(57)【要約】      （修正有）【課題】肉厚の薄い筒状のワークや端面が斜面で構成されたワークであっても圧縮変形や座屈を生じさせることなく安定的に保持することができ、ワークに対する加工精度を向上させることができるワーク保持具を提供する。【解決手段】ワーク保持具２０は、外表面における中央部に一方から他方に向って軸径が縮小するテーパ部２１ａが形成されたシャフト２１を備えて、シャフトの外側には、シャフトに形成されたテーパ部２１ａに沿って摺動可能な形状に形成された内周面２２ａ，２３ａを備えたスリーブ２２，２３が配置され、スリーブ２２，２３の外側には、円筒状のカバー外筒２４が嵌め込まれて、ワークＷＫにカバー外筒２４を差し込んだ状態でスリーブ２２，２３をシャフトに沿って摺動させることによりスリーブ２２，２３が径方向外側に変位する。これにより、カバー外筒２４の外径が拡張するためワークＷＫの内周面が押圧されてワークＷＫが保持される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空または中実の軸状のワークを保持するワーク保持具であって、
中実または中空の軸状に形成され、一方から他方に向って径が拡張または縮小するテーパ部を有した基軸と、
前記基軸の周方向に沿って複数配置され、前記テーパ部に対して相対的に摺動可能に接する摺動部を有し、前記摺動部の摺動に応じて前記基軸の径方向に変位する径方向変位部材と、
筒体で構成され、前記径方向変位部材における前記変位に応じて径が拡張または縮小することにより前記筒体の径方向外側または径方向内側に配置したワークを押圧して保持する保持部材とを備えることを特徴とするワーク保持具。
【請求項２】
請求項１に記載したワーク保持具において、
前記径方向変位部材は、前記保持部材に保持される前記ワークに対して軸線方向に作用する力を直接的または間接的に受けることができる受け部を備えることを特徴とするワーク保持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空または中実の軸状のワークに対して切削加工など行う際、同軸状のワークを着脱自在に保持するワーク保持具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、中空または中実の軸状のワーク（被加工物）を除去加工する工作機械、例えば、鋼製のパイプ材を切削加工するフライス盤や研削加工する研削盤においては、加工対象となるパイプ材を保持するワーク保持具が用いられている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、筒状のワークの長さより長尺の長さに形成された棒状のネジ軸をワーク内に挿入するとともに、同ネジ軸に噛合う２つの押え部材によりワークの両端部を押えることによりワークを挟むようにして保持するワーク保持具が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−５９１８２号公報
【０００４】
しかしながら、このようなワーク保持具においては、ワークを両端部から押えて保持するため、ワークが圧縮変形または座屈することがある。特に、肉厚の薄い筒状のワークや、ワーク保持具によって保持された状態で切削されることにより肉厚が後発的に薄くなるワークを保持する場合においては、ワークが圧縮変形または座屈し易い。また、ワークの端面が斜面で構成されたワークを保持する場合、ワークに対して軸線方向に作用する押圧力が減少するため、ワークに対する保持力が不足して安定的に保持することができない。これらのため、ワークに対する加工精度が低下するという問題があるとともに、保持できるワークの種類が限定されるという問題がある。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、肉厚の薄い筒状のワークや端面が斜面で構成されたワークであっても圧縮変形や座屈を生じさせることなく安定的に保持することができ、ワークに対する加工精度を向上させることができるワーク保持具を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、中空または中実の軸状のワークを保持するワーク保持具であって、中実または中空の軸状に形成され、一方から他方に向って径が拡張または縮小するテーパ部を有した基軸と、基軸の周方向に沿って複数配置され、テーパ部に対して相対的に摺動可能に接する摺動部を有し、前記摺動部の摺動に応じて基軸の径方向に変位する径方向変位部材と、筒体で構成され、径方向変位部材における前記変位に応じて径が拡張または縮小することにより前記筒体の径方向外側または径方向内側に配置したワークを押圧して保持する保持部材とを備えたことにある。
【０００７】
このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、基軸に形成されたテーパ部に沿って摺動する径方向変位部材の径方向への変位によって保持部材の径が拡張または収縮することにより保持部材の径方向外側または径方向内側に配置したワークを押圧して保持している。すなわち、軸状に形成されたワークは、ワークの内側または外側から押圧されて保持される。これにより、肉厚の薄い筒状のワークや端面が斜面で構成されたワークであっても圧縮変形や座屈を生じさせることなく安定的に保持することができる。この結果、ワークに対する加工精度を向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記ワーク保持具において、径方向変位部材は、保持部材に保持されるワークに対して軸線方向に作用する力を直接的または間接的に受けることができる受け部を備えたことにある。
