完用のリング状部材を取り付けなくても、主軸２０の長さは十分なものとなる。
【００４６】
また、上述の加工装置１０は、切削加工の場合のみならず、例えば研削加工の場合等、他の加工装置にも適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、ワーク固定部よりも寸法の長い回転案内部を主軸に設けたことにより、ワークを主軸に取り付けた状態で主軸を回転駆動させると、該主軸の回転駆動が安定化する。しかも、従来の主軸とは異なって、ワークを固定する部位をワーク固定部としてワーク固定の機能を奏するようにし、回転案内部を回転の安定化の機能を奏するようにしている。それにより、ワーク固定部を薄型化して、薄いワークの取り付けも実現できる。
【００４８】
また、加工手段でワークの両端側から加工する場合、上述の回転案内部、及びワーク固定部を設けたことにより、該ワークの加工部は同芯度が高い精度で得られることとなる。しかも、小さなワークをワーク固定部に固定した場合には、かかる小さなワークでも、高い精度で加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る加工装置の概要を示す斜視図であり、主軸台及び主軸を部分的に破断したものである。
【図２】図１の加工装置において、略Ｈ型形状の主軸にワークが取り付けられると共に、このワークの両端側に加工刃具が配置されている状態を示す要部側断面図である。
【図３】本発明の加工装置の変形例を示すものであり、主軸にスリット部を設けると共に、主軸台に窓部を設けた主軸部を示す斜視図である。
【図４】従来の主軸に対するワークの取り付けの様子を示す側断面図である。
【符号の説明】
１０…加工装置
１１…ワーク
１２…主軸部
１３…主軸台
１４…貫通穴
２０…主軸
２１…回転案内部
２２…ワーク固定部
２３…ベアリング（軸受部材の一部）
２４…凹陥部（軸受部材の一部）
３０…駆動モータ（駆動手段）
３１…プーリ
３２…ベルト
４０…移動テーブル（加工手段の一部）
４１…刃物台（加工手段の一部）
４２…加工刃具（加工手段の一部）
５０…スリット部
５１…フレーム
５２…窓部
【図１】
0003952264.tif 000002
【図２】
0003952264.tif 000003
【図３】
0003952264.tif 000004
【図４】
0003952264.tif 000005