【０００９】
このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、径方向変位部材は、保持部材に保持されるワークに対して軸線方向に作用する力を受ける受け部を備えている。すなわち、ワークを軸線方向に沿って変位させることで径方向変位部材を同軸線方向に沿って変位させることができる。これにより、ワークを保持部材に保持させる際、ワークを軸線方向の変位させることにより径方向変位部材を基軸のテーパ部上を摺動させることができ、ワークを保持部材に保持させることができる。この結果、ワーク保持具に対するワークの装着や取り外しが容易となり作業性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係るワーク保持具の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るワーク保持具２０を備える加工機１０の斜視図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。
【００１１】
加工機１０は、ワーク保持具２０を装着するワーク保持装置３０と、同ワーク保持装置３０の上方に配置された主軸１１とを直交する３軸方向に相対変位させながら主軸１１に保持した切削工具（図示せず）をワーク保持具２０によって保持されたワークＷＫの表面に接触させることにより所望する形状に切削加工を行う工作機械である。なお、本実施形態におけるワークＷＫは、樹脂製の筒状体である。
【００１２】
ワーク保持具２０は、詳しくは図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、主としてシャフト２１、スリーブ２２，２３およびカバー外筒２４から構成されている。なお、図２（Ａ）は主としてワーク保持具２０を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は同ワーク保持具２０の分解斜視図である。
【００１３】
シャフト２１は、アルミニウム製の中実の軸部材であり、外表面における中央部に一方（図示左側）から他方（図示右側）に向って軸径が縮小するテーパ部２１ａが形成されている。このシャフト２１は、本発明に係る基軸に相当する。シャフト２１の外側には、互いに同じ形状で形成された一対のスリーブ２２，２３が設けられている。スリーブ２２，２３は、断面形状が略円弧状に形成された長尺部材であり、弾性変形し難い硬質樹脂材で構成されている。スリーブ２２，２３の内周面２２ａ，２３ａは、シャフト２１のテーパ部２１ａに対して摺動可能に接するテーパ状の形状、換言すれば、軸線方向における一方（図示左側）から他方（図示右側）に向って沿って内径が縮小する円弧状に形成されている。一方、スリーブ２２，２３の内周面２２ａ，２３ａは、軸線方向に沿って一定の外径の円弧状に形成されている。
【００１４】
スリーブ２２，２３の一方（図示左側）の端部には、フランジ状に張り出して形成された受け部２２ｃ，２３ｃが形成されている。また、スリーブ２２，２３の他方（図示右側）の端部には、受け部２２ｃ，２３ｃより小さい形状でカバー外筒２４の外径と略同一の外径に形成されたフランジ状の抜け止め部２２ｄ，２３ｄが形成されている。このスリーブ２２，２３は、シャフト２１の周方向に沿ってシャフト２１を挟むように配置されている。なお、このスリーブ２２，２３が本発明に係る径方向変位部材に相当し、内周面２２ａ，２３ａが本発明に係る摺動部に相当する。
【００１５】
スリーブ２２，２３の外側には、カバー外筒２４が設けられている。カバー外筒２４は、内径がシャフト２１の外側に配置されたスリーブ２２，２３の外径に対応する大きさに形成されるとともに、外径がワークＷＫの内周面に対して所定の隙間を生じる程度の大きさに形成された弾性変形し易い軟質樹脂製の円筒体である。このカバー外筒２４の外表面には、軸線方向に沿ってスリット２４ａが形成されている。このスリット２４ａは、カバー外筒２４を径方向内側および径方向外側に弾性変形し易くするためのものである。また、カバー外筒２４の長さは、スリーブ２２，２３における受け部２２ｃ，２３ｃと抜け止め部２２ｄ，２３ｄとの間の長さに対応する長さに形成されている。すなわち、カバー外筒２４は、シャフト２１の外側に配置されたスリーブ２２，２３の外周面に密着して同外周面を覆った状態で嵌め込まれている。これにより、シャフト２１の軸線方向に沿ってスリーブ２２，２３が摺動可能な状態で保持されワーク保持具２０が一体的に構成される。
【００１６】
このワーク保持具２０は、シャフト２１の一方（図示左側）の端部にホイール３１がはめ込まれた状態でアダプタ３２を介してワーク保持装置３０に組み付けられている。この場合、ホイール３１は回動操作によってシャフト２１の軸線方向に沿って変位するように嵌め込まれている。また、アダプタ３２は、シャフト２１の端部と後述する回転駆動部３４の図示しない回転軸とを連結する。ワーク保持装置３０は、図３に示すように、ワーク保持具２０、ホイール３１およびアダプタ３２の他に、ベースプレート３３、回転駆動部３４、および支柱３５を備えている。ベースプレート３３は、回転駆動部３４および支柱３５を介してワーク保持具２０を支持するアルミニウム製の板状体である。ベースプレート３３には、支柱３５をベースプレート３３の長手方向に沿ってスライドを可能とするとともに、同支柱３５をベースプレート３３上から脱着するための長孔３３ａが形成されている。
【００１７】
回転駆動部３４は、ワーク保持具２０の一方（図示左側）の端部を支持するとともに、同ワーク保持具２０を回転駆動させるための図示しない電動モータを備えた駆動装置であり、ベースプレート３３における一方（図示左側）の端部上に固定されている。この回転駆動部３４は、加工機１０における図示しない制御部に接続されており、同制御部からの制御信号に従って電動モータを回転駆動させる。これにより、加工機１０は、ワークＷＫを軸線回りに回転させながら加工を行うことができる。支柱３５は、ベースプレート３３における回転駆動部３４に対向する位置に配置され、ワーク保持具２０の他方（図示右側）の端部を回転自在な状態で支持する。支柱３５は、ベースプレート３３上に設けられた長孔３３ａに沿ってベースプレート３３上を変位可能、かつ長孔３３ａから脱着自在な状態で組付けられている。
【００１８】
このワーク保持装置３０は、加工機１０における主軸１１の下方に配置されて加工機３０の制御装置による位置決め制御により同加工機１０の前後方向に沿って変位する。
【００１９】
次に、上記のように構成したワーク保持具２０の作動について説明する。まず、作業者は、ホイール３１を回転操作することにより同ホイール３１を図示左側に位置させるとともに、ワーク保持装置３０における支柱３５をベースプレート３３から取り外す。次に、作業者は、図４（Ａ）に示すように、回転駆動部３４によって片持ち状態となったワーク保持具２０にワークＷＫを差し込む（図示矢印参照）。この場合、作業者は、ワークＷＫの一方（図示左側）の端面がスリーブ２２，２３の受け部２２ｃ，２３ｃに突き当るまでワークＷＫを差し込む。そして、作業者は、ワークＷＫをさらに押し込む。これにより、スリーブ２２，２３には、受け部２２ｃ，２３ｃを介してワークＷＫを押し込む力（ワークＷＫに対して軸線方向に作用する力）が作用する。このため、スリーブ２２，２３は、作業者がワークＷＫを押す力によってホイール３１側に向ってシャフト２１のテーパ部２１ａに沿って摺動する。
【００２０】
この場合、図４（Ｂ）に示すように、スリーブ２２，２３は、シャフト２１のテーパ部２１ａに沿ってシャフト２１の径方向外側に向って変位する。このため、スリーブ２２，２３の外側に配置されているカバー外筒２４は、スリーブ２２，２３の変位に従って径方向外側に押され外径が拡張する。これにより、カバー外筒２４の外側に配置されているワークＷＫは、同ワークＷＫの内周面がカバー外筒２４における拡張した外周面に押圧されることによりワーク保持具２０に対して変位不能な状態となって保持される。
【００２１】
なお、この場合、スリーブ２２，２３における厚さは、一方（図示左側）の端部側の方より他方（図示右側）の端部側の方が厚い。しかし、スリーブ２２，２３は、厚さに関係なく一方（図示左側）の端部側から他方（図示右側）の端部側に亘って均一に変位する。このため、ワークＷＫは、一方（図示左側）の端部側から他方（図示右側）の端部側に亘って均一な力で保持される。
【００２２】
そして、作業者は、図５に示すように、ベースプレート３３上に支柱３５を取り付けてワーク保持具２０のシャフト２１の他方（図示右側）の端部を回転自在な状態で支持する。これにより、ワーク保持具２０を含むワーク保持装置３０に対してワークＷＫが完全に保持される。
【００２３】
ワーク保持装置３０にワークＷＫを保持させた後、作業者は、加工機１０によるワークＷＫの切削加工を開始する。ワークＷＫの切削加工時においては、ワークＷＫの表面が切削加工により削られて肉厚が薄くなることがある。しかし、ワークＷＫは、ワーク保持具２０によりワークＷＫの内側から内周面全体が押圧されて保持されているため、ワークＷＫの肉厚が薄くなった場合であってもワークＷＫの保持状態が不安定となることはない。また、ワークＷＫの肉厚が薄くなった部分を切削加工する場合においても、同薄肉部分はカバー外筒２４によって内側から支えられているため、同部分が安定した状態で加工が行われる。これにより、薄肉部分への加工精度が向上する。
【００２４】
そして、ワークＷＫの切削加工が終了した場合には、作業者は、ワークＷＫをワーク保持装置３０から取り外す。具体的には、ワークＷＫの保持作業とは逆の手順となる。すなわち、作業者は、支柱３５をベースプレート３３から取り外した後、ホイール３１を回転操作してホイール３１をスリーブ２２,２３側（図示右側）に変位させる。そして、作業者は、さらにホイール３１を回転操作することによりホイール３１を受け部２２ｃ,２３ｃに押し当てて（押圧して）スリーブ２２,２３を図示右側に変位させる。これにより、ワークＷＫに作用していた押圧力が消滅してワークＷＫは保持具２０から取り外される。
【００２５】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、シャフト２１に形成されたテーパ部２１ａに沿って摺動するスリーブ２２，２３の径方向への変位によってカバー外筒２４の径が拡張することによりカバー外筒２４の径方向外側に配置されたワークＷＫを押圧して保持している。すなわち、筒状に形成されたワークＷＫは、ワークＷＫの内側から押圧されて保持される。これにより、肉厚の薄い筒状のワークＷＫや端面が斜面で構成されたワークであっても圧縮変形や座屈を生じさせることなく安定的に保持することができる。この結果、ワークＷＫに対する加工精度を向上させることができる。
【００２６】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００２７】
例えば、上記実施形態においては、筒状のワークＷＫを保持するワーク保持具２０について説明したが、中実の軸状のワークＷＫを保持するワーク保持具に本発明を適用することもできる。具体的には、シャフト２１を円筒状に形成するとともに、その内周面にテーパ部２１ａに対応するテーパ部を形成する。また、円筒状に形成されたシャフト２１の内側にスリーブ２２，２３を配置する。この場合、スリーブ２２，２３の内周面２２ａ，２３ａに形成された摺動部はスリーブ２２，２３の外周面に形成される。また、スリーブ２２，２３の内側にカバー外筒２４に相当する筒体を配置する。そして、中実のワークＷＫはスリーブ２２，２３の内側に配置された筒体の中に挿入されて保持される。この場合、スリーブ２２，２３の内側に配置された筒体は、スリーブ２２，２３がシャフト２１に沿って摺動することにより内径が縮小してワークＷＫを保持する。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００２８】
また、上記実施形態においては、シャフト２１の外側に２つのスリーブ２２，２３を配置した。しかし、シャフト２１の外側に配置するスリーブ２２，２３の数は、これに限定されるものではなく、シャフト２１の周方向に沿って複数配置されていれば、３つ以上であってもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００２９】
また、上記実施形態においては、スリーブ２２，２３の一方（図示左側）の端部に受け部２２ｂ，２３ｂを形成した。これは、ワークＷＫをワーク保持具２０に保持させる際にワークＷＫを押し込むことによってスリーブ２２，２３を変位させるためである。これにより、ワークＷＫの保持作業の作業性を向上させている。したがって、受け部２２ｂ，２３ｂは、ワークＷＫの保持に対して必須の構成要素ではない。すなわち、スリーブ２２，２３に受け部２２ｂ，２３ｂを形成しない場合であっても、ワークＷＫの保持は完全に行われる。また、受け部２２ｂ，２３ｂは、ワークＷＫに作用する軸線方向の力を受けることができればよい。したがって、ワークＷＫに作用する軸線方向の力をカバー外筒２４を介して間接的に受ける構成とすることもできる。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３０】
また、上記実施形態においては、樹脂製のワークＷＫに対して切削加工を行う加工機１０に用いられるワーク保持具に対して本発明を適用した。しかし、本発明は、中空、中実のワークＷＫを保持するワーク保持具に広く適用できることは、当然である。この場合、ワーク保持具を構成する各部材の材質や寸法は、ワーク保持具に求められる仕様に応じて適宜決定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係るワーク保持具を備える加工機の斜視図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）は図１に示すワーク保持具を示しており、（Ａ）はワーク保持具を示す斜視図であり、（Ｂ）は同ワーク保持具の分解斜視図である。
【図３】ワーク保持具にワークを保持させていない状態のワーク保持装置を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）はワーク保持具にワークを保持させる過程を示す図であり、（Ａ）はワークが保持される前の状態を示すワーク保持具の断面図であり、（Ｂ）はワークが保持された状態を示すワーク保持具の断面図である。
【図５】ワーク保持具にワークを保持させた状態のワーク保持装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
ＷＫ…ワーク、１０…加工機、１１…主軸、２０…ワーク保持具、２１…シャフト、２１ａ…テーパ部、２２，２３…スリーブ、２２ａ，２３ａ…内周面、２２ｃ，２３ｃ…受け部、２４…カバー外筒、３０…ワーク保持装置、３３…ベースプレート、３４…回転駆動部、３５…支柱。
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